KR101345820B1 - 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록 - Google Patents

시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블록의 표면에 다양한 표면처리부재를 고정시켜 표면처리층을 형성함으로써 블록의 외관을 미려하게 함과 동시에 다양한 기능성을 부가할 수 있는 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록에 관한 것이다.
본 발명의 표면처리된 시멘트 블록은 시멘트를 포함하는 반죽 조성물로 형성된 본체와, 본체의 일면에 형성되며, 결합제에 의해 상기 본체에 부착된 표면처리부재를 갖는 표면처리층을 구비한다.

Description

시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록{Surface treatment method of cement block and cement block using the same}
본 발명은 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블록의 표면에 다양한 표면처리부재를 고정시켜 표면처리층을 형성함으로써 블록의 외관을 미려하게 함과 동시에 다양한 기능성을 부가할 수 있는 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록에 관한 것이다.
현재 일반적으로 사용되고 있는 벽돌류는 크게 시멘트 벽돌과 점토벽돌 두 종류로 나눌 수 있다. 점토벽돌은 점토를 물과 섞어서 진공토련하여 일정한 규격으로 압출시킨 후, 일정 길이로 절단하여 건조 및 소성하는 공정으로 제조되고 있다.
이와 같이 제조되는 점토벽돌은 그 원료를 대량으로 용이하게 구입할 수 있고, 소성과정을 거치기 때문에 최종적으로 생산된 제품의 강도, 내구성 등의 물성이 우수하여 널리 사용되고 있다. 그러나 점토벽돌은 비교적 고온(1100~1250℃)에서 소성하므로 열에너지의 소모가 크고 제조과정에서 불량품이 발생하는 등의 문제점을 가진다. 또한, 점토벽돌로 시공된 벽면은 모두 붉은 색으로 색상이 단순하고 표면이 밋밋하다는 문제점이 있다.
시멘트 벽돌은 골재성분과 시멘트로 조성된다. 골재 성분은 그 크기에 따라 모래, 왕사와 같은 세골재 및 파석, 자갈과 같은 조골재로 분류된다. 일반적으로 시멘트 벽돌의 경우에 골재 성분으로 조골재를 사용하면 벽돌의 구성성분이 불균일하게 되어 벽돌의 강도에 문제가 생기므로 세골재를 주로 사용하고 있다.
시멘트 성분은 골재 입자들 사이에 밀접 배치되어 경화된 후 이 골재 입자들을 결합시키는 역할을 한다. 이러한 시멘트 벽돌을 제조하기 위해서는 골재 성분과 시멘트 성분을 소정의 비율로 배합하고 적당량의 물을 가하여 혼합한 후, 이 혼합물을 벽돌 형틀에 부어 압축시키고, 혼합물이 고형화되면 꺼내어 건조시키는 양생과정을 거친다.
이러한 시멘트 벽돌은 표면이 거칠고 시멘트 색상으로 인해 자연미가 부족하며, 그 질감도 저급하다는 문제점을 가진다. 이러한 문제점 때문에 시멘트 벽돌로 벽을 시공한 후 다시 시멘트 모르타르로 미장공사를 하여 마감하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 블록의 일면에 표면처리층을 형성하여 블록의 외관을 미려하게 하고 다양한 기능성을 부가할 수 있는 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표면처리된 시멘트 블록은 시멘트를 포함하는 반죽 조성물로 형성된 본체와; 상기 본체의 일면에 형성되며, 결합제에 의해 상기 본체에 부착된 표면처리부재를 갖는 표면처리층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 표면처리부재는 빛을 반사시키는 반사체인 것을 특징으로 한다.
그리고 시멘트 블록의 표면처리 방법은 시멘트를 포함하는 반죽 조성물을 성형틀에 주입하여 본체를 성형하는 성형단계와; 상기 본체가 상기 성형틀 내부에 수용된 상태에서 상기 본체의 상부에 결합제를 도포한 후 표면처리부재를 뿌리고 나서 가압판으로 상기 표면처리부재를 눌러주어 상기 본체의 상부에 표면처리층을 형성하는 표면처리단계와; 상기 본체를 상기 성형틀로부터 분리하여 양생하는 양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형단계에서 상기 반죽 조성물은 상기 시멘트 100중량부에 대하여 카올린 4 내지 12중량부, 리그닌 0.05 내지 1.0중량부를 함유하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 시멘트 블록의 표면에 반사체 또는 원적외선이나 음이온을 방사할 수 있는 세라믹 등의 다양한 표면처리부재를 부착시켜 표면처리층을 형성할 수 있다.
