KR100507384B1 - 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

시멘트 대신 실내공간의 습도조절기능과 원적외선 방사효과를 극대화할 수 있는 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 인체에 가장 적합한 쾌적도를 얻고 원적외선 방사효과를 극대화할 수 있도록, 건조된 왕겨를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제1 공정, 건조된 폐지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제2 공정, 황토 입자를 3㎜ 이내의 거르는 제3 공정, 세척 후 건조된 폐합성수지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제4 공정, 제1 공정 내지 제4 공정에서 마련된 왕겨 50∼65중량%, 폐지 5∼20중량%, 황토 12∼15중량%, 폐합성수지 15∼18중량%를 혼합기에 투입하여 혼합시키는 혼합 공정, 혼합 공정에서 혼합된 조성물을 압출기에서 180℃∼220℃로 가열 용해시키는 가열 용해 공정, 용해된 조성물을 금형에 투입하고 유압프레스로 압축시켜 바닥재를 형성하는 압축 공정 및 압축 공정에 의해 형성된 바닥재를 상온에서 냉각시키는 공정을 구비한다.

이러한, 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법을 이용하는 것에 의해 온돌 바닥에서 올라오는 열에 의해 황토에서의 원적외선의 방사를 극대화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법{A compound of the board for the floor and method of manufacturing for the same}

본 발명은 온돌 바닥이나 온돌 보료 등에 사용되는 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 시멘트 대신 실내공간의 습도조절기능과 원적외선 방사효과를 극대화할 수 있는 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 건축 내장재의 가구재를 구성하는 플라스틱 자재들의 대부분은 폐합성수지를 재생한 재활용품이 아니라 신품인 합성수지를 용융하여 압축성형 하거나 사출성형 함으로서 제조된 것이다. 또한 재활용품이라 하여도 폐합성수지만으로 재생한 것이 아니라 폐합성수지에 상당량의 신품인 합성수지를 혼합하여 생산하는 것으로 재활용의 의미가 별로 없었다.

따라서, 종래의 건축 내장재와 가구재용 플라스틱 자재들은 신품인 플라스틱 재료로 구성되므로 자원을 낭비하고 환경에 악영향을 미치기 때문에 선진국뿐만 아니라 전세계적으로 그 사용범위가 억제 및 축소되고 있는 추세이다. 또한 합성수지의 혼합 과정에서 인체에 해로운 각종 유해 물질이 발생되고 사용자의 건강 및 쾌적성에 영향을 미치며 그 외관이 미려하지 못하다는 문제점이 있다.

또한, 바닥재로서 원적외선 효과를 얻기 위해 세라믹 타일이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 세라믹 타일은 표면기공이 작아 습도조절능력이 없으므로 습도가 높은 실내에서는 타일유약 표면에 이슬 맺힘 현상이 발생하게 되어 벽면에 곰팡이가 생기게 되어 인체의 호흡기에 질환을 일으키는 등 불결한 실내 환경의 주요인을 제공하게 된다.

또한, 습도가 낮은 경우에는 가습기 등을 이용하여 실내의 습도를 높이게 되는데, 이 경우 실내 공기 중에 날아다니는 먼지 등이 가습기의 노즐 주변에 누적 부착되어 오히려 실내 공기를 혼탁하게 만들게 되므로 인체에도 나쁜 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

최근에는 황토를 온돌 바닥면에 시공할 경우 단열, 열량보존 효과에 의한 자체 온도 조절능력이 뛰어나고 원적외선을 방출해 각종 해독 효과 및 방취, 방균과 습도조절기능이 뛰어나 인체에 좋은 영향을 준다는 사실이 밝혀진 이후 황토에 대한 응용분야는 광범위한 범위에 걸쳐 사용되고 있다.

특히, 실내 건축재료의 이용부분 중 방바닥 시공용으로 황토성분과 한약재 그리고 여러 가지 보강재를 혼합하여 시공용 원료로 사용하거나 열, 압력에 의해 소성시킨 후 매트형식으로 하여 조립 시공하거나 또는 시공시 시멘트 대용으로 온돌 바닥 모르타르로 사용되고 있는 것이 주류를 이루고 있다. 일반적으로 원적외선 복사체로서 요구되는 가장 중요한 것은 무엇보다도 그 물질에 대한 복사특성이다. 거의 모든 물질과 물체는 5∼20㎛파장영역에서는 강한 적외선 흡수 파장대를 나타내고 있고, 실제 실생활에 원적외선을 이용함에 있어서도 복사체의 복사특성과 피사체의 흡수파장대를 상호간 일치시켜야 가장 효과를 극대화할 수 있다고 보고되고 있으며 따라서 전파장 영역에 걸쳐 높은 복사율을 나타내는 실내장식 건축소재가 요구되고 있는 실정이다. 각종 재료에 있어서 원적외선 복사특성은 원료의 성상, 표면상태, 입자의 크기 등에 따라 동일 측정조건에서도 각각 다르게 나타내는 것으로 보고되어 있다.

