KR100438202B1

KR100438202B1 - 건축용 보드의 제조방법

Info

Publication number: KR100438202B1
Application number: KR1020030052774A
Authority: KR
Inventors: 김동화
Original assignee: 김동화
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-07-02

Abstract

본 발명은 일정한 크기로 절단한 볏짚과 황토와 솔잎 추출물 및 접착제를 함께 혼합하여 볏짚칩을 형성하는 제 1차 혼합공정과 제 2차 혼합공정을 거친 후에 다시 이를 압착성형함으로써 공기층에 의한 우수한 습도조절과 함께 가벼우면서도 강도가 우수한 건축용 보드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 솔잎, 황토, 볏짚 및 접착제 등의 혼합물을 성형틀에 넣어 압착·건조하는 통상의 건축용 보드의 제조방법에 있어서, (a) 전체중량을 기준으로 수용성 접착제 18중량% 내지 33중량%, 액상의 솔잎 추출물 14중량% 내지 29중량%, 물 14중량% 내지 29중량%, 황토 25중량% 내지 40중량%을 배합하고, 1cm크기 내외의 크기를 갖는 볏짚 입자 14중량% 내지 29중량%을 혼합한 후에 압력을 가하지 않은 상태에서 30 내지 50℃의 온도로 저온건조시켜 볏짚칩을 형성하는 제 1 공정과, (b) 제 1 공정에서 형성된 상기 볏짚칩 30중량% 내지 35중량%에 액상의 솔잎 추출물 15중량% 내지 20중량%와 수용성 접착제 15중량% 내지 20중량%, 물 15중량% 내지 20중량% 및 황토 20중량% 내지 25중량%를 혼합하는 제 2 공정 및 (c) 제 2 공정의 혼합물을 건축용 보드의 성형틀에 약 1.1배 내지 1.4배를 놓고 압착 건조시키는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

건축용 보드의 제조방법{manufacturing method of building board}

본 발명은 일정한 크기로 절단한 볏짚과 황토와 솔잎 추출물 및 접착제를 함께 혼합하고 건조시켜 공기층을 형성시키고, 다시 이를 압착성형함으로써 공기층에 의한 우수한 습도조절과 함께 가벼우면서도 강도가 우수한 건축용 보드에 관한 것이다.

종래 건축 내외장재로서 주로 건축물의 내외벽체에 사용하여 벽체를 장식하거나 보온 단열을 위해 사용되는 것으로 목적과 기능에 따라 다양한 종류의 것이 사용되고 있다.

일반적으로 사용되는 건축내외장재는 시멘트제품이 주류를 이루고, 그외 소성벽돌이나 석고보드등과 같은 보드가 사용되고 있는바, 이들 내외장재는 원료가 차지하는 원가비중이 높고 제조공정이 복잡하여 생산비용이 높은 단점이 있다.

또한, 이들 종래의 건축내외장재는 단열이나 장식 또는 벽체의 마감처리등과 같은 단일 기능위주로 사용되고, 자체중량이 커 구조물의 설계하중에 미치는 영향이 크고 무게로 인한 운반 및 시공성이 양호하지 못한 특성이 있다.

한편, 건축내외장재로서 볏짚 또는 왕겨를 혼합한 성형제품이 일부 알려져 있으나(특허공개2000-8958) 이들은 볏짚에 밀가루등을 혼합하고 우레탄 발포수지제의 접착제를 사용하여 성형열압착하는 방법에 의해 제조됨으로서 성형성이 양호하지 못하여 보드위주로 생산될 수 밖에 없고, 성형시 열압착공정이 수반되는등 제조공정이 복잡하여 제조공정에 따른 원가비중과 포름알데히드나 우레탄등의 고가 접착제가 차지하는 비중이 높아 완제품의 전체가격이 매우 높아지는 문제점과 열이나 화학약품에 매우 취약하여 쉽게 변형하는 특성이 있고, 건축내외장재로서 요구되는 단열성, 보온성, 보습성 뿐만 아니라 플라스틱 제품과 같은 외형을 가짐으로서 장식적 효과도 기대할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국등록특허 제239853호에서는 황토와 볏짚을 혼합하여 황토벽돌를 제조하는 방법이 제시되었으나, 이와 같은 방법으로 제조된 황토벽돌은 황토와 볏짚만을 혼합하여 압축성형하기 때문에 조적식만 할 수 있는 단일한 방법에 제조된 황토벽돌의 무게가 증가되는 문제가 남아 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 일정한 크기로 절단한 볏짚과 황토와 솔잎 추출물 및 접착재를 함께 혼합하여 공기층을 형성토록 공기층이 유지되도록 압착성형함으로써 공기층에 의한 우수한 습도조절과 함께 가벼우면서도 높은 강도를 갖는 건축용 보드를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 건축용 보드는,

