KR101450754B1 - 건축용 보드 제조용 무기조성물 및 이를 이용한 건축용 보드 제조방법 - Google Patents

건축용 보드 제조용 무기조성물 및 이를 이용한 건축용 보드 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축용 보드 제조용 무기 조성물 및 이를 이용한 건축용 보드 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불연성이며 내수성이 우수하고, 접착강도가 우수한 무기질 바인더와 버미큘라이트, 팽창진주암, 운모와 같은 천연광물을 혼합하여 불연성으로 화제에 안전하고 강도가 우수하며 습기에 강한 건축용 보드를 제조할 수 있는 건축용 보드 제조용 무기 조성물과 이 조성물을 이용한 건축용 보드 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 무기질 바인더 30~40중량부; 버미큘라이트 15~47중량부; 펄라이트 15~47중량부; 인장력증가재 1~4중량부를 포함하여 이루어지는 건축용 보드 제조용 무기 조성물이 개시된다.
또한, 본 발명에서는 (a) 무기질 바인더를 배합기에서 배합하여 무기질 바인더를 준비하는 단계;와 (b) 버미큘라이트, 펄라이트 및 운모를 혼합기에 넣고 믹싱기로 3~5분간 혼합하는 원재료 배합단계;와 (c) 상기 (b)단계의 원재료에 상기 (a)단계의 무기질 바인더를 첨가하여 3~5분간 믹싱하여 무기조성물을 혼합하는 단계;와 (d) 상기 (c)단계에서 혼합된 무기조성물을 성형기의 원료보관용기에 이송하고, 상기 원료보관용기의 무기조성물을 5~10㎏/㎟의 에어압력을 가하여 성형몰드에 투입하는 단계;와 (e) 상기 성형몰드에서 80~90㎏/㎠의 압력, 250~260℃의 온도조건하에 10~20분간 가압성형하여 패널을 형성하는 단계;와 (f) 상기 (e)단계에서 성형된 패널을 상온에서 24시간 이상 방치하여 냉각하는 단계; 및 (g) 상기 냉각된 패널을 표면을 연마하고 재단하는 단계를 포함하여 이루어지는 건축용 보드의 제조방법이 개시된다.

Description

건축용 보드 제조용 무기조성물 및 이를 이용한 건축용 보드 제조방법{A INORGANIC COMPOSSITION FOR MAKING STRUCTUAL-BOARD AND MAKING METHOD OF STRUCTUAL-BOARD USING IT}
본 발명은 건축용 보드 제조용 무기 조성물 및 이를 이용한 건축용 보드 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불연성이며 내수성이 우수하고, 접착강도가 우수한 무기질 바인더와 버미큘라이트, 펄라이트, 운모와 같은 천연광물을 혼합하여 불연성으로 화제에 안전하고 강도가 우수하며 습기에 강한 건축용 보드를 제조할 수 있는 건축용 보드 제조용 무기 조성물과 이 조성물을 이용한 건축용 보드 제조방법에 관한 것이다.
최근 안전에 대한 사람들의 관심이 증대하여 화재에 안전한 불연성 자재의 중요성이 강조되고 있다. 그리고, 건강에 대한 관심도 함께 증대하여 건강에 좋은 자재에 관한 관심 역시 증가하고 있다.
이러한 관심으로 최근에 건축자재 또는 가구 등의 생활용품의 자재로 사용할 수 있는 불연성, 기능성 광물질 자재가 많이 개발되고 있다. 이러한 광물질 자재 중 대표적인 것이 팽창질석(버미큘라이트) 또는 팽창진주암(펄라이트)이다. 이들 광물질은 분상 또는 입상의 광물질로 접착제 역할을 하는 바인더와 함께 배합하여 판재로 성형하여 보드로 제조하게 된다.
팽창질석(버미큘라이트) 또는 팽창진주암(펄라이트) 등을 원재료로 사용하여 보드를 제조하는 방법에 관한 기술로는, 대한민국공개특허공보 제10-2001-0102690호 질석 소성품 및 이를 이용한 질석판넬에서는 소성된 질석과 우레탄계 바인더를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법을 기재하고 있고, 대한민국등록실용신안공보 제20-0326283호의 질석을 이용한 건축 내장재 구조에서는 팽창질석과, 붕산, 불연성규산소다용액, 물로 일어진 접착제를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법을 기재하고 있고, 대한민국공개특허공보 제10-2005-0111300호의 질석보드 및 그의 제조방법에서는 질석과 실리카, 알루미나 바인더와 혼합하고 소성하여 질석보드를 제조하는 방법을 기재하고 있고, 대한민국공개특허공보 제10-2006-0092175호 건축용 내장재 제조방법에서는 버미큘라이트과 아스베스트, 로진파우더, 글리세린, 규산나트륨, 산화아연을 혼합하고 압축성형하여 내장재를 제조하는 방법을 기재하고 있다.
