KR100888816B1 - 투수성 바닥벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투수성이 우수한 바닥벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 점토와 활성탄과 다공칩 및 물을 혼합하는 혼합공정(S100), 혼합된 혼합물을 성형하는 성형공정(S200), 성형된 성형물을 커팅하는 커팅공정(S300), 커팅된 성형물을 건조시키는 건조공정(S400), 건조된 성형물을 소성시키는 소성공정(S500)의 순서로 진행되어 투수성 바닥벽돌을 제조하는데, 다공칩은 제오라이트와 인산소다 및 접착제를 함유한다.

따라서, 본 발명은 투수성이 우수한 바닥벽돌을 제공할 수 있는 효과가 있다.

바닥벽돌, 점토, 활성탄, 다공칩, 제오라이트.

Description

투수성 바닥벽돌 및 그 제조방법{A BRICK}

본 발명은 투수성 바닥벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥벽돌의 내부에 다공질 공간을 형성하여 빗물을 토양으로 배수시키면서 습기를 대기로 발산시킬 수 있는 투수성 바닥벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 바닥벽돌은 도로를 포장하기 위해 바닥에 까는 것으로서, 이러한 바닥벽돌은 점토와 모래 및 물이 적절한 중량으로 배합되어 소성로에서 단단히 굳어지는 과정을 통해 제조된다.

그러나 상술한 종래의 바닥벽돌은 빗물을 토양으로 배수시키거나, 바닥벽돌과 토양사이의 수분을 대기로 발산시킬 수 없었으며, 이로 인해 배수 구배가 이루어지지 않거나 부분적으로 침하되면서 빗물이 고여 통행에 불편을 주게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 바닥벽돌의 내부에 다공질 공간을 형성하여 빗물을 토양으로 원활히 배수시키는 동시에 바닥벽돌과 토양 사이의 수분을 대기로 발산시킬 수 있는 투수성 바닥벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투수성 바닥벽돌 및 그 제조방법은, 미분쇄된 점토 83∼86중량부, 활성탄 10∼12중량부, 다공칩 4∼5중량부에 대하여 물 20중량부를 믹서기에 넣고 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합공정으로 혼합된 혼합물을 성형기에 넣어 코어를 통과시켜 성형하는 성형공정; 상기 성형공정으로 성형된 성형물을 60mm 단위로 커팅하는 커팅공정; 상기 커팅공정으로 커팅된 성형물을 건조시키는 건조공정; 상기 건조공정으로 건조된 성형물을 성형물에 혼합된 다공칩은 용융되고, 활성탄은 회분(재)이 되면서 다공질 공간을 이루도록 소성시키는 소성공정을 포함하되, 상기 다공칩은 그 중량을 100중량부로 볼때 제오라이트 80중량부와 인산소다 10중량부 및 접착제 10중량부를 혼합한 것으로, 상기 혼합물을 성형기를 통해 긴 봉재형태로 성형하여 건조시킨 후 1∼3mm의 입자가 되도록 분쇄한 것이다.

상기 수단으로 구현된 본 발명에 따르면, 제오라이트와 활성탄을 주성분으로 하는 다공칩이 소성공정에서 완전히 용융 및 회분(재)이 되어 다공질 공간을 형성하고, 이 다공질 공간과 점토를 주재료로 하는 바닥벽돌의 표면공극을 빗물이 통과하므로 바닥벽돌의 투수성을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 투수성 바닥벽돌(100)은, 점토와 활성탄과 다공칩 및 물을 혼합하는 혼합공정(S100), 혼합된 혼합물을 성형하는 성형공정(S200), 성형된 성형물을 커팅하는 커팅공정(S300), 커팅된 성형물을 건조시키는 건조공정(S400), 건조된 성형물을 소성시키는 소성공정(S500)의 순서로 진행된다.
혼합공정의 주재료인 점토(粘土)는 서남해안의 야산 및 내륙 구릉지대에 널리 매장되어 있는 것으로서, 통상적으로 알고 있는 작은 알갱이로 이루어진 암석 부스러기 또는 광물 알갱이 등과 같은 퇴적물, 즉 부드럽고 차진 흙과 같은 형태이며 성분중에는 대략 3~8%의 철분이 함유되어 있으면서 소성이 큰 편이며 1150 1150~1200에서 굽게 되면 단단해져서 강한 강도를 지니게 된다.

이러한 점토를 투수성 바닥벽돌(100)의 주재료로 이용하기 위해서는 먼저 덩어링 형태로 채취된 점토를 그대로 이용할 수 없기 때문에 이를 통상의 분쇄방법, 즉 파쇄기를 통해 활성탄과 함께 미분쇄시켜서 교반기에 투입하고, 이어서 다공칩(C)과 물을 투입하여 고르게 섞는다.
이같이 혼합되는 재료는 점토 83∼86중량부, 활성탄 10∼12중량부, 다공칩 4∼5중량부에 대하여 물 20중량부로 이루어진다.

