KR100861732B1 - 황토를 이용한 건축자재 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황토를 이용한 건축자재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 황토를 이용하여 자연친화적인 합판을 제조함으로써 목재 대용으로 사용을 할 수 있도록 하는 방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 본 발명은 점토광물, 황토, 닥죽 및 물을 혼합한 것을 특징으로 한다.

황토, 합판, 석고, 닥나무

Description

황토를 이용한 건축자재 및 이의 제조방법{Loess board composition for construction materials and manufacturing method thereof}

본 발명은 황토를 이용한 건축자재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 황토를 이용하여 바닥재, 내장재 등의 자연친화적인 건축자재를 제조함으로써 목재 대용으로 사용을 할 수 있도록 하는 방법을 제공하고자 한다.

황토는 원적외선을 방사하며, 인체에 유익한 효소들을 함유하고 있는 것으로 알려져 있으며, 최근 웰빙에 대한 관심이 급증하기 시작하면서 황토를 이용한 건축자재들에 대한 수요가 급증하고 있는 실정이다.

그러나 종래 개발된 기술들은 황토를 시멘트에 대체하여 사용하고자 하였으나 시간이 지나고 나면 부스러기들이 떨어지거나 표면에 갈라짐이 발생하는 등 내구성 및 강도가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시멘트를 전혀 사용하지 않으며 인체에 유익한 황토를 이용하고, 강도와 내구성을 증가 시키기 위하여 닥나무로부터 수득된 닥죽을 이용한 황토 건축자재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 석고를 더 첨가하여 포졸란 반응을 유도함으로써 보다 우수한 강도를 발현하는 건축자재를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 보다 우수한 강도, 내구성 및 표면 갈라짐, 부스러기 등을 방지하기 위하여 성형물의 표면에 유약을 바른 후 소성을 하는 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 개시한다.

본 발명은 점토, 황토, 닥나무로부터 수득된 닥죽 및 물을 혼합한 조성물을 이용한 건축자재에 관한 것으로, 상기 조성물에 이수석고, 반수석고, 무수석고에서 선택되는 어느 하나 이상의 석고를 더 첨가하여 포졸란 반응을 유도함으로써 보다 강도가 우수한 황토 합판을 제조할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 조성물은 점토 10 ~ 30중량%, 황토 30 ~ 50중량%, 닥나무를 삶은 후 외피를 벗겨낸 후 고해를 한 백피 1 ~ 99 : 닥풀 1 ~ 99 중량비로 혼합한 닥죽 30 ~ 60중량%를 혼합하고, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 물 1 ~ 50 중량부를 혼합한 조성물을 이용하여 성형, 건조하여 제조한 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재에 관한 것이다.

이때 상기 혼합물 100중량부에 대하여 이수석고, 반수석고, 무수석고에서 선 택되는 어느 하나 이상의 석고를 1 ~ 50 중량부로 더 첨가하는 것이 바람직하다.

이하는 상기 조성물에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 상기 황토는 다량의 탄산칼슘을 함유하며 쉽게 부셔지지 않고 점력을 지니고 있으며, 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있다. 또한 황토는 주지된 바와 같이 석영, 장석, 운모, 탄산염광물인 각섬석, 인회석, 흑운모, 녹니석, 남정석, 녹렴석, 석류석, 휘석, 금홍석, 규선석, 십자석, 전기석, 지르콘 등과 같은 중광물들로 구성되어 있고, 화학적으로는 실리카, 철분, 알루미나, 마그네슘, 나트륨, 칼리, 석회를 포함하며, 황색, 자색, 적색, 회색, 미녹 등 다양한 색상을 지닌다. 또한 황토는 항습작용, 보온작용, 통풍작용이 있는 것으로 알려져 있으며, 약성으로 제독작용, 항균작용 및 지혈작용, 응고작용, 살균작용 등이 있는 것으로 입증되어 있다.

