KR20050040996A - 생황토 타일 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 황토에 천연광물, 오렌지 수액, 포졸란 등을 첨가하여 만든 제조물을 고온 열간 소성과정을 거치지 않고 성형하여 생황토 본연의 물성 저하를 방지한 생황토 판화 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 채취한 황토에 약재를 덮어 장기간 보관하는 숙성단계;와 상기 숙성단계를 거친 황토를 자연 상태에서 건조시키는 1차 건조단계;와 상기 1차 건조단계를 거친 황토와 광물질들을 60 내지 100 메시 입도로 부수는 분쇄단계;와 상기 분쇄단계를 거친 20 내지 40 중량%의 황토에 펄라이트, 게르마늄, 맥반석, 운모인 광물질을 30 내지 40 중량% 및 송진가루와 쑥의 혼합액, 제올라이트, 오렌지 수액, 포졸란인 부가물을 20 내지 40 중량%로 제공하는 첨가물 투입단계;와 상기 첨가물을 투입한 황토에 물을 부가하는 가수단계;와 상기 가수단계를 거친 혼합물을 골고루 섞는 믹싱단계;와 상기 믹싱단계를 거친 고형의 혼합물을 60메시 이하의 입도로 부수는 재분쇄단계;와 상기 재분쇄단계를 거친 혼합물을 금형에 넣어 소정의 압력을 인가하는 압축성형단계;와 상기 압축성형단계를 거친 일정한 형상을 가진 고형물을 금형에서 이탈시키는 탈형단계;와 상기 탈형된 고형물을 보관하여 내부결합을 유도하는 숙성단계;와 상기 숙성단계를 거친 고형물을 음지에서 말리는 2차 건조단계;와 상기 2차 건조단계를 거친 고형물의 점착력을 향상시키는 양생단계;를 포함한다.

Description

생황토 판화 및 그 제조방법{Bio loess print and manufacturing method thereof}
본 발명은 생황토 판화 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 황토에 천연광물, 오렌지 수액, 포졸란 등을 첨가하여 만든 제조물을 고온 열간 소성과정을 거치지 않고 성형하여 생황토 본연의 물성 저하를 방지한 생황토 판화 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 주거문화가 발달함에 따라 공간의 편리성과 미관을 감안한 각종 화학건축내장재 및 도료를 사용함으로써 그 폐해가 심각한 상황인 것은 주지의 사실이다.
이러한 각종 건축내장재 및 도료는 그 대부분이 화학적인 물질 혹은 화학공정을 거쳐 생산된 가공물이며, 유독한 가스나 악취를 배출하는 인체에 유독한 물질이다.
이에 따른 건축내장재 및 도료 자체를 인체에 무해한 물질로 대체하거나 유해한 물질을 배출하지 못하도록 표면을 광촉매나 기타 보호재로 코팅하는 시공법 등이 출현하고 있으나, 아직도 그 기능성이 미약하고 완벽한 무공해 상품이 되지 못하고 있다.
이에 본 발명은 우리나라 도처에 산재한 양질의 천연황토를 주원료로 하여 기타의 고순도 무공해 광물질을 혼합성형하여 건강에 도움이 되는 기능성 장식재 및 내장건축자재로 사용할 생황토 판화를 제조하는 기술이다.
상기의 생황토 판화는 탈취, 습도조절, 향균, 항곰팡이, 실온유지, 방열, 원적외선방사 등의 특징을 가져 일차적인 유해물질의 탈취 및 정화작용 이외에 실내 습도조절 기능을 가지는 건강 자연치료 물질인 생황토를 실내 소품 및 장식물로 활용할 경우 건강증진에 도움을 줄 수 있다.
생황토는 1차 점토인 카올린(Kaolin)류의 표층이 산화, 풍화되어 형성된 것으로서, 산화철(Fe2O3) 성분이 많아 붉은 색을 띠며, 구조상으로 4면체와 8면체의 결정이 1:1로 결합되어 2층 구조를 가지고 있다.
