KR20080017068A - 폐각을 재활용한 친환경 건축내장재 제조기술개발 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버려지는 각 종의 조개껍질(폐각)을 재생 가공한 신소재 건축내장판재 제조기술과 도포용 소재 개발에 관한 것이다. 본 기술은 버려지는 조개껍질을 원료로 사용하여 대량 발생 폐기물의 안정적 안전처리 및 자원의 절약과 폐기물의 유효이용을 통한 독보적 고유 실용 환경기술로 환경보전과 함께 폐기물의 자원화를 통한 경제발전에 기여하도록 히는 기술이다.

기존의 건축자재 내장재는 대부분 시멘트로 제작되어 각종 2차 환경오염의 원인이 되기도 했지만 본 기술에서 사용되는 천연소재인 조개껍질(폐각)은 미네랄소재로 방안이 더워질 경우 음이온을 방출하게 되고, 이 음이온은 자율신경 조정 작용과 혈액의 정화작용 및 세포의 부활작용과 저항력의 증진에도 기여할 수 있는 특징이 있으며, 무엇보다도 양식으로 대량 생산되어 해안 오염의 원인이 되고 민원 발생으로 그 처리가 어려웠던 조개껍질을 건축자재로 재활용하여 대량 소비가 가능하고 성형구조물로 방수, 차음, 단열, 보온의 효과와 함께 흡음효과가 뛰어나며, 특히 온도와 습기에 변화가 없는 것이 특징이다.

본 발명의 종전 기술은 건축내장 판재의 경우 바닥재 또는 벽체에 콘크리트로 마감을 하였고, 목재합판의 경우 온도변화와 습도에 따라 접착면이 떨어지기도 하고, 석면제품은 환경위해 제품으로 그 사용은 물론 제조 유통마저도 규제가 되고 있으며, 철판 제품의 경우 겨울이면 온도차에 따른 결로 현상마저 발생하기도 했다.

본 특허에서는 이런 단점을 보완하여 온도변화에 강하고, 축열, 보온 기능과 습기에도 강하고, 차음과 단열효과가 우수한 신소재 조개껍질(폐각)을 재활용한 건축 내장재를 개발하고, 시설공정 또한 콘크리트 벽면이나 바닥에 신소재 폐각을 재활용한 건축내장 판재를 타일처럼 바로 접착하거나 분말을 건축물 내부에 도포하여 마감을 하게 함으로서 소재의 특성을 최대한 살릴 수 있도록 함은 물론 시설 공정에 시간과 비용이 최소화 되도록 제작하였다.

먼저 굴 껍질을 포함한 모든 버려지는 조개껍질(폐각)을 준비한 다음, 그 종류를 불문하고, 이 조개껍질(폐각)들에게 붙어있는 양식용 나일론 끈을 비롯하여 미역 등 이물질을 제거하기 위하여 700 - 800℃의 온도에서 1시간 이상 고온으로 소성과정을 거친 다음, 소성이 끝난 조개껍질(폐각)을 1차 파쇄하고, 2차 0.01mm 이하의 입자가 되도록 분쇄를 한 후, 이 소재에 멜라민 아크릴 또는 요소수지 등의 수용성 또는 분말형태의 열경화성 수지를 70g/m²의 량으로 수용성 수지는 도포를 하고, 분말수지는 교반기에서 혼합한 다음, 성형프레스에서 금형내부에 고르게 깔아준 다음 200℃의 고온과 100Kg/Cm²의 고압상태에서 제품의 두께에 따라서 5-7분 동안 성형하고 40℃ 이하의 온도에서 급속 냉각하여 제품을 생산한다.

본 발명에서 얻고자 하는 기대효과로는 환경적으로는 자원의 절약과 폐기물의 유효이용을 통한 독보적 고유 실용 환경기술개발이라는 점과, 기술적으로는 종전 시멘트 제품을 대체 할 수 있는 대체 신소재 및 대용제품의 개발효과가 있고, 철판제품에서 발생하는 결로 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 흡음과 차음재 및 단열재와 방수재의 대체 신소재 및 대용제품으로 저가, 고품질, 고부가, 고효율, 고기능성을 갖춘 제품을 개발 공급함에 따른 건축자재 산업의 경쟁력 향상에 크게 기여할 수 있는 사회적 효과를 얻을 수 있다.

