KR100833891B1

KR100833891B1 - 황토 및 목분을 주원료로 하는 숯벽돌 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100833891B1
Application number: KR1020070003559A
Authority: KR
Inventors: 노미화
Original assignee: 노미화
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-06-02

Abstract

본 발명은 황토와 목분을 주원료로 하는 숯벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 숯벽돌의 제조 방법은 점토, 고령토, 황토 중에서 선택되는 어느 하나의 광물질을 공지의 분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 분쇄된 광물질을 목분과 혼합하여 얻은 혼합분말에 물 넣고 반죽하여 하부벽돌체 반죽물을 원하는 형상과 크기로 제작된 성형틀에 넣어서 일정 높이까지 적층시켜 하부벽돌체를 형성하며, 하부벽돌체의 상부에는 분쇄된 황토분말과 물을 반죽하여 얻은 상부벽돌체 반죽물을 성형틀에 형성된 하부벽돌체의 상부에 적정한 높이로 적층시킨 후 압축기로 압착하여 황토로 되는 상부벽돌체를 형성함으로써 의도하는 벽돌 성형물을 얻은 후 상온 또는 건조로에서 건조시킨 다음 산소가 공급되지 않는 상태의 소성로에서 소성하여 이루어진 숯벽돌을 제조함에 있어서, 상기 하부벽돌체 반죽물은 상기 분쇄된 광물질 45 ~ 55중량% 및 목분 45 ~ 55중량%를 교반기에 넣고 혼합한 혼합물말 75 ~ 80중량%와 물 20 ~ 25중량%를 토련기에 넣고 반죽하여 이루어지고, 상기 성형틀에 적층된 하부벽돌체 반죽물은 상부면에 상부벽돌체를 형성하기 위하여 연속된 홈이 형성되어 있는 판을 하부벽돌체 반죽물의 상부면에 눌러서 연속된 결합홈을 형성하며, 상기 상부벽돌체 반죽물은 하부벽돌체의 결합홈 상부에 상부벽돌체를 형성하기 위하여 황토를 공지의 분쇄기를 이용하여 200~300메쉬로 미세하게 분쇄하여 얻은 황토분말 75~80중량%와 물 20~25중량%를 토련기에 넣어서 반죽하여 얻고, 상기 건조된 벽돌 성형물은 상기 소성로에 넣고 300~500℃의 온도로 소성하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

황토, 목분, 벽돌, 숯벽돌

Description

황토 및 목분을 주원료로 하는 숯벽돌 및 그 제조방법{.}

도 1은 본 발명에 따른 숯벽돌의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 숯벽돌의 단면도

도 3은 본 발명에 따른 하부벽돌체의 사시도

도 4는 본 발명에 따른 숯벽돌 제조방법을 도식화한 공정도

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 숯벽돌의 사시도

도 6은 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 하부벽돌체의 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명

10 하부벽돌체

20 상부벽돌체

30 결합홈

본 발명은 황토와 목분을 주원료로 하여 벽돌을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로 노출되는 숯벽돌의 상층은 황토의 단일성분으로 구성 되어 황토색을 띠고, 하층은 황토 45~55중량%와 탄화된 목분 45~55중량%가 혼합·구성됨으로써 황토색과 흑색을 띠는 복층구조를 갖는 숯벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

기존 건축용 마감재로는 시멘트와 모래를 일정한 비율로 배합된 모르타르를 이용하여 만들어진 벽돌이 주류를 이루고 있는데, 이 방법으로 제조된 벽돌은 내구성과 압축강도가 크고 생산단가가 저렴하다는 장점이 있지만 시멘트 자체에서 인체에 유해한 성분이 방출되고 전자기파를 차단하지 못하며 습도 조절능력이 떨어져 여름 장마철처럼 습도가 높은 날씨에는 주거생활에 좋지 못한 영향을 미치게 된다.

