KR101333857B1 - 표면 강화된 석고 타일 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 강도를 향상시키기 위한 표면 강화층을 구비한 표면 강화된 석고 타일 및 그 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 석고 타일의 제조 방법은 석고 기재층을 형성하기 위한 석고 슬러리를 마련하는 단계; 상기 석고 슬러리를 원하는 형상을 갖는 주형에 부어 경화시키는 단계; 상기 경화된 석고 슬러리를 주형에서 탈형하여 석고 기재층으로 건조시키는 단계; 상기 석고 기재층에 대해 인쇄 과정을 수행하는 단계; 및 상기 인쇄 과정이 마무리된 석고 타일의 상부면에 표면 강화층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 표면 강화층을 구비한 석고 타일을 이용하여 건물의 외내벽을 마감하면, 건물 내의 습도 조절, VOC 흡착, 탈취 등의 친환경 기능성을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

Description

표면 강화된 석고 타일 및 그 제조 방법{SURFACE ENHANCED GYPSUM TILE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표면 강화된 석고 타일 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 표면 강도를 향상시키기 위한 표면 강화층을 구비한 표면 강화된 석고 타일 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 타일(tile)은 건물에서 구조용 또는 장식용으로 사용되는 얇고 납작한 판이나 블록이다. 타일은 유약을 바르거나 바르지 않은, 불로 구운 점토로 만들어왔지만 현대에는 플라스틱, 유리, 아스팔트, 석면 시멘트로도 만든다. 음향조절 타일은 섬유판이나 흡음재(吸音材)로 만들고, 유리 타일과 중공(中空) 세라믹 타일은 건물의 칸막이로 사용되고 있다.
이러한 타일에 사용되는 대표적인 물질이 석고로서, 석고를 사용한 타일은 국내특허공보 제 2007-0033075호(2007년3월26일 공개)에 개시하고 있다. 석고(gypsum)는 수화된 황산칼슘(CaSO4·2H2O)으로 구성된 황산염 광물이다. 이 광물의 잘 발달된 결정은 보통 셀레나이트(selenite)라고 부르기도 한다. 섬유 상의 괴상(塊狀) 변종은 견사 광택을 가지며, 섬유 석고라 부른다. 섬유 석고는 반투명하고 단백광(蛋白光)을 가지며, 장신구와 보석으로서의 가치를 지닌다. 설화 석고라 부르는 세립질의 괴상 변종은 순수하고 반투명할 경우 조상(彫像)이나 장식용으로 조각되고 연마된다. 석고는 소성(燒成)되어 파리 석고, 회반죽, 킨스 시멘트, 판지 생산물, 타일, 벽돌 등의 건축재료로 사용되고 있다. 물을 함유한 소성(塑性) 상태로 만들어 사용하고 나면 석고와 물의 화학적인 재결합에 의해 굳어진다.
그러나, 석고를 이용할 경우, 석고가 표면 경도가 낮아 내장재로 사용시 쉽게 표면이 긁히거나 석고 먼지가 떨어져 묻어나오기 쉽다. 이를 방지하기 위해서 표면에 코팅이 필요한데, 일반적인 표면 코팅 방법으로 코팅시에 표면 기공이 막혀 습도 조절, VOC(Volatile Organic Compounds) 흡착, 탈취 등의 친환경 기능성을 발휘하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 목적은 친환경 기능성을 발휘하면서 표면 경도를 높이는 코팅층을 구비한 표면 강화된 석고 타일을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 표면 강화된 석고 타일의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 석고 타일은 석고 기재층; 상기 석고 기재층의 상부면에 구비된 인쇄층; 및 상기 인쇄층을 덮는 표면 강화층을 포함한다.
본 발명의 석고 타일은 석고 기재층; 상기 석고 기재층의 상부면에 형성된 다수의 인쇄문양패턴; 및 상기 인쇄문양패턴을 포함하여 상기 석고 기재층의 상부면을 덮는 표면 강화층을 포함한다.
