KR20020021180A - 황토와 일라이트, 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과황토타일의 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

황토와 일라이트, 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과황토타일의 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 황토와 일라이트(Illite),이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 황토, 시멘트 방수액, 적색 산화철 등을 혼합하여 황토흙을 이용한 벽돌 또는 타일은 원적외선 방사율이 미량방출하며 탈취 및 온·습도 조절기능이 미약하다. 본 발명은 천연의 황토와 일라이트(Illite),이산화티탄

Description

황토와 일라이트, 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 조성물 및 그 제조방법{The Composites of Hwangtho Brick and Hwangtho Tile Activated With Hwangtho, Illite and Titanium Oxide and its Manufacturing Methods}
본 발명은 건축용 황토벽돌과 황토타일로서 원적외선 방사율과 탈취율이 높아 실내공기의 청정화를 이루게 하는 것으로서, 더욱 상세하게는 황토와 일라이트(Illite),이산화티탄을 복합물로 하여 활성화를 시킴으로서 탈취, 흡착과 온·습도 유지를 할 수 있는 황토와 일라이트(Illite),이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 황토벽돌과 황토타일등은 시멘트를 주재로 하여 제조된 시멘트벽돌에 비하여 온도 및 습도 조절기능이 높고, 건강 유익성이 높은 것으로 알려지고 있다.
기존의 시멘트벽돌은 온·습도 및 원적외선 방사율, 탈취 흡착성능이 낮고, 적벽돌은 1200℃이상의 고온소성으로 인하여 기공율, 흡수율이 아주 적어 성능이 떨어지며 고비용으로 생산되는 문제가 있다.
또한 종래에 이용되었던 황토벽돌과 황토타일은 고온소성으로 인한 과량의연료비가 소비되는 비경제적인 것과, 시공 후 백화현상으로 강도와 내구성이 떨어지는 문제가 있다.
그리고 종래의 황토벽돌에 관한 것으로서, 특허등록 제0239853호 및 공개특허 제2000-0012566호, 공개특허 제2000-0033318호에서는 천연의 황토를 이용하여 볏짚, 약초, 유기결합제 등을 넣어 압축강도가 40∼50㎏f/㎤정도이어서 내수성이 없으며, 공개특허 제1999-0064871호 및 공개특허 제2000-0012566호에서는 강도를 보완하기 위하여 시멘트, 석회 등을 첨가한 방법으로서 원적외선 방사율과 탈취, 흡착, 온·습도조절기능이 떨어지고 황토의 함유량도 제한된다. 또한 황토, 시멘트 방수액, 적색 산화철 등을 혼합하여 황토흙을 이용한 벽돌 제조방법이 국내공개 특허공보 공개번호 제89-368호, 제85-5395호 및 제90-12862호에 기재되어 있으나 상기의 종래방법은 원적외선 방사율이 미량방출하며 탈취 및 온·습도 조절기능이 미약한 문제가 있다.
본 발명의 활성화된 황토벽돌과 황토타일은 이러한 문제점을 개선하여 압축강도가 높고, 원적외선방사율 및 탈취흡착율이 양호하여 실내가 따뜻하며 습기가 차지 않고 탁월한 흡착력으로 냄새를 제거하고 우수한 항균성으로 곰팡이 등 세균의 번식을 억제할 수 있는 황토와 일라이트(Illite),이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 천연의 황토와 일라이트(Illite)를 분쇄하여 수분조정을 10∼30%로 보정하고, 습식팬밀(Wet pan mill)을 이용하여 이산화티탄를 첨가하여 혼련한 후 진공토련기 또는 프레스(Press)로 가압성형하여 10∼100℃에서 24시간 동안 자연건조시킨 것을 특징으로 한다.
건조된 황토벽돌과 황토타일을 활성화를 위하여 300∼980℃로 고온건조를 실시하는 것을 특징으로 한다.
천연의 황토와 일라이트(Illite)는 입자의 크기가 최대 2.0㎜ 이하로 하는 것이 활성화시킨 후 균열발생을 억제할 수 있으며, 입자가 2.0㎜ 이상이 되면 표면이 거칠어질 수 있다.
습식팬밀(Wet pan mill)을 이용한 혼련은 전체적으로 함수율이 균일해야만 성형시에 이중층을 없앨 수 있으며 건조 및 활성화 고온건조시에 균열을 방지할 수 있다.
황토와 일라이트(Illite),이산화티탄을 혼입한 활성화된 황토벽돌과 황토타일의 조성물은 통상의 건축물의 내외벽에 적용할 수 있으며, 음이온의 방출기능을 위하여 토루말린(Tourmalin)을 첨가할 수 있다.
활성화온도 300∼980℃로 고온건조시 승온속도는 1.5∼5.0℃/min정도로 서서히 가열하는 것이 매우 중요하며 , 온도를 승온 후 최적의 유지시간은 1∼5시간이다.
본 발명에서 사용되는 재료의 정의 및 특성은 다음과 같다.
[1] 황토
구 분 황토의 특성
성인 및 산지 암석 풍화에 의해 생성되고, 주로 채굴되는 장소는 산(山) 밭(田) 등
주 성 분 SiO2: 35∼50%, Al2O3: 25∼40%, Fe2O3:3∼20%
범주 및 입자 넓게는 1차 점토(Primary Clay)에 속하며, 입자크기는 조립
[2] 일라이트(Illite)
구 분 일라이트(Illite)의 특성
성인 및 산지 미세한 입자로 된 백운모족의 광물이며, 백색이거나 엷은 갈색을 뛰고 주로점토광물 산출지역인 산(山)에서 산출된다.
주 성 분 SiO2: 40∼55%, Al2O3: 20∼45%, K2O: 2∼12%, Na2O: 3∼7%
