KR102032544B1 - 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천역석암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 관한 것으로, 대리석 화강암 보다 저가의 천연암석을 미세분쇄하여 접착력, 내열성, 내구성 및 강도를 높히는 첨가재와 혼합하여 고압에서 성형한 후, 고온, 냉온, 예온의 단계별 소성과정의 공정을 통해 천연석재의 질감과 동일하게 재현하면서 내마모성 및 강도는 보다 더 우수하고 합성수지의 사용없이 친환경적이며 저렴한 가격에 공급할 수 있는 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법 {Artificial stone tile using natural rock and manufacturing method thereof}

본 발명은 대리석화강암과 같은 천연석재 보다 저가의 천연암석을 이용하여 천연석재와 동일한 질감의 인조석재타일을 구성 및 제조할 수 있도록 한 천역암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건축용 벽재로 사용되는 석재에는 벽돌, 블록, 타일, 대리석, 화강암 등 다양한 종류가 있다. 여기서, 벽돌이나 블록 등의 콘크리트 제품은 가공이 쉽고 경제적이어서 보편적으로 사용되고 있다.

그러나, 이들 제품은 거친 표면과 약한 강도로 인해 기초 자재로 사용될 뿐, 디자인적 가치와 견고성을 동시에 추구하는 건물의 외벽재로는 사용에 한계가 있다.

한편, 천연 석재인 대리석 및 화강암 등은 질감에 따른 디자인적인 가치가 우수하여 건물의 외벽재를 형성하는 자재로 많이 사용되고 있다.

그러나, 이들 천연 석재는 천연 자원의 고갈 및 생태계 파괴를 유발시킴에 따라 채석에 한계가 있고, 이로 인해 원판 수급에 문제를 초래할 가능성을 항상 내포하고 있다.

그리고, 천연 석재는 축조된 건물의 안전성과 가공된 천연 석재에 대한 안정감 등을 고려하여, 그 두께를 비교적 두껍게 만들어야만 하는 제약이 있는데, 이는 비용 상승을 초래하게 된다.

또한, 천연 석재는 그 가공이 난해하거나 불가능할 수 있으며, 천연 석재의 형상 및 품질은 산지의 사정에 따라 좌우되므로, 건물의 설계 및 시공에 많은 제약이 따른다.

그리고 무엇보다도 이러한 천연 석재는 그 자체의 가격이 고가여서 일반적으로 사용하기에는 어려움이 있음과 더불어 건물을 철거하거나 교체 및 파손 등으로 배출되는 석재는 그대로 폐기되거나 방치되고 있는데, 이는 환경오염 및 활용 가능한 자원의 무분별한 낭비를 초래하게 된다.

따라서, 최근에는 우수한 강도를 가질 뿐만 아니라 간편하게 시공할 수 있는 인조석이 널리 사용되고 있다.

이러한 인조석은 한국 등록특허 제10-0795986호(이하 '선행기술문헌1'이라 한다)에 개시된 인조석 판재 제조장치 및 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

이와 같은 선행기술문헌1에 개시된 인조석 판재 제조장치 및 제조방법은, 고분자 수지액과 석분이 혼합된 석분반죽액을 형틀에 부어 판형의 인조석 판재을 제조하는 인조석 판재 제조장치에 있어서, 상면이 트여 있는 사각상자형상의 외곽틀; 상기 외곽틀의 내부 바닥면 위에 놓여지며 그 상면에는 좌우로 연장되는 복수의 바닥홈이 나란하게 형성되어 있는 바닥틀부재; 상기 외곽틀 안쪽의 양측면에 각각 접하도록 상기 바닥틀부재에 대해 수직으로 세워지며 상하로 연장되는 복수의 수직홈이 나란하게 형성되어 있는 두 개의 측면틀부재; 및 사각판 형상으로 형성되며, 상기 바닥홈과 수직홈에 끼워져서 그 사이사이에 석분반죽액이 채워져 인조석 판재이 성형되도록 하는 복수의 격판을 포함하여 구성되며, 상기 외곽틀은, 사각의 판 형상으로 바닥에 놓여지는 바닥판부재; 상기 바닥판부재의 앞쪽 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 전면판부재; 상기바닥판부재의 뒤쪽 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 후면판부재; 상기 바닥판부재의 좌측 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 좌측판부재; 및 상기 바닥판부재의 우측 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 우측판부재;를 포함하도록 되어 있다.

