KR100774358B1

KR100774358B1 - 유공블럭의 제조방법

Info

Publication number: KR100774358B1
Application number: KR1020060036781A
Authority: KR
Inventors: 정영호
Original assignee: (주)쎄라그린; 두산건설 주식회사
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2008-06-19

Abstract

본 발명은 유공블럭의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, (a) 고령토 및 점토를 혼합하여 분쇄하는 단계; (b) 상기 고령토 및 점토 혼합물에 인조대리석분진, 석탄회 및 석분오니를 혼합한 다음, 성형기로 성형하는 단계; (c) 상기 성형체를 절단기로 절단하는 단계; (d) 상기 절단된 성형체를 상협하광식의 유통공을 형성할 수 있도록 가압프레스로 가압하여 유공블럭을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 성형된 유공블럭을 50~150℃에서 건조시키고, 1,050~1,150℃에서 24시간동안 예열 및 소성한 다음, 냉각시켜 유공블럭을 제조하는 단계를 포함하는 유공블럭의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유공블럭은 상협하광식의 유공을 가지고 있어, 종래 벽돌에 비하여 투수성이 매우 우수하며, 산업 폐기물을 혼합하여 제작함으로써 압축 강도 및 휨강도 등의 기계적 강도가 뛰어나, 도심 하천의 범람을 방지하며, 수자원의 유실을 방지할 수 있다. 또한, 산업폐기물을 이용하여 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.

투수성, 유공, 석탄회, 석분오니, 벽돌

Description

유공블럭의 제조방법{Method for Preparing Paver Block Having Porosity}

도 1은 본 발명에 따른 유공블럭의 형태를 투시하여 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 유공블럭의 유공의 직경에 따른 상대강도를 나타낸 그래프이다.

우리나라 대도시 대부분 지역은 콘크리트와 아스팔트로 포장되어 있어 물이 스며들 수 있는 공간이 매우 부족하다. 따라서, 집중호우시 빗물이 도로 위로 넘쳐흘러 큰 호우피해가 발생하고 있으며, 점점 심각해지고 있는 도시기후의 변화와 생물서식 공간의 파괴문제는 도시지역의 불투수면적(포장면적)과 매우 밀접한 관계가 있다. 이러한 도시열섬현상과 도시홍수로 대표되는 도시기후 변화 및 생물서식공간의 오염과 파괴는 전형적인 도시생태 문제로 지적되고 있다. 따라서, 유공블럭의 구멍을 통해 폭우에도 도심지 우수조절을 원활하게 하고, 빗물을 토양으로 스며들게하여 집중 호우시 그 피해를 최대한 줄이는 것은 물론, 아스팔트로 덮여 있어 빗물이 땅속으로 스며들지 못하는 도심지에서도 지하수 자원을 확보할 수 있는 투수성이 높은 제품을 개발함으로써 이러한 피해를 줄이려는 노력이 필요하였다.

투수블록을 구멍형태에 따라 분류해보면, 모세관형 투수성 블록은 블록을 구성하는 입자들을 조립 및 미립으로 배합하여 입자와 입자들 사이에 관로를 형성하고, 이 관로에 의해 발현되는 모세관 힘을 이용하여 블록 표면의 수분을 블록 내부 및 지하로 투수시킨다. 따라서, 투수성 블록은 투수성은 우수하나 기계적 강도가 약하여 사용되는 지역이 매우 한정적이다.

또한, 일자모공형 투수성 블록은 모세관형 투수성 블록이 국내의 일기조건과 부합하지 않아서 개발된 투수성 블록이다. 이는 블록에 입자들 사이의 관로가 아닌 구멍을 여러개 뚫어 이 구멍을 통하여 빗물 등의 수분이 지하로 투수되게 하는 것이다. 그러나, 모공의 형태가 일자형이기 때문에 수분의 입구 부위와 출구 부위의 직경이 같고, 따라서 수분의 투수는 모세관 힘이 아닌 확산에 의하여 진행되므로 투수속도가 느리게 되며, 또는 빗물 등의 수분이 대기중의 먼지나 가스를 용해하여 표면 장력이 커지면 수분은 투수되지 않고 흘러내려가게 되어 투수효율이 저조하다. 또한, 장기간 외부에 방치되면 먼지나 이물질이 일자형 유공에 쌓여 구멍이 막히게 됨으로써 투수성이 낮아진다.

