KR101571281B1 - 열보존성이 우수한 황토 판재 제조방법 및 이에 의해 제조된 황토 판재 - Google Patents

열보존성이 우수한 황토 판재 제조방법 및 이에 의해 제조된 황토 판재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 황토 판재 제조방법 및 이에 의해 제조된 황토 판재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 황토 판재 제조방법은 내부에 공간부가 형성된 보강틀의 내부에 단열부재를 위치시키는 단계; 상기 단열부재의 상부에 온수가 내부에 순환되는 발열관, 및 상기 발열관 사이에 열전달매체가 내부에 충전되는 복수 개의 발열유지관을 배치하고, 상기 발열관 및 발열유지관의 상부에 금속망을 배치한 다음, 상기 단열부재 및 금속망 사이의 공간에 열보존부재를 충전하는 단계; 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제를 상기 보강틀 내부에 충전하는 단계; 및 상기 충전된 황토충전제를 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

열보존성이 우수한 황토 판재 제조방법 및 이에 의해 제조된 황토 판재 {MANUFACTURING METHOD FOR LOESS PANEL HAVING EXCELLENT HEAT PRESERVATION AND LOESS PANEL THEREOF}
본 발명은 열보존성이 우수한 황토 판재 제조방법 및 이에 의해 제조된 황토 판재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 발열부, 단열부재 및 특정 조성의 황토충전제를 적용하여 강성과 열보존성이 우수하고, 항균 및 탈취 효과가 우수하며, 전자파 및 수맥차단 효과가 우수한 열보존성이 우수한 황토 판재 제조방법 및 이에 의해 제조된 황토 판재에 관한 것이다.
최근 들어 웰빙에 대한 관심이 높아짐에 따라 황토를 이용한 건축자재들에 대한 수요가 급증하고 있으며 황토를 이용한 다양한 건축자재 상품들이 출시되고 있다. 황토에 대한 과학적 규명에 많은 연구가 이루어져 황토가 방출하는 원적외선의 효능과, 황토 한 수저의 양에는 수억 마리의 미생물과 다양한 효소들이 촘촘히 들어 있어, 이들이 순환작용을 하여 여러 면에서 인체에 매우 유익한 영향을 준다는 것이 과학적으로도 입증되었고, 이러한 친환경 황토 소재를 이용한 건축물 내, 외장재 등 여러 가지 제품들이 시중에 판매되고 있으며, 사우나장과 같은 장소에서는 황토 사우나 실이 별도로 설치되어 일반인들에게 널리 사용되고 있다.
한편, 이러한 황토제품 중 황토보드는 내부에 열원을 적용시 원적외선의 방출, 각종 유해 물질의 정화 및 차단 등의 효과가 알려지면서 장판, 천장재 및 침대 등의 용도로 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 황토보드는 직접 난방을 수행할 수 있는 온수파이프와 같은 배관이 설치될 경우, 황토보드의 균열이 발생되어 오래 사용할 수가 없게 되며, 기존의 열원에 포함되는 발열코일 또는 면상 전원공급수단 등에서 많은 전자파가 방사되어 인체에 이롭지 못한 것이고, 수맥 등을 차단하는 역할이 거의 없으며, 황토 소재가 가지는 성형상의 취약점, 즉 황토는 판상으로 제작하기 어려운 성형의 곤란성을 가지고 있을 뿐만 아니라 황토를 일정 비율 이상으로 혼합할 경우 황토 자체의 결합력 저하되는 단점이 있고, 또한 건조후 적정 강성의 확보에 대한 곤란성이 존재한다.
이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2005-0080518호에서는 하부에서부터 외피, 외형틀, 수맥차단용 알루미나, 방습페이퍼, 우레탄, 절연지, 발열용 탄소히터부, 절연지, 수맥차단용 카파와이어, 수맥차단용 카파플레이트, 바이오진 및, 점토, 실리카, 흑운모, 펄프, 및 석고 무수물 등이 압출성형된 황토층이 순차적으로 적층된 상판을 포함하는 수맥차단 이동식 황토침대 구성이 개시되고 있다. 그러나, 이러한 탄소히터는 강도가 약하여 외부충격에 쉽게 파괴되는 문제점이 있다.
