WO2022177168A1 - 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭 및 건축자재 - Google Patents

폐플라스틱을 재활용한 보도블럭 및 건축자재 Download PDF

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WO2022177168A1
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particle layer
waste
particle
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차완섭
민들레
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차완섭
민들레
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present specification proposes a sidewalk block and building materials manufactured by recycling waste plastics.
  • Korea is the world's number one per capita plastic usage (as of 2019), and in particular, from 2020, the use of plastic packaging containers, which had been increasing due to the spread of delivery culture due to the corona crisis, has increased further. It is showing an explosive growth.
  • waste rubber or waste rubber powder obtained from waste synthetic resin is mixed with a general stone and cement composition, or a rubber material is hardened with an adhesive and adhered to a concrete block made of stone or cement composition with an adhesive.
  • a method of manufacturing the material has been proposed.
  • sidewalk blocks and building materials manufactured by this prior art have an advantage in terms of utilizing waste resources, they are easily separated or distorted due to their low tensile/compressive strength. Not only is it easy to be deformed or damaged due to rain, but it also has safety problems such as slipping of pedestrians due to wet surfaces during rainy season, requiring management attention.
  • sidewalk blocks and building materials manufactured by the prior art are deteriorated due to radiant heat and impact in the summer and eventually break or fade, and concrete, etc. freezes and breaks, so there is a problem that a large budget is required for construction and repair. did.
  • the first particle layer 70 to 90% by weight of the first waste plastic in the form of particles; and 10 to 30% by weight of a binder.
  • first particle layer 70 to 80% by weight of one waste plastic in the form of particles; Binder 10 to 20% by weight; and 10 to 20 wt% of cement or calcium carbonate; may be characterized as comprising.
  • the sidewalk block from which the waste plastic is recycled includes a second particle layer formed by binding between the second particles after the second waste plastic is granulated into second particles having a second size larger than the first size; It may further include, wherein the first and second particle layers are alternately stacked or arranged in a predetermined direction to be integrally formed.
  • the second particle layer 70 to 90% by weight of the second waste plastic in the form of particles; and 10 to 30% by weight of a binder.
  • the second particle layer 70 to 80% by weight of the second waste plastic in the form of particles; Binder 10 to 20% by weight; and 10 to 20 wt% of cement or calcium carbonate; may be characterized as comprising.
  • the preset direction may be a vertical or horizontal direction.
  • the reinforcing material for reinforcing the strength of the sidewalk block between the first and second particle layers in the sidewalk block recycled from the waste plastic may further include.
  • the reinforcing material may include at least one of cement, calcium carbonate, fiber reinforcing material, concrete, wire mesh, and carbon fiber lattice reinforcing material.
  • the first width of the first particle layer is formed to be narrower than the second width of the second particle layer, and the upper surface of the first particle layer has a first inclination angle in the first direction
  • the first inclined surface inclined to, the upper surface of the second particle layer is respectively formed with a second inclined surface inclined at a second inclination angle in a second direction different from the first direction, wherein the first inclination angle is greater than the second inclination angle can be formed high.
  • first and second widths may be determined based on depths of the first and second inclined surfaces and the first and second inclination angles.
  • the first and second widths may be determined based on Equation (1).
  • A is a first or second width
  • B is a depth of the first or second inclined surface
  • ⁇ is the first or second inclination angle
  • a predetermined pattern for selectively increasing the surface area may be formed only on the upper surface of the second particle layer.
  • the preset pattern may be a zigzag or wave pattern.
  • the preset pattern is a pattern engraved in the inner direction of the sidewalk block with respect to the entire upper surface of the second particle layer
  • the height of the second particle layer is relatively always lower than the height of the first particle layer.
  • the present invention since it has excellent water permeability as well as tensile/compressive strength, it is possible to manufacture excellent quality sidewalk blocks and building materials that are not easily deteriorated by ambient weather or environment.
  • the tensile/compressive strength and the degree of permeability can be freely adjusted in consideration of the installation location of the sidewalk block and the purpose of use of the building material, the range of application of the sidewalk block and the building material is very It has a broadening effect.
  • waste plastic is recycled to manufacture sidewalk blocks and building materials, it is possible to maximize the use of waste plastic, which is gradually increasing, to promote economic efficiency and at the same time contribute to environmental protection.
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 3 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastics are recycled according to a fifth embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastics are recycled according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged view of an inclined surface of a sidewalk block according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a tenth embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components are not limited by the above terms, and only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • a first component may be named as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component without departing from the scope of the technology to be described below. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • 'A and/or B' may be interpreted as meaning 'at least one of A or B'.
  • '/' may be interpreted as 'and' or 'or'.
  • each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function.
  • each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it can also be performed by being dedicated to it.
  • each process constituting the method may occur differently from the specified order unless a specific order is clearly described in context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • a sidewalk block manufactured by mixing particle-type waste plastic and a binder is proposed.
  • a sidewalk block manufactured by mixing particle-form waste plastic, binder, and cement will be proposed.
  • a structure of a sidewalk block that performs a specific function by forming a layer/pattern for each different particle size after granulating waste plastic into different particle sizes will be proposed.
  • the description is limited to the sidewalk block for convenience of explanation, but the present invention is not limited thereto, and may be applied to various building materials, construction materials, and the like.
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a first embodiment of the present invention.
  • a sidewalk block 10 obtained by recycling waste plastic according to the present invention may include a particle layer.
  • the particle layer may correspond to a particle layer formed by binding/bonding between particles after the waste plastic is granulated into particles of a predetermined size.
  • the particle layer may include 70 to 90% by weight of the particulated waste plastic 12 and 10 to 30% by weight of the binder 14 .
  • Figure 2 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block recycled waste plastic according to a second embodiment of the present invention.
  • the sidewalk block 10 obtained by recycling waste plastic according to the present invention may include a particle layer.
  • the particle layer may correspond to a particle layer formed after the waste plastic is granulated into particles of a predetermined size, between particles, and bound/bonded with cement.
  • the particle layer may include 70 to 80% by weight of the particulate waste plastic 12, 10 to 20% by weight of the binder 14, and 10 to 20% by weight of the cement 16.
  • calcium carbonate may be used instead of the cement.
  • the washed plastic was pulverized to a size of 6 m using a pulverizer to form particles.
  • the binder contains silicon dioxide, it exhibits non-combustible properties.
  • the mixture was placed in an extruder and extrusion-molded in dimensions of width (200mm), length (200mm), and height (60mm).
  • extrusion molding was performed, but in an alternative embodiment, hot press molding may be performed.
