KR100479787B1 - 황토판재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주거용이나 음식점, 한방 병원, 찜질방, 사우나 등의 건축물 시공시 사용되는 황토 판재에 관한 것으로, 특히 단열성, 방음성 및 난연성이 우수하고 자연친화적인 황토판재의 제조방법에 관한 것으로서, 황토 분말과 플라이애쉬(Fly Ash)를 각각 45 ~ 55중량% 및 32 ~ 38중량%의 범위에서 배합하고, 여기에 벤토나이트 8 ~ 12 중량% 및 고령토 2.5 ~ 3.5중량%를 공급하여 혼합하는 공정과; 얻어진 황토 분말의 혼합물에 마솜을 1.5 ~ 2.5 중량% 범위로 얹어 혼합하는 마솜 혼합공정과; 상기 마솜 혼합공정을 통해 얻어진 혼합물에 대해 7:3의 부피비로 고무수액을 공급하여 배합하고 반죽하는 공정과; 고무수액이 혼합된 황토 분말의 혼합물을 판재로 성형하는 공정; 및, 얻어진 황토 판재를 소정 규격으로 절단하는 공정을 포함하여 이루어진다.

Description

황토판재 제조방법{Manufacturing method for an Ocher plate member}

본 발명은 아파트와 같은 주거용이나 음식점, 한방 병원, 찜질방, 사우나 등의 건축물 시공시 사용되는 황토 판재에 관한 것으로, 특히 새집증후군을 방지할 수 있으며, 단열성, 방음성 및 난연성이 우수하고 자연친화적인 황토판재의 제조방법에 관한 것이다.

주거용 건축물의 건축 자재로 널리 사용되는 황토 판재는 과학적으로 입증된 황토의 효능을 이용하는 것인 바, 황토는 많은 량의 원적외선을 방사하여 이 원적외선이 생물첸내에 흡수되면 생체내의 분자를 자극하여 활성화시킴으로써 생체를 보온하고 식품의 신선도를 유지하는 효능이 있고, 과산화수소를 제거하는 카탈라아제를 함유하여 체내 독소인 과산화지질을 중화시키고 단백질을 아미노산으로 가수분해하는 프로타아제도 함유하여 생물체 내에서 부패한 세포를 분해시키는 효능도 가지고 있다.

이러한 황토의 효능을 이용하여 종래부터 실생활용품이나 건강기구만이 아니라 건축자재에 황토가 여러가지로 이용되어 왔다.

그리고, 건축물 실내의 벽, 천장 및 바닥용 소재로는 목재 및 석고보드등이 이용되고 있으나 목재는 습기에 약하여 용이하게 변형되고, 인화성이 강하여 화재시 진화가 곤란한 문제가 있으며, 석고보드는 석고로 제조되므로 단열성 및 통풍성이 한계가 있어 실내 공기가 외부로 이동하지 못하며, 석면 등 인체에 유해한 성분이 함유되어 있고 폐기물 처리시 토질 및 물 등 환경 오염의 문제를 초래하였다.

따라서, 최근에는 황토를 건축물 마감재로 사용하려는 시도가 상기 설명한 바와 같이 다양하게 이루어지고 있다. 예를들어 황토방, 황토 찜질방, 황토 사우나 등의 바닥, 천정 또는 벽면에 시공되는 반죽 형태의 제품이 그것이다. 그러나 이와같은 기존의 황토 제품은 시공후에 크랙(Crack)이 많이 발생하여 시공 면에서 쉽게 떨어져 나갈 뿐만 아니라 시공이 불편한 등의 단점이 있어 이에 대한 해결책으로 황토와 백시멘트 또는 황토와 수지(접착제)와 혼합된 제품들을 사용하고 있다.

이러한 종래 황토 제품에서 클랙을 방지하기 위하여 화학물질을 혼합하면 건강을 위한 황토 본래의 목적이 훼손되어 오히려 이러한 황토는 사용하지 않음이 더 유익할 것이다.

또한, 이러한 황토 특유의 성질을 활용하여 전통 건축물에서는 황토를 벽체나 지붕의 마감재로 널리 이용하였으나 자체 결합력이 약하여 통상 짚 등의 식물성 섬유재를 보강하여 벽체등을 형성하며, 습기에 약하고 표면 강도가 낮아 용이하게 풍화되는 점을 보완하기 위하여 회반죽을 사용하는 작업이 요구되었으며, 황토를 이용한 건축재에서의 강도 향상 및 접착력 강화를 위해 해초풀을 접착제 재료로 배합하는 기술이 개발되었으나, 해초풀 성분의 부패에 의해 접착력이 손상되는 문제가 여전히 발생하였다.

