KR0163575B1 - 건축용 난연보드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

충분히 탈수, 건조, 분쇄한 제지슬러지에 경화제가 첨가된 고형분이 50∼60 중량%인 액상의 요소수지를 스프레이 분사하면서 혼합하고, 상기 혼합물을 예비 가압 프레스를 사용하여 판상으로 예비 가압한 후 고압 열프레스를 사용하여 가열 가압하여 성형하는 공정을 포함하는 건축 자재용 난연보드의 제조방법은 첫째, 제지슬러지를 이용하여 강도, 난연성, 내열성, 내수성 및 측면 가공성이 우수한 건축 자재용 난연보드를 제공하고 둘째, 충분히 건조된 제지슬러지와 고농축 요소수지를 사용하여 원료 혼합물의 함수율을 최소화하므로써 부가적인 재건조 및 재분쇄 공정 등과 같은 비효율적이고 비경제적인 부가공정이 필요없는 경제적인 건축용 난연보드의 제조방법을 제공하고 셋째, 폐기물인 제지슬러지를 효과적으로 재활용할 수 있는 방법을 제공하고 넷째, 상기와 같이 제지 슬러지를 이용하여 이차적인 오염물질 발생이 없으면서 강도, 난연성, 내열성 및 내수성 등의 물성이 우수한 건축 자재용 난연보드를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

[발명의 명칭]

건축용 난연보드 및 그 제조방법

[발명의 상세한 설명]

[산업상 이용분야]

본 발명은 건축자재용 보드중 벽체용 및 칸막이 충진용으로 사용되고 있는 기존의 석고보드 제품을 대체할 수 있는 건축 자재용 난연보드에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 제지슬러지와 요소수지를 사용하여 제조되는 강도, 난연성, 내열성 및 내수성이 우수한 건축용 난연보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

[종래기술]

현재 벽체용, 칸막이 충진용 등의 용도에 사용되어지고 있는 석고보드는 석고에 혼화재를 혼합하여 판상으로 제조한 후 종이를 상·하면에 부착한 형태로 사용되고 있는데, 이와같은 석고보드는 단열 및 흡음 성능이 우수하여 현재 벽체용 및 칸막이 충진용으로 많이 사용되고 있다. 그러나 석고보드는 강도가 약하여 시공시 조심해서 다루어야 하며, 주원료인 석고가 수분을 다량 흡수하고 강도를 보강하기 위해 상·하면에 부착한 보드용 원지도 수분에 대한 저항력이 약하여 습기가 많은 부위에는 사용하지 못하고, 주원료가 연질의 석고이기 때문에 나사못 유지력이 약하여 벽체용으로 사용할 때에는 나사못을 박거나 기타 재료를 부착하기 위한 가공이 필요한 부위에는 사용상 많은 문제점들이 있다. 이에 기존의 석고보드를 대체할 수 있는 강도, 난연성 및 내수성이 우수한 새로운 건축용 난연보드의 개발이 요구되고 있다.

한편, 현재 매년 그 발생량이 증가되고 있는 제지슬러지는 환경에 대한 규제 및 법규가 전세계적으로 확대되어 가면서, 그 처리문제가 기존 제지 업체에서 심각하게 문제시되고 있다. 그러나 대부분의 제지슬러지의 경우 안정적인 재활용처를 찾지 못하고, 소각이나 매립 등의 소극적인 방법으로 처리되고 있는데, 이를 처리하는 데에도 막대한 비용이 소요되고 있어 새로운 처리방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명자는 많은 연구를 거듭한 결과 상기와 같은 환경문제를 야기시키는 제지슬러지를 이용하여 건축 자재용 보드를 생산할 경우 강도, 난연성, 내열성, 내수성 및 측면 가공성이 우수한 건축 자재용 난연보드를 생산할 수 있음을 발견하고, 환경적인 측면에서도 우수한 재활용 효과가 있음을 확인하였다.

그러나 이와 같이 제지슬러지를 이용하여 건축 자재용 보드를 생산하는 기술은 이미 일본국 특허 공개 소57-178859호, 소61-28099호, 대한민국 특허 공고 제79-1484호, 제86-1124호, 제91-7581호, 제95-5385호, 대한민국 특허 공개 제93-17633호, 제94-19929호 등에 그 관련기술이 개시되어 있다.

