KR100643315B1 - 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물과 이를 이용한샌드위치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축재용 내외장에 사용되는 석고보드 및 샌드위치패널을 제조하는 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 석고에 교반되는 섬유질과 결합강화제로 점토와 시멘트 및 점토와 시멘트의 혼합물을 사용하여 그 견고함을 더하고, 경량이며 다공성의 내화, 차음, 단열 및 휨강도를 높인 단열, 차음성능을 보이는 석고보드 조성물과 이를 이용한 샌드위치 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
따라서 본 발명의 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물은 간단한 방법으로 제조가 가능하며, 이를 이용한 샌드위치 패널은 상기의 조성물을 통해 간편하게 제조하되 그 휨강도와 내화성능 단열성능 및 차음성능은 종래의 건축용 내외장 패널에 비하여 탁월한 유용한 발명이다.
단열재, 내외장재, 내화, 차음, 휨강도, 샌드위치 패널
Description
본 발명은 건축재용 내외장에 사용되는 석고보드 및 샌드위치패널을 제조하는 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 석고에 교반되는 섬유질과 결합강화제로 점토와 시멘트 및 점토와 시멘트의 혼합물을 사용하여 그 견고함을 더하고, 경량이며 다공성의 내화, 차음, 단열 및 휨강도를 높인 단열, 차음성능을 보이는 석고보드 조성물과 이를 이용한 샌드위치 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 내외장재로 사용되는 샌드위치 패널은 일정한 기계적인 성질을 유지하면서도 단열, 차음, 흡음 및 내화성을 가질 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다.
실질적으로 요즘 화재가 발생되어 인명에 치명적인 손상을 주는 것은 인체에 접촉되는 화상이 아니라, 화재시 발생되는 유독가스에 의한 피해이다.
따라서 현재 건축을 위해 사용되는 내외장재는 단열의 성능, 차음의 성능, 내화의 성능 및 난연의 성능을 고루 갖추고 있어야 하며, 이를 위해 법적인 규제도 강화되고 있는 추세이다.
물론 이러한 추세는 향후 점점 강화될 것으로 추측되고 있다.
그럼 이러한 건축재의 내외장용 패널의 종래 기술을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
규석과 석회석 물질에 알카리금속염을 반응시켜 건축단열재를 제조하는 기술이 국내 특허공보(공고 번호 82-878호)되어 있고, 펄프에 석고와 규조토를 혼합 후 시멘트와 알카리 존재하에 양생시켜 불연성 내장재를 제조하는 기술이 국내 특허공보(공고번호 79-573)에 공개되어 있다.
또한 섬유질을 일차 소성한 후 인규석, 점토, 규조토, 황산반토 및 당밀을 혼합한 후 100㎏에서 1300℃에서 2차 소성시켜 단열재를 제조하는 방법이 국내 특허공보(공고번호 86-1211호)에 공지되어 있고, 질석, 초자분말, 탄소 및 알루미늄을 혼합 후 속성시켜 급냉후 분쇄하여 분말상 단열재를 제조하는 기술이 국내특허공보(86-592)에 공지된 바 있다.
더불어 방수성이 탁월한 규산소다, 포르마린, 붕사, 아세톤 및 시멘트를 성형후 염산을 분무하여 건축재를 제조하는 기술이 국내 특허공보(공고번호79-71호)에 공고되어 있다.
그러나 상기한 모든 단열재 및 건축재용 패널들은 현재 강화된 내외장재의 법적 규제를 통과하기 힘들고, 향후 강화될 법적 규제에 대응할 수 없다.
더욱이 법적인 규제와는 동떨어져서 인명을 중시해야 할 우리 건축업의 발전을 위해서도 지금까지의 건축용 내외장재는 다시 개발되어야 하며, 개발되는 내외 장재는 법에서 규제하는 허용치를 넘어서 보다 안전성을 지닌 개발품으로 거듭나야 한다.
상기한 문제점을 해결한 본 발명은 석고에 교반되는 결합강화제로 점토와 시멘트 및 점토와 시멘트의 혼합물을 사용하여 그 견고함을 더하고, 경량이며 다공성의 내화, 차음, 단열 및 휨강도를 높인 단열, 차음성능을 보이는 석고보드 조성물과 이를 이용한 샌드위치 패널 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 단열 차음성을 가진 석고보드 조성물에 있어서 석고와; 섬유질 및 결합강화제(점토 시멘트 또는 점토와 시멘트 혼합물)로 혼합된 주재료를 조성하여 건축용 내외장재로 제작될 수 있는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물을 제공하고자 한다.
