KR101859491B1 - 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치 - Google Patents

수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치에 관한 것으로서, 기존의 수처리 구조물의 방수방식용 패널이 자중에 의한 처짐 및 밀실한 시공의 어려움으로 인한 내구성이 저하되는 것을 개선시킴으로써, 유지관리비 절감과 수처리 구조물의 내벽을 보강하여 수처리 구조물의 내구연한을 향상시키도록 하며, 먹는 물의 안정성 확보를 위하여 항균성을 부여하는 데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 수처리 구조물의 바탕면에 접착되는 경량패널에 있어서, 상기 경량패널(100)은, 섬유층(110)과; 상기 섬유층(110)을 감싸도록 구성되는 수지층(120)과; 상기 수지층(120)의 일면에 형성되는 베일층(130); 및 상기 수지층(120)의 타면에 일정간격 및 일정높이로 형성되어, 접착면적의 확대 및 구조적 접착성을 향상시키도록 삼각형의 쐐기형상으로 형성되는 돌기(140)를 포함하고; 상기 수지층(120)은, 40 ~ 70 중량부의 열경화성수지와, 15 ~ 28 중량부의 저수축제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 고온경화제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 저온경화제와, 10.3 ~ 18 중량부의 충진제와, 0.3 ~ 1 중량부의 희석제와, 0.3 ~ 1 중량부의 이형제와, 0.5 ~ 1 중량부의 소포제, 및 3 ~ 10 중량부의 안료;로 조성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치{inside waterproof and anticorrosion lightweight panels of water treatment structure for the ozone resistance and its manufacturing method}
본 발명은 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기존의 수처리 구조물의 방수방식용 패널이 자중에 의한 처짐 및 밀실한 시공의 어려움으로 인한 내구성이 저하되는 것을 개선시킴으로써, 유지관리비 절감과 수처리 구조물의 내벽을 보강하여 수처리 구조물의 내구연한을 향상시키도록 하며, 먹는 물의 안정성 확보를 위하여 항균성을 부여하는 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 여러 환경적 요인으로 수질 오염이 확대되고 있는데, 이로 인해 수처리 방법의 개선과 수처리 기술의 발전이 필요시 되어, 이에 관한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.
특히, 식용이나 농업용, 산업용 등에 사용되는 물의 규제가 강화되는 추세이고, 소비자들도 더욱 깨끗하고 안심할 수 있는 물에 대한 요구가 강화되는 추세이다.
또한, 수처리 시설은 통상 수처리 공정에 따라 물을 정수하는 처리조가 필요하며, 상기 처리조는 주로 콘크리트 구조물로 형성된다. 이러한 수처리용 콘크리트 구조물은 다양한 화학적 환경과 물리적 환경이 작용하고 있기 때문에 여러 원인에 부식 및 열화가 발생하고, 이로 인하여 수처리 시설의 성능저하가 유발될 수 있다.
따라서, 수처리 시설의 콘크리트 내부는 다양한 외적 요인으로부터 콘크리트를 보호하고 수질을 안정화시키기 위해 방수 및 방식기술이 적용되는 것이 일반적이며, 상기 방수 및 방식기술은 수처리 시설의 내구성, 내화학성, 내후성, 내수성 등의 물성이 요구되고, 방수 및 방식 도막에서 환경에 유해한 물질이 유출되지 않아야 하므로 친환경적인 특성도 요구된다.
또한, 다양한 환경적, 사회적 요인으로 국내 상수원의 수질 오염도가 해마다 심각해지고 있으며, 특히 새로운 유해물질의 유입 즉, 미량유기오염물질, 암모니아성 질소, 맛, 냄새, 트리할로메탄, 음이온 계면활성제, 조류 등이 발생하여 기존 정수방법에 의해서는 제거하는데 한계가 있어, 최근에는 고도정수처리시설의 도입이 이루어지고 있다.
또한, 환경부에서는 고도정수처리 2020 계획을 발표하였으며, 주요 내용은 2020년까지 고도정수 도입률 72% 달성하는 것이다.
현재, 고도정수처리시설 중 오존에 의한 처리방법이 약 80%를 차지하고 있으며, 향후 국가 정책 및 환경적 측면에서 오존의 강력한 산화력을 이용한 오존처리시설의 도입이 계속 추진될 것이다.
그러나, 종래에 사용되고 있는 에폭시계, 세라믹메탈계 등의 방수방식재를 오존처리시설에 적용한 경우, 오존의 강력한 산화력에 의해 방수방식재가 열화되어 1년 만에 보수공사가 진행된 사례가 보고(제3회 한중일 방수심포지엄 논문집 PP. 89~90)되는 등 유지보수가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 에폭시계, 세라믹메탈계 등의 방수방식재를 사용하는 도막식 공법을 적용하였으며, 침식, 들뜸, 균열,탈락 등의 열화현상이 발생하여 방수성능, 방식성능을 상실하여 재시공하였다.
또한, 도자기질 타일 및 강화유리 타일을 사용하는 부착식 공법에서는 내오존성을 확보한 줄눈재 개발이 되어 있지 않아 현재까지 오존처리시설에 적용된 사례가 없고, 타일의 자중이 크기 때문에 수직면 시공시 무거운 자중 때문에 타일의 처짐, 부착력 및 시공성 저하 등의 문제점도 내포하고 있어, 내오존성이 우수한 경량의 패널에 의한 부착식 공법 개발이 필요하였다.
그러므로, 오존환경에 노출된 구조물 즉, 오존을 이용하는 고도정수처리시설에는 오존환경에서 발생하는 화학적 환경조건에 대해서 내오존성을 확보함과 동시에 시공성도 확보하여야 한다.
