KR101291679B1 - 친환경 보드 및 그 제조 방법 - Google Patents

친환경 보드 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 보드 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 친환경 보드는 i) 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제1 혼합층, ii) 제1 혼합층 위에 위치하는 제1 천연섬유층, iii) 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함하고, 제1 천연섬유층 위에 위치하는 제2 혼합층, iv) 제2 혼합층 위에 위치하는 제2 천연섬유층, 및 v) 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목분을 포함하고, 제2 천연섬유층 위에 위치하는 제3 혼합층을 포함한다.

Description

친환경 보드 및 그 제조 방법 {ECO-FRIENDLY BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 친환경 보드 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 황토 및 목탄분을 포함하는 친환경 보드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
건축물의 벽에 다양한 종류의 마감용 내장재들이 사용된다. 대부분의 마감용 내장재들에는 인체에 유해한 다량의 화학물질이 포함된다. 화학물질은 유아 또는 여성에게 아토피 피부염을 유발시킨다. 따라서 최근에는 인체에 무해한 마감용 내장재들이 많이 개발되고 있다.
예를 들면, 금속 프레임에 철망을 설치한 후 그 위에 황토를 부착한 판재들이 제조되고 있다. 또한, 시멘트와 황토를 혼합하여 성형한 판재들이 제조되고 있다.
황토 및 목탄분을 포함하는 친환경 보드를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 보드의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 보드는, i) 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제1 혼합층, ii) 제1 혼합층 위에 위치하는 제1 천연섬유층, iii) 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함하고, 제1 천연섬유층 위에 위치하는 제2 혼합층, iv) 제2 혼합층 위에 위치하는 제2 천연섬유층, 및 v) 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목분을 포함하고, 제2 천연섬유층 위에 위치하는 제3 혼합층을 포함한다.
제1 천연섬유층 및 제2 천연섬유층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 천연섬유층은 황마 또는 면사일 수 있다. 천연섬유층이 황마인 경우, 친환경 보드의 충격강도는 10kJ/m2 내지 20kJ/m2이고, 친환경 보드의 휨강도는 35MPa 내지 55Mpa일 수 있다. 천연섬유층은 복수의 원사들을 포함하고, 천연섬유층은 복수의 원사들에 의해 메쉬(mesh) 형상을 가지면서 형성되고, 복수의 원사들의 평균 직경은 0.2mm 내지 0.4mm일 수 있다. 제2 혼합층의 두께는 제1 혼합층의 두께와 제3 혼합층의 두께의 합의 2배 내지 4배일 수 있다. 제1 혼합층의 두께는 0.5mm 내지 1mm이고, 제2 혼합층의 두께는 3mm 내지 18mm이며, 제3 혼합층의 두께는 1mm 내지 1.2mm일 수 있다.
친환경 보드의 밀도는 1.1g/m3 내지 1.7 g/m3일 수 있다. 제3 혼합층의 밀도는 제2 혼합층의 밀도보다 클 수 있다. 친환경 보드는 4wt% 내지 5wt%의 염화마그네슘을 포함할 수 있다. 제1 혼합층은 목분을 더 포함할 수 있다. 제3 혼합층은 목탄분을 더 포함하고, 제3 혼합층 중 목탄분의 양은 10wt% 내지 30wt%일 수 있다. 제2 혼합층 중 목탄분의 양은 10wt% 내지 30wt%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 보드는 i) 제3 혼합층 위에 위치하는 제3 천연섬유층, 및 ii) 황토, 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하고, 제3 천연섬유층 위에 위치하는 제4 혼합층을 더 포함할 수 있다. 제1 혼합층, 제2 혼합층, 제3 혼합층 및 제4 혼합층의 두께들의 비는 실질적으로 1:1:4:2일 수 있다.
제1 혼합층은 황토, 보강재, 퍼라이트(perlite), 목분, 소포제 및 강도증강제를 더 포함하고, 제1 혼합층은 100 중량부의 황토에 대하여, i) 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양은 50 중량부 내지 60 중량부이고, ii) 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이며, iii) 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부이며, iv) 목분의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이고, v) 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부이며, vi) 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 제2 혼합층은, 100 중량부의 목탄분에 대하여 산화마그네슘의 양은 65 중량부 내지 67 중량부이고, 염화마그네슘의 양은 33 중량부 내지 35 중량부일 수 있다.
제3 혼합층은 보강재, 퍼라이트, 소포제 및 강도증강제를 더 포함하고, 100 중량부의 황토에 대하여, i) 목탄분의 양은 35 중량부 내지 50 중량부이고, ii) 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양은 40 중량부 내지 50 중량부이며, iii) 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이고, iv) 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부이며, v) 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부이고, vi) 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 제4 혼합층은 보강재, 퍼라이트(perlite), 목탄분, 소포제 및 강도증강제를 더 포함하고, 100 중량부의 황토에 대하여, i) 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양은 50 중량부 내지 60 중량부이고, ii) 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이며, iii) 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부이며, iv) 목탄분의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이고, v) 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부이며, vi) 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다.
보강재는 울트라파이버(ultra fiber) 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다. 제1 혼합층 및 제2 혼합층은 황토를 더 포함하고, 제1 혼합층, 제2 혼합층 및 제3 혼합층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 혼합층에 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 60wt%일 수 있다.
제1 혼합층 및 제2 혼합층에 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%일 수 있다. 제4 혼합층에 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 60wt%일 수 있다. 제3 혼합층에 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 보드의 제조 방법은, i) 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제1 혼합층을 제공하는 단계, ii) 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함하는 제2 혼합층을 제공하는 단계, iii) 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목분을 포함하는 제3 혼합층을 제공하는 단계, iv) 제1 천연섬유층 및 제2 천연섬유층을 제공하는 단계, v) 제1 혼합층, 제1 천연섬유층, 제2 혼합층, 제2 천연섬유층 및 제3 혼합층을 차례로 적층하는 단계, vi) 제1 혼합층, 제1 천연섬유층, 제2 혼합층, 제2 천연섬유층 및 제3 혼합층을 압착한 압착체를 제공하는 단계, vii) 압착체를 숙성시키는 단계, 및 viii) 압착체를 건조시켜 친환경 보드를 제공하는 단계를 포함한다.
제1 혼합층을 제공하는 단계에서, 제1 혼합층은 목탄분을 더 포함하고, 산화마그네슘 및 목탄분을 염화마그네슘이 용해된 수용액과 혼합하여 교반하며, 수용액 중 산화마그네슘의 양은 50wt% 내지 60wt%이고, 목탄분의 양은 20wt% 내지 30wt%일 수 있다. 제2 혼합층을 제공하는 단계에서, 제2 혼합층은 황토 및 퍼라이트를 더 포함할 수 있다. 제2 혼합층을 제공하는 단계에서, 황토, 산화마그네슘, 목탄분 및 퍼라이트를 염화마그네슘이 용해된 수용액과 혼합하여 교반하고, 수용액 중 황토의 양은 10wt% 내지 20wt%이고, 산화마그네슘의 양은 30wt% 내지 40wt%이며, 목탄분의 양은 10wt% 내지 20wt%이고, 퍼라이트의 양은 5wt% 내지 10wt%일 수 있다.
