KR20040074665A - 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐지를 이용하여 환경친화적인 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법은, 폐신문지 등의 폐지를 5~30㎛(0.000005~0.00003mm)로 솜처럼 미세하게 분쇄한 셀룰로오스 화이버를 15~25%, 물 50%~70%, 녹말 5~10%미만의 비율로 혼합, 여기에 공극을 확보하기 위한 기포제 5~10%, 난연제인 붕산을 최소로 첨가하고 재료의 성능을 향상시키기 위한 탄산칼슘을 3~5%의 비율로 혼합하여, 일정시간 동안 반죽하고, 몰드에 부어 성형, 고온에서 건조시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 폐지를 이용함으로 자원의 재활용, 환경오염 부하저감 및 제조원가를 절약할 수 있고, 인체에 유해하지 않은 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재를 제조할 수 있다. 또한 방음, 방열이 우수하고 난연성이 우수, 경량이며 강도가 우수한 단열보드 및 내장재를 제조할 수 있다.

Description

폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법{The Manufacturing Method of Cellulose Fiber Building Insulating Board and Interior Materials from Recycled Paper}

일반적인 건축 단열재 및 내장재는 화학합성 물질로 이루어져 인체에 유해하며 화재시 유독가스 방출로 치명적인 영향을 미친다. 또한 건물 해체시 재활용이 어렵고 폐기에 따른 환경오염이 우려된다. 또한 현재 사용되고 있는 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 단열재는 주로 분사되는 형태로 이용되기 때문에 판재의 형태로 시공되는 기존의 단열재에 비해 적용상의 제한이 따른다.

또한 종래의 경우를 대한민국특허공개번호 특2001-0048395(폐지를 이용한 보드 제조 방법)를 참조하여 설명하기로 한다.

상기 공개특허는 폐지를 이용하여 다시마, 해초 물고기 뼈 등을 분쇄하여 혼합하고 가열 및 압축프레스로 압착 응고시켜 소망하는 제품 형태로 성형시킨 것을 특징으로 한다.

상기 종래의 공개특허는 폐지 외에 갑각류, 동물 뼈 등의 분쇄 혼합과 프레스의 압축으로 2차적인 제조 공정이 필요하고 이에 따른 에너지소비가 발생되며, 혼합되는 재료의 획득이 용이하지 않다. 또한 갑각류 등이 혼합으로 보드의 무게가 증가하고, 폐지를 0.001~3.0mm로 비교적 큰 입자로 분쇄하기 때문에 재료가 함유하는 공극이 적고, 압축 응고시키는 과정에서 재료의 공극이 줄어들어 방음, 방열이 잘되지 않는다. 또한 폐지는 수분에 약하며 유기질로, 상기 공개특허의 제조방법의 보드는 별도의 방청/방부처리 등의 공정이 없어 해충, 곰팡이와 같은 부식의 문제점이 있다.

이 외에도 본 발명과 관련된 종래특허들은 폐지를 이용하여 재료의 난연성 및 강도, 결합력 등 성능을 향상하기위해 황토 및 석고 등 2차 재료들을 주재료로 혼합하였다. 따라서 폐지에 다른 2차 재료를 혼합하지 않으면, 폐지만으로 소망하는 인체에 무해한 보드형태를 만들기 어려우며 난연성 및 강성 등의 성능을 기대하기 어렵다. 그러나 본 발명은 폐지 외에 별도의 재료를 혼합하지 않고 미소량의 첨가제만으로 보드형태로 제조하는 것을 특징으로, 기존의 분사식 셀룰로오스 화이버 단열재와 동일하거나 더 향상된 성능을 내면서 보드 형태인 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재를 제조 할 수 있다.

본 발명은 기존의 화학합성 단열 및 내장재를 대체하고, 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 폐지 외에 별도의 혼화재료를 사용하지 않고 주원료로 폐지를 미세 분쇄시켜 인체에 유해하지 않은 천연접착제를 사용하고, 재료의 강도 및 결합력을 향상하며 해충 및 곰팡이 등에 의한 부식을 막기 위해 미소량의 충진제와 난연제를 사용하고, 재료의 많은 공극을 확보하여 방음, 방열 성능을 향상시키기 위해 기포제를 사용한다.

