KR102368694B1 - 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팽창 진주석, 팽창 질석, 무기질 바인더 및 물을 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 압출하는 압출단계, 상기 압출단계를 통해 제조된 압출물을 압축성형하는 압축성형단계 및 상기 압축성형단계를 통해 제조된 성형물을 건조하는 건조단계로 이루어진다.
상기의 과정을 통해 제조되는 친환경 경량블럭은 우수한 단열성, 내수성, 내마모성, 경량성 및 작업성을 나타내어, 벽돌, 보도블럭, 화분, 방음패널 및 내장재 등으로 적용할 수 있다.
상기의 과정을 통해 제조되는 친환경 경량블럭은 우수한 단열성, 내수성, 내마모성, 경량성 및 작업성을 나타내어, 벽돌, 보도블럭, 화분, 방음패널 및 내장재 등으로 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 블럭의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 단열성, 내수성, 내마모성, 경량성 및 작업성을 나타내어, 벽돌, 보도블럭, 화분, 방음패널 및 내장재 등으로 적용할 수 있는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 경량블럭은 건물이나 시설물의 벽체 내부에 매입되거나 벽체 표면에 부착되어 그 양측 간의 열전달을 차단 내지는 경감시키는 단열재로 사용되며, 가장 흔하게 사용되는 것으로는 유리섬유나 발포합성수지 재질의 단열재가 있으나, 유리섬유의 경우 단열성 및 내화성은 우수하나 제조공정 및 설치작업 중에 다량의 유리 분진이 발생하여 그 유해성이 문제가 되고 있고, 발포합성수지의 경우 가볍고 가격이 저렴하기는 하나 내화성이 매우 취약하며, 양자 모두 그 형태 및 구조적 특성으로 인해 외장용으로는 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 단점이 없는 단열재로서 석재나 점토와 같이 자연 채취되는 무기 광물질을 이용한 단열재가 사용되고 있으나, 통상적인 광물질 단열재는 생산원가가 높을 뿐 아니라 부피 대비 중량이 무거운 단점이 있었다.
또한, 상기의 성분 외에 황토 등을 이용하여 제조된 황토블럭으로 제조된 단열재가 제조되고 있으며, 황토는 인체에 유익한 원적외선을 복사하여 복사된 원적외선이 인체에 흡수되게 하므로 신진 대사작용을 원활하게 하고, 혈액순환을 활성화시켜 세포활동을 왕성하게 함으로써 노화방지, 신진대사의 촉진, 만성피로 등 각종 성인병예방에 효과가 있는 내장재가 제조되고 있으며, 황토블럭은 기계적 강도가 낮아 표면이 갈라지거나 떨어지고, 지속적인 먼지와 흙 부스러기를 발생시키는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 우수한 단열성, 내수성, 내마모성, 경량성 및 작업성을 나타내어, 벽돌, 보도블럭, 화분, 방음패널 및 내장재 등으로 적용할 수 있는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 팽창 진주석, 팽창 질석, 무기질 바인더 및 물을 혼합하는 원료혼합단계, 상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 압출하는 압출단계, 상기 압출단계를 통해 제조된 압출물을 압축성형하는 압축성형단계 및 상기 압축성형단계를 통해 제조된 성형물을 건조하는 건조단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료혼합단계는 팽창 진주석 100 중량부, 팽창 질석 20 내지 30 중량부, 무기질 바인더 10 내지 15 중량부 및 물 10 내지 15 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 팽창 진주석은 진주석을 900 내지 1200℃의 온도로 소성하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 팽창 질석은 질석을 700 내지 800℃의 온도로 소성하여 제조되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 무기질 바인더는 규산염 100 중량부, 물 5 내지 20 중량부, 젤라틴 15 내지 50 중량부 및 글리세린 1 내지 15 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 압축성형단계는 180 내지 220kgf/cm2의 압력으로 2 내지 4초 동안 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 압축성형단계와 상기 건조단계 사이에는 상기 압축성형단계를 통해 제조된 성형물을 40 내지 50℃의 온도에서 10 내지 15시간 동안 숙성시키는 저온숙성단계가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법은 우수한 단열성, 내수성, 내마모성, 경량성 및 작업성을 나타내어, 벽돌, 보도블럭, 화분, 방음패널 및 내장재 등으로 적용할 수 있는 친환경 경량블럭을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법은 팽창 진주석, 팽창 질석, 무기질 바인더 및 물을 혼합하는 원료혼합단계(S101), 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 압출하는 압출단계(S103), 상기 압출단계(S103)를 통해 제조된 압출물을 압축성형하는 압축성형단계(S105) 및 상기 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 건조하는 건조단계(S107)로 이루어진다.
