KR100540010B1 - 초경량 인조석의 제조방법 및 초경량 인조석 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초경량 인조석의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인조석을 초경량으로 유지하더라도 고른 혼합이 이루어져 적정 강도를 유지할 수 있고, 운반 및 시공이 매우 간편하여 대외 경쟁력이 높은 고품질의 인조석을 제공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

전술한 본 발명은, 4∼5mm 크기의 입자로 팽창 소성된 펄라이트 입자 50∼60체적％, 시멘트 24∼28체적％, 백운석 분말 8∼12체적％, 고강도 혼화재 2∼3체적％를 각각 계량하여 경량골재들을 배합비율에 맞게 준비하는 단계; 계량된 경량골재들을 고르게 혼합하면서 물 8∼12체적％와 공기연행제, 감수제, 실리콘 중합체 등의 첨가제를 투입하여 교반시키는 반죽 단계; 상기 반죽물을 자연석 형상의 홈을 갖는 금형의 내부에 주입하여 블록으로 성형하는 단계; 상기 반죽물이 주입된 금형을 진동 테이블 위에 올려놓고 반죽물에 진동을 부여하여 다지는 단계; 블록으로 성형이 완료된 인조석 형상의 성형물을 금형에서 분리한 후 양생시키는 단계에 의하여 인조석이 완성됨을 특징으로 하는 초경량 인조석의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

초경량 인조석의 제조방법 및 초경량 인조석{a making method for imitation stone}

도 1은 본 발명의 제조과정을 순차적으로 나열한 제조 공정도,

도 2는 본 발명의 제조방법에 의하여 완성된 초경량 인조석의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 인조석

11 : 전면

11a : 골

11b : 돌출부

12 : 외측면

13 : 후면

본 발명은 초경량 인조석의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인조석을 초경량으로 유지하더라도 고른 혼합이 이루어져 적정 강도를 유지할 수 있고, 운반 및 시공이 매우 간편하여 대외 경쟁력이 높은 고품질의 인조석을 제공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 내,외벽에는 도기로 형성되는 타일이나, 자연석을 소정의 크기로 절단 가공한 가공석재 등을 부착하여 건물의 내열성 및 내구성을 높이는 한편 건물의 외관을 미려하게 장식할 수 있도록 되어 있고, 현재에는 자연석의 형태를 이루는 경량의 인조석을 많이 사용한다.

상기 인조석은 경량의 골재들을 고르게 혼합하여 물과 반죽한 후 자연석의 형태를 갖는 몰드에 주입하여 성형한 것으로서 중량이 가벼워 운반 및 시공이 용이할 뿐 아니라 대량생산이 가능하여 널리 사용된다.

그러나, 경량 인조석이 자연석에 비해서는 상당히 가벼우나 그 무게를 너무 가볍게 형성하면 전체적인 인조석의 강도가 현저히 약화됨에 따라 결국 건물의 내,외장제로 사용할 수 없었으므로 초경량의 인조석을 제조하기는 어려웠다.

특히, 초경량의 골재들을 사용하여 인조석을 제조하는 경우에는 골재들을 혼합하여 반죽한 후 내용물을 다지기 위해 진동을 부여하면 반죽물에 포함된 물보다 매우 가벼운 경량골재들이 비중의 차이에 의하여 혼합물의 표면으로 부상됨에 따라 전체적으로 고른 혼합이 이루어질 수 없었으므로 결국 초경량 인조석의 제조는 거의 불가능하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 인조석을 초경량으로 유지하더라도 고른 혼합이 이루어져 적정 강도를 유지할 수 있고, 운반 및 시공이 매우 간편하여 대외 경쟁력이 높은 초경량 인조석의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 펄라이트 입자, 시멘트 및 백운석 분말을 배합하여 인조석을 제조하는 인조석 제조방법에 있어서, 4∼5mm 크기의 입자로 팽창 소성된 펄라이트 입자 50.45∼57.17체적％, 시멘트 24∼25체적％, 백운석 분말 8∼10체적％, 고강도 혼화재 2∼3체적％를 각각 계량하여 경량골재들을 배합비율에 맞게 준비하는 단계; 계량된 경량골재들을 고르게 혼합하면서 물 8∼10체적％와 공기연행제 0.03∼0.05체적％, 감수제 0.2∼0.5체적％ 및 실리콘 중합체 0.6∼1체적％ 등의 첨가제를 투입하여 교반시키는 반죽 단계; 상기 반죽물을 자연석 형상의 홈을 갖는 금형의 내부에 주입하여 블록으로 성형하는 단계; 상기 반죽물이 주입된 금형을 진동 테이블 위에 올려놓고 진동 테이블의 진동에 의해 반죽물에 진동을 부여하여 다지는 단계; 블록으로 성형이 완료된 인조석 형상의 성형물을 금형에서 분리한 후 양생시키는 단계에 의하여 인조석이 완성됨을 특징으로 하는 초경량 인조석의 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1의 제조공정도에서 도시한 바와 같이 4∼5mm 크기의 입자로 팽창 소성(膨脹 燒成)된 펄라이트 입자 50.45∼57.17체적％, 시멘트 24∼25체적％, 백운석 분말 8∼10체적％, 고강도 혼화재 2∼3체적％를 각각 계량하여 경량골재들을 배합비율에 맞게 준비한다. 여기서 고강도 혼화재로 플라이애시 또는 실리카슘을 사용한다.

