KR101873528B1 - 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법 - Google Patents

투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제로 이루어지는 수성 첨가제를 첨가하고, 압축강도가 우수하고 건조수축 감율이 적어 내구성이 우수하여 장기간 사용에도 크랙이 발생하지 않고 충격에 강한 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법에 관한 것이다.

Description

투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법{Block composition with excellent permeability and manufacturing method using the same}
본 발명은 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제로 이루어지는 수성 첨가제를 첨가하고, 압축강도가 우수하고 건조수축 감율이 적어 내구성이 우수하여 장기간 사용에도 크랙이 발생하지 않고 충격에 강한 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 투수콘블록이라 하면 빗물 등이 포장체내로 통과하여 지중으로 흘러나가게 할 수 있는 기능을 갖춘 것으로, 투수콘크리트를 블록화한 제품을 일컫는다. 기존에는 시멘트와 기본적인 골재를 이용하여 이러한 투수콘블록을 제조하였는데, 요즘에는 소비자의 요구가 다변화하고 있는 추세에 맞추어 여러 가지 제품들이 개발되고 있다.
최근에는 황토 등의 흙을 블럭제조의 자재로 사용하여 친환경의 블록을 제조하는 방법 등도 알려져 있다. 이러한 황토를 포함하는 블럭이 많이 사용되는 것은 황토가 입자가 곱고 많은 산소를 함유하고 있으며, 정화능력이 뛰어나고 탈취, 탈지의 성질이 있으며, 진동이나 지진, 폭발로 인한 충격에 강하고 질기며, 원적외선 방사가 탁월하여 인체에 가장 유익한 에너지 곡선에 근접, 인체의 중심부분이 35℃의 체온을 유지, 혈류량을 유지시켜 신진대사 촉진으로 피로를 풀어주는 역할을 하며, 보통 황토 1g 속에는 약 2억~2억5천 마리의 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 복합적으로 순환작용을 일으킬 뿐만 아니라 인체에 유익한 원적외선을 방출하여 해독력, 흡수력, 자정력 등이 뛰어난 나기 때문이다.
대한민국 등록특허 제10-972339호 "친환경 포장재용 바이오 황토 조성물 및 그것을 이용한 포장방법"에는 황토가 포함된 투수블럭의 강도를 강화하기 위해 여러 종류의 섬유재료를 추가하는 것을 특징으로 하고 있으며, 대한민국 등록특허 10-0692143호는 투수성 황토 블록으로서 유효한 투수성을 가지면서도, 전체적으로 원적외선이 방출되어 친환경적이고, 황토가 포함되더라도 특히 상부 표면의 질감 및 색상 발현이 최적화하는 방법을 제시하고 있다.
이와 같이 투수 블럭은 크게 시멘트와 골재를 주성분으로 하여 제조하는 것과, 황토를 포함하여 제조하는 것으로 분류할 수 있으나, 전자는 강도는 우수하나 투수성이 약하고, 황토를 포함하는 후자는 친환경적이나 강도 및 내구성이 약하다는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제로 이루어지는 수성 첨가제를 첨가하고, 압축강도가 우수하고 건조수축 감율이 적어 내구성이 우수하여 장기간 사용에도 크랙이 발생하지 않고 충격에 강한 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 조성물은 물 100중량부;를 기준으로, 골재 30~35중량부와; 시멘트 15~35중량부와; 단섬유 1~10중량부와; 수성 첨가제 5~15중량부;를 포함하되, 상기 수성 첨가제는 아크릴 공중합체와; 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1~0.2의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 조성물의 단섬유는 폴리올레핀계 합성섬유, 폴리 아마이드계 합성섬유, 폴리우레탄계 합성섬유, 폴리에테르에스테르계 합성섬유 중에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 합성섬유 100중량부를 기준으로, MMA로 개질된 불포화 폴리에스터 합성섬유 10~20중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 조성물의 아크릴 공중합체는 메틸메타크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA)와, 에틸아크릴레이트모노머(Ethyl acrylate monomer, EAM)와, 