한편, 숯은 금속성을 띄고 있어 부도체인 나무의 성질을 모두 기체로 날려보내면 숯의 고유한 성질을 갖게 된다. 고유한 성질을 갖게된 숯은 전도성이 우수한 탄소덩어리가 되는데, 상기 숯은 나무와 같이 가로 세로 어디나 통하는 가느다란 파이프를 한데 묶은 것과 같은 조직과 구조를 가지고 있다. 이 기공의 크기와 구조는 수종에 따라 다소 차이가 있으나, 기본적으로는 같은데 이 기공의 내부 면적을 측정해 보면 숯 1g 당 약 330㎡ 이나 된다. 또한, 상기 기공의 크기는 수㎛ ~ 수백㎛의 기공으로 되어 있어 박테리아, 방사균 등 미생물이 서식하기에 적당하고 흡착력이 강해 물이나 공기의 정화에 알맞으며 집안의 습기를 방지하는 조절기능도 탁월하다. 또한 실내가 너무 건조하면 수분을 방출하여 습도조절을 자연스럽게 해준다. 그러나 이러한 숯을 그대로 사용하면 숯이 묻어나거나 기공에 쉽게 이물질이 끼며, 외부 충격에 숯이 깨지는 현상이 빈번히 발생하는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 열보존성 및 경제성이 우수한 황토 판재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방향, 항균, 제습, 음이온 방출 및 탈취 효과가 우수한 황토 판재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 강도, 성형성, 단열성, 내구성 및 안정성이 우수한 황토 판재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 황토 판재 제조방법에 의해 제조된 황토 판재를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 황토 판재 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 황토 판재 제조방법은 내부에 공간부가 형성된 보강틀의 내부에 단열부재를 위치시키는 단계; 상기 단열부재의 상부에 온수가 내부에 순환되는 발열관, 및 상기 발열관 사이에 열전달매체가 내부에 충전되는 복수 개의 발열유지관을 배치하고, 상기 발열관 및 발열유지관의 상부에 금속망을 배치한 다음, 상기 단열부재 및 금속망 사이의 공간에 열보존부재를 충전하는 단계; 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제를 상기 보강틀 내부에 충전하는 단계; 및 상기 충전된 황토충전제를 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토충전제는 25~50 중량%, 골재 10~30 중량%, 석고 5~15 중량%, 석회 2~15 중량%, 방향성 분말 1~15 중량%, 유동화제 0.05~5 중량% 및 물 10~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서, 상기 골재는 제올라이트, 게르마늄, 옥, 거정석, 운모, 맥반석, 송이석 및 황토석 중에서 하나 이상을 포함하며, 상기 방향성 분말은 베티버, 레몬그랏, 파인, 바질, 제다, 레몬, 국화, 당귀, 감초, 라벤더, 로즈마리, 쑥, 솔잎, 페퍼민트, 편백 및 쟈스민 중에서 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 건조된 황토층의 표면의 적어도 일부에 한지를 부착하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 황토 판재 제조방법에 의해 제조된 황토 판재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 황토 판재는 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제가 경화된 황토층; 및 상기 황토층의 측면 및 배면을 둘러싸며 형성된 보강틀;을 포함하며, 상기 황토층 내부에는 단열부재; 및 상기 단열부재 상부에 적층된 발열부;를 포함하고, 상기 발열부는 내부에 온수가 순환하는 발열관; 상기 발열관 사이에 배치되는 복수 개의 발열유지관; 상기 발열관 및 발열유지관의 상부에 배치되는 금속망; 및 상기 단열부재 및 금속망 사이의 공간에 충전된 열보존부재를 포함하며, 상기 발열유지관 내부에는 열전달매체가 충전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 황토 숯판재는 보온 및 단열효과가 우수하여 열보존성 및 원적외선 방사효과가 우수하고, 항균, 제습, 음이온 방출 및 탈취 효과가 우수하며, 방향성 성분을 포함하여 방향효과가 우수하고, 강도, 성형성, 단열성이 우수하며, 상기 황토 숯판재의 건조공정 및 사용시 파단 또는 휘어짐을 방지할 수 있고, 상기 발열재 및 상기 숯판재의 내구성이 우수하여 안정성이 우수할 수 있으며, 특히 소비자들의 취향에 따라 다양한 형상 및 크기로 제작하여 사용할 수 있도록 하여 심미감을 한층 더 높일 수 있는 장점이 있으며, 천장재, 침대용 장판, 타일, 가구용 상판, 악취제거용 발판, 마우스패드 등 여러 방면에 접목하여 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 숯판재를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 숯판재의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 황토 숯판재를 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 황토 숯판재 제조방법에 관한 것이다. 