또한, 고인장 섬유를 사용하는 패널의 제조방법에 대해서는 대한민국 특허 제10-378217호의 콘크리트 보강용 고인장 박판패널 및 그의 제조방법과, 대한민국 특허 제10-717623호의 섬유강화패널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법, 대한민국 특허 제10-896766호의 철근콘크리트 구조물 보수 보강용 통기성 패널 및 이의 제조방법 등의 기술이 제안되어 있으나, 이는 방수방식재로서 개발된 기술이 아니며, 내오존성을 고려한 기술로 사용의 한계성을 가지는 문제점이 있다.
이를 보완하고자 제안된 본 출원인의 특허 제10-1147505호의 수처리 구조물의 내부 방수방식용 내오존성 경량패널은, 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 인장섬유를 포함하는 제1섬유층, 폴리에스테르, 방향족 나일론 섬유인 케블라 및 아라미드섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 섬유로 이루어진 웨빙테이프, 또는 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 섬유로 이루어진 직조형 섬유를 포함하는 제2섬유층 및 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 인장섬유를 포함하는 제3섬유층으로 이루어진 수처리 구조물의 내부 방수방식용 내오존성 경량패널에 있어서, 상기 각 섬유층은 불포화 폴리에스테르, 에폭시 등의 열경화성수지 혹은 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리에틸렌 등의 열가소성 수지 군에서 1종의 밀도 수지를 포함하는 수지계, 폴리비닐 아세테이트계 저수축계, 고온 경화제, 저온경화제, 충진제인 수산화알루미늄, 반응형 희석제, 자외선차단제, 페닐렌디아민계 오존열화방지제, 이형제, 소포제 및 유무기계 안료를 포함하는 수지조성물에 함침되고, 그리고 상기 내오존성 경량패널은 인장섬유 50 ~ 80중량%, 직조형 섬유 또는 웨빙테이프 타입의 섬유 2 ~ 5중량%, 열경화성수지 단독 또는 열가소성 혼합수지 13 ~ 24중량%, 저수축계 2.5 ~ 8중량%, 고온경화제 0.1 ~ 2중량%, 저온경화제 0.1 ~ 1중량%, 충진제 1 ~ 3중량%, 반응형 희석제 0.4 ~ 1중량%, 자외선차단제 0.1 ~ 0.3중량%, 오존열화방지제 0.3 ~ 3중량%, 이형제 0.1 ~ 1중량%, 소포제 0.1 ~ 0.3중량% 및 유무기계 안료 0.2 ~ 0.4중량%, 개시제 0.1 ~ 1중량%로 구성되며, 상기 반응형 희석제는 열경화형의 반응성 아크릴계 단량체 및 개시제를 포함하여 함침수지의 희석과 동시에 고분자사슬의 밀도 및 중합도를 증가시키는 혼합수지조성으로 구성된다.
이에 따라, 기존 방수방식재의 내구성 저하를 개선시켜 유지관리비 절감 및 식수의 안정성 확보에 기여하고, 기존의 자기질 타일 및 강화유리에 비해 매우 경량이므로 수직면에서 흘러내림이 적어 큰 사이즈로 한 번에 시공 가능하여 공사기간을 대폭 단축할 수 있도록 한다.
그러나, 상기한 본 출원인의 선행기술에서 시공성을 향상시키는 효과가 있었으나, 접착면이 평면으로 형성되어 바탕면의 평탄도에 따라 확고한 밀착이 이루어지지 않을 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2005-118354호(2005.12.19. 공개) 대한민국 특허공보 제10-1147505호(2012.05.21. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1564221호(2015.10.30. 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은, 기존의 수처리 구조물의 방수방식용 패널이 자중에 의한 처짐 및 밀실한 시공의 어려움으로 인한 내구성이 저하되는 것을 개선시킴으로써, 유지관리비 절감과 수처리 구조물의 내벽을 보강하여 수처리 구조물의 내구연한을 향상시키도록 하며, 먹는 물의 안정성 확보를 위하여 항균성을 부여하는 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수처리 구조물의 바탕면에 접착되는 경량패널에 있어서, 경량패널은, 섬유층과; 상기 섬유층을 감싸도록 구성되는 수지층과; 상기 수지층의 일면에 형성되는 베일층; 및 상기 수지층의 타면에 일정간격 및 일정높이로 형성되어, 접착면적의 확대 및 구조적 접착성을 향상시키도록 삼각형의 쐐기형상으로 형성되는 돌기를 포함하고; 상기 수지층은, 40 ~ 70 중량부의 열경화성수지와, 15 ~ 28 중량부의 저수축제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 고온경화제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 저온경화제와, 10.3 ~ 18 중량부의 충진제와, 0.3 ~ 1 중량부의 희석제와, 0.3 ~ 1 중량부의 이형제와, 0.5 ~ 1 중량부의 소포제, 및 3 ~ 10 중량부의 안료;로 조성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 열경화성수지 100 중량부에는, 충진제 및 섬유의 결합을 증진시키도록 0.1 ~ 1 중량부의 가교보조제인 α-Methyl styrene dimer(2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene); 및 장기 보관성 및 산화방지 기능을 수행하는 0.05 ~ 0.3 중량부의 산화방지제인 BHT 또는 BHA;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 충진제는, 54 ~ 93.5 중량부의 수산화나트륨과, 2 ~ 13 중량부의 백운모분말과, 2 ~ 14 중량부의 산화마그네슘과, 0.5 ~ 1 중량부의 활성탄과, 1 ~ 12 중량부의 패각분말, 및 1 ~ 6 중량부의 규산염화물;로 조성되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 수처리 구조물의 바탕면에 