KR20000068445A - 흡수 자재 - Google Patents

Abstract

톱밥 또는 연료 펠렛으로 된 흡수 자재는 테르펜 함유를 제거하고 테플론 왁스로 코팅처리되어 톱밥 입자가 그의 코팅을 갖는 자재이다. 이와 같이 처리된 톱밥은 소수성이 되며 궁극적으로 물을 흡수하지 않고 동시에 오일 흡수 능력이 상당히 향상된다. 따라서, 본 흡수 자재는 오일 유출물을 처리하는데 매우 적합하다. 물이 톱밥에 결합되지 않기 때문에, 기름을 흡수한 후에라도 톱밥은 물에 부유한다. 이와 같은 식으로, 흡수 완료 후 사용된 흡수 자재의 수거가 용이하다.

Description

흡수 자재{Absorption Means}

액체나 오염 물질을 분해시키거나 수집하기 위한 다양한 형태의 흡수 자재들이 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 오일상 유출물과 같은 액체 유출물을 처리하는 만족스런 해결책이 지금까지 발견되고 있지 않다. 대량의 원하지 않고, 의도하지 않은 유출물을 최소화해야 할 뿐 아니라, 그 빈도가 꾸준히 증가하고 있기 때문에 소량의 유출물로 인한 피해라 할지라도 감소시킬 필요성이 있다. 일개 영업장소에서 생활 폐기물로부터 유출되는 적은 양의 오일은 큰 재해가 되지 않을지 모르나 그 같은 적은 배설물이 수 개의 장소에서 유출되거나 반복된다면 받아들일 수 없을 정도의 공해가 될 것이다. 이 같은 관점에서 본 발명의 목적은 실질적으로 유용하고 효과적인 흡수 자재, 흡수 자재의 제조 방법, 그리고 흡수 자재의 이용 방법을 규정하고자 하는 것이다.

본 발명에 의한 흡수 자재는 그 주요 성분으로서 어떤 방법으로든지 테르펜 (terpene)의 함유를 제거한 톱밥 또는 그에 상응하는 물질을 갖는다. 흡수 용도에 따라 톱밥이 상이한 방법으로 처리된다. 만약 물 또는 함수 물질을 흡수하고자 할 때는 톱밥을 먼저 연화시켜야 한다. 이를 다양한 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들면 빗물을 톱밥에 분무하거나 또는 텍스타일의 세척에 사용되는 것과 유사한 연화제를 사용할 수도 있다. 이와 같은 방법으로 처리된 톱밥은 물이 주요 성분인 부유하는 오염물을 신속하고 효과적으로 흡수한다. 또한 오일과 석유도 흡수할 수 있다. 흡수 능력은 하층을 거의 완전하게 건조시키기에 충분하다. 본 흡수 자재는 콘크리트, 아스팔트, 암반과 같은 하층보다 물을 더 효과적으로 흡수하기 때문에 본 발명에 따른 흡수 자재에 의해 물을 제거할 수 있다.

연화제 처리 대신 테르펜이 적게 함유된 톱밥의 미립자들을 테플론 왁스(Teflon wax)로 코팅할 수 있다. 이같이 처리된 톱밥은 소수(疎水) 특성을 가져서 상기한 흡수 자재와 달리 물은 흡수하지 않는다. 동시에 오일을 흡수하는 능력은 상당히 향상된다. 그러므로 이 흡수 자재는 오일이 유출되는 곳에 사용하는 것이 매우 적합하다. 오일은 테플론에 저항하지 않으므로 개개의 톱밥 입자들에 침투할 수 있으며 원래 테르펜으로 채워져 있던 공간으로 흡입된다. 본 흡수 자재는 선택적으로 사용할 수 있으므로 주변의 물을 흡수하지 않은 채, 오일과 석유를 통제하는데 적합하며 완전 무공해가 되게 할 수 있다. 물은 톱밥에 결합하지 않음으로 톱밥은 기름을 흡수한 후에도 물에 부유한다. 그러므로 본 흡수 자재는 시장의 여타 제품들보다 사용 후에 수거가 용이하다. 기타 제품들은 바닥에 침수되고 보이지 않아 표면에 있는 공해보다 수거가 더 어렵다.