상기 황토 숯판제 제조방법은 (a) 보강틀 제조단계 (b) 단열부재 배치단계, (c) 발열부 형성단계, (d) 황토충전제 충전단계, (e) 황토층 형성단계 및 (f) 건조단계를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토 숯판재 제조방법은 내부에 공간부가 형성된 보강틀의 내부에 단열부재를 위치시키는 단계; 상기 단열부재의 상부에 온수가 내부에 순환되는 발열관, 및 상기 발열관 사이에 열전달매체가 내부에 충전되는 복수 개의 발열유지관을 배치하고, 상기 발열관 및 발열유지관의 상부에 금속망을 배치한 다음, 상기 단열부재 및 금속망 사이의 공간에 열보존부재를 충전하는 단계; 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제를 상기 보강틀 내부에 충전하는 단계; 및 상기 충전된 황토충전제를 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
이하, 상기 황토 숯판재 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(a) 보강틀 제조단계
상기 단계는 성형틀 및 내구성 강화를 목적으로, 후술할 황토충전제가 내부 공간에 충전되기 위한 보강틀을 제조하는 단계이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 숯판재를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 황토 숯판재의 단면을 나타낸 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 보강틀(40)은 측면 및 배면을 포함하며, 내부에 형성된 공간부를통해 단열부재 및 발열부가 위치되며, 상기 황토충전제가 충전될 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 충전된 황토충전제는 황토층을 형성하며, 정면에 노출될 수 있다. 상기 보강틀(40)의 재질은 목재, 합성목재 또는 금속을 이용할 수 있다. 구체예에서 상기 금속은 예를 들면, 아연, 동, 알루미늄, 구리, 철 및 이들의 합금을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
한 구체예에서 상기 보강틀(40)의 두께는 0.1cm~5cm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 범위에서 내구성이 우수할 수 있다.
(b) 단열부재 배치단계
상기 단계는 단열부재를 상기 보강틀(40) 내부에 배치하는 단계이다. 상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 단열부재(10)는 상기 보강틀(40) 내부에 위치하고 황토충전제에 의해 함침되어 위치되며, 상기 황토 숯판재(100)의 단열성 및 보온성을 향상시켜 열보존성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 상기 단열부재(10)로는 발포폴리스티렌(스티로폼)을 사용하거나, 또는 우레탄, 실리콘, 나일론, 아크릴, 아세테이트, 레이온, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터 중에서 하나 이상을 부직포(non-woven fabric) 형태로 제조하여 사용할 수 있다. 상기와 같은 소재를 사용시 단열성 및 열보존성이 우수할 수 있다. 한 구체예에서 상기 단열부재(10)의 두께는 0.5~10cm 일 수 있다. 상기 조건에서 단열성 및 열보존성이 우수할 수 있다.
(c) 발열부 형성단계
상기 단계는 본 발명에서 발열과 본 발명의 보온성 및 단열성을 부여하기 위한 발열부를 형성하는 단계이다. 상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 한 구체예에서 상기 발열부는 상기 단열부재(10)의 상부에 배치되며, 온수가 내부에 순환되는 발열관(20)과, 상기 발열관(20) 사이에 열전달매체가 내부에 충전되는 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)을 배치하고, 상기 발열관(20) 및 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)의 상부에 금속망(12)을 배치하고, 상기 단열부재(10) 및 금속망(12) 사이의 공간에 열보존부재(24)를 충전하여 형성될 수 있다.
상기 발열관(20)은 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 중공(中空)의 기둥형태일 수 있으며, 그 내부에는 온수가 순환될 수 있다. 상기 발열관(20)은 온수공급수단(미도시)으로부터 온수가 공급되어 순환할 수 있다. 한 구체예에서 상기 발열관(20)은 도 1과 같이, 굴곡되어 일정한 간격으로 지그재그로 형성될 수 있다.
상기 발열관(20)은 열전도성이 우수한 금속 재질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 아연, 동, 알루미늄, 구리, 철 및 이들의 합금을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 종류의 금속을 사용시 열전도성이 우수하여 후술할 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d) 및 열보존부재(24)에 열을 전달할 수 있어 상기 발열관(20) 내부에 순환되는 온수가 차단된 이후에도 상기 황토 숯판재(100)를 오랜시간 동안 보온할 수 있어 열보존성 및 경제성이 우수할 수 있다. 다른 구체예에서는 실리콘 재질의 관을 사용할 수 있다.