본 발명의 석고 타일은 상기 석고 기재층의 하부면에 구비된 강도 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 석고 타일에서 상기 표면 강화층은 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나 또는 합성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 석고 타일의 제조 방법은 석고 기재층을 형성하기 위한 석고 슬러리를 마련하는 단계; 상기 석고 슬러리를 원하는 형상을 갖는 주형에 부어 경화시키는 단계; 상기 경화된 석고 슬러리를 주형에서 탈형하여 석고 기재층으로 건조시키는 단계; 상기 석고 기재층에 대해 인쇄 과정을 수행하는 단계; 및 상기 인쇄 과정이 마무리된 석고 타일의 상부면에 표면 강화층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 석고 타일의 제조 방법에서 상기 주형에 부어 경화시키는 단계는 상기 주형의 바닥에 강도 보강층을 미리 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 석고 타일의 제조 방법에서 상기 표면 강화층을 형성하는 단계는 물 또는 휘발성 용제에 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나 또는 합성물을 5 ~ 50 wt%로 혼합하여 표면 강화층용 슬러리를 마련하는 단계; 및 상기 표면 강화층용 슬러리를 스프레이 코팅, 롤 코팅, 나이프(nife) 코팅, 및 에어 나이프 코팅 중 어느 하나의 방법으로 상기 상부면에 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표면 강화층을 구비한 석고 타일을 이용하여 건물의 외내벽을 마감하면, 향상된 표면 강도를 가지면서 건물 내의 습도 조절, VOC 흡착, 탈취 등의 친환경 기능성을 발휘할 수 있는 타일을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 표면 강화된 석고 타일의 제조 방법은 표면 강도를 향상시키고 친환경 기능성을 발휘할 수 있는 표면 강화층을 구비한 석고 타일을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 석고 타일의 표면 강화 코팅층을 형성하는 과정을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 여기서, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일(100)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일(100)은 석고 기재층(120), 석고 기재층(120)의 하부면에 구비된 강도 보강층(110), 석고 기재층(120)의 상부면에 구비된 인쇄층(130), 및 인쇄층(130)을 덮는 표면 강화층(140)을 포함한다.
석고 기재층(120)은 반수 석고에 기공의 크기가 2nm ~ 50nm 인 메조 기공(mesopore)을 가지는 다공성 물질이 3 ~ 30 wt% 혼합하여 형성된 판형 부재로서, 메조 기공이 형성되면 석고 타일(100)을 경량화할 수 있고, 흡차음 효과를 증가시킬 수 있다. 여기서, 다공성 물질은 알루미나, 제올라이트, 실리카 등을 이용하여 반수 석고에 3 ~ 30 wt%의 혼합 비율로 혼합하되, 다공성 물질이 반수 석고에 3% 미만으로 혼합되면 석고 타일(100)의 기능성을 발휘할 수 없고, 30%를 초과하여 혼합되면 석고 타일(100)의 강도가 저하되는 문제점이 발생한다.
강도 보강층(110)은 석고 기재층(120)의 경도와 강도를 보완하기 위해 석고 기재층(120)의 하부면에 구비되는 층으로, 무기 섬유, 천연 섬유 또는 이의 복합 섬유로 형성될 수 있다.
구체적으로, 강도 보강층(110)을 이루는 무기 섬유는 예컨대, SiO2를 주성분으로 하는 유리를 용융, 가공하여 장섬유 또는 단섬유의 형태로 가공한 유리 섬유를 이용할 수 있다.
천연 섬유는 대표적으로 목섬유, 면섬유, 마섬유, 헴프(hemp), 레이온 등의 셀룰로오스 섬유를 통상 사(絲) 직물 또는 편물의 형태로 형성된 부직포 또는 직포로 이용한다. 또한, 셀룰로오스 섬유와 같은 천연 섬유는 다른 섬유와 함께 혼합되어 사용할 수도 있다.
인쇄층(130)은 스프레이 코팅, 롤 코팅, 전사필름을 이용한 인쇄 등의 방법으로 석고 기재층(120)의 상부면에 형성되는 층으로서, 여기서는 전사 필름을 이용한 인쇄 방법으로 석고 기재층(120)의 상부면에 형성한다.
이에 따라, 인쇄층(130)은 우레탄 수지, 변성 아크릴 수지, 폴리이소시아네이트, 및 폴리올 중 어느 하나를 주성분으로 인쇄 잉크가 착색된 인쇄문양을 함유한 층으로 형성할 수 있다.
