KR20020000664A - 미세기공 보존 활성탄 및 이를 활용한 황토 보드 및모르타르 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 활성탄(대나무, 참나무, 소나무)의 미세기공을 보존하는 활성탄 제조방법 및 상기 활성탄과 황토를 이용하여 건축 내장용 마감재인 활성탄 황토보드를 제조하는 방법에 관한 것으로서 본 발명의 제조방법은 다음과 같은 공정으로 진행한다.

즉, 상기 대나무, 참나무, 소나무의 목재를 1000∼1500℃로 탄화시켜 활성탄을 제조하는 탄화단계, 상기 단화단계에서 탄화된 활성탄을 선별하는 선별단계, 상기 선별된 활성탄을 분쇄하는 분쇄단계, 상기 분쇄된 활성탄을 0.5∼1.0mm의 입자크기로 분류하는 분류단계, 상기 분류된 활성탄을 식품첨가제인 다우코닝 LS303 실리콘(3) : 물(7) 비율로 혼합한 다음 침전하는 침전단계, 침전시킨 활성탄에서 수분을 제거하고 건조시키는 건조단계, 상기 건조된 활성탄과 모래(13 wt%), 면사(3 wt%), 황토(7 wt%), 분쇄한 게르마늄광석(2.5 wt%), 분쇄한 맥반석 광물(1.5 wt%)및 석고플라스터(21 wt%)을 혼합하여 제조된 재료를 물과 혼합하여 일정 수준의 유동성을 가지게 한 후 성형기로 제조하는 성형단계, 성형된 제품의 건조 및 양생단계, 규격품으로 절단하는 가공단계로 구성된다.

상기 제조공정을 통하여 활성탄 황토보드를 제조함으로써 기존의 석고보드보다 압축 및 인장강도, 방습 및 내구성능이 우수하며, 특히 건축물의 실내 습기제거 및 곰팡이·악취제거에 뛰어난 건축자재의 제조가 가능하며, 이는 기존의 석고보드보다 품질과 기능 측면에서 월등한 내장재 역할을 하게 된다.

Description

미세기공 보존 활성탄 및 이를 활용한 황토 보드 및 모르타르 제조방법 {Manufacturing method of activated charcoal with micro-pore, loess board and mortar using the same}

본 발명은 활성탄과 황토를 이용하여 건축용 내장마감재인 활성탄 보드의 제조방법에 관한 것으로서, 혼합물로 인한 활성탄 미세기공의 막힘을 최소화하도록 처리하고 미세기공에 혼입되는 물질이 일정시간 지나면 원상태로 전환하여 활성탄의 기능을 충분히 발휘할 수 있는 활성탄 제조방법에 관한 것이다.

현재 국내에서 사용되고 있는 석고보드는 석고의 미분말과 모래, 균열 저감용 석면을 일정 비율로 첨가하여 제조된 제품이 대부분을 차지하고 있다.

상기 기존 석고보드는 급속 경화재인 석고와 모래, 석고보드 양면에 붙이는 펄프류로 만들어졌기 때문에 무겁고 압축강도 및 인장강도가 취약하여 시공시 제품관리가 어려우며, 특히 수분 흡수능력 또한 경화된 석고에 준한 것으로서 경제성 및 내구성 측면에서 문제점을 가지고 있다. 따라서 상기 단점을 보완하고 제품의 내구성, 견고성, 수분 흡수성을 증진시키기 위해 석분, 자갈, 모래 등이 첨가된 보드류를 제조하려는 시도가 계속되어져 왔으나 기경성(anhydraulicity)인 석고 플라스터의 비중과 특성 때문에 여러 가지 문제점을 야기시켜왔다. 즉 압축강도와 인장강도를 높이기 위해 자갈과 모래를 과다 혼입한 경우, 부피에 비해 중량이 높아지므로 운반, 사용시 많은 어려움이 있으며, 인장력을 증대시키기 위하여 섬유의 혼입율을 과다 하게 올렸을 때는 수분흡수율이 저하되기 때문에 흡수성능을 만족시키고 내구성 및 경량성을 동시에 충족시키는 마감재용 보드를 제조하는데는 많은 어려움이 있었다.

