KR20160123475A - 복합소재를 이용한 건축 마감재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합소재를 이용한 건축 마감재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 복합소재를 이용한 건축 마감재는, 강화 대상물의 표면에 난연성 재질로 형성되는 제1 강화 섬유층; 상기 제1 강화 섬유층의 표면에 섬유의 보강을 위해 형성되는 제2 강화 섬유층; 및 상기 제2 강화 섬유층의 표면 경화를 위해 형성되는 코팅층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 강화 대상물의 표면에 난연성 재질인 유리섬유층과, 카본섬유층 그리고 표면 경화를 위해 코팅층을 순차 형성하여 건축 마감재를 구성하므로 화재 발생시 화재 피해를 감소시키고, 경량이면서 고강도의 건축 마감재를 제공 가능하며, 부식성 향상과, 판재 형태로 구비하여 건물 외장재로 사용 가능하거나 콘크리트 구조물에 덧대는 형태로 구비하여 건물 내장재로 사용 가능하므로 건물 내외에 대한 보강성 향상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

복합소재를 이용한 건축 마감재 및 그 제조방법 {Architectural finish material using composite material and Manufacturing method thereof}

본 발명은 복합소재를 이용한 건축 마감재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유리섬유 및 카본섬유 등과 같은 섬유 소재를 복합한 복합소재를 이용하여 건축 마감재를 제조하는 건축 마감재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 마감재는 시멘트 등의 벽체를 마감 처리하기 위한 것으로, 나아가서는 실내의 바닥, 벽, 천장 및 실외 벽재를 도포하여 마감 처리하는 것을 총칭한다.

건축물의 시공에 있어서 가장 많이 사용되는 재료는 시멘트이다. 그러나 시멘트로 시공된 벽면이나 바닥이 그대로 노출될 경우에는 그 내구성이 저하될 뿐만 아니라 분진이나 시멘트 독성으로 인해 인체에 해를 입히는 단점이 있기 때문에 벽면이나 바닥은 표면처리가 요구되고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 근래에 들어서 시멘트의 내벽 또는 바닥에 옥, 숯, 황토, 맥반석, 견운모, 게르마늄 등의 성분을 포함시켜 인체에 유익한 원적외선을 발산시키거나 항균작용을 할 수 있도록 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다.

이러한 건축물 마감재와 관련된 기술이 공개특허공보 제2011-0084790호 및 등록특허공보 제0367515호에 제안된 바 있다.

이하에서 종래기술로서 공개특허공보 제2011-0084790호 및 등록특허공보 제0367515호에 개시된 건축용 마감재 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 건축용 마감재 그리고 건축용 내외장용 마감재 패널의 구조를 간략히 설명한다.

도 1은 공개특허공보 제2011-0084790호(이하 '종래기술 1'이라 함)에서 건축용 마감재 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1의 건축용 마감재 제조방법은 (a) 황토, 게르마늄 및 대리석 분말로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 제1 골재와 맥반석, 흑운모, 거장석, 화강암, 대리석 및 옥석 자갈로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 제2 골재를 혼합하여 골재 혼합물을 만드는 단계; (b) 상기 골재 혼합물을 천연 접착제와 혼합하여 건축용 마감재 조성물을 생성하는 단계; (c) 상기 건축용 마감재 조성물을 압축 성형하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 만들어진 압축 성형물을 판상으로 슬라이싱하는 단계를 포함하고, 상기 천연 접착제는 해조류 추출물인 것을 특징으로 한다.

그러나 종래기술 1에 의한 건축용 마감재 제조방법은 제1 골재와 제2 골재를 제조하는 과정에서 골재 재질의 특성상 중량이 많이 나가게 되고, 강도 역시 골재 재질에 따라 한정적이므로 더 높은 강도가 요구되는 경우 별도의 보강 구조물을 이용하여야 하는 문제점이 있었다.

도 2는 등록특허공보 제0367515호(이하 '종래기술 2'라 함)에서 건축용 내외장 마감재 패널의 단면도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 종래기술 2의 건축용 내외장용 마감재 패널은 내부석고보드(10), 스틸스터드(11), 방수합판(12), 압축 스티로폴(13), 글래스메시(14), 시멘트판(15) 층의 순서로 압축 결합 구성되어진 기초 패널 위에 상온 경화형 수지를 바인더(3a)로 도포하고 규소 칼라칩(5)을 살포하고 그 위에 다시 바인더(3b)를 살포 바인더가 경화하기 전에 바인더 상에 살포 고정되는 필러(4)가 글라스비드(glass bead)로 구성된 것을 특징으로 한다.

