KR101674183B1 - 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품 - Google Patents

점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품에 관한 것으로서, 건조, 소성(燒成, firing)하기 전 단계인 성형 공정에서 진공 압출된 수분이 함유한 벽돌 소지 칼럼(Column) 표면에 다양한 문양(Pattern) 및 색상의 전사기법을 적용하여 소성(燒成, firing) 후 다양한 문양(Pattern) 및 색상을 구현하게 한 점토벽돌의 제조 방법으로서 제조된 제품은 탈색 및 변색이 없고 내스크라치 및 내마모성이 뛰어나며 압축강도 및 흡수율 등이 KS기준 보다도 월등하고, 그리고 또한 고령토, 점토 및 장석질의 원료에 정수스러지[정수오니(汚泥, sludge)] 및 석탄재(Flay ash 또는 Bottom ash) 등의 폐기물을 혼합하여 사용하면 경량, 단열, 보온, 차음 효과를 얻을 수 있고, 폐기물의 매립, 해양투기로 인한 대기, 수질, 토양 등의 환경 오염을 예방하고 막대한 폐기물 처리비용 및 점토벽돌의 원료비를 절감할 뿐 아니라 가연성물질(可燃性物質)의 발화로 인한 연료비를 대폭 절감할 수 있는 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품에 관한 것이다.

Description

점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품{The manufacturing method of clay brick and its products used transfer film that can transfer a variety of colors and patterns}
본 발명은 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건조, 소성(燒成, firing)하기 전 단계인 성형 공정에서 진공 압출된 수분이 함유한 벽돌 소지 칼럼(Column) 표면에 다양한 문양(Pattern) 및 색상의 전사기법을 적용하여 소성(燒成, firing) 후 다양한 문양(Pattern) 및 색상을 구현하게 한 점토벽돌의 제조 방법으로서 제조된 제품은 탈색 및 변색이 없고 내스크라치 및 내마모성이 뛰어나며 압축강도 및 흡수율 등이 KS기준 보다도 월등하고,
그리고 또한 고령토, 점토 및 장석질의 원료에 정수스러지[정수오니(汚泥, sludge)] 및 석탄재(Flay ash 또는 Bottom ash) 등의 폐기물을 혼합하여 사용하면 경량, 단열, 보온, 차음 효과를 얻을 수 있고, 폐기물의 매립, 해양투기로 인한 대기, 수질, 토양 등의 환경 오염을 예방하고 막대한 폐기물 처리비용 및 점토벽돌의 원료비를 절감할 뿐 아니라 가연성물질(可燃性物質)의 발화로 인한 연료비를 대폭 절감할 수 있는 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품에 관한 것이다.
건축자재 또는 바닥재로 사용하고 있는 점토벽돌은 일반적으로 색상이 적색 및 흑, 회색 계열의 색상으로 이루어지고 다양한 문양 및 색상을 나타내지 못하였다.
즉, 벽돌로서의 제품의 색상이 적색 또는 적갈색의 획일성을 지녀왔다. 따라서 소성과정을 거쳐 완성된 점토 벽돌을 건축마감재로 이용한 건축물의 경우 그 색상이 단편 일률적으로 적색 또는 적갈색인 문제점이 있다.
따라서, 수요자는 다양한 문양과 색상을 갖는 유색 점토 벽돌의 요구가 있었고, 이에 따라 건축물 시공 시장에서 또한 디자인화된 다양한 문양과 색상을 갖는 벽돌이 요구되고 있었다.
기존의 완성된 점토 벽돌 중에 페인트를 도포한 유색 점토 벽돌이 있으나 이는 실제 건축마감재로서의 제 역할을 수행하지 못할 뿐 아니라, 시간이 지나면 오히려 건물 외벽이 지저분해져 페인트를 재도포해야하고 벽돌로써 본연의 미감을 구현하지 못하였다.
또한 소정의 색상을 갖는 유약을 두 차례 도포하고, 유약이 도포 된 점토 벽돌을 소결하여 유색 점토 벽돌을 제조하는 방법이 있으나, 이와 같은 방법은 실제 벽돌과 유약 층의 결합성을 높이기 위해서는 소결 시 고온을 가해야 하므로 점토 벽돌 소결 온도 이상으로 가열을 할 경우 철분이 방출되어 나타내고자 하려는 색상이 변색 되어 원하는 색상을 발색할 수 없는 문제점이 있고, 또한 고온 가열로 인한 제조비용이 증가한다.