따라서 1/10000mm 정도의 미세기공이 무수히 분포되어 있으며, 1g당 총면적 250∼300㎡(75∼90평) 정도의 표면적을 가짐으로써 물과 공기 중에 존재하는 유해 물질과 악취 성분을 제거하는 기능이 있는 활성탄과 황토를 이용하여 가벼우면서도 강하고 수분흡수력과 흡음 및 차음성능이 뛰어난 활성탄 황토보드를 제조하는 연구가 수행되어지고 있다. 그러나 상기 활성탄의 경우, 상기 장점에도 불구하고 다른 이물질의 혼합을 거부하는 특징과 혼합된 이물질이 활성탄의 미세기공을 고체화시키는 문제점으로 인하여 실제적인 현장에 적용하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 상기 석고보드의 문제점 및 활성탄의 문제점을 해결하기 위한 상기 활성탄의 미세기공이 유지되도록 하는 각종 보드 또는 모르타르에 혼합하는 활성탄 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 활성탄의 이용을 통하여 석고보드 특성상 무겁고 파손율이 높으며, 낮은 흡수율을 보완하고 제거함과 동시에 황토, 게르마늄광석 및 맥반석을 혼합하여 악취제거 및 실내의 곰팡이 방지의 기능을 가지고 면사, 황토 및 석고를 이용하여 가볍고 강한 건축 내장용 보드 제조방법을 제공하는데 있다.

이외에 상기 장점을 가지는 미세기공이 유지된 활성탄, 황토, 게르마늄광석 및 맥반석의 혼합물로 이루어진 상기 보드와 유사한 특성을 가지는 정벌용 모르타르 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 활성탄의 주재료인 목재(특히 소나무, 참나무, 대나무)를 분류하여 1000℃∼1500℃ 온도로 가마에서 가열, 탄화시킨 후 탄화된 활성탄만 선별하여 이것을 0.5∼1.0mm의 입자로 분쇄하고 여기에 식품첨가제인 다우코닝 LS303 실리콘과 물을 3:7로 섞은 용액에 침전시킨 것을 1차 건조한 다음, 게르마늄광석, 맥반석, 황토, 모래, 면사 및 석고 플라스터를 혼합하여 성형, 양생과정을 거쳐 활성탄 황토보드를 제조하는 것이다.

즉, 본 발명의 주재료인 활성탄이 다른 이물질의 혼합을 거부하는 특징과 혼합된 이물질이 활성탄의 미세기공을 고체화시켜 버리는 문제를 해결하기 위하여 분쇄된 활성탄의 미세기공의 이물질로 인한 충전을 피하기 위해 식품첨가제인 다우코닝 LS303 실리콘(3) : 물(7)의 비율로 혼합하여 희석시킨 후, 이것에 분쇄·선별된 활성탄을 마대에 담아 상기 혼합액에 10∼30분간 침전시켜 건진 것을 100∼120℃의고열로 건조시킨다. 활성탄을 다우코닝 LS303 실리콘과 물의 혼합액에 침전시키는 이유는 활성탄의 미세기공이 다른 이물질로 충전되는 것을 막기 위함이며, 침전시킨 활성탄을 혼합·건조시키는 과정을 통해 활성탄의 미세기공을 메우고 있는 다른 혼합물은 서서히 용해되어 활성탄 고유의 특징인 미세기공을 그대로 복원시켜 상기 문제점을 해결하였고, 추가적으로 혼입되는 재료의 안전한 경화를 위해 보드용 석고 플라스터를 사용하였다. 또한 일단 경화에 성공하였다 하더라도 경화속도와 경화 반응에 소요되는 시간 및 경화가 완료된 후 강도가 제품의 품질에 악영향을 미치는 부작용을 발생시킨다. 즉, 경화 속도가 너무 빨리 진행되면 제품 제조과정에 시간적 문제와 제품에 완성도를 인정할 수 없고, 너무 느리게 경화되면 보드가 얇은 아크릴과 같이 휘청거려 보드의 기능을 상실하게 되는 문제점을 가진다. 따라서 상기 문제점을 해결하기 위하여 활성탄에 황토를 섞어 신축성을 조절하고, 석고와 광물가루를 분쇄하여 배합함으로써 강도를 증대시키고 중량은 감소하는 이중효과를 얻을 수 있었다. 또한 응집력을 높일 수 있는 석면을 대체하기 위하여 미세한 면사를 넣어 응집력을 높였으며, 보드의 견고성을 향상시키기 위해 양면에 균열 방지망과 펄프류를 부착시켜, 기존 석고보드의 단점을 개선토록 하였다.

즉, 상기 침전 및 건조과정을 거친 활성탄의 특징은 활성탄의 미세기공이 잠시 충전되었다가도 이물질의 배합과정에서 용해, 분해되어 원재료 활성탄의 본래 상태대로 미세기공이 존재하게 되므로 신축성, 단열성, 흡음 및 방음성능이 타 재료보다 월등해진다. 또한 상기 활성탄의 특징에 황토와 석고 플라스터의 장점을 접목시켰으며, 여기에 이물질과 반응할 때 게르마늄광석 속에 내포된 이온전자를 순수 산소로 전환, 생성시켜 주어 분해, 중화 및 제거작용을 일으키는 광물성 원소인 게르마늄광석을 혼합시켰으며, 또한 맥반석 광물을 추가로 혼입하여 시멘트 모르타르의 마감벽면이나 실내건축물의 공간장식을 위해 사용한 각종 도료의 화학성 악취를 보다 효과적으로 제거하도록 하였다.

