KR101420649B1 - 천연 펄프 보드의 제조 방법 - Google Patents

천연 펄프 보드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드는 천연 펄프, 난연제, 방충제, 백토 또는 황토, 및 바인더가 포함된 천연 펄프층을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드는 천연 펄프를 이용하여 방음, 흡음, 난연, 방습, 방충, 및 단열 효과를 갖고 실내 마감재로 이용될 수 있는 효과가 있다.

Description

천연 펄프 보드의 제조 방법{Method of manufacturing Natural Pulp Board}
본 발명은 천연 펄프 보드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 천연 볏짚, 왕겨, 옥수수대 등의 천연 펄프를 이용하여 건축용 내부 마감재로 제조된 천연 펄프 보드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
건축용 내장재로서 천장 및 벽재 마감용으로 석고보드가 널리 이용되고 있다.
이러한 석고보드는 방화성, 단열성 및 시공성이 좋은 장점을 갖는 반면, 습기를 함습하면 물성이 취약해지고, 함유된 화공약품의 유해성분에 의해 인체에 악영향을 미치며, 곰팡이가 번식하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하고자 국내공개특허 제 1998-0013758호에는 곰팡이 방지제를 석고에 혼합하여 성형한 석고보드가 개시되어 있다.
그러나, 개시된 곰팡이 방지제는 석고보드의 강도 및 결합력을 저하시키지 않는 범위 즉, 0.01 중량% 내지 0.2 중량%로 첨가되어야 하기 때문에 곰팡이 방지 효과를 높이기 위해 첨가량을 늘릴 수 없는 단점이 있다.
또한, 적용되는 곰팡이 방지제는 비천연소재의 화학물질로서 인체에 이로움을 주기 어렵고, 공기 속에 잔류하는 환경오염물질에 대한 흡착 및 분해 능력이 없는 단점이 있다.
한편, 최근에는 탈취 및 습도조절능력이 우수한 숯과 같은 친환경적 천연재료를 석고보드에 첨가하는 방식이 다양하게 시도되고 있다. 그런데, 천연재료의 첨가량을 늘리는 경우 보드의 강도가 저하되고, 첨가되는 화학 점착제에 의해 새집 증후군, 아토피 및 암 등의 많은 문제점이 유발될 수 있다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제 10-1349312호
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 방음, 흡음, 난연, 방습, 방충, 및 단열 효과가 뛰어나고 친환경 재질의 천연 펄프 보드를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 방음, 흡음, 난연, 방습, 방충, 및 단열 효과가 뛰어나고 친환경 재질을 이용하여 천연 펄프 보드를 제조하는 천연 펄프 보드의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드는 천연 펄프, 난연제, 방충제, 백토 또는 황토, 및 바인더가 포함된 천연 펄프층을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드는 상기 천연 펄프층의 일면 또는 양면에 구비된 금속박을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드에서 상기 천연 펄프층은 천연 향재 또는 색 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드에서 상기 난연제는 액상규산소다 또는 붕산을 포함하고, 상기 방충제는 백반 또는 붕산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 천연 펄프 보드에서 상기 바인더는 전분, 곰팡이 방지제, 첨가제인 탄산소다, 및 방충제인 백반 또는 붕산을 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법은 (A) 천연 펄프 재료를 1차 분쇄하고 분쇄된 천연 펄프 분말을 걸러내는 단계; (B) 상기 천연 펄프 분말에 대해 유분과 수분을 제거하는 단계; (C) 상기 천연 펄프 분말을 2차 분쇄하고 여과 건조하는 단계; (D) 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말에 대해 난연 및 방충처리를 수행하는 단계; (E) 상기 난연 및 방충처리된 천연 펄프 분말에 혼합 재료를 혼합하는 단계; (F) 상기 혼합 재료가 혼합된 천연 펄프 혼합물을 압출하고 양생 건조하는 단계; 및 (G) 상기 양생 건조된 천연 펄프 보드의 반제품을 컷팅하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 (A) 단계는 상기 천연 펄프 재료를 5mm ~ 30mm로 1차 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 (B) 단계는 (B-1) 상기 천연 펄프 분말과 물을 섞은 용액에 유분 제거용 염기성 수용액을 혼합하는 단계; 및 (B-2) 상기 염기성 수용액을 혼합한 혼합 용액을 1 ~ 2 시간 동안 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 (D) 단계는 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 난연제와 방충제가 혼합된 난연 방충 수용액에 1 ~ 3시간 동안 침지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법은 상기 (E) 단계에서 상기 혼합 재료로서 난연제, 방충제, 백토 또는 황토, 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 난연제는 액상규산소다 또는 붕산을 포함하고, 상기 방충제는 백반 또는 붕산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 바인더는 전분, 곰팡이 방지제, 첨가제인 탄산소다, 및 방충제인 백반 또는 붕산을 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 (E) 단계는 (E-1) 천연 향재를 추가 혼합하는 단계; 및 (E-2) 색 안료를 추가 혼합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에서 상기 (G) 단계는 상기 양생 건조된 천연 펄프 보드의 반제품에 대해 일면 또는 양면에 금속박을 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법은 농업 부산물인 볏짚, 왕겨, 옥수수대와 천연 식물인 야생풀을 포함한 천연 펄프를 친환경 제품으로 재활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드는 천연 펄프를 이용하여 방음, 흡음, 난연, 방습, 방충, 및 단열 효과를 갖고 실내 마감재로 이용될 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드는 백토 또는 황토, 및 천연성분을 포함하므로 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법에 따라 제조된 천연 펄프 보드의 예시도.
