KR100855460B1 - 건축토목자재 소재용 펠릿과, 그 펠릿이 이용된 건축자재용패널과 인공어초용 블럭 및 그들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기 처리되는 폐유리를 일정 수준 이하의 분말로 가공하고 황토분말이 포함된 첨가물들과 혼합하여 만들어진 펠릿을 다양한 건축재료를 제조하기 위한 소재로써 이용되도록 함으로서 폐유리로 인한 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 환경문제의 가능성이 있었던 기존의 건축자재들 및 인공어초용 블럭들을 대체할 수 있는 소재의 제공이 가능하도록 한 건축토목자재 소재용 펠릿과 그 펠릿이 이용된 건축자재용 패널과 인공어초용 블럭 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿은 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%를 혼합하여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해서 구에 가까운 형상의 형태로 이루어진다.

폐유리, 펠릿, 건축자재용 패널, 인공어초용 블럭

Description

건축토목자재 소재용 펠릿과, 그 펠릿이 이용된 건축자재용 패널과 인공어초용 블럭 및 그들의 제조방법{Pellets for manufacturing construction materials, panels for building materials and blocks for artificial fishing reefs by using the pellets and the methods thereof}

도 1 은 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿이 제작되는 과정을 설명하기 위한 도면.

도 2 는 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조공정을 보인 블럭도.

도 3 은 건축토목자재 소재용 펠릿이 이용된 건축자재용 패널이 생산되는 과정을 보인 도면.

도 4 는 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조공정을 보인 블럭도.

도 5 는 건축토목자재 소재용 펠릿이 이용된 인공어초용 블럭이 생산되는 과정을 보인 도면.

도 6 은 본 발명에 따른 인공어초용 블럭의 제조공정을 보인 블럭도.

[ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ]

100 : 건축토목자재 소재용 펠릿 200 : 건축자재용 패널

202 : 펠릿층 204 : 하부 경질층

206 : 상부 경질층 300 : 인공어초용 블럭

400 : 로

본 발명은 건축토목자재 소재용 펠릿과 그 펠릿이 이용된 건축자재용 패널과 인공어초용 블럭 및 그들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐기 처리되는 폐유리를 일정 수준 이하의 분말로 가공한 후 황토분말이 포함된 첨가물들과 혼합하여 만들어진 펠릿을 다양한 건축재료를 제조하기 위한 소재로써 이용되도록 함으로서 폐유리로 인한 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 환경문제의 가능성이 있었던 기존의 건축자재들 및 인공어초용 블럭들을 대체할 수 있는 소재의 제공이 가능하도록 한 건축토목자재 소재용 펠릿과 그 펠릿이 이용된 건축자재용 패널과 인공어초용 블럭 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.

현대적인 건축기술의 발달과 자동차 산업 및 포장 산업 등의 발달로 인해서 유리의 사용 용도 및 사용량이 기하급수적으로 늘었고, 그 만큼 폐유리로 처리되는 양이 증가하게 되었다. 한편, 폐유리를 재활용하기 위한 노력의 일환으로 수거된 폐유리로부터 이물질들을 분리시키는 정제공정을 통해 재활용유리를 얻고, 그 재활용유리는 새로운 유리제품을 제작하는 데 혼합되고 있기도 하다. 그러나 폐유리에 포함된 이물질의 분리에는 기술적인 한계가 있기때문에 모든 폐유리가 재활용되고 있지는 못한 실정이다.

한편, 현대적인 건축물에서 마감재 등으로 많이 사용되고 있는 건축자재용 패널에는 석고 보드, 시멘트 몰탈, 샌드위치 패널 등의 다양한 형태의 것들이 있는데, 그 중에서도 석고 보드는 다른 형태의 마감재에 비하여 훨씬 많이 사용되고 있는 실정이다.

이러한 석고 보드의 과다 사용에 따른 폐해로는 실내환경을 쾌적한 상태로 유지시켜 줄 수 없는 문제가 있을 뿐만 아니라, 폐기된 석고 보드는 거의 재활용되지 못함에 따른 문제점이 있게 된다. 특히, 건물 등에서 다른 건축폐기물과 함께 철거되는 석고 보드는 건축물폐기장의 주변 환경을 더욱 오염시키는 원인이 될 수 있는 2차적인 문제점을 가지기도 한다.

특히, 선진국에서부터 불기 시작한 웰빙(well-being)의 열풍이 실내공간을 장식하거나 마감하기 위한 건축자재의 변화에도 영향을 미치게 되었다. 즉, 기존의 실내 공간을 마감하거나 장식하는 데 사용되었던 석고 보드가 목재나 황토 등을 원료로 한 마감재로 대체되면서 폐기되는 석고 보드의 양도 증가하게 되는 추세에 있다. 그렇지만, 석고 보드는 비교적 저렴한 가격대에서 구매할 수 있고 시설할 수 있는 장점이 있음으로 그 전체적인 사용량에는 커다란 변화는 없다고 할 것이다.

다른 한편, 현대의 자연환경은 대기 중 이산화탄소의 증가 및 지구 온난화에 따른 수온의 상승 등에 의한 연안 지역의 심각한 오염으로 인하여 생물 군집의 동태와 생물학적 작용의 결핍으로 연안 암반지역에서는 오래전부터 조간대의 해조류가 녹아 유실되고 있는 실정이다.

