KR100703155B1 - 건축용 판형 보드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 판형 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 판형 보드는 커들란과 광물질을 함유하는 조성물을 알칼리 수용액에 녹이고, 중화처리한 다음 가열 및 압착 건조에 의해 판형상으로 형성된다. 이러한 건축용 판형 보드 및 그 제조방법에 의하면, 천연소재로 형성되어 친환경적이며, 다공성에 의해 가벼우면서도 단열, 방음, 탈취 효과가 뛰어나고, 못이나 나사못의 진입에 의해서도 균열이 발생되지 않아 시공이 용이한 장점을 제공한다.

Description

건축용 판형 보드 및 그 제조방법{board for construction and method of manufacturing thereof}

도 1은 본 발명에 따른 커들란을 이용한 건축용 판형보드의 제조공정의 일 예를 나타내 보인 플로우도이다.

본 발명은 건축용 판형 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 커들란을 이용한 건축용 판형 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건축용 마감재는 건축물의 외부에 사용되는 외부 마감재와 건축물의 내부를 마감하는 내부 마감재로 구분된다.

건축용 내부 마감재는 일반적으로 건축물의 내부 공간의 미관과 인접 공간과의 차단성, 기밀성, 단열성 및 화재시 화염의 전이를 방지하기 위한 불연 또는 난연성 등이 요구된다. 종래에 내부 마감재로 일반적으로 사용된 것은 암면, 석고보드, 또는 합판보드이다.

이 중 암면은 발암성 물질이 배출됨이 확인되어 현재는 거의 사용되지 않고 있다.

또한, 합판보드는 경량재이기 때문에 다루기 쉽고 내충격성이 강하고 타 건축자재 또는 마감재와 혼합 사용이 용이한 장점이 있으나, 화재에 취약한 단점이 있다. 한편, 석고보드는 합판보드에 비해 내화성이 강하고 시공이 비교적 어렵지 않은 장점을 갖고 있어 내부 마감재로 많이 사용되었다. 그러나, 석고보드는 강도대비 중량이 무겁고 내충격성이 약해 다루기가 쉽지 않고 차음성, 내수성 등이 다소 떨어지는 단점이 있다. 또한, 석고보드는 제조과정에서 투입되는 경화제 및 혼화재가 천연물질이 아니여서 환경 친화적이지 못한 단점이 있다.

따라서, 석고보드를 대체하기 위한 내부 마감재의 개발이 꾸준히 이루어져 왔고, 대한민국 공개특허공보 제 2003-0029419호에는 규조토, 경량세라믹과 펄프,알칼리 실리케이트, 알루미나, 실리카 졸 등의 무기결합제와 스틸렌, 아크릴계 모노머, 폴리에스테르, 에폭시 또는 이소시아네이트계의 유기고분자 물질을 혼합조성물에 함침시켜 강도 및 난연성을 강화한 내화보강재가 개시되어 있다.

그러나, 상기 문헌에 개시된 내장재 역시 적용되는 유기 고분자 물질이 천연물질이 아니여서 환경친화적이질 못하다.

또한, 최근 들어 건강에 대한 사회적 관심이 고조되면서 건축물의 내부 공간이 휘발성 유기화합물질 등으로 오염되는 경우 두통, 발진 등을 유발한다는 사실이 밝혀지면서 건축용 마감재의 제조시 투입되는 휘발성 유기화합물질(VOC)을 최소화 하기 위한 연구가 다각적으로 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서 천연물질 을 이용하여 환경친화적이면서 시공이 용이한 건축용 판형 보드 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 건축용 판형 보드는 커들란과 광물질을 함유하는 조성물로 압착에 의해 판형상으로 형성되고, 상기 광물질에 대한 상기 커들란의 함유비율은 1 내지 25중량 퍼센트이다.

또한, 상기 조성물의 강도를 높이기 위해 전분, 셀룰로오스를 포함하는 강도 증가제 중 적어도 하나 이상의 성분이 상기 조성물에 대해 1중량 퍼센트 이내로 더 첨가될 수 있다.

상기 조성물의 점도를 증가시키기 위해 셀룰로오스 유도체가 상기 조성물에 대해 1중량 퍼센트 이내로 더 첨가될 수 있다.

또한, 상기 조성물로 형성된 보드의 표면에 나트륨염 물유리로 코딩된 방수코팅층;을 더 구비한다.

상기 광물질은 제오라이트, 황토 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 건축용 판형 보드의 제조방법은 가. 적용대상 광물질에 대해 커들란을 1 내지 25중량퍼센트의 비로 혼합된 혼합물을 알칼리 수용액에 투입하고 교반하는 단계와; 나. 상기 알칼리 수용액에 산성용액을 투입하여 중화처리하는 단계와; 다. 상기 중화처리된 수용액을 80℃ 이상의 온도로 가열하는 단계와; 라. 상기 가열처리된 물질을 함수율이 10 내지 60%가 되게 1차 건조하는 단계와; 마. 상기 1차 건조처리된 물질을 압착에 의해 설정된 두께의 판형상의 보드를 형성하는 단계와; 바. 상기 판형보드의 함수율이 3% 이내가 되도록 2차 건조하는 단계;를 포함한다. 바람직하게는 상기 가단계에서 상기 혼합물에 전분, 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 중 적어도 하나 이상의 성분을 더 첨가한다.

