KR102060243B1 - 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법 및 건축용 판상 자재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일측면에서 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법에 관한 것으로, 커피 슬러지 조성의 합성보드를 제작하는 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100), 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 외면 레이어을 형성하는 외면 형성 단계(200)을 포함하여, 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)는, (1) 수거된 커피 슬러지를 함수율이 30%이하가 되도록 건조하여 준비하는 커피 슬러지 건조 단계(S110), (2) 상기 커피 슬러지에 탄산칼슘을 첨가 후, 균질하게 혼합한 다음 상온에서 함수율 20%이하가 되도록 건조한 다음, 입도 분포 50~200매쉬가 되도록 분쇄하여 커피 슬러지 분말을 생성하는 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120), (3) 상기 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계 완료 후, 커피 슬러지 분말에 합성수지, 분산제, 가소제를 첨가하여 균질하게 혼합한 다음 용융시켜 커피 슬러지조성의 합성보드용 조성물을 준비하는 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130), (4) 상기 합성보드용 조성물을 금형에 투입하고, 온도 165~180℃, 성형압력 4~4.3MPa의 조건으로 압출 성형하는 압출 성형 단계(S140), 및 (5) 상기 압출 성형 단계에서 압출된 성형물을 냉각한 후, 사전 결정된 크기로 절단하여 재단하는 후처리 및 절단 단계(S150)를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법 및 건축용 판상 자재{METHOD FOR MANUFACTURING PLATE TYPE MATERIAL FOR ARCHITECTURE CONTAINING SYNTHETIC BOARD OF COMPOSITION OF COFFEE SLUDGE}
본 발명은 건축용 판상 자재의 제조방법 및 건축용 판상 자재에 관한 것으로 특히, 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법 및 건축용 판상 자재에 관한 것이다.
자연 무늬 목의 대체재로서 고밀도섬유판(HDF: High Density Fiber Board), 중밀도섬유판(MDF: Medium Density Fiberboard), 티클보드(Particle Board) 등과 같이 상대적으로 가공이 용이하고 저렴한 판상 목질자재의 표면에 나무 무늬 등 다양한 형태의 무늬 및 패턴 등이 인쇄된 필름을 가열·가압하여 부착하거나, 타 목재 판 또는 기능성 판을 추가로 부착하여 건축용 제작용 자재로 사용하고 있다.
이러한, 판상 목질자재에 부착되는 필름은 폴리에스테르나 폴리비닐계 필름지에 인쇄층을 형성한 것으로, 자재의 표면에 적당량의 접착제를 도포한 후 그 대응면에 필름지를 직접 부착한 후 별도의 프레스장치로 가열·가압하여 부착시켜 코팅처리하는 방식으로 수행되어 왔으며, 타 목재 판 또는 기능성 판을 추가로 부착하는 경우에도 재질에 따라 접착제를 도포하고 건조하여 결합시키는 방식으로 가공하고 있다.
한편, 원두커피는 고가로 수입되어 판매되고 있으나, 원두커피를 추출한 후 남는 커피찌꺼기인 커피 슬러지는 활용할 수 있는 분야가 적어 이를 재활용한다 하더라도 그 활용범위는 용기나 재떨이 등에 담아 탈취재 정도로 사용하는 정도로 재활용의 범위가 극히 제한적이며, 대부분은 그대로 폐기물로 버려지고 있는 실정이다.
이에 따라, 커피 슬러지를 이용하여, 일부 건축용 자재 등을 제작하는 것이 시도되고 있으나, 그 강도 등 물성이 상기 통상의 섬유판 등에 미치지 못하여 적극적으로 보급되지는 못하는 실정이며, 특히 건축용 자재에는 자연친화적 분위기를 제공하면서 커피 고유의 은은한 향을 지속적으로 배출할 수 있는 이점이 있음에도 그 강도 등 물성의 한계와 새로운 제조공정 및 설비/장치의 도입이 요구되어 보급되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 충분한 강도 등 물성을 가지면서도 통상의 건축용 판상 자재의 가공방법 및 설비/장치를 그대로 사용하여 생산의 경제성 및 효율성을 증가시키는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법 및 건축용 판상 자재의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
특허등록특허공보 제10-1733306호(발명의 명칭 : 커피분말을 이용한 내장용 블록 보드의 제조방법 및 이에 의해 제조된 내장용 블록 보드, 공고일자 : 2017년05월08일) 특허등록특허공보 제10-1645205호 (발명의 명칭 : 합성보드의 제조방법, 공고일자 : 2016년08월03일)
따라서, 본 발명은 충분한 강도 등 물성을 가지면서도 통상의 건축용 판상 자재의 가공방법 및 설비/장치를 그대로 사용하여 생산의 경제성 및 효율성을 증가시키는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법 및 건축용 판상 자재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측면에서 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법에 관한 것으로, 커피 슬러지 조성의 합성보드를 제작하는 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100), 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 외면 레이어을 형성하는 외면 형성 단계(200)을 포함하여, 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)는, (1) 수거된 커피 슬러지를 함수율이 30%이하가 되도록 건조하여 준비하는 커피 슬러지 건조 단계(S110), (2) 상기 커피 슬러지에 탄산칼슘을 첨가 후, 균질하게 혼합한 다음 상온에서 함수율 20%이하가 되도록 건조한 다음, 입도 분포 50~200매쉬가 되도록 분쇄하여 커피 슬러지 분말을 생성하는 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120), (3) 상기 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계 완료 후, 커피 슬러지 분말에 합성수지, 분산제, 가소제를 첨가하여 균질하게 혼합한 다음 용융시켜 커피 슬러지조성의 합성보드용 조성물을 준비하는 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130), (4) 상기 합성보드용 조성물을 금형에 투입하고, 온도 165~180℃, 성형압력 4~4.3MPa의 조건으로 압출 성형하는 압출 성형 단계(S140), 및 (5) 상기 압출 성형 단계에서 압출된 성형물을 냉각한 후, 사전 결정된 크기로 절단하여 재단하는 후처리 및 절단 단계(S150)를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 (2) 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120)는, 상기 커피 슬러지 분말이 함수율 15~20%를 가지도록 건조한다.
