KR20130010575A

KR20130010575A - 에너지 절감 및 건강기능을 위한 건축용 판재 조성물, 그의 제조방법 및 이에 따라 제조된 판재

Info

Publication number: KR20130010575A
Application number: KR1020110071284A
Authority: KR
Inventors: 안영화
Original assignee: 안영화; 정덕훈
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-29
Also published as: KR101275732B1

Abstract

본 발명은 건축용 판재 조성물, 그의 제조방법 및 이에 따라 제조된 판재에 관한 것으로서, 광물 10 내지 30 중량%, 금속분말 1 내지 20 중량%, 실리카 흄 5 내지 20 중량%, 시멘트 20 내지 40 중량%, 탄소섬유 1 내지 20 중량%, 코팅제 20 내지 40 중량%, 동물성 기포제 1 내지 10 중량% 및 물 20 내지 40 중량%를 포함함으로써, 온도를 조절할 수 있으며 시멘트 등에서 발생될 수 있는 유해물질을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 방수성, 공기 정화기능, 원적외선·음이온 방사성능 및 항균·항곰팡이 성능 등이 우수하다.

Description

에너지 절감 및 건강기능을 위한 건축용 판재 조성물, 그의 제조방법 및 이에 따라 제조된 판재{Panel Composition, Preparing Method of Panel and Panel Prepared Thereby}

본 발명은 온도조절, 방수, 헬스케어 등 다양한 기능을 나타내는 가벼운 판재를 제조하기 위한 건축용 판재 조성물, 그의 제조방법 및 이에 따라 제조된 판재에 관한 것이다.

종래의 건축용 판재는 폐플라스틱을 이용한 판재, 석고를 주원료로 하는 석고보드, 베니어판 또는 합성목재 판재, 콘크리트 판재 또는 스티로폼 콘크리트 합성판재 등으로 구분된다.

먼저, 폐플라스틱을 이용한 판재는 사용이 완료된 음료수병, 문구류 또는 완구류 등에서 발생하는 폐플라스틱 제품이나 폐비닐, 주방용품, 폐가전제품 등에서 수거된 폐자재에서 플라스틱을 분리하여 세척 및 건조 과정을 마친 후 이를 용융시켜 제작하였다.

이러한 폐플라스틱을 이용한 판재는 주위 환경에 따른 온도 변화에 민감하게 반응하여 일정온도 이상에서는 수축력이 심화되어 변형이 발생되고, 낮은 온도에서 딱딱해져 사소한 충격에도 쉽게 깨어지는 등의 형상 변형이 발생하여 가공성과 실용성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 석고보드는 주원료인 석고에 톱밥이나 섬유 등을 혼합한 뒤 발포제를 첨가하고 물로 반죽해서 풀상태로 제조된 것을 주형에 부어 판상으로 굳혀서 제작한다.

이러한 석고보드는 일반적인 합판에 비해 무겁고, 취성이 높아 쉽게 깨지므로 취급이 어려운 문제점이 있다. 예컨대, 건축현장에서 사용에 적합한 크기로 절단하는 과정, 석고보드를 고정시키기 위하여 못이나 리벳 등을 사용하는 과정에서 쉽게 깨지므로 시공에 어려움이 있다.

또한, 상기 베니어판 또는 합성목재 판재는 경량이면서 실용적이기는 하지만 내열성이 우수하지 못하고 외부충격에 의해 파손되기 쉽다.

또한, 상기 콘크리트 판재 또는 스티로폼 콘크리트 합성판재는 시멘트와 규석분을 주로 사용하여 성형한 제품으로 비중이 크고 마감면이 수려하지 못하여 건축물의 내부 칸막이 벽체로는 사용되지 못하는 문제가 있다.

종래 한국등록특허 제473347호에는 가벼우며 강도 및 내화성능이 우수한 판재를 제조할 수 있는 판재 조성물에 대하여 기재하고 있다. 상기 기술은 다공성의 경량골재, 무기충전제, 탄화성 섬유 및 상온에서 액상인 차콜형성제를 포함함으로써 가벼우면서 강도 및 내화성능이 우수한 판재를 제조할 수 있으나, 판재 스스로 온도를 조절할 수 없으며 방수기능 및 유해물질 차단, 유해가스 흡착, 원전외선 방사, 음이온 방출, 항균 및 항곰팡이, 공기정화 등의 에너지 절감 및 헬스케어 기능이 없다.

