KR100459596B1

KR100459596B1 - 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100459596B1
Application number: KR10-2002-0024236A
Authority: KR
Inventors: 호 근 김
Original assignee: 호 근 김
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2004-12-03
Also published as: KR20020061550A

Abstract

본 발명은 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 0.36∼1.05중량%의 게르마늄을 함유한 천연 광석을 20∼80메쉬로 분쇄하는 단계, 상기 천연 게르마늄 광석의 분쇄물 60∼80중량%에 자바사이트 5∼25중량% 및 벤토나이트 5∼25중량%를 혼합시키는 단계, 상기 혼합물을 소정의 형틀에 넣고 균일한 두께로 형성되도록 1.5∼2.5 X 10⁴kg/cm²의 압력하에서 압착시키는 단계, 상기 압착된 판재를 1000∼1300℃에서 1∼2시간 소성시키는 단계, 및 상기 소성된 판재를 일정 크기와 모양으로 재단하는 단계를 포함하는 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기계적 강도가 우수하고, 인체에 유해한 전자파를 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방사하고, 탈취, 항균, 습기제거 등의 특성을 갖는 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재를 제공할 수 있다.

Description

천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재 및 이의 제조방법{Plate material for building using natural germanium ores and method for preparing the same}

본 발명은 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 인체에 유해한 전자파를 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방사하고, 탈취, 항균, 습기제거 등의 특성을 갖는 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 건축용 판재는 단순히 시멘트와 일반 천연골재를 혼합하여 양생한다. 따라서, 단열을 위해 상기 판재에 의해 형성된 건축물의 외벽과 내벽 공간에 질석 또는 펄라이트를 소석회나 수성접착제 또는 규산 소다 접착제를 이용하여 채워주는 방식의 단열공법이 사용된다. 또한 이와 다른 단열공법으로 스치로폴 판재로 된 단열재로 시공하기도 한다.

그러나, 이러한 종래의 건축용 판재는 강도가 약하고, 또한 상기한 바와 같이 별도의 단열시공을 해야하므로 시공이 번거롭고 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 스치로폴 판재는 열에 약하고 벽속에 매몰된 상태에서도 인체에 유해한 유독가스를 발생하고 있어 선진국에서는 사용이 전면 금지된 실정이며, 시공시 발생되는 스치로폴 잔재물로 인해 토양과 수질이 크게 오염되는 문제점이 있다.

한편, 최근 들어 생활 수준이 발달함에 따라서 기계적 강도, 방열 등의 기본적인 주거기능 뿐만 아니라, 전자파 등의 각종 유해 성분을 차단하고, 좀 더 자연적이며 쾌적한 환경을 유지할 수 있는 주거환경에 대한 욕구가 증대되고 있는 실정이다.

따라서, 이러한 요구에 부흥할 수 있는 성분으로서 특히 게르마늄에 대한 관심이 고조되고 있다.

일반적으로 게르마늄은 반도체 성질 이외에도, 면역력 강화작용, 인터페론 생성유도 작용, 엔돌핀 생성촉진작용, 탈수소작용, 제독작용 및 체내 중금속 배출작용 등 다양한 효능이 있어, 인체교정 의학분야에서 다양하게 적용되고 있으며, 최근에는 게르마늄이 원적외선을 방사하여 체내의 물을 OH-기로 전환하여 체내세포의 전류 흐름을 조절하여 혈류를 촉진시킬 뿐만 아니라, 세포에 산소를 공급하여 세포를 활성시킨다는 연구가 보고됨에 따라 이러한 특성을 이용하여 각종 분야에 폭넓게 적용되고 있다.

특히, 이러한 게르마늄을 건축 분야에 적용하기 위한 다양한 시도가 활발히 이루어지고 있다.

예를 들어, 한국 공개특허 제98-75531호는 시멘트 및 모래와 같은 골재가 혼합되어 제조되는 시멘트모르타르에 게르마늄 원광석 30%를 혼합시킴으로써 시멘트모르타르로부터 방사되는 라튬(RA) 방사선 등과 같은 인체에 유해한 파장을 차단시키면서 인체에 유익한 원적외선을 방사할 수 있는 게르마늄을 이용한 시멘트 모르타르의 제조방법을 개시하고 있으나, 상기 특허에 따른 시멘트 모르타르의 유해 파장 차단 효과 및 원적외선 방사량은 미미한 단점이 있다.

