KR102398914B1 - 건축 자재 및 건축 자재 제조 방법 - Google Patents

건축 자재 및 건축 자재 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축 자재 및 건축 자재 제조방법에 관한 것으로, 슬래그와 플라스틱을 함유하는 판재를 제조하는 과정; 상기 판재보다 강도가 높은 물질을 포함하는 지지프레임을 마련하는 과정; 및 상기 판재에 상기 지지프레임을 고정시키는 과정;을 포함하고, 콘크리트에서 쉽게 분리할 수 있고, 건축 비용을 절감할 수 있다.

Description

건축 자재 및 건축 자재 제조 방법{Construction materials and manufacturing method thereof}
본 발명은 건축 자재 및 건축 자재 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소에서 발생하는 부산물과 폐플라스틱을 활용하여 제조되고, 기계적인 물성이 우수한 건축 자재 및 건축 자재 제조 방법에 관한 것이다.
제철 공정은 철강 제품을 제조하면서 여러 가지 종류의 부산물을 다량 발생시키고 있다. 이러한 부산물 중의 하나의 예로, 슬래그를 들 수 있으며 슬래그는 크게 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그로 구분될 수 있다. 고로 슬래그는 고로에 장입된 철광석, 코크스 및 석회석 등에 포함된 비철성분이 용융된 것으로, 다량의 CaO와 SiO2을 함유하고 있다. 이러한 고로 슬래그는 시멘트 원료, 비료, 도료, 및 토목용 골재 등에 활용되어 주로 건축용 소재로 활용이 되고 있다. 제강 슬래그도 고로 슬래그처럼 다량의 CaO와 SiO2을 함유하는데, 고로 슬래그와 유사하게 건축용 소재로 재활용되고 있다. 그런데 고로 슬래그와 제강 슬래그의 경우, CaO의 함량이 높아 수분 흡수율이 높기 때문에 이들을 이용하여 건설된 구조체는 강도, 내마모성 등 기계적인 물성이 낮은 문제가 있다. 또한, 고로 슬래그와 제강 슬래그의 대부분은 매립 처분되고 있는 실정으로 다양하게 활용할 수 있는 방안이 요구된다.
한편, 거푸집은 건축 및 토목 공사에서 콘크리트 구조물을 시공하기 위해 사용되는 건축 자재이다. 거푸집은 콘크리트를 타설하기 전에 콘크리트 구조물의 형상이나 구조에 맞도록 서로 마주보는 형태로 설치되며, 콘크리트 구조물이 시공된 이후에는 콘크리트 구조물로부터 분리된다. 이러한 거푸집은 목재나 금속 물질로 제작되며, 반복해서 사용될 수 있다. 그런데 목재로 제작된 거푸집의 경우, 표면 상태가 고르지 않아 콘크리트 구조물의 시공면이 울퉁불퉁하고 매우 거칠고, 콘크리트 구조물에서 분리할 때 변형이나 손상 및 파손되기 쉽다. 이에 목재로 제작된 거푸집은 재사용률이 낮아 시공 비용 및 폐기 처리비용이 많이 드는 문제가 있었다. 반면, 철이나 알루미늄 등과 같은 금속 물질로 제작된 거푸집은 목재 거푸집과 달리 내구성은 우수하나, 매우 무겁고 제작 비용이 높은 단점이 있다. 게다가 금속 물질로 제작된 거푸집은 콘크리트 구조물에서 잘 분리되도록 콘크리트와 접촉하는 전면(前面)에 별도의 박리제를 도포한 후 시공하기 때문에 건축 비용이 증가하는 문제가 있다.
KR 10-1998-044182 A 2)KR10-2016-0004982 A
본 발명은 콘크리트에서 쉽게 분리할 수 있고, 건축 비용을 절감할 수 있는 건축 자재 및 건축 자재 제조방법을 제공한다.
본 발명은 기계적인 물성이 우수하고, 내구성이 우수한 건축 자재 및 건축 자재 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 건축 자재 제조방법은, 슬래그와 플라스틱을 함유하는 판재를 제조하는 과정; 상기 판재보다 강도가 높은 물질을 포함하는 지지프레임을 마련하는 과정; 및 상기 판재에 상기 지지프레임을 고정시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 판재를 제조하는 과정은, 슬래그 및 플라스틱을 마련하는 과정; 상기 슬래그와 플라스틱으로 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정; 및 상기 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱의 혼합물을 성형하여 판재를 제조하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 슬래그를 마련하는 과정은, 슬래그의 CaO 함량을 조정하는 성분 조정 과정을 포함할 수 있다.
상기 플라스틱을 마련하는 과정은, 폐플라스틱을 수집하는 과정; 및 상기 폐플라스틱을 파쇄하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정은, 상기 플라스틱의 융점 이상의 온도를 갖도록 상기 슬래그를 가열하는 과정; 가열된 슬래그에 상기 플라스틱을 투입하는 과정; 및 상기 가열된 슬래그의 표면에 플라스틱을 부착시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정은, 상기 가열된 슬래그의 온도를 상기 플라스틱의 융점 이상의 온도로 유지하는 과정; 상기 가열된 슬래그와 상기 플라스틱을 교반하여 상기 가열된 슬래그에 상기 플라스틱을 접촉시키고, 상기 가열된 슬래그의 열을 이용하여 상기 플라스틱을 용융시키는 과정; 및 상기 가열된 슬래그의 표면에 용융된 플라스틱을 부착시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 판재를 제조하는 과정은, 상기 판재의 표면을 처리하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 판재의 표면을 처리하는 과정은, 상기 판재의 표면에 소수성 물질을 함유하는 코팅층을 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 판재의 표면을 처리하는 과정은, 상기 판재의 표면에 요철 구조를 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 판재의 표면에 요철 구조를 형성하는 과정은, 상기 판재의 표면에 입자를 분사하는 과정; 및 상기 판재를 가압하여 상기 입자의 일부를 상기 판재의 표면에 압입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 입자를 분사하는 과정은, 소수성 물질을 포함하는 입자를 상기 판재의 표면에 분사하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 판재의 표면에 요철 구조를 형성하는 과정은, 외주면에 요철 구조가 형성된 롤을 이용하여 상기 판재의 표면을 가압하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 판재를 제조하는 과정은 상기 혼합물을 용융 압출 성형 또는 용융 압축 성형하는 과정을 포함하고, 상기 판재의 표면을 처리하는 과정은, 상기 판재가 응고되기 이전에 수행할 수 있다.
상기 판재에 상기 지지프레임을 고정시키는 과정은, 상기 지지프레임의 적어도 일부에 소수성 물질을 코팅하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 건축 자재는, 플라스틱과 상기 플라스틱 내에 입자 형태로 분산되도록 배치되는 슬래그를 포함하는 판재; 및 상기 판재의 가장자리를 둘러싸도록 배치되는 지지프레임;을 포함할 수 있다.
상기 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 플라스틱은 폐플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 판재의 일면에 소수성 물질을 함유하는 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 판재의 일면에 요철 구조를 더 포함할 수 있다.
상기 요철 구조는 일부가 상기 판재에 압입된 입자를 포함하고, 상기 입자는 소수성 물질을 포함할 수 있다.
상기 판재의 타면에 부착되고, 상기 판재보다 강도가 높은 보조 판재를 포함할 수 있다.
상기 지지프레임은 적어도 일부에 소수성 물질을 함유하는 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 제철공정에서 발생하는 슬래그와 폐플라스틱을 이용하여 기계적인 물성 및 내구성이 우수한 건축 자재를 제조할 수 있다. 이러한 건축 자재는 종래에 사용되고 있는 금속 물질로 제작된 건축 자재에 비해 가벼워서 쉽게 운반하거나 보관할 수 있다. 또한, 건축 자재는 표면 처리를 통해 고가의 박리제를 사용하지 않고도 콘크리트에서 쉽게 분리시킬 수 있기 때문에 박리제 사용에 따른 비용이나 업무 부담을 감소시킬 수 있다.
또한, 건축 자재를 제조하기 위해 슬래그와 폐플라스틱의 혼합물을 압출하는 경우, 슬래그가 스크류와 압출기 몸체의 내면에 직접 접촉하여 스크류와 압출기 몸체를 마모시키는 현상을 억제할 수 있다. 따라서 스크류와 압출기 몸체의 수명을 연장하여 교체 또는 보수 기간을 연장할 수 있으므로, 설비를 보수하거나 교체하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
그리고 폐기물을 이용하여 고부가가치 제품을 제조하기 때문에 폐기물을 처리하는 비용과 제품을 제조하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 선A-A'에 따른 건축 자재의 단면도.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 건축 자재의 단면도.
