KR101482771B1 - 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재 - Google Patents

가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재에 관한 것이다. 상기 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법은 (a) 상기 황토 88~93 중량%, 게르마늄 1~5 중량%, 장석 1~5 중량%, 닥나무 껍질 분쇄물 1~3 중량% 및 물 1~9 중량%를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 금형에 투입하고 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 것은, (b1) 상기 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 가압하는 단계; (b2) 상기 가압된 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 가압하는 단계; 및 (b3) 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 단계적으로 감압하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 (b1) 및 (b3) 단계에서, 각각 적어도 한 번 이상 상기 승압 및 감압된 압력을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재 {MANUFACTURING METHOD OF ECO-FRIENDLY LOESS CEILING PANAL HAVING VARIABLE TIME AND PRESSURE AND ECO-FRIENDLY LOESS CEILING PANAL USING THE SAME}
본 발명은 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자연에 존재하는 황토를 주원료로 하며 금형에 원료를 투입하고 시간 및 압력을 가변하여 건조시키는 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재에 관한 것이다.
천장재는 건축물의 시공시 천장을 최종적으로 마무리할 때 사용하며, 실내의 천장 슬라브(Slab) 하부에 시공되는 전기배선이나 공조배관 등과 같은 마감 시설물들이 시각적으로 노출되지 않도록 함과 동시에 실내를 미려하도록 하기 위하여 설치한다. 기존의 건축물의 천장재는 석고보드 혹은 페인트, 천장용 벽지를 사용하여 건축물의 마감 처리를 하였다.
최근에는 아토피 등 현대병이 유발되면서 탈취, 통풍 및 방습 작용이 우수하면서도 단열 및 보온 효과와 같은 기능을 부여한 기능성 천장재가 주목받고 있다.
한편, 최근 들어 웰빙에 대한 관심이 높아짐에 따라 황토를 이용한 건축자재들에 대한 수요가 급증하고 있으며 황토를 이용한 다양한 건축자재 상품들이 출시되고 있다. 황토에 대한 과학적 규명에 많은 연구가 이루어져 황토가 방출하는 원적외선의 효능과, 황토 한 수저의 양에는 수억 마리의 미생물과 다양한 효소들이 촘촘히 들어 있어, 이들이 순환작용을 하여 여러 면에서 인체에 매우 유익한 영향을 준다는 것이 과학적으로도 입증되었다.
기존 건축물의 천장재로 사용되고 있는 석고 보드, 벽지, 페인트 또는 특수하게는 황토를 기존 천장재에 추가로 바르는 방법으로 천장재를 마감하고 있었다. 그러므로 천장재를 완전한 황토로 구성하는 방법에는 한계를 가지고 있었다. 또한 자연의 고유한 황토냄새(향기)와 인체에 적합한 수분을 흡수, 방출하여 유익한 기능성을 가질 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 황토 천장재는 그 구조 특성상 성형 후 뒤틀림, 수축 및 균열이 심하게 나타나는 특성을 지니고 있어 그다지 실효를 얻지 못하는 취약점이 있었다.
그리고 일반적으로 사용되는 프레스를 이용한 황토 제품의 가압 성형시 황토 제품의 구성성분에 따른 세밀한 압력의 적용이 필요하다. 가압 성형시 황토 제품의 수분함량, 제품의 두께, 제품의 에어 배출 방법 및 시간 및 압력 등이 매우 중요한 파라미터로서 작용하여 이를 정밀하게 조절하지 못하면 이로 인해 뒤틀림(오목 및 볼록현상), 치수변형 또는 제품 크랙(파손) 현상이 발생하기 때문이다.
한편, 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 원소로는 게르마늄이 있는데, 일본의 아사이 박사 등에 의해 게르마늄이 체내에 산소량을 증가시키며, 암 또는 바이러스 등의 병원체의 증식을 억제하는 물질인 감마 인터페론을 생성하는 효능이 있다는 연구결과가 보고되고 있다.