그러나, 상기한 발명들은 모두 보드 제조에 있어서, 우레탄계 바인더와 같은 유기질 바인더를 사용하여 화재시에 불에 잘 탈수 있고, 유독가스를 방출하는 문제점을 안고 있다. 또한, 불연성인 무기질 바인더를 사용하는 것은 습기에 취약하고 강도가 취약하며, 바인더의 주요성분인 규산나트륨의 영향으로 표면에 분말이 형성되는 백화현상이 발생하여 건축자재나 가구용 자재로 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 대한민국등록특허공보 제10-0556902호에는 액상 규산소다를 이용한 무기 바인더의 제조방법이 개시되어 있다. 이에 따르면, 규산나트륨에 일정량의 산을 첨가하여 불수용성 나트륨염을 생성하여 습기와 물에 강한 무기바인더를 제조하는 방법에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 이 방법으로 제조된 바인더는 침투성이 강하여 원재료인 팽창질석(버미큘라이트) 등에 아주 많이 흡수되어 바인더의 소모량이 많고 바인더가 과다하게 소모되는 만큼 제품의 무게가 무거워지며, 또한 이렇게 제조된 질석 보드 등은 기공이 모두 막혀 다공질 재료로서의 (팽창질석)버미큘라이트의 효과가 없어지는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 바인더는 경화되었을 때 유리와 같이 취약성이 있고, 따라서 이러한 바인더를 사용하여 질석보드 등을 만들었을 때 충격에 약하고 잘 바스라지는 문제점이 있다.
이와 같이 건축자재 및 가구용 자재로 우수한 성질을 가진 질석보드 또는 펄라이트보드가 실용화되지 못하는 이유는 모두 바인더가 완전하지 못함에 기인한다. 즉, 접착강도를 향상시키기 위하여 유기질 바인더를 사용하면 고유의 특성인 불연성이 없어지고, 불연성을 유지하기 위하여 무기질 바인더를 사용하면 접착강도가 낮고 충격에 약하고 특히 수분을 흡수할 경우 강도가 급격히 낮아져서 자중에 의해서도 부스러지거나 주저앉을 정도로 내수성이 취약한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 접착강도가 우수하고 인성이 있으며 내수성이 우수하며, 적절한 점성을 가져 원재료의 표면에만 부착되어 내부로 스며들지 않아 바인더의 소모를 줄이고, 다공질 재료 특유의 효과를 반감시키지 않는 새로운 무기질 바인더와 팽창질석, 팽창진주암, 운모 등과 같은 무기재료를 혼합한 건축용 보드 제조용 무기 조성물을 제공함을 제1 해결과제로 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 무기질 바인더와 무기재료를 혼합하여 완성되는 무기 조성물을 이용한 건축용 보드 제조용 무기 조성물을 이용한 건축용 보드의 제조방법 및 이에 의해 제조된 건축용 무기질 보드를 제공하는 것을 제2 해결과제로 한다.
상기한 과제를 해결한 본 발명의 건축용 보드 제조용 무기 조성물은 무기 조성물 총량에 대하여, 무기질 바인더 30~40중량부; 버미큘라이트 15~47중량부; 펄라이트 15~47중량부; 인장력증가재 1~4중량부를 포함하여 이루어지며,
상기 무기질 바인더는 바인더 총량에 대하여 규산 50~80중량부, 소석회 또는 칼슘수용액 5~15중량부, 붕산수용액 또는 인산수용액 4~15중량부, 분말상의 실리카 3~15중량부 및 액상의 실리카졸 5~25중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
삭제
여기서, 상기 붕산수용액 또는 인산수용액은 물 100중량부에 대하여 붕산 또는 인산 2~10중량부를 희석하여 된 희석액인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 무기질 조성물 100중량부에 대하여 숯, 목분 또는 황토로부터 선택되는 어느 하나 이상을 1~4중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 인장력증가재는 운모, 아연, 동, 삼지닥나무목분, 식물성 섬유 또는 과일껍질, 유리섬유, 탄소섬유 또는 칼슘 보강재로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는
(a) 무기질 바인더를 배합기에서 배합하여 무기질 바인더를 준비하는 단계;
(b) 버미큘라이트, 펄라이트 및 인장증가재를 혼합기에 넣고 믹싱기로 3~5분간 혼합하는 원재료 배합단계;
(c) 상기 (b)단계의 원재료에 상기 (a)단계의 무기질 바인더를 첨가하여 3~5분간 믹싱하여 무기조성물을 혼합하는 단계;
(d) 상기 (c)단계에서 혼합된 무기조성물을 성형기의 원료보관용기에 이송하고, 상기 원료보관용기의 무기조성물을 5~10㎏/㎟의 에어압력을 가하여 성형몰드에 투입하는 단계;
(e) 상기 성형몰드에서 80~90㎏/㎠의 압력, 250~260℃의 온도조건하에 설계된 제품의 두께에 따라 10~20분간 가압성형하여 패널을 형성하는 단계;
(f) 상기 (e)단계에서 성형된 패널을 상온에서 24시간 이상 방치하여 냉각하는 단계; 및
(g) 상기 냉각된 패널을 표면을 연마하고 재단하는 단계를 포함하여 이루어지는 이루어지는 것으로,
상기 (a)단계의 무기질 바인더의 배합은
(A) 규산과 소석회수용액 또는 칼슘수용액을 일정 중량비로 배합기에 넣고 30~40분간 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;와
(B) 75~85℃의 온도로 가열한 물에 붕산 또는 인산을 투입하여 희석시킨 산수용액을 준비하고, 상기 산수용액을 상기 (A)단계에서 준비된 혼합물에 투입하여 2~3시간동안 혼합하는 단계; 및
(C) 상기 (B)단계에서 준비된 혼합물에 실리카는 2~30㎛의 평균입자분포를 가지는 분말상의 실리카와 액상의 실리카를 투입하고 30~60분간 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법을 제공한다.
