KR100929798B1 - 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에의해 제조된 점토보드 - Google Patents

풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에의해 제조된 점토보드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 점토보드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이에 일반 가정용 믹서(Mixer)를 변형하여 만든 해섬기에 풀을 넣어 해섬된 풀 섬유에 점토와 물을 혼합하여 제조되는 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 점토보드에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 간단한 방법으로 길이가 긴 섬유를 해섬할 수 있으며, 해섬된 풀 섬유를 이용하여 보온, 단열, 차음, 방화용 점토보드와 같은 건축용 내장재를 제조할 수 있으며, 실생활에 필요한 다양한 제품을 제작하는 것이 가능하다.
풀 섬유, 점토보드

Description

풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 점토보드{MANUFACTURE OF CLAY BOARD USING GRASS FIBER AND CLAY BOARD MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 점토보드에 관한 것으로, 이에 일반 가정용 믹서(Mixer)를 변형하여 만든 해섬기에 풀을 넣어 해섬된 풀 섬유에 점토와 물을 혼합하여 제조되는 점토보드의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 점토보드에 관한 것이다.
풀의 해섬 방법을 여러 가지로 개발 해왔으나, 화학적 해섬 방법은 환경오염을 증가시키고, 기계적으로 분쇄하는 방법은 섬유의 길이가 짧아 사용할 수 있는 범위가 한정되었다.
이에 새로운 방법으로 물속에서 기계적으로 리그닌만을 분쇄, 길이가 긴 섬유로 분리할 수 있는 해섬기를 개발하여, 풀을 간단한 방법으로 해섬하고, 해섬된 섬유에 점토와 물을 혼합하여, 석고보드, 석면, 스티로폼 등을 대체할 수 있는 건축 내장용 보온, 단열, 차음, 방화용 점토보드를 제작하는 것이다.
본 발명은 풀을 기계적으로 해섬할 수 있는 해섬기를 이용하여 길이가 긴 섬유로 해섬하는 방법과, 상기 방법을 이용하여 해섬된 풀 섬유에 점토와 물을 혼합하여 건축 내장용 보온, 단열, 차음, 방화용 보드를 제작할 수 있는 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 점토보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 성장이 완료된 풀을 수득하여 건조시킨 후, 3 ~ 5㎝ 길이로 절단하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 절단된 풀을 물속에 침지시켜 불리는 제2 단계; 상기 제2 단계의 물에 불린 풀을 건져낸 후, 상기 풀과 물을 전체 부피대비 5 - 10 부피%의 풀과 90 - 95 부피%의 물로 혼합하는 제3 단계; 0.1 ~ 3㎝의 두께와 8 ~ 20㎝의 길이로 날을 무디게(둥글게)하여 제작한 회전날개 및 10,000 ~ 16,000 rpm으로 회전시킬 수 있는 용량의 구동모터를 포함하는 해섬기에 상기 제3 단계의 혼합물을 넣은 후, 1 ~ 3분간 교반시켜 해섬하는 제4 단계; 상기 제4 단계를 통해 해섬된 풀 섬유를 분리하여 물에 수세한 후 건조시키는 제 5단계; 및 상기 건조된 풀 섬유와 점토가 1 : 0.2 ~ 5의 부피비로 혼합되고, 물은 상기 혼합물과 물을 포함한 전체 부피대비 20 ~ 30 부피%로 혼합한 후, 판상으로 성형 및 압축하고 건조하여 점토보드를 제조하는 제 6단계를 포함하여 제조되는 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법에 관한 것이다. 