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KR20170078497A - 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법 - Google Patents

차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20170078497A
KR20170078497A KR1020160094134A KR20160094134A KR20170078497A KR 20170078497 A KR20170078497 A KR 20170078497A KR 1020160094134 A KR1020160094134 A KR 1020160094134A KR 20160094134 A KR20160094134 A KR 20160094134A KR 20170078497 A KR20170078497 A KR 20170078497A
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South Korea
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clay
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KR1020160094134A
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이은숙
Original Assignee
이은숙
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Abstract

본 발명은 제강슬래그볼과 규사 및 황토, 점토분말, 우레탄아크릴레이트 수지 및 수지조성물을 이용하여 환경오염을 사전에 방지할 뿐만 아니라 제조원가를 절감시킬 수 있도록 한 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록은 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법은 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성된 황토, 점토 투수블록을 제조하는 방법으로서, 거푸집에 제강슬래그볼 75~85중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 하부혼합물을 제조하여 채운 후, 상기 하부혼합물의 상면에 규사 15~25 중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 제조한 상부혼합물을 채운 후, 상기 하부혼합물과 상부혼합물을 일정시간 양생 후, 탈형하여 황토, 점토 투수블록을 제조함을 특징으로 한다.

Description

차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법{Water permeable block for roadway and sidewalk}
본 발명은 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 제강슬래그볼과 규사, 황토, 점토 분말, 우레탄아크릴레이트 수지 및 수지조성물을 이용한 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 투수성 투수블록는 투수블록 표면을 따라 흐르거나 고여진 채 여러 부작용을 유발하는 우수 등이 지하로 용이하게 투수될 수 있도록 잔 입자 골재를 통해 연속 공극을 형성시킨 투수블록로서, 지하 토양의 자양분 공급을 통한 생태계 보전과 투수블록 표면 마찰력의 향상 및 포장체 공극 형성에 따른 흡음성으로 인해 보도는 물론 차도까지 폭 넓게 시공되고 있다.
상기한 투수 투수블록에 사용되는 골재는 구입 단가가 높은 천연 골재가 주로 활용됨에 따라 결과적으로 제조 단자의 상승이 유발되는 단점이 있다.
등록실용신안 20-0178967(등록일: 2000.02.07)
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제강슬래그볼과 규사 및 황토, 점토분말, 우레탄아크릴레이트 수지, 수지조성물을 이용하여 환경오염을 사전에 방지할 뿐만 아니라 제조원가를 절감시킬 수 있도록 한 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록은 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법은 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성된 황토, 점토 투수블록을 제조하는 방법으로서, 거푸집에 제강슬래그볼 75~85중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 하부혼합물을 제조하여 채운 후, 상기 하부혼합물의 상면에 규사 15~25 중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 제조한 상부혼합물을 채운 후, 상기 하부혼합물과 상부혼합물을 일정시간 양생 후, 탈형하여 황토, 점토 투수블록을 제조함을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법은 제강슬래그볼, 규사, 황토, 점토분말, 우레탄아크릴레이트 수지 및 수지조성물을 이용함으로써, 염해 및 융해를 방지하고, 폐기물을 재활용함으로써, 환경오염을 사전에 방지할 뿐만 아니라 제조원가를 절감시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 압축강도-7일을 나타낸 품질시험 성적서 1,
도 2는 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 압축강도-14일을 나타낸 품질시험 성적서 1,
도 3은 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 압축강도-28일을 나타낸 품질시험 성적서 1,
도 4는 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 압축강도-7일을 나타낸 품질시험 성적서 2,
도 5는 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 압축강도-14일을 나타낸 품질시험 성적서 2,
도 6은 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 압축강도-28일을 나타낸 품질시험 성적서 2,
도 7은 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 휨강도-7일을 나타낸 품질시험 성적서,
도 8은 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 휨강도-14일을 나타낸 품질시험 성적서,
도 9는 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 휨강도-28일을 나타낸 품질시험 성적서,
도 10은 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지조성물의 휨강도-28일을 나타낸 품질시험 성적서.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록은 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록은 제강슬래그볼, 규사, 황토, 점토 및 수지모르타르를 혼합하여 구성된다.