제3 혼합층을 제공하는 단계에서, 황토, 산화마그네슘, 및 목탄분을 염화마그네슘이 용해된 수용액과 혼합하여 교반하고, 수용액 중 황토의 양은 10wt% 내지 20wt%이고, 산화마그네슘의 양은 40wt% 내지 50wt%이며, 목탄분의 양은 5wt% 내지 15wt%일 수 있다. 수용액은 황산마그네슘을 포함하고, 황산마그네슘에 대한 염화마그네슘의 중량비는 3 내지 7일 수 있다. 황산마그네슘에 대한 염화마그네슘의 중량비는 실질적으로 5일 수 있다.
압착체를 제공하는 단계에서, 압착체는 상호 이격된 한 쌍의 롤들 사이에 형성된 갭으로 삽입되어 한 쌍의 롤들에 의해 압착될 수 있다. 제1 혼합층, 제1 천연섬유층, 제2 혼합층, 제2 천연섬유층 및 제3 혼합층을 차례로 적층하는 단계에서, 그 내면에 박리제를 도포한 고정틀 내부에 제1 혼합층, 제1 천연섬유층, 제2 혼합층, 제2 천연섬유층 및 제3 혼합층을 차례로 적층하고, 친환경 보드를 제공하는 단계에서, 친환경 보드를 절단하고 박리제를 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 보드의 제조 방법은 i) 제3 혼합층 위에 제3 천연섬유층을 적층하는 단계, 및 ii) 제3 천연섬유층 위에 황토, 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제4 혼합층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 압착체를 제공하는 단계에서, 압착체는 제3 천연섬유층 및 제4 혼합층을 더 포함할 수 있다. 압착체를 숙성시키는 단계는 압착체를 30℃ 내지 35℃의 온도 및 50% 내지 60%의 습도하에서 숙성시킬 수 있다. 압착체를 건조하는 단계는 압착체를 25℃ 내지 30℃의 온도하에서 강제대류공기에 의해 건조시킬 수 있다.
친환경 보드의 표면에 한지, 목재 문양, 슬라이싱(slicing), 직물 또는 기타 디자인용 입체 문양을 부착할 수 있으므로, 수요자의 기호에 탄력적으로 대응할 수 있다. 또한, 친환경 보드를 각종 건물 또는 주택의 벽체의 마감재로 이용하여 친환경적이면서 쾌적한 생활 환경을 제공할 수 있다. 그리고 천연섬유층에 의해 친환경 보드가 우수한 인장강도 및 휨강도를 가지므로, 외부 충격에도 강하다. 친환경 보드는 마그네슘 등으로 인한 무기질성의 강도 및 목분으로 인한 유기질성 탄성을 함께 보유하여 재단 가공성이 우수하고 시공이 간편하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 친환경 보드의 개략적인 입체 단면도이다.
도 2는 도 1의 친환경 보드의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 친환경 보드의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 친환경 보드의 개략적인 입체 단면도이다.
도 5는 도 2의 친환경 보드의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 좀더 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90°회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서 사용하는 “친환경 보드”라는 용어는 특정 보드 또는 패널 등에만 국한되는 것은 아니다. 따라서 황토 또는 숯 등 인체에 유익한 도움을 주는 소재를 포함하는 객체뿐만 아니라 이외의 객체도 모두 포함하는 것으로 해석된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 친환경 보드(100)의 개략적인 입체 단면 구조를 나타낸다. 도 1에서는 이해를 위하여 편의상 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(20) 및 제3 혼합층(40)의 각 면적을 상호 상이하게 도시한다. 그러나 실질적으로 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(20) 및 제3 혼합층(40)의 각 면적은 실질적으로 동일하게 형성된다. 한편, 도 1의 친환경 보드(100)의 단면 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 친환경 보드의 단면 구조를 다양하게 변형할 수 있다.
제1 혼합층(10)은 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함한다. 여기서, 산화마그네슘은 경소분 형태로 제공된다. 이 경우, 경소분에 포함된 산화마그네슘의 양은 85wt% 이상일 수 있다. 또한, 염화마그네슘은 간분 수용액 형태로 제공된다. 이 경우, 간분에 포함된 염화마그네슘의 양은 45wt% 이상일 수 있다. 이외에, 제1 혼합층(10)은 목탄분, 즉 숯을 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 혼합층(30)은 제1 혼합층(10) 위에 위치한다. 제2 혼합층(30)은 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함한다. 이외에, 제2 혼합층(30)은 퍼라이트, 즉 팽창진주암 및 특성 개선제를 더 포함할 수 있다. 퍼라이트는 분말 형태를 가질 수 있다. 산화마그네슘은 경소분 형태로 제공된다. 염화마그네슘은 간분 수용액 형태로 제공되므로, 황토, 산화마그네슘, 퍼라이트, 목분 및 특성 개선제를 염화마그네슘 간분 수용액에 혼합 및 교반하여 제2 혼합층(30)을 제조할 수 있다.
기능 활성제로 사용되는 황토 및 목탄분은 원적외선 방출성, 공기정화성, 흡착성, 방충살균성, 무결로성, 무독성, 내충격성, 차음성 및 습도조절성 등의 우수한 특성을 나타낸다. 따라서 황토 및 목탄분으로 인해 친환경 보드(100)는 인체의 건강에 좋은 영향을 준다. 한편, 황토 및 목탄분은 상호 결합하므로, 그 바인딩 효과에 의해 친환경 보드(100)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다. 황토는 불에 굽지 않은 생황토를 200 메쉬로 분쇄하여 사용한다. 황토의 입도를 200 메쉬를 초과하게 분쇄하는 경우, 황토의 입자가 미세하여 반응성은 좋지만, 제조 가격이 상승한다. 한편, 목탄분은 참나무숯을 100 메쉬로 분쇄하여 사용할 수 있다.
전술한 제1 혼합층(10), 제2 혼합층(30) 또는 제3 혼합층(40)은 각각 황토를 포함할 수 있고, 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 60wt%일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제1 혼합층(10) 또는 제2 혼합층(30)에 각각 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%일 수 있다. 황토의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(100)가 인체에 미치는 효과가 미미하다. 또한, 황토의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(100)의 강도가 저하된다.
