KR101732852B1 - 친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 규조토 보드의 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기질 바인더 60 내지 80 중량% 및 기능성 혼합물 20 내지 40 중량%을 포함하는 친환경 규조토 보드 조성물로, 상기 무기질 바인더는 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로, 칼슘 알루미네이트 55 내지 90 중량%, 마이크로 시멘트 5 내지 40 중량%, 경화 촉진제 1 내지 5 중량%, 경화 지연제 1 내지 5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 내지 5 중량%, 고유동화제 0.1 내지 5 중량%, 소포제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.5 내지 5 중량% 및 증점제 1 내지 5 중량%이고, 상기 기능성 혼합물은 상기 기능성 혼합물 총 100 중량%를 기준으로, 규조토 80 내지 97 중량%, 음이온 발생 물질 2 내지 6 중량% 및 무기 항균제 1 내지 14 중량%인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 실내 내장재로 총휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등의 환경오염물질을 전혀 발생하지 않고 탈취, 습도 조절, 항균, 내곰팡이성, 및 원적외선과 음이온 배출성을 가지는 친환경 규조토 보드 조성물, 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법{ENVIRONMENT-FRIENDLY DIATOMITE BOARD COMPOSITION, ENVIRONMENT-FRIENDLY DIATOMITE BOARD AND MEHTOD FOR PREPARING THEREOF}
본 발명은 친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내 내장재로 사용되는 합성 수지 패널 또는 보드로부터 발생되는 총휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등의 환경오염물질로 인한 인체에 미치는 악영향을 해소하여 친환경적이면서 탈취, 습도 조절, 항균, 내곰팡이성 및 원적외선과 음이온 배출성을 가짐으로써 인체에 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현대 생활공간에는 다양한 합성수지 내장재를 사용하고 있으며, 일례로 아파트 거실의 아트월의 경우 인테리어 효과를 주기 위해 합성수지 보드를 주로 사용하고 있다.
상기 합성수지를 원료로 한 내장재들은 총휘발성 유기화합물(TVOC), 5종 휘발성유기화합물(5VOCs: 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 스티렌의 5종을 칭함), 포름알데히드(HCHO), 아세트알데히드(CH3CHO) 등과 같은 다양한 인체유해성분 또는 환경오염물질을 방출하여 새집증후군으로 불릴 정도로 생활공간에 불량한 공기질을 제공한다. 더욱이 합성수지 내장재 등에서 배출되는 휘발성 유기화합물은 시공 후 최장 10년까지 유해물질이 방출되는 것으로 보고 되어 있다.
따라서, 총휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등의 환경오염물질을 발생하지 않아 친환경적이면서 원적외선 방출이나 음이온 배출성 등을 가져 쾌적한 생활 공간을 제공할 수 있는 친환경적인 보드 등의 개발이 요구되고 있다.
한국 특허등록 제623579호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 실내 내장재로 총휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등의 환경오염물질을 전혀 발생하지 않고 탈취, 습도 조절, 항균, 내곰팡이성 및 원적외선과 음이온 배출성을 가지는 친환경 규조토 보드 조성물, 이로부터 제조된 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무기질 바인더 60 내지 80 중량% 및 기능성 혼합물 20 내지 40 중량%를 포함하는 친환경 규조토 보드 조성물로, 상기 무기질 바인더는 상기 무기질 바인더 100 중량%를 기준으로, 칼슘 알루미네이트 55 내지 90 중량%, 마이크로 시멘트 5 내지 40 중량%, 경화 촉진제 1 내지 5 중량%, 경화 지연제 1 내지 5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 내지 5 중량%, 고유동화제 0.1 내지 5 중량%, 소포제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.5 내지 5 중량% 및 증점제 1 내지 5 중량%이고, 상기 기능성 혼합물은 상기 