WO2022191594A1 - 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 및 그 제조방법 - Google Patents

내부에 탄화층이 형성된 황토보드 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2022191594A1
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loess
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김동기
문부균
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a loess board having a structure with a built-in carbonization layer therein.
  • a method for manufacturing a loess board having a structure with a built-in carbonization layer therein In particular, while forming a coating film on the surface of the loess board, while maintaining excellent functions of loess and charcoal such as antibacterial properties, deodorization properties, and moisture absorption/resistance properties It relates to a loess board and its manufacturing method, in which particles on the surface do not come off easily, scratches do not occur on the surface of the loess board even with sharp objects, and the surface of the loess board is not easily contaminated.
  • the loess board molded from loess as a building interior material emits a large amount of far-infrared rays to promote blood circulation, bring very beneficial effects to the human body, such as relieving stress and recovering from chronic fatigue, and has excellent air purification and deodorization functions. It is known to have the effect of sterilizing indoor mites and bacteria as it has a detoxifying and sterilizing action, and has the effect of blocking electromagnetic waves.
  • loess or charcoal is used as a material for building materials and various household items because of the various useful effects of loess and charcoal.
  • the loess board manufactured through this method is weak in strength and takes a lot of time to manufacture, so it is difficult to mass-produce it.
  • the particles on the surface of the loess board are easily stained and clothes are contaminated when the clothes rub against them, the hardness of the surface of the loess board is low and the surface of the loess board is easily scratched with sharp objects, and the surface of the loess board is easily contaminated. have.
  • the loess board manufactured by the conventional method has a problem in that antibacterial properties, deodorization properties, and moisture absorption/desorption properties are lower than expected.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and the particles on the surface of the loess board do not come off, show excellent antibacterial properties, deodorization properties, moisture absorption and moisture absorption, and the production time can be greatly reduced so that mass production is possible. It is an object of the present invention to provide a loess board with a carbonized layer formed therein and a method for manufacturing the same.
  • the grinding step it is characterized in that the mixed and stirred mixture in the ball mill step is pulverized to a particle size of 50 to 70 mesh.
  • the secondary drying step it is characterized in that the molding is dried so that the moisture content of the molded product is 7 to 12%.
  • the coating solution of the coating step is composed by mixing 0.1 to 0.5 parts by weight of glycerin with respect to 1 to 5 parts by weight of the surfactant, and mixing and diluting 20 to 30 parts by weight of the surfactant-glycerin mixture with respect to 100 parts by weight of water do it with
  • the coating solution prepares a sodium silicate dilution in which 10-20 parts by weight of sodium silicate is mixed with 100 parts by weight of water, and 5-10 parts by weight of the sodium silicate dilution based on 10-20 parts by weight of the surfactant-glycerin mixture It can also be constituted by mixing parts.
  • a carbonized layer (char) is formed on the inside by mixing wood powder with loess and clay and firing it at a high temperature, and a loess ceramic layer is formed on the outside, so that loess has both useful functions of loess and charcoal. boards can be manufactured.
  • loess board While forming a coating film on the surface of the loess board, it maintains the unique functions of loess and charcoal such as antibacterial properties, deodorization, moisture absorption and moisture absorption, while the particles on the surface do not come off easily, and scratches on the surface of the loess board even with sharp objects It does not occur and has the advantage that the surface of the loess board is not easily contaminated.
  • 1 is a view showing a loess board manufactured by the manufacturing method according to the present invention.
  • Figure 2 is a test report for testing the mold resistance of the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • Figure 3 is a test report measuring the far-infrared radiation emitted from the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • Figure 4 is a test report measuring the anion emitted from the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • 5 to 7 are test reports of a deodorization test for formaldehyde and ammonia of the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • any one component in the detailed description or claims of the invention, it is not construed as being limited to only the component, unless otherwise stated, other components It should be understood that more may be included.
  • the ocher board manufacturing method consists of a ball mill step, a pressure filtration step, a first drying step, a first aging step, a grinding step, a second aging step, a molding step, a second drying step, a firing step and a coating step. .
  • the crushed loess and wood flour are put into the ball mill together with water and the ball mill is stirred for 4 to 24 hours.
  • Red clay emits far-infrared rays to promote blood circulation in the body, has excellent air purification and deodorization functions, and has a humidity control function.
  • wood flour refers to wood in powder form, and wood flour such as oak, pine, bamboo, and willow may be used, and sawdust produced as a by-product from a wood factory or furniture factory may be used, but the best effect of charcoal after carbonization It is preferable to use oak wood flour that produces
  • the wood flour forms a carbonized layer inside the loess board through a subsequent firing step.
