KR20110031855A - 기능성 무기 보드 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 함유하는 베이스층을 포함하는 무기 보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 기존에 사용되어 오던 석고 대신에 마그네슘계 무기 물질을 사용하므로 기존 석고보드의 취약한 강도 및 내수성을 보완할 수 있으며, 이에 따라 얇은 두께로 형성될 수 있을 뿐 아니라, 마그네슘계 무기질과 상 변화 물질의 우수한 혼합율로 인하여 베이스층 내에 상 변화 물질의 함량을 증가시킬 수 있어, 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 무기 보드는 내수 강도가 요구되는 실내 건축 내장재 등에 유용하게 사용될 수 있다.
마그네슘계 무기질, 상 변화 물질, 축열 효과, 강도, 내수성, 건축 내장재

Description

기능성 무기 보드 및 이의 제조방법{Functional inorganic board and manufacturing method thereof}
본 발명은 기능성 무기 보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 석고보드 또는 세라믹 보드 등과 같은 건축용 내장판재는 석고를 판상으로 제조하고 그 전후 면에 종이를 부착하여 전단 강도를 견딜 수 있는 구조체를 유지하도록 제조하였다.
이와 같은 석고보드는 단열성 및 난연성은 우수하지만 수분에 의해 결합부분이 쉽게 이완되어 구조체가 부스러지거나 강도가 약해 못 등을 박을 경우, 쉽게 파손된다는 문제점이 있었다.
즉, 기존에 보드 자재로 주로 사용되어 오던 석고는 밀도가 0.7g/cm3에 불과하여 상대적으로 비중이 높은 다른 첨가물과 혼합이 어려우며, 특성상 강도가 취약하여 쉽게 파괴될 우려가 있어, 보드의 두께를 일정한 두께 이상으로 두껍게 형성 하여야 한다는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이, 종래 사용되어 오던 석고보드는 수분에 취약하고 강도가 약하여 내수강도가 요구되는 건축 내장재 등으로 사용될 경우, 그 효용성이 크게 떨어졌다.
따라서 종래 사용되던 석고보드의 열악한 강도 및 내수성의 문제를 해결하는 동시에, 건축 내장재로 사용되기에 적합한 물성을 가지는 보드의 개발 필요성이 높아지고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 기술 개발의 필요성을 충족시키고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 강도 및 내수성이 우수한 동시에, 실내 온도를 조절하는 축열 효과를 가지는 기능성 무기 보드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 함유하는 베이스층을 포함하는 무기 보드를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 혼합하는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계에서 얻어진 혼합물을 성형하는 제 2 단계를 포함하는 본 발명에 따른 무기 보드의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 기존에 사용되어 오던 석고 대신에 마그네슘계 무기질을 사용하므로 기존 석고보드의 취약한 강도 및 내수성을 보완할 수 있으며, 비중이 유사한 마그네슘계 무기질과 상 변화 물질을 함유하므로 상 변화 물질의 함량을 보다 증가시킬 수 있어, 상 변화 물질에 의한 잠축열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무기 보드는 강도가 우수하여 얇은 두께로 구성할 수 있으며, 상 변화 물질로 인하여 축열 효과가 향상되므로 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있는 실내온도 조절효과를 가질 수 있어, 건축 내장재 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 함유하는 베이스층을 포함하는 무기 보드에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 무기 보드에 대해서 구체적으로 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무기 보드는 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 함유하는 베이스층을 포함한다.
본 발명에서, 『마그네슘계 무기질』이란, 마그네슘을 함유하는 무기 물질을 의미하는 것으로서, 이와 같은 마그네슘계 무기질은 강도 및 내수성이 우수하므로 이를 함유하는 보드는 내수강도가 요구되는 건축 내장재 등에 보다 유용하게 사용될 수 있다.
상기 마그네슘계 무기질은 마그네슘을 함유하여 우수한 강도 및 내수성을 나타낼 수 있는 것으로서, 이 분야에서 공지된 물질은 모두 포함할 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 산화 마그네슘, 염화 마그네슘 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 구체적으로는 산화 마그네슘 및 염화 마그 네슘의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 마그네슘계 무기질의 함량이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 베이스층 100 부피부에 대하여, 40 부피부 내지 90 부피부의 양으로 함유될 수 있다. 상기 마그네슘계 무기질의 함량이 40 부피부 미만의 양으로 함유되는 경우, 강도 및 내수성이 저하될 우려가 있고, 90 부피부를 초과하는 양으로 함유되는 경우, 상대적으로 상 변화 물질의 함량이 줄어들어, 잠축열 기능이 저하될 우려가 있다.