도 2b는 도 2a의 A-A 선을 따라 절단한 단면도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드의 제조 방법은 먼저 천연 펄프 재료를 1차 분쇄하고 분쇄된 천연 펄프 분말을 걸러내는 분리공정을 수행한다(S110).
여기서, 천연 펄프 재료는 예를 들어 목재, 볏짚, 왕겨, 옥수수대, 야생풀 등과 같은 미곡과 맥류 뿐만 아니라 외떡잎 일년생 식물을 포함하고,특히 농업 생산과정에서 부산물로 산출되는 식물을 포함할 수 있다.
이러한 천연 펄프 재료를 분쇄기를 이용하여 예컨대 5mm ~ 30mm로 분쇄하고, 이렇게 분쇄된 천연 펄프 분말은 진동 선별기(shaking table sorter)를 거쳐 5mm ~ 30mm의 크기로 분쇄된 것만 1차로 걸러 분리된다. 여기서, 분쇄 크기가 상술한 범위 미만인 경우에는 보드 성형시 인장 강도가 열등해 질 우려가 있고, 상술한 범위를 초과하는 경우에는 펄프화가 불충분하게 되어 성형성이 열등해질 우려가 있으므로 역시 바람직하지 않다.
천연 펄프 분말을 걸러 분리한 후, 이렇게 걸러진 천연 펄프 분말에 대해 유분과 수분을 제거하는 공정을 수행한다(S120).
구체적으로, 걸러진 천연 펄프 분말에 대해 유분을 제거하기 위해, 천연 펄프 분말과 물을 50:50으로 섞은 용액에 3중량% ~ 30중량%의 염기성 수용액을 혼합한다. 여기서, 유분 제거를 위해 혼합되는 염기성 수용액은 예를 들어 수산화나트륨(caustic soda), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH4OH), 우레아(Urea) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함한 수용액일 수 있다.
이어서, 이러한 혼합 용액을 100℃에서 1 ~ 2시간 동안 가열한 후, 여과장치를 거쳐 천연 펄프 분말의 수분과 유분을 제거할 수 있다.
천연 펄프 분말의 수분과 유분을 제거한 후, 천연 펄프 분말에 대해 예컨대 함마 밀(Hammer mill)과 같은 분쇄기를 이용하여 2차 분쇄를 수행한다(S130).
2차 분쇄를 수행한 후, 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 여과 및 건조시킨다(S140).
구체적으로, 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 여과시키기 위해 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 200중량%의 물과 혼합하여 세척하고 여과한다.
이후, 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말은 콘베어(Conveyer)를 통해 이송되면서 건조 처리된다. 이때, 건조 처리를 효과적으로 수행하기 위해, 콘베어는 거름망을 구비하여, 거름망 상에 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 거치하고, 예컨대 50 ~ 80℃의 온도를 갖는 건풍을 거름망으로 분사시켜 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 건조시킬 수 있다.
이러한 건조 처리 과정은 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말에 함유된 수분 함량이 예컨대 3중량% 미만으로 검출될 때까지 지속될 수 있다.
이렇게 여과 및 건조 처리 후, 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말에 대해 난연 및 방충처리를 수행한다(S150).