기능성 혼합물 100 중량%를 기준으로, 규조토 80 내지 97 중량%, 음이온 발생 물질 2 내지 6 중량% 및 무기 항균제 1 내지 14 중량%인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 친환경 규조토 보드 조성물로부터 제조된 규조토 보드를 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 실내 내장재로 총휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등의 환경오염물질을 전혀 발생하지 않고 탈취, 습도 조절, 항균, 내곰팡이성 및 원적외선과 음이온 배출성을 가지는 친환경 규조토 보드 조성물, 친환경 규조토 보드 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 친환경적인 규조토 보드 조성물은 A) 무기질 바인더 60 내지 80 중량% 및 B) 기능성 혼합물 20 내지 40 중량%를 포함하는 친환경 규조토 보드 조성물로, 상기 A) 무기질 바인더는 상기 A) 무기질 바인더 100 중량%를 기준으로, a-1) 칼슘 알루미네이트 55 내지 90 중량%, a-2) 마이크로 시멘트 5 내지 40 중량%, a-3) 경화 촉진제 1 내지 5 중량%, a-4) 경화 지연제 1 내지 5 중량%, a-5) 셀룰로오스 섬유 1 내지 5 중량%, a-6) 고유동화제 0.1 내지 5 중량%, a-7) 소포제 0.1 내지 2 중량%, a-8) 분산제 0.5 내지 5 중량% 및 a-9) 증점제 1 내지 5 중량%이고, 상기 B) 기능성 혼합물은 상기 B) 기능성 혼합물 100 중량%를 기준으로, b-1) 규조토 80 내지 97 중량%, b-2) 음이온 발생 물질 2 내지 6 중량% 및 b-3) 무기 항균제 1 내지 14 중량%인 것을 특징으로 하고, 이 범위 내에서 환경오염물질을 전혀 발생하지 않고 탈취, 습도 조절, 항균, 내곰팡이성 및 원적외선과 음이온 배출성을 가지는 효과가 있다.
본 발명의 친환경 규조토 보드 조성물을 구성하는 각 성분을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 친환경 규조토 보드 조성물은 일례로 a) 무기질 바인더 60 내지 80 중량%, 또는 65 내지 75 중량%; 및 b) 기능성 혼합물 20 내지 40 중량%, 또는 25 내지 35 중량%;일 수 있고, 이 범위 내에서 환경오염물질을 전혀 발생하지 않고 기계적 물성, 탈취, 습도 조절, 항균, 내곰팡이성 및 원적외선과 음이온 배출성이 우수한 효과가 있다.
A) 무기질 바인더
a-1) 칼슘 알루미네이트
상기 칼슘 알루미네이트는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 55 내지 90 중량%, 60 내지 80 중량%, 또는 65 내지 75 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 바인더의 속경성 결합이 우수하여 가사 시간이 확보되어 원하는 시간 내에 제품 생산이 가능한 효과가 있다.
상기 칼슘 알루미네이트는 일례로 순도가 높은 고순도의 하소 알루미나와 석회석을 원료로 하여 1600℃ 가량의 고온에서 소성하고 볼 밀(ball mill)에서 소정의 분말도(Blaine)로 분쇄하여 제조한 것으로 알루미나(Al2O3) 함량이 65 내지 75 중량%이며, 1700℃의 고온에서도 사용이 가능한 재료로서 주 화학성분은 알루미나와 산화칼슘으로 이루어지게 되며, 광물상으로는 주광물인 칼슘 모노-알루미네이트(Calcium mono-Aluminate; CaO·Al2O3, CA)와 부광물인 칼슘 디-알루미네이트(Calcium di-Aluminate; CaO· 2Al2O3, CA2)로 구성된다.
상기 칼슘 알루미네이트는 일례로 분말도가 4,500 내지 5,500㎠/g, 또는 4,700 내지 5,000㎠/g 일 수 있고 이 범위 내에서 속경성이 우수한 효과가 있다.
본 발명에서 분말도는 블레인(blaine) 분말도 시험기로 측정할 수 있다.
a-2) 마이크로 시멘트
상기 마이크로 시멘트는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 5 내지 40 중량%, 10 내지 35 중량% 또는 15 내지 25 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 속경성이 우수하여 제품 생산에 효율적인 효과가 있다.
상기 마이크로 시멘트는 일례로 분말도가 6,500 cm2/g 이상, 7,000 cm2/g 이상, 75,000 내지 130,000 cm2/g, 또는 75,000 내지 100,000 cm2/g 일 수 있고, 이 범위 내에서 칼슘 알루미네이트와 결합하는 포졸란 반응이 원활한 효과가 있다.
상기 마이크로 시멘트는 평균 입자크기 2 내지 50㎛, 2 내지 30㎛, 또는 3 내지 10㎛일 수 있고 이 범위 내에서 칼슘 알루미네이트와 결합하는 포졸란 반응이 원활한 효과가 있다.
