KR20090110432A

KR20090110432A - 황토 바이오 세라믹패널 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20090110432A
Application number: KR1020080035931A
Authority: KR
Inventors: 장무영
Original assignee: 제이비아이 주식회사
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-22

Abstract

본 발명은 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 황토바이오 세라믹 패널은 황토의 수분함량이 10 ~ 30% 범위로 건조하여 0.5 내지 4mm로 분쇄된 황토와; 석고 또는 석회 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 알칼리성보강제와; 술폰산 또는 구연산 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 산성첨가제와; 천연수지와; 물을 혼합하여 황토혼합물을 형성하고, 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형 건조시켜 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 발명과 달리 알카리성보강제와 산성첨가제와 천연수지에 의하여 황토의 분자 간 결합력이 증대됨으로 인하여 강도 및 내구성이 상승될 수 있고, 폐기처리시에도 환경을 오염시키지 않기에 폐기물 처리비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 조직을 균일하고 조밀하게 혼합하여 성형하므로 표면이 매끈하고 품질이 우수한 제품을 생산할 수 있고, 아파트나 주택 또는 상업용 건물등의 벽면에 장식용 벽체로 사용할 수 있어서, 미감적으로 수려한 디자인을 제공할 수 있다.

황토, 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지, 망부재, 장식부재

Description

황토 바이오 세라믹패널 및 그의 제조방법 {yellow soil bio ceramic panel and manufacturing method thereof}

본 발명은 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 황토의 분자간의 결합력을 증대하여 강도 및 내구성을 향상시킨 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 황토는 가옥의 벽이나, 바닥, 부엌의 아궁이 등을 만드는 건축재료로 널리 사용되었다. 그 밖에도, 적벽돌, 토기 및 기와의 요업원료를 비롯하여, 형질 개량을 위한 논의 객토용이나, 양어장 바닥, 외양간 바닥 깔개 등으로 사용되어 왔다.

또한, 황토의 효능으로는 원적외선 방출 효과를 들 수 있다. 황토는 유익한 원적외선을 복사하여 인체에 흡수되므로 신진대사 작용이 원활하며 혈액순환이 활발해지므로, 인체의 노화방지 및 신진대사의 촉진, 만성피로 등을 해소할 수 있는 효과가 있다. 특히, 황토에서 자란 인삼, 은행잎은 그 품질이 상당히 우수하며, 김 치, 된장, 간장, 등을 황토 표층 밑에서 발효시키면, 발효작용이 활발해져 품질이 향상된다.

이러한 많은 이점을 지니고 있음에도 불구하고 아직까지 황토를 상업적으로 대량생산하여 건축자재로서 활용할 수 있는 적합한 기술이 개발되어 있지 않아 용도가 매우 제한적이다. 그러므로, 현재 건축자재로 많이 사용하여 제조된 도로 경계석은 대부분 콘크리트를 주원료로 하여 만들고 있는 실정이다.

황토패널은, 가정 내에서 벽이나 바닥 등지에 포괄적으로 사용되는 재질이거나 혹은 각 사무실에서 사용되는 재질에 관한 것으로서 전체적으로 사용하고자 하는 재질을 외측으로부터 부터 보호를 하고 외부에서 가하여지는 하중을 잘 보호하도록 하는 보호패널에 관한 것이다.

상기한 바와 같이, 종래의 콘크리트는 결합강도 측면에서는 우수하나, 인체에 유해하여 내구 연한이 되어서 폐기처분되거나 유실되어 자연에 버려지는 경우, 콘크리트의 독성에 의하여 자연환경에 악영향을 미치는 등의 친환경적이지 못하고, 석재는 친환경적이고 강도도 우수하나 가격이 비싸서 대량으로 생산하지 못한다.

상기한 문제로 인하여 최근에는 친환경적인 황토를 이용하여 건축자재를 제조하는 방법이 널리 이용되고 있으나, 황토만으로 벽돌을 포함한 구조물을 만들 경우 강도 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생되므로 황토를 이용하여 강도 및 내구 성을 구비한 도로 경계석을 제조할 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상기와 점은 감안하여 창출한 것으로서, 황토를 고운 입자로 분쇄하여 알카리성보강제와 산성첨가제 및 천연수지를 혼합하여 일정온도 및 일정시간동안 건조하여서 황토의 분자간의 결합력을 증대하여 강도 및 내구성을 향상시키는 것이 목적이다.

본 발명에 따른 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법은 콘크리트를 사용하지 않고 황토를 주재료로 하기 때문에 폐기 처리시에도 환경을 오염시키지 않기에 친환경적이기에 폐기물처리에 따른 비용을 절감하는 것이 목적이다.

또한, 금형에 주입된 황토혼합물에 가압부재와 진동부재로 적정한 압력과 진동을 가하여 조직을 균일하고 조밀하게 혼합하여 성형하므로 표면이 매끈하고 품질이 우수한 제품을 생산할 수 있는 것이 목적이다.

