KR102466563B1 - 숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법 및 이에 의해 제작된 발포 부력체 - Google Patents

숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법 및 이에 의해 제작된 발포 부력체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법 및 이에 의해 제작된 발포 부력체에 관한 것으로서, 표면에 내구성 강화를 위한 숏크리트 조성물이 코팅된 구조를 이루고 있기 때문에 외부 충격으로 인한 변형 내지는 파손 발생이 방지됨과 함께 이로 인한 환경오염 발생을 방지하는 효과를 나타낸다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 제조방법은, 합성수지 재료에 발포제를 투입하여 일정 형상의 부력체를 성형하는 부력체 발포 성형단계와; 상기 발포 부력체의 표면에 섬유 보강재가 혼합된 숏크리트 조성물을 분사하는 숏크리트 분사단계와; 상기 발포 부력체 표면에 분사된 숏크리트 조성물을 양생하여 숏크리트 코팅층을 형성시키는 양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법 및 이에 의해 제작된 발포 부력체{Method for producing shotcrete-coated foam buoyancy body and foam buoyancy body manufactured thereby}
본 발명은 발포 부력체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발포 부력체의 표면에 시멘트 몰탈 성분의 숏크리트를 분사하여 코팅층을 전체적으로 균일한 두께로 형성시키는 숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법 및 이에 의해 제작된 발포 부력체에 관한 것이다.
일반적으로, 부력체는 연안 바다의 양식시설에서 부력에 의해 부유되면서 그물망이나 성장판 등이 연결되거나 부표의 기능을 수행하게 되는 것으로, 구형이나 원통형, 사각형 등과 같은 다양한 형상 및 모양을 이루게 된다.
이러한 부력체는 주로 고무나 합성수지 재료를 발포 성형에 의해 제작이 이루어지는 것으로, 대표적으로는 폴리에틸렌을 발포시킨 EPE(Expanded Polyethylene, 발포폴리에틸렌), 폴리프로필렌을 발포시킨 EPP(Expanded Polypropylene, 발포폴리프로필렌), 폴리스티렌을 발포시킨 EPS(Expanded Polystyrene) 등을 예로 들을 수 있다.
상기의 재료들은 발포 성형시 내부에 다공질의 기포에 의한 작은 공기구멍이 형성되어 있어서 일정한 부피에 비하여 무게가 아주 가벼워서 큰 부력을 얻을 수 있는 특징을 갖는다.
그러나, 종래 발포 부력체는 대부분 고무나 고분자화합물인 각종의 플라스틱 재료를 기반으로 한 유기화합물이기 때문에 수면 위에서 햇빛의 강한 자외선에 의한 부식과 열화에 의한 손상이 비교적 빠르게 진행되며, 더구나 해양의 바다에서는 바닷물의 염분에 의한 부식이 더해져서 부력체로서의 사용수명이 길지 못하고 특히나 열화와 부식에 의한 환경오염물질인 미세플라스틱이 밖으로 용출되어 물속으로 분산되는 등의 환경오염의 문제가 발생하게 된다.
또한, 발포 부력체는 표면 강도가 약하여 스펀지처럼 외부 충격에 의해 쉽게 변형이나 파손이 발생되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록 제1880951호(2018.07.17.등록) 대한민국 실용공개 제2017-2519호(2017.07.11.공개) 대한민국 특허등록 제2011439호(2019.08.09. 등록) 대한민국 특허등록 제1646095호(2016.08.01.등록)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 발포 부력체의 표면 강도를 강화할 수 있는 코팅 기술을 제공함으로써 외부 충격으로 인한 파손 내지는 변형 발생을 방지함과 함께 환경오염의 문제가 해결될 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 발포 부력체 제조방법은, 합성수지 재료에 발포제를 투입하여 일정 형상의 발포 부력체를 성형하는 부력체 발포 성형단계와; 상기 발포 부력체의 표면에 섬유 보강재가 혼합된 숏크리트 조성물을 분사하는 숏크리트 분사단계와; 상기 발포 부력체의 표면에 분사된 숏크리트 조성물을 양생하여 숏크리트 코팅층을 형성시키는 양생단계;를 포함하고, 상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체를 관통하는 중공관 형상의 내부관통 부재를 매입 구성시키고, 상기 숏크리트 분사단계에서는 분사 전에 상기 발포 부력체의 표면에 그물 형태의 보강 망을 감싼 상태에서 숏크리트 분사가 이루어지고, 상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체의 표면을 보강 망으로 감싼 상태에서 일정 길이의 보강 부재를 상기 발포 부력체에 일정 깊이로 삽입시키거나, 상기 발포 부력체에 관통시키고, 상기 보강 부재는 막대 형상이고, 상기 보강 부재의 일단부는 상기 발포 부력체의 외측으로 돌출된 상태에서 일정 각도로 절곡되어 상기 보강 망에 접하는 절곡부 구조를 이루되, 상기 절곡부는 상기 보강 망에 접한 상태에서 상기 숏크리트 코팅층에 매립되는 것을 특징으로 한다.
