KR101416868B1 - 인공조형물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내면에 인공조형물의 형상이 음각으로 형성된 몰드(100)를 제조하는 몰드 제조단계; 토목섬유에 고화혼화액을 함침시켜 섬유고화판(200)을 제조하는 섬유고화판 제조단계; 몰드(100)의 내면에, 섬유고화판(200)을 부착하는 섬유고화판 부착단계; 섬유고화판(200)의 양생 후, 몰드(100)를 탈형하는 몰드 탈형단계;를 포함하는 인공조형물의 제조방법을 제시함으로써, 유해성분의 방출로 인한 환경오염의 우려가 없고, 어독성이 없으므로 물고기 관련 구조에 적용할 수 있으며, 시공성이 우수하고, 방수성 및 내구성이 우수한 인공조형물을 제조하도록 한다.

Description

인공조형물의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR ARTIFICIAL SCULPTURE}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 인공조형물의 제조방법에 관한 것이다.

실내외에 설치되는 인공바위, 인공폭포, 인공나무 등의 인공조형물을 제조하는 방법에는 다음과 같은 기술이 개발되어 있다.

첫째, 유리섬유 메쉬와 에폭시의 혼합재를 형틀에 적층 후 탈리하는 방법이다.

이는 제조가 간편하다는 장점이 있지만, 화재위험성으로 인하여 실내에 사용할 수 없다는 점, 유해성분의 방출로 인한 환경오염의 우려가 있다는 점, 제작비가 높다는 점, 어독성으로 인하여 물고기 관련 구조에 적용할 수 없다는 점 등의 단점이 있다.

둘째, 시멘트와 유리섬유의 혼합재를 형틀에 부어 탈리하는 방법이다.

이는 제작비가 높지 않다는 장점이 있으나, 고중량이므로 시공성이 좋지 못하다는 점, 유해성분의 방출로 인한 환경오염의 우려가 있다는 점, 어독성으로 인하여 물고기 관련 구조에 적용할 수 없다는 점 등의 단점이 있다.

따라서 이러한 종래기술의 문제를 해소할 수 있는 새로운 인공조형물의 제조방법의 개발이 시급한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 유해성분의 방출로 인한 환경오염의 우려가 없고, 어독성이 없으므로 물고기 관련 구조에 적용할 수 있으며, 시공성이 우수하고, 방수성 및 내구성이 우수한 인공조형물을 제조할 수 있는 인공조형물의 제조방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 내면에 인공조형물의 형상이 음각으로 형성된 몰드(100)를 제조하는 몰드 제조단계; 토목섬유에 고화혼화액을 함침시켜 섬유고화판(200)을 제조하는 섬유고화판 제조단계; 상기 몰드(100)의 내면에, 상기 섬유고화판(200)을 부착하는 섬유고화판 부착단계; 상기 섬유고화판(200)의 양생 후, 상기 몰드(100)를 탈형하는 몰드 탈형단계;를 포함하는 인공조형물의 제조방법을 제시한다.

상기 몰드 제조단계는 조각재(110)의 외면에 인공조형물의 형상을 조각하는 조각단계; 조각된 상기 조각재(110)의 외면에 가요성 재질의 상기 몰드(100)를 부착하였다가 이탈시키는 몰드 형성단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 몰드(100)는 실리콘 재질인 것이 바람직하다.

상기 섬유고화판 부착단계 이전, 상기 몰드(100)의 내면에 형성된 미세형상을 표현하도록, 상기 몰드(100)의 내면에 도포재(210)를 도포하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 도포재(210)에는 섬유보강재를 혼입한 것이 바람직하다.

상기 도포재(210)는 상기 고화혼화액인 것이 바람직하다.

상기 고화혼화액은 바이오세라믹 고화제와 물의 혼합에 의해 형성되고, 상기 바이오세라믹 고화제는 알루미나 광물, 석회, 석고의 소성공정에서 얻어지는 클링커와, 수용성 음이자형의 규소아크릴 수지의 중합에 의해 형성된 것이 바람직하다.