  • the molding was dried in a far-infrared ray dryer for 15 minutes to prepare a sidewalk block.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 75% by weight (1.42kg) of the waste plastic in the form of particles and 25% by weight (0.47kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 80% by weight (1.52kg) of the waste plastic in the form of particles and 20% by weight (0.38kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 82 wt% (1.55 kg) of the particle-type waste plastic and 18 wt% (0.34 kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 86 wt% (1.63 kg) of waste plastic in particle form and 14 wt% (0.26 kg) of a binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 90 wt% (1.71 kg) of the particle-type waste plastic and 10 wt% (0.19 kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 68 wt% (1.29 kg) of the particle-type waste plastic and 32 wt% (0.6 kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 65% by weight (1.23kg) of the waste plastic in the form of particles and 35% by weight (0.66kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 92 wt% (1.75 kg) of particle-type waste plastic and 8 wt% (0.15 kg) of the binder were mixed.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 1, except that 94 wt% (1.78 kg) of particle-type waste plastic and 6 wt% (0.11 kg) of the binder were mixed.
  • Example 1 71 29 12.5 5.2 7.9 0.21
  • Example 2 75 25 12 4.5 9.2 0.23
  • Example 3 80 20 11.3 3 11.3 0.43
  • Example 4 82 18 10.5 2.5 14.2 0.63
  • Example 5 86 14 9.6 2.2 17.5 0.83
  • Example 6 90 10 8.6 1.9 19.5 0.98 Comparative Example 1 68 32 14.1 5.8 6.5 0.18 Comparative Example 2 65 35 15.2 6.1 4.3 0.12 Comparative Example 3 92 8 7.7 1.5 21.3
  • the washed plastic was pulverized to a size of 6 mm using a pulverizer and granulated.
  • Cement is used in this embodiment, but calcium carbonate (oyster shells, clam shells) may be used in alternative embodiments.
  • the binder contains silicon dioxide, it exhibits non-combustible properties.
  • the mixture was placed in an extruder and extrusion-molded in dimensions of width (200mm), length (200mm), and height (60mm).
  • extrusion molding was performed, but in an alternative embodiment, hot press molding may be performed.
  • the molding was dried in a far-infrared ray dryer for 17 minutes to prepare a sidewalk block.
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 7, except that 72 wt% (1.37 kg) of particulated waste plastic, 20 wt% (0.38 kg) of binder, and 8 wt% (0.15 kg) of cement were mixed. .
  • a sidewalk block was prepared in the same manner as in Example 7, except that 72 wt% (1.37 kg) of particulated waste plastic, 24 wt% (0.45 kg) of binder, and 4 wt% (0.07 kg) of cement were mixed. .
  • the lower the content of cement the lower the compressive strength and flexural strength, but the higher the water absorption and permeability coefficient. Therefore, according to the present invention, in the range of 1.33 kg to 1.52 kg of particle-form waste plastic, 0.19 kg to 0.38 kg of binder, and 0.19 kg to 0.38 kg of cement, the conditions of compressive strength and flexural strength required for the sidewalk block are satisfied. It was confirmed that the conditions of water absorption and permeability were satisfied.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a sidewalk block recycled waste plastic according to a third embodiment of the present invention
  • Figure 4 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block recycled waste plastic according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the sidewalk blocks 100 and 200 manufactured by recycling the plastic waste proposed in the present specification are largely alternately stacked with the first 110 and 210 and the second particle layers 120 and 220 in a predetermined direction (x, y). Or it is characterized in that it is arranged and integrally formed.
  • the first particle layers 110 and 210 may correspond to a particle layer formed by first inter-particle binding/bonding after the first waste plastic is granulated into first particles of a first size.
  • the second particle layers 120 and 220 may correspond to particle layers formed by binding between the second particles after the second waste plastic is particled into second particles having a second size larger than the first size.
  • the first particle layers 110 and 210 are formed by binding/bonding of relatively small particles, the distance between the particles is narrow and the density is high, and thus has relatively high strength, but low permeability.
  • the second particle layers 120 and 220 are formed by binding/combining relatively large particles, the distance between the particles is long, so the density is low and thus has relatively low strength, but has excellent water permeability.
  • the first (110, 210) and second particle layers (120, 220) may be stacked or arranged in a vertical (y) or horizontal (x) direction in consideration of the specific function of the sidewalk block (100, 200), 3 is a sidewalk block (third embodiment) 100 integrally formed by alternately stacking first and second particle layers 110 and 210 in the vertical direction (y), FIG. 4 shows first and second particle layers (210, 220) are alternately arranged in the horizontal direction (x) to illustrate a sidewalk block (fourth embodiment) 200 formed integrally, respectively.
  • the sidewalk blocks 100 and 200 are formed by alternately arranging/stacking a plurality of particle layers 110, 120, 210, and 220 having different particle sizes in a predetermined direction (x, y), All advantages/effects can be borrowed.
  • the first and second particle layers 210 and 220 when the first and second particle layers 210 and 220 are alternately arranged in the horizontal direction (x) to form the sidewalk block 200, they act in the vertical direction (y).
  • the external force eg, external force due to the passage of automobiles, people, etc.
  • water input in the vertical direction (y) is applied to the second particle layer 220 ) passes through the inside of the sidewalk block 200 and is discharged to the outside.
  • the third embodiment 100 can be used as a material to prepare for external force and water discharge acting in the horizontal direction (x), and is useful for building materials such as walls and walls of buildings in addition to sidewalk blocks. can be utilized.
  • the second particle layer 120 ensures breathability as well as water permeability, so it can be used as a building material to solve problems such as indoor mold and condensation.
  • the ratios (x1, x2) of the first (110, 210) and the second particle layers (120, 220) may be variously determined in consideration of the surrounding environment and weather of the location where the sidewalk blocks (100, 200) are to be installed. have.
  • the ratio of the second particle layer (120, 220) is set too high beyond the preset ratio, the strength of the sidewalk blocks (100, 200) is weakened and easily broken, so that the function as the sidewalk blocks (100, 200) is properly performed. There may be problems that cannot be performed.
  • the second particle layer ( The sidewalk blocks 100 and 200 may be manufactured in such a way that the strength of 120 and 220 is reinforced.
  • a reinforcing material having a property that does not impair the water permeability function of the second particle layer such as a wire mesh or a carbon fiber lattice reinforcing material, may be used.
  • the ratio of the first particle layers 110 and 210 to the second particle layers 120 and 220 is set higher. can be manufactured.
  • FIG. 5 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastics are recycled according to a fifth embodiment.
  • Reinforcing material 330 may be additionally included/inserted/added.
  • the reinforcing material 330 used at least one of cement, fiber reinforcing material, concrete, wire mesh, and carbon fiber lattice reinforcing material may be used.
