상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 MSPC 조성물 믹싱장치는, 수용된 골재를 가열하는 가열 유니트를 포함하는 호퍼, 및 상기 호퍼로부터 공급된 골재에 SPC(Sulfur Polymer Cement)를 첨가하여 MSPC(Modified Sulfur Polymer Concrete) 조성물을 제조하는 믹서기를 구비하는 MSPC 조성물 믹싱장치에 있어서, 상기 믹서기의 하부에 설치된 도어에 가열부가 설치된다.
바람직하게, 상기 가열부는, 상기 도어에 설치되고 내부에 중공이 형성된 케이스; 상기 케이스의 중공에 수용되고, 펌프에 의하여 순환되는 열매유; 및 순환되는 상기 열매유를 가열하는 히터;를 구비한다.
바람직하게, 상기 가열부는, 상기 도어의 일면에 설치되고 내부에 중공이 이중으로 형성된 케이스; 상기 케이스의 안쪽 중공에 수용되는 열매유; 상기 케이스의 바깥 중공에 삽입되는 단열재; 및 상기 열매유를 가열하는 가열부재;를 구비한다.
바람직하게, 상기 가열부는, 상기 도어의 일면에 설치되는 전열판; 및 상기 전열판을 감싸는 단열재;를 구비한다.
한편, 상기 호퍼는 상부에 스크린을 구비하고, 상기 호퍼 내부에 수직으로 분리된 소정 개수의 수용공간을 구비한다. 상기 수용공간의 개수는 호퍼에 수납되 는 골재의 종류 또는 골재의 크기에 따라 정해질 수 있다.
바람직하게, 상기 가열유니트는, 상기 호퍼의 측부에 설치되고 내부에 중공이 이중으로 형성된 케이스; 상기 케이스의 안쪽 중공에 수용되는 열매유; 상기 케이스의 바깥 중공에 삽입되는 단열재; 및 상기 열매유를 가열하는 가열부재;를 구비한다.
바람직하게, 상기 가열유니트는, 상기 호퍼에 설치되고 내부에 중공이 형성된 케이스; 상기 케이스의 중공에 수용되고 펌프에 의하여 순환되는 열매유; 및 상기 호퍼의 외부에 설치되고 순환되는 상기 열매유를 가열하는 히터;를 구비한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MSPC 조성물 믹싱장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되는 것은 아니며, 본 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절하게 정의되었다. 따라서, 이들의 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그러므로, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
전술한 바와 같이 콘크리트 제품의 단점들을 보완하는 방법으로, 굵은 골재, 잔골재, 충진재 등으로 이루어진 콘크리트 조성물에 유황 폴리머와 같은 SPC (Sulfur Polymer Cement)를 소정 비율로 혼합하여 몰드에 타설하여 MSPC 제품을 제 조하는 방법이 개발되었다. 상기 방법에서는, 먼저 콘크리트 조성물에 유황 폴리머와 같은 SPC(Sulfur Polymer Cement)를 소정 비율로 혼합하여 MSPC(Modified Sulfur Polymer Concrete) 조성물을 믹싱하게 되는데, 유황 폴리머와 같은 SPC는 약 100~160℃의 온도에서, 바람직하게 130~140℃의 온도에서 콘크리트 조성물과 혼합되어 MSPC 조성물을 믹싱하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MSPC 조성물 믹싱장치(100)의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 MSPC 조성물 믹싱장치(100)는 골재를 수용하는 호퍼(10), 호퍼(10)와 연결되어 소정량의 골재를 투하하는 계량기(20), 및 골재에 SPC(Sulfur Polymer Cement)를 첨가하여 MSPC(Modified Sulfur Polymer Concrete) 조성물을 믹싱하는 믹서기(30)를 구비한다.
호퍼(10)는 골재를 수용하기에 적절한 크기로 제조된다. 호퍼(10)는 다양한 형태를 가질 수 있다.
