KR20030086803A - 점토블록 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 벽돌, 바닥재 등으로 사용되는 점토블록의 일측 표면에서 부위별로 각각 상이한 색상(또는 자연스러운 무늬)이 표출되기 때문에 보다 미려한 외관을 갖는 점토블록을 제조할 수 있는 점토블록 제조방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 점토를 주원료로 하여 배합된 원료에 이 원료의 전체 중량%에 대하여 쌀겨(rice bran) 1 ~ 2중량%, 톱밥(sawdust) 1 ~ 2중량% 중 어느 하나와 강재(鋼滓, slag) 5 ~ 10중량%를 첨가하거나 상기 강재 5 ~ 10중량%를 단독으로 첨가하여 분쇄 및 혼합한 다음 소정의 형상으로 성형하고, 이 성형물을 60 ~ 100℃의 온도로 건조시킨 다음 성형물의 적어도 일측 표면이 다른 성형물과 서로 맞닿도록 적재한 상태에서 1100 ~ 1200℃의 온도로 소성하는 것을 특징으로 한다.

Description

점토블록 제조방법 { Method for manufacturing a clay block }

본 발명은 건축용 벽돌 등으로 사용되는 점토블록 제조방법에 관한 것으로서, 특히 생산된 점토블록의 일측 표면에서 부위별로 각각 상이한 색상(또는 자연스러운 무늬)이 표출되기 때문에 보다 미려한 외관을 갖는 점토블록을 제조할 수 있는 점토블록 제조방법에 관한 것이다.

당해 기술분야에서 점토블록은 점토와 모래 또는 규사를 배합하여 분쇄, 성형, 건조, 소성의 순으로 제조하는 것이 통상적으로 널리 알려진 사실이다.

즉 점토블록의 원료로서 점토 70 ~ 80중량%와 모래나 규사 20 ~ 30중량%를 배합 및 분쇄한 후 진공상태를 유지하면서 벽돌 한 장의 크기로 성형하고, 이 성형물을 60 ~ 100℃의 온도로 건조시킨 다음 1100 ~ 1200℃의 온도로 소성시키는 방법으로 제조하여 온 것이다.

이러한 제조방법에 의해 생산된 점토블록은 원료인 점토 내에 평균적으로 5중량%가 함유되는 산화철(Fe₂O₃)에 의해 소성시 주로 적색계열이 색상이 전체적으로 표출되고, 여기에 추가적으로 유약을 도포함으로써 광택을 띄게된다.

그러나 상기한 바와 같은 제조방법에 의해 생산되는 점토블록은 전체적으로 단색상인 적색계열의 색상이 표출되므로 색상이 단조롭고 건축물을 지나치게 자극하여 시간이 경과하면 쉽게 실증이 느껴지기 때문에 건축물의 조형미를 충분히 살리지 못하여 건축가들이 기피하는 경향을 보이고 있는 것이 현 실정이다.

따라서 대부분의 점토블록은 외장재로서의 용도로 한정될 뿐만 아니라 보다 자연스러운 이미지가 표출되는 자연친화적인 제품을 요구하는 건축가들의 욕구를 충족시켜 주지 못하는 문제를 안고 있는 것이다.

그리고 현재 점토블록의 주원료인 점토는 농지 및 임야훼손에 인한 채취로 인하여 채취비용이 많이 소요되어 고가이고, 모래는 최근 건축산업의 급격한 발달로 인하여 그 수요가 급증하여 환경파괴의 한 원인이 되고 있다.

한편 각종 산업폐기물 중에 강재(鋼滓, slag)를 대량으로 재활용할 수 있는 품목 중의 하나가 벽돌과 같은 점토블록인데, 종래에는 이러한 강재를 사용하지 못하였다.