또한 바람직하게는 상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)에서 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물이 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부가 혼합되어 이루어진다.
여기서, 상기 합성수지는 합성고무, PVC, TPU, TPE로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편 바람직하게는 상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)에서, 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물에 상기 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여 30~50㎜의 길이를 가지는 폐합성섬유를 3~5중량부가 더 첨가되어 혼합된다.
또한 바람직하게는 상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)는 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물에 상기 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여 입도 50~200매쉬(mash)의 분포를 가지는 미분상태의 황토, 펄라이트, 맥반석, 옥분말, 유황, 게르마늄원석 분말로부터 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원적외선 발산물질 0.1~0.5중량부를 포함하여 첨가한다.
나아가 바람직하게는 외면 형성 단계(S200)는, 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착제를 도포하여 건조하는 접착제 도포 및 건조 단계(S210), 모양 또는 색상이 인쇄된 시트를 일면에 밀착시켜 고온으로 압착함으로써 접착제가 도포된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착하는 시트 열 접착 단계(S310)을 포함하여, 상기 접착제 도포 및 건조 단계(S210)는, 수성 우레탄 접착제와 수성 경화제가 사전 설정된 비율로 혼합된 수성 우레탄 접착제 혼합액의 형태로 접착제를 도포하며, 수성 우레탄 접착제 혼합액은 수성 폴리우레탄이 주성분인 고형분 40중량%를 포함한 수성 폴리우레탄 접착제 주제와 폴리이소시아네이트가 주성분인 고형분 90~100중량%를 포함하는 수성 경화제가 1:2의 중량비로 혼합되어 이루어진다.
다른 측면에서, 본 발명은 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재는, 커피 슬러지 조성의 합성보드(10), 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)의 일면 또는 양면에 형성된 접착제층(11)을 통하여 결합되는 모양 또는 색상이 인쇄된 시트(21)를 포함하여 구성되며, 상기 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)를 구성하는 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물은 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부를 포함하여 혼합된 조성물인 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에서 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재로, 커피 슬러지 조성의 합성보드(10), 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)의 일면 또는 양면에 결합되는 외판(22)을 포함하여 구성되며, 상기 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)를 구성하는 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물은 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부를 포함하여 혼합된 조성물인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 형성된 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)의 일면 또는 양면 접착제층(11)을 통하여 단열판(23)의 일면이 결합되고, 상기 단열판(23)의 타면에 상기 외판(22)가 결합되며, 상기 단열판(23)은 탄화코르크 재질의 판이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 충분한 강도 등 물성을 가지면서도 통상의 건축용 판상 자재의 가공방법 및 설비/장치를 그대로 사용하여 생산의 경제성 및 효율성을 증가시키는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법 및 건축용 판상 자재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 외면 형성 단계의 제1 실시예의 흐름도이다.
도 4는 도 3의 제1 실시예에 의하여 제작되는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 외면 형성 단계의 제2 실시예의 흐름도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 제2 실시예의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시 예에 기초하여 설명한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있는 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 명백히 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 흐름도, 도 2는 본 발명의 일실시예의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법은, 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100), 및 외면 형성단계(S200)을 포함하여 수행된다.
본 발명에 있어, 도 2와 같이, 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)는 (1) 수거된 커피 슬러지를 함수율 30%이하가 되도록 건조하여 준비하는 커피 슬러지 건조 단계(S110), (2) 상기 커피 슬러지에 탄산칼슘을 첨가 후, 균질하게 혼합한 다음 상온에서 함수율 20%이하가 되도록 건조한 다음, 입도 분포 50~200매쉬가 되도록 분쇄하여 커피 슬러지 분말을 생성하는 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120), (3) 상기 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계 완료 후, 커피 슬러지 분말에 합성수지, 분산제, 가소제를 첨가하여 균질하게 혼합한 다음 용융시켜 합성보드 용 조성물을 준비하는 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130), (4) 상기 합성보드용 조성물을 금형에 투입하고, 온도 165~180℃, 성형압력 4~4.3MPa의 조건으로 압출 성형하는 압출 성형 단계(S140), (5) 상기 압출 성형 단계에서 압출된 성형물을 냉각한 후, 사전 결정된 크기로 절단하여 재단하는 후처리 및 절단 단계(S150)를 포함하여 수행된다.
상기 (1) 커피 슬러지 건조 단계(S110)에 있어 수거된 커피 슬러지를 함수율이 30%이하로 사전 건조하여 보관 또는 작업공정상에서의 중량을 저감시키며, 수분으로 인한 사전 변성을 방지한다.