더불어 상기 주재료(석고, 섬유질 및 결합강화제)에, 기포제, 기포안정제, 발수제, 경량 다공성 광물질, 및 전분으로 형성된 조성물의 부재료를 포함시켜 건축용 내외장재로 제작될 수 있는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물을 제공하고자 한다.
한편 본 발명의 건축용 내외장재로 사용되는 샌드위치 패널에 있어서, 주재료와 부재료로 구성된 조성물로 경화시켜 제조되는 단열, 차음성을 가진 패널 형태의 석고보드와, 석고보드의 표면에 적층되는 표면재로 접합 구성된 조성물을 이용한 샌드위치 패널을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 단열, 차음성을 보이는 조성물, 석고보드와 샌드위치 패널을 제조하는 건축 내외장 샌드위치 패널 제조방법에 관한 것으로 섬유소물을 만드는 단계와; 기포안정제를 넣고 교반을 하는 단계와; 기포제를 넣고 교반하는 단계와; 섬유질, 전분과 결합강화제(점토등)를 넣어 교반하는 단계와; 석고를 넣고 교반하는 단계와; 발수제를 넣어 교반하는 단계와; 상온에서 건조시키는 1차 건조의 단계와; 제품의 표면에 표면재를 입히는 단계와; 건조기를 이용하여 건조하는 2차 건조의 단계들을 제공하고자 한다.
본 발명은 건축물의 내외장재로 사용되는 석고보드 및 샌드위치 패널을 제조하는 조성물과 그 샌드위치 패널 및 그들을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로 이를 위한 물건 및 제조방법들이 종래에도 있어 왔다.
그러나 종래의 제안된 발명들은 본 발명의 조성물과 그 물성에서 많은 차이가 나고, 실질적으로 그것이 건축물의 시공현장에 투입되어 사용되었을 경우 발생되는 효과면에서 본 발명은 상당한 현저함을 가지고 있기에 하기 그 구성과 그 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 단열 차음성을 가진 석고보드 조성물에 관한 것으로, 전체 혼합물에서 중량부가 50-90인 석고와, 혼합되는 타 구성물들간 견고한 결합을 유도하는 중량부 0.5-5의 섬유질과, 상기 석고와 섬유질의 경화를 위한 중량부 1-50의 결합경화제가 혼합된 상태의 조성물이다.
즉, 입자와 모의 형태로 상기 주재료인 석고, 섬유질, 결합경화제가 혼합되어 건축용 내외장재로 제작될 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 상기 석고, 섬유질 결합경화제로 이루어진 석고보드 조성물 주재료에 중량부 0.5-3의 기포제와, 기포 즉, 공극의 안정을 위한 중량부 0.5-3의 기포안정제와, 중량부 0.5-3의 발수제와, 중량부 0.5-5의 경량 다공성 광물질 및 중량부 0-4의 전분으로 이루어진 부재료를 혼합하여 조성할 수도 있다.
즉, 전술된 주재료에 상기 부재료를 포함하여 건축용 내외장재로 제작할 수 있는 것이다.
더불어 상기 석고는, 반수석고(CaSO4. 1/2H2O), 이수석고(CaSO4. 2H2
O) 또는 이들이 혼합된 석고가 사용되어 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물을 제조할 수 있다.
한편 상기 섬유질은, 천연식물에서 추출할 수 있는 천연섬유소, 종이로부터 얻을 수 있는 펄프, 유리섬유, 화학 직물류, 세라믹계열의 섬유 또는 기타 인공섬유소가 선택적으로 적용되어 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물을 제조할 수도 있다.
이 섬유질은 미세한 입자의 형태로 교반되는 조성물의 주재료와 부재료를 매우 견고하게 결합시키는 역할을 하며, 경량 다공성 건축용 내외장재의 강도를 높이는 보강재의 역할을 한다.
또한 상기 결합경화제는, 점토(cray), 시멘트 또는 점토와 시멘트 혼합물이 선택적으로 적용되어 조성물의 주재료로 포함되어 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물을 제조할 수 있다.
또한 상기 결합경화제로 사용되는 점토는, SiO2, Al2O3, Fe2O
3의 성분으로 입자의 크기가 0.004㎜ 이하의 무기질 재료를 사용하여 제조함이 바람직하다.
즉, 상기 결합경화제는 모두 석고와 섬유질 및 그 외 혼합될 부재료간을 견고히 결합시며 경화시키기 위한 재료로 점토를 사용하면 그 경화의 정도가 시멘트를 사용할 때보다 약할 것이고, 그 역은 반대일 것이다.