또한 상기 페인트를 이용한 유색 점토 벽돌이나 유약을 이용한 유색 점토 벽돌의 경우 환경에 유해한 요소를 포함하고 있어 건축물의 외부마감재로서만 이용이 가능할 뿐 내부마감재나 인테리어용으로 이용하기 어려운 문제점이 있다.
그리고 벽돌에 단색의 유색을 표현하는 정도의 기술이 제시되고 있을 뿐 디자인화된 다양한 문양과 다양한 색상을 표현하지 못하고 있다.
한편, 기존의 점토벽돌은 주로 적점토와 마사를 주원료로 제조하고 있는데 작금에 이르러 정수장에서 발생되는 정수오니(汚泥, sludge)가 최근에는 원수 수질의 악화와 정수량의 증가로 배출 오니의 무처리 방류가 큰 문제로 심각한 환경 및 사회 문제로 대두 되고 있다.
정수오니는 정수처리과정인 침전 및 역세척 공정에서 부유 현탁물이 침전 또는 억류된 찌꺼기의 부산물로서 정수오니의 처리 및 처분에 소요되는 비용은 전체 정수처리비용의 40~60%에 해당하기 때문에, 아직도 정수장에서 발생되는 대부분의 오니는 매립이나 해양투기에 의해 처리되고 있는 실정이다.
천연자원의 고갈문제와 산업폐기물의 재활용을 감안하여, 정수오니의 유효성분을 회수하고 재활용하는 방안으로서 퇴비화, 건설자재화, 연료화하는 방법이 제시된바 있으나, 퇴비화하여 농업용으로 사용하는 것은 중금속에 대한 주의와 대책이 필요하며, 건설자재화 및 연료화하는 방법은 60~70% 이상의 높은 함수율을 가지고 있는 오니의 건조에 따른 어려움과 별도의 시설투자를 통한 경제적, 시간적 문제점을 가지고 있어 정수오니의 폐기와 재활용 방안을 찾지 못하고 있는 실정이다.
1. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1145172호(2012. 05. 14 공고). 2. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0737433호(2007. 07. 09 공고). 3. 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1596835호(2016. 02. 23 공고).
따라서, 본 발명은 상기에서와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 소성(燒成, firing)하기 전 단계에서 수분을 함유한 진공 압출된 벽돌 소지 칼럼(Column) 표면에 새로 발명된 다양한 문양(Pattern) 및 색상의 전사기법을 적용하여 소성(燒成, firing) 후 다양한 문양(Pattern) 및 색상을 구현하게 한 발명으로 벽돌 표면에 형성되는 다양한 문양(Pattern) 및 색상이 탈색 및 변색이 발생하지 않고, 내스크라치, 내마모 및 난연성이 뛰어난 내장과 외장 및 바닥 포장 겸용 점토벽돌을 얻을 수 있으며, 그리고 또한 정수오니 및 석탄재의 폐기물에 의한 대기, 수질, 토양 등의 환경 오염을 예방하고 산업폐기물의 막대한 처리 비용을 절감하며 폐기물의 유용자원화에 의한 지하자원 보존 및 생산 원가의 대부분을 차지하는 원료비 및 연료비를 대폭 감소시켜 원가경쟁력을 확보하는 점토벽돌의 제조 방법 및 그 제품을 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예로서,
고령토, 점토 및 장석질의 원료와 정수오니 및 석탄재를 포함하여 투입하는 원료투입단계와,
투입된 원료를 입경 0.5㎜이하로 분쇄하고 혼합하는 분쇄 및 혼합단계와,
혼합된 원료를 싸이로에서 5~7일간 저장하여 숙성시키는 숙성단계와,
숙성된 원료를 토련기에서 진공을 하여 원료 속의 공기를 제거하고 점력을 증가시켜 벽돌 소지 칼럼으로 압출 성형하는 진공 압출 단계와,
압출 성형된 벽돌 소지 칼럼의 표면에 우레탄 계열의 수성 바인더를 스프레이 분사하여 0.5~1㎛로 도포하는 수성 접착 스프레이 분사 도포 단계와,
