KR102095785B1 - 건축용 기능성 친환경 내장재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축물에 사용되는 경량성의 블록이나 벽돌 등의 내장재로서, 여러 가지의 기능을 가지면서 친환경인 건축용 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 펄라이트 20 ~ 50중량%, 황토 10 ~ 30중량%, 규조토 5 ~ 30중량%, 세라믹 점토 10 ~ 30중량% 및 친환경 접착제 10 ~ 30중량%를 포함하는 건축용 기능성 친환경 내장재 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 우수한 경량성 및 강도를 가지면서 흡음성, 단열성 및 난연성 등이 향상되며, 경제적이고 친환경적이다.

Description

건축용 기능성 친환경 내장재 및 그 제조방법 {INTERIOR BLOCK FOR CONSTRUCTION WITH FUNCTIONAL AND ENVIRONMENTAL PROPERTY, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 건축물에 사용되는 블록이나 벽돌 등과 같은 경량성의 건축용 내장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량성을 가지면서 강도가 우수하고 흡음성, 단열성 및 난연성 등이 향상되며, 경제적이고 친환경적인 특성을 가지는 건축용 기능성 친환경 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
블록이나 벽돌 등은 건축물에 많이 사용되고 있다. 블록이나 벽돌은 주로 건축물의 벽체로 적용되며, 이들은 그 자체적으로 벽체를 형성하거나, 콘크리트 벽체에 부착되는 방법으로 건축물에 적용된다. 건축물에 따라 다르지만, 블록이나 벽돌은 그 자체로서 건축물의 벽체를 형성하는 경우가 많으며, 이들은 건축물의 내부에 설치되어 건축물 내부를 다수의 공간으로 구획하는 내벽으로 적용되는 경우가 많다.
건축물의 내장재로 사용되는 대부분의 블록은 상호한 조립될 수 있는 조립 구조를 갖는다. 이러한 건축용 블록은 제품에 따라 맞물림 구조 및 요철 구조 등의 다양한 조립 구조를 가지며, 이는 또한 제품에 따라 형상 및 크기 등도 다양하다. 아울러, 건축물의 내장재로 사용되는 벽돌은 대부분 직육면체의 형상과 규격화된 크기를 가지며, 이는 주로 시멘트 몰탈에 의해 상호간 상하/좌우로 부착, 조적된다.
일반적으로, 위와 같은 블록이나 벽돌 등의 건축용 내장재는 모래(골재), 시멘트 및 물을 소정의 비율로 혼합하여 성형한 후, 소정의 기간 동안 양생시키는 방법으로 제조되고 있다. 최근에는 표면에 미려한 외관성을 부여하거나, 다양한 기능성을 부가하는 기술이 시도되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개실용신안 제20-2017-0000802호에는 백규사 및 백시멘트를 이용한 백색 건축용 블록이 제시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2002-0095578호에는 표면에 천연 원석 알갱이를 부착한 건축용 벽돌 및 그 제조방법이 제시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1652724호에는 폐석분 슬러지와 유색 세라믹 분말을 사용한 컬러 벽돌 및 그 제조방법이 제시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2017-0088508호에는 그래핀을 함유한 건축용 벽돌 및 그 제조방법이 제시되어 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 블록이나 벽돌 등의 건축용 내장재는 경량성이 떨어지거나 흡음성, 단열성 및 난연성 등의 기능성이 낮은 문제점이 있다. 또한, 경량성이나 기능성을 가지는 경우, 상대적으로 강도가 약하거나, 경제성 및 친환경성 등이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 공개실용신안 제20-2017-0000802호 대한민국 공개특허 제10-2002-0095578호 대한민국 등록특허 제10-1652724호 대한민국 공개특허 제10-2017-0088508호
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 우수한 경량성 및 강도를 가지면서 흡음성, 단열성 및 난연성 등의 기능성이 향상되고, 이와 함께 경제적이고 친환경적인 건축용 내장재 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
펄라이트 20 ~ 50중량%;
황토 10 ~ 30중량%;
규조토 5 ~ 30중량%;
세라믹 점토 10 ~ 30중량%; 및
친환경 접착제 10 ~ 30중량%를 포함하는 건축용 내장재를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 현무암 10 ~ 30중량%를 더 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에 따라서, 상기 친환경 접착제는 곡물 껍질 발효물을 포함한다.
이에 더하여, 본 발명은,
친환경 접착제를 준비하는 제1단계;
펄라이트 20 ~ 50중량%, 황토 10 ~ 30중량%, 규조토 5 ~ 30중량%, 세라믹 점토 10 ~ 30중량% 및 상기 친환경 접착제 10 ~ 30중량%를 포함하는 혼합물을 얻는 제2단계; 및
상기 혼합물을 압축, 성형하는 제3단계를 포함하는 건축용 내장재의 제조방법을 제공한다.