또한 기존 석고보드의 제조공정에서는 사용되지 않는 합성수지 또는 천연섬유로 직조된 그물망인 균열 방지망을 보드 양면에 접합함으로써 운반 및 사용과정에서 파손율을 줄여 내구성을 갖도록 하였으며, 상기 방법을 통하여 제조된 황토보드는 단위중량 또한 기존 석고보드에 비해 1/4정도로 가벼워지므로 시공의 편의성을 확보할 수 있다.

또한, 현장에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 시멘트, 세라믹 또는 황토가 첨가된 제품은 현장에서 혼합을 실시하여 건조 또는 양생에 필요한 원가 및 시간이 많이 소요되는 반면, 본 발명의 황토보드는 물을 혼합하지 아니하고 건조된 상태로 포장하여 현장에서 바닥이나 벽면의 적정부위에 정벌용 재료로 사용할 수 있도록 건식공법을 채택함으로써 제조단가 및 생산공정을 단축시킬 수 있다.

본 활성탄 황토보드의 제조방법에 대한 실시예는, 먼저 대나무, 참나무, 소나무를 각각 길이 500∼1000mm로 절단·가공하는 단계, 상기 재료를 각각 1000∼1500℃ 고온으로 탄화시키는 탄화단계, 상기 탄화단계에서 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 0.5∼1.0mm의 입자크기로 선별하는 단계, 상기 선별되어진 활성탄의 미세기공을 보호하기 위해 상기 활성탄을 마대에 각각 담아 다우코닝 LS303 실리콘과 물을 3 : 7의 비율로 희석시킨 희석액에 10∼30분간 침전시키는 단계, 상기 침전시킨 활성탄을 100∼120℃의 고온에서 건조시킨후 1.0mm망으로 치는 단계, 0.15∼0.20mm의 입자크기로 분쇄한 게르마늄광석과 맥반석, 잡티 등 이물질을 제거하고 가로, 세로 1.0mm망으로 쳐서 100∼150℃의 고온에서 건조시킨 양질의 황토, 가로, 세로 1.0mm망으로 쳐서 100∼150℃의 고온에서 건조시킨 양질의 모래, 인장용 혼합 미세 면사 및 석고 플라스터를 상기 활성탄에 게르마늄광석(2.5wt%), 맥반석(1.5wt%), 황토(7wt%), 모래(13wt%), 면사(3wt%) 및 석고 플라스터(21wt%)의 비율로 혼합하는 단계, 상기 혼합한 재료에 물을 첨가하여 적정수준의 유동성 평가를 거친 후, 성형기를 통과하는 과정에서 균열 방지망을 접착하고 표면처리 후 펄프류(종이 각지)를 접착하는 단계, 상기 석고 플라스터는 기경성이므로 공기에 노출되게 하여 성형과 동시에 자체 경화시키거나, 여기에 60∼70℃의 열을 더 추가하여 짧은 시간에 경화시키는 양생단계, 제품의 크기는 임의로 확장 및 축소가 가능하며, 성형화되어 건조된 제품을 규격별로 절단·가공하면 목표의 활성탄 황토보드가 완성되는 단계로 구성된다.

또한 상기 활성탄 황토보드의 가공 절단면의 부러짐과 부스러짐을 방지하기 위하여 활성탄을 포함하는 액체형 실리콘 또는 일반 실리콘으로 처리하며 마감할 수 있다. 상기 활성탄 황토보드는 건축용 내부 마감재뿐만 아니라 상기 우기시나 장마철의 습기 및 곰팡이를 차단할 수 있는 특징을 이용하여 가구(부엌 싱크대, 옷장, 신발장)의 내장재로서도 다양하게 적용할 수 있다.

한편, 상기 활성탄에 게르마늄광석(2.5wt%), 맥반석(1.5wt%), 황토(7wt%), 모래(13wt%), 면사(3wt%) 및 석고 플라스터(21wt%)를 혼합하는 혼합단계에서 석고플라스터(21wt%)대신에 석고분말(30wt%)를 혼합하고 석고 플라스터의 급속한 경화를 지연시키기 위하여 백색 시멘트(3 wt%)를 더 첨가하여 정벌용 모르타르를 제조할 수 있다. 상기 정벌용 모르타르는 물을 혼합하지 않은 건조된 상태로 포장·제품화하여 현장에서 바로 물과 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 백색 시멘트에 따른 경화시간 지연에 따라 미장공의 현장작업이 용이하도록 하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 활성탄 황토보드는 활성탄과 석고 플라스터의 결합을 극대화시켰을 뿐만 아니라 게르마늄광석과 황토, 맥반석을 첨가함으로써 종래의 내장마감재인 석고보드에 비해 가볍고 파손율이 적고 강도 증가에 따라 내구성이 증대된 건축자재 또는 가구용 등의 다양한 응용성을 가지는 자재이다. 또한 상기 보드는 제조시에 사용되는 균열 보호망 적용에 의해서 강도 개선효과를 더 높일 수 있다.