더우기, 최근에는 주거용 아파트 건축시 사용하는 건축자재나 벽지등에서 인체에 유해한 벤젠, 톨로엔, 클로로포름, 아세톤, 포름알데히드 등의 발암물질이 배출되며, 건축시 발생한 석면, 미세먼지, 부유세균과 같은 오염물질도 외부로 배출되지 못하고 실내에 축적되어 소위 새집증후군(Sick house syndrome)을 야기하는 바, 사람이 이러한 오염에 노출되면 각종 질병과 현기증등을 유발한다.

본 발명은 상기 설명한 바와 같은 종래 기술에서의 여러 문제점 및 새집증후군과 같은 신축 아파트 시공에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 황토판재의 중량을 감소시키고 강도를 향상시키며 우수한 접착력을 유지할 수 있어서 균열 발생을 제거할 수 있는 황토판재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 신축 아파트 입주시 발생하는 새집증후군을 예방할 수 있는 환경친화적인 황토판재 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 황토 분말과 플라이애쉬(Fly Ash)를 각각 45 ~ 55중량% 및 32~ 38중량%의 범위에서 배합하고, 여기에 벤토나이트 8 ~ 12 중량% 및 고령토 2.5 ~ 3.5중량%를 공급하여 혼합하는 공정과;

얻어진 황토 분말의 혼합물에 마솜을 1.5 ~ 2.5 중량% 범위로 얹어 혼합하는 마솜 혼합공정과;

상기 마솜 혼합공정을 통해 얻어진 혼합물에 대해 7:3의 부피비로 고무수액을 공급하여 배합하고 반죽하는 공정과;

고무수액이 혼합된 황토 분말의 혼합물을 판재로 성형하는 공정; 및,

얻어진 황토 판재를 소정 규격으로 절단하는 공정을 포함하여 이루어지는 황토 판재 제조방법을 제공한다.

더우기, 본 발명에서 고무수액 공급시 원액과 정제수는 50:50의 부피비로 배합하며, 황토 판재의 상면에는 복수의 관통공이 형성되거나 폭방향으로 연장하는 복수의 돌기를 전 길이에 걸쳐 형성한다.

이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 황토 판재 제조방법은 다음과 같은 제조 공정을 통해 이루어지는 바, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 황토 판재 제조공정의 흐름을 도시한 도면이며, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따라 제조되는 황토 판재의 형상의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 1 도시와 같이, 본 발명에 따른 황토 판재 제조공정은 우선 입도가 100 메시(mesh) 이상인 황토 분말과 플라이애쉬(Fly Ash)를 45 ~ 55중량% 대 32 ~ 38중량%의 비율로 제1 믹서기(도시 생략)에 공급하고, 이어서 8 ~ 12 중량%의 벤토나이트 및 2.5 ~ 3.5중량%의 고령토(석비례)를 공급하여 약 1200 ~ 1300 RPM의 회전 속도로 약 5 ~ 10분간 배합한다(S100).

다음에, 얻어진 황토 혼합물을 콘베어벨트와 같은 이송수단으로 운반하는 중에 그 위에 약 1.5 ~ 2.5 중량%의 양으로 마솜을 황토 혼합물 위에 얹어 제2 믹서기(도시 생략)에 공급한 후에 1900 ~ 2100RPM의 속도로 약 20 ~ 30분 정도 혼합한다(S200).

다음은 상기 혼합 공정에서 얻어진 황토 혼합물에 대해 고무수액을 7:3의 부피비가 되게 제 3 믹서기(도시생략)에 공급하여 약 750 ~850RPM의 속도로 약 30 내지 40분간 배합하고 반죽(S300)한다. 이 공정에서 공급되는 고무수액은 원액과 정제수를 50:50의 부피비로 배합함이 바람직하다.

이어서 얻어진 황토 혼합물을 롤러나 유압으로 작동하는 진공유압기 및 롤러와 같은 성형기구(도시생략)를 통과시켜 소정 규격 및 형상의 판재를 성형한다(S400).

마지막으로, 얻어진 황토 판재를 이송 라인을 따라 이송시키는 중에 절단기구를 사용하여 소정 규격으로 절단하고(S500), 이어서 적절한 방식으로 황토 판재를 건조하여 소정의 황토 판재를 제조하는 것이다.

다음에는 본 발명의 황토 판재 제조공정에 사용되는 각종 원료의 기능 및 수치 한정 이유에 대해 설명한다.

