KR20080046452A - 건축용 경량 세라믹 보드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축용 경량 세라믹 보드에 관한 것이다. 더 상세하게는 기존의 세라믹 보드 또는 석고 보드에 비해 무게의 경량화와 더불어 불연성능이 우수하며 현장 재단성이 탁월한 마그네슘계 건축용 경량 세라믹 보드에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상기 건축용 경량 세라믹 보드는 코아층과 그 양면에 표면층이 형성된 건축용 세라믹 보드에 있어서, 상기 코아층이 산화마그네슘(MgO)계 무기질80 내지 40 부피 퍼센트와 경량칩 20 내지 60 부피 퍼센트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따른 상기 건축용 경량 세라믹 보드는 마그네슘계 세라믹보드의 장점인 강도, 내수성 등을 유지하면서 경량 발포칩 첨가로 20% 이상의 보드 경량화와 커터 칼에 의한 현장 재단성을 향상시키고, 불연성, 치수안정성, 단열성, 차음성 등의 기타물성도 뒤지지 않는 효과가 있다.
세라믹 보드, 석고보드, 산화마그네슘, 발포재, 결합제

Description

건축용 경량 세라믹 보드 {A lightweight ceramic board for building}
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축용 경량 세라믹 보드의 단면도
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정도
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
110 : 상부유리섬유 강화 층 120 : 코아 층
121 : 경량 칩 130 : 하부유리섬유 강화 층
201 : 하부유리섬유 원단 202 : 표면층 형성원료
203 : 코아층 형성원료 204 : 상부 유리섬유 원단
301 : 판상 형틀 311,312,313:가압 로울러
본 발명은 건축용 경량 세라믹 보드에 관한 것이다. 더 상세하게는 기존의 세라믹 보드 또는 석고 보드에 비해 무게의 경량화와 더불어 특히 현장 재단성이 탁월한 마그네슘계 건축용 경량세라믹 보드를 제공하는 것이다.
본 발명은 코아층과 그 양면에 표면층으로서 유리섬유강화무기질층이 형성된 건축 용 세라믹 보드에 있어서, 상기 코아층이 마그네슘계 무기질 80 내지 40 부피 퍼센트와 경량 칩 20 내지 60 부피 퍼센트로 이루어진 것을 특징으로 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 석고보드 또는 세라믹보드등과 같은 건축용 내장판재는 석고를 판상으로 제조하고 그 전후 면에 종이를 부착하여서 구조체를 유지하고 전단강도를 견딜 수 있도록 제조 한 것 이다.
이러한 석고 보드는 단열성 및 난연성은 우수하지만 수분에 의해 결합부분이 쉽게 이완되어 구조체가 부스러지거나 강도가 약해 못 등을 박을 경우 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허번호 10-2004-0099709호에는 중앙에 난연성을 가진 경량재질인 석영분과 규조토로 이루어진 규질원료와 석회석 과 백시멘트로 이루어진 칼슘재료를 배합한 후 산화마그네슘과 염화마그네슘으로 구성된 마그네슘계열의 응결재와 함께 물로 교반하여 형성된 규질층과 이 규질층의 상하 면에 유리섬유를 매임 형성시켜 전단강도를 개선한 건축용 판재 및 그 제조공정이 알려져 있다.
대한민국 공개특허번호 제10-2003-2960호에는 30내지 70중량부의 산화마그네슘 분말과 30내지 70중량부의 식물성소재 또는 광물성 소재 분말로 구선되는 산화마그네슘을 이용한 건자재의 성형 방법이 제시되어 있으나 무겁고, 현장재단성이 좋지 않은 문제점이 있다.
그밖에 일본 공개특허 2001-279860호에는 30내지 65 중량부의 산화마그네슘 주재료 에 실리카, 알루미늄, 칼슘 등과의 수화성 산화 무기물인 주성분에 수분을 가하여 교반하고, 기포를 포함하여 팽창시킨 상태의 혼합물을 연속적으로 삽입하면서 삽입재료의 팽창 상태를 최대로 유지하면서 판상으로 열 성형한 후, 냉각 경화시켜 제조한 경량 불연 보드가 제시되어 있어 있으나 기포가 일정하게 제품전체에 고르게 분산시키기 어려운 문제점이 있어 강도 등에 문제가 있다.
위와 같은 기존의 산화마그네슘(MgO)계 건축용 판재는 석고보드에 비해 내수성이나 강도는 뛰어나지만, 중량이 무겁고 현장 재단성이 좋지 않으며 치수변화율이 큰 단점이 있어 그 사용이 제한되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하려는 것으로서 코아층에 경량 발포칩을 20내지 60부피% 첨가함으로써 경량화 효과와 현장 재단성이 탁월한 마그네슘계 건축용 경량 세라믹 보드를 제공하려는 것이다.
