KR100663173B1 - 탄소마루판의 제조방법 및 탄소마루판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소를 주성분으로 하여 제작되는 탄소마루판 및 이의 제조방법에 관련되는 것으로 원적외선과 음이온이 방출되는 건축용 마루판등으로 제공될 수 있어 인체에 유익한 효과를 제공할 수 있는 효과를 가지는 것이며, 이를 위해 탄소, 운모석, 열경화성수지, 합성고무, 난연재 및 필러(filler)를 혼합하는 믹싱단계와; 금형에 혼합물을 넣고 진공펌프가 부착된 압축기로 압축하여 판상의 형태로 만드는 성형단계와; 탈형 후 압축물을 항온항습조에서 숙성시키는 숙성단계와; 숙성된 판상체의 상면에 모양지를 부착시키는 피복단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 탄소마루판에 관한 것이다.

탄소마루판 건축자재 원적외선 음이온 운모 합성고무

Description

탄소마루판의 제조방법 및 탄소마루판{carbon floor plate and manufacturing method of the same}

도 1 - 제조공정을 보여주는 개략적인 공정도.

도 2 - 탄소마루판의 개략적인 단면도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

10 : 스크류 혼합기 20 : 진공압축기

25 : 진공펌프 30 : 탄소마루판

본 발명은 건축용 자재로 사용될 수 있는 탄소마루판의 제조방법 및 이 방법에 의해 생산되는 탄소마루판에 관한 것으로, 종래의 압축마루판과 달리 탄소 및 운모 등을 주성분으로 하여 판상의 마루판으로 제작함으로서 항균, 탈취등의 효과를 제공하여 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있도록 한 탄소마루판의 제조방법 및 이에 따른 탄소마루판에 관련되는 것이다.

일반적인 건축용 마루판은 목재에서 섬유질을 분리 채취하여 방수수지를 첨가한 뒤 고온, 고압으로 압축 성형시킨 강화마루와 합판 위에 접착제로 원목 무늬 목을 붙인 다음 냉압과 고열 처리한 합판을 직각으로 붙인 합판마루 등이 건축 자재용으로 널리 사용되고 있는 실정이다.

그러나 이러한 것들은 제조시 사용되는 다량의 합성수지로 인해 목재의 제 기능이 발휘되지 못하며 콘크리트와 함께 실내 환경을 저해하는 요인이 되고 있다.

한편, 기존에 제안되고 있는 숯패널이나 숯판재의 제조방법에서는 탄소의 함유량이 낮아 원적외선 방사량이 적고 사용되는 탄소(숯)의 메쉬가 너무 커 판상 내부에 불필요한 공기층이 많게되는 문제점이 있었다. 이것은 탄소의 고유 성질로 인해 혼합시 수지 및 접착제와의 상용성에 한계가 있음으로 전체 중량비에 탄소량이 30wt%를 초과하기 어려우므로 탄소의 입자를 커게 한다거나 수지의 함유량을 많게 할 수 밖에 없었다.

이외에 황토를 사용한 방법이 제안되고 있지만, 황토 사용시에는 수지 첨가량은 적어지지만 건조 후 갈라짐을 방지키위해 메틸셀룰로우스 및 톱밥을 첨가하게 되는데, 이로 인해 배합 공정시간이 늘고 황토에 첨가된 수분으로 건조시간이 24시간 이상 소요된다는 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 탄소함유량이 50wt% 이상될 수 있도록 하여 원적외선 방사량을 증가시킬 수 있도록 하며, 수지함유량을 최소화하여 탄소 및 운모석 입자에 수지가 피막을 이루게 되는 현상을 방지토록 한다.

이와 함께 수지함유량을 줄이는 대신 탄소 및 운모석과 상용성이 뛰어난 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)를 사용하여 피막 형성이 최소화될 수 있게 한다.

또한, 기존 건축용 강화마루나 온돌마루와 같이 상호 조립이 용이한 구조를 가지는 탄소마루판을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 200메쉬 이상의 입자크기를 가지는 탄소와 운모석, 열경화성수지, EVA, 난연재 및 필러(filler)를 혼합하는 믹싱단계와; 금형에 혼합물을 넣고 진공펌프가 부착된 압축기로 압축하여 판상의 형태로 만드는 성형단계와; 탈형 후 압축물을 항온항습조에서 숙성시키는 숙성단계와; 숙성된 판상체의 상면에 모양지를 부착시키는 피복단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법에 관한 것이다.

