WO2020226244A1 - 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법 - Google Patents

천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2020226244A1
WO2020226244A1 PCT/KR2019/014872 KR2019014872W WO2020226244A1 WO 2020226244 A1 WO2020226244 A1 WO 2020226244A1 KR 2019014872 W KR2019014872 W KR 2019014872W WO 2020226244 A1 WO2020226244 A1 WO 2020226244A1
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이광룡
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이광룡
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    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time

Definitions

  • the present invention relates to an artificial stone tile using natural stone, and a method for manufacturing the same, so that an artificial stone tile having the same texture as that of the natural stone can be constructed and manufactured using a natural stone that is cheaper than a natural stone such as marble granite.
  • natural stone has a limitation in that its thickness must be made relatively thick in consideration of the safety of the constructed building and the stability of the processed natural stone, which leads to an increase in cost.
  • natural stone may be difficult or impossible to process, and since the shape and quality of natural stone depend on the circumstances of the production area, there are many restrictions on the design and construction of buildings.
  • Such artificial stone can be manufactured by the "artificial stone plate manufacturing apparatus and manufacturing method" disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0795986.
  • This prior art is an artificial stone plate manufacturing apparatus for manufacturing a plate-shaped artificial stone plate by pouring a stone powder kneading liquid mixed with a polymer resin solution and stone powder into a mold, comprising: a rectangular box-shaped outer frame with an open upper surface; A bottom frame member disposed on an inner bottom surface of the outer frame and having a plurality of bottom grooves extending left and right on the upper surface thereof; Two side frame members that are vertically erected with respect to the bottom frame member so as to be in contact with both side surfaces of the inner frame and have a plurality of vertical grooves extending vertically in parallel; And a plurality of diaphragms that are formed in the shape of a square plate and are inserted into the bottom groove and the vertical groove so that the stone powder kneading solution is filled therebetween to form an artificial stone plate, and the outer frame has a
  • a bottom plate member placed on the floor; A front plate member hinged to a front edge of the bottom plate member and erected perpendicular to the bottom plate member; A rear plate member hinged to the rear edge of the bottom plate member and erected perpendicular to the bottom plate member; A left plate member hinged to a left edge of the bottom plate member and erected vertically with respect to the bottom plate member; And a right plate member hinged to a right edge of the bottom plate member and erected perpendicular to the bottom plate member.
  • Korean Patent Registration No. 10-1463500 discloses a'method of manufacturing an artificial stone plate', and this prior art is a method for manufacturing an artificial stone plate, which includes cement, stone chips, and water.
  • a demolding step of demolding the mold from the plate material After the demolding step, a cutting step of cutting the edge of the plate material to a predetermined width; is to be included.
  • a new technology was created in order to solve the problems of the prior art, which is cheaper and easier to obtain than marble granite, and is an eco-friendly material that imparts binding power and strength to the finely pulverized rock powder.
  • After mixing and forming the shape at high pressure it is calcined to reproduce the same texture as marble granite, while the abrasion resistance and strength are better, and the artificial stone tile using natural rock that can manufacture eco-friendly artificial stone tile without the use of synthetic resin, and Its purpose is to provide a manufacturing method.
  • an object of the present invention to provide an artificial stone tile having a luxurious aesthetic sense by rich color and design by enabling printing of colors, pictures and patterns on the surface before firing, and a manufacturing method thereof.
  • the slurry mixture (10) is mixed with 55% by weight of rock powder (1), 20% by weight of clay (2), 10% by weight of lytiapyrite (3), and 15% by weight of additives (4), and the mixture is mixed with water.
  • the rock powder (1) is characterized in that fine pulverization is provided with pottery, pyrophyllite, and mica, which are cheaper and easily available than granite marble among natural rocks, at the same weight ratio. do.
  • the additive (4) includes iron oxide (Fe2O3) for color tone, a hydrocarbon compound and ruthenium hexammine trichloride for the role of an adhesive, and zirconium silicate (ZrSiO4) to increase thermal strength and chemical resistance. It includes, and is characterized in that it is formed by mixing 2 parts by weight of iron oxide, 5 parts by weight of a hydrocarbon compound, 5 parts by weight of ruthenium trichloride, and 3 parts by weight of zirconium silicate.
  • it is characterized in that it further comprises forming a color, a pattern, and a pattern by applying a silica sand pigment to increase an aesthetic feeling on the surface after molding into a tile shape with a thickness set by high pressure and before firing.
  • the method of manufacturing an artificial stone tile using natural rock includes a natural rock (1), clay (2), lytia pyrite (3) and an additive (4), and the natural rock is tested for iron content.
  • the impurity removal step (S3) is characterized in that the slurry mixture 10 is dried to maintain 6 to 7% moisture content to facilitate securing the flowability of the powder when the slurry mixture 10 is manufactured into a powder mixture 20 by removing iron and moisture. do.
  • a surface design formation step of applying a pigment made of silica to the surface of the artificial stone tile 30 to give a design such as a pattern and color ( It characterized in that it further comprises S5).
  • the firing step (S6) is characterized in that the first firing is performed at a high temperature of 1000 to 1200° C., the second is rapidly cooled at a cold temperature of -100° C., and the third is fired again at a low temperature of 150° C.