도 5는 판재의 표면에 형성되는 요철 구조의 다양한 예를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 제조하기 위한 설비를 개략적으로 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 판재를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 판재를 제조하기 위한 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 제철공정에서 발생하는 슬래그와, 생활 폐기물, 산업 폐기물 등으로부터 수집된 폐플라스틱을 이용하여, 기계적인 물성이 우수한 건축 자재를 제조하는 기술에 관한 것이다. 이하에서는 슬래그와, 폐플라스틱을 이용하여 제조된 판재를 이용하여 콘크리트 구조물을 성형하는데 사용되는 거푸집을 제조하는 예에 대해서 설명한다. 여기에서 슬래그는 슬래그 전체 중량에 대해서 CaO 성분을 10중량% 이하로 함유할 수 있으며, 폐플라스틱은 열을 가하면 용융되고, 냉각시키면 다시 고체 상태로 변화하는 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 구성하는 판재의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 구성하는 지지프레임의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재는, 플라스틱과, 플라스틱 내에 입자 형태로 분산되도록 배치되는 슬래그를 포함하는 판재(10) 및 판재(10)의 가장자리를 둘러싸도록 배치되는 지지프레임(20)을 포함할 수 있다. 여기에서 건축 자재는 거푸집을 포함할 수 있다. 이하에서는 콘크리트 또는 콘크리트 구조물과 접촉하는 판재(10)의 일면을 전면(前面)이라 하고, 그 반대 면을 후면(後面)이라 한다. 그리고 판재(10)와 결합되어 콘크리트 또는 콘크리트 구조물과 접촉하는 지지프레임(20)의 일면을 전면이라 한다.
판재(10)는 제철공정에서 발생하는 슬래그와, 다양한 산업 활동에 의해 발생하는 폐플라스틱의 혼합물을 압출 성형하거나, 혼합물을 압축 성형하여 제조될 수 있다. 이때, 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, CaO를 10중량% 이하로 포함할 수 있다. 또는, 슬래그는 CaO를 0 중량% 내지 5중량%, 또는 0.01 내지 2.0중량% 정도로 포함할 수 있다. 그리고 폐플라스틱은 열을 가하면 용융되고, 냉각시키면 다시 고체 상태로 변화하는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리스타이렌(Polystyrene, PS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등과 같은 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다. 여기에서 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)와 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)를 포함할 수 있다.
판재(10)는 2 내지 5㎜ 정도의 두께를 갖도록 형성될 수 있고, 건축 용도 또는 건축물에 따라 다양한 크기 및 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 판재(10)는 표면, 예컨대 콘크리트와 접촉하는 전면에는 소수성 물질을 함유하는 코팅층(12)을 포함할 수 있다. 이러한 코팅층(12)은 판재(10)가 콘크리트에서 쉽게 분리될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다. 즉, 콘크리트는 물을 함유하고 있고, 친수성을 갖기 때문에 판재(10)에 소수성 물질을 함유하는 코팅층(12)을 형성하면, 판재(10)를 콘크리트에서 쉽게 분리할 수 있다. 이에 판재(10)의 표면에 박리제 등과 같은 화학 약품을 도포하지 않고도 판재(10)를 콘크리트에서 쉽게 분리할 수 있다.
지지프레임(20)은 판재(10)의 가장자리에 결합되어, 판재(10)를 견고하게 지지해주는 역할을 할 수 있다. 지지프레임(20)은 일방향으로 연장되는 바형상으로 형성될 수 있으며, 각 단부를 용접을 통해 서로 연결하거나 볼트, 리벳 등과 같은 고정부재를 이용하여 서로 연결할 수 있다. 이러한 지지프레임(20)은 판재(10)보다 강도가 높은 알루미늄이나 철 등과 같은 금속 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
지지프레임(20)은 슬라이딩 방식으로 결합할 수 있도록 판재(10)를 삽입할 수 있는 가이드홈(22)을 포함할 수 있다. 지지프레임(20)과 판재(10)를 결합했을 때, 지지프레임(20)의 전면과 판재(10)의 전면은 수평을 이루어야 한다. 이에 판재(10)의 전면과 가이드홈(22)에 테이퍼를 형성하여, 지지프레임(20)의 전면과 판재(10)의 전면이 수평을 이루도록 할 수 있다. 예컨대, 판재(10)의 전면 가장자리에 외측을 향해 하향 경사지는 테이퍼를 형성하고, 가이드홈(22)을 판재(10)의 가장자리와 동일한 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 이외에도 다양한 방법으로 지지프레임(20)의 전면과 판재(10)의 전면이 수평을 이루도록 지지프레임(20)과 판재(10)를 결합시킬 수 있다.
이와 같은 방법으로 판재(10)와 지지프레임(20)을 결합하면, 지지프레임(20)의 전면이 콘크리트 또는 콘크리트 구조물과 접촉하게 된다. 이에 지지프레임(20)이 콘크리트 구조물과 쉽게 분리될 수 있도록, 지지프레임(20), 즉 지지프레임(20)의 전면에 소수성 물질을 함유하는 코팅층(미도시)을 형성할 수 있다.
판재(10)와 지지프레임(20)은 여기에서 제시된 방식 이외에도 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 예컨대 볼트, 리벳 등의 고정부재(미도시)를 이용하여 판재(10)를 지지프레임(20)에 직접 결합시킬 수도 있고, 판재(10)를 지지프레임(20)에 융착시켜 결합시킬 수도 있다.
한편, 판재(10)는 슬래그와 플라스틱을 이용하여 제조된 것으로, 상당히 높은 강도를 가질 수 있다. 그러나 비교적 얇은 두께로 형성되고, 건축 현장에서 사용되기 때문에 외부 충격을 받아 파손될 우려가 있다. 따라서 지지프레임(20)에 보조 프레임(30)을 추가로 설치하여, 판재(10)를 보다 안정적으로 지지하고, 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 보조 프레임(30)은 지지프레임(20)과 동일한 물질을 이용하여 형성될 수 있고, 판재(10)의 후면을 가로지르도록 지지프레임(20)에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 건축 자재의 단면도이고, 도 5는 판재의 표면에 형성되는 요철 구조의 다양한 예를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 건축 자재는 앞서 설명한 실시 예에서의 건축 자재와 판재의 구조를 제외하고 거의 동일한 구성을 가질 수 있다.
판재(10)는 전면에 돌기 또는 홈 형상으로 형성되는 요철 구조를 포함할 수 있다. 요철 구조는 도 4에 도시된 바와 같이 돌기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 요철 구조는 판재(10)의 전면에 소정 크기의 입자(14)를 일부 삽입시켜 형성될 수 있다. 입자(14)는 1 내지 4㎛ 정도의 직경(R1)을 갖도록 형성되고, 불소 수지 등과 같은 소수성 물질을 포함할 수 있다. 이때, 입자(14)의 직경(R1)이 지나치게 작으면, 판재(10)의 표면에 돌기를 충분하게 형성할 수 없어 판재(10)와 콘크리트 구조물 간의 분리 효과를 충분하게 발휘할 수 없다. 반면, 입자(14)의 직경(R1)이 지나치게 크면, 콘크리트 구조물에서 판재(10)를 분리했을 때 콘크리트 구조물의 표면이 거칠어지는 문제가 있다. 이러한 입자(14)는 판재(10)의 전면 전체에 걸쳐 고르게 분산되어, 판재(10)의 표면에 요철 구조를 형성할 수 있다. 이때, 입자(14) 사이의 간격(P1)은 0.1 내지 4㎛ 정도의 간격을 갖도록 형성될 수 있다. 입자(14) 사이의 간격이 지나치게 크면 판재(10)와 콘크리트 또는 콘크리트 구조물 간의 분리 효과가 저감되는 문제가 있다. 반면, 입자(14)가 소수성 물질을 포함하기 때문에 입자(14) 사이의 간격(P1)을 작게 하면 판재(10)의 표면에 층이 형성되어 판재(10)와 콘크리트 또는 콘크리트 구조물 간의 분리 효과는 향상되지만, 판재(10) 표면에 요철 구조 형성 시 입자의 손실량이 증가하여 경제성이 저하되는 문제가 있다.
