KR100677761B1 - 기능성 건축재 및 그 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 건축재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 숯, 황토, 옥 등을 이용한 건축재를 제조하되, 상기 천연재에 산화마그네슘, 석고 및 젤라틴 수용액을 혼합하여 성형함으로써, 기능성 천연재의 원적외선 방사, 흡습, 탈취 성능을 갖는 것과 동시에, 건축 내외장재로서 충분한 강도발현이 가능하도록 한 것으로, 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부, 석고 5∼10중량부 및 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 혼합하고, 이를 압축성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

숯, 황토, 산화마그네슘, 석고, 젤라틴

Description

기능성 건축재 및 그 제조방법.{Functional building materials and method for producing thereof}

도 1은 본 발명에 따른 기능성 건축재의 제조공정도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타일의 사시도.

도 3은 본 발명의 타일을 몰딩으로 가공한 상태의 사시도.

*도면의 주요부호에 대한 설명*

1: 숯타일 2: 접착제

3: MDF

본 발명은 기능성 건축재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 숯, 황토, 옥 등의 분말 및 입상을 이용한 건축재를 제조하되, 상기 천연재에 산화마그네슘, 석고 및 젤라틴 수용액을 혼합하여 성형함으로써, 기능성 천연재의 원적외선 방사, 흡습, 탈취 성능을 갖는 것과 동시에, 건축 내외장재로서 충분한 강도발현이 가능하도록 한 것이다.

숯은 원적외선 및 음이온을 방출하는 것으로, 원적외선은 신체 내부 깊숙이 작용하여 몸을 따듯하게 하고, 혈액순환 촉진 및 피로 회복과 노폐물 배출 효능을 도와주는 작용을 하여 신체의 힘을 왕성하게 해주고, 음이온은 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 숯의 음이온이 흡착, 중화시켜서 신체의 신진대사를 원활하게 해준다.

또한 숯은 습기 조절하는 것으로, 숯은 많은 기공을 가지고 있기 때문에 주변이 다습할 경우에는 습기를 흡수하고, 건조할 경우에는 발산을 하여, 사람이 수면을 취하는 동안 수분의 흡수와 발산을 반복적으로 수행하여 숙면을 취하게 하고, 전자파 및 각종 오염물질을 흡수하여 사람의 신체를 유해 전자파로부터 보호한다. 그리고 숯은 부패를 방지하고 탈취를 하는 것으로, 숯은 1g당 내부 표면적이 300㎥ 정도의 기공을 갖고 있으며, 이러한 기공 때문에 유해한 각종 미생물 및 냄새를 흡착하여 부패 방지는 물론 방취 방부의 효과가 있어, 건축재로서 유용하게 사용될 수 있다.

그리고 우리의 전통가옥에서 사용되었던 황토는 인체건강의 측면에서 여러 가지 좋은 효과가 입증되고 있다. 특히 우리나라의 황토는 파장이 6∼15㎛인 원적외선을 발생시키는 것으로 알려져 있고, 해충이나 곤충 등에 대하여도 방충성을 가지며, 축열성이 양호하고, 방취효과 등이 양호하며, 인체의 건강에도 여러가지 긍정적인 효과를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.

한편, 일반적으로 사용되고 있는 다양한 건축재 중 내화벽돌 및 난방용 바닥 판넬, 타일 등은 점토 등을 몰드 등에서 성형한 후 고온에서 특정한 형상, 모양으로 소성가공하여 제품을 제조하는바, 이러한 기존의 건축재는 다른 특정한 기능성 등은 제공하지 못하고 단순히 건축용 구축물 내지는 실내외 마감재 등으로서의 기능성만 제공하고 있었으며, 이러한 건축재의 다기능화가 절실히 요구되어 왔던 것이다.

상기한 건축재에 기능성을 부여하기 위해, 숯, 황토 등을 이용한 건축재가 개발되고 있는 바, 먼저 현재 가장 많이 사용되고 있는 국내의 숯타일은 국내등록특허 제352139호에서 제시하고 있는 바와 같이, PVC에 숯, 황토, 옥 등을 혼합하여 타일을 제조하는 방법이나, 이는 화재시 PVC에서 발생하는 유독가스로 인해 건축용으로는 사용이 불가능한 것이다.

또한 다른 방법으로서 국내 실용등록 제241230호의 건축용 패널은, 점토, 황토 등으로 조성된 반죽물을 고온에서 소성가공할 시에 그 내부에 참나무를 내장하여 고온에서 소성함으로써, 참나무가 탄화되도록 하여 기능성을 갖도록 하였으나, 이는 고온 소성시 많은 에너지가 소모되며 타일의 내부에 숯이 삽입되는 형태로 되어 숯의 기능이 축소되는 문제점이 있었다.

