KR20010053859A - 제지슬러지를 이용한 블록 및 그의 제조 방법 - Google Patents

제지슬러지를 이용한 블록 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제지공장에서 발생하는 산업 페기물인 제지슬러지를 연소, 소성, 건조 등의 공정을 거치지 않고 직접 제조된 블록에 있어서, 건조되지 않는 제지슬러지, 시멘트, 생석회 및 염화암모늄, 모래, 황토, 강화용 수지, 방수성 수지 및/혹은 라텍스 등을 혼합기로 혼합한 후 이를 압축 성형한 후 건조하여 제조된 블록 및 그의 제조 방법을 그 특징으로 한다.

Description

제지슬러지를 이용한 블록 및 그의 제조 방법{Production of sludge-containing block}
본 발명은 제지공장에서 발생되는 단섬유질과 무기질이 주성분인 제지슬러지와 시멘트, 모래 등을 이용하여 만든 블록에 방법에 관한 것이다.
제지슬러지는 제지과정에서 제지 스크린에 의하여 회수되지 않는 미세한 단섬유와 고령토, 활석 등의 무기물질이 주 성분으로서 산업페기물로 환경오염의 큰 원인이 된다. 따라서 산업폐기물인 제지슬러지를 건축자재로 재활용 제품을 제조하는 것이 환경 및 자원 재활용면에서 국가적으로 바람직하다.
종래에는 제지슬러지 등을 이용하여 벽돌을 제조함에 있어서 제지슬러지를 연소하여 경량골재로 제조하여 시멘트 벽돌의 필러로 사용하거나, 제지슬러지 혹은 슬러지 소각회를 점토 등과 성형하고 고온에서 소성하여 벽돌로 만드는 방법이었으나, 이러한 방법은 수분을 다량으로 함유한 제지슬러지를 연소함으로서 슬러지 연소에 많은 에너지와 대기오염이 발생하게된다.
대한민국 공개특허 제85-7970호에서는 슬러지 수분을 50-59%로 탈수하여 수지와 혼합하여 직경 5-20mm인 경량골재를 얻고, 여기에라텍스 등으로 피막하여 경량골재를 제조하는 방법이 제시되고 있으나, 이러한 기술은 제지슬러지를 경량골재로 만든 후 다시 블록으로 만드는 공정상의 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제94-23826호에서는 건조된 제지 슬러지, 시멘트, 모래를 교반하면서 메틸셀룰로즈와 혼합물을 제조한 다음, 에틸렌-초산비닐공중합체 등의 혼합물과 혼합하고 이를 다시 중크로산 나트륨과 혼합하여 압축하여 건재용 블록을 제조하는 방법이 제시되고 있으나, 이러한 기술의 경우 제지슬러지를 건조하는 문제점과 중금속인 중크롬산을 사용하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제1995-023625호에서는 제지 슬러지, 황토또는 점토류, 후라이애쉬,물 등을 혼련 시킨 후 압출성형하여 절단하여 건조한 후 1,100℃에서 소성하여 인공경량골재를 만드는 방법을 제시하고 있으나, 이러한 기술의 경우 제지슬러지 혼합 압출물을 고온에서 소성하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제95-17859호에서는 벽돌용 점토를 주 원료로 하고 제지 슬러지 및/혹은 제지슬러지 소각회를 분원료로하여 혼합 및 성형하고 고온에서 소성함을 특징으로 하는 인공 경량 골재를 제조하는 방법을 제시하고 있으나, 이러한 기술의 경우 제지슬러지 혼합 성형물을 고온에서 소성하는 문제점이 있다.
종래의 벽돌 혹은 블록은 모래, 석분, 시멘트, 물을 주성분으로하기 때문에 제조된 벽돌 및 블록의 무게가 평균 2000g 정도로 밀도가 높기 때문에 건축자재로 사용시 자체하중을 크게 증가시키는 문제점이 있다.
