KR0144691B1 - 폐고령토를 주원료로 하는 경량벽돌 및 그의 제조방법 - Google Patents

폐고령토를 주원료로 하는 경량벽돌 및 그의 제조방법

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Abstract

본 발명은 폐고령토 및 유연탄 또는 무연탄을 주원료로하는 경량벽돌 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 벽돌은 압축강도가 우수하고 중량이 가볍고 건조 및 소성시 원료손실이 적어 제품회수율이 높고 제조비용이 적게 들며 색상의 다양화가 가능하다.

Description

폐고령토 및 유연탄 또는 무연탄을 이용한 소성벽돌의 제조방법
본 발명은 폐고령토 및 유연탄 또는 무연탄을 이용한 소성벽돌의 제조방법에 관한 것이다.
당해기술분야에서 벽돌은 점토 및 모래를 배합하여 분쇄, 성형, 건조 및 소성시켜 제조하는 것이 일반적으로 널리 알려져 있다. 즉 벽돌원료로서 점토 60-90%와 모래 40-10%를 배합하여 분쇄혼합하고 진공사출성형법으로 성형하고, 성형물을 약 200℃에서 60-80 시간동안 건조시킨 다음 1,100-1,200℃의 온도에서 20-30시간정도 소성시켜 냉각하는 식으로 벽돌을 제조하여 왔다.
그러나 이런 종래방법에 의해 제조된 벽돌은 압축강도 및 흡수율은 우수하지만 벽돌중량이 무거워서 고층건물의 건축재료로 이용하는데는 한계가 있을뿐만 아니라 건조시간 및 소성시간이 길어서 연료비가 많이들고, 건조 및 소성시에 벽돌 원료성분의 손실이 많아 제품회수율도 낮다. 또한 벽돌원료로 사용되는 점토 속에는 산화철 함량이 높아 소성시 쉽게 붉은색으로 변화되며 따라서 생산된 벽돌은 주로 붉은색계통을 나타내므로 색상이 단조롭고 건축외관을 너무 자극하여 건축가들은 적벽돌의 생산을 기피하는 경향이 있다. 그외에 벽돌원료성분인 점토는 고가이며 농지 및 임야훼손으로 인한 채취비용이 높기 때문에 제조비용이 많이 들고 또한 모래는 최근 건축산업의 급격한 발달에 따라 그 수요가 급증하여 환경자원파괴의 한 원인이 되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명자는 종래 방법에 의한 적벽돌과 유사한 압축강도와 흡수율을 유지하면서 벽돌중량이 가볍고 제조공정이 간단하고 색상이 다양하고 경제적으로 벽돌을 생산할 수 있는 방법을 개발하려고 수많은 연구와 실험을 거듭하게 되었다. 그 결과 벽돌원료로서 점토 및 모래대신에 폐고령토와 유연탄 또는 무연탄을 배합사용하게 되면 종래방법에 비해서 원료가격이 저렴하고 벽돌중량이 가볍고 건조 및 소성시간이 단축되고 건조 및 소성시 원료손실이 적어 제품회수율이 높고 다양한 색상의 벽돌을 경제적으로 생산할 수 있다는 놀라운 사실을 밝혀냈다.
본 발명의 목적은 폐고령토 및 유연탄 또는 무연탄을 주원료로함을 특징으로 하는 소성벽돌 또는 블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐고령토와 유연탄 또는 무연탄을 배합하여 분쇄시키고, 이 분쇄물을 믹서기로 혼합하고 진공사출성형법에 의해 사출성형하고, 이 성형물을 190-210℃의 온도에서 50-70 시간 건조시키고, 이를 1,100-1,200℃의 온도에서 15-25 시간 예열, 소성 및 냉각시킴을 특징으로 하는 소성벽돌의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 폐고령토는 광산에서 고령토를 채광하는 과정에서 나오는 광물폐기물로서 산화철(Fe2O3)의 함량이 낮아서 소성시 미색을 나타내며 필요에 따라 안료를 소량 첨가하면 다양한 색상의 벽돌의 제조가 가능하다. 