KR100336871B1 - 경량 타일 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기질(瓷器質) 자연석 질감의 경량 타일과 이를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 기존의 타일보다 가볍고, 단열과 방음효과가 탁월하며 소성시 수축률이 약 2% 정도의 경량화로 형상과 크기가 다양화된 경량 타일과 그 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 도석, 장석, 납석, 점토, 카오린과 ALC(Autoclave Lightweight Concrete)의 발포된 경량제의 혼합물로 도석은 7~180 mesh 미만 10~20중량%, 장석은 7~180 mesh 미만 15~20중량%, 납석은 30~200 mesh 미만 20~30중량%, 점토는 200 mesh 미만 10~20중량%, 카오린은 5~30 mesh 미만 25~30중량%, ALC 경량 발포제는 15~30mesh미만 20~30중량% 및 선택적으로 무기안료와 혼합하여 수분이 5~7%정도가 되게하여 건식프레스 성형방법으로 자연질감이 되도록 특수 우레탄 몰드로 유압성형기에서 성형후 시유한 것으로, ALC발포제가 용해시점인 1240℃~1250℃에서 다공화 된 ALC 일부가 기공이 형성되어 매우 가벼우면서도 수축률이 2% 정도로 소성과정에서 불량요인을 최소화한 건축용 고급 내외장 타일을 염가로 제조할 수 있는 것이다.

Description

경량 타일 및 그 제조방법{A light tile and its manufacturing method}

본 발명은 자기질(瓷器質)의 자연석 질감을 갖는 경량 타일 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 기존 타일보다 월등히 경량화시켜 건축물의 내외벽 장식용으로 시공시 떨어지는 폐단을 방지함과 동시에 몰탈 부착이 용이하며, 건축물의 하중을 줄여줄 수 있고, 더불어 물류비 절감 및 소성시 수축이 획기적으로 줄어 원료절감과 불량률 감소, 생산성 향상 및 염가로 제조할 수 있는 경량 타일 및 그 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

근자에는 건축기술과 고급 건축재의 선호도로 미적인 감각을 중시되는 건축자재들이 개발되고 있으나, 외장용 타일은 여러 가지 여건상 고급화 및 다양한 제품에 큰 발전이 없으나 소비자들은 좀 더 미적품질을 중요하게 고려하고 있는 실정이다.

일반적으로 생산되는 타일은 획일적인 모양과 인위적인 색상표현에 외장타일의 소비가 급격히 감소되어 최근에는 화강암과 대리석 같이 자연석의 경우 고유색상과 무늬를 가지고 있어 미려한 장점은 있지만 자원이 한정되고 수입에 의존하므로 가격이 고가이며 건축자재로서 여러 물성과 형상 모두 만족시키지 못하는 단점 등이 있었던 것이다.

이와 같은 자연석의 공급과 사용상의 문제점을 해소하고 비교적 저렴한 가격으로 공급하면서 각종 건축물의 실내외벽 및 바닥의 건축자재로 널리 이용되고 있는 자기질(瓷器質) 석재 타일은 내구성, 내풍화성 및 내약산성이 우수하고 용도취향에 따라 여러가지 색상을 만들 수 있는 건축재로서 매우 각광을 받고 있으나, 그 형상이 다양하지 못하고 기존 타일은 그 무게비중이 약 2.1~2.3 정도로 많이 나가므로 타일의 크기가 극히 한정되어 있으며, 내외장용으로 시공시 몰탈을 4모서리에 줄눈을 넣어야 하므로 공정상의 시간과 과다한 몰탈 사용, 타일 부착 후 줄눈으로 인한 자연질감 감소와 줄눈 넣는 인건비가 타일의 가격과 맞먹는 고비용 시공비 등의 문제 및 타일의 무게로 인한 건축물 하중 부담, 물류비가 많이 드는 등 근자에 요구되는 건축자재로서의 조건이 미흡하며, 또한 기존 타일은 수축률이 약 8~16%로 소성수축이 크므로 불량률이 많아 생산성이 취약하다는 문제점 등이 있었던 것이다.