접착되는 경량패널을 제조하는 부착식 방수방식용 경량패널 제조장치에 있어서, 다수의 섬유롤이 안착되는 로빙거치대와; 상기 로빙거치대에서 다수의 섬유롤에서 제공되는 섬유 다발들이 섞이지 않도록 정렬시키는 1차 가이드와; 상기 1차 가이드를 통해 제공되는 섬유 다발들로 이루어진 섬유층이 수지혼합물에 의해 함침되도록 지지하는 함침조와; 상기 함침조를 통해 제공되는 섬유층에 수지혼합물이 균일하게 함침되도록 지지하는 2차 가이드와; 상기 2차 가이드에서 제공되는 수지혼합물이 함친된 섬유층이 조밀하게 수집되도록 지지하는 3차 가이드와; 상기 3차 가이드를 통해 제공되는 섬유층의 상단부에 베일이 위치되도록 하는 베일공급부와; 상기 베일공급부를 통해 상단에 베일이 안착된 섬유층에 일정온도로 가합하여, 상기 섬유층을 감싸도록 수지혼합물이 경화되어 경량패널이 형성되도록 하는 금형과; 상기 금형을 통해 형성된 경량패널을 인발시키도록 하는 인발부; 및 상기 인발부를 통해 인발되는 경량패널을 일정크기로 절단하여 경량패널을 완성하는 절단부;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 1차 가이드에는, 상기 로빙거치대에서 제공되는 다수의 섬유 다발들이 각각 삽입되어 섞이지 않도록 정렬시키는 배열판과; 상기 배열판의 일측에 구성되고, 다수의 섬유 다발들이 상,하로 분리되어 중앙에 공간을 형성하도록 지지하는 가이드대; 및 상기 가이드대에 의해 상,하로 분리된 다수의 섬유 다발들의 중앙에 직조섬유가 제공될 수 있도록 지지하여, 상기 직조섬유를 기준으로 상, 하단에 섬유다발이 위치되는 섬유층이 형성되도록 하는 직조섬유 공급부;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 금형은, 직접 물에 접촉되는 경량패널의 접촉면에 평탄도가 형성되도록 하는 상부금형과; 수처리 구조물의 바탕면에 접촉되는 경량패널의 접촉면에 일정간격 및 일정높이로 돌출되는 다수의 돌기가 형성되도록 지지하는 하부금형; 및 상기 금형에 일정온도로 가열시켜 섬유층에 수지층이 감싸도록 경화되도록 하여 경량패널이 형성되도록 하는 열선부를 포함하고; 상기 하부금형의 돌기는 접착면적의 확대 및 구조적 접착성을 향상시키도록 삼각형의 쐐기형상;으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 기존의 수처리 구조물의 방수방식용 패널이 자중에 의한 처짐 및 밀실한 시공의 어려움으로 인한 내구성이 저하되는 것을 개선시킴으로써, 유지관리비 절감과 수처리 구조물의 내벽을 보강하여 수처리 구조물의 내구연한을 향상시키도록 하며, 먹는 물의 안정성 확보를 위하여 항균성을 부여하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제조장치 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 인발부의 구성관계도.
도 3은 본 발명에 따른 경량패널 요부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 경량패널이 설치된 개략적인 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 일례를 보인 경량패널 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 방수방식용 경량패널 제조장치(1)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 로빙거치대(10)와, 1차 가이드(20)와, 함침조(30)와, 2차가이드(40)와, 3차가이드(50)와, 베일공급부(60)와, 금형(70)과, 인발부(80), 및 절단부(90)를 포함한다.
상기 로빙거치대(10)는 다수의 섬유롤이 거치되어 상기 1차가이드(20)로 끝형태의 섬유가닥을 제공하는 수단이다.
또한, 상기 로빙거치대(10)에서 제공되는 섬유는 고인장성을 가지는 섬유로서, 이는 경량패널의 인장성을 확보하게 된다.
상기 섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 및 현무암섬유 중 어느 하나이거나 이들을 선택적으로 사용할 수 있는 것으로서, 수처리 구조물의 규모나 설치목적 또는 기타 조건 등을 고려하여 사용한다.
또한, 상기 섬유는 다수의 섬유가닥들이 하나의 묶음으로 이루어진 일정크기를 가지는 끈형태로 이루어져, 끈형태의 섬유가닥이 섬유롤에 권취된다.
상기 1차 가이드(20)는 상기 로빙거치대(10)에서 제공되는 다수의 끈형태의 섬유가닥들이 상호 섞이지 않고 균일한 배열상태를 이룰 수 있도록 정렬하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 1차 가이드(20)는 다수의 섬유가닥들이 통과하는 다수의 통과공이 형성된 배열판(210)이 구성된다.
또한, 상기 1차 가이드(20)에는 배열판(210)과 일정간격 이격되게 구성되어, 중앙에 직조섬유가 공급될 수 있도록 공간을 형성시키는 가이드대(220)를 포함한다.
상기 가이드대(220)는 상기 배열판(210)을 통과하는 다수의 고인장 섬유가닥들이 상호 섞이지 않으면서 중앙부에 직조섬유가 위치될 수 있도록 구성된다. 이 경우, 상기 가이드대(220)는 도시된 바와 같이, 일정간격으로 형성되는 다수의 받침대가 구성되는 것에 한정하지 않고, 중앙에 직조섬유가 위치될 수 있도록 공간을 형성하면서 고인장섬유 가닥들이 상호 섞이지 않도록 하는 구조 또는 형상이면 어느 것이든 사용 가능하다.
또한, 상기 1차 가이드(20)에는 상기 가이드대(220)에 의해 중앙에 형성된 공간으로 직조섬유가 공급될 수 있도록 하는 직조섬유 공급부(230)를 포함한다.
상기 직조섬유 공급부(230)는 직조섬유가 권취된 롤이 안착되어 인발부(80)에서 제공되는 인발력에 의해 자연스럽게 직조섬유가 풀림되도록 지지하는 롤 안착대(232)가 구성된다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 직조섬유가 권취된 롤에서 제공되는 직조섬유가 상기 고인장섬유들의 중앙에 위치될 수 있도록 제공하는 구조 또는 형상이면 어느 것이든 사용 가능하다.