상기한 관련기술 중, 일본국 특허 공개 소57-178859호, 소61-28099호 및 대한민국 특허 공고 제91-7581호에서 제시한 방법은 제지슬러지가 함수율 50중량% 이상으로 수분을 다량 함유한 상태에서 제지슬러지와 열경화성수지를 혼합한 후 탈수 및 열압 성형과정을 거쳐 보드를 제조하는 습식 방법이기 때문에 생산공정에서 폐수를 유발시켜서 또 다른 환경문제를 초래할 뿐만 아니라 열성형시 다량의 수증기가 방출되면서 보드 상·하판의 분리현상이나 보드의 변형이 초래되고 이로인한 보드의 불량으로 고강도를 발현할 수 없다는 단점이 있다.

그리고 대한민국 특허 공고 제79-1484호에서 제시한 방법은 원목으로부터 펄프를 제조시 발생되는 무기물이 거의 없는 펄프잔재와 로진 변성페놀수지로 합판을 제조하는 방법으로 본 발명과는 그 주원료와 수지가 다르며, 본 발명에서 사용한 무기물이 셀룰로오즈 화이버에 고루 코팅되어 있는 제지슬러지와는 달리 펄프 잔재에는 화기에 강한 무기물이 거의 없기 때문에 난연성이 떨어지며 KS F 2271에 근거한 난연등급을 얻기 힘들고 난연제를 첨가하여 난연등급을 얻을 수 있을지라도 난연제 첨가량을 상당히 높여야 하므로 경제성 있는 제품을 만들기가 어렵다.

그리고 대한민국 특허 공고 제86-1124호에서 제시한 방법은 제지슬러지 외에 볏집을 분쇄하여 부원료로 사용하는 방법으로 제지슬러지만을 원료로 사용하는 본 발명과는 그 원료가 다르며 제조방법에서도 1차로 요소수지를 처리한 후 열프레스를 사용하여 압착 건조하고 분쇄기로 재분쇄하여 칩 상태로 제조한 성형물 2차로 다시 페놀수지와 혼합하여 열성형하는 방법으로 공정이 복잡하고 여러 단계로 이루어져 있으므로 이에 따른 제조경비가 높아져서 경제적인 보드 제조법이 될 수 없다.

또한, 대한민국 특허 공개 제94-19929호에서 제시한 방법은 입도가 2∼5㎜, 함수율이 15 중량% 이하로 분쇄·건조한 제지슬러지 소편에 물 8∼6에 대하여 열경화성 수지 2∼4의 비율로 매우 묽게 희석된 열경화성 수지(요소, 멜라민, 페놀수지)액을 분사기로 침투 주입하여 물희석 수지액이 제지슬러지 소편에 흡습하게 한 후 다시 함수율이 8중량% 이내로 건조하고, 다시 분쇄공정을 거치므로 재건조 및 재분쇄에 따른 전력 손실이 많고 제조공정이 복잡해지는 단점이 있으며, 물희석수지액이 흡습된 상태가 상기에서 언급한 방법으로 계산하면 대략 함수율 50 중량% 정도로 매우 수분이 많은 상태라서 이를 다시 건조하는데에 따른 경비손실이 많으므로 경제적인 제조법이 될 수 없다. 또한, 제지슬러지 소편의 입도가 2∼5㎜로 큰 편이고 물희석수지액이 고분자 물질로서 다소 점도를 가지므로 제지슬러지 소편과 수지액의 혼합이 제대로 이루어지지 않고 제지슬러지 소편 내부로 수지액이 스며들지 않아서 제지슬러지 소편과 수지액의 혼합물을 다시 재분쇄할 경우 수지의 혼합이 제대로 이루어지지 않은 제지슬러지가 다소 존재하므로 이를 열압 성형하여 제조한 보드는 수지도포가 제대로 이루어지지 않은 부분에 의해 결합력이 저하되어 강도가 약한 단점이 있다.

그리고 대한민국 특허 공고 제95-5385호는 제지슬러지와 저밀도 폴리비닐클로라이드(PVC)를 사용하여 보드를 제조하는 방법을 개시하고 있는데 이와 같이 제조된 보드는 열경화성 수지와는 달리 열이나 화기에 약한 열가소성 수지인 저밀도 폴리비닐클로라이드(PVC)를 사용하기 때문에 열이나 화기에 의한 변형이 생기기 쉬운 단점이 있다. 또한, 대한민국 특허 공개 제93-17633호는 열경화성 수지 및 열가소성 수지의 혼합 접착제를 제지슬러지와 혼합하고 가열하여 겔 상태로 만든 후 열압 성형하는 방법으로서 겔 상태의 중간 성형물을 제조시 별도의 가열공정이 필요하여 경제적인 제조법이 될 수 없으며 열가소성 수지를 이용하기 때문에 대한민국 특허 공고 제95-5385호의 경우와 마찬가지로 열이나 화기에 의한 변형이 생기기 쉬운 단점이 있는 제조법이다.

