KR102159946B1 - 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재 - Google Patents

리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재에 관한 것으로, 리그노셀룰로오스(lignocellulose) 함유 초본 식물의 농산 폐기물을 준비하는 단계, 정제수, 유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리염, 및 복합 천연추출물을 혼합한 후 교반하여 제조한 기능성 침지액을 이용하여 상기 농산 폐기물을 침지 처리하는 단계, 상기 침지 처리된 농산 폐기물을 분쇄하여 곡초 분말을 제조하는 단계, 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 분산액과 혼합한 후 교반하여 제1 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계, 금속 과산화물, 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 첨가제를 혼합한 후 교반하여 제2 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계, 정제수, 상기 곡초 분말, 상기 제1 기능성 복합 조성물 및 미네랄 분말을 혼합한 후 교반하여 베이스 조성물을 제조하는 단계, 정제수, 상기 베이스 조성물, 상기 제2 기능성 조성물 및 미네랄 활성액을 혼합한 후 교반하여 성형 조성물을 제조하는 단계 및 성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 상기 성형 조성물을 압축 성형하는 단계를 포함하는 친환경 건축 내외장재의 제조 방법을 제공한다.

Description

리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재{Manufacturing method for eco-friendly building interior and exterior materials using agricultural wastes of herbaceous plants containing lignocellulose and mineral binders, and eco-friendly building interior and exterior materials manufactured by the same}
본 발명은 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조방법 및 그 친환경 건축 내외장재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 포함하는 친환경 소재를 이용하여, 압축강도, 방음, 단열 및 불연 기능이 강화된 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 친환경 건축 내외장재 관한 것이다.
건축 내외장재는 방화, 방염, 경량, 고품격 및 가격절감 등의 용도에 맞게 다양하게 공장에서 제조되어 왔다.
최근에는 생활수준의 향상, 주택문화의 고급화와 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 각종 건축재, 인테리어재 및 바닥재 등이 기존의 철재나 석유화학 제품 등 인공적인 소재에서 천연소재인 목질 판상재로 점차 대체되고 있어, MDF(Medium Density Fibreboard), PB(Particle Board)의 수요는 급증하고 있는 추세이다.
그러나, 세계적인 지구환경 보호를 위해 범국가적 차원에서 이산화탄소 배출량 제한 등 녹색 정책을 국제사회의 중요 정책으로 표방하고 있기 때문에 갈수록 심화되는 벌목 규제로 인하여 목재의 국제 원자재 가격은 매년 10%이상 상승하고 있고 안정적인 수급이 어려운 문제가 있어, 목질 판상재의 원료를 부분적 또는 전체적으로 대체할 수 있는 대체원료의 개발이 시급한 실정이다.
일 예로, 합성수지를 주로 하는 건축 내외장재는 목재 또는 철재의 대체 자재로서, 일반 건축자재나 가구류, 또는 각종 생활용품들에 주로 많이 이용되며, 바닥재, 천장재, 측벽재, 이외에 문틀 등에 사용되어 왔다. 이러한 건축 내외장재는 목재의 대체품으로서, 디자인의 다양화와 생산성에서 우수하였으나, 자재의 이질감등으로 그 외관이 저조하였고, 열팽창계수가 커서 시공 후 뒤틀리거나, 신축성의 부족, 연결부분의 틈새가 발생하거나, 대부분 악취가 있을 뿐 아니라 독성이 있으며, 그 주원인은 잔류 포름알데히드가 서서히 방출되어 건강상의 문제점이 있어 왔다.
한편, 목재자원의 부족에 따른 자원의 재활용이라는 측면에서 목재 판상재를 새로운 리그노셀룰로오스적 원료(lignocellulose materials)로 대체하려는 연구들이 활발히 진행되어져 왔다. 일 예로, 지구 온난화 방지를 위한 산림자원 보호를 위해 농산 폐기물을 이용하여 다년생 목본 식물인 목재를 대체하고자 하는 시도가 있었다. 그런데, 이런 농산 폐기물은 주로 사료용, 버섯 재배용, 퇴비용 또는 지붕 덮개용 등의 저부가가치 재료로 사용되고 있어 고부가가치를 창출할 수 있는 재활용 방법과 제품 개발에 대한 연구의 필요성이 점점 대두되고 있다.
또한, 기존의 건축 내장용 흡음 및 단열재로 사용되고 있는 석면, 암면, 유리섬유 등은 인체에 유해한 성분과 환경 오염적인 측면에서 그 문제점이 지적되었는바, 인체에 유해하지 않으면서 자연 친화적, 친환경적인 천연소재 개발이 점점 요구되고 있는 실정이다.
