KR102372787B1

KR102372787B1 - 친환경 유색 점토 벽돌의 제조방법

Info

Publication number: KR102372787B1
Application number: KR1020200082086A
Authority: KR
Inventors: 손영경
Original assignee: 손영경
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-03-10
Also published as: KR20220004355A

Abstract

본 발명은 (a) 백조형토 분말을 물에 분산시켜 슬러리를 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 슬러리를 분무(spraying)하여 점토 벽돌 표면을 코팅하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서 표면이 코팅된 점토 벽돌을 건조시키는 단계; 및 (d) 상기 단계 (c)에서 건조된 점토 벽돌을 소성하는 단계;를 포함하는 유색 점토 벽돌의 제조방법에 대한 것이다.

Description

친환경 유색 점토 벽돌의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ECO-FRIENDLY COLORED CLAY BRICK}

본 발명은 점토 벽돌의 제조방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 친환경 발색 코팅용 조성물을 이용해 유려한 미관을 가지는 유색 점토 벽돌을 제조하는 방법에 대한 것이다.

건축자재 또는 바닥재로 사용하고 있는 점토 벽돌은 통상적으로 적색 또는 적갈색을 나타내 색상의 다양성이 부족함에 따라 건축재 시장 및 건축물 시공 현장 에서는 기존의 획일화된 색상을 벗어나 다양한 색상을 갖는 점토 벽돌에 대한 요구가 있었다.

이와 관련해, 기존에 점토 벽돌 표면에 색상을 부여하는 방법으로서 안료를 포함하는 유약을 제조하여 점토 벽돌 표면에 도포하는 방법이 알려져 있으나, 이와 같이 유약이 도포된 유색 점토 벽돌을 건축재로 이용할 경우 건축 후 시간 경과에 따라 유약이 점토 벽돌로부터 박리됨에 따라 건축물 외관이 지저분해져 페인트를 다시 도포해야 하는 번거로움이 있었으며, 무엇보다 제조공정에서 원료를 다룰 때 분진에서 발생하는 유해성분이 호흡기나 피부를 통해 인체에 영향을 끼치는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0109636호 (공개일: 2015.10.02) 한국 공개특허공보 제10-2001-0035333호 (공개일: 2001.05.07)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무기 안료 등 유해 성분을 포함하지 않는 친환경적인 유색 코팅 조성물을 이용해 유색 점토 벽돌을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 유색 점토 벽돌을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (a) 백조형토 분말을 물에 분산시켜 슬러리를 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 슬러리를 분무(spraying)하여 점토 벽돌 표면을 코팅하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서 표면이 코팅된 점토 벽돌을 건조시키는 단계; 및 (d) 상기 단계 (c)에서 건조된 점토 벽돌을 소성하는 단계;를 포함하는 유색 점토 벽돌의 제조방법을 제안한다.

또한, 상기 백조형토 분말은 내화점토 40~70 중량%, 카올린 25~40 중량% 및 알루미나 5~18 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유색 점토 벽돌의 제조방법을 제안한다.

또한, 상기 단계 (c)에서 상기 슬러리를 공기 분무(air spraying) 또는 초음파 분무(ultrasonic spraying)하여 점토 벽돌 표면을 코팅하는 것을 특징으로 하는 유색 점토 벽돌의 제조방법을 제안한다.

또한, 상기 단계 (c)에서 건조시킨 점토 벽돌 표면에 상기 슬러리를 분무하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유색 점토 벽돌의 제조방법을 제안한다.

그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서 상기 제조방법에 의해 제조된 유색 점토 벽돌을 제안한다.

본 발명에 따른 유색 점토 벽돌의 제조방법에 의하면, 백조형토를 포함하는 코팅 조성물로 점토 벽돌 표면을 코팅해 유색 점토 벽돌을 제조함으로써 중금속 성분을 다량 포함하는 무기 안료 등 유해 성분을 포함하지 않아 건축 외장재는 물론 건축 내장재로도 사용할 수 있는 친환경 유색 점토 벽돌을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 유약 도포 방법과는 달리 유색 코팅층의 박리 등의 문제가 발생되지 않아 시공 당시의 색상 및 외관이 장기간 유지되는 유색 점토 벽돌을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 유색 점토 벽돌의 제조방법의 각 단계를 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본원 실시예에서 제조된 백조형토 포함 슬러리를 코팅해 제조한 유색 점토 벽돌의 사진이다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 유색 점토 벽돌의 제조방법은, (a) 백조형토 분말을 물에 분산시켜 슬러리를 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 슬러리를 분무(spraying)하여 점토 벽돌 표면을 코팅하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서 표면이 코팅된 점토 벽돌을 건조시키는 단계; 및 (d) 상기 단계 (c)에서 건조된 점토 벽돌을 소성하는 단계;를 포함해 이루어진다.