따라서 내화성, 방음, 방열이 우수하고 제조공정이 간단하며 친환경적인 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 제조 방법은;

폐지를 5~30㎛(0.000005~0.00003mm)로 솜처럼 미세 분쇄한 셀룰로오스 화이버를 15~25%, 물 50~70% 비율로 혼합하여 반죽, 밀가루, 전분 등의 녹말풀을 10%미만의 비율로 혼합하고, 여기에 기포제 5~10%, 붕산 5%, 충진제인 탄산칼슘 3~5%의 비율로 첨가하고, 반죽하여 몰드에 부어 성형하고 80~100℃의 고온에서 건조시킨다.

본 발명에 따른 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조 방법은 폐지를 미세 분쇄하여 셀룰로오스 화이버를 주원료로, 별도의 2차 재료를 혼합하지 않고 미소량의 첨가제를 혼합시키는 것을 특징으로 한다. 이에 폐지를 미세 분쇄한 5~30㎛(0.000005~0.00003mm)의 셀룰로오스 화이버를 15~25%, 물을 50~70%비율로 반죽한 후, 녹말풀 5~10%, 기포제 5~10%, 붕산 5%, 탄산칼슘 3~5%의 비율로 첨가하여 반죽한다. 그 다음, 몰드에 넣어 성형하고 고온에서 건조시킨다.

이렇게 제조된 건축 단열보드 및 내장재는 기존의 화학합성 단열재와 동일한 성능을 내면서 인체에 유해하지 않은 친환경적으로 유용하게 적용될 수 있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 폐지를 5~30㎛(0.000005~0.00003mm)로 솜처럼 미세 분쇄한다. 이렇게 분쇄된 폐지 셀룰로오스 화이버를 15~25%, 물을 50~70%비율로 반죽하다가, 천연 접작제인 녹말풀 5~10%를 혼합하고, 단열성능과 재료의 강성 및 난연성 등을 향상시키는 기포제 5~10%, 탄산칼슘 3~5%, 붕산 5%를 첨가하여 약 5~10분간 반죽한다. 그 다음, 몰드에 채워 넣어 성형하고 80~100℃ 의 고온에서 건조시킨다.

상기 주원료인 폐지를 미세 분쇄한 셀룰로오스 화이버 외에 별도의 원료가 투입되지 않으며, 물 비를 크게 하고 폐지가 충분히 풀어질 수 있도록 반죽한다. 본 발명에서 보드형태를 만들기 위해 사용되는 접착제는 밀가루, 전분 등의 녹말풀의 수용성 천연접착제로, 인체에 유해한 합성수지 접착제를 사용하지 않는다. 또한 소량의 첨가제들은 모두 인체에 무해한 첨가제인 것으로 확인하였다.

폐지를 미세 분쇄한 셀룰로오스 화이버 외에 다른 구성물이 혼합되지 않으므로 재료에 난연성을 부여하기 위해 미소량의 붕산을 첨가하고, 재료의 공극을 확보하여 방음 및 방열 성능을 향상시키기 위해 소량의 기포제를 첨가, 강성 및 결합력을 증진시키기 위해 충진제인 탄산칼슘을 첨가한다.

미세 분쇄하여 반죽된 셀룰로오스 화이버는 많은 공극을 유지하기위해, 제조과정에서 압축하지 않고 반죽한 재료를 그대로 성형 몰드에 넣어 건조시킨다.

이러한 본 발명의 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법으로 별도의 혼합재료 없이 소망하는 건축 단열보드 및 내장재가 완성되었으며, 물 비를 크게 하였음에도 불구하고 수축이 거의 없다. 기포제의 작용으로 많은 공극이 형성되어 방음, 방열성이 우수하고 난연성과 강도가 매우 우수하다. 또한 경량이며 유기질 재료에도 불구하고 해충 및 곰팡이 등에 의해 부식되지 않는 것을 확인하였다.

