KR101964956B1 - 숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법 - Google Patents

숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대나무숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어져 인체에 유해하거나 불쾌한 냄새를 탈취하며 원적외선을 방출하여 환경친화적이고 건강기능을 가진 건축자재 및 생활기구로 적용할 수 있는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체의 제조방법은
(1) 유기접착제는 유기물과 용매를 1:1 또는 1:0.9 또는 0.9:1의 무게비율로 혼합하되, 상기 유기물은 페놀, 멜라민 등 그밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며 상기 용매는 알콜류 유기용매를 사용하여 제조되는 단계(S110)
(2) 300∼500메쉬로 분말화한 대나무숯 분말에 100∼200메쉬로 분말화한 열전도체 분말을 대나무숯100중량부에 대해 10~20중량부 1차로 혼합하고 상기 유기접착제를 대나무숯 100중량부에 대해 5~15중량부 2차로 혼합하는 단계(S120)와
(3) 상기 열전도체와, 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 공기와의 접촉을 방지하면서 10∼24시간 동안 상온에서 숙성시키는 단계(S130)와
(4) 숙성된 열전도체, 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 200℃에서 100∼300kg/cm2으로 압축한 후 5분 동안 유지하고 탈형하여 1차 소성하는 단계(S140)와
(5) 1차소성한 후 성형물을 5∼40℃에서 10∼24시간 동안 건조시키는 단계(S150)와
(6) 건조한 후 성형물을 80∼250℃에서 5∼10시간 동안 가열하고 5∼40℃에서 냉각시키는 단계(S160)와
(7) 가열하고 냉각시킨 성형물을 600~800℃에서 12~24시간 동안 2차 소성하는 단계(S170)와
(8) 2차 소성한 후 성형물을 코팅하는 단계(S180)와
(9) 코팅한 후 성형물을 300℃에서 5분간 3차 소성하는 단계(S190)를 포함한다.

Description

숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법{Forming material including charcoal with thermal conductors and manufacturing method thereof}
본 발명은 대나무숯 등과 같은 숯분말과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대나무숯 등과 같은 다공성 숯분말, 유기계 접착제, 열전도체를 혼합 성형 뒤 고온 열분해 과정을 거친 것으로 열전도율이 우수하며 치수안정성이 뛰어나다. 또한, 인체에 유해하거나 불쾌한 냄새를 탈취하며 원적외선을 방출하여 환경친화적이고 건강기능을 가진 건축자재 및 생활기구로 적용할 수 있는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
나아가 세라믹 코팅을 통한 강도를 유지시키고 유기접착제와 열전도체를 포함시켜 결합력과 열전도율을 향상시키는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 신축된 새집에 입주하는 입주자들이 집 지을 때 사용되었던 여러 가지 화학제품들에 의해 두통, 알레르기가 발생하는 새집증후군에 대한 사회적 관심이 급증되고 있다.
또한 환경부의 "다중이용시설 등의 실내공기질관리법"이 2004.05.30부터 시행됨에 따라 목욕탕, PC방, 오락실, 도서관, 휴게실과 같이 일정규모 이상을 지니며 일반대중이 이용하는 다중이용시설의 실내공기 관리가 한층 강화되고 있다.
실내 공기의 질을 향상시키고, 인체에 유해한 물질을 제거라는 목적을 위해 건축마감재에 사용되는 대표적인 물질로는 숯, 솔잎, 은, 옥, 황토, 맥반석, 일라이트, 산화티탄, 질석, 퍼라이트, 토르마린, 도로마이트, 모노자이트, 식물정유성분 등의 식물성 원료 또는 광물성 원료가 다양하게 이용되고 있다.
특히 이 중에서 숯은 원적외선기능, 음이온기능, 공기정화기능, 전자파차단기능, 습도조절기능, 항균기능, 유해물질흡착기능 등과 같은 고유한 기능들이 널리 알려져 벽지, 종이, 부직포, 페인트, 모르타르, 코팅제, 바닥재, 벽재와 같이 건축자재에 응용되고 있다.
본 발명과 관련된 종래 기술로서 한국공개특허공보 제 10-2007-0008042호에 숯 분말, 무기물 분말, 무기접착제로 이루어진 숯성형체의 제조방법이 있다.