또한, 합성수지 재료에 발포제를 투입하여 일정 형상의 발포 부력체를 성형하는 부력체 발포 성형단계와; 상기 발포 부력체의 표면에 섬유 보강재가 혼합된 숏크리트 조성물을 분사하는 숏크리트 분사단계와; 상기 발포 부력체의 표면에 분사된 숏크리트 조성물을 양생하여 숏크리트 코팅층을 형성시키는 양생단계;를 포함하고, 상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체를 관통하는 중공관 형상의 내부관통 부재를 매입 구성시키고, 상기 숏크리트 분사단계에서는 분사 전에 상기 발포 부력체의 표면에 그물 형태의 보강 망을 감싼 상태에서 숏크리트 분사가 이루어지고, 상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체의 표면을 보강 망으로 감싼 상태에서 일정 길이의 보강 부재를 상기 발포 부력체에 일정 깊이로 삽입시키거나, 상기 발포 부력체에 관통시키고, 상기 보강 부재는 막대 형상이고, 상기 보강 부재의 일단부는 상기 발포 부력체의 외측으로 돌출된 상태에서 상기 보강 망에 접하는 원판형상의 결착부가 일체로 구비된 구조를 이루되, 상기 결착부는 상기 보강 망에 접한 상태에서 상기 숏크리트 코팅층에 매립되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 숏크리트 조성물은 시멘트 밀크, 시멘트 페이스트, 시멘트 모르타르, 시멘트 콘크리트 중 어느 하나이며; 상기 섬유 보강재는 나일론 재질의 섬유, 폴리프로필렌 재질의 섬유, PET 재질의 섬유, 셀룰로스 재질의 섬유, 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나의 재료가 사용됨을 특징으로 한다.
삭제
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이러한 본 발명의 발포 부력체는, 표면에 내구성 강화를 위한 숏크리트 조성물이 코팅된 구조를 이루고 있기 때문에 외부 충격으로 인한 변형 내지는 파손 발생이 방지됨과 함께 이로 인한 환경오염 발생을 방지하는 효과를 나타낸다.
특히, 숏크리트 조성물에는 섬유 보강재가 혼합되어 있기 때문에 내구성 및 유연성이 향상될 수 있게 된다.
또한, 보강 망 및 보강 부재의 추가 구성을 통하여 숏크리트 코팅재의 안정적인 지지가 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발포 부력체 제작과정 순서도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발포 부력체 외관도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발포 부력체 단면 구조도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발포 부력체 일부 절개 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발포 부력체 단면 구조도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발포 부력체 단면 구조도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에서의 보강 부재 부품 형상도.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발포 부력체 단면 구조도.
도 9는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 발포 부력체 단면 구조도.
도 10은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발포 부력체 단면 구조도.
도 11은 본 발명의 응용 예에 따른 보강 부재 부품 형상도.
도 12는 본 발명의 응용 예에 따른 발포 부력체의 다양한 형상도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
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 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 숏크리트 코팅형 발포 부력체(100) 제작과정을 도 1의 순서도를 통해 살펴보면 다음과 같다.
<부력체 발포 성형>
먼저, 합성수지 재료에 발포제를 투입하여 일정 형상의 발포 부력체(10)를 성형한다.