여기서, 상기 제강슬래그볼은 제철소의 철 제조공정에서 발생되는 부산물로서 용융상태의 액상이며, 그 목적에 따라 냉각과정을 통해 고상화시킨 후, 파쇄공정을 거쳐서 양산된다.
이와 같은 제강 슬래그가 파쇄되어 제조된 볼상태를 제강 슬래그볼이라 하며, 그 용도에 따라 사용할 수 있다.
여기서, 상기 일반적인 제강 슬래그볼은 타성분에 비해 CaO 성분이 많으며, 이 성분 중 free CaO는 물과 반응하여 다음과 같은 Ca(OH)2 생성물을 만들고, 이러한 과정에서 체적이 팽창된다.
free CaO + H2O → Ca(OH)2
따라서, 상기한 바와 같은 특성이 있는 제강 슬래그볼을 투수블록에 활용하기 위해서는 제강 슬래그볼 처리공정을 거치는데, 제강 슬래그볼 처리방법은 에이징(aiging)공법으로 넓은 장소에 제강 슬래그를 일정기간 방치하여 잠재 팽창성을 없앤 후, 사용한다.
상기한 제강 슬래그볼은 아래 표 1과 같다.

성분
T-Fe
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
MnO
P2O5
TiO2

중량%
14∼22
10∼20
35∼47
2∼6
6∼9
3∼6
1∼2
1∼2
즉, 본원발명에 따른 황토, 점토 투수블록은 포틀랜드시멘트를 제강 슬래그볼, 규사 및 황토, 점토로 대체함에 따라 포틀랜드시멘트의 사용량 감소로 알칼리성이 감소되는 작용효과가 있다.
또한, 상기 규사는 1호 규사를 사용하되 투수블록의 공극을 일정하게 유지시켜 투수성이 향상된다. 상기 1호 규사는 투수블록의 성분에서 15~25 중량%를 차지함이 바람직하다.
그리고, 상기 황토는 일반황토, 파쇄황토, 분쇄황토, 마이크로황토, 나노황토 중 어느 하나의 개별황토 또는 어느 둘 이상이 혼합된 혼합황토가 있고, 상기 일반황토는 자연에 존재하는 황토로서 파쇄황토보다는 크기가 크고, 상기 파쇄황토는 일반황토가 5mm∼50cm 범위의 입경 크기로 파쇄된 황토이고, 상기 분쇄황토는 일반황토, 파쇄황토 중의 어느 하나 황토 또는 어느 둘 이상이 혼합된 황토가 0.001mm∼5mm 범위의 입경 크기로 미분된 황토이고, 상기 마이크로황토는 일반황토, 파쇄황토, 분쇄황토 중의 어느 하나 황토 또는 어느 둘 이상이 혼합된 황토가 마이크로미터 입경 크기로 미분된 황토이고, 상기 나노황토는 일반황토, 파쇄황토, 분쇄황토가, 마이크로황토 중의 어느 하나 황토 또는 어느 둘 이상이 혼합된 황토가 나노미터 입경 크기로 미분된 황토이다.
상기한 황토는 혼합물 100중량부에 대하여 1∼10중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 점토는 카올린류, 후자는 몬모릴로나이트·일라이트 등이며, 층 사이에 물·칼륨·철·마그네슘 등이 들어가 여러 가지 점토광물을 이루며, 상기 점토광물이 분해된 것이다.
여기서, 상기 점토는 모래나 실트에 비해서 단위무게당 표면적이 훨씬 넓으므로 토양 중에서는 부식(腐植)과 함께 가장 활동적인 부분이며, 수분 및 양분의 보유력이 강하다.
한편, 상기 수지모르타르는 제1바인더수지와 제2바인더수지로 구성되는 바인더수지, 경화제, 모래, 충전제로 구성된다.