본 제조방법의 상기 단계 (a)에서는 백조형토 분말을 물에 분산시킨 후 밀링(milling) 공정 등을 통해 교반해 점토 벽돌 코팅용 슬러리를 수득하는 단계로서, 볼밀(ball mill), 유성밀(planetary mill), 어트리션밀(attrition mill) 등 공지의 밀링 방법을 통해 본 단계를 수행할 수 있다.

이때, 상기 백조형토 분말은 내화점토, 카올린 및 알루미나를 포함해 이루어질 수 있으며, 상기 내화점토, 카올린 및 알루미나 각각에 대해 이하에서 상세히 설명한다.

내화점토는 SiO₂, Al₂0₃, Fe₂O₃, MgO, K₂O, Na₂O, TiO₂ 및 CaO 등을 그 구성성분으로 포함하며, 내화도가 1280℃ 이상인 회백색 또는 담색을 띠는 점토이다. 상기 내화점토는 백조형토의 전체 중량 기준으로 40 ~ 70 중량%의 함량으로 본원 조성물에 포함되는데, 내화점토의 함량이 70 중량%를 초과하면 수축율이 증가하여 점토 벽돌 상에 형성되는 코팅층에 변형이 생기는 문제점이 발생한다.

카올린은 백도토(白陶土)라고도 불리며, SiO₂, Al₂0₃, Fe₂O₃, MgO, K₂O, Na₂O, TiO₂및 CaO 등을 그 구성성분으로 포함한다. 상기 카올린은 백조형토의 전체 중량 기준으로 25~40 중량%의 함량으로 본원 조성물에 포함되는데, 카올린의 함량이 25 중량% 미만이면, 수축율이 증가하여 점토 벽돌 상에 형성되는 코팅층이 변형되는 문제점이 발생하고, 40 중량%를 초과하면 작업성이 나빠지는 문제점이 발생한다.

알루미나(Al₂0₃)는 소성 후 점토 벽돌 상에 형성되는 코팅층의 강도를 증진시키는 효과를 가지며, 가격이 저렴하여 제조 단가를 낮춰 경제성을 도모할 수 있다. 상기 알루미나는 분말 형태로 백조형토의 전체 중량 기준으로 5~18 중량%의 함량으로 본원 조성물에 포함되는데, 알루미나 분말의 함량이 5 중량% 미만이면 내화성, 내화학성, 기계적 강도, 내마모성, 열충격에 대한 저항성 향상의 효과가 기대에 미치지 못하게 되며, 알루미나 분말의 함량이 18 중량%를 초과하면 소성 온도의 증가에 따라 경제성 저하의 문제를 가져온다.

이어서, 상기 단계 (b)에서는 전술한 단계 (a)에서 제조한 점토 벽돌 상에 유색 코팅층을 형성하기 위해 슬러리를 점토 벽돌 표면에 고르게 분무(spraying)하여 점토 벽돌 표면 상에 균일한 두께의 발색 코팅층을 형성하는 단계이다.

참고로, 상기 슬러리가 표면에 코팅되는 점토 벽돌은 원료의 구성이나 소성 조건 및 용도 등에 따라 다양한 방법으로 제조될 수 있으나, 일반적으로 점토, 고령토 및 장석질의 원료 등을 포함하는 소지토의 제조, 성형, 건조 및 소성의 공정 순서로 이루어질 수 있다.

일례로, 먼저 점토 등 벽돌 제조를 위한 원료를 혼합한 혼합물을 혼련한다. 상기 원료 중 점토는 함수 알루미나 규산염 광물의 집합체로, 수분을 가하면 가소성 및 점력이 발현되는 성질을 가지고 있으며, 건조시 굳어져 강성을 나타내고 고온으로 소성시 철분에 의해 붉은색 계열로 소결되는 특징을 가진다.

다음으로, 상기 혼합된 원료를 롤밀(roll mill) 등을 통해 분쇄하고 3일 이상 숙성하는 제토 공정을 수행한다.

이어서, 상기 숙성된 혼합물을 진공 압출 토련기로 이송하고 성형기를 이용하여 진공압출 성형한 후에 건조시키고 소성해 점토 벽돌을 제조한다.