상기 (2) 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120)는, 상기 커피 슬러지 분말이 함수율 15~20%를 가지도록 건조하는 것이 바람직하며, 이는 실험에 의하여 함수율이 15% 미만이거나 20%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되는 문제, 또는 조성물 혼합 시 덩어리짐 현상 등의 문제가 발생하며, 그 입도가 상기 50~200매쉬(mash)의 입도분포를 벗어나 입도가 작을 경우 덩어리짐 등의 현상으로 혼합시 합성수지와의 결합이 잘 이루어지지 않아 성형성이 저하되는 문제가 발생하고, 50~200매쉬(mash)의 입도분포를 벗어나 클 경우에는 최종 제품인 보드의 물리적 강도가 저하되는 문제가 발생하는 결과가 확인되었으며, 이와 같은 실험결과가 고려되어 본 실시예의 우수한 물성을 갖는 커피 슬러지 주재 보드의 제작되는 함수율 및 입도분포의 최적의 값이 실험적으로 결정되었다. (2) 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120)는 커피 슬러지를 건조하는 과정 및 분쇄하는 공정을 포함하여 수행되며, 이를 통해 상기 함수율과 입도를 갖는 커피 슬러지 분말을 제조한다.
상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)의 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물이 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부를 포함하도록 수행될 수 있다.
(3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)의 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물의 합성수지는 커피슬러지를 상온 또는 고온에서 접착하는 고분자 화합물로서 열경화성수지, 열가소성 수지, 합성고무 등 상온 또는 고온에서 압출성형 시 커피슬러지를 접착시키는 접착제 역할을 하는 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 합성고무, PVC, TPU, TPE로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 일정 입자크기를 가지도록 가공된 분말 상태로 사용하는 것이 바람직하며, 일정 입자크기를 가지도록 가공된 분말 상태의 PVC를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이는 내수, 내습, 내구성 우수, 습기에 의한 팽창, 수축, 뒤틀림 없음, 방부 및 화학처리 불필요, 치수 안정성과 가공성우 우수한 장점이 있기 때문이다.
상기 합성수지는 사전 실험에 의하여, 커피슬러지 분말 100중량부에 대하여 그 혼합량이 12.5중량부 미만일 경우에는 접착성의 문제로 보드의 부서짐의 문제가 있고, 15중량부를 초과할 경우에는 기준치 보다 강도가 올라감으로 가공성이 떨어지는 문제가 발생하는 결과가 확인되었으며 이와 같은 실험결과가 고려되어, 본 실시예의 우수한 물성을 갖는 커피 슬러지 주재 보드의 제작되는 합성수지의 혼합비율이 커피슬러지 분말 100중량부에 대하여 12.5~15중량부의 값으로 실험적으로 결정되었다.
상기 탄산칼슘은 커피 슬러지 러지에 함유되는 수분과 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이산화탄소를 발생시켜 커피슬러지에 함유된 수분의 함량을 낮춰주어 성형성을 높여주는 기능을 수행하며, 사전 실험에 의하여 그 혼합량이 4중량부 미만일 경우에는 표면이 현무함처럼 홈이 생기는 단점이 발생하고, 8중량부를 초과할 경우에는 절단시 내부 단층에 기포층이 생겨 밀도 불균일의 단점이 발생하는 결과가 확인되었으며, 이와 같은 실험결과가 고려되어, 본 실시예의 경우 탄산칼슘의 혼합비율이 커피슬러지 분말 100중량부에 대하여 4~8중량부의 값으로 실험적으로 결정되었다.
상기 분산제로는 상기 분산제는 상기 조성물의 분산성을 향상시키기 위한 것으로, 합성보드의 제조시 사용되는 분산제라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 본 실시예의 경우 탈크가 분산제로서 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 15~20중량부의 혼합비율로 혼합되었다. 바람직하게는 본 발명의 목적의 일원인 친환경성을 확보하고, 성형시 합성수지의 용융물과 커피슬러지의 고른 혼합을 얻기 위하여 알칼리성 분산제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가소제는 합성수지의 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유기물질로, 바람직하게는 친환경 가소제인(DOTP)를 사용하는 것이 바람직하며, 사전 실험에 의하여, 상기 가소제의 혼합량이 1중량부 미만일 경우에는 보드의 경도 및 휨 발생의 문제가 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 경도 및 강도는 향상되나, 가공시 공구의 마모도가 높아 지는 문제가 발생하는 결과가 확인되었으며, 이와 같은 실험결과가 고려되어, 본 실시예의 경우 가소제의 혼합비율이 커피슬러지 분말 100중량부에 대하여 1~4중량부의 값으로 실험적으로 결정되었다.
나아가, 실시예에 따라서는 상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)에서, 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물에 상기 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여 30~50㎜의 길이를 가지는 폐합성섬유를 3~5중량부가 더 첨가되어 혼합될 수 있다.
(3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)의 조성물에 상기 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여 30~50㎜의 길이를 가지는 폐합성섬유를 3~5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 폐합성섬유는 고분자수지를 가공하여 된 것으로, 일정온도를 가하여 성형할 경우, 용융되어 접착제의 역할을 함과 동시에 고르게 분포되어 합성보드의 물리적 강도를 높이는 효과를 얻을 수 있다 만일, 상기 폐합성섬유의 혼입량이 3중량부 미만일 경우에는 폐섬유의 혼합으로 기대되는 물리적 강도의 향상을 얻을 수 없는 단점이 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 필요이상의 폐섬유가 혼화되어 용융될 경우 커피 슬러지 분말이 폐섬유에 의해 덩어리지는 현상이 발생하여 특정부위의 물리적 강도의 저하가 일어날 수 있어 제품불량률이 높아지는 문제가 있을 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는 상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)는, 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물에 상기 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여 입도 50~200매쉬(mash)의 분포를 가지는 미분상태의 황토, 펄라이트, 맥반석, 옥분말, 유황, 게르마늄원석 분말로부터 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원적외선 발산물질 0.1~0.5중량부를 포함하여 첨가할 수 있다.
