KR20150125903A - 백화방지 및 차열성이 우수한 불투수 인조블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 백화방지 및 차열성이 우수한 새로운 형태의 인조블록 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록{Blooming preventing and heat shielding artificial-block}

본 발명은 인조블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 백화방지 및 차열성이 우수한 새로운 형태의 인조블록 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

시멘트 백화란 시멘트, 콘크리트 구조물 내에 존재하는 가용성 성분인 수산화칼슘, 알칼리 금속 등이 물에 용해되어 구조물의 표면으로 운반된 후 물이 증발되어 난용성염인 탄산칼슘 또는 가용성 알칼리 금속염의 형태로 석출되는 현상으로 흔히 백색을 나타내기 때문에 이 현상을 백화라 하며, 콘크리트 2차제품의 표면미관을 손상시키는 주요원인이 된다. 콘크리트의 백화현상은 시멘트에 물을 가하면 시멘트 중의 알라이트(Alite)와 벨라이트(Belite)와 같은 규산칼슘계 화합물이 물과 반응하여 규산칼슘 수화물을 형성하면서 응결, 경화과정을 거쳐 시간이 흐르면서 강도를 발현하게 된다. 이 규산칼슘 수화물의 생성과정에서 수산화칼슘이 생성되어 물에 용해된다. 이 수산화칼슘은 계속해서 시멘트의 다른 성분들과 반응하여 수화물을 생성하면서 경화되는 중요한 역할을 한다. 그러나 초기단계에서는 시멘트 경화체중에 존재하는 기공수에 녹아 있어 수산화칼슘의 포화용액을 생성하게 된다

또한, 콘크리트 백화현상은 수화반응의 초기단계에서는 반죽의 질기를 확보하기 위해 필요 이상으로 첨가된 물 때문에 대량의 자유수가 존재하게 되며, 이 물의 일부는 콘크리트의 표면부로 이동하여 증발되게 된다. 이 때 물이 증발하고 남은 자리를 시멘트 수화물이 채우는 과정에서 미세한 공극을 남기게 되는데 이러한 공극을 겔 공극과 모세관 공극이라 한다. 이러한 미세공극의 존재와 공극 중의 수산화칼슘 용액은 백화발생의 주요 원인으로 알려져 있다.

콘크리트의 백화를 저감하는 방법으로는 콘크리트의 수화조직을 치밀하게 하여 공극을 줄여주는 방법, 지방산염계 방수물질을 콘크리트 제조시 첨가하는 방법, 그리고 유기질계 도료나 침투성 발수제를 콘크리트 표면에 도포하는 방법 등으로 크게 구분할 수 있다. 이러한 기술로써 한국등록특허 제10-0981702호는 팔미트산염, 스테아린산염, 올레인산염과 같은 지방산염계 방수물질을 콘크리트에 첨가하여 방수성능을 부여하는 첨가제 형태의 백화방지제에 관한 것이 있고 또한, 한국등록공고 1992-000153호는 석고를 과량 첨가한 후 증기양생에 의해 수화초기에 팽창성 있는 에트린자이트(Ettringite) 광물을 많이 형성시켜 이의 팽창에 의해 콘크리트조직이 치밀해져 고강도를 발휘하게 되고 이로 인하여 모세관 공극을 줄여주어 백화의 원인 물질이 표면으로 이동하는 것을 막아주고, 백화방지 보조제로서 폴리비닐알코올, 알킬셀루로오즈, 카르복실 셀룰로오즈 및 메틸셀룰로오즈 중에서 1종 이상을 선택하여 첨가함으로써 고강도 콘크리트 제품의 백화방지를 하고 있다. 이러한 방수물질의 경우 시멘트와 이형재료로써 콘크리트의 모세관 공극을 완전히 충진하는 것은 불가능하며, 방수성능을 지속적으로 발휘하여 백화를 방지하기 위해서는 그 사용량이 증가하게 되고, 그에 따른 시멘트 경화체의 강도 발현에 악영향을 미친다는 단점이 있다.

그리고, 시멘트 소재의 블록의 경우, 내부에 물이 침투할 경우 시멘트와 물과의 화학반응에 의해 백화가 발생하는 바, 외부에 빗물이 블록에 침투를 막아주는 방법이 가장 좋으며, 또한, 기층부를 통해 올라오는 수분에 의해 표층면에 백화가 자주 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 지속적인 방수성능을 발휘하여 백화를 방지할 수 있는 새로운 시멘트 블록을 제조하고자 노력한 결과, 블록의 수분흡수율을 낮출 뿐만 아니라, 블록의 외부 및/또는 내부에서 침투하는 수분을 차단하여 백화를 방지시킬 수 있는 새로운 구조 형태의 시멘트계 인조 블록을 제공할 수 있으면서도, 적정 일사 반사율을 갖고, 차열 효과가 우수한 인조 블록을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록에 관한 것으로서, 기층; 제1표층, 경계층 및 제2표층을 포함하는 표층; 및 산화처리코팅층;이 차례대로 적층되어 형태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시로서, 본 발명의 인조블록은 기층과 표층의 두께비가 1 : 0.15 ~ 0.25 인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 표층은 제1표층, 경계층 및 제2표층의 두께비가 1 : 0.5 ~ 1.5 : 1 ~ 2.5인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시로서, 본 발명의 인조블록에 있어서, 상기 기층은 시멘트 100 중량부에 대하여, 세골재 350 ~ 500 중량부, 물 20 ~ 50 중량부 및 첨가제를 포함하며, 상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시로서, 본 발명의 인조블록에 있어서, 상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트를 혼합한 것으로서, 1 : 0.5 ~ 2 중량비로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 인조블록에 있어서, 상기 기층은 백화방지제를 포함하며 더 포함할 수 있으며, 상기 백화방지제는 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.2 ~ 2 중량부로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시로서, 상기 제1표층 및 제2표층은 시멘트 100 중량부에 대하여, 물 10 ~ 50 중량부, 백운석 30 ~ 600 중량부 및 동슬래그 100 ~ 200 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시로서, 상기 제1표층 및 제2표층은 산화철계 무기안료 및 산화크롬계 무기안료 중에서 선택된 1종 이상의 무기안료를 더 포함할 수 있으며, 상기 무기안료는 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 7 중량부로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시로서, 상기 제1표층 및 제2표층은 구형 알루미나 분말 및 폐액정유리를 더 포함할 수 있으며, 상기 구형 알루미나 분말은 평균직경 0.1 ~ 4 ㎛인 것을 특징으로 할 수 있으며, 그 사용량은 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2 중량부로 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 폐액정유리는 평균입도 1.5 ㎜ ~ 3 ㎜인 것을 특징으로 할 수 있으며, 그 사용량은 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 5 중량부로 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시로서, 상기 제1표층 및/또는 제2표층은 알칼리 금속수산화물, 무기안료, 감수제, 감수제, 보강제, 방청제 및 공기연행제(AE제) 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 일실시로서, 상기 산화처리 코팅액은 산화제, 불소계 발수제 및 이미다졸계 화합물을 포함하는 산화처리 코팅액으로 코팅시킨 것이며, 상기 산화처리 코팅액은 평균두께 0.1 ~ 5 ㎛ 및 평균직경 1 ~ 10 ㎛인 페액정유리를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 태양은 앞서 설명한 다양한 형태의 인조블록을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 기층용 모르타르를 몰드 내 투입한 후, 다져서 기층을 형성하는 1단계; 시멘트, 물, 백운석 및 동슬래그를 포함하는 제1표층 모르타르를 기층이 형성된 몰드 내 투입하되, 밀도향상제를 분사시키면서 투입하여 제1표층을 형성하는 2단계; 진동다짐을 수행하여 경계층을 형성하는 3단계; 시멘트, 물, 백운석 및 동슬래그를 포함하는 제2표층 모르타르를 경계층이 형성된 몰드 내 투입한 후, 진동다짐을 수행하여 제2표층을 형성시켜서 블록을 제조하는 4단계; 상기 블록의 표면을 물로 세척하여 블록 표면의 시멘트를 벗겨내는 5단계; 표면의 시멘트가 벗겨진 블록을 양생하는 6단계; 및 양생된 블록을 브러싱하는 7단계; 및 브러싱한 블록의 표면을 산화처리 코팅액으로 코팅시켜 산화처리 코팅층을 형성시키는 8단계;를 포함하는 것을 공정을 수행하여 제조한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 2단계의 밀도향상제는 물; 또는 물 및 백화방지제를 함유한 혼합액; 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 밀도향상제의 분사는 제1표층 모르타르의 일부가 몰드 내 투입된 후에, 몰드 내 투입되는 나머지 일부의 제1표층 모르타르에 밀도향상제를 분사시켜서 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 밀도향상제는 물 및 백화방지제를 함유한 혼합액으로서, 물 및 백화방지제를 1 : 0.1 ~ 0.7 중량비로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 밀도향상제는 제1표층 모르타르 내 시멘트 중량의 0.5% ~ 2%로 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 3단계는 상기 진동다짐은 열선이 내포된 프레스로 수행하며, 상기 프레스의 표면온도는 60℃ ~ 90℃인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2단계 및/또는 4단계의 상기 제1 표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르는 평균직경 0.1 ㎛ ~ 4 ㎛인 구형 알루미나 분말, 평균입도 1.5 ㎜ ~ 3 ㎜인 폐액정유리, 착색료, 알칼리 금속수산화물, 감수제, 백화방지제 및 공기연행제(AE 제) 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 6단계의 양생단계는 20℃ ~ 60℃에서 18 ~ 30 시간 동안 대기 양생 또는 20℃ ~ 60℃에서 1 ~ 4시간 증기 양생한 후, 건조를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서 상기 1단계부터 4단계는 15초 ~ 30초 내에 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 인조블록은 불투성이 우수한 바, 백화방지 효과가 우수할 뿐만 아니라, 차열성이 우수하며, 그 제조가 용이한 바, 상업성이 우수한 인조블록을 제공할 수 있으며, 폐유리 및/또는 폐액정유리를 재활용할 수 있는 친환경적인 제품을 제공할 수 있다.

