KR20110109719A - 점토벽돌 및 그 제조방법 - Google Patents

점토벽돌 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석탄회를 포함하는 점토벽돌에 다양한 색상과 자연스러운 느낌을 제공하면서도 고유 물성을 유지할 수 있는 점토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

점토벽돌 및 그 제조방법{Clay bricks and pavers, and method for manufacturing the same}
본 발명은 점토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 색상 및 패턴을 갖는 자연스러운 점토벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축자재 또는 바닥재로 사용하고 있는 점토벽돌은 일반적으로 색상이 적색및 흑,회색 계열의 색상으로 자연스럽고 다양한 색상 및 무늬를 나타내지 못하였다.
특히 최근에는 에너지 절감, 폐기물 재활용, 공해방지 및 원료 대체용으로 석탄회를 활용하는 추세이나 가소성이 부족하여 압출성형이 잘 안 될 뿐만 아니라 원하는 무늬의 조각도 어려워 불량을 야기시키는 문제점을 안고 있었으며 색이 탁하여 미관에 좋지 않은 문제가 있었다.
또한 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 점토벽돌의 표면에 유약을 도포하는 경우가 있었는데, 이 경우 점토벽돌이 갖는 고유의 질감을 상실하는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 석탄회를 포함하는 점토벽돌에 자연스럽고 다양한 색상과 무늬를 제공할 수 있는 점토벽돌 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 다양한 색상의 점토벽돌을 제공하면서도 고유 물성을 유지할 수 있는 점토벽돌 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 바람직한 제1구현예로서, (S1) 석탄회 25~45중량% 및 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계; (S2) 압출된 소지 표면에 요철을 형성하고 요철에 물이 고일 수 있을 정도로 물을 살포하는 단계; (S3) 상기 (S1)에서의 압출된 소지를 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 20~40중량%, 점토분말 20~40중량%, 투명유리분말 10~20중량%, 장석분말 20~40중량% 및 식염 10~20중량%를 포함하는 분장분말을 살포하는 단계; 및 (S4) 30~110℃에서 45~55시간 건조 후 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법을 제공한다.
상기 제1구현예에서, (S3) 단계에서의 식염은 50메쉬 이하이고, 건조벽돌분말은 0.5mm 이하, 투명유리분말 및 장석분말은 100메쉬 이하이고, 점토분말은 200메쉬 이하인 것일 수 있다.
또한 본 발명은 바람직한 제2구현예로서, (S1) 석탄회 25~45중량% 및 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계; (S2) 압출된 벽돌칼럼 표면에 입경 3~10mm의 암염을 살포 및 압착하는 단계; (S3) 상기 (S1)에서의 압출된 소지를 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 20~40중량%, 점토분말 20~40중량%, 투명유리분말 10~20중량%, 장석분말 20~40중량% 및 식염 10~20중량%를 포함하는 분장분말을 살포하는 단계; 및 (S4) 30~110℃에서 45~55시간 건조 후 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 및 제2구현예에서, (S3) 단계에서의 분장분말의 살포는 W형태의 체로 수행되는 것일 수 있다.
상기 제1 및 제2구현예에서, (S3) 단계에서 이산화철, 이산화티타늄 및 산화알루미늄 중 선택된 1종 이상을 분장분말 100중량부에 대하여 3~15중량부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 바람직한 제3구현예로서, 상기의 제조방법에 의하여 제조된 점토벽돌을 제공한다.
도 1~4은 본 발명의 바람직한 일실시예인 실시예 1~4에 의하여 제조된 점토벽돌의 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
( S1 )단계
본 발명은 우선 점토벽돌을 제조하기 위하여 석탄회 25~45중량% 및 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비한다.
이를 혼합 및 분쇄한 후 2~4일 숙성시키고 진공토련기 등에서 압출하여 벽돌칼럼형태의 성형물을 제조한다.
