KR101145174B1 - 고풍스러운 느낌을 주는 점토벽돌과 점토바닥벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄회를 포함하는 점토벽돌에 다양한 색상의 고풍스러운 느낌을 제공하면서도 고유 물성을 유지할 수 있는 점토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 점토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 색상 및 패턴을 갖는 고풍스러운 점토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축자재 또는 바닥재로 사용하고 있는 점토벽돌은 일반적으로 색상이 적색계열의 색상으로 자연스럽고 다양한 색상 및 무늬를 나타내지 못하였다.
특히 최근에는 에너지 저감을 위해 미연소된 석탄회를 원료로 재활용하는 경우가 있었으나, 가소성이 부족하여 25% 이상 포함하는 점토벽돌은 무늬를 조각하는 경우 면이 거칠어지고 불량을 야기시키는 문제가 있을 뿐만 아니라, 색이 탁하여 미관에 좋지 않은 문제가 있었다.
또한 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 점토벽돌의 표면에 유약을 도포하는 경우가 있었는데, 이 경우 점토벽돌이 갖는 고유의 질감을 상실하는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 석탄회를 포함하는 점토벽돌에 고풍스럽고 다양한 색상과 무늬를 제공할 수 있는 점토벽돌 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 다양한 색상의 점토벽돌을 제공하면서도 고유 물성을 유지할 수 있는 점토벽돌 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 바람직한 제1구현예로서, (S1) 석탄회 25~45중량%, 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계; (S2) 압출된 소지 상에 점토분말 25~50중량% 및 투명유리분말 40~65중량%, 밝은색 발색분말 10~35중량%를 포함하는 1차 분장분말을 살포하는 단계; (S3) 점토분말 20~30중량%, 투명유리분말 30~40중량% 및 어두운색 발색분말 40~50중량%를 포함하는 2차 분장분말을 살포하는 단계; (S4) 롤러로 압착시키는 단계; 및 (S5) 건조 및 소성단계를 포함하는 점토벽돌의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직한 제2구현예로서, (S1) 석탄회 25~45중량%, 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계; (S2) 압출된 소지 상에 어두운색 발색분말 60~90중량% 및 점토분말 10~40중량%를 포함하는 1차 분장분말을 살포하는 단계; (S3) 점토분말 30~50중량%, 투명유리분말 20~40중량% 및 밝은색 발색분말 30~50중량%를 포함하는 2차 분장분말을 살포하는 단계; (S4) 롤러로 압착시키는 단계; 및 (S5) 건조 및 소성단계를 포함하는 점토벽돌의 제조방법을 제공한다.
상기 제1구현예에서, (S2)단계에서의 1차 분장분말은 세리사이트 분말 및 상기 (S1)에서의 성형물을 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 중 선택된 1종 이상의 분말을 1차 분장분말 100중량부에 대하여 10~40중량부 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2구현예에서, (S2)단계 또는 (S3) 단계에서 점착분말을 해당단계의 분장분말의 총중량에 대하여 1~7중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
이 때, 점착분말은 삼인산소다 분말, 메틸셀룰로오즈 분말, PVA 분말 및 리그닌 분말 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2구현예에서, 밝은색 발색분말은 규산지르코늄, 산화알루미늄 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 제1구현예에서, 어두운색 발색분말은 운모, 산화철 및 이산화망간 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2구현예에서, (S4)단계 후 물을 스프레이하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2구현예에서, (S2) 및 (S3) 단계에서 분장분말의 살포는 W형태의 체로 수행되는 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2구현예에서, (S5)단계는 45~55시간 건조 후 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것일 수 있다.
본 발명은 바람직한 제3구현예로서, 상기의 제조방법에 의하여 제조된 점토벽돌을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예인 실시예 1에 의하여 제조된 점토벽돌의 사진,
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예인 실시예 2에 의하여 제조된 점토벽돌의 사진이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예인 실시예 2에 의하여 제조된 점토벽돌의 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기 및 이하의 기재에서 점토벽돌이라 함은 통상 벽체 등으로 사용되는 점토벽돌 뿐만 아니라 바닥재로 사용되는 점토바닥벽돌을 포괄하는 의미로 통용되는 것이다.
상기 및 이하의 기재에서 점토벽돌이라 함은 통상 벽체 등으로 사용되는 점토벽돌 뿐만 아니라 바닥재로 사용되는 점토바닥벽돌을 포괄하는 의미로 통용되는 것이다.
(
S1
)단계
본 발명은 우선 점토벽돌을 제조하기 위하여 석탄회 25~45중량%, 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비한다.
이를 혼합 및 분쇄한 후 2~4일 숙성시키고 진공토련기 등에서 압출하여 벽돌칼럼형태의 성형물을 제조한다.