또한, 황토 바이오 세라믹패널 상에 망부재와 장식무뉘를 갖는 장식부재를 부착하는 경우, 사용자가 아파트나 주택 또는 상업용 건물등의 벽면에 장식용 벽체로 사용할 수 있어서, 미감적으로 수려한 디자인을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널은, 황토의 수분함량이 10 ~ 30% 범위로 건조하여 0.5 내지 4mm로 분쇄된 황토와; 석고 또는 석회 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 알칼리성보강제와; 술폰산 또는 구연산 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 산성첨가제와; 천연수지와; 물을 혼합하여 황토혼합물을 형성하 고, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형 건조시켜 구비된다.

그리고, 본 발명이 다른 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널은, 건조하여 분쇄된 황토와; 석고, 석회 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 알칼리성보강제와; 술폰산, 구연산 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 산성첨가제와; 천연수지와; 물을 포함하여 황토혼합물을 구비하고, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형 건조시켜서 황토패널을 형성하고, 상기 황토패널의 상면에 부착을 용이하게 하는 망부재와; 장식을 위한 장식부재를 더 포함한다.

상기 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알카리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 5~35중량부의 물을 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 천연수지는, 라텍스, 수용성 발삼수지, 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지 가운데 적어도 한 가지 이상을 선택하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 황토패널을 성형할 때, 상기 황토혼합물을 하부금형에 주입하여 하부금형에 설치된 진동부재로 1500~4500VPM(vibration per minute; 분당 진동수)의 진동을 가하고, 가압부재(120)에 의하여 승강하는 상부금형(120)로 50~350㎏/㎠ 가압하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 알칼리성 보강제는, 상기 황토혼합물을 사용함에 있어서 반수석고(CaSO₄½H2O)를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 망부재는, 상기 황토패널에 장식부재가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질이 사용되고, 상기 장식부재는, 전면에 민 무늬 또는 장식무늬가 형성된 석고가 사용되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법은, 황토의 수분함량이 10 ~ 30% 범위가 되도록 건조시키는 황토건조단계와; 상기 건조된 황토를 분쇄하는 황토분쇄단계와; 상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지 및 물을 혼합하여 황토혼합물을 수득하는 황토혼합물 수득단계와; 상기 황토혼합물을 금형에 주입하여 황토패널을 성형하는 황토 패널 성형단계와; 상기 황토패널을 건조시키는 황토 패널 건조단계를 포함하여 이루어진다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법은, 황토를 건조시키는 황토건조단계와; 상기 건조된 황토를 분쇄하는 황토분쇄단계와; 상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지 및 물을 혼합하여 황토혼합물을 수득하는 황토혼합물 수득단계와; 상기 황토혼합물을 금형에 주입하여 황토 패널을 성형하는 황토 패널 성형단계와; 상기 황토 패널을 건조시키는 황토 패널 건조단계와; 상기 황토패널 상측에 부착을 용이하게 하는 섬유재질의 망부재와, 상기 망부재 상에 장식을 위한 장식부재를 순차적으로 부착하는 망부재/장식부재 부착단계를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 황토분쇄단계에서 상기 황토는 황토 100중량부에 대하여, 0.5 내지 4mm의 입자로 분쇄되어지되, 0.5mm 내지 1mm의 입자로 분쇄된 25 ~ 35중량부의 황토와, 1mm 내지 2.5mm의 입자로 분쇄된 45 ~ 55중량부의 황토와, 2.5mm 내지 4mm의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 황토로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 황토혼합물 수득단계에서 상기 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알칼리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 기타 잔량으로서 5~35중량부의 물을 포함하여 이루어지는 것이 바또한, 상기 알카리성보강제는, 석회석 또는 석고를 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 알카리성보강제는, 석회석, 석고를 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

그리고, 알칼리성 보강제는, 상기 황토혼합물을 사용함에 있어서 반수석고(CaSO₄½H2O)를 사용하는 것을 가장 바람직한 것이 바람직하다.

그리고, 상기 산성첨가제는, 술폰산 또는 구연산을 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 석고에서 사용될 때, 천연상태에서는 이수석고(CaSO₄2H2O)와 무수석고(CaSO₄)를 주로 사용하여서 있으며, 이 두 종류의 유산칼슘은 가장 안정한 상태로서 대부분의 석고 광석과 화학적 삭고는 엘러바스터(Alabaser)와 셀레나이트(Slenite)로 되어 있는 데 도자기의 제형용으로는 엘레바이스터(전자)에 속하는 석고를 사용한다.

한편, 상기 압력솥에 찐 석고는 경질석고(硬質石膏, 半水石膏(α반수석고))가 되며, 150℃정도에서 구워낸 되며 소석고(燒石膏, 대부분은 반수석고, β석고)가 되는 데 일반적으로 도자기에 사용되는 것은 소석고(燒石膏, Plaster Of paris)이다.

상기 소석고는 물을 가하면서 우선 탈수된 결정수에 상당한 우선 탈수된 상 당한 량의 물이 화학적으로 결합되어져 원상태로 돌아가고자 하는 응고경화(凝固硬化)상태하도록 한다.