여기서, 상기 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지는 본 발명에 따른 투수블록의 내구성을 부여하고, 또한 모래 입자들을 서로 단단히 결합시키는 기능을 한다.
특히, 염분을 포함한 모래를 사용할 때는 염분의 화학작용으로 인해 강도의 저하가 초래될 수 있는데, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지가 모래 내 염분을 흡수함으로써 염분의 화학작용이 일어나지 않게 되어 투수블록 강도 저하가 초래되지 않는다.
상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖고 있는 하이브리드(hybride) 수지이다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다.
또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시에 메타크릴레이트(2-hydroxy ethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지의 함량은 수지모르타르 조성물 100 중량부에 대하여 약 20 ∼ 60 중량부 범위인 것이 적절하다.
만약, 바인더 수지의 함량이 20 중량부 미만이면 모래와 제대로 혼합되지 않아 모래 입자들을 제대로 결합시킬 수 없고, 바인더 수지의 함량이 60중량부 초과이면 경화 후 블리딩 현상이 일어날 수 있다.
본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록에서는 상술한 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지 이외에, 제2바인더수지로서 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 수지를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지와 제2바인더수지인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합비율은 약 10~60:90~40중량 비율로 사용되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이렇게 폴리메틸 메타크릴레이트를 우레탄 아크릴레이트와 혼합 사용함으로써, 투수블록의 강도를 향상시킬 수 있으면서 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록에서 수지모르타르는 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 황토, 점토 투수블록의 강도 보강을 위해 제3바인더 수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate, HEMA) 수지 등을 추가하여 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지모르타르에서는 우레탄 아크릴레이트 수지가 3차원 망상구조를 갖도록 하기 위하여 경화제를 사용한다.
상기 경화제는 우레탄 아크릴레이트 수지의 경화 시간을 조절할 수 있다.
상기 경화제의 예로는 벤조일 퍼록사이드(benzoyl peroxide, BPO) 등과 같은 유기 과산화물(Organic Peroxide)이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
특히, 상기 벤조일 퍼록사이드는 우레탄 아크릴레이트 수지의 경화가 잘 일어나도록 할 뿐만 아니라, 용제 내에서 열분해 되어 페닐 라디칼과 벤조에이트 라디칼을 생성하여 우레탄 아크릴레이트 수지의 중합을 개시하기도 한다.
상기 경화제는 대기온도 및 지표온도에 따라 그 사용 함량을 조절한다.
이러한 점을 고려하여, 상기 경화제의 함량은 수지모르타르 100 중량부에 대하여 2∼10 중량부 정도인 것이 적절하다.
만약, 경화제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 경화가 제대로 일어나지 않을 수 있으며, 경화제의 함량이 10 중량부 초과인 경우에는 형성되는 투수블록의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록의 수지모르타르에서는 주요 성분을 이루는 물질로서 모래를 사용한다.
상기 모래는 그 입경이나 모래 입자의 거칠기에 따라 수지모르타르의 현장 작업시 작업성에도 영향을 미칠 수 있기 때문에, 수지모르타르가 이용되는 황토, 점토 투수블록의 조건에 따라 적절한 입경이나 거칠기를 갖는 모래를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 모래 사이의 공극을 최대한 감소시키고, 모래 간의 맞물림 현상을 증대시켜 내구성을 증가시키기 위해, 입경이 상이한 모래 2종 이상을 혼합할 수 있다.
예컨대, 입경이 0.2∼0.4㎜ 범위인 모래와 입경이 0.4∼0.8㎜ 범위인 모래를, 1:1의 중량비율로 혼합할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 염분을 포함한 모래도 사용할 수 있다.
왜냐하면, 모래 내 염분을 상술한 우레탄 아크릴레이트 수지가 흡수할 수 있기 때문에 투수블록의 강도에 영향을 미치지 않는다.
다만, 이때 모래 내 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록에서는 아랍 및 아프리카 지역의 토양, 특히 사막지역의 모래를 사용할 수 있다.