또한 국내공개특허 제2002-41352호에서는 단순히 숯을 정제하여 플라스틱, 세라믹 또는 나무판에 상기 정제된 숯을 에폭시와 혼합하여 고착하는 타일 제조방 법이 제안되었으나, 에폭시에 숯을 혼합하는 것은 에폭시가 숯의 기공을 막아 숯의 기능이 충분히 발휘될 수 없으며, 에폭시로 인한 환경오염이 야기될 우려가 있었다.

상기한 종래의 건축재가 지닌 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 숯, 황토, 옥 등의 분말 및 입상을 이용한 건축재를 제조하되, 과도한 에너지가 소모되는 소성과정을 생략하고 인체에 무해한 재료만을 사용하도록 하기 위하여, 상기 천연재에 산화마그네슘, 석고 및 젤라틴 수용액을 혼합하여 성형함으로써, 기능성 천연재의 원적외선 방사, 흡습, 탈취 성능을 갖는 것과 동시에, 내수성이 우수하고 건축 내외장재로서 충분한 강도발현이 가능하도록 하는 기능성 건축재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

따라서 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능성 건축재는, 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부, 석고 5∼10중량부 및 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 혼합하고, 이를 압축성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 기능성 천연재는 숯, 황토 및 옥으로 이루어진 군 중 선택된 1 종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 건축재는 타일, 보드 또는 벽돌인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 건축재의 표면에, 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 100중량부에 황토분말 또는 백토분말 50∼200중량부를 혼합하고, 이를 도포하여 되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 기능성 건축재의 제조방법은, 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부 및 석고 5∼10중량부를 혼합하는 단계와,

3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액을 준비하는 단계와,

상기 혼합물에 준비된 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 투입하여 혼련하는 단계와,

상기 혼련된 혼련물을 압축성형하는 단계와,

상기 압축성형된 성형물을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 기능성 천연재는 숯, 황토 및 옥으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 건조단계 후, 상기 건조된 건축재의 표면에, 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 100중량부에 황토분말 또는 백토분말 50∼200중량부를 혼합하고, 이를 도포하는 단계와, 상기 표면처리된 건축재를 재건조하는 단계를 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 좀 더 상세히 설명하도록 한다.

먼저 본 발명에 따른 기능성 건축재를 설명한다.

본 발명의 건축재는, 기능성 천연재, 산화마그네슘, 석고 및 젤라틴 수용액으로 이루어지는 바, 상기 기능성 천연재로서는 숯, 황토 및 옥으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 된다.

상기 기능성 천연재는 원적외선을 방사하는 것은 물론 탈취 및 흡습기능을 갖는 것으로서, 분말 또는 입상의 형태 각각으로 이용할 수 있으며, 두 가지 형태의 것을 혼합하여 사용할 수도 있는 것이다.

상기 기능성 천연재는 숯을 사용할 경우 분말 형태(80mesh 이하의 크기)와 직경이 50mesh∼3mm인 입상의 형태를 1:0.1∼1 중량비의 형태로 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직한 것으로, 입상의 숯이 콘크리트의 지갈, 모래와 같은 역할을 하여 건축재의 공극율을 높이고 강도를 증대시키는 효과가 있기 때문이며, 상기 숯의 종류로는 참나무숯, 활성탄 등을 이용할 수 있는 것이나 이를 제한하는 것은 아니다.

또한 상기 숯의 경우 대기 중의 습도에 따라 숯에 포함된 수분의 정도의 크 기가 매우 크게 되는 데, 본 발명에서는 숯의 습도가 10% 내외의 것을 사용하는 것이 가장 바람직하나, 이를 제한하는 것은 아니며, 숯의 습도가 10%보다 높다면 추가되는 젤라틴 수용액의 배합을 조금 줄이고 10%보다 낮다면 젤라틴 수용액의 배합을 늘려 적절히 수분함량을 적절히 조절하도록 한다.

그리고 산화마그네슘(MgO)과 석고(CaSO₄)는 기능성 천연재의 경화를 위한 것으로서, 산화마그네슘은 일반적으로 염화마그네슘과 반응하여 경화가 이루어지지만 염화마그네슘을 이용하는 경우 다량의 염화마그네슘이 소요될 뿐만 아니라, 제조된 건축재의 표면에 염화물에 의한 백화현상이 발생되어 외관이 좋지 못한 문제점이 있으므로, 본 발명에서는 염화마그네슘을 대체하여 석고를 이용하는 것이다.

상기 석고는 물과 결합하여 강도를 발현할 뿐만 아니라, 주성분인 칼슘이 산화마그네슘과 작용하여 시멘트화함으로써, 장기적으로 강도를 증대시키고 내수성을 가짐으로써 본 발명에 가장 적합한 물질인 것이다.