또한, 한국 공개특허 제93-19580호는 게르마늄 광물이 함유된 천연 무기질 광물을 정제가공하여 플라스틱 합성수지를 배합하고, 형틀에 투입하여 사출기로 압축성형한 후, 표면을 게르마늄이 함유된 무기질 광물 분말로 코팅하여 원적외선을 방사하여 중금속 유성오염 물질을 분해, 산화시키며, 인체내에 항암작용을 하는 인터페론을 생성할 수 있는 조립식 게르마늄 보온온돌 판넬 자재를 소개하고 있으나, 상기 특허에 따른 게르마늄 보온온돌 판넬 자재는 그 제조방법이 복잡할 뿐만 아니라, 그 효과 또한 미미한 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구를 거듭한 결과, 천연 게르마늄 광석의 미세 입자에 점결제 및 방수제 성분으로 자바사이트 및 벤토나이트를 혼합하여 유해한 전자파를 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방사하고, 탈취 및 항균 등의 특성을 갖는 건축용 판재를 얻을 수 있었으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 천연 게르마늄 광석을 이용하여 우수한 기계적 강도를 가지며, 유해한 전자파를 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방사하는 건축용 판재를 경제적으로 제조하는 방법을 제공하는데있다.

본 발명의 다른 목적은 천연 게르마늄 광석을 이용하여 탈취, 항균 및 우수한 습기제거 특성을 갖는 건축용 판재를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재의 제조방법은 0.36∼1.05중량%의 게르마늄을 함유한 천연 광석을 20∼80메쉬로 분쇄하는 단계, 상기 천연 게르마늄 광석의 분쇄물 60∼80중량%에 자바사이트 5∼25중량% 및 벤토나이트 5∼25중량%를 혼합시키는 단계, 상기 혼합물을 소정의 형틀에 넣고 균일한 두께로 형성되도록 1.5∼2.5 X 10⁴kg/cm²압력하에서 압착시키는 단계, 상기 압착된 판재를 1000∼1300℃에서 1∼2시간 소성시키는 단계, 및 상기 소성된 판재를 일정 크기와 모양으로 재단하는 단계를 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재는 상기 방법에 따라 제조된다.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 천연 게르마늄 광석을 이용하여 유해한 전자파를 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방사하고, 탈취, 항균 및 습기제거 등의 우수한 특성을 갖는 건축용 판재 및 이의 경제적인 제조방법을 제공한다.

본 발명에 사용되는 천연 게르마늄 광석은 회백색 광물로서 Cu₃(GeFe)S₄형(germanite형) 게르마늄이 0.36∼1.05중량% 함유된 천연 광석으로, 하기 표 1과 같은 성분을 함유하고 있다.

성 분	함 량(중량%)
Cu	0.044
Pb	4.72
Zn	0.42
Fe	25.8
Mn	0.36
Ni	0.56
Cd	0.018
Ge	0.36-1.05
Mg	6.6
C	0.6
As	15.4
S	17.6
SiO₂	17.2
CaO	0.61
수 분	9.018-9.708

상기 천연 광석은 현재 1톤당 50만원으로, 1g당 국제가격이 12,000원인 순수 GeO₂를 사용하였을 경우보다 제조원가를 상당히 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한 상기 성분 중 Cu₃(GeFe)S₄형 게르마늄은 원적외선을 94% 방사하는 특성이 있다.

한편, 본 발명에 사용되는 자바사이트는 제올라이트 중 특이한 구조를 갖는 물질로서 산화칼슘, 알루미나, 실리카, 산화철 등이 함유되어 있으며, 흡수성 및 흡착성이 우수하다. 또한, 응고력이 크기 때문에 고결 첨가제로 사용가능한 성분으로서 이온교환 및 흡착 특성을 갖고 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 벤토나이트는 물과 접촉하면 자체 체적의 10∼20배로 팽창하며, 또한 건조상태가 되어 수분이 존재하지 않으면 원래의 체적으로 수축되는 천연점토의 일종으로서, 수분에 의한 겔화 팽창능 때문에 현재 다양한 분야에 사용되고 있다. 이러한 벤토나이트는 크게 소듐계 벤토나이트와 칼슘계 벤토나이트로 구분되는데, 이러한 구분은 벤토나이트의 입자 표면에 존재하는 교환성 이온이 소듐(Na)이냐 아니면 칼슘(Ca)이냐에 따라 구분되어진다. 한편, 이러한 소듐계 또는 칼슘계 벤토나이트 이외에도, 벤토나이트의 입자 표면에 흡착된 교환성 이온에 의한 기타의 벤토나이트도 존재한다. 본 발명에서는 특정 종류에 한정되지 않고, 상기 벤토나이트를 모두 사용할 수 있지만, 바람직하게는 수분에 접촉하는 경우 가장 팽윤특성이 양호한 소듐계 벤토나이트가 좋다.

본 발명에 따르면, 상기 0.36∼1.05중량%의 게르마늄을 함유한 천연 광석은 20∼80메쉬로 분쇄하여 사용한다. 그 다음, 상기 천연 게르마늄 광석의 분쇄물 60∼80중량%에 자바사이트 5∼25중량% 및 벤토나이트 5∼25중량%를 혼합시킨다.