사 용 개 소 - 흡착성능이 뛰어나 흡착제 및 탈취제로 사용- 무기재료 공업용(가소성이 크므로), 방직용, 기계 마모방지제, 화장품이나약품의 중량제, 고무 충전제, 도료혼합제 등으로 사용.
[3] 이산화티탄
구 분 이산화티탄의 특성
성인 및 산지 티탄철광(Ilmenite)형으로 산출 황산법, 염소법으로제조.
주 성 분 주성분이 이산화티탄로서 결정상은 정방정으로 티탄철광(Ilmenite)형,금홍석(Rutile)형과 예추석(Anataile)형이 있다.
범주 및 입자 44㎛∼0.1㎛로서 광촉매, 항균, 탈취, 산화분해 작용.
[4] 활성화 황토조성물
구 분 활성화황토 조성물의 특성
성인 및 산지 천연황토의 고온건조(300∼980℃)에 의해 생성되고, 주로 나타나는 상(相)은비정질(非晶質)이며, 화학적으로 활성도(活性度)가 높다.
주 성 분 SiO2: 45∼55%, Al2O3: 30∼45%, Fe2O3: 3∼10%, TiO2: 5∼10%
범주 및 입자 300∼980℃의 고온건조로 결정수가 탈수된 상태로 기공율과 흡수율이 큰 다공성 황토로 핑크색을 띠며 입자크기는 조립.
[5] 발명에 사용한 재료의 탈취성능(공인자료- 암모니아 가스 흡착시험)
경과시간(분) 황토 일라이트(Illite) 활성화된 황토조성물
초기 - - -
30 88 92 92
60 92 96 95
90 96 98 98
120 98 98 98
[6] 발명에 사용한 재료의 입자크기
입자크기 황토 일라이트(Illite) 활성화된 황토조성물
최소값 3㎛이상 5㎛이상 0.3㎜이상
최대값 2.0㎜이하 2.0㎜이하 2.0㎜이하
[7] 발명에 사용한 재료의 원적외선 방사율(공인자료- 원적외선 방사율시험)
구 분 황토 일라이트(Illite) 활성화된 황토복합물
원적외선 방사율(%) 92 92 92
이하 본 발명의 실시예를 설명한다.
황토의 잔석을 제거한 2.0㎜∼3㎛ 입도로 분쇄한 천연황토와 일라이트(Illite), 이산화티탄을 적정비율 황토: 일라이트(Illite): 이산화티탄을 50∼95% : 20∼50% 로 첨가하여 혼련한 후 수분 5∼30%의 상태로 성형하여, 자연건조10∼100℃와 고온건조를 300∼980℃로 활성화하여 제품으로 만드는 것이다. 탈취, 흡착, 원적외선, 온·습도 조절기능이 우수한 황토와 일라이트(Illite), 이산화티탄을 혼입한 상태에서 활성화를 시킨다.
본 발명의 배합비율(적정비율)은 황토 전체 복합물(황토+일라이트(Illite))을 중량부 100을 기준으로 볼 때, 황토 중량부 25에서 100로 하고 일라이트(Illite)를 중량부 0에서 75까지의 범위에서하고 이산화티탄을 중량부 0에서 20으로 배합하여 수분 조정용 중량부 10에서 30으로 하여 진공토련기 또는 프레스를 사용하여 성형한 후 자연건조를 10∼100℃ 범위로 24시간 유지하며, 고온건조(300∼980℃)로 활성화된 황토를 이용하여 황토벽돌과 황토타일을 제품화한다.
(실시예1)
발명에 사용한 재료의 탈취효능(공인자료-암모니아가스 흡착시험)
경과시간(분) 황토 일라이트(Illite) 이산화티탄
초기 - - -
30 88 92 92
60 92 96 95
90 96 98 98
120 98 98 98
(실시예2)
시멘트벽돌의 시간경과에 따른 탈취율
경과시간(분) Blank농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
0 500 500 -
30 480 220 54
60 470 200 57
90 450 180 60
120 440 170 61
(실시예3)
시험체의 흡방습량의 측정결과
시험체 방습비
활성화 황토벽돌 66%
시멘트벽돌 13%
(실시예4)
배양기간별 곰팡이생성현황
시험체 배양시험 기간별 곰팡이 생성
1주후 2주후 3주후 4주후
활성화 황토벽돌, 황토타일 0 0 0 0
시멘트벽돌 0 0 0 0
(실시예5)
벽돌, 타일의 표면온도 변화
구 분 시멘트벽돌 온도(℃) 황토벽돌, 황토타일 온도(℃)
가 열 진 행 중 34.93 36.29
가열종료 30분 후 28.19 31.91
가열종료 1시간 후 25.93 27.40
(실시예6)
열화상 측정값
종 류 열화상 측정(40℃ 기준)
황토벽돌, 황토타일 39.6℃
시멘트벽돌 34.2℃
(실시예7)
황토벽돌, 황토타일과 일반벽돌의 물리적 특성
구 분 압축강도(㎏f/㎤) 기공율(%) 원적외선 방사율(%)
황성화 황토벽돌 204 39.57 92
활성하 황토타일 250 35.00 92
시멘트벽돌 250 12.00 79
일반황토벽돌 40 측정불가 89
적벽돌 305 22.10 88
본 발명의 활성화된 황토벽돌과 황토타일은 압축강도가 180∼250㎏f/㎤정도이며, 원적외선방사율은 92%, 탈취흡착율은 98%로 건축용벽돌과 타일자재의 KS규격에 적합한 마감재로서 사용하기에 충분한 물성을 나타내고 있다. 또한 활성화된 황토벽돌, 황토타일을 이용하여 시공된 건물은 전체적으로 실내가 따뜻하고 습기가 차지 않으며 탁월한 흡착력으로 냄새를 제거하고 우수한 항균성으로 곰팡이 등 세균의 번식을 억제하는 것으로 나타났으며, 우리의 주거환경에 적합하고 쾌적한 실내공간을 제공할 수 있게 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하여 활성화된 황토벽돌, 황토타일은 압축강도와 수축율이 건축용 내,외장용으로 적합한 물성으로되어 마감재로 시공된 건물은 원적외선 복사에너지가 방사되고 알카리성 시멘트를 중화시키며 전통의 특성을 재현할 수 있으며 전체적으로 실내가 따뜻하고 습기가 차지 않으며 탁월한 흡착력으로 냄새를 제거하고 우수한 항균성으로 곰팡이등 세균의 번식을 억제하며 우리의 주거환경에 적합하고 쾌적한 실내공간을 제공한다.

