KR20000075089A - 건축용 내장판재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐펄프 70∼85중량%, 폐면 15∼30중량%를 절단기로 세절하고 분쇄기로 분말한 다음, 초산 10∼20중량%에 물 5∼10중량%를 첨가한 용액에 삼산화 안티몬 5∼10중량%를 용해시키고, 화이트 카본 10∼15중량%, 초미립자상 무수실리카 3∼7중량%, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 10∼15중량%, 물 800∼850중량%를 혼합하여 숙성시킨 혼합용액에 상기 분말한 혼합물을 첨가하여 혼합 반죽한 다음 1차 압축공정과 1차 건조공정을 거친 후 방습 수지용액을 침투시킨 다음 2차 압축공정, 2차 건조공정 후 재단성형하여 제조되는 건축용 내장판재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 폐자원을 재활용함으로써 환경오염을 방지함과 동시에 난연성, 강도, 방음효과, 내열성이 우수한 건축용 내장판재를 제공하는 데 그 특징이 있다.

Description

건축용 내장판재 및 그 제조방법 {Interior plate boards for construction and its manufacturing method}

본 발명은 건축용 내장판재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐펄프나 폐섬유를 재활용하여 환경오염을 감소시키는 동시에 종래의 건축용 내장판재에 비하여 경량이면서 강도가 높고, 난연성, 내후성, 내습성 및 방음효과가 뛰어난 건축용 내장판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건축용 내장판재는 천정이나 바닥, 내벽, 외벽 등에 사용되는 것으로 종래에는 주로 베니어판 또는 합성 목재의 판상에 무늬목이나 도장으로 장식한 건축자재가 사용되었는데, 이들은 경량이면서 응용성이 많은 건축내장재이기는 하나 내열성이 약하고, 경제적이지 않으며, 외부충격에 의해 진동이 쉽게 발생하고, 파손되기 쉽다는 단점이 있었다. 또한, 천연목재의 사용은 품위면에서 우수하나 천연목재 자원이 풍부하지 않은 우리나라의 경우 국가경제상으로 바람직하지 않으며, 석고보드는 건자재로서 난연성은 우수하나, 무겁고, 작은 충격에도 파손되기 쉬우며, 석면을 포함하고 있어 인체에 유해하다는 문제점이 있다. 한편, 시멘트나 그라스 파이버, 질석 등의 무기질 원료를 조합이용하거나 유기질의 보강재와 함께 양생경화시키거나, 또는 접착제와 같은 결합제로 원료를 결합시켜 판상체로 한 내장벽판 및 칸막이 판재, 천정판이 개발되기도 하였으나, 이들은 일반적으로 내열성이 우수하고 지지력과 표면강도 등의 물성은 양호하나, 건축자재의 경량화라는 최근의 추세에 부합하지 못하며 제작원가를 많이 요하여 비경제적이라는 단점이 있다. 이 밖에 합성수지를 주원료로 하는 건축용 내장판재가 제조되기도 하였으나 이러한 내장판재는 열팽창계수가 매우 커서 시공 후에 비틀림 현상이 일어날 뿐만 아니라 신축정도가 심하여 연결부에 간극을 형성하고 열에 의해 변형이 일어나는 등 내열성이 약한 문제점이 있다.

한편, 최근 환경에 대한 관심이 사회적으로 고조되어 자원의 재활용 방법에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라 폐자원의 재활용을 주제로 한 특허출원 또한 증가하였는 바, 그 일예로서 국내 특허출원 제92-13401호(1992. 7. 27.출원)에는 "폐자원을 이용한 합성목재의 제조방법"이 개시되어 있는데, 동 발명에 의한 제조방법은 폐자원을 이용하여 자원의 활용성을 증가시키고 환경오염을 방지한다는 장점이 있으나, 단순히 볏짐과 톱밥을 분쇄하여 요소수지 접착제로 접착한 후 압축성형하는 과정으로 이루어질 뿐이어서, 그 제조방법에 의하여 제조되는 합성목재가 구성이 치밀하지 못할 뿐만 아니라, 그 원료로서 이용되는 볏짚 및 톱밥이 열가소성 및 열성형성의 면에서 우수하지 못하여 매끄러운 겉표면을 형성하기 곤란함으로 인해 다양한 요철모양을 형성하는 등의 응용을 가할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 연구개발한 결과 폐자원을 활용하여 경제적이면서 경량이고, 열변형이 적고, 열성형성이 뛰어나 다양하게 응용될 수 있는 건축용 내장판재의 제조방법을 완성하여, 국내 특허출원 제95-20835호(1995. 7. 14.출원, "건축용 내장판재의 제조방법")에서 폐펄프 50%, 폴리에스텔파이버 20%, 폴리프로필렌 파이버 30%로 조성된 초지원료를 진료농도 20∼30g/ℓ인 수용액에 첨가하여 균질화한 원료액을 장망식 벨트상에 균일하게 살포하여 판재를 형성하고 이를 맞물리는 로울러를 통과시켜 수분을 1차 압착한 다음 폴리프로필렌의 융점 이하의 온도에서 건조하여 수분 함량 20%이하가 되게 하고, 습윤증강제용액에 침지시키면서 통과시켜 맞물리는 로울러로 2차 압착하여 온도 180∼200℃로 유지된 건조 드럼을 통과시키는 것으로 이루어지는 건축용 내장판재의 제조방법을 개시한 바 있다.

