KR100611331B1 - 다공질 소결 포장재 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 투수성이나 보수성뿐만 아니라, 기계적 강도나 내마모성도 우수하고, 각종의 건축물이나 토목 건조물에 있어서, 그 벽면, 옥상, 노면 등에 부설하거나 또는 첩설하는데 적합하고, 열섬 현상의 억지 대책용으로서도 유용한 다공질 소결 포장재 및 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 골재, 수경성 시멘트 및 유리 분말로 이루어지는 원료 혼합물에 첨가수를 첨가하여 혼합하고, 소정의 형상으로 성형하여, 수득한 성형물을 성형하여 수득되는 다공질 소결체로 이루어지는 다공질 소결 포장재로서, 상기 다공질 소결체가 입경 7mm이하의 클링커애시를 골재로 하는 다공질 보수층과 입경 6mm이하의 자기질 세라믹 분쇄물을 골재로 하는 다공질 보강층이, 상기 다공질 보강층을 표면층으로 하여 적층된 다층 구조를 가지는 다공질 소결 포장재를 제공한다. 또, 본 발명에 따른 다공질 소결 포장재의 제조 방법은, 입경 7mm이하의 클링커애시, 수경성 시멘트 및 유리 분말을 원료로하여 다공질 보수층용의 혼합물을 조제하고, 또 입경 6mm이하의 자기질 세라믹 분쇄물, 수경성 시멘트 및 유리 분말을 원료로 하여 다공질 보강층용의 혼합물을 조제하고, 이들 다공질 보수층용의 혼합물과 다공질 보강층용의 혼합물을 적층시켜 성형하여, 양생하여 건조한 후, 소성하는 다공질 소결 포장재의 제조 방법을 제공한다.
다공질 소결 포장재, 세라믹 분쇄물, 다공질 보강층, 다층 구조
Description
본 발명은 주로 건물, 하천, 도로, 공원 등의 도시부의 건축물이나 토목 건조물에 있어서, 그 외면, 예를 들면, 건물의 외벽면, 옥상 및 지붕 등, 고속도로의 방호벽 등, 공원의 산책로 및 보도의 노면 등에 부설(敷設)되거나, 또는 부착 설치되는(貼設)되는 다공질 소결 포장재 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 투수성 및 보수성이 우수한 열섬(heat island) 현상의 억지(抑止) 대책으로써 적합한 다공질 소결 포장재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 도시부의 기온이 주변부에 비해 고온이 되는 소위 열섬 현상이 관측되고, 열중증(熱中症 heat stroke)이나 광화학 스모그의 발생에 의한 눈이나 호흡기 등에 장해를 주는 등의 인체에 대한 영향이나, 국지적 집중 호우의 발생 등, 도시부에서의 생활에 다양한 문제를 일으키고 있다.
이 때문에 상기 열섬 현상을 완화시키기 위한 대책이 검토되고 있고, 그중 하나로써 도시부에 있어서의 건축물이나 토목 건조물의 벽면, 옥상, 노면 등의 녹 화나 보수성 포장이 검토되고 있고, 지금까지도 몇 가지 제안되었다.
예를 들면, 일본국 특허 제2,756,934호 공보에는, 석탄재 플라이애시(fly ash)와 클링커애시(clinker ash)를 양자의 합계로 50~85중량％、목절점토(木節粘土) 등의 점토질 원료와 고로(高爐)시멘트 등의 수경성 시멘트를 양자의 합계로 15~30중량％（단, 수경성 시멘트는 점토질 원료 1중량부에 대해, 0.3~0.5중량부의 범위의 양으로 조합한다), 및 고로 수재(高爐 水滓) 슬래그 등의 소결 조정 재료 0~20중량％로 이루어지는 원료 조성물을 형성하여, 건조한 후, 소성 과정에서 CaO를 포함하는 알칼리성 수증기에 의한 수열(水熱) 반응을 거쳐 1000℃~1200℃의 온도로 소성함으로써, 보수성(保水性)과 투수성을 가진 보도블록이나 식생 기판재로써 유용한 다공질 소결체를 제조하는 방법이 제안되었다.
그러나, 상기 방법은 골재로써 입경 0.5mm 이하의 플라이애시와 입경 0.5~1mm의 클링커애시의 혼합물이 사용되고 있고, 포장재로써의 기계적 강도(휨강도)는 우수하나, 흡수율이나 투수 계수가 비교적 낮아 투수성이나 보수성이 반드시 충분하지 않고, 또한 이끼 등의 발생에 의해 미끄러지기 쉽게 되거나, 또는 내마모성이 부족하다고 하는 문제가 있다.