여기서, 상기 아랍토양은 국내토양과 달리 SiO2와 CaCO3가 함유되어 있으며, 특히 SiO2가 많이 함유되어 있는 실리카 계열의 토양이다.
이러한 실리카 계열의 아랍토양, 특히 사막모래는 입자가 작아서 공극이 감소될 수 있어 투수블록의 강도를 증가시킬 수 있다.
예컨대, 본 발명에서 사용 가능한 사막 모래의 입경은 약 1∼1000 ㎛, 바람직하게는 약 3∼50㎛일 수 있다.
이렇게 입경이 작은 사막 모래의 경우, 모래 사이의 공극이 적어 공극을 채우는 충전제가 적게 사용될 수 있다.
또한 모래의 가격이 저렴하기 때문에, 투수블록의 제조비용이 감소될 수 있다.
한편, 상기 모래의 예로는 백사, 규사 등이 있다.
이 중 규사(silica sand)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 규사는 석영의 알갱이로 이루어진 모래로, 산성암의 풍화로 인해 생기며, 그 화학조성은 주로 무수규산 SiO2로 이루어져 있다.
이러한 모래가 수지모르타르 내에 너무 많은 양이 포함될 경우, 최종 투수블록의 공극이 증가하여 강도 저하를 초래할 수 있다.
이런 이유로, 본 발명에서는 모래를 수지모르타르 100 중량부에 대하여 약 10 ∼ 78 중량부 범위의 함량으로 포함하는 것이 적절하나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 충전제로는 예컨대 탈크나 탄산칼슘과 같은 미세 입자를 적절하게 배합하여 공극을 적절하게 감소시킨다.
여기서, 상기한 충전제에 의해서 미세 공극이 충전됨으로써, 투수블록의 강도가 높아질 수 있다.
이러한 충전제로는 탄산칼슘, 탈크와 같은 석분 등이 있다.
상기 탄산칼슘은 광물학적으로 방해석(CalCite), 즉 CaCO3를 주성분으로 형성된 광석으로서, CaO3 약 56%, CO2 약 44%를 함유하고 있으며, Al2O3, SiO2, Fe2O3 등 미량의 불순물을 함유하고 있다.
상기 탄산칼슘은 단순 물리적 가공으로 제조되는 중질 탄산칼슘과 화학적 재결정에 의해 제조되는 경질 탄산칼슘으로 구분된다.
이 중 물리적 성질 및 가공성이 우수하며, 가격이 저렴한 중질 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 탄산칼슘의 입경은 특별히 제한되지 않는다.
다만, 입경이 너무 큰 탄산칼슘을 사용할 경우에는 모래 입자들 사이의 틈을 제대로 충전하지 못해 투수블록의 공극이 증가해서 투수블록의 강도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 틈에 탄산칼슘 대신 바인더수지가 충전됨으로써 다량의 바인더 수지가 사용될 수 있다.
따라서, 입경이 약 10∼80㎛ 범위인 탄산칼슘을 사용하는 것이 적절하다.
상기 탈크(Talc)는 물 분자를 함유하고 있는 규소와 마그네슘 분자가 결합하고 있는 함수규산마그네슘으로서, 그 화학조성은 Mg3Si4O3(OH)2이다.
이러한 탈크를 모래와 함께 혼합함으로써, 모래 입자들 사이에 존재하는 공극이 탈크에 의해 충전될 수 있어 투수블록의 강도가 높아질 수 있다.
상기 탈크의 입경은 특별히 한정되지 않으나, 투수블록의 강도 면을 고려하여 중간 정도의 입경을 갖는 탈크를 사용하는 것이 바람직하다.
예컨대, 약 50∼200㎛ 범위인 탈크를 사용하는 것이 적절하다.
이와 같은 충전제의 함량은 수지모르타르 조성물 100 중량부에 대하여 약 2∼50 중량부인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
만약 충전제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충전제에 의해 충전되지 못하여 투수블록의 강도가 저하될 수 있다.
한편, 충전제의 함량이 50 중량부 초과인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충전제에 의해서 너무 많이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있다.