또한, 최근에는 폐합성수지 등에 왕겨를 사용하여 고강도 복합판재를 제조하는 방법에 대한 연구도 진행되고 있다.

즉, 폴리올레핀 수지에 충진재로 섬유질 목분, 펄프, 종이, 왕겨 등을 사용한 벽체, 창틀재 및 건자재 등의 판상 제품이나 그 제조 방법에 대해서는 이미 많이 알려져 있다.

그런데, 상기 섬유질 목분, 펄프, 종이 등을 충진재로 사용하여 판상제품을 제조할 경우에는 성형시 혼합성이 떨어지고 흡습성이 커서 성형체가 장시간 수분이 노출될 경우 물성저하의 문제점이 발생되고 있다.

따라서, 혼합성의 문제점을 해결하고 물성보강의 목적으로 충진재로서 왕겨를 사용한 판재가 개발된 바 있다.

왕겨는 화본과 식물종자의 외피로서 흔한 합성수지 충진재 중의 하나이지만, 목재와 비슷한 조성을 갖고 있으며 약산 및 약염기 등에 의해 쉽게 분해되거나 용출되는 리그닌이 20%이상 함유되어 있고, 열에 매우 취약하여 성형가공 중에 쉽게 변색되고, 바인더수지를 사용한 판재를 제조할 경우 판재의 결합력을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 여러 가지 연구가 시도되었는데 그 예로서 열 안정제 또는 산화방지제를 투입하여 내열성을 보강하거나 충진재, 유리섬유, 목모, 목분 및 폐플라스틱 등을 첨가하는 방법 등이 제시되었다.

그러나, 이러한 방법들 역시 제품 색상의 변화나 성형성에는 어느 정도 효과가 있었으나, 수지의 결합력 증대로까지 이어지지는 못하여 강도 향상에는 효과적이지 못할 뿐만 아니라 비용이 과다하여 실용화되지는 못했으며, 열대우림목 수준의 높은 고강도와 복원력의 제품은 출시되지 않고 있는 실정이다.

특히, 왕겨는 다량이 수분을 함유하고 있는데, 이는 단지 함유의 경우뿐만 아니라 결합수로 작용하고 있어 단순한 온도에 의해 쉽게 제거되지 않아 단순히 발포제를 사용하여 성형할 경우 많은 문제를 야기하고 있다.

이와 같이, 쌀을 주식으로 하는 우리 나라 및 동양권에서 많이 발생되어 대부분이 소각 및 방치되고 있는 우리 주위의 가장 흔한 부산물인 왕겨를 이용하여 제품을 만들고자 하는 선행 연구들은 많이 진행되어 왔으나, 물성향상을 위한 접근방법이 너무 까다롭거나 많은 비용이 소요되어 대부분 고부가가치의 제품을 창출해 내지 못하고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단의 일 예로서 대한민국 공개특허공보 2001-35535호에 개시된 기술이 있다.

상기 공보에 기재된 기술은 건축 내장재와 가구재를 구성하는 기능성 플라스틱 제조방법에 관한 것으로, 폐합성수지 분말 47중량%와 옥분말 10중량%와 황토분말5중량%와 맥반석분말 10중량%와 동분말 5중량%와 숯분말 7중량%와 폐목재분말 15중량%와 안정제 1중량%를 혼합하여 150∼300℃의 온도로 용융하고 플라스틱을 성형하는 구조에 대해 제안하고 있다.

그러나, 상기 공보에 제안된 기술은 수맥 등을 차단하기 위해 동분말, 옥분말 등을 사용하므로, 그 제조과정이 복잡하고 제조비용이 고가로 된다는 문제점이 있었다.

또한, 황토를 함유한 바닥재에 대해서는 대한민국 공개특허공보2001-27630호 및 대한민국 등록특허공보10-0301366호에 개시된 기술이 있다.

