KR20200107362A - 이산화규소를 함유한 불연성 바인더 조성물을 이용하여 폐플라스틱, 폐스티로폼 및 폐유리를 재활용하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축용 자재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화규소를 함유한 불연성 바인더 조성물을 이용하여 폐플라스틱, 폐스티로폼 및 폐유리를 재활용하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축용 자재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 재활용 방법은 폐비닐 또는 폐플라스틱과 같은 폐건축자재의 재활용률을 증가시킬 수 있고, 별도의 선별작업이 요구되지 않아 선별비용 및 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 환경 유해물질을 감소시킬 수 있고, 재활용 횟수의 증가로 환경 개선 효과를 가져올 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 방법은 석유화학 산업의 발달로 인해 발생한 부산물인 플라스틱의 순환 사이클을 개선시키며, 연간 발생되는 플라스틱 폐기물을 건축자재로 재활용할 수 있어 건축 산업의 경제적 효과를 유도할 수 있다.

Description

이산화규소를 함유한 불연성 바인더 조성물을 이용하여 폐플라스틱, 폐스티로폼 및 폐유리를 재활용하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축용 자재{Recycling method of waste plastic, waste styrofoam and waste glass using nonflammable binder composition comprising silicon dioxide and eco-friendly nonflammable construction material prepared by using the same}

본 발명은 이산화규소를 함유한 불연성 바인더 조성물을 이용하여 폐플라스틱, 폐스티로폼 및 폐유리를 재활용하는 방법 및 상기 방법으로 재활용 처리된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축용 자재에 관한 것이다.

폐플라스틱, 폐비닐, 폐스티로폼의 자원순환 및 재활용 방법으로 고체원료, 재생원료, 유화원료(油化), 건축자재 제조 등의 다양한 기술들이 사용되고 있으나, 재활용률, 친환경성, 효율성, 상품성 및 선별의 어려운 문제로 재활용률은 10%대에 미치지 못하고 있는 실정이다.

폐비닐, 폐플라스틱 재활용 기술로는 고체원료 제조기술, 즉 폐비닐 등을 잘게 분쇄한 다음, 목재 등과 섞은 후 그 혼합물을 작은 알갱이 형태로 압축하여, 연료용 펠릿(pellet)으로 만드는 기술로 이렇게 제조된 연료용 펠릿은 난방연료나 공장 또는 화력발전소용 연료로 사용된다. 그러나 이러한 방법은 연료로 사용하고 소각 시, 여러 공해물질과 1급 발암물질인 다이옥신이 발생하여 환경과 민원 문제가 발생되고 있다.

또한, 폐플라스틱, 폐스티로폼을 재활용하는 기술로는 폐플라스틱을 원료와 색상에 따라 각각 분류하여, 분쇄 및 세척 후 가열하여 펠릿(pellet)으로 만들어 재생 플라스틱 원료로 사용하는 기술이 있는데, 이러한 기술은 원료별, 색상별 선별 분류 시 비용이 많이 발생하고, 재생제품 품질을 위해 A급 자재를 선별 분류해야 하므로 재생률이 낮으며, 재생된 원료는 플라스틱 원료 신제품에 비해 가격경쟁력이 크게 좋지 않아 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 폐비닐, 폐플라스틱, 폐스티로폼 재활용 기술로 유화(油化)기술이 사용되고 있는데 400℃ 이상의 고온에서 이를 분해해 경유와 같은 산업용 연료나, 석유화학 원료로 만들어 사용하는 기술이다. 그러나 이러한 기술은 유화(油化)설비 비용이 높고, 제조 과정에서 에너지의 소모가 많아 제조비용이 많이 발생되며, 제조된 연료를 정제해야 하는데 이러한 과정에서 비용대비 효율성이 떨어지는 문제점이 발생한다.

