KR20020025626A

KR20020025626A - 원석의 침윤착색방법과 그 장치

Info

Publication number: KR20020025626A
Application number: KR1020000062474A
Authority: KR
Inventors: 박병열
Original assignee: 조난자; 주식회사 대경코퍼레이션
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-04-04

Abstract

본 발명은 원석의 침윤착색방법과 그 장치에 관한 것으로, 종래의 원석착색방법은 특정한 자연석, 예를 들어 규석성분이 많은 자연석을 염료에 장시간 침전시켜 착색하는 등, 침윤착색되는 원석의 종류에 제한이 있으며, 작업성에 있어 비능률적인 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 예시도면 도 1 에 표현된 바와 같이, 원석의 물성을 분석하여 그 물성에 맞는 화공학적 방법을 응용 1차 처리하고, 일정한 기압과 고온의 진공챔버를 이용하여 2차 처리함으로서, 모든 종류의 원석에 대해 침윤착색작업을 할 수 있고, 특히 원석의 내·외부 전체를 침윤착색 할 수 있으며, 또한 진공챔버 내에 투입되는 염료의 성분(향료 또는 방충 및 형광물질이 첨가된 것)에 따라 사용용도를 다양하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

원석의 침윤착색방법과 그 장치{Permeation and coloring method for the raw stone and its apparatus}

본 발명은 원석의 침윤착색방법과 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원석의 종류에 따라 화공학적 방법을 달리하여 1차로 전처리하고, 내부기압과 온도를 조정할 수 있는 진공챔버내에서 1차 전처리된 원석을 2차 침윤착색처리 하도록 함으로써, 원석의 외면은 물로 내면에까지 염료가 침투하도록 한 원석의 침윤착색방법과 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원석은 자연색상을 살려 외면만 가공하여 건축의 내·외장재로 널리 사용되고 있으며, 필요에 따라 외면을 착색처리를 하고 있으며, 일 예로서 외면에 형광물질을 착색하여 교통시설물로도 사용되고 있다.

상기와 같은 원석의 착색방법은 이미 공지된 기술로서, 이를 간략하게 설명하면 규석성분이 많이 내포된 원석을 염료에 장시간 침전시켜 일정한 시간이 경과한 후, 염료에 침전되어 있던 원석을 건져내어 건조시키는 것으로 착색된 원석을 얻을 수 있었다.

그러나, 상기와 같은 원석의 착색방법은 원석을 염료에 장시간 침전시켜야 하는 비능률적 면이 있으며, 특히 규석성분이 많이 내포된 원석만을 착색할 수 있는 등, 착색되는 원석의 종류에 한계가 있는 문제점과, 착색된 원석의 외부만 착색되고 내부에는 염료가 투입되지 않는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 원석의 종류에 따라 화공학적 방법을 달리하여 1차로 원석을 전처리하고, 고온의 진공탱크 내에 전처리된 원석을 투입하여 2차로 원석을 침윤착색처리 하도록 함으로써 원석의 외면은 물론 내면에까지 염료가 침투하도록 한 원석의 침윤착색방법과 그 장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 통상의 방법에 의해 1차 전처리된 원석을 진공챔버에 넣고, 진공챔버내의 기압과 온도를 일정하게 하여 일정시간 진공탈취하는 제1공정과, 상기 진공탈취공정 후 증류수와 분산염료 및 가성소다와 백반을 혼합한 혼합염료를 진공챔버에 투입하고, 진공챔버내의 압력을 20㎏/㎠로 유지하면서 진공챔버 내의 온도를 130∼160℃로 60분간 유지시켜 원석에 혼합염료가 침윤착색하도록 하는 제2공정과, 침윤착색공정 후 진공챔버 내에 포럼산을 혼합염료 1ℓ당 5㎖를 투입하여 30분정도 유지시키는 제3공정으로 이루어진 원석의 염료 침윤착색방법에 의해 다양한 색상의 원석을 얻을 수 있어 수요자에게 다양한 색상의 원석을 공급할 수 있으므로 원석의 색상에 대한 무한한 선택의 폭을 줄 수 있도록 한 것이다.

도 1 는 본 발명에 따른 원석의 침윤착색방법의 블록도,

도 2 는 본 발명에 따른 원석의 침윤착색장치의 전체 구성도 이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 - 염료혼합기, 12 - 호퍼,

14 - 모우터, 16 - 교반익,

18 - 혼합기히터, 20 - 진공챔버,

21 - 내통, 22 - 외통,

24 - 챔버몸체, 25 - 압력게이지,

26 - 안전밸브, 28 - 덮개,

30 - 챔버히터, 32 - 염료공급라인,

34 - 에어배출라인, 36 - 배출라인,

40 - 진공펌프, 42 - 메인밸브,

44 - 서브밸브, 46 - 체크밸브,

48 - 보조진공탱크, 50 - 콤프레셔,

52 - 진공메인밸브.