상기 고화혼화액은 상기 바이오세라믹 고화제 10~80 중량%; 상기 물 20~90 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 섬유고화판 부착단계 이후, 상기 섬유고화판(200)의 내면을 보강하는 보강단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보강단계는 상기 섬유고화판(200)의 내면에 보강재를 도포하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보강단계는 상기 섬유고화판(200)의 내면에 또 다른 섬유고화판(220)을 부착하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 인공조형물을 함께 제시한다.

본 발명은 유해성분의 방출로 인한 환경오염의 우려가 없고, 어독성이 없으므로 물고기 관련 구조에 적용할 수 있으며, 시공성이 우수하고, 방수성 및 내구성이 우수한 인공조형물을 제조할 수 있는 인공조형물의 제조방법을 제시한다.

도 1 내지 6은 본 발명에 의한 제조방법의 일실시예를 도시한 공정도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인공조형물의 제조방법은 다음과 같은 공정에 의해 이루어진다.

내면에 제조하고자 하는 인공조형물의 형상이 음각으로 형성된 몰드(100)를 제조한다(도 1,2).

토목섬유에 고화혼화액을 함침시켜 섬유고화판(200)을 제조하고, 위 몰드(100)의 내면에, 섬유고화판(200)을 부착한다(도 4).

섬유고화판(200)의 양생 후 몰드(100)를 탈형하면, 섬유고화판(200)이 경화되어 인공조형물로 사용할 수 있게 된다(도 6).

이러한 인공조형물의 제조방법은 다음과 같은 효과를 얻도록 한다.

첫째, 유리섬유와 같은 유해성분의 방출우려가 있는 물질을 사용하지 않으므로 환경오염의 우려가 없다.

둘째, 어독성이 있는 물질을 사용할 필요가 없으므로 인공 폭포, 수조와 같은 물고기 관련 구조에 효과적으로 적용할 수 있다.

셋째, 몰드의 내면에 가요성 재질의 섬유고화판을 부착하기만 하면 되므로, 시공성이 우수하다.

넷째, 토목섬유에 고화혼화액을 함침시켜 제조한 섬유고화판은 방수성 및 내구성이 우수한 재질이므로, 이에 의해 제조된 인공조형물도 우수한 방수성 및 내구성을 기대할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 제조방법의 구체적 내용에 관한 실시예에 대하여 설명한다.

몰드(100)는 다양한 방식에 의해 제조할 수 있는데, 석고 재질 등에 의한 조각재(110)의 외면에 인공조형물의 형상을 조각하고, 조각된 조각재(110)의 외면에 가요성 재질의 몰드(100)를 부착하였다가 이탈시키는 방식은 몰드를 쉽고 안정적으로 제조할 수 있다는 장점이 있다.

이 경우, 몰드(100)는 실리콘 재질의 것을 적용하는 것이 바람직하다.

인공 바위 표면의 잔금과 같은 미세형상을 표현하기 위해서는, 섬유고화판(200)의 부착에 앞서, 몰드(100)의 내면에 형성된 미세형상을 표현하도록, 몰드(100)의 내면에 시멘트 페이스트, 에폭시 등의 도포재(210)를 도포하는 것이 바람직하다(도 3).

이러한 도포재(210)는 몰드(100) 내면의 미세형상에 침투하여 경화하고, 추후 몰드(100)의 탈형 시 섬유고화판(200)의 표면에 잔존하게 되므로, 결국 몰드(100)에 형성된 미세형상을 표현할 수 있다는 효과가 있다.

도포재(210)에 의해 형성된 미세형상 구조의 강도를 증대하기 위해서는, 도포재(210)에 섬유보강재를 혼입하여 도포하는 것이 바람직하다.

도포재(210)로는 시멘트 페이스트, 에폭시 등의 재질을 적용할 수도 있으나, 섬유고화판(200)을 형성하는 고화혼화액을 적용하는 것이 시공의 용이성, 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.

고화혼화액은 토목섬유에 함침되어 경화 후 일정 강도를 발휘할 수 있는 재질이면 어느 것이나 관계없지만, 바이오세라믹 고화제와 물의 혼합에 의해 형성된 재질을 적용하는 것이 친환경성 측면에서 바람직하다.