또한, 상기 직조섬유는 상기 고인장섬유와 동일한 재질로 형성되고, 웨빙테이프 또는 직조형태로 구성됨으로써, 일방향으로 형성되는 고인장섬유에 대한 종방향의 하중에 대한 저항성이 향상되도록 한다. 경우에 따라서, 상기 직조섬유는 생략 가능하다.
즉, 상기 직조섬유를 기준으로 상, 하단 각각에 끈 형태의 섬유가 안착된 섬유층 구조를 이루게 된다.
상기 함침조(30)는 상기 1차 가이드(20)를 통해 정렬된 상태로 공급되는 섬유층에 수지혼합물이 함침되도록 하는 기능을 수행한다.
상기 함침조(30)는 상단이 개방된 수조형태로 형성되고, 양단 각각에 섬유층이 통과할 수 있는 안내공이 형성된다. 상기 안내공은 상기 섬유층을 이루는 중앙의 직조섬유와, 상, 하단 각각의 끈 형태의 다발이 개별적으로 통과할 수 있도록 형성되어, 상기 섬유층이 섞이지 않고 안정적으로 통과되도록 유도한다.
또한, 상기 함침조(30)에는 상단에 공급배관이 형성되어, 상기 함침조(30)에서 흘러넘치거나 또는 섬유층에 함침된 수지혼합물이 흘러내린 것을 포함하여 공급시키도록 구성된다.
한편, 상기 수지혼합물은 40 ~ 70 중량부의 열경화성수지와, 15 ~ 28 중량부의 저수축제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 고온경화제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 저온경화제와, 10.3 ~ 18 중량부의 충진제와, 0.3 ~ 1 중량부의 희석제와, 0.3 ~ 1 중량부의 이형제와, 0.5 ~ 1 중량부의 소포제, 및 3 ~ 10 중량부의 안료를 포함하여 조성된다.
또한, 상기 수지혼합물 100 중량부에 대하여, 각 조성물 간의 접착력을 증진시키는 접착증진제를 2 ~ 5 중량부를 더 포함한다.
또한, 상기 수지혼합물 100중량부에 대하여, 각 조성물 간의 물리적 상태를 안정되게 하는 첨가제의 일종인 유화안정제를 2 ~ 5 중량부를 더 포함한다.
상기 열경화성수지는 오존의 산화력에 의한 열화현상에 대하여 치밀한 구조를 이루어 내오존성을 부여하기 위해 불포화폴리에스테르에 Endomethylene Hexa Chlorophtalic acid, 불소함유 아크릴레이트, 불소함유 메타아크릴레이트 중 1 종을 포함하여 고온에서 제품이 생산될 때 조직의 치밀성과 내화학성 및 내식성의 증진시키도록 한다. 이 경우, 40 중량부 미만이면 섬유의 함침이 충분하지 않아 원활한 물리적 특성을 발휘할 수 없고, 70 중량부를 초과하면 다른 조성물에 영향을 미치는 문제점이 있다.
그리고, 상기 열경화성수지에 대한 수지의 장기 보관성 및 산화방지를 위하여, 상기 열경화성수지 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 0.3 중량부의 부틸 히드록시 톨루엔(BHT, Butylated hydroxytoluene) 또는 부틸 히드록시 아니솔(BHA, Butylated hydroxyanisole)을 포함하여 수지의 장기보관성 및 산화방지를 통하여 성형제품의 품질을 일정하게 한다.
또한, 상기 열경화성수지 100중량부에 대하여, 충진제 및 섬유와의 결합을 증가시키기 위하여 0.1 ~ 1 중량부의 가교보조제를 포함한다.
상기 가교보조제는 α-Methyl styrene dimer(2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene)이다.
즉, 상기 열경화성수지는 오존의 산화력에 의한 열화현상에 대하여 치밀한 구조를 이루어 내오존성을 가지면서 산화방지기능 및 가교기능을 포함함으로써, 수지에 대한 장시간 사용에 대한 안정성 및 결합력을 증진시켜 결국, 경량패널에 대한 제품신뢰성을 향상시킨다.
상기 저수축제는 경화시 수축량을 조절하기 위한 것으로서, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 아세트 공중합체, 포화 폴리에스테르, 염화비닐, 폴리카프락톤, 셀롤로오스 아세테이트 부티레이트, 개질 폴리우레탄 및 스티렌-부타디엔 탄성중합체 중 어느 하나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용한다. 15중량부 미만이면 저수축기능을 원활하게 발휘할 수 없고, 28 중량부 초과하면 다른 조성물에 영향을 미치는 문제점이 있다.
상기 충진제는 강도와, 내수성 및 항균성 등의 물리적 특성을 향상시키기 위한 것으로서, 54 ~ 93.5 중량부의 수산화나트륨과, 2 ~ 13 중량부의 백운모분말과, 2 ~ 14 중량부의 산화마그네슘과, 0.5 ~ 1 중량부의 활성탄과, 1 ~ 12 중량부의 패각분말, 및 1 ~ 6 중량부의 규산염화물로 조성된다.
상기 수산화나트륨은 패널에 대한 강도와 경도를 향상시키는 기능을 수행하는 것으로서, 54 중량부 미만이면 요구되는 물리적 특성을 얻을 수 없고, 93.5 중량부 초과하면 점성의 증가로 인해 생산성 저하 및 금형의 파손 등의 문제점이 발생한다.
상기 백운모 분말은 원적외선 방출물질로서, 수질의 정화성능을 발휘하는 것으로서, 2 중량부 미만이면 수질정화성능을 발휘하지 못하고, 13 중량부 초과하면 수질정화 성능은 동일하나 제조단가를 상승시키는 문제점이 있다.