또한 일본 특허 제3,158,086호 공보에는, 입도 1.5mm ~ 10.0mm의 범위에 있는 클링커애시 골재를 중량비로 45%~80%, 소다 석회 유리와 수경성 시멘트로 이루어진 다공질 결정화 유리 성분을 중량비로 20%~55%로 이루어지고, 또한 이들 배합재의 배합량에 대해 성형용 수분을 중량비로 10%~25%의 범위로 첨가하여 혼합한 후, 조립(造粒)된 조성물을 20분~60분의 양생 반응 과정을 거쳐 진동성형기형 틀 내 에 충전하고, 성형면 압력 5kg/cm2 ~ 30kg/cm2 의 범위로 평판상, 또는 블록상으로 성형하고, 상기 성형체를 양생 경화하여 건조한 후에 1000℃ ~ 1200℃의 온도 범위에서 소성함으로써 보수성과 투수성을 가진 투수 및 보수 재료, 여과 재료, 정화 재료, 흡음 재료, 식생용 재료 등으로써 유용한 연속 기포의 공극을 가진 조립자(粗粒子) 소결체를 제조하는 방법이 제안되었다.
그러나 본 방법에 있어서는, 입도 1.5mm ~ 10.0mm의 클링커애시를 골재로 하고 있고, 골재 입자간에 100㎛(0.1mm) ~ 5000㎛(5mm)의 공극을 가지는 점에서 흡수율이나 투수계수가 비교적 높아 투수성이나 보수성이 우수하지만, 포장재로써의 기계적 강도(휨강도)가 낮아, 특히 사용시에 사람이 그 위에 올라가는 등의 하중이 작용하는 공원의 산책로 및 보도의 노면 등에 부설(敷設)하는 포장재로써는 반드시 적합하다고 할 수 없다.
더구나, 이들 종래의 다공질 소결체는, 어느 것도 주된 골재 성분으로써 석탄화력발전소에서 배출되는 비교적 부드러운 재질의 클링커애시를 사용하고 있는 점에서 내마모성이 부족하고, 이점에서도 노면 포장용 등의 용도에 사용하는 포장재로서는 적합하지 않고, 또한 골재의 바인더로써 수경성 시멘트를 사용하고 있기 때문에, 사용시에 서서히 그 시멘트 성분이 용출되고, 포장재의 표면에 하얀 분말상의 잔사물(殘渣物)이 표면에 생기는 상태의 소위 백화현상이 발생한다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은, 투수성이나 보수성뿐만 아니라, 기계적 강도나 내마모성도 우수하며 백화현상도 없고, 각종 건축물이나 토목 건조물에 있어서, 그 벽면, 옥상, 노면 등에 부설(敷設)하거나 또는 부착 설치하는데 적합하고, 열섬 현상의 억지 대책용으로서도 유용한 다공질 소결 포장재를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 투수성이나 보수성뿐만 아니라, 기계적 강도나 내마모성도 우수하고, 각종의 건축물이나 토목 건조물에 있어서, 그 벽면, 옥상, 노면 등에 부설하거나 또는 부착 설치하는데 적합하고, 열섬 현상의 억지 대책용으로서도 유용한 다공질 소결 포장재의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
이에 본 발명자들은 열섬 현상의 억지 대책용으로서 요구되는 투수성이나 보수성이 우수할 뿐만 아니라, 포장재로써 요구되는 기계적 강도나 내마모성도 우수한 포장재를 개발하기 위해 예의 검토한 결과, 입경 7mm이하의 클링커애시를 골재로 하는 다공질 보수층과, 입경 6mm이하의 자기질(磁器質) 세라믹 분쇄물을 골재로 하는 다공질 보강층과의 다층 구조를 갖는 다공질 소결체로 형성함으로써, 0.1 ~ 100㎛의 다수의 세공을 가지며 우수한 보수 성능을 발휘하는 클링커애시의 특성을 손상시키지 않고, 우수한 기계적 강도와 내마모성을 부여할 수 있고, 특히 열섬 현상의 억지 대책용의 포장재로써 적합하게 사용할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성했다.
즉 본 발명은, 골재, 수경성 시멘트 및 유리 분말로 이루어지는 원료 혼합물에 첨가수를 첨가하여 혼합하고, 소정의 형상으로 성형하여, 수득한 성형물을 소성하여 수득되는 다공질 소결체로 이루어지는 다공질 소결 포장재이며, 상기 다공질 소결체가 입경 7mm이하의 클링커애시를 골재로 하는 다공질 보수층과 입경 6mm이하의 자기질 세라믹 분쇄물을 골재로 하는 다공질 보강층이, 상기 다공질 보강층을 표면층으로 하여 적층된 다층 구조를 가지는 다공질 소결체 및 이러한 다공질 소결체로 이루어진 다공질 소결 포장재를 제공한다.
