KR100881644B1 - 기능성 내장판재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

가소성 충진재로 황토, 기능성물질로서 모나자이트 및 일라이트, 결합제로서 물유리, 백시멘트, 실리카, 알긴산 소다 수용액으로 조성되는 가소물로 1차 판상체를 성형하고 이 가소물 판상체 양면에 천연섬유의 직물 또는 부직포를 합지하여 2차 고압 프레스금형으로 가압 하므로서 적층판상체를 성형하여 응결 고화 및 양생 건조시키므로서 높은 강도를 가지며 방수성과 불연성이 우수하고 기능성까지 구비하므로서 언제나 쾌적한 주거공간을 확보할 수 있는 기능성 내장판재의 제조방법이다.

Description

기능성 내장판재의 제조방법{THE METHOD OF PREPARING A FUNCTION-BO ARD FOR INTERIOR-ORNAMENT}

본 발명은 가소성 충진재로 황토, 기능성물질로서 모나자이트 및 일라이트 결합제로서 소니움실리케이트, 백시멘트, 시리카, 알긴산소다로 조성되는 가소물로 1차 판상체로 성형하고 성형된 판상체양면에 천연섬유의 직물 또는 부직포를 합지하여 2차 고압 프레스금형으로 가압하여 보강층을 형성시키고 고화 및 양생시켜서된 기능성 내장판재의 제조방법에 관한 것이다.

근년에 이르러 내장벽재, 천정재, 바닥재를 비롯 도료, 합성수지벽지 또는 합성수지 발포벽지, 접착제등 건축용 내장재의 대부분이 가소제, 안정제, 용제 및 기타 첨가재가 첨가된 합성수지재로 구성되어 있어 실내주거공간에서 발암물질, 중금속, VOC(휘발성 유기화합물)에 노출되므로서 인체에 심각한 영향을 미치게 된다.

이와 같은 문제점 해결을 위한 대책으로 선진국에서는 이미 인체에 유해한 합성수지나 여기에 첨가되는 각종첨가제를 규제하고 있고 우리나라에서도 이에 대한 각종규제 법안들을 마련하고 있는 중에 있으며 이에 부응하여 인체에 무해한 천연소재 내장재의 개발을 유도 장려하고 있으나 아직도 합성수지재의 내장재들이 대 부분을 차지하고 있다.

이와 같은 종래 내장재로서 바닥재의 예를들면 소위경질 PVC 바닥재로서 PVC에 광물성 충진재로 탄산칼슘 탈크분말, 그리고 가소제, 안정제 및 기타 첨가제를 첨가하여 시트화 하고 일측 바닥면에 아스팔트 또는 콜탈과 같은 역청물질을 접착시킨 PVC 경질 바닥재라 할 수 있다.

이와 같은 내장바닥시트는 주로 사무실의 바닥용으로 시공이 용이하고 내수성이 우수하여 청소하기 쉬운 점이 있으나 합성수지재의 유해한 문제점을 갖고 있으며 더욱이 화재시에는 염소개스와 같은 유독성의 개스 발생으로 인명피해가 발생한다.

또한 가정용의 바닥재로는 원목으로된 무늬목이나 합판무늬목을 많이 이용하고 있으나 고가인점과 방수성이 약하고 내열성이 약한 결점을 갖고 있다.

그 밖에 가정용의 바닥재로는 연질성의 비닐장판이 있으며 이들은 합성수지에 가소제, 안정제, 용제등이 첨가되므로서 전술한 유해합성수지재의 내장재 범주를 벗어나지 못하고 이 역시 화재시 더욱많은 유독성의 개스가 발생하게 된다.