도 1a ~ 도1c 각각은 본 발명의 인조블록의 단면에 대한 개략도이다.
도 2는 실시예에서 사용한 몰드 상판 및 몰드 하판을 찍은 사진이다.
도 3은 실시예에 따라 인조블록을 제조하는 실제 공정 각각을 찍은 사진이다.
도 4는 실시예 1~ 실시예 6에서 제조한 인조블록의 상단면을 찍은 사진이다.
도 5는 실험예 2에서 수행한 차열성 측정 실험에 대한 개략도이다.

이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명은 도 1a ~ 도 1c의 개략도로 나타낸 것과 같은 구조를 갖는 인조블록에 관한 것으로서, 기층(10); 및 제1표층(21), 경계층(23) 및 제2표층(25)을 포함하는 표층(20);의 구조를 갖을 수 있으며, 또는 상기 제2표층(25)의 일표면에 산화처리코팅층(40)을 갖을 수도 있으며, 또는 상기 제2표층(25)과 산화처리코팅층(40) 사이에 방수코팅층(30)을 더 포함하는 구조를 갖을 수도 있다.

본 발명의 인조블록은 상기 기층과 표층의 두께비가 1 : 0.15 ~ 0.25 인 것이, 바람직하게는 기층과 표층의 두께비가 1 : 0.16 ~ 0.24인 것이, 더욱 바람직하게는 1 : 0.18 ~ 0.22인 것이 좋으며, 이때, 표층의 두께비가 0.15 미만이면 블록의 표면 마모 또는 유색층이 벗겨지는 문제가 있을 수 있고, 표층의 두께비가 0.25를 초과하면 표층 성분상 블록의 내충격성이 오히려 약해지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 두께비를 갖는 것이 좋다.

그리고, 상기 표층은 제1표층, 경계층 및 제2표층으로 구분될 수 있는데, 상기 제1표층은 경계층 보다 밀도가 낮은 바, 경계층 및 제2표층으로부터 기층에 전달되는 충격을 완화시키는 역할을 하며, 상기 경계층은 기층, 제1표층 및 제2표층과 비교할 때, 밀도가 상대적으로 높은 층으로서, 제2표층으로부터 제1표층 또는 기층으로 스며드는 수분을 차단 또는 방지할 수 있고, 또한, 기층으로부터 제2표층으로 스며드는 수분을 차단 또는 방지하여 백화현상이 발생하는 것을 최소화 또는 방지할 수 있는 것이다.

상기 제1표층, 경계층 및 제2표층의 두께비는 1 : 0.5 ~ 1.5 : 1 ~ 2.5인 것이, 바람직하게는 1 : 0.8 ~ 1.5 : 1.2 ~ 2.5인 것이, 더욱 바람직하게는 1 : 1 ~ 1.5 : 1.5 ~ 2.5인 것이 좋다. 이때, 제1표층에 대하여, 경계층의 두께비가 0.5 미만이면 너무 얇아서 충분한 수분 차단 또는 방지 역할을 할 수 없을 수 있고, 경계층의 두께비가 1.5를 초과하면 상대적으로 제1표층의 두께가 너무 얇아서 외부로부터 발생하는 충격에 대한 흡수력이 떨어져서 기층이 충격이 커져서 블록의 기계적 강도를 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 경계층을 형성시키는 것이 좋다. 또한, 상기 제2표층이 제1표층에 대하여 두께비가 1 미만이면 블록 전체의 기계적 물성이 떨어질 뿐만 아니라, 인조블록의 차열성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으며, 상기 제2표층의 두께비가 2.5를 초과하면 상대적으로 제1표층 및 경계층의 두께가 너무 얇아져서 인조블록의 충격흡수력이 떨어지거나, 백화현상 방지 효과가 떨어질 수 있으므로, 상기 범위 내의 두께비로 형성시키는 것이 좋다.

본 발명의 인조블록은 제2표층(25)의 일표면 또는 방수코팅층(30)의 일표면에 항균 및 곰팡이 방지를 위해 산화처리 코팅층(40)을 포함할 수 있다.

이러한, 본 발명의 인조블록의 두께는 필요에 따라 적절하게 결정될 수 있는 것이므로 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 한국공업규격(KS)의 보차도용 블록의 기준에 따르는 것이 바람직하다.

이러한, 본 발명의 인조블록은 하기와 같은 방법을 통해서 제조할 수 있다.