상기의 제조방법에 의한 판재는 경제적이며 강도 및 열성형성이 우수한 등의 장점이 있으나, 판재를 응용하여 다양한 요철무늬를 가지는 2차 성형제품을 제조하기 위해서는 열경화성 수지가 경화되어 판재의 성형성이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 건조후 빠른 시간내에 재단하거나 재단후 압축성형하여야 하는 단점이 있다.

이에 본 발명자는 지속적인 연구를 통해 강도와 열성형성이 우수하고, 제품활용성이 및 장식효과를 극대화할 수 있는 건축용 내장판재의 제조방법을 개발하여 특허등록 제178461호(1996. 7. 5.출원, 1998. 11. 23.등록, "건축용 내장판재의 제조방법")에서 폐펄프 30∼55%, 페폴리에스텔섬유 20∼35% 및 폐폴리프로필렌섬유 20∼35%로 이루어진 초지원료를 2∼9%의 진료 및 물과 함께 균질화하여 초지원액을 제조한 다음, 장망식 벨트로 이송하면서 탈수하여 판상체를 형성하고, 맞물리는 로울러를 통과시켜 압착탈수시킨 다음 압착탈수된 판지면에 습윤증강성 수지용액을 분사하고, 60∼90℃의 온도에서 건조시켜 수분함량이 5∼20%가 되게 한 뒤, 건조된 판지를 특정의 모양으로 재단하여 재단된 판지표면에 물을 적셔 180∼200℃의 온도에서 120∼150kgf/㎠의 압력으로 프레스 성형하는 공정으로 이루어지는 건축용 내장판재의 제조방법을 완성하였다.

상기의 제조방법에 의해서 제조되는 건축용 내장판재는 인장강도 및 파열강도를 비롯한 형태 유지성 및 가공성이 매우 우수하여 다양하게 상품화가 가능하며, 경제적이고, 경량인 점 등의 장점이 있으나, 폴리에스텔섬유나 폴리프로필렌섬유는 폐지분말과 혼합하여 반죽할 때 면분말에 비하여 결합력이 떨어져 판재의 강도와 내구성, 단열성 및 방음효과면에서 바람직하지 않으며, 또한, 프레스로 압축성형할 때 필요이상의 에너지가 소요되어 전력소모가 많으며, 내장판재가 균일하지 못할 뿐만 아니라 폐기 소각시 불쾌한 냄새와 매연으로 공해방지의 목적에 반하게 되는 단점이 있다.

이에 본 발명자는 상기의 발명에서 기대할 수 없었던 난연성, 방습성을 보안하고, 공정을 단순화하고 에너지 소모를 줄여 보다 경제적인 제조방법을 연구개발하여 환경오염을 방지하는 동시에 경량이면서 난연성, 내후성, 내습성 및 방음효과가 우수한 건축용 내장판재 및 그 제조방법을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 폐펄프나 폐면을 활용하여 자원활용을 극대화하고 환경오염을 방지하는 건축용 내장판재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 건축용 내장판재의 원료에 비하여 훨씬 경제적이면서 이용이 용이한 폐신문이나, 폐박스, 폐면을 이용한 건축용 내장판재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조공정을 단순화시켜 보다 저렴한 가격으로 우수한 품질의 건축용 내장판재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 외부충격에 대한 강도가 우수하며, 특히 난연성과 단열성 및 소음에 대한 방음효과가 종래의 제품보다 우수한 건축용 내장판재를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한, 건축물 철거와 보수시 폐기되는 본 발명에 의한 내장판재의 폐기물을 수거하여 재활용함으로써 건축 폐기물 감소는 물론, 자원절약과 환경오염방지에 기여하는 건축용 내장판재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 건축용 내장판재의 제조공정을 나타낸 공정도이다.

상기한 바와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명의 특징은 다음과 같다.