본원의 배경이 되는 기술은 등록특허 제10-1367981호에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 포함하는 친환경 소재를 이용함으로써, 유해물질이 방출되지 않아 인체 유익함은 물론 압축강도, 불연, 방음 및 단열 기능이 강화된 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재의 제조 방법은 리그노셀룰로오스(lignocellulose) 함유 초본 식물의 농산 폐기물을 준비하는 단계; 정제수, 유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리염, 및 복합 천연추출물을 혼합한 후 교반하여 제조한 기능성 침지액을 이용하여 상기 농산 폐기물을 침지 처리하는 단계; 상기 침지 처리된 농산 폐기물을 분쇄하여 곡초 분말을 제조하는 단계; 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 분산액과 혼합한 후 교반하여 제1 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계; 금속 과산화물, 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 첨가제를 혼합한 후 교반하여 제2 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계; 정제수, 상기 곡초 분말, 상기 제1 기능성 복합 조성물 및 미네랄 분말을 혼합한 후 교반하여 베이스 조성물을 제조하는 단계; 정제수, 상기 베이스 조성물, 상기 제2 기능성 조성물 및 미네랄 활성액을 혼합한 후 교반하여 성형 조성물을 제조하는 단계; 및 성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 상기 성형 조성물을 압축 성형하는 단계를 포함하되, 상기 미네랄 분말은 칼슘, 마그네슘, 망간, 철, 구리 인, 아연, 나트륨, 칼륨 및 게르마늄 중 적어도 하나의 광물질을 포함하고, 상기 미네랄 활성액은 미네랄 액상, 알칼리염 및 해양심층수를 혼합하여 제조된 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 기능성 침지액은 유기산 15 내지 40 중량%, 잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물이 1:1~1.5:1~1.5:1~2의 중량비로 혼합된 복합 천연추출물 5 내지 15 중량% 및 잔여의 정제수를 혼합 후 교반하여 제조되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 농산 폐기물의 침지 처리는 pH 5.0 내지 6.0 조건 및 40 내지 60℃ 온도 조건에서 10 내지 60분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 기능성 복합 조성물은 석영, 견운모, 토루말린, 알루미나, 할로이사이트, 산화철, 산화칼슘 및 산화마그네슘이 1:1~1.5:1~1.5:1~1.5:0.5~1:2~2.5:2~2.5:2~2.5의 중량비로 혼합된 광물 분말 20 내지 40 중량%, 탄소섬유가 5 내지 10 중량%, 자성나노입자 5 내지 10 중량% 및 잔여의 분산제를 포함하도록 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자성나노입자는 망간, 철, 코발트, 니켈, 백금 및 알루미늄 중 적어도 하나의 나노입자를 포함하며, 일부는 산성 용액으로 나머지 일부는 염기성 용액으로 표면 처리된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 베이스 조성물은 상기 곡초 분말 40 내지 70 중량%, 상기 제1 기능성 조성물 5 내지 10 중량%, 상기 미네랄 분말 10 내지 15 중량% 및 잔여의 정제수를 포함하도록 제조되고, 상기 성형 조성물은 상기 베이스 조성물 100 중량부당 상기 제2 기능성 조성물 1 내지 3 중량부, 상기 미네랄 활성액 3 내지 5 중량부 및 정제수 100 내지 200 중량부를 포함하도록 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 기능성 복합 조성물은 과산화칼륨, 과산화나트륨 및 과산화칼슘이 1:1:1의 중량비로 혼합된 금속 과산화물 10 내 20 중량%, 실리카젤 1 내지 5 중량%, 산화알루미늄 1 내지 5 중량% 및 제올라이트 1 내지 5 중량% 및 잔여의 폴리에틸렌 글리콜을 포함하도록 제조될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재는 상기 방법들 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물을 이용한 곡초 분말과 미네랄 바인더를 포함하는 친환경 소재를 주 재료로 이용하여 건축용 내외장재를 제조함으로써, 유해물질의 방출을 억제하여 인체 유익함은 물론, 압축강도, 불연, 방음 및 단열 기능이 강화된 친환경 건축 내외장재의 제공이 가능할 수 있다.
또한, 친환경 건축 내외장재가 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 포함하도록 제조되어, 전자파 또는 수맥파의 흡수 차단, 원적외선 방사, 지자기 효과 등으로 인해 본 발명의 친환경 건축 내외장재가 설치된 공간의 사용자에게 쾌적한 환경의 제공이 가능할 수 있다.
또한, 농산 폐기물이 유기산 또는 이의 알칼리염 및 잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물의 복합 천연추출물을 포함하는 기능성 침지액으로 침지 처리된 후 곡초 분말로 이용됨에 따라, 항균성, 살균성 및 탈취성의 향상으로 부패가 방지되어 수명이 증대된 친환경 건축 내외장재의 제공이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 건축 내외장재의 남은 재료는 파쇄하여 화단에 뿌려주면 식물생장 및 토양개량에 도움이 될 수 있고, 폐기시 폐기물에 의한 2차 오염이 없고, 무기질 비료 등으로 활용이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재의 제조 방법을 이용하여 제조된 친환경 건축 내외장재를 예시하는 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본원 명세서에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 본원 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때, 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재의 제조 방법은 리그노셀룰로오스(lignocellulose) 함유 초본 식물의 농산 폐기물을 준비하는 단계(S10), 정제수, 유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리염, 및 복합 천연추출물을 혼합한 후 교반하여 제조한 기능성 침지액을 이용하여 상기 농산 폐기물을 침지 처리하는 단계(S20), 상기 침지 처리된 농산 폐기물을 분쇄하여 곡초 분말을 제조하는 단계(S30), 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 분산액과 혼합한 후 교반하여 제1 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계(S40), 금속 과산화물, 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 첨가제를 혼합한 후 교반하여 제2 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계(S50), 정제수, 상기 곡초 분말, 상기 제1 기능성 복합 조성물 및 미네랄 분말을 혼합한 후 교반하여 베이스 조성물을 제조하는 단계(S60), 정제수, 상기 베이스 조성물, 상기 제2 기능성 조성물 및 미네랄 활성액을 혼합한 후 교반하여 성형 조성물을 제조하는 단계(S70) 및 성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 상기 성형 조성물을 압축 성형하는 단계(S80)를 포함한다.