본 발명의 인조블록은 기층을 형성하는 1단계; 제1표층을 형성하는 2단계; 경계층을 형성하는 3단계; 제2표층을 형성시켜서 블록을 제조하는 4단계; 블록 표면의 시멘트를 벗겨내는 5단계; 블록을 양생하는 6단계; 및 양생된 블록을 브러싱하는 7단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 인조블록을 제조하는 방법은 상기 7 단계 이후에, 방수층을 형성시키는 8-1 단계; 및/또는 산화처리코팅층을 형성시키는 8-2 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 1단계의 기층은 도 3의 a ~ c에 나타낸 바와 같이, 시멘트, 세골재, 물을 포함하는 기층용 모르타르를 사용하여 이를 몰드 내 기층 호퍼 등을 통해 투입한 후, 프레스 등으로 다져서 형성시킬 수 있다. 이때, 상기 기층용 모르타르는 시멘트 100 중량부에 대하여, 세골재 350 ~ 500 중량부 및 물 20 ~ 50 중량부를 포함하는 것이, 바람직하게는 시멘트 100 중량부에 대하여, 세골재 380 ~ 450 중량부 및 물 20 ~ 40 중량부를 포함하는 것이 좋다. 이때, 세골재가 350 중량부 미만이면 상대적으로 물의 양이 많아져서 기층 형성을 위한 다짐 또는 성형시 성형 프레스판에 골재가 늘어붙거나 성형성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 500 중량부를 초과하면 물과 시멘트양이 상대적으로 부족하여 골재가 전체적으로 건조하여 성형은 유리해지나, 양생 이후에 골재가 쉽게 깨지거나 부스럼 현상이 발생하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 그리고, 상기 물이 20 중량부 미만이면 모르타르의 수분량이 너무 적어서 시멘트와 세골재 등이 혼합이 잘 되지 않으며, 50 중량부를 초과하면 성형성이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

그리고, 상기 기층용 모르타르에 있어서, 상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트 중에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있으며, 혼합 사용시에는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트를 1 : 0.5 ~ 2 중량비로 사용하는 것이 좋으며, 상기 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 기층용 모르타르는 백화방지제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 백화방지제는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 팔미트산 또는 이의 염 6~10 중량%, 스테아르산 또는 이의 염10~14중량%, 올레산 또는 이의 염 11~15중량%, 팔미톨레산(palmitoleic acid) 또는 이의 염 3~7중량%, 리놀레산(linoleic acid) 또는 이의 염 2~6중량%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 2~6중량%, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 1~5중량%, 알킬벤젠술폰산 또는 이의 염 1~5중량%, 아미드(amide) 1~3중량%, 미리스트산(myristic acid) 또는 이의 염 0.5~1.5중량%, 폴리디메틸실록산 0.5~1.5중량%, 메틸셀룰로스 0.1~1중량%, 및 잔량으로 물을 포함하는 백화방지제를 사용할 수 있다.

상기 백화방지제에 있어서, 상기 스테아르산은 고급 지방산 중에서는 상당히 단단한 지방성분으로서 저온에서는 물에 용해되기 어려운 반면 강력한 피막성분을 형성할 수 있으며, 또한 방수 피막의 지속력을 향상시키는 기능을 가진다. 그러나 스테아르산만으로는 특히 겨울 동절기에 있어 액상(液狀)을 보호하기에는 곤란한 부분이 있다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 스테아르산 또는 이의 염은 10~14중량% 범위 내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 그리고, 상기 팔미트산의 특징은 스테아르산과 유사하나 융점이 스테아르산보다 약간 낮기 때문에 용액화(溶液化)할 경우 스테아르산과 원활하게 배합하게 되면 동절기에 사용할 경우의 안정성을 향상시킬 수 있다. 팔미트산은 스테아르산과 마찬가지로 강력한 방수피막을 형성할 수 있는 효과를 발휘한다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 팔미트산 또는 이의 염은 6~10 중량% 범위내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 또한, 상기 올레산은 스테아르산과 팔미트산에 비교하여 저온시의 액체안정성 및 발수성이 양호하다. 또한, 물에 용해되기 쉬우며 스테아르산, 팔미트산과 같이 물에 용해되기 어려운 경질 성분과 혼합될 경우 액의 안정성을 높일 수 있는 보조 역할을 수행한다. 상기 백화방지제 중에서 올레산 또는 이의 염은 11~15중량% 범위 내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 그리고, 미리스트산은 유화제(乳化劑)로서의 역할이 강하며 스테아르산, 팔미트산과 같은 경질(硬質) 지방산의 액상안정화 보조제 역할을 하고, 상기 시멘트 백화방지제 중에서 미리스트산 또는 이의 염은 0.5~1.5중량% 범위 내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 팔미톨레산 및 리놀레산은 불포화지방산으로서 발수기능을 발휘하는데 필요한 성분이다. 상기 시멘트 백화방지제 중에서 팔미톨레산 또는 이의 염 및 리놀레산 또는 이의 염은 각각 3~7중량% 및 2~6중량% 범위 내에서 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 그리고, 디에틸렌글리콜은 부동액(동결억제제)로서의 기능을 발휘하는데 필요한 성분이다. 상기 백화방지제 중에서 디에틸렌글리콜은 2~6중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 또한, 폴리옥시에틸렌, 알킬벤젠술폰산, 및 아미드는 기포성을 향상시켜 감수효과를 발휘하며, 또한, 믹싱 중의 골재들의 분산성 및 시멘트의 안전성 향상에 기여하게 된다. 상기 백화방지제 중에서 폴리옥시에틸렌, 알킬벤젠술폰산, 및 아미드는 각각 1~5중량%, 1~5중량%, 및 1~3중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 그리고, 폴리디메틸실록산은 방수피막구조를 형성하여 발수, 방수 성분으로서 기능을 발휘하는데 기여하게 된다. 상기 백화방지제 중에서 폴리디메틸실록산은 0.5~1.5중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 또한, 메틸셀룰로스는 블록탈형 직후의 보형성(保型性)을 유지하는 보조제로서 기능하게 된다. 상기 백화방지제 중에서 메틸셀룰로스는 0.1~1중량%로 사용하는 것이 상기 성능을 발휘하기에 바람직하다. 그리고, 상기 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 팔미톨레산, 리놀레산, 알킬벤젠술폰산, 미리스트산 각각은 금속이온과 염을 이룬 상태로 존재 가능하며, 상기 금속이온으로는 나트륨, 칼륨, 알미늄, 칼슘, 마그네슘 이온등이 바람직하다. 특히 팔미트산, 스테아르산, 올레산이 염을 이룰 경우 칼슘, 알미늄염이 바람직하다.

상기 기층용 모르타르에 있어서, 상기 백화방지제는 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.2 ~ 2 중량부로 사용하는 것이, 바람직하게는 0.5 ~ 1.2 중량부로 사용하는 것이 좋은데, 이때, 백화방지제의 사용량이 0.2 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 추가적으로 백화방지제를 첨가한 효과가 미비하고, 경계층에 의해 백화방지 효과가 충분할 수 있으므로 백화방지제를 2 중량부 초과하여 첨가하는 것은 비경제적이다.