  • Clay increases the viscosity of the mixture, increases the strength and durability of the produced loess board, and sandy soil can prevent cracks in the loess board.
  • Illite is a mica group mineral belonging to the monoclinic system, and serves to adsorb formaldehyde, ammonia and radon in the air by being mixed with the board molding.
  • the mixture put into the ball mill is pulverized and stirred while the ball mill is in operation.
  • the mixture produced through the ball mill step is put into a filter press and compressed under high pressure to remove moisture from the mixture to form a cake.
  • the cake produced through the pressure filtration step is dried in a dryer or naturally dried so that the moisture content in the cake is 15 to 19%. This is to maintain a certain level of water content in the cake so that the moisture in the cake is uniformly contained through the maturation step carried out later.
  • the moisture in the cake is uniformly distributed through the aging step.
  • the cake in the form of a lump in which moisture is uniformly distributed through the first aging step is pulverized to have a size of 50 to 70 mesh, preferably 60 mesh.
  • the particle size of the mixture of soil and wood powder is 60 mesh, it is organically combined with the moisture content and firing temperature conditions of the board moldings fed into the firing machine, preventing the loess board from breaking or cracking during the firing process. High-strength loess boards are manufactured.
  • the cake powder pulverized in the powder form through the pulverization step is aged for 12 to 45 hours so that the moisture in the cake powder is uniformly distributed.
  • the powder formed by grinding the cake through the grinding step is put into a press molding machine and molded into a board shape.
  • the molded product molded in the form of a board through the molding step is dried to have a moisture content of 7 to 12%.
  • the second drying step is a step before the firing step, and in the second drying step, the moisture content of the board molded product is dried so that the moisture content of the board is 7 to 12% in order to prevent cracks, breakage, and deformation of the loess board during the firing process.
  • the board molded product dried through the secondary drying step is placed in a chamber and heated at a temperature of 760 to 860° C. for 50 to 60 minutes to make a ceramic molded product.
  • the board molding is composed of a mixture of loess, clay, sandy soil, illite, and wood powder having a particle size of 50 to 70 mesh. As the board molding is heated through the firing step, the wood powder on the surface of the board molding is completely burned while the surface of the board molding is made. Only loess, clay, sandy soil, and illite remain in the surface, forming the outer layer.
  • the cross section of the board molding that has undergone the firing process is completely burned with wood powder on the surface to form an outer layer with a thickness of 1 to 3 mm, and the inside is charcoal, loess, clay, sandy soil from which wood powder is carbonized. And a black carbonized layer composed of illite is formed.
  • the outer layer of the board molding develops pores as the wood powder is completely burned, and through these pores, the functionality of the loess board is expressed.
  • the board molding is heated to a temperature of 760 to 860 ° C in the firing step, and the cake (mixture of ocher, clay, sandy soil, illite and wood flour) aged in the crushing step is crushed to a particle size of 50 to 70 mesh,
  • the cake mixture of ocher, clay, sandy soil, illite and wood flour
  • the strength is excellent, but the board molding product may be cracked, deformed, does not break
  • the firing temperature is less than 760°C, the hardness and strength of the molded loess board will decrease, and if the sintering temperature exceeds 860°C, the ocher board will become porcelain and the pores will be clogged, resulting in loss of various functions such as absorption and deodorization and deodorization. Therefore, in the firing step, it is fired at a temperature of 760 to 860°C.
  • a coating step of spray-applying a coating solution on the surface of the loess board manufactured through the firing step is performed.
  • the loess board that has completed the firing step may have scratches on the surface of the loess board if the clothes rub against it or the surface of the loess board is easily scratched in the course of life.
  • a coating film is formed by spraying a coating solution on the surface.
  • the coating solution is prepared by mixing 0.1 to 0.5 parts by weight of glycerin with respect to 1 to 5 parts by weight of the surfactant, and mixing and diluting 20 to 30 parts by weight of the surfactant-glycerin mixture with respect to 100 parts by weight of water to prepare a surfactant-glycerin dilution mixture .
  • the surfactant plays a role in stabilizing the mixture (emulsion stabilization) by mixing, and glycerin (C 3 H 8 O 3 ) gives viscosity to the mixture so that the coating film generated on the surface of the loess board after coating is stably formed. It provides lubricity to the coating film and prevents foreign substances from adhering to and contamination on the surface.
  • surfactant various types of known surfactants can be used.
  • glycerin 0.1 to 0.5 parts by weight of glycerin is mixed with respect to 1 to 5 parts by weight of the surfactant.