(
S2
)단계
압출된 소지 상에 1차 분장분말을 살포한다.
이 때 사용되는 1차 분장분말로는 밝은 바탕색을 나타내고자 하는 경우, 점토분말 25~50중량% 및 투명유리분말 40~65중량%, 밝은색 발색분말 10~35중량%를 포함하는 분말일 수 있으며, 어두운 바탕색을 나타내고자 하는 경우엔 어두운색 발색분말 60~90중량% 및 점토분말 10~40중량%를 포함하는 분말일 수 있다.
상기 점토분말은 벽돌소지와 소성과정에서 열팽창계수를 조정함으로써 유말림이나 탈착현상이 없게 하며 소성온도를 조정한다. 50%이상일시는 내화도가 높아지며 수축이 심해져 소성도중 탈착현상과 표면의 금 발생이 심해진다. 또 25%이하일시는 가소성이 부족하여 살포된 분장분말이 건조 중에 탈착되거나 소성시 400~500도 부근에서 유기점착제가 타고난 후 점착성 부족으로 탈착현상이 발생한다.
상기 투명유리분말은 저온에서 유약성분으로 형성시키는 원료로 작용하며, 소지와의 결합 및 반응을 유도하는 역할을 한다. 65중량%를 초과하면 유리분말 내에 존재하는 나트륨 성분 때문에 탁한 색상이 나타나게 되어 제품의 질을 떨어뜨리고 점토벽돌 고유의 물성을 저해할 수 있으며, 40중량% 미만인 경우 투입효과가 부족하게 된다.
상기 밝은색 발색분말은 특히 바탕색을 밝게 하기 위해 사용하는 주요 원료로 작용하며, 규산지르코늄, 산화알루미늄 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 어두운색 발색분말은 운모, 산화철 및 이산화망간 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
또한 상기 분장분말에는 발현하고자 하는 색상에 따라 다른 분말을 더 포함할 수 있는데, 상기 제1구현예과 같이 밝은 바탕색을 나타내는 경우 세리사이트 분말 및 상기 (S1)에서의 성형물을 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 중 선택된 1종 이상의 분말을 1차 분장분말 100중량부에 대하여 10~40중량부 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 분말은 살포효과를 고려하여 입도 35메쉬 이하(즉, 0.5mm 이하)인 것이 바람직한데, 특히 점토분말, 세리사이트 분말, 발색분말은 살포효과와 벽돌소지와의 반응을 고려하여 최소, 입도 200메쉬 이하(즉, 0.074mm 이하)인 것이 바람직하다.
한편, 상기 분장분말에는 점착분말을 더 포함할 수 있는데, 분장분말이 효과적으로 점토벽돌 표면에 부착될 수 있으면서도 발색에 영향을 주지 않도록 1차 분장분말의 총중량에 대하여 1~7중량% 더 포함하는 것일 수 있다.
이 때, 점착분말은 삼인산소다 분말, 메틸셀룰로오즈 분말, PVA 분말 및 리그닌 분말 중 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
(
S3
)단계
상기 (S2)단계에서 1차 분장분말을 살포한 다음, 2차 분장분말을 살포한다. 상기 1차 분장분말이 벽돌의 바탕색을 나타내는 역할을 하고, 2차 분장분말은 바탕색과 다른 색상의 무늬를 형성할 수 있는 분장분말을 살포하도록 한다.
즉, 상기 제1구현예와 같이 바탕이 연한색 내지 흰 바탕에는, 어두운색상의 무늬를 나타내기 위하여 점토분말 20~30중량%, 투명유리분말 30~40중량% 및 어두운색 발색분말 40~50중량%를 포함하는 2차 분장분말을 살포할 수 있으며, 제2구현예과 같이 바탕이 검은색 내지 쵸코렛 색상의 바탕에 구름무늬나 윗면에 흰색내지 밝은 색을 발생 시키고자 하는 경우에는, 점토분말 30~50중량%, 투명유리분말 20~40중량% 및 밝은색 발색분말 30~50중량%를 포함하는 2차 분장분말을 살포할 수 있다.
이 때 1차 살포된 유약의 용융상태와 조화를 감안하여 각 함량을 조정한다.
상기 점토분말은 제1구현예의 경우, 부분살포의 경우가 많으므로 20중량%도 가능하며 다만 30중량%를 초과하게 되면 의도하는 어두운색상이 나타나지 않고 오히려 밝아지는 경향이 생긴다. 제2구현예에서는 전면살포하는 경우가 많아 이 때 30중량% 미만이 되면 탈착현상이 발생하여 전면의 효과가 불량스러워지며, 50중량%가 넘을 경우는 오히려 수축으로 인한 금발생과 내화도의 증가로 인한 탈착 현상이 발생한다.