이에 본 발명에서는 자기질(瓷器質) 질감의 경량 타일을 제조함에 있어서, 건축자재로서 요구되는 화학적, 물리적 특성을 나타내면서도 소성 수축률이 2% 정도로 소성공정시 변형을 막아주어 제품의 불량률을 극소화하며, 원료소모를 줄이면서 ALC 발포된 입자를 사용 일정한 온도에서 ALC가 녹기 시작하면 공실을 형성하면서 납석 등 원료입자가 그 공실을 받쳐줌으로서 매우 가벼우면서도 자연석 질감을 나타내는 특수 우레탄 몰드를 사용하여 형상과 크기를 자유자재로 제조할 수 있도록 하고, 타일 표면에 소지색상과 동일한 유약을 시유시 시공시와 시공후 불순물 접착을 방지하며, 타일 표면을 나뭇결과 자연석을 쪼갤 때의 자연질감을 나타내는 성형방법과 소지에 투입되는 각 원료의 입자크기를 다양하게 투입하여 자연색상을 부여하면서 소결시키게 되면 하중연화점(荷重軟化點)이 매우 높은 납석을 여러 형태의 입자를 투입 경량화되어 열간 변화가 적은 제품을 모로 세워 소성토록하여 요입량이 일반 소성 요입량 보다 약 40% 이상이 되도록 하여 생산성은 높이면서 자연스러운 형상과 색상으로 미려하면서도 물성이 우수한 자기질 자연석 질감의 경량 타일을 제공할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명의 제조방법을 보인 블록도

본 발명은 도석, 장석, 납석, 점토, 카오린과 ALC(Autoclave Lightweight Concrete)의 발포된 입자를 각각 원료 특성에 따라 5~200mesh로 파쇄한 후 수분함량이 약 5~7%정도가 되도록 기본원료를 제조하고 무기안료를 혼합한다.

그리고 무기안료와 혼합된 기본원료를 건식 성형 후 기본원료 색상과 동일한색상의 유약을 제조하여 표면에 시유하여 미려한 자연적 질감과 빛을 발할 수 있도록 환원 분위기로 소성시킨 것이다.

상기 각 원료의 입자 크기는 수축을 최소화하고 제품 내의 미세한 기공을 주어 경량화된 제품 표면은 자연석을 쪼개어 놓은 것과 같은 질감을 주도록 하고, 더불어 각 원료의 특성과 질감을 살리기 위하여 입자가 미세하게는 200mesh에서 5mesh 정도가 되도록 제조하는 것이다.

이하 바람직한 실시예와 함께 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예)

도석은 7~180 mesh 미만 10~20중량%,

장석은 7~180 mesh 미만 5~30중량%,

납석은 200 mesh 미만 10~15중량%와 30 mesh 미만 10~15중량%,

점토는 180~200 mesh 미만 10~20중량%,

카오린은 5~30 mesh 미만 25~30중량%,

ALC 경량 발포제는 15~30 mesh 미만 20~30중량%의

발포된 원료를 각각 입도를 맞추어 혼합 수분이 약 5~7% 정도가 되도록 하고, 상기 원료에 무기안료를 건식혼합하여 입도분포를 일정한 분포상태로 조절한다.

상기 기본원료에 약 5~7% 수분 함수율은 특수 우레탄 몰드로 성형시 자연질감이 가장 뛰어난 최적의 조건이 된다.

이때 성형방법은 제품의 표면 형상이 나무와 돌을 쪼갤 때의 양면의 요철이 뚜렷하게 하여 합하면 하나가 되어 제품을 세워 대차에 적재하였을 때 요입량이 뉘여 적재 할 때 보다 약 40%가 더 생산되며, 이때 제품을 세워 적재가 가능한 것은 성형제품의 경량화와 하중연화점이 매우 높은 입자상태의 납석원료를 사용함으로서 생산량의 극대화와 자연 질감이 우수한 경량 타일을 제조하게 되는 것이다.