이러한 현상이 수중 동식물에 미치는 악영향을 막기 위한 일환으로 다양한 형태의 다공질 인공어초를 수중에 설치하는 노력이 진행되고 있으나, 인공어초를 제작하는 원료의 대부분은 시멘트이기 때문에 시멘트에 포함된 화학성분으로 인한 해수의 침식으로 2차 오염이 발생된 문제점이 있었다. 특히, 이러한 2차적인 오염은 해파리의 유충인 폴립의 급격한 증식을 불러 일으키게 됨으로서 해양 자원의 서식 불균형을 더욱 앞당기게 될 원인으로 지적되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기존의 제반 문제점들을 고려하여 안출된 것으로서, 폐기 처리되는 폐유리를 일정 수준 이하의 분말로 가공한 후 황토분말이 포함된 첨가물들과 혼합하여 만들어진 펠릿을 다양한 건축재료를 제조하기 위한 소재로써 이용되도록 함으로서 폐유리로 인한 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 환경문제의 가능성이 있었던 기존의 건축자재들을 대체할 수 있는 소재의 제공이 가능하도록 한 건축토목자재 소재용 펠릿을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 새로운 형태의 건축토목자재 소재용 펠릿을 이용하여 보다 친환경적인 건물의 마감재 및 장식재로 사용될 건축자재용 패널을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 새로운 형태의 건축토목자재 소재용 펠릿을 이용하여 보다 친환경적으로 수중 동식물의 식생을 유지시켜주기 위한 인공어초용 블럭을 제공하는 데 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 폐유리를 주원료로 하는 새로운 형태의 건축토목자재 소 재용 펠릿과, 건축자재용 패널 및 인공어초용 블럭을 제작하기 위한 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법과, 건축자재용 패널의 제조방법 및 인공어초용 블럭의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿은 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%를 혼합하여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해 구형상의 형태로 제작이 이루어진다.

또한, 본 발명에 의한 건축토목자재 소재용 펠릿은 폐유리 분말 및 황토 분말을 입도 200메쉬 이하로 분말화시킨 상태에서 성형이 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법은 폐유리 분말 80~90중량%와 황토 분말 3~5중량%를 호바트 믹서에 넣어 건식혼합시키는 건식혼합단계와; 건식혼합된 폐유리 분말과 황토 분말에 규산소다 3~5중량%와 물 4~10중량%를 혼합시키는 습식혼합단계와; 폐유리 분말, 황토 분말, 규산소다 및 물이 슬러지 상태로 반죽되도록 10~15분간 교반시키는 교반단계와; 슬러지 상태의 소재 반죽을 성형틀에 넣어 소정의 굵기 및 길이로 사출시키는 사출단계와; 상기 단계에서 긴 길이로 사출된 소재 사출물을 2~50mm 범위 내의 크기로 자르는 절단단계와; 상기 단계에서 소정의 크기로 절단된 소재 사출물을 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하는 성형단계; 를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법의 성형단계에서는 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 금속용기에 넣어 흔드는 방식으로 절단된 소재 사출물의 형태가 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하거나 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 제환기를 이용하여 구형에 가까운 형태로 성형되도록 할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법에서 성형단계 후에는 펠릿의 사용용도에 따라서 800~900℃ 범위 내의 로에 넣어 소성시키는 소성단계가 추가로 실시될 수도 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 건축자재용 패널은 주성분인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다 및 물을 혼합하여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해 구에 가까운 형상의 형태로 성형된 다수의 펠릿이 소정의 두께로 적층된 상태에서 소성형성된 펠릿층과; 상기한 펠릿층의 하부에 소정의 두께로 이루어지되 주성분인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다, 생석회, 탄산칼슘, 수산화나트륨, 퍼라이트 및 물이 첨가 혼합되어 소성형성된 하부 경질층과; 상기한 펠릿층의 상부에 소정의 두께로 이루어지되 주성분인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다, 생석회, 탄산칼슘, 수산화나트륨, 퍼라이트 및 물이 첨가 혼합되어 소성형성된 상부 경질층; 으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널에서 펠릿층의 펠릿은 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합되어 이루어지고, 하부 경질층 및 상부 경질층은 폐유리 분말 60~75중량%, 황토 분 말 4~6중량%, 규산소다 6~10중량%, 생석회 2~3중량%, 탄산칼슘 2~3중량%, 수산화나트륨 3~5중량%, 퍼라이트 3~5중량% 및 물 5~8중량%가 혼합되어 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널에서 폐유리 분말 및 황토 분말은 입도 200메쉬 이하이고, 퍼라이트는 입도 250메쉬 이하로 이루어질 수 있는 것이다.

