KR20090093574A

KR20090093574A - 건축물의 내외장재 제조방법

Info

Publication number: KR20090093574A
Application number: KR1020080019170A
Authority: KR
Inventors: 유을선
Original assignee: 주식회사 마인
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-02

Abstract

본 발명은 규산염 광물인 일라이트, 크로라이트 분말이 첨가된 건축물의 내, 외장재를 제작토록 함으로써 규산염 광물이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 효과 등에 의하여 시멘트의 독성(毒性)을 효과적으로 중화시키고, 강도를 높일 수 있도록 한 건축물의 내외장재 제조방법에 관한 것이다.

전술한 본 발명의 특징은, 규산염 광물을 채취하는 단계(S10); 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S20); 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S30); 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S40); 모래 36∼51중량％, 시멘트(cement) 30∼35중량％, 20메시의 입도를 갖는 규사 7∼10중량％, 규산염 광물분말 2∼4중량％를 고르게 혼합시킨 후 10∼15중량％의 물을 주입하여 혼합물을 반죽하는 단계(S50); 성형틀에 혼합물을 주입하여 내, 외장재를 성형하는 단계(S60); 혼합물을 13시간 굳힌 후 성형틀을 분리하여 양생시켜 내, 외장재를 완성하는 단계(S70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

건축물의 내외장재 제조방법{Method for manufacturing interior materials or exterior materials }

본 발명은 건축물의 내외장재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 규산염 광물인 일라이트, 크로라이트 분말이 첨가된 건축물의 내, 외장재를 제작토록 함으로써 규산염 광물이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 효과 등에 의하여 시멘트의 독성(毒性)을 효과적으로 중화시키고, 강도를 높일 수 있도록 한 건축물의 내외장재 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 내, 외장재로 천연석재와 인조석재로 나누어지며, 최근 산업이 발전하고 그에 따라 생활이 풍족해지면서 점차 삶의 질적 향상에 대한 관심이 고조되고 이러한 추세에 발맞추어 현대인들은 주거환경을 보다 고급스럽고, 건강에 유익하게 환경친화적으로 바꾸고자 대리석, 화강암, 안산암, 점판암, 섬록석, 편암류 등의 천연석재를 건축물의 내, 외장재로 사용하고자 하는 욕구가 증가하고 있다.

그러나 전술한 천연석을 소재로 한 내, 외장재는 석재 자체의 천연적 질감으로 인한 미려한 외관뿐만 아니라 오랜 사용에도 변색이 되지 않고 원모습을 그대로 유지하는 등 장점이 있으나, 이를 채취하기 위해서는 근본적으로 자연을 훼손시켜 환경을 파괴하는 한편 이를 사용하고자 하는 수요자의 요구에 따라 색상을 변형시키거나 가공하는 것이 곤란하고, 중량이 무거우며, 깨지기 쉽다는 문제점 등이 있는 것이다.

또한 인조석재를 이용한 건축물의 내, 외장재는 백시멘트, 황사 등의 무기재료의 골재와 물을 혼합한 반죽재료를 일정한 규격의 단위 성형몰드에 충진하여 이를 일정한 온도에서 열풍 건조한 후에 탈형하는 것에 의해 건축물의 내, 외장재가 완성되며, 이와 같이 완성된 내, 외장재를 건축물의 내벽 또는 외벽에 대해 가로 및 세로로 조립, 시공하여 사용하고 있는 실정이다.

상기 건축물의 내, 외장재는 주로 건축물의 외벽 보호와 장식을 목적으로 시설될 뿐 그 외의 기능, 즉 다시 말해서 실내 공간의 악취와 같은 탁한 공기 및 시멘트의 독성을 정화, 제거하는 기능으로 활용하지 못하고 있으며, 이것에 의해 밀폐된 공간에서 시멘트의 공해와 실내 공기의 오염이 더욱더 가속화되어 인체 건강에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 규산염 광물인 일라이트, 크로라이트 분말이 첨가된 건축물의 내, 외장재를 제작토록 함으로써 규산염 광물이 갖는 강한 흡착력과 다량 방출되는 음이온 효과 등에 의하여 시멘트의 독성(毒性)을 효과적으로 중화시키고, 강도를 높이며, 탈취 및 중금속 흡착효과가 있도록 한 건축물의 내외장재 제조방법을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 규산염 광물을 채취하는 단계(S10); 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S20); 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S30); 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S40); 모래 36∼51중량％, 시멘트(cement) 30∼35중량％, 20메시의 입도를 갖는 규사 7∼10중량％, 규산염 광물분말 2∼4중량％를 고르게 혼합시킨 후 10∼15중량％의 물을 주입하여 혼합물을 반죽하는 단계(S50); 성형틀에 혼합물을 주입하여 내, 외장재를 성형하는 단계(S60); 혼합물을 13시간 굳힌 후 성형틀을 분리하여 양생시켜 내, 외장재를 완성하는 단계(S70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재 제조방법에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 일라이트, 크로라이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 천연 광물질이 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 알칼리 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수화반응을 일으키는 물의 수산기(OH-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 내, 외장재의 내구성 및 강도를 향상시킬 수 있고, 백화현상을 줄일 수 있으며, 탈취 및 중금속 흡착 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 제조 공정도,