삭제
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삭제
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여기서, 상기 (b)단계에 숯, 황토, 목분으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 혼합하여 되며, 그 혼합량은 상기 (c)단계의 무기조성물 100중량부에 대하여 1~4중량부를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (c)단계의 무기조성물은 무기조성물 총량에 대하여 상기 무기질 바인더 30~40중량부를 포함하도록 혼합하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (c)단계의 인장력증가재는 유리섬유, 탄소섬유, 운모, 식물성섬유, 과일껍질, 삼지닥나무목분, 칼슘보강재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명을 구성하는 무기질 바인더는 원재료와 함께 가열 성형될 때 불투수성 피막을 형성하여 습기가 보드 내부로 침투하지 못하여 내수성이 좋고, 접착강도 또한 매우 우수하여 이 바인더를 사용하여 제조된 보드는 강도가 우수하고 습기에 아주 강하여 건축용 또는 가구용 자재로 사용하기에 매우 적합하다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 건축용 보드는 무기질 재료만을 사용하여 제조되므로 불에 타지 않는 불연성 자재로서 화재 시에 불에 타거나 유독성 가스를 발생할 염려가 없다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 보드는 주원료가 다공질의 버미큘라이트, 펄라이트로 이들이 가지는 고유의 기능은 흡음성, 탈취성, 단열성, 그리고 습기조절기능이 우수하고, 인체에 유익한 원적외선을 방출하고, 항균성 또한 우수한 자재이다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 건축용 보드는 건축용 내장재 또는 가구용 자재로 사용할 수 있고, 판재에 부분적으로 구멍이 형성된 허니컴 형상으로 제조할 경우 문, 벽체 등의 중간 삽입재로 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 건축용 보드의 제조방법의 일예를 도시한 공정도이다.
도 2 는 본 발명을 구성하는 무기질바인더의 배합공정을 예시한 블럭도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 건축용 보드 제조용 무기조성물 및 이를 이용한 건축용 보드 제조방법과 그 제조방법에 의해 제조된 건축용 보드가 개시된다.
본 발명에 따른 건축용 보드 제조용 무기조성물은 조성물 총량에 대하여 무기질 바인더 30~40중량부, 버미큘라이트 15~47중량부, 팽창진주암 15~47중량부, 인장력증가재 1~4중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 무기질 바인더는 바인더 총량에 대하여 규산 50~80중량부, 소석회 또는 칼슘수용액 5~15중량부, 붕산수용액 또는 인산수용액 4~15중량부, 분말상의 실리카3~15중량부 및 액상의 실리카졸 5~25중량부를 포함하여 이루어지며, 상기 붕산수용액 또는 인산수용액은 물 100중량부에 대하여 붕산 또는 인산 2~10중량부를 희석하여 된 희석액을 사용한다.
본 발명에 따른 상기 무기조성물을 구성하는 각각의 구성요소의 함량을 한정하는 이유에 대해 설명하면, 상기 무기질 바인더는 무기조성물 총량에 대하여 30~40중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 만일 상기 임계범위를 벗어날 경우에는 30중량부 미만에서는 무게는 가벼워질 수 있지만 강도가 약해지고, 접착력이 저하되어 부스러짐 현상을 발생하거나 성형 또는 가공과정에서 불량률이 늘어날 수 있고, 40중량부를 초과할 경우에는 강도는 강해질 수 있지만 무게가 늘어나고 몰드에 늘어붙거나 성형되는 가열시간이 늘어나 1일 생산량이 줄어들고 원가상승에 지대한 영향을 미칠 수 있다.
상기 버미큘라이트은 15중량부 미만을 첨가하여 구성될 경우에는 건축용 보드로서의 요구되는 수준의 강도와 경도에 미치지 못하는 단점이 있고, 47중량부를 초과하여 첨가될 경우에는 보드의 강도와 경도가 높아지나 내수성이 저하되고 패널의 변형이 생길 수 있다는 단점이 있다.