따라서 표면처리층에 의해 시멘트 블록의 외관을 미려하게 함과 동시에 다양한 기능성을 부가할 수 있다.
또한, 결합제로 색상이 있는 모르타르를 사용하게 되면 표면처리층을 다양한 색상으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시멘트 블록의 사시도이고,
도 2는 블록을 성형하기 위한 성형기를 간략하게 나타낸 그림이고,
도 3 및 도 4는 도 1의 시멘트 블록을 성형하기 위한 본체를 성형하기 위한과정을 나타내는 그림이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시멘트 블록의 시공상태를 나타낸 사시도이다.
첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 시멘트 블록은 반죽 조성물로 형성된 본체와, 본체의 일면에 형성되는 표면처리층을 구비한다. 이러한 시멘트 블록을 제조하기 위한 표면처리방법은 크게 성형단계와, 표면처리단계와, 양생단계를 포함한다.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 본 발명의 일 실시 예에 따른 시멘트 블록의 표면처리방법에 대하여 설명한다.
먼저, 성형단계를 수행하기 위해 반죽 조성물을 준비한다.
반죽 조성물은 일 예로 시멘트와, 카올린과, 리그닌으로 조성된다. 바람직하게 시멘트 100중량부에 대하여 카올린 4 내지 12중량부, 리그닌 0.05 내지 1.0중량부로 조성된다. 카올린의 함량이 4중량부 미만이면 강도가 낮아지고, 12중량부를 초과하면 성형성이 저하된다. 그리고 리그닌의 함량이 0.05중량부 미만이면 강도가 저하되고, 1.0중량부를 초과하면 흡수율이 낮아진다.
시멘트로 통상적인 포틀랜드 시멘트를 이용할 수 있다. 카올린(kaolin)은 할로사이트(Al2O3·SiO2·4H2O)와 카올리나이트(Al2O3·2SiO2·2H2O)로 주성분으로 하며, 주로 도자기의 원료로 사용되는 하얀 점토를 의미한다. 카올린은 할로사이트, 카올리나이트 외에도 버미큘라이트와 일라이트, 미량의Fe2O3 ,MgO, CaO, K2O, TiO2, MnO 등을 함유한다.
리그닌(lignin)은 식물세포벽의 중엽층과 1차 세포벽에 많이 분포하는 고분자 화합물로 셀룰로우즈(cellulose) 및 헤미셀룰로우즈(hemicellulose)와 함께 식물세포벽을 구성하는 성분 중의 하나이다. 리그닌의 화학구조는 명확하지 않으나 C18H24O11과 C40H45O18 사이라고 추정되고 벤젠고리에 탄소 3개가 붙은 페닌프로판형의 탄소골격으로되어 있고, 이것들이 서로 곁사슬과 곁사슬, 벤젠고리와 곁사슬로 결합된 나뭇가지 모양의 구조로 분자량 5만 이상의 중합체인 것으로 알려져 있다[C. R. Yin, D. I. Seo, S. T. Lee, and Y. S. Jin, Korean Society of Env. Eng., 22, 2197 (2000)].
이러한 리그닌은 셀룰로우즈 다음으로 풍부한 유기물이지만 연료로 쓰이는 것을 제외하고는 거의 산업에 사용되지 못하고 있는 실정이며, 펄프공업의 부산물로 다량 발생하고 분해가 쉽지 않기 때문에 환경오염 문제가 되고 있다.
본 발명에서 리그닌을 이용함으로써 시멘트의 결합력을 증대시켜 블록의 강도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 유해한 시멘트의 양을 줄임과 동시에 펄프공업의 부산물인 리그닌을 재활용할 수 있어 친환경적이다는 장점을 갖는다. 본 발명에서 리그닌으로 시판(태왕교역) 중인 액상의 제품을 이용할 수 있다.
반죽 조성물의 다른 실시 예로 황토를 더 함유할 수 있다. 가령, 시멘트 100중량부에 대하여 카올린 4 내지 12중량부, 리그닌 0.05 내지 1.0중량부, 황토 100 내지 200중량부로 조성된다.
황토는 탄산칼슘(CaCO3), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3 ), 철분, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼리(K2O) 등을 포함하며 주로 0.05~0.01mm 실트(silt) 입자로 구성된 황색의 광물질로서, 살균 효과와 독성 제거 능력이 뛰어나며 유해 물질을 중화시키는데 탁월하고 황토의 특유에 벌집 구조체로 정화능력이 우수하여 시멘트의 독성을 중화하는 작용이 있다. 또한, 황토는 다량의 원적외선을 복사하기 때문에 혈액순환 및 신진대사 촉진 등 인체에 유익한 효과를 가진다. 또한, 황토를 첨가량에 따라 시멘트 블록에 다양한 색상을 발현시킬 수 있다.