예를 들어, 난연 및 방충처리는 여과된 2차 분쇄의 천연 펄프 분말을 난연제와 방충제가 혼합된 난연 방충 수용액에 1 ~ 3시간 동안 침지시켜 수행할 수 있다. 이때, 난연제는 예컨대 액상규산소다 또는 붕산을 이용할 수 있고, 방충제는 예컨대 백반 또는 붕산을 이용할 수 있다.
난연 및 방충처리를 수행한 후, 난연 및 방충처리된 천연 펄프 분말은 감압여과장치를 통과하면서 감압여과된다.
감압 여과 후, 감압여과된 천연 펄프 분말은 혼합 공정에 따라 혼합 재료들과 혼합된다(S160).
구체적으로, 혼합 공정에 따라 감압여과된 천연 펄프 분말에 혼합되는 혼합 재료들은 백토 또는 황토, 및 바인더(binder) 용액을 포함하고, 선택적으로 천연 향재 또는 색 안료를 포함할 수도 있다.
이에 따라 혼합 공정은 (ⅰ) 백토 또는 황토를 혼합하는 단계, 및 (ⅱ) 바인더 용액을 혼합하는 단계를 포함하고, 선택적으로 (ⅲ) 천연 향재를 혼합하는 단계 및 (ⅳ) 색 안료를 혼합하는 단계를 추가 수행할 수도 있다.
(ⅰ) 백토 또는 황토를 혼합하는 단계는 감압여과된 천연 펄프 분말에 5 ~ 25중량%의 함량으로 백토 또는 황토를 혼합한다.
(ⅱ) 바인더 용액을 혼합하는 단계에서 바인더 용액은 바인더 성분인 전분, 곰팡이 방지제인 소금, 첨가제인 탄산소다, 및 방충제인 붕산을 물과 섞어 끓인 수용액으로 (ⅰ) 백토 또는 황토를 혼합하는 단계 후에 또는 (ⅰ) 백토 또는 황토를 혼합하는 단계와 동시에 혼합될 수 있다.
이때, 바인더 용액은 예를 들어 물 100kg에 전분 가루 1 ~ 10kg, 소금 1 ~ 3kg, 탄산소다 1 ~ 2kg 및 붕산 1 ~ 3kg을 혼합 교반하면서 온도를 서서히 높여 주면서 끓여 제조한 수용액으로 마련될 수 있다. 여기서, 탄산소다는 전분의 점도를 높이기 위한 첨가제로서 혼합되고, 추가적으로 1 ~ 2 중량%의 백반을 더 혼합할 수 있다.
(ⅲ) 천연 향재를 혼합하는 단계는 (ⅰ) 단계와 (ⅱ) 단계를 수행한 후에 천연 펄프 보드에 향기를 주입하기 위해 선택적으로 수행될 수 있고, 주입되는 천연 향재는 예컨대 솔잎 추출물, 허브 추출물, 쑥 추출물, 및 편백나무 추출물 등의 자연에서 획득되는 향기 추출물일 수 있다. 이러한 천연 향재는 1 ~ 3중량%의 함량으로 혼합될 수 있다.
(ⅳ) 색 안료를 혼합하는 단계는 천연 펄프 보드에 색상을 주입하기 위해 선택적으로 수행될 수 있고, 이때 사용되는 색 안료(pigment)는 미세한 분말의 무기안료 또는 유기안료로 혼합되어 다양한 색상을 발현할 수 있다.
이와 같은 혼합 공정에 따라 감압여과된 천연 펄프 분말에 혼합 재료들을 혼합한 천연 펄프 혼합물은 압출 공정을 통해 압출된다(S170).
여기서, 압출 공정은 일반적인 압출장치를 이용하여, 제조하고자 하는 천연 펄프 보드의 형태에 따라 25℃ ~ 60℃에서 노즐을 통해 압출하도록 수행할 수 있다.
압출 공정을 통해 압출된 천연펄프 성형물은 양생 건조장치를 통과하면서 양생 건조된다(S180).
구체적으로, 양생 건조장치는 콘베어 벨트와 롤러를 구비한 건조 터널 장치로서, 압출된 천연펄프 성형물을 콘베어 벨트에 거치하여 이송하고 이송과정에서 에어 블로워(air blower)를 이용하여 60℃ ~ 80℃의 건풍으로 건조시키는 부분 및 콘베어 벨트의 상부에 구비된 롤러를 이용하여 콘베어 벨트 상의 천연펄프 성형물을 압착하면서 통과시키는 부분을 포함할 수 있다.