한편, 상술한 성분들 이외에, 본 발명의 수지모르타르에는 임의의 첨가제, 예컨대 경화촉진제, 표면 조정제, 점성조절제, 증점제, 산화 방지제, 자외선 방지제, 소포제 등을 추가로 함유할 수 있다.
이들 첨가제는 당해 기술분야에서 공지된 양으로 조성물에 첨가될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 투수블록에서는 바인더수지와 경화제의 경화를 촉진시켜 투수블록의 치밀도를 개선하기 위해 경화촉진제를 추가할 수도 있다.
상기 경화촉진제로는 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMA) 등을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제는 우레탄 아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 4×10-4∼10×10-4 중량부 정도로 포함될 수 있다.
만약, 경화촉진제의 함량이 지나치게 적은 경우에는 투수블록의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 이루어져서 투수블록의 물성이 유지될 수 없으며, 함량이 지나치게 큰 경우에는 투수블록의 경화가 너무 급격히 일어나 투수블록의 수축이 발생될 수 있다.
상술한 성분들로 이루어진 수지모르타르는 당 업계에서 알려진 통상적인 방법에 의해서 제조될 수 있다.
예컨대, 수지모르타르는 제1바인더수지인 우레탄 아크릴레이트 수지, 경화제, 모래 및 충전제를 혼합함으로써 제조할 수 있다.
한편, 상기한 혼합물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 40∼45 중량%로 구성된 수지조성물 8 중량부를 첨가하여 혼합 구성된다.
즉, 상기 수지조성물은 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacryl Acrylate) 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트(Polypropylene Glycol Acrylate) 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트(Butyl Acrylate) 5∼10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르(polyoxypropylene glycerol triether) 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트(Lithium Silicates) 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 40∼45 중량%로 구성된다.
여기서, 상기 메틸 메타크릴레이트는 연성부여 및 점탄성을 개선하기 위해 사용된다.
상기 메틸 메타크릴레이트는 그 함량을 25∼30 중량%로 하는 것이 바람직하다.
상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 30중량%를 초과하면 연성 및 점탄성이 개선되나 점도가 낮아져 시공성이 떨어지고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 25중량% 미만이면 연성 및 점탄성 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트는 유기용제의 일종으로서 단량체 성부의 중합성을 충분히 향상시키면서 용제의 함량을 낮추기 위해 25∼30 중량%를 사용함이 바람직하다.
그리고, 상기 부틸 아크릴레이트의 함량을 5∼10 중량%로 제한한 이유는 투수블록의 안정된 인장강도를 확보하기 위한 것으로, 본 발명의 투수블록은 1일 경과 시에 46.08MPa, 2일 경과 52.14MPa, 3일 경과시 57.88MPa으로 월등히 높은 것을 알 수 있다.
또한, 상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르는 분산, 유화력이 강하고 계면 흡착도 우수하여 폴리우레탄 원료의 혼합을 용이하게 할 수 있다.
상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르는 4∼5 중량%로 하는 것이 바람직하며, 상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르가 4중량% 보다 적을 경우에는 점도가 낮아 수용성 수지 내 혼합이 어려울 수 있고, 상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르가 5% 보다 클 경우에는 수용성 수지 내 기포가 다량으로 발생할 수 있다.
그리고, 상기 리튬 실리케이트는 투수블록에 침투하여 수산화칼슘과 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물을 형성할 수 있다.
리튬 실리케이트는 투수블록의 조직을 보다 견고하게 하며, 투수블록의 내구성능을 향상시키는 효과가 있다.
여기서, 상기 리튬 실리케이트는 0.1∼1 중량%로 함이 바람직하다.
또한, 상기 계면활성제의 함량을 1∼2 중량%로 제한한 이유는 투수블록의 경화를 촉진시키기 위한 것이다.
여기서, 상기한 계면활성제는 에톡실화된 노닐페닐이 대표적이다.
