KR20190066143A - 기능성 적벽돌의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 적벽돌의 제조방법에 관한 것으로서, 점토 100중량부에 대해 플라이애시 30중량부와 볏짚 재 10중량부를 혼합하여, 혼합물을 형성하는 단계와; 상기 혼합물에 물을 혼합하여, 적벽돌의 소지를 형성하는 단계와; 상기 소지를 벽돌의 성형틀에 주입하는 단계와; 상기 성형틀에 주입된 소지를 자연 건조하는 단계와; 상기 자연 건조된 상기 소지를 1300℃ 이상의 온도에서 가열 소성하여, 적벽돌을 형성하는 단계와; 상기 적벽돌의 표면을 연삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기능성 적벽돌의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FUNCTIONAL BRICK}

본 발명은 기능성 적벽돌의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 점토를 주성분으로 하며 조적미를 발휘할 수 있는 기능성 적벽돌의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 벽돌은 건축물의 마감재로 사용되는 재료의 일종이다.

벽돌은 모래와 시멘트로 제조된 일반 벽돌과, 소성하여서 된 적벽돌로 대별된다.

일반 벽돌은 장식 벽돌로 사용하기에는 부적합하므로, 모르타르나 타일을 붙이고, 마감하지 않는 장식벽면을 조적할 때에는 적벽돌만을 사용할 수밖에 없으므로 적벽돌로 된 집이 너무나 흔해 상대적으로 건물의 조형미가 떨어질 뿐만 아니라, 적벽돌은 가격이 너무 고가여서 건물 시공비가 증대하는 문제가 있다.

한편, 종래의 적벽돌은 점토를 직육면체의 형태로 성형하여 소성로에서 높은 온도로 소성하여 제조하고 있다.

그러나, 이러한 적벽돌의 경우 표면이 매끈하여 자연미가 없으며 표면을 유약처리한 것은 너무 번쩍거려 건축물의 완성 후, 시간이 지나면 쉽게 싫증나게 만들며 그 이상의 효과로 고가의 대리석을 절단하여 사용하고 있다.

이에, 본 출원인은 화력발전소 등에서 연료로서 사용되는 석탄 등을 연소하여 발생하는 폐기물로 분류되어 매립 또는 폐기되고 있는 플라이애시와 볏짚의 자원을 재활용하여, 제조원가를 절감하고, 환경오염을 줄이며, 조적미가 우수한 기능성 적벽돌의 제조방법을 개발하기에 이르렀다.

국내공개특허공보 제10-1999-0000001호

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 자원을 재활용하여 제조원가를 절감하고, 환경오염을 줄이며, 외표면이 미려하여 조적미를 발휘하고, 원적외선을 방사하는 기능을 갖는 기능성 적벽돌의 제조방법 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 점토 100중량부에 대해 플라이애시 30중량부와 볏짚 재 10중량부를 혼합하여, 혼합물을 형성하는 단계와; 상기 혼합물에 물을 혼합하여, 적벽돌의 소지를 형성하는 단계와; 상기 소지를 벽돌의 성형틀에 주입하는 단계와; 상기 성형틀에 주입된 소지를 자연 건조하는 단계와; 상기 자연 건조된 상기 소지를 1300℃ 이상의 온도에서 가열 소성하여, 적벽돌을 형성하는 단계와; 상기 적벽돌의 표면을 연삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 적벽돌의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 점토는 황토, 고령토 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 매립 또는 폐기되고 있는 플라이애시와 볏짚의 자원을 재활용하여, 제조원가를 절감하고, 환경오염을 줄이며, 외표면이 미려하여 조적미를 발휘하고, 원적외선을 방사하는 기능을 제공하는 기능성 적벽돌을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 적벽돌 제조방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 적벽돌 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 점토와, 플라이애시와, 볏짚 재를 혼합하여 적벽돌의 혼합물을 형성한다(S10).

구체적으로, 적벽돌의 소지는 점토 100중량부에 대하여 플라이애시 30중량부, 볏짚 재 10중량부를 혼합하여 이루어진다.

적벽돌 소지의 주 원료인 점토는 황토, 고령토 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이하, 점토로서 적용되는 황토에 대해 설명한다.

황토 한 스푼에는 시멘트와는 달리, 약 2억 마리의 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 순환 작용을 일으키고 있다. 이 미생물 중에는 이끼, 곰팡이, 방선균, 세균 등의 미생물이 있는데 유기물을 분해하는 역할을 한다. 미생물에 의해 분해된 유기물은 모든 동식물은 물론 인간의 질병을 치료하는 약품으로까지 활용되고 있다. 황토 속의 미생물은 중금속등 공해물질을 해독하고 인체에서 뿜어져 나오는 독을 제거하는 등 탁월한 약성을 가지고 있는 해독제의 대명사임은 이미 널리 알려진 사실이다.