  • the artificial stone tile using natural rock it is possible to express a texture similar to that of marble granite using natural rock that is inexpensive and readily available, while providing a high quality artificial stone tile with superior strength and low price. I can.
  • artificial stone tiles of various thicknesses and sizes can be provided as interior and exterior materials.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an artificial stone tile and a method of manufacturing the same using natural rock according to the present invention
  • Figure 2 is a flow chart of the present invention
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an artificial stone tile and a method of manufacturing the same using natural rock according to the present invention.
  • the artificial stone tile using natural rock according to the present invention is a rock powder obtained by finely pulverizing non-plastic natural rock that can be obtained at a lower cost than natural stone such as marble granite (1), plastic clays (2), and lytia pyrite ( Spodunene) (3) and additives (4) are mixed with water to form a slurry mixture (10), and then iron and moisture are removed from the slurry mixture (10) to form a powder mixture (20), and the powder mixture (20) is formed into a tile shape with a thickness set by high pressure and fired at the first high temperature, quenched at the second cold temperature, and the third fired at a lower temperature than the first.
  • natural stone such as marble granite (1), plastic clays (2), and lytia pyrite ( Spodunene) (3) and additives (4)
  • the slurry mixture 10 is a mixture of 55% by weight of rock powder (1), 20% by weight of clay (2), 10% by weight of lytia pyroxene, and 15% by weight of additives (4) and water. It is composed by mixing in a weight ratio.
  • the rock powder (1) is prepared with the same weight ratio of pottery stone, pyrophyllite, and mica, which are inexpensive and readily available among natural rocks, and then finely pulverized and mixed into the main material constituting the artificial stone tile 30.
  • the clay (2) has a soft and sticky property, and when mixed with the rock powder (1), it serves to increase the binding force.
  • the Lithia pyrite (3) is mixed to improve density, strength, water absorption, acid resistance and heat resistance.
  • the additive (4) includes iron oxide (Fe2O3) for color tone, a hydrocarbon compound and ruthenium hexammine trichloride for the role of an adhesive, and zirconium silicate (ZrSiO4) to increase thermal strength and chemical resistance. .
  • the mixing ratio of the additive (4) is composed of 2 parts by weight of iron oxide, 5 parts by weight of a hydrocarbon compound, 5 parts by weight of ruthenium hexamine trichloride, and 3 parts by weight of zirconium silicate.
  • the artificial stone tile 30 is formed through a sequential firing process of high temperature, cold temperature, and low temperature.
  • the artificial stone tile using the natural rock of the present invention constructed as described above has high waterproofness, strong rock-like strength, and has an absorption rate of less than 1% in the state of a finished product, and discoloration due to oxidation of iron as iron is removed in the manufacturing process. There is no environmental pollution because it can be pulverized after use and recycled.
  • the artificial stone tile 30 of the present invention is applied with silica sand as a pigment to give a pattern, pattern, and color to the surface of the artificial stone tile 30 after press molding and before firing.
  • silica sand as a pigment to give a pattern, pattern, and color to the surface of the artificial stone tile 30 after press molding and before firing.
  • the manufacturing method of the present invention includes a raw material preparation step (S1), a slurry mixture manufacturing step (S2), an impurity removal step (S3), a shape processing step (S4), a surface design formation step (S5), It includes a firing step (S6), a washing and cutting polishing step (S7), and an artificial stone tile completion step (S8).
  • the raw material preparation step consists of raw material preparation, inspection, and crushing processes.
  • the raw material is prepared by preparing natural rock (1), clay (2), lytiapyrite (3) and additives (4).
  • the natural rock 1 is provided with pottery, pyrophyllite, and mica, which are inexpensive and easy to supply, as natural materials.
  • the clay (2) may be provided with kaolin or talc.
  • lytia pyroxene (3) is a mineral containing lithium and functions to improve density, strength, absorption rate, acid resistance and heat resistance when mixed with a slurry mixture.
  • the additive (4) is added to enhance the bonding strength and strength of natural rocks.
  • the above inspection process checks the iron content of natural rocks including pottery, pyrophyllite, and mica with a laser component explorer, and inspects the plasticity index and white life index.
  • pottery stone, pyrophyllite, and mica are pulverized into fine particles using a pulverizing device to produce rock powder.
  • Clay and Lithia pyrite should likewise be provided in powder form for mixing.
  • Raw materials provided as rock powder, clay, lytia pyrite, and additives obtained by pulverizing the natural rock are mixed with water in a ratio of 1:1 by weight to a ball mill to prepare a slurry mixture (10).
  • the mixing ratio of the slurry mixture 10 is mixed so as to contain 55% by weight of rock powder, 20% by weight of clay, 10% by weight of lythia pyrite, and 15% by weight of an additive, and the additive is 2 parts by weight of iron oxide and 5 parts by weight of a hydrocarbon compound.
  • the additive is 2 parts by weight of iron oxide and 5 parts by weight of a hydrocarbon compound.
  • the raw materials and water are added to the ball mill pulverizer and mixed, the raw materials and water are mixed inside the ball mill pulverizer, resulting in a sticky slurry state, and the ball mill provided inside the ball mill pulverizer mills the slurry mixture 10 to make the particle state uniform. Will make you do.
