KR20240072517A - Method for manufacturing porous concrete aggregate using recycled plastic - Google Patents

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KR20240072517A
KR20240072517A KR1020220154186A KR20220154186A KR20240072517A KR 20240072517 A KR20240072517 A KR 20240072517A KR 1020220154186 A KR1020220154186 A KR 1020220154186A KR 20220154186 A KR20220154186 A KR 20220154186A KR 20240072517 A KR20240072517 A KR 20240072517A
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Abstract

본 발명에 따른 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법은, 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계, 폐시멘트 슬러지 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계, 분쇄된 폐플라스틱과 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계, 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계를 포함한다.The method for producing resource recycling material using waste cement and waste plastic according to the present invention includes the steps of pulverizing pretreated waste plastic, pulverizing waste cement sludge into particles of a predetermined size or less, pulverized waste plastic and pulverized waste. It includes the step of mixing cement, putting the mixed waste plastic and waste cement into the extruder hopper and melting it in the cylinder.

Description

재생플라스틱을 활용한 다공성 콘크리트 골재의 제조 방법{Method for manufacturing porous concrete aggregate using recycled plastic }Method for manufacturing porous concrete aggregate using recycled plastic }

본 발명은 재생 플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법 및 이를 포함하는 다공성 콘크리트 골재 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing resource-recycling materials using recycled plastic and a method for manufacturing porous concrete aggregates including the same.

시멘트 산업은 국가 기간산업이기에 산업성장 및 경제상황 특히 개발도상국의 상황에 따라 수요 변동이 발생하는 분야로 생산량은 현 수준을 유지할 것을 전망된다.Since the cement industry is a national key industry, demand is subject to fluctuations depending on industrial growth and economic conditions, especially in developing countries, and production is expected to remain at the current level.

국내 시멘트 산업에서의 온실가스 배출량은 2019년 기준 39백만톤으로 2019년 기준 산업계 총 발생량의 10%를 차지하며, 국내 총 발생량의 5.6%를 차지하여 탄소배출 저감 방안 도출이 시급한 상황이다.As of 2019, greenhouse gas emissions from the domestic cement industry amounted to 39 million tons, accounting for 10% of the total industry emissions as of 2019, and 5.6% of the total domestic emissions, making it urgent to come up with ways to reduce carbon emissions.

또한 시멘트 업계에서는 석회석 대체 및 시멘트 순환연료 대체 등을 통해 탄소중립을 구현하기 위한 연구를 시행하고 있다.Additionally, the cement industry is conducting research to achieve carbon neutrality through replacement of limestone and cement circular fuel.

아울러, 아파트 건설이 최고조로 이른 요즘 지속적인 소음이 문제되고 있다. 이러한 층간 소음을 방지하기 위한 다양한 부자재가 출시되고 있으나 직접적인 해결방안이 될 수 없는 상황이다. 이에 따라 시멘트 회사의 가장 큰 기술 요소 중 하나인 소금 저감 기술의 개발이 필요하게 되었다.In addition, continuous noise is becoming a problem these days when apartment construction is at its peak. Various auxiliary materials are being released to prevent such inter-floor noise, but they cannot be a direct solution. Accordingly, it became necessary to develop salt reduction technology, one of the biggest technological elements for cement companies.

본 발명은 환경 오염 방지를 위해 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용하여 자원을 재사용할 수 있는 순환형 소재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a circular material and a manufacturing method that can reuse resources by utilizing waste cement and waste plastic to prevent environmental pollution.

또한 본 발명은 콘크리트 골재 제작 시 재생 PET 등 폐플라스틱을 이용할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다Additionally, the purpose of the present invention is to provide a manufacturing method that can use waste plastic such as recycled PET when producing concrete aggregate.

또한 본 발명은 소음 저감을 위한 다공성 콘크리트 골재를 제조할 수 있는 방법 및 이를 통해 제조된 콘크리트 골재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for producing porous concrete aggregate for noise reduction and a concrete aggregate produced through the method.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법은, 불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계; 폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계; 상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계; 를 포함하며, 상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention to achieve the above object, a method for manufacturing a resource recycling material using waste cement and waste plastic includes the steps of pulverizing waste plastic that has been pretreated by removing impurities; Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less; Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement; Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder; It includes, wherein the step of pulverizing the waste plastic further includes producing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion.

일 실시에에서, 상기 분쇄된 폐시멘트의 소정 크기는 5.0um 이하이며, 상기 폐시멘트 슬러지를 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 상기 폐시멘트 슬러지를 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, the predetermined size of the pulverized waste cement is 5.0 um or less, and the step of pulverizing the waste cement sludge further includes manufacturing the pulverized waste cement sludge into a pellet form through extrusion. .

일 실시예에서, 상기 배합 단계는, 스크류형 배합기 또는 회전형 배합기를 이용하여 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합한다.In one embodiment, in the mixing step, the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement are mixed using a screw-type mixer or a rotary mixer.

일 실시에에서, 상기 배합 단계는 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하여 압출을 통해 펠릿 형태로 제조한다.In one embodiment, the mixing step is performed by mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement into a pellet form through extrusion.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 다공성 콘크리트 골재 제조 방법은, 불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계; 폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계; 상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계; 상기 용융된 배합물을 골재 금형 내로 사출시키는 단계; 및 상기 금형 내에서 형성된 골재를 냉각시키는 단계; 를 포함하며, 상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조한다.According to another embodiment of the present invention, a method for producing porous concrete aggregate includes the steps of pulverizing waste plastic that has been pretreated by removing impurities; Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less; Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement; Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder; Injecting the molten mixture into an aggregate mold; and cooling the aggregate formed in the mold; Including, in the step of pulverizing the waste plastic, the pulverized waste plastic is manufactured into a pellet form through extrusion.

일 실시예에서, 상기 골재 금형은 하측 파팅라인 근처의 일부 영역을 직각으로 가공한 터널 게이트를 형성하고, 하측 취출핀을 형상보다 짧게 가공하여 언더컷을 넣을 공간을 확보하도록 형성된다.In one embodiment, the aggregate mold is formed to form a tunnel gate by processing a portion of the area near the lower parting line at a right angle, and processing the lower extraction pin to be shorter than the shape to secure a space for inserting an undercut.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재는, 불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계; 폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계; 및 상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계; 를 포함하는 공정으로 제조되며, 상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a resource recycling material utilizing waste cement and waste plastic includes the steps of pulverizing waste plastic that has been pretreated by removing impurities; Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or smaller; Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement; And injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder; It is manufactured through a process that includes, and the step of pulverizing the waste plastic further includes manufacturing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion.

일 실시예에서, 상기 분쇄된 폐시멘트의 소정 크기는 5.0um 이하이며, 상기 폐시멘트 슬러지를 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 상기 폐시멘트 슬러지를 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함한다.In one embodiment, the predetermined size of the pulverized waste cement is 5.0 um or less, and the step of pulverizing the waste cement sludge further includes manufacturing the pulverized waste cement sludge into a pellet form through extrusion. .

