KR20030086105A

KR20030086105A - 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및방법에 의해 제조된 석판재

Info

Publication number: KR20030086105A
Application number: KR1020020024477A
Authority: KR
Inventors: 김득주; 강지호
Original assignee: 김득주
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-07
Also published as: KR100457208B1

Abstract

본 발명은, 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 방법에 의해 제조된 석판재에 관한 것으로서, 원석을 소정 넓이를 갖는 석판재로 가공하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 가공완료된 상기 석판재의 표면에 고압수를 분사시켜 요철을 형성시키는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 내부 물성 변화가 발생되지 않아 그 내구성을 증대시킬 수 있고, 생산성이 향상될 뿐만 아니라 분진 및 소음이 저감되면서도 석판재의 표면에 요철을 형성할 수 있다.

Description

석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및 방법에 의해 제조된 석판재{Apparatus or processes for treating unevenness to slates and slates manufactured by its apparatus or processes}

본 발명은, 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및 방법에 의해 제조된 석판재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고압수를 이용하여 석판재의 표면에 요철을 형성할 수 있도록 한 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및 방법에 의해 제조된 석판재에 관한 것이다.

일반적으로 화강암과 대리석은 그 재질이 단단하면서도 다른 암석에 비해 생산량이 많기 때문에 건축물의 내외장재로 널리 이용된다. 화강암과 대리석은 그 대부분이 일정한 두께 및 면적을 갖는 판상의 석판재로 가공된 후 건축물의 내외장재로 이용된다.

이 때, 석판재의 표면을 연마처리하여 매끄럽게 한 후 이용하거나 혹은, 자연적인 분위기 표출을 위해 그 표면에 인위적으로 요철을 형성하여 이용하고 있다. 특히, 이러한 석판재를 바닥, 벽 및 장식재나 계단의 답판으로 이용하는 경우, 석판재의 상부에서 미끄러지는 것을 방지하기 위해 석판재의 표면을 요철 처리하여 사용한다.

석판재의 표면에 요철을 형성하기 위해서는 먼저, 원석을 석판재로 가공한 다음, 어느 한 면에 가스버너를 이용한 화염을 방사시킨다. 석판재는 여러 가지 물질이 혼합된 상태로 존재하는 바, 석판재에 화염을 방사시키면, 서로 다른 열팽창율의 차이로 인해 일부분이 박리되면서 표면에 요철이 형성된다.

그런데, 이와 같이 가스버너의 화염에 의해 요철을 형성하는 요철처리방법은 석판재의 표면에 약 2000℃ 정도의 열을 가하기 때문에 석판재의 자연 색상의 변화및 질감의 변화에 따른 내구성이 저하될 뿐만 아니라 미세하게 발생한 균열로 인해 수명과 강도를 크게 감소시키는 문제점이 있다.

또한, 이러한 방법은 열변형에 의한 판재의 휨 현상이 발생하므로 석판재의 두께를 50m/m 이상으로 가공할 수밖에 없는 바, 자재의 소모가 많다는 문제점이 있다.

이에, 이러한 문제점을 해소하고자 등록번호 10-0309112에 요철처리방법이 개시되어 있다. 개시된 방법에 의하면, 원석을 석판재로 가공한 다음, 석판재를 일방향으로 이동시키면서 일면에 임펠러식 쇼트볼을 분사하여 석판재의 표면에 금속입자의 타격을 가함으로써 표면에 요철을 형성하고 있다.

그런데, 이 같은 방법에 의하면 많은 분진과 금속입자가 외부로 비산되기 때문에 작업자의 안구 손상의 위험과 쇼트볼의 타격시 충격에 의한 석판재의 휨 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있으며, 이 때의 요철깊이는 약 0.5m/m 정도이다. 그리고, 1 m/m 정도 비교적 깊은 요철을 필요로 할 때, 30 m/m 이하의 석판재에서 급격한 휨 현상으로 인하여 제품의 사용이 불가능한 문제점이 있다. 그리고, 3 m/m 이상의 요철 형성이 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 고압수를 이용하여 석판재의 표면에 요철을 형성할 수 있도록 한 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및 방법에 의해 제조된 석판재를 제공하는 것이다.

