KR100793982B1

KR100793982B1 - 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물 및 이를 이용한 석고판재 제조방법

Info

Publication number: KR100793982B1
Application number: KR1020060009668A
Authority: KR
Inventors: 박영민
Original assignee: 박영민
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2008-01-16
Also published as: KR20070079168A

Abstract

본 발명은 솔잎으로 보강된 석고판재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면 방음성 및 난연성이 우수한 석고(gypsum)와 탈취 및 오염제거 성능이 우수한 숯 분말 및 음이온과 원적외선을 방출하는 일라이트(illite)를 주성분으로 하되, 여기에 우리 주변에서 흔히 구할 수 있는 친환경적 소재인 솔잎을 보강재로 첨가함으로서, 포름알데히드 등 휘발성 유기화합물(VOC)의 배출이 전혀 없고, 가벼우면서도 충격강도가 우수하며, 특히 음이온과 원적외선이 다량 방출되기 때문에 웰빙(well-bing)형 건축용 내장재로 매우 적합한 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물 및 이를 이용한 석고판재 제조방법에 관한 것이다.

석고, 판재, 솔잎, 일라이트

Description

솔잎으로 보강된 석고판재 조성물 및 이를 이용한 석고판재 제조방법{A gypsum board composition reinforced with pine needles and preparation of the board}

본 발명은 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물 및 이를 이용한 석고판재 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면 방음성 및 난연성이 우수한 석고(gypsum)와 탈취 및 오염제거 성능이 우수한 숯 분말 및 음이온과 원적외선을 방출하는 일라이트(illite)를 주성분으로 하되, 여기에 우리 주변에서 흔히 구할 수 있는 친환경적 소재인 솔잎을 보강재로 첨가함으로서, 포름알데히드 등 휘발성 유기화합물(VOC)의 배출이 전혀 없고, 가벼우면서도 충격강도가 우수하며, 특히 음이온과 원적외선이 다량 방출되기 때문에 웰빙(well-bing)형 건축용 내장재로 매우 적합한 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물 및 이를 이용한 석고판재 제조방법에 관한 것이다.

종래 건축용 내장재로는 인조 합판이 주로 사용되고 있는데, 인조 합판은 소위 베니어 합판과, 집성 목재, 인조 목재 등으로 분류할 수 있다. 이들 중 인조 목재는 원목을 분쇄한 목재 파편에다 아교를 섞어서 중간 정도의 밀도를 갖도록 평판 형태로 압착시킨 중밀도 섬유판(MDF; medium density fiber-board)와, 목재 등 섬유질 소편(particle)에다 합성수지 접착제를 스프레이로 도포하여 고밀도로 열압 성형 시킨 파티클 보드(particle board)로 분류된다. 여기서, 파티클 보드는 칩 보드(chip-board)나 플레이크 보드(flake-board)라고도 하는데, 평면 내에서 강도나 수축 또는 팽창력이 균일하고 균열이 잘 생기지 않는 장점이 있어서 오래전부터 가구용이나 건축 내장재로 많이 사용되어 왔다.

최근 인테리어 산업이 발달하면서 왕겨나 땅콩 껍질, 볏짚 등을 주재료로 사용하는 새로운 소재의 파티클 보드가 속속 소개되어 있고, 이중 일부는 이미 상품으로 개발되어 있다. 그런데 이러한 종래의 파티클 보드들은 우리 주변에서 흔히 구할 수 있는 농업 부산물들을 재활용한다는 점에서 나름대로 의미가 있다 하겠으나, 완제품의 품질면에서는 목재를 주재료로 사용하는 파티클 보드에 비하여 별다른 차이를 보여주지 못하고 있다.

이에 본 발명자는 특허출원 제2004-18042호에서 솔잎과 숯 분말을 주재료로 포함하는 새로운 개념의 인조 합판을 소개한 바 있다. 이 특허 발명에서 소개한 솔잎에는 솔향의 원인물질인 테르펜(terpene)이라는 화학 물질이 다량 함유되어 있고, 조직이 치밀하여 섬유소의 함량이 약 15% 정도나 되며, 전체적인 외형이 침상구조로 되어 있기 때문에 파티클 보드의 섬유질 소재로 매우 적합하다. 또한, 숯은 습도 조절효과, 유해 전자파 차단효과, 탈취 효과 등이 매우 우수하며, 숯 분말이 솔잎 사이의 공간을 채워 주기 때문에 성형성을 개선하고 합성수지 바인더의 사용량을 절감시켜 주는 효과가 있다. 그러나 솔잎을 주재료로 하는 종래의 인조 합판 역시, 기본적으로 합성수지를 바인더로 사용해야 하기 때문에 인체에 유해한 VOC의 배출을 완전히 차단할 수는 없는 한계가 있었다.

