KR20010064564A

KR20010064564A - 폐플라스틱 종말처리품을 이용한 경량 인조골재의제조방법

Info

Publication number: KR20010064564A
Application number: KR1019990064779A
Authority: KR
Inventors: 이형식; 조영수; 김혜태; 박찬호
Original assignee: 김형철; 한국자원재생공사
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-09

Abstract

본 발명은 폐플라스틱 종말처리품을 이용한 경량 인조골재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 인조골재의 제조방법은 폐플라스틱 종말처리품을 컨베이어 벨트로 이송시키면서 1차로 이물질을 제거하는 공정과; 이들을 파쇄 후 2차로 금속 및 이물질을 제거하는 공정과; 상기의 2차 이물질 제거 공정후 폐플라스틱 종말처리품을 분쇄하는 공정과; 분쇄한 폐플라스틱 종말처리품을 압출기(1)에서 압출용융하여 폐플라스틱 종말처리품을 반죽상태로 용융하는 공정과; 상기 공정에 의한 반죽상태 용융물을 압축롤러(2)(2')가 맞물린 성형기에 주입하여 압축롤러(2)(2')의 외부틀과 같은 모양으로 성형시키는 공정과; 성형된 것을 냉수(3)에서 냉각시키는 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명은 폐플라스틱의 종말처리품을 이용하여 인조골재의 제조에 이용함으로써 폐플라스틱의 종말처리품 자체의 처리문제 뿐만 아니라 폐플라스틱의 재활용을 촉진함과 동시에 각종 공사장에서 천연골재 부족으로 야기되는 어려움의 해결을 목적으로 한다.

Description

폐플라스틱 종말처리품을 이용한 경량 인조골재의 제조방법 {Manufacturing of Light Weight Artificial Aggregates by Garbages from Plastic Sorting Plants}

1909년 최초의 합성수지인 페놀수지가 만들어진 이후 플라스틱공업은 석유공업의 발전과 함께 눈부시게 발전하여 이제 플라스틱은 우리 생활 속에서 떼려야 뗄 수 없는 중요한 재료가 되었다.

그러나 20세기 후반 환경오염 문제가 전세계적인 관심사로 대두되면서 부각되기 시작한 폐플라스틱의 처리문제가 심각한 문제로 부각되고 있으며 앞으로 21세기에 지속적으로 해결해야 하는 문제가 되었다.

폐플라스틱의 처리는 땅에 매립하거나 연소시켜 없애버리는 방법이 있으나 땅에 매립할 경우 플라스틱의 밀도가 낮아 용적을 많이 차지할 뿐만 아니라 분해되는데도 시간이 오래 소요되어 매립지난을 가중시키며 연소시에는 유독성 가스를 대량 배출하여 지구 온난화의 원인이 될 뿐만 아니라 생태계에 치명적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 함부로 소각시킬 수도 없는 실정이다.

이러한 폐플라스틱 문제를 해결하기 위해 플라스틱의 성질이 비슷한 것을 기계 또는 수작업으로 재질별로 분리한 후 이들을 재활용하거나 또는 특수한 압출기( extruder)를 이용하여 혼합재생에 의한 저급의 인조목재로 재활용하여 사용하고 있다.

그러나 폐플라스틱의 재활용에도 심각한 문제점이 있는데 이는 바로 종말처리품의 발생이다. 종말처리품이란 달리 분류하기 힘든 비범용(非凡用)의 각종 플라스틱류 외에 알루미늄, 목재, 종이, 금속과 같은 이물질이 포함된 플라스틱류 또는 여러 종류의 플라스틱이 같이 혼재되어 있는 것으로서 용어에서 알 수 있듯이 폐플라스틱에서 유용하게 재활용할 수 있는 것을 골라내내어지고 남는 쓰레기로 버려지는 것이다. 이러한 종말처리품들은 전체 폐플라스틱에서 약 20%를 차지하고 있으며 폐플라스틱의 재활용율이 높아질수록 종말처리품은 역시 증가하여 폐플라스틱의 재활용의 문제점으로 대두되고 있다.

한편 폐플라스틱의 종말처리품 처리는 상기에서 언급한 매립 또는 소각에만 의존하고 있어 다른 방법에의 처리가 시급한 실정이다.

본 발명은 폐플라스틱의 종말처리품을 이용하여 인조골재의 제조에 이용함으로써 폐플라스틱의 종말처리품 자체의 처리문제 뿐만 아니라 폐플라스틱의 재활용을 촉진함과 동시에 각종 공사장에서 천연골재 부족으로 야기되는 문제점 해결을 목적으로 한다.

도 1은 폐플라스틱 종말처리품의 파쇄시킨 모습을 나타낸 사진이다.

도 2는 연속식 성형기를 이용하여 인조골재 제조방법을 나타낸 정면도이다.