또한 본 발명은, 수분 함유량 5~20중량%이며 입경 7mm이하의 클링커애시 40~70중량%, 수경성 시멘트 15~30중량% 및 입경 2mm이하의 유리 분말 15~30중량%로 이루어지는 원료 혼합물에 첨가수를 첨가하여 클링커애시 함유 수분을 포함하는 수분 함유량을 10~20중량%로 조정하고, 상기 원료 혼합물 및 첨가수를 혼합하여 다공질 보수층용의 혼합물을 조제하고, 또 입경 6mm이하의 자기질 세라믹 분쇄물 50~90중량%, 수경성 시멘트 5~25중량% 및 입경 2mm 이하의 유리 분말 5~25중량%로 이루어지는 원료혼합물에 첨가수를 첨가하여 수분 함유량을 5~15중량%로 조정하고, 상기 원료혼합물 및 첨가수를 혼합하여 다공질 보강층용의 혼합물을 조제하고, 상기 다공질 보수층용의 혼합물과 다공질 보강층용의 혼합물을 적층시켜 형성하여 수득한 다층 성형물을 양생 건조한 후, 1000~1200℃로 소성하는 다공질 소결 포장재의 제조 방법이다.
본 발명의 다공질 소결 포장재는, 입경 7mm 이하의 클링커애시를 골재로 하는 다공질 보수층과 입경 6mm이하의 자기질 세라믹 분쇄물을 골재로 하는 다공질 보강층을 가지며, 상기 다공질 보강층이 표면층으로써 적층된 다층 구조를 가지는 다공질 소결체이며, 다공질 보수층에 의해 우수한 보수성이 발휘되고, 또한 다공질 보강층에 의해 포장재로써 필요한 기계적 강도와 우수한 내마모성이 발휘되고, 또한 골재, 수경성 시멘트 및 유리 분말을 원료로 하는 다공질 소결체라는 점으로부터 포장재로써 필요한 우수한 투수성이 발휘된다.
여기서, 본 발명의 다공질 소결체의 다층 구조에 관해서는, 적어도 다공질 보강층이 표면층으로써 적층되어 있으면 좋고, 예를 들면, 다공질 보수층을 기층으로 하고 다공질 보강층을 표층으로 하는 2층 구조여도 좋고, 또 다공질 보수층이 다공질 보강층에 의해 샌드위치 형상으로 사이에 낀 3층 구조여도 좋고, 또한 다공질 보수층과 다공질 보강층이 교대로 적층된 4층 이상의 다층 구조여도 좋다.
또한 본 발명의 다공질 소결 포장재에 있어서, 다층 구조를 형성하는 다공질 보수층과 다공질 보강층의 두께에 대해서는, 요구되는 제품의 포장재에 요구되는 전체의 두께나 보수 성능 및 기계적 강도 등에 의존하지만, 이들 다공질 보수층과 다공질 보강층의 두께의 비율에 관해서는 제품의 포장재에 있어서의 보수 성능과 기계적 강도의 밸런스를 고려하면, 다공질 보수층의 두께(T)와 다공질 보강층의 두께(D)의 비율(T/D)이 통상 3~11, 바람직하게는 5~10의 범위인 것이 좋다.
본 발명에 있어서, 다공질 소결 포장재를 제조함에 있어서 다공질 소결체의 다공질 보수층을 형성하기 위해서 원료로써 사용되는 클링커애시는 통상 그 수분 함유량이 5~20중량%이며, 체 분리하여 입경이 큰 것을 컷트한 입경 7mm이하, 바람직하게는 3mm이하의 것이 사용된다. 이 입경이 7mm보다 크면 기계적 강도가 부족하 고, 또한 클링커애시 입자간의 공극이 커지기 때문에 보수성도 저하된다.
또한 상기 클링커애시와 함께 다공질 보수층을 형성하기 위한 원료로써 배합되는 수경성 시멘트에 관해서는, 예를 들면 고로 시멘트, 포틀랜드 시멘트, 플라이애시 시멘트, 알루미나 시멘트, 화이트 시멘트 등을 들 수 있고, 이들은 그 중 1종만을 단독으로 사용할 수 있으며, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 상기 수경성 시멘트에 관해서는 경제성이나 리사이클성 등의 관점에서 고로 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 클링커애시 및 수경성 시멘트와 함께 다공질 보수층을 형성하기 위한 원료로써 배합되는 유리 분말은, 소성시에 용융되고, 상기 수경성 시멘트와 어울려 골재(클링커애시)의 입자 사이에 공극을 형성하면서 이들 골재 입자간을 부분적으로 결합하는 것이며, 구체적으로는 판유리, 병유리 등의 폐유리(소다 석회 유리)를 분쇄하여 형성된 2mm 이하, 바람직하게는 0.6mm 이하의 것이 사용된다.