상기 원료혼합단계(S101)는 팽창 진주석, 팽창 질석, 무기질 바인더 및 물을 혼합하는 단계로, 팽창 진주석 100 중량부, 팽창 질석 20 내지 30 중량부, 무기질 바인더 10 내지 15 중량부 및 물 10 내지 15 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기 팽창 진주석은 본 발명을 통해 제조되는 친환경 경량블럭의 주재료가 되는 성분으로, 진주석을 소성로에 투입하고 900 내지 1200℃의 온도로 소성하여 제조되며, 더욱 바람직하게는 진주석을 1100℃의 온도에서 50 내지 70분 동안 소성하되, 함수율이 9% 이하게 되도록 하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직한데, 진주석은 상기의 온도로 소성되면 대략 10 내지 20배로 팽창되며, 팽창된 진주석 내에는 미세 공간부가 다수 형성되어 우수한 경량성, 단열성, 내열성 및 방음성 등의 효과를 나타내게 된다.
상기 팽창 질석은 20 내지 30 중량부가 함유되며, 질석을 700 내지 800℃의 온도의 소성로에서 30 내지 60분 동안 소성하여 함수율이 9% 이하를 나타내도록 제조되는 것이 바람직한데, 본 발명을 통해 제조되는 친환경 경략블럭에 전자파차단, 방사선차단, 단열성, 방음성 및 수맥파차단 등의 효과를 부여하는 역할을 하며, 또한, 상기의 과정을 통해 제조되는 팽창 질석은 일종의 절연체로서 내부에 수많은 미세 공간부가 존재하여 전하를 축적시키고, 각종 레벨의 전위차를 형성할 수 있다.
상기의 과정을 통해 제조되는 팽창 질석은 30 내지 150㎛의 입자크기를 나타내는 것이 바람직한데, 팽창 질석의 입자크기가 30㎛ 미만이면 흡수력 및 이온교환능력이 미약하여, 절연성, 난연성의 만족할 만한수준을 얻기가 어려울 수 있고, 팽창 질석 분말의 입자크기가 150㎛를 초과하게 되면, 팽창 진주석 무기질 바인더 및 물 성분과 고르게 혼합되지 못해, 균일한 물성을 나타내는 경량블럭이 제공될 수 없다.
상기 무기질 바인더는 10 내지 15 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 경략블럭을 구성하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 결속시키는 역할을 하는데, 규산염 100 중량부, 물 5 내지 20 중량부, 젤라틴 15 내지 50 중량부 및 글리세린 1 내지 15 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 성분으로 이루어지는 무기질 바인더는 결속력 뿐만 아니라, 우수한 성형성을 부여하는 역할을 하는데, 성형성이 향상되면 팽창 진주석, 팽창 질석, 무기질 바인더 및 물로 이루어진 혼합물을 압출 한 후에 압축성형하여 용도에 따라 적정 두께의 판재 형태로 가공하는 것이 가능하며, 다단으로 복수의 성형롤러가 구비된 구조의 롤러성형장치에 의해 단계적으로 얇아지도록 가압하면서 원하는 두께의 제품으로 성형하는 방법도 적용할 수 있다.
즉, 상기의 성분으로 혼합된 재료를 성형롤러를 통해 이송 간에 가압하여 연속적으로 가공하므로, 제품 생산성이 향상되고 제품의 두께도 균일하게 되며, 상기와 같이 다단 설치된 성형롤러를 통해 반복적으로 혼합물을 가압하고 단계적으로 성형할 수 있으므로, 혼합물 혼화도 및 결합도가 균일하게 향상되고 제품 형태가 정확하게 성형될 수 있게 된다. 또한, 제조하고자 하는 경량블럭의 크기가 큰 경우에도 연속 성형을 통해 정확하고 균일한 성형이 이루어질 수 있다.
상기 압출단계(S103)는 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 압출하는 단계로, 상기 원료혼합단계(S101)를 통해 제조된 혼합물을 압출기로 압출하는 과정으로 이루어지는데, 상기와 같이 압출기를 통해 압출된 혼합물은 압출기 내에 구비된 회전 스크루 등을 통해 균일하게 혼합되며, 상기 압축성형단계(S105)에서 투입될 혼합물의 양을 조절하여 다양한 두께의 경량블럭이 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 압축성형단계(S105)는 상기 압출단계(S103)를 통해 제조된 압출물을 압축성형하는 단계로, 상기 압출단계(S103)를 통해 제조된 압출물을 180 내지 220kgf/cm2의 압력으로 2 내지 4초 동안 압축하는 과정으로 이루어지는데, 상기의 압력과 시간 동안 압축성형된 성형물은 밀도가 치밀해질 뿐만 아니라, 균일한 두께를 나타내게 된다.
상기 압축성형단계(S105)의 압력이 180kgf/cm2 미만이거나 압축시간이 2초 미만이면 상기와 같이밀도가 치밀하고 균일한 두께의 성형물을 제공할 수 없고, 상기 압축성형단계(S105)의 압력이 220kgf/cm2 를 초과하거나 압축시간이 4초를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 에너지를 허비하게 되는 것으로 바람직하지 못하다.
상기 건조단계(S107)는 상기 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 건조하는 단계로, 상기 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 건조로에 투입하여 200 내지 300℃의 온도로 30 내지 60분 동안 가열하는 과정으로 이루어진다.