또한, 상기 펄라이트는 15중량부 미만을 첨가할 경우에는 건축용 보드로서의 요구되는 수준의 강도를 얻기 어려운 단점이 있고, 47중량부를 초과할 경우에는 내수성이 우수하고, 경도는 높아지나 강도가 낮아지는 단점이 있다.
또한, 상기 인장력증가재는 결합체인 보드의 인장강도를 높이기 위하여 첨가되는 것으로 임계치 상하한치에 관계없이 패널의 인장강도 및 휨파괴하중에 미치는 영향이 미비하나, 패널의 변형을 방지해주는데 효과가 있지만, 그 요구수준이 탁월한 수준은 아니며, 입계치를 초과할 경우 패널의 인장강도와 휨파괴하중에 영향을 미칠 수는 있으나 그 상승정도가 미미하고 생산원가가 상승하는 문제점과 원료를 수입함에 있어서 원료수급이 원활하지 않은 단점이 있고, 임계치 미만일 경우에는 결합체인 보드의 인장강도 및 휨파괴하중의 증가를 기대할 수 없는 단점이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 무기질 조성물 100중량부에 대하여 숯, 황토 또는 목분으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 1~4중량부를 더 혼합할 수 있다. 상기 숯, 황토 또는 목분을 첨가할 경우에는 디자인적 측면에서 미려한 외관을 얻기 위한 이점이 있는 것으로, 만일 그 첨가량이 임계값 미만일 경우에는 제품에 디자인적 요소가 가미되지 않고, 임계값을 초과할 경우에는 우수한 외관을 형성할 수는 있으나, 전체적인 패널의 강도가 약해지거나 첨가물이 이탈될 수 있는 문제가 있다.
본 발명에 따르면, 최종 산물로 제조되는 보드의 강도를 향상시키기 위하여 첨가되는 상기 인장력증가재는 유리섬유, 탄소섬유, 운모, 동, 식물성 섬유, 삼지닥나무목분, 과일껍질 또는 칼슘 보강재로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용하며, 바람직하게 그 첨가량은 무기 조성물 총량에 대하여 1~4중량부를 포함하도록 혼합하는 것이다. 만일 그 첨가량이 1중량부 미만일 경우에는 패널의 전반적인 강도가 약해지고 변형이 생기거나 생산과정에서 불량률이 증가할 수 있고, 4중량부를 초과할 경우에는 원가가 상승하고 패널의 중량이 늘어나는 단점이 있다.
본 발명에서는 상기 개시되는 무기 조성물을 이용하여 건축용 보드의 제조방법을 제공한다. 도 1을 참조하여 설명하면,
그 제조방법은 (a) 무기질 바인더를 배합기에서 배합하여 무기질 바인더를 준비하는 단계(S10);와
(b) 버미큘라이트, 펄라이트 및 인장력증가재를 혼합기에 넣고 믹싱기로 3~5분간 혼합하는 원재료 배합단계(S20);와
(c) 상기 (b)단계의 원재료에 상기 (a)단계의 무기질 바인더를 첨가하여 3~5분간 믹싱하여 무기조성물을 혼합하는 단계(S30);와
(d) 상기 (c)단계에서 혼합된 무기조성물을 성형기의 원료보관용기에 이송하고, 상기 원료보관용기의 무기조성물을 5~10㎏/㎟의 에어압력을 가하여 성형몰드에 투입하는 단계(S40);와
(e) 상기 성형몰드에서 80~90㎏/㎠의 압력, 250~260℃의 온도조건하에 10~20분간 가압성형하여 패널을 형성하는 단계(S50);와
(f) 상기 (e)단계에서 성형된 패널을 상온에서 24시간 이상 방치하여 냉각하는 단계(S60); 및
(g) 상기 냉각된 패널을 표면을 연마하고 재단하는 단계(S70)를 포함하여 이루어진다.
여기서 표면 연마를 원형의 다이어몬드컷팅날을 사용하여 연마하게 되는데 페이퍼 연마재를 사용할 때 발생되는 불균일한 연마 표면과 페퍼의 수명이 짧아 자주 교체해야 하는 문제를 해결하기 위함이다.
본 발명에 따르면, 상기 (a)단계(S10)의 무기질 바인더는 하기의 방법으로 제조되는 것이 바람직하며, 그 준비과정은 도 2에 예시된 바와 같이,
(A) 규산과 소석회수용액 또는 칼슘수용액을 일정 중량비로 배합기에 넣고 30~40분간 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계(S100);와
(B) 75~85℃의 온도로 가열한 물에 붕산 또는 인산을 투입하여 희석시킨 산수용액을 준비하고, 상기 산수용액을 상기 (A)단계에서 준비된 혼합물에 투입하여 2~3시간동안 혼합하는 단계(S200);와
(C) 상기 (B)단계에서 준비된 혼합물에 분말상의 실리카와 액상의 실리카를 투입하고 30~60분간 혼합하는 단계(S300, S400)를 포함하여 이루어진다.