상기 평균 입자크기는 전자현미경을 이용하여 통상적인 방법으로 측정될 수 있다.
상기 마이크로 시멘트와 상기 칼슘 알루미네이트와 결합하는 포졸란 반응은 하기 반응식 1 및 2와 같다.
[반응식 1]
Al2O3·3CaO + (n+2)H2O → Al·nH2O + 2Ca(OH)2
[반응식 2]
Al2O3 + 3Ca(OH)2 → 3CaO Al2O3 3H2O
상기 반응식 1은 칼슘알루미네이트의 주요 수경성 물질인 Al2O3·3CaO가 수화에 의해 Ca(OH)2를 용출시키는 과정을 나타내고, 상기 반응식 2는 용출된 Ca(OH)2와 가용성 알루미나가 결합하여 안정한 수화물로 되는 과정을 나타낸다.
a-3) 경화 촉진제
상기 경화 촉진제는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 1 내지 5 중량%, 또는 2 내지 4 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 마이크로 시멘트와의 화학적 결합 시간이 원활하여 충분한 가사시간을 확보하는 효과가 우수하다.
상기 경화 촉진제는 일례로 소듐설파이드(Na2S·9H2O), 소듐카보네이트(Na2CO3), 리튬카보네이트(Li2CO3), 리튬라이드록사이드(LiOH·H2O), 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 리튬카보네이트일 수 있고, 이 경우에 마이크로 시멘트와의 화학적 결합을 촉진하는 효과가 우수하다.
상기 리튬 카보네이트는 일례로 백색의 단사정계 분말일 수 있다.
a-4) 경화 지연제
상기 경화 지연제는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 1 내지 5 중량%, 또는 2 내지 4 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 경화시간 조절이 용이한 효과가 있다.
상기 경화 지연제는 일례로 타타릭산(tartaric acid), 리그노설폰에이트, 하이드록실화된 카복실산, 붕사(borax) 및 글루콘산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 타타릭산이고, 이 경우에 속경시간을 조절하는 효과가 우수하다
상기 타타릭산는 일례로 무색 크리스탈 혹은 백색분말 형태를 띠고, 물에 용해가 잘되며 알코올에도 용해가 되며, 이 경우 알카리 금속 수화반응에 친환경적인 산성을 첨가하여 속경시간을 조절하여 경화를 지연하는 역할을 할 수 있다.
a-5) 셀룰로오스 섬유
상기 셀룰로오스 섬유는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 1 내지 5 중량%, 또는 2 내지 4 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 크랙 발생을 방지하는 효과가 우수하다.
상기 셀룰로오스 섬유는 일례로 다년생 식물에서 뽑아낸 천연섬유로, 바람직하게는 섬유길이가 80∼100㎛이고, 이 범위 내에서 유동성 및 혼합성이 우수한 효과가 있다.
a-6) 고유동화제
상기 고유동화제는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 5 중량%, 또는 1 내지 4 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 분산효과가 우수하고 바인더를 몰드에 투입시 자동수평조절하는 효과가 우수하다.
상기 고유동화제는 일례로 멜라민계, 나프탈렌계, 리그닌계 및 폴리카본산계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 pH 9 내지 11인 멜라민계 고유동화제일 수 있고, 이 경우에 분산성이 우수하고 물의 사용량을 감소시키는 효과가 우수하다.
상기 멜라민계 고유동화제는 일례로 폴리 나프탈렌 설포네이트 포르말린 콘덴세이트, 폴리 멜라민 설포네이트 포르말린 콘덴세이트 또는 이들의 혼합일 수 있고, 이 경우 이 경우에 분산성이 우수하고 물의 사용량을 감소시키는 효과가 우수하다.
a-7) 소포제
상기 소포제는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 2 중량%, 또는 0.5 내지 1.5 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 기포 발생을 억제하고 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 소포제는 일례로 폴리에테르계, 실리카실리콘계, 또는 이들의 혼합일 수 있고, 바람직하게는 폴리에테르계 분말 소포제로 1% 수용액에서 pH가 10 이상, 또는 10 내지 12인 것이 기포 발생을 억제하는 효과가 탁월하다.
a-8) 분산제
상기 분산제는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 0.5 내지 5 중량%, 0.7 내지 3 중량%, 또는 1 내지 2 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 안료의 분산효과가 우수하다.