부틸아크릴레이트(n-Butyl Acrylate, BA)와, 부틸메타크릴레이트(n-Butyl Methacrylate, BAM)와, 아크릴산(Acrylic acid, AA)과, 프로필렌 옥사이드-아크릴레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2개의 성분이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 조성물의 비이온성 계면활성제는 라우릴 에시드 디에탄올 아미드, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 코코아민, 폴리에틸렌글리콜-p-이소옥틸페닐에테르 및 프로필렌글리콜로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 조성물을 이용한 블록 제조방법은 물 100중량부;에 아크릴 공중합체와; 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1~0.2의 중량비로 혼합된 수성 첨가제 5~15중량부를 넣고 교반하는 S1-1단계와; 상기 S1-1단계의 혼합물에 단섬유 1~10중량부를 넣고 교반하는 S1-2단계와; 상기 S1-2단계의 혼합물에 골재 30~35중량부와; 시멘트 15~35중량부;를 넣고 교반하여 블럭 조성물을 제조하는 S1-3단계;로 이루어지는 S1단계와; 상기 블록 조성물을 성형하는 S2단계와; 상기 성형된 블록 조성물을 양생하여 블록을 제조하는 S3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 투수성이 우수한 블럭 조성물 및 이를 이용한 블록 제조방법에 의하면, 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제로 이루어지는 수성 첨가제를 첨가하고, 압축강도가 우수하고 건조수축 감율이 적어 내구성이 우수하여 장기간 사용에도 크랙이 발생하지 않고 충격에 강한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 제조방법의 일실시예를 도시하는 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 투수성이 우수한 블럭 조성물과 이를 이용한 블럭 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 제조방법의 일실시예를 도시하는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 제조방법은 블럭 조성물을 마련하는 S1단계와, 상기 블록 조성물을 성형하는 S2단계와, 상기 가압성형된 블록 조성물을 양생하여 블록을 제조하는 S3단계를 포함할 수 있다.
상기 S1단계의 블럭 조성물은 물 100중량부를 기준으로, 골재 30~35중량부와, 시멘트 15~35중량부와, 단섬유 1~10중량부와, 커플링제 5~15중량부를 포함할 수 있다.
상기 골재는 쇄석골재, 강모래, 바다모래, 규사, 부순모래, 재생잔골재 중에서 1종 또는 1종 이상을 선택할 수 있으며, 투수성과 강도 향상을 동시에 만족하기 위해 1~5mm의 입도를 갖는 규사와, 7~15mm의 입도를 가지는 규사를 1 : 1.5의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 가장 적합하나, 예시하지 않은 바텀 애쉬와 같은 산업부산물도 활용할 수 있음은 물론이다.
이러한 골재는 물 100중량부를 기준으로, 골재 30~35중량부 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 30중량부 미만으로 함유되는 경우에는 강도가 약해지고, 내마모성이 저하되는 원인이 되며, 35중량부를 초과하는 경우에는 상대적으로 시멘트 함량이 증가하여 원가 상승의 원인이 되기 때문이다.
상기 시멘트는 고결제의 역할을 하는 것으로서, 15~35중량부 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 15중량부 미만인 경우에는 결합력이 약해지고, 35중량부를 초과하는 경우에는 오히려 크랙이 발생하여 충격에 약해질 수 있기 때문이다.
상기 단섬유는 폴리올레핀계 합성섬유, 폴리 아마이드계 합성섬유, 폴리우레탄계 합성섬유, 폴리에테르에스테르계 합성섬유 중에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 합성섬유인 것을 예시할 수 있다. 다만, 반드시 합성섬유를 사용해야 되는 것은 아니며, 천연섬유를 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 단섬유는 3mm미만의 길이인 것이 바람직한데, 이는 분산이 용이하고, 블럭을 치밀한 구조를 형성하여 강도를 향상시킬 수 있는 동시에, 섬유 자체의 흡습 기능으로 인해 투수성을 가질 수 있기 때문이다.
