KR101063480B1 - 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법 - Google Patents

조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 모르타르의 비중을 낮추고, 무기질 바인더와 수용성 에폭시 수지를 사용하여, 친환경성, 경량화, 방수성, 고내구성을 구비한 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 무기질 바인더 100 중량부에 대하여, 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 이루어진 친환경 무기계 바인더에 의해 조형물을 형성하되,
상기 무기질 바인더는 CSA 100 중량부에 대하여, 석고 10∼20 중량부, 다공질의 무기계 경량골재 10∼100 중량부, 게르마늄석 또는 석영반암계 광물 분말 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파이버 1∼10 중량부를 포함하고,
상기 무기계 액상바인더는 기능성 무기계분말 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 60∼120 중량부, 경화제 60∼120 중량부, 해포석 미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로우스 파이버를 포함한 물질 10∼30 중량부를 포함한다.

Description

조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법{nature friendly elastic binder for molding and mold manufacturing method using them thereof}
본 발명은 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법에 관한 것으로, 친환경 무기계 바인더와 수용성 에폭시 수지를 사용하여, 휨강도를 높이고, 내수성을 향상시키며, 실내작업이 가능한 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에는 내부 및 외부의 장식 목적으로 인조바위, 동물모양조형물, 인조나무 등등 여러가지 형태의 조형물이 설치되고 있으며, 이러한 조형물의 소재로, 석재, 목재와 같은 천연소재와, 유리섬유강화플라스틱(FRP), 유리섬유강화시멘트(GRC,Glassfiber Reinforced Cement), 스티로폼, 폴리우레탄 등과 같은 화학적 소재가 사용되고 있다.
이중 유리섬유강화플라스틱(FRP), 유리섬유강화시멘트(GRC,Glassfiber Reinforced Cement)는 천연소재에 비하여 저렴하고, 시공이 간편하며, 내구성이 뛰어나고, 방습, 내식성 등의 특성을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
그러나, 상기 유리섬유강화플라스틱(FRP), 유리섬유강화시멘트(GRC)은 금형을 통해, 조형물을 제작하도록 되어 있어, 금형제작에 필요한 여러가지 도구 및 재료를 준비하는 작업이 필수적으로 거처야 하고, 금형제작에 따른 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 유리섬유강화플라스틱(FRP), 유리섬유강화시멘트(GRC,Glassfiber Reinforced Cement)에 의해 대형 조형물을 제작할 경우, 대형 조형물은 부피가 거대하여 금형을 통해 한번에 성형하기 곤란하므로, 다수개의 금형을 제작하여 조각으로 분리 성형하여야 하며, 이로 인해 제조공정이 매우 복잡해지게 되고, 조각 성형 후 이를 맞추기 위한 작업시간이 많이 소요될 뿐 만 아니라, 조립시 맞춤작업에 곤란성이 있었다.
또한, 평판 조형물의 경우, 발포 폴리우레탄 또는 스티로폼이 널리 사용되고 있으나, 발포 폴리우레탄과 스티로폼은 상온에서는 절단 가공을 제외하고는 형상 변형을 위한 가공이 곤란하므로, 조형물을 형성하려면 소재를 용융한 후 다양한 형상을 가지는 금형에 충전하여 완제품을 생성하는데, 금형의 제작으로 인해 생산 비용이 많이 들고 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 유리섬유강화시멘트(GRC,Glassfiber Reinforced Cement) 와 유리섬유강화플라스틱(FRP)를 이용하여 만들기 때문에 친환경적이지 못하고 실내 설치 시 유해성분의 용출 및 VOC 성분을 뿜어내기 때문에 인간에게 해로운 제품이 대부분이다.
특히, 유리섬유강화플라스틱(FRP)의 경우 석면파이버의 사용으로 인해 파괴 시 발암물질이 공기 중에 떠다녀 인체에 유해영향을 끼칠 수 있으며 화재 시 유기성 가스를 분출하기 때문에 인체에 좋지 못한 영향을 주는 문제점이 있었다.
