KR101016359B1

KR101016359B1 - 석분오니가 함유된 광촉매 기능의 점토벽돌

Info

Publication number: KR101016359B1
Application number: KR1020100079729A
Authority: KR
Inventors: 김중호; 손민근
Original assignee: 주식회사 영풍세라믹
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2011-02-21

Abstract

본 발명은 광촉매 기능을 발휘해서 건축 및 보도용으로 활용되는 석분오니가 구성된 광촉매 기능의 점토벽돌에 관한 것으로, 고령토 25∼55중량%, 점토 10∼30중량%, 산화티탄(TiO₂) 0.5∼10중량%, 석분오니 10~45중량% 및 수분 15∼17중량%을 혼합해 성형한 후, 80∼200℃에서 36∼48시간 건조해서 1,100∼1,200℃의 온도로 24∼36시간 소성결합돼 이루어진 본체; 및 산화티탄(TiO₂) 졸(sol) 용액을 상기 본체의 전면에 도포한 후 이를 건조해 형성시킨 코팅층;을 포함하는 것이다.

Description

석분오니가 함유된 광촉매 기능의 점토벽돌{Photocatalystable Clay block having the crushed rock`s slime}

본 발명은 광촉매 기능을 발휘해서 건축 및 보도용으로 활용되는 석분오니가 함유된 광촉매 기능의 점토벽돌에 관한 것이다.

종래 소성벽돌은 일반적으로 점토 및 모래를 배합하여 분쇄, 성형, 건조 후 소성시켜 건축자재로 생산되며, 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 점토 60∼90 중량%와 모래 40∼10 중량%를 혼합하여 이를 분쇄하고, 진공사출성형기로 성형하여 성형물을 약 100∼200 ℃에서 60∼80 시간 건조 후, 1,100∼1,200 ℃ 온도에서 소성하여 냉각하는 방법으로 적색계열의 색상과 표면에 유약을 바른 단순한 벽돌로 최종 생산된다. 이렇게 생산된 대부분의 벽돌은 외장재로 용도로 한정되어 왔다.

그러나, 종래 건축 및 보도용의 벽돌은 ‘건축자재’라는 단순 기능만으로 사용되어 왔고, 오랜 시간이 경과 함에 따라 공해로 인해 많은 먼지성분 등이 함유된 우수를 비롯하여 각종 오염물질 등에 의해 더러워지거나 오염될 수 있었으며, 이러한 오염을 최소화하기 위해 정기적으로 화학적 처리 등을 실시하여 그 청결상태를 유지해야 하므로, 벽돌에 대한 보수 및 유지관리비용이 계속해서 발생하게 되는 문제가 있었다. 또한, 벽돌은 단순한 골재의 조합을 재질로 하므로, 자체적인 공기정화기능이 전무(全無)하므로, 벽돌만으로 축조된 건축물 또는 구조물의 주변에서는 냄새가 제거되거나 대기오염물질인 NOx 등이 분해되는 것을 전혀 기대할 수 없었다.

이에 본 발명자는 종래의 일반 건축용 벽돌이 갖고 있는 문제점을 해결함과 동시에 환경 친화적이면서 경제성을 증대시킬 수 있는 건축 및 보도용 점토벽돌을 개발하게 되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 창작된 것으로, 태양광 조사에 따른 산화티탄 광촉매의 유기물 분해작용을 이용하여 점토벽돌에 부착되는 더러움이나 오염물질을 분해시키고 대기오염물질인 NOx, SOx 등을 분해시켜 각종 먼지나 대기오염물질이 침착되지 않아 외관이 깨끗하고 유지관리비용을 절감할 수 있는 광촉매 기능의 점토벽돌의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

고령토 25∼55중량%, 점토 10∼30중량%, 산화티탄(TiO₂) 0.5∼10중량%, 석분오니 10~45중량% 및 수분 15∼17중량%을 혼합해 성형한 후, 80∼200℃에서 36∼48시간 건조해서 1,100∼1,200℃의 온도로 24∼36시간 소성결합돼 이루어진 본체; 및

산화티탄(TiO₂) 졸(sol) 용액을 상기 본체의 전면에 도포한 후 이를 건조해 형성시킨 코팅층;을 포함하는 광촉매 기능의 점토벽돌이다.