표면 강화층(140)은 인쇄층(130)을 덮는 층으로, 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나 또는 합성물을 이용하여 층으로 형성할 수 있고, 선택적으로 강도 향상을 위해 고분자 재질의 필러(filler)를 다수 함유할 수 있다.
여기서, 유기재는 VOC(Volatile Organic Compounds) 발생이 없는 수용성 아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 에폭시계 폴리머 및 실록산계 폴리머 등을 예로 들 수 있다.
또한, 무기재는 알루미나졸, 실리카졸, 물유리(glass wool) 등을 이용할 수 있고, 천연재에는 동식물과 해초로부터 추출한 아교, 전분 및 이들의 추출물로 만들어진 천연 코팅재가 사용될 수 있다.
이러한 표면 강화층(140)을 구성하는 재질은 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 합성물로 이루어질 수 있다.
특히, 표면 강화층(140)이 합성물로 형성되는 경우 중, 유기재와 무기재가 이용되는 경우에는 유기재가 무기재에 20 ~ 50 wt%로 혼합되어 표면 강화층(140)을 형성할 수 있다. 여기서, 유기재의 혼합 비율은 표면 강화층(140)의 강도를 저해하지 않는 범위의 비율로서, 50 wt%를 초과하면 무기재와 혼합한 물질의 점도가 높아져 제조 과정의 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 천연재와 무기재를 이용하여 표면 강화층(140)을 형성하는 경우, 무기재가 천연재에 대해 30 ~ 60 wt%로 혼합되어 표면 강화층(140)을 형성할 수 있다. 여기서, 무기재의 혼합 비율은 표면 강화층(140)의 경도와 강도를 향상시키기 위해 혼합되는 비율로서, 천연재로만 이루어진 경우보다 경도와 강도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 무기재의 혼합 비율이 30wt% 미만으로 혼합되면 표면 강화층(140)의 경도와 강도가 향상되지 않고, 60wt%를 초과하여 혼합되면 천연재에 의한 친환경 기능성이 저하될 수 있다.
물론, 천연재와 유기재를 이용하여 표면 강화층(140)을 형성할 수 있고, 천연재에 대한 유기재의 혼합 비율은 무기재의 혼합 비율과 마찬가지로 30 ~ 60 wt%로 혼합될 수 있다. 이 경우에 유기재의 혼합 비율 범위는 무기재의 경우와 마찬가지로 표면 강화층(140)의 경도와 강도를 향상시키기 위한 비율로서, 천연재로만 이루어진 경우보다 경도와 강도를 향상시킬 수 있다.
이러한 재질로 이루어진 표면 강화층(140)은 경도와 강도를 더욱 향상시키기 위해 선택적으로, 티타니아(titania)계 또는 실리카(silica)계의 필러(filler)를 5 ~ 20 wt%로 함유할 수 있다. 필러의 함유 비율은 5 wt% 미만으로 함유되면 표면 강화층(140)의 경도와 강도를 향상시키기 어렵고, 20 wt%를 초과하여 함유되면 인쇄층(130) 또는 석고 기재층(120)의 표면 기공을 막아 친환경 기능성을 저하시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 석고 타일(100)은 석고 기재층(120)의 하부면에 구비된 강도 보강층(110)을 이용하여, 석고 타일(100)의 강도를 보강할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 석고 타일(100)은 인쇄층(130)을 덮는 표면 강화층(140)을 구비하여 인쇄층(130)을 보호하고, 습도 조절, VOC 흡착, 탈취 등의 친환경 기능성을 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일(200)은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일(100)과 유사하지만, 석고 기재층(220)의 상부면에 다수의 인쇄문양패턴(230)이 형성된다는 점에서 차이점이 있다. 이에 따라 동일한 부분의 설명은 생략한다.
석고 기재층(220)의 상부면에 형성된 다수의 인쇄문양패턴(230)은 다마센(damascence) 방법으로 석고 기재층(220)의 상부면을 음각하고 인쇄 잉크가 음각 부분에 매립된 형태로 형성될 수 있다. 물론, 다수의 인쇄문양패턴(230)은 음각이 아닌 양각과 음각이 혼용하여 형성된 석고 기재층(220)의 상부면에 형성될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일(200)은 다수의 인쇄문양패턴(230)이 석고 기재층(220)의 상부면에 형성되므로 별도의 인쇄층(130)을 형성할 필요가 없이 간편하게 제조될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 제조 방법에 대해 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 석고 타일의 표면 강화 코팅층을 형성하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 석고 타일의 제조 방법은 도 1에 도시된 석고 타일(100)을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 표면 강화된 석고 타일(100)의 제조 방법은 석고 기재층(120)을 형성하기 위한 석고 슬러리를 마련한다(S310).
