TW201600677A - 磚型結構製品及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種磚型結構製品，特別是一種生態磚之製品，可供進行植栽以維護生態，該磚型結構包括一本體結構，該本體結構具有一流道結構，該流道結構在該本體結構之表面形成複數孔洞或槽道，以供植物藉由該複數孔洞或槽道而生長。

Description

磚型結構製品及其製造方法

本發明係屬於一種磚型結構製品及其製造方法，特別是屬於一種生態磚之製品及其製造方法。

溫室效應造成全球暖化的效應越來越嚴重，二氧化碳訊息分析中心(CDIAC)公佈2009年全球二氧化碳排放量已達31,629,955(千噸)，隔年，全球二氧化碳排放量高達33,508,901(千噸)。由此項數據可以清楚的了解二氧化碳的排放量逐年劇增，對全球的環境造成極大的危脅。

一般而言，用來覆蓋地面的材質稱之為「鋪面」，例如磚塊，鋪面除可用以保護地面避免風沙飛揚外，還可使地面平順，以利人、車通行。目前最常被使用的鋪面，依其使用材料，可區分為瀝青混凝土鋪面及水泥混凝土鋪面。瀝青混凝土舖面具有防水、耐久、抗酸鹼鹽等特性，但在受熱情況下，會有軟化、移動等缺點，且遇汽油或類似流體會有溶解之虞。此外，瀝青混凝土舖面還有路面黑暗不美觀、服務耐用年限短、生命週期較短，維護成本高，故總成本高等缺點。水泥混凝土及其相關製品被廣泛應用在營建工程上，然而水泥具有不透水及低孔隙率等特性，以致舖設水泥混凝土舖面的地方無法進行植栽。特別在夏季時，瀝青混凝土舖面或水泥混凝土舖面的表面溫度可高達到40℃以上，除使舖設這些舖面的都市或密集開發區域產生熱島現象外，因環境酷熱所造成的人心鬱悶亦容易衍生社會問題。

為了改善上述瀝青混凝土及水泥混凝土的缺點，先前技術亦已發展透水、多孔及可植栽的綠化混凝土，其係屬一種生態混凝土(Environmentally Friendly Concrete，Eco－Concrete)。所謂綠化混凝土係指能夠提供適宜綠色植物生長環境、可進行綠色植被的混凝土或其製品。傳統綠化混凝土大致可分成三種類型：(1).孔洞或槽道型綠化混凝土本體、(2).多孔連續型綠化混凝土及(3).舖設式綠化混凝土。

一般而言，傳統綠化混凝土的組成成份大多由水泥及單級配碎石骨材等材料所製成。事實上，水泥及單級配碎石骨材之開採仍具有產生破壞環境的環保問題。此外，傳統綠化混凝土仍具有混凝土本身重量大、需要人工造孔、施工不易及保水滯水性不佳、材料成本高等缺點。因此，雖然先前技術已提出具有多孔及透水之特性的綠化混凝土，但仍需要進一步改善先前技術綠化混凝土本身特性，以期更具備環保、質輕、成本低及容易大範圍施工之特性。舉例而言，先前技術中華民國專利公告第I263624號「水庫淤泥之改質方法及含有改質水庫淤泥的營建工程材料」及中華民國專利公告第00466215號「水庫淤泥之再利用法」提供利用水庫淤泥再製作營建材料之技術。然而，水庫淤泥不易取得，且取得的成本高。

綜上所述，雖然環保、綠能、節能減碳相關議題廣被大眾所重視，因此綠能產業為目前相當可觀的產業市場。而現今路面使用之磚面，透水性不佳、保濕性不足因此造成地表溫度提高，導致環境嚴重受破壞。

因此實有需要提供一種具備容易取得、環保、質輕、成本低及容易大範圍施工之特性的磚型結構產品，以有效達到環保、綠能、節能減碳之目的，而改善先前技術所存在的問題。

本發明之主要目的係在提供一種磚型結構製品及其製造方法，以改善先前技術之缺點，本發明之磚型結構可製成具透水性、可植栽之磚塊、瓦片等產品，並且該磚型結構呈鹼性、酸性或中性，以利於植物的生長。