이에 본 발명자는 상기한 문제점들을 극복하기 위해 실험을 거듭하여, 상기 황토 및 게르마늄을 포함하여 인체에 유효한 효과를 가지면서 가변시간, 가변 압력 공정을 적용하여 소성하지 않고 자연건조를 적용하여 제품의 뒤틀림, 수축 및 균열 없이 안정적인 친환경 황토 천장재를 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 천연 황토 및 게르마늄 등을 사용하여 고유한 향을 가지고, 항균, 탈취 및 습도유지 효과가 우수한 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 성형 및 건조 후에도 뒤틀림, 수축 및 균열 없이 안정적인 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 강도, 내구성, 단열성 및 내열화성 등의 물성이 우수한 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법에 의해 제조된 친환경 황토 천장재를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조방법에 관한 것이다. 상기 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법은 (a) 상기 황토 88~93 중량%, 게르마늄 1~5 중량%, 장석 1~5 중량%, 닥나무 껍질 분쇄물 1~3 중량% 및 물 1~9 중량%를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 금형에 투입하고 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 것은, (b1) 상기 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 가압하는 단계; (b2) 상기 가압된 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 가압하는 단계; 및 (b3) 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 단계적으로 감압하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 (b1) 및 (b3) 단계에서, 각각 적어도 한 번 이상 상기 승압 및 감압된 압력을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서 상기 황토는 150~350 메쉬(mesh) 크기이며 숙성된 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서 상기 닥나무 껍질 분쇄물의 크기는 50㎛~5cm 인 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계에서 상기 금형은 상부금형과 하부금형을 포함하여 구성되며, 상기 상부금형 및 하부금형에 형성된 돌출부 또는 구멍을 이용하여 상기 성형체의 배면에 복수 개의 구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계에서 상기 성형체에 함유된 수분이 0.001~1 중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점은 가변시간 및 가변압력을 적용한 상기 친환경 황토 천장재 제조방법에 의해 제조된 친환경 황토 천장재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재는 황토, 게르마늄 등을 포함하여 고유한 향을 가지고, 항균, 탈취 및 습도유지 효과가 우수할 뿐만 아니라 인체에 유익한 원적외선을 방출하고, 제품결함을 최소화할 수 있는 가변시간 및 가변압력 공정을 적용하는 한편, 소성공정을 거치지 않아 건조 후에도 뒤틀림, 수축 및 균열 없이 안정적이며, 강도, 내구성, 단열성 및 내열화성 등의 물성이 우수하여 건축의 내, 외장재로 적합하며, 특히 천장재로 사용하기 적합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 천장재의 사진이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 천장재를 전자현미경으로 확대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 상기 혼합물에 대하여 가변시간에 따른 가변압력 적용을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 본 발명에 대한 비교예에서 제조된 혼합물에 대하여 가변시간에 따른 가변압력 적용을 나타낸 그래프이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 닥나무 껍질 분쇄물의 “크기”는, 분쇄된 닥나무 껍질의 최장 길이인 것으로 정의한다.
또한, 본 명세서에서 황토 천장재가 건축 자재와 접촉하는 면을 배면, 그 반대편을 정면으로 정의한다.
본 발명의 하나의 관점은 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조방법에 관한 것이다. 상기 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재의 제조방법은 (a) 황토 85~95 중량%, 게르마늄 1~7 중량%, 장석 1~7 중량%, 닥나무 껍질 분쇄물 1~6 중량% 및 물 1~10 중량%를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 금형에 투입하고 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
이때 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 혼합물을 0.1 내지 100,000 ms 동안 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 가압, 압력을 유지하는 단계; (b2) 상기 가압된 혼합물을 0.1 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 가압하는 단계; 및 (b3) 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 0.1 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 단계적으로 감압하여 압력을 일정시간 동안 유지하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 (b1) 및 (b3) 단계에서, 각각 적어도 한 번 이상 상기 승압 및 감압된 압력을 0.1 내지 100,000 ms 동안 유지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
(a) 혼합단계
상기 단계는 황토, 게르마늄, 장석, 닥나무 껍질 분쇄물 및 물을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계일 수 있다. 한 구체예에서 황토 85~95 중량%, 게르마늄 1~7 중량%, 장석 1~7 중량%, 닥나무 껍질 분쇄물 1~6 중량% 및 물 1~10 중량%를 포함하는 혼합물을 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 황토는 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 예를 들면, SiO2, Al2O3, Fe2O3를 주요성분으로 함유할 수 있으며, SiO2 40~70중량%, Al2O3 1~30중량%, Fe2O3 5~20중량%로 함유하고, CaO, MgO, K2O, Na2O 및 TiO2 등의 기타 성분을 1~10중량%로 함유할 수 있다. 상기와 같은 황토를 사용시 외관, 단열성, 성형성 및 내구성 등의 물성이 우수할 수 있으며, 상기 황토 천장재에서 황토 고유의 향과 함께 원적외선 및 음이온 등 신체에 유용한 성분을 방출할 수 있다.