반죽 조성물의 또 다른 예로 시멘트 100중량부에 대하여 카올린 4 내지 12중량부, 리그닌 0.05 내지 1.0중량부, 골재 100 내지 200중량부로 조성된다. 골재로 모래와 석분을 함께 이용하는 것이 바람직하다. 석분을 모래와 함께 사용하는 경우 강도를 향상시킬 수 있다. 석분은 40 내지 100메쉬 입도 크기를 이용할 수 있다. 골재의 일 예로 모래:석분은 0.6~1:1의 중량비이다.
반죽 조성물의 또 다른 실시 예로 시멘트 100중량부에 대하여 카올린 4 내지 12중량부, 리그닌 0.05 내지 1.0중량부, 황토 100 내지 200중량부, 골재 100 내지 200중량부로 조성될 수 있다.
상술한 반죽 조성물이 준비가 되면 물을 가하여 반죽 후 본체를 성형한다. 본체의 성형은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 가령, 도 2에 도시된 것과 같은 진동 가압 성형기를 이용하여 성형할 수 있다.
실린더(1)에 의하여 승강가능한 베이스부(2)에 상부가 개방된 성형틀(7)이 설치된다. 성형틀(7)은 편심추가 설치된 회전축(5)의 회전에 의해 상하방향으로 진동된다. 회전축(5)은 벨트 등의 적당한 동력전달수단에 의해 전동모터(3)로부터 동력을 전달받아 회전한다. 이와 같은 진동 가압 성형기는 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다. 이외에도 통상적인 유압프레스를 이용하여 본체를 성형할 수 있음은 물론이다.
준비된 반죽 조성물은 진동 가압 성형기의 성형틀(7) 내부에 일정량 주입한 후 성형틀(7)에 진동을 가하면서 가압판(9)을 하강시킨다. 하강하는 가압판(9)은 성형틀(7) 내부로 진입하여 반죽 조성물을 압축 성형한다. 그리고 본체(20)의 성형 후 가압판(9)을 상승시킨 다음 본체(20)의 상부에 표면처리층(30)을 형성하는 표면처리단계를 수행한다.
본 발명에서 표면처리단계는 본체(20)의 성형 직후 바로 이루어진다. 즉, 본체(20)가 성형틀(7) 내부에 수용된 상태에서 이루어진다. 이와 같이 본체(20)의 양생 후 별도로 표면처리단계를 수행하는 것이 아니라 본체(20)의 양생 전에 이루어짐으로써 본체(20)와 표면처리층(30)과의 결합을 견고하게 할 수 있다.
표면처리단계를 수행하기 위해 본체(20)가 성형틀(7) 내부에 수용된 상태에서 본체(20)의 상부에 결합제(31)를 도포한다.
결합제로 시멘트 및 물을 혼합하여 반죽한 모르타르를 이용할 수 있다. 모르타르에는 다양한 색상을 구현하기 위한 안료가 더 첨가될 수 있다. 또한, 결합제로 통상적인 무기계의 바인더를 이용할 수 있음은 물론이다. 결합제를 본체의 상부에 1 내지 10mm의 두께로 도포할 수 있다. 도포 방법으로 결합제를 뿌리는 방식을 적용할 수 있다. 이외에도 결합제를 본체의 상부에 직접 바르거나 일정량의 결합제를 성형틀 내부로 부어 넣는 방식을 적용할 수 있다.
결합제(31)가 본체(20)의 상부에 도포된 상태에서 표면처리부재(35)를 뿌린다. 표면처리부재(35)로 반사체, 세라믹, 차돌 가루, 화강석 가루 등을 적용할 수 있다.
반사체는 야간에 불빛을 반사시켜 미려한 경관창출과 시인성을 높이기 위한 것으로서, 글래스비드를 이용할 수 있다. 글래스비드는 50 내지 150㎛의 입자를 이용할 수 있다. 바람직하게 반사체로 글래스비드에 방해석을 혼합하여 이용한다. 글래스비드와 방해석은 약 5:1~5의 중량 비율로 혼합되는 것이 바람직하다. 방해석은 글래스비드의 반사휘도를 증대시키기 위한 것으로서, 글래스비드와 동일한 크기의 입자를 이용한다. 방해석은 육방정계에 속하는 탄산무수염광물로, 본 발명에서 방해석은 글래스비드 입자의 주변에 배치되어 글래스비드에서 반사되는 불빛을 굴절시켜 블록 표면에서의 휘도를 증대시킴으로써 시인성을 향상시킨다. 또한, 주간에는 빛을 난반사시켜 시인성을 향상시킬 수 있다.