솔잎, 황토, 볏짚 및 접착제 등의 혼합물을 성형틀에 넣어 압착·건조하는 통상의 건축용 보드의 제조방법에 있어서,(a) 전체중량을 기준으로 수용성 접착제 18중량% 내지 33중량%, 액상의 솔잎 추출물 14중량% 내지 29중량%, 물 14중량% 내지 29중량%, 황토 25중량% 내지 40중량%을 배합하고, 1cm크기 내외의 크기를 갖는 볏짚 입자 14중량% 내지 29중량%을 혼합한 후에 압력을 가하지 않은 상태에서 30 내지 50℃의 온도로 저온건조시켜 볏짚칩을 형성하는 제 1 공정;

(b) 제 1 공정에서 형성된 상기 볏짚칩 30중량% 내지 35중량%에 액상의 솔잎 추출물 15중량% 내지 20중량%와 수용성 접착제 15중량% 내지 20중량%, 물 15중량% 내지 20중량% 및 황토 20중량% 내지 25중량%를 혼합하는 제 2 공정 및

(c) 제 2 공정의 혼합물을 건축용 보드의 성형틀에 약 1.1배 내지 1.4배를 놓고 압착 건조시키는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 건축용 보드는 볏짚과 황토 및 접착제를 혼합하여 볏짚칩을 형성하는 제 1 혼합공정과 상기 볏짚칩에 다시 황토 및 접착제를 혼합하는 제 2 혼합공정 및 상기 혼합물을 건축용 보드로 압축성형하는 제 3 성형공정으로 이루어진다. 또한 건조된 제품에 황토와 접착제를 혼합하여 보드 표면에 매끄럽게 하는 미장분사를 하는 공정으로 마감처리를 포함할 수 있다.

본 발명의 제 1 혼합공정에서는 전체 중량을 기준으로 수용성 접착제 18중량% 내지 33중량%, 액상의 솔잎 추출물 14중량% 내지 29중량%, 물 14중량% 내지 29중량%, 황토 25중량% 내지 40중량% 및 1cm크기 내외의 크기를 갖는 볏짚 입자 14중량% 내지 29중량%을 혼합한 후에 압력을 가하지 않고, 30 내지 50℃에서 저온건조시켜 볏짚 입자속과 입자 사이에 공기층을 함유하는 볏짚칩을 형성한다.

수용성 접착제는 볏짚과 황토를 응착시키기 위한 수지계 바인더로서 황토와 함께 볏짚조직에 스며들어 볏짚을 고형화시켜 볏짚과 볏짚 사이에 공기층과 얇은 피막을 형성하여 수분과의 접촉에 따른 황토조직의 이탈을 방지한다. 이러한 접착제는 제 1차 혼합공정의 전체 중량을 기준으로 18중량% 내지 33중량%가 사용된다.

액상의 솔잎 추출물은 천연 접착제 성분인 송진이 함유하고 있어 수용성 접착제 및 물과 잘 배합될 뿐만아니라 고르게 혼합된 후에는 혼합물 전체에서 솔잎 향기가 발생하는 방향효과를 갖는다. 이러한 솔잎 추출물은 솔잎을 믹서기 등을 이용하여 액체로 형성시키며 제 1차 혼합공정의 전체 중량을 기준으로 14중량% 내지 29중량%가 사용된다.

물은 액체상태인 수용성 접착제와 솔잎 추출물이 접착 점성을 함유하고 있어 황토 및 볏짚과 고르게 혼합되지 않는 원인이 되기 때문에 고르게 혼합되도록 첨가되며, 제 1차 혼합공정의 전체 중량을 기준으로 14중량% 내지 29중량%가 사용된다.

황토는 볏짚내부에 형성된 공간과 볏짚조직에 스며들어 접착제에 의해 고형화됨으로서 볏짚조직의 강도를 보강하고, 황토 자체의 특성에 의해 불연성, 보온성, 방음성, 방습 및 방충성을 갖는다. 제 1차 혼합공정의 전체 중량을 기준으로 25중량% 내지 40중량%가 사용된다. 이때, 25중량% 이하인 경우에는 생성된 볏짚칩의 강도가 약해지며, 40중량% 이상인 경우에는 강도가 증가되지만 중량이 증가되는 문제가 있다.