또, 한국 등록특허 제10-0795986호(이하 '선행기술문헌2'라 한다)에는 '인조석 판재의 제조방법'이 개시되어 있다.

이러한 선행기술문헌2에 개시된 인조석 판재의 제조방법은 인조석 판재의 제조방법에 있어서, 시멘트, 석재조각, 물을 포함하는 원료를 고무 또는 합성수지 재질로 형성된 형틀에 부어 판재를 형성하는 판재형성단계와; 상기 판재를 일정 수준으로 경화시키는 1차경화단계와; 상기 형틀에 형성된 하나 또는 둘 이상의 통공을 통해 상기 판재의 내부 일정 거리까지 홈형성수단을 삽입하여 상기 판재의 측부에 홈을 형성하는 홈형성단계와; 상기 판재를 완전히 경화시키는 2차경화단계; 및 상기 판재로부터 상기 형틀을 탈형하는 탈형단계; 상기 탈형단계 다음에, 상기 판재의 가장자리를 일정 폭으로 잘라내는 절단단계;가 포함하도록 되어 있다.

하지만, 종래의 선행기술문헌1 및 2 모두, 원료(석분반죽액)을 형틀인 외곽틀 내에 부어 양생시킴으로써 인조석 판재을 일정 규격으로 제조 후 양생시키는데, 이때 원료를 외곽틀 내에서 고루 퍼지게 하기 위해서는 수분 함유 비율이 높아질 수밖에 없으므로 인해 인조석 판재의 양생에 많은 시간이 소요될 뿐 아니라 양생과정 중에 원료에 포함되어 있는 많은 수분이 증발하면서 얇은 인조석 판재이 사발형으로 휘어지는 굽힘변형의 문제가 있으며, 또 수지액이 혼합되어 사용함에 따라 친환경성이 저감되고, 특히 천연질감을 표현하기에는 한계가 있어 심미감이 다소 떨어지는 문제점이 있었다.

KR (B1) 제10-0795986호 KR (B1) 제10-0795986호

이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 대리석 화강암에 비해 저렴하고 쉽고 구할 수 있는 천연암석을 미세분쇄한 암석분말에 결착력 및 강도를 부여하는 친환경적인 재료와 혼합하여 고압에서 형상 성형한 후, 소성하여 대리석 화강암과 같은 동일한 질감을 재현하면서 내마모성 및 강도는 보다 더 우수하고 합성수지의 사용이 없는 친환경적인 인조석재타일을 제조할 수 있도록 함과 아울러 소성전 단게에서 표면에 색상, 그림 및 패턴의 인쇄가 가능하도록 하여 풍부한 색감과 디자인에 의해 고급스러운 심미감을 갖는 인조석재타일을 구성할 수 있도록 하여 천연석재의 단점을 보완하여 저렴한 비용에 건축 내장재로 공급할 수 있는 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로, 화강암 대리석에 비해 저가에 구할 수 있는 비가소성의 천연암석을 미세 분쇄한 암석분말(1), 가소성 점토류(2), 리티아휘석(Spodunene)(3), 첨가제(4)로 이루어진 혼합물과 물을 1:1 중량비율로 혼합하여 슬러리혼합물(10)로 형성한 후, 상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 형성하고, 상기 분말혼합물(20)을 고압에 의해 설정된 두께의 타일형상으로 성형하여 1차 고온에서 소성하고, 2차 냉온에서 급냉시키며, 3차 1차 보다 저온에서 소성하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 슬러리혼합물(10)은 암석분말(1) 55중량%, 점토(2) 20중량%, 리티아휘석(3) 10중량%, 첨가제(4) 15중량%로 혼합되며, 상기 혼합물을 물과 1:1 중량비율로 혼합하여 구성하며, 상기 암석분말(1)은 천연암석 중 화강암 대리석에 비해 저렴하면서 쉽게 구할 수 있는 도석, 납석, 운모를 동일한 중량비율로 구비하여 미세 분쇄하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 첨가제(4)는 색조를 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 역할을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민과, 열적강도 및 내화학성을 증대시키는 규산지르코늄(ZrSiO4)을 포함하며, 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 혼합하여 구성함을 특징으로 한다.

