KR101180304B1

KR101180304B1 - 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체용 조성물 및 이를 이용한 구조체의 제조방법

Info

Publication number: KR101180304B1
Application number: KR20090030615A
Authority: KR
Inventors: 박용오
Original assignee: 박용오
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2012-09-06
Also published as: KR20100112222A

Abstract

본 발명은 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체용 조성물 및 이를 이용한 구조체의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적하는 바는 식물뿌리에 통기성을 줌은 물론 식물생장에 중요한 요소인 보습성, 배수성, 통기성을 동시에 부여할 수 있고 아울러 내부 용기에는 식물을 식재하고 표면에는 이끼류, 난류, 지피식물 등의 생장이 가능해 화분의 역할을 함과 동시에 석부작용 돌로도 활용될 수 있는 화분구조체 및 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 등을 제조할 수 있는 조성물을 제공하고자 하며, 또한 이러한 조성물을 이용하여 구조체를 제조할 수 있다.

화분, 투수성, 시멘트, 골재, 석부작

Description

표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체용 조성물 및 이를 이용한 구조체의 제조방법{Composition for structure rooting plants on their surface by having permeation and a method for manufacturing the structure using thereof}

본 발명은 표면에 이끼나 난과 같은 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체용 조성물 및 이를 이용한 구조체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면에 이끼, 난, 지피성 식물류 등의 활착이 가능한 화분, 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌과 같은 투수성 구조체를 제조할 수 있는 조성물 및 그 조성물을 이용하여 투수성 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

기존에 투수성이라는 구조가 사용되었던 사례를 살펴보면 투수성 도로 및 인도 포장, 투수성 식생블록 구조가 있으나 투수성 구조를 화분이나 수반, 조경물, 인조석등에 활용한 사례는 없는 것으로 보인다.

일반적으로 식물이 원활하게 성장하기 위한 토양환경으로서 3가지 중요한 조건이 있는 것으로 알려져 있는데, 그것은 고체 50%, 액체 25%, 기체 25%의 구성비이다. 이 중에서 고체의 경우는 흙이며, 액체는 흙의 함수비이며, 기체는 흙의 통 기성을 일컫는다.

이와 같은 3가지 중요한 조건은 식물을 심어 가꾸는 그릇인 화분에서도 필요한 것이다. 하지만, 현재 일반적으로 시판되고 있는 플라스틱 화분, 도자기류 화분, 그리고 마블이라고 알려져 있는 수지류와 무기질필러를 믹싱하여 제조되는 화분의 경우 통기성이 매우 나쁜 단점이 있다. 그리고 일부화분에서는 통기성이 있는 구조라 하여 옹기형 화분이 출시되고 있기는 하지만 견고하지 못하고 투수성, 통기성에 있어서도 만족할 만한 성능을 보이지 않을 뿐만 아니라 화분내부에 식물을 식재하고 화분상부 테두리 및 외부에 난류, 이끼류, 지피류 식물을 부착시키는 것은 불가능하다.

따라서, 이들 도자기, 플라스틱, 마블류 화분은 식물생장 환경에 매우 중요한 역할을 하는 통기성이 매우 나쁜 관계로 식물뿌리에 통풍이 전혀 되지 않아 화분에 장기 재배시 식물의 뿌리가 썩어 고사하는 경우가 발생하거나 식물생장을 저해하는 원인으로 작용하고 있으며, 옹기형 화분의 경우도 견고하지 못하고 통기성이 충분하지 못하다는 단점이 있다.

이에 본 발명자들은 상기 단점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭한 결과로서 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 식물뿌리에 통기성을 줌은 물론 식물생장에 중요한 요소인 보습성, 배수성, 통기성을 동시에 부여할 수 있고 아울러 내부 용기에는 식물을 식재하고 표면에는 이끼류, 난류, 지피식물 등의 생장이 가능해 화분의 역할을 함과 동시에 석부작용 돌으로도 활용될 수 있는 화분구조체 및 인조석, 수반, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 등을 제조할 수 있는 조성물을 제공하고자 하며, 또한 이러한 조성물을 이용하여 구조체를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은

일반포틀랜트시멘트, 백색포틀랜트시멘트, 슬래그시멘트로부터 선택된 단독 또는 2종이상이 혼합된 시멘트:30~43중량%, 입도 선별된 화산석, 규사, 경량골재로부터 선택된 단독 또는 2종이상이 혼합된 잔골재:50~63중량%, 슬래그미분말:1~5중량%, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트:3~5중량%, 무수석고:2~5중량%, 폴리카르복실레이트계, 리그닌계, 나프탈렌계, 멜라민계로부터 선택된 단독 또는 2종이상이 혼합된 고성능감수제:0.05~1중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구조체 제조방법은

상기 조성물을 비율에 맞게 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물에 물/시멘트의 비가 0.25～0.40가 되도록 물을 첨가하는 단계; 가수 후 충분히 믹싱하는 단계; 믹싱 후 미리 제작한 형틀에 투입하는 단계; 3～7일 간 양생 후 탈형하는 단계; 및 중화처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 화분, 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 등을 제조하기 위한 조성물 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 이후 설명은 주로 화분을 이용하여 설명한다.