그리고, 볏짚은 값싸고 흔한 소재로서 그 자체로서 내구성이나 강도에 매우 취약한 재료이나 섬유조직이 황토 및 접착제와 함께 결합되어 고형화됨으로서 높은 강도를 갖으며, 각각의 볏짚이 서로 얽힌 상태로 결합됨으로서 부직조직과 같은 인장력을 발휘하며, 다공성의 공기층을 형성하여 건축용 보드를 경량화시키며, 보온과 보습효과를 갖는다. 이러한 볏짚은 1cm 내지 2cm의 길이로서 14중량% 내지 29중량%로 사용된다. 이때, 2cm 이상의 길이를 갖으면 접착제 및 황토의 침투성이 용이하지 못하고 혼합시간이 많이 걸리며, 1cm 이하의 길이를 갖으면 볏짚상호간의 응착력이 감소되어 강도저하를 초래할 수 있으며, 14중량% 이하이면 사용되는 황토의 함량이 증가되고, 29중량% 이상이면 볏짚에 의한 보온성과 단열성능은 증가되나 강도가 낮아지는 단점이 있다. 또한, 황토가 지나치게 높으면 접착제의 접착성능이 약화되는 측면이 있다.

이와 같이 솔잎 추출물, 접착제, 황토 및 볏짚을 배합한 후에 30 내지 50℃에서 건조시키면 볏짚에 일부는 볏짚에 그대로 흡수되어 볏짚을 딱딱하게 고형화시키고, 일부는 볏짚의 내부구멍을 막아 전체로서 딱딱하면서도 부드러운 칩형태의 딱딱한 알갱이 형태가 된다.

본 발명의 제 2 혼합공정은 전체 중량을 기준으로 제 1 혼합공정에서 제조된 볏짚칩 30중량% 내지 35중량%에 액상의 솔잎 추출물 15중량% 내지 20중량%와 수용성 접착제 15중량% 내지 20중량%, 물 15중량% 내지 20중량% 및 황토 20중량% 내지 25중량%를 혼합한다.

볏짚칩은 제 2 혼합공정의 전체 중량을 기준으로 30중량% 내지 35중량%가 사용되는데, 30중량% 이하이면 황토의 사용량이 증가되어 강도가 증가되지만 혼합물에서의 다공성 층이 감소될 수 있고, 35중량% 이상이면 황토의 사용량이 감소되어 혼합물의 강도를 저하될 수 있다.

한편, 제 2 혼합공정에서 사용되는 솔잎 추출물, 수용성 접착제, 물 및 황토는 전술한 제 1 혼합공정에서 사용된 성분과 동일한 것을 사용한다.

이러한 제 2 혼합공정을 통하여 제 1 혼합공정에 의해 제조된 딱딱한 볏짚칩을 다공성을 유지되는 상태로 건축용 보드로 성형할 수 있다.

본 발명의 제 3 성형공정은 상기 제 2 혼합공정에서 혼합된 혼합물을 성형되는 건축용 보드의 성형틀보다 약 1.1배 내지 1.4배를 놓은 후에 압착한 후에 50 내지 70℃의 온도에서 약 10분 내지 20분 동안 가열 및 건조시켜 건축용 보드로 완성한다. 예를 들면, 제조되는 보드의 높이가 5cm인 경우에 혼합물을 위아래로 압착시키는 성형틀에 6cm 내지 7cm로 넣은 후에 5cm의 높이가 되도록 가압하여 성형한다. 이때, 혼합물의 량이 적으면 성형된 건축용 보드의 강도가 유지되지 못하며, 혼합물의 량이 많으면 성형된 건축용 보드 내에 존재하는 공기층이 파괴되는 문제될 뿐만 아니라 제조된 건축용 보드의 무게만 증가되는 문제가 있다.

그 후, 압력과 열을 가하여 성형된 건축용 보드를 자연건조시켜 내부에 남아 있는 수분을 증발시키면서 건조시킨다.

한편, 건축용 보드로 사용되는 성형틀은 이용목적에 따라 블럭형태등 다양한 형태로 구성할 수 있고, 압착은 완제품의 표면을 균일하게 하는 목적을 위한 것으로 프레싱 압력은 이용목적에 따라 자유로이 조정할 수 있다.

상기와 같은 다공성이 형성된 볏짚칩을 제조한 후에 이를 이용하여 제조된 건축용 보드는 볏짚과 황토 및 접착제를 일시에 혼합하여 압착성형하는 방법에 비하여 성형성이 좋고 균일한 강도를 유지할 수 있으며, 건조시간을 단축시키는 효과를 갖는다. 즉, 볏짚을 고형화하여 칩형태로 제조한 후 여기에 접착제를 혼합하여 성형함으로서 볏짚과 황토의 응착이 충분히 이루어 진 상태에서 볏짚끼리의 결합이 이루어져 접착제의 응고시간을 단축시킬 수 있고, 각각의 볏짚이 굳은 상태에서 볏짚끼리의 결합이 이루어짐으로 내외부 조직이 균일하게 결착되어 전체적으로 균일한 강도를 유지시킬 수 있게 된다.

