KR102326863B1 - Manufacturing apparatus for molded articles, method thereof and molded articles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성형체 제조방법 및 성형체에 관한 것으로, 슬래그, 플라스틱 및 개질제를 포함하는 원료를 마련하는 과정; 상기 개질제로 상기 플라스틱과 동일한 성질을 갖도록 상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정; 및 개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 포함하는 혼합물을 압출하여 성형체를 제조하는 과정;을 포함하여, 슬래그와 플라스틱 간의 친화력을 향상시켜 고강도 및 고품질의 성형체를 제조할 수 있다. The present invention relates to a method for manufacturing a molded article and a molded article, comprising: preparing a raw material including slag, plastic, and a modifier; modifying the surface of the slag with the modifier to have the same properties as the plastic; and a process of manufacturing a molded body by extruding a mixture containing the modified slag and the plastic; including, by improving the affinity between the slag and the plastic, it is possible to manufacture a high strength and high quality molded body.
Description
본 발명은 성형체 제조설비, 성형체 제조방법 및 성형체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소에서 발생하는 부산물과 폐플라스틱을 활용하여 기계적 물성이 우수한 성형체를 제조할 수 있는 성형체 제조설비, 성형체 제조방법 및 성형체에 관한 것이다. The present invention relates to a molded body manufacturing facility, a molded body manufacturing method, and a molded body, and more particularly, a molded body manufacturing facility capable of manufacturing a molded body with excellent mechanical properties by utilizing by-products and waste plastics generated in an ironworks, a molded body manufacturing method and a molded body is about
제철 공정은 철강 제품을 제조하면서 여러 가지 종류의 부산물을 다량 발생시키고 있다. 이러한 부산물 중에 하나의 예로, 슬래그를 들 수 있으며 슬래그는 크게 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그 등이 있다. 이러한 슬래그들의 일부는 시멘트 원료, 비료, 도료, 및 토목용 골재 등에 활용되고 있으나, 대부분이 매립 처분되고 있는 실정이다. The steelmaking process generates a large amount of various types of by-products while manufacturing steel products. One example of these by-products is slag, and the slag is largely classified into blast furnace slag, steelmaking slag, and ferronickel slag. Some of these slags are used as raw materials for cement, fertilizers, paints, and aggregates for civil engineering, but most of them are disposed of in landfills.
한편, 플라스틱은 편의성, 내약품성 등이 우수하여 각종 생활 용품뿐만 아니라, 부품제조업체, 몰딩 업체 등에서 산업 재료로 사용되고 있다. 플라스틱은 많은 양이 일회용 제품으로 제조되고 있고, 사용 후에는 폐플라스틱으로 수거되어 재활용될 수 있다. 그런데 폐플라스틱은 매우 저렴하게 공급되고 있고, 강도 및 내약품성 등과 같은 물성이 우수함에도 불구하고, 많은 양이 소각되거나 매립 처분되고 있다. 이 경우, 대기, 토양 및 수질 등이 오염되는 문제가 있다.On the other hand, plastic has excellent convenience, chemical resistance, etc., and is used as an industrial material not only for various household items, but also for parts manufacturers and molding companies. A large amount of plastic is manufactured as a single-use product, and after use, it can be collected as waste plastic and recycled. However, waste plastic is supplied very cheaply, and despite excellent physical properties such as strength and chemical resistance, a large amount is incinerated or disposed of in landfills. In this case, there is a problem in that air, soil and water quality are polluted.
본 발명은 기계적인 물성이 우수한 성형체를 제조할 수 있는 성형체 제조설비, 성형체 제조방법 및 성형체를 제공한다. The present invention provides a molded article manufacturing facility, a molded article manufacturing method, and a molded article capable of manufacturing a molded article having excellent mechanical properties.
본 발명은 설비의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있는 성형체 제조설비, 성형체 제조방법 및 성형체를 제공한다. The present invention provides a molded article manufacturing facility, a molded article manufacturing method, and a molded article capable of improving the durability and lifespan of the equipment.
본 발명은 제조 비용을 절감할 수 있고, 환경 오염을 저감시킬 수 있는 성형체 제조설비, 성형체 제조방법 및 성형체를 제공한다. The present invention provides a molded article manufacturing facility, a molded article manufacturing method, and a molded article capable of reducing manufacturing cost and reducing environmental pollution.
본 발명의 실시 형태에 따른 성형체 제조설비는, 플라스틱과 동일한 성질을 갖도록 슬래그의 표면을 개질하기 위한 개질부; 및 상기 슬래그와 플라스틱을 압출시켜 성형체를 제조하기 위한 성형부;를 포함할 수 있다. A molded article manufacturing facility according to an embodiment of the present invention includes: a reforming unit for reforming the surface of slag to have the same properties as plastic; and a molding unit for manufacturing a molded body by extruding the slag and plastic.
상기 개질부는, 내부에 상기 슬래그를 수용할 수 있는 공간을 형성하는 용기; 상기 용기에 상기 슬래그의 표면을 개질하기 위한 개질제를 공급할 수 있는 개질제 공급기; 및 상기 슬래그를 교반하도록 상기 용기에 설치되는 교반기;를 포함할 수 있다.The reforming unit may include: a container forming a space capable of accommodating the slag therein; a modifier feeder capable of supplying a modifier for reforming the surface of the slag to the vessel; and a stirrer installed in the vessel to stir the slag.
상기 개질부는, 회전 가능하고, 내부에 상기 슬래그를 수용할 수 있는 공간을 형성하는 용기; 및 상기 용기에 상기 슬래그의 표면을 개질하기 위한 개질제를 공급할 수 있는 개질제 공급기;를 포함할 수 있다.The reforming unit may include: a container rotatable and forming a space capable of accommodating the slag therein; and a modifier supplier capable of supplying a modifier for reforming the surface of the slag to the container.
상기 개질부는 상기 슬래그를 가열하도록 상기 용기에 형성되는 제1가열 수단;을 포함할 수 있다.The reforming unit may include a first heating means formed in the container to heat the slag.
상기 성형부는, 내부에 공간을 형성하고, 상기 플라스틱을 주입하기 위한 제1주입구와, 상기 개질된 슬래그를 주입하기 위한 제2주입구 및 상기 개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 포함하는 혼합물을 배출하기 위한 배출구가 형성되는 압출기 몸체; 상기 개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구 쪽에서 상기 배출구 쪽으로 이동시키도록 상기 압출기 몸체에 형성되는 스크류; 상기 압출기 몸체의 내경보다 작은 내경을 갖도록 형성되고, 상기 배출구에 연결되는 다이; 상기 압출기 몸체에 형성되는 제2가열수단; 및 상기 제2가열수단을 제어할 수 있는 제어부;를 포함하고, 상기 제2주입구는 상기 제1주입구와 상기 배출구 사이에 형성될 수 있다. The molding part forms a space therein, a first inlet for injecting the plastic, a second inlet for injecting the reformed slag, and an outlet for discharging a mixture containing the reformed slag and the plastic The extruder body is formed; a screw formed in the extruder body to move the reformed slag and the plastic from the first inlet and the second inlet to the outlet; a die formed to have an inner diameter smaller than the inner diameter of the extruder body and connected to the outlet; a second heating means formed in the extruder body; and a control unit capable of controlling the second heating means, wherein the second inlet may be formed between the first inlet and the outlet.
본 발명의 실시 형태에 따른 성형체 제조방법은, 슬래그, 플라스틱 및 개질제를 포함하는 원료를 마련하는 과정; 상기 개질제로 상기 플라스틱과 동일한 성질을 갖도록 상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정; 및 개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 포함하는 혼합물을 압출하여 성형체를 제조하는 과정;을 포함할 수 있다.A method for manufacturing a molded article according to an embodiment of the present invention includes a process of preparing a raw material including slag, a plastic, and a modifier; modifying the surface of the slag with the modifier to have the same properties as the plastic; and extruding a mixture containing the modified slag and the plastic to manufacture a molded body; may include.
상기 원료를 마련하는 과정은, 상기 슬래그의 CaO 함량을 조정하는 성분 조정 과정을 포함할 수 있다.The process of preparing the raw material may include a component adjustment process of adjusting the CaO content of the slag.
상기 원료를 마련하는 과정은, 폐플라스틱을 수집하는 과정; 및 상기 폐플라스틱을 파쇄하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of preparing the raw material, the process of collecting waste plastic; and crushing the waste plastic.
상기 원료를 마련하는 과정은, 상기 개질제를 용액 상태로 마련하는 과정을 포함할 수 있다.The process of preparing the raw material may include a process of preparing the modifier in a solution state.
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은, 상기 슬래그에 상기 개질제를 분사하는 과정; 상기 개질제와 상기 슬래그를 혼합하는 과정; 및 대기의 온도에서 상기 슬래그와 상기 개질제를 반응시키는 과정;을 포함할 수 있다.The process of modifying the surface of the slag may include: spraying the modifier to the slag; mixing the modifier and the slag; and reacting the slag with the modifier at ambient temperature.
상기 개질제를 마련하는 과정은, 상기 슬래그와 상기 개질제를 합한 전체에 대해서, 0.1 내지 0.5중량%의 개질제를 용매에 용해시켜 액체 상태로 제조하는 과정을 포함할 수 있다.The process of preparing the modifier may include preparing the modifier in a liquid state by dissolving 0.1 to 0.5% by weight of the modifier in a solvent based on the total of the slag and the modifier.
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은, 개질제와 반응하여 개질된 슬래그를 건조시키는 과정을 포함하고, 상기 건조시키는 과정은 상기 개질된 슬래그를 상기 용매의 끓는 점보다 높은 온도로 가열하는 과정을 포함할 수 있다.The process of modifying the surface of the slag may include a process of drying the modified slag by reacting with a modifier, and the drying process may include a process of heating the reformed slag to a temperature higher than the boiling point of the solvent. can
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은, 상기 슬래그에 소수성을 부여하는 과정을 포함할 수 있다.The process of modifying the surface of the slag may include a process of imparting hydrophobicity to the slag.
상기 성형체를 제조하는 과정은, 상기 플라스틱을 용해시켜 플라스틱 용융물을 제조하는 과정; 상기 플라스틱 용융물이 제조되면, 상기 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 주입하는 과정; 상기 플라스틱 용융물에 상기 개질된 슬래그를 분산시키는 과정; 및 상기 개질된 슬래그가 분산된 상기 플라스틱 용융물을 압출하는 과정;을 포함할 수 있다.The process of manufacturing the molded body may include: dissolving the plastic to prepare a plastic melt; When the plastic melt is prepared, the process of injecting the modified slag into the plastic melt; dispersing the reformed slag in the plastic melt; and extruding the plastic melt in which the modified slag is dispersed.
상기 플라스틱 용융물을 제조하는 과정은, 상용화제, 착색제 및 자외선 안정제 중 적어도 하나를 투입하는 과정을 포함할 수 있다.The process of preparing the plastic melt may include adding at least one of a compatibilizer, a colorant, and a UV stabilizer.
상기 성형체를 제조하는 과정은, 상기 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 주입하는 과정 이전에, 상기 개질된 슬래그를 상기 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열하는 과정을 포함할 수 있다.The process of manufacturing the molded body may include, before the process of injecting the modified slag into the plastic melt, heating the modified slag to a temperature equal to or higher than the melting point of the plastic.
상기 압출하는 과정은, 상기 플라스틱 용융물과 상기 개질된 슬래그를 상기 플라스틱의 용점 이상의 온도로 유지하는 과정을 포함할 수 있다.The extruding process may include maintaining the plastic melt and the modified slag at a temperature equal to or higher than the melting point of the plastic.
상기 원료를 마련하는 과정은 페로니켈 용강을 제조하는 과정에서 발생하는 페로니켈 슬래그를 마련하는 과정을 포함할 수 있다.The process of preparing the raw material may include the process of preparing ferronickel slag generated in the process of manufacturing molten ferronickel steel.
본 발명의 실시 형태에 따른 성형체는, 플라스틱; 상기 플라스틱 내에 입자 형태로 분산되도록 배치되는 슬래그; 및 상기 슬래그와 화학적으로 결합되고, 상기 슬래그와 상기 플라스틱 사이에 위치하는 개질제;를 포함할 수 있다.A molded article according to an embodiment of the present invention is plastic; slag disposed to be dispersed in the form of particles in the plastic; and a modifier chemically bonded to the slag and positioned between the slag and the plastic.
상기 슬래그는 상기 슬래그 전체에 대해서 10중량% 이하의 CaO를 함유할 수 있다.The slag may contain 10 wt% or less of CaO based on the total weight of the slag.
상기 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 플라스틱은 폐플라스틱을 포함할 수 있다.The slag may include at least one of blast furnace slag, steelmaking slag, and ferronickel slag, and the plastic may include waste plastic.