이어서, 계량된 경량골재들을 고르게 혼합하면서 물 8∼10체적％와 공기연행제 0.03∼0.05체적％, 감수제 0.2∼0.5체적％, 실리콘 중합체 0.6∼1체적％ 등의 첨가제를 투입하여 고르게 교반시키면서 블록 성형시 블록이 무너져 내리지 않을 정도의 점도를 갖도록 반죽한다. 여기서 공기연행제로 라우릴황산나트륨을 사용하거나 시중에 제품되어 사용되고 있는 것을 사용하며, 감수제 및 실리콘 중합체는 시중에 제품화되어 사용되고 있는 것을 사용한다.

상기 혼합물에 물과 첨가제인 공기연행제를 투여하여 고르게 교반시키면서 반죽하면 반죽물의 내부에 무수한 기포들이 생성된다.

상기 기포들은 비중이 0.15∼0.17인 펄라이트 보다 현저하게 가볍기 때문에 물의 부력과 진동에 의하여 위로 부상하려고 하는 펄라이트 입자들을 흡착하여 반죽물 전체에 고르게 분산시킴에 따라 펄라이트 입자들을 인조석의 골재로 사용할 수 있도록 하는 것으로서 적정 강도를 유지하는 초경량의 인조석을 제조할 수 있는 핵심 기술이 된다.

이어서, 상기 반죽물을 자연석 형상의 홈을 갖는 우레탄 금형의 내부에 주입하여 블록으로 성형한다. 상기 우레탄 금형의 바닥면은 자연석의 형상을 이루고 자연석의 질감을 나타낼 수 있도록 하기 위하여 다양한 색상의 염료가 도포되어 있다.

이어서, 반죽물이 주입된 금형을 진동 테이블 위에 올려놓고 진동 테이블의 진동에 의해 반죽물에 진동을 가하여 굳게 다진다. 상기 진동테이블은 스프링과 같은 완충부재에 의하여 바닥에서 진동이 가능하도록 장착되고, 진동테이블의 하부 양측에는 진동기가 장착되어 진동테이블을 진동시킬 수 있도록 구성되어 있으며, 진동기는 모터의 회전축에 편심캠이 장착되어 진동이 발생되는 구성으로 되어 있다. 물론, 전술한 진동테이블은 반죽물을 다지거나 분말 재료들을 고르게 혼합시키는 장치로 널리 사용되는 것이므로 그 자세한 설명은 생략하였다.

상기 진동과정에서는 무거운 재료와 가벼운 재료의 분리가 진행되는 데 이때, 비중 2.8∼2.9인 백운석은 비교적 무겁기 때문에 금형의 하부로 하강되어 금형 바닥면에 형성된 자연석 모양 형태로 인조석의 표면 모양을 형성하게 되고, 이때 진동에 의하여 큰 기포는 소멸되고 작은 기포는 넓게 분산된다.

따라서, 인조석의 표면 강도를 양호하게 유지할 수 있는 것이므로 초경량이면서도 강도가 높은 고품질의 초경량 인조석을 구현할 수 있는 것이다.

이어서, 블록으로 성형이 완료된 인조석 형상의 성형물을 금형에서 분리한 후 35∼40℃를 유지하는 양생실에서 약 16시간 정도 양생(養生)시키면 도 2에서 도시한 바와 같이 자연석의 형상을 갖는 초경량의 인조석(10)을 완성할 수 있는 것이다.

상기 인조석(10)의 전면(11)은 골(11a)과 돌출부(11b)가 연속 형성되고 염료가 채색되어 자연석을 쌓아 놓은 것과 같은 형상을 이루고, 그 외측면(12)과 후면(13)은 평면을 이루어 일반적인 블록 크기의 규격화된 자연석의 블록 형상을 이루는 것이므로 건물의 내,외벽에 간편하게 시공할 수 있는 것이다.

상기 제조방법에 사용되는 주요 재료들의 특성은 다음과 같다.

상기 백운석(白雲石)은 삼방정계(三方晶系)에 속하는 광물로서 화학성분은 CaMg(CO3)2 이고, 비중 2.8∼2.9로 골재 중 비교적 무거운 재질로 구성되어 반죽물에 진동이 부여되었을 때 금형의 바닥으로 하강되어 자연석의 모양 형태로 인조석 의 표면 모양을 형성하는 중요 성분이다.