석고 슬러리는 반수 석고 및 메조 기공을 가지는 다공성 물질을 혼합한 분말을 경화 조절제를 첨가한 물 또는 용제에 섞어 마련하되, 다공성 물질이 반수 석고에 3 ~ 30 wt%의 비율로 혼합된다.
이렇게 마련된 석고 슬러리를 원하는 형상을 갖는 주형에 부어 경화시킨다(S320).
선택적으로, 석고 슬러리를 주형(도시하지 않음)에 부어 경화시키는 과정은 강도 보강층(110)을 주형의 바닥면에 미리 구비한 상태에서 실행될 수 있다.
따라서, 강도 보강층(110)을 주형의 바닥면에 구비한 상태에서 석고 슬러리를 주형에 부어 강도 보강층(110)의 상부면에 석고 슬러리가 위치하고, 이 상태로 상온에서 시간이 경과함에 따라 경화된다.
강도 보강층(110)의 상부면에서 경화된 석고 슬러리는 주형에서 탈형하고 소정의 온도로 가열된 오븐 또는 챔버(chamber)에서 건조시킨다(S330).
구체적으로, 강도 보강층(110)을 아래면에 구비하여 경화된 석고 슬러리는 60 ~ 150 ℃의 온도로 가열하는 오븐 또는 챔버에서 건조시켜 수분 함유량이 3 wt% 미만이 되는 석고 기재층(120)을 형성한다.
이러한 석고 기재층(120)에 대해 상부면에 인쇄층(130)을 형성하는 인쇄 과정을 수행한다(S340).
구체적으로, 인쇄층(130)은 석고 기재층(120)의 상부면에 스프레이 건을 이용한 스프레이 코팅, 엠보롤 또는 평롤을 이용한 롤 코팅, 전사 필름을 이용한 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있고, 예컨대 전사 필름을 석고 기재층(120)의 상부면에 압착하여 형성될 수도 있다.
별도로, 인쇄 과정은 도 2에 도시된 다수의 인쇄문양패턴(230)을 석고 기재층(220)의 상부면에 형성하는 과정이 수행될 수 있고, 예컨대 다마센 방법으로 석고 기재층(220)의 상부면은 다수의 음각으로 홈이 파이며, 이런 음각 홈에 인쇄 잉크가 매립된 형태로 인쇄문양패턴(230)이 형성될 수 있다. 이때, 인쇄문양패턴(230)은 석고 기재층(220)의 상부면과 동일한 면으로 형성될 수 있다.
석고 기재층(120)의 상부면에 인쇄층(130)을 형성한 후, 인쇄층(130)의 상부면에 표면 강화층(140)을 형성한다(S350).
표면 강화층(140)을 형성하기 위해 먼저 표면 강화층(140)용 슬러리를 마련하되, 표면 강화층(140)용 슬러리는 물 또는 휘발성 용제에 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나 또는 합성물을 5 ~ 50 wt%로 혼합하여 마련한다. 또한, 선택적으로 표면 강화층(140)용 슬러리는 표면 강화층(140)의 경도와 강도를 더욱 향상시키기 위해 예를 들어, 티타니아계 또는 실리카계의 필러를 혼합할 수 있고, 이때 혼합되는 필러의 량은 표면 강화층(140) 전체에 대해 5 ~ 20 wt%로 함유되는 정도로 조정되어 혼합될 수 있다.
여기서, 유기재는 VOC 발생이 없는 수용성 아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 에폭시계 폴리머 및 실록산계 폴리머 등을 예로 들 수 있고, 무기재는 알루미나졸, 실리카졸, 물유리 등을 이용할 수 있으며, 천연재에는 동식물, 특히 해초로부터 추출한 아교, 전분 및 이들의 추출물로 만들어진 천연 코팅재료가 사용될 수 있다.
