KR100834165B1 - 황토벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

황토벽돌 및 그 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 황토벽돌 및 그 제조방법은: 황토의 수분함량이 10 ~ 15% 이내로 되도록 건조시키는 제1단계와, 상기 건조된 황토를 분쇄하는 제2단계와, 상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 물 및 천연수지를 투입하여 황토혼합물을 수득하는 제3단계와, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형하는 제4단계 및 상기 제4단계를 거쳐 생성된 황토벽돌을 건조시키는 제5단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

황토, 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지, 갬부지

Description

황토벽돌 및 그 제조방법{Yellow earth brick and manufacture method thereof}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 황토벽돌의 제조방법을 도식화한 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

S10 : 황토건조 S20 : 황토분쇄

S30 : 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 물, 천연수지 혼합

S40 : 성 형 S50 : 건 조

본 발명은 황토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 황토에 알카리성보강제와 산성첨가제 및 천연수지를 혼합하여 강도 및 내구성이 향상된 황토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 황토는 가옥의 벽이나, 바닥, 부엌의 아궁이 등을 만드는 건축재료로 널리 사용되었다. 그밖에도, 적벽돌, 토기 및 기와의 요업원료를 비롯하여, 형질 개량을 위한 논의 객토용이나, 양어장 바닥, 외양간 바닥 깔개 등으로 사용되어 왔다.

또한, 황토의 효능으로는 원적외선 방출 효과를 들 수 있다. 황토는 유익한 원적외선을 복사하여 인체에 흡수되므로 신진대사 작용이 원활하며 혈액순환이 활발해지므로, 인체의 노화방지 및 신진대사의 촉진, 만성피로 등을 해소할 수 있는 효과가 있다. 특히, 황토에서 자란 인삼, 은행잎은 그 품질이 상당히 우수하며, 김치, 된장, 간장, 등을 황토 표층밑에서 발효시키면, 발효작용이 활발해져 품질이 향상된다.

이러한 많은 이점을 지니고 있음에도 불구하고 아직까지 황토를 상업적으로 대량생산하여 건축자재로서 활용할 수 있는 적합한 기술이 개발되어 있지 않아 용도가 매우 제한적이다. 그러므로, 현재 건축자재로 많이 사용하여 제조된 벽돌은 대부분 콘크리트를 주원료로 하여 만들고 있는 실정이다.

그러나, 콘크리트는 결합강도 측면에서는 우수하나, 인체에 유해하며 단열효과가 낮기 때문에 열손실이 크며, 내구 연한이 되어서 폐기처분되거나 유실되어 자연에 버려지는 경우, 콘크리트의 독성에 의하여 자연환경에 악영향을 미치는 등의 친환경적이지 못한 문제점을 지닌다.

그리고, 황토만으로 벽돌을 포함한 구조물을 만들 경우 강도 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 콘크리트를 이용한 벽돌을 사용함으로 인하여 발생되는 환경오염을 방지할 수 있는 황토벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 황토를 이용하여 벽돌을 만들 경우, 황토의 분자간 결합력이 저하됨으로 인하여 강도 및 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 황토벽돌 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 황토벽돌의 제조방법은: 황토의 수분함량이 10 ~ 15% 이내로 되도록 건조시키는 제1단계와, 상기 건조된 황토를 분쇄하는 제2단계와, 상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 물 및 천연수지를 투입하여 황토혼합물을 수득하는 제3단계와, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형하는 제4단계 및 상기 제4단계를 거쳐 생성된 황토벽돌을 건조시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 황토를 분쇄하는 제2단계에서 상기 황토는 0.5 내지 4mm의 입자로 분쇄된다.

또는, 상기 황토를 분쇄하는 제2단계에서, 상기 황토는 황토 100중량부에 대하여, 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 분쇄된 황토 25 ~ 35중량부, 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 분쇄된 황토 45 ~ 55중량부, 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 조성비를 갖는 황토로 구성된다.