또한 상기 기능성 천연재, 산화마그네슘 및 석고로 되는 혼합물을 성형하기 위해서는 물이 추가되어야 하는 바, 상기 물을 투입할 시 강도의 추가적인 발현을 위해 젤라틴을 녹인 젤라틴 수용액을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

즉 상기 기능성 천연재, 산화마그네슘과 석고가 혼합된 혼합물에 젤라틴 수용액을 혼합함으로써 젤라틴 수용액 내의 물이 석고와 반응하고 젤라틴의 추가적인 작용으로 인해 강도발현이 더욱 우수하게 나타나도록 하는 것이다. 또한 상기 젤라틴은 강도발현의 역할은 물론, 성형 당시 형태를 유지할 수 있도록 하고, 건조 시에는 기능성 천연재를 결합하도록 하는 접착제 역할을 병행한다.

이때 상기 각 물질의 배합비를 살펴보면, 기능성 천연재 100중량부를 기준으로, 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부, 석고 5∼10중량부 및 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 혼합하는 것이 가장 바람직한 바, 상기 산화마그네슘이 10중량부 미만이 되면 산화마그네슘이 소량이 되어 건축재의 강도발현이 용이하지 못하고 50중량부를 초과하더라도 더 이상의 강도 증진효과가 나타나지 않으며, 석고가 5중량부 미만이 되면 산화마그네슘과의 반응이 용이하지 못하게 되고 10중량부를 초과하더라도 더 이상의 강도증진 효과가 나타나지 않기 때문이다.

또한 상기 젤라틴 수용액은 3∼20무게% 농도의 것을 이용하는 것이 가장 바람직한 것으로, 젤라틴 수용액의 농도가 3무게% 미만이 되면 젤라틴의 효과를 내기 위해 과량의 젤라틴 수용액이 필요로 되고 20무게%를 초과하면 물의 량이 부족하여 석고와의 작용이 용이하지 못하기 때문이다.

그리고 상기 젤라틴 수용액은 10∼100중량부가 투입되는 바, 상기 기능성 천연재가 황토, 옥 등일 경우에는 젤라틴 수용액이 10∼50중량부를 사용하는 것이 바람직하고, 기능성 천연재가 숯일 경우는 50∼100중량부로 하는 것이 바람직한 것으로, 사용되는 천연재의 종류에 따라 적절히 조정하여 사용하도록 한다.

상기 본 발명에서의 건축재는 타일, 보드, 벽돌 등의 건축 내외장재로서 사용될 수 있는 모든 형태로의 가공이 가능한 것으로, 상기와 같이 되는 혼합물을 압축성형하여 제조할 수 있는 모든 형태로의 가공이 가능하다.

또한 상기 건축재는 숯, 황토 등의 천연재를 이용하였기 때문에 숯의 검정색이 뭍어나거나 외관의 색을 다양하게 할 수 없는 문제점이 있으므로, 이를 보완하기 위하여 건축재의 표면에 특정한 문양이나 색상을 원할 경우에는 건축재의 표면에, 기 준비된 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 100중량부에 황토분말 또는 백토분말 50∼200중량부를 혼합하고 이를 도포하면 표면의 색상이 하얀색이나 황토색상으로 표현이 가능한 것이다.

그리고 별도의 다른 색상을 원할 경우에는 백토에 소량의 광물성 색소를 혼합하여 도포하면 다양한 색상과 문양을 표현할 수 있는 것으로, 그 문양이나 색상 등을 제한하지 않는다.

또한 상기 젤라틴 수용액에 황토분말이나 백토분말을 50∼200중량부로 하는 이유는 상기 분말이 50중량부 미만이 되면 너무 묽어 건축재의 표면 색상을 가릴 수 없으며, 200중량부를 초과하면 도포작업이 용이하지 못하기 때문이다.

그리고 상기 도포방법으로는 스프레이하거나 실크스크린 인쇄하는 방법 등을 모두 이용할 수 있는 것으로 그 작업방법을 제한하지 않는다.

또한 참고적으로 상기 건축재의 강도를 더욱 증진시키기 위해서는, 즉 건축 재의 크기를 200×200×10㎜ 이상으로 하기 위해서는, 기능성 천연재, 산화마그네슘 및 석고, 젤라틴 수용액의 혼합물 전체를 기준으로 탄소섬유, 유리섬유, PVA 섬유를 추가로 0.1∼2중량%를 혼합하면 휨강도를 높일 수 있게 되어 큰 사이즈로의 성형이 가능하게 되는 것이다.