[본 발명이 해결하려 하는 과제]

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 첫째 목적은 제지슬러지를 이용하여 강도, 난연성, 내열성, 내수성 및 측면 가공성이 우수한 건축 자재용 난연보드를 제공하는 것이고, 둘째 목적은 충분히 건조된 제지슬러지와 고농축 요소수지를 사용하여 원료 혼합물의 함수율을 최소화하므로써 부가적인 재건조 및 재분쇄 공정 등과 같은 비효율적이고 비경제적인 부가공정이 필요없는 경제적인 건축용 난연보드의 제조방법을 제공하는 것이고, 셋째 목적은 폐기물인 제지슬러지를 효과적으로 재활용할 수 있는 방법을 제공하는 것이고, 넷째 목적은 상기와 같이 제지슬러지를 이용하여 이차적인 오염물질 발생이 없으면서 강도, 난연성, 내열성 및 내수성 등의 물성이 우수한 건축 자재용 난연보드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명에서는 다음과 같은 방법을 채택하므로써 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있었다.

본 발명에서는 함수율 2∼5 중량% 이내로 충분히 건조된 제지슬러지에 고형분이 50∼60 중량%인 수분 함유량이 적은 고농축 요소수지를 스프레이 분사하여 서로 혼합하여 최종 원료 혼합물의 함수율을 최소화시키므로써 이후 재탈수 및 재건조 공정이 필요없이 생산공정을 간단하게 하였고 부가적으로 용수를 사용하지 않으므로써 폐수 발생이 없는 건식 제조방식을 채택하여 환경 친화적인 제조방법을 개발하였다.

그리고 함수율 2∼5 중량% 이내로 충분히 건조된 제지슬러지와 수분 함유량이 적은 고형분이 50∼60 중량%인 고농축 요소수지를 사용하여 최종 원료 혼합물의 함수율을 최소화시키므로써 보드의 열성형시 수증기 및 가스의 발생을 최소화하여 보드 상·하판의 분리나 보드의 변형 등의 문제점을 해결할 수 있었다.

그리고 본 발명에서는 제지슬러지가 입도 0.5㎜ 이하의 상태로 충분히 미분으로 분쇄하여 미세섬유 하나 하나가 고루 분리되어 있는 상태로 제조하여 사용하므로써 수지 분사 혼합시 수지가 제지슬러지 내의 미세섬유에 고루 도포되는 것이 가능하게 되어 우수한 강도를 나타내는 보드로 제조할 수 있었으며 주원료로 화기에 강한 무기물이 다량 함유된 제지슬러지를 사용하므로써 소량의 난연제를 참가하여 석고보드 대용으로 사용 가능한 난연보드로 제조할 수 있었다.

[작용]

본 발명은 함수율 2∼5중량%로 충분히 건조하고 입도 0.5㎜ 이내로 충분히 분쇄된 제지슬러지를 사용하고 물로 희석하지 않은 고형분이 50∼60 중량%인 고농축 요소수지를 그대로 사용하므로 스프레이 수지 분사 후 원료 혼합물의 최종 함수율이 낮고 부가적으로 용수를 사용하지 않는 건식 제조방식에 의해 건축 자재용 난연보드를 제조하므로 종래의 기술과는 달리 재건조 및 재분쇄 공정이 필요없이 공정을 간단히 설계한 매우 경제적인 건축용 난연보드의 제조방법이다.

이에 따라 본 발명은 강도, 난연성, 내열성, 내수성 및 측면 가공성이 우수하고 기존의 석고보드 제품을 대체할 수 있는 건축 자재용 난연보드를 제공하고, 동시에 폐수를 유발하지 않고 이차적인 오염을 방지하는 건식 제조방법으로 환경친화적인 제품을 제공한다.

또한, 본 발명에서와 같이 제지슬러지와 요소수지를 이용한 건축용 난연보드를 제조하여 벽체용 및 칸막이 충진용 등의 용도로써 사용할 수 있게 된다면 제지슬러지의 새로운 처리방안으로서 그 기여도가 매우 클 뿐만 아니라 처리비용을 절감하고 부가적인 수익을 얻을 수 있게 되므로써 경제적인 측면으로 그 잇점이 매우 크며, 제지슬러지의 처리에 따른 이차적인 오염을 줄일 수 있게 되어 환경적인 측면에서도 상당한 잇점을 지니게 된다.