하나의 실시형태에 따라서, 상기 제1단계는 곡물 껍질 60 ~ 80중량%, 균 공급원 2 ~ 20중량% 및 아세트산 함유 발효물 10 ~ 30중량%를 포함하는 발효성 혼합물을 25℃ 내지 45℃에서 5 내지 10일 동안 발효시켜 곡물 껍질 발효물을 얻는 발효 공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 우수한 경량성 및 강도를 가지면서 흡음성, 단열성 및 난연성 등이 향상되며 경제적이고 친환경적인 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 항균, 탈취, 원적외선 방출 및 전자파 차폐 등의 다양한 기능과 함께 인체에 유익한 환경을 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다.
본 발명은 건축물의 내부에 설치되는 건축용 내장재로서, 경량성 및 강도가 우수하고 여러 가지의 기능성 및 친환경성 등을 가지는 건축용 기능성 친환경 내장재 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 건축용 기능성 친환경 내장재(이하, 「건축용 내장재」로 약칭한다.)는 건축물에 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 하나의 실시형태에 따라서 건축물의 내부에 설치되어 건축물의 내부를 다수의 공간으로 구획하는 벽체 등으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 벽체로 적용 시, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 벽체 자체를 형성하거나, 콘크리트 등으로 구성된 기존 벽체의 외부면에 부착되어 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 내장재의 형상 및/또는 크기 등은 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 건축용 내장재는 블록, 벽돌, 패널(panel) 및/또는 바(bar) 등의 형상을 가질 수 있으며, 이들 이외의 다른 입체적 형상을 가질 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 상호간 조립될 수 있는 조립 구조(맞물림 구조 및/또는 요철 구조 등)를 가질 수 있으며, 다른 실시형태에 따라서는 시멘트 몰탈 등이 삽입될 수 있는 관통홀 등이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 건축용 내장재는 펄라이트(perlite), 황토, 규조토, 세라믹 점토 및 친환경 접착제를 포함한다. 본 발명에 따른 건축용 내장재는 위와 같은 성분들이 적정 함량으로 배합된 후, 압축 성형을 통해 형성될 수 있다. 이때, 압축 성형을 통해, 예를 들어 블록 또는 벽돌 등의 제품 형상을 가질 수 있다.
상기 펄라이트(perlite)는 화산암이 급속히 냉각될 때 형성되는 흑요석(진주암)을 고온, 가열하여 발포시킨 다공질체로서, 이는 내부에 무수히 많은 미세 기공을 포함하고 있다. 이러한 다공질체의 펄라이트는 본 발명에 따른 건축용 내장재의 주재료로서 사용되며, 이는 건축용 내장재의 경량성, 흡음성 및 단열성 등을 개선한다.
상기 펄라이트는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 20 ~ 50중량%로 포함될 수 있다. 이때, 펄라이트의 함량이 20중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 경량성, 흡음성 및 단열성 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 펄라이트의 함량이 50중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 다른 성분들의 함량이 낮아져 강도 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 펄라이트는 25 ~ 45중량%로 포함되는 것이 좋다. 또한, 펄라이트는, 예를 들어 2mm 이하의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 펄라이트는, 구체적인 예를 들어 500㎛ 내지 2mm의 크기를 가지는 것을 사용하거나, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 미분말을 사용할 수 있다.
상기 황토는 원적외선 방사, 향균 및 탈취 등의 기능성을 부여하기 위해 사용된다. 또한, 황토는 미세 다공질에 의한 습도 조절 등의 기능성을 부여하기 위해 사용된다. 이러한 황토는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 10 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 이때, 황토의 함량이 10중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 원적외선 방사, 향균 및 탈취 등의 기능성 효과가 미미할 수 있다. 그리고 황토의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 다른 성분들의 함량이 낮아져 강도 및/또는 경량성 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 황토는 15 ~ 25중량%로 포함되는 것이 좋다. 또한, 황토는 건조된 분말로서, 예를 들어 2mm 이하의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 황토는, 구체적인 예를 들어 500㎛ 내지 2mm의 크기를 가지는 것을 사용하거나, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 미분말을 사용할 수 있다.