상기 황토는 채취한 후 순도가 높은 황토분말을 5 ~ 200 메쉬, 바람직하게는 50 ~ 100메쉬로 분리를 하여 사용하는 것이 바람직하며, 분쇄기를 이용하여 분쇄하여 사용하는 것도 가능하다. 그 함량은 30 ~ 50 중량%, 보다 바람직하게는 35 ~ 45 중량%, 보다 바람직하게는 37 ~ 42 중량%를 사용한다. 30 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하고, 50 중량%를 초과하는 경우 접착력이 저하되므로 바람직하지 않다.

본 발명에서 상기 점토는 카올리나이트, 디카이트, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 산성백토, 해록석 등으로 구성되며, 산출상태가 주로 점토인 규산염광물로 미세한 광물 입자로 된 토상 광물을 의미하는 것이다. 본 발명은 점토 즉, 진흙이 라면 어떠한 것이라도 사용이 가능하다. 상기 점토는 강도를 향상시키고, 내 충격성을 향상시키기 위하여 사용한다. 이때 함량은 10 ~ 30 중량%, 보다 바람직하게는 15 ~ 35 중량%, 더욱 바람직하게는 17 ~ 32 중량%를 사용한다. 10 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 35 중량%를 초과하는 경우 강도는 증가하나 내충격성이 저하된다.

본 발명에서 상기 닥나무로부터 수득된 닥죽은 점토광물과 황토의 강도 및 내구성을 보다 강하게 발현시키고, 조성물들 간의 접착력 향상 및 지지 역할을 하기 위하여 사용하는 것으로, 닥나무를 100℃ ~ 200℃에서 삶은 후 외피를 벗겨낸 백피를 분쇄하여 섬유질로 사용한다. 이때 닥풀뿌리를 찧어 물에 갠 닥풀을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때 혼합비율은 백피 1 ~ 99 : 닥풀 1 ~ 99 중량비로 혼합을 하며, 보다 바람직하게는 백피 10 ~ 90 : 닥풀 10 ~ 90 중량비, 더욱 바람직하게는 백피 40 ~ 60 : 닥풀 40 ~ 60 중량비로 혼합을 하여 사용한다.

상기 닥풀은 조성물에서 접착제와 같은 역할을 하게 된다. 이때 바람직하게는 상기 닥풀의 수분 함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 제조하는 것이 접착력이 우수하다.

상기 닥나무의 섬유질은 조성물들 간의 지지대 역할을 하여 내구성 및 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 이때 상기 닥나무의 섬유질은 길이가 0.1 ~ 20mm, 보다 바람직하게는 1 ~ 10mm 정도가 되도록 고해를 하는 것이 바람직하다. 섬유질의 길이가 너무 길거나 짧은 경우 보강재로서의 역할이 충분히 수행되지 못한다. 상기 닥죽의 함량은 30 ~ 60 중량%, 보다 바람직하게는 35 ~ 50 중량%, 더욱 바람직하게 는 37 ~ 42 중량%를 사용한다. 30중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 50 중량%를 초과하여 사용하는 경우 조성물의 점도 및 섬유재의 함량이 급증하여 오히려 표면 갈라짐을 유발할 수 있으므로 바람직하지 않다.

상기 닥나무 이외에도 천연 접착제로서 송진, 아교, 해조류접착제 및 기능성 접착제 등을 더 추가하여 사용할 수 있으며, 화학접착제도 사용할 수는 있지만 환경적으로 좋지 않은 단점이 있다.

본 발명에서 상기 황토, 점토광물 및 닥나무로부터 수득된 닥죽의 혼합물 100 중량부에 대하여 물을 1 ~ 50 중량부, 보다 바람직하게는 20 ~ 40 중량부를 첨가하여 조성물을 제조한다.