호퍼(10) 내부에는 분리벽(11)이 소정 개수 설치된다. 도 1은 두 개의 수용공간(A)(B)으로 구획된 호퍼(10)를 나타내고 있지만, 호퍼(10)는 다양한 개수로 구획될 수 있다. 분리벽(11)의 개수는 호퍼(10)에 수납되는 골재의 종류 또는 골재 크기의 개수에 따라 정해진다. 다시 말해, 분리벽(11)에 의하여 구획된 수용공간(A)(B)에는 서로 다른 크기의 골재가 수납된다.
바람직하게, 상기 분리벽(11)은 호퍼(10)의 외벽(13)보다 낮은 높이를 갖는다. 이에 대해서는 후술한다.
호퍼(10)의 상부에는 스크린(12)이 설치된다. 바람직하게, 상기 스크린(12)은 분리벽(11)의 상단과 호퍼(10) 외벽(13)의 상단에 설치되는데, 분리벽(11)이 호퍼(10)의 외벽(13)보다 낮은 높이를 가지므로 스크린(12)은 분리벽(11)을 향해 하향 경사를 형성하게 된다. 비록, 도면에는 도시되지 않았지만, 스크린(12)의 상측에는 골재를 공급하는 골재 공급부가 설치되어, 스크린(12)으로 골재를 투하하게 된다. 투하된 골재 중에 스크린(12)의 홀(hole)보다 작은 골재는 스크린(12)을 관통하여 스크린(12) 하부의 수용공간(A)에 수용되며, 스크린(12)의 홀보다 큰 골재는 스크린(12)을 관통하지 못하고 스크린(12)의 경사를 따라 굴러 내려가서 다른 수용공간(B)에 수용된다.
이와 같은 원리를 이용하여 각 수용공간(A)(B)의 상단에 서로 다른 크기의 홀을 갖는 스크린(12)을 설치함으로써 서로 다른 크기의 골재를 서로 다른 수용공간(A)(B)에 수납할 수 있다.
바람직하게, 상기 골재는 호퍼(10)에 투하되기 전에 미리 140~150℃로 가열된다. 골재를 미리 가열 건조시키는 것은 골재에 수분이 함유되어 있으면 수분 때문에 다른 첨가물과의 결합력, 예를 들어 유황 폴리머와의 결합력이 떨어지기 때문이다. 또한, 골재를 미리 가열하면 믹서기에 투입되었을 때에 온도 저하없이 원활한 믹싱 작업을 할 수 있는 효과도 있다.
도 2는 호퍼(10)에 수납된 골재 등을 가열하는 가열유니트(14)의 단면도이다. 본 발명인 MSPC 조성물 믹싱장치는 가열유니트(14)를 구비함으로써 골재를 일정 온도로 가열된 상태에서 호퍼(10) 내부에 수납할 수 있다. 따라서, 작업이 중단 되는 경우 없이 연속적인 생산이 가능하며, 믹서기(30)에서의 믹싱 작업시 MSPC 조성물의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도면을 참조하면, 가열유니트(14)는 호퍼(10)의 측부에 설치되고 내부에 중공이 이중으로 형성된 케이스(15), 케이스(15)의 안쪽 중공에 수용되는 열매유(16), 케이스(15)의 바깥 중공에 삽입되는 단열재(17), 및 열매유(16)를 가열하는 가열부재(18)를 구비한다.
열매유(16)는 후술할 가열부재(18)에 의해 가열되어 케이스(15)내부에서 순환하며 호퍼(도 1참조:10) 내부의 골재를 소정 온도로 유지한다. 열매유(16)를 이용하여 호퍼(10) 내부의 골재를 가열하면 히터를 이용하여 직접 가열하는 경우보다 균일하게 가열할 수 있다. 열매유(16)는 열분해 및 산화에 대해 안정성이 있고 금속을 부식시키지 않으며, 사용되는 온도에서 적정한 유동성을 가진다. 케이스(15)의 일측에는 열매유(16)를 주입 또는 반출할 수 있는 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 열매유(16)는 온도 상승에 따른 열팽창을 하기 때문에 케이스(15)의 내부를 열매유(16)로 완전히 채우는 것보다 열팽창 할 수 있는 여유 공간을 남겨두고 채우는 것이 바람직하다. 만약, 열매유(16)를 케이스(15) 내부에 완전히 채우는 경우에는 열매유(16)의 온도 상승시 압력을 조절할 수 있는 안전밸브(safety valve)등 압력 조절 밸브를 설치하거나, 또는 별도의 여유공간을 형성하는 것이 바람직하다. 단, 히터에 따라서는 그 내부에 열매유가 팽창할 수 있는 공간을 갖는 것이 있다. 따라서, 이러한 히터에는 압력조절밸브나 별도의 여유공간이 필요하지 않게 된다.