여기서, 다공칩(C)의 조성비율이 다공칩 전체 100중량부 중에 제오라이트 80중량부와 인산소다 10중량부 및 접착제 10중량부를 함유하는데, 이러한 다공칩(C)은 각 재료를 혼합하는 혼합단계(S10)와, 혼합된 혼합물을 성형기(21)에 넣어서 긴 봉재로 성형하는 성형단계(S20)와, 성형된 긴 봉재를 건조시키는 건조단계(S30)와, 건조된 긴 봉재를 로울러 분쇄기에서 1∼3mm 크기의 입자로 분쇄하는 분쇄단계(S50)의 순서로 진행된다.

다공칩(C)의 주재료인 제오라이트(Zeolite)는 신생대 3기의 화산회가 열수에 의한 속성작용을 받아 생성되어 물분자가 결정수(水) 형태로 구조 중에 존재하는 함수 알루미나 규산염 광물로서, 가열하면 내포된 물분자가 증발하여 수증기를 발산해도 다공질 구조가 파괴되지 않으며 3.5~5.5의 경도로서 900℃ 이상에서는 용해가 가능하다. 이러한 제오라이트는 우리나라의 경북 감포나 영일만 근처에 다량 매장되어 있으며 공극률이 우수한 클리놉틸로라이트(Clinoptilolite)로 구현되는 것이 바람직하다.

인산소다(인산나트륨)는 인산을 탄산나트륨의 수용액에 포화시켜서 만든 무색투명한 기둥모양의 결정으로서, 공기 중에 풍화되기 쉽고 물에 잘 분해되므로 제오라이트가 무기질 접착제와 잘 혼합되도록 한다.

상기 다공칩의 중량을 100중량부로 볼 때, 미세한 입자 크기로 분쇄된 제오라이트 80중량부와 인산소다 10중량부 및 접착제 10중량부가 혼합기(11)에서 혼합되고, 압출성형기(21)에 투입되어 도 5에 도시된 바와 같이 8~10mm의 직경을 이루는 원통형의 긴 봉재로 압출성형되고, 이같이 성형된 봉재는 60~100℃의 온도를 유지하는 건조실(31)에서 22~26시간 동안 건조된다.

상기에서 저온의 건조실에서 장시간 건조하는 이유는 봉재의 내부까지 골고루 건조시켜 강도를 유지하기 위한 것이다. 로울러 분쇄기에서 1∼3mm의 입자로 분 쇄되는 단계를 거쳐서 다공칩(C)으로 완성된다.

저온의 건조온도가 60℃ 이하이면 다공칩의 강도가 약해지고, 100℃ 이상이면 다공칩의 조직이 파괴되어 강도가 약해진다.

또한, 상기의 온도에서 건조시간이 22시간 이하이면 완전히 건조되지 않으므로 강도가 약하고 26시간 이상이면 불필요하게 에너지가 낭비된다.

이와 같이 구성된 다공칩(C)을 점토 83∼86중량부에 대해 4∼5중량부로 혼합하는 이유는, 5중량부를 초과하여 혼합하게 되면 바닥벽돌(100)의 전체적인 강도가 떨어지고, 4중량부 미만으로 혼합하면 다공질 공간(S)이 적어져서 투수성이 떨어지기 때문이다.

상기에서 활성탄을 점토 83∼86중량부에 대하여 10∼12중량부 혼합하는 이유는 활성탄이 900℃이상에서 연소하여 회분(재)만 남게 되므로 점토내의 공극률이 높아져 투수성이 높아지기 때문이다.

상기의 높은 공극률에 의하여 압축강도가 낮아지게 된다는 단점이 있을 수 있으나 상기 점토에 활성탄과 함께 혼합되는 4∼5중량부의 다공칩은 900℃이상에서 완전히 용융되어 벽돌내부에서 활성탄의 연소에 의하여 발생되는 공극에 흡수되어 경화되므로서 높은 압축강도를 유지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 점토, 활성탄, 다공칩, 물이 혼합된 혼합물은 압출성형기에 투입되어 실린더의 압출에 의해 코어를 지나면서 직사각형 단면을 이루어 길이가 긴 성형물을 형성하는데, 이때 바닥벽돌(100)의 외측면, 즉 도 1에 도시된 바와 같이 전면 및 좌우측면에는 이웃하는 다른 바닥벽돌(100)과 간극을 유지하도록 복 수개의 간극돌기(120)가 형성되며, 이 간극으로는 바닥에 시공할 때 모래가 채워진다.

성형공정(S200)으로 성형된 성형물은 커팅공정(S300)에서 60mm단위로 커팅되고, 커팅된 성형물은 벽돌형태로 길이190mm, 두께90mm, 폭60mm 규격물이 되고 이같이 커팅된 성형물은 건조공정(S400), 즉 건조대에서 자연건조시키거나, 90~150℃를 유지하는 건조기에서 22~26시간 동안 건조된다.

