KR101270795B1

KR101270795B1 - 화산석 미감 모형물 제조 방법

Info

Publication number: KR101270795B1
Application number: KR1020110056018A
Authority: KR
Inventors: 곽진우
Original assignee: 곽진우
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-06-05
Also published as: KR20120136836A

Abstract

수요자마다 다양한 심미적인 성향을 고려할 수 있으며 더욱 고급화된 화산석 미감을 모형물에 구현할 수 있도록 해주는 화산석 미감 모형물 제조 방법 및 그 화산석 미감 모형물에 관하여 개시한다.
본 발명에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법은, 기존 모형물의 외면으로 표피층을 형성하는 표피층 형성단계와, 시멘트, 발포제, 혼화재, 보강제 및 물을 포함하는 제1조성물을 기존 모형물의 외면으로 적층하여 양생시키는 제1발포시멘트층 형성단계와, 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 포함하는 파쇄물용 조성물을 교반, 발포 후 건조시킨 다음, 파쇄시켜 굵은 입상의 파쇄물을 마련하는 파쇄물 준비단계와, 준비된 파쇄물을 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 포함하는 제2조성물과 혼합한 후, 제1발포시멘트층의 외면으로 추가 적층하여 양생시키는 제2발포시멘트층 형성단계와, 제2발포시멘트층의 표면에 요철을 형성하여 양각 또는 음각 미감을 부여하는 표면미감부여단계를 포함한다.

Description

화산석 미감 모형물 제조 방법{THE METHOD OF MANUFACTURING PRODUCT HAVING AESTHETIC CONSCIOUSNESS OF VOLCANIC STONE}

본 발명은 화산석 미감 모형물 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 건축재, 조형물, 생활용품 등에 다양하게 이용되는 모형물의 외관 미감을 화산석과 동일하게 구현할 수 있으며, 소요되는 비용을 절감함은 물론, 무게 경량화를 도모할 수 있는 화산석 미감 모형물 제조 방법에 관한 것이다.

최근 삶의 질이 높아지면서 빌딩, 아파트, 교량, 옹벽 등의 건축물 외관 구조재 또는 석상 등의 석재 조형물은 물론, 기타의 장식물(예를 들어, 조경 시설 및 화분 등)에까지 미감을 부여하는 것에 대해 관심이 고조되고 있다.

예를 들면, 빌딩, 아파트, 교량, 옹벽 등의 건축물 내, 외관 구조재는 흔히 블록 또는 판재 형태의 부재를 이용한다. 특히, 시멘트, 규산질 원료, 석회질 원료, 석고, 알루미늄 분말, 물 등을 혼합하여 일정 시간의 양생을 통해 제조함으로써, 내부에 무수한 기포가 분산되도록 하여, 우수한 경량, 단열, 내화 특성을 가지도록 한다.

또 다른 예로서, 석상 등의 석재 조형물은 시멘트, 석분, 경화제, 물 등의 성분을 적정 비율로 혼합하여 제조됨으로써, 석재 고유의 외관 미감을 제공하도록 한다.

다만, 이러한 종래의 건축물 내, 외관 구조재는 물론 석재 조형물은 외관 표면을 통해 심미적인 화산석 미감의 기공을 형성하기에 어려울 뿐만 아니라, 부분적으로 서로 다른 미감을 제공하기에 어려움이 따랐다. 그 결과 수요자의 눈높이에 맞는 다양한 미감을 충족시키기에는 다소 한계가 있었다.

특히, 화산석 미감은 화산석 고유의 조성에 더불어, 자연스러운 풍화 및 침식 작용이 오랜 시간 이루어져, 그 자체로의 고유한 미감을 형성하는 것이 특징인데, 인공적인 방법으로 이러한 화산석과 동일한 미감을 구현하기에는 무리가 따랐다.