본 발명은 코팅제, 광물, 금속분말, 실리카 흄, 시멘트, 탄소섬유, 동물성 기포제 및 물을 사용한 에너지 절감 및 건강기능을 위한 건축용 판재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 건축용 판재 조성물을 이용하여 판재를 제조하는 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 건축용 판재의 제조방법에 따라 제조된 건축용 판재를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 건축용 판재 조성물은 광물 10 내지 30 중량%, 금속분말 1 내지 5 중량%, 실리카 흄 5 내지 20 중량%, 시멘트 20 내지 40 중량%, 탄소섬유 1 내지 20 중량%, 코팅제 20 내지 40 중량%, 동물성 기포제 1 내지 10 중량% 및 물 20 내지 40 중량%를 포함한다.

상기 광물의 기공크기는 5 내지 10 Å이며, 광물의 입자크기는 2 내지 4 ㎛이다.

또한, 상기 광물은 일라이트-운모(Illite-Mica), 제올라이트(Zeolite), 규사, 맥반석, 황토석, 감람석(Olivine), 고령토(Kaolin), 규산염 광물(Silica Mineral), 규조토(Diatomite), 규회석(Wollastonite), 납석(Pyrophyllite), 돌로마이트(Dolomite), 리튬광물(Lithium Minerals), 마그네사이트(Magnesite), 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 부석(Pumice), 붕산염광물(Borate), 사문석(Serpentine), 산성백토(Acid clay), 산화철(Iron Oxide), 석류석(Garnet), 탄산광물(Carbonate Minerals), 애타풀자이트(Attapulgite), 세피오라이트(Sepiolite), 연옥(Nephrite), 인회석(Apatite), 장석(Feldspar), 진주암(Perlite), 질석(Vermiculite), 제올라이트(Zeolite), 중정석(Barite), 활석(Talc), 규조토(diatomaceous earth), 흑연(Graphite), 헥토라이트(Hectorite), 점토광물(Clay Minerals), 지르코늄 광물(Zirconium Minerals), 티타늄 광물(Titanium Minerals), 투어마린(Tourmaine; 전기석), 에어로겔(Aerogel), 플라이에쉬(Fly ash) 및 고로슬래그 분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.

상기 금속분말은 구리분말, 철분말, 알루미늄분말, 금분말 및 은분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다.

상기 코팅제는 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 유동파라핀, 카르보나 왁스, 마이크로 왁스, 밀납 및 백납으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.

또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 건축용 판재의 제조방법은 제1 교반장치에서 금속분말 1 내지 20 중량%, 실리카 흄 5 내지 20 중량%, 시멘트 20 내지 40 중량% 및 탄소섬유 1 내지 20 중량%를 교반하는 제1단계; 상기 제1단계에서 혼합된 혼합물에 코팅제 20 내지 40 중량%를 첨가하여 교반하는 제2단계; 상기 제2단계에서 혼합된 혼합물을 제2 교반장치로 이동시킨 후 광물 10 내지 30 중량% 및 물 20 내지 40 중량%를 첨가하여 교반하는 제3단계; 상기 제3단계의 혼합물을 제3 교반장치로 이동시킨 후 동물성 기포제 1 내지 10 중량%를 첨가하여 교반하는 제4단계를 포함한다.

상기 제1단계의 교반은 40 내지 50 ℃에서 진행되며, 상기 제3단계의 물은 40 내지 50 ℃이다.

상기 제3단계에서 교반된 혼합물을 15 내지 20 ℃로 냉각하는 단계를 더 포함한다.

상기 제4단계에서 제조된 혼합물을 성형틀에 투입하여 성형하는 단계 및 상기 성형된 성형물을 양생하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기한 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 건축용 판재는 판재의 제조방법에 따라 제조된다.

본 발명의 판재는 광물, 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유의 입자 하나하나가 온도 조절이 용이한 코팅제로 코팅된 것으로 제조되므로 상기 코팅제에 의하여 용이하게 온도 조절, 예컨대 주변의 온도가 높아지면(녹는점 초과) 고상의 코팅제가 액상으로 변하면서 열을 흡수하고, 온도가 낮아지면(녹는점 미만) 액상의 코팅제가 고상으로 변하면서 열을 방출할 수 있다. 그러므로 온도 조절이 용이한 판재를 사용 시 에너지를 절약할 수 있다.

또한, 본 발명의 판재는 코팅제가 상기 물질들의 입자, 예컨대 시멘트 입자 하나하나를 코팅하므로 시멘트에서 발생될 수 있는 유해물질을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 입자를 코팅하는 코팅제가 방수성능을 나타내므로 우수한 방수성능 갖는다.

