KR20190111173A - 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 흙, 물, 바인더 및 커피가루로 구성됨으로써, 커피가루를 포함하여 친환경적이고, 경량 효과를 가지며, 바인더가 첨가됨으로써 내구성 효과가 있는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법{BRICK COMPOSITIONS COMPRISING COFFEE POWDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 커피가루가 포함되어 친환경적이면서 벽돌의 무게가 경량되는 효과를 가지며, 바인더가 첨가됨으로써 내구성 효과가 있는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 벽돌은 점토를 주원료로 하여 고온에서 구운 건축재료로, 재료나 소성조건 및 용도에 따라 보통벽돌, 규회벽돌, 내화벽돌, 내화단열벽돌로 분류된다. 특히 시멘트 벽돌은 포틀랜드 시멘트와 모래, 자갈 따위를 물로 반죽한 다음 섞어 압축, 성형하여 제조되는데, 제조과정에서 대기 중으로 많은 양의 이산화탄소(CO2) 및 온실가스를 배출하기 때문에 환경에 유해한 것으로 알려져 있다. 이에 따라 황토, 연탄재, 편백나무, 친환경적 재료를 사용하여 문제점을 극복하려는 시도가 있었다.
한편, 최근 로스팅된 커피 원두를 직접 분쇄하여 압축한 원두가루에 고온, 고압으로 추출한 이탈리안 정통 커피에 대한 소비가 늘어나면서, 커피의 다양한 활용에 대한 관심도 증가하고 있다. 커피는 방충성, 방부성, 소취성 등을 지니고 있는 열매이기 때문에 활용도가 높다. 또한, 커피는 중성이기 때문에 알칼리성, 산성에 잘 견디는 성질이 있어서, 어떤 성질의 재료와도 잘 배합될 수 있는 장점이 있다. 또한, 커피 생두는 로스팅 전 과정에서 정선작업을 거치며 폐기되는데, 재활용이 불가능하기 때문에 소각되거나 매립되는 양이 많다. 이러한 기존의 폐커피재의 대량 폐기에 관한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술들이 많이 있다. 일본 공개특허공보 평05-277460의 경우 커피박에 폴리머를 배합하고 고무 혹은 플라스틱의 각종 성형법에 따라 성형하여 가공함으로써, 폐기되는 폐커피재의 양을 줄일 수 있는 장점이 있지만, 활용범위가 제한되어 있기 때문에 폐커피재가 여전히 대량으로 폐기될 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 커피를 이용한 종래 기술로는 도자기, 복합판재, 블록보드 및 인조대리석에 관한 것들이 있지만, 커피를 이용한 벽돌에 관한 종래 기술이 없다. 상기와 같이 벽돌은 제조과정에서 유해한 성분이 많기 때문에, 버려지는 폐커피재와 같은 친환경 재료를 재활용하여 벽돌을 제조할 필요성이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 평05-277460 대한민국 등록특허공보 10-1733978
본 발명의 목적은 폐커피재를 재활용할 수 있는 친환경적인 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 기존 벽돌 및 벽돌을 제조방법에서 유해 성분이 배출되는 문제점을 해소할 수 있는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 커피가루를 포함하여 무게가 경량된 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 활엽수 섬유가 바인더로 코팅되어 제공됨으로써 전체적으로 균일한 배합력을 가지며, 내구성 향상 효과가 있는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또 다른 본 발명의 목적은 커피향이 나는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물은 흙, 물, 바인더 및 커피가루를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 조성물은 활엽수 및 광물 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 커피가루는 1 내지 300 메쉬인 1차 입자분말 및 301 내지 600 메쉬인 2차 입자분말의 혼합을 포함하되, 상기 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비는 1:2 내지 1:5일 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 바인더는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리 우레탄 수지, 염화 비닐 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 멜라민 수지(아미노 알키즈 수지) 및 이소시아네이트 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 아크릴수지는 메타아크릴수지, 아크릴로니트릴스티렌 수지 및 ABS수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 흙 1 내지 60 중량부, 바인더 0.1 내지 50 중량부, 활엽수 1 내지 20 중량부, 광물 0.01 내지 