일 실시예에서, 상기 배합 단계는, 스크류형 배합기 또는 회전형 배합기를 이용하여 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합한다.In one embodiment, in the mixing step, the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement are mixed using a screw-type mixer or a rotary mixer.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 다공성 콘크리트 골재는, 불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계; 폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계; 상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계; 상기 용융된 배합물을 골재 금형 내로 사출시키는 단계; 및 상기 금형 내에서 형성된 골재를 냉각시키는 단계; 를 포함하는 공정으로 제조되며, 상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the porous concrete aggregate includes the steps of pulverizing waste plastic that has been pretreated by removing impurities; Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less; Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement; Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder; Injecting the molten mixture into an aggregate mold; and cooling the aggregate formed in the mold; It is manufactured through a process that includes, and the step of pulverizing the waste plastic further includes manufacturing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion.

본 발명에 따른 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법에 따르면 폐시멘트와 폐플라스틱을 활용할 수 있어, 폐시멘트와 폐플라스틱이 버려지는 것을 막아 환경 오염을 방지하고, 재사용 가능한 순환형 소재를 제공할 수 있다.According to the method of manufacturing resource recycling material using waste cement and waste plastic according to the present invention, waste cement and waste plastic can be used, preventing environmental pollution by preventing waste cement and waste plastic from being discarded, and creating a reusable circular material. Materials can be provided.

또한, 본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 및 다공성 콘크리트 골재 제조 방법에 따르면, 콘크리트 골재 제작 시 재생 PET 등 폐플라스틱을 이용할 수 있어, 환경 저감형 골재 개발을 통해 콘크리트에 친환경 요소를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the porous concrete aggregate and the method for producing porous concrete aggregate according to the present invention, waste plastics such as recycled PET can be used when producing concrete aggregate, which has the effect of obtaining eco-friendly elements in concrete through the development of environmentally-reduced aggregate. .

또한, 본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 및 다공성 콘크리트 골재 제조 방법에 따르면, 친환경 다공성 구조를 통해 골재 내 불규칙적인 공간을 다수 만들어, 이러한 불규칙적인 공간에 소리, 열등 다양한 요소를 가두어 감쇄시키는 효과가 있다. In addition, according to the porous concrete aggregate and the method for producing porous concrete aggregate according to the present invention, a large number of irregular spaces are created in the aggregate through an eco-friendly porous structure, and this has the effect of trapping and attenuating various elements such as sound and noise in these irregular spaces.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법과 이를 포함하는 다공성 콘크리트 골재 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 원료와 폐시멘트와 폐플라스틱 혼합물의 열적분석결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 골재 제조 방법 적용을 위해 변경된 사출 금형의 구조를 개략적으로 나타낸다.
Figure 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a resource-recycling material using waste cement and waste plastic and a method for manufacturing porous concrete aggregate including the same according to an embodiment of the present invention.
Figures 2a and 2b show thermal analysis results of raw materials, waste cement, and waste plastic mixtures, respectively.
Figure 3 schematically shows the structure of an injection mold modified for application of the aggregate manufacturing method according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.

기후 변화는 인류의 생존을 위협하는 최대 위험 요인이다. 기후 변화는 글로벌 전반에 걸쳐, 사회, 경제적으로 막대한 손실을 유발하고 있다. 이를 위해 기후 변화와 싸우는 국제사회의 전략적 행동이 돌입되고 있다.Climate change is the greatest risk factor threatening human survival. Climate change is causing enormous social and economic losses throughout the world. To this end, the international community is taking strategic action to combat climate change.

국제 사회는 기후 변화를 인류생존을 위협하는 과제로 간주하고, 국제적 탄소중립 정권 구축, 각국의 탄소중립 돌입 촉구, 탄소감축 미참여자에 대한 탄소 국경세 등 제재 등 즉각적인 행동에 돌입하였다.The international community regarded climate change as a threat to human survival and took immediate action, including establishing an international carbon neutral regime, urging each country to become carbon neutral, and imposing sanctions such as carbon border taxes on those who did not participate in carbon reduction.

아울러, 자원 순환이란 전 세계적으로 '채취 ?? 생산 ?? 소비 ?? 폐기'로 이루어지는 구조를 순환형으로 전환하여 한정된 천연자원을 적게 사용하면서 폐기물을 최대한 생산 과정에 재투입하여 환류하는 것을 의미한다.In addition, resource circulation means 'extraction ??' globally. production ?? Consumption ?? This means converting the 'disposal' structure into a circular system, using limited natural resources as little as possible while reintroducing waste into the production process as much as possible.

플라스틱이 완전히 분해되는 데 걸리는 기간은 200~300년에서 길게는 500년까지 소요되는데, 이는 플라스틱이 처음 생산된 1868년부터 지금까지 모든 제품이 분해되지 않았다는 것을 의미한다. 플라스틱의 사용량은 1950년대 이후 폭증하였는데, 유엔환경계획(UNEP)에서 조사한 바로는 2010년에만 최소 480만톤에서 최대 1270만톤의 플라스틱 쓰레기가 바다로 흘러갔다고 발표했다. 1997년에 발견된 북태평양 거대 쓰레기 섬은 2009년까지 두배 가까이 커져 한반도 크기의 7배나 되며, 2017년도에는 남태평양에도 텍사스 주의 1.5배 크기의 쓰레기 섬이 추가로 발견되었다. 이러한 환경오염은 생태계 파괴는 물론 정화작업을 위한 자금 및 인력을 소비하여 크나큰 손실을 초래하기 때문에 이를 대체할 만한 소재가 필요하다.The period it takes for plastic to completely decompose ranges from 200 to 300 years to as long as 500 years, which means that all products have not decomposed since 1868, when plastic was first produced. The use of plastic has increased rapidly since the 1950s, and according to a study by the United Nations Environment Program (UNEP), a minimum of 4.8 million tons and a maximum of 12.7 million tons of plastic waste flowed into the sea in 2010 alone. The North Pacific Garbage Island, discovered in 1997, had nearly doubled in size by 2009, becoming seven times the size of the Korean Peninsula, and in 2017, an additional garbage island 1.5 times the size of Texas was discovered in the South Pacific. Such environmental pollution not only destroys the ecosystem, but also consumes funds and manpower for purification, resulting in great losses, so materials that can replace it are needed.

한편, 시멘트 산업은 앞에서도 언급한 바와 같이, 국가 기간산업이기 때문에 산업성장 및 경제상황, 특히 개도국의 상황에 따라 수요 변동이 발생하는 분야로 생산량은 현 수준을 유지할 것으로 전망되고 있다. 또한 국내 시멘트산업에서의 온실가스 배출량은 39백만톤(19년)으로 19년 기준 산업계 총 발생량의 10%, 국채 총 발생량의 5.6%를 차지하고 있고, 탄소배출 저감 방안 도출 시급한 상황이다.Meanwhile, as mentioned earlier, the cement industry is a national key industry, so it is a field where demand changes depending on industrial growth and economic conditions, especially those in developing countries, and production is expected to remain at the current level. In addition, greenhouse gas emissions from the domestic cement industry are 39 million tons (19 years), accounting for 10% of the total industry emissions and 5.6% of the total national debt emissions as of 2019, and there is an urgent need to come up with a plan to reduce carbon emissions.