그 이유는 점토블록에 강재를 첨가하게 되면 강도가 증대됨과 아울러 제조비용이 절감되어 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있는 반면에 강재가 첨가되어 완성된 점토블록의 외관에서 발색되는 미려하지 못한 색상이 외부로 드러나는 단점으로 상품화할 수 없기 때문이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 생산된 점토블록의 일측 표면에서 부위별로 각각 상이한 색상(또는 자연스러운 무늬)이 표출되기 때문에 외관의 미려함이 보다 향상된 점토블록을 손쉬운 방법으로 제조해낼 수 있는 점토블록 제조방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 환경오염의 원인 중에 하나인 강재(鋼滓, slag)를 첨가하여도 미려한 색상이 발색되어 상품화가 가능한 점토블록을 제조할 수 있기 때문에 환경오염을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 보다 경제적인 비용으로 점토블록을 제조할 수 있으며, 이러한 강재를 첨가함으로써 점토 및 모래의 첨가량을 감소시킬 수 있어 무분별한 원료 채취에 의한 환경파괴를 줄일 수 있는 점토블록 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 점토블록 제조공정이 도시된 도면,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 점토블록 제조방법 중 소성과정에서 성형물의 적재구조가 도시된 사시도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 점토블록 제조방법에 의해 제조된 점토블록이 도시된 사시도이다.

따라서 본 발명자는 종래 기술에서 제기한 제반 문제점을 해소하기 위하여 수많은 연구와 실험을 거듭한 결과 점토를 주원료로 하는 점토블록의 원료에 쌀겨(rice bran), 톱밥(sawdust) 중 어느 하나와 강재(鋼滓, slag) 또는 강재를 단독으로 첨가하여 배합 및 혼합한 다음 소성시 적재구조에 의해 성형물을 불완전 연소시키게 되면 상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

이는 점토를 주원료로 하여 배합된 원료에 이 원료의 전체 중량%에 대하여 쌀겨(rice bran) 1 ~ 2중량%, 톱밥(sawdust) 1 ~ 2중량% 중 어느 하나와 강재(鋼滓, slag) 5 ~ 10중량%를 첨가하거나 상기 강재 5 ~ 10중량%를 단독으로 첨가하여 분쇄 및 혼합한 다음 소정의 형상으로 성형하고, 이 성형물을 60 ~ 100℃의 온도로 건조시킨 다음 성형물의 적어도 일측 표면이 다른 성형물과 서로 맞닿도록 적재한 상태에서 1100 ~ 1200℃의 온도로 소성하는 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 본 발명을 설명하기로 한다.

본 발명자는 상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 다양한 실험을 하였는데 그 실험은 다음과 같이 시행되었다.

백색점토 60중량%, 고령토 40중량%로 배합된 원료에 이 원료의 전체 중량%에 대하여 아래의 표 1에서와 같은 비율로 첨가물(쌀겨 또는 톱밥, 강재)을 각각 첨가하여 분쇄, 혼합시킨 후 토련기에 의해 진공 상태를 유지하면서 벽돌 한 장의 크기로 성형한 다음 60 ~ 100℃의 온도로 70시간 동안 건조시킨 후 1100 ~ 1200℃의 온도로 20시간 동안 소성시킴으로써 완성된 각 점토블록의 색상 변화를 소성과정을 거치기 전과 비교하여 살펴보았다.

이때 성형물은 도 2a에서와 같이 건축물에 축조시 사용되는 면, 즉 외부로 노출되는 면이 서로 맞닿도록 소성대차에 적재한 상태로 소성을 시행하였다.

한편 아래의 표 1에서 점토블록을 이루는 원료(백색점토, 고령토)와 이 원료의 구성비 및 첨가물의 첨가비는 대표적인 것이며, 따라서 본 발명이 여기에 한정되지 아니함을 밝혀두는 바이다.

(표 1)

[실험 1]

백색점토 60중량%, 고령토 40중량%로 배합된 원료를 분쇄, 혼합한 다음 성형하여 건조 및 소성하였다. 즉 첨가물(쌀겨 또는 톱밥, 강재)의 첨가 없이 건조 및 소성을 시행한 것이다.

그 결과 완성된 점토블록의 색상은 소성과정을 거치기 전과 비교하였을 때 변화가 거의 일어나지 아니하였다.