물론, 표면 강화층(140)용 슬러리는 이러한 유기재, 무기재, 및 천연재를 소정의 비율로 합성한 합성물을 물 또는 휘발성 용제에 5 ~ 50 wt%로 혼합할 수 있다. 예컨대, 유기재가 무기재에 대해 20 ~ 50 wt%로 혼합된 합성물을 이용하거나, 유기재 또는 무기재가 천연재에 대해 30 ~ 60 wt%로 혼합된 합성물을 이용할 수도 있다.
이러한 표면 강화층(140)용 슬러리의 혼합 비율 범위에서, 혼합비가 5 wt% 미만일 경우 표면 강화층(140)의 코팅 특성이 저하되고, 혼합비가 50 wt%를 초과할 경우 인쇄층(130) 또는 다수의 인쇄문양패턴(230)이 형성된 석고 기재층(220)의 표면 기공이 막혀 기능성이 떨어진다.
이렇게 마련된 표면 강화층(140)용 슬러리는 스프레이 코팅, 롤 코팅, 나이프(nife) 코팅, 에어 나이프 코팅 등의 다양한 코팅 방법으로 인쇄층(130)의 상부면 또는 다수의 인쇄문양패턴(230)이 형성된 석고 기재층(220)의 상부면에 도포될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따라 스프레이 코팅을 적용하여, 도 4에 도시된 바와 같이 표면 강화층(140)용 슬러리(140')를 스프레이 노즐(300)에 통해 분무하여 인쇄층(130)의 상부면에 1 ~ 100 g/m2의 도포량으로 도포한다. 이러한 도포량의 범위에서, 도포량이 1 g/m2 미만이면 표면 강화층(140)이 형성되지 않고, 도포량이 100 g/m2 을 초과하면 표면 기공이 줄어들어 친환경 기능성이 저하된다.
도포된 표면 강화층(140)용 슬러리(140')를 가열 건조함에 따라, 슬러리(140')에 함유된 물 또는 휘발성 용제는 휘발하여 제거 건조되고, 표면 강화층(140)이 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 석고 타일의 제조 방법은 인쇄층(130)의 상부면 또는 다수의 인쇄문양패턴(230)이 형성된 석고 기재층(220)의 상부면을 덮는 표면 강화 코팅층(140,240)을 다양한 방법으로 형성하여, 표면을 보호하고, 습도 조절, VOC 흡착, 탈취 등의 친환경 기능성을 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 표면 강화된 석고 타일의 성능을 다음의 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 여기서, 이하 실시예 및 비교예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐, 발명의 범위가 실시예 및 비교예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
인쇄층(130)의 상부면에 물유리(glass wool)를 30 wt%로 혼합한 표면 강화층(140)용 슬러리(140')를 스프레이 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조된다.
실시예 2
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
인쇄층(130)의 상부면에 실리콘 폴리머를 30 wt%로 혼합한 표면 강화층용 슬러리(140')를 스프레이 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조된다.
실시예 3
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
인쇄층(130)의 상부면에 30 wt%의 실리카졸과 20 wt%의 실리콘 폴리머를 혼합한 표면 강화층용 슬러리(140')를 스프레이 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조한다.
실시예 4
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
인쇄층(130)의 상부면에 30 wt%의 알루미나졸과 60 wt%의 전분을 혼합한 표면 강화층용 슬러리(140')를 스프레이 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조된다.
실시예 5
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
이후, 인쇄층(130)의 상부면에 30 wt%의 실리카졸, 20 wt%의 실리콘 폴리머, 및 10 wt%의 실리카 필러를 혼합한 표면 강화층용 슬러리(140')를 스프레이 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조한다.
비교예 1
100g의 반수 석고를 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
비교예 1은 다공성 물질인 알루미나를 배제하고, 인쇄층(130)의 상부면에 어떠한 층도 형성하지 않고 석고 타일을 마련한다.
비교예 2
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
인쇄층(130)의 상부면에 멜라민 수지를 30 wt%로 혼합한 표면 강화층(140)용 슬러리(140')를 롤러를 이용하여 롤 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조된다.
비교예 2는 표면 강화층(140)용 슬러리(140')에 종래의 멜라민 수지를 이용하는 차이점 이외에는 실시예 1과 동일한 과정으로 석고 타일을 마련한다.