보다 바람직하게는, 상기 단섬유는 폴리올레핀계 합성섬유, 폴리 아마이드계 합성섬유, 폴리우레탄계 합성섬유, 폴리에테르에스테르계 합성섬유 중에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 합성섬유 100중량부와, MMA(Methyl Methy Acrylate)로 개질된 불포화 폴리에스터 합성섬유 10~20중량부로 이루어지는 것이다.
상기 단섬유에 상기 개질된 불포화 폴리에스터 합성섬유를 더 첨가함으로써, 내마모성, 내산성, 강도가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
그리고 이러한 단섬유를 분산 및 바인딩하기 위해 수성 첨가제가 사용되는데, 이러한 수성 첨가제가 물 100중량부를 기준으로 5중량부 미만인 경우에는 단섬유에 대한 접합력이 약해지고, 15중량부를 초과하는 경우에는 투수성이 급격히 저하되기 때문이다.
상기 수성 첨가제는 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1~0.2의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기 비이온성 계면활성제가 1:0.1중량비 미만인 경우에는 상기 단섬유의 분산 성능을 발휘하기 어렵고, 1:0.2중량비를 초과하더라도 분산 효율의 초과를 기대하기 어렵기 때문이다.
상기 아크릴 공중합체는 메틸메타크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA)와, 에틸아크릴레이트모노머(Ethyl acrylate monomer, EAM)와, 부틸아크릴레이트(n-Butyl Acrylate, BA)와, 부틸메타크릴레이트(n-Butyl Methacrylate, BAM)와, 아크릴산(Acrylic acid, AA)과, 프로필렌 옥사이드-아크릴레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 2개의 성분이 혼합되어 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 라우릴 에시드 디에탄올 아미드, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 코코아민, 폴리에틸렌글리콜-p-이소옥틸페닐에테르 및 프로필렌글리콜로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 예시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 S1단계는 물 100중량부에 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1~0.2의 중량비로 혼합된 수성 첨가제를 넣고 교반하는 S1-1단계와, 상기 S1-1단계의 혼합물에 단섬유 1~10중량부를 넣고 교반하는 S1-2단계와, 상기 S1-2단계의 혼합물에 골재 30~35중량부와 시멘트 15~35중량부를 넣고 교반하여 블럭 조성물을 제조하는 S1-3단계가 순차적으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 S2단계는 블록 조성물을 성형하는 단계로서, 성형틀 내에 상기 블록 조성물을 투입하고 압축하여 성형하는 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 S3단계는 상기 성형된 블록 조성물을 양생하여 블록을 제조하는 단계로서, 실내에서 15~25시간 동안 자연 양생시키게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 투수성이 우수한 블럭 제조방법의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.
S1 단계
물 100중량부에 수성 첨가제 5중량부를 넣고 교반하는데, 이때 수성 첨가제는 아크릴 공중합체와, 비이온성 계면활성제인 라우릴 에시드 디에탄올 아미드가 1 : 0.1의 중량비로 혼합된다. 그리고 상기 아크릴 공중합체는 아크릴산(Acrylic acid, AA)과, 프로필렌 옥사이드-아크릴레이트가 1 : 1 중량비로 이루어진다.
다음으로, 상기 혼합물에 단섬유 1중량부를 넣고 교반한다. 이때 상기 단섬유는 폴리에틸렌 단섬유와 MMA로 개질화된 불포화에스터가 1 : 0.1중량비로 혼합된다.
그 다음으로, 상기 단섬유가 혼합된 혼합물에 1mm의 입도를 가진 규사와, 15mm의 입도를 가진 규사가 1 : 1의 중량비로 이루어진 골재 30중량부와, 포틀랜드 시멘트 15중량부를 넣고 교반하여 블럭 조성물을 제조한다.
