KR20060040434A - 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물 - Google Patents

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Abstract

제지공정에서 폐수처리후 발생되는 펄프슬러지를 소각하여 생긴 펄프슬러지애쉬에 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 가하여 별도의 소성 소결공정을 수행하지 않고도 1시간 이내 신속한 경화를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 폴리머에멀젼이 첨가되어 우수한 강도와 내수성을 갖는 조성물을 획득하고 여기에 골재, 경량골재를 포함하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물이 개시되어 있다. 상기 개질된 규산소다는 규산소다에 산성용액을 가하여 내수성을 개질시킨 것으로, 상기 산성수용액으로는 황산소다, 황산동, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 크롬명반, 황산 수용액등이며, 폴리머에멀젼으로는 라텍스, 실리콘오일, 아라비아검, 아크릴, 에폭시등이 사용될 수 있다. 이러한 조성물은 생산이 용이하고 매우 경제적인 조성물을 제공할 뿐만 아니라 폐자원 재자원화및 환경보호에 기여할 수가 있다.
펄프슬러지애쉬, 산성수용액, 규산소다, 건축자재

Description

건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물{PULPSLUDGE ASH COMPOSITE FOR PRODUCING CONSTRUCTION MATERIALS}
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 제조된 조성물들의 사진이다.
본 발명은 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제지공정에서 폐수처리후 발생되는 펄프슬러지를 소각하여 생긴 펄프슬러지애쉬에 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 가하여 별도의 소성 소결공정을 수행하지 않고도 신속한 경화를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 폴리머에멀젼이 첨가되어 우수한 강도와 내수성을 갖도록 한 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 제지공정의 폐수처리 후 발생되는 펄프슬러지의 양은 대단히 많고, 그들의 대부분은 매립장에 매립되어 왔으나 펄프슬러지 자체의 함수량이 많기 때문에 쉽게 굳지 않아 매립장의 매립물로 부적합하여, 이를 고 비용을 부담하여 해양투기를 하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 펄프슬러지를 소각하여 열에너지를 회수하고 나아가서는 폐기물의 발생량을 감량시켜 매립하는 방법이 시도되고 있으며, 이때 발생되는 펄프슬러지애쉬는 경제적으로 이용할만한 방법이 없어 시멘트 보조 첨가제등과 같이 극히 제한적으로만 이용되고 있다.
또한, 펄프슬러지애쉬의 이용방법에 대한 연구들이 계속되고 있는데, 그 중 일 예가 대한민국 특허 제1989-0002566호에 개시된 제지슬러지소각재를 이용한 건축재의 제조방법이다. 상기 특허에서는 펄프슬러지애쉬에 소석회, 석면, 제지슬러지등을 첨가하고 규산소다를 가하여 예비 결합한 후, 고온고압으로 증기 양생하여 건축재를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 제조방법에 있어서는 규산소다가 펄프슬러지애쉬에 가하여 짐으로써 금속산화물과 경화반응을 하여 초기 성형을 신속히 수행하는 효과는 있지만, 규산소다 자체가 내수성이 떨어져서 펄프슬러지애쉬의 경화 후에 공기중의 수분이나 물이 흡수되면서 결합력이 약해지는 단점이 있으며, 아울러 고온으로 증기양생을 해야 하는 문제로 경제성이 낮아 산업에서 널리 사용하고 있지 않은 방법이다.
따라서, 펄프슬러지를 재활용하기 위한 방법으로서 결합강도 및 내수성이 우수하고 경제성도 좋은 펄프슬러지애쉬의 제조방법이나 그 조성물에 대한 요구가 산업계에서 지속적으로 있어 왔다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 펄프슬러지애쉬에 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 가함으로써, 별도의 소성소결 양생 공정을 거치지 않고도 신속히 경화되고 강도 및 내수성이 우수한 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 내수성을 좋게 하기 위해 개질된 규산소다를 사용함으로써, 물의 흡수율을 크게 줄일 수 있도록 한 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 산성기를 포함하는 개질된 규산소다에 골재 또는 경량골재를 함께 첨가함으로써 강도를 더욱 증대시키거나 비중을 크게 줄일 수 있도록 한 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물은 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬와 폴리머에멀젼이 혼합된 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 산성기를 갖는 개질된 규산소다는, 규산소다에 황산소다, 황산동, 황산철, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 중크롬산카리, 크롬명반, 황산, 염산 수용액 및 그들의 혼합용액들 중 어느 하나를 혼합하고, 촉매제로서 가성소다를 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 산성기를 갖는 개질된 규산소다는, 규산소다에 황산동, 황산소다, 가성소다 및 크롬명반 각각의 수용액을 교반기에 넣고 교반하여 제조하는 것을 특징으 로 한다.