상기 산화마그네슘은 물의 정화에 사용되는 다양한 화학약품에 대하여 패널의 조직을 치밀하게 하여 패널의 강도 증가 및 내화학성 보강 효과를 가지도록 하는 것으로서, 2 중량부 미만이면 요구되는 물리적 특성을 얻을 수 없고, 14 중량부 초과하면 점성을 증가시켜 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.
상기 활성탄은 패널에 항균성 및 미생물 억제효과를 부여하기 위한 것으로서, 0.5 중량부 미만이면 항균성 및 미생물억제효과를 얻을 수 없고, 1 중량부 초과하면 패널의 강도를 저하시키는 문제점이 있다.
상기 패각 분말은 수질정화를 위해 사용되는 것으로서, 이는 주성분이 탄산칼슘으로 이루어져 있고, 칼슘은 인을 흡착하는 성능을 발휘하여 물의 정화시 잔류되는 인을 흡착함으로써, 수질의 안정성을 높이게 된다. 이 경우, 1 중량부 미만이면 수질안정성의 성능을 발휘할 수 없고, 12 중량부 초과하면 점도를 상승시키고 인 흡착능력이 동일하나 재료의 추가에 따른 제조단가를 상승시키는 문제점이 있다.
상기 규산염 광물은 다공성의 광물로서, 수질의 정화와 다공성에 의한 항균성 이온인 은이나 구리 등을 흡착시킴으로써, 정수능력을 향상시키게 된다. 이 경우, 1 중량부 미만이면 요구되는 물리적 특성을 발휘할 수 없고, 6 중량부 초과하면 패널의 강도를 저하시키는 문제점이 있다.
이에 따라, 상기 충전제에 의해 수처리 구조물 내에 저장되는 물의 정수 또는 정화 및 항균성을 부여함으로써, 안정적인 물의 저장 및 공급이 이루어지도록 한다.
상기 희석제는 styrene monomer, vinyl acetate, methyl acrylate 등의 열경화형의 반응성 acryl계 단량체를 포함하여 함침수지의 희석과 동시에 고분자사슬의 밀도 및 중합도를 증가시킨다.
상기 접착증진제는 각 조성물 간의 접착력을 증진시키면서, 천연재료를 사용함으로써, 수처리 구조물에 안정적으로 사용할 수 있도록 한다.
상기 접착증진제는 2 중량부 미만이면 접착 증진효과가 미비하고, 5 중량부 초과하면 조성물간의 점성을 증진되어 원활한 교반작용이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
상기 유화안정제는 각 조성물 간의 혼합이 안정적으로 이루어지도록 하는 기능을 수행하는 것으로서, 이는 칼슘스테아레이트(Calcium Stearate)임이 바람직하다.
상기 2차 가이드(40)는 상기 함침조(30)를 통해 수지혼합물이 함침된 중앙의 직조섬유와 상, 하단 각각에 고인장섬유 다발이 구성된 섬유층에 고르게 분포될 수 있도록 이송시키는 기능을 수행한다. 이 경우, 상기 2차 가이드(40)는 복수로 구성되어 수지혼합물이 섬유층에 고르게 분포되도록 하면서 상호 섞이는 것을 방지하도록 한다.
상기 3차 가이드(50)는 상기 2차 가이드(40)를 통해 제공되는 수지혼합물이 함침된 섬유층들이 적층된 상태를 유지하도록 수집하는 기능을 수행한다.
즉, 1차에서 2차 가이드(10)(40)까지는 중앙의 직조섬유와, 상, 하단 섬유다발이 일정간격 이격된 상태를 유지하다가 금형(70)에 투입되기 전에 상기 직조섬유 및 섬유다발의 간격을 조밀하게 함으로써, 섬유층이 금형(70)에 안정적으로 투입될 수 있도록 한다.
상기 베일공급부(60)는 상기 3차 가이드(50)를 통해 제공되는 섬유층의 상단부에 베일을 공급시키는 기능을 수행한다.
상기 베일은 폴리에스테르계로서, 패널의 표면의 균질성과 평활성을 높이고, 수처리 구조물에 시공될 때 물에 직접 접촉되는 부분이므로, 내식을 향상시켜 수분 및 화학약품과 오존에 의한 열화 저항성을 향상시키게 된다.
또한, 상기 베일공급부(60)는 베일이 권취된 롤이 안착되어 인발부(80)의 인발력에 의해 자연스럽게 풀림되도록 지지하는 거치대(62)가 구성된다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 베일을 섬유층의 상단에 안정적으로 공급할 수 있는 구조 또는 형상이면 어느 것이든 사용 가능하다.
상기 금형(70)은 상부 및 하부금형(72)(74)으로 구성되어, 중앙에 섬유층이 형성되고, 상기 섬유층이 함침된 수지혼합물이 압력에 의해 상기 섬유층을 감싸도록 하면서 패널이 제조되도록 한다.
상기 상부금형(72)은 패널의 상단면 즉, 수처리 구조물에 시공될 때 물이 직접 접촉되는 부분으로서, 평탄도가 유지되도록 평면으로 형성된다.
상기 하부금형(74)은 패널의 하단면 즉, 수처리 구조물에 시공될 때 바탕면에 도포된 접착제에 의해 접착되는 접착면을 형성하게 된다. 이 경우, 상기 접착제에 의해 접착력 향상을 위해 접촉면의 접촉면적을 향상시키기 위한 다수의 돌기가 형성된다.
