KR101163527B1

KR101163527B1 - 자연흙을 주재료로 한 친환경 흙패널 및 바닥재의 제조방법

Info

Publication number: KR101163527B1
Application number: KR1020120004310A
Authority: KR
Inventors: 한정구
Original assignee: (주)아리산업
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2012-07-06

Abstract

자연흙을 주재료로 하면서도 균열이 발생하지 않고, 큰 하중을 요하는 제품으로도 사용될 수 있는 친환경 흙패널, 바닥재 및 내외장재의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 제조방법은 마사, 황토, 규사를 혼합한 기본흙과 기본흙의 중량대비 5% 내외의 왕겨와 기본흙의 중량대비 10~30%의 혼합시멘트를 혼합한 배합토을 형틀에 채운 다음 평탄화 작업을 하고, 배합토의 상부를 가압기로 눌러 압축시킨 후 폴리머를 골고루 분사한 후, 자연 건조시켜 완성됨을 특징으로 한다. 또는, 배합토을 절반만 사용하여 배합토 채움 공정, 평탄화 공정, 압축 공정, 폴리머 분사 공정을 2차례에 걸쳐 반복 수행함으로서, 폴리머를 배합토의 내부까지 침투시키게 할 수도 있다.

Description

자연흙을 주재료로 한 친환경 흙패널 및 바닥재의 제조방법{Manufacturing method for panel and floor with main material of natural soils}

본 발명은 흙패널 및 바닥재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연흙을 주재료로 하여 친환경적이고 균열 발생이 없으며, 큰 하중용으로 사용될 수 있을 정도의 강도를 얻을 수 있는 친환경 흙패널, 바닥재 및 내외장재의 제조방법에 관한 것이다.

현대의 건축물 및 토목공사에 주로 사용되고 있는 콘크리트는 여러 가지 문제점을 안고 있는 것이 현실이다. 따라서 최근에는 천연목재 또는 합성목재를 많이 사용하고 있으며, 특히, 친환경 소재인 흙을 이용하는 사례도 늘고 있는 실정이다.

이러한 흙을 이용한 바닥재 및 내외장재는 콘크리트 신축건물에서 나타나는 화학 냄새가 전혀 없고, 오히려 흙이 주변의 냄새를 탈취 및 정화하는 작용도 하게 되어 쾌적한 환경을 제공해 준다. 또한, 흙은 외기변화에 민감하게 반응하지 않는 항온효과가 있어 몸의 상태를 일정하게 유지시켜줌으로써 생체리듬을 안정화시켜주기도 한다. 그리고 흙은 습도 조절기능이 뛰어나 습기가 많으면 이를 흡수하고 건조하면 내뱉는 성질이 있기 때문에 여름철 집안이 눅눅하고 곰팡이가 피는 것을 방지하며, 겨울철에도 감기에 걸리지 않게 된다. 또한, 콘크리트는 전부 폐기 처분해야 되나, 흙은 다시 자연으로 돌아가 친환경적이게 된다.

이렇게 좋은 효과가 많은 흙을 이용한 자재는 그 활용가치가 높음에도 불구하고, 강도나 균열에 대한 문제점을 해결하지 못해 실용화되지 못하고 있는 실정이다. 또는, 실용화가 된 제품도 있으나, 강도개선을 위해 너무 많은 양의 콘크리트를 혼합하여 사용하게 되어 친환경이란 말이 무색한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로, 자연흙을 주재료로 한 배합토를 압축시켜 제조함으로써, 균열이 발생하지 않는 친환경 흙패널 및 바닥재를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

자연흙을 주재료로 한 배합토를 압축시킨 흙패널 또는 바닥재의 제조방법으로서,

마사(a), 황토(b), 규사(c)를 혼합한 기본흙과 상기 기본흙의 중량대비 5±%의 왕겨(d)와 기본흙의 중량대비 10~30%의 혼합시멘트(e)를 혼합한 배합토를 준비하는 단계;

상기 배합토를 패널용 형틀 또는 바닥재를 시공하기 위한 지면에 채우는 단계;

배합토의 상부를 가압기로 눌러 압축시키는 단계; 및

압축된 배합토의 상부에 아크릴계열 중합체의 폴리머를 골고루 분사한 후 건조시키는 단계;를 포함하며,

상기 왕겨(d)는 상기 마사(a)를 굵기별로 구분한 굵은 마사(a1)와 가는 마사(a2)중 굵은 마사(a1)와 규사(c)의 사이의 크기로 절단하여 사용함을 특징으로 하는 자연흙을 주재료로 한 흙패널 및 바닥재의 제조방법을 제공한다.