首先本發明提供一種磚型結構製品，可供進行植栽以維護生態，該磚型結構製品包括：一本體結構，該本體結構包括：一膠結性材料；以及一粒料；以及一流道結構，該流道結構係由紙漿材料所形成，而於該本體結構上形成複數孔洞或槽道，以供植物藉由該複數孔洞或槽道而生長。其中該膠結性材料為一水泥，該粒料為一二氧化矽砂；該本體結構係由該水泥、該二氧化矽砂、一水分及一減水劑而形成，其中該水泥之重量百分比約為15至20，該二氧化矽砂之重量百分比約為70至75，該水分之重量百分比約為8至10，該減水劑之重量百分比約為0.15至0.20；該水泥為一矽酸鹽水泥、一鋁酸鹽水泥、一硫鋁酸鹽水泥、一氟鋁酸鹽水泥或一鐵鋁酸鹽水泥；該粒料為沙、石或沙與石的組合。

接著本發明提供一種磚型結構製品之製造方法，包含以下步驟：提供一模具，將一流道結構置入該模具之內部，其中該模具之形狀係配合該磚型結構製品之形狀；將特定比例的二氧化矽砂及水泥攪拌均勻，及將特定比例的減水劑及水分攪拌均勻；混合攪拌二氧化矽砂、水泥、減水劑及水分後填充於該模具內；移除該模具，取出一磚型結構製品，其中該流道結構於該本體結構上形成複數孔洞或槽道；以及乾燥該磚型結構製品。

本發明另提供一種磚型結構製品的流道結構之製造方法，以形成一紙漿流道心型，包含以下步驟：取得一紙漿材料；去除該紙漿材料內所含之不純物質；將該紙漿材料加水，並予以攪拌成細小化之一漿料；將該漿料靜置於一段時間，以去除懸浮之多餘水分，以形成一泥狀紙漿；調製成型用之一水性黏結劑後，加入該水性黏結劑，並攪拌均勻，以形成均質的一泥狀紙漿；將攪拌完成的該泥狀紙漿靜置，使比重較水大的紙漿沉澱，與水分離後再去除表層多餘的水分；將去除水分後的該泥狀紙漿再一次攪拌均質；固定一心型模具，取適量之該泥狀紙漿填充並加壓於該心型模具內的一流路系統中；以及完成該紙漿流道心型，並拆除該心型模具。

為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。

如圖1所示，本發明提供一種磚型結構製品2，其可為一生態磚(Eco-Brick)，可供進行植栽以維護生態，該磚型結構製品2包括本體結構20及由紙漿流道21(如圖2所示)所形成之複數孔洞22。在本發明之一實施例中，本體結構20可依施工需求製造成各種形狀，例如磚型結構、瓦型結構、混擬土塊體結構、平版型結構或連續舖面結構等，但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，本體結構20係藉由紙漿材料、膠結性材料及粒料依一預定比例混合，並進行適當攪拌而形成。在本發明之一實施例中，本體結構20亦可藉由膠結性材料及粒料依一預定比例混合，並進行適當攪拌而形成。

在本發明之一實施例中，膠結性材料為水泥，該水泥可為矽酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥或鐵鋁酸鹽水泥，但本發明不以此為限。此外，為了使本發明之本體結構20達到一定強度之要求，本發明可採用習知技術應用於膠結混凝土結構物之級配與粒料之膠結性材料。在本發明之一實施例中，紙漿流道21所形成之複數孔洞22亦可為複數槽道。

在本發明之一實施例中，粒料為沙、石或沙與石的組合，或者為二氧化矽砂，但本發明不以此為限。本發明所使用的粒料可為細骨料粒或粗骨料粒。其中細骨料粒徑約0.16-5mm，例如河沙，海砂及山沙；粗骨料粒徑大於5mm，例如碎石及卵石。此外，本發明之料粒亦可為人造輕質骨材(例如燒結型飛灰輕質骨材、人造燒結黏土、發泡爐石、膨脹頁岩、黏土、片岩等)、天然輕質骨材(例如蛭石、浮石、矽藻石、珍珠石等)、膨脹苯乙烯粒(例如保麗龍)等骨材及/或與上述之組合之其中之一。