상기 산성기를 갖는 개질된 규산소다는, 규산소다, 라우릴황산소다 10% 수용액, 가성소다 및 황산수용액을 교반기에 넣고 교반하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머에멀젼은 라텍스, 실리콘수지, 아라비아고무, 아크릴 및 에폭시 중 선택된 어는 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다의 혼합비율은 1 : 1.2∼2인 것을 특징으로 한다.
강도를 증대시키기 위하여, 상기 조성물에 분진, 플라이애쉬, 모래, 슬래그 및 주물사 중 선택된 어느 하나를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
비중을 낮추기 위하여, 상기 조성물에 목분, 펄라이트, 질석, 스티로폼입자 및 기포제로부터 형성된 기포 중 선택된 어느 하나를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
상기 첨가제들을 첨가할 경우에 균일한 분포를 갖게 하기 위하여, 유기벤토나이트 또는 메틸셀룰로스를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 한다.
휨강도를 개선하기 위하여, 상기 조성물에, 와이어메쉬, 폐섬유 및 화이버섬유 중 선택된 어느 하나를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 펄프슬러지애쉬에 산성 수용액을 가하면 통상 1시간 이내 신속히 경화되는 특성을 발견하고, 조성물의 강도향상을 위한 황산소다, 황산동, 황 산철, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 중크롬산카리, 크롬명반, 황산, 염산 수용액과 같은 산성용액에 규산소다를 가하여 개질된 규산소다를 얻게 되었다. 이때, 상기 펄프슬러지애쉬와 산성수용액의 혼합을 돕기 위한 촉매제로서 가성소다(수산화나트륨)을 함께 첨가한다.
상기 개질된 규산소다는 산성기를 포함함으로서, 펄프슬러지애쉬를 신속하게 경화시키며 일반적인 규산소다 보다 내수성이 향상되어 진다.
상기 개질된 규산소다에 사용되는 산성수용액으로는 황산소다, 황산동, 황산철, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 중크롬산카리, 크롬명반, 황산, 염산 수용액등 수소이온이 pH 7 이하인 산성수용액 및 그들의 혼합용액들이 사용될 수 있다.
개질된 규산소다는 상기 산성수용액의 다양한 혼합에 의해 제조될 수 있지만, 바람직하게는 다음과 같은 구성을 갖는 것이 내수성 향상을 극대화시킬 수 있다.
(1) 개질된 규산소다 1
규산소다, 황산동, 황산소다 및 크롬명반을 각각 온수에 수용시켜 30:4:3:20의 혼합비율로 교반기에 넣고 가성소다를 상기 크롬명반과 동일한 비율로 함께 투입한 후, 30분간 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다.
(2) 개질된 규산소다 2
규산소다에 라우릴황산소다 10% 수용액 및 가성소다를 가하고 30분 교반후 재차 황산수용액을 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다. 이때, 상기 규산소다, 라우릴황산소다 10%수용액, 가성소다 및 황산수용액의 혼합비율은 10:3:10:3인 것이 바람직함.
상기와 같이 제조된 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 펄프슬러지 애쉬에 가하여 본 발명에 따른 건축자재 제조용 조성물을 제조하게 된다. 이때 펄프슬러지애쉬의 크기는 150메쉬 이하 입자로 미세한 것이 바람직하고, 펄프슬러지 애쉬와 개질된 규산소다의 혼합비는 중량비 1 : 1.2∼2인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 조성물로서, 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성되는 시멘트형 조성물에는 내수성을 더욱 증대 시키거나 수축등의 변형을 방지 하거나 강도를 더욱 증대시키거나 비중을 낮게 조절시키거나 휨강도를 개선하기 위하여 각종 첨가물들이 첨가될 수 있다.
즉, 내수성을 더욱 향상시키기 위해서는, 산성기를 갖는 개질된 규산소다에 라텍스, 실리콘오일, 아라비아고무, 아크릴, 에폭시등과 같은 폴리머 에멀젼이 선택적으로 혼합될 수 있다.