황토 분말은 본 발명에 따라 제조되는 황토 판재를 구성하는 기본 원료로서, 과산화수소를 제거하는 카탈라아제 효소를 함유하여 체내 독소인 과산화지질을 중화시키며, 단백질을 아미노산으로 가수분해하는 프로테아제 효소도 함유하여 생물체 내에서 암이나 종기, 기타 부패한 세포를 분해하는 효능을 가진다. 아울러, 황토는 다량의 원적외선을 발생하며, 스멕타이트가 함유되어 산소를 생성해줄 뿐만 아니라 유기 고분자화합물로 이루어진 생물체로의 흡수도가 높아서 생체 내의 분자를 자극하여 활성화시킴으로써 생체를 보호하고 식품의 신선도를 유지하며 세균 탈취만이 아니라 물이나 술등을 숙성시키는 효과가 있어서 건강을 중시하는 최근으로 들어 건축용 소재로서 더욱 각광을 받고 있다.

본 발명에서 사용되는 황토 분말은 입도가 100 메시(mesh) 이상인 황토 분말을 원료로 사용하는 데, 입도가 100 메시 보다 작으면 플라이 애쉬 등 여타 원료와 혼합시 혼합 작용이 원활치 못하며, 제조된 황토 판재의 균열을 발생할 가능성이 크므로 이를 위해 황토 분말의 입도는 100 메시 이상으로 한정하며, 황토 판재 제작시 원적외선 발생 등의 기본적인 특성을 유지하도록 45 ~ 55중량%의 양으로 배합하는 것이다. 가장 바람직하기로는 황토 분말을 50중량% 배합한다.

다음에 본 발명에 따른 황토 판재 제조공정에 사용되는 플라이애쉬(Fly Ash)는 석탄을 연료로 사용하는 발전소에서 무연탄이나 유연탄이 함유하고 있는 회분이 연소후 석탄회가 되고, 이것이 보일러에서 배출되어 집진기 하부에 포집되어 얻어진 것으로 입도가 10㎛ 이하의 미세한 입자로 이루어진다. 이러한 플라이 애쉬는 황토 제품의 경량화를 위해 배합되는 것으로서 황토 분말의 기본적인 성질을 유지하기에 적합하고 경량화의 목적을 달성하기 위하여 황토 분말 45~55 중량%에 대해 플라이 애쉬를 32 ~ 38중량% 배합한다. 또한, 원활한 혼합을 위해 입도가 100 메시 이상인 것을 사용한다. 바람직하기로는 황토 분말 50중량% 배합시 플라이애쉬를 35중량%로 배합하는 것이다.

한편, 상기 황토분말과 플라이애쉬 배합 단계에서는 벤토나이트와 고령토를 동시에 공급하여 배합하는 데, 벤토나이트는 점토 광물의 일종인 몬모릴로나이트를 주성분으로 하는 점토로서 매우 다양한 이용도를 가진 점토 물질이며, 이온 교환성, 현탁성, 흡착성, 팽윤성 등의 특성을 가지며, 본 발명에서는 황토 판재의 강성 향상을 위해 벤토나이트가 사용되며, 8 ~ 12 중량% 포함시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 황토 분말에 가해지는 고령토(=석비례)는 물이나 탄산 등의 화학적 작용으로 말미암아 바위와 돌이 분해되어 생긴 진흙으로, 주광물은 카올리나이트(AlO·2SiO·2HO)와 할로이사이트 (AlO·SiO·4HO)이며, 순수한 것은 흰색 또는 회백색이다. 주로 미세한 분말 점토의 형태로 생산되는데, 수분을 가하면 가소성을 가지며 건조하면 강성을 나타내기 때문에 도자기 및 건축 자재의 원료로 적합하며, 본 발명에서는 내외장재에 필요한 강성을 부여하는 데 작용하도록 2.5 ~ 3.5중량% 사용된다.

이어서, 본 발명의 황토 벽돌 제조공정에 사용되는 마솜은 마닐라 삼에서 얻어진 천연 섬유 원료로서 4~5cm 길이로 잘라서 솜 제조 기계에 투입하여 제조한 것으로서, 부식이 없고 황토의 갈라짐을 방지하며, 섬유질 사이로 통풍을 위한 통로 역할을 수행하며 산소를 공급한다. 마솜은 1.5 ~ 2.5 중량%의 양으로 배합하는 데, 이는 최종 제조된 제품의 갈라짐(crack)방지와 인장강도를 부여하기 위함 인 바, 마솜을 2.5중량% 보다 많이 배합하거나 1.5중량% 보다 적게 배합하는 경우 갈라짐이 발생할 수 있다.

