KR20210000835A - 시멘트를 이용한 타일의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장석 200g, 규석 200g, 도석 200g, 고령토 100g, 활석 100g, 석회석 100g, 산화아연 100g을 혼합한 광물질 조성물 1,000g 에 물 400g 을 볼밀에 넣고 볼밀에서 24시간 분쇄하여 유액을 준비한 다음,
시멘트 800g, 폐도자기 분말 100g, 상기의 유액 70g, 규산소다 30g 을 교반기로 혼합한 혼합물 1,000g, 물 400g을 혼합하여 시멘트혼합물을 제조한 다음,
두께 3mm, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 성형틀을 장착한 압출기에서 상기 제1공정에서 제조한 시멘트 혼합물을 성형틀에 주입하여 압출성형하여, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 타일을 성형한 다음,
제1건조기로 이송시켜 열풍으로 130℃에서 3시간 타일을 1차 건조시킨 후,
상기에서 1차 건조된 타일의 상부에 상기 유액을 1~2mm 두께로 코팅 시킨 후, 제2건조기로 이송시켜 180℃ 의 열풍으로 1시간 2차 건조시킨 다음,
상기에서 2차 건조된 타일을 소성가마로 이송시켜, 1,150℃에서 6시간 소성시켜 제조하는 시멘트를 이용한 타일의 제조방법에 관한 것이다.

Description

시멘트를 이용한 타일의 제조방법{Method of manufacturing for cement foam board}

본 발명은 시멘트분말, 폐도자기분말. 유액 및 규산소다로 조성된 시멘트를 이용한 타일의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 및 건설용 타일(tile)은 건축물의 바닥이나 벽면의 표면을 피복하기 위하여 사용되는 것으로서 주로 평판상의 점토에 유약을 칠하여 소성시킨 제품으로서 내구성이 강하고 표면이 매끄러워 주방·화장실·목욕탕·세면장 등의 벽면을 장식하는데 없어서는 안 되는 재료이다.

그러나, 전술한 타일은 양질의 점토(고령토 성분)에 다양한 재료를 첨가하여 판재로 성형한 후 소성시키는 것이므로 원자재의 구입에 상당한 비용이 소요되는 등의 폐단이 있었으며, 특히 버려지는 자원을 효과적으로 재활용 할 수 없었다.

시멘트로 구성된 건축물 시멘트 벽돌, 시멘트 보드등은 다른 광물질과 같이 고온에서 소성시켜도 부피의 변화가 크지 않다.

건축물의 벽면축조에 사용되는 시멘트블럭은 시멘트, 모래, 물의 배합에 의해 제작되며, 제작순서는 마른 시멘트와 마른 모래를 잘 섞고 물을 적당히 투입하여 건배합 비빔을 한 후, 이를 일정한 규격과 형상의 블록형틀에 담고 다진 후, 형틀을 제거하고 약 28일 이상 양생과정을 거쳐 제작되는 것이 통례이다. 최근의 특수 목적으로 제작되는 시멘트블럭은 배합 혹은 비빔시 별도의 첨가제를 사용하거나 스팀등 특수한 설비를 이용한 양생과정을 통하여 고강도 혹은 조기양생제품을 생산하기도 한다.

상기와 같이 제조되는 종래의 시멘트블럭은 오랜 기간 동안 주요 건축자재로 이용되고 있음에도 불구하고, 단열성이 없을 뿐만 아니라, 흡음성도 없다. 따라서 실제 건축물 시공시, 외벽과 같이 건물내부의 온도가 외부의 온도에 영향을 받지 않도록 철저히 보호, 차단시켜야 할 필요가 있는 경우에는 단열시공을 별도로 하여야 한다.

도자기는 생산시 치수의 정확도와 표면 정도에 따라 제품으로써의 가치를 가지고 있어 건조와 소성에 따른 불량품의 발생은 피할 수 없다. 현재 우리나라의 도자기 제조업체에서는 전국적으로 연간 5000톤 이상의 많은 도자기 기물이 발생하고 있다.

특히 도자기 제조업체의 약 70%가 모여 있는 경기도의 이천, 광주, 여주지역에는 1000여개의 요장이 있어 연간 3000톤 이상의 파도자기가 배출되고 있고, 그 양도 점점 산업폐기물로써 증가 추세를 보이고 있다.

또한 그 동안 지정폐기물로 취급되던 폐도자기는 자원의 재활용을 위해 건설폐기물로 폐기물의 분류가 바뀌게 되어 재활용에 따른 각종 규제와 제재가 약화되어 재활용성의 유용도가 높아지게 되었다.