또한, 고압에 의해 설정된 두께로 타일형상으로 성형한 후, 소성하기 전에 표면에 심미감을 높이기 위해 규사 안료를 도포하여 색상, 패턴, 무늬를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법은 천연암석(1), 점토(2), 리티아휘석(3) 및 첨가제(4)를 구비하고 상기 천연암석은 철분함유량을 검사한 후 파쇄하여 암석분말로 구비하는 원료 구비단계(S1); 암석분말, 점토, 리티아휘석, 첨가제로 구비된 원료를 볼크랏샤장치에 물과 1:1 중량비율로 투입하여 혼합하여 끈끈한 슬러리 상태로 만드는 슬러리혼합물의 제조단계(S2); 슬러리혼합물(10)을 전용습식분쇄기로 수용시켜 900℃의 열기로 탈수 및 건조하여 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 만드는 불순물제거단계(S3); 분말혼합물(20)을 프레스 압착하여 설정된 두께의 인조석재타일형상으로 성형하는 형상가공단계(S4); 인조석재타일을 1차 고온, 2차 냉온, 3차 저온 순서로 소성시키는 소성단계(S6); 인조석재타일을 세척 및 표면을 연마하여 크기별로 절단하여 제품화하는 세척 및 재단연마단계(S7); 인조석재타일 완성단계(S8);를 포함하며, 슬러리혼합물은 암석분말 55중량%, 점토 20중량%, 리티아휘석 10중량%, 첨가제 15중량%를 혼합하며, 상기 첨가제는 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 불순물제거단계(S3)는 슬러리혼합물(10)을 철분 및 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 제조 시 분말의 유동성 확보가 용이하도록 수분 함유량 6~7%가 유지되도록 건조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 형상가공단계(S4)에서 인조석재타일로 제조한 후, 소성하기 전에 인조석재타일(30)에 표면에 규사로 된 안료를 도포하여 패턴, 색체 등의 디자인을 부여하는 표면디자인 형성단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 소성단계(S6)은 1차 1000~1200℃의 고온에서 소성한 후, 2차 -100℃의 냉온에서 급냉 시키고, 3차 150℃의 저온에서 다시 소성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일에 의하면, 저가이면서 쉽게 구할 수 있는 천연암석을 이용하여 대리석 화강암과 유사한 질감을 표현할 수 있으면서 강도는 더 우수하고 가격은 저렴한 고품질의 인조석재타일을 제공할 수 있다.

또한, 천연석재에 비해 무게가 경량으로 내/외장재로 사용시 시공이 편리하고, 에폭시와 같은 합성수지의 사용이 없어 매우 친환경적임으로 환경오염에 영향을 주지 않으며, 제조과정에서 철분을 제거하기 때문에 재생 활용이 가능하다.

또한, 다양한 패턴 및 색체를 가미하여 표면질감이 자연스러우면서 고급스러움에 따라 저렴한 가격으로 성능 및 심미감이 우수한 인조석재타일을 공급할 수 있다.