도 3은 본 발명에 의해 제조한 경량 인조골재를 나타낸 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 압출기 2,2': 롤러

3: 냉수 4: 인조골재

5,5': 잔재물 제거장치

본 발명의 인조골재 제조에 사용하는 폐플라스틱 종말처리품의 성분은 플라스틱의 사용용도에 따라 다르지만 평균적으로 열경화성 또는 열가소성을 포함하는플라스틱류가 90%, 금속성 성분과 무기질 이물질이 2%, 목재류 및 유기질 이물질이 2%, 포장재속의 내용물 및 먼지 등이 3%, 상기에서 언급한 것을 제외한 기타 3% 정도로 분류된다. 한편 도 1은 본 발명에 사용되는 폐플라스틱 종말처리품의 파쇄모습을 보여주는 사진이다.

본 발명에서 폐플라스틱 종말처리품을 이용하여 제조한 경량 인조골재는 천연골재와 마찬가지로 옹벽 뒷채움재, 배수재, 동상방지층 골재, 연약지반 및 교량상판용 골재로 사용을 할 수 있다.

이하 본 발명을 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 폐플라스틱 종말처리품을 컨베이어 벨트로 이동시키면서 1차로 신발류와 같은 큰 이물질과 파쇄기의 감김현상을 유발하는 테이프류를 제거한 후 햄머밀로 파쇄하고 후 자석 또는 와류선별기를 이용하여 2차로 금속 및 이물질을 선별한 뒤 분쇄기로 폐플라스틱 종말처리품을 20mm∼30mm의 크기로 분쇄한다.

분쇄한 폐플라스틱 종말처리품을 150∼270℃의 온도로 압출기(1)에서 압출용융하여 반죽상태로 용융한 후 이것을 압축롤러(2)(2')가 맞물린 연속식 성형기에 주입하여 압축롤러(2)(2')의 외부틀과 같은 모양으로 성형시키고 이것을 냉수(3)에서 냉각시킴으로써 인조골재(4)를 제조한다. 본 발명에서 최종적으로 제조하는 인조골재는 성형기 압축롤러(2)(2')의 외부틀의 형태에 따라 여러 가지 크기와 모양으로 제조할 수 있다.

상기에서 연속식 성형기를 이용한 본 발명의 인조골재 제조방법을 도 2에 간략적으로 나타냈으며 도 2에 나타낸 방법으로 제조된 인조골재 모양은 도 3에 나타내었다. 도 2에서 도면부호 (5)(5')는 압축롤러(2)(2')에 형성된 용융된 플라스틱 종말처리품(6)의 잔재물 제거장치를 나타낸다.

한편 폐플라스틱 종말처리품의 압출용융시 사용하는 압출기는 single 또는 double screw 압출기 어느 것을 사용해도 상관없고 용융온도의 조절을 통해 제조한 인조골재의 외면의 거친상태, 강도를 달리 할 수 있다.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예>

플라스틱 재활용을 위한 선별과정에서 버려지는 폐플라스틱 종말처리품을 컨베이어 벨트로 이동시키면서 신발류와 같은 큰 이물질과 파쇄기의 감김현상을 유발하는 테이프류를 제거한 후 햄머밀형 슈레더(shredder)를 이용하여 파쇄하고 이것을 다시 분쇄기로 약 20mm의 크기로 분쇄하였다.

분쇄된 폐플라스틱 종말처리품의 형태는 불규칙하며 알루미늄 조각 또는 선별과정에서 미처 선별되지 못한 열경화성 플라스틱이 폐플라스틱 종말처리품의 전체 중량비의 약 10% 이상 함유되어 있었다.

분쇄한 폐플라스틱 종말처리품을 150∼270℃의 온도로 압출기(1)에서 반죽상태로 압출용융한 후 압축롤러(2)(2')가 맞물린 연속식 성형기에 주입하여 압축롤러(2)(2')의 외부틀과 같은 모양으로 성형시키고 이것을 냉수(3)에서 냉각시킴으로써 경량 인조골재를 제조하였다.

<시험예 1>

상기 실시예의 폐플라스틱 종말처리품을 이용하여 제조한 인조골재를 일반골재의 실험법(KS F2526)을 이용하여 각각의 물성을 측정하였으며 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

표 1. 본 발명의 인조골재 물성 결과

항 목	분 석 치
입도(%)	40mm	100
	25mm	100
	20mm	0
	10mm	0
	5mm	0
조립률(%)	8.00
단위용적중량(%)	649
흡수율(%)	0.78
마모율(%)	0.7
유기불순물	표준용액보다 연함
절대건조비중(%)	1.10
안정성(%)	0

<시험예 2>

상기 실시예 1에서 제조한 인조골재를 단위용적중량시험 및 다짐시험(KS F23 12), 대형직접전단시험(KS F2343), 투수시험(KS F2322) 및 마모시험(KS F2508)을 하여 그 결과를 아래의 표 2, 표 3, 표 4, 표 5에 각각 나타내었다. 지반공학적 측면에서 보면 표 2 내지 표 5의 측정 결과로부터 본 발명의 경량 인조골재는 배수재 또는 연약지반용 경량골재로써 우수한 물성을 갖는 것으로 평가되었다.