즉, 이때에는 고무 또는 플라스틱 재료에 발포제가 첨가된 혼합성분을 성형틀에 투입하는 화학적인 방법 또는 물리적인 방법에 의해 발포 성형이 이루어지는 통상의 작업을 통해 발포형 부력체(10)가 원통 형상으로 성형이 이루어지게 된다.
<숏크리트 분사>
이후, 상기 발포 부력체(10)의 표면에 섬유 보강재가 10~30중량%로 혼합된 숏크리트 조성물을 고압으로 분사하는 분사단계가 실시된다.
이때 분사되는 숏크리트 조성물은 물과 시멘트의 기본 혼합 조성을 이루는 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트, 상기 기본 조성에 모래가 추가로 혼합되는 시멘트 모르타르, 상기 기본 조성에 모래와 자갈이 혼합되는 시멘트 콘크리트 중 어느 하나가 사용될 수 있게 되며, 이러한 숏크리트 조성물은 통상의 건축현장에서 사용되는 기술이므로 구체적인 성분조성 및 혼합비율에 대한 설명은 생략키로 한다.
한편, 본 발명에서의 숏크리트 조성물에 혼합되는 섬유 보강재는 지름 0.5~1mm로 가늘고, 길이는 3~50mm를 이루는 것으로, 나일론 재질의 섬유, 폴리프로필렌 재질의 섬유, PET 재질의 섬유, 셀룰로스 재질의 섬유, 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나가 사용됨이 바람직하다.
이러한 숏크리트 고압 분사가 이루어지게 되면 분사 압력에 의해 발포 부력체(10) 표면의 발포 공극까지 숏크리트 조성물이 침투하게 되어 효율적인 표면 부착이 이루어지게 된다.
또한, 본 발명에서의 숏크리트 분사는 건식, 습식 방식 중 습식 방식에 의한 작업이 이루어짐이 바람직하다.
삭제
<양생>
그리고, 상기 발포 부력체(10) 표면에 분사된 숏크리트 조성물을 양생하는 단계를 통해 부력체 표면에 일정 두께로 숏크리트 코팅층(20)이 형성되어지게 된다.
즉, 숏크리트 조성물의 경화작용을 충분히 발휘하도록 일정 온도에서 건조 및 자연양생, 촉진양생 등의 과정을 실시하는 양생단계를 거쳐야만 소정의 강도와 유연성을 가지는 숏크리트 코팅층(20)이 도 2 및 도 3에서와같이 발포 부력체(10) 표면에 코팅된 구조를 이루는 숏크리트 코팅 발포 부력체(100)의 제조가 이루게 된다.
따라서, 본 발명의 발포 부력체는 표면에 내구성 강화를 위한 숏크리트 조성물이 코팅된 구조를 이루고 있기 때문에 외부 충격으로 인한 변형 내지는 파손, 부식 발생이 방지되어 제품의 품질 신뢰성이 향상됨과 함께 이로 인한 환경오염 발생을 방지하는 효과를 나타낸다.
특히, 숏크리트 조성물에는 섬유 보강재가 혼합되어 있기 때문에 코팅층의 내구성 및 유연성이 향상될 수 있게 된다.
한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발포 부력체 구조를 나타낸 것으로서, 숏크리트 분사단계에서는 분사 전에 발포 성형된 발포 부력체(10) 표면에 그물 형태의 보강 망(30)을 감싼 상태에서 숏크리트 분사가 이루어짐으로써 숏크리트 코팅층(20) 내부에 보강 망(30)이 구비된 구조를 이루게 된다.
이때, 보강 망(30)은 금속재 또는 천연, 합성수지(나일론, 플라스틱 등)재질로 이루어질 수 있다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 보강 망(30)의 구성으로 인해 숏크리트 코팅층(20)의 결합력 및 부착력을 향상시킬 수 있게 됨과 함께 유연성이 증대되는 이점을 나타내게 된다.