또한, 시멘트 업계에서는 석회석 대체 및 시멘트 순환연료 대체 등을 통해 탄소중립을 구현하기 위한 연구를 진행하고 있다. 선도국의 시멘트 회사들은 온실가스 감축을 위해 다양한 방안을 도출 적용 중에 있으며, 저탄소 배출, CO2 흡수 시멘트 콘크리트 기술에 대한 연구개발 및 투자하고 있다.Additionally, the cement industry is conducting research to achieve carbon neutrality through replacement of limestone and cement circular fuel. Cement companies in leading countries are developing and applying various measures to reduce greenhouse gases, and are investing in and researching low-carbon emission and CO2-absorbing cement concrete technology.

이에 본 발명서는 친환경적이면서도 아파트의 소음 방지에 효과적인 새로운 콘크리트 배합용 골재를 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention seeks to propose a new aggregate for concrete mixing that is environmentally friendly and effective in preventing noise in apartments.

골재는 콘크리트나 몰탈을 만드는데 쓰이는 모래나 자갈 등의 재료를 의미한다. 골재는 편의상 크기에 따라 5mm 를 경계로 하여 굵은 골재와 잔골재로 구분될 수 있다. 골재는 원활한 수급과 골재 재취에 따른 재해를 예방하기 위한 목적으로 채취법을 제정하고 있다.Aggregate refers to materials such as sand or gravel used to make concrete or mortar. For convenience, aggregates can be divided into coarse aggregates and fine aggregates with a 5mm boundary depending on their size. The collection law for aggregates is being established for the purpose of smooth supply and demand and to prevent disasters caused by aggregate collection.

이러한 골재는 골재의 구성성분이 깨끗하고 유해한 물질을 포함하고 있지 않아야 하며, 물리적 내구성이 강하고 조직이 견고하고 밀도가 커야 한다. 또한 화학적 안정성 또한 높을 것을 요구하고 있다. 또한, 골재의 개체가 입방체나 공 모양을 이루고 있지만 표면이 매끄럽지 않아야 하며, 공극 감소를 위한 적당한 입도를 가져야 하고, 강한 내마모성과 내화성을 가져야 한다.These aggregates must be clean, contain no harmful substances, have strong physical durability, have a strong structure, and have a high density. It is also required to have high chemical stability. In addition, although the aggregate has a cubic or ball shape, the surface must not be smooth, it must have an appropriate particle size to reduce voids, and it must have strong abrasion resistance and fire resistance.

본 발명에 따른 콘크리트 배합용 골재는 콘크리트 배합 시 법령에 의해 반드시 포함되어야 하는 골재를 시멘트 폐기물과 플라스틱 폐기물을 이용하여 제작하는 것을 제안한다.It is proposed that the aggregate for concrete mixing according to the present invention is manufactured using cement waste and plastic waste, which must be included by law when mixing concrete.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법과 이를 포함하는 다공성 콘크리트 골재 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.Figure 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a resource-recycling material using waste cement and waste plastic and a method for manufacturing porous concrete aggregate including the same according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법이며, 그 중에서 추가적 공정을 통해 다공성 콘크리트 골재를 제조하는 방법을 설명한 것이다.In Figure 1, a resource recycling material manufacturing method using waste cement and waste plastic is explained, and among them, a method of manufacturing porous concrete aggregate through an additional process is explained.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 제조 방법은 폐플라스틱 분쇄 단계(S110), 폐시멘트 슬러지 분쇄 단계(S120), 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하는 단계(S130), 용융된 배합물을 금형으로 사출하는 단계(S140) 및 아날로그 금형 내에서 골재를 냉각하는 단계(S150)를 포함한다.Referring to Figure 1, the method for producing porous concrete aggregate according to the present invention includes a waste plastic grinding step (S110), a waste cement sludge grinding step (S120), a step of introducing waste plastic and waste cement into an extruder hopper (S130), and melting. It includes the step of injecting the mixture into a mold (S140) and the step of cooling the aggregate in the analog mold (S150).

먼저 폐플라스틱 분쇄 단계(S110)에서는 불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄한다. First, in the waste plastic crushing step (S110), impurities are removed and the pretreated waste plastic is pulverized.

폐플라스틱의 원활한 재활용을 위해서는 폐 플라스틱을 각 소재별로, 예를 들어, PP, PET, 비닐 등으로 분리하는 과정이 필요하다. 또한, 본 발명에 따른 골재의 제품 특성상 폐플라스틱의 색상이나 외관은 큰 문제가 되지 않지만, 품질은 유지되어야 하기에 폐플라스틱의 종류별 분리 과정은 필수적이다. 만일 다른 성질의 폐플라스틱이 섞여 사출되게 되면 사출 시 제품에 크랙이나 표면 박리 등의 문제가 생기게 되며, 종이 스티커 같은 불순물이 유입되면 제품에 크랙 유발 또는 생산 과정에 있어 금형 게이트나 사출기 노즐을 막아 제품의 생산성을 떨어뜨릴 우려가 있다. 따라서, 본 단계에서는 종류별 분리, 불순물 제거 등의 폐플라스틱의 전처리 과정이 수행된다.In order to smoothly recycle waste plastic, it is necessary to separate waste plastic into each material, for example, PP, PET, and vinyl. In addition, due to the characteristics of the aggregate product according to the present invention, the color or appearance of the waste plastic is not a major problem, but since the quality must be maintained, a process of separating waste plastic by type is essential. If waste plastics of different properties are mixed and injected, problems such as cracks or surface peeling may occur in the product during injection, and if impurities such as paper stickers are introduced, it may cause cracks in the product or block the mold gate or injection machine nozzle during the production process. There is a risk of reducing productivity. Therefore, in this step, pretreatment processes for waste plastic, such as separation by type and removal of impurities, are performed.

폐플라스틱 재활용을 위해서는 압출기에 투입할 수 있을 정도로 폐플라스틱을 분쇄해야 하며, 이때, 고속 분쇄기를 이용할 수도 있고, 저속 분쇄기를 이용할 수도 있지만, 고속 분쇄의 경우 시간당 분쇄량이 저속 분쇄기에 비해 월등하지만 분진발생이 매우 심하다는 문제가 있어 저속 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하다. In order to recycle waste plastic, waste plastic must be pulverized to the extent that it can be put into an extruder. At this time, either a high-speed shredder or a low-speed shredder can be used. However, in the case of high-speed shredding, the grinding amount per hour is superior to that of the low-speed shredder, but dust is generated. Because this problem is so severe, it is preferable to use a low-speed grinder.

한편, 폐플라스틱을 분쇄하는 단계(S110)는, 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 추가 공정이 들어갈 수도 있다. 이는 분발 형태로 바로 압출기 호퍼로 투입하게 되면 첨가제가 균일하게 섞이지 않기 때문에 압출을 이용한 펠릿 형태로 제조하는 것이다.Meanwhile, the step of pulverizing waste plastic (S110) may include an additional process of manufacturing the pulverized waste plastic into pellet form through extrusion. This is manufactured in the form of pellets using extrusion because the additives are not mixed uniformly when put directly into the extruder hopper in the form of a powder.