  • This reinforcing material 330 performs a function of improving the strength and quality of the sidewalk block 300, and at the same time performs a function of partitioning the first and second particle layers 310 and 320 in the sidewalk block 300 manufacturing step.
  • the reinforcing material 330 may be disposed in a boundary area for dividing the first and second particle layers 310 and 320 , and the first and second areas divided through the reinforcing material 330 .
  • the sidewalk block 300 according to the fifth embodiment may be manufactured by binding the second particles 310 and 320 to each other. Therefore, in the step of manufacturing the sidewalk block 300, there is no need to add a separate step for separating the first and second particle layers 310 and 320, thereby simplifying the manufacturing method and reducing the manufacturing difficulty. do.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a sidewalk block from which waste plastics are recycled according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 7 illustrates a case in which water accumulates on the slope of the sidewalk block according to the sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged view of the slope of the sidewalk block according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the sixth embodiment illustrated in FIGS. 6 to 8 corresponds to an embodiment in which a part of the structure of the fourth embodiment is modified in a direction to maximize water permeability.
  • the width/ratio of the second particle layer 420 may be wider/larger than that of the first particle layer 410 .
  • a specific pattern for maximizing the water permeability of the second particle layer 420 may be formed on the upper surfaces of the first and second particle layers 410 and 420 .
  • a first inclined surface s1 inclined at a first inclination angle ⁇ 1 in the first direction is formed on the upper surface of the second particle layer 400 in the first direction and A second inclined surface s2 inclined at a second inclination angle ⁇ 2 in another second direction may be formed, respectively.
  • the first inclination angle ⁇ 1 may be formed to be higher/larger than the second inclination angle ⁇ 2 .
  • the water that has fallen to the upper surface of the first particle layer 410 moves toward the boundary region of the first and second particle layers 410 and 420 at a high speed due to the steeply formed first slope s1, and then relatively It is permeated by the second particle layer 420 having high water permeability, and water that has fallen to the upper surface of the second particle layer 420 moves at a low speed due to the gently formed second inclined surface s2, so that during the movement It is permeable by the second particle layer 420 . That is, by forming the first and second inclined surfaces s1 and s2, the time for water to stay on the upper surface of the first particle layer 410 is minimized, and the time for water to stay on the upper surface of the second particle layer 420 is maximized. , it is possible to maximize the water permeability function through the second particle layer 420 .
  • the widths (ie, first and second widths) of the first and second particle layers 410 and 420 are determined by the depths B1 and B2 of the first and second inclined surfaces s1 and s2 and It may be determined based on the first and second inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2. If this is expressed as an equation, it is the same as in Equation 1.
  • A is the first or second width (A1, A2)
  • B is the depth (B1, B2) of the first or second inclined surface (s1, s2)
  • ⁇ is the first or second inclination angle ( ⁇ 1, ⁇ 2) means each.
  • the sidewalk block manufacturer can determine the depths (B1, B2) and angles ( ⁇ 1, ⁇ 2) of the first and second particle layers (410, 420) according to the purpose of use of the sidewalk block 400, By deriving the widths A1 and A2 according to Equation 1, the sidewalk block 400 of a desired shape can be freely manufactured.
  • the sidewalk block manufacturer maximizes the frictional force on the surface of the sidewalk block 400 by setting the depths (B1, B2) and/or angles ( ⁇ 1, ⁇ 2) of the first and second particle layers 410 and 420 to be large. It is also possible to manufacture the sidewalk block 400 having a special function such as a bump function or an anti-slip function.
  • FIG 9 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the first and second particle layers 710 and 720 are arranged in a horizontal direction and integrally formed, and a predetermined pattern for selectively increasing the surface area only on the upper surface of the second particle layer 720 is provided.
  • the formed sidewalk block 700 structure may be proposed.
  • the preset pattern may be formed in various patterns for increasing the surface area of the second particle layer 720 , for example, may be formed in an irregular/regular zigzag pattern or a wave pattern.
  • the predetermined pattern of the second particle layer 720 may be formed such that the peak point is located at a lower level than the upper surface of the first particle layer 710 .
  • the second particle layer 720 has a low strength, and in the case of a peak point formed on the upper surface of the second particle layer 720, the strength is lower, so there is a risk of being easily worn or broken by an external force. Therefore, when the preset pattern is formed, the peak point in the preset pattern is positioned lower than the upper surface of the first particle layer 710 so that an external force is selectively applied only to the first particle layer 710 so that the group of the second particle layer 720 is It can prevent the problem that the set pattern is worn or broken.
  • a reinforcing material (not shown) for reinforcing the strength of the second particle layer 720 may be added to the second particle layer 720 .
  • a reinforcing material that does not impair the water permeability of the second particle layer 720 may be used.
  • FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the first and second particle layers 810 and 820 are arranged in a horizontal direction and integrally formed, in the inner direction of the sidewalk block 800 with respect to the entire upper surface of the second particle layer 820 .
  • the structure of the sidewalk block 700 in which the intaglio pattern is formed may be proposed.
  • the height of the second particle layer 820 is always relatively low compared to the height of the first particle layer 810 .
  • the surface area of the second particle layer 820 is maximized and water is concentrated on the upper surface of the second particle layer 820 , thereby maximizing the water permeability of the second particle layer 820 .
  • the structure in which the first particle layer 810 protrudes relative to the second particle layer 820 (or the second particle layer 820 is compared to the first particle layer 810 ) to have a hollowed-in structure) a structure in which external force is concentrated on the first particle layer 810 is formed.
  • the function of withstanding external force is performed by the first particle layer 810, and the function of transmitting water is performed by the second particle layer 820, respectively, so that the function and efficiency of each particle layer 810 and 820 are maximized.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a ninth embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a sidewalk block in which waste plastic is recycled according to a tenth embodiment of the present invention.
  • a sidewalk block 900 in which first and second particle layers are arranged and stacked in a checkerboard shape may be proposed.
  • a sidewalk block 1000 in which a reinforcement 1010 is inserted/reinforced/added between the first and second particle layers may be proposed as illustrated in FIG. 12 .
  • sidewalk blocks 900 and 1000 may be manufactured from sidewalk blocks (or building materials) installed at locations where external forces and/or permeation directions are not determined, and this also alternately arranges the first and second particle layers / Because it is laminated, it is possible to perform both strength and water permeability functions.
  • the present invention is applicable to sidewalk blocks and building materials recycled from waste plastics.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭은, 제1 폐플라스틱이 제1 크기의 제1 입자로 입자화된 후, 상기 제1 입자간 바인딩되어 형성된, 제1 입자층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

폐플라스틱을 재활용한 보도블럭 및 건축자재
본 명세서는 폐플라스틱을 재활용하여 제조된 보도블럭 및 건축자재를 제안한다.