또한, GRC, GFRC (Glass Fiber Reinforced)로 불리우는 유리섬유보강콘크리트는 일반 콘크리트에 비해 휨강도가 뛰어나도 뒤틀림이 작아 인조바위, 기둥, 인조나무, 조경용 벤치 등의 조형물을 제작하는데 널리 사용되었다. 이는 대형조형물인 인조바위의 경우 FRP 공법에 비해 외부노출에도 내구성이 뛰어나고 반영구적이며 색상 구현이 용이하고 불연성으로 각광받아왔다. 그럼에도 불구하고 일반적인 콘크리트 혹은 모르타르에 유리섬유보강만으로 제작함에 방수성, 중량으로 인한 실내작업의 난점, 기계장비에 의한 시공 등으로 단점 보완이 필요했다. 또 최근에 실내 조형물 혹은 실내 조형물에도 식생을 하거나 조형물을 수조내에 설치하는 것이 추세이나 일반 GRC의 강한 알카리성으로 인해 수중생태에 적합하지 않고 방수성이 떨어져 조형물의 내구성도 저하되며, 조경 식재에도 악영향을 끼쳐 식재의 식생이 불가능하거나 식재의 양을 제한할 수 밖에 없는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 비중을 낮추고, 무기질 바인더와 수용성 에폭시 수지를 사용하여, 친환경성, 경량화, 방수성, 고내구성을 구비한 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시멘트 첨가가 없는 친환경의 자재사용을 통해 실내작업이 가능하고, 수중생태와 식재의 식생에도 도움이 될 수 있는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조공정이 간단하고, 생산비용을 절감할 수 있는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 대형의 조형물에도 용이하게 적용가능하고, 불규칙하고 다양한 형상의 곡선창출이 가능하며, 조형물의 형상에 관계없이 적용가능할 뿐 만 아니라, 화재의 위험성이 없는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 3차원 조형물을 별도의 금형작업없이 신속하게 형성할 수 있는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더와 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 무기질 바인더 100 중량부에 대하여, 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하되,
상기 무기질 바인더는 CSA 100 중량부에 대하여, 천연무수석고, 폐 무수석고, α형 반수석고, β형 반수석고, 천연 이수석고 또는 폐 이수석고를 150∼200℃로 소성하여 얻어진 석고의 변형 화합물 중에서 선택된 하나의 석고 10∼20 중량부, 다공질의 무기계 경량골재 10∼100 중량부, 게르마늄석 또는 석영반암계 광물 분말 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파이버 1∼10 중량부를 포함하며,
상기 무기계 액상바인더는 기능성 무기계분말 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 60∼120 중량부, 경화제 60∼120 중량부, 해포석 미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로우스 파이버를 포함한 물질 10∼30 중량부를 포함한다.
본 발명은 조형물 제조방법에 있어서;
무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 친환경 무기계 바인더를 형성하고 몰드에 친환경 무기계 바인더를 도포하여 조형물 표면층을 형성하는 표면형성단계;
상기 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 혼합한 후, 조형물 표면층에 도포하여 조형물 본체층을 형성하는 본체형성단계;
상기 조형물 표면층과 본체층을 양생시킨 후 몰드에서 탈형하는 탈형단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 다수개의 몰드에 의해 형성되는 대형 조형물 제조방법에 있어서;
상기 대형 조형물은 무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 친환경 무기계 바인더를 형성하고 몰드에 친환경 무기계 바인더를 도포하여 조형물 표면층을 형성하는 표면형성단계;
상기 조형물 표면층에 결합용 철근을 설치하는 철근설치단계;
상기 결합용 철근 설치 후, 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 배합한 후, 초형물 표면층 및 결합용 철근의 하부가 포함되도록 도포하여 조형물 본체층을 형성하는 본체형성단계;
상기 조형물 표면층과 본체층을 양생시킨 후 몰드에서 탈형하여 조각 조형물을 형성하는 탈형단계;
상기 조각 조형물의 결합용 철근을 철근구조 트러스에 의해 연결하여 용접하는 연결단계;
상기 연결된 조각 조형물의 철근구조 트러스가 포함되도록 상기 친환경 무기계 바인더를 도포하여 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 포함한다.