  • glycerin is mixed in less than 0.1 parts by weight, the viscosity of the coating solution is lowered, and the coating solution flows down after the coating operation, thereby reducing the quality of the coating film and properly preventing contamination. can't manifest
  • glycerin when glycerin is mixed in excess of 0.5 parts by weight with respect to 1 to 5 parts by weight of the surfactant, since the viscosity is too high and the workability is deteriorated, it is preferable to mix 0.1 to 0.5 parts by weight of glycerin with respect to 1 to 5 parts by weight of the surfactant do.
  • a sodium silicate dilution is prepared by diluting 10 to 20 parts by weight of sodium silicate with respect to 100 parts by weight of water.
  • sodium silicate sodium silicate
  • the sodium silicate is diluted by mixing 10-20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of water.
  • sodium silicate is less than 10 parts by weight, the adhesion of the coating film on the surface of the ocher board decreases, and when it exceeds 20 parts by weight, the ocher board due to the coating solution Because the pores on the surface are clogged, the inherent moisture absorption and deodorization and deodorization functions of the loess board may be reduced or lost, so it is preferable to dilute the sodium silicate by mixing 10 to 20 parts by weight of sodium silicate with respect to 100 parts by weight of water.
  • the adhesion and water repellency of the coating film is reduced, and if it exceeds 10 parts by weight of the sodium silicate diluted mixture, the pores of the ocher board are clogged Or, it is preferable to mix 5 to 10 parts by weight of a sodium silicate dilution with respect to 10 to 20 parts by weight of the surfactant-glycerin diluted mixture because the absorption/desorption function is rapidly reduced.
  • the pores on the surface of the loess are maintained and functions such as absorption/desorption function, deodorization function, sterilization function, and far-infrared rays and anion radiation are continuously expressed.
  • the coating solution may be formed by mixing the surfactant-glycerin diluted mixture and the sodium silicate diluted mixture, but the surfactant-glycerin diluted mixture alone may also be used as the coating solution.
  • the formed coating film has reduced water repellency and adhesion of the surface of the loess board, it can sufficiently serve as a coating film.
  • FIG. 3 is a test report measuring the far infrared rays emitted from the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention
  • FIG. 4 is a test report measuring the negative ions emitted from the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention. It can be seen that the ocher board emits a high level of far-infrared rays and emits a large number of negative ions.
  • 5 to 7 are test reports of a deodorization test for formaldehyde and ammonia of the loess board manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • Formaldehyde deodorization rate is 28.6% after 30 minutes in "Ceramic moldings of various colors and having embossed patterns on the outside and a carbonized layer on the inside and a embossed pattern on the outside" of the Korean Patent Office Registration No. 10-1552458, a prior art similar to the present invention.
  • the present invention shows 97.4% after 30 minutes, 97.2% after 60 minutes, 97.2% after 90 minutes, By showing a 97.1% deodorization rate after 120 minutes, it can be confirmed that there is a higher level of formaldehyde deodorization effect than before.
  • the present invention shows a moisture absorption of 55.20 g/m 2 and a moisture release of 42.56 g/m 2 , indicating that the present invention shows an excellent effect of controlling indoor humidity when used as an interior finishing material.
  • a carbonized layer (char) is formed on the inside by mixing wood powder with loess and clay and firing it at a high temperature, and a loess ceramic layer is formed on the outside, so that loess has both useful functions of loess and charcoal. boards can be manufactured.
  • loess board While forming a coating film on the surface of the loess board, it maintains the unique functions of loess and charcoal such as antibacterial properties, deodorization, moisture absorption and moisture absorption, while the particles on the surface do not come off easily, and scratches on the surface of the loess board even with sharp objects It does not occur and has the advantage that the surface of the loess board is not easily contaminated.

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Abstract

본 발명은 내부에 탄화층이 내장된 구조의 황토보드 제조방법에 관한 것으로서 특히, 황토보드 표면의 도막을 형성함에도 항균성, 탈취성, 흡·방습성 등의 황토 및 숯의 고유 기능을 우수하게 유지하면서도 표면의 입자가 쉽게 묻어나오지 않고, 날카로운 물건으로도 황토보드 표면에 흠집이 발생하지 않으며, 황토보드 표면에 오염이 쉽게 되지 않는 황토보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

내부에 탄화층이 형성된 황토보드 및 그 제조방법
본 발명은 내부에 탄화층이 내장된 구조의 황토보드 제조방법에 관한 것으로서 특히, 황토보드 표면의 도막을 형성함에도 항균성, 탈취성, 흡·방습성 등의 황토 및 숯의 고유 기능을 우수하게 유지하면서도 표면의 입자가 쉽게 묻어나오지 않고, 날카로운 물건으로도 황토보드 표면에 흠집이 발생하지 않으며, 황토보드 표면에 오염이 쉽게 되지 않는 황토보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어 웰빙의 열풍을 타고 생활주변에서 흔히 사용되는 타일, 베개, 매트, 침대 및 방석 들의 소재를 채택함에 있어서 플라스틱과 같은 합성수지를 배제하고 친환경 소재인 숯과 황토를 널리 사용하고 있는 추세이다.