  • the slurry mixture 10 prepared by mixing raw materials and water may further include a process of equalizing the amount of moisture contained in the slurry mixture 10 through aging treatment for a certain period of time.
  • the slurry mixture 10 is dried to remove moisture and iron, and is made into a powder state for processing into a tile shape having a predetermined thickness.
  • the slurry mixture 10 is accommodated in a dedicated wet grinder at 900°C using the pressure of an automatic pumping pump, and is dehydrated and dried with heat at 900°C.
  • the iron content contained in the slurry mixture 10 is dissolved as it is dehydrated and dried at high heat, and it is separated and discharged together with moisture. It is dried in the removed powder state to prepare a powder mixture.
  • the powder is dried to maintain 6-7% moisture content to facilitate securing the flowability of the powder.
  • the powder mixture 20 dried in a powder state by removing iron and moisture from the slurry mixture 10 is pressed and pressed to form a tile shape.
  • the powder mixture 20 is uniformly injected into the mold.
  • the compression time and speed are accurately controlled and compressed to manufacture the artificial stone tile 30.
  • 6000KGF/CM2 is used as the press, and it is important to manufacture so that the density and strength are uniformly guaranteed through rapid compression and removing air when the mixture is injected into the mold.
  • the artificial stone tile 30 manufactured in the shape processing step (S4) may have an effect on the strength due to the state containing 6 to 7% moisture, it is immediately put in a drying furnace and made into a semi-dry state. It is desirable to reduce the moisture to 1% or less and prevent deformation from occurring during the firing process below.
  • the powder mixture 20 is made of a pigment by using silica on the surface to give a design such as a pattern, color, etc. to the artificial stone tile 30 having a certain shape and thickness, and to form a more luxurious feeling when finished as a product. It is applied to the surface of the tile.
  • the artificial stone tile 30 on which the surface design has been formed is carried out in the order of the first high temperature firing, the second cold and hot rapid cooling, and the third low temperature firing through a drying device.
  • the first high-temperature firing is fired at 1000 to 1200°C for 100 to 120 minutes, and the second cold and hot quenching is placed at -100°C for 60 to 120 minutes to test whether it is deformed according to temperature, and according to the effect of quenching.
  • the strength is further increased, and the third stage undergoes a sintering process again for 60 to 120 minutes at a lower temperature than the first at 150°C.
  • the artificial stone tile is bent by high heat to strengthen the strength and at the same time remove moisture to reduce the absorption rate.
  • the process of rapid cooling at cold temperature is tested at a cold temperature to check whether the shape of the artificial stone tile in the cold winter is deformed according to the season, and at the same time, it has a quenching effect that cools it by rapid cooling at cold temperature while the artificial stone tile is heated at a high temperature. Through this, the intensity is increased even more.
  • the surface is polished to produce a product and then packaged.
  • the artificial stone tile and its manufacturing method using natural rock of the present invention as described above, after finely pulverizing natural rock that is cheaper and easier to supply than natural stone such as marble granite, strength, durability, heat resistance, etc. are reinforced.
  • natural stone such as marble granite, strength, durability, heat resistance, etc.
  • the artificial stone tile of the present invention has a lower density than the marble granite, so the weight is lighter, and the artificial stone tile of the present invention is lower in the water absorption rate. Unlike the contaminated marble granite, there is less risk of contamination and deterioration, and it can be seen that artificial stone tiles are superior in compressive strength and bending strength.
  • the artificial stone tile and its manufacturing method using natural rock according to the present invention can provide a texture similar to that of marble granite while being inexpensive and using a natural rock that is cheaper and easier to obtain than marble granite, and has superior strength. Since it can provide high-quality artificial stone tiles, it can be widely applied to various construction markets.

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Abstract

본 발명은 천역석암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 관한 것으로, 대리석 화강암 보다 저가의 천연암석을 미세분쇄하여 접착력, 내열성, 내구성 및 강도를 높히는 첨가재와 혼합하여 고압에서 성형한 후, 고온, 냉온, 저온의 단계별 소성과정의 공정을 통해 천연석재의 질감과 동일하게 재현하면서 내마모성 및 강도는 보다 더 우수하고 합성수지의 사용없이 친환경적이며 저렴한 가격에 공급할 수 있는 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법
본 발명은 대리석화강암과 같은 천연석재 보다 저가의 천연암석을 이용하여 천연석재와 동일한 질감의 인조석재타일을 구성 및 제조할 수 있도록 한 천역암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축용 벽재로 사용되는 석재에는 벽돌, 블록, 타일, 대리석, 화강암 등 다양한 종류가 있다. 여기서, 벽돌이나 블록 등의 콘크리트 제품은 가공이 쉽고 경제적이어서 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 이들 제품은 거친 표면과 약한 강도로 인해 기초 자재로 사용될 뿐, 디자인적 가치와 견고성을 동시에 추구하는 건물의 외벽재로는 사용에 한계가 있다.
한편, 천연 석재인 대리석 및 화강암 등은 질감에 따른 디자인적인 가치가 우수하여 건물의 외벽재를 형성하는 자재로 많이 사용되고 있다. 그러나 이들 천연 석재는 천연 자원의 고갈 및 생태계 파괴를 유발시킴에 따라 채석에 한계가 있고, 이로 인해 원판 수급에 문제를 초래할 가능성을 항상 내포하고 있다.