이와 같이 본 발명은 시멘트가 무첨가된 친환경 무기질 바인더와 친환경 무기계 액상바인더에 의해 조형물을 형성하므로, 유해물질의 용출이나 배출이 없고 석면등을 사용하지 않아 인체에 무해하다.
또한, 본 발명은 바텀애쉬, 굴폐각분 등의 사용으로 폐자제의 재사용하고, 기능성 무기계 분말등의 사용으로 인체 혹은 식생채 등의 생물에 이로운 기능을 하도록 한 친환경적인 무기질 바인더에 의해 조형물을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 친환경 무기질 바인더와 무기계 액상바인더의 혼합에 의해 조형물의 표면층 및 본체층을 형성하도록 되어 있어, 휨강도가 높고, 우수한 내수성을 구비하며, 경량성, 방수성 및 고내구성을 할 뿐 아니라, 완성된 조형물의 크랙발생을 줄여 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 경량성을 구비하여 이동이 용이하고, 친환경적이므로, 실내작업이 가능하며, 수중생태와 식재의 식생에도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 2 이상의 조각 조형물의 접합에 의해 시공되는 대형 조형물의 제조를 용이하게 할 수 있으며, 조각 조형물간을 철근구조 트러스로 연결하여 구조적 안정성을 꾀할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 일반적인 대형 조형물에 비해, 두께를 1/3 정도로 줄일 수 있어, 대형장비 없이 시공이 가능하고 제품의 이동시 가벼운 중량으로 인해 좁은 공간으로 인력으로 이동이 가능하다.
또한, 본 발명은 뿜칠시공에 의해 조형물을 성형하므로, 별도의 금형작업 없이도 신속하게 조형물을 성형할 수 있으며, 불규칙하고 다양한 형상의 곡선창출이 가능하고, 화재의 위험성이 없다.
또한, 본 발명은 성형시간도 매우 짧고 전체적인 조형물의 무게가 가벼워 취급을 용이하게 할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 제조공정을 보인 블록예시도
도 3 은 본 발명에 따른 조각 조형물의 구성을 보인 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 대형 조형물의 구성을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 조형물과 구조물의 이음부분을 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 대형 조형물의 제조공정을 보인 블록예시도
본 발명은 무기질 바인더 100 중량부에 대하여, 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하되,
상기 무기질 바인더는 CSA 100 중량부에 대하여, 석고 10∼20 중량부, 다공질의 무기계 경량골재 10∼100 중량부, 게르마늄석 분말 또는 석영반암계 광물분말 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파우더 1∼10 중량부를 포함하며,
상기 무기계 액상바인더는 기능성 무기계분말 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 60∼120 중량부, 경화제 60∼120 중량부, 해포석 미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로오스 파이버 10∼30 중량부를 포함한다.
상기 CSA 는 속경성 바인더 역할을 하며 Al2O3 성분이 36wt% 이상인 것을 사용하며, 분말도는 4,000∼5,000㎠/g 인 것 일 때 가장 작업성이 좋고, 이상이 경우 수화속도가 빨라져 작업시간이 짧아지며, 이하일 경우 휨강도, 압축강도 저하현상이 온다. free CaO 함량이 1중량% 미만으로 제한하며 이는 조형물(경화체)가 후팽창 등으로 내구성이 저하되는 것을 막기 위함이다.
또한, 상기 CSA 는 Al2O3 성분이 36wt% 미만으로 떨어질 경우 경화속도가 저하되고 후 팽창반응으로 인해 조형물의 형태가 뒤틀리거나 파괴되는 원인으로 작용할 수 있으며 또한, 석고의 양 또한 제한되여 응결의 조절 및 강도저하의 원인이될 수 있다.