상기 규조토는 흡습성 및 단열성 등과 함께 유해물질을 흡착, 제거하는 기능성을 부여하기 위해 사용된다. 규조토는 호수나 바다에 서식하던 중 지각변동과 기후의 변화로 인하여 지구상에 약 1억년전 공룡시대로부터 발생하여 규조(珪藻)라고 일컫는 단세포식물이 화석화 된 것으로 알려져 있으며, 이는 90중량% 이상이 비정질의 실리카(SiO2)로 되어 있어 물리화학적으로 안정한 무기질이며, 표면에 무수히 작은 기공들이 존재하여 유기물을 제거함은 물론 표면적을 극대화하여 경량성, 흡습성 및 단열성 등이 뛰어나다. 또한, 규조토는 공기 중의 유해물질의 흡착, 제거의 기능을 가져 실내 중에 있는 불순물을 걸러 주며, 단열성이 있어 실내의 열을 보호하는 역할을 하며, 음이온과 원적외선의 방출로 신체 내부 깊숙히 작용하여 몸을 따뜻하게 하고, 혈액순환 촉진, 피로 회복 및 노폐물 배출 효능을 도와주는 작용을 하여 신체의 힘을 왕성하게해주고, 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 규조토의 음이온이 흡착, 중화시켜서 신체의 신진대사를 원할하게 해준다. 이러한 기능성 이외에 규조토는 숙면, 전자파 차폐, 탈취 및 부패 방지 등의 기능과 함께 새집증후군의 원인인 포름알데히드를 흡착, 제거하는 기능을 부여할 수 있다.
위와 같은 다기능성을 가지는 규조토는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 5 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 이때, 규조토의 함량이 5중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 흡습성, 단열성, 유해물질의 흡착 제거 및 탈취 등의 기능성 효과가 미미할 수 있다. 그리고 규조토의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 다른 성분들의 함량이 낮아져 강도 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 규조토는 10 ~ 25중량%로 포함되는 것이 좋다. 또한, 규조토는 건조된 분말로서, 예를 들어 2mm 이하의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 규조토는, 구체적인 예를 들어 500㎛ 내지 2mm의 크기를 가지는 것을 사용하거나, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 미분말을 사용할 수 있다.
상기 세라믹 점토는 강도 및 경도 등을 보강하며, 이는 또한 다른 성분들을 서로 점결시키는 기능을 갖는다. 이와 함께 세라믹 점토는 원적외선 및 음이온 방사 등의 기능과 함께 습도조절의 기능을 가질 수 있다. 본 발명에서, 세라믹 점토는 SiO2 및 Al2O3를 주성분으로 하는 점토로서, 이는 구체적으로 전체 중량 기준으로 SiO2 55.4중량%, Al2O3 19.6중량%, Fe2O3 11.6중량%, CaO 3.3중량%, MgO 2.8중량%, K2O 3.8중량% 및 수분 0.13중량%를 포함하고, 나머지 잔량은 금속산화물, 미네랄 및 강열강량 등으로 구성된 벤토나이트(bentonite) 점토를 유용하게 사용될 수 있다.
상기 세라믹 점토는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 10 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 이때, 세라믹 점토의 함량이 10중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 강도, 경도 및 점결성 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 세라믹 점토의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 다른 성분들의 함량이 낮아져 흡습성 및 단열성 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 세라믹 점토는 15 ~ 25중량%로 포함되는 것이 좋다. 또한, 세라믹 점토는 건조된 분말로서, 예를 들어 2mm 이하의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 세라믹 점토는, 구체적인 예를 들어 500㎛ 내지 2mm의 크기를 가지는 것을 사용하거나, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 미분말을 사용할 수 있다.
상기 친환경 접착제는 펄라이트, 황토, 규조토 및 세라믹 점토 등의 분말 상호간을 접착시키기 위한 것으로서, 이는 접착성 및 친환경성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 친환경 접착제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 이는 예를 들어 생분해성 수지를 포함하는 친환경 수지조성물을 사용할 수 있다. 이러한 친환경 접착제는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 10 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 이때, 친환경 접착제의 함량이 10중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 접착력이 미미할 수 있다. 그리고 친환경 접착제의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 높지 않고 상대적으로 다른 성분들의 함량이 낮아져 경량성, 강도, 흡음성 및/또는 단열성 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 친환경 접착제는 15 ~ 25중량%로 포함되는 것이 좋다.
본 발명에 실시형태에 따라서, 상기 친환경 접착제는 곡물 껍질 발효물을 포함할 수 있다. 상기 곡물 껍질 발효물은 곡물 껍질, 균 공급원 및 아세트산 함유 발효물을 포함하는 발효성 혼합물을 적정 발효 조건에서 소정의 시간동안 발효시킨 발효 생성물로서, 이는 펄라이트, 황토, 규조토 및 세라믹 점토 등의 분말 상호간을 접착시키기 위한 접착성을 가지면서 경제적 및 친환경적이다. 즉, 상기 곡물 껍질 발효물은 양호한 접착성을 가지면서 천연 재료(곡물 껍질)의 발효물을 주성분으로 포함하여 경제적 및 친환경적이고, 이는 또한 건축물 내의 콘크리트에서 발생되는 유해물질의 제거에도 효과적이다.