또한, 본 발명의 판재는 공기 정화기능, 원적외선·음이온 방사성능, 항균·항곰팡이 성능, 유해 가스 흡착, 유해 중금속 흡착, 강도 등이 우수하다.

또한, 본 발명의 판재는 상기 물질들의 입자들 사이에 공기층이 형성되어 가볍고, 공기층에 의하여 단열성 및 차음성이 우수하다.

또한, 본 발명의 판재는 유리와 같은 광택이 표면에 형성되므로 다양한 곳에 적용되어 미려함을 나타낼 수 있으며, 별도의 도배를 하지 않아도 된다.

또한, 본 발명의 판재는 저온에서 생산되므로 각 물질들의 본연의 기능이 변하지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공기층이 형성된 판재의 내부를 나타낸 것이며,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 판재를 제조하는 방법을 도시한 흐름도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 판재가 제조되는 과정을 도시한 도면이다.

본 발명은 광물 10 내지 30 중량%, 금속분말 1 내지 20 중량%, 실리카 흄 5 내지 20 중량%, 시멘트 20 내지 40 중량%, 탄소섬유 1 내지 20 중량%, 코팅제 20 내지 40 중량%, 동물성 기포제 1 내지 10 중량% 및 물 20 내지 40 중량%를 포함함으로써, 온도를 조절할 수 있으며 시멘트 등에서 발생될 수 있는 유해물질을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 방수성, 공기 정화기능, 원적외선·음이온 방사성능 및 항균·항곰팡이 성능 등이 우수한 건축용 판재 조성물, 그의 제조방법 및 이에 따라 제조된 판재에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 금속분말, 실리카 흄, 시멘트, 탄소섬유, 코팅제, 광물, 동물성 기포제 및 물을 포함하는 조성물을 이용하여 판재를 제조한다.

상기 금속분말은 시멘트와 물의 혼합으로 발생되는 수화열을 저감시키는 것으로서, 구체적으로는 구리분말, 철분말, 알루미늄분말, 금분말 및 은분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있으며, 바람직하기로는 알루미늄분말을 사용하는 것이다.

금속분말의 함량은 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 3 내지 10 중량%이다. 금속분말의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 판재에 균열이 발생할 수 있으며, 함량이 20 중량% 초과인 경우에는 다른 첨가제의 사용량 감소로 인하여 강도가 저하될 수 있다.

상기 실리카 흄은 판재의 강도를 향상시키며 수화열을 저감시킬 뿐만 아니라 물질들이 혼합되지 않고 층을 이루는 현상을 방지하는 것으로서, 비표면적이 200,000㎠/g이상, 입자크기가 0.1～0.5㎛, 비중이 2.1～2.2인 것을 사용한다.

실리카 흄의 함량은 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 8 내지 15 중량%이다. 실리카 흄의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 판재의 강도가 저하되고 균열이 발생할 수 있으며, 함량이 20 중량% 초과인 경우에는 강도는 증가되지 않고 원가 상승만 초래하며 균열이 발생할 수 있다.

상기 시멘트는 판재의 강도를 향상시키는 것으로서, 시멘트의 함량은 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 25 내지 40 중량%이다. 시멘트의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 판재의 강도가 저하될 수 있으며, 함량이 40 중량% 초과인 경우에는 판재가 무거워질 수 있다.

상기 탄소섬유는 판재의 탄성강도를 향상시키는 것으로서, 섬유길이가 짧은 3 내지 10 mm의 단섬유를 사용한다.

탄소섬유의 함량은 1 내지 20 중량%, 바람직하게는 3 내지 15 중량%이다. 탄소섬유의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 판재의 탄성강도가 저하될 수 있으며, 함량이 20 중량% 초과인 경우에는 판재 조성물이 굳지 않고 고무처럼 휘어질 수 있다.

상기 코팅제는 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유의 입자 하나하나를 코팅하며 주위의 열을 저장하였다가 필요시 열을 방출할 뿐만 아니라 방수성이 우수한 것으로서, 구체적으로는 상변화물질인 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 유동파라핀, 카르보나 왁스, 마이크로 왁스, 밀납 및 백납으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 들 수 있으며, 바람직하기로는 열 반응시점이 25 내지 50 ℃인 파라핀 왁스를 사용한다.

이러한 코팅제는 주변의 온도가 높아지면(녹는점 초과) 고상의 코팅제가 액상으로 변하면서 열을 흡수하고, 온도가 낮아지면(녹는점 미만) 액상의 코팅제가 고상으로 변하면서 열을 방출함으로써 온도를 조절한다. 이때 액상의 코팅제는 물과 같이 흐르는 정도가 아니고 점성이 높은 상태로 코팅면을 유지하는 정도를 의미한다.