아울러, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법은 주원료인 폐유리 분말에 황토 분말, 퍼라이트 분말, 탄산칼슘을 혼합하는 건식혼합단계와; 상기 건식혼합단계에서 혼합된 원료에 규산소다, 수산화나트륨, 생석회 및 물을 혼합하는 습식혼합단계와; 상기 습식혼합단계에서 혼합된 원료를 교반시키는 교반단계와; 상기 교반단계에서 교반된 경질층 혼합원료를 건조시키는 건조단계와; 상기 건조단계에서 건조된 경질층 혼합원료와 폐유리를 주원료로 하여 따로 제작된 건축토목자재 소재용 펠릿을 성형틀에 소정의 두께로 적층시키는 혼합원료 적층단계와; 혼합원료가 적층된 성형틀을 고온의 로에 넣어 소성시키는 소성단계와; 상기 소성단계에서 소성된 제품을 탈형시키는 탈형단계; 를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법에서 혼합원료 적층단계는, 건조단계에서 건조된 경질층 혼합원료를 성형틀의 하부에 소정의 두께로 적층시키는 하부 경질층 적층단계와; 경질층 혼합원료가 적층된 하부층의 상부에 폐유리를 주원료로 하여 따로 제작된 건축토목자재 소재용 펠릿을 소정의 두께로 적층시키는 펠릿층 적층단계와; 펠릿층의 상부에 경질층 혼합원료를 소정의 두께로 적층시키는 상부 경질층 적층단계; 를 포함하여 펠릿층의 상하에 경질층이 형성되도록 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법에서 건조단계 이후에는 규산소다와 물에 의해서 응고된 혼합원료를 재분말화시키기 위한 단계가 추가로 실시될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법에서 경질층 혼합원료를 혼합시키는 단계에서는 폐유리 분말 60~75중량%, 황토 분말 4~6중량%, 규산소다 6~10중량%, 생석회 2~3중량%, 탄산칼슘 2~3중량%, 수산화나트륨 3~5중량%, 퍼라이트 3~5중량% 및 물 5~8중량%로 원료의 혼합이 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법의 적층단계에서 상하 경질층 사이에 적층되는 건축토목자재 소재용 펠릿은 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합된 후 구에 가까운 형태로 성형이 이루어진 것이 사용될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법에서 경질층 혼합원료의 혼합단계 이전의 혼합원료 준비단계에서는 폐유리 분말과 황토 분말이 입도 200메쉬 이하로 분말화가 이루어지고, 퍼라이트 분말이 입도 250메쉬 이하로 분말화가 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조방법에서 소성단계의 소성온도는 800~900℃ 범위 내에서 이루어질 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 인공어초용 블럭은 주성분인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다 및 물을 혼합하여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해 구에 가까운 형상의 형태로 성형된 다수의 건축토목자재 소재용 펠릿을 소정 형상 의 성형틀에 넣어 소성시키는 과정을 통해서 제작이 이루어진 것이다.

또한, 본 발명에 따른 인공어초용 블럭에서 건축토목자재 소재용 펠릿은 폐유리 분말 80~90중량%, 황토 분말 3~5중량%, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합되어 이루어진 것이다.

한편, 본 발명에 따른 인공어초용 블럭의 제조방법은 폐유리 분말 80~90중량%와 황토 분말 3~5중량%를 호바트 믹서에 넣어 건식혼합시키는 건식혼합단계와; 건식혼합된 폐유리 분말과 황토 분말에 규산소다 3~5중량%와 물 4~10중량%를 혼합시키는 습식혼합단계와; 폐유리 분말, 황토 분말, 규산소다 및 물이 슬러지 상태로 반죽되도록 10~15분간 교반시키는 교반단계와; 슬러지 상태의 소재 반죽을 성형틀에 넣어 소정의 굵기 및 길이로 사출시키는 사출단계와; 상기 단계에서 긴 길이로 사출된 소재 사출물을 2~50mm 범위 내의 크기로 자르는 절단단계와; 상기 단계에서 소정의 크기로 절단된 소재 사출물을 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하는 성형단계와; 상기 성형단계에서 작은 크기로 성형된 다수의 펠릿을 블럭의 제작을 위한 성형틀에 넣는 적층단계와; 상기 적층단계에서 펠릿이 담겨진 성형틀을 고온의 로에 넣어 소성시키는 소성단계와; 상기 소성단계에서 소성된 블럭 제품을 탈형시키는 탈형단계; 를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 인공어초용 블럭의 제조방법의 성형단계에서는 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 금속용기에 넣어 흔드는 방식으로 절단된 소재 사출물의 형태가 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하거나 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 제환기를 이용하여 구형에 가까운 형태로 성형되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인공어초용 블럭의 제조방법에서의 소성단계의 소성온도는 800~900℃ 범위 내에서 이루어진다.

이하에서는 본 발명에 따른 폐유리를 주성분으로 한 건축토목자재 소재용 펠릿과 그 펠릿이 이용된 건축자재용 패널과 인공어초용 블럭 및 그들의 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿이 제작되는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 2 는 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조공정을 보인 블럭도이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 건축토목자재 소재용 펠릿을 지시하는 것으로서, 최종적으로 제작된 건축토목자재 소재용 펠릿(100)은 대략 구형상에 가까운 형태를 이루며 2~50㎜ 범위 내의 크기를 가지게 된다. 한편, 이하의 설명과정에서는 건축토목자재 소재용 펠릿(100)의 명칭은 펠릿(100)으로 축약된 명칭으로 사용될 수 있다.