따라서 점토와 시멘트를 혼합한 혼합물을 결합경화제로 사용할 수도 있으며, 여기서 시멘트는 석회, 실리카, 알루미나, 황화철을 주성분으로 하는 토목 건축용 시멘트를 말한다.
또한 조성물의 부재료로 사용되는 상기 경량 다공성 광물질은, 다공질 화산암, 부석, 경석, 펄라이트 또는 이들 중 2 이상의 구성요소를 혼합한 혼합물이 선택적으로 적용되어 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물을 제조한다.
즉, 이 경량 다공성 광물질은 건축자재의 공극률을 높이고 비중을 낮추는 역할을 하며, 이 때문에 수분을 쉽게 흡수하고 소음을 차단하는 효과를 높인다.
더불어 상기 발수제는, 실리콘수지계열의 소수성물질을 혼합할 수 있다.
이 발수제는 점토와 석고가 물에 섞이게 되면 결합력이 약해져서 그 강도가 현저히 줄어드는 약점이 있는데, 이러한 현상을 방지하기 위해 사용되는 것이다.
즉, 발수제란 방수제와 유사하지만 완전히 물의 흡수를 차단하는 수밀의 효과를 가져오는 것은 아니다.
단지 물의 흡수를 어느 정도 지연만 시키는 것이기에, 건축용 내외장재가 완성되어 물에 노출된 상태에서 일정시간 동안은 물이 주재료인 점토와 석고에 직접 흡수되지 못하게 하여 그 강도를 유지시키는 것이다.
여기서 완전히 물을 차단시키는 방수제를 발수제 대신 사용하지 않는 이유는, 방수제가 내외장재에 존재할 모든 공극을 막아 물의 흡수나 진동과 소음의 흡수 및 불에 대한 내화력이 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
그리고 상기 조성물에서 부재료로 사용되는 전분의 경우 섬유질과 결합되는 주재료의 결합도와 사용용도에 따라 부착되는 표면 막과의 결합강도를 높이기 위해 사용된다.
그럼 여기서 본 발명의 상기 조성물을 통해 제작되는 건축용 내외장재로 사용되는 샌드위치 패널을 설명하면, 상기 주재료 또는 부재료의 조성물로 경화시켜 제조되는 단열, 차음성을 가진 패널 형태의 석고보드와, 상기 석고보드의 표면에 적층되는 표면재가 접합 구성되어 건축용 내외장재로 제작된다.
물론 이러한 샌드위치 패널도 본 발명의 청구사항이며, 상기 표면재는 석고원지, 습자지, 마분지 중 하나의 펄프종이류와; 천연섬유와 화학섬유로 제작되는 직물류와; 목재, 금속, 고무, 세라믹 재료의 판과; 방수필름, 방수용 직물, 방수용지 중 하나의 방수막과; 또는 방수를 위한 도료를 선택적으로 사용할 수 있다.
더불어 본 발명은 단열, 차음성을 보이는 주재료와 부재료의 조성물과 석고보드와 샌드위치 패널 및 이를 제조하는 제조방법도 포함하는데 그 수순은 다음과 같다.
제 1단계로 우선 주재료인 결합경화제(점토등), 석고와 섬유질의 혼합물의 중량비에 비하여 1/2-2배의 중량의 물을 9㎜ 이하 길이의 작은 섬유질과 혼합하여 섬유질물을 만드는 단계를 거친다.
즉, 길이가 적은 9㎜ 이하 길이의 작은 섬유질과 물만을 투입하여 혼합하되, 상기 물의 투입량은 주재료인 점토, 석고와 섬유질(장단의 섬유질)의 중량비에 비하여 1/2-2배의 중량을 혼합하는 것이다.
따라서 이 물은 제조되는 석고보드 조성물과 샌드위치 패널의 물성에 따라 다양한 배합비로 혼합될 수 있기에, 전술된 조성물에서의 중량부에는 물의 중량부가 포함되지 않게 기재 하고 있다.
또한 상기 조성물에서 제시한 섬유질의 중량부 0.5-5는 상기 장단의 섬유질이 모두 합쳐진 상태의 중량부를 말한다.
다음으로 제 2단계인 상기 섬유질물에 중량부 0.5-3의 기포안정제를 넣고 교반을 하는 단계를 거친다.
즉, 기포가 안정된 상태를 유지할 수 있도록 하기 위한 것이며, 이 교반의 단계 후에 제 3단계인 상기 교반물에 중량부 0.5-3의 기포제를 넣고 다시 교반하는 단계를 거친다.