광산에서 채광된 순수고령토는 도자기, 요업원료등으로 사용되고 있지만, 이들의 광물찌꺼기인 폐고령토는 적당한 용도가 발견되지 않아 광산에 그대로 방치되어 환경공해의 원인이 되고 있다. 따라서 이러한 폐고령토는 광산으로부터 입수가 용이하고 가격이 저렴하여 벽돌제조비용을 크게 줄일수 있고 광산의 폐기물을 재활용하므로 환경공해의 원인도 크게 줄일 수 있다.
이러한 페고령토는 소성온도나 내화도가 너무 높고 강도가 약하여 폐고령토 단독으로는 목적한 특성을 살린 벽돌의 제조가 어렵다. 따라서 고령토의 소성온도를 적절히 저하시켜 완전한 소결을 가능하게 하고 고령토 내화도를 낮추기 위해서는 유연탄 또는 무연탄을 적절히 배합사용하는 것이 바람직하다. 유연탄이나 무연탄등의 석탄은 또한 소성과정에서 예열파를 방지해주며 제품회수율을 높이는 작용을 한다.
본 발명의 소성벽돌 또는 블록에서 폐고령토는 80-95 중량%를 함유하고, 유연탄 또는 무연탄은 5 내지 20 중량% 함유하는 것이 바람직하다. 폐고령토를 80중량% 이하로 사용하는 경우에는 벽돌의 제반특성이 충분히 발휘하지 못하며 95 중량% 이상으로 사용하는 경우에는 완전한 소결이 이루어지지 않고 벽돌강도가 저하될 우려가 있다. 또한 유연탄 또는 무연탄을 5 중량% 이하로 사용하면 충분한 소성이 이루어지지 않아 제품회수율이 저하될 수 있으며 20 중량% 이상 사용하는 경우에는 더 이상의 물성개선효과를 기대하기 어렵다.
본 발명에 따른 소성벽돌 또는 블록은 다음과 같이 제조할 수 있다.
먼저, 광산의 폐고령토와 유연탄 또는 무연탄을 배합하여 충분히 분쇄시킨다. 이때 폐고령토는 80-95 중량%, 유연탄 또는 무연탄은 5-20 중량%의 비율로 배합사용한다. 이러한 분쇄물을 믹서기로 균일하게 혼합하고 진공사출성형법에 의해 사출성형한다. 성형물은 약 190-210℃ 의 온도에서 50-70 시간 건조시킨 다음 1,100-1,200℃ 온도에서 15-25 시간동안 예열, 소성 및 냉각시켜 소성벽돌을 제조한다. 필요에 따라 제조과정에서 안료를 소량 첨가 하면 벽돌의 색상을 다양화할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 소성벽돌은 종래의 방법에 의한 적벽돌에 비해서 다음과 같은 이점을 제공한다.
첫째, 벽돌원료인 폐고령토 및 유연탄 또는 무연탄은 저가이고 입수가 용이하므로 제조비용이 적게 든다.
둘째, 건조 및 소성시간이 종래 방법에 비해 10-20% 단축가능하고 건조 및 소성시 원료 손실이 적어서 95% 이상의 제품회수율을 기대할 수 있다(종래방법의 제품회수율 70-90%).
셋째, 종래의 적벽돌과 비슷한 압축강도 및 흡수율을 유지하면서 30%이상 가벼운 경량벽돌을 얻을 수 있으므로, 자체하중감소로 건축구조개선에 유리하다.
넷째, 생산된 벽돌의 색상이 핑크색, 백색, 미색계통이므로 건축물외관에 부드러움과 포근함을 제공할 수 있다.
다섯째, 벽돌원료로서 모래를 사용하지 않고 광산의 폐기물을 재활용하므로 환경공해원인을 줄일수 있다.