그리고 천연 석재는 축조된 건물의 안전성과 가공된 천연 석재에 대한 안정감 등을 고려하여, 그 두께를 비교적 두껍게 만들어야만 하는 제약이 있는데, 이는 비용 상승을 초래하게 된다.
또한, 천연 석재는 그 가공이 난해하거나 불가능할 수 있으며, 천연 석재의 형상 및 품질은 산지의 사정에 따라 좌우되므로, 건물의 설계 및 시공에 많은 제약이 따른다.
그리고 무엇보다도 이러한 천연 석재는 그 자체의 가격이 고가여서 일반적으로 사용하기에는 어려움이 있음과 더불어 건물을 철거하거나 교체 및 파손 등으로 배출되는 석재는 그대로 폐기되거나 방치되고 있는데, 이는 환경오염 및 활용 가능한 자원의 무분별한 낭비를 초래하게 된다.
따라서, 최근에는 우수한 강도를 가질 뿐만 아니라 간편하게 시공할 수 있는 인조석이 널리 사용되고 있다.
이러한 인조석은 한국 등록특허 제10-0795986호에 개시된 “인조석판 제조장치 및 제조방법”에 의해 제조될 수 있다. 이 선행기술은 고분자 수지액과 석분이 혼합된 석분반죽액을 형틀에 부어 판형의 인조석 판재을 제조하는 인조석 판재 제조장치에 있어서, 상면이 트여 있는 사각상자형상의 외곽틀; 상기 외곽틀의 내부 바닥면 위에 놓여지며 그 상면에는 좌우로 연장되는 복수의 바닥홈이 나란하게 형성되어 있는 바닥틀부재; 상기 외곽틀 안쪽의 양측면에 각각 접하도록 상기 바닥틀부재에 대해 수직으로 세워지며 상하로 연장되는 복수의 수직홈이 나란하게 형성되어 있는 두 개의 측면틀부재; 및 사각판 형상으로 형성되며, 상기 바닥홈과 수직홈에 끼워져서 그 사이사이에 석분반죽액이 채워져 인조석 판재이 성형되도록 하는 복수의 격판을 포함하여 구성되며, 상기 외곽틀은, 사각의 판 형상으로 바닥에 놓여지는 바닥판부재; 상기 바닥판부재의 앞쪽 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 전면판부재; 상기바닥판부재의 뒤쪽 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 후면판부재; 상기 바닥판부재의 좌측 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 좌측판부재; 및 상기 바닥판부재의 우측 테두리에 힌지결합되며 상기 바닥판부재에 대해 수직으로 세워지는 우측판부재;를 포함하도록 되어 있다.
또, 한국 등록특허 제10-1463500호에는 '인조석 판재의 제조방법'이 개시되어 있으며, 이 선행기술은 인조석 판재의 제조방법은 인조석 판재의 제조방법에 있어서, 시멘트, 석재조각, 물을 포함하는 원료를 고무 또는 합성수지 재질로 형성된 형틀에 부어 판재를 형성하는 판재형성단계와; 상기 판재를 일정 수준으로 경화시키는 1차경화단계와; 상기 형틀에 형성된 하나 또는 둘 이상의 통공을 통해 상기 판재의 내부 일정 거리까지 홈형성수단을 삽입하여 상기 판재의 측부에 홈을 형성하는 홈형성단계와; 상기 판재를 완전히 경화시키는 2차경화단계; 및 상기 판재로부터 상기 형틀을 탈형하는 탈형단계; 상기 탈형단계 다음에, 상기 판재의 가장자리를 일정 폭으로 잘라내는 절단단계;가 포함하도록 되어 있다.
하지만, 이러한 종래 기술들은 모두, 원료(석분반죽액)을 형틀인 외곽틀 내에 부어 양생시킴으로써 인조석 판재을 일정 규격으로 제조 후 양생시키는데, 이때 원료를 외곽틀 내에서 고루 퍼지게 하기 위해서는 수분 함유 비율이 높아질 수밖에 없음으로 인해 인조석 판재의 양생에 많은 시간이 소요될 뿐 아니라 양생과정 중에 원료에 포함되어 있는 많은 수분이 증발하면서 얇은 인조석 판재가 사발형으로 휘어지는 굽힘변형이 발생하는 문제가 있으며, 또 수지액이 혼합되어 사용함에 따라 친환경성이 저감되고, 특히 천연질감을 표현하기에는 한계가 있어 심미감이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 대리석 화강암에 비해 저렴하고 쉽고 구할 수 있는 천연암석을 미세분쇄한 암석분말에 결착력 및 강도를 부여하는 친환경적인 재료와 혼합하여 고압에서 형상 성형한 후, 소성하여 대리석 화강암과 같은 동일한 질감을 재현하면서 내마모성 및 강도는 보다 우수하고 합성수지의 사용이 없는 친환경적인 인조석재타일을 제조할 수 있는 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 소성 전 단계에서 표면에 색상, 그림 및 패턴의 인쇄가 가능하도록 하여 풍부한 색감과 디자인에 의해 고급스러운 심미감을 갖는 인조석재타일을 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로, 화강암 대리석에 비해 저가에 구할 수 있는 비가소성의 천연암석을 미세 분쇄한 암석분말(1), 가소성 점토류(2), 리티아휘석(Spodunene)(3), 첨가제(4)로 이루어진 혼합물과 물을 1:1 중량비율로 혼합하여 슬러리혼합물(10)로 형성한 후, 상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 형성하고, 상기 분말혼합물(20)을 고압에 의해 설정된 두께의 타일형상으로 성형하여 1차 고온에서 소성하고, 2차 냉온에서 급냉시키며, 3차는 1차 보다 저온에서 소성하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 슬러리혼합물(10)은 암석분말(1) 55중량%, 점토(2) 20중량%, 리티아휘석(3) 10중량%, 첨가제(4) 15중량%로 혼합되며, 상기 혼합물을 물과 1:1 중량비율로 혼합하여 구성하며, 상기 암석분말(1)은 천연암석 중 화강암 대리석에 비해 저렴하면서 쉽게 구할 수 있는 도석, 납석, 운모를 동일한 중량비율로 구비하여 미세 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 첨가제(4)는 색조를 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 역할을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민(Ruthenium hexammine trichloride)과, 열적강도 및 내화학성을 증대시키는 규산지르코늄(ZrSiO4)을 포함하며, 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 혼합하여 구성함을 특징으로 한다.