상기 투명유리분말은 상기 (S2)단계에서 설명한 바와 같으며, 40중량%를 초과하면 유리분말 내에 존재하는 나트륨 성분 때문에 탁한 색상이 나타나게 되어 제품의 질을 떨어뜨리고, 20중량% 미만인 경우 투입효과가 부족하게 된다.
한편, 상기 발색분말은 상기 (S2)단계에서 설명한 바와 같다.
아울러 2차 분장분말에도 필요에 따라 점착분말을 2차 분장분말의 총중량에 대하여 1~7중량% 더 포함할 수 있다. 점착분말에 대한 구체 설명은 상기 (S2)단계에서 설명한 바와 같다.
분장분말을 상기 (S2) 및 (S3)에서와 같이 2회에 걸쳐 살포함으로써 바탕색과 무늬색을 제공할 수 있어, 석탄회가 포함되어 벽돌의 바탕색이 탁하여 다양한 색상 및 무늬를 위하여 분장분말을 살포하여도 자연스럽지 못한 점을 해결하도록 하였다.
1차 및 2차 분장분말의 살포는 W형태의 체로 수행되는 것일 수 있다. 이는 일종단면이 W 형태인 체로서, 횡단면은 원형 또는 타원형이다. 종단면이 사각인 체 또는 U 형태의 체는 실제로 살포되는 면적이 좁고 불균일하게 살포되는데, 본 발명에서 사용하는 W형태의 체는 아랫면과 옆면으로 입체적 살포가 가능하며, 2회 살포효과가 있고, 앞과 뒤로 2종의 분장분말을 동시에 사용하여 살포 중에 혼합되면서 다양한 색상이 효율적으로 나타날 수 있다. 균일한 살포를 위하여 자동으로 진동되도록 체를 설치하여 규칙적으로 분말이 살포되도록 할 수 있다.
(
S4
)단계
분장분말 살포 후 살포된 분장분말을 벽돌 표면에 고정시키기 위하여 롤러로 압착한다. 이 때 벽돌 형태가 변형되지 않을 정도의 힘으로 눌러준다.
이 후 추가적으로 물을 스프레이할 수도 있는데, 이 경우 벽돌 표면에 분장분말의 점착성이 더욱 증가될 수 있다.
(
S5
)단계
표면처리된 소지를 건조 및 소성시키는데, 건조는 30~110℃에서 45~55시간동안 건조시킬수 있으며, 이 후 가마에서 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것일 수 있다.
이와 같이 점토벽돌의 표면을 처리함으로써 석탄회를 다량 포함하여 점토벽돌을 제조하더라도 미려한 외관을 가질 수 있으며, 점토벽돌의 물성은 그대로 유지할 수 있는 점토벽돌을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
석탄회 40중량%, 고령토 25중량%, 장석 10중량%, 점토 25중량%를 혼합 및 분쇄한 후 3일 숙성시킨 원료를 진공토련기에서 압출성형하였다.
바탕색이 흰색이 되도록 점토분말(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 25중량%, 세리사이트 분말(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 10중량%, 건조벽돌소지분말(S1단계의 건조품을 0.5mm이하로 분쇄한 분말) 8중량% 및 투명유리분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 40중량%, 밝은색 발색분말로서 규산지르코늄 10%중량%에 점착제로 삼인산소다 5% 중량%와 메틸셀룰로오즈 2중량%를 1차 분장분말을 준비하였으며, 이를 소지 성형물을 이송시키는 컨베이어벨트 상에서 원형 W형 진동체를 통하여 살포하였다.
이후 같은 컨베이어벨트 상에서 2차 분장분말을 원형 W형 진동체를 통하여 살포하였다. 2차 분장분말은 점토분말(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 20중량%, 투명유리분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 35중량%, 어두운색 발색분말로서 발색분말(운모:입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 45중량%를 혼합하여 준비하였다.
이후 롤러로 눌러주고 물을 스프레이 살포한 후 벽돌크기로 절단 후 건조실에서 30~110℃ 온도로 50시간 건조 후 102m 턴넬식 가마에서 1100℃까지 승온시키면서 26시간 소성과정을 거쳐 벽돌을 제조하였다.
<실시예 2>
석탄회 40중량%, 고령토 25중량%, 장석 10중량%, 점토 25중량%를 혼합 및 분쇄한 후 3일 숙성시킨 원료를 진공토련기에서 압출성형하였다.