한편, 석고보드는 두 장의 강인한 보드용 원지 사이에 안정된 결정 상태로 경화된 석고가 충진된 것으로서, 건축 내장재가 갖추어야 할 제반 특성, 즉 방화성, 무신축성, 단열성 및 경제성 등을 골고루 갖추고 있으며, 특히 합성수지를 전혀 사용하기 않기 때문에 VOC의 배출이 전혀 없다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 석고보드는 충격에 약하여 부서지기 쉽고, 무거우며 습기에 약한 단점이 있어서 이에 대한 개선이 요구되어 왔다.

이에, 본 발명은 방음성 및 난연성이 우수한 석고(gypsum)와 탈취 및 오염제거 성능이 우수한 숯 분말 및 음이온과 원적외선을 방출하는 일라이트(illite)를 주성분으로 하되, 여기에 우리 주변에서 흔히 구할 수 있는 친환경적 소재인 솔잎을 보강재로 첨가함으로서, 포름알데히드 등 휘발성 유기화합물(VOC)의 배출이 전혀 없고, 가벼우면서도 충격강도가 우수하며, 특히 음이온과 원적외선이 다량 방출되기 때문에 웰빙(well-bing)형 건축용 내장재로 매우 적합한 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물 및 이를 이용한 석고판재 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물은 석고(gypsum) 40 ~ 50 중량부, 일라이트(illite) 분말 25 ~ 35중량부, 숯 분말 15 ~ 25 중량부, 솔잎 7 ~ 15 중량부로 이루어진다.

본 발명에 따른 석고판재 제조방법은 소석고(calcined gypsum) 40 ~ 50 중량부, 일라이트(illite) 분말 25 ~ 35 중량부, 숯 분말 15 ~ 25 중량부, 솔잎 7 ~ 15 중량부를 혼합하고, 이 혼합물에다 물을 1 : 1의 비율로 첨가한 다음, 이 조성물을 판체 형상으로 성형하여 건조하고, 상기 판체의 표면에 겔코트(gel coat)용 합성수지를 도포하여서 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물은 예컨대 사각형 형상의 판체로서, 석고(gypsum) 40 ~ 50 중량부, 일라이트(illite) 분말 25 ~ 35 중량부, 입도가 30 내지 150 메쉬인 숯 분말 15 ~ 25 중량부, 솔잎 7 ~ 15 중량부로 이루어지는데, 각 구성 성분별 효능 및 기능은 다음과 같다.

먼저, 본 발명에서 바인더(binder)의 기능을 하는 석고(石膏, gypsum)는 황산칼슘 이수화물(CaSO₄·2H₂O)로서, 난연성인데다 방음성, 단열성 등이 우수하여 이미 오래전부터 건축용 판재의 재료로 널리 사용되고 있다. 석고를 약 120℃의 온도에서 여러 시간 가열하면 황산칼슘 반수화물(CaSO₄·½H₂O), 즉 소석고(燒石碍, calcined gypsum)가 되고, 소석고가 수분을 흡수하여 경화하면 석고가 된다. 소석고는 결정이 미세하여 적당한 점도(粘度)로 반죽하는데 많은 양의 물이 필요하다. 소석고는 석고 플라스터, 건축용 석고 보드, 도자기용 형재(型材), 금속공업용 주 형재(鑄型材), 의료용 등으로도 사용된다. 석고는 본 발명의 판재를 구성하는 주성분으로서, 석고의 함량이 40 중량부 이하이면, 판재의 내구성이 불량하게 되어 좋지 않고, 반대로 50 중량부 이상이면, 상대적으로 숯 분말과 일라이트 및 솔잎의 함량이 축소되기 때문에 기능성이 저하되어 좋지 않다.

