KR20000012343A - 다공성 건축자재 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 미세한 공기주머니와 공기통로가 형성되어 가볍고, 건물의 단열성과 방음성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 다공성 건축자재 및 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 다공성 건축자재는, 벽돌이나 콘크리트블록, 타일, 단열보드, 장식재 등 소성가공하여 제작되는 건축자재를 구성함에 있어, 다공성 건축자재를 제작하기 위하여 황토나, 콘크리트, 석고 등 비교적 열에 강한 내열성 재질을 주재료로 하고, 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체 등 상기 주재료에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질을 부재료로 하는 혼합재질로 제작되는 것을 특징으로 하고, 본 발명의 다공성 건축자재 제조방법은, 주재료와 부재료를 교반기로 서로 혼합하여 성형하고, 소정 시간동안 가열하는 단계들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 자재중량을 감소시켜서 건축자재의 무게로 인해 건물 하중을 감소시킬 수 있고, 제품의 수명을 연장시킬 수 있으며, 건물의 단열성 및 방음/방진성을 우수하게 하고, 다공성 표면이 미관상 고급스러우며, 접착물질과의 접착성이 우수하고, 제작비를 절감할 수 있게 하며, 실내의 습도조절기능이 가능하고, 공기주머니의 크기에 따라 식물이 번식할 수 있으며, 악취를 제거할 수 있게 하는 효과를 갖는다.

Description

다공성 건축자재 및 제조방법{A porosity building materials and its manufacturing method}

본 발명은 다공성 건축자재 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 미세하거나 큰 공기주머니와 공기통로가 형성되어 가볍고, 건물의 단열성과 방음성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 다공성 건축자재 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 벽돌이나 콘크리트블록, 타일, 단열보드, 장식재, 보도블록 등 주로 소성가공하여 제작되는 건축자재는 건물의 하중을 지지하는 골조와 골조 사이를 막아 건물의 벽체를 형성하는 구조물로서, 충분한 강도를 달성하는 동시에 중량이 가벼워서 건물에 가해지는 하중을 줄일 수 있어야 하고, 여름철이나 겨울철 실외의 온도가 실내로 전달되는 것을 방지하기 위하여 단열성이 좋아야 하며, 건물에 소음 및 진동이 전달되는 것을 방지하도록 방음/방진성이 좋아야 한다.

또한, 이외에도 미관상 보기가 좋아야 하며, 접착물질 등과 부착성이 좋아야 하고, 성형성이 좋고, 제작비가 저렴해야 한다.

그러나, 종래의 건축자재는 내부가 흙이나 콘크리트, 세라믹 등으로 충밀한 구조이므로 중량이 많이 나가기 때문에 건축자재의 무게로 인해 건물 하중이 많이 나가고, 내부 결합구조가 단순하여 전단력이나 압축응력에 쉽게 깨지거나 파손되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 이러한 충밀한 구조로 인해 열전달과 소음 및 진동의 전달이 용이하여 단열성과 방음/방진성이 크게 떨어지는 등 많은 문제점이 있었다.

또한, 표면이 매끈하여 고급스런 이미지보다는 싸구려라는 이미지가 강한 것은 물론이고, 접착물질과의 접착성이 떨어지고, 성형기에서 성형시 필요 이상의 압력이 가해져야만 하는 등 성형성이 떨어지며, 충밀한 구조에 소요되는 주재료의 양이 많아져서 제작비가 상승하는 등의 문제점이 있었다.

한편, 종래의 건축자재는 구조상 실내의 습도조절기능이 불가능하여 건물에 주거하는 사람들의 쾌적한 생활을 제공할 수 없고, 우리 주변에서 흔하게 구할 수 있고, 많이 버려지는 다양한 폐자원을 활용할 수 없었던 문제점이 있었다.