이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은 코아층과 그 양면에 유리섬유강화무기질층이 형성된 건축용 세라믹 보드에 있어서, 상기 코아층이 마그네슘 계 무기질 80 내지 40 부피 퍼센트와 경량 칩 20 내지 60 부피 퍼센트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마그네슘계 건축용 경량 세라믹 보드는 상기 코아층이 마그네슘 계 무기질이 99 내지 90 중량 퍼센트 및 경량 칩이 1 내지 10 중량 퍼센트로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 마그네슘 계 무기질은 산화 마그네슘(MgO), 염화마그네슘 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
상기 경량 칩으로는 발포폴리스티렌(Expanded Polystyrene;EPS), 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene EPP;), 발포폴리에틸렌(Expanded Polyethylene;EPE) 및 에어로겔 과립으로 부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 홉합물일 수 있고, 형상은 구형 또는 무정형 일 수 있으며, 그 크기는 코아층의 두께보다 작은 것이 바람직하고, 대략 0.1 내지 3mm 정도의 칩이 바람직하다.
사용되는 경량발포칩으로는 EPS, EPP, EPE의 경우 약 15~70배 발포 배율을 갖으며, 밀도는 0.05~0.015 g/cm3 이며, 그 입도는 직경이 3미리미터(mm) 이하, 특히 0.1 내지 3미리미터(mm)가 바람직하다. 발포배율이 15배 미만이거나 그 함량이 20 부피 퍼센트(또는 1중량 퍼센트) 미만일 경우 경량화효과가 적고, 발포배율이 70배를 초과하거나 그 함량이 60 부피 퍼센트(또는 10중량 퍼센트)를 초과할 경우, 경량칩 자체의 강도가 너무 낮아 혼합 시에 형상이 변형될 수 있는 문제점이 있다.
입도가 3미리미터(mm) 이상일 경우, 보드의 두께가 3~15미리미터(mm)이므로 강도가 취약해지는 부분이 생길 가능성이 크다.
상기 실란계열의 결합제(coupling agent)는 예를 들면, 아민(Amin)계 실란(silane), 아크릴(Acryl)계 실란(silane)과 같은 결합제가 바람직하고, 그 표면처리는 스프레이코팅, Dip 코팅법 등 통상적인 방법에 의해 처리할 수 있다.
상기 코아층의 양면에 구성되는 유리섬유강화무기질층은 표면층으로서 유리섬유의 직물(glass woven)이나 부직포(glass paper) 또는 직물과 부직포의 조합으로 이루어지는 유리섬유원단이 마그네슘 계 무기질에 함침 또는 코팅되어 묻혀있는 상태로서 보드의 강도를 보강하는 역할을 한다.
상기 유리섬유의 직물 또는 부직포는 평방미터당 20그램(g) 내지 200그램(g)의 것이 바람직하고, 유리섬유 원단에 함침되는 상기 마그네슘 계 무기질은 산화마그네슘이나 염화마그네슘 또는 그 혼합물 중에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 산화마그네슘과 염화마그네슘의 혼합물이며, 이 혼합물을 적당량의 물로 반죽하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 표면층 및 코아층 형성을 위한 마그네슘 계 무기질 혼합물에는 강도향상 등을 위해 목분이나 팽창진주암 또는 소량의 발포제나 경화조절제 등이 첨가될 수 있다.
본 발명의 건축용 세라믹 보드는 일측 표면 또는 양측 표면에 직물로 이루어진 직물 층이 부가될 수 있다. 직물층을 부가함으로써 다른 내장재와의 결합성을 높이거나 강도 보강 또는 장식효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상기 건축용 경량 세라믹 보드는 이 분야의 당업자가 용이하게 실시 할 수 있는 통상의 기술로 제조 할 수 있다.
이하 본 발명의 제조공정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 건축용 경량 세라믹 보드의 단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
본 발명에 따른 상기 건축용 경량 세라믹 보드는
마그네슘계 무기질 분말과 경량 발포칩을 물로 반죽한 코아층 형성원료 및 마그네슘계 무기질 분말을 물로 반죽한 표면층 형성원료를 준비하는 단계; 판상의 형틀(mold) 위에 상기 표면층 형성원료를 적층(또는 도포)하는 단계; 상기 표면층 형성원료 위에 별도로 준비한 유리섬유의 직물(glass woven)이나 부직포(glass paper) 또는 유리섬유의 직물과 부직포의 조합으로 이루어지는 유리섬유원단을 적층하는 단계; 상기 유리섬유원단 위를 압착하여 표면층인 유리섬유강화무기질층을 형성하는 단계; 상기 표면층 위에 코아층 형성원료를 적층(또는 도포)하는 단계; 상기 적층된 코아층 형성원료 위를 압착하여 코아층을 형성하는 단계; 상기 코아층 위에 유리섬유의 직물(glass woven)이나 부직포(glass paper) 또는 유리섬유의 직물과 부직포의 조합으로 이루어지는 유리섬유원단을 적층하는 단계; 상기 유리섬유원단 위에 상기 표면층 형성원료를 적층(또는 도포)하는 단계; 상기 표면층 형성원료 위를 압착하여 표면층인 유리섬유강화무기질층을 형성하는 단계;를 거쳐 제조할 수 있다.