1. 공지의 방법으로 동일하게 각 원료 입자의 크기는 그 특성에 따라

도석은 7~180 mesh 미만 10~20중량%,

장석은 7~180 mesh 미만 5~30중량%,

납석은 200 mesh 미만 10~15중량%와 30 mesh 미만 10~15중량%,

점토는 180~200 mesh 미만 10~20중량%,

카오린은 5~30 mesh 미만 25~30중량%의

상기 원료를 혼합분쇄기(Dry pan Mill)에 투입하여 잘 혼합한 뒤 ALC의 발포된 입자 15~30 mesh 미만 20~30중량%의 경량제를 일반 혼합기에 소지와 안료를 함께 투입하여 수분함량이 5~7%되게 하여 기본원료를 얻는다.

2. 상기 준비된 혼합원료를 특수 제작한 우레탄 몰드로 건식 성형한다.

3. 양면이 분리된 상태로 성형된 것을 소지색상과 동일한 자연 색상의 안료를 시유하여 다시 양면의 요철이 각기 다른 성형제품을 일치시켜 하나가 되게하여 모로 세워 소성판에 적재하여 환원 소성시킨다.

이상과 같은 조성물을 사용하여 상기 제조방법으로 제조되는 본 발명의 경량타일은 다음과 같은 특성을 제공하게 된다.

즉, 도석은 석영 및 견운모를 주성분으로 하여 그외 카오린, 장석이 혼합되어 있는바, 그 사용량은 40~50중량%를 사용하며, 이를 소량 사용할 경우는 그에 따라 규사 또는 카오린 양을 증가시켜야 하는데, 이때 크랙킹(cracking) 발생이 심하게 된다.

또한 장석은 기본 원료를 용융온도를 저하시키고 내화성 입자를 결합시키는 투과성과 소성 후의 강도를 증가시키는 성질을 가지고 있는바, 그 사용량을 5~15중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

납석 입자의 크기 분포는 30~200 mesh로 매우 넓게 하기 위해 파이로파이나이트(Pyrophylite)와 쿼즈(Quartz)는 주광물상으로 이루어져 있으며, 부수광물로 카오린나이트(Kaolinite), 세리사이트(Sericite)를 수반하기도 한다.

따라서 대부분의 납석이 소결성이 좋고 소결과정에서 열간 변화가 적은 특성이 있는 반면 부수광물에 함유된 알카리 성분으로 인하여 소결되어 하중연화점이 낮게 나타나고 있다.

그러나 본 발명에 사용하는 납석은 알파-쿼즈(α-Quartz)상과 파이로파이라이트(Pyrophylite)를 가지고 있고, 세리사이트(Sericite)와 같은 알카리 성분이 있는 부수광물상이 거의 없어 열간에서 알파-쿼즈의 전이에 따른 특이한 팽창으로 하중연화점이 매우 높은 역할을 본 발명이 제공하게 되는 것이다.

또한 점토는 성형에 중요한 가소성을 부여하는데, 그 사용량은 10~20중량%를 사용한다. 점토 사용량이 10중량% 미만이면 가소성이 불량하고 20중량%를 초과하면색상이 회색 또는 갈색으로 착색되어 바람직하지 못하다.

또한 카오린은 가소원료로서 1000℃에서 뮬라이트(Mullite)를 생성하는바, 그 사용량은 0~10중량%이고, 사용량이 많을수록 가소성과 내화도가 증가하나 본 발명에 사용되는 카오린은 도석질 카오린으로 그 사용량을 약 25~30중량%가 적당하다.