다른 제조방법으로 생산된 벽돌에는 점토를 주재료로 하여 소성가공함으로써 생산되는 적벽돌, 흑벽돌, 내화벽돌 등이 있는데, 이 방법으로 제조된 벽돌은 모르타르로 생산된 벽돌과 마찬가지로 압축강도가 크고 내구성이 높다는 장점이 있으나 소성온도가 고온일 경우 소성과정을 거치는 동안 점토성분의 재결정화가 이루어짐으로써 점토 고유의 기공성을 상실하게 되어 자연상태의 점토가 갖는 장점이 줄어들게 된다.

한편, 황토의 성분의 인체에 미치는 좋은 효과들이 일반에 공개되면서 이를 이용한 건축용 마감재로 다양한 제품들이 소개되고 있는데, 벽돌의 원료로 자연상태의 황토를 적용할 경우 황토에서 방출되는 원적외선으로 인해 인체의 신진대사를 원활히 하고 외부 습도가 낮을 때는 황토 내의 층간수가 외부로 배출되고 외부 습도가 높을 때는 습기를 재흡수함으로써 습도 조절능력이 우수하다는 장점이 있으나 소결과정을 거치지 않은 자연상태의 황토는 시공 후 시간이 경과됨에 따라 건조· 수축으로 균열이 생기게 되고 수분에 장기간 노출될 경우에는 입자간 결속력이 저하되어 붕괴의 위험이 있으며 다량의 유기물을 함유하고 있어 습윤한 상태가 오래 지속될 경우 세균 등이 서식할 우려가 있어 위생상의 문제점이 대두되고 있다.

본 발명은 기존의 벽돌이 갖는 상기의 문제점들을 해소하기 위해 착안된 것으로써 황토 및 목분을 주원료로 하여 소성과정을 거침으로써 자연상태의 황토벽돌이 갖는 문제점을 해결함과 동시에 모르타르를 이용한 벽돌이 방출하는 인체에 유해한 성분이 배출되지 않도록 하였다. 이에 부가적으로 폐목분을 벽돌의 원료로 활용함으로써 자원의 재활용 면에서도 효과를 낼 수 있도록 하였고 소결과정을 거치는 동안 목분은 탄화됨으로써 숯 성분이 갖는 장점과 동일한 효과를 내도록 하였다.

본 발명의 다른 목적 및 효과는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 되고, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다.

점토, 고령토, 황토 중에서 선택되는 어느 하나의 광물질을 공지의 분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 분쇄된 광물질을 목분과 혼합하여 얻은 혼합분말에 물 넣고 반죽하여 하부벽돌체 반죽물을 원하는 형상과 크기로 제작된 성형틀에 넣어서 일정 높이까지 적층시켜 하부벽돌체를 형성하며, 하부벽돌체의 상부에는 분쇄된 황토분말과 물을 반죽하여 얻은 상부벽돌체 반죽물을 성형틀에 형성된 하부벽돌체의 상부에 적정한 높이로 적층시킨 후 압축기로 압착하여 황토로 되는 상부벽돌체를 형성함으로써 의도하는 벽돌 성형물을 얻은 후 상온 또는 건조로에서 건조시킨 다음 산소가 공급되지 않는 상태의 소성로에서 소성하여 이루어진 숯벽돌을 제조함에 있어서,

상기 하부벽돌체 반죽물은 상기 분쇄된 광물질 45 ~ 55중량% 및 목분 45 ~ 55중량%를 교반기에 넣고 혼합한 혼합물말 75 ~ 80중량%와 물 20 ~ 25중량%를 토련기에 넣고 반죽하여 이루어지고,

상기 성형틀에 적층된 하부벽돌체 반죽물은 상부면에 상부벽돌체를 형성하기 위하여 연속된 홈이 형성되어 있는 판을 하부벽돌체 반죽물의 상부면에 눌러서 연속된 결합홈을 형성하며,