그러나 종래기술 2에 의한 건축용 내외장용 마감재 패널은 마감재 패널을 구성하고 있는 각각의 층 중 시멘트판(15) 등과 같이 일부 층에 대해서는 중량이 많이 나가게 되며, 압축 스티로폴(13) 등과 같은 건축자재는 화재시 착화되어 위험성에 노출되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제2011-0084790호 대한민국 등록특허공보 제0367515호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 강화 대상물의 표면에 난연성 재질인 유리섬유층과, 카본섬유층 그리고 표면 경화를 위해 코팅층을 순차 형성하여 건축 마감재를 구성하므로 화재 발생시 화재 피해를 감소시키고, 경량이면서 고강도의 건축 마감재를 제공 가능하며, 부식성 및 보강성 향상을 구현하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 강화 대상물의 표면에 난연성 재질로 형성되는 제1 강화 섬유층; 상기 제1 강화 섬유층의 표면에 섬유의 보강을 위해 형성되는 제2 강화 섬유층; 및 상기 제2 강화 섬유층의 표면 경화를 위해 형성되는 코팅층을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 강화 섬유층은 유리섬유층인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제2 강화 섬유층은 카본섬유층인 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 코팅층은 아크릴층인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 강화 대상물은 판재, 콘크리트 구조물 및 철제 구조물 중에 선택될 수 있다.

또한, 강화 대상물의 표면에 난연성 재질의 제1 강화 섬유층을 형성하는 단계; 상기 제1 강화 섬유층의 표면에 섬유의 보강을 위해 제2 강화 섬유층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 강화 섬유층의 표면 경화를 위해 코팅층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 강화 섬유층 형성 단계 수행시 상기 제1 강화 섬유층은 유리섬유층인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제2 강화 섬유층 형성 단계 수행시 상기 제2 강화 섬유층은 카본섬유층인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 코팅층 형성 단계 수행시 상기 코팅층은 아크릴층인 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 강화 대상물은 판재, 콘크리트 구조물 및 철제 구조물 중에 선택될 수 있다.

본 발명에 따르면, 강화 대상물의 표면에 난연성 재질인 유리섬유층과, 카본섬유층 그리고 표면 경화를 위해 코팅층을 순차 형성하여 건축 마감재를 구성하므로 화재 발생시 화재 피해를 감소시키고, 경량이면서 고강도의 건축 마감재를 제공 가능하며, 부식성 향상과, 판재 형태로 구비하여 건물 외장재로 사용 가능하거나 콘크리트 구조물에 덧대는 형태로 구비하여 건물 내장재로 사용 가능하므로 건물 내외에 대한 보강성 향상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술 1에 의한 건축용 마감재 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 종래기술 2에 의한 건축용 내외장 마감재 패널의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재에서 제1 및 제2 강화 섬유층의 배열 형상을 도시한 계략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법을 도시한 공정도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재에서 제1 및 제2 강화 섬유층의 배열 형상을 도시한 계략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법을 도시한 블록도이며, 도 6은 본 발명에 따른 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법을 도시한 공정도이다.

본 발명에 의한 복합소재를 이용한 건축 마감재(100)는 제1 강화 섬유층(110), 제2 강화 섬유층(120) 및 코팅층(130)을 포함하며, 판재 또는 콘크리트 구조물 또는 철제 구조물 등과 같은 강화 대상물에 적용 가능하여 복합소재를 통해 경량화가 가능하면서 고강도의 마감재를 제공할 수 있다.

여기서, 복합소재라 함은 가볍고, 단단하며, 인장능력 및 탄성력 등과 같은 기계적 성질이 우수하여 항공기 본체나 우주선 동체와 같은 특수한 목적으로 사용되고 있다. 유리섬유 지지체나 탄소섬유 지지체는 그 자체로도 뛰어난 인장특성 및 강도를 갖지만 이들이 고분자와 결합하면 그 성능이 더욱 우수하게 됨으로써, 주로 강화 복합체의 재료로 많이 사용되며, 탄소섬유 지지체와 유리섬유 지지체를 동시에 에폭시와 같은 고분자 물질과 화학적으로 결합시켜 제조하기도 한다.