여기서 기포제는 기포가 발생되어 공극이 될 수 있도록 하기 위한 첨가물이다.
다음의 단계로, 제 4단계인 상기 교반물에 크기가 9㎜ 이상이며 중량부 0.5-5의 큰 길이의 섬유질, 중량부 0-4의 전분과 중량부 1-50으로 포함되는 결합강화제 (점토등)를 넣어 교반하는 단계를 거친다.
즉, 모두 전술된 조성물에서 설명한 주재료(섬유질, 결합강화제)와 부재료(전분)를 넣는 단계를 거치는 것이다.
또한 제 5단계로 상기 4단계를 거친 교반물에 중량부 50-90의 석고를 넣고 교반하는 단계를 거친다.
더불어 제 6단계는 상기 교반된 혼합물에 중량부 0.5-3의 발수제를 넣어 교반하는 단계가 있으며, 제 7단계는 제6단계를 거치며 완성된 혼합물을 제품별 형틀에 넣고 상온에서 30분간 건조시키는 1차 건조의 단계를 거친다.
그러나 실질적으로 제품의 사용용도 및 혼합되는 재료의 함량의 차이에 따라 상기 상온의 건조단계를 생략하고 후술할 건조기를 이용한 고온의 2차건조만을 할 수도 있을 것이다.
다음으로 제 8단계인 건조된 석고보드의 표면에 표면재를 입히는 단계를 거친다.
물론 이 8단계의 표면재를 입히는 단계도 제작되는 샌드위치 패널의 사용용도에 따라, 상기 7단계인 상온으로 1차건조를 하는 단계 전후에 적용하여 제조할 수 있다.
마지막 단계인 제 9단계로 상기의 제품을 70-200℃로 유지되는 건조기를 이용하여 건조하는 2차 건조의 단계를 거친다.
즉, 이 건조의 단계를 거치며 본 발명의 단열 차음성을 보이는 샌드위치 패널은 하나의 제품으로 제작되는 것이다.
그런데 상기 샌드위치 판넬에서 사용되는 표면재가 방수용 도료의 도포일 경우에는, 제 9단계를 마치고 건조가 완료된 상태에서 도료를 도포하는 것이 바람직하다.
즉, 표면재를 접착시키는 방식이 아닌 액상의 도료를 도포하는 방식의 경우, 만일 생산된 제품인 샌드위치 패널이 완전히 건조된 상태가 아닌 경우에는 방수용 도료의 효과가 나타나지 않을 수 있기 때문이다.
따라서 본 발명의 석고보드에 방수용 도료를 도포한 샌드위치 패널 제품의 경우 반드시 건조가 완료된 석고보드 조성물에 방수용 도료 도포를 실시한다.
또한 상기 샌드위치 판넬에 사용되는 표면재가 습기가 통과하기 어려운 직물류이거나 목재, 금속, 고무, 세라믹 재료의 판 또는 방수필름, 방수용 직물 등일 경우는 석고보드의 건조가 완료된 상태에서 표면재를 입히는 것이 바람직하다.
즉, 표면재가 석고보드와 함께 건조가 가능한 표면재가 아닐 경우는 건조가 완료된 석고보드 표면에 표면재를 입힌다.
본 발명은 석고에 교반되는 결합강화제로 점토와 시멘트 및 점토와 시멘트의 혼합물을 사용하여 그 견고함을 더하고, 경량이며 다공성의 내화, 차음, 단열 및 휨강도를 높인 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물과 이를 이용한 샌드위치 패널 및 그 제조방법이다.
또한 본 발명의 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물은 간단한 방법으로 제조가 가능하며, 이를 이용한 샌드위치 패널은 상기의 조성물을 통해 간편하게 제 조하되 그 휨강도와 내화성능 단열성능 및 차음성능은 종래의 건축용 내외장 패널에 비하여 탁월한 유용한 발명이다.