일라이트(illite) 분말은 해양성 셰일 및 이와 관련된 퇴적물에 널리 분포하는 운모형 점토광물로서, 진짜 운모보다 더 많은 물과 더 적은 칼륨을 함유하지만 운모와 같은 층상구조를 갖는다. 이러한 일라이트 분말은 대기 중에서 각종 중금속을 흡착, 분해하며, 특히 18 ~ 25℃의 상온에서 다량의 음이온을 발생한다. 또한, 상온에서 약 93% 정도의 원적외선을 방사하는 기능이 있고, 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등을 억제하는 정균작용이 있는 것으로 보고되어 있다. 본 발명에서 일라이트 분말의 함량은 25 ~ 35 중량부 일 때 가장 효과적이다.

다음으로 숯 분말은 잘 알려진 바와 같이, 다공성 물질로서 뛰어난 탈취 효과와 함께 습도 조절효과, 유해 전자파 차단효과, 음이온 발생 효과 등이 있다. 따라서, 본 발명에서 숯은 판재 내부에 미세한 기공을 형성하여 유해 휘발성 물질들을 최대한 제거하고, 실내 공기를 정화하며 습도를 조절해 주는 기능을 한다. 숯 분말은 다른 조성 성분, 특히 바인더인 석고와의 상용성 등을 고려하여 그 입도가 30 내지 150 메쉬인 것을 사용하는 것이 가장 효과가 좋다. 또한 숯 분말의 함량이 15 중량부 이하이면 숯 첨가 효과가 미미하고, 반대로 25 중량부 이상이면, 석고의 함량이 너무 적어져서 판재의 강도 등 물성이 저하되는 문제가 생긴다.

마지막으로 솔잎은 판재의 골격을 형성하는 보강재로서, 침 형태의 솔잎들이 서로 얽혀서 판재의 균열을 방지하고 탄성과 복원력을 증가시켜 주는 기능을 한다. 솔잎은 온전한 상태 그대로 사용할 수도 있고, 바람직하기로는 5 ~ 20 mm의 크기로 분쇄시킨 분쇄 솔잎을 사용할 수도 있는데, 이때 분쇄 솔잎의 함량은 전체 솔잎 함량의 25 ~ 30중량%가 되도록 하는 것이 좋다. 분쇄 솔잎은 솔잎과 솔잎 사이의 공간을 채워서 합판이 전체적으로 치밀한 조직을 갖도록 하며, 합판의 성형성을 증가시켜 준다. 또한 솔잎은 테르펜과 같은 성분을 다량 분비하는데, 이러한 성분들은 사람들에게는 은은한 솔향을 풍기지만, 바퀴벌레나 집개미와 같은 유해 곤충들에게는 아주 불쾌감을 주기 때문에 유해 곤충들의 서식이나 접근을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 나아가 곰팡이와 같은 부패균의 서식도 방지할 수 있다.

본 발명에서, 솔잎의 함량이 7 중량부 이하이면, 솔잎의 함량이 너무 적어서 솔잎을 첨가한 효과가 아주 미약하고, 상대적으로 석고의 함량이 너무 많아져서 판재의 무게가 너무 무거워질 우려가 있다. 반대로 솔잎의 함량이 15 중량부 이상이면 석고의 함량이 너무 적어져서 판재의 강도 등 물성이 저하되는 문제가 생긴다.

본 발명에서는 상기와 같은 구성성분과 조성비율로 구성된 재료를 사용하여 통상적인 방법으로 필요에 따라 다양한 형태의 판체를 성형하여 건조한다. 이어 상기 판체의 표면을 샌딩(sanding) 가공하고, 그 표면에 겔코트(gel coat)용 합성수지를 도포하면 본 발명의 석고판재가 완성된다.

여기서 겔코트(gel coat)는 FRP(fiber reinforcement plastic) 성형법의 일종으로서, 주형(mold)의 표면에 글래스 파이버가 들어 있지 않은 합성수지를 일정 두께로 도포하고, 그 위에 글라스 파이버를 적층하여 성형품의 표면을 깨끗하게 마무리하게 되는데, 이때 그 성형품의 표면에 형성된 피막을 겔코트라고 한다. 본 발명에서 겔코트 피막을 형성하는 데는 이러한 겔코트 기법에 사용되는 합성수지를 사용하는데, 예컨대 아크릴수지나, 에폭시수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르수지 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서 겔코트 피막은 석고판재의 강도를 증가시켜 주고, 방습성을 강화시켜 주는 기능을 하며, 필요에 따라서는 적당한 색상을 가미하여 외관을 장식할 수도 있다.