폐시멘트 슬러지 분쇄 단계(S120)에서는 폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄한다. 이때 분쇄된 폐시멘트 슬러지는 5um 이하인 것이 바람직하며, 2.5um 이하로 분쇄되는 것이 좋다.In the waste cement sludge grinding step (S120), the waste cement sludge is dried for a predetermined time and then the waste cement sludge is pulverized into particles of a predetermined size or less. At this time, the pulverized waste cement sludge is preferably 5 um or less, and preferably 2.5 um or less.

폐시멘트 슬러지의 경우 입자가 큰 자갈과 시멘트 배합 중에 이용된 수분을 다량 품고 있는 형태이기 때문에 바로 골재 재료로 사용하기에는 적절하지 않다. 따라서 폐시멘트 슬러지에 대한 전처리 과정이 매우 중요하다. 먼저 입자가 큰 자갈등을 걸러낸 후 사출이 가능할 정도로 수분 함량을 줄이기 위한 건조 전처리 과정이 필요하다. 아울러 건조 과정에서 슬러지가 덩어리지게 되므로 추가적으로 분쇄하는 과정이 들어가게 된다.In the case of waste cement sludge, it is not suitable for direct use as an aggregate material because it contains large particles of gravel and a large amount of moisture used during cement mixing. Therefore, the pretreatment process for waste cement sludge is very important. First, a drying pretreatment process is required to filter out large-sized gravel and then reduce the moisture content to a level that allows injection. In addition, since the sludge becomes lumpy during the drying process, an additional grinding process is required.

이렇게 폐시멘트 슬러지를 분쇄하는 단계(S120)에서도 분쇄된 상기 폐시멘트 슬러지를 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 추가 공정이 들어갈 수도 있다. 이 경우에도 이는 폐시멘트가 분발 형태로 바로 압출기 호퍼로 투입하게 되면 첨가제가 균일하게 섞이지 않기 때문에 압출을 이용한 펠릿 형태로 제조하는 것이다.In the step of pulverizing the waste cement sludge (S120), an additional process of manufacturing the pulverized waste cement sludge into pellet form through extrusion may be performed. In this case as well, if the waste cement is put directly into the extruder hopper in the form of powder, the additives are not mixed uniformly, so it is manufactured in the form of pellets using extrusion.

한편 S120 단계에서, 폐시멘트 슬러지를 재활용하기 위해서는 압출기에 투입할 수 있을 정도로 폐시멘트 슬러지를 소정 크기로 분쇄해야 하는데, 덩어리진 시멘트 슬러지를 분쇄하기에는 토출되는 입자가 다소 굵어 좀더 작은 입자로 분쇄할수 있게 해야한다. 이에 따라 본 발명에서는, 자갈 같은 불순문과 굵은 입자는 여과 시키는 장치를 통해 폐시멘트 슬러지에서 굵은 입자를 먼저 걸러낸 후 분쇄 공정으로 들어갈 수 있게 하였다. Meanwhile, in step S120, in order to recycle the waste cement sludge, the waste cement sludge must be pulverized to a predetermined size so that it can be fed into the extruder. However, for pulverizing lumpy cement sludge, the discharged particles are somewhat thick so that they can be pulverized into smaller particles. Should be. Accordingly, in the present invention, impurities such as pebbles and coarse particles are first filtered out from the waste cement sludge through a filtration device and then entered into the grinding process.

한편, 분쇄 공정에는 고속 분쇄기를 사용할 수도 있고, 저속 분쇄기를 사용할 수도 있다. 고속 분쇄의 경우 시간당 분쇄량이 저속 분쇄기에 비해 월등하지만 분진발생이 매우 심하다는 문제가 있어 저속 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the grinding process, either a high-speed grinder or a low-speed grinder can be used. In the case of high-speed grinding, the grinding amount per hour is superior to that of a low-speed grinder, but there is a problem in that dust generation is very severe, so it is preferable to use a low-speed grinder.

별도의 금형을 통하여 구형의 골재 혹은 특별한 형상의 시편을 제조하기 위하여 펠릿 상태의 칩과 슬러지를 배합하고 필라멘트 형태로 압출하여 다시 분쇄를 하는 공정을 필요로 한다. 그러나 범용 플라스틱의 소수성에 가까운 표면 에너지와 친수성에 가까운 시멘트 슬러지의 서로 다른 표면 에너지로 인하여 상호간 친화도가 떨어지는 문제가 있다. 따라서 압출 시 스크류가 막히거나 압출된 필라멘트에 슬러지가 뭉쳐서 나오는 등 공정상 효율이 떨어짐 따라서 자체 장비인 스톤 분쇄기를 활용하여 2.5μm로 슬러지를 미립자로 분쇄하여 펠릿 상태의 폐플라스틱과 접촉 표면적을 넓혀서 보다 향상된 압출 공정성을 구현하였다.In order to manufacture spherical aggregates or specimens of special shapes through a separate mold, a process of mixing pellet-shaped chips and sludge, extruding them into filament form, and grinding them again is required. However, there is a problem of low mutual affinity due to the different surface energy of the general-purpose plastic, which is close to hydrophobic, and that of the cement sludge, which is close to hydrophilic. Therefore, during extrusion, the efficiency of the process is reduced, such as when the screw is clogged or sludge comes out in clumps on the extruded filament. Therefore, we use our own equipment, a stone crusher, to pulverize the sludge into fine particles of 2.5μm to expand the contact surface area with the waste plastic in the pellet form. Improved extrusion process was implemented.

폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하는 단계(S130)에서는 분쇄된 폐플라스틱과 분쇄된 폐시멘트를 배합하고, 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시킨다. In the step of inputting waste plastic and waste cement into the extruder hopper (S130), the pulverized waste plastic and pulverized waste cement are mixed, and the combined waste plastic and waste cement are input into the extruder hopper and melted in the cylinder.

분쇄된 페플라스틱과 폐시멘트를 이종의 재료 또는 첨가물인 안료 등을 섞기 위해서는 배합기를 이용할 수 있다. 이러한 배합기로는 스크류형 배합기를 이용할 수도 있고 회전형 배합기를 이용할 수도 있다. 스크류형 배합기의 경우 비율이 비슷한 재료를 섞기에 알맞으며 일반적으로 그 크기가 대형이라 배합이 편리한 장점이 있다. 다만, 스크류형 배합기는 가루 형태의 첨가물을 배합하기에는 힘든 면이 있다. 이에 비해 회전형 배합기의 경우 가루형태의 첨가물을 균일하게 섞을 수 있는 장점이 있지만, 그 크기가 소형이라 재료의 투입 배출 과정을 수동으로 반복해야 하는 단점이 존재한다.A blender can be used to mix pulverized waste plastic and waste cement with different materials or additives such as pigments. As such a mixer, a screw type mixer or a rotary mixer may be used. Screw-type mixers are suitable for mixing ingredients with similar ratios and are generally large in size, which has the advantage of being convenient for mixing. However, it is difficult to mix powder-type additives with a screw-type mixer. In comparison, the rotary mixer has the advantage of being able to mix powder-type additives evenly, but has the disadvantage of having to manually repeat the process of inserting and discharging the ingredients due to its small size.

