KR100854439B1

KR100854439B1 - 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법

Info

Publication number: KR100854439B1
Application number: KR20080008448A
Authority: KR
Inventors: 권순용; 김병성
Original assignee: 충주대학교 산학협력단
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2008-08-26

Abstract

주택 및 건물의 실내 습도를 조절할 수 있고, 문양 및 색상 삽입이 가능한 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법이 개시되어 있다. 친환경 타일은 화산석, 규조토, 점토, 플라이애시, 소다 유리 및 석회석의 각 원료를 분쇄하여 배합하는 단계와, 배합된 원료를 분쇄한 후 체 거름을 하는 단계와, 체 거름 후의 분쇄된 분말의 함수율을 조절하는 단계와, 함수율을 조절한 분말을 저장 숙성시키는 단계와, 숙성된 분말을 가압 성형하는 단계와, 성형된 타일을 건조시키는 단계와, 건조된 타일에 유약을 바르는 시유 공정 단계 및 시유가 완료된 반제품을 고온에서 소성하는 단계를 포함한다. 따라서, 습도 조절, 항균, 탈취 특성 등이 우수한 화산석을 보다 효과적으로 적용할 수 있어, 건강에 유익하고 생활공간을 쾌적하게 할 수 있다.

화산석, 친환경 타일, 원적외선, 습도조절, 항균, 탈취

Description

화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법{Manufacturing Method of Eco-Friendly Tile with Basalt}

본 발명은 친환경 타일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주택 및 건물의 실내 습도를 조절할 수 있고, 문양 및 색상 삽입이 가능한 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법에 관한 것이다.

볼케닉스 화산석은 항균, 탈취, 습도조절, 원적외선 방사 기능뿐만 아니라, 단열성과 방음 및 흡음성이 우수하여 건축물 시공에 용이한 장점이 있다. 그리하여 종래에는 이러한 볼케닉스 화산석의 기능을 최적화 상태로 적용하기 위해 화산석을 원석 그대로 절단하는 등의 가공만하여 사용하고 있다. 그러나, 이와 같이 원석을 가공하여 건축용 자재로 사용하는 경우에는 생산 원가가 높고, 다양한 문양 및 크기로 제조하는데 많은 제약이 따르게 된다.

한편, 실내습도를 조절하기 위해 다공질 소재를 형성하여 소재 중에 수분을 흡수하는 다수의 타일들이 시판되고 있다. 그러나, 이와 같은 다공질 소재는 플라이 애시, 톱밥, 탄재 등과 같은 성분을 태워 날려보냄으로써 성분이 날라간 자리가 다공질로 형성되므로, 성형 및 소성 후에 타일의 강도가 약해지는 문제점이 발생된 다. 따라서 소성 후의 강도가 약하면 시공 중이나 시공 후에 가벼운 충격에도 쉽게 깨지므로 건출물 시공에의 적용이 매우 어려운 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 화산석을 기능을 유지하고, 색상 및 문양 삽입이 가능하며, 강도가 높은 화산석을 이용한 친환경 타일 제조 방법을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법은 화산석, 규조토, 점토, 플라이애시, 소다 유리 및 석회석의 각 원료를 분쇄하여 배합하는 단계와, 상기 배합된 원료를 분쇄한 후 체 거름을 하는 단계와, 상기 체 거름 후의 분쇄된 분말의 함수율을 조절하는 단계와, 상기 함수율을 조절한 분말을 저장 숙성시키는 단계와, 상기 숙성된 분말을 가압 성형하는 단계와, 상기 성형된 타일을 건조시키는 단계와, 상기 건조된 타일에 유약을 바르는 시유 공정 단계 및 상기 시유가 완료된 반제품을 고온에서 소성하는 단계를 포함하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서와 같이 화산석을 이용한 친환경 타일 제조 방법을 적용하면, 습도 조절, 항균, 탈취 특성 등이 우수한 화산석을 보다 효과적으로 적용할 수 있어, 건강에 유익하고 생활공간을 쾌적하게 할 수 있다.

