KR101590437B1

KR101590437B1 - 통기성 염전타일의 제조방법 및 그 제품

Info

Publication number: KR101590437B1
Application number: KR1020140162829A
Authority: KR
Inventors: 문준섭
Original assignee: 대동산업 주식회사
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-02-01

Abstract

본 발명은 친환경적인 황토가 포함된 세라믹 광물을 이용하여 염전 바닥에 설치할 수 있는 염전 바닥용 세라믹 타일의 제조방법에 관한 것이다.

Description

통기성 염전타일의 제조방법 및 그 제품{A METHOD FOR PRODUCING PERMEABLITY SALT DRYING TILE AND THE PRODUCT}

본 발명은 통기성 염전 타일의 제조방법 및 그 제품에 관한 것으로서 보다 상세하게는 소지는 황토, 도석, 장석 및 리그닌(목질소)을 포함하여 이루어지는 황토 염전타일 소지와, 상기 소지로 타일을 건식 성형한 그린 타일(타일 바디)의 표면에는 황토가 포함된 황토 유약을 시유하여 제조하는 염전 타일의 제조방법 및 그 타일에 관한 것이다.

일반적으로 천일염은 바닷물을 염전에 가두어 햇볕과 바람으로 건조시켜 만든다. 바닷물을 염전에 가둬 놓으면 먼저 바닷물 표면에 얇은 소금막이 형성된 뒤 조금씩 커지면서 소금결정이 만들어진다. 이를 소금의 꽃이라 부른다. 이 결정이 점점 무거워지면서 아래로 가라앉고 여기에 소금의 결정이 더 달라붙어 소금이 만들어지는데 이러한 소금은 굵은 소금이며, 물아래로 가라앉기 전에 얇게 형성된 소금막만 따로 걷어내 따로 건조하면 결정이 작은 소금이 만들어진다.

또한, 천일염은 염전에서 소금을 만들 때 염전바닥의 모양에 따라 토판염(土版鹽)과 장판염(壯版鹽)으로 나누어지며, 상기 토판염은 생산 염전의 바닥이 흙바닥이고, 장판염은 생산 염전의 바닥이 비닐장판이다.

토판염의 경우에 있어서, 토판(土版)은 천일염을 생성하는 갯벌 또는 결정지가 갯벌을 다져서 딱딱하게 굳힌 것이고, 토판염은 상기 토판 위에 바닷물을 끌어들여 햇볕과 바람으로 증발시켜 생산한 갯벌 천일염을 지칭하는 것으로, 과거 국내에서 생산되는 대부분의 천일염은 토판에서 생산된 토판 천일염이었다.

그러나, 토판 천일염의 품질을 유지하기 위해서는 토판의 흙을 롤러 등으로 빈번하게 다져서 결정지를 굳은 상태로 유지해야 하고, 또한 소금을 거두어들이는 채렴(採鹽)을 할 경우에도 육중한 대파를 사용하여 결정화된 소금을 한 방향으로 끌고 갔다가 다시 끌어오는 일을 반복해야 하는 등, 과중한 노동력이 요구되고 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

또한, 장판염의 경우 합성수지로 제조되어 취급 관리의 편리성은 있으나, 염전 지면에 합성수지 장판을 시공한 상태에서 소금을 채취할 때, 장판의 표면이 불규칙함에 따라 소금 채취용 밀대를 이동시키는 과정에서 장판이 쉽게 찢어지거나, 장판의 부식이 발생되면 합성수지 장판에서 용출될 수 있는 가소제 등의 해로운 화학성분이 생산되는 소금에 포함될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 상기 토판 또는 장판 대신에 통상의 타일 또는 옹기파편을 염전의 바닥에 시공할 경우, 표면이 균일해짐으로써 밀대의 이동을 통한 소금의 채취는 용이한 점이 있으나, 통상의 타일이나 옹기파편은 강도가 약해 밀대 또는 외부 충격으로 인하여 쉽게 손상되는 문제점을 가지고 있으며, 또 시간이 경과되면 타일 및 옹기파편이 지면의 접착력이 저하됨으로써, 장기간 경과 시 지면으로부터 이탈되는 문제가 있다.