상세하게, 리그노셀룰로오스(lignocellulose) 함유 초본 식물의 농산 폐기물이 준비될 수 있다(S10).
리그노셀룰로오스 함유 초본 식물은 예컨대, 볏짚, 밀짚, 옥수수대, 수수대, 콩대, 목화대, 보릿짚 등의 초본계 식물을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 초본 식물은 목질원료와 유사하며, 셀롤로오스와 리그닌의 복합물질인 리그노셀룰로오스(lignocellulose)를 다량으로 함유하고 있는 천연 원료로서 목질원료를 대체 할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 농산 폐기물은 이들 초본 식물의 생산, 가공과정에서 발생되는 이용하기 어려운 찌꺼기 산물로서, 세척을 통해 이물질을 제거하고 건조 과정을 거침으로서 본 발명에서 사용될 수 있다.
볏짚, 밀짚, 옥수수대, 수수대, 콩대, 목화대, 보릿짚 등의 농산 폐기물은 주변에서 흔히 구할 수 있어 원료 확보가 용이한 장점이 있다. 또한, 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물은 시기에 따라 확보가 용이한 것들로 선택하여 사용될 수 있다. 본 발명에서는 볏짚, 밀짚, 옥수수대, 수수대, 콩대, 목화대 및 보릿짚으로부터 선택된 복수의 초본 식물의 농산 폐기물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
정제수, 또는 유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리염 및 복합 천연추출물을 혼합한 후 교반하여 제조한 기능성 침지액을 이용하여 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물(이하, 농산 폐기물)을 침지 처리할 수 있다(S20).
본 발명에서, 기능성 침지액을 이용한 농산 폐기물의 침지 처리는 농산 폐기물의 항균 및 살균 처리를 통해 부패를 방지함은 물론, 본 발명의 친환경 건축 내외장재의 항균, 살균 및 탈취성을 강화하여 알레르기, 염증, 아토피 또는 새집증후군 등을 예방하기 위해 사용될 수 있다.
정제수는 기능성 침지액의 각 성분들을 효과적으로 용해 또는 분산시키기 위한 용매로서 사용될 수 있다.
유기산은 세균을 죽이는 효과(bacteriocidal effect)보다 성장을 억제하는 효과(bacteriostatic effect)를 위한 천연 항균물질로서 사용될 수 있다. 예컨대, 유기산은 아세트산(acetic acid)인, 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 젖산(lactic acid) 및 아스코르브산(ascorbic acid) 중에서 선택된 적어도 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 알칼리염으로는 상기 유기산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염을 사용할 수 있다. 예컨대, 알카리 염은 상기 유기산의 나트륨염, 칼륨염, 칼슘염 등을 포함할 수 있다.
복합 천연추출물은 항균, 살균 및 탈취성을 더욱 강화하기 위한 것으로서, 잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물을 포함할 수 있다.
잣나무(Pinus Koraiensis)는 일명 해송자(海松子)라고 하며, 소나무과(Pinaceae)에 속한다. 잣 종자(씨)에는 지방이 68.2 내지 74 %로 가장 많이 들어 있고, 단백질도 16.4 %로 많은 비중을 차지하고, 기타 탄수화물 성분과 인 들의 다양한 무기염류 및 비타민이 풍부하게 포함되어 있다. 잣나무의 잎에는 피메콜린, 피라인 등의 알카로이드(alkaloid) 성분이 포함되어 있다. 또한, 잣나무 잎에는 솔잎과 같이 테르핀(terpen) 성분이 많이 포함되어 있으며, 테르핀 성분은 혈전을 없애고, 항산화작용을 하는 등 유용한 기능을 가진다고 알려져 있다. 이들 잎에는 아스코르빈산과 비타민 A, B, K와 쓴맛을 내는 고미성 물질, 플라보노이드, 안토시안을 포함하며, 7 내지 12%의 송진과 5 %의 탄닌, 탄소화물, 정유 성분이 포함된다.
향나무는 측백나무과에 속하는 늘푸른 바늘잎나무로, 키는 15 내지 25m에 이르고 온 몸에서 향이 나는 나무이다. 어린 향나무는 원추형으로 자라며, 줄기가 곧지만 나이가 들면서 주변의 조건에 맞게 비틀어지고 구부러지는 특징이 있다. 향나무의 성분에는 아멘토플라본(amentoflavone), 히노키플라본(hinokiflavone), 및 아피게닌(apigenin) 등이 존재하며, 세드롤(cedrol), 피넨(pinene)등과 같은 정유성분이 존재한다. 예로부터 향나무는 혈액순환촉진작용, 살균작용, 해독작용, 해열작용, 감기, 변비 및 다양한 질병에 대한 약재로도 사용이 되었으며, 현재까지도 향나무를 이용하여 여러가지 질병의 치료를 위한 연구가 계속되고 있다.