또한, 상기 황토, 점토광물 및 닥나무로부터 수득된 닥죽의 혼합물 100중량부에 대하여 이수석고, 반수석고, 무수석고에서 선택되는 어느 하나 이상의 석고를 1 ~ 50 중량부로 더 첨가하여 포졸란 반응을 유도하는 경우 보다 강도가 우수한 황토 합판을 제조할 수 있으며, 성형 후 수축 팽창율을 감소시킬 수 있다. 이때 바람직하게는 반수석고를 사용하며, 그 함량은 1 ~ 50 중량부, 보다 바람직하게는 5 ~ 30 중량부, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 중량부를 첨가한다. 1 중량부 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하고, 50 중량부를 초과하여 사용하는 경우 황토의 사용량이 상대적으로 줄어들게 되므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 황토를 이용한 건축자재는 성형틀의 모양에 따라 또는 조성물의 수분 함량에 따라 다양한 형태 및 강도를 갖도록 제조할 수 있으며, 바닥재, 내장재, 외장재, 마감재, 보드, 합판 등 다양한 용도에 적용이 가능하며, 난연성의 특성을 갖는다.

이하는 본 발명에 따른 황토를 이용한 건축자재를 제조하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 황토 합판을 제조하는 공정은

a) 닥나무를 100℃ ~ 200℃에서 삶은 후 외피를 벗겨낸 백피를 고해한 후 닥풀과 혼합하여 닥죽을 제조하는 단계;

b) 상기 a)에 점토, 황토 및 물을 첨가하고 혼합하여 조성물을 제조하는 단계;

c) 상기 조성물을 성형틀에서 압축, 성형하는 단계;

d) 상기 성형틀에서 탈형한 성형물을 1차 자연건조하는 단계;

e) 상기 자연건조 후 2차 가열건조 또는 소성하는 단계;

를 포함한다.

또한, 상기 b)단계에서 황토 합판용 조성물을 제조 시 이수석고, 반수석고, 무수석고에서 선택되는 어느 하나 이상의 석고를 더 첨가하여 포졸란 반응이 일어나도록 하여 보다 강도가 우수한 합판을 제조할 수 있다. 또한 석고를 첨가하는 경우 합판의 수축팽창율이 감소되므로 보다 바람직하다.

본 발명에서 상기 닥죽을 제조하는 과정은 소정의 크기로 자른 닥나무를 세척한 후, 찜틀에서 삶아 닥나무 껍질을 벗기고, 상기 껍질을 물에 담가 불린 후 외피를 벗겨내어 백피를 제조한다. 닥풀 뿌리를 찧어 물에 담그면 물이 끈끈한 점성 의 액체로 변하게 되는데, 이 액체를 닥풀이라고도 하며, 본 발명에서는 상기 닥풀 뿐만 아니라 상기 백피를 분쇄하여 보강재로 사용하게 된다. 이때 상기 닥나무 섬유질과 닥풀의 혼합량은 백피 1 ~ 99 : 닥풀 1 ~ 99 중량비로 혼합을 할 수 있다.

보다 구체적으로 닥나무를 이용하여 한지를 제조하는 방법과 같이 닥죽을 제조하여 사용하는 것도 가능하다. 이때 제조방법은 종래 한지 제조방법에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 보다 구체적으로는

닥나무를 소정 크기로 자르는 단계;

상기 소정 크기로 절단된 닥나무를 찜틀에서 100 내지 200℃의 수증기로 1 내지 8시간 동안 찌는 단계;

상기 수증기로 쪄진 닥나무 껍질을 벗기는 단계;

상기 껍질을 벗긴 닥나무를 건조시키는 단계;

상기 건조된 닥나무 껍질을 물을 이용하여 소정시간 동안 불리는 단계;

상기 물에 불린 닥나무 껍질의 외피를 벗겨내는 단계;

상기 외피가 벗겨진 닥나무 껍질을 건조시켜 백피를 제조하는 단계;

상기 백피를 다시 24 내지 48시간 동안 물에 담가서 백피를 불림과 동시에 백피속의 비섬유성 물질과 먼지를 포함한 불순물을 제거하는 단계;

상기 물에 불린 백피를 소정 크기로 절단하는 단계;

