KR100765675B1 - 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 내/외벽, 칸막이, 바닥용, 차음벽, 지하 이중벽, 주차타워, 토목자재 등에 사용되는 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 인체에 유해한 발암성 물질인 석면을 사용하지 않는 친환경적인 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의하면, 시멘트: 20-50 중량%, 규석분: 25-40 중량%, 셀룰로오스: 2-8 중량%, 실리카흄: 1-8 중량%으로 조성된 혼합원료로 압출 성형된 무석면 압출성형 콘크리트 패널에 있어서, 상기 조성된 혼합원료에 모래: 0.1-18 중량%, 가소제: 0.5-1.5 중량%, 적어도 140℃ 이상의 온도에 녹지 않는 내열성을 갖는 폴리프로필렌, 비닐론, 비닐알코올 중 선택된 어느 하나의 화학섬유: 0.1-3 중량%, 규회석: 3-16중량%과 물: 20-40 중량%를 첨가하여 압출 성형된 것을 특징으로 하는 무석면 압출성형 콘크리트 패널을 제시한다. 따라서 본 발명은 기존의 석면을 사용하지 않고, 친환경적인 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 제품의 제조가 가능함으로써 석면 사용에 따른 작업자, 취급자 및 사용자 모두에게 안전한 제품을 공급할 수 있다.
무석면, 압출 성형, 콘크리트, 펄프섬유, 화학섬유, 규회석, 실리카흄

Description

무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법{Non-asbestos extrusion cement pannel and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 제조과정을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 건축물의 내/외벽, 칸막이, 바닥용, 차음벽, 지하 이중벽, 주차타워, 토목자재 등에 사용되는 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 인체에 유해한 발암성 물질인 석면을 사용하지 않는 친환경적인 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
기존의 베이스 제품은 석면을 사용한 압출 성형 콘크리트 패널로서 석면이 발암 물질로 규정되었기 때문에 일본 및 유럽 등 선진시장 환경에서는 석면물질 사용을 금지하고 있으며, 일본에서도 2005년부터 사용을 금지하고 있다. 최근 국내 노동부에서 2008년부터 건축자재, 자동차 부품에서 우선 석면 제품을 사용 금지 방안을 심의하였고, 하반기 중에 관계 규정을 마련하려는 활동이 활발히 진행되고 있다.
이와 관련된 종래의 기술로서 출원번호 제10-2000-0046984호(2000.08.14)와 출원번호 제10-2003-0006742호(2003.02.04)가 공지되어 있다.
상기의 특허 제10-2000-0046984호(진공 압출성형 시멘트 건축자재 및 그 성형방법)는 무기질계 진공압출성형 공정에서 그동안 광범위하게 사용되었던 석면을 전혀 사용하지 않거나 최소한으로 사용하므로 인체에 유해한 석면의 사용을 최소화시키는 기술로서 이는 실제 현장 생산작업에서 적용이 어려운 배합이었다.
즉, 상기 특허의 설계 배합 특징은 석면 대신에 셀룰로오스 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 세피오라이트를 혼입하거나 일부 석면을 첨가(3%중량)한 기술로서 석면이 일부 들어간 배합은 석면의 유해성 문제가 여전히 존재하였다. 또한 이러한 설계 배합은 압출된 제품의 성형성 및 표면 등 있어서 문제가 발생 되었다.
또 다른 상기 특허 제10-2003-0006742호(무석면 압출성형식 건축자재조성물 및 이를 이용한 건축성형품)는 석면 자체의 사용을 하지 않으면서도 석면을 사용한 것과 동일한 수준의 혹은 그 이상의 보강성과 가공성을 확보할 수 있는 기술로서 석면 대신에 2mm 이상의 세피오라이트를 사용한 것을 기술적 특징으로 하고 있다.