전술한 제2 혼합층(30) 또는 제3 혼합층(40)은 각각 목탄분을 포함할 수 있고, 포함된 목탄분의 양은 10wt% 내지 30wt%일 수 있다. 목탄분의 양이 너무 적은 경우, 공기정화기능이 저하된다. 또한, 목탄분의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(100)의 강도가 저하된다.
물성 조절제로 사용되는 퍼라이트 및 목분은 친환경 보드(100)의 유연성을 향상시키며, 통기성 및 습도 조절성을 부여한다. 용도에 따라 친환경 보드(100)를 휘게 만들어 부착할 수 있으므로, 친환경 보드(100)의 적용 범위가 크게 확장되며, 그 인장 강도도 크게 향상된다. 한편, 퍼라이트 및 목분으로 인해 제2 혼합층(30)은 작은 밀도를 가진다. 그 결과, 제2 혼합층(30)은 우수한 통기성을 가지고, 톱으로 절단하기 쉬우므로, 그 시공이 간편하면서 취급이 용이하다. 퍼라이트의 입도는 100메쉬 내지 150메쉬일 수 있다. 이 경우, 퍼라이트는 친환경 보드(100)에 다공질을 형성하여 친환경 보드(100)를 경량화시키고, 통기성을 증가시키며, 유해 가스의 흡착성을 향상시킨다.
제3 혼합층(40)은 제2 혼합층(30) 위에 위치한다. 제3 혼합층(40)은 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함한다. 여기서, 산화마그네슘은 경소분 형태로 제공되고, 염화마그네슘은 간분 수용액 형태로 제공된다. 따라서 황토, 산화마그네슘 및 목탄분을 염화마그네슘 간분 수용액에 혼합 및 교반하여 제3 혼합층(40)을 제조할 수 있다.
한편, 친환경 보드(100)의 밀도는 1.1g/m3 내지 1.7g/m3일 수 있다. 친환경 보드(100)의 밀도가 너무 낮은 경우, 친환경 보드(100)가 너무 가벼워서 작은 외부 충격에도 파손될 수 있다. 반대로, 친환경 보드(100)의 밀도가 너무 높은 경우, 친환경 보드(100)의 취급이 용이하지 않다. 따라서 친환경 보드(100)에 첨가되는 퍼라이트의 양을 조절하여 전술한 범위로 친환경 보드(100)의 밀도를 유지하는 것이 바람직하다.
그리고 제3 혼합층(40)의 밀도는 제2 혼합층(30)의 밀도보다 크다. 제2 혼합층(30)은 통기성 향상을 위해 퍼라이트 및 목분을 포함할 수 있다. 반면에, 제3 혼합층(40)은 친환경 보드(100)의 외부 표면을 형성하므로, 그 함유 성분이 인체에 직접적으로 영향을 줄 수 있다. 따라서 제3 혼합층(40)에는 인체에 유익한 다량의 황토가 함유된다. 그 결과, 황토의 밀도가 크므로, 제3 혼합층(40)의 밀도는 제2 혼합층(30)의 밀도보다 크다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 천연섬유층(20)은 제1 혼합층(10) 및 제2 혼합층(30)의 사이에 위치한다. 또한, 제2 천연섬유층(22)은 제2 혼합층(30)과 제3 혼합층(40)의 사이에 위치한다. 여기서, 제1 천연섬유층(20) 및 제2 천연섬유층(22)은 각각 그 상부 및 하부의 혼합층들(10, 20, 30)과 물리적으로 결합하여 친환경 보드(100)의 인장 강도를 증대시킨다. 따라서 친환경 보드(100)는 천연섬유층들(20, 22)로 인하여 외부 충격을 받아도 쉽게 파손되지 않는다. 예를 들면, 친환경 보드(100)에 못 또는 피치를 박아도 친환경 보드(100)는 쉽게 부서지지 않는다.
천연섬유층(20, 22)은 복수의 원사들을 포함한다. 복수의 원사들은 상호 교차하는 방향으로 형성되어 메쉬를 이룬다. 따라서 천연섬유층(20, 22)은 복수의 원사들에 의해 메쉬 형상을 가지면서 형성된다. 여기서, 복수의 원사들의 평균 직경은 0.2mm 내지 0.4mm일 수 있다. 복수의 원사들의 평균 직경이 0.2mm 미만인 경우, 원사의 강도가 너무 낮아서 천연섬유층(20, 22)이 친환경 보드(100)의 인장 강도를 증대시키기 어렵다. 또한, 복수의 원사들의 평균 직경이 0.4mm를 초과하는 경우, 천연섬유층(20, 22)의 제조비가 증가한다. 따라서 복수의 원사들의 평균 직경을 전술한 범위로 유지한다.
한편, 천연섬유층(20, 22)은 황마 또는 면사일 수 있다. 천연섬유층(20, 22)이 황마인 경우, 친환경 보드(100)의 충격 강도는 10kJ/m2 내지 20kJ/m2 일 수 있다. 또한, 친환경 보드(100)의 휨강도는 35MPa 내지 55Mpa일 수 있다. 즉, 황마로 된 천연섬유층(20, 22)을 평면 형태로 사용함으로써 친환경 보드(100)의 강도 특성을 크게 향상시킬 수 있다. 천연섬유층(20, 22)을 제조하는 경우, 롤러 또는 미장나이프를 사용하여 황마를 평평하게 펴준다. 황마는 습기에 강하고, 산알칼리에 대한 내부식성이 강하다. 이와는 대조적으로, 종래에 황마 대신 사용되는 유리섬유는 인체 피부에 대한 자극성이 강하고, 그 내부에 포함된 알칼리성 금속이온의 교환으로 인해 친환경 보드(100)의 인장강도를 점차적으로 저하시킨다. 즉, 유리섬유를 사용하는 경우, 염소와 산화마그네슘이 상호 반응하여 열이 발생하므로, 보드의 인장 강도가 크게 저하되며, 완벽하게 건조되지 않는다.
도 2는 도 1의 친환경 보드(100)의 측면 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 혼합층(10), 제2 혼합층(30) 및 제3 혼합층(40)은 일정한 두께를 가지고 차례로 적층된다. 여기서, 제2 혼합층(30)의 두께(t30)는 제1 혼합층(10)의 두께(t10)와 제3 혼합층(40)의 두께(t40)의 합의 2배 내지 4배일 수 있다. 제2 혼합층(30)의 두께(t30)가 전술한 범위를 가지므로, 친환경 보드(100)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
좀더 구체적으로, 제1 혼합층(10)의 두께(t10)는 0.5mm 내지 1mm일 수 있다. 설계 한계로 인해 제1 혼합층(10)의 두께(t10)를 너무 낮게 설정할 수 없다. 또한 제1 혼합층(10)의 두께(t10)가 너무 큰 경우, 잘 휘어지지 않는다. 따라서 제1 혼합층(10)의 두께(t10)를 전술한 범위로 조절한다.