또한, 상기 돌기는 일정간격 예컨대, 10 ~ 100mm 간격으로 형성되고, 패널의 저면에서 일정높이 예컨대, 0.3 ~ 2mm 높이로 돌출되게 형성된다. 이 경우, 간격이 10mm 미만이면 시공의 어려움이 있고, 100mm 초과하면 패널의 접착력이 상실되는 문제점이 있으며, 높이가 0.3mm 미만이면 접촉면적을 확대시키는 효과가 미미하고, 2mm초과하면 돌기부분에 집중하중이 작용하여 패널과 돌기 부분이 파손되는 문제점이 있다.
또한, 상기 돌기는 접촉면적 확대뿐만 아니라 구조적으로 접착력을 향상될 수 있도록 쐐기형상 예컨대, 전체적으로 삼각형상이면서, 원활한 인발이 이루어지도록 목부분이 유선형으로 형성된다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 돌기는 'T'자 형상으로 형성될 수 있는 것으로서, 접촉면적의 확대 및 구조적 접착력을 향상시킬 수 있는 구조 또는 형상이면 어느 것이든 채택 가능하다.
또한, 상기 금형(70)에는 일정온도로 가열하여 수지의 경화가 신속하게 이루어지도록 하는 열선부(76)를 포함한다.
상기 열선부(76)는 80 ~ 160℃이 고온을 제공하도록 구성된다. 이 경우, 상기 열선부(76)는 전체 금형(70)에 대하여 3등분하고, 1차 80 ~ 100℃, 2차 100 ~ 140℃, 3차 140 ~ 160℃로 순차적으로 가열시키도록 구성함이 바람직하다.
상기 인발부(80)는 상기 금형(70)을 통해 제조된 경량패널에 인발력을 제공하는 수단이다.
상기 인발부(80)는 몸체(82)와, 상기 몸체(82)의 상단에 구성되는 적어도 하나 이상의 승강실린더(84)와, 상기 몸체(82)의 내측에 구성되는 눌림대(86), 및 상기 몸체(82)의 일측에 구성되는 슬라이딩실린더(88)로 구성된다.
상기 몸체(82)는 금형(70)을 통해 제조된 경량패널을 이송하는 콘베이어의 일측에 구성되고, 상기 슬라이딩실린더(88)의 왕복 슬라이딩되게 작용하는 수단이다.
상기 승강실린더(84)는 상기 몸체(82)의 상단에 구성되어 상기 눌림대(86)가 경량패널을 압박시키거나 해제시키도록 왕복 승강력을 제공하는 수단이다.
상기 눌림대(86)는 상기 승강슬린더(84)에서 제공되는 왕복 승강력에 의해 경량패널을 압박시키거나 해제시키는 눌림작용을 수행한다.
상기 슬라이딩실린더(88)는 상기 몸체(82)를 왕복 슬라이딩되도록 이송시키는 수단이다.
이에 따라, 상기 승강실린더(84)의 하강력에 의해 눌림대(86)가 하강하여 경량패널을 눌림하면, 슬라이딩실린더(88)에서 일측으로 슬라이딩되도록 슬라이딩력을 제고하면, 상기 슬라이딩실린더(88)의 슬라이딩력에 의해 몸체(82)가 이송하면서 상기 눌림대(86)에 눌림된 경량패널이 이송됨으로써, 인발작용이 일어난다.
그리고, 상기 슬라이딩실린더(88)에 의해 일측 슬라이딩이 완료되면, 상기 승강실린더(84)에서 상승력이 작용하여 상기 눌림대(86)에서 경량패널의 눌리력을 해제하게 되고, 이때, 상기 슬라이딩실린더(88)에서 타측으로 원위치 복귀하는 슬라이딩력 작용으로 몸체(82)가 원위치 복귀된다.
이 경우, 연속적인 인발작용을 위해서는 인발부(80)를 복수로 구성하여, 어느 하나에서 인발작용을 수행하는 동안, 다른 하나의 인발부(80)에서 복귀되도록 구성함으로써, 경량패널에서는 복수의 인발부(80)의 교호작용으로 연속적인 인발력을 받게 된다.
상기 절단부(90)는 상기 인발부(80)를 통해 제공되는 인발되는 경량패널을 절단함으로써, 경량패널을 제조를 완료한다.
상기와 같은 경량패널 제조장치를 통해 제조된 경량패널(100)은 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙에 섬유층(110)과, 상기 섬유층(110)을 감싸도록 구성되는 수지층(120)과, 상기 수지층(120)의 일면 즉, 물이 직접 접촉되는 접촉면에 구성되는 베일층(130) 및 상기 수지층(120)의 타면 즉, 접착제에 의해 바탕면에 접착되는 접착면에 일정간격으로 일정높이 돌출되는 돌기(140)로 구성된다.
이에 따라, 수처리 구조물의 바탕면에 패널접착제를 일정두께 도포한 후, 경량패널(100)의 돌기(140)가 위치된 부분을 밀착시키면, 상기 접착제에 돌기(140)가 침투되면서 상기 돌기(140)의 사이 공간으로 접착제가 충진되는 형태로 하여, 수처리 구조물의 바탕면에 경량패널의 시공이 완료된다.
이때, 상기 돌기(140)는 쐐기형태로 바탕면에 접착된 상태를 유지함으로써, 상기 수처리 구조물의 바탕면에 접착에 의한 1차 접착력 및 돌기(140)의 구조적 형상에 의한 2차 접착력을 발휘하여, 경량패널에 대한 접착력을 향상시키게 된다.
한편, 수처리 구조물의 표면에 패널을 접착시키기 위한 패널 접착제는 주제와 경화제가 2 : 1 중량비로 혼합되고, 상기 주제는 에폭시수지 70 ~ 80 중량부와, 희석제 7 ~ 10 중량부와, 칙소제 10 ~ 15 중량부, 및 안료 5 ~ 7 중량부로 조성된다.
상기 희석제는, 반응성 희석제인 BGE, LGE, CGE를 1 : 0.5 : 0.3 중량비율로 혼합된다.