나아가, 상기 마그네슘계 무기질은 일정한 강도 등과 같은 물성향상을 위하여 목분, 팽창 진주암, 발포제 및 경화조절제 등과 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 첨가제의 함량도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 마그네슘계 무기질의 기능에 영향을 미치지 않는 범위 내에서, 전체 마그네슘계 무기질 100 중량부에 대하여 15 중량부 이하의 양으로 함유될 수 있으며, 그 하한이 특별히 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에서 『상 변화 물질(phase change material; PCM)』은 잠열 흡수 및 방출효과를 이용하여 에너지를 저장하거나 온도를 일정하게 유지시키는 기능을 나타내는 물질을 의미하며, 이와 같은 기능을 나타내는 물질로서, 유기 상 변화 물질 및 무기 상 변화 물질을 모두 포함할 수 있으며, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상 변화 물질은 파라핀일 수 있으며, 보다 구체적으로는 하기 화학식 1로 표시되는 파라핀일 수 있다.
CnH2n +2
상기 식에서, n은 10 내지 30이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 상 변화 물질이 상기 화학식 1로 표시되는 파라핀인 경우, 구체적으로 n은 14 내지 24일 수 있으며, 보다 구체적으로 n은 16 내지 18일 수 있다.
상기 상 변화 물질의 보다 구체적인 예를 들면, 테트라데칸(tetradecane), 펜타데칸(pentadecane), 헥사데칸(hexadecane), 헵타데칸(heptadecane), 옥타데칸(octadecane), 노나데칸(nonadecane), 아이코산(icosane), 헤네이코산(heneicosane), 도코산(docosane), 트리코산(tricosane) 및 테트라코산(tetracosane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 상 변화 물질은 고분자 물질에 의하여 마이크로 캡슐화(micro encapsulated)된 것일 수 있다.
본 발명에서 『마이크로 캡슐화된 것』이란, 특정 물질이 코어부를 구성하는 물질의 외부 표면을 둘러쌓음에 따라 마이크로 단위의 크기를 가지는 코어-쉘(core-shell) 구조의 캡슐 형태로 구성된 것을 지칭하는 것으로서, 상기한 바와 같이, 상 변화 물질의 외부 표면을 고분자 물질이 캡슐화함에 따라 마이크로 단위의 크기를 가지는 형태로 구성된 마이크로 캡슐화 상 변화 물질(Micro encapsulated phase change material; MePCM)을 의미한다.
상기 고분자 물질의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상 변화 물질의 외부 표면을 감싸 보호하고 고정시키는 쉘(shell)을 형성할 수 있는 것은 모두 포함할 수 있지만, 예를 들면, 멜라민포름알데히드 수지, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리옥시 메틸렌 우레아 수지, 테플론, 나일론 및 젤라틴으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
이와 같이 고분자 물질에 의하여 마이크로 캡슐화된 상 변화 물질을 사용하는 경우, 상 변화 물질을 안전하게 고정시키고 보호할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상 변화 물질의 크기도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 입경을 가지는 상 변화 물질 입자들이 90% 이상 분포된 것일 수 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 평균 입경이 1 ㎛ 내지 100 ㎛인 상 변화 물질을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로는 2 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기 상 변화 물질의 평균 입경이 1 ㎛ 미만인 경우, 상 변화 물질의 크기가 너무 작아 잠축열 효과를 발휘하기 위하여 요구되는 상 변화 물질의 함량이 크게 증가하므로 제조 비용을 크게 증가시킬 우려가 있으며, 100 ㎛를 초과하는 경우, 상 변화 물질 간에 물리적 충돌로 인하여 파괴될 우려가 있다.
또한, 상기 상 변화 물질의 잠축열량이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 보다 우수한 축열 효과를 얻기 위하여 예를 들면, 잠축열량이 50 내지 500 kJ/kg인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 50 내지 200 kJ/kg인 것을 사용할 수 있다.
상기 상 변화 물질의 잠축열량이 50 kJ/kg 미만인 경우, 잠축열 효과가 미미 할 우려가 있으며, 잠축열량이 500 kJ/kg을 초과하는 상 변화 물질은 실질적으로 구현하기가 어려울 수 있다.