(S2)단계
압출된 소지 표면에 요철을 형성하고 물을 살포하여 이후 단계에서 살포되는 분장분말 내의 식염이 녹도록 할 수 있으며, 이 단계에서 요철 및 물을 살포하기 전에 암염을 살포 및 압착할 수 있으며, 암염을 살포하는 경우에는 물을 살포하지 않을 수도 있다.
소지 표면에 요철을 형성하고 물을 살포하는 경우에는, 요철은 형성되기만 하면 되며 그 깊이나 크기, 형태 및 형성방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 요철을 형성하기 위해서 예컨대 요철형 롤러를 이용하여 요철을 형성할 수 있으며, 그 형성방법이 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 형성된 요철에 물이 고일 수 있을 정도로 물을 살포한다. 물은 이후 단계에서 뿌리는 식염을 녹이기 위하여 살포하는데, 식염이 물에 녹아 소성과정을 거치면서 소지의 성분과 반응하면서 제조되는 벽돌의 바탕에 적색 또는 초코렛색을 형성시킬 수 있다.
한편, 암염을 뿌리는 경우, 암염은 살포 효과를 고려하여 입경 3~10mm인 것을 살포할 수 있으며, 무늬롤러 등의 롤러로 압착할 수 있다.
그러나 입자상태의 암염의 경우는 물에 녹으면서 벽돌에 색상을 나타내는 효과와 소성시에 용융시켜 암염이 박혔던 자리가 패이면서 화산 분화구와 유사한 형상을 만들어 줌으로 요철감이 생기도록 할 수 있다.
( S3 )단계
상기 (S2)단계 다음, 상기 (S1)에서의 압출된 소지를 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 20~40중량%, 점토분말 20~40중량%, 투명유리분말 10~20중량%, 장석분말 20~40중량% 및 식염 10~20중량%를 혼합한 분장분말을 살포한다.
상기의 점토분말은 살포하는 분장분말이 살포 후 건조시에 부착유지와 소성시 소고가 되어 고착시키는 효과와 연한바탕의 백색을 발현한다. 40중량% 초과인 경우 수축이 심하여 소지와 수축율차이로 인해 금발생이 심하며, 20중량% 미만인 경우 점력이 부족하여 건조시에 탈착현상이 일어날 수 있다.
상기의 건조벽돌분말을 사용하는 목적은 표면의 발색원료 분말과의 수축, 팽창의 계수를 조정하기 위함으로 40중량% 초과인 경우 원하는 발색에 한계가 있으며 20중량% 미만인 경우 발색원료 분말과의 수축 및 팽창계수의 차이로 소성과정에서 탈착현상이 일어나는 경향이 있다.
상기 투명유리분말은 저온에서 용융유리질을 형성시키는 원료로 작용하며, 소지와의 결합 및 반응을 유도하는 역할을 한다. 20중량%를 초과하면 유리분말 내에 존재하는 나트륨 성분 때문에 탁한 색상이 나타나게 되어 제품의 질을 떨어뜨리고 점토벽돌 고유의 물성을 저해할 수 있으며, 10중량% 미만인 경우 투입효과가 부족하게 된다.
상기 건조벽돌분말은 살포효과를 고려하여 0.5mm 이하일 수 있으며, 투명유리분말 및 장석분말은 살포효과를 고려하여 100메쉬 이하(즉, 0.149mm 이하)일 수 있으며, 점토분말도 살포효과를 고려하여 200메쉬 이하(즉, 0.074mm 이하)인 것일 수 있다.
식염은 상기 (S2)단계에서 살포한 물에 녹아 소성과정을 거치면서 수증기와 반응 및 분해되어 Na2O가 생성되고, 이 성분이 소지성분과 반응하면서 유리성분을 형성하면서 무정형의 다양한 무늬가 현출될 수 있다. 상기 식염은 음영발현을 고려하여 10~20중량%를 포함하는 것이 유리할 수 있으며, 살포효과를 고려하여 입경이 50mesh(0.3mm) 이하인 식염을 사용할 수 있으며, 특히 구운 정제소금을 사용하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
한편, 발색을 위하여 이산화철, 이산화티타늄 및 산화알루미늄 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 그 함량은 색상을 고려하여 분장분말 100중량부에 대하여 3~15중량부 더 포함할 수 있다.