在本發明之一實施例中，紙漿材料係由工業廢紙或家庭廢紙所產生，但本發明不以此為限。

如圖1所示，藉由依一預定比例混合膠結性材料及粒料(或者再加上紙漿材料)，並進行適當攪拌後，除可形成本體結構20外，更可藉由紙漿流道21之心型結構，而在本體結構20表面形成複數孔洞或槽道22。需注意的是，複數孔洞或槽道22之形狀、大小及數目並不以圖1所示者為限。

本發明之磚型結構製品藉由複數孔洞或槽道22，而具有透氣、透水和重量輕的特點，並可搜集雨水，緩解城市地下水位下降、保持土壤濕度，吸附城市污染物，改善城市熱迴圈、緩解熱島效應等現代城市環境問題。

在本發明之一實施例中，本發明可使用10％、20％、30％三種不同配比之紙漿材料與90％、80％、70％的粒料(例如矽砂、砂石或爐石)攪拌成水泥而形成該本體結構20，但本發明不以此為限，紙漿材料與粒料之比例可以為各種不同配比，蓋只要含有紙漿材料成份，即含有養份可供草種籽等植物生長，只是不同的含量將影響草種籽等植物的生長發芽期。

本發明之所以能改善先前技術的缺點，其中一大原因為本發明採用紙漿材料來形成流道心型結構21，而在本體結構20表面形成複數孔洞或槽道22，用以種植植物。以下為一通常的紙漿材料的含量測定： 由上述之數值可知，紙漿材料中含有高達48.2%的有機物，相當有利於植物的生長，灰分亦有利於本體結構20之結合、強化及韌性。

在本發明之一實施中，本體結構20可進一步包括廚餘材料、肥料或椰漿材料等物質，以更利於植物的生長。此外，不同的植物有其適合的酸鹼性生長環境，因此本發明之磚型結構製品2的本體結構20及或流道心型結構21可再進一步包括pH值調整劑，依植物對酸鹼性之喜好而調整本體結構20呈鹼性、酸性或中性，以利各種不同植物的生長。惟需注意的是，本發明亦可藉由調整紙漿材料、膠結性材料以及粒料的比例，而調整本體結構20或流道心型結構21呈鹼性、酸性或中性，此時即毋需使用pH值調整劑。

此外，本發明之磚型結構製品1的本體結構20及/或流道心型結構21可再進一步包括彩色強化劑、穩定劑等材料，增加其美觀性及穩定性。

由於本發明之流道心型結構21為由紙漿材料所製成，而於本體結構20上形成複數孔洞或槽道22，而使紙漿材料23填充於複數孔洞或槽道22中。如圖2所示，複數孔洞或槽道22為呈圓形且規則排列，各孔洞或槽道間彼此連通，但本發明不以此為限。複數孔洞或槽道22也可為呈其他形狀或為不規則排列，且複數孔洞或槽道22之形狀、大小及數目亦不以圖2所示者為限。如圖3所示，藉由本發明之磚型結構製品2，即可順利於複數孔洞或槽道22中生長植物24。

在本發明之一實施例中，本體結構20係由水泥、二氧化矽砂、水分及減水劑而形成，其中水泥之重量百分比約為15至20，二氧化矽砂之重量百分比約為70至75，水分之重量百分比約為8至10，減水劑之重量百分比約為0.15至0.20，但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，複數孔洞或槽道22除可填充紙漿材料外，亦可填充二氧化矽砂，其中紙漿材料之重量百分比約為40，二氧化矽砂之重量百分比約為60，但本發明不以此為限，紙漿材料與二氧化矽砂之比例可以為各種不同配比，蓋只要含有紙漿材料成份，即含有養份可供草種籽等植物生長，只是不同的含量將影響草種籽等植物的生長發芽期。

