KR100695910B1

KR100695910B1 - 고강도 질석보드

Info

Publication number: KR100695910B1
Application number: KR1020060125751A
Authority: KR
Inventors: 이기열; 허유미
Original assignee: (주)정진브이앤피
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2007-03-20

Abstract

본 발명은 고강도 질석보드에 관한 것으로, 팽창질석 100중량부와 점토 1-10중량부, 에폭시수지 70-90중량%와 페놀수지 10-30중량%로 이루어진 유기바인더 50-90중량부를 함유하며, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법으로 제조한다.

본 발명에 따른 질석보드는 기존의 팽창질석을 이용한 보드의 장점인 난연성, 경량성, 단열성을 그대로 유지하면서도 강도가 높은 특징이 있다. 따라서, 고강도를 요하여 기존의 팽창질석 성형물에서는 적용될 수 없었던 가구의 자재, 건축재, 바닥재 등의 다양한 분야에 적용이 가능하다. 또한, 본 발명의 질석보드는 인체에 유익한 원적외선을 방사하므로 인체의 생체리듬을 활성화시켜 쾌적한 주거환경을 제공하고, 건축물에서 발생하는 시멘트 독성을 중화하며, 탈취성 및 항균성이 뛰어나 친환경적인 장점이 있다.

질석보드, 고강도 보드, 팽창질석, 유기바인더, 점토.

Description

고강도 질석보드 {High Strong Vermiculite Board Fabricated Using Expanded Vermiculite}

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 고강도 질석보드의 사진.

본 발명은 팽창질석을 이용한 고강도 질석보드에 관한 것이다.

질석(Vermiculite)은 SiO₂(37.3%), Al₂O₃(11%), K₂(4.88%), Fe₂O₃(4.52%), M(27.6%), Ig(10.8%), CaO(1.08%) 등의 성분으로 구성되어 인체에 유익한 원적외선을 방사하며, 탈취성과 항균성이 우수하고 내화성이 뛰어난 특징이 있다. 따라서, 건축용 자재, 전동차 및 기차의 천정, 벽체의 자재, 전자 제품의 자재 등으로 널리 사용되며, 분말의 형태로 방화용 불연성 페인트, 코팅재 및 충진재 등에 첨가하기도 한다. 특히, 질석은 고온으로 소성하면 팽창하는 특징이 있으며, 팽창한 질석은 밀도가 낮으면서도 탈취성, 항균성, 내화성이 우수하므로, 이를 이용하여 다양한 건축물 내, 외장재가 다양하게 제조되고 있다.

팽창질석을 이용하여 질석보드를 제조하는 방법에 관한 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제특2001-0102690호 질석소성품 및 이를 이용한 질석판넬에서는 소성된 질석과 우레탄계 바인더를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법을 제공하였고, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0326283호 질석을 이용한 건축 내장재 구조에서는 팽창질석과, 붕산, 붕사, 불연성 규산소다 용액, 물로 이루어진 접착제를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법을 제공하였으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0111300호 질석보드 및 그의 제조방법에서는 질석과 실리카, 알루미나 바인더와 혼합하고 소성하여 질석보드를 제조하는 방법을 제공하였고, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0092175호 건축용 내장재 제조방법에서는 발포질석과 아스베스트, 로진파우더, 글리세린, 규산나트륨, 산화아연을 혼합하고 압축 성형하여 내장재를 제조하는 방법을 제공하였으며, 상기 방법들은 질석보드를 제조함에 있어서 우레탄계 바인더, 또는 무기바인더를 사용하는 특징이 있다.

그러나, 상기 방법들을 이용하여 제조한 질석보드는 강도가 낮고 내후성 및 내수성도 낮은 문제가 있으므로, 고강도를 요하는 제품에는 적용할 수 없는 한계가 있었다.

본 발명은 팽창질석의 장점인 난연성, 경량성, 단열성과 같은 특징을 그대로 유지하면서도 강도가 높은 질석보드를 제조하는 방법을 제공함으로써, 기존의 팽창 질석 제품에서 적용이 곤란하던 싱크대 상판, 바닥재 등과 같은 고강도를 요하는 제품에까지 폭넓게 적용할 수 있는 고강도 팽창질석 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 고강도 질석보드에 관한 것으로, 팽창질석과 점토, 유기바인더를 함유한다.

팽창질석은 통상적으로 질석원석을 800-1000℃의 고온으로 소성하여 부피를 약 6-20배로 팽창시켜 제조하며, 가벼우면서도 탈취성, 항균성, 내화성, 흡음성이 우수하여 건축용 내, 외장재를 비롯한 다양한 제품의 재료로 사용되고 있다. 밀도가 너무 낮거나 크기가 너무 큰 팽창질석을 사용하여 질석보드를 제조할 경우에는 강도가 떨어지는 문제가 있고, 밀도가 너무 높거나 크기가 너무 작은 팽창질석을 사용하여 제조할 경우에는 보드의 무게가 무거워지는 단점이 있으므로, 본 발명에서는 입자의 길이가 20-100mm, 밀도가 0.04-0.09 g/㎤인 팽창질석을 사용하여 질석보드를 제조한다.