또한, 종래의 건축자재는 빈틈이 없으므로 식물이 번식할 수 없어 자연 분해되는 데, 상당한 시간이 걸리는 등 환경친화적이지 못했던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 내부에 공기주머니와 공기통로가 형성되는 구조이므로 중량을 감소시켜서 건축자재의 무게로 인해 건물 하중을 감소시킬 수 있고, 내부 결합구조가 3차원 적으로 매우 복잡하게 구성되므로 큰 전단력이나 압축응력에도 견딜 수 있기 때문에 제품의 수명을 연장시킬 수 있게 하는 다공성 건축자재 및 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다공성 재질이므로 열전달과 소음 및 진동을 효율적으로 차단하여 건물의 단열성 및 방음/방진성을 우수하게 하고, 다공성 표면이 미관상 고급스러우며, 접착물질과의 접착성이 우수하고, 적은 압력으로도 성형되므로 성형성이 좋고, 주재료에 값싼 부재료를 사용하여 제작비를 절감할 수 있게 하는 다공성 건축자재 및 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다공성 표면으로 인해 고습도에서는 수분을 흡수하고, 저습도에서는 수분을 배출하여 실내의 습도조절기능이 가능하고, 우리 주변에서 흔하게 버려지는 다양한 폐자원을 활용할 수 있게 하며, 식물이 번식할 수 있게 하는 다공성 건축자재 및 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 건축자재를 나타내는 사시도이다.

도 2 및 도 3은 도 1의 건축자재의 내부를 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 공기주머니의 형성과정을 나타내는 확대 단면도이다.

도 5는 도 4의 또 다른 형태를 나타내는 확대 단면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 건축자재의 제조방법을 나타내는 블록도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다공성 건축자재는, 벽돌이나 콘크리트블록, 타일, 단열보드, 장식재 등 소성가공하여 제작되는 건축자재를 구성함에 있어, 다공성 건축자재를 제작하기 위하여 황토나, 콘크리트, 석고 등 비교적 열에 강한 내열성 재질을 주재료로 하고, 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체 등 상기 주재료에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질을 부재료로 하는 혼합재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부재료는 폐스티로폴 알갱이, 톱밥, 쌀겨, 볏짚, 목재 알갱이, 숯 알갱이 및 이들의 조합 중 어느 하나를 선택하여 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주재료로 둘러싸인 상기 부재료의 알갱이 주위에 공기 주머니가 형성되고, 공기 주머니 주위에 미세한 공기통로가 형성되는 것이 가능하다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다공성 건축자재의 제조방법은, 황토나, 콘크리트, 석고 등 비교적 열에 강한 내열성 재질인 주재료와 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체 등 상기 주재료에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질인 부재료를 교반기로 서로 골고루 혼합하여 혼합재료로 만드는 혼합단계와, 상기 혼합단계에서 혼합된 혼합재료를 성형기에 넣어 소정 모양의 성형블록으로 성형하는 성형단계 및 상기 혼합재료 내에 포함된 상기 주재료는 경화되고, 상기 부재료는 부피가 축소되도록 상기 성형블록을 가열기로 소정 시간동안 가열하는 열처리단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열처리단계는, 상기 주재료로 둘러싸인 상기 부재료의 알갱이 주위에 공기 주머니가 형성되고, 공기 주머니 주위에 미세한 공기통로가 형성되도록 상기 주재료가 완전 경화되기 전에 상기 부재료의 열변형점 이상의 온도가 소정시간 지속되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 건축자재 및 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공성 건축자재는, 벽돌이나 콘크리트블록, 타일, 단열보드, 장식재 등 소성가공하여 제작되는 것으로서, 여기서는 그 일례로 벽돌(10)을 도시하였다.

따라서, 본 발명의 다공성 건축자재의 일종인 다공성 벽돌(10)은, 비교적 열에 강하고, 열처리시 경화되며, 원적외선을 방출하는 황토를 주재료(20)로 하고, 주변에서 흔히 사용되며, 버려지는 폐스티로폴 알갱이를 부재료(30)로 혼합재질로 제작된다.

이때, 황토 이외에도 콘크리트, 석고 등 비교적 열경화성 재질을 주재료(20)로 사용할 수 있고, 폐스티로폴 이외에, 톱밥, 쌀겨, 볏짚, 목재 알갱이, 숯 알갱이 등 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체로 이루어져서 상기 주재료(20)에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질을 부재료(30)로 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 다공성 건축자재를 제작할 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 주재료(20)의 열경화점과 상기 부재료(30)의 열변형점 사이의 온도로 일정기간 가열하게 되면 상기 주재료(20)인 황토가 아직 경화되기 전에 상기 부재료(30)인 폐스티로폴 알갱이가 열변형하여 일부는 가스화되고, 일부는 탄화되면서 열변형 전의 알갱이가 차지하고 있던 공간과 줄어든 부피 사이에 공기주머니(40)가 형성된다.