그러나 현재 사용되고 있는 세피오라이트는 석면과 매우 유사한 물질로 알려져 있으며, 대부분 중국에서 수입하고 있는 실정이다. 최근 국제 암연구학회(IARC) 자료에 따르면 세피오라이트에는 일부 석면이 혼재되어 있다고 보고되었으며, 세피 오라이트의 위험성이 내포되어 있음에도 불구하고 아직까지도 많은 건설업체에서는 석면 대신에 세피오라이트를 사용하고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 인체에 유해한 발암성 물질인 석면을 대체할 수 있는 펄프섬유(셀룰로오스), 화학섬유(폴리프로필렌 혹은 비닐론, 비닐알코올) 및 규회석 등을 사용하여 친환경적인 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 조성물을 제조하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명에 의하면, 시멘트: 20-50 중량%, 규석분: 25-40 중량%, 셀룰로오스: 2-8 중량%, 실리카흄: 1-8 중량%으로 조성된 혼합원료로 압출 성형된 무석면 압출성형 콘크리트 패널에 있어서, 상기 조성된 혼합원료에 모래: 0.1-18 중량%, 가소제: 0.5-1.5 중량%, 적어도 140℃ 이상의 온도에 녹지 않는 내열성을 갖는 폴리프로필렌, 비닐론, 비닐알코올 중 선택된 어느 하나의 화학섬유: 0.1-3 중량%, 규회석: 3-16중량%과 물: 20-40 중량%를 첨가하여 압출 성형된 것을 특징으로 하는 무석면 압출성형 콘크리트 패널을 제공한다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의하면 시멘트, 규석분말, 실리카 흄, 셀룰로오스, 화학섬유 등의 혼합 원료들을 압출 성형하여 절단한 후 1차 양생과 2차 오토클레이브 양생 단계를 거쳐 제품을 제조하는 무석면 압출성형 콘크리트 패널 제조방법에 있어서, 상기 혼합원료와, 적어도 140℃ 이상의 온도에 녹지 않는 내열성을 갖는 폴리프로필렌, 비닐론, 비닐알코올 중 선택된 어느 하나의 화학섬유, 규회석, 모래, 가소제 등의 원료를 첨가하여 혼합기에 자동계량에 의해 투입하는 단계; 상기 셀룰로오스 섬유를 해면하는 단계; 상기 혼합물을 건식혼합기에 투입하여 건식 혼합하는 단계; 상기 건식 혼합이 완료되면 물을 투입하여 60-240초 동안 습식 혼합하는 단계; 상기 습식 혼합이 완료되면 혼합물을 혼련기에서 숙성 혼련하고, 압출기에 투입되어 금형 코어(core)를 장착할 경우에는 중공부가 있는 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형하고, 금형 코어(core)를 탈착할 경우에는 중공부가 없는 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형하는 단계; 상기 압출 성형물을 절단하고 1차 양생한 후, 2차 오토클레이브 양생하는 단계; 및 상기 2차 양생 완료된 제품의 외관 및 물리적 특성 검사와 가공 과정을 거쳐 제품을 출하하는 단계;를 포함하여 구성되는 무석면 압출성형 콘크리트 패널 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 기술적 특징은 기존의 석면을 전혀 사용하지 않고, 석면 대신에 펄프섬유(셀룰로오스), 화학섬유(폴리프로필렌 혹은 비닐론, 비닐알코올), 규회석(Wollastonite), 실리카 흄 등을 혼합 배합하여 기존의 제품과 동등 혹은 그 이상의 무석면 압출 성형 콘크리트 패널을 제조하는 데 있다.
즉, 본 발명의 무석면 압출 성형 콘크리트 패널은 시멘트: 20-50 중량%, 규석분: 25-40 중량%, 모래: 0-18 중량%, 가소제: 0.5-1.5 중량%, 셀룰로오스: 2-8 중량%, 화학섬유: 0-3 중량%, 규회석: 3-16중량%, 실리카흄: 1-8 중량%으로 조성된 원료에 물: 20-40 중량%를 첨가하여 제조된다.
이때, 시멘트는 보통 1종 포틀랜드 시멘트 계열을 의미하며, 규석분말은 최대한 이산화규소(SiO2)의 함량이(적어도 순도 90%이상) 높은 것으로 시멘트와 함께 열수합성반응을 거쳐 제품의 강도를 발현하기 위해 사용한다. 모래는 규석분말 대체 효과와 함께 작업 혼수량의 감소 효과를 동반하며, 제품의 치수안정성에 도움을 준다. 이때, 사용되는 모래는 함수가 적고 염기도가 낮아야 한다.
또한, 석면 대신에 사용하는 섬유질 원료는 펄프섬유(셀룰로오스) 및 화학섬유(폴리프로필렌 혹은 비닐론, 비닐알코올), 규회석을 사용한다. 펄프섬유(셀룰로오스)는 건식상태에서 분산성이 매우 좋고 시멘트와의 친화력이 매우 우수한 것으로서 주로 LBKP와 NBKP가 사용되며, 화학섬유로는 2차 오토클레이브 양생 온도를 견디는 약 140℃ 이상의 온도에 녹지 않는 내열성 화학섬유를 사용한다.