또한, 상기 바단계 이후 상기 판형보드의 표면을 나트륨염 물유리로 코팅하는 단계;를 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건축용 판형 보드 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 커들란을 이용한 건축용 판형보드의 제조공정의 일 예를 나타내 보인 플로우도이고 이를 참조하여 설명한다.

먼저, 광물질과 커들란을 알칼리 수용액에 투입하고 교반한다(단계 110).

커들란(curdlan)은 미생물이 생산하는 다당류의 일종으로 애그로박테리움(Agrobacterium) 속 균주와 알칼리제네스 패칼리스(Alcaligenes faecalis) 균주가 미생물 체외로 배출하는 다당류로 포도당 단량체가 베타-1,3으로 결합한 불수용성인 중성 다당이다. 이 단일 다당(homopolymer)은 열을 가하였을 때 비가역적으로 겔을 형성하는 특이한 물리 화학적 특성을 가지고 있다.

이러한 열경화성 천연 고분자인 커들란은 분말형태로 가공된 것을 적용하는 것이 바람직하고, 광물질에 대해 1 내지 25중량 퍼센트(wt%)의 비로 첨가되는 것이 바람직하다.

광물질에 대한 커들란의 첨가 비율이 25중량 퍼센트(wt%)를 초과하게 되면 경제성이 떨어지고, 1중량 퍼센트 미만이면 광물질 상호간을 결합하는 결합력이 떨어진다.

광물질은 통상의 광물질 중 황토, 적정크기로 분쇄된 분말형 제오라이트 중 적어도 하나 이상의 성분이 적용되는 것이 바람직하다.

황토는 공지된 바와 같이 원적외선 방출 및 향균기능을 갖고 있고, 제오라이트는 포름알데히드와 같은 휘발성 유기화합물을 흡착제거함과 아울러 항균기능을 갖고 있다.

또한, 커들란 분말과 광물질에 첨가제가 첨가될 수 있다.

첨가제로서는 강도증가제, 점도 증가제, 천연안료가 적용될 수 있다.

강도 증가제로서는 전분, 셀룰로오스 중 적어도 하나 이상이 적용될 수 있고 첨가량은 커들란 분말과 광물질의 전체 함량에 대해 1웨이트퍼센트(wt% )이내로 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 점도 증가제로서는 셀룰로오스 에테르와 같은 셀룰로오스 유도체가 적용될 수 있고, 커들란 분말과 광물질의 전체 함량에 대해 1웨이트퍼센트(wt%) 이내로 적용하는 것이 바람직하다.

천연 안료로서는 적용하고자 하는 색상에 대응되는 소재를 적용하면 되고 백색의 경우 이산화 티탄을 적용하면 된다.

커들란과 광물질 및 첨가제를 알칼리 수용액에 넣어 용해시키는 과정은 알칼리 수용액을 먼저 만든 다음 이 알칼리 수용액에 커들란과 광물질 및 첨가제를 앞 서 설명된 혼합비로 투여하고 교반하거나, 커들란과 광물질 및 첨가제를 물에 넣고 적절한 시간 예를 들면 10분 내지 60분정도 1차 교반한 후 이 교반 용액에 커들란이 용해되도록 산도 12 이상이 되게 알칼리 용액을 투여한 후 2차 교반을 수행하는 방법 등 적절한 방법에 의해 수행하면된다.

알칼리수용액은 물에 알칼리 용액 예를 들면 수산화 나트륨(NaOH 2N) 용액을 투입하여 산도 12이상이 되게 형성하면 된다.

알칼리 수용액에 광물질, 커들란 및 첨가제가 투입된 후의 교반시간은 커들란이 알칼리 수용액에 충분히 용해될 수 있는 정도로 적용하면 된다.

다음은 산도가 6 내지 8 정도가 되도록 산성용액을 투입하는 중과처리과정을 수행한다(단계 120). 여기서 산성용액의 일 예로서는 HCl 2N용액을 적용한다.

산성용액의 투입은 적하방식으로 단계적으로 투입하면서 30분 내지 1시간 정도가 경과했을 때 산도 6 내지 8정도가 되게 한다. 또한, 중화처리과정 중 및 이후에도 충분한 시간 동안 예를 들면 20분 내지 3시간정도 교반을 수행하는 것이 바람직하다.

이러한 중화처리과정을 거치면 커들란의 겔화에 의해 혼합물이 상호 강하게 결합되어 겔화 상태가 된다

이후 겔화된 혼합물을 비가역적인 성질로 만들기 위해 가열처리를 수행한다(단계 130).

