KR101296399B1 - 투수성 보도블록 제조방법 및 이에 의해 제조된 투수성 보도블록 - Google Patents

투수성 보도블록 제조방법 및 이에 의해 제조된 투수성 보도블록 Download PDF

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(주)삼현
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Abstract

본 발명은 투수성 보도블록 제조방법 및 이에 의해 제조된 투수성 보도블록에 관한 것이다. 상기 투수성 보도블록의 제조방법은 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물을 금형에 투입하고, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 상기 투입된 제1혼합물의 표면에 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 가압하는 단계; 및 상기 가압된 적층체를 소결하는 단계;를 포함하며, 상기 세라믹 편류는 세라믹을 5~8mm의 크기로 분쇄한 것이며, 상기 바인더는 점토 100 중량부, 혼화제 1~20 중량부 및 물 5~50 중량부를 포함하며, 상기 혼화제는 리그닌술폰산, 리그노술폰산염, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌술폰산염, 나프탈렌술폰산염 축합물, 멜라민술폰산, 멜라닌술폰산염, 멜라민술폰산포르말린 축합물 및 폴리스티렌술폰산염 중에서 1종 이상 포함하며, 상기 습식 파우더는 장석 100 중량부, 도석 30~60 중량부, 점토 30~60 중량부 및 고령토 10~30 중량부를 포함하는 제3혼합물을 분쇄한 다음, 상기 제3혼합물에 물을 5~60 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물로 제조하고, 그리고 상기 슬립 상태의 제4혼합물을 건조하여 제조된 것이며, 상기 가압 이후 20~300℃에서 더 건조하는 것을 특징으로 한다.

Description

투수성 보도블록 제조방법 및 이에 의해 제조된 투수성 보도블록 {MANUFACTURING METHOD FOR WATER PERMEABLE SIDEWALK-BLOCK AND WATER PERMEABLE SIDEWALK-BLOCK THEREOF}
본 발명은 투수성(透水性) 보도블록 제조방법 및 이에 의해 제조된 투수성 보도블록에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 산업 폐기물의 일종인 세라믹 편류(片類)를 재활용하여 파우더를 포함하여 소결하여 빗물의 투수능력이 우수한 투수성 보도블록 제조방법 및 이에 의해 제조된 투수성 보도블록에 관한 것이다.
보도블록은 도로 측면의 보행자의 이동로에 설치되어 보행자의 통행에 편리함을 주기 위한 설치물이다. 통상적인 보도블록은 단판형태로 이루어져 있으며 이를 상호연결하기 위하여 네모서리를 서로 맞추어 모래판 위에 지그재그 또는 나란히 배열하여 설치되며, 최근에는 보행의 편의성을 고려하여 다양한 블록 형태 및 시공법이 사용되고 있는 실정이다.
기존 보도블록은 대표적으로 시멘트 보도블록과 점토보도 블록이 있다. 상기 시멘트 보도블록 및 점토보도 블록은 친환경 측면과 비 친환경 측면으로만 고려되고 투수성 보도블록에 적합한 제품은 생산이 불가능하였다. 게다가 빗물이 노면에 스며들지 않고 도로의 우수구로 흘러들기 때문에 보도블록이 설치된 지반 내부의 지하수가 부족하게 되고 특히 폭우가 내리면 빗물이 하천에 빠르게 유입되어 하천범람 등의 자연재해가 발생되는 문제가 있었다. 따라서 기존 보도블록은 지표와 대기를 단절시켜 물의 순환구조를 파괴함으로써 우수의 배수가 어렵게 되어 우수가 오랫동안 머무르는 원인이 되고 있다.
한편, 투수성(透水性) 보도블록은 원료의 입자와 입자사이의 개방형 모세기공을 통해 보도블록 내부로 수분을 효율적으로 투수시켜 도시 홍수의 예방하고, 상기 투수성 보도블록에 의해 투수된 수분이 토양에 흡수되어 열섬현상을 완화시키며, 지하수 함양 및 지하생태 보전 등의 장점을 가질 수 있어 최근 주목받고 있다.