가열부재(18)는 열매유(16)를 가열한다. 바람직하게, 가열부재(18)는 열매유(16)층 내부에 설치되는 히터이다. 히터의 갯수와 설치 위치는 요구되는 온도, 골재의 양 등을 고려하여 결정한다. 더욱 바람직하게, 케이스(15)의 내부 중공부가 이중으로 구성되어, 안쪽 중공부에는 열매유(16)가 수용되고, 열매유(16)층 외부의 바깥 중공부에는 열매유(16)층을 둘러싸는 단열재(17)가 삽입된다. 단열재(17)는 열매유(16)의 열이 외부로 발산하는 것을 방지한다. 도 2는 열매유(16)층 내부에 설치된 히터와 같은 가열부재(18)를 나타내고 있지만, 열매유(16) 층을 둘러싸는 전열선 또는 열매유(16)층 외부에 설치되는 히터 등 다양한 구조의 가열부재가 가능하다. 아울러, 열매유(16)층이 없이 전열선 또는 히터가 호퍼(10)의 외측면에 설치되어 직접 내부를 가열하는 방식도 가능하다.
한편, 가열부재(18)에 대한 대안으로서, 호퍼(10) 외부에 설치된 히터(미도시)를 이용하여 열매유(16)를 가열하고, 가열된 열매유(16)를 펌프 등을 이용하여 순환시킴으로써 호퍼(10)를 가열하는 방식도 가능하다. 즉, 내부에 중공이 형성된 케이스를 호퍼(10)에 설치하고, 상기 중공과 연통된 순환관을 통하여 열매유를 순환시키면서 호퍼(10) 외부에 설치된 히터를 이용하여 열매유를 가열한다.
도 1을 다시 참조하면, 호퍼(10)의 하부에는 계량기(20)가 설치된다. 계량기(20)는 도면에는 도시되지 않았지만 로드셀(load cell)을 구비한다. 본 발명에서는 통상의 구조를 갖는 로드셀을 사용하는데, 로드셀에 의해 굵은골재와 잔골재를 일정량씩 하부로 투하하게 된다.
계량기(20)의 하부에는 믹서기(30)가 설치되어, 계량기(20)에서 투하되는 골 재와 별도의 라인(미도시)을 통해서 공급되는 SPC, 및 안료 등을 섞어서 MSPC 조성물을 믹싱하게 된다.
본 발명에 사용되는 유황 폴리머와 같은 SPC는, 특허공보 제1983-2618호에 공개되어 있는 바와 같이, 디사이클로펜타디엔, 메틸 사이클로펜타디엔, 디비닐 벤젠, 사이클로옥타디엔, 사이클로데카트리엔, 옥타디엔 및 미르센으로부터 선택된 제1탄화수소 5 내지 20중량%(황에 대해)와, 디펜텐, 스티렌, 비닐톨루엔, 핀엔 및 옥텐으로부터 선택된 제2탄화수소 5 내지 20중량%(황에 대해)를 황원소와 발열반응이 일어나기에 충분히 높은 온도 즉, 120 내지 200℃에서 반응시켜서 제조된다. 상기 SPC는 5 내지 100의 투과도, 10 내지 70℃의 연화점 및 적어도 100의 연성을 가지며, 열전달율이 상당히 낮다. SPC는 100~110℃이하에서는 고상으로 존재하며, 그 이상의 온도에서는 액상으로 존재하는데, 150~160℃ 이상이 되면, 점도가 증가하고 유황성분이 배출되는 등 물성치의 변화가 발생한다. 따라서, SPC를 사용하여 MSPC 조성물을 믹싱하기 위해서는 130~140℃의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 믹서기(30)는 그 내부를 가열하는 가열 수단(미도시)과 통상적인 교반 날개를 구비한다. 상기 가열 수단은 믹서기 외부에 설치된 히터(미도시)를 이용하여 열매유를 가열하고 가열된 열매유를 펌프 등을 이용하여 순환시킴으로써 믹서기(30)를 가열한다. 이와 같이 본 발명인 믹싱장치(100)는 믹서기(30) 내부를 소정 온도로 가열함으로써 MSPC 조성물을 온도 저하없이 믹싱할 수 있다.