이상의 일반적인 종래 내장바닥재 이외의 좀더 구체적인 종래바닥재의 예로서 등록실용신안공보(등록번호:20-0383809호)에는 "황토석을 이용한 바닥판"이 소개되고 있다 기술의 내용인즉 황토석을 분쇄하여 3~8메쉬, 8~25메쉬, 100~200메쉬로 선별구분하여 대,중,소입자로 각각 바닥재를 구성하되 구분된 황토석 2~25kg에 우레탄, 에폭시, 불연우레탄 400~1800cc를 첨가 작업공간이나 형틀에 부어 1~6cm 범위의 두께로 성형하고 거치른 표면에 에폭시 패칭 컴파운드 또는 에폭시, 스톤 파우더, 황토성분, 항규사분이 포함된 혼합몰탈을 요철부에 메워 코팅하여 얻어지는 바닥재라 할 수 있다. 우선 이와 같은 바닥재는 바인더나 코팅제가 합성수지 접착제로 되어 있어 이를 용제에 의해 용해하여 반용액 상태로 사용되므로서 VOC의 발생을 피할수 없고 또한 황토분말을 포함한 황토석이 주구성 성분이므로 쉽게 물이나 수분을 흡수하므로서 내수성이 부족하고 강도가 부족한 결점을 갖고 있다.

또다른 종래예로서 국내 공개특허공보(공개번호:10-2004-0011879호)에 건축용바닥재 및 그 제조 방법이 소개되고 있다 기술의 내용인즉 펄프 또는 합성수지를 원료로 하여 유연성을 갖는 판상으로 성형되는 건축물용 바닥재조방법에 있어서 펄프 또는 합성수지 원료내에 10~30wt%의 납석미세분말을 균일하게 혼합하여 성형되는 건축물용 바닥재 및 제조방법에 관한 것이라 할 수 있다. 이와 같은 바닥재는 납석첨가에 의한 원적외선 방사기능 및 음이일 발생기능을 갖는 주재료가 유연성의 합성수지임을 감안할때 화재시 유독개스의 발생과 인체에 유해한 물질의 발생에 대한 문제는 해결할 수 없다.

그 밖에 내장재로서의 종래 장식용 벽판들도 목재칩, 톱밥, 왕겨, 펄프, 광물성분말등에 결합제로 합성수지재의 접착제를 사용하여 고압으로 성형하여 고화시키거나 경화시켜 얻어진 장식판재 이거나 합판 또는 무기질 분말을 합성수지에 첨가 경화시킨 판상에 합성수지 또는 유성도료등으로 코팅한것이거나 합성수지 무늬목 또는 장식시트를 접착하여서된 장식 판재들이 주종을 이루고 있는 실정이다.

본 발명은 종래 합성수지재가 사용되는 건축 내장용 바닥재 및 벽재등의 문제점을 해결한 내장재로서 합성수지를 사용하지 않고 황토 소디울실케이트(물유리), 모나자이트, 일라이트, 백시멘트, 마이크로 실리카등의 광물성 물질과 천연물질인 알긴산 접착제, 직포 또는 부직포등을 사용하여 고압에 의한 성형으로 접착에 의한 결합, 수화반응에 의한 응결고화, 양생등의 복합적인 작용에 의하여 제조하므로서 강도가 우수하고 불연성이 뛰어나며 인체에 해가 없을 뿐만아니라 원적외선 방사기능, 음이온발생기능, 항균성, 흡착에의한 악취제거기능 등 인체에 유익한 기능이 부여되므로서 항상 쾌적한 분위기의 생활 공간을 유지할 수 있는 기능성 건축 내장판재의 제조방법을 제공함에 목적을 두고 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 제조방법을 공정별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다

황토 50중량부, 백시멘트 13중량부, 마이크로실리카 7중량부, 일라이트분말 5중량부, 모나자이트분말 3중량부를 혼합하여 균질성의 혼합물을 얻고 이를 소디움실리케이트(물유리) 5중량부와 12~15wt%의 알긴산나트륨 수용액 35중량부를 혼합한 수용액에 첨가 가소물(반죽물)을 얻는 단계와 상기 가소물을 1차 판상체로 성형하는 단계와 상기 성형된 판상체 양면에 천연섬유의 직포 또는 부직포를 합지하여 고압의 프레스 금형에서 가압하여 2차 적층판상체로 성형하는 단계와 수화에 의한 응결고화, 양생 및 건조하는 단계를 포함하는 기능성 건축용 내장판의 제조방법이라 할 수 있다.