[바람직한 실시예의 설명]

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 함수율 2∼5 중량%, 입도 0.5㎜ 이내로 충분히 탈수, 건조, 분쇄한 제지슬러지에 난연성을 높이기 위해 난연제를 첨가하고 고형분이 50∼60 중량%인 액상의 고농축 요소수지를 스프레이 분사하면서 혼합하고, 상기 혼합물을 예비 가압 프레스를 사용하여 판상으로 예비 가압한 후 고압 열프레스를 사용하여 가열 가압하여 성형하는 건식 제조방식으로 건축 자재용 난연보드를 제조한다.

보드 제조시 경화온도는 150∼210℃의 온도에서 제조하는 것이 바람직한데 이는 온도가 너무 낮을 경우는 수지의 경화가 일어나지 않거나 경화속도가 너무 느리며, 온도가 너무 높을 경우는 수지의 열분해가 일어나거나 제조시 화재의 위험이 따르기 때문이다.

그리고 제지슬러지 보드 제조시의 열압 성형조건은 0∼50㎏f/㎠의 압력 사이에서 열성형공정 중 가압 및 해압을 번갈아가면서 시행하여 열성형시 발생되는 수증기 및 가스가 충분히 방출되도록 하는 것이 바람직하다. 이때 해압이 충분히 이루어지지 않으면 다량의 수분 및 가스의 발생으로 보드 상·하판의 분리 또는 보드 표면에서의 기포 발생 등의 문제가 발생할 수 있으니 유의해야 한다. 그리고 상기의 방법에 따라 제조되는 제지슬러지 보드는 건축용 내장재로 사용하기 위하여 0.6∼1.1g/㎤의 밀도를 가지는 것이 바람직하다.

제지슬러지의 건조는 열풍을 이용한 건조 방식이나 진공 건조방식을 사용할 수 있으며, 이렇게 건조한 제지슬러지의 함수율은 전체 슬러지의 중량에 대하여 2∼5 중량%가 바람직하다. 해리 또는 분쇄는 패들 믹서에서 일차 해리한 것을 해머밀이나 리파이너를 사용하거나 이들을 병행해서 사용할 수도 있는데 여기서 제지슬러지는 입도 0.5㎜ 이내의 미분으로 충분히 분쇄한다.

제지 공정 중에서 부산되는 제지슬러지는 종이의 종류에 따라 그 회분이나 목질 섬유의 함유량이 다르고 그 특성 또한 다양하다. 하지만 본 발명에 따른 상기의 건축용 난연보드에 있어서는 난연성 발휘에 기여할 수 있도록 다소 회분이 존재하는 것으로 회분 함량이 20∼50 중량%, 유기물 및 목질 섬유분이 50∼80 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 제지슬러지 보드를 제조시에는 고형분이 50∼60 중량%인 액상의 고농축 요소수지를 사용해야 하는데 이는 수분 함량이 적은 수지를 사용하여 제지슬러지와 수지의 혼합물의 최종 함수율을 낮추므로써 과량의 함수에 의한 보드의 불량을 억제하는데 그 목적이 있으며, 그 첨가량은 원료 혼합물 전체 중량에 대하여 수지에 혼합된 용매를 제외한 알짜 수지 함량이 5∼15 중량% 사용되는 것이 바람직하다. 이때 수지 첨가량이 5 중량% 미만이면 보드의 강도에 문제가 있으며 수지 첨가량이 15 중량%을 초과하면 경제적으로는 보드의 제조원가가 상승되고, 제조상에서는 원료 혼합물의 함수율이 증가하여 보드 제조시에 다량의 수분 및 가스의 발생으로 보드 상·하판의 분리 또는 보드 표면에서의 기포 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.

그리고 요소수지 이외에 경화제로서 염화 암모늄, 염화아연 또는 산무수물 등을 전체 수지중량에 대하여 0.5∼2.5 중량% 첨가하는 것이 바람직하며, 이는 수지 첨가율을 고려한다면 원료 혼합물 전체 중량에 대하여 0.01∼0.5 중량%에 해당한다. 이때 경화제의 첨가량이 0.01 중량% 미만이면 수지의 경화 속도가 매우 느리며, 0.5 중량% 이상이면 보드의 중층에서보다 표면에서의 경화가 너무 빨리 일어나서 보드 전체의 고른 경화를 이루기 어렵다.

