황토를 이용한 건자재의 제조방법

황토를 이용한 건자재의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR BUILDING MATERIALS USING YELLOW EARTH}

본 발명은 황토를 이용한 건자재의 제조방법에 대한 것으로서, 특히 제조시 황토를 혼합시켜 인체에 유익한 원적외선을 발산함은 물론 방충과 방습 및 탈취기능이 부가되면서 환경오염을 유발하지 않도록 된 황토를 이용한 건자재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사람이 거주하는 공간인 주택과 아파트, 사무실 및 욕실등에 사용되는 각종 건자재들중 특히, 건물의 내·외부사이를 단열시켜 주기 위한 단열재인 스치로폼과 유리섬유 및 석고보드등을 이용하여 제조하여 사용하지만, 이러한 단열재는 우수한 단열효과에 비해 주거환경을 오염시키고 인체에 유해한 물질을 발생하여 환경오염을 야기시키게 되고, 이로 인해 근래에는 사용 규제를 하고 있어 이를 대체할 단열재의 개발이 절실하게 제기되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이를 해결 보완하고자 발명한 것으로서, 인체에 유해한 물질이 포함되지 않아 제조된 후 사용에 따른 분진이 발생되더라도 환경오염을 방지할 뿐만 아니라 황토가 혼합된 상태로 제조하여 황토가 갖는 고유의 기능인 단열기능은 물론 원적외선의 방사와 항균 및 방습효과등이 매우 크게 작용되도록 한 것이다.

이를 위한 특징적인 실시 방법은 생황토를 가열 소성하여 미세한 입자로 만들어 진 황토분말을 유리분말인 원재료와 발포재에 혼합하여 소정온도로 가열하여 소성한 후 일정온도로 냉각시켜 원하는 형상으로 절단하여 제조하거나 또는 종이를 불린 원재료와 접착재를 함께 혼합한 후 필요에 따라 숯분말이나 향초를 첨가하여 원하는 형상으로 성형하여 건조시켜 제조된다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 황토는 불순물의 첨가를 배제하기 위해 지표로부터 약 50㎝이하에서 채취된 생황토를 시멘트제조시 일반적으로 사용되는 킨(Klin)과 같은 로터리 킨에 넣어 100 - 1,200℃의 범위의 온도로 가열시켜 소성하고, 이어 일반적인 분쇄장치를 이용하여 약 50 - 2,500메시로 미세하게 분말한 후, 이 분말을 부양시켜 팬의 흡입력을 이용하여 집진시켜 황토분말을 제조하게 된다.

여기서, 상기 생황토의 소성온도범위는 생황토로부터 가장 빠른 시간에 수분을 완전히 제거시킬 수 있는 온도이며, 특히 생황토에 포함된 이물질의 완전한 제거를 위해 고온으로 소성하는 것이 바람직하게 된다.

이러한 황토분말은 한국건자재시험연구원의 시험성적서에서 알 수 있는 바와 같이 다음과 같은 특성을 갖게 된다.

즉, 본 발명에 따라 제조된 황토분말의 탈취기능은 암모니아의 경우 약 2시간 후 95정도 제거되어 짐을 알 수 있다.

주) 블랭크농도는 시료(황토분말)를 넣지않은 상태에서 측정한 것임

시료는 40 x 40 x 10(mm)임

그리고, 본 발명에 따라 제조된 황토분말은 고온보다 실온 상태의 온도에서 원적외선의 방사율이 높아짐을 알 수 있다.

주) 시료는 황토분말임

FT-IR 스펙트로미터를 이용한 블랙바디(Black Body)대비 측정결과임

이와같이 생황토로부터 제조된 황토분말을 이용하여 다양한 건축자재와 욕조용품을 제조하게 되지만, 본 발명에서는 폐유리와 폐지등을 이용한 우수한 성능의 단열재와 욕조용품을 제조하는 것에 대해 설명한다.

먼저, 본 발명의 제1실시예는 100 ∼ 2,500메시 정도로 미세하게 분쇄된 황토분말을 원재료와 함께 혼합하되, 상기 황토분말과 원재료의 중량비나 또는 체적비는 5 ∼ 30: 40 ∼ 90의 범위로 되고, 이러한 범위는 황토분말의 입자정도 즉, 미세분말일수록 적은 범위로 된다.