상기 석고는 CSA의 응결조절 및 강도증강재로 사용되는 것으로, 천연무수석고, 폐 무수석고, α형 반수석고, β형 반수석고, 천연 이수석고 또는 폐 이수석고를 150∼200℃로 소성하여 얻어진 석고의 변형 화합물 중에서 선택된 하나를 사용하며, 분말도는 5,000㎠/g 이상의 것을 사용한다.
이때, 이수석고를 그냥 사용 시 과팽창 현상이 올 수 있으며 응결조절이 용이하지 않아 작업성이 떨어지게 된다.
상기 무기계 경량골재는 입도 0.1∼2㎜ 의 바텀애쉬 또는 굴폐각분말을 사용하며 콘크리트 잔골재 조립율에 의해 F.M 2.1∼2.8로 조합한다. 상기 바텀애쉬는 화력발전에서 석탄이 연소될 때 발생하는 폐기물을 수집, 가공해 만든 것으로 규산질이 60wt% 이상 함유된 다공질로 형성돼 무게가 가벼운 반면, 섭씨 1500도에서 연소된 단단한 강도의 반영구적인 수명으로 안전성이 높다.
상기 게르마늄계 암석분말은 40여 종의 미네랄 구성으로 인해 생물체의 발육과 생리기능을 조절하여 세포의 활력을 유지시키며, 미세 다공성으로 강력한 흡착작용, 음이온 발생, 이온교환작용, 원적외선을 방사하는 식생 및 인체에 유익한 기능성 친환경 소재로써 생물의 각종 질병예방과 치료, 체내해독, 생육촉진, 수중 조형물에 사용 시 수질정화, 유해물질 분해를 도와 수중생태에 도움을 준다. 이와 같은 게르마늄계 암석분말은 아래의 [표1]과 같은 특성을 구비한다.
[표1]
Figure 112010087418957-pat00001
또한, 석영반암계 광물분말은 음이온 방출 및 미세다공질의 고흡착성을 구비하고 있는 인체에 유익한 기능성 친환경 소재로, 게르마늄계 암석분말 등과 함께, 성형된 조형물에 기능성을 부여한다.
상기 소포제는 실리콘계 소포제로써 다공질 재료를 배합할 때 발생하는 재료내의 기포발생을 적절하게 억제, 조절하여 조형물의 표면을 매끄럽게 한다.
상기 P.P 파이버는 조형물의 인장강도를 높여주고 내충격성을 향상시키며 화재시에 조형물내에서 녹아 콘크리트 폭열을 방지하고, 아래의 [표2]와 같은 물성을 구비한다.
[표2]
Figure 112010087418957-pat00002

상기 기능성 무기계분말(E.I.P)은 감람석과 같은 결정구조를 가지는 사방정계에 속하는 광물로 색깔은 무색 투명하거나 중정석과 감람석을 약 1 : 1 정도의 비율로 혼합 분쇄한 분말로 황산바륨과 산화철, 산화마그네슘, 산화규산 등의 주요 성분이며 감람석의 특징인 강력한 흡착성과 원적외선방출의 특성과 중정석의 특징인 색의 발현과 착색의 유리화, 미려한 외관 등의 특성을 모두 갖추고 있으며, 그 입도는 5∼30㎛ 의 것을 사용한다.
상기 기능성 무기계 분말은 아래의 [표3]과 같은 특성을 구비한다.
[표3]
Figure 112010087418957-pat00003
상기 수용성 에폭시 수지는 반응석 희석제 20∼40wt%, 분산제 1∼6wt%, 촉진제 1∼8wt%에 나머지를 에폭시수지로 하여 100wt%로 이루어진 것으로, 시멘트와 결합 시 수화반응을 방해하지 않도록 ph 8 이상의 제품을 사용하여야한다. 그 이하로 떨어질 경우 시멘트의 응결지연현상이 일어나 강도 저하 및 내마모성이 저하된다.
상기 경화제는 트리에틸렌 테트라아민0.1∼30wt%, 촉진제, 1∼20wt%, 물 10∼20wt%에 나머지를 폴리옥시프로필렌 디아민으로 하여 100wt%로 이루어진 수성에폭시 경화촉진물이다.
