KR20200077189A - 현무암을 이용한 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현무암을 이용한 패널제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 채취된 현무암을 분쇄하여 3㎜이상의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계; 상기 선별된 3㎜이상의 현무암 알갱이를 5㎜이하로 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계; 상기 선별된 현무암 분말을 가열로에서 1100℃∼1500℃로 가열하여 용융시키는 단계; 준비된 성형틀 내면에 이형재를 피막하고 그 내면에 표면층 소재를 도포하는 단계; 상기 성형틀 내면의 표면층 도포면 위에 용융된 액상의 현무암 액을 부오 내부체층을 형성한 후 냉각하는 단계; 상기 냉각된 내부체 층 상면에 표면층 소재를 하부와 동일한 두께로 도포하여 표면층을 형성하는 단계; 상기 현무암 패널 표면층 일면 또는 양면에 피막층을 형성하고 마무리 가공하여 현무암 패널이 이루어지는 것으로서, 본 발명은 현무암 패널의 일면 또는 양면에 난연재코팅 또는 수지 코팅하여 건축 내 외장재 패널을 형성하여 내구성과 난연성, 표면 경도를 증강시킨 현무암 패널을 제공할 수 있도록 한 현무암을 이용한 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

현무암을 이용한 패널 및 그 제조방법{Panel using basalt and its manufacturing method}

본 발명은 현무암을 이용한 패널제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현무암을 용융 또는 현무암 사(실)를 형성하여 패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 난연재코팅 또는 수지 코팅하여 건축 내 외장재 패널을 형성하여 내구성과 난연성, 표면 경도를 증강시킨 현무암 패널을 제공할 수 있도록 한 현무암을 이용한 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에도 목재를 대체한 건축자재가 다양하게 제공되어 왔다. 그러나 이러한 목재 대체용 전축자재는 금속을 제외한 모든 부자재가 PVC, 합성수지 등으로 이루어져 열과 화재에 취약한 문제점이 있다.

따라서 종래에도 합성수지로 이루어진 건축자재에 난연재를 혼합하여 성형하거나 표면에 난연재 코팅을 하여 사용하였으나 이러한 건축 자재들은 외부에서 햇빛에 노출되거나 또는 내부에서 지속적으로 열을 받게 되면 색상이 탈색되는 동시에 신축성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존에도 현무암을 이용하여 성형한 건축자재가 제공되고 있으며, 이의 현무암을 이용한 건축자재는 아직까지 활성화돼지 못한상태이다.

현무암(basalt)은, 대개 암회색 내지 흑색을 띤 세립질의 화산암으로 지표면 밖에서 빠르게 식어서 형성된 화산암이다.

현무암은 암석표면에 불규칙한 빈틈이 있는 다공질구조를 이루고 있는데, 이는 마그마가 분출되면서 그 속에 함유된 휘발성 성분이 빠져나간 흔적이다.

현무암은 그 성분이 실리카(SiQ2 ), 산화알루미늄(Al2 O3 ), 산화제2철(Fe2 O3 ), 산화칼슘(CaO), 산화칼륨(K 2 O), 산화나트륨(NA2 O), 산화마그네슘(MgO), 등으로 구성되어 있는 것으로서 고온에서 용융되는 성질이 있다.

이러한 현무암은 건축자재로 일부 사용되고 있으나, 대부분은 폐석으로 폐기되어 그 활용상태가 제한적이다.

이 분야의 선행기술을 살펴 보면, 공개특허공보 제10-2009-0011800호(공개일자 2009년 02월 02일)의 "현무암 분말을 응용한 기능성 건축장식재"(이하 "선행기술 1"이라한다)는 ① 채석된 현무암을 분말로 만드는 일체의 과정에 대한 행위, ② 분말로 정제된 현무암을 가압, 가온하여 특정한 형태의 건축자재로 생산하는 일체의 행위, ③ 현무암 분말을 가공하는 구성이 개시되었으며,

또다른 선행기술로서, 특허공개공보 제특2002-0096208호(공개일자 2002년12월31일)의 "현무암을 이용한 건축자재 및 그의 제조방법"(이하 "선행기술 2"라한다)은 현무암을 일정크기로 분쇄하는 단계;

분쇄된 현무암을 가열로에 투입하고 용융점 이상으로 가열하여, 상기 현무암을 용융시키는 단계;

용융된 액상의 현무암을 용도에 알맞은 일정 형상을 갖는 형틀에 붓고, 공기중에서 서서히 냉각하여 일정형상의 현무암 판을 성형하는 단계; 및

상기 현무암 판을 일정크기로 절단하는 단계;를 포함하는 구성이 개시 되었다.