상기 방법에서 황토는 실리카와 알루미나가 주성분을 이루고 그 밖에 Fe, Ca Mg, Na, K의 산화물이 소량 또는 미량이 함유되고 황토의 색의 농담은 산화철의 함유 양에 자우된다 또한 황토는 수첨시 가소성을 가지므로서 성형성을 갖게하며 그 밖에도 흡착성이 있고 원적외선 방사기능을 갖고 있다.

또 백시멘트의 사용은 황토의 색상발현을 저해하지 않기 위해서이고 고화 기능성, 접착기능을 갖는 소디움실리케이트 및 알긴산소다의 수용액의 물과 반응하여 수화함과 동시에 응결과 고화기능을 갖게된다.

또한 마이크로 실리카는 (micro silica)는 철 혹은 다른 금속의 합금인 실리콘메탈 제조공정에서 발생되는 부산물로서 이산화 규소가스를 응축시켜 만들어지는 순도가 매우 높은 산화규소(silica)를 말하며 실리카분진 (silica dust) 응축실리카 분진 이라고도 한다.

콘크리트 고화체제조에 마이크로 실리카를 시멘트 대체용으로서 사용하면 마이크로 실리카의 단위사용량당 3~4배의 시멘트를 대체할 수 있는 기능성을 갖고 있다

본 발명에 있어서 콘크리트 또는 고화체와 유사한성상을 갖게 되는 화장판재 성형조성물에 마이크로 실리카를 첨가할 경우 체움제의 작용과 시멘트의 수화반응 촉진제의 역할을 한다 또는 시멘트 수화반응에서 포졸란 반응은 수산화 칼슘이 필요하게 되는데 마이크로 실리카가 없는 경우 산화칼슘은 큰 덩어리로 존재하며 적은 입자에 강하게 붙어있어 다음 단계의 화학 반응이 저해 받는다 조성물에 마이크로 실리카가 존재하면 마이크로 실리카가 순산화 칼슘덩어리를 잘게 분산시키는 역할을 하여 순산화 칼슘이 포졸란 반응에 좀더 활발하게 참여할 수 있도록 함으로서 전체적인 시멘트 수화 반응이 촉진되는 것이다.

이와 같은 마이크로 실리카의 작용으로 내장판재의 강도가 높아지고 조직이 치밀해지므로서 수밀성이 강화되어 우수한 방수성을 갖게되나 지나치게 고가이므로 실리카 순도가 높은 세사를 분쇄 미분화하여 사용하여도 가능하다

모나즈석(monazite)은 생성상태로는 화강암, 화강페그카이트, 사광으로 나타나며 황갈색으로 비중 5~5.2범위이고 경도5로서 내마모성이 뛰어난 물질로서 원광석에 따라 차이가 있겠지만 광석상태로 4500~6000Ion/cc의 음이온을 발생하는 물질로서 현재까지 알려진 음이온 발생량이 가장큰 물질이다

일라이트(Illite)는 암석의 풍화변질 혈암중의 주성분으로 존재하고 화학성분은 Kx(Al, Fe", Fe", Mg)y으로 나타내며 단사, 판상의 결정형태를 가지는 광물로서 원적외선 방사율이 0.93~0.94 범위로서 맥반석, 옥, 황토등에 비해 높은 편으로서 더욱이 무수한 기공을 갖고 있어 흡착성이 우수하여 냄새제거기능 항균성을 지닌 광물이다

소리움실리케이트(물유리)는 토양입자의 고화제, 종이보드용 접착제, 그라인더휠 접착제, 시멘트방수제등으로 사용되는 물질로서 본 발명에서는 장식용 판상체를 구성하는 광물성입자들을 접착하여 강력하게 고화시키므로서 방수성을 향상시키게 된다.