예를 들어, 상기 산성기를 갖는 <개질된 규산소다1> 100g에 폴리머에멀젼 중 라텍스 3~25g을 추가로 혼합 교반한 후에 펄프슬러지애쉬에 첨가할 수 있으며, 이때 상기 라텍스 첨가량이 25g 이상 일때는 신속한 경화를 할 수 없다.
또한, 상기 산성기를 갖는 <개질된 규산소다1> 100g에 실리콘 오일 0.3~15g을 추가로 혼합 교반한 후 펄프슬러지애쉬에 첨가할 수 있으며, 이때 상기 실리콘 오일 첨가량이 15g 이상 일때는 신속한 경화를 할 수 없다.
또한, 상기 산성기를 갖는 <개질된 규산소다1> 100g에 아라비아검 5~15g과 실리콘오일 0.5~3g을 교반한 후 펄프슬러지애쉬에 첨가할 수 있으며, 이때 아라비아검 첨가량이 15g 이상 일때는 신속한 경화를 할수가 없다
또한, 상기 산성기를 갖는 <개질된 규산소다1> 100g에 아크릴 5~25g과 실리콘오일 0.5~3g을 교반한 후 펄프슬러지애쉬에 첨가할 수 있으며, 이때 아크릴 첨가량이 25g 이상 일때는 신속한 경화를 할수가 없다
수축등의 변형을 방지하기 위하여, 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성되는 시멘트형 조성물에, 탄산칼슘, 석회, 산화마그네슘, 산화아연과 같은 금속산화물 등이 첨가될 수 있다.
강도를 증대시키기 위하여, 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성되는 시멘트형 조성물에, 각종 분진, 플라이애쉬, 모래, 슬래그, 주물사 등이 첨가될 수 있다.
비중을 낮추기 위해서는, 상기 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성되는 시멘트형 조성물에, 목분, 펄라이트, 질석, 스티로폼입자 등과 같 은 경량골재가 사용될 수 있고, 또는 식물성 기포제를 압축공기로 획득한 기포를 첨가할 수도 있다. 이러한 경량골재나 기포를 첨가할 경우에는 균일한 배합을 위하여 유기벤토나이트나 메틸셀룰로스 등과 같은 증점제를 추가로 첨가할 수 있다.
또한, 휨강도를 개선하기 위해서는, 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성되는 시멘트형 조성물에, 와이어메쉬, 폐섬유, 화이버섬유등을 첨가할 수도 있다.
이하, 본 발명의 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성되는 시멘트형 조성물에 대한 실시예에 대해 설명하고, 각각의 시험결과를 비교하였다.
<실시예 1>
펄프슬러지애쉬 60부를 준비하고, 규산소다 1,500g에 황산동 200g, 황산소다 150g, 가성소다 1,000g, 크롬명반 1,000g 각각의 수용액을 교반기에 넣고 30분간 교반하고 획득한 산성용액을 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 85부를 준비한다. 상기 펄프슬러지애쉬 60부에 상기 개질된 규산소다 85부를 혼합하여 시멘트형 조성물을 획득한다.
획득된 펄프슬러지애쉬 조성물을 지름 50mm 깊이 100mm인 원기둥 몰드에 주입하고 무게 1kg의 지름이 10mm인 봉을 시간별로 올려서 물리적 표면 변화가 없고 탈형과 취급이 가능한 경화상태를 초기경화 완료시간으로 확인 후, 탈형된 조성물을 7일간 자연양생하여 조성물의 무게와 강도를 측정하고 수조에 24시간 침적 후 인양하여 1시간 건조후 무게와 강도를 측정하여 조성물의 흡수성및 강도를 확인한 결과가 표 1에 나타나 있다.
<실시예 2>
펄프슬러지애쉬 60부를 준비하고, 규산소다 1,000g에 라우릴황산소다10% 수용액 300g, 가성소다 수용액 1,000g을 가하고 30분 교반후 재차 10% 황산수용액 300g을 교반하여 획득한 산성기를 포함하는 개질 규산소다를 85부를 준비한다. 상기 펄프슬러지애쉬 60부에 상기 개질된 규산소다 85부를 가하여 시멘트형 조성물을 획득한다.
실시예 2에 의해 획득된 조성물에 대한 실험방법은 상기 실시예 1과 동일하며 그에 대한 결과가 표 1에 나타나 있다.