코팅제의 함량은 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 25 내지 40 중량%이다. 코팅제의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유의 입자 하나하나를 코팅하지 못하여 열을 저장하였다가 필요시 열을 방출하는 기능 및 방수성이 저하되며, 함량이 40 중량% 초과인 경우에는 판재 조성물이 굳지 않을 수 있다.

상기 광물은 유해가스 흡착, 유해중금속 흡착, 공기 정화, 원적외선음이온 방사성능 및 항균항곰팡이 성능이 우수한 것으로서, 구체적인 예로는 일라이트-운모(Illite-Mica), 제올라이트(Zeolite), 규사, 맥반석, 황토석, 감람석(Olivine), 고령토(Kaolin), 규산염 광물(Silica Mineral), 규조토(Diatomite), 규회석(Wollastonite), 납석(Pyrophyllite), 돌로마이트(Dolomite), 리튬광물(Lithium Minerals), 마그네사이트(Magnesite), 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 부석(Pumice), 붕산염광물(Borate), 사문석(Serpentine), 산성백토(Acid clay), 산화철(Iron Oxide), 석류석(Garnet), 탄산광물(Carbonate Minerals), 애타풀자이트(Attapulgite), 세피오라이트(Sepiolite), 연옥(Nephrite), 인회석(Apatite), 장석(Feldspar), 진주암(Perlite), 질석(Vermiculite), 제올라이트(Zeolite), 중정석(Barite), 활석(Talc), 규조토(diatomaceous earth), 흑연(Graphite), 헥토라이트(Hectorite), 점토광물(Clay Minerals), 지르코늄 광물(Zirconium Minerals), 티타늄 광물(Titanium Minerals), 투어마린(Tourmaine; 전기석), 에어로겔(Aerogel), 플라이에쉬(Fly ash) 및 고로슬래그 분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.

광물의 기공크기는 5 내지 10 Å 바람직하게는 6 내지 8Å이며, 입자크기는 ２ 내지 4 ㎛, 바람직하게는 3 내지 ４㎛이다.

광물의 기공크기가 5 Å 미만인 경우에는 메탄계 탄화수소로 코팅되기 어려울 수 있으며, 10 Å 초과인 경우에는 표면적이 작아져 유해가스 흡착 및 공기 정화 기능이 저하되고 열전도율이 높아져 건축물의 단열성이 저하될 수 있다.

또한, 광물의 입자크기가 2 ㎛ 미만인 경우에는 판재의 강도가 저하될 수 있으며, 입자크기가 6 ㎛초과인 경우에는 판재가 무거워지고 표면의 윤택성이 저하될 수 있다.

이러한 광물의 함량은 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 내지 25 중량%이다. 광물의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 유해가스 흡착, 공기 정화, 원적외선음이온 방사성능 및 항균항곰팡이 성능이 저하될 수 있으며, 함량이 30 중량% 초과인 경우에는 판재가 무거워질 수 있다.

상기 동물성 기포제는 소 또는 돼지의 발톱이나 뿔을 가수분해하여 추출된 단백질 기포제로서 기포제가 발포되면 코팅제로 코팅된 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유와 광물 각각의 입자들 사이에 공기층(도 1)이 형성되어 입자와 입자 사이를 벌려줌으로써 부피는 늘어나고(예컨대, 거품과 같이 공기층이 형성되어 부피가 늘어난다) 판재는 가벼워진다. 또한, 입자들 사이에 공기층이 형성되므로 열전도가 차단되어 단열성이 우수하며 차음성능이 향상된다.

동물성 기포제의 함량은 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량%이다. 기포제의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 발포가 이루어지지 않아 판재가 무거워지고 단열성 및 차음성능이 저하되며, 함량이 10 중량% 초과인 경우에는 판재의 강도가 저하될 수 있다.

상기 물은 40 내지 50 ℃의 물을 40 내지 45 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 건축용 판재 조성물을 이용한 제조방법을 제공하며, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 내부 온도가 40 내지 50 ℃, 바람직하게는 40 내지 45 ℃인 제1 교반장치(110)에 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유를 투입하여 2500 내지 5000 rpm의 속도로 20 내지 30분 동안 교반한다(S110). 40 내지 50 ℃인 제1 교반장치(110)에서 상기 물질들을 교반하여 물질이 함유하고 있는 수분을 증발시킴으로써 이후에 투입되는 코팅제가 고상인 상기 물질들의 입자 하나하나에 용이하게 코팅되도록 한다.