상기 제조공정에는 표면층의 외 표면에 직물층의 형성을 위해 유리섬유강화무기질층 형성 전 및/또는 후에 직물층 적층공정이 추가될 수 있다.
상기 양측의 표면층인 유리섬유강화무기질층은 미리 유리섬유원단에 마그네슘 계 무기질을 함침 또는 코팅시켜 제조된 유리섬유강화무기질시트를 사용하여 구성할 수도 있다.
위와 같이 제조된 본 발명에 따른 건축용 경량 세라믹 보드는 과도양생으로 인한 균열을 방지하며 유해성분의 배출을 위한 침수양생공정을 부가할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 건축용 경량 세라믹 보드는 연속식 공정(continuous process)이나 또는 회분식 공정(batch process) 등 어느 공정으로도 제조할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 따라 구체적으로 설명한다.
[원재료 혼합예1]
[표면층 형성용 마그네슘 계 무기질 혼합물의 준비]
산화마그네슘 10킬로그램(kg), 염화마그네슘 10킬로그램(kg) 및 물 4킬로그램(kg)을 균일하게 혼합하여 표면층 형성용 마그네슘 계 무기질 혼합물(202)을 준비하였다.
상기 산화마그네슘 10킬로그램(kg)과 염화마그네슘 10킬로그램(kg)의 혼합물의 부피는 18리터(L)였다.
[원재료 혼합예2]
[코아층 형성용 원재료 혼합물의 준비]
상기 원재료 혼합예1에서 준비한 표면층 형성용 마그네슘 계 무기질 혼합물 중, 6킬로그램(kg)을 취한 다음, 여기에 밀도가 0.03 g/㎤ 이고 그 입도는 직경이 0.01 ~ 3mm인 무정형 발포폴리스티렌(EPS) 칩(발포 립)을 250그램(g)을 첨가하여 균일하게 혼합하여 코아층 형성용 원재료 혼합물(203)을 준비하였다.
상기 무정형 발포폴리스티렌(EPS) 칩 250그램의 부피는 4.5리터(L)였다.
[원재료 혼합예3]
[표면처리 발포칩을 함유하는 코아층 형성용 원재료 혼합물의 준비]
상기 원재료 혼합예1에서 준비한 표면층 형성용 마그네슘 계 무기질 혼합물 6킬로그램(kg)에 팽창진주암 50g과 Amin계 Silane으로 표면처리한 EPP 밀도가 0.02 g/㎤ 이고 그 입도는 직경이 0.01 ~ 3mm인 무정형 발포폴리스티렌(EPS) 칩 250그램(g)을 첨가하여 균일하게 혼합하여 코아층 형성용 원재료 혼합물(203)을 준비하였다.
[실시예 1]
플라스틱 평판(301) 위에 상기 원재료 혼합예1에서 준비한 표면층 형성용 마그네슘 계 무기질 혼합물(202)을 3mm의 두께로 도포(적층)하고, 그 위에 미리 준비한 50g/㎡인 유리섬유 부직포(201)를 적층한 다음, 그 위를 가압 로울링(311)하여 표면층(130)을 형성한 후, 상기 표면층 위에 상기 원재료 혼합예2에서 준비한 코아층 형성용 원재료 혼합물(203)을 8mm의 두께로 도포(적층)한 다음, 그 위를 가압 로울링(312)하여 코아층을 형성하고, 상기 코아층 위에 50g/㎡인 유리섬유부직포(204)을 적층하고, 그 위에 상기 원재료 혼합예1의 표면층 형성용 마그네슘 계 무기질 혼합물(202)을 1mm의 두께로 도포(적층)한 다음, 그 위를 가압 로울링(313)하여 평활한 표면층(110)을 형성함과 동시에 두께가 9mm인 경량 세라믹 보드를 제조하였다.
상기 경량 세라믹 보드를 40℃에서 24시간 양생시킨 후, 50℃에서 3일간 건조시키고, 대기중에서 3일간 양생시킨 다음, 450㎝×450㎝의 사이즈로 절단하여 그 물성을 테스트하고 그 결과를 표1에 나타내었다.
[실시예 2]
코아층 형성용 원재료를 상기 원재료 혼합예3의 혼합물을 사용하고 강도향상을 목적으로 유리섬유 부직포(glass paper) 안쪽에 유리섬유 직물(glass woven)을 추가 적층한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 경량 세라믹 보드를 제조하고 그 물성을 테스트하여 그 결과를 표1에 나타내었다.