또한, 제2 혼합층(30)의 두께(t30)는 3mm 내지 18mm 이하일 수 있다. 제2 혼합층(30)의 두께(t30)가 너무 작은 경우, 친환경 보드(100)의 내구성을 적절하게 유지할 수 없다. 또한, 제2 혼합층(30)의 두께(t30)가 너무 큰 경우, 친환경 보드(100)의 두께가 너무 커져서 벽체 등에 시공하기가 어렵다. 따라서 전술한 범위로 제2 혼합층(30)의 두께(t30)를 유지한다.
한편, 제3 혼합층(40)의 두께(t40)는 1mm 내지 1.2mm일 수 있다. 설계 한계로 인해 제3 혼합층(40)의 두께(t40)를 너무 낮게 설정할 수 없다. 또한 제3 혼합층(40)의 두께(t40)가 너무 큰 경우, 잘 휘어지지 않는다. 따라서 제3 혼합층(40)의 두께(t40)를 전술한 범위로 조절한다.
도 3은 도 1의 친환경 보드(100)의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 3의 친환경 보드(100)의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 도시한 바와 같이, 단계(S10)에서는 산화마그네슘 및 염화마그네슘(MgCl2·6H2O)을 포함하는 제1 혼합층(10)(도 1에 도시, 이하 동일)을 제공한다. 이외에, 제1 혼합층(10)은 목탄분 및 황산마그네슘(MgSO4)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 산화마그네슘의 함량이 85% 이상인 경소분과 염화마그네슘의 함량이 45% 이상인 간분을 준비한다. 여기서, 간분은 소금물(간수)을 정제한 고체염기를 의미하고, 간편이라고도 한다. 그리고 황산마그네슘에 대한 염화마그네슘의 중량비가 3 내지 7인 수용액을 준비한다. 좀더 바람직하게는, 황산마그네슘에 대한 염화마그네슘의 중량비가 실질적으로 5인 수용액을 준비한다. 이 경우, 황산마그네슘에 대한 염화마그네슘의 몰비는 6이다. 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 황산마그네슘은 상호 수화반응을 일으켜서 시멘트의 강도보다 높은 강도를 가지는 교질응고물질을 제공한다. 즉, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 황산마그네슘은 고화제로서 사용된다.
산화마그네슘 및 목탄분을 수용액에 넣은 다음 수용액을 고속으로 교반한다. 이 경우, 수용액은 산화마그네슘 및 목분과 수화 반응을 일으키면서 제1 혼합층(10)의 원료 물질을 제공한다. 전술한 방법으로 제1 혼합층을 제조할 수 있다.
수용액 중 산화마그네슘의 양은 50wt% 내지 60wt%일 수 있다. 산화마그네슘의 양이 너무 적은 경우, 응고 반응 및 산화 반응이 잘 일어나지 않는다. 또한, 산화마그네슘의 양이 너무 많은 경우, 급격한 산화 반응으로 인해 표면이 너무 딱딱해진다. 또한, 수용액 중 목탄분의 양은 20wt% 내지 30wt%일 수 있다. 목탄분의 양이 너무 적은 경우, 공기 정화 기능이 저하된다. 또한, 목탄분의 양이 너무 많은 경우, 그 강도가 약해진다.
다음으로, 단계(S20)에서는 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘, 목분, 퍼라이트 및 목탄분을 포함하는 제2 혼합층(30)(도 1에 도시, 이하 동일)을 제공한다. 제2 혼합층(30)은 산화마그네슘이 포함된 경소분, 황토, 목탄분, 목분, 퍼라이트 및 특성 개선제를 간분 수용액과 혼합하여 제조할 수 있다. 여기서, 경소분과 황토가 상호 충돌하도록 수용액을 충분히 교반시킴으로써 수용액에 포함된 성분들을 균일하게 혼합시킨다. 예를 들면, 산화마그네슘(경소분에 포함), 황토, 목분, 퍼라이트 및 목탄분의 조성비는 실질적으로 45:25:15:10:5일 수 있다.
수용액에서 황토의 양은 10wt% 내지 20wt%일 수 있다. 황토의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(100)의 원적외선 발산 기능이 저하된다. 또한, 황토의 양이 너무 많은 경우, 황토를 바인딩하기 어렵다. 한편, 황도는 백운석, 제올라이트, 규조토 또는 일라이트 등의 광석분으로 대체할 수 있다. 또한, 수용액 중 산화마그네슘의 양은 30wt% 내지 40wt%일 수 있다. 산화마그네슘의 양이 너무 작은 경우, 친환경 보드(100)의 내구성을 확보하기 어렵다. 또한, 산화마그네슘의 양이 너무 큰 경우, 친환경 보드(100)에 백화 현상이 발생할 수 있다.
그리고 수용액 중 목탄분의 양은 10wt% 내지 20wt%일 수 있다. 목탄분의 양이 적은 경우, 친환경 보드(100)의 흡착 성능이 저하된다. 또한, 목탄분의 양이 너무 큰 경우, 친환경 보드(100)의 소재비가 증가한다. 그리고 수용액 중 퍼라이트의 양은 5wt% 내지 10wt%일 수 있다. 퍼라이트의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(100)의 밀도를 저감시킬 수 없다. 또한, 퍼라이트의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(100)의 제조비가 증가한다.
산화마그네슘은 내화성을 가지므로, 친환경 보드(100)의 내화성을 향상시킨다. 또한, 산화마그네슘은 친환경 보드(100)의 압축 강도를 향상시킨다. 한편, 다량의 산화마그네슘이 친환경 보드(100)에 포함되는 경우, 다량의 산화마그네슘으로 인해 친환경 보드(100)에 백화 현상이 발생할 수 있다. 따라서 친환경 보드(100)에 포함된 산화마그네슘의 양을 4wt% 내지 5wt%로 최소화한다. 한편, 산화마그네슘은 염화마그네슘과 결합되어 황토 및 목탄분을 견고하게 바인딩함으로써 친환경 보드(100)의 내구성을 향상시킨다. 따라서 친환경 보드(100)에 포함된 산화마그네슘의 양을 너무 적게 할 수 없다.
도 3의 단계(S30)에서는 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목분을 포함하는 제3 혼합층(40)(도 1에 도시, 이하 동일)을 제공한다. 제3 혼합층(40)은 산화마그네슘이 포함된 경소분, 황토 및 목분을 염화마그네슘이 포함된 간분 수용액과 혼합하여 제조할 수 있다. 여기서, 경소분과 황토가 상호 충돌하도록 수용액을 충분히 교반시킴으로써 수용액에 포함된 성분들을 균일하게 혼합시킨다.