즉 전체적으로 백색점토가 갖고 있는 고유의 색상인 백색이 고르게 표출된 것이다.

[실험 2]

백색점토 60중량%, 고령토 40중량%로 배합된 원료의 전체 중량%에 대하여 쌀겨 1.5중량%와 2mm 이하 입자크기의 강재 6중량%를 첨가하여 분쇄, 혼합한 다음 성형하여 건조 및 소성하였다.

그 결과 완성된 점토블록의 색상은 소성과정을 거치기 전과 비교하였을 때 소성과정에서 서로 맞닿도록 포개어진 측면만이 변화하였다.

즉 도 3a에 도시된 바와 같이 중앙 부위인 A는 적색, 가장자리 부위인 C는 백색점토가 지닌 고유의 색상인 백색, 상기 A 부위와 C 부위의 사이인 B 부위는 주황색이 표출되었다.

[실험 3]

백색점토 60중량%, 고령토 40중량%로 배합된 원료의 전체 중량%에 대하여 톱밥 1.5중량%와 2mm 이하 입자크기의 강재 6중량%를 첨가하여 분쇄, 혼합한 다음 성형하여 건조 및 소성하였다.

그 결과 완성된 점토블록은 실험 2의 결과와 마찬가지로 중앙 부위인 A는 적색, 가장자리 부위인 C는 백색, 상기 A 부위와 C 부위의 사인 B 부위는 주황색이 표출되었다.

[실험 4]

백색점토 60중량%, 고령토 40중량%로 배합된 원료의 전체 중량%에 대하여 2mm 이하 입자크기의 강재 8중량%를 첨가하여 분쇄, 혼합한 다음 성형하여 건조 및 소성하였다.

그 결과 완성된 점토블록은 소성과정에서 서로 맞닿도록 포개어진 부분만이 색상의 변화가 일어났는데, 그 변화는 실험 2 내지 실험 4와 같이 단순히 색상이 변화한 것이 아니라 도 3b에 도시된 바와 같이 중앙 부위인 A 및 상기 A 부위와 가장자리 부위인 C 사이인 B 부위에서 불규칙적으로 흑반점이 표출되었다.

(표 2)

상기의 표 2는 상기의 실험 1 내지 실험 4에 의해 제조된 점토블록의 부위별에 따른 표출된 색상의 결과를 나타내고 있다.

이상의 실험을 통해 얻어진 결과를 표 2를 참조하여 정리하면 다음과 같다.

1. 실험 1과 실험 2의 결과를 비교하여 볼 때 점토블록을 이루는 원료에 쌀겨와 강재를 첨가하여 소성을 시행하면 점토블록의 색상을 변화시킬 수 있는데, 이때 색상의 변화가 이루어진 부위가 소성과정에서 서로 맞닿도록 포개어진 부위에 국한된 것으로 보아 반드시 상호간에 맞닿도록 포개어져야만 색상의 변화가 일어남을 알 수 있다.

여기에서 색상의 변화가 맞닿도록 포개어진 부위에서만 일어나는 것에 관련한 연유를 살펴보면 다음과 같다.

즉 상호간에 맞닿도록 포개어진 측면과 그러하지 아니한 측면의 차이는 하나인데, 그것은 바로 서로 맞닿지 아니한 측면은 외부에 노출되어 있기 때문에 소성시 산소의 공급이 충분한 상태인 완전 연소가 이루어진다는 것이고 서로 맞닿지 아니한 측면은 반대로 산소의 공급이 불충분한 상태인 불완전 연소가 이루어졌다는것이다.

따라서 완성된 점토블록의 맞닿은 부위 중 산소의 침투가 극히 어려운 부위인 중앙 부위(A)는 유기물인 쌀겨의 불완전 연소가 심하게 이루어지는 부위이고, 가장자리 부위(C)는 산소의 침투가 가능하여 완전연소가 이루어진 부위이며, 중앙 부위(A)와 가장자리 부위(C) 사이의 위치한 부위(B)는 양자 부위의 중간에 해당하는 연소가 이루어지는 부위인 것이다.