재활용, 폐각, 신소재, 건축자재, 신기술, 신산업, 조개껍질, 음이온

Description

폐각을 재활용한 친환경 건축내장재 제조기술개발{Manufacturing Technology of Building Material Interiors by Using The Recycling Shell}

기술 분야 : 건축자재류 (바닥재 및 벽재 타일 등)

종래 기술 : 통상적으로 건축자재로는 벽재와 바닥재로 콘크리트제품과 석면제품과 합판 등이 주종을 이루고 있고, 특히 석면제품은 환경위해 제품으로 '08년 01월부터 제조, 판매 및 유통이 규제를 받고, 합판의 경우는 습기와 온도변화에 따라 탈색이 되거나 파손이 발생하기도 했다.

특히 조개껍질(폐각)의 경우 종래 기술은 분쇄하여 비료 또는 사료용으로 사용되어 20만톤/년씩 생산되는 조개껍질(폐각)의 친환경 처리기술 개발이 현안문제로 대두되고 있다.

종래 기술의 바닥재와 벽재소재가 가진 문제점을 개선하여 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 폐기물의 자원화 기술개발과 경쟁력 있는 기능성 내장 건축자재로 조개껍질(폐각)을 재활용한 대체 신소재 및 대용제품의 개발에 있다.

먼저 종래 기술로 만들어진 콘크리트 소재의 환경적 문제를 해결하기 위해 본 조개껍질(폐각)을 재활용한 친환경 건축내장재 제조기술은 버려지는 조개껍질(폐각)을 재생 가공한 천연소재를 활용하고, 분진 및 비산먼지의 발생을 최대한 억제했으며, 콘크리트 제품에서 발생하는 결로현상을 방지하고, 방수, 단열 및 축열 기능으로 실내 온도편차를 최소화 했으며, 습기로 인한 제품의 변형이나 탈색을 방지하며, 가열시 음이온을 방출하는 천연소재의 특성개발에 기술적 과제를 해결하는데 중점을 두었다.

따라서 본 발명에서는 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 조개껍질(폐각)을 사용하기 전에 미리 고온에서 소성하여 1차 소독의 과정을 거치게 하여 미생물의 생존을 차단했고, 2차 공정으로 미세하게 분쇄를 한 다음, 고열과 고압에서 성형하여 천연 미네랄소재에서 음이온이 생성되도록 한 다음 보온, 단열과 축열의 효과는 물론 소음의 방음 및 차음효과가 탁월하도록 했으며, 온도와 습도 차에 따라 발생하는 부식과 변형에 의한 문제를 해결, 개선하였다.

본 발명의 구성은 소재의 선택과 구성 비율 및 소재의 가공방법과 사용수지에 따른 편차조정 및 제조공정에서는 온도, 압력, 가류 시간에 따른 제품의 특성을 실시예를 통하여 개발하고, 특히 천연 미네랄 소재의 특성상 생산제품에서 인체활성 물질인 음이온의 방출이 용이하도록 소재의 관성에 따라 발생하는 제품의 변형을 최소화 하도록 구성하였다.

또한 종래 제품기술에서 발생되는 다양한 환경성 문제점을 개선했으며, 본 제품이 실내 건축용 마감재임을 감안하여 인테리어와 효용성을 감안하고 일정한 품 질의 제품을 연속적으로 생산할 수 있는 새로운 기술을 개발하였다.

＜실시예 1＞

종래 기술에서 사용하는 조개껍질(폐각)의 재활용 기술은 조개껍질을 이용한 닭과 오리 등 가축의 사료제조와 유기질 비료로 사용되었다.

본 특허 에서는 대량발생 폐기물의 안정적, 안전처리를 위하여 이를 기능성 건축자재 내장재로 개발하기로 하고 1차 그 효용성을 극대화하기 위하여 소재에 대한 검토를 한 결과 소재에 붙어 있는 양식용 나일론 끈과 미역과 따개비 등이 굴이나 조개껍질에 달라붙어 오염을 유발하고 있었다.

이런 오염물질과 미생물 제거를 위하여 소재를 700 - 800℃의 온도에서 1시간 이상을 가열 소성하도록 했다.

＜실시예 2＞

가열소성을 통해 이물질과 미생물이 완전히 제거된 조개껍질(폐각)을 1mm 정도의 크기로 파쇄 하였지만 이 경우 수지접착이 어렵고, 제품에서 방수가 전혀 되지 않는 현상을 발견하게 되었다.

다시 0.01mm 이하의 크기로 잘게 분쇄를 한 다음 수지를 도포한 결과 결속력과 방수가 완전한 제품을 얻을 수 있었다.

＜실시예 3＞

분쇄가 완료된 조개껍질(폐각) 가루에 멜라민과 요소수지 또는 아크릴 등 수용성의 열경화성 수지를 30g/m²의 량으로 도포하고 성형해 본 결과 함수량 과다로 인해 제품의 겉에만 수지가 도포되어 제품이 분리되는 현상이 발생하여 본 발명에서는 분말 형태의 열경화성 수지를 70g/m²의 량으로 도포한 다음 성형한 경우 박리현상이 발생되지 않았다.

