KR20130128719A - 친환경 소재를 이용한 바닥패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널은 시멘트 40중량%, 모래 43중량%, 감수제 3중량%, 펌프에이드 3중량%, 안료 5중량% 및 셀룰로오스 섬유보강재 6중량%로 이루어지며, 상기 셀룰로오스 섬유보강재는 비중이 1.26 내지 1.3 이며, 직경이 50 내지 70 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 소재를 이용한 바닥패널 및 이의 제조방법{ENVIRONMENT-FRIENDLY FLOOR PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 바닥패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경 소재인 셀룰로오스 섬유보강재를 이용하여 화학적, 물리적 특성이 우수한 바닥패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 토목구조물 및 건축구조물의 바닥 면을 보호하거나 외형적인 미감을 향상시키기 위하여 구조물 내부의 바닥 면에 바닥패널을 설치한다. 또한, 도로, 산책로, 다목적 구장 등의 지표면 위에 바닥패널을 설치하여 사람이나 자동차의 이동을 용이하게 하기도 한다.

이처럼, 콘크리트 바닥 면, 도로, 산책로 등의 지표면 위에 설치되는 바닥패널은 굴곡성, 신축성, 방진성, 내오염성 및 작업성이 우수한 에폭시수지, 우레탄수지, 비닐수지 등의 합성수지 재질을 사용하여 만들게 된다. 이러한 합성수지 재질의 바닥패널은 내수성이 우수하고 다량의 각종 충진재와 함께 사용할 수 있는 이점이 있어 널리 사용되고 있다.

그러나, 에폭시 내지 우레탄 재질의 합성수지 바닥패널은 대부분 휘발성 유기화합물이 포함된 제품으로 시공 및 제조 시에 작업자의 작업환경에 위험요인으로 작용하고, 시공 후 잔여 용제의 계속적인 휘발로 인하여 시공자 및 이용자의 신체에 장기적인 악영향 문제를 발생시킬 수 있다.

특히, 에폭시 재질의 바닥패널은 비스페놀 A 와 휘발성 환경유해화합물이 다량 발생되고 중금속인 납 성분을 다량 함유하고 있어 암 발생과 같은 인체에 심각한 영향을 주며 화재 시 유독가스를 배출해 많은 인명피해를 초래하는 문제점을 안고 있으므로 사용이 제한되고 있다.

또한, 상기 에폭시 내지 우레탄 재질의 바닥패널은 표면 내수성은 우수하나 수압에 약해 박리가능성이 있고, 콘크리트와 함수율 및 신축율이 상이하여 장기적으로 보았을 때 결합성에 문제가 있으며, 인위적이 색상 및 디자인인 단순하고 자외선 및 수분에 약해 외부사용에 문제가 있다.

그리고, 바닥패널로의 전용이 용이한 인조바위 및 인공암 분야에서 탄소나노섬유를 함유한 고내구성 인조바위 및 그의 제조방법(등록번호 제1095628호)이 개시되어 있다.

이에 따르면, 시멘트 36 ~ 40 중량%, 규사 55 ~ 60 중량%, 감수제 0.05 ~ 1 중량%, 첨가제 0.5 ~ 3 중량%를 포함하고, 탄소나노섬유 0.02 ~ 0.05 중량%를 포함하되, 상기 탄소나노섬유를 포함하는 모르타르를 1차적으로 뿜칠하고 중간에 알카리 직포매트를 씌운 다음, 2차적으로 3cm정도 탄소나노섬유와 모르타르를 혼합하여 숏크리트 공법으로 뿜칠하여 인공암을 만든다.

이와 같은 인공암 내지 인조바위 패널은 매쉬모양의 직포 매트를 중간층에 넣고 적층 함으로써, 재료분리 현상이 발생하여 강도를 유지하는데 문제가 발생할 수 있으며, 단위부피당 중량이 크게 되어 시공상 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

이처럼, 합성수지를 사용한 종래의 바닥패널은 인체에 유해하고 환경적인 문제점을 발생시킨다. 또한, 바닥패널로 전용이 용이한 인공암 내지 인공바위 패널은 재료분리 현상 및 단위부피당 중량이 크다는 문제점이 있다.