요철 구조는 판재(10)의 표면에 홈 형상으로 형성되거나, 홈과 돌기가 반복해서 형성되는 형태로 형성될 수도 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 판재(10)의 표면, 예컨대 전면에는 홈 형상의 요철 구조가 형성될 수 있다. 이때, 홈은 판재(10)의 표면에서 소정 깊이 함몰되도록 형성될 수 있고, 1 내지 4㎛ 정도의 직경(R2)을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 홈의 직경(R2)이 지나치게 작으면, 판재(10)의 표면에 요철 구조를 형성하는 효과를 얻을 수가 없어, 판재(10)와 콘크리트 구조물 간의 분리 효과를 충분하게 발휘할 수 없다. 반면, 홈의 직경(R2)이 지나치게 크면, 콘크리트 구조물에서 판재(10)를 분리했을 때 콘크리트 구조물의 표면이 거칠어지는 문제가 있다. 또한, 홈 사이의 간격(P2)은 0.1 내지 4㎛ 정도의 간격을 갖도록 형성될 수 있다. 홈 사이의 간격(P2)이 지나치게 크면, 홈 사이의 판재(10) 표면에 콘크리트 또는 콘크리트 구조물이 부착되어 분리 효과가 저감되는 문제가 있다. 반면, 홈 사이의 간격(P2)을 작게 하면 판재(10)와 콘크리트 또는 콘크리트 구조물 간의 분리 효과는 향상되지만, 홈 사이의 간격(P2)을 더 작게 형성하는데 어려움이 있고, 홈을 형성하는 과정에서 판재(10)의 표면이 평탄하게 될 수 있는 문제가 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 요철 구조는 홈과 돌기가 반복해서 형성되는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 판재(10)의 표면을 기준선으로 했을 때, 홈은 판재(10)의 표면에서 소정 깊이 함몰되도록 형성되고, 돌기는 판재(10)의 표면으로부터 소정 깊이 돌출되도록 형성될 수 있다. 이러한 홈과 돌기는 판재(10)의 표면 전체에 걸쳐 반복해서 형성될 수 있고, 홈은 돌기에 의해 둘러싸여지도록 형성되고, 돌기는 홈에 의해 둘러싸여지도록 형성될 수 있다. 이때, 돌기의 첨부와 인접한 돌기의 첨부 사이의 거리(P3), 예컨대 돌기의 형성 주기는 0.1 내지 4㎛ 정도일 수 있다. 돌기의 형성 주기(P3)이 지나치게 크면, 돌기가 지나치게 완만하게 형성되어 판재(10)의 표면에 요철 구조를 형성하는 효과가 나타내기 어려운 문제가 있다. 반면, 돌기의 형성 주기(P3)를 작게 하면 판재(10)와 콘크리트 또는 콘크리트 구조물 간의 분리 효과는 향상되지만, 돌기의 형성 주기(P3)를 더 작게 제어하는데 어려움이 있다.
한편, 판재(10)의 후면에는 판재(10)보다 강도가 높은 보조 판재(16)가 부착될 수 있다. 보조 판재(16)는 알루미늄이나 철 등으로 형성될 수 있고, 판재(10)와 동일한 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 보조 판재(16)는 접착제(18)를 이용하여 판재(10)에 부착될 수 있다. 이때, 판재(10)는 플라스틱을 포함하고, 보조 판재(16)는 금속 물질로 형성되기 때문에 접착제(18)는 플라스틱 및 금속 물질과의 접착력이 좋은 양친성 접착제를 사용하는 것이 좋다.
판재(10)에 보조 판재(16)를 부착하여 사용하는 경우, 판재(10)는 1 내지 ㎜ 정도의 두께를 갖도록 형성하고, 보조 판재(16)는 1 내지 3㎜ 정도의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이 판재(10)에 보조 판재(16)를 부착하여 사용하더라도, 보조 판재(16) 종래의 금속 물질로 제작된 동일 크기의 거푸집에 비해 무게가 적게 나가기 때문에 다루기가 용이하다.
여기에서 설명하는 실시 예와 변형 예는 상호 조합이 가능하고, 다양하게 변형될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 제조하기 위한 설비 및 방법에 대해서 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 제조하기 위한 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재 제조설비는, 슬래그의 표면에 플라스틱 코팅층을 형성하여 슬래그-플라스틱 복합체를 형성할 수 있는 코팅부(100), 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 압출하여 판재(10)를 형성하기 위한 성형부(300) 및 판재(10)의 표면을 처리하기 위한 표면 처리부(500)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재 제조설비는 판재(10)를 일정 크기로 절단하기 위한 절단부(400)와, 각 구성 요소의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
코팅부(100)는 슬래그의 표면에 플라스틱, 예컨대 폐플라스틱을 부착시켜 슬래그-플라스틱 복합체를 형성할 수 있다.
코팅부(100)는 슬래그를 가열하고, 가열된 슬래그의 표면에 플라스틱을 부착시켜 슬래그-플라스틱 복합체를 형성할 수 있는 코팅기(110)와, 슬래그-플라스틱 복합체를 냉각시킬 수 있는 냉각기(120)를 포함할 수 있다. 또한, 코팅부(100)는 필요에 따라 슬래그-플라스틱 복합체를 파쇄할 수 있는 파쇄기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
코팅기(110)는 내부에 슬래그와 플라스틱을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 코팅 용기(112)와, 코팅 용기(112) 내부의 공간을 가열할 수 있는 제1가열 수단(114)을 포함할 수 있다. 이때, 코팅 용기(112)는 내부에 수용되는 슬래그와 플라스틱을 혼합 또는 교반시킬 수 있도록 회전 가능하게 형성될 수 있다. 예컨대 코팅 용기(112)는 일측으로 기울어져 회전할 수 있는 드럼 믹서를 포함할 수 있다. 제1가열 수단(114)은 코팅 용기(112)에 형성되어, 코팅 용기(112)를 가열할 수 있다. 이때, 제1가열 수단(114)은 코팅 용기(112) 내부에 수용되는 슬래그가 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열될 수 있도록 코팅 용기(112)를 가열할 수 있다. 이러한 구성을 통해 코팅 용기(112)에 슬래그가 투입되면, 코팅 용기(112)를 회전시키면서 제1가열 수단(114)을 이용하여 슬래그를 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열시킬 수 있다. 그리고 코팅 용기(112)에 플라스틱이 투입되면 가열된 슬래그의 열에 의해 플라스틱이 용해되면서 슬래그의 표면에 부착되어 슬래그-플라스틱 복합체가 형성될 수 있다.
냉각기(120)는 코팅 용기(112)에서 형성된 슬래그-플라스틱 복합체를 냉각시킬 수 있다. 냉각기(120)는 슬래그-플라스틱 복합체를 수용할 수 있는 공간을 형성하는 냉각 용기(122)와, 냉각 용기(122) 내부의 공간을 냉각시킬 수 있는 냉각 수단(124)을 포함할 수 있다. 냉각 용기(122)는 내부에 수용되는 슬래그-플라스틱 복합체를 유동시킬 수 있도록 회전 가능하게 형성될 수 있다. 예컨대 냉각 용기(122)는 코팅 용기(112)처럼 일측으로 기울어져 회전할 수 있는 드럼 믹서를 포함할 수 있다. 그리고 냉각 수단(124)은 냉각 용기(122)에 형성되어, 냉각 용기(122)를 냉각시킬 수 있다. 이러한 구성을 통해 코팅 용기(112)에서 냉각 용기(122)로 슬래그-플라스틱 복합체가 배출되면, 냉각 용기(122)를 회전시켜 슬래그-플라스틱 복합체를 유동시킬 수 있다. 이에 슬래그-플라스틱 복합체가 냉각 용기(122)의 내벽에 접촉되면서 균일하게 냉각될 수 있다.
한편, 슬래그-플라스틱 복합체는 슬래그의 표면에 플라스틱, 예컨대 코팅용 플라스틱을 용융시켜 부착시킴으로써 형성될 수 있다. 이에 슬래그-플라스틱 복합체가 입자 형태로 형성되지 않고 용융된 플라스틱에 의해 슬래그-플라스틱 복합체 입자가 서로 엉겨 붙어 덩어리를 형성할 수 있다. 다만, 슬래그-플라스틱 복합체를 냉각시키는 과정에서 슬래그-플라스틱 복합체끼리 충돌하면서 슬래그-플라스틱 복합체 덩어리가 부서져 슬래그-플라스틱 복합체 입자로 형성될 수도 있다. 그러나 슬래그-플라스틱 복합체 덩어리가 슬래그-플라스틱 복합체 입자로 분리되지 않을 수도 있다. 따라서 슬래그-플라스틱 복합체가 냉각되면, 필요에 따라 파쇄기를 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체 덩어리를 파쇄하여 입자 형태로 분리시킬 수도 있다.