상기 칙소제는, 흐름성 조정이 우수한 미분말 형태의 해포석(sepiolite)인 것이다.
상기 안료는, 아나타제형(A-TiO2) 또는 루틸형(R-TiO2)인 것이다.
상기 경화제는 폴리아미드아민 45 ~ 58 중량부와, 촉진제 1 ~ 2 중량부와, 필러 38.8 ~ 46.8 중량부와, 칙소제 2 ~ 5.2 중량부 및 접착증강제 0.2 ~ 1 중량부로 조성된다.
상기와 같이 구성되는 경량패널(100)의 수지층(120)을 구성하는 수지혼합물에 대한 충진제 조성에 따른 성능 비교를 하였다.
항 목 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4








조성비








고인장섬유 58 58 58 58 55
직조섬유 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3
베일 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
열경화성수지 21.1 21.1 21.1 21.08 21.1
저수축제 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6
고온경화제 0.33 0.32 0.31 0.3 0.33
저온경화제 0.33 0.32 0.31 0.3 0.33
수산화나트륨 7.67 6.6 6.75 6.44 6.86
백운모 - - - - 0.15
산화마그네슘 - 1.07 0.46 0.46 0.31
활성탄 - - 0.08 - 0.04
패각분말 - - - 0.38 0.08
규산염광물 - - 0.38 0.38 0.23
희석제
(스티렌모노머)
0.38 0.4 0.41 0.45 0.38
이형제 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34
소포제 0.35 0.35 0.36 0.36 0.35
안료 3 3 3 3 3
합계 100 100 100 100 100
실험예 1 인장강도(MPa) 300 306 273 262 320
실험예 2 내오염성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
실험예 3 바콜경도 66 52 46 44 55
상기한 조성비에서 상술된 수지혼합물과 다소 차이를 가지는 것은, 섬유층 즉, 고인장섬유(55 ~ 58 중량부)와 직조섬유(3.3 중량부)와 함께 나머지 수지혼합물의 조성비를 통해 100 중량부로 조성하였기 때문이다.
상기 비교예는 충진제로 수산화나트륨을 전체중량에 대하여 7.67 중량부 사용한 것임.
상기 실시예 1은 충진제로 전체 중량에 대하여 수산화나트륨 6.6 중량부와, 산화마그네슘 1.07 중량부를 각각 사용하였고,
상기 실시예 2는 충진제로 전체 중량에 대하여 수산화나트륨 6.75 중량부와, 산화마그네슘 0.46 중량부와, 활성탄 0.08 중량부 및 규산염광물 0.38 중량부를 각각 사용하였으며,
상기 실시예 3은 충진제로 전체 중량에 대하여 수산화나트륨 6.44 중량부와, 산화마그네슘 0.46 중량부와, 패각분말 0.38 중량부 및 규산염광물 0.38 중량부를 각각 사용하였고,
상기 실시예 4는 충진제로 전체 중량에 대하여 수산화나트륨 6.86 중량부와, 백운모 0.15 중량부와, 산화마그네슘 0.31 중량부와, 활성탄 0.04 중량부와, 패각분말 0.08 중량부 및 규산염광물 0.23 중량부를 각각 사용하였다.
각각의 배합비는 표에서 보는 바와 같다.
실험예 1은 인장강도 시험으로 KS L ISO 527 - 4에 따라 인장속도 2mm/min으로 실시하였으며,
실시예 1 ~ 3은 수지혼합물의 점도가 상승하여 반응성 희석제의 첨가량이 증가하였으며,
실시예 1은 비교예에 비하여 인장강도의 증가가 나타났으며, 이는 산화마그네슘의 강도 보완효과가 있는 것을 반증한다 할 것이다.
실시예 2 ~ 3은 인장강도의 감소가 나타났으며, 이는 활성탄이나 패각분말의 첨가가 항균작용에는 효과를 보이지만, 인장강도의 감소에 영향을 주는 것으로 확인된다.
실시예 4는 인장강도의 증가가 가장 큰 것으로 나타났다.
실험예 2는 내오염성 시험으로 한국토지주택공사 2012 전문공사시방서의 내오염성 시험방법에 따라 실시하였다.
비교예 및 실시예 1 ~ 4에서 이상이 없는 것으로 나타나, 내오염성이 있는 것으로 확인된다.
실험예 3은 바콜경도 시험으로 KS F 2223에 따라 실시하였다.
비교예 및 실시예 1 ~ 4 모두 수도용 패널의 바콜경도 기준인 30 이상 나타났으며, 이는 경화가 적절하게 이루어졌으며, 수분에 대한 영향이 적은 것으로 확인된다.
<다른 실시 예>
본 발명의 경량패널(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 수지층(120)을 이루는 부분, 즉, 수지층(120)의 하단부분에 형성된 돌기(140) 사이에 형성되고, 상기 수지층(120)으로 일정깊이 함몰되게 형성되는 쐐기홈(150)을 포함한다.
상기 쐐기홈(150)은 상기 수지층(120)에서 일정깊이 함몰되게 형성됨으로써, 바탕면 상에 도포된 패널접착제의 일부가 침투됨에 따라 상기 돌기(140)와 함께 접착, 고정력을 증강시키도록 한다.
이 경우, 상기 쐐기홈(150)은 'T'형상으로 형성된다. 물론, 이에 한정하는 것은 아니며, 수지층(120)에 일정깊이 함몰되어 패널접착제가 일부 침투되어 바탕면에서 경량패널의 접착, 고정력이 증강되도록 하는 형상 또는 구조이면 어느 것이든 사용 가능하다.