상기 가열 방식에 대한 대안으로서, 가열 수단은 가열유니트(14)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 가열수단은 내부에 중공이 이중으로 형성된 케이스와, 케이스의 안쪽 중공에 수용되는 열매유와, 케이스의 바깥 중공에 삽입되는 단열재, 및 열매유를 가열하는 히터를 구비한다. 즉, 히터에 의하여 가열된 열매유가 믹서기(30) 내부를 가열한다.
상기 믹서기(30)의 하부에 형성된 도어(32)에는 가열부(34)가 설치된다.
상기 가열부(34)는 도어(32)에 인접한 믹서기(30) 내부의 MSPC 조성물을 가열하여 일정한 온도를 유지하도록 한다. 즉, MSPC 조성물이 용융된 상태를 유지하도록 함으로써 도어(32)가 용이하게 개폐되도록 한다. 또한, 가열부(34)는 믹서기(30)의 온도가 하강하여 MSPC 조성물이 응고되는 경우에 MSPC 조성물을 가열하여 다시 용융 상태로 변화시킴으로써 도어(32)가 보다 용이하게 개폐되도록 한다. 한편, 본 명세서에서 'MSPC 조성물이 용융된다'라는 것은 MSPC 조성물이 응고되지 않고 유동 가능한 상태 즉, 몰드에 타설될 수 있는 상태가 된다는 것을 의미한다.
가열부(34)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 도어(32)의 일면에 설치된 케이스(40)를 구비한다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 도어(32) 케이스(40)의 내부는 호퍼(10)에 설치된 케이스(도 2의 15)와 유사한 구조를 갖는다. 즉, 케이스(40)의 내부 중공부가 이중으로 구성되어, 안쪽 중공부에는 열매유가 수용되고, 열매유층 외부의 바깥 중공부에는 열매유 층을 둘러싸는 단열재가 삽입된다. 단열재는 열매유의 열이 외부로 발산하는 것을 방지한다. 열매유층 내부에는 히터와 같은 가열부재가 설치되어 열매유를 소정온도로 가열한다.
또한, 열매유 내부에 설치된 가열부재에 대한 대안으로써, 가열부(34)의 외부에 설치된 히터(미도시)를 이용하여 열매유를 가열하고, 가열된 열매유를 펌프 등을 이용하여 순환시킴으로써 도어(32)를 가열할 수도 있다. 즉, 가열부는 내부에 중공이 형성된 케이스와, 케이스의 중공에 수용되고 펌프 등에 의하여 상기 중공과 순환관(미도시)을 순환하는 열매유 및, 믹서기의 외부에 설치되어 순환되는 열매유를 가열하는 히터를 구비한다.
가열부(34)의 다른 실시예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 도어(32')의 내부에 삽입된 전열판(50)을 구비할 수도 있다. 바람직하게, 전열판(50)은 전기저항이 높은 금속으로 구성되며, 전열판(50)에 전압을 가하여 저항열에 의해 열을 발생시켜 믹서기(30)의 내부의 MSPC 조성물을 일정 온도로 유지하게 된다.
본 고안의 가열부(34)는 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절하게 변형되어 채택될 수 있다.
한편, 믹서기(30)에서 사용되는 도어는 슬라이딩 방식, 도어가 하나만 설치된 방식, 도어가 두 개 설치되어 양쪽으로 개폐되는 방식, 도어가 회전하는 회전형 방식 등 여러가지 방식이 있는데, 본 발명의 가열부는 이러한 도어의 구조에 의해 설치가 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절하게 변형되어 다양한 구조의 도어에 적용될 수 있다.