황토는 다량의 탄산칼슘(CaCo3)을 가지고 있는데, 이 탄산칼슘에 의해 황토는 쉽게 부서지지 않는 점력을 지니고 있으며 물을 가하면 찰흙으로 변하는 성질이 있다. 황토는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 철분, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼리(K2O)등으로 구성된 주로 0.05~0.01mm 실트(silt) 입자로 구성된 황색의 광물질이다.

이러한 황토의 효능으로는 미생물과 효소작용, 정화력, 분해력이 있는 황토는 인체의 독을 제거해주어 제독제, 해독제로 사용되고 있다. 원적외선을 복사하여 인체에 흡수, 신진대사 및 혈액순환을 활성화시켜 인체의 노화방지, 만성피로 등 각종 성인병예방에 효과가 큰 것으로 잘 알려져 있으며, 실내 악취제거 및 곰팡이를 방지해 주며, 체온을 유지할 수 있는 가장 적정의 수분을 유지(호환작용)시켜 쾌적한 주거환경을 제공한다. 또한, 탁월한 방음효과와 열에너지 절감 효과(축열)가 있으며, 시멘트 독성의 중화작용도 한다.

그리고, 황토에는 약성이 있으며 황토의 약성으로는 황토 안의 미생물 중에는 이끼, 곰팡이, 방선균, 세균 등의 미생물이 있는데 유기물을 분해하는 역할을 하며, 미생물에 의해 분해된 유기물은 모든 동.식물은 물론 인간의 질병을 치료하는 약품으로 까지 활용되고, 황토 속의 미생물은 중금속등 공해물들을 해독하고, 황토에는 다양한 약성원소가 포함되어 있어 제독작용을 높여줄 뿐만 아니라 항균작용 및 지혈작용과 동시에 응고제 등 탁월한 약성을 가진다.

특히, 황토를 만든 벽돌을 실내에 사용할 경우 원적외선에 의한 혈액순환을 촉진시켜 주며, 미생물과 효소작용 등에 의한 제독작용을 하고, 실내 악취제거 및 곰팡이를 방지해 주고, 제습작용, 항균작용으로 쾌적한 주거환경을 제공하며, 시멘트독소 중화작용, 탁월한 방음효과 및 열에너지 절감효과(축열)가 있고 생활공간을 생명공간으로 바꾸어 준다.

따라서, 황토는 열 또는 자연광에 의해 인체에 유익한 원적외선을 방사하며, 습할 때 수분을 흡수하고, 건조할 때 수분을 방출하여 습도조절기능이 우수하다. 또한, 황토는 여러 가지 유익한 성분이 함유되어 있어 냄새와 노폐물을 제거할 수 있으며, 인체노화의 원인이 되는 과산화지질을 중화 내지 희석시켜 체질을 개선하고 노화를 억제하는 기능이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 복사난방에 의한 열전달로 저온에서도 체감온도가 높고 원적외선이 인체에 흡수되면 공진공명 작용 및 자기발열 현상을 일으켜 30% 정도의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있게 된다. 즉, 황토는 다량의 원적외선을 발생하고 항균, 탈취, 방습작용 등을 하여 인체에 매우 유익한 영향을 준다.

점토로서 적용되는 고령토는 원적외선과 음이온을 방출하는 기능을 가진다. 특히, 고령토의 실리카 성분은 벽돌의 뼈대 역할을 하고, 알루미나 성분은 내화성을 부여하여 소성 범위를 넓게 하는 작용을 하여 내화성을 부여할 뿐만 아니라, 화학 작용, 마모 및 열 충격에 대한 저항성이 우수하다. 또한, 고령토는 입도가 미세하여 물에 풀었을 때 부유하고, 수분을 가하면 가소성이 발현되는 성질이 있으며, 건조되면 굳어져 강성을 나타내고 고온으로 소성하면 굳게 소결되는 특성이 있다.

이러한 점토에 혼합되는 플라이애시는 화력발전소 등에서 석탄을 연소하고 남은 잔재 물을 고열처리에 의하여 멸균 상태를 갖는 다공질 소재로서, 비표면적이 크고 공극이 많다. 또한, 플라이애시에는 산화알루미늄(Al₂ O₃ )과 이산화규소(SiO₂ )가 함유되어 있다.

플라이애시에 함유된 산화알루미늄은 결정질로서, 주 재료인 점토와의 친화성 및 분산성을 향상시키며, 가수 분해를 촉진하는 등의 영향을 완화한다.

또한, 산화알루미늄은 소성되는 적벽돌의 기공을 형성하며, 적벽돌 내의 유해 가스 및 불순물을 흡착하는 흡착제로서의 기능을 하는 역할을 한다.

특히, 적벽돌에 혼합된 산화알루미늄은 수분과 접촉하여 알칼리성으로 변환되어, 냄새 및 휘발성 유기화합물과 포름알데히드 농도를 저하시킨다.