표 2. 인조골재의 단위용적중량시험 및 다짐시험 시험

용기무게	3,254.2 g
용기부피	0.015 m³
	(용기+시료) 무게(g)	시료무게(g)	단위용적중량(kg/m³)
봉다짐	12,841.2	9,587.0	639.13
지깅다짐	13,179.8	9,925.6	661.71
삽다짐	12,378.9	9,124.7	608.31

표 3. 대형직접전단시험(30cm×30cm)

항 목	분 석 치
겉보기 점착력	0.236 kg/cm²
내부 마찰각	24.936"

표 4. 투수시험

항 목	분 석 치
투수계수	12.70 cm/sec

표 5. 마모시험(LA 마모시험)

시험전 시료량(g)	시험후 시료량(g)	마 모 량(g)	마 모 율(%)
5,004.7	4,911.2	93.5	1.87
5,007,2	4,912.3	94.9	1.90
평균	4,911.75	94.2	1.89

<시험예 3>

본 발명의 인조골재를 지하에 매립되었을 경우 침출수의 환경적 특성을 분석하기 위하여 폐기물 공정시험법(폐기물관리법시행규칙 제 2조)에 의한 침출수의 분석을 실시하였으며 그 결과를 아래의 표 6에 나타내었다.

<표 6> 규칙형 인조골재의 침출수 분석

항 목	기 준 치	분 석 치
Cu(mg/L)	3 이하	0.14
Pb(mg/L)	3 이하	0.04
Cr⁶⁺(mg/L)	1.5 이하	검출 안됨
Cd(mg/L)	0.3 이하	0.04
CN^-(mg/L)	1.0 이하	검출 안됨
As(mg/L)	1.5 이하	검출 안됨
Hg(mg/L)	0.005 이하	검출 안됨
유기인(mg/L)	1.0 이하	검출 안됨
테트라클로로에틸렌(mg/L)	0.1 이하	검출 안됨
트리클로로에틸렌(mg/L)	0.3 이하	검출 안됨

본 발명은 폐플라스틱의 종말처리품을 이용하여 인조골재의 제조에 이용함으로써 폐플라스틱의 종말처리품 자체의 처리문제 뿐만 아니라 폐플라스틱의 재활용을 촉진함과 동시에 각종 공사장에서 천연골재 부족으로 야기되는 어려움의 해결할 수 있다. 한편 천연골재의 비중이 평균적으로 2가 넘는데 반하여 본 발명품인 인조골재의 비중은 1.1, 단위용적중량은 0.65로서 연약지반이나 교량의 상판에 사용 및 운반비 등에 있어서도 유리하다.

또한 본 발명에 의한 인조골재와 천연골재에 대한 열전도도 시험을 직접 시험하지 않았으나 단일재질의 플라스틱을 이용한 유사한 실험을 일본에서 행한 바에 따르면 천연골재에 비해 플라스틱 인조골재가 약 1/18에 불과하였다(일본공업조사회보 '99.4월호). 그 결과 본 발명의 경량 인조골재는 소량으로도 충분히 동상방지 효과를 얻게되는 유리한 면이 있다.

Claims

폐플라스틱 종말처리품을 이용한 경량 인조골재를 제조하는 방법에 있어서,

폐플라스틱 종말처리품을 컨베이어 벨트로 이동시키면서 1차로 이물질을 제거하는 공정과;

이들을 파쇄 후 자석 또는 와류선별기를 이용하여 2차로 금속 및 이물질을 제거하는 공정과;

상기의 2차 이물질 제거 공정후 폐플라스틱 종말처리품을 분쇄하는 공정과;

분쇄한 폐플라스틱 종말처리품을 압출기(1)에서 압출용융하여 폐플라스틱 종말처리품을 반죽상태로 용융하는 공정과;

상기 공정에 의한 반죽상태 용융물을 압축롤러(2)(2')가 맞물린 성형기에 주입하여 압축성형시키는 공정과;

상기 공정에서 성형된 것을 냉수(3)에서 냉각시키는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 폐플라스틱 종말처리품을 이용한 인조골재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 폐플라스틱 종말처리품을 20mm∼30mm의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 종말처리품을 이용한 인조골재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 분쇄한 폐플라스틱 종말처리품을 압출기에서 150∼270℃의 온도에서 반죽상태로 용융하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 종말처리품을 이용한 인조골재의 제조방법.