바이오세라믹 고화제는 알루미나 광물, 석회, 석고의 소성공정에서 얻어지는 클링커와, 수용성 음이자형의 규소아크릴 수지의 중합에 의해 형성된 재질을 의미한다.

고화혼화액에서 바이오세라믹 고화제의 비율을 10%이하로 하는 경우에는 실제로 잘 섞이지 않으며, 세라믹고화제의 비율을 80%이상으로 하는 경우에는 너무 묽어 고화혼화액의 역할을 제대로 하지 못한다.

따라서, 고화혼화액은 바이오세라믹 고화제 10~80 중량%; 물 20~90 중량%;의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.

여기서, 토목섬유란 직포(Woven Geotentile), 부직포(Nonwoven Geotentile), 복합포(Composite Geotentile) 등을 의미하고, 이들은 각각 역학적 인장강도 강화 등의 용도별 목적을 향상시킬 목적으로 제조되어 있는데, 본 발명에 있어서 토목섬유는 통상의 직물 또는 섬유형태를 유지하는 어떠한 재질의 직물 또는 섬유라도 무방하다.

다만 본 발명은 바이오세라믹 고화제가 포함되어 있는 고화혼화제를 토목섬유에 침투, 결합, 고화시켜 제조한 섬유고화판을 전제로 하는 것이므로, 제조공정에서 기존제품보다 20∼30% 정도 느슨하게 제조한 토목섬유를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 바이오세라믹 고화제는 무기화합물로서, 그 화학성분은 표1과 같으며, 물성은 표2와 같다.

본 발명에 사용된 바이오세라믹 고화제(PH11이하)는 알루미나 광물, 석회, 석고의 소성공정에서 얻어지는 클링커와, 수용성 음이자형의 규소아크릴 수지의 중합에 의해 형성된다.

구체적으로, Al₂O₃·SO₃함유량이 높은 포타시움 앨럼계[(CK₂SO₄·Al₂·(SO₂)₃·4Al₂(OH₃)] 보크사이트나 알루미나 광물과 CaO(석회), CaSD4(석고) 광물을 이론적 배합비로 하여 1,200∼1,300℃에 2시간 소성공정으로 얻어진 클링커를 생성하고, 클링커를 분쇄하여 얻은 에트린자이트를 사용하는데, 이러한 에트린자이트는 침상결정이 수화물을 생성하면서 에트린자이트 결정 성장압을 발생시키고, 이때의 팽창력이 시멘트의 경화수축을 보상하므로, 균열방지, 방수, 고강도, 조강성 등의 물성을 나타낸다.

이와 같이 제조된 클링커에 함유된 칼슘성분은 불안정한 알칼리인 K₂O로 존재하는 것이 아니라, 수용성 황산염으로서 중성염인 2CaSO₄·KSO₄로 존재하게 되는데, 이는 시멘트의 알칼리 반응에 영향(PH11)을 받지 않는다.

따라서 이러한 재질의 바이오세라믹 고화제에 의해 고화혼화액을 제조하고, 이를 토목섬유에 함침시키는 경우, 시멘트/콘크리트(PH12∼14)와 같이 열화현상에 영향을 받지 않기 때문에, 토목섬유를 직포상태로 사용할 수 있다는 효과가 추가된다.

특히 이렇게 제조된 클링커는 침투성, 접착성을 극대화시킬 수 있도록 두가지 물질을 한가지 성분으로 고화할 수 있는 수용성 음이자형의 무기접착제와 유기접착제인 중합계 접착제를 중합, 공유결합시켜, 무기세라믹과 접착제 사이에 에멀죤상용성을 근접용이하게 하여 토입자와 접착제 간에 물리적 화학적 성질과 접착능력을 최상으로 할 수 있으므로, 극성을 개량한 무기 복합 세라믹 고화제로 조합된 고분자(5,000~130,000) 무기계 바이오세라믹 고화재라 할 수 있다.

또한 본 발명에서 사용하는 토목섬유 중 Geotextile(PET, 장섬유)의 물성은 표 3과 같다.