예를 들어서, 상기 경우에서 상기 산성 알칼라서 보강제와 상기 염기성첨가제와 서로 보강되어져서 발생되는 중성의 물과, 별도로 상기 물로서 5 ~ 35%의 물이 첨가되어지므로 충분하게 물이 공급되어진다.

한편, 아래에서 개략적으로 살펴 보면,

150 ~ 180℃(찐 상태에서 만들어지는 구성)

CaSO₄2H2O …………… CaSO₄½H2O + 1½ H2O

분쇄 찐 상태

상기한 찐 상태를 이용하여 제품을 주입하게 되면, 충분하게 강도를 보강하는 용도로 염기성 보강제(반수석고등)와 산성 첨가제를 사용하는 효과를 얻을 수 있으므로 가장 바람직하고 하다. 물론, 상기 염기성 보강제(이수석고등)와 산성 첨가제를 다른 상태로 사용하는 것이 결합력에서 약하기는 하지만 가능하다.

CaSO₄½H2O + 1½ H2O …………… CaSO₄2H2O

응고, 경화 원래 상태

그리고, 상기 천연수지는, 라텍스, 수용성 발삼수지, 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지 가운데 적어도 한 가지 이상을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 황토 패널 성형단계에서, 상기 황토혼합물을 성형하기 위하여 람직하다.

그리고, 상기 금형에 1500~4500VPM의 진동과 50~350㎏/㎠ 의 압력을 가하여 성형을 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 황토 패널 건조단계에서, 상기 황토 패널은, 12도 내지 18도의 자연 상태에서 20일 내지 40일 동안 건조하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 황토 패널 건조단계에서 상기 황토 패널은, 상기 자연 상태에서의 건조 전에 15 내지 25℃의 온도로 20 내지 28 시간 동안 건조장치에서 건조하는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 망부재/장식부재 부착단계에서 사용되는 망부재는, 상기 황토패널에 장식부재가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질을 사용하고, 장식부재는, 전면에 민 무늬 또는 장식무늬가 형성된 석고를 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법을 사용하게 되면, 종래 발명과 달리 알카리성보강제와 산성첨가제와 천연 수지에 의하여 황토의 분자 간 결합력이 증대됨으로 인하여 황토 패널의 강도 및 내구성이 상승될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법은 콘크리트를 사용하지 않고 황토를 주재료로 하기 때문에 폐기 처리시에도 환경을 오염시키지 않기에 친환경적이기에 폐기물처리에 따른 비용을 절감할 수 있다.

또한, 금형에 주입된 황토혼합물에 가압부재와 진동부재로 적정한 압력과 진동을 가하여 조직을 균일하고 조밀하게 혼합하여 성형하므로 표면이 매끈하고 품질이 우수한 제품을 생산할 수 있다.

그리고, 항토패널 상에 망부재와 장식무뉘를 갖는 장식부재를 부착하는 경우, 사용자가 아파트나 주택 또는 상업용 건물등의 벽면에 장식용 벽체로 사용할 수 있어서, 미감적으로 수려한 디자인을 제공할 수 있는 장점을 지닌다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널 및 그 제조방법을 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대 로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법을 도식화한 순서도 이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널을 보인 사시도 이며, 3은 본 발명에 따른 황토 바이오 세라믹패널을 성형하는 상태를 보인 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널로서, 상측면에 망부재와 장식부재를 구비한 황토 바이오 세라믹패널을 보인 사시도 이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예의 황토 바이오 세라믹패널 단면도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사용상태도이다.

본 발명에 따른 황토 패널(100)은, 황토의 수분함량이 10~30% 범위로 건조하여 0.5 내지 4mm로 분쇄된 황토와, 석고 또는 석회 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 알칼리성보강제와, 술폰산 또는 구연산 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 산성첨가제와, 천연수지와, 물을 혼합하여 황토혼합물을 형성하고, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형하여 건조시켜서 구성된다.

그리고, 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알카리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 5~35중량부의 물을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 천연수지는, 라텍스, 수용성 발삼수지, 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지 가운데 적어도 한 가지 이상을 선택하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 황토 패널을 성형할 때, 황토혼합물을 하부금형에 주입하여 하부금형에 설치된 진동부재로 1500~4500VPM(vibration per minute; 분당 진동수)의 진동 을 가하고, 가압부재(120)에 의하여 승강하는 상부금형(120)로 100~350㎏/㎠ 가압하는 것이 바람직하다.

황토패널(100)의 상면에 부착을 용이하게 하는 망부재(102)와, 장식을 위한 장식부재(104)를 더 구비하여 이루어진다.

망부재(102)는, 황토패널(100)에 장식부재(104)가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질을 사용하고, 장식부재(104)는, 전면에 민 무늬 또는 장식무늬(106)가 형성된 석고를 사용하는 것이 바람직하다.

