KR102580145B1 - 벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 벽돌 재료로서 토양(예를 들어, 황토, 점토, 고령토 및/또는 준설토 등)이나 슬러지(sludge) 등을 베이스 재료로 사용하되, 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하여, 적어도 강도가 향상된 벽돌 및 그 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은, 벽돌 재료를 압출하며, 이송 스크류(140)가 설치된 압출기 본체(120)와, 상기 압출기 본체(120)의 일측에 형성된 압출부(160)를 포함하는 압출기(100); 상기 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)을 공급받아 성형체(F)로 성형하는 성형틀(200); 상기 압출부(160)로부터 성형틀(200)로 공급되는 압출물(P)에 부하를 가하여, 상기 압출물(P)의 밀도를 증가시키는 부하수단(300); 및 상기 성형틀(200)로부터 토출되는 성형체(F)를 절단하는 절단기(400)를 포함하는 벽돌 제조장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 벽돌을 구성하는 베이스 재료 입자 간이 고화제를 통해 견고하게 결집되어, 적어도 강도가 향상된다. 또한, 본 발명에 따르면, 벽돌을 압출식의 연속공정으로 제조할 수 있고, 이와 함께 치밀한 조직을 가지는 고강도(고밀도)의 벽돌을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벽돌 재료로서 토양(예를 들어, 황토, 점토, 고령토 및/또는 준설토 등)이나 슬러지(sludge) 등을 베이스 재료로 사용하되, 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하여, 적어도 강도가 향상된 벽돌 및 그 제조방법, 그리고 압출식의 연속적인 공정으로 고강도의 벽돌을 제조할 수 있는 벽돌 제조장치에 관한 것이다.
벽돌은 건물의 벽체 축조에 많이 사용되고 있다. 일부 내화 벽돌의 경우에는 보일러, 용광로, 전기로 및 원자로 등의 축조에 사용되고 있다. 일반적으로, 벽돌은 모래, 시멘트 및 토양(soil)(예를 들어 황토, 점토 및 고령토 등) 등을 재료로 사용하여 제조하고 있으며, 최근에는 황토나 점토 등을 주성분으로 한 흙벽돌이 선호되고 있다.
또한, 자원의 재활용 측면에서 슬러지(sludge)나 준설토 등을 벽돌 재료로 사용하는 기술이 제안되고 있다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-0949932호에는 하수/폐수 시설에서 발생된 슬러지를 이용한 경량벽돌 제조방법이 제안되어 있으며, 한국 등록특허 제10-1002547호에는 준설토 및 슬러지를 재활용한 점토 벽돌 및 이의 제조방법이 제안되어 있다. 그러나 종래의 흙벽돌(황토, 점토)이나 재활용 벽돌(슬러지, 준설토)은, 적어도 벽돌을 구성하는 재료 입자 간의 결집력이 약하여 강도가 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 벽돌은 그 제조방법에 따라 가압식과 압출식으로 구분할 수 있다.
가압식은 일정한 형상과 크기를 가지는 성형틀에 벽돌 재료를 투입하고, 유압 프레스를 통해 가압(프레스 압착)하는 방법으로 진행된다. 가압식은 높은 강도(압축강도 등)를 가지는 벽돌을 제조할 수 있으나, 이는 압출식에 비하여 생산성이 낮다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-1302069호 및 한국 등록실용신안 제20-0228809호 등에는 가압식과 관련한 벽돌 제조장치가 제시되어 있다.
압출식은 벽돌 재료를 압출 성형기(또는, '토련기'라고도 함)에 투입하여 연속적으로 압출 성형하면서 일정 크기로 절단하는 방법으로 진행된다. 압출식은 연속적인 공정으로 진행되어 가압식에 비해 생산성이 높은 장점이 있다. 구체적으로, 압출식은 점성의 벽돌 재료(예를 들어, 황토나 점토 등의 반죽물)를 이송 스크류(screw)가 설치된 압출기에 투입한 후, 이송 스크류의 구동에 의해 재료가 밀려 일정한 형상을 갖는 압출부(또는 성형틀)를 통과되도록 하여 재료를 압출 성형하고, 이후 절단기를 통해 절단하는 방법으로 진행하여 일정한 형상을 가지는 벽돌을 연속식으로 제조한다. 이때, 상기 압출부(또는 성형틀)는 압출기 본체보다 작은 규격을 가지며, 이러한 압출부(또는 성형틀)의 규격에 의해 벽돌의 형상과 크기(두께와 폭)가 결정된다. 예를 들어, 한국 등록특허 제10-0298634호, 한국 등록특허 제10-1131687호 및 한국 등록특허 제10-1743180호 등에는 압출식과 관련한 벽돌 제조장치가 제시되어 있다.
그러나 종래에 기술에 따른 압출식의 벽돌 제조방법은 가압식에 비해 생산성은 높으나, 이는 벽돌의 조직 밀도(원료 입자의 치밀도)가 낮은 단점이 있다. 이에 따라 벽돌의 강도가 약하고, 경우에 따라서는 건조 과정에서 뒤틀림 등이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 벽돌은 그 사용 목적 및 적용 용도에 따라 일반 규격보다 큰 크기의 벽돌이 요구될 수 있는데, 종래의 경우에는 압출부(또는 성형틀)의 내경(규격)에 의해 벽돌의 크기가 결정(제약)되고 있다. 즉, 종래의 벽돌 제조기술은 압출부(또는 성형틀)의 내경보다 크게 확장할 수 있는 기술적 수단을 강구하지 못하여, 압출부(또는 성형틀)의 내경으로 한정되고 벽돌 크기(폭이나 두께)의 가변이 어려운 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 벽돌을 구성하는 재료 입자 간이 견고하게 결집(결착)되어, 적어도 강도가 향상된 벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 벽돌을 압출식의 연속공정으로 제조할 수 있고, 이와 함께 치밀한 조직을 가지는 고강도(고밀도)의 벽돌을 제조할 수 있는 벽돌 제조방법 및 벽돌 제조장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 치밀한 조직을 가지면서 압출부의 내경(규격)보다 큰 크기를 가지는 벽돌을 제조할 수 있는 벽돌 제조방법 및 벽돌 제조장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
베이스 재료; 및
상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하는 벽돌을 제공한다.