점토는 2㎛미만의 미세한 흙 입자로 카올리나이트(Kaolinite), 몬트모릴로나이트(Montmorillonite), 일라이트(Illite) 등과 같이 대부분이 규소, 알루미늄과 물이 결합하여 생성된 점토광물로 이루어진다. 점토와 같은 미세입자는 특히 에폭시 등의 수지에 혼합할 경우 수지의 강도를 증강시키는 기능이 있으므로, 본 발명에서는 점토를 첨가함으로써 질석보드의 강도를 증강시킨다. 또한, 점토는 수지로 부터 방출되는 냄새를 흡착하므로, 질석보드의 냄새를 감소시키는 역할을 한다. 점토의 첨가량이 적으면 강도 증강 및 냄새 흡착의 효과가 떨어지고 첨가량이 지나치게 많으면 팽창질석과 바인더의 결합을 방해하거나 보드의 무게가 무거워지므로 바람직하지 못하다. 따라서 본 발명에서는 팽창질석 100중량부에 대하여 1-10중량부의 점토를 혼합한다.

유기바인더는 팽창질석을 결합시키는 역할을 하며, 접착제로 널리 사용되고 있는 통상적인 에폭시수지와 페놀수지를 혼합하여 제조할 수 있다. 에폭시수지와 페놀수지는 다양한 제품이 있으나, 접착성이 우수하고 손쉽게 구할 수 있는 바람직한 제품의 예로서, 비스페놀A와 에피클로르히드린을 수산화나트륨 존재하에 반응시킨 에폭시수지와, 페놀과 포르말린을 염기성 촉매하에서 반응시켜 제조한 레졸수지를 들 수 있다.

본 발명에서는 에폭시수지 70-90중량%와 페놀수지 10-30중량%가 되도록 혼합하여 유기바인더로 사용하며, 혼합비율이 상기 범위를 벗어나면 질석보드의 강도가 떨어지므로 바람직하지 못하다. 또한, 질석보드에 있어서 유기바인더의 첨가량이 적으면 팽창질석이 제대로 결합하지 못하고 보드의 강도가 떨어지며, 첨가량이 지나치게 많으면 팽창질석의 특성인 난연성, 흡음성, 경량성, 단열성과 같은 장점을 제대로 나타내지 못하고 비용이 상승하여 바람직하지 못하므로, 본 발명에서는 팽창질석 100중량부에 대하여 50-90중량부의 유기바인더를 혼합한다.

본 발명의 질석보드는 팽창질석 100중량부에 대하여, 점토 1-10중량부, 에폭 시수지 70-90중량%와 페놀수지 10-30중량%로 이루어진 유기바인더 50-90중량부를 함유하며, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법으로 제조한다.

[실시예] 본 발명의 질석보드 1 내지 5의 제조

[실시공정 1] 팽창질석 제조

질석분말을 고로에 넣고 약 1000℃의 온도로 소성하여 팽창질석을 제조하였다.

[실시공정 2] 점토 혼합

상기 팽창질석과 점토를 하기 표 1에 기재된 비율로 각각 혼합하였다.

[실시공정 3] 유기바인더 혼합

비스페놀A 에폭시수지와 레졸 페놀수지를 9:1의 중량비로 혼합한 유기바인더를 준비하여, 하기 표 1에 기재된 비율로 팽창질석, 점토 혼합물에 유기바인더를 각각 혼합하였다.

[실시공정 4] 보드 성형

팽창질석, 점토, 유기바인더의 혼합물을 200×65×11㎣ 크기의 금형에 넣고 80-100℃온도에서 약 15분 동안 가압성형하여 본 발명의 질석보드 1 내지 5를 제조하였다.

[비교실시예 1] 비교 질석보드 13 내지 15의 제조

[비교실시공정 1-1] 팽창질석 제조

질석분말을 약 1000℃의 온도로 가열하여 팽창질석을 제조하였다.

[비교실시공정 1-2] 무기바인더 혼합

포타슘 실리케이트 분말을 무기바인더로 준비하여, 하기 표 1에 기재된 비율로 팽창질석과 무기바인더를 혼합하였다.

[비교실시공정 1-3] 보드 성형

팽창질석과 무기바인더의 혼합물을 200×65×11㎣ 크기의 금형에 넣고 80-100℃온도에서 약 15분 동안 가압성형하여 비교 질석보드 13 내지 15를 제조하였다.

[비교실시예 2] 비교 질석보드 21 내지 25의 제조

[비교실시공정 2-1] 팽창질석의 제조

[비교실시공정 2-2] 유기바인더 혼합

비스페놀A 에폭시수지를 유기바인더로 준비하여, 하기 표 1에 기재된 비율로 각각 팽창질석과 유기바인더를 혼합하였다.