상기 슬래그의 입자 크기는 0.01 내지 0.15㎜일 수 있다. The particle size of the slag may be 0.01 to 0.15 mm.
상기 슬래그는 각이 진 다면체 입자를 포함할 수 있다.The slag may include angled polyhedral particles.
상기 개질제는 실록산 올리고머를 포함할 수 있다.The modifier may include a siloxane oligomer.
상기 플라스틱은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE), 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리스타이렌(PolyStyrene, PS) 및 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 중 하나를 포함할 수 있다.The plastic may include one of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PolyEthylene, PE), polypropylene (PolyPropylene, PP), polystyrene (PS) and polycarbonate (PolyCarbonate, PC).
상기 플라스틱은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE), 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리스타이렌(PolyStyrene, PS) 및 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 중 둘 이상을 포함하고, 둘 이상의 플라스틱 사이에 위치하는 상용화제를 더 포함할 수 있다.The plastic includes at least two of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PolyEthylene, PE), polypropylene (PolyPropylene, PP), polystyrene (PS) and polycarbonate (PolyCarbonate, PC), and two It may further include a compatibilizer positioned between the above plastics.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 제철공정에서 발생하는 슬래그와 폐플라스틱을 이용하여 기계적인 물성이 우수한 성형체를 제조할 수 있다. 이러한 성형체는 건축용 자재, 토목용 자재 등으로 사용될 수 있고, 강도, 내식성 등이 우수하여, 이를 이용하여 건설된 구조체의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다. 특히, 슬래그의 표면을 개질하여 사용하기 때문에, 슬래그와 폐플라스틱 간에 부착성을 향상시킬 수 있고, 폐플라스틱의 용융물에 슬래그를 고르게 분산시킬 수 있다. 따라서 고강도이고, 고품질인 성형체를 제조할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a molded article having excellent mechanical properties by using slag and waste plastic generated in the ironmaking process. Such a molded body may be used as a building material, a civil engineering material, etc., and has excellent strength and corrosion resistance, and thus the durability and lifespan of a structure constructed using the molded body may be improved. In particular, since the surface of the slag is modified and used, adhesion between the slag and the waste plastic can be improved, and the slag can be evenly dispersed in the melt of the waste plastic. Therefore, a high-strength and high-quality molded object can be manufactured.
또한, 폐기물을 이용하여 고부가가치 제품인 성형체를 제조함으로써 성형체의 제조 비용을 절감할 수 있고, 폐기물에 의한 환경 오염을 억제 혹은 방지할 수 있다. In addition, by manufacturing the molded body, which is a high value-added product, using waste, the manufacturing cost of the molded body can be reduced, and environmental pollution caused by the waste can be suppressed or prevented.
성형체를 제조하기 위해 슬래그와 폐플라스틱을 압출하는 경우, 슬래그와 폐플라스틱을 시간차를 두고 압출기 몸체에 투입함으로써 고경도의 슬래그가 스크류와 압출기 몸체의 내면에 직접 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 슬래그와의 접촉으로 인해 스크류와 압출기 몸체가 마모 또는 손상되는 현상을 억제함으로써 압출기 몸체의 수명을 연장할 수 있다. In the case of extruding slag and waste plastic to produce a molded body, direct contact of the high hardness slag with the screw and the inner surface of the extruder body can be suppressed by introducing the slag and the waste plastic into the extruder body with a time difference. Therefore, it is possible to extend the life of the extruder body by suppressing the wear or damage of the screw and the extruder body due to contact with the slag.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조설비를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 성형체를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법에서 성형체를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 제조된 성형체의 내부 구조를 개념적으로 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 제조된 제품들의 예를 보여주는 사진. 1 is a view schematically showing a molded body manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart sequentially showing a process of manufacturing a molded body by the molded body manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart sequentially showing a process of manufacturing a molded body in the molded body manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view conceptually showing the internal structure of the molded body manufactured by the method for manufacturing the molded body according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing examples of products manufactured by the method for manufacturing a molded body according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
본 발명은 제철공정에서 발생하는 슬래그와, 생활 폐기물, 산업 폐기물 등으로부터 수집된 폐플라스틱을 이용하여, 기계적인 물성이 우수한 제품을 제조하는 기술에 관한 것이다. 이하에서는 슬래그와, 폐플라스틱으로 건축 자재, 토목 자재 등으로 사용되는 성형체를 제조하는 예에 대해서 설명한다. 여기에서 슬래그는 슬래그 전체 중량에 대해서 CaO 성분을 10중량% 이하로 함유할 수 있다. 그리고 폐플라스틱은 열을 가하면 용융되고, 냉각시키면 다시 고체 상태로 변화하는 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다. 슬래그는 폐플라스틱과 물성이 다르기 때문에 압출 시 젖음성이 나쁘고, 폐플라스틱의 용융물 내에 균일하게 분산되지 못하는 특성이 있다. 따라서 양쪽 친매성을 가지는 개질제를 이용하여 플라스틱과의 젖음성이 향상되도록 슬래그를 개질하고, 개질된 슬래그를 이용하여 성형체를 제조할 수 있다. 이에 슬래그와 폐플라스틱 간에 친화력을 향상시켜, 폐플라스틱의 용융물 내에 슬래그를 균일하게 분산시킬 수 있고, 슬래그와 폐플라스틱 간의 부착성을 향상시켜 고강도의 성형체를 제조할 수 있다. The present invention relates to a technology for manufacturing a product having excellent mechanical properties by using slag generated in a steelmaking process, and waste plastics collected from household waste and industrial waste. Hereinafter, an example of manufacturing a molded body used as a building material, a civil engineering material, etc. from slag and waste plastic will be described. Here, the slag may contain a CaO component in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the slag. And the waste plastic may include a thermoplastic that melts when heat is applied, and changes back to a solid state when cooled. Since slag has different physical properties from waste plastics, wettability during extrusion is poor, and slag is not uniformly dispersed in the melt of waste plastics. Therefore, the slag may be modified to improve wettability with plastics using a modifier having an amphiphilic property, and a molded article may be manufactured using the modified slag. Accordingly, by improving the affinity between the slag and the waste plastic, the slag can be uniformly dispersed in the melt of the waste plastic, and the adhesion between the slag and the waste plastic can be improved to manufacture a high-strength molded article.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 1 is a view schematically showing a molded body manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조설비는, 슬래그를 개질하기 위한 개질부(100) 및 슬래그와 플라스틱을 용융 압출시켜 성형체, 예컨대 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하기 위한 성형부(200)를 포함할 수 있다. 또한, 성형체 제조설비는 성형체를 절단하기 위한 절단부(300)와, 개질부(100), 성형부(200) 및 절단부(300)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the molded body manufacturing facility according to an embodiment of the present invention includes a reforming unit 100 for reforming slag and a molded body by melt-extruding slag and plastic, for example, a slag-molding unit for manufacturing a plastic composite ( 200) may be included. In addition, the molding manufacturing facility may include a
개질부(100)는 슬래그의 표면에 플라스틱이 쉽게 부착될 수 있도록 슬래그의 표면을 개질할 수 있다. 개질부(100)는 내부에 슬래그를 수용할 수 있는 공간을 형성하는 용기(110)와, 용기(110) 내부에 개질제를 공급하기 위한 개질제 공급기(120)를 포함할 수 있다. 또한, 개질부(100)는 슬래그와 개질제를 혼합하도록 용기(110)에 설치되는 교반기(140) 및 용기(110) 내부의 공간을 가열할 수 있는 제1가열 수단(130)을 포함할 수 있다. The reforming unit 100 may modify the surface of the slag so that the plastic can be easily attached to the surface of the slag. The reformer 100 may include a
용기(110)는 내부에 수용되는 슬래그와 개질제를 수용하기 위한 공간을 형성할 수 있다. 용기(110)는 개질제와 슬래그를 주입할 수 있도록 상부가 개방될 수 있다. The
개질제 공급기(120)는 개질제를 수용하는 저장기(122)와, 저장기(122)에서 배출되는 개질제를 용기(110) 내부로 공급할 수 있는 노즐(124)을 포함할 수 있다. 이때, 노즐(124)은 용기(110) 내부로 개질제를 공급 또는 분사할 수 있도록 용기(110)의 일측 상부에 설치될 수 있다. 또는, 노즐(124)은 용기(110)에 수용된 슬래그에 개질제를 분사할 수 있도록, 용기(110) 내부에 설치될 수도 있고, 용기(110)의 외부와 내부에 설치될 수도 있다. The modifier feeder 120 may include a
교반기(140)는 일부가 용기(110) 내부에 삽입되고, 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 교반기(140)는 회전축(142)과 회전축(142)의 외면에 돌출되도록 형성되는 적어도 하나의 날개(144)를 포함할 수 있다. 이때, 회전축(142)은 용기(110)를 관통하며 상하방향으로 연장되도록 배치되고, 회전축(142)은 동력기(146)에서 제공되는 회전력에 의해 회전할 수 있다. 그러나 용기(110) 내에 수용되는 슬래그를 교반시킬 수 있다면, 교반기(140)는 이외에도 다양한 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 교반기(140)는 날개(144)를 용기(110) 내부에 삽입시킨 상태로 회전축(142)을 회전시키면, 날개(144)가 용기(110) 내부에 수용되는 슬래그를 교반시킬 수 있다. 이에 용기(110) 내부로 개질제가 공급 또는 분사되면, 슬래그와 개질제가 교반되면서 슬래그 표면에 개질제가 고르게 부착될 수 있다. The stirrer 140 may be partially inserted into the
여기에서는 교반기(140)를 이용하여 슬래그 표면에 개질제를 부착시키는 것으로 설명하지만, 교반기(140) 없이 용기(110) 자체를 회전 가능하도록 형성하여 슬래그와 개질제를 혼합 또는 교반시킬 수도 있다. 이 경우, 용기(110)는 일측으로 기울어져 회전할 수 있는 드럼 믹서를 포함할 수 있다. Here, it is described that the modifier is attached to the slag surface using the stirrer 140 , but the
한편, 개질제는 슬래그 표면에 잘 부착될 수 있도록 액체 상태로 마련될 수 있다. 예컨대 개질제는 고체 상태의 개질제를 에탄올 등과 같은 용매에 용해시킨 액체 상태, 즉 용액으로 마련될 수 있다. 이에 슬래그에 개질제를 함유하는 용액을 분사하여 슬래그 표면에 개질제를 부착시킨 후, 개질제가 부착된 슬래그를 가열하여 건조시킬 수 있다. 이후부터는 개질제가 부착되기 이전의 슬래그는 슬래그라 하고, 개질제가 부착된 이후의 슬래그는 개질된 슬래그라 한다. On the other hand, the modifier may be provided in a liquid state so that it can adhere well to the slag surface. For example, the modifier may be prepared in a liquid state, that is, a solution in which the modifier in a solid state is dissolved in a solvent such as ethanol. Accordingly, after the modifier is attached to the surface of the slag by spraying a solution containing the modifier to the slag, the slag to which the modifier is attached may be heated and dried. From now on, the slag before the modifier is attached is called slag, and the slag after the modifier is attached is called the modified slag.
개질된 슬래그가 젖어있으면, 압출하는 과정에서 개질제에 함유되어 있던 용매가 증발하면서 증기를 발생시키고, 증기에 의해 성형체 내에 기포 등과 같은 결함이 발생할 수 있다. 이러한 결함은 성형체의 강도를 저하시키는 문제가 있으므로, 성형체 내에 기포 등과 같은 결함이 발생하지 않도록 개질된 슬래그를 건조시키는 것이 좋다. When the reformed slag is wet, the solvent contained in the modifier evaporates during extrusion to generate steam, and defects such as bubbles in the molded body may be generated by the steam. Since these defects have a problem of lowering the strength of the compact, it is preferable to dry the modified slag so that defects such as air bubbles do not occur in the compact.