건축토목자재 소재용 펠릿(100)의 제조에 사용되는 주원료는 건물이나 자동차 및 포장용기 등으로부터 폐기 처리되는 폐유리이다. 건축토목자재 소재용 펠릿(100)의 제작에 사용되기 위해 수거된 폐유리는 이물질의 제거를 위한 이물질 분리공정 및 세척공정을 거친 후에 파쇄기 등을 통한 소정의 파쇄공정을 거치면서 우선 가루로 만들어진다. 가루화된 폐유리는 원료준비단계에서 본 발명을 실시에 적합한 상태인 입도 200메쉬 이하의 분말이 될 수 있도록 분쇄기에서 분쇄된다.

원료준비단계에서는 건축토목자재 소재용 펠릿(100)의 또 다른 원료인 황토 분말이 입도 200메쉬 이하의 수준이 될 수 있도록 분쇄기 등에서 분쇄가 이루어진다. 참고로, 분말의 입도를 맞추기 위한 과정에서는 해당 입도를 가진 스크린을 통과시키는 과정이 진행될 수도 있다.

분쇄공정을 통해서 분말화된 폐유리 분말 및 황토 분말은 또 다른 원료인 규산소다와 혼합되는데, 폐유리 분말과 황토 분말 및 규산소다가 균등하게 혼합될 수 있도록 혼합과정에서는 물이 첨가된다. 건축토목자재 소재용 펠릿(100)의 제조를 위한 원료혼합단계는 폐유리 분말80~90중량%와 황토 분말 3~5중량%를 호바트 믹서에 넣어 건식혼합시키는 건식혼합단계와, 건식혼합된 폐유리 분말과 황토 분말에 규산소다 3~5중량%와 물 4~10중량%를 혼합시키는 습식혼합단계로 구분되어 진행될 수 있다. 특히, 호바트 믹서를 통한 건식혼합단계는 20여분간 진행되고, 물이 첨가되는 습식혼합단계는 15~20여분간 진행되는 것이 바람직하다.

원료혼합단계에서 혼합된 혼합원료는 슬러지 상태의 반죽을 위해서 교반기를 통한 교반단계를 거치게 된다.

위와 같이 교반이 이루어진 혼합원료는 소정의 성형틀에 넣어진 상태에서 소정의 두께 및 길이를 가진 형태로 사출이 이루어지는 사출단계를 거치게 된다. 사출단계에서 길이가 길게 사출된 소재 사출물은 소정의 시간이 지나 굳어진 상태에서 절단단계를 통해 작은 크기로 절단이 이루어진다. 이렇게 절단된 소재 사출물은 구에 가까운 형태를 가지도록 성형단계를 거치게 된다.

성형단계에서는 의약품의 제조 등에서 사용되는 있는 제환기(製丸器)와 같은 자동화기계를 통해서 소재 사출물의 성형이 이루어지도록 할 수도 있고, 별도의 금 속용기에 작은 크기로 절단된 형태의 소재 사출물을 넣은 후 소정의 시간 동안 흔들어 주는 공정을 통해서 성형이 이루어지도록 할 수도 있는 것이다. 이와 같은 성형공정이 맞춰진 소재 사출물은 거의 구형에 가까운 형태로 이루어지면서, 펠릿이 가지는 화학적성질에는 변화가 없지만 펠릿의 형태와 강도 등의 물리적성질은 건축자재 또는 토목자재로 사용되기에 유리한 상태가 되도록 변하게 된다. 성형단계를 마친 펠릿(100)은 사용될 용도에 따라서 2~50㎜ 범위 내의 크기로 이루어지게 된다.

특히, 전술한 성형단계를 거치면서 이미 구형의 형태로 이루어진 펠릿(100)은 펠릿의 사용용도에 따라 별도의 소성단계를 통해서 소성이 이루어진 채로 제작 및 공급될 수 있는 것이다. 소성단계는 작은 크기로 성형된 펠릿들을 고온의 로에 넣어 소성시키기 위한 것으로, 이 때의 로의 온도는 800~900℃ 범위 내로 설정되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명된 펠릿의 제조방법은 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿(100)을 제조하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명에 따른 건축토목자재 소재용 펠릿(100)은 전술한 바와 같은 방법을 기본으로 하여 보다 응용된 다른 방법으로도 제조될 수 있는 것이다. 즉, 펠릿(100)의 제조를 위한 폐유리 분말 80~90중량%, 황토 분말 3~5중량%, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%의 혼합원료가 반죽된 후, 구형상에 가까운 형태로 성형되기까지에는 반드시 전술한 실시예에 의한 방법과 동일한 방법이 적용되어야 하는 것은 아니다.

한편, 이상과 같이 제조된 건축토목자재 소재용 펠릿(100)은 건축자재용 패널(200)을 생산하는 과정 또는 인공어초용 블럭(300)을 생산하는 과정 등에서 그것들의 주요한 소재로 사용될 수 있다. 물론, 건축토목자재 소재용 펠릿(100)이 건축자재용 패널(200) 및 인공어초용 블럭(300)의 생산을 위해서만 제공되는 것은 아니다. 이하에서는 본 발명에 의한 펠릿(100)을 주원료로 하는 건축자재용 패널(200) 및 인공어초용 블럭(300)에 관해서 설명하기로 한다.

우선, 도 3 및 도 4 를 참조하면서 펠릿(100)이 사용되는 건축자재용 패널과 그 제조방법에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 3 은 건축토목자재 소재용 펠릿이 이용된 건축자재용 패널이 생산되는 과정을 보인 도면이고, 도 4 는 본 발명에 따른 건축자재용 패널의 제조공정을 보인 블럭도이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 200은 건축자재용 패널을 지시하는 것으로서, 건축자재용 패널(200)은 펠릿(100)과 마찬가지로 폐유리를 주원료로 하여 제작된다.