그리고, 상기 제3단계에서 상기 황토혼합물은, 황토 60-80중량부, 상기 알카리성보강제는 5~20중량부, 상기 산성첨가제는 2.5~8중량부, 상기 천연수지는 1~6중량부와 기타 잔량으로 물을 포함하게 된다.

그리고, 상기 알카리성보강제는 석회석, 석고 또는 백시멘트 중에서 적어도 한가지 이상 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 산성첨가제는 썰폰산이나 구연산을 적어도 한가지 이상 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 천연수지는 갬부지와 라텍스와 수용성 발삼수지 가운데 적어도 한가지 이상을 사용하게 된다.

그리고, 상기 제5단계에서 상기 황토벽돌은 12도 내지 18도의 자연상태에서 20일 내지 40일 동안 건조하게 된다.

그리고, 상기 제5단계에서 상기 황토벽돌은 상기 자연상태에서의 건조 전에 15도 내지 25도의 온도로 20 내지 28 시간 동안 건조장치에서 건조된다.

상기에서 제시된 황토벽돌의 제조방법에 의하여 본 발명에 따른 황토벽돌의 제조가 이루어진다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 황토벽돌 및 그 제조방법을 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그 러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 황토벽돌의 제조방법을 도식화한 순서도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 황토벽돌의 제조방법은 황토의 수분함량이 10 ~ 15% 이내로 되도록 건조시키는 제1단계(S10)를 갖게 된다.

상기 황토를 건조함은 상기 황토가 정확한 조성비로 다른 혼합물과 혼합되도록 하기 위함이다.

상기 황토의 수분함량이 15% 이상이면 황토가 찰지게 되어 다른 물질과 혼합이 잘 이루어지지 않게 된다.

그리고, 상기 황토의 수분함량이 10% 이하가 되면 황토가 날려서 분진이 발생된다.

따라서, 상기 황토의 수분함량은 10 내지 15%가 되도록 건조됨이 바람직하다.

그리고, 상기 건조된 황토를 분쇄하는 제2단계(S20)를 갖게 된다.

상기 황토는 0.5 내지 4mm의 입자로 균일하게 분쇄되어 다른 물질과 혼합됨이 용이하게 되며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1mm의 입자로 황토가 분쇄됨이 바람직하다.

상기와 같이 황토가 균일하게 분쇄됨으로 인하여, 분쇄된 황토가 다른 물질과 혼합이 더욱 균일하게 이루어지게 된다.

상기 황토의 입자가 0.5mm 이하가 될 경우에는 너무 입자가 작아 분진이 발생될 가능성이 높아지며, 상기 황토의 입자가 4mm 이상이 되면 다른 혼합물과의 균일 혼합이 잘 이루어지지 않게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 상기 황토를 분쇄하는 제2단계는, 상기 황토는 황토 100중량부에 대하여, 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 분쇄된 황토 25 ~ 35중량부, 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 분쇄된 황토 45 ~ 55중량부, 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 조성비를 갖는 황토로 구성된다.

즉, 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 황토를 분쇄한 것과, 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 황토를 분쇄한 것과, 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 황토를 분쇄한 것을 상기 중량비로 섞어 황토를 구성하게 되는 것이 바람직하지만, 큰 입자의 황토 사이에 작은 입자의 황토가 들어가게 하는 기술사상 안에서 황토 입자의 크기 및 중량비는 다양하게 변화될 수 있다.

상기 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 분쇄된 황토는 비교적 큰 입자인 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 분쇄된 황토와 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 분쇄된 황토의 입자 사이의 공간으로 들어가게 됨으로 황토는 보다 조밀한 조직을 갖게 되어 내구성 및 강도가 증대하게 된다.

상기와 같은 황토의 분쇄 방법은 상기에 제시된 방법 외에도 다른 혼합물과의 혼합이 용이하게 되면서도 조직을 치밀하게 하는 기술사상 안에서 다양한 방법이 적용될 수 있을 것이다.