상기의 클링커애시, 수경성 시멘트 및 유리 분말은 클링커애시 40~70중량%, 바람직하게는 55~65중량%, 수경성 시멘트 15~30중량%, 바람직하게는 20중량% 전후, 및 유리 분말 15~30중량%, 바람직하게는 20중량% 전후의 비율로 배합하여, 다공질 보수층을 형성하기 위한 원료 혼합물로 한다. 클링커애시에 관해서는 그 배합 비율이 40중량%보다 낮으면 원하는 보수층을 얻을 수 없고, 반대로 70중량%보다 높아지면 기계적 강도가 부족하며, 또한 수경성 시멘트의 경우, 그 배합 비율이 15중량%보다 낮으면 기계적 강도가 부족하고, 반대로 30중량%보다 높아지면 보수성이 저하되며, 또한 유리 분말의 경우, 그 배합 비율이 15중량%보다 낮으면 기계적 강도 가 부족하고, 반대로 30중량%보다 높아지면 보수성이 저하된다.
이렇게 해서 수득한 다공질 보수층을 형성하기 위한 원료 혼합물에 관해서는, 다음으로 첨가수를 첨가하여 클링커애시 함유 수분을 포함하는 수분 함유량을 10~20중량%로 조정하고, 혼합하여, 소정의 형상으로 성형되지만, 이 때에 원료 혼합물 및 첨가수의 혼합은, 이들을 충분하게 혼합할 수 있는 믹서이면 특별한 제한은 없고, 예를 들면 핸드믹서, 2축믹서, 경동식(傾胴式)믹서, 팬형 믹서 등이나, 회전하는 팬, 고정된 벽 스크레이퍼(scraper) 및 교반기(agitator)를 구비한 역류식 고속 혼합 믹서(아이릿히(EIRICH)사제의 아이릿히믹서)나 교반 날개가 없는 확산혼합형 믹서(치요다기연공업주식회사(千代田技硏工業株式會社)제의 옴니믹서(OmniMixer)) 등을 들 수 있다.
상기 다공질 보수층을 형성하기 위한 원료 혼합물과 첨가수의 혼합에 있어서는, 바람직하게는 첨가수를 서서히 첨가하여 전체가 균일하게 되도록 충분하게 혼합하여, 다공질 보수층용의 혼합물을 조제한다.
한편, 다공질 소결 포장재를 제조할 때에, 다공질 소결체의 다공질 보강층을 형성하기 위해 원료로써 사용되는 자기질 세라믹 분쇄물은, 예를 들면 위생 도기(陶器), 타일, 식기 등의 불량품 등을 분쇄하고, 체분리하여 입경이 큰 것을 컷트하여 얻은 입경 6mm 이하, 바람직하게는 0.5~4mm 의 것이 사용된다. 상기 입경이 6mm보다 커지면 기계적 강도가 약하고, 또한 0.5mm 보다 작으면 투수성이 부족해질 우려가 발생한다.
또한 다공질 보강층을 형성하기 위한 원료로써 배합되는 수경성 시멘트 및 유리 분말은 상기의 다공질 보수층을 형성하기 위한 원료로서 사용되는 수경성 시멘트 및 유리 분말과 같다.
상기의 자기질 세라믹 분쇄물, 수경성 시멘트 및 유리 분말은, 자기질 세라믹 분쇄물 50~90중량%, 바람직하게는 65~75중량%, 수경성 시멘트 5~25 중량%, 바람직하게는 12~18중량%, 및 유리 분말 5~25중량%, 바람직하게는 10~25중량%의 비율로 배합하고, 다공질 보강층을 형성하기 위한 원료 혼합물로 한다. 자기질 세라믹 분쇄물의 경우 그 배합 비율이 50중량%보다 낮으면 투수성이 부족하고 반대로 90중량%보다 높아지면 기계적 강도가 부족하며, 또한 수경성 시멘트의 경우 그 배합 비율이 5중량%보다 낮으면 제조 과정에서 다층 성형물의 강도가 부족하여 취급이 곤란해지고 반대로 25중량%보다 높아지면 투수성이 부족하며, 또한 유리 분말의 경우에는 그 배합 비율이 5중량%보다 낮으면 기계적 강도가 부족하고, 반대로 25중량%보다 높아지면 투수성이 부족해진다.