상기 황토와 숯의 여러 유익한 효과 때문에 근래에 들어 건축자재 및 생활용품에서 황토와 숯의 수요가 꾸준하게 증가하고 있는 추세이다.
특히, 건축 내장재로서 황토를 소재로 성형한 황토보드는 원적외선이 다량 방사되어 혈액순환을 촉진하고, 스트레스 해소 및 만성 피로회복 등 인체에 매우 유익한 효과를 가져다주고, 공기정화 및 탈취기능이 탁월하며, 습도 조절력이 있어서 실내의 습도를 조절할 수 있고, 해독작용 및 살균작용이 있어 실내의 진드기나 박테리아 등을 살균하는 효과가 있으며 전자파 차단 등의 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.
이렇듯, 황토와 숯이 가지는 여러 가지 유용한 효과 때문에 건축자재 및 각종 생활용품의 소재로서 황토 또는 숯을 사용하고 있는데, 황토와 숯을 혼합하여 건축자재 또는 생활용품으로 사용하는 것이 가장 뛰어난 복합적 효과를 기대할 수 있다.
그러나 황토와 숯을 재료로 하여 건축자재 또는 생활용품을 제조하기가 매우 까다로운데, 이는 황토를 재료로 건축자재 또는 생활용품을 성형할 때 고온에서 소성하는 공정을 거쳐야 하는데 이때, 숯이 연소하여 재가 되기 때문에 숯의 물성이 변하고 숯이 가지는 여러 유용한 효과가 상실되기 때문이다.
이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국특허청 등록특허공보 제10-0878834호의 '황토에 숯이 내장된 구조의 황토보드 제조방법'을 통해 황토와 숯을 혼합하여 건축자재로 제조하는 방법이 제시되었다.
그런데 이 방법을 통해 제조된 황토보드는 강도가 약하고, 제조 시간이 많이 소요되어 대량 생산이 힘들다.
또한, 황토보드 표면의 입자가 쉽게 묻어나와 옷이 스쳤을 때 옷이 오염되고, 황토보드 표면의 경도가 낮아 날카로운 물건으로 황토보드 표면에 쉽게 흠집이 발생하며, 황토보드 표면이 쉽게 오염되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 방법으로 제조된 황토보드는 항균성, 탈취성, 흡·방습성이 기대보다 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 황토 보드 표면의 입자가 묻어나오지 않고, 우수한 항균성, 탈취성, 흡·방습성을 보이며, 생산 시간을 대폭 절감할 수 있어 대량 생산이 가능한 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 및 그 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제조방법은,
황토, 점토 및 황토 50~60 중량부에 대해 목분 8~20 중량부를 물과 함께 볼밀기에 넣어 볼밀 교반하는 볼밀단계; 상기 볼밀단계를 거친 혼합물을 압착하여 수분을 제거하며 케익을 형성하는 압력여과단계; 상기 압력여과단계를 거친 케익을 건조 및 숙성하는 1차 건조단계; 및 1차 숙성단계; 상기 1차 건조 및 숙성단계를 거친 케익을 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 분말을 보드 형태로 프레스 성형하는 성형단계; 상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 건조하는 2차 건조단계; 상기 2차 건조단계를 통해 건조된 성형물을 챔버에서 760~860℃ 온도로 50~60분 동안 가열하는 소성단계; 및 상기 소성단계를 거친 황토보드의 표면에 코팅액을 도포하는 코팅단계;로 구성된다.
이때, 상기 볼밀단계에서 황토 50~60 중량부에 대해 일라이트 15~25 중량부를 볼밀기에 더 투입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분쇄단계에서는 볼밀단계에서 혼합 교반된 혼합물을 50~70 메시 입도로 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 건조단계에서는 성형물의 함수율이 7~12%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅단계의 코팅액은 계면활성제 1~5 중량부에 대해 글리세린 0.1~0.5 중량부를 혼합하고, 물 100 중량부에 대해 상기 계면활성제-글리세린 혼합물 20~30 중량부를 혼합, 희석하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 코팅액은 물 100 중량부에 규산나트륨 10~20 중량부를 혼합한 규산나트륨 희석물을 준비하고, 상기 상기 계면활성제-글리세린 혼합물 10~20 중량부에 대해 상기 규산나트륨 희석물 5~10 중량부를 혼합하여 구성할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 황토 및 점토 등과 함께 목분을 혼합하고 이를 고온으로 소성함으로써 내부에는 탄화층(숯)이 형성되고, 외부에는 황토 세라믹층 형성됨으로써, 황토와 숯의 유용한 기능을 모두 가지는 황토보드를 제조할 수 있다.