주로 퇴적후 토양화 작용을 받아 고토양층을 형성한 1차점토(Primary Clay)이거나 수류의 작용으로 재퇴적되어 모래, 자갈층이 혼재하는 경우가 있는데 이를 이차점토(Secondary Clay)라고 부르고 있다.
이와 같은 황토의 주요 분류 및 특성은 표 1과 같으며, 그에 따른 황토의 주요 화학성분은 표 2와 같다.
이러한 특성을 갖는 황토에는 광촉매제 역할을 하는 TiO2(titanium dioxide) 뿐만 아니라 여러 형태의 철 혼합물(Fe-complex) 등 광증감제(photosensitizer)가 함유되어 있어 빛 에너지를 받아 광화학반응을 일으키는 과정에서 산화력이 매우 강한 활성산소 라디칼 들을 생산함으로써 적조생물들의 세포막을 파괴하여 치사시킬 수 있어서, 적조구제용도로 사용할 수도 있다.
통상적으로 태양광선은 인지할 수 있는 빛인 가시광선 외에 살균과 같은 화학적 작용을 이용하는 자외선, 생물의 생체 작용과 관련이 있는 적외선으로 크게 나눌 수 있다.
특히, 적외선은 파장이 0.78 내지 1000㎛의 파를 지칭하며, 가시광선과 가까운 영역인 0.78 내지 3㎛의 파를 근적외선, 파장이 긴 영역인 3 내지 6㎛의 파를 중적외선, 파장이 더욱 긴 영역인 6 내지 15㎛의 파를 원적외선, 파장이 15 내지 1000㎛로 최대의 값을 가지는 영역의 파를 극적외선으로 분류하고 있다.
이에 따른 원적외선의 방사효과에 대한 다양한 보고서를 요약하면 1)물의 분자운동을 활성화하여 인체의 세포운동을 촉진시킴으로써 활력을 증강시키며, 2)공명흡수작용에 의해 물질의 분자운동을 유발하여 신진대사를 촉진하고, 3)온열효과에 의해 모세혈관 운동을 강화하여 혈액순환을 촉진시키는 효과를 발현하는 것으로 기술하고 있다.
종래에 건축용도로 국한되어 생황토에 그대로 모래를 섞어 반죽하여 활용하였던 물리적인 방법과 황토에 회분을 섞어서 황토의 물성을 강하게 만드는 화학적인 방법을 주로 이용하였으나 내구성이 떨어지며, 건조시에 점착력 저하 및 수축에 따른 균열이 발생하여 주기적으로 보수작업을 행하여야 하는 원천적인 문제점이 있었다.
이에 균열방지 및 강도의 물성을 부여하기 위해 주로 생황토 및 그 첨가물을 열간 소성방법으로 제조하여 벽돌, 타일 등과 같은 건축제로 활용하였으나 각종 기능이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 점착성 저하와 균열발생에 따른 제조방법이 부재하여 실내소품 및 장식용품으로 활용하지 못한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 건축내장재 뿐만 아니라 미관을 감안한 실내소품 및 장식용품으로 이용할 수 있는 생황토 판화 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 황토를 주원료로 하여 게르마늄, 맥반석 등의 무기질 천연광물과 한약제 등을 첨가하여 열간 소성공정을 거치지 않기에 인체에 유익한 원적외선과 음이온의 효과를 발현할 생황토의 약성과 기타 첨가물들의 효능을 훼손하지 않고 완벽하게 재현할 수 있는 생황토 판화 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 경화제인 오렌지 수액, 포졸란과 첨가제인 펄라이트, 게르마늄, 