상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)은 상기 발열관(20)에서 발생되는 열을 장시간 보존하는 목적으로 포함될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)은 복수 개 포함되어 상기 발열관(20) 사이에 병렬로 밀착되어 배치될 수 있다. 상기와 같이 병렬로 밀착시 상기 발열관(20)에서 발생하는 열을 상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)에 효과적으로 전달하여 상기 발열관(20) 내부에 순환되는 온수가 차단된 이후에도 상기 황토 숯판재(100)를 오랜시간 동안 보온할 수 있어 열보존성 및 경제성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)은 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 중공(中空)의 기둥형태일 수 있으며, 상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)의 내부에는 열전달매체가 충전될 수 있다. 한 구체예에서 상기 열전달매체는 파라핀, 밀랍 또는 송진을 사용할 수 있다. 상기 종류의 열전달매체를 사용시 열보존효과가 우수할 수 있다.
상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)은 열전도성이 우수한 금속 재질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 아연, 동, 알루미늄, 구리, 철 및 이들의 합금을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 종류의 금속을 사용시 상기 발열관(20)으로부터 열을 용이하게 전도하여 내부의 열전달 매체에 전달할 수 있어, 상기 발열관(20) 내부에 순환되는 온수가 차단된 이후에도 상기 황토 숯판재(100)를 오랜시간 동안 보온할 수 있어 열보존성 및 경제성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 발열유지관은 2개 내지 14개 사용할 수 있다. 상기 범위로 사용시 발열효과 및 열보존효과가 우수할 수 있다.
상기 금속망(12)은 본 발명에서 발열관(20) 및 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)의 상부에 위치되며, 본 발명의 강도강화 및 수맥차단을 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 금속관(12)은 동 또는 알루미늄 재질을 사용하여 제조할 수 있으며, 상기 금속관(12)의 눈금 크기는 0.1~10 mm 일 수 있다. 상기와 같은 금속관(12)을 사용시 상기 황토 숯판재(100)의 강도가 확보되고, 균열이 방지되며, 수맥차단 효과가 우수할 수 있다.
상기 열보존부재(24)는 상기 단열부재(10) 및 금속망(12) 사이의 공간에 충전되며, 본 발명의 강도 보강 및 상기 발열관(20)에서 발생되는 열을 오랜시간 보존하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 열보존부재(24)로는 1~10cm 크기의 숯을 사용할 수 있다. 상기 숯은 참나무류(갈참나무·굴참나무·물참나무·줄참나무 등)에서 제조된 백탄, 흑탄 및 활성탄 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 숯을 사용시 본 발명의 열보존 및 강도보강 효과가 우수할 수 있다.
기존의 온수관을 이용한 판재의 경우, 상기 발열관(20)이 지나가는 자리만 발열되며, 온수 순환을 중지하면 단시간 내로 열이 식으나, 상기와 같은 발열부 형성시 상기 황토 숯판재(100)의 모든 부위에서 발열이 이루어지되며, 열보존성이 우수하여 상기 온수 순환을 중지하여도 장시간 보온할 수 있다.
(d) 황토충전제 충전단계
상기 단계는 상기 보강틀에 황토충전제를 투입하여 충전하는 단계이다. 즉, 상기 황토충전제는 보강틀 내에 형성된 발열부 사이의 공간과, 상기 발열부 및 단열부재(10)의 주변에 충전된다. 본 발명에서 상기 황토충전제는 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 황토 25~50 중량%, 골재 10~30 중량%, 석고 5~15 중량%, 석회 2~15 중량%, 방향성 분말 1~15 중량%, 유동화제 0.05~5 중량% 및 물 10~25 중량%를 포함할 수 있다.
상기 황토는 본 발명에서 보온, 제습, 원적외선, 음이온 방출 및 탈취를 목적으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 황토는 분말 상태인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 황토 분말의 크기는 100~300 메시 크기를 가질 수 있다. 상기 범위에서 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토는 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 25~50 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 28~45 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 30~40 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 성형시 수축, 휨 또는 뒤틀림 현상을 방지하면서 보온효과가 우수하며, 황토 고유의 원적외선 방사 및 음이온 방출 효과가 우수할 수 있다.
상기 골재는 본 발명에서 강도, 단열성 및 내구성 향상과 함께 제품의 휨 또는 뒤틀림을 방지하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 골재로는 제올라이트, 게르마늄, 옥, 거정석, 운모, 맥반석, 송이석 및 황토석 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 종류의 골재를 사용시 본 발명의 강도, 단열성 및 내구성 향상과 함께 제품의 휨 또는 뒤틀림을 방지하는 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 골재의 입자 크기는 0.01~10 mm일 수 있고, 바람직하게는 0.1~5mm 일 수 있다. 이러한 입자 크기 범위에서 상기 황토 숯판재(100)의 성형성 및 강도가 우수하며, 휨 및 뒤틀림 현상 등을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 골재로는 제올라이트, 게르마늄 및 송이석을 1:0.1~1:0.1~3 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 강도, 단열성 및 내구성 향상과 함께 제품의 휨 또는 뒤틀림을 방지하는 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 골재는 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 10~30 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 13~25 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~20 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 원적외선 방사성 저하 및 보온효과를 저해하지 않으면서 강성을 확보할 수 있고, 성형시 수축, 휨 또는 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.