그리고, 상기 폴리카본산계 유동화제는 120분 이상 유동성 확보, 고강도, 고유동 투수블록에 적용, 슬럼프 플로우 손실 해결, 투수블록 점성 슬럼프 유지, 자유 조절 가능, 사용량에 비례하여 높은 감수력 제공, 작업성 및 수밀성, 마감성 탁월, 안정된 압축강도 확보, 비교적 입형이 양호한 세척사, 망사, 하천사 사용시 작업성 및 블리딩 억제 효과 탁월, 안정된 공기포 연행을 통해 작업성 향상 및 동결 융해 저항성 증대, 친환경 재료로서 1∼2 중량%로 하는 것이 바람직하다.
특히, 폴리카본산계 유동화제로 폴리에틸렌 글리콜 술폰산 에테르 또는 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴산을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 폴리카본산계 유동화제는 고밀도 배근 투수블록, 자기 충전형 투수블록, 대형 고층 구조물, 60n/㎟ 고강도 고유동 투수블록용으로 사용된다.
한편, 상기 물은 청수를 사용함을 원칙으로 하며, 40∼45 중량%가 바람직하다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 투수블록의 수지조성물 제조에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 투수블록의 수지조성물 제조방법은 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 40∼45 중량%를 혼합하여 제조한다.
상기한 바와 같은 구성 및 제조로 이루어진 본 발명에 따른 투수블록의 수지조성물은 도 1 내지 도 10에 나타낸 바와 같은 시험성적을 얻을 수 있다.
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-7일(N/㎟) KS L 5201:2013 31.0 32.3 32.1
압축강도-7일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-14일(N/㎟) KS F 2405:2010 34.7 33.4 32.1
압축강도-14일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-28일(N/㎟) KS F 5201:2013 33.2 32.2 33.0
압축강도-28일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-7일(N/㎟) KS F 2405:2010 29.7 31.4 30.6
압축강도-7일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-14일(N/㎟) KS F 2405:2010 23.7 24.7 24.2
압축강도-14일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-28일(N/㎟) KS F 2405:2010 22.4 22.2 19.4
압축강도-28일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-7일(N/㎟) KS F 2408:2000 4.2 3.8 4.0
압축강도-7일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-14일(N/㎟) KS F 2408:2000 5.3 4.8 4.9
압축강도-14일(N/㎟)
연번
 시험ㆍ검사종목
 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
S1 S2 S3
1 압축강도-28일(N/㎟) KS F 2408:2000 5.1 5.1 5.3
압축강도-28일(N/㎟)
연번 시험ㆍ검사종목 시험ㆍ검사방법 시험ㆍ검사결과
1


비중

 S1




KS F 2518:2015





 2.19
2 S2 2.11
3 S3 2.12
4 S4 2.19
5 S5 2.13
6 S6 2.17
7

흡수율(%)


 S1 7.68
8 S2 8.82
9 S3 7.95
10 S4 7.80
11 S5 8.68
12 S6 7.90
비중 - 흡수율 시험
한편, 상기와 같이 제조된 황토, 점토 투수블록에는 표면에 광반도성 복합 세라믹스가 일정 두께 도포된다.
상기 광반도성 복합 세라믹스는 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 0.57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 0.44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO 졸(sol) 0.50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 것이다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 광반도성 복합 세라믹스는 광반도성 복합 세라믹스의 광화학 반응에 의해 투수블록에 부착된 오염물질 및 NOx, SOx, 악취가스 등의 분해/제거와 미생물에 대한 살균기능이 있다.
즉, 상기한 광반도성 복합 세라믹스는 광반도성 복합 세라믹스 활성을 결정성이 우수한 이산화티탄(TiO2) 초미립자를 형성하고, Ag, Zn, Cu 중 1종 이상의 금속이온을 담지함으로써 자외선의 조사에 의해 가전자대에서 여기되어 전도대로 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 이른 시간 내에 재결합되는 것을 억제하여 광화학 반응의 활성점을 최대로 지속시킴으로써 적은 양의 자외선 에너지량에서 광화학 반응이 충분함은 물론 금속이온에 의한 악취물질의 분해와 미생물의 살균메커니즘에 의해 더욱 우수한 탈취효과, 방호효과 및 살균효과를 발현할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법은 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성된 황토, 점토 투수블록을 제조하는 방법으로서, 거푸집에 제강슬래그볼 75~85중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 하부혼합물을 제조하여 채운 후, 상기 하부혼합물의 상면에 규사 15~25 중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 제조한 상부혼합물을 채운 후, 상기 하부혼합물과 상부혼합물을 일정시간 양생 후, 탈형하여 황토, 점토 투수블록을 제조한다.