장식무늬(106)는, 꽃이나 그림 등의 형상 및 기타 다양한 형상을 사용자가 미감을 느낄 수 있도록 평면상에 그리거나 요철형상으로 돌출 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 장식부재(104)는, 석고에 다양한 색상을 입혀서 민 무늬 또는 장식무늬(106) 상태로 사용할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 황토 패널(100)의 제조방법은, 황토의 수분함량이 10 ~ 15% 범위가 되도록 건조시키는 황토건조단계(S10)와; 건조된 황토를 분쇄하는 황토분쇄단계(S20)와; 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지 및 물을 혼합하여 황토혼합물을 수득하는 황토혼합물 수득단계(S30)와; 황토혼합물을 금형에 주입하여 황토 패널을 성형하는 황토 패널 성형단계(S40)와; 황토 패널을 건조시키는 황토 패널 건조단계(S50)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 황토분쇄단계에서 상기 황토는 황토 100중량부에 대하여, 0.5 내지 4mm의 입자로 분쇄되어지되, 0.5mm 내지 1mm의 입자로 분쇄된 25 ~ 35중량부의 황 토와, 1mm 내지 2.5mm의 입자로 분쇄된 45 ~ 55중량부의 황토와, 2.5mm 내지 4mm의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 황토로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 황토혼합물 수득단계에서 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알칼리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 기타 잔량으로서 5~35중량부의 물을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 알카리성보강제는, 석회석 또는 석고를 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 산성첨가제는, 술폰산 또는 구연산을 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 천연수지는, 라텍스, 수용성 발삼수지, 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지 가운데 적어도 한 가지 이상을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 황토 패널 성형단계에서, 황토혼합물을 성형하기 위하여 금형에 1500~4500VPM의 진동과 100~350㎏/㎠ 의 압력을 가하여 성형을 하는 것이 바람직하다.

그리고, 황토 패널 건조단계에서, 황토 패널은, 12도 내지 18도의 자연 상태에서 20일 내지 40일 동안 건조하는 것이 바람직하다.

그리고, 황토 패널 건조단계에서 황토 패널은, 상기 자연 상태에서의 건조 전에 15 내지 25℃의 온도로 20 내지 28 시간 동안 건조장치에서 건조하는 공정을 더 구비하는 것이 바람직하다.

황토패널(100) 상측에 부착을 용이하게 하는 섬유재질의 망부재(102)와, 망 부재(102) 상에 장식을 위한 장식부재(104)를 순차적으로 부착하는 망부재/장식부재 부착단계(S60)를 더 구비한다.

망부재/장식부재 부착단계는, 상기 황토패널(100)의 상면에 부착 또는 접착을 용이하게 하는 망부재(102)를 덧대고, 그 망부재(102) 상에 장식을 위한 장식부재(104)를 금형 또는 기타 다른 방법으로 형성하도록 한다.

망부재(102)는, 황토패널(100)에 장식부재(104)가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질을 사용하고, 상기 장식부재(104)는, 전면에 민 무늬 또는 장식무늬(106)가 형성된 석고를 사용하는 것이 바람직하다.

장식무늬(106)는, 꽃이나 그림 등의 형상 및 기타 다양한 형상을 사용자가 미감을 느낄 수 있도록 평면상에 그리거나 요철형상으로 돌출 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 장식부재(104)는, 석고에 다양한 색상을 입혀서 민무늬 또는 장식무늬(106) 상태로 사용할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 황토 패널(100)의 제조방법은 황토의 수분함량이 10 ~ 30% 이내로 되도록 건조시키는 황토건조단계(S10)를 갖게 된다.

황토를 건조함은 황토가 정확한 조성비로 다른 혼합물과 혼합되도록 하기 위함이다.

황토의 수분함량이 30% 이상이면 황토가 묽게 되어 다른 물질과 혼합이 잘 이루어지지 않게 된다.

그리고, 황토의 수분함량이 30% 이하가 되면 황토가 날려서 분진이 발생된 다.

따라서, 황토의 수분함량은 10 내지 30%가 되도록 건조됨이 바람직하다.

그리고, 건조된 황토를 분쇄하는 황토분쇄단계(S20)를 갖게 된다.

황토는 0.5 내지 4mm의 입자로 균일하게 분쇄되어 다른 물질과 혼합됨이 용이하게 되며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1mm의 입자로 황토가 분쇄됨이 가장 바람직하다.

상기와 같이 황토가 균일하게 분쇄됨으로 인하여, 분쇄된 황토가 다른 물질과 혼합이 더욱 균일하게 이루어지게 된다.

황토의 입자가 0.5mm 이하가 될 경우에는 너무 입자가 작아 분진이 발생될 가능성이 높아지며, 상기 황토의 입자가 4mm 이상이 되면 입자가 0.5mm 내지 4mm 일 때 보다 다른 혼합물과의 혼합이 잘 이루어지지 않게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 상기 황토를 분쇄하는 단계는, 황토는 황토 100중량부에 대하여, 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 분쇄된 황토 25 ~ 35중량부, 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 분쇄된 황토 45 ~ 55중량부, 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 조성비를 갖는 황토로 구성된다.