비교예 3
100g의 반수 석고에 다공성 물질인 알루미나 15g을 혼합한 분말을 0.01g의 경화 조절제와 0.2g의 산화 전분을 첨가한 물 60g에 섞어 석고 슬러리를 마련한다.
유리 섬유로 이루어진 강도 보강층(110)이 바닥에 구비된 100×100×10 mm의 주형에 상기 석고 슬러리를 붓고 상온에서 경화시킨 후 탈형한다.
탈형한 석고 기재층(120)과 강도 보강층(110)의 접합물은 건조 오븐에서 120℃에서 90분 동안 건조된다. 건조된 석고 기재층(120)의 표면에 대해 전사 필름을 이용한 인쇄 공정을 수행하여 인쇄층(130)을 형성한다.
인쇄층(130)의 상부면에 30 wt%의 멜라민 수지와 40 wt%의 실리카 필러를 혼합한 표면 강화층(140)용 슬러리(140')를 롤러를 이용하여 롤 코팅하고, 도포된 표면 강화층용 슬러리(140')는 70℃에서 30분 동안 건조된다.
비교예 3은 표면 강화층(140)용 슬러리(140')에 종래의 멜라민 수지를 포함하되, 필러를 과량으로 혼합하는 차이점 이외에는 실시예 1과 동일한 과정으로 석고 타일을 마련한다.
시험 방법 및 결과
상기와 같이 마련된 석고 타일들에 대해
1. 흡방습량 측정
ISO 24353 규격을 따라 시험을 실시하였으며, 25℃의 주변 온도와 50%의 상대 습도에서 12시간, 25℃의 주변 온도와 75%의 RH 상대 습도에서 12시간 후 무게 변화량을 측정하되, 3 사이클(cycle)의 평균 흡습량과 방습량을 검출하여 흡방습량을 계산하였다.
2. 표면경도 측정
Micro vicker’s hardness tester를 이용하여 각 석고 타일의 표면 경도를 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 시험규격
흡방습량(g/m2) 122 120 115 110 108 32 22 14 ISO24353
표면경도(Hv) 10.4 6.8 10.3 8.5 12.4 4.5 10.5 12.3
그 결과, [표 1]에 기재된 결과 수치를 통해서, 실시예 1 내지 5와 같이 표면 강화층(140)을 구비한 시편의 흡방습량은 표면 강화층(140)을 형성하지 않은 비교예 1의 흡방습량과 비교하여 큰 차이를 나타낸다. 특히, 비교예 1과 같이 기능성 첨가제인 알루미나를 첨가하지 않고 표면 강화층(140)을 형성하지 않은 경우는 표면 경도 역시 상당히 저하되었다.
비교예 2에서는 종래와 같이 멜라민 수지로 표면 강화층(140)을 롤 코팅으로 형성하는 경우, 인쇄층(130) 또는 석고 기재층(120)의 표면 기공을 막아 흡방습량이 저하된 것을 알 수 있다.
비교예 3은 비교예 2의 멜라민 수지와 함께 과량의 필러를 혼합하여 표면 강화층(140)을 형성하는 경우, 표면 경도는 증가하지만 필러가 과량으로 함유되면 인쇄층(130) 또는 석고 기재층(120)의 표면 기공을 더욱 막아 비교예 2의 결과보다 더욱 흡방습량을 떨어트리는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라 유기재, 무기재, 및 천연재의 어느 하나 또는 합성물에 적당량의 필러를 함유한 표면 강화층을 석고 타일에 형성하고, 이러한 석고 타일을 이용하여 건물의 외내벽을 마감하면, 건물 내의 습도 조절, VOC 흡착, 탈취 등의 친환경 기능성을 발휘할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 석고 타일 110: 강도 보강층
120: 석고 기재층 130: 인쇄층
140: 표면 강화층 140': 표면 강화층용 슬러리
300: 스프레이 노즐

Claims (16)

  1. 석고 기재층;
    상기 석고 기재층의 상부면에 구비된 인쇄층; 및
    상기 인쇄층을 덮는 표면 강화층;을 포함하고,
    상기 석고 기재층의 하부면에 무기 섬유, 천연 섬유, 및 상기 무기 섬유와 천연 섬유의 복합 섬유 중 어느 하나로 형성된 강도 보강층을 더 포함하는 석고 타일.
