KR102417859B1 - 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법 - Google Patents

폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 얻어진 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부 및 점증제 0.2~2.5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 건축용이나 생활용품으로 사용되었던 스티로폼 폐자재를 재활용할 수 있어 스티로폼 폐자재의 폐기 비용을 절감할 수 있으며, 생산 공정이 간편하고, 우수한 난연 특성 및 강도를 나타내는 블록 형태로 형성되어, 튼튼하고 안전하며 손쉬운 시공이 가능한 장점이 있다.

Description

폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법{Construction block including Styrofoam and manufacturing method thereof}
본 발명은 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축용이나 생활용품으로 사용되었던 스티로폼 폐자재를 재활용하여 얻어지는 난연 특성을 갖는 건축용 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 상품명 스티로폼(Styrofoam)으로 더 잘 알려진 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene)은 가벼우면서도 충격 흡수성과 보온성이 우수하여 각종 제품의 포장용기나 보온재, 부력구 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 스티로폼 제품은 비교적 내구성이 약하고 비용이 저렴하여 한 번 사용하고 난 후에는 대부분 폐기되기 때문에 전국적으로 매일 엄청난 양의 폐스티로폼이 발생한다.
뿐만 아니라, 이러한 스티로폼은 가장 널리 사용되는 단열재의 일종으로 체적의 95%가 공기이고 나머지 2% 정도가 수지인 자원 절약형 소재로서 부피에 비해 무게가 매우 가벼우면서 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나 상기 스티로폼은 중량은 가볍지만 부피가 크기 때문에 취급과 이동이 불편하고 내구성이 매우 약해 시공 시에 취급 부주의로 인하여 손쉽게 파손될 뿐만 아니라 인화성·발화성이 매우 강하여 화재에 무방비한 상태로 놓이게 되는 치명적인 단점이 있다.
이와 같이 다양한 산업 분야에 사용되고 있는 스티로폼은 자연 상태에서 잘 썩지 않아서 주로 소각 처분되는데, 이 과정에서 발암물질로 알려진 다이옥신 등 환경오염의 원인이 되는 유해가스가 발생한다. 그래서 폐스티로폼의 재활용률을 높이려는 노력이 다방면으로 시도되고 있으나, 폐스티로폼은 부피가 매우 커서 이를 수거 및 운송하는데 많은 비용이 소요되는 어려움이 있다. 이러한 사회적 요구에 따라 폐스티로폼의 용적을 줄이고 재활용 효율을 향상시키기 위한 감용화 기술들이 개발되고 있다.
국내에서 유통되고 있는 백색 스티로폼은 약 95% 이상이 수거되어 재활용되고 있고, 수거업체가 이를 감용하여 A, B, C 등급으로 분류하여 펠렛가공업체에 판매하며, 이를 펠렛화하여 몰딩업체에 판매하는 방식으로 유통되고 있어서, 감용기, 압출기, 사출기 등의 재활용장비 등도 동반 성장하여 기술이 상당히 진전되고 있는 실정이다.
그러나, 1995년부터 개정된 건축법에 따라 건축물에 사용되는 샌드위치 패널의 경우, 난연성 스티로폼을 사용해야 한다. 난연성 스티로폼을 제작할 때, 난연액과 팽창흑연을 폴리스틸렌 비드에 첨가하는데, 이러한 난연재가 몰딩을 사출할 때, 기포 및 함몰 등의 불량품을 유발하기 때문에 20여년간 난연성 스티로폼은 재활용 시장에서 방치되어왔다.
하지만, 최근들어 건축물의 내구연한이 도래하여 재건축하는 과정과 새로운공단 등의 팽창에 힘입어 전국적으로 난연성 스티로폼의 수요가 급증하고 있으나, 폐기 비용이 많이 소요되고, 재활용 시장에서는 난연성 스티로폼의 재활용이 어려워, 전국적인 방치 사태 혹은 환경 오염의 주범이 되고 있다.