또한, 고압에 의해 설정된 두께로 타일형상으로 성형한 후, 소성하기 전에 표면에 심미감을 높이기 위해 규사 안료를 도포하여 색상, 패턴, 무늬를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법은 천연암석(1), 점토(2), 리티아휘석(3) 및 첨가제(4)를 구비하고 상기 천연암석은 철분함유량을 검사한 후 파쇄하여 암석분말로 구비하는 원료 구비단계(S1); 암석분말, 점토, 리티아휘석, 첨가제로 구비된 원료를 볼밀분쇄기에 물과 1:1 중량비율로 투입하여 혼합하여 끈끈한 슬러리 상태로 만드는 슬러리혼합물의 제조단계(S2); 슬러리혼합물(10)을 전용습식분쇄기로 수용시켜 900℃의 열기로 탈수 및 건조하여 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 만드는 불순물제거단계(S3); 분말혼합물(20)을 프레스 압착하여 설정된 두께의 인조석재타일형상으로 성형하는 형상가공단계(S4); 인조석재타일을 1차 고온, 2차 냉온, 3차 저온 순서로 소성시키는 소성단계(S6); 인조석재타일을 세척 및 표면을 연마하여 크기별로 절단하여 제품화하는 세척 및 재단연마단계(S7); 인조석재타일 완성단계(S8);를 포함하며, 슬러리혼합물은 암석분말 55중량%, 점토 20중량%, 리티아휘석 10중량%, 첨가제 15중량%를 혼합하며, 상기 첨가제는 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 불순물제거단계(S3)는 슬러리혼합물(10)을 철분 및 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 제조 시 분말의 유동성 확보가 용이하도록 수분 함유량 6~7%가 유지되도록 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 형상가공단계(S4)에서 인조석재타일로 제조한 후, 소성하기 전에 인조석재타일(30)에 표면에 규사로 된 안료를 도포하여 패턴, 색체 등의 디자인을 부여하는 표면디자인 형성단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 소성단계(S6)은 1차 1000~1200℃의 고온에서 소성한 후, 2차 -100℃의 냉온에서 급냉 시키고, 3차 150℃의 저온에서 다시 소성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일에 의하면, 저가이면서 쉽게 구할 수 있는 천연암석을 이용하여 대리석 화강암과 유사한 질감을 표현할 수 있으면서 강도는 더 우수하고 가격은 저렴한 고품질의 인조석재타일을 제공할 수 있다.
또한, 천연석재에 비해 무게가 경량으로 내/외장재로 사용시 시공이 편리하고, 에폭시와 같은 합성수지의 사용이 없어 매우 친환경적임으로 환경오염에 영향을 주지 않으며, 제조과정에서 철분을 제거하기 때문에 재생 활용이 가능하다.
또한, 다양한 패턴 및 색채를 가미하여 표면질감이 자연스러우면서 고급스러움에 따라 저렴한 가격으로 성능 및 심미감이 우수한 인조석재타일을 공급할 수 있다.
또한, 천연석재타일이나 종래의 인조석재타일과 같이 두께 및 크기에 제한없이 생산이 가능하여 내외장재로 다양한 뚜께 및 크기의 인조석재타일을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법을 도시한 개략도
도 2는 본 발명의 순서도
이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어들은, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 기술용어의 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법을 도시한 개략도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 천연암석을 이용한 인조석재타일은 대리석 화강암과 같은 천연석재 보다 저가에 구할 수 있는 비가소성의 천연암석을 미세 분쇄한 암석분말(1), 가소성 점토류(2), 리티아휘석(Spodunene)(3), 첨가제(4)를 물과 혼합하여 슬러리혼합물(10)로 형성한 후, 상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 형성하고, 상기 분말혼합물(20)을 고압에 의해 설정된 두께로 타일형상으로 성형하여 1차 고온에서 소성, 2차 냉온에서 급냉, 3차는 1차 보다 저온에서 소성하여 구성하게 된다.