즉, 0.5mm 내지 1mm 의 입자로 황토를 분쇄한 것과, 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 황토를 분쇄한 것과, 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 황토를 분쇄한 것을 상기 중량비로 섞어 황토를 구성하게 되는 것이 바람직하지만, 큰 입자의 황토 사이에 작은 입자의 황토가 들어가게 하는 기술사상 안에서 황토 입자의 크기 및 중량비는 다양하게 변화될 수 있다.

0.5mm 내지 1mm 의 입자로 분쇄된 황토는 비교적 큰 입자인 2.5mm 내지 4mm 의 입자로 분쇄된 황토와 1mm 내지 2.5mm 의 입자로 분쇄된 황토의 입자 사이의 공간으로 들어가게 됨으로 황토는 보다 조밀한 조직을 갖게 되어 내구성 및 강도가 증대하게 된다.

상기와 같은 황토의 분쇄 방법은 상기에 제시된 방법 외에도 다른 혼합물과의 혼합이 용이하게 되면서도 조직을 치밀하게 하는 기술사상 안에서 다양한 방법이 적용될 수 있을 것이다.

황토분쇄단계를 거치며 분쇄된 황토에 알카리성보강제와 산성첨가제와 천연수지 및 물을 투입하여 황토혼합물을 수득하는 황토혼합물 수득단계(S30)를 갖게 된다.

바람직하게, 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알카리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 5~35중량부의 물을 포함을 포함하도록 한다.

알카리성보강제는 석회석이나 석고를 적어도 한가지 이상 포함하여 구성되며, 황토 패널의 강성을 보강하게 된다.

바람직하게, 석회석과 석고는 대략 2 대 1 정도의 비율로 섞어서 알카리성보강제를 구성하게 되는 것이 가장 바람직하지만, 이에 한정하는 것은 아니며 황토 패널의 강성을 보강하면서 산성첨가제와 반응하여 황토 패널의 조직을 더욱 치밀하게 만드는 기술 사상 안에서 다른 비율의 혼합 또는 다른 대체 물질의 사용 등 다양한 변화가 가능할 것이다.

그리고, 산성첨가제는 술폰산이나 구연산을 적어도 한가지 이상 포함하여 구성되며, 이 외에도 산 성분을 갖는 물질은 본 발명 일 실시예에 의한 산성첨가제로 사용될 수 있다.

알카리성보강제에 상기 산성첨가제가 추가되어 반응됨으로 인해 염기와 물이 발생된다.

알카리성보강제와 산성첨가제는 황토와 균일 혼합을 하게 되며, 이로 인하여 알카리성보강제와 산성첨가제의 중화반응에 의하여 물이 발생되면서 알칼리성보강제의 분자와 산성첨가제의 분자가 서로 결합됨과 동시에 상기 황토의 분자를 더욱 결합시켜서 황토, 알카리성보강제 및 산성첨가제 간의 분자 고리가 서로 견고해지므로 분자 간 결합력이 증대되어 내구성을 더욱 향상시키게 된다.

한편, 중화반응 시 발생되는 물은, 상기 황토의 내부에 균일하게 퍼지게 되므로 조직을 찰지게 하여 강성을 증대하는 부가적인 역할을 한다. 즉, 황토혼합물의 외부에서 공급되는 물이 황토, 알카리성보강제 및 산성첨가제의 내부로 충분하게 공급되지 못하는 부분에까지 중화반응시 발생되는 물이 공급되어지게 되므로 조직을 더욱 조밀하게 하는 역할을 한다.

그리고, 알카리성보강제를 구성하는 석회석과 석고는 시멘트의 재료로 사용되기도 하며, 이와 같은 알카리성보강제는 황토와 혼합되어 황토 패널의 강성을 더욱 증대시키게 된다.

한편, 황토혼합물을 수득함에 있어, 알카리성보강제와 산성첨가제를 사용하지 않으면 황토 패널의 강성 및 내구성이 현저히 저하됨으로, 본 발명 일 실시예에 의한 황토 패널은 알카리성보강제와 산성첨가제의 사용하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 그리고, 알칼리성 보강제는, 황토혼합물을 사용함에 있어서 반수석고(CaSO₄½H2O )를 사용하는 것을 가장 바람직한 것이 바람직하다.

한편, 석고가 사용될 때, 천연상태에서는 이수석고(CaSO₄2H2O)와 무수석고(CaSO₄)를 주로 사용하여서 있으며, 이 두 종류의 유산칼슘은 가장 안정한 상태로서 대부분의 석고 광석과 화학적 석고는 엘러바스터(Alabaser)와 셀레나이트(Slenite)로 되어 있는 데 도자기의 제형용으로는 엘레바스터(전자)에 속하는 석고를 사용한다.

소석고는 물을 가하면서 우선 탈수된 결정수에 상당한 우선 탈수된 상당한 량의 물이 화학적으로 결합되어져 원상태로 돌아가고자 하는 응고경화(凝固硬化)상태화 하도록 한다.

