KR100623283B1 - 점토를 이용한 다공체의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 점토를 이용한 다공체의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점토, 참나무 등을 분쇄, 혼합, 발포 및 건조하여 필터를 제조함으로써, 제조비용이 극히 저렴하고 다양한 크기로의 제작이 가능하며, 수질정화용 필터로 이용할 수 있는 것은 물론, 인공섬 등으로 이용이 가능하여 식물재배가 가능하도록 한 것으로, 점토를 분쇄하여 0.1mm이하의 크기로 체가름하는 단계와, 참나무를 5∼10mm의 크기로 분쇄하는 단계와, 상기 체가름된 점토 100중량부에 분쇄된 참나무 55∼65중량부를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 점토와 참나무에 기능성 물질 8∼12중량부와 소금 1∼5중량부를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 혼합물에 물을 투입하는 단계와, 상기 물이 투입된 혼합물에 발포제 25∼35중량부를 혼합하는 단계와, 상기 발포제가 혼합된 혼합물을 형틀에 투입하고 가압하여 고형화하는 단계와, 상기 고형화된 고형물을 절단하는 단계와, 상기 절단된 고형물을 1차 건조하는 단계와, 상기 1차 건조된 건조물을 2차 건조하는 단계와, 상기 2차 건조된 건조물을 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

점토, 다공체, 소금, 자석분말, 참나무

Description

점토를 이용한 다공체의 제조방법.{Method for producing a perforated block using clay}

본 발명은 점토를 이용한 다공체의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점토, 참나무 등을 분쇄, 혼합, 발포 및 건조하여 필터를 제조함으로써, 제조비용이 극히 저렴하고 다양한 크기로의 제작이 가능하며, 수질정화용 필터로 이용할 수 있는 것은 물론, 인공섬 등으로 이용이 가능하여 식물재배가 가능하도록 한 것이다.

각종 하수 및 오·폐수를 처리하기 위한 방법으로 물리적, 화학적 및 생물학적 처리공정dl 있다. 그런데 이러한 처리를 거친 처리수라 할지라도 이물질(예를 들어, 각종 유기물질과 중금속입자)을 포함하고 있기 때문에, 최종 방류시에는 각종 여과필터를 거쳐 처리수를 방류하고 있다.

그러나 현재 사용되고 있는 여과망 필터 등은 그 처리효율이 떨어질 뿐만 아니라 각종 유기물 및 금속입자가 다공성 필터의 기공을 막아 별도로 필터를 세척하는 번거로움이 있다.

또한 세라믹, 활성탄 또는 규조토 등의 필터재료는 수입하여 사용함으로써, 제조비용을 높이게 되는 원인이 되었고, 계속적으로 소모성 여재를 사용함으로 별도의 높은 운영비가 요구되는 문제점이 있었다.

그리고 종래의 필터, 예를 들어, 여과망 필터는 일정량의 혼합물이 여과되면 여과 성능의 저하 및 폐수의 유동을 방해하게 되므로 필터를 외부로 인출하여 여과물을 제거하여야 하며, 아울러 여과물의 제거가 용이하지 아니하고, 이와 같은 작업을 반복해야 하는 등의 문제점이 있었다.

또한 상기와 같은 종래의 필터는, 제작시 크기에 많은 제약을 받으므로 이물질의 특성 및 량에 관계없이 모든 처리장에 일괄적으로 제작된 필터를 적용시킴으로 인해 처리효율의 개선이 어려워 결국 제작비 및 운영비가 높아지는 등의 문제점이 있다.

따라서 이물질을 쉽게 제거할 수 있고, 계속적인 사용이 가능한 폐수 여과용 필터가 요구되는 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 필터가 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 점토, 참나무 등을 분쇄, 혼합, 발포 및 건조하여 다공체를 제조함으로써, 제조비용을 극히 저렴하고 다양한 크기로의 제작이 가능하도록 하며, 수질정화용 필터로 이용할 수 있는 것은 물론, 인공섬 등으로 이용이 가능하여 식물재배가 가능하도록 하는 것은 물론, 폐기시 땅속에 버려도 다시 흙으로 변하므로 환경오염이 발생되는 것을 방지할 뿐만 아니라 비료로서 사용될 수 있는 점토를 이용한 다공체의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점토를 이용한 다공체의 제조방법은,
점토를 분쇄하여 0.1mm이하의 크기로 체가름하는 단계와,
참나무를 5∼10mm의 크기로 분쇄하는 단계와,
상기 체가름된 점토 100중량부에 분쇄된 참나무 55∼65중량부를 혼합하는 단계와,
상기 혼합된 점토와 참나무에 기능성 물질 8∼12중량부와 소금 1∼5중량부를 혼합하는 단계와,
상기 혼합된 혼합물에 물을 투입하는 단계와,
상기 물이 투입된 혼합물에 발포제 25∼35중량부를 혼합하는 단계와,
상기 발포제가 혼합된 혼합물을 형틀에 투입하고 가압하여 고형화하는 단계와,
상기 고형화된 고형물을 절단하는 단계와,
상기 절단된 고형물을 1차 건조하는 단계와,
상기 1차 건조된 건조물을 2차 건조하는 단계와,