제3 혼합층(40)을 제공하는 단계에서 수용액 중 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%일 수 있다. 황토의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(100)의 흡착 기능이 저하된다. 또한, 황토의 양이 너무 많은 경우, 황토를 바인딩하기 어렵다. 또한, 수용액 중 산화마그네슘의 양은 40wt% 내지 50wt%일 수 있다. 산화마그네슘의 양이 너무 작은 경우, 친환경 보드(100)의 내구성을 확보하기 어렵다. 또한, 산화마그네슘의 양이 너무 큰 경우, 친환경 보드(100)에 백화 현상이 발생할 수 있다. 그리고 수용액 중 목탄분의 양은 5wt% 내지 15wt%일 수 있다. 목탄분의 양이 적은 경우, 친환경 보드(100)의 흡착 성능이 저하된다. 또한, 목탄분의 양이 너무 큰 경우, 친환경 보드(100)의 소재비가 증가한다.
다음으로, 단계(S40)에서는 제1 천연섬유층(20)(도 1에 도시, 이하 동일) 및 제2 천연섬유층(22)(도 1에 도시, 이하 동일)을 제공한다. 제1 천연섬유층(20) 및 제2 천연섬유층(22)은 메쉬 형상을 가지며, 황마 또는 면사로 제조할 수 있다.
도 3의 단계(S50)에서는 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)을 차례로 적층한다. 제1 천연섬유층(20) 및 제2 천연섬유층(22)은 메쉬 형상을 가지므로, 이웃하는 제1 혼합층(10), 제2 혼합층(30) 및 제3 혼합층(40)에 견고하게 결합된다. 따라서 친환경 보드(100)의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 3의 단계(S50)의 친환경 보드(100)의 각 층들을 적층하기 위한 고정틀(80)을 개략적으로 나타낸다. 도 4의 고정틀(80)은 친환경 보드(100)를 적층하는 방법을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)을 다른 방법으로 적층할 수도 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 일측면에 형성된 개구부(801)를 가지는 고정틀(80)에 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)을 차례로 적층할 수 있다. 한편, 최종적으로 제조되는 친환경 보드(100)를 고정틀(80)로부터 쉽게 분리하기 위하여 고정틀(80)의 내부에 박리제(803)를 도포할 수 있다. 한편, 고정틀(80)은 그 내부에 적층된 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)을 압착해야 하므로, 압축력을 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)에 전달할 수 있는 소재로 제조될 수 있다. 예를 들면, 고정틀(80)을 수지 소재로 제조할 수 있다.
차례로 적층된 제1 혼합층(10), 제2 혼합층(30) 및 제3 혼합층(40)에서는 동시에 화학 반응이 상호 진행된다. 따라서 모든 층들이 일체화되어 견고한 친환경 보드(100)를 제조할 수 있다.
다시 도 3으로 되돌아가면, 단계(S60)에서는 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)을 압착한 압착체(102)를 제공한다. 따라서 그 두께가 크게 감소한 압착체(102)를 제조할 수 있다.
도 5는 도 3의 단계(S60)을 개략적으로 나타낸다. 도 5의 압착 과정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 압착 과정을 다른 방법으로 변형할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 롤들(90)이 상호 반대 방향으로 회전한다. 한 쌍의 롤들(90)은 상호 이격되어 그 사이에 갭(G)을 형성한다. 따라서 제1 혼합층(10), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(30), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 혼합층(40)의 적층체는 갭(G)으로 삽입된 후 한 쌍의 롤들(90)에 의해 압착되어 인출된다. 전술한 과정을 거쳐서 압착체(102)를 제조할 수 있다. 전술한 쌍롤 압축식 성형법 이외에서 쌍구동대륜 지압 성형법도 사용할 수 있다.
다시 도 3으로 되돌아가면, 단계(S70)에서는 압착체(102)(도 5에 도시, 이하 동일)를 숙성시킨다. 먼저, 압착체를 30℃ 내지 35℃의 온도 및 50% 내지 60%의 습도하에서 숙성시킨다. 예를 들면, 항온항습실에서 압착체(102)를 숙성시킬 수 있다. 전술한 온도 및 습도 범위에서 압착체(102)를 최적으로 경화시킬 수 있다. 전술한 온도 및 습도 범위를 벗어난 온도 및 습도에서 압착체(102)를 숙성 또는 건조하는 경우, 친환경 보드(100)에 균열이 발생할 수 있다.
다음으로, 단계(S80)에서는 압착체(102)를 25℃ 내지 30℃의 온도하에서 강제대류공기에 의해 숙성시킨다. 이 경우, 압착체(102)에 포함된 염화마그네슘이 강제대류공기에 의해 휘발된다. 따라서 백화현상을 일으키는 염화마그네슘의 양을 최소화할 수 있다. 건조되어 제조된 친환경 보드(100)를 절단하고 박리제(803)(도 4에 도시, 이하 동일)를 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 친환경 보드(200)의 개략적인 입체 단면 구조를 나타낸다. 도 6의 친환경 보드(200)의 구조는 도 1의 친환경 보드(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하고, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도 6의 친환경 보드(200)의 제조 방법은 도 3의 친환경 보드(100)의 제조 방법과 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 친환경 보드(200)는 제1 혼합층(12), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(32), 제2 천연섬유층(22), 제3 혼합층(42), 제3 천연섬유층(24) 및 제4 혼합층(52)을 포함한다. 이외에, 친환경 보드(200)는 필요에 따라 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다.
제1 혼합층(12)은 산화마그네슘, 염화마그네슘, 황토, 보강재, 퍼라이트, 소포제 및 강도증강제를 포함한다. 여기서, 100 중량부의 황토에 대하여 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양은 50 중량부 내지 60 중량부이다. 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양이 너무 적은 경우, 제1 혼합층(12)의 강도를 충분히 확보할 수 없다. 또한, 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양이 너무 많은 경우, 염화마그네슘의 양이 많아서 친환경 보드(200)에 백화 현상이 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양을 조절한다.
그리고 100 중량부의 황토에 대하여 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 보강재로서 울트라파이버(ultrafiber) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE)을 사용할 수 있다. 보강재의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 탄성이 저하되어 친환경 보드(200)의 시공이 어렵다. 또한, 보강재의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 적절한 인장 강도를 확보하기 어렵다. 따라서 전술한 범위로 보강재의 양을 조절한다.
또한, 100 중량부의 황토에 대하여 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 퍼라이트의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 적절한 인장 강도를 확보하기 어렵다. 또한, 퍼라이트의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 탄성이 저하되어 친환경 보드(200)의 시공이 어렵다. 따라서 전술한 범위로 퍼라이트의 양을 조절한다.