또한, 물의 냉각작용으로 석판재의 내부 물성 변화가 발생되지 않아 그 내구성을 증대시킬 수 있고, 미끄럼방지가 탁월하며 생산성이 향상될 뿐만 아니라 분진 및 소음이 저감되면서도 석판재의 표면에 요철을 형성할 수 있도록 한 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및 방법에 의해 제조된 석판재를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 석판재용 요철처리장치의 개략적인 구성도,

도 2a 내지 도 2c는 각각 석판재와 분사장치 간의 개략적인 배치상태 평면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 석판재용 요철처리방법의 순서도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사노즐 영역의 단면도,

도 5a 내지 도 5c는 각각 서로 다른 요철을 갖는 석판재의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 석판재 20 : 이동수단

30 : 고압수펌프 40 : 분사장치

45 : 분사노즐 50 : 집수조

60 : 고압수재공급장치 70 : 첨가제공급부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 석판재용 요철처리장치에 있어서, 상기 석판재를 적어도 일방향으로 이동시키는 이동수단과; 고압수펌프와; 상기 이동수단의 상부에 회전가능하게 배치되며 상기 고압수펌프로부터의 고압수를 제공받아 상기 이동수단에 의해 이동하는 상기 석판재의 표면을 향해 상기 고압수를 분사하는 적어도 하나의 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 분사장치의 하단에는 상기 석판재의 표면을 향해 상기 고압수를 분사하는 복수의 분사노즐이 형성되어 있으며, 상기 각 분사노즐은 0.1 m/m 내지 0.4 m/m의 크기를 가질 수 있다.

상기 고압수의 압력은 적어도 400 바아(bar) 이상인 것이 유리하다.

상기 고압수와 함께 상기 석판재의 표면을 향해 분사될 수 있도록 상기 분사장치로 소정의 첨가제를 공급하는 첨가제공급부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 첨가제는 가넷, 금강사, 스텐레스볼 및 모래 등 적어도 어느 하나로 채용될 수 있다.

상기 이동수단의 하부에 배치되어 상기 석판재를 향해 분사된 고압수를 집수하는 집수조와; 상기 집수조에 집수된 물을 상기 고압수펌프로 재공급하는 고압수재공급장치를 더 마련할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 원석을 소정 넓이를 갖는 석판재로 가공하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 가공완료된 상기 석판재의 표면에 고압수를 분사시켜 요철을 형성시키는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리방법에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 제2단계에서 상기 석판재를 적어도 일방향으로 이동시키면서 상기 고압수를 상기 석판재의 표면으로 분사시키는 것이 유리하다.

상기 석판재의 표면으로 분사되는 상기 고압수의 압력은 적어도 400 바아(bar) 이상인 것이 바람직하다.

상기 제2단계로부터 표면에 요철이 형성된 상기 석판재를 일정한 크기로 재단하는 제3단계와; 제3단계 수행 후, 상기 석판재의 표면을 수세처리하는 제4단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 상기의 요철처리방법에 의해 제조되어 표면에 요철이 형성된 석판재에 의해서도 달성된다.

한편, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1항의 분사장치를 고정시키고 상기 석판재로 향하는 고압수의 분사속도 및 분사압력 중 적어도 어느 하나를 제어하여 표면에 반점무늬 및 일정한 방향성 무늬 중 적어도 어느 하나가 생성된 석판재에 의해서도 달성된다.

여기서, 소정의 2차 표면 연마공정이 수행된다면 석판재에 상기 반점무늬 및 일정한 방향성 무늬가 합쳐져 생성될 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 대해 상세히 설명하며 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 부여한다.