본 발명은 화분에 통기성, 보습성, 배수성을 부여함과 동시에 화분 내부에는 화초류를 식재하고 화분 외부에서는 난류, 이끼류 , 그리고 흙이 많이 필요로 하지 않는 지피류의 식물을 자라게 하기 위한 것이다. 즉, 화분내부와 외부가 막혀 있지 않고 공기가 통할 수 있고 연속공극으로 이어져 투수성이 있는 구조로 화분을 제조하는 방안에 대한 연구를 행한 결과, 화분을 투수성 구조로 제작함으로서 화분에 통기성 기능, 보습기능, 배수기능을 동시에 부여하고 화분 외부 및 화분 윗면 테두리에는 식물뿌리의 활착이 용이하여 식물을 돌에 붙이는 방법인 석부작이 가능한 기능을 부여하였으며 고강도 배합기술을 활용하여 통상적인 화분에 비해 돌과 같이 매우 견고하고 연속공극율이 있어 투수성, 보습성, 통기성이 형태의 화분을 개발하였다.

이같은 화분을 제조하기 위한 재료로는 시멘트, 잔골재, 슬래그미분말, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 무수석고, 고성능감수제 등이 있다.

상기 시멘트는 일반포틀랜트시멘트, 백색포틀랜트시멘트, 슬래그시멘트를 단독 또는 복합사용할 수 있다. 이러한 시멘트는 골재를 접착시키는 접착재와 같은 역할을 하는 것으로, 그 함량이 30중량%미만이면 제작된 화분 및 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 등 투수성을 응용한 제품의 내구성에 문제가 있으며, 45중량%를 초과하면 시멘트 미립분 증대로 인해 공극율 형성에 문제가 있어, 30~45중량%의 비율로 첨가한다.

상기 잔골재는 입도 선별된 화산석, 규사, 경량골재를 단독 또는 복합사용할 수 있다. 상기 잔골재의 경우 연속공극율을 원하는 20～40% 사이로 주기 위해서, 평균입도가 1～10mm 사이가 보다 바람직하며, 제작하고자 하는 투수화분의 두께 및 형태, 기능에 따라 부분적으로 제거 또한 부가적으로 첨가할 수 있다. 이러한 잔골재는 시멘트 접착재 사이에 존재하면서 투수성 공극을 형성하고 필러의 역할을 하는 것으로, 그 함량이 50중량%미만이면 충분한 투수성 공극을 형성하는데 문제가 있고, 63중량%를 초과하면 골재의 과량으로 인해 제작된 제품의 내구성에 문제가 있어, 50~63중량%의 비율로 첨가한다.

상기 슬래그미분말은 장기적인 내구성증진 역할을 하는 것으로, 그 함량이 1중량%미만이면 장기적인 내구성효력 발생에 문제가 있고, 5중량%를 초과하면 물/시멘트비가 증가하는 문제가 있어, 1~5중량%의 비율로 첨가한다.

상기 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트는 균열억제 및 건조수축감소 역할을 하는 것으로, 그 함량이 3중량%미만이면 수축감소효율이 떨어지는 문제가 있고, 5중량%를 초과하면 과다팽창으로 인한 균열을 발생시킬수 있는 문제가 있어, 3~5중량%의 비율로 첨가한다.

상기 무수석고는 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트와 반응하여 균열억제 역할을 하는 것으로, 그 함량이 2중량% 미만이면 균열억제 효과가 적은 문제가 있고, 5중량%를 초과하면 과다 팽창 및 내구성 저하 문제가 있기 때문에 2~5중량%의 비율로 첨가한다.

상기 고성능감수제는 폴리카르복실레이트계, 리그닌계, 나프탈렌계, 멜라민계를 단독 또는 복합사용할 수 있다. 이러한 고성능감수제는 물/시멘트비를 줄여 투수성을 이용한 제품들의 내구성을 증진하고 재료믹싱시 작업성을 원활하게 하는 역할을 하는 것으로, 그 함량이 0.05중량% 미만이면 물/시멘트비를 필요한 수준으로 확보하는데 문제가 있고, 1중량%를 초과하면 원재료비가 상승하고 과다한 감수효과로 인해 재료분리 현상이 발생하는 문제가 있어, 0.05~1중량%의 비율로 첨가한다.