상기 분산제는 일례로 폴리카르복실산계 분산제일 수 있고, 구체적인 예로 폴리카르복실산 소다염, 폴리카르복실산 암모늄염, 폴리카르복실산 아민염 및 폴리카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우에 안료 분산이 우수하고 안료 슬러리의 점도를 낮추는 효과가 우수하다.
a-9) 증점제
상기 증점제는 일례로 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 1 내지 5 중량%, 또는 2 내지 4 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 바인더 구성 성분의 점성 및 응집 작용을 향상시키면서 유동성이 우수한 효과가 있다.
상기 증점제는 일례로 셀룰로오스계 증점제, 폴리비닐알코올, 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐알코올이 점성 및 응집성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리비닐알코올은 일례로 비닐 아세테이트 단량체를 중합하여 얻어진 폴리비닐아세테이트(PVAc)를 알카리 하에서 검화하여 얻어진 수산기를 갖는 수용성 수지일 수 있고 바람직하게는 부분검화형 수지일 수 있다.
상기 부분검화형 폴리비닐알코올은 일례로 검화도가 70 내지 99.5 몰%, 75 내지 90 몰%, 또는 80 내지 90 몰%일 수 있고, 이 범위 내에서 인장강도 및 응집성이 우수한 효과가 있다.
상기 부분검화형 폴리비닐알코올은 일례로 중합도가 1600 내지 1800, 유리전이온도 50 내지 70℃, 융점 145 내지 170℃일 수 있고 이 범위 내에서 유동성, 응집성 및 물성밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 폴리비닐알코올은 일례로 입자크기가 14 내지 120 메쉬(mesh)로 분리시 분리된 함량이 95 중량% 이상일 수 있고 이 범위 내에서 유동성 및 혼합성이 우수한 효과가 있다.
상기 증점제에 일례로 변성 폴리비닐알코올계 수지를 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로 0.01 내지 2 중량% 또는 0.1 내지 1 중량% 포함할 수 있다.
상기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 일례로 아크릴기가 도입되고 아크릴기 도입시 형성된 히드록시기를 포함할 수 있고, 이 경우에 유동성 및 혼합성이 더욱 향상되는 효과가 있다.
상기 아크릴기는 일례로 상기 폴리비닐알코올계 수지에 0.1 내지 50 몰%, 또는 1 내지 30 몰%로 도입될 수 있고, 이 범위 내에서 유동성 및 혼합성이 더욱 향상되는 효과가 있다.
상기 변성 폴리비닐알코올계 수지는 일례로 평균중합도 500 내지 1800, 또는 700 내지 1500일 수 있고, 이 범위 내에서 유동성 및 혼합성이 더욱 향상되면서 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
본 발명에서 평균중합도는 ASTM D1 243-79에 의해 측정될 수 있다.
상기 무기질 바인더는 일례로 상기 무기질 바인더 100 중량%를 기준으로 안료 0.1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 7 중량%를 더 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 물성밸런스가 우수하다.
상기 안료는 통상적으로 칼륨 알루미네이트 및 마이크로 시멘트에 적용 가능한 안료인 경우 특별히 제한되지 않는다.
B) 기능성 혼합물
b-1) 규조토
상기 규조토는 일례로 상기 기능성 혼합물 총 100 중량%를 기준으로 80 내지 97 중량%, 85 내지 97 중량% 또는 90 내지 97 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 탈습 및 조습 효과 및 물성밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 규조토는 일례로 단세포 프랑크로 규조류의 화석으로 숯보다 5천에서 6천배의 초 다공성, 초 미세구조를 가진 가벼운 광물로 왕성한 흡·함습성을 가지며, 탈취성능이 탁월한 광물질일 수 있다.
상기 규조토는 바람직하게는 융제 소성품(flux calcined) 규조토일 수 있고, 상기 융제 소성품(flux calcined)은 일례로 고품질 자연건조 된 규조토에 탄산나트륨(Na2CO3) 융제(flux)를 추가 하여 800 내지 1,200℃의 회전로로 소성하여 불순 유기물이나 탄소 등의 막힘 물질을 연소시켜 제조하며 백색도가 95% 이상일 수 있다.