따라서 용기(110)에 제1가열 수단(130)을 설치하여, 개질된 슬래그를 건조시킬 수 있다. 이때, 제1가열 수단(130)은 개질된 슬래그에 함유되는 용매를 증발시킬 수 있을 정도의 온도로 용기(110)를 가열할 수 있다. 이러한 구성을 통해 용기(110)에 슬래그가 투입되면, 교반기(140) 또는 용기(110)를 회전시키면서 개질제 공급기(120)를 통해 용기(110) 내부에 개질제를 공급 또는 분사할 수 있다. 이에 용기(110)에 수용된 슬래그는 교반되면서 용기(110) 내부로 공급 또는 분사되는 개질제와 접촉할 수 있다. 그리고 슬래그는 표면에 부착된 개질제와 반응하게 되고, 도 1에 도시된 바와 같이 반응물이 슬래그(s) 표면에 흡착되어 코팅막(c)을 형성함으로써 개질될 수 있다. 이후, 개질제의 공급 또는 분사를 중단하고, 제1가열 수단(130)을 이용하여 용기(110)를 가열함으로써 용기(110) 내부의 개질된 슬래그를 건조시킬 수 있다. 제1가열 수단(130)은 개질된 슬래그를 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열할 수도 있다. 개질된 슬래그는 건조된 직후 성형체 제조에 사용될 수도 있고, 별도의 저장장소에 저장되었다가 성형체 제조에 사용될 수도 있다. Therefore, by installing the first heating means 130 in the
개질된 슬래그는 압출 공정 시 플라스틱 용융물에 직접 투입될 수 있다. 따라서 압출 공정 시 플라스틱의 용융물의 온도 저하를 방지하기 위해 개질된 슬래그는 용기(110)에서 제1가열 수단(130)에 의해 적어도 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열된 후 압출 공정에 사용될 수 있다. 여기에서는 개질부(100)에서 개질된 슬래그를 가열하는 것으로 설명하였으나, 별도의 가열장치(미도시)에서 개질된 슬래그를 가열할 수도 있다. The reformed slag can be fed directly into the plastic melt during the extrusion process. Therefore, in order to prevent the temperature drop of the plastic melt during the extrusion process, the modified slag may be heated in the
성형부(200)는 개질된 슬래그와 플라스틱을 압출하여 성형체(E)를 제조할 수 있다. 성형부(200)는 개질된 슬래그와 플라스틱을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 압출기 몸체(212)와, 압출기 몸체(212) 내부에 회전 가능하도록 형성되는 스크류(230) 및 압출기 몸체(212)에 연결되는 다이(220)를 포함할 수 있다. 또한, 성형부(200)는 압출기 몸체(212)에 수용되는 플라스틱을 용융시키기 위해 압출기 몸체(212)에 형성되는 제2가열 수단(240)를 포함할 수 있다. 그리고 성형부(200)는 플라스틱을 압출기 몸체(212)에 투입하기 이전에 플라스틱과 자외선 안정제, 착색제, 상용화제 등의 첨가제를 균일하게 혼합하기 위한 혼합 용기(미도시)를 포함할 수 있다. The molding unit 200 may manufacture the molded body E by extruding the modified slag and plastic. The molding unit 200 includes an
압출기 몸체(212)는 개질된 슬래그와 플라스틱의 혼합물 또는 개질된 슬래그, 플라스틱 및 첨가제를 포함하는 혼합물을 수용할 수 있는 공간을 형성할 수 있다. 압출기 몸체(212)는 일방향, 예컨대 수평방향으로 연장되는 중공형으로 형성될 수 있고, 예컨대 양쪽이 개방된 대략 원통형으로 형성될 수 있다. 압출기 몸체(212)의 일측은 스크류(230)를 설치하기 위해 개방되도록 형성되고, 압출기 몸체(212)의 타측은 혼합물을 다이(220)로 배출시키기 위한 배출구(216)로 사용될 수 있다. 그리고 압출기 몸체(212)의 상부에는 플라스틱 또는 플라스틱과 첨가제를 주입하기 위한 제1주입구(214)와, 개질된 슬래그를 주입하기 위한 제2주입구(215)가 형성될 수 있다. 제1주입구(214)과 제2주입구(215)는 플라스틱, 첨가제 및 개질된 슬래그를 압출기 몸체(212)에 쉽게 주입할 수 있도록 깔때기 형상으로 형성되거나, 호퍼 형상으로 형성될 수 있다. 제1주입구(214)와 제2주입구(215)는 압출기 몸체(212)의 길이 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 제2주입구(215)는 제1주입구(214)와 배출구(216) 사이에 형성될 수 있다. 제1주입구(214)는 압출기 몸체(212)에서 혼합물이 이동하는 방향 또는 혼합물이 압출되는 방향으로 후방쪽에 형성되고, 제2주입구(215)는 혼합물이 이동하는 방향 또는 혼합물이 압출되는 방향으로 전방쪽에 형성될 수 있다. 플라스틱과 개질된 슬래그는 시간차를 두고 압출기 몸체(212)에 주입될 수 있다. 예컨대 제1주입구(214)를 통해 플라스틱을 주입하고, 플라스틱이 용해되면 제2주입구(215)를 통해 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 주입할 수 있다. 다만, 성형체를 제조하는 초기에는 플라스틱과 개질된 슬래그가 시간차를 두고 순차적으로 주입될 수 있으나, 압출 공정은 연속적으로 수행되므로, 압출 공정으로 성형체를 제조하는 동안에는 플라스틱과 개질된 슬래그가 압출기 몸체(212)에 지속적으로 주입될 수 있다. 그리고 성형체 제조가 완료되는 압출 공정의 말기에는 플라스틱의 주입을 중단하고 소정의 시간이 경과한 후 개질된 슬래그의 주입을 중단할 수 있다. 이와 같이 압출기 몸체(212)에 플라스틱을 주입하기 위한 제1주입구(214)와 개질된 슬래그를 주입하기 위한 제2주입구(215)를 이격시켜 형성함으로써 개질된 슬래그를 플라스틱 용융물에 주입할 수 있으므로, 개질된 슬래그에 의해 압출기 몸체(212)나 스크류(230)가 마모되는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. The
다이(220)는 압출기 몸체(212)의 배출구(216)에 연결될 수 있고, 압출기 몸체(212)의 내경보다 작은 내경을 가지며, 양쪽이 개방된 중공형으로 형성될 수 있다. 다이(220)는 개질된 슬래그와 플라스틱의 혼합물을 원하는 형상을 갖는 성형체(E)로 형성할 수 있도록, 다이(220)의 내부 공간은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대 성형체(E)를 직사각형 판재 형상을 갖도록 형성하는 경우, 다이(220)의 내부 공간은 직사각형 슬릿 형상의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또는 성형체(E)를 원통형 바형상을 갖도록 형성하는 경우, 다이(220)의 내부 공간은 원형의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. The
스크류(230)는 압출기 몸체(212)의 내부에 압출기 몸체(212)가 연장되는 방향을 따라 배치될 수 있다. 이때, 스크류(230)의 일측은 베어링 등과 같은 연결수단(231)을 통해 압출기 몸체(212)의 개방된 일측에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 그리고 스크류(230)의 타측은 압출기 몸체(212)와 다이(220)의 연결 부위까지 연장되도록 배치될 수 있다. 스크류(230)는 압출기 몸체(212)에 구비되는 구동기(232)의 구동에 의해 회전하여 압출기 몸체(212) 내부로 주입된 혼합물을 배출구(216)쪽으로 이동시켜 다이(220)를 통해 압출기 몸체(212)의 외부로 압출시킬 수 있다. The
제2가열 수단(240)은 압출기 몸체(212)를 가열하도록 압출기 몸체(212)에 형성될 수 있다. 제2가열 수단(240)은 압출기 몸체(212)를 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열할 수 있고, 압출기 몸체(212) 내부에서 플라스틱이 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록 압출기 몸체(212)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. The second heating means 240 may be formed in the
제어부는 압출기 몸체(212)가 연장되는 방향 또는 혼합물이 압출되는 방향으로 압출기 몸체(212)의 온도를 조절하도록 제2가열 수단(240)을 제어할 수 있다. 이때, 제어부는 플라스틱이 주입되는 제1주입구(214) 쪽의 온도보다 개질된 슬래그가 주입되는 제2주입구(215) 쪽의 온도를 더 높게 조절하도록 제2가열 수단(240)을 제어할 수 있다. 또는, 제어부는 압출기 몸체(212)에서 플라스틱이 주입되는 제1주입구(214) 쪽에서 혼합물이 압출되는 배출구(216) 쪽으로 갈수록 온도가 높아지도록 제2가열 수단(240)을 제어할 수 있다. 이는 플라스틱이 용융된 다음, 압출기 몸체(212)에 개질된 슬래그를 주입하기 때문에 플라스틱 용융물의 점도를 낮춰 개질된 슬래그를 플라스틱의 용융물 내에 균일하게 분산시키기 위함이다. 이와 같이 혼합물을 가열하면, 혼합물 중 플라스틱 성분이 용해되어 플라스틱 용융물을 형성하게 되고, 용융된 플라스틱, 예컨대 플라스틱 용융물 내에 개질된 슬래그가 균일하게 분산될 수 있다.The control unit may control the second heating means 240 to adjust the temperature of the
이러한 구성을 통해 플라스틱과 개질된 슬래그는 압출기 몸체(212) 내부에 주입된 후 스크류(230)의 회전에 의해 압출기 몸체(212) 내부를 따라 이동하여 다이(220)를 통해 압출기 몸체(212) 외부로 압출되어 성형체(E)로 제조될 수 있다. Through this configuration, the plastic and the modified slag are injected into the
성형부(200)는 혼합물을 압출하여 성형체(E)를 연속적으로 형성할 수 있다. 이렇게 형성되는 성형체(E)는 절단부(300)에 의해 일정한 길이 또는 원하는 길이를 갖도록 절단될 수 있다. 이러한 절단부(300)는 성형체가 배출되는 방향으로 압출기 몸체(212)의 전방, 또는 다이(220)의 전방에 압출기 몸체(212)와 이격되도록 배치될 수 있다. The molding unit 200 may continuously form the molded body (E) by extruding the mixture. The molded body E thus formed may be cut to have a predetermined length or a desired length by the cutting
여기에서는 성형부(200)가 다이(220)를 통해 슬래그와 플라스틱의 혼합물을 압출시켜 성형체를 제조하는 것으로 설명하였다. 그러나 성형체는 다이(220)를 통해 압출된 슬래그와 플라스틱의 혼합물, 예컨대 슬래그-플라스틱 복합체를 별도의 금형(미도시)에 주입한 후, 냉각시켜 제조될 수도 있다. Here, it has been described that the molding unit 200 extrudes a mixture of slag and plastic through the
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a molded body according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 성형체를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법에서 성형체를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 제조된 성형체의 내부 구조를 개념적으로 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 제조된 제품들의 예를 보여주는 사진이다.2 is a flowchart sequentially showing a process of manufacturing a molded body by the method for manufacturing a molded body according to an embodiment of the present invention, and FIG. am. 4 is a cross-sectional view conceptually showing the internal structure of a molded body manufactured by the method for manufacturing a molded body according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a photograph showing examples of products manufactured by the method for manufacturing a molded body according to an embodiment of the present invention. .
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법은, 슬래그, 플라스틱 및 개질제를 포함하는 원료를 마련하는 과정(S110, S112, S120)과, 개질제를 이용하여 플라스틱과 동일한 성질을 갖도록 슬래그의 표면을 개질하는 과정(S130) 및 개질된 슬래그와 플라스틱을 포함하는 혼합물을 압출하여 성형체를 제조하는 과정(S140)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the method for manufacturing a molded body according to an embodiment of the present invention includes a process ( S110 , S112 , S120 ) of preparing a raw material including slag, plastic, and a modifier, and using the modifier to have the same properties as plastic. It may include a process of modifying the surface of the slag (S130) and a process of manufacturing a molded body by extruding a mixture containing the modified slag and plastic (S140).
성형체를 제조하기 위한 슬래그를 마련(S110)할 수 있다. 이때, 슬래그는 제철공정에서 발생하는 다양한 슬래그를 포함할 수 있으며, CaO를 10중량% 이하로 포함할 수 있다. 또는 슬래그는 CaO를 0 중량% 내지 5중량%, 또는 0.01 내지 2.0중량% 정도로 포함할 수 있다. 이러한 슬래그는 페로 니켈 용강을 제조하는 과정에서 발생하는 페로 니켈 슬래그를 포함할 수 있다. 또는, 슬래그는 페로 니켈 슬래그, 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그 등을 혼합하거나, 상기 슬래그들에 별도의 부원료를 혼합하여, 10중량% 이하의 CaO를 함유하도록 성분이 조정된 슬래그를 포함할 수도 있다. 이 경우, 슬래그에 함유되는 CaO 함량은 적을수록 좋다. A slag for manufacturing a molded body may be prepared (S110). In this case, the slag may include various slags generated in the ironmaking process, and may contain CaO in an amount of 10 wt% or less. Alternatively, the slag may contain CaO in an amount of 0 wt% to 5 wt%, or 0.01 to 2.0 wt%. Such slag may include ferronickel slag generated in the process of manufacturing ferronickel molten steel. Alternatively, the slag may include slag whose composition is adjusted to contain 10 wt% or less of CaO by mixing ferro nickel slag, blast furnace slag, converter slag and electric furnace slag, or by mixing a separate auxiliary material with the slag. may be In this case, the smaller the CaO content contained in the slag, the better.