상기 상부벽돌체 반죽물은 하부벽돌체의 결합홈 상부에 상부벽돌체를 형성하기 위하여 황토를 공지의 분쇄기를 이용하여 200~300메쉬로 미세하게 분쇄하여 얻은 황토분말 75~80중량%와 물 20~25중량%를 토련기에 넣어서 반죽하여 얻고,

상기 건조된 벽돌 성형물은 상기 소성로에 넣고 300~500℃의 온도로 소성하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기한 제조방법에 의하여 제조되는 본 발명의 숯벽돌은:

점토, 고령토, 황토 중에서 선택되는 어느 하나의 광물질 분말 45~55중량%와 목분 45~55중량%가 혼합된 혼합분말 75~80중량%와, 물 20~25중량%가 혼합되어 한쪽 표면에 연속적으로 형성되는 다수개의 결합홈이 형성되는 하부벽돌체와;

상기 하부벽돌체의 결합홈이 형성된 표면에 황토분말 75~80중량%와 물 20~25중량%가 혼합된 상부벽돌체가 저정한 두께로 적층되어 하부벽돌체와 상부벽돌체가 복층구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 숯벽돌의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 숯벽돌의 단면을 보인 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 하부 벽돌체를 보인 사시도이다.

도 1내지 3를 참조하면, 본 발명의 숯벽돌은 하부벽돌체(10)와 상부벽돌체(20)로 구성되고, 상기 하부벽돌체(10)와 상부벽돌체(20)는 결속력을 향상시키기 위하여 하부벽돌체(10)의 상부면에 연속적으로 형성되는 결합홈(30)을 경계면으로 하여 일체로 형성되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 숯벽돌 제조방법을 도식화한 공정도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 숯벽돌의 제조방법은:

점토, 고령토, 황토 중에서 선택되는 어느 하나의 광물질을 공지의 분쇄기를 이용하여 100~200메쉬로 분쇄하는 단계(S1);

상기 단계(S1)에서 분쇄된 광물질 45~55중량%와 목분 45~55중량%를 교반기에 넣고 혼합한 혼합분말 75~80중량%와 물 20~25중량%를 토련기에 넣고 반죽하여 하부 벽돌체(10)을 형성하기 위한 하부벽돌체 반죽물을 얻는 단계(S2);

상기 단계(S2)에서 얻어진 하부벽돌체 반죽물을 원하는 형상과 크기로 제작된 성형틀에 넣어서 일정 높이까지 적층시키는 단계(S3);

상기 단계(S3)에서 성형틀에 적층된 하부벽돌체 반죽물이 상부면에 상부벽돌체(20)을 형성하기 위하여 연속된 홈이 형성되어 있는 판을 하부벽돌체 반죽물의 상부면에 눌러서 연속된 결합홈(30)을 형성하는 단계(S4);

상기 단계(S4)에서 형성된 하부벽돌체(10)의 결합홈(30) 상부에 상부벽돌체(10)를 형성하기 위하여 황토를 공지의 분쇄기를 이용하여 200~300메쉬로 미세하게 분쇄하는 단계(S5);

상기 단계(S5)에서 분쇄된 황토분말 75~80중량%와 물 20~25중량%를 토련기에 넣어서 반죽하여 상부벽돌체 반죽물을 얻는 단계(S6);

상기 단계(S6)에서 얻어진 상부벽돌체 반죽물을 상기 단계(S4)에서 성형틀에 형성된 하부벽돌체(10)의 상부에 적정한 높이로 적층시킨 후 압축기로 압착하여 황토로 되는 상부벽돌체(20)를 형성함으로써 의도하는 벽돌 성형물을 얻는 단계(S7);

상기 단계(S7)에서 얻어진 벽돌 성형물을 상온 또는 건조로에서 건조시키는 단계(S8);

그리고, 상기 단계(S8)에서 건조된 벽돌 성형물을 산소가 공급되지 않는 상태의 소성로에 넣고 300~500℃에서 소성하는 단계(S9)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면,

분쇄기를 이용하여 원료를 분쇄하는 단계(S1)에서는 점토, 고령토, 황토 중 성택된 어느 하나의 광물을 100~200메쉬로 분쇄한다.