상기 선행기술 1 및 2는 모두 소재가 현무암으로 이루어지고 건축용 패널임을 알 수 있다.

상기 선행기술 1은 채석된 현무암을 분말로 만든 후 이를 정제하여 가압, 가온하여 건축자재로 형성하는 것으로서 이는 금속에서 분말야금으로 소자를 형성하는 기술과 동일한 기술로서 금속의 경우에는 소성후 냉각하면 금속 덩어리와 같이 단단하나 현무안의 경우 용암덩어리가 냉각되어 형성된 것으로 이를 분말화한 후 형틀에 넣고 가압, 가온단다 하더라도 건축자재에서 요구하는 소정의 압축강도와 인장강도를 유지하지 못하므로 얇은 패널형태의 일부 내외장재로만 사용하게 됨으로 건축 패널로 사용하기 위한 실용화에 실패한 기술이다.

또한 선행기술 2는 현무암을 일정크기로 분쇄하고, 분쇄된 현무암을 가열로에서 용융점 이상으로 가열하여 현무암을 용융시킨 후 일정 형상을 갖는 형틀에 부은 다음 냉각하여 현무암 판을 형성하는 것으로 선행기술 2는 현무암 판 표면에 다양한 문양을 형성하여 건축물 내부나 외부의 조형미를 향상시킬 수 있도록한 것임을 알 수 있다.

즉, 상기 선행기술 1과 2는 모두 현무암을 이용하여 판을 형성한후이를 내외장재로 사용할 수 있도록한 것으로 이는 건축물 내외부에 인테리어 패널로 사용할 수 있도록 한 것이다.

이러한 인테리어용 내외장 패널은 암축강도와 인장강도가 반드시 필요로 하하는 것은 아니며 미적인 요소만 충족시키면 되는 것으로 이는 건물을 건축시 사용하는 내장재 겸용 단열재 패널, 마감재 패널, 방화문 등의 자재로 사용하지 못하거나 사용한 다하더라도 다른 자재 위에 덧붙이는 패널로 사용함으로 건축시공을 위한 자재로는 사용하지 못하는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2009-0011800호 특허공개공보 제특2002-0096208호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현무암을 용융 시켜 패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 난연재코팅 또는 수지 코팅하여 건축 내 외장재 패널을 형성함으로 내구성과 난연성, 표면 경도를 증강시킨 현무암 패널을 건축 시공시 사용되는 패널로 제공할 수 있도록 함을 목적으로 하며,

또 다른 목적으로는 현무암 직물과 현무암 사(실), 현무암 부직포를 절단 혼합하여 단열기능을 갖는 현무암 패널을 형성한 후 그 외면에 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널, 직물, 부직포 중 어느 하나로 표면층이 형성된 건축 내외장재 및 단열재보드, 방화문으로 사용할 수 있도록 하는 목적으로 한 현무암을 이용한 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 해결수단으로서,

채취된 현무암을 분쇄하여 3㎜이상의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계;

상기 선별된 3㎜이상의 현무암 알갱이를 5㎜이하로 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계;

상기 선별된 현무암 분말을 가열로에서 1100℃∼1500℃로 가열하여 용융시키는 단계;

준비된 성형틀 내면에 이형재를 피막하고 그 내면에 표면층 소재를 도포하는 단계;

상기 성형틀 내면의 표면층 도포면 위에 용융된 액상의 현무암 액을 부어 내부체층을 형성한 후 냉각하는 단계;