제지슬러지 등이 포함되지 않는 종래의 벽돌 혹은 블록은 단열효과가 거의없기 때문에 건축자재로 사용한 경우 건축물의 보온성이 적은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발 된 것으로서, 본 발명의 첫째 목적은 제지공장에서 발생하는 산업 페기물인 제지슬러지를 연소, 소성, 건조 등의 공정을 거치지 않고 직접 제조된 블록을 제공하는 것이며, 것이며, 둘째는 경량 단열효과가 있는 건축 자재용 벽돌 및 블록을 제공하는 것이며, 셋째는 제지슬러지를 연소, 소성, 건조 등의 공정을 거치지 않고 직접 경량 단열 블록을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 제지공장에서 발생하는 산업 페기물인 제지슬러지를 연소, 소성, 건조 등의 공정을 거치지 않고 직접 제조된 블록에 있어서, 건조되지 않는 제지슬러지, 시멘트, 생석회 및 염화암모늄, 모래, 황토, 강화용 수지, 방수성 수지 등을 혼합기로 혼합한 후 이를 압축 성형한 후 건조하여 제조된 블록 및 그의 제조 방법을 그 특징으로 한다.
이와 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 제지공장에서 발생하는 산업 페기물인 제지슬러지를 연소, 소성,건조 등의 공정을 거치지 않고 직접 제조된 블록에 있어서, 20-80 중량부의 건조되지 않은 제지슬러지, 10-50 중량부의 시멘트, 1-15 중량부의 생석회 및/혹은 염화암모늄, 1-10 중량부의 염화암모늄, 5-40 중량부의 모래, 1-10 중량부의 황토, 1-5 중량부의 강화용 수지, 1-10 중량부의 방수성 수지 및/혹은 라텍스 등을 혼합기로 혼합, 분쇄 후 이를 압축 성형한 후 건조하여 제조는 것을 특징으로 하는 블록 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에의 블록을 제조하기 의하여서는, 건조되지 않은 제지 슬러지의 수분율 30-100%인 것이 적당하다. 특히 수분율이 50-80%인 것이 더욱 효과적이다. 수분율이 높으면 슬러지, 시멘트, 모래, 강화용 수지, 방수성 수지 등 혼합물의 수분 함량이 많아져 성형 공정에서 첨가제 들이 물과함께 이탈되는 문제점 및 제조된 블록의 압축강도 저하의 원인이 된다. 수분율이 30% 이하인 경우 제지공장에서 발생된 슬러지의 수분을 인위적으로 제거하는 공정이 필요하고, 또한 슬러지, 시멘트, 모래, 강화용 수지, 방수성 수지 등 혼합공정에서 일정량의 물을 더 부가해주어야하는 문제점이 있다. 본 발명에의 블록을 제조하기 의하여서는, 건조되지 않은 제지 슬러지는 10-150중량부가 적당하며, 특히 40-90 중량부가 더욱 적당하다. 제지슬러지의 함량이 너무 높으면 제조된 블록의 강도 및 내수성이 저하되며, 슬러지의 함량이 너무 낮으면 슬러지의 소비 효율이 낮아진다.
본 발명에의 블록을 제조하기 위하여서는, 일반적인 벽돌 제조에 사용되는 통상의 시멘트로서 포틀랜트 시멘트 등이 사용될 수 있으며, 그 사용량은 5-50 중량부가 적당하며, 특히 10-30 중량부가 더욱 적당하다. 시멘트의 사용량이 너무 낮으면 제조된 블록의 강도가 저하되어 건축 자재로서의 사용에 있어 강도 문제가 대두된다.
본 발명에의 블록을 제조하기 위하여서는, 40에서 120 매쉬 정도의 모래가 적당하며, 특히 70에서 90 매쉬 정도의 모래가 더욱 우수하다. 모래의 사용량은 5에서 40 중량부가 적당하며, 특히 10에서 30 중량부가 더욱 효과적이다. 모래의 량이 너무 많으면 제조된 블록의 강도가 저하된다.