도 3 에 도시된 바와 같이 건축자재용 패널(200)은 3층의 구조로 이루어지는데, 그 중간의 층은 다수의 건축토목자재 소재용 펠릿(100)이 소정의 두께로 이루어지는 펠릿층(202)이다. 그리고 펠릿층(202)의 하부와 상부에는 각각 소정의 두께를 이루는 하부 경질층(204)과 상부 경질층(206)이 형성된다.

하부 경질층(204)과 상부 경질층(206)은 주원료인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다, 생석회, 탄산칼슘, 수산화나트륨, 퍼라이트 및 물이 혼합된 상태에서 소성단계를 거치게 됨으로서 소정의 두께로 성형되는 것이다.

하부 경질층(204)과 상부 경질층(206)은 폐유리 분말 60~75중량%, 황토 분말 4~6중량%, 규산소다 6~10중량%, 생석회 2~3중량%, 탄산칼슘 2~3중량%, 수산화나트륨 3~5중량%, 퍼라이트 3~5중량% 및 물 5~8중량%가 혼합되어 이루어진다. 한편, 펠릿층(202)을 이루는 펠릿(100)은 전술한 바와 같이 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합되어 이루어진다.

하부 경질층(204)과 상부 경질층(206)의 형성을 위해 혼합원료에 혼합되는 폐유리 분말과 황토 분말은 입도 200메쉬 이하의 크기로 분말화된 것이 사용되는 한편 퍼라이트는 입도 250메쉬 이하의 크기로 분말화된 것이 사용된다.

전술한 건축자재용 패널(200)을 제조하기 위한 과정에서는 도 4 에 도시된 바와 같이 경질층원료 혼합단계, 교반단계, 혼합원료 적층단계, 소성단계 및 탈형단계를 기본적으로 거치게 된다.

경질층원료 혼합단계는 건식혼합단계와 습식혼합단계로 구분될 수 있는데, 건식혼합단계는 주원료인 폐유리 분말에 황토 분말, 퍼라이트 분말, 탄산칼슘을 혼합하는 과정이고, 습식혼합단계는 건식혼합단계에서 혼합된 혼합원료에 규산소다, 수산화나트륨, 생석회 및 물을 첨가하는 과정이다. 이 원료혼합단계에서 혼합되는 경질층 혼합원료는 폐유리 분말 60~75중량%, 황토 분말 4~6중량%, 퍼라이트 3~5중량%, 탄산칼슘 2~3중량%, 규산소다 6~10중량%, 수산화나트륨 3~5중량%, 생석회 2~3중량% 및 물 5~8중량%로 이루어진다. 이 때, 하부 경질층(204)과 상부 경질층(206)의 형성을 위해 혼합원료에 혼합되는 폐유리 분말과 황토 분말은 입도 200 메쉬 이하의 크기로 분말화된 것이 사용되는 한편 퍼라이트는 입도 250메쉬 이하의 크기로 분말화된 것이 사용된다.

위의 원료혼합단계에서 혼합된 경질층 혼합원료는 소정의 시간동안 교반이 이루어지도록 교반단계를 거치게 되고, 교반단계에서 규산소다 및 물의 응집력에 의해서 혼합원료들끼리 엉겨붙거나 응고된 부분이 제거될 수 있도록 혼합원료를 건조시키는 단계 및 건조된 혼합원료를 다시 분말화시키는 단계가 추가로 진행될 수 있다.

그리고 혼합원료를 별도로 마련된 성형틀(210)에 적층시키기 위한 혼합원료적층단계는 하부 경질층이 형성되도록 성형틀의 바닥부분부터 소정의 높이부분까지 경질층 혼합원료를 적층시키는 하부 경질층 적층단계와, 하부 경질층(204)의 상부에 폐유리를 주원료로 하여 따로 제작된 건축토목자재 소재용 펠릿(100)을 소정의 두께로 적층시키는 펠릿층 적층단계와, 펠릿층(202)의 상부에 상부 경질층(206)이 형성될 수 있도록 경질층 혼합원료를 소정의 두께로 적층시키는 상부 경질층 적층단계로 구분되어 이루어질 수 있다.

건축토목자재 소재용 펠릿(100)은 전술한 바와 같이 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합되어 이루어진 것이 사용되는 것이 바람직하다.

소성단계에서는 내부에 하부 경질층(204), 펠릿층(202), 상부 경질층(206)의 형성을 위한 경질층 혼합원료 및 펠릿이 적층된 상태의 성형틀이 고온의 로(400)에 넣어져 소성이 이루어지게 된다. 이 과정에서의 로 내부의 온도는 800~900℃ 범위 내로 유지되는데, 로의 온도가 대략 700℃이상에 이르게 되면 경질층 혼합원료에 포함된 유리성분이 녹기 시작하면서 분말상태의 혼합원료는 점차 물리적인 성질이 변하면서 서로 달라붙게 되는 현상이 나타나게 된다. 또한, 상부 경질층의 형성을 위해 펠릿층(202)의 상부에 위치된 경질층 혼합원료 중의 일부는 펠릿층(202)으로 흘러 내리면서 펠릿(100)과 펠릿(100) 사이의 공간으로 침투하게 되는 현상이 나타나게 된다.