상기 석고(CaSO4·2H2O)는 황산칼슘의 이수화물로 이루어진 석회질 광물로서 무색을 가지며, 상기 황토충전제의 성형성, 내구성 및 경화효율 향상을 목적으로 첨가될 수 있다. 본 발명에서 상기 석고는 100~300 메시 크기의 분말형태로 첨가될 수 있다.
한 구체예에서 상기 석고는 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 5~15 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 8~15 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 8~12 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 강성, 성형성 및 내구성이 우수할 수 있다.
상기 석회(CaO)는 본 발명에서 균열방지 목적으로 포함될 수 있다. 상기 석회는 상기 황토충전제에 포함되는 물과 수화반응을 일으켜 그 체적이 팽창되기 때문에 황토 숯판재(100)의 균열을 방지할 수 있다. 본 발명에서 상기 석회는 100~300 메시 크기의 분말형태로 첨가될 수 있다.
한 구체예에서 상기 석회는 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 2~15 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 4~12 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 6~10 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 성형시 균열, 휨 또는 뒤틀림 현상을 발생할 수 있다.
상기 방향성 분말은 본 발명에서 방향효과로 인한 사용자의 안정작용 및 청량감을 제공하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 방향성 분말로는 베티버, 레몬그랏, 파인, 바질, 제다, 레몬, 국화, 당귀, 감초, 라벤더, 로즈마리, 쑥, 솔잎, 페퍼민트, 편백 및 쟈스민 중에서 하나 이상 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 방향성 분말은 300㎛~0.5mm 크기를 사용할 수 있다. 상기 범위에서 상기 충전제에 균일하게 분산되며 본 발명의 강성 유지 및 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 방향성 분말은 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 1~15 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 3~10 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 5~8 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 본 발명의 물성을 저해하지 않으면서 사용자에게 안정감 및 청량감을 주어 숙면을 취하게 할 수 있다.
상기 유동화제는 본 발명에서 상기 황토 숯판재(100)의 경화속도를 조절하고, 성형후 균열 및 뒤틀림 방지를 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 유동화제로는 셀룰로오스계 유동화제, 리그닌계 유동화제 또는 멜라민계 유동화제 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 멜라민설폰산, 변성리그닌 및 변성메티롤(methylrol) 멜라민축합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 유동화제를 사용시 수분량을 조정하여(물을 적게 사용하여 강도를 높이고 뒤틀림, 작업성 향상효과) 경화속도를 용이하게 조절할 수 있어 작업성 향상과, 성형후 본 발명의 균열, 작업성 및 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 유동화제는 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 0.05~5 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.1~3 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.1~1 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 경화속도 조절로 인한 작업성 향상과 성형후 본 발명의 균열, 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.
상기 물은 본 발명에서 성형성과 유동성을 확보하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 물은 상기 황토충전제 전체중량에 대하여 10~25 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 13~20 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~20 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 성형성이 우수하면서 강도 저하를 방지할 수 있다.
(e) 황토층 형성단계
상기 단계는 상기 충전된 황토충전제를 경화하여 황토층을 형성하는 단계이다. 본 발명에서 경화는 상기 황토충전제에 함침된 상기 단열부재(10) 및 발열부를 안정하게 결합하는 목적으로 이루어질 수 있다. 한 구체예에서 상온에서 20~40분 동안 건조하여 상기 황토층을 형성할 수 있다. 상기 조건에서 상기 단열부재(10), 발열부 및 상기 황토충전제를 안정하게 결합시켜 황토 숯판재(100)의 균열, 휨 및 비틀림 현상을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 구체예에서 상기 황토층 형성 이후 (f) 숯 고정단계를 더 포함할 수 있다.
(f) 숯 고정단계
상기 단계는 상기 형성된 황토층(30)의 적어도 일부 표면에 숯(42)을 고정하는 단계이다. 본 발명에서 상기 “고정”은 한 구체예에서 상기 숯(미도시)을 상기 황토층 표면의 수평선보다 낮게 위치되도록 가압하여 배치하는 것을 의미한다.