또한, 본 발명은,
벽돌 재료를 혼합하는 단계; 및
상기 혼합된 벽돌 재료를 성형하는 단계를 포함하고,
상기 벽돌 재료는,
베이스 재료; 및
상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하는 벽돌 제조방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은,
벽돌 재료를 혼합하는 단계;
상기 혼합된 벽돌 재료를 압출 성형하여 성형체를 형성하는 단계; 및
상기 성형체를 절단하는 단계를 포함하고,
상기 벽돌 재료는 베이스 재료; 및 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하는 벽돌 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(NaCl), 포타슘 클로라이드(KCl), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 소듐 설페이트(Na2SO4) 및 시트릭산을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 베이스 재료는 황토, 점토, 고령토, 준설토 및 슬러지 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
이에 더하여, 본 발명은,
벽돌 재료를 압출하며, 이송 스크류가 설치된 압출기 본체와, 상기 압출기 본체의 일측에 형성된 압출부를 포함하는 압출기;
상기 압출부로부터 압출되는 압출물을 공급받아 성형체로 성형하는 성형틀;
상기 압출부로부터 성형틀로 공급되는 압출물에 부하를 가하여, 상기 압출물의 밀도를 증가시키는 부하수단; 및
상기 성형틀로부터 토출되는 성형체를 절단하는 절단기를 포함하는 벽돌 제조장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 성형틀은 압출부로부터 압출되는 압출물보다 큰 종단면적(압출 방향에 수직인 단면적)의 성형체로 성형하는 확장 성형틀을 포함한다. 이때, 상기 확장 성형틀은 압출부에 결합된 확개부; 및 상기 확개부의 일측에 형성되고, 상기 압출물보다 큰 종단면적적(압출 방향에 수직인 단면적)의 성형체를 성형하는 확장 성형부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 부하수단은, 상기 압출물이 밀착되는 배플판; 및 상기 배플판을 지지하여 부하를 가하는 부하부재를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 부하수단은, 상기 부하부재를 상하로 이동시키는 승강부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 벽돌을 구성하는 베이스 재료 입자 간이 고화제를 통해 견고하게 결집되어, 적어도 강도가 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 벽돌을 압출식의 연속공정으로 제조할 수 있고, 이와 함께 치밀한 조직을 가지는 고강도(고밀도)의 벽돌을 제조할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 압출식의 연속공정으로서 치밀한 조직을 가지면서 압출부보다 큰 크기를 가지는 벽돌을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 측면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도로서, 벽돌 제조장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면(성형 라인에 부하수단이 설치된 모습)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도로서, 벽돌 제조장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면(성형 라인에서 부하수단이 제거된 모습)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 것으로서, 부하수단이 설치된 모습의 평면 구성도이다.
도 7은 본 발명과의 비교를 위한 비교예로서, 부하수단이 없는 경우를 보인 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도로서, 벽돌 제조장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면(성형 라인에 부하수단이 설치된 모습)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도로서, 벽돌 제조장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면(성형 라인에서 부하수단이 제거된 모습)이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 것으로서, 부하수단이 설치된 모습의 평면 구성도이다.
도 7은 본 발명과의 비교를 위한 비교예로서, 부하수단이 없는 경우를 보인 평면 구성도이다.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "제1", "제2", "일측" 및 "타측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명은, 제1형태에 따라서 벽돌을 구성하는 재료 입자 간이 고화제에 의해 견고하게 결집(결착)되어, 적어도 강도가 향상된 고강도의 벽돌을 제공한다. 본 발명은, 제2형태에 따라서 상기 고강도의 벽돌을 제조하기 위한 벽돌 제조방법을 제공한다. 본 발명은, 제3형태에 따라서 벽돌을 압출식의 연속적인 공정으로 치밀한 조직(고강도/고밀도)을 갖도록 제조할 수 있는 벽돌 제조장치를 제공한다. 본 발명은, 제4형태에 따라서 상기 본 발명의 벽돌 제조장치를 통해 제조된 벽돌을 제공한다. 또한, 본 발명은, 제5형태에 따라서 상기 본 발명의 벽돌 제조장치를 이용하는 벽돌 제조방법, 및 이를 통해 제조된 벽돌을 제공한다.
본 발명에 따른 벽돌은 베이스 재료; 및 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 벽돌은, 벽돌을 구성하는 벽돌 재료로서 베이스 재료(주성분)와, 상기 베이스 재료(주성분)을 고화시키는 고화제를 유효성분으로 포함한다. 본 발명에 따른 벽돌은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 가압식(사출 성형) 및/또는 압출식(압출 성형) 등의 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 벽돌은 베이스 재료와 고화제를 유효성분으로 포함하는 성형체인 것이면 여기에 포함한다. 본 발명에서, 벽돌의 규격(가로(폭) x 세로(두께) x 길이) 및 형상 등은 특별히 제한되지 않으며, 본 발명에 따른 벽돌은 다양한 크기 및 형상 등을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 벽돌은 통상의 일반 벽돌과 동일한 규격 및/또는 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 벽돌은 통상의 일반 벽돌보다 규격이 큰 블록(block); 통상의 일반 벽돌보다 다소 납작하고 면적(가로 x 세로)이 넓은 패널(panel)이나 보드(board); 및 통상의 일반 벽돌보다 길이가 긴 바(bar) 등의 성형체를 포함한다.
본 발명에 따른 벽돌 제조방법은, 본 발명의 제1실시형태에 따라서, 벽돌 재료를 혼합하는 혼합 단계; 및 상기 혼합된 벽돌 재료를 성형하는 성형 단계를 포함한다. 여기서, 상기 성형 단계에서의 성형은, 예를 들어 가압 성형(사출 형성) 및/또는 압출 성형 등으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 벽돌 제조방법은, 본 발명의 제2실시형태에 따라서, 벽돌 재료를 혼합하는 혼합 단계; 상기 혼합된 벽돌 재료를 압출 성형하여 성형체를 형성하는 성형 단계; 및 상기 성형체를 절단하는 절단 단계를 포함한다. 본 발명의 제조방법에서, 상기 벽돌 재료는 베이스 재료; 및 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 벽돌 제조장치의 실시예를 설명하면서 본 발명에 따른 벽돌 및 벽돌 제조방법의 실시예를 함께 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 첨부된 도면에서, 각 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 표시된 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 측면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 평면 구성도이다. 그리고 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 측면 구성도로서, 벽돌 제조장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽돌 제조장치의 요부를 보인 평면 구성도로서 부하수단이 설치된 모습을 보인 것이고, 도 7은 본 발명(도 6)과의 비교를 위한 비교예로서, 부하수단이 없는 경우를 보인 것이다.
본 발명자들은 이하에서 설명되는 본 발명에 따른 벽돌 제조장치의 주요 구성요소에 대해 한국 특허출원 제10-2022-0064312호(출원일자 : 2022년 05월 25일 / 발명의 명칭 : 벽돌 제조장치)에 제안하였다. 본 발명은 상기 선출원에 기재된 내용을 참고적으로 포함한다.