이로 인하여 유기물인 쌀겨의 불완전 연소가 심각하게 이루어질수록 보다 선명한 색상이 표출됨을 알 수 있다.

2. 실험 3의 결과로 미루어보아 쌀겨 대신에 톱밥을 첨가하여도 무관함을 알 수 있다.

3. 실험 4의 결과로 인하여 강재를 단독으로 첨가하면 강재의 불완전 연소가 이루어지는 부위에 흑반점이 표출됨을 알 수 있다.

4. 한편 유기물인 쌀겨(또는 톱밥)는 그 첨가량이 가중될수록 완성된 점토블록에서 보다 미려한 색상이 표출되도록 하는 장점이 있으나 쌀겨(또는 톱밥)의 첨가량이 많다는 것은 곧 기공이 많다는 것이므로 강도가 취약해지거나 흡수율이 높아지는 등과 같은 성질을 지닌 불량질의 점토블록이 제조되는 원인임으로 점토블록을 이루는 원료의 전체 중량%에 대하여 1 ~ 2중량%가 첨가됨이 바람직하다.

상기한 바와 같은 실험에 의해 얻어진 결과를 토대로 한 점토블록 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 제토과정

벽돌, 바닥재 등으로 사용되는 점토블록을 생산할 수 있도록 적색점토나 황토 또는 고령토 등 중 선택된 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 점토 70 ~ 80중량%와 규사나 모래 또는 마사 등 중 선택된 하나 또는 둘 이상으로 이루어진 석재 20 ~ 30중량%로 배합된 점토블록을 이루는 원료에 이 원료의 전체 중량%에 대하여 쌀겨 1 ~ 2중량%, 톱밥 1 ~ 2중량% 중 어느 하나와 2mm 이하 입자크기의 강재 5 ~ 10중량%를 함께 첨가하거나 2mm 이하 입자크기의 강재 5 ~ 10중량%를 단독으로 첨가하여 분쇄 및 혼합한 다음 전체 수분이 대략 20중량%가 되도록 수분을 첨가하여 혼련한다.

2. 성형과정

원하는 형상의 점토블록을 만드는 과정으로서, (A)와 (B)의 2단계로 분류할 수 있다.

(A) 상기의 제토과정에서 가공된 원료를 공지의 토련기에서 진공상태로 토련시켜 원료 중의 공기를 강제 배출시킴과 아울러 기포가 발생되지 않도록 하고, 이 토련된 원료는 곧바로 공지의 성형기에 투입되어 대략 직사각 기둥 형상으로 연속 압출된다.

(B) 상기의 압출되는 직사각 기둥 형상의 원료를 점토블록별 치수에 따라 정확하게 공지의 절단기를 사용하여 절단함으로써 점토블록을 성형하는 단계로서, 점토블록의 규격을 결정한다.

3. 건조과정

상기 성형과정의 2단계가 모두 완료된 점토블록에 함유된 수분을 제거하는 과정인데, 다음 과정인 소성과정에서 발생되는 폐열을 재활용하여 점토블록을 건조시키는 바, 상기의 성형과정이 완료된 점토블록을 건조실 내에 진입시킨 다음 60 ~ 100℃의 온도로 약 70시간 정도 건조시켜 점토블록에 1% 이내의 수분이 함유되도록 한다.

4. 소성과정

상기의 건조과정이 완료된 점토블록이 완전히 만들어지기 위하여 점토블록이 가질 수 있는 최대의 강도를 소성로(燒成爐) 내에서 구워냄으로써 부여하는 과정으로 다음과 같이 3구간으로 나뉠 수 있다.

이때 성형물은 전술한 도 2a에 도시된 것처럼 소성대차 상에 적재될 수도 있으나 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 따라서 도 2b에 도시된 바와 같이 적재될 수도 있다.

(A) 예열 : 다음 구간인 소성구간에서 발생되는 고온의 열에너지를 이용하여 상기의 건조과정을 마친 점토블록을 예열시키는 구간으로서, 다음 구간인 소성구간에서 필요한 열량을 적절히 공급하여 원활한 소성이 이루어지도록 한다.