상기 규조토는 일례로 150 내지 300 메쉬(mesh)로 분리하여 분리된 함량이 95 중량% 이상일 수 있고, 이 범위 내에서 분산성이 우수하다.
b-2) 음이온 발생 물질
상기 음이온 발생 물질은 상기 기능성 혼합물 총 100 중량%를 기준으로 2 내지 6 중량%, 또는 2 내지 4 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 음이온 발생량이 일본 기준치인 800∼1,500(ION/cc) 범위 내에 있어 인체에 유익한 환경을 제공하고 물성밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 음이온 발생 물질은 일례로 모나자이트일 수 있다.
상기 모나자이트는 일례로 세륨족 희토류 원소의 인산염 광물로, 인체에 유익하게 주위 공기를 음이온화 시키는 효과가 있다.
b-3) 무기 항균제
상기 무기 항균제는 일례로 상기 기능성 혼합물 총 100 중량%를 기준으로 1 내지 14 중량%, 또는 2 내지 10 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 항균 효과 및 물성밸런스가 우수하다.
상기 무기 항균제는 일례로 제오라이트, 일라이트 또는 이들의 혼합일 수 있고, 바람직하게는 제오라이트이다.
상기 제오라이트는 일례로 분자식 Na12[Al12Si12O48]·27H2O인 제오라이트에 항균효과를 부여하기 위해 Na를 Ag, Cu, Zn와 같은 항균효과가 높은 금속이온으로 양이온교환을 통하여 제조된 이온 교환형 제올라이트일 수 있고, 이 경우 점착, 착염, 금속 등의 다른 형태의 항균제보다 훨씬 구조적으로 안정하고 항균력이 지속적으로 나타나는 효과가 있다.
상기 항균 제오라이트의 구체적인 예로 [Ag-Zn-Zeolite A] 제오라이트가 있고, 이는 Na를 Ag와 Zn로 양이온 교환에 의해 제조한 것이다.
상기 일라이트는 일례로 단사정계에 속하는 운모족 광물로, 화학조성은 (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2으로, 비교적 SiO2, MgO, H2O가 많고, K2O는 적고, 모스 굳기계를 이용하여 측정한 광물의 굳기 1∼2, 비중 2.6∼2.9을 만족한다. 또한, 조흔색은 백색이며, 토상광택이 있다. 참고로, 상기 일라이트는 알루미늄이 풍부한 이질 또는 응회암질 퇴적암 중에 산출되고, 열수성 광상모암의 변질광물로서 산출되며, 원적외선 방사, 음이온 방출, 탈취 등의 효과가 있다.
또한, 상기 일라이트는 인체 및 유기화합물에 유익한 8∼11㎛의 원적외선이 방사율이 높은 특징을 구비한다. 즉, 인체 및 유기화합물에 유익하기 위해서는 8∼11㎛의 원적외선이 방사되어야 하는데, 대부분의 광물은 인체 및 유기화합물 파장대에서 원적외선 방사율이 떨어져 인체에 큰 영향을 주지 못하나, 일라이트는 상기 범위의 원적외선을 높게 방사하는 특징이 있다.
상기 친환경 규조토 보드 조성물은 일례로 메쉬망 또는 부직포를 포함할 수 있고, 이 경우에 크랙 발생을 방지하는 효과가 우수하다.
상기 메쉬망은 일례로 메쉬의 크기가 1 내지 5mm, 또는 2 내지 3mm 일 수 있고, 이 범위 내에서 잔크랙 발생을 방지하고 바인더와의 혼합성이 우수하다.
상기 메쉬망은 일례로 두께가 100 내지 150 g/m2, 또는 120 내지 130 g/m2 일 수 있고, 이 범위 내에서 작업성 및 적층성이 우수하고 양생 후 잔크랙이 발생되지 않는 효과가 우수하다.
상기 부직포는 일례로 두께가 200 내지 300 g/m3 또는 230 내지 270 g/cm3 일 수 있고, 이 범위 내에서 잔크랙 발생을 방지하고 바인더와의 혼합성이 우수한 효과가 있다.
본 발명의 친환경 규조토 보드 조성물의 제조방법은 상기의 친환경 규조토 보드 조성물에 기초하여, 무기질 바인더 및 기능성 혼합물 각각을 프리믹스 타입으로 준비하는 단계; 무기질 바인더 프리믹스 및 기능성 혼합물 프리믹스를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 무기질 바인더 및 기능성 물질의 프리믹스에 물을 혼합하고 교반하여 몰드에 도포하는 단계; 및 상기 몰드에 메쉬망 또는 부직포를 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 기재에서 프리믹스 타입이란 분말의 원료를 균일하게 섞은 혼합물을 의미할 수 있다.