Claims (13)
- 단열 차음성을 가진 석고보드 조성물에 있어서,전체 혼합물에서 중량부가 50-90인 석고와;혼합되는 타 구성물들간 견고한 결합을 유도하는 중량부 0.5-5의 섬유질과;상기 석고와 섬유질의 경화를 위한 중량부 1-50의 결합경화제가;입자와 모의 형태로 상기 주재료인 석고, 섬유질, 결합경화제가 혼합되어 건축용 내외장재로 제작될 수 있는 것을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 석고, 섬유질 결합경화제로 이루어진 석고보드 조성물 주재료에는,중량부 0.5-3의 기포제와;기포 즉, 공극의 안정을 위한 중량부 0.5-3의 기포안정제와;중량부 0.5-3의 발수제와;중량부 0.5-5의 경량 다공성 광물질과;중량부 0-4의 전분이;조성물의 부재료로 포함되어 건축용 내외장재로 제작될 수 있는 것을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 석고는,반수석고(CaSO4. 1/2H2O), 이수석고(CaSO4. 2H2O) 또는 이들이 혼합된 석고가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 1항에 있어서,섬유질은,천연식물에서 추출할 수 있는 천연섬유소, 종이로부터 얻을 수 있는 펄프, 유리섬유, 화학 직물류, 세라믹계열의 섬유 또는 기타 인공섬유소가 선택적으로 적용되어 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 결합경화제는,점토(cray), 시멘트 또는 점토와 시멘트 혼합물이 선택적으로 적용되어 조성물의 주재료로 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 1항 또는 5항에 있어서,결합경화제로 사용되는 점토는,SiO2, Al2O3, Fe2O3의 성분으로 입자의 크기가 0.004㎜ 이하의 무기질 재료임을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 2항에 있어서,조성물의 부재료로 사용되는 상기 경량 다공성 광물질은,다공질 화산암, 부석, 경석, 펄라이트 또는 이들 중 2 이상의 구성요소를 혼합한 혼합물이 선택적으로 적용되어 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 제 2항에 있어서,상기 발수제는,실리콘수지계열의 소수성물질임을 특징으로 하는 단열, 차음성을 보이는 석고보드 조성물.
- 건축용 내외장재로 사용되는 샌드위치 패널에 있어서,제1항 또는 2항의 조성물로 경화시켜 제조되는 단열, 차음성을 가진 패널 형태의 석고보드와;상기 석고보드의 표면에 적층되는 표면재;가 접합 구성된 것을 특징으로 하 는 조성물을 이용한 샌드위치 패널.
- 제 9항에 있어서,상기 표면재는,석고원지, 습자지, 마분지 중 하나의 펄프종이류와; 천연섬유와 화학섬유로 제작되는 직물류와; 목재, 금속, 고무, 세라믹 재료의 판과; 방수필름, 방수용직물, 방수용지 중 하나의 방수막과; 또는 방수를 위한 도료를 선택적으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 조성물을 이용한 샌드위치 패널.
- 다음의 단계들로 이루어진 건축 내외장 샌드위치 패널 제조방법제 1단계: 우선 주재료인 점토, 석고와 섬유질의 혼합물의 중량비에 비하여 1/2-2배의 중량의 물을 9㎜ 이하 길이의 작은 섬유질과 혼합하여 섬유질물을 만드는 단계제 2단계: 상기 섬유질물에 중량부 0.5-3의 기포안정제를 넣고 교반을 하는 단계제 3단계: 상기 교반물에 중량부 0.5-3의 기포제를 넣고 교반하는 단계제 4단계: 상기 교반물에 크기가 9㎜ 이상이며 중량부 0.5-5의 큰 길이의 섬유질, 중량부 0-4의 전분과 중량부 1-50의 결합강화제(점토등)를 넣어 교반하는 단계제 5단계: 상기 4단계를 거친 교반물에 중량부 50-90의 석고를 넣고 교반하는 단계제 6단계: 상기 교반된 혼합물에 중량부 0.5-3의 발수제를 넣어 교반하는 단계제 7단계: 제6단계를 거치며 완성된 혼합물을 제품별 형틀에 넣고 상온에서 30분간 건조시키는 1차 건조의 단계제 8단계: 건조된 제품의 표면에 표면재를 입히는 단계제 9단계: 상기의 제품을 70-200℃로 유지되는 건조기를 이용하여 건조하는 2차 건조의 단계
- 제 11항에 있어서,샌드위치 판넬에서 사용되는 표면재가 방수용 도료의 도포일 경우에는,제 9단계를 마치고 건조가 완료된 상태에서 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 단열 차음성을 보이는 샌드위치 패널 제조방법.
- 제 11항에 있어서,샌드위치 판넬에서 사용되는 표면재가 습기가 통과하기 어려운 직물류, 목재, 금속, 고무, 세라믹 재료의 판 또는 방수필름, 방수용 직물과 같이 석고보드와 함께 건조가 어려운 표면재일 경우에는,제 9단계를 마치고 건조가 완료된 상태에서 표면재를 부착하는 것을 특징으로 하는 단열 차음성을 보이는 샌드위치 패널 제조방법.
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