이에, 일반 스티로폼, 난연 스티로폼 등 스티로폼의 종류에 상관없이 스티로폼을 재활용할 수 있는 새로운 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2016-0076282호(2016.06.30 공개)
본 발명에서는 건축용이나 생활용품으로 사용되었던 스티로폼 폐자재를 재활용하여 친환경적이고, 난연 특성을 갖는 건축용 블록 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 얻어진 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부 및 점증제 0.2~2.5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록에 관한 것이다.
상기 분쇄 스티로폼의 입자 크기는 1~5mm의 범위를 가질 수 있다.
상기 난연제는 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 난연제 및 탄산계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 점증제는, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 건축용 블록은, 발수제, 소포제, 분산제 및 부착증진제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 첨가제를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 입자 크기 1~5mm의 분쇄 스티로폼을 제조하는 분쇄 단계; 난연제 및 물을 혼합하여 희석된 난연제를 제조하는 희석 단계; 분쇄 스티로폼, 시멘트, 점증제 및 상기 희석된 난연제를 혼합하여 블록용 조성물을 제조하는 혼합 단계; 및 상기 블록용 조성물을 금형에 투입하고 양생한 뒤 금형에서 제거하여 건축용 블록을 제조하는 성형 단계;를 포함하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록의 제조방법에 관한 것이다.
상기 블록용 조성물은, 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부 및 점증제 0.2~2.5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 블록용 조성물은, 발수제, 소포제, 분산제 및 부착증진제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 첨가제를 추가로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법에 따르면, 건축용이나 생활용품으로 사용된 스티로폼 폐자재를 재활용할 수 있어 스티로폼 폐자재의 폐기 비용을 절감할 수 있다.
또한, 생산 공정이 간편하고, 우수한 난연 특성 및 강도를 나타내는 블록 형태로 형성되어, 튼튼하고 안전하며 손쉬운 시공이 가능하며, 시공시 비산먼지 발생이 현저히 낮아지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티로폼을 포함하는 건축용 블록을 촬영한 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명은 건축용이나 생활용품으로 사용된 스티로폼 폐자재를 재활용하여 제조된 스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스티로폼 폐자재를 재활용하여 제조된 건축용 블록은, 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 얻어진 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부 및 점증제 0.2~2.5 중량부를 포함한다.
이러한 건축용 블록은 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 얻어진 분쇄 스티로폼을 포함하여 경량으로 제조 가능하고, 스티로폼 폐자재의 폐기 비용을 절감할 수 있으며 매립지 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라 스티로폼에 의한 단열 성질이 부여되어 단열자재나 난방자재로 사용 가능하고, 난연제가 포함되어 사용시 화재 위험성을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 분쇄 스티로폼은 제품 포장용, 샌드위치 판넬과 같은 건축 자재용 외 기타 용도로 사용되는 다양한 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 얻어지는 것으로, 일반 스티로폼, 난연 스티로폼, 특수 스티로폼 등 폴리스티렌을 발포시켜 얻어진 것이라면 스티로폼의 종류나 스티로폼이 사용되었던 목적에 상관없이 사용 가능하다.
스티로폼 폐자재가 분쇄되어 얻어진 분쇄 스티로폼의 입자 크기는 지름(정확하게 구형이 아닌 경우에는, 환산 지름을 의미함)이 약 1~5mm의 범위를 가질 수 있다. 특히 입자 크기가 5mm를 초과하는 경우에는 건축용 블록의 강도가 저하될 수 있으므로, 분쇄 스티로폼의 입자크기는 최대 5mm인 것이 바람직하다.
상기 분쇄 스티로폼은, 분쇄된 각 입자 표면이 알긴산염으로 코팅된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 건축용 블록 제조시 시멘트가 경화되며 일부 수축하는 현상이 나타나는데, 이때 시멘트 성분이 수축하며 분쇄 스티로폼과의 접착력이 저하되어 표면에 존재하는 분쇄 스티로폼이 탈리되거나, 내부에 존재하는 분쇄 스티로폼과 시멘트 사이에 틈이 발생하여 건축용 블록의 강도를 저하시키는 문제가 있다.
그러나, 표면이 알긴산염으로 코팅된 분쇄 스티로폼을 사용하는 경우 시멘트 영역에 대한 코팅 스티로폼 입자의 밀착력 및 접착력이 강해지므로 상술한 문제가 방지될 수 있다.