또한, 황토보드 표면의 도막을 형성함에도 항균성, 탈취성, 흡·방습성 등의 황토 및 숯의 고유 기능을 우수하게 유지하면서도 표면의 입자가 쉽게 묻어나오지 않고, 날카로운 물건으로도 황토보드 표면에 흠집이 발생하지 않으며, 황토보드 표면에 오염이 쉽게 되지 않는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 황토보드를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 곰팡이 저항성을 시험한 시험성적서.
도 3은 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드에서 방사되는 원적외선을 측정한 시험성적서.
도 4는 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드에서 방출되는 음이온을 측정한 시험성적서.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 포름알데히드와 암모니아를 대상으로 한 탈취시험한 시험성적서.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 항균성을 시험한 시험성적서.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "상부", "하부", "저부", "전방", "후방", "아래" 등의 용어는 단지 설명을 용이하게 하기 위한 것으로 도면에 도시되어 있는 바와 같은 구성요소의 배향을 지칭한다.
이하 본 발명에 의한 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 황토보드 제조방법은 볼밀단계, 압력여과단계, 1차 건조단계, 1차 숙성단계, 분쇄단계, 2차 숙성단계, 성형단계, 2차 건조단계, 소성단계 및 코팅단계로 구성된다.
이하 본 발명의 황토보드 제조방법을 각 단계별로 상세하게 설명한다.
볼밀단계
파쇄된 황토와 목분을 물과 함께 볼밀기에 투입하고 4~24시간 동안 볼밀 교반하는 볼밀단계를 실시한다.
이때, 황토 50~60 중량부에 대해 목분 8~20 중량부 비율로 볼밀기에 투입하는 것이 바람직하다.
목분이 8 중량부 미만으로 혼합되면 소성 가공 후 내부에 탄화층이 제대로 형성되지 않고 목분이 20 중량부를 초과하여 혼합되면 프레스 성형이 제대로 이루어지지 않을 뿐만 아니라 황토보드의 강도가 저하되어 쉽게 깨지거나 파손되는 문제점이 있으므로 황토 50~60 중량부에 대해 목분 8~20 중량부를 볼밀기에 투입하는 것이 바람직하다.
황토는 원적외선을 방사하여 신체의 혈액순환을 촉진하고, 공기 정화와 탈취기능이 우수하며, 습도조절기능을 갖는다.
그리고 목분은 분말 형태의 나무를 지칭하는 것으로서 참나무, 소나무, 대나무, 버드나무 등의 목분이 사용될 수 있고, 목재공장 또는 가구공장에서 부산물로 나오는 톱밥을 사용할 수도 있으나, 탄화된 후 가장 우수한 숯의 효과를 내는 참나무 목분을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 목분은 이후의 소성단계를 거쳐 황토보드 내부에서 탄화층을 형성한다.
볼밀기에 투입하는 황토 외에 점토와 사질토를 더 혼합하여 볼밀기에 투입하는 것이 바람직하다.
점토는 혼합물의 점력을 증대시키고, 생산된 황토보드의 강도와 내구성을 증대시키는 역할을 하며, 사질토는 황토보드의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
황토 50~60 중량부에 대해 점토 15~20 중량부, 사질토 5~15 중량부 비율로 볼밀기에 투입하는 것이 바람직하다.
점토가 15 중량부 미만으로 혼합되면 혼합물의 점력이 약해 프레스 성형이 제대로 이루어지지 않고, 점토가 20 중량부를 초과하여 혼합되면 황토와 탄화층(숯)의 함량이 적어져 황토와 숯 고유의 효능을 얻기 어렵기 때문에 황토 50~60 중량부에 대해 점토는 15~20 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
그리고 황토 50~60 중량부에 대해 파쇄된 일라이트(illite) 15~25 중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
일라이트(illite)는 단사정계에 속하는 운모족 광물로서, 보드 성형물에 혼합됨으로써 공기 중의 포름알데히드, 암모니아 및 라돈을 흡착하는 역할을 한다.
볼밀기에 투입된 혼합물은 볼밀기가 가동되면서 분쇄, 교반된다.
압력여과단계
상기 볼밀단계를 통해 생성된 혼합물을 필터프레스에 투입하여 고압으로 압착함으로써 혼합물의 수분을 제거하여 케익을 형성한다.