또 다른 폐비닐, 폐플라스틱 재활용 기술은 폐비닐, 폐플라스틱을 가열 성형하거나, 가열 후 다른 금속재료 등과 결합시켜, 건축자재를 제조하여 사용하거나, 지붕 패널, 건물 벽체 등 다양한 건축자재를 응용 제조하는 기술이 있으나, 이러한 기술은 제조된 건축자재가 화재에 취약하여, 화재 시 유독가스 발생과 화재를 촉매 시키는 역할을 할 수 있는 문제점이 발생하고 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하면서 동시에 재활용률을 향상시키기 위한 새로운 기술의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1445192호

따라서 본 발명의 목적은 폐비닐, 폐플라스틱, 폐유리, 폐목재 등과 같은 폐건축자재의 재활용률을 향상시킬 수 있고 친환경적이며 불연성이 우수한, 새로운 폐건축자재의 재활용 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법으로 방법에 따라 폐건축자재를 이용하여 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축자재를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, (1) 물, 산화규소(silicon dioxide), 산화나트륨(sodium oxide), 산화알루미늄(aluminum oxide), 산화칼륨(potassium monoxide), 산화칼슘(calcium oxide) 및 미량물질을 혼합하여 바인더 조성물을 제조하는 단계; (2) 폐플라스틱, 폐스티로폼, 폐유리 및 폐비닐로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 폐건축자재를 분쇄하여 분말화하는 단계; (3) 상기 제조된 바인더 조성물과 분말화된 폐건축자재 분말을 혼합하고 교반하는 단계; 및 (4) 상기 (3) 단계에서 제조된 혼합물을 압출 또는 핫프레스로 처리하고 건조시키는 단계를 포함하는, 폐건축자재의 재활용 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 불연성 바인더 조성물 총 중량기준, 물은 60~80%, 산화규소는 10~20%, 산화나트륨은 2~10%, 산화알루미늄은 1~5%, 산화칼륨은 0.1~1%, 산화칼슘은 0.1~1% 및 미량물질은 2%로 포함되어 있는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 불연성 바인더 조성물은 천연라텍스를 추가로 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 천연라텍스는 천연라텍스 원액이 10~50%의 양으로 상기 조성물에 함유되어 있는 것일 수 있다.

또한 본 발명은 상기 본 발명의 방법에 따라 폐건축자재를 이용하여 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축자재를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 건축자재는 바닥재, 내장재, 외장재, 마감재, 보드 또는 합판일 수 있다.

본 발명에 따른 폐플라스틱의 재활용 방법은 폐비닐 또는 폐플라스틱의 재활용률을 증가시킬 수 있고, 별도의 선별작업이 요구되지 않아 선별비용 및 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 제조 과정에서 발생되는 환경 유해물질을 감소시킬 수 있고, 소각 및 매립의 양을 감소시킬 수 있으며, 재활용 횟수의 증가로 환경 개선 효과를 가져 올 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명은 석유화학 산업의 발달로 인해 발생한 부산물인 플라스틱의 순환 사이클을 개선시키며, 연간 발생되는 플라스틱 폐기물을 건축자재로 재활용할 수 있어 건축 산업의 경제적 효과를 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에서 본 발명의 방법에 따라 폐건축자재를 재활용하는 공정을 모식도로 나타낸 것이다.

본 발명은 폐건축자재를 이용하여 친환경적이며 불연성을 갖는 건축용자재로 재활용하는 새로운 방법을 제공함에 특징이 있다.

구체적으로 본 발명에 따른 폐건축자재의 재활용 방법은 이산화규소를 함유한 불연성 바인더 조성물을 이용함에 특징이 있는데, 구체적으로 본 발명의 불연성 바인더 조성물은 물, 산화규소(silicon dioxide), 산화나트륨(sodium oxide), 산화알루미늄(aluminum oxide), 산화칼륨(potassium monoxide), 산화칼슘(calcium oxide) 및 미량물질을 유효성분으로 포함하며, 이때 상기 불연성 바인더 조성물 총 중량기준, 물은 60~80%, 산화규소는 10~20%, 산화나트륨은 2~10%, 산화알루미늄은 1~5%, 산화칼륨은 0.1~1%, 산화칼슘은 0.1~1% 및 미량물질은 2%로 포함되어 있다.