본 발명에서는 또한 상기와 같은 공정을 통해 얻어진 황토 혼합물에 고무수액을 배합하게 되는 데, 이는 황토 판재에 필요한 갈라짐 방지와 인장강도를 부여하기 위하여 배합하는 천연무기질로서 접착력이 강하여 황토 분말과 마솜을 혼합한 후에 고무수액을 공급하여 반죽하면 자체적으로 숨을 쉬는 작용을 한다. 즉, 여름에는 늘어나고 겨울에는 줄어드는 등 산소를 생성하는 스멕타이트의 역할을 보조한다. 고무수액을 마솜 혼합공정에서 얻어진 혼합물에 대해 7:3의 부피비로 공급함은 황토 분말등의 혼합물과 반죽함에 적합한 범위의 양으로 정해진 것이다.

본 발명에서 각각의 공정에서의 설비의 회전속도 및 시간은 제조되는 황토 판재의 최상의 제품을 제조하도록 원료 성분들을 효과적으로 혼합할 수 있는 수치로서 수많은 반복 시험의 결과로서 얻어진 것이다.

이러한 본 발명에 따라 제조된 황토 판재는 일반적으로 300㎜ ×600㎜ 크기 규격으로 상면이 평평한 형상이다.

그러나, 도 2 및 도 3 도시와 같이, 황토 판재(100)에는 통풍용 관통공(110)이나 돌기(120)를 형성하여 제조할 수 있는 데, 도 2 도시의 본 발명의 실시예에 의해 제조된 황토 판재(100)는 하면에 황토판재를 용이하게 시공할 수 있게 하기 위해 폭 방향으로 다수의 오목홈부(110)를 전길이에 걸쳐 형성함과 동시에 판재의 상면에 통풍용 관통공(120)을 거의 전면에 걸쳐 다수개를 형성하는 데, 오목홈부 및 통풍공의 숫자 및 간격은 한정되지 않으며 황토 판재의 강도를 손상시키지 않도록 적절한 범위에서 형성된다. 이러한 도 2 도시 황토 판재는 건축물의 천정 시공시 유용하다.

한편, 도 3 도시와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기와 같이 하면에 복수의 오목홈부(110)를 형성함과 동시에 상면에 폭방향으로 전길이에 걸쳐 복수의 돌기(130)를 형성하는 데, 그 형상은 삼각형, 또는 반원형에 한정되지 않으며 황토 판재의 표면에 황토 도료와 같은 미장재를 시공시 도료가 판재 표면에 용이하게 부착될 수 있도록 하기 위함인 바, 이러한 도 3 도시 황토 판재는 건축물의 벽체 시공시 유용하다.

이하에서는 본 발명에 따른 황토판재 제조방법을 구체적인 실시예와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1

우선, 100 메시(mesh)의 황토 분말과 플라이애쉬(Fly Ash) 및 벤토나이트 분말과 고령토(석비례) 분말을 각각 50중량%와 35중량%, 10중량%, 3중량%의 양으로 제 1믹서기에 공급하여 약 1200 RPM의 회전 속도로 약 5분간 배합하고, 이어서 얻어진 황토 혼합물의 운반중에 그 위에 마솜을 2중량% 얹어 제 2 믹서기에 공급한 후에 2000RPM의 속도로 약 30분 정도 혼합한다. 다음에, 얻어진 황토 혼합물을 운반하여 제 3믹서기에 공급하고 공급된 황토 혼합물에 대해 7:3의 부피비로 고무수액을 제 3믹서기에 주입하여 약 800RPM의 속도로 약 30분간 배합하고 반죽한 후에, 진공유압기 및 롤러를 통과시켜 판재를 성형한다. 이 공정에서 공급되는 고무수액은 원액과 정제수를 50:50의 부피비로 배합하였다. 이어서 성형된 황토 판재를 소정의 규격으로 절단기구를 사용하여 절단하고 건조하여 황토판재를 제조하였다.

실시예 2

본 실시예에서는 황토 판재의 하부면에 복수의 오목홈부를 형성하고 상면에는 다수의 관통공을 형성하여 황토판재를 제조하는 외에는 실시예1과 동일한 과정을 거쳐 황토 판재를 제조하였다.

실시예 3

본 실시예에서는 황토 판재의 하부면에 복수의 오목홈부를 형성하는 점은 실시예2와 동일하고 상면에 다수의 돌기를 형성하여 황토판재를 제조하는 외에는 실시예1과 동일한 과정을 거쳐 황토 판재를 제조하였다.

비교예 1

본 비교예에서는 실시예와 달리 접착용으로 마솜을 사용하는 대신에 해초풀을 황토 분말의 양에 대해 약 20%의 부피비로 배합하고, 고무수액을 사용하지 아니한 점만 실시예 1과 상이하고 여타의 공정 및 제조조건은 동일하게 하여 황토판재를 제작하였다.