이에 대하여 투수공이 형성된 보도블록을 제조하기도 하나, 제조가 어렵고 강도가 약해지며, 투수량이 충분치 못하여 강수량이 많은 경우 도시 침수 피해의 원인이 되는 문제점이 있었다. 게다가, 기존 점토벽돌은 내부에 존재하는 Ca+ 또는 Na+ 등과 같은 양이온이 물과 접촉하게 되면 표면으로 모세관 현상에 의해서 이동되고 이것이 대기중의 이산화탄소(CO2)와 화학적으로 결합하면서 흰색의 석출물로 나타나는 백화현상이 발생하는 문제점이 있었다. 기존의 해결방법으로 사용되고 있는 것은 발수제를 살포하는 것인데, 이 방법을 적용하게 되면 투수성을 장점으로 하는 투수성 보도블록의 경우 그 기능이 소멸되기 때문에 바람직하지 않은 방법이었다. 따라서 투수성 성질을 유지하면서 백화현상이 발생하지 않는 투수성 보도블록의 개발이 시급한 실정이다.
최근에는 환경오염 문제와 관련하여 산업 폐기물의 발생을 줄이기 위하여 산업 폐기물을 재활용하는 제품 및 그 제조 공정이 활발히 시도되고 있는 실정이며, 이에 본 발명자는 산업 폐기물의 일종인 세라믹 편류(片類)를 재활용하여 투수성 보도블록 용도에 적합한 보도블록을 완성하였다.
본 발명의 목적은 홍수에 대한 침수피해 및 열섬현상을 감소시킬 수 있는 투수성 보도블록의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기존 보도블록보다 조경성 및 물성이 우수한 투수성 보도블록의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐자재를 재활용하여 경제적이고 친환경적인 투수성 보도블록의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 백화현상 및 보행자의 미끄러짐을 방지할 수 있는 투수성 보도블록의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 투수성 보도블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 투수성 보도블록의 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예서 상기 투수성 보도블록의 제조방법은 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물을 금형에 투입하고, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 상기 투입된 제1혼합물의 표면에 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 가압하는 단계; 및 상기 가압된 적층체를 소결하는 단계;를 포함하며, 상기 세라믹 편류는 세라믹을 5~8mm의 크기로 분쇄한 것이며, 상기 바인더는 점토 100 중량부, 혼화제 1~20 중량부 및 물 5~50 중량부를 포함하며, 상기 혼화제는 리그닌술폰산, 리그노술폰산염, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌술폰산염, 나프탈렌술폰산염 축합물, 멜라민술폰산, 멜라닌술폰산염, 멜라민술폰산포르말린 축합물 및 폴리스티렌술폰산염 중에서 1종 이상 포함하며, 상기 습식 파우더는 장석 100 중량부, 도석 30~60 중량부, 점토 30~60 중량부 및 고령토 10~30 중량부를 포함하는 제3혼합물을 분쇄한 다음, 상기 제3혼합물에 물을 5~60 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물로 제조하고, 그리고 상기 슬립 상태의 제4혼합물을 건조하여 제조된 것이며, 상기 가압 이후 20~300℃에서 더 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구체예에서 상기 투수성 보도블록의 제조방법은 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물과, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 금형에 투입하여 가압 및 소결하며, 상기 세라믹 편류는 세라믹을 5~8mm의 크기로 분쇄한 것이며, 상기 바인더는 점토 100 중량부, 혼화제 1~20 중량부 및 물 5~50 중량부를 포함하며, 상기 혼화제는 리그닌술폰산, 리그노술폰산염, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌술폰산염, 나프탈렌술폰산염 축합물, 멜라민술폰산, 멜라닌술폰산염, 멜라민술폰산포르말린 축합물 및 폴리스티렌술폰산염 중에서 1종 이상 포함하며, 상기 습식 파우더는 장석 100 중량부, 도석 30~60 중량부, 점토 30~60 중량부 및 고령토 10~30 중량부를 포함하는 제3혼합물을 분쇄한 다음, 상기 제3혼합물에 물을 5~60 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물로 제조하고, 그리고 상기 슬립 상태의 제4혼합물을 건조하여 제조된 것이며, 상기 가압 이후 20~300℃에서 더 건조하는 것을 특징으로 한다.
상기 세라믹은 자기질타일, 도기질타일, 위생도기, 애자, 유리, 및 벽돌중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 습식 파우더는 상기 제4 혼합물 전체중량에 대하여 수분이 5~15 중량%으로 건조하는 것을 특징으로 한다.
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상기 가압은 400~2000 kgf/㎠으로 가압하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 소결은 900~1300℃에서 소결하는 것을 특징으로 한다.