또한, 도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발포 부력체 단면구조를 나타낸 것으로서, 금속 또는 합성수지 재질로 제작이 이루어지는 가운데 일정 길이를 이루는 다수의 보강 부재(40)를 발포 부력체(10) 내부에 일정간격 및 일정 깊이로 삽입시킨 것을 확인할 수 있다.
이때, 보강 부재(40)는 도 7에서와 같이 일단부는 외측으로 돌출된 상태에서 일정각도(직각, 예각, 둔각)으로 절곡된 절곡부(41) 구조를 이루거나 또는 일단부는 외측으로 돌출된 상태에서 원판형상의 결착부(42)가 일체로 구비된 구조를 이루게 된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 일정 깊이로 삽입된 보강 부재(40)로 인해 숏크리트 코팅층(20)에 대한 부력체(10)와의 결합력 및 부착력이 강화될 수 있게 된다.
특히, 절곡부(41) 또는 결착부(42) 구조로 인해 숏크리트 코팅층(20)과의 결합력이 증대되어질 수 있게 되어 보다 안정적인 결합상태가 유지될 수 있는 이점을 나타낸다.
또한, 도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 부력체 단면 구조를 나타낸 것으로서, 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 발포 부력체(10) 표면을 보강 망(30)으로 감싼 상태에서 일정 길이의 보강 부재(40)가 발포 부력체(10)를 관통되어지게 된다. 이때, 보강 부재의 양단부에는 절곡부(41) 또는 결착부(42)가 구비됨이 바람직하다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 보강 부재(40)가 부력체(10)를 관통하는 형태로 결합이 이루어지게 됨으로써 내구성을 더욱 향상시킴과 함께, 보강 부재(40)의 양단부가 외부로 돌출된 상태에서 절곡부(41) 또는 결착부(42) 구조를 이루게 되어 숏크리트 코팅층(20)과의 결합력을 증대시키는 효과를 나타내게 된다.
또한, 도 9는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 부력체 단면 구조를 나타낸 것으로서, 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 발포 부력체(10) 표면을 보강 망(30)으로 감싼 상태에서 일정 길이의 보강 부재(40)가 부력체(10)를 삽입 또는 관통된다. 이때, 상기 보강 부재(40)의 외측 돌출 부위인 일단부 또는 양단부에는 나사산(도면 부호 미표시)이 형성되어 연결 기능을 위한 너트(43)의 나사체결이 이루어지게 된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 보강 부재(40)가 발포 부력체(10)를 관통하는 형태로 결합이 이루어지게 됨으로써 내구성을 더욱 향상시킴과 함께, 단부에서 너트(43)의 나사 체결구조를 이용하여 다른 장치들과의 연결 결합이 가능한 이점을 나타내게 된다. 이를 위해서는 너트(43)가 일정 길이를 이루는 장너트 구조를 이룸이 바람직하다.
또한, 도 10은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 부력체 단면 구조를 나타낸 것으로서, 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 발포 부력체(10)에 중공관 형상의 내부관통 부재(50)를 1개소 또는 다수의 개소에 매입 구성시키게 된다.
이와 같은 구성을 이루게 되면, 내부관통 부재(50)로 인해 형성된 관통공 내부로 철선이나 길이가 긴 장볼트 등의 연결수단을 관통 삽입함으로써 2개 이상의 발포 부력체(10)를 상호 연결시킬 수 있게 된다.
이러한 연결 기능을 통한 발포 부력체(10)의 연결 사용이 이루어질 수 있게 되어 보다 안정적인 부력상태가 유지될 수 있는 이점을 나타낸다.
한편, 도 11은 본 발명의 응용 예에 따른 보강 부재(40) 구조를 나타낸 것으로서, 발포 부력체(10)에 삽입이 이루어지는 보강 부재(40)는 일측이 개방된 "ㄷ" 또는 "U"형상을 이룰 수 있게 된다.
이때, 보강 부재(40)는 개방부위가 발포 부력체(10) 내부에 일정 깊이로 삽입되거나, 또는 관통하여 단부가 외부로 노출된 상태에서 노출 부위에 나사산을 형성하여 너트의 체결이 이루어지는 구조를 이룰 수 있다.
또한, 노출된 단부를 일정 각도로 절곡하여 이탈이 방지되도록 할 수도 있다.