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도 1 는 본 발명에 따른 침윤착색방법의 전체구성도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 침윤착색장치의 전체 구성도로서, 본 발명은 도 1에 표현된 바와 같이 통상의 방법에 의해 1차 전처리된 원석을 진공챔버에 넣고, 진공챔버내의 기압과 온도를 일정하게 하여 일정시간 진공탈취하는 제1공정과, 상기 진공탈취공정후 증류수와 분산염료 및 가성소다와 백반을 혼합한 혼합염료를 진공챔버에 투입하고, 진공챔버내의 압력을 20㎏/㎠로 유지하면서 진공챔버 내의 온도를 130∼160℃로 60분간 유지시켜 원석에 혼합염료가 침윤착색하도록 하는 제2공정과, 침윤착색공정 후 진공챔버 내에 포럼산을 혼합염료 1ℓ당 5㎎를 투입하여 30분정도 유지시키는 제3공정으로 이루어진 원석의 염료 침윤착색방법이다.

상기 제1공정에 있어서 진공챔버내의 기압과 온도 및 시간은 기압을 10^-5기압으로 하고, 온도를 400℃∼500℃로 유지하여 60분정도 진공탈취하는 공정이다.

상기 제2공정에 있어서 혼합염료는 증류수 1㎏에 분산염료 8g과 가성소다 5㎎ 및 백반 5㎎을 투입하여 100℃∼150℃의 온도로 30분∼60분간 혼합한다.

상기와 같은 원석의 침윤착색방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 전처리된 원석을 진공챔버에 투입하고 진공챔버의 온도를 400℃∼500℃로 유지하면서 내부기압을 10^-5기압의 진공상태로 하여 60분정도 고온의 진공상태를 유지하면, 원석의 외부에 묻어있던 불순물과 내부에 침투되어 있던 불순물이 배출되는 진공탈취작용(제1공정)을 하게되어 원석에는 미세한 기공들이 생성된다.

상기와 같이 원석에 미세한 기공들이 생성된 상태에서 증류수 1㎏에 분산염료 8g과 가성소다 5㎎ 및 백반 5㎎이 100℃∼150℃의 온도로 30분∼60분간 혼합한혼합염료를 투입하게 되면, 진공상태에 있던 원석의 미세한 기공을 통해 혼합염료는 원석의 내부에까지 골고루 침투가 된다.

이때, 진공챔버에 에어를 이용한 20㎏/㎠의 공압을 가하게 되면 보다 더 효과적으로 원석에 혼합염료가 침투가 되는 침윤착색공정(제2공정)이 이루어진다.

상기 침윤착색공정 후, 진공챔버를 열고 혼합염료 1ℓ당 5㎎의 포럼산을 투입하여 30분정도 유지시키는 염료후처리공정(제3공정)을 거치는 것으로 원석의 침윤착색공정이 완료되며, 이어서 통상의 방법인 침윤착색된 원석을 세척 및 건조공정을 거쳐 탈색방지를 위한 자외선차단제를 코팅하고 광택을 내는 것으로 다양한 색상의 원석을 얻을 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 원석의 염료 착윤착색방법을 실현하기 위한 제조장치는 도 2에 표현된 바와 같이 염료혼합기(10)와 진공챔버(20)와 진공펌프(40) 및 콤프레셔(50)로 이루어져 있으며, 상기 염료혼합기(10)는 그 내부에 호퍼(12)를 설치하고, 모우터(14)에 의해 회전하는 교반익(16)을 호퍼(12)내부에 설치하며, 상기 호퍼(12)의 외부에는 혼합기히터(18)를 설치하여 호퍼(12)의 온도를 임의적으로 조정할 수 있도록 하고, 상기 진공챔버(20)는 내통(21)과 외통(22)으로 이루어진 챔버몸체(24)와, 압력게이지(25)및 안전밸브(26)가 상단부에 설치된 덮개(28)로 이루어져 있으며, 상기 챔버몸체(24) 내부에는 챔버히터(30)를 설치하고, 상부에 염료공급라인(32)과 에어배출라인(34)을 설치하여 염료혼합기(10) 및 진공펌프(40)와 연통하도록 하고, 상기 챔버몸체(24)의 내통(21)하단부에 배출라인(36)이 설치되어 있다.