상기 제2단계를 거치며 분쇄된 황토에 알카리성보강제와 산성첨가제와 물 및 천연수지를 투입하여 황토혼합물을 수득하는 제3단계(S30)를 갖게 된다.

바람직하게, 상기 황토혼합물은, 황토 60-80중량부, 상기 알카리성보강제는 5~20중량부, 상기 산성첨가제는 2.5~8중량부, 상기 천연수지는 1~6중량부를 포함하며, 상기 황토와 알카리성보강제와 산성첨가제와 천연수지를 제외한 나머지는 물로 하여 황토혼합물을 만들게 된다.

상기 황토혼합물에 물이 혼합되는 비율은 황토벽돌을 성형하기 용이한 점도 및 강도를 갖기 위한 기술사상 안에서 증감될 수 있다.

상기 알카리성보강제는 석회석, 석고 또는 백시멘트 중에서 적어도 한가지 이상 포함하여 구성되며, 이 외에도 알카리 성분을 갖는 물질은 본 발명 일 실시예에 의한 알카리성첨가제로 사용되어 황토벽돌의 강성을 보강하게 된다.

바람직하게, 석회석과 석고는 2 대 1의 비율로 섞어서 알카리성보강제를 구성하게 되는 것이 가장 바람직하지만, 이에 한정하는 것은 아니며 황토벽돌의 강성을 보강하면서 산성첨가제와 반응하여 황토벽돌의 조직을 더욱 치밀하게 만드는 기술 사상안에서 다른 비율의 혼합 또는 다른 대체 물질의 사용 등 다양한 변화가 가능할 것이다.

상기 백시멘트는 백색포틀랜드 시멘트로도 불리우며, 조기강도와 내구성이 우수하며 백색도 발현으로 착색력이 우수하다.

그리고, 상기 산성첨가제는 썰폰산이나 구연산을 적어도 한가지 이상 포함하여 구성되며, 이 외에도 산 성분을 갖는 물질은 본 발명 일 실시예에 의한 산성첨가제로 사용될 수 있다.

상기 알카리성보강제에 상기 산성첨가제가 추가되어 반응됨으로 인해 염과 물이 발생된다.

상기 알카리성보강제와 상기 산성첨가제는 상기 황토와 균일 혼합을 하게 되며, 이로 인하여 상기 알카리성보강제와 상기 산성첨가제의 중화반응에 의하여 물이 발생되면서 알칼리성보강제의 알카리이온인 양이온과 산성첨가제의 산성이온인 음이온이 서로 결합된다. 이로 인해, 황토의 분자와 함께 더욱 견고하게 결합되어 점성이 증대되므로 내구성을 더욱 향상시키게 된다.

한편, 상기 중화반응시 발생되는 물은, 상기 황토의 내부에 균일하게 퍼지게 되므로 조직을 찰지게 하여 강성을 증대하는 부가적인 역할을 한다. 즉, 황토혼합물의 외부에서 공급되는 물이 황토, 알카리성보강제 및 산성첨가제의 내부로 충분하게 공급되지 못하는 부분에까지 중화반응시 발생되는 물이 공급되어지게 되므로 조직을 더욱 조밀하게 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 알카리성보강제를 구성하는 석회석과 석고는 시멘트의 재료로 사용되기도 하며, 이와 같은 알카리성보강제는 상기 황토와 혼합되어 황토벽돌의 강성을 더욱 증대시키게 된다.

한편, 상기 황토혼합물을 수득함에 있어, 알카리성보강제와 산성첨가제를 사용하지 않으면 황토벽돌의 강성 및 내구성이 현저히 저하됨으로, 본 발명 일 실시예에 의한 황토벽돌은 알카리성보강제와 산성첨가제의 사용이 가장 바람직하다.