상기의 본 발명은, 광촉매 기능을 발휘하는 점토벽돌은 태양광 조사에 따른 산화티탄 광촉매의 유기물 분해작용을 이용하여 점토벽돌에 부착되는 더러움이나 오염물질을 분해시키고 대기오염물질인 NOx, SOx 등을 분해시켜 각종 먼지나 대기오염물질이 침착되지 않아 외관이 깨끗하고 유지관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 점토벽돌의 모습을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 점토벽돌의 모습을 분해 도시한 사시도이고,
도 3은 점토벽돌의 다양한 실시모습을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 점토벽돌의 축조모습을 분해 도시한 사시도이고,
도 5는 축조된 점토벽돌의 모습을 도시한 평면도이고,
도 6은 점토벽돌의 축조모습을 도시한 개략적으로 도시한 정면도이다.

촉매란 어떤 화학반응에서 자신은 변하지 않고 반응속도를 변화시키거나 또는 반응을 개시시키는 등의 역할을 수행하는 것이며, 광촉매란 촉매의 한 종류로서 촉매작용이 빛에너지를 받아 일어나는 것을 말한다. 이러한 광촉매로 대표적인 것은 산화아연(ZnO), 황화카드늄(CdS), 산화티탄(TiO₂)등이 있다. 이중에서 산화티탄(TiO₂)이 가장 활성이 좋다고 알려져 있으며, 산화아연(ZnO)과 황화카드늄(CdS)은 자신이 빛을 흡수함으로써 촉매 자신이 빛에 분해되어 유해한 아연(Zn), 카드늄(Cd)이온을 발생시키는 단점이 있는 반면, 산화티탄(TiO₂)은 자신이 빛을 받아도 변하지 않아 반영구적으로 사용이 가능하며, 염소(Cl₂)나 오존(O₃)보다 높은 산화력을 갖고 있어서 강력한 살균기능과, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해시켜서 유기물에 의한 오염을 방지하는 기능을 갖추고 있다.

또한 산화티탄(TiO₂) 광촉매는 표면에 물분자가 흡착하여 침수성이 강한 표면을 형성하게 되므로, 표면에 물이 떨어져도 방울로 맺혀있는 것이 아니라 물 위에 물이 떨어지듯이 흩어져버리는 친수성을 나타내면서 산화티탄(TiO₂) 광촉매를 코팅한 표면에는 김이 서리지 않는다.

이와 같이 산화티탄(TiO₂) 광촉매는 다른 어느 광촉매보다 뛰어난 특성이 있고, 백색도와 착색력이 뛰어난 고품질 물질로 페인트, 잉크, 플라스틱, 제지, 고무와 섬유의 광택도 조절과 화학섬유 및 합성섬유 내구성 향상을 위해 그리고 화장품에서 자외선 차단제 등 광촉매 물질로는 가장 널리 사용되고 있다.

본 발명을 재료들의 배합비율 및 제조공정을 중심으로 상세히 설명한다.

[제조공정1]

중량%로 고령토 25∼55%와 점토 10∼30%를 혼합 분쇄하고, 흑연 0.5∼4% 및 석분오니 10~45%를 첨가 혼합한 후 상기 혼합물의 수분함량을 15∼17%로 하여 진공사출성형기로 성형하고, 상기 성형물을 80∼200℃에서 36∼48시간 건조 후 1,100∼1,200℃의 온도에서 24∼36시간 소성결합시키며, 준비한 산화티탄(TiO₂) 졸(sol) 용액에 광촉매 기능을 발휘시키기 위한 부분을 1∼5회 반복하여 담가, 도 1(본 발명에 따른 점토벽돌의 모습을 도시한 사시도)과 같은 코팅층을 형성시키거나 스프레이 장치를 사용하여 두께 1∼3㎛로 도포한 후 상온∼200℃로 건조하거나 또는 200∼400℃ 전후에서 가열한다.

[제조공정2]

중량%로 고령토 25∼55%와 점토 10∼30%를 혼합 분쇄하고, 흑연 0.5∼4% 및 석분오니 10~45%를 첨가 혼합한 후 상기 혼합물의 수분함량을 15∼17%로 하여 진공사출성형기로 성형하고, 유약을 처리한 후 상기 성형물을 80∼200℃에서 36∼48시간 건조 후 1,100∼1,250℃의 온도에서 24∼36시간 소성결합시키며, 준비한 산화티탄(TiO₂) 졸(sol) 용액에 광촉매 기능을 발휘시키기 위한 부분을 1∼5회 반복하여 담가, 도 1(본 발명에 따른 점토벽돌의 모습을 도시한 사시도)과 같은 코팅층을 형성시키거나 스프레이 장치를 사용하여 두께 1∼3㎛로 도포한 후 상온∼200℃로 건조하거나 또는 200∼400℃에서 열처리한다.