따라서 실제의 화산석에 비해 저가의 경량 부재인 화산석 미감의 모형물에 대한 개발의 필요성이 급증하고 있는 실태이다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 외관 미감 상 화산석과 동일한 저가의 경량 부재인 화산석 미감의 모형물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 화산석 미감의 모형물을 제조하기 위한 성분의 조성비 및 성형 조건을 바람직하게 제시할 수 있는 화산석 미감의 모형물 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기존의 모형물의 외부 표면에 화산석 미감을 구현하는 방식을 적용함에 따라, 제조 공정의 단축 및 제조 비용의 절감을 도모할 수 있는 화산석 미감의 모형물 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 모형물 외부 표면에 화산석 모양의 다수 기공을 구현하는 동시에, 강도 향상을 도모할 수 있는 화산석 미감의 모형물 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)에 국한되지 않으며, 이에 언급되지 않는 또 다른 과제(들)는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 기존 모형물의 외면으로 표피층을 형성하는 표피층 형성단계; (b) 시멘트, 발포제, 혼화재, 보강제 및 물을 포함하는 제1조성물을 상기 기존 모형물의 외면으로 적층하여 양생시키는 제1발포시멘트층 형성단계; (c) 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 포함하는 파쇄물용 조성물을 교반, 발포 후 건조시킨 다음, 파쇄시켜 굵은 입상의 파쇄물을 마련하는 파쇄물 준비단계; (d) 상기 준비된 파쇄물을 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 포함하는 제2조성물과 혼합한 후, 상기 제1발포시멘트층의 외면으로 추가 적층하여 양생시키는 제2발포시멘트층 형성단계; 및 (e) 상기 제2발포시멘트층의 표면에 요철을 형성하여 양각 또는 음각 미감을 부여하는 표면미감부여단계; 를 포함하는 화산석 미감 모형물 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 표피층의 형성 방법은, (a-1) 기존 모형물의 외면으로 접착제를 도포하는 단계; 및 (a-2) 상기 접착제가 도포된 기존 모형물의 외면으로 천연섬유, 합성섬유, 유리섬유 중 어느 하나의 재질로 이루어진 메쉬(mesh) 또는 와이어(wire) 타입 부재를 감아 부착시키는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 표피층의 형성 방법은, 기존 모형물의 외면으로 체결용 핀 또는 나사 부재를 물리적으로 파일링(piling)하여 돌출되게 형성시킬 수 있다.

그리고 상기 (b) 단계에 있어서, 상기 제1조성물은, 중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.04 ~ 0.08%, 혼화재 5.60 ~ 5.65%, 보강제 0.18 ~ 0.36% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 물은 시멘트 및 혼화재의 함량에 비해 대략 58 ~ 60%정도의 양이 함유되는 것이 바람직하다. 구체적인 예로서, 시멘트의 함량이 800g이고 혼화재의 함량이 80g일 경우에는, 물의 바람직한 함량은 510 ~ 528g 이 될 수 있는 것이다.

이때, 상기 발포제는, 알루미늄(Al) 분말, 은(Ag) 분말, 아연(Zn) 분말, 식물성 발포제, 동물성 발포제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 혼화재는, 실리카 흄(silica fume), 메타카올린(meta kaolin), 유동화제(superplasticizer), AE 감수제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 보강재는, 유리섬유, 나일론(nylon), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리프로필렌(PP), 셀룰로이스(cellulose) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 (b) 단계에 있어서, 상기 제1발포시멘트층의 양생시간은 적어도 12시간인 것이 바람직하다.

상기 (c) 단계에 있어서, 상기 파쇄물용 조성물은 중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.005 ~ 0.01%, 혼화재 5.60 ~ 5.65% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 (d) 단계에 있어서, 상기 제2조성물은, 중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.04 ~ 0.20%, 혼화재 5.60 ~ 5.65% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고 상기 (c) 단계에 있어서, 상기 제2조성물의 건조시간은 적어도 12시간인 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 단계에 있어서, 상기 파쇄물의 평균입도(average size)는 0.2 ~ 9.0mm인 것이 바람직하다.

그리고 상기 (d) 단계에 있어서, 상기 제2발포시멘트층의 양생시간은 적어도 12시간인 것이 바람직하다.

한편, 상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계 중 어느 하나의 단계에서, 무기 안료를 첨가 혼합하여 색감을 형성하거나 또는 일라이트(illite) 또는 광촉매를 이용하여 원적외선 또는 음이온 방사 기능층을 추가 형성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 화산석과 동일한 외관 미감을 부여하는 동시에, 저 비용으로 고 경량성의 화산석 미감의 모형물을 제공할 수 있다.

특히, 건축용 외관 구조재, 석조 모형물 및 다양한 조경 시설에 심미적인 외관을 구현할 수 있음은 물론, 실내에서 사용 가능한 화분 또는 화반 등에도 적용할 수 있어 그 활용 가치가 높은 장점이 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 실제 화산석과 동일한 외관 미감을 구현하고자, 필요한 최적의 성분 조성비 및 성형 조건을 바람직하게 제시함으로써, 목적한 형태의 다양한 화산석 미감 모형물을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 기존 모형물을 그대로 활용할 수 있어, 제조 공정의 단축 및 제조 비용의 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 모형물의 외부 표면에 화산석 모양의 다수 기공을 자유롭게 구현할 수 있어 심미적인 효과가 개선됨은 물론, 구조적인 강도 향상까지 도모할 수 있는 유리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법의 단계별 순서를 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법 중 표피층 형성단계(ST100)의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법 중 제1발포시멘트층 형성단계(ST200)의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법 중 파쇄물 준비단계(ST300)의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법 중 제2발포시멘트층 형성단계(ST400)의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 화산석 미감 모형물의 제1실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 의해 제조된 화산석 미감 모형물의 제2실시예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 본 발명인 화산석 미감 모형물에 적용되는 "모형물"의 범위는, 빌딩, 아파트, 교량, 옹벽 등의 건축물 내, 외관에 이용되는 블록 또는 판재 형태의 구조재와, 석상을 비롯한 입체 형태의 다양한 석재 모형물이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명인 화산석 미감 모형물에 적용되는 "모형물"의 범위는, 다양한 조경 시설은 물론, 생활 용기를 비롯하여 화분, 화반 등에까지 확장될 수 있음을 미리 밝혀두는 바이다.

