KR930009890B1 - 몸체 특히 건축 자재의 생산 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

몸체 특히 건축 자재의 생산 방법

본 발명은 규산질 식물성 폐기물을 주로 하는 섬유질의 식물성 재료를 규산염계 결합제 및 물과 혼합하고 그 혼합물을 성형하는 과정으로 건축자재를 생산하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 이러한 방법에 의하여 생산되는 건축 자재는 간막이 벽재로 이용될 뿐만 아니라 주로 단열 및 방음 문제를 해결하는데 적절하다.

에너지 체전체의 가격이 급상승함에 따라 대부분의 다양한 건물들에 대한 효과적인 단열문제가 점차 증대하고 있다.

동시에 재래식 단열재와 그 생산 기술은 일반적으로 상당히 비용이 많이 들며, 그리하여 광범위한 사용이 어려워 질 뿐만아니라, 증대하는 높은 품질 조건을 충족시키지 못하는 일이 흔히 있다.

재래식 단열재로는 여러가지 산업용 벽돌 생산품, 예를들면 통기성 석판(stone panel)이 포함되는데, 이들은 단열효율이 낮을 뿐만 아니라 무거운 중량과 생산하는데 노동력이 많이 소요된다는 이유로 사용되는 분야가 점차로 좁아지고 있다.

단열 및 방음재는 또한 광물(진주암, 섬유유리, 암면 등등)을 팽창하거나 섬유화 하므로서 생산될 수도 있다.

그러나, 이러한 생산 기술은 가공되지 아니한 원료의 개발에서 부터 최종 생상품을 생산하는데 까지의 모든 부분공정은 대단히 복잡하고 극히 많은 에너지를 필요로 하게 된다. 또 이러한 단열재는 강도가 약하여 건축과정에서 조밀하게 채워져서 단열 능력이 감소된다는 단점이 있다.

합성 포말을 생산하는데 소요되는 에너지도 마찬가지로 대단히 높으며, 그 뿐만 아니라 합성 포말은 대단히 비싸고 대체로 가연성이기 때문에 다량으로 사용될 수 없다.

상술한 재래식 단열재의 단점으로 말미암아, 전 세계적으로 전문가들은 더 저렴한 재료를 사용하여 우수한 단열재와 건조물을 개발하려고 노력하고 있다. 그리하여 최근에는 산업 및 농업 폐기물을 단열재로 사용하는 가능성에 대하여 관심이 집중되고 있는데, 그 이유는 산업 발전에 부수되어서 생산이 집중됨에 따라 산업 및 농업 폐기물이 다량으로 산출되고, 그러한 폐기물을 대규모로 이용하는 문제가 해결되지 않고, 게다가 더욱 그러한 폐기물을 폐기하는데는 비용이 많이 들기 때문이다.

농업분야에서 이를 테면 몇가지 폐기물은 겨우 소각할 수 있으나, 섬유질의 식물성 재료 예를들면, 평지(RAPE), 볏짚, 벼껍질들을 폐기하는 것은 문제이고, 이들을 건축분야에서 이용하기 위한 몇 가지 방법이 마련되어 있으나, 지금까지는 다량으로 사용하는 문제는 해결되지 않고 있다.

단열 라이닝(LINING)과 몸체를 생산하기 위한 방법은 헝가리 특허 제159 762호에 설명되어 있는데, 거기서는 볏짚, 벼껍질 또는 곡물잎을 압착한 것이 기본 재료로 사용되었고, 황산구리 용액으로 희석된 물유리(무수규산을 알카리와 함께 녹여서 얻은 것) 또는 두가지 성분의 합성수지가 결합재로 사용되고 있다. 기본 재인 왕겨가 표면상에 펴지는 동안에 결합재는 흡입기 속으로 분무된다. 층(層)이 일정한 두께로 되면 50-100mm길이의 볏짚층이 제 1 층상에 깔리고 그후 제 1 단계 즉, 결합재의 분사가 반복이 된다.

필요한 두 과정을 반복 하므로서 연질상태의 층 또는 몸체가 만들어지며 적당한 변형을 일으키는 압력하에 압축된다.

이 방법의 단점은 분사 기술이 복잡하며 육체노동이 필요하고 강도를 조절할 수 없으므로, 균일하지 않는다 사실에 있다.

이와는 별개의 문제로, 라이닝 또는 몸체는 그 지지력이 비교적 낮으므로 이동 표면하에서는 전혀 사용될 수 없다.