여기서, 상기 원재료는 유리(특히, 폐유리)를 약 100 ∼ 1,000메시 정도의 미세하게 분쇄한 분말 형태이다.

이어, 원재료와 황토분말이 혼합된 상태에 발포재를 첨가하여 혼합되, 황토분말과 원재료 및 발포재의 중량비나 또는 체적비는 5 ∼ 30: 40 ∼ 90: 0.3 ∼ 2의 범위로 되고, 이때 상기 발포재는 적합한 여러 종류의 물질을 사용하게 되지만 바람직하게는, 카본블랙을 이용하게 된다.

그리고, 원재료와 황토분말 및 발포재가 혼합된 상태에서 일정온도로 가열하여 소성하되, 이 소성단계는 600℃ 온도에서 30 ∼ 50분동안 유지하는 1차소성과, 이 1차소성에 이어 다시 900℃ 온도에서 30분동안 유지하는 2차소성으로 이루어 진다.

여기서, 상기 소성단계를 거치게 되면 제조된 유리의 성분인 탄소(C)를 제조전 유리의 성분인 이산화탄소(CO ₂ )로 변환시키게 되는데, 이러한 화학적 변화는 황토분말과 혼합된 원재료인 유리분말에 첨가된 발포재의 발포과정중 유리에서 발생되는 분진인 유해한 탄소(C)성분이 화학적 변환에 의해 인체에 무해한 이산화탄소(CO ₂ )로 변환됨을 의미하므로, 본 발명에 따라 제조된 단열재의 경우 분진이 발생되더라도 인체에 무해하게 됨은 물론이다.

이어, 전술한 바와같이 600℃ 와 900℃로 소성된 후 고온으로 발포된 상태에서 약 50℃정도로 냉각시키는 냉각단계를 거친 후, 톱이나 절단기등을 이용하여 원하는 형상으로 절단하여 제작하게 된다.

여기서, 고온으로 소성된 후 이어지는 냉각단계는 통상, 자연건조방식을 이용하게 되나 시간의 단축이나 냉각에 따른 성분이나 균열등과 같은 외형의 변화를 야기하지 않는 범위에서 열풍에 의한 강제건조방식으로 냉각될 수 도 있음은 물론이다.

그리고, 본 발명의 제2실시예는 50 ∼ 1,000메시 정도로 미세하게 분쇄된 황토분말을 원재료와 함께 혼합하여 반죽하되, 상기 황토분말과 원재료의 중량비나 또는 체적비는 40 ∼ 50: 30 ∼ 40의 범위로 되고, 이러한 범위는 황토분말의 입자정도 즉, 미세분말일수록 적은 범위로 된다.

여기서, 상기 원재료는 종이(특히, 폐지)를 물에 불린 후 물을 제거한 형태이다.

이어, 원재료와 황토분말이 혼합된 상태에 10 ∼ 1,000메시 정도의 숯분말을 혼합하여 반죽하되, 황토분말과 원재료 및 숯분말의 중량비나 또는 체적비는 40 ∼ 50: 30 ∼ 40: 1 ∼ 10의 범위로 되고, 이중 숯분말의 범위는 입자정도 즉, 미세분말일수록 적은 범위로 된다.

그리고, 원재료와 황토분말 및 숯분말이 혼합된 상태에 향기를 발산하는 향초를 혼합하여 반죽하되, 황토분말과 원재료 및 숯분말과 향초의 중량비나 또는 체적비는 40 ∼ 50: 30 ∼ 40: 1 ∼ 10: 0.5 ∼ 3의 범위로 된다.

여기서, 상기 향초는 허브향과 같이 인체에 좋은 향기를 발산하는 물질임은 물론이다.

이어, 원재료와 황토분말 및 숯분말과 향초가 혼합된 상태에 이들의 점착력을 높이기 위해 접착재를 첨가하여 반죽하되, 황토분말과 원재료 및 숯분말과 향초와 접착재의 중량비나 또는 체적비는 40 ∼ 50: 30 ∼ 40: 1 ∼ 10: 0.5 ∼ 3: 5 ∼ 15의 범위로 된다.

