KR20190054759A - 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 주원료인 석고와 물을 혼합하여 조성된 원료에, 보조원료인 황토와 바잘트섬유(basalt fiber)와 닥섬유(mulberry fiber)를 포함하는 원료를 혼합한 혼합물에, 첨가제인 탄소섬유를 혼합하여 프레스 가압성형 등을 통해, 기계적 성질 (충격강도, 압축강도 등)을 더욱 강화시키고, 자동화 된 대량 생산체제에 적합한 Press 가압방식을 활용한 공정을 통해 기존 제품대비 강한 강도를 확보함은 물론, 자체적인 심미성과 마감성을 높여 해당 시장에서 높은 상품성 및 활용성을 확대하기 위한 것이다.

Description

탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치 및 그 방법 {Apparatus for manufacturing environmentalfriendly building materials being applied by press method using carbon fiber and method thereof}

본 발명은 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주원료인 석고와 물을 혼합하여 조성된 원료에, 보조원료인 황토와 바잘트섬유(basalt fiber)와 닥섬유(mulberry fiber)를 포함하는 원료를 혼합한 혼합물에, 첨가제인 탄소섬유를 혼합하여 프레스 가압성형 등을 통해, 기계적 성질 (충격강도, 압축강도 등)을 더욱 강화시키고, 자동화 된 대량 생산체제에 적합한 Press 가압방식을 활용한 공정을 통해 기존 제품대비 강한 강도를 확보함은 물론, 자체적인 심미성과 마감성을 높여 해당 시장에서 높은 상품성 및 활용성을 확대하기 위한 것이다.

일반적으로, 콘크리트는 시멘트를 모래, 자갈, 물과 함께 혼합해서 만든 복합재료로서 목재나 강재에 비하여 물에 대한 저항력이 크며 다양한 형태와 치수로 가공이 용이하여 지구상에서 가장 널리 사용되는 건설재료이다.

근래에 들어 국민소득의 증가로 주변 환경에 대한 인식이 제고되면서 각종 토목 및 건축용 구조물들의 회색 일변도의 규격화, 획일화된 기존의 틀에서 벗어나 다양한 칼라 및 디자인을 부여하여 도시 미관을 개선하는 데 많은 투자가 이루어지고 있다.

최근들어 시멘트와 각종 접착제를 이용한 벽지 및 바닥재 등에서 발생하는 포름알데하이드에 의한 "새집 증후군"이 이슈화됨에 따라서 천연성분을 이용한 건축재료에 대한 관심이 높아지고 있었다.

그러나 다공성 물질의 친환경 기능성을 활용하여 공간 내 습도조절, 유해물질 정화, 악취제거의 기능성을 외부 전원의 도움 없이 자체적으로 반영구적으로 수행하는 기능성 친환경 건축자재는 상대적으로 일반 타일이나 대리석에 비하여 낮은 강도를 갖고 있어 그 사용 용도가 실내 벽면 마감용 내장재로의 한계성이 존재하였다.

또한 부조나 몰딩, 모서리 마감재로써도 기존의 낮은 강도로는 적용에 한계성이 존재하였다.

또한 출원인은 자체적으로 높은 친환경 기능성 수행력을 갖춰 NEP 인증 취득 진행 중에 있을 만큼 우수하나 현재 제조 수준은 작업자의 숙련도에 따라 불규칙하여 제품의 고급화와 확장성을 위해 마감성의 표준화가 필요하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로,

Press 압축 가압 방식을 통한 높은 강도의 구현하는 것을 목적으로 한다.

또한 Press 압축 가압 방식을 통한 제품의 균일한 규격 구현을 목적으로 한다.

Press 압축 가압 방식을 통한 제품 뒷면과 테두리 마감성을 높이는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 석고와 물을 혼합하여 조성된 원료에 황토와, 바잘트섬유와, 닥섬유를 혼합한 원료에 탄소섬유를 혼합한 혼합물에 프레스 가압방식이 적용된 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치이다.

또한, 본 발명에 의거 제조되는 타일은 석고 55~61중량%와 물 39~45중량%를 혼합하여 조성된 원료 100중량부에 대하여 황토 1~30중량부와, 바잘트섬유 2~10중량부와, 닥섬유 2~10중량부, 탄소섬유 2~10중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 타일은 원료 100중량부에 대하여 구문초 추출액 1~30중량부, 피톤치드 1~30중량부, 숯 1~30중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 석고 55~61중량%와 물39~45중량%을 혼합하여 원료를 형성하는 단계와; 상기 원료 100중량부에 황토 1~30중량부와, 바잘트섬유 2~10중량부와, 닥섬유 2~10중량부와, 탄소섬유 2-10중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계와; 프레스 가압성형하는 단계; 소성하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형틀 또는 금형 내부에 투입한 다음 탈형하여 타일을 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의거 제조되는 타일은

1. Press 압축 가압 방식을 통한 높은 강도의 구현 가능하다.

- 표면 기공성을 유지시켜 친환경 기능성 수행의 우수성은 유지시키면서 전체적인 질감 및 강도를 높일 수 있다.