그리고 상기 믹싱단계는, EVA를 스크류 혼합기에 투입하고 90~100℃에서 7~15분간 교반시키는 1차믹싱단계와; 상기 스크류 혼합기에 탄소와 운모석을 혼합한 후 90~100도℃에서 15~25분간 교반시키는 2차믹싱단계와; 열경화성수지, 필라 및 난연제를 상기 스크류 혼합기에 넣고 15~25분간 교반시키는 3차믹싱단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법에 관한 것이다.

그리고 상기 성형단계는, 금형에 혼합물을 넣기 전에 상기 혼합물을 롤러로서 눌러 고르게 분산되도록 하고 금형에 맞게끔 자른 후 상기 금형에 투입하도록 하는 예비성형단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법에 관한 것이다.

그리고 상기 믹싱단계는, 탄소가 50~55wt%, 운모석이 15~20wt%, 열경화성수지가 10~15wt%, EVA가 10~15wt%, 필러 및 난연제가 1~5wt% 로 구성되는 것임을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법에 관한 것이다.

그리고 상기 숙성단계는, 30~40℃의 항온항습조에서 3~4시간 숙성시키도록 함을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법에 관한 것이다.

그리고 상기 성형단계는, 120~130℃의 압축기에서 30~50분간 압축토록 함을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법에 관한 것이기도 하다.

이하 본 발명 탄소마루판의 제조방법의 구체적인 실시예에 대해 설명하기로 한다.

첨부되는 도1은 제조공정을 보여주는 개략적인 공정도이며, 크게 믹싱단계, 성형단계, 숙성단계 및 피복단계를 거쳐 탄소마루판이 제조된다.

믹싱단계에서는 스크류 혼합기(10)로서 탄소마루판을 이룰 재료들을 균일하게 혼합하는 단계이며, 본 발명에 사용되는 재료로는 탄소, 운모석, 열경화성수지, EVA, 난연재 및 필러가 사용된다.

상기 각 재료들의 바람직한 혼합비율로는 탄소(참숯, 대나무숯, 코코넛열매를 탄화시킨 백탄) 50~55wt%, 운모석 15~20wt%로 하며 상기 탄소 및 운모석의 입자크기는 200메쉬 이상이 되는 것을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 탄소는 순수 목재를 900도 이상에서 탄화시킨 백탄을 사용하여 최종 가공물인 탄소마루판의 원적외선 방사율이 90% 이상 될 수 있도록 하고 음이온의 방출량도 1cc당 300여개 이상되도록 하기 위해 탄소함유량을 전체 중량대비 50wt% 이상이 되도록 한 것이다.

그리고 운모석의 경우 황토나 맥반석 보다 3배 이상 원적외선 방사율이 높으 며 게르마늄 함유량이 36ppm에 달하므로 인체에 매우 유용한 성질을 부여할 뿐 아니라 EVA 및 탄소와의 상용성이 뛰어나 판상 가공 후 견고성 및 내열성이 우수하고 열전도율이 탄소 단독 사용시 보다 뛰어난 특성을 제공할 수 있다.

열경화성수지로는 멜라민수지가 적합하며 그 비율은 10~15wt% 로 하고, EVA는 10~15wt% 로 하며, 필러 및 난연제는 1~5wt% 로 함이 적합하다.

본 예에서 사용한 열경화성수지는 멜라민수지이며 이것은 탄소 및 운모석이 EVA와의 결합에 가교 역할을 부여하게되며 최소의 양을 투입하여 탄소 및 운모가 제 성질을 잃지 않도록 한다. 즉, 멜라민수지는 탄소나 운모와 접촉하여 피막을 형성하는 성질을 나타내므로 그 양을 최소화할 필요가 있다.

상기 멜라민 수지가 피막을 형성하는 것을 방지하기 위해 아래와 같이 재료를 배합시 먼저 EVA, 탄소, 운모를 투입 후 충분히 혼합하도록 하며 이어서 멜라민수지 및 난연제, 필러를 투입하여 혼합하도록 한다.

본 발명에 사용되는 EVA는 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체로서 탄소 및 운모석과의 배합시 상용성이 뛰어나고 판상으로 제조 후 EVA 특성상 연성이 있어 내충격성이 강해 바닥 시공시나 이동시 파손의 문제점을 해결할 수 있는 특성을 제공하게 된다.