또한, 플라이애시에 함유된 이산화규소는 비정질로서, 점토의 뭉침을 방지하고, 분체상의 유동을 향상시켜 소성 가공에서 적벽돌을 안정시키며, 적벽돌의 표면의 외관상 핀홀이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 이산화규소는 적벽돌에서의 환경 호르몬 발생을 줄이고, 원적외선을 방사하며 방충 효과도 제공한다.

이와 같이, 적벽돌의 제조에 플라이애시를 첨가하여 사용함으로써, 제조 원가를 절감하고, 폐기물을 재활용하여 환경보호에도 도움이 된다.

한편, 점토에 플라이애시를 첨가하여 사용하면, 점토는 시멘트와 같은 작용을 하고, 플라이애시가 모래의 역할을 하게 되어, 점토의 사용량을 줄이고 중량대비 큰 강도를 가져오는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 플라이애시를 첨가할 경우에 적벽돌의 강도가 향상되어 적은 양의 점토를 사용하더라도 기존과 동일하거나 우수한 강도를 가진 적벽돌을 생산할 수 있다.

특히, 플라이애시의 다공성과 포졸란 현상으로 인하여, 수분 흡수에 의한 적벽돌의 강도 저하를 줄이고, 적벽돌의 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

한편, 볏짚 재는 수세 및 건조시킨 볏짚을 200~550℃에서 탄화시켜 얻은 재를 분쇄하여 500메쉬 이하의 크기로 분말화하여 미세입자로 된 것으로서, 다량의 탄소성분과 이산화규소 성분을 함유한다.

볏짚 재에 함유된 이산화규소의 양은 아래의 [표 1] 에 도시된 바와 같이 점토 및 플라이애시에 비해 상대적으로 월등히 많다.

[표 1] 에는 각 구성 성분의 100중량대비 이산화규소 함유량의 평균적인 수치가 도시되어 있다.

[표 1]

이러한 본 발명의 적벽돌을 구성하는 점토, 플라이애시 및 볏짚 재에 함유된 이산화규소로 인해 원적외선의 방사 효과가 향상하고, 방충 효과 또한 향상된다.

다시, 본 발명의 제조방법으로 돌아와서, 점토와 플라이애시와 볏짚 재로 이루어진 분말상태의 혼합물에 적정량의 물을 혼합 반죽하여, 적벽돌의 소지를 형성한다(S20).

이어서, 반죽 상태의 적벽돌의 소지를 원하는 형태의 성형틀에 주입한다(S30).

통상, 성형틀로서 직육면체의 틀이 널리 사용되지만, 이에 한정되지 않는다.

성형틀에 주입된 소지를 자연 건조하여, 1차 적벽돌을 형성한다(S40).

그리고, 1차 적벽돌을 1300℃ 이상의 고온에서 20시간 이상 가열 소성하여, 2차 적벽돌을 형성한다(S50).

1차 적벽돌을 가열 소성할 때, 점토 내에 함유된 다량의 산화철 등의 영향으로 소성 후 검붉은 색 즉, 적색을 띠게 된다. 이에 따라 적벽돌은 단순한 기능을 갖는 건물의 마감재로서의 기능 이외에, 미적 가치 창조와 풍요로운 생활공간 조성이라는 차원에서 색상, 디자인 등을 강조한 장식재로서 널리 사용할 수 있게 된다.

한편, 1차 적벽돌의 가열 소성 온도가 1300℃ 미만일 경우, 적벽돌의 내구강도 및 내열성이 저하될 염려가 있다.

이어서, 가열 소성하여 형성한 2차 적벽돌을 연삭기로 이동시켜, 2차 적벽돌의 일측면을 연삭 가공한다(S60).

이로써, 표면이 미려한 적벽돌을 얻을 수 있게 되어, 미적 가치 창조와 풍요로운 생활공간 조성이라는 차원에서 색상, 디자인 등을 강조한 건축물 마감재로 활용할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 기능성 적벽돌의 제조방법에 따르면, 주성분인 점토에 매립 또는 폐기되고 있는 플라이애시와 볏짚의 자원을 재활용하여, 제조원가를 절감하고, 환경오염을 줄이며, 외표면이 미려하여 조적미를 발휘하고, 원적외선을 방사하는 기능을 제공하는 기능성 적벽돌을 제조할 수 있게 된다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (2)

1. 점토 100중량부에 대해 플라이애시 30중량부와 볏짚 재 10중량부를 혼합하여, 혼합물을 형성하는 단계와;
   상기 혼합물에 물을 혼합하여, 적벽돌의 소지를 형성하는 단계와;
   상기 소지를 벽돌의 성형틀에 주입하는 단계와;
   상기 성형틀에 주입된 소지를 자연 건조하여 1차 적벽돌을 형성하는 단계와;
   상기 1차 적벽돌을 1300℃ 이상의 온도에서 가열 소성하여, 2차 적벽돌을 형성하는 단계와;
   상기 2차 적벽돌의 표면을 연삭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 적벽돌의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 점토는 황토, 고령토 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 기능성 적벽돌의 제조방법.

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