삭제
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본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 투수성 보도블록은 홍수에 대한 침수피해 및 열섬효과를 감소시키고, 기존의 보도블록보다 조경성 및 물성이 우수하고, 폐자재를 재활용하여 경제적이고 친환경적이며, 백화현상 및 보행자의 미끄러짐을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 투수성 보도블록의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록의 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록 표면의 전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록 단면의 전자현미경 사진이다.
본 발명의 하나의 관점은 투수성 보도블록의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
파우더라 함은 KS L 1001(도자기질 타일)의 정의에 따라 타일의 성형에 사용되는 과립 상태의 파우더를 지칭하는 것으로서, 본 발명의 명세서에서는 상기 투수성 보도블록의 성형에 사용되는 과립, 입자 상태의 파우더 물질(슬립 상태의 원료 분쇄물이 건조된 과립, 입자 상태의 파우더 물질)을 지칭하는 의미로 사용되었다.
또한 슬립 상태라 함은 고체 상태의 작은 입자가 물에 균일하게 분산되어 있는 액체 상태를 지칭하는 것으로서, 본 발명의 명세서에서는 상기 세라믹 편류 또는 파우더가 균일하게 분산되어 있는 액체 상태를 지칭하는 의미로 사용되었다.
이하, 본 발명에 따른 투수성 보도블록의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록의 제조방법은 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물을 금형에 투입하고, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 상기 투입된 제1혼합물의 표면에 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 상기 적층체를 가압하는 단계; 및 상기 가압된 적층체를 소결하는 단계;를 포함하며, 상기 세라믹 편류는 세라믹을 1~8mm의 크기로 분쇄한 것을 사용할 수 있다.
(a) 제1혼합물 및 제2혼합물 투입단계
상기 단계는 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물을 금형에 투입하고, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 상기 투입된 제1혼합물의 표면에 적층하여 적층체를 형성하는 단계이다.
제1혼합물
상기 제1혼합물은 세라믹 편류 및 바인더를 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 우수한 물성을 가지면서 기공이 형성되어 투수성이 우수할 수 있다.
상기 세라믹 편류는 본 발명에서 물성을 강화시키고 수분을 용이하게 투수시키기 위하여 사용할 수 있다. 상기 세라믹으로는 자기질타일, 도기질타일, 위생도기, 애자, 유리, 및 벽돌 등의 세라믹을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 제1혼합물에 사용되는 세라믹 편류는 세라믹을 1mm~8mm으로 분쇄한 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 3~8mm일 수 있다. 더욱 바람직하게는 5~8mm일 수 있다. 1mm 미만의 크기를 갖는 세라믹 편류를 사용시 본 발명의 투수성 성질이 저하될 수 있으며, 8mm를 초과하는 크기를 갖는 세라믹 편류를 사용시 본 발명의 압축강도 및 휨강도 등의 물성이 저하될 수 있다.
상기 바인더는 본 발명의 강도를 유지하며 성형성을 제공할 수 있다. 상기 바인더는 혼화제, 점토 및 물을 포함할 수 있다. 일 구체예에서는 점토 100 중량부, 혼화제 1~20 중량부 및 물 5~50 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 점토(clay)는 주성분으로 SiO2 20~80% 및 Al2O3 10~50%를 포함하는 광물로 그 외에도 MgO, CaO, K2O, Na2O 등의 성분을 일부 함유하며 함수율은 15~40%이다. 상기 점토는 수분을 가하면 가소성 및 점력이 발현되는 성질을 가지고 있다. 또한 건조시 굳어져 강성을 나타내고 고온으로 소결시 철분에 의해 붉은색 계열로 소결될 수 있으며, 본 발명의 점착성 강화 및 압축강도 및 휨강도 등 물성을 강화시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 혼화제는 본 발명에서 감수제(減水濟) 역할을 할 뿐만 아니라, 내구성 등 물성강화 및 크랙방지를 목적으로 첨가될 수 있다. 상기 혼화제는 리그노술폰산염(lignosulphonate), 나프탈렌술폰산염(naphthalenesulphonate), 나프탈렌술폰산염 축합물, 멜라닌술폰산염(melaminesulphonate), 멜라민술폰산포르말린 축합물 및 폴리스티렌술폰산염(sulphonated polystyrene) 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 혼화제는 상기 점토 100 중량부에 대하여 1~20 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 점토와 용이하게 결합되어 본 발명의 투수성 성질을 저하하지 않으면서 작업성, 점착성 및 물성을 강화할 수 있다.