<실시예 3>
펄프슬러지애쉬 60부를 준비하고, 규산소다 1,500g에 황산동 200g, 황산소다 150g, 가성소다 1,000g, 크롬명반 1,000g 각각의 수용액을 교반기에 넣고 30분간 교반하고 획득한 산성용액 1,000g에 라텍스 30g, 실리콘오일 3g을 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 85부를 준비한다. 상기 펄프슬러지애쉬 60부에 상기 개질된 규산소다 85부를 가하여 시멘트형 조성물을 획득한다.
실시예 3에 의해 획득된 조성물에 대한 실험방법은 상기 실시예 1과 동일하며 그에 대한 결과가 표 1에 나타나 있다.
<실시예 4>
펄프슬러지애쉬 60부를 준비하고, 규산소다 1,500g에 황산동 200g, 황산소다 150g, 가성소다 1,000g, 크롬명반 1,000g 각각의 수용액을 교반기에 넣고 30분간 교반하고 획득한 산성용액 1,000g에 실리콘 오일 30g을 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 85부를 준비한다. 상기 펄프슬러지애쉬 60부에 상기 개질된 규산소다 85부를 가하여 시멘트형 조성물을 획득한다.
실시예 4에 의해 획득된 조성물에 대한 실험방법은 상기 실시예 1과 동일하며 그에 대한 결과가 표 1에 나타나 있다.
<실시예 5>
펄프슬러지애쉬 60부를 준비하고, 규산소다 1,500g에 황산동 200g, 황산소다 150g, 가성소다 1,000g, 크롬명반 1,000g 각각의 수용액을 교반기에 넣고 30분간 교반하고 획득한 산성용액 1,000g에 폴리머에멀젼 아크릴 30g과 실리콘오일 3g을 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 85부를 준비한다. 상기 펄프슬러지애쉬 60부에 상기 개질된 규산소다 85부를 가하여 시멘트형 조성물을 획득한다.
실시예 5에 의해 획득된 조성물에 대한 실험방법은 상기 실시예 1과 동일하 며 그에 대한 결과가 표 1에 나타나 있다.
<비교예>
펄프슬러지애쉬 60부에 일반적인 규산소다액 100부를 가하여 제조된 조성물을 준비한다.
비교예에 의해 획득된 조성물에 대한 실험방법은 상기 실시예1과 동일하며 그에 대한 결과가 표 1에 나타나 있다.
펄프슬러지애쉬와 개질된 규산소다로 구성된 조성물들의 물성시험 결과
시 료 명 경화시간 (분) 침적전 무게 (g) 침적후 무게 (g) 침적전 강도 (Kg/㎠) 침적후 강도 (Kg/㎠)
실시 예 1 21 301.6 358.9 93 89
실시 예 2 19 303.0 360.6 87 85
실시 예 3 32 302.1 311.6 118 104
실시 예 4 43 301.4 310.4 117 110
실시 예 5 36 301.5 320.0 135 130
비교 예 280 348.4 351.2 136 0
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 펄프슬러지애쉬에 산성기를 갖는 규산소다를 첨가하여 구성한 것은 1 시간 이내의 신속한 경화로 탈형과 운반 적재작업이 가능한 상태의 조성물로 획득할 수가 있어 대량생산을 할 수 있음을 알 수 있으며, 수조 침적시험을 통해 폴리머에멀젼이 첨가되지 않은 시료는 흡수율이 많고 강도가 비교적 낮았지만 폴리머에멀젼을 가함으로서 내수성이 우수함을 알 수 있었다. 반 면에, 일반적인 규산소다로 구성된 비교 예에서는 신속한 경화로 조성물을 획득할 수가 없으며 건조 중 표면에 크랙과 변형이 발생되었고 내수성이 취약하여 수조침적에서 용해현상이 발생되고 침적후 강도를 측정할수가 없어 산업에 이용하기에 미흡한 것을 알 수 있었다.
또한, 내수성을 향상시키기 위해서 조성물이 경화된 후, 상기 조성물의 표면에 폴리머에멀젼을 도포하여도 내수성을 발현시킬수가 있다.
여기서 통상적으로 펄프슬러지애쉬가 함유하는 유해한 중금속이 조성물에서 용출되는 여부를 알기 위해 펄프슬러지애쉬와 상기 실시예들의 압축강도 후 파쇄된 각 조성물을 각각 폐기물공정 시험방법에 따라 확인한 실험의 결과 표 2와 같이 나타났다.