상기 염료공급라인(32)에는 라인차단용 메인밸브(42)와 염료공급을 제어하는 서브밸브(44)를 설치하고, 메인밸브(42)와 챔버몸체(24) 사이에 에어공급을 위한 체크밸브(46)가 설치되어 있다.

상기 에어배출라인(34)에는 진공보조탱크(48)가 설치되고, 진공보조탱크(48)와 챔버몸체(24) 사이에 진공메인밸브(52)가 설치되어 있다.

도면중 미 설명부호 60은 염료혼합기(10)의 호퍼(12)를 세척하거나 남아있는 혼합염료를 배출시키기 위한 혼합기드래인밸브 이고, 62는 진공챔버(20)의 내통(21)을 세척하기 위해 진공보조탱크(48)에 설치된 물공급밸브 이며, 64는 진공보조탱크(48)의 하단부에 설치된 드레인밸브, 66은 진공챔버(20)에 설치되어 있는 온도센서 이다.

이와 같은 원석의 침윤착색장치를 보다 구체적으로 설명하면 염료혼합기(10)의 호퍼(12)에 증류수와 분산염료 및 가성소다와 백반을 일정량을 넣고 모우터(14)를 작동시키면 모우터(14)의 작동에 따라 교반익(16)이 회전하여 혼합을 하게되며, 이때 혼합기히터(18)를 가동시켜서 일정한 온도에서 혼합염료를 생성하게 된다.

상기 염료혼합기(10)에서 혼합염료를 생성할 때, 진공챔버(20)에 1차 전처리된 원석을 투입하고, 염료공급라인(32)의 메인밸브(42)를 잠근 상태에서 진공펌프(40)를 가동시켜서 진공상태를 만들음과 동시에 챔버히터(30)를 이용하여 진공챔버(20)의 내부온도를 고온의 일정온도로 유지하면, 투입된 원석의 외부는 물론 내부의 불순물까지 제거하는 진공탈취작용을 하게된다.

상기 진공탈취작용을 60분정도 진행한 후, 진공메인밸브(52)를 잠그고 염료공급라인(32)의 서브밸브(44)와 메인밸브(42)를 열면 염료혼합기(10)의 혼합염료가 진공챔버(20)로 흡입되면서 원석의 침윤착색작업이 이루어진다.

이때, 진공챔버(20)의 온도는 130℃∼160℃가 되도록 챔버히터(30)를 작동시키고 온도가 조정한 상태에서 콤프레셔(50)를 작동시켜 염료밸브라인(32)의 체크밸브(46)를 통해 진공챔버(20)의 압력이 20㎏/㎠가 되도록 에어를 주입하게 되며, 상기 온도는 온도센서(66)에 의해 감지되어 도면상 미도시된 콘트롤박스에 의해 챔버히터(30)가 작동되어 일정한 온도를 유지하게 된다.

상기 콤프레셔(50)의 에어가 진공챔버(20)에 주입되어 발생되는 진공챔버(20)의 압력은 덮개(28)의 상부에 설치된 압력게이지(25)를 통해 시각적으로 확인되며, 필요이상의 압력이 발생되면 일측의 안전밸브(26)가 작동되어 에어가 배출되어 진공챔버(20)의 압력은 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이며, 상기 에어압에 의해 원석에 대한 침윤착색작업이 보다 더 효과적으로 이루어지게 된다.

상기 침윤착색작업을 30분정도 진행한 후, 콤프레셔(50)의 작동을 멈추고 에어공급이 차단된 상태에서 안전밸브(26)를 인의적으로 작동시키면 진공챔버(20)내에 발생되었던 압력은 해소된다.

이때, 진공챔버(20)의 덮개(28)를 열고 혼합염료의 농도를 높이고 원석의 외부에 착색된 혼합염료의 경화를 촉진하기 위한 염료후처리를 하게 되는데, 이를 위해 혼합염료 1ℓ당 5㎎의 프럼산을 투입한다.

이와 같이 염료후처리를 하여 염료의 농도를 높인 상태에서 30분 정도 경과시키면 원석의 외부에는 농도가 보다 짙은 혼합염료가 착색되고, 상기 첨가된 포럼산에 의해 경화가 촉진되어 원석에 침윤된 혼합염료가 외부로 배출되지 않고 내부에서 경화된다.

상기와 같이 염료후처리를 하여 30분이 경과되면, 진공챔버(20)의 하단에 설치된 배출라인(36)의 밸브를 개방시켜서 혼합염료를 배출하고, 침윤착색된 원석을 들어내어 건조시킨 후, 통상의 방법에 의해 세척과 건조과정을 거쳐서 코팅과정과 광택과정을 거치는 것으로 다양한 색상의 원석을 얻을 수 있는 것이다.