여기서 상기 슬러리혼합물(10)은 암석분말(1) 55중량%, 점토(2) 20중량%, 리티아휘석(3) 10중량%, 첨가제(4) 15중량%의 혼합물과 물을 1:1 중량비율로 혼합하여 구성하게 된다.
상기 암석분말(1)은 천연암석 중 저렴하면서 쉽게 구할 수 있는 도석, 납석, 운모를 동일한 중량비율로 구비하여 미세 분쇄한 후 인조석재타일(30)을 구성하는 주요 재료로 혼합하게 된다.
상기 점토(2)는 부드럽고 끈끈한 성질을 갖는 특성으로 암석분말(1)과 혼합시 결속력을 증대시키는 역할을 하게 된다.
상기 리티아휘석(3)은 밀도, 강도, 흡수율, 내산성 및 내열성을 향상시켜 주는 역할을 위해 혼합된다.
상기 첨가제(4)는 색조를 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 역할을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민(Ruthenium hexammine trichloride)과, 열적강도 및 내화학성을 증대시키는 규산지르코늄(ZrSiO4)을 포함한다.
여기서 상기 첨가제(4)의 혼합비율은 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 이루어진다.
상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분은 고온의 습식분쇄를 통해 6% 미만으로 수분을 제거하여 밀도를 보다 극대화시키고, 낮 은흡수율 상태의 분말혼함물(20)로 만든 후, 고압의 프레스기를 통해 일정한 두께와 크기로 타일 형상을 형성한 후, 고온, 냉온, 저온의 순차적인 소성과정을 통해 인조석재타일(30)로 구성하게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 천연암석을 이용한 인조석재타일은 방수성이 크고 반석같이 강도가 강하며, 완제품 상태에서 흡수율이 1%이하이며, 제조과정에서 철분을 제거해줌에 따라 철분이 산화됨에 따른 변색 등이 없게 되며, 사용 후 분쇄하여 재활용이 가능하여 환경오염이 전혀 없게 된다.
한편, 본 발명의 인조석재타일(30)은 프레스 성형한 후 소성하기 전에 인조석재타일(30)의 표면으로 패턴, 무늬, 색상을 부여하기 위해 규사를 안료로 하여 도포함으로써 대리석 화강암과 동일한 자연스러운의 천연의 고유 질감과 아울러 색체와 패턴을 더하여 아주 고급스러운 디자인을 부여함에 따라 심미감을 향상시켜 고품격의 인조석재타일을 구성할 수 있다.
이하, 본 발명의 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제조방법은 원료 구비단계(S1), 슬러리혼합물의 제조단계(S2), 불순물제거단계(S3), 형상가공단계(S4), 표면디자인 형성단계(S5), 소성단계(S6), 세척 및 재단연마단계(S7), 인조석재타일 완성단계(S8)를 포함한다.
1) 원료 구비단계(S1);
원료 구비단계는 원료 준비, 검사, 파쇄공정으로 이루어진다.
먼저 원료 준비는 천연암석(1), 점토(2), 리티아휘석(3) 및 첨가제(4)를 준비하게 된다.
여기서 상기 천연암석(1)은 저가이면서 공급이 용이한 도석, 납석, 운모를 천연재료로 구비하게 된다.
그리고 점토(2)는 고령토 또는 활석으로 구비될 수 있다.
그리고 리티아휘석(3)은 리튬을 함유하고 있는 광물로서 슬러리혼합물에 혼합시 밀도, 강도, 흡수율, 내산성 및 내열성을 향상시켜 주는 역할로 작용하게 된다.
그리고 첨가제(4)는 천연암석의 접착력에 의한 결속력을 높이고 강도가 개선되도록 첨가되며 색조 기능을 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 기능을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민(Ruthenium hexammine trichloride)과, 규산지르코늄(ZrSiO4)으로 구비된다.
상기 검사과정은 도석, 납석, 운모로 구비되는 천연암석에 대해 레이저성분탐색기로 철분함유량을 체크하고 가소성지표 및 백생지수 등을 검사하게 된다.
상기 파쇄공정은 분쇄장치를 이용하여 도석, 납석, 운모를 미세입자로 분쇄하여 암석분말로 제조하게 된다. 점토 및 리티아휘석도 마찬가지로 혼합을 위해 분말형태로 구비되어야 한다.
2) 슬러리혼합물의 제조단계(S2);
상기 천연암석을 분쇄한 암석분말, 점토, 리티아휘석, 첨가제로 구비된 원료를 볼밀분쇄기에 물과 1:1 중량비율로 투입하여 혼합함으로써, 슬러리혼합물(10)로 제조하게 된다.
여기서 슬러리혼합물(10)의 혼합비율은 암석분말 55중량%, 점토 20중량%, 리티아휘석 10중량%, 첨가제 15중량%를 포함하도록 혼합하며, 상기 첨가제는 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부를 포함한다.
여기서 볼밀분쇄기로 원료와 물을 투입하여 혼합하게 되면, 볼밀분쇄기 내부에서 원료와 물이 혼합되면서 끈끈한 슬러리 상태가 되며, 볼밀분쇄기 내측에 구비된 볼밀이 슬러리혼합물(10)을 밀링하면서 입자상태를 균일하게 만들어주게 된다.