또한, 석면의 대체 섬유로 인식되었던 세피오라이트의 잠재적 위험성을 없애기 위하여 규회석을 사용함으로써 제조과정에서 제품의 성형성능 효과와 수분 및 시멘트 친화력에 따른 제품의 강도 증진 및 난연 성능을 가져오는 효과가 있다.
또한, 가소제로는 일반적으로 시멘트 등의 원료와 균일하게 혼합되고, 습식 혼련 후에는 제품의 압출 및 윤활성을 향상시키며, 점탄성 효과와 보수성을 유지하며 전체적인 과정에서 기계에 부과되는 마찰력을 낮추는 효과를 있는 메틸셀룰로오스(MC) 계열을 사용한다.
또한, 본 발명에서는 제품 제조시 압출의 성형 성능을 높이고, 시멘트와 함께 열수합성반응을 촉진시켜 조직의 치밀성 향상 및 백화 방지 등의 효과를 얻기 위해 실리카 흄을 사용하여 제품의 압축 강도를 향상시킬 수 있다.
이어서, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 제조과정에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 시멘트, 규석분말, 실리카 흄, 펄프섬유(셀룰로오스), 화학섬유(폴리프로필렌 혹은 비닐론, 비닐알코올), 규회석, 모래, 가소제 등의 분체 원료를 중앙제어실에서 자동계량에 의해 투입한 후(S10) 건식 혼합을 실시한다.
이때, 셀룰로오스 섬유를 별도의 해면기를 사용하여 해면하거나 건식 혼합기에 투입하여 건식 혼합을 실시한다(S20 ~ S30).
그 후 건식 혼합이 완료되면, 물을 투입하여 약 60-240초 동안 습식 혼합을 실시한다(S40).
상기의 습식 혼합이 완료된 후 혼합물을 혼련기(kneader rudder)에서 다시 숙성 혼련하고, 압출기에 투입되어 퍼그스큐류, 진공실, 오거스크류, 베럴 게이트, 균압부 및 다이스를 통과하여 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형한다.
이때, 금형 코어(core)를 장착할 경우에는 중공부가 있는 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형하고, 금형 코어(core)를 탈착할 경우에는 중공부가 없는 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형한다(S50).
상기 압출 성형된 제품은 콘베이어 벨트를 통해서 일정한 속도를 유지하면서 일정한 길이로 1차 절단되며(S60), 이후 1차 양생 및 2차 오토클레이브 양생 과정을 거친다(S70 ~ S80).
이때, 1차 양생이 완료되면 제품의 휨 및 표면 상태를 검사하고, 2차 오토클레이브 양생이 이루어진다.
그 후, 최종적으로 완료된 제품에 대해서 외관 및 물리적 특성 검사와 가공 과정을 거쳐 제품을 출하함으로써 본 발명의 제조공정이 완료된다(S90).
상술한 본 발명의 제조방법에 따른 무석면 제품의 시험결과는 아래의 [표 1]과 같다.
물성 KS F4735 실시 1 실시 2 실시 3 실시 4
겉모양 관통/균열/갈라짐 無 無 無 無 無
떨어짐/비틀림/이물질혼입 無 無 無 無 無
휨강도(N/mm2) 14.0 이상 18.1 17.9 17.2 19.6
소재비중(g/cm3) 2.0 이하 1.76 1.74 1.75 1.75
흡수율(%) 18 이하 4.6 4.7 4.6 4.5
흡수길이변화율(%) 0.12 이하 0.05 0.04 0.05 0.07
함수율(%) - 4.8 5.2 6.0 6.2
압축강도(N/mm2) - 97.4 92.3 78.3 79.5
충격 시혐편 관통하지 않을 것 관통 無 관통 無 관통 無 관통 無
상기의 [표 1]에서 보듯이 KS F4735 규격에 따라 관련 물성 시험을 실시한 결과, 휨강도는 기준치가 14.0 N/mm2 이상보다 높은 17.2에서 19.6 N/mm2 까지 강도 측정값을 나타내었고, 소재 비중은 기존의 석면 제품과 유사한 1.74-1.76 g/cm3 로 확인되었다.