또한, 기존의 원석을 절단하여 타일 및 블록을 제조하는 방법에 비하여 화산석을 이용한 타일 제조 방법이 제조비용을 낮출 수 있고, 강도 또한 향상되므로 주택 및 건물 등의 실내 환경 개선에 매우 효과적으로 대응할 수 있다.

또한, 금형을 다양한 모양으로 다자인하여 다양한 문양 및 크기의 타일을 제작할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화산석을 이용한 친환경 타일 제조방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 화산석, 규조토, 점토, 플라이애시, 소다 유리, 석회석등의 각 원료를 분쇄하여 배합하는 단계(S110), 배합된 원료를 건식으로 분쇄한 후 체 거름을 하는 단계(S120), 함수율을 조절하는 단계(S130), 함수율을 조절한 분말을 저장 숙성시키는 단계(S140), 숙성된 분말을 가압 성형하는 단계(S150), 성형된 타일을 저온에서 건조시키는 단계(S160), 유약을 바르는 시유 공정 단계(S170) 및 시유가 완료된 반제품을 고온에서 소성하는 단계(S180)를 포함한다.

먼저, 각 원료를 분쇄하여 배합한다(S110). 타일의 기능성을 극대화하기 위해서는 화산석의 비율을 가능한 높이는 것이 중요하다. 그러나 화산석의 비율이 지나치게 높으면 타일의 색이 어두워 다양한 색상의 타일을 제조하기 어렵고, 소성 특성이 나빠서 타일의 강도가 저하되는 단점이 있다. 따라서 타일의 원하는 색상과 강도를 얻기 위해서 규조토, 점토, 플라이애시, 소다 유리, 석회석 등의 혼합 비율을 최적화해야만 한다. 각 원료의 최적화된 배합 비율은 화산석 10-90 중량%, 규조토 5-20 중량%, 점토 5-50 중량%, 플라이애시 5-50 중량%, 소다 유리 0-15 중량% 및 석회석 0-15 중량%로 함이 바람직하다.

이어서, 배합된 원료를 건식으로 분쇄한 후 체 거름한다(S120). 상기와 같이 배합된 원료는 건식 또는 습식 분쇄 법을 적용하여 분쇄한 후, 200 내지 230 mesh의 체를 이용하여 체 거름할 수 있다. 이 때 잔사 량을 이용하여 적당한 굵기의 분말을 형성하게 되는데, 잔사가 1-10% 정도 남도록 하는 것이 바람직하다. 이 때 분말의 크기가 너무 크면 성형성이 불량하고, 분말의 크기가 너무 작으면 화산석 고유의 특성이 열화 되므로 적당한 굵기의 분말을 만드는 것이 중요하다. 원료 분말을 배합한 후의 분쇄 공정은 공정의 효율을 높이기 위해 여러 단계로 나누어 진행할 수 있으며, 물을 이용한 습식 분쇄 공정을 적용한 경우에는 분무 건조기 (spray drier)를 이용하여 분말을 건조시킨다.

이어서, 체 거름 후의 분쇄된 분말의 함수율을 조절한다(S130). 함수율이 너무 낮으면 분말의 성형이 어려워지는 문제가 발생하며, 함수율이 너무 높으면 건조 및 소성 공정 등에서 타일 형상의 왜곡이 심하게 발생한다. 따라서, 함수율은 2 내지 10%로 조절하는 것이 바람직하다.

함수율을 조절한 분말은 사이로(SILO)에서 1일 내지 10일 동안 저장 숙성시킨다(S140). 이 공정은 주로 분말의 함수 특성을 일정하게 해 주는 역할을 한다.