在本發明之一具體實施例中，本發明係使用下列材料及重量百分比而形成磚型結構製品2，但本發明不以此為限： 1.         本體結構20材料：二氧化矽砂(71.53%)，水泥(18.46%)、水分(9.83%)及減水劑(0.18)。其中二氧化矽砂(SiO₂ )純度99.5%，粒度為AFS粒度指數=17至23佔42%，AFS粒度指數=45佔58%。減水劑減水量為20%。 2.         複數孔洞或槽道22填充材料：紙漿材料(40%)，二氧化矽砂(60%)。其中二氧化矽砂(SiO₂ )純度99.5%，粒度為AFS粒度指數=10至15。紙漿材料含水量為280%。 3.         植物24：類地毯草。

接著請參考圖4關於本發明之磚型結構製品2之製造流程。惟需注意的本發明之磚型結構製品2之製造步驟並不以此為限，本發明之磚型結構製品2亦可以其他方式製成。

首先，進行步驟S1，提供一模具。該模具之形狀係配合各種磚型結構製品之不同形狀。舉例而言，當欲製造四方體塊狀的磚型結構製品時，模具係包括上側、下側及兩側邊，並且模具內部包括流道結構，用以形成彼此連通的複數孔洞或槽道。在本發明之一實施例中，本發明可以習知技術形成該模具及流道結構，且該模具可為金屬製、木製、紙製或塑膠製成。

接著進行步驟S2，將特定比例的二氧化矽砂及水泥攪拌均勻，及將特定比例的減水劑及水分攪拌均勻。接著進行步驟S3，混合攪拌二氧化矽砂、水泥、減水劑及水分後填充於該模具內。

接著進行步驟S4，移除模具內部的流道結構；及進行步驟S5，移除模具上側、下側及兩側邊。如此即完成未乾燥的磚型結構製品。接著進行步驟S6，乾燥該磚型結構製品，例如於空氣中乾燥24小時以上。

接著進行步驟S7，在磚型結構製品的複數孔洞或槽道中填充紙漿材料及/或二氧化矽砂。接著進行步驟S8，灑上植物種籽或栽種植物，如此即可形成如圖3所示可供植栽植物24之磚型結構製品2。

惟需注意的是，不同的磚型結構製品可採用不同的製造方法。舉例而言，若磚型結構製品為連續舖面結構，則可採用習知舖設水泥或柏油道路之柔性舖面或剛性舖面等施工方式完成該連續舖面。又或者，可以紙漿材料做成模具及流道結構而形成種植系統，於進行上述的步驟S2及S3之後，即可在該種植系統所形成之複數孔洞或槽道中栽植植物，而不需移除模具，亦不需於複數孔洞或槽道中再填充紙漿材料及/或二氧化矽砂。如此將有助於本創之磚型結構製品的大量製造。

圖5顯示本發明之磚型結構製品的流道結構之製造方法，以形成一紙漿流道心型。其包括以下步驟： 步驟1 ：由紙廠取得廢紙漿料。 步驟2 ：去除紙漿內所含塑膠粒、塑膠袋片、塑膠淋膜片、小木片、淋膜紙片、金屬片、毛髮削等不純物質。 步驟3 ：因紙漿料體積大小不一，將會影響流道灌注後體積之均質性，故須將紙漿加水，並予以攪拌成細小化漿料，以提升成型後的紙漿心型緻密度。 步驟4 ：將紙漿細化後之漿料，靜置於密閉容器內沉澱一段時間，以去除懸浮於紙將表層之多餘水分，提高固成分。 步驟5 ：調製成型用水性黏結劑後，再將黏結劑加入泥狀紙漿內利用攪拌機攪拌均勻。 步驟6 ：均勻攪拌紙漿料，使成均質的泥狀紙漿。 步驟7 ：攪拌完成的泥狀紙漿靜置於密閉容器內25℃室溫中96 小時，使比重較水大的紙漿沉澱，與水分離後再去除表層多餘的水分。 步驟8 ：將去除水分後的泥狀紙漿，再一次攪拌均質。 步驟9 ：以C 型夾及鋼板固定心型模具，取適量泥狀紙漿料，填充並加壓於心型模穴內的流路系統。 步驟10：完成流道心型填充紙漿料拆模作業。 步驟11：紙漿心型造型完成。 步驟12：紙漿心型乾燥。