본 발명에 따른 조성물의 중금속 용출실험 결과
구 분 pH 결 과 치 (단위 ppm)
Pb Cu As Hg Cd Cr Zn Ni Mn
환경기준치 7 3 3 1.5 0.005 0.3 1.5 3 3 3
펄프슬러지애쉬 5.8 52 43 0.01 ND 0.2 10 206 13 16
실시예 1 10.5 0.03 0.01 ND ND ND ND 0.4 ND ND
실시예 2 10.1 ND ND ND ND ND ND ND ND ND
실시예 3 10.3 16 8 ND ND ND 0.04 34 0.01 0.02
실시예 4 10.4 ND ND ND ND ND ND O.O3 ND 0.04
실시예 5 10.0 ND ND ND ND ND ND 0.02 ND 0.01
비 교 예 11.5 1.4 0.6 ND ND ND O.O3 3.5 ND 1.8
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 펄프슬러지애쉬는 납, 아연등의 중금속이 다량 함유하고 있지만 본 발명의 산성기를 갖는 개질된 규산소다로 구성된 조성물에서는 환경 우려 기준의 중금속이 거의 용출되지 않고, 비교 예의 조성물에서는 용출됨을 알 수 있었다. 이러한 결과를 볼때 본 발명의 시멘트 조성물은 신속한 경화와 공해용출이 되지 않는 조성물을 획득할 수 있어 본 발명 조성 방법 이외 기타의 중금속 함유 산업폐기물을 신속히 고형화하거나 산업에 유용한 조성물로 구성할 수가 있음을 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따라 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 제조한 시멘트식 조성물에 필요에 따라 각종 첨가물들을 첨가한 실시예들을 설명한다.
<실시예 6> 플라이애쉬를 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 60부에 규산소다 3호 1,500g에 황산동 200g, 황산소다 150g, 가성소다 1,000g, 크롬명반 1,000g을 각각 온수로 수용시켜 교반기에 넣고 30분간 교반하고 획득한 산성용액 1,000g에 폴리머에멀젼 라텍스 100g과 실리콘오일 3g을 교반하여 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 130부를 혼합한 시멘트형 조성물에, 플라이애쉬 30부를 추가로 첨가하여 조성물을 제조한다.
상기 조성물을 지름 100mm 깊이 200mm인 원기둥 몰드에 주입하고 무게 1kg의 지름이 10mm인 봉을 시간별로 올려서 물리적 표면 변화가 없고 탈형과 취급이 가능한 경화상태를 초기경화 완료시간으로 확인 후, 탈형된 조성물을 3일간 자연양생하 여 조성물의 무게와 강도를 측정하고 수조에 24시간 침적 후 인양하여 무게와 강도를 측정하여 조성물의 흡수성및 강도를 확인한 결과가 표 3에 나타나 있다.
<실시예 7> 제강분진을 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 60부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 120부를 혼합한 시멘트형 조성물에, 제강공정에서 발생된 제강분진 100부를 추가로 첨가하여 조성물을 제조한다. 상기 실시예 6의 측정방법에 따라 측정된 결과가 표 3에 나타나 있다.
<실시예 8> 철분을 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 60부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 120부를 혼합한 시멘트형 조성물에, 철판 표면처리후 발생된 철분 300부를 추가로 첨가하여 조성물을 제조한다. 상기 실시예 6의 측정방법에 따라 측정된 결과가 표 3에 나타나 있다.
<실시예 9> 동슬래그를 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 60부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 120부를 혼합한 시멘트형 조성물에, 동제련시 발생된 동슬래그 170부를 추가로 첨가하여 조성물을 제조한다. 상기 실시예 6의 측정방법에 따라 측정된 결과가 표 3에 나타나 있다.
<실시예 10> 폐주물사를 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 60부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 120부를 혼합한 시멘트형 조성물에, 주조공정에서 발생된 7mm 이하의 크기로 선별된 폐주물사 100부를 추가로 첨가하여 조성물을 제조한다. 상기 실시예 6의 측정방법에 따라 측정된 결과가 표 3에 나타나 있다.