상기 일반 타일의 제조에 있어서는 납석, 장석, 석회석, 카올린, 도석, 점토 등의 규산염 광물 원료를 혼합하여, 건식 및 습식 분쇄 후 타일 성형한 다음, 성형된 타일(그린타일 또는 타일바디)의 표면에 유약을 도포하고 건조한 다음, 약 1,000℃~1,200℃ 정도의 온도를 가진 롤러 가스 가마에서 소성한 후, 선별, 포장하는 것이 일반적인 생산방법이라고 하겠다.

그러나 종래의 일반 타일은 평탄도는 우수하나 크기가 작고 얇아 내충격성 약하여 쉽게 깨어지며, 깨어진 타일을 교체하는데 상당한 시간과 인건비가 소요되는 단점이 있다. 또한 타일과 타일이 만나는 부분(메지)의 면적 비율이 상대적으로 높아 열을 받는 부분이 작아 증발 효율이 낮아지고, 통기가 이루어지지 않는 자기의 특성으로 인한 갯뻘의 미네랄 용출을 방해하는 원인이 되기도 한다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 친환경적인 황토를 도석, 장석 등의 규산염계 광물과 혼합 및 분쇄하여 황토 염전타일 소지를 제조하고, 이를 타일로 건식성형 하여 그린타일을 제조한 후, 황토 유약을 성형된 그린 타일의 표면에 시유하고, 이를 소성함으로써 통기성이 부여된 세라믹 타일로 제조하여, 염전의 바닥에 설치함으로써, 생산되는 소금에 미네랄 함량을 증가시키며, 세라믹 타일의 높은 내구성에 따라 장기간 사용할 수 있어 경제적 효과가 있고, 통기성이 우수한 염전타일의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서 추구하는 통기성 염전타일은 micro 크기의 미세 기공을 통한 유해물질 흡착 및 정화 기능을 통한 유해물질 흡착기능을 가지도록 한 것이다.

본 발명은 통기성 염전타일의 제조과정에 있어서, 염전 바닥을 형성 시 기존의 타일에 비하여 뛰어난 강도와 사용성을 부여하기 위하여, 이에 적합한 염전타일 제조용 황토 염전타일소지와 황토유약을 이용한 것이다.

본 발명에 따른 황토 염전타일의 소지는 황토 30~40중량부, 도석 30~40중량부, 장석 30~40중량부 및 리그닌(목질소) 0.1~0.15중량부를 포함하여 이루어지며, 그린 타일의 표면에 시유하기 위한 황토유약은 황토 10~20중량부, 석회석 10~25중량부, 장석 10~25중량부, 규석 3~10중량부, 알루미나 5~15중량부, 지르코니아 1~5중량부, 프리트(Frit) 15~25중량부, 산화아연 1~5중량부를 포함한다.

본 발명에 따른 염전타일의 소지를 형성함에 있어서 채용한 황토는, 크기가 0.02mm~0.05mm이며, 0.005mm 이하의 점토질은 전체의 10% 이내이다. 성분은 SiO₂ 60~65%, Al₂O₃ 10~13, CaCO₃ 8%, Fe₂O₃ 5%, MgO 3%, Na₂O 2%, K₂O 1.5%으로 이루어져 있다. 또한 공극이 절반에 달하는 벌집 구조로서 산소가 잘 통하고 오염물질을 잘 흡착하며, 가는 모래로 되어 있으며, 탄산칼슘을 함유하여 점력을 가지며, 원적외선 조사능이 타 광물에 비하여 월등한 성질을 가지고 있다. 그리고, 기존의 흑색 점토 대신에 황토를 채택하게 되는 이유로서, 염전타일의 경우 일반타일 보다는 상대적으로 타일의 두께가 두꺼워야 함으로, 기존 흑색점토 배합비로 성형 두께를 높여 성형할 경우, 소성로에서 소성 시 다량의 유기물로 인한 타일 자체에 블로팅이 발생하여 불량이 원인이 될 수 있기 때문에 기존의 흑색 점토 대신에 황토를 대체 사용하는 것이다.

본 발명에 따른 염전타일의 소지를 형성함에 있어서 채용한 리그닌(목질소)은, 목재, 대나무, 짚 등 목화된 식물체 속에 20~30% 존재하는 방향족 고분자 화합물이며, 나무에서 추출한 천연원료로써 밀도가 작고, 1,000~100,000의 분자량을 갖고 있는 강도 증진제로 우수한 점성을 가지고, 수용액의 점도에 비례하여 증가하며, 제품 생산 시 0.2% 내외 사용으로 소지의 강도를 30~35% 증가시켜 주고, 천연재료로써 첨가 시 타일 바디의 화학적, 물리적 안정성에 변형 없이 유지가능하게 하며 또한 소성 시 통기에 유리한 미세기공의 형성을 가능하게 하는 역할을 가진다.