한편, 황토 분말은 로(400)의 온도가 1000℃이상에 도달했을 경우에는 물리적성질에 변화가 있게 되지만, 로의 온도가 800~900℃ 범위 내에서 유지되도록 설정됨으로서 황토 분말의 물리적성질에는 아무런 변화가 일어나지 않게 된다. 따라서 황토 분말의 사이의 일부 공극에는 폐유리 분말이 자연스럽게 녹아 들어가게 되고, 결과적으로 분말이나 액상의 상태였던 혼합원료는 건축자재용 패널(200)이라는 하나의 몸체로 이루어지게 된다.

소성과정에서 고온으로 가열되었던 로의 온도가 100℃이하로 하강된 상태에서 작업관리자는 로에서부터 성형틀을 꺼내고, 완성된 건축자재용 패널(200)을 성형틀(210)로부터 분리시키는 탈형단계를 실시하게 된다. 성형틀로부터 탈형된 건축자재용 패널(200)은 소정의 품질 검사 등을 받은 후 완성품으로써 출하된다.

이상과 같이 제작된 건축자재용 패널(200)은 다음과 같은 특장점을 가진다.

1) 우수한 방음효과로 인하여 각종 건축물의 층간 소음으로 인한 개인의 사생활 침해 문제가 상당부분 해소될 수 있다.

2) 석고 보드의 남용으로 인한 실내의 새집 증후군, 아토피성 질환의 예방이 가능하다.

3) 내화성으로 인하여 샌드위치 패널의 사용시 발생하는 화재로 인한 위험성 예방이 가능하다.

4) 기존의 시멘트, 석고 보드, 샌드위치 패널은 건축 폐기물 발생시 환경오염의 가능성이 큰데 비해 본 발명에 의한 건축자재용 패널은 친환경 다공질 소재로 인체에 무해하며 폐자원의 이용을 통하여 환경오염에서 해방되는 가치가 있다.

5) 거대 소비시장을 이루고 있는 건축시장에서의 대외 경쟁력의 재고, 거주민 및 사무실 이용자들의 생활여건 향상을 기대할 수 있다.

다음은, 도 5 및 도 6 을 참조하면서 펠릿(100)이 사용되는 인공어초용 블럭과 그 제조방법에 대해서 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 5 는 건축토목자재 소재용 펠릿이 이용된 인공어초용 블럭이 생산되는 과정을 보인 도면이고, 도 6 은 본 발명에 따른 인공어초용 블럭의 제조공정을 보인 블럭도이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 300은 인공어초용 블럭을 지시하는 것으로서, 인공어초용 블럭(300)은 전술한 바와 같이 형성된 건축토목자재 소재용 펠릿(100)을 별도의 성형틀에 넣어 소성시키는 공정을 통해서 제작된 것이다.

상기한 인공어초용 블럭(300)은 주성분인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다 및 물을 혼합하여 슬러지 상태로 반죽 및 교반시킨 후 소정의 크기로 성형된 건축토목자재 소재용 펠릿(100)을 이용하여 블럭을 제작함으로서 보다 친환경적인 인 공어초의 제공이 가능하도록 하기 위한 것이다. 이를 위한 인공어초용 블럭(300)의 제조에 사용되는 원료는 전술한 바와 같이 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합되어 이루어진다.

인공어초용 블럭(300)을 생산하는 과정에서의 일정한 부분까지의 단계는 전술한 펠릿(100)을 제조하는 방법에 나타난 단계가 그대로 이루어진다. 물론, 기제작된 건축토목자재 소재용 펠릿(100)을 이용할 경우에는 인공어초용 블럭(300)을 제조하는 단계의 수를 크게 줄일 수 있게 된다. 즉, 펠릿(100)의 제조에 필요한 건식혼합단계, 습식혼합단계, 교반단계, 사출단계, 절단단계, 성형단계 등의 기본적인 단계의 생략이 가능하게 되는 것이다.

기제작된 펠릿(100)을 이용하지 않고 인공어초용 블럭(300)을 제조하기 위해서는 펠릿(100)을 제조하기 위한 방법으로 이미 설명된 부분의 단계를 대부분 포함하여 블럭의 성형에 필요한 단계를 수행하면 된다. 즉, 펠릿(100)의 제조에 필요한 건식혼합단계, 습식혼합단계, 교반단계, 사출단계, 절단단계, 성형단계 등의 펠릿 형성단계를 마친 상태에서, 구에 가까운 형태의 성형된 다수의 펠릿(100)을 블럭의 제작을 위한 성형틀(310)에 넣는 적층단계와, 펠릿(100)이 적층된 상태의 성형틀을 고온의 로(400)에 넣어 소성시키는 소성단계와, 소성된 블럭 제품을 성형틀로부터 분리시키는 탈형단계를 추가로 수행하면 되는 것이다.

펠릿형성단계의 성형단계에서는 전술한 바와 같이 소정의 크기로 절단된 소재 사출물을 제환기에 넣어 소정의 시간동안 제환기를 작동시키거나, 소정의 용적을 가진 금속용기에 소재 사출물을 넣어 소정의 시간동안 금속용기를 흔들어주는 과정 등을 통해서 요구되는 구에 가까운 형태로 성형이 이루어지게 된다.