＜실시예 4＞

수지도포가 완료된 조개껍질(폐각) 분말을 시공시 별도의 후속공정이 필요 없도록 소재를 금형에 바로 투입하여 200℃의 온도와 100kg/Cm²의 압력으로 5-7분 동안 열압성형 프레스(Hydro. Hot Press)에서 성형하고, 성형제품은 식는 과정에서 소재의 관성에 따른 변형이 발생하지 않도록 40℃ 이하의 온도와 15Kg/Cm² 압력의 냉각프레스(Hydro. Cold Press)에서 압착한 상태로 급속 냉각하여 성형했기 때문에 제품의 변형이 전혀 발생하지 않았다.

＜실시예 5＞

본 개발제품의 경쟁력 향상과 고부가가치 창출을 위하여 열압 성형프레스 가공을 할 때 제품표면에 문양이 들어있는 섬유, 또는 부드러운 포장용 부직포, 기타 별도의 표면처리가 필요 없도록 섬유를 접착하여 열압 성형한 결과 양질의 제품 생산이 가능하였다.

＜실시예 6＞

열압 성형의 경우 금형의 종류에 따라서 양면에 요철을 주기 위해서는 금형의 상하 양면에 200℃의 열을 주어야 했고, 단면 요철의 경우에는 요철 부위가 아닌 평면에만 열을 주고 성형한 경우 안정적이며 안전한 제품을 생산할 수 있었다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과로는 크게 환경적 효과와 사회적 효과 및 경제적 효과와 기술적 효과로 나눌 수 있다.

먼저 환경적 효과로는 자원의 절약과 폐기물의 유효이용 기술개발과 대량 발생되는 조개껍질(폐각) 등의 해양폐기물의 매립과 소각에 따른 토지 부양화 현상과 침출수의 발생 및 대기오염 등 환경 2차 오염을 방지할 수 있으며, 사회적 효과로는 대체 신소재 및 대용제품의 기술개발은 한 때의 인기나 유행을 위한 기술이 아니며, 외국의 개발기술을 모방한 카피기술이 아닌 독보적인 고유 실용 환경기술로 저가, 고품질, 고부가, 고효율, 고기능성의 경쟁력 있는 벽재 및 바닥재 등의 건축자재를 안정적이고 지속적으로 공급할 수 있어 토목, 건축 산업의 규격화와 경쟁력에 향상에 크게 기여 할 수 있는 환경적 효과가 있다.

또한 경제적 효과로는 한국환경자원공사가 '04년 환경자원 발생량 자료에서 발표한 "전국 폐기물 발생량 조사"에 의하면 년간 20만톤씩이나 생산되는 조개껍질(폐각) 등 해양 수산 폐기물을 안정적이며 안전하게 처리할 수 있어 년간 1,200억원의 폐기물 처리비용의 절감효과와 함께 재생 산업은 원, 부자재 비용이 거의 들지 않는 첨단, 미래의 정맥산업으로 성장하고 있다고 했으며, 나아가 조개껍질(폐각) 등 신소재 건축자재 제조기술은 신기술을 해외 환경 플랜트로 수출할 경우 기술이전에 따른 플랜트 당 130억원의 경제적 효과를 기대할 수 있다.

기술적 효과로는 우리니라 환경산업의 대부분이 모방 기술이거나 수입기술에 의존하고 있는 현실에서 특히, 재생산업 기술이 초보단계인 조개껍질(폐각) 폐기물 의 안정적 안전처리에 따른 폐기물 재활용의 자원화 공정기술의 개발과 고열, 고압의 제품성형기술 개발에 따른 건축자재 산업과 토목, 환경기술 산업 등의 연관 산업의 동반성장을 기대할 수 있는 기술적 효과가 있다.

Claims (4)

1. 신소재 조개껍질(폐각)을 재활용한 건축자재에 있어서

   양면이 요철 형태로 만들어진 조개껍질 바닥재의 제조기술과
2. 청구항 1에 있어서

   한 쪽면이 평판으로 만들어진 조개껍질(폐각) 판재와
3. 청구항 2에 있어서

   굴곡면에 섬유 문양 섬유가 부착되거나 부드러운 포장용 부직포가 부착된 조개껍질(폐각) 판재를 말한다.
4. 청구항 3에 있어서

   조개껍질(폐각) 분말을 건축 내장재로 벽 표면이나 바닥 또는 천장 표면에 도포하는 기능성 건축내장재를 말한다.