등록번호 제 1095628호 (2011.12.19. 공고)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로,

친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재를 사용하여 바닥패널을 제조함으로써, 화학적, 물리적으로 우수한 성능뿐만 아니라, 건강상 및 환경상 안전성을 얻을 수 있다.

또한, 친환경소재를 사용한 모르타를 수 차례 적층하여 바닥패널을 제조함으로써 단위중량을 낮추고, 강도를 증가시킬 수 있으며 이를 통해, 경제적인 이득을 얻을 수 있다.

이를 위해 본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널은, 시멘트 40중량%, 모래 43중량%, 감수제 3중량%, 펌프에이드 3중량%, 안료 5중량% 및 셀룰로오스 섬유보강재 6중량%로 이루어지며, 상기 셀룰로오스 섬유보강재는 비중이 1.26 내지 1.3 이며, 직경이 50 내지 70 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바닥패널은 전체중량 대비 2중량%의 유리섬유를 포함하는 것이 특징이며, 상기 바닥패널은 전체중량 대비 1중량%의 탄소나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널의 제조방법은, 시멘트, 모래, 감수제 등의 재료를 혼합하여 모르타르를 마련하는 재료 배합단계(S10); 상기 모르타르를 3 내지 5 mm 두께로 코팅하여 바닥패널을 형성하는 1차 코팅단계(S30); 상기 1차 코팅단계(S30)에 의해 형성된 바닥패널의 표면에 상기 모르타르를 5 내지 7mm로 적층하는 2차 적층단계(S50); 기포를 제거하는 단계(S70); 상기 2차 적층단계(S50)에 의해 적층된 표면에 상기 모르타르를 6 내지 8mm 적층하는 3차 적층단계(S90); 및 롤링단계(S110)를 포함한다.

상기 재료배합단계(S10)는 시멘트 40중량%, 모래 43중량%, 감수제 3중량%, 펌프에이드 3중량%, 안료 5중량% 및 셀룰로오스 섬유보강재 6중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 재료배합단계(S10)는 상기 모르타르의 전체 중량 대비 2중량%의 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 재료배합단계(S10)는 상기 모르타르의 전체 중량 대비 1 중량%의 탄소나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널 및 이의 제조방법은,

상기 바닥패널의 제조 시 또는 시공 시에 작업자 내지 이용자에게 환경상, 건강상의 안전함을 제공해 준다.

또한, 상기 바닥패널의 단위중량을 낮추고 강도를 증가시킴으로써 우수한 효과 및 경제적인 이익을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바닥패널의 제조방법에 관한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 바닥패널의 재료에 관한 배합비를 나타내는 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 바닥패널과 기존 패널의 성능 비교표이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널 및 이의 제조방법에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

본 발명에 따른 바닥패널은 시멘트, 모래, 감수제, 펌프에이드, 안료 및 친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재를 포함하여 제조된다. 상기 시멘트는 무기질의 결합경화제로서 바닥패널의 요구강도를 만족시키기 위하여 첨가되는 것이며, 일반적으로 포틀랜드 시멘트가 사용되며, 그 밖에 다양한 종류의 시멘트가 대체 사용될 수도 있다.

상기 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등이며, 이러한 재료들을 적당한 비율로 혼합하여, 그 일부가 용융, 소성된 클링커(clinker)에 적당량의 석고를 가하여 분말로 만들 수 있다.

본 발명에 따른 바닥패널의 제조에 사용되는 시멘트로는 용도 및 기능에 따라서 중용열 시멘트, 조강 시멘트, 내 황산염 시멘트, 저 알칼리형 시멘트 등이 사용될 수 있으며, 성분에 따라서 고로 슬래그 시멘트, 포졸란 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트 등이 사용될 수 있다.

상기 시멘트는 친환경 시멘트일 수 있는데, 기존의 시멘트 제조시 용출되던 인체 유해성분인 6가 크롬이 몰탈 조성과정에서 인체에 무해한 3가 크롬으로 전환될 수 있도록 한다. 이를 위해, 통상의 시멘트 분말 30 ~ 70 중량%, 규사분말 10 ~ 30 중량%, 황산 제1철 7수염 0.2 ~ 1 중량%, 아크릴계 고분자수지 0.5 ~ 30 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 포틀랜드 시멘트 100 중량부에 대하여 연마 슬러지를 탈수, 건조시킨 무기성 미분말 2 ~ 30 중량%, 연탄재 미분말 1 ~ 20중량%를 균등 분산시켜 에코시멘트를 제조하고, 상기 에코시멘트에 대하여 황색 일라이트 분말 0.1 ~ 20 중량%, 아나타제 타입 TiO2 분말 0.1 ~ 5.5 중량%와 폴리에스테르계 분말형 소포제 0.01 ~ 6.0 중량%를 첨가할 수도 있다.