본 발명에 따라 사용된 원료를, 테르펜과 물을 제거하기 위하여 여러 방법으로 처리할 수 있다. 톱밥은 퇴비화하거나, 단순히 퇴적장에서 부패시킬 수 있고 소각해서 테르펜 함유량을 감소시킬 수 있다. 이 과정은 비교적 장시간이 소요된다. 이 과정에서 나온 톱밥은 건조후 본 발명에 의한 흡수 자재의 원료로 사용될 수 있다. 이 같은 방법으로 제조된 자재는 일반적으로 흑색이다.

본 발명에서 사용되는 톱밥은 대신 테르펜을 제거하기 위하여 고온에서 신속히 건조시킨다. 이 과정은 비용이 더 소요될 것 같으나, 톱밥은 어떤 경우든 건조되어야 하며 소각된 톱밥을 건조시키는 것은 비교적 어렵기 때문에, 이 방법은 경제적 대안이 된다.

특히 본 발명을 유용하게 더 발전시키기 위해서는 건조 톱밥 대신, 연료 펠렛, 또는 톱밥으로 연료 펠렛을 제조할 때 나오는 물질들을 사용할 수 있다. 이어서, 연료 펠렛 또는 그의 제조시에 나오는 폐기 물질을 분쇄하거나 또는 다른 몇가지 물리적인 방법을 이용하여 붕괴시켜 요구되는 정도의 미세한 그레인(grain)을 만든다.

연료 펠렛은 열을 가하여 제조한다. 열을 가함으로써 재료로부터 테르펜이 제거되고 수분이 증발된다. 그 후 재료를 압축시켜 펠렛으로 만든다. 이어서, 본 발명에 따라 분쇄된 펠렛은 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 이것을 다음과 같이 설명할 수 있다. 테르펜과 수분을 제거한 재료를 고압으로 압축시키면, 각각의 모든 셀 구조가 붕괴되고, 고열의 자재 안에 있는 목질(木質)이 아교 작용을 해서 재료가 냉각되었을 때 압축 형태를 유지시켜 준다. 재료가 다시 분쇄되거나 다른 물리적 방법으로 처리되면 아교질은 붕괴되고 셀 조직이 다시 팽창할 수 있다. 테플론을 첨가한 후 건조시키는 과정에서와 같이 재료를 연속적으로 열처리하면 목질의 아교 능력은 감소되고 자재는 더 많은 다공성 구조로 팽창된다. 사실상 연료 펠렛이 부유하지 않을 정도로 매우 압축되어 있는 경우, 부유하는 재료에 대한 원료로 사용하기에 부적합하다. 그러나, 재료는 분쇄시키거나 특히 테플론 처리를 한 후에는 다시 부유한다.

열에 의한 입자들의 최종 팽창단계 이전에 테플론을 첨가하기 때문에, 테플론은, 입자들의 일각(一角), 모서리 등에 부착해서 예를 들면 물 표면과 접촉할 때 소수(疎水, hydrophobic) 특성을 갖게 해준다. 입자들의 중앙에는 테플론이 거의 없거나 미량만이 닿음으로 최소량의 테플론 사용만으로도 충족하게 해준다.

본 발명에 의한 흡수 자재는 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 연화제로 처리된 흡수 자재를 바닥에 사용하여 물, 석유, 오일 등 유출물을 흡수시킬 수 있다. 이어서, 흡수 자재는 흡수액 및 용해가능한 재료로 처리되고, 일반적으로 일반 생활폐기물과 함께 폐 소각로에서 연소되어 파기될 수 있다. 톱밥 그 자체는 완전히 환경 친화적이라고 할 수 있으며, 일반적으로 흡수된 액체는 소각될 경우 완전히 무해하다. 대부분의 시(市)의 소각장들은 공기 청정기가 설비되어 있어, 중금속과 같은 공해물질이 적게 함유되어 있는 흡수된 기름은 거의 문제가 되지 않는다.