여섯째, 본 발명의 벽돌은 입자사이의 기공이 많으므로 종래의 적벽돌보다 방음성 및 단열성면에서 우수하다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 이들 실시예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폐고령토 95 중량% 및 유연탄 5 중량%을 배합하여 충분히 분쇄시킨다.
이러한 분쇄물을 믹서기로 균일하게 혼합하고 진공사출성형법에의해 사출성형한다.
성형물은 약 200℃의 온도에서 60시간 건조시킨 다음 1,150℃에서 20 시간 예열, 소성 및 냉각시켜 미색의 소성벽돌을 제조한다.
[실시예 2]
폐고령토 92 중량% 및 유연탄 8 중량%을 배합하여 충분히 분쇄시킨다.
이러한 분쇄물을 믹서기로 균일하게 혼합하고 진공사출성형법에의해 사출성형한다.
성형물은 195℃의 온도에서 62시간 건조시킨 다음 1,160℃에서 18 시간 예열, 소성 및 냉각시켜 미색의 소성벽돌을 제조한다.
[실시예 3]
폐고령토 90 중량% 및 무연탄 10 중량%을 배합하여 충분히 분쇄시킨다.
이러한 분쇄물을 믹서기로 균일하게 혼합하고 진공사출성형법에의해 사출성형한다.
성형물은 약 205℃의 온도에서 63시간 건조시킨 다음 1,180℃에서 22 시간 예열, 소성 및 냉각시켜 미색의 소성벽돌을 제조한다.
[비교예 1]
점토 70 중량% 및 모래 30 중량%를 배합하여 충분히 분쇄시킨다.
이러한 분쇄물을 믹서기로 균일하게 혼합하고 진공사출성형법에의해 사출성형한다.
성형물은 약 200℃의 온도에서 70시간 건조시킨 다음 1,200℃에서 25 시간 예열, 소성 및 냉각시켜 적색의 벽돌을 제조한다.
[시험예]
(1) 흡수율 및 압축강도
한국공업규격 KS L 4201-94의 방법에 따라 실시예 1-3 벽돌과 비교예 1 벽돌의 흡수율과 압축강도를 시험하였다.
- 흡수율 -
a:흡수율 (%), m1:건조무게 (g), m2:수분을 포함한 무게 (g)
- 압축강도 -
C:압축강도 (kgf/㎠), A:개구부포함하는 가압면적 (㎠),
W:최대하중 (kgf)
상기 시험결과는 다음 표 1에 나타낸다.
상기표 1로부터 실시예 1-3의 벽돌은 흡수율은 비교예 1의 벽돌과 별 차이 없지만 압축강도는 비교예 1의 벽돌에 비해서 30% 이상 증가됨을 알 수 있다.
(2) 벽돌중량
실시예 1-3의 벽돌과 비교예 1의 벽돌을 길이 190㎜ × 나비 90㎜ × 두께 57㎜의 치수로 하여 중량을 비교시험한 결과는 하기 표 2에 나타낸다.
상기표 2로부터 실시예 1-3의 벽돌은 비교예 1의 벽돌에 비해서 중량이 30% 이상 가벼움으로 고충건물의 벽돌재료로서 훨씬 유리함을 알 수 있다.

Claims (1)

  1. 폐고령토 80 내지 95 중량% 및 유연탄 또는 무연탄 5 내지 20 중량%를 배합하여 분쇄시키고, 이 분쇄물을 혼합하고 진공사출성형법으로 성형하고, 이성형물을 190-210℃의 온도에서 50-70 시간 건조시키고, 이를 1,100-1,200℃의 온도에서 15-25 시간 예열, 소성 및 냉각시킴을 특징으로 하는 소성벽돌의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040003201A (ko) * 2002-07-02 2004-01-13 봉황세라믹스(주) 무연탄을 이용한 경량의 점토벽돌 및 그의 제조방법
KR100671801B1 (ko) * 2005-10-11 2007-01-19 최병환 석분 및 정수 오니를 이용한 점토바닥벽돌의 제조방법

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