건축자재 생산에 관한 항가리 특허 제181 185호에서 설명되어 있는 다른 방법에 의하면, 세절(細切)된 섬유상의 식물질과 섬유재료는 사후 경화재와 혼합되어서 그 혼합물은 압력에 의하여 성형된다. 이 방법의 단점은 기본 재로서의 폐기물이 작업에 들어 가기전에 분쇄되고 분류되어야 하고, 결합재가 첨가되기 전에 방습제가 주입되어 있다는데 있다.

이러한 과정으로 이 방법이 부분적으로 복잡해지고 비용이 많이 들게 되며, 한편으로는 주입제의 존재로 말미암아 결합재와 식물성 기본재 사이의 완전한 접촉을 방해하게 되어서, 생성물의 강도에 불리한 영향을 주고 이리하여 그 품질이 불확실하게 된다.

본 발명의 목적은, 복잡한 방법과 값비싼 기술로 사전에 물리적인 처리를 필요로 하거나 또는 다른 방법으로 조작함이 없이 식물폐기물을 기본재로 사용하여 단열 및 방음에 적합한 건축자재를 생산하는 방법을 제공하는데 이다. 본 발명에 의한 방법으로 과거보다 비용이 적게드는 산업 기술 또는 소규모 생산방법으로 단열 및 방음에 적합한 건축 자재를 생산할 수 있게 된다.

본 발명은 섬유질 특히, 규산질의 식물성 물질의 양호한 특성이 사전 물리처리 예를들면, 섬유화 과정을 거치지 않는 최종 생성물 생산에 가장 잘 나타난다는 사실 인정에 기초를 두고 있다. (최적의 길이를 얻기 위해 섬유재를 절단하는 것은 기본 물질이 예를 들면, 섬유화, 소모(梳毛), 분쇄하는 동안에 파괴되는 것이 아니고, 물질의 조직에 영향을 주지 않고 절단하는 것에 불과하다). 더우기, 섬유질이며 규산질인 식물 폐기물의 주성분 다시 말하면, 규소는 식물성 섬유질의 표면을 덮고 있는 왁스 층이 결합 향상제로 처리된 그러한 방법으로 규산염을 주로하는 결합재와 가장 적합하게 혼합된다.

이리하여 식물성의 섬유질과 결합재 사이에 가장 효과적인 접촉이 실현되고, 이것은 최종결과에서 유사한 목적에 사용되는 다른 기존 건축 자재보다 강도가 훨씬 양호한 물리적인 특성을 지니는 것이다.

이러한 지식을 기초로 하여, 이 문제는 섬유질의 식물재 특히, 규산질의 식물 폐기물이 규산염계 결합재 및 물과 혼합되고 그 다음에 혼합물이 성형되는 과정을 거치는 방법으로 해결된다.

본 발명의 요지는 다음과 같다.

a) 섬유질의 식물재는 결합재에 필요하고 용해된 결합 향상제를 포함하는 혼합물의 전량에 할당되는 일정한 분량의 물과 혼합되고, b) 미리 침습된 섬유질의 식물재는 규산염계 결합재와 혼합되며, c) 나머지 분량의 물은 규산염계 결합재의 혼합과 동시 또는 혼합후에 물질에 혼합되어, d) 마지막으로 혼합물은 재래식 방법으로 성형된 다음 고형화 된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 혼합수와 용해된 결합 향상제 또는 제 2 차 분량의 물을 포함하는 액체가 압력없이 혼합물에 적절히 분사 작용으로 첨가되고, 다시 교반되어 성형된다.

제 1 단계에서 약 0.01-0.1 중량 분율의 결합 향상제를 포함하는 혼합수 1/10-1/2부가 1중량분율의 섬유질의 식물재에 첨가되면, 제 2 단계에서 결합항상제를 포함하지 않는 물 9/10-1/2부가 혼합물에 첨가되는 것이 바람직하다.

일반적으로 1-5중량 분율의 시멘트가 혼합물 제조를 위하여 결합재로 사용되며, 혼합물은 건조한 상태에서 미리 침습된 섬유질의 식물재에 첨가되고 혼합된다. 당연히 다른 규산염계 결합재 예를들면, 회반죽도 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면 전체적으로 약 0.2-3.0중량 분율의 혼합수가 혼합물의 제조용으로 사용된다.