50 중량부 및 커피가루 1 내지 70 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 커피가루가 포함된 벽돌 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 바, 상기 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 흙 1 내지 60 중량부, 바인더 0.1 내지 50 중량부, 활엽수 1 내지 20 중량부, 광물 0.01 내지 50 중량부 및 커피가루 1 내지 70 중량부를 포함하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 하나의 바람직한 예에서, (a) 커피를 자연건조하여 분말화하는 단계, (b) 흙, 커피가루, 활엽수, 광물, 바인더 및 물을 혼합기에 넣어 교반하는 단계, (c) 상기 교반이 완료된 혼합물을 1 내지 60 시간 동안 500 내지 900℃의 온도로 가열하여 소성하는 단계, (d) 상기 소성이 완료된 혼합물을 벽돌형태의 틀에 넣어 50 내지 200 kgf/cm2의 압력을 가하여 프레스로 압착하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 교반하는 단계(b)에서 상기 활엽수는 1 내지 150℃의 온도에서 상기 바인더에 의해 코팅될 수 있다.
그리고, 본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 교반하는 단계(b)에서 상기 커피가루는 1 내지 300 메쉬인 1차 입자분말 및 301 내지 600 메쉬인 2차 입자분말의 혼합을 포함하되, 상기 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비는 1:2 내지 1:5 일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물은 기존 벽돌 및 벽돌을 제조방법에서 유해 성분, 특히 포름알데히드가 배출되는 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물은 폐커피재를 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물은 커피가루가 포함됨으로써 기존 벽돌의 유해 조성물로 인체에 유해한 향이 아닌 커피향으로 심신을 안정시켜주는 효과가 있다.
또한, 커피가루가 벽돌에 첨가됨으로써 벽돌의 무게가 경량되는 효과가 있다.
또한, 커피가루가 포함되어 경량된 벽돌을 사용함으로써 운반이 용이하여 작업성이 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물은 활엽수 섬유가 바인더로 코팅되어 제공됨으로써 전체적으로 균일한 배합력을 가지는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물은 1차 입자분말 및 2차 입자분말로 혼합하였고, 상기와 같이 바인더로 코팅된 활엽수 섬유가 첨가되어 균일한 배합력을 가지기 때문에 전체적으로 내구성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조방법을 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명이 되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 뒤에 설명되는 용어들은 본 발명에서의 구조, 역할 및 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오로지 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
상술한 바와 같이, 종래의 벽돌 조성물은 유해 성분으로 인하여 친환경적 재료에 대한 필요성이 요구되어 왔다. 또한, 폐커피재 처리 문제점으로 인해 폐커피재를 다양한 용도에 활용하는 종래 기술들이 개발되었으나, 벽돌 조성물에 커피를 이용하는 기술은 개발되지 않았다.
이에 본 발명에서는 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 커피가루, 활엽수 및 바인더를 소정 함량의 성분으로 포함하는 벽돌 조성물을 제조하여 폐커피재를 재활용함은 물론, 전술한 유해 성분을 배출하는 벽돌이 아닌 친환경적인 벽돌을 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 처치 곤란한 폐커피재를 일정량 포함함으로써, 커피향으로 심신을 안정시켜줄뿐 아니라, 벽돌의 무게가 경량되어 운반이 용이하며, 이로인해 작업성이 증가하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 이하에서는 본 발명에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물을 설명한다.
먼저, 본 발명의 흙은 입경에 의해 분류한 자갈, 모래, 미사 및 점토로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 자갈은 20mm이상, 모래는 0.05mm 내지 2mm, 미사는 0.005 내지 0.05mm 및 점토는 0.005mm 이하의 입경으로 구성되어 있다. 입경이 큰 자갈과 모래는 벽돌의 종류 중에서 고운골재(조약돌, 자갈, 모래), 물과 경화제(시멘트 또는 석회)의 혼합물인 모르타르에 주로 쓰인다.