이어서, 숙성된 분말을 프레스 및 금형 등을 이용하여 가압 성형한다(S150). 성형 압력이 너무 낮으면 성형 강도가 낮아서 후속 공정의 진행이 어려워지고, 성형 압력이 너무 높으면 타일 내의 미세 기공의 양이 줄어들어 타일의 기능성이 떨어진다. 따라서, 상기 프레스를 이용한 가압성형은 100 내지 5000 kgf/cm² 압력으로 수행됨이 바람직하다. 또한, 금형을 이용하여 가압성형을 하는 경우에 금형을 다양한 모양으로 다자인하면 다양한 문양 및 크기의 타일 (biscuit)을 제작할 수 있다.

이어서, 성형된 타일 (비스켓: biscuit)을 건조로를 이용하여 건조한다(S160). 상기 건조는 100 내지 600℃의 온도에서 수분 1% 이하로 건조시키는 것이 바람직하다.

이어서, 성형 후 잘 건조시킨 비스켓 위에 시유 공정을 진행한다(S170). 시유 공정은 타일의 색상을 조절하고 기능성을 보강하기 위해서 여러 단계로 나누어 진행할 수 있다. 특히 항균 및 탈취 효과를 높이기 위해서 유약은 장석 10-30 중량%, 석회석 5-20 중량%, 카올린 5-20 중량%, 규석 5-15 중량%, 프릿트 (frit) 5-15 중량%, 알루미나 5-15 중량%, 산화아연 1-10 중량%, 지르코늄 5-20 중량%, 산화티타늄 1-5 중량%, 탄산바륨 1-5 중량%, 은 나노 분말 1-5 중량% 및 물로 이루어지는 것이 바람직하다.

마지막으로 시유가 완료된 반제품을 소성 처리한다(S180). 소성 온도가 너무 낮으면 제품의 강도가 불량하여 시장성이 없어지고, 소성 온도가 너무 높으면 타일 내의 미세 기공의 양이 줄어들어 기능성이 떨어진다. 따라서, 소성 온도는 600℃ 내지 1500℃의 온도에서 수행함이 바람직하다.

상기와 같은 공정에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 친화경 타일을 제조할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims

화산석, 규조토, 및 점토의 각 원료를 분쇄하여 배합하는 단계;

상기 배합된 원료를 분쇄한 후 체 거름을 하는 단계;

상기 체 거름 후의 분쇄된 분말의 함수율을 조절하는 단계;

상기 함수율을 조절한 분말을 저장 숙성시키는 단계;

상기 숙성된 분말을 가압 성형하는 단계;

상기 성형된 타일을 건조시키는 단계;

상기 건조된 타일에 유약을 바르는 시유 공정 단계; 및

상기 시유가 완료된 반제품을 고온에서 소성하는 단계를 포함하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 각 원료의 배합 비율은,

화산석 10-90 중량%, 규조토 5-20 중량%, 및 점토 5-50 중량%로 하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 체 거름은,

200 내지 250 mesh 체 거름에서 잔사가 1% 내지 10% 남도록 하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 함수율은,

2% 내지 10%로 조절하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 숙성은,

상기 함수율을 조절한 분말을 사이로(SILO)에서 1 내지 10일 동안 저장하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 가압 성형은,

숙성된 분말을 프레스 및 금형 중 어느 하나를 이용하여 100 kgf/cm² 내지 5000 kgf/cm² 압력으로 수행하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 건조는,

성형된 타일(비스켓: biscuit)을 100℃ 내지 600℃의 온도에서 수분 1% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 유약은,

항균 및 탈취 효과를 높이기 위해 장석 10~30 중량%, 석회석 5-20 중량%, 카올린 5-20 중량%, 규석 5-15 중량%, 프릿트(frit) 5-15 중량%, 알루미나 5-15 중량%, 산화아연 1-10 중량%, 지르코늄 5-20 중량%, 산화티타늄 1-5 중량%, 탄산바륨 1-5 중량%, 은 나노 분말 1-5 중량% 및 물을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 친환경 타일 제조 공정.
제 1 항에 있어서, 상기 소성은,

상기 시유가 완료된 반제품을 600℃ 내지 1500℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 화산석을 이용한 친환경 타일의 제조 방법.