또한, 상 변화 물질의 상 변화 온도도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상 변화 온도가 상온 이내일 수 있으며, 보다 구체적으로는 10℃ 내지 40℃일 수 있다.
상기 상 변화 물질의 상 변화 온도가 상온 하에 존재하지 않는 경우, 상온 하에서 상 변화에 따른 잠축열 효과를 구현하기 어렵고, 특정한 온도 조건 하에서만 잠축열 효과를 구현할 수 있어, 효율성이 크게 저하될 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 마그네슘계 무기질의 밀도는 상 변화 물질의 밀도와 유사할 수 있으며, 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질의 밀도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 약 0.8 내지 1.0 g/cm3일 수 있고, 구체적으로는 약 0.9 g/cm3일 수 있다. 베이스층에 함유되는 상기 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질의 비중이 상기한 바와 같이 상호 유사하므로, 우수한 상용성으로 인하여 용이하게 혼합될 수 있다.
따라서, 상 변화 물질은 베이스층 내에 보다 많은 양이 함유될 수 있으며, 이에 따라 상 변화 물질이 가지는 잠축열 기능으로 인하여, 무기 보드의 축열 효과가 크게 향상될 수 있다.
한편, 상 변화 물질의 함량도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 베이스층 전체 100 부피부에 대하여, 10 부피부 내지 60 부피부의 양으로 함유될 수 있고, 구체적으로 20 부피부 내지 60 부피부의 양으로 함유될 수 있으며, 보다 구체적으로 30 부피부 내지 60 부피부의 양으로 함유될 수 있다.
상기 상 변화 물질이 베이스층 전체 100 부피부에 대하여, 10 부피부 미만의 양으로 함유되는 경우, 상 변화 물질이 차지하는 부피가 크지 않아 축열 효과가 미미할 우려가 있고, 60 부피부를 초과하는 양으로 함유되는 경우, 보드 성형 자체가 어려워질 수 있고 모재의 결합력이 저하됨에 따라 보드의 강도 및 내구성이 떨어질 우려가 있다.
나아가, 상기 베이스층은 상기 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질에 추가로 보강 섬유를 포함할 수 있다. 상기 보강 섬유를 추가함으로써 무기 보드의 인성(toughness), 굴곡성, 유연성 및 굽힘 강도(flexible strength) 등을 추가적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 보강 섬유의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 펄프 섬유, 비닐론(vinylon) 섬유, 아크릴 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 유리 섬유, 락울(rock wool), 세피오라이트(sepiolite) 및 광물 섬유 등과 같은 유기계 또는 무기계 섬유일 수 있으며, 본 발명에 따른 무기 보드의 강도, 내수성 및 잠축열 효과에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 이 분야에서 공지된 보강 섬유를 포함할 수 있으며, 상기 보강 섬유의 함량도 특별히 제한되는 것은 아니고, 목적하는 물성에 따라 적절한 양으로 함유될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 무기 보드는 축열량이 특별히 제한되는 것은 아니지 만, 예를 들면, 50 kJ/m2 내지 500 kJ/m2일 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 무기 보드는 우수한 강도 및 내수성과 함께 우수한 잠축열 기능을 가질 수 있다.
본 발명에서 『축열량』이란, 무기 보드 내에 함유되는 상 변화 물질의 함량 및 무기 보드의 두께에 따라 결정되는 무기 보드의 면적당 잠축열량을 의미한다.
이와 같은 무기 보드는 강도 및 내수성이 우수할 뿐 아니라 잠축열 효과가 우수하므로 실내 온도를 조절하는 건축 내장재 등으로 특히 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 무기 보드의 두께도 사용되는 용도에 따라 적절한 두께로 이루어질 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 두께가 3mm 내지 20mm일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 무기 보드는 베이스층의 일면 또는 양면에 형성되고, 펄프 섬유, 유리섬유, 셀룰로오스 및 폴리에스테르 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 표면층을 추가로 포함할 수 있다.
상기 표면층은 직물, 부직포 및 이들의 조합 형태로 이루어질 수 있고, 구체적으로는 전술한 섬유의 부직포로 이루어질 수 있으며, 상기 부직포는 이 분야에서 공지된 방법에 따라 항균 또는 항곰팡이 처리가 된 기능성 부직포일 수 있다.