본 발명에 따른 벽돌 제조장치는, 일실시예에 따라서 벽돌 재료를 성형틀(200) 쪽으로 압출하는 압출기(100)와; 상기 압출기(100)로부터 압출되는 압출물(P)을 공급받아 성형체(F)로 성형하는 성형틀(200)과; 상기 압출부(160)로부터 성형틀(200)로 공급되는 압출물(P)에 부하(load)를 가하여, 상기 압출물(P)의 밀도를 증가시키는 부하수단(300)과; 상기 성형틀(200)로부터 토출되는 성형체(F)를 절단하는 절단기(400)를 포함한다. 본 발명에 따른 벽돌 제조장치는, 다른 실시예에 따라서 벽돌 재료를 혼합하기 위한 혼합기(20)(예를 들어, 혼수혼련기), 및/또는 성형체(F)를 이송하기 위한 이송 컨베이어(30) 등을 더 포함할 수 있다. 각 구성요소의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서, 벽돌 재료는 베이스 재료와 고화제를 포함한다.
상기 베이스 재료는, 벽돌의 재료로 사용할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 베이스 재료는, 예를 들어 모래, 시멘트, 토양(soil) 및 슬러지(sludge) 등의 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 상기 토양은, 예를 들어 황토, 점토, 고령토 및 준설토 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 베이스 재료는 일라이트, 게르마늄, 운모, 백반석, 옥, 자수정 및 숯 등으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 베이스 재료는, 예를 들어 콘크리트(모래와 시멘트의 혼합), 토양(황토, 점토, 고령토 및/또는 준설토 등) 및 슬러지 등으로부터 선택된 하나 이상을 주성분으로 하고, 여기에 일라이트, 게르마늄, 운모, 백반석, 옥, 자수정 및 숯 등으로부터 선택된 하나 이상을 부가성분으로 더 포함할 수 있다.
상기 준설토는 강, 하천, 저수지 및 해안 등의 바닥이나 주위에 침적된 것으로서, 이는 채취 후 건조 및 분쇄하여 사용할 수 있다. 상기 슬러지는 정수장 슬러지, 하·폐수처리장 슬러지, 제지 슬러지 및/또는 분뇨처리장 슬러지 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 슬러지는, 예를 들어 고형분 중 무기물 함량이 40중량% 이상인 무기성 슬러지를 사용할 수 있으며, 일례를 들어 정수장 슬러지를 탈수 및 건조시킨 후, 분쇄하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 벽돌 재료는 토양(황토, 점토, 고령토 및/또는 준설토 등) 및 슬러지 등의 입자로부터 선택된 하나 이상의 베이스 재료와, 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함할 수 있다. 이때, 상기 베이스 재료는, 예를 들어 20 ~ 1,000 mesh(메쉬)의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있으며, 구체적인 예를 들어 50 ~ 500 mesh의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있다. 이러한 베이스 재료는 벽돌 재료 전체 중량 기준(고형분 기준)으로, 예를 들어 70 ~ 98중량%, 75 ~ 96중량%, 또는 80 ~ 95중량%로 포함될 수 있다.
상기 고화제는 베이스 재료의 입자 간을 결집(결착)시키는 것으로부터 선택된다. 상기 고화제에 의해 베이스 재료의 입자들이 견고하게 결집(결착)되어, 적어도 강도가 향상된 고화 벽돌이 제조된다. 이러한 고화제는 벽돌 재료 전체 중량 기준(고형분 기준)으로, 예를 들어 0.1 ~ 12중량%, 0.2 ~ 10중량%, 또는 0.5 ~ 8중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 고화제는 소듐 실리케이트(Sodium silicate)(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(Sodium chloride)(NaCl), 포타슘 클로라이드(Potassium chloride)(KCl), 칼슘 클로라이드(Calcium chloride)(CaCl2), 소듐 설페이트(Sodium sulfate)(Na2SO4) 및 시트릭산(Citric acid)을 포함한다. 상기 고화제는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 소듐 실리케이트(Na2SiO3) 100중량부에 대하여 소듐 클로라이드(NaCl) 10 ~ 30중량부, 포타슘 클로라이드(KCl) 15 ~ 40중량부, 칼슘 클로라이드(CaCl2) 10 ~ 30중량부, 소듐 설페이트(Na2SO4) 2 ~ 8중량부 및 시트릭산 1 ~ 6중량부를 포함하는 혼합 조성을 가지는 것을 유용하게 사용할 수 있다. 이러한 성분과 함량으로 구성된 고화제는 황토 등의 베이스 재료 입자 간을 견고하게 결집(고화)시켜 인체와의 접촉 시 황토 등의 묻어 나옴을 방지하고, 벽돌의 표면 경도 및 강도(압축강도, 인장강도, 파단강도 및 휨강도 등) 등을 개선한다. 본 발명에 따른 벽돌은 위와 같은 고화제를 포함하여, 예를 들어 32 MPa 이상의 압축 강도, 또는 35 MPa 이상의 압축 강도를 가질 수 있다.
또한, 상기 고화제는 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기와 같은 소듐 실리케이트(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(NaCl), 포타슘 클로라이드(KCl), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 소듐 설페이트(Na2SO4) 및 시트릭산을 유효성분으로 포함하되, 이에 더하여 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 미량의 코발트(Co) 화합물, 인(P) 화합물, 바륨(Ba) 화합물, 규소(Si) 화합물, 불소(F) 화합물 및/또는 염기성 화합물(NaOH 등) 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 기타 첨가제는 상기 소듐 실리케이트(Na2SiO3) 100중량부에 대하여, 예를 들어 각각 0.005 ~ 2중량부 범위 이내에서 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 벽돌 재료는 위와 같은 베이스 재료와 고화제를 유효성분으로 포함하되, 여기에 강도 보강을 위한 보강재를 더 포함할 수 있다. 상기 보강재는 섬유재 및 시멘트 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 섬유재는 펄프, 직물 및/또는 부직포 등의 분쇄물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 벽돌 재료는, 경우에 따라서 반죽을 위한 적정량의 물 및/또는 색상 구현을 위한 색상물질(안료) 등을 더 포함할 수 있다.