이때, 상기 원적외선 발산물질의 입도가 상기 임계치를 벗어날 경우, 즉 입도가 너무 커 제작된 합성보드의 겉표면의 거칠기가 매우 거칠어지는 단점이 있고, 너무 작을 경우에는 성형체 가공전 혼합물의 혼화성이 저하되는 문제가 발생하여 성형성이 저하됨으로 인해 보드의 물리적 강도가 저하되거나, 성형 후 제작된 합성보드에 미세한 크랙이 발생하는 문제가 있을 수 있다.상기 원적외선 발산물질의 첨가량이 0.1중량부 미만일 경우에는 원적외선 발산효과가 미미하여 그 첨가하는 목적에 부합되지 않는 단점이 있고, 0.5중량부를 초과할 경우에는 원적외선의 발산효과는 높일 수 있으나, 제조단가가 상승하는 단점과, 합성수지와 결합성이 저하되는 단점이 있다.
외면 형성 단계(S200)는, 시트를 부착하여 외면을 형성하는 제1 실시예와,타 목재 판 또는 기능성 판을 추가로 결합하여 외면을 형성하는 제2 실시예의 형태로 실시될 수 있다.
도 3은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 외면 형성 단계의 제1 실시예의 흐름도이며, 도 4는 도 3의 제1 실시예에 의하여 제작되는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 실시예의 외면 형성 단계(S200)는 접착제 도포 및 건조 단계(S210) 및 시트 열 접착 단계(S220)을 포함하여 수행된다.
접착제 도포 및 건조 단계(S210)는, 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착제를 도포하여 건조한다. 실시예에 따라서, 후술하는 시트를 양면에 접착하는 경우 접착제 도포 및 건조 단계를 양면에 순차적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있다.
이를 통해 후술하는 시트 열 접착이 가능해질 뿐만 아니라, 커피 슬러지 조성의 합성보드의 표면에 흡수된 혼합액의 건조를 통해 커피 슬러지 조성의 합성보드의 강도를 보강하는 효과를 가져오게 된다.
접착제로는, 유해물질의 발산이 적고 친환경적인 수성 우레탄 접착제가 사용되며, 상기 수성 우레탄 접착제는, 수성 우레탄 접착제와 수성 경화제가 사전 설정된 비율로 혼합된 수성 우레탄 접착제 혼합액의 형태로 도포된다. 상기 우레탄 접착제 혼합액은 수성 폴리우레탄이 주성분인 고형분 40중량%정도를 포함한 수성 폴리우레탄 접착제 주제와 폴리이소시아네이트가 주성분인 고형분 90~100중량%를 포함하는 수성 경화제가 1:2의 중량비로 혼합되어 이루어진다.
수성 우레탄 접착제 주제로 다양한 공지의 수성 우레탄 접착제가 사용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 주성분은 수성폴리우레탄 고형분 비율이 40±2중량%, 점도(CPS/25±1℃)가 200~500, PH가 7.0±1.0인 유백색 점조액의 폴리우레탄 접착제 제품이 수성 우레탄 접착제 주제로 사용된다.
수성 경화제로 다양한 폴리이소시아네이트가 주성분인 공지의 제품이 사용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 주성분이 폴리이소시아네이트이고, 고형분 비율이 90~100중량%, 점도(CPS)가 1500~2500, NCO(%)가 16±1%, 분산후 입자크기가 0.2~0.5㎛인 상온 경화형 수성경화제 제품이 사용된다.
본 실시예의 접착제 도포 및 건조 단계(S200)는 상기 우레탄 접착제 혼합액을 50g/m2 의 도포량으로 표면에 도포한 후 상온에서 1-2시간 정도 건조시키는 방법으로 수행된다.
시트 열 접착 단계(S220)는 모양 또는 색상이 인쇄된 시트를 일면에 밀착시켜 고온으로 압착함으로써 접착제가 도포된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착한다. 시트를 양면에 접착할 수 있으며, 이 경우 접착제 도포 및 건조 단계가 수행된 양면에 순차적으로 시트를 접착하거나 수행하거나 동시에 시트를 접착할 수 있다.
본 실시예의 경우 시트 열 접착 단계(S300)는 통상의 멤브레인 프레스 머신을 사용하여 수행되어, 무늬 또는 색상이 인쇄된 시트를 커피 슬러지 조성의 합성보드의 밀착시켜 고온으로 압착함으로써 커피 슬러지 조성의 합성보드의 시트를 접착하며, 커피 슬러지 조성의 합성보드를 투입하고 대략 2.5~3.5KG의 공압으로 진공성형하는 방식으로 수행된다.
도 4를 참조하면, 도 3의 제1 실시예에 의하여 제작되는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재는, 커피 슬러지 조성의 합성보드(10), 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)의 일면 또는 양면에 형성된 접착제층(11)을 통하여 모양 또는 색상이 인쇄된 시트(21)을 포함하여 구성되며, 상기 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)를 구성하는 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물은 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부를 포함하여 혼합된 조성물인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 있어 높은 작업성의 확보와, 최종 제품인 합성보드의 우수한 물성확보를 위하여, 상기 커피 슬러지 분말은 함수율 15~20%, 입도 50~200매쉬(mash)의 입도분포를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한, 조건을 충족시키기 위하여 수거되는 커피 슬러지를 건조, 분쇄하는 과정을 수행하여 상기 함수율 및 입도 가지도록 가공된다.