아래의 표 1은 슬래그의 종류에 따른 주요 성분의 함량을 나타내고 있다. Table 1 below shows the content of major components according to the type of slag.
상기 표 1에 나타난 바와 같이 페로니켈 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 전기로 슬래그에 비해 CaO의 함량이 매우 적은 것을 알 수 있다. CaO는 수분을 흡수하는 성질이 있기 때문에 CaO를 다량 함유하는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 전기로 슬래그를 이용하여 성형체를 제조하는 경우, 100℃ 이상의 온도에서 슬래그에 흡수된 수분이 증발하는 현상이 발생하게 된다. 이렇게 증발된 수분은 성형체 내에 기포를 발생시켜 성형체의 강도를 저하시키는 문제가 있다. 따라서 다른 슬래그들에 비해 CaO 성분을 적게 함유하는 페로니켈 슬래그를 단독으로 이용하여 고강도의 성형체를 제조할 수 있다. 또는, 슬래그 전체 중량에 대해서 10중량% 이하의 CaO를 함유하도록, 페로니켈 슬래그, 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그들을 혼합하여 슬래그의 성분을 조절한 후 성형체를 제조하는데 사용할 수 있다. 또는, 슬래그 전체 중량에 대해서 10중량% 이하의 CaO를 함유하도록, 페로니켈 슬래그, 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그 중 적어도 하나의 슬래그에 별도의 부원료를 혼합하여, 슬래그의 성분을 조절한 후 성형체를 제조하는데 사용할 수도 있다. 다시 말해서 CaO의 함량이 서로 다른 슬래그를 서로 혼합함으로써 성형체에 사용되는 슬래그를 마련할 수 있다. 이때, CaO 함량이 높은 슬래그와 CaO 함량이 낮은 슬래그를 혼합하여, CaO 함량을 10중량% 이하로 조정할 수 있다. 또는, CaO 함량이 10중량%를 초과하는 슬래그와 SiO2를 다량 함유하는 부원료를 혼합하여, CaO 함량이 10중량% 이하로 조정된 슬래그를 성형체 제조에 사용할 수 있다. 예컨대, 고로 슬래그와 페로니켈 슬래그를 합한 전체 중량에 대해서 10중량%의 고로 슬래그와 페로니켈 슬래그 90중량%의 페로니켈 슬래그를 혼합하고, 이를 이용하여 성형체를 제조할 수 있다. 또는, 전기로 슬래그(산화)와 페로니켈 슬래그를 합한 전체 중량에 대해서 15중량%의 전기로 슬래그(산화)와 85중량%의 페로니켈 슬래그를 혼합하고, 이를 이용하여 성형체를 제조할 수 있다. 이때, 고로 슬래그나 제강 슬래그에 비해 CaO 함량이 적은 전기로 슬래그(산화)를 페로니켈 슬래그와 혼합하여 사용하는 것이 CaO 함량을 쉽게 조절할 수 있다. 이와 같이 제철공정에서 발생하는 다양한 슬래그들과 플라스틱을 압출하여 성형체를 제조할 수 있다. 이하에서는 페로니켈 슬래그를 이용하여 성형체를 제조하는 예에 대해서 설명한다. 페로니켈 슬래그는 다른 슬래그들에 비해 CaO의 함량이 매우 적으며, 경도(모스 경도)가 7 내지 7.5Mohs 정도로 매우 높다. 또한, 페로니켈 슬래그는 도 4에 도시된 것처럼, 모가 지고 각이진 다면체 입자로, 입자 형상이 매우 불규칙하다. 이러한 페로니켈 슬래그를 이용하여 성형체를 제조하면, 구형 입자 형상을 갖는 슬래그에 비해 슬래그 입자 간 또는 슬래그 입자와 플라스틱과의 접촉 면적이 증가하게 된다. 이를 통해 성형체 내에 페로니켈 슬래그의 밀도가 높아지게 되어, 기계적인 물성이 우수한 고강도의 성형체를 제조할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 성형체의 원료로 사용되는 슬래그로서, 페로니켈 슬래그를 사용하는 예에 대해서 설명하며, 이하에서는 페로니켈 슬래그를 슬래그라 명명한다. As shown in Table 1, it can be seen that the CaO content of ferronickel slag is very small compared to blast furnace slag, steelmaking slag, and electric furnace slag. Since CaO has a property of absorbing moisture, when a molded body is manufactured using blast furnace slag, steelmaking slag, and electric furnace slag containing a large amount of CaO, the moisture absorbed in the slag evaporates at a temperature of 100℃ or higher. do. The water evaporated in this way generates bubbles in the molded body, thereby reducing the strength of the molded body. Therefore, it is possible to manufacture a high-strength molded body by using ferronickel slag containing less CaO component than other slags alone. Alternatively, ferronickel slag, blast furnace slag, converter slag and electric furnace slag are mixed to contain 10% by weight or less of CaO based on the total weight of the slag, and the composition of the slag is adjusted and used to prepare a molded article. Alternatively, a separate auxiliary material is mixed with at least one slag of ferronickel slag, blast furnace slag, converter slag, and electric furnace slag to contain 10 wt% or less of CaO based on the total weight of the slag, and then the composition of the slag is adjusted It can also be used to manufacture a molded object. In other words, the slag used in the compact can be prepared by mixing slags having different CaO contents with each other. At this time, by mixing slag having a high CaO content and slag having a low CaO content, the CaO content may be adjusted to 10 wt% or less. Alternatively, by mixing slag having a CaO content of more than 10% by weight and an auxiliary material containing a large amount of SiO 2 , the slag whose CaO content is adjusted to 10% by weight or less may be used for manufacturing a molded body. For example, 10% by weight of blast furnace slag and 90% by weight of ferronickel slag and ferronickel slag are mixed with respect to the total weight of the blast furnace slag and ferronickel slag, and a molded body may be manufactured using the mixture. Alternatively, 15% by weight of electric furnace slag (oxidation) and 85% by weight of ferronickel slag are mixed with respect to the total weight of the combined electric furnace slag (oxidation) and ferronickel slag, and a molded body can be manufactured using this. At this time, the CaO content can be easily controlled by mixing electric furnace slag (oxidation) with less CaO content than blast furnace slag or steelmaking slag with ferronickel slag. As described above, a molded body can be manufactured by extruding various slags and plastics generated in the ironmaking process. Hereinafter, an example of manufacturing a molded body using ferronickel slag will be described. Ferronickel slag has a very low CaO content compared to other slags, and has a very high hardness (Mohs hardness) of 7 to 7.5 Mohs. In addition, as shown in FIG. 4, ferronickel slag is a polyhedral particle with angular ridges, and the particle shape is very irregular. When a molded article is manufactured using such ferronickel slag, the contact area between the slag particles or between the slag particles and the plastic is increased compared to slag having a spherical particle shape. Through this, the density of the ferronickel slag in the molded body is increased, and thus a high-strength molded body having excellent mechanical properties can be manufactured. In an embodiment of the present invention, an example of using ferronickel slag as slag used as a raw material for a molded body will be described, and ferronickel slag is hereinafter referred to as slag.
성형체를 제조하기 위해 슬래그의 입자 크기를 선별할 수 있다. 페로니켈 용탕을 제조하는 과정에서 발생한 슬래그를 파쇄할 수 있다. 슬래그가 파쇄되면 90% 이상의 슬래그는 6㎜ 이하의 입자 크기를 갖는데, 그 중에서 0.01 내지 0.15㎜ 또는 0.05 내지 0.1㎜ 정도의 입자 크기를 갖는 슬래그를 선별하여 성형체의 원료로 사용할 수 있다. 이때, 슬래그의 입자 크기는 작을수록 좋으나, 슬래그의 입자 크기를 지나치게 작게 가공하면, 슬래그를 파쇄하는데 소요되는 비용이 증가할 수 있다. 반면, 슬래그의 입자 크기가 0.15㎜를 초과하면, 슬래그와 플라스틱 간의 접촉 면적을 충분하게 확보하기 어려우므로, 이를 이용하여 제조되는 성형체의 강도를 충분하게 향상시키기 어려운 문제가 있다. The particle size of the slag can be selected to produce a compact. Slag generated in the process of manufacturing ferronickel molten metal can be crushed. When the slag is crushed, 90% or more of the slag has a particle size of 6 mm or less. Among them, slag having a particle size of about 0.01 to 0.15 mm or 0.05 to 0.1 mm can be selected and used as a raw material for a molded body. At this time, the smaller the particle size of the slag, the better, but if the particle size of the slag is processed too small, the cost for crushing the slag may increase. On the other hand, when the particle size of the slag exceeds 0.15 mm, it is difficult to sufficiently secure a contact area between the slag and the plastic, so there is a problem in that it is difficult to sufficiently improve the strength of a molded article manufactured using the same.
성형체의 원료로 사용되는 플라스틱을 마련(S120)할 수 있다. 플라스틱은 열을 가하면 용융되고, 냉각시키면 다시 고체 상태로 변화하는 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다. 이때, 플라스틱은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, 이하 PET라 함), 폴리에틸렌(Polyethylene, 이하, PE라 함), 폴리프로필렌(Polypropylene, 이하, PP라 함), 폴리스타이렌(Polystyrene, 이하, PS라 함), 폴리카보네이트(Polycarbonate, 이하, PC라 함) 등을 포함할 수 있다. 여기에서 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)와 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)를 포함할 수 있다. 이러한 플라스틱은 생활 폐기물, 산업 폐기물로부터 수집된 폐플라스틱을 포함할 수 있다. 수집된 플라스틱, 예컨대 폐플라스틱은 세척하여 불순물을 제거한 다음, 파쇄할 수 있다. 이때, 플라스틱은 5㎜ 이하 또는 1 내지 4㎜정도의 크기를 갖거나, 2 내지 3㎜ 정도의 크기를 갖도록 파쇄될 수 있다. 파쇄된 플라스틱의 크기는 가로, 세로 및 두께 중 가장 큰 부분이 5㎜ 이하일 수 있다. 파쇄된 플라스틱의 크기가 지나치게 작으면, 파쇄된 플라스틱을 용기(110)나 압출기 몸체(212)에 투입할 때 비산할 수 있다. 반면, 플라스틱의 크기가 지나치게 큰 경우, 압출 공정 시 쉽게 용해되지 않아 제2주입구(215)로 개질된 슬래그가 주입되기 전에 플라스틱의 용융물이 형성되지 않을 수 있다. 이에 개질된 슬래그를 플라스틱의 용융물에 균일하게 분산시키기 어려워져 성형체의 강도, 품질 등이 저하되는 문제가 있다.A plastic used as a raw material of the molded body may be prepared (S120). Plastics may include thermoplastics that melt when heated and change back to a solid state when cooled. At this time, the plastic is polyethylene terephthalate (Polyethylene Terephtalate, hereinafter referred to as PET), polyethylene (Polyethylene, hereinafter, referred to as PE), polypropylene (Polypropylene, hereinafter, referred to as PP), polystyrene (hereinafter referred to as PS). , polycarbonate (hereinafter, referred to as PC), and the like. Here, the polyethylene may include high-density polyethylene (HDPE) and low-density polyethylene (LDPE). Such plastics may include waste plastics collected from domestic and industrial waste. Collected plastic, such as waste plastic, may be washed to remove impurities and then crushed. In this case, the plastic may be crushed to have a size of 5 mm or less or about 1 to 4 mm, or about 2 to 3 mm. The size of the crushed plastic may be 5 mm or less in the largest part of width, length, and thickness. If the size of the crushed plastic is too small, the crushed plastic may be scattered when it is put into the
이와 같이 슬래그와 플라스틱이 마련되면, 성형체를 제조하기 위해 슬래그와 플라스틱을 미리 정해진 양으로 준비할 수 있다. 이때, 슬래그와 플라스틱을 합한 전체에 대해서, 슬래그는 20 내지 90중량% , 플라스틱은 10 내지 80중량% 정도로 준비할 수 있다. 또는, 슬래그와 플라스틱을 합한 전체에 대해서, 슬래그는 40 내지 70중량% , 플라스틱은 30 내지 60중량% 정도로 준비할 수 있다. 슬래그의 함량이 지나치게 적으면, 슬래그에 비해 강도가 낮은 플라스틱의 함량이 상대적으로 증가하게 되어, 이를 이용하여 제조되는 성형체의 기계적인 강도를 충분하게 확보할 수 없다. 반면, 슬래그의 함량이 지나치게 많으면, 슬래그를 결합시키는 플라스틱의 함량이 상대적으로 감소하여 슬래그 간의 결합력이 저하될 수 있다. 슬래그와 플라스틱의 함량은 제조하고자 하는 성형체의 용도에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 성형체가 높은 충격 강도를 요구하는 용도에 사용되면, 슬래그의 함량보다 플라스틱의 함량을 높게 조절할 수 있다. 반면, 성형체가 높은 굴곡 강도를 요구하는 용도에 사용되면, 플라스틱의 함량보다 슬래그의 함량을 높게 조절할 수 있다. When the slag and the plastic are provided in this way, the slag and the plastic may be prepared in a predetermined amount in order to manufacture a molded body. At this time, with respect to the total combined slag and plastic, slag may be prepared in an amount of 20 to 90% by weight, and plastic in an amount of 10 to 80% by weight. Alternatively, with respect to the total combined slag and plastic, the slag is 40 to 70% by weight, the plastic can be prepared in about 30 to 60% by weight. If the content of the slag is too small, the content of the plastic having a lower strength than that of the slag is relatively increased, so that the mechanical strength of the molded article manufactured using the content cannot be sufficiently secured. On the other hand, when the content of the slag is excessively large, the content of the plastic that binds the slag is relatively decreased, so that the bonding force between the slags may be reduced. The content of slag and plastic may vary depending on the use of the molded article to be manufactured. For example, if the molded article is used for a purpose requiring high impact strength, the content of the plastic may be higher than that of the slag. On the other hand, when the molded article is used for a purpose requiring high flexural strength, the content of slag can be adjusted to be higher than that of plastic.