상기에서 원료와 물을 혼합하여 제조된 슬러리혼합물(10)은 일정기간 숙성처리를 통해 슬러리혼합물(10)이 머금고 있는 수분량을 균일화하는 과정을 더 포함할 수 있다.
3) 불순물제거단계(S3);
슬러리혼합물(10)을 건조시켜 수분 및 철분을 제거하여 설정 두께의 타일형상으로 가공하기 위해 분말상태로 만들게 된다.
여기서 슬러리혼합물(10)을 자동 양수 펌프의 압력을 이용하여 900℃의 전용습식분쇄기로 수용시키고, 900℃의 열기로 탈수 및 건조시키게 된다.
이때 호퍼형상의 수용탱크에 슬러리혼합물(10)을 투입한 후 고열에서 탈수 및 건조함에 따라 슬러리혼합물(10)의 포함되어 있던 철분이 용해되면서 수분과 함께 분리 배출되고 슬러리혼합물(10)을 불순물이 제거된 분말상태로 건조하여 분말혼합물로 제조하게 된다.
이때 분말의 유동성 확보가 용이하도록 수분 함유량 6~7%는 유지되도록 건조시키게 된다.
4) 형상가공단계(S4);
슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말상태로 건조된 분말혼합물(20)을 프레스 압착하여 타일형상으로 가공하게 된다.
프레스 압착시 금형에 분말혼합물(20)을 균일하게 투입하게 된다.
그리고 타일의 두께, 사이즈에 따라 압축 시간과 속도를 정확하게 컨트롤하며 압착하여 인조석재타일(30)로 제조하게 된다.
이때 프레스는 6000KGF/CM2가 이용되게 되며, 혼합물이 금형으로 투입시 공기는 제거하고 신속한 압착을 통해 밀도와 강도가 균일하게 보장되도록 제조하는 것이 중요하다.
한편, 상기 형상가공단계(S4)에서 제조된 인조석재타일(30)은 6~7%의 수분을 함유하고 있는 상태로 인해 강도에 영향을 미칠 수 있기 때문에 즉시 건조로에 넣어 반건조 상태로 만들어 줌으로써 수분을 1%이하로 낮춤과 동시에 하기의 소성 과정에서 변형이 일어나는 것을 방지해 주는 것이 바람직하다.
5) 표면디자인 형성단계(S5);
분말혼합물(20)을 일정한 형상 및 두께를 갖는 인조석재타일(30)에 패턴, 색채 등의 디자인을 부여하여 심미감 및 제품으로 완성시 보다 고급스러움을 형성하도록 표면에 규사를 이용하여 안료를 석재타일의 표면에 도포하게 된다.
6) 소성단계(S6);
표면디자인 형성이 완료된 인조석재타일(30)을 건조장치를 통해 1차 고온 소성, 2차 냉온 급냉, 3차 저온 소성 순서로 이루어지며,
1차 고온 소성은 1000~1200℃에서 100분~120분 소성하게 되며, 2차 냉온 급냉은 -100℃ 조건에서 60분~120분 두어 기온에 따른 변형 여부를 테스트함과 아울러 담금질 작용효과에 따른 강도를 더 높여주게 되며, 3차에는 1차 보다 저온의 150℃에서 60분~120분 다시 소성과정을 거치게 된다.
여기서 소성과정에서 고온에서는 인조석재타일을 고열에 의해 굽어주는 작용에 의해 강도를 보다 단단하게 함과 동시에 수분을 제거하여 흡수율을 저감시키게 된다.
그리고 냉온에서 급냉시키는 과정은 계절에 따라 추운 겨울철 인조석재타일의 형태가 변형되는 여부를 확인하기 위해 차가운 온도에서 테스트하게 됨과 동시에 인조석재타일이 고온에서 달궈진 상태에서 냉온에서 급냉하여 식혀주는 담금질 효과를 통해 강도를 보다 더 높혀주게 된다.
그리고 1차 보다 저온에서 다시 소성하는 것은 완성된 인조석재타일이 수축 또는 팽창되는 불량 여부를 점검하면서 잔여하는 수분을 다시 한 번 제거하게 된다.
7) 세척 및 재단연마단계(S7);
소성과정을 통해 완성된 석재타일을 세척한 후 표면을 연마하여 제품화한 후 포장하게 된다.
8) 인조석재타일 완성단계(S8);
상기의 공정에 따라 천연암석을 이용한 인조석재타일(30)로 완성하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법에 의하면, 대리석 화강암과 같으 천연석재에 비해 저렴하고 공급이 용이한 천연암석을 미세분쇄한 후, 강도, 내구성, 내열성 등을 보강하는 점토, 리티아휘석 및 첨가제를 혼합하고, 형상 성형 후 소성에 의해 인조석재타일을 제조할 수 있도록 함으로써, 천연석재의 질감을 동일하게 재현함과 아울러 경량성 및 강도가 우수한 인조석재타일을 저렴한 가격으로 구성할 수 있게 된다.