더 나아가, 상기에서 언급되지 않은 "모형물"의 범위로도 본 발명의 화산석 미감 모형물을 더욱 확장되어 이용 가능함은 자명하다. 즉, 본 발명의 화산석 미감 모형물은 상기에서 언급되지 않은 범위에까지 다양하게 활용될 수 있으며, 방송용 세트 구조물(예: 바위 모형물, 성벽 블록 모형물)에 까지 이용될 수 있다.

따라서 이하의 실시예를 통해 설명될 화산석 미감 모형물은, 특정 형상, 특정 규격에 제한받지 않는다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

표피층 형성단계(ST100)

본 단계는 기존에 마련된 모형물의 외면으로 표피층을 형성하는 단계이다.

여기서, "표피층"이란, 다양한 형태의 기존 모형물(예: 블록 또는 판재 형태의 구조재와, 입체 형태의 다양한 석재 모형물을 비롯하여, 조경 시설 및 화분, 화반 등의 생활 용기를 포함)의 외부 표면에 덧대어 부착되는 부가재로 이루어지는 층을 말한다.

기존 모형물의 재질에 관해서는 본 발명에서 굳이 제한할 필요는 없으며, 다양한 재질이 모두 이용 가능하다. 구체적인 예로는, 스티로폼, 유리, 돌, 목재, FRP(Fiber Reinforced Plastics), 시멘트, 석고 등이 해당될 수 있다.

그리고 부가재로는, 천연섬유(예: 면), 합성섬유(예: 나일론), 유리섬유 등의 재질로서, 메쉬(예: 망)나 와이어(예: 끈) 형상의 부재가 해당될 수 있다.

먼저, 메쉬(예: 망)나 와이어(예: 끈) 형상으로 이루어진 부재의 경우, 기존 모형물의 외부 표면에 용이하게 부착되기 위해서, 접착제 등이 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법 중 표피층 형성단계(ST100)의 세부 단계를 도시한 순서도이다.

이러한 실시예는 전술된 메쉬 또는 와이어 형상의 부재를 기존 모형물의 외면으로 부착하는 형태에 해당한다.

도시된 바와 같이, 우선 기존 모형물의 외면으로 접착제를 도포하는 단계(ST110)를 포함할 수 있다.

이 단계에서 사용되는 접착제는, 기존 모형물의 외면에 부착되어야 할 부가재의 재질에 따라서 조금씩 다르게 실시 변경될 수 있으며, 이러한 접착제의 종류를 굳이 한정할 필요가 없다.

아울러, 이 단계(ST110)에서의 접착제 도포 방식은 브러시를 이용하여 전체 표면을 따라 골고루 덧칠하는 방식과, 스프레이건을 이용하여 접착제를 골고루 분사하는 방식을 그 예로 들 수 있다.

이러한 단계(ST110)를 통해 기존 모형물의 외면에 골고루 접착제가 도포된 다음에, 천연섬유, 합성섬유, 유리섬유 중 어느 하나의 재질로 이루어진 메쉬(mesh) 또는 와이어(wire) 타입 부가재를 감아 부착시켜 표피층을 형성하는 단계(ST120)를 포함한다.

흔히 구할 수 있는 면 또는 나일론 또는 유리섬유 등의 재질로 된 망사 또는 끈이라면 모두 이용될 수 있으며, 이러한 부가재를 덧댐으로써, 기존 모형물의 외면을 통해 추후 적층된 제1발포시멘트층이 더욱 견고하게 부착될 수 있다.

더 나아가, 접착제가 도포된 기존 모형물의 전면을 통해 파일을 식모하는 방식이 이용될 수 있으며, 이러한 방식에 따른 경우, 상기 표피층 형성 작업을 손쉽게 그리고 빠르게 수행할 수 있다.

한편, 본 단계(ST100)의 다른 하나의 실시 형태로서, 별도로 도시하진 않았으나, 기존 모형물의 재질에 적합한 접착제가 없다거나(예를 들어, PP 또는 PE 등의 소재일 경우), 또는 스티로폼 등의 재질일 경우에는 별도의 물리적인 체결수단을 이용하여 기존 모형물의 외면에 돌기 형태로 부착할 수 있다.

여기서, "별도의 물리적인 체결수단"의 구체적인 예로는, 스테이플러 심, 핀, 나사 등이 해당될 수 있다. 이러한 기계요소를 기존 모형물의 외면에 돌출되는 형태로 장착시켜 둠으로써, 표면 요철을 부여하여 후술될 제1발포시멘트층이 견고하게 적층되도록 한다.