물위에 석유 또는 오일을 공급시, 예를 들어 선박에 원유를 공급할 때, 본 발명에 의한 테플론 왁스로 코팅 처리된 흡수 자재를 사용하면 즉시 수면 위로 퍼져서 잠시 후에 수거용 가방으로 수거할 수 있다. 유출된 오일 또는 석유 그 자체는 소각되거나 기름이 함유된 톱밥을 소각해서 파기할 경우 일반적으로 환경에 유해 하지 않다. 이 경우 물론 오일 및 석유와 같이 톱밥에서 나오는 연소열을 이용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 흡수 자재들은 분말 형태로 만들어 사용할 수 있으며 처리해야 할 지역에 살포될 수 있다. 이를 보조하기 위하여 자재들을 적절한 텍스타일로 봉제할 수 있다. 예를 들면 폴리프로필렌 직물을 사용, 바(bar), 시트, 패드(pad), 및 호스(hose) 등을 만들 수 있다. 특히 물위에서 사용하기 위하여 호스 및 바 등을 함께 결합시켜 연결된 베리어(barrier)를 만들 수 있다. 이들 베리어는, 테플론으로 코팅된 흡수 자재로 채워져 있다. 이들 베리어는 베리어 옆의 고리들에 연결될 수 있도록, 끝에 베리어 면들에 정렬된 상응하는 루프가 되게끔 잠글 수 있는 스냅 훅(snap hook)을 달아, 각 베리어 구역과 겹쳐지도록 설치한다. 이렇게 만든 베리어들은 기름의 확산을 제한해 줄 뿐 아니라 흡수 자재에 의하여 흡수된 오일을 제한하거나 막아 준다. 이 방벽들을 이동시켜 공해 물질이 흡수된 흩어져 있는 흡수 자재를 수집 및 후속적인 제거를 위하여 한 곳에 모으거나 다른 곳으로 옮길 수 있다. 본 흡수 자재가 부유하므로, 당연히 베리어들도 물 위에서 부유한다.

상기한 시트 및 패드는 각각 작업 중인 기계, 트랙터, 화물 자동차 등의 유압장치에서 누출되는 기름이나 그로 인한 피해 등에 간단히 사용되어 쏟아진 오일을 처리할 수 있다. 흡수 자재들은 포장되어 있어 운반이 간편하다. 시트는 2매의 직물로 구성되어 있다. 예를 들면 2매의 폴리프로필렌 직물을 같이 누벼 만들어서 시트의 전체 길이 방향으로 연장된 장축의 채널(channel)이 만들어진다. 채널의 한쪽 끝은 벨크로 테이프(Velcro tape)로 밀봉될 수 있다. 이것은 특히 채널의 개폐를 간단하게 한다. 예를 들면 바닥에 기름이 고르지 않게 누출되어 이를 직접 흡수할 수 없을 때는 시트 속에 있는 자재들을 꺼내 쓸 수 있도록 고안되어 있다.

본 발명의 주원료인 톱밥은 테르펜이 제거되어 있기 때문에 건조된 톱밥보다 휘발성이 낮다. 목재의 낮은 점화 테르펜의 존재에 의하여 결정된다. 테르펜의 제거로 톱밥의 점화 온도는 상당 수준까지 상승하므로 인화성을 특별히 고려할 필요는 없다. 톱밥이 오일 및 기타 탄화수소를 흡수하기 위하여 사용되었을 때 이 점화 온도는 톱밥의 점화 온도에 의해 낮아지고 흡수 자재는 점화 및 소각이 쉬워진다.