또한 상기 불연성 바인더 조성물은 바인더의 강성을 완화시켜 주고 플렉서블한 성질을 구현해주며 발수성을 보완하기 위한 용도로 천연라텍스를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게 상기 천연라텍스는 천연라텍스 원액을 10~50%의 양으로 첨가할 수 있다.

여기서 상기 천연라텍스 원액은 상기 원액을 10% 미만의 양으로 혼합하게 되면 성형성이 저하되는 문제점이 있고, 50% 이상이 초과하여 혼합하게 되면 상대적으로 불연성이 감소되는 단점을 가진다. 따라서 천연라텍스 원액은 10~50%의 양으로 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10~30%의 양으로 첨가할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 폐건축자재의 재활용 방법은, 구체적으로 (1) 물, 산화규소(silicon dioxide), 산화나트륨(sodium oxide), 산화알루미늄(aluminum oxide), 산화칼륨(potassium monoxide), 산화칼슘(calcium oxide) 및 미량물질을 혼합하여 바인더 조성물을 제조하는 단계; (2) 폐플라스틱, 폐스티로폼, 폐유리 및 폐비닐로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 폐건축자재를 분쇄하여 분말화하는 단계; (3) 상기 제조된 바인더 조성물과 분말화된 폐건축자재 분말을 혼합하고 교반하는 단계; 및 (4) 상기 (3) 단계에서 제조된 혼합물을 압출 또는 핫프레스로 처리하고 건조시키는 단계를 포함한다.

상기 본 발명의 방법에서 폐건축자재를 분쇄하여 분말화하는 과정은 폐플라스틱, 폐스티로폼, 폐유리, 폐목재 또는 폐비닐과 같은 폐건축자재를 단독으로 분말화할 수 있으며, 또는 하나 이상으로 혼합하여 분말화할 수 있다.

종래 폐건축자재의 재활용 기술은 폐건축자재의 종류, 성분 및 색깔에 따라 별도로 구분하여 개별적으로 처리할 수 밖에 없었으나, 본 발명의 방법은 폐건축자재의 종류, 성분 또는 색깔에 상관없이 이들을 일정한 크기로 분말화하여 혼합하여 사용해도 제조된 건축자재의 성능에는 아무런 문제가 없다.

또한 상기 방법에서 본 발명의 바인더 조성물과 분말화된 폐건축자재 분말은 혼합하고 교반한 후, 용도에 맞게 소정의 두께와 폭을 갖는 건축자재가 되도록 압출성형 또는 핫프레스 성형을 한 후 건조하는 단계를 수행한다.

상기 건조는 바람직하게 원적외선 건조를 1차로 수행한 후, 이후 자연건조를 2차로 수행할 수 있다.

이후 건조과정이 완료되면 제조된 제품의 크기와 목적에 맞도록 포장한다.

나아가 본 발명은 상기 본 발명의 방법에 따라 폐건축자재를 이용하여 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축자재를 제공할 수 있다.

본 발명의 방법으로 재활용된 상기 건축자재는 건축용 뿐만 아니라 생활용품의 제조를 위한 자재를 모두 포함할 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나 바닥재, 내장재, 외장재, 마감재, 보드, 합판, 스티로폼, 플라스틱 또는 유리 등일 수 있다.

이렇게 본 발명의 바인더 조성물을 이용하여 재활용 처리하여 제조된 건축자재는 친환경적이고 불연성이 우수하여 화재로 인한 피해를 줄일 수 있고, 기존 플라스틱류와 같은 제품에 비해 환경호르몬의 발생이 적어 인체의 위험성을 보다 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 본 발명의 바인더 조성물을 이용하여 재활용처리함을써 제조된 건축용 보드는 표면이 발포됨으로써 진공 셀이 형성될 수 있고, 이러한 진공 셀은 화염으로 인한 열을 효과적으로 차단해주어 건물 구조물을 열로부터 보호해 줄 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폐플라스틱, 폐스티로폼 또는 폐유리의 재활용을 위한 바인더 조성물의 제조

물(60~80%), 산화규소(silicon dioxide: 10~20%), 산화나트륨(sodium oxide:2~10%), 산화알루미늄(aluminum oxide:1~5%), 산화칼륨(potassium monoxide:0.1~1%), 산화칼슘(calcium oxide:0.1~1%) 및 기타 미량물질(2%)을 혼합한 후, 200℃ 이상의 고온에서 24시간 이상 고온 교반하였다.