한편 이 배합 단계에서도 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하여 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 공정을 추가할 수 있을 것이다.Meanwhile, even in this mixing step, a process of mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement and producing them in the form of pellets through extrusion may be added.

그런 다음 배합된 폐플라스틱 및 폐시멘트 배합물을 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시킨다. Then, the blended waste plastic and waste cement mixture is put into the extruder hopper and melted in the cylinder.

한편, 시멘트 슬러지 융합 사출을 위해서 고려해야 할 점은, 기존 돌가루 성분인 탈크를 첨가하여 사용할 때 서로 다른 성질인 플라스틱과 잘 섞이고 강도가 너무 낮아지지 않도록 가소제외 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 시멘트 슬러지 역시 플라스틱과 성질이 달라 그에 맞는 가소제나 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다.Meanwhile, a point to be considered for cement sludge fusion injection is that when using talc, a component of existing stone powder, it is desirable to add a stabilizer other than a plasticizer so that it mixes well with plastics of different properties and does not lower the strength too much. Additionally, cement sludge also has different properties from plastic, so it is advisable to add an appropriate plasticizer or stabilizer.

일반적으로 플라스틱 첨가제의 경우 특별한 상황을 제외하고는 색상의 영향을 주는 첨가제는 사용을 하지 않는다. 시멘트 슬러지 자체가 가지는 색상 때문에 첨가제로 사용하기에는 용도가 제한적일 수밖에 없기 때문이다.In general, in the case of plastic additives, additives that affect color are not used except under special circumstances. This is because the use of cement sludge as an additive is limited due to its color.

한편, 본 발명에서는 폐플라스틱, 폐시멘트 또는 이들의 배합물을 펠릿화 시키지 않고 배합하여 사용하는 경우 가루 특성상 비산할 우려가 있으므로 압출기 호퍼에서 외부로 가루가 새어 나오지 않도록 집진설비를 설치하여 사용하였다.Meanwhile, in the present invention, when waste plastic, waste cement, or a mixture thereof is mixed and used without pelletizing, there is a risk of scattering due to the nature of the powder, so a dust collection facility was installed to prevent the powder from leaking out from the extruder hopper.

또한, 본 발명에서는 사출 후 낙하시킨 제품을 컨베이어 등을 통하여 마대자루나 톤백 등에 모을 수 있는 장치를 추가로 구성하여 생산성을 향상시켰다. In addition, in the present invention, productivity was improved by additionally constructing a device that can collect the dropped products after injection into gunny bags or tone bags through a conveyor, etc.

이 단계에서의 미립자로 분쇄된 폐시멘트 슬러지 파우더는 펠릿 상태의 플라스틱 칩과 무게 비료 배합되어 압출기 호퍼로 공급된다. 엔지니어링 플라스틱을 제외한 일반적인 범용 플라스틱의 용융온도는 대체로 200℃를 넘지 않지만 시멘트 슬러지와 같은 무기입자의 분산에 효율적인 액상 배합과 같은 환경을 조성해주기 위하여 스크류 챔버 내 온도조건을 260℃~270℃로 설정하여 용융된 폐플라스틱이 매우 낮은 점성(viscosity)을 띄는 상태로 만들어주었다. 그리고, 폐시멘트 슬러지와 폐플라스틱간의 서로 다른 표면 에너지로 인하여 스크류 내에 오래 머물수록 그만큼 슬러지는 슬러지끼리 플라스틱은 플라스틱끼리 뭉치려 하는 특성을 최소화 하기 위해 압출기의 스크류 스피드를 약 45rpm으로 비교적 빠른 속도로 설정하여 압출시켜준다. The waste cement sludge powder pulverized into fine particles at this stage is mixed with pellet-shaped plastic chips and weight fertilizer and supplied to the extruder hopper. The melting temperature of general-purpose plastics, excluding engineering plastics, generally does not exceed 200℃, but in order to create an environment such as liquid mixing that is efficient for the dispersion of inorganic particles such as cement sludge, the temperature condition in the screw chamber is set to 260℃~270℃. The melted waste plastic was made into a state with very low viscosity. In addition, due to the different surface energy between waste cement sludge and waste plastic, the longer it stays in the screw, the more the sludge tends to clump together, and the screw speed of the extruder is set to a relatively high speed of about 45 rpm to minimize the tendency for plastic to clump together. and extrude it.

또한 높은 온도에서 빠른 속도로 압출된 폐시멘트 슬러지/폐플라스틱이 혼합된 압출물은 여전히 잔류하는 높은 온도로 인하여 완전히 결정화가 이루어지지 않은 상태이다. 즉 완전히 고화되어 있지 않은 상태이기 때문에 이는 압출물 내부는 어느 정도의 흐름성을 띄고 있으며 이는 미립자 상태로 분산되어 있는 폐시멘트 슬러지가 유동성을 띄고 서로 뭉침 현상을 야기시킬 수 있으므로 압출물에 대한 폐시멘트 슬러지의 우수한 분산도를 위하여 노즐에서 압출되어 나오는 폐시멘트 슬러지/폐플라스틱 압출물에 대하여 약 7~10℃의 찬바람을 가하여 ??칭(quenching)공정을 적용해 빠르게 결정화를 형성시켜준다. In addition, the extruded product, which is a mixture of waste cement sludge and waste plastic extruded at a high speed at a high temperature, is still not completely crystallized due to the remaining high temperature. In other words, since it is not completely solidified, the inside of the extrudate has a certain degree of flowability. This means that the waste cement sludge dispersed in the form of fine particles is fluid and can cause agglomeration, so the waste cement for the extrudate is In order to achieve excellent dispersion of sludge, a quenching process is applied by applying cold wind of about 7 to 10°C to the waste cement sludge/waste plastic extrudate extruded from the nozzle to quickly form crystallization.

해당 ??칭 공정은 빠른 결정화로 인하여 압출물의 열수축 현상이 발생할 수 있으나 이는 사출 또는 펠릿화 필라멘트 재압출 공정을 위한 분쇄공정의 전단계 이므로 진행하여도 최종 완제품의 형태 안정성과 같은 형태학적인 특성에 주는 영향과는 무방하다.The quenching process may cause heat shrinkage of the extruded product due to rapid crystallization, but since this is a prior step to the grinding process for the injection or pelletizing filament re-extrusion process, even if it is carried out, it has an effect on morphological characteristics such as shape stability of the final finished product. It is okay to do so.

용융된 배합물을 금형으로 사출하는 단계(S140)에서는 실린더 내에서 용융된 배합물을 골재 금형 내로 주입하여 사출 시킨다.In the step of injecting the molten mixture into the mold (S140), the molten mixture is injected into the aggregate mold in the cylinder and injected.