도 2는 본 발명의 일실시예를 예시한 내, 외장재의 시간경과에 따른 가스농도 곡선그래프

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

자연에서 천연광물로 존재하는 균산염 광물인 일라이트(illite), 크로라이트(chlorite) 등의 광물을 채취하였다(S10).

이어서, 채취된 광물들을 각각 파쇄기에 투입하여 약 35mm 이하의 크기를 갖는 입자(粒子)들로 파쇄한 후 입자들을 선별하여 불순물을 제거하고 7일간 자연건조 하였더니 광물들의 표피층에 함유된 수분이 건조되었다(S20).

이 단계에서는 파쇄된 광물 입자들을 선별한 후 물로 세척하는 단계가 더 포함되도록 하여 광물들의 표면에 함유된 미세한 이물질까지 제거하는 것이 바람직하다.

이어서, 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 건조시켰더니 광물에 함유된 수분들이 완전히 건조되었다(S30).

상기 건조로는 열가마 형태의 건조로 형태로 구성되어 광물을 투입하여 건조시켜도 무방하나 가마 내부를 통해 이동되는 컨베이어에 광물을 투입하여 약10∼20분간 이동시키면서 약600℃ 이상의 열을 가하여 건조하는 방법이 대량생산이 가능하여 바람직하다.

물론, 경우에 따라서는 경사지도록 장착되어 가열되는 회전로에 광물을 투입하여 열 건조시킬 수 있는 것이므로 본 발명에서는 상기 광물들의 건조방법에 국한되는 것은 아니다.

이어서, 건조된 광물들을 각각 분쇄기에 투입하여 곱게 분쇄한 후 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 규산염 광물 분말들을 준비하였다(S40).

이어서, 모래 440Kg, 시멘트(cement) 320Kg, 20메시의 입도를 갖는 규사 90Kg, 규산염 광물분말인 일라이트 분말 30Kg를 믹서(mixer)에 투입하여 고르게 혼합시킨 후 물 120Kg을 주입하여 계속 혼합하면서 반죽하여 혼합물을 완성하였다(S50).

상기에 규산염 광물분말로 일라이트분말을 사용하였으나, 크로라이트 또는 일라이트와 크로라이트가 혼합된 것을 사용하여도 무방하다.

이어서, 내, 외장재 성형틀에 혼합물을 주입하여 내, 외장재를 성형하였다(S60).

혼합물을 13시간 굳힌 후 성형틀을 분리하여 성형된 내, 외장재를 양생(養生)시켜 내, 외장재의 제조를 완료할 수 있었다(S70).

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 내, 외장재에 대한 탈취효과, 음이온 방출량 및 원적외선 방출량에 대한 시험을 실시하여 아래와 같은 결과를 얻었다.

시험예 1 : 탈취효과의 측정

본 발명의 제조방법에 의하여 완성된 내, 외장재(일라이트 타일)의 시료를 한국건자재시험연구원에 의뢰하여 탈취효과를 측정하였으며, 시험방법은 시료를 넣은 용기와 시료를 넣지 않은 용기의 내부에 프름알데히드 가스를 주입하여 탈취율을 검사하는 KICM-FIR-1085 시험방법을 사용하였다.

그 결과는 표 1의 탈취율(％) 시험결과와 도 2의 시간경과에 따른 가스농도곡선에 나타난 바와 같이, 30분마다 가스검지관을 사용하여 가스농도를 측정하였더니 시료가 투입된 용기는 최초 30분 후 탈취율이 50％로 나타났고, 60분에서는 탈취율 62.7％, 90분에서는 탈취율 73.2％, 120분에서는 탈취율 83.6％로 나타나 점차적으로 탈취율(％)이 높아지면서 약 2시간이 지난 후에는 프름알데히드 가스의 대부분이 흡착 제거되어 탈취효율이 매우 높은 것으로 나타났다.