우레탄 계열의 수성 바인더가 도포 된 벽돌소지칼럼의 표면에 다양한 문양과 색상이 구현된 전사지 필름을 부착하는 전사지 필름 부착 단계로 이루어지며,
상기 전사지 필름은 전사지의 기재층으로서 베이스 필름을 폴리에스터(Polyester, 이하 'PET'라 한다)로 하고,
상기 베이스 필름에 형성되고 디자인 인쇄층을 저열(60℃~120℃)에서 벽돌 소지 칼럼으로 전위시키는 기능을 하며 파라핀과 폴리에칠렌으로 혼합되어 이루어진 왁스 코팅층과,
상기 왁스 코팅층 위에 형성되고 아크릴계 수지로서 구성되어 전사 후 필름을 박리시키는 기능을 하는 이형층과,
상기 이형층의 위에 구성되고 디자인화된 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층을 형성하되,
상기 디자인 인쇄층은 동판에 의한 디자인 문양을 형성하고 그 문양에 나노화시킨 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)[나노 프리트(Frit)와 나노 점토분말 및 무기안료로 혼합 구성]와 우레탄계열 수지 및 이들 혼합의 윤활성을 좋게 하는 첨가제로써 폴리에틸렌(Polyethylene) 계통의 왁스 또는 파라핀(Paraffine) 계통의 왁스, 셀룰로오스 아세테이트, 우레탄, 아크릴, 우레탄 아크릴 레이트 중 하나를 선택 혼합하여 도포 구성하고,
상기 디자인 인쇄층 위에는 우레탄계열의 수용성 접착층을 형성하여 구성하며,
상기 전사지 부착 단계에서 벽돌 소지에 부착한 전사지 필름에 히팅 롤러에 의해 저열(60℃~120℃)로서 상기 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층을 전사하고 필름을 제거하는 전사 단계와,
벽돌 소지의 표면에 다양한 문양과 색상이 전사된 벽돌 소지 칼럼을 커팅 장치에 의해 벽돌 규격으로 자동 절단하는 절단 성형단계와,
상기 절단 성형단계에서 벽돌 규격으로 절단한 벽돌 소지 칼럼을 건조로에서 상온에서 210℃까지 48~50시간 열풍으로 승온시켜 잔존수분 0.5%이하까지 건조시키는 건조 단계와,
상기 건조 단계에서 건조된 벽돌을 턴넬식 소성로(즉, 가마)에서 29~33시간 동안 실온에서 1,100℃~1,200℃까지 승온시키면서 소성과정을 거쳐 다양한 문양과 색상을 갖는 점토 벽돌을 제조 완성한다.
이상과 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 벽돌은 첫째, 진공 압출된 벽돌 소지 칼럼(Column) 표면에 다양한 문양(Pattern) 및 색상의 전사기법을 적용하여 소성(燒成, firing) 후 다양한 문양(Pattern) 및 색상이 현출되도록 한 기술로서 제조된 벽돌 표면의 다양한 문양(Pattern) 및 색상이 탈색 및 변색이 발생하지 않고, 내스크라치 및 내마모성이 뛰어나다.
즉, 벽돌 소지의 표면에 전사된 다양한 문양(Pattern) 및 색상을 한 번의 소성 공정을 거쳤어도 도자기나 유리보다 탈색이 전혀 없고 내스크라치 및 내마모성이 뛰어난 벽돌을 제조하는 것이며 제조 완성된 벽돌은 디자인화된 다양한 문양과 다양한 색상을 표현할 수 있어 심미감을 극대화하여 건축 내외부 마감재나 인테리어 및 바닥 포장 재료용으로 이용할 수 있다.
둘째, 그리고 또한 점토벽돌의 소재를 고령토와 점토 및 장석질의 원료에 정수장에서 나오는 정수오니 및 화력발전소에서 나오는 석탄재를 더 첨가하여 재활용함으로써 환경오염방지를 극대화하고 친환경적인 경량, 단열, 보온, 차음성의 점토벽돌을 얻을 수 있다.
셋째, 디자인화된 다양한 문양과 색상이 표현된 친환경적인 벽돌을 대량으로 제조함에 따라 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.