상기 냉각된 내부체 층 상면에 표면층 소재를 하부와 동일한 두께로 도포하여 표면층을 형성하는 단계;로 이루어져 현무암 패널을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 현무암 패널 일면 또는 양면에 표면층이 난연재 층으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예로서 현무암을 용융시켜 형성한 실과 직물 부직포를 혼합하여 부직포 형태의 내부체 패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널, 현무암 직물, 현무암 부직포 중 어느 하나로 표면층을 형성하여 현무암 단열재패널을 형성한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 현무암소재의 실, 직물, 부직포를 혼합하여 단열패널을 형성한 후 일면 도는 양면에 벽지 또는 난연재 수지층이 형성하여 현무암 단열재 패널이 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 된 본 발명의 현무암 패널은 건축 내 외장재, 목재대용 토목자재, 건축용 단열재, 각종 산업현장에서 사용되는 패널, 방화문, 계단, 전망대 바닥재, 천장재 등으로 사용할 수 있으며, 이와 같이 된 현무암 패널은 경량으로 취급이 편리한 동시에 난연성(불연성포함)과 내구성, 표면 경도를 증강시킨 패널을 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 현무암을 용융 또는 현무암 사(실), 현무암직물, 현무암 펠릿을 형성한 후 이를 이용한 패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 난연재코팅 또는 수지 코팅하여 표면층을 구비한 건축 내 외장재 패널을 형성하여 내구성과 난연성, 표면 경도를 증강시킨 현무암 패널을 제공하여 건축 내 외장재, 목재대용 토목자재, 건축용 단열재, 각조 산업현장에서 사용되는 패널, 방화문, 계단, 전망대 바닥재 등으로 사용할 수 있으며, 이와 같이 형성된 현무암 패널은 난연성(불연성)과 내구성, 표면 경도를 증강시킨 패널을 제공할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 현무암 패널 제조 방법을 나타낸 제조 공정도이며,
도 2는 본 발명에 의해 제조된 현무암 패널을 나타낸 측단면도이며.
도3은 상기 도2의 측단면 부분확대도를 나타낸 것이며,
도4는 상기 도2의 평면도를 나타낸 것이며,
도5는 본 발명에 따른 단열재로 이루어진 현무암 패널 사시도이며,
도6은 상기 도5의 측단면도를 나타낸 것이며,
도7은 상기 도5의 평면도를 나타낸 것이며,
도8은 본 발명에 따른 단열재로 이루어진 현무암 패널의 난연 시험한 것이며,
도9는 본 발명에 의해 제조된 현무암 패널을 도면화로 나타낸 측단면도를 나타낸 단면도 이다.

이하 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 실시하는 현무함 패널은 주재료가 현무암으로 이루어진 것으로서 이의 현무암 패널(10)의 표면의 일면 또는 양면에 난연재코팅, 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널, 직물, 부직포 중 어느 하나로 표면층(20)을 형성하여 현무암 패널(10) 또는 현무암 단열재 패널(40)을 제공하기 위함이다.

이와 같이 형성된 현무암 패널은 기존의 소제에 비하여 경량으로 취급이 간편하며, 방수성, 내구성, 난연성 및 표면 경도를 증강시킨 현무암 패널 또는 현무암 단열재 패널을 제공함으로 할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 제조방법에 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

제1공정: 현무암 1차 분쇄 및 이물질 선별단계

본 발명에서 사용되는 현무암(basalt)은, 암회색 내지 흑색을 띤 세립질의 화산암으로 지표면 밖에서 빠르게 식어서 형성된 화산암을 지칭하는 것이다.

현무암은 암석표면에 불규칙한 빈틈이 있는 다공질구조를 이루고 있는데, 이는 마그마가 분출되면서 그 속에 함유된 휘발성 성분이 빠져나간 흔적이다.

현무암은 그 성분이 실리카(SiQ2 ), 산화알루미늄(Al2 O3 ), 산화제2철(Fe2 O3 ), 산화칼슘(CaO), 산화칼륨(K 2 O), 산화나트륨(NA2 O), 산화마그네슘(MgO), 등으로 구성되어 있으며, 1,300℃ 전후의 고온에서 용융되는 성질이 있다.

우리나라에서는 제주도에 화산재인 현무암이 널리 분포되어 있다.

또한 일본, 인도 등 현재 화산활동이 빈번하게 이루어지고 있으며, 현무암은 저렴한 가격으로 용이하게 공급받을 수 있다.

본 발명에서 현무암 패널을 제조하기 위해 먼저 채취된 현무암을 큰 덩어리 등을 1차 분쇄하여 3㎜ 이상의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별한다.

상기 분쇄공정에서는 3㎜ 이상의 알갱이와 10㎜, 20㎜, 30㎜... 등의 알갱이 등이 불규칙하게 파쇄된 것을 말하는 것으로 파쇄되는 현무암 알갱이의 크기는 50㎜이하로 파쇄하되 바람직하게는 10㎜이하로 파쇄하는 것이 바람직하다.

본 공정에서는 현무암 덩어리를 파쇄하여 덩어리 내부에 잔류하는 이물질과 순도가 떨어지는 현무암은 다른 용도로 사용하고 순수 현무암재료만 사용하기 위한 공정이다.

제2공정: 현무암 2차 분쇄 및 금속선별 분리단계

상기 선별된 3㎜∼50㎜로 선별된 현무암 분쇄물을 다시 5㎜이하로 2차 분쇄한다.

상기 5㎜이하로 분쇄된 현무암은 자석선별기를 거치면서 금속가루와 금속물질을 선별하여 순수 현무암 분말을 준비한다.