1차 건조단계
상기 압력여과단계를 거쳐 생성된 케익을 건조기에서 건조하거나 자연 건조하여서 케익 내의 수분 함량을 15~19%가 되도록 한다. 이는 이후에 실시되는 숙성단계를 통해 케익 내의 수분이 균일하게 함유되도록 하기 위해 케익 내에 일정 수준의 함수량을 유지하는 것이다.
1차 숙성단계
상기 1차 건조단계를 통해 건조된 케익을 48시간 동안 숙성하는 단계로서, 숙성단계를 통해 케익 내의 수분이 균일하게 분포하도록 하는 것이다.
케익 내의 수분이 균일하게 되도록 숙성함으로써, 성형성이 좋아지고 양질의 황토보드를 제조할 수 있다.
분쇄단계
상기 1차 숙성단계를 통해 내부의 수분이 균일하게 분포된 덩어리 형태의 케익을 50~70 메시, 바람직하게는 60 메시 크기가 되도록 분쇄한다.
흙과 목분이 혼합된 혼합물의 입도가 60메시 크기일 때, 소성기로 투입되는 보드 성형물의 함수량 및 소성온도 조건과 유기적으로 조합되면서 소성과정에서 황토보드가 깨지거나 크랙이 발생하는 것을 방지하면서, 높은 강도의 황토보드가 제조된다.
2차 숙성단계
상기 분쇄단계를 통해 분말 형태로 분쇄된 케익 분말을 12~45시간 동안 숙성하여 케익 분말 내의 수분이 균일하게 분포하도록 한다.
2차 숙성단계를 통해 케익 분말 내부의 수분이 균일하게 분포되도록 함으로써 성형성이 좋아지고 양질의 세라믹 성형물을 제조할 수 있으며, 소성 과정에서 황토보드가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
성형단계
상기 분쇄단계를 통해 케익이 분쇄되어 형성된 분말을 프레스 성형기에 넣어 보드 형태로 성형한다.
2차 건조단계
상기 성형단계를 통해 보드 형태로 성형된 성형물을 건조하여 함수율이 7~12%가 되도록 건조한다.
2차 건조단계는 소성단계 전단계로서 소성 과정에서 황토보드에 크랙이 발생하거나 깨지는 것과 변형되는 것을 방지하도록 2차 건조단계에서 보드 성형물의 함수율이 7~12%가 되도록 건조한다.
소성단계
상기 2차 건조단계를 통해 건조된 보드 성형물을 챔버에 넣고 760~860℃의 온도로 50~60분 동안 가열하여 세라믹 성형물로 만든다.
보드 성형물은 50~70 메시 크기 입도의 황토, 점토, 사질토, 일라이트 및 목분이 혼합되어 구성되는데, 상기 소성 단계를 통해 보드 성형물이 가열되면서 보드 성형물의 표면의 목분은 완전 연소되면서 보드 성형물의 표면에는 황토, 점토, 사질토 및 일라이트만 남아 외층을 형성한다.
그리고 보드 성형물의 내부는 소성과정에서 목분이 탄화되어 탄화층이 형성된다.
즉, 상기 소성과정을 거친 보드 성형물의 단면은 도 1에 도시한 바와 같이 표면의 목분이 완전 연소되어 1~3mm 두께의 외층을 형성하고, 그 내부는 목분이 탄화된 숯, 황토, 점토, 사질토 및 일라이트로 구성된 검은 색상의 탄화층이 형성된다.
보드 성형물의 외층은 목분이 완전 연소되면서 기공이 발달하는데, 이 기공을 통해 황토보드의 기능성이 발현된다.
본 발명은 소성단계에서 보드 성형물을 760~860℃의 온도로 가열하는데, 분쇄단계에서 숙성된 케익(황토, 점토, 사질토, 일라이트 및 목분의 혼합물)을 입도 50~70 메시 크기로 분쇄하고, 소성 전 건조단계에서 보드 성형물의 함수율이 7~12%가 되도록 건조한 조건으로 소성단계에서 760~860℃의 온도로 소성하면 강도가 우수하면서도, 소성 과정에서 보드 성형물이 크랙이 발생하거나, 변형되거나, 깨지지 않는다.
만일 소성 온도가 760℃ 미만이면 성형된 황토보드의 경도 및 강도가 저하되고, 소성 온도가 860℃를 초과하면 황토보드가 도자기화 되어 기공이 막혀 흡·방습, 탈취 등의 여러 가지 기능이 상실하게 되므로 소성단계에서 760~860℃ 온도로 소성한다.
코팅단계
상기 소성단계를 거쳐 제조된 황토 보드의 표면에 코팅액을 스프레이 도포하는 코팅단계를 실시한다.