제1발포시멘트층 형성단계(ST200) .

본 단계는 시멘트, 발포제, 혼화재, 보강제 및 물을 혼합하여 조성된 제1발포시멘트 조성물(이하, "제1조성물"이라 함)을 표피층이 형성된 기존 모형물의 외면으로 적층하여 양생시켜 제1발포시멘트층을 형성하는 단계이다.

이 단계는, 도 3을 통해 그 세부 단계를 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 제1조성물을 형성하는 단계(ST210)를 포함한다.

여기서, 상기 제1조성물은, 중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.04 ~ 0.08%, 혼화재 5.60 ~ 5.65%, 보강제 0.18 ~ 0.36% 및 잔량의 물을 혼합하여 생성되는 발포시멘트 조성물을 말한다. 여기서, 잔량의 물은 시멘트 및 혼화재의 함량에 비해 대략 58 ~ 60%정도의 양이 함유되는 것이 바람직하다. 구체적인 예로서, 시멘트의 함량이 800g이고 혼화재의 함량이 80g일 경우에는, 물의 바람직한 함량은 510 ~ 528g 이 될 수 있는 것이다. 아울러, 이 경우, 발포제는 1g, 혼화재는 80g, 보강제는 3 ~ 6g 이 첨가될 수 있다.

각각의 세부 구성에 대해서 설명하기로 한다.

시멘트

시멘트는 제1조성물 중에 56.0 ~ 56.5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

이러한 시멘트의 함유량이 56중량% 미만일 경우에는, 휨 파괴하중이 목표한 정도에 비해 낮아질 수 있으므로, 강도 개선 품질이 저하될 수밖에 없다. 이와 달리, 시멘트의 함유량이 56.5 중량%를 초과할 경우에는, 지나친 경도의 증대로 양생 후 표면 크랙이 발생될 수 있는 우려가 따른다.

따라서 본 발명에서는 상기 제1조성물에서의 시멘트의 함유량을 56.0 ~ 56.5 중량%로 제한한다.

발포제

발포제는 제1조성물 중에 0.04 ~ 0.08 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

이러한 발포제는 알루미늄(Al) 분말, 은(Ag) 분말, 아연(Zn) 분말, 식물성 발포제, 동물성 발포제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예로서, 알루미늄(Al) 분말을 이용할 수 있다.

만일, 알루미늄 분말의 함유량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 충분한 발포 효과를 수득하기 어려우며, 이와 달리, 알루미늄 분말의 함유량이 0.07 중량%를 초과할 경우에는 첨가된 함유량에 비해 발포 증대 효과를 얻지 못할 수도 있다.

혼화재

혼화재는 제1조성물 중에 5.60 ~ 5.65 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

이러한 혼화재로서, 본 발명에서는 실리카 흄(silica fume), 메타카올린(meta kaolin), 유동화제(superplasticizer), AE 감수제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것을 이용할 수 있다. 대표적인 예로서, 본 실시예에서는 실리카 흄을 이용한다.

실리카 흄은, 건식법으로 만들어진 실리카 미립자의 한 종류로서, 4염화규소, 클로로실란 등을 수소와 산소의 분위기에서 고온 연소시켜 제조한다. 이러한 혼화재는 콘크리트에 특별한 품질을 부여하거나 성질을 개선하기 위해 첨가되는 재료로서, 실리카 흄의 경우, 5.60 ~ 5.65 중량%의 범위 내에서 제한되어 첨가될 경우, 제1발포콘크리트의 강도 개선 효과를 최적으로 구현할 수 있다.

한편, 유동화제는 콘크리트의 유동성 개선을 위해 첨가될 수 있으며, AE 감수제의 경우에는 워커빌리티, 내동해성 개선 등의 목적으로 첨가될 수 있다. 기타의 혼화재로서, 제1발포콘크리트의 강도 개선 효과를 확보하기 위하여, 메타카올린 또는 플라이 애시(fly ash), 포졸란(pozzolan) 등이 첨가되어 이용될 수도 있다.

보강제

보강제는 제1조성물 중에 0.18 ~ 0.36 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

이러한 보강제는, 유리섬유, 나일론(nylon), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 셀룰로이스(cellulose) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는 대표적인 보강제의 예로서, 폴리비닐 알코올을 첨가한다.

이 경우, 폴리비닐 알코올의 함유량이 0.18 중량% 미만으로 첨가될 경우에는, 목표하는 강도 확보가 어려우며, 이와 달리 그 함유량이 0.36 중량%를 초과할 경우에는 지나친 첨가에 따라 성형성이 나빠지며, 비용이 증가되는 문제점이 제기된다.

