KR101239491B1 - 흡착속도를 개선한 기능성 황토타일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡착속도를 개선한 기능성 황토타일에 관한 것으로, 흡착제를 내부에 포함하면서 소성 단계에서 연소되어 없어질 수 있는 유기물을 첨가함으로써, 타일의 전체적인 구조에 통기성을 부여하여 흡착속도와 성능을 개선한 황토타일을 제공한다.

황토타일, 흡착, 포름알데히드

Description

흡착속도를 개선한 기능성 황토타일{Functional loess tile having improved adsorption rate}

본 발명은 황토타일에 관한 것으로, 특히 천연재료인 황토와 제올라이트에 통기성을 부여할 수 있는 물질을 첨가하여 포름알데히드와 같은 유해가스의 흡착속도를 개선한 기능성 황토타일에 관한 것이다.

새집증후군에 대처하기 위해 실내에서 발생하는 유해성 화합물을 제거하기 위해, 기존의 광촉매 코팅을 시공하던 방법에서 실내 마감재가 흡착 기능을 갖도록 하는 다양한 기능성 내장재들이 개발되고 있다.

대한민국 특허등록 제495571호에는 황토, 점토, 다공성 플라이 애쉬 등의 천연재료를 이용한 흡방습 건강타일이 개시되어 있으며, 흡착성능을 개선시키기 위해 별도의 광촉매 코팅단계를 포함한다.

대한민국 실용신안등록 제336852호에는 건축 내외장용 황토타일이 개시되어 있고, 대한민국 특허등록 제529699호에는 생황토타일 및 그 제조방법이 개시되어 있으며, 대한민국 특허공개 제2002-8279호에는 용암석 원목타일의 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허공개 제2003-94889호에는 황토타일이 개시되어 있으나, 포름알데히드 제거에 대해서는 개시된 바 없고, 특히 다공성 구조와 소성공정에 대해서 전혀 개시된 바 없다.

본 발명의 목적은 황토타일에 흡착 기능과 통기성을 동시에 부여함으로써 유해가스 흡착속도를 개선한 황토타일을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 황토와 제올라이트를 포함하고, 다공성 구조를 갖는 황토타일을 제공한다.

본 발명에서 다공성 구조는 활성탄 혹은 활성기능 없는 카본 파우더와 같은 입자 형태의 탄소물질, 톱밥과 같은 탄소화합물, 에멀젼 형태의 고분자 중에서 선택되는 1종 이상의 조공제가 연소됨으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 제올라이트는 구조상에서 Si가 Al으로 얼마나 대치되었는가에 따라 종류가 나뉘며, Al을 1로 두었을 때 Si의 비율, 즉 Si/Al 몰 비에 의한 표면 전하에 의해 흡착성능이 생성되는데, Si/Al의 몰 비에 따라 이 흡착성능이 달라지게 된다. 일반적으로 Si의 몰 비가 높을수록 강한 흡착사이트를 생성하게 되며, 본 발명에서도 Si의 몰 비가 높은, Si/Al 의 비가 20 이상인 제올라이트를 흡착 기능성 재료로 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 황토 60 내지 80 중량%, 제올라이트 10 내지 30 중량%, 조공제 1 내지 20 중량%를 혼합하는 단계; 혼합물 총 중량에 대하여 10 내지 20 중량%의 물을 첨가하여 혼련한 후 성형하는 단계; 및 성형물을 소성하는 단계를 포함하는 황토타일의 제조방법.을 제공한다.

본 발명의 황토타일을 제조함에 있어서 황토 입자간의 결합에 사용될 수 있는 유기바인더는 들어가지 않고 소성 반응을 통하여 강도를 유지하게 된다.

본 발명에서 부가하고자 하는 탈취, 유해물질 흡착, 조습 기능은 주재료인 황토 이외에 기능성 원료를 부가함으로써 얻어지는 것으로, 이러한 기능을 갖는 제올라이트가 10 중량% 이상 첨가되어야 기능성 타일의 역할을 할 수 있다. 그리고 제올라이트는 소성 후에도 원래의 형태를 비교적 잘 유지하여 흡착성능이 떨어지지 않아야 하고, 이는 소성 강도를 강하게 하는 데에는 영향을 주지 못하게 된다. 이러한 이유로 제올라이트의 함량이 너무 높아지게 될 경우에는 황토타일의 최종 강도가 약해질 우려가 있기 때문에 30 중량% 이하로 첨가하는 것이 적당하다.

조공제의 경우는 조공제의 사이즈나 분산 정도에 따라 1 중량%만 첨가되어도 타일 구조 내에 충분한 기공을 만들 수 있다. 그러나 조공제의 양이 전체 타일 중량의 20%가 넘게 되면 전체적으로 타일의 강도가 저하될 수 있다.