상기 다공질 보강층을 형성하기 위한 원료 혼합물에 있어서도, 그 다음, 첨가수를 첨가하여 수분 함유량을 5~15중량%로 조정하고, 혼합하여 소정의 형상으로 성형되지만, 이때에 원료 혼합물 및 첨가수의 혼합은 이들을 충분히 혼합할 수 있는 믹서이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 핸드믹서, 2축믹서, 경동식(傾胴式)믹서, 팬형 믹서 등이나, 역류식 고속 혼합 믹서(아이릿히믹서)나 교반 날개가 없는 확산혼합형 믹서(옴니믹서(OmniMixer)) 등을 들 수 있다.
상기 다공질 보강층을 형성하기 위한 원료 혼합물과 첨가수의 혼합에 있어서는 바람직하게는 최초에 70% 정도의 출력으로 원료 혼합물을 혼합하고, 이어서 출 력을 100%로 하여 첨가수를 서서히 첨가하면서 전체가 균일해지도록 충분히 혼합하여 다공질 보강층용의 혼합물을 조제한다.
또한 상기의 다공질 보수층용의 혼합물이나 다공질 보강층용의 혼합물 내에는 필요에 따라 본 발명의 취지를 손상시키지 않는 범위에서 안료나 플라이애시 등의 제3 성분을 첨가해도 좋다.
다음으로, 수득한 다공질 보수층용의 혼합물과 다공질 보강층용의 혼합물은 적층하여 성형되어 원하는 다층 성형물이 된다.
상기 다층 성형물의 성형 방법에 있어서도, 특별한 제한은 없고, 예를 들면, 금형 내에 다공질 보수층용의 혼합물과 다공질 보강층용의 혼합물을 순차적으로, 또는 필요에 따라 복수회 반복적으로, 주입하여 수행하는 방법이나, 먼저 금형 내에 다공질 보수층용 및 다공질 보강층용의 혼합물 중 어느 한편을 주입하여 성형물을 성형하고, 이어서 수득한 성형물 상에 다른 한편의 혼합물을 주입하여 성형물을 성형하는 조작을 1번, 또는 필요에 따라 복수회 반복하여 수행하는 방법 등을 예시할 수 있다.
이들 다공질 보수층용 및 다공질 보강층용의 혼합물은, 다음으로 프레스 성형이나 진동 성형등의 수단에 의해 포장재로써 적합한 소정의 형상, 예를 들면 종200~500mm × 횡 200~500mm × 두께 20~100mm의 평판 형상이나, 표면에 요철(凹凸)모양이 있는 평판 형상, 또한 공원의 노면이나 건조물의 벽면에 모양을 형성하면서 부설하거나 부착 설치하기에 적합한 형상 등의 각종의 형상으로 성형된다.
그리고, 이들 다공질 보수층용 및 다공질 보강층용의 혼합물의 성형 조건에 있어서는, 예를 들면, 프레스 성형인 경우에는 5~250kg/cm2, 바람직하게는 50~100 kg/cm2의 면압하에 수행되고, 또한 진동 성형인 경우에는, 통상 진동수 2000~6000rpm 및 진폭 0.2~1.2mm, 바람직하게는 진동수 3000~5000rpm 및 진폭 0.3~0.7mm의 조건하에 0.05~5 kg/cm2, 바람직하게는 0.1~1 kg/cm2의 면압 부여하에 수행된다. 프레스 성형이나 진동 성형시에 부여되는 면압에 있어서는, 너무 낮으면 기계적 강도가 부족하고, 반대로 너무 높으면 보수성이나 투수성이 부족해진다.
이렇게 해서 수득한 다층 성형물은, 수경성 시멘트의 수화 반응이 진행되어 경화될 때까지 양생하지만, 이때의 성형물의 양생은, 바람직하게는 성형물의 휨강도가 8kg/cm2이상, 더욱 바람직하게는 10kg/cm2정도가 될 때까지 수행하는 것이 좋고, 양생 후의 성형물의 휨강도가 8kg/cm2보다 낮으면 소성시에 파손되기 쉬워 그 취급이 곤란해진다.
상기 다층 성형물의 양생은, 혼합물의 성형후, 해당 성형물을 1~4일간, 바람직하게는 1~2일간 방치하는 자연 양생이어도 좋고, 또한 30~80℃, 바람직하게는 50℃ 전후에서 3~4시간, 바람직하게는 3~4시간 수행하는 증기 양생이어도 좋으며, 또한 이들 자연 양생과 증기 양생을 조합하여 수행해도 좋다.