분쇄기를 통하여 최적의 크기로 분쇄된 폐시멘트 슬러지/폐플라스틱 압출물은 완제품을 위한 사출 또는 펠릿화를 위한 재압출 공정을 거친다. 그 중 사출공정에 대한 온도설정은 매우 중요한 조건값중의 하나인데, 이는 완제품 형태의 균일성 및 정확한 물성측정을 위한 시편 사이즈 성형에도 큰 영향을 준다. The waste cement sludge/waste plastic extrudate that is pulverized to the optimal size through a grinder goes through a re-extrusion process for injection or pelletization for finished products. Among them, the temperature setting for the injection process is one of the very important condition values, which has a great influence on the uniformity of the finished product shape and the molding of the specimen size for accurate physical property measurement.

폐시멘트 슬러지가 혼합된 폐플라스틱 압출물은 순수한 폐플라스틱과 비교하였을 때 평균적으로 30℃ 정도 높은 melting temperature(녹는점)을 갖는 특성을 띈다. Waste plastic extrudate mixed with waste cement sludge has a melting temperature that is on average 30°C higher than that of pure waste plastic.

따라서 사출 스크류 챔버내 온도는 기존 원료 폐플라스틱이 갖는 녹는점보다 약 20℃ 정도 높게 해주어 성형에 적합한 흐름성은 띄게 하여주고, 사출직전 노즐의 온도는 약 35℃ 정도 설정하여 순간적으로 사출에 적합한 성형성을 띄게 하면서 동시에 사출후 잔류열을 최소화 하여 최종 완제품에 대한 열수축 현상을 최소화 하여준다.Therefore, the temperature inside the injection screw chamber is set to about 20℃ higher than the melting point of existing raw material waste plastic to ensure flowability suitable for molding, and the temperature of the nozzle just before injection is set to about 35℃ to instantaneously increase moldability suitable for injection. At the same time, it minimizes the residual heat after injection and minimizes heat shrinkage in the final finished product.

도 2a 및 도 2b는 각각 원료와 폐시멘트와 폐플라스틱 혼합물의 열적분석결과를 나타낸다.Figures 2a and 2b show the results of thermal analysis of raw materials, waste cement, and waste plastic mixtures, respectively.

도 2a는 폐플라스틱 원료(칩)의 열적분석결과(DSC)를 나타내며, Tm : 129.80℃, Tc : 109.42℃ 로 일반적인 폐플라스틱의 열적거동을 보이고 있음을 알 수 있고, 도 2b는 폐시멘트와 폐플라스틱의 혼합물의 열적분석결과(DSC)를 나타내며, Tm : 163.80℃, Tg : 123.86℃, Tc : 112.28℃ 로, Tg로 추정되는 흡열 피크가 생김을 알 수 있다. 또한, 가장 큰 특이사항으로는 슬러지가 추가됨으로서 샘플의 Tm이 증가하였음을 알 수 있다. Figure 2a shows the results of thermal analysis (DSC) of waste plastic raw materials (chips). It can be seen that Tm: 129.80℃, Tc: 109.42℃, showing the thermal behavior of general waste plastic, and Figure 2b shows waste cement and waste plastic. It shows the results of thermal analysis (DSC) of the plastic mixture. It can be seen that an endothermic peak presumed to be Tg is formed as Tm: 163.80℃, Tg: 123.86℃, Tc: 112.28℃. In addition, the biggest peculiarity is that the Tm of the sample increased due to the addition of sludge.

즉, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 폐플라스틱 원료(칩), PLAAMENT(폐시멘트 혼합물 / 폐플라스틱)에 대하여 비활성기체 조건하 DSC를 분석하였으며, 분석결과 기존 폐플라스틱 대비 폐시멘트 슬러지가 교반된 PLAAMENT에서 Tm이 증가하였음을 확인하였다. That is, referring to Figures 2a and 2b, DSC was analyzed under inert gas conditions for waste plastic raw materials (chips) and PLAAMENT (waste cement mixture / waste plastic), and as a result of the analysis, compared to existing waste plastic, waste cement sludge was stirred. It was confirmed that Tm increased in PLAAMENT.

폐시멘트 슬러지는 무기 소재이므로 Tm이 없고, 설령 Tm이 있다하더라도, 이종 소재간의 상용성이 없으면 2개의 Tm 피크가 각각 발생하는 것이 일반적이다. 그러나 분석결과는 폐시멘트 슬러지가 교반됨으로서 Tm이 약 30~40℃정도 증가하였으며 이는 PLAAMENT로 만든 시편은 기존 폐플라스틱으로 만든 시편보다 우수한 물성을 발현할 수 있을 것이라 기대할 수 있다.Since waste cement sludge is an inorganic material, it has no Tm. Even if it does have Tm, it is common for two Tm peaks to occur each when there is no compatibility between different materials. However, the analysis results showed that Tm increased by about 30~40℃ as the waste cement sludge was stirred, which means that specimens made of PLAAMENT can be expected to exhibit better physical properties than specimens made of existing waste plastic.

또한, 본 발명에서는 용융된 배합물을 사출하기 위한 금형으로 양산형 구형 설계를 위해 새로운 금형 디자인을 설계하였다.In addition, in the present invention, a new mold design was designed for mass production type spherical design as a mold for injecting the molten mixture.

우선 3D 프린터를 이용하여 다양한 시제품을 제작하였으며, 이후 금형 설계를 통해 시멘트 골재 사출을 위한 최적의 금형 구조를 만들어 냈다.First, various prototypes were produced using a 3D printer, and then the optimal mold structure for cement aggregate injection was created through mold design.

도 3는 본 발명에 따른 골재 제조 방법 적용을 위해 변경된 사출 금형의 구조를 개략적으로 나타낸다.Figure 3 schematically shows the structure of an injection mold modified for application of the aggregate manufacturing method according to the present invention.

도 3의 좌측은 기존의 구형 사출물을 위한 금형 구조이다. 좌측 도면을 참조하면 완전 구형 사출물의 경우 금형의 구조상 금형 하측은 취출핀으로 인해 공기가 유입될 수 있고, 금형 상측은 금형면과 사출물 사이로 공기가 유입되기 힘들어 금형이 열릴 때 제품이 금형 상측에 붙어버리는 경우가 생길 수 있다.The left side of Figure 3 is a mold structure for an existing spherical injection molded product. Referring to the drawing on the left, in the case of a completely spherical injection mold, due to the structure of the mold, air can flow into the lower part of the mold due to the ejection pin, and because it is difficult for air to flow between the mold surface and the injection material on the upper side of the mold, when the mold is opened, the product sticks to the upper side of the mold. There may be cases where it is thrown away.

아울러, 금형 상측에 똑같이 핀을 심어주더라도 금형 구조상 금형 하측은 공기 유입이 쉽다는 문제가 있다.In addition, even if the pins are placed equally on the upper side of the mold, there is a problem that air is easily introduced into the lower side of the mold due to the mold structure.

일반적인 제품은 금형 하측에 제품 일부분을 거칠게 처리하는 언더컷을 가공하여 금형 하측으로 붙게 하는 데 금형 내부 형상이 구형인 경우에는 언더컷 가공이 의미가 없다.For general products, an undercut is applied to the bottom of the mold to roughen up a portion of the product to attach it to the bottom of the mold. However, if the inner shape of the mold is spherical, undercut processing is meaningless.