기존의 폐도자기의 재활용방안으로는 약간의 파쇄 후 콘크리트용 골재로 대체하거나 분쇄 후 도자기나 여타의 세라믹소재로 재소성하는 것에 의존하고 있다. 그러나 이러한 재활용방안은 실제 적용 시 기존제품보다 물성이 저하되거나 적용범위가 부족한 까닭에 새로운 재활용방안이 시급하다 할 수 있다.

국내등록특허공보 등록번호 제1012609090000 (2013.04.29.)호에는 (I) 시멘트질 재료, 물, 기포제와 섬유재를 미리 생성된 기포를 섞지 않으며 슬러리로 혼합하는 단계; (II) 다공성 슬러리를 형성하도록 단계 (I)의 슬러리 내로 공기를 주입 및 분배하는 단계; (III) 타일 또는 타일의 전구체를 다공성 슬러리로부터 형성하는 단계; 및 마지막으로 (IV) 다공성 슬러리가 소정의 타일 또는 그 전구체로 되도록 허용하는 단계를 포함한다. 공기가 혼합된 슬러리의 제조는 두개의 분리된 챔버 내에서 수행되는데, 챔버 1은 균질화를 위해 고전단 속도에서 작동되는 믹서이고 챔버 2는 공극의 안정화 및 분배를 위해 저전단 속도에서 작동되는 혼합기이다. 두 장치들 사이에서 공기는 슬러리로 주입되는 급결 시멘트, 물, 섬유재 및 기포제를 포함하는 슬러리로부터 제작되는 흡음 타일을 제작하기 위한 연속 방법이 공개되어 있으며,

국내공개특허공보 공개번호 제1020050035897 (2005.04.19.)호에는 시멘트재료로 만들어진 플레이트를 구비하는 시멘트패널; 및 플레이트에 작용하는 응력과 하중을 하부의 격자로 전달하기 위해 플레이트의 하부로 구비되는 보강격자를 구비한다. 상기 시멘트플레이트는 섬유보강시멘트, 콘크리트 또는 석고로 이루어지고, 또한 상기 플레이트는 섬유보강시멘트, 콘크리트 또는 석고 사이로 개재되는 대략 편평한 석고코어로 형성된다. 상기 보강격자는 시멘트패널의 응력과 굽힘강도를 증가시키기위해 시멘트플레이트에 배치된 다중보강재를 구비하고 모자(hat)-형태의 단면으로 스탬핑되거나 형성된 아연도금강판의 금속시트로 만들어지는 무게와 두께를 줄이고, 높은 굽힘응력과 내구력(durability), 모듈성(modularity)을 갖는 경량모듈 시멘트 패널/타일이 기재되어 있고,

국내등록특허공보 등록번호 제1005972580000 (2006.06.28)호에는 셀룰로오스 에테르 80 ∼ 99.9 중량%와 폴리사카라이드 0.1 ∼ 20 중량%로 된 타일 시멘트 모르타르용 첨가제를 제조함으로써 타일시멘트의 보수성, 흐름성 및 강도가 향상되고 작업 시간이 연장되는 동시에 처짐성을 감소시킬 수 있어서 타일 시멘트의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 타일시멘트 사용 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있도록 개선된, 타일 시멘트 모르타르의 첨가제 조성물이 공개되어 있으며,

국내등록특허공보 등록번호 제1003713970000 (2003.01.23.)호에는 시멘트, 무기골재 및 혼화제로 조성된 조성물에 있어서, 상기 혼화제는 모르타르 조직의 경화초기의 수축현상, 경화 후 고분자 화합물의 수분에 약한 특성, 건습의 반복에 의한 모르타르 조직의 수축팽창을 개선하여 내구성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로 메칠셀룰로오스와 폴리비닐알코올의 혼합물로 이루어져 있고 시멘트 모르타르 조성물의 시멘트 중량에 대하여 0.9%로 첨가되며, 상기 혼화제에서 상기 메칠셀룰로오스와 폴리비닐알코올 각각의 사용량을 합한 혼화제의 사용량에 대한 메칠셀룰로오스 사용량의 비율이 0.7이고, 시멘트에 대한 플라이 애쉬의 대체율이 9% 내지 10%가 되도록 플라이 애쉬를 첨가하며, 잔골재를 시멘트와 플라이 애쉬의 100중량부에 대하여 150중량부의 비율로 사용하여 내구성 등을 향상시킨 것을 특징으로 하는 타일부착용 시멘트 모르타르 조성물이 기재되어 있고,