본 발명에 의한 테플론 코팅된 흡수 자재는 소량의 테플론을 함유하고 있어 위험성이 없다. 필요시 동 흡수 자재, 오일 및 기타 공해물질들을, 테플론에서 방출되는 가스를 처리할 수 있는 공기 청정 장치가 설비되어 있는 대형 폐 소각로에서 소각할 수 있다.

기존의 흡수 자재들은 보편적인 사용용도를 갖고 있다. 본 발명의 흡수 자재는 그와 같은 보편적인 것이 아니고, 용도에 따라 일 형태 또는 다른 형태를 사용할 지를 선택해야 한다. 그러나 대부분의 경우 어떤 종류의 흡수 자재를 사용할 것인지를 사전에 결정하는 것은 어렵지 않다. 또한 흡수 자재 개발시 중유 유출물도 처리할 수 있는 종류의 흡수 자재를 발견하기 위한 노력이 있었다. 그러나, 비록 많은 다른 흡수 자재들과 같이 중유에 잘 적용되고 적어도 표면의 점착성을 감소시켜 준다 하더라도, 이것이 본 발명의 목적은 아니다.

본 발명에 의한 테플론 코팅된 여러 방법은 디젤, 석유 등 연속적으로 유출되는 경미한 양의 유출물에 사용된다. 비록 바다에 유출된 증유 같은 공해물로 인한 재해를 처리하는 것이 이상적이겠지만, 환경 보호를 위하여 다수의 적은 유출물을 통제하는 것도 중요하다고 할 수 있다.

본 발명에 의한 재료의 제조는, 시멘트 콘크리트를 혼합하는데 사용되는 드럼(drum)과 유사한 혼합용 드럼으로 간단히 할 수 있다. 내부에 추진 날개가 비스듬히 붙어 있고, 드럼이 한 방향으로 회전되면서 내부 반대 방향의 물질들이 상호 혼합된다. 본 발명에 쓰이는 원자화 잔여물인, 연료 펠렛 제조에서 얻어지는 분쇄된 잔여물을 드럼에 넣으면, 회전으로 인해 그 재료들이 드럼 안에서 혼합된다. 자재의 연속적인 회전 중에, 원자화 제트 또는 알코올, 예를 들면 이소프로판올 중에 용해 또는 분쇄된 연무형 테플론, 바람직하게는 퍼마 칸타시아(Firma Cantarsia)사의 "Hansa Prob 6804-S"인 테플론 왁스를 사용할 수도 있다.

특수한 흡입력 및 흡수 용량을 획득하려면 용해가 어려한 왁스, 즉 테플론 왁스를 사용할 수 있다. 왁스를 용해하려면 계면활성제가 사용되는데 그것은 흡수가 진행될 때 기름의 표면 장력을 감소시켜 줌으로써 흡수를 촉진시켜 준다. 계면활성제는 부적합한 소수성 약품 사용시 필수적이다. 테플론 계면활성제를 사용하면 소수성 약품의 두배의 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면 그 용액은 7%의 테플론과 잔여 알코올로 구성된다. 이 테플론 용액에 준비된 흡수 자재를 중량의 약 10%에 해당하는 양으로 첨가한다.

용해된 용액 중에 상기한 양으로 테플론이 첨가되면, 드럼이 일정 시간 동안 회전하면서 칩의 표면에 분산되면서, 자재가 교반되고 공기 주입되는 동안 테플론 용매가 증발하게 된다. 필요시 물론 고열의 공기나 내부 열을 이용하면 이같은 건조과정을 신속하게 할 수도 있다.

알코올이 증발하면 그 회전 방향이 바뀌고, 드럼에 비스듬히 붙어 있는 추진 날개가 밴드 콘베이어, 스크류 콘베이어, 및 분출기 등에 의해 흡수 자재를 색(sack), 패드, 베리어 또는 바를 충진시키는 작업장으로 운반한다.