상기 벽돌 재료는, 본 발명의 구체적인 실시예에 따라서, 토양(황토, 점토, 고령토 및/또는 준설토 등) 및 슬러지 등의 입자로부터 선택된 하나 이상의 베이스 재료와, 상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제와, 결합 강도의 보강을 위한 시멘트를 포함할 수 있다. 이때, 상기 벽돌 재료는 베이스 재료, 고화제 및 시멘트의 혼합 100을 기준(고형분 기준)으로, 예를 들어 베이스 재료 75 ~ 96중량%, 고화제 0.2 ~ 10중량% 및 시멘트 2 ~ 15중량%를 포함할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 벽돌 제조장치는 위와 같은 벽돌 재료의 균질함을 위해 벽돌 재료를 선별하기 위한 재료 선별기(10), 및/또는 벽돌 재료를 분쇄하기 위한 분쇄기(crusher)(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다. 재료 선별기(10) 및 분쇄기는 압출기(100)의 선단에 설치될 수 있다. 재료 선별기(10)는, 예를 들어 황토나 준설토 등의 토양에 포함된 돌멩이나 이물질 등을 선별(체 거름)하여 제거하는 것으로서, 이는 스크린 망을 포함하여 균일한 입자의 재료를 선별할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있다. 벽돌의 베이스 재료로서, 예를 들어 황토, 점토 및/또는 준설토 등의 토양을 사용하는 경우, 재료 선별기(10)를 이용하여 토양에 포함된 돌멩이나 이물질 등을 제거하고, 이후 롤 크러셔(Roll Crusher) 등의 분쇄기를 이용하여 토양을 분쇄한 다음, 체(sieve) 거름을 통해 균일하고 고운 입자를 취하여 사용할 수 있다.
상기 벽돌 재료는 압출기(100)로 공급된다. 벽돌 재료는 베이스 재료 및 고화제를 유효성분으로 하되, 적정량의 물이 첨가되어 압출기(100)에 의한 압출이 가능할 정도의 점성을 갖도록 혼합된다. 벽돌 재료는 압출기(100)에서 적절한 점성을 갖도록 혼합될 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 균일한 혼합을 위해 별도의 혼합기(20)에서 혼합된 후에 압출기(100)로 공급될 수 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 벽돌 제조장치는 압출기(100)의 선단에 설치된 혼합기(20)를 더 포함할 수 있다.
상기 혼합기(20)는 벽돌 재료를 혼합하여 점성의 반죽물을 생성할 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 교반기 및 혼수혼련기 등으로부터 선택된 혼합장치가 사용될 수 있다. 도 1을 참고하면, 상기 혼합기(20)는 벽돌 재료를 전진시키면서 혼련(반죽)하는 것으로서, 이는 하우징(21)의 내부에 하나 이상의 혼련기(22)가 설치된 혼수혼련기(20)를 사용할 수 있다. 상기 혼련기(22)는 회전축(22a)과, 상기 회전축(22a)의 주위에 형성된 복수의 니더(kneader)(22b)를 포함한다. 하우징(21)의 유입구(21a)로 벽돌 재료가 투입되면, 회전축(22a)의 회전에 의해 니더(22b)가 회전되며, 벽돌 재료는 니더(22b)의 회전에 의해 반죽(혼련)되면서 토출구(21b) 쪽으로 토출된다. 이때, 하우징(21)의 유입구(21a)에는 벽돌 재료로서 베이스 재료(예를 들어, 황토, 점토, 고령토 및/또는 준설토 등의 토양 입자)와 고화제액이 별도로 투입될 수 있다. 상기 고화제액은 물에 고화제를 용해시킨 것으로서, 이는 상기와 같은 성분과 함량으로 구성된 고화제를 물에 혼합한 것을 유용하게 사용할 수 있다.
상기 압출기(100)는 벽돌 재료를 성형틀(200) 쪽으로 압출하는 것으로서, 이는 통상적으로 사용되는 압출기(또는, 압출 성형기)를 사용할 수 있다. 압출기(100)는 내부 공간을 형성하는 압출기 본체(120)와, 상기 압출기 본체(120)의 내부에 설치된 이송 스크류(140)와, 상기 압출기 본체(120)의 일측(도면에서 오른쪽)에 형성된 압출부(160)를 포함한다. 또한, 압출기 본체(120)의 타측(도면에서 왼쪽)에는 벽돌 재료가 투입되는 호퍼(110)가 설치될 수 있다. 압출기 본체(120)의 내부에는 1개 또는 2개 이상의 이송 스크류(140)가 설치될 수 있으며, 도면에서는 2개의 이송 스크류(140)(도 3 참고)가 설치된 2축 압출기(100)를 예시하였다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 압출부(160)는 압출기 본체(120)의 일측에 일체로 형성되되, 이는 벽돌 조직의 치밀도를 위해 압출기 본체(120)보다 작은 내경(규격)을 가질 수 있다. 즉, 압출기 본체(120)의 일측에는 압출 방향(도면에서 오른쪽 방향)으로 종단면적(내경)이 축소된 압출부(160)가 형성될 수 있다.
본 발명에서, 「종단면적」은 압출 방향(도면에 표기된 화살표 방향)에 수직(직교)인 단면적을 의미하며, 이는 구체적으로 해당 구성요소를 압출 방향과 수직(직교)한 방향(도면에서 세로 방향)으로 절단하였을 때, 상기 절단된 면의 단면적(종방향 단면적)을 의미한다. 또한, 본 발명에서, 「내경」 및 「규격」은 해당 구성요소의 종단면(압출 방향과 수직한 방향으로 절단한 단면 - 도면에서 세로 방향으로 절단한 단면)에서 가로 길이 및 세로 길이 중에서 선택된 하나 이상의 길이(치수)를 의미한다.
상기 호퍼(110)를 통해 압출기 본체(120)로 유입된 벽돌 재료는 이송 스크류(140)의 회전에 의한 압출력으로 압출부(160)를 통해 성형틀(200) 쪽으로 압출(토출)되어 공급된다. 이때, 압출물(P)은 압출기 본체(120)보다 내경(종단면적)이 작은 압출부(160)를 통과하면서 치밀한 조직(벽돌 재료의 밀도 증가)을 갖는다. 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)은 성형틀(200)의 내부로 공급된다.
상기 성형틀(200)은 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)을 공급받아 소정 형상의 성형체(F)로 성형하여 토출한다. 압출부(160)에서 압출되는 압출물(P)과 성형틀(200)에서는 성형되는 성형체(F))는 동일한 종단면적(규격)을 가질 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따라서는 성형틀(200)에서 성형되는 성형체(F)는 압출부(160)에서 압출되는 압출물(P)보다 큰 종단면적(규격)을 가질 수 있다. 이를 위해, 상기 성형틀(200)은 본 발명의 실시예에 따라서 확장 성형틀(200)을 포함한다. 구체적으로, 상기 성형틀(200)은 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)보다 큰 종단면적(규격)의 성형체(F)로 성형하는 확장 성형틀(200)로 구성된다. 즉, 상기 확장 성형틀(200)은 성형체(F)를 압출 방향에 수직한 방향(종방향)으로 절단(종단면)하였을 때, 상기 절단된 종단면의 가로 및 세로 중에서 어느 하나 이상의 치수(규격)가 압출물(P)보다 큰 치수(규격)의 성형체(F)로 성형한다.