본 발명에서는, 상기한 바와 같은 표면층을 베이스층의 일면 또는 양면에 형성함으로써 무기 보드가 수분에 노출되는 경우에도 강도나 치수 변화를 줄일 수 있으며, 이에 따라 내수강도를 향상시킬 수 있다. 상기 무기 보드를 이용하여 제조 된 건축 내장재는 다른 내장재와 결합성이 향상될 뿐 아니라 우수한 강도 및 장식 효과를 나타낼 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 무기 보드는 상기 베이스층과 표면층의 사이에, 강도 보강을 위하여 유리섬유 메쉬를 포함하는 유리섬유 강화층을 추가로 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 유리섬유 강화층을 포함함으로써, 표면층에 의한 강도 보강 효과에 부가적으로 강도를 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 보다 우수한 내수강도를 가지는 무기 보드를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 무기 보드는 보다 미려한 외관을 형성하기 위하여 상기 표면층 상에 형성된 인쇄층을 추가로 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 무기 보드는 이 분야에서 공지된 인쇄 방법(ex. 전사 인쇄, 그라비아 인쇄 등)을 이용하여 표면층 상에 정밀 인쇄를 수행할 수 있고, 이에 따라, 보다 화려하고 고급스러운 외관을 구현할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 예에 따른 무기 보드를 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 무기 보드(1)는 마그네슘계 무기질(11) 및 상 변화 물질(13)을 혼합한 혼합물로 이루어진 베이스층(10)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 본 발명의 일 예에 따른 무기 보드(1)는 강도 및 내수성이 우수한 마그네슘계 무기질(11)에 축열 효과를 지닌 상 변화 물질(13)을 혼합하고 이를 성형함으로써 형성된 베이스층(10)을 포함하므로 내수강도가 우수할 뿐 아니라, 잠축열 효과를 통한 실내온도 조절기능을 동시에 가질 수 있다.
또한, 도 2를 참고하면, 본 발명의 다른 일 예에 따른 무기 보드(3)는 상기한 바와 같은 우수한 내수 강도 및 축열 효과를 가지는 베이스층(10)의 양면에 직물, 부직포 및 이들의 조합 중 어느 하나의 형태로 표면층(30)이 형성되어 있어, 우수한 방수 효과를 가질 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 무기 보드는 건축 내장재로서 천정, 벽, 바닥 등에 시공되어 실내 온도가 상승할 때 열을 흡수하여 덥지 않게 유지하고, 실내 온도가 낮아지면 저장되어 있던 열을 방출하여 적정한 온도로 유지시켜줄 수 있어, 특히, 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있도록 조절하는 동시에 내수 강도가 요구되는 실내 건축 내장재로 특히 유용하게 사용될 수 있다.
뿐만 아니라 본 발명은 마그네슘계 무기원료 및 상 변화 물질을 혼합하는 제 1 단계; 및 상기 제 1 단계에서 얻어진 혼합물을 성형하는 제 2 단계를 포함하는 본 발명에 따른 무기 보드의 제조방법에 관한 것이다.
제 1 단계는, 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계이다.
제 1 단계에서, 마그네슘계 무기질은 상 변화 물질과 용이하게 혼합될 수 있 도록 전술한 바와 같은 마그네슘계 무기질에 물과 같은 용매를 혼합한 형태로 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 마그네슘계 무기질이 산화 마그네슘, 염화 마그네슘 및 물을 포함하는 경우, 마그네슘계 무기질 내에 함유되는 각 성분의 함량이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 산화 마그네슘 30 내지 50 중량부, 염화 마그네슘 20 내지 35 중량부 및 물 15 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 마그네슘계 무기질에 함유된 각 성분들이 상기 함량 범위를 벗어나는 경우, 후술할 성형 공정에서 적절한 점도를 나타내지 못하여, 무기물의 양생 반응 시 미 반응물을 발생시킬 수 있으며, 이에 따라 제조된 보드의 강도 및 내구성을 저하시킬 우려가 있다.
다만, 본 발명에 따른 마그네슘계 무기질 내에 함유되는 각 성분의 함량이 상기 예시된 것에 제한되는 것은 아니며, 본 발명에서 목적하는 무기 보드의 우수한 강도 및 내수성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 다양한 조성으로 혼합될 수 있다.