그러나 상기 종래기술에서 숯분말과 함께 혼합되는 무기물 분말인 질석 등은 다공성(多孔性)으로 비중이 가볍고 단열성을 지니고 있어 숯성형체의 열전도률을 느리게 하여 우수한 열전도를 요구하는 침대판이나 구이판 등으로 이용시 단점으로 작용한다.
또한, 상기 종래기술에서 숯분말과 함께 혼합되는 무기접착제인 규산소다 등은 폼알데하이드와 같은 인체에 유해한 화학물질을 방출하지 않는 친환경 재료이기는 하나 결합력이 전혀 없는 숯분말을 서로 결합시키는 접착력이 약하여 습기나 열에 의한 팽창 및 수축에 따른 파손 등에 의해 장기간 형태의 유지가 어려운 단점이 있다.
한편, 상기 종래기술에서 숯성형체에 사용된 무기접착제의 결합력을 높이기 위해 80∼250℃에서 가열을 실시하지만 사용된 무기접착제 자체의 낮은 결합력의 한계를 극복하기는 어렵다.
따라서 열전도율이 좋으면서 형태를 장기간 유지하고, 온습도 변화로 생기는 수축과 팽창으로 인한 파괴가 일어나지 않으면서 표면의 상태를 매끈하게 유지할 수 있는 숯 분말을 이용한 복합성형체가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어져 인체에 유해하거나 불쾌한 냄새를 탈취하며 원적외선을 방출하여 환경친화적이고 건강기능을 가진 건축자재 및 생활기구로 적용할 수 있는 성형체 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명에서는 열전도율이 좋으면서 형태를 장기간 유지하고, 온습도 변화로 생기는 수축과 팽창으로 인한 파괴가 일어나지 않으면서 표면의 상태를 매끈하게 유지할 수 있는 대나무숯 분말을 이용한 성형체의 제조방법을 제공한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체를 사용하여 열전도율이 높고 온습도 변화에 따른 수축 팽창이 적고, 표면이 매끄러운 대나무숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명의 대나무숯은 입자크기가 300∼500메쉬인 것을 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명은 대나무숯 100중량부에 대해 열전도체가 10~20중량부를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명의 열전도체는 흑연, 탄화규소, 은, 구리 등 그밖에 열전도체들에 대해 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 본 발명의 유기접착제는 유기물과 용매를 1:1 또는 1:0.9 또는 0.9:1의 무게비율로 혼합되고 대나무숯(가루) 100중량부에 대해 유기접착제가 5 ~ 15중량부를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
또한 상기 유기접착제의 유기물은 페놀, 멜라민 등 그밖에 유기물들에 대해 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 용매는 알콜류 유기용매를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 성형체는 바닥패널, 벽패널, 천장패널, 방음패널 중에서 선택된 어느 하나인 건축자재임을 특징으로 하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명의 성형체는 가구의 마감판이나 침대의 바닥재 및 구이판에 적용하는 것을 특징으로 하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은
(1) 유기접착제는 유기물과 용매를 1:1 또는 1:0.9 또는 0.9:1의 무게비율로 혼합하되, 상기 유기물은 페놀, 멜라민 등 그밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며 상기 용매는 알콜류 유기용매를 사용하여 제조되는 단계(S110)
(2) 300∼500메쉬로 분말화한 대나무숯 분말의 100중량부에 대해 100∼200메쉬로 분말화한 열전도체를 10~20중량부 1차로 혼합하고 상기 대나무숯 분말 100중량부에 대해 유기접착제를 5~15중량부 2차로 혼합하는 단계(S120)와
(3) 상기 열전도체와, 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 공기와의 접촉을 방지하면서 10∼24시간 동안 상온에서 숙성시키는 단계(S130)와
(4) 상기 숙성된 열전도체흑연, 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 200℃에서 100∼300kg/cm2으로 압축한 후 5분 동안 유지하고 탈형하여 1차 소성하는 단계(S140)와
(5) 1차 소성한 후 성형물을 5∼40℃에서 10∼24시간 동안 건조시키는 단계(S150)와
(6) 상기 건조한 후 성형물을 80∼250℃에서 5∼10시간 동안 가열하고 5∼40℃에서 냉각시키는 단계(S160)와
(7) 상기 가열하고 냉각시킨 성형물을 600~800℃에서 12~24시간 동안 2차 소성하는 단계(S170)와
(8) 상기 2차소성한 후 성형물을 코팅하는 단계(S180)와
(9) 상기 코팅한 성형물을 300℃에서 5분간 3차 소성하는 단계(S190)를 포함하는 대나무숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명의 대나무 숯은 입자크기가 300∼500메쉬인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 본 발명의 숙성은 열전도체흑연과 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 공기와의 접촉을 방지하면서 10∼24시간 동안 상온에서 실시한다.