산초(Zanthoxylum schinifolium)는 성질이 따뜻하여 속을 덥히고, 찬기운과 습을 몰아내어 통증을 가라앉히는 작용을 하며, 살충하고 해독하는 작용이 있다. 산초에는 정유가 7% 정도 함유되어 있는데, 그 중에는 geraniollimonene, cumic alcohol 등이 있다. 최근에는 산초나무 종자에서 추출한 정유물질이 국부마취 및 진통작용이 있고, 항균작용으로 대장균, 적리균, 구균류, 디프테리아균, 황색포도상구균, 피부사상균 등을 억제하는 것이 보고되었다.
자소엽은 소엽(Perilla frutescens var. acuta Kudo) 또는 기타 동속 근연식물(꿀풀과 Labiatae)의 잎 및 끝가지로서, 주름을 가지고 쭈그러진 잎과 그 파편이며, 때로 가는 줄기를 자소경이라 한다. 자소엽은 식물성 비타민류와 미네랄류, 나아신, 칼륨, 철, 마그네슘, 아연 등이 풍부하게 함유되어 있고, 강력한 항산화 기능을 하는 안토시아닌계 색소도 풍부하다. 또한, 방향성 물질과 베타 카로틴을 함유하고 있어 아토피 피부염의 치유에 도움이 되고, 보습 효과 및 살균/방부 효과 또한 우수한 것으로 알려져 있다.
잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물은 각 식물의 기관(예컨대, 뿌리, 가지, 줄기, 잎 또는 꽃)으로부터 당해 기술 분야의 전문가에 의해 추출할 수 있는 일반적인 추출 방법으로 추출된 추출물을 의미하며, 추출 부위가 특정의 부분으로 제한되지 않는다. 각각의 추출물은 액상 형태로 이용될 수 있다.
본 발명에서, 복합 천연추출물은 항균, 살균 및 탈취 기능의 최대화를 위해 잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물이 1:1~1.5:1~1.5:1~2의 중량비로 혼합되는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기능성 침지액은 유기산 15 내지 40 중량%, 복합 천연추출물 5 내지 15 중량% 및 잔여의 정제수를 혼합 후 교반하여 제조될 수 있다. 유기산 또는 이의 알칼리염의 함량이 15 중량% 미만이면 항균 효과가 적고, 유기산 또는 이의 알칼리염의 함량이 40 중량%를 초과하여 과다하게 포함되면 용해성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 복합 천연추출물의 함량이 5 중량% 미만이면 기대하는 추출물의 효과를 얻기 어렵고, 15 중량%를 초과하면 기능성 침지액의 저장 안정성이 열악해지며 또한 경제상 특면에서 비용이 증가하는 문제가 있다.
농산 폐기물의 침지 처리는, 농산 폐기물을 기능성 침지액에 침지시킨 후, pH 5.0 내지 6.0 조건, 및 40 내지 60℃ 온도 조건에서 10 내지 60분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 침지 시 pH가 5.0 미만이거나 6.0을 초과하면 기능성 침지액의 흡수(또는 침투)가 충분하지 않으므로 주의하여야 하며, 또한 침지 온도가 40℃ 미만이면 기능성 침지액의 흡수가 충분하지 않을 수 있다. 침지 온도가 60℃를 초과하면 흡수된 기능성 침지액의 안정성을 저해시키는 경향이 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 침지 시간이 10분 미만으로 짧으면 기능성 침지액이 충분히 농산 폐기물 중으로 흡수되지 않는 경향이 있고, 60분을 초과하여 길면 흡수된 기능성 침지액이 다시 용출되어 충분한 효과를 기대하기 어려울 수 있다. 침지 처리된 농산 폐기물은 탈수 및 송풍 건조될 수 있으며, 상술한 침지, 탈수 및 건조 과정은 복수 회 반복 수행될 수 있다.
침지 처리된 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물이 분쇄되어 곡초 분말이 제조될 수 있다(S30).
예컨대, 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물은 1 내지 10mm의 입자크기를 갖도록 분쇄될 수 있다. 곡초 분말의 입자 크기가 1mm 미만인 경우 농산 폐기물의 분쇄 공정이 복잡해져 공정 효율이 저하되고, 입자 크기가 10mm를 초과하는 경우 성형성이 저하될 수 있다.
광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 분산액과 혼합한 후 교반하여 제1 기능성 복합 조성물이 제조될 수 있다(S40).
광물 분말은 석영, 견운모, 토루말린, 알루미나, 할로이사이트, 산화철, 산화칼슘 및 산화마그네슘으로부터 선택된 복수의 광물이 소성 및 분쇄되어 제조된 것일 수 있다. 본 발명에서, 광물 분말은 전자파 및 수맥파의 흡수재로서 이용됨과 동시에 원적외선 방사 및 항균작용을 위해 사용될 수 있다.
상기 광물의 소성은 적어도 2회 이상 수행될 수 있다. 예컨대, 광물의 분쇄 전에 제1 소성 공정이 800 내지 900℃의 온도에서 수행될 수 있고, 광물의 분쇄 후 제2 소성 공정이 1000 내지 1300℃의 온도에서 수행될 수 있다. 그리고, 광물은 500 내지 1000mesh의 입도를 갖도록 분쇄될 수 있다. 광물 분말이 제1 소성 공정, 분쇄 및 제2 소성 공정을 거쳐 제조됨에 따라, 광물 분말의 전자파 및 수맥파의 흡수 중화, 원적외선 방사 및 항균작용의 특성이 더욱 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광물 분말은 석영, 견운모, 토루말린, 알루미나, 할로이사이트, 산화철, 산화칼슘 및 산화마그네슘이 1:1~1.5:1~1.5:1~1.5:0.5~1:2~2.5:2~2.5:2~2.5의 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
탄소섬유는 원적외선 방출 및 항균작용을 위한 것으로, 1 내지 5mm의 길이를 갖도록 분쇄되어 사용될 수 있다.