상기 해포석미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로오스 파이버는 모르타르의 증점성을 부여하여 혼합재료들 간의 점착성을 부여하며 성형성을 높여준다. 입도는 40㎛ 이하 의 것을 사용하며,. 불만족 시 증점성 부족으로 혼화재가 떠오르거나 성형성이 떨어질 수 있다. 또한, 본 발명은 해포석미분을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 조형물 제조방법을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 제조공정을 보인 블록예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 조각 조형물의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 조형물 제조방법에 있어서;
무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 친환경 무기계 바인더를 형성하고 몰드에 친환경 무기계 바인더를 도포하여 조형물 표면층(10)을 형성하는 표면형성단계;
상기 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 혼합한 후, 조형물 표면층(10)에 도포하여 조형물 본체층(20)을 형성하는 본체형성단계;
상기 조형물 표면층(10)과 본체층(20)을 양생시킨 후 몰드(30)에서 탈형하여 조형물(100)을 형성하는 탈형단계를 포함한다.
상기 표면형성단계는 친환경 무기계 바인더를 미세한 뿜칠기를 이용하여 조형물의 표면이 잘 표현될 수 있도록 약 1∼3㎜ 의 두께로 도포하여 표면층(10)을 형성한다.
상기 본체형성단계는 표면층(10) 형성시, 도포된 친환경 무기계 바인더가 경화하기 전에, 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 추가하여 배합하고, 이를 뿜칠기를 이용 시공하여 조형물의 본체층(20)을 성형한다.
상기 탈형단계는 상온 20℃의 경우 3∼4시간 동안 바람이나 기타 충격이 가해지지 않도록 보호양생하고 탈형함으로써, 조형물(100)을 형성하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 탈형단계 후, 무기질 바인더 100 중량부에 수성안료 5∼10중량부를 배합하여 조형물을 채색하는 단계를 더 포함한다.
즉, 조형물의 채색시 일반 수성도료를 사용하는데 이때 그냥 사용할 경우 부착성 저하로 인해 수중조형물 및 물을 사용하는 조형물에는 취약한 문제점이 있다. 그러나, 본 발명과 같이 무기질 바인더에 수성 안료를 이용하여 조색하여 일반 수성도료 대신 사용할 경우, 높은 부착성과 방수성으로 조형물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 대형 조형물의 구성을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 조형물과 구조물의 이음부분을 보인 예시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 대형 조형물의 제조공정을 보인 블록예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 다수개의 조각 조형물(100`)에 의해 형성되는 대형 조형물(200) 제조방법에 있어서;
상기 대형 조형물(200)은 무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 친환경 무기계 바인더를 형성하고 몰드(30)에 친환경 무기계 바인더를 도포하여 조형물 표면층(10)을 형성하는 표면형성단계;
상기 조형물 표면층(10)에 결합용 철근(40)을 설치하는 철근설치단계;
상기 결합용 철근(40) 설치 후, 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 배합한 후, 조형물 표면층(10) 및 결합용 철근(40)의 하부가 포함되도록 도포하여 조형물 본체층(20)을 형성하는 본체형성단계;
상기 조형물 표면층(10)과 본체층(20)을 양생시킨 후 몰드(30)에서 탈형하여 조각 조형물(100`)을 형성하는 탈형단계;
상기 조각 조형물(100`)의 결합용 철근(40)을 철근구조 트러스(50)에 의해 서로 연결하여 용접하는 연결단계;
상기 조각 조형물(100`)에 용접된 철근구조 트러스(50)가 포함되도록 상기 친환경 무기계 바인더를 도포하여 보호층(60)을 형성하는 보호층 형성단계;를 포함한다.
상기 철근설치단계는 조각 조형물의 테두리에서 전체 길이의 약 1/6 지점에 위치하도록 결합용 철근(40)을 설치한다.