[비교실시공정 2-3] 보드 성형

팽창질석과 바인더의 혼합물을 200×65×11㎣ 크기의 금형에 넣고 80-100℃온도에서 약 15분 동안 가압성형하여 비교 질석보드 21 내지 25를 제조하였다.

[비교실시예 3] 비교 질석보드 31 내지 35의 제조

[비교실시공정 3-1] 팽창질석의 제조

[비교실시공정 3-2] 유기바인더 혼합

비스페놀A 에폭시수지와 레졸 페놀수지를 9:1의 중량비로 혼합한 유기바인더를 준비하여, 하기 표 1에 기재된 비율로 팽창질석과 유기바인더를 각각 혼합하였다.

[비교실시공정 3-3] 보드 성형

팽창질석과 바인더의 혼합물을 200×65×11㎣ 크기의 금형에 넣고 80-100℃온도에서 약 15분 동안 가압성형하여 비교 질석보드 31 내지 35를 제조하였다.

[비교실시예 4] 비교 질석보드 41 내지 45의 제조

[비교실시공정 4-1] 팽창질석의 제조

[비교실시공정 4-2] 유기바인더 혼합

비스페놀A 에폭시수지와 레졸 페놀수지를 7:3의 중량비로 혼합한 유기바인더를 준비하여, 하기 표 1에 기재된 비율로 팽창질석과 유기바인더를 각각 혼합하였다.

[비교실시공정 4-3] 보드 성형

팽창질석과 바인더의 혼합물을 200×65×11㎣ 크기의 금형에 넣고 80-100℃온도에서 약 15분 동안 가압성형하여 비교 질석보드 41 내지 45를 제조하였다.

[시험예] 굽힘강도 측정

상기 제조된 질석보드 시편을 이용하여 굽힘강도를 각각 측정하고 결과를 표 1에 기재하였다. 굽힘강도는 지점간 거리 16cm의 중앙부에 하중을 가하여 최대하중을 측정하였다.

[표 1] 질석보드의 강도

		배합비(중량부)			굽힘강도 (kgf/㎟)
		팽창질석	점토	바인더	굽힘강도 (kgf/㎟)
본 발명의 질석보드	1	100	4.5	50	70.21
	2		4.8	60	82.31
	3		5.1	70	89.45
	4		5.4	80	98.90
	5		5.7	90	107.89
비교 질석보드	13	100	-	70	7.70
	14			80	8.65
	15			90	8.83
	21	100	-	50	59.81
	22			60	70.05
	23			70	81.33
	24			80	89.87
	25			90	100.65
	31	100	-	50	67.18
	32			60	77.45
	33			70	89.96
	34			80	96.67
	35			90	105.98
	41	100	-	50	63.21
	42			60	78.31
	43			70	82.45
	44			80	88.90
	45			90	95.89

상기 표 1로부터 알 수 있듯이, 유기바인더를 사용한 질석보드가 무기바인더를 사용한 질석보드에 비하여 눈에 띄게 강도가 높고, 에폭시수지 유기바인더에 비하여 에폭시수지와 페놀수지를 혼합한 유기바인더를 사용한 경우의 강도가 더 높은 것으로 나타으며, 특히 점토를 혼합한 본 발명의 질석보드는 더욱 강도가 높은 것으로 나타났다.

본 발명의 질석보드는 다양한 크기나 형태로 제작이 가능하며, 난연성, 경량성, 단열성, 흡음성이 우수한 특징이 있다. 또한 상기와 같이 강도가 우수하므로 바닥재, 싱크대 상판 등의 용도는 물론이고 건축용 대형패널로 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 질석보드는 기존의 팽창질석을 이용한 보드의 장점인 난연성, 경량성, 단열성을 그대로 유지하면서도 강도가 높은 특징이 있다. 따라서, 고강도를 요하여 기존의 팽창질석 성형물에서는 적용될 수 없었던 싱크대 상판 등 가구의 자재, 건축재, 바닥재 등의 다양한 분야에 적용이 가능하다. 또한, 본 발명의 질석보드는 인체에 유익한 원적외선을 방사하므로 인체의 생체리듬을 활성화시켜 쾌적한 주거환경을 제공하고, 건축물에서 발생하는 시멘트 독성을 중화하며, 탈취성 및 향균성이 뛰어나 친환경적인 장점이 있다.

Claims

팽창질석 100중량부, 에폭시수지 70-90중량%와 페놀수지 10-30중량%로 이루어진 유기바인더 50-90중량부, 점토 1-10중량부를 함유하는 질석보드.
제1항에 있어서, 입자크기가 20-100mm, 밀도가 0.04-0.09g/㎤인 팽창질석을 함유하는 질석보드.
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