다음으로 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 2단계의 제1표층은 도 3의 d ~ e에 나타낸 바와 같이, 제1표층 모르타르를 기층이 형성된 몰드 내 호퍼 등을 통해 투입하되, 밀도향상제를 분사시키면서 투입하여 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는 밀도향상제 분산시 시간차를 주어서, 구체적으로는 제1표층 모르타르의 일부가 몰드 내 투입(도 3의 d)된 후에, 몰드 내 투입되는 나머지 일부의 제1표층 모르타르에 밀도향상제를 분사시켜서 수행(도 3의 e)하여 제1표층을 형성시킬 수 있다. 그리고, 곧바로 프레스 등을 이용하여 진동다짐을 수행하여 제1표층의 상단면에 경계층을 형성(3단계)시킬 수 있다. 이와 같은 구조로 형성시킴으로써, 경계층은 제1표층과 제2표층 보다 상대적으로 밀도가 높으며, 상대적으로 제1표층 및 제2표층은 밀도가 낮게 된다. 그리고, 상기 진동다짐 수행시, 밀도향상제의 분산으로 인해 몰드 내 투입된 제1표층 모르타르는 점도가 낮아서 질퍽한 상태가 되어 진동다짐에 사용되는 프레스의 표면에 모르타르가 붙게 되는 문제가 있을 수 있다. 이를 방지하기 위해서 상기 프레스는 내부에 열선을 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 프레스의 표면온도를 60℃ ~ 90℃ 정도, 바람직하게는 60℃ ~ 80℃ 되게 하여 진동다짐을 수행함으로써, 제1표층 모르타르가 프레스 표면에 붙는 것을 최소화 또는 방지할 수 있다. 이때, 프레스 표면 온도가 60℃ 미만이면 제1표층 모르타르가 붙는 것을 방지하는 효과가 크게 떨어지며, 90℃를 초과하면 경제성이 떨어질 수 있다.

상기 2단계의 제1표층 모르타르의 성분은 하기 제2 표층 모르타르와 함께 설명을 한다. 그리고, 상기 밀도향상제는 물; 또는 물 및 백화방지제의 혼합액; 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 물 및 백화방지제의 혼합액을 혼합하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 물 및 백화방지제를 1 : 0.1 ~ 0.7 중량비로, 더 더욱 바람직하게는 물 및 백화방지제를 1 : 0.3 ~ 0.5 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 그리고, 상기 백화방지제는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 앞서 기층용 모르타르에서 사용하는 백화방지제, 즉, 팔미트산 또는 이의 염 6~10 중량%, 스테아르산 또는 이의 염10~14중량%, 올레산 또는 이의 염 11~15중량%, 팔미톨레산(palmitoleic acid) 또는 이의 염 3~7중량%, 리놀레산(linoleic acid) 또는 이의 염 2~6 중량%, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 2~6 중량%, 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 1~5 중량%, 알킬벤젠술폰산 또는 이의 염 1~5 중량%, 아미드(amide) 1~3 중량%, 미리스트산(myristic acid) 또는 이의 염 0.5~1.5 중량%, 폴리디메틸실록산 0.5~1.5 중량%, 메틸셀룰로스 0.1~1 중량%, 및 잔량으로 물을 포함하는 백화방지제를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 밀도향상제의 사용량은 제1표층 모르타르 내 시멘트 중량의 0.5% ~ 2%로, 바람직하게는 0.7% ~ 1.5%로 사용하는 것이 좋으며, 이때, 밀도향상제의 사용량이 제1표층 모르타르 내 시멘트 중량의 0.5% 미만이면 경계층의 밀도가 적절하게 높아지지 않아서 백화방지 효과가 떨어질 수 있고, 밀도향상제의 사용량이 제1표층 모르타르 내 시멘트 중량의 2%를 초과하면 그 사용량이 너무 많아서 건조시간이 너무 길어지고, 제1표층 모르타르가 생성되지 않는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내로 밀도향상제를 사용하는 것이 좋다.

다음으로 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 블록을 제조하는 4단계는 경계층을 형성시킨 후, 몰드 내에 제2표층 모르타르를 투입 및 진동다짐을 수행하여 제2 표층을 형성시켜서 블록을 제조할 수 있으며, 이는 제1표층 형성공정(도 3의 d 및 도 3의 f)과 동일한 공정을 통해 수행할 수 있으며, 다만, 경계층을 형성시키는 공정(도 3의 e)은 생략된다. 그리고, 4단계의 진동다짐은 열선이 없는 프레스를 이용하여 수행할 수도 있으며, 상기 3단계의 진동다짐과 동일한 방법으로 수행할 수도 있다.

상기 제2단계의 제1표층 모르타르와 제4단계의 제2표층 모르타르는 제조설비의 단순화를 위하여 동일한 조성을 갖는 모르타르를 사용할 수도 있으며, 본 발명의 인조블록의 백화방지 및 기타 물성 향상을 위하여 서로 다른 조성을 갖는 모르타르를 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르는 시멘트, 물, 백운석 및 동슬래그를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 시멘트 100 중량부에 대하여, 물 10 ~ 50 중량부, 백운석 30 ~ 600 중량부 및 동슬래그 100 ~ 200 중량부로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 시멘트 100 중량부에 대하여 물 20 ~ 35 중량부, 백운석 40 ~ 500 중량부 및 동슬래그 120 ~ 180 중량부로 포함할 수 있다. 이때, 물의 함유량이 10 중량부 미만이면 모르타르 성분 간에 혼합이 잘 되지 않고, 50 중량부를 초과하여 사용하면 성형성이 떨어지는 문제가 있으며, 특히, 제1표층 모르타르의 경우, 별도로 밀도향상제를 분사시켜 경계층을 형성시키는 바, 물의 함유량이 너무 많으면 경계층의 성형성이 크게 떨어지고, 제1표층과 경계층의 경계가 모호해져서 인조블록의 충격흡수성 등의 물성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 백운석을 30 중량부 미만으로 사용하면 상대적으로 물의 양이 많아져 성형시에 성형 프레스판에 골재가 늘어붙거나 성형성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 600 중량부를 초과하여 사용하면 물과 시멘트 양이 상대적으로 적어져서 골재가 전체적으로 건조하여 성형에는 유리할 수 있으나, 세척(washing) 과정에서 골재가 쉽게 떨어져나가는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 동슬래그를 100 중량부 미만으로 사용시 인조블록 표층면을 세척(washing) 가공시에 검은 골재가 모이지 않아 외관이 좋지 않을 수 있고, 200 중량부를 초과하여 사용하면 동슬래그 자체의 강도가 낮아 표층면에 강도에 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

그리고, 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르의 상기 시멘트는 당업계에서 일반적으로 사용하는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트 중에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있다.

그리고, 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용하는 무기안료를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 착색력이 강한 산화철계 무기안료 및 산화크롬계 무기안료 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상대 착색력(Relative tinting strength, EN12878에 의거한 테스트)가 95% ~ 105%인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 산화철계 무기 안료로는 Bayferrox 130C(Red), 318(Yellow), 330C(Black), 318(Black), 420(Yellow), 920G(Yellow), 965C(Brown), 413(Green), 2B(Blue) 및 TR-92(White) 등을 사용하는 것이 좋으며, 상기 산화크롬계 무기 안료로는 Chrom oxide green(Green) 등을 사용하는 것이 좋다.