이때, 마사(a), 황토(b), 규사(c)는 7:2:1의 중량비를 갖는 것이 바람직할 것이다.

그리고 혼합시멘트는 시멘트:방수제가 4:6의 중량비로 혼합된 것이 사용되며, 방수제는 침투제가 20~24, 수축저감제가 18~21, 충진제가 11~15, 촉진제가 0.1~0.5, 증점제가 0.01~0.06, 폴리머가 0.5~2.5, 발수제가 0.1~2, 착색제가 0.1~2, 강도증진제가 25~36, 내마모제가 5~15, 분산제가 0.05~0.8의 중량%로 구성됨이 바람직하다.

또한, 배합토를 절반만 사용하여 배합토를 채우는 단계, 압축시키는 단계, 폴리머를 분사하는 단계를 2차례에 걸쳐 반복 수행함으로서, 폴리머를 배합토의 내부까지 침투시키게 할 수도 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 흙패널이나 바닥재는 시멘트를 최소량으로 사용하여 친환경을 도모하면서 균열을 방지할 수 있어 각종 건축용 내외장재에서부터 교량용 인도 등과 같은 구조용 바닥재로도 충분히 사용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 흙패널 및 바닥재의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자연흙을 이용한 흙패널 및 바닥재의 제조방법을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 흙패널 및 바닥재는 배합토를 압축시켜 제조된다.

배합토는 마사(a), 황토(b), 규사(c)를 7:2:1의 혼합비로 한 기본흙을 사용하고, 이 기본흙에 왕겨(d)와, 혼합시멘트(e)와, 폴리머(f)를 더 혼합하여 사용한다.

본 발명에서는 배합토를 제일 작은 굵기에서부터 제일 굵은 굵기까지 고른 분포를 가지도록 노력하였다. 즉, 마사(a)에는 큰 굵기(a1)와 작은 굵기(a2)가 동시에 존재하는데, 작은 굵기의 마사(a2)는 규사(c)보다는 작고 황토(b)보다는 큰 굵기를 갖는다. 그리고 큰 굵기의 마사(a1)는 규사(c)보다 더 큰 굵기를 갖는다. 수식으로 정리해보면, 황토(b)<마사(a2)<규사(c)<마사(a1) 이다.

이중에서 황토(b)와 마사(a2)는 작은 굵기로 충분한 혼합비를 갖고 있는 반면, 대체적으로 큰 굵기의 흙이 부족하게 된다. 따라서 흙의 결합재로서 왕겨(d)를 러프(rough)하게 절단하여 사용하였다. 즉, 왕겨(d)의 굵기는 규사(c)와 마사(a1)의 중간 정도면 될 것이며, 왕겨(d)의 혼합량은 기본흙 중량대비 5±1% 정도면 충분하다.

이와 같이 준비된 (기본흙) + (왕겨)에 다시 혼합시멘트(e)를 기본흙의 중량대비 10~30%로 더 첨가한다. 혼합시멘트(e)는 강도 개선을 위한 것으로, 일반시멘트에 방수제를 중량대비 4:6으로 섞은 것을 사용한다. 여기에서 방수제는 화학적 결합을 유도하는 것으로, 강도개선에 필수사항이다. 시멘트만 섞어서 실험한 결과 시멘트양만 늘어날 뿐 원하는 강도가 나오지 못하는 것을 알았다.

본 발명에서의 방수제는 다음의 <표 1>과 같은 성분비를 갖는다.

성분명	함량(중량%)
침투제	20-24
수축저감제	18-21
충진제	11-15
촉진제	0.1-0.5
증점제	0.01-0.06
폴리머	0.5-2.5
발수제	0.1-2
착색제	0.1-2
강도증진제	25-36
내마모제	5-15
소포제	0.05-0.7
분산제	0.05-0.8

여기에서, 혼합시멘트(e)를 10중량%이하로 배합시키면 충분한 강도가 나오지 않게 되고, 30중량%이상으로 배합시키면 강도는 좋아지지만, 시멘트가 과다 사용되어 본 발명에서 추구하고자 하는 친환경 소재와 어울리지 않게 되므로 30%이하만 사용하기로 하였다. 즉, 혼합시멘트가 최대 강도를 위해 30%까지 사용하였더라도 실제로 사용된 시멘트는 이 중의 40%에 해당되므로 왕겨의 중량까지 고려해보면 전체 배합토의 약9% 정도 밖에 되지 않는다. 참고로 혼합시멘트를 10% 사용한다면 실제로 사용된 시멘트는 전체 배합토의 약3.5%이다.