또한 본 발명의 1차 소성단계는 열전도체흑연과, 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 200℃에서 100∼300kg/㎠으로 압축하고 5분 동안 유지한다.
본 발명의 건조는 성형물을 5∼40℃에서 10∼24시간 동안 실시하며, 본 발명의 가열은 건조한 성형물을 80∼250℃에서 5∼10시간 실시하고, 냉각은 5∼40℃에서 실시하게 된다.
또한 본 발명의 2차 소성단계는 상기 가열 및 냉각한 성형물을 600~800℃에서 12~24시간 실시하며(소성온도가 너무 높은 것 같은데, 500~600℃ 정도로 하면 안되는지 확인 바람. 실제로 600~800℃로 너무 높이면 성형체가 약해질 우려가 있음), 코팅단계는 상기의 2차 소성단계를 거친 성형물을 세라믹 코팅 또는 장석유, 활석유, 석회유 등 그 밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 코팅을 실시하게 된다.
또한 본 발명의 3차 소성단계는 상기의 코팅단계를 거친 성형물을 300℃에서 5분간 실시한다.
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 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 하기의 시험예의 결과에서와 같이 본 발명에 의해 제조한 성형체는 기존 특허기술(한국공개특허공보 제 10-2007-0008042호)에 의해 제조된 숯성형체에 비해 열전도율이 높고 열과 습기에 의한 파손이 전혀 없음을 알 수 있었다.
본 발명의 부가효과로서 분말상의 숯을 원료로 함으로서 숯의 특성인 원적외선방사, 음이온발산, 냄새를 흡착하는 탈취기능 및 중금속 흡착기능이 있으며, 숯분말과 열전도체, 유기접착제를 혼합하여 사용함으로 인하여 높은 열전도율에 따른 높은 효율성을 부여한다.
또한 본 발명의 성형체는 경량, 단열, 흡음, 불연재인 숯 분말, 유기접착제, 열전도체의 배합을 통하여 외부의 온습도 변화에 따라 팽창과 수축 시에 발생하는 파열을 방지할 수 있고, 강력한 결합력을 유지 가능토록 성형할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대나무숯과 열전도체를 포함하는 성형체 및 이의 제조방법을 순서에 따라 도시한 순서도 이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인체에 유해하거나 불쾌한 냄새를 탈취하며 원적외선을 방출하여 환경친화적이고 건강기능을 가진 건축자재 및 생활기구로 적용할 수 있는 것으로서 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 흑연 이루어진 성형체를 포함한다.
본 발명의 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체 흑연으로 이루어진 성형체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구성성분의 하나인 대나무숯은 인체에 유해하거나 불쾌한 냄새를 흡수하는 역할을 하여 결과적으로 이러한 대나무숯을 포함하는 성형체 또한 하나의 대나무숯과 같이 인체에 유해하거나 불쾌한 냄새를 흡수할 수 있도록 한다.
본 발명의 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체에서 상기 열전도체는 상기 성형체가 열 전도율을 향상시키는 역할을 하며, 혼합비는 대나무 숯(가루) 100중량부에 대해 열전도체는 10~20중량부로 혼합된다.
본 발명의 성형체에서 열전도체는 대나무 숯(가루) 100중량부에 대해 10중량부 미만 사용하면 열전도율이 미미하고, 열전도체를 20중량부 이상으로 하면 열전도율을 높일 수 있지만, 성형체에 있어서 대나무 숯가루의 비율이 상대적으로 작아 대나무 숯의 특징인 인체에 유해한 냄새를 탈취하거나, 원적외선을 방출 등의 환경친화적인 기능이 약화될 우려가 있다.
본 발명의 성형체의 구성성분의 하나인 유기접착제는 열전도체는 대나무숯 분말이 서로 접착되도록 하는 일종의 접착제 역할을 한다. 본 발명에서 사용하는 유기접착제는 인체에 유해한 성분이 함유되지 않은 것으로 접착제 역할을 할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 유기접착제는 대나무숯(가루) 100중량부에 대해 5~15 중량부를 혼합하여 사용한다.