일 예로, 탄소섬유는 열경화성수지 분말에 미량의 첨가물(항균제, 광물 분말 등)을 혼합하여 원료혼합물을 준비하고, 준비된 원료 혼합물을 공지된 방법을 통해 섬유상으로 형성하여 제조될 수 있다. 열경화성수지 분말은 탄소섬유의 탄소원으로서 탄화공정에 의하여 탄화되어 활성탄소섬유로 변하는 원료물질이다. 이는 통상의 탄소화합물들은 모두 사용될 수 있기는 하나, 특히 공정의 안정성과 수득된 탄소섬유에서의 불순물 함량을 최소화시킬 수 있는 것이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 소결 또는 탄화 동안에도 변형되지 않으며, 불순물 함량이 적게 나타나는 것으로서, 예를 들면 노볼락형 페놀수지 등이 사용될 수 있다. 그리나, 본 발명이 이에 한정되지 않으며 노볼락형 페놀수지 이외에도 다양한 종류의 열경화성수지가 사용될 수 있다.
자성나노입자는 망간, 철, 코발트, 니켈, 백금 및 알루미늄 중 적어도 하나의 나노입자를 포함하며, 일부는 산성 용액으로 나머지 일부는 염기성 용액으로 표면 처리된 것일 수 있다.
예컨대, 자성나노입자는 공지된 합성 방법을 이용하여 나노입자를 합성한 후 분쇄 및 표면 처리하여 제조될 수 있다. 나노입자의 합성은 합성하고자 하는 성분들을 혼합하여 일정 환경 하에서 소결하는 소결법, 알칼리 수용액에 금속 이온을 함유하는 입자를 혼합하여 얻어지는 침전물을 세척, 건조, 열처리하는 공침 소성법 또는 끓는 물의 높은 온도를 이용하는 수열 합성법 등이 이용될 수 있으며, 이 외에도 공지된 다양한 합성법이 이용될 수 있다.
합성된 나노입자는 50 내지 100 nm의 입자크기를 갖도록 분쇄될 수 있다. 합성된 나노입자의 분쇄는 예컨대, 비드 밀(bead mill), 믹서(mixer), 균질기 또는 초음파세척기를 이용하여 수행될 수 있다. 이와 같은 물리적 분쇄 방법을 통해 합성된 나노입자는 50 내지 100 nm의 입자크기로 작아질 수 있으며, 균일한 크기 분포를 가질 수 있다.
분쇄된 나노입자는 산성 또는 염기성 용액을 이용한 화학적 처리 방법을 이용하여 표면 처리될 수 있다. 예컨대, 분쇄된 나노입자의 일부는 산성 용액을 이용하여 표면처리 되고, 다른 일부는 염기성 용액을 이용하여 표면처리 될 수 있다. 산성 용액은 염산(HCl), 아세트산(CH3COOH), 황산(H2SO4), 아황산(H2SO3), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 포름산(HCOOH), 아스코르브산(C6H8O6), 붕산(H3BO3) 및 규산(H2SiO3) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 염기성 용액은 암모니아(NH3), 수산화암모늄(NH4OH), 수산화마그네슘(Mg(OH)), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화나트륨(NaOH), 수산화바륨(Ba(OH)2), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화철(Fe(OH)2), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 탄산나트륨(NaCO), 탄산칼슘(CaCO3) 및 탄산칼륨(K2CO3) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 분쇄된 나노입자의 표면처리를 통해, 전기적 특성 및 분산도가 향상될 수 있다. 표면 처리된 나노입자는 자석을 이용하여 분리한 후 세척 및 건조되어 자성나노입자로 수득될 수 있다.
본 발명에서, 자성나노입자는 지자기(또는 초장파) 효과를 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 자동차 속이나 아파트 등 고층건물에서 생활하는 현대인은 땅에서 나오는 자기(磁氣)를 받지 못해 인체의 균형에 나쁜 영향을 주지만, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 건축 내외장재를 사용하면, 소재 자체에서의 분자운동(N극과 S극의 교번)으로 초장파(지자기)의 효능을 볼 수 있어 자기 결핍 증후군이 예방되며, 기를 공급해 주므로 생활에 활력을 주며, 피로와 스트레스 해소에 도움이 될 수 있다.
분산제는 수용성 고분자로 이루어지는 수용성 분산제가 이용될 수 있다. 분산제는 물, 친수성 알콜계 용매, 알데히드계 용매, 에스테르계 용매 및 케톤계 용매 중 적어도 하나의 용매와, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아스파트산, 알긴산, 키토산, 히알루론산, 폴리에테르이미드 및 카르복시메틸셀룰로오스 중 적어도 하나의 수용성 고분자 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 기능성 복합 조성물은 광물 분말 20 내지 40 중량%, 탄소섬유가 5 내지 10 중량%, 자성나노입자 5 내지 10 중량% 및 잔여의 분산제를 포함하도록 제조될 수 있다. 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자가 상술한 범위의 중량비로 혼합됨에 따라 상술한 효과가 더욱 강화될 수 있다. 예컨대, 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자의 각각이 상기 하한 미만인 경우 각각의 효능이 충분하게 발휘되지 못하고, 상기 상한을 초과하는 경우 효과 상승에 비하여 비용이 과하게 증가되고 성형성이 저하될 수 있다.