본 발명에 따른 석고판재는 성형된 형태 그대로 사용할 수도 있고, 소비자들의 기호나 용도에 따라서 기존의 합판 표면 처리방법으로 바닥판재의 표면을 가공처리한 후에 사용할 수도 있다.

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 석고판재에 대한 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

실 시 예

소석고(calcined gypsum) 45 중량부, 일라이트(illite) 분말 30 중량부, 숯 분말 15 중량부, 솔잎 10 중량부를 혼합하고, 이 혼합물에다 물을 1 : 1의 비율로 첨가하여 다시 잘 혼합한다. 이때, 숯 분말은 입도가 30 내지 150 메쉬인 것을 사용하고, 솔잎은 자연상태에서 채취하여 음지에서 3일간 건조시킨 다음, 그중 25 중량%는 5 ~ 20 mm의 크기로 분쇄한 분쇄 솔잎을 섞어서 사용하였다.

상기 혼합 조성물에다 물을 1 : 1의 비율로 첨가하고 잘 혼합한 다음, 통상적인 주형(mold)을 사용하여 가로 가로가 28 X 28 cm 이고, 두께가 2 cm 인 판체를 성형한 다음, 48 시간 건조하였다. 이어 상기 판체의 표면을 사포로 잘 문질러서 샌딩 처리하고, 에폭시 수지를 사용하여 판재 표면에 두께 0.2 mm 의 겔코트 피막을 형성하여 석고판재를 완성하였다.

상기 실시예에 따라 제조된 석고판재는 솔잎에서 나오는 연한 녹색과 숯 분말의 연한 회색이 혼합되어 차분하면서 고급스러운 색상이 연출되었다. 또한, 시중에서 판매되고 있는 기존의 석고보드에 무게는 더 가벼우면서도 방수성과 충격강도는 더 강하고, 특히 상온에서 다량의 음이온과 원적외선이 방출되는 것으로 확인되었다.

본 발명에 따른 솔잎으로 보강된 석고판재는 석고 고유의 특성으로 인하여 방음성 및 난연성이 우수하고, 합성수지 바인더를 전혀 사용하지 않기 때문에 포름알데히드 등 휘발성 유기화합물(VOC)의 배출이 전혀 없으며, 숯 분말과 일라이트(illite)가 다량 함유되어 있어서 특히 상온에서 음이온과 원적외선을 방출하는 효과가 매우 우수한 것으로 나타났다. 또한, 우리 주변에서 흔히 구할 수 있는 친환경적 소재인 솔잎이 보강재로 첨가되어 있어서, 가벼우면서도 충격강도가 매우 우수하여 웰빙(well-bing)형 건축용 내장재로 매우 적합한 사용될 수 있을 것으로 기대 된다.

Claims

석고(gypsum) 40 ~ 50 중량부, 일라이트(illite) 분말 25 ~ 35중량부, 숯 분말 15 ~ 25 중량부, 솔잎 7 ~ 15 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물.
제1항에 있어서, 숯 분말은 입도가 30 내지 150 메쉬이고, 솔잎 함량의 25 ~ 30중량%는 5 ~ 20 mm의 크기로 분쇄한 분쇄 솔잎인 것을 특징으로 하는 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물.
소석고(calcined gypsum) 40 ~ 50 중량부, 일라이트(illite) 분말 25 ~ 35 중량부, 숯 분말 15 ~ 25 중량부, 솔잎 7 ~ 15 중량부를 혼합하고, 이 혼합물에다 물을 1 : 1의 비율로 첨가한 다음, 이 조성물을 판체 형상으로 성형하여 건조하고, 상기 판체의 표면에 겔코트(gel coat)용 합성수지를 도포하여서 되는 것을 특징으로 하는 솔잎으로 보강된 석고판재 조성물을 이용한 석고판재 제조방법.