상기 (B)단계(S200)에서 사용되는 산수용액은 물 100중량부에 대하여 붕산 또는 인산을 2~10중량부를 희석하여 된 희석액을 사용하며, 상기 희석액은 75~85℃의 온도범위로 가열한 물에 붕산 또는 인산을 투입하여 혼합시킨 것을 사용한다. 만일, 상기 산수용액에 사용된 붕산 또는 인산의 사용량이 임계값을 벗어날 경우에는 임계치 미만에서는 패널의 내수성이 약해져서 물에 풀어지는 현상이 발생하고, 임계치를 초과할 경우에는 결정체가 생기거나 바인더에 점성이 강해져 무기조성울을 배합하는데 원활하게 고루 섞이지 않거나 성형과정에 몰드에 달라붙는 현상이 생길 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 무기질 바인더를 제조하는 방법에서 바람직하게, 상기 (A), (B) 및 (C)단계(S100, S200, S300)의 규산, 소석회수용액 또는 칼슘수용액, 붕산수용액 또는 인산수용액, 분말상의 실리카 및 액상의 실리카는 최종산물인 무기질 바인더 총량에 대하여 규산 50~80중량부, 소석회 또는 칼슘수용액 5~15중량부, 붕산수용액 또는 인산수용액 4~15중량부, 분말상의 실리카3~15중량부 및 액상의 실리카졸 5~25중량부를 포함하여 이루어지도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 규산은 규소와 산소 및 수소가 혼합된 화합물의 일반적인 명칭이며 화학식은 [SiOx(OH)4-2X]n으로 표기된다. 규산은 흔히 오르쏘규산(H4SiO4)를 지칭하며, 메타규산(H2SiO), 메소이규산(H2Si3O8), 메소삼규산(H6Si4O1), 메소사규산(H4Si3O8)을 포함해서 지칭하기도 한다. 이들은 단독으로 존재하지 않으며, 혼합체로 이루어지는 일이 많다. 상기 소석회수용액 또는 칼슘수용액은 알칼리 성분으로, 상기 소석회는 경화재, 벽재료로 사용되며 알칼리성이다.
이때, 상기 규산이 그 포함범위를 벗어날 경우, 50중량부 미만이면 바인더의 점성이 떨어져 패널의 강도가 약해질 수 있고, 80중량부를 초과할 경우에는 점성이 높아져 패널의 강도가 높아질 수는 있으나 내수성이 약해져 물에 쉽게 풀어질 수 있고 산성분과 반응하여 결정체를 이루거나 바인더가 점성이 높아져 원료가 고루 섞이지 않아 부분적으로 강도의 편차가 생겨 제품의 품질이 균일하게 생산되지 않는 문제가 있다.
또한, 상기 소석회수용액 또는 칼슘수용액은 그 포함범위를 벗어날 경우, 5중량부 미만일 경우에는 패널의 강도에 미치는 영향이 미비하여 탁월한 강도향상을 기대할 수 없고, 15중량부를 초과하여 포함될 경우에는 산과 반응하여 결정체를 이루거나 바인더가 점성이 높아져 원료가 고루 섞이지 않아 부분적으로 강도의 편차가 생겨 제품의 품질이 균일하게 생산되지 않는 문제가 있다.
상기 (B)단계의 산수용액은 물 100중량부에 대하여 붕산 또는 인산을 2~10중량부를 희석하여 된 희석액을 사용하며, 상기 산수용액은 바람직하게 상기 무기질 바인더 총량에 대하여 산수용액 4~15중량부를 포함하도록 투입하는 것이 좋다. 만일, 상기 산수용액이 그 투입량이 4중량부 미만일 경우에는 패널의 내수성이 약해져 물에 풀어지거나 백화현상이 발생할 수 있고, 15중량부를 초과하여 포함될 경우에는 알칼리성분과 반응하여 결정체를 이루어 바인더가 원료와 혼합이 어렵고 점성이 강해져서 바인더가 원료와 혼합되어 성형기에서 성형되기 이전에 굳어 버리는 현상이 일어나는 문제가 있다.
바람직하게 상기 산수용액을 투입후 혼합하는 시간은 2~3시간 동안 이루어지며, 이는 산수용액의 투입과정에서 알칼리성과 산성이 섞이면서 침전물이 생성되게 되며, 이 생성되는 침전물이 완전히 용해될 때까지 혼합하여 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 그 혼합시간은 2시간 이상 혼합하여야 침전물이 완전히 용해됨을 알 수 있었다.
본 발명에 사용되는 상기 산수용액을 구성하는 붕산 또는 인산은 대략 75~85℃의 온수에 완전히 용해되며, 도자기 유약, 법랑재료로 사용된다. 본 발명을 구성하는 상기 소석회수용액 또는 칼슘수용액은 알칼리성이기 때문에 산수용액보다 먼저 혼합을 해야 하는 것이다.
