KR100833573B1

KR100833573B1 - 다공질 원석을 이용한 친환경 건축용 패널

Info

Publication number: KR100833573B1
Application number: KR1020060039161A
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 김동현
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2008-05-30
Also published as: KR20070106832A

Abstract

본 발명은 다공질 원석을 이용한 친환경 건축용 패널에 관한 것이다.

본 발명은 질석, 부석, 난석, 진주암으로부터 선택되어 고온에서 소성되어 기공이 팽창된 다공질 원석을 음이온 파우더가 혼합된 수지 바인더로 성형하여 기판(100)에 접착제(200)로 부착하여서 되는 표층(300)을 형성함으로써, 원석에 의한 자연적인 질감을 나타내고, 난연성과 단열성 및 음이온 방출 효과에 의하여 유익한 환경을 제공할 수 있는 고품위의 친환경 건축용 패널을 제공한다.

친환경, 건축용, 패널, 판넬, 난연, 단열,다공질 원석, 질석, 부석, 난석, 진주암

Description

다공질 원석을 이용한 친환경 건축용 패널{Structural panal using prosity rough}

도 1은 종래 건축용 패널의 입체도

도 2는 본 발명의 입체도

도 3은 본 발명의 단면도

도 4는 도 3의 A부 확대 단면도

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 기판 200 : 접착제

300 : 표층

본 발명은 건축용 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 음이온 분말이 혼 합 혼합되면서 단열을 위한 적절한 입도를 갖는 다공질 원석을 매염하고, 여기에 적정한 두께를 가지는 금속, 목재, 기타 판상으로 형성되는 건축용 패널을 포함하는 기판에 상기 다공질 원석을 부착하여 자연적인 질감과 난연성 및 단열성을 나타내면서 음이온과 원적외선 효과를 발휘할 수 있는 다공질 원석을 이용한 친환경 건축용 패널에 관한 것이다.

일반적으로 샌드위치 패널로 알려져 있는 건축용 패널은 양쪽면에 0.45mm 두께의 철판으로 되어 있고, 그 내부에는 발포폴리스티렌 또는 발포우레탄을 내장하여서 되는 것이다.

도 1은 종래 건축용 패널의 일례를 나타낸 입체도이다.

이 도면을 참조하면 종래의 건축용 패널(1)은 철판(2,2a)이 강도를 유지하는 역할을 하게 되고, 내장되는 발포폴리스티렌 이나 발포우레탄으로 되는 내장재(3)는 단열효과를 나타내게 되는데, 이러한 내장재(3)는 강도가 극히 취약한 석유화학제품으로 패널 외부로 노출되면 파손이 되기 쉬울 뿐만이 아니라 외관상 보기에 좋지가 않아서 외장재나 노출되는 용도로는 사용할 수 없기 때문에 양쪽면에 철판(2,2a)이 부착되게 하여 은폐시키면서 강도를 유지할 수 있게 하고 있다.

따라서 건물 내부나 외부에서 믿믿한 표면의 철판이 노출됨에 따라 고 품위의 건축물로 시공하기에는 곤란하였으며, 외관의 미감을 향상시키기 위하여 철판의 표면에 적절한 색상의 도료를 도색하더라도 자연적인 질감을 줄 수가 없어서 외관의 미려함에는 한계를 나타내는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 건축용 패널로서 충분한 강도와 내구성 및 단열성을 발휘할 수 있게 되면서 표면에서 자연적인 질감을 느낄 수 있고, 난연성과 단열성을 가지고 우수한 건축 자재로 사용할 수 있게 되면서, 음이온과 원적외선 방출에 의하여 인체에 유익한 효과를 줄 수 있게 되어 기능성을 가진 고품위의 건축용 내외장재로 사용될 수 있는 친환경 건축용 패널을 제공하고자 한다.