슬래그의 비중은 2 내지 3 정도이고, 플라스틱의 비중은 0.8 내지 0.95 정도이다. 그리고 슬래그와 플라스틱을 이용하여 제조되는 성형체는 슬래그의 비중보다 작고, 플라스틱의 비중보다 큰 비중, 예컨대 1 내지 2 정도의 비중을 가질 수 있다. 따라서 성형체의 사용 용도에 따라 슬래그와 플라스틱의 혼합 비율을 적절하게 조절할 수 있다. 예컨대 성형체를 습식 바닥재로 사용하는 경우, 슬래그의 함량을 증가시켜 성형체의 비중을 높임으로써 우천으로 인한 부력의 영향을 저감시킬 수 있다. The specific gravity of the slag is about 2 to 3, and the specific gravity of the plastic is about 0.8 to 0.95. In addition, the molded article manufactured using the slag and the plastic may have a specific gravity smaller than the specific gravity of the slag and greater than the specific gravity of the plastic, for example, about 1 to 2. Therefore, the mixing ratio of the slag and the plastic can be appropriately adjusted according to the intended use of the molded body. For example, when the compact is used as a wet flooring material, the effect of buoyancy caused by rain can be reduced by increasing the specific gravity of the compact by increasing the content of slag.
한편, 슬래그는 SiO2와 MgO 중 적어도 어느 하나를 다량 함유하고 있어 친수성인 성질을 가지고 있다. 반면, 플라스틱은 슬래그에 비해 소수성인 성질을 가지고 있다. 이에 성형체를 제조하기 위해 슬래그와 플라스틱을 용융 압출하면, 슬래그와 플라스틱 용융물이 물과 기름처럼 잘 섞이지 않고, 슬래그 입자끼리 응집되어 플라스틱의 용융물 내에 균일하게 분산되지 않는 경향이 있다. 따라서 슬래그가 플라스틱의 용융물 내에 균일하게 분산될 수 있도록 슬래그를 개질 또는 전처리할 수 있다. On the other hand, the slag contains a large amount of at least one of SiO 2 and MgO and has a hydrophilic property. On the other hand, plastic is more hydrophobic than slag. Accordingly, when slag and plastic are melt-extruded to produce a molded article, the slag and the plastic melt do not mix well like water and oil, and the slag particles agglomerate and are not uniformly dispersed in the plastic melt. Therefore, the slag can be reformed or pre-treated so that the slag can be uniformly dispersed in the melt of plastic.
이에 따라 슬래그를 개질하기 위한 개질제를 마련(S112)할 수 있다. 개질제는 친수성인 슬래그에 플라스틱과 유사하거나 동일한 성질, 즉 소수성을 부여함으로써 슬래그와 플라스틱 간에 친화력을 향상시킬 수 있다. 따라서 슬래그, 예컨대 개질된 슬래그가 플라스틱 용융물 내에 균일하게 분산되도록 하고, 슬래그와 플라스틱 간에 결합력을 향상시킬 수 있다. 개질제는 커플링제나 표면 활성화제를 의미할 수 있으며, 1개의 분자 중에 반응성이 서로 다른 2종류의 관능기를 가지고 있는 실란을 포함할 수 있다. 실란은 에탄올, 물 등과 같은 용매에 용해시켜 사용될 수 있다. 실란은 용매에 용해시키면, 수분에 의해 가수분해된 후 부분적으로 축합하여 올리고머(Oligomer) 상태, 즉 실란 올리고머로 될 수 있다. 실란 올리고머는 피처리물인 슬래그에 수소결합을 통해 흡착될 수 있다. 그리고 실란 올리고머는 후속 건조 처리를 통해 탈수축합반응하여 실록산 올리고머로 전환되어, 슬래그의 표면에 강고하게 부착 또는 흡착될 수 있다. 예컨대 실란은 디메틸 실란(Dimethyl silane), 디메틸 디클로로 실란(dichlorodimethylsilane), 3-아미노 프로필 트리 에톡시실란(3-amino propyl tri ethoxysilane) 등을 포함할 수 있으며, 전술한 반응을 통해 실록산 올리고머(oligoslioxane)로 전환되어, 슬래그에 흡착될 수 있다. Accordingly, a modifier for reforming the slag may be prepared (S112). The modifier can improve the affinity between the slag and the plastic by giving the hydrophilic slag a property similar to or identical to that of the plastic, ie, hydrophobicity. Therefore, the slag, for example, the modified slag can be uniformly dispersed in the plastic melt, and the bonding force between the slag and the plastic can be improved. The modifier may mean a coupling agent or a surface activator, and may include a silane having two types of functional groups having different reactivity in one molecule. Silane may be used by dissolving it in a solvent such as ethanol or water. When silane is dissolved in a solvent, it may be hydrolyzed by water and partially condensed to form an oligomer state, that is, a silane oligomer. The silane oligomer may be adsorbed to the slag, which is the object to be treated, through hydrogen bonding. In addition, the silane oligomer is converted into a siloxane oligomer by a dehydration condensation reaction through a subsequent drying treatment, so that it can be strongly attached or adsorbed to the surface of the slag. For example, the silane may include dimethyl silane, dimethyl dichlorosilane, 3-amino propyl tri ethoxysilane, etc., and a siloxane oligomer through the above-described reaction. It can be converted to slag and adsorbed to the slag.
개질제는 슬래그와 개질제를 합한 전체에 대해서 0.1 내지 0.5중량%, 또는 0.2 내지 0.3중량%정도로 마련할 수 있다. 이때, 개질제는 슬래그에 쉽게 접촉하여 반응할 수 있도록 용매에 용해되어 가수분해된 상태로 사용될 수 있다. 예컨대 슬래그 전체에 대해서 0.3중량%의 디메틸 실란을 마련하고, 디메틸 실란을 용매인 에탄올에 용해시켜 개질제로 사용할 수 있다. 여기에서 개질제의 함량은 용매의 함량을 제외한 양을 의미할 수 있다. The modifier may be provided in an amount of 0.1 to 0.5% by weight, or 0.2 to 0.3% by weight based on the total of the slag and the modifier. In this case, the modifier may be used in a hydrolyzed state by being dissolved in a solvent so that it can easily contact and react with the slag. For example, 0.3% by weight of dimethyl silane is prepared with respect to the entire slag, and dimethyl silane is dissolved in ethanol as a solvent to be used as a modifier. Here, the content of the modifier may mean an amount excluding the content of the solvent.
이와 같이 개질제가 마련되면, 슬래그를 개질(S130)할 수 있다. When the modifier is provided in this way, the slag may be reformed (S130).
슬래그를 개질하는 과정은, 개질제를 함유하는 용액을 슬래그에 분사하는 과정과, 개질제를 함유하는 용액과 슬래그를 혼합하는 과정 및 슬래그와 개질제를 반응시키는 과정을 포함할 수 있다. The process of reforming the slag may include a process of spraying a solution containing a modifier onto the slag, a process of mixing the solution containing the modifier with the slag, and a process of reacting the slag with the modifier.
먼저, 용기(110)에 성분 및 입자 크기가 조절된 슬래그를 투입할 수 있다. 그리고 개질제, 즉 개질제를 함유하는 용액을 용기(110) 내부에 공급할 수 있다. 이때, 용액은 개질제 공급기(120)의 노즐(124)를 이용하여 용기(110) 내부에 분사될 수 있다. 이외에도 용액은 용기(110) 내부에 다양한 방식으로 공급될 수 있다. 그리고 대기의 온도, 예컨대 상온에서 용기 내부에 용액을 공급하면서, 슬래그를 교반시킬 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 용기(110)를 회전시켜 슬래그를 교반시키거나, 교반기(140)를 이용하여 슬래그를 교반시킬 수 있다. 또는 용기(110)와 교반기(140)를 회전시켜 슬래그를 교반시킬 수도 있다. 이에 용기(110) 내부에 수용된 슬래그는 개질제를 함유하는 용액과 혼합되고, 슬래그 표면에는 개질제, 즉 개질제를 함유하는 용액이 부착 또는 접촉될 수 있다. 슬래그에 개질제가 부착되면, 상온에서 슬래그와 개질제는 서로 반응하게 되고, 슬래그 표면에 반응에 의해 형성된 반응물이 형성될 수 있다. First, the slag whose composition and particle size are adjusted may be added to the
이후, 개질제의 공급 또는 분사를 중단하고, 슬래그와 개질제가 충분하게 반응할 수 있도록 약 5 내지 20분, 또는 10 내지 15분 동안 슬래그와 개질제를 교반시켜 줄 수 있다. 그리고 개질제와 반응한 슬래그를 가열하여 건조시킬 수 있다. 건조 공정은 제1가열 수단(130)으로 용기(110)를 가열함으로써 수행될 수 있다. 건조 공정은 개질제를 마련하는데 사용된 용매의 끓는 점 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 예컨대 용매로 끓는 점이 78℃인 에탄올을 사용한 경우, 건조 공정은 에탄올의 끓는 점보다 높은 80 내지 100℃ 또는 85 내지 95℃ 정도에서 수행될 수 있다. 그리고 용매로 끓는 점이 100℃인 물을 사용하는 경우, 건조 공정은 물의 끓는 점보다 높은 110 내지 120℃ 정도에서 수행될 수 있다. 건조 공정이 수행되는 온도 범위는 개질제를 마련하는데 사용된 용매의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이와 같이 개질제와 반응한 슬래그를 건조시키면, 슬래그와 개질제의 반응으로 생성된 실록산 올리고머가 탈수 축합되어, 슬래그의 표면 전체 또는 일부에 코팅막을 형성할 수 있다. 이로 인해 슬래그의 표면은 플라스틱과 동일한 소수성을 가질 수 있다. 코팅막은 슬래그 표면에 10㎚ 이하의 지극히 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. Thereafter, the supply or spraying of the modifier may be stopped, and the slag and the modifier may be stirred for about 5 to 20 minutes, or 10 to 15 minutes so that the slag and the modifier can sufficiently react. And the slag reacted with the modifier may be dried by heating. The drying process may be performed by heating the
이와 같이 슬래그의 개질 또는 전처리가 완료되면, 개질된 슬래그와 플라스틱을 이용하여 성형체를 제조할 수 있다. 도 3을 참조하면, 성형체를 제조하는 과정은 압출기 몸체(212)에 플라스틱을 주입하는 과정(S141)과, 플라스틱을 용융시키는 과정(S142)과, 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 주입하는 과정(S143) 및 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 분산시키면서 압출하여 성형체를 제조하는 과정(S144)을 포함할 수 있다. When the reforming or pre-treatment of the slag is completed in this way, a molded body may be manufactured using the modified slag and plastic. Referring to FIG. 3 , the process of manufacturing the molded body includes a process of injecting plastic into the extruder body 212 ( S141 ), a process of melting the plastic ( S142 ), and a process of injecting modified slag into the plastic melt ( S143 ). ) and extruding while dispersing the modified slag in the plastic melt to manufacture a molded body (S144).