합성수지계 물질 예를들면, 폴리비닐 아세테이트가 결합향상제로 사용될 수 있다.

필요하면, 결합물질의 양에 맞추어 산정된 약 0.01-0.1 중량 분율의 결합 촉진제가 혼합물에 첨가될 수 있다.

최종 결과의 강도와 탄성을 증강시키기 위하여 0.01-0.1 중량 분율의 합성수지 바람직하기로는 푸르푸롤(FURFUROL)수지가 첨가된다.

주로, 벼껍질 또는 볏짚이 기본재로 사용되지만, 다른 섬유질의 식물재 예를들면, 줄기 또는 평지도 사용될 수 있다.

본 발명은 다음과 같이 실시예로 더 상세히 설명된다.

[실시례 1]

본 발명에 의한 방법으로 60×60×5cm 간막이 패널이 생산된다. 0.5m³사후 경화 혼합물을 제조하기 위하여 65kg의 벼껍질이 공지된 강제 시스템-작동 믹서(콘크리트 기술에서 사용되는) 안으로 넣어지고 그 다음에 기계는 가동된다.

45.0kg의 물과 9.5kg의 용해된 폴리비닐 아세테이트를 포함하는 액체가 움직이고 있는 벼껍질에 압력없이 분사된다. 혼합물이 동질화될때까지 계속 교반한다.

이리하여 벼껍질은 미리 침습되며 그 표면상에 "점착성-부리지"를 형성하여, 벼껍질과 결합재는 대단히 잘 접촉하게 된다.

그후 200kg의 350-형 포오틀란드 시멘트가 결합재로서, 교반을 계속하는 동안 결합향상제로 커버되어 있고, 미리침습한 벼껍질에 첨가된다.

혼합물이 계속 교반되는 동안 시멘트를 응고시키기 위하여 필요한 나머지 55kg의 물이 혼합물 상에 분사되며 결합물질(시멘트)과 다른 성분들이 완전히 혼합되면 약 5kg의 푸르푸롤 수지가 최종 생성물의 탄력성을 증강시키기 위하여 혼합물에 분사된다.

완료되었으나, 아직 굳어지지 않는 혼합물이 성형되고, 표면은 평평해지고 물질은 시멘트의 국부 응고에 필요한 48시간 동안 주형내에 두어진다.

그 다음에 주형은 제거되고 건축 패널은 5일 동안 물을 분사하여 사후처리되게 된다.

[실시례 2]

마루 아래에 사용될 단열 패널은 볏짚을 절단함이 없이 기본재로 하여 생산된다.

0.5cm³의 혼합물을 생성하기 위하여 55kg의 자르지 않는 볏짚(줄기의 길이는 약 50cm)을 공지된 강압 믹서 안으로 집어 넣는다.

믹서에 의해서 움직여지는 줄기 덩어리는 40kg의 물과 10kg의 용해된 폴리비닐 아세테이트를 포함하는 액체와 혼합된다. 혼합물은 볏짚이 완전히 침습될때까지 교반된다. 그후 200kg의 350-형 포오틀란드 시멘트가 결합재로서 계속적으로 교반되는 혼합물에 첨가된다. 그 후 나머지 45kg의 물을 시멘트의 응고를 위해서 필요할 만큼 혼합물에 분사하고, 한편 5kg의 푸르푸롤 수지가 혼합물에 분사된다.

동질화된 혼합물이 성형되며 그 두께는 5cm로 정해진다. 물질은 48시간 동안 주형내에 두어진다. 60×60×5cm 패널이 세로 세워지고 5일동안 물 분사로 사후 처리를 받게 된다.

이 패널은 예를들면 단층 건물의 마루 밑에 단열재로 유리하게 사용될 수 있다. 이 경우 패널은 방습보호 콘크리트의 역할을 할 수도 있으며 본 발명에 의한 방법으로 생상된 패널은 마루 아래 기초재로서도 적합하다.

[실시례 3]

본 발명에 의한 방법으로 간막이 벽으로 적합한 60×60×6cm 패널이 생산된다. 0.5m³의 혼합물을 제조하기 위하여 45kg의 벼껍질을 믹서에 집어넣고 45kg의 물과 8kg의 용해된 폴리비닐 아세테이트를 포함하는 53kg의 액체가 분사된다. 미리 침습한 후에 165kg의 회반죽이 결합재로서 믹서내에 넣어지고, 미리 침습된 벼껍질과 균일하게 혼합된다.