상기 철근의 위치는 모형체의 크기에 관계가 있으며 모형체의 응력계산시에는 약 1/4 지점이 가장 적합하지만 조각모형체의 결합 시 두 결합용 철근의 위치가 너무 멀어지만 작업성이 용이하지 않고 조각모형체의 이동이 용이하도록 하기 위해서는 조각 조형물의 테두리에서 전체 길이의 약 1/6 지점에 위치하도록 결합용 철근(40)을 설치하는 것이 바람직하다.
상기 철근설치단계 후 본체형성단계전에 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 배합하여, 결합용 철근(40)을 포함하도록 본체층(20)에 도포하여 보강바름층(21)을 형성하는 보강단계를 더 포함한다.
즉, 상기 보강단계는 결합용 철근(40)의 설치 지점에 위치하도록 본체층(20)에 약 1∼2㎜ 두껍게 도포하여, 보강바름층(21)을 형성한다.
상기 연결단계는 조각조형물들(100`)을 철근구조 트러스(50)에 의해 연결하는 단계로, 조각조형물(100`)의 크기에 맞도록 철근을 이용하여 구조트러스를 제작한 후, 이를 조각 조형물에 돌출된 결합용 철근(40)에 용접결합한다.
상기 보호층 형성단계는 조형물 구조적 강도 보강 및 용접 부위 및 철근 구조트러스의 보호를 위해 친환경 무기계 바인더를 숏크리트 시행하여 보호층(60)을 형성한다.
이때, 타 공법은 숏크리트재 (콘크리트) 의 고중량으로 인하여 흐름성 방지를 위해 철근망 혹은 기타 소재의 망을 설치후에 숏크리트를 시행하지만 본 발명의 친환경 무기계 바인더는 경량성, 고부착성을 구비하므로, 기타 부설물을 설치하지 않고 숏크리트를 시행한다. 이때 철근과 철근 사이에 미채움되는 부분이 없도록 세세히 숏크리트 시공한다.
또한, 본 발명은 보호층 형성단계 후, 도 4 에 도시된 바와 같이, 조각 조형물과 이에 이웃하는 또다른 조각 조형물 사이공간(70)을 무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 100∼150 중량부를 혼합한 고탄성 바인더를 채움하는 채움단계를 더 포함한다.
또한, 상기 채움단계는 도 5 에 도시된 바와 같이, 수중 구조물, 조경식생을 하는 경우 식생용 공급수, 수중펌프를 위한 파이프 등의 구조물(300)과 접합 시 방수가 완벽하지 않으면 철근구조트러스에 녹이 발생할 수 있으므로 접합부위(80)에 사용하는 고탄성 바인더를 이용하여 방수 및 부착을 완벽하도록 채움하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 보호층 형성단계 또는 채움단계 후, 무기질 바인더 100 중량부에 수성안료 5∼10중량부를 배합하여 조형물을 채색하는 단계를 더 포함한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예1
기능성 무기계분말 100 중량부에 수용성 에폭시 수지 100 중량부, 경화제 80 중량부, 해포석 미분 15 중량부를 배합하여 무기계 액상 바인더를 형성하고, 상기 무기계 액상 바인더 100 중량부에 아래 [표4]의 배합비에 따른 무기질 바인더 100 중량부를 혼합하여 4㎝×4㎝×16㎝ 몰드를 성형한 후, 이에 대한 물성을 측정하였다. 그 결과는 [표5]와 같다.
[표4]
Figure 112010087418957-pat00004
[표5]
Figure 112010087418957-pat00005
상기 [표5]의 배합비 1 내지 배합비 3 과 배합비 4 를 대비할 경우, 가사시간, 흡수율, 압축강도 및 휨강도에 있어서 현저한 차이가 있음을 알 수 있다.