상기 물은 일례로 상기 무기질 바인더 및 기능성 혼합물 100 중량부에 대해 70 내지 100 중량부로 투입할 수 있고 이 범위 내에서 유동성이 우수하여 교반이 용이하고 양생 후 강도가 우수한 효과가 있다.
상기 물에 안료를 혼합할 수 있다.
상기 몰드는 일례로 실리콘 몰드일 수 있고, 이 경우 몰드작업이 쉽고 양생 후 제품의 분리가 용이한 효과가 있다.
상기 몰드에 메쉬망 또는 부직포를 적층하기 전에 일례로 기포를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기포를 제거하는 단계는 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 사용하는 기포 제거 방법을 사용하는 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 바이브레이션 장치에 의하여 기포를 제거하는 단계일 수 있고, 이 경우 제품에 악영향을 미치지 않으면서 손쉽게 기포를 제거하는 효과가 있다.
본 발명의 친환경 규조토 보드는 상기 친환경 규조토 보드 조성물로부터 제조됨을 특징으로 한다.
상기 친환경 규조토 보드는 일례로 시트형상, 블록형상, 구형상, 특정 모양 등 다양한 형상으로 성형될 수 있다.
본 발명의 친환경 규조토 보드는 일례로 원적외선 방사율이 0.85 내지 0.95%, 음이온 방출량 900 내지 1000 ION/cc이고, 흡수량이 150 내지 170 g/m2일 수 있고, 이 범위 내에서 인체에 유익하고 쾌적한 환경을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예 1]
바인더 제조
분말도가 4700~5000 cm2/g인 칼슘 알루미네이트 65 중량%, 분말도가 8,000 cm2/g인 마이크로 시멘트 20 중량%, 경화 촉진제로 리튬 카보네이트 3 중량%, 경화 지연제로 타타릭산 2 중량%, 셀룰로오스 섬유 3 중량%, 고유동화제로 멜라민계 유동화제 2 중량%, 소포제로 폴리에테르계 분말 1.0 중량%, 분산제로 폴리카르복신산계의 분산제 1 중량%, 증점제로 폴리놀(동양제철화학) 3 중량%를 파우다 교반기에 공급하여 30분 동안 교반하여 프리믹스(premix) 타입으로 준비하였다.
안료로 무기질 안료 2 중량%를 혼합 바인더 100 중량부를 기준으로 물 75 중량부에 혼합하여 준비하였다.
기능성 혼합물 제조
융제 소성품 규조토 95 중량%, 음이온 발생 물질로 모나자이트 3 중량%, 무기항균제로 항균 제오라이트 2 중량%를 파우다 교반기에 공급하여 30분 동안 교반하여 프리믹스(premix) 타입으로 준비하였다.
혼합 바인더 제조
상기 프리믹스 타입으로 준비한 바인더 70 중량% 및 프리믹스 타입으로 준비한 기능성 혼합물 30 중량%를 혼합 믹서하여 혼합 바인더를 제조하였다.
친환경 규조토 보드로 제작
1) 실리콘 몰드 300cm * 600 cm * 8cm를 준비하였다.
2) 혼합 바인더 100 중량부 및 안료로 혼합된 물 75 중량부를 고속교반기로 교반하였다.
3) 상기 교반된 혼합 바인더 및 물을 실리콘 몰드에 1분 이내에 골고루 도포하였다
4) 상기 실리콘 몰드를 바이브레이션에 통과시켜 기포를 제거하였다.
5) 상기 실리콘 몰드 내에 메쉬망 크기가 2mm X 2mm이고, 두께가 135g/m2인 메쉬망을 적층시켰다.
6) 상기 실리콘 몰드를 20분 동안 양생 후 실리콘 몰드로부터 보드를 분리시켰다.
7) 상기 분리된 보드를 24시간 양생한 후 물성을 측정하였다.
