KR20060020547A - 표면안정성, 형광성 및 다양한 색상을 지닌 기능성콘크리트 마감재의 제조법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분에 대한 안정성 및 표면 경도를 지니며 석제품과 동일한 수준의 내구성 및 표면형광, 다양한 색의 변화 및 문양 등을 구현시킨 기능성 콘크리트 마감재 및 그 제조법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 제조방법은 시멘트, 잔골재, 혼화재료 및 기능성 및 색의 변화를 부여하기 위하여 형광물질, 무기계 안료 등을 균일해질 때까지 혼합하는 1단계, 상기 혼합물에 물과 적정 유동성을 확보하기 위한 유동화제를 넣고 혼합하는 2단계, 상기의 혼합물을 틀에 넣고 진동 및 다짐을 통해 기포를 제거하는 3단계, 전치양생 후 오토클레이브양생을 실시하는 4단계, 거푸집으로부터 탈형 및 제품의 표면안정성, 강도, 색감, 형광, 문양, 치수 등을 검사하는 5단계로 이루어진다.

본 발명 제품은 콘크리트 제품에서 수분에 대한 안정성을 확보하기 위하여 배합상에서 2차 수화반응을 촉진시키는 혼화재료 및 무기계 성분의 혼입과 백화현상에 필요한 Ca성분이 적게 함유된 시멘트를 사용하는 것과 또한, 오토클레이브양생에 의해 단기간에 수화도를 높여 상대적으로 안정된 수화생성물을 생성시킴으로서 표면안정성을 확보한 제품이므로 기존의 에폭시, 우레탄 등을 이용한 표면처리공정과 연마공정이 필요 없는 제조방법이다.

또한 본 발명 제품은 기존의 석재 마감재와 동등 수준의 품질을 확보하면서도 사용용도에 따라 표면에 형광, 색상 등의 다양한 기능성을 부여할 수 있으며 거푸집의 미세한 무늬를 자유롭게 전사할 수 있는 특징을 가진 제품이다.

기능성 콘크리트 마감재, 표면형광, 광택, 색의 변화, 표면질감

Description

표면안정성, 형광성 및 다양한 색상을 지닌 기능성 콘크리트 마감재의 제조법 및 그 제품{Manufacturing method and products of the functional concrete tile with the surface stability, fluorescence, and various color}

[도 1] 기능성 콘크리트 마감재 제조 공정도.

콘크리트 제품은 내화성, 내구성, 경제성이 우수하지만 콘크리트의 경우 콘크리트 표면에 백화현상에 의한 오염, 수화반응의 진행에 따른 표면 질감이 변화하기 때문에 이를 방지하기 위해서 발수제, 표면경화제 등을 이용한 표면 처리 및 연마공정을 거치게 되어 콘크리트의 큰 장점중의 하나인 경제성을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다. 또한, 콘크리트 제품을 제작할 때의 표면처리공정에 사용되는 재료는 무기질과 크게 물성이 다른 유기질계의 재료를 사용하고 있어, 사용년수가 증가함에 따라 콘크리트와 표면처리층과의 계면에서의 부착력 저하, 표면처리층의 열화에 의한 들뜸, 균열, 백화, 변색 등의 문제점을 유발시켜 제품의 내구성을 저하시킨다. 또한, 기존의 연마공정에 있어서는 여러 단계의 연마과정을 거쳐야 하기 때문에 발생되는 슬러지 등의 폐기물의 처리문제, 제품의 고부가가치화를 위한 기능성 부여(형광, 색의 변화, 표면질감) 및 다양한 문양 제작에 한계가 있다.

기존의 무기계 인조석(콘크리트 인조석)은 표면안정성을 확보하기 위해서 표면처리 과정 및 여러 단계의 연마과정을 거치지 않으면 안 된다. 그러므로 제품의 단가상승을 초래하게 된다. 또한 연마과정에서 발생하는 슬러지는 환경오염물질로서 이의 처리문제가 발생하며 표면처리공정 및 연마과정 때문에 표면질감 및 겉 표면의 문양이 단조롭게 된다.

본 발명은 기존의 무기계 인조석(콘크리트 인조석)이 가지고 있는 이러한 단점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 연마과정 및 표면처리 공정 없이 콘크리트 마감재는 표면안정성을 가지며, 고부가가치를 실현한 제품으로서 요구되는 성능에 따라 역학적 성질 및 형광, 색의 변화, 표면질감 등의 기능성을 부여할 수 있고 또한, 제조시 거푸집에 높은 유동성을 지닌 혼합물을 부어넣어 경화시키기 때문에 거푸집의 문양에 따라 다양한 문양을 나타낼 수 있는 제품을 제조하는 방법이다.