또한, 상기 합성수지는 커피 슬러지를 상온 또는 고온에서 용융되어 접착할 수 있는 성질을 가지는 고분자 화합물이 선택되며, 열경화성수지, 열가소성 수지, 합성고무 등 상온 또는 고온에서 압출성형 시 커피 슬러지를 접착시키는 접착제 역할을 하는 다양한 재료를 사용할 수 있으며, 일정 입자크기를 가지도록 가공된 분말상의 합성고무, PVC, TPU, TPE로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 좋다 보다 바람직하게는 분말상의 PVC를 사용하는 것이 가장 좋다 그 이유는 내수, 내습, 내구성 우수, 습기에 의한 팽창, 수축, 뒤틀림 없음, 방부 및 화학처리 불필요, 치수 안정성과 가공성이 우수한 장점이 있기 때문이다.
실시예에 따라서는, 상기 합성수지는 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여, 12.5~15중량부를 혼합된다. 그 혼합량이 12.5중량부 미만일 경우에는 접착성의 문제로 보드의 부서짐의 문제가 있고, 15중량부를 초과할 경우에는 기준치 보다 강도가 올라감으로 가공성이 떨어지는 문제가 발생하는 실험결과에 따라 상기 혼합율이 결정되었다.
상기 조성물을 구성하는 상기 탄산칼슘은 커피 슬러지에 함유되는 수분과 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이산화탄소를 발생시켜 커피 슬러지에 함유된 수분의 함량을 낮춰주어 성형성을 높여주는 역할을 하는 것으로, 그 혼합량이 4중량부 미만일 경우에는 표면이 현무함처럼 홈이 생기는 단점이 있고, 8중량부를 초과할 경우에는 절단시 내부 단층에 기포층이 생겨 불균일한 밀도 생성의 단점이 있는 실험결과에 따라 상기 혼합율이 결정되었다.
상기 분산제는 상기 조성물의 분산성을 향상시키기 위한 것으로, 합성보드의 제조시 사용되는 분산제라면 어느 것을 사용하여도 무방하다 바람직하게는 본 발명의 목적의 일원인 친환경성을 확보하고, 성형시 합성수지의 용융물과 커피 슬러지분말의 고른 혼합을 얻기 위하여 알칼리성 분산제를 사용할 수 있다.
상기 가소제는 합성수지의 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유기물질로, 친환경 가소제인 DOTP(Dioctyl-terephthalate)를 사용할 수 있다. 상기 가소제의 혼합량이 1중량부 미만일 경우에는 보드의 경도 및 휨 발생의 문제가 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 물성치 부분 경도 및 강도면에서는 뛰어날지 모르지만 가공시 공구의 마모도가 높아지는 문제가 있다.
나아가 실시예에 따라서는, 상기 조성물을 이용하여 제조되는 합성보드의 성형성을 높이고, 물리적 성질을 향상시키기 위하여, 상기 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여 30~50㎜의 길이를 가지는 폐합성섬유를 3~5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 폐합성섬유는 고분자수지를 가공하여 된 것으로, 일정온도를 가하여 성형할 경우, 용융되어 접착제의 역할을 함과 동시에 고르게 분포되어 합성보드의 물리적 강도를 높이는 효과를 얻을 수 있다 만일, 상기 폐합성섬유의 혼입량이 3중량부 미만일 경우에는 폐섬유의 혼합으로 기대되는 물리적 강도의 향상을 얻을 수없는 단점이 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 필요이상의 폐섬유가 혼화되어 용융될 경우 커피 슬러지분말이 폐섬유에 의해 덩어리지는 현상이 발생하여 특정부위의 물리적 강도의 저하가 일어날 수 있어 제품불량률이 높아지는 문제가 있을 수
있다.
실시예에 따라서는 상기 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여 입도 50~200매쉬(mash)의 분포를 가지는 미분상태의 황토, 펄라이트, 맥반석, 옥분말, 유황, 게르마늄원석분말로부터 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원적외선 발산물질 0.1~0.5중량부를 더 첨가할 수 있다 이때, 상기 원적외선 발산물질의 입도가 상기 임계치를 벗어날 경우, 즉 입도가 너무 커 제작된 합성보드의 겉표면의 거칠기가 매우 거칠어지는 단점이 있고, 너무 작을 경우에는 성형체 가공전 혼합물의 혼화성이 저하되는 문제가 발생하여 성형성이 저하됨으로 인해 보드의 물리적 강도가 저하되거나, 성형 후 제작된 합성보드에 미세한 크랙이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
한편, 상기 원적외선 발산물질의 첨가량이 0.1중량부 미만일 경우에는 원적외선 발산효과가 미미하여 그 첨가하는 목적에 부합되지 않는 단점이 있고, 05중량부를 초과할 경우에는 원적외선의 발산효과는 높일 수 있으나, 제조단가의 상승하는 단점과, 합성수지와 결합성이 저하되는 단점이 있다.
도 5은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법의 외면 형성 단계의 제2 실시예의 흐름도이며, 도 6 및 도 7은 도 5의 제2 실시예의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제2 실시예의 외면 형성 단계(S200)는, 별도 단열부재를 포함하지 않는 경우 도 5(a)에서와 같이 접착제 도포 단계(S210a) 및 외면 판 접착 및 건조 단계(S212b)을 포함하여 수행될 수 있으며, 별도 단열부재로 탄화코르크 보드 단열판을 포함하는 경우 도 5(b)에서와 같이, 제1 접착제 도포 단계(S210b), 탄화코르크 보드 접착 및 건조 단계(S220b), 제2 접착제 도포 단계(S230b), 외면 판 접착 및 건조 단계(S240b)를 포함하여 수행될 수 있다.