상기 곡물 껍질은 쌀겨, 보릿겨 및/또는 밀겨 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 균 공급원은 효모, 누룩 및/또는 유산균 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 균 공급원으로서의 유산균은, 예를 들어 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei) 및 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 등으로부터 선택된 락토바실러스(Lactobacillus) 속의 유산균이나 비피도박테리움 롱굼(Bifidobacterium longum) 및 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) 등으로부터 선택된 비피도박테리움(Bifidobacterium) 속의 유산균 등을 들 수 있다.
상기 아세트산 함유 발효물은 아세트산을 함유한 발효물로서, 이는 당을 발효시킨 당 발효물로부터 선택될 수 있다. 아세트산 함유 발효물은, 구체적으로 당 함유 물질(당 공급원)을 유산균으로 발효시킨 발효물로서, 이는 당의 분해에 의해 생성된 아세트산을 함유한다. 이때, 상기 당 함유 물질(당 공급원)은 포도당 및/또는 다당류 등을 예로 들 수 있으며, 이는 구체적인 예를 들어 포도당, 올리고당, 탄수화물 및/또는 녹말 등의 당 공급원을 예로 들 수 있다. 이러한 아세트산 함유 발효물을 얻기 위한 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus) 속의 유산균으로서, 예를 들어 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus) 및 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 곡물 껍질 발효물은 위와 같은 곡물 껍질 60 ~ 80중량%, 균 공급원 2 ~ 20중량% 및 아세트산 함유 발효물 10 ~ 30중량%를 포함하는 발효성 혼합물을 25℃ 내지 45℃에서 5 내지 10일 동안 발효시켰을 때 얻어지는 발효 생성물을 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 상기 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토 및 친환경 접착제 이외에 현무암을 더 포함할 수 있다. 상기 현무암은 이산화규소(SiO2)를 주성분(SiO2 함량 약 50중량%)으로 하는 광물로서, 이는 강도를 더 높이고 균열이 생기는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 현무암은 원적외선의 방사 작용 및 중금속의 흡착, 분해하는 작용이 있어 모세혈관을 확장하고 신진대사를 촉진시켜 피로회복, 피부질환 예방 효과 및 각종 성인병을 예방하는 효과를 제공하며, 이외에 강력한 항균성을 가져 아토피의 원인이 되는 진드기나 곰팡이의 번식을 억제하고, 강력한 흡착 및 탈취성을 가져 포름알데히드를 저감시키는 효과를 기대할 수 있다.
상기 현무암은 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 10 ~ 30중량%로 포함될 수 있다. 이때, 현무암의 함량이 10중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 강도 보강, 균열 방지 및 원적외선 방사 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 현무암의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 다른 성분들의 함량이 낮아져 흡습성 및 단열성 등이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 현무암은 15 ~ 25중량%로 포함되는 것이 좋다. 또한, 현무암은 건조된 분말로서, 예를 들어 2mm 이하의 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 현무암은, 구체적인 예를 들어 500㎛ 내지 2mm의 크기를 가지는 것을 사용하거나, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 미분말을 사용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 건축용 내장재는 전술한 바와 같은 성분들, 즉 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토 및 친환경 접착제, 그리고 이들 이외에 선택적으로 현무암 등을 적정 함량으로 포함하여, 경량성 및 고강도를 가지면서 우수한 흡음성, 단열성 및 난연성 등을 갖는다. 아울러, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 천연 물질(광물 및 곡물 껍질 발효물 등)이 주성분으로 구성되어, 유해 물질(독성 물질)의 발생량이 적고 친환경적이며 높은 경제성 등을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 내장재는, 본 발명의 다른 실시형태에 따라서 나트륨 실리케이트를 더 포함할 수 있다. 이러한 나트륨 실리케이트는 불연성을 가지면서 상기 각 성분들(즉, 펄라이트, 규조토 및 세라믹 점토 등의 무기물) 간의 결합력을 개선하고, 이는 또한 강도 및 내수성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 나트륨 실리케이트는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 0.5 ~ 10중량%로 포함될 수 있다. 이때, 나트륨 실리케이트의 함량이 0.5중량% 미만인 경우, 이의 사용에 따른 결합력 및 강도 등의 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 나트륨 실리케이트의 함량이 10중량%를 초과하는 경우 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않고 경제성에 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 나트륨 실리케이트는 2 ~ 5중량%로 포함되는 것이 좋다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 내장재는, 본 발명의 다른 실시형태에 따라서 합성수지 폼 입자 및 화염 침투 방지제 등으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 합성수지 폼 입자는 본 발명에 따른 건축용 내장재의 경량성, 단열성 및 흡음성 등의 향상을 위해 사용된다. 이러한 합성수지 폼 입자는 합성수지를 발포시켜 제조한 폼 입자로서, 이는 당업계에서 통상적으로 사용되고 있는 것으로부터 선택될 수 있다. 합성수지 폼 입자는 경량성, 단열성 및 흡음성 등을 고려하여, 예를 들어 폴리스티렌 폼 입자 및/또는 폴리우레탄 폼 입자 등을 유용하게 사용할 수 있다.