본 발명에 적용되는 점토광물은 토양이나 풍화작용을 받은 암석에서 산출되는 것으로 운모와 같은 층 구조로써 카올리류 같이 2층구조로 된 것이 있고, 몬모릴로나이트, 일라이트 등과 같이 3층 구조로 된 것도 있으며, 모래나 실트에 비해서 단위 무게당 표면적이 훨씬 넓어 수분의 보유력이 강하다.

본 발명에 적용되는 고령토는 카올린, 백도토라고도 하는데, 바위 속에 있는 장석, 정장석, 소다 장석, 회장성 같은 장석류가 탄산 또는 물에 의해 화학적으로 분해되는 풍화에 의해 생성되는 것으로, 그 주성분은 카올리나이트(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) 와 할로이사이트(Al₂O₃·SiO₂·4H₂O) 이다.

본 발명에 적용되는 황토는 육각 구조의 입자로 구성되어 있으며 탄산칼슘에 의하여 느슨하게 교결되어 있는 연황색 퇴적물로서 대개 균질하고 층리가 발달되어 있지 않으며, 공극률이 크고 퇴적층을 수직방향으로 갈라지게 하는 수직의 열극들이 발달해 있기 때문에 분해력, 자정력, 흡수력이 강하며 단열효과가 우수하다. 특히 실리카, 산화알루미늄 등을 주성분으로 하여 생물체에 필요한 산화철, 칼리, 칼슘, 망간 마그네슘 등의 미네랄이 포함되어 있으며 원적외선을 방출한다.

숯벽돌의 하층을 형성하는 원료를 반죽하는 단계(S2)에서는, 먼저 상기 단계(S1)에서 분쇄한 광물질 45~55중량% 와 목분 45~55중량%를 교반기 넣고 잘 섞이 도록 교반하여 혼합된 혼합분말을 형성한다. 그리고 상기와 같이 얻어진 혼합분말 75~80중량%와 물 20~25중량%를 토련기에 토련기에 넣어 반죽하여 하부벽돌체 반죽물을 얻는다.

여기서 목분은 일반적인 톱밥의 형태로 되는 것으로 상기 광물질과 혼합되는데, 이 목분은 하기에서 설명하는 바와 같이 소성과정을 거치면서 탄화되어 숯이 되므로 이 과정을 통해 경량화가 이루어져 벽돌의 중량이 감소하게 되고 숯의 효과로써 원적외선을 발생으로 혈액 순환촉진, 전자기에 의한 전자파를 산란, 음이온 발생으로 정균작용 및 탈취효과 등을 갖게 된다.

상기 하부벽돌체 반죽물을 성형틀 하층에 적층하는 단계(S3)에서는 성형틀을 원하는 숯벽돌의 크기로 형성하여 사용할 수 있다. 예를 들어 성형틀의 가로, 세로, 높이를 각각 210mm, 60mm, 90mm으로 형성하게 될 경우에 상부벽돌체 반죽물이 적층되는 공정을 고려하여 성형틀에서 하부벽돌체 반죽물이 80mm 높이까지 채워지고, 나머지 10mm는 황토로 되는 상부벽돌체(20) 반죽물로 채워질 수 있게 한다.

상기 하부벽돌체(10)의 상부면에 연속된 결합홈(30)을 형성하는 단계(S4)에서는 단면이 연속된 브이(V)자 형으로 된 판을 하부벽돌체(10) 반죽물의 상부면에 눌러서 연속된 결합홈(30)을 형성시킨다.

본 발명에 의하여 제조되는 숯벽돌은 광물질과 목분의 혼합물로 되는 하부벽돌체(10)와 황토로 되는 상부벽돌체(20)의 성분과 밀도가 달라 상층과 하층의 층간 결합력이 약해질 수 있는데, 상기와 같이 결합홈(30)을 형성함으로써 하부벽돌체(10)와 상부벽돌체(20)가 닿는 표면적을 넓게 하면서, 서로 엇갈리는 방향으로 저향력이 발생토록 하여 층간 결합력을 강화하는 역할을 하게 된다.