상기 무기안료의 입자는 시멘트 입자의 10∼20 배의 크기를 가지는데, 이러한 입자의 크기 및 모양은 블록 제조시 작업성에 영향을 미칠 수 있으며, 무기안료의 입자 크기가 75㎛ ~ 3,000 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르에 있어서, 상기 무기안료의 사용량은 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 7 중량부로, 바람직하게는 0.5 ~ 5.5 중량부로 사용하는 것이 좋으며, 상기 무기안료의 혼합 및 사용량 조절에 따라 소비자가 원하는 다양한 색상의 구현이 가능하며, 일례로, 블루, 그린, 옐로, 세피아, 실버, 오렌지, 핑크, 진홍색, 퍼플, 프러시안블로, 바이올렛, 코발트 블루, 스카이블루, 브라운, 블랙, 그레이, 화이트 등의 색상을 구현이 가능하다.

또한, 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르는 차열성 향상을 위해 평균직경 0.1 ~ 4 ㎛인 구형 알루미나 분말을 더 포함할 수 있으며, 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2 중량부로, 바람직하게는 0.2 ~ 1.5 중량부로 포함할 수 있다. 이때, 그 사용량이 0.1 중량부 미만이면 차열성 향성 효과가 미비하고, 2 중량부를 초과하여 사용하더라도 차열성 향상 효과 증대가 크게 없고 가격이 비싸서 비경제적이므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 적절하다.

또한, 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르는 차열성 향상을 위해 평균입도 1.5 ㎜ ~ 3 ㎜인 폐액정유리를 더 포함할 수 있으며, 그 사용량은 시멘트 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 5 중량부로, 바람직하게는 0.5 ~ 3 중량부로 포함하는 것이 좋다. 이때, 그 사용량이 0.5 중량부 미만이면 차열성 향성 효과가 미비하고, 5 중량부를 초과하여 사용하면 눈부심을 발생시킬 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 적절하다. 이때, 상기 폐액정유리는 TV, PC 모니터, 핸드폰 등의 디스플레이, 유리기판의 폐재를 분쇄하여 얻을 수 있다. 일례를 들면, 폐액정 유리의 표면에 부착된 액정을 아세톤 등의 유기용제로 세척 및 회수한 다음 폐액정유리에 플라즈마 등을 조사하여 금속, 유기물 등의 물질을 분리시킨 다음, 폐액정유리를 파쇄 및 분쇄하여 얻을 수 있다.

그리고, 상기 구형 알루미나 분말 및/또는 폐액정유리는 제2표층 모르타르에만 사용하는 것이 유리하다.

또한, 상기 제1표층 모르타르 및/또는 제2표층 모르타르는 알칼리 금속수산화물, 감수제, 보강제, 방청제 및 공기연행제(AE제) 등 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 첨가제를 인조블록의 백화방지성, 차열성에 악영향을 주지 않는 범위 내에서 적정량 더 포함할 수도 있다.

상기 보강제로는 블록의 표면 강도를 높이기 위해 무기계 섬유, 유기계 섬유, 스크랩, 고탄력 고무강섬유, 유리섬유, 탄소섬유 등을 사용할 수 있고, 유기계 섬유로는 아라미드섬유, 폴리프로필렌섬유, 비닐론섬유, 나일론 등을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 방청제는 시멘트에 해사를 사용하던가 또는 염분을 함유한 물이나 흙과 접촉하면 염분이 시멘트 속에 흡수되는 것을 방지하기 위해 사용한다.

앞서 설명한 1단계부터 4단계의 공정은 자동화설비(예를 들어, 도 2 및 도 3의 사진 참조)를 통해 수행시간은 15초 ~ 1분 정도 소요될 수 있으며, 바람직하게는 15초 ~ 30초, 더욱 바람직하게는 18초 ~ 25초 정도 소요될 수 있다.

다음으로 5단계에 대하여 설명을 하면, 5단계는 상기 4단계에서 제조한 블록의 표면을 물로 세척하여 블록 표면의 시멘트를 벗겨내는 공정으로, 도 3의 f와 같은 방법으로 수행할 수 있다.

다음으로 6단계는 양생하는 공정으로서, 당업계에서 일반적으로 사용하는 양생방법을 사용하여 수행할 수 있으나, 바람직하게는 20℃ ~ 60℃에서 18 ~ 30 시간 동안 대기 양생 또는 20℃ ~ 60℃에서 1 ~ 4시간 증기 양생한 후, 건조를 수행할 수 있다. 이때 양생 온도는 인조블록의 색상에 영향을 미치는데 양생 온도가 높을수록 낮은 증기 압력이나 대기 중에서 양생하는 것보다 색의 강도가 낮기 때문에, 최적의 색상을 구현하기 위해선 상기 범위 내에서 양생을 수행하는 것이 좋다.

다음으로, 양생된 블록을 브러싱하는 7단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 인조블록을 제조하는 방법은 상기 7 단계 이후에, 방수층을 형성시키는 8-1단계; 및/또는 산화처리코팅층을 형성시키는 8-2단계;를 포함할 수 있다.

상기 방수층 형성시 사용하는 방수제는 당업계에서 사용하는 일반적인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 염화칼슘, 규산소다, 규산질 분말 등의 무기질계나, 지방산, 금속비누류, 파라핀, 아스팔트 등의 유제, 수지유제, 수용성유제, 고무유제 등 유기질계 방수제를, 더욱 바람직하게는 산화처리코팅층과의 접착성 또는 코팅성을 고려하여 모르타르와의 상용성을 고려하여 파라핀, 아스팔트 등의 유제 또는 고무유제를 사용하는 것이 좋다.

그리고, 상기 산화처리코팅층은 산화제, 불소계 발수제 및 이미다졸계 화합물을 포함하는 산화처리 코팅액으로 코팅시켜서 형성시킬 수 있으며, 구체적으로는 산화처리 코팅액은 상기 산화제 5 ~ 15 중량%, 상기 불소계 발수제 3 ~ 8 중량% 및 상기 이미다졸계 화합물 85 ~ 92 중량%를 포함하는 것이 좋다. 이때, 상기 산화제의 함유량이 15 중량%를 초과하면 인조블록의 표면이 변색될 수 있다. 그리고, 상기 불소계 발수제가 3 중량% 미만이면 곰팡이 등의 발생 방지 효과가 미비할 수 있고, 8 중량%를 초과하여 사용하더라도 곰팡이 방지 효과 상승이 없으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 그리고, 사기 이미다졸계 화합물의 사용량은 다른 성분들의 사용량에 의해 상대적으로 정해진 값이다.

또한, 상기 산화처리코팅층은 인조블록의 야간 시인성 향상, 미관 향상 및 차열성 향상을 위해 평균입도 0.01 ㎜ ~ 0.5 ㎜인 폐액정유리를 적정량 더 포함할 수도 있다. 이때, 상기 폐액정유리의 평균두께 및 평균직경이 너무 크면, 산화처리 코팅층의 표면이 울통불퉁하게 되고, 코팅층이 고르지 못할 수 있으므로 상기 두께 및 평균직경을 갖는 것을 사용하는 것이 좋다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

[ 실시예 ]

실시예 1 : 인조블록 제조

(1) 기층용 모르타르 준비

시멘트 100 중량부에 대하여, 물 24.5 중량부, 세골재 417.6 중량부, 백화방지제(MSP-20) 0.78 중량부를 혼합하여 기층용 모르타르를 제조하였다.