별도 단열부재를 포함하지 않는 경우 접착제 도포 단계(S210a)는, 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착제를 도포한다. 이 경우 외면 판 접착 및 건조 단계(S212b)는 상기 접착제가 도포된 면에 외면 판을 부착시켜 건조시키며, 상기 접착제 도포 및 외면판 부착은 실시예에 따라서, 양면에 순차적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있다. 접착제로는 다양한 공지의 통상의 목재용 접착제가 사용된다.
별도 단열부재를 포함하지 않는 경우 제1 접착제 도포 단계(S210b)는 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착제를 도포하며, 탄화코르크 보드 접착 및 건조 단계(S220b)는 상기 제1 접착제가 도포된 면에 탄화코르크 보드를 부착시켜 건조 시키며, 상기 제1 접착제 도포 및 탄화코르크 보드의 부착은 실시예에 따라서, 양면에 순차적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있다. 접착제로는 다양한 공지의 통상의 목재용 접착제가 선택되어 사용될 수 있다.
이어 제2 접착제 도포 단계(S230b)는 탄화코르크 보드가 접착된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 제2 접착제를 도포하며, 외면 판 접착 및 건조 단계(S220b)는 상기 제2 접착제가 도포된 면에 외면 판을 부착시켜 건조 시키며, 상기 제2 접착제 도포 및 외면 판의 부착은 실시예에 따라서, 양면에 순차적으로 수행하거나 동시에 수행할 수 있다. 접착제로는 다양한 공지의 통상의 목재용 접착제가 선택되어 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 도 5의 제2 실시예의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재는, 도 6에서와 같이, 커피 슬러지 조성의 합성보드(10), 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)의 일면 또는 양면에 결합되는 외판(22)을 포함하여 구성되거나, 도 7에서와 같이, 상기 형성된 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)의 일면 또는 양면 접착제층(11)을 통하여 단열판(23)의 일면이 결합되고, 상기 단열판(23)의 타면에 상기 외판(22)가 결합되며, 상기 단열판(23)은 탄화코르크 보드로 구성되어, 상기 커피 슬러지 조성의 합성보드(10)를 구성하는 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물은 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부를 포함하여 혼합된 조성물인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 있어 높은 작업성의 확보와, 최종 제품인 합성보드의 우수한 물성확보를 위하여, 상기 커피 슬러지 분말은 함수율 15~20%, 입도 50~200매쉬(mash)의 입도분포를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한, 조건을 충족시키기 위하여 수거되는 커피 슬러지를 건조, 분쇄하는 과정을 수행하여 상기 함수율 및 입도 가지도록 가공된다.
또한, 상기 합성수지는 커피 슬러지를 상온 또는 고온에서 용융되어 접착할 수 있는 성질을 가지는 고분자 화합물이 선택되며, 열경화성수지, 열가소성 수지, 합성고무 등 상온 또는 고온에서 압출성형 시 커피 슬러지를 접착시키는 접착제 역할을 하는 다양한 재료를 사용할 수 있으며, 일정 입자크기를 가지도록 가공된 분말상의 합성고무, PVC, TPU, TPE로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이 좋다 보다 바람직하게는 분말상의 PVC를 사용하는 것이 가장 좋다 그 이유는 내수, 내습, 내구성 우수, 습기에 의한 팽창, 수축, 뒤틀림 없음, 방부 및 화학처리 불필요, 치수 안정성과 가공성이 우수한 장점이 있기 때문이다.
실시예에 따라서는, 상기 합성수지는 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여, 12.5~15중량부를 혼합된다. 그 혼합량이 12.5중량부 미만일 경우에는 접착성의 문제로 보드의 부서짐의 문제가 있고, 15중량부를 초과할 경우에는 기준치 보다 강도가 올라감으로 가공성이 떨어지는 문제가 발생하는 실험결과에 따라 상기 혼합율이 결정되었다.
상기 조성물을 구성하는 상기 탄산칼슘은 커피 슬러지에 함유되는 수분과 반응하여 수산화칼슘을 생성하고, 이산화탄소를 발생시켜 커피 슬러지에 함유된 수분의 함량을 낮춰주어 성형성을 높여주는 역할을 하는 것으로, 그 혼합량이 4중량부 미만일 경우에는 표면이 현무함처럼 홈이 생기는 단점이 있고, 8중량부를 초과할 경우에는 절단시 내부 단층에 기포층이 생겨 불균일한 밀도 생성의 단점이 있는 실험결과에 따라 상기 혼합율이 결정되었다.
상기 분산제는 상기 조성물의 분산성을 향상시키기 위한 것으로, 합성보드의 제조시 사용되는 분산제라면 어느 것을 사용하여도 무방하다 바람직하게는 본 발명의 목적의 일원인 친환경성을 확보하고, 성형시 합성수지의 용융물과 커피 슬러지분말의 고른 혼합을 얻기 위하여 알칼리성 분산제를 사용할 수 있다.
상기 가소제는 합성수지의 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유기물질로, 친환경 가소제인 DOTP(Dioctyl-terephthalate)를 사용할 수 있다. 상기 가소제의 혼합량이 1중량부 미만일 경우에는 보드의 경도 및 휨 발생의 문제가 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 물성치 부분 경도 및 강도면에서는 뛰어날지 모르지만 가공시 공구의 마모도가 높아지는 문제가 있다.