그리고, 시료가 주입되지 않은 용기는 가스검지관으로 시료를 채취함에 따라 자연적으로 소멸되는 가스의 양을 제외하고는 탈취율(％)이 변화되지 않는 것으로 나타났다.

시험항목	탈취시험(HCHO)
시험결과	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
	0	82	82	-
	30	78	39	50.0
	60	75	28	62.7
	90	71	19	73.2
	120	67	11	83.6
시험방법	KICM-FIR-1085

시험예 2 : 음이온 방출량의 측정시험

본 발명의 제조방법에 의하여 완성된 내, 외장재(일라이트 타일)의 시료를 한국건자재시험연구원에 의뢰하여 대기중 음이온 수 75ION/cc의 조건에서 음이온 방출량을 측정하였으며, 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적 당 이온수로 표시하는 KICM-FIR-1042 시험방법을 사용하였다.

그 결과는 표 2의 결에서 나타난 바와 같이 음이온 수가 78ION/cc로 나타나 대기중 음이온 수 75ION/cc보다는 많은 음이온을 방출하는 것으로 나타났다.

시험항목		시험결과	시험방법
음이온(ION/cc)	Blank	75	KICM-FIR-1042
	Sample	78

시험예 3 : 원적외선 방출량 측정시험

본 발명의 제조방법에 의하여 완성된 내, 외장재(일라이트 타일)의 시료를 한국건자재시험연구원에 의뢰하여 KICM-FIR-1005 시험방법으로 실내온도 40℃의 조건에서 원적외선 방사에너지를 측정하였으며 그 결과는 표 3의 결과에서 나타난 바와 같이 원적외선 방사율(5∼20㎛)은 0.924이고, 방사에너지(W/m²·㎛)는 3.73×10²으로 나타나 원적외선의 방사율이 높고 방사에너지의 양이 큰 것으로 나타났다.

시험항목		시험결과	시험방법
원적외선방출량(40℃)	방사율(5~20㎛)	0.924	KICM-FIR-1005
	방사에너지(W/m²)	3.73×10²

비고) 본 시험결과는 FT-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY 대비 측정결과임.

시험예 4 : 중금속 흡착율의 측정

본 발명의 제조방법에 의하여 완성된 내, 외장재(일라이트 타일)의 시료를 한국화학시험연구원에 의뢰하여 중금속 흡착율을 측정하였으며, 시험방법은 표 4의 시험조건으로 시료를 500㎖ 비이커에 각각 20, 50, 100g을 취하고, 여기에 미리 약 10ppm의 농도로 만들어진 용액을 100㎖씩 가하고, 이 용액을 100rpm으로 설정된 자테스터(jar tester)를 이용하여 1시간, 6시간 동안 반응시킨 후 5C 여과지를 이용하여 여과한 다음 ICP-AES를 이용하여 잔류 중금속을 측정하였다.

구분	희석조건		교반조건	시간		온도조건
	시료량(g)	첨가용액(㎖)
조건1	20	100㎖(10ppm)	100rpm	1시간	6시간	상온
조건2	50
조건3	100

그 결과는 표 5의 중금속 흡착율 시험결과와 같이, 납의 흡착율은 조건1에서 1시간, 6시간의 흡착율이 72.7％, 77.1％로 나타났고 조건2와 조건3의 경우에는 시간에 상관없이 98％ 이상으로 확인디었고, 카드륨의 흡착율은 흡착시간 1시간에서 조건별로 각각 5.1, 24.7, 65.6％로 확인되었고, 6시간 흡착했을 경우에는 3.2, 21.9, 67.0％로 각각 나타났다. 비소 흡착율은 10ppm 기준에서 조건에 상관없이 99.7％ 이상의 높은 흡착율을 확인하였고, 수은의 흡착율은 흡착시간 1시간에서 조건별로 각각 58.2, 62.4, 82.6％로 확인되었고, 6시간 흡착했을 경우에는 59.2, 74.1, 92.3％로 각각 나타났다. 육가크롬의 경우에도 흡착시간 1시간에서 조건별로 각각 64.9, 82.0, 90.9％로 확인되었고, 6시간 흡착했을 경우에는 71.8, 87.0, 92.5％로 각각 나타났다.