상기 합성수지 폼 입자는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 0.1 ~ 5중량%로 포함될 수 있다. 다른 예를 들어, 합성수지 폼 입자는 건축용 내장재 전체 부피 기준으로 약 5 ~ 20부피%를 차지하도록 사용될 수 있다. 이때, 합성수지 폼 입자는 상기 각 성분들과 충분히 혼합, 분산시켜 건축용 내장재 내에 균일하게 분포되도록 한다. 아울러, 합성수지 폼 입자는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 200㎛ 내지 2mm의 크기를 가지는 것으로부터 선택될 수 있다.
또한, 상기 화염 침투 방지제는, 본 발명의 실시형태에 따라서 화염과의 접촉(화재 발생) 시 화염이 침투되거나 전이(퍼짐)되는 것을 방지하기 위해 사용된다. 화염 침투 방지제는 화염의 침투 및 전이를 방지할 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 난연성의 할로겐계 및/또는 인계 등의 무기화합물로부터 선택될 수 있다.
상기 화염 침투 방지제는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 0.1 ~ 5중량%로 포함될 수 있다. 이러한 화염 침투 방지제는 상기 각 성분들과 충분히 혼합, 분산시켜 건축용 내장재 내에 균일하게 분포되도록 한다. 화염 침투 방지제는 분산성을 위해 50 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 화염 침투 방지제는, 구체적으로 0.01㎛ ~ 50㎛, 또는 0.2㎛ ~ 30㎛의 입자 크기를 가지는 것을 사용할 수 있다. 이때, 화염 침투 방지제는 본 발명에 따른 건축용 내장재의 제조 시 상기 각 성분들과의 교반, 혼합을 통해 분산되거나, 상기 합성수지 폼 입자의 표면에 코팅된 형태로 사용되어 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라서, 상기 화염 침투 방지제는 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트로부터 선택된 하나 이상을 유용하게 사용될 수 있다. 상기 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트는 화염과의 접촉 시 화염이 침투되거나 전이(퍼짐)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트는 할로겐계나 다른 인계 등의 무기화합물과 비교하여, 화염 침투 방지능이 매우 우수하다.
또한, 상기 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트는 유기-무기 복합물로서, 이는 합성수지 폼 입자의 표면에 코팅하여 사용하는 경우, 합성수지 폼 입자(유기물)와 상기 성분들(즉, 펄라이트, 규조토 및 세라믹 점토 등의 무기물) 간의 계면에서 혼화성을 도모하여 계면 결합력 등의 향상에도 매우 유리하다. 구체적으로, 화염 침투 방지제를 합성수지 폼 입자의 표면에 코팅하여 사용하는 경우, 할로겐계나 다른 인계 등의 무기화합물은 상기 성분들(즉, 펄라이트, 규조토 및 세라믹 점토 등의 무기물)과의 혼화성이 없어 결집력이 떨어지나, 유기-무기 복합물로서의 상기 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트는 계면 혼화성을 도모하여 합성수지 폼 입자와 상기 각 성분들(즉, 펄라이트, 규조토 및 세라믹 점토 등의 무기물) 간의 결합력을 향상시킨다.
위와 같은 점을 고려할 때, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토, 친환경 접착제 및/또는 현무암 등을 포함하되, 이에 더하여 합성수지 폼 입자 및 화염 침투 방지제를 포함하고, 상기 화염 침투 방지제는 합성수지 폼 입자의 표면에 코팅된 것이 좋다. 그리고 상기 상기 화염 침투 방지제는 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 합성수지 폼 입자에 의해 단열성 및 흡음성 등이 향상되고, 표면에 코팅된 화염 침투 방지제에 의해 합성수지 폼 입자 내부로 화염이 침투 및 전이되는 것이 방지되며, 이와 함께 합성수지 폼 입자와 상기 각 성분들(즉, 펄라이트, 규조토 및 세라믹 점토 등의 무기물) 간의 결합력에도 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 활성탄, 숯, 게르마늄 및 토르말린 등의 부가 재료를 더 포함할 수 있다. 이러한 부가 재료는 건축용 내장재 전체 중량 기준으로 0.1 내지 20중량%로 포함될 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 건축용 내장재는 내열안정제, 자외선 차단제, 레벨링제 및/또는 색상 안료 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는, 예를 들어 각각 0.001 ~ 5중량%으로 포함될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 건축용 내장재의 제조방법은, 친환경 접착제를 준비하는 제1단계; 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토 및 친환경 접착제를 포함하는 혼합물을 얻는 제2단계; 및 상기 혼합물을 압축, 성형하는 제3단계를 포함한다.