제1 교반장치(110)의 내부 온도가 40 ℃ 미만인 경우에는 물질들이 함유하고 있는 수분이 증발되지 않고 코팅제가 녹지 않아 입자 하나하나에 코팅제가 코팅되지 않을 수 있으며, 내부 온도가 50 ℃ 초과인 경우에는 코팅제가 완전히 액상화되어 제1 교반기에서 배출시 바로 굳어져 모든 물질들이 딱딱하게 뭉치는 현상이 발생할 수 있다.

제1 교반장치(110)에 코팅제를 투입하여 2500 내지 5000 rpm의 속도로 10 내지 20분 동안 교반한다(S120). 내부 온도가 40 내지 50 ℃인 제1 교반장치(110) 내에서 코팅제는 일부 용융되며, 코팅제의 일부 용융된 부분에 의하여 상기 물질들의 입자가 코팅된다. 본 발명은 일부 용융된 코팅제를 이용함으로써 코팅제를 상기 물질들의 입자에 보다 두껍게 코팅시킬 수 있다.

코팅제로 코팅된 상기 물질들을 제2 교반장치(120)로 이동시킨 후 여기에 광물 및 40 내지 50 ℃의 물을 투입하여 500 내지 1500 rpm의 속도로 10 내지 20 분 동안 교반하여 반죽의 형태로 혼합된다(S130).

상기 물질들의 입자에 코팅된 코팅면은 S130단계에서 교반 시 투입된 광물에 의하여 코팅면 일부가 탈락된다. 이렇게 코팅면이 탈락된 부분은 존재할 수 있는 약간의 코팅면이 40 내지 50 ℃의 물에 의하여 제거됨으로써 입자끼리의 결합을 가능하게 한다.

이때 물의 온도가 40 ℃ 미만인 경우에는 코팅면이 탈락된 부분에 약간의 코팅면이 존재하여 입자끼리의 결합을 방해할 수 있으며, 온도가 50 ℃ 초과인 경우에는 코팅된 물질들의 코팅면이 액상화되어 코팅된 재료들로부터 제거됨으로써 제거된 코팅재료들이 서로 뭉치는 현상이 발생할 수 있다. 이렇게 코팅제가 코팅된 상기 물질들의 입자들은 물에 혼합되지 않는 방수성을 갖는다.

S130단계에서 혼합된 혼합물은 냉각로(130)를 거쳐 제3 교반장치(140)로 이동된다.

S130단계에서 혼합된 혼합물은 일부 용융된 코팅제를 굳히기 위하여 냉각로(130)에서 10 내지 15분 동안 15 내지 20 ℃로 냉각된다(S140).

냉각로(130)에서 냉각된 S130단계에서 혼합된 혼합물을 제3 교반장치(140)로 이동시킨 후 23 내지 25 ℃에서 동물성 기포제를 첨가하여 500 내지 1500 rpm의 속도로 5 내지 10 분 동안 교반한다(S150). 기포제를 첨가함으로써 코팅제로 코팅된 물질들 및 광물의 입자들 사이에 공기층이 형성되어 판재의 단열성이 높아지고 경량화가 된다.

고밀도의 폴리스틸렌으로 제조된 성형틀(150)에 상기 S150단계에서 혼합된 혼합물을 투입하여 성형한 후(S160) 성형틀로부터 성형물을 분리하여 12 내지 24시간 동안 40 내지 50 ℃에서 양생한다(S170). 이러한 양생과정은 상기 혼합물의 높은 열에 의하여 균열이 형성되는데 이를 안정화시킨다.

이와 같은 제조방법으로 제조된 판재는 표면에 유리와 같은 광택이 나타난다.

상기에서 언급된 물질들은 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유를 의미한다. 또한, 금속분말, 실리카 흄, 시멘트 및 탄소섬유의 입자는 코팅면이 탈락된 일부에 의하여 물질들 본연의 기능을 발휘할 수 있다.

여기서 판재는 건물 내벽, 천장재, 아트월 및 외부 단열마감재 등을 의미하지만 이에 한정되는 것은 아니고 건물에 이용되면서 판의 형상인 모든 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1.