또한 상기 유기접착제는 유기물과 용매를 1:1 또는 1:0.9 또는 0.9:1의 무게비율로 혼합하여 사용한다. 상기 유기물은 페놀 또는 멜라민 등을 사용하며, 상기 용매는 알콜류를 주로 사용한다.
본 발명에서 성형체를 만들기 위한 상기 유기접착제는 대나무숯 100중량부에 대해 5중량부 미만 사용하면 열전도체과 대나무숯 분말의 접착력이 약할 수 있고 15중량부를 초과하면 대나무 숯가루와 열전도체 사이의 공극이 완전히 매워져 통풍에 문제가 있다.
따라서 본 발명의 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체에서 유기접착제는 대나무 숯 분말 100중량부에 대해 10 중량부 정도 첨가되는 것이 좋다.
또한 본 발명의 성형체에서 주요 구성성분인 대나무숯 분말과 열전도체는 입자크기를 서로 상이하게 하여 성형체 제조시 입자크기의 배합을 적절하게 하면 입자간에 서로 강한 결합력을 갖도록 하여 성형체의 강도를 향상시킬 수 있다. 이때 열전도체 입자크기를 대나무숯 분말의 입자크기 보다 크게 한 것을 사용하여 비교적 큰 모공을 형성하고 있는 열전도체의 모공 속으로 미세한 숯의 분말이 채워지도록 하여 상대적으로 결합력이 약한 대나무숯의 성형성을 개선할 수 있도록 함으로써 대나무숯을 함유한 성형체의 구조가 불완전하게 하는 것을 막아 준다. 본 발명에서 이와 같은 이유로 대나무숯 분말은 입자크기가 300∼500메쉬(mesh)인 것을 사용하고, 열전도체는 입자크기가 100∼200메쉬인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체는 내구성의 증가를 위해 표면을 세라믹 코팅 또는 장석유, 활석유, 석회유 등 그 밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용해 코팅을 실시한다.
본 발명의 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체는 바닥패널, 벽패널, 천장패널, 방음패널 중에서 선택된 어느 하나인 건축자재로 사용할 수 있으며, 또한 생활기구로서 가구의 외관패널이나 침대의 바닥재로 사용하거나 구이판으로 사용할 수 있다.
상기에서 건축자재로 사용할 수 있는 본 발명의 성형체는 그대로 이용하거나 또는 성형체에 표면처리를 실시하여 사용할 수 있다. 이때 성형체를 표면처리시 사용하는 재료는 무늬목, 벽지, 천연페인트, 숯페인트 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 특히 습기가 우려되는 곳에서는 얇게 자른 돌판을 성형체의 표면에 부착할 수도 있다. 이런 경우, 성형체 표면에서의 대나무숯의 기능은 감소하겠지만 뒷면에 부착되는 시멘트벽 등에서 방출이 염려되는 유해물질을 없애는 데는 별 문제가 없다.
한편 도1을 참고하여 본 발명의 대나무 숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체의 제조방법을 설명한다.
본 발명 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체의 제조방법은
본 발명 대나무숯 분말, 유기접착제, 열전도체로 이루어진 성형체의 제조방법은
(1) 유기접착제는 유기물과 용매를 1:1 또는 1:0.9 또는 0.9:1의 무게비율로 혼합하되, 상기 유기물은 페놀, 멜라민 등 그밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며 상기 용매는 알콜류 유기용매를 사용하여 제조되는 단계(S110)
(2) 300∼500메쉬로 분말화한 대나무숯 분말에 100∼200메쉬로 분말화한 열전도체 분말을 대나무숯 100중량부에 대해 10~20중량부 1차로 혼합하고 상기 유기접착제를 대나무숯 100중량부에 대해 5~15중량부 2차로 혼합하는 단계(S120)와
(3) 상기 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 공기와의 접촉을 방지하면서 10∼24시간 동안 상온에서 숙성시키는 단계(S130)와
(4) 숙성된 열전도체 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 200℃에서 100∼300kg/㎠으로 압축한 후 5분 동안 유지하고 탈형하여 1차 소성하는 단계(S140)와
(5) 1차소성한 후 성형물을 5∼40℃에서 10∼24시간 동안 건조시키는 단계(S150)와
(6) 건조한 후 성형물을 80∼250℃에서 5∼10시간 동안 가열하고 5∼40℃에서 냉각시키는 단계(S160)와
(7) 가열하고 냉각시킨 성형물을 600~800℃에서 12~24시간 동안 2차 소성하는 단계(S170)와
(8) 2차 소성한 후 성형물을 코팅하는 단계(S180)와
(9) 코팅한 후 성형물을 300℃에서 5분간 3차 소성하는 단계(S190)를 포함한다.