또한, 흡수율은 약 4.5% 정도로 기준치인 18% 이하보다 매우 낮고, 상대적으로 압축강도는 78.3 N/mm2 에서 최고 97.4 N/mm2 까지 측정되었다. 흡수길이변화율도 기준치은 0.12% 이하를 만족하였다.
따라서, 본 발명에 의하면 기존의 석면 대신에 펄프섬유(셀룰로오스) 및 화학섬유(폴리프로필렌 혹은 비닐론, 비닐알코올)를 사용함으로써 제품의 치수 안정성, 인장 강도 보강 등을 향상시킬 수 있다.
또한 기존의 석면 대신에 주로 무석면 콘크리트 패널 제조에 사용되고 있는 세피오라이트 대체하여 펄프섬유(셀룰로오스), 규회석을 사용하여 제품의 압출성 및 보수성을 향상시키면서 시멘트 친화력이 우수하여 제품의 성형성을 증진시킬 수 있으며, 실리카 흄을 사용하여 장기적으로 압축 강도를 증대시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에서는 기존의 석면 대신에 펄프섬유 및 화학섬유를 사용함으로써 제품의 치수 안정성, 인장 강도 보강 등을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 석면 대신에 주로 무석면 콘크리트 패널 제조에 사용되고 있는 세피오라이트 대체하여 펄프섬유, 규회석을 사용하여 제품의 압출성 및 보수성을 향상시키면서 시멘트 친화력이 우수하여 제품의 성형성을 증진시킬 수 있으며, 실리카 흄을 사용하여 장기적으로 압축 강도를 증대시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 석면을 사용하지 않고, 친환경적인 무석면 압출 성형 콘크리트 패널 제품의 제조가 가능함으로써 석면 사용에 따른 작업자, 취급자 및 사용자 모두에게 안전한 제품을 공급할 수 있다.

Claims (4)

  1. 시멘트: 20-50 중량%, 규석분: 25-40 중량%, 셀룰로오스: 2-8 중량%, 실리카흄: 1-8 중량%으로 조성된 혼합원료로 압출 성형된 무석면 압출성형 콘크리트 패널에 있어서,
    상기 조성된 혼합원료에 모래: 0.1-18 중량%, 가소제: 0.5-1.5 중량%, 적어도 140℃ 이상의 온도에 녹지 않는 내열성을 갖는 폴리프로필렌, 비닐론, 비닐알코올 중 선택된 어느 하나의 화학섬유: 0.1-3 중량%, 규회석: 3-16중량%과 물: 20-40 중량%를 첨가하여 압출 성형된 것을 특징으로 하는 무석면 압출성형 콘크리트 패널.
  2. 삭제
  3. 시멘트, 규석분말, 실리카 흄, 셀룰로오스, 화학섬유 등의 혼합 원료들을 압출 성형하여 절단한 후 1차 양생과 2차 오토클레이브 양생 단계를 거쳐 제품을 제조하는 무석면 압출성형 콘크리트 패널 제조방법에 있어서,
    상기 혼합원료와, 적어도 140℃ 이상의 온도에 녹지 않는 내열성을 갖는 폴리프로필렌, 비닐론, 비닐알코올 중 선택된 어느 하나의 화학섬유, 규회석, 모래, 가소제 등의 원료를 첨가하여 혼합기에 자동계량에 의해 투입하는 단계;
    상기 셀룰로오스 섬유를 해면하는 단계;
    상기 혼합물을 건식혼합기에 투입하여 건식 혼합하는 단계;
    상기 건식 혼합이 완료되면 물을 투입하여 60-240초 동안 습식 혼합하는 단계;
    상기 습식 혼합이 완료되면 혼합물을 혼련기에서 숙성 혼련하고, 압출기에 투입되어 금형 코어(core)를 장착할 경우에는 중공부가 있는 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형하고, 금형 코어(core)를 탈착할 경우에는 중공부가 없는 콘크리트 패널 형상으로 압출 성형하는 단계;
    상기 압출 성형물을 절단하고 1차 양생한 후, 2차 오토클레이브 양생하는 단계; 및
    상기 2차 양생 완료된 제품의 외관 및 물리적 특성 검사와 가공 과정을 거쳐 제품을 출하하는 단계;를 포함하여 구성되는 무석면 압출성형 콘크리트 패널 제조방법.
  4. 삭제
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