본 공정에서 실시하는 현무암 패널 또는 현무암 단열재 패널을 제조하기 위해서는 금속성 물질을 제거하는 것이 바람직하다.

즉, 현무암 덩어리에는 용암이 분출되어 생성되는 것으로 금속물질이 있다 하더라도 모두 용해 상태이지만 분말상태에서 일부 존재할 경우 차후 패널을 사용시 전자적 문제가 발생 될 수 있으므로 금속성 물질은 완전히 제거하고 순수 현무암 패널을 제공하기 위함이다.

제3공정: 현무암 분말을 가열로에서 용융 후 성형하는 단계

상기 선별된 현무암 분말을 가열로에서 1100℃∼1500℃로 가열하여 용융시킨다.

현무암 분말을 용융하기 위한 가열로의 온도는 외부 환경과 현무암의 재질 상태에 따라서 용융온도의 차이가 있으나 바람직하게는 가열로의 온도를 1,300℃에사 용융하는 것이 바람직하다.

제3공정: 현무암 패널 표면층을 형성하는 단계

상기 용융된 액상의 현무암을 성형틀에 붓고 공기 중에서 서서히 냉각하여한 내부체를 형성한다. 이때 성형틀 내면에는 이형제가 피막되고 그 위에 표면층 소재를 도포한 후 현무암 용융액을 부어 누글누글한 상태까지 냉각한다.

또한 현무암 패널을 형성하기 위해 현무암 액을 주입시 양은 냉각시 수축되는 점을 감안하여 주입한다.

상기 현무암 분말을 용융시켜 성형된 현무암의 내부체(30)가 완전히 냉각되기 전에 상면에 표면층(20) 소재를 도포한다.

상기 성형되는 현무암 패널의 표면층은 이면 또는 양면에 형성되며, 표면층을 형성하는 소재는 폴리로레핀계수지·폴리아마이드계수지 중 어느 하나로 이루어진 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 형성한다.

본 공정에서는 현무암 패널의 사용 용도에 따라서 제작시 표면층이 달라질 수 있다.

일예로 방화문 건축용 패널 및 바닥재 등으로 사용시에는 현무암 패널을 성형 후 일면 또는 양면에 폴리로레핀계수지·폴리아마이드계수지중 어느 하나로 이루어진 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층을 형성하여 사용용도에 적합하도록 선택적으로 사용하고, 건축 내장재 및 외장재로 사용시에는 현무암 패널 일면 또는 양면에 현무암으로 제조된 벽지, 현무암 부직포 도는 목재패널을 부착하여 사용하게 된다.

상기 와 같이 현무암 패널 일면 또는 양면에 표면층을 형성시에는 현무암 패널 제조시 완전히 냉각되기 전인 표면온도다 50℃∼100℃로 냉각된 상태에서 준비된 표면측을 도포 또는 덧대어 밀착시킨 다음 가압 냉각하면 견고하게 접착된다.

이때 표면층을 형성시 수지 일 경우에는 별도로 가압하지 않고 수지를 균일하게 도포하여 냉각시키면 된다.

또한 본 발명은 현무암 패널 일면 또는 양면에 표면층을 형성하는 수지는 난연재를 포함한다.

본 발명에서 표면층을 형성하는 탄소소재는 열가소성수지, 탄소섬유, 무기물중 어느 하나로 이루어진다.

본 발명에서 이용되는 열가소성수지는 가열하면 소성변형을 일으키지만 냉각하면 가역적으로 단단해지는 성질을 이용한 것으로, 보통 고체 상태의 고분자물질로 이루어진다.

이 경우, 선 모양의 구조를 가진 고분자화합물을 가열하면 가소성을 드러내어 여러 가지 모양으로 변형시킬 수 있고, 냉각하면 모양을 그대로 유지하면서 굳는다. 다시 열을 가하면 물렁물렁해지며, 계속 높은 온도로 가열하면 유동체가 된다.

또한 결정성 열가소성수지에는 폴리올래핀계 수지, 폴리아마이드계 수지 등이 포함되고 유백색이다. 비결정성 열가소성수지에는 염화비닐수지, 폴리스타이렌, ABS수지, 아크릴수지 등의 투명한 것이 많다. 전체 합성수지 생산량의 80% 정도를 차지한다.