국내등록특허공보 등록번호 제1004761040000 (2005.03.02.)호에는 포틀랜드시멘트 100 중량부, 30∼100mesh 규사 30∼50 중량부 및 100∼200mesh 규사 40∼60 중량부, 탄산칼슘 10∼30 중량부, 재분산성 분말수지 5∼15 중량부 벤토나이트 5∼10 중량부, 증점제 2∼5 중량부, 섬유질 크랙방지제 1∼3 중량부 그리고 다당류 0.1∼2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타일시멘트가 공개되어 있으며,

국내등록특허공보 등록번호 제1003910890000 (2003.06.30.)호에는 본 발명은 폐도자기편, 폐타일, 폐석고 및 다양한 산업폐기물에서 추출된 성분들을 파쇄, 건조, 분쇄, 혼합, 숙성건조, 압축성형, 유약처리한 후 소성시키면 고품질의 타일을 수 있는 것으로서 융해되면서 결속력을 높여주는 알루미늄 및 철분 성분들에 의하여 고강도의 타일을 얻을 수 있고 납, 구리, 수은, 마그네슘 등이 융해되면서 타일의 표면을 매끄럽게 처리하므로 고품질의 타일을 얻을 수 있는 동시에 정부에서 지정한 법정 폐기물로 버려지는 산업폐기물을 효과적으로 재활용하여 막대한 폐기물의 처리비용을 절감시키고 매립장의 부족현상을 해소시킬 수 있는 기술이 기재되어 있고,

국내등록특허공보 등록번호 제1015783700000 (2015.12.11.)호에는 본 발명은 슬러지, 폐타일, 폐소성벽돌, 폐도자기 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 제1원료와, 유리분말의 제2원료와, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 사포나이트, 헥토라이트, 카올리나이트, 디카이트, 할로이사이트, 일라이트, 활석, 납석, 녹니석, 황토 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 제3원료를 혼합하여 성형·소성과정을 거쳐 제조됨으로써, 투수, 함수, 단열, 방음, 흡음의 기능성을 포함하여 벤토나이트 등의 점토광물을 사용함에 따른 성형시 점력향상, 강도향상, 동파방지의 효과를 갖는 다기능성 친환경 타일이 공개되어 있음을 알 수 있다.

1. 국내등록특허공보 등록번호 제1012609090000 (2013.04.29.)호 2. 국내공개특허공보 공개번호 제1020050035897 (2005.04.19.)호 3. 국내등록특허공보 등록번호 제1005972580000 (2006.06.28.)호 4. 국내등록특허공보 등록번호 제1003713970000 (2003.01.23.)호 5. 국내등록특허공보 등록번호 제1004761040000 (2005.03.02.)호 6. 국내등록특허공보 등록번호 제1003910890000 (2003.06.30.)호 7. 국내등록특허공보 등록번호 제1015783700000 (2015.12.11.)호

본 발명은 시멘트를 주로 하는 타일의 제조에 폐도자기 분말을 첨가하여 강도를 높이고자 하였으며, 유약과 규산소다를 첨가하여 성형을 용이하도록 하였으며, 타일의 상부에 다양한 색상의 유액을 도포하여 건조기에서 건조시킨 후, 소성시켜 다양한 색상의 시멘트를 이용한 타일의 제조방법이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

상기와 같이 본 발명은 장석 200g, 규석 200g, 도석 200g, 고령토 100g, 활석 100g, 석회석 100g, 산화아연 100g을 혼합한 광물질 조성물 1,000g 에 물 400g 을 볼밀에 넣고 볼밀에서 24시간 분쇄하여 유액을 준비한 다음,

시멘트 800g, 폐도자기 분말 100g, 상기의 유액 70g, 규산소다 30g 을 교반기로 혼합한 혼합물 1,000g, 물 400g을 혼합하여 시멘트혼합물을 제조한 후에,

두께 3mm, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 성형틀을 장착한 압출기에서 상기 제1공정에서 제조한 시멘트 혼합물을 성형틀에 주입하여 압출성형하여, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 타일을 성형한 다음,

제1건조기로 이송시켜 열풍으로 130℃에서 3시간 타일을 1차 건조시킨 후,

상기에서 1차 건조된 타일의 상부에 상기 유액을 1~2mm 두께로 코팅 시킨 후, 제2건조기로 이송시켜 180℃ 의 열풍으로 1시간 2차 건조시킨 다음,

상기에서 2차 건조된 타일을 소성 가마로 이송시켜, 1,150℃에서 6시간 소성시켜 제조하는 시멘트를 이용한 타일의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 과제해결 수단인 것이다.