이때, 상기 제6 단계는 풀 섬유와 점토가 1 : 0.2 ~ 5의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 풀 섬유를 이용한 점토보드를 제 공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풀 섬유의 제조방법에 의하면 초본식물인 풀로부터 길이가 긴 풀 섬유를 쉽게 해섬할 수 있으며, 화학약품 처리 없이도 천연재료 만으로 건축 내장용 점토보드를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 풀 섬유를 이용한 점토 보드는 석고보드, 석면, 암면, 유리섬유, 스티로폼 등을 대체하여 사용할 수 있으며 폐기 시 100％ 자연환원이 가능한 천연보드로서, 열전도율이 낮아 여름과 겨울에 외부의 덥고 찬 공기를 차단, 열효율을 높여 주므로 실내온도 조절이 용이하며, 다른 자재들보다 보온, 단열, 차음, 방화 효과가 뛰어나다. 한편, 온도나 습도변화에 따라 신축변형이 거의 없어 시공 후 뒤틀림이나 이음새 틈이 벌어지지 않으며, 칼이나 톱으로 절단이 가능하고 못, 나사, 타카(TACKER)못으로 부착이 용이하므로 시공이 용이하여 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 자연에서 얻어지는 소재이므로 재료비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하에서, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1. 풀 해섬기 제작방법
일반 믹서(Mixer)의 기능을 응용한 것으로, 회전날개 칼날을 무디게(둥글게) 변형하여 10,000 ~ 16,000 rpm 정도로 고속회전시, 회전날개가 풀을 자르지 못하고 두드리는 역할을 하게 하여, 물속에서 섬유를 분리시키는 원리로 제작한 것이다.
일반적으로 일반 믹서는 본체의 내부에 구동모터가 내장되어 있으며, 상기 구동모터의 구동에 따라 회전되는 샤프트가 외부로 돌출되어 있고, 상기 샤프트에 회전날개(회전칼날)가 장착된다.
일반적으로, 상기 샤프트의 외주면에서 적어도 하나의 볼록부가 형성되어 있다. 또한, 상기 회전날개의 중앙에는 회전날개의 교체시 회전날개의 탈착이 가능하도록 삽입봉이 형성되어 있다. 상기 삽입봉의 내주면에는 상기 샤프트의 볼록부에 대응하는 위치에 대응하는 개수의 오목부가 형성되어 있다. 상기 샤프트의 볼록부가 상기 삽입봉의 오목부에 삽입되는 것에 의해 회전날개가 구동 샤프트에 부착된다. 이때, 상기 볼록부는 절결 탄성편의 형태로서, 탄성력을 발휘하여 상기 오목부와 더불어 샤프트로부터 상기 회전날개가 이탈하는 것을 방지한다.
경우에 따라서는 샤프트의 외주면에 오목부가, 삽입봉의 내주면에 볼록부가 형성될 수도 있다.
본 발명의 해섬기는 상기 일반 믹서의 구성과 동일하다. 즉, 해섬기 본체의 내부에 구동모터가 내장되어 있으며, 상기 구동모터의 구동에 따라 회전되는 샤프트가 외부로 돌출되어 있고, 상기 샤프트에 회전날개(회전칼날)가 장착된다.
일반적으로, 상기 샤프트의 외주면에서 적어도 하나의 볼록부가 형성되어 있다. 또한, 상기 회전날개의 중앙에는 회전날개의 교체시 회전날개의 탈착이 가능하도록 삽입봉이 형성되어 있다. 상기 삽입봉의 내주면에는 상기 샤프트의 볼록부에 대응하는 위치에 대응하는 개수의 오목부가 형성되어 있다. 상기 샤프트의 볼록부가 상기 삽입봉의 오목부에 삽입되는 것에 의해 회전날개가 구동 샤프트에 부착된다. 이때, 상기 볼록부는 절결 탄성편의 형태로서, 탄성력을 발휘하여 상기 오목부와 더불어 샤프트로부터 상기 회전날개가 이탈하는 것을 방지한다. 경우에 따라서는 샤프트의 외주면에 오목부가, 삽입봉의 내주면에 볼록부가 형성될 수도 있다. 그러나, 상기 회전날개의 형태는 일반 믹서와 상이하다. 상이한 점을 중심으로 하기에서 설명한다.