본 발명에 따른 통기성 염전타일의 제조방법은,

(1) 타일 제조용 규산염 광물을 분쇄 혼합한 후 일정 크기 이상의 입도를 가지도록 스프레이 드라이어 등을 통해 건조하여 분말 상의 소지를 제조하는 소지 제조공정,

(2) 상기 분말 상의 소지를 타일 형상으로 가압 성형하는 건식성형공정,

(3) 상기 성형된 그린타일(타일바디)의 표면에 황토유약으로 시유하는 시유공정,

(4) 시유된 그린타일을 1,000℃~1,100℃에서 30분~60분 소성하는 소성공정을 포함하여 이루어진다.

특히, 상기 분말 상의 소지는 황토 30~40중량부, 도석 30~40중량부, 장석 30~40중량부 및 리그닌(목질소) 0.1~0.15중량부를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 그린 타일의 표면에 시유하기 위한 황토유약은 황토 10~20중량부, 석회석 10~25중량부, 장석 10~25중량부, 규석 3~10중량부, 알루미나 5~15중량부, 지르코니아 1~5중량부, 프리트(Frit) 15~25중량부, 산화아연 1~5중량부를 포함하여 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따른 통기성 염전타일의 제조방법은, 타일 제조에 규산염 광물을 분쇄 혼합한 후 일정 크기 이상의 입도를 가지도록 스프레이 드라이어 등을 통해 건조하여 분말 상의 소지를 제조하는 소지 제조공정, 상기 소지를 타일 형상으로 가압 성형하는 건식성형공정, 상기 성형된 그린타일의 표면에 황토유약으로 시유하는 시유공정, 시유된 그린타일을 1,000℃~1,200℃에서 30분~60분 소성하는 소성공정을 포함하여 이루어지는 것으로, 상기 분말 상의 소지가 황토 30~40중량부, 도석 30~40중량부, 장석 30~40중량부 및 리그닌(목질소) 0.1~0.15중량부를 포함하여 이루어지며, 상기 그린 타일의 표면에 시유하기 위한 황토유약은 황토 10~20중량부, 석회석 10~25중량부, 장석 10~25중량부, 규석 3~10중량부, 알루미나 5~15중량부, 지르코니아 1~5중량부, 프리트(Frit) 15~25중량부, 산화아연 1~5중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기성 염전타일 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 통기성 염전타일은 일반타일에 비해 타일의 두께가 두꺼움에도 불구하고, 소성 후 다량의 유기물로 인한 타일에 블로팅이 발생하지 않고, 소지에 리그린을 조성함으로써 소지의 강도를 30~35% 정도 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 소성 시 통기성을 발휘할 수 있는 미세기공을 형성하며, 또한 황토를 함유하는 항토유약을 시유한 후 소성하게 됨에 따라 타일의 통기성이 더욱 중대되어 통기성 염전타일로서의 활용도가 우수하다.

도 1의 (a)는 본 발명의 황토 함유 소지의 실시예에 따른 소성 후 통기성 염전타일의 단미
도 1의 (b)는 일반타일 소지의 비교예에 따른 소성 후 타일의 단미
도 2의 (a)는 본 발명의 황토유약을 시유한 실시예에 따른 통기성 염전타일의 통기성 평가
도 2의 (b)는 일반유약을 시유한 비교예에 따른 타일의 통기성 평가

(1) 통기성 염전타일 소지의 제조

본 발명에 따른 염전타일의 소지는 황토 30~40중량부, 도석 30~40중량부, 장석 30~40중량부 및 리그닌(목질소) 0.1~0.15중량부를 포함하여 이루어진다.

그러나, 통상의 일반타일의 소지는 점토 20~30중량부, 백토 10~15중량부, 장석 35~40중량부, (도)장석 25~30중량부, 파타일 및 슬러지 등 7~9중량부를 포함하여 이루진다.