또한, 상기 성분이외에도 흑색안료나 적색안료를 비롯하여 여러 가지 원하는 색상의 안료를 추가로 첨가할 수도 있다. 이때 첨가되는 안료는 1～5중량%의 비율로 첨가하는 것이 보다 바람직하다.

상기한 바와 같은 조성비율의 재료를 이용하여 구조체를 제조하는 방법 중 바람직한 예는 도 1에 나타낸 것과 같은 순서로 행할 수 있다.

즉, 투수성 구조체를 제조하기 위해서는 먼저, 상기 조성물을 비율에 맞게 혼합하는 단계를 거친다. 상기한 바와 같은 재료를 상기한 바와 같은 비율로 보다 균질하게 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼합된 혼합물에 물을 첨가하는 단계를 거친다. 이때 물/시멘트의 비(중량비)가 0.25～0.40가 되도록 하는 것이 바람직한데, 0.25미만일 경우 작업성이 현저히 저하되어 강도발현과 내구성에 문제가 있고 0.40를 초과할 경우 과도한 수분으로 인해 화분의 내면과 외면이 통할 수 있는 구조인 연속공극율이 생성이 되지 않고 내구성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.

또한, 가수 후 충분히 믹싱하는 단계를 거친다. 상기 믹싱은 믹서기를 이용하는 것이 바람직하여, 통상적으로 사용되는 믹서기를 이용하여 행할 수 있다.

또한, 믹싱완료된 재료를 미리 제작한 형틀에 투입하는 단계를 거친다. 상기 형틀은 화분, 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 등과 같은 목적하는 구조체의 형태 및 크기로 미리 제작하여 둔다.

또한, 형틀 투입후에는 3～7일 정도의 양생기간을 거치고 탈형하는 단계를 거친다. 상기 양생기간은 3~7일 정도가 바람직한데 그이유는 통상적으로 무기질 시멘트의 경우 약 20℃에서 3일 이상 양생시킬 경우 압축강도의 40% 이상이 발현되며 실험결과 본 투수성 구조물 제작시 3～5일간 양생시키는 것이 제작기간을 단축시킬 수 있고 내구성 확보도 가능한 것으로 나타났다.

또한, 탈형이후에는 중화처리를 행하는 단계를 거친다. 상기 중화처리를 행 하지 않고 식물을 식재하면 시멘트계열 결합재의 알카리성분 과다로 인한 식물의 생장에 부정적인 영향이 나타난다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 중화처리하는 단계를 거치는데, 상기 중화처리는 이인산암모늄 수용액을 이용하여 행하는 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 내부공간에 식물을 식재하는 것과 같은 일반적인 화분의 기능을 함과 동시에 연속공극율이 높아 화분에 투수성, 통기성, 보수성이 보다 많이 확보되며, 화분상부 테두리 및 외부에서 난류, 이끼류, 지피류 식물뿌리 활착이 용이하여 석부작용 돌의 기능을 동시에 수행할 수 있는 다기능성 화분을 얻을 수 있으며, 또한 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 등으로도 활용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다.

<실시예>

하기 표 1과 같은 비율의 재료를 균질하게 혼합한 후, 하기 표 1과 같은 물/시멘트비가 되도록 물을 첨가한 후, 믹서기를 이용하여 충분히 믹싱을 행하였다. 믹싱후 외경 200mm, 내경 150mm, 높이 130mm의 크기로 제작된 화분형틀에 투입한 다음 5일간 양생후 탈형하고, 이인산암모늄 수용액을 이용하여 중화처리를 행하여 화분을 제조하였다.

제조된 화분에 대하여 압축강도(5일)와 연속공극율과 같은 물성시험을 행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 물성시험방법은 압축강도의 경우 KSF 2405 콘크리트 압축강도 시험방법에 의해 시험을 실시하였으며 공극율 시험은 일본콘크리트학회(포로스콘크리트의 공극율 시험방법(안))에 준하는 측정법으로 시험을 실시하였다. 공극율 계산은 다음과 같은 수학식으로 행하였다.

(상기 식에서, W1는 시험체의 수중중량, W2는 시험체의 기중중량, V1는 시험체의 체적을 각각 의미한다.)

		발명예 1	발명예 2	비교예 1	비교예 2
시멘트(kg)	일반포틀랜트시멘트	-	2	6	2
	백색포틀랜트시멘트	4	-	-	-
	슬래그시멘트	-	2	-	-
잔골재(kg)	화산석	4.75	2	-	-
	규사	-	1	2.75	6.75
	경량골재	-	1.75	-	-
슬래그미분말(kg)		0.3	0.3	0.3	0.3
칼슘설퍼알루미네이트 시멘트(kg)		0.4	0.4	0.4	0.4
무수석고(kg)		0.3	0.3	0.3	0.3
리그닌계 고성능감수제(kg)		0.05	0.05	0.05	0.05
안료(흑색)(kg)		0.2	0.2	0.2	0.2
물/시멘트비		0.35	0.35	0.35	0.35