이때, 상기 백화방지제는 팔미트산 8중량%, 스테아르산 12중량%, 올레산 13중량%, 팔미톨레산 5중량%, 리놀레산 4중량%, 디에틸렌글리콜 4중량%, 폴리옥시에틸렌 3중량%, 알킬벤젠술폰산 나트륨 3중량%, 아미드(amide) 2중량%, 미리스트산 1중량%, 폴리디메틸실록산 1중량%, 메틸셀룰로스 0.5중량%, 및 40.5 중량%의 물을 포함한다.

(2) 표층용 모르타르 준비

백색 시멘트(백색도가 92.5이고, 밀도가 3.05 g/㎤, 비표면적이 3490 ㎠/g, 1d에서의 압축강도 14.1 N/㎟, 유니온시멘트 제품)의 100 중량부에 대하여, 백운석 331.8 중량부, 동슬래그 150.4 중량부, 안료 Bayferrox 920(yellow) 0.99 중량부, 안료 Bayferrox 965(brown) 0.99 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 1 kg 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.72 kg을 혼합하여 표층용 모르타르를 준비하였다.

(3) 산화코팅액의 준비

산화제인 과산화수소 5.2 중량%, 불소계 발수제 6.4 중량% 및 이미다졸계 화합물 88.4 중량%를 포함하는 산화코팅액을 준비하였다.

(4) 인조블록의 제조

상기 기층용 모르타르, 표층용 모르타르 및 산화코팅액을 사용하여 도 2에 사진으로 나타낸 몰드를 사용하여 인조블록을 아래와 같이 제조하였다.

상기 기층용 모르타르 52 kg을 기층 호퍼를 통해서, 20㎝×20㎝×10㎝ 크기(가로×세로×깊이) 조가 12개 있는 하층몰드(도 2 및 및 도 3의 a~b 사진 참조)에 투입한 다음, 도 3의 c와 같이 프레스로 다져서 기층을 형성시켰다.

다음으로, 도 3의 d와 같이 상기 표층용 모르타르 10 kg을 표층 호퍼를 통해 기층이 형성된 몰드에 일부 투입한 다음, 도 3의 e와 같이, 표층용 모르타르의 나머지 일부를 표층 호퍼가 돌아오면서 몰드에 투입할 때, 이와 동시에 밀도향상제를 투입되는 표층용 모르타르에 분사시켰다.

이때, 상기 밀도향상제는 물 및 백화방지제를 1 : 0.42 중량비로 혼합한 용액이며, 상기 백화방지제는 상기 기층용 모르타르 제조시 사용한 백화방지제와 동일한 것을 사용하였다. 그리고, 밀도향상제의 투입량은 상기 표층용 모르타르 제조에 사용된 시멘트 중량의 1.2%였다.

다음으로, 표면온도 75℃의 프레스로 진동다짐을 수행(도 3의 f 참조)하여 기층, 제1표층 및 경계층을 형성시켰다.

다음으로, 상기 경계층이 형성된 표면에 상기 표층용 모르타르 10 kg을 도 3의 d 및 도 3의 f와 같이, 표층 호퍼를 통해 투입한 다음, 프레스로 진동다짐을 수행하여 제2표층을 형성시켜서 블록을 제조하였다.

다음으로, 도 3의 g와 같이, 프레스와 하부 몰드를 상승 및 탈형시켜서 기층-제1표층-경계층-제2표층이 형성된 블록을 제조하였다.

다음으로, 상기 블록의 표면을 물로 세척하여 블록 표면의 시멘트를 벗겨낸 후, 이를 30℃ ~ 35℃에서 대기 양생 및 건조시켰다. 양생 전 블록 1개당 무게는 6㎏이었으며, 양생 후 무게는 5.3㎏이였다.

다음으로, 양생된 블록을 브러싱한 다음, 상기 산화처리 코팅액을 코팅시켜서 산화처리 코팅층을 형성시켜서 인조블록을 제조하였다.

제조한 인조블록은 기층(5cm)-제1표층(0.22cm)-경계층(0.27cm)-제2표층(0.51cm)-산화처리코팅층(15㎛)였다. 그리고, 제조한 인조블록의 상단면 사진을 도 4의 a에 나타내었다. 도 4의 a를 보면 오렌지(orange) 계통의 인조블록을 제조하였음을 확인할 수 있다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 실시예 1의 표층모르타르 대신 보통 포틀랜트 시멘트 100 중량부에 대하여, 백운석 325 중량부, 동슬래그 155.1 중량부, 안료 Bayferrox 920(yellow) 3.97 중량부, 안료 Bayferrox 965(brown) 0.51 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 0.95 kg 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.58 kg을 혼합하여 제조한 표층 모르타르를 사용하였다.

제조한 인조블록은 기층(5.1cm)-제1표층(0.23cm)-경계층(0.26cm)-제2표층(0.50cm)-산화처리코팅층(15.2㎛)였다. 그리고, 제조한 인조블록의 상단면 사진을 도 4의 b에 나타내었다. 도 4의 b를 보면 엘로우(yellow) 계통의 인조블록을 제조하였음을 확인할 수 있다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 실시예 1의 표층모르타르 대신 백색 시멘트 100 중량부에 대하여, 백운석 340.2 중량부, 동슬래그 142.5 중량부, 안료 Bayferrox 318(Black) 0.51 중량부, 안료 Bayferrox 920(yellow) 1 중량부, 안료 Bayferrox 965(brown) 1.5 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 1.10 kg 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.45 kg을 혼합하여 제조한 표층 모르타르를 사용하였다.

제조한 인조블록은 기층(5cm)-제1표층(0.21cm)-경계층(0.26cm)-제2표층(0.53cm)-산화처리코팅층(15.5㎛)였다. 그리고, 제조한 인조블록의 상단면 사진을 도 4의 c에 나타내었다. 도 4의 c를 보면 브라운(brown) 계통의 인조블록을 제조하였음을 확인할 수 있다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 실시예 1의 표층모르타르 대신 백색 시멘트 100 중량부에 대하여, 백운석 370 중량부, 동슬래그 140 중량부, 안료 Bayferrox 318(Black) 0.51 중량부, 안료 Bayferrox 920(yellow) 1 중량부, 안료 Bayferrox TR(white) 1.98 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 1 kg 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.71 kg을 혼합하여 제조한 표층 모르타르를 사용하였다.

제조한 인조블록은 기층(4.9cm)-제1표층(0.22cm)-경계층(0.25cm)-제2표층(0.52cm)-산화처리코팅층(15.3㎛)였다.그리고, 제조한 인조블록의 상단면 사진을 도 4의 d에 나타내었다. 도 4의 d를 보면 화이트(white) 계통의 인조블록을 제조하였음을 확인할 수 있다.

실시예 5

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 실시예 1의 표층모르타르 대신 보통 포틀랜트 시멘트 100 중량부에 대하여, 백운석 320 중량부, 동슬래그 170 중량부, 안료 Bayferrox 318(Black) 4.78 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 0.87 kg 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.50 kg을 혼합하여 제조한 표층 모르타르를 사용하였다.

제조한 인조블록은 기층(5cm)-제1표층(0.23cm)-경계층(0.26cm)-제2표층(0.51cm)-산화처리코팅층(15.2㎛)였다. 그리고, 제조한 인조블록의 상단면 사진을 도 4의 e에 나타내었다. 도 4의 e를 보면 블랙(black) 계통의 인조블록을 제조하였음을 확인할 수 있다.