소성단계를 마친 황토보드는 옷이 스치면 옷에 황토보드 입자가 묻어나오거나 생활과정에서 표면이 쉽게 긁혀 흠집이 발생하며, 표면이 쉽게 오염될 수 있는데 이를 방지하기 위하여 소성단계를 거쳐 성형된 황토보드의 표면에 코팅액을 스프레이 도포하여 도막을 형성한다.
코팅액은 계면활성제 1~5 중량부에 대해 글리세린 0.1~0.5 중량부를 혼합하고, 물 100 중량부에 대해 상기 계면활성제-글리세린 혼합물 20~30 중량부를 혼합, 희석하여 계면활성제-글리세린 희석 혼합물을 준비한다.
계면활성제가 혼합됨으로써 혼합물을 안정화(에멀션 안정화)시키는 역할을 하고, 글리세린(C3H8O3)은 혼합물에 점성을 부여하여 코팅 후 황토보드 표면에 생성되는 도막이 안정적으로 형성되도록 하면서, 생성된 도막에 윤활성을 부여하여 표면에 이물질이 부착되어 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다.
계면활성제는 공지된 여러 종류의 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 계면활성제 1~5 중량부에 대해 글리세린 0.1~0.5 중량부가 혼합되는데 글리세린이 0.1 중량부 미만으로 혼합되면 코팅액의 점성이 저하되어 코팅작업 후 코팅액이 흘러내려 도막 품질이 저하되면서 오염방지 기능을 제대로 발현하지 못한다.
그리고 계면활성제 1~5 중량부에 대해 글리세린이 0.5 중량부를 초과하여 혼합되면 점성이 너무 높아 작업성이 떨어지는 문제점이 있으므로 계면활성제 1~5 중량부에 대해 글리세린은 0.1~0.5 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 물 100 중량부에 대해 규산나트륨 10~20 중량부를 희석하여 규산나트륨 희석물을 준비한다.
규산나트륨(Sodium silicate, 규산소다)이 혼합됨으로써 도막에 일정 수준의 발수력을 부여하고, 도막이 황토보드 표면에 견고하게 부착되도록 하는 역할을 한다.
상기 규산나트륨은 물 100 중량부에 대해 10~20 중량부를 혼합하여 희석하는데, 규산나트륨이 10 중량부 미만이면 황토보드 표면에서 도막의 부착성이 저하되고, 20 중량부를 초과하면 코팅액으로 인해 황토보드 표면의 기공이 막혀 황토보드 고유의 흡·방습 기능, 탈취 기능이 저하되거나 상실될 수 있으므로 규산나트륨은 물 100 중량부에 대해 규산나트륨 10~20 중량부를 혼합하여 희석하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 계면활성제-글리세린 희석 혼합물 10~20 중량부에 대해 규산나트륨 희석물 5~10 중량부를 혼합하여 코팅액이 구성된다.
계면활성제-글리세린 희석 혼합물 10~20 중량부에 대해 규산나트륨 희석물 5 중량부 미만으로 혼합되면 도막의 부착성 및 발수력이 저하되고, 규산나트륨 희석물 10 중량부를 초과하면 황토보드의 기공이 막히거나, 흡·방습 기능이 급격하게 저하되므로 계면활성제-글리세린 희석 혼합물 10~20 중량부에 대해 규산나트륨 희석물 5~10 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 코팅액을 코팅하여 황토보드에 도막을 형성하면, 도막에 의해 황토보드 표면의 경도가 높아져 날카로운 물건으로 긁어도 흠집이 잘 발생하지 않고, 강도가 높아지며, 표면 오염이 획기적으로 적게 발생하고, 일정 수준의 발수력이 발현된다.
그러면서도 황토 표면의 기공이 유지되어 흡·방습 기능, 탈취기능, 살균기능, 원적외선 및 음이온 방사 등의 기능이 지속적으로 발현된다.
상술한 실시예에서와 같이 계면활성제-글리세린 희석 혼합물과 규산나트륨 희석물을 혼합하여 코팅액을 구성할 수도 있지만, 계면활성제-글리세린 희석 혼합물 단독으로도 코팅액으로 사용할 수도 있다. 이때, 형성되는 도막은 발수력과 황토보드 표면의 접착력이 저하되지만 충분히 도막으로서의 역할을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 곰팡이 저항성을 시험한 시험성적서로서, 시험편에 접종한 부분에서 균사의 발육이 이루어지지 않음으로써 본 발명의 황토보드는 곰팡이 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드에서 방사되는 원적외선을 측정한 시험성적서이고, 도 4는 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드에서 방출되는 음이온을 측정한 시험성적서로서, 본 발명의 황토보드는 높은 수준의 원적외선을 방사하고 많은 수의 음이온을 방출하는 것을 확인할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 포름알데히드와 암모니아를 대상으로 한 탈취시험한 시험성적서이다.