상기 알긴산염은 알긴산 나트륨, 알긴산 칼륨, 알긴산 칼슘 및 알긴산 스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있고, 알긴산염은 중량평균 분자량 50,000~200,000g/mol인 고분자량 알긴산염을 사용하는 것이 바람직하다.
알긴산염으로 코팅된 분쇄 스티로폼은, 분쇄 스티로폼의 표면에 알긴산염 수용액을 분사 코팅하는 방식으로 제조된 것일 수 있다.
상기 난연제는 건축용 블록에 내화성을 부여하기 위해 첨가되는 것으로, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 난연제 및 탄산계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.
인계 난연제는 비팽창성 난연제로서, 적인, 포스페이트, 포스핀 옥사이드, 포스핀 옥사이드 디올, 포스파이트, 포스포네이트 등이 사용될 수 있으며, 이러한 인계 난연제는 300℃ 이하에서 화재를 극대화시키는 탄화수소(OH)와 수소(H)를 인산(H3PO4)이 흡수하여 화재 확산을 억제하고, 열기류에 의해 약해진 차열층을 비팽창성 인계 난연제가 공극을 메워 형태의 붕괴를 방지하는 방식으로 난연 기능을 수행한다.
무기 수산화계 난연제는 예를 들어 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등을 사용할 수 있으며, 500℃ 이하에서 열에 의해 물 분자를 방출하여 냉각 작용을 함으로써 단단한 차열층의 붕괴를 방지하는 작용을 한다.
붕산계 난연제는 750℃ 이하의 온도에서 작용하는데, 이후의 지속적인 화재로부터 장기간 동안 단단한 차열층을 유지할 수 있도록 하는 작용을 한다. 붕산계 난연제로는 붕산염, 붕산암모늄 등이 사용될 수 있다.
규산계 또는 탄산계 난연제는 1,000℃ 이하에서 팽창하여 차열 기능을 수행하는데, 규산계 난연제로는 규산칼륨, 규산마그네슘 등이 사용될 수 있고, 탄산계 난연제로는 탄산칼륨, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있다.
이러한 난연제는 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.5~5.6 중량부로 포함될 수 있는데, 난연제의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 난연 성능이 충분하지 않고, 5.6 중량부를 초과하는 경우에는 추가적인 난연 성능의 향상 없이 건축용 블록의 강도나 내구성을 저하시키는 문제를 초래하므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 시멘트는 본 발명의 건축용 블록의 강도 및 내구성 발현을 위해 첨가되는 것으로, 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속경 시멘트 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 포틀랜드 시멘트가 사용될 수 있다.
시멘트는 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 85~120 중량부로 포함될 수 있는데, 시멘트의 함량이 85 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 분쇄 스티로폼이 충분히 강하게 결합되지 못하여 건축용 블록에서 분쇄 스티로폼이 탈리되거나, 건축용 블록이 쉽게 깨지는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 반면, 120 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 건축용 블록 양생 과정에서 시멘트 수경화에 의해 발생하는 열에 의해 크랙이 발생할 가능성이 높아지므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 점증제는 건축용 블록을 제조 단계에서, 건축용 블록을 형성하는 블록용 조성물의 점도를 높임으로써 서로 상이한 비중을 갖는 분쇄 스티로폼, 난연제 및 시멘트를 균일하게 혼합시키고, 분산성을 유지시키기 위해 첨가된다. 또한, 점성이 있어 분쇄 스티로폼이 건축용 블록 내부에 견고하게 부착되도록 돕는 역할도 함께 수행한다.