이때, 상기 제1단계에서는 친환경 접착제로서 곡물 껍질 발효물을 준비할 수 있다. 이를 위한 실시형태에 따라서, 상기 제1단계는 곡물 껍질 60 ~ 80중량%, 균 공급원 2 ~ 20중량% 및 아세트산 함유 발효물 10 ~ 30중량%를 포함하는 발효성 혼합물을 25℃ 내지 45℃에서 5 내지 10일 동안 발효시켜 곡물 껍질 발효물을 얻는 발효 공정을 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태에 따라서, 상기 제1단계는 위와 같은 발효 공정을 포함하되, 상기 발효 공정에서 얻어진 곡물 껍질 발효물을 10℃ ~ 25℃의 온도에서 12시간 내지 3일간 방치하여 곡물 껍질 발효물에 포함된 잔당과 탄산가스를 제거하는 정화 공정을 더 포함하는 것이 좋다. 상기 발효 공정을 진행한 후, 상기 곡물 껍질 발효물에는 곡물 껍질이나 아세트산 함유 발효물 등에서 유래된 당 성분이 잔류하고, 이와 함께 발효 과정에서 발생된 탄산가스 등이 포함되어 있다. 이러한 당 성분과 탄산가스 등은 접착력 및 기계적 강도 등에 악영향을 끼칠 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 정화 공정을 통해 당 성분과 탄산가스 등을 제거한다. 즉, 발효 공정을 거친 곡물 껍질 발효물을 10℃ ~ 25℃의 온도에서 12시간 내지 3일간 방치하게 되면, 잔당이 거의 고갈되고 탄산가스가 제거될 수 있다.
상기 제2단계에서는 펄라이트 20 ~ 50중량%, 황토 10 ~ 30중량%, 규조토 5 ~ 30중량%, 세라믹 점토 10 ~ 30중량% 및 상기 친환경 접착제(곡물 껍질 발효물) 10 ~ 30중량%를 포함하는 혼합물을 얻는다. 이때, 제2단계에서는 혼합물에 현무암을 더 첨가할 수 있으며, 현무암은 10 ~ 30중량%로 사용할 수 있다. 아울러, 제2단계에서는 선택적으로 물을 더 첨가할 수 있으며, 물은 약 5 ~ 20중량%로 사용될 수 있다.
또한, 상기 제2단계에서는 혼합물에 나트륨 실리케이트를 더 포함하도록 할 수 있다. 구체적으로, 제2단계에서는 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토 및 친환경 접착제 이외에 나트륨 실리케이트를 더 첨가하여 충분히 혼합, 교반한 혼합물을 얻을 수 있다.
부가적으로, 상기 제2단계에서는 혼합물에 합성수지 폼 입자 및 화염 침투 방지제로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하도록 할 수 있다. 구체적으로, 제2단계에서는 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토 및 친환경 접착제 이외에 합성수지 폼 입자 및/또는 화염 침투 방지제를 더 첨가하여 충분히 혼합, 교반한 혼합물을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 상기 제2단계는 합성수지 폼 입자의 표면에 화염 침투 방지제를 코팅한 코팅 입자를 얻는 코팅 공정과; 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토, 친환경 접착제 및 상기 코팅 입자를 혼합, 교반한 혼합물을 얻는 혼합 공정을 포함할 수 있다. 이때, 합성수지 폼 입자의 표면에 코팅되는 화염 침투 방지제는 상기한 바와 같이 아미노디페닐포스포네이트 및/또는 아닐린디페닐포스포네이트를 바람직하게 사용할 수 있다.
아울러, 상기 제2단계에서는 혼합물에 활성탄, 숯, 게르마늄 및/또는 토르말린 등의 부가 재료를 더 포함하도록 할 수 있다. 부가적으로, 상기 제2단계에서는 내열안정제, 자외선 차단제, 레벨링제 및/또는 색상 안료 등의 기타 첨가제를 더 포함하도록 할 수 있다.