실시예 2
기능성 무기계분말 100 중량부에 수용성 에폭시 수지 100 중량부, 경화제 80 중량부, 해포석 미분 15 중량부를 배합하여 무기계 액상 바인더를 형성하고,
CSA 100 중량부에 무수석고 10∼20 중량부, 바텀애쉬 10∼100 중량부, 게르마늄석 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파우더 1∼10 중량부를 배합하여 무기질 바인더를 형성한 후,
상기 무기계 액상 바인더 100 중량부에 무기질 바인더 100 중량부를 혼합하여, 친환경 무기계 바인더를 형성하였으며, 이와 같이 형성된 친환경 무기계 바인더를 통해 조형물의 생산 두께에 따라 4㎝×16㎝×두께(㎜)로 시험체를 성형하여 28일 양생 후 휨강도를 측정하고, 28일 양생한 시험체를 1일 104℃에서 24시간 절대건조 후 1일 24시간 침수하여 침수전의 무게와 침수후의 무게를 측정하여 흡수율을 측정하였다. 대비군으로는 FRP 및 GRC 를 사용하였으며, 생산두께 및 결과는 [표6]과 같다.
[표6]
Figure 112010087418957-pat00006

실시예 3
친환경 무기계 바인더 100 중량에 수성안료 5 중량부를 배합하여 시험체에 도포한 후, 이에 대한 부착강도를 일반 외부용 수성도료와 비교실험하였으며, 그 결과는 [표7]과 같다. 이때, 상기 친환경 무기계 바인더 및 시험체는 실시예 2 와 동일하게 형성하였으며, 시험기준은 KS F 3211에 기준하여 시험하였다.
[표7]
Figure 112010087418957-pat00007

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 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 범위내에 있게 된다.
(10) : 표면층 (20) : 본체층
(21) : 보강바름층 (30) : 몰드
(40) : 결합용 철근 (50) : 철근구조 트러스
(60) : 보호층 (70) : 사이공간
(80) : 접합부위 (100) : 조형물
(100`): 조각조형물 (200) : 대형조형물

Claims (16)

  1. 조형물 제작을 위한 친환경 무기계 바인더에 있어서;
    상기 친환경 무기계 바인더는 무기질 바인더 100 중량부에 대하여, 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 이루어지되,
    상기 무기질 바인더는 CSA 100 중량부에 대하여, 석고 10∼20 중량부, 다공질의 무기계 경량골재 10∼100 중량부, 게르마늄석 또는 석영반암계 광물 분말 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파이버 1∼10 중량부를 포함하고,
    상기 무기계 액상바인더는 기능성 무기계분말 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 60∼120 중량부, 경화제 60∼120 중량부, 해포석 미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로우스 파이버를 포함한 물질 10∼30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    상기 CSA 는 분말도 4,000∼5,000㎠/g 이며,
    상기 다공성 무기계 경량골재는 입도 0.1∼2㎜의 바텀애쉬 또는 굴폐각분말이고, 콘크리트 잔골재 조립율에 의해 F.M 2.1∼2.8로 조합된 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
  3. 청구항 1 에 있어서;
    상기 석고는 천연무수석고, 폐 무수석고, α형 반수석고, β형 반수석고, 천연 이수석고 또는 폐 이수석고를 150~200℃로 소성하여 얻어진 석고의 변형 화합물 중에서 선택된 하나 인 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
  4. 청구항 1 에 있어서;
    상기 게르마늄석 분말은 아래 [표1]의 특성을 구비하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
    [표1]
    Figure 112011029671270-pat00008

  5. 삭제
  6. 청구항 1 에 있어서;
    상기 수용성 에폭시 수지는 반응석 희석제 20∼40wt%, 분산제 1∼6wt%, 촉진제 1∼8wt%에 나머지를 에폭시수지로 하여 100wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
  7. 청구항 1 에 있어서;
    상기 경화제는 트리에틸렌 테트라아민0.1∼30wt%, 촉진제, 1∼20wt%, 물 10∼20wt%에 나머지를 폴리옥시프로필렌 디아민으로 하여 100wt%로 이루어진 수성에폭시 경화촉진물인 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
  8. 청구항 1 에 있어서;
    상기 해포석미분은 입도는 0.1∼0.5㎜ 을 구비하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더.