대리석 화강암과 본 발명의 인조석재타일의 검사 비교
대리석 화강암 인조석재타일
밀도(Density) 2.9 gr/cm3 2.6gr/cm3
흡수율(Warter Absorbion) 0.09% 0.05%
압축강도(Dry Compression Strengh) 215.6Mpa 265.6mpa
굽힘강도(Dry Bending Strengh) 26.3Mpa 30Mpa
상기 비교표에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 인조석재타일이 대리석 화강암에 비해 밀도가 낮음으로 무게중량이 경량임을 알 수 있고, 흡수율에서도 본 발명의 인조석재타일이 더 낮아 장기간 사용시 표면이 수분침투에 의해 오염되는 대리석 화강암과 달리 오염 및 변질될 우려가 적으며, 압축강도 및 굽힘강도 역시 인조석재타일이 더 우수함을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
본 발명에 의한 천연암석을 이용한 인조석재타일 및 그 제조방법은 대리석 화강암에 비해 저렴하고 쉽고 구할 수 있는 천연암석을 이용하여 가격은 저렴하면서 대리석 화강암과 유사한 질감을 제공할 수 있고, 강도는 더 우수한 고품질의 인조석재타일을 제공할 수 있으므로 다양한 건축시장에 널리 적용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 화강암 대리석에 비해 저가에 구할 수 있는 비가소성의 천연암석을 미세 분쇄한 암석분말(1), 가소성 점토류(2), 리티아휘석(Spodunene)(3), 첨가제(4)로 이루어진 혼합물과 물을 1:1 중량비율로 혼합하여 슬러리혼합물(10)로 형성한 후,
    상기 슬러리혼합물(10)에서 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 형성하고,
    상기 분말혼합물(20)을 고압에 의해 설정된 두께의 타일형상으로 성형하여 1차 고온에서 소성하고, 2차 냉온에서 급냉시키며, 3차는 1차 보다 저온에서 소성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
  2. 청구항 1에 있어서,
    슬러리혼합물(10)은 암석분말(1) 55중량%, 점토(2) 20중량%, 리티아휘석(3) 10중량%, 첨가제(4) 15중량%로 혼합되며, 상기 혼합물을 물과 1:1 중량비율로 혼합하여 구성하며,
    상기 암석분말(1)은 천연암석 중 화강암 대리석에 비해 저렴하면서 쉽게 구할 수 있는 도석, 납석, 운모를 동일한 중량비율로 구비하여 미세 분쇄하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제(4)는 색조를 위한 산화철(Fe2O3)과, 접착제의 역할을 위한 탄화수소 화합물 및 삼염화루테늄헥사민(Ruthenium hexammine trichloride)과, 열적강도 및 내화학성을 증대시키는 규산지르코늄(ZrSiO4)을 포함하며,
    산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 혼합하여 구성함을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
  4. 청구항 1에 있어서,
    고압에 의해 설정된 두께로 타일형상으로 성형한 후, 소성하기 전에 표면에 심미감을 높이기 위해 규사 안료를 도포하여 색상, 패턴, 무늬를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일.
  5. 천연암석(1), 점토(2), 리티아휘석(3) 및 첨가제(4)를 구비하고 상기 천연암석은 철분함유량을 검사한 후 파쇄하여 암석분말로 구비하는 원료 구비단계(S1);
    암석분말, 점토, 리티아휘석, 첨가제로 구비된 원료를 볼밀분쇄기에 물과 1:1 중량비율로 투입하여 혼합하여 끈끈한 슬러리 상태로 만드는 슬러리혼합물의 제조단계(S2);
    슬러리혼합물(10)을 전용습식분쇄기로 수용시켜 900℃의 열기로 탈수 및 건조하여 철분과 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 만드는 불순물제거단계(S3);
    분말혼합물(20)을 프레스 압착하여 설정된 두께의 인조석재타일형상으로 성형하는 형상가공단계(S4);
    인조석재타일을 1차 고온, 2차 냉온, 3차 저온 순서로 소성시키는 소성단계(S6);
    인조석재타일을 세척 및 표면을 연마하여 크기별로 절단하여 제품화하는 세척 및 재단연마단계(S7);
    인조석재타일 완성단계(S8);를 포함하며,
    슬러리혼합물은 암석분말 55중량%, 점토 20중량%, 리티아휘석 10중량%, 첨가제 15중량%를 혼합하며, 상기 첨가제는 산화철 2중량부, 탄화수소 화합물 5중량부, 삼염화루테늄헥사민(Ruthenium hexammine trichloride) 5중량부, 규산지르코늄 3중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    불순물제거단계(S3)는 슬러리혼합물(10)을 철분 및 수분을 제거하여 분말혼합물(20)로 제조 시 분말의 유동성 확보가 용이하도록 수분 함유량 6~7%가 유지되도록 건조하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    형상가공단계(S4)에서 인조석재타일로 제조한 후, 소성하기 전에 인조석재타일(30)에 표면에 규사로 된 안료를 도포하여 패턴, 색체 등의 디자인을 부여하는 표면디자인 형성단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    소성단계(S6)은 1차 1000~1200℃의 고온에서 소성한 후, 2차 -100℃의 냉온에서 급냉 시키고, 3차 150℃의 저온에서 다시 소성하는 것을 특징으로 하는 천연암석을 이용한 인조석재타일의 제조방법.
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