건축용 내장판재의 제조방법에 있어서,

폐펄프 70∼85중량%, 폐면 15∼30중량%를 절단기로 세절하고 분쇄기로 분말한 다음, 초산 10∼20중량%에 물 5∼10중량%를 첨가한 용액에 삼산화 안티몬 5∼10중량%를 용해시키고, 화이트 카본 10∼15중량%, 초미립자상 무수실리카 3∼7중량%, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 10∼15중량%, 물 800∼850중량%를 혼합하여 숙성시킨 혼합용액에 상기 분말한 혼합물을 첨가하여 혼합 반죽한 다음 1차 압축공정과 1차 건조공정을 거친 후 방습 수지용액을 침투시킨 다음 2차 압축공정, 2차 건조공정 후 재단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 폐펄프는 가정이나, 사무실, 공공기관 등에서 사용하고 버리는 신문, 잡지, 종이나 박스 등이며, 폐면은 각 가정이나 공장에서 폐기되는 순면으로서, 질겨서 강도와 내구성, 방음효과의 면에서 바람직하다.

본 발명에 따른 건축용 내장판재의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다다.

(1) 분말화 공정

먼저, 폐면을 세탁한 후 절단기로 세절하고 분쇄기로 분말화한다, 폐펄프는 폐면과 별도로 세절하고 분말화한다. 이때 폐면은 절단기로 4∼7×4∼7㎝로 세절한 후 분쇄기로 0.1∼0.2㎜로 분말한 다음 2차적으로 0.1㎜이하로 분말하여야 폐지분말과 배합할 때 분산성을 이루어 폐지분말의 입자들과 잘 결합되어 조직을 치밀하게 하고, 다른 조성물과 응집력을 갖게 되며, 또한 판재속에 존재하여 인장력과 내구성, 단열성 및 방음효과면에서 우수한 효과를 가져온다.

(2) 혼합 공정

분말화된 폐펄프와 폐면을 폐펄프 70∼85중량%, 폐면 15∼30중량%의 비율로 혼합탱크에서 회전날개로 혼합한다.

(3) 원료 용액 제조공정

초산 10∼20중량%를 물 5∼10중량%로 희석한 용액에 삼산화 안티몬 5∼10중량%를 용해시킨 다음 화이트 카본 10∼15중량%, 초미립자상 무수실리카 3∼7중량%, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 10∼15중량%를 첨가하고, 물 800∼85중량%를 혼합한 다음 2시간 정도 숙성시킨다. 여기서, 삼산화 안티몬은 난연제로 사용된 것이며, 삼산화 안티몬의 첨가로 인해 내장판재의 난연성을 극대화시키는 효과를 기대할 수 있으며, 화이트 카본은 조성물의 결착력을 높여 내장판재의 품질을 향상 시키고자 첨가한 것으로 내장판재의 단열성과 방음효과를 향상시키고, 폐기 소각시 유해물질이 아니므로 환경공해를 방지할 수 있다.

또한, 초미립자상 무수실리카는 무수 실리카의 고른 입자의 분산성을 이용하여 폐지분말과 면분말 혼합시 입자와 입자 사이를 보강하기 위해 첨가된 것으로 내장판재의 내구성과 지지력 및 결착력을 높여 인장력을 향상시키고, 폐기 소각시 유해물질이 아니므로 환경공해를 방지할 수 있다.

또한, 초산비닐수지 에멀젼 접착제는 타 접착제에 비하여 독성이 없으며, 수성 물질로 접착력이 강하여 폐지분말과 면분말 및 조성물의 결착력을 극대화시켜 내장판재의 인장력 및 품질을 향상키고, 특히 무독성 접착제이므로 환경공해를 방지할 수 있는 잇점이 있다.

(4) 반죽공정

상기 분말화 공정과 혼합공정에서 제조된 폐펄프 및 폐면 분말 혼합물을 반죽기에 넣고, 상기 원료 용액 제조공정에서 제조된 용액과 염료를 첨가하여 반죽한다. 이 때 반죽하는 시간은 용량에 따라서 다르며, 반죽기로 40∼60분 정도 배합하면 밀가루 반죽같이 손에 묻어나지 않을 정도로 반죽이 된다.

이 때 사용되는 염료는 내장판재의 용도에 따라 건축 내벽의 조화를 재현하기 위한 것으로서, 반죽 100g 중 30∼40g을 염료로 색채를 낸 다음 염료가 번지지 않도록 하기 위하여 반죽을 건조시켜 1∼3g 정도로 파쇄한 뒤 반죽할 때 혼합하여 형판에 넣고 프레스로 압축성형하면 내장판재의 부분 부분에 화강석 등 천연석의 모양과 같은 질감을 그대로 재현해 줄뿐만 아니라 색감이 변하지 않게 된다.