상기 개선점 이외에도 상기 보드는, 실내의 습기는 물론이며 휘발성 악취제거에 탁월한 기능을 발휘하며, 시멘트에서 발생하는 각종 유해 화학물질 및 각종 도료의 화학성 악취를 효과적으로 흡수함은 물론 방음·차음효과에서도 기존의 석고보드에 비하여 뛰어난 성능을 나타낸다.

또한 활성탄 황토 정벌용 모르타르는 주택의 바닥이나 실내 벽체에 시공하여 우기시나 장마철의 습기를 흡수하여 곰팡이의 발생을 차단할 수 있다.

Claims (5)

1. 활성탄을 분쇄하여 다우코닝 LS303 실리콘과 물을 3 : 7의 비율로 희석시킨 희석액에 10∼30분간 침전시키는 단계; 및,

   상기 침전시킨 활성탄을 100∼120℃의 고온에서 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기공 보존 활성탄의 제조방법
2. 제1항에서, 상기 활성탄에 게르마늄광석, 맥반석, 황토, 석고, 모래 및 황토를 첨가하여 건축내장용 또는 가구용 보드 제작 방법
3. 제1항에서, 상기 활성탄이 대나무, 소나무 또는 참나무를 1000∼1500℃에서 탄화시켜 제조된 활성탄 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 미세기공 보존 활성탄 제조방법
4. 목재를 길이 500∼1000mm로 절단·가공하는 단계;

   상기 재료를 각각 1000∼1500℃ 고온으로 탄화시키는 탄화 단계;

   상기 탄화단계에서 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계;

   상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 0.5∼1.0mm의 입자크기로 선별하는 단계;

   상기 선별되어진 활성탄을 마대에 각각 담아 다우코닝 LS303 실리콘과 물을 3 : 7의 비율로 희석시킨 희석액에 10∼30분간 침전시키는 단계;

   상기 침전시킨 활성탄을 100∼120℃의 고온에서 건조시킨후 1.0mm망으로 치는 단계;

   0.15∼0.20mm의 입자크기로 분쇄한 게르마늄광석과 맥반석, 가로, 세로 1.0mm망으로 쳐서 100∼150℃의 고온에서 건조시킨 황토, 가로, 세로 1.0mm망으로 쳐서 100∼150℃의 고온에서 건조시킨 모래, 면사 및 석고 플라스터를 상기 활성탄에 게르마늄광석(2.5wt%), 맥반석(1.5wt%), 황토(7wt%), 모래(13wt%), 면사(3wt%) 및 석고 플라스터(21wt%)의 비율로 혼합하는 단계;

   상기 혼합한 재료에 물을 첨가하여 적정수준의 유동성을 갖게 하여, 성형기를 통과시켜 보드를 성형하는 단계;

   상기 보드에 균열 방지망을 접착하고 표면처리 후 펄프류(종이 각지)를 접착하는 단계;

   상기 펄프류가 접착된 보드를 공기에 노출되게 하여 자체 경화시키거나 60∼70℃의 열을 더 추가하여 짧은 시간에 경화시키는 양생단계; 및,

   상기 양생된 건조된 제품을 규격별로 절단·가공하는 단계;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 활성탄 황토보드 제작방법
5. 목재를 길이 500∼1000mm로 절단, 가공하는 단계;

   상기 재료를 각각 1000∼1500℃ 고온으로 탄화시키는 탄화 단계;

   상기 탄화단계에서 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계;

   상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 0.5∼1.0mm의 입자크기로 선별하는 단계;

   상기 선별되어진 활성탄을 마대에 각각 담아 다우코닝 LS303 실리콘과 물을 3 : 7의 비율로 희석시킨 희석액에 10∼30분간 침전시키는 단계;

   상기 침전시킨 활성탄을 100∼120℃의 고온에서 건조시킨후 1.0mm망으로 치는 단계; 및,

   0.15∼0.20mm의 입자크기로 분쇄한 게르마늄광석과 맥반석, 가로, 세로 1.0mm망으로 쳐서 100∼150℃의 고온에서 건조시킨 황토, 가로, 세로 1.0mm망으로 쳐서 100∼150℃의 고온에서 건조시킨 모래, 면사, 석고 및 백색 시멘트를 상기 활성탄에 게르마늄광석(2.5wt%), 맥반석(1.5wt%), 황토(7wt%), 모래(13wt%), 면사(3wt%), 석고분말(30wt%) 및 백색시멘트(3wt%)의 비율로 혼합하는 단계;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 활성탄 황토 정벌용 모르타르 제조방법