상기 표 3에 나타난 바와 같이 토목섬유는 그 자체의 우수한 물성으로 인하여, 토목 기초지반의 지지력 및 침하방지 등의 용도로 널리 쓰이고 있다.

표 3의 Geotextile SGFP300과 SGFP400을 이용하여 제작한 섬유고화판의 두께별 물성은 표 4와 같다.

상기 표 3과 표 4의 물성치를 비교해보면 바이오세라믹 고화제는 콘크리트에 비해 낮은 물의 계수(고화제 100%중량비, 물 60∼70%중량비)에서 인장강도와 휨 강도가 3∼10배가 높고, 낮은 온도에서도 뛰어난 유연성을 보인다.

표면은 원하는 색상을 넣어 제작할 수 있어 조경성도 뛰어나다.

특히 온도 팽창계수는 강철과 비슷하게 낮아 충격에도 강하고 하중에 의한 손상이 적으며, 자체 균열이 없고, 어떤 건축재료제품과도 접착성이 좋아 각종 인공조형물에의 적용이 가능하고, 제품의 개, 보수가 용이하며, 공해물질의 발생이 없는 친환경적인 재료라 할 수 있다.

몰드(100)의 내면에 섬유고화판(200)을 부착한 후, 구조적으로 취약한 부분을 보강하는 것이 바람직한데, 이러한 보강은 섬유고화판(200)의 내면에 보강재를 도포하는 방식, 섬유고화판(200)의 내면에 또 다른 섬유고화판(220)을 부착하는 방식 등에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

도포하는 보강재로는 시멘트 페이스트, 몰탈, 고화혼화액 등을 적용할 수 있다.

몰드(100)의 내면에 부착된 섬유고화판(200) 중 외면을 기준으로 함몰부(내면을 기준으로 돌출부)는 그 두께가 얇아질 우려가 있으므로, 상술한 방법에 의해 보강하는 것이 바람직하다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 몰드 110 : 조각재
200,220 : 섬유고화판 210 : 도포재

Claims (12)

1. 내면에 인공조형물의 형상이 음각으로 형성된 몰드(100)를 제조하는 몰드 제조단계;
   상기 몰드(100)의 내면에 형성된 미세형상을 표현하도록, 상기 몰드(100)의 내면에 도포재(210)를 도포하는 단계;
   토목섬유에 바이오세라믹 고화제와 물의 혼합에 의해 형성된 고화혼화액을 함침시켜 섬유고화판(200)을 제조하는 섬유고화판 제조단계;
   상기 몰드(100)의 내면에, 상기 섬유고화판(200)을 부착하는 섬유고화판 부착단계;
   상기 섬유고화판(200)의 양생 후, 상기 몰드(100)를 탈형하는 몰드 탈형단계;를
   포함하는 인공조형물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드 제조단계는
   조각재(110)의 외면에 인공조형물의 형상을 조각하는 조각단계;
   조각된 상기 조각재(110)의 외면에 가요성 재질의 상기 몰드(100)를 부착하였다가 이탈시키는 몰드 형성단계;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 몰드(100)는 실리콘 재질인 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 도포재(210)에는 섬유보강재를 혼입한 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 도포재(210)는 상기 고화혼화액인 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 고화혼화액은
   바이오세라믹 고화제와 물의 혼합에 의해 형성되고,
   상기 바이오세라믹 고화제는
   알루미나 광물, 석회, 석고의 소성공정에서 얻어지는 클링커와, 수용성 음이자형의 규소아크릴 수지의 중합에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 고화혼화액은
   상기 바이오세라믹 고화제 10~80 중량%;
   상기 물 20~90 중량%;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 섬유고화판 부착단계 이후,
   상기 섬유고화판(200)의 내면을 보강하는 보강단계;를
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 보강단계는
    상기 섬유고화판(200)의 내면에 보강재를 도포하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 보강단계는
    상기 섬유고화판(200)의 내면에 또 다른 섬유고화판(220)을 부착하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 인공조형물의 제조방법.
12. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 인공조형물.

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