상기 숯(42)은 본 발명의 보온성을 향상시키면서, 전자파흡수 및 정화 등의 목적으로 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 숯은 참나무류(갈참나무·굴참나무·물참나무·줄참나무 등)에서 제조된 백탄, 흑탄 및 활성탄 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 충전제에 사용되는 숯(42)은 분말 형태로 사용할 수 있다. 상기 숯(42)의 크기는 최장길이가 0.1mm~5cm인 것을 사용할 수 있다. 상기 숯(42)을 포함시 발열수단으로부터 전달되는 열의 보온효과가 우수하며, 공기중의 유기물 흡착, 전자파 흡수 및 음이온 방출로 인하여 실내공간 정화 및 건강 증진 효과를 가질 수 있다.
(g) 건조단계
상기 단계는 상기 황토층(30)을 건조하는 단계이며, 본 발명에서는 상온에서 10~24 시간 동안 실시할 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 강성이 우수할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 건조단계 이후 (h) 한지 부착단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 (h) 한지 부착단계;는 상기 황토 숯판재 표면의 적어도 일부에 한지(50)를 부착하는 단계이다.
이때, 상기 황토층(30) 표면에 숯(42)을 고정한 경우, 상기 숯(42)이 노출되도록 한지(50)를 부착할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 황토 숯판재를 나타낸 것이다.도 3을 참조하면, 상기 숯(42)이 고정된 황토 숯판재(100)의 황토층(30) 표면을 제외한 나머지 부분에 한지(50)를 부착할 수 있다. 상기 한지(50)는 황토가 묻어나는 것을 방지하고, 매끄러운 표면을 제공하는 목적으로 부착될 수 있다. 상기 한지(50)는 접착제를 도포한 다음 상기 황토 숯판재(100)의 황토층(30)의 표면에 부착될 수 있다.
상기 접착제로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 접착제로는 녹말풀, 아교 및 옻 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 접착제를 사용시 상기 성형체와 한지(50)와의 부착력이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 한지(50)는 표면처리된 것을 사용할 수 있다. 상기 표면처리는 통상적인 방법으로 실시될 수 있다. 한 구체예에서 상기 표면처리는 한지(50)의 표면에 알코올에 용해된 송진을 수 회 도포하고 경화시켜 상기 한지(50)의 표면에 송진층을 형성한 다음, 상기 형성된 송진층의 표면에 기름을 수 회 도포한 것일 수 있다.
상기 송진층 구성은 상기 한지(50)의 찢어짐을 방지하고, 내구성을 강화시키는 목적으로 포함될 수 있다.
또한, 상기 기름 도포는 상기 한지(50)의 윤활성 및 광택성을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 기름으로는 피마자기름, 콩기름 및 올리브기름 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 종류의 기름을 적용시 상기 한지(50)의 윤활성 및 광택성이 우수할 수 있다.
상기와 같이 표면처리된 한지(50)를 적용시 본 발명의 내구성, 윤활성 및 광택성이 우수할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 황토 숯판재 제조방법에 의해 제조된 황토 숯판재에 관한 것이다.
상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 황토 숯판재(100)는 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제가 경화된 황토층(30); 및 상기 황토층의 측면 및 배면을 둘러싸며 형성된 보강틀(40);을 포함하며, 상기 황토층(30) 내부에는 단열부재(10); 및 상기 단열부재(10) 상부에 적층된 발열부;를 포함하고, 상기 발열부는 내부에 온수가 순환하는 발열관(20); 상기 발열관 사이에 배치되는 복수 개의 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d); 상기 발열관(20) 및 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d) 상부에 배치되는 금속망(12); 및 상기 단열부재(10) 및 금속망(12) 사이의 공간에 충전된 열보존부재(24)를 포함하며, 상기 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d) 내부에는 열전달매체가 충전될 수 있다.
한 구체예에서 상기 발열관 사이에 복수 개의 발열유지관이 병렬로 밀착 배치될 수 있다. 상기 조건에서 열전달효율이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 발열유지관은 2개 내지 14개 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 황토층은 황토 23~50 중량%, 골재 10~30 중량%, 석고 5~15 중량%, 석회 2~15 중량%, 방향성 분말 1~15 중량%, 유동화제 0.05~5 중량% 및 물 0.01~10 중량%를 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량의 성분을 포함시 강도, 성형성, 단열성이 우수하며, 상기 황토 숯판재(100)의 건조 및 사용시 파단 또는 휘어짐을 방지할 수 있다.