넷째, 산업폐기물인 정수오니 및 석탄재를 혼합 사용하여 점토벽돌을 제조함에 있어 필요에 따라 소량의 소결 촉매를 첨가할 수 있고 이로 인해 이들 정수오니 및 석탄재의 사용량을 늘리면서도 물성이 우수한 점토벽돌을 제공할 수 있으며, 더욱이 점토벽돌의 조직을 치밀하고 내마모성이 뛰어나게 함으로써 오염물질이 점토벽돌의 미세기공으로의 침투를 방지하여 내오염 효과가 우수하고 비산먼지 발생을 억제하며 수명이 길어 유지보수비를 절감하는 점토벽돌을 제공할 수 있다.
다섯째, 이로써 매립 또는 해양 투기의 방법으로 산업폐기물이 폐기됨에 따른 대기, 수질, 토양 오염을 예방하고, 산업폐기물의 막대한 처리비용의 절감 및 점토벽돌의 생산원가를 절감시키는 효과를 배가할 수 있다.
여섯째, 또한 정수오니와 소량의 소결 촉매의 사용에 따라 소성온도를 기존 점토벽돌 제조시에 비하여 10% 정도 낮출 수 있음에 따라 공정적으로 연료절감 효과를 가져 올 수 있다.
일곱째, 고령토와 정수오니를 혼합하여 완전소결로 환경오염 물질을 고형화 및 안정화시켜 중금속 등 유해물질의 용출이 전혀 없는 친환경적이며, 또 완전 소결되어 저 흡수율·고강도를 실현한 것이고, 곰팡이 발생이 없으며 TVOC 등 실내오염물질이 불검출로 확인된 국민보건 환경성을 강화한 것이고, 열전도율이 낮아 대리석, 화강석, 자기질타일, 콘크리트, 시멘트벽돌, 세라믹타일과 비교시 보온성 및 축열성능 등이 좋은 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 "점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법"에 대한 전체 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 "점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법"에 대한 일부 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전시지 필름에 대한 발췌 확대 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 점토벽돌의 실물 사진이다.
이하, 바람직한 실시예로서 도시하여 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능이나 형태 등을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도시하여 첨부된 도 1 내지 도 2에 따라 설명한다.
먼저, 본 발명의 다양한 문양이 표현되는 벽돌의 제조 방법을 설명한다.
제1 단계(S1)- 원료투입단계로서 고령토와 점토 및 장석질의 원료와 정수오니 및 석탄재를 포함하여 투입한다.
상기 고령토는 40~45 중량%로 하고 점토는 10~20중량%로 하며 장석질은 5~10중량%로 하고 정수오니는 20~25중량% 및 석탄재는 10~15중량%로 함이 바람직하다.
그리고 필요에 따라 상기와 같은 배합비의 주원료 100중량부에 대하여 TiO2 또는 MnO2 중 어느 하나를 1~5중량부로 포함할 수도 있다.
상기 정수오니는 원소분석기에 의해 그 성분을 분석하면 주요 성분은 SiO2와 Al2O3이며 미량의 TiO2를 포함하고 있다.
TiO2 또는 MnO2는 소결 촉매로서 기능 할 수 있는데, 이들을 적정량 첨가하는 것으로 소결성을 향상시킬 수 있음은 물론 정수오니 내 중금속 등 유해성분을 고형화, 안정화시키며, 점토벽돌의 조직을 치밀하게 만들어 준다.
따라서 정수오니를 포함함에도 불구하고 점토벽돌이 갖는 요구 물성에 있어서 동등 이상의 결과를 얻을 수 있게 한다.
또한 조직이 치밀해짐에 따라 미세기공을 통해 오염물질이 침투하는 문제를 방지할 수 있도록 해줄 수 있다. 이에 따라 별도의 내오염방지 처리를 부가하지 않더라도 점토벽돌 자체가 오염에 대처할 수 있는 자정적 능력을 발휘할 수 있다.
정수오니 및 석탄재에는 원소분석기에 의해 그 성분을 분석하면 소량의 Fe2O3 성분도 포함하고 있는데, 이러한 성분도 내오염방지에 도움을 줄 수 있다.
제2 단계(S2)- 분쇄 및 혼합단계로서 투입된 상기 고령토와 점토 및 장석질의 원료와 정수오니 및 석탄재를 분쇄기에 의해 입경 0.5㎜이하로 분쇄하고 분쇄된원료를 혼합한다.
제3 단계(S3)- 숙성단계로서 혼합된 원료를 싸이로에서 5~7일간 저장하여 숙성시킨다.