즉, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법은 거푸집에 제강슬래그볼 75~85중량%와 상기 황토, 점토 0.5∼5중량부를 혼합하여 하부혼합물을 제조하여 채운 후, 상기 하부혼합물의 상면에 규사 15~25 중량%와 상기 황토, 점토 0.5∼5중량부를 혼합하여 제조한 상부혼합물을 채운 후, 상기 하부혼합물과 상부혼합물을 일정시간 양생 후, 탈형하여 황토, 점토 투수블록을 제조한다.
* 하부혼합물과 상부혼합물 제조
여기서, 상기 하부혼합물과 상부혼합물의 제조는 먼저 제강슬래그볼 75~85중량%와 상기 황토, 점토 0.5∼5중량부를 혼합하여 하부혼합물을 제조하고, 이어서, 상기 규사 15~25 중량%와 상기 황토, 점토 0.5∼5중량부를 혼합하여 상부혼합물을 제조한다.
* 수지모르타르의 우레탄 아크릴레이트 수지의 제조
아디프산(adipic acid) 약 20중량부와 이소시아네이트(isocyanate) 약 25중량부를 반응기에서 열중합하여 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 제조한다.
여기에, 메틸 메타크릴레이트 약 30중량부, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-hydroxyl ethyl methacrylate) 약 25중량부 및 알코올 약 0.3중량부를 첨가한 후 열중합하여 우레탄 아크릴레이트 수지를 제조한다.
* 수지모르타르 제조
규사 5호(입경이 0.4~0.8㎜임) 약 50중량부와 규사 6호(입경이 0.2~0.4㎜임) 약 50중량부가 혼합된 모래 혼합물에 충전제인 탄산칼슘 약 4중량부를 첨가하여 균일하게 혼합한다.
얻어진 혼합물에, 상기에서 제조된 우레탄 아크릴레이트 수지 약 20중량부와 경화제인 벤조일 퍼록사이드(BPO) 약 4중량부를 넣고, 균일하게 혼합하여 수지모르타르를 제조한다.
한편, 우레탄 아크릴레이트 수지 30중량부 대신에 우레탄 아크릴레이트 수지 10 중량부와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 10중량부를 사용하여 수지모르타르를 제조할 수 있다.
* 수지조성물 제조
수지조성물은 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 40∼45 중량%를 혼합하여 제조한다.
* 광반도성 복합 세라믹스 제조
(1) 과산화수소 중 1종 이상과 반응시켜 각각의 졸(sol)을 제작하는 단계와 (2) 상기한 각각의 졸(sol)에 Ag, Zn, Cu 중 1종 이상의 금속이온을 담지하는 단계, 그리고 (3) 상기 금속이온을 첨가한 각각의 졸(sol)을 혼합하여 제조한다.
상기한 바와 같이 황토, 점토 투수블록의 각 구성물질을 먼저 제조한 후, 일정한 형상을 갖는 거푸집에 분말 상태의 혼합물 100중량부에 대하여 액상의 수지모르타르 8중량부와 황토, 점토 1∼10 중량부를 혼합한 투수블록 하부혼합물과 상부혼합물을 채운 후, 일정시간 양생시킨 후, 상기 거푸집을 탈형하여 황토, 점토 투수블록을 제조한다.