이러한 양생 건조장치는 천연펄프 성형물을 양생 건조하여 천연 펄프 보드의 반제품으로 배출하고, 특히 상부의 롤러를 이용하여 천연펄프 성형물의 상부면을 고르게 압착 다져준다. 물론, 상부의 롤러 이외에 하부에도 롤러를 구비하여 천연펄프 성형물의 상부면과 하부면을 모두 고르게 압착 다질 수 있다.
이에 따라 양생 건조장치를 통해 천연 펄프 보드의 반제품은 배출되고, 이러한 천연 펄프 보드의 반제품은 규격별로 컷팅(cutting)되어 천연 펄프 보드 완제품으로 제조된다(S190).
컷팅 단계(S190)는 천연 펄프 보드 완제품의 내구성과 운반 견고성을 위하여 컷팅 후 천연 펄프 보드의 완제품에 대해 일면 또는 양면에 금속박을 접착하여 포장 출하될 수 있다.
이때, 금속박은 마그네슘, 알루미늄 등의 경금속으로 이루어지고 3 ~ 5mm의 두께를 갖는 형태로 천연 펄프 보드의 완제품에 접착될 수 있다.
이에 따라 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 천연 펄프 보드는 천연 펄프층(100)과 금속박(101)으로 구성된 판 형태로 제조되어 출하될 수 있다.
이러한 천연 펄프 보드의 천연 펄프층(100)은 천연 펄프, 난연제, 방충제, 백토 또는 황토, 및 바인더를 포함하여 구성될 수 있고, 선택적으로 천연 향재 또는 색 안료를 더 포함할 수 있다. 여기서, 난연제는 예컨대 액상규산소다 또는 붕산을 포함할 수 있고, 방충제는 예컨대 백반 또는 붕산을 포함할 수 있으며, 바인더는 바인더 성분인 전분, 곰팡이 방지제인 소금, 첨가제인 탄산소다, 및 방충제인 백반 또는 붕산을 혼합한 혼합물일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드는 농업 부산물인 볏짚, 왕겨, 옥수수대와 천연 식물인 야생풀을 포함한 천연 펄프를 친환경 제품으로 재활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드는 천연 펄프를 이용하여 방음, 흡음, 난연, 방습, 방충, 및 단열 효과를 갖고 실내 마감재로 이용될 수 있으며, 특히 본 발명의 실시예에 따른 천연 펄프 보드는 백토 또는 황토, 및 천연성분을 포함하므로 환경오염을 방지할 수 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: 천연 펄프층 101: 금속박

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. (A) 천연 펄프 재료를 1차 분쇄하고 분쇄된 천연 펄프 분말을 걸러내는 단계;
    (B) 상기 천연 펄프 분말에 대해 유분과 수분을 제거하는 단계;
    (C) 상기 천연 펄프 분말을 2차 분쇄하고 여과 건조하는 단계;
    (D) 상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말에 대해 난연 및 방충처리를 수행하는 단계;
    (E) 상기 난연 및 방충처리된 천연 펄프 분말에 혼합 재료를 혼합하는 단계;
    (F) 상기 혼합 재료가 혼합된 천연 펄프 혼합물을 압출하고 양생 건조하는 단계; 및
    (G) 상기 양생 건조된 천연 펄프 보드의 반제품을 컷팅하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (B) 단계는
    (B-1) 상기 천연 펄프 분말과 물을 섞은 용액에 유분 제거용 염기성 수용액을 혼합하는 단계; 및
    (B-2) 상기 염기성 수용액을 혼합한 혼합 용액을 1 ~ 2 시간 동안 가열하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (A) 단계는 상기 천연 펄프 재료를 5mm ~ 30mm로 1차 분쇄하는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 (D) 단계는
    상기 2차 분쇄된 천연 펄프 분말을 난연제와 방충제가 혼합된 난연 방충 수용액에 1 ~ 3시간 동안 침지시키는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (E) 단계에서
    상기 혼합 재료는 백토 또는 황토, 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 난연제는 액상규산소다 또는 붕산을 포함하고, 상기 방충제는 백반 또는 붕산을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 바인더는 전분, 곰팡이 방지제, 첨가제인 탄산소다, 및 방충제인 백반 또는 붕산을 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 (E) 단계는
    (E-1) 천연 향재를 추가 혼합하는 단계; 및
    (E-2) 색 안료를 추가 혼합하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 (G) 단계는
    상기 양생 건조된 천연 펄프 보드의 반제품에 대해 일면 또는 양면에 금속박을 접착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 펄프 보드의 제조 방법.
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