열가소성수지로는 염화 비닐 수지, 아크릴 수지, 비닐 아세테이트 수지, 스티콜 수지, 폴리올래핀계 수지, 폴리 아미드계 수지 등이 있다

또한 본 발명에서 현무암 패널의 일면 또는 양면에 도포되어 표면층을 형성하는 탄소섬유는 유기 섬유를 비활성 기체 속에 적당한 온도로 열처리해 탄화, 결정화시킨 섬유. 아크릴 섬유 등을 원료로 1,000℃ ~ 1,500℃에서 산화 등의 화학 반응이 일어나지 않는 비활성 상태에서 탄화시켜 제조하는 폴리아크릴로 니트릴(PAN)계의 탄소 섬유가 중심이다. 특히 플라스틱 재료의 강화 섬유로써 이용 가치가 높다.

본 발명의 다른 실기 예로서 현무암을 용융시켜 형성한 실과 직물 부직포를 가열 압착하여 내부체(30)를 형성한 후 일면 또는 양면에 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 표면층(20)을 형성하여 현무암 단열재패널(40)을 형성한다.

상기 현무암 단열재 패널(40)은 통상적인 단열재기능을 갖기 위해 현무암 소재의 실, 현무암소재의 부직포를 이용하여 단열 패널을 형성한다.

상기 부직포를 형성하기 위한 현무암 소재의 실, 직물은 6㎜ 이하의 길이로 절단하여 이를 이용하여 단열패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 벽지 또는 난연재 수지층을 형성하여 현무암 단열재 패널이 형성된다.

상기 단열재 패널 일면 또는 양면에 직물, 부직포, 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 표면층을 형성하여 현무암 단열재패널을 형성한다.

제4공정: 현무암패널 표면층에 피막층을 형성하는 단계

본 발명의 현무암 패널 일면 양면에 형성된 표면층은 필요에 따라서 제작시 패널의 표면층 표면에 프라이머, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘 중 어느 하나로 된 수지를 0.1∼5㎜로 도포하여 피막층을 형성한다.

이때 피막층은 성형된 표면층 면을 보호하고 탈색되는 것을 방지하고 강도와 내구성을 향상시고 더불어 외관이 미려하도록 하는 효과가 있다.

상기 표면층과 현무암은 난연성을 가지므로 화재시 소정의 온도까지 견디므로 화재가 급속도록 번지는 것을 방지할 수 있게 된다.

따라서 표면층에 피막되는 피막층은 난연재를 사용하여 피막하며, 필요에 따라서 안료를 혼합하여 피막처리 함으로써 화재시 급격하게 연소되는 것을 방지하고, 단색 또는 여러 가지 색상을 표출시킬 수 있도록 함으로 상품가치를 높이는 동시에 시각적인 효과를 갖도록 함으로 현무암 패널을 적용하는 분야를 다양화 시킬 수 있게 된다.

상기 실리콘 피막층은 250℃의 내열성과 -30℃의 내한성, 난연성을 갖는 유무기 실리콘 도료로써 0.1∼5㎜로 피막되는 것이 바람직하다.

제5공정: 표면층을 형성한 현무암 패널 가공 및 마무리단계

상기 현무암 패널 일면 또는 양면에 표면층을 성형한 후 마무리 가공하여 건축용 현무암 패널을 제조 한다.

즉 상기 공정에서 제조된 현무암 패널의 모서리 부분테두리 부분을 연마 도는 절단등의 공정을 거친 후 소정의 양으로 포장한다.

이상과 같이 제조되는 현무암 패널의 성형방법은 압출방식 또는 사출방식으로 성형할 수 있게 된다.

이를 부연 설명하자면 먼 저 압출 방식의 경우 내부체와 외부체로 구분할 수 있는데 현무암의 경우 소정의 용융점에서 용융됨으로 원료를 호퍼에 공급한 후 제1 압출기로 용융시켜 내부체를 성형하는 성형틀에 공급하여 압출하는 동시에 또다른 호퍼에 표면층을 형성하는 수지원료를 공급하여 제2압출기로 용융시켜 성형틀에 공급하면 성형틀에서 제1 압출기에서 공급된 내부체와 제2 압출기에서 공급되는 외부체가 접착되어 표면층을 갖는 현무암 패널을 성형할 수 있다.

이때 성형틀에서 성형되는 내부체와 외부체 두께는 선택적으로 조절할 수 있다.

또한 성형틀 내에서 내부체 외면에 접착되는 외부체는 일면 또는 양면에 접착되도록할 수 있으며, 상기 내부체는 현무암 패널을 형성하며 외부체는 혐무암 패널 일면 또는 양면에 형성되는 표면층을 구성한다.