믹서에 의해서 계속 움직이고 있으며, 5kg의 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)를 결합 지연제로 함유하는 혼합물에 75kg의 물이 분사된다. 제 2 차 분량의 물과의 혼합은 3분간 계속되고 그후 침습되었으나 굳어지지 않는 혼합물이 하나의 넓은 면에 장치된 주형에 부어지고 그 표면은 평평하게 된다. 세워진 주형도 사용될 수 있으며, 주형의 양쪽 큰면은 평평하고 재료는 그 상단부에서 부어진다. 그리하여 자재의 표면이 매우 메끄럽고 일정해 질 수 있다.

혼합물은 약 10분동안 주형내에서 유지되는데, 그 사이에 혼합물이 주형없이 저장될 수 있고, 공기 건조상태에 도달될때까지 건조하게 된다. 완성된 자재는 예를들면, 간막이 벽재로 사용될 수 있다.

다음 표는 본 발명의 방법에 의한 같은 기본 물질로 되었으나, 두가지 종류의 결합 물질로 만들어진 건축 자재의 매개변수에 관한 참고 자료를 포함하고 있다.

건축자재 건축자재

기 본 재 : 벼껍질 벼껍질

결 합 재 : 시멘트 회반죽

결합향상제 : 폴리 비닐아세테이트 폴리 비닐아세테이트

용 적 중 량 : 약 700kg/m³약 950kg/m³

열 전 도 율 : -10℃에서 0.116 -10℃에서 0.1%

+10℃에서 0.121 +10℃에서 0.221

+30℃에서 0.126 +30℃에서 0.245

용적의불변성: 0.999 0.999

가 연 성 : 연소불가 연소불가

본 발명의 주요 장점은 처분하기가 힘들고 비용이 많이 드는 벼껍질 같은 농업 폐기물을 쉽게 응용해서 건축자재로 극히 합리적으로 생산하기 위한 기본재로 사용할 수 있다는데 있다.

즉, 기본재를 별도의 기술 수단을 요하는 물리적 또는 화학적 사전 처리(예를들면, 섬유화, 분쇄화, 주입등등)를 받도록 할 필요가 없으므로, 이것은 경제적인 효능에서 유익할 뿐만 아니라 섬유질의 식물재의 양호한 특성은 그 조직이 고스란히 보존되어 있을때 가장 잘 나타남으로 최종 생성물의 질을 향상시키게 된다.

왁스 표면을 갖는 기본재와 결합재가 만족스럽게 접촉하도록 하는 합성 수지계 결합 향상제는 특별한 방법이나 기구, 비용이 많이 드는 기술 조작, 열처리, 압력 등등을 필요로 하지 않고 용해되는 결합재의 물과 더불어 기술적인 과정에서 소량으로 집어 넣어진다.

가공하지 아니한 혼합물을 몸체로 성형하는데는 특별한 다지기를 요하지 않으면, 건축 자재는 콘크리트 기술에서 사용되는 방법과 성형으로 생산될 수 있다. 대개의 다양한 목적을 위한 패널 또는 블록형 자재가 벽과 간막이 및 천장 조립을 위해서 적절하게 생산될 수 있다.

상기한 건축 자재는 우수한 단열 효과를 지니고 있기 때문에, 벽, 기초, 천장, 보조 천장의 단열과 열 브리지등의 제거를 위해서 사용될 수 있을 뿐아니라 계속적인 단열을 위해서 사용될 수 있다. 영구적인 형틀 공사같은 특별한 건설 공정에 사용하는 것도 유리하다. 영구적인 패널을 형성하는 사이에 콘크리트를 부어 넣으므로서 적당한 강도와 훌륭한 단열 능력을 지닌 벽 구조가 축조될 수 있다. (자재의 용적 중량은 400-1000kg/m³사이이고, 열전도율은 약 0.12W/m²K. 이다). 본 발명에 의하여 생산된 단열 패널은 물질의 구조와 표면이 콘크리트에 잘 접착하기 때문에 콘크리트몸체에 고착시키는데 추가적인 고착재를 필요로 하지 않는다.

그러한 패널은 시멘트 교화제로 간단한 방법으로 기존의 콘크리트벽에 부착 시킬 수 있다.

본 발명에 의하여 제조된 건축 블록으로 만든 벽은 예를들면, 주택용 건물의 경우에 20cm벽 두께일지라도 엄격한 역 공학규격을 충족시킨다.