상기의 과정으로 이루어지는 건조단계(S107)를 거치면, 상기 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물에 잔존하는 수분이 제거된다.
이때, 상기 성형물의 두께가 두터운 경우 내부까지 건조가 제대로 진행되지 못할 수 있기 때문에, 마이크로파에 의한 내부발열을 통해 추가 건조를 진행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압축성형단계(S105)와 상기 건조단계(S107) 사이에는 상기 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 40 내지 50℃의 온도에서 10 내지 15시간 동안 숙성시키는 저온숙성단계(S106)가 더 진행될 수도 있는데, 상기와 같이 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 숙성하는 과정이 진행되면, 상기 건조단계(S107)를 통해 성형물이 건조되는 과정에서 지나친 수축으로 인해 성형물이 형상이 뒤틀리는 형상 등이 억제될 뿐만 아니라, 열전도도나 압축강도 등이 개선되어 우수한 상품성을 나타내는 경량블럭을 제공할 수 있다.
또한, 상기 압축성형단계(S105)를 통해 제조된 성형물을 높은 온도에서 순간적으로 건조시키면 성형물에 함유되어 있던 물이 급속하게 증발하면서 기포를 형성시키거나 크랙을 발생시켜 경량블럭의 기계적 강도를 저하시킬 수 있는데, 상기의 저온숙성단계(S106)를 통해 상기의 문제를 해소할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 친환경 경량블럭의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 팽창 진주석의 제조
진주석을 1100℃ 온도의 소성로에서 60분 동안 소성하여 팽창 진주석을 제조하였다.
<제조예 2> 팽창 질석의 제조
질석을 750℃ 온도의 소성로에서 45분 동안 소성하여 팽창 질석을 제조하였다.
<실시예 1>
상기 제조예 1을 통해 제조된 팽창 진주석 100 중량부, 상기 제조예 2를 통해 제조된 팽창 질석 25 중량부, 무기질 바인더 12.5 중량부 및 물 12.5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 압출기로 압출한 후에 200kgf/cm2의 압력으로 3초 동안 압축성형하여 성형물을 제조하고, 제조된 성형물을 250℃의 온도로 45분 동안 가열하여 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 제조예 1을 통해 제조된 팽창 진주석 100 중량부, 상기 제조예 2를 통해 제조된 팽창 질석 25 중량부, 무기질 바인더 12.5 중량부 및 물 12.5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 압출기로 압출한 후에 200kgf/cm2의 압력으로 3초 동안 압축성형하여 성형물을 제조하고, 제조된 성형물을 45℃의 온도에서 12시간 동안 저온숙성한 후에, 저온숙성된 성형물을 250℃의 온도로 45분 동안 가열하여 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 친환경 경량블럭의 흡수율과 열전도율을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 흡수율은 KS F 4004 : 2003의 시험방법을 이용하여 측정하였으며, 열전도율은 KS L 9016 : 2005의 시험방법을 이용하여 측정하였다.}
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 경량블럭은 흡수과 열전도율이 낮은 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 친환경 경량블럭의 강도를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
<표 2>
상기 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 경량블럭은 우수한 압축강도를 나타내는 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법은 우수한 단열성, 내수성, 내마모성, 경량성 및 작업성을 나타내어, 벽돌, 보도블럭, 화분, 방음패널 및 내장재 등으로 적용할 수 있는 친환경 경량블럭을 제공한다.
S101 ; 원료혼합단계
S103 ; 압출단계
S105 ; 압축성형단계
S106 ; 저온숙성단계
S107 ; 건조단계
S103 ; 압출단계
S105 ; 압축성형단계
S106 ; 저온숙성단계
S107 ; 건조단계
Claims (7)
- 팽창 진주석, 팽창 질석, 무기질 바인더 및 물을 혼합하는 원료혼합단계;
상기 원료혼합단계를 통해 제조된 혼합물을 압출하는 압출단계;
상기 압출단계를 통해 제조된 압출물을 압축성형하는 압축성형단계; 및
상기 압축성형단계를 통해 제조된 성형물을 건조하는 건조단계;로 이루어지며,
상기 압축성형단계는 180 내지 220kgf/cm2의 압력으로 2 내지 4초 동안 이루어지고,
상기 압축성형단계와 상기 건조단계 사이에는 상기 압축성형단계를 통해 제조된 성형물을 40 내지 50℃의 온도에서 10 내지 15시간 동안 숙성시키는 저온숙성단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 원료혼합단계는 팽창 진주석 100 중량부, 팽창 질석 20 내지 30 중량부, 무기질 바인더 10 내지 15 중량부 및 물 10 내지 15 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 팽창 진주석은 진주석을 900 내지 1200℃의 온도로 소성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 팽창 질석은 질석을 700 내지 800℃의 온도로 소성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 무기질 바인더는 규산염 100 중량부, 물 5 내지 20 중량부, 젤라틴 15 내지 50 중량부 및 글리세린 1 내지 15 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팽창 진주석과 팽창 질석을 이용한 친환경 경량블럭의 제조방법.
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