그리고 상기 제지슬러지보드에 난연성을 더욱 부여하기 위하여 첨가되는 유·무기 난연제는 수지 분사시 혼합하여 분사하거나 또는 제지슬러지에 직접 혼합하는 것이 가능하며 수지 자체에 난연성을 부여할 수도 있다. 이때 유·무기 난연제의 첨가량은 원료 혼합물 전체 중량에 대하여 2∼20 중량% 정도가 바람직하며, 난연제로는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 제이인산암모늄, 제일인산암모늄, 황산 암모늄, 염화아연 등을 사용하거나 이들 중 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서 난연제 첨가량이 2 중량% 미만일 경우에는 난연 효과가 미미하며, 난연제 첨가량이 20 중량%를 초과할 경우에는 난연성은 향상되는 반면 다소 강도가 저하되고 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

상기에서 언급한 바와 같이 본 발명의 구성은 제지슬러지 보드를 건축용 내장재로 사용하기 위한 제조방법, 제지슬러지의 전처리 방법, 제지슬러지 원료 구성, 수지 및 첨가제, 건식 제조방식에 의한 건축용 난연보드 제조방법 등의 부분으로 구성되어 있다.

다음에서는 본 발명에 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 더 상세히 설명하고자 한다. 다음의 실시예들은 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

다음의 비교예와 실시예들을 통하여 제지슬러지 보드를 제조하는 방법과 제조된 건축용 난연보드의 물성을 측정하여 기존 석고보드 제품과의 물성을 비교하였다.

다음의 실시예들에서 사용한 제지슬러지는 열풍을 이용한 건조방식으로 함수율 3 중량%로 건조하고 패들믹서에서 일차 해리한 것을 해머밀을 사용하여 분쇄한 후 리파이너를 사용하여 입도가 0.5㎜ 이내로 더욱 분쇄시킨 것이며, 요소수지는 경화제로 염화 암모늄을 수지 중량에 대하여 2.0 중량% 첨가하고 고형분(알짜 수지함량)이 60 중량%인 한솔화학의 HU-360 액상 고농축 요소수지를 사용하였으며, 난연성을 향상시키기 위한 난연제로는 제이인산암모늄 공업용 시약을 사용하였다.

[비교예1]

(주)금강의 석고보드 제품을 대조구로 사용하였다.

[비교예2]

대한민국 특허 공고 제79-1484호에 의하여 펄프 잔재 70 중량%, 갈대 입상물 5 중량%, 제이인산암모늄 15 중량%, 로진 변성페놀수지 10 중량%를 가하여 충분히 교반한 후 이 혼합물을 예비 가압 프레스를 사용하여 판상으로 예비 가압하고 온도 130℃, 압력 50㎏f/㎠로 20분간 고압 열프레스를 사용하여 가압 및 해압을 번갈아 시행하면서 열압 성형하여 밀도 0.7g/㎤, 두께 12㎜인 펄프잔재를 이용한 보드를 제조하였다.

[비교예3]

대한민국 특허 공개 제94-19929호에 의하여 입도 3.5㎜, 함수율이 12 중량% 이하로 분쇄·건조한 제지슬러지 소편에 물 8에 대하여 요소수지 2의 비율로 매우 묽게 희석된 요소수지액을 분사기로 침투 주입하여 물희석 수지액이 제지슬러지 소편에 흡습되게 한 후 다시 건조기를 사용하여 100℃에서 함수율이 8중량% 이내로 건조하고, 다시 분쇄하여 매트상으로 냉압성형 후 175℃에서 10분간 열압 성형하여 밀도 0.7g/㎤, 두께 12㎜인 요소수지 함유량 15중량%(고형분 기준), 제지슬러지 85중량%의 조성에 해당하는 보드를 제조하였다.