예를 들어서, 상기 경우에서 상기 산성 알칼리서 보강제와 상기 염기성첨가제와 서로 보강되어져서 발생되는 중성의 물과, 별도로 상기 물로서 5 ~ 35%의 물이 첨가되어지므로 충분하게 물이 공급되어진다.

한편, 아래에서 개략적으로 살펴보면,

150 ~ 180℃(찐 상태에서 만들어지는 구성)

CaSO₄2H2O …………… CaSO₄½ H2O + 1½ H2O

분쇄 찐 상태(완제품 상태)

상기한 찐 상태를 이용하여 제품을 주입하게 되면, 충분하게 강도를 보강하는 용도로 염기성 보강제(반수석고등)와 산성 첨가제를 사용하는 효과를 얻을 수 있으므로 가장 바람직하다. 물론, 상기 염기성 보강제(이수석고등)와 산성 첨가제를 다른 상태로 사용하는 것이 결합력에서 약하기는 하지만 충분하게 가능하다.

CaSO₄½ H2O + 1½ H2O …………… CaSO₄2H2O

응고, 경화(완제품 사용 상태) 원래 상태

그리고, 천연수지는 색상 및 용도에 따라 라텍스(Latex), 고추나무과 식물에서 추출한 갬부지(Gamboge), 수용성 발삼 수지(balsam resin) 등을 선택하여 사용할 수 있으며, 황토 분자간의 결합력을 증대시키는 힘이 강한 갬부지를 본 발명 일 실시예에 의한 천연수지로 사용하는 것이 가장 바람직하다.

천연수지는 상기 황토혼합물의 경도를 높이면서 경화를 촉진시키는 경화제의 역할을 하게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 황토혼합물 수득단계를 거친 황토혼합물을 금형(110) 중에서 하부금형(114)에 투입하여 진동부재(130)로 1500~4500VPM의 진동을 가하고, 유압실린더 혹은 공압실린더 등의 가압부재(120)에 고정되어 승강하는 상부금형(112)으로 50~350㎏/㎠의 압력을 가하여 황토 패널(10O)을 성형하는 황토 패널 성형단계(S40)를 갖게 된다.

황토 패널(100)은, 벽면이나 바닥면에 부착하여 사용할 때, 사용자의 손이 모서리에 부딪쳐서 다치는 것을 방지하기 위하여 상측 모서리 부분에 굴곡면을 갖을 수도 있다.

상기 금형(110)은 황토 패널(100)을 성형하기 위한 형상을 갖게 되나, 필요에 따라 다양한 형상의 황토 패널(100)을 성형하기 위하여 금형 형상의 변형이 가능함은 물론이다.

그리고, 금형(110)에 진동과 압력을 가하여 소정 형상의 황토 패널을 형성하기 위한 기술사상 안에서 진동과 압력 값은 변할 수도 있다.

황토 패널 성형단계를 거쳐 생성된 황토 패널(100)을 건조시키는 황토 패널 건조단계(S50)를 갖게 된다.

황토 패널(100)을 건조함에 있어서 12 내지 18℃의 자연 상태 온도에서 20일 내지 40일 동안 건조하며 양생하게 되며, 바람직하게는 15일 내지 28일 정도 건조하게 되나, 온도와 일수에 한정하는 것은 아니며 다양한 실시예에 의하여 온도와 일수의 수치가 변경될 수 있음은 물론이다.

황토 패널(100)은 상기 자연 상태에서의 건조 전에 20 내지 28시간 동안 건조장치에서 15~25도로 건조되며, 바람직하게는 20℃의 온도로 건조가 이루어진다.

건조장치 내의 온도는 자연 상태의 온도보다 좀 더 높은 온도를 갖게 되며, 바람직하게는 19 내지 23℃의 온도 범위를 갖게 되나, 상기 온도 수치에 한정하는 것은 아니며 실시예에 따라 다양한 수치 변화가 가능함은 물론이다.

그리고, 황토패널(100) 상측에 부착을 용이하게 하는 섬유재질의 망부재(102)와, 망부재(102) 상에 장식을 위한 장식부재(104)를 순차적으로 부착하는 망부재/장식부재 부착단계(S60)를 갖게 된다.

물론, 황토패널(100) 상측에 망부재(102)와 장식부재(104)를 부착하지 않고 사용할 수도 있다.

망부재(102)는, 황토패널(100)에 장식부재(104)가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질을 사용하고, 장식부재(104)는, 전면에 민무늬 또는 장식무늬(106)가 형성된 석고를 사용하는 것이 바람직하다.

장식부재(104)의 장식무늬(106)는, 금형으로 상측에서 모르타르 상태로 압착하여 장식부재(104)가 망부재(102)를 통하여 부착될 때, 금형면의 무늬에 의하여 압착시 무늬를 형성하거나 작업자가 금형틀을 수작업으로 눌러서 제조할 수도 있다.

그리고, 장식부재(104)는, 황토패널(100)과 별도로 제작하여서 망부재(102)를 포함하거나 망부재(102)를 포함하지 않는 상태에서 모르타르 접착제, 합성수지 접착제 또는 인조수지 접착제를 사용하여 별도의 부재로서 접착할 수도 있다.