성형부(300)는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱, 예컨대 충진용 플라스틱을 압출하여 판재(10)를 제조할 수 있다. 성형부(300)는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 압출기 몸체(312)와, 압출기 몸체(312) 내부에 회전 가능하도록 형성되는 스크류(330) 및 압출기 몸체(312)에 연결되는 다이(320)를 포함할 수 있다. 또한, 성형부(300)는 압출기 몸체(312)에 수용되는 슬래그-플라스틱 복합체 및 플라스틱을 가열하도록 압출기 몸체(312)에 형성되는 제2가열 수단(340)를 포함할 수 있다. 그리고 성형부(300)는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 압출기 몸체(312)에 투입하기 이전에 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 균일하게 혼합하기 위한 혼합 용기(미도시)를 포함할 수 있다.
압출기 몸체(312)는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱 또는 슬래그-플라스틱 복합체 및 플라스틱을 포함하는 혼합물을 수용할 수 있는 공간이 형성되고, 일방향, 예컨대 수평방향으로 연장되는 중공형으로 형성될 수 있다. 압출기 몸체(312)는 양쪽이 개방된 대략 원통형으로 형성될 수 있으며, 일측 상부에는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 포함하는 혼합물을 주입하기 위한 주입구(314)가 형성될 수 있다. 혼합물을 압출기 몸체(312)에 쉽게 주입할 수 있도록 주입구(314)는 깔때기 형상으로 형성되거나, 호퍼 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 압출기 몸체(312)에서 주입구(314)와 이격된 타측은 개방되어 혼합물을 배출할 수 있는 배출구(316)로 사용될 수 있다.
다이(320)는 압출기 몸체(312)의 배출구(316)에 연결될 수 있고, 압출기 몸체(312)의 내경보다 작은 내경을 가지며, 양쪽이 개방된 중공형으로 형성될 수 있다. 다이(320)는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱의 혼합물을 플레이트 형상, ㅈ즉 판재(10)로 형성할 수 있도록, 다이(320)의 내부 공간은 압출 방향에 대해서 교차하는 방향으로 길게 연장되는 슬릿 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 다이(320)의 내부 공간은 제조하고자 하는 판재(10)의 폭이나 두께에 따라 다양한 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
스크류(330)는 압출기 몸체(312)의 내부에 압출기 몸체(312)가 연장되는 방향을 따라 배치될 수 있다. 이때, 스크류(330)의 일측은 베어링 등과 같은 연결수단(331)을 통해 압출기 몸체(312)의 개방된 일측에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 그리고 스크류(330)의 타측은 압출기 몸체(312)와 다이(320)의 연결 부위까지 연장되도록 배치될 수 있다. 스크류(330)에는 스크류(330)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동기(332)가 연결될 수 있다. 구동기(332)는 압출기 몸체(321)의 타측에서 외부로 노출된 스크류(330)의 일측에 연결될 수 있다. 스크류(330)는 구동기(332)의 구동에 의해 회전하며, 압출기 몸체(312) 내부로 주입된 혼합물을 배출구(316)쪽으로 이동시켜 다이(320)를 통해 압출기 몸체(312)의 외부로 압출시킬 수 있다.
제2가열 수단(340)은 압출기 몸체(312)를 가열하도록 압출기 몸체(312)에 형성될 수 있다. 제2가열 수단(340)은 플라스틱을 융점 이상의 온도로 가열할 수 있고, 압출기 몸체(312) 내부에서 플라스틱이 융점 이상의 온도를 유지할 수 있도록 압출기 몸체(312)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.
제어부는 압출기 몸체(312)가 연장되는 방향 또는 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱의 혼합물이 압출되는 방향으로 압출기 몸체(312)의 온도를 조절하도록 제2가열 수단(340)을 제어할 수 있다. 즉, 슬래그-플라스틱 복합체를 압출기 몸체(312)에 주입했을 때, 주입구(314)쪽 온도가 지나치게 높으면, 복합체 표면의 플라스틱이 빠르게 용융될 수 있다. 이 경우, 슬래그-플라스틱 복합체를 형성하고 있는 슬래그가 노출되고, 스크류(330)가 회전함에 따라 스크류(330) 및 압출기 몸체(312)와 접촉할 수 있다. 이로 인해 스크류(330) 및 압출기 몸체(312)의 내면이 마모될 수 있다. 또한, 슬래그-플라스틱 복합체를 형성하고 있는 슬래그가 노출되면, 슬래그와 플라스틱 간의 비중차이로 인해 슬래그와 용융된 플라스틱이 고액분리되어, 용융된 플라스틱 중에 슬래그가 균일하게 분산되지 못할 수도 있다. 따라서 제어부는 압출기 몸체(312)에서 혼합물이 주입되는 주입구(314) 쪽의 온도보다 혼합물이 압출되는 배출구(316) 쪽 온도를 더 높게 조절할 수 있도록 제2가열 수단(340)을 제어할 수 있다. 또는, 제어부는 압출기 몸체(312)에서 혼합물이 주입되는 주입구(314) 쪽에서 혼합물이 압출되는 배출구(316) 쪽으로 갈수록 온도가 높아지도록 제2가열 수단(340)을 제어할 수 있다. 이를 통해 슬래그-플라스틱 복합체를 구성하는 플라스틱이 용융되는 시점을 지연시킬 수 있다. 따라서 슬래그-플라스틱 복합체의 슬래그가 스크류(330) 및 압출기 몸체(312)의 내면과 접촉하는 시간이 단축되어 스크류(330) 및 압출기 몸체(312)의 내면이 마모되는 현상을 저감시킬 수 있다. 또한, 용융된 플라스틱 중에 슬래그 또는 슬래그-플라스틱 복합체가 균일하게 분산되도록 하여, 제조되는 판재(10)의 품질을 향상시킬 수 있다.
이러한 구성을 통해 혼합물은 압출기 몸체(312) 내부에 주입된 후 스크류(330)의 회전에 의해 압출기 몸체(312) 내부를 따라 이동하여 다이(320)를 통해 압출기 몸체(312) 외부로 압출되어 판재(10)로 제조될 수 있다. 이때, 혼합물은 제2가열 수단(340)에 의해 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열될 수 있다. 이렇게 혼합물이 가열되면, 혼합물 중 플라스틱 성분이 용해되어 플라스틱 용융물을 형성하게 되고, 용융된 플라스틱, 예컨대 충진용 플라스틱의 용융물 내에 슬래그가 균일하게 분산될 수 있다.
표면 처리부(500)는 성형부(300)와 절단부(400)의 사이에 설치되어, 성형부(300)에서 압출되는 판재(10)의 표면을 처리할 수 있다. 여기에서 표면 처리란, 판재(10)의 적어도 일면, 예컨대 판재(10)의 전면에 소수성을 부여하거나 판재(10)의 전면이 낮은 마찰 계수를 갖도록 처리하는 과정을 의미할 수 있다. 표면 처리부(500)는 판재(10)에 코팅물질을 분사하기 위한 분사 노즐(510)과, 코팅물질이 부착된 판재(10)와 접촉 가능하도록 판재(10)의 이동 방향에 대해서 전방에 설치되는 한 쌍의 압착롤(520)을 포함할 수 있다. 이때, 코팅물질은 소수성을 가지며, 낮은 마찰 계수를 갖는 불소 수지(PTFE, Polytetrafluoroethylene)등을 포함할 수 있으며, 액상 또는 입자 형태로 판재(10)에 분사될 수 있다. 분사 노즐(510)은 판재(10)에 분사하도록 판재(10)의 이동 경로의 상부에 설치될 수 있다. 압착롤(520)은 코팅물질을 분사된 판재(10)를가압하여 코팅물질을 판재(10) 표면에 밀착시키거나, 코팅물질의 일부를 판재(10) 내부로 삽입시킬 수 있다. 예컨대 코팅물질이 액상인 경우, 코팅물질은 압착롤(520)에 의해 고르게 분산되어 판재(10) 표면에 일정 두께의 코팅층(12)으로 형성될 수 있다. 반면, 코팅물질이 입자 형태인 경우, 코팅물질은 압착롤(520)에 의해 가압되어 일부가 판재(10) 내부로 삽입되어 판재(10) 표면에 요철 구조가 형성될 수 있다. 여기에서는 표면 처리부(500)가 코팅물질을 분사하기 위한 분사 노즐(510)과, 압착롤(520)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 표면 처리부(500)는 한 쌍의 인쇄롤(미도시)를 포함할 수도 있다. 여기에서 인쇄롤이란 한 쌍의 롤 중 적어도 하나의 외주면에 요철구조가 형성되어, 판재(10)가 인쇄롤 사이를 통과하면 인쇄롤에 의해 판재(10)가 가압되어 판재(10)의 표면에 요철 구조를 형성할 수 있는 롤을 의미할 수 있다. 이러한 인쇄롤을 이용하여 판재(10)의 표면에 요철 구조를 형성함으로써 요철 구조가 형성된 판재(10)의 표면에 소수성을 부여할 수 있다.