본 발명에서는 바람직하게는 점토, 황토, 고령토, 백토 및 마사토를 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 점토를 포함할 수 있다. 상기 흙은 벽돌 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 60 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 15 내지 40 중량부로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 20 내지 30 중량부로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 흙이 1 중량부 미만으로 포함되거나 60 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 전체 벽돌 조성물이 조화롭게 배합되는 효과가 떨어지므로 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
커피가루는 입자 크기에 따라 크게 4가지로 분류한다. 본 발명의 커피가루는 입자 크기에 따라 크게 1차 입자분말 및 2차 입자분말의 2가지로 분류하고, 상기 1차 입자분말을 다시 입자 크기에 따라 4가지로 분류하여 제1미세입자, 제2미세입자, 제3미세입자 및 제4미세입자로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1미세입자는 1 내지 30 메쉬(mesh), 제2미세입자는 31 내지 100 메쉬, 제3미세입자는 101 내지 200 메쉬 및 제4미세입자는 201 내지 300 메쉬의 입자로 구성되어 있다. 2차 입자분말은 301 메쉬 초과인 것을 포함할 수 있고, 바람직하게는 301 내지 600 메쉬, 더 바람직하게는 301 내지 400 메쉬인 것을 포함할 수 있다. 여기서 메쉬는 고체의 입자크기를 표시하는 단위로서 표준체를 가지고 측정하게 되는데 1인치 칸의 구멍의 수를 메쉬라고 나타낸다. 즉 300메쉬라 하면 표준체 가로와 세로의 길이 2.54cm 안에 구멍이 300개가 들어있는 체를 통과하는 분말의 크기를 나타낸다.
본 발명의 커피가루는 1 내지 300 메쉬인 1차 입자분말 및 301 내지 600 메쉬인 2차 입자분말의 혼합을 포함할 수 있다. 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비는 1:2 내지 1:5인 것을 포함할 수 있다. 바람직하게는 1:3.5로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 1:3로 포함할 수 있다. 상기 범위의 중량비로 혼합이 될 때, 표면적이 더 넓은 2차 입자분말이 적당한 비율로 첨가됨으로써 커피향이 나는 벽돌을 제공할 수 있다. 또한, 내구성에 영향을 미치지 않는 범위에서 경량된 벽돌을 제공함으로써 운반에 용이하고 이로 인해 작업성이 증가하는 효과를 제공할 수 있다. 여기서, 상기 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비가 1:2 내지 1:5를 벗어나서 포함되는 경우에는 전체 벽돌 조성물이 조화롭게 배합되는 효과가 떨어지므로 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다. 상기 커피가루는 벽돌 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 70 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 30 내지 60 중량부로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 40 내지 50 중량부로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 커피가루가 1 중량부 미만으로 포함되거나 70 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 전체 벽돌 조성물이 조화롭게 배합되는 효과가 떨어지므로 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
활엽수는 잎이 넓적하고 섬유 세포의 길이가 짧다. 활엽수는 목질의 밀도가 높고 단단해서 경목재라고도 하며, 가구 또는 건축물의 내장재로 많이 사용된다. 본 발명의 활엽수는 코코넛나무 및 가래나무 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 코코넛나무는 종려과에 속하는 상록교목으로 코코넛나무의 잎은 연료나 바닥에 까는 바닥재로 이용된다. 가래나무는 가래나무과에 속하는 갈잎 큰키나무로, 나무껍질은 섬유 자원으로 이용된다. 또한, 물푸레나무, 나왕나무, 멀왕나무, 참나무(Oak), 너도밤나무(Beech), 단풍나무(Maple), 자작나무(Birch), 카나리움나무, 유칼립투스나무 및 팜나무(Palm Oil) 등의 나무 껌질을 섬유 자원으로 이용할 수 있다. 본 발명에서는 활엽수의 섬유질과 벽돌 조성물 성분들과의 배합 효과를 보다 향상시키기 위하여 1 내지 150℃의 온도에서 바인더에 의해 코팅처리한 것을 사용할 수 있다.