가. 회전날개의 두께
0.1 ~ 3㎝ 두께의 회전날개는 1 ~ 7㎝ 길이의 절단된 풀을 해섬하기 적절하며, 회전날개의 두께가 점차 두꺼워 질수록 외피가 단단한 풀이나 길이가 보다 긴 풀도 해섬할 수 있다. 즉, 두께가 두꺼워 질수록 풀 섬유를 절단되지 않게 두드리면서 섬유를 분리해낼 수 있다.
나. 회전날개의 길이
회전날개의 총길이는 8㎝이상부터 풀을 해섬하기 적절한 길이이며, 해섬할 풀의 종류, 해섬할 풀의 길이, 해섬할 풀의 양, 회전날개의 두께, 모터 용량의 한계에 맞추어 사용할 길이를 정하여 제작하며, 8 ~ 20㎝의 길이인 것이 바람직하다.
다. 해섬기 제작방법
0.1 ~ 3㎝의 두께와 8 ~ 20㎝의 길이로 날을 무디게(둥글게)하여 제작한 회전날개를, 10,000 ~ 16,000 rpm으로 회전시킬 수 있는 용량의 믹서(Mixer)와 동일한 기능의 기계에, 믹서의 칼날 대신 부착하여, 풀(초본식물)을 해섬할 수 있는 해섬기로 제작한다.
더 상세하게, 해섬기에 내장된 구동모터의 구동에 따라 회전되는 샤프트의 외주면에 형성된 볼록부가, 회전날개의 삽입봉의 내주면에 형성된 오목부에 삽입·체결하여, 상기 회전날개를 샤프트에 부착한다.
2. 풀 섬유의 제조방법
초본식물에 속하는 모든 풀 종류가 본 발명의 방법에 의해 풀 섬유로 해섬될 수 있으나, 볏짚, 밀짚, 억새, 목초, 잔디처럼 잎이 길고 많은 풀이 해섬하여 풀 섬유로 사용하기에 바람직하다.
1) 성장이 완료된 풀을 수득하여 건조시킨다.
2) 상기 수득된 풀을 3 ~ 5㎝의 길이로 절단한다.
3) 상기 절단된 풀을 물속에 넣어 침지시켜 불린다. 바람직하게는 물속에 넣어 25 ~ 40℃의 온도에서 3 ~ 7일간 침지시켜 풀에 함유된 각종 미생물들에 의해 상기 풀들이 침지 기간 동안에 자연 발효시킬 수 있다. 자연 발효된 풀은 해섬시 섬유가 잘 끊어지지 않는 장점이 있다.
4) 상기 물에 불린 풀이나, 발효된 풀을 건져낸 후, 상기 풀과 물을 전체 부피대비 5 - 10 부피%의 풀과 90 - 95 부피%의 물로 혼합한다. 물을 충분히 많은 양을 혼합해야, 하기 해섬기에서의 회전을 원활히 할 수 있도록 하기 위함이다.이때, 풀의 부피측정은 부피를 측정할 수 있는 계량 용기에 물에 불린 풀을 넣고, 성인 남성이 압력을 가하여 측정한 부피를 기준으로 한 것이다.
5) 0.1 ~ 3㎝의 두께와 8 ~ 20㎝의 길이로 날을 무디게(둥글게)하여 제작한 회전날개를, 10,000 ~ 16,000 rpm으로 회전시킬 수 있는 용량의 믹서(Mixer)와 동일한 기능의 기계에 믹서의 칼날 대신 부착하여 제작한 해섬기에 상기 풀과 물의 혼합물을 넣은 후, 1 ~ 3분간 교반시켜 해섬한다. 상기 해섬기의 작동시간은 회전날개의 두께, 풀의 종류, 풀의 길이, 풀의 발효 상태에 따라 달라질 수 있다. 본 발명에 의하면 해섬시 섬유의 분쇄되는 양이 적고, 해섬하는 시간이 통상의 다른 해섬방법에서 보다 빠르며, 풀 섬유를 제외한 나머지의 분쇄된 리그닌, 녹말, 당분 등의 유기물들은 동물 사료로 사용하거나, 발효하여 알코올을 만들거나, 썩혀서 농작물의 비료로 사용할 수 있다.