상기에서 온도가 90℃ 이하이면 건조시간이 길어지게 되며, 150℃ 이상이면 표면이 잘게 갈라져서 소성과정에서 소성이 불가능하게 된다.

건조공정(S400)으로 건조된 성형물은 1150~1200℃를 유지하는 소성로에서 23~25시간 동안 소성되어 단단히 굳어지면서 도 1에 도시된 바와 같이 바닥벽돌(100)을 형성한다.

상기에서 소성로의 온도가 1150℃ 이하이면 바닥벽돌의 내부까지 완전히 소성되지 못하여 바닥벽돌의 강도가 저하될 수 있으며, 1200℃ 이상이면 소성시에 고온으로 인하여 소성물이 변형되어 바닥벽돌로서의 형태가 유지되기 어려울 수가 있다.

상기 성형물에 포함된 다공칩(C)과 활성탄은 소성로의 열기에 의해 완전히 용융 및 재가 되어 도 2의 하부 우측에 확대도시된 바와 같이 다공질 공간(S)의 단면을 형성하게 된다. 따라서, 바닥벽돌(100)의 상부에서 내리는 빗물은 다공질 공간(S)의 미세공을 통과하면서 토양으로 흐르게 되는 것이다.

상기에서와 같은 과정에 의하여 소성된 바닥벽돌은 다공칩에 의하여 미세한 공간들이 형성되었음에도 그 압축강도를 측정한 결과 미세한 공간이 없는 일반바닥재와 동일한 250∼300㎏/㎠의 압축강도를 보여주고 있어 미세한 공간에 의하여 투수가 가능하면서도 압축강도가 저하되지 않음을 확인할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 투수성 바닥벽돌은, 점토를 주재료로 하는 바닥벽돌의 표면공극과 내부에 형성된 미세공 및 다공질 공간을 빗물이 서서히 통과하면서 토양으로 배수된다.

또한, 바닥벽돌의 강도를 높이기 위하여 배수공을 형성하지 않았어도 상술한 바와 같이 바닥벽돌의 표면공극과 다공질의 미세공간을 통해 빗물을 토양으로 배수시키게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 바닥벽돌의 사시도.

도 2는 도 1의 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 공정을 도시한 블럭도.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 다공칩의 제조단계를 도시한 공정도.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 긴 봉재형태의 다공칩을 도시한 사시도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 바닥벽돌 110 : 배수공

C : 다공칩 S : 다공질 공간

Claims (3)

1. 미분쇄된 점토 83∼86중량부, 활성탄 10∼12중량부, 다공칩 4∼5중량부에 대하여 물 20중량부를 교반기에 넣고 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합공정으로 혼합된 혼합물을 성형기에 넣어 코어를 통과시켜 성형하는 성형공정; 상기 성형공정으로 성형된 성형물을 60mm 단위로 커팅하는 커팅공정; 상기 커팅공정으로 커팅된 성형물을 90∼150℃의 온도에서 22∼26시간 건조시키는 건조공정; 상기 건조공정으로 건조된 성형물의 다공칩이 용융되면서 다공질 공간을 이루도록 1150∼1200℃에서 23∼25시간 소성시키는 소성공정을 포함하되,

   상기 다공칩은, 다공칩을 100중량부로 볼때, 그 중에 함유된 제오라이트 80중량부와 인산소다 10중량부 및 접착제 10중량부를 혼합하고, 상기 혼합물을 성형기를 통해 긴 봉재형태로 성형하여 60∼100℃의 건조실에서 22∼26시간 건조시킨 후, 로울러 분쇄기에서 1∼3mm 입자 크기로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 투수성 바닥벽돌 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 다공칩은, 성형기를 통해 8~10mm의 직경을 이루도록 봉재형태로 성형한 것을 특징으로 하는 투수성 바닥벽돌 제조방법.
3. 미분쇄된 점토 83∼86중량부, 활성탄 10∼12중량부, 다공칩은 그 전제중량부를 100이라 할 때, 제오라이트 80중량부와 인산소다 10중량부 및 접착제 10중량부를 혼합한 후 성형기를 통해 8~10mm의 직경을 이루도록 봉재형태로 성형되어 60~100℃를 유지하는 건조실에서 22~26시간 건조한 후, 로울러 분쇄기에서 1∼3mm의 입자로 분쇄한 다공칩 4∼5중량부를 혼합한 혼합물에 대하여 물 20중량부를 교반기에 넣어 혼합하고, 상기에서 혼합된 혼합물을 성형기에 넣어 코어를 통과시켜 성형하며, 상기 성형공정으로 성형된 성형물을 60mm 단위로 커팅하는 커팅공정; 상기 커팅공정으로 커팅된 성형물을 90∼150℃의 온도에서 22∼26시간 건조시키고 상기 건조된 성형물의 다공칩이 용해되면서 다공질 공간을 이루도록 1150∼1200℃에서 23∼25시간 소성시켜서 제조된 것을 특징으로 하는 투수성 바닥벽돌.

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