맥반석, 송진가루, 쑥물, 제올라이트, 운모를 적절한 중량비로 혼합하여 압축성형함에 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 생황토 판화의 제조방법을 나타낸 공정도로서, 이에 도시한 바와 같이 채취한 황토에 약재를 덮어 장기간 보관하는 숙성단계(S1);와 상기 숙성단계(S1)를 거친 황토를 자연 상태에서 건조시키는 1차 건조단계(S2);와 상기 1차 건조단계(S2)를 거친 황토를 60 내지 100 메시 입도로 부수는 분쇄단계(S3);와 펄라이트, 게르마늄, 맥반석, 송진가루와 쑥의 혼합액, 제올라이트, 운모, 오렌지 수액, 포졸란을 부가하는 첨가물 투입단계(S4);와 상기 첨가물을 투입한 황토에 물을 부가하는 가수단계(S5);와 상기 가수단계(S5)를 거친 혼합물을 골고루 섞는 믹싱단계(S6);와 상기 믹싱단계(S6)를 거친 고형의 혼합물을 60메시 이하의 입도로 부수는 재분쇄단계(S7);와 상기 재분쇄단계(S7)를 거친 혼합물을 금형에 넣어 소정의 압력을 인가하는 압축성형단계(S8);와 상기 압축성형단계(S8)를 거친 일정한 형상을 가진 고형물을 금형에서 이탈시키는 탈형단계(S9);와 상기 탈형된 고형물을 보관하여 내부결합을 유도하는 숙성단계(S10);와 상기 숙성단계(S10)를 거친 고형물을 음지에서 말리는 2차 건조단계(S11);와 상기 2차 건조단계(S11)를 거친 고형물의 점착력을 향상시키는 양생단계(S12);를 포함한다.
상기 숙성단계(S1)는 동해안 밸트인 청양, 거창, 함안 또는 언양지역의 황토를 채취하여 솔나무, 쑥, 짚, 약초 등을 상부에 덮어서 5 내지 8개월간 충분히 보관, 숙성시킴으로써, 황토에 충분히 그 성분이 스며들어 베이도록 한다.
이와 같이 황토는 그 대부분이 고령토이고 일부 화강암 성분을 함유하며, 공극의 크기가 상대적으로 크며, 원적외선 방사율이 93%이상을 방출하는 10~14 미크론의 입자를 가지고 있는 특성이 있다.
이와 같이 충분한 기간동안 숙성단계(S1)를 거친 황토는 수분함량이 5% 미만으로 자연건조를 행하여, 분쇄가 원활히 이루어지도록 준비한다. 이는 수분함량이 5%이상의 경우 입자간의 점착력이 강하여 효율적인 분쇄가 이루지지 못하기 때문이다.
상기 준비된 황토와 첨가될 광물질인 펄라이트, 게르마늄, 맥반석, 운모는 그 입도가 60 내지 100 메시인 미세한 분말이 되도록 분쇄를 실시한다.
이하 상기 첨가물질에 대해서 보다 자세히 살펴보면, 먼저 상기 펄라이트(Pearlite)는 천연 유리질로서, 점성의 용암이나 마그마가 지표의 호수로 흘러들어 급격한 냉각에 의해 주로 형성되며, 특히 일정온도 이상으로 가열하여 팽창시킨 다공성을 가지는 팽창펄라이트(Expanded Perarlite)를 통상적으로 지칭하고 있다.
따라서, 체적대비 중량이 가벼우며, 그에 따른 수분함수율이 높을 뿐만 아니라 열전도율 0.03~0.05 kcal/mh · ℃로 단열성이 우수한 특성을 가지고 있다.
상기 맥반석은 미네랄 용출작용, 수질조절작용 및 정수작용, 원적외선 방사작용, 중금속 분해작용, 높은 산소함유량 등과 같은 특징을 가지고 있어 내부 장기의 기능에 부담을 줄여주고 뇌파를 안정시켜 성인병은 물론 피로회복과 스트레스 해소효과, 생리통완화 효과에 탁월하다.