슬래그와 플라스틱을 압출하기 앞서, 압출기 몸체(212)를 가열할 수 있다. 압출기 몸체(212)는 제2가열 수단(240)에 의해 가열될 수 있으며, 플라스틱의 융점보다 높은 온도, 예컨대 플라스틱의 융점보다 50 내지 100℃ 정도 높은 온도를 갖도록 가열될 수 있다. 예컨대 130℃ 정도의 융점을 갖는 PE를 이용하여 성형체를 제조하는 경우, 압출기 몸체(212)는 180 내지 230℃ 정도로 가열될 수 있다. 또는 240℃ 정도의 융점을 갖는 PET를 이용하여 성형체를 제조하거나 압출기 몸체(212)에 주입된 플라스틱에 PET가 함유된 경우, 압출기 몸체(212)는 290 내지 340℃ 정도로 가열될 수 있다. 그리고 압출기 몸체(212)는 플라스틱이 주입되는 쪽의 온도가 개질된 슬래그가 주입되는 쪽 또는 플라스틱과 개질된 플라스틱의 혼합물이 압출되는 쪽보다 낮은 온도를 갖도록 가열될 수 있다. 이는 개질된 슬래그가 플라스틱의 용융물에 투입되기 때문에, 플라스틱을 충분하게 용융시켜 플라스틱 용융물의 점도를 낮춤으로써 개질된 슬래그를 플라스틱 용융물 중에 균일하게 분산시키기 위함이다. Prior to extruding the slag and plastic, the
압출기 몸체(212)가 충분하게 가열되면, 플라스틱을 압출기 몸체(212)의 제1주입구(214)에 주입할 수 있다. 플라스틱을 압출기 몸체(212)에 주입할 때, 필요에 따라 상용화제, 자외선 안정제 및 착색제 등의 첨가제를 투입할 수도 있다. 플라스틱은 PET, PE, PP, PS 및 PC 중 한 가지의 플라스틱을 주입할 수도 있고, 두 가지 이상의 플라스틱을 주입할 수도 있다. 이러한 플라스틱은 대부분 소수성을 가지나, PET의 경우 소수성을 가지면서도 친수성을 갖는 특성이 있다. 따라서 성형체 제조 시 PET와, PE, PP, PS 및 PC 중 적어도 하나를 혼합하여 사용하는 경우, 플라스틱들끼리 잘 섞이지 않는 문제가 발생할 수 있다. 예컨대 PET는 친수성을 가지며, PE는 소수성을 갖고 있기 때문에 PET와 PE는 물과 기름처럼 잘 섞이지 않는다. 이에 PET와 PE를 용융 압출시키는 경우, PET와 PE가 잘 섞이지 않고, PET와 PE가 각각 덩어리를 형성하여 PET와 PE 사이에 계면을 형성할 수 있다. 이들을 이용하여 제조된 성형체는 PET와 PE 사이에 계면이 형성될 수 있다. 따라서 성형체는 크랙(crack)이 발생하거나 외력에 의해 파괴되기 쉽다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 물성이 서로 다른 두 가지 이상의 플라스틱을 사용하여 성형체를 제조하는 경우에는 플라스틱들끼리 서로 잘 섞이게 하는 상용화제를 사용할 수 있다. 상용화제는 서로 다른 물성을 갖는 고분자물질이 용해될 때 잘 섞이게 하기 위해 사용되며, 물과 기름을 잘 섞이게 하는 계면활성제와 같은 역할을 할 수 있다. 상용화제는 성형체가 냉각되었을 때 이종의 플라스틱 간에 계면이 형성되는 것을 억제함으로써 성형체의 강도를 더욱 높여줄 수 있다. 이러한 상용화제는 PET의 수산기(-OH), 카르복시기(-COOH)와 반응할 수 있는 에폭시 관능기 및 말레인 무수물 관능기를 포함할 수 있다. 이와 같이 상용화제는 PET와 반응하기 때문에 플라스틱에 함유되는 PET의 함량에 대해서 1 내지 5중량% 정도 사용될 수 있다. 이를 통해 서로 다른 물성을 갖는 플라스틱, 예컨대 PET와 PE을 이용하여 성형체를 제조하면, PET가 상용화제와 반응하여 PE와 유사한 성질을 갖도록 개질되기 때문에, PET와 PE 간에 계면이 형성되지 않고 균일하게 혼합될 수 있다. 이 경우, 상용화제는 PET와 반응하고, PE와는 반응하지 않으며, 성형체 내에서는 PET와 PE 사이에 위치할 수 있다. When the
또한, 성형체의 용도에 따라 착색제나 자외선 안정제 등을 추가로 사용할 수도 있다. 예컨대 미관을 위해 성형체에 색상을 부여하는 경우, 착색제를 더 사용할 수 있고, 성형체가 햇빛에 노출되는 부분에 사용되는 경우 자외선 안정제를 더 사용할 수도 있다. 이때, 첨가제는 성형체 전체를 1이라 할 때 0.01 내지 0.05중량부로 사용될 수 있다. 첨가제의 함량이 지나치게 적으면, 첨가제에 의한 효과를 충분하게 발휘할 수 없다. 반면, 첨가제의 함량이 지나치게 많으면, 첨가제 사용에 의한 비용이 증가하게 되고, 성형체 중 첨가제의 함량이 증가하여 성형체의 강도가 저하될 수 있다. In addition, depending on the use of the molded article, a colorant, an ultraviolet stabilizer, or the like may be additionally used. For example, when color is imparted to the molded article for aesthetics, a colorant may be further used, and when the molded article is used in a portion exposed to sunlight, a UV stabilizer may be further used. In this case, the additive may be used in an amount of 0.01 to 0.05 parts by weight when the entire molded body is 1. When the content of the additive is too small, the effect of the additive cannot be sufficiently exhibited. On the other hand, when the content of the additive is too large, the cost due to the use of the additive increases, and the content of the additive in the molded article increases, thereby reducing the strength of the molded article.
이와 같이 첨가제가 마련되면, 필요에 따라 플라스틱에 상용화제, 자외선 안정제 및 착색제 중 적어도 하나를 혼합하여 제1주입구(214)를 통해 압출기 몸체(212)에 주입할 수 있다. 플라스틱은 스크류(230)의 회전에 의해 압출기 몸체(212)의 배출구(216) 쪽으로 용융되면서 이동할 수 있다. When the additive is prepared as described above, at least one of a compatibilizer, a UV stabilizer, and a colorant may be mixed with plastic as necessary and injected into the
압출기 몸체(212)에 플라스틱 또는 플라스틱과 첨가제를 주입한 다음, 압출기 몸체(212)의 제2주입구(215)를 통해 개질된 슬래그를 주입할 수 있다. 개질된 슬래그는 플라스틱이 용융되서 플라스틱 용융물로 형성되고, 플라스틱 용융물이 적어도 제2주입구(215)의 하부를 통과한 이후, 압출기 몸체(212)에 주입될 수 있다. 이는 개질된 슬래그가 압출기 몸체(212)의 내면과 직접 접촉하면, 고경도의 슬래그에 의해 압출기 몸체(212)의 내면이 마모되거나 손상될 수 있기 때문이다. 이에 개질된 슬래그를 플라스틱 용융물에 주입하면, 플라스틱 용융물이 윤활 작용을 하여 개질된 슬래그가 압출기 몸체(212)의 내면과 직접 접촉하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 따라서 압출기 몸체(212)의 내면이 마모되거나 손상되는 것을 억제할 수 있어, 압출기 몸체(212)의 수명을 향상시키고, 유지 보수 기간 또는 교체 기간을 연장할 수 있다. After injecting plastic or plastic and additives into the
개질된 슬래그는 압출기 몸체(212)에 주입되기 이전에 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열시킨 다음, 압출기 몸체(212)에 주입될 수 있다. 이는 개질된 슬래그의 온도가 플라스틱의 융점보다 낮은 온도를 가지면, 개질된 슬래그와의 온도 차이로 인해 플라스틱 용융물의 온도가 하강하기 때문이다. 플라스틱 용융물의 온도가 하강하면, 플라스틱 용융물의 점도가 높아지거나 응고물이 형성되기 때문에 개질된 슬래그가 플라스틱 용융물 내에 균일하게 분산되지 않는 문제가 있다. 따라서 개질된 슬래그를 플라스틱의 융점 이상의 온도 또는 가열된 압출기 몸체(212)의 온도 정도로 가열하여 압출기 몸체(212)에 주입할 수 있다. The reformed slag may be heated to a temperature above the melting point of the plastic before being injected into the
이와 같이 압출기 몸체(212)에 플라스틱과 개질된 슬래그 또는 플라스틱, 첨가제 및 개질된 슬래그가 주입되면, 스크류(230)의 회전에 의해 플라스틱의 용융물과 개질된 슬래그가 배출구(216) 쪽으로 이동하게 되고, 개질된 슬래그는 플라스틱 용융물 내에 균일하게 분산될 수 있다. 즉, 개질된 슬래그의 표면은 개질제의 의해 플라스틱과 동일한 성질인 소수성을 갖게 되기 때문에 플라스틱 용융물에 의한 젖음성이 향상될 수 있다. 이에 개질된 슬래그는 플라스틱 용융물 중으로 쉽게 혼입될 수 있고, 플라스틱 용융물 내에 균일하게 분산될 수 있다. As such, when the plastic and the modified slag or plastic, the additive and the modified slag are injected into the
그리고 개질된 슬래그가 균일하게 분산된 플라스틱 용융물, 즉 개질된 슬래그와 플라스틱 용융물의 혼합물은 다이(220)를 통해 압출기 몸체(212) 외부로 압출되어 성형체로 제조될 수 있다. 이러한 방법으로 준비된 플라스틱과 개질된 슬래그를 제1주입구(214)와 제2주입구(215)에 지속적으로 주입하면서 성형체를 연속적으로 제조할 수 있다. 다이(220)를 통해 압출되는 성형체는 냉각시킨 후, 다이(220)와 이격 설치된 절단부(300)를 이용하여 일정한 길이 또는 목표로 하는 길이로 절단될 수 있다. 도 5의 (a)는 다이(220)를 통해 압출된 성형체를 절단한 상태를 보여주는 사진으로서, 성형체가 육면체 형상으로 형성된 예를 보여주고 있다. 성형체 또는 제품의 형상은 다이(220)의 내부 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 이러한 방법으로 슬래그와 플라스틱을 이용하여 성형체를 대량으로 제조할 수 있다. And the plastic melt in which the modified slag is uniformly dispersed, that is, the mixture of the modified slag and the plastic melt may be extruded out of the
여기에서는 다이(220)를 통해 플라스틱과 개질된 플라스틱의 혼합물을 압출하여 성형체를 제조하는 방법에 대해서 설명하였으나, 다이(220)에 별도의 금형(미도시)을 연결하고, 압출된 플라스틱과 개질된 플라스틱, 예컨대 슬래그-플라스틱 복합체를 금형에 주입하여 재가공(S145)할 수도 있다. 도 5의 (b)는 금형을 이용하여 제조된 성형체를 보여주고 있으며, 이외에도 금형에 따라 다양한 형상의 성형체 또는 제품을 제조할 수 있다. Here, a method for manufacturing a molded body by extruding a mixture of plastic and modified plastic through the
이와 같은 방법으로 성형체를 제조하면, 슬래그를 플라스틱 용융물에 균일하게 분산시킬 수 있으므로, 고강도 및 고품질의 성형체를 제조할 수 있다. 또한, 슬래그에 의해 압출기 몸체(212)와 스크류(230)가 마모되는 것을 방지하여 압출기 몸체(212)와 스크류(230)의 내구성 및 사용 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 폐기물인 슬래그 및 폐플라스틱을 이용하여 건축 소재, 토목 소재 등과 같은 고부가가치 제품을 제조함으로써 폐기물에 의한 환경 오염을 저감시킬 수 있고, 건설 비용을 절감할 수 있다. When the molded body is manufactured in this way, the slag can be uniformly dispersed in the plastic melt, so that the high strength and high quality molded body can be manufactured. In addition, by preventing the
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법으로 제조된 성형체의 기계적인 물성을 검증하기 위한 실험 예에 대해서 설명한다. Hereinafter, an experimental example for verifying the mechanical properties of the molded article manufactured by the method for manufacturing the molded article according to an embodiment of the present invention will be described.
성형체를 제조하기 위해 슬래그, 플라스틱 및 개질제를 마련하였다. 이때, 슬래그는 페로니켈 슬래그를 파쇄 및 선별하여 평균 입자 크기가 0.1㎜ 이하를 갖도록 마련하였다. 플라스틱은 고밀도폴리에틸렌(HDPE)을 함유하는 폐비닐을 각각 파쇄하여 두께가 100 내지 200㎛이고, 길이 또는 폭이 3㎜ 이하가 되도록 마련하였다. 그리고 개질제는 폴리디메틸 실란 3g을 에탄올 100g에 용해시킨 용액으로 마련하였다. 이하에서 설명하는 각 실험 예들은 동일한 조건을 갖는 슬래그, 플라스틱 및 개질제를 이용하여 수행하였다. The slag, plastic and modifier were prepared to produce the molded body. At this time, the slag was prepared to have an average particle size of 0.1 mm or less by crushing and screening ferronickel slag. The plastic was prepared so that the thickness of 100 to 200㎛ by crushing each waste vinyl containing high-density polyethylene (HDPE), and the length or width is 3 mm or less. And the modifier was prepared as a solution in which 3 g of polydimethyl silane was dissolved in 100 g of ethanol. Each of the experimental examples described below was performed using slag, plastic, and modifier having the same conditions.