또한, 이와 같은 방법을 통해 제조된 건축용 보드의 일측에 액상의 솔잎 추출물 15중량% 내지 30중량%와 수용성 접착제 25중량% 내지 30중량%, 물 15중량% 내지 30중량% 및 고운 황토 30중량% 내지 45중량%의 혼합물 미장재료를 분사방식으로 도포하여 마감한다. 따라서, 최종적으로 제조된 건축용 보드의 미장재가 도포된 부분은 매끄러운 표면을 갖는 노출부로 사용하고 반대쪽 표면은 바닥에 고정되는 하부면으로 사용할 수 있다.

<실시예>

수용성 접착제 5.7Kg, 물 5.16Kg, 믹서기로 분쇄한 솔잎 추출물 5Kg, 고운 황토 7.78Kg 및 1cm로 절단한 볏짚 4.13Kg를 각각 측정한 후에 버무려 혼합하고 자연건조시켜 약 11.91kg의 볏짚칩을 제작하였다.

그 후, 제작된 볏짚칩 11.57Kg과 고운 황토 8.7Kg, 수용성 접착제 6.21Kg 및 솔잎 추출물 5Kg를 버무려 혼합한 후에 폭 900mm, 길이 1500mm, 두께 50mm의 건축용 보드로 제작하였다.

이와 같이 제작된 건축용 보드를 전북 중소기업청 및 한국건자재시험연구원에서 분석하여 표 1에 나타내었다.

시항 항목	측정값
밀도(Kg/m³)	741
압축강도(N/cm²)	84.8
굽힘강도(N/cm²)	119.0
흡수량(g/10)cm³	19
연소성	이상없음
열전도율(W/m·K)	0.114
방사율(5~20㎛)	0.907
방사에너지(W/n²)	3.66<10²

표 1에 도시한 바와 같이, 압축강도 및 굽힘강도가 좋으며, 불연재이면서도수분 흡수력이 우수하여 습도 조절에도 우수한 것을 알 수 있다.

이상의 구성에 의한 본 발명은 볏짚과 황토 및 접착제를 이용하여 1차적으로 다공성이 형성된 볏짚칩을 형성하고 이를 다시 가공하여 건축용 보드를 제작함으로써 저렴한 비용으로 건축용 보드를 제조할 수 있는 효과가 있고, 다양한 형태의 보드를 제작할 수 있는 장점이 있다.

또한, 볏짚과 황토가 접착제에 의해 결합됨으로서 압축강도나 인장강도가 높으며, 볏짚이나 황토의 효과에 의해 보온성 및 단열성이 우수하며, 보습능력이 뛰어나 쾌적한 주거환경을 조성할 수 있다.

또한, 볏짚은 거의 대부분에 버려지는 것으로서 이를 재활용함으로서 환경오염 물질이 없으며, 볏짚 및 황토는 천연소재로서 이들을 소재로 내외장재를 구성함으로서 인체에 유익하여 건강하고 쾌적한 주거환경을 유지시킬 수 있는 효과를 갖는다.

완성된 건축용 보드는 함판형태로 벽체등에 부착함으로서 시공성이 매우 우수하고, 부착시 접착제와 못 등을 사용하여 간단히 부착시킬 수 있어 시공시간이 매우 짧고, 내외장재 제조시 사용한 접착제와 동일한 성분의 접착제를 사용하여 못과 시공하기 때문에 확실한 부착이 이루어진다.

Claims

솔잎, 황토, 볏짚 및 접착제 등의 혼합물을 성형틀에 넣어 압착·건조하는 통상의 건축용 보드의 제조방법에 있어서,

(a) 전체중량을 기준으로 수용성 접착제 18중량% 내지 33중량%, 액상의 솔잎 추출물 14중량% 내지 29중량%, 물 14중량% 내지 29중량%, 황토 25중량% 내지 40중량%을 배합하고, 1cm크기 내외의 크기를 갖는 볏짚 입자 14중량% 내지 29중량%을 혼합한 후에 압력을 가하지 않은 상태에서 30 내지 50℃의 온도로 저온건조시켜 볏짚칩을 형성하는 제 1 공정;

(b) 상기 제 1 공정에서 형성된 상기 볏짚칩 30중량% 내지 35중량%에 액상의 솔잎 추출물 15중량% 내지 20중량%와 수용성 접착제 15중량% 내지 20중량%, 물 15중량% 내지 20중량% 및 황토 20중량% 내지 25중량%를 혼합하는 제 2 공정 및

(c) 상기 제 2 공정의 혼합물을 건축용 보드의 성형틀에 약 1.1배 내지 1.4배를 놓고 압착 건조시키는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
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