물

앞서 언급하였던 시멘트, 발포제, 혼화재, 보강제 이외에 잔량의 물이 함유된다. 더욱 구체적으로, 물의 함유량은 시멘트 및 혼화재의 함량에 비해 대략 58 ~ 60%정도로 함유되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 함량 조성비를 통해 제1조성물이 혼합 조성될 수 있는데, 이러한 방식으로 마련된 제1조성물은 표피층이 형성된 기존 모형물의 외면으로 적층되는 단계(ST220)를 거친다.

그 후, 기존 모형물의 외면에 적층된 제1조성물을 적어도 12시간 이상의 시간으로 양생되는 단계(ST230)를 거친다.

이러한 양생시간은 최소한 12시간 이상이라면 충분하지만, 지나친 양생시간의 소요로 인하여 생산성이 나빠질 수 있으므로, 12 ~ 48시간으로 제한하는 것이 바람직하다.

그리고 난 다음, 기존 모형물의 외면을 통해 제1발포시멘트층이 견고하게 형성될 수 있다(ST240).

파쇄물 준비단계(ST300) .

본 단계는 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 혼합하여 조성된 조성물(이하, "파쇄물 조성물"이라 함)을 교반, 발포 후 건조시킨 다음, 파쇄시켜 굵은 입상의 파쇄물로 가공하는 파쇄물 가공단계이다.

본 단계는 세부 단계를 도시하고 있는 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 적정 조성비로 혼합하여 파쇄물용 조성물을 마련하는 단계(ST310)를 포함한다.

파쇄물용 조성물은, 중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.005 ~ 0.01%, 혼화재 5.60 ~ 5.65% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어진다. 이러한 각 성분에 대한 설명은 앞서 제1발포시멘트층 형성단계(ST200)에서와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

다만, 여기서, 발포제로 이용될 수 있는 알루미늄 분말의 함유량은 전술된 제1조성물에 비해 대략 10 ~30%의 수준으로 낮게 형성되어 있음을 확인할 수 있는데, 이는 파쇄물을 형성하기 위하여 발포 효과를 낮춘 것임을 알 수 있다. 아울러, 파쇄물의 조성 재료에는 보강제, 즉 섬유 보강제가 빠져있음을 알 수 있는데, 이는 파쇄물의 경우 섬유 보강제에 의한 강도 향상의 효과를 고려하지 않은 것임을 확인할 수 있다.

그 다음으로, 이전 단계(ST310)에서 마련된 파쇄물용 조성물을 교반, 발포한 뒤 건조시키는 단계(ST320)를 포함한다. 이때의 건조시간은 적어도 12시간 이상인 것이 바람직한데, 만일 건조시간이 12시간 미만일 경우에는 추후 파쇄되어 제조될 파쇄물의 양생 효과가 확보되지 않으며, 반대로 건조시간이 48시간을 초과할 경우에는 지나친 시간 소요로 인하여 생산성을 저해하는 결과를 초래한다.

이러한 방식으로 교반, 발포 후 건조 과정을 마친 파쇄물용 조성물은 소정의 크기로 파쇄되어 비교적 균일한 평균 입도를 갖는 파쇄물로 마련된다(ST330).

이때, 파쇄물의 바람직한 평균 입도는 0.2 ~ 9.0mm인 것이 바람직하다.

만일 파쇄물의 평균 입도가 0.2mm 미만일 경우에는 화산석 미감을 구현하기 위한 다기공성 구현에 어려움이 따를 수 있다. 이와 반대로, 만일 파쇄물의 평균 입도가 9.0mm를 초과할 경우에는 지나치게 굵어진 파쇄물의 크기로 인하여 표면 처리에 어려움이 따를 수 있다.

제2발포시멘트층 형성단계(ST400) .

본 단계는 이전 단계에서 마련된 조립상의 파쇄물과 혼합하여 제2발포시멘트층의 재료를 상기 제1발포시멘트층 외측으로 적층하여 제2발포시멘트층을 형성하는 단계이다.

이 단계는, 도 5를 참조하여 그 세부 단계를 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이전 단계에서 준비된 파쇄물을 제2조성물과 다시 혼합하는 단계(ST410)를 포함한다.

여기서의 제2조성물은, 중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.04 ~ 0.20%, 혼화재 5.60 ~ 5.65% 및 잔량의 물을 혼합하여 생성되는 발포시멘트 조성물을 말한다.

준비된 0.2 ~ 9.0mm의 평균 입도를 갖는 파쇄물은 상기 조성비로 혼합된 제2조성물과 다시 혼합되어 제2발포시멘트층의 재료로서 마련된다.

이때, 발포제의 함량은 0.04 ~ 0.20%로서, 앞서, 제1조성물의 발포제 함량에 비해 상한 범위가 증가된 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1조성물에서 발포제의 함량이 1g 정도라면, 제2조성물의 발포제 함량은 1 ~5g(바람직하게는 3g)으로 첨가될 수 있다. 이는 발포 효과를 증가시켜 다수의 기공 표현이 효과적으로 구현될 수 있도록 해준다.