본 발명에의 블록을 제조하기 위하여서는, 생석회 및 염화암모늄의 부가량이 2에서 20중량부가 적당하며, 특히 5에서 10 중량부가 더욱 효과적이다. 생석회 및 염화암모늄이 부가되면 혼합물의 건조 및 경화가 빠르며, 경화 후 벽돌의 강도가 현저하게 향상된다.
본 발명에의 블록을 제조하기 위하여서는, 강화용수지를 0.1에서 10 중량부 사용하는 것이 적당하며, 특히 1-5 중량부 사용하는 것이 더욱 효과적이다. 강화용수지로는 멜라민포름알데히드 수지, 멜라민요소포름알데히드수지, 멜라민에폭시 수지, 폴리아크릴아미드 수지, 폴리아크릴아미드 공중합체 등이 사용될 수 있다. 강화용수지를 1 중량부 이하 사용하면 제조된 블록의 강도가 저하되어 건축자재용으로 사용하기에는 문제점이 있다.
본 발명에의 블록을 제조하기 위하여서는, 황토를 1에서 10 중량부 사용하는 것이 적당하며, 특히 1에서 5 중량부가 더욱 효과적이다. 황토를 부가하면 제조된 블록 혹은 벽돌의 색상이 일반적인 콘크리트 색상이 아니고 사람들에게 친근감을 주는 황토색의 제품을 제공할 수 있다. 또한 황토로 부터 발산되는 원적외선 방사등의 효과를 동시에 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에의 블록을 제조하기 위하여서는, 방수성 수지를 0.1에서 10 중량부 사용하는 것이 적당하며, 특히 1에서 5 중량부 사용하는 것이 더욱 효과적이다. 방수용 수지로서는 천연 라텍스, 스티렌부타디엔 라텍스, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스, 부타디엔 라텍스, 메틸메타아크릴레이트 단독중합 에멀젼, 메틸메타아크릴레이트 공중합 에멀젼, 아크릴산 공중합 에멀젼 등이 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.
실시예1
제지공정에서 발생하는 건조되지 않은 폐 슬러지(수분율 70 중량%) 60 Kg, 시멘트 25Kg, 모래 20Kg, 황토 10Kg을 1분당 1000의 회전하는 혼합기에서 20분 동안 혼합한다. 혼합물을 분쇄기를 사용하여 분쇄하여 1차 혼합물을 만든다. 1차 혼합물 115Kg에 생석회 5Kg, 수용성 멜라민 수지(대양화학, M85) 2Kg, 염화암모늄 2Kg, 스티렌-부타디엔 라텍스(금호석유화학, SBR362) 2Kg을 부가한 후 20 분 동안 혼합한 후 압출기를 이용하여 블록 형태로 압출한다. 압출된 블록을 100℃에서 2시간 건조한다. 건조된 블록의 무게는 850g 이였으며, 건조강도는 130 Kg/㎠ 이었다.
실시예2
제지공정에서 발생하는 건조되지 않은 폐 슬러지(수분율 70 중량%) 65 Kg, 시멘트 25Kg, 모래 20Kg, 황토 10Kg, 생석회 5Kg을 혼합기에서 20분동안 혼합한 후분쇄기를 통하여 분쇄한다. 분쇄된 1차 혼합물 120Kg에 수용성 멜라민 수지(대양화학 M85) 2Kg, 염화암모늄 2Kg, 스티렌-부타디엔 라텍스(금호석유화학 SBR362) 2Kg을 부가한 후 혼합기에서 20분 동안 혼합하여 2차 혼합물을 만든다.2차 혼합물을 압출기를 이용하여 블록 형태로 압출한다. 압출된 벽돌을 100℃에서 2시간 건조한다. 건조된 블록의 무게는 900g 이였으며, 건조강도는 125 Kg/㎠ 이었다.