상기 제조 방법은 수분을 흡수하는 다양한 흡수 자재의 제조에 유용하다. 그러나 알코올에 용해한 테플론을 분무하는 방식은, 적합한 연화제 주입으로 대체할 수도 있다. 여기서 말하는 연화제는 원자재의 경질 건조 과정 이전에 얻어지는 소수 특성을 감소시켜 주는 약품이다. 이 방법으로 만일 물만으로, 혹은 연화제가 용해된 물로 연화한다면, 연화제를 혼합 후 자재를 건조할 필요성이 없어진다. 예를 들어 베이시스 케미 에이에스(Basis Kemi AS)사의 "Pluronic (P6800)" 작용제를 사용하면 미소량의 물이 첨가되기 때문에 흡수력에 영향을 미치지 않는다.

본 발명에 따른 공업 규모를 갖춘 흡수 자재를 제조하기 위해서는 펠렛용 호퍼(hopper)를 포함한 설비를 가설하면 된다. 이 설비는 공급 스크류가 구비되어, 펠렛 분쇄용 해머 밀(hammer mill)에 재료를 운반해 준다. 펠렛은 거기서 다시 물에 용해된 테플론을 첨가하는 혼합실로 운반된다. 테플론 왁스는 물에 대해 5∼10%, 정확히 7%에 해당하는 양으로 용해된다. 추가로 용액 부피의 2.5∼5%, 정확히 3.5%에 해당하는 양으로 피로-아세트산 스피릿(spirit)(22%)를 첨가한다. 이것은 테플론과 목재와의 부착성과 점착성을 향상시켜 준다. 테플론 왁스 용액은 펠렛 1m³당 약 120ℓ가 첨가된다.

혼합실은 커다란 직경의 콘베이어 튜브 형체를 하고 있다. 그 내부에는 풍신기(風信旗) 형태의 공급 스크류가 설비되어 있고, 그것은 또 스포크(spokes)에 의하여 축(軸, Central Drive Shaft)에 부착되어 있는데 이것이 혼합실 내부 안벽까지 연장되어 있어 재료를 서서히 전전시키면서 효율적으로 혼합시켜 준다. 혼합실의 벽에는 테플론 왁스 용액을 첨가하기 위한 수 개의 유입 제트(inlet jet)가 설치되어 있다.

혼합실로부터 재료는, 분출구 대신 재료 건조용 전기 히터와 증발용 배출구가 설치되어 있다는 점을 제외하고는 혼합실과 유사한 구조를 갖춘 건조실로 운반된다. 건조 온도는 150∼250℃로 유지하는 것이 요구되며 물의 공급 속도 및 증발량에 따라 조절 가능하다. 그 후 건조된 자재는 스크류에 의하여 충진 작업장으로 운반된다.

만약 혼합실 내의 재료에 소수성 약품 첨가가 필요치 않으면 대신 연화제를 혼합한다. 그 후 건조실로 운반하는 대시 직접 포장 작업실로 운반한다.

본 발명에 의한 흡수 자재는 기름 또는 동종의 공해 물질을 여과 방법으로 제거하는 필터 재료로도 사용될 수 있으며 이 경우 상기한 시트가 사용된다.

Claims (29)