즉, 본 발명의 염전타일과 일반자기질 타일의 소지의 배합을 비교하여 보면, 본 발명의 황토 염전타일의 소지는 기존 타일 소지의 구성 원료이던 점토와 백토를 제외하는 대신에 황토로 그 배합을 치환하고, 또한 장석질의 도석을 빼고 순수 도석으로 30~40중량부 치환하여 적용을 하였다.

그리고, 일반적으로 대부분의 타일제조 시 폐수와 무기성 폐기물을 소지 배합 시 일정 부분 첨가하여 배합작업을 진행하는 경우가 있으나, 본 발명에서는 중금속 용출의 원인으로 파악되는 상기 폐기물로서의 무기성오니와 슬러지의 투입을 배제하였다.

구체적인 본원발명의 통기성 염전타일의 소지에 대한 실시예와 비교예를 하기와 같이 실시한다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다은 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위한 것일 뿐이다.

(2) 황토 유약의 제조

본 발명에 따라 그린 타일의 표면에 시유하기 위한 황토유약은 황토 10~20중량부, 석회석 10~25중량부, 장석 10~25중량부, 규석 3~10중량부, 알루미나 5~15중량부, 지르코니아 1~5중량부, 프리트(Frit) 15~25중량부, 산화아연 1~5중량부를 포함하여 이루어진다.

[실시예]

(1) 소지제조공정

염전타일의 소지는 황토, 도석, 장석 및 리그닌(목질소)에 대하여 황토 30중량부, 도석 40중량부, 장석 30중량부 및 리그닌(목질소) 0.1중량부를 포함하여 이루어지도록 하고, 상기 소지 원료를 습식 분쇄기인 Ball Mill에 물과 함께 투입하여 약 18~22 시간 분쇄 후 만들어진 슬립(slip)을 Spray Dryer로 이송 건조한다. 이때 만들어진 건조 파우더는 과립상으로 약 5％~7％의 수분을 함유하고 있으며, 이는 성형성을 좋게 하기 위한 것이다.

(2) 성형공정

건조된 분말 상의 소지 파우더를 SILO에서 약 24~72시간 숙성한다. 이는 파우더의 수분 분포를 균일하게 하고 보다 균질한 상태를 만들어 성형 시 파우더 수분 차이에 의한 불량을 최소화하고 안정한 상태를 지속시키기 위한 것이다. 일반적으로 성형 파우더의 형상은 과립상으로 제조되는데 성형(가압성형)시 탈기를 원활하게 하여 가압체 안의 극도로 큰 기공 형성을 억제하고 소지의 1차적인 강도 부여하도록 하여 그린타일을 성형한다.

(3) 유약 제조 및 시유 공정

황토유약의 제조는 황토 16중량부, 석회석 21중량부, 장석 21.5중량부, 규석 6중량부, 알루미나 10중량부, 지르코니아 3중량부, 프리트(Frit) 19중량부, 산화아연 3.5중량부를 혼합하여 물과 함께 분쇄하여 슬립 상태 한 것으로 이를 사용하여 성형된 그린타일의 표면에 시유를 하게 된다.

(4) 소성공정

소성공정은 시유 공정을 거친 그린타일을 소성하는 공정이다. 소성은 시유된 타일을 1,000℃~1,200℃ 부근에서 30분~60분 소성하는데 이는 유약을 녹여 소지에 융착시키는 것으로, 이렇게 구워진 타일은 비로소 완제품으로서의 통기성 염전타일로서의 기능을 갖게 된다.

[비교예]

비교예는 통상적인 일반타일 소지와 타일유약을 이용하여 타일을 제조하는 것으로, 본 발명과는 채택되는 소지 및 유약의 제조공정에서 차이가 있고, 그 외의 공정은 실질적으로 유사하다 할 것이다.

소지제조공정에서, 비교예의 일반소지는 점토, 백토, 도석, 장석에 대하여 점토 24중량부, 백토 9중량부, 도석 29중량부 및 장석 38중량부로 이루어진다.

유약제조공정에서, 비교예의 일반유약은 석회석 21중량부, 장석 21.5중량부, 규석 6중량부, 백토 16중량부, 알루미나 11.5중량부, 지르코니아 2.5중량부, 프리트(Frit) 18중량부, 산화아연 3.5중량부를 혼합하여 물과 함께 분쇄하여 슬립 상태 한 것으로 이를 사용하여 시유를 하게 된다.