상기 물은 상기 바인더에 점성 및 성형성을 부여하는 역할을 할 수 있다. 상기 물은 상기 혼화제 100 중량부에 대하여 5~50 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 작업성이 우수하고, 본 발명의 투수성을 저해하지 않으면서 점성 및 성형성을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 혼합물은 융제 및 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 융제는 본 발명의 투수성 보도블록의 소결시 상기 세라믹 편류가 용해되어 세라믹 결합을 형성하는 온도를 낮춤으로써 상기 투수성 보도블록의 융화를 개선하고 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 융제는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 장석(소다장석, 칼륨장석, 회석(인회석) 및 규산나트륨)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 융제는 상기 세라믹 편류 100 중량부에 대하여 5~10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 투수성 보도블록의 융화를 개선하고 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 안료는 상기 투수성 보도블록에 디자인 및 색상을 내는 역할을 하며, 본 발명에서는 원하는 색상에 따라 무기안료, 유기안료, 수용성안료 등을 사용할 수 있다. 상기 안료는 상기 세라믹 편류 100 중량부에 대하여 1~3 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 본 발명의 물성을 저해하지 않으면서 원하는 색상이 충분히 표현될 수 있다.
제2 혼합물
상기 제2 혼합물은 세라믹 편류 및 습식 파우더를 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 우수한 물성을 가지면서 기공이 형성되어 투수성이 우수할 수 있다.
상기 세라믹 편류는 본 발명에서 물성을 강화시키고 수분을 용이하게 투수시키기 위하여 사용할 수 있다. 상기 세라믹 편류로는 자기질타일, 도기질타일, 위생도기, 애자, 유리, 및 벽돌 등의 세라믹을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 제2혼합물에 포함되는 세라믹 편류는 1mm~8mm 크기로 분쇄한 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 3~8mm일 수 있다. 더욱 바람직하게는 5~8mm일 수 있다. 1mm 미만의 크기를 갖는 세라믹 편류를 사용시 본 발명의 투수성 성질이 저하될 수 있으며, 8mm를 초과하는 크기를 갖는 세라믹 편류를 사용시 본 발명의 압축강도 및 휨강도 등의 물성이 저하될 수 있다.
상기 습식파우더는 상기 제2혼합물의 성형성 및 물성을 강화시킴과 동시에, 상기 세라믹 편류와 혼합하여 기공을 형성시키고 입자간 응집력을 증가시켜 백화현상을 방지하기 위해 사용할 수 있다.
일 구체예에서 상기 습식 파우더는 장석 100 중량부, 도석 30~60 중량부, 점토 30~60 중량부 및 고령토 10~30 중량부를 포함하는 제3혼합물을 200~300 메시(mesh)망에서 분쇄하고, 상기 분쇄된 제3혼합물에 물을 5~60 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물로 제조하고, 그리고 상기 슬립 상태의 제4혼합물의 수분을 건조하여 과립 상태의 습식 파우더를 제조할 수 있다.
이때 상기 수분 건조는 통상적인 분무건조기(spray dryer)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 구체예에서 상기 습식파우더 전체중량에 대하여 수분이 5~15 중량%가 되도록 건조할 수 있다. 상기 범위에서 작업성이 우수하며, 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 장석은 본 발명의 물성을 강화시키고 세라믹 편류가 용해되어 세라믹 결합을 형성하는 온도를 낮춤으로써 본 발명의 융해를 개선할 수 있다.
상기 도석은 본 발명의 물성을 강화시키며, 전술한 장석과 같이 세라믹 편류가 용해되어 세라믹 결합을 형성하는 온도를 낮춤으로써 본 발명의 융해를 개선할 수 있다. 상기 도석은 상기 장석 100 중량부에 대하여 30~60 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 점토는 상기 제1혼합물에 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 상기 점토는 상기 장석 100 중량부에 대하여 30~60 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 가소성이 우수할 수 있다.