(5) 1차 압축공정

상기 반죽을 규격 중량에 따라 정량한 후 2등분하여 형판에 넣고, 평면으로 만든 다음, 타공망으로 제작한 두께 0.3∼0.4㎜의 면포를 깔고, 2등분한 반죽을 넣은 다음 50∼60kgf/㎠ 압력으로 10∼12초간 압축한다. 이러한 과정을 통해 구성물의 결합력과 내장판재의 지지력과 강도를 높일 수 있다. 여기서, 타공망으로 제작한 면포를 까는 이유는 면포 상하로 약물이 흡수되어 접착력과 인장강도를 높일 수 있기 때문이다.

(6) 1차 건조공정

상기 1차 압축공정을 통해 압축된 판재를 컨터이너식 건조기에 넣고 열풍으로 열풍으로 건조시킨다. 이 때 온도는 초기 27∼30℃로 하며, 다음 공정을 용이하도록 하기 위하여 판재의 수분함량이 15∼20%가 되도록 10∼12시간 정도 건조시킨다.

온도를 상기의 범위로 한정하는 이유는 30℃이상이 되면 수증기가 증발되면서 판재에 기포현상이 생기며 27℃이하가 되면 건조시간이 길어지기 때문이다.

(7) 방습 수지용액 분사공정

1차 건조공정을 거친 판재를 터널식 분사기에 통과시키면서 판재 양면에 방습 수지용액(불소계 BC 404)이 침투되도록 한다.

(8) 2차 압축공정

상기 방습용액이 흡수된 판재를 80∼100℃ 온도에서 120∼150kgf/㎠ 압력으로 12∼15초간 압축한다. 이러한 2차 압축공정은 방습용액이 흡수된 판재를 압축하여 구성물의 결착력과 인장력을 극대화시키는 공정이다.

(9) 2차 건조공정

2차 건조공정은 상기 압축된 판재를 건조시키는 공정으로 판재의 물질이 온도의 상승으로 팽창되는 것을 방지하기 위하여 동판으로 제작된 형판위에 올려 놓고, 판재상면에 동판을 덮은 다음, 70∼80℃ 온도에서 터널식 건조기로 건조시키는 공정으로 이루어진다. 이 때 2차 건조를 1차 건조시 보다 높은 온도에서 하는 이유는 1차 건조시 어느 정도 건조가 된 상태이므로 접착력과 인장강도를 높여 응고를 확실하게 시켜 주기 위함이다.

(10) 재단성형공정

건조된 판재를 표면처리한 다음 재단성형하여 제품화한다.

상기한 압축공정과 건조공정에서의 온도와 압력조건은 본 발명의 발명자가 실험에 의해 최적의 실험 조건을 발견해낸 것으로, 상기 범위를 벗어나면 목적하는 원하는 강도, 난연성, 내습성을 얻을 수 없으며, 원하는 모양으로 성형할 수 없다.

이하에서 본 발명를 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 태양을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

〔실시예 1〕

공장 및 가정에서 폐기된 펄프 80g, 면섬유 20g을 절단기로 세절한 후 분쇄기로 0.1㎜이하로 분발한 다음 반죽기에 넣는다. 초산 10g에 물 5g을 넣어 희석시킨 다음 삼산화안티몬 7g을 용해시키고, 화이트 카본 12g, 초미립자상 무수실리카 5g, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 12g, 물 800g을 첨가하여 원료 용액을 제조한 후 상기 반죽기에 있는 분말혼합물에 첨가하여 반죽한다. 타공망으로 제작한 면포를 형판의 중간에 깔고 2등분한 반죽을 넣은 다음 프레스로 55kgf/㎠ 압력으로 10초간 압축한 후, 컨터이너식 건조기에 넣고 27℃에서 10시간 정도 건조시킨다. 그 다음 터널식 분사기를 지나면서 방습 수지용액을 침투시켜 90℃의 온도에서 120kgf/㎠ 압력으로 15초간 압축한 후 판재를 동판으로 제작된 형판위에 올려 놓고 판재상면에 동판을 덮은 다음 75℃ 온도에서 터널식 건조기를 이용하여 건조시킨 다음 재단 성형하였다.

본 실시예에 따라 제조된 내장판재의 두께는 12㎜이었으며, 강도, 난연성 실험결과는 표1과 같다.