비교예 2

본 비교예에서는 고무수액 배합 공정에서 황토 혼합물과 고무수액의 배합비율을 부피비로 6:4로 하는 외에는 여타의 공정 조건은 동일하게 하여 황토판재를 제작하였다.

상기와 같이 제조된 본 발명 실시예와 비교예의 황토 판재에 대해 FT-IR 스펙트로메터(Spectrometer)를 이용한 원적외선 방사율 및 방사에너지와 항곰팡이균 성장 여부를 시험하였으며, 강도 시험 및 일정 시간 경과후의 균열 발생 여부를 시험하였고 방음성 및 단열성과 난연성을 시험하였는 바, 본 실시예들의 경우는 원적외선 방사율이 흑체 대비 0.914 정도이고 방사에너지는 3.52 ×10²(W/㎡㎛,37℃)로서, 비교예들에 비해 양호하였고, 항곰팡이균의 성장도 4주간 동안 발생하지 아니하였다. 또한, 방음성, 단열성 및 난연성이 비교예들에 비해 양호하였고, 강도 향상이 존재하였고 갈라짐(crack)의 발생도 없었다.

그러나 비교예 1의 경우에는 원적외선 방사율 및 방사에너지가 발명예 보다 낮고, 항곰팡이균 성장도 비교적 크게 되었으며 갈라짐이 심하게 발생하였으며 강도도 낮았다. 비교예2는 실시예들에 비해 중량이 무거웠고 갈라짐이 심하게 발생하였으며, 강도도 저하하였다. 이로써 본 발명에 따라 제조된 황토 판재에 의하면 소정의 의도하는 효과를 달성할 수 있음이 보여졌다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 제조된 황토판재에 의하면 다음과 같은 효과가 얻어진다.

첫째로, 인체에 유익한 황토 재료를 주 소재로서 건축물의 벽이나 바닥, 천정에 사용하는 건축용 판재를 제조함으로써 현대인들의 성인병 등 각종 질병을 예방할 수 있으며, 현대인의 가치관인 웰빙(Well-being)에 부합하는 효과가 있다.

둘째로, 발전소의 부산물로 다량 발생하여 폐기처리가 심각한 문제로 제기되고 있는 플라이애쉬의 재활용 방안을 획기적으로 마련할 수 있어 환경친화적이며, 자원 재활용 측면에서 효과가 우수하다.

세째로, 황토를 주재료로 사용하는 종래의 황토 이용 상품과 비교하여 단열성, 방음성 및 난연성과 강도가 향상되고 갈라짐을 방지할 수 있어서 건축용 마감재로서 특히 우수하다.

특히, 최근에 더욱 문제로 제기되고 있는 주거용 아파트에 사람이 입주시 발생하는 새집증후군(Sick house syndrome)을 본 발명에 의해 제조된 황토 판재의 황토 성분의 효능을 이용하여 방지할 수 있어 웰빙(well-being)에 더욱 부합하는 등 유용한 효과가 얻어진다.

이상 본 발명이 상기 설명한 바와 같은 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부의 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이나 이는 모두 본 발명에 속한다.

도 1은 본 발명의 황토 판재 제조공정을 도시하는 흐름도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 황토판재를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 황토판재를 도시하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 황토판재 110:오목홈부

120:관통공 130:돌기

Claims (3)

1. 황토 분말과 플라이애쉬(Fly Ash)를 각각 45 ~ 55중량% 및 32 ~ 38중량%의 범위에서 배합하고, 여기에 벤토나이트 8 ~ 12 중량% 및 고령토 2.5 ~ 3.5중량%를 공급하여 혼합하는 공정과;

   얻어진 황토 분말의 혼합물에 마솜을 1.5 ~ 2.5 중량% 범위로 얹어 혼합하는 마솜 혼합공정과;

   상기 마솜 혼합공정을 통해 얻어진 황토 혼합물에 대해 7:3의 부피비로 고무수액을 공급하여 배합하고 반죽하는 공정과;

   고무수액이 혼합된 황토 분말의 혼합물을 판재로 성형하는 공정; 및,

   얻어진 황토 판재를 소정 규격으로 절단하는 공정을 포함하여 이루어지는 황토 판재 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 황토 판재의 하면에는 폭방향으로 오목홈부가 다수 형성되고 상면에는 복수의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 황토 판재 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 황토 판재의 하면에는 폭방향으로 오목홈부가 다수 형성되고 상면에는 폭방향으로 연장하는 복수의 돌기가 판재의 전 길이에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 황토 판재 제조방법.