[비교예 1 및 2]
시중에서 산화마그네슘(MgO) 보드(비교예 1 ) 및 석고보드(비교예 2 )를 구입하였다. 그리고 그 물성을 측정하여 표1에 나타었다.
< 표 1 >
항 목 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
두 께(mm) 9mm 9mm 9mm 9.5mm
나사지지력(kgf/cm) 38 39 39 6
밀 도(g/㎤) 0.78 0.80 1.15 0.9 굽힘강도(kgf/㎟) 0.9 1.6 1.2 0.57 침수후굽힘강도(kgf/㎟) 0.7 1.5 0.9 0.08 치수안정성(%) 0.25 0.25 0.55 -
난연성 1 1 1 2
현장 재단성 좋음 좋음 나쁨 좋음
표면질감 좋음 좋음 나쁨 -
* 나사지지력은 KS F 2214, 굽힘강도는 KS F 2263, 밀도는 KS F 2518 , 치수안정성은 KS M 3802 및 난연성은 KS F 2271 시험방법에 의해 테스트하였다.
상기 표로부터 본 발명에 따른 경량 세라믹 보드는 기존 마그네슘보드 대비 30% 이 상(0.78/1.15 ~ 0.80/1.15)의 경량화 효과가 있으며, 실란계 결합제로 표면처리한 발포칩을 함유하는 코아층 형성용 원재료 혼합물로 코아층을 구성하고 유리섬유직포로 보강한 실시예 2의 경우 마그네슘 계 무기질과의 접착력이 향상됨에 따라 재단 시 경량칩의 일부 이탈 현상이 발생되지 않았으며 보드 강도가 크게 향상되었다.
기타 고급스러운 표면질감과 현장 재단성이 좋아졌음을 알 수 있다.
본 발명은 마그네슘계 세라믹보드의 장점인 단열성, 차음성, 내수성, 치수안정성 등을 유지하면서 경량 칩 첨가로 기존 마그네슘보드 대비 30% 이상의 보드 경량화와 함께 커터칼에 의한 현장 재단성을 향상시킬 수 있는 효과는 물론이고, 강도도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 코아층과 그 양면에 표면층인 유리섬유강화무기질층이 형성된 건축용 세라믹 보드에 있어서, 상기 코아층이 마그네슘계 무기질 80 내지 40 부피 퍼센트와 경량 칩 20 내지 60 부피 퍼센트로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코아층이 마그네슘계 무기질이 99 내지 90 중량 퍼센트 및 경량 칩이 1 내지 10 중량 퍼센트로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 마그네슘계 무기질은 산화 마그네슘(MgO), 염화마그네슘 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 경량 칩은 발포폴리스티렌(Expanded Polystyrene;EPS), 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene EPP;), 발포폴리에틸렌(Expanded Polyethylene;EPE) 또는 에어로겔 과립으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 경량 칩이 실란계열의 결합제(coupling agent)로 표면 처리한 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 경량 칩은 밀도가 0.05~0.015 그램 퍼 입방센티미터(g/㎤) 이고, 그 입도는 직경이 0.01 ~ 3미리미터(mm) 이하인 구형 또는 무정형인 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리섬유강화무기질층의 유리섬유가 유리섬유의 직물(glass woven)이나 부직포(glass paper) 또는 유리섬유의 직물과 부직포의 조합으로 이루어지는 유리섬유원단인 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드.
  8. 마그네슘계 무기질 분말과 경량 발포칩을 물로 반죽하는 코아층 형성원료 및 마그네슘계 무기질 분말을 물로 반죽하는 표면층 형성원료를 준비하는 단계; 형틀(mold) 위에 상기 표면층 형성원료를 적층(또는 도포)하는 단계; 상기 표면층 형성원료 위에 별도로 준비한 유리섬유의 직물(glass woven)이나 부직포(glass paper) 또는 유리섬유의 직물과 부직포의 조합으로 이루어지는 유리섬유원단을 적층하는 단계; 상기 유리섬유원단 위를 압착하여 표면층인 유리섬유강화무기질층을 형성하는 단계; 상기 표면층 위에 코아층 형성원료를 적층하는 단계; 상기 적층된 코아층 형성원료 위를 압착하여 코아층을 형성하는 단계; 상기 코아층 위에 유리섬유의 직물(glass woven)이나 부직포(glass paper) 또는 유리섬유의 직물과 부직포의 조합으로 이루어지는 유리섬유원단을 적층하는 단계; 상기 유리섬유원단 위에 상기 표면층 형성원료를 적층(또는 도포)하는 단계; 상기 표면층 형성원료 위를 압착하여 표면층인 유리섬유강화무기질층을 형성하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유리섬유강화무기질층을 형성하는 단계 후에 침수양생 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 경량 세라믹 보드 제조방법.
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