나아가 실시예에 따라서는, 상기 조성물을 이용하여 제조되는 합성보드의 성형성을 높이고, 물리적 성질을 향상시키기 위하여, 상기 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여 30~50㎜의 길이를 가지는 폐합성섬유를 3~5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 상기 폐합성섬유는 고분자수지를 가공하여 된 것으로, 일정온도를 가하여 성형할 경우, 용융되어 접착제의 역할을 함과 동시에 고르게 분포되어 합성보드의 물리적 강도를 높이는 효과를 얻을 수 있다 만일, 상기 폐합성섬유의 혼입량이 3중량부 미만일 경우에는 폐섬유의 혼합으로 기대되는 물리적 강도의 향상을 얻을 수없는 단점이 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 필요이상의 폐섬유가 혼화되어 용융될 경우 커피 슬러지분말이 폐섬유에 의해 덩어리지는 현상이 발생하여 특정부위의 물리적 강도의 저하가 일어날 수 있어 제품불량률이 높아지는 문제가 있을 수
있다.
실시예에 따라서는 상기 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여 입도 50~200매쉬(mash)의 분포를 가지는 미분상태의 황토, 펄라이트, 맥반석, 옥분말, 유황, 게르마늄원석분말로부터 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원적외선 발산물질 0.1~0.5중량부를 더 첨가할 수 있다 이때, 상기 원적외선 발산물질의 입도가 상기 임계치를 벗어날 경우, 즉 입도가 너무 커 제작된 합성보드의 겉표면의 거칠기가 매우 거칠어지는 단점이 있고, 너무 작을 경우에는 성형체 가공전 혼합물의 혼화성이 저하되는 문제가 발생하여 성형성이 저하됨으로 인해 보드의 물리적 강도가 저하되거나, 성형 후 제작된 합성보드에 미세한 크랙이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
한편, 상기 원적외선 발산물질의 첨가량이 0.1중량부 미만일 경우에는 원적외선 발산효과가 미미하여 그 첨가하는 목적에 부합되지 않는 단점이 있고, 05중량부를 초과할 경우에는 원적외선의 발산효과는 높일 수 있으나, 제조단가의 상승하는 단점과, 합성수지와 결합성이 저하되는 단점이 있다.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법 및 건축용 판상 자재를 구현하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 아래의 다양한 실시예에 따라 구현하여 그 특성을 시험하였으며, 실험과정 및 실험결과는 다음과 같다.
[실시예 1] 내지 [실시예 4]
<재료의 준비>
1. 커피 슬러지분말
인스턴트커피 가공공장에서 커피 슬러지를 수거하고, 수거된 커피슬러지를 건조기에서 함수율 30%이하가 될 때까지 충분히 건조시킨 다음, 그 건조된 커피 슬러지에 탄산칼슘을 첨가하여 균질하게 혼합한 다음, 25~35℃의 온도를 유지하는 건조실에서 함슈율이 20%이하가 될 때까지 자연 건조시켰다 건조된 커피슬러지는 50~200메쉬의 입도분포를 가지도록 분쇄하여 커피 슬러지분말을 준비한다.
2 합성수지: 하기 표 1의 물성을 가지는 PVC SG5 를 준비한다.
Index/Tech Data Index/Tech Data SG5
Viscosity ml/g
(or k value)Average Degree of Polymerization		 118-107
(68-66)
1100-1000
Impurity,Piece ≤s 30
Volatile (including water)Content %≤ 0.40
Apparent Density g/ml ≥ 0.42
Sieve Residue % Sieve Rate% 0.25mm Sieve Pore ≤ 2.0
Sieve Rate% 0.063mm Sieve Pore ≥ 90
"Pearl eye"number,Piece/400cm2≤ 40
100g resin plasticiser absorption capacity g. 19
Whiteness(160ㅀC,100min), %≥ 74
Water liquid extract conductance ratio s/m < -
Remain chloroethylene Content μg/g< 5
3 탄산칼륨: 대명케미칼의 제품 탄산칼륨(무수)사용한다.
4 탈크: 대명케미칼의 제품 탈크파우더 사용한다.
5 가소제: 한화케미칼, SP-390 사용한다.
6 원적외선 발산물질: 입도 50~200메쉬의 황토와 맥반석분말을 사용한다
7 페합성섬유: 길이 30~50㎜를 가지도록 절단하여 준비된 PET섬유를 사용한다.
상기 준비된 재료들을 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성비로 혼합한 조성물을 용융기에서 온도 100~120℃에서 10~20분간 교반하면서 용융시키고, 그 용융물을 금형에 투입시켜 온도 165~180℃, 성형압력 4~43MPa의 조건으로 압출성형하고, 그 성형물을 냉각한 후, 가로*세로*높이 = (500)㎜*(500)㎜*(18)㎜의 크기로 제단한 합성보드 시편을 준비한다.
재 료 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
커피 슬러지분말 100 100 100 100
합성수지 12.5 13 14 15
탄산칼슘 4 5 7 8
탈크 15 16 18 20
가소제 1 2 3 4
황 토 - 0.2 0.2 0.1
맥반석 - - 0.2 0.1
폐합성섬유 - - - 4
상기 표 2의 혼합비율 단위는 중량부이며, 상기 표 2과 같은 실시예 1 내지 4에서 준비된 시편의 물성을 표준 시험법으로 측정하여 보았으며, 그 결과는 하기 표 3과 같았다.
