KR20160067013A - 폐석분 슬러지를 활용한 건축 내장재용 컬러 벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents

폐석분 슬러지를 활용한 건축 내장재용 컬러 벽돌 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

건축내장재용 컬러 벽돌의 제조방법은 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액을 혼합하여 조성물을 생성하는 단계, 생성된 조성물 80내지 95 중량부에 첨가물로 난연 스티로폼 알갱이 5 내지 20 중량부를 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계, 나노페인트와 유색 세라믹 분말이 첨가된 혼합물을 상온 25도로 1시간 내지 2시간 교반하는 단계, 교반된 혼합물을 벽돌금형틀에 충진하는 단계 및 경화시킨 후, 완성된 건축내장용 컬러 벽돌을 탈형하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

폐석분 슬러지를 활용한 건축 내장재용 컬러 벽돌 및 그 제조방법{Color Brick for interior materials and manufacturing method thereof}
섬유강화 플라스틱 경화제, 폐석분 슬러지, 고화제, 유색 세라믹 분말 및 난연 스티로폼 알갱이를 이용하여 제조되는 건축 내장재용 컬러 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 골재는 모르타르 또는 콘크리트를 만들기 위한 것으로, 시멘트, 물 등과 함께 일체로 굳어지는 모래, 자갈, 파석 등과 같은 건축자재를 말한다.
이러한 골재는 천연골재와 인공골재로 구별할 수 있다. 한편, 천연골재의 경우 강에서 채취되는 모래나 자갈은 콘크리트용으로 우수한 성질을 가지고 있지만 채취에 한계가 있다. 또한, 바다 모래 등은 염분제거의 문제가 있어 최근 인공경량골재에 대한 관심이 높아지고 있다.
한편, 인공경량골재는 구형 또는 다면체의 입자형태, 내구성 및 내화성, 물리화학적 안정성, 중량성, 및 강도 등의 조건이 요구된다. 또한, 석재절단 및 가공시 발생하는 석분 슬러지로 인하여 환경오염이 되므로, 그 재활용 방법이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 섬유강화 플라스틱 경화제 또는 고화제에 폐석분 슬러지, 유색 세라믹 분말을 활용하여 우수한 물리적, 화학적 특성과 심미감을 증대시키는 효과를 가지며, 폐난연 스티로폼 알갱이를 혼합하여 제조함으로써, 방음 및 단열의 효과와 함께 불에 잘 타지않는 건축 내장재용 컬러 벽돌 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축 내장재용 컬러 벽돌은 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액을 혼합한 조성물(예를 들면, 1:1:1:1의 중량비) 및 첨가물을 포함하며, 상기 첨가물은 난연 스티로폼 알갱이이며, 상기 조성물 80 내지 95 중량부 및 첨가물 5 내지 20 중량부를 혼합한 혼합물을 교반하여 벽돌금형틀에 충진하고, 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 첨가물은, 분쇄된 콘크리트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조성물에서, 상기 섬유강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90중량부, 경화제 7중량부, DMA 경화 촉진제 2중량부, 폴리 희석제 1중량부를 포함하며, 상기 폐석분 슬러지 혼합액은 석분 분말 50중량부, 탄소물질 20중량부 및 폴리올 용매 30중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조성물에서, 상기 고화제는 산화칼슘(CaO) 함량이 35~70%인 제지슬러지소각재 100중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 함량이 40~80%인 고칼슘 슬래그 분진 10~200 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축내장재용 벽돌의 제조방법은 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액을 혼합하여 조성물(예를 들면, 1:1:1:1의 중량비)을 생성하는 단계, 상기 생성된 조성물 80내지 95 중량부에 첨가물로 난연 스티로폼 알갱이 5 내지 20중량부를 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계, 상기 혼합물을 상온 25도로 1시간 내지 2시간 교반하는 단계, 상기 교반된 혼합물을 벽돌금형틀에 충진하여 경화시키는 단계 및 상기 경화된 건축내장용 컬러 벽돌을 탈형 시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합물을 생성하는 단계는, 상기 첨가물로 분쇄된 콘크리트를 추가하여 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조성물을 생성하는 단계에서, 상기 섬유강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90중량부, 경화제 7중량부, DMA 경화 촉진제 2중량부, 폴리 희석제 1중량부를 포함하며, 상기 폐석분 슬러지 혼합액은 석분 분말 50중량부, 탄소물질 20중량부 및 폴리올 용매 30중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조성물을 생성하는 단계에서, 상기 고화제는, 산화칼슘(CaO) 함량이 35~70%인 제지슬러지소각재 100중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 함량이 40~80%인 고칼슘 슬래그 분진 10~200중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀이 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 폐석분 슬러지와 섬유 강화 플라스틱 또는 고화제를 혼합함으로써 폐석분슬러지가 가지는 물리적 특성을 개선할 수 있다. 또한, 석분슬러지에 탄소물질을 혼합함으로써, 석분슬러지의 유해물질을 흡착시킬 수 있다. 또한, 고화제와 유색 세라믹 분말을 혼합함으로써, 심미감을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면 건축 내장재용 컬러 벽돌은 난연 스티로폼 알갱이를 혼합함으로써, 경량화될 수 있다. 또한, 방음, 단열, 및 난연의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명의 건축 내장재용 컬러 벽돌은 조성물 80내지 95 중량부 및 첨가물 5 내지 20 중량부를 혼합한 혼합물을 교반하여 벽돌금형틀에 충진하고, 열경화시켜 형성할 수 있다. 여기서, 조성물은 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액(예를 들면, 1:1:1:1의 중량비)을 혼합하여 제조할 수 있다.