상기 확장 성형틀(200)은 압출 방향(도면에서 오른쪽 방향)으로 내경(종단면적)이 점차적으로 확개된 확개부(210)(도 3 참고)와, 상기 확개부(210)의 일측(도면에서 오른쪽)에 형성된 확장 성형부(220)를 포함한다. 이때, 상기 확개부(210)는 압출부(160)에 연통되게 결합되어, 상기 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)을 공급받는다. 상기 확장 성형부(220)는 그의 전체 길이 구간(L)(도 4 참고)에서 압출부(160)보다 큰 내경(종단면적)을 가지며, 이는 압출물(P)보다 큰 종단면적(규격)을 가지는 성형체(F)를 성형한다. 상기 확장 성형부(220)는, 예를 들어 직사각형 또는 정사각형 등의 종단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 확개부(210)에는 공기가 배출되는 공기 배출구멍(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 공기 배출구멍은 확개부(210)에 복수개로 형성될 수 있으며, 이는 압출물(P)의 유입 시 공기가 배출되게 하여 벽돌 조직의 치밀도를 개선(공극 최소화)할 수 있다.
상기 확장 성형틀(200)은 압출부(160)에 고정 결합된 일체 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 확장 성형틀(200)은 압출부(160)로부터 착탈(결합과 분리)이 가능하도록 결합될 수 있다. 상기 확장 성형틀(200)은, 예를 들어 플랜지(flange) 등의 조인트 부재를 통해 압출부(160)와 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 확장 성형틀(200)은 상황에 따라 내경(종단면적)이 다른 것으로 교체(즉, 확장 성형부(220)의 내경(종단면적)이 다른 것으로 교체)되어, 다양한 규격(종단면적)을 가지는 벽돌을 가변적으로 제조할 수 있다.
상기 확장 성형틀(200)은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 확장 성형부(220)의 일측(도면에서 오른쪽)에 형성된 가이드부(230)를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드부(230)는 확장 성형부(220)의 일측(도면에서 오른쪽)에 일체로 연장 형성되어 있되, 이는 상부가 개방된 구조를 가질 수 있다. 구체적인 실시예에 따라서, 상기 확장 성형틀(200)은 종단면 기준으로 확개부(210)와 확장 성형부(220)의 경우에는 상하좌우가 폐쇄된 구조로서 대략 "□"자형의 단면 형상을 가지며, 상기 가이드부(230)의 경우에는 상부가 개방된 구조로서 대략 "ㄷ"자형의 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 가이드부(230)는 벽돌 제조의 초기(최초 압출물(P)의 유입 시)에는 부하수단(300)의 설치 공간을 제공하고, 상기 부하수단(300)의 이탈 제거 후에는 확장 성형부(220)로부터 토출되는 성형체(F)를 가이드(guide)한다.
상기 부하수단(300)은 압출부(160)로부터 성형틀(200)로 공급되는 압출물(P)에 부하(load)를 가하여, 상기 압출물(P)의 밀도(g/㎤, 단위 부피당 중량)를 증가시키는 것으로서, 이러한 부하수단(300)에 의해 적어도 고밀도를 갖는다. 구체적으로, 상기 부하수단(300)에 의해 압출물(P)을 구성하는 벽돌 재료 입자(예를 들어,황토, 점도, 고령토 및/또는 준설토 등의 베이스 재료 입자)들이 성형틀(200) 내에서 밀집되어 압출물(P)의 밀도가 증가되고, 이에 따라 벽돌 조직이 더욱 치밀해져 최종적으로 얻어진 벽돌 제품은 적어도 고강도(고밀도)를 갖는다. 또한, 상기 부하수단(300)은 확장 성형틀(200)을 통해 압출물(P)보다 종단면적(규격)이 확장된 성형체(F)를 성형할 경우에 확장 성형틀(200) 내에 압출물(P)이 충만(가득 채움)되게 하여, 상기 확장된 성형체(F)의 성형이 가능하게 하면서 치밀도를 향상시킨다.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 부하수단(300)은, 압출물(P)이 밀착되는 배플판(baffle plate)(310)과, 상기 배플판(310)을 지지하여 부하를 가하는 부하부재(320)를 포함한다.
상기 배플판(310)은 성형틀(200) 내부에 설치된다. 구체적으로, 상기 배플판(310)은 확장 성형부(220)의 내부에 설치되어 확장 성형부(220)의 길이 구간(L)(도 4 참고)을 따라 좌우 방향으로 이동된다. 상기 배플판(310)은, 상기 압출물(P)이 확장 성형부(220)를 쉽게 통과하지 못하도록 방해하여 압출물(P)의 밀도를 증가시킨다. 구체적으로, 상기 배플판(310)은, 확개부(210)를 통과한 압출물(P)이 확장 성형부(220)를 쉽게 통과할 수 있는 전진력(압출력)을 방해하여, 상기 확개부(210)와 확장 성형부(220)의 내부에 압출물(P)이 충만(가득 채움)되게 하고, 이와 함께 압출물(P)의 조직 치밀도를 증가시킨다.
상기 부하부재(320)는 배플판(310)의 일측(도면에서 오른쪽)에 설치되며, 이는 배플판(310)을 지지함과 동시에 배플판(310)에 부하를 가한다. 상기 부하부재(320)는, 배플판(310)이 압출물(P)의 전진력(압출력)에 의해 쉽게 밀리지 않게 할 수 있는 부하(저항)를 가할 수 있는 것이면 좋다. 이러한 부하부재(320)는 압출물(P)의 전진력(압출력)보다 작은 부하력으로서, 압출물(P)이 배플판(310)에 밀착된 상태에서 확장 성형부(220)의 내부를 서서히 통과되게 할 수 있는 부하력을 가지는 것으로부터 선택된다. 상기 부하부재(320)는, 예를 들어 배플판(310)을 탄성적으로 지지하면서 부하를 가하는 탄성체를 사용할 수 있다. 상기 부하부재(320)는, 다른 예를 들어 전기, 유압 및/또는 압축 공기 등의 에너지원을 통해 배플판(310)에 부하를 가하는 액추에이터(actuator) 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 부하부재(320)는 유압 실린더나 공기압 실린더 등의 액추에이터로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 부하부재(320)는 배플판(310)의 일측에 1개 또는 2개 이상을 설치될 수 있다. 도면에 예시한 바와 같이, 상기 부하부재(320)는 액추에이터(예를 들어, 유압 실린더)로 구성되고, 상기 가이드부(230)의 내부 공간에 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 부하수단(300)은 부하부재(320)를 상하로 이동시키는 승강부재(340)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 상기 부하수단(300)은 승강부재(340)의 좌우 이동이 가능하게 할 수 있는 레일(rail)(350)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 부하수단(300)은 레일(350) 및/또는 승강부재(340)를 지지할 수 있는 지지부재(360)를 더 포함할 수 있다.