아울러, 중공형 투수블록은 모세관 힘과 확산을 동시에 이용하므로 투수효율이 매우 높고 동시에 가운데가 비어 있어 빗물 등의 수분을 저장할 수 있으나 기계적 강도가 약해서 보차도용이 아닌 조경용의 특수한 용도에만 사용될 수 있다.

상기 투수성 블록에 관한 종래 특허로, 대한민국특허등록 제10-0355356호 "투수성을 갖는 점토질 바닥벽돌 및 그 제조방법"은 중공형 투수성 블록에 가까운 구조를 갖는 바닥벽돌을 제조하는 것으로, 일반 점토질 원료 또는 일반 점토질 원료 및 석탄재 혼합물을 재료로 하여 배합한 후 일자형 유공을 압출성형하고, 유공의 한면 밀폐 또는 양면 밀폐 형태로 절단한 다음 건조하고 소성하여 제조하는 것이다. 그러나, 이러한 제조공정은 상당히 복잡하고, 제조되는 제품 또한 매우 고가이며, 표면과 이면의 밀폐층의 기밀도가 유지되기 힘들고, 강도저하가 우려되는 단점이 있다.

또한, 대한민국공개특허 제10-2005-0020074호 "투수성을 갖는 자연 친화적 도자기질 점토바닥벽돌과 그 제조방법"은 일자모공형 투수성 블록에 관한 것으로, 일반 점토질을 원료로 하여 배합한 다음, 일자형 유공으로 압출 성형하고, 유공을 열림상태로 절단한 후, 건조 및 소성시켜 제조하는 방법에 관한 것이다. 그러나, 먼지나 이물질 등에 의하여 구멍이 막히게 되어 투수성이 매우 저하되므로, 충분한 배수기능을 할 수 없다는 단점이 있다.

아울러, 대한민국공개특허 제10-2004-0099677호 "고상폐기물을 이용한 저온 소결 다공성 경량 점토 벽돌 및 그 제조방법"은 고상 폐기물인 석탄회 및 제지 소각회 등을 이용하였으나, 상기와 같은 일자형 유공으로 압출 성형함으로써, 투수성이 낮아지는 단점이 있다.

상기와 같은 여러 단점을 극복하기 위하여, 본 발명자들은 종래의 블럭이 가지고 있는 투수능을 증가시키기 위해 블럭에 상협하광식의 유공을 제작하였고, 종래 블럭에 비하여 투수능 뿐만 아니라 기계적 강도 또한 우수한 최적의 직경 비율을 갖는 상협하광식 유공을 포함하고 있을 뿐만 아니라, 산업폐기물을 함께 처리하여 제작함으로써 기존의 블럭 제품에 비해 장당 무게가 가벼우면서도, 압축강도와 휨강도가 우수하여 기계적 강도가 저하되지 않는 우수한 블럭을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 투수능을 증가시키기 위해 상협하광식의 유공이 포함되고, 산업폐기물을 혼합하여 제작함으로써 기계적 강도가 저하되지 않고, 제작비용이 저렴한 유공블럭 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 고령토 40~50중량% 및 점토 10~20중량%를 혼합하여 분쇄하는 단계; (b) 상기 고령토 및 점토 혼합물에 인조대리석분진 5~15중량%, 석탄회 10~20중량% 및 석분오니 10~20중량%를 혼합한 다음, 성형기로 성형하는 단계; (c) 상기 성형체를 절단기로 절단하는 단계; (d) 상기 절단된 성형체를 상협하광식의 유통공을 형성할 수 있도록 가압프레스로 가압하여 유공블럭을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 성형된 유공블럭을 50~150℃에서 40~50시간동안 건조시키고, 1,050~1,150℃에서 24시간동안 예열 및 소성한 다음, 냉각시켜 유공블럭을 제조하는 단계를 포함하는 유공블럭의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계의 가압프레스는 상협하광식의 유통공을 형성할 수 있는 몰드가 장착된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 상협하광식의 유통공은 윗면구멍직경:밑면구멍직경이 각각 5:10~18인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의하여 제조되고, 블럭(10) 내에 윗면구멍직경: 밑면구멍직경이 5:10~18인 상협하광식의 유통공(11)들이 수직으로 뚫려져 일정 간격을 두고 연속적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 유공블럭을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

고령토 40~50중량%와 점토 10~20중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물에 인조대리석분진 5~15중량%, 석탄회 10~20중량% 및 석분오니 10~20중량%를 혼합하여, 혼합물의 수분함량이 14~18%가 되도록 만든 다음, 진공압출성형기로 성형한다.