우리 나라는 1인당 플라스틱 사용량 세계 1위 국가(2019년 기준)로, 특히 2020년부터 코로나 사태로 인한 배달 문화 확산으로 종래 증가하던 플라스틱 포장 용기의 사용량은 더욱 증가하였으며, 이에 따라 플라스틱 폐기물 역시 걷잡을 수 없을 정도로 폭발적 증가세를 보이고 있다.
따라서, 최근에는 이러한 폐플라스틱 처리를 위한 다양한 친환경 기술들이 개발되고 있는 실정이며, 폐플라스틱을 이용한 보도블럭 및 건축자재 등을 제조하기 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.
특히, 종래에 폐합성수지로부터 얻은 폐고무나 폐고무 분말을 일반 석재 및 시멘트 조성물과 혼합하거나, 고무재를 접착제로 경화시켜 석재나 시멘트 조성물로 만든 콘크리트블럭 위에 접착제로 접착하는 방법으로 보도블럭 및 건축자재를 제조하는 방식이 제안된 바 있다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의해 제조된 보도블럭 및 건축 자재는, 폐자원을 활용한다는 측면에서는 장점을 지니지만, 인장/압축 강도가 낮아 쉽게 분리 또는 뒤틀림 현상이 발생되고, 특히 동절기에는 동파 및 충격에 의한 변형이나 파손되기 쉬울 뿐만 아니라, 우수기에는 표면이 젖어 보행자가 미끄러지는 등 안전상에 문제점을 내포하여 관리상의 주의가 필요하였다.
또한, 종래 기술에 의해 제조된 보도블럭 및 건축 자재는, 하절기에 복사열과 충격으로 인해 열화되어 결국 파손되거나 퇴색되고, 콘크리트 등은 동파 및 파손되어 시공, 보수에 따른 많은 예산이 소요된다는 문제점이 존재하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭은, 제1 폐플라스틱이 제1 크기의 제1 입자로 입자화된 후, 상기 제1 입자간 바인딩되어 형성된, 제1 입자층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 입자층은, 입자 형태의 제1 폐플라스틱 70 내지 90 중량%; 및 바인더 10 내지 30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 입자층은, 입자 형태의 1 폐플라스틱 70 내지 80 중량%; 바인더 10 내지 20 중량%; 및 시멘트 또는 탄산칼슘 10 내지 20 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭은 제2 폐플라스틱이 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 제2 입자로 입자화된 후, 상기 제2 입자간 바인딩되어 형성된, 제2 입자층; 을 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 입자층은, 기설정된 방향으로 교대로 적층 또는 배열되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2 입자층은, 입자 형태의 제2 폐플라스틱 70 내지 90 중량%; 및 바인더 10 내지 30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2 입자층은, 입자 형태의 제2 폐플라스틱 70 내지 80 중량%; 바인더 10 내지 20 중량%; 및 시멘트 또는 탄산칼슘 10 내지 20 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기설정된 방향은, 수직 또는 수평 방향일 수 있다.
또한, 상기 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭은 상기 제1 및 제2 입자층 사이에 상기 보도블럭의 강도를 보강하기 위한 보강재; 를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강재는, 시멘트, 탄산칼슘, 섬유 보강재, 콘크리트, 와이어메쉬 및 탄소섬유 격자 보강재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기설정된 방향이 상기 수평 방향인 경우, 상기 제1 입자층의 제1 너비는 상기 제2 입자층의 제2 너비보다 좁게 형성되고, 상기 제1 입자층의 상부 표면은 제1 방향으로 제1 경사각으로 기울어진 제1 경사면이, 상기 제2 입자층의 상부 표면은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 제2 경사각으로 기울어진 제2 경사면이 각각 형성되되, 상기 제1 경사각은 상기 제2 경사각보다 높게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 너비는, 상기 제1 및 제2 경사면의 깊이 및 상기 제1 및 제2 경사각을 기초로 결정될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 너비는, 수학식 1을 기초로 결정될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2022000729-appb-I000001
상기 A는 제1 또는 제2 너비, 상기 B는 상기 제1 또는 제2 경사면의 깊이, 상기 θ는 상기 제1 또는 제2 경사각임.
또한, 상기 기설정된 방향이 상기 수평 방향인 경우, 상기 제2 입자층의 상부 표면에만 선택적으로 표면적을 넓히기 위한 기설정된 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 상기 기설정된 패턴은, 지그재그 또는 물결 패턴일 수 있다.
또한, 상기 기설정된 패턴이 상기 제2 입자층의 상부 표면 전체에 대하여 상기 보도블럭의 내측 방향으로 음각 형성된 패턴인 경우, 상기 제2 입자층의 높이는 상기 제1 입자층의 높이 대비 상대적으로 항상 낮게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인장/압축 강도뿐만 아니라 투수성도 뛰어나므로, 주위 날씨나 환경에 의해 쉽게 열화되지 않는 우수한 품질의 보도블럭 및 건축자재의 제조가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보도블럭의 설치 위치, 건축자재의 사용 목적 등을 고려하여 인장/압축 강도와 투수성 정도를 자유롭게 조절 가능하므로, 보도블럭 및 건축자재의 활용 범위가 매우 넓어진다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐플라스틱을 재활용하여 보도블럭 및 건축자재를 제조하므로, 점점 늘어나는 추세의 폐플라스틱의 활용을 극대화시켜 경제성을 도모함과 동시에, 환경 보호의 일익을 도모할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용에 제한되지 않으며, 본 명세서에서 제안된 실시예에 따라 다양한 효과가 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예예 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예예 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예예 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 5는 제5 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 보도블럭의 경사면에 물이 고인 경우를 예시한다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 보도블럭의 경사면의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 12는 본 발명의 제10 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 예를 들어, 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나'의 의미로 해석될 수 있다. 또한, '/'는 '및' 또는 '또는'으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 명세서에서는 입자형태의 폐플라스틱과 바인더를 혼합하여 제조한 보도블럭을 제안하기로 한다. 또한, 본 명세서에서는 입자형태의 폐플라스틱, 바인더, 시멘트를 혼합하여 제조한 보도블럭을 제안하기로 한다. 또한, 본 명세서에서는 폐플라스틱을 서로 다른 입자 크기로 입자화한 후, 서로 다른 입자 크기별로 층/패턴을 형성하여 특정 기능을 수행하는 보도블럭 구조에 대해 제안하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 보도블럭에 한정하여 설명하나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다양한 건축자재, 공사자재 등에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭(10)은 입자층을 포함할 수 있다.