금속 과산화물, 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 첨가제를 혼합한 후 교반하여 제2 기능성 복합 조성물이 제조될 수 있다(S50).
본 발명에서, 제2 기능성 복합 조성물은 후술할 미네랄 바인더의 결합재로서의 기능을 강화시키기 위한 것으로서, 산소 이온을 제공하여 미네랄 바인더의 이온 반응을 돕는 역할을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.
금속 과산화물은 산소 이온을 제공하는 주원료로서, 친환경적이면서 가격이 저렴한 것을 이용할 수 있다. 예컨대, 금속 과산화물은 과산화칼륨(K2O2), 과산화나트륨(NaO2) 및 과산화칼슘(CaO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)은 금속 과산화물을 분산시키기 위한 용제로서 이용될 수 있다.
첨가제는 금속 과산화물로부터 발생되는 산소 이온의 발생을 안정적으로 유도하기 위해 첨가되는 물질로서, 예컨대, 실리카겔, 산화알루미늄 및 제올라이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실리카 젤 및 산화알루미늄은 수분제거제로서 기능하며, 제올라이트는 실리카젤과 산화알루미늄 등의 수분제거제와 금속 과산화물이 직접 반응하는 것을 방지하고 금속 과산화물과 수분제거제가 안정되게 존재할 수 있도록 하는 역할을 하는 안정제 기능을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 기능성 복합 조성물은 과산화칼륨(K2O2), 과산화나트륨(NaO2) 및 과산화칼슘(CaO2)이 1:1:1의 중량비로 혼합된 금속 과산화물 10 내 20 중량%, 실리카젤 1 내지 5 중량%, 산화알루미늄 1 내지 5 중량% 및 제올라이트 1 내지 5 중량% 및 잔여의 폴리에틸렌 글리콜을 포함하도록 제조될 수 있다. 제2 기능성 복합 조성물이 상술한 바와 같은 중량비로 혼합됨에 따라, 제2 기능성 복합 조성물의 기능이 더욱 강화될 수 있다.
정제수, 곡초 분말, 제1 기능성 복합 조성물 및 미네랄 분말을 혼합한 후 교반하여 베이스 조성물이 제조될 수 있다(S60).
미네랄 분말은 후술할 미네랄 활성액과 반응하여 바인더의 기능을 발현하는 것으로서, 예컨대 칼슘, 마그네슘, 망간, 철, 구리 인, 아연, 나트륨, 칼륨 및 게르마늄 중 적어도 하나의 광물질을 포함할 수 있다. 미네랄 분말은 공지된 방법으로 제조되거나, 시중에 판매되고 있는 것을 구입하여 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 베이스 조성물은 곡초 분말 40 내지 70 중량%, 제1 기능성 조성물 5 내지 10 중량%, 미네랄 분말 10 내지 15 중량% 및 잔여의 정제수를 포함하도록 제조될 수 있다. 곡초 분말이 40 중량% 미만이면, 내외장재로서의 강도가 저하되고, 70 중량%를 초과하면 성형성이 저하될 수 있다. 또한, 제1 기능성 조성물이 상술한 범위로 혼합됨에 따라 비용 대비 제1 기능성 조성물의 효과가 강화될 수 있다. 미네랄 분말이 10 중량% 미만이면 바인더로서의 기능이 저하될 수 있고, 15 중량%를 초과하면 다른 성분의 효능이 제대로 발휘되지 않을 수 있다.
정제수, 베이스 조성물, 제2 기능성 조성물 및 미네랄 활성액을 혼합한 후 교반하여 성형 조성물이 제조될 수 있다(S70).
일 실시예에 따르면, 미네랄 활성액은 미네랄 액상, 알칼리염 및 해양심층수를 혼합하여 제조된 것일 수 있다. 여기서, 미네랄 액상은 칼슘, 마그네슘, 망간, 철, 구리 인, 아연, 나트륨, 칼륨 및 게르마늄 중 적어도 하나의 미네랄 광물질이 물(즉, 정제수)에 용해된 미네랄 액일 수 있다. 알칼리염은 염화칼륨, 탄산칼륨 또는 염화마그네슘을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 해양심층수는 태양광이 도달하지 않는 수심 200m 이상의 깊은 해저에 존재하여 유기물이나 병원균 등이 거의 없을 뿐만 아니라 연중 안정된 저온을 유지하고 있으며, 해양식물의 성장에 필수적인 각종 미네랄과 영양 염류가 풍부하고 장기간 숙성된 유용한 해수자원이다. 일 예로, 미네랄 활성액은 미네랄 액상 100 중량부당 알칼리염 10 내지 20 중량부 및 해양심층수 5 내지 10 중량부를 포함하도록 제조될 수 있다.