인공어초용 블럭(300)을 소성시키는 소성단계에서는 로의 내부가 800~900℃ 범위 내의 온도가 유지될 수 있도록 설정된다. 한편, 황토 분말은 로(400)의 온도가 1000℃이상에 도달했을 경우에는 물리적성질에 변화가 있게 되지만, 로의 온도가 800~900℃ 범위 내에서 유지되도록 설정됨으로서 황토 분말의 물리적성질에는 아무런 변화가 일어나지 않게 된다. 따라서 황토 분말의 사이의 일부 공극에는 폐유리 분말이 자연스럽게 녹아 들어가게 되고, 결과적으로 분말이나 액상의 상태였던 혼합원료는 인공어초용 블럭(300)이라는 하나의 몸체로 이루어지게 된다.

소성과정에서 고온으로 가열되었던 로의 온도가 100℃이하로 하강된 상태에서 작업관리자는 로에서부터 성형틀을 꺼내고, 완성된 인공어초용 블럭(300)을 성형틀(310)로부터 분리시키는 탈형단계를 실시하게 된다. 성형틀로부터 탈형된 인공어초용 블럭(300)은 소정의 품질 검사 등을 받은 후 완성품으로써 출하된다.

이상과 같이 제작된 인공어초용 블럭(300)은 다음과 같은 특장점을 가진다.

1) 각종 수산 생물의 섭식, 산란, 성장 등 서식에 필요한 연안 천해의 다공성 인공 어초 기능이 가능하다.

2) 인위적으로 해조류를 착생시킨 블럭을 이용한 해중림 조성이나 기존 일체형 인공어초 구조에서는 불가능했던 새로운 표면 기질의 주기적인 제공을 통한 지속적인 어초 기능의 유지가 가능하다.

3) 갯녹음 현상이나 강한 외력에 의하여 해조류가 유실되고 있는 연안해역에 서는 초기 해중림 조성용 어초로써의 기능적 효과를 발휘한다.

4) 기존의 다공질 콘크리트나 산업 폐기물인 고로 슬래그는 환경 2차 오염의 가능성이 큰데 비해 본 발명에 의한 인공어초용 블럭은 친환경적이고 무해한 폐자원의 이용으로 해양오염을 개선하는 친환경 조성의 가치가 있다.

5) 본 인공어초용 블럭의 적용으로 수산 해양자원을 이용한 경쟁력의 재고 및 어민들의 실질적인 소득향상에 의한 생활수준의 향상이 기대될 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 건물, 자동차, 음료용기 등으로부터 수거되는 폐유리를 이용하여 보다 친환경적인 건축자재용 패널이나 인공어초용 블럭 등과 같은 제품을 제작하여 공급할 수 있게 됨으로서, 기존의 석고, 콘크리트 또는 시멘트가 주원료로 사용되었던 제품들을 대체할 수 있게 될 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

또한, 본 발명에 의한 건축자재용 패널은 폐유리가 주원료로 사용됨으로서 방음성능이 우수함으로서 석고 보드 등에 비하여 건축물의 공간과 공간 사이의 소음전달을 차단시킬 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

아울러, 본 발명에 의한 인공어초용 블럭은 기존의 인공어초의 형성을 위해 사용되었던 콘크리트나 시멘트로부터의 폐해를 줄일 수 있음으로서 수중식물의 식생이 커다란 도움을 줄 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (20)

1. 입도가 200메쉬 이하의 크기로 분말화가 이루어진 폐유리 분말 80~90중량%와, 입도가 200메쉬 이하의 크기로 분말화가 이루어진 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%를 혼합하며, 여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해 구형상의 형태로 이루어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 건축토목자재 소재용 펠릿.
2. 삭제
3. 폐유리 분말 80~90중량%와 황토 분말 3~5중량%를 호바트 믹서에 넣어 건식혼합시키는 건식혼합단계와;

   건식혼합된 폐유리 분말과 황토 분말에 규산소다 3~5중량%와 물 4~10중량%를 혼합시키는 습식혼합단계와;

   폐유리 분말, 황토 분말, 규산소다 및 물이 슬러지 상태로 반죽되도록 10~15분간 교반시키는 교반단계와;

   슬러지 상태의 소재 반죽을 성형틀에 넣어 소정의 굵기 및 길이로 사출시키는 사출단계와;

   상기 단계에서 긴 길이로 사출된 소재 사출물을 2~50mm 범위 내의 크기로 자르는 절단단계와;

   상기 단계에서 소정의 크기로 절단된 소재 사출물을 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하는 성형단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기한 성형단계에서는 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 금속용기에 넣어 흔드는 방식으로 절단된 소재 사출물의 형태가 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하거나 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 제환기를 이용하여 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하는 것을 특징으로 하는 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기한 성형단계 후에는 펠릿의 사용용도에 따라서 800~900℃ 범위 내의 로에 넣어 소성시키는 소성단계가 추가로 실시되는 것을 특징으로 하는 건축토목자재 소재용 펠릿의 제조방법.
6. 주성분인 폐유리 분말80~90중량%, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 물 4~10중량%을 혼합하여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해 구에 가까운 형상의 형태로 성형된 다수의 펠릿이 소정의 두께로 적층된 상태에서 소성형성된 펠릿층과;