성형부(300)는 혼합물을 압출하여 판재(10)를 연속적으로 형성하고, 표면 처리부(500)는 판재(10)의 압출방향에 대해서 성형부(300)의 전방에서 판재(10)의 표면을 처리할 수 있다. 이렇게 형성되는 판재(10)는 절단부(400)에 의해 일정한 길이 또는 원하는 길이를 갖도록 절단될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 성형체 제조방법에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 판재를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재의 판재를 제조하기 위한 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 건축 자재 제조방법은, 슬래그와 플라스틱을 포함하는 판재(10)를 제조하는 과정(S100)과, 지지프레임(20)을 마련하는 과정(S200) 및 지지프레임(20)에 판재(10)를 고정시키는 과정(S300)을 포함할 수 있다. 이를 통해 콘크리트 구조물을 형성하기 위한 거푸집을 제조할 수 있다.
도 8을 참조하면, 판재(10)를 제조하는 과정(S100)은, 슬래그를 마련하는 과정(S110)과, 플라스틱을 마련하는 과정(S120)과, 슬래그와 플라스틱을 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정(S130)과, 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 압출하여 판재(10)를 제조하는 과정(S140) 및 판재(10)의 표면을 처리하는 과정(S150)을 포함할 수 있다.
슬래그-플라스틱 복합체를 제조하기 위해 슬래그를 마련할 수 있다. 이때, 슬래그는 제철공정에서 발생하는 다양한 슬래그를 포함할 수 있으며, CaO를 10중량% 이하로 포함할 수 있다. 또는 슬래그는 CaO를 0 중량% 내지 5중량%, 또는 0.01 내지 2.0중량% 정도로 포함할 수 있다. 이러한 슬래그는 페로 니켈 용강을 제조하는 과정에서 발생하는 페로 니켈 슬래그를 포함할 수 있다. 또는, 슬래그는 페로 니켈 슬래그, 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그 등을 혼합하거나, 상기 슬래그들에 별도의 부원료를 혼합하여, 10중량% 이하의 CaO를 함유하도록 성분이 조정된 슬래그를 포함할 수도 있다. 이 경우, 슬래그에 함유되는 CaO 함량은 적을수록 좋다.
아래의 표 1은 슬래그의 종류에 따른 주요 성분의 함량을 나타내고 있다.
고로 슬래그 제강 슬래그 전기로 슬래그(산화) 전기로 슬래그(환원) 페로니켈 슬래그
CaO(wt%) 41.8 46.1 13.85 44.96 0.28
SiO2(wt%) 33.50 41.8 17.57 23.21 54.7
Al2O3(wt%) 13.6 1.5 7.45 12.98 1.93
MgO(wt%) 6.4 6.3 5.15 9.90 33.1
기타(wt%) 4.7 4.3 55.98 8.95 9.99
상기 표 1에 나타난 바와 같이 페로니켈 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 전기로 슬래그에 비해 CaO의 함량이 매우 적은 것을 알 수 있다. CaO는 수분을 흡수하는 성질이 있기 때문에 CaO를 다량 함유하는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 전기로 슬래그를 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하거나, 판재를 제조하는 경우, 100℃ 이상의 온도에서 슬래그에 흡수된 수분이 증발하는 현상이 발생하게 된다. 이렇게 증발된 수분은 슬래그-플라스틱 복합체나 판재 내에 기포를 발생시켜 슬래그-플라스틱 복합체나 판재의 강도를 저하시키는 문제가 있다. 따라서 다른 슬래그들에 비해 CaO 성분을 적게 함유하는 페로니켈 슬래그를 단독으로 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하고, 이를 이용하여 고강도의 판재를 제조할 수 있다. 또는, 슬래그 전체 중량에 대해서 10중량% 이하의 CaO를 함유하도록, 페로니켈 슬래그, 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그들을 혼합하여 슬래그의 성분을 조절한 후 판재를 제조하는데 사용할 수 있다. 또는, 슬래그 전체 중량에 대해서 10중량% 이하의 CaO를 함유하도록, 페로니켈 슬래그, 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그 중 적어도 하나의 슬래그에 별도의 부원료를 혼합하여, 슬래그의 성분을 조절한 후 판재를 제조하는데 사용할 수도 있다. 다시 말해서 CaO의 함량이 서로 다른 슬래그를 서로 혼합함으로써 판재를 제조하는데 사용되는 슬래그를 마련할 수 있다. 이때, CaO 함량이 높은 슬래그와 CaO 함량이 낮은 슬래그를 혼합하여, CaO 함량을 10중량% 이하로 조정할 수 있다. 또는, CaO 함량이 10중량%를 초과하는 슬래그와 SiO2를 다량 함유하는 부원료를 혼합하여, CaO 함량이 10중량% 이하로 조정된 슬래그를 판재 제조에 사용할 수 있다. 예컨대, 고로 슬래그와 페로니켈 슬래그를 합한 전체 중량에 대해서 10중량%의 고로 슬래그와 페로니켈 슬래그 90중량%의 페로니켈 슬래그를 혼합하고, 이를 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조할 수 있다. 또는, 전기로 슬래그(산화)와 페로니켈 슬래그를 합한 전체 중량에 대해서 15중량%의 전기로 슬래그(산화)와 85중량%의 페로니켈 슬래그를 혼합하고, 이를 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조할 수 있다. 이때, 고로 슬래그나 제강 슬래그에 비해 CaO 함량이 적은 전기로 슬래그(산화)를 페로니켈 슬래그와 혼합하여 사용하는 것이 CaO 함량을 쉽게 조절할 수 있다. 이와 같이 제철공정에서 발생하는 다양한 슬래그들을 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하고, 제조된 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱을 압출하여 판재를 제조할 수 있다. 이하에서는 페로니켈 슬래그를 이용하여 판재를 제조하는 예에 대해서 설명한다.
페로니켈 슬래그는 다른 슬래그들에 비해 CaO의 함량이 매우 적으며, 경도(모스 경도)가 7 내지 7.5Mohs 정도로 매우 높다. 또한, 페로니켈 슬래그는 도 3에 도시된 것처럼, 모가 지고 각이진 다면체 입자로, 입자 형상이 매우 불규칙하다. 이러한 페로니켈 슬래그를 이용하여 판재를 제조하면, 구형 입자 형상을 갖는 슬래그에 비해 슬래그 입자 간의 접촉 면적이 증가하게 되어 슬래그 입자 간 결합력을 높여줄 수 있다. 이를 통해 판재 내에 페로니켈 슬래그의 밀도가 높아지게 되어, 기계적인 물성이 우수한 고강도의 판재를 제조할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 판재의 원료로 사용되는 슬래그로서, 페로니켈 슬래그를 사용하는 예에 대해서 설명하며, 이하에서는 페로니켈 슬래그를 슬래그라 명명한다.
슬래그-플라스틱 복합체를 제조하기 위해 슬래그의 입자 크기를 선별할 수 있다. 페로니켈 용탕을 제조하는 과정에서 발생한 슬래그를 파쇄할 수 있다. 슬래그가 파쇄되면 90% 이상의 슬래그는 6㎜ 이하의 입자 크기를 갖는데, 그 중에서 0.01 내지 0.15㎜ 또는 0.05 내지 0.1㎜ 정도의 입자 크기를 갖는 슬래그를 선별하여 슬래그-플라스틱 복합체의 원료로 사용할 수 있다. 이때, 슬래그의 입자 크기는 작을수록 좋으나, 슬래그의 입자 크기를 지나치게 작게 가공하면, 슬래그를 파쇄하는데 소요되는 비용이 증가할 수 있다. 반면, 슬래그의 입자 크기가 0.15㎜를 초과하면, 슬래그와 플라스틱 간의 접촉 면적을 충분하게 확보하기 어려우므로, 이를 이용하여 제조되는 판재의 강도를 충분하게 향상시키기 어려운 문제가 있다.