이와 같이 제조된 황토 패널은 건축용 자재로 사용되기 충분한 내구성을 갖게 되며, 이를 한국화학 시험연구원에서 실험한 실험값을 바탕으로 설명하도록 한다.

[실 험 예]

시험시료는 황토와 물과 알카리성보강제(석회,석고)를 혼합하여 황토 패널로 성형한 것을 시료1이라 하고, 황토에 물과 산성첨가제(술폰산,구연산)를 혼합하여 황토 패널로 성형한 것을 시료2라 하며, 황토에 물과 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합하여 황토 패널로 성형한 것을 시료3(본 발명이 구현하고자 하는 실시예1)이라 하며, 황토에 물과 천연수지와 알카리성보강제(이수석고) 및 산성첨가제를 혼합하여 황토 패널로 성형한 것을 시료4(본 발명이 구현하고자 하는 실시예2)라 한다.

그리고, 가장 최종적으로 황토에 물과 천연수지와 알카리성보강제(반수석고) 및 산성첨가제를 혼합하여 황토 패널로 성형한 것을 시료5(본 발명이 구현하고자 하는 실시예3)라 한다.

상기 시료1 내지 시료5는 길이를 210mm 너비를 110mm 두께를 80mm로 규격을 통일시켜 시험을 하게 되며, 각각의 시료는 10개를 제작하여 시험을 하게 되며, 그 평균치를 다음의 표1에 시험값으로 나타내었다.(단, 망부재와 장식부재가 부착된 황토패널은 실험에서 제외함)

시험항목		시료1	시료2	시료3	시료4	시료5
굽힘파괴 하중(N)	건조시	350	270	480	730	620
굽힘파괴 하중(N)	습윤시	210	162	289	419	398
압축강도(N/㎠)		2048	2579	2808	4501	4101

* 상기 굽힘파괴하중과 압축강도는 ± 2~3% 오차범위를 갖는다.

상기한 바와 같이, 황토에 물과 산성첨가제를 혼합한 시료2가 굽힘파괴하중값과 압축강도 값이 제일 적었으며, 강도 보강을 위하여 알카리성보강제를 혼합한 시료1은 상기 시료2 보다 굽힘파괴하중 값과 압축강도 값이 높게 나오나, 황토에 물과 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합한 시료3 보다는 굽힘파괴하중 값과 압축강도 값이 적게 나옴을 알 수 있다.

상기 시료3이 상기 시료1 이나 시료2 보다 굽힘파괴하중과 압축강도 값이 높게 나옴은, 알카리성보강제와 산성첨가제의 반응에 의하여 황토의 분자간 연결고리 결합력이 증대함으로 황토 패널의 강도 및 내구성이 향상되기 때문이다.

그리고, 황토에 물과 알카리성보강제(반수석고)와 산성첨가제 및 천연수지를 혼합한 시료5는 상기 시료3보다 굽힘파괴하중과 압축강도가 높게 측정됨을 알 수 있으며, 또한, 황토에 물과 알카리성보강제(이수석고)와 산성첨가제 및 천연수지를 혼합한 시료4보다 결합하는 강도가 더 커져서 증가된다는 것을 알 수 있다.

그리고, 알카리성보강제와 산성첨가제에 천연수지를 첨가함으로 황토 분자간의 연결고리 결합력을 더욱 더 증대시켜 황토 패널의 경도를 높이면서 경화를 촉진시키게 된다.

그리고, 상기한 바와 같이, 황토에 물과 천연수지와 알카리성보강제 및 산성첨가제를 혼합하여 황토 패널(100)을 성형하는 것이 다른 조건 하에서 제조된 황토 패널에 비하여 굽힘파괴하중과 압축강도가 높게 측정되어 향상된 내구성 및 강도를 갖게 됨을 알 수 있다.

한편, 실험예에서는 망부재(102)와 장식부재(104)가 적층된 상태의 황토패널을 시료로 채택하지 않았다. 이것은 망부재(102)와 장식부재(104)가 적층 되었을 경우 강도가 약간 증가하기는 하지만 중요한 요소는 아닐 뿐만 아니라 상기 황토패널(100) 상에 망부재(102)와 장식부재(104)가 적층하지 않는 상태로 사용 가능하기 때문이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법을 도식화한 순서도 이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널을 보인 사시도 이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널을 성형하는 상태를 보인 도면이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 황토 바이오 세라믹패널로서, 상측면에 망부재와 장식부재를 구비한 황토 바이오 세라믹패널을 보인 사시도 이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 황토 바이오 세라믹패널 단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사용상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