6) 상기 해섬된 섬유를 체 등으로 분리하여 물에 수회 수세한 후, 건조하여 풀 섬유를 제조한다.
3. 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법
가. 점토보드의 제조방법
본 발명의 방법에 의해 제조된 풀 섬유와 점토는 1 : 0.2~5 부피비로 혼합되고, 물은 상기 혼합물과 물을 포함한 전체 부피대비 20 ~ 30 부피%로 혼합되어, 통상의 방법으로 성형, 판상, 압축, 건조하여 제조되며, 구체적으로는 다음과 같다.
1) 점토와 물을 먼저 혼합한다. 이때, 물은 총 부피(섬유, 점토, 물을 합한 부피)의 20％-30％를 사용한다.
2) 잘 혼합된 상태의 점토물을 천천히 저어가며, 해섬하여 건조한 3 ~ 5㎝의 풀 섬유를 엷게 펴가며 조금씩 넣어 섬유끼리 뭉치지 않도록 하여 혼합한다. 잘 혼합된 점토물이 마른 섬유의 빈 공간으로 잘 스며들어야 성형, 건조 후 최상의 휨강도를 갖게 된다.
이때, 잘 혼합된 상태의 점토물을 성형판에 종이를 깔고 뿌린 다음, 뿌려진 점토물 위에 해섬하여 건조한 3 ~ 5㎝의 풀 섬유를 엷게 뿌리고, 그 위에 다시 점토물을 뿌리는 단계를 반복하여 혼합시키는 것도 가능하다.
3) 상기 혼합물을 성형판에 종이를 깔고 성형, 기계적으로 압력을 가한 뒤 건조시킨다.
4) 건조된 성형판을 재단하여 연삭한다. 상기 점토 보드의 크기는 가로 90㎝, 세로 180㎝, 두께 0.5㎝ ~ 10㎝의 크기로 제작하여 사용이 가능하며, 점토 보 드의 두께가 1cm 이상이 될 때에는 점토 보드의 크기를 더 크게 제작하여 사용할 수 있다.
나. 혼합비율
1) 풀 섬유와 점토의 혼합 비율은 부피(L) 비율로 1 : 0.2~5로 혼합되는 바, 구체적으로 (1)1:0.2부터 (2)1:0.3 (3)1:0.4 (4)1:0.5 (5)1:0.6 (6)1:0.7 (7)1:0.8 (8)1:0.9 (9)1:1 (10)1:1.1 (11)1:1.2 (12)1:1.3 (13)1:1.4 (14)1:1.5 (15)1:1.6 (16)1:1.7 (17)1:1.8 (18)1:1.9 (19)1:2 (20)1:2.1 (21)1:2.2 (22)1:2.3 (23)1:2.4 (24)1:2.5 (25)1:2.6 (26)1:2.7 (27)1:2.8 (28)1:2.9 (29)1:3 (30)1:3.1 (31)1:3.2 (32)1:3.3 (33)1:3.4 (34)1:3.5 (35)1:3.6 (36)1:3.7 (37)1:3.8 (38)1:3.9 (39)1:4 (40)1:4.1 (41)1:4.2 (42)1:4.3 (43)1:4.4 (44)1:4.5 (45)1:4.6 (46)1:4.7 (47)1:4.8 (48)1:4.9 (49)1:5까지가 건축 내장용 보온, 단열, 차음, 방화용 점토보드로 제작하여 사용이 가능한 휨강도를 갖는다.
이때, 상기 섬유와 점토의 부피측정은 부피를 측정할 수 있는 계량 용기에 상기 풀 섬유와 점토를 각각 넣은 후, 성인 남자의 힘으로 압력을 가하여 측정한, 외부의 부피를 기준으로 한 것이다.