성형 조성물에서, 미네랄 활성액은 미네랄 분말과 함께 무기 바인더(즉, 미네랄 바인더)로서 기능할 수 있다. 무기 바인더는 무기물과 용액과의 반응을 통해 바인더의 기능을 발현하는 것으로, 스스로 세라믹스화되어 결합체의 조직 제어에 기여하는 역할을 수행하는 물질이다. 즉, 인체의 건강에 무해한 미네랄 분말과 미네랄 활성액(즉, 미네랄 액상, 알카리 염 및 해양심층수의 혼합액)이 혼합되어 액상의 미네랄 바인더를 구성하며, 미네랄 바인더는 그의 양이온(예컨대, 칼슘 이온, 마그네슘 이온, 망간 이온, 철 이온, 구리 이온, 인 이온, 아연 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 게르마늄 이온 등)과 음이온(예컨대, 산소 이온)의 이온반응에 의한 결합을 통해 성형 조성물을 경화시키는 친환경 무기 바인더로서 기능할 수 있다.
요컨대, 미네랄 바인더는 베이스 조성물의 곡초 분말, 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자 간의 부착력을 증대시킴으로써, 성형 조성물을 이용한 성형 공정시의 접착력은 물론, 성형 후의 강도도 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
미네랄 활성액은 상술한 이온 반응의 촉매제로서 역할을 수행할 수 있으며, 제2 기능성 조성물은 성형 조성물 내에서 산소 이온을 발생시켜 상술한 이온 반응을 촉진함으로써, 미네랄 바인더의 결합력을 강화시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 성형 조성물은 베이스 조성물 100 중량부당 제2 기능성 조성물 1 내지 3 중량부, 미네랄 활성액 3 내지 5 중량부 및 정제수 100 내지 200 중량부를 포함하도록 제조될 수 있다. 제2 기능성 조성물 및 미네랄 활성액이 상술한 범위의 중량비로 혼합됨에 따라 각각의 효과가 충분히 발휘될 수 있다.
성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 성형 조성물이 압축 성형될 수 있다(S80).
본 발명의 성형 조성물은 저온 소성이 가능하며, 성형성이 우수하여 다양한 성형틀을 이용하여 건축용 내외장재의 제조가 가능할 수 있다. 예컨대, 성형 조성물의 압축 성형은 80 내지 120℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 압축 성형 동안 성형 조성물에 함유된 미네랄 바인더가 경화되어 각 성분이 결속됨에 따라 성형틀의 형상대로 내외장재가 제조가 가능할 수 있다.
이 후, 건조, 연마, 절단 등의 후속 공정을 거쳐 친환경 건축 내외장재의 제조가 완성될 수 있다.
상술한 바와 같이 제조된 친환경 건축 내외장재는, 도 2에 도시된 바와 같이 패널 형태로 제조되거나, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 블록 형태로 제조되어 다양한 건축 자재로 이용될 수 있다. 여기서, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 친환경 건축 내외장재의 제조 방법을 이용하여 제조된 친환경 건축 내외장재를 예시하는 도면들이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물을 이용한 곡초 분말과 미네랄 바인더를 포함하는 친환경 소재를 주 재료로 이용하여 건축용 내외장재를 제조함으로써, 유해물질의 방출을 억제하여 인체 유익함은 물론, 압축강도, 불연, 방음 및 단열 기능이 강화된 친환경 건축 내외장재의 제공이 가능할 수 있다.
또한, 친환경 건축 내외장재가 광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 포함하도록 제조되어, 전자파 또는 수맥파의 흡수 차단, 원적외선 방사, 지자기 효과 등으로 인해 본 발명의 친환경 건축 내외장재가 설치된 공간의 사용자에게 쾌적한 환경의 제공이 가능할 수 있다.
또한, 농산 폐기물이 유기산 또는 이의 알칼리염 및 잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물의 복합 천연추출물을 포함하는 기능성 침지액으로 침지 처리된 후 곡초 분말로 이용됨에 따라, 항균, 살균 및 탈취성의 향상으로 부패가 방지되어 수명이 증대된 친환경 건축 내외장재의 제공이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 건축 내외장재의 남은 재료는 파쇄하여 화단에 뿌려주면 식물생장 및 토양개량에 도움이 될 수 있고, 폐기시 폐기물에 의한 2차 오염이 없고, 무기질 비료 등으로 활용이 가능한 장점이 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 리그노셀룰로오스(lignocellulose) 함유 초본 식물의 농산 폐기물을 준비하는 단계;
    정제수, 유기산(organic acid) 또는 이의 알칼리염, 및 복합 천연추출물을 혼합한 후 교반하여 제조한 기능성 침지액을 이용하여 상기 농산 폐기물을 침지 처리하는 단계;
    상기 침지 처리된 농산 폐기물을 분쇄하여 곡초 분말을 제조하는 단계;
    광물 분말, 탄소섬유 및 자성나노입자를 분산액과 혼합한 후 교반하여 제1 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계;
    금속 과산화물, 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 첨가제를 혼합한 후 교반하여 제2 기능성 복합 조성물을 제조하는 단계;
    정제수, 상기 곡초 분말, 상기 제1 기능성 복합 조성물 및 미네랄 분말을 혼합한 후 교반하여 베이스 조성물을 제조하는 단계;
    정제수, 상기 베이스 조성물, 상기 제2 기능성 조성물 및 미네랄 활성액을 혼합한 후 교반하여 성형 조성물을 제조하는 단계; 및
    성형 틀을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 상기 성형 조성물을 압축 성형하는 단계를 포함하되,
