KR101427360B1 - 건축용 왕겨숯 보드 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 건축용 왕겨숯 보드에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 왕겨숯과 바인더 성분으로서 저밀도 폴리에틸렌 수지를 사용하여 건축물의 내장재용 보드를 제조하는 방법과 이로부터 제조된 건축물 내장재용 보드에 관한 것이다. 본 발명의 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법은 왕겨숯 자체를 사용함으로써 왕겨숯 분말의 운반 및 시공 과정에서 발생되는 미세 먼지의 생성이 없어 작업 환경이 개선되고, 비교적 낮은 온도 하에서 가열하므로 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 복잡한 공정을 대폭 축소함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Description

건축용 왕겨숯 보드 및 그 제조 방법{CHAFF CHARCOAL BOARD FOR THE CONSTRUCTION MATERIAL AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법 및 이로부터 제조되는 건축용 왕겨숯 보드에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 왕겨숯과 바인더 성분으로서 저밀도 폴리에틸렌 수지를 사용하여 건축물의 내장재용 보드를 제조하는 방법과 이로부터 제조된 건축물 내장재용 보드에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 벽체는 주로 콘크리트나 시멘트와 모래를 섞어 만든 벽돌 등으로 시공되며, 이러한 벽체에 발포 폴리스틸렌 폼이나 석고 보드 등의 단열재나 방음재를 적층시킨 후, 다양한 마감재를 사용하여 실내의 벽체를 마감하게 된다.
그러나, 콘크리트 벽체와 같이 시멘트가 함유되는 벽체는 그 표면을 마감재로 완벽히 차단하지 못하면 시멘트에서 발생되는 독성분이 실내외로 발산되는 것을 완전히 방지할 수 없어 인체에 유해할 뿐만 아니라, 콘크리트의 특성상 실내 습도 유지 및 보온 효과가 충분하지 못하다는 문제가 있다. 뿐만 아니라 아파트 내부의 시멘트와 콘크리트 성분, 바닥재, 벽지에 들어가는 접착제와 가구 등에는 포르말린과 같은 휘발성 유기화합물(VOC)이 포함되어 있어서 면역력이 약한 어린이들뿐만 아니라 성인들에게까지 심각한 부작용을 야기하는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 화학 합성 소재보다는 건강이나 미관의 측면에서 좀 더 친숙하고 효율적인 소재로 건축 자재를 이용하려는 다양한 시도가 행해지고 있다.
이러한 예로서, 목재, 천연 대리석, 옥, 황토, 숯 등을 건축 내장재로 사용하고자 하는 경향이 점차 증가하고 있으며, 특히 숯을 재료로 하여 건축용 내장재로 시도한 경우도 다수 찾아 볼 수 있는데, 예를 들면 특허공개 제10-2003-0079175호에 개시되어 있는 바와 같이, 숯을 미세한 분말로 분쇄하는 공정, 여기에 경화제 등을 일정 비율로 첨가하여 혼합제를 형성하는 공정, 이를 특정 형태로 성형하는 공정, 고압으로 압축하는 공정 및 300℃ 이상의 고온에서 열처리하는 공정에 의해 내장재를 제조하게 된다. 그러나, 이러한 방식으로 제조되는 숯 보드는 고압과 고열을 이용하므로 제조단가가 높고, 특정 용도에 국한되어 사용되므로 실내 장식의 개념에는 이르지 못하였으며, 인쇄에 의해 겉지를 부착하므로 실내장식의 관점에서 단조로움을 해소하기에는 미흡하였다.
KR 10-2003-0079175 A
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 친환경적이면서도 단순한 공정 하에서 낮은 열 에너지의 투입으로 생산성이 높은 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법 및 이로부터 제조된 우수한 물성의 왕겨숯 보드를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 왕겨숯 60~80중량부 및 바인더 20~40중량%를 혼합하여 분말상으로 제조하는 단계; (2) 상기 분말상의 혼합물을 금형틀에 채우는 단계; (3) 상기 분말상의 혼합물이 채워진 금형틀을 가열로에 투입하여 가열하는 단계; 및 (4) 상기 가열된 금형틀로부터 왕겨숯 보드를 분리하고 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법을 제공한다.
상기 바인더는 저밀도 폴리에틸렌 분말인 것이 바람직하다.