상기 황토는 150~350 메쉬(mesh)의 균일한 입도로 체거름(screening)하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 180~320 메시일 수 있다. 더욱 바람직하게는 200~300 메시일 수 있다. 상기 입도의 황토를 사용시 상기 황토 천장재의 탈취효과가 우수하고, 적절한 성형성을 제공하며, 내구성 등의 물성이 우수할 수 있다.
또한, 상기 황토는 숙성하여 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 분쇄된 황토를 싸이로(silo) 실 또는 통(hopper)에 투입하여 상온에서 1~10일 정도 숙성하여 사용할 수 있다. 상기 조건으로 숙성시 상기 황토 내에 존재하는 유익하고 다양한 미생물에 의해 황토 고유의 향이 더욱 뚜렷해지고, 상기 황토 천장재의 항균 및 탈취효과 등의 기능성을 더욱 증진시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토는 상기 혼합물 전체중량에 대하여 85~95 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 87~94 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 88~93 중량%로 포함될 수 있다. 85 중량% 미만으로 포함시 본 발명의 원적외선, 항균성 및 음이온 방출 등의 약리적 효과, 성형성, 단열성 및 외관성이 저하될 수 있으며, 95 중량%를 초과하여 포함시 본 발명의 물리적 강도가 저하될 수 있다.
상기 게르마늄은 원적외선 방출, 활성산소 제거, 면역기능 향상, 혈액정화 등의 효능과 함께 충격을 가할 시 상기 황토 천장재의 균열 및 파손을 방지하기 위해 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 게르마늄은 상기 혼합물 전체중량에 대하여 1~7중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 2~5 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 3~5 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량% 미만으로 포함시 상기 황토 천장재의 물리적 강도향상이 미미하며, 7 중량%를 초과하여 포함시 비용적인 측면에서 바람직하지 않다.
상기 장석의 역할은 상기 황토 천장재 조직의 치밀화 및 물성 강화를 위해 첨가될 수 있다.
한 구체예에서 상기 장석은 상기 혼합물 전체중량에 대하여 1~7 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 2~5 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 3~5 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량% 미만으로 포함시 상기 황토 천장재 조직의 치밀성이 저하되며, 7 중량%를 초과하여 포함시 성형성이 저하될 수 있다.
상기 닥나무 껍질 분쇄물은 상기 황토 천장재의 조직을 치밀하게 하고 건조시 균열 및 파손 등을 방지하기 위해 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 닥나무 껍질 분쇄물의 크기는 50㎛~5cm 인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 100㎛~3cm 인 것을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 300㎛~2cm 인 것을 사용할 수 있다. 상기 크기의 닥나무 껍질 분쇄물을 사용시 균열 및 파손의 방지 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 닥나무 껍질 분쇄물은 상기 혼합물 전체중량에 대하여 1~6 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 2~5 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 2~3 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량% 미만으로 포함시 상기 황토 천장재의 건조시 균열이 발생할 수 있으며, 6 중량%를 초과하여 포함시 상기 황토 천장재의 물리적 강도가 저하될 수 있다.
상기 물은 전술한 성분들의 균일한 혼합, 유동성 및 성형성을 제공하기 위해 포함될 수 있다.
한 구체예에서 물은 상기 혼합물 전체중량에 대하여 1~10 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 2~9 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 3~8 중량%로 포함될 수 있다. 1 중량% 미만으로 포함시 상기 황토 천장재의 성형성이 저하되며, 10 중량%를 초과하여 포함시 상기 황토 천장재의 물리적 강도가 저하될 수 있다.