이상에서 설명한 것은 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 및 그 경량패널을 제조하기 위한 경량패널 제조장치를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
1: 방수방식용 경량패널 제조장치 10: 로빙거치대
20: 1차 가이드 210: 배열판
220: 가이드대 230: 직조섬유 공급부
232: 롤안착대 30: 함침조
40: 2차 가이드 50: 3차 가이드
60: 베일공급부 62: 거치대
70: 금형 72: 상부금형
74: 하부금형 76: 열선부
80: 인발부 82: 몸체
84: 승강실린더 86: 눌림대
88: 슬라이딩실린더 90: 절단부
100: 경량패널 110: 섬유층
120: 수지층 130: 베일층
140: 돌기 150: 쐐기홈

Claims (5)

  1. 수처리 구조물의 바탕면에 일정두께의 접착제를 도포한 후 상기 접착제의 접착력에 의해 접착되어 수처리 구조물의 바탕면에 시공되는 부착식 방수방식용 경량패널에 있어서,
    상기 경량패널(100)은, 섬유층(110)과;
    상기 섬유층(110)을 감싸도록 구성되는 수지층(120)과;
    상기 수지층(120)의 일면에 형성되는 베일층(130); 및
    상기 수지층(120)의 타면에 일정간격 및 일정높이로 형성시켜 바탕면에 도포된 접착제에 침투되도록 하여, 접착면적의 확대 및 구조적 접착성을 향상시키도록 삼각형의 쐐기형상으로 형성되는 돌기(140)를 포함하고;
    상기 수지층(120)을 이루는 수지혼합물은, 40 ~ 70 중량부의 열경화성수지와, 15 ~ 28 중량부의 저수축제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 고온경화제와, 0.3 ~ 0.5 중량부의 저온경화제와, 10.3 ~ 18 중량부의 충진제와, 0.3 ~ 1 중량부의 희석제와, 0.3 ~ 1 중량부의 이형제와, 0.5 ~ 1 중량부의 소포제, 및 3 ~ 10 중량부의 안료로 조성되고;
    상기 열경화성수지 100 중량부에는, 충진제 및 섬유의 결합을 증진시키도록 0.1 ~ 1 중량부의 가교보조제인 α-Methyl styrene dimer(2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene); 및
    장기 보관성 및 산화방지 기능을 수행하는 0.05 ~ 0.3 중량부의 산화방지제인 BHT 또는 BHA;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 충진제는,
    54 ~ 93.5 중량부의 수산화나트륨과, 2 ~ 13 중량부의 백운모분말과, 2 ~ 14 중량부의 산화마그네슘과, 0.5 ~ 1 중량부의 활성탄과, 1 ~ 12 중량부의 패각분말, 및 1 ~ 6 중량부의 규산염화물;
    로 조성되는 것을 특징으로 하는 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널.
  4. 수처리 구조물의 바탕면에 접착되는 경량패널을 제조하는 부착식 방수방식용 경량패널 제조장치에 있어서,
    다수의 섬유롤이 안착되는 로빙거치대(10)와;
    상기 로빙거치대(10)에서 다수의 섬유롤에서 제공되는 섬유 다발들이 섞이지 않도록 정렬시키는 1차 가이드(20)와;
    상기 1차 가이드(20)를 통해 제공되는 섬유 다발들로 이루어진 섬유층이 수지혼합물에 의해 함침되도록 지지하는 함침조(30)와;
    상기 함침조(30)를 통해 제공되는 섬유층에 수지혼합물이 균일하게 함침되도록 지지하는 2차 가이드(40)와;
    상기 2차 가이드(40)에서 제공되는 수지혼합물이 함침된 섬유층이 조밀하게 수집되도록 지지하는 3차 가이드(50)와;
    상기 3차 가이드(50)를 통해 제공되는 섬유층의 상단부에 베일이 위치되도록 하는 베일공급부(60)와;
    상기 베일공급부(60)를 통해 상단에 베일이 안착된 섬유층에 일정온도로 가합하여, 상기 섬유층을 감싸도록 수지혼합물이 경화되어 경량패널이 형성되도록 하는 금형(70)과;
    상기 금형(70)을 통해 형성된 경량패널을 인발시키도록 하는 인발부(80); 및
    상기 인발부(80)를 통해 인발되는 경량패널을 일정크기로 절단하여 경량패널을 완성하는 절단부(90)를 포함하고;
    상기 1차 가이드(20)에는, 상기 로빙거치대(10)에서 제공되는 다수의 섬유 다발들이 각각 삽입되어 섞이지 않도록 정렬시키는 배열판(210)과;
    상기 배열판(210)의 일측에 구성되고, 다수의 섬유 다발들이 상,하로 분리되어 중앙에 공간을 형성하도록 지지하는 가이드대(220); 및
    상기 가이드대(220)에 의해 상,하로 분리된 다수의 섬유 다발들의 중앙에 직조섬유가 제공될 수 있도록 지지하여, 상기 직조섬유를 기준으로 상, 하단에 섬유다발이 위치되는 섬유층이 형성되도록 하는 직조섬유 공급부(230)를 포함하며;
    상기 금형(70)은, 직접 물에 접촉되는 경량패널의 접촉면에 평탄도가 형성되도록 하는 상부금형(72)과;
    수처리 구조물의 바탕면에 접촉되는 경량패널의 접촉면에 일정간격 및 일정높이로 돌출되는 다수의 돌기가 형성되도록 지지하는 하부금형(74); 및
    상기 금형(70)에 일정온도로 가열시켜 섬유층에 수지층이 감싸도록 경화되도록 하여 경량패널이 형성되도록 하는 열선부(76)를 포함하고;
    상기 하부금형(74)의 돌기는 접착면적의 확대 및 구조적 접착성을 향상시키도록 삼각형의 쐐기형상;
    으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리 구조물의 부착식 방수방식용 경량패널 제조장치.
  5. 삭제
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