상기 승강부재(340)는 부하부재(320)의 상부에 설치된다. 이때, 상기 승강부재(340)의 일측(도면에서 하측)은 부하부재(320)에 연결되고, 그의 타측(도면에서 상측)은 레일(350)에 연결될 수 있다. 이러한 승강부재(340)는 부하부재(320)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 유압 실린더나 공기압 실린더 등의 액추에이터로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 레일(350)은 승강부재(340)의 상부에 설치된다. 이때, 상기 레일(350)은, 상기 승강부재(340)가 좌우로 이동되게 할 수 있는 구조를 가지는 것이면 좋다. 이때, 상기 승강부재(340)는 레일(350)을 따라 좌우 방향으로 이동된다.
따라서 상기 부하수단(300)은 승강부재(340) 및 레일(350)에 의해 상하좌우 방향으로 이동이 가능하다. 즉, 상기 배플판(310)과 부하부재(320)는 승강부재(340) 및 레일(350)에 의해 상하좌우 방향으로 이동될 수 있다. 상기 배플판(310)과 부하부재(320)는 위와 같은 상하좌우 방향으로의 이동을 통해 성형틀(200)에서 이탈 제거될 수 있다. 도 5는 배플판(310)과 부하부재(320)가 이동을 통해 성형틀(200) 내에서 제거된 후, 성형틀(200)의 상부에 위치된 모습을 보여준다.
위와 같은 벽돌 제조장치를 이용하여 벽돌을 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고하면, 압출기(100)에 벽돌 재료를 투입하여 압출한다. 앞서 언급한 바와 같이, 벽돌 재료는 혼수혼련기(20)를 통해 충분히 반죽된 후, 압출기(100)에 투입될 수 있다. 압출에 의해 압출부(160)에서는 압출물(P)이 생성되어 압출 방향(도면의 화살표 방향)으로 압출(토출)되며, 상기 압출물(P)은 확장 성형틀(200)의 확개부(210)로 공급된다. 이때, 부하수단(300)은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 확장 성형틀(200)에 설치되어 있다. 즉, 배플판(310)은 확장 성형부(220)의 일측 내부에 설치되어 있다. 보다 구체적으로, 배플판(310)은 확장 성형부(220)의 내부에 삽입 설치되어 있되, 확개부(210)와 확장 성형부(220)의 경계선에 위치되어 있다. 또한, 부하부재(320)는 가이드부(230)의 내부에 설치되어 있다.
도 4를 참조하면, 상기 확장 성형틀(200)의 내부로 압출물(P)이 계속적으로 공급되면, 확개부(210) 내부에 압출물(P)이 가득 채워지고, 압출물(P)의 전진력(압출력)에 의해 배플판(310)이 서서히 이동된다. 배플판(310)은 확장 성형부(220)의 길이 구간(L)을 따라 압출 방향(도면에서 오른쪽)으로 이동되어 확장 성형부(220)의 말단에, 즉 확장 성형부(220)와 가이드부(230)의 경계선에 위치된다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 확장 성형부(220)의 내부에는 확개부(210)을 통과한 압출물(P)이 치밀한 조직으로 충만되어 성형체(F)가 형성된다.
도 5를 참고하면, 상기 배플판(310)이 확장 성형부(220)의 말단 지점에 위치되면, 부하수단(300)을 성형 라인(압출 방향)에서 제거한다. 즉, 배플판(310)과 부하부재(320)를 확장 성형틀(200)에서 이탈시킨다. 이때, 전술한 바와 같이, 배플판(310)과 부하부재(320)는 승강부재(340) 및 레일(350)에 의해 상측으로 이동된 후, 좌측으로 이동되어 확장 성형틀(200)에서 이탈된다. 5에 도시된 바와 같이, 배플판(310)과 부하부재(320)는 확장 성형틀(200)의 성형 라인(압출 방향)에서 이탈, 제거된 후, 확장 성형틀(200)의 상부에 위치될 수 있다. 상기 부하수단(300)이 성형 라인(압출 방향)에서 이탈, 제거된 후에도 압출물(P)은 계속적으로 확장 성형부(220)로 유입되어 성형체(F)는 압출 방향(성형 라인)으로 밀려 연속적으로 생성된다. 성형체(F)는 확장 성형부(220)를 통과한 후, 가이드부(230)를 따라 전진하여 토출된 다음, 이소 컨베이어(30) 상의 절단기(400)로 공급된다.
상기 부하수단(300)이 제거된 후, 압출물(P)은 계속적으로 확장 성형부(220) 내부에 유입되는데, 이때 유입되는 압출물(P)은 확장 성형부(220)의 내부 벽면과의 마찰에 의해 치밀도를 갖는다. 즉, 상기 부하수단(300)이 제거된 후에는 확장 성형부(220)의 내부 벽면과 접촉되는 마찰력이 부하로 작용하여, 부하수단(300)이 제거 후에 계속적으로 유입되는 압출물(P)/성형체(F)는 상기 벽면 마찰(부하)에 의해 치밀도를 갖는다. 이러한 벽면 마찰에 의한 치밀도를 고려하여, 상기 확장 성형부(220)의 길이(L)(도 4 참고)는 30cm 이상의 길이를 가질 수 있다. 상기 확장 성형부(220)의 길이(L)는, 구체적인 예를 들어 30cm 내지 2m, 또는 40cm 내지 1.5m의 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 부하수단(300)은 배플판(310)의 위치를 감지하는 센서(sensor)(도시하지 않음)와, 상기 센서의 감지 신호에 따라 적어도 승강부재(340)를 작동(제어)시키는 제어부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 센서는 확장 성형부(220)의 말단, 확장 성형부(220)와 가이드부(230)의 경계선에 설치되어, 배플판(310)이 상기 경계선에 도달하면 제어부에 신호를 전달할 수 있다. 그리고 제어부는 승강부재(340)를 작동시켜 배플판(310)과 부하부재(320)가 성형 라인(압출 방향)에서 이탈, 제거될 수 있도록 제어할 수 있다.
상기 절단기(400)는 확장 성형틀(200)의 후단, 즉 압출 방향(도면에서 오른쪽)에 설치되어, 이는 성형틀(200)로부터 토출되는 성형체를 소정 길이로 절단한다. 이러한 절단기(400)는 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 절단기(400)는, 예를 들어 칼날, 톱니 및 와이어 형태 등의 절단부를 가질 수 있다.
상기 절단기(400)의 하측에는 이송 컨베이어(30)가 설치될 수 있다. 절단기(400)를 통해 소정 길이로 절단된 성형체는 이송 컨베이어(30)를 통해 연속적으로 이송된다. 이후, 이송 컨베이어(30)를 통해 이송된 성형체는 건조되어 벽돌 제조가 완료될 수 있다. 상기 성형체는 트레이(tray)에 다단으로 스택킹(stacking)된 후에 건조될 수 있다. 또한, 상기 성형체는 자연 건조 및/또는 열풍 건조될 수 있으며, 경우에 따라서는 소성로에서 고온 소성될 수 있다.