상기의 양생이 종료되어 소정의 휨강도에 도달한 다층 성형물은, 이어서 소성되어, 제품의 포장재가 된다. 상기 다층 성형물의 소성은, 소성 온도 1000~1200℃, 바람직하게는 1100~1200℃, 및 소성 시간 1.5~30시간, 바람직하게는 2~4시간의 조건에서 수행되고, 또한 소성 장치에 있어서는, 상기 소성 조건의 소성 온도 1000~1200℃ 및 소성 시간 1.5~30시간을 충족시킬 수 있는 장치이면 어떤 장치여도 좋고, 예를 들면 셔틀킬른(Shuttle Kiln) 등의 장치를 사용하여 수행하는 배치(batch)식 이어도 좋고, 또한 예를 들면 롤러하스킬른(Roller Hearth Kiln)을 이용하여 수행하는 연속식이어도 좋다. 소성 온도가 1000℃보다 낮으면 미소결 부분이 발생하여 포장재의 강도가 저하되고, 또한 1200℃보다 높으면 다층 성형물 전체가 용융되어 제품 형상을 유지할 수 없게 된다.
본 발명의 방법에 의해서 수득되는 다공질 소결 포장재는, 다공질 보수층과 다공질 보강층이 적층된 다층 구조를 가지는 소결체이며, 통상 부피 비중 1.1 ~ 1.5, 바람직하게는 1.2 ~ 1.4, 휨강도(JIS A 5411 준용, 공기건조상태) 3~8 N/mm2, 바람직하게는 3~5 N/mm2, 흡수율(JIS A 5209 준용, 체적 환산) 15~40vol%, 바람직하게는 25~35vol%, 투수성(인터록킹 블록 협회법) 0.03 × 10-2 ~ 2.5 × 10-2cm/S, 바람직하게는 0.3 × 10-2 ~ 2.5 × 10-2cm/S, 및 내마모성(JIS A 5209) 0.1g이하, 바람직하게는 0.05g 이하를 가지며, 또한 옥외에 가설치하여 옥외 폭로(暴露)시험과 같이 하여 수행되는 시멘트 성분 용출 시험에 의하여 백화 현상을 발생하지 않는 것이다.
본 발명에 따르면, 투수성이나 보수성뿐만 아니라, 기계적 강도나 내마모성도 우수하고, 각종의 건축물이나 토목건조물에 있어서, 그 벽면, 옥상, 노면 등에 부설 또는 부착 설치하기에 적합하며, 열섬 현상의 억지 대책용으로서도 유용한 다공질 소결 포장재를 제공할 수 있고, 또한 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명에 적합한 실시의 형태를 구체적으로 설명한다.
[실시예 1~10]
체로 분리하여 입경 3mm 를 초과한 것을 컷트한 입경 3mm 이하의 클링커애시(수분 함유량 10wt%전후)와 고로시멘트 B종과, 폐유리(산와(三和)화학사제)를 분쇄하여 제조되고, 체로 분리하여 0.6mm 를 초과한 것을 컷트한 입경 0.6mm 이하의 유리 분말을 표 1에 나타낸 비율로 배합하고, 다공질 보수층용의 원료 혼합물로 하였다.
상기 다공질 보수층용의 원료 혼합물을 표 1에 나타낸 비율로 역류식 고속 혼합 믹서(아이릿히믹서) 장치에 투입하고, 먼저 첨가수를 첨가하지 않고 혼합한 후, 클링커애시 내의 수분도 포함하여 수분 함유량이 약 15중량%가 되도록 첨가수를 서서히 첨가하고, 충분히 혼합하여 다공질 보수층용의 혼합물을 얻었다.
체로 분리하여 입경 0.5mm 미만과 입경 4mm를 초과하는 것을 컷트한 입경 0.5~4mm의 자기질 세라믹 분쇄물(모리시타 세이즈치사(森下 製土社)제 상품명 셀벤8메/촌)과 상기와 동일한 고로시멘트와, 상기와 동일한 유리 분말을 표1에 나타낸 비율로 배합하여, 다공질 보강층용의 원료 혼합물로 했다.
상기 다공질 보강층용의 원료 혼합물을 표1에 나타낸 비율로 교반 날개 없는 확산혼합형 믹서(옴니믹서)에 투입하고, 우선 첨가수를 첨가하지 않고, 70%의 출력 으로 혼합한 후, 100%의 출력으로 높여 수분 함량이 약 10중량%가 되도록 첨가수를 서서히 첨가한 후, 충분히 혼합하여 다공질 보강층용의 혼합물을 얻었다.