상기 입자층은 폐플라스틱이 소정 크기의 입자로 입자화된 후, 입자간 바인딩/결합되어 형성된 입자층에 해당할 수 있다.
상기 입자층은 70 내지 90 중량%의 입자 형태 폐플라스틱(12)과 10 내지 30 중량%의 바인더(14)를 포함할 수 있다.
입자 형태 폐플라스틱(12)의 함량이 70중량%보다 낮아질수록 흡수율과 투수계수가 낮아지는 문제가 있고, 입자 형태 폐플라스틱(12)의 함량이 90중량%보다 많아질수록 압축강도와 휨강도가 낮아지는 문제가 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭(10)은 입자층을 포함할 수 있다. 상기 입자층은 폐플라스틱이 소정 크기의 입자로 입자화된 후, 입자간, 시멘트와 바인딩/결합되어 형성된 입자층에 해당할 수 있다.
상기 입자층은 70 내지 80 중량%의 입자 형태 폐플라스틱(12), 10 내지 20 중량%의 바인더(14), 10 내지 20 중량%의 시멘트(16)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 시멘트를 대체하여 탄산칼슘이 사용될 수 있다.
입자 형태 폐플라스틱(12)의 함량이 70중량%보다 낮아질수록 흡수율과 투수계수가 낮아지는 문제가 있고, 입자 형태 폐플라스틱(12)의 함량이 80중량%보다 많아질수록 압축강도와 휨강도가 낮아지는 문제가 있다.
시멘트 또는 탄산칼슘(16)의 함량이 10중량%보다 낮아질수록 휨강도 , 인장강도 저하문제가 있고, 시멘트 또는 탄산칼슘(16)의 함량이 20중량%보다 많아질수록 투수계수 , 흡수율 저하 문제가 있다.
폐플라스틱과 바인더를 혼합한 보도블럭의 제조
실시예 1
세척된 플라스틱을 분쇄기를 이용하여 6m크기로 분쇄하여 입자화하였다.
입자 형태의 폐플라스틱 71중량%(1.35kg)와 바인더 29중량%(0.55kg)를 스크류 교반기를 이용하여 30도 온도 하에서 균일하게 혼합하였다.
이때, 바인더는 이산화규소를 함유하고 있어 불연성의 성질을 나타낸다.
상기 혼합물을 압출성형기에 넣고 가로 (200mm), 세로 (200mm), 높이 (60mm) 크기로 압출 성형을 하였다. 본 실시예에서는 압출 성형을 수행하였으나 대안의 다른 실시예서는 핫프레스 성형을 수행하여도 무방하다.
이후 성형물을 원적외선 건조기에서 15분간 건조시켜 보도블럭을 제조하였다.
실시예 2
입자 형태의 폐플라스틱 75중량%(1.42kg)와 바인더 25중량%(0.47kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
실시예 3
입자 형태의 폐플라스틱 80중량%(1.52kg)와 바인더 20중량%(0.38kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
실시예 4
입자 형태의 폐플라스틱 82 중량%(1.55kg)와 바인더 18 중량%(0.34kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
실시예 5
입자 형태의 폐플라스틱 86 중량%(1.63kg)와 바인더 14 중량%(0.26kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
실시예 6
입자 형태의 폐플라스틱 90 중량%(1.71kg)와 바인더 10 중량%(0.19kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
비교예 1
입자 형태의 폐플라스틱 68 중량%(1.29kg)와 바인더 32 중량%(0.6kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
비교예 2
입자 형태의 폐플라스틱 65 중량%(1.23kg)와 바인더 35 중량%(0.66kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
비교예 3
입자 형태의 폐플라스틱 92 중량%(1.75kg)와 바인더 8 중량%(0.15kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
비교예 4
입자 형태의 폐플라스틱 94 중량%(1.78kg)와 바인더 6 중량%(0.11kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
시험평가
상기 실시예 1 내지 6과, 비교예 1 내지 4에서 제조한 보도블럭에 대하여 압축강도, 휨강도, 흡수율, 투수계수를 평가하였다.
*평가 결과는 아래 표 1에 도시된 바와 같다.
입자형태
폐플라스틱
(중량%)		 바인더
(중량%)		 압축강도 (N/mm2) 휨강도 (Mpa) 흡수율 (%) 투수계수 (mm/sec)
실시예1 71 29 12.5 5.2 7.9 0.21
실시예2 75 25 12 4.5 9.2 0.23
실시예3 80 20 11.3 3 11.3 0.43
실시예4 82 18 10.5 2.5 14.2 0.63
실시예5 86 14 9.6 2.2 17.5 0.83
실시예6 90 10 8.6 1.9 19.5 0.98
비교예1 68 32 14.1 5.8 6.5 0.18
비교예2 65 35 15.2 6.1 4.3 0.12
비교예3 92 8 7.7 1.5 21.3 1
비교예4 94 6 6.5 1.1 22.2 1.3
상기 표 1을 참조하면, 입자 형태의 폐플라스틱의 함량이 낮을수록 압축강도와 휨강도는 높으나 흡수율과 투수계수가 낮아지고, 입자 형태의 폐플라스틱의 함량이 높을수록 흡수율과 투수계수가 높으나 압축강도와 휨강도는 낮아짐을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른, 입자 형태 폐플라스틱 1.33kg 내지 1.71kg 중량과 바인더 0.19kg 내지 0.57kg 중량의 범위에서 보도블럭이 요구하는 압축강도, 휨강도의 조건을 만족하면서도 흡수율과 투수계수의 조건을 만족하는 것으로 확인되었다.
폐플라스틱, 바인더, 및 시멘트를 혼합한 보도블럭의 제조
실시예 7
세척된 플라스틱을 분쇄기를 이용하여 6mm크기로 분쇄하여 입자화하였다.
입자 형태의 폐플라스틱 72중량%(1.37kg), 바인더 13중량%(0.24kg), 시멘트 15중량%(0.28kg)를 스크류 교반기를 이용하여 30도 온도 하에서 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에서는 시멘트를 사용하였으나, 대안의 다른 실시예에서는 탄산칼슘(굴 껍질, 조개 껍질)을 사용할 수 있다.
이때, 바인더는 이산화규소를 함유하고 있어 불연성의 성질을 나타낸다.
상기 혼합물을 압출성형기에 넣고 가로 (200mm), 세로 (200mm), 높이 (60mm) 크기로 압출 성형을 하였다. 본 실시예에서는 압출 성형을 수행하였으나 대안의 다른 실시예서는 핫프레스 성형을 수행하여도 무방하다.
이후 성형물을 원적외선 건조기에서 17분간 건조시켜 보도블럭을 제조하였다.