[실시예 2]
바인더 제조
분말도가 4700~5000 cm2/g인 칼슘 알루미네이트 65 중량%, 분말도가 8,000 cm2/g인 마이크로 시멘트 20 중량%, 경화촉진제로 리튬 카보네이트 3 중량%, 경화지연제로 타타릭산 2 중량%, 셀룰로오스 섬유 3 중량%, 고유동화제로 멜라민계 유동화제 2 중량%, 소포제로 폴리에테르계 분말 1.0 중량%, 분산제로 폴리카르복신산계의 분산제 1 중량%, 증점제로 폴리놀(동양제철화학) 2.7 중량%와 변성 폴리비닐알코올계 수지 0.3 중량%(평균중합도 1000, 아크릴기가 폴리비닐알코올계 수지에 10몰%로 도입됨)를 파우다 교반기에 공급하여 30분 동안 교반하여 프리믹스(premix) 타입으로 준비하였다.
안료로 무기질 안료 2 중량%를 혼합 바인더 100 중량부를 기준으로 물 75 중량부에 혼합하여 준비하였다.
기능성 혼합물 제조
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
혼합 바인더 제조
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
친환경 규조토 보드로 제작
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실험예]
[실험 1]
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 보드의 환경 유해성 검출을 한국공기청정협회에서 측정 후 발행한 친환경건축자재 시험성적서 내 표기된 시험결과를 하기 표 1에 정리하였다.
시험항목 구분 실시예 1 실시예 2 시험방법
오염물질
방출량 시험
(mg/m2·h)
TVOC trace* trace* 소형 챔버법
(한국공기
청정협회
단체 물질
인증규격)
5VOCs / 톨루엔 trace* / 0.000 trace* / 0.000
HCHO trace* trace*
CH3CHO trace* trace*
*trace: TVOC 0.02(mg/m2·h)미만, HCHO 0.005(mg/m2·h) 미만, CH3CHO 0.005(mg/m2·h) 미만, 5VOCs 0.002(mg/m2·h) 미만
*5VOCs: 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 스티렌의 합
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따라 수득된 실시예 1 및 2의 보드는 건축자재 오염물 방출량 측면에서도 TVOC, 5VOCs, HCHO가 모두 흔적량(trace)로서 친환경 제품임을 확인할 수 있었다.
[실험 2]
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 보드의 기능성을 건설생활환경시험연구원에서 측정 후 발행한 시험결과를 하기 표 2에 정리하였다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 비고
탈취(%) 암모니아 99.6 99.2
포름알데히드 85.0 85.2
항균(%) 대장균 99.9 99.9
녹노균 99.9 99.9
황색포도상구균 99.9 99.9
항곰팡이 0등급 0등급 2시간 배양
원적외선 방사율 0.92 0.93 5~20㎛
음이온 방출량 958 960 ION/cc
흡수량 162 160 g/m2
상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에 따라 수득된 실시예 1 및 2의 보드는 탈취, 항균, 항곰팡이 우수하고 원적외선 방사율, 음이온 방출량 및 흡수량이 우수하여 실내에 쾌적한 환경을 조성함을 확인할 수 있었다.
[실험 3]
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 보드의 물리적 특성을 하기의 방법으로 측정하여 결과를 표 3에 정리하였다.
- 겉모양(두께, 길이, 폭, 직각도): 직각자, 피니어켈리퍼스, 줄자로 측정하였다.
- 휨파괴하중(N): 곡강도 시험기로 측정하였다.
- 제품 벤딩(Bending; mm): 대리석 벤딩 시험기로 측정하였다.
- 내충격성: 높이 50cm에서 쇠구슬 200g을 시편에 떨어뜨려서 시편에 크랙 또는 깨짐이 발생하는지를 육안으로 평가하였다. 시편에 크랙 또는 깨짐이 발생하지 않은 경우를 양호로 평가하였다.
- 내수성(도막박리성): 마른 솜으로 보드를 10회 문지른 후에 도막의박리 여부를 육안으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였다.
양호: 도막 박리가 없음, 불량: 도막 박리가 발생함
- 나사못 테스트: 피착면에 고정을 하기 위해 시편을 핸드 드릴로 나사못을 뚫어서 고정시킨 경우에 시편에 크랙이나 깨짐현상의 발생여부를 육안으로 평가하였다.