제4 단계(S4)- 진공 압출 단계로서 숙성된 원료를 토련기에서 진공을 시켜 점력을 높이고 수분을 균일하게 하며 조직을 치밀하게 하여 벽돌 소지 칼럼(1)으로 압출 성형한다.
상기 압출 성형된 벽돌 소지 칼럼(1)의 수분 함유량은 18~20%로 함이 바람직하다.
제5 단계(S5)- 수성 접착 스프레이 분사 도포 단계로서 압출된 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 우레탄 계열의 수성 바인더를 스프레이 분사하여 0.5~1㎛로 도포한다.
상기 우레탄 계열의 수성 바인더는 전사지 필름에 의해 다양한 문양과 색상을 전사하기 위해 전사지 필름의 부착 상태를 유동됨이 없이 유지시켜준다.
제6 단계(S6)- 전사지 필름 부착 단계로서 우레탄 계열의 수성 바인더가 도포된 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 다양한 문양과 색상이 구현된 전사지 필름(F)을 부착한다.
상기 전사지 필름(F)은 전사지의 기재층으로서 베이스 필름(a)을 폴리에스터(Polyester, 이하 'PET'라 한다)로 하고, 상기 베이스 필름(a)에는 왁스 코팅층(b)을 구성하되, 상기 왁스 코팅층(b)은 디자인 인쇄층을 저열(60℃~120℃)에서 벽돌 소지 칼럼으로 전위시키는 기능을 하고 파라핀과 폴리에칠렌으로 혼합되어 이루어진다.
상기 베이스 필름(a)은 그 두께를 12~25㎛로 함이 바람직하고, 왁스 코팅층(b)의 두께는 0.1~0.2㎛로 함이 바람직하다.
상기 왁스 코팅층(b)에는 아크릴계 수지로서 구성되어 전사 후 필름을 박리시키는 기능을 하는 이형층(c)을 형성하고 상기 이형층(c)의 두께는 0.1~0.2㎛로 함이 바람직하다.
상기 이형층(c) 위에 구성되고 디자인화된 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층(d)을 형성하되, 상기 디자인 인쇄층(d)은 동판에 의한 디자인 문양을 형성하고 그 문양에 나노화시킨 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)와 우레탄계열 수지 및 이들 혼합의 윤활성을 좋게 하는 첨가제로써 폴리에틸렌(Polyethylene) 계통의 왁스 또는 파라핀(Paraffine) 계통의 왁스, 셀룰로오스 아세테이트, 우레탄, 아크릴, 우레탄 아크릴 레이트 중 하나를 선택 혼합하여 도포 형성한다.
상기 디자인 인쇄층(d)의 두께는 5~150㎛로 함이 바람직하다.
상기 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)는 65~80중량%로 하고 우레탄계열 수지는 15~30중량%로 하며 첨가제는 2~5중량%로 한다.
상기 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)는 나노 프리트(Frit)와 나노 점토분말 및 유색 무기안료로 혼합하여 구성된다.
상기 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)에서 나노 프리트(Frit)는 60~70중량%로 하고, 나노 점토분말은 30~40중량%로 하여 혼합하며 이와 같이 혼합된 혼합물과 유색(Collar) 무기안료를 10:1 내지 10:3의 비율로 혼합한다.
상기 나노 프리트(Frit)와 나노 점토분말 및 유색 무기안료의 나노 입자 경은 5~100㎛로 함이 바람직하다.
상기 디자인 인쇄층(d) 위에는 우레탄계열의 수용성 접착층(e)을 형성하여 구성하며 그 두께는 0.5~1.0㎛로 함이 바람직하다.
제7 단계(S7)- 전사 단계로서 상기 전사지 부착 단계에서 벽돌 소지 칼럼(1)에 부착한 전사지 필름(F)에 히팅 롤러(2)에 의해 저열(60℃~120℃)로서 상기 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층(d)을 전사하고 필름을 제거한다(도 2 참조).
상기 히팅 롤러(2)는 그 표면에 다양한 패턴의 요철을 구성할 수도 있고 평면으로 된 롤러로 구성할 수도 있다.
상기 히팅 롤러(2)의 표면에 다양한 패턴의 요철을 구성할 경우에는 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 전사지 필름(F)의 다양한 문양과 색상을 전사시키면서 다양한 패턴의 입체적인 요철 문양을 구현할 수 있고, 히팅 롤러(2)의 표면을 평면으로 구성할 경우에는 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 전사지 필름(F)의 다양한 문양과 색상을 평면으로의 다양한 문양과 색상을 전사시킬 수 있다.