건축용 패널의 표면에서 자연적인 질감을 느낄 수 있게 하는 것으로서 질석은 화산암 계통이 마그마 상태에서 가스가 빠지면서 형성된 무기질 소재로 다공질이어서 비교적 경량체이면서 흡수력이 좋고, 비중 및 질량이 상당히 가벼워서 하중의 영향을 받는 옥상 슬라브 등의 기초 토양과 내열재료 그리고 방음재로도 많이 사용되고 있는 것인데, 이러한 질석은 본 발명과 같은 건축용 패널에서 난연 및 단열효과를 나타내기 위한 내외장재로 사용하기에 적합한 것이다.

건축용 패널의 표면에서 자연적인 질감을 느낄 수 있게 하는 것으로 마그마가 대기 중으로 방출될 때 압력이 갑자기 감소한 결과로 마그마 중의 휘발성 성분이 빠져나가서 수많은 기공이 생긴 난석은 외관상 비중이 작아서 물에 뜰 만큼 가볍고, 구조용 콘크리트를 비롯하여 지붕이나 빙고(氷庫), 욕조, 그 밖에 차열벽용 콘크리트의 골재로 사용되는 것인데, 이러한 부석은 또한 본 발명과 같은 건축용 패널에서 난연 및 단열효과를 나타내기 위한 내외장재로 사용하기에 적합한 것이다.

건축용 패널의 표면에서 자연적인 질감을 느낄 수 있게 하는 것으로 무기물 질로서 주로 원예용으로 사용되는 난석은 자체적으로 기공이 많고 경량체이면서, 보수성과 배수성 및 통기성이 양호한 것인데, 이러한 난석은 또한 본 발명과 같은 건축용 패널에서 난연 및 단열효과를 나타내기 위한 내외장재로 사용하기에 적합한 것이다.

건축용 패널의 표면에서 자연적인 질감을 느낄수 있게 하는 것으로 진주암은 고온에서 팽창시킨 후 경량골재 원료로서 산업용, 건축용 및 농업용으로 사용되는 것인데, 이러한 진주암은 또한 본 발명과 같은 건축용 패널에서 난연 및 단열효과를 나타내기 위한 내외장재로 사용하기에 적합한 것이다.

건축용 패널은 적정한 강도와 단열효과를 나타내는 기능에 관하여 주된 관심사가 되었던 종래의 편협한 사고로부터 보다 환경친화적이고 인체에 유익한 새로운 기능성에 대하여 연구되어야 한다.

따라서 건축용 패널에서 고려되어야 하는 기능성 중에서 기본적인 난연성과 단열성과 더불어서 음이온과 원적외선 방출 효과에 의하여 인체에 유익한 영향을 줄 수 있는 기능성이 고려된다면 보다 신뢰성이 있는 고품위의 건축용 패널이 제공될 것이다.

음이온과 원적외선을 방출하는 물질로는 자연에서 채취되는 모나자이트, 토르마린을 비롯하여 다양한 종류의 광석이 있다.

일반적으로 모나자이트와 같은 광석에서 방출되는 음이온과 원적외선이 인체에 미치는 유익한 작용은 신경계통 및 혈액, 세포, 임파액 등에 생기를 주어 약화된 기능을 강화시키고 활력을 주는 자율신경계 조절 작용을 하게 되는데, 혈액 중 에 미네랄 성분인 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 이온화 율을 상승시켜 알칼리화의 진행을 통해 혈액을 정화해주고, 엔돌핀, 엔케피린이라는 물질을 발생시켜서 혈청 속에 칼슘과 나트륨의 이온화율의 상승으로 혈액정화, 피로회복, 체력의 회복뿐 아니라 강한 통증이 있던 부분의 세포를 건강하게 활성화시켜서 통증을 완화시키고, 세포막에서의 전기적 물질교류로 혈액을 정화해 주면서, 작용혈청 중에 포함된 면역 성분인 글로부린의 양을 증가시켜서 감염증세에 대한 저항력을 높여주는 작용을 하며, 또한 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질, 즉 담배연기 아황산가스, 질소산화물, 일산화탄소, 오존 및 각종 유기물질 들의 양이온을 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하는 공기정화기능과 세균이나 먼지, 곰팡이, 오염된 입자들을 중화 및 제거하는 작용을 하는 것이다.