또한, 성형체의 형태는 무공상태로서 압출성형하였으며, 압출 후 성형체를 절단기를 이용하여 필요한 크기로 일차절단하고, 절단한 제품을 윗면의 유공직경:밑면의 유공직경이 5:10~18의 비율이 되도록 제작하고, 더욱 구체적으로는 윗면 유공의 직경이 5mm, 밑면의 유공의 직경이 10~18mm를 갖는 원뿔형태의 유공을 형성할 수 있는 몰드가 장착된 가압프레스로 약 120~180톤의 힘으로 가압하여 유공블럭을 성형한다. 이렇게 성형된 제품을 50~150℃에서 40~50시간 건조시킨 다음, 1,050~1,1150℃에서 24시간 예열 및 소성 후 냉각시켜서 유공블럭을 제조한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 본 발명에 따른 유공블럭의 제조
고령토 40중량%와 점토 20중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물에 인조대리석분진 10중량%, 석탄회 17중량%, 석분오니 13중량%를 혼합한 혼합물의 수분함량이 14~18%가 되도록하여 진공압출성형기로 성형하였다.
또한, 성형체의 형태는 무공상태로서 압출성형하였으며, 압출후 성형체를 절단기로 필요한 크기로 일차절단하였고, 절단한 제품을 윗면의 유공 5mm, 밑면의 유공 13.5mm를 갖는 원뿔형태의 유공을 형성할수 있는 몰드가 장착된 가압프레스로 약 150톤의 힘으로 가압하여 유공블럭을 성형하였다. 이렇게 성형된 제품을 50~150℃에서 45시간 건조시킨 다음, 1,100℃에서 24시간 예열 및 소성후 냉각시켜서 유공블럭을 제조하였다.
비교예 1
고령토 75중량%와 점토 25중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물을 수분함량이 14~16%가 되도록하여 진공압출성형기로 성형하였다.
또한, 성형체의 형태는 무공상태로서 압출성형하였으며, 압출후 성형체를 절단기로 필요한 크기로 절단하였고, 절단한 제품을 50~150℃에서 45시간 건조시킨 다음, 1,100℃에서 24시간 예열 및 소성후 냉각시켜서 무공블럭을 제조하였다.

삭제

비교예 2

고령토 75중량%와 점토 25중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물을 수분함량이 14~18%가 되도록하여 진공압출성형기로 성형하였다.

또한, 성형체의 형태는 무공상태로서 압출성형하였으며, 압출후 성형체를 절단기로 필요한 크기로 일차절단하였고, 절단한 제품을 윗면의 유공 5mm, 밑면의 유공 13.5mm를 갖는 원뿔형태의 유공을 형성할수 있는 몰드가 장착된 가압프레스로 약 150톤의 힘으로 가압하여 유공블럭을 성형하였다. 이렇게 성형된 제품을 50~150℃에서 45시간 건조시킨 다음, 1,100℃에서 24시간 예열 및 소성후 냉각시켜서 유공블럭을 제조하였다.
비교예 3
고령토 75중량%와 점토 25중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물을 수분함량이 14~18%가 되도록하여 진공압출성형기로 성형하였다.
또한, 성형체의 형태는 무공상태로서 압출성형하였으며, 압출후 성형체를 절단기로 필요한 크기로 일차절단하였고, 절단한 제품을 윗면의 유공 5mm, 밑면의 유공 17.5mm를 갖는 원뿔형태의 유공을 형성할수 있는 몰드가 장착된 가압프레스로 약 150톤의 힘으로 가압하여 유공블럭을 성형하였다. 이렇게 성형된 제품을 50~150℃에서 45시간 건조시킨 다음, 1,100℃에서 24시간 예열 및 소성후 냉각시켜서 유공블럭을 제조하였다.

비교예 4

고령토 70중량%와 점토 20중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물에 인조대리석분진 10중량%를 혼합한 혼합물의 수분함량이 14~18%가 되도록하여 진공압출성형기로 성형하였다.