한편, 100 중량부의 황토에 대하여 목분의 양은 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 목분의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 탄력성이 저하될 수 있다. 또한, 목분의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 강도가 저하된다.
그리고 100 중량부의 황토에 대하여 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 소포제의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200) 내의 공기층을 제거할 수 없다. 또한, 소포제의 양이 너무 많은 경우, 제1 혼합층(12)의 다른 성분에 나쁜 영향을 줄 수 있다.
또한, 100 중량부의 황토에 대하여 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 강도증강제의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 강도가 너무 약할 수 있다. 또한, 강도증강제의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 탄성이 저하되어 친환경 보드(200)의 시공이 어렵다. 따라서 전술한 범위로 강도증강제의 양을 조절한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제2 혼합층(32)은 제1 혼합층(12) 위에 위치한다. 제2 혼합층(32)은 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함한다. 여기서, 100 중량부의 목탄분에 대하여 산화마그네슘의 양은 65 중량부 내지 67 중량부이다. 산화마그네슘의 양이 너무 많은 경우, 제2 혼합층(32)의 소재 비용이 증가한다. 또한, 산화마그네슘의 양이 너무 적은 경우, 염화마그네슘과 반응하는 산화마그네슘의 양이 너무 적어서 미반응된 염화마그네슘이 잔류하므로, 친환경 보드(200)에 백화 현상이 발생한다.
한편, 100 중량부의 목탄분에 대하여 염화마그네슘의 양은 33 중량부 내지 35 중량부이다. 염화마그네슘의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)에 백화 현상이 발생한다. 반대로, 염화마그네슘의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 강도가 저하된다. 따라서 전술한 범위로 산화마그네슘의 함량 및 염화마그네슘의 함량을 조절한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제3 혼합층(42)은 제2 혼합층(32) 위에 위치한다. 제3 혼합층(42)은 황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함한다. 이외에, 제3 혼합층(42)은 보강재, 퍼라이트, 소포제 및 강도증강제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 100 중량부의 황토에 대하여 목탄분의 양은 35 중량부 내지 50 중량부이다. 목탄분의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 무결로성 및 습도 조절성이 저하될 수 있다. 또한, 목탄분의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 소재비가 증가한다. 한편, 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양은 40 중량부 내지 50 중량부이다. 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양이 너무 적은 경우, 제3 혼합층(42)의 강조를 충분히 확보할 수 없다. 또한, 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양이 너무 많은 경우, 염화마그네슘의 양이 많아서 친환경 보드(200)에 백화 현상이 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 산화마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물의 양을 조절한다.
100 중량부의 황토에 대한 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 보강재로서 울트라파이버 또는 폴리에틸렌을 사용할 수 있다. 보강재의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 탄성이 저하되어 친환경 보드(200)의 시공이 어렵다. 또한, 보강재의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 적절한 인장 강도를 확보하기 어렵다. 따라서 전술한 범위로 보강재의 양을 조절한다.
100 중량부의 황토에 대한 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부일 수 있다. 퍼라이트의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 적절한 인장 강도를 확보하기 어렵다. 또한, 퍼라이트의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 강도가 저하된다. 따라서 전술한 범위로 퍼라이트의 양을 조절한다.
그리고 100 중량부의 황토에 대하여 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 소포제의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200) 내의 공기층을 제거할 수 없다. 또한, 소포제의 양이 너무 많은 경우, 제3 혼합층(42)의 다른 성분에 나쁜 영향을 줄 수 있다.
한편, 100 중량부의 황토에 대하여 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 강도증강제의 양이 너무 적은 경우, 친환경 보드(200)의 강도가 너무 약할 수 있다. 또한, 강도증강제의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 탄성이 저하되어 친환경 보드(200)의 시공이 어렵다. 따라서 전술한 범위로 강도증강제의 양을 조절한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제4 혼합층(52)은 제3 혼합층(42) 위에 위치한다. 제4 혼합층(52)은 황토, 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함한다. 이외에, 제4 혼합층(52)은 보강재, 퍼라이트, 목탄분, 소포제 및 강도증강제를 더 포함할 수 있다. 제4 혼합층(52)에서, 황토의 중량에 대한 산화마그네슘 및 염화마그네슘, 보강재, 퍼라이트, 목탄분, 소포제 및 강도증강제의 중량의 비는 제1 혼합층(12)에 포함된 황토의 중량에 대한 산화마그네슘 및 염화마그네슘, 보강재, 퍼라이트, 목탄분, 소포제 및 강도증강제의 중량의 비와 동일하다. 따라서 여기서는 그 중량비에 대한 상세한 설명을 생략한다.
한편, 제4 혼합층(52)에 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 60wt%일 수 있다. 이 경우, 제3 혼합층(52)에 포함된 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%일 수 있다. 황토의 양이 너무 적은 경우, 인체에 미치는 효과가가 미미하다. 또한, 황토의 양이 너무 많은 경우, 친환경 보드(200)의 강도가 저하된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제1 천연섬유층(20), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 천연섬유층(24)은 각각 제1 혼합층 내지 제4 혼합층(12, 32, 42, 52)의 사이에 위치한다. 따라서 제1 천연섬유층(20), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 천연섬유층(24)을 통하여 친환경 보드(200)의 인장 강도를 크게 향상시킬 수 있다. 한편, 도 6에는 도시하지 않았지만, 제3 천연섬유층(24)을 사용하지 않고, 제3 혼합층(42) 및 제4 혼합층(52)이 상호 접하도록 친환경 보드(200)를 제조할 수도 있다.
도 7은 도 6의 친환경 보드(200)의 측면 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 혼합층(12), 제2 혼합층(32), 제3 혼합층(42) 및 제4 혼합층(52)은 일정한 두께를 가지고 차례로 적층된다. 여기서, 제1 혼합층(12), 제2 혼합층(32), 제3 혼합층(42) 및 제4 혼합층(52)의 두께들(t12, t32, t42, t52)의 비는 실질적으로 1:1:4:2일 수 있다. 전술한 범위내에서 친환경 보드(200)의 인장 강도를 최대화할 수 있다.