특히, 유리섬유 지지체와 탄소섬유 지지체의 함유량과 고분자의 함유량을 조절하여 기계적 특성에 맞게 합성하는 것이 일반적인데, 진공 상태에서 고분자 액체를 두 섬유의 결합체에 흘려보내면서 단단하게 굳히거나, 압출성형장치를 이용하여 고압 상태에서 화학적 결합을 완성하는 방식이 주로 이용된다.

제1 강화 섬유층(110)은 강화 대상물(10)의 표면에 유리섬유 등의 재질로 형성되는 층이다. 이렇게, 상기 제1 강화 섬유층(110)이 유리섬유재로 형성되는 경우 난연성이 우수한 이점이 있다.

여기서, 상기 강화 대상물(10)이 판재인 경우 제1 강화 섬유층(110) 자체가 판재 형태로 구비될 수 있으며, 상기 제1 강화 섬유층(110) 상에 제2 강화 섬유층(120) 및 코팅층(130)을 순차 적층 형성한 후 기둥이나 외벽 등에 금속으로 된 심체를 두고 그 외면부에 건축 마감재(100)로 마감하여 건물 외장재로 사용될 수 있다.

이와 다르게 상기 강화 대상물(10)이 콘크리트 구조물인 경우 보강이 필요한 상기 콘크리트 구조물의 표면 중 분할된 구역마다 제1 강화 섬유층(110)을 구성하는 유리섬유를 단층 또는 다층으로 접착하여 마감할 수 있다.

더욱이, 상기 제1 강화 섬유층(110)은 판재 형태로 제조하여 제2 강화 섬유층(120) 없이 단독으로 사용하는 경우 빛이 투과하도록 하여 건물 외장재로 사용할 때 광고판이나 조명 등의 기능을 부가할 수 있다.

제2 강화 섬유층(120)은 제1 강화 섬유층(110)의 표면에 카본섬유 등의 재질로 형성되는 층이다. 여기서, 카본섬유는 강도는 물론 탄성이 우수하여 건축 마감재(100)의 균열과 쪼개짐을 억제하면서 내구성을 향상시키는데 유리하며, 탄소원소의 질량 함유율이 90% 이상으로 이루어진 섬유장의 탄소재료로서 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 석유계ㆍ석탄계 탄화수소잔류물인 피치(Pitch, 아스팔트) 또는 레이온으로부터 제조된 섬유형태의 유기 전구체물질(Precursor, 탄화시키기 전의 물질)을 불활성분위기에서 열분해하여 얻어지는 섬유를 의미한다.

더욱이, 상기 제2 강화 섬유층(120)은 상온 경화형 에폭시수지 등을 이용하여 제1 강화 섬유층(110)에 부착시킬 수도 있으며, 상기 제1 강화 섬유층(110)과 같이 분할된 구역마다 카본섬유를 단층 또는 다층으로 접착하여 마감할 수 있다.

한편, 상기 제1 강화 섬유층(110)과 상기 제2 강화 섬유층(120)은 적층 형태로 구비되는 것으로 예시하였으나, 망 형상의 격자 형태[도 4(a) 참조] 또는 상기 제1 강화 섬유층(110)과 상기 제2 강화 섬유층(120)이 서로 직교 방향으로 배치되는 직교 형태[도 4(b) 참조] 등으로도 배열될 수 있다.

이때, 상기 제1 강화 섬유층(110)과 상기 제2 강화 섬유층(120)은 적어도 하나의 층이 교번되게 형성되어 다층으로 형성되게 한 후 코팅층(130)을 통해 마감할 수 있다.

더욱이, 상기 제2 강화 섬유층(120)은 접착력이 우수한 상온 경화형 에폭시수지 등을 이용하여 제1 강화 섬유층(110)의 표면에 접착할 수 있다.

코팅층(130)은 제2 강화 섬유층(120)의 표면 경화를 위해 함침시킬 수 있도록 상기 제2 강화 섬유층(120)의 표면에 아크릴(에나멜) 등과 같은 재질로 형성되는 층이다. 더욱이, 상기 코팅층(130)은 제1 강화 섬유층(110)과 제2 강화 섬유층(120)의 틈 발생을 억제하여 방수 기능을 부여할 수 있다.

한편, 본 발명의 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법은 접착제 도포 단계(S200), 제1 강화 섬유층 형성 단계(S210), 제2 강화 섬유층 형성 단계(S220), 코팅층 형성 단계(S230) 및 건조 단계(S240)를 포함하며, 강화 대상물(10)이 콘크리트 구조물인 경우를 예를 들어 설명한다.