상기 저밀도 폴리에틸렌 분말은 멜트 인덱스(Melt Index) 1g/10min, 밀도(Density) 0.921g/cm3, 녹는점 105℃, 인장 강도(Tensile Strength) 160kg/cm2 및 연신율(Elongation at Break) 650%의 물성을 나타낸다.
상기 저밀도 폴리에틸렌 분말은 평균 입자 크기 90μm, 입자 크기 분포 150μm 이하, 최대 수분 함량 0.1%인 구형의 형태인 것이 바람직하다.
상기 가열은 100~130℃에서 20~30분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 건축용 왕겨숯 보드를 제공한다.
본 발명의 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법은 왕겨숯 자체를 사용함으로써 왕겨숯 분말의 운반 및 시공 과정에서 발생되는 미세 먼지의 생성이 없어 작업 환경이 개선되고, 비교적 낮은 온도 하에서 가열하므로 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 복잡한 공정을 대폭 축소함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 건축용 왕겨숯 보드의 제조 공정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 건축용 왕겨숯 보드의 외관을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 발명자들은 종래의 숯분말을 이용한 건축용 보드의 제조상의 문제점들인 제조 공정에서의 숯분말에 의한 미세 먼지의 발생과 고온 및 고압 하에서 이루어지는 에너지 소비적 제조 공정 및 복잡한 제조 단계로 인한 생산성의 저하를 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 왕겨숯을 특정 바인더에 배합한 후 분말화하여 이를 금형틀에 투입하고 가열로에서 비교적 낮은 온도로 가열하는 경우 우수한 건축용 보드를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 (1) 왕겨숯 60~80중량% 및 바인더 20~40중량%를 혼합하여 분말상으로 제조하는 단계; (2) 상기 분말상의 혼합물을 금형틀에 채우는 단계; (3) 상기 분말상의 혼합물이 채워진 금형틀을 가열로에 투입하여 가열하는 단계; 및 (4) 상기 가열된 금형틀로부터 왕겨숯 보드를 분리하고 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 왕겨숯은 다공성이고, 음이온의 발생량이 많고, 또한, 미네랄이 풍부하고, 흡착력 측면에서 그 특성이 우수하여 여러 가지 용도로 사용될 수 있으며, 특히, 왕겨숯이 포함되면 보드의 중량이 감소되어 취급이 용이하며 화학합성 재료에 비하여 안전하고, 상기 보드의 폐기시에는 신속히 분해되어 토양을 정화하는 작용을 수행한다. 또한 숯은 공기를 정화하는 기능을 가지고 있어서 실내의 탁한 공기를 정화할 뿐만 아니라 미생물의 번식을 방지하므로 습기로 인한 실내의 곰팡이 등의 번식을 억제하는 방부제의 역할도 아울러 수행하며, 이외에 습도 조절 및 악취 제거의 기능을 갖는다.
본 발명의 왕겨숯은 통상적으로 건축용 보드에 적용되는 분말상의 제품을 사용하지 않는 것이 특징이다. 원료로서의 분말상이 아닌 왕겨숯은 바인더와 배합되어 금형틀에 투입되기 전에 분말로서 제조되므로 운반 및 제조 공정 상에 미세 먼지의 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
상기 왕겨숯은 60~80중량%로 포함되며, 60중량% 미만인 경우에는 상기 설명된 왕겨숯이 갖는 유용한 특징들이 제대로 발휘될 수 없으며, 80중량%를 초과하는 경우에는 제조되는 보드의 강도가 약해지는 문제점이 있다.
상기 바인더는 보드에 강도를 부여할 뿐만 아니라, 왕겨숯 입자 간의 결합을 촉진시키는 역할을 한다.
상기 바인더는 20~40중량%로 포함되며, 20중량% 미만인 경우에는 왕겨숯을 결합시키는 결합력이 약화되어 보드의 강도가 떨어지며, 40중량%를 초과하는 경우에는 왕겨숯의 함량이 적어져서 왕겨숯을 이용하는 이점을 제대로 살릴 수 없다.
한편, 종래의 고온과 고압 하에서 가열 압축하여 보드를 제조하는 경우 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라 에너지 다소비 공정이 되어 제조 단가 및 생산성의 문제점이 있었다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 바인더 성분으로서 저밀도 폴리에틸렌 분말을 사용한다.
이러한 저밀도 폴리에틸렌 분말은 비교적 낮은 온도에서도 성형성이 우수하여, 제조된 보드는 처짐 현상이 발생하지 않는다.