이하 본 발명의 성형체 제조방법을 각각의 단계에 의하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
1. 혼합단계
유기접착제는 유기물과 용매를 1:1 또는 1:0.9 또는 0.9:1의 무게비율로 혼합하여 제조된다. 상기 유기물의 일예로서 페놀, 멜라민 등 그밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 용매는 알콜류 유기용매를 사용한다.
열전도체의 일예로서 흑연분말, 탄화규소, 은, 구리 등 그 밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한 300∼500메쉬로 분말화한 대나무숯 분말에 대나무숯 100 중량부에 대해 100∼200메쉬로 분말화한 열전도체 분말을 10~20 중량부 1차로 혼합하고, 대나무숯과 열전도체가 혼합된 혼합물에 대나무숯 100 중량부에 대해 상기 유기접착제를 5~15 중량부 2차로 혼합한다. 이때 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합시 이들을 혼합할 수 있는 장비라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
상기에서 열전도체는 열 전도율을 향상시킬 수 있도록 할 수 있으며 본 발명에서 상기에서 언급한 역할을 할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
상기에서 유기접착제는 흑연과 대나무숯 분말이 고루 혼합되도록 하는 일종의 접착제 역할을 하며, 인체에 유해한 성분이 함유되지 않은 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.
2. 숙성단계
상기 제1단계에서 얻은 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물은 유기접착제가 열전도체와 대나무숯의 미세기공 속으로 충분히 침투하여 접착력을 올릴 수 있도록 숙성을 실시하는 것이 좋다.
이때 혼합물의 숙성조건은 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 공기와의 접촉을 방지하면서 10∼24시간 동안 상온에서 실시할 수 있다.
3. 1차 소성단계
상기의 혼합단계(제1단계) 및 숙성단계(제2단계)를 거친 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물은 1차 소성을 실시하여 성형물을 얻을 수 있다.
이때 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물을 형성하고자 하는 형상의 금형에 투입하고 프레스를 이용하여 200℃에서 100∼300kg/cm2으로 압축한 후 압축 성형시간은 혼합물을 프레스로 압축한 후 5분 동안 유지하고 탈형하여 성형물을 얻을 수 있다.
4. 건조단계
상기 3단계의 소성단계 후 금형에서 탈착된 성형물은 건조를 실시하여 소성단계 후 가열단계에서 생성될 수 있는 크랙 발생을 억제하고, 성형물 내부의 입자와 입자사이 및 입자의 기공 속으로 분산된 유기접착제가 균등하게 자리하도록 할 수 있다.
이때 건조는 성형물을 5∼40℃에서 10∼24시간 동안 실시할 수 있다.
5. 가열 및 냉각단계
상기 4단계의 건조 후 성형물을 가열 및 냉각하여 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말로 이루어진 성형체를 얻을 수 있다.
이때 성형물의 가열은 상기 4단계에서 건조한 성형물을 80∼250℃에서 5∼10시간 실시하여 잔여 수분을 증발시켜 제거함으로써 유기접착제가 입자표면에 정착되도록 하여 치밀한 조직의 성형물이 되도록 한다. 가열이 끝난 성형물은 5∼40℃에서 냉각하여 대나무숯을 포함하는 성형체를 제조할 수 있다.
6. 2차 소성단계
상기의 가열 및 냉각단계(제5단계)를 거친 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물은 2차 소성을 실시하여 상기 유기접착제의 탄소화가 이루어진다.
이때 2차 소성단계는 상기 대나무숯을 포함하는 성형체를 600~800℃에서 12~24시간 실시하여 상기 유기접착제 간에 강한 카본 본딩(carbon bonding)이 발생하면서 결합이 되고, 그로 인해서 역학적인(mechanical) 강도가 증가한다. 아울러, 600~800℃의 고온 열분해 과정에서 유기접착제 내에 포함된 일부 화학성분도 완전히 연소되어 제거된다.
7. 코팅단계
상기의 2차 소성단계(제6단계)를 거친 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물은 내구성의 증가를 위해 코팅을 실시한다.