물성	발명예 1	발명예 2	비교예 1	비교예 2
압축강도(5일)	12.2 N/mm²	11.3 N/mm²	21.2 N/mm²	1.5 N/mm²
연속공극율	33 %	31 %	6 %	39 %

상기한 바와 같이 제조된 화분 중에서 본 발명의 조건을 만족하는 발명예 1 및 2는 화분내부와 외부가 막혀 있지 않고 공기가 통할 수 있고 연속공극으로 이어져 투수성이 있는 구조로 되어 있어서, 화분에 통기성, 보습기능, 배수기능을 동시에 부여하고 있었으며, 통상적인 화분에 비해 돌과 같이 매우 견고하였다.

또한, 상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 발명예 1 및 2 의 경우 압축강도는 10N/mm² 이상, 공극율은 30% 이상으로 나타나 본 발명에서 추구하고자 하는 화분으로서의 내구성과 공극율 확보를 통한 투수성, 통기성, 보수성을 화분, 수반,인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌등에 부여할 수 있었다. 압축강도 10N/mm² 이상은 일반화분에 비해 매우 견고한 수준의 내구성을 확보했다고 볼 수 있으며 화분의 종류에 따라 내구성 차이가 있겠지만 상기 발명예 1 및 2 정도 수준의 압축강도라면 화분 및 상술한 투수성 구조체를 만드는데 문제가 전혀 없는 수준의 내구성으로 평가된다.

이에 반하여, 비교예 1의 경우 결합재 역할을 하는 시멘트 성분이 많은 관계로 내구성 지수인 압축강도는 매우 높게 나타났지만 미립분인 시멘트 성분이 과다한 관계로 공극율이 너무 낮게 나타나 본 발명의 취지에서 벗어났으며 비교예 2의 경우 결합재 역할을 하는 시멘트 성분이 너무 적은 관계로 공극율은 우수하게 나타났지만 화분으로서의 압축강도가 낮아 내구성이 떨어지는 결과를 보여주고 있다.

상기 발명예 1의 화분에 실제로 식물을 도 2의 사진과 같이 식재하였는데, 화분 외부 및 화분 윗면 테두리에는 식물뿌리의 활착이 용이하여 식물을 돌에 붙이는 방법인 석부작이 가능하였다.

한편, 상기 발명예 1과 같은 배합비율의 재료를 이용하고, 물/시멘트비를 각각 0.20와 0.45로 하여 상기와 동일한 화분을 제조하였다. 제조된 화분의 강도 및 공극율을 조사하였는데, 그 결과 물/시멘트비가 0.20인 경우에는 작업성이 현저히 저하되어 강도발현과 내구성에 문제가 있었고, 물/시멘트비가 0.45인 경우에는 과도한 수분으로 인해 화분의 내면과 외면이 통할 수 있는 구조인 연속공극율이 생성이 되지 않고 내구성이 저하되는 문제가 있었다.

도 1은 본 발명의 방법에 따라 투수성 구조체를 제조하는 방법을 보이는 순서도이다.

도 2는 본 발명의 벙법에 의해 제조된 투수성 화분에 식물을 식재한 사진이다.

Claims

일반포틀랜트시멘트, 백색포틀랜트시멘트, 슬래그시멘트로부터 선택된 단독 또는 2종 이상이 혼합된 시멘트:30~43중량%, 입도 선별된 화산석, 규사, 경량골재로부터 선택된 단독 또는 2종이상이 혼합된 잔골재:50~63중량%, 슬래그미분말:1~5중량%, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트:3~5중량%, 무수석고:2~5중량%, 폴리카르복실레이트계, 리그닌계, 나프탈렌계, 멜라민계로부터 선택된 단독 또는 2종 이상이 혼합된 고성능감수제:0.05~1중량%를 포함하는 조성물 을 비율에 맞게 혼합하는 단계; 상기 혼합된 혼합물에 물/시멘트의 비가 0.25～0.40가 되도록 물을 첨가하는 단계; 가수 후 충분히 믹싱하는 단계; 믹싱 후 미리 제작한 형틀에 투입하는 단계; 3～7일 간 양생 후 탈형하는 단계; 및 중화 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조성물에 1～5중량%의 색상용 안료가 추가되는 것을 특징으로 하는 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체 의 제조방법 .
제 1 항에 있어서,

상기 잔골재는 평균입경이 1~10mm인 것을 특징으로 하는 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체 의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 형틀은 화분, 수반, 인조석, 조경석, 조경용 조형물, 조경용 블록, 수족관용 장식돌 중에서 선택된 모양인 것임을 특징으로 하는 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 중화처리는 이인산암모늄 수용액을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 표면에 식물류의 활착이 가능한 투수성 구조체의 제조방법.