점증제는 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.2~2.5 중량부로 포함될 수 있고, 0.2 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상술한 효과를 얻기 곤란하고, 2.5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 과도한 점성 증가에 의해 각 원료 혼합 과정에서 내부에 기포가 형성되어 결과적으로 건축용 블록의 내구성을 저하시킬 수 있기 때문에 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 점증제로 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 건축용 블록에는 첨가제가 추가로 더 포함될 수 있으며, 첨가제는 발수제, 소포제, 분산제 및 부착증진제 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
발수제는 건축용 블록에 발수성을 부여하여 건축용 블록 내부로의 수분 침투를 방지하기 위해 첨가되는 것으로 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.1~3.8 중량부로 포함될 수 있으며, 발수제의 일 예로 실리콘 레진 에멀전이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
소포제는 건축용 블록을 제조하기 위해 각 성분을 혼합하는 과정에서 발생되는 기포를 제거함으로써 건축용 블록의 내구성, 강도 및 기능성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.1~4.2 중량부로 포함될 수 있다. 소포제로는 실리콘계 소포제, 폴리에테르계 소포제 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
분산제는 각 성분을 보다 균일하게 분산시켜 건축용 블록의 전체 영역에서의 품질을 균일화시키기 위해 첨가되는 것으로, 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.1~3.5 중량부로 포함될 수 있으며, 분산제로는 알킬설포네이트, 설포네이트 오일, 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌계 등의 음이온계 또는 비이온계 분산제가 사용될 수 있다.
상기 부착증진제는 분쇄 스티로폼과 시멘트 사이의 부착력을 향상시켜 분쇄 스티로폼의 탈리를 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.4~2.3 중량부로 포함될 수 있으며, 부착증진제로는 고무 수지와 폴리에스테르 폴리올이 1:0.8~1.3의 중량비로 혼합된 혼합 조성물이 사용될 수 있다.
이때 고무 수지는 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 클로로프렌 라텍스, 스티렌 블록 코폴리머 중 어느 하나 이상일 수 있다.
폴리에스테르 폴리올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 3-메틸펜탄디올, 헥산디올, 비스옥시메틸시클로헥산 등의 글리콜 성분과 아디프산, 테레프탈산, 이소프탈산 등의 산 성분을 중합하여 제조된 것일 수 있다. 특히, 폴리에스테르 폴리올로 중량평균분자량 1,000~10,000g/mol인 것을 사용하는 경우, 부착증진제에 의한 추가적인 발수성 증진 및 내구성 증진 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는 스티로폼을 포함하는 건축용 블록의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 제조방법은, 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 입자 크기 1~5mm의 분쇄 스티로폼을 제조하는 분쇄 단계; 난연제 및 물을 혼합하여 희석된 난연제를 제조하는 희석 단계; 분쇄 스티로폼, 시멘트, 점증제 및 상기 희석된 난연제를 혼합하여 블록용 조성물을 제조하는 혼합 단계; 및 상기 블록용 조성물을 금형에 투입하고 양생한 뒤 금형에서 제거하여 건축용 블록을 제조하는 성형 단계;를 포함한다.
상기 분쇄 단계는 분쇄 장비를 이용하여 스티로폼 폐자재를 입자상으로 분쇄하는 단계로, 스티로폼 폐자재의 입자 크기가 1~5mm의 범위로 형성된다면, 본 단계에서 사용되는 분쇄 장비의 종류는 크게 제한되지 않는다.
상기 희석 단계는 난연제를 물에 희석하는 단계로, 난연제가 희석되어 사용됨으로써 건축용 블록 전체 영역에 균일하게 분포될 수 있다.
상기 혼합 단계는 각 원료 성분을 혼합하여 블록용 조성물을 제조하는 단계로, 블록용 조성물이, 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부 및 점증제 0.2~2.5 중량부를 포함하도록 혼합될 수 있다. 또한 필요에 따라 발수제, 소포제, 분산제 및 부착증진제 중 적어도 어느 하나 이상의 첨가제가 추가로 더 혼합될 수 있다.
이때 블록용 조성물에 포함되는 각 성분은 앞서 본 발명의 일 실시예에서 살펴본 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
혼합 단계에서 각 성분을 균일하게 혼합하기 위한 교반이 이루어지는데, 교반은 200~390 RPM의 속도로 수행될 수 있으며, 이 범위를 벗어나는 경우에는 균일한 혼합이 충분히 이루어지지 않거나, 과도한 교반에 의한 기포가 생성되는 문제가 있으므로, 상술한 회전속도로 교반이 수행되는 것이 바람직하다.
상기 성형 단계는, 앞서 제조된 블록용 조성물을 금형에 투입하고 양생하여 블록 형태로 가공하는 단계로, 다양한 재질 및 형태의 금형이 사용될 수 있고, 양생 시간은 특별히 제한되지 않으며, 양생 방식도 건조 양생, 습윤 양생, 증기 양생, 고온 양생, 자연 양생 등 그 방법에 있어서 특별히 제한되지 않는다.