상기와 같이 성형틀에서 압출되는 현무암 패널은 진공기와 냉각기, 인출기, 절단기를 거쳐 소정의 규격을 갖는 현무암 패널로 완성된다.

또한 압출할 수 없는 소재를 이용하여 현무암 패널을 성형시 사출 방식으로 성형하게되는데 이는 현무암 단열패널과 현무암패널 표면층이 탄소섬유 소재로 이루어지는 경우 사출방식으로 성형하게 된다.

사출방식은 여러 가지가 있으나 일예로 소정의 규격을 갖는 함체형 성형틀 내면에 이형제를 바른 후 표면층을 형성하는 수지 또는 탄소섬유를 소정의 두께로 도포한 후 현무암을 용융시킨 액을 부어 표면이 누글누글한 상태로 냉각되면 다시 수지 또는 탐소섬유를 도포하여 냉각다음 탈형하면 표면층을 갖는 현무암 패널을 성형하게된다.

이때 표면층을 형성하는 탄소섬유는 열가소성수지 100중량부에 대하여 상기 탄소섬유 5∼50중량부, 무기물 10∼50중량부로 이루어지는 탄소섬유 혼합물을 혼합 교반한 후 펠릿 성형 압출기에 넣고 압출하면 통상의 펠릿 형태의 탄소섬유 펠릿을 형성하고, 상기 성형된 탄소섬유 펠릿을 용융기에 넣고 용융시켜 성형틀 바닥 또는 혐무암 패널 상부면에 소정의 두께로 부어 탄소섬유 표면층을 형성한다.

상기 탄소섬유 펠렛을 형성한 후 이를 용융하여 현무암패널의 표면층으로 성형하는 것은 탄소섬유응 복합체로 만들어 준비한 후 현무암 패널을 제작시 융용시켜 원료로 사용하는 것이 혼합비률과 취급이 용이함으로 효율적이다.

본 발명에서 성형되는 현무암 패널은 통상의 건축 내 외장재, 목재대용 토목자재, 보도블럭, 합판, 타일 등의 크기와 동일한 규격으로 형성할 수 있다.

상기에서 현무암 패널을 성형하기 위한 압출방식과 사출방식은 일반 PVC패널을 성형하기 위한 통상적인 방법으로서 구체적인 설명과 도면의 도시를 생략한다.

또한 상기 제조 방법에 의해 제조되는 본 발명의 현무암 패널은 산업현장의 외부환경 요건에 따라서 사용할 수 있도록 복합 탄소섬유 패널이 250℃에서의 내열성을 갖고, -50℃에서의 내한성을 갖도록 한 것이다.

이하 본 발명의 첨부도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 현무암 패널 제조 방법을 나타낸 제조 공정도로서, 채취된 현무암을 분쇄하여 3㎜이상의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계 → 상기 선별된 3㎜이상의 현무암 알갱이를 5㎜이하로 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계 → 상기 선별된 현무암 분말을 가열로에서 1100℃∼1500℃로 가열하여 용융시키는 단계 → 준비된 성형틀 내면에 이형재를 피막하고 그 내면에 표면층 소재를 도포하는 단계 → 상기 성형틀 내면의 표면층 도포면 위에 용융된 액상의 현무암 액을 붓고 1차 냉각하는 단계 → 상기 1차 냉각된 현무암 층 상면에 표면층 소재를 하부와 동일한 두께로 도포하여 표면층을 형성하는 단계 → 상기 현무암 패널 표면층 일면 또는 양면에 피막층을 형성고 마무리 가공하여 현무암 패널이 제조되는 공정으로 이루어진다.

이와 같이 제조된 본 원발명은 현무암을 용융 또는 현무암 사(실)를 형성하여 패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 난연재코팅 또는 수지 코팅하여 표면층을 형성하고 그 표면층 외면에 피막층을 형성하여 이루어진 것으로서 건축 내 외장재 패널을 형성하여 내구성과 난연성, 표면 경도를 증강시킨 현무암 패널을 제공할 수 있도록 한 것이다.

도 2는 본 발명에 의해 제조된 현무암 패널(10)을 나타낸 측단면도 이며. 도3은 상기 도2의 측단면 부분확대도를 나타낸 것이며, 도4는 상기 도2의 평면도를 나타낸 것이다.

도2 및 도3에서 알수 있는 바와 같이 본 발명은 현무암을 용융하여 폼화시켜 패널을 형성하되 그 일면 또는 양면에 표면층(20)을 형성한다.

상기 표면층(20)은 난연재코팅, 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 표면층(20)을 형성할 수 있으며, 도2내지 도4에 도시된 사진은 현무암사를 직조하여 제작한 직물을 덧붙여 표면층(20)을 형성한 것이다.