상기 활엽수는 벽돌 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 10 내지 15 중량부로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 활엽수가 1 중량부 미만으로 포함되거나 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 전체 벽돌 조성물이 조화롭게 배합되는 효과가 떨어지므로 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
바인더는 응집력이나 접착력이 있어 물질을 결합하는 데 쓰는 재료로 점토, 시멘트, 풀, 석회 등이 있다. 바인더는 천연 바인더 및 인조 바인더로 분류할 수 있다. 천연 바인더는 천연섬유, 짚류, 해초액, 녹말류, 홍합, 천연고무, 부레 및 아교 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 인조 바인더는 합성 수지, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 석회 및 시멘트 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 합성 수지는 알키드 수지(프탈산 수지 도료), 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리 우레탄 수지, 염화 비닐 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 멜라민 수지(아미노 알키즈 수지) 및 이소시아네이트 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 열경화성 수지는 페놀-알데히드, 우레아-알데히드, 멜라민-알데히드, 푸란 및 폴리우레탄 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리염화바이닐 수지, 아크릴로나이트릴뷰타다이엔스타이렌수지, 폴리이미드 수지 및 폴리유레테인 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 바인더는 바람직하게는 아크릴수지, 에폭시 수지, 폴리 우레탄 수지, 염화 비닐 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 멜라민 수지(아미노 알키즈 수지) 및 이소시아네이트 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 더 바람직하게는 메타아크릴수지, 아크릴로니트릴스티렌 수지 및 ABS수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 바인더가 포함됨으로써 벽돌 조성물 내의 모든 물질들이 전체적으로 균일하게 잘 배합되는 효과가 있고, 내구성 있는 벽돌을 제공할 수 있다.
상기 바인더는 벽돌 조성물 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 50 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 1 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 바인더가 0.01 중량부 미만으로 포함되거나 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 활엽수와 바인더 간의 교차결합이 되기 어려울 수 있다. 이로 인해 활엽수가 코팅되는 효과가 떨어져 벽돌 조성물 성분들과 배합되기 어려워 전체 벽돌 조성물이 조화롭게 배합되는 효과가 떨어지므로 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
광물은 암석을 구성하는 한가지 이상의 물질이다. 본 발명의 광물은 장석, 활석, 사장석, 칼리장석, 석영, 휘석, 감석석, 흑운모 및 감람석 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 광물은 벽돌 조성물 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 50 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 1 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광물이 0.01 중량부 미만으로 포함되거나 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 벽돌 조성물 성분들과 배합되기 어려워 전체 벽돌 조성물이 조화롭게 배합되는 효과가 떨어지므로 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
한편, 본 발명은 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 흙 1 내지 60 중량부, 커피가루 1 내지 70 중량부, 활엽수 1 내지 20 중량부, 광물 0.01 내지 50 중량부 및 바인더 0.1 내지 50 중량부를 포함하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 상기 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
먼저, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조과정을 나타내는 흐름도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 커피를 자연건조하여 분말화하는 단계(S100), 흙, 커피가루, 활엽수, 광물, 바인더 및 물을 혼합기에 넣어 교반하는 단계(S200), 상기 교반이 완료된 혼합물을 1 내지 60 시간 동안 500 내지 900℃의 온도로 가열하여 소성하는 단계(S300), 상기 소성이 완료된 혼합물을 벽돌형태의 틀에 넣어 50 내지 200 kgf/cm2의 압력을 가하여 프레스로 압착하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 교반하는 단계(S200)에서 상기 활엽수는 1 내지 150℃의 온도에서 상기 바인더에 의해 코팅될 수 있다.