그리고 상기 마련된 제2발포시멘트층의 재료는 전술된 제1발포시멘트층의 외면에 추가 적층된다(ST420). 그 다음으로, 일정 시간 동안 양생되는 단계(ST430)를 거쳐 제품의 외관 미감을 형성하는 제2발포시멘트층으로 형성된다(ST440).

이 단계에서의 바람직한 양생시간은, 적어도 12시간 이상, 더욱 바람직하게는 12 ~ 48 시간으로 양생되는 것이 좋다.

만일, 제2발포시멘트층의 양생시간이 12시간 미만일 경우에는 제1발포시멘트층의 외면으로 견고하게 양생되기 어려우며, 반대로 양생시간이 48시간을 초과할 경우에는 지나친 시간 소요로 인하여 생산성을 저해하는 결과를 초래한다.

이와 같은 전 단계(ST100 내지 ST400)를 통해, 제1, 2발포시멘트층이 순차적으로 적층된 기존의 모형물은 화산석 외관 미감을 구현할 수 있는데, 기존의 경우, 모형물에 일반 시멘트나 모르타르를 입히는 방식 또는 고가의 실리콘 몰드를 이용한 방식과 대비하여 고품질, 경량화 된 제품을 비교적 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.

아울러, 모형물의 외면에 부가재를 형성함은 물론, 제1발포시멘트층의 조성 성분에 강도 개선 효과를 갖는 다양한 섬유 보강제를 더 첨가함으로써, 제품의 구조 강도를 향상시켜 제품 내구수명을 증가시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

나아가, 제2발포시멘트층을 구성함에 있어, 목표하는 평균입도(예: 0.2 ~ 9.0mm)의 파쇄물을 재차 조성물과 혼합하는 방식을 이용하여, 경량임에도 불구하고 제품의 구조적 강도를 강화시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서는, 제2발포시멘트층 형성단계(ST400) 이후에, 외관 미감을 부여해 주기 위하여 부분적으로 표면을 긁어내어(이러한 작업은 사포 등의 연마재를 이용하여 가능해짐), 표면을 통해 다수 기공을 자유롭게 구현할 수 있다. 즉, 화산석과 동일 또는 유사한 입체 미감을 구현해 줄 수 있다. 이를 표면미감부여단계(ST500)라 한다.

그 외에도, 각각의 단계 이후에, 실제의 화산석과 동일한 색감을 부여해줄 수 있는 데, 전술된 조성물의 혼합 시 소정 양의 무기 안료(예: 산화철)를 첨가해줌으로써 가능해 질 수 있다.

나아가, 제품의 용도에 맞게 최근 관심이 고조되고 있는 건강 기능성을 추가적으로 부여해 줄 수 있는데, 이는 일라이트(illite) 또는 광촉매 성분을 더 첨가하는 방식으로 구현해 줄 수 있다. 이를 통해, 제품 사용자에게 원적외선이나 또는 음이온이 방사되어 건강 개선 효과가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 경우, 별도로 도시하진 않았으나, 제품의 표면 경도를 강화시켜 마모 또는 마멸에 강한 내구성이 확보되도록 해 줄 수 있는데, 이를 위해 완성된 제품의 외면에 추가적으로 경도 강화 코팅층을 더 형성해 줄 수 있다. 이러한 강화 코팅층의 재질로는 흔히 구할 수 있는 에폭시(epoxy)를 이용할 수 있다.

또 다른 강화 코팅층의 재질로서, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 100중량부에 대하여, 히드록시 에틸 히드록시 프로필 셀룰로오즈 15 ~ 35중량부, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 10 ~ 20중량부, 에틸 2-[3-(6-니트로벤졸[d]티아졸-2-일)우레이도]아세테이트 7 ~ 15중량부를 포함하는 조성물을 이용할 수 있다. 이 경우, 제품의 표면 경도를 ASTM D3502 경도측정기를 이용하여 측정해 본 결과, 대략 1.5 ~ 2배 정도 표면 경도가 강화되었음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 화산석과 동일한 외관 미감을 부여하는 동시에, 저 비용으로 고 경량성의 화산석 미감의 모형물을 제공할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 실제 화산석과 동일한 외관 미감을 구현하고자, 화산석 미감 모형물을 제조하는데 있어서, 필요한 최적의 성분 조성비 및 성형 조건을 바람직하게 제시한다. 이로써, 목적한 형태의 다양한 화산석 미감 모형물을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 본 발명에 따르면, 기존에 마련된 모형물을 그대로 활용하여, 그 외부 표면으로 화산석 미감을 처리하는 방식을 채택하여, 종래에 비해 제조 공정의 단축 및 제조 비용의 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 화산석 미감 모형물의 외부 표면에 화산석 미감을 다채롭게 구현하기 위하여, 기공의 표현을 자유롭게 조절할 수 있어 수요자의 심미적인 관심을 불러일으킬 수 있다. 아울러, 화산석 미감 모형물의 구조적인 강도까지 고려할 수 있어, 다양한 분야로의 범용적인 활용성이 높으며, 제품 수명까지 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법을 통해 제품화될 수 있는 두 가지 실시예들에 관하여 간략히 살펴보기로 한다.