음이온과 원적외선이 방출되는 다른 광석으로서 토르마린(Tourmaline)은 6각 주상형의 결정을 갖는 붕규산염으로 육방정계에 속하는 천연광물로서 결정 자체가 전기를 발생하는 특성을 가지고 있는 것으로, 원석이나 분말은 수분에 닿으면 순간적으로 방전이 되면서 분리된 수소이온(H⁺)이 마이너스 전극에 끌려서 방출되는 전자와 결합되어 중화되고 수소가스(H₂)가 되어 증발하여 물이 알카리 이온화가 된다. 또 수산이온(OH^-)은 주변의 물 분자와 결합하여 히드록실(H₃O₂) 음이온이라고 하는 계면활성 물질이 된다.

히드록실 이온은 물을 최적의 pH7.4로 약알카리화 시키고, 발생되는 원적외선은 경이적으로 높은 수치를 나타내서, 강력한 열효과와 높은 침투력으로 인체에 혈액순환촉진, 혈액 정화 및 혈전용해 효과가 있고, 인체 내에서 면역기능을 향상시키면서 자율신경을 자극하여 교감신경의 흥분을 억제하며 산성화된 인체를 환원시키는 역할을 하는 것이다.

따라서 질석·부석·난석·진주암과 같은 다공질 원석을 다양한 색상의 염료로 매염을 하고, 여기에 모나자이트 토르마린과 같이 음이온과 원적외선이 방출되는 광물의 분말을 혼합하여 기능성을 부여한 다음, 이것을 적절한 두께를 가진 기판에 부착하게 되면 단열성과 강도가 우수하고, 외관이 뛰어나서 건축물의 내외장재로 사용할 수 있게 되면서 음이온과 원적외선 방출에 의하여 친환경적이고 유익한 환경의 건축물을 위한 고품위의 건축용 패널을 제공할 수 있게 될 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축용 패널은 질석, 부석, 난석 및 진주암으로부터 선택되는 다공질 원석을 소성하고, 수지 바인더로 결합 성형하여서 되는 표층을 기판 표면에 접착제로 부착하여서 되는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

표층을 구성하는 다공질 원석은 질석, 부석, 난석, 진주암으로부터 어느 하나가 선택되거나 2가지 이상 혼합되는 것일 수 있다.

이러한 표층은 0.5~5mm의 크기로 되는 것을 선별하여 300~1000℃에서 소성하여 기공이 팽창된 다공질 원석 60~80중량%에 수지 바인더 20~40중량%를 혼합하여서 된다.

수지 바인더는 액상 수지 60~70중량%에 톨루엔과 같은 수지 희석재 10~25중량%와 경화제 10~25중량%가 혼합되는 것으로, 바람직하게는 이러한 수지 바인더 100중량% 내에 5~20중량%의 음이온 파우더가 혼합되는 것이다.

상기 음이온 파우더는 모나자이트, 토르마린 등과 같은 광물로부터 제공될 수 있다.

기판 표면은 다공질 원석의 표층이 접착될 수 있는 접착제로서 0.3~1.5kg/㎡의 프라이머가 도포되고, 상기 프라이머에 의하여 부착되는 표층은 다공질 원석이 수지 바인더에 의하여 일정한 면적과 두께로 성형되어 경화된 다음에 기판 표면에 부착되거나, 수지 바인더에 의하여 결합된 상태에서 기판 표면에 일정한 두께로 포설된 다음 경화되어 형성될 수도 있다.

이와 같은 본 발명은 다공질 원석이 소성되면서 기공이 확장되어 경량체로 되고, 수지 바인더에 의하여 일정한 폭과 넓이 및 두께를 가지는 고강도의 고형체로 경화되어 기판에 형성됨으로써 난연성과 단열성을 가지고 음이온과 원적외선을 방출하는 기능성 건축용 패널로 사용할 수 있다.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 더욱 명확하게 될 것이다.