한편, 제 1 단계에서, 상 변화 물질도 그 형태가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 분말 형태, 과립 형태 또는 슬러리 형태 중 선택된 하나의 형태로 이루어질 수 있으며, 상 변화 물질의 형태에 따라 고형분의 함량이 달라질 수 있다.
즉, 본 발명에서, 『고형분』이란, 수분이 함유되지 않은 순수한 상 변화 물질을 100 중량%로 하였을 때, 수분이 함유되지 않은 고형화된 부분을 의미하는 것 으로서, 각 형태에 따른 고형분의 함량이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 분말 형태의 경우, 고형분이 95 중량% 이상일 수 있고, 과립 형태의 경우, 고형분의 함량이 60 중량% 내지 80 중량% 이상일 수 있으며, 슬러리 형태의 경우, 30 중량% 내지 55 중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 예를 들면, 상 변화 물질은 물속에서 고분자의 가교 반응에 의하여 마이크로 캡슐화되고, 상기에 따라 마이크로 캡슐화된 상 변화 물질은 슬러리 형태일 수 있다. 또한, 상기 슬러리 형태의 상 변화 물질을 세척 및 건조시켜 과립 형태 또는 분말 형태의 상 변화 물질을 제조할 수 있다.
구체적으로, 가격이 저렴하고, 마그네슘계 무기질과 혼합이 용이하도록 슬러리 형태의 상 변화 물질을 사용할 수 있다.
또한, 제 2 단계는 제 1 단계에서 얻어진 혼합물을 성형하여 무기 보드를 제조하는 단계이다.
전술한 바와 같이, 제 1 단계에서 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 성형함으로써 무기 보드를 제조할 수 있으며, 이때, 사용되는 성형 방법은 이 분야에서 보드를 성형하기 위하여 사용될 수 있는 방법은 모두 포함할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형, 주입 성형 및 테이프주입 성형 등을 사용할 수 있고, 구체적으로 가압 롤러 등을 이용한 압축 성형을 사용할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들면, 제 1 단계에서 제조한 혼합물을 평판 위에 도포하 고, 이를 가압 롤러 등을 이용하여 압축 성형한 후, 건조 및 양생함으로써 본 발명에 따른 무기 보드를 제조할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 무기 보드의 제조방법은 전술한 바와 같은, 표면층, 인쇄층 및 유리섬유 강화층 중 선택된 하나 이상의 층을 적층하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이에 따라 보다 우수한 내수강도 및 화려한 장식효과를 가지는 무기 보드를 제조할 수 있다.
이하, 도 3을 참고하여 보다 구체적으로 본 발명에 따른 무기 보드의 제조방법을 설명하면, 도 3에 나타난 바와 같이, 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 혼합한 혼합물을 베이스층 원재료로 이용하여 베이스층 원료공급부(110)로부터 평판 위에 도포할 수 있다.
이어서, 상기 평판 위에 도포된 혼합물을 이동시키면서, 상부 공급 롤러(131) 및 하부 공급 롤러(133)로 이루어진 표면층 원료공급 롤러(130)를 이용하여 상기 혼합물의 양면에 부직포를 적층하고, 가압 롤러(150)로 가압 성형함으로써 베이스층(10)의 양면에 표면층(30)이 형성된 무기 보드를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무기 보드의 제조방법은 상기 제 2 단계 이후, 과도양생으로 인한 균열을 방지하며 유해성분의 배출을 위한 침수양생공정을 부가할 수 있으며, 사용 목적 및 효율성을 고려하여 연속식 공정(continuous process) 또는 회분식 공정(batch process) 등과 같이 이 분야에서 공지된 공정 방식을 적절하게 채용하여 본 발명에 따른 무기 보드를 제조할 수 있다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[제조예 1]
산화 마그네슘 24kg, 염화 마그네슘 12kg, 물 6kg 및 팽창 진주암 2.5kg을 혼합한 혼합물에 상용화된 발포제 및 인산을 소량 첨가하여 밀도가 0.9 g/cm3이 되도록 조절하고, 20분간 균일하게 혼합하여 마그네슘계 무기질을 제조하였다.
[실시예 1]
상기 제조예 1에서 제조된 마그네슘계 무기질에 고형분 함량 65 중량%의 슬러리 형태로 이루어진 마이크로 캡슐화 상 변화 물질(멜라민포름알데히드 수지로 마이크로 캡슐화된 n-옥타데칸, MePCM)을 27kg 첨가하여 20분간 더 혼합함으로써 베이스층 원재료를 준비하였다.