비교예 5
입자 형태의 폐플라스틱 72중량%(1.37kg), 바인더 20 중량%(0.38kg), 시멘트 8 중량%(0.15kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
비교예 6
입자 형태의 폐플라스틱 72 중량%(1.37kg), 바인더 24 중량%(0.45kg), 시멘트 4 중량%(0.07kg)를 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방식으로 보도블럭을 제조하였다.
시험평가
상기 실시예 7과, 비교예 5 및 6에서 제조한 보도블럭에 대하여 압축강도, 휨강도, 흡수율, 투수계수를 평가하였다.
평가 결과는 아래 표 2에 도시된 바와 같다.
입자형태
폐플라스틱
(중량%)		 바인더
(중량%)		 시멘트
(중량%)		 압축강도 (N/mm2) 휨강도 (Mpa) 흡수율 (%) 투수계수 (mm/sec)
비교예5 72 20 8 7.9 1.2 21.2 1.17
실시예7 72 13 15 13.3 4.1 9.0 0.21
비교예6 72 24 4 6.9 1.0 23.3 1.35
상기 표 2를 참조하면, 시멘트의 함량이 낮을수록 압축강도와 휨강도는 낮으나 흡수율과 투수계수가 높아지고, 시멘트의 함량이 높을수록 압축강도와 휨강도는 높아지나 흡수율과 투수계수가 낮아짐을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른, 입자 형태의 폐플라스틱 1.33kg 내지 1.52kg 중량, 바인더 0.19kg 내지 0.38kg 중량, 시멘트 0.19kg 내지 0.38kg 중량의 범위에서 보도블럭이 요구하는 압축강도, 휨강도의 조건을 만족하면서도 흡수율과 투수계수의 조건을 만족하는 것으로 확인되었다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를, 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
본 명세서에서 제안되는 페플라스틱을 재활용하여 제작된 보도블럭(100, 200)은 크게 제1(110, 210) 및 제2 입자층(120, 220)이 기설정된 방향(x, y)으로 교대로 적층 또는 배열되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제1 입자층(110, 210)은, 제1 폐플라스틱이 제1 크기의 제1 입자로 입자화된 후, 제1 입자간 바인딩/결합되어 형성된 입자층에 해당할 수 있다. 제2 입자층(120, 220)은, 제2 폐플라스틱이 제1 크기보다 큰 제2 크기의 제2 입자로 입자화된 후, 제2 입자간 바인딩되어 형성된 입자층에 해당할 수 있다.
제1 입자층(110, 210)은 상대적으로 크기가 작은 입자들의 바인딩/결합으로 형성되므로, 입자들간 간격이 좁고 밀도가 높아 상대적으로 높은 강도를 가지나 투수성은 약하다는 특징을 갖는다. 이에 반해, 제2 입자층(120, 220)은 상대적으로 큰 입자들의 바인딩/결합으로 형성되므로, 입자들간 간격이 멀어 밀도가 낮아 상대적으로 낮은 강도를 가지나, 투수성이 뛰어나다는 특징을 갖는다.
보도블럭은 도로의 바닥에 설치되는 특성상 큰 외력에도 견딜 수 있는 강도가 요구될 뿐 아니라, 눈, 비와 같은 날씨에 대비해 수분을 투과시키는 투수성도 요구된다. 특히, 투수성이 약한 보도블럭의 경우, 보도블럭 내부로 침투되어 고이게 된 물이 어는 현상에 따라 내부 균열이 발생하게 되므로, 투수성은 품질 좋은 보도블럭에 있어 필수적인 조건이라고 볼 수 있다.
따라서, 본 명세서에서는 이러한 2가지 기능을 각각 갖춘 2가지 입자층(110, 120, 210, 220)이 교대로 적층/배열된 보도블럭(100, 200) 구조를 제안함으로써, 상술한 2가지 기능을 모두 갖춘 고품질의 보도블럭(100, 200)을 제안하고자 한다.
제1(110, 210) 및 제2 입자층(120, 220)은, 보도블럭(100, 200)의 구체적인 기능을 고려하여, 수직(y) 또는 수평(x) 방향으로 적층 또는 배열될 수 있으며, 도 3은 제1 및 제2 입자층(110, 210)이 수직 방향(y)으로 교대로 적층되어 일체로 형성된 보도블럭(제3 실시예)(100)을, 도 4는 제1 및 제2 입자층(210, 220)이 수평 방향(x)으로 교대로 배열되어 일체로 형성된 보도블럭(제4 실시예)(200)을 각각 예시한다.
이렇듯 서로 다른 입자 크기를 갖는 복수의 입자층(110, 120, 210, 220)을 기설정된 방향(x, y)으로 교대로 배열/적층하여 보도블럭(100, 200)을 형성하게 되면, 각 입자층의 장점/효과를 모두 차용할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 제4 실시예와 같이, 제1 및 제2 입자층(210, 220)이 수평 방향(x)으로 교대로 배열되어 보도블럭(200)을 형성하는 경우, 수직 방향(y)으로 작용하는 외력(예를 들어, 자동차, 사람 등의 통행에 따른 외력)은 높은 강도를 갖는 제1 입자층(210)에 의해 견뎌짐과 동시에, 수직 방향(y)으로 투입되는 물은 제2 입자층(220)에 의해 보도블럭(200) 내부를 통과하여 외부로 배출되게 된다.
이와 유사한 원리로, 제3 실시예(100)는 수평 방향(x)으로 작용하는 외력 및 수분 배출에 대비하기 위한 자재로서 사용될 수 있으며, 보도블럭 외에 건축물의 벽, 담벼락과 같은 건축자재에 유용하게 활용될 수 있다. 특히, 제3 실시예(100)의 경우, 제2 입자층(120)에 의해 투수성뿐 아니라 통기성이 확보되므로 실내 곰팡이, 결로 등과 같은 문제를 해결하기 위한 건축자재로서 활용될 수 있다.
제1(110, 210) 및 제2 입자층(120, 220)의 비율(x1, x2)은, 보도블럭(100, 200)을 설치하고자 하는 위치의 주변 환경, 날씨 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.
예를 들어, 강가, 바닷가 주변 도로와 같이 습한 환경의 도로에 설치할 보도블럭(100, 200)의 경우, 제1 입자층(110, 210) 대비 제2 입자층(120, 220)의 비율을 더 높게 설정하여 제조될 수 있다(예를 들어, x1:x2=1:2). 다만, 제2 입자층(120, 220)의 비율을 기설정된 비율 이상으로 너무 높게 설정하게 되면, 보도블럭(100, 200)의 강도가 약해지게 되어 쉽게 깨져 보도블럭(100, 200)으로서의 기능을 제대로 수행하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 제2 입자층(120, 220)의 비율을 기설정된 비율 이상으로 높여야 하는 경우, 보강재(미도시)를 제2 입자층(120, 220)에만 선택적으로 부가함으로써 제2 입자층(120, 220)의 강도를 보강하는 방식으로 보도블럭(100, 200)이 제조될 수 있다. 이때 부가되는 보강재로는, 와이어메쉬, 탄소섬유 격자 보강재 등과 같이 제2 입자층의 투수성 기능을 해치지 않는 특성의 보강재가 사용될 수 있다.