한편, 본 단계 (b)에서 상기 분무 공정은 공기 분무(air spraying) 또는 초음파 분무(ultrasonic spraying)에 의해 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 공지의 분무 방법이라면 특별한 사정이 없는 한 본 단계에 적용될 수 있다.

예를 들어, 초음파 분무를 통해 본 단계를 수행할 경우에는, 공지된 다양한 형태의 초음파 분사기를 이용할 수 있고, 상기 슬러리를 초음파로 액적화하고 이를 점토 벽돌 표면에 분무한다. 이때, 초음파 발생 전력이 낮으면 슬러리의 미세 액적화가 충분히 일어나지 않아 균일한 두께의 코팅층이 형성되지 않을 수 있는 반면, 초음파 발생 전력이 과도할 경우 에너지 소비가 증가되거나 노즐에서 분무된 후 분사 챔버 내에 형성된 기류에 의해서 용액이 분산될 가능성이 있어 초음파 생성을 위한 전력을 슬러리의 농도 및 공급 유량 등에 따라서 적절하게 조절하도록 구성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 단계 (c)는 상기 단계 (b)에서 제조된 백조형토 포함 슬러리가 표면에 코팅된 점토 벽돌을 당업계에 공지된 방법에 따라 건조시키는 단계이다.

본 단계 (c)에서는 슬러리가 코팅된 점토 벽돌을 건조시킨 후에 필요에 따라 점토 표면의 유색 코팅층의 두께 균일성을 보다 향상시키기 위해 점토 벽돌 표면에 상기 슬러리를 다시 한번 더 분무하는 단계를 더 포함할 수 있다.

마지막으로, 상기 단계 (d)는 건조된 점토 벽돌을 소성해 최종적으로 유색 점토 벽돌을 얻는 단계로서 본 단계 (d)에서의 소성은 1000∼1200 ℃의 온도에서 10∼12 시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 본 발명에 따른 유색 점토 벽돌의 제조방법에 의하면, 백조형토를 포함하는 코팅 조성물로 점토 벽돌 표면을 코팅해 유색 점토 벽돌을 제조함으로써 중금속 성분을 다량 포함하는 무기 안료 등 유해 성분을 포함하지 않아 건축 외장재는 물론 건축 내장재로도 사용할 수 있는 친환경 유색 점토 벽돌을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 페이트 도포 방법과는 달리 코팅층의 박리 등의 문제가 발생되지 않아 시공 당시의 색상 및 외관이 장기간 유지되는 유색 점토 벽돌을 제조할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

<실시예>

벌크 형태의 백조형토를 건조시키기 위해 알맞은 크기로 절단하고 건조시킨 후 건조된 백조형토를 알맞은 크기로 분쇄하였다.

분쇄된 백조형토 분말 100kg을 물 60 L와 함께 교반기에 넣고 12시간 동안 혼합해 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 거름망을 통해 여과해 이물질 및 잔사를 제거하였다.

다음으로, 여과된 슬러리를 펌핑기를 통해 이송한 후 점토 벽돌 생산 제품 상단 및 측면에 분사하고 성형 과정을 거쳐 건조실로 요입시켜 건조시켰다.

그리고, 상기 건조된 성형품을 소성하기 전에 그 표면에 상기 슬러리를 한번 더 분사하였다.

이어서, 추가 분사가 완료된 성형품을 제품을 소성 대차에 적재하고 가마에 요입한 후 1100℃의 고온에서 구워 최종적으로 유색 점토 벽돌 완성품을 얻었다(도 2).

이상은 본 발명을 바람직한 실시예 및 비교예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구 범위에 속한다 할 것이다.

Claims

(a) 백조형토 분말을 물에 분산시켜 슬러리를 수득하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)에서 얻어진 슬러리를 분무(spraying)하여 점토 벽돌 표면을 코팅하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 표면이 코팅된 점토 벽돌을 건조시키는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)에서 건조된 점토 벽돌을 소성하는 단계;
를 포함하며,
상기 백조형토 분말은 내화점토 40~70 중량%, 카올린 25~40 중량% 및 알루미나 5~18 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는,
유색 점토 벽돌의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 단계 (c)에서 상기 슬러리를 공기 분무(air spraying) 또는 초음파 분무(ultrasonic spraying)하여 점토 벽돌 표면을 코팅하는 것을 하는 유색 점토 벽돌의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 단계 (c)에서 건조시킨 점토 벽돌 표면에 상기 슬러리를 분무하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유색 점토 벽돌의 제조방법.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 유색 점토 벽돌.