또한, 상기 게르마늄은 항산화 작용을 통한 세포의 노화방지, 인터페론의 분비 유도를 통한 면역기능 활성화, 콜레스테롤, 혈전 등 혈관내 노폐물 제거, 항바이러스 및 진통 작용 등의 기능을 가진 것으로 밝혀지고 있다.
이상과 같은 분쇄된 황토에 분쇄된 광물질 및 부가물을 투여하는 첨가물 투입단계(S4)는 황토 20 내지 40 중량%에 광물질인 맥반석 3 내지 8 중량%와, 게르마늄 3 내지 8 중량%와, 펄라이트 20 내지 30 중량%와, 운모 3 내지 8 중량%와, 부가물인 오렌지 수액 10 내지 20 중량%와, 포졸란 1 내지 7 중량%와, 송진가루와 쑥의 혼합액 1 내지 5 중량%와, 제올라이트 5 내지 10 중량%을 첨가한다.
이때, 첨가되는 오렌지 수액은 경화재로서 상기 생황토를 고형물로 형성시키며, 상기 포졸란은 무기 응결 경화 조정재로 유독가스를 배출하지 않는 특성을 가진다.
상기 가수단계(S5)는 첨가물을 투입한 황토에 전체 중량의 15 내지 20 중량%의 물을 제공하여 물질간의 점착력을 향상시키고, 내부 공극을 채울 수 있도록 도와준다.
상기 믹싱단계(S6)는 상기 가수단계를 거친 고형물을 충분히 혼합하여 섞는 과정이다.
상기 재분쇄단계(S7)는 상기 믹싱단계(S6)를 거친 고형물을 스크린크러싱(Screen Crushing)방법으로 재분쇄를 실시한다. 이때, 상기 고형물의 입도가 60메시 이하의 입도를 가지도록 실시하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따르는 생황토를 나타낸 전체 사시도이고, 도 3은 본 발명에 있어서 압축성형 공정을 나타내는 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이 압축성형단계(S8)는 믹싱된 점성을 가지는 고형물을 제작될 생황토 판화(1)의 부도 형상을 그 내부에 제공하는 상부형틀(10)과 바닥면을 지지하는 하부형틀(12) 사이에 채워 넣고 상부 형틀(20)에 상기 판화의 부도 형상을 제공하여 프레스로 150 내지 200 kg/cm2의 하중으로 압착한다.
이때, 상기 상부형틀(10) 저면에 수지층(20)을 공급하여 탈형단계(S9)에서 압착된 고형물을 손쉽게 상부형틀(10)로부터 깨끗한 표면을 가지도록 손쉽게 떼어낼 수 있다.
즉, 상기 상부형틀(10)에 적정의 온도로 가온할 경우에는 상기 상부형틀(10)은 열간팽창하며, 수지층(20)은 생황토 판화(1)에서 발생한 수분에 의해서 높은 내부에너지를 가지는 층이 형성되어 그 이탈이 쉽게 일어난다.
상기 탈형단계(S9)를 거쳐 제작된 생황토 판화(1)는 24시간이상 숙성단계(S10)를 거치며, 이후 다시 수분을 제거할 목적으로 실시하는 2차 건조단계(S11)를 24시간 이상 실시한다.
그 이후, 일상의 직사, 한기, 풍우를 피하고 수화작용을 촉진할 거적이나 포장을 덮어씌워 충격을 주지 않는 환경에서 48시간 이상 양생단계(S12)를 거쳐 최종 제품을 생산하게 된다.
또한, 상기 생황토 판화(1) 전면부의 부도형상은 적절하게 실내에서 거치 장소, 위치, 이미지에 맞게 변형하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성에 따른 그 작용을 설명하고자 다양한 실험한 결과들을 제시하고자 한다.
실험예1: 습도조절 능력의 비교 측정.
제작된 상기 황토 판화와 시멘트 모르타르를 충분히 수분을 흡수시켜 동일한 외부의 건조 조건에 따른 수분의 방출량을 측정한 결과 표 3과 같이 나타났다.