다음으로, 프레스 성형기(고토텟코쇼(後藤鐵工所)사제)의 금형 내에 먼저 표1에 나타낸 양의 다공질 보수층용의 혼합물을 충진하고, 이어서 그 위에 표1에 나타낸 양의 다공질 보강층용의 혼합물을 충진하고, 면압 50kg/cm2의 조건하에 진동 성형하여, 종 300mm × 횡 300mm × 두께 60mm의 평판 형상으로 성형했다.
수득한 다층 성형물을 그 깔판과 함께 금형에서 꺼내고, 4일간 방치하여 자연 양생에 의해 양생했다. 성형물의 양생은 휨강도가 10kg/cm2 정도가 되는 것을 목표로 하여 수행했다.
다음으로, 양생된 다층 성형물을 로라허스킬른을 사용하여 소성 온도 1100~1200℃, 소성 시간(소성 온도의 유지 시간) 5~30분, 소성 속도 200~250mm/분, 및 승강 온도 속도 2~10℃/분의 조건으로 소성하여, 각 실시예 1~10의 다공질 소결 포장재를 수득했다.
수득한 각 실시예 1~10의 다공질 소결 포장재는, 그 다공질 보수층 및 다공질 보강층의 두께의 비율이 표1에 나타낸 바와 같았다.
수득한 각 실시예 1~10의 다공질 소결 포장재에 관해서, 그 부피 비중, 휨강도(JIS A 5411 준용, 공기건조 상태), 흡수율(JIS A 5209준용, 체적 환산), 투수성(인터록킹블록협회법), 및 내마모성(JIS A 5029)를 측정했다.
또 각 실시예1~10의 다공질 소결 포장재에 관해, 옥외에 가설치하여 옥외폭 로 시험과 같이 하여 시멘트 성분 용출 시험을 행하고, 백화 현상의 발현 유무를 조사하여, 다음 3단계로 평가했다. ◎: 백화 현상이 인정되지 않는다, ○: 백화 현상이 약간 보인다, Ｘ: 백화 현상이 상당히 보인다.
측정된 각 실시예1~10의 다공질 소결 포장재의 물성과 백화 현상 발현의 평가 결과를 표1에 나타낸다.
[실시예 11]
클링커애시로써 입경 3~5mm의 것을 사용한 것 이외는 상기 실시예 6과 같은 방법으로 하여 실시예 11의 다공질 소결 포장재를 수득했다.
수득한 실시예 11의 다공질 소결 포장재에 관해 상기 각 실시예1~10의 경우와 마찬가지로 그 물성을 측정하고 또한 백화 현상 발현의 평가를 행했다.
결과를 표1에 나타낸다.
[비교예 1]
실시예 6과 동일한 조성을 가지는 다공질 보수층용의 혼합물만을 사용하고, 실시예 6과 같은 방법으로 하여 비교예 1의 다공질 소결 포장재를 수득했다.
수득한 비교예 1의 다공질 소결 포장재에 관해, 상기 각 실시예의 경우와 마찬가지로 그 물성을 측정하고, 또한 백화 현상의 발현의 평가를 행했다.
결과를 표2에 나타낸다.
[비교예 2]
실시예 6과 동일한 조성을 가지는 다공질 보강층용의 혼합물만을 사용하여, 실시예 6과 같은 방법으로 하여 비교예 2의 다공질 소결 포장재를 수득했다.
수득한 비교예2의 다공질 소결 포장재에 관해 상기 각 실시예의 경우와 마찬가지로 그 물성을 측정하고 또한 백화 현상의 발현의 평가를 행했다.
결과를 표 2에 나타낸다.
[비교예 3]
클링커애시로써 입경 7mm 초과 12mm 이하의 것을 사용한 것 이외는 상기 실시예 6과 같은 방법으로 하여 비교예 3의 다공질 소결 포장재를 수득했다.
수득한 비교예 3의 다공질 소결 포장재에 관해 상기 각 실시예의 경우와 같은 방법으로 그 물성을 측정하고 또한 백화 현상 발현의 평가를 행했다.
결과를 표2에 나타낸다.
[비교예 4]
자기질 세라믹 분쇄물로써 입경 6mm 초과 10mm 이하의 것을 사용한 것 이외 는 상기 실시예 6과 같은 방법으로 하여 비교예 4의 다공질 소결 포장재를 수득했다.
수득한 비교예 4의 다공질 소결 포장재에 관해, 상기 각 실시예의 경우와 마찬가지로 그 물성을 측정하고 또한 백화 현상 발현의 평가를 행했다.