한편, 도 7의 제1 혼합층(12), 제2 혼합층(32), 제3 혼합층(42) 및 제4 혼합층(52)과 제1 천연섬유층(20), 제2 천연섬유층(22) 및 제3 천연섬유층(24)은 전술한 도 3의 친환경 보드(100)에서 사용한 방법과 유사한 방법을 통하여 차례로 적층할 수 있다. 예를 들면, 도 3의 단계(S60)와 유사한 압착체를 제공하는 단계에서는 압착체는 제1 혼합층(12), 제1 천연섬유층(20), 제2 혼합층(32), 제2 천연섬유층(22), 제3 혼합층(42), 제3 천연섬유층(24) 및 제4 혼합층(52)을 포함한다. 이러한 압착체를 숙성 및 건조시켜서 친환경 보드(200)를 제공할 수 있다. 이러한 방법들은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명의 실시예를 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
제1 혼합층 및 제4 혼합층 제조
100kg의 황토, 55kg의 산화마그네슘과 염화마그네슘의 혼합물, 15kg의 울트라파이버, 7kg의 퍼라이트, 15kg의 목탄분, 3kg의 소포제 및 3kg의 강도증강제를 준비하였다. 이러한 소재들을 혼합 및 교반하여 제1 혼합층 및 제4 혼합층을 제조하였다.
제2 혼합층 제조
4kg의 목탄분, 33kg의 산화마그네슘 및 15kg의 염화마그네슘을 준비하였다. 이러한 소재들을 혼합 및 교반하여 제2 혼합층을 제조하였다.
제3 혼합층 제조
100kg의 황토, 45kg의 산화마그네슘과 염화마그네슘의 혼합물, 15kg의 울트라파이버, 7kg의 퍼라이트, 3kg의 소포제 및 3kg의 강도증강제를 준비하였다. 이러한 소재들을 혼합 및 교반하여 제3 혼합층을 제조하였다.
친환경 보드 제조
제1 혼합층, 제2 혼합층, 제3 혼합층 및 제4 혼합층을 박리제가 도포된 고정틀에 차례로 적층하고 각 층 사이에 면사 또는 황마를 삽입하였다. 이 경우, 면사 또는 황마를 구성하는 원사의 직경은 0.3mm이었다. 제1 혼합층, 제2 혼합층, 제3 혼합층 및 제4 혼합층의 두께가 1:1:4:2가 되도록 적층하였다. 이러한 복수의 층들이 삽입된 고정틀을 32℃의 온도 및 55%의 습도를 가지는 항온항습실에서 13시간 동안 숙성시켰다. 다음으로, 고정틀에서 이러한 층들을 분리시킨 후 28℃의 온도를 가지는 챔버에서 5일 동안 강제대기순환을 실시하였다. 강제대기순환은 덕트 구조로 연결된 환기 장치를 이용하여 실시하였다.
다음으로, 제조된 친환경 보드를 일정한 크기로 자른 후 친환경 보드에 부착된 박리제를 제거하였다. 친환경 보드를 건조실에서 14일 동안 더 건조시킨 후 친환경 보드의 표면을 사포로 연마(sanding)함으로써, 그 두께를 최소화하였다.
실험 결과
제조된 친환경 보드를 5일 동안 강제대기순환시키는 경우, 물과 염화마그네슘이 친환경 보드의 외부로 배출되었다. 이 경우, 친환경 보드에 잔존하는 염화마그네슘의 양은 7wt%이었다. 한편, 친환경 보드를 건조실에서 14일 동안 더 건조시킨 경우, 친환경 보드에 잔존하는 염화마그네슘의 양은 5wt%로 더 감소하였다.
전술한 과정을 통하여 제조된 친환경 보드는 하기의 표 1과 같은 특성을 나타내었다.
Figure 112010035436534-pat00001
전술한 표 1에 기재한 바와 같이, 밀도가 낮으면서 흡수성, 휨강도, 내충격성, 난연성 및 꺾임하중이 우수한 친환경 보두를 제조할 수 있었다. 여기서, 꺾임하중은 KSF2263에 따른 꺾임하중시험에 따른 결과치이다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
10, 12, 30, 32, 40, 42, 52. 혼합층 100, 200. 친환경 보드
102. 압착체 20, 22, 24. 천연섬유층
80. 고정틀 801. 개구부
803. 박리제 90. 롤

Claims (34)

  1. 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제1 혼합층,
    상기 제1 혼합층 위에 위치하는 제1 천연섬유층,
    산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함하고, 상기 제1 천연섬유층 위에 위치하는 제2 혼합층,
    상기 제2 혼합층 위에 위치하는 제2 천연섬유층, 및
    황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목분을 포함하고, 상기 제2 천연섬유층 위에 위치하는 제3 혼합층
    을 포함하고,
    상기 제1 혼합층은 황토, 보강재, 퍼라이트(perlite), 목분, 소포제 및 강도증강제를 더 포함하고,
    상기 제1 혼합층은 100 중량부의 상기 황토에 대하여,
    상기 산화마그네슘 및 상기 염화마그네슘의 혼합물의 양은 50 중량부 내지 60 중량부이고,
    상기 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이며,
    상기 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부이며,
    상기 목분의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이고,
    상기 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부이며,
    상기 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부인 친환경 보드.는 친환경 보드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 천연섬유층 및 상기 제2 천연섬유층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 천연섬유층은 황마 또는 면사인 친환경 보드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 천연섬유층이 황마인 경우, 상기 친환경 보드의 충격강도는 10kJ/m2 내지 20kJ/m2이고, 상기 친환경 보드의 휨강도는 35MPa 내지 55MPa인 친환경 보드.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 천연섬유층은 복수의 원사들을 포함하고, 상기 천연섬유층은 상기 복수의 원사들에 의해 메쉬(mesh) 형상을 가지면서 형성되고, 상기 복수의 원사들의 평균 직경은 0.2mm 내지 0.4mm인 친환경 보드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 혼합층의 두께는 상기 제1 혼합층의 두께와 상기 제3 혼합층의 두께의 합의 2배 내지 4배인 친환경 보드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 혼합층의 두께는 0.5mm 내지 1mm이고, 상기 제2 혼합층의 두께는 3mm 내지 18mm이며, 상기 제3 혼합층의 두께는 1mm 내지 1.2mm인 친환경 보드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 보드의 밀도는 1.1g/m3 내지 1.7 g/m3인 친환경 보드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 혼합층의 밀도는 상기 제2 혼합층의 밀도보다 큰 친환경 보드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 보드는 4wt% 내지 5wt%의 염화마그네슘을 포함하는 친환경 보드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 혼합층은 목분을 더 포함하는 친환경 보드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제3 혼합층은 목탄분을 더 포함하고, 상기 제3 혼합층 중 상기 목탄분의 양은 10wt% 내지 30wt%인 친환경 보드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 혼합층 중 상기 목탄분의 양은 10wt% 내지 30wt%인 친환경 보드.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제3 혼합층 위에 위치하는 제3 천연섬유층, 및
    황토, 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하고, 상기 제3 천연섬유층 위에 위치하는 제4 혼합층
    을 더 포함하는 친환경 보드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 혼합층, 상기 제2 혼합층, 상기 제3 혼합층 및 상기 제4 혼합층의 두께들의 비는 실질적으로 1:1:4:2인 친환경 보드.