본 발명과 유사한 종래기술인 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1552458호의 "내부에 탄화층이 형성되고 외면에 양각문양을 갖는 다양한 색상의 세라믹 성형물 및 그 제조방법"에서는 포름알데히드 탈취율이 30분 경과 28.6%, 60분 경과 38.8%, 90분 경과 46.9%, 120분 경과 50.0%의 탈취율을 보인 반면에, 본 발명은 도 7과 같이 30분 경과 97.4%, 60분 경과 97.2%, 90분 경과 97.2%, 120분 경과 97.1% 탈취율을 보임으로써 종래보다 높은 수준의 포름알데히드 탈취효과가 있음을 확인할 수 있다.
또한, 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1552458호에서는 암모니아 탈취율이 30분 경과 69.4%, 60분 경과 75.5%, 90분 경과 75.5%, 120분 경과 77.1%의 탈취율을 보인 반면에, 본 발명은 도 6과 같이 30분 경과 99.5%, 60분 경과 99.5%, 90분 경과 99.5%, 120분 경과 99.5% 탈취율을 보임으로써 종래보다 높은 수준의 암모니아 탈취효과가 있음을 확인할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 항균성을 시험한 시험성적서로서, 우수한 항균성을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 제조방법으로 제조된 황토보드의 흡·방습량을 측정한 시험성적서이다.
도 10과 같이 본 발명은 55.20 g/m2의 흡습량과, 42.56 g/m2의 방습량을 보임으로써, 본 발명을 실내 마감재로 사용하였을 때 실내의 습도를 조절하는 탁월한 효과를 보임을 알 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 황토 및 점토 등과 함께 목분을 혼합하고 이를 고온으로 소성함으로써 내부에는 탄화층(숯)이 형성되고, 외부에는 황토 세라믹층 형성됨으로써, 황토와 숯의 유용한 기능을 모두 가지는 황토보드를 제조할 수 있다.
또한, 황토보드 표면의 도막을 형성함에도 항균성, 탈취성, 흡·방습성 등의 황토 및 숯의 고유 기능을 우수하게 유지하면서도 표면의 입자가 쉽게 묻어나오지 않고, 날카로운 물건으로도 황토보드 표면에 흠집이 발생하지 않으며, 황토보드 표면에 오염이 쉽게 되지 않는 장점이 있다.
이상 상술한 실시 예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시 예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다.
또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시 예에 국한되지 아니한다.

Claims (7)

  1. 황토, 점토 및 황토 50~60 중량부에 대해 목분 8~20 중량부를 물과 함께 볼밀기에 넣어 볼밀 교반하는 볼밀단계;
    상기 볼밀단계를 거친 혼합물을 압착하여 수분을 제거하며 케익을 형성하는 압력여과단계;
    상기 압력여과단계를 거친 케익을 건조 및 숙성하는 1차 건조단계; 및 1차 숙성단계;
    상기 1차 건조 및 숙성단계를 거친 케익을 분쇄하는 분쇄단계;
    상기 분쇄단계에서 분쇄된 분말을 보드 형태로 프레스 성형하는 성형단계;
    상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 건조하는 2차 건조단계;
    상기 2차 건조단계를 통해 건조된 성형물을 챔버에서 760~860℃ 온도로 50~60분 동안 가열하는 소성단계; 및
    상기 소성단계를 거친 황토보드의 표면에 코팅액을 도포하는 코팅단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼밀단계에서 황토 50~60 중량부에 대해 일라이트 15~25 중량부를 볼밀기에 더 투입하는 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄단계에서는 볼밀단계에서 혼합 교반된 혼합물을 50~70 메시 입도로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 건조단계에서는 성형물의 함수율이 7~12%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅단계의 코팅액은,
    계면활성제 1~5 중량부에 대해 글리세린 0.1~0.5 중량부를 혼합하고,
    물 100 중량부에 대해 상기 계면활성제-글리세린 혼합물 20~30 중량부를 혼합, 희석하여 구성된 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코팅액은,
    물 100 중량부에 규산나트륨 10~20 중량부를 혼합한 규산나트륨 희석물을 준비하고,
    상기 상기 계면활성제-글리세린 혼합물 10~20 중량부에 대해 상기 규산나트륨 희석물 5~10 중량부를 혼합하여 구성된 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 내부에 탄화층이 형성된 황토보드.
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