본 발명은 시멘트와 유액과 규산소다를 혼합하여 성형이 용이하고,

폐도자기를 분쇄한 폐도자기 분말을 사용함으로서 폐기물의 재활용에 기여 하였으며,

소성시 온도가 1,150℃에서 6시간 소성함으로서 기존 세라믹의 1,220℃에서 12 ~ 18시간 소성에 비해 소성연료비가 저렴하고,

시멘트를 사용함으로서 기존의 세라믹 재료비 보다 저렴하며,

소성시 기존 다른 광물질 재료, 또는 세라믹재료는 12 ~ 13 부피%가 축소되는 반면 본 발명에 사용되는 시멘트는 소성시 부피 변화가 거의 없는 장점이 있는 것이다.

본 발명은 장석 200g, 규석 200g, 도석 200g, 고령토 100g, 활석 100g, 석회석 100g, 산화아연 100g을 혼합한 광물질 조성물 1,000g 에 물 400g 을 볼밀에 넣고 볼밀에서 24시간 분쇄하여 유액을 준비한 다음,

시멘트 800g, 폐도자기 분말 100g, 상기의 유액 70g, 규산소다 30g 을 교반기로 혼합한 혼합물 1,000g, 물 400g을 혼합하여 시멘트혼합물을 제조한 다음,

두께 3mm, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 성형틀을 장착한 압출기에서 상기 제1공정에서 제조한 시멘트 혼합물을 성형틀에 주입하여 압출성형하여, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 타일을 성형한 다음,

제1건조기로 이송시켜 열풍으로 130℃에서 3시간 타일을 1차 건조시킨 후,

상기에서 1차 건조된 타일의 상부에 상기 유액을 1~2mm 두께로 코팅 시킨 후, 제2건조기로 이송시켜 180℃ 의 열풍으로 1시간 2차 건조시킨 다음,

상기에서 2차 건조된 타일을 소성 가마로 이송시켜, 1,150℃에서 6시간 소성시켜 제조하는 시멘트를 이용한 타일의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 시멘트와 유액과 규산소다를 혼합하여 성형이 용이하도록 하였으며, 폐도자기를 분쇄한 폐도자기 분말을 사용함으로서 폐기물의 재활용에 기여 하였으며, 소성시 온도가 1,150℃에서 6시간 소성함으로서 기존 세라믹의 1,220℃에서 12 ~ 18시간 소성에 비해 소성연료비가 저렴하고,

시멘트를 사용함으로서 기존의 세라믹 재료비 보다 저렴하며,

소성시 기존 다른 광물질 재료, 또는 세라믹재료는 12 ~ 13 부피%가 축소되는 반면 본 발명에 사용되는 시멘트는 소성시 부피 변화가 미미한 특징이 있는 점을 이용하여 개량한 발명인 것이다.

본 발명의 시멘트는 넓은 뜻으로는 물질과 물질을 접착하는 물질을 의미하지만 일반적으로 토목용이나 건축용의 무기질의 결합경화제를 뜻한다. 이 중에서도 오늘날 흔히 시멘트로 불리는 것은 포틀랜드 시멘트다.

오늘날 흔히 시멘트로 불리는 것은 포틀랜드 시멘트다. 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회·실리카·알루미나·산화철 등이다. 이 시멘트는 이것들을 함유한 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하여, 그 일부가 용융·소성된 클링커에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만든 것이다. 시멘트는 주요 건설자재로서 콘크리트 또는 시멘트를 주원료로 한 2차 제품용으로 사용한다. 슬레이트·기와·기포 콘크리트·전주·관 등 생활주변에서 시멘트 제품은 흔히 볼 수 있다.

[네이버 지식백과] 시멘트 [cement] (두산백과)에서 발췌

도자기는 생산시 치수의 정확도와 표면 정도에 따라 제품으로써의 가치를 가지고 있어 건조와 소성에 따른 불량 품의 발생은 피할 수 없다. 현재 우리나라의 도자기 제조업체에서는 전국적으로 연간 5000톤 이상의 많은 도자기 기물이 발생하고 있다.

특히 도자기 제조업체의 약 70%가 모여 있는 경기도의 이천, 광주, 여주지역에는 1000여개의 요장이 있어 연간 3000톤 이상의 파도자기가 배출되고 있고, 그 양도 점점 산업폐기물로써 증가 추세를 보이고 있다.