[실시예1]

경화제(염화암모늄)가 2중량% 첨가된 액상의 요소수지 11중량%(고형분 기준)를 충분히 탈수, 건조·분쇄한 제지슬러지(89중량%)에 분사하여 혼합한 후 예비 가압 프레스를 사용하여 판상으로 예비 가압하고 고압 열프레스를 사용하여 온도 175℃, 압력 0∼50㎏f/㎠에서 10분간 가압 및 해압을 번갈아 시행하면서 열압 성형하여밀도 0.7g/㎤, 두께 12㎜인 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예2]

제지슬러지 87중량%, 요소수지 13중량%, 밀도 0.7g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예3]

제지슬러지 85중량%, 요소수지 15중량%, 밀도 0.7g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예4]

제지슬러지 89중량%, 요소수지 11중량%, 밀도 0.8g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예5]

제지슬러지 87중량%, 요소수지 13중량%, 밀도 0.8g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예6]

제지슬러지 85중량%, 요소수지 15중량%, 밀도 0.8g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예7]

제지슬러지 89중량%, 요소수지 11중량%, 밀도 0.9g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예8]

제지슬러지 87중량%, 요소수지 13중량%, 밀도 0.9g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예9]

제지슬러지 85중량%, 요소수지 13중량%, 밀도 0.9g/㎤로 한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예10]

경화제(염화암모늄)가 2중량% 첨가된 액상의 요소수지 11중량%(고형분 기준)를 충분히 탈수, 건조·분쇄한 제지슬러지(84중량%)과 난연제인 제이인산암모늄(5중량%)의 혼합물에 분사하여 혼합한 후 예비 가압 프레스를 사용하여 판상으로 예비 가압하고 고압 열프레스를 사용하여 온도 175℃, 압력 0∼50㎏f/㎠에서 10분간 가압 및 해압을 번갈아 시행하면서 열압 성형하여밀도 0.7g/㎤, 두께 12㎜인 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예11]

제지슬러지 79중량%, 요소수지 11중량%, 제이인산암모늄 10중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예10과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

[실시예12]

제지슬러지 74중량%, 요소수지 11중량%, 제이인산암모늄 15중량%로 한 것을 제외하고는 상기 실시예10과 동일한 방법으로 제지슬러지 보드를 제조하였다.

상기의 비교예1∼비교예2와 실시예10∼실시예12에서 제조된 제품들에 대하여 KS F 2271에 따라 난연성 측정시험인 표면시험을 수행한 결과를 아래 표1에 나타내었다.

상기한 표1에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예1의 기존 석고보드 제품과 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드에 대하여 KS F 2271에 따라 난연 표면시험을 수행한 결과를 보면, 실시예10∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드는 모든 시험항목에서 우수한 결과를 나타냄으로써 난연 3급을 취득할 수 있었다. 비록 비교예1의 석고보드 제품이 난연 2급을 나타내지만 특별히 난연 2급 이상을 요구하는 협소한 용도를 제외하고는 난연 제지슬러지 보드를 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

그리고 실시예10∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드와 비교예2의 대한민국 특허 공고 제79-1484호에 의해 제조된 펄프잔재를 이용한 보드에 대하여 KS F 2271에 따라 난연 표면시험을 수행한 결과를 보면, 실시예10∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드가 모든 시험항목에서 우수한 결과를 나타내며 난연 3급을 취득한 반면, 비교예2의 대한민국 특허 공고 제79-1484호에 의해 제조된 펄프잔재를 이용한 보드는 실시예12의 난연 제지슬러지 보드와 동량의 난연제를 첨가하여 제조되었지만 훨씬 미약한 난연성을 나타내었다. 이는 실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드의 경우 난연제 이외에도 난연성을 지니는 무기물이 원료인 제지슬러지 내에서 셀룰로오즈 화이버에 고루 코팅되어 있거나 화이버 사이 사이에 고루 충진되어 있는 상태이므로 우수한 난연성을 나타내는 반면, 비교예2의 대한민국 특허 공고 제79-1484호에 의해 제조된 펄프잔재를 이용한 보드의 경우 무기물이 거의 없는 펄프잔재와 갈대 입상물을 주원료로 사용하기 때문에 난연성이 취약하고 난연제를 다량 첨가하여도 난연등급을 취득할 수 없는 것으로 판단된다.

이로써 난연 3급 이상의 건축용 난연보드를 제조함에 있어서는 본 발명에서 제시한 방법으로 무기물 함량이 높은 제지슬러지에 소량의 난연제를 첨가하여 사용하므로써 난연성 및 강도 등의 물성이 우수한 건축용 난연보드를 제조할 수 있다.

상기의 비교예1, 비교예3과 실시예1∼실시예12에서 제조된 제품들에 대하여 KS F 3104에 따라 굽힘강도, 습윤시 굽힘강도 및 나사못 유지력 등을 측정한 결과를 아래 표2에 나타내었다.