상기 고령토(Kaolin)는 주성분으로 SiO2 20~70% 및 Al2O3 20~50%를 포함하는 광물이며 함수율은 15% 미만이며, 본 발명의 투수성 보도블록의 골격을 유지시켜주는 역할을 할 수 있다. 상기 고령토는 상기 장석 100 중량부에 대하여 10~30 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 물은 상기 습식파우더에 점성 및 성형성을 부여하는 역할을 할 수 있다. 상기 물은 상기 장석 100 중량부에 대하여 5~60 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 상기 투수성 보도블록을 형성하기 위한 점성 및 성형성을 부여할 수 있다.
또한, 상기 제2혼합물은 바인더 및 활석을 더 포함할 수 있다.
상기 바인더는 본 발명의 강도를 증가시키기 위해 포함할 수 있다. 상기 바인더는 전술한 제1혼합물에 포함되는 바인더와 동일한 것을 사용할 수 있으며, 따라서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 바인더는 상기 세라믹 편류 100 중량부에 대하여 10~30 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 물성을 저해하지 않으면서 우수한 강도를 부여할 수 있다.
상기 활석은 본 발명의 내화성을 증가하는 목적으로 첨가되며, 통상적인 것을 사용할 수 있다. 상기 활석은 상기 세라믹 편류 100 중량부에 대하여 5~10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 물성을 저해하지 않으면서 열팽창계수를 저하시켜 상기 투수성 보도블록의 소결시 미세균열 발생을 방지할 수 있다.
(b) 가압단계
상기 단계는 상기 금형에 형성된 적층체를 가압하는 단계이다. 구체예에서 상기 적층체를 400~2000 kgf/㎠으로 가압할 수 있다. 상기 조건에서 상기 적층체의 물성을 저해하지 않으면서 내부의 공기를 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 가압단계 이후에 상기 가압된 적층체를 20~300℃에서 3~15시간 동안 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 단계를 더 포함시 본 발명의 투수성 보도블록의 물성을 더욱 우수하게 할 수 있다.
(c) 소결단계
상기 단계는 상기 가압된 적층체를 소결하는 단계이다. 구체예에서 상기 가압된 적층체를 900~1300℃에서 3~48시간 동안 소결할 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 물성이 우수하고 상기 기공의 형성효과가 우수하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서 상기 투수성 보도블록의 제조방법은 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물과, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 금형에 투입하여 가압 및 소결하며, 상기 세라믹 편류는 세라믹을 1~8mm의 크기로 분쇄한 것을 사용할 수 있다.
상기 제1혼합물 및 제2혼합물은 동시에 금형에 투입하여 혼합할 수 있다. 여기서 상기 제1혼합물 및 제2혼합물의 성분 및 상기 세라믹 편류의 입도범위는 전술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한 구체예에서는 상기 금형틀에 투입된 제1혼합물 및 제2혼합물을 400~2000 kgf/㎠으로 가압한 다음, 900~1300℃에서 3~48시간 동안 소결할 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서는 상기 가압 이후 20~300℃에서 3~15시간 동안 더 건조한 다음 소결할 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 투수성 보도블록의 물성을 더욱 우수하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 투수성 보도블록 제조방법에 의해 제조된 투수성 보도블록에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록(100)의 단면을 도시한다. 또한 도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록(100)의 사진이며, 도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록(100) 표면의 전자현미경 사진이고, 도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 투수성 보도블록(100) 단면의 전자현미경 사진이다.