또한 형상의 특성상 직사출 사이드 게이트만 가능하여 수작업 또는 전용 지그를 제작하여 런너에게 제품을 분리시켜야 하며 생산성이 저하되게 된다.Additionally, due to the nature of the shape, only direct injection side gates are possible, so the product must be separated from the runner by hand or by manufacturing a dedicated jig, which reduces productivity.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 도 2의 우측과 같은 형태의 금형을 사용하였다.To solve this problem, the present invention used a mold of the type shown on the right side of Figure 2.

도 2의 우측을 참조하면, 금형 하측에 터널 게이트를 위한 형상을 만들었고, 언더컷을 위한 취출핀을 형상보다 짧게 가공하였다. 즉, 금형 하측 파팅 라인 부근을 일부 직각으로 가공하여 터널게이트를 채택하면 터널게이트 자체가 언더컷 역할을 하여 금형 상측 물림 해결에 도움을 주게 된다. 또한, 금형 하측 취출핀을 형상보다 조금 짧게 가공하여 언더컷을 넣을 공간을 확보한다.Referring to the right side of Figure 2, a shape for a tunnel gate was created on the lower side of the mold, and an extraction pin for undercut was machined shorter than the shape. In other words, if a tunnel gate is adopted by machining part of the area near the parting line on the lower side of the mold to a right angle, the tunnel gate itself acts as an undercut and helps solve the bite of the upper side of the mold. In addition, the take-out pin at the bottom of the mold is processed slightly shorter than the shape to secure space for undercuts.

이때, 폐시멘트 입자 크기를 고려하여 터널게이트 크기를 선정할 필요가 있다. 일반적으로 사용하는 터널게이트 크기를 사용하게 되면 입자가 조금 큰 편인 폐시멘트가 섞여 있을 때 게이트를 막게 되어 생산성이 저하될 수 있기 때문이다. At this time, it is necessary to select the tunnel gate size considering the particle size of the waste cement. This is because if a commonly used tunnel gate size is used, the gate may be blocked when waste cement, which has slightly larger particles, is mixed in, which may reduce productivity.

입자 크기가 예상보다 클 경우 터널게이트 사용이 힘드므로 밸브 게이트 등을 이용할 필요가 있을 수 있다.If the particle size is larger than expected, it may be difficult to use a tunnel gate, so it may be necessary to use a valve gate, etc.

사출 후 후처리 공정 시에는 충분히 고루 배합된 재료를 사출시 호퍼에 투입 시 입자 크기의 차이와 압출기의 진동에 의해 입자가 작은 시멘트 슬러지가 아래쪽으로 모일 가능성이 있어 이를 방지할 필요가 있다. 또한 필요시 일반적으로 사용하는 호퍼보다 작은 호퍼나, 압출기에 설치하지 않고 따로 두는 호퍼 등을 채택할 수도 있을 것이다.During the post-treatment process after injection, when sufficiently mixed materials are fed into the hopper during injection, there is a possibility that cement sludge with small particles may collect downward due to differences in particle size and vibration of the extruder, so it is necessary to prevent this. Additionally, if necessary, a hopper smaller than the commonly used hopper or a hopper placed separately rather than installed in the extruder may be adopted.

한편, 바람직하게는 전용 노즐을 준비하여, 압출기 실린더 내에서 녹지 않은 폐시멘트 가루를 고려하여 일반적으로 사용하는 노즐보다 노출 홀이 큰 노즐을 사용한다. Meanwhile, it is preferable to prepare a dedicated nozzle and use a nozzle with a larger exposed hole than a generally used nozzle in consideration of the waste cement powder that has not been melted in the extruder cylinder.

한편, 용융이 되지 않는 시멘트 특성상 흐름성을 저해하는 요소가 되어 압출기 실린더에 더 높은 압력을 필요로 하게 되고, 흐름성이 너무 낮을 경우 제품이 충분히 성형이 되지 못하거나, 버(Burr)가 허용치 이상 나오게 되 불량을 야기하게 될 수 있다. 이에 따라 금형 내에서 성형을 용이하게 하기 위해서는 적절한 흐름성을 갖게 하는 것이 바람직하다. On the other hand, due to the non-meltable nature of cement, it becomes a factor that impedes flowability, requiring higher pressure in the extruder cylinder. If flowability is too low, the product may not be molded sufficiently, or burrs may exceed the allowable limit. If it comes out, it may cause a defect. Accordingly, in order to facilitate molding in a mold, it is desirable to have appropriate flow properties.

그리고 마지막 S150 단계에서는 아날로그 금형 내에서 골재를 냉각하여, 골재를 완성시킨다. And in the final step S150, the aggregate is cooled within the analog mold to complete the aggregate.

이와 같이, 본 발명에서는 폐플라스틱과 폐시멘트 슬러지를 이용하여 이종 소재의 융합형 사출성형 기법을 적용하여 제로 페기물 콘크리트 배합용 골재를 개발하는 것으로, 폐플라스틱과 폐시멘트 소재의 융합 설계와 난연성 및 충격강도의 물성을 확보하고, 이종소재 사출 기술을 확보하였다.As such, in the present invention, an aggregate for zero waste concrete mixing is developed by applying a fusion injection molding technique of heterogeneous materials using waste plastic and waste cement sludge, and the fusion design of waste plastic and waste cement materials, flame retardancy and impact Strength properties were secured and dissimilar material injection technology was secured.

한편 본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 제조 방법을 통해 데이터화 시킨 물성을 토대로 플라스틱 골재 이외의 제품군에 적용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 주로 건축 마감 후 외부로 드러나지 않는 건축 부자재를 중심으로 적용될 수 있으며, Meanwhile, based on the physical properties data obtained through the porous concrete aggregate manufacturing method according to the present invention, it can be applied to product groups other than plastic aggregates. For example, it can be mainly applied to building materials that are not exposed to the outside after construction is completed.

본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 제조 방법은 ㈜산하인더스트리와 협약을 통한 시제품 필드테스트 실시하였다.The method for producing porous concrete aggregate according to the present invention was tested in a field test on a prototype through an agreement with Sanha Industries Co., Ltd.

먼저, 골재를 배합한 콘크리트 제작하고, 최종 경량특성이 강조된 콘크리트 목표 배합 비율 설정 골재와 혼화제를 혼합하였다. First, concrete mixed with aggregate was produced, and aggregate and admixture were mixed to set a target mixing ratio for concrete with final lightweight characteristics emphasized.

콘크리트는 시멘트, 모래, 자갈의 비율이 1 : 3 : 6의 비율로 제조되는 것이 일반적이며 전체 중량에서 60%를 차지하는 자갈에 대하여 본 개발 기술인 폐플라스틱 및 폐시멘트 슬러지 배합으로 제조된 인공골재로 대체하여 친환경적인 요소와 경량특성을 동시에 확보하였다. Concrete is generally manufactured with cement, sand, and gravel in a ratio of 1:3:6, and gravel, which accounts for 60% of the total weight, is replaced with artificial aggregate manufactured by mixing waste plastic and waste cement sludge using this developed technology. Thus, environmentally friendly elements and lightweight characteristics were secured at the same time.