S2 단계
상기 블록 조성물을 프레스기의 금형에 공급하여 가압성형한다.
S2 단계
상기 가압성형된 블록을 금형에서 탈형하여, 별도의 증기나 가압 등의 별도 양생 조건 없이 실내 양생실에 반입하여 24시간 동안 1차 양생한 후, 옥외에서 14일 동안 자연 양생하여 블록 제조를 완료하였다.
상기 실시예 1에서 수성 첨가제 15중량부를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 블록을 제조한다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 수성 첨가제 첨가하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 블록을 제조한다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 폴리에틸렌 단섬유를 첨가하되, 수성 첨가제를 생략한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 블록을 제조한다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 폴리에틸렌 단섬유만 첨가하고, MMA로 개질화된 불포화에스터를 첨가하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 블록을 제조한다.
[실험예 1]
상기 실시예 1,2 및 비교예 1 내지 3의 블록의 압축강도 및 건조수축을 측정하였으며, 그 결과치를 아래 표 1에 기재하였다.
그리고 투수계수(cm/sec)를 측정하여 표 1에 함께 기재하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
압축강도(MPa) 37.0 41.2 28.2 24.5 32
건조수축(×10-4mm) 0.55 0.71 1.89 2.12 1.20
투수계수(cm/sec) 2.1×10-2 2.4×10-2 1.7×10-2 1.8×10-2 2.2×10-2
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2의 블럭이 압축강도 및 건조수축 감율에서 비교예 1, 2, 3에 비해 현저히 우수하였으며, 특히 건조수축 감율이 적음으로써, 장기간 사용에도 크랙이 발생하지 않아 내구성에서 안정적이라는 것도 확인할 수 있었으며, 투수성 평가에서도 본 발명의 실시예가 우수하다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

  1. 투수성이 우수한 블럭 조성물에 있어서,
    물 100중량부;를 기준으로, 골재 30중량부와; 시멘트 15중량부와; 단섬유 1중량부와; 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1의 중량비로 혼합된 수성 첨가제 15중량부;를 포함하며,
    상기 수성 첨가제는 아크릴 공중합체와; 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1의 중량비로 혼합되고,
    상기 단섬유는 폴리에틸렌 단섬유와 MMA로 개질화된 불포화에스터가 1 : 0.1중량비로 혼합되며,
    상기 아크릴 공중합체는 아크릴산(Acrylic acid, AA)과, 프로필렌 옥사이드-아크릴레이트가 1 : 1 중량비로 혼합된 것이고,
    상기 비이온성 계면활성제는 라우릴 에시드 디에탄올 아미드인 것을 특징으로 하는 투수성이 우수한 블럭 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 물 100중량부에 아크릴 공중합체와 비이온성 계면활성제가 1 : 0.1의 중량비로 혼합된 수성 첨가제 15중량부를 넣고 교반하는 S1-1단계와;
    상기 S1-1단계의 혼합물에 폴리에틸렌 단섬유와 MMA로 개질화된 불포화에스터가 1 : 0.1중량비로 혼합된 단섬유 1중량부를 넣고 교반하는 S1-2단계와;
    상기 S1-2단계의 혼합물에 골재 30중량부와, 시멘트 15중량부를 넣고 교반하여 블록 조성물을 제조하는 S1-3단계;로 이루어지는 S1단계와;
    상기 블록 조성물을 성형하는 S2단계와;
    상기 성형된 블록 조성물을 양생하여 블록을 제조하는 S3단계;를 포함하되,
    상기 아크릴 공중합체는 아크릴산(Acrylic acid, AA)과, 프로필렌 옥사이드-아크릴레이트가 1 : 1 중량비로 혼합된 것이고,
    상기 비이온성 계면활성제는 라우릴 에시드 디에탄올 아미드인 것을 특징으로 하는 투수성이 우수한 블럭 제조방법.
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