또한, 천연석재타일이나 종래의 인조석재타일과 같이 두께 및 크기에 제한없이 생산이 가능하여 내외장재로 다양한 뚜께 및 크기의 인조석재타일을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법을 도시한 개략도
도 2는 본 발명의 순서도

이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 구성 실시예에 따른 하기 도면은 구성과 작용효과를 구체적으로 설명하기 위한 실시예로서, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 좁게 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 따라서 이러한 실시예에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형실시가 가능함은 통상의 기술자에게는 당연하다할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어들은, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 기술용어의 의미로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법을 도시한 개략도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일은 대리석 화강암과 같은 천연석재 보다 저가에 구할 수 있는 비가소성의 천연암석을 미세 분쇄한 암석분말(1), 가소성 점토류(2), 리티아휘석(Spodunene)(3), 첨가제(4)를 물과 혼합하여 슬러리혼합물(10)로 형성한 후, 상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 형성하고, 상기 분말혼합물(20)을 고압에 의해 설정된 두께로 타일형상으로 성형하여 1차 고온에서 소성, 2차 냉온에서 급냉, 3차 1차 보다 저온에서 소성하여 구성하게 된다.

여기서 상기 슬러리혼합물(10)은 암석분말(1) 55중량%, 점토(2) 20중량%, 리티아휘석(3) 10중량%, 첨가제(4) 15중량%의 혼합물과 물을 1:1 중량비율로 혼합하여 구성하게 된다.

상기 암석분말(1)은 천연암석 중 저렴하면서 쉽게 구할 수 있는 도석, 납석, 운모를 동일한 중량비율로 구비하여 미세 분쇄한 후 인조석재타일(30)을 구성하는 주요 재료로 혼합하게 된다.

상기 점토(2)는 부드럽고 끈끈한 성질을 갖는 특성으로 암석분말(1)과 혼합시 결속력을 증대시키는 역할을 하게 된다.

상기 리티아휘석(3)은 밀도, 강도, 흡수율, 내산성 및 내열성을 향상시켜 주는 역할을 위해 혼합된다.

상기 첨가제(4)는 색조를 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 역할을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민과, 열적강도 및 내화학성을 증대시키는 규산지르코늄(ZrSiO4)을 포함한다.

여기서 상기 첨가제(4)의 혼합비율은 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 이루어진다.

상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분은 고온의 습식분쇄를 통해 6% 미만으로 수분을 제거하여 밀도를 보다 극대화시키고, 낮은흡수율 상태의 분말혼함물(20)로 만든 후, 고압의 프레스기를 통해 일정한 두께와 크기로 타일 형상을 형성한 후, 고온, 냉온, 예온의 순차적인 소성과정을 통해 인조석재타일(30)로 구성하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 천연암석을 이용한 인조석재타일은 방수성이 크고 반석같이 강도가 강하며, 완제품 상태에서 흡수율이 1%이하이며, 제조과정에서 철분을 제거해줌에 따라 철분이 산화됨에 따른 변색 등이 없게 되며, 사용 후 분쇄하여 재활용이 가능하여 환경오염이 전혀 없게 된다.

한편, 본 발명의 인조석재타일(30)은 프레스 성형한 후 소성하기 전에 인조석재타일(30)의 표면으로 패턴, 무늬, 색상을 부여하기 위해 규사를 안료로 하여 도포함으로써 대리석 화강암과 동일한 자연스러운의 천연의 고유 질감과 아울러 색체와 패턴을 더하여 아주 고급스러운 디자인을 부여함에 따라 심미감을 향상시켜 고품격의 인조석재타일을 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제조방법은 원료 구비단계(S1), 슬러리혼합물의 제조단계(S2), 불순물제거단계(S3), 형상가공단계(S4), 표면디자인 형성단계(S5), 소성단계(S6), 세척 및 재단연마단계(S7), 인조석재타일 완성단계(S8)를 포함한다.

1) 원료 구비단계(S1);

원료 구비단계는 원료 준비, 검사, 파쇄공정으로 이루어진다.