  15. 삭제
  16. 제1항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제2 혼합층은, 100 중량부의 상기 목탄분에 대하여
    상기 산화마그네슘의 양은 65 중량부 내지 67 중량부이고, 상기 염화마그네슘의 양은 33 중량부 내지 35 중량부인 친환경 보드.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제3 혼합층은 보강재, 퍼라이트, 소포제 및 강도증강제를 더 포함하고, 100 중량부의 상기 황토에 대하여,
    상기 목탄분의 양은 35 중량부 내지 50 중량부이고,
    상기 산화마그네슘 및 상기 염화마그네슘의 혼합물의 양은 40 중량부 내지 50 중량부이며,
    상기 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이고,
    상기 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부이며,
    상기 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부이고,
    상기 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부인 친환경 보드.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제4 혼합층은 보강재, 퍼라이트(perlite), 목탄분, 소포제 및 강도증강제를 더 포함하고, 100 중량부의 상기 황토에 대하여,
    상기 산화마그네슘 및 상기 염화마그네슘의 혼합물의 양은 50 중량부 내지 60 중량부이고,
    상기 보강재의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이며,
    상기 퍼라이트의 양은 5 중량부 내지 20 중량부이며,
    상기 목탄분의 양은 10 중량부 내지 20 중량부이고,
    상기 소포제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부이며,
    상기 강도증강제의 양은 2 중량부 내지 5 중량부인 친환경 보드.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 보강재는 울트라파이버(ultra fiber) 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 소재를 포함하는 친환경 보드.
  20. 제1항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제2 혼합층은 황토를 더 포함하고, 상기 제1 혼합층, 상기 제2 혼합층 및 상기 제3 혼합층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 혼합층에 포함된 상기 황토의 양은 20wt% 내지 60wt%인 친환경 보드.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 혼합층 및 상기 제2 혼합층에 포함된 상기 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%인 친환경 보드.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 제4 혼합층에 포함된 상기 황토의 양은 20wt% 내지 60wt%인 친환경 보드.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제3 혼합층에 포함된 상기 황토의 양은 20wt% 내지 40wt%인 친환경 보드.
  24. 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제1 혼합층을 제공하는 단계,
    산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목탄분을 포함하는 제2 혼합층을 제공하는 단계,
    황토, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 목분을 포함하는 제3 혼합층을 제공하는 단계,
    제1 천연섬유층 및 제2 천연섬유층을 제공하는 단계,
    상기 제1 혼합층, 상기 제1 천연섬유층, 상기 제2 혼합층, 상기 제2 천연섬유층 및 상기 제3 혼합층을 차례로 적층하는 단계,
    상기 제1 혼합층, 상기 제1 천연섬유층, 상기 제2 혼합층, 상기 제2 천연섬유층 및 상기 제3 혼합층을 압착한 압착체를 제공하는 단계,
    상기 압착체를 숙성시키는 단계, 및
    상기 압착체를 건조시켜 친환경 보드를 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 혼합층을 제공하는 단계에서, 상기 제1 혼합층은 목탄분을 더 포함하고, 상기 산화마그네슘 및 상기 목탄분을 상기 염화마그네슘이 용해된 수용액과 혼합하여 교반하며,
    상기 수용액 중 상기 산화마그네슘의 양은 50wt% 내지 60wt%이고, 상기 목탄분의 양은 20wt% 내지 30wt%인 친환경 보드의 제조 방법.
  25. 삭제
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제2 혼합층을 제공하는 단계에서, 상기 제2 혼합층은 황토 및 퍼라이트를 더 포함하고,
    상기 제2 혼합층을 제공하는 단계에서, 상기 황토, 상기 산화마그네슘, 상기 목탄분 및 상기 퍼라이트를 상기 염화마그네슘이 용해된 수용액과 혼합하여 교반하고,
    상기 수용액 중 상기 황토의 양은 10wt% 내지 20wt%이고, 산화마그네슘의 양은 30wt% 내지 40wt%이며, 상기 목탄분의 양은 10wt% 내지 20wt%이고, 상기 퍼라이트의 양은 5wt% 내지 10wt%인 친환경 보드의 제조 방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 제3 혼합층을 제공하는 단계에서, 상기 황토, 상기 산화마그네슘, 및 상기 목탄분을 상기 염화마그네슘이 용해된 수용액과 혼합하여 교반하고,
    상기 수용액 중 상기 황토의 양은 10wt% 내지 20wt%이고, 산화마그네슘의 양은 40wt% 내지 50wt%이며, 상기 목탄분의 양은 5wt% 내지 15wt%인 친환경 보드의 제조 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 수용액은 황산마그네슘을 포함하고, 상기 황산마그네슘에 대한 상기 염화마그네슘의 중량비는 3 내지 7인 친환경 보드의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 황산마그네슘에 대한 상기 염화마그네슘의 중량비는 실질적으로 5인 친환경 보드의 제조 방법.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 압착체를 제공하는 단계에서, 상기 압착체는 상호 이격된 한 쌍의 롤들 사이에 형성된 갭으로 삽입되어 상기 한 쌍의 롤들에 의해 압착되는 친환경 보드의 제조 방법.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 제1 혼합층, 상기 제1 천연섬유층, 상기 제2 혼합층, 상기 제2 천연섬유층 및 상기 제3 혼합층을 차례로 적층하는 단계에서, 그 내면에 박리제를 도포한 고정틀 내부에 상기 제1 혼합층, 상기 제1 천연섬유층, 상기 제2 혼합층, 상기 제2 천연섬유층 및 상기 제3 혼합층을 차례로 적층하고,
    상기 친환경 보드를 제공하는 단계에서, 상기 친환경 보드를 절단하고 상기 박리제를 제거하는 친환경 보드의 제조 방법.
  32. 제24항에 있어서,
    상기 제3 혼합층 위에 제3 천연섬유층을 적층하는 단계, 및
    상기 제3 천연섬유층 위에 황토, 산화마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 제4 혼합층을 적층하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 압착체를 제공하는 단계에서, 상기 압착체는 상기 제3 천연섬유층 및 상기 제4 혼합층을 더 포함하는 친환경 보드의 제조 방법.
  33. 제24항 또는 제32항에 있어서,
    상기 압착체를 숙성시키는 단계는 상기 압착체를 30℃ 내지 35℃의 온도 및 50% 내지 60%의 습도하에서 숙성시키는 친환경 보드의 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 압착체를 건조하는 단계는 상기 압착체를 25℃ 내지 30℃의 온도하에서 강제대류공기에 의해 건조시키는 친환경 보드의 제조 방법.
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KR20100053981A (ko) * 2008-11-13 2010-05-24 주식회사 케이엠인터내셔날 황토 강압 무늬보드 및 그 제조방법

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