〔실시예 2〕

공장 및 가정에서 폐기된 펄프 75g, 면섬유 25g을 절단기로 세절한 후 분쇄기로 0.1㎜이하로 분발한 다음 반죽기에 넣는다. 초산 10g에 물 5g을 넣어 희석시킨 다음 삼산화안티몬 9g을 용해시키고, 화이트 카본 10g, 초미립자상 무수실리카 7g, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 15g, 물 850g을 첨가하여 원료 용액을 제조한 후 상기 반죽기에 있는 분말혼합물에 첨가하여 반죽한다. 타공망으로 제작한 면포를 형판의 중간에 깔고 2등분한 반죽을 넣은 다음 프레스로 60kgf/㎠ 압력으로 10초간 압축한 후, 컨터이너식 건조기에 넣고 30℃에서 10시간 정도 건조시킨다. 그 다음 터널식 분사기를 지나면서 방습 수지용액을 침투시켜 90℃의 온도에서 140kgf/㎠ 압력으로 15초간 압축한 후 판재를 동판으로 제작된 형판위에 올려 놓고 판재상면에 동판을 덮은 다음 80℃ 온도에서 터널식 건조기를 이용하여 건조시킨 다음 재단

본 실시예에 따라 제조된 내장판재는 강도가 우수하고, 난연성, 방습성, 방음효과가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하여 제조되는 건축용 내장판재는 폐펄프 및 폐면을 이용함으로서 자원을 재활용하고 환경오염을 방지함과 동시에 종래의 내장판재보다 가볍고 경제적이다.

특히, 종래의 제품과 비교하여 난연성과 단열성 및 소음에 대한 방음효과가 가 뛰어나며, 내습성, 강도가 우수한 장점이 있다.

또한, 사용 후 폐기 소각시 유해물질이 발생하지 않으므로 공해를 방지할 수 있으며, 제조공정을 단순화시켜 경제적으로 내장판재를 제조할 수 있다는데 그 우수성이 있다.

Claims (7)

1. 폐펄프 70∼85중량%, 폐면 15∼30중량%를 절단기로 세절하고 분쇄기로 분말한 다음, 초산 10∼20중량%에 물 5∼10중량%를 첨가한 용액에 삼산화 안티몬 5∼10중량%를 용해시키고, 화이트 카본 10∼15중량%, 초미립자상 무수실리카 3∼7중량%, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 10∼15중량%, 물 800∼850중량%를 혼합하여 숙성시킨 혼합용액에 상기 분말한 혼합물을 첨가하여 혼합 반죽한 다음 1차 압축공정과 1차 건조공정을 거친 후 방습 수지용액을 침투시킨 다음 2차 압축공정, 2차 건조공정 후 재단하는 것으로 이루어지는 건축용 내장판재의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐펄프는 폐종이 55∼60중량%, 폐박스 15∼25중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 내장판재의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 압축공정은 타공망으로 제작한 면포를 형판의 중간에 깔고 상기 혼합된 반죽을 2등분하여 넣은 다음 50∼60kgf/㎠의 압력으로 10∼20초간 압축하여 평판성형하는 것을 특징으로 하는 건축용 내장판재의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 건조공정은 상기 1차 압축공정에 의해서 평판성형된 판재를 27∼30℃의 컨터이너식 건조기에서 수분함량이 15∼20%가 되도록 열풍으로 건조시키는 것을 특징으로 하는 건축용 내장판재의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 압축공정은 상기 방습수지용액이 침투된 판재를 80∼100℃의 온도에서 120∼150kgf/㎠의 압력으로 12∼15초간 압축하는 것을 특징으로 하는 건축용 내장판재의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 건조공정은 상기 2차 압축공정에 의해서 압축된 판재를 동판으로 제작된 형판위에 올려놓고, 판재상면에 동판을 덮은 다음 70∼80℃의 온도에서 터널식 건조기를 이용하여 건조시키는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 내장판재의 제조방법.
7. 폐펄프 70∼85중량%, 폐면 15∼30중량%를 절단기로 세절하고 분쇄기로 분말한 다음, 초산 10∼20중량%에 물 5∼10중량%를 첨가한 용액에 삼산화 안티몬 5∼10중량%를 용해시키고, 화이트 카본 10∼15중량%, 초미립자상 무수실리카 3∼7중량%, 초산비닐수지 에멀젼 접착제 10∼15중량%, 물 800∼850중량%를 혼합하여 숙성시킨 혼합용액에 상기 분말한 혼합물을 첨가하여 혼합 반죽한 다음 1차 압축공정과 1차 건조공정을 거친 후 방습 수지용액을 침투시킨 다음 2차 압축공정, 2차 건조공정 후 재단하는 것으로 이루어지는 건축용 내장판재.