상기 (B)단계(S200)까지 준비된 혼합물은 상온에서 잘 굳지 않으며, 완전한 바인더의 성질을 갖추고 있지 않기 때문에, 상기 준비된 혼합물에 무기질 바인더 총량에 대하여 분말상의 실리카3~15중량부 및 액상의 실리카졸 5~25중량부 포함하도록 투입하고 30~60분간 혼합한다.(S300)
이때, 사용되는 상기 분말상의 실리카는 경량단열재, 타일재료로 사용되는 것으로, 바람직하게 상기 실리카는 2~30㎛의 평균입자분포를 가지는 것을 사용하는 것이 좋다. 그 이유는 상기 범위를 벗어날 경우에는 조성된 바인더에 고르게 혼합되지 않아 뭉침현상이 발생할 수 있고, 액상에 잘 융해되지 않는 문제가 있다. 또한, 상기 액상의 실리카는 그 혼합량이 임계치를 벗어날 경우에는 바인더의 점성을 유지할 수 없는 단점이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 개시되는 본 발명의 무기질 바인더의 제조공정은 배합기의 온도를 일정수준 계속하여 유지하면서 혼합하는 것이 좋은데, 그 이유는 본 발명의 무기질 바인더를 구성하는 소석회수용액 또는 칼슘수용액이 산과 반응하여 이물질을 생성하고 규산은 고열에 굳어버리기 때문에 바람직하게 배합기의 배합온도는 18~25℃를 유지하는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 (b)단계(S10)의 원재료는 상기 (c)단계의 무기조성물 총량에 대하여 버미큘라이트 15~47중량부, 펄라이트 15~47중량부, 인장력증가재 1~4중량부를 포함하도록 혼합하는 것이다. 이러한 조성을 가지는 이유는 상기 무기질 조성물의 설명에 잘 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 상기 (b)단계에 숯, 황토, 목분, 식물성 섬유, 과일껍질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 혼합할 수 있다. 숯, 황토 등은 숯, 황토가 가지는 이점에 따라 패널이 갖는 탈취효과 및 시각적인 디자인효과 등에 그 기능이 추가될 수 있고, 목분, 식물성 섬유, 과일껍질 등은 패널의 인장강도를 높여주는 역할을 한다.
본 발명에 따르면, 상기 (c)단계의 무기조성물 총량에 대하여 상기 무기질 바인더 30~40중량부를 포함하도록 혼합하는 것이 바람직하며, 만일, 30중량부 미만을 혼합할 경우에는 무게는 가벼워질 수 있지만 강도가 약해지고 접착력이 떨어져 부스러짐 현상이 발생하거나 성형 또는 가공과정에서 불량률이 늘어날 수 있고, 40중량부를 초과할 경우에는 강도는 강해질 수 있지만 무게가 늘어나고 몰드에 늘어붙거나 성형되는 가열시간이 늘어나 1일 생산량이 줄어들고 원가상승에 지대한 영향을 미칠 수 있다.
한편, 상기 (c)단계에서 원료보관용기에 원료를 투입할 때는 바인더에 젖어 있는 원재료들이 점성을 가지고 있기 때문에 용기안에서 뭉침현상이 발생할 수 있다. 이때, 얇은 막대칼을 사용하여 원료들을 뭉치지 않고 용기안에 일정크기의 철망을 통과하여 고루 분포할 수 있도록 섞어주는 것이 바람직하다. 그 이유는 원료가 고르게 분포되지 않을 경우에는 완벽한 보드의 성형이 이루어지지 않고 부분적으로 깨지거나 부스러짐 현상이 일어날 수 있기 때문이다.
또한 상기 (d)단계에서 원료보관용기에 무기조성물을 5~10㎏/㎟ 의 공기압으로 투입하게 되는데, 만약 공기압이 5㎏/㎟ 미만일 경우 몰드에 원료가 덜 들어가서 부스러지거나 강도가 약해지고 10㎏/㎟ 이상일 경우 성형되는 시간이 길어지고 몰드에 가해지는 압력이 올라가서 각 패널이 일정하게 압력을 고루 받지 못해 제품별로 강도의 편차가 생기고 두께가 달라지기 때문이다.
본 발명에 따르면, 상기 (b)단계에서 인장력증가재는 유리섬유, 탄소섬유, 운모, 동, 식물성섬유, 과일껍질, 삼지닥나무목분, 칼슘보강재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 그 혼합량은 1~4중량부 포함하도록 첨가하는 것이다. 상기 인장력증가재는 제품의 인장강도와 휨파괴하중 및 제품의 변형감소를 증대시키기 위한 것으로, 그 첨가량이 1중량부 미만일 경우에는 요구하는 인장강도와 휨파괴하중 및 패널의 무변형을 기대할 수 없고, 4중량부를 초과할 경우에는 제품의 무게가 늘어나고 원가가 상승하는 단점이 있다. 바람직하게 상기 유리섬유 또는 탄소섬유는 장섬유보다는 단섬유 형태로 첨가되는 것이 좋다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 하기 실시예들로 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 변형가능한 것이다.