제1실시예

도 6은 본 발명에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법을 통해 제공된 화분의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 화산석 미감 화분(100)은, 합성수지 재질로 만들어진 기존의 모형물(110)을 그대로 이용하여, 그 외면에 접착제를 도포한 다음, 천연섬유(예: 면), 합성섬유(예: 나일론), 유리섬유 등의 재질로 된 표피층(120)을 형성한다. 여기서, 기존의 모형물(110)은 흔히 1회 사용 후 폐기되는 폐합성수지 재질의 재활용도 가능하다. 이러한 폐합성수지를 재활용함으로써, 경제성 및 친환경적인 측면에 유리한 장점이 있다.

그 다음으로, 시멘트 800g, 알루미늄 분말 1g, 실리카 흄 80g, 섬유 보강제 10g 및 물 528g을 혼합하여 제1발포시멘트를 기존의 모형물(110)의 외면에 적층시킨 후, 12시간 양생하여 제1발포시멘트층(130)을 형성한다.

그리고 난 다음, 제1발포시멘트층(130)의 외면으로 제2발포시멘트층(140)을 형성하는데, 이를 위해 먼저 0.2 ~ 9.0mm 정도의 파쇄물을 제조한다.

여기서, 파쇄물을 성분은, 시멘트 800g, 알루미늄 분말 0.1 ~ 0.3g, 실리카 흄 80g 및 물 528g 을 혼합하여 이루어진다. 이러한 조성물을 교반, 발포한 다음, 12시간 정도 건조시키고, 목표하는 크기로 파쇄함으로써, 파쇄물을 마련한다.

마련된 파쇄물은 다시 시멘트 800g, 알루미늄 분말 3g, 실리카 흄 80g 및 물 528g으로 조성된 제2발포시멘트와 재차 혼합된다.

이렇게 혼합된 제2발포시멘트를 제1발포시멘트층(130)의 외면으로 추가 적층하여 형성함으로써, 제2발포시멘트층(140)이 형성된다. 이때의 양생시간은 적어도 12시간인 것이 좋다.

이러한 방식으로 제조된 본 제1실시예에 따른 화산석 미감의 화분(100)은, 기존의 모형물에 비해 실제 화산석 외관 미감을 고급스럽게 연출할 수 있음은 물론, 다수 기공을 형성하여 경량화를 도모할 수 있으며, 강도 특성도 향상될 수 있다.

제2실시예

도 7은 본 발명에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법을 통해 제공된 벽돌의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 화산석 미감 벽돌(200)은, 부정형의 스티로폼 블록(210)의 표면에 접착제를 도포한 다음, 천연섬유(예: 면), 합성섬유(예: 나일론), 유리섬유 등의 재질로 된 표피층(220)을 형성한다. 본 제2실시예에서, 부정형의 스티로폼 블록(210)에는, 기존 사용된 후 단순 폐기되는 폐스티로폼 제품을 재차 반복적으로 재활용할 수도 있는데, 이를 통해 비용 절감 및 친환경적인 측면을 동시에 추구할 수 있다.

그 다음으로, 시멘트 800g, 알루미늄 분말 1g, 실리카 흄 80g, 섬유 보강제 10g 및 물 528g을 혼합하여 조성된 제1발포시멘트를 스티로폼 블록(210)의 외면에 적층시킨 후, 12시간 양생하여 제1발포시멘트층(230)을 형성한다.

그리고 난 다음, 제1발포시멘트층(230)의 외면으로 제2발포시멘트층(240)을 형성하는데, 이를 위해 먼저 0.2 ~ 9.0mm 정도의 파쇄물을 제조한다.

여기서, 파쇄물을 성분은, 시멘트 800g, 알루미늄 분말 0.1 ~ 0.3g, 실리카 흄 80g 및 물 528g을 혼합하여 이루어진다. 이러한 조성물을 교반, 발포한 다음, 12시간 정도 건조시키고, 목표하는 크기로 파쇄함으로써, 파쇄물을 마련한다.

이렇게 혼합된 제2발포시멘트를 제1발포시멘트층(230)의 외면으로 추가 적층하여 형성함으로써, 제2발포시멘트층(240)이 형성된다. 이때의 양생시간은 적어도 12시간인 것이 좋다.

이러한 방식으로 제조된 본 제2실시예에 따른 화산석 미감의 벽돌(100)은, 우선 스티로폼 블록으로부터 예측할 수 없는 고급스러운 화산석 심미감을 구현할 수 있는 장점이 있다.

더 나아가, 실제 화산석을 이용하여 제작된 벽돌은 물론이거니와, 기존의 일반시멘트 또는 모르타르를 이용한 모형물에 비해서도 더욱 경량화 된 장점이 있다.