다음으로, 폴리머(f)는 기본흙 중량대비 2%이상이 혼합된다. 이때, 폴리머(f)는 기본흙, 왕겨 및 혼합시멘트와 함께 섞이는 것이 아니고, 배합토속으로 침투하도록 배합토의 상부에 분사시켜준다.

폴리머(f)란 사전적 의미로는 중합반응에 의해 생성된 합성고분자물질로 그 종류는 수천가지가 있다. 그중에서 본 발명에 사용된 중합체는 아크릴계열의 폴리머로써　본 발명에서 그 기능은,

1) 흙이 갖는 구조적 결함인 입자간의 간극이 커 물이 침투하였을때 부서지는 문제를 폴리머라는 매체를 이용하여 결속을 강화하였다.

2) 흙의 입자 사이에 있는 시멘트계열이 물과 화학반응하여 강도를 증진시킨 후 남은 물이 급격히 증발하는데 이때, 바닥재에 균열이 발생하며, 그 정도에 따라 강도가 현저히 낮게 나타난다. 따라서 폴리머는 흙입자사이에서 입자간 연결하는 막을 형성하여 물의 증발시간을 억제하여 바닥재에 균열을 방지함은 물론 강도를 증진하는 역할을 한다.

3) 폴리머는 물과 혼합 후 공기중 노출되면 경화하는데 많은 시간이 소요된다. 이는 시간이 경과될수록 바닥재의 강도가 증진되는 것을 의미하며, 실험결과를 예로 하자면 제작 후 7일 경과한 시료의 압축강도가 80Kg/cm² 정도인데, 28일 후 압축강도는 220Kg/cm²까지 증가하는 것을 확인하였다. 이는 일반건설에 사용되는 콘크리트 강도와 같은 것이다.

위의 설명과 같이 폴리머(f)는 흙들의 물리적 결합을 유도하는 것으로, 폴리머가 침투된 흙을 고화시키는 역할을 한다. 그리고 폴리머는 2%이하에서는 폴리머의 부족으로 인해 표면에 균열이 발생하게 되는데, 그 이상에서는 많을수록 좋을 수도 있으나, 실험결과 많이 사용되어도 2%사용의 결과보다 크게 나은 점을 발견하지 못했다.

따라서 위 배합토의 혼합비를 정리해 보면,

기본흙 = 마사(7) : 황토(2) : 규사(1)이고,

마사(a1)와 규사의 중간크기인 왕겨(d)를 기본흙의 중량대비 5±1%와,

일반시멘트에 방수제를 6:4로 혼합한 혼합시멘트(e)를 기본흙의 중량대비 10~30%와,

폴리머(f)가 기본흙의 중량대비 2% 이상이다.

다음은 도 1의 제조공정 도면을 참조하여 상기와 같이 준비된 배합토로 본 발명에 따른 흙패널을 제작하는 방법을 설명한다.

1) 원하는 형상의 흙패널을 얻기 위해 형틀(110)을 준비고,

2) 이 형틀(110)에 배합토(120)를 채워 넣은 후, 평탄화 작업을 하고,

3) 배합토의 평탄화가 완료되면, 가압기(130)를 사용하여 배합토(120)위를 눌러주어 1차 압축시키고,

4) 압축된 배합토(120)위에 폴리머(140)를 골고루 분사해 준다.

5) 폴리머(140)가 분사된 후, 형틀(110)에 다시 배합토(120)를 채워 넣어 평탄화 시키고,

6) 가압기(130)를 사용하여 배합토(120)위를 눌러주어 2차 압축시키고,

7) 배합토(120)위에 다시 폴리머(140)를 골고루 분사한 후,

8) 자연 상태에서 건조시켜 완성된다.