바람직한 구체예로서, 상기 저밀도 폴리에틸렌 분말은 멜트 인덱스(Melt Index) 1g/10min, 밀도(Density) 0.921g/cm3, 녹는점 105℃, 인장 강도(Tensile Strength) 160kg/cm2 및 연신율(Elongation at Break) 650%의 물성을 나타내는 것을 사용할 수 있다.
또한, 바람직한 구체예로서, 상기 저밀도 폴리에틸렌 분말은 평균 입자 크기 90μm, 입자 크기 분포 150μm 이하, 최대 수분 함량 0.1%인 구형의 형태인 것을 사용할 수 있다.
상기와 같은 물성 및 형태를 갖는 저밀도 폴리에틸렌 분말을 사용하는 경우 본 발명의 낮은 가열 온도 하에서도 우수한 성형성을 나타낼 수 있는 것이다.
본 발명의 왕겨숯과 바인더는 배합하여 분말화된 후 제조된 금형틀에 주입된다.
상기 금형틀은 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 무방하다.
원료가 주입된 금형틀은 가열로에서 비교적 낮은 온도, 바람직하게는 100~130℃에서 20~30분 동안 가열하여 보드를 성형한다.
위와 같이 가열되어 성형된 보드는 냉각된 후 금형틀로부터 탈착되어 완성된 건축용 왕겨숯 보드가 제작된다.
따라서, 본 발명은 상기 본 발명의 제조 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 건축용 왕겨숯 보드를 제공한다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예]
실시예 1
왕겨숯 6kg 및 바인더로서 다음 표 1의 물성을 갖는 저밀도 폴리에틸렌 분말 4kg을 배합하고 분쇄하여 분말화된 혼합물을 얻었다. 얻어진 혼합물을 미리 제조된 금형틀에 투입하고, 상기 금형틀을 가열로에 넣은 후 120℃에서 30분 동안 가열하였다. 가열된 금형틀을 냉각하고 금형틀로부터 보드 제품을 분리하였다.
Figure 112013068479226-pat00001
실시예 2
왕겨숯 8kg 및 바인더로서 상기 표 1의 물성을 갖는 저밀도 폴리에틸렌 분말 2kg을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 왕겨숯 보드를 제조하였다.
비교예 1
바인더로서 밀도 0.95 이상의 고밀도 폴리에틸렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 왕겨숯 보드를 제조하였다.
비교예 2
바인더로서 폴리비닐아세테이트 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 왕겨숯 보드를 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1과 실시예 2 및 비교예 1과 비교예 2로부터 제조된 보드의 처짐 현상 발생을 육안으로 관찰하고 다음 표 2에 나타내었다.
보드 종류 처짐 현상
실시예 1 없음
실시예 2 없음
비교예 1 심함
비교예 2 매우 심함
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 가열 온도인 120℃에서 제조된 보드들은 바인더로서 저밀도 폴리에틸렌을 사용한 실시예 1과 실시예 2에서는 처짐 현상이 전혀 관찰되지 않았으나, 바인더로서 고밀도 폴리에틸렌 또는 폴리비닐아세테이트를 사용한 비교예 1과 비교예 2에서는 보드의 처짐 현상이 매우 현저히 발생함을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 왕겨숯 보드의 제조 방법:
    (1) 왕겨숯 60~80중량% 및 바인더로서 저밀도 폴리에틸렌 분말 20~40중량%를 혼합하여 분말상으로 제조하는 단계;
    (2) 상기 분말상의 혼합물을 금형틀에 채우는 단계;
    (3) 상기 분말상의 혼합물이 채워진 금형틀을 가열로에 투입하여 100~130℃에서 20~30분 동안 가열하는 단계; 및
    (4) 상기 가열된 금형틀로부터 왕겨숯 보드를 분리하고 냉각하는 단계.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 저밀도 폴리에틸렌 분말은 멜트 인덱스(Melt Index) 1g/10min, 밀도(Density) 0.921g/cm3, 녹는점 105℃, 인장 강도(Tensile Strength) 160kg/cm2 및 연신율(Elongation at Break) 650%의 물성을 나타내는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저밀도 폴리에틸렌 분말은 평균 입자 크기 90μm, 입자 크기 분포 150μm 이하, 최대 수분 함량 0.1%인 구형의 형태인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 건축용 왕겨숯 보드.
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