실시예3
제지공정에서 발생하는 건조되지 않은 폐 슬러지(수분율 65 중량%) 60 Kg, 시멘트 25Kg, 모래 23Kg, 황토 7Kg을 혼합기에서 20분 동안 혼합한 후 분쇄기를 사용하여 분쇄한 하여 1차 혼합물을 만든다. 1차 혼합물 115Kg에 폴리아크릴아미드(수평균 분자량 8500) 2Kg, 생석회 4Kg, 염화암모늄 2Kg, 스티렌-부타디엔 라텍스(금호석유화학 SBR362) 2Kg을 부가한 후 20 분 동안 혼합한 후 압출기를 이용하여 블록 형태로 압출한다. 압출된 블록을 100℃에서 2시간 건조한다. 건조된 블록의 무게는 953g 이였으며, 건조강도는 122 Kg/㎠ 이었다.
실시예4
제지공정에서 발생하는 건조되지 않은 폐 슬러지(수분율 65 중량%) 60 Kg, 시멘트 25Kg, 모래 23Kg, 황토 5Kg을 혼합기에서 20분 동안 혼합한 후 분쇄기를 사용하여 분쇄한 하여 1차 혼합물을 만든다. 1차 혼합물 115Kg에 수용성 멜라민 수지(대양화학 M85) 3Kg, 생석회 5Kg, 염화암모늄 3Kg, 스티렌-부타디엔 라텍스(금호석유화학 SBR362) 2Kg을 부가한 후 20 분 동안 혼합한 후 압출기를 이용하여 블록 형태로 압출한다. 압출된 블록을 100℃에서 2시간 건조한다. 건조된 블록의 무게는 951g 이였으며, 건조강도는 146 Kg/㎠ 이었다.
비교예1
모래 120Kg, 시멘트 40Kg, 석분 40Kg, 물 60Kg을 혼합기로 혼합한 후 압출기를 이용하여 블록 형태로 압출한다. 압출된 블록을 100℃에서 2시간 건조하였다. 건조된 블록의 무게는 1970g 이였으며, 건조강도는 142 Kg/㎠ 이었다.
본 발명은 제지공장에서 발생하는 산업 페기물인 제지슬러지를 연소 혹은 소성 등의 공정을 거치지 않고 직접 제조된 블록을 제공하며 제지슬러지를 연소 혹은 소성 등의 공정을 거치지 않고 직접 블록을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 의하여 제조된 제지슬러지를 포함하는 블록은 무게가 일반 블록의 절반에 해당하는 경량이며 단열 보온 효과가 우수한 건축자재용 블록 혹은 벽돌을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 20-80 중량부의 건조되지 않은 제지슬러지, 10-50 중량부의 시멘트, 1-10 중량부의 생석회, 1-10 중량부의 염화암모늄, 5-40 중량부의 모래, 1-10 중량부의 황토, 1-5 중량부의 강화용 수지, 1-10 중량부의 방수성 수지 및/혹은 라텍스 등을 혼합기로 혼합, 분쇄 후 이를 압축 성형한 후 건조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 건축자재의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 제지슬러지의 함수율이 30-100 중량%인 것.
  3. 제 1항에 있어서, 강도 강화용 수지가 멜라민포르말린 수지, 멜라민요소 포르말린 수지, 멜라민에폭시 수지, 아크릴아미드수지, 아크릴아미드 공중합체 단독 혹은 두종류 이상의 혼합물인 것.
  4. 제 1항에 있어서,서 방수용 수지가 방수용 수지로서는 천연 라텍스, 스티렌부타디엔 라텍스, 아크릴로니트릴부타디엔 라텍스, 부타디엔 라텍스, 메틸메타아크릴레이트 단독중합 에멀젼, 메틸메타아크릴레이트 공중합 에멀젼, 아크릴산 공중합 에멀젼 단독 혹은 두종류 이상의 혼합물인 것.
  5. 제 1항의 방법으로 제조된 건축 자재가 벽돌 혹은 블록인 것.
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