상기 천연수지는 색상 및 용도에 따라 고무나무에서 추출한 수액인 라텍스(Latex), 갬부지(Gamboge), 발삼이라는 식물에서 추출한 수용성 발삼 수 지(balsam resin) 등을 선택하여 사용할 수 있으며, 황토 분자간의 결합력을 증대시키는 힘이 강한 갬부지를 본 발명 일 실시예에 의한 천연수지로 사용하게 되나, 필요에 따라 다른 라텍스나 발삼수지를 본 발명 일 실시예에 의한 천연수지로 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 천연수지는 상기 황토혼합물의 경도를 높이면서 경화를 촉진시키는 경화제의 역할을 하게 된다.

상기 제3단계를 거친 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형하는 제4단계(S40)를 갖게 된다.

상기 황토혼합물을 성형하기 위한 금형에 진동과 압력을 가하여 성형을 하게 되며, 바람직하게, 2000~4000VPM의 진동과 200㎏/㎠ 의 압력을 가하여 성형을 하게 된다.

상기 금형은 황토벽돌을 성형하기 위한 형상을 갖게 되나, 필요에 따라 다양한 형상의 황토 생산물을 성형하기 위하여 금형 형상의 변형이 가능함은 물론이다.

그리고, 상기 금형에 진동과 압력을 가하여 소정 형상의 황토벽돌을 형성하기 위한 기술사상 안에서 진동과 압력 값은 변할 수 있다.

상기 제4단계를 거쳐 생성된 황토벽돌을 건조시키는 제5단계(S50)를 갖게 된다.

상기 황토벽돌을 건조함에 있어서 12도 내지 18도의 자연상태 온도에서 20일 내지 40일 동안 건조하며 양생하게 되며, 바람직하게는 15도에서 28일 정도 건조하게 되나, 상기 온도와 일수에 한정하는 것은 아니며 다양한 실시예에 의하여 온도 와 일수의 수치가 변경될 수 있음은 물론이다.

상기 황토벽돌은 상기 자연상태에서의 건조 전에 20 내지 28 시간 동안 건조장치에서 15~25도로 건조되며, 바람직하게는 20도의 온도로 건조가 이루어진다.

상기 건조장치 내의 온도는 자연상태의 온도보다 좀 더 높은 온도를 갖게 되며, 바람직하게는 19도 내지 23 도의 온도 범위를 갖게 되나, 상기 온도 수치에 한정하는 것은 아니며 실시예에 따라 다양한 수치 변화가 가능함은 물론이다.

본 발명 일 실시예에 의한 황토벽돌은 상기 황토벽돌의 제조방법으로 제조가 이루어진다.

이렇게 제조된 황토벽돌은 건축용 자재로 사용되기 충분한 내구성을 갖게 되며, 이를 한국화학 시험연구원에서 실험한 실험값을 바탕으로 설명하기로 한다.

실 험 예

시험시료는 황토와 물과 알카리성보강제(석회,석고)를 혼합하여 황토벽돌로 성형한 것을 시료1이라 하고, 황토에 물과 산성첨가제(썰폰산,구연산)를 혼합하여 황토벽돌로 성형한 것을 시료2라 하며, 황토에 물과 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합하여 황토벽돌로 성형한 것을 시료3이라 하며, 황토에 물과 천연수지와 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합하여 황토벽돌로 성형한 것을 시료4라 한다.

상기 시료1 내지 시료4는 길이를 210mm 너비를 110mm 두께를 80mm로 규격을 통일시켜 시험을 하게 되며, 각각의 시료는 10개를 제작하여 시험을 하게 되며, 그 평균치를 다음의 표1에 시험값으로 나타내었다.

시험항목		시료1	시료2	시료3	시료4
굽힘파괴하중 (N)	건조시	350	270	480	530
	습윤시	210	162	289	319
압축강도(N/㎠)		2048	1579	2808	3101

* 상기 굽힘파괴하중과 압축강도는 ±2~3% 오차범위를 갖는다.