제1층
상기 소결된 제1층(10)은 세라믹 편류, 혼화제 및 점토를 포함할 수 있다. 구체예에서 상기 소결된 제1층(10)은 세라믹 편류, 혼화제 및 점토를 1: 0.001~0.01: 0.004~0.08의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 제1층(10)의 표면 및 단면에는 다수의 기공이 형성되어 표면의 수분을 제2층(20)으로 이동시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제1층(10)에 형성된 기공의 크기는 100~300㎛ 일 수 있다. 바람직하게는 150~250㎛ 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 150~200㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 수분을 용이하게 상기 제2층(20)으로 이동시킬 수 있어 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
또한, 상기 제1층(10)에 형성된 기공밀도는 단위체적당 102 내지 106 개/㎤ 일 수 있다. 바람직하게는 103 내지 105 개/㎤ 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 103 내지 104 개/㎤ 일 수 있다. 상기 범위의 기공밀도를 갖는 기공이 형성됨으로 인하여 불규칙한 표면이 형성되어 보행자의 미끄러짐을 예방할 수 있고, 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
제2층
상기 소결된 제2층(20)은 상기 소결된 제1층(10)의 일면에 형성되며, 세라믹 편류, 장석, 도석, 점토 및 고령토를 포함할 수 있다. 구체예에서는 상기 소결된 제2층(20)에서 상기 세라믹 편류와 상기 장석, 도석, 점토 및 고령토는 1: 0.01 내지 1:0.2의 중량비로 포함할 수 있다. 또한, 상기 소결된 제2층(20)에서 장석, 도석, 점토 및 고령토는 1: 0.2~0.6: 0.2~0.6: 0.5~3의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 제2층(20)의 표면 및 단면에는 다수의 기공이 형성되어 상기 제1층(10)에서 이동한 수분을 신속하게 투수시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제2층(20)에 형성된 기공의 크기는 90~200㎛ 일 수 있다. 바람직하게는 120~180㎛ 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 130~150㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 물성을 유지하면서 투수성이 우수하여 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
또한, 상기 제2층(20)에 형성된 기공밀도는 단위체적당 102 내지 106 개/㎤ 일 수 있다. 바람직하게는 103 내지 105 개/㎤ 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 103 내지 104 개/㎤ 일 수 있다. 상기 범위의 기공밀도에서 투수성이 우수하여 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 투수성 보도블록(100)의 단면을 도시한다. 도 2를 참조하면, 상기 투수성 보도블록(100)은 세라믹 편류, 혼화제, 장석, 도석, 점토 및 고령토를 포함할 수 있다. 또한 상기 투수성 보도블록(100)에 형성된 기공 크기는 90~200㎛ 이며, 102 내지 105 개/㎤ 의 기공 밀도로 형성된 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1~4
자기질 타일 및 도기질 타일을 2:1 중량비로 혼합하여 6mm 크기로 분쇄하여 세라믹 편류를 준비하였다.
바인더는 점토 100 중량부, 혼화제 3 중량부 및 물 20 중량부를 혼합하여 준비하였다. 이때, 상기 혼화제로는 리그노술폰산염의 상품명인 리그노사이트(lignosite, Georgia-Pacific Corporation)를 사용하였다.
습식파우더는 장석 100 중량부, 도석 45 중량부, 점토 45 중량부 및 고령토 20 중량부를 포함하는 제3혼합물을 300 메시(mesh)망에서 분쇄하고, 상기 분쇄된 제3혼합물에 물을 30 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물을 제조한 다음, 상기 슬립 상태의 제4혼합물에 분무건조기(spray dryer)를 사용하여 수분함량이 상기 습식파우더 전체 중량에 대해 8 중량%가 되도록 준비하였다.
상기 세라믹 편류 및 바인더를 포함하는 제1혼합물을 하기 표 1과 같은 중량비로 혼합하고 금형에 투입하여 상기 세라믹 편류 및 습식 파우더를 포함하는 제2혼합물을 하기 표 1의 비율로 혼합하여 상기 형성된 제1혼합물의 표면에 투입하여 성형체를 형성하였다.
상기 금형에 투입된 성형체를 1800 kgf/㎠으로 가압한 다음, 상기 가압된 성형체를 200℃에서 3시간 동안 건조하고, 상기 건조된 성형체를 1200℃에서 12시간 동안 소결하여 도 3과 같은 형태의 투수성 보도블록을 제조하였다.
실시예 5
제1혼합물 및 제2혼합물을 하기 표 1의 비율로 혼합하여 동시에 투입한 것을 제외하고 상기 실시예 1~4와 동일한 방법으로 투수성 보도블록을 제조하였다.
비교예 1~2
제1혼합물 및 제2혼합물을 하기 표 1과 같은 중량비로 혼합한 것을 제외하고 상기 실시예 1~4와 동일한 방법으로 투수성 보도블록을 제조하였다.
비교예 3~4
제1혼합물 및 제2혼합물을 하기 표 1의 비율로 혼합하고 상기 세라믹 편류는 0.5mm (비교예3) 및 10mm (비교예4)의 크기로 분쇄한 것을 제외하고 상기 실시예 1~4와 동일한 방법으로 투수성 보도블록을 제조하였다.