상기 2차 건조된 건조물을 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 기능성 물질은 자석분말, 석회석, 활성탄분말 및 은나노분말로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종이 상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 1차 건조하는 단계 시 1차 건조 방법은 자연건조이고, 상기 2차 건조하는 단계 시 2차 건조 방법은 800∼1000℃의 열가마에 투입하여 건조하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 좀 더 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 자연에서 채취된 점토를 분쇄하여 0.1mm이하의 크기로 체가름함으로써 균일한 미립자의 점토를 준비한다. 이때 상기 점토의 크기가 0.1mm 이상이 되면 다공체로서의 성형이 어려우므로 점토를 0.1mm 이하로 체가름 하도록 한다.

점토를 분쇄하여 준비한 후, 참나무를 5∼10mm의 크기로 분쇄한다. 상기 분쇄된 참나무는 2차 건조과정에서 800℃ 이상의 온도를 갖는 열가마에 투입되므로 탄화되어 숯화 됨으로써 공극이 발생되는 것이다. 상기 참나무의 분쇄 크기를 5∼10mm로 하는 이유는 참나무의 크기가 5mm 미만이 되면 상대적으로 참나무에 의한 공극이 적어지고 10mm를 초과하면 점토와 혼합하여 성형하는 단계시 작업성이 좋지 못하기 때문이다.

점토와 참나무가 준비되면, 상기 체가름된 점토 100중량부에 분쇄된 참나무 55∼65중량부를 혼합한다. 이때 상기 참나무의 혼합비가 55중량부 미만이면 참나무로부터 발생되는 공극이 적어 충분한 정화효과를 갖지 못하고 65중량부를 초과하면 과량이 되어 다공체의 성형이 용이하지 못하므로 그 혼합비를 55∼65중량부로 한다.

점토와 참나무를 혼합한 후, 상기 혼합된 점토와 참나무에 기능성 물질 8∼12중량부를 혼합한다.

이때 상기 기능성 물질은 기능성 물질은 자석분말, 석회석분말, 활성탄분말 및 은나노분말로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 하며, 별도의 첨가재를 혼합하는 것도 가능함은 물론이다.

상기 각 기능성 물질들은 다공체 내에서 기공을 확보할 수 있도록 하고 필터로 사용 시 그 여과성능을 개선하기 위한 것으로, 다공체의 목적에 맞게 선택하여 사용토록 한다.

상기 자석분말은 폐광수 등의 정화를 위한 것으로, 물속에 있는 철분을 채집할 수 있도록 하는 것이다. 즉 상수도 파이프 등이 노후되었을 경우 노후관으로부터 발생되는 녹물을 제거하기 위해 자석분말을 혼합하여 제조할 수 있는 것이다.

그리고 석회석분말은 다공체의 고형화를 도울 뿐만 아니라 알카리성, 산성에 따라 수질을 변화시키는 역할을 하는 것이며, 활성탄은 일반적으로 필터재로서 많이 사용되는 것으로서 많은 비표면적 확보에 도움이 되나 과량을 투입할 경우 제조 단가가 높아지므로 그 배합비를 조절하도록 한다.

또한, 은나노분말은 항균재로서의 역할을 하는 것으로 필터재로서 적합한 효과를 갖는 것은 것이므로, 그 필요에 따라 상기 각 기능성 물질을 선택적으로 사용하며, 자석분말, 석회석분말, 활성탄, 은나노분말을 동일 중량비로 모두 혼합하여 사용하는 것도 가능함은 물론이다.

또한, 이에 소금을 추가로 혼합하면 세균을 박멸할 수 있게 되는 것으로, 축산폐수 등의 필터재로서 사용할 수 있다. 그리고 상기 소금의 배합시에는 그 배합량을 1∼5중량부로 사용하여 그 기능이 최대한 발휘되도록 한다.