(b) 가압단계
상기 단계는 상기 혼합물을 금형에 투입하고 가변적 시간 및 가변적 압력을 적용하여 가압하여 성형체를 형성하는 단계이다. 상기와 같이 가변시간 및 가변압력을 적용하여 상기 혼합물을 가압시, 상기 혼합물 내부에 포함된 공기를 용이하게 방출하여 상기 성형체(반제품)에 포함된 공기를 제거하고 수분함량을 조절하며, 본 발명의 황토 천장재의 형태로 성형할 수 있다.
본 발명에서 상기 가변시간에 따른 가변적 압력 제어는 하기 식 1과 같은 함수관계를 가질 수 있다:
[식 1]
Figure 112013091057471-pat00001
(상기 식 1에서, 상기 p는 상기 혼합물에 적용되는 압력(kgf/㎠), t는 시간(sec)이며, 상기 W0은 가압(또는 감압)시 상기 혼합물로부터 배출되는 수분의 배출량이고, 상기 A0는 가압(또는 감압)시 상기 혼합물로부터 배출되는 공기의 배출량이고, 상기 Pc는 가압(또는 감압)시 상기 혼합물로부터 발생하는 균열의 정도이고, 그리고 상기 Pb는 감압시 상기 혼합물에서 발생되는 벤딩(bending)값의 정도(볼록벤딩의 경우: +, 오목벤딩의 경우: -)이다).
따라서, 상기 식 1에 근거하여, 상기 혼합물에 포함된 물과 공기의 배출을 최적값으로 조절하고, 상기 성형체의 밴딩값 등의 파라미터를 최적으로 조절하여, 본 발명의 강도를 최적으로 유지하고, 제품의 수축, 뒤틀림, 균열 등의 결함을 0에 가깝게 최소화 하도록 조절할 수 있다.
이때 상기 도 3에서, 상기 시간 t1, t2, t3...및 t32 사이의 간격은 일정하지 않고 가변적이며, 상기 성형체의 파라미터인 수분 배출량, 공기 배출량, 균열의 정도 및 벤딩값의 정도에 따라 조절될 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 한 구체예에서 상기 가변적 시간에 따른 가변적 압력을 적용한 가압은, (b1) 상기 혼합물을 0.1 내지 100,000 ms 동안 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 가압하여 유지하는 단계; (b2) 상기 가압된 혼합물을 0.1 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 가압하는 단계; 및 (b3) 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 0.1 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 단계적으로 감압하여 일정시간 동안 가압하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기와 같은 가변 시간에 따른 가변 압력 구성을 본 발명의 혼합물에 적용시, 상기 식 1과 같이 상기 혼합물에 포함된 수분, 공기의 배출량, 및 상기 성형체의 밴딩값 정도가 최적으로 조절되어, 본 발명의 강도를 최적으로 유지하고, 제품의 수축, 뒤틀림, 균열 등의 결함을 0에 가깝게 최소화 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 상기 혼합물에 대한 가변시간에 따른 가변적 압력적용을 나타낸 그래프이다. 또한, 상기 도 3을 참조하면, 상기 (b1) 및 (b3) 단계에서, 상기 단계적으로 승압 및 단계적으로 감압시, 각각 적어도 한 번 이상 상기 승압 또는 감압된 압력을 0.1 내지 100,000 ms 동안 유지하며 승압 또는 감압할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 가압 또는 감압을 적용시 본 발명의 강도를 최적으로 유지하고, 제품의 수축, 뒤틀림, 균열 등의 결함을 0에 가깝게 최소화 하도록 조절할 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 좀 더 구체적으로 상기 가변시간에 따른 가변적 압력적용은 상기 (b1) 단계에서 상기 혼합물을 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 0.1 ms~100,000 ms 동안 가압하고, 이때 상기 도 3과 같이 t1~t2 구간, t4~t5 구간 및 t6~t7 구간에서는 각각 0.1 ms~50,000 ms 동안 가압된 압력을 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 (b2) 단계에서는 상기 가압된 혼합물에 대하여 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 0.1 ms~100,000 ms 시간 동안 가압할 수 있다.
상기 (b3) 단계에서는 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 0.1 ms~100,000 ms 시간 동안 단계적으로 감압하여 성형체를 형성할 수 있다. 이때 상기 도 3와 같이 t30~t31구간에서는 각각 0.1 ms 내지 100,000 ms 동안 감압된 압력을 유지하도록 할 수 있다.