도 2는 본 발명 실시예의 입체도이고, 도 3은 본 발명 실시예의 단면도를 나타내고 있다.

이 도면에서 참조되는 바와 같이 본 발명의 건축용 패널(10)은 기판(100)의 한쪽면에 도포되는 접착제(200)에 의하여 부착되는 표층(300)으로 구성된다.

기판(100)은 금속재, 합판, 목재를 비롯하여 건축용으로 사용될 수 있는 모든 자재가 적용된다.

기층에 부착되는 표층(300)은 질석, 부석, 난석, 진주암으로부터 선택되는 다공질 원석으로 되는데, 이러한 표층(300)을 제조하는 방법은 0.5~5mm의 다공질 원석을 300~1000℃에서 소성하여서 되는 다공질 원석 60~80중량%를 준비하고, 톨루엔 30~40중량%와, 액상의 수지 15~20중량%와, 경화제 15~20중량%와, 모나자이트 파우더 5~20중량% 및 토르마린 파우더 5~20중량%가 혼합된 액상의 수지 바인더 20~40중량%에 상기 다공질 원석 60~80중량%를 혼합하여 다공질 원석에 수지를 침투시키는 과정에 의하여 제조된다.

이러한 표층은 매염을 하는 과정에 의하여 다양한 색상을 구비할 수 있게 된다.

매염에 의한 표층(300)의 제조 방법은 0.5~5mm의 크기로 선별되어 300~1000℃에서 소성되는 다공질 원석을 물 97~99중량%와 백반 1~3중량%가 혼합된 매염제에 1~2시간 동안 침지시키고, 15~20%의 함수율이 유지되도록 50~60℃로 건조시키면서 매염제가 완전히 건조되지 아니한 상태에서 표면을 물로 세척하여 물 92~95중량%에 천연염료 5~8중량%가 혼합된 염색제에 상기 다공질 원석을 1~2시간 동안 침지시켜서 염색시킨 다공질 원석 60~80중량%를 준비하고, 톨루엔 30~40중량%와, 액상의 수지 15~20중량%와, 경화제 15~20중량%와, 모나자이트 파우더 5~20중량% 및 토르마린 파우더 5~20중량%가 혼합된 액상의 수지 바인더 20~40중량%에 상기 다공질 원석 60~80중량%를 혼합하여 다공질 원석에 수지를 침투시키는 과정에 의하여 제조된다.

이와 같은 본 발명은 수지를 경화제를 포함하는 톨루엔으로 묽게 만들어서 소성된 다공질 원석에 침투시킴으로서 수지 바인더가 다공질 원석에 흡수되어 다공질 원석을 경화시키면 일정한 형상으로 성형하는 것이 가능하게 된다.

다음에서 질석을 이용한 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

단계1 ( S1 , 재료 선별 및 소성)

자연에서 채취된 질석의 크기가 0.5~5mm의 크기로 분포되는 질석 원석을 고르게 선별 혼합하여 가열로에서 300~1000℃로 가열하여 소성시킨다.

이때 물이 수증기가 되면서 쪼개지는 방향의 수직으로 공극이 팽창하여 공극이 6~20배로 커지게 되며, 소성이 되어 선별된 질석은 고온처리에 의하여 약산성(ph5.4~6)인 무균토로서, 경질이면서 매우 가벼우며, 화학적으로 독성이 없고 안정적이고, 최적의 절연성과 이온 교환능력이 좋은 특징을 가지고 있어서 건축용 단열재 및 방음재 등에 사용될 수 있게 된다.

단계2 ( S2 , 질석을 단단하게 하는 과정)

우레탄수지 1~1.5ℓ; 혼합경화제 1~1.5ℓ; 톨루엔 3~4ℓ; 모나자이트 파우더 0.1~1.5kg; 토르마린 파우더 0.1~1.5kg을 혼합한 수지가 담긴 용기에 염색 후 건조시킨 질석 10kg을 넣어 충분히 흡수되었을 때에 꺼낸다.