상기와 같은 콘크리트 마감재를 제조하기 위한 본 발명의 제조방법은 도 1과 같이 5단계로 구분된다. 콘크리트 제품의 다양한 표면질감 및 광택을 낼 수 있도록 몰드내에 천연수지 또는 합성수지 필름 등의 전사재를 부착하는 1단계, 시멘트, 혼화재료(실리카 흄, 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카 분말, 석고, 석회, 고성능감수제, 소포제, 수축저감제), 기능성 부여 재료(형광물질, 무기계 안료), 골재 등을 균일하게 배합 및 혼합하는 2단계, 주파수 진동에 의한 기포의 제거 및 밀실한 성 형다짐을 하는 3단계, 표면안정성 및 사용용도에 따른 제물성을 발현할 수 있도록 양생하는 4단계, 제품의 표면안정성, 기능성(발광도, 색상 등), 강도, 광택도, 치수 등을 검사하는 5단계로 이루어진다.

[1 단계 ]

콘크리트는 경화되기 이전에는 유동성을 가진 유동체이기 때문에 몰드의 형태에 따라 다양한 문양을 나타낼 수 있는 재료이다. 또한, 콘크리트의 표면은 몰드의 표면재의 질감과 광택이 전사되는 성질을 가지고 있기 때문에 몰드의 표면재에 의해 폭 넓은 표면 질감과 광택의 조절이 가능하므로 수요자의 요구에 따라 몰드내에 표면재를 부착한다.

[2 단계 ]

콘크리트 마감재의 강도는 물시멘트비, 단위수량 등의 배합요인의 변화에 의해 요구에 따라 조절이 가능하고 석재 마감재와 거의 유사한 1,000kgf/cm² 이상의 고강도를 발현하기 위해서는 일반 콘크리트 배합과는 달리 물시멘트비를 20% 정도로 배합하기 때문에 고성능 감수제를 사용하게 된다. 또한 포졸란 반응을 하는 고로슬래그, 플라이애쉬, 실리카분말, 실리카 흄 등의 혼화재료는 백화현상을 발생시키는 시멘트 수화생성물인 Ca(OH)₂와 2차 반응을 하여 수분에 대하여 보다 안정된 수화생성물을 생산하고 콘크리트 조직을 보다 치밀하게 하여 표면안정성과 표면 질감을 향상시킨다. 또한, 형광물질을 혼입시킴으로서 스스로 빛을 발하는 기능성을 부여하여 화재, 천재지변 등의 비상시에 방향 지시등의 역할을 할 수 있는 기능을 부여할 수 있으며, 무기계 안료의 적절한 사용에 의하여 다양한 색상도 표현할 수 있다.

[3 단계 ]

기존의 콘크리트 제품은 언밸런스 타입의 진동다짐 및 가압성형을 실시하여 제품을 성형하지만, 본 발명에서 사용되는 기능성 콘크리트 마감재는 이들 배합보다 고유동성을 지니고 있기 때문에 몰드에 타설이 간단하고 보다 낮은 진동방법을 사용하여도 충분한 다짐을 달성할 수 있다. 또한, 이러한 고유동성을 지니고 있기 때문에 복잡한 문양도 제조할 수 있다.

[4 단계 ]

일반적으로 콘크리트 제품에 사용되는 양생방식은 증기양생이고, 총 양생기간을 KS 규격에서는 650도시로 규정하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 3~7일간 전치양생 후 오토클레이브양생을 실시하여 표면에 안정화된 수화생성물을 생성시킨다. 오토클레이브양생방법은 시간당 30℃의 속도로 180℃까지 승온한 후 최고온도에 도달하면 약 3시간 정치시킨 후 서서히 자연 냉각시킨다.

오토클레이브양생은 단시간에 수화도를 높힘으로써 표면의 높은 경도 및 수분에 대하여 안정적인 층을 형성시킨다.

[5 단계 ]

제품의 강도, 표면안정성, 표면질감, 발광도, 색상, 치수 등의 요구성능에 따른 품질에 관하여 KS 및 각종 관련 규격에 따라 검사한 후 출하한다.