여기서 하부벽돌체(10)와 상부벽돌체(20)가 접촉하는 단면적을 더욱 넓게 하기 위해서 계란판과 같이 연속된 돌출형태를 갖는 판을 이용하여 압착하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.

황토를 분쇄하는 단계(S5)에서는 황토를 공지의 분쇄기를 이용하여 200~300메쉬로 미세하게 분쇄하는데, 본 발명에 의한 숯벽돌의 하부벽돌체(10)는 탄화된 목분에 의해 흑색을 띠게 되어 외장용으로 사용하기에는 미감상 좋지 못한 문제점이 있다. 따라서 외부에 노출되는 숯벽돌의 표면이 되는 부위에 단일 성분의 황토로 되는 상부벽돌체(20)를 적층하여 소성가공함으로써 표면의 황토로 인해 매우 부드러운 질감을 갖게 된다. 또한 200~300메쉬로 미세하게 분쇄함으로써 표면이 거칠지 않고 매끄럽게 성형된다.

황토분말과 물을 토련기에 넣고 반죽하는 단계(S6)에서는 황토 75~80중량%에 물 20~25중량%를 넣게 되는데, 이때 물을 상기 양보다 적게 넣게 되면 반죽이 되져 하부벽돌체(10)와 상부벽돌체(20)의 층간 결합력이 떨어지게 되고, 상기 양보다 많이 넣게 되면 반죽이 묽어져 건조하는 시간이 길어지게 된다.

이렇게 얻어진 상부벽돌체(20) 반죽물을 상기 결합홈(30)이 형성된 하부벽돌체(10) 반죽물 위에 적층시키고 압착하는 단계(S7)에서는 상기 토련기에서 반죽된 황토 반죽을 원하는 숯벽돌의 높이까지 적층시킨 후 압축기를 이용하여 반죽의 밀도가 치밀해 지도록 압착한다.

이후 건조하는 단계(S8)에서는 상기 성형틀에 채워진 복층구조로 된 벽돌 성 형물을 상온의 그늘진 곳에서 48~50시간 동안 건조하거나 50~70℃의 건조로에서 8~10시간 동안 건조시킨다.

그리고 소성로에서 소성하는 단계(S9)에서는 건조된 벽돌 성형물을 산소가 공급되지 않는 상태의 소성로에 넣고 300~500℃의 온도에서 3~4시간 동안 소성시킨다. 이때 소성과정에서 산소가 공급되지 않는 상태에서 소성가공을 하게 되면 숯벽돌 하층의 황토에 포함된 목분성분에서 탄화가 일어난다.

소성로의 열원은 산소가 공급되는 정도에 따라서 환원염, 중성염, 산화염으로 나뉘는데, 본 발명에 적용되는 열원은 소성로 내부에 산소의 공급을 차단한 상태의 환원염에서 소성가공하는 것으로써 소성 초기에는 소성로 내의 온도가 서서히 상승함에 따라 환원염에 의하여 경화 및 탄화가 진행되는데, 이때 목분은 산화됨이 없이 분해됨으로써 축중합에 의하여 지방족 및 방향족화 되어 축합 벤젠고리를 가지고 평면상의 분자를 형성함으로써 연한 흑색의 탄화물로 된다.

이후 축합분자 상태로 되어 있는 성형물은 고열에 의하여 완전히 경화 및 탄화되면서 무정형 탄소로부터 축합분자가 수소 및 탄화수소 기체를 방출하여 육각 고리의 망평면 집합체 구조를 갖는 흑연이 되어 검은 색상을 띄게 된다.