여기에서, 배합토의 두께는 원하는 용도에 따라 달라지게 되는데, 두꺼운 용도로 제작될 때에는 위의 방법과 같이 배합토 채움 공정과, 압축 공정과, 폴리머 분사 공정을 2차에 걸쳐 반복 수행함으로서, 배합토의 내부 깊숙이까지 폴리머가 침투될 수 있는 것이다. 즉, 폴리머는 상부면에서부터 아래로 흘러내려가기 때문에 1차 폴리머 공정에 의해 배합토의 중간에서부터 하부측으로 폴리머가 침투되고, 2차 폴리머 공정에 의해 배합토의 상부에서부터 중간부까지 폴리머가 침투되는 것이다.

그러나 흙패널이 얇을 경우에는 1차 폴리머 작업만으로 충분한 침투가 이루어지기 때문에 4)번 공정 후에 5), 6), 7)번 공정을 건너뛰어 바로 8)번 공정을 하여 완성된다.

이때, 배합토를 채우는 양은 원하는 두께를 갖도록 배합토의 압축률을 고려하여 1차만 수행할 것인지, 2차까지 수행할 것인지를 결정하면 된다.

상기는 본 발명에 따른 흙패널을 제공하는 방법을 설명하였고, 본 발명에 따른 바닥재를 제공하는 방법은 위 흙패널 제공방법과 동일하나 특정한 형틀을 갖는 것이지 또는 아닌 것인지의 차이만 있을 뿐이다.

즉, 흙패널은 주로 정형화된 크기를 갖는 프리캐스팅 패널인 반면, 바닥재는 현장에서 바로 제조 시공이 되는 형태이다. 따라서 바닥재는 형틀이라기 보다는 지면위에 쌓은후에 직접 제조 및 시공되는 것이다. 물론, 바닥재의 가장자리쪽에는 쌓은 배합토가 흘러내리기 때문에 형틀과 유사한 벽을 형성할 필요는 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 제조방법에 관한 것이나 이러한 제조방법으로부터 얻어진 흙패널이나 바닥재나 내외장재도 본 발명에 포함될 수 있을 것이다.

110 : 형틀 120 : 배합토
130 : 가압기 140 : 폴리머

Claims

자연흙을 주재료로 한 배합토를 압축시켜 흙패널 또는 바닥재를 제조하는 방법으로서,
마사(a), 황토(b), 규사(c)를 혼합한 기본흙과 상기 기본흙의 중량대비 5±1%의 왕겨(d)와 상기 기본흙의 중량대비 10~30%의 혼합시멘트(e)를 혼합한 배합토를 준비하는 단계;
상기 배합토를 패널용 형틀 또는 바닥재를 시공할 지면위에 채우는 단계;
상기 배합토의 상부를 가압기로 눌러 압축시키는 단계; 및
압축된 배합토의 상부에 아크릴계열 중합체의 폴리머를 골고루 분사한 후 건조시키는 단계;를 포함하며,
상기 왕겨(d)는 상기 마사(a)를 굵기별로 구분한 굵은 마사(a1)와 가는 마사(a2)중 굵은 마사(a1)와 규사(c)의 사이의 크기로 절단하여 사용함을 특징으로 하는 자연흙을 주재료로 한 흙패널 및 바닥재의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 마사(a), 황토(b), 규사(c)는 7:2:1의 중량비를 가짐을 특징으로 하는 자연흙을 주재료로 한 흙패널 및 바닥재의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합시멘트는 시멘트:방수제가 4:6의 중량비로 혼합된 것임을 특징으로 하는 자연흙을 주재료로 한 흙패널 및 바닥재의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 방수제는 침투제가 20~24, 수축저감제가 18~21, 충진제가 11~15, 촉진제가 0.1~0.5, 증점제가 0.01~0.06, 폴리머가 0.5~2.5, 발수제가 0.1~2, 착색제가 0.1~2, 강도증진제가 25~36, 내마모제가 5~15, 분산제가 0.05~0.8의 중량%로 구성됨을 특징으로 하는 자연흙을 주재료로 한 흙패널 및 바닥재의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배합토를 절반만 사용하여 배합토를 채우는 단계, 압축시키는 단계, 폴리머 분사단계를 2차례에 걸쳐 반복 수행함을 특징으로 하는 자연흙을 주재료로 한 자연흙을 주재료로 한 흙패널 및 바닥재의 제조방법.