본 발명의 일실시예에 따른 석판재용 요철처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 석판재(10)를 적어도 일방향으로 이동시키는 이동수단(20)과, 고압수펌프(30)와, 이동수단(20)의 상부에 회전가능하게 배치되며 고압수펌프(30)로부터의 초고압의 물(이하, "고압수"라 함)을 제공받아 이동수단(20)에 의해 이동하는 석판재(10)의 표면을 향해 고압수를 분사하는 분사장치(40)와, 이동수단(20)의 하부에 배치되어 석판재(10)를 향해 분사된 고압수를 집수하는 집수조(50)와, 집수조(50)에 집수된 물을 고압수펌프(30)로 재공급하는 고압수재공급장치(60)를 갖는다.

이동수단(20)으로는 벨트식이나 로울러식 등으로 된 통상의 컨베이어를 채용할 수 있다.

분사장치(40)는, 판면에 복수개의 분사노즐(45)이 일렬로 형성된 헤드부(44, 도 2a 참조)를 갖는 장치본체(42)와, 장치본체(42)에 결합되어 장치본체(42)를 회전시키는 회전수단(46)과, 분사노즐(45) 및 고압수펌프(30)를 연결하는 고압수연결관(47)을 갖는다.

회전수단(46)에 대해서는 자세하게 도시하고 있지 않으나 통상의 회전실린더나 모터 및 기어 구조를 채용할 수 있다. 회전수단(46)에 의해 회전하는 분사장치(40)는 석판재(10)의 강도와 요철(10a,10b, 도 5a 내지 도 5c 참조)의 깊이에 따라 조정될 수 있다. 본 실시예에서는 일반적으로 1000rpm 내지 2000rpm 범위에서 작업이 이루어지도록 하고 있다.

헤드부(44)의 지름은 예를 들어, 220 m/m, 320 m/m, 640 m/m 가 적당하며, 150 m/m 내지 650 m/m 를 채용할 수 있다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 헤드부(44a)의 지름을 예를 들어, 640 m/m 로 할 경우, 이송수단의 상부에 1개 배치함으로써 석판재(10)의 표면으로 고압수를 분사하는 것이 요철(10a,10b) 형성에 유리할 수 있다.

만일, 도 2b에 도시된 바와 같이, 헤드부(44b)의 지름을 예를 들어, 320 m/m 로 한다면 분사장치(40)는 이송수단의 상부에 2개가 배치될 수 있으며, 헤드부(44c)의 지름이 예를 들어, 220 m/m 라면 이송수단의 상부에 3개가 배치되는 것이 요철(10a,10b) 형성에 유리할 것이다.

이 때, 분사장치(40)의 헤드부(44)와 석판재(10) 사이의 간격(H, 도 1 참조)은 15 m/m 내지 60 m/m 가 적당할 수 있다. 그러나, 이 간격(H)이 100 m/m 이상이라도 석판재(10)의 표면에 요철(10a,10b)이 형성될 수는 있으나 속도와 압력손실이 커져 요철(10a,10b) 효과가 저하될 수 있다.

헤드부(44)의 중심지름을 따라 일렬로 형성되는 각 분사노즐(45)의 크기는 투사압력에 따라 조정될 수 있으나, 지름 0.1 m/m 내지 0.4 m/m 정도의 크기가 많이 채용되며, 이러한 분사노즐(45)로 인해 고압수의 압력은 적어도 400 바아(bar) 이상이 된다. 통상의 고압수의 분사 압력은 700 내지 2500 바아(bar)인 것이 유리하다.

다음의 [표 1]은 고압수 투사압력과 압축강도에 대한 비교표로써, 이 표와 같이 상호 대응하는 압축강도 및 투사압력에 따라 석판재(10)의 표면에 요철을 형성할 수 있다. 이 때, 압축강도는 단위가 kg/cm²이고, 투사압력의 단위는 bar이다.

[표 1]

압축강도	투사압력	압축강도	투사압력
500	400	800	500
1000	600	1300	700
1500	1000	1700	1500
1800	2000	2000	2500

이러한 구성에 의해 석판재(10)의 일측 표면에 요철(10a,10b)을 형성하는 것에 관해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 벌크 타입의 원석(주로, 화강암이나 대리석이 됨)을 톱을 이용하여 적당한 두께를 갖는 석판재(10)로 가공한 후(S10), 가공완료된 석판재(10)의 표면에 전술한 장치를 이용하여 고압수를 분사하여, 석판재(10)의 표면에 요철(10a,10b)을 형성시킨다(S20).