상기 감수제는 발포성이 현저한 계면활성제로서 콘크리트 중에 미소한 독립된 기포를 고르게 발생시켜 블록의 내동결 융해성, 내식성 등 내구성을 개선시킨다.

상기 안료는 심미적효과를 부여하기 위한 것으로 산화크롬, 산화철, 적산화철, 이산화티탄 및 이들의 혼합물이 가능하다.

그 밖에, 상기 감수제 및 안료는 일반적인 모르타르 또는 콘크리트 혼합물을 제조하는 경우 사용되는 재질로 사용되거나 대체될 수 있으며, 본 발명의 친환경소재와 균형을 이루기 위해 합성수지 내지 인공화합물이 아닌 천연 감수제 내지 천연안료를 사용할 수 있다.

상기 셀룰로오스 섬유보강재는 식물로부터 채취되는 천연재료로서 표면의 거친 형상과 수산 기(OH)를 가진 친수성 섬유의 특성을 가지고 있어 시멘트 입자와의 강한 부착력을 발휘하고 용도에 따라 섬유 길이의 조절이 가능하여 각종 콘크리트의 균열 억제는 물론 취성적 성질 개선에 매우 우수하다.

또한, 콘크리트의 제조과정에서 쉽게 분산될 수 있도록 특수 가공하여 생산된 Twisted-bundle type 형상으로 마련되어, 고품질 섬유보강 콘크리트를 제조할 수도 있다.

상기 셀룰로오스 섬유보강재는 본 발명에 따라 제조된 인공암 형상의 바닥패널 이외에도 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 예컨대, 주택이나 상가, 주차장, 공장바닥, 창고바닥 및 옥상 슬라브에 사용될 수 있으며, 그 밖에 콘크리트 포장도로, 폐수장, 정수장, 발전소 내지 댐 구조물에도 사용될 수 있다.

상기 셀룰로오스 섬유보강재의 물성을 살펴보면, 비중이 1.26 내지 1.3이고, 길이는 10mm 내지 30mm 정도이며, 직경은 50 내지 70 마이크로미터이다. 또한, 상기 셀룰로오스 섬유보강재의 길이 내지 직경을 다양하게 변형하여, 상기 바닥패널이 시공되는 환경 및 제조상태에 따라 적합하게 제조할 수 있다.

특히, 상기 셀룰로오스 섬유보강재를 콘크리트 혼합물에 사용하는 경우 적정량은 와이어매쉬 대체 무근콘크리트에서는 0.9kg/m²이며, 벽체 미장용 모르타르의 경우 0.9 ~ 1.8 kg/m²정도, 시멘트 및 황토제품에는 1.0 ~ 3.0 kg/m²의 셀룰로오스 섬유보강재가 사용될 수 있다.

경우에 따라서, 상기 바닥패널을 제조하기 위해서는 파쇄석, 자갈, 모래, 쇄석골재, 제강 슬래그골재, 폐콘크리트 골재, 폐유리골재, 백운석골재, 바텀애쉬골재, 및이들의 혼합물로 이루어진 골재를 포함할 수 있다.

상기 골재의 혼합 사용은 골재의 재활용 측면과 제품 표면 연마시의 골재 단면 색상, 질감 등의 효과를 고려하여 선별하며, 일례로 연마 후 폐유리 골재는 백색, 청색, 갈색 또는 혼합색을, 백운석 골재는 백색, 적색 또는 회색을, 바텀 애쉬골재는 흑색 또는 회색 등의 색상을 나타낸다.

친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재를 사용하여 바닥패널을 제조하기 위한 모르타르의 재료배합비율에 관한 실시예는 다음과 같다.