본 발명에 따른 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법에 따르면 폐시멘트와 폐플라스틱을 활용할 수 있어, 폐시멘트와 폐플라스틱이 버려지는 것을 막아 환경 오염을 방지하고, 재사용 가능한 순환형 소재를 제공할 수 있다.According to the method of manufacturing resource recycling material using waste cement and waste plastic according to the present invention, waste cement and waste plastic can be used, preventing environmental pollution by preventing waste cement and waste plastic from being discarded, and creating a reusable circular material. Materials can be provided.

또한, 본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 및 다공성 콘크리트 골재 제조 방법에 따르면, 콘크리트 골재 제작 시 재생 PET 등 폐플라스틱을 이용할 수 있어, 환경 저감형 골재 개발을 통해 콘크리트에 친환경 요소를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the porous concrete aggregate and the method for producing porous concrete aggregate according to the present invention, waste plastics such as recycled PET can be used when producing concrete aggregate, which has the effect of obtaining eco-friendly elements in concrete through the development of environmentally-reduced aggregate. .

또한, 본 발명에 따른 다공성 콘크리트 골재 및 다공성 콘크리트 골재 제조 방법에 따르면, 친환경 다공성 구조를 통해 골재 내 불규칙적인 공간을 다수 만들어, 이러한 불규칙적인 공간에 소리, 열등 다양한 요소를 가두어 감쇄시키는 효과가 있다. In addition, according to the porous concrete aggregate and the method for producing porous concrete aggregate according to the present invention, a large number of irregular spaces are created in the aggregate through an eco-friendly porous structure, and this has the effect of trapping and attenuating various elements such as sound and noise in these irregular spaces.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the claims to be described.

Claims (10)

폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법에 있어서,
불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계;
폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계;
상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계;
를 포함하며,
상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법.
In the method of manufacturing resource-recycling materials using waste cement and waste plastic,
A step of pulverizing the pretreated waste plastic by removing impurities;
Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less;
Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement;
Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder;
Includes,
The step of pulverizing the waste plastic further includes the step of manufacturing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion.
제1 항에 있어서,
상기 분쇄된 폐시멘트의 소정 크기는 5.0um 이하이며,
상기 폐시멘트 슬러지를 분쇄하는 단계는,
상기 분쇄된 상기 폐시멘트 슬러지를 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법.
According to claim 1,
The predetermined size of the pulverized waste cement is 5.0um or less,
The step of pulverizing the waste cement sludge,
A method for manufacturing a resource-recycling material using waste cement and waste plastic, further comprising the step of manufacturing the pulverized waste cement sludge into a pellet form through extrusion.
제1 항에 있어서,
상기 배합 단계는, 스크류형 배합기 또는 회전형 배합기를 이용하여 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법.
According to claim 1,
The mixing step is a resource recycling material manufacturing method using waste cement and waste plastic, characterized in that the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement are mixed using a screw-type mixer or a rotary mixer.
제3 항에 있어서,
상기 배합 단계는 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하여 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재 제조 방법.
According to clause 3,
The mixing step is a resource recycling material manufacturing method using waste cement and waste plastic, characterized in that the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement are mixed and manufactured into a pellet form through extrusion.
다공성 콘크리트 골재 제조 방법에 있어서,
불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계;
폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계;
상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계;
상기 용융된 배합물을 골재 금형 내로 사출시키는 단계; 및
상기 금형 내에서 형성된 골재를 냉각시키는 단계;
를 포함하며,
상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 콘크리트 골재 제조 방법.
In the method of producing porous concrete aggregate,
A step of pulverizing the pretreated waste plastic by removing impurities;
Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less;
Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement;
Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder;
Injecting the molten mixture into an aggregate mold; and
Cooling the aggregate formed in the mold;
Includes,
The step of pulverizing the waste plastic further includes the step of manufacturing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion.
제5 항에 있어서,
상기 골재 금형은 하측 파팅라인 근처의 일부 영역을 직각으로 가공한 터널 게이트를 형성하고, 하측 취출핀을 형상보다 짧게 가공하여 언더컷을 넣을 공간을 확보하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 콘크리트 골재 제조 방법.
According to clause 5,
The aggregate mold is a tunnel gate formed by processing a portion of the area near the lower parting line at a right angle, and the lower extraction pin is processed to be shorter than the shape to secure a space for inserting an undercut. A method of producing porous concrete aggregate.
폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재에 있어서,
불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계;
폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계; 및
상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계;
를 포함하는 공정으로 제조되며,
상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재.
In resource recycling materials using waste cement and waste plastic,
A step of pulverizing the pretreated waste plastic by removing impurities;
Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less;
Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement; and
Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder;
It is manufactured through a process that includes,
The step of pulverizing the waste plastic further includes the step of manufacturing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion. A resource recycling material utilizing waste cement and waste plastic.
제7 항에 있어서,
상기 분쇄된 폐시멘트의 소정 크기는 5.0um 이하이며,
상기 폐시멘트 슬러지를 분쇄하는 단계는,
상기 분쇄된 상기 폐시멘트 슬러지를 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재.
According to clause 7,
The predetermined size of the pulverized waste cement is 5.0um or less,
The step of pulverizing the waste cement sludge,
A resource recycling material utilizing waste cement and waste plastic, further comprising the step of manufacturing the pulverized waste cement sludge into pellet form through extrusion.
제7 항에 있어서,
상기 배합 단계는, 스크류형 배합기 또는 회전형 배합기를 이용하여 상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 것을 특징으로 하는 폐시멘트 및 폐플라스틱을 활용한 자원 순환형 소재.
According to clause 7,
The mixing step is a resource recycling material utilizing waste cement and waste plastic, characterized in that the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement are mixed using a screw-type mixer or a rotary mixer.
다공성 콘크리트 골재에 있어서,
불순물이 제거되어 전처리된 폐플라스틱을 분쇄하는 단계;
폐시멘트 슬러지를 소정 시간 동안 건조시킨 후 상기 폐시멘트 슬러지를 소정 크기 이하의 입자로 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 폐플라스틱과 상기 분쇄된 폐시멘트를 배합하는 단계;
상기 배합된 폐플라스틱과 폐시멘트를 압출기 호퍼에 투입하고 실린더 내에서 용융시키는 단계;
상기 용융된 배합물을 골재 금형 내로 사출시키는 단계; 및
상기 금형 내에서 형성된 골재를 냉각시키는 단계;
를 포함하는 공정으로 제조되며,
상기 폐플라스틱을 분쇄하는 단계는, 상기 분쇄된 폐플라스틱을 압출을 통해 펠릿 형태로 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 콘크리트 골재.
In porous concrete aggregate,
A step of pulverizing the pretreated waste plastic by removing impurities;
Drying the waste cement sludge for a predetermined time and then pulverizing the waste cement sludge into particles of a predetermined size or less;
Mixing the pulverized waste plastic and the pulverized waste cement;
Injecting the mixed waste plastic and waste cement into an extruder hopper and melting them in a cylinder;
Injecting the molten mixture into an aggregate mold; and
Cooling the aggregate formed in the mold;
It is manufactured through a process that includes,
The step of pulverizing the waste plastic further includes the step of manufacturing the pulverized waste plastic into a pellet form through extrusion.
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