먼저 원료 준비는 천연암석(1), 점토(2), 리티아휘석(3) 및 첨가제(4)를 준비하게 된다.

여기서 상기 천연암석(1)은 저가이면서 공급이 용이한 도석, 납석, 운모를 천연재료로 구비하게 된다.

그리고 점토(2)는 고령토 또는 활석으로 구비될 수 있다.

그리고 리티아휘석(3)은 리튬을 함유하고 있는 광물로서 슬러리혼합물에 혼합시 밀도, 강도, 흡수율, 내산성 및 내열성을 향상시켜 주는 역할로 작용하게 된다.

그리고 첨가제(4)는 천연암석의 접착력에 의한 결속력을 높이고 강도가 개선되도록 첨가되며 색조 기능을 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 기능을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민과, 규산지르코늄(ZrSiO4)으로 구비된다.

상기 검사과정은 도석, 납석, 운모로 구비되는 천연암석에 대해 레이저성분탐색기로 철분함유량을 체크하고 가소성지표 및 백생지수 등을 검사하게 된다.

상기 파쇄공정은 분쇄장치를 이용하여 도석, 납석, 운모를 미세입자로 분쇄하여 암석분말로 제조하게 된다. 점토 및 리티아휘석도 마찬가지로 혼합을 위해 분말형태로 구비되어야 한다.

2) 슬러리혼합물의 제조단계(S2);

상기 천연암석을 분쇄한 암석분말, 점토, 리티아휘석, 첨가제로 구비된 원료를 볼크랏샤장치에 물과 1:1 중량비율로 투입하여 혼합함으로써, 슬러리혼합물(10)로 제조하게 된다.

여기서 슬러리혼합물(10)의 혼합비율은 암석분말 55중량%, 점토 20중량%, 리티아휘석 10중량%, 첨가제 15중량%를 포함하도록 혼합하며, 상기 첨가제는 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부를 포함한다.

여기서 볼크랏샤장치로 원료와 물을 투입하여 혼합하게 되면, 볼크랏샤장치 내부에서 원료와 물이 혼합되면서 끈끈한 슬러리 상태가 되며, 볼크랏샤장치 내측에 구비된 볼밀이 슬러리혼합물(10)을 밀링하면서 입자상태를 균일하게 만들어주게 된다.

상기에서 원료와 물을 혼합하여 제조된 슬러리혼합물(10)은 일정기간 숙성처리를 통해 슬러리혼합물(10)이 머금고 있는 수분량을 균일화하는 과정을 더 포함할 수 있다.

3) 불순물제거단계(S3);

슬러리혼합물(10)을 건조시켜 수분 및 철분을 제거하여 설정 두께의 타일형상으로 가공하기 위해 분말상태로 만들게 된다.

여기서 슬러리혼합물(10)을 자동 양수 펌프의 압력을 이용하여 900℃의 전용습식분쇄기로 수용시키고, 900℃의 열기로 탈수 및 건조시키게 된다.

이때 호퍼형상의 수용탱크에 슬러리혼합물(10)을 투입한 후 고열에서 탈수 및 건조함에 따라 슬러리혼합물(10)의 포함되어 있던 철분이 용해되면서 수분과 함께 분리 배출되고 슬러리혼합물(10)을 불순물이 제거된 분말상태로 건조하여 분말혼합물로 제조하게 된다.

이때 분말의 유동성 확보가 용이하도록 수분 함유량 6~7%는 유지되도록 건조시키게 된다.

4) 형상가공단계(S4);

슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말상태로 건조된 분말혼합물(20)을 프레스 압착하여 타일형상으로 가공하게 된다.

프레스 압착시 금형에 분말혼합물(20)을 균일하게 투입하게 된다.

그리고 타일의 두께, 사이즈에 따라 압축 시간과 속도를 정확하게 컨트롤 하며 압착하여 인조석재타일(30)로 제조하게 된다.