상기한 표2에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예1의 기존 석고보드 제품과 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드에 대하여 굽힘강도를 KS F 3104에 따라 측정한 결과를 보면, 모든 경우의 실시예에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드가 비교예1의 기존 석고보드 제품보다 큰 굽힘강도를 나타내었다.

70℃에서 2시간, 25℃에서 1시간 동안 물에 침지시킨 후 측정한 습윤시 굽힘강도를 비교예1의 기존 석고보드 제품과 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지보드에 대하여 비교하면, 기존 석고보드 제품의 경우 수분 흡수에 의해 강도 측정이 불가능한 반면 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 모든 난연 제지슬러지 보드는 보다 우수한 강도를 나타내었다.

그리고 가공성, 작업성 및 내충격성을 비교하여 본 결과, 비교예1의 기존 석고보드 제품의 경우 가공 및 절단시 절단면이 매끄럽지 못하며, 약한 충격에도 부러지기 쉬운 반면 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드의 경우 가공 및 절단시 가공면이 매끄러웠으며 제지슬러지내의 목질섬유에서 기인한 충격에 대한 유연성을 지님으로써 강한 내충격성을 나타내었다. 그리고 나사못 유지력을 측정한 결과를 비교하여 보면, 비교예1의 석고보드 제품의 경우 주원료인 석고의 재질이 연질이기 때문에 나사못에 대한 유지력이 약한 반면 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 모든 경우의 난연 제지슬러지 보드에서는 보드내부의 재질이 견고하여 현저하게 뛰어난 나사못 유지력을 나타내었다.

또한, 난연제를 첨가한 실시예10∼실시예12의 경우에서는 난연제를 첨가함으로써 굽힘강도, 습윤시 굽힘강도 및 나사못 유지력 등이 난연제를 첨가하지 않은 실시예1∼실시예3의 경우에서보다 다소 떨어지기는 했지만 그 정도는 매우 미미하였으며 비교예1의 석고보드 제품보다는 이 모든 물성이 보다 우수하였다.

그리고 비교예3의 대한민국 특허 공개 제94-19929호에 따라 제지슬러지와 요소수지 물희석수지액을 이용하여 제조한 보드 제품과 실시예1∼실시예12에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드에 대하여 굽힘강도를 KS F 3104에 따라 측정한 결과를 보면, 모든 경우의 실시예에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드가 비교예3의 보드 제품보다 큰 굽힘강도를 나타내었다. 또한, 비교예3의 경우와 동량의 수지와 제지슬러지로 구성되고 동일 밀도의 난연 제지슬러지 보드 제품인 실시예3의 경우에서도 훨씬 뛰어난 굽힘강도 값을 나타내었다.

그리고 70℃에서 2시간, 25℃에서 1시간 동안 물에 침지시킨 후 측정한 습윤시 굽힘강도 비교에서도 실시예3에 따라 제조된 난연 제지슬러지 보드가 비교예3의 보드에 비해 훨씬 뛰어난 습윤시 굽힘강도 값을 나타내었다.

이는 대한민국 특허 공개 제94-19929호에서 제시한 제지슬러지를 이용한 보드의 제조방법에 따라 보드를 제조할 경우 제지슬러지 소편의 입도가 2∼5㎜로 큰 편이고 물희석수지액이 고분자 물질로서 다소 점도를 가지므로 제지슬러지 소편과 수지액의 혼합이 제대로 이루어지지 않고 제지슬러지 소편 내부로 수지액이 스며들지 않아서 제지슬러지 소편과 수지액의 혼합물을 다시 재분쇄할 경우 수지의 혼합이 제대로 이루어지지 않은 제지슬러지가 다소 존재하므로 이를 열압 성형하여 제조한 비교예3의 보드가 수지 도포가 제대로 이루어지지 않은 부분에 의해 결합력이 저하되어 강도가 약한 것으로 판단된다.

상기의 결과에서 보듯이 본 발명에 따른 난연 제지슬러지 보드를 건축용 내장재로 적용하였을때 기존의 석고보드 제품보다 난연성은 약간 떨어지는 반면, 굽힘강도, 습윤시 굽힘강도, 나사못 유지력 및 내수성 등의 모든 물성이 우수할뿐만 아니라 가공 및 작업성이 우수하고 내충격성이 강하여 시공시 취급하기 편리하여 건축용 내장재로 사용할 경우 다른 소재에 비해 보다 큰 경쟁력을 가질 것으로 기대된다.