상기 제3단계에서는 위와 같은 제2단계에서 얻어진 혼합물(반죽물)을 성형틀에 주입한 다음, 열과 압력을 가하여 압축, 성형할 수 있다. 이러한 제3단계에서는 성형틀의 내부 형상에 따라 블록이나 벽돌 등의 건축용 내장재가 성형될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 건축물의 내장재로서 적합한 경량성과 우수한 강도를 가지면서 흡음성, 단열성 및 난연성 등이 향상된다. 또한, 유해 물질(독성 물질)의 발생량이 적고 천연 물질(광물 및 곡물 껍질 발효물 등)이 주성분으로 구성되어, 친환경적이고 높은 경제성 등을 갖는다.
부가적으로, 본 발명에 따르면, 친환경적인 천연 물질(광물 및 곡물 껍질 발효물 등)에 의해 항균, 탈취, 원적외선 방출 및 전자파 차폐 등의 다양한 기능과 함께 인체에 유익한 환경(혈액 순환 및 신진대사 원활 등)을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시한다. 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 및 2]
약 0.1 ~ 1.5mm의 입도 분포 크기를 가지는 펄라이트를 준비하고, 이를 약 1,050℃에서 소성하여 다공질체의 펄라이트 분말을 얻었다. 이후, 얻어진 다공질체의 펄라이트 분말에 황토, 규조토, 세라믹 점토(벤토나이트) 및 현무암의 잘 건조된 광물 분말을 혼합하고 볼 밀링기에 투입하여 충분히 혼합, 분쇄한 혼합 분쇄물을 준비하였다. 다음으로, 상기 혼합 분쇄물에 친환경 접착제를 혼합, 교반한 혼합물을 얻었다.
이때, 상기 친환경 접착제는 곡물 껍질 발효물로서, 이는 충분히 물에 적신 쌀겨에 효모와 아세트산 함유 발효물을 넣고 약 35℃에서 7일 동안 발효시킨 후, 약 20℃에서 2일 동안 방치하여 잔당과 탄산가스를 충분히 제거한 쌀겨 발효액을 사용하였다. 그리고 상기 아세트산 함유 발효물은 포도당을 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei) 종균을 이용하여 35℃로 유지되는 항온 발효조에서 5일간 발효시켜 얻은 것을 사용하였다.
위와 같이 얻어진 혼합물을 철재 성형틀에 넣은 다음, 고압으로 압축한 상태에서 1일간 양생, 건조시켜 각 실시예에 따른 건축용 블록 시편(직육면체)을 제조하였다. 각 실시예에 따라 제조된 블록 시편을 구성하는 각 성분들의 함량을 하기 [표 1]에 나타내었다. 하기 [표 1]에서 함량은 블록 시편 전체 중량을 기준으로 한 각 성분들의 대략적인 중량%로서, 이는 각 실시예에 따른 블록 시편의 제조 시에 혼합된 각 성분의 사용량을 기준으로 계산한 값이다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 나트륨 실리케이트를 더 첨가하여 건축용 블록 시편을 제조하였다. 본 실시예에 따른 블록 시편을 구성하는 각 성분 및 함량은 [표 1]과 같다.
위와 같이 제조된 각 실시예에 따른 블록 시편에 대하여 휨 강도 및 인장 강도를 측정하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 함께 나타내었다. 이때, 상기 휨 강도는 KS F 2408(콘크리트의 휨 강도 시험방법)에 준하여 측정하고, 상기 인장 강도는 KS F 2423(콘크리트의 인장 강도 시험방법)에 준하여 측정하였다.
< 블록 시편의 조성 및 특성 평가 결과, 단위 : 중량% >
비 고 실시예 1 실시예 2 실시예 3
펄라이트 25 40 25
황토 12 12 8
규조토 8 8 8
세라믹 점토 20 20 20
현무암 15 15 15
친환경 접착제(쌀겨 발효액) 20 5 20
나트륨 실리케이트 - - 4
휨 강도
[kgf/㎠]		 47.2 44.2 47.6
인장 강도
[kgf/㎠]		 36.8 21.9 38.4
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 실시예 2에서와 같이 친환경 접착제(쌀겨 발효액)의 함량이 낮거나 펄라이트의 함량이 높은 경우 낮은 강도를 보임을 알 수 있었다. 특히, 인장 강도가 낮게 평가됨을 알 수 있었다. 또한, 실시예 3에서와 같이 나트륨 실리케이트가 더 첨가된 경우, 강도가 향상됨을 알 수 있었다.
[실시예 4 ~ 6]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 건축용 블록 시편에 폴리스티렌 폼 입자와 화염 침투 방지제가 더 첨가되도록 하였다. 구체적으로, 혼합물에 폴리스티렌 폼 입자를 더 첨가 배합하되, 상기 폴리스티렌 폼 입자의 표면에 화염 침투 방지제를 액상 코팅한 후, 건조시킨 입자 코팅체를 더 첨가하여 사용하였다. 이때, 하기 [표 2]에 보인 바와 같이, 각 실시예(4 ~ 6)에 따라 화염 침투 방지제의 종류를 달리하여 코팅하였다.