상기 베이스층 원재료를 플라스틱 평판 상에 9mm의 두께로 도포하고, 가압 롤러를 이용하여 베이스층을 형성하였다. 이후, 상기 베이스층의 상면 및 하면에 폴리에스테르 및 유리섬유로 이루어진 제1부직포를 적층하고, 가압 롤러를 이용하여 압착시킴으로써 9mm의 일정한 두께를 가지는 보드를 성형하였다.
상기에서 사용된 제1부직포의 구성은 하기 표 1에 나타내었다.
상기 보드를 40℃에서 24시간 동안 양생시킨 후, 50℃에서 3일간 건조시킨 후, 다시 대기 중에서 3일간 양생시키고, 450cm * 450cm의 크기로 절단하여 실시예 1에 따른 무기 보드를 제조하였다.
여기서, 도 4a는 상기 MePCM의 SEM 사진을 나타낸 SEM 사진이고, 도 4b는 상기 MePCM과 마그네슘계 무기질을 혼합한 베이스층 원재료를 나타낸 SEM 사진이다.
Unit 제1부직포 제2부직포
소재 구성 Polyester 및 Glass fiber Polyester 및 Cellulose
무게
 g/m2 120 160
두께 ㎛ 300 396
인장강도(L방향) N/M 14000 8000
인장강도(W방향) N/M 5000 5000
Elongation(L방향) % 3 4
Elongation(W방향) % 3 8
[실시예 2]
표면층 상에 일반 전사필름 지를 이용하여 175℃의 온도 및 5기압 하에서 5분 동안 열 압착을 가하는 전사 인쇄를 수행함에 따라 인쇄층을 추가로 형성하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2에 따른 무기 보드를 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 제조한 베이스층 원재료를 플라스틱 평판 상에 도포하고, 유리섬유 메쉬를 베이스층의 상면 및 하면에 도포한 후, 상부 공급 롤러 및 하부 공급 롤러를 이용하여 상기 표 1에 나타낸 제2부직포를 적층하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3에 따른 무기 보드를 제조하였다.
[비교예 1]
제조예 1에 따라 제조된 마그네슘계 무기질을 베이스층 원재료로 이용하여 무기 보드를 제조하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1에 따른 무기 보드를 제조하였다.
[비교예 2]
금강고려화학에서 구입한 일반 석고보드를 실시예 1과 동일한 크기로 재단하여 비교예 2에 따른 보드를 준비하였다.
[시험예]
1. 나사 지지력 테스트
KS F 2214 시험방법을 이용하여 실시예 1 내지 실시예 3과, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 보드의 나사 지지력을 테스트하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
2. 굽힘 강도 테스트
KS F 2263 방법을 이용하여 실시예 1 내지 실시예 3과, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 보드의 굽힘 강도 및 침수 후 굽힘 강도를 테스트하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
3. 밀도 측정
KS F 2518 방법을 이용하여 실시예 1 내지 실시예 3과, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 보드의 밀도를 테스트하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
4. 기타 기능성 측정
실시예 1 내지 실시예 3과, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 보드에 대해서, 잠축열량, 표면 인쇄 가능 여부 및 재단성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 잠축열량의 측정
DSC(TA instrument 社, DSC Q10)를 이용하여 3℃의 승온 속도로 0℃로부터 50℃까지 온도를 상승시킨 후 흡열량을 측정하였다.
(2) 표면 인쇄 가능 여부 테스트
실시예 2에 따른 인쇄층 형성이 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 보드의 표면에도 형성될 수 있는지 확인할 수 있도록 실시예 2에서 수행된 전사 인쇄를 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 보드의 표면에 수행함에 따라 표면 인쇄가 가능한 것과 표면 인쇄가 불가한 것으로 분류하였다.