단위(중량부) 제1혼합물 제2혼합물
세라믹편류 바인더 세라믹편류 습식파우더
실시예 1 100 7 100 10
2 100 7 100 12
3 100 7 100 15
4 100 10 100 15
5 100 5 100 10
비교예 1 100 25 100 0
2 100 0 100 7
3 100 7 100 15
4 100 10 100 15
실험예
상기 제조된 실시예 1~5 및 비교예 1~4의 투수성 보도블록에 대하여 압축강도, 휨강도 및 투수량을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
압축강도(MPa) 휨강도(MPa) 투수율(mm/sec)
실시예 1 42.8 5.6 3.81
2 43.5 6.1 4.02
3 45.3 5.9 4.10
4 44.8 6.1 4.05
5 42.2 6.0 3.85
비교예 1 34.1 3.6 0.51
2 30.5 3.8 0.53
3 31.3 3.7 0.02
4 25.5 3.2 0.65
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 세라믹 편류의 크기 및 바인더 및 습식파우더의 혼합범위를 가질 때 우수한 물성을 가지면서 최상의 투수성 효과를 갖게 되는 것을 알 수 있었다.
10: 제1층 20: 제2층
100: 투수성 보도블록

Claims (11)

  1. 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물을 금형에 투입하고, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 상기 투입된 제1혼합물의 표면에 적층하여 적층체를 형성하는 단계;
    상기 적층체를 가압하는 단계; 및
    상기 가압된 적층체를 소결하는 단계;를 포함하며,
    상기 세라믹 편류는 세라믹을 5~8mm의 크기로 분쇄한 것이며,
    상기 바인더는 점토 100 중량부, 혼화제 1~20 중량부 및 물 5~50 중량부를 포함하며,
    상기 혼화제는 리그닌술폰산, 리그노술폰산염, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌술폰산염, 나프탈렌술폰산염 축합물, 멜라민술폰산, 멜라닌술폰산염, 멜라민술폰산포르말린 축합물 및 폴리스티렌술폰산염 중에서 1종 이상 포함하며,
    상기 습식 파우더는 장석 100 중량부, 도석 30~60 중량부, 점토 30~60 중량부 및 고령토 10~30 중량부를 포함하는 제3혼합물을 분쇄한 다음, 상기 제3혼합물에 물을 5~60 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물로 제조하고, 그리고 상기 슬립 상태의 제4혼합물을 건조하여 제조된 것이며,
    상기 가압 이후 20~300℃에서 더 건조하는 것을 특징으로 하는 투수성 보도블록 제조방법.
  2. 세라믹 편류 100 중량부 및 바인더 1~10 중량부를 포함하는 제1혼합물과, 세라믹 편류 100 중량부 및 습식 파우더 5~15 중량부를 포함하는 제2혼합물을 금형에 투입하여 가압 및 소결하며,
    상기 세라믹 편류는 세라믹을 5~8mm의 크기로 분쇄한 것이며,
    상기 바인더는 점토 100 중량부, 혼화제 1~20 중량부 및 물 5~50 중량부를 포함하며,
    상기 혼화제는 리그닌술폰산, 리그노술폰산염, 나프탈렌술폰산, 나프탈렌술폰산염, 나프탈렌술폰산염 축합물, 멜라민술폰산, 멜라닌술폰산염, 멜라민술폰산포르말린 축합물 및 폴리스티렌술폰산염 중에서 1종 이상 포함하며,
    상기 습식 파우더는 장석 100 중량부, 도석 30~60 중량부, 점토 30~60 중량부 및 고령토 10~30 중량부를 포함하는 제3혼합물을 분쇄한 다음, 상기 제3혼합물에 물을 5~60 중량부 투입하여 슬립 상태의 제4혼합물로 제조하고, 그리고 상기 슬립 상태의 제4혼합물을 건조하여 제조된 것이며,
    상기 가압 이후 20~300℃에서 더 건조하는 것을 특징으로 하는 투수성 보도블록 제조방법.
  3. 제1항 및 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹은 자기질타일, 도기질타일, 위생도기, 애자, 유리, 및 벽돌중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성 보도블록 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 및 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 습식 파우더는 상기 제4 혼합물 전체중량에 대하여 수분이 5~15 중량%이 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는 투수성 보도블록 제조방법.
  7. 제1항 및 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가압은 400~2000 kgf/㎠으로 가압하는 것을 특징으로 하는 투수성 보도블록 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제1항 및 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소결은 900~1300℃에서 소결하는 것을 특징으로 하는 투수성 보도블록 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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