또한, 성형체의 형태는 무공상태로서 압출성형하였으며, 압출후 성형체를 절단기로 필요한 크기로 일차절단하였고, 절단한 제품을 윗면의 유공 5mm, 밑면의 유공 13.5mm를 갖는 원뿔형태의 유공을 형성할수 있는 몰드가 장착된 가압프레스로 약 150톤의 힘으로 가압하여 유공블럭을 성형하였다. 이렇게 성형된 제품을 50~150℃에서 45시간 건조시킨 다음, 1,100℃에서 24시간 예열 및 소성후 냉각시켜서 유공블럭을 제조하였다.

삭제

비교예 5

고령토 40중량%와 점토 20중량%를 혼합분쇄한 후, 상기 고령토와 점토의 혼합물에 인조대리석분진 10중량%, 석탄회 17중량%, 유리슬러지 13중량%를 혼합한 혼합물의 수분함량이 14~18%가 되도록하여 진공압출성형기로 성형하였다.

삭제

실시예 2: 유공블럭의 기계적 강도 측정

다수의 구멍이 형성되면 구멍의 형태가 크기에 따라 소지가 심하게 응력을 받아 기계적 강도가 상당히 저하될 수 있어, 본 발명에 따른 상기 실시예 1 및 비교예 1~5에서 제작된 블럭의 기계적 강도를 측정하였다.

본 발명에 따른 블럭의 유공 크기의 변화에 따른 강도저하를 측정하기 위하여 CATIA-5R9로 모델링하고, ANSYS-7.0으로 최대응력해석을 하여 도 2와 같은 윗면직경과 밑면직경에 따른 상대적강도를 측정하였다.

도 2에 나타난 바와 같이, 블럭의 윗면구멍직경을 5mm로 고정하고 밑면 구멍직경을 5mm 에서 25mm까지 변화시킬 때의 상대강도를 살펴보면, 블럭의 밑면 직경이 17.5mm이하 일 때, 강도저하가 15%정도 일어나므로 블럭의 밑면구멍 직경을 17.5mm 이하로 하는 것이 적절하며, 이 강도 저하를 보정하기 위해 기존의 점토질 원료에 폐기물을 첨가하여 유공이 형성된 제품에서도 폐기물이 포함되지 않은 제품이 비하여 기계적 강도가 저하되지 않는다는 것을 확인하였다.

상기 표 1은 유공블럭의 강도증진을 위한 폐기물 포함에 관한 실시예 및 비교예를 정리한 것이다. 비교예 1 및 비교예 3을 비교해보면, 압축강도가 약 11%정도 저하되는 것으로, 이는 실시예 2의 최대응력 전산모사치와 비교적 잘 일치하는 것이다. 상협하광식의 유공에 의하여 압축강도 및 휨강도가 저하되는 것을 보강하기 위하여, 실시예 1과 같이 인조대리석분진 및 석탄회 27중량%, 석분오니 13중량%를 첨가한 유공블럭은 압축강도와 휨강도가 우수한 것으로 나타났다.

삭제

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 유공블럭은 상협하광식의 유통공을 가지고 있어, 종래 벽돌에 비하여 투수성이 매우 우수하며, 산업 폐기물을 혼합하여 제작함으로써 압축 강도 및 휨강도 등의 기계적 강도가 뛰어나, 도심 하천의 범람을 방지하며, 수자원의 유실을 방지할 수 있다. 또한, 산업폐기물을 이용하여 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

다음의 단계를 포함하는 유공블럭의 제조방법:

(a) 고령토 40~50중량% 및 점토 10~20중량%를 혼합하여 분쇄하는 단계;

(b) 상기 고령토 및 점토 혼합물에 인조대리석분진 5~15중량%, 석탄회 10~20중량% 및 석분오니 10~20중량%를 혼합한 다음, 성형기로 성형하는 단계;

(c) 상기 성형체를 절단기로 절단하는 단계;

(d) 상기 절단된 성형체를 상협하광식의 유통공을 형성할 수 있도록 가압프레스로 가압하여 유공블럭을 형성하는 단계; 및

(e) 상기 성형된 유공블럭을 50~150℃에서 40~50시간동안 건조시키고, 1,050~1,150℃에서 24시간동안 예열 및 소성한 다음, 냉각시켜 유공블럭을 제조하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 가압프레스는 상협하광식의 유통공을 형성할 수 있는 몰드가 장착된 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 상협하광식의 유통공은 윗면구멍직경: 밑면구멍직경이 5:10~18인 것을 특징으로 하는 방법.
삭제