상기 벽돌 소지 칼럼(1)에 전사지 필름(F)의 부착과 전사 및 제거를 구분하여 설명하였으나 이들은 거의 함께 이루어진다.
위와 같이 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 부착된 전사지 필름(F)에 히팅 롤러(2)로써 60℃~120℃의 저열을 가하면 왁스 코팅층(b)에 의해 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층(d)이 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 전사되고 전사가 완료되면 이형층(c)에 의해 부착되어 있던 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면으로부터 박리가 되어 제거된다.
상기 우레탄계열의 수용성 접착층(e)은 상기 수성 접착 스프레이 분사 도포 단계에서 압출 성형된 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 도포한 우레탄 계열의 수성 바인더와 결합하여 전사지 필름의 부착 상태를 유동 됨이 없이 유지시켜주는 기능을 한다.
제8 단계(S8)- 절단 단계로서 벽돌 소지 칼럼(1)의 표면에 다양한 문양과 색상이 전사된 벽돌 소지 칼럼(1)을 커팅 장치에 의해 벽돌 규격으로 자동 절단한다.
제9 단계(S9)- 건조 단계로서 상기 절단 단계에서 벽돌 규격으로 절단한 벽돌 소지를 건조로에서 상온에서부터 210℃까지 48~50시간 열풍으로 승온시켜 잔존수분 0.5%이하까지 건조시킨다.
제10 단계(S10)- 소성 단계로서 상기 건조 단계에서 건조된 벽돌을 턴넬식 소성로(즉, 가마)에서 29~33시간 동안 실온에서부터 1,100℃~1,200℃까지 승온시키면서 소성 과정을 거쳐 다양한 문양과 색상을 갖는 벽돌을 제조 완성한다.
상기 소성 과정에서 벽돌 소지 칼럼에 전사된 다양한 문양과 색상이 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)인 나노 프리트(Frit)와 나노 점토분말 및 유색 무기안료가 상기 벽돌 소지와 소결됨으로써 탈색됨이 없이 일체형으로 결합된다.
이상과 같이 제조된 본 발명의 벽돌은 소성(燒成, firing)하기 전 진공 압출된 벽돌 소지 칼럼의 표면에 다양한 문양(Pattern) 및 색상을 전사하여 소성 공정을 거쳐 완성함으로써 벽돌의 표면에 표현된 다양한 문양(Pattern) 및 색상은 탈색이 없고 내스크라치 및 내마모성이 뛰어나다.
즉, 벽돌 소지 칼럼의 표면에 전사된 다양한 문양(Pattern) 및 색상을 한 번의 소성 공정을 거쳐 탈색이 전혀 없고 내스크라치 및 내마모성이 뛰어난 벽돌을 제조하는 것이며 제조 완성된 벽돌은 디자인화된 다양한 문양과 다양한 색상을 표현할 수 있어 심미감을 극대화하여 건축 내외부마감재나 인테리어 및 바닥포장재로 이용할 수 있다.
그리고 또한 디자인화된 다양한 문양과 색상이 표현된 벽돌을 대량으로 제조함에 따라 저렴한 비용으로 제공할 수 있다.
한편, 상기에서와 같이 디자인화된 다양한 문양과 색상을 벽돌의 표면에 표현함과 더불어 산업폐기물인 정수오니 및 석탄재를 혼합 사용하여 점토벽돌을 제조함에 있어 필요에 따라 소량의 소결 촉매를 첨가할 수 있고 이로 인해 이들 정수오니의 사용량을 늘리면서도 물성이 우수한 점토벽돌을 제공할 수 있으며, 더욱이 점토벽돌의 조직을 치밀하고 내마모성이 뛰어나게 함으로써 오염물질이 점토벽돌의 미세기공으로의 침투를 방지하여 내오염 효과가 우수하고 비산먼지 발생을 억제하며 수명이 길어 유지보수비를 절감하는 점토벽돌을 제공할 수 있다.
이로써 매립 또는 해양 투기의 방법으로 산업폐기물이 폐기됨에 따른 대기, 수질, 토양 오염을 예방하고, 산업폐기물의 막대한 처리비용의 절감 및 점토벽돌의 생산원가를 절감시키는 효과를 배가할 수 있다.