상기 황토 숯판재는(100) 발열 및 원적외선 방사효과가 우수하며, 상기 단열부재(10), 발열관(20), 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d) 및 열보존부재(24)를 포함하여 열보존성이 우수하고, 항균, 제습, 음이온 방출 및 탈취 효과가 우수하며, 방향성 성분을 포함하여 방향효과가 우수하고, 강도, 성형성, 단열성이 우수하며, 상기 황토 숯판재(100)의 건조 및 사용시 파단 또는 휘어짐을 방지할 수 있고, 상기 발열부 및 상기 숯판재(100)의 내구성이 우수하여 안정성이 우수할 수 있으며, 특히 소비자들의 취향에 따라 다양한 형상 및 크기로 절단하여 사용할 수 있도록 하여 심미감을 한층 더 높일 수 있는 장점이 있으며, 천장재, 침대용 장판, 타일, 가구용 상판, 악취제거용 발판, 마우스패드 등 여러 방면에 접목하여 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
보강틀 제조
두께 2cm의 목재를 사용하여 옆면, 및 밑면을 포함하여 내부에 공간부가 형성되며, 가로 120mm, 세로 200mm 및 높이 80mm의 직육면체 형태가 되도록 보강틀(40)을 제조하였다.
실시예 1~2에 대하여, 하기 표 1과 같은 성분 및 함량으로 배합기에 투여하고 3~5분 동안 배합하여 황토충전제를 준비하였다.
이때, 상기 황토는 100~200 메시 크기로 분쇄된 황토를 준비하였으며, 상기 골재로는 각각 3mm 내지 5mm의 입자 크기로 분쇄된 제올라이트, 게르마늄 및 송이석을 1:1:2의 중량비로 포함하여 준비하였으며, 상기 석고 및 석회는 200 메시의 분말 형태인 것을 사용하였고, 방향성 분말로는 베티버 및 로즈마리를 1:1 중량비로 적용하였으며, 유동화제로는 변성메티롤(methylrol) 멜라민축합물을 사용하였다.
구분
(단위: 중량%)		 실시예
1 2
황토 38 40
골재 20 17
석고 10 11
석회 8.5 8.5
방향성 분말 6 6
유동화제 0.5 0.5
물 17 17
총합 100 100
단열부재(10)로 두께 5cm의 스티로폼을 사용하여 상기 제조된 보강틀(40) 내부에 배치하였다. 도 1과 같이 균일한 간격을 이루며 지그재그로 굴곡된 구리 소재의 발열관(20)을 배치하고, 상기 발열관(20)을 외부의 온수 공급수단(미도시)과 연결하여 온수가 순환될 수 있도록 하고, 송진 및 파라핀이 1:1 부피비로 혼합된 열전달매체를 내부에 충전하고 밀봉한 구리 소재의 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)을 4개 준비하여 상기 도 1 및 도 2와 같이 상기 발열관(20) 사이에 병렬로 밀착하여 배치하였다. 상기 발열관(20) 및 발열유지관(22a, 22b, 22c, 22d)의 상부에 가로 1000mm, 세로 180mm 및 두께 5mm의 크기이며, 눈금 크기 5mm의 망사형태인 동(銅) 재질의 금속망(12)을 배치하고, 열보존부재(24)로서 최장길이가 2cm~5cm인 숯을 이용하여 상기 단열부재(10) 및 금속망(12) 사이의 공간을 충진하여 발열부를 형성하였다. 그 다음에, 상기 보강틀(40)에 상기 제조된 황토충전제를 투입하여 상기 단열부재(10) 및 발열부를 함침하였다. 상기 황토충전제를 25℃에서 30분 동안 두어 황토층(30)을 형성한 다음, 25℃에서 12시간 동안 건조하여 도 1과 같은 본 발명의 황토 숯판재(100)를 제조하였다.
실험예
실험예 1: 황토 숯판재의 물성평가
상기 실시예 1~2의 황토 숯판재를 대상으로 하여 성형성, 압축강도, 항균성 및 원적외선 방사량을 평가하였다. 각 물성에 대한 평가 방법은 다음과 같다.
* 외관성
상기 실시예 1~2의 황토 숯판재의 휜 정도, 표면상태(갈라짐 없이 매끈한 정도)를 기준으로 평가하였다(◎: 우수 ○: 양호 △: 보통 ×: 불량).
* 압축강도(kgf/㎠)
KSL 5105 시험방법에 따라 측정하였다.
* 원적외선 방사량
기기분석법(ICP-OES)에 의해 측정하였다.
종류 타일 성형성 압축강도(kgf/㎠) 항균성 원적외선 방사율(%)
실시예 1 ◎ 207 ◎ 89.5
실시예 2 ◎ 203 ◎ 88.3
상기 표 2를 참조하면, 상기 실시예 1~2는 성형성 및 항균성이 우수하고 압축강도가 높았으며, 원적외선 방사율도 우수하였다.