내부 온도가 45 ℃인 제1 교반장치에 금속분말로 알루미늄분말 5 중량%, 실리카 흄 5 중량%, 시멘트 25 중량% 및 탄소섬유 5 중량%를 첨가하여 3500 rpm에서 20분 동안 교반한 후 코팅제로 파라핀 왁스 20 중량%를 첨가하여 3500 rpm에서 15분 동안 교반한다. 교반된 혼합물을 제2 교반장치로 이동시킨 후 여기에 광물로 지올라이트 15 중량% 및 45 ℃의 물 20 중량%를 첨가하여 1000 rpm에서 15분 동안 교반한다. 광물과 물이 첨가된 혼합물을 냉각로에서 10분에 걸쳐 15 ℃로 냉각한 후 제3 교반장치로 이동시켜 동물성 기포제 5 중량%를 첨가하여 500 rpm에서 10분 동안 교반한다. 동물성 기포제가 첨가된 혼합물을 폴리스티렌 성형틀에 투입하여 성형한 후 성형물을 45 ℃에서 24시간동안 양생하여 판재를 제조하였다.

실시예 2.

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 광물로 일라이트, 코팅제로 유동 파라핀을 사용하여 판재를 제조하였다.

비교예 1.

결량골재로 팽창퍼라이트 40중량%, 탄화성 섬유로 폐신문지파쇄분 20 중량%, 무기충전제로 탈크 35 중량%, 차콜형성제로 규산나트륨 5 중량%를 교반하여 판재를 제조하였다.

비교예 2.

내부 온도가 50 ℃인 제1 교반장치에 광물로 지올라이트 5 중량%, 금속분말로 알루미늄분말 15 중량%, 실리카 흄 5 중량%, 시멘트 25 중량% 및 탄소섬유 5 중량%, 코팅제로 파라핀 왁스 20 중량%, 50 ℃의 물 20 중량% 및 동물성 기포제 5 중량%를 첨가하여 3500 rpm에서 20분 동안 교반한다. 혼합물을 폴리스티렌 성형틀에 투입하여 성형한 후 성형물을 24시간 동안 45 ℃에서 양생시켜 판재를 제조하였다.

비교예 3.

내부 온도가 45 ℃인 제1 교반장치에 금속분말로 알루미늄분말 5 중량%, 실리카 흄 5 중량%, 시멘트 25 중량% 및 탄소섬유 5 중량%를 첨가하여 3500 rpm에서 20분 동안 교반한 후 10분에 걸쳐 15 ℃로 냉각한다. 냉각된 혼합물을 제2 교반장치로 이동시켜 코팅제로 파라핀 왁스 10 중량%, 광물로 지올라이트 25 중량%, 40 ℃의 물 20 중량% 및 동물성 기포제 5 중량%를 첨가하여 1000 rpm에서 10분 동안 교반한다. 교반된 혼합물을 폴리스티렌 성형틀에 투입하여 성형한 후 성형물을 24시간 동안 45 ℃에서 양생시켜 판재를 제조하였다.

비교예 4.

내부 온도가 45 ℃인 제1 교반장치에 금속분말로 알루미늄분말 15 중량%, 실리카 흄 5 중량%, 시멘트 25 중량% 및 탄소섬유 5 중량%, 코팅제로 파라핀 왁스 20 중량%, 광물로 지올라이트 5 중량% 및 45 ℃의 물 20 중량%를 첨가하여 2500 rpm에서 20분 동안 교반한다. 교반한 혼합물을 냉각로에서 10분 동안 25 ℃로 냉각한 후 제2 교반장치로 이동시켜 동물성 기포제 5 중량%를 첨가하여 1000 rpm에서 10분 동안 교반한다. 동물성 기포제가 첨가된 혼합물을 폴리스티렌 성형틀에 투입하여 성형한 후 성형물을 24시간 동안 45 ℃에서 양생시켜 판재를 제조하였다.

시험예.

1. 유해 중금속 흡착율(%): 제조된 판재를 모사폐액 Pb, Cd, As, Hg, Cr⁶⁺등의 표준시료를 50ppm을 제작하여 판재 분쇄물(mg)/반응용액(mL) 100~200/200 비율로 1시간 및 6시간 침전 후 원심분리기로 고액분리하여 ICP/MS분석을 실시하였다.

2. 유해 가스 흡착(ppm): 제조된 판재를 SPS-KACA002-132의 시험방법에 따라 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔하에서 30분, 2시간, 4시간 동안 방치한 후 판재에 흡착되지 않은 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔의 잔량을 측정하였다.

3. 항균(CFU/40p): 제조된 판재로 KICM-FIR 1002의 시험방법에 따라 24시간 후에 대장균 및 녹종균의 농도를 측정하였다.