이어서, 상기 투수블록(S)의 표면에 광반도성 복합 세라믹스(P)를 침적도장(Dipp-Coat), 분무도장(Spray-Coat), 롤도장(Roll-Coat) 등의 방법으로 코팅한 후, 상기 코팅된 투수블록을 60~120℃에서 약 5분(min)간 건조하고, 150~300℃에서 약 20분(min)간 열처리하여, 투수블록(S)을 제작할 수 있다.
여기서, 상기한 광반도성 복합 세라믹스 건조시간 및 열처리시간은 건조온도와 열처리온도에 따라 선택적으로 변경가능한 것이다.
한편, 상기 제작된 투수블록(S)의 표면을 필요에 따라 샌드브러쉬 등으로 연삭 처리할 수도 있고, 천연대리석 질감을 살리기 위하여 #400으로 광택 처리할 수도 있음을 밝혀둔다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 및 이의 제조방법은 제강 슬래그볼 75∼85중량%, 규사 15∼25중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8중량부와 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성되거나, 수지조성물 8중량부를 혼합하여 구성되고, 상기 투수블록의 표면에 광반도성 복합 세라믹스가 도포됨으로써, 산업폐기물을 재활용할 수 있고, 알칼리성을 중화시킬 수 있으며, 모래 입자들 사이가 탄성 또는 유연성이 있는 우레탄 아크릴레이트 수지로 결합되어 반복적인 하중에 의한 소정변형 및 온도변화에 의한 균열의 발생을 억제시킬 수 있으며, 오염물질 및 NOx, SOx, 악취가스 등의 분해 및 제거와 미생물에 대한 살균기능을 갖는 작용효과가 있다.
본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims (8)

  1. 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여, 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성됨을 특징으로 하는 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제강슬래그볼은 T-Fe 14∼22 중량%, SiO2 10∼20 중량%, CaO 35∼47 중량%, Al2O3 2∼6 중량%, MgO 6∼9 중량%, MnO 3∼6 중량%, P2O5 1∼2 중량%, TiO2 1∼2 중량%로 구성됨을 특징으로 하는 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 40∼45 중량%로 구성된 수지조성물 8 중량부를 첨가하여 혼합 구성됨을 특징으로 하는 차열성이 강한 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 황토, 점토 투수블록의 표면에 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 0.57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 0.44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO 졸(sol) 0.50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 광반도성 복합 세라믹스가 일정 두께 도포됨을 특징으로 하는 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록.
  5. 제강슬래그볼 75~85중량%와 규사 15~25 중량%로 이루어지는 혼합물 100중량부에 대하여 제1바인더수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지, 경화제, 모래, 충전제로 이루어지는 수지모르타르 8 중량부와; 황토 또는 점토 1∼10중량부를 혼합하여 구성된 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록을 제조하는 방법으로서,
    거푸집에 제강슬래그볼 75~85중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 하부혼합물을 제조하여 채운 후, 상기 하부혼합물의 상면에 규사 15~25 중량%와 상기 황토 또는 점토 1∼10중량부의 1/2를 혼합하여 제조한 상부혼합물을 채운 후, 상기 하부혼합물과 상부혼합물을 일정시간 양생 후, 탈형하여 황토, 점토 투수블록을 제조함을 특징으로 하는 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제강슬래그볼은 T-Fe 14∼22 중량%, SiO2 10∼20 중량%, CaO 35∼47 중량%, Al2O3 2∼6 중량%, MgO 6∼9 중량%, MnO 3∼6 중량%, P2O5 1∼2 중량%, TiO2 1∼2 중량%로 구성됨을 특징으로 하는 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 혼합물 100중량부에 대하여, 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량%; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량%; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량%; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량%; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량%; 계면활성제 1∼2 중량%; 폴리카본산계 유동화제 1∼2 중량%; 물 40∼45 중량%로 구성된 수지조성물 8 중량부를 첨가하여 혼합 구성됨을 특징으로 하는 차열성이 강한 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 황토, 점토 투수블록의 표면에 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 0.57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 0.44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO 졸(sol) 0.50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 광반도성 복합 세라믹스가 일정 두께 도포함을 특징으로 하는 차열성이 강한 황토, 점토 투수블록 제조방법.
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