1. 제1 단계에서 건조시키고, 제2 단계에서 테플론으로 코팅하는 것을 특징으로 하는, 톱밥과 같은 목재 미립자로 흡수 자재를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 알코올 또는 물에 용해 또는 현탁시킨 테플론을 목재의 미립자에 분무하고(하거나) 이를 목재 미립자와 혼합하고, 충분히 혼합되었을 때 그 용매(물 또는 알코올)가 증발시킴으로써 테플론 코팅이 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 테플론을 물에 용해시킨 경우에, 목재와 혼합하기 전 아세트산 스피릿(spirit)을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가열에 의해 목재 미립자로부터 본질적으로 또는 완전히 테르펜을 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 목재가 톱밥으로 연료 펠렛을 제조할 때 나온 잔여물 또는 연료 펠렛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 테플론을 알코올 또는 물에 용해시 계면활성제로 촉진하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1 단계에서 건조시키고, 제2 단계에서 물 또는 약간의 다른 연화제를 첨가하여 연화시키는 것을 특징으로 하는, 톱밥과 같은 목재 미립자로 흡수 자재를 제조하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 가열에 의해 목재 미립자로부터 본질적으로 또는 완전히 테르펜을 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제7항에 있어서, 목재가 톱밥으로 연료 펠렛을 제조할 때 나온 잔여물 또는 연료 펠렛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제7항에 있어서, 테플론을 알코올 또는 물에 용해시킬 때 계면활성제로 촉진시키는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 원료로서 미세하게 분쇄된 톱밥으로 된 연료 펠렛 또는 그 제조 과정에서 획득되는 잔여물을 사용하는 것을 특징으로 하는, 톱밥과 같은 목재 미립자로 흡수 자재를 제조하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 미세하게 분쇄된 재료가 테플론으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 알코올 또는 물에 용해 또는 현탁된 테플론을 목재의 미립자에 분무하고(하거나) 이를 목재의 미립자와 혼합하고, 충분히 혼합되었을 때 그 용매(물 또는 알코올)를 증발시킴으로써 테플론 코팅이 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제11항에 있어서, 테플론을 물에 용해시킨 경우에 목재와 혼합하기 전 피로-아세트산 스피릿(spirit)을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제11항에 있어서, 테플론에 계면활성제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제11항에 있어서, 물 또는 약간의 다른 연화제를 첨가하여 재료를 연화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제1 단계에서 존재하는 테르펜이 증발할 정도로 건조시키는 것을 특징으로 하는, 톱밥과 같은 목재 미립자로 흡수 자재를 제조하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 제2 단계에서 목재를 테플론으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 알코올 또는 물에 용해 또는 현탁된 테플론을 목재의 미립자에 분무하고(하거나) 이를 목재의 미립자와 혼합하고, 충분히 혼합되었을 때 그 용매(물 또는 알코올)를 증발시킴으로써 테플론 코팅이 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제18항에 있어서, 테플론을 물에 용해시킨 경우에 목재와 혼합하기 전 피로-아세트산 스피릿을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제17항에 있어서, 목재가 톱밥으로 연료 펠렛을 제조할 때 나온 잔여물 또는 연료 펠렛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제18항에 있어서, 테플론을 알코올 또는 물에 용해시킬 때 계면활성제로 촉진시키는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제17항에 있어서, 물 또는 약간의 다른 연화제를 첨가하여 재료를 연화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 열을 가하거나 또는 약간의 다른 처리를 한 후 본질적으로 테르펜을 함유하지 않고, 또한 연화제로서 약간의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 톱밥과 같은 목재 미립자로 된 흡수 자재.
25. 열을 가하거나 또는 약간의 다른 처리를 한 후 본질적으로 테르펜을 함유하지 않고, 또한 테프론을 함유하는 것을 특징으로 하는, 톱밥과 같은 목재 미립자로 된 흡수 자재.
26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 계면활성제 또는 연화제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 자재.
27. 제24항 또는 제25항에 있어서, 프로필렌과 같은 텍스타일 재료로 된 패드(pad), 시트 또는 바(bar) 내에 봉합되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수 자재.
28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 패드, 시트 또는 베리어가, 경우에 따라 충진을 쉽게 하거나 재료를 펴진 형태로 사용하기 위하여, 예를 들면 벨크로(Velcro) 테이프와 같은 개폐구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 흡수 자재.
29. 제24항 내지 제28 중 어느 한 항에 있어서, 목재가 침엽수 또는 초기 테르펜 함량이 다량인 약간의 다른 종류의 목재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수 자재.