<실시예 1>

종류	셀룰로오스	시멘트	모래	감수제	펌프에이드	천연안료
중량%	6	40	43	3	3	5

즉, 실시예 1에 따라 본 발명에 따른 바닥패널을 제조하기 위해서는 셀룰로오스 섬유보강재가 전체중량 대비 6 중량%가 사용될 수 있다. 즉, 실시예 1의 경우 기존의 바닥패널의 제조 시 사용되던 합성수지 재질의 보강재 또는 유리섬유를 대체하여 상기 셀룰로오스 섬유보강재가 사용되는 것이다.

<실시예 2>

종류	셀룰로오스	시멘트	모래	감수제	펌프에이드	안료	유리섬유
중량%	6	40	42	2	2	6	2

실시예 2에 따른 바닥패널은 실시예 1에 의한 바닥패널 재료에 유리섬유를 부가한 것이다. 상기 유리섬유를 배합비율은 바닥패널의 제작환경 및 시공환경에 따라 다양하게 조절 가능하다.

실시예 2는 친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재와 함께, 기존의 유리섬유를 일정 중량% 사용함으로써 우수한 물성을 얻을 수 있다.

<실시예 3>

종류	셀룰로오스	시멘트	모래	감수제	펌프에이드	안료	CNF	유리섬유
중량%	6	40	40	2	2	6	1	3

실시예 3은 CNF를 부가한 것으로 상기 CNF는 탄소나노섬유(Carbon Nano Fiber)를 말하며, 경우에 따라서 상기 탄소나노섬유를 대체할 수 있는 다양한 나노 규격의 섬유가 사용될 수 있다.

즉, 실시예 3은 기존의 유리섬유, 탄소나노섬유를 사용한 모르타르에 친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재를 함께 사용하여, 환경적으로도 우수한 효과를 얻고 바닥패널의 성능면에서도 우수한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널은 실시예 1 내지 3의 배합비율에만 한정되지 않고 상기 바닥패널을 제조하기 위해 친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재와 유리섬유 내지 탄소나노섬유 등의 재료를 적절한 비율로 다양하게 혼합할 수 있다.

상기 바닥패널은 건물 내부의 바닥 내지 지표면에 설치되어 보행자의 이동을 용이하게 하거나, 구조물 내지 벽체의 장식으로 사용될 수도 있다. 또한, 상기 바닥패널은 그 형상이나 모양을 다양하게 변형하되, 경우에 따라서 인조바위 형상으로 제조하여 지면에 상기 바닥패널을 설치함으로써, 보행자에게 자연석으로 설치된 바닥패널의 느낌을 부여할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널의 제조방법은,

재료를 배합하는 단계(S10), 배합된 모르타를 코팅하는 1차 코팅단계(S30), 상기 1차 코팅단계를 거친 표면에 상기 모르타르를 적층하는 2차 적층단계(S50), 기포를 제거하는 기포제거단계(S70), 기포를 제거한 후 상기 모르타르를 적층하는 3차 적층단계(S90) 및 롤링단계(S110)을 포함한다.

상기 재료 배합단계(S10)는 시멘트 40중량%, 모래 43중량%, 감수제 3중량%, 펌프에이드 3중량%, 안료 5중량% 및 셀룰로오스 섬유보강재 6중량%로 이루어질 수 있다.

상기 1차 코팅단계(S30)는 3 내지 5mm 정도의 두께로 코팅될 수 있으며, 상기 2차 적층단계(S50)은 5 내지 7mm 정도의 두께로 적층되며, 상기 3차 적층단계(S90)는 6 내지 8mm 정도의 두께로 적층될 수 있다.

상기 2차 적층단계(S50) 이후 기포를 제거하기 위한 기포제거단계(S70)이 포함되며, 롤러에 의하여 상기 1차 코팅단계, 2차 적층단계 및 3차 적층단계를 거친 바닥패널을 압착하거나 기포를 제거할 수 있다.

친환경소재를 이용한 바닥패널의 제조방법에 있어서, 상기 재료배합단계(S10)는 앞서 설명한 친환경소재를 이용한 바닥패널의 실시예 1 내지 3의 배합비율에 따라 제조될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 재료배합단계(S10)에서 상기 바닥패널을 제조하기 위한 모르타르의 재료는 다양하게 선택될 수 있으며, 본 발명의 취지에 부합되도록 친환경소재 내지 천연소재들을 혼합하여 사용할 수 있다.