구분 기준 실시예 1 실시예 2
겉모양 두께
(mm)
8.00±0.25 7.80 7.40 8.00 7.70 7.80 8.00
길이
(mm)
300±1 301.00 300.60 300.70 300.80 301.00 300.70

(mm)
600±1 601.00 601.00 600.60 600.90 600.80 600.60
직각도
(mm)
0.5 이하 0.49 0.51 0.50 0.50 0.50 0.49
휩파괴하중 길이 35N 이상 101 99 89 95 103 100
35N 이상 97 83 82 85 95 98
제품벤딩(mm) 1.0 이하 0.45 0.45 0.60 0.50 0.52 0.60
내충격성 50cm 깨짐이나 크랙 없을 것 양호 양호 양호 양호 양호 양호
내수성 도막박리
없을 것
양호 양호 양호 양호 양호 양호
나사못 테스트 깨짐이나 크랙 없을 것 양호 양호 양호 양호 양호 양호
상기 표 3에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 겉모양이 기준치 이하로 양호하며, 휨파괴 하중도 기준치보다 매우 높으며 제품 벤딩이 1.0 이하이고, 내수성 및 나사못 테스트도 모두 양호하여 양생 후 크랙이 발생되지 않고 강도가 우수한 효과가 있었다.

Claims (17)

  1. 무기질 바인더 60 내지 80 중량% 및 기능성 혼합물 20 내지 40 중량%을 포함하는 친환경 규조토 보드 조성물로, 상기 무기질 바인더는 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로, 칼슘 알루미네이트 55 내지 90 중량%, 마이크로 시멘트 5 내지 40 중량%, 경화 촉진제 1 내지 5 중량%, 경화 지연제 1 내지 5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 내지 5 중량%, 고유동화제 0.1 내지 5 중량%, 소포제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.5 내지 5 중량% 및 증점제 1 내지 5 중량%이고, 상기 기능성 혼합물은 상기 기능성 혼합물 총 100 중량%를 기준으로, 규조토 80 내지 97 중량%, 음이온 발생 물질 2 내지 6 중량% 및 무기 항균제 1 내지 14 중량%인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 알루미네이트는 분말도가 4,500 내지 5,500 cm2/g인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 시멘트는 분말도가 7,000 cm2/g 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경화 촉진제는 소듐설파이드(Na2S·9H2O), 소듐카보네이트(Na2CO3), 리튬카보네이트(Li2CO3), 리튬라이드록사이드(LiOH·H2O), 및 산화알루미늄(Al2O3)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화 지연제는 타타릭산(tartaric acid), 리그노설폰에이트, 하이드록실화된 카복실산, 붕사(borax) 및 글루콘산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고유동화제는 멜라민계, 나프탈렌계, 리그닌계 및 폴리카본산계 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소포제는 폴리에테르계 소포제인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분산제는 폴리카르복실산계의 분산제인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 증점제는 셀룰로오스계 증점제, 폴리비닐알코올, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 규조토는 150 내지 300 메쉬(mesh)로 분리하여 분리된 함량이 95 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 음이온 발생 물질은 모나자이트인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무기 항균제는 제오라이트, 일라이트 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 무기질 바인더 60 내지 80 중량% 및 기능성 혼합물 20 내지 40 중량% 각각을 프리믹스 타입으로 준비하는 단계; 무기질 바인더 프리믹스 및 기능성 혼합물 프리믹스를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 무기질 바인더 및 기능성 물질의 프리믹스에 물을 혼합하여 교반하여 몰드에 도포하는 단계; 및 상기 몰드에 메쉬망 및 부직포를 적층하는 단계;를 포함하되,
    상기 무기질 바인더는 상기 무기질 바인더 총 100 중량%를 기준으로, 칼슘 알루미네이트 55 내지 90 중량%, 마이크로 시멘트 5 내지 40 중량%, 경화 촉진제 1 내지 5 중량%, 경화 지연제 1 내지 5 중량%, 셀룰로오스 섬유 1 내지 5 중량%, 고유동화제 0.1 내지 5 중량%, 소포제 0.1 내지 2 중량%, 분산제 0.5 내지 5 중량% 및 증점제 1 내지 5 중량%이고,
    상기 기능성 혼합물은 상기 기능성 혼합물 총 100 중량%를 기준으로, 규조토 80 내지 97 중량%, 음이온 발생 물질 2 내지 6 중량% 및 무기 항균제 1 내지 14 중량%인 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 몰드에 메쉬망 또는 부직포를 적층하기 전에 기포를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 규조토 보드 조성물의 제조방법.
  17. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 친환경 규조토 보드 조성물로부터 제조된 친환경 규조토 보드.
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