실험 예1Experimental Example 1
슬래그 997g을 용기에 투입하고, 슬래그를 교반하면서 용기 내부에 개질제를 함유하는 용액을 공급하였다. 그리고 대기의 온도, 즉 상온에서 10분 간 슬래그와 개질제를 교반시켜 슬래그와 개질제를 반응시켰다. 이후, 용기를 80℃로 가열하여 슬래그에 부착된 에탄올을 증발시킴으로써 개질된 슬래그 1000g을 획득하였다. 그리고 개질된 슬래그를 220 내지 240℃ 정도로 가열하였다.997 g of slag was put into a container, and a solution containing a modifier was supplied into the container while stirring the slag. Then, the slag and the modifier were reacted by stirring the slag and the modifier at ambient temperature, that is, at room temperature for 10 minutes. Thereafter, 1000 g of reformed slag was obtained by heating the vessel to 80° C. to evaporate ethanol adhering to the slag. And the reformed slag was heated to about 220 to 240 ℃.
이후, 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열된 압출기 몸체에 플라스틱 1000g과 개질된 슬래그 1000g을 주입하고, 플라스틱과 개질된 슬래그의 혼합물을 압출시켰다. 이때, 압출기 몸체의 제1주입구 측 온도는 210 내지 230℃로 유지하고, 다이 쪽 온도는 240 내지 280℃로 유지하였다. Thereafter, 1000 g of plastic and 1000 g of the modified slag were injected into the extruder body heated to a temperature above the melting point of the plastic, and a mixture of the plastic and the modified slag was extruded. At this time, the temperature of the first inlet side of the extruder body was maintained at 210 to 230 ℃, and the temperature at the die side was maintained at 240 to 280 ℃.
그리고 압출된 혼합물을 별도의 금형을 이용하여 강도 측정에 알맞은 크기의 성형체를 제조한 후, 냉각시켰다. Then, the extruded mixture was cooled using a separate mold to prepare a molded body having a size suitable for strength measurement.
실험 예2Experimental Example 2
실험 예1과 동일한 방법으로 슬래그를 개질하고, 압출기 몸체에 플라스틱 1500g과 개질된 슬래그 1000g을 주입하였다. 그리고 실험 예1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하였다. The slag was reformed in the same manner as in Experimental Example 1, and 1500 g of plastic and 1000 g of the modified slag were injected into the extruder body. And a molded article was prepared in the same manner as in Experimental Example 1.
실험 예3Experimental Example 3
실험 예1과 동일한 방법으로 슬래그를 개질하고, 압출기 몸체에 플라스틱 2000g과 개질된 슬래그 1000g을 주입하였다. 그리고 실험 예1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하였다. The slag was reformed in the same manner as in Experimental Example 1, and 2000 g of plastic and 1000 g of the modified slag were injected into the extruder body. And a molded article was prepared in the same manner as in Experimental Example 1.
실험 예4Experimental Example 4
플라스틱 1000g과 개질하지 않은 슬래그 997g을 상온에서 혼합하고, 그 혼합물을 제1주입구를 통해 압출기 몸체에 주입하였다. 그리고 실험 예1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하였다. 1000 g of plastic and 997 g of unmodified slag were mixed at room temperature, and the mixture was injected into the extruder body through the first inlet. And a molded article was prepared in the same manner as in Experimental Example 1.
실험 예5Experimental Example 5
플라스틱 1000g을 제1주입구를 통해 압출기 몸체에 주입하고, 개질하지 않은 슬래그 997g을 220 내지 240℃로 가열한 후, 제2주입구를 통해 압출기 몸체에 주입하였다. 그리고 실험 예1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하였다. 1000 g of plastic was injected into the extruder body through the first inlet, and 997 g of unmodified slag was heated to 220 to 240° C., and then injected into the extruder body through the second inlet. And a molded article was prepared in the same manner as in Experimental Example 1.
상기 실험 예1 내지 5에 의해 제조된 성형체 각각의 굴곡 강도 및 충격 강도를 측정하였다. 굴곡 강도는 KS M ISO 178에 의해 측정하였고, 충격 강도는 KS M ISO 179-1에 의해 측정하였다. 아래의 표 2는 각 성형체의 굴곡 강도 및 충격 강도를 측정한 결과를 보여주고 있다.The flexural strength and impact strength of each of the molded articles prepared by Experimental Examples 1 to 5 were measured. Flexural strength was measured according to KS M ISO 178, and impact strength was measured according to KS M ISO 179-1. Table 2 below shows the results of measuring the flexural strength and impact strength of each molded article.
(페로니켈 슬래그)Slag content (g)
(ferronickel slag)
(HDPE)Plastic content (g)
(HDPE)
(MPa)flexural strength
(MPa)
(kj/㎡)impact strength
(kj/㎡)
상기 표 2를 살펴보면, 개질된 슬래그를 이용하여 성형체를 제조한 실험 예1 내지 3은 개질하지 않은 슬래그를 이용하여 성형체를 제조한 실험 예4 및 5에 비해, 성형체의 굴곡 강도 및 충격 강도가 현저하게 높게 측정된 것을 알 수 있다. 이는 실험 예1 내지 3의 경우, 슬래그를 플라스틱과 유사하거나 동일한 성질을 갖도록 개질하여 사용하였기 때문이다. 즉, 개질된 슬래그는 그 표면에 소수성이 부여되어, 소수성을 갖는 플라스틱 용융물과 부착력 또는 결합력이 향상되고, 플라스틱 용융물 중으로 쉽게 혼입될 수 있다. 이에 개질된 슬래그는 플라스틱 용융물 중에 균일하게 분산될 수 있으며, 플라스틱 용융물과 분리되지 않고 결합된 상태를 잘 유지할 수 있다. 이러한 이유로 실험 예1 내지 3에 의해 제조된 성형체는 실험 예4 및 5에 의해 제조된 성형체에 비해 높은 굴곡 강도 및 충격 강도를 발현한 것으로 판단된다. 그러나 실험 예4 및 5의 경우, 플라스틱과 표면 특성이 다른 슬래그 입자가 플라스틱과 혼합되어 압출되는 과정에서, 슬래그 입자가 플라시특에 균일하게 분산되지 못하여 충분한 굴곡 강도 및 충격 강도를 발현하지 못한 것으로 판단된다. Looking at Table 2, Experimental Examples 1 to 3, in which a molded article was prepared using the modified slag, were significantly higher in flexural strength and impact strength than in Experimental Examples 4 and 5 in which a molded article was prepared using unmodified slag. It can be seen that the measurement is very high. This is because, in the case of Experimental Examples 1 to 3, the slag was modified to have properties similar to or identical to those of plastic and used. That is, the modified slag is imparted with hydrophobicity to its surface, so that adhesion or bonding force with the plastic melt having hydrophobicity is improved, and it can be easily incorporated into the plastic melt. The modified slag can be uniformly dispersed in the plastic melt, and can be well maintained in a bonded state without being separated from the plastic melt. For this reason, it is judged that the molded articles manufactured by Experimental Examples 1 to 3 exhibited higher flexural strength and impact strength compared to the molded articles manufactured by Experimental Examples 4 and 5. However, in the case of Experimental Examples 4 and 5, in the process of extruding plastic and slag particles having different surface properties, the slag particles were not uniformly dispersed in the placenta, indicating that sufficient flexural strength and impact strength were not expressed. is judged
한편, 실험 예4 및 5는 개질하지 않은 슬래그를 사용하여 성형체를 제조하였다. 그런데 실험 예4는 실험 예5에 비해 충격 강도가 0.1kj/㎡ 높은 것으로 측정되었으나, 굴곡 강도는 약 3MPa 정도 낮게 측정되고 있다. 즉, 실험 예4와 5는 비슷한 충격 강도를 가지나, 굴곡 강도에 있어 크게 차이가 나는 것을 알 수 있다. 실험 예4는 종래의 일반적인 방식으로 슬래그와 플라스틱을 이용하여 성형체를 제조한 것으로, 서로 다른 성질을 갖는 슬래그와 플라스틱이 압출되면서 균일하게 혼합되지 않았기 때문이다. 반면, 실험 예5는 슬래그를 개질하지 않았음에도 불구하고, 플라스틱이 용융된 다음, 가열된 슬래그를 플라스틱 용융물에 주입함으로써 실험 예 4에 비해 슬래그가 플라스틱 용융물 중으로 잘 분산되었기 때문인 것으로 판단된다. Meanwhile, in Experimental Examples 4 and 5, molded articles were prepared using unmodified slag. However, in Experimental Example 4, the impact strength was measured to be 0.1 kj/m2 higher than in Experimental Example 5, but the flexural strength was measured to be lower by about 3 MPa. That is, it can be seen that Experimental Examples 4 and 5 have similar impact strength, but have a large difference in flexural strength. In Experimental Example 4, a molded article was manufactured using slag and plastic in a conventional manner, because slag and plastic having different properties were not uniformly mixed while extruding. On the other hand, in Experimental Example 5, although the slag was not reformed, the plastic was melted and then heated slag was injected into the plastic melt, so that the slag was well dispersed in the plastic melt compared to Experimental Example 4.
상기한 결과를 종합하면, 슬래그를 플라스틱과 유사한 성질을 갖도록 개질한 다음, 성형체를 제조함으로써 성형체의 굴곡 강도 및 충격 강도 등과 같은 기계적인 물성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 플라스틱을 용융시킨 다음, 플라스틱 용융물에 슬래그를 주입하면, 슬래그와 플라스틱의 혼합물을 용융 압출시킬 때보다 기계적인 물성이 우수한 고품질의 성형체를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다. Combining the above results, it can be seen that mechanical properties such as flexural strength and impact strength of the molded body can be improved by modifying the slag to have properties similar to plastic and then manufacturing the molded body. In addition, it was confirmed that when plastic is melted and then slag is injected into the plastic melt, a high-quality molded article having superior mechanical properties can be manufactured than when a mixture of slag and plastic is melt-extruded.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is defined by the claims to be described later. Accordingly, those of ordinary skill in the art can variously change and modify the present invention within the scope without departing from the spirit of the claims to be described later.
100: 개질부 110: 용기
120: 개질제 공급기 130: 제1가열 수단
200: 성형부 212: 압출기 몸체
220: 다이 230: 스크류
240: 제2가열 수단 300: 절단부 100: reforming unit 110: container
120: modifier supplier 130: first heating means
200: molding unit 212: extruder body
220: die 230: screw
240: second heating means 300: cutting part
Claims (26)
개질된 슬래그와 플라스틱을 압출시켜 성형체를 제조하기 위한 성형부;를 포함하고,
상기 개질부는,
상기 플라스틱의 성질과 다른 성질을 갖는 상기 슬래그의 표면에, 상기 플라스틱 및 상기 슬래그와 친매성을 가지며 상기 슬래그와 반응할 수 있는 개질제를 흡착시켜, 상기 슬래그의 표면이 상기 플라스틱과 동일한 성질을 갖도록 개질할 수 있는 성형체 제조설비.a reforming unit for reforming slag; and
A molding unit for producing a molded body by extruding the modified slag and plastic;
The reforming unit,
By adsorbing the plastic and a modifier that has affinity with the slag and can react with the slag on the surface of the slag having properties different from those of the plastic, the surface of the slag is modified to have the same properties as the plastic Molded body manufacturing equipment that can do this.
상기 개질부는,
내부에 상기 슬래그를 수용할 수 있는 공간을 형성하는 용기;
상기 용기에 상기 슬래그의 표면을 개질하기 위한 개질제를 공급할 수 있는 개질제 공급기; 및
상기 슬래그를 교반하도록 상기 용기에 설치되는 교반기;를 포함하는 성형체 제조설비.The method according to claim 1,
The reforming unit,
a container forming a space capable of accommodating the slag therein;
a modifier feeder capable of supplying a modifier for reforming the surface of the slag to the vessel; and
A molded article manufacturing facility comprising a; a stirrer installed in the container to stir the slag.