상술한 재료들을 혼합함에 있어, 본 예에서는 3단계의 믹싱과정을 거치도록 한다. 먼저 EVA를 스크류 혼합기에 투입하며 90~100℃에서 7~15분간 교반시키는 1차 믹싱단계를 수행한다. 이어서 상기 스크류 혼합기에 탄소와 운모석을 투입하여 90~100℃에서 15~25분간 교반하는 2차 믹싱단계를 행하며, 마지막으로 열경화성 수지, 필라 및 난연제를 넣고 15~25분간 교반하는 3차 믹싱단계를 거쳐 혼합물을 만들게 된다.

믹싱단계를 통해 얻어지는 혼합물은 성형단계에서 마루판 형상과 같은 압축물로 제작된다. 보다 바람직하게는 제2단계인 성형단계를 수행하기 전에 상기 혼합물을 롤러로서 눌러 판 형태로 납작하게 만들고 고루 분산되도록 하며 성형단계에 사용되는 금형에 맞도록 자르도록 하는 예비성형단계를 거치도록 한다.

이처럼 예비성형단계를 거치도록 하는 것은 각 재료들이 보다 균일하게 분산될 수 있도록 하기 위한 조작이다.

압축기(20)에는 진공펌프(25)가 연결되어져 있으며 금형(27)이 갖추어져 상기 예비성형단계를 거친 혼합물을 상기 금형에 놓은 후 진공펌프를 가동시키면서 압축하여 판상으로 성형하게 된다.

혼합물을 금형에 넣고 압축할 시에는 금형의 온도를 120~130℃로 한 상태에서 30~50분 정도 압축하도록 함이 바람직하다.

성형단계를 거친 후에는 탈형하며 이어서 압축물을 항온항습조에 넣어 일정시간동안 숙성시키게 된다. 바람직하게는 30~40℃의 항온항습조에서 3~4시간 숙성시키도록 함이 적합하다.

마지막 단계로는 숙성된 판상체의 상면에 모양지(35)를 부착하는 피복단계가 이루어져 최종적인 탄소마루판(30)이 제작된다.

상술한 바와 같은 과정에 의해 제조되는 탄소마루판은 첨부되는 도3과 같은 형태를 갖추게 된다. 도2는 상기 탄소마루판의 개략적인 단면도를 나타내며 도시 된 것처럼, 판상 부재로서 어느 일측에는 돌출부(1)가 형성되고 타측에는 상기 돌출부가 삽입될 수 있는 홈부(2)가 갖추어진다.

따라서 연속하여 탄소마루판을 설치할 시에 인접한 탄소마루판의 돌출부와 홈부를 서로 맞추어 끼움결합하여 간단하게 시공할 수 있게된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 제조된 탄소마루판의 탄성이 강하고 조립이 간편하며 경량화되어 이동성이 좋게 되고 탄소함유량이 높아 원적외선 및 음이온의 방사량이 뛰어나다는 장점이 있고 운모석이 첨가되므로 보다 나은 원적외선 방사가 가능하고 인체에 유익한 효과를 줄 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 200메쉬 이상의 입자크기를 가지는 탄소와 운모석, 열경화성수지, EVA, 난연재 및 필러(filler)를 혼합하는 믹싱단계와;

   금형에 혼합물을 넣고 진공펌프가 부착된 압축기로 압축하여 판상의 형태로 만드는 성형단계와;

   탈형 후 압축물을 항온항습조에서 숙성시키는 숙성단계와;

   숙성된 판상체의 상면에 모양지를 부착시키는 피복단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 믹싱단계는,

   EVA를 스크류 혼합기에 투입하고 90~100℃에서 7~15분간 교반시키는 1차믹싱단계와;

   상기 스크류 혼합기에 탄소와 운모석을 혼합한 후 90~100도℃에서 15~25분간 교반시키는 2차믹싱단계와;

   열경화성수지, 필라 및 난연제를 상기 스크류 혼합기에 넣고 15~25분간 교반시키는 3차믹싱단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 성형단계는,

   금형에 혼합물을 넣기 전에 상기 혼합물을 롤러로서 눌러 고르게 분산되도록 하고 금형에 맞게끔 자른 후 상기 금형에 투입하도록 하는 예비성형단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 믹싱단계는,

   탄소가 50~55wt%, 운모석이 15~20wt%, 열경화성수지가 10~15wt%, EVA가 10~15wt%, 필러 및 난연제가 1~5wt% 로 구성되는 것임을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 숙성단계는,

   30~40℃의 항온항습조에서 3~4시간 숙성시키도록 함을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 성형단계는,

   120~130℃의 압축기에서 30~50분간 압축토록 함을 특징으로 하는 탄소마루판의 제조방법.
7. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 의한 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 탄소마루판.

Images