KR20010046209A - 폐 섬유 강화 플라스틱의 재활용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐 섬유 강화 플라스틱의 재활용 방법에 관한 것으로서, 자동차, 선박, 수조, 욕조, 정화조, 스포츠용품 및 항공재료 등으로 널리 활용되고 있는 섬유 강화 플라스틱의 폐기물을 조분쇄 및 미분쇄하여 이를 폴리머 시멘트 콘크리트의 세골재 대용으로 첨가하는 방법으로, 이와같이 재활용할 경우 폐 섬유 강화 플라스틱으로 인한 환경오염을 방지할 수 있고, 이를 첨가하여 제조된 폴리머 시멘트 콘크리트는 강도, 내구성, 내마모성, 내약품성, 내충격성 및 수밀성 등이 보통 콘크리트보다 월등히 우수하여 바닥재, 보수재, 방식재, 방수재 뿐만 아니라 맨홀, 복합관, 인조대리석, 파일, 진동흡수대, 흡음재 및 예술품에 이르기까지 고기능성 재료로서 각종 산업분야에 활용할 수 있다.

Description

폐 섬유 강화 플라스틱의 재활용 방법{Recycling of waste fiber reinforced plastics}

본 발명은 폐 섬유 강화 플라스틱의 재활용 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 섬유 강화 플라스틱을 조분쇄 및 미분쇄하여 얻어진 미분말을 폴리머 시멘트 콘크리트 중 세골재를 대체· 첨가하여 재활용하는 방법에 관한 것이다.

고기능성 재료로 개발된 섬유 강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, 이하 FRP라 함)은 고강도, 내구성, 내식성, 내충격성, 내마모성, 내약품성 및 성형성 등이 우수하여 각종 산업재료, 예를들어 자동차, 선박, 수조, 욕조, 정화조, 스포츠용품 및 항공재료 등으로 널리 활용되고 있다.

그런데, FRP 제품의 생산량이 매년 증가함에 따라 FRP 폐기물의 양도 증가하여 폐 FRP의 처리·처분 및 재활용 기술개발이 시급한 실정이다.

현재 선진국에서 연구되고 있는 폐 FRP의 재활용 방법으로는 열적 재활용, 화학적 재활용, 생물학적 처리, 재료 재활용 등이 있다.

이중 열적 재활용은 폐 FRP를 소각하여 얻은 열을 발전이나 난방 등에 이용하는 방법으로서, 대기오염과 소각시설에 따른 경제성이 문제로 지적되고 있으며, 화학적 재활용은 폐 FRP를 고온열분해하여 원료를 회수 재활용하는 방법으로서, 아직 연구단계에 있다. 그리고, 생물학적 처리방법은 분해처리하거나 처음부터 분해가 잘되는 재료를 개발 사용하는 방법으로 극히 제한적으로 활용되고 있다. 또한, 재료 재활용은 폐플라스틱을 수집 분리하여 새로운 재료를 생산하는 원료로 재활용하는 방법으로서, 열가소성 수지는 작게 잘라서 인조목재나 폐수관 등의 건축자재 생산에 사용하고, 열경화성 수지는 조분쇄 또는 미분쇄하여 각종 콘크리트 제품의 세골재 대용, 도료나 수지제품의 충진제, 흡음재료, 내충격재료 등으로 활용하는 방법으로, 환경오염을 일으키지 않고 재료로 재활용하기 때문에 재활용법 중에서 가장 바람직한 방법으로 선진국에서도 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

폐 FRP는 불용불융의 수지로서 그대로 버릴 경우 분해되지 않아 환경오염을 유발하나, 재료로 재활용할 경우 양질의 제품을 제조할 수 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 폐 FRP의 재활용 방법 중 재료 재활용 방법에 따른 것으로서, FRP 제품의 생산과정에서 발생되는 스크랩이나 폐 FRP 제품을 분쇄기로 조분쇄 또는 미분쇄하여 만든 분말을 폴리머 시멘트 콘크리트(모르타르)의 제조에 세골재 대용으로 대체 사용하여 보통 콘크리트보다 강도, 내구성, 수밀성 등이 훨씬 우수한 복합재료를 제공하는 데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리머 시멘트 콘크리트는 SBR 라텍스, EVA 에멀젼 및 PAE 에멀젼 중에서 선택된 폴리머 혼화제 및 세골재를 포함하되, 세골재 중 10∼50를 폐 섬유 강화 플라스틱 미분말로 대체한 데 그 특징이 있다.

본 발명에서 폐 FRP는 폴리머 시멘트 콘크리트에 함유되는 바, 폴리머 시멘트 콘크리트는 통상 SBR 라텍스, EVA 에멀젼, PAE 에멀젼 등의 폴리머 혼화제를 사용하고 여기에 세골재를 첨가하여 이루어진다.

본 발명에서는 폐 FRP를 조분쇄 및 미분쇄하여 미분말을 얻고, 이를 폴리머 시멘트 콘크리트 중 세골재를 일부 대체하여 첨가한다.

세골재에 대한 대체율은 10∼50범위인 것이 적당하며, 만일 폐 FRP의 대체율이 세골재에 대하여 10미만이면 폐 FRP의 재활용이라는 의미가 별로 없고, 50초과하면 강도가 지나치게 저하되어 문제가 있다.