하기 첨부된 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 타일의 사시도로서, 사각형태의 숯타일(1)로 제조하는 것이 가능하여, 제조된 숯타일(1) 그대로 바닥이나 벽에 타일로서 사용할 수 있는 것이다. 또한 첨부된 도 3에서와 같이 도 2와 같이 되는 숯타일(1)을 이용하여 MDF(3)에 홈을 파고 여기에 숯타일(1)을 접착제(2)로서 연속 접착함으로써 몰딩으로 사용이 가능한 것이다.

또한 석고보드나 MDF 합판 등에 본 발명의 타일을 연속적으로 부착하여 보드형태로 크게 만들 수도 있으며, 여기에 다양한 문양을 스크린 인쇄하여 건축 내외장재 뿐만 아니라 인테리어 소품으로의 활용도 가능한 것은 물론이다.

이하 본 발명의 제조방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제조공정도로서, 기능성 천연재에 산화마그네슘 및 석고혼합(S1), 젤라틴 수용액 준비(S2), 혼합물에 젤라틴 수용액을 투입하여 혼련(S3), 압축성형(S4), 건조(S5), 표면처리(S6) 및 재건조단계(S7)로 된다.

먼저 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부 및 석고 5∼10 중량부를 혼합(S1)한다. 상기 기능성 천연재의 종류나 각 배합비에 대한 설명은 이미 건축재의 설명에서 이루어졌으므로 생략하도록 한다.

상기 혼합(S1)이 완료되면, 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액을 준비(S2)하여 둔다.

상기 젤라틴 수용액의 준비가 완료(S2)되면, 상기 혼합된 혼합물에 준비된 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 투입하여 혼련(S3)한다. 상기 젤라틴 수용액을 혼련(S3)하면 혼련된 혼련물을 압착이 가능할 정도로, 즉 약간 축축한 정도, 되는 것인 바, 이를 압축성형(S4)하도록 한다.

상기 압축시의 압력은 약 50∼100kg/㎠으로 하는 것이 바람직하나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니며, 성형 형태 또한 제한하지 않는 것으로, 타일, 보드 또는 표면에 음각 또는 양각의 문양을 갖도록 성형하는 것도 가능하다.

상기 압축성형(S4)된 성형물은 약 15∼25℃의 상온에서 24시간 이상 건조(S5)시킴으로써 건축재의 제조를 완료한다. 상기 건조시간은 24시간이면 건조는 완료되나 충분한 강도의 발현을 위해서는 3일 정도의 시간이 필요로 되는 것으로, 건조시간을 제한하지 않는다.

또한 추가적으로 상기 건조단계(S5) 후, 상기 건조된 건축재의 표면에, 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 100중량부에 황토분말 또는 백토분말 50∼200중량부를 혼합하고, 이를 도포하는 단계(S6)와, 상기 표면처리된 건축재를 재건조하는 단계(S7)를 포함할 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명은 건축재에 한하여 설명하였지만, 천연재를 이용한 인테리어 용품 등에 본 발명을 적용할 수 있는 것으로, 본 발명의 범주와 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 기능성 건축재 및 그 제조방법에 따르면, 숯, 황토, 옥 등의 분말 및 입상을 이용한 건축재를 제조하되, 상기 천연재에 산화마그네슘, 석고 및 젤라틴 수용액을 혼합하여 성형함으로써, 기능성 천연재의 원적외선 방사, 흡습, 탈취 성능을 갖는 것과 동시에, 내수성이 우수하고 건축 내외장재로서 충분한 강도발현이 가능하도록 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (7)

1. 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부, 석고 5∼10중량부 및 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 혼합하고, 이를 압축성형하여 이루어지되,

   상기 기능성 천연재는 숯, 황토 및 옥으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능성 건축재.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 건축재는 타일, 보드 또는 벽돌인 것을 특징으로 하는 기능성 건축재.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 건축재의 표면에, 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 100중량부에 황토분말 또는 백토분말 50∼200중량부를 혼합하고, 이를 도포하여 되는 것을 특징으로 하는 기능성 건축재.
5. 기능성 천연재 100중량부에 산화마그네슘 10∼50중량부 및 석고 5∼10중량부를 혼합하는 단계와,

   3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액을 준비하는 단계와,

   상기 혼합물에 준비된 젤라틴 수용액 10∼100중량부를 투입하여 혼련하는 단계와,

   상기 혼련된 혼련물을 압축성형하는 단계와,

   상기 압축성형된 성형물을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지되,

   상기 기능성 천연재는 숯, 황토 및 옥으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 기능성 건축재의 제조방법.
6. 삭제
7. 제 5항에 있어서,

   상기 건조단계 후, 상기 건조된 건축재의 표면에, 3∼20무게% 농도의 젤라틴 수용액 100중량부에 황토분말 또는 백토분말 50∼200중량부를 혼합하고, 이를 도포하는 단계와, 상기 표면처리된 건축재를 재건조하는 단계를 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 건축재의 제조방법.

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