그리고 세라믹으로 음이온 또는 원적외선 방사가 가능한 소재를 이용한다.
음이온은 혈액 중의 미네랄 성분 등의 이온화율을 상승시켜 알칼리화함으로써 혈액을 정화시키고 세포막에서의 전기적 물질교류를 촉진시켜 신진대사를 왕성하게 하여 체내의 노폐물을 신속히 배출시킨다. 또한, 혈청 속의 면역성분의 양을 증가시켜 저항력을 증대시키고 자율신경계통, 혈액 및 임파액을 활성화시킨다. 이러한 음이온을 방사하는 세라믹으로는 토르말린, 귀양석, 히게리온, 맥반석, 맥섬석, 게르마늄 등을 이용할 수 있다.
그리고 원적외선은 인체에 방사되면 피부 속 4~5cm까지 심층으로 스며들고 세포를 60초에 2000번 이상 미세하게 흔들어 주는 진동을 통하여 세포조직을 활발하게 한다. 이러한 세포작용으로 열에너지를 분출하면서 얻어지는 효과로 노폐물 및 독성물질이 배출되며, 혈전을 분해하여 혈액순환을 촉진하면서 혈액정화작용을 한다. 이러한 원적외선을 방사하는 세라믹으로는 규조토나 규사 등의 실리카 광물, 카올리나이트의 점토류, 게르마늄, 모나자이트, 히게리온, 맥반석 등을 이용할 수 있다.
원적외선 방사 세라믹과 음이온 방사 세라믹은 각각 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다.
표면처리부재(35)를 뿌린 후 가압판(9)을 하강시켜 가압판(9)을 성형틀(7) 내부로 진입시킨다. 이때 가압판(9)은 본체(20)의 상부를 살짝 눌러 줄 수 있을 정도로만 가압시킨다. 이를 통해 표면처리부재(35)의 일부가 결합제(31)에 매설됨으로써 결합제(31)와 접촉면적을 넓혀 결합력을 향상시킴과 동시에 표면처리층(30)의 상부를 평평하게 하는 효과를 갖는다.
상술한 바와 같이 본체(20)의 상부에 표면처리층(30)을 형성한 후 성형틀(7)로부터 본체(20)를 분리시킨 후 양생함으로써 표면처리된 시멘트 블록(10)을 제조할 수 있다. 양생은 통상적인 양생 방법으로 실시할 수 있다. 일 예로 5 내지 30일 정도 자연건조시켜 양생하거나, 1 내지 3시간 동안 증기 양생한 후 자연 건조시킬 수 있다.
본 발명의 이와 같이 제조된 시멘트 블록(10)은 도 1에 도시된 바와 같은 정육면체 형상의 벽돌로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 시멘트 블록은 보도블록, 호안블록, 옹벽용 블록, 식생블록 등 다양한 용도로 활용될 수 있다.
옹벽용 블록(40)으로 활용된 예를 도 5에 도시하고 있다. 블록(40)은 좌우 및 상하로 연속적으로 적층되어 옹벽을 이룬다. 각 블록(40)은 본체(45)의 전면에 표면처리층(50)이 형성된다. 표면처리부재로 반사체를 이용하는 경우 옹벽은 전면에서 불빛을 반사하므로 시인성을 향상시킴과 동시에 미려한 야간 경관을 창출할 수 있다.
이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 시멘트를 포함하는 반죽 조성물을 상부가 개방된 성형틀에 주입하여 본체를 성형하는 성형단계와;
    상기 본체가 상기 성형틀 내부에 수용된 상태에서 상기 본체의 상부에 결합제를 1 내지 10mm 두께로 도포한 후 불빛을 반사시킬 있는 반사체를 뿌리고 나서 가압판을 상기 성형틀 내부로 진입시켜 상기 반사체를 눌러주어 상기 본체의 상부에 표면처리층을 형성하는 표면처리단계와;
    상기 본체를 상기 성형틀로부터 분리하여 양생하는 양생단계;를 포함하고,
    상기 반사체는 글래스비드와 방해석이 5:1~5의 중량비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 시멘트 블록의 표면처리방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 성형단계에서 상기 반죽 조성물은 상기 시멘트 100중량부에 대하여 카올린 4 내지 12중량부, 리그닌 0.05 내지 1.0중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 블록의 표면처리방법.
KR1020110021118A 2011-02-07 2011-03-09 시멘트 블록의 표면처리 방법 및 표면처리된 시멘트 블록 KR101345820B1 (ko)

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