상기와 같이 가변시간에 따른 가변적 압력적용시 상기 성형체(반제품)에 포함된 공기를 제거하고 수분함량을 조절하며, 뒤틀림(오목 및 볼록현상), 치수변형 또는 제품 크랙(파손) 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 금형의 형태는 가압시 상기 혼합물 내부의 수분 및 공기를 배출할 수 있다면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 하부에 수분 배출구가 형성되어 있어 상기 혼합물을 가압시 상기 수분 배출구를 통해 수분이 배출될 수 있는 금형을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금형에 혼합물을 투입시 그리드(grid), 퓨셔(pusher)등을 사용하여 균일하게 충진시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 형성된 성형체에 함유된 수분은 상기 성형체 전체중량에 대하여 0.001~1 중량% 포함되도록 조절될 수 있다. 상기 범위의 수분을 포함시 상기 황토 천장재의 물리적 강도가 우수할 수 있다.
또한, 상기 가압단계에서 상기 성형체의 정면에 무늬 또는 패턴을 형성할 수 있다. 한 구체예에서는 소정의 무늬 또는 패턴이 양각 또는 음각으로 새겨진 금형에 상기 혼합물을 투입하여 가압하여 무늬 또는 패턴이 형성된 성형체를 제조할 수 있다.
또한, 상기 (b)단계에서 상기 성형체가 형성되는 금형은 상부금형과 하부금형을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 상부금형 및 하부금형에 형성된 돌출부(돌기) 및 구멍을 이용하여 상기 성형체의 배면에 복수 개의 구멍(hole)을 더 형성할 수 있다. 상기 배면에 형성되는 구멍은 상기 황토 천장재의 부착성 및 시공성을 향상시키기 위해 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 구멍의 직경은 1~5mm 일 수 있다. 바람직하게는 1~4mm일 수 있다. 더욱 바람직하게는 1~3mm 일 수 있다. 상기와 같은 직경의 구멍이 형성시 시공성 및 부착성이 우수할 수 있다.
(c) 건조단계
상기 단계는 상기 성형체를 상온에서 24~48 시간 동안 건조하여 본 발명의 황토 천장재를 제조하는 단계이다. 상기 건조시간에서 상기 황토 천장재가 휘거나 갈라지지 않고 견고하게 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 황토 천장재 제조방법에 의해 제조된 황토천장재에 관한 것이다.
한 구체예에서 상기 황토 천장재는 황토 81~93 중량%, 게르마늄 0.5~6.5 중량%, 장석 0.5~6.5 중량%, 닥나무 껍질 분쇄물 0.5~5 중량% 및 물 0.001~1 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 시공성, 작업성, 내열화성 및 내구성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 천장재의 사진이며, 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 천장재를 전자현미경으로 확대한 사진이다.
도 1을 참조하면, 상기 황토 천장재의 형태는 예를 들면 원형, 삼각형, 사각형일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는 사각형 형태일 수 있다. 상기 황토 천장재의 정면에는 심미감을 위해 소정의 무늬 또는 패턴이 양각 또는 음각으로 더 형성될 수 있다.
또한 상기 황토 천장재의 두께는 5~12mm 일 수 있다. 바람직하게는 5~10mm, 더욱 바람직하게는 8~10mm 일 수 있다. 상기 범위에서 물리적 강도 및 시공성이 우수할 수 있다.
또한 상기 황토 천장재의 배면에는 복수 개의 구멍(hole)이 더 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 구멍의 직경은 1~5mm 일 수 있다. 바람직하게는 1~4mm일 수 있다. 더욱 바람직하게는 1~3mm 일 수 있다. 상기와 같은 직경을 갖는 구멍이 형성시 상기 황토 천장재의 시공성 및 부착성이 우수할 수 있다.
상기 황토 천장재는 소성공정을 거치지 않아 건조시 수축, 휨 또는 균열이 거의 발생하지 않을 수 있다. 이때, 상기 황토 천장재의 휨 정도는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 측정방법으로 평가할 수 있다. 예를 들면, 뒤틀림으로 평가할 수 있다. 상기 뒤틀림은, KSL 1001에 개시된 치수측정기로 측정한 볼록 뒤틀림, 오목 뒤틀림 및 옆면 뒤틀림이 KSL 1001의 규정 이내일 수 있다.