상기 소성단계에서는 10 내지 30℃/min의 승온속도로 700 내지 900℃까지 승온시킨 후 2 내지 10분 유지하여 열처리하는 것이 바람직하다.

황토를 구성하는 점토질이나 장석 입자들이 반응하여 일정 수준 이상의 강도를 갖기 위해서는 700℃ 이상의 온도로 소성처리를 하여야 한다. 이때 온도가 너무 높아지게 되면 입자간의 소결이 일어나 열처리 후 수축이 심해지고, 또한 기능성 재료인 제올라이트의 구조가 무너져 흡착 기능을 못하게 된다.

본 발명에 따라 황토에 기능성 물질 및 조공제 역할을 할 수 있는 유기물이 나 활성탄, 카본파우더 등을 첨가하고 소성과정을 거침으로써 기존의 타일보다 포름알데히드의 흡착속도를 향상시킨 황토타일을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 황토타일의 제조방법을 상세하게 설명한다.

먼저, 황토, 제올라이트 및 조공제를 혼합한다. 자연상에서 얻을 수 있는 황토는 미립의 점토 성분을 일정량 포함하고 있는데, 이러한 점토질 5 내지 30 중량%를 포함하는 황토 60 내지 80 중량%와 제올라이트 10 내지 30 중량% 및 조공제 1 내지 20 중량%를 분말 형태로 혼합한다.

황토타일에 통기성을 주기 위한 역할을 할 수 있는 물질로는 각종 탄소화합물, 활성탄, 분쇄한 톱밥, 에멀젼 형태의 고분자 등 소성 과정 중 연소되는 물질을 전체 조성물의 20 중량% 이내로 사용한다.

다음, 분말 형태의 혼합물 총 중량에 대하여 10 내지 20 중량%의 물을 첨가하고 믹싱, 혼련한 후 타일 형태로 성형한다. 이때, 물을 첨가한 후 탈기하는 것이 바람직하고, 성형은 프레스 성형이나 압출 성형이 적절하며, 성형후에는 건조하여 수분을 완전히 제거하는 것이 바람직하다.

다음, 성형물을 소성한다. 소성단계에서는 10 내지 30℃/min의 승온속도로 700 내지 900℃까지 승온시킨 후 2 내지 10분 유지하여 열처리하는 것이 바람직하다.

[실시예 1]

황토분말 70 중량%에 제올라이트(제조사: ZEOCAT, 상표명: PZ-2, SiO₂/Al₂O₃ 몰비: 25 내지 35 mol/mol) 20 중량%, 활성탄 10 중량%를 혼합한 후, 혼합물 총 중량에 대하여 15 중량%의 물을 첨가하고 탈기, 반죽한 후 프레스 성형한 다음 수분을 완전히 건조한 후, 20℃/min의 승온속도로 900℃까지 승온시킨 후 2분 유지하여 열처리하였다.

[비교예 1]

황토분말 80 중량%에 제올라이트 20 중량%를 혼합한 후, 혼합물 총 중량에 대하여 15 중량%의 물을 첨가한 다음 실시예 1과 같이 제조하였다.

[비교예 2]

흡착기능을 갖는 화산재 20 중량% 및 점토로 구성된 타사의 타일.

[시험예]

최종 열처리한 타일 샘플의 흡착성능을 알아보기 위해, 7㎝×7㎝의 크기의 타일을 알루미늄 호일로 싸고 5㎝×5㎝ 크기만 잘라 개방한 뒤 시간에 따른 포름알데히드의 제거율을 잔량으로 측정하였으며, 그 결과는 도 1과 같다.

도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예의 경우 초기의 포름알데히드 제거율(흡착속도)이 비교예 1과 2보다 우수하였다.

도 1은 본 발명의 황토타일과 비교예 타일에 대하여 시간에 따른 포름알데히드의 제거율을 잔량으로 나타낸 그래프이다.

Claims (5)

1. 황토와 제올라이트를 포함하고, 다공성 구조를 갖고, 제올라이트의 SiO₂/Al₂O₃ 몰비가 20 내지 280인 것을 특징으로 하는 황토타일.
2. 제1항에 있어서, 다공성 구조가 활성탄, 카본 파우더, 톱밥, 에멀젼 형태의 고분자 중에서 선택되는 1종 이상의 조공제가 연소됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 황토타일.
3. 삭제
4. 황토 60 내지 80 중량%, 제올라이트 10 내지 30 중량%, 조공제 1 내지 20 중량%를 혼합하는 단계;

   혼합물 총 중량에 대하여 10 내지 20 중량%의 물을 첨가하여 혼련한 후 성형하는 단계; 및

   성형물을 소성하는 단계

   를 포함하고, 소성단계에서 10 내지 30℃/min의 승온속도로 700 내지 900℃까지 승온시킨 후 2 내지 10분 유지하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 황토타일의 제조방법.
5. 삭제

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