소성로의 온도는 300~500℃ 범위로 한정하는데, 이는 소성온도를 500℃ 이상으로 소성하게 되면 황토성분 내에서 재결정화가 일어나 압축강도는 커지게 되나, 자연상태의 광물이 갖는 고유의 기공성이 상실되므로 황토가 갖는 장점이 없어지게 된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 의도하는 기술적 범위 내에서 다양하게 변경 실시될 수 있으며, 이러한 변경 실시가 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것임은 자명하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다.

이러한 실시예는 하부벽돌체(10a, 10b)에 형성되는 파형으로 되는 결합홈(30a)과 사다리꼴 형상의 결합홈(30b)이 각각 형성되는 것으로서, 상기 실시예에서 하부벽돌체(10)에 형성되는 결합홈(30)이 다양한 형상으로 형성될 수 있음을 예시하고 있다.

또한 도 6에서 참조되는 바와 같이 하부벽돌체(10c)에서 결합홈(30c)이 교차되게 형성하여 하부벽돌체와 상부벽돌체가 사방의 측면에 작용하는 하중에 대하여 보다 견고한 결속력을 나타내게 할 수도 있다.

또한 본 발명에 의해 숯벽돌을 제조하는 것과 같은 방법으로 숯타일으로 제조할 수도 있다. 이는 원하는 형상·크기의 타일을 제조할 수 있는 성형틀을 준비하여 앞서 설명한 실시예와 같은 방법으로 제조함으로써 숯타일이 완성될 수 있다.

본 발명에 의해 완성된 숯벽돌은 자연 상태의 황토가 갖는 장점을 그대로 보유하게 되어 환경 친화적이고 인체에 유용한 원적외선을 방출하며 습도조절 기능을 갖게 된다. 또한, 원료에 포함되는 목분 성분이 소성과정을 거치면서 탄화되어 숯이되므로 음이온 발생으로 인한 정균작용 및 탈취효과 등을 얻을 수 있고, 외부의 표면은 황토로 되어 외관이 미려한 숯벽돌을 제공할 수 있다.

Claims

점토, 고령토, 황토 중에서 선택되는 어느 하나의 광물질을 공지의 분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 분쇄된 광물질을 목분과 혼합하여 얻은 혼합분말에 물 넣고 반죽하여 하부벽돌체 반죽물을 원하는 형상과 크기로 제작된 성형틀에 넣어서 일정 높이까지 적층시켜 하부벽돌체를 형성하며, 하부벽돌체의 상부에는 분쇄된 황토분말과 물을 반죽하여 얻은 상부벽돌체 반죽물을 성형틀에 형성된 하부벽돌체의 상부에 적정한 높이로 적층시킨 후 압축기로 압착하여 황토로 되는 상부벽돌체를 형성함으로써 의도하는 벽돌 성형물을 얻은 후 상온 또는 건조로에서 건조시킨 다음 산소가 공급되지 않는 상태의 소성로에서 소성하여 이루어진 숯벽돌을 제조함에 있어서,

상기 하부벽돌체 반죽물은 상기 분쇄된 광물질 45 ~ 55중량% 및 목분 45 ~ 55중량%를 교반기에 넣고 혼합한 혼합물말 75 ~ 80중량%와 물 20 ~ 25중량%를 토련기에 넣고 반죽하여 이루어지고,

상기 성형틀에 적층된 하부벽돌체 반죽물은 상부면에 상부벽돌체를 형성하기 위하여 연속된 홈이 형성되어 있는 판을 하부벽돌체 반죽물의 상부면에 눌러서 연속된 결합홈을 형성하며,

상기 상부벽돌체 반죽물은 하부벽돌체의 결합홈 상부에 상부벽돌체를 형성하기 위하여 황토를 공지의 분쇄기를 이용하여 200~300메쉬로 미세하게 분쇄하여 얻은 황토분말 75~80중량%와 물 20~25중량%를 토련기에 넣어서 반죽하여 얻고,

상기 건조된 벽돌 성형물은 상기 소성로에 넣고 300~500℃의 온도로 소성하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 숯벽돌의 제조방법.
제 1항의 제조방법에 의해 제조된 숯벽돌.