本發明之磚型結構製品依其不同結構，將可適用於不同之用途。舉例而言，若為磚型結構，則可用於舖設馬路、人行道、廊道或作為家庭造景，舖設於庭園；若為瓦型結構，則可用於舖設於屋頂；若為混擬土塊體結構，則除可作為舖設路面之用外，亦可作為營建材料，例如用於房屋建築、橋樑、公路舖面、跑道、鐵路枕木、擋土牆、護堤、涵洞、水壩、水箱、水塔、油槽、渠道、水溝、碼頭、防波堤、軍事掩體等構造物；若為平版型結構，則亦可設置於建築物之外牆或內牆，作為造景或室內裝飾之用；若為連續舖面結構，則適宜舖設於馬路、人行道、廊道或戶外停車場、廣場、操場、遊樂場等場所。

本發明之磚型結構製品可謂為一種「環保磚」。磚最初是使用黏土作為原料製作，用於建築、路面之鋪路，但為了保護耕地、維護環境，漸漸使用新型的原料製作磚頭。目前市面上所看到的環保磚製作方式是由黏土、沙、石子加上水泥攪拌，接著將混合攪拌而成的材料填入模具中，經過震盪與壓縮使其緊密結合，最後脫模、烘乾即可得到環保磚，傳統環保磚造成地表溫度提高以及環境遭受嚴重破壞。

本發明之環保磚，利用紙廠回收來的紙漿泥，紙漿泥裡含有元素氮(N)、磷(P)…等許多常使用於植物用肥料的元素，再與黏土、沙、石子加上水泥混合而製成的環保磚。藉由回收回來的廢紙達到環保再利用，減少黏土、沙、石子的使用；而後製出來的磚頭表面具有許多的孔洞或槽道，此孔洞或槽道具有良好的滲透性與排水性功能，而內部特殊流道的設計，使得廢紙漿可以更有效的吸附水分，達到降溫之用途。

本發明之環保磚表面可用來植草、園藝造景、美化環境之功用，因此本產品能應用於: (1) 潮濕燥熱地區，如: 是中國、馬來西亞、東南亞(2)鋪設路面，如:行人道、停車場、車型道、廣場、文創園區、公園(3)美化環境，如: 建築物料等。由於本發明之環保磚可以避免積水、行走不便，因此非常合鋪設於科學園區、公園或學校。

本發明之磚型結構製品可謂為一種「會呼吸的磚」，不僅兼具透水性、保濕性，又能美化環境及降低環境污染之外，尚有其他優點，如下述所示對都市地表保水而言是「低衝擊開發」，若遇到暴雷大雨有助益於排水，在大太陽高溫下有助於散熱，成為最佳環境保護示範。舉例而言，本發明之磚型結構製品至少具有下列優點：1. 磚型結構製品堅固、形狀大小可變。 2.   紙漿材料內含有機物近50%，包括氮(N)、磷(P)等物質，有利於植物生長。 3.   磚型結構製品易吸收水分，透水性佳，可保持水分與養分，有利於植物生長。 4.   紙漿材料內含近30%的灰份，富有韌性，可以抵抗熱漲冷縮所導致的變形。 5.   磚型結構製品可生長植物，降低環境酷熱所造成的鬱悶。 6.   磚型結構製品可取代一般的磚塊，降低環境溫度。 7.   促進廢紙漿的再生應用、廢紙的回收應用，達到環保的目的。 9.   磚型結構製品可作為綠能環境最佳的建築材料。 10. 由於植物生長較快，磚型結構製品可以更有效率的用於造景、綠化建築等功用。 11. 磚型結構製品內部具有特殊流道設計，可增加廢紙漿附水性，有效的降低地表溫度。 12. 磚型結構製品表層具有多孔洞或槽道，有助於滲透性、排水性之功能。 13. 由於磚型結構製品的孔洞或槽道有良好的進出水功能，因此可以改變孔洞之大小，應用於不同環境。