바탕색이 어두운 색이 되도록 점토분말(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 20중량%, 어두운색 발색분말인 산화철 66중량% 이산화망간 5중량% (입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 에 점착제로 삼인산소다 7중량%와 메틸셀룰로오즈 2중량%를 혼합한 1차 분장분말을 준비하였으며, 이를 소지 성형물을 이송시키는 컨베이어벨트 상에서 원형 W형 진동체를 통하여 구름무늬로 살포하였다.
이후 같은 컨베이어벨트 상에서 2차 분장분말을 원형 W형 진동체를 통하여 살포하였다. 2차 분장분말은 점토분말(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 30중량%, 투명유리분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 33중량% 및 밝은색 발색분말인 규산지르코늄(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 30중량%, 점착제로 삼인산소다 5중량%와 메틸셀루로즈 2중량%를 혼합하여 살포하였다.
이후 롤러로 눌러주고 물을 스프레이 살포한 후 벽돌크기로 절단 후 건조실에서 30~110℃ 온도로 50시간 건조 후 102m 턴넬식 가마에서 1100℃까지 승온시키면서 26시간 소성과정을 거쳐 벽돌을 제조하였다.
<비교예 1>
적점토 60중량%, 적마사 40중량%를 혼합 및 분쇄한 후 3일 숙성시킨 원료를 진공토련기에서 압출성형하였다. 압출성형시 점토 70중량%, 장석 30중량%로 조성된 혼합물을 물과 1:1 비율로 24시간 볼밀을 통해 제조된 습식유약을 압출된 점토벽돌 표면에 스프레이 건으로 분사하여 시유처리를 하고 벽돌크기로 절단 후 건조실에서 30~110℃ 온도로 50시간 건조 후 102m 턴넬식 가마에서 1130℃까지 승온시키면서 26시간 소성과정을 거쳐 벽돌을 제조하였다.
실시예에서 제조된 벽돌의 사진은 도 1 내지 도 2과 같으며, 본 발명의 표면처리방법으로 처리된 점토벽돌은 색상이 고풍스러우면서도 심미감을 제공할 수 있는 벽돌을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
아울러 본 발명의 표면처리방법으로 제조된 점토벽돌의 물성은 하기 표 1과 같다.(시험방법 KS L 4201:2008)
| 구 분 시험항목 |
KS 기준 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 |
| 흡수율(%) | 10%이하 | 7.2 | 7.5 | 8.7 |
| 압축강도(N/㎟) | 22.54이상 | 34.20 | 36.38 | 26.74 |
따라서 본 발명의 점토벽돌은 바닥벽돌이나 건축자재로 사용하기에 충분한 강도와 흡수율을 갖고 있음을 알 수 있다.
Claims (11)
- (S1) 석탄회 25~45중량%, 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계;
(S2) 압출된 소지 상에 점토분말 25~50중량% 및 투명유리분말 40~65중량%, 밝은색 발색분말 10~35중량%를 포함하는 1차 분장분말을 살포하는 단계;
(S3) 점토분말 20~30중량%, 투명유리분말 30~40중량% 및 어두운색 발색분말 40~50중량%를 포함하는 2차 분장분말을 살포하는 단계;
(S4) 롤러로 압착시키는 단계; 및
(S5) 건조 및 소성단계를 포함하는 점토벽돌의 제조방법.
- (S1) 석탄회 25~45중량%, 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계;
(S2) 압출된 소지 상에 어두운색 발색분말 60~90중량% 및 점토분말 10~40중량%를 포함하는 1차 분장분말을 살포하는 단계;
(S3) 점토분말 30~50중량%, 투명유리분말 20~40중량% 및 밝은색 발색분말 30~50중량%를 포함하는 2차 분장분말을 살포하는 단계;
(S4) 롤러로 압착시키는 단계; 및
(S5) 건조 및 소성단계를 포함하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
(S2)단계에서의 1차 분장분말은 세리사이트 분말 및 상기 (S1)에서의 성형물을 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 중 선택된 1종 이상의 분말을 1차 분장분말 100중량부에 대하여 10~40중량부 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
(S2)단계 또는 (S3) 단계에서 점착분말을 해당단계의 분장분말의 총중량에 대하여 1~7중량% 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
점착분말은 삼인산소다 분말, 메틸셀룰로오즈 분말, PVA 분말 및 리그닌 분말 중 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
밝은색 발색분말은 규산지르코늄, 산화알루미늄 중 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
어두운색 발색분말은 운모, 산화철 및 이산화망간 중 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
(S4)단계 후 물을 스프레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
(S2) 및 (S3) 단계에서 분장분말의 살포는 W형태의 체로 수행되는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
(S5)단계는 30~110℃에서 45~55시간 건조 후 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항의 제조방법에 의하여 제조된 점토벽돌.
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