본 발명에서는 이러한 폐도자기를 분쇄한 폐도자기 분말을 사용하여 산업폐기물을 재활용하고자 하였으며, 시멘트를 이용한 타일의 강도를 높이는 역할을 하였다.

본 발명의 유액은 장석200g, 규석 200g, 도석 200g, 석회석 100g, 고령토 100g, 활석 100g, 석회석 100g, 산화아연 100g,물 400g으로 조성되어 있으며,

본 발명에서 사용되는 장석은 지각이나 달, 운석 속에서 발견되는 화강암의 주요 구성성분인 알루미늄 층상 규산염 광물이다. 천연으로 산출되는 장석은 대부분, 칼륨장석 (K-장석), 나트륨장석 (사장석), 칼슘장석 의 세 가지 단성분 계열에 속한다. 칼륨장석과 나트륨장석 및 칼슘장석과 나트륨장석은 보웬의 반응계열을 따라 연속적으로 고용체를 이루는데, 각각을 알칼리장석, 사장석이라고 총칭한다.

모스 굳기는 6이고, 비중은 2~2.7으로 토양 성분과 비슷한 수치를 보인다. 쪼개짐의 두 방향은 직각을 이루며, 흰색, 회색, 짙은 갈색 등을 띠고 있다. 결정구조는 삼사정계, 단사정계로 대칭도가 낮기 때문에 복잡한 X-선 회절 패턴을 갖는다. 하지만 장석은 소량으로 존재하여도 인식하기에 충분한 강도를 보인다. 3.30-3.18 Å 범위에서 층간격으로 나타나는 피크들을 통해 K-장석과 사장석을 구분할 수 있다. 두 개의 중간 조성을 갖는 경우 피크의 위치도 중간에 위치한다.

칼륨장석과 칼슘장석은 거의 고용체를 이루지 않지만, 칼륨장석과 나트륨장석 및 나트륨장석과 칼슘장석은 연속고용체를 이루며, 각각의 계열을 알칼리장석 및 사장석이라 총칭한다. 알칼리장석은 삼사정계를 갖는 미사장석, 단사정계를 갖는정장석으로 대표되며, 산성 화성암의 주성분 광물이다. 담홍색 화강암의 유색 광물은 정장석이다. 사장석은 중성·염기성 화성암의 주성분 광물이다. 나트륨과 칼슘의 비율은 보웬의 반응계열을 따라 연속적으로 변화하여, 산성암에서 염기성암으로 되어감에 따라, 나트륨보다도 칼슘이 풍부한 사장석이 많아진다. 나트륨 및 칼슘을 주성분으로 하는 사장석을 각각 조장석 및 회장석이라 하며, 나트륨과 칼슘을 거의 같은 양을 함유한 사장석을 중성장석이라 한다. 장석의 이 세 가지 종류와 고용체는 지각내에 분포가 많이 분포하여 전체 지각의 약 50 % 정도를 차지하여 지각을 구성하는 광물 중에서 가장 많은 조암광물로 석영보다 많은 양을 차지한다.

일반적으로 광상에서 장석류는 불순물로 취급하지만 결정형이 잘 보이게 자란 장석 결정은 보석 내지는 준보석으로 취급된다. 대표적인 예가 장석의 일종인 라브라도라이트, 선스톤, 문스톤, 정장석, 안데신 아마조나이트 등 이다. 또한 장석이 풍화하여 생성된 도토는 도자기의 원료로 사용된다.

[네이버 지식백과] 장석 [feldspar, 長石] (두산백과)

본 발명에서 사용되는 규석은 화학성분은 무수규산 이다. 순도가 높고 흰색의 것을 백규석이라 하며, 페그마타이트·석영맥·규암·처트에서 산출된다. 규산분은 95~97% 이상이다. 특히 페그마타이트에 포함된 것은 장석과 함께 채굴되므로 장규석이라 한다. 백규석은 주로 유리·도자기·규소·페로실리콘의 원료이다.

연규석은 석영질 암석이 풍화하여 토상을 이룬 것으로 다소 점토가 섞여 있다. 내화 모르타르나 시멘트의 혼합재로 사용되며 규산분이 90 % 정도이다. 노재 규석은 처트의 일종으로, 철분을 함유하므로 적색을 띠는 각력이 있으며 내화벽돌의 주원료이다. 내장석은 규석의 작은 조각으로, 지름 5~15cm이며, 도자기 원료 분쇄용 볼밀의 내장용에 사용된다.