이와 같이 황토판화는 보유하고 있던 수분의 66%를 방출하는 반면에 시멘트 모르타르는 불과 13%의 수분을 방출하는 결과를 나타내었다. 이는 황토 판화가 시멘트 모르타르에 비하여 수분을 흡수하였다가 방출하는 능력이 5배 정도로 높은 습도조절 능력을 가짐을 알 수 있다.
실험예2: 원적외선 방사량의 비교 측정.
제작된 상기 황토 판화와 시멘트 모르타르의 표면에서 방출되는 원적외선의 방사율의 수치를 측정한 결과 표 4와 같이 나타났다.
이와 같이 황토판화는 시멘트 모르타르에 비해 원적외선의 방출율이 높은 인체의 생체활성화 재료임을 알 수 있었다.
실험예3: 최대방열온도의 비교 측정.
제작된 상기 황토 판화와 시멘트 모르타르에 동일한 40℃의 열을 공급하였을 때, 그에 따른 외부 표면의 방열온도를 측정한 결과 표 5와 같이 나타났다.
이와 같이 황토판화는 시멘트 모르타르의 최대방열온도 34.2℃에 비하여 높은 수치인 39.6℃의 최대방열온도를 가지는 에너지 절감형 재료임을 확인하였다.
실험예4: 탈취성능의 비교 측정.
제작된 상기 황토 판화와 시멘트 모르타르의 각각에 대한 샘플의 제거효율의 측정은 표준 악취물질의 농도를 일정하게 유지한 후 각각의 샘플을 각각 1g씩 투입하여 기기분석(GC-MS, GC-FID)과 관능법으로 조사하였다. 그 결과, 황토판화의 시간경과에 따른 탈취율을 표 6, 시멘트 모르타르에 대한 시간경과에 따른 탈취율을 표 7에 각각 나타내었다.
이와 같이 황토판화는 시멘트 모르타르와는 비교할 수 없을 정도의 강력한 탈취력을 발현하며, 실내공간의 악취를 제거하여 쾌적한 실내공간을 연출하기에 적합함을 나타내고 있다.
실험예5: 항곰팡이 성능의 비교 측정.
제작된 상기 황토 판화와 시멘트 모르타르에 동일한 양의 곰팡이를 배양 후 그에 따른 곰팡이 잔존량을 측정한 결과 표 8과 같이 나타났다.
이와 같이 상기 황토 판화는 유독 물질을 발생하지 않는 천연재료로 유해한 곰팡이를 치사시키는 항곰팡이 성능을 확인할 수 있었다.
실험예6: 향균 성능의 비교 측정.
상기 황토에 광물질 및 부가물을 첨가한 고형물을 황토용기로 제작하였으며, 상기 황토 용기와 바이오 용기, PET 용기에 각각 동일한 물을 담은 후 하루가 경과한 후 물속의 용존산소량과 대장균의 수를 확인한 결과 표 9와 같이 나타났다.
이와 같이 상기 황토용기는 천연재료로 유해한 세균를 치사시키는 향균 성능이 우수함을 나타내고 있다.
이상과 같이 황토에 광물질, 부가물을 첨가하여 소정의 공정으로 제조된 황토 판화는 건조시에 수분 제거에 따른 점착력 저하 및 균열이 발생하였던 문제점을 해소하여 양생단계 후에도 균열이 발생하지 않고 성형밀도가 높으며, 열간 소성가공을 하지 않아 생황토 고유의 물성을 발현하는 특징을 가진다.