실시예 6

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 실시예 1의 표층모르타르 대신 보통 포틀랜트 시멘트 100 중량부에 대하여, 백운석 330.2 중량부, 동슬래그 150 중량부, 안료 Bayferrox 318(Black) 1 중량부, 안료 Bayferrox TR(white) 1.98 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 1.15 kg 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.88 kg을 혼합하여 제조한 표층 모르타르를 사용하였다.

제조한 인조블록은 기층(5cm)-제1표층(0.22cm)-경계층(0.27cm)-제2표층(0.51cm)-산화처리코팅층(15.2㎛)였다. 그리고, 제조한 인조블록의 상단면 사진을 도 4의 f에 나타내었다. 도 4의 f를 보면 그레이(grey) 계통의 인조블록을 제조하였음을 확인할 수 있다.

실시예 7

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 실시예 1의 기층용 모르타르 및 표층용 모르타르 대신 하기의 기층용 모르타르 및 표층용 모르타르를 이용하여 기층(5cm)-제1표층(0.26cm)-경계층(0.22cm)-제2표층(0.50cm)-산화처리코팅층(15.1㎛) 구조를 갖는 오렌지(orange) 계통의 인조블록을 제조하였다.

기층용 모르타르는 시멘트 100 중량부에 대하여, 물 30 중량부, 세골재 460 중량부, 백화방지제(MSP-20) 0.85 중량부를 혼합하여 기층용 모르타르를 제조한 것을 사용하였다.

그리고, 표층용 모르타르는 백색 시멘트(백색도가 92.5이고, 밀도가 3.05 g/㎤, 비표면적이 3490 ㎠/g, 1d에서의 압축강도 14.1 N/㎟, 유니온시멘트 제품)의 100 중량부에 대하여, 백운석 420 중량부, 동슬래그 125 중량부, 안료 Bayferrox 920(yellow) 1.12 중량부, 안료 Bayferrox 965(brown) 0.95 중량부, 평균직경 0.5 ~ 2㎛인 구형 알루미나 분말 1 중량부 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리 1.72 중량부를 혼합하여 표층용 모르타르를 준비하였다.

비교예 1 : 인조블록의 제조

백시멘트 100 중량부에 대하여, 제강 슬래그 골재 415 중량부, 혼화제인 MSP-20(밀도 1.045~1.075, pH 9~12, 마치다코포레산 주식회사) 1.4 중량부 및 물 42 중량부를 혼합하여 기층 모르타르를 제조하였다.

다음으로 백시멘트 100 중량부에 대하여, 모래(2.5 ~ 10mm) 190 중량부 MSP-20 0.8 중량부, 물 20 중량부, 안료 Bayferrox 130C(PR-101) 0.4 중량부 및 안료 Bayferrox 965C(PY-42) 0.5 중량부를 혼합하여 표층 모르타르를 제조하였다.

상기 기층 모르타르 및 표층 모르타르를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 인조블록을 제조하되, 경계층을 형성시키지 않았으며, 표층을 단층으로 제조함으로써, 기층(5cm)-표층(1cm)-산화처리코팅층(15㎛)인 인조블록을 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 오렌지색의 인조블록을 제조하되, 제1표층 형성시, 밀도향상제를 투입하지 않음으로써, 기층(5cm)-제1표층(0.49cm)-제2표층(0.51cm)-산화처리코팅층(15.2㎛)인 인조블록을 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 오렌지색의 인조블록을 제조하되, 제1표층 및 경계층 형성을 위한 표층 모르타르를 15kg 사용하고, 제2표층 형성시에는 표층 모르타르를 5 kg 사용하여 기층(5cm)-제1표층(0.44cm)-경계층(0.37cm)-제2표층(0.18cm)-산화처리코팅층(15㎛)인 인조블록을 제조하였다.

비교예 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 오렌지색의 인조블록을 제조하되, 제1표층 및 경계층 형성을 위한 표층 모르타르를 5kg 사용하고, 제2표층 형성시에는 표층 모르타르를 15 kg 사용하여 기층(5cm)-제1표층(0.22cm)-경계층(0.19cm)-제2표층(0.60cm)-산화처리코팅층(15㎛)인 인조블록을 제조하였다.

비교예 5

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 오렌지색의 인조블록을 제조하되, 제1표층 및 경계층 형성을 위한 밀도향상제를 표층 모르타르 내 시멘트 함유량의 0.3%만 사용하여, 기층(5cm)-제1표층(0.35cm)-경계층(0.10cm)-제2표층(0.53cm)-산화처리코팅층(15㎛)인 인조블록을 제조하였다.

비교예 6

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 오렌지색의 인조블록을 제조하되, 제1표층 및 경계층 형성을 위한 다짐공정시, 표면온도 40℃의 프레스로 진동다짐을 수행(도 3의 f 참조)하여 기층, 제1표층 및 경계층을 형성시킨 후, 실시예 1과 동일한 후속 공정을 수행하여, 기층(5cm)-제1표층(0.24cm)-경계층(0.26cm)-제2표층(0.50cm)-산화처리코팅층(15.1㎛)의 인조블록을 제조하였다.

실험예 1 : 물성 평가 실험

상기 실시예에서 제조한 인조블록의 휨강도 및 수분흡수율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 각각 나타내었다.

상기 휨강도 측정은 KS F 4419:2001에 의거하여 측정하였으며, 휨강도 측정은 콘크리트 휨강도 시험기(C090-07N)을 사용하였고, KS F 4419:2001에 의거할 때, 불투성 블록(또는 인터로킹 블록)은 휨강도 5.0 MPa 이상을 만족해야 한다.

그리고, 상기 수분흡수율은 2 cm 깊이로 물이 담긴 수조에 인조블록의 기층이 아래를 향하도록 6 시간 동안 담지시킨 후, 인조블록의 무게 변화를 통해서 측정하였으며, 무게 변화가 큰 것은 인조블록 자체가 수분을 다량 흡수한 것을 의미한다.

수분흡수율 측정은 KS F 4419:2001에 의거하여 휨 강도 시험이 끝난 후, 1매의 시료에서 2개의 시험편을 취하여 시험편의 절건 무게와 표건 무게를 구하였으며,

또한, 사진 촬영용 조명을 광원으로 흐리게 한 실내에서 제조한 인조블록의 표면으로부터 3 m 떨어진 대각선 30°방향에서 빛을 조사하여 인조블록의 표면이 반짝이는지 여부로 반짝임을 관능평가를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 인조블록에 3kg의 강구를 낙하시켜서 파괴시 낙하횟수를 측정하여 내충격성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 낙하횟수가 1회이면 나쁨, 낙하횟수가 2∼3회이면 보통, 4회 이상이면 우수이다.

구분	휨강도(MPa)	수분흡수율(%)	반짝임 평가	내충격성
실시예 1	5.8	4.1	○	우수
실시예 2	5.9	3.0	○	우수
실시예 3	6.0	4.3	○	우수
실시예 4	6.1	5.2	○	우수
실시예 5	5.7	4.2	○	우수
실시예 6	5.6	4.4	○	우수
실시예 7	5.8	5.0	○	우수
비교예 1	5.1	7.6	×	우수
비교예 2	5.2	8.8	○	우수
비교예 3	5.4	7.3	○	보통
비교예 4	5.3	7.7	○	보통
비교예 5	5.5	7.9	○	우수
비교예 6	5.4	6.2	○	나쁨
1) 휨강도 = (3pl)/(2bd2)이며, 상기 l은 지점간 거리, b는 지점간에 직각 방향의 평균나비이고, p는 시험기가 나타낸 최대 파괴 하중(N)이며, d는 블록의 평균두께이다. 2) 수분흡수율 = (mp-m1)/m1×100(%)이며, 상기 mp는 인조블록의 물에 담지 전 무게이고, m1은 인조블록을 물에 6시간 담지시킨 후의 무게이다.