[실시예 1~3]
규산 600㎏를 배합기에 넣고, 소석회수용액 또는 칼슘수용액 75㎏을 투입하여 30분간 혼합한다. 여기에 80℃의 온도로 가열된 온수에 붕산 또는 인산을 희석한 65㎏의 산수용액을 준비하고, 상기 산수용액을 상기 규산, 소석회수용액 또는 칼슘수용액의 혼합물에 투입하여 알칼리 성분과 산성분이 섞이면서 생성되는 침전물이 완전히 용해될 때까지 2시간 30분간 혼합한 혼합물을 형성하고, 다음으로 상기 혼합물에 분말상 실리카 60㎏, 액상의 실리카 95㎏을 투입하여 30~60분간 혼합하여 무기질 바인더를 준비한다.
상기 준비된 무기질 바인더를 사용하고, 전체 무기조성물 총량에 대하여 상기 무기질 바인더 30~40중량부; 버미큘라이트 15~47중량부; 펄라이트 15~47중량부; 인장력증가재 1~4중량부를 포함하는 혼합물을 준비하되, 우선 팽창질석(버미큘라이트) 또는 팽창진주암(펄라이트) 및 인장력증가재를 먼저 혼합기에 넣고 믹싱기로 3~5분간 배합하고, 그 배합물에 상기 무기질 바인더를 첨가하여 다시 3~5분간 믹싱하여 무기조성물을 준비한다. 이때, 사용된 인장력증가재는 운모를 사용하였다.
상기 준비된 무기조성물을 성형기의 원료보관용기에 이송하고, 6~7kg의 에어압력을 가하여 성형몰드에 투입하고, 상기 성형몰드에서 80~90㎏/㎠의 압력, 250~260℃의 온도조건하에 설계된 제품의 두께에 따라 15~20분간 가압성형하여 패널을 형성한 다음, 형성된 패널을 상온에서 24시간 방치하여 냉각하고, 냉각된 패널의 표면을 연마하고 재단하여 시편을 준비하였다. 이때, 상기 시편은 가로×세로×높이=300㎜×600㎜×15㎜의 규격으로 준비하고 물성을 측정하여보았다.
그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 무기조성물 100중량부에 대하여 숯을 1~4중량부를 포함하도록 더 혼합하여 되는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 준비하였으며, 그 물성을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 인장력증가재를 유리섬유와 탄소섬유를 1:0.5의 중량비로 혼용하여 사용하고, 황토를 1~4중량부 포함하도록 더 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일하게 시편을 준비하였다. 준비된 시편의 물성을 측정하여 보았으며, 그 결과는 하기 표1에 나타내었다.
구 분 표면균열
강도		 내수성 휨파괴
하중(N)		 열전도율(W/m.k) 흡음성 가스유해성시험
(min:s)		 불연성시험
질량
감소율(%)		 최고평형온도차(℃)
실시예1 ◎ ◎ 453.7 0.158 ○ 13:42 7.0 0.7
실시예2 ○ ◎ 452.3 0.156 ◎ 12:53 6.8 0.5
실시예3 ◎ ◎ 465.6 0.149 ◎ 13:23 7.2 0.6
* 표면균열강도 시험
실시예로부터 준비된 보드를 지름 2㎜/㎜의 구상으로 제립하고 드라이오븐(dry oven)속에 삽입한 후, 강제적으로 열풍(90℃)을 가하여 순간건조에 따른 표면의 균열정도를 하기와 같이 조사하여 각각의 무기 바인더에 대한 표면강도를 측정하였다.
◎ : 균열이 전혀 없음
○ : 균열이 미세하게 있음
△ : 균열이 있음
× : 균열상태가 심함
* 내수성 시험
실시예로부터 준비된 보드를 가로 150㎜ 세로 80㎜로 제편하여 시편을 준비하고, 그 시편을 물이 채워진 용기에 넣고 24시간 침전시킨 다음 분해상태를 조사하여 각각의 무기 바인더에 대한 내수성을 측정하였다.
◎ : 물에 분해되지 않음
○ : 물에 약간 분해됨
△ : 물에 분해됨
× : 물에 완전히 분해됨
* 휨파괴하중
KS L 3504:2007 기준에 의거 시험하였음.
단위는 (N)임
* 열전도율
KS L 9016:2005 기준에 의거 시험하였음.
* 흡음성
KS F 2805:2004 기준에 의거 시험하였음.
◎ : 매우우수
○ : 우수
△ : 보통
× : 나쁨
* 가스유해성시험
KS F 2271:2006에 의거 시험하였음.
판정기준은 행동정지시간 9:00(min:s) 이상
* 불연성 시험
KSF ISO 1182:2004에 의거 불연성 시험을 하였음.