그러나, 상기 황토를 함유한 바닥재에 관한 기술은 바닥재 자체의 조성물에 관한 것이 아니고, 바닥재 시공시의 접착제에 관한 것이거나 또는 바닥재의 시공시 사용하는 재료에 관한 것으로서, 실제 시공시 그 작업과정이 번잡하게 된다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 주거 공간에 있어서 인체에 가장 적합한 쾌적도를 얻고 원적외선 방사효과를 극대화할 수 있는 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폐자재를 완전 활용하여 환경친화성이 우수하고, 바닥재의 보온 작용을 극대화할 수 있는 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 온돌용 바닥재의 조성물은 2∼3㎜의 단위로 파쇄된 왕겨 50∼65중량%, 2∼3㎜의 단위로 파쇄된 폐지 5∼20중량%, 3㎜ 이내의 입자로 이루어진 황토 12∼15중량%, 2∼3㎜의 단위로 파쇄된 폐합성수지 15∼18중량%로 이루어진 조성물을 압출기에서 180℃∼220℃로 가열 용해시켜 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 온돌용 바닥재의 조성물에 있어서, 상기 폐 합성 수지는 경질 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 수지인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 온돌용 바닥재의 제조 방법은 건조된 왕겨를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제1 공정, 건조된 폐지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제2 공정, 황토 입자를 3㎜ 이내가 되도록 거르는 제3 공정, 세척 후 건조된 폐합성수지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제4 공정, 상기 제1 공정 내지 제4 공정에서 마련된 왕겨 50∼65중량%, 폐지 5∼20중량%, 황토 12∼15중량%, 폐합성수지 15∼18중량%를 혼합기에 투입하여 혼합시키는 혼합 공정, 상기 혼합 공정에서 혼합된 조성물을 압출기에서 180℃∼220℃로 가열 용해시키는 가열 용해 공정, 용해된 상기 조성물을 금형에 투입하고 유압프레스로 압축시켜 바닥재를 형성하는 압축 공정 및 상기 압축 공정에 의해 형성된 바닥재를 상온에서 냉각시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 온돌용 바닥재의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 공정에서 파쇄되는 왕겨의 크기, 상기 제2 공정에서 파쇄되는 폐지의 크기와 상기 제4 공정에서 파쇄되는 폐합성수지의 크기는 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 온돌용 바닥재의 제조 방법에 있어서, 상기 폐 합성 수지는 경질 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 수지인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법를 나타내는 흐름도이고, 도 2는 도 1에 도시된 온돌용 바닥재의 제조 방법에 따라 제조된 바닥재의 단면도이다.

먼저, 수분이 함유된 왕겨를 완전 건조시키고 2∼3㎜의 단위로 파쇄시켜 마련해 둔다,

또, 건조된 폐지도 2∼3㎜의 단위로 파쇄시켜 별도로 마련한다. 본 명세서에 있어서, 2∼3㎜의 단위라는 것을 가로, 세로 및 높이의 각각의 길이를 의미한다.

또, 폐기물로 처리되는 폐합성수지를 세척하여 이물질을 제거한 후 건조시킨다. 이렇게 건조된 폐합성수지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하여 별도로 마련해 둔다(스텝 S10).

다음에 메쉬망을 통해 황토 입자가 3㎜ 이내인 것만 걸러내서 별도로 마련해 둔다(스텝 S11).

상기 스텝 S10과 스텝 S11의 각각의 공정에서 마련된 왕겨를 50∼65중량%, 폐지를 5∼20중량%, 황토를 12∼15중량%, 폐합성수지를 15∼18중량%의 비율로 혼합기에 투입하여 혼합시킨다(스텝 S12).

다음에 스텝 S12의 공정에서 혼합된 조성물을 압출기에서 180℃∼220℃로 가열하여 폐합성수지를 용해시킨다(스텝 S13). 본 발명에 있어서 가열 온도를 180℃∼220℃의 범위로 한정시키는 이유는 용해 온도가 180℃ 미만이면 혼합 조성물에 있어서 용해가 부분적으로 일어나 각 혼합물의 결합이 완전하게 이루어지지 않으며, 220℃ 이상으로 되면 혼합물에 포함된 폐합성수지, 폐지 또는 왕겨에 열화현상이 일어나게 되기 때문이다.

이때, 가열 공정에서 용해된 혼합물을 안정화하고 성형시 혼합된 재료들 사이의 결합 상태를 안정화시키기 위해 안정제를 혼합하여 사용할 수도 있다.