이때 프레스는 6000KGF/CM2가 이용되게 되며, 혼합물이 금형으로 투입시 공기는 제거하고 신속한 압착을 통해 밀도와 강도가 균일하게 보장되도록 제조하는 것이 중요하다.

한편, 상기 형상가공단계(S4)에서 제조된 인조석재타일(30)은 6~7%의 수분을 함유하고 있는 상태로 인해 강도에 영향을 미칠 수 있기 때문에 즉시 건조로에 넣어 반건조 상태로 만들어 줌으로써 수분을 1%이하로 낮춤과 동시에 하기의 소성 과정에서 변형이 일어나는 것을 방지해 주는 것이 바람직하다.

5) 표면디자인 형성단계(S5);

분말혼합물(20)을 일정한 형상 및 두께를 갖는 인조석재타일(30)에 패턴, 색체 등의 디자인을 부여하여 심미감 및 제품으로 완성시 보다 고급스러움을 형성하도록 표면에 규사를 이용하여 안료를 석재타일의 표면에 도포하게 된다.

6) 소성단계(S6);

표면디자인 형성이 완료된 인조석재타일(30)을 건조장치를 통해 1차 고온 소성, 2차 냉온 급냉, 3차 저온 소성 순서로 이루어지며,

1차 고온 소성은 1000~1200℃에서 100분~120분 소성하게 되며, 2차 냉온 급냉은 -100℃에서 60분~120분 날씨에 변형방지 여부를 테스트함과 아울러 담금질 작용효과에 따른 강도를 더 높여주게 되며, 3차 1차 보다 저온의 150℃에서 60분~120분 다시 소성과정을 거치게 된다.

여기서 소성과정에서 고온에서는 인조석재타일을 고열에 의해 굽어주는 작용에 의해 강도를 보다 단단하게 함과 동시에 수분을 제거하여 흡수율을 저감시키게 된다.

그리고 냉온에서 급냉시키는 과정은 계절에 따라 추운 겨울철 인조석재타일의 형태가 변형되는 여부를 확인하기 위해 차가운 온도에서 테스트하게 됨과 동시에 인조석재타일이 고온에서 달궈진 상태에서 냉온에서 급냉하여 식혀주는 담금질 효과를 통해 강도를 보다 더 높혀주게 된다.

그리고 1차 보다 저온에서 다시 소성하는 것은 완성된 인조석재타일이 수축 또는 팽창되는 불량 여부를 점검하면서 잔여하는 수분을 다시 한번 제거하게 된다.

7) 세척 및 재단연마단계(S7);

소성과정을 통해 완성된 석재타일을 세척한 후 표면을 연마하여 제품화한 후 포장하게 된다.

8) 인조석재타일 완성단계(S8);

상기의 공정에 따라 천연암석을 이용한 인조석재타일(30)로 완성하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 의하면, 대리석 화강암과 같으 천연석재에 비해 저렴하고 공급이 용이한 천연암석을 미세분쇄한 후, 강도, 내구성, 내열성 등을 보강하는 점토, 리티아휘석 및 첨가제를 혼합하고, 형상 성형 후 소성에 의해 인조석재타일을 제조할 수 있도록 함으로써, 천연석재의 질감을 동일하게 재현함과 아울러 경량성 및 강도가 우수한 인조석재타일을 저렴한 가격으로 구성할 수 있게 된다.

대리석 화강암과 본 발명의 인조석재타일의 검사 비교

	대리석 화강암	인조석재타일
밀도(Density)	2.9 gr/cm3	2.6gr/cm3
흡수율(Warter Absorbion)	0.09%	0.05%
압축강도(Dry Compression Strengh)	215.6Mpa	265.6mpa
굽힘강도(Dry Bending Strengh)	26.3Mpa	30Mpa