[네이버 지식백과] 규석 [silica stone, 硅石] (두산백과)

본 발명에서 사용되는 도석은 광물학적 주성분은 견운모·규석 또는 단백석 등이다. 견운모가 많을수록 가소성이 증가하고, 건조강도가 커진다. 또한 규석의 미세화 정도가 제품의 성질에 큰 영향을 미친다고 한다. 화학조성은 SiO₂ 70∼300%, Al₂O₃ 13∼20%, Fe₂O₃ 0.04∼1%, CaO 0.03∼0.8%, MgO 0.4% 이하, K₂O 0.06∼4%, Na₂O 0.1∼3%, H₂O 1.5∼5%이다. 내화도 SK 26∼29, 굳기 1∼3, 비중 2.61∼2.74이다. 백색괴상점도 도석이라 부르며, 도자기 이외에 내화물·제지용·농약용, 고무 및 합성수지의 충전용으로 사용된다.

[네이버 지식백과] 도석 [pottery stone, 陶石] (두산백과)

본 발명에서 사용되는 고령토는 암석 혹은 토양 내에 있는 장석류의 광물이 탄산 혹은 물에 의한 화학적 풍화를 받을 때 생성된다. 고령토는 가장 흔한 점토광물 가운데 하나로 카올린, 고릉토, 백도토 등 다양한 명칭으로 불린다. 중국 강서성 경덕진의 가오링이란 지명에서 산출되는 점토로 만들어진 도자기가 유명해지자, 이 곳에서 산출되는 점토와 유사한 가오링의 영어식 표기인 카올린이라고 부르게 되었다. 가장 대표적으로 산출되는 광물종으로는 카올리나이트와 할로이사이트 이며, 나크라이트와 딕카이트의 형태로도 드물게 산출된다.

국내에서는 경기, 전남, 강원, 경남 일부에 분포한다. 품질이 좋은 카올린에는 철과 마그네슘 성분이 포함되지 않기 때문에 연하고 밝은 색을 띄게 되며 점성으로 인하여 얇은 그릇을 만들기에 적당하다. 카올린은 가공 전에는 순백색과 회색을 띠는 것도 있지만, 높은 온도에서 구워내면 흰색으로 변하는데, 이것을 일반적으로 백자라고 부르며, 질이 좋은 고령토로 만들어진 조선백자는 문화재로 지정되어 보존 되고 있다. 최근에도 이러한 고령토를 이용한 맑은 백색의 현대 도자기가 많이 생산되고 있다.

[네이버 지식백과] 고령토 [kaolin, 高嶺土] (두산백과)

본 발명에서 사용되는 활석은 자연산 광물 중 경도가 가장 낮은 것으로 칼에 쉽게 긁히는 성질이 있다. 표면의 촉감은 비누처럼 부드럽고 매끄러워 지방감을 준다. 비중은 2.58∼2.83이고, 색깔은 순수한 성분일 때는 백색을 띠나 불순물의 함유량에 따라 녹색을 띤다.

가열하였을 때 원래의 구조가 다른 구조로 변하는 성질이 있는데, 700∼900℃에서는 각섬석 구조로 되고 1,000∼1,200℃에서는 휘석 구조로 된다. 1,250∼1,350℃에서는 분해되어 단사휘석과 고온성의 석영(cristobalite)이 된다.

활석은 ‘곱돌’이라는 이름으로 많이 통용되어 왔고, 독특하게 매끄러운 성질과 연한 경도 때문에 석기와 기타 조각용으로 이용되어 왔다. 활석은 백운암과 마그네사이트가 이차적으로 변질되거나 초염기성암인 사문석이 열수 변질되어 생성되는 것으로, 전자의 경우가 비교적 순도가 높다.

주요 생산국은 미국·일본·중국·러시아·프랑스 등이며, 우리 나라도 주요 생산국 중의 하나이다. 세계의 총생산량은 연간 약 500만t 정도이며, 추정매장량은 16억t 정도이다. 우리 나라에서의 산출상태는 백운암질 석회암이 변질되어 생성된 것과 사문암이 열수 변질되어 생성된 것의 두 종류가 모두 나타난다.

전자의 유형에 속하는 것은 충청북도 충주지역에 집중적으로 분포하며, 후자의 유형에 속하는 것은 경기도 광주지역과 충청남도 예산지역에 많이 분포한다. 우리 나라의 총매장량은 약 3500만t으로 추정되며, 이 중 약 70％ 이상이 충청도 일원에 매장되어 있다. 연간 생산량은 약 20만t 정도이고, 이 중 약 60％ 정도가 충주 부근에 있는 동양 활석광산에서 생산된다.