[비교예] 상기 실시예와 같은 커피 슬러지를 사용하지 않은 종래의 합성보드 (주)광원목재/중밀도 섬유판 18T를 준비하였고, 준비된 합성보드의 물성을 표준시험법으로 측정하여 보았으며 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
항 목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
밀도 0.65 0.63 0.62 0.66 0.7
인장강도
(kgf/㎠)		 249 238 242 258 270
휨강도(kgf/㎠) 436 417 423 442 450
심미감 5 4 4 5 3
상기 표 3에서 심미감은 50명의 피시험자의 반응으로 평가하였으며, 점수 및 평가기준은 5점 채점법(5: 매우좋음, 4: 좋음, 3: 보통, 2: 나쁨, 1:매우 나쁨)을 이용하였다. 상기 표 3의 결과로 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 커피 슬러지를 이용하여 가공된 합성보드의 물성은 종래의 합성보드에 대비하여 크게 떨어지지 않는 물성을 확보할 수 있음을 알 수 있었으며, 그 결과 바닥재, 건축용 보드 등의 용도로 충분히 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 관능평가의 하나로 심미감을 피험자들을 통해 평가하여본 결과, 종래의 합성 보드에 비해 월등히 우수한 것을 알 수 있 었다.
이상과 같이 충분한 강도 등 물성을 가지면서도 통상의 건축용 판상 자재의 가공방법 및 설비/장치를 그대로 사용하여 생산의 경제성 및 효율성을 증가시키는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제조방법 및 건축용 판상 자재를 제공하는 본 발명을 구체적인 구성 요소 또는 단계 및 공정 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되하였다. 그러나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
S100: 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계
S200: 외면 형성 단계
10 : 커피 슬러지 조성의 합성보드,
11 : 접착제층
21 : 모양 또는 색상이 인쇄된 시트
22 : 외면 판
23 : 탄화코르크 보드

Claims (10)

  1. 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법에 있어서,
    커피 슬러지 조성의 합성보드를 제작하는 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100),
    상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 외면 레이어을 형성하는 외면 형성 단계(200)을 포함하여, 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)는,
    (1) 수거된 커피 슬러지를 함수율이 30%이하가 되도록 건조하여 준비하는 커피 슬러지 건조 단계(S110),
    (2) 상기 커피 슬러지에 탄산칼슘을 첨가 후, 균질하게 혼합한 다음 상온에서 함수율 20%이하가 되도록 건조한 다음, 입도 분포 50~200매쉬가 되도록 분쇄하여 커피 슬러지 분말을 생성하는 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120),
    (3) 상기 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계 완료 후, 커피 슬러지 분말에 합성수지, 분산제, 가소제를 첨가하여 균질하게 혼합한 다음 용융시켜 커피 슬러지조성의 합성보드용 조성물을 준비하는 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130),
    (4) 상기 합성보드용 조성물을 금형에 투입하고, 온도 165~180℃, 성형압력 4~4.3MPa의 조건으로 압출 성형하는 압출 성형 단계(S140), 및
    (5) 상기 압출 성형 단계에서 압출된 성형물을 냉각한 후, 사전 결정된 크기로 절단하여 재단하는 후처리 및 절단 단계(S150)를 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (2) 커피 슬러지 함수율/입도 조절단계(S120)는, 상기 커피 슬러지 분말이 함수율 15~20%를 가지도록 건조하는 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)에서 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물이 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여, 합성수지 12.5~15중량부, 탄산칼슘 4~8중량부, 탈크 15~20중량부, 가소제 1~4중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 합성수지는 합성고무, PVC, TPU, TPE로 이루어진 군에서 선택되는 어느
    하나인 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)에서, 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물에 상기 커피 슬러지분말 100중량부에 대하여 30~50㎜의 길이를 가지는 폐합성섬유를 3~5중량부가 더 첨가되어 혼합되는 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 (3) 커피 슬러지 혼합 조성물 생성단계(S130)는 커피 슬러지 조성의 합성보드용 조성물에 상기 커피 슬러지 분말 100중량부에 대하여 입도 50~200매쉬(mash)의 분포를 가지는 미분상태의 황토, 펄라이트, 맥반석, 옥분말, 유황, 게르마늄원석 분말로부터 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원적외선 발산물질 0.1~0.5중량부를 포함하여 첨가하는 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    외면 형성 단계(S200)는, 상기 커피 슬러지 주재 보드 제작 단계(S100)에서 제작이 완료된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착제를 도포하여 건조하는 접착제 도포 및 건조 단계(S210), 모양 또는 색상이 인쇄된 시트를 일면에 밀착시켜 고온으로 압착함으로써 접착제가 도포된 커피 슬러지 조성의 합성보드의 일면 또는 양면에 접착하는 시트 열 접착 단계(S310)을 포함하여,
    상기 접착제 도포 및 건조 단계(S210)는, 수성 우레탄 접착제와 수성 경화제가 사전 설정된 비율로 혼합된 수성 우레탄 접착제 혼합액의 형태로 접착제를 도포하며, 수성 우레탄 접착제 혼합액은 수성 폴리우레탄이 주성분인 고형분 40중량%를 포함한 수성 폴리우레탄 접착제 주제와 폴리이소시아네이트가 주성분인 고형분 90~100중량%를 포함하는 수성 경화제가 1:2의 중량비로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 커피 슬러지 조성의 합성보드를 포함하는 건축용 판상 자재의 제작방법.
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