4. 항곰팡이: 제조된 판재로 ASTM G-21의 시험방법에 따라 7일 후에 곰팡이의 형성을 육안으로 관찰하였다.

◎: 균의 성장을 인지할 수 없음

○: 10% 이하의 균이 성장함

□: 10 내지 30%이하의 균이 성장함

△: 30 내지 60%이하의 균이 성장함

×: 60%이상의 균이 성장함

5. 원적외선 방사율(㎛) 및 방사에너지(W/m²): 제조된 판재로 KICM-FIR 1005의 시험방법에 따라 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정하였다.

6. 음이온(ION/cc): 제조된 50X50X50mm의 판재로 KICM-FIR 1042의 시험방법에 따라 음이온을 측정하였다.

7. 압축강도(N/mm²): 제조된 판재를 KS F 2459:2002의 시험방법에 따라 측정하였다.

8. 전단강도(N/mm²): 제조된 판재를 KS F 2209:2004의 시험방법에 따라 측정하였다.

9. 열전도율(W/mK): 제조된 판재를 KS F 9106:2010의 시험방법에 따라 측정하였다.

10. 비중측정: 제조된 판재 30㎝ X 30㎝에 대한 비중을 비중측정기(MATSUHAKU사, GP-300E)로 측정하였다.

11. 온도조절: 제조된 판재를 이용하여 상자를 만든 후 이를 38 ℃에서 30분간 방치하였다. 그런 후 15 ℃에서 20분간 방치한 후 상자 내부의 온도를 측정하였다.

12. 방수성: 제조된 판재에 물을 10분간 흘려준 후 이를 육안으로 관찰하였다.

◎: 물이 판재에 스며들었는지 인지할 수 없음

○: 물이 판재에 10% 이하로 스며듦

△: 물이 판재에 10 내지 40%이하로 스며듦

×: 무리 판재에 40%이상으로 스며듦

구분		방치시간	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
유해 중금속 흡착율(%)	Pb	1hr	98.2	97.5	88.0	39.1	84.1	40.2
	Pb	6hr	99.2	98.9	90.5	39.5	85.3	40.9
	Cd	1hr	24.7	24.0	19.8	10.2	20.9	10.5
	Cd	6hr	21.9	21.2	20.3	11.1	21.0	11.5
	As	1hr	99.8	98.9	86.2	51.3	81.0	50.1
	As	6hr	99.9	99.0	88.7	52.1	81.2	50.5
	Hg	1hr	62.4	61.4	57.1	24.9	60.1	22.3
	Hg	6hr	74.1	74.0	59.3	25.1	61.6	23.6
	Cr²⁺	1hr	82.0	82.1	70.2	50.0	75.6	49.9
	Cr²⁺	6hr	87.0	87.3	72.1	51.4	76.9	50.6
유해 가스 흡착(ppm)	포름알데히드 (초기농도: 20ppm)	30min	4	4	7	19	9	7
		2hr	4	4	6	18	9	7
		4hr	4	4	5	15	9	5
	벤젠 (초기농도: 90ppm)	30min	75	80	82	90	80	85
		2hr	65	65	79	90	80	80
		4hr	65	65	79	90	80	75
	톨루엔 (초기농도: 50ppm)	30min	32	35	39	50	43	45
		2hr	20	22	39	45	40	40
		4hr	15	15	37	40	35	36
항균(CFU/40p)	대장균 (초기농도: 416CFU/40p)	24hr	1	1	110	226	135	215
항균(CFU/40p)	녹농균 (초기농도: 426CFU/40p)	24hr	1	1	143	267	195	249
항곰팡이		7day	◎	◎	○	×	△	×
원적외선 방사율()		-	0.916	0.920	0.412	0.099	0.511	0.103
원적외선 방사에너지(W/m²)		-	3.69X10²	3.69X10²	2.96X10²	1.54X10²	2.65X10²	1.13X10²
음이온(ion/cc)		-	604	599	360	61	406	110
압축강도(N/mm²)		-	35.1	34.6	20.2	19.5	25.5	11.2
전단강도(N/mm²)		-	2.1	2.0	0.9	0.8	1.0	0.9
열전도율(W/mK)		-	0.098	0.074	0.89	0.89	0.78	0.31
비중		-	0.65	0.7	2.98	0.96	3.96	0.89
온도조절()		-	28	30	16	15	19	15
방수성		-	◎	◎	×	×	×	×

위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2의 판재는 유해 중금속 흡착율, 유해 가스 흡착, 항균·항곰팡이 성능, 원적외선·음이온 방사성능, 압축강도, 전단강도, 온도조절 및 방수성이 우수하며 열전달율이 낮을 뿐만 아니라 무게가 가벼운 것으로 확인되었다.