(B) 소성 : 최종 완제품을 만드는 구간으로서, 점토블록의 강도 등을 결정하고, 소성로 내의 균일한 온도분포를 유지하여 일정한 점토블록이 생산될 수 있도록 상기의 예열구간을 통과한 점토블록을 1100 ~ 1200℃의 온도로 구워낸다.

여기에서 성형물이 도 2a에 도시된 것처럼 적재되었을 경우 부위별로 상이한 색상(중앙 부위로 갈수록 점차 명암이 짙은 색상, 또는 흑반점)이 한 부위에만 표출될 것이고, 도 2b에 도시된 것처럼 적재되었을 경우 부위별로 상이한 색상(또는 흑반점)이 두 부위에 나뉘어진 상태로 표출될 것이다.

이때 보다 미련한 외관을 가진 점토블록을 얻을 수 있다.

(C) 냉각 : 상기의 소성구간에서 발생되는 열을 이용하여 상기의 소성구간을 통과한 점토블록을 냉각시키는 구간으로서, 급냉 및 서냉으로 나누어지고, 소성구간을 통과한 후 발생될 수 있는 점토블록의 변형을 방지하기 위한 공정이다.

5. 포장과정

마지막 과정으로서, 상기의 소성과정을 마친 점토블록의 품질관리에 따른 규격 등을 선별하고, 자동화의 문제점을 보완하기 위해 작업자가 직접 육안으로 검사를 실시해 소비자가 원하는 품질, 원하는 시간에 공급키 위해 수행하는 과정이다.

이상과 같은 본 발명의 점토블록 제조방법은 도 1을 참조하면 보다 쉽게 이해될 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 점토블록 제조방법은 점토블록을 이루는 원료에 쌀겨(rice bran), 톱밥(sawdust) 중 어느 하나와 강재(鋼滓, slag)를 함께 첨가하거나 강재만을 단독으로 첨가하여 분쇄 및 성형, 건조, 소성하되 소성시 성형물의 적어도 일측 표면이 다른 성형물의 표면과 맞닿도록 적재하여 불완전 연소시키면 맞닿은 부위에서 각 부위별로 상이한 색상(또는 자연스러운 무늬)이 표출되기 때문에 보다 미려한 외관을 갖는 점토블록을 간단하게 제조할 수 있는 이점이 있다.

또한 급증하는 수요 등의 이유에 의해 비교적 고가인 점토 및 모래와 가격이저렴한 쌀겨(또는 톱밥)와 강재를 함께 배합하여 점토블록을 제조하기 때문에 보다 저렴한 비용으로 점토블록을 제조할 수 있는 이점이 있다.

이는 점토의 채취를 위한 임야훼손이나 모래의 급증하는 수용에 따른 환경파괴를 완화시키는 효과도 수반한다.

한편 각종 산업폐기물 중에 하나인 강재를 첨가함으로써 환경오염의 주원인 중에 하나인 강재를 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 강재가 지닌 특성이 완성된 점토블록에 부여되어 강도가 보다 강화된 점토블록을 제조할 수 있는 이점도 있다.

Claims (1)

1. 점토를 주원료로 하여 배합된 원료에 이 원료의 전체 중량%에 대하여 쌀겨(rice bran) 1 ~ 2중량%, 톱밥(sawdust) 1 ~ 2중량% 중 어느 하나와 강재(鋼滓, slag) 5 ~ 10중량%를 첨가하거나 상기 강재 5 ~ 10중량%를 단독으로 첨가하여 분쇄 및 혼합한 다음 소정의 형상으로 성형하고, 이 성형물을 60 ~ 100℃의 온도로 건조시킨 다음 성형물의 적어도 일측 표면이 다른 성형물과 서로 맞닿도록 적재한 상태에서 1100 ~ 1200℃의 온도로 소성하는 것을 특징으로 하는 점토블록 제조방법.