2) 상기 혼합비율 중, (1)1:0.2 ~ (7)1:0.8의 혼합비율에는 풀 섬유가 많이 포함되어 있으므로 성형, 판상, 건조 후 휨강도는 떨어지더라도 무게가 가벼워 건축 내장용 보온, 단열, 차음용 점토 보드로 제작할 수 있는 비율이다. 특히, 섬유가 가장 많이 들어간 (1) 1:0.2 혼합비율의 경우 풀 섬유 속에 점토물이 스며들어 화재 시 잘 타지 않는다.
3) 상기 혼합비율 중, (8)1:0.9 ~ (11)1:1.2의 경우 보온, 단열, 차음, 방화 겸용보드를 제작할 수 있는 비율이고, 성형, 판상, 건조 후 휨강도는 다른 혼합비율에 비하여 가장 우수하다.
4) 상기 혼합비율 중, (12)1:1.3-(49)1:5의 혼합비율에는 풀 섬유보다 점토가 많이 포함되어 있으므로 무게는 무거워지고 휨강도도 점차 떨어진다. 따라서, 방화 전용 점토보드로 제작하여 사용이 가능하며, 화재 시 초기 방화 연소 지연에 충분한 효과가 있다.
5) 상기 혼합비율 중, (1)1:0.2-(49)1:5의 혼합비율은 모두 보온, 단열, 차음, 방화용 벽돌과 블록으로도 제조할 수 있다. 벽돌, 블록의 크기는 용도나 필요에 따라 다양한 크기로 제작할 수 있다.
6) 상기 혼합비율 (1)1:0.2-(49)1:5의 혼합비율을 각각 사용하고 물은 20-30%를 혼합하여 49개 비율의 성형용 혼합물로 각각 제작하여 사용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 성장이 완료된 풀을 수득하여 건조시킨 후, 3 ~ 5㎝ 길이로 절단하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 절단된 풀을 물속에 침지시켜 불리는 제2 단계;
    상기 제2 단계의 물에 불린 풀을 건져낸 후, 상기 풀과 물을 전체 부피대비 5 -10 부피%의 풀과 90 - 95 부피%의 물로 혼합하는 제3 단계;
    0.1 ~ 3㎝의 두께와 8 ~ 20㎝의 길이로 날을 무디게(둥글게)하여 제작한 회전날개 및, 10,000 ~ 16,000 rpm으로 회전시킬 수 있는 용량의 구동모터를 포함하는 해섬기에 상기 제3 단계의 혼합물을 넣은 후, 1 ~ 3분간 교반시켜 해섬하는 제4 단계;
    상기 제4 단계를 통해 해섬된 풀 섬유를 분리하여 물에 수세한 후 건조시키는 제 5단계; 및
    상기 건조된 풀 섬유와 점토가 1 : 0.2 ~ 5의 부피비로 혼합되고, 물은 상기 혼합물과 물을 포함한 전체 부피대비 20 ~ 30 부피%로 혼합한 후, 판상으로 성형 및 압축하고 건조하여 점토보드를 제조하는 제 6단계를 포함하는 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 제1 단계에서 절단된 풀을 물속에 넣은 후, 25 ~ 40℃ 온도에서 3 ~ 7 일간 침지시켜 발효하는 것을 특징으로 하는 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제6 단계는,
    보온, 단열 및 차음용 점토보드를 제조하기 위해 상기 건조된 풀 섬유와 점토가 1 : 0.2 ~ 0.8의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제6 단계는,
    보온, 단열, 차음 및 방화겸용 점토보드를 제조하기 위해 상기 건조된 풀 섬유와 점토가 1 : 0.9 ~ 1.2의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제6 단계는,
    방화용 점토보드를 제조하기 위해 상기 건조된 풀 섬유와 점토가 1 : 1.3 ~ 5의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 풀 섬유를 이용한 점토보드의 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 풀 섬유를 이용한 점토보드.
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