판재의 원료로 사용되는 플라스틱, 예컨대 코팅용 플라스틱과 충진용 플라스틱을 마련할 수 있다. 플라스틱은 열을 가하면 용융되고, 냉각시키면 다시 고체 상태로 변화하는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리스타이렌(Polystyrene, PS), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등과 같은 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다. 여기에서 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)와 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)를 포함할 수 있으며, 여기에서는 비교적 높은 강도를 구현할 수 있는 고밀도 폴리에틸렌이 사용될 수 있다. 이때, 플라스틱은 생활 폐기물, 산업 폐기물로부터 수집된 폐플라스틱을 포함할 수 있다. 수집된 플라스틱, 예컨대 폐플라스틱은 세척하여 불순물을 제거한 다음, 5㎜ 이하 또는 1 내지 4㎜정도의 크기를 갖거나, 2 내지 3㎜ 정도의 크기를 갖도록 파쇄된 후 판재의 원료로 사용될 수 있다. 플라스틱의 크기는 가로, 세로 및 두께 중 가장 큰 부분이 5㎜ 이하일 수 있다. 플라스틱의 크기가 지나치게 작으면, 플라스틱을 코팅 용기(112)나 압출기 몸체(312)에 투입할 때 비산하거나 슬래그와의 무게 또는 비중 차이가 증가하여 슬래그 또는 슬래그-플라스틱 복합체와 쉽게 혼합되지 않을 수 있다. 반면, 플라스틱의 크기가 지나치게 큰 경우, 슬래그나 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱이 균일하게 혼합되지 않을 수 있다. 게다가 슬래그-플라스틱 복합체를 제조 시 쉽게 용융되지 않고, 슬래그와 플라스틱의 접촉 빈도나 접촉 면적이 저감되어 슬래그의 표면을 충분하게 코팅하기 어려운 문제가 있다. 따라서 플라스틱을 적절한 크기로 파쇄하여, 슬래그와 균일하게 혼합될 수 있도록 하고, 슬래그와의 접촉 빈도나 접촉 면적을 증가시킴으로써 슬래그가 플라스틱으로 원활하게 코팅되도록 할 수 있다.
슬래그와 플라스틱이 마련되면, 이들을 이용하여 슬래그-플라스틱 복합체를 제조할 수 있다.
도 9를 참조하면, 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정은, 슬래그를 가열하는 과정(S131)과, 가열된 슬래그에 플라스틱을 투입하고, 혼합하는 과정(S132)과, 슬래그 표면에 플라스틱을 부착시켜 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정(S133) 및 슬래그-플라스틱 복합체를 냉각시키는 과정(S134)을 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라 냉각된 슬래그-플라스틱 복합체를 파쇄하는 과정(S135)을 수행할 수도 있다.
먼저, 슬래그를 코팅 용기(112)에 투입하고, 제1가열 수단(114)를 이용하여 슬래그를 가열(S131)할 수 있다. 슬래그를 가열하는 동안 코팅 용기(112)를 회전시켜 슬래그를 코팅 용기(112)의 내벽에 골고루 접촉시켜 슬래그를 균일하게 가열할 수 있다. 이때, 슬래그는 플라스틱의 용융 온도 이상이고, 플라스틱이 연소되는 온도보다 낮은 온도로 가열될 수 있다. 슬래그-플라스틱 복합체를 제조할 때 사용되는 플라스틱의 종류에 따라 슬래그의 가열 온도는 달라질 수 있으나, 슬래그는 200℃ 이하 또는 150 내지 180℃ 정도로 가열될 수 있다. 슬래그의 가열 온도가 지나치게 낮으면 플라스틱이 용융되지 않아 슬래그의 표면에 부착되지 않을 수 있다. 이 경우, 슬래그의 표면 일부에만 플라스틱이 부착되거나, 슬래그의 표면에 플라스틱이 아예 부착되지 않아 슬래그-플라스틱 복합체의 제조 효율이 낮아지는 문제가 있다. 반면, 슬래그의 가열 온도가 지나치게 높으면 플라스틱이 연소 또는 탄화되어 슬래그-플라스틱 복합체를 제조할 수 없는 문제가 있다.
슬래그가 플라스틱의 융점 이상의 온도로 가열되면, 코팅 용기(112)에 플라스틱, 즉 코팅용 플라스틱을 투입하여 슬래그와 혼합(S132)할 수 있다. 코팅용 플라스틱은 앞서 마련한 플라스틱 중 일부를 의미할 수 있다. 이때, 슬래그와 코팅용 플라스틱을 합한 전체 중량에 대해서, 슬래그는 90 내지 95중량% 정도로 투입되고, 코팅용 플라스틱은 5 내지 10중량% 정도로 투입될 수 있다. 코팅용 플라스틱의 투입량이 지나치게 적으면 슬래그의 표면을 충분하게 코팅할 수 없다. 이에 슬래그-플라스틱 복합체를 압출하는 과정에서 슬래그가 압출기 몸체(312)의 내면과 스크류(330)와 직접 접촉되어 압출기 몸체(312)의 내면과 스크류(330)를 마모시키는 문제가 있다. 반면, 코팅용 플라스틱의 투입량이 지나치게 많으면 슬래그-플라스틱 복합체 제조 후 코팅용 플라스틱이 덩어리로 남거나 슬래그-플라스틱 복합체를 서로 엉겨 붙게 만들 수 있다. 이 경우, 판재 제조 시 슬래그-플라스틱 복합체가 판재 내에 균일하게 분산되지 않기 때문에, 슬래그-플라스틱 복합체를 입자 형태로 만들기 위해 별도의 파쇄 공정을 수행(S135)해야 하므로 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
이와 같이 코팅 용기(112)에 코팅용 플라스틱이 투입되면, 코팅 용기(112)를 회전시켜 가열된 슬래그와 코팅용 플라스틱을 상호 접촉시킬 수 있다. 이에 가열된 슬래그의 열에 의해 코팅용 플라스틱이 용융되면서 슬래그의 표면에 부착됨으로써 슬래그-플라스틱 복합체가 제조(S133)될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 것처럼 슬래그(S)의 표면에 플라스틱 코팅층(C)이 형성된 슬래그-플라스틱 복합체가 제조될 수 있다.
슬래그-플라스틱 복합체가 제조되면, 고온의 슬래그-플라스틱 복합체를 냉각 용기(122)에 투입하여 냉각(S134)시킬 수 있다. 이때, 냉각 용기(122)를 회전시키면, 고온의 슬래그-플라스틱 복합체가 냉각 수단(124)에 의해 냉각된 냉각 용기(122)의 내면에 접촉하면서 균일하게 냉각될 수 있다. 또한, 냉각 용기(122)가 회전함에 따라 슬래그-플라스틱 복합체가 서로 충돌하기 때문에 서로 부착되어 있던 슬래그-플라스틱 복합체가 부서지면서 슬래그-플라스틱 복합체가 입자 형태로 만들어질 수 있다.
이후, 냉각된 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱, 즉 충진용 플라스틱을 압출하여 판재를 제조(S140)할 수 있다.