이때 코팅단계는 표면을 세라믹 코팅 또는 장석유, 활석유, 석회유 등 그 밖에 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 코팅을 실시하며 이들을 코팅할 수 있는 기기라면 어떤한 것이라도 사용할 수 있다.
8. 3차 소성단계
상기의 코팅단계(제7단계)를 거친 열전도체와 유기접착제 및 대나무숯 분말의 혼합물은 3차 소성을 실시하여 코팅액을 경화 및 건조한다.
이때 3차 소성단계는 상기 대나무숯을 포함하는 성형체를 300℃에서 5분간 실시하여 상기 코팅액의 건조를 실시한다.
상기 1단계 내지 8단계로부터 얻은 대나무숯을 포함하는 성형체는 바닥패널, 벽패널, 천장패널, 방음패널 중에서 선택된 어느 하나인 건축자재로 사용할 수 있다.
상기에서 건축자재로 사용할 수 있는 본 발명의 성형체는 그대로 이용하거나 또는 성형체에 표면처리를 실시하여 사용할 수 있다. 이때 성형체를 표면처리시 사용하는 재료는 무늬목, 벽지, 천연페인트, 숯페인트 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 습기가 우려되는 곳에서는 돌판이나 다른 소재로 처리해도 좋다.
한편 본 발명에서 다양한 성분, 함량 및 조건으로 대나무숯과 열전도체를 포함하는 성형체를 제조한 바, 본 발명의 목적에 부합하는 성형체를 얻기 위해서는 전술한 성분, 함량, 조건으로 성형체를 제조하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
따라서 본 발명은 기존 특허기술(한국공개특허공보 제 10-2007-0008042호)에 의해 제조된 숯성형체에 비해 열전도율이 높고 열과 습기에 의한 파손이 전혀 없음을 알 수 있었다.
숯성형체의 특성 기존 방법에 의한 숯성형체
(공개특허10-2007-8042참조) 		신규 방법을 의한 숯성형체
열전도율 낮음(0.27 W/mㅇK) 높음(0.51 W/mㅇK)
열에 의한 파손여부 있음 없음
습기에 의한 파손여부 있음 없음
내부 결합력(박리강도) 낮음(7.9 kgf/cm2) 높음(16.4 kgf/cm2)
구성재료 대나무숯+무기질분말+무기접착제 숯+열전도체+유기접착제
최고 소성온도 80∼250℃ 600∼800℃
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

Claims (7)

  1. 대나무숯 분말과 유기접착제를 먼저 혼합한 후에 상기 혼합물에 열전도체 분말을 추가적으로 혼합하고 열가압하여 이루어지되
    상기 대나무숯 분말의 입자크기는 300∼500메쉬이고,
    열전도체 분말은 상기 대나무숯분말 100중량부에 대해 10~20중량부을 혼합하여 형성되며,
    상기 유기접착제의 유기물은 페놀, 멜라민 중 하나 이상을 사용하고, 이때 용매는 알콜류 유기용매를 사용하되
    상기 300∼500메쉬로 분말화한 대나무숯 분말에 100∼200메쉬로 분말화한 열전도체 분말을 대나무숯 100중량부에 대해 10~20중량부 1차로 혼합한 다음, 상기 유기접착제를 대나무숯 100중량부에 대해 5~15중량부 2차로 혼합하며,
    상기 2차로 혼합된 상기 열전도체와 상기 유기접착제 및 상기 대나무숯 분말의 혼합물을 공기와 접촉하지 않도록 방지하면서 10∼24시간 동안 숙성시키고,
    상기 숙성된 혼합물을 형성하고자 하는 형상의 금형에 투입하고 프레스를 이용하여 100∼300kg/cm2으로 프레스로 압축한 후 탈형하여 성형물을 얻으며,
    상기 얻어진 성형물이 유기접착제 간에 강한 카본 본딩(carbon bonding)이 발생하면서 결합이 시켜 강도를 증가시킴과 아울러 유기접착제 내에 포함된 화학성분을 연소시켜 제거하기 위해 상기 성형물을 12~24시간동안 600~800℃의 환경에 노출시키는 것을 특징으로 하는 성형체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열전도체는 흑연, 탄화규소, 은, 구리 중 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 성형체.
  7. 제1항에 있어서,
    성형체는 바닥패널, 벽패널, 천장패널, 방음패널 중에서 선택된 어느 하나인 건축자재임을 특징으로 하는 성형체.









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