또한 상기 황토 천장재의 수축 정도는 치수 불규칙도로 측정할 수 있다. 상기 치수 불규칙도는 KSL 1001에 개시된 뒤틀림 측정기를 사용하여 측정된 치수 불규칙도가 KSL 1001의 규정 이내일 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토 천장재는, 300 x 300mm 타일 기준으로 KSL 1001에 규정된 뒤틀림 오차범위가 볼록 뒤틀림 오차범위의 경우 ±1.2mm 이내이고, 오목 뒤틀림 오차범위의 경우 ±0.5mm 이내이며, 옆면 뒤틀림 오차범위의 경우 ±1.6mm 이내이고, 치수 불규칙도는 ±1.0mm 이내일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1 및 비교예 1~6
실시예 1 및 비교예 1~6을 하기 표 1의 함량에 따라 혼합기(mixer)에서 균일하게 혼합하여 혼합물을 준비하였다.
이때 황토는 250 메시 크기로 체거름한 다음, 싸이로(silo) 실에 충진하여 상온에서 7일간 숙성하여 준비하였으며, 닥나무의 껍질을 온수에 침지한 다음, 0.3mm의 크기로 분쇄하여 닥나무 껍질 분쇄물을 준비하였다. 그 다음에, 상기 제조된 혼합물을 상부 및 하부가 분리 가능하고, 상부에 소정의 형상이 음각으로 새겨져 있는 금형에 투입하고, 상기 투입된 혼합물에 가변 시간에 대한 가변적 압력을 적용하여 가압하여 수분의 함량을 0.5 중량%로 조절하여 성형체를 형성하였다.
이때 상기 혼합물은 도 4와 같은 가변시간에 따른 가변적 압력을 적용하여 하기와 같이 가압하였다. 상기 도 4의 기재된 (b1) 내지 (b3)과 같이, (b1) 상기 혼합물을 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 100,000 ms 동안 가압하였다. 이때, 상기 도 4와 같이 t1~t2 구간, t4~t5 구간 및 t6~t7 구간에서는 각각 20,000 ms 동안 가압된 압력을 유지하도록 제어하였다. (b2) 상기 가압된 혼합물에 대하여 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 20,000 ms 시간 동안 가압하였다. (b3) 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 50,000 ms 시간 동안 단계적으로 감압하여 성형체를 형성하였다. 이때, 상기 도 4와 같이 t30~t31구간에서는 각각 감압된 압력을 유지하도록 제어하였다.
상기 성형체의 배면에 상기 성형체의 배면에 직경 1mm 내지 6mm인 복수 개의 구멍을 형성하였다. 상기 성형체를 상온에서 2일 동안 건조하여 가로 300mm, 세로 300mm, 두께 10mm 인 황토 천장재를 제조하였다.
비교예 5
하기 표 1의 함량에 따라 혼합물을 준비하고, 상기 도 4와 같이 2,000 kgf/㎠의 압력을 100,000 ms 동안 유지하며 적용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 천장재를 제조하였다.
비교예 6
하기 표 1의 함량에 따라 혼합물을 준비하고, 상기 도 4와 같이 단계적으로 0 kgf/㎠에서 2,000 kgf/㎠의 압력까지 50,000 ms 동안 점진적으로 승압한 다음, 2,000 kgf/㎠의 압력을 50,000 ms 동안 유지하며 적용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 천장재를 제조하였다.
구분
(중량%)		 황토 게르마늄 장석 닥나무 껍질
분쇄물		 물
실시예 1 89 3 3 2 3
비교예 1 87 5 - 3 5
비교예 2 80 - 9 5 6
비교예 3 70 13 8 3 6
비교예 4 89 - 4 - 7
비교예 5 89 3 3 2 3
비교예 6 87 4 4 3 5
실험예
상기 실시예 1 및 비교예 1~6에 대하여 각종 물성 및 원적외선 방사량을 평가하여 하기 표 2에 기재하였다. 각 시험에 대한 평가 방법은 다음과 같다.