기존의 바닥패널 내지 인공바위패널은 중간에 직포매트 등을 사용하여, 그 부피가 증가하고, 재료간의 분리 현상이 발생하는 문제점이 있으며, 셀룰로오스와 같은 친환경소재를 사용하지 않음으로써, 환경적 또는 건강적으로 위험요인이 될 수 있었다.

이에 비해, 본 발명에 따른 친환경소재를 이용한 바닥패널의 제조방법은 각각의 모르타르 층을 적층한 후 기포를 제거하고 롤러를 이용하여 압착함으로써 강도가 증가되고 제품이 경량화된다는 효과를 얻는다. 또한, 바닥패널의 박리 내지 분리 현상을 방지할 수 있어 원가를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 친환경소재인 셀룰로오스 섬유보강재를 사용함으로써 작업자나 보행자의 건강상 안전성을 보장할 수 있다.

상기 재료 배합 단계(S10)는 경우에 따라서 각각의 재료의 혼합비율을 다양하게 변형하여 실시할 수도 있으며, 유리섬유, 탄소나노섬유 등의 재료를 추가 내지 대체하여 혼합할 수도 있다.

본 발명에 따라 제조된 바닥패널은 다양한 크기 및 모양으로 제조되며, 선택에 따라 그 크기와 모양을 결정할 수도 있다. 상기 바닥패널은 운동장, 도로 및 산책로 등의 지표면에 설치되어 사람의 이동을 쉽게 할 수 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 셀룰로오스 섬유보강재를 사용한 바닥패널은 기존의 바닥패널에 비해서 물리적인 우수성을 갖는다. 즉, 두께는 대략 2.5배 정도 감소되고 중량이 2.5배 정도 감소됨으로써 일정 강도를 얻기 위한 단위중량이 감소하고, 제조비용이 절감된다. 또한, 휨 강도가 대략 30 내지 50 % 증가함으로써 바닥패널의 사용수명이 증가하고 사용자가 원하는 장소 및 상황에 맞게 설치할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명은 친환경소재를 이용하여 인체에 유해함을 저감시키고, 강도가 우수한 바닥패널을 제조함으로써 경제적으로도 이익을 얻을 수 있는 바닥패널에 이용될 수 있다.

S10: 재료배합단계 S30: 1차 코팅단계
S50: 2차 적층단계 S70: 기포제거단계
S90: 3차 적층단계 S110: 롤링단계

Claims (6)

1. 콘크리트 혼합물을 이용한 바닥패널에 있어서,
   상기 바닥패널은 시멘트 40중량%, 모래 43중량%, 감수제 3중량%, 펌프에이드 3중량%, 안료 5중량% 및 셀룰로오스 섬유보강재 6중량%로 이루어지며,
   상기 셀룰로오스 섬유보강재는 비중이 1.26 내지 1.3 이며, 직경이 50 내지 70 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 바닥패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바닥패널은 전체중량 대비 2중량%의 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥패널.
3. 제1항에 있어서,
   상기 바닥패널은 전체중량 대비 1중량%의 탄소나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥패널.
4. 콘크리트 혼합물을 이용한 바닥패널의 제조방법에 있어서,
   시멘트, 모래, 감수제 등의 재료를 혼합하여 모르타르를 마련하는 재료 배합단계(S10);
   상기 모르타르를 3 내지 5 mm 두께로 코팅하여 바닥패널을 형성하는 1차 코팅단계(S30);
   상기 1차 코팅단계(S30)에 의해 형성된 바닥패널의 표면에 상기 모르타르를 5 내지 7mm로 적층하는 2차 적층단계(S50);
   기포를 제거하는 단계(S70);
   상기 2차 적층단계(S50)에 의해 적층된 표면에 상기 모르타르를 6 내지 8mm 적층하는 3차 적층단계(S90); 및
   롤링단계(S110)를 포함하며,
   상기 재료배합단계(S10)는 시멘트 40중량%, 모래 43중량%, 감수제 3중량%, 펌프에이드 3중량%, 안료 5중량% 및 셀룰로오스 섬유보강재 6중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바닥패널의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 재료배합단계(S10)는 상기 모르타르의 전체 중량 대비 2중량%의 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥패널의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 재료배합단계(S10)는 상기 모르타르의 전체 중량 대비 1 중량%의 탄소나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 바닥패널의 제조방법.
   
   
   
   

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