상기 절단된 백피를 잿물, 소다회, 가성소다, 황산소다에서 선택되는 어느 하나 이상을 이용하여 150 ~ 200℃의 온도로 소정시간 동안 가열하여 삶는 단계;

상기 가열된 용기를 냉각소로 보내어 용기 내부 온도가 실온 상태가 될 때까 지 자연 냉각시키는 단계;

상기 용기가 실온 상태로 냉각되면 용기 속의 백피를 물로 세정하여 원료의 섬유질, 당분, 회분, 기름기를 제거하는 단계;

상기 세정된 백피를 고해하는 단계;

상기 고해된 백피에 소정량의 물과 닥풀을 넣어 섞은 뒤 해리시켜 닥죽을 제조하는 단계;

에 의해 제조할 수 있다.

이때 상기 닥풀은 닥나무 뿌리를 찧어 물에 넣어 끈끈한 액체로 제조한 것을 사용하며 수분함량이 10 ~ 50 중량%가 되도록 제조하는 것이 접착력이 우수하다.

또한 본 발명에서 상기 e)단계에서 소성하는 경우 성형물의 표면에 유황용액 또는 도자기 유약을 도포하는 표면코팅단계가 더 추가된다. 이때 상기 유약은 백유, 청자유, 분청유, 투명유, 재유, 천목유, 결정유, 이라보유, 진사유에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 이때 상기 소성하는 단계에서 유약을 바른 후 50 ~ 80℃에서 1 ~ 3시간동안 양생을 한 후 소성을 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 e)단계에서 가열건조는 상온 ~ 200℃에서 실시하는 것이 바람직하며, 상기 e)단계에서 소성온도는 700 ~ 1200℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 소성을 하는 경우 표면갈라짐이나 부스러기가 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 강도가 보다 우수해진다.

이하는 본 발명에 따른 황토합판의 제조방법에 대하여 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명을 한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[제조예]

닥죽의 제조

채취한 닥나무 줄기 100 kg을 반응기에 넣고, 4 시간 동안 150 ℃ 의 수증기로 찐 다음 껍질을 벗기었다. 벗긴 껍질을 24 시간 동안 그늘에서 건조시켜 흑피로 만들었다. 건조시킨 흑피를, 물에 1 시간 담가 부드럽게 하였다. 부드러원진 흑피 에서 표피는 제거하고 안껍질을 수득한 다음 백피로 만들었다.

건조시킨 백피를 반응기에 물 200 ℓ, 백피 60 kg과 농도 40 % 인 수산화나트륨 수용액 5 ℓ와 함께 넣고서 4 시간 동안 삶았다.

삶아진 백피를 물에 깨끗하게 씻으며 육안으로 보이는 불순물을 제거한 다음, 물을 넣고 믹서기로 갈은 후 물기를 제거하였다.

닥풀 뿌리 1000g을 절구통에서 찧고, 이를 물 0.5ℓ에 개어 닥풀을 제조하였다.

상기 백피 분쇄물 300g에 닥풀을 200g 혼합하여 닥죽을 제조하였다.

[실시예 1]

조성물 1 제조

점토 20 g, 황토 30 g, 제조예에서 제조한 닥죽 50 g를 혼합하고, 상기 혼합물 100g에 대하여 물을 20 g을 혼합하여 조성물을 제조하였다.

[실시예 2]

조성물 2 제조

점토 20 g, 황토 30 g, 제조예에서 제조한 닥죽 50 g를 혼합하고, 상기 혼합물 100g에 대하여 반수석고를 10 g과 물을 20 g을 혼합하여 조성물을 제조하였다.

[실시예 3]

황토 보드 제조

상기 실시예 1에서 제조한 조성물을 가로 × 세로 × 높이가 50 × 50 × 5cm인 성형틀에 붓고, 20 MPa의 압력을 가한 후 10 분간 유지하여 성형을 하였다. 상기 성형물을 탈형 한 후 응달에서 12시간 동안 자연 건조하였다. 상기 자연건조 된 성형물을 다시 100 ℃로 가열하여 건조하였다.