(3) 재단성 테스트
실시예 1 내지 실시예 3, 비교예 1 및 2를 일반 커터 칼로 1회 재단하였을 때, 재단이 가능한 지 여부에 따라 재단성이 우수한 것과 불량인 것을 분류하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 시험규격
두께(mm) 9 9 9 9 9.5 -
나사지지력
(kgf/cm)		 39 39 39 38 6.01 KS F 2214
밀도(g/cm3) 0.9 0.9 0.9 0.85 0.7 KS F 2518
굽힘강도
(kgf/mm2)		 1.1 1.1 1.5 1.2 0.57 KS F 2263
침수 후 굽힘강도
(kgf/mm2)		 0.8 0.8 1.2 1.0 0.08
잠축열량
(kJ/m2)		 340 340 340 - - -
표면인쇄 가능 가능 가능 가능 불가 -
재단성 우수 우수 우수 우수 우수 -
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3과 비교예 1에 따른 무기 보드는 비교예 2에 따른 석고 보드와 비교하여 2배 이상의 굽힘 강도 및 5배 이상의 나사 지지력을 가지는 것으로 나타났으며, 침수 시 강도의 감소량도 크지 않은 것으로 나타났다.
또한, MePCM을 함유하는 실시예 1 내지 3은 상기한 바와 같은 우수한 강도 및 내수성과 함께 약 340 kJ/m2의 잠축열 효과가 발생한 반면에, 비교예 1 및 2의 경우, 잠축열 효과가 전혀 나타나지 않았으며, 비교예 2의 경우, 강도 및 나사지지력도 다른 샘플들에 비하여 현저하게 낮게 나타났다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 무기 보드를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 다른 일 예에 따른 무기 보드를 나타낸 개략도이며,
도 3은 본 발명의 다른 일 예에 따른 무기 보드의 제조방법을 나타낸 공정 개략도이고,
도 4a는 실시예 1에서 사용된 MePCM을 나타낸 SEM 사진이며,
도 4b는 실시예 1에서 사용된 MePCM과 마그네슘계 무기질을 혼합한 베이스층 원재료를 나타낸 SEM 사진이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1, 3: 무기 보드
10: 베이스층
11: 마그네슘계 무기질 13: 상 변화 물질
30: 표면층
110: 베이스층 원료공급부 130: 표면층 원료공급 롤러
131: 상부 공급 롤러 133: 하부 공급 롤러
150: 가압 롤러

Claims (17)

  1. 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 함유하는 베이스층을 포함하는 무기 보드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    마그네슘계 무기질은 산화 마그네슘, 염화 마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 보드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 하기 화학식 1로 표시되는 파라핀인 무기 보드:
    [화학식 1]
    CnH2n +2
    상기 식에서, n은 10 내지 30이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 테트라데칸, 펜타데칸, 헥사데칸, 헵타데칸, 옥타데칸, 노나데칸, 아이코산, 헤네이코산, 도코산, 트리코산 및 테트라코산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 무기 보드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 고분자 물질에 의하여 마이크로 캡슐화된 무기 보드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    고분자 물질은 멜라민포름알데히드 수지, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리옥시 메틸렌 우레아 수지, 테플론, 나일론 및 젤라틴으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 무기 보드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 평균 입경이 1 ㎛ 내지 100 ㎛인 무기 보드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 잠축열량이 50 내지 500 kJ/kg인 무기 보드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 상 변화 온도가 10℃ 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 무기 보드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상 변화 물질은 베이스층 전체 100 부피부에 대하여, 10 부피부 내지 60 부피부의 양으로 함유되는 무기 보드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    축열량이 50 kJ/m2 내지 500 kJ/m2인 무기 보드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    베이스층의 일면 또는 양면에 형성되고, 종이, 유리섬유, 셀룰로오스 및 폴 리에스테르 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 표면층을 추가로 포함하는 무기 보드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    표면층 상에 형성된 인쇄층을 추가로 포함하는 무기 보드.
  14. 마그네슘계 무기질 및 상 변화 물질을 혼합하는 제 1 단계; 및
    상기 제 1 단계에서 얻어진 혼합물을 성형하는 제 2 단계를 포함하는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 무기 보드의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제 1 단계에서, 마그네슘계 무기질은 산화 마그네슘 30 내지 50 중량부, 염화 마그네슘 20 내지 35 중량부 및 물 15 내지 30 중량부를 포함하는 무기 보드의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    제 1 단계에서, 상 변화 물질은 분말 형태, 과립 형태 또는 슬러리 형태 중 선택된 하나인 무기 보드의 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    제 2 단계의 성형은 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형, 주입 성형 및 테이프주입 성형으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 이용하여 수행하는 무기 보드의 제조방법.
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