상기 교반하는 단계(S200)단계에서 상기 커피가루는 1 내지 300 메쉬인 1차 입자분말 및 301 내지 600 메쉬인 2차 입자분말의 혼합을 포함하되, 상기 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비는 1:2 내지 1:5 일 수 있다.
또한, 상기 소성하는 단계(S400)가 1 시간 미만으로 수행되거나 60 시간을 초과하여 수행되는 경우에는 소성이 잘 되지 않아 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다. 또한, 상기 소성하는 단계(S400)가 500℃ 미만으로 수행되는 경우 소성이 잘 되지 않아 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵고, 900℃를 초과하여 수행되는 경우에는 소성이 너무 진행되어 원하는 물성을 포함하지 못하기 때문에 쉽게 변형될 수 있어 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
그리고, 상기 프레스로 압착하는 단계(S500)가 50 kgf/cm2 미만으로 수행되거나 200 kgf/cm2의 압력을 초과하여 수행되는 경우에는 기대하는 압착 효과에서 벗어나기 때문에 벽돌 조성물의 완성도를 기대하기 어렵다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예1>
상기 소성단계는 48시간, 700℃로 포함하고, 압착단계는 150 kgf/cm2로 포함하는 상기 제조방법에 따라, 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 점토 30 중량%, 1차 입자분말(1 내지 300 메쉬) 10 중량%, 2차 입자분말(301 내지 600 메쉬) 30 중량%, 편백나무 15 중량%, 메타아크릴수지 2 중량%, 활석 3 중량% 및 물 10중량%를 포함하여 벽돌을 제조하였다.
<실시예2>
상기 제조방법에 따라, 커피가루 1차 입자분말은 13 중량%를 포함하고, 2차 입자분말은 27 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예3>
상기 제조방법에 따라, 커피가루 1차 입자분말은 8 중량%를 포함하고, 2차 입자분말은 32 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예4>
상기 제조방법에 따라, 커피가루 1차 입자분말은 6.6 중량%를 포함하고, 2차 입자분말은 33.4 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예5>
상기 제조방법에 따라, 점토를 포함하지 않고, 황토 30 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
< 실시예6 >
상기 제조방법에 따라, 편백나무를 포함하지 않고, 물푸레나무 5 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예7>
상기 제조방법에 따라, 메타아크릴수지를 포함하지 않고, 짚류 2 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예8>
상기 제조방법에 따라, 활석을 포함하지 않고, 장석 3 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예9>
상기 제조방법에서 소성하는 단계(S400)를 60시간으로 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<실시예10>
상기 제조방법에서 소성하는 단계(S400)를 900℃로 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
[비교예]
<비교예 1>
상기 제조방법에 따라, 커피가루를 포함하지 않고, 점토를 70 중량%로 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 제조방법에 따라, 바인더를 포함하지 않고, 점토 32 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 제조방법에 따라, 커피가루를 포함하지 않고, 파지 40 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<비교예 4>
상기 제조방법에 따라, 커피가루를 포함하지 않고, 톱밥 40 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<비교예 5>
상기 제조방법에 따라, 점토를 포함하지 않고, 시멘트 30 중량%를 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
<비교예 6>
상기 제조방법에서 소성하는 단계(S400)를 70시간, 400℃ 및 압착하는 단계(S500)를 250 kgf/cm2로 포함하여 제조한 점을 제외하고, 실시예1과 동일하게 벽돌을 제조하였다.