  9. 조형물 제조방법에 있어서;
    무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 친환경 무기계 바인더를 형성하고 몰드에 친환경 무기계 바인더를 도포하여 조형물 표면층을 형성하는 표면형성단계;
    상기 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 혼합한 후, 조형물 표면층에 도포하여 조형물 본체층을 형성하는 본체형성단계;
    상기 조형물 표면층과 본체층을 양생시킨 후 몰드에서 탈형하는 탈형단계를 포함하되,
    상기 무기질 바인더는 CSA 100 중량부에 대하여, 석고 10∼20 중량부, 다공질의 무기계 경량골재 10∼100 중량부, 게르마늄석 또는 석영반암계 광물 분말 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파이버 1∼10 중량부를 포함하고,
    상기 무기계 액상바인더는 기능성 무기계분말 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 60∼120 중량부, 경화제 60∼120 중량부, 해포석 미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로우스 파이버를 포함한 물질 10∼30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  10. 청구항 9 에 있어서;
    상기 표면형성단계는 친환경 무기계 바인더를 뿜칠기에 의해 1∼3㎜ 의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  11. 청구항 9 에 있어서;
    상기 탈형단계 후, 무기질 바인더 100 중량부에 수성안료 5∼10중량부를 배합하여 조형물을 채색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  12. 복수의 조각 조형물에 의해 형성되는 대형 조형물 제조방법에 있어서;
    상기 대형 조형물은 무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 80∼120 중량부를 혼합하여 친환경 무기계 바인더를 형성하고 몰드에 친환경 무기계 바인더를 도포하여 조형물 표면층을 형성하는 표면형성단계;
    상기 조형물 표면층에 결합용 철근을 설치하는 철근설치단계;
    상기 결합용 철근 설치 후, 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 배합한 후, 초형물 표면층 및 결합용 철근의 하부가 포함되도록 도포하여 조형물 본체층을 형성하는 본체형성단계;
    상기 조형물 표면층과 본체층을 양생시킨 후 몰드에서 탈형하여 조각 조형물을 형성하는 탈형단계;
    상기 조각 조형물의 결합용 철근을 철근구조 트러스에 의해 연결하여 용접하는 연결단계;
    상기 연결된 조각 조형물의 철근구조 트러스가 포함되도록 상기 친환경 무기계 바인더를 도포하여 보호층을 형성하는 보호층 형성단계;를 포함하되,
    상기 무기질 바인더는 CSA 100 중량부에 대하여, 석고 10∼20 중량부, 다공질의 무기계 경량골재 10∼100 중량부, 게르마늄석 또는 석영반암계 광물 분말 10∼50 중량부, 소포제 1∼5 중량부, 폴리프로펠렌(P.P) 파이버 1∼10 중량부를 포함하고,
    상기 무기계 액상바인더는 기능성 무기계분말 100 중량부에 대하여, 수용성 에폭시 수지 60∼120 중량부, 경화제 60∼120 중량부, 해포석 미분 또는 40㎛ 이하의 셀룰로우스 파이버를 포함한 물질 10∼30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  13. 청구항 12 에 있어서;
    상기 철근설치단계 후 본체형성단계전에, 친환경 무기계 바인더 100 중량부에 물 10 중량부를 배합하고, 결합용 철근을 포함하도록 본체층 위에 도포하여, 1∼2㎜ 두께의 보강바름층을 형성하는 보강단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  14. 청구항 12 에 있어서;
    상기 보호층 형성단계 후, 조각 조형물과 이에 이웃하는 또다른 조각 조형물 사이를 무기질 바인더 100 중량부에 무기계 액상바인더 100∼150 중량부를 혼합한 고탄성 바인더를 채움하는 채움단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  15. 청구항 14 에 있어서;
    상기 채움단계는 수중 구조물, 조경식생을 하는 경우 식생용 공급수, 수중펌프를 위한 파이프와의 접합부위에 고탄성 바인더를 채움하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
  16. 청구항 12 또는 청구항 14 에 있어서;
    상기 보호층 형성단계 후, 무기질 바인더 100 중량부에 수성안료 5∼10중량부를 배합하여 조형물을 채색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조형물 제작용 친환경 무기계 바인더를 이용한 조형물 제조방법.
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