접착제 도포 단계(S200)는 제1 강화 섬유층(110)이 건축물 내부의 천장 기둥 등과 같은 콘크리트 구조물에 부착될 수 있도록 상기 콘크리트 구조물 표면에 점착력을 제공하는 단계이다.

이때, 상기 접착제 도포 단계(S200) 수행 전에 강화 대상물(10)의 표면을 다듬는 단계가 선행될 수 있다.

제1 강화 섬유층 형성 단계(S210)는 강화 대상물(10)의 표면에 유리섬유 등의 난연성 재질로 제1 강화 섬유층(110)을 형성하는 단계이다.

즉, 상기 제1 강화 섬유층 형성 단계(S210)는 강화 대상물(10)이 콘크리트 구조물인 경우 상기 강화 대상물(10)에 일정크기로 절단한 제1 강화 섬유층(110)을 연달아 부착하는 단계이며, 강도 향상을 위해 상기 제1 강화 섬유층(110)을 여러 겹으로 형성할 수 있다.

제2 강화 섬유층 형성 단계(S220)는 제1 강화 섬유층(110)의 표면에 카본섬유 등의 재질로 형성된 제2 강화 섬유층(120)을 형성하는 단계이다.

더욱이, 상기 제2 강화 섬유층 형성 단계(S220)는 제1 강화 섬유층(110)의 표면에 접착력이 우수한 상온 경화형 에폭시수지 등을 도포한 후 제2 강화 섬유층(120)을 접착하여 수행할 수도 있다.

한편, 상기 제1 강화 섬유층 형성 단계(S210)와 상기 제2 강화 섬유층 형성 단계(S220)는 적어도 하나의 층이 교번되게 형성되어 다층으로 형성되게 할 수 있다.

코팅층 형성 단계(S230)는 제2 강화 섬유층(120)의 표면 경화를 위해 상기 제2 강화 섬유층(120)의 표면에 아크릴(에나멜) 등과 같은 재질로 코팅층(130)을 함침 형성하는 단계이다.

건조 단계(S240)는 제2 강화 섬유층(120)의 표면에 형성된 코팅층(130)을 열 등에 의해 건조시키는 단계로, 경화제를 통해 경화하는 단계가 부가적으로 수행될 수 있다.

한편, 강화 대상물(10)이 판재인 경우 제1 강화 섬유층(110) 자체가 판재 형태로 구비될 수 있다. 이 경우, 판재 형태의 제1 강화 섬유층(110)의 표면에 상술한 방법과 같이 제2 강화 섬유층(120) 및 코팅층(130)을 순차으로 형성시킨 후 건조시켜 공정을 마무리하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 건축 마감재
110: 제1 강화 섬유층
120: 제2 강화 섬유층
130: 코팅층

Claims (10)

1. 강화 대상물의 표면에 난연성 재질로 형성되는 제1 강화 섬유층;
   상기 제1 강화 섬유층의 표면에 섬유의 보강을 위해 형성되는 제2 강화 섬유층; 및
   상기 제2 강화 섬유층의 표면 경화를 위해 형성되는 코팅층을 포함하는 복합소재를 이용한 건축 마감재.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 강화 섬유층은 유리섬유층인 복합소재를 이용한 건축 마감재.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 강화 섬유층은 카본섬유층인 복합소재를 이용한 건축 마감재.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 코팅층은 아크릴층인 복합소재를 이용한 건축 마감재.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 강화 대상물은 판재, 콘크리트 구조물 및 철제 구조물 중에 선택되는 복합소재를 이용한 건축 마감재.
6. 강화 대상물의 표면에 난연성 재질의 제1 강화 섬유층을 형성하는 단계;
   상기 제1 강화 섬유층의 표면에 섬유의 보강을 위해 제2 강화 섬유층을 형성하는 단계; 및
   상기 제2 강화 섬유층의 표면 경화를 위해 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 강화 섬유층 형성 단계 수행시 상기 제1 강화 섬유층은 유리섬유층인 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 강화 섬유층 형성 단계 수행시 상기 제2 강화 섬유층은 카본섬유층인 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 코팅층 형성 단계 수행시 상기 코팅층은 아크릴층인 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 강화 대상물은 판재, 콘크리트 구조물 및 철제 구조물 중에 선택되는 복합소재를 이용한 건축 마감재 제조방법.

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