또한 고령토와 정수오니 및 석탄재를 혼합하여 완전소결로 환경오염 물질을 고형화 및 안정화시켜 중금속 등 유해물질의 용출이 전혀 없는 친환경적이며, 또 완전 소결되어 저 흡수율·고강도를 실현한 것이고, 곰팡이 발생이 없으며 TVOC 등 실내오염물질이 불검출로 확인된 국민보건 환경성을 강화한 것이고, 열전도율이 낮아 대리석, 화강석, 자기질타일, 콘크리트, 시멘트벽돌, 세라믹타일과 비교시 보온성 및 축열성능 등이 좋은 효과를 갖는다.
F: 전사지 필름 a: 베이스 필름
b: 왁스코팅층 c: 이형층
d: 디자인 인쇄층 e: 수용성 접착층
1: 벽돌 소지 칼럼 2: 히팅롤러
S1: 제1 단계 S2: 제2 단계
S3: 제3 단계 S4: 제4 단계
S5: 제5 단계 S6: 제6 단계
S7: 제7 단계 S8: 제8 단계
S9: 제9 단계 S10: 제10 단계

Claims (7)

  1. 고령토와 점토 및 장석질의 원료와 정수오니 및 석탄재를 포함하고 이에 TiO2 또는 MnO2 중 어느 하나를 첨가하여 투입하는 원료투입단계와,
    상기 투입된 원료를 분쇄하고 혼합하는 분쇄 및 혼합단계와,
    상기 혼합된 원료를 싸이로에서 저장하여 숙성시키는 숙성단계와,
    상기 숙성된 원료를 토련기에서 진공을 하여 원료 속의 공기를 제거하고 점력을 증가시켜 벽돌 소지 칼럼으로 진공 압출하는 진공 압출단계와,
    상기 압출된 벽돌소지칼럼의 표면에 우레탄 계열의 수성 바인더를 스프레이 분사하여 0.5~1㎛로 도포하는 수성 접착 스프레이 분사 도포 단계와,
    상기 우레탄 계열의 수성 바인더가 도포된 벽돌소지칼럼의 표면에 다양한 문양과 색상이 구현된 전사지 필름을 부착하는 전사지 필름 부착 단계와,
    상기 전사지 부착 단계에서 벽돌 소지 칼럼에 부착한 전사지 필름에 히팅 롤러에 의해 저열로서 상기 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층을 전사하고 필름을 제거하는 전사 단계와,
    상기 전사지 필름 부착 단계 및 전사 단계에서의 전사지 필름은 전사지의 기재층으로서 베이스 필름을 폴리에스터(Polyester, PET)로 하고, 상기 베이스 필름에 왁스 코팅층을 구성하되, 상기 왁스 코팅층은 디자인 인쇄층을 저열(60℃~120℃)에서 벽돌 소지 칼럼으로 전사시키는 기능을 하고 파라핀과 폴리에칠렌으로 혼합되어 이루어지며, 상기 왁스 코팅층 위에 형성되고 아크릴계 수지로서 구성되어 전사 후 필름을 박리시키는 기능을 하는 이형층과, 상기 이형층의 위에 구성되고 디자인화된 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층을 형성하되, 상기 디자인 인쇄층은 동판에 의한 디자인 문양을 형성하고 그 문양에 나노화시킨 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)와 우레탄계열 수지 및 이들 혼합의 윤활성을 좋게 하는 첨가제로써 폴리에틸렌(Polyethylene) 계통의 왁스 또는 파라핀(Paraffine) 계통의 왁스, 셀룰로오스 아세테이트, 우레탄, 아크릴, 우레탄 아크릴 레이트 중 하나를 선택 혼합하고, 상기 디자인 인쇄층 위에는 우레탄계열의 수용성 접착층을 포함하며,
    상기 벽돌 소지 칼럼의 표면에 다양한 문양과 색상이 전사된 벽돌 소지 칼럼을 커팅 장치에 의해 벽돌 규격으로 자동 절단하는 절단 성형단계와,
    상기 절단 성형단계에서 벽돌 규격으로 절단한 벽돌 소지를 건조로에서 상온에서부터 210℃까지 48~50시간 열풍으로 승온시켜 잔존수분 0.5%이하까지 건조시키는 건조 단계와,
    상기 건조 단계에서 건조된 벽돌을 턴넬식 소성로에서 29~33시간 동안 실온에서부터 1,100℃~1,200℃까지 승온시키면서 소성 과정을 거쳐 다양한 문양과 색상이 표현된 벽돌을 제조 완성하여 이루어짐을 특징으로 하는 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)는 나노 프리트(Frit)와 나노 점토분말 및 유색 무기안료로 혼합 구성하여서 됨을 특징으로 하는 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 표면에 다양한 문양과 색상이 표현되어 제조된 점토벽돌.