활석의 용도는 순도에 따라 다양하다. 상품으로서의 가치는 백색도로 정해지는데, 백색도 90 이상이면 고순도로 취급한다. 순도가 높은 활석은 백색석필과 화장품용으로 이용되는데, 베이비파우더의 주원료로 쓰인다.

순도가 낮은 것은 농약용 살충제 또는 건축재료로서의 지붕재료나 아스팔트 루핑에 사용되고 있다. 활석은 전기에 대하여 절연성을 가지고, 분말상태일 때 흡수성·고착성이 강하며, 내화성도 우수하여 내화재·충진재 등으로도 많이 쓰인다.

이 밖에도 타일·도자기 등의 요업제품 재료, 페인트원료, 제지공업 재료, 고무·활석크레용·세면도구·윤활제·구두약 등의 원료로 쓰인다. 우리 나라에서는 아직 내화재로 쓰이지 않고 주로 제지용으로 이용되고 있으나 국내 수요가 증가되는 추세에 있다.

[네이버 지식백과] 활석 [滑石] (한국민족문화대백과, 한국학중앙연구원)

본 발명에서 사용되는 석회석은 탄산칼슘(CaCO₃)을 주성분으로 하는 수성암의 일종으로, 해수 속의 화학 침전이나 탄산 석회질의 껍데기가 있는 생물의 화석 등에 의해 만들어진 것이다. 품질의 규격은 용도에 따라 다르지만 CaO가 45% 이상인 것이 채굴되고 있다. 불순물로는 이산화규소, 알루미나, 마그네시아 등을 함유한다. 중화제로 사용할 수 있지만 탄산 가스가 발생하기 때문에 장시간 교반해서 폭기를 실행할 필요가 있다. 그 외에 석탄, 시멘트, 유리, 카바이드의 원료, 제철, 화학 공업 등 용도가 다양하다.

[네이버 지식백과] 석회석 [limestone, 石灰石] (환경공학용어사전, 1996. 4., 환경용어연구회)

본 발명에서 사용되는 산화아연은 물에 녹지 않는 무색의 결정 ZnO. 분말은 아연화, 아연백 등이라 한다. 가벼운 백색 분말로 녹는점 1,975℃(가압), 1,720℃(상압)이며, 비중 5.47(비결정성), 5.78(결정성)이다. 약 300℃로 가열하면 황색으로 변하지만 식히면 원래의 빛깔이 된다. 물에는 거의 녹지 않지만 묽은 산 및 진한 알칼리에는 녹는 양쪽성 산화물이다.

천연으로는 홍아연석으로서 산출되며, 공업적으로는 금속 아연을 가열하여 기화시켜서 공기로 연소시키거나 황산아연 또는 질산아연을 태워서 만든다. 입자가 곱고 연백보다 피복력은 떨어지지만 독성이 없고, 황화수소에 의하여 흑색으로 변하지 않기 때문에 백색 안료로서 중요하다.

백색 안료, 가황 촉진제, 촉매, 전자사진 재료, 형광체. 이 밖에 아연화 연고·아연화 녹말 등의 의약품 또는 화장품의 원료로 사용된다.

[네이버 지식백과] 산화 아연 [酸化亞鉛, zinc oxide] (화학용어사전, 2011. 1. 15., 화학용어사전편찬회, 윤창주)

본 발명에서 사용되는 규산소다는 규산의 나트륨염이며 수용액이나 고체 상태로 이용 가능하다. 규산소다라고도 한다. 조성에 따라 메타규산나트륨 Na2SiO3, 그 수화물인 오쏘규산나트륨 Na4SiO4, 이규산나트륨 Na2Si2O5 등 여러 가지가 있으나, 보통은 메타규산나트륨을 말한다. 수화물도 있으나, 무수물은 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1,000℃로 가열 융해하여 고체화시켜서 만든다. 메타규산나트륨은 물에 잘 녹으며, 수용액은 가수분해하여 알칼리성이 된다.

2Na2SiO3 ＋ H2O → Na2Si2O5 ＋ 2NaOH

규산나트륨의 진한 수용액을 물유리라 하며, 조성은 일정하지 않다.

[네이버 지식백과] 규산나트륨 [Sodium silicate, 硅酸─] (두산백과)

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다.