각종 골재를 추가로 첨가하여 구성한 조성물의 물성시험 결과
시 료 명 경화시간 (분) 침적전 무게 (g) 침적후 무게 (g) 침적전 강도 (Kg/㎠) 침적후 강도 (Kg/㎠)
실시예 6 31 295.9 304.6 121 120
실시예 7 28 364.6 375.1 126 130
실시예 8 25 869.5 879.6 166 161
실시예 9 30 469.1 473.8 181 180
실시예 10 48 387.6 396.6 176 175
표 3에서 알 수 있듯이, 펄프슬러지애쉬에 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 본 발명에 따른 시멘트식 조성물의 구성이 가능하지만, 플라이애쉬의 첨가로 다소 경화가 지연됨을 알수있었고 본 발명에서 플라이애쉬를 복합적으로 첨가시켜 경화를 조절 할수가 있음을 알았고, 제강분진 및 각종의 골재를 포함시켜도 신속한 경화와 강도가 발현되는 것을 알 수 있었다. 특히 중금속을 다량 포함하는 제강분진등의 산업폐기물을 신속하게 조성물로 조성할 수가 있어 각종 유해성 폐기물을 고형화 시멘트로 이용할 수 있음을 알 수 있었다. 이때, 구성된 모르타르를 몰드에 주입하여 경화시키는 습식방법 이외에 골재를 포함시켜 가압성형 방법으로 조성물을 획득할 수도 있으며, 여기서 조성물을 경량화하기 위해 조성물 구성시 각각의 경량골재를 포함시킨 실시를 하기 실시예 11 내지 13에서 하였다.
<실시예 11> 목분을 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 80부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 100부를 혼합한 펄프슬러지 애쉬 조성물에, 경량골재로 목분(톱밥)을 조성물 중량대비 60부를 첨가하고 경량골재가 모르타르내 균일하게 배합과 분포가 될 수 있게 유기벤토나이트를 조성물중량비1.5부 첨가하여 조성물을 제조한다. 제조된 조성물을 지름50mm 깊이 100mm의 원기둥 몰드에 주입한 후 탈형가능한 강도의 초기 경화시간을 측정하고 3일 자연양생후 비중과 수조 12시간 침적 전후의 무게를 측정하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
<실시예 12> 펄라이트를 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 80부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 130부를 혼합한 펄프슬러지 애쉬 조성물에, 경량골재로 펄라이트를 조성물 중량대비 40부 및 유기벤토나이트 1.5부를 첨가하여 조성물을 제조한다. 상기 실시예 11의 측정방법에 따라 측정된 결과를 표 4에 나타내었다.
<실시예 13> 스티로폼 입자를 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 80부에 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 130부를 혼합한 펄프슬러지 애쉬 조성물에, 경량골재로 3mm 이하 크기의 스티로폼 1,000cc및 메칠셀룰로스를 중량비 1.2부 첨가하여 조성물을 제조한다. 상기 실시예 11의 측정방법에 따라 측정된 결과를 표 4에 나타내었다.
각종의 경량골재를 추가로 첨가한 조성물의 물성시험 결과
시료명 초기경화 (분) 비중 침적전무게 (g) 침적후무게 (g)
실시예 11 60 8.9 211.4 231.8
실시예 12 55 7.3 173.1 180.6
실시예 13 50 6.8 162.5 180.0
표 4에서 알 수 있듯이 조성물 구성시 경량골재를 포함시켜도 신속한 경화로 경량의 조성물을 획득할 수 있음을 알 수 있었고, 여기서 더욱 경량화를 하기 위해서 더욱 많은 경량골재를 포함시키어 가압성형을 할 수가 있으며, 유기벤토나이트나 메틸셀룰로스 등의 증점제를 사용하여 경량골재를 균일한 배합을 달성할 수가 있고, 조성물에 기포를 포함시켜 경량화한 실시를 실시예 14에서 하였다.
<실시예 14> 기포를 추가로 첨가하여 구성한 실시예
펄프슬러지애쉬 80부에 메칠셀룰로스 1.5부를 첨가하고 상기 실시예 6의 방법으로 획득한 산성기를 갖는 개질된 규산소다 100부를 혼합한 펄프슬러지 애쉬 조성물에, 식물성기포제를 압축공기로 획득한 기포 1000cc를 주입하고 교반하여 조성물을 제조한다. 제조된 조성물을 지름50mm 깊이 100mm의 원기둥 몰드에 주입한 후 탈형가능한 강도의 초기 경화시간을 측정하고 3일 자연양생후 비중과 수조 12시간 침적 전후의 무게를 측정하였으며, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
기포를 포함시킨 조성물의 물성시험 결과
시료명 초기경화 (분) 비 중 침적전무게 (g) 침적후무게 (g)
실시예 14 160 4.3 111.6 121.8
상기 표 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 시멘트 조성물에 기포를 포함시켜도 조성물 구성이 가능함을 알 수 있다.