그리고 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 발포 부력체 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
예를 들면, 상기 실시 예에서는 발포 부력체가 원통 형상을 이루는 것으로 설명 및 도시되었으나, 필요에 따라서는 도 12에서와같이 구형 또는 사각형상으로 성형 제작이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 보강 부재의 길이 및 형상 또한 다양한 모양으로 구성되어질 수 있게 된다.
따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
10 : 발포 부력체 20 : 숏크리트 코팅층
30 : 보강 망 40 : 보강 부재
50 : 내부관통 부재 100 : 숏크리트 코팅 발포 부력체

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 합성수지 재료에 발포제를 투입하여 일정 형상의 발포 부력체를 성형하는 부력체 발포 성형단계와;
    상기 발포 부력체의 표면에 섬유 보강재가 혼합된 숏크리트 조성물을 분사하는 숏크리트 분사단계와;
    상기 발포 부력체의 표면에 분사된 숏크리트 조성물을 양생하여 숏크리트 코팅층을 형성시키는 양생단계;
    를 포함하고,
    상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체를 관통하는 중공관 형상의 내부관통 부재를 매입 구성시키고,
    상기 숏크리트 분사단계에서는 분사 전에 상기 발포 부력체의 표면에 그물 형태의 보강 망을 감싼 상태에서 숏크리트 분사가 이루어지고,
    상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체의 표면을 보강 망으로 감싼 상태에서 일정 길이의 보강 부재를 상기 발포 부력체에 일정 깊이로 삽입시키거나, 상기 발포 부력체에 관통시키고,
    상기 보강 부재는 막대 형상이고, 상기 보강 부재의 일단부는 상기 발포 부력체의 외측으로 돌출된 상태에서 일정 각도로 절곡되어 상기 보강 망에 접하는 절곡부 구조를 이루되,
    상기 절곡부는 상기 보강 망에 접한 상태에서 상기 숏크리트 코팅층에 매립되는 것을 특징으로 하는 숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법.
  5. 합성수지 재료에 발포제를 투입하여 일정 형상의 발포 부력체를 성형하는 부력체 발포 성형단계와;
    상기 발포 부력체의 표면에 섬유 보강재가 혼합된 숏크리트 조성물을 분사하는 숏크리트 분사단계와;
    상기 발포 부력체의 표면에 분사된 숏크리트 조성물을 양생하여 숏크리트 코팅층을 형성시키는 양생단계;
    를 포함하고,
    상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체를 관통하는 중공관 형상의 내부관통 부재를 매입 구성시키고,
    상기 숏크리트 분사단계에서는 분사 전에 상기 발포 부력체의 표면에 그물 형태의 보강 망을 감싼 상태에서 숏크리트 분사가 이루어지고,
    상기 부력체 발포 성형단계에서는 성형이 이루어진 상기 발포 부력체의 표면을 보강 망으로 감싼 상태에서 일정 길이의 보강 부재를 상기 발포 부력체에 일정 깊이로 삽입시키거나, 상기 발포 부력체에 관통시키고,
    상기 보강 부재는 막대 형상이고, 상기 보강 부재의 일단부는 상기 발포 부력체의 외측으로 돌출된 상태에서 상기 보강 망에 접하는 원판형상의 결착부가 일체로 구비된 구조를 이루되,
    상기 결착부는 상기 보강 망에 접한 상태에서 상기 숏크리트 코팅층에 매립되는 것을 특징으로 하는 숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 숏크리트 조성물은 시멘트 밀크, 시멘트 페이스트, 시멘트 모르타르, 시멘트 콘크리트 중 어느 하나이며;
    상기 섬유 보강재는 나일론 재질의 섬유, 폴리프로필렌 재질의 섬유, PET 재질의 섬유, 셀룰로스 재질의 섬유, 유리섬유, 탄소섬유 중 어느 하나의 재료가 사용됨을 특징으로 하는 숏크리트 코팅형 발포 부력체 제작방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 4 또는 청구항 5의 제작방법에 의해 제작된 것을 특징으로 하는 숏크리트 코팅형 발포 부력체.
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