이후, 상기 고온 교반으로 제조된 무기물 바인더를 상온의 온도가 될 때까지 식힌 후, 천연라텍스 원액을 10~50%로 첨가하여 혼합하고 80℃의 온도에서 12시간 이상 교반하여, 본 발명의 불연성이 우수한 폐자원의 재활용을 위한 바인더 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

본 발명의 바인더 조성물을 이용한 건축폐기물의 재활용

본 발명자들은 상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 바인더 조성물을 이용하여 다음과 같은 방법으로 건축폐기물들을 재활용하여 친환경적이며 불연성을 갖는 건축자재를 제조하였다.

먼저, 폐플라스틱, 폐스티로폼 및 폐유리, 폐비닐을 일정 크기를 갖도록 분쇄하여 분말화시켜 건축폐기물 파우더를 혼합하여 호퍼에 준비하였다. 이후 상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 바인더 조성물을 다른 호퍼에 준비하였다. 그런 뒤, 상기에서 준비한 폐건축 자재의 파우더와 본 발명의 바인더 조성물을 각각 10:90 중량비 또는 50:50 중량비로 혼합하여 스크류 교반기를 이용하여 균일하게 혼합하였다. 이후 혼합물을 소정의 두께와 폭을 갖도록 압출성형 또는 핫프레스 성형을 한 후, 원적외선 건조기에서 건조시켰고, 이후 자연 건조시킨 후, 포장하여 재활용 건축자재를 제조하였다.

이때 상기 재활용 건축자재의 성형 또는 핫프레스는 목적하는 건축자재가 제조되도록 제조하였다.

구체적으로, 상기 방법을 통해 재활용 건축자재로 친환경적이며 불연성을 갖는 바닥재, 내장재, 외장재, 마감재, 보드, 합판을 제조하였다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. (1) 물, 산화규소(silicon dioxide), 산화나트륨(sodium oxide), 산화알루미늄(aluminum oxide), 산화칼륨(potassium monoxide), 산화칼슘(calcium oxide) 및 미량물질을 혼합하여 바인더 조성물을 제조하는 단계;
   (2) 폐플라스틱, 폐스티로폼, 폐유리 및 폐비닐로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상의 폐건축자재를 분쇄하여 분말화하는 단계;
   (3) 상기 제조된 바인더 조성물과 분말화된 폐건축자재 분말을 혼합하고 교반하는 단계; 및
   (4) 상기 (3) 단계에서 제조된 혼합물을 압출 또는 핫프레스로 처리하고 건조시키는 단계를 포함하는,
   폐건축자재의 재활용 방법.
2. 제1항에 있어서,
   불연성 바인더 조성물 총 중량기준, 물은 60~80%, 산화규소는 10~20%, 산화나트륨은 2~10%, 산화알루미늄은 1~5%, 산화칼륨은 0.1~1%, 산화칼슘은 0.1~1% 및 미량물질은 2%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 폐건축자재의 재활용 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 불연성 바인더 조성물은 천연라텍스를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐건축자재의 재활용 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 천연라텍스는 천연라텍스 원액이 10~50%의 양으로 상기 조성물에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는, 폐건축자재의 재활용 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 따라 폐건축자재를 이용하여 제조된 친환경적이며 불연성을 갖는 건축자재.
6. 제5항에 있어서,
   상기 건축자재는 바닥재, 내장재, 외장재, 마감재, 보드 또는 합판인 것을 특징으로 하는, 건축자재.

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