상기 비교표에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 인조석재타일이 대리석 화강암에 비해 밀도가 낮음으로 무게중량이 경량임을 알 수 있고, 흡수율에서도 본 발명의 인조석재타일이 더 낮아 장기간 사용시 표면이 수분침투에 의해 오염되는 대리석 화강암과 달리 오염 및 변질될 우려가 적으며, 압축강도 및 굽힘강도 역시 인조석재타일이 더 우수함을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1:암석분말 2:점토 3:리티아휘석 4:첨가제
10:슬러리혼합물 20:분말혼합물 30:인조석재타일

Claims (8)

1. 화강암 대리석에 비해 저가에 구할 수 있는 비가소성의 천연암석을 미세 분쇄한 암석분말(1), 가소성 점토류(2), 리티아휘석(Spodunene)(3), 첨가제(4)로 이루어진 혼합물과 물을 1:1 중량비율로 혼합하여 슬러리혼합물(10)로 형성한 후,
   상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 형성하고,
   상기 분말혼합물(20)을 고압에 의해 설정된 두께의 타일형상으로 성형하여 1차 고온에서 소성하고, 2차 냉온에서 급냉시키며, 3차 1차 보다 저온에서 소성하여 구성하며,
   상기 첨가제(4)는 색조를 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 역할을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민과, 열적강도 및 내화학성을 증대시키는 규산지르코늄(ZrSiO4)을 포함하며,
   산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 혼합하여 구성함을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   슬러리혼합물(10)은 암석분말(1) 55중량%, 점토(2) 20중량%, 리티아휘석(3) 10중량%, 첨가제(4) 15중량%로 혼합되며, 상기 혼합물을 물과 1:1 중량비율로 혼합하여 구성하며,
   상기 암석분말(1)은 천연암석 중 화강암 대리석에 비해 저렴하면서 쉽게 구할 수 있는 도석, 납석, 운모를 동일한 중량비율로 구비하여 미세 분쇄하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   고압에 의해 설정된 두께로 타일형상으로 성형한 후, 소성하기 전에 표면에 심미감을 높이기 위해 규사 안료를 도포하여 색상, 패턴, 무늬를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
   
5. 천연암석(1), 점토(2), 리티아휘석(3) 및 첨가제(4)를 구비하고 상기 천연암석은 철분함유량을 검사한 후 파쇄하여 암석분말로 구비하는 원료 구비단계(S1);
   암석분말, 점토, 리티아휘석, 첨가제로 구비된 원료를 볼크랏샤장치에 물과 1:1 중량비율로 투입하여 혼합하여 끈끈한 슬러리 상태로 만드는 슬러리혼합물의 제조단계(S2);
   슬러리혼합물(10)을 전용습식분쇄기로 수용시켜 900℃의 열기로 탈수 및 건조하여 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 만드는 불순물제거단계(S3);
   분말혼합물(20)을 프레스 압착하여 설정된 두께의 인조석재타일형상으로 성형하는 형상가공단계(S4);
   인조석재타일을 1차 고온, 2차 냉온, 3차 저온 순서로 소성시키는 소성단계(S6);
   인조석재타일을 세척 및 표면을 연마하여 크기별로 절단하여 제품화하는 세척 및 재단연마단계(S7);
   인조석재타일 완성단계(S8);를 포함하며,
   슬러리혼합물은 암석분말 55중량%, 점토 20중량%, 리티아휘석 10중량%, 첨가제 15중량%를 혼합하며, 상기 첨가제는 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   불순물제거단계(S3)는 슬러리혼합물(10)을 철분 및 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 제조 시 분말의 유동성 확보가 용이하도록 수분 함유량 6~7%가 유지되도록 건조하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   형상가공단계(S4)에서 인조석재타일로 제조한 후, 소성하기 전에 인조석재타일(30)에 표면에 규사로 된 안료를 도포하여 패턴, 색체 등의 디자인을 부여하는 표면디자인 형성단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   소성단계(S6)은 1차 1000~1200℃의 고온에서 소성한 후, 2차 -100℃의 냉온에서 급냉 시키고, 3차 150℃의 저온에서 다시 소성하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.

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