S10 : 황토건조단계 S20 : 황토분쇄단계

S30 : 황토혼합물 수득단계

S40 : 황토 패널 성형단계

S50 : 황토 패널 건조단계

100 : 황토 패널 102 : 굴곡면

110 : 금형 112 : 상부금형

114 : 하부금형 120 : 가압부재

130 : 진동부재 140 : 받침부재

102 : 망부재 104 : 장식부재

Claims

건조하여 분쇄된 황토와; 석고, 석회 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 알칼리성보강제와; 술폰산, 구연산 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 산성첨가제와; 천연수지와; 물을 포함하여 황토혼합물을 형성하고, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형 건조시킨 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
건조하여 분쇄된 황토와; 석고, 석회 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 알칼리성보강제와; 술폰산, 구연산 중에 적어도 한 가지 이상 선택된 산성첨가제와; 천연수지와; 물을 포함하여 황토혼합물을 형성하고, 상기 황토혼합물을 금형에 투입하여 성형 건조시킨 황토패널을 구비하고, 상기 황토패널의 상면에 부착을 용이하게 하는 망부재와; 장식을 위한 장식부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 황토는, 10 ~ 30% 범위의 수분함량으로 건조하고 0.5 내지 4mm의 크기로 분쇄하고, 상기 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알카리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 기타 잔량으로 5~35중량부의 물을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 천연수지는, 라텍스, 수용성 발삼수지, 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지 가운데 적어도 한 가지 이상을 선택하여 구성됨을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 황토 패널을 성형할 때, 상기 황토혼합물을 하부금형에 주입하여 하부금형에 설치된 진동부재로 1500~4500VPM의 분당 진동수를 가하고, 가압부재에 의하여 승강하는 상부금형으로 50~350㎏/㎠ 가압하여 성형하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 알칼리성 보강제로서 석고를 사용하는 데 있어 이수석고(CaSO₄½H2O)를 사용하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
제 2항에 있어서,

상기 망부재는, 상기 황토패널에 장식부재가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질을 사용하고, 상기 장식부재는, 전면에 민 무늬 또는 장식무늬가 형성된 석고를 사용하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널.
황토를 건조시키는 황토건조단계와;

상기 건조된 황토를 분쇄하는 황토분쇄단계와;

상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지 및 물을 혼합하여 황토혼합물을 수득하는 황토혼합물 수득단계와;

상기 황토혼합물을 금형에 주입하여 황토 패널을 성형하는 황토 패널 성형단계와;

상기 황토 패널을 건조시키는 황토 패널 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
황토를 건조시키는 황토건조단계와;

상기 건조된 황토를 분쇄하는 황토분쇄단계와;

상기 분쇄된 황토에 알카리성보강제, 산성첨가제, 천연수지 및 물을 혼합하여 황토혼합물을 수득하는 황토혼합물 수득단계와;

상기 황토혼합물을 금형에 주입하여 황토 패널을 성형하는 황토 패널 성형단계와;

상기 황토패널을 건조시키는 황토 패널 건조단계와;

상기 황토패널 상측에 부착을 용이하게 하는 섬유재질의 망부재와, 상기 망부재 상에 장식을 위한 장식부재를 순차적으로 부착하는 망부재/장식부재 부착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 황토분쇄단계에서 상기 황토는 수분함량이 10 ~ 30% 범위가 되도록 형성하고, 황토 100중량부에 대하여, 0.5 내지 4mm의 입자로 분쇄되어지되, 0.5mm 내지 1mm의 입자로 분쇄된 25 ~ 35중량부의 황토와, 1mm 내지 2.5mm의 입자로 분쇄된 45 ~ 55중량부의 황토와, 2.5mm 내지 4mm의 입자로 분쇄된 15 ~ 25중량부의 황토로 구성되는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 황토혼합물 수득단계에서 상기 황토혼합물은, 50~80중량부의 황토와, 5~20중량부의 알칼리성보강제와, 2.5~8중량부의 산성첨가제와, 1~6중량부의 천연수지와, 기타 잔량으로 5~35중량부의 물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 알카리성보강제는, 석회석, 석고를 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 12항에 있어서,

상기 알칼리성 보강제로서 석고를 사용하는 데 있어 이수석고(CaSO₄½H2O)를 사용하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 산성첨가제는, 술폰산, 구연산을 적어도 한 가지 이상 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 천연수지는, 라텍스, 수용성 발삼수지, 고추나무과 식물에서 추출한 수액인 갬부지 가운데 적어도 한 가지 이상을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 황토 패널 성형단계에서, 상기 황토혼합물을 성형하기 위하여 금형에 1500~4500VPM의 분당 진동수와 50~350㎏/㎠의 압력을 가하여 성형을 하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8 항 또는 제 9항에 있어서,

상기 황토 패널 건조단계에서, 상기 황토 패널은, 12도 내지 18도의 자연 상태에서 20일 내지 40일 동안 건조하고, 상기 자연 상태에서의 건조 전에 15도 내지 25도의 온도로 20 내지 28 시간 동안 건조장치에서 건조하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

상기 망부재는, 상기 황토패널에 장식부재가 잘 부착되기 위하여 천연섬유 또는 인조섬유 중에 어느 하나 이상의 선택된 재질을 사용하고, 상기 장식부재는, 전면에 민 무늬 또는 장식무늬가 형성된 석고를 사용하는 것을 특징으로 하는 황토 바이오 세라믹패널의 제조방법.