  2. 석고 기재층;
    상기 석고 기재층의 상부면에 형성된 다수의 인쇄문양패턴; 및
    상기 인쇄문양패턴을 포함하여 상기 석고 기재층의 상부면을 덮는 표면 강화층;을 포함하고,
    상기 석고 기재층의 하부면에 무기 섬유, 천연 섬유, 및 상기 무기 섬유와 천연 섬유의 복합 섬유 중 어느 하나로 형성된 강도 보강층을 더 포함하는 석고 타일.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 석고 기재층은
    반수 석고에 기공의 크기가 2nm ~ 50nm 인 메조 기공(mesopore)을 가지는 다공성 물질을 3 ~ 30wt% 혼합하여 형성된 판형 부재인 것을 특징으로 하는 석고 타일.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 표면 강화층은 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나 또는 합성물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 석고 타일.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다공성 물질은
    알루미나, 제올라이트, 실리카 중 어느 하나 또는 합성물인 것을 특징으로 하는 석고 타일.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기재는 수용성 아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 및 실록산계 폴리머 중 어느 하나 또는 합성물이고,
    상기 무기재는 알루미나졸, 실리카졸, 물유리(glass wool) 중 어느 하나 또는 합성물이며,
    상기 천연재는 동식물 또는 해초로부터 추출한 아교, 전분 및 상기 아교 또는 전분의 추출물로 만들어진 천연 물질 중 어느 하나 또는 합성물인 것을 특징으로 하는 석고 타일.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 표면 강화층은 티타니아(titania)계 또는 실리카(silica)계의 필러(filler)를 5 ~ 20 wt%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 타일.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 합성물은
    상기 유기재가 상기 무기재에 대해 20 ~ 50 wt%로 혼합된 형태, 상기 무기재가 상기 천연재에 대해 30 ~ 60 wt%로 혼합된 형태, 및 상기 유기재가 상기 천연재에 대해 30 ~ 60 wt%로 혼합된 형태 중 어느 하나를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 석고 타일.
  10. 석고 기재층을 형성하기 위한 석고 슬러리를 마련하는 단계;
    상기 석고 슬러리를 원하는 형상을 갖는 주형에 부어 경화시키는 단계;
    상기 경화된 석고 슬러리를 주형에서 탈형하여 석고 기재층으로 건조시키는 단계;
    상기 석고 기재층에 대해 인쇄 과정을 수행하는 단계; 및
    상기 인쇄 과정이 마무리된 석고 타일의 상부면에 표면 강화층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 주형에 부어 경화시키는 단계는
    상기 주형의 바닥에 강도 보강층을 미리 구비하는 단계를 더 포함하는 석고 타일의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 석고 슬러리를 마련하는 단계에서
    상기 석고 슬러리는 반수 석고에 다공성 물질을 3 ~ 30%의 비율로 혼합한 분말을 경화 조절제를 첨가한 물 또는 용제에 섞어 마련하는 것을 특징으로 하는 석고 타일의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면 강화층을 형성하는 단계는
    물 또는 휘발성 용제에 유기재, 무기재, 및 천연재 중 어느 하나 또는 합성물을 5 ~ 50%로 혼합하여 표면 강화층용 슬러리를 마련하는 단계; 및
    상기 표면 강화층용 슬러리를 스프레이 코팅, 롤 코팅, 나이프(nife) 코팅, 및 에어 나이프 코팅 중 어느 하나의 방법으로 상기 상부면에 도포하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 타일의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 인쇄 과정을 수행하는 단계는
    상기 석고 기재층의 상부면에 스프레이 코팅, 롤 코팅, 전사 필름을 이용한 인쇄 방법 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 석고 타일의 제조 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 인쇄 과정을 수행하는 단계는
    다마센(damascence) 방법으로 상기 석고 기재층의 상부면을 음각하는 단계; 및
    인쇄 잉크를 상기 음각된 부분에 매립하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 타일의 제조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 표면 강화층용 슬러리를 마련하는 단계에서
    상기 표면 강화층용 슬러리는 상기 표면 강화층의 경도와 강도를 더욱 향상시키기 위해, 티타니아(titania)계 또는 실리카(silica)계의 필러(filler)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고 타일의 제조 방법.
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