  5. 고령토와 점토 및 장석질의 원료를 투입하는 원료투입단계와,
    상기 투입된 원료를 분쇄하고 혼합하는 분쇄 및 혼합단계와,
    상기 혼합된 원료를 싸이로에서 저장하여 숙성시키는 숙성단계와,
    상기 숙성된 원료를 토련기에서 진공을 하여 원료 속의 공기를 제거하고 점력을 증가시켜 벽돌 소지 칼럼으로 진공 압출하는 진공 압출단계와,
    상기 압출된 벽돌소지칼럼의 표면에 우레탄 계열의 수성 바인더를 스프레이 분사하여 0.5~1㎛로 도포하는 수성 접착 스프레이 분사 도포 단계와,
    상기 우레탄 계열의 수성 바인더가 도포된 벽돌소지칼럼의 표면에 다양한 문양과 색상이 구현된 전사지 필름을 부착하는 전사지 필름 부착 단계와,
    상기 전사지 부착 단계에서 벽돌 소지 칼럼에 부착한 전사지 필름에 히팅 롤러에 의해 저열로서 상기 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층을 전사하고 필름을 제거하는 전사 단계와,
    상기 벽돌 소지 칼럼의 표면에 다양한 문양과 색상이 전사된 벽돌 소지 칼럼을 커팅 장치에 의해 벽돌 규격으로 자동 절단하는 절단 성형단계와,
    상기 절단 성형단계에서 벽돌 규격으로 절단한 벽돌 소지를 건조로에서 상온에서부터 210℃까지 48~50시간 열풍으로 승온시켜 잔존수분 0.5%이하까지 건조시키는 건조 단계와,
    상기 건조 단계에서 건조된 벽돌을 턴넬식 소성로에서 29~33시간 동안 실온에서부터 1,100℃~1,200℃까지 승온시키면서 소성 과정을 거쳐 다양한 문양과 색상이 표현된 벽돌을 제조 완성하여 이루어짐을 특징으로 하는 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 전사지 필름 부착 단계 및 전사 단계에서의 전사지 필름은 전사지의 기재층으로서 베이스 필름을 폴리에스터(Polyester, PET)로 하고,
    상기 베이스 필름에 왁스 코팅층을 구성하되, 상기 왁스 코팅층은 디자인 인쇄층을 저열(60℃~120℃)에서 벽돌 소지 칼럼으로 전사시키는 기능을 하고 파라핀과 폴리에칠렌으로 혼합되어 이루어지며,
    상기 왁스 코팅층 위에 형성되고 아크릴계 수지로서 구성되어 전사 후 필름을 박리시키는 기능을 하는 이형층과,
    상기 이형층 위에 구성되고 디자인화된 다양한 문양과 색상을 갖는 디자인 인쇄층을 형성하되,
    상기 디자인 인쇄층은 동판에 의한 디자인 문양을 형성하고 그 문양에 나노화시킨 무기 세라믹 안료(Nano Inorganic Ceramic Pigment)와 우레탄계열 수지 및 이들 혼합의 윤활성을 좋게 하는 첨가제로써 폴리에틸렌(Polyethylene) 계통의 왁스 또는 파라핀(Paraffine) 계통의 왁스, 셀룰로오스 아세테이트, 우레탄, 아크릴, 우레탄 아크릴 레이트 중 하나를 선택 혼합하고,
    상기 디자인 인쇄층 위에는 우레탄계열의 수용성 접착층을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 점토벽돌에 다양한 색상과 문양을 전사시킬 수 있는 전사지를 이용한 점토벽돌의 제조 방법.
  7. 제5항의 제조 방법으로 표면에 다양한 문양과 색상이 표현되어 제조된 점토벽돌.
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