그 밖에 알긴산은 천연접착제로서 사용되며 안정제, 유화제, 시멘트의 방수제등으로 사용되며 본 발명에서는 가장 염가이고 알긴산이 풍부한 갈조류의 일종인 곰피(종래 회반죽시 사용하던 접착제) 1중량부를 탄산소다3wt% 수용액 4중량부에 첨가하여 60~80℃의 온도로 2~3시간 열처리하면 곰피로 부터 알긴산이 용출되어 알긴산 12~15wt%의 수용액을 얻을 수 있고 이때 수용액은 반으로 농축되며 이 농축액을 그대로 사용하면 된다

순도 높은 알긴산 또는 알긴산소다는 식품(아이스크림) 및 약 첨가제로서 이용되고 있어 인체에 무해한 천연접착제이기도 하다. 이를 본 발명 판재조성물에 첨가할경우 유화성과분산성이 우수하여 내장판재조성물의 혼화성을 좋게하며 안정화로서 균질성의 판재를 얻을 수 있고 또한 방수성을 향상시킬 수 있다

상기 각각의 특징과 기능을 갖는 물질들로서 본 발명 장식용 판재를 제조할 시 일어나는 반응들은 소리움실리케이트용액과 알긴산수용액의 혼합된 수용액에 황토를 비롯한 광물질 분말이 첨가되어 교반 혼화하는 과정에서 수화반응, 응결, 고화 반응도 일어나고 내화판재 성형후에도 응결 고화반응도 일어나지만 양생, 고화, 건조가 지속적으로 진행되어 약 5~6일이 경과하면 완성된 제품을 얻을 수 있다

그 밖에 제조과정에서 가소물의 성형단계를 알아보면 1차 가소물의 판상체 성형단계는 잘혼화된 가소물을 압출기로 부터 연속적으로 성형하여 콘베어위로 통과 시켜 로울러로 가압하면 가소물의 판상체를 얻을 수 있고 이를 소정이 규격으로 1차 제단하여 가소물의 1차 판상체를 얻게될 수 있고 금형으로도 단위판상체를 얻을 수도 있다

여기에서 황토를 제외한 다른 광물성 분말은 가소성이 없기 때문에 황토가 첨가되지 않으면 판상체의 성형이 어렵고 2차 고압성형을 위한 이동, 금형내이 주입 등이 쉽지않다.

또한 1차 성형에 의한 판상체 양면에 직포 또는 부직포를 적층시킨 적층가소물의 2차 성형은 20~30kg/cm² 압력의 프레스금형으로 30~40초간 성형한다 이때 내부의 가소물판상체로부터 잘혼화된 액상조성물의 안정된 균질성의 유화물이 직포 또는 부직포를 함침시키면서 표면으로 침출되어 표면에 첨착되어 막을 형성하게 된다. 이와 같은 효과는 교질성의 유화성이 우수한 알긴산 또는 알긴산소다를 사용하므로서 가능하다

이와 같이 제조된 내장재로서 바닥재는 두께 10mm, 벽재인 경우에는 5mm정도가 적합하며 크기는 필요에 따라 정해지며, 외관은 천 또는 부직포무늬가 은은하게 표출된다.

본 발명에 의한 내장재는 파열강도 및 충격강도가 동일한 시멘트콘크리트에 비해 40%~60% 높아지고 방수성과 불연성이 우수하며 화재시에 유해개스를 발생하지 않고 더욱이 제품화된 상태에서 1500~2000Ion/cc 해당하는 다량의 음이온 발생과 동시에 우수한 원적외선 방사기능을 갖으며 또한 흡착성이 커서 유해개스나 냄새를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 항균성이 있어 곰팡이 발생을 억제할 수 있으므로 언 제나 쾌적한 주거 공간을 확보할 수 있는 기능성 내장판재의 제조방법이라 할 수 있다.

Claims (1)

1. 황토 50중량부, 백시멘트 13중량부, 마이크로실리카 7중량부, 일라이트분말 5중량부, 모나자이트분말 3중량부를 혼합하여 균질성혼합물을 얻고 이를 물유리(소디움실리케이트) 5중량부와 12wt%~15wt%의 알긴산나트륨 수용액 35중량부를 혼합한 수용액에 첨가 가소물을 얻는 단계와

   상기 가소물을 1차 판상체로 성형하는 단계와

   상기에서 성형된 가소물판상체 양면에 천연섬유의 직포 또는 부직포를 합지하여 고압의 프레스금형에서 2차로 적층판상체로 성형하는 단계와

   상기 적층판상체를 응결고화, 양생 및 건조과정을 거치는 단계를 포함하는 기능성 건축용 내장판의 제조방법.