여기서, 석분은 원석의 절단과정에서 분말형태로 배출되는 것으로, 절단톱의 과열을 방지하기 위해 물을 살포, 습식상태로 배출되는 물질로서, 침전과정을 통하여 0.8mm 이하의 석분을 포함하는 슬러지가 될 수 있다.
또한, 본 발명에서 섬유강화 플라스틱 경화제는, 경화되기 전 섬유 강화 플라스틱 수지 및 경화제를 포함하며, 경화되기 전 액상을 형성하는 섬유 강화 플라스틱 수지가 될 수 있다.
본 발명에서는, 경화제가 함유된 섬유강화 플라스틱수지에, 폐석분 슬러지를 혼합한 조성물을 이용함으로써, 강화된 강도를 갖는 건축 내장재용 벽돌을 제조할 수 있다.
또한, 고화제와 유색 세라믹 분말을 혼합함으로써, 심미감을 증대시킬 수 있다.
또한, 첨가물로 난연 스티로폼 알갱이를 이용할 수 있다. 이에 따라, 방음효과와 단열성, 경량성, 및 난연성을 가지는 건축 내장재로 활용할 수 있어, 재활용 측면에서도 효율적이다.
또한, 첨가물로 콘크리트를 추가적으로 이용할 수 있다. 이에 따라 강도를 강화할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참고하여, 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조방법을 설명할 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1에 따르면, 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액을 혼합하여 조성물(예를 들면, 1:1:1:1의 중량비)을 생성할 수 있다(110).
이때, 섬유강화 플라스틱 경화제는 폴리에스테르 수지 90중량부, 경화제 7중량부, DMA 경화 촉진제 2중량부, 폴리 희석제 1중량부를 포함할 수 있다. 또한, 폐석분 슬러지 혼합액은 석분 분말 50 중량부, 탄소물질 20중량부 및 폴리올 용매 30중량부를 포함할 수 있다.
이 때, 폴리올 용매는 분자 중에 OH기를 두 개이상 가지고 있는 물질을 말하는 것으로, 바람직하게는 상기 폴리올 용매는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 디프로필렌글리콜 및 폴리에틸렌글리콜 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 분자 중에 하이드록시기(-OH)를 2개 이상 구비하는 유기물질이기만 하면 특별히 상기 물질들에 한정되지 않는다.
또한, 고화제는 산화칼슘(CaO) 함량이 35~70%인 제지슬러지소각재 100중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 함량이 40~80%인 고칼슘 슬래그 분진 10~200중량부를 포함할 수 있다.
또한, 세라믹분말은 붉은색계통의 철산화물(Fe203, FeO), 노란색계통의 세륨옥사이드(CeO2) 등을 예시할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 폐석분 슬러지가 가지는 중금속 등의 유해성분 등이 경화 후 건축내장재용 컬러 벽돌 표면으로 배출되는 것을 방지하기 위하여, 유기용매상의 폐석분 슬러지에 유해성분을 흡착할 수 있는 탄소물질을 혼합시킬 수 있다.
여기서, 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀이 될 수 있다. 바람직하게는, 중량 대비 높은 비표면적을 가지는 그래핀 산화물이 탄소 물질로 사용될 수 있다. 이 경우, 중금속 등의 유해성분들은 정전기적 인력에 의하여 그래핀 산화물 표면으로 흡착될 수 있다. 하지만, 경제적인 측면에서 고가의 그래핀 대신 흑연 성분이 사용되어도 무방하며, 본 발명의 일 실시예에서는 흑연이, 탄소물질로 사용할 수 있다.
한편, 중금속(Cu)함량을 측정하면 하기 표1과 같은 결과를 얻을 수 있다.
탄소물질 미사용 탄소물질 사용(흑연)
Cu 석출성분 34mg/mL 3.4mg/mL
상기 표로부터 본 발명의 건축 내장재용 컬러 벽돌은 폐석분 슬러지로부터의 유해 물질 석출을 최대한 방지할 수 있다.
다음으로, 조성물 80 내지 95 중량부에 첨가제로 난연 스티로폼 알갱이 5 내지 20 중량부를 첨가하여 혼합물을 생성할 수 있다(120).
난연 스티로폼 알갱이를 이용함으로써, 방음효과와 단열성, 경량성, 및 난연성을 가지는 건축 내장재로 활용할 수 있다.
다음으로, 생성된 혼합물을 상온 25도로 1시간 내지 2시간 교반시킬 수 있다(130).
다음으로, 교반된 혼합물을 벽돌 금형틀에 부어 충진시킬 수 있다(140). 마지막으로 경화한 후 완성된 건축 내장재용 컬러 벽돌을 탈형시킬 수 있다(150).
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 한편, 도 2는 도 1의 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조과정에, 첨가물로 콘크리트를 추가하여 제조한 건축 내장재용 컬러 벽돌의 제조방법을 개시하고 있다.
도 2에 따르면, 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액(예를 들면, 1:1:1:1의 중량비)을 혼합하여 조성물을 생성 할 수 있다(210).
이때, 섬유강화 플라스틱 경화제는 폴리에스테르 수지 90중량부, 경화제 7중량부, DMA 경화 촉진제 2중량부, 폴리 희석제 1중량부를 포함할 수 있다. 또한, 폐석분 슬러지 혼합액은 석분 분말 50 중량부, 탄소물질 20중량부 및 폴리올 용매 30중량부를 포함할 수 있다.
또한, 고화제는 산화칼슘(CaO) 함량이 35~70%인 제지슬러지소각재 100중량부에 대하여, 산화칼슘(CaO) 함량이 40~80%인 고칼슘 슬래그 분진 10~200중량부를 포함할 수 있다.
또한, 세라믹분말은 붉은색계통의 철산화물(Fe203, FeO), 노란색계통의 세륨옥사이드(CeO2) 등을 예시할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 폐석분 슬러지가 가지는 중금속 등의 유해성분 등이 경화 후 건축내장재용 컬러 벽돌 표면으로 배출되는 것을 방지하기 위하여, 유기용매상의 폐석분 슬러지에 유해성분을 흡착할 수 있는 탄소물질을 혼합시킬 수 있다.
다음으로, 조성물 80 내지 95 중량부에 첨가제로 콘크리트 및 난연 스티로폼 알갱이 5 내지 20 중량부를 첨가하여 혼합물을 생성할 수 있다(220). 난연 스티로폼 알갱이를 이용함으로써, 방음효과와 단열성, 경량성, 및 난연성을 가지는 건축 내장재로 활용할 수 있다. 또한, 콘크리트를 이용함으로써, 강도를 강화할 수 있다.
다음으로, 생성된 혼합물을 상온 25도로 1시간 내지 2시간 교반시킬 수 있다(230).
다음으로, 교반된 혼합물을 벽돌 금형틀에 부어 충진시킬 수 있다(240).
마지막으로 경화한 후 완성된 건축 내장재용 컬러 벽돌을 탈형시킬 수 있다(250).
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