상기의 각각의 실시 예에서 나타난 바와 같이 펄프슬러지애쉬에 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 첨가함으로써, 신속한 경화와 우수한 강도 및 내수성을 발현하는 시멘트 조성물을 획득할 수 있다. 또한, 상기 기본 조성물에 소각재 분진, 골재, 경량골재 및 기포를 포함할 수가 있으며 이렇게 획득한 조성물은 건축재, 토목재, 인테리어재, 금고등의 주입용 모르타르등으로 각 산업분야에서 이용될 수 있는 경제적인 조성물을 제공할 수 있다. 특히 유해성 산업폐기물을 신속히 고형화시키는데 유용하며, 조성물 구성시 와이어메쉬, 폐섬유, 화어버섬유 또는 펄프슬러지를 포함시켜 휨강도를 개선 할 수가 있으며, 조성물의 수축현상 발생시 탄산칼슘, 석회, 산화마그네시아, 산화아연등의 금속산화물을 첨가하여 해결할 수가 있으며, 규산소다외 규산소다와 동일한 특성을 갖는 규산칼륨, 규산리튬과 같은 규산염 및 및 규산소다 제조시 붕소, 인산, 알루미늄을 첨가로 제조한 개질된 규산소다를 사 용해도 동일한 효과를 획득 할 수가 있고, 조성물의 용도에 따라 염료, 안료 및 별도의 포틀랜트 시멘트 방수제, 발수제를 첨가 할 수가 있다.
본 발명의 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 구성되는 시멘트식 조성물은 내수성 및 강도가 우수하여 건축자재 등의 산업용도로 사용하기에 충분하고, 필요에 따라 각종 첨가들을 첨가함으로써 용도에 맞는 조성물을 제조할 수 있으며, 산업계에서 발생되는 각종의 폐기물들을 신속하게 조성물로 할 수가 있어 폐기물 재자원화 및 환경보호에 기여를 하며 매우 경제적인 방법으로 신속하게 조성물을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 제조하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  2. 펄프슬러지애쉬와 폴리머에멀젼이 혼합된 산성기를 갖는 개질된 규산소다를 혼합하여 제조하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 산성기를 갖는 개질된 규산소다는, 규산소다에 황산소다, 황산동, 황산철, 황산알루미늄, 황산마그네슘, 중크롬산카리, 크롬명반, 황산, 염산 수용액 및 그들의 혼합용액들 중 어느 하나를 혼합하는 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    촉매제로서 가성소다를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 산성기를 갖는 개질된 규산소다는, 규산소다에 황산동, 황산소다, 가성 소다 및 크롬명반 각각의 수용액을 교반기에 넣고 교반하여 제조하는 것을 특징으로 하는 건축자재용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 산성기를 갖는 개질된 규산소다는, 규산소다, 라우릴황산소다 10% 수용액, 가성소다 및 황산수용액을 교반기에 넣고 교반하여 제조하는 것을 특징으로 하는 건축자재용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 폴리머에멀젼은 라텍스, 실리콘수지, 아라비아고무, 아크릴 및 에폭시 중 선택된 어는 하나인 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 펄프슬러지애쉬와 산성기를 갖는 개질된 규산소다의 혼합비율은 1 : 1.2∼2인 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    강도를 증대시키기 위하여, 상기 조성물에 분진, 플라이애쉬, 모래, 슬래그 및 주물사 중 선택된 어느 하나를 첨가하는 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    비중을 낮추기 위하여, 상기 조성물에 목분, 펄라이트, 질석, 스티로폼입자 및 기포제로부터 형성된 기포 중 선택된 어느 하나를 첨가하는 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 첨가제들을 첨가할 경우에 균일한 분포를 갖게 하기 위하여, 유기벤토나이트 또는 메틸셀룰로스를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    휨강도를 개선하기 위하여, 상기 조성물에, 와이어메쉬, 폐섬유 및 화이버섬유 중 선택된 어느 하나를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 건축자재 제조용 펄프슬러지애쉬 조성물.
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