Claims (4)

  1. 황토 전체 복합물(황토+일라이트(Illite))을 중량부 100을 기준으로 볼 때, 황토 중량부 25∼100로 하고 일라이트(Illite)를 중량부 0∼75까지의 범위에서하고 이산화티탄을 중량부 0∼20으로 배합하여 수분 조정용 중량부 10∼30으로 하여 진공토련기 또는 프레스를 사용하여 성형한 후 10∼100℃ 범위로 24시간 자연건조를 유지하며, 300∼980℃의 고온건조로 활성화된 것을 특징으로 하는 황토와 일라이트(Illite), 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    건조된 황토벽돌과 황토타일을 활성화를 위하여 300∼980℃로 고온건조시 승온속도는 1.5∼5.0℃/min정도로 서서히 가열하고 승온 후 1∼5시간의 최적 유지시간을 가지는 것을 특징으로 하는 황토와 일라이트(Illite), 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 조성물.
  3. 천연의 황토와 일라이트(Illite)를 분쇄하여 수분조정을 10∼30%로 보정하고, 습식팬밀(Wet pan mill)을 이용하여 이산화티탄을 첨가하여 혼련한 후 진공토련기 또는 프레스(Press)로 가압성형하여 10∼100℃에서 24시간 동안 자연 건조 시킨 것을 특징으로 하는 황토와 일라이트(Illite), 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 천연의 황토와 일라이트(Illite)는 입자의 크기가 최대 2.0㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 황토와 일라이트(Illite), 이산화티탄을 활성화한 황토벽돌과 황토타일의 제조방법.
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