상기 분장분말의 살포는 W형태의 체로 수행되는 것일 수 있다. 이는 일종단면이 W 형태인 체로서, 횡단면은 원형 또는 타원형이다. 종단면이 사각인 체 또는 U 형태의 체는 실제로 살포되는 면적이 좁고 불균일하게 살포되는데, 본 발명에서 사용하는 W형태의 체는 아랫면과 옆면으로 입체적 살포가 가능하며, 2회 살포효과가 있고, 2종의 분장분말을 동시에 사용하여 살포 중에 혼합되면서 다양한 색상이 효율적으로 나타날 수 있다. 균일한 살포를 위하여 자동으로 진동되도록 체를 설치하여 규칙적으로 분말이 살포되도록 할 수 있다.
( S4 )단계
표면처리된 소지를 건조 및 소성시키는데, 건조는 30~110℃에서 45~55시간동안 건조시킬수 있으며, 이 후 가마에서 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것일 수 있다.
이와 같이 점토벽돌의 표면을 처리함으로써 석탄회를 다량 포함하여 점토벽돌을 제조하더라도 미려한 외관을 가질 수 있으며, 점토벽돌의 물성은 그대로 유지할 수 있는 점토벽돌 및 점토바닥벽돌과 그 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
석탄회 40중량%, 고령토 25중량%, 점토 25중량%, 장석 10중량%를 혼합 및 분쇄한 후 3일 숙성시킨 원료를 진공토련기에서 압출성형하였다.
상기 압출성형된 소지 성형물을 이송시키는 컨베이어벨트 상에서 요철형 롤러로 소지 성형물 표면에 요철을 형성시키고, 수막형태로 물을 충분히 살포한 후, 점토분말(입도 200메쉬 이하, 0.074mm 이하) 20중량%, 건조벽돌분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 20중량%, 투명유리분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 10중량%, 장석분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 30중량%, 식염(입도 50메쉬 이하, 0.3mm 이하) 10중량% 및 산화알루미나 10중량%를 포함하는 분장분말을 원형 W형 진동체를 통하여 살포하였다.
이후 벽돌크기로 절단하여 건조실에서 30~110℃ 온도로 50시간 건조 후 102m 턴넬식 가마에서 1100℃까지 승온시키면서 26시간 소성과정을 거쳐 벽돌을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 진공토련기에서 압출성형된 벽돌칼럼 표면에 암염(입경 3~10mm)을 살포 및 압착시키고, 가마에서 1130℃까지 승온시켜 소성하는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 점토벽돌을 제조하였다.
<실시예 3>
석탄회 40중량%, 고령토 25중량%, 점토 25중량%, 장석 10중량%를 혼합 및 분쇄한 후 3일 숙성시킨 원료를 진공토련기에서 압출성형하였다.
상기 압출성형된 소지 성형물을 이송시키는 컨베이어벨트 상에서 요철형 롤러로 소지 성형물 표면에 요철을 형성시키고, 수막형태로 물을 충분히 살포한 후, 점토분말 20중량%, 건조벽돌분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 20중량%, 투명유리분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 10중량%, 장석분말(입도 100메쉬 이하, 0.149mm 이하) 27중량%, 식염(입도 50메쉬 이하, 0.3mm 이하) 10중량%, 이산화티타늄 10중량% 및 이산화철 3중량%를 포함하는 분장분말을 원형 W형 진동체를 통하여 살포하였다.