Claims (8)

  1. 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액을 혼합한 조성물; 및,
    첨가물;을 포함하며,
    상기 첨가물은 난연 스티로폼 알갱이이며, 상기 조성물 80내지 95 중량부 및 첨가물 5 내지 20 중량부를 혼합한 혼합물을 교반하여 벽돌금형틀에 충진하고, 경화시켜 컬러를 생성하는 것을 특징으로 건축내장재용 컬러 벽돌.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 첨가물은, 분쇄된 콘크리트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조성물에서,
    상기 섬유강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90중량부, 경화제 7중량부, DMA 경화 촉진제 2중량부, 폴리 희석제 1중량부를 포함하며, 상기 폐석분 슬러지 혼합액은 석분 분말 50 중량부, 탄소물질 20중량부 및 폴리올 용매 30중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀인 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌.
  5. 섬유강화 플라스틱 경화제, 고화제, 폐석분 슬러지 및 유색 세라믹 분말 혼합액을 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계;
    상기 생성된 조성물 80내지 95 중량부에 첨가물로 난연 스티로폼 알갱이 5 내지 20 중량부를 첨가하여 혼합물을 생성하는 단계;
    상기 혼합물을 상온 25도로 1시간 내지 2시간 교반하는 단계;
    상기 교반된 혼합물을 벽돌금형틀에 충진하는 단계; 및,
    상기 충진된 혼합물을 경화시킨 후 완성된 건축내장용 컬러 벽돌을 탈형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 혼합물을 생성하는 단계는,
    상기 첨가물로, 분쇄된 콘크리트를 첨가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 조성물을 생성하는 단계에서,
    상기 섬유강화 플라스틱 경화제는, 폴리에스테르 수지 90중량부, 경화제 7중량부, DMA 경화 촉진제 2중량부, 폴리 희석제 1중량부를 포함하며, 상기 폐석분 슬러지 혼합액은 석분 분말 50중량부, 탄소물질 20중량부 및 폴리올 용매 30중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄소물질은 흑연입자, 탄소나노튜브 또는 그래핀인 것을 특징으로 하는 건축내장재용 컬러 벽돌의 제조방법.
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