본 발명에 의한 패널형 제품을 응용하는 양호한 방법중의 하나는 건물의 1층에 건조하는 것인데, 거기서 패널 형 제품은 단열층을 형성함과 동시에, 방수재상에 놓이면 콘크리트 기초를 대신하게 된다. 그리하여 현장에서의 콘크리트 작업이 감소됨과 동시에 마루의 역 공학 특성이 상당히 향상되게 된다.

상기 자재는 톱질하고 조각하고 못질할 수 있으므로, 작업하기가 간단하다. 곤충이나 곰팡이가 자재를 손상시키지 않으며 불에 타지도 않는다.

본 발명에 의하여 생산된 건축 자재로 전체 건물 예를들면, 농업용 건조물의 간막이와 단열 장치로 완성될 수 있다.

가공하지 아니한 혼합물은 기계적 또는 수동으로 혼합하여 제조될 수 있다. 자재는 소규모 가내공업 또는 공업적 방법으로 똑같이 생산될 수 있다.

본 발명은 일반적으로 목재의 이용이 제한되고 오래갈 수 없으며 한편으로는 본 발명의 방법에 의하여 수공 또는 공업적 방법으로 건축 자재로 가공될 수 있는 벼껍질이나 볏짚을 다량으로 입수할 수 있는 쌀 생산 지역에서 특히 경제적이고 광범위하게 이용될 수 있는 가능성을 갖는다.

생산된 자재의 용적 중량, 강도, 고형성 및 기타 특징은 합성수지와 경중량의 보충재 및 첨가제의 사용으로 개선될 수 있다. 알려져 있는 화공약품 예를들면 "트라이코살"(TRICOSAL)의 열처리, 가능하면 증기도 결합 촉진제로 사용될 수 있다.

당연히 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것이 아니고 청구범위의 범위내의 여러가지 방법으로 실현될 수 있다.

Claims (10)

1. 섬유질의 식물재, 주로 규산질의 식물 폐기물을 규산염계 결합재 및 물과 혼합하고 그 혼합물을 성형하는 과정에서, a) 섬유질의 식물재는 결합재의 접합용으로 요구되는 용해된 결합 향상제를 포함하는 혼합물의 전량에 할당되는 일정한 분량의 물과 혼합되고, b) 미리 침습된 섬유질의 식물체는 규산염계 결합체와 혼합되며, c) 나머지 분량의 물이 규산염계 결합체의 혼합과 동시 또는 혼합후에 물질에 혼합되고, d) 마지막으로 혼합물은 성형되어서 고형화 되는 것을 특징으로 하는 건축 자재를 생산하는 방법.
2. 청구범위 제 1 항에 있어서, 물과 용해된 결합향상제 또는 제 2 차 분량의 물로 이루고 있는 액체는 압력없이 혼합물내에 분사되고, 다시 교반되어 성형되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
3. 청구범위 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 단계에서는 약 0.01-0.1중량 분율의 결합향상제를 포함하고 있는 혼합수 1/10-1/2부, 그리고 제 2 단계에서는 결합향상제가 전혀 포함하지 아니한 물 9/10-1/2부가 1중량분율의 섬유질의 식물재에 첨가되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
4. 청구범위 제 3 항에 있어서, 1-5중량 분율의 시멘트가 혼합물 제조를 위하여 결합재로 사용되며 혼합물은 건조한 상태에서 미리 침습된 섬유질의 식물재에 첨가되고 혼합되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
5. 청구범위 제 4 항에 있어서, 약 0.2-0.3중량 분율의 혼합수가 혼합물을 제조하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
6. 청구범위 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 합성 수지계 물질 특히, 폴리비닐 아세테이트가 혼합물을 제조하기 위하여 결합향상제로 사용되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
7. 청구범위 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 결합재의 분량에 맞추어 산정된 약 0.01-0.1 중량분율의 결합촉진제가 혼합물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
8. 청구범위 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 최종 생성물의 강도가 탄성을 증강시키기 위하여 0.01-0.1 중량분율의 합성 수지, 가능하면 푸르푸롤 수지가 혼합물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
9. 청구범위 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 벼껍질, 볏짚, 평지 또는 줄기가 섬유질의 식물 기본재로 사용되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.
10. 청구범위 제 1 항에 있어서, 결합재로서 회반죽과 결합 지연재가 혼합물에 첨가되는 것을 특징으로 하는 건축자재를 생산하는 방법.