즉, 고압수펌프(30)로부터의 고압수가 고압수연결관(47)을 통해 장치본체(42)로 유입된 후, 헤드부(44)에 일렬배치된 복수의 분사노즐(45)을 통해 석판재(10)의 표면으로 분사된다. 이 때, 회전수단(46)으로 인해 장치본체(42)는 1000 rpm 내지 2000 rpm 정도로 회전하게 되고, 이와 동시에 분사노즐(45)을 통해 석판재(10)의 표면으로 400 바아(bar) 이상의 압력을 가지고 고압수가 분사됨으로써 석판재(10)의 표면에는 요철(10a,10b)이 형성된다. 고압수는 석판재(10)에 분당 5 내지 50리터(L)의 양으로 분사시키면서 전체 면적에 대하여 요철(10a,10b) 처리를 한다.

고압수 분사에 의해 석판재(10)의 표면에 자연질감을 나타내는 요철(10a,10b)이 형성되면, 요철(10a,10b)이 형성된 석판재(10)를 사용하고자 하는 용도에 따라 일정한 크기로 재단한 다음(S30), 표면을 수세처리함으로써 작업은 완료된다(S40).

이와 같이, 본 발명의 요철처리장치 및 요철처리방법에 의하면, 고압수를 이용하여 석판재(10)의 표면에 요철(10a,10b)을 형성함으로써, 석판재(10) 내부의 물성 변화가 발생되지 않아 그 내구성을 증대시킬 수 있고, 생산성이 향상될 뿐만 아니라 분진 및 소음이 저감될 수 있으며, 종래방법에 비해 깊은 요철을 부여할 수 있고 미끄럼방지에 탁월하다.

또한, 본 발명에 의하면 공급되는 전력에 대한 석판 가공율 즉, 효율이 70％ 내지 80％ 정도로 상당히 높게 나타난다는 효과를 제공한다. 예를 들어, 석판재(10) 폭 600 m/m 단위 길이당 종래기술인 버너가공의 경우, 0.6 m/min 이나 본 발명의 경우, 6 m/min 정도로 가공속도도 매우 빠르게 진행되기 때문에 생산성의 높은 신장을 이룰 수 있다.

이러한 효과를 갖는 본 발명의 요철처리장치 및 요철처리방법에 의해 제조된 석판재(10) 역시 본 발명의 범주 내에 있게 된다.

전술한 실시예에서는, 고압수만을 이용하여 석판재(10)의 표면에 요철(10a,10b)을 형성하고 있다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이,첨가제공급부(70)를 더 마련하고, 고압수연결관(47)을 일부 분기하여 분기관(72)이 첨가제공급부(70)와 연통되도록 함으로써 압수와 함께 석판재(10)의 표면을 향해 첨가제를 분사될 수 있도록 할 수도 있다.

이 때, 분기관(72)은 고압수연결관(47) 보다는 그 직경이 작게 형성되는 것이 바람직하며, 첨가제로는 가넷, 금강사, 스텐레스볼 및 모래 등 적어도 어느 하나로 채용될 수 있다.

전술한 실시예에 더하여, 회전하는 고압수 분사장치를 고정시킨 후에 고압수의 분사 시간을 1/60초, 1/30초, 1/20초 등을 포함하여 1초 정도로 조정하고, 필요에 따라 분사속도, 분사압력 등을 조정한다면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 석판재(10)의 표면에 반점무늬가 연속적으로 나타날 수 있으며, 도 5b에 도시된 바와 같이, 석판재(10)에 일정한 방향성을 갖는 무늬가 나타날 수 있다. 또한, 별도의 연마공정을 통해 도 5a 및 도 5b에 도시된 무늬 생성 후, 2차의 표면 연마공정을 거쳐 무늬와 광택이 합쳐진 석판재(10, 도 5c 참조)를 제공할 수도 있다.

전술한 실시예에 더하여, 고압수의 투사시 석재 입자의 비산을 막기 위하여 비산방지 상자(미도시)를 더 설치할 수도 있을 것이다.