항목 점토 1차입자분말 2차입자분말 편백나무 메타아크릴수지 활석 물 합계
실시예 1 30 10 30 15 2 3 10 100
실시예 2 30 13 27 15 2 3 10 100
실시예 3 30 8 32 15 2 3 10 100
실시예 4 30 6.6 33.4 15 2 3 10 100
비교예 1 70 - - 5 2 3 10 100
비교예 2 32 10 30 5 - 3 10 100
(1차 입자분말은 1 내지 300 메쉬, 2차 입자분말은 301 내지 600 메쉬)
항목 흙 분말 활엽수 바인더 광물
실시예 5 황토 커피 편백나무 메타아크릴수지 활석
실시예 6 점토 커피 물푸레나무 메타아크릴수지 활석
실시예 7 점토 커피 편백나무 짚 활석
실시예 8 점토 커피 편백나무 메타아크릴수지 장석
비교예 3 점토 파지 편백나무 메타아크릴수지 활석
비교예 4 점토 톱밥 편백나무 메타아크릴수지 활석
비교예 5 시멘트 커피 편백나무 메타아크릴수지 활석
항목 소성 시간(시간) 소성 온도(℃) 압축력( kgf / cm 2 )
실시예 9 60 700 150
실시예 10 48 900 150
비교예 6 70 400 250
[실험예]
<실험예 1> 제조된 벽돌의 유기화합물 농도측정
상기 실시예 및 비교예로 제조한 벽돌에 대해 포름알데히드 방산량(mg/L) 수치조사실험을 수행하였다. 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.
<실험예 2> 경량화율실험
일반적인 벽돌의 원래 무게는 1800.4g 이었으며 각각 파지, 톱밥을 혼합하여 소성한 벽돌의 무게를 재어 원래 무게와의 무게비를 측정하였다. 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.
<실험예 3> 관능검사
건축종사자 20명을 대상으로 5점 만점으로 실시하였으며 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 벽돌의 향에 대한 기호도로 관능실험하였다. 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.
표 4에서 압축강도 KS 기준은 24.50 이상이고, 거칠기는 1: 아주나쁘다, 2: 나쁘다, 3: 보통이다, 4: 좋다, 5: 아주좋다로 평가하였고, 표면 상태 평가는 양호, 보통, 불량으로 나누어 평가하였다.
항목 포름알데히드 방산량 (mg/L) 경량화율 ( % ) 향
실시예 1 0.1022 14.1 4.9
실시예 2 0.1024 13.4 4.6
실시예 3 0.1023 13.6 4.5
실시예 4 0.1023 13.9 4.6
실시예 5 0.1024 13.7 4.6
실시예 6 0.1025 13.6 4.3
실시예 7 0.1024 13.6 4.3
실시예 8 0.1026 13.5 4.5
실시예 9 0.1023 13.6 4.2
실시예 10 0.1024 13.7 4.2
비교예 1 0.1053 0.1 1.2
비교예 2 0.1026 9.6 4.4
비교예 3 0.1123 8.1 2.0
비교예 4 0.1089 8.2 2.1
비교예 5 1.402 0.1 1.1
비교예 6 0.1025 13.3 4.6
1: 아주나쁘다, 2: 나쁘다, 3: 보통이다, 4: 좋다, 5: 아주좋다
상기 표 4에서와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 10에 따른 커피가루가 포함된 벽돌 조성물이 포름알데히드 방산량 수치가 낮고 경량화율이 높으며 향도 좋다는 것을 알 수 있다. 특히, 1차 입자분말에 대한 2차 입자분말의 중량비를 1:3로 포함하여 제조한 실시예 1의 경우에 포름알데히드 방산량 감소, 경량화율 및 향에서 가장 우수한 결과를 나타내었다. 또한, 점토 대신 황토를 포함하여 제조한 실시예 5, 편백나무 대신 물푸레나무를 포함하여 제조한 실시예 6, 메타아크릴수지 대신 짚류를 포함하여 제조한 실시예 7, 활석 대신 장석을 포함하여 제조한 실시예 8의 경우 및 소성단계에서 온도와 시간만 다르게 한 실시예 9 및 실시예 10의 경우, 실시예 1과 비교하여 포름알데히드 방산량 감소, 경량화율 및 향에서 비슷한 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
반면, 커피가루를 포함하지 않고 제조한 비교예 1은 실시예 1과 비교하여 포름알데히드 방산량 감소, 경량화율 및 향에서 모두 현저히 못미치는 결과를 나타내었다. 또한, 바인더를 포함하지 않고 제조한 비교예 2의 경우, 실시예 1과 비교하여 경량화율에서 현저히 못미치는 결과를 나타내었다.