시험결과, 기존의 화학합성 단열재인 발포 폴리스티렌에 비해 발화된 불꽃이 스스로 소화되는 시간이 3배 이상 빠른 것으로, 본 발명의 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재는 거의 타지 않는 매우 우수한 난연 성능을 갖는 준 불연재이며, 수분 흡수량도 비교결과 더 적은 것을 확인하였다(표1). 이는 첨가한 소량의 난연제가 갖는 자체의 방화성능 보다 더욱 향상된 것으로, 실험을 통해 첨가한 충진제로 셀룰로오스 화이버 재료의 난연성이 강화된 것이다. 또한 재료의 강도에도 영향을 미쳐 재료의 강성이 매우 높게 향상되어 기존 발포폴리스티렌 단열재에 비해 매우 높은 것을 확인하였다(표2)

표1 시험결과

시험항목	연소성(초)	흡수량(g/100㎤)	비고
폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재	0	1.3	KS M 3808
발포폴리스티렌(보온판4호)	3	1.5	KS M 3808

표2 시험결과

시험항목	굽힘 강도(㎏/㎠)	압축강도(㎏/㎠)	시험방법
폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재	127	12	KS M 3808
발포롤리스티렌(보온판4호)	1.5	0.5	KS M 3808

상술한 바와 같이, 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조 방법은 기존의 분사식 셀룰로오스 화이버 단열재를 보드형태로 만들 수 있어 다양한 형태로 건물에 단열재 및 건축자재로 적용할 수 있다. 단열성능이 우수하고 화제시 자체 발화능력이 없으며 연소에 따른 유독가스 방출이 없어 최근 화재로 인한 건축단열재의 유독가스 방출 문제를 해결할 대안으로 삼을 수 있다. 또한 제조 공정이 매우 간단하여 설비투자비의 절감 및 제조비용을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재는 폐지를 재활용하므로 경제적이고 완성된 제품의 폐기시 토양에 쉽게 부식되어 폐기에 따른 2차적인 공해를 유발하지 않는다. 폐지의 분쇄와 천연 물질로 제조되므로 인체에 유해하지 않으며 가볍고, 방음, 방열 효과가 뛰어나며 수분흡수량도 적다. 또한 쉽게 부식되지 않는 것을 확인하였으며, 강도 실험 결과에서도 일반적인 발포 폴리스티렌 단열재보다 강도가 상당히 우수한 것으로 확인되어 향후 복합적인 건축자재로 활용될 수 있다.

이러한 본 발명은 특정한 실시 예에 따라 관련하여 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 밝혀두고자 한다.

Claims (1)

1. 폐지를 미세 분쇄한 셀룰로오스 화이버를 주원료로, 보드형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법;

   이에, 폐지를 5~30㎛(0.000005~0.00003mm)로 솜처럼 미세 분쇄하는 단계와, 분쇄된 폐지 셀룰로오스 화이버를 15~25%, 물 50~70% 비율로 혼합하여 반죽하는 단계와, 보드형태로 만들기 위해 합성수지를 사용하지 않고 천연접착제; 밀가루, 전분, 등의 녹말풀을 5~10%로 혼합하는 단계와, 재료의 공극을 확보하여 단열성을 향상하기 위해 기포제를 5~10%첨가하는 단계와, 여기에 난연성 및 방청/방부효과를 위한 3~5%의 붕산을 첨가하는 단계와, 재료의 강성 및 성능을 향상시키기 위해 충진제; 탄산칼슘을 3~5%의 비율로 첨가하는 단계와, 일정한 성형 몰드에 부은 다음, 80℃~100℃의 고온에서 건조시켜 별도의 제조공정 없이 완성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는, 폐지를 이용한 셀룰로오스 화이버 건축 단열보드 및 내장재의 제조방법