상기 표면층은 직물, 부직포 등으로 형성할 수 있으며, 두께는 여러 장을 접착제 수지에 침지시켜 덧붙이는 방식으로 소정의 두께를 형성할 수 있다.

도5는 본 발명에 따른 단열재로 이루어진 현무암 패널 사시도이며, 도6은 상기 도5의 측단면도를 나타낸 것이며, 도7은 상기 도5의 평면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 도5 내지 도7은 상기 1 내지 도4의 제조 방법과 동일한 제조 공정으로 이루어지되, 이는 현무암으로 이루어진 부직포 패널(40)을 형성하여 단열열재를 제공하기 위한 것이다.

먼저 현무암 촙 또는 현무암 사를 6㎜이하로 절단하여 적층되도록 하고 중간 중간 수지 접착제를 이용하여 잡착이 이루어진다.

본 발명에서 사용되는 수지 접착제 역시 난연재로 이루어진 것이며, 본 발명에서 난연재라 지칭하는 것은 불연재와 동일한 기준으로 설명된다. 따라서 본 발명에서는 불연재 와 난연재를 구분하지 않고 통칭으로 난연재로 설명한다.

도8은 본 발명에 따른 단열재로 이루어진 현무암 패널의 난연 시험한 것으로서 상기 도5의 현무암 단열재로서 이는 본 발명을 연구하기 위한 샘플 제작한 제품으로 토치램프로 표면층(20)을 30초간 태운 상태의 화염분사부(50)로서 화염이 접촉한 부분은 연소되었으나 화염이 일측으로 번지거나 타들어가는 현상은 없었으며 토치램프로 화염을 분사했을 때 먼저 연소현상이 발생되고 토치램프의 화염분사를 멈춘 상태에서는 연소가 진행되지 않음을 보여주는 것이다.

참고로 건물에 설치되는 소방시설 즉 프링클러의 작동은 화재가 발생하여 화염이 접촉되면 10초 이내에 작동하여 물을 분사하여 초기 소화가 진행되도록 설치되었다.

따라서 본 발명의 실험에서 현무암 단열패널(40)을 토치램프로 30초간 태웠을 경우 불이 계속 살아나지 않고 소멸되는 것으로 볼 때 이는 난연성 효과가 충분하다는 것을 알 수 있다.

특히 본 발명에 첨부된 도2 내지 4는 현무암 패널 표면층이 현무암 직물로 이루어지고 도5 내지 도8은 현무암 단열재로서 표면층이 부직포로 이루어진 것으로 도2내지 도8은 표면층 외면에 피막층을 형성하지 않은 상태이다.

도9는 본 발명에 의해 제조된 현무암 패널을 도면화로 나타낸 측단면도를 나타낸 단면도로서. 도9는 본 발명의 현무암 패널(10)은 내부체(30)가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 형성되는 표면층(20)은 난연재코팅 층, 열가소성수지 코팅층, 열경화성수지 코팅층, 멜라민 수지 코팅층, 탄소섬유 층, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 이루어지고 그 외면에 피막층(60)이 형성된 상태를 보여주는 예시도 이다.

본 발명의 현무암 패널(10)의 표면층(20) 외면에 형성하는 피막층(60)은 난연재코팅, 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 석고보드인 경우에는 피막층(60)을 형성하고, 현무암 패널의 표면층(20)이 벽지, 현무암 직물, 현무암 부직포인 경우에는 피막층을 형성하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

<실시예1>

본 발명의 현무암 패널(10)은 내부체(30)가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 직물로 표면층(20)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예2>

본 발명의 현무암 패널(10)은 내부체(30)가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 부직포로 표면층(20)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예3>

본 발명의 현무암 패널(10)은 내부체(30)가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 난연재수지 코팅으로 표면층(20)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예4>

본 발명의 현무암 패널(10)은 내부체(30)가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 열가소성수지 코팅으로 표면층(20)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예5>

본 발명의 현무암 패널은 내부체가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 열경화성수지 코팅으로 표면층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예6>

본 발명의 현무암 패널은 내부체가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 멜라민수지 코팅으로 표면층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예7>

본 발명의 현무암 패널은 내부체가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 탄소섬유층으로 표면층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예8>

본 발명의 현무암 패널은 내부체가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 벽지를 부착시켜 표면층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예9>

본 발명의 현무암 패널은 내부체가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 석고보드를 접착시켜 표면층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

<실시예10>

본 발명의 현무암 패널(10)은 내부체(30)가 현무암 분말을 용융시켜 이루어진 현무암 층으로 이루어지고 일면 또는 양면에 목재합판을 접착시켜 표면층(20)을 형성한 것을 특징으로 한다.