[제조공정3]

중량%로 고령토 25∼55%와 점토 10∼30%를 혼합 분쇄하고, 흑연 0.5∼4% 및 석분오니 10~45%를 첨가 혼합한 후 상기 혼합물의 수분함량을 15∼17%로 하여 진공사출성형기로 성형한다. 또한 모래 등의 무기물을 준비된 산화티탄(TiO₂) 졸(sol) 용액에 1∼5회 반복하여 담가 상기 모래(무기물) 자체에 코팅층을 형성시키거나, 또는 스프레이 장치를 사용하여 두께 1∼3㎛로 모래(무기물)를 도포시킨 후 이 모래(무기물)를 상기 성형물에 밀착시킨다. 밀착의 방법은 상기 성형물의 건조를 위해 적재할 때 성형물과 성형물 사이에 모래(무기물)를 넣어 성형물 외면에 밀착되도록 한다. 이렇게 모래(무기물)가 밀착된 상기 성형물을 80∼200℃에서 36∼48시간 건조 후 1,100∼1,200℃의 온도에서 24∼36시간 소성결합시킨다.

[제조공정4]

중량%로 고령토 25∼55%와 점토 10∼30%를 혼합 분쇄하여 산화티탄(TiO₂) 0.5∼10% 및 석분오니 10~45%를 첨가 혼합한 후 상기 혼합물의 수분함량을 15∼17%로 하여 진공사출성형기로 성형하고, 상기 성형물을 80∼200℃에서 36∼48시간 건조 후 1,100∼1,200℃의 온도에서 24∼36시간 소성결합시킨다.

[제조공정5]

전술한 [제조공정1]에서, 중량%로 고령토 25∼55%와 점토 0∼20%를 혼합 분쇄하여 흑연 0.5∼4% 및 석분오니 10~45%를 첨가 혼합한 후 상기 혼합물의 수분함량을 15∼17%로 하여 진공사출성형기로 성형하고, 상기 성형물을 80∼200℃에서 36∼48시간 건조 후 1,100∼1,200℃의 온도에서 24∼36시간 소성결합시키며, 광촉매 기능을 발휘시키기 위한 부분에 산화티탄(TiO₂)으로 도포할 때, 도포가 용이하지 않을 경우에는 바인더나 발수제 혹을 유동화제를 사용하여 도포시 밀착성이 향상되도록 한다. 이때 사용하는‘바인더’로는 무기계 물질 또는 유기체로 된 결착제를 사용할 수 있는데 무기계 물질로는 불소계의 폴리머, 물유리, 금속산화물의 졸용액 등의 무기계 등을 용이하게 사용가능하며, 유기체로 된 결착제로는 실리콘계 폴리머 등을 용이하게 사용할 수 있으며,‘발수제’로는 실리콘계, 변성실리콘계, 폴리우레탄계, 특수변성폴리에스테르의 공중합체, 스테아린산수지, 파라핀수지, 활성금속염, 지방산염 등의 분말발수제를 이용할 수 있고,‘유동화제’로서는 나프탈린스루혼산계, 메라민계 등의 분말상의 유동화제를 이용할 수 있다. 계속해서, 상기의 바인더 또는 발수제 또는 유동화제를 이용하여 성형물 위에 제1층을 만들고, 상기 제1층위에 산화티탄(TiO₂)을 도포하여 제2층을 가진 광촉매 기능을 발휘하는 점토벽돌을 생산한다.