    상기 미네랄 분말은 칼슘, 마그네슘, 망간, 철, 구리 인, 아연, 나트륨, 칼륨 및 게르마늄 중 적어도 하나의 광물질을 포함하고,
    상기 미네랄 활성액은 미네랄 액상, 알칼리염 및 해양심층수를 혼합하여 제조된 것인 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기능성 침지액은 유기산 15 내지 40 중량%, 잣나무 추출물, 향나무 추출물, 산초 추출물 및 자소엽 추출물이 1:1~1.5:1~1.5:1~2의 중량비로 혼합된 복합 천연추출물 5 내지 15 중량% 및 잔여의 정제수를 혼합 후 교반하여 제조되는 것인 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 농산 폐기물의 침지 처리는 pH 5.0 내지 6.0 조건 및 40 내지 60℃ 온도 조건에서 10 내지 60분 동안 가열하는 것을 포함하는 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 기능성 복합 조성물은 석영, 견운모, 토루말린, 알루미나, 할로이사이트, 산화철, 산화칼슘 및 산화마그네슘이 1:1~1.5:1~1.5:1~1.5:0.5~1:2~2.5:2~2.5:2~2.5의 중량비로 혼합된 광물 분말 20 내지 40 중량%, 탄소섬유가 5 내지 10 중량%, 자성나노입자 5 내지 10 중량% 및 잔여의 분산제를 포함하도록 제조되는 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 자성나노입자는 망간, 철, 코발트, 니켈, 백금 및 알루미늄 중 적어도 하나의 나노입자를 포함하며, 일부는 산성 용액으로 나머지 일부는 염기성 용액으로 표면 처리된 것인 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 베이스 조성물은 상기 곡초 분말 40 내지 70 중량%, 상기 제1 기능성 조성물 5 내지 10 중량%, 상기 미네랄 분말 10 내지 15 중량% 및 잔여의 정제수를 포함하도록 제조되고,
    상기 성형 조성물은 상기 베이스 조성물 100 중량부당 상기 제2 기능성 조성물 1 내지 3 중량부, 상기 미네랄 활성액 3 내지 5 중량부 및 정제수 100 내지 200 중량부를 포함하도록 제조되는 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 기능성 복합 조성물은 과산화칼륨, 과산화나트륨 및 과산화칼슘이 1:1:1의 중량비로 혼합된 금속 과산화물 10 내 20 중량%, 실리카젤 1 내지 5 중량%, 산화알루미늄 1 내지 5 중량% 및 제올라이트 1 내지 5 중량% 및 잔여의 폴리에틸렌 글리콜을 포함하도록 제조되는 친환경 건축 내외장재의 제조 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항의 방법을 이용하여 제조된 친환경 건축 내외장재.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021246699A1 (ko) * 2020-06-05 2021-12-09 박미자 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재
KR102524767B1 (ko) * 2022-02-07 2023-04-24 주식회사 새한비엠 폐수지 재료를 이용한 충격음 차단 구조물의 형성 방법 및 그 충격음 차단 구조물

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008213370A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Toyota Auto Body Co Ltd 繊維成形体及びその製造方法
KR20110122360A (ko) * 2010-05-04 2011-11-10 국승원 산소를 발생하는 기능성 섬유직물과 그 제조방법
KR20110126856A (ko) * 2010-05-18 2011-11-24 지지컴파니 주식회사 짚을 이용한 불연 건축패널의 제조방법 및 그 건축패널
KR102034249B1 (ko) * 2019-05-24 2019-10-18 이광희 복합조성물을 함유한 기능성 침구 및 이의 제조 방법
KR102057673B1 (ko) * 2019-10-14 2019-12-19 이광희 천연 침지액 및 복합 기능성 조성물을 이용한 기능성 직물의 제조 방법 및 그 기능성 직물

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102159946B1 (ko) * 2020-06-05 2020-09-25 박미자 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008213370A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Toyota Auto Body Co Ltd 繊維成形体及びその製造方法
KR20110122360A (ko) * 2010-05-04 2011-11-10 국승원 산소를 발생하는 기능성 섬유직물과 그 제조방법
KR20110126856A (ko) * 2010-05-18 2011-11-24 지지컴파니 주식회사 짚을 이용한 불연 건축패널의 제조방법 및 그 건축패널
KR102034249B1 (ko) * 2019-05-24 2019-10-18 이광희 복합조성물을 함유한 기능성 침구 및 이의 제조 방법
KR102057673B1 (ko) * 2019-10-14 2019-12-19 이광희 천연 침지액 및 복합 기능성 조성물을 이용한 기능성 직물의 제조 방법 및 그 기능성 직물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021246699A1 (ko) * 2020-06-05 2021-12-09 박미자 리그노셀룰로오스 함유 초본 식물의 농산 폐기물과 미네랄 바인더를 이용한 친환경 건축 내외장재의 제조 방법 및 그 친환경 건축 내외장재
KR102524767B1 (ko) * 2022-02-07 2023-04-24 주식회사 새한비엠 폐수지 재료를 이용한 충격음 차단 구조물의 형성 방법 및 그 충격음 차단 구조물

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