여기서, 부재료(30)가 상기 폐스티로폴인 경우, 열변형 전과 후의 부피 차이가 매우 많이 나서 공기주머니(40)를 매우 쉽게 형성할 수 있고, 이외에 톱밥, 쌀겨, 볏짚, 목재 알갱이, 숯 알갱이의 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 줄어든 부피는 얼마 되지 않으나 탄화된 부재료는 해면체 구조가 되어 또 다른 공기주머니가 형성되는 것과 같고, 고온으로 인해 탄화되어 발생되는 가스가 미세하거나 큰 또 다른 공기주머니(40)를 형성할 수 있는 것이다.

또한, 이러한 공기주머니(40)에 포함된 공기의 압력방향은 방사선상에 미치기 때문에 가스배출로의 일환으로 공기통로(50)가 형성되고, 다시 주재료가 열경화되면서 상기 공기주머니에는 다수개의 더욱 미세한 공기통로(50)가 형성된다.

그러므로, 도 1의 본 발명의 완성된 다공성 벽돌(10)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 매우 다양한 형태의 미세하거나 큰 공기주머니(40)와 상기 공기주머니(40)를 중심으로 방사되는 미세한 공기통로(50)가 형성되어, 자재의 중량을 감소시키는 것이 가능함은 물론이고, 내부의 결합구조가 3차원적으로 매우 복잡하게 구성되어 전단력이나 압축응력에 강한 것이다.

또한, 다공성 재질이므로 건물의 단열성 및 방음/방진성을 우수하게 하고, 다공성 표면이 미관상 고급스러우며, 접착물질과의 접착성이 우수하고, 적은 압력으로도 성형되므로 성형성이 좋고, 주재료에 값싼 부재료를 사용하여 제작비를 절감할 수 있는 것이다.

또한, 황토 등의 주재료에서 원적외선이 발산되어 건강에 좋고, 다공성 표면으로 인해 고습도에서는 수분을 흡수하고, 저습도에서는 수분을 배출하는 습도조절기능을 수행할 수 있으며, 다양한 폐자원을 활용할 수 있는 것은 물론이고, 식물이 번식할 수 있게 하여 자연 분해시간을 단축하는 등 환경친화적인 건축자재를 제공할 수 있는 것이다. 또한, 냄새의 원인이 되는 공기중의 냄새 분자를 포집하여 악취를 제거하는 효과를 달성할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다공성 건축자재를 보도블록에 적용하는 경우, 보도블록이 대량의 빗물을 함유할 수 있으므로 도시의 보도블록이 담수기능을 담당하여 홍수조절기능을 수행할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 다공성 건축자재를 제작하는 데 있어서, 상기 공기주머니와 공기통로의 형상은 주재료나 부재료의 종류에 따라 매우 다양하게 형성될 수 있고, 그 크기 및 완성된 건축자재의 강도를 고려하여 상기 부재료의 알갱이 직경을 조절함으로써 매우 다양한 규격의 다공성 건축자재를 제작하는 것이 가능한 것이다.

또한, 상기 주재료와 부재료는 다양한 무늬효과를 낼 수 있도록 다양한 혼합비로 혼합할 수 있고, 숯이나 목재류 등의 상기 부재료는 탄화되어 가스가 발생되도록 할 수도 있으며, 그 성분 그대로를 유지하는 것도 가능하다.

이러한 본 발명의 다공성 건축자재를 제조하는 방법에 대해 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다공성 건축자재의 제조방법은, 크게 주재료 및 부재료를 적당한 규격으로 준비하는 준비단계(S1), 상기 주재료와 부재료를 혼합하는 혼합단계(S2), 혼합된 혼합재료를 성형하는 성형단계(S3), 성형된 성형블록을 가열하는 열처리단계(S4) 및 열처리된 성형블록을 건조시키고, 포장하여 제품화하는 완성단계(S5)를 구비하여 이루어진다.

여기서, 상기 준비단계(S1)는, 황토나, 콘크리트, 석고 등 비교적 열에 강한 내열성 재질인 주재료를 물에 반죽하여 적정 점도를 갖는 상태로 준비하는 단계인 동시에, 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체 등 상기 주재료에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질인 부재료를 나중에 형성될 공기주머니의 크기나 요구되는 강도를 고려하여 분쇄하는 단계이다.