상기 개질부는,
회전 가능하고, 내부에 상기 슬래그를 수용할 수 있는 공간을 형성하는 용기; 및
상기 용기에 상기 슬래그의 표면을 개질하기 위한 개질제를 공급할 수 있는 개질제 공급기;를 포함하는 성형체 제조설비. The method according to claim 1,
The reforming unit,
a container that is rotatable and forms a space capable of accommodating the slag therein; and
A molded article manufacturing facility comprising a; a modifier supply unit capable of supplying a modifier for reforming the surface of the slag to the container.
상기 개질부는 상기 슬래그를 가열하도록 상기 용기에 형성되는 제1가열 수단;을 포함하는 성형체 제조설비. 4. The method of claim 2 or 3,
The reforming unit includes a first heating means formed in the container to heat the slag.
상기 성형부는,
내부에 공간을 형성하고, 상기 플라스틱을 주입하기 위한 제1주입구와, 상기 개질된 슬래그를 주입하기 위한 제2주입구 및 상기 개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 포함하는 혼합물을 배출하기 위한 배출구가 형성되는 압출기 몸체;
상기 개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 상기 제1주입구 및 상기 제2주입구 쪽에서 상기 배출구 쪽으로 이동시키도록 상기 압출기 몸체에 형성되는 스크류;
상기 압출기 몸체의 내경보다 작은 내경을 갖도록 형성되고, 상기 배출구에 연결되는 다이;
상기 압출기 몸체에 형성되는 제2가열수단; 및
상기 제2가열수단을 제어할 수 있는 제어부;를 포함하고,
상기 제2주입구는 상기 제1주입구와 상기 배출구 사이에 형성되는 성형체 제조설비. The method according to claim 1,
The molding part,
An extruder having a space formed therein, a first inlet for injecting the plastic, a second inlet for injecting the reformed slag, and an outlet for discharging a mixture containing the reformed slag and the plastic body;
a screw formed in the extruder body to move the reformed slag and the plastic from the first inlet and the second inlet to the outlet;
a die formed to have an inner diameter smaller than the inner diameter of the extruder body and connected to the outlet;
a second heating means formed in the extruder body; and
Including; a control unit capable of controlling the second heating means;
The second inlet is a molded body manufacturing facility formed between the first inlet and the outlet.
상기 개질제로 상기 플라스틱과 동일한 성질을 갖도록 상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정; 및
개질된 슬래그와 상기 플라스틱을 포함하는 혼합물을 압출하여 성형체를 제조하는 과정;을 포함하고,
상기 원료를 마련하는 과정은, 상기 플라스틱 및 상기 슬래그와 친매성을 가지며 상기 슬래그와 반응할 수 있는 개질제를 마련하는 과정을 포함하고,
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은, 상기 슬래그와 상기 개질제를 반응시켜, 상기 슬래그의 표면에 상기 반응에 의한 반응물을 흡착시키는 과정을 포함하는 성형체 제조방법. preparing raw materials including slag, plastics and modifiers;
modifying the surface of the slag with the modifier to have the same properties as the plastic; and
The process of producing a molded body by extruding a mixture containing the modified slag and the plastic;
The process of preparing the raw material includes the process of preparing a modifier that has affinity for the plastic and the slag and can react with the slag,
The process of modifying the surface of the slag may include reacting the slag with the modifier to adsorb the reactant by the reaction on the surface of the slag.
상기 원료를 마련하는 과정은, 상기 슬래그의 CaO 함량을 조정하는 성분 조정 과정을 포함하는 성형체 제조방법.7. The method of claim 6,
The process of preparing the raw material includes a process for adjusting a component of adjusting the CaO content of the slag.
상기 원료를 마련하는 과정은,
폐플라스틱을 수집하는 과정; 및
상기 폐플라스틱을 파쇄하는 과정;을 포함하는 성형체 제조방법.7. The method of claim 6,
The process of preparing the raw material is,
the process of collecting waste plastics; and
The process of crushing the waste plastic; molded body manufacturing method comprising a.
상기 원료를 마련하는 과정은,
상기 개질제를 용액 상태로 마련하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법. 7. The method of claim 6,
The process of preparing the raw material is,
A method for manufacturing a molded body comprising the step of preparing the modifier in a solution state.
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은,
상기 슬래그에 상기 개질제를 분사하는 과정;
상기 개질제와 상기 슬래그를 혼합하는 과정; 및
대기의 온도에서 상기 슬래그와 상기 개질제를 반응시키는 과정;을 포함하는 성형체 제조방법. 10. The method of claim 9,
The process of reforming the surface of the slag,
spraying the modifier into the slag;
mixing the modifier and the slag; and
A process for producing a molded body comprising a; the process of reacting the slag and the modifier at atmospheric temperature.
상기 개질제를 마련하는 과정은,
상기 슬래그와 상기 개질제를 합한 전체에 대해서, 0.1 내지 0.5중량%의 개질제를 용매에 용해시켜 액체 상태로 제조하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법.11. The method of claim 10,
The process of preparing the modifier,
A method for producing a molded article comprising a step of dissolving 0.1 to 0.5 wt% of a modifier in a solvent based on the total of the slag and the modifier to prepare a liquid state.
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은,
개질제와 반응하여 개질된 슬래그를 건조시키는 과정을 포함하고,
상기 건조시키는 과정은 상기 개질된 슬래그를 상기 용매의 끓는 점보다 높은 온도로 가열하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법. 12. The method of claim 11,
The process of reforming the surface of the slag,
and drying the reformed slag by reacting with the modifier,
The drying process includes heating the reformed slag to a temperature higher than the boiling point of the solvent.
상기 슬래그의 표면을 개질하는 과정은,
상기 슬래그에 소수성을 부여하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법.13. The method of claim 12,
The process of reforming the surface of the slag,
A method for producing a molded body comprising the step of imparting hydrophobicity to the slag.
상기 성형체를 제조하는 과정은,
상기 플라스틱을 용해시켜 플라스틱 용융물을 제조하는 과정;
상기 플라스틱 용융물이 제조되면, 상기 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 주입하는 과정;
상기 플라스틱 용융물에 상기 개질된 슬래그를 분산시키는 과정; 및
상기 개질된 슬래그가 분산된 상기 플라스틱 용융물을 압출하는 과정;을 포함하는 성형체 제조방법. 14. The method according to any one of claims 6 to 13,
The process of manufacturing the molded body,
dissolving the plastic to prepare a plastic melt;
When the plastic melt is prepared, the process of injecting the modified slag into the plastic melt;
dispersing the reformed slag in the plastic melt; and
The process of extruding the plastic melt in which the modified slag is dispersed;
상기 플라스틱 용융물을 제조하는 과정은, 상용화제, 착색제 및 자외선 안정제 중 적어도 하나를 투입하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법. 15. The method of claim 14,
The process of preparing the plastic melt includes a process of adding at least one of a compatibilizer, a colorant, and a UV stabilizer.
상기 성형체를 제조하는 과정은,
상기 플라스틱 용융물에 개질된 슬래그를 주입하는 과정 이전에, 상기 개질된 슬래그를 상기 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법.15. The method of claim 14,
The process of manufacturing the molded body,
Prior to the process of injecting the modified slag into the plastic melt, the method of manufacturing a molded body comprising the step of heating the modified slag to a temperature greater than or equal to the melting point of the plastic.
상기 압출하는 과정은,
상기 플라스틱 용융물과 상기 개질된 슬래그를 상기 플라스틱의 용점 이상의 온도로 유지하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법.15. The method of claim 14,
The extrusion process is
and maintaining the plastic melt and the modified slag at a temperature equal to or higher than the melting point of the plastic.
상기 원료를 마련하는 과정은 페로니켈 용강을 제조하는 과정에서 발생하는 페로니켈 슬래그를 마련하는 과정을 포함하는 성형체 제조방법. 7. The method of claim 6,
The process of preparing the raw material includes the process of preparing ferronickel slag generated in the process of manufacturing ferronickel molten steel.
상기 플라스틱 내에 입자 형태로 분산되도록 배치되는 슬래그; 및
상기 슬래그와 화학적으로 결합되고, 상기 슬래그와 상기 플라스틱 사이에 위치하는 개질제;를 포함하고,
상기 개질제는 상기 플라스틱 및 상기 슬래그와 친매성을 가지며, 상기 슬래그와의 반응에 의해 생성되어 상기 슬래그의 표면에 흡착된 반응물을 포함하는 성형체.plastic;
slag disposed to be dispersed in the form of particles in the plastic; and
Including; a modifier chemically bonded to the slag and positioned between the slag and the plastic;
The modifier has affinity with the plastic and the slag, and includes a reactant produced by reaction with the slag and adsorbed on the surface of the slag.
상기 슬래그는 상기 슬래그 전체에 대해서 10중량% 이하의 CaO를 함유하는 성형체.20. The method of claim 19,
The slag is a molded body containing 10% by weight or less of CaO based on the total amount of the slag.
상기 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 플라스틱은 폐플라스틱을 포함하는 성형체. 21. The method of claim 19 or 20,
The slag includes at least one of blast furnace slag, steelmaking slag and ferronickel slag,
The plastic is a molded body including waste plastic.
상기 슬래그의 입자 크기는 0.01 내지 0.15㎜인 성형체.22. The method of claim 21,
The slag has a particle size of 0.01 to 0.15 mm.
상기 슬래그는 각이 진 다면체 입자를 포함하는 성형체.22. The method of claim 21,
The slag is a molded body comprising angled polyhedral particles.
상기 반응물은 실록산 올리고머를 포함하는 성형체. 22. The method of claim 21,
The reactant is a molded article comprising a siloxane oligomer.
상기 플라스틱은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE), 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리스타이렌(PolyStyrene, PS) 및 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 중 하나를 포함하는 성형체. 22. The method of claim 21,
The plastic is a molded article comprising one of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PolyEthylene, PE), polypropylene (PolyPropylene, PP), polystyrene (PS) and polycarbonate (PolyCarbonate, PC).
상기 플라스틱은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate, PET), 폴리에틸렌(PolyEthylene, PE), 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리스타이렌(PolyStyrene, PS) 및 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 중 둘 이상을 포함하고,
둘 이상의 플라스틱 사이에 위치하는 상용화제를 더 포함하는 성형체. 22. The method of claim 21,
The plastic comprises two or more of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PolyEthylene, PE), polypropylene (PolyPropylene, PP), polystyrene (PolyStyrene, PS) and polycarbonate (PolyCarbonate, PC),
A molded article further comprising a compatibilizer positioned between two or more plastics.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980044182A (en) | 1996-12-06 | 1998-09-05 | 김종진 | Method for manufacturing molding using blast furnace slag and mixed waste plastic |
JP3759922B2 (en) * | 2002-11-08 | 2006-03-29 | 川崎重工業株式会社 | Method for producing granular solid using combustion ash as raw material |
KR20120099470A (en) * | 2009-11-24 | 2012-09-10 | 이. 카소기 인더스트리스,엘엘씨 | Extruded fiber reinforced cementitious products having wood-like properties and ultrahigh strength and methods for making the same |
JP5896836B2 (en) * | 2011-09-30 | 2016-03-30 | 太平洋セメント株式会社 | Method for producing fired product |
KR20180137984A (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | (주)엘지하우시스 | Fiber reinforced composites and method for manufacturing the same |
KR101968646B1 (en) * | 2017-05-24 | 2019-04-12 | 재단법인 한국섬유기계융합연구원 | surface modification method of carbon fiber for carbon fiber reinforced plastics |
KR20190124246A (en) * | 2017-02-22 | 2019-11-04 | 퓨어 뉴 월드 피티와이 엘티디 | Composite |
-
2020
- 2020-06-30 KR KR1020200080298A patent/KR102326863B1/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19980044182A (en) | 1996-12-06 | 1998-09-05 | 김종진 | Method for manufacturing molding using blast furnace slag and mixed waste plastic |
JP3759922B2 (en) * | 2002-11-08 | 2006-03-29 | 川崎重工業株式会社 | Method for producing granular solid using combustion ash as raw material |
KR20120099470A (en) * | 2009-11-24 | 2012-09-10 | 이. 카소기 인더스트리스,엘엘씨 | Extruded fiber reinforced cementitious products having wood-like properties and ultrahigh strength and methods for making the same |
JP5896836B2 (en) * | 2011-09-30 | 2016-03-30 | 太平洋セメント株式会社 | Method for producing fired product |
KR20190124246A (en) * | 2017-02-22 | 2019-11-04 | 퓨어 뉴 월드 피티와이 엘티디 | Composite |
KR101968646B1 (en) * | 2017-05-24 | 2019-04-12 | 재단법인 한국섬유기계융합연구원 | surface modification method of carbon fiber for carbon fiber reinforced plastics |
KR20180137984A (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-28 | (주)엘지하우시스 | Fiber reinforced composites and method for manufacturing the same |
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