(실시예 1) 시멘트 종류 및 양생방법에 따른 압축강도 및 광택도 검토

동일 물시멘트비에서 시멘트 종류 및 양생방법에 따른 압축강도 및 광택도를 검토한 결과 압축강도에 있어서는 백시멘트나 고로슬래그를 30%치환한 백시멘트보다 알루미나시멘트의 압축강도가 높게 나타났으며, 오토클레이브양생에 의해 수화가 촉진되어 보다 높은 수준의 강도를 보이며, 모든 수준에서 강도가 1000kgf/cm² 이상을 나타내었다. 광택도의 경우 오토클레이브양생을 한 경우 모두 50을 넘는 것으로 나타났다.

(실시예 2) 시멘트 종류 및 양생방법에 따른 수분에 대한 표면안정성 검토

시멘트 종류에 따라서 백시멘트 및 고로슬래그 30%치환한 백시멘트는 수분을 한 방울 떨어뜨렸을 때 백화현상이 발생하였지만, 포졸란 반응에 의해 Ca(OH)₂의 량이 감소하여 고로슬래그 30%를 치환한 백시멘트가 상대적으로 백화현상이 적게 나타났다. 또한, Ca량이 상대적으로 적은 알루미나시멘트에서는 백화현상이 발생하지 않아 수분에 대한 안정성을 확보한 것으로 나타나 배합상에서 2차 수화반응을 촉진시키는 혼화재료 및 무기계 성분의 혼입과 백화현상에 필요한 Ca성분이 적게 함유 된 시멘트를 사용하면 수분에 대한 안정성을 지니는 제품의 제조에 유리할 것이다. 또한, 양생방법에 따라서는 오토클레이브양생을 실시한 경우에 수화의 촉진에 의해 수분에 대하여 안정된 수화생성물이 생성되어 표면안정성을 확보한 것이 확인된다.

(실시예 3) 형광물질을 혼입한 스스로 빛을 방출하는 기능성 콘크리트 마감재

배합상에서 형광물질을 시멘트의 중량에 대해서 10%를 혼입한 기능성 콘크리트 마감재에서 스스로 빛을 발하는 정도를 나타내었다. 도에서 보는 바와 같이 화재 등의 비상시에 전원이 없는 상황에서 방향 지시등의 역할을 할 수 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 4) 무기계 안료를 혼입한 다양한 색상을 지닌 기능성 콘크리트 마감 재

배합상에서 색깔이 다른 무기계 안료를 적절히 혼입하여 제작한 기능성 콘크리트 마감재를 나타내었다. 다양한 색의 농도, 색깔의 변화를 자유롭게 줄 수 있는 것이 확인 된다.

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Claims (5)

1. 시멘트, 잔골재, 혼화재료, 기능성 부여 재료(형광물질, 무기계 안료 등)를 균일해질 때까지 혼합하고, 이에 물을 넣고 혼합하고, 여기에 굵은골재를 투입하여 혼합한 후, 상기의 혼합물을 틀에 넣고 진동 및 다짐을 통해 기포를 제거하여 전치양생 3~7일 후, 오토클레이브양생을 실시하고, 거푸집으로부터 혼합물을 탈형하여 제조하기 때문에 기존의 인조석에 있어 꼭 필요한 공정인 연마공정 및 표면처리 공정이 없으면서도 표면안정성, 형광성, 다양한 색의 변화, 표면치 광택, 미려한 문양을 구현할 수 있으며 상대적으로 가격이 저렴한 기능성 콘크리트 마감재의 제조법.
2. 배합상에서 포졸란 물질을 함유한 혼화재료 및 2차반응을 촉진시키는 무기계 성분의 혼입 또는 Ca성분이 적게 함유된 시멘트(예:알루미나시멘트 등)를 사용하며 또한, 양생방법에 있어서 오토클레이브양생을 실시하여 수화반응의 촉진에 의해 상대적으로 안정된 수화생성물을 생성시킴으로서 표면의 안정성을 지닌 콘크리트 마감재의 제조법.
3. 배합상에서 형광물질을 시멘트의 중량에 대해서 10~20%를 혼입하여 화재 등의 비상시에 전원이 없는 상황에서도 방향 지시등의 역할을 할 수 있는 기능성 콘크리트 마감재의 제조법.
4. 배합상에서 무기계의 안료를 적절히 혼입하여 다양한 색상의 기능성 콘크리트 마감재의 제조법.
5. 제 1 항의 방법에 의해 제조된 고강도 콘크리트 제품

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