여기서, 상기 접착재는 아교와 같은 공업용 접착재나 물풀이나 밀가루를 이용한 풀과 같은 환경친화적인 접착재를 사용함은 물론이다.

이어, 원재료와 황토분말 및 숯분말과 향초 및 접착재등이 혼합된 상태에서 성형틀을 이용하여 원하는 형상을 성형한 후 건조시켜 단열재를 완성하게 된다.

여기서, 성형된 단열재의 건조는 자연건조되거나 또는 건조시간의 단축을 위해 약 100 - 150℃의 온도를 갖는 열풍으로 건조되어 짐은 물론이다.

그리고, 단열재의 제조 단계중 숯분말과 향초를 첨가하여 혼합하는 단계는 생략될 수 있음은 물론이다.

한편, 전술한 제2실시예는 소정형상을 갖는 완성된 형태가 아닌 반죽상태로 제조된 후 현장에서 직접사용할 수 도 있는데, 이는 황토분말과 원재료가 혼합된 상태나 또는 황토분말과 원재료에 숯분말이나 향초를 선택적으로 첨가하여 혼합된 상태에서 소정비율로 접착재를 첨가한 후, 이를 벽이나 바닥등에 직접 발라주거나 또는 벽이나 기둥에 형성된 공간속으로 채워 동일한 단열효과를 갖을 수 있게 됨은 물론이다.

그리고, 본 발명의 제3실시예는 100 ∼ 2,500메시 정도로 미세하게 분쇄된 황토분말에 욕조용품을 발포성형하는 원재료와 함께 혼합하여 소성하되, 상기 황토분말과 원재료의 중량비나 또는 체적비는 5 ∼ 30: 40 ∼ 90의 범위로 되고, 이러한 범위는 황토분말의 입자정도 즉, 미세분말일수록 적은 범위로 된다.

이어, 원재료와 황토분말이 소성된 상태에 이들의 점착력을 높이기 위해 접착재를 첨가하여 혼합하되, 황토분말과 원재료 및 접착재의 중량비나 또는 체적비는 5 ∼ 30: 40 ∼ 90: 5 ∼ 15의 범위로 된다.

여기서, 상기 접착재는 아교와 같은 공업용 접착재나 물풀이나 밀가루를 이용한 풀과 같은 환경친화적인 접착재를 사용함은 물론이다.

이어, 원재료와 황토분말 및 접착재가 혼합된 상태에 향기를 발산하는 향초를 첨가하여 혼합하되, 황토분말과 원재료 및 향초의 중량비나 또는 체적비는 50 ∼ 30: 40 ∼ 90: 5 ∼ 15: 0.5 ∼ 3의 범위로 된다.

여기서, 상기 향초는 허브향과 같이 인체에 좋은 향기를 발산하는 물질임은 물론이다.

이어, 원재료와 황토분말 및 향초등이 혼합된 상태에서 형틀등을 이용하여 성형한 후, 자연건조방식을 이용하게 되나 건조시간의 단축을 위해 약 100 - 150℃의 온도를 갖는 열풍에 의한 강제건조방식을 이용할 수 도 있음은 물론이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 생황토를 가열·건조방식으로 미세한 입자의 황토분말을 단열성능이 우수한 폐유리분말이나 폐지 또는 발포성형되는 원재료와 함께 적정비율로 혼합시켜, 황토에 의한 단열성능의 향상과 더불어 원적외선의 방사와 탈취 및 항균·항충효과는 물론 숯과 향초의 첨가에 따라 향발산과 탈취와 방습등의 다양한 효과를 갖게된다.

또한, 황토분말이 가열·건조방식으로 대량생산됨에 따라 황토분말제조비용을 크게 줄일 수 있음은 물론, 단열재의 구성성분이 모두 환경친화적인 성분으로 되어 환경오염을 유발하지 않게될 뿐만 아니라 완전히 재활용되고 또한, 충분한 강도를 유지하면서도 상대적으로 가벼워 건축물의 하중저하에도 상당한 효과를 갖게 됨은 물론이다.