ALC는 규사를 분쇄공정을 거쳐 미분한 후 시멘트와 생석회를 건식 혼합하여 알루미늄 분말제를 첨가하여 발포시키는 방법으로 그 비중이 0.5~0.8이며, 단열성(열전도율 0.08~0.12㎉/mh℃)과 방음성이 뛰어나서 건축자재로서 그 수요가 증가하고 있다.

본 ALC를 15~30 mesh 미만으로 입자를 만들어 상기 원료에 혼합하여 성형하여 소성하면 ALC의 융점인 1240℃~1250℃에서 제품내의 기공이 형성되면 열간 하중강도가 매우 좋은 납석의 입자와 각 원료의 큰 입자가 기공이 형성된 부위를 구축하여 변형과 수축을 막아주게 되어 본 발명이 추구하는 경량 타일을 제공할 수 있게 되는 것이다.

이러한 상기 조성물들을 전술한 바와 같은 사용범위 내에서 혼합하여 본 발명의 기본원료를 구성하는바, 이때 배합비율로 혼합된 원료에 5~7중량%의 수분을 주어 특수 우레탄 몰드 성형으로 경량화 된 자연질감의 자기질 경량 타일 제조방법을 채택하였다.

이하 자기질 자연석 질감의 경량 타일을 제조하는 공정을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

(제조공정)

1. 원료준비

도석, 장석, 납석, 카오린, ALC 발포 경량제의 기본원료와 무기안료를 사용한다.

여기서 장석은 운모장석을 사용하는데, 운모장석은 바이오타이트(Biotite)와 오쏘클라스(Orthoclase) 성분이 혼재한 광물이며, 도자기용 무기안료는 수종 내지 수십종이 사용되는데, 소성온도는 1250℃ 내외에서 제조된 것으로 색깔에 따라 차이가 있지만 1300℃까지는 안전하다.

이러한 안료로는 MnO₂크라마이트(Chromite), Cr₂O₃, Fe₂O₃, 코발트 등을 주성분으로 하는 안료들로서 분홍색, 붉은색, 회색, 갈색, 녹색 등의 색을 발현한다.

2. 혼합원료의 제조

본 발명의 원료제조방법은 상기 원료를 혼합하여 함께 미분쇄 하는 것이 아니고, 원료별로 또 그 입자의 크기별로 적당한 량을 제조토록 한다.

즉, 도석은 7mesh에서 180mesh 까지로 입자의 분포를 고르게 하고, 장석은 7mesh 범위의 분포가 70중량% 180mesh 이하 분포가 30중량% 비율로 하고, 납석은 30mesh 분포가 50중량% 200mesh 분포가 50중량%, 점토는 가소성을 높이기 위해 200 mesh 미만으로 동일하게 하며, 카오린은 5mesh와 30mesh 분포가 동일하게 하고, ALC는 15mesh 분포를 30중량% 30mesh는 70중량%로 각 원료의 입자를 제조한 다음 도석, 장석, 납석, 점토, 카오린의 원료입자를 드라이팬밀에 넣고 가볍게 혼합, 분쇄한다.

그리고 상기 혼합, 분쇄물을 일반 혼합기에 옮겨 ALC 원료가 파괴되지 않게 혼합하여야 제품화 되었을 때 경량화 되고 자연질감이 살아난다.

3. 착색원료의 제조

상기 혼합된 기본 원료에 1~6종의 무기안료를 각각 0.5~7% 중량% 비율로 무기안료가 혼합된 상태의 원료에 수분함량이 5~7중량%되게 함으로서 우레탄 몰드로 성형시 자연질감이 가장 뛰어난 상태가 된다.

4. 성형공정

건식원료로 유압성형할 시에 대략 장방형 등 소정형상으로 성형하되, 성형된 제품은 두께가 합치면 상호 요철이 일치되어 대차 적재시 하나가 되게 하여 하나의 성형제품 두께가 18mm에서 서로 맞붙이면 36mm로서 세워서 적재할 시에 안전하여 뉘어서 적재하는 경우 보다 약 40% 이상의 생산성이 증대되며, 이때 성형압이 250㎏/㎠ 되도록 유지하는 것은 성형 후의 함수률이 약 5~7%가 유지되도록 함과 동시에 우레탄 몰드로 성형시 자연 질감을 극대화하고 불량률을 최소화하기 위한 것이다.