구체적인 본 발명의 소지를 이용한 실시예와 일반 타일소지를 이용한 비교예를 하기와 같이 실시한다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 황토함유 통기성 염전타일의 소지는 일반타일의 소지에 비해 소성 후 타일 자체에 블로팅이 발생하지 않는 등 타일 표면의 단미가 매끄럽다.

구체적인 본 발명의 황토유약을 이용한 실시예와 일반 타일 유약을 이용한 비교예를 하기와 같이 실시한다.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 황토유약은 일반유약보다 황토의 미세기공으로 인하여 통기성이 우수하다.

통기성 염전타일 소지와 기존의 일반타일 소지를 이용한 그린타일 및 소성 후의 타일의 물성에 관하여, 본 발명에 적합한 소지 실시예와 기존의 일반소지 비교예를 이용하여 그린타일을 제작하고, 제작된 그린 타일의 표면에 황토유약과 일반유약을 시유한 후 소성공정을 거친 통기성 염전타일과 일반타일을 제조하여 비교하였다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 염전타일은 일반타일에 비해 소성강도(꺽임강도)가 우수한 데 그 이유는 일반 자기질 바닥 타일의 경우 흑색점토인 2차 점토를 사용함으로 인해 성형 두께가 상승 할수록 완제품 가마에서 요출시 BLACK CORE (블랙코어)가 다량 발생하였기 때문이며, 따라서 외장 바닥에 시공되는 염전타일 특성상 일반타일 보다는 기계적 강도가 우수해야 함으로 기존 점토로는 해결할 수 없는 성형두께와 압력 상승을 황토로 치환함으로써 해결 할 수 있었다.

또한 입자의 비표면적이 넓고 점력이 우수한 황토와 그린타일 강도 증진에 효과가 있는 유기물인 리그린(목질소)을 적용함으로써 타일 성형 시 형상의 깨짐 없이 탈형이 용이 하도록 하는 효과가 있었다.

황토는 높은 비표면적(>30㎡/g)과 넓은 입도 분포를 가지기 때문에, 소성 후 나노와 마이크로 크기의 기공을 만들기에 적합한 광물로써 우수한 단열성과 조습 능력을 제공한다. 그러나, 일반타일의 경우 중금속 유해성 테스트 결과 납(Pb), 카드뮴(Cd)은 검출이 되지 않았으나, 식품을 담는 용기로써 비소(As)가 기준치 이상 (0.05㎍/㎠)용출되나, 염전타일소지에서는 비소를 포함한 유해성 중금속이 포함이 되어 있지 않으며, 일반 타일에 비해 태양열의 복사 후 기물에서의 열체류 시간이 길어 소금생산에 있어 보다 양적 증대를 가져올 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

타일 제조용 규산염 광물을 분쇄 혼합한 후 건조하여 분말 상의 황토 타일 소지를 제조하는 소지 제조공정, 상기 소지를 타일 형상으로 가압 성형하는 건식성형공정, 상기 성형된 그린타일의 표면에 황토유약으로 시유하는 시유공정, 시유된 그린타일을 1,000℃~1,100℃에서 30분~60분 소성하는 소성공정을 포함하여 이루어지는 통기성 염전타일 제조방법에 있어서,
상기 분말 상의 황토 타일 소지는 황토 30~40중량부, 도석 30~40중량부, 장석 30~40중량부 및 리그닌(목질소) 0.1~0.15 중량부를 포함하여 이루어지며,
상기 황토는 크기가 0.02 내지 0.05mm이고, 0.005mm 이하의 점토질은 전체의 10% 이내이며,
상기 그린 타일의 표면에 시유하기 위한 황토유약은 황토 10~20중량부, 석회석 10~25중량부, 장석 10~25중량부, 규석 3~10중량부, 알루미나 5~15중량부, 지르코니아 1~5중량부, 프리트(Frit) 15~25중량부, 산화아연 1~5중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통기성 염전타일 제조방법.
제1항에 있어서, 건조 후의 그린타일의 건조강도가 10.0~12.0 N/㎠이고, 소성 후의 통기성 염전타일의 소성강도가 200 N/㎠이상인 것을 특징으로 하는 통기성 염전타일 제조방법.
제1항 또는 제2항의 제조방법에 의하여 제조된 통기성 염전타일.