가열처리는 커들란이 비가역적으로 변환되기 위한 가열조건인 80℃ 이상의 온도로 가열하고, 가열방식은 중탕, 스팀가열 또는 고주파 가열방법을 적용할 수 있다.

가열처리에서 중탕 또는 스팀 가열을 적용할 경우 30분 내지 3시간 정도 수행하면 되고, 고주파 가열의 경우 5분 내지 30분정도 수행하면 된다.

바람직하게는 가열과정에서 수분함량이 60% 이상 유지되게 처리한다.

가열공정을 거치면 성분 상호간의 강한 결합이 이루어진다.

이후에는 혼합물의 함수율을 10 내지 60%정도로 낮추기 위해 1차 건조공정을 수행한다(단계 140).

1차 건조공정은 고주파 건조, 진공 가열건조, 냉동 진공건조 방식 등을 적용하면 된다.

1차 건조공정을 거친 이후 에는 혼합물을 압착하여 바디층이 되는 판형 보드를 형성한다(단계 150). 압착공정은 압착 롤러를 이용하여 1 내지 15mm 두께의 판형상으로 형성하거나, 1 내지 3mm의 판형상으로 1차 제조한 다음 여러장을 겹쳐 2차 압착시켜 보다 두꺼운 제품으로 제작할 수 있음은 물론이다.

또한, 압착과정에서 압착 롤러에 가열수단을 설치하여 80℃이상으로 가열하면서 인출속도를 분당 50cm(50cm/min)정도로 하여 제조할 수도 있다.

또한, 압착 롤러 대신에 프레스 압착기를 이용하여 1 내지 2기압 정도에서 판형으로 제조할 수 있음은 물론이다.

압착공정에 의해 형성된 판형 보드는 함수율이 1.5 내지 2%정도가 되게 2차 건조공정을 수행한다(단계 160).

2차 건조공정은 고주파 건조, 진공 가열건조, 냉동 진공건조 방식 등을 적용 하면 된다.

이렇게 제조된 판형 보드에에 방수코팅제 예를 들면 나트룸염 물유리용액을 스프레이 방식으로 분사하여 표면처리를 한다(단계 170). 표면처리과정을 수행하는 경우 판형보드를 구분하면 앞서 단계 160까지 거쳐 형성된 판형부분을 바디층이라 하고, 단계 170에서 형성된 층을 방수 코팅층이라 한다.

단계 170은 생략할 수 있음은 물론이다.

한편, 광물질로 황토를 적용한 것과, 황토 및 제오라이트를 적용한 것을 각각 앞서 설명된 공정을 통해 제작한 다음 난연성을 확인하기 위해 가스버너를 이용하여 1200℃에서 가열한 결과 판형보드 자체에서 불꽃이 발생되지 않고 연기가 전혀 발생되지 않으면서 탄화됨을 확인하였다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 건축용 판형 보드 및 그 제조방법에 의하면, 천연소재로 형성되어 친환경적이며, 다공성에 의해 가벼우면서도 단열, 방음, 탈취 효과가 뛰어나고, 못이나 나사못의 진입에 의해서도 균열이 발생되지 않아 시공이 용이한 장점을 제공한다.

Claims (9)

1. 커들란과 광물질을 함유하는 조성물로 압착에 의해 판형상으로 형성되고, 상기 광물질에 대한 상기 커들란의 함유비율은 1 내지 25중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드.
2. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 전분, 셀룰로오스 중 적어도 하나 이상의 성분이 강도 증가제로서 상기 조성물에 대해 1중량 퍼센트 이내로 더 첨가된 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드.
3. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 셀룰로오스 유도체가 점도 증가제로서 상기 조성물에 대해 1중량 퍼센트 이내로 더 첨가된 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드.
4. 제1항에 있어서, 상기 조성물로 형성된 보드의 표면에 나트륨염 물유리로 코딩된 방수코팅층;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드.
5. 제1항에 있어서, 상기 광물질은 황토, 제오라이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드.
6. 가. 적용대상 광물질에 대해 커들란을 1 내지 25중량퍼센트의 비로 혼합된 혼합물을 알칼리 수용액에 투입하고 교반하는 단계와;

   나. 상기 알칼리 수용액에 산성용액을 투입하여 중화처리하는 단계와;

   다. 상기 중화처리된 수용액을 80℃ 이상의 온도로 가열하는 단계와;

   라. 상기 가열처리된 물질을 함수율이 10 내지 60%가 되게 1차 건조하는 단계와;

   마. 상기 1차 건조처리된 물질을 압착에 의해 설정된 두께의 판형상의 보드를 형성하는 단계와;

   바. 상기 판형보드의 함수율이 3% 이내가 되도록 2차 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 가단계에서 상기 혼합물에 전분, 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체 중 적어도 하나 이상의 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 바단계 이후 상기 판형보드의 표면을 나트륨염 물유리로 코팅하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드의 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 광물질은 제오라이트, 황토 중 적어도 하나를 포함하 는 것을 특징으로 하는 건축용 판형 보드의 제조방법.

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