이 때, 상기 천연 게르마늄 광석의 분쇄물의 함량이 60중량% 미만이면 전자파 차단 및 원적외선 방사효과가 미미하며, 80중량%를 초과하면 전자파 차단 및 원적외선 방사효과는 우수하나 판재로서의 기계적 성능이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 상기 자바사이트는 미리 300∼400메쉬로 분쇄하여 5∼25중량% 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 자바사이트의 함량이 5중량% 미만이면 흡수성 및 흡착성이 미미하고 고결성이 저하되며, 25중량%를 초과하면 그 이상의 부가량에 대한 특성이 미미한 단점이 있다.

또한, 상기 벤토나이트는 5∼25중량% 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 벤토나이트의 함량이 5중량% 미만이면 흡수성이 떨어지고, 25중량%를 초과하면 다른 판재 성분과의 혼합이 어려워 최종 판재의 기계적 성질에 악영향을 미치는 단점이 있다.

그 다음, 상기 혼합물을 소정의 형틀에 넣고 균일한 두께로 형성되도록 1.5∼2.5 X 10⁴kg/cm²압력하에서 압착시키고, 상기 압착된 판재를 1000∼1300℃에서 1∼2시간 소성시킨다. 그 다음, 상기 소성된 판재를 사용목적에 따라 일정 크기와 모양으로 재단하여 건축용 판재를 완성한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 특정 형태의 게르마늄을 함유하는 천연 광석을 이용하여 자바사이트 및 벤토나이트를 각각 점결제 및 방수제 성분으로 혼합함으로써 기계적 강도가 우수하고, 유해한 전자파를 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방사하고, 습기제거, 탈취 및 항균 등의 특성을 갖는 건축용 판재를 경제적으로 제공할 수 있다.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

0.99중량%의 게르마늄을 함유하는 천연 광석을 별도의 분쇄장치를 이용하여 40메쉬로 분쇄한 후, 상기 분쇄물 75중량%에 300메쉬로 분쇄된 자바사이트 15중량%, 및 벤토나이트 15중량%를 첨가하여 혼합하였다. 그 다음, 상기 혼합물을 30×20×5㎝의 형틀에 넣고 2.0 X 10⁴kg/cm²압력하에서 압착시킨 후, 1150℃에서 1시간 소성시켰다. 상기 소성된 판재의 여러 가지 특성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

실시예 2

상기 천연 게르마늄 광석을 70메쉬로 분쇄한 분쇄물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 건축용 판재를 얻은 후, 이의 특성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

실시예 3

상기 자바사이트 및 벤토나이트를 각각 20중량% 및 10중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 건축용 판재를 얻은 후, 이의 특성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	압축강도(kg/㎡)	휨강도(kg/㎠)	열전도율(Kcal/mh℃)	전자파차단유무	원적외선방사량(%)	수분 흡수율(%)
실시예 1	155	270	0.325	있음	94%	11.2
실시예 2	156	273	0.323	있음	95%	10.5
실시예 3	152	269	0.319	있음	94%	10.7

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재는 압축강도, 휨강도 등의 기계적 성질이 우수할 뿐만 아니라, 전자파를 효과적으로 차단하고, 인체에 유익한 원적외선을 방사하며, 또한 우수한 열전도율 및 습기제거 특성을 나타낸다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 천연 게르마늄 광석을 주성분으로 이용하여 자바사이트 및 벤토나이트를 각각 점결제 및 방수제 성분으로 혼합함으로써 기계적 강도가 우수하고, 수분제거능력으로 인해 판재의 벽체 결로현상을 방지할 수 있으며, 원적외선의 열 방사능력을 이용하여 난방 열로 인한 실내 온기를 벽체에 흡수되지 않도록 열을 방사하게 하여 쾌적한 실내 온기를 유지할 수 있는 건축용 판재를 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 인체에 유해한 전자파를 효과적으로 차단하고, 탈취 및 항균 작용을 갖기 때문에 별도의 시설을 구비하지 않고도 실내 환경을 언제나 쾌적하게 유지할 수 있는 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재를 제공할 수 있다.

Claims

0.36∼1.05중량%의 게르마늄을 함유한 천연 광석을 20∼80메쉬로 분쇄하는 단계;

상기 천연 게르마늄 광석의 분쇄물 60∼80중량%에 자바사이트 5∼25중량% 및 벤토나이트 5∼25중량%를 혼합시키는 단계;

상기 혼합물을 소정의 형틀에 넣고 균일한 두께로 형성되도록 1.5∼2.5 X 10⁴kg/cm²압력하에서 압착시키는 단계;

상기 압착된 판재를 1000∼1300℃에서 1∼2시간 소성시키는 단계; 및

상기 소성된 판재를 일정 크기와 모양으로 재단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 천연 게르마늄 광석은 Cu₃(GeFe)S₄형 결정형의 게르마늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 자바사이트는 300∼400메쉬로 분쇄된 분쇄물이며, 상기 벤토나이트는 소듐 벤토나이트 또는 칼슘 벤토나이트인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 천연 게르마늄 광석을 이용한 건축용 판재.