판재를 제조하기 위해 판재의 원료인 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱을 정해진 양으로 준비할 수 있다. 이때, 충진용 플라스틱은 앞서 플라스틱을 마련하는 과정에서 마련된 플라스틱 중 일부를 의미할 수 있다. 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱을 합한 전체 중량에 대해서, 슬래그-플라스틱 복합체는 30 내지 80중량%, 충진용 플라스틱은 20 내지 70중량%로 준비할 수 있다. 또는 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱을 합한 전체 중량에 대해서, 슬래그-플라스틱 복합체는 40 내지 60중량, 충진용 플라스틱은 40 내지 60중량%로 준비할 수 있다. 이 경우, 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱을 합한 전체 중량에 대해서, 슬래그는 27 내지 76중량%, 충진용 플라스틱은 14 내지 73중량% 포함될 수 있다. 슬래그의 함량이 지나치게 적으면, 슬래그에 비해 강도가 낮은 충진용 플라스틱의 함량이 상대적으로 증가하게 되어, 이를 이용하여 제조되는 판재의 기계적인 강도를 충분하게 확보할 수 없다. 반면, 슬래그의 함량이 지나치게 많으면, 슬래그를 결합시키는 충진용 플라스틱의 함량이 상대적으로 감소하여 슬래그 간의 결합력이 저하될 수 있다. 이로 인해 판재의 기계적인 강도를 충분하게 확보할 수 없다. 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱의 함량은 제조하고자 하는 판재의 용도에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 판재가 높은 충격 강도를 요구하는 용도에 사용되면, 슬래그-플라스틱 복합체의 함량보다 충진용 플라스틱의 함량을 높게 조절할 수 있다. 반면, 판재가 높은 굴곡 강도를 요구하는 용도에 사용되면, 슬래그-플라스틱 복합체의 함량을 충진용 플라스틱의 함량보다 높게 조절할 수 있다. 또한, 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱 이외에 착색제나 자외선 안정제 등의 첨가제를 추가로 사용할 수도 있다. 첨가제는 판재 전체를 1이라 할 때 0.01 내지 0.05중량부로 사용될 수 있다. 첨가제의 함량이 지나치게 적으면, 첨가제에 의한 효과를 충분하게 발휘할 수 없다. 반면, 첨가제의 함량이 지나치게 많으면, 첨가제 사용에 의한 비용이 증가하게 되고, 판재 중 첨가제의 함량이 증가하여 판재의 강도가 저하될 수 있다.
한편, 슬래그의 비중은 2 내지 3 정도이고, 플라스틱, 예컨대 코팅용 플라스틱 또는 충진용 플라스틱의 비중은 0.8 내지 0.95 정도이다. 그리고 슬래그와 플라스틱을 이용하여 제조되는 판재는 슬래그의 비중보다 작고, 플라스틱의 비중보다 큰 비중, 예컨대 1 내지 2 정도의 비중을 가질 수 있다. 그리고 일반적으로 사용되고 있는 알루미늄으로 제조된 거푸집은 2.7정도의 비중을 갖는다. 따라서 슬래그와 플라스틱을 이용하여 제조된 판재로 거푸집을 제조하면, 거푸집을 경량화할 수 있어, 거푸집의 운반 및 보관 등을 용이하게 할 수 있다.
이와 같이 판재의 원료가 준비되면, 준비된 원료, 즉 슬래그-플라스틱 복합체와 충진용 플라스틱 또는 슬래그-플라스틱 복합체, 충진용 플라스틱 및 첨가제를 압출기 몸체(312)에 주입할 수 있다. 이때, 원료를 압출기 몸체(312)에 주입하기 이전에 별도의 혼합 용기에서 혼합한 다음, 그 혼합물을 압출기 몸체(312)에 주입할 수도 있고, 각각의 원료를 압출기 몸체(312)에 독립적으로 주입할 수도 있다.
압출기 몸체(312)에 원료 또는 혼합물이 주입되면, 스크류(330)를 동작시켜 원료를 압출함으로써 판재를 제조할 수 있다. 이때, 스크류(330)는 압출기 몸체(312)에 원료가 주입되기 이전부터 동작시킬 수도 있고, 압출기 몸체(312)에 원료가 주입됨과 동시에 동작시킬 수도 있다. 이와 같이 압출기 몸체(312)에 원료를 주입할 때, 원료 중 슬래그를 사전에 코팅용 플라스틱으로 코팅하여 주입함으로써 원료 압출 시 슬래그가 압출기 몸체(312)의 내면 및 스크류(330)와 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 슬래그, 예컨대 페로니켈 슬래그는 경도가 매우 높은 물질로 압출기 몸체(312) 및 스크류(330)와 직접 접촉하면, 압출기 몸체(312) 및 스크류(330)를 마모시키는 문제가 있다. 따라서 슬래그의 표면을 코팅용 플라스틱으로 코팅하여 슬래그-플라스틱 복합체 상태로 압출기 몸체(312)에 주입하면 슬래그가 압출기 몸체(312) 및 스크류(330)를 마모시키는 현상을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이에 압출기 몸체(312) 및 스크류(330)의 내구성을 향상시켜 이들의 보수 또는 교체 기간을 연장할 수 있다. 또한, 슬래그의 표면을 코팅용 플라스틱으로 코팅 또는 피복하여 충진용 플라스틱과 함께 압출하면, 코팅용 플라스틱과 충진용 플라스틱이 용융되면서 서로 쉽게 결합하게 된다. 이에 슬래그와 플라스틱 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 게다가 슬래그와 충진용 플라스틱 간의 비중 차이를 저감시켜 압출시 슬래그와 충진용 플라스틱이 분리되는 현상을 억제할 수 있고, 슬래그를 충진용 플라스틱 내에 균일하게 분산시킬 수 있다.
압출기 몸체(312)에 원료를 지속적으로 주입하고, 압출기 몸체(312)에 연결된 다이(320)를 통과시켜 판재를 연속적으로 제조할 수 있다. 이때, 원료는 압출기 몸체(312) 내부에서 충분하게 혼합되면서 다이(320)쪽으로 이동하게 된다. 원료는 압출기 몸체(312) 내부에서 이동하면서 원료 중 플라스틱이 제2가열 수단(340)에 의해 용융될 수 있다. 이때, 압출기 몸체(312)에서 원료가 주입되는 주입구(314) 쪽은 약 170 내지 190℃ 정도로 가열될 수 있고, 원료가 압출되는 쪽은 200 내지 230℃ 정도로 가열될 수 있다. 이는 주입구(314) 쪽 온도가 지나치게 높으면 슬래그-플라스틱 복합체에서 코팅용 플라스틱이 쉽게 용융되기 때문이다. 이렇게 코팅용 플라스틱이 쉽게 또는 빨리 용융되면 슬래그가 노출되서 압출기 몸체(312)와 스크류(330)와 직접 접촉하게 되고, 이로 인해 압출기 몸체(312)와 스크류(330)가 마모될 수 있다. 따라서 원료의 이동방향을 따라 압출기 몸체(312)의 온도를 증가시켜 코팅용 플라스틱이 용해되는 것을 지연시킴으로써 슬래그가 압출기 몸체(312) 및 스크류(330)를 마모시키는 것을 방지할 수 있다.
다이(320)를 통해 판재가 압출되면, 판재(10)의 표면을 처리하는 과정을 수행할 수 있다. 판재(10)의 표면 처리는 판재(10)의 표면에 코팅층(12)을 형성하거나, 판재(10)의 표면에 요철 구조를 형성함으로써 판재(10)의 표면에 소수성을 부여하거나 낮은 마찰 계수를 갖도록 할 수 있다.
코팅층(12)은 다음과 같이 형성할 수 있다. 판재(10)가 다이(320)에서 압출되면, 분사 노즐(510)을 통해 판재(10)에 소수성을 갖는 코팅물질을 분사할 수 있다. 이때,이때, 코팅물질은 액체 상태일 수 있으며, 불소수지 등과 같은 소수성 물질을 포함할 수 있다. 그리고 판재(10)가 압출되는 방향 또는 이동하는 방향에 대해 전방에 설치되는 한 쌍의 압착롤(520) 사이로 판재(10)를 통과시켜 판재(10)를 가압함으로써 판재(10)의 표면, 예컨대 전면에 코팅물질을 균일하게 분포시켜 코팅층(12)을 형성할 수 있다.
요철 구조는 다음과 같이 형성할 수 있다. 판재(10)가 다이(320)에서 압출되면, 분사 노즐(510)을 통해 소정 크기의 입자(14)를 분사할 수 있다. 이때, 입자(14)는 1 내지 10㎛ 정도의 크기를 가지며, 250℃ 이상의 융점을 갖는 물질일 수 있다. 이러한 입자(14)는 친수성 물질이어도 무방하지만, 불소 수지 분말 등과 같은 소수성 물질을 사용하는 것이 좋다. 그리고 판재(10)가 압출되는 방향에 대해서 전방에 설치되는 압착롤(520) 사이로 판재(10)를 통과시켜 판재(10)를 가압할 수 있다. 이에 입자(14)는 압착롤(520)에 의해 가압되어, 일부는 판재(10)에 압입되고, 일부는 판재(10)의 표면에 돌출되어 판재(10)의 표면에 요철 구조가 형성될 수 있다. 이때, 판재(10)는 다이(320)에서 압출되어 완전히 응고된 상태가 아니기 때문에 한 쌍의 압착롤(520) 사이의 간격을 판재(10)의 두께 정도 또는 판재(10)의 두께보다 좁게 조절하면, 입자(14)를 판재(10) 내부로 충분히 압입시킬 수 있다.