상기 펄라이트(pearlite)는 강의 조직에서 페라이트와 시멘타이트가 층을 이루는 조직으로 진주암(眞珠岩, pearlstone)을 약 1000℃에서 소성 및 팽창시켜 발포 성형한 것으로서 비중이 0.15∼0.17로 매우 가벼운 소재로 구성되고 4∼5mm 크기의 입자로 형성된 인조석의 주골재로 사용되는 것으로서 무수한 기포들에 의하여 인조석 전체에 고르게 분산됨에 따라 인조석의 적정 강도를 유지하는 한편 초경량을 유지하는 핵심 역할을 수행하는 매우 중요한 골재이다.

상기 공기연행제는 콘크리트 혼화제(admixture)의 일종으로 골재 분산제(分散劑)로서 공기연행작용(空氣連行作用)을 수행하며, 물과 혼합되면 무수한 기포를 생성함에 따라 펄라이트 입자들을 고르게 분산시킬 뿐 아니라 인조석 내부에 미세한 공극들을 무수히 형성하여 인조석을 초경량화시키는 결정적 역할을 수행하는 첨가제이다.

또한, 재료내의 기포층은 열충격에 대한 저항성을 높여서 우리나라와 같이 기온의 변화가 뚜렷한 곳에서 재료의 내구성을 향상시키며 흡음, 단열 및 탈취 기능을 높여준다.

상기 고강도 혼화재는 비표면적이 5,000cm²/g 이상으로 형성된 미세한 분말 입자이며 시멘트를 대체하는 자재로서 시멘트의 사용량을 줄이는 반면 기포를 흡착하여 큰 기포를 잘게 부수어 무수한 작은 기포를 생성하며, 작은 기포를 넓게 분산시키고, 기포에 강도를 부여하여 전체적인 인조석의 적정강도를 유지시키는 역할을 수행한다.

상기 감수제는(減水劑)는 콘크리트의 워커빌리티(workability) 개선을 주목적으로 하는 혼화제의 일종으로 시멘트를 분산시켜 물의 사용량을 감소시키며 인조석의 강도를 향상시키는 역할을 수행한다.

즉, 초경량 인조석에서 물의 사용이 많아지면 기포의 크기 조절이 어려워 강도저하 및 흡수율의 상승을 초래하므로 물의 사용을 최대한 억제하기 위하여 고성능 감수제를 사용하게 된다.

상기 실리콘 중합체는 물을 흡수하는 통로인 재료내의 기포에 물분자가 침투하지 못하도록 막아주는 역할과 입자간의 경계면에서 방수제 역할을 하여 흡수율을 낮추어주는 역할을 하는 것으로서 경우에 따라서는 불소를 사용할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 공기연행제에 의하여 반죽물 내부에 무수한 기포들이 생성되고, 기포들은 비중 0.15∼0.17인 펄라이트 입자들 보다 현저하게 가볍기 때문에 물의 부력과 진동에 의하여 위로 부상하려고 하는 펄라이트 입자들이 무수한 기포들에 의하여 반죽물 전체에 고르게 분산시킴에 따라 인조석의 적정 강도를 유지하는 한편 초경량을 유지하는 4∼5mm 크기의 펄라이트 입자들이 인조석의 주골재로 사용되는 것이므로 적정강도를 유지하는 초경량의 인조석을 제조할 수 있는 것으로서 운반과 시공이 용이한 대외 경쟁력 높은 초경량의 인조석을 구현할 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 펄라이트 입자, 시멘트 및 백운석 분말을 배합하여 인조석을 제조하는 인조석 제조방법에 있어서,

   4∼5mm 크기의 입자로 팽창 소성된 펄라이트 입자 50.45∼57.17체적％, 시멘트 24∼25체적％, 백운석 분말 8∼10체적％, 고강도 혼화재 2∼3체적％를 각각 계량하여 경량골재들을 배합비율에 맞게 준비하는 단계;

   계량된 경량골재들을 고르게 혼합하면서 물 8∼10체적％와 공기연행제 0.03∼0.05체적％, 감수제 0.2∼0.5체적％ 및 실리콘 중합체 0.6∼1체적％ 등의 첨가제를 투입하여 교반시키는 반죽 단계;

   상기 반죽물을 자연석 형상의 홈을 갖는 금형의 내부에 주입하여 블록으로 성형하는 단계;

   상기 반죽물이 주입된 금형을 진동 테이블 위에 올려놓고 진동 테이블의 진동에 의해 반죽물에 진동을 부여하여 다지는 단계;

   블록으로 성형이 완료된 인조석 형상의 성형물을 금형에서 분리한 후 양생시키는 단계에 의하여 인조석이 완성됨을 특징으로 하는 초경량 인조석의 제조방법.
2. 제 1항의 제조방법에 의하여 제조되며, 인조석(10)의 전면(11)은 골(11a)과 돌출부(11b)가 연속 형성되고 염료가 채색되어 자연석을 쌓아 놓은 것과 같은 형상을 이루고, 그 외측면(12)과 후면(13)은 평면을 이루어 일반적인 블록 크기의 규격화된 자연석 블록 형상을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 초경량 인조석.

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