- 기존 출원인 블록의 현행 타 자재대비 2배의 강도를 6배 이상의 강도 구현이 가능하다. ( 기존 타 제품의 충격강도 : 0.8 J ===> 5 J 이상 구현 )

2. Press 압축 가압 방식을 통한 제품의 균일한 규격 구현이 가능하다.

- 현재 작업자의 숙련도에 따라 미세한 차이가 나타나는 가로, 세로 사이즈 및 두께는 제품의 시공 후 많은 차이를 일으킬 수 있어 소비자의 제품에 대한 불만 및 불신을 초래할 수 있었으나 이를 해결할 수 있다.

- 정확한 가로, 세로 사이즈 및 두께를 표준화 하여 완성도를 높일 수 있다.

3. Press 압축 가압 방식을 통한 제품 뒷면과 테두리 마감성을 높일 수 있다.

- 현재 수작업 형태의 마감작업은 그 완성도가 일정하지 않아 상품성이 상대적으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

- 제품의 뒷면은 수작업의 흔적이 남아 상품성이 상대적으로 떨어지는 것을 개선할 수 있다.

- 제품의 마감성 및 상품성이 떨어지는 현 상황을 Press 압축 가압 방식을 통해 일정하게 표준화하고, 뒷면에 브랜드 이름뿐 아니라 제품의 일련번호, 생산일자, 작업자 코드 등을 표현하여 제품의 상품성을 높일 수 있다.

4. 대량 생산 체제를 위한 자동화 공정 설계를 위한 공정 완성 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 건축용 마감재 제조 장치의 평면도
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 제조과정을 나타내는 공정도

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치 및 그 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 대해 개괄적 내용은 다음과 같다.

* 목표 충격강도 ( 5 J )를 위한 표준화 작업

- 기존 배합비율을 활용하여 Press 압축 가압 방식에 최적화 된 작업 공정 수립(가압 강도의 세기, 고착 시간, 표면 기공성 유지 등을 고려한 작업 표준화 )

- 향후 대량 생산 체제에 적용할 수 있도록 원자재의 투입량을 고려하여 표준화 작업 수립

- 여러 디자인을 적용한 샘플링 테스트를 통해 균일한 강도를 유지할 수 있도록 설계

* Press 압축 가압 방식 적용 공정 설계

- 1톤 정도의 가압을 할 수 있는 Press 기계 설계 : 기존 Press 기계를 자사 공정에 맞게 수정

- 제품의 디자인에 따른 두께를 미세 조절할 수 있게 설계하여 제품의 다양화 확보

- 원자재 혼합의 특성을 고려하여 물 빠짐, 섬유 뭉침 현상을 고려한 상, 하 Press 몰드 구현

- 추후 레일이나 회전 형식의 공정 적용을 위해 단일 Press 방식 추진

* 제품의 표면을 표현할 수 있는 디자인 적용 Press 몰드의 제조

- 인테리어 심미성을 확보할 수 있는 디자인을 적용한 다양한 Press 몰드 필요 (상판)

- 제조사 브랜드, 제품번호, 생산일자, 작업자 정보 등을 표현할 수 있는 Press 몰드 필요 (하판)

- 상판과 하판의 특성을 고려하여 대체 및 수정 가능한 형태로 제조

*다양한 형태의 Press 제품 구현 ( 시제품 제조 )

- 기존의 타일이나 판재 형태의 제품이 아닌 몰딩, 모서리 마감재 등 다양한 형태의 제품 구현

- 5 J 이상의 강도를 활용하여 바닥재를 제외한 실내의 모든 공간에 적용할 수 있는 다양한 형태의 시제품을 제조

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 건축용 마감재 제조 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 제조과정을 나타내는 공정도이다.

도 1은 본 발명에 따른 건축용 마감재 제조 장치의 평면도이다.