단계3 ( S3 , 경화)

건조판에 넣어 12시간 이상 자연 경화시켜서 완성된 표층(300)을 얻는다.

이때 표층(300)의 경도를 고려하여 수지를 침투시키는 단계(S2)를 2회 이상 반복 수행하여도 된다.

[실시예 2]

단계1 ( S10 , 재료 선별 및 소성)

이때 물이 수증기가 되면서 쪼개지는 방향의 수직으로 공극이 팽창하여 공극이 6~20배로 커지게 되며, 소성이 되어 선별된 질석은 고온처리에 의하여 약산성(ph5.4~6)인 무균토로서, 경질이며 매우 가벼우며, 화학적으로 독성이 없고 안정적이고, 최적의 절연 성질과 이온 교환능력이 좋은 특징을 가지고 건축용 단열재 및 방음재로 사용될 수 있게 된다.

단계2 ( S20 , 질석에 백반매염)

소성된 질석에 천연염료의 염색이 잘되게 하기 위하여 백반 200g을 뜨거운 물 11ℓ에 녹인 후 25℃~30℃로 냉각시켜서 백반액을 얻고, 상기 공정에서 소성된 질석 10kg을 자루에 넣어 상기 백반액에 1~2시간 담가 놓아 백반 매염을 하고, 매염된 질석을 꺼내어 15~20% 정도의 수분이 남아 있을 때에 물로 세척한다.

단계3 ( S30 , 자연염료염색)

천연염료 5ℓ와 물 50ℓ를 혼합하여 소성한 질석을 1시간~2시간 염색하고, 습기가 약 15~20% 정도 남아 있을 때에 물로 세척한다.

단계4 ( S40 , 건조)

건조실에서 50~60℃의 온도로 2~3시간 가량 강제 건조시킨 다음, 습도 40~60%RH에서 24시간 동안 자연건조시킨다.

단계5 ( S50 , 질석을 단단하게 하는 과정).

단계6 ( S60 , 경화)

건조판에 넣어 12시간 이상 자연 경화 시켜서 완성된 표층(300)를 얻는다.

이때 표층(300)의 경도를 고려하여 수지를 침투시키는 단계(S50)를 2회 이상 반복 수행하여도 된다.

[실시예 3]

상기 실시예 1에서 질석을 부석으로 대체하고 동일한 과정에 따라 완성된 표층(300)를 얻었다.

[실시예 4]

상기 실시예 2에서 질석을 부석으로 대체하고, 동일 과정에 따라 완성된 표층(300)를 얻었다.

[실시예 5]

상기 실시예 1에서 질석을 난석으로 대체하고 동일한 과정에 따라 완성된 표층(300)를 얻었다.

[실시예 6]

상기 실시예 2에서 질석을 난석으로 대체하고 동일한 과정에 따라 완성된 표층(300)를 얻었다.

[실시예 7]

상기 실시예 1에서 질석을 진주암으로 대체하고, 동일 과정에 따라 완성된 표층(300)를 얻었다.

[실시예 8]

상기 실시예 2에서 질석을 진주암으로 대체하고, 동일 과정에 따라 완성된 표층(300)를 얻었다.

모나자이트의 성분 구성은 이산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화칼슘(CaO), 산화제이철(Fe₂O₃), 산화아연(ZnO), 산화이인(P₂O₃), 이산화타탄(TiO₂), 이산화지르코늄(ZrO₂), 산화세륨(Ce₂O₃), 산화란탄(La₂O₃), 산화이트륨(Y₂O₃), 산화가도리늄(Gd₂O₃), 산화네오디움(Nd₂O₃), 산화사마륨(Sm₂O₃), 산화프리세오디뮴(Pr₂O₃), 이산화토륨(ThO₂), 산화디스프로슘(Dy₂O₃), 산화황(SO₃)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가물로 되며, 폴리우레탄의 제조시에 혼합됨으로써 지속적으로 음이온과 원적외선을 방출할 수 있게 된다.