또한, 커피가루 대신 파지와 톱밥을 포함하여 제조한 비교예 3 및 비교예 4의 경우 실시예 1과 비교하여 경량화율에서 현저히 못미치는 결과를 나타내었다.
또한, 점토 대신 시멘트를 포함하여 제조한 비교예 5의 경우, 실시예 1과 비교하여 포름알데히드 방산량 감소, 경량화율 및 향에서 현저히 못미치는 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
그리고, 소성단계의 시간을 70시간, 소성온도를 400℃ 및 압축을 250 kgf/cm2로 포함하여 제조한 비교예 6의 경우에도, 소성단계의 시간을 60시간으로 포함하여 제조한 실시예 9 및 소성온도를 900℃로 포함하여 제조한 실시예 10과 비교하여 포름알데히드 방산량 감소, 경량화율 및 향에서 모두 약간 수치가 하락한 결과를 나타내었다.
따라서, 제조방법에서 소성단계의 시간은 1 내지 60 시간, 소성온도는 500 내지 900℃ 및 압축단계는 50 내지 200 kgf/cm2로 포함하는 상기 제조방법에 따라, 상기 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 흙 1 내지 60 중량부, 커피가루 1 내지 70 중량부(바람직하게는 1차 입자분말 15 중량부, 2차 입자분말 45 중량부), 활엽수 1 내지 20 중량부, 광물 0.01 내지 50 중량부 및 바인더 0.1 내지 50 중량부를 포함하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물이 포름알데히드 방산량 감소, 경량화율 및 향 등 내구성이 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 예시하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기에 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다.

Claims (9)

  1. 흙, 물, 바인더 및 커피가루를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    활엽수 및 광물 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커피가루는 1 내지 300 메쉬인 1차 입자분말 및 301 내지 600 메쉬인 2차 입자분말의 혼합을 포함하되, 상기 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비는 1:2 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리 우레탄 수지, 염화 비닐 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 멜라민 수지(아미노 알키즈 수지) 및 이소시아네이트 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 아크릴수지는 메타아크릴수지, 아크릴로니트릴스티렌 수지 및 ABS수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벽돌 조성물 100 중량부에 대해, 흙 1 내지 60 중량부, 바인더 0.1 내지 50 중량부, 활엽수 1 내지 20 중량부, 광물 0.01 내지 50 중량부 및 커피가루 1 내지 70 중량부를 포함하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물.
  7. (a) 커피를 자연건조하여 분말화하는 단계
    (b) 흙, 커피가루, 활엽수, 광물, 바인더 및 물을 혼합기에 넣어 교반하는 단계;
    (c) 상기 교반이 완료된 혼합물을 1 내지 60 시간 동안 500 내지 900℃의 온도로 가열하여 소성하는 단계; 및
    (d) 상기 소성이 완료된 혼합물을 벽돌형태의 틀에 넣어 50 내지 200 kgf/cm2의 압력을 가하여 프레스로 압착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 상기 활엽수는 1 내지 150℃의 온도에서 상기 바인더에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 상기 커피가루는 1 내지 300 메쉬인 1차 입자분말 및 301 내지 600 메쉬인 2차 입자분말의 혼합을 포함하되, 상기 1차 입자분말과 2차 입자분말의 중량비는 1:2 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는 커피가루가 포함된 벽돌 조성물의 제조방법.
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CN113636768A (zh) * 2021-07-17 2021-11-12 北京城建华晟交通建设有限公司 激发黏土砖微粉及其制备方法、胶凝材料和再生砌砖
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