측정 원소	기준농도(투입농도)(ppm)	반응시간	중금속 흡착율(%)
측정 원소	기준농도(투입농도)(ppm)	반응시간	조건1	조건2	조건3
Pb	9.86	1h	72.7	98.2	99.8
Pb	9.86	6h	77.1	99.2	100.0
Cd	9.72	1h	5.1	24.7	65.6
Cd	9.72	6h	3.2	21.9	67.0
As	9.90	1h	99.7	99.8	99.9
As	9.90	6h	99.8	99.9	99.9
Hg	9.22	1h	58.2	62.4	82.6
Hg	9.22	6h	59.2	74.1	92.3
Cr⁶	9.78	1h	64.9	82.0	90.9
Cr⁶	9.78	6h	71.8	87.0	92.5

이와 같이 같은 조건에서 시간의 경과에 따른 흡착율의 변화가 비소의 경우는 거의 대부분이 모든 조건에서 시간 조건과 상관없이 흡착이 됨으로써 시간에 따른 흡착율의 차이를 구분할 수 없었으나, 나머지 원소들은 1시간 경과 후 측정한 결과에 비해 6시간 경과 후 측정한 값이 상대적으로 낮게 검출됨으로써 흡착율이 높은 것을 확인할 수 있었다.

전술한 제조방법을 통해 완성된 내, 외장재는 일라이트, 크로라이트와 같이 자연상태에서 음이온을 방출하는 규산염 광물질이 첨가된 것이므로 광물질의 미립 물질 흡착효과에 의하여 시멘트의 강한 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 시멘트의 알칼리성 독성인 자극성 취기를 없앨 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 시멘트의 각종 성분들과 수화반응을 일으키는 물의 수산기(OH^-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 시멘트에서 백화현상이 발생되는 폐단을 효과적으로 방지하여 시멘트의 독성을 더욱 낮출 수 있는 것으로서 내, 외장재의 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.

또한, 본 발명의 제조과정에서 가장 많이 포함되고 중요한 물질 중의 하나인 일라이트(illite)는 광물학적 구조가 점토질 구조로 되어 있고, 화학성분은 SiO₂,Al₂O₃,K₂O로 구성되고, 비중 2.6∼2.9, 화학조성은 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)₄O₁₀(H₂O,OH)₂이며 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.

또한, 일라이트는 구조상 미소한 다공질로서 강력한 흡착기능과 이온교환기능을 가지고 있고, 자연상태에서 음이온 및 원적외선을 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 서로 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의하여 시멘트 경화체인 CaCO₃, Ca(OH)₂, Na₂SO₄, Na₂CO₃, K₂CO₃ 성분들의 화학적인 치환작용 및 물질변환을 유도하여 시멘트 함유된 강한 독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 독성을 차단하는 효과가 있다.

상기 세리사이트(sericite)는 질이 치밀하거나 미세한 비늘 모양으로 견운모(絹雲母)라고 하며, 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로 견운모편암의 주성분 광물을 말하였으나, 오늘날에는 열수작용(熱水作用)으로 생긴 점토 모양의 미세한 백운모를 지칭한다.

상기 세리사이트는 도자기나 내화벽돌의 혼화재로 많이 사용되는 것으로서 자연상태에서 음이온 및 회전전자파(π- RAY)를 방사하여 미립 물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립 물질을 분리시키는 특성에 의하여 시멘트 경화체인 CaCO3, Ca(OH)2, Na2SO4, Na2CO3, K2CO3 성분들의 화학적인 치환작용 및 물질변환을 유도하여 시멘트에 함유된 강한 알칼리 독성을 흡착하여 분리시킬 수 있을 뿐 아니라 백화현상을 억제하여 시멘트가 갖는 독성을 차단하므로 인체를 독성으로부터 안전하게 보호할 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims

규산염 광물을 채취하는 단계(S10); 채취된 광물들을 각각 굵은 입자들로 파쇄하면서 불순물을 선별하여 제거한 후 자연 건조시켜 광물의 표피층에 함유된 수분을 건조하는 단계(S20); 자연건조된 광물들을 건조로에 투입한 후 500∼700℃의 열을 가하여 광물에 함유된 수분을 완전히 건조시키는 단계(S30); 건조된 광물들을 각각 곱게 분쇄하여 200메시의 입도(粒度)를 갖는 체로 걸러서 미세 분말로 가공하는 단계(S40); 모래 36∼51중량％, 시멘트(cement) 30∼35중량％, 20메시의 입도를 갖는 규사 7∼10중량％, 규산염 광물분말 2∼4중량％를 고르게 혼합시킨 후 10∼15중량％의 물을 주입하여 혼합물을 반죽하는 단계(S50); 성형틀에 혼합물을 주입하여 내, 외장재를 성형하는 단계(S60); 혼합물을 13시간 굳힌 후 성형틀을 분리하여 양생시켜 내, 외장재를 완성하는 단계(S70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 규산염 광물은 일라이트, 크로라이트 또는 일라이트와 크로라이트 혼합한 것 중에 어느 하나임을 특징으로 하는 건축물의 내외장재 제조방법.