상기한 바와 같이, 황토에 물과 산성첨가제를 혼합한 시료2가 굽힘파괴하중값과 압축강도 값이 제일 적었으며, 강도 보강을 위하여 알카리성보강제를 혼합한 시료1은 상기 시료2 보다 굽힘파괴하중 값과 압축강도 값이 높게 나오나, 황토에 물과 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합한 시료3 보다는 굽힘파괴하중 값과 압축강도 값이 적게 나옴을 알 수 있다.

상기 시료3이 상기 시료1 이나 시료2 보다 굽힘파괴하중과 압축강도 값이 높게 나옴은, 알카리성보강제와 산성첨가제의 반응에 의하여 황토의 분자간 연결고리 결합력이 증대함으로 황토벽돌의 강도 및 내구성이 향상되기 때문이다.

그리고, 황토에 물과 알카리성보강제와 산성첨가제 및 천연수지를 혼합한 시료4는 상기 시료3보다 굽힘파괴하중과 압축강도가 높게 측정됨을 알 수 있으며, 이는 알카리성보강제와 산성첨가제에 천연수지를 첨가함으로 황토 분자간의 연결고리 결합력을 더욱 더 증대시켜 황토벽돌의 경도를 높이면서 경화를 촉진시키게 된다.

상기한 바와 같이, 황토에 물과 천연수지와 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합하여 황토벽돌을 성형하는 것이 다른 조건 하에서 제조된 황토벽돌에 비하여 굽힘파괴하중과 압축강도가 높게 측정되어 향상된 내구성 및 강도를 갖게 됨을 알 수있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 황토벽돌 및 그 제조방법은 종래 발명과 달리 알카리성보강제와 산성첨가제와 천연수지에 의하여 황토의 분자간 결합력이 증대됨으로 인하여 황토벽돌의 강도 및 내구성이 상승될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 황토벽돌 및 그 제조방법은 콘크리트를 사용하지 않고 황토를 주재료로 하기 때문에 폐기 처리시에도 환경을 오염시키지 않기에 친환경적이기에 폐기물처리에 따른 비용을 절감할 수 있다.

Claims (10)

1. 황토의 수분함량이 10 ~ 15% 이내로 되도록 건조시키는 제1단계;

   상기 건조된 황토를 분쇄하는 제2단계;

   상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지 및 물을 투입하여 황토혼합물을 수득하는 제3단계;

   상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형하는 제4단계; 및

   상기 제4단계를 거쳐 생성된 황토벽돌을 건조시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 황토를 분쇄하는 제2단계에서 상기 황토는 0.5 내지 4mm의 입자로 분쇄됨을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 황토를 분쇄하는 제2단계에서, 상기 황토는 황토 100중량부에 대하여, 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 분쇄된 황토 25 ~ 35중량부, 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 분쇄된 황토 45 ~ 55중량부, 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 조 성비를 갖는 황토로 구성되는 것을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제3단계에서 상기 황토혼합물은, 황토 60-80중량부, 상기 알카리성보강제는 5~20중량부, 상기 산성첨가제는 2.5~8중량부, 상기 천연수지는 1~6중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 알카리성보강제는 석회석, 석고 또는 백시멘트 중에서 적어도 한가지 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 산성첨가제는 썰폰산이나 구연산을 적어도 한가지 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 천연수지는 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지와 라텍스와 수용성 발삼수지 가운데 적어도 한가지 이상을 사용하게 됨을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제5단계에서 상기 황토벽돌은 12도 내지 18도의 자연상태에서 20일 내지 40일 동안 건조하게 됨을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제5단계에서 상기 황토벽돌은 상기 자연상태에서의 건조 전에 15도 내지 25도의 온도로 20 내지 28 시간 동안 건조장치에서 건조하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 황토벽돌의 제조방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 황토벽돌.

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