상기 모나자이트에 대한 음이온 방출 시험 분석 결과는 다음의 표 1과 같다.

시료	분석결과	시험 분석방법
SiO2	2.70	습식분석 및 기기분석 (ICP-OES)
CaO	0.32
Fe2O3	0.35
P2O3	29.3
TiO2	0.83
ZrO2	0.80
Ce2O3	25.6
La2O3	11.5
Y2O3	0.98
Gd2O3	0.81
Nd2O3	10.3
Sm2O3	1.69
Pr2O3	5.62
ThO2	7.15
Dy2O3	0.27
SO3	0.13	기기분석 (CS분석기)

상기 모나자이트에 대한 음이온 방출 시험 분석 결과는 다음의 표 2와 같다.

시료	음이온(ION/CC)	시험 분석방법
모나자이트 파우더	30410	시험방법 KICM-FIR-1042 시험편 내경:44mm, 높이 297mm의 원기둥

토르마린의 일반적인 성분과 특성은 다음의 표 3과 같다.

원소명	중량%	Mol%	질량
나트륨(Na)	2.53	1.85	22.98
리듐(Li)	2.30	5.56	20.8
알루미늄(Al)	17.86	11.11	161.8
붕소(B)	3.58	5.56	32.43
규소(Si)	18.63	11.10	168.51
산소(O)	54.70	57.41	495.98
수소(H)	0.40	7.40	4.03
계	100	100	906.53

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도로서 기판(100)의 일측면에 형성된 표층(300)의 표면에 기판(100a)을 형성하여 표층(300)이 내장재가 되는 상태를 보여주고 있으며, 이러한 실시에는 다공질 원석이 매염처리가 되지 아니한 상태에서 내장재로 사용되는 경우를 예시한 것으로, 양쪽의 기판(100,100a)에 의하여 패널의 강도가 더욱 향상되고, 다공질 원석이 가지고 있는 기공과 원석 자체의 입도에 의하여 형성되는 기공에 의하여 단열효과를 발휘할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같은 본 발명은 질석·부석·난석·진주암과 같은 다공질 원석을 소성하여 기공이 확대됨으로써 경량체로 되어 운반이 쉽고, 우레탄이나 석면 등을 단열재로 사용하였던 종래의 패널과는 달리 자연석을 사용함으로서 찬경친화적이면서 난연성과 단열효과가 뛰어나고, 수지가 침투되어 경화가 됨으로써 기판에 부착되어 충분한 강도를 유지할 수 있다.

또한 다공체인 다공질 원석이 일정한 입도로 구성되어 외관이 수려하고 자연적인 질감을 느낄 수가 있으며, 음이온 파우더에 의한 음이온 및 원적외선 방사 효과에 의하여 인체에 유익하여 주택, 공장, 창고, 등의 시공에 내외장재로 사용될 수 있는 것이다.

Claims

소성하여 기공이 팽창된 다공질 원석을 수지 바인더로 결합 성형하여서 되는 표층(300)을 기판(100) 표면에 접착제(200)로 부착하여서 되는 공지된 건축용 패널에 있어서,

다공질 원석을 물 97~99중량%와 백반 1~3중량%가 혼합된 매염제에 1~2시간 동안 침지시키고, 15~20%의 함수율이 유지되도록 50~60℃로 건조시키면서 매염제가 완전히 건조되지 아니한 상태에서 표면을 물로 세척하여 물 92~95중량%에 천연염료 5~8중량%가 혼합된 염색제에 상기 다공질 원석을 1~2시간 동안 침지시켜서 염색시된 다공질 원석 60~80중량%와;

톨루엔 30~40중량%, 액상의 수지 15~20중량%, 경화제 15~20중량%, 모나자이트 파우더 5~20중량%, 토르마린 파우더 5~20중량%가 혼합된 액상의 수지 바인더 20~40중량%를 혼합하여서 되는 것을 특징으로 하는 다공질 원석을 이용한 친환경 건축용 패널.
삭제
삭제
삭제
삭제