<실시예 11>

본 발명의 현무암 패널은 내부체(30)가 현무암 소재를 이용한 부직포로 이루어지고 또는 양면에 직물로 표면층(20)을 형성하여 현무암 단열패널(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

<실시예 12>

본 발명의 현무암 패널은 내부체가 현무암 소재를 이용한 부직포로 이루어지고 일면 또는 양면에 석고보드로 표면층을 형성하여 현무암 단열패널(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

<실시예13>

본 발명의 현무암 패널은 내부체(30)가 현무암 소재를 이용한 부직포로 이루어지고 일면 또는 양면에 목재합판을 접착시켜 표면층(20)을 형성하여 현무암 단열패널(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

<실시예 14>

본 발명의 현무암 패널은 내부체(30)가 현무암 소재를 이용한 부직포로 이루어지고 일면 또는 양면에 멜라민수지 코팅으로 표면층(20)을 형성하여 현무암 단열패널(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

<실시예15>

본 발명의 현무암 패널은 내부체(30)가 현무암 소재를 이용한 부직포로 이루어지고 일면 또는 양면에 탄소섬유 층으로 표면층(20)을 형성하여 현무암 단열패널(40)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같이 된 본 발명의 현무암 패널은 난연성(불연성), 친환경 수용성 유무기 실리콘 도료를 이용하여 피막처리 함으로서 내구성과 난연성, 친환경성, 고강도, 고인장성, 내화학성, 내마모성, 경량성 등의 효과를 갖는 패널을 제조하여 건축 내외장재, 목재대용 토목자재, 각종 산업현장에서 사용되는 패널 등의 원자재로 사용될 수 있도록 한 것이다.

10: 현무암 패널 20: 표면층
30:내부체 40: 단열패널
50:화염분사부 60:피막층

Claims (9)

1. 채취된 현무암을 분쇄하여 3㎜이상의 알갱이만 선별하여 이물질과 경도가 떨어지는 분말을 선별하는 단계;
   상기 선별된 3㎜이상의 현무암 알갱이를 5㎜이하로 분쇄한 후 자석선별기를 이용하여 금속을 선별하는 단계;
   상기 선별된 현무암 분말을 가열로에서 1100℃∼1500℃로 가열하여 용융시키는 단계;
   준비된 성형틀 내면에 이형제를 피막하고 그 내면에 표면층 소재를 도포하는 단계;
   상기 성형틀 내면의 표면층 도포면 위에 용융된 액상의 현무암 액을 부어 내부체 층을 형성하여 냉각하는 단계;
   상기 냉각된 내부체 층 상면에 표면층 소재를 하부와 동일한 두께로 도포하여 표면층을 형성하는 단계;
   상기 현무암 패널 표면층 일면 또는 양면에 피막층을 형성하고 마무리 가공하여 현무암 패널이 이루어지는 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 현무함 패널은 일면 또는 양면에 난연재코팅, 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 표면층이 형성된 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   현무암 패널 일면 또는 양면에 표면층이 난연재 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
4. 제1항에 있어서
   현무암 패널 일면 또는 양면에 현무암소재의 직물, 부직포 중 어느 하나를 표면층으로 한 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 표면층 표면에 프라이머, 폴리우레탄, 에폭시, 실리콘 중 어느 하나로 된 수지를 0.1∼5㎜로 도포하여 피막층을 형성한 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 실리콘 피막층은 250℃의 내열성과 -30℃의 내한성, 난연성을 갖는 유무기 실리콘 도료로써 0.1∼5㎜로 피막되는 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 실리콘 피막층은 친환경 수용성 유무기 실리콘도료로 표면처리 하되 안료를 혼합하여 필요시 다양한 컬러를 표출시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
8. 제1항의 제조방법에 의해 제조되는 현무암을 이용한 패널 제조방법은 현무암을 용융시켜 형성한 실과 직물 부직포를 가열 압착하여 패널을 형성한 후 일면 또는 양면에 열가소성수지 코팅, 열경화성수지 코팅, 멜라민 수지 코팅, 탄소섬유 층, 벽지, 석고보드, 목재패널 중 어느 하나로 표면층을 형성한 단열재 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 현무암을 이용한 패널 제조방법.
9. 제1항의 복합 탄소소재를 이용한 난연 패널 제조방법에 의해 제조된 현무암을 이용한 패널.
   

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