한편, 전술한 분사장치(40)는 가공속도, 요철(10a,10b)의 깊이, 석판재(10)의 넓이, 석판재(10)의 강도에 따라 그 회전속도와 고압수의 압력, 고압수와 석판재(10)의 접촉시간이 상이함은 물론이다. 따라서, 가공하고자 하는 석판재(10)의 규격이 일정하게 통일된 경우라면 보다 효율적으로 이용될 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고압수를 이용하여 석판재의 표면에 요철을 형성할 수 있도록 한 석판재용 요철처리장치 및 요철처리방법과 이 장치 및 방법에 의해 제조된 석판재가 제공된다.

또한, 물의 냉각작용으로 석판재의 내부 물성 변화가 발생되지 않아 그 내구성을 증대시킬 수 있고, 생산성이 향상될 수 있다. 그리고, 석판재의 표면에 비교적 깊은 요철을 형성할 경우, 미끄럼 방지효과가 탁월하며, 작업의 안전성과 분진, 가스 폭발, 화상, 쇼트볼에 의한 외상 등에 대하여 작업 환경의 개선에도 크게 기여하는 효과가 있다.

또한, 석판재의 휨 현상이 적어서 판재의 두께를 얇게 가공할 수 있으므로 자재의 낭비를 줄이는 효과가 있다.

Claims

석판재용 요철처리장치에 있어서,

상기 석판재를 적어도 일방향으로 이동시키는 이동수단과;

고압수펌프와;

상기 이동수단의 상부에 회전가능하게 배치되며 상기 고압수펌프로부터의 고압수를 제공받아 상기 이동수단에 의해 이동하는 상기 석판재의 표면을 향해 상기 고압수를 분사하는 적어도 하나의 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치.
제1항에 있어서,

상기 분사장치의 하단에는 상기 석판재의 표면을 향해 상기 고압수를 분사하는 복수의 분사노즐이 형성되어 있으며, 상기 각 분사노즐은 0.1 m/m 내지 0.4 m/m의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 고압수의 압력은 적어도 400 바아(bar) 이상인 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치.
제1항에 있어서,

상기 고압수와 함께 상기 석판재의 표면을 향해 분사될 수 있도록 상기 분사장치로 소정의 첨가제를 공급하는 첨가제공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치.
제4항에 있어서,

상기 첨가제는 가넷, 금강사, 스텐레스볼 및 모래 등 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치.
제1항에 있어서,

상기 이동수단의 하부에 배치되어 상기 석판재를 향해 분사된 고압수를 집수하는 집수조와;

상기 집수조에 집수된 물을 상기 고압수펌프로 재공급하는 고압수재공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리장치.
원석을 소정 넓이를 갖는 석판재로 가공하는 제1단계와;

상기 제1단계에서 가공완료된 상기 석판재의 표면에 고압수를 분사시켜 요철을 형성시키는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리방법.
제7항에 있어서,

상기 제2단계에서 상기 석판재를 적어도 일방향으로 이동시키면서 상기 고압수를 상기 석판재의 표면으로 분사시키는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 석판재의 표면으로 분사되는 상기 고압수의 압력은 적어도 400 바아(bar) 이상인 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리방법.
제7항에 있어서,

상기 제2단계로부터 표면에 요철이 형성된 상기 석판재를 일정한 크기로 재단하는 제3단계와;

제3단계 수행 후, 상기 석판재의 표면을 수세처리하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석판재용 요철처리방법.
제7항의 요철처리방법에 의해 제조되어 표면에 요철이 형성된 석판재.
제1항의 분사장치를 고정시키고 상기 석판재로 향하는 고압수의 분사속도 및 분사압력 중 적어도 어느 하나를 제어하여 표면에 반점무늬 및 일정한 방향성 무늬 중 적어도 어느 하나가 생성된 석판재.
제12항에 있어서,

소정의 2차 표면 연마공정에 의해 상기 반점무늬 및 일정한 방향성 무늬가 합쳐져 생성된 석판재.