在本發明之一實施例中，本發明利用二次回收之廢紙漿為原料， 由於使用二次回收之廢紙漿為原料，故易於沉積出高品質的環保磚。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，懇請  貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

2‧‧‧磚型結構製品
20‧‧‧本體結構
22‧‧‧複數孔洞或槽道
23‧‧‧紙漿材料
21‧‧‧紙漿流道
24‧‧‧植物

圖1為依據本發明之一實施例之磚型結構製品之示意圖。 圖2為依據本發明之一實施例之紙漿流道之示意圖。 圖3為依據本發明之一實施例之磚型結構製品生長植物之示意圖。 圖4為依據本發明之一實施例之磚型結構製品之製作流程圖。 圖5為依據本發明之一實施例之磚型結構製品之紙漿流道之製作流程圖。

2‧‧‧磚型結構製品

20‧‧‧本體結構

22‧‧‧複數孔洞

23‧‧‧紙漿材料

Claims (9)

1. 一種磚型結構製品，可供進行植栽以維護生態，該磚型結構包括： 一本體結構，該本體結構包括： 一膠結性材料；以及 一粒料；以及 一流道結構，該流道結構係由紙漿材料所形成，而於該本體結構上形成複數孔洞或槽道，以供植物藉由該複數孔洞或槽道而生長。
2. 如申請專利範圍第2項所述之磚型結構製品，其中該膠結性材料為一水泥，該粒料為一二氧化矽砂。
3. 如申請專利範圍第3項所述之磚型結構製品，其中該本體結構係由該水泥、該二氧化矽砂、一水分及一減水劑而形成，其中該水泥之重量百分比約為15至20，該二氧化矽砂之重量百分比約為70至75，該水分之重量百分比約為8至10，該減水劑之重量百分比約為0.15至0.20。
4. 如申請專利範圍第2項所述之磚型結構製品，其中該水泥為一矽酸鹽水泥、一鋁酸鹽水泥、一硫鋁酸鹽水泥、一氟鋁酸鹽水泥或一鐵鋁酸鹽水泥。
5. 如申請專利範圍第7項所述之磚型結構製品，其中該粒料為沙、石或沙與石的組合。
6. 一種磚型結構製品之製造方法，包含以下步驟： 提供一模具，將一流道結構置入該模具之內部，其中該模具之形狀係配合該磚型結構製品之形狀； 將特定比例的二氧化矽砂及水泥攪拌均勻，及將特定比例的減水劑及水分攪拌均勻； 混合攪拌二氧化矽砂、水泥、減水劑及水分後填充於該模具內； 移除該模具，取出一磚型結構製品，其中該流道結構於該本體結構上形成複數孔洞或槽道；以及 乾燥該磚型結構製品。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磚型結構製品之製造方法，包含以下步驟： 移除該模具內部的該流道結構；以及 在磚型結構製品的複數孔洞或槽道中填充紙漿材料及/或二氧化矽砂。
8. 一種磚型結構製品的流道結構之製造方法，以形成一紙漿流道心型，包含以下步驟： 取得一紙漿材料； 去除該紙漿材料內所含之不純物質； 將該紙漿材料加水，並予以攪拌成細小化之一漿料； 將該漿料靜置於一段時間，以去除懸浮之多餘水分，以形成一泥狀紙漿； 調製成型用之一水性黏結劑後，加入該水性黏結劑，並攪拌均勻，以形成均質的一泥狀紙漿； 將攪拌完成的該泥狀紙漿靜置，使比重較水大的紙漿沉澱，與水分離後再去除表層多餘的水分； 將去除水分後的該泥狀紙漿再一次攪拌均質； 固定一心型模具，取適量之該泥狀紙漿填充並加壓於該心型模具內的一流路系統中；以及 完成該紙漿流道心型，並拆除該心型模具。
9. 如申請專利範圍第8項所述之磚型結構製品的流道結構之製造方法，包含以下步驟： 乾燥該紙漿流道心型。