세골재를 대체하여 첨가되는 폐 FRP의 함량은 폴리머 시멘트 콘크리트 조성 중 폴리머/시멘트의 비에 따라서 변형이 가능한 바, 폴리머 시멘트 콘크리트 조성 중 폴리머/시멘트비는 5∼30인 것이 바람직하다.

세골재 중의 일부를 폐 FRP 미분말로 대체한 폴리머 시멘트 콘크리트는 기계적 강도, 내구성, 내충격성, 내마모성, 내약품성 및 수밀성 등이 우수하여, 포장재, 바닥재, 방식재, 방수재, 보수재 등으로 사용할 수 있다.

폴리머 시멘트 콘크리트에 첨가되는 폐 FRP 미분말의 제조방법은 우선 폐 FRP 제품을 그래뉼레이터로 조분쇄한 다음, 햄머밀이나 잿트밀 또는 볼밀등을 이용하여 입도 5∼500㎛ 되도록 미분쇄하면 된다.

얻어진 폐 FRP 미분말의 입도가 5㎛ 보다 작게 분쇄하려면 분쇄비용이 지나치게 비싸게 되는 문제가 있고, 500㎛보다 클 경우에는 충진효과가 떨어져 제품의 강도가 저하되는 문제가 발생될 우려가 있다.

이와같이 얻어진 폐 FRP 미분말을 폴리머 시멘트 콘크리트로 제조하기 위해서는 우선 각 조성에 맞도록 배합하고 목적하는 제품의 형틀에 채우고 성형한다.

그 다음 양생공정을 거치면 되는 바, 양생방법은 표준양생이나 가열양생을 행한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예

스크랩 또는 폐 FRP제품을 그래뉼레이터로 조분쇄한 다음, 햄머밀을 이용하여 평균입도 30㎛ 되도록 미분쇄하여 폐 FRP 미분말을 얻었다.

실시예 1

SBR 라텍스와 상기 제조예에 따라 얻어진 폐 FRP 미분말을 혼합하여, 형틀에 프레쉬 폴리머 시멘트 콘크리트를 채우고 진동시키면서 성형하였다

그리고 나서, 2일간 습윤양생, 5일간 수중양생, 21일간 기중양생하여 폴리머 시멘트 콘크리트 제품을 얻었다.

이때, 첨가되는 폴리머/시멘트비를 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 달리하고, 또한 첨가되는 폐 FRP 미분말의 함량도 표 1과 같이 변경하면서 압축 및 휨강도 시험을 수행하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

이때, 압축 및 휨강도 시험은 KS F 2405 및 KS F 2408에 의하여 시험하였다.

폴리머/시멘트비(중량)	폐 FRP의 세골재 대체량(중량)	압축강도(kg/㎠)	휨 강도(kg/㎠)
0	10	205	52
	20	181	48
	30	148	46
	40	122	42
	50	96	36
5	10	290	61
	20	265	57
	30	250	55
	40	229	51
	50	212	46
10	10	312	65
	20	296	62
	30	280	59
	40	250	55
	50	234	52
15	10	372	74
	20	348	70
	30	312	68
	40	286	65
	50	250	60
20	10	389	78
	20	358	75
	30	329	72
	40	306	70
	50	261	69

상기 표 1의 결과로부터, 폴리머/시멘트비가 증가됨에 따라 압축 및 휨 강도 모두 현저히 향상됨을 알 수 있다. 그러나, 폐 FRP 미분말의 세골재 치환량이 증가할수록 강도는 떨어지게 되므로 사용목적에 따라 최적의 배합조건을 선택하여야 한다. SBR 라텍스의 첨가량이 증가됨에 따라 폐 FRP 미분말의 첨가량 증가로 일어나는 강도감소를 충분히 보완할 수 있으므로 폐 FRP를 재활용한 폴리머 시멘트 콘크리트는 건축 및 토목 등의 건설 분야 뿐만 아니라 활주로, 화학공장의 바닥재, 터널의 라이닝, 해안구조물, 콘크리트의 보수재 및 방수재 등의 고기능성 재료로 널리 활용할 수 있을 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 현재 소각이나 매립에 의해 처분되고 있어 환경오염의 원인이 되고 있는 폐 FRP 제품을 분쇄하여 폴리머 시멘트 콘크리트의 세골재 대용으로 재활용할 경우 환경오염을 방지할 수 있으면서 보통 콘크리트보다 제반물성이 우수한 고기능성 재료를 개발할 수 있어 이를 건축 및 토목 등의 건설분야에 활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. SBR 라텍스, EVA 에멀젼 및 PAE 에멀젼 중에서 선택된 폴리머 혼화제 및 세골재를 포함하는 폴리머 시멘트 콘크리트에 있어서,

   상기 세골재 중 10∼50를 폐 섬유 강화 플라스틱 미분말로 대체하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 콘크리트.
2. 제 1 항에 있어서, 폐 섬유 강화 플라스틱 미분말은 입도 5∼500㎛인 것임을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 콘크리트.
3. 제 1 항에 있어서, 폴리머 시멘트 콘크리트는 폴리머/시멘트비가 5∼30인 것임을 특징으로 하는 폴리머 시멘트 콘크리트.