본 발명에 따른 건축용 마감재 제조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 원료를 투입받는 투입부(100), 투입부를 통해 이송되어온 원료를 가는 입자로 분쇄시키기 위한 분쇄부(200), 분쇄부에 의해 분쇄된 원료와 접착제를 혼합시키기 위한 혼합부(300), 혼합부에서 혼합된 원료 조성물이 적층되는 적층부(900), 적층부로 원료 조성물을 제공하기 위한 원료 조성물 제공부(600), 원료 조성물 제공부를 기준으로 적층부를 좌우 또는 전후로 이송시키기 위한 이송부(700), 이송부에 의해 이송되어온 적층부에서 원료를 이용한 건축용 마감재를 분리시켜 배출하기 위한 배출부(800) 및 상기 구성요소들의 기능을 제어하기 위한 제어부(500)를 포함한다. 투입부(100)는 자연에서 채취된 원료를 투입받아 분쇄부로 이송시키기 위한 것이다.

분쇄부(200)는 투입부로부터 이송되어온 원료를 가는 입자 상태의 분상물로 분쇄시키기 위한 것이다.

혼합부(300)는 분쇄부에서 분쇄된 원료에 보조재료인 천연재료로 생성된 접착제를 혼합시켜 원료조성물을 생성하기 위한 것이다.

원료 조성물 제공부(600)는 혼합부에서 혼합된 황토 조성물을 적층부로 제공하기 위한 것이다.

이송부(700)는 적층부를 원료 조성물 제공부를 중심으로 하여 전후 또는 좌우로 이송시키기 위한 것으로서, 이에 의해 원료 조성물이 적층부 전면에 걸쳐 일정한 두께로 적층될 수 있다.

배출부(800)는 이송부에 의해 이송되어온 적층부에 적층되어 있는 건축용 마감재를 압축시킨 후, 적층부에서 건축용 마감재를 분리시켜 배출하기 것이다.

제어부(500)는 상기 각 구성요소들의 모터를 구동시켜, 해당 구성요소들이 제 기능을 수행하도록 하기 위한 것으로서, 제어기, 입력기, 출력기, 저장기 등을 포함하여 구성될 수 있는바, 이러한 구성은 일반적인 제어장치의구성과 동일한 것임으로 그에대한 상세한 설명은 생략된다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 제조과정을 나타내는 공정도이다.

석고와 물을 혼합하여 조성된 원료에 황토와, 바잘트섬유와, 닥섬유를 혼합한 원료에 탄소섬유를 혼합한 혼합물에 프레스 가압방식이 적용된 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치이다.

부연하면, 주원료인 석고 55~61중량%와 물39~45중량%을 혼합하여 원료를 형성하는 단계와; 상기 원료 100중량부에 보조원료인 황토 1~30중량부와, 바잘트섬유 2~10중량부와, 닥섬유 2~10중량부와, 첨가제인 탄소섬유 2~10중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계와; 프레스 가압성형하는 단계; 소성하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형틀 또는 금형 내부에 투입한 다음 탈형하여 타일을 제조하는 단계; 를 포함하여 블록 제조한다.

상기한 바와 같이 본 발명은, 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 주원료인 석고와 물을 혼합하여 조성된 원료에, 보조원료인 황토와 바잘트섬유(basalt fiber)와 닥섬유(mulberry fiber)를 포함하는 원료를 혼합한 혼합물에, 첨가제인 탄소섬유를 혼합하여 프레스 가압성형 등을 통해, 기계적 성질 (충격강도, 압축강도 등)을 더욱 강화시키고, 자동화 된 대량 생산체제에 적합한 Press 가압방식을 활용한 공정을 통해 기존 제품대비 강한 강도를 확보함은 물론, 자체적인 심미성과 마감성을 높여 해당 시장에서 높은 상품성 및 활용성을 확대하기 위한 것이다.

Claims (3)

1. 석고와 물을 혼합하여 조성된 원료에 황토와, 바잘트섬유와, 닥섬유를 혼합한 원료에 탄소섬유를 혼합한 혼합물에 프레스 가압방식이 적용된 탄소섬유 및 프레스 가압방식이 적용된 친환경 건축자재 블록 제조 장치.
2. 석고 55~61중량%와 물 39~45중량%를 혼합하여 조성된 원료 100중량부에 대하여 황토 1~30중량부와, 바잘트섬유 2~10중량부와, 닥섬유 2~10중량부와, 탄소섬유 2~10중량부가 혼합되에 제조된 블록.
3. 석고 55~61중량%와 물39~45중량%을 혼합하여 원료를 형성하는 단계와; 상기 원료 100중량부에 황토 1~30중량부와, 바잘트섬유 2~10중량부와, 닥섬유 2~10중량부와, 첨가제인 탄소섬유 2~10중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계와; 프레스 가압성형하는 단계; 소성하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형틀 또는 금형 내부에 투입한 다음 탈형하여 타일을 제조하는 단계; 를 포함하는 블록 제조방법.

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