또는, 판재(10)가 다이(320)에서 압출되면, 외주면에 요철 구조가 형성된 한 쌍의 인쇄롤(미도시) 사이로 통과시켜 판재(10)를 가압할 수 있다. 이때, 판재(10)는 다이(320)에서 압출되어 완전히 응고된 상태가 아니기 때문에 한 쌍의 인쇄롤 사이로 통과시키면, 인쇄롤의 외주면에 형성된 요철 구조가 판재(10) 표면에 찍혀 판재(10) 표면에 요철 구조를 형성할 수 있다.
이와 같이 판재(10)의 표면에 소수성 물질을 포함하는 코팅층(12)을 형성하거나, 요철 구조를 형성하면, 별도의 박리제를 사용하지 않고도 콘크리트에서 판재(10)를 쉽게 분리할 수 있다.
이후, 판재(10)의 표면 처리가 완료되면, 판재를 냉각시킨 후 절단부(400)를 이용하여 판재를 일정한 길이 또는 목표로 하는 길이로 절단할 수 있다.
여기에서는 다이(320)를 통해 원료를 압출하여 판재를 제조하는 방법에 대해서 설명하였으나, 다이(320)에 별도의 금형(미도시)을 연결하고, 압출된 원료, 예컨대 압출물을 금형에 주입하여 압축 성형함으로써 판재를 제조할 수도 있다.
다음, 판재(10)를 지지하기 위한 지지프레임(20)을 마련할 수 있다. 이때, 판재(10)를 제조하는 과정과 지지프레임(20)을 마련하는 과정은 순서에 관계없이 수행될 수 있다. 지지프레임(20)은 알루미늄이나 철 등과 같은 금속 물질을 이용하여 제조될 수 있다. 지지프레임(20)은 판재(10)를 슬라이딩 방식으로 결합시킬 수 있도록 제조되거나, 별도의 고정부재(미도시)를 이용하여 결합시킬 수 있도록 제조될 수 있다.
지지프레임(20)이 마련되면, 지지프레임(20)에 판재(10)를 결합시켜 판재(10)의 가장자리를 지지시킴으로써 건축 자재, 즉 거푸집을 제작할 수 있다. 이때, 콘크리트 성형 시 지지프레임(20)의 일부는 콘크리트와 접촉하게 되는데, 금속 물질로 제작된 지지프레임(20)이 콘크리트에서 쉽게 분리되지 않을 수 있다. 따라서 지지프레임(20)의 적어도 일부, 예컨대 콘크리트와 접촉하는 면에 소수성 물질을 도포함으로써 콘크리트에서 쉽게 분리되도록 할 수도 있다.
이렇게 제작된 거푸집은 금속 물질로 제작된 거푸집에 비해 경량으로, 운반이나 보관이 용이하여 작업자의 작업 부담을 경감시켜 줄 수 있다. 또한, 폐기물인 슬래그, 폐플라스틱을 이용하여 건축 자재를 제조함으로써 건축 자재의 제조 비용은 물론, 건축 비용도 절감할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 판재 12: 코팅층
20: 지지프레임 30: 보조 프레임
100: 코팅부 110: 코팅기
120: 냉각기 300: 성형부
312: 압출기 몸체 320:다이
330: 스크류 340: 제2가열 수단
400: 절단부 500: 표면 처리부
510: 분사 노즐 520: 압착롤

Claims (21)

  1. 슬래그와 플라스틱을 함유하는 판재를 제조하는 과정;
    상기 판재보다 강도가 높은 물질을 포함하는 지지프레임을 마련하는 과정; 및
    상기 판재에 상기 지지프레임을 고정시키는 과정;을 포함하고,
    상기 판재에 상기 지지프레임을 고정시키는 과정은,
    상기 지지프레임의 적어도 일부에 소수성 물질을 코팅하는 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 판재를 제조하는 과정은,
    슬래그 및 플라스틱을 마련하는 과정;
    상기 슬래그와 플라스틱으로 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정; 및
    상기 슬래그-플라스틱 복합체와 플라스틱의 혼합물을 성형하여 판재를 제조하는 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬래그를 마련하는 과정은,
    슬래그의 CaO 함량을 조정하는 성분 조정 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 플라스틱을 마련하는 과정은,
    폐플라스틱을 수집하는 과정; 및
    상기 폐플라스틱을 파쇄하는 과정;을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정은,
    상기 플라스틱의 융점 이상의 온도를 갖도록 상기 슬래그를 가열하는 과정;
    가열된 슬래그에 상기 플라스틱을 투입하는 과정; 및
    상기 가열된 슬래그의 표면에 플라스틱을 부착시키는 과정;을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬래그-플라스틱 복합체를 제조하는 과정은,
    상기 가열된 슬래그의 온도를 상기 플라스틱의 융점 이상의 온도로 유지하는 과정;
    상기 가열된 슬래그와 상기 플라스틱을 교반하여 상기 가열된 슬래그에 상기 플라스틱을 접촉시키고, 상기 가열된 슬래그의 열을 이용하여 상기 플라스틱을 용융시키는 과정; 및
    상기 가열된 슬래그의 표면에 용융된 플라스틱을 부착시키는 과정;을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 판재를 제조하는 과정은,
    상기 판재의 표면을 처리하는 과정을 더 포함하는 건축 자재 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 판재의 표면을 처리하는 과정은,
    상기 판재의 표면에 소수성 물질을 함유하는 코팅층을 형성하는 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 판재의 표면을 처리하는 과정은,
    상기 판재의 표면에 요철 구조를 형성하는 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 판재의 표면에 요철 구조를 형성하는 과정은,
    상기 판재의 표면에 입자를 분사하는 과정; 및
    상기 판재를 가압하여 상기 입자의 일부를 상기 판재의 표면에 압입하는 과정;을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 입자를 분사하는 과정은,
    소수성 물질을 포함하는 입자를 상기 판재의 표면에 분사하는 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 판재의 표면에 요철 구조를 형성하는 과정은,
    외주면에 요철 구조가 형성된 롤을 이용하여 상기 판재의 표면을 가압하는 과정을 포함하는 건축 자재 제조방법.
  13. 청구항 7 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판재를 제조하는 과정은 상기 혼합물을 용융 압출 성형 또는 용융 압축 성형하는 과정을 포함하고,
    상기 판재의 표면을 처리하는 과정은,
    상기 판재가 응고되기 이전에 수행하는 건축 자재 제조방법.
  14. 삭제
  15. 플라스틱과 상기 플라스틱 내에 입자 형태로 분산되도록 배치되는 슬래그를 포함하는 판재; 및
    상기 판재의 가장자리를 둘러싸도록 배치되고, 적어도 일부에 소수성 물질을 포함하는 지지프레임;을 포함하는 건축 자재.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 슬래그는 고로 슬래그, 제강 슬래그 및 페로니켈 슬래그 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 플라스틱은 폐플라스틱을 포함하는 건축 자재.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 판재의 일면에 소수성 물질을 함유하는 코팅층을 더 포함하는 건축 자재.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 판재의 일면에 요철 구조를 더 포함하는 건축 자재.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 요철 구조는 일부가 상기 판재에 압입된 입자를 포함하고,
    상기 입자는 소수성 물질을 포함하는 건축 자재.
  20. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판재의 타면에 부착되고, 상기 판재보다 강도가 높은 보조 판재를 포함하는 건축 자재.
  21. 삭제
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089913A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Shinshigen:Kk 廃棄物処理方法および該方法により得られる成形物

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2509890Y2 (ja) * 1992-06-01 1996-09-04 伸 松葉 建築用パネル
KR0134682B1 (ko) * 1995-02-20 1998-04-20 박동현 섬유 및 플라스틱 폐기물을 이용한 성형제품의 제조방법
KR100293189B1 (ko) 1996-12-06 2001-09-17 이구택 고로슬래그와 혼합 폐플라스틱을이용한 성형물 제조방법
KR100292388B1 (ko) * 1998-12-29 2001-09-17 신현준 제강슬래그와폐비닐을이용한블록성형물
KR101666044B1 (ko) 2015-12-17 2016-10-18 이승열 콘크리트박리제 기능을 가진 거푸집코팅제 조성물 및 그 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089913A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Shinshigen:Kk 廃棄物処理方法および該方法により得られる成形物

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