실시예

제1공정

장석 200g, 규석 200g, 도석 200g, 고령토 100g, 활석 100g, 석회석 100g, 산화아연 100g을 혼합한 광물질 조성물 1,000g 에 물 400g 을 볼밀에 넣고 볼밀에서 24시간 분쇄하여 유액을 준비한 다음,

제2공정

시멘트 800g, 폐도자기 분말 100g, 상기 제1공정의 유액 70g, 규산소다 30g 을 교반기로 혼합한 혼합물 1,000g, 물 400g을 혼합하여 시멘트혼합물을 제조한 다음,

제3공정

두께 3mm, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 성형틀을 장착한 압출기에서 상기 제1공정에서 제조한 시멘트 혼합물을 성형틀에 주입하여 압출성형하여, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 타일을 성형한 다음,

제4공정

제1건조기로 이송시켜 열풍으로 130℃에서 3시간 타일을 1차 건조시킨 후,

제5공정

상기 제4공정에서 1차 건조된 타일의 상부에 상기 제1공정에서 제조된 유액을 1~2mm 두께로 코팅 시킨 후, 제2건조기로 이송시켜 180℃ 의 열풍으로 1시간 2차 건조시킨 다음,

제6공정

상기 제5공정에서 2차 건조된 타일을 소성가마로 이송시켜, 1,150℃에서 6시간 소성시켜 다양한 색상의 시멘트를 이용한 타일을 제조하였다.

본 발명의 시멘트를 이용한 타일과 세라믹 타일과의 비교

시험 항목	본 발명의 시멘트를 이용한 타일	기존의 세라믹 타일	비고
조성물 및 조성 성분	시멘트분말 80중량% 폐도자기분말 10중량% 유액 7중량% 규산소다 3중량%	점토 15중량% 장석 20중량% 규석 20중량% 도석 10중량% 납석 10중량% 고령토 25중량%
조성물특징	폐도자기분말 10중량% 유액 7중량% 를 혼합은 시멘트강도를 높이는 효과. 규산소다는 성형을 용이	수십년간 전통적인 세라믹 혼합비율
성형 조건	압출성형으로 대량생성, 시멘트 혼합물로 된 성형품이므로 내부에 기공이 생성, 시멘트는 고열에 부피감소 극히 적음, 내부에 존재하는 공기배출이 용이, 작업성 우수.	세라믹성형품은 압력을 높혀야 성형 가능, 압력이 높지 않으면 내부 공기가 잔존하여 고열에 소송되면서 불량품생성, 압력이 낮으면 작업성 불량률 높음
소성 조건	1,150℃에서 6시간	1,220℃에서 12 ~18시간
효과	시멘트 작업성이 용이. 시멘트는 세라믹 원료보다 가격이 저렴, 소성시 에너지 3배 이상 절감	세라믹원료 대부분 수입의존하므로 가격이 고가,
비교	시멘트로된 성형품을 소성시, 부피변화 적음	세라믹재료로 성형시 12~13% 수축되는 단점이 있음

Claims (1)

1. 시멘트를 이용한 타일의 제조방법에 있어서,
   
   제1공정
   장석 200g, 규석 200g, 도석 200g, 고령토 100g, 활석 100g, 석회석 100g, 산화아연 100g을 혼합한 광물질 조성물 1,000g 에 물 400g 을 볼밀에 넣고 볼밀에서 24시간 분쇄하여 유액을 준비한 다음,
   
   제2공정
   시멘트 800g, 폐도자기 분말 100g, 상기 제1공정의 유액 70g, 규산소다 30g 을 교반기로 혼합한 혼합물 1,000g, 물 400g을 혼합하여 시멘트혼합물을 제조한 다음,
   
   제3공정
   두께 3mm, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 성형틀을 장착한 압출기에서 상기 제1공정에서 제조한 시멘트 혼합물을 성형틀에 주입하여 압출성형하여, 가로 25cm, 세로 25cm, 높이 1cm 의 타일을 성형한 다음,
   
   제4공정
   제1건조기로 이송시켜 열풍으로 130℃에서 3시간 타일을 1차 건조시킨 후,
   
   제5공정
   상기 제4공정에서 1차 건조된 타일의 상부에 상기 제1공정에서 제조된 유액을 1~2mm 두께로 코팅 시킨 후, 제2건조기로 이송시켜 180℃ 의 열풍으로 1시간 2차 건조시킨 다음,
   
   제6공정
   상기 제5공정에서 2차 건조된 타일을 소성가마로 이송시켜, 1,150℃에서 6시간 소성시켜 제조함을 특징으로 하는 시멘트를 이용한 타일의 제조방법.