다음에 용해된 조성물을 금형에 투입하고 300톤의 압력을 구비한 유압프레스로 압축시킨다(스텝 S14). 그 후 압축된 조성물을 금형에서 분리하여 상온에서 냉각(스텝 S15)시키는 것에 의해 본 발명에 따른 바닥재(20)가 완성된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 바닥재(20)에 있어서는 폐합성수지(21)의 용융에 의해 폐합성수지(21)의 사이 사이에 왕겨(22), 폐지(23) 및 황토(24)가 서로 밀착하여 결합되어 있다.

본 발명에 있어서 폐합성수지로서 폐폴리비닐 클로라이드(PVC), 폐경질 폴리에틸렌(PE), 폐폴리프로필렌(PP), 폐폴리에틸렌 텔레프탈레이트(PET), 폐폴리스틸렌(PS), 폐폴리우레탄(PU) 또는 ABS 수지를 사용할 수 있으며, 폐경질 폴리에틸렌(PE) 또는 폐폴리프로필렌(PP) 수지를 사용하는 것이 가장바람직하다.

또한, 폐경질 폴리에틸렌(PE) 또는 폐폴리프로필렌(PP) 수지 대신에 신품의 합성수지 분말을 사용할 수 도 있다.

또한, 상기 실시예의 설명에 있어서는 왕겨, 폐지, 폐합성수지를 각각 2∼3㎜의 단위로 파쇄시켜 사용하는 구조에 대해 설명하였지만 동일 파쇄기에 의해 동일 크기로 파쇄시켜 사용하는 것이 제조 비용을 절감하기 위해 바람직하다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

상기 실시예에 따라 제조된 바닥재의 표면에 천연 무늬목이나 표면 보호지를 코딩하여 제조할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 온돌바닥에서 올라오는 열에 의해 황토에서의 원적외선의 방사를 극대화하고, 또한 외부의 온도와 온돌파이프 내에 충만된 물의 온도차이에 의하여 발생되는 습기를 흡수하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명의 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 폐지 및 폐합성수지를 활용하여 바닥재를 조성하므로, 자원을 절약할 수 있어 환경친화성이 우수하다는 효과도 거둘 수 있다.

또한, 본 발명의 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 파쇄시킨 왕겨 및 황토를 이용하므로 바닥재의 외관에 자연미를 부가할 수 있으므로, 완성된 바닥재의 외관이 수려하게 되고 보온 및 보냉 효과도 극대화할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 온돌용 바닥재의 조성물 및 그 제조 방법를 나타내는 흐름도,

도 2는 도 1에 도시된 온돌용 바닥재의 제조 방법에 따라 제조된 바닥재의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 … 바닥재 21 … 폐합성수지

22 … 왕겨 23 … 폐지

24 … 황토

Claims (5)

1. 2∼3㎜의 단위로 파쇄된 왕겨 50∼65중량%, 2∼3㎜의 단위로 파쇄된 폐지 5∼20중량%, 3㎜ 이내의 입자로 이루어진 황토 12∼15중량%, 2∼3㎜의 단위로 파쇄된 폐합성수지 15∼18중량%로 이루어진 조성물을 압출기에서 180℃∼220℃로 가열 용해시켜 이루어진 것을 특징으로 하는 온돌용 바닥재의 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 폐합성수지는 경질 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 수지인 것을 특징으로 하는 온돌용 바닥재의 조성물.
3. 건조된 왕겨를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제1 공정,

   건조된 폐지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제2 공정,

   황토 입자를 3㎜ 이내가 되도록 거르는 제3 공정,

   세척 후 건조된 폐합성수지를 2∼3㎜의 단위로 파쇄하는 제4 공정,

   상기 제1 공정 내지 제4 공정에서 마련된 왕겨 50∼65중량%, 폐지 5∼20중량%, 황토 12∼15중량%, 폐합성수지 15∼18중량%를 혼합기에 투입하여 혼합시키는 혼합 공정,

   상기 혼합 공정에서 혼합된 조성물을 압출기에서 180℃∼220℃로 가열 용해시키는 가열 용해 공정,

   용해된 상기 조성물을 금형에 투입하고 유압프레스로 압축시켜 바닥재를 형성하는 압축 공정 및

   상기 압축 공정에 의해 형성된 바닥재를 상온에서 냉각시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 온돌용 바닥재의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 공정에서 파쇄되는 왕겨의 크기, 상기 제2 공정에서 파쇄되는 폐지의 크기와 상기 제4 공정에서 파쇄되는 폐합성수지의 크기는 동일한 것을 특징으로 하는 온돌용 바닥재의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 폐합성수지는 경질 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 수지인 것을 특징으로 하는 온돌용 바닥재의 제조 방법.