* 뒤틀림(mm)
상기 실시예 1 및 비교예 1~6에 대하여 KS L 1001에 의거하여 뒤틀림(볼록 뒤틀림, 오목 뒤틀림 및 옆면 뒤틀림)을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
* 치수 불규칙도(mm)
상기 실시예 1 및 비교예 1~6에 대하여 KS L 1001에 의거하여 치수 불규칙도를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
* 천장재 외관
상기 실시예 1 및 비교예 1~6에 대하여 표면상태(갈라짐 없이 매끈한 정도)를 하기와 같은 기준으로 평가하여 하기 표 2에 기재하였다.(◎: 우수 ○: 양호 △: 보통 ×: 불량)
* 원적외선 방사량 측정
KICM-FIR-1005 시험방법에 의해 원적외선 방사율 및 방사 에너지를 시험하였다. 본 시험은 50℃에서 FT-IR Spectrometer를 이용한 흑체(black body) 대비 측정대비 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
시험 종류 실시예
1		 비교예
1 2 3 4 5 6
볼록 뒤틀림(mm) 0.10 - - 1.62 1.58 0.87 -
오목 뒤틀림(mm) - 0.91 0.80 - - - 0.56
옆면 뒤틀림(mm) 0.28 1.80 1.65 1.52 1.40 1.22 1.18
치수 불규칙도(mm) 0.11 1.14 1.15 0.84 0.96 0.25 0.21
천장재 외관 ◎ ○ △ ○ × △ △
원적외선 방사율
(5~20㎛)		 0.927 0.873 0.846 0.832 0.884 0.923 0.913
원적외선 방사에너지
(W/㎡) 		3.74 X 102 3.35 X 102 3.43 X 102 3.14 X 102 3.62 X 102 3.72 X 102 3.73 X 102
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 성분을 포함하지 않거나, 함량을 벗어난 비교예 1~4는 실시예 1에 비하여 뒤틀림 및 성형치수 오차가 크게 발생하였으며, 원적외선 방사량은 실시예 1에 비하여 저하됨을 알 수 있었다. 그리고 본 발명의 함량범위에 포함되나, 본원발명과 같은 가변적 압력 제어 공정을 거치지 않은 비교예 5~6은 뒤틀림 및 치수 불규칙도가 발생하였으며, 천장재 외관 또한 균열이 발생하는 등 품질결함이 발생하였다. 또한, 상기 실시예 1의 외관은 상기 비교예 1~6과 비교하였을 때 균열이 거의 발생하지 않음을 알 수 있었다.

Claims (6)

  1. (a) 상기 황토 88~93 중량%, 게르마늄 1~5 중량%, 장석 1~5 중량%, 닥나무 껍질 분쇄물 1~3 중량% 및 물 1~9 중량%를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 혼합물을 금형에 투입하고 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 가변적인 시간 및 압력으로 가압 및 유지하여 성형체를 형성하는 것은,
    (b1) 상기 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 400 kgf/㎠부터 2,000 kgf/㎠까지 단계적으로 승압하며 가압하는 단계;
    (b2) 상기 가압된 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠의 압력을 유지하며 가압하는 단계; 및
    (b3) 상기 유지된 압력으로 가압된 혼합물을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 2,000 kgf/㎠에서 0 kgf/㎠까지 단계적으로 감압하여 성형체를 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (b1) 및 (b3) 단계에서, 각각 적어도 한 번 이상 상기 승압 및 감압된 압력을 20,000 ms 내지 100,000 ms 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 친환경 황토 천장재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 상기 황토는 150~350 메쉬(mesh) 크기이며 숙성된 것을 특징으로 하는 친환경 황토 천장재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 상기 닥나무 껍질 분쇄물의 크기는 50㎛~5cm 인 것을 특징으로 하는 친환경 황토 천장재 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 상기 성형체에 함유된 수분이 0.001~1 중량%인 것을 특징으로 하는 친환경 황토 천장재 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 금형은 상부금형과 하부금형을 포함하여 구성되며, 상기 상부금형 및 하부금형에 형성된 돌출부 또는 구멍을 이용하여 상기 성형체의 배면에 복수 개의 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 친환경 황토 천장재 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항의 친환경 황토 천장재 제조방법에 의해 제조되는 친환경 황토 천장재.
KR20130119861A 2013-01-31 2013-10-08 가변시간 및 가변압력을 적용한 친환경 황토 천장재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 친환경 황토 천장재 KR101482771B1 (ko)

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