이와 달리, 도심 도로, 고속도로 등과 같이 건조한 환경이면서 사람 및 자동차의 통행이 많은 도로에 설치할 보도블럭의 경우, 제2 입자층(120, 220) 대비 제1 입자층(110, 210)의 비율을 더 높게 설정하여 제조될 수 있다.
도 5는 제5 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 입자층(310, 320) 사이에(또는 제1 및/또는 제2 입자층(310, 320) 내부에)는 보도블럭(300)의 강도를 보강하기 위한 보강재(330)가 추가로 포함/삽입/부가될 수 있다. 이때 사용되는 보강재(330)로는, 시멘트, 섬유 보강재, 콘크리트, 와이어메쉬 및 탄소섬유 격자 보강재 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
이러한 보강재(330)는 보도블럭(300)의 강도 및 품질을 향상시키는 기능을 수행함과 동시에, 보도블럭(300) 제조 단계에서 제1 및 제2 입자층(310, 320)을 구획하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 보도블럭(300) 제조 단계에서 보강재(330)는 제1 및 제2 입자층(310, 320)을 구분하기 위한 경계 영역에 배치될 수 있으며, 보강재(330)를 통해 구분된 영역별로 제1 또는 제2 입자(310, 320)가 각각 투입되어 바인딩됨으로써 제5 실시예에 따른 보도블럭(300)이 제조될 수 있다. 따라서, 보도블럭(300) 제조 단계에서, 제1 및 제2 입자층(310, 320)을 구분하기 위한 별도의 단계가 추가될 필요가 없어, 제조 방식이 단순해지고, 제조 난이도가 감소한다는 효과가 발생한다.
도 6는 본 발명의 제6 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를, 도 7는 본 발명의 제6 실시예에 따른 보도블럭의 경사면에 물이 고인 경우를 예시하며, 도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 보도블럭의 경사면의 확대도이다.
특히, 도 6 내지 8에서 예시되는 제6 실시예는 제4 실시예를 투수성을 극대화하는 방향으로 일부 구조를 변형시킨 실시예에 해당한다.
도 6 내지 8에 도시한 바와 같이, 보도블럭(400)의 투수성 효율을 극대화하기 위하여, 제2 입자층(420)의 너비/비율이 제1 입자층(410) 대비 넓게/크게 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 입자층(410, 420)의 상부 표면에는, 제2 입자층(420)의 투수 기능을 극대화하기 위한 특정한 패턴이 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 입자층(410)의 상부 표면에는 제1 방향으로 제1 경사각(θ1)으로 기울어진 제1 경사면(s1)이, 제2 입자층(400)의 상부 표면에는 제1 방향과 다른 제2 방향으로 제2 경사각(θ2)으로 기울어진 제2 경사면(s2)이 각각 형성될 수 있다. 이때, 제1 경사각(θ1)은 제2 경사각(θ2)보다 높게/크게 형성될 수 있다.
이렇듯 제1 및 제2 입자층(410, 420)간 불균형 경사 구조를 형성하는 경우, 보도블럭(400) 상부 표면으로 떨어지는/고이는 물에 대한 제2 입자층(420)의 표면적이 극대화되므로 보도블럭(400)의 투수 기능이 극대화된다는 효과가 발생한다.
보다 상세하게는, 제1 입자층(410)의 상부 표면으로 떨어진 물은 가파르게 형성된 제1 경사면(s1)으로 인해 빠른 속도로 제1 및 제2 입자층(410, 420) 경계 영역 쪽으로 이동한 뒤 상대적으로 높은 투수성을 갖는 제2 입자층(420)에 의해 투수되게 되며, 제2 입자층(420)의 상부 표면으로 떨어진 물은 완만하게 형성된 제2 경사면(s2)으로 인해 낮은 속도로 이동하게 되어 이동하는 동안 제2 입자층(420)에 의해 투수되게 된다. 즉, 제1 및 제2 경사면(s1, s2)을 형성함으로써, 물이 제1 입자층(410)의 상부 표면에 머무르는 시간을 최소화시키되, 제2 입자층(420)의 상부 표면에 머무르는 시간은 최대화시켜, 제2 입자층(420)을 통한 투수 기능을 극대화할 수 있다.
이와 유사한 원리로, 도 6에 도시한 바와 같이, 물(510)이 보도블럭(400)의 상부 표면에 고여있는 경우에도, 제1 및 제2 경사면(s1, s2)으로 인해 고인 물(510)과 접촉하는 제2 입자층(420)의 표면적이 제1 입자층(410) 대비 매우 넓으므로, 보다 빠르게 제2 입자층(420)을 통해 물(510)이 흡수/투수된다는 효과가 발생한다.
이러한 구조적 특징에 기인하여, 제1 및 제2 입자층(410, 420)의 너비(즉, 제1 및 제2 너비)는 제1 및 제2 경사면(s1, s2)의 깊이(B1, B2) 및 제1 및 제2 경사각(θ1, θ2)을 기초로 결정될 수 있다. 이를 수학식으로 표현하면, 수학식 1과 같다.
Figure PCTKR2022000729-appb-M000001
여기서, A는 제1 또는 제2 너비(A1, A2), B는 제1 또는 제2 경사면(s1, s2)의 깊이(B1, B2), θ는 제1 또는 제2 경사각(θ1, θ2)를 각각 의미한다.
이러한 수식에 기초하여, 보도블럭 제조업자는 보도블럭(400)의 사용 용도에 따라 제1 및 제2 입자층(410, 420)의 깊이(B1, B2) 및 각도(θ1, θ2)를 결정할 수 있으며, 수학식 1에 따라 너비(A1, A2)를 도출하여 원하는 형태의 보도블럭(400)을 자유롭게 제조할 수 있다.