이렇게 제조된 성형물의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

황토 보드 제조

상기 실시예 2에서 제조한 조성물을 가로 × 세로 × 높이가 50 × 50 × 5cm인 성형틀에 붓고, 20 MPa의 압력을 가한 후 10 분간 유지하여 성형을 하였다. 상기 성형물을 탈형 한 후 응달에서 12시간 동안 자연 건조하였다. 상기 자연건조 된 성형물을 다시 100 ℃로 가열하여 건조하였다.

이렇게 제조된 성형물의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 5]

황토 보드 제조

상기 실시예 1에서 제조한 조성물을 가로 × 세로 × 높이가 50 × 50 × 5cm인 성형틀에 붓고, 20 MPa의 압력을 가한 후 10 분간 유지하여 성형을 하였다. 상기 성형물을 탈형 한 후 응달에서 12시간 동안 자연 건조하였다. 상기 자연건조 된 성형물의 표면에 유약을 바른 후 가마에 넣어 1200 ℃에서 소성하였다.

이렇게 제조된 성형물의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 황토합판을 제조하는 경우 기계적 강도가 우수하고, 표면 갈라짐이 없는 것을 알 수 있었으며, 반수석고를 혼합하여 사용하는 경우 수축성이 보다 감소되는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 인체에 이로운 황토를 이용하고, 화학 첨가제가 전혀 사용되지 않 으므로 자연 친화적인 건축자재를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 내구성 및 강도가 우수하고, 내수축성이 우수하며, 난연성의 특징이 있다.

Claims (12)

1. 점토 10 ~ 30중량%, 황토 30 ~ 50중량%, 닥나무를 삶은 후 외피를 벗겨낸 후 고해를 한 백피 1 ~ 99 : 닥풀 1 ~ 99 중량비로 혼합한 닥죽 30 ~ 60중량%를 혼합하고, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 물 1 ~ 50 중량부, 이수석고, 반수석고, 무수석고에서 선택되는 어느 하나 이상의 석고 1 ~ 50 중량부를 혼합한 조성물을 이용하여 성형, 건조하여 제조한 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 닥풀은 닥풀 뿌리를 빻은 후 물에 개어 제조한 것으로 수분 함량이 10 ~ 50 중량%인 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 건축자재는 성형물을 건조한 후 유약을 바르고 소성하여 제조한 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재.
6. 제 1항, 제 4항 및 제 5항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 건축자재는 바닥재, 내장재, 외장재, 마감재, 보드, 합판에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재.
7. a) 닥나무를 100℃ ~ 200℃에서 삶은 후 외피를 벗겨낸 백피를 고해한 후 닥풀과 혼합하여 닥죽을 제조하는 단계;

   b) 상기 a)에 점토, 황토, 이수석고, 반수석고, 무수석고에서 선택되는 어느 하나 이상의 석고 및 물을 첨가하고 혼합하여 조성물을 제조하는 단계;

   c) 상기 조성물을 성형틀에서 압축, 성형하는 단계;

   d) 상기 성형틀에서 탈형한 성형물을 1차 자연건조하는 단계;

   e) 상기 자연건조 후 2차 가열건조 또는 소성하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재의 제조방법.
8. 삭제
9. 제 7항에 있어서,

   상기 e)단계에서 소성하는 경우 성형물의 표면에 유황용액 또는 도자기 유약을 도포하는 단계가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재의 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 유약은 백유, 청자유, 분청유, 투명유, 재유, 천목유, 결정유, 이라보유, 진사유에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재의 제조방법.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 e)단계에서 가열건조는 상온 ~ 200℃인 것을 특징으로 하는 황토를 용한 건축자재의 제조방법.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 e)단계에서 소성온도는 700 ~ 1200℃인 것을 특징으로 하는 황토를 이용한 건축자재의 제조방법.