   상기한 펠릿층의 하부에 소정의 두께로 이루어지되 주성분인 폐유리 분말60~75중량%, 황토 분말 4~6중량%, 규산소다 6~10중량%, 생석회 2~3중량%, 탄산칼슘 2~3중량%, 수산화나트륨 3~5중량%, 퍼라이트 3~5중량% 및 물 5~8중량%를 혼합하여 소성형성한 하부 경질층과;

   상기한 펠릿층의 상부에 소정의 두께로 이루어지되 주성분인 폐유리 분말에 황토 분말, 규산소다, 생석회, 탄산칼슘, 수산화나트륨, 퍼라이트 및 물이 첨가 혼합되어 소성형성된 상부 경질층; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서, 상기한 폐유리 분말 및 황토 분말은 입도 200메쉬 이하이고, 퍼라이트는 입도 250메쉬 이하인 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널.
9. 폐유리 분말 60~75중량%, 상기 황토 분말 4~6중량%, 상기 규산소다 6~10중량%, 상기 생석회 2~3중량%, 상기 탄산칼슘 2~3중량%, 상기 수산화나트륨 3~5중량%, 상기 퍼라이트 3~5중량% 및 상기 물 5~8중량%를 혼합하는 혼합단계와;

   상기 혼합단계에서 혼합된 원료를 교반시키는 교반단계와;

   상기 교반단계에서 교반된 경질층 혼합원료를 건조시키는 건조단계와;

   상기 건조단계에서 건조된 경질층 혼합원료와 폐유리를 주원료로 하여 따로 제작된 건축토목자재 소재용 펠릿을 성형틀에 소정의 두께로 적층시키는 혼합원료 적층단계와;

   혼합원료가 적층된 성형틀을 고온의 로에 넣어 소성시키는 소성단계와;

   상기 소성단계에서 소성된 제품을 탈형시키는 탈형단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기한 혼합원료 적층단계는,

    건조단계에서 건조된 경질층 혼합원료를 성형틀의 하부에 소정의 두께로 적층시키는 하부 경질층 적층단계와;

    경질층 혼합원료가 적층된 하부층의 상부에 폐유리를 주원료로 하여 따로 제작된 건축토목자재 소재용 펠릿을 소정의 두께로 적층시키는 펠릿층 적층단계와;

    펠릿층의 상부에 경질층 혼합원료를 소정의 두께로 적층시키는 상부 경질층 적층단계; 를 포함하여 펠릿층의 상하에 경질층이 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널의 제조방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기한 건조단계 이후에는 규산소다와 물에 의해서 응고된 혼합원료를 재분말화시키기 위한 단계가 추가로 실시되는 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널의 제조방법.
12. 삭제
13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기한 적층단계 중에서 상하 경질층 사이에 적층되는 건축토목자재 소재용 펠릿은 폐유리 분말 80~90중량%와, 황토 분말 3~5중량%와, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%가 혼합된 후 구에 가까운 형태로 성형된 것임을 특징으로 하는 건축자재용 패널의 제조방법.
14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기한 경질층 혼합원료의 혼합단계 이전의 혼합원료 준비단계에서는 폐유리 분말과 황토 분말이 입도 200메쉬 이하로 분말화가 이루어지고, 퍼라이트 분말이 입도 250메쉬 이하로 분말화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널의 제조방법.
15. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기한 소성단계의 소성온도는 800~900℃ 범위 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축자재용 패널 의 제조방법.
16. 주성분인 폐유리 분말 80~90중량%, 황토 분말 3~5중량%, 규산소다 3~5중량% 및 물 4~10중량%을 혼합하여 슬러지 상태로 반죽한 후 소정의 성형 공정을 통해 구에 가까운 형상의 형태로 성형된 다수의 건축토목자재 소재용 펠릿을 소정 형상의 성형틀에 넣어 소성시키는 과정을 통해 성형틀의 형태로 제작된 인공어초용 블럭.
17. 삭제
18. 폐유리 분말 80~90중량%, 황토 분말 3~5중량%, 규산소다 3~5중량%와 물 4~10중량%를 혼합시켜 구에 가까운 형상의 형태로 성형시키는 펠릿형성단계와;

    상기 펠릿형성단계에서 작은 크기로 성형된 다수의 펠릿을 블럭의 제작을 위한 성형틀에 넣는 펠릿 적층단계와;

    상기 적층단계에서 펠릿이 담겨진 성형틀을 고온의 로에 넣어 소성시키는 소성단계와;

    상기 소성단계에서 소성된 블럭 제품을 탈형시키는 탈형단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공어초용 블럭의 제조방법.
19. 제 19 항에 있어서,

    상기한 펠릿형성단계에서는 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 금속용기에 넣어 흔드는 방식으로 절단된 소재 사출물의 형태가 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하거나 소정 크기로 절단된 소재 사출물을 제환기를 이용하여 구형에 가까운 형태로 성형되도록 하는 것을 특징으로 하는 인공어초용 블럭의 제조방법.
20. 제 19 또는 20 항에 있어서, 상기한 소성단계의 소성온도는 800~900℃ 범위 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공어초용 블럭의 제조방법.

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