또한, 오염되지 않은 천연 실내소품 및 장식용품으로 제공할 수 있을 뿐만 아니라 나아가서 건축내장제로 제공하여 유해 물질 제거에 따른 건축증후군(building syndrome) 문제를 일소할 수 있는 해결방안을 제시한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 실내 소품 및 장식용도 뿐만 아니라 건강건축자재, 온돌 난방재, 보온보냉재로 제공하여 인체에 유익한 원적외선을 지속적으로 발산시키며, 각종 건축용 도료 및 자재에서 발산되는 유독성 가스를 정화, 탈취함으로써 혈액순환 및 면역력을 증강시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수분이 제거되는 건조과정 중에서 점착력 저하로 기인하는 균열발생을 방지한 압축성형 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 생황토를 열간 소성공정으로 굽지 않아 내부에 미생물이 존재하여, 생황토 본연의 특성이 저하되지 않는 생산품을 양산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 생황토 판화의 제조방법을 나타낸 공정도.
도 2는 본 발명에 따르는 생황토를 나타낸 전체 사시도.
도 3은 본 발명에 있어서 압축성형 공정을 나타내는 도면.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
1:생황토 판화 10:상부형틀
12:하부형틀 20:수지층

Claims (4)

  1. 채취한 황토에 약재를 덮어 장기간 보관하는 숙성단계;와 상기 숙성단계를 거친 황토를 자연 상태에서 건조시키는 1차 건조단계;와 상기 1차 건조단계를 거친 황토와 광물질들을 60 내지 100 메시 입도로 부수는 분쇄단계;와 상기 분쇄단계를 거친 20 내지 40 중량%의 황토에 펄라이트, 게르마늄, 맥반석, 운모인 광물질을 30 내지 40 중량% 및 송진가루와 쑥의 혼합액, 제올라이트, 오렌지 수액, 포졸란인 부가물을 20 내지 40 중량%로 제공하는 첨가물 투입단계;와 상기 첨가물을 투입한 황토에 물을 부가하는 가수단계;와 상기 가수단계를 거친 혼합물을 골고루 섞는 믹싱단계;와 상기 믹싱단계를 거친 고형의 혼합물을 60메시 이하의 입도로 부수는 재분쇄단계;와 상기 재분쇄단계를 거친 혼합물을 금형에 넣어 소정의 압력을 인가하는 압축성형단계;와 상기 압축성형단계를 거친 일정한 형상을 가진 고형물을 금형에서 이탈시키는 탈형단계;와 상기 탈형된 고형물을 보관하여 내부결합을 유도하는 숙성단계;와 상기 숙성단계를 거친 고형물을 음지에서 말리는 2차 건조단계;와 상기 2차 건조단계를 거친 고형물의 점착력을 향상시키는 양생단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생황토 판화 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 첨가물 투입단계는 채취된 점착력이 높은 청양, 거창, 함안 또는 언양 등의 동해안지역의 황토 20 내지 40 중량%에 열전도율이 높은 맥반석 3 내지 8 중량%와, 원적외선을 방사하는 게르마늄 3 내지 8 중량%와, 보수성이 높은 펄라이트 20 내지 30 중량%와, 경화제로 제공되는 오렌지 수액 10 내지 20 중량%와, 응결 경화 조정제로 사용되는 포졸란 1 내지 7 중량%와, 송진가루와 쑥의 혼합액 1 내지 5 중량%와, 제올라이트 5 내지 10 중량%와, 운모 3 내지 8 중량%로 첨가물을 제공하는 것을 특징으로 하는 생황토 판화 및 그 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 채취된 청양, 거창, 함안 또는 언양 등의 동해안지역의 황토 30 중량%에 제공하는 상기 첨가물은 열전도율이 높은 맥반석 5 중량%와, 원적외선을 방사하는 게르마늄 5 중량%와, 보수성이 높은 펄라이트 25 중량%와, 경화제로 제공되는 오렌지 수액 15 중량%와, 응결 경화 조정제로 사용되는 포졸란 5 중량%와, 송진가루와 쑥의 혼합액 3 중량%와, 제올라이트 7 중량%와, 운모 5 중량%인 것을 특징으로 하는 생황토 판화 및 그 제조방법.
  4. 제 1항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 생황토 판화.
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