한편, 상기 분쇄 단계와 희석 단계 사이에, 분쇄 스티로폼의 표면을 알긴산염으로 코팅하는 코팅 단계;가 추가로 더 수행될 수 있으며, 구체적으로, 알긴산염을 포함하는 알긴산 수용액을 분쇄 스티로폼에 분사하고 건조함으로써 수행될 수 있다.
이를 통해 제조된 알긴산염으로 코팅된 분쇄 스티로폼은 앞서 본 발명의 일 실시예를 통해 설명한 것과 동일하며, 코팅시 알긴산염과 물을 혼합하고 교반하여 얻어진 알긴산염 수용액을 사용할 수 있으며, 알긴산염 수용액에서의 알긴산염의 농도는 0.5~2.5 %w/v인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[ 제조예 ]
먼저, 건축용 폐 스티로폼을 준비하고 입자 크기 1~5mm가 되도록 분쇄하였다.
다음으로, 물 5L와 인계 난연제 65g, 수산화 알루미늄 25g 및 규산마그네슘 10g을 혼합하여 난연제 희석액을 제조하고, 분쇄 스티로폼 100 중량부, 포틀랜드 시멘트 95 중량부, 난연제 희석액 64 중량부, 점증제인 메틸 셀룰로오스 1.5 중량부 및 첨가제로 발수제인 실리콘 레진 에멀전 0.5 중량부, 실리콘계 소포제 0.5 중량부, 분산제인 알킬벤젠설포네이트 0.5 중량부를 혼합하고 250 RPM으로 교반하여 블록용 조성물을 제조한 뒤, 이를 금형에 넣고 상온에서 28일간 양생하여 스티로폼을 포함하는 실시예 1의 건축용 블록을 제조하였다.
[ 실험예 1]
토치를 이용하여 1시간 동안 실시예 1의 건축용 블록에 불꽃이 직접 닿도록 가열하여 실시예 1의 건축용 블록의 난연성을 확인하였다.
실험 결과, 건축용 블록에 어떠한 그을음이나 연기도 발생되지 않아, 본 발명의 실시예에 따른 스티로폼이 포함된 건축용 블록은 난연성을 가짐을 확인할 수 있었으며, 1시간이상 가열 후 톱으로 잘라서 내부를 확인한 결과를 도 1에 제시하였다.
[ 실험예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 건축용 블록을 제조하되, 분쇄 스티로폼으로 알긴산염으로 코팅된 분쇄 스티로폼을 사용하여 실시예 2의 건축용 블록을 제조하고, 실시예 1과 실시예 2의 건축용 블록의 압축강도 및 흡수율을 KS F4004 기준에 의거하여 측정하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
이때, 분쇄 스티로폼의 알긴산 코팅은 농도 1.4%w/v의 알긴산 나트륨 수용액을 분쇄 스티로폼의 표면에 분사하고 상온에서 건조하여 수행하였다.
　 분쇄 스티로폼의 종류 강도(MPa) 흡수율(%)
7일 14일 28일
실시예 1 일반 6.2 7.5 9.1 8
실시예 2 알긴산염 코팅 9.8 11.4 12.8 9
상기 표 1의 실험 결과를 살펴보면, 두 시편 모두 흡수율은 유사하게 나타났으나, 실시예 2의 경우 실시예 1보다 재령일자별 강도가 현저히 향상된 것으로 나타났다. 이는, 알긴산염 코팅에 의해 분쇄 스티로폼과 경화 후 시멘트의 결합력이 향상되었기 때문에 나타난 결과로 판단된다.
따라서, 본 실험 결과로부터 표면이 알긴산염 코팅된 분쇄 스티로폼을 사용하는 경우, 건축용 블록의 강도가 향상됨을 확인할 수 있었다.