이어서, 상기 혼합단계(S2)는, 상기 준비단계(S1)에서 준비된 주재료와 부재료를 교반기로 서로 골고루 혼합하여 혼합재료로 만드는 단계이다.

이어서, 상기 성형단계(S3)는, 상기 혼합단계(S2)에서 혼합된 혼합재료를 성형기에 넣어 소정 모양의 성형블록으로 성형하는 단계이다.

이어서, 상기 열처리단계(S4)는, 상기 혼합재료 내에 포함된 상기 주재료는 경화되고, 상기 부재료는 부피가 축소되도록 상기 성형블록을 가열기로 소정 시간동안 가열하는 단계이다.

이때, 상기 열처리단계(S4)는, 상기 주재료로 둘러싸인 상기 부재료의 알갱이 주위에 공기 주머니가 형성되고, 공기 주머니 주위에 미세한 공기통로가 형성되도록 상기 주재료가 완전 경화되기 전에 상기 부재료의 열변형점 이상의 온도가 소정시간 지속되는 것으로, 이러한 지속시간에 따라 제작된 건축자재의 물성치가 달라지므로 최적의 물성치를 얻기 위해 최적 지속시간을 산출하는 것이 가능하다.

이어서, 상기 완성단계(S5)는, 열처리된 성형블록을 건조시키거나 2차 열처리하거나 절단하거나 하고, 포장하여 제품화하는 단계이다.

이러한, 준비단계(S1)와, 혼합단계(S2)와, 성형단계(S3)와, 열처리단계(S4) 및 완성단계(S5)는 컨베이어 시스템을 사용하여 연속적으로 이루어지는 것도 가능한 것으로, 이러한 다공성 건축자재를 제작하는 장치는 해당분야에 종사하는 당업자에 있어서 다양한 형태의 수정 및 변경이 가능한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 다공성 건축자재 및 제조방법에 의하면, 자재중량을 감소시켜서 건축자재의 무게로 인해 건물 하중을 감소시킬 수 있고, 제품의 수명을 연장시킬 수 있으며, 건물의 단열성 및 방음/방진성을 우수하게 하고, 다공성 표면이 미관상 고급스러우며, 접착물질과의 접착성이 우수하고, 제작비를 절감할 수 있게 하며, 실내의 습도조절기능이 가능하고, 식물이 번식할 수 있게 하는 효과를 갖는 것이다.

Claims (5)

1. 벽돌이나 콘크리트블록, 타일, 단열보드, 장식재, 보도블록 등 소성가공하여 제작되는 건축자재를 구성함에 있어,

   다공성 건축자재를 제작하기 위하여 황토나, 콘크리트, 석고 등 비교적 열에 강한 내열성 재질을 주재료로 하고, 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체 등 상기 주재료에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질을 부재료로 하는 혼합재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 다공성 건축자재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 부재료는 폐스티로폴 알갱이, 톱밥, 쌀겨, 볏짚, 목재 알갱이, 숯 알갱이 및 이들의 조합 중 어느 하나를 선택하여 사용되는 것을 특징으로 하는 다공성 건축자재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 주재료로 둘러싸인 상기 부재료의 알갱이 주위에 공기 주머니가 형성되고, 공기 주머니 주위에 미세한 공기통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 건축자재.
4. 황토나, 콘크리트, 석고 등 비교적 열에 강한 내열성 재질인 주재료와 천연/합성수지류나, 초목류나 발포체 등 상기 주재료에 비해 상대적으로 재질의 열변형점이 낮아 열변형점 이상의 열을 받으면 부피가 축소되는 열가소성 재질인 부재료를 교반기로 서로 골고루 혼합하여 혼합재료로 만드는 혼합단계;

   상기 혼합단계에서 혼합된 혼합재료를 성형기에 넣어 소정 모양의 성형블록으로 성형하는 성형단계; 및

   상기 혼합재료 내에 포함된 상기 주재료는 경화되고, 상기 부재료는 부피가 축소되도록 상기 성형블록을 가열기로 소정 시간동안 가열하는 열처리단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 건축자재의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 열처리단계는, 상기 주재료로 둘러싸인 상기 부재료의 알갱이 주위에 공기 주머니가 형성되고, 공기 주머니 주위에 미세한 공기통로가 형성되도록 상기 주재료가 완전 경화되기 전에 상기 부재료의 열변형점 이상의 온도가 소정시간 지속되는 것을 특징으로 하는 다공성 건축자재의 제조방법.