계속해서, [제조공정1] 또는 [제조공정2]를 통해 제작되는 점토벽돌의 다른 실시예를 도면을 참조해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 점토벽돌의 모습을 분해 도시한 사시도이고, 도 3은 점토벽돌의 다양한 실시모습을 개략적으로 도시한 평면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 점토벽돌(100)은 도 3(a) 내지 (c)와 같이 전후 폭을 조정할 수 있는 구조로 된다. 즉, 점토벽돌(100)을 동일한 형상과 크기로 양산하더라도, 점토벽돌(100)이 적용되는 장소와 조건에 따라 점토벽돌(100)의 폭을 현장에서 손쉽게 조절해서, 이를 적절히 적용할 수 있도록 한다는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 점토벽돌(100)은 앞서 제시한 점토벽돌의 구성 골재로 제작되는 제1,2본체(110, 110')와, 외부로 드러나는 제1본체(110)에 광촉매가 도포되어 형성되는 코팅층(120)으로 구성된다.

여기서, 제1본체(110)는, 코팅층(120)에 대향하는 면이 경사지게 형성되면서 그 표면에는 일정 간격의 요철(111a)이 다수 형성되는 제1맞물림면(111)과, 상면 및 하면을 관통하도록 형성되는 하나 이상의 제1관통공(112)을 갖는다.

제2본체(110')는, 제1맞물림면(111)과 마주하는 면이 경사지게 형성되면서 그 표면에는 일정 간격의 요철(111a)이 다수 형성되는 제2맞물리면(111')과, 상면 및 하면을 관통하도록 형성되는 하나 이상의 제2관통공(112')을 갖는다.

여기서, 제1,2본체(110, 110')는 도 3에 도시한 바와 같이 원점을 기준으로 180도로 대칭되게 배치되어서, 제1,2맞물림면(111, 111')이 서로 접하도록 제1,2본체(110, 110')를 연결하면, 대략적인 6면체 형상의 점토벽돌(100)로 완성된다. 또한, 요철(111a)은 도시한 바와 같이 다수 개가 종방향으로 상호 나란하게 형성되어서, 제1,2본체(110, 110')를 도 3에 도시한 바와 같이 횡방향으로 이동시킬 수 있다.

제1,2맞물림면(111, 111')의 요철(111a) 간격과 형상 등은 본 발명에 따른 점토벽돌(100)에 일괄적으로 적용되므로, 작업자가 본 발명에 따른 점토벽돌(100)을 이용해 축조작업을 진행할 시에는 정해진 위치의 요철(111a)이 서로 맞물리도록 제1,2본체(110, 110')를 조립해서, 상호 조립된 제1,2본체(110, 110')에 의한 점토벽돌(100)이 모두 동일한 크기와 형상을 갖도록 한다.

제1,2본체(110, 110')는 양단이 상,하면을 관통하는 하나 이상의 제1,2관통공(112, 112')을 형성한다. 제1,2관통공(112, 112')은 종방향으로 형성된 요철(111a)과 나란한 것으로, 제1,2관통공(112, 112')이 다수 개일 경우 제1,2관통공(112, 112')의 상호 간격은 일정하도록 배치 형성된다.

링커(130)는 제1,2맞물림면(111, 111')이 접합된 제1,2본체(110, 110')를 연결해서 기계적으로 고정하는 것으로, 'ㄱ' 형상으로 되어서 하단은 제1,2관통공(112, 112')으로 각각 삽입되고 상단에는 숫나사산이 형성된 제1,2고정대(131, 132)와, 양단에 암나사산이 형성되어서 제1고정대(131)와 제2고정대(132)의 상기 숫나사산과 각각 결속되는 연결대(133)로 구성된다. 이때, 제1,2고정대(131, 132)에 각각 형성된 숫나사산은 나사산의 방향이 서로 반대인 왼나사와 오른나사가 될 것이다. 따라서, 연결대(133)의 양단에 제1,2고정대(131, 132)를 각각 연결한 후 연결대(133)를 회전시키면 제1,2고정대(131, 132)가 서로 역방향으로 수평 이동하면서 고정된다. 물론, 이러한 연결방식으로 인해 제1,2고정대(131, 132)의 이격거리를 조정할 수 있고, 이를 통해 제1,2본체(110, 110')의 배치상태와 제1,2관통공(112, 112')의 간격에 따라 제1,2고정대(131, 132)의 이격거리를 조정해서 링커(130)를 이용한 정확한 연결을 할 수 있게 된다.