위와 같은 압출, 성형, 절단 및 건조 등을 통해 어느 정도의 벽돌을 제조한 후, 상기 부하수단(300)을 원래 위치로 복귀시켜 제조공정을 반복한다. 예를 들어, 하루 동안의 벽돌 제조량이나 벽돌 재료 사용량을 다한 후, 상기 부하수단(300)의 배플판(310)과 부하부재(320)를 성형 라인(압출 라인)으로 위치시켜 제조공정을 반복한다.
이상에서 설명한 본 발명의 제조장치에 따르면, 전술한 바와 같이 벽돌을 압출식의 연속공정으로 제조할 수 있고, 이와 함께 상기 부하수단(300)을 통해 치밀한 조직을 가지는 고강도(고밀도)의 벽돌을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 부하수단(300) 및 확장 성형틀(200)을 통해 치밀한 조직을 가지면서 압출부(160)보다 큰 종단면적(규격)을 가지는 벽돌을 제조할 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명에서, 상기 부하수단(300)은 압출물(P)에 부하를 가하여 밀도를 증가(입자 조직의 치밀도 증가)시키고, 이와 함께 확개부(210) 및 확장 성형부(220)에 압출물(P)이 충만(가득 채움)되게 하여 압출부(160)보다 큰 종단면적(규격)을 가지는 확장 성형체(F)를 제조하게 한다는 점에서 기술적 의의가 있다. 도 7은 본 발명의 도 6과 비교를 위한 비교예의 도면이다. 도 7(비교예)에서와 같이, 부하수단(300)이 설치되지 않은 경우, 압출물(P)은 압출 방향으로 쉽게 전진하게 된다. 이 경우, 확개부(210) 및 확장 성형부(220)에 압출물(P)이 충만되지 않아 확장 성형체(F)가 성형되기 어렵고, 이는 또한 밀도(입자 조직의 치밀도)가 낮다.
한편, 본 발명에 따른 벽돌 제조장치는, 다른 실시예에 따라서 상기한 바와 같은 장치 구성요소들(100)(200)(300)(400)을 설치(탑재)하여 이동시킬 수 있는 모바일 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 모바일 수단은 장치 구성요소들(100)(200)(300)(400)을 탑재하여 이동시킬 수 있는 것이면 좋다. 모바일 수단은 차량 등의 운송 수단을 예로 들 수 있으며, 구체적인 예를 들어 트레일러(trailer)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 대형 트레일러에는 유압 파워 팩이 설치되어 있으며, 이러한 유압 파워 팩을 통해 상기 부하수단(300)의 부하부재(320)나 승강부재(340)를 구성하는 액추에이터(유압 실린더)에서 필요한 유압이 공급될 수 있다.
상기 모바일 수단(트레일러 등)에는 상기한 바와 같은 압출기(100), 확장 성형틀(200), 부하수단(300) 및 절단기(400)가 탑재될 수 있으며, 경우에 따라서는 재료 선별기(10), 혼합기(20), 분쇄기 및/또는 이송 컨베이어(30) 등도 탑재될 수 있다.
본 발명에 따른 벽돌 제조장치는, 위와 같은 모바일 수단을 더 포함하는 경우, 예를 들어 건축물 시공 현장(건축물의 벽체 축조 현장)으로 이동되어, 시공 현장에서 벽돌을 직접 제조하여 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 벽돌 제조장치는 건축물 시공 현장뿐만 아니라, 벽돌 재료의 채취 현장으로 이동되어 벽돌을 제조할 수 있다. 구체적으로, 운송 수단을 통해 벽돌 재료의 채취 현장(예를 들어, 황토, 점도, 고령토 및/또는 준설토 등의 토양이 많이 분포되어 있는 곳)으로 직접 이동되어, 채취 현장에서 현지의 토양을 이용하여 벽돌을 제조할 수 있다. 이 경우, 적어도 벽돌 재료의 운송비나 보관비 등을 절감할 수 있어 벽돌의 공급 단가를 낮출 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예 및 비교예는 벽돌의 제조예를 보인 것으로서, 이는 구체적으로 상기 고화제의 성분 및 함량에 따른 실험예를 보인 것이다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다.
[실시예 1]
평균 입도 약 350 mesh의 잘 건조된 황토 분말을 준비하고, 여기에 상용 제품의 포틀랜드 시멘트를 섞어 분말상의 혼합 분말 재료를 준비하였다. 이와는 별도는 물에 고화제를 혼합한 고화제액을 준비하였다. 이후, 혼합 분말 재료와 고화제액을 혼련한 반죽물을 얻은 다음, 상기 반죽물을 금형에 넣어 약 60mm x 60mm x 180mm(가로 x 세로 x 길이) 크기의 벽돌 성형체를 제조하였다. 이때, 상기 반죽물은 고형분 기준으로 황토 분말 약 88중량%, 시멘트 약 9.6중량% 및 고화제 약 2.4중량%를 포함한다. 또한, 상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3) 100중량부에 대하여 소듐 클로라이드(NaCl) 약 14중량부, 포타슘 클로라이드(KCl) 약 26중량부, 칼슘 클로라이드(CaCl2) 약 16중량부, 소듐 설페이트(Na2SO4) 약 4중량부 및 시트릭산 약 3중량부로 혼합한 것을 사용하였다.
상기 벽돌 성형체를 실온에서 3일 동안 양생한 후, 압축 강도 및 묻어 나옴 정도를 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. 압축 강도는 벽돌 시편(3일 양생 후)에 대하여 압축 강도 시험기를 이용하여 통상의 방법에 따라 측정하였다. 묻어 나옴 정도는 손가락으로 벽돌 시편(3일 양생 후)을 수회 문지른 후, 손가락에 황토가 묻어 나온 경우에는 "있음"으로 평가하고, 손가락에 황토가 거의 묻어 나오지 않는 경우에는 "없음"으로 평가하여 하기 [표 1]에 나타내었다.