이후 벽돌크기로 절단하여 건조실에서 30~110℃ 온도로 50시간 건조 후 102m 턴넬식 가마에서 1100℃까지 승온시키면서 26시간 소성과정을 거쳐 벽돌을 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 3에서 진공토련기에서 압출성형된 벽돌칼럼 표면에 암염(입경 3~10mm)을 살포 및 압착시키고, 가마에서 1130℃까지 승온시켜 소성하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 점토벽돌을 제조하였다.
<비교예 1>
적점토 60중량%, 적마사 40중량%를 혼합 및 분쇄한 후 3일 숙성시킨 원료를 진공토련기에서 압출성형하였다. 압출성형시 점토 70중량%, 장석 30중량%로 조성된 혼합물을 물과 1:1 비율로 24시간 볼밀을 통해 제조된 습식유약을 압출된 점토벽돌 표면에 스프레이 건으로 분사하여 시유처리를 하고 벽돌크기로 절단 후 건조실에서 30~110℃ 온도로 50시간 건조 후 102m 턴넬식 가마에서 1130℃까지 승온시키면서 26시간 소성과정을 거쳐 벽돌을 제조하였다.
실시예에서 제조된 벽돌의 사진은 도 1~4와 같으며, 본 발명의 표면처리방법으로 처리된 점토벽돌은 색상이 자연스러우면서도 심미감을 제공할 수 있는 벽돌을 제조할 수 있음을 알 수 있다.
아울러 본 발명의 표면처리방법으로 제조된 점토벽돌의 물성은 하기 표 1과 같다.(시험방법 KS L 4201:2008)
구 분
시험항목
KS 기준 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1
흡수율(%) 10%이하 7.8 7.2 8.0 7.4 9.1
압축강도(N/㎟) 22.54이상 31.69 35.16 30.58 36.07 25.65
따라서 본 발명의 점토벽돌은 바닥벽돌이나 건축자재로 사용하기에 충분한 강도와 흡수율을 갖고 있음을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. (S1) 석탄회 25~45중량% 및 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계;
    (S2) 압출된 소지 표면에 요철을 형성하고 요철에 물이 고일 수 있을 정도로 물을 살포하는 단계;
    (S3) 상기 (S1)에서의 압출된 소지를 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 20~40중량%, 점토분말 20~40중량%, 투명유리분말 10~20중량%, 장석분말 20~40중량% 및 식염 10~20중량%를 포함하는 분장분말을 살포하는 단계; 및
    (S4) 30~110℃에서 45~55시간 건조 후 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (S2) 단계 전에 입경 3~10mm의 암염을 살포 및 압착하는 단계를 더 포함하는 점토벽돌 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    (S3) 단계에서 식염은 50메쉬 이하이고, 건조벽돌분말은 0.5mm 이하, 투명유리분말 및 장석분말은 100메쉬 이하이고, 점토분말은 200메쉬 이하인 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
  4. (S1) 석탄회 25~45중량% 및 고령토 20~40중량%, 장석 10~30중량% 및 점토 25~45중량%를 포함하는 소지를 준비하여 압출하는 단계;
    (S2) 압출된 벽돌칼럼 표면에 입경 3~10mm의 암염을 살포 및 압착하는 단계;
    (S3) 상기 (S1)에서의 압출된 소지를 건조시켜 분말화한 건조벽돌분말 20~40중량%, 점토분말 20~40중량%, 투명유리분말 10~20중량%, 장석분말 20~40중량% 및 식염 10~20중량%를 포함하는 분장분말을 살포하는 단계; 및
    (S4) 30~110℃에서 45~55시간 건조 후 25~32시간동안 1050~1150℃까지 승온시키면서 소성하는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    (S3) 단계에서 분장분말의 살포는 W형태의 체로 수행되는 것임을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    (S3) 단계에서 이산화철, 이산화티타늄 및 산화알루미늄 중 선택된 1종 이상을 분장분말 100중량부에 대하여 3~15중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점토벽돌의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제4항의 제조방법으로 제조된 점토벽돌.

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