도 4는 점토벽돌의 축조모습을 분해 도시한 사시도이고, 도 5는 축조된 점토벽돌의 모습을 도시한 평면도이고, 도 6은 점토벽돌의 축조모습을 도시한 개략적으로 도시한 정면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 점토벽돌(100, 100', 100")은 축조작업시 상하 또는 좌우로 이웃하는 다른 점토벽돌(100, 100', 100")과의 향상된 결속을 도모하기 위한 가이드앵커(140)를 더 포함한다.

도 5에서 보인 바와 같이, 일렬로 연결된 점토벽돌(100')은 엇쌓기 방식으로 축조할 경우, 제1,2본체(110, 110')의 연결상태에 따라 다양한 공간(S)을 형성한다. 이렇게 형성된 공간(S)으로는 점토벽돌(100, 100', 100")의 축조작업시 시멘트 몰탈(M)이 채워지고, 점토벽돌(100, 100', 100")에 의한 벽체는 이러한 몰탈(M) 채움 과정으로 인해 단단히 결속된다. 본 발명은 점토벽돌(100; 이하 '상층 벽돌')이 상면에 축조될 점토벽돌(100'; 이하 '중층 벽돌') 간의 공간(S)으로 삽입될 가이드앵커(140)를 상층 벽돌(100)의 제1,2관통공(112, 112')에 끼운다. 물론, 다수의 제1,2관통공(112, 112') 중에서 중층 벽돌(100')의 공간(S)과 연통하는 제1,2관통공(112, 112')으로 가이드앵커(140)가 끼워진다.

가이드앵커(140)는 중층 벽돌(100') 아래에 위치하는 벽돌(100"; 이하 '하층 벽돌')과 상층 벽돌(100)을 연결할 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 가이드앵커(140)가 중층 벽돌(100')의 공간(S)을 관통하면서 상,하 양단이 각각 상층 벽돌(100)과 하층 벽돌(100")의 제1,2관통공(112, 112')으로 끼워지는 것이다. 물론, 가이드앵커(140)는 본 발명에 따른 점토벽돌(100, 100', 100")의 축조 높이에 상응하게 제작해서, 하나의 가이드앵커(140)가 다층으로 축조된 점토벽돌(100, 100', 100") 전체를 일괄해 고정하도록 할 수도 있다.

또한, 가이드앵커(140)는 공간(S)으로 주입되는 몰탈(M)의 철근 역할을 해서, 몰탈(M)의 내구성을 높인다.

참고로, 도 4 내지 도 6의 점토벽돌(100, 100', 100")은 상하 좌우로 이웃하는 다른 점토벽돌과 이격되게 도시되었는데, 이는 점토벽돌(100, 100', 100") 축조시 도포될 시멘트 몰탈(M)을 고려했기 때문이다.

Claims

고령토 25∼55중량%, 점토 10∼30중량%, 산화티탄(TiO₂) 0.5∼10중량%, 석분오니 10~45중량% 및 수분 15∼17중량%을 혼합해 성형한 후, 80∼200℃에서 36∼48시간 건조해서 1,100∼1,200℃의 온도로 24∼36시간 소성결합돼 이루어진 본체; 및
산화티탄(TiO₂) 졸(sol) 용액을 상기 본체의 전면에 도포한 후 이를 건조해 형성시킨 코팅층;을 포함하되,
상기 본체는, 상기 코팅층이 형성된 전면의 대향면인 후면이 경사지면서 이루는 제1맞물리면(111)을 구비한 제1본체(110)와, 제1맞물리면(111)과 접하는 전면이 경사지면서 이루는 제2맞물림면(111')을 구비한 제2본체(110')를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 기능의 점토벽돌.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1,2맞물림면(111, 111')에는 각각 종방향으로 형성된 일정 간격의 요철(111a)이 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매 기능의 점토벽돌.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제1,2본체(110, 110')에는 각각 상하를 관통하는 제1,2관통공(112, 112')이 형성되고;
일단은 제1,2관통공(112, 112')으로 각각 삽입되고 타단은 서로 반대방향으로 형성된 숫나사산이 각각 형성되며 'ㄱ'형상을 이루는 제1,2고정대(131, 132)와, 양단이 각각 상기 타단의 숫나사산과 맞물리면서 제1,2고정대(131, 132)를 연결하는 연결대(133)로 이루어진 링커(130); 및
제1,2관통공(112, 112')을 상하로 관통해서, 상층 또는 하층에 위치한 다른 점토벽돌과 연결되는 가이드앵커(140);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 기능의 점토벽돌.