- 질량감소율: 판정 30% 이하
- 최고온도-최종평형온도차: 판정 20을 초과하지 않을 것
위 표 2의 시험결과로 보아, 본 발명에서 제공되는 무기질 바인더를 사용한 무기 조성물을 사용하여 제조된 건축용 보드는 그 물성이 전체적으로 매우 우수함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 무기조성물을 사용하여 제조된 건축용 보드는 물리적 강도가 향상되고, 내수성 또한 우수해짐을 알 수 있고, 불연성 또한 우수함을 알 수 있다. 또한, 열전도율을 측정한 결과 단열성도 우수함을 알 수 있었다.
이상에서 설명되는 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로, 상기 실시예들로 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형 가능한 것이다.

Claims (13)

  1. 무기 조성물 총량에 대하여,
    무기질 바인더 30~40중량부; 버미큘라이트 15~47중량부; 팽창진주암 15~47중량부; 인장력증가재 1~4중량부를 포함하여 이루어지는 것으로,
    상기 무기질 바인더는 바인더 총량에 대하여 규산 50~80중량부, 소석회 또는 칼슘수용액 5~15중량부, 붕산수용액 또는 인산수용액 4~15중량부, 분말상의 실리카3~15중량부 및 액상의 실리카졸 5~25중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 보드 제조용 무기 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 붕산수용액 또는 인산수용액은 물 100중량부에 대하여 붕산 또는 인산 2~10중량부를 희석하여 된 희석액인 것을 특징으로 하는 건축용 보드 제조용 무기 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 조성물 100중량부에 대하여 숯, 목분 또는 황토로부터 선택되는 어느 하나 이상을 1~4중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 건축용 보드 제조용 무기 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인장력증가재는 운모, 아연, 동, 삼지닥나무목분, 식물성 섬유 또는 과일껍질, 유리섬유, 탄소섬유, 또는 칼슘 보강재로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 건축용 보드 제조용 무기 조성물.
  6. (a) 무기질 바인더를 배합기에서 배합하여 무기질 바인더를 준비하는 단계;
    (b) 버미큘라이트, 펄라이트 및 인장력증가재를 혼합기에 넣고 믹싱기로 3~5분간 혼합하는 원재료 배합단계;
    (c) 상기 (b)단계의 원재료에 상기 (a)단계의 무기질 바인더를 첨가하여 3~5분간 믹싱하여 무기조성물을 혼합하는 단계;
    (d) 상기 (c)단계에서 혼합된 무기조성물을 성형기의 원료보관용기에 이송하고, 상기 원료보관용기의 무기조성물을 5~10㎏/㎟의 에어압력을 가하여 성형몰드에 투입하는 단계;
    (e) 상기 성형몰드에서 80~90㎏/㎠의 압력, 250~260℃의 온도조건하에 설계된 제품의 두께에 따라 10~20분간 가압성형하여 패널을 형성하는 단계;
    (f) 상기 (e)단계에서 성형된 패널을 상온에서 24시간 이상 방치하여 냉각하는 단계; 및
    (g) 상기 냉각된 패널을 표면을 연마하고 재단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것으로,
    상기 (a)단계의 무기질 바인더의 배합은
    (A) 규산과 소석회수용액 또는 칼슘수용액을 일정 중량비로 배합기에 넣고 30~40분간 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;와
    (B) 75~85℃의 온도로 가열한 물에 붕산 또는 인산을 투입하여 희석시킨 산수용액을 준비하고, 상기 산수용액을 상기 (A)단계에서 준비된 혼합물에 투입하여 2~3시간동안 혼합하는 단계; 및
    (C) 상기 (B)단계에서 준비된 혼합물에 실리카는 2~30㎛의 평균입자분포를 가지는 분말상의 실리카와 액상의 실리카를 투입하고 30~60분간 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b)단계의 원재료는 상기 (c)단계의 무기조성물 총량에 대하여 버미큘라이트 15~47중량부, 펄라이트 15~47중량부, 인장력증가재 1~4중량부를 포함하도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b)단계에 숯, 황토, 목분으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 혼합하여 되며, 그 혼합량은 상기 (c)단계의 무기조성물 100중량부에 대하여 1~4중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (c)단계의 무기조성물은 무기조성물 총량에 대하여 상기 무기질 바인더 30~40중량부를 포함하도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b)단계의 인장력증가재는 유리섬유, 탄소섬유, 운모, 식물성섬유, 과일껍질, 삼지닥나무목분, 칼슘보강재로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기질 바인더는 규산 50~80중량부, 소석회 또는 칼슘수용액 5~15중량부, 붕산수용액 또는 인산수용액 4~15중량부, 분말상의 실리카3~15중량부 및 액상의 실리카졸 5~25중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 보드의 제조방법.
  13. 청구항 제6항, 제8항 내지 제12항에 기재된 제조방법중 어느 한항 기재의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 건축용 보드.
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