이때, 코팅과정에서 첨가되는 첨가물은 탈색방지를 위한 자외선차단제를 첨가하거나, 교통안전시설물로 사용하기 위한 형광물질을 첨가하는등 사용 목적에 따라 첨가물을 달리하여 다양한 사용목적의 원석을 생산할 수 있게된다.

상술된 바와 같이 본 발명은 통상의 방법에 의해 1차 전처리된 원석을 진공챔버에 넣고, 진공챔버내의 기압과 온도를 일정하게 하여 일정시간 진공탈취하는 제1공정과, 상기 진공탈취공정 후 증류수와 분산염료 및 가성소다와 백반을 혼합한 혼합염료를 진공챔버에 투입하고, 진공챔버내의 압력을 20㎏/㎠로 유지하면서 진공챔버 내의 온도를 130∼160℃로 60분간 유지시켜 원석에 혼합염료가 침윤착색하도록 하는 제2공정과, 침윤착색공정 후 진공챔버 내에 포럼산을 혼합염료 1ℓ당 5㎖를 투입하여 30분정도 유지시키는 것으로 이루어진 원석의 염료 침윤착색방법에 의해 다양한 색상의 원석을 얻을 수 있어 수요자에게 다양한 색상의 원석을 공급할 수 있으므로 원석의 색상에 대한 무한한 선택의 폭을 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims

통상의 방법에 의해 1차 전처리된 원석을 진공챔버에 넣고, 진공챔버내의 기압과 온도를 일정하게 하여 일정시간 진공탈취하는 제1공정과, 상기 진공탈취공정 후 증류수와 분산염료 및 가성소다와 백반을 혼합한 혼합염료를 진공챔버에 투입하고, 진공챔버내의 압력을 20㎏/㎠로 유지하면서 진공챔버 내의 온도를 130∼160℃로 60분간 유지시켜 원석에 혼합염료가 침윤착색하도록 하는 제2공정과, 침윤착색공정 후 진공챔버 내에 포럼산을 혼합염료 1ℓ당 5㎖를 투입하여 30분정도 유지시키는 제3공정으로 이루어진 원석의 염료 침윤착색방법.
제 1 항에 있어서, 제1공정의 진공챔버내의 기압과 온도 및 시간은 기압을 10^-5기압으로 하고, 온도를 400℃∼500℃로 유지하여 60분정도 진공탈취하는 공정으로 이루진 원석의 염료 침윤착색방법.
`제 1 항에 있어서, 혼합염료는 증류수 1㎏에 분산염료 8g과 가성소다 5㎎ 및 백반 5㎎을 투입하여 100℃∼150℃의 온도로 30분∼60분간 혼합하는 것을 특징으로하는 원석의 염료 침윤착색방법.
염료혼합기(10)와 진공챔버(20)와 진공펌프(40) 및 콤프레셔(50)로 이루어져있으며, 상기 염료혼합기(10)는 그 내부에 호퍼(12)를 설치하고, 모우터(14)에 의해 회전하는 교반익(16)을 호퍼(12)내부에 설치하며, 상기 호퍼(12)의 외부에는 혼합기히터(18)를 설치하여 호퍼(12)의 온도를 임의적으로 조정할 수 있도록 하고, 상기 진공챔버(20)는 내통(21)과 외통(22)으로 이루어진 챔버몸체(24)와, 압력게이지(25)및 안전밸브(26)가 상단부에 설치된 덮개(28)로 이루어져 있으며, 상기 챔버몸체(24) 내부에는 챔버히터(30)를 설치하고, 상부에 염료공급라인(32)과 에어배출라인(34)을 설치하여 염료혼합기(10) 및 진공펌프(40)와 연통하도록 하고, 상기 챔버몸체(24)의 내통(21)하단부에 배출라인(36)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원석의 침윤착색장치.
제 4 항에 있어서, 염료공급라인(32)에는 라인차단용 메인밸브(42)와 염료공급을 제어하는 서브밸브(44)를 설치하고, 메인밸브(42)와 챔버몸체(24) 사이에 에어공급을 위한 체크밸브(46)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원석의 침윤착색장치.
제 4 항에 있어서, 에어배출라인(34)에는 진공보조탱크(48)가 설치되고, 진공보조탱크(48)와 챔버몸체(24) 사이에 진공메인밸브(52)가 설치되어 있는 것으로 특징으로 원석의 침윤착색장치.