5. 시유공정

성형된 반제품을 기본 바디(body)의 색상과 동일한 색상의 유약을 제조하여 그 표면에 유약농도 30도가 되게 하여 유약의 두께가 약 0.3~0.5mm가 되게 시유한 제품은 그 표면이 좀 더 자연적인 색상표현이 되며, 제품시공시 불순물 접착을 막아주며, 또한 흡수율도 적게 하여 외장타일로서 기능이 우수하게 되는 것이다.

6. 소성공정

시유된 반제품을 소성판에 모로 세워서 소성시키되, 실온에서 1050℃까지는 산화소성(Co 함량 0%)을 약 9~10시간 정도 소성시킨 후 1050℃에서 1270℃까지는 환원분위기소성(CoGKAFID 5~10%)방법으로 4~5시간 소성시켜 반제품 표면의 돌출된 입자에 시유된 표면이 자연석을 쪼개는 표면의 질감과 유사하게 표현할 수 있게 한다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 자기질의 경량 타일 및 그 제조방법은 입자상의 원료와 미분상의 원료가 적절하게 혼합된 원료 즉, 도석, 장석, 납석, 점토, 카오린, ALC와 같은 광물 등을 원료로 자연석의 표면 및 내부 형태는 미세한 기공이 형성되어 기존의 타일에 비하여 약 16~20% 정도 경량화를 기할 수 있는 매우 가벼운 경량 타일에 자연질감에 유사한 색감을 부여하여 자연색과 나뭇결 등 자유자재로 형상을 표현한 우레탄 몰드를 사용하여 제조함으로서 각종 건축물의 내외장 타일로서 그 미적 감각과 장식성이 우수하고 생산성이 월등한 등 다수의 효과를 득할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 자기질 자연석 타일에 있어서;

   도석은 7~180mesh 10~20중량% 중 7mesh 분포가 70중량%, 180 mesh 미만 분포가 30중량%가 되게 하고, 장석은 7~180 mesh 미만 15~20중량% 중 7mesh 분포가 70중량%, 180 mesh 미만 30중량%로 하며, 납석은 30~200 mesh 미만 20~30중량% 중 30mesh 분포가 50중량%, 200 mesh 미만 분포가 50중량%로 하며, 점토는 200 mesh 미만 10~20중량%, ALC 경량 발포제를 15~30 mesh 미만 20~30중량%로 하여, 상기 ALC 융점인 1240℃~1250℃에서 제품 내부에 기공이 형성된 부분을 하중연화점이 매우 높은 납석의 입자분포와 나머지 큰 원료입자가 그 공실을 받쳐 수축률이 적도록 구성한 것을 특징으로 하는 경량 타일.
2. 자기질 자연석 타일을 제조하는 방법에 있어서;

   도석은 7~180mesh 10~20중량% 중 7mesh 분포가 70중량%, 180 mesh 미만 분포가 30중량%가 되게 하고, 장석은 7~180 mesh 미만 15~20중량% 중 7mesh 분포가 70중량%, 180 mesh 미만 30중량%로 하며, 납석은 30~200 mesh 미만 20~30중량% 중 30mesh 분포가 50중량%, 200 mesh 미만 분포가 50중량%로 하며, 점토는 200 mesh 미만 10~20중량%, ALC 경량 발포제를 15~30 mesh 미만 20~30중량%와, 투입 ALC 융점인 1240℃~1250℃에서 제품 내부에 기공이 형성된 부분을 하중연화점이 매우 높은 납석의 입자분포와 나머지 큰 원료입자가 그 공실을 받쳐 수축률이 적도록 구성하는 것을 특징으로 하는 경량 타일의 제조방법.