상기 혼합이 완료되면, 소량의 물을 혼합하여 혼합물이 반죽되도록 하고, 상기 반죽된 혼합물에 발포제 25∼35중량부를 혼합한다. 이때 상기 발포제는 그 종류를 제한하는 것은 아니나, 식물성 용액을 사용할 경우 환경오염을 방지할 수 있는 것은 물론 땅속에 폐기할 시에도 비료로서 작용할 수 있게 되며, 화학제를 사용하지 않아 식물재배에도 용이하다.

그리고 상기 발포제의 배합비가 25중량부 미만이면 충분한 발포가 이루어지지 않고 35중량부를 초과하면 과량이 되어 다공체의 표면이 너무 거칠게 형성되므로, 그 배합비를 25∼35중량부로 하는 것이 가장 바람직하다.

상기 발포제가 혼합되면, 발포제가 혼합된 혼합물을 형틀에 투입하고 가압하 여 고형화한다. 상기 가하는 압력은 5∼100kg/㎠로 하여 성형이 용이하도록 한다.

상기 고형화가 완료되면, 고형화된 고형물을 필요한 크기에 따라 절단하고, 절단된 고형물을 1차 건조한다. 상기 1차 건조방법으로는 별도의 열을 가하는 것이 아닌 자연건조방법을 선택하도록 한다.

1차 건조 후, 1차 건조된 건조물을 2차 건조하되, 2차 건조시에는 800∼1000℃의 열가마에 투입하여 4∼5시간 가량 건조함으로써, 혼합된 참나무를 탄화하여 필터재로서의 역할을 수행할 수 있도록 한다.

건조가 완료되면, 이를 산소를 차단하고 냉각하여 다공체를 제조하도록 한다.

상기와 같이 제조된 다공체는 필터로서 음용수질 정화에 사용가능한 것은 물론, 그 중량이 경량이므로 수중 수질 정화에도 사용할 수 있다. 또한, 인공섬 등으로 활용이 가능하여 수중 식물을 재배할 수 있는 것은 물론, 해양 식물 등을 서식 배양할 수 있고, 나아가 건축자재로의 사용도 가능하다.

또한, 본 발명의 다공체는 자연재를 이용한 것이므로, 폐기시에도 비료로서 사용할 수 있으며, 폐기로 인한 환경오염의 발생을 방지하는 것이다.

상기와 같이 되는 본 발명의 점토를 이용한 다공체의 제조방법은, 상기한 실시예에 한하여 설명하였지만 발명의 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 변형 실시 가능함은 당연한 것이다.

상기한 설명에서 분명히 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 점토를 이용한 다공체의 제조방법에 의하면, 자연에서 손쉽게 구할 수 있는 점토와 참나무를 주재료로 함에 따라 제조비용을 극히 저렴하게 하고 다양한 크기로의 제작이 가능하도록 하며, 수질정화용 필터로 이용할 수 있는 것은 물론 인공섬 등으로 이용이 가능하여 식물재배가 가능하도록 하며, 폐기시 땅속에 버려도 다시 흙으로 변하므로 환경오염이 발생되는 것을 방지할 뿐만 아니라 비료로서 사용될 수 있도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

또한, 자석분말, 은나노분말, 소금 등을 추가로 첨가하여 제조함으로써, 자석수, 항균수 등을 제조할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (5)

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2. 점토를 분쇄하여 0.1mm이하의 크기로 체가름하는 단계와,

   참나무를 5∼10mm의 크기로 분쇄하는 단계와,

   상기 체가름된 점토 100중량부에 분쇄된 참나무 55∼65중량부를 혼합하는 단계와,

   상기 혼합된 점토와 참나무에 기능성 물질 8∼12중량부와 소금 1∼5중량부를 혼합하는 단계와,

   상기 혼합된 혼합물에 물을 투입하는 단계와,

   상기 물이 투입된 혼합물에 발포제 25∼35중량부를 혼합하는 단계와,

   상기 발포제가 혼합된 혼합물을 형틀에 투입하고 가압하여 고형화하는 단계와,

   상기 고형화된 고형물을 절단하는 단계와,

   상기 절단된 고형물을 1차 건조하는 단계와,

   상기 1차 건조된 건조물을 2차 건조하는 단계와,

   상기 2차 건조된 건조물을 냉각하는 단계를 포함하여 이루어지되,

   상기 기능성 물질은 자석분말, 석회석분말 및 활성탄분말로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 점토를 이용한 다공체의 제조방법.
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