[효과]

현재 각 제지업체의 지속적인 설비 증설로 인하여 폐기물인 제지슬러지가 계속 증가하고 있는 실정이며, 이의 처리에 막대한 비용이 소요되고 있다. 이에 본 발명에서는 제지슬러지를 주원료로 사용한 건축용 난연보드를 개발하여 기존의 석고보드 제품보다 물성이 우수한 건축용 내장재로 적용시키므로써 제지슬러지의 안정적인 처리에 기여할 뿐만 아니라, 소각 및 매립 처리에 소요되는 비용을 줄임으로써 제지 상품의 제조원가를 절감하고 안정적인 제지산업의 성장에 기여할 수 있다.

상기의 환경적인 기여도 뿐만 아니라 제품의 품질면에서도 난연 제지슬러지 보드를 제조하여 건축용 내장재로 사용할 경우 기존 석고보드 제품보다 여러가지 물성에서 우수하고 가격면에서도 경쟁력을 가지게 되어 기존의 석고보드 제품에서 발생되고 있는 강도 및 내수성 등에 관한 많은 문제점들의 해결이 가능해질 것으로 기대된다.

기존 석고보드 제품의 경우 가공 및 절단시 절단면이 매끄럽지 못하며, 석고의 재질이 연질이어서 나사못을 박거나 기타 재료를 부착하기 어려울 뿐만 아니라 강도가 약하여 약한 충격에도 부러지기 쉽고 내수성 또한 약한 반면, 난연 제지슬러지 보드를 건축용 내장재에 적용할 경우 기존의 석고보드 제품에 비해서 가공성, 작업성, 강도 및 내수성이 우수하고, 특히, 나사못을 박거나 기타의 재료를 부착하는 등의 가공을 하는데 뛰어난 장점을 지닌다. 그리고 기존의 석고보드 제품과는 달리 난연 제지슬러지 보드의 경우 제지슬러지에 포함된 목질섬유에 기인한 충격에 대한 유연성을 지니고 있어서 내충격성이 강하여 그 적용범위를 넓힐 수 있는 장점이 있다.

또한, 난연 제지슬러지 보드는 제지 생산공정에서 발생되는 폐기물을 재활용하여서 제조하므로 기존의 석고보드 제품보다 저렴한 가격으로 제조가 가능할 뿐만 아니라 폐기물 처리비용 또한 절감할 수 있는 장점을 지닌다. 즉, 폐기물로 분류되는 제지슬러지를 원료로 재활용하므로써 이의 처리에 소요되는 비용을 절감할 수 있고 부가적인 처리비용이 소요되지 않기 때문에 기존 석고보드 제품에 비해 원가부문에서 큰 가격 경쟁력을 가질 수 있다.

Claims (7)

1. 충분히 탈수, 건조, 분쇄한 제지슬러지에 난연제를 첨가하고, 경화제가 첨가된 고형분이 50∼60 중량%인 액상의 요소수지를 스프레이 분사하면서 혼합하고; 상기 혼합물을 예비 가압 프레스를 사용하여 판상으로 예비 가압한 후; 고압 열프레스를 사용하여 가열 가압하여 성형하는; 공정을 포함하는 건축 자재용 난연보드의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열 가압 성형공정은 경화온도 150∼210℃, 압력 0∼50㎏f/㎠ 사이에서 열성형공정 중 가압 및 해압을 번갈아가면서 시행하여 열성형시 발생되는 수증기 및 가스가 충분히 방출되도록 하면서 성형하는 것인 건축 자재용 난연보드의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 건축 자재용 난연보드는 벽체용 및 칸막이 충진용 등의 용도로 사용할 수 있도록 밀도가 0.6∼1.1g/㎤인 건축 자재용 난연보드의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 건축 자재용 난연보드는 제지슬러지 64∼93 중량%, 상기 요소수지 5∼15 중량%, 상기 경화제 0.01∼0.5 중량%, 상기 난연제 2∼20 중량%로 구성되는 건축 자재용 난연보드의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제지슬러지는 함수율 2∼5 중량%, 입도 0.5㎜ 이내로 충분히 건조·분쇄되고 회분 20∼50 중량%, 유기물 및 목질섬유 50∼80 중량%를 포함하는 것인 건축 자재용 난연보드의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 경화제는 염화 암모늄, 염화아연, 산무수물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 건축 자재용 난연보드의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 제이인산암모늄, 제일인산암모늄, 황산암모늄, 염화아연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 건축 자재용 난연보드의 제조방법.