[ 실험예 3]
실시예 2와 동일한 방법으로 건축용 블록을 제조하되, 첨가제로 부착 증진제인 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스와 폴리에스테르 폴리올이 1:1 비율로 혼합된 혼합 조성물을 표 2에 기재된 함량으로 추가로 더 혼합하여 제조하고, 제조된 각 건축용 블록의 강도 및 흡수율을 실험예 2와 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 표 2에 함께 기재하였다.
이때 폴리에스테르 폴리올로는 중량평균분자량 6,000g/mol의 에틸렌글리콜과 아디프산의 중합체를 사용하였고, 표 2에서 부착증진제의 함량은 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대한 함량을 의미한다.
　 부착증진제 함량
(중량부)		 강도(MPa) 흡수율(%)
7일 14일 28일
실시예 2 - 9.8 11.4 12.8 9
실시예 3 0.2 10.0 11.5 13.0 9
실시예 4 0.6 10.4 13.1 15.2 8
실시예 5 1.5 10.6 12.7 15.5 8
실시예 6 2.1 10.2 13.3 15.5 9
실시예 7 2.5 9.5 11.0 12.5 14
상기 표 2의 실험 결과를 살펴보면, 부착증진제의 함량에 따라 강도 및 흡수율이 변화되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 4 내지 실시예 6의 경우 높은 강도 향상과 낮은 흡수율이 유지되는 것으로 나타났다.
실시예 2와 실시예 3을 함께 살펴보면 부착증진제의 함량이 적은 경우 물성 향상 효과가 발현되지 않는 것을 확인할 수 있고, 실시예 6과 실시예 7을 함께 살펴보면 부착증진제의 함량이 과도한 경우에도 오히려 강도 및 흡수율이 저하되는 결과가 나타나는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 실험 결과로부터 부착증진제를 첨가함으로써 분쇄 스티로폼과 시멘트 사이의 결합력을 향상시키기 위해, 부착증진제를 포함하는 것이 바람직하고, 부착증진제는 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여 0.4~2.3 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (8)

  1. 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 얻어진 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부, 점증제 0.2~2.5 중량부 및 부착증진제 0.6~2.1 중량부를 포함하고,
    상기 부착증진제는, 고무 수지와 폴리에스테르 폴리올이 1:0.8~1.3의 중량비로 혼합된 혼합물이며,
    상기 고무 수지는, 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 및 클로로프렌 라텍스 중 어느 하나 이상이고,
    상기 폴리에스테르 폴리올은, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 3-메틸펜탄디올, 헥산디올 또는 비스옥시메틸시클로헥산의 글리콜과 아디프산, 테레프탈산 또는 이소프탈산의 산이 중합되는 것을 특징으로 하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄 스티로폼의 입자 크기는, 지름이 1~5mm의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 난연제는, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 난연제 및 탄산계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 점증제는, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록.
  5. 삭제
  6. 스티로폼 폐자재를 분쇄하여 입자 크기 1~5mm의 분쇄 스티로폼을 제조하는 분쇄 단계;
    난연제 및 물을 혼합하여 희석된 난연제를 제조하는 희석 단계;
    분쇄 스티로폼, 시멘트, 점증제 및 상기 희석된 난연제를 혼합하여 블록용 조성물을 제조하는 혼합 단계; 및
    상기 블록용 조성물을 금형에 투입하고 양생한 뒤 금형에서 제거하여 건축용 블록을 제조하는 성형 단계;를 포함하고,
    상기 블록용 조성물은, 분쇄 스티로폼 100 중량부에 대하여, 물 30~74 중량부, 난연제 0.5~5.6 중량부, 시멘트 85~120 중량부, 점증제 0.2~2.5 중량부 및 부착증진제 0.6~2.1 중량부를 포함하고,
    상기 부착증진제는, 고무 수지와 폴리에스테르 폴리올이 1:0.8~1.3의 중량비로 혼합된 혼합물이며,
    상기 고무 수지는, 천연 고무 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스 및 클로로프렌 라텍스 중 어느 하나 이상이고,
    상기 폴리에스테르 폴리올은, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 3-메틸펜탄디올, 헥산디올 또는 비스옥시메틸시클로헥산의 글리콜과 아디프산, 테레프탈산 또는 이소프탈산의 산이 중합되는 것을 특징으로 하는, 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록의 제조방법.

  7. 삭제
  8. 삭제
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