상기 제조된 각 실시예(4 ~ 6)에 따른 블록 시편에 대하여 다음과 같이 화염(불꽃) 접촉 실험을 진행하였다.
먼저, 블록 시편의 표면(입자 코팅체가 노출된 표면)에 토치(torch)(부탄가스통 장착)를 이용하여 약 5초간 화염을 가하였다. 그리고 토치의 제거 후, 화염(불꽃) 존재 시간을 측정하였다. 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
< 화염 접촉 실험 결과 >
비 고
 실시예 4 실시예 5 실시예 6
화염 침투
방지제		 아미노디페닐포스포네이트 아닐린디페닐포스포네이트 인계 화합물
(Al-인산염)
화염(불꽃)
존재 시간		 토치 제거와 동시에 사라짐 토치 제거와 동시에 사라짐 4초
상기 [표 2]에 보인 바와 같이, 화염 침투 방지제로서 아미노디페닐포스포네이트 및 아닐린디페닐포스포네이트를 사용한 경우(실시예 4 및 5)가 인계 화합물(인산염)을 사용한 경우(실시예 6)보다 화염 제거(화염 침투나 퍼짐 방지)에 매우 효과적임을 알 수 있었다.

Claims (6)

  1. 블록이나 벽돌의 형상을 가지며,
    20㎛ 내지 500㎛ 크기의 펄라이트 25 ~ 45중량%;
    20㎛ 내지 500㎛ 크기의 황토 10 ~ 30중량%;
    20㎛ 내지 500㎛ 크기의 규조토 5 ~ 30중량%;
    20㎛ 내지 500㎛ 크기의 세라믹 점토 10 ~ 30중량%;
    친환경 접착제 10 ~ 30중량%;
    20㎛ 내지 500㎛ 크기의 현무암 15 ~ 25중량%;
    200㎛ 내지 2mm 크기의 합성수지 폼 입자 0.1 ~ 5중량%;
    화염 침투 방지제 0.1 ~ 5중량%; 및
    강도 향상을 위한 나트륨 실리케이트 2 ~ 5중량%를 포함하며,
    상기 화염 침투 방지제는 합성수지 폼 입자의 표면에 코팅되어 합성수지 폼 입자에 화염이 침투되는 것을 방지하고,
    상기 화염 침투 방지제는 아미노디페닐포스포네이트인 것을 특징으로 하는 건축용 기능성 친환경 내장재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 접착제는 곡물 껍질 발효물을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 기능성 친환경 내장재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 따른 건축용 기능성 친환경 내장재의 제조방법으로서,
    친환경 접착제를 준비하는 제1단계;
    20㎛ 내지 500㎛ 크기의 펄라이트 25 ~ 45중량%, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 황토 10 ~ 30중량%, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 규조토 5 ~ 30중량%, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 세라믹 점토 10 ~ 30중량%, 친환경 접착제 10 ~ 30중량%, 20㎛ 내지 500㎛ 크기의 현무암 15 ~ 25중량%, 200㎛ 내지 2mm 크기의 합성수지 폼 입자 0.1 ~ 5중량%, 화염 침투 방지제 0.1 ~ 5중량%, 및 강도 향상을 위한 나트륨 실리케이트 2 ~ 5중량%를 포함하는 혼합물을 얻는 제2단계; 및
    상기 혼합물을 블록이나 벽돌의 형상으로 압축, 성형하는 제3단계를 포함하고,
    상기 제2단계는,
    상기 합성수지 폼 입자의 표면에 화염 침투 방지제를 코팅한 코팅 입자를 얻는 코팅 공정과;
    상기 코팅 입자, 펄라이트, 황토, 규조토, 세라믹 점토, 친환경 접착제, 현무암 및 나트륨 실리케이트를 혼합, 교반한 혼합물을 얻는 혼합 공정을 포함하며,
    상기 화염 침투 방지제로는 아미노디페닐포스포네이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 건축용 기능성 친환경 내장재의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    곡물 껍질 60 ~ 80중량%, 균 공급원 2 ~ 20중량% 및 아세트산 함유 발효물 10 ~ 30중량%를 포함하는 발효성 혼합물을 25℃ 내지 45℃에서 5 내지 10일 동안 발효시켜 곡물 껍질 발효물을 얻는 발효 공정과;
    상기 발효 공정에서 얻어진 곡물 껍질 발효물을 10℃ ~ 25℃의 온도에서 12시간 내지 3일간 방치하여 곡물 껍질 발효물에 포함된 잔당과 탄산가스를 제거하는 정화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 기능성 친환경 내장재의 제조방법.
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