반면, 비교예 1 내지 4의 판재는 실시예 1 및 2의 판재에 비하여 유해 중금속 흡착율, 유해 가스 흡착, 항균·항곰팡이 성능, 원적외선·음이온 방사성능, 압축강도, 전단강도, 온도조절 및 방수성이 낮으며, 열전달율이 높은 것으로 확인되었다.

또한, 비교예 1 및 3의 판재의 무게는 가벼운 것으로 확인되었다.

100: 판재 제조장치 110: 제1 교반장치
120: 제2 교반장치 130: 냉각로
140: 제3 교반장치 150: 성형틀

Claims

광물 10 내지 30 중량%, 금속분말 1 내지 20 중량%, 실리카 흄 5 내지 20 중량%, 시멘트 20 내지 40 중량%, 탄소섬유 1 내지 20 중량%, 코팅제 20 내지 40 중량%, 동물성 기포제 1 내지 10 중량% 및 물 20 내지 40 중량%를 포함하는 건축용 판재 조성물.
제1항에 있어서, 상기 광물의 기공크기는 5 내지 10 Å인 건축용 판재 조성물.
제1항에 있어서, 상기 광물의 입자크기는 2 내지 4 ㎛인 건축용 판재 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광물은 일라이트-운모(Illite-Mica), 제올라이트(Zeolite), 규사, 맥반석, 황토석, 감람석(Olivine), 고령토(Kaolin), 규산염 광물(Silica Mineral), 규조토(Diatomite), 규회석(Wollastonite), 납석(Pyrophyllite), 돌로마이트(Dolomite), 리튬광물(Lithium Minerals), 마그네사이트(Magnesite), 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 부석(Pumice), 붕산염광물(Borate), 사문석(Serpentine), 산성백토(Acid clay), 산화철(Iron Oxide), 석류석(Garnet), 탄산광물(Carbonate Minerals), 애타풀자이트(Attapulgite), 세피오라이트(Sepiolite), 연옥(Nephrite), 인회석(Apatite), 장석(Feldspar), 진주암(Perlite), 질석(Vermiculite), 제올라이트(Zeolite), 중정석(Barite), 활석(Talc), 규조토(diatomaceous earth), 흑연(Graphite), 헥토라이트(Hectorite), 점토광물(Clay Minerals), 지르코늄 광물(Zirconium Minerals), 티타늄 광물(Titanium Minerals), 투어마린(Tourmaine; 전기석), 에어로겔(Aerogel), 플라이에쉬(Fly ash) 및 고로슬래그 분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 건축용 판재 조성물.
제1항에 있어서, 상기 금속분말은 구리분말, 철분말, 알루미늄분말, 금분말 및 은분말로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 건축용 판재 조성물.
제1항에 있어서, 상기 코팅제는 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 유동파라핀, 카르보나 왁스, 마이크로 왁스, 밀납 및 백납으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 건축용 판재 조성물.
제1 교반장치에서 금속분말 1 내지 20 중량%, 실리카 흄 5 내지 20 중량%, 시멘트 20 내지 40 중량% 및 탄소섬유 1 내지 20 중량%를 교반하는 제1단계;
상기 제1단계에서 혼합된 혼합물에 코팅제 20 내지 40 중량%를 첨가하여 교반하는 제2단계;
상기 제2단계에서 혼합된 혼합물을 제2 교반장치로 이동시킨 후 광물 10 내지 30 중량% 및 물 20 내지 40 중량%를 첨가하여 교반하는 제3단계;
상기 제3단계의 혼합물을 제3 교반장치로 이동시킨 후 동물성 기포제 1 내지 10 중량%를 첨가하여 교반하는 제4단계를 포함하는 건축용 판재의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 제1단계의 교반은 40 내지 50 ℃에서 진행되는 건축용 판재의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 제3단계의 물은 40 내지 50 ℃인 건축용 판재의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제3단계에서 교반된 혼합물을 15 내지 20 ℃로 냉각하는 단계를 더 포함하는 건축용 판재의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 제4단계에서 제조된 혼합물을 성형틀에 투입하여 성형하는 단계 및 상기 성형된 성형물을 양생하는 단계를 더 포함하는 건축용 판재의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 광물의 기공크기는 5 내지 10 Å인 건축용 판재의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 광물의 입자크기는 2 내지 4 ㎛인 건축용 판재의 제조방법.
제7항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 건축용 판재.