특히, 보도블럭 제조업자는 제1 및 제2 입자층(410, 420)의 깊이(B1, B2) 및/또는 각도(θ1, θ2)를 크게 설정함으로써 보도블럭(400) 표면의 마찰력을 최대화하여, 과속 방지턱 기능 또는 미끄럼 방지 기능 등과 같은 특수 기능을 갖는 보도블럭(400)의 제조도 가능하다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 입자층(710, 720)이 수평 방향으로 배열되어 일체로 형성되되, 제2 입자층(720)의 상부 표면에만 선택적으로 표면적을 넓히기 위한 기설정된 패턴이 형성된 보도블럭(700) 구조가 제안될 수 있다. 이때, 기설정된 패턴은 제2 입자층(720)의 표면적을 넓히기 위한 다양한 패턴으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 불규칙/규칙적인 지그재그 패턴 또는 물결 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 제2 입자층(720)의 기설정된 패턴은, 피크점이 제1 입자층(710)의 상부 표면보다 낮은 곳에 위치하도록 형성될 수 있다. 그 이유는, 제2 입자층(720)은 강도가 낮으며 이러한 제2 입자층(720)의 상부 표면에 형성된 피크점의 경우 강도가 더욱 낮기 때문에 외력에 의해 쉽게 마모되거나 깨질 위험이 있기 때문이다. 따라서, 기설정된 패턴 형성 시, 기설정된 패턴 내의 피크점은 제1 입자층(710) 상부 표면보다 낮게 위치하도록 하여 외력이 제1 입자층(710)에만 선택적으로 가해지도록 하여 제2 입자층(720)의 기설정된 패턴이 마모되거나 깨지는 문제를 방지할 수 있다.
이외에, 제2 입자층(720)의 강도를 보강하기 위한 보강재(미도시)가 제2 입자층(720)에 부가될 수도 있다. 이때, 제2 입자층(720)의 투수 기능을 해치치 않는 보강재가 사용될 수 있음은 앞서 상술한 바와 같다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 예시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 입자층(810, 820)이 수평 방향으로 배열되어 일체로 형성되되, 제2 입자층(820)의 상부 표면 전체에 대하여 보도블럭(800)의 내측 방향으로 음각 패턴이 형성된 보도블럭(700) 구조가 제안될 수 있다.
이러한 음각 패턴을 통해 제2 입자층(820)의 높이는 제1 입자층(810)의 높이 대비 상대적으로 항상 낮게 형성되게 된다. 그 결과, 제2 입자층(820)의 표면적이 극대화됨과 동시에 물이 제2 입자층(820)의 상부 표면에 집중적으로 고이게 되어 제2 입자층(820)의 투수 기능이 극대화된다는 효과를 갖는다. 또한, 보도블럭(800) 상부 표면을 기준으로 봤을 때 제1 입자층(810)이 제2 입자층(820)에 대비하여 돌출된 구조(또는 제2 입자층(820)이 제1 입자층(810)에 대비하여 내측으로 파인 구조)를 가지므로, 외력은 제1 입자층(810)에 집중되는 구조가 형성되게 된다. 그 결과, 외력을 견디는 기능은 제1 입자층(810)에 의해, 물을 투과시키는 기능은 제2 입자층(820)에 각각 분담 수행되어, 각 입자층(810, 820)의 기능 및 효율이 극대화된다는 효과가 발생한다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도, 도 12은 본 발명의 제10 실시예에 따른 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭의 단면도를 각각 예시한다.
도 11에 예시한 바와 같이, 제1 및 제2 입자층이 바둑판 형태로 배열 및 적층된 보도블럭(900)이 제안될 수 있다. 이러한 보도블럭(900)에 추가로, 제1 및 제2 입자층 사이에 보강재(1010)가 삽입/보강/추가된 보도블럭(1000)이 도 12에 예시한 바와 같이 제안될 수도 있다.
이러한 보도 블록(900, 1000)은 외력 및/또는 투수 방향이 정해져 있지 않은 위치에 설치되는 보도블럭(또는 건축자재)으로 제조될 수 있으며, 이 역시 제1 및 제2 입자층이 교번적으로 배열/적층되어 있어 강도 및 투수성 기능의 수행이 모두 가능하다.
설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
본 발명은 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭 및 건축자재에 적용가능하다.

Claims (12)

  1. 제1 폐플라스틱이 제1 크기의 제1 입자로 입자화된 후, 상기 제1 입자간 바인딩되어 형성된, 제1 입자층; 및
    제2 폐플라스틱이 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 제2 입자로 입자화된 후, 상기 제2 입자간 바인딩되어 형성된, 제2 입자층; 을 포함하되,
    상기 제1 및 제2 입자층은, 수평 방향으로 교대로 배열되어 일체로 형성되며,
    상기 제1 입자층의 제1 너비는 상기 제2 입자층의 제2 너비보다 좁게 형성되고,
    상기 제1 입자층의 상부 표면은 제1 방향으로 제1 경사각으로 기울어진 제1 경사면이, 상기 제2 입자층의 상부 표면은 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 제2 경사각으로 기울어진 제2 경사면이 각각 형성되되,
    상기 제1 경사각은 상기 제2 경사각보다 높게 형성되는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 입자층은,
    입자 형태의 제1 폐플라스틱 70 내지 90 중량%; 및
    바인더 10 내지 30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 입자층은,
    입자 형태의 제1 폐플라스틱 70 내지 80 중량%;
    바인더 10 내지 20 중량%; 및
    시멘트 또는 탄산칼슘 10 내지 20 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 입자층은,
    입자 형태의 제2 폐플라스틱 70 내지 90 중량%; 및
    바인더 10 내지 30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 입자층은,
    입자 형태의 제2 폐플라스틱 70 내지 80 중량%;
    바인더 10 내지 20 중량%; 및
    시멘트 또는 탄산칼슘 10 내지 20 중량%;를 포함하는 것을을 특징으로 하는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 입자층 사이에 상기 보도블럭의 강도를 보강하기 위한 보강재; 를 추가로 포함하는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보강재는, 시멘트, 탄산칼슘, 섬유 보강재, 콘크리트, 와이어메쉬 및 탄소섬유 격자 보강재 중 적어도 하나를 포함하는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 너비는, 상기 제1 및 제2 경사면의 깊이 및 상기 제1 및 제2 경사각을 기초로 결정되는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 너비는, 수학식 1을 기초로 결정되는, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
    [수학식 1]
    Figure PCTKR2022000729-appb-I000002
    상기 A는 제1 또는 제2 너비, 상기 B는 상기 제1 또는 제2 경사면의 깊이, 상기 θ는 상기 제1 또는 제2 경사각임.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 입자층의 상부 표면에만 선택적으로 표면적을 넓히기 위한 기설정된 패턴이 형성된, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기설정된 패턴은, 지그재그 또는 물결 패턴인, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기설정된 패턴은 상기 제2 입자층의 상부 표면 전체에 대하여 상기 보도블럭의 내측 방향으로 음각 형성된 패턴인, 폐플라스틱을 재활용한 보도블럭.
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