결과를 표2에 나타낸다.
표1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 실시예1~11의 다공질 소결 포장재는 성형시 부여 면압, 두께 비율, 부피 비중, 휨강도, 흡수율, 투수성, 내마모성, 백화현상의 평가 결과 등에 있어서, 모두 바람직한 범위 내에 있음을 알 수 있다. 그러나, 비교예1은, 내마모성이 좋지 않으며, 백화 현상이 상당히 나타나는 점에서, 비교예 2는, 부피 비중, 휨강도, 흡수율의 값에서, 비교예 3 및 비교예 4는 휨강도에 있어서, 바람직한 범위를 벗어나 있음을 알 수 있다.
본 발명의 다공질 소결 포장재는, 우수한 투수성과 보수성뿐만 아니라, 기계적 강도나 내마모성도 우수하며, 각종의 건축물이나 토목 건조물에 있어서, 그 벽면, 옥상, 노면 등이 포설 또는 부착 설치하는데 적합하며, 특히 열섬 현상의 억지 대책용으로서 유용한 것이다.
또, 본 발명의 방법은, 이와 같은 열섬 현상의 억지 대책용으로써 유용한 다공질 소결 포장재를 공업적으로 제조하는데 적합한 방법이다.
Claims (12)
- 입경 7mm 이하의 클링커 애시 40~70 중량%, 수경성 시멘트 15~30중량% 및 입경 2mm 이하의 유리 분말 15~30중량%로 이루어진 원료 혼합물에 첨가수를 첨가하여 클링커애시 함유 수분을 포함하는 수분 함유량을 혼합물(A) 중량에 대하여 10~20중량%가 되도록 조정함으로써 다공질 보수층용 혼합물(A)을 제조하는 단계;입경 6mm 이하의 자기질 세라믹 분쇄물 50~90 중량%, 수경성 시멘트 5~25중량% 및 입경 2mm 이하의 유리 분말 5~25중량%로 이루어진 원료 혼합물에 첨가수를 첨가하여 수분 함유량을 혼합물(B) 중량에 대하여 5~15중량%가 되도록 조정함으로써 다공질 보강층용 혼합물(B)을 제조하는 단계;상기 다공질 보수층용 혼합물로 이루어진 다공질 보수층과, 상기 다공질 보강층용 혼합물로 이루어진 다공질 보강층을 적층하여, 5~250kg/cm2 의 면압하에서의 프레스 성형 또는 0.05~5kg/cm2 의 면압 부여하에 진동 성형 방법에 의해 성형하는 단계;수득한 다층 성형물을 양생 건조하는 단계; 및수득된 건조물을 소성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다공질 소결 포장재의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 성형은, 금형 내에서 다공질 보수층용 혼합물(A)과 다공질 보강층용 혼합물(B)을 순차 주입하여 수행하거나, 혼합물(A) 및 혼합물(B) 중 어느 하나의 혼합물을 먼저 주입한 후, 수득한 성형물 상에 다른 하나의 혼합물을 주입하여 성형물을 성형하는 것을 특징으로 하는다공질 소결 포장재의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 소성은 1000~1200℃에서 행하는 것을 특징으로 하는다공질 소결 포장재의 제조 방법.
- 골재, 수경성 시멘트, 유리 분말로 이루어지는 원료 혼합물에 첨가수를 첨가하여 혼합하고, 소정의 형상으로 성형한 후, 소성하여 수득되는 다공질 소결체로서,상기 다공질 소결체가, 입경 7mm 이하의 클링커애시 40~70중량%, 수경성 시멘트 15~30중량%, 및 입경 2mm 이하의 유리 분말 15~30중량%를 포함하여 이루어진 다공질 보수층, 및 입경 6mm 이하의 자기질 세라믹 분쇄물 50~90중량%, 수경성 시멘트 5~25중량%, 및 입경 2mm 이하의 유리 분말 5~25중량%를 포함하여 이루어진 다공질 보강층을 포함하며, 상기 다공질 보수층과 상기 다공질 보강층이 적층된 다층 구조로 이루어지고,상기 다공질 보수층의 두께(T)와 다공질 보강층의 두께(D)의 비율(T/D)이 3~11 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 다공질 소결체.
- 삭제
- 제8항에 있어서,상기 다공질 보수층용 혼합물 및 다공질 보강층용 혼합물내에 안료 및 플라이 애시 중 어느 하나 이상이 부가적으로 포함된 것을 특징으로 하는다공질 소결체.
- 삭제
- 제8항 또는 제10항에 따른 다공질 소결체로 이루어진 다공질 소결 포장재.
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