그리고 기존의 실리콘 몰드를 이용하여 제작된 모형물에 비해서 저렴한 비용으로 제작할 수 있어 경제적인 효과가 있다. 물론, 경량화 된 제품임에도 불구하고, 강도가 향상된 장점이 있다.

특히, 여기서 소개하진 않았으나, 본 발명이 적용 가능한 분야는, 다양한 제품 형태, 다시 말해 건축용 내, 외관 구조재, 석조 모형물, 조경 시설 및, 실내용품(예: 화분 또는 화반)까지 확장될 수 있다. 더 나아가 방송 세트장에 필요한 다양한 모형물(예: 돌 모형물, 성벽 블록 모형물)에도 이용 가능하다.

이상으로, 본 발명에 따른 화산석 미감 모형물 제조 방법 및 그 화산석 미감 모형물에 관하여 설명하였다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

ST100: 표피층 형성단계
ST200: 제1발포시멘트층 형성단계
ST300: 파쇄물 준비단계
ST400: 제2발포시멘트층 형성단계
ST500: 표면미감부여단계
100: 화산석 미감 화분
110: 기존 모형물
120: 표피층
130: 제1발포시멘트층
140: 제2발포시멘트층
200: 화산석 미감 벽돌
210: 스티로폼 블록
220: 표피층
230: 제1발포시멘트층
240: 제2발포시멘트층

Claims

(a) 기존 모형물의 외면으로 표피층을 형성하는 표피층 형성단계;
(b) 시멘트, 발포제, 혼화재, 보강제 및 물을 포함하는 제1조성물을 상기 기존 모형물의 외면으로 적층하여 양생시키는 제1발포시멘트층 형성단계;
(c) 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 포함하는 파쇄물용 조성물을 교반, 발포 후 건조시킨 다음, 파쇄시켜 0.2 ~ 9.0mm의 평균입도(average size)를 갖는 파쇄물을 마련하는 파쇄물 준비단계;
(d) 상기 준비된 파쇄물을 시멘트, 발포제, 혼화재 및 물을 포함하는 제2조성물과 혼합한 후, 상기 제1발포시멘트층의 외면으로 추가 적층하여 양생시키는 제2발포시멘트층 형성단계; 및
(e) 상기 제2발포시멘트층의 표면에 요철을 형성하여 양각 또는 음각 미감을 부여하는 표면미감부여단계; 를 포함하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에 있어서,
상기 표피층의 형성 방법은,
(a-1) 기존 모형물의 외면으로 접착제를 도포하는 단계; 및
(a-2) 상기 접착제가 도포된 기존 모형물의 외면으로 천연섬유, 합성섬유, 유리섬유 중 어느 하나의 재질로 이루어진 메쉬(mesh) 또는 와이어(wire) 타입 부재를 감아 부착시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에 있어서,
상기 표피층의 형성 방법은,
기존 모형물의 외면으로 스테이플러 심 또는 핀 또는 나사 부재를 물리적으로 파일링(piling)하여 돌출시키는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에 있어서,
상기 제1조성물은,
중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.04 ~ 0.08%, 혼화재 5.60 ~ 5.65%, 보강제 0.18 ~ 0.36% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 발포제는,
알루미늄(Al) 분말, 은(Ag) 분말, 아연(Zn) 분말, 식물성 발포제, 동물성 발포제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 혼화재는,
실리카 흄(silica fume), 메타카올린(meta kaolin), 유동화제(superplasticizer), AE 감수제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 보강재는,
유리섬유, 나일론(nylon), 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리프로필렌(PP), 셀룰로이스(cellulose) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에 있어서,
상기 제1발포시멘트층의 양생시간은 적어도 12시간 인 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에 있어서,
상기 파쇄물용 조성물은,
중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.005 ~ 0.01%, 혼화재 5.60 ~ 5.65% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에 있어서,
상기 제2조성물은,
중량%로, 시멘트 56.0 ~ 56.5%, 발포제 0.04 ~ 0.20%, 혼화재 5.60 ~ 5.65% 및 잔량의 물을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 발포제는,
알루미늄(Al) 분말, 은(Ag) 분말, 아연(Zn) 분말, 식물성 발포제, 동물성 발포제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제9항 또는 10항에 있어서,
상기 혼화재는,
실리카 흄(silica fume), 메타카올린(meta kaolin), 유동화제(superplasticizer), AE 감수제 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에 있어서,
상기 제2조성물의 건조시간은 적어도 12시간인 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에 있어서,
상기 제2발포시멘트층의 양생시간은 적어도 12시간인 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계 중 어느 하나의 단계에서,
무기 안료를 첨가 혼합하여 색감을 부여하거나, 또는 일라이트(illite) 또는 광촉매를 이용하여 원적외선 또는 음이온 방사 기능층을 추가 형성하는 것을 특징으로 하는 화산석 미감 모형물 제조 방법.