[비교예 1 및 2]
상기 실시예 1과 대비하여, 고화제의 조성(성분 및 함량)을 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 각 비교예에 따른 벽돌 시편을 제조하였다. 각 비교예에서 사용된 고화제의 조성(성분 및 함량)은 하기 [표 1]에 보인 바와 같다. 또한, 각 비교예에 따른 벽돌 시편(3일 양생 후)에 대하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 압축 강도 및 묻어 나옴 정도를 평가하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다.
| 비 고 | 실시예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 고화제의 성분 및 함량 |
소듐 실리케이트(Na2SiO3) | 100 | 100 | 100 |
| 소듐 클로라이드(NaCl) | 18 | - | 36 | |
| 포타슘 클로라이드(KCl) | 26 | 12 | - | |
| 칼슘 클로라이드(CaCl2) | 16 | 35 | - | |
| 소듐 설페이트(Na2SO4) | 4 | - | 10 | |
| 시트릭산 | 3 | - | 12 | |
| 소듐 카보네이트(Na2CO3) | - | 20 | - | |
| 칼슘 카보네이트(CaCO3) | - | - | 20 | |
| 특성 평가 결과 | 압축 강도 | 36.4 MPa | 30.2 MPa | 26.8 MPa |
| 묻어 나옴 | 없음 | 있음 | 없음 | |
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 고화제를 구성하는 성분 및 함량에 따라 벽돌 시편의 특성이 달라짐을 알 수 있었다. 본 실험예에 따르면, 고화제가 실시예 1에서와 같은 성분 및 함량으로 적정 조성된 경우, 다른 경우(비교예 1 및 2)에 비해 고강도(약 36 MPa 이상의 높은 압축 강도)를 가지며, 이는 또한 황토의 묻어 나옴이 발생되지 않음을 알 수 있었다.
100 : 압출기 120 : 압출기 본체
140 : 이송 스크류 160 : 압출부
200 : 성형틀 210 : 확개부
220 : 확장 성형부 230 : 가이드부
300 : 부하수단 310 : 배플판
320 : 부하부재 340 : 승강부재
350 : 레일 400 : 절단기
P : 압출물 F : 성형체
140 : 이송 스크류 160 : 압출부
200 : 성형틀 210 : 확개부
220 : 확장 성형부 230 : 가이드부
300 : 부하수단 310 : 배플판
320 : 부하부재 340 : 승강부재
350 : 레일 400 : 절단기
P : 압출물 F : 성형체
Claims (10)
- 벽돌 재료를 압출하며, 이송 스크류(140)가 설치된 압출기 본체(120)와, 상기 압출기 본체(120)의 일측에 형성된 압출부(160)를 포함하는 압출기(100);
상기 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)을 공급받아 성형체(F)로 성형하는 성형틀(200);
상기 압출부(160)로부터 성형틀(200)로 공급되는 압출물(P)에 부하를 가하여, 상기 압출물(P)의 밀도를 증가시키는 부하수단(300); 및
상기 성형틀(200)로부터 토출되는 성형체(F)를 절단하는 절단기(400)를 포함하고,
상기 벽돌 재료는,
베이스 재료; 및
상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하며,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(NaCl), 포타슘 클로라이드(KCl), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 소듐 설페이트(Na2SO4) 및 시트릭산을 포함하는 벽돌 제조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 성형틀(200)은 압출부(160)로부터 압출되는 압출물(P)보다 큰 종단면적(압출 방향에 수직인 단면적)의 성형체(F)로 성형하는 확장 성형틀(200)을 포함하고,
상기 확장 성형틀(200)은,
상기 압출부(160)에 결합된 확개부(210); 및
상기 확개부(210)의 일측에 형성되고, 상기 압출물(P)보다 큰 종단면적(압출 방향에 수직인 단면적)의 성형체(F)를 성형하는 확장 성형부(220); 및
상기 확장 성형부(220)의 일측에 형성된 가이드부(230)를 포함하며,
상기 부하수단(300)은,
상기 확장 성형부(220)의 내부에 설치되고, 상기 압출물(P)이 밀착되는 배플판(310);
상기 가이드부(230)의 내부에 설치되고, 상기 배플판(310)을 지지하여 부하를 가하는 부하부재(320);
상기 부하부재(320)의 상부에 설치되고, 상기 부하부재(320)를 상하로 이동시키는 승강부재(340); 및
상기 승강부재(340)의 상부에 설치되고, 상기 승강부재(340)가 좌우로 이동되게 할 수 있는 레일(350)을 포함하는 벽돌 제조장치.
- 제1항에 있어서,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3) 100중량부에 대하여 소듐 클로라이드(NaCl) 10 ~ 30중량부, 포타슘 클로라이드(KCl) 15 ~ 40중량부, 칼슘 클로라이드(CaCl2) 10 ~ 30중량부, 소듐 설페이트(Na2SO4) 2 ~ 8중량부 및 시트릭산 1 ~ 6중량부를 포함하는 벽돌 제조장치.
- 벽돌 재료를 혼합하는 단계; 및
상기 혼합된 벽돌 재료를 성형하는 단계를 포함하고,
상기 벽돌 재료는,
베이스 재료;
상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제; 및
강도 보강을 위한 보강재를 포함하며,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(NaCl), 포타슘 클로라이드(KCl), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 소듐 설페이트(Na2SO4) 및 시트릭산을 포함하고,
상기 보강재는 섬유재 및 시멘트로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 벽돌 제조방법.
- 벽돌 재료를 혼합하는 단계;
상기 혼합된 벽돌 재료를 압출 성형하여 성형체(F)를 형성하는 단계; 및
상기 성형체(F)를 절단하는 단계를 포함하고,
상기 벽돌 재료는,
베이스 재료; 및
상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하며,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(NaCl), 포타슘 클로라이드(KCl), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 소듐 설페이트(Na2SO4) 및 시트릭산을 포함하는 벽돌 제조방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3) 100중량부에 대하여 소듐 클로라이드(NaCl) 10 ~ 30중량부, 포타슘 클로라이드(KCl) 15 ~ 40중량부, 칼슘 클로라이드(CaCl2) 10 ~ 30중량부, 소듐 설페이트(Na2SO4) 2 ~ 8중량부 및 시트릭산 1 ~ 6중량부를 포함하는 벽돌 제조방법.
- 삭제
- 베이스 재료; 및
상기 베이스 재료를 고화시키는 고화제를 포함하고,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3), 소듐 클로라이드(NaCl), 포타슘 클로라이드(KCl), 칼슘 클로라이드(CaCl2), 소듐 설페이트(Na2SO4) 및 시트릭산을 포함하는 벽돌.
- 제8항에 있어서,
상기 고화제는 소듐 실리케이트(Na2SiO3) 100중량부에 대하여 소듐 클로라이드(NaCl) 10 ~ 30중량부, 포타슘 클로라이드(KCl) 15 ~ 40중량부, 칼슘 클로라이드(CaCl2) 10 ~ 30중량부, 소듐 설페이트(Na2SO4) 2 ~ 8중량부 및 시트릭산 1 ~ 6중량부를 포함하는 벽돌.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 벽돌은 강도 보강을 위한 보강재를 더 포함하고,
상기 벽돌은 32 MPa 이상의 압축 강도를 가지며,
상기 베이스 재료는 황토, 점토, 고령토, 준설토 및 슬러지 중에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 보강재는 섬유재 및 시멘트로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 벽돌.
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