상기 표 1의 실험결과를 통하여, 본 발명의 실시예 1 ~ 7의 인조블록이 비교예 1 ~ 6의 인조블록과 비교할 때, 휨 강도, 내충격성 등의 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 반짝임 등을 통한 시인성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 비교예 1의 경우, 수분흡수율이 매우 높았으며, 특히, 경계층이 형성되지 않은 비교예 2는 수분흡수율이 7%로 실시예 1 ~ 실시예 6에 비하여 상대적으로 매우 높은 결과를 보였다. 이는 표층에 경계층이 형성되어 있는 실시예 1 ~ 실시예 7의 경우, 기층으로부터 제2경계층으로의 수분, 즉 물이 이동이 막혀서 제2경계층에 물이 흡수되지 않았기 때문임을 확인할 수 있었다. 그리고, 이를 통해서 본 발명의 인조블록이 백화현상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 표층이 제1표층에 대하여 제2표층의 두께비가 1 : 0.5 미만인 비교예 3 및 표층이 제1표층에 대하여 제2표층의 두께비가 1 : 2.5를 초과한 비교예 4 의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 휨강도 및 내충격성이 떨어지는 결과를 보였으며, 특히, 비교예 4의 경우, 제2표층이 제1표층 및 경계층에 비해 상대적으로 두껍고, 그 결과, 경계층이 얇아질 수 밖에 없어서 수분흡수율이 높은 결과를 보였다.

또한, 제1표층에 비해 경계층이 너무 얇은 비교예 5의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 수분흡수율이 너무 높았으며, 백화방지 효과가 크게 저조할 것으로 판단된다. 그리고, 프레스의 온도가 60℃ 미만인 비교예 6의 경우, 경계층 형성을 위한 밀도향상제 투입으로 인해 질퍽해진 모르타르가 프레스에 달라 붙어서 경계층이 고르게 형성되지 못한 채로 제2표층이 형성되었고, 그 결과, 경계층과 제2표층 사이에 미세한 빈 공간이 일부 발생하여 내충격성이 크게 떨어지는 결과를 보인 것으로 판단된다.

실험예2 : 차열성 평가 실험

상기 실시예에서 제조한 인조블록의 차열성 평가 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

차열성 평가는 도 5에 개략도로 나타낸 방법으로 실내에서 투광실험을 실시하여, 인조블록의 온도저감효과를 검증하였다. 구체적으로는 실험실 온도 25℃ (±2℃) 및 상대습도 60%(±5%) 하에서 실험을 수행하였으며, 실시예 및 비교예의 인조블록 각각을 도 5의 A와 같이 시험장치에 설치한 다음 열전선을 표면에 설치하였다. 다음으로 시험체의 단열재(도 5의 A 참조) 사이에 알루미늄 테이프를 붙친 다음, 빔램프(120W)를 쏘여서 온도변화를 30분 간격으로 측정하였으며, 210분 후에 아스팔트로 제조한 블록의 중앙표면온도가 60℃가 되도록 설정하였다.

그리고, 상기 아스팔트는 H사의 아스팔트 AP제품을 실시예의 인조블록과 동일 크기 및 두께로 제조한 것을 사용하였다.

구분 (℃)	초기	30분	60분	90분	120분	150분	180분	210분
실험실온도	20	20.3	20.4	20.5	20.6	20.6	20.6	20.5
실시예 1	19.9	31.2	37.1	39.5	43.6	45.2	46.3	47.3
실시예 2	20	31.5	36.9	38.8	43.2	44.9	45.7	46.5
실시예 3	20	32.4	39.3	43.7	46.1	46.7	47.8	48.9
실시예 4	19.9	30.3	35.4	38.1	40.5	41.7	42.9	43.7
실시예 5	20.1	34.7	41.6	44.3	45.4	47.3	48.5	49.7
실시예 6	20.1	32.6	38.5	42.9	44.3	46.1	47.2	48.6
아스팔트	20	39.0	46.6	50.8	55.5	57.4	58.6	60.0
비교예 1	20	34.0	42.9	46.7	48.2	50.3	51.7	53.6

상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 본 발명의 인조블록(실시예 1 ~ 실시예 6)은 비교예 1 및 아스팔트로 제조한 블록 보다 시간별 표면 온도가 크게 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이를 통하여 본 발명의 인조블록이 차열성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.

10 : 기층 20 : 표층 21 : 제1표층
23 : 경계층 25 : 제2표층 30 : 방수층
40 : 산화방지코팅층

Claims (7)

1. 기층; 제1표층, 경계층 및 제2표층을 포함하는 표층; 및 산화처리코팅층;이 차례대로 적층되어 있으며,
   상기 기층과 표층의 두께비가 1 : 0.15 ~ 0.25이고,
   상기 표층은 제1표층, 경계층 및 제2표층의 두께비가 1 : 0.5 ~ 1.5 : 1 ~ 2.5이며,
   상기 기층은 시멘트 100 중량부에 대하여, 세골재 350 ~ 500 중량부, 물 20 ~ 50 중량부 및 첨가제를 포함하는 모르타르로 형성시킨 것이며, 상기 첨가제는 백화방지제를 포함하며, 상기 백화방지제는 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.2 ~ 2 중량부로 포함하고,
   상기 제1표층 및 제2표층은 시멘트 100 중량부에 대하여, 물 10 ~ 50 중량부, 백운석 30 ~ 600 중량부 및 동슬래그 100 ~ 200 중량부를 포함하는 모르타르(mortar)로 형성시킨 것이고,
   상기 기층, 제1표층 및 제2표층 각각의 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
   상기 제1표층 및 제2표층은 평균직경 0.1 ~ 4 ㎛인 구형 알루미나 분말; 및 평균입도 1.5 ~ 3 ㎜인 폐액정유리; 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트 및 백색 시멘트를 1:0.5 ~ 2 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제1표층 및 제2표층은 산화철계 무기안료 및 산화크롬계 무기안료 중에서 선택된 1종 이상의 무기안료를 더 포함하며,
   상기 무기안료는 상기 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 7 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 백화방비 및 차열성이 우수한 인조블록.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 제1표층 및 제 2표층은 알칼리 금속수산화물, 감수제, 감수제, 보강제, 방청제 및 공기연행제 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 산화처리 코팅층은 산화제, 불소계 발수제 및 이미다졸계 화합물을 포함하는 산화처리 코팅액으로 코팅시킨 것을 특징으로 하는 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 산화처리 코팅액은 평균두께 0.1 ~ 5 ㎛ 및 평균직경 1 ~ 10 ㎛인 페액정유리를 더 포함하는 것을 특징을 하는 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 구형 알루미나 분말은 제1표층 및 제2표층 각각의 시멘트 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2 중량부로, 상기 폐액정유리는 시멘트 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 5 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 백화방지 및 차열성이 우수한 인조블록.

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