실험예 2: 진드기 기피성 평가 시험
상기 실시예 1~2에 대하여, FITI 시험 연구원에 의뢰하여 “진드기 기피성 시험방법의 침입저지법”에 의해 큰다리 먼지 진드기(Dermatophagoides farinae)의 기피성을 측정 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예
1 2
기피율(%) 95.4 91.8
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1~2의 황토 숯판재는 큰다리 먼지 진드기에 대하여 우수한 기피성을 나타냄을 알 수 있었다.
실험예 3: 탈취효과 측정
탈취효과를 알아보기 위한 시험으로 상기 제조된 실시예 1에 대하여 시험방법은 KFIA-FI-1004를 적용하였고, 시험가스로는 암모니아를 사용하였으며, 가스농도측정은 가스검지관을 이용하여 탈취율을 측정하여 하기 표 4에 그 결과를 나타내었다.
시험항목 경과시간(분) Blank 농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
탈취시험 0 500 500 -
30 490 105 79
60 470 80 84
90 460 65 87
120 450 35 90
Blank는 시료를 넣지 않은 상태에서의 측정을 나타내며, 상기 표 4를 참조하면, 상기 실시예 1의 탈취율은 120분 후 90%에 달하는 것을 알 수 있었다.
실험예 4: 관능평가시험
상기 실시예 1~2 및 시중에 판매되고 있는 일반적인 황토 판재(비교예 1)를 3개의 방에 각각 설치하고, 20명의 관능평가요원으로 하여금 각 방에 차례로 들어가 향취를 맡도록 하여 각각의 만족도를 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
1 2 1
매우 나쁘다 - - 1
약간 나쁘다 - - 4
보통이다 3 8 10
약간 좋다 11 8 5
매우 좋다 6 4 -
상기 표 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1~2에 따른 황토 숯판재는 비교예 1에 비하여 전반적인 만족도가 높은 것을 알 수 있었다.
10: 단열부재 12: 금속망
20: 발열관
22a, 22b, 22c, 22d: 발열유지관
24: 열보존부재 30: 황토층
40: 보강틀 42: 숯
50: 한지 100: 황토 숯판재

Claims (5)

  1. 내부에 공간부가 형성된 보강틀의 내부에 단열부재를 위치시키는 단계;
    상기 단열부재의 상부에 온수가 내부에 순환되는 발열관, 및 상기 발열관 사이에 열전달매체가 내부에 충전되는 복수 개의 발열유지관을 배치하고, 상기 발열관 및 발열유지관의 상부에 금속망을 배치한 다음, 상기 단열부재 및 금속망 사이의 공간에 열보존부재를 충전하는 단계;
    황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제를 상기 보강틀 내부에 충전하는 단계; 및
    상기 충전된 황토충전제를 건조하는 단계;를 포함하는 황토 판재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 황토충전제는 황토 25~50 중량%, 골재 10~30 중량%, 석고 5~15 중량%, 석회 2~15 중량%, 방향성 분말 1~15 중량%, 유동화제 0.05~5 중량% 및 물 10~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토 판재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 골재는 제올라이트, 게르마늄, 옥, 거정석, 운모, 맥반석, 송이석 및 황토석 중에서 하나 이상을 포함하며,
    상기 방향성 분말은 베티버, 레몬그랏, 파인, 바질, 제다, 레몬, 국화, 당귀, 감초, 라벤더, 로즈마리, 쑥, 솔잎, 페퍼민트, 편백 및 쟈스민 중에서 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 황토 판재 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 건조된 황토충전제의 표면의 적어도 일부에 한지를 부착하는 단계;를 더 포함하는 황토 판재 제조방법.
  5. 황토, 골재, 석고, 석회분말, 방향성 분말, 유동화제 및 물을 포함하는 황토충전제가 경화된 황토층; 및
    상기 황토층의 측면 및 배면을 둘러싸며 형성된 보강틀;을 포함하며,
    상기 황토층 내부에는 단열부재; 및 상기 단열부재 상부에 적층된 발열부;를 포함하고,
    상기 발열부는 내부에 온수가 순환하는 발열관; 상기 발열관 사이에 배치되는 복수 개의 발열유지관; 상기 발열관 및 발열유지관의 상부에 배치되는 금속망; 및 상기 단열부재 및 금속망 사이의 공간에 충전된 열보존부재를 포함하며, 상기 발열유지관 내부에는 열전달매체가 충전되는 되는 것을 특징으로 하는 황토 판재.
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