KR20230044066A - 패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재의 제조 방법 - Google Patents

패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패각 및 질석을 이용한 친환경 마감재의 제조 방법에 관한 것으로,
수거된 패각에서 마그네틱 검사를 통하여 철 성분을 제거하고,
상기 패각을 건조기에 투입하여 500℃ ~ 600℃에서 0.5 ~ 1시간 동안 건조하고,
상기 건조된 패각을 분쇄기를 이용하여 패각 분말로 만들고,
상기 패각 분말 40~60중량%, 가열 팽창된 질석 60~40중량%, 이들 전체 중량에 무기질바인더 50~60중량% 를 혼합하여 반죽하여, 반죽 원료 상태로 만들고,
상기 반죽된 원료를 성형틀에 넣고 프레스로 압착 성형하여 마감재를 만들고,
상기 성형된 마감재를 건조기에 투입하여 건조 열처리하여, 가볍고도 불연효과가 뛰어난 마감재를 제조하는 것이다.

Description

패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재의 제조 방법{Method for manufacturing non-inflammabel finishes using shells and vermiculite}
본 발명은 불연 마감재의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패각과 질석을 무기질바인더와 혼합하여, 무게가 가볍고도 불연 효과가 뛰어난 패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 패각을 이용한 건축용 자재 기술로는 한국특허 제10-1187497호의 "굴 패각을 이용한 단열재의 제조방법"이 개시된 바 있다. 그러나, 이와 같은 종래 기술은, 파쇄된 굴 패각을 끊는 물에 삶아 소독, 탈취는 할 수 있으나 오폐수 및 슬러지가 40%이상 발생하며 2차 오염원의 원인이 발생하고, 오폐수 시설 확충에 대한 경비의 지출이 증가하는 문제점, 고온의 완전 건조 과정이 없어서 패각의 염분을 제거하기 어렵고 냄새도 제거하는 어려운 문제점, 1800℃ 내지 2000℃에서 굴패각을 가열하면 에너지 비율은 급격히 상승 할 것이며 패각의 강열감량이 40% 이상 발생하고, CO2가 발생하여, CO2를 포집하는 장치에 따른 매우 많은 경비가 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
한편, 팽창된 질석은 무게가 가볍고 보온, 단열성이 우수하며 다공질이 많아 흡음 및 방음능력이 뛰어나며 공기정화 탈취 효과가 있고 습기 조절 능력이 탁월하며 불연성이 탁월하여 불연 마감재로 많이 사용 되고 있으며 방사선과 전자파를 흡수하는 기능도 있다. 질석의 자연스러운 무늬 및 다양한 색의 제품군으로 만들 수 있으며 고급스러운 실내 마감이 가능하고, 건축폐기물이 발생하지 않고 농업용 토지개량제로 사용이 가능하고, 중량이 가볍고 시공 간편하며 백화현상이 발생하지 않는 장점이 있고 변형이 없고 친환경적이며 탈취성 향균성 내화성 흡율이 우수하며 결로방지 및 곰팡이가 생기지 않는 장점이 있다.
그런데, 질석 보드는 외부의 충격에 의해 쉽게 부서지고 흠집이 잘 생기며 수축, 팽창이 심한 문제점을 가지고 있었다.
상기한 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 무게가 가볍고 불연 효과가 뛰어난 패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재를 구현하는데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
수거된 패각에서 마그네틱 검사를 통하여 철 성분을 제거하고,
상기 패각을 500℃ ~ 600℃에서 0.5 ~ 1시간 동안 건조하고,
상기 건조된 패각을 패각 분말로 만들고,
상기 패각 분말 40~60중량%, 가열 팽창된 질석 60~40중량%, 이들 전체 중량에 무기질바인더 50~60중량% 를 혼합하여 반죽하여, 반죽 원료 상태로 만들고,
상기 반죽된 원료를 압착 성형하여 마감재를 만들고,
상기 성형된 마감재를 건조 열처리하여 완성품으로 만드는 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법을 제공한다.
상기 무기질세라믹바인더는, 실리카 파우더 25~30중량%, 정제수 60~70중량%, 포름산 3~5중량% 를 혼합하여 수분산 실리카분산 용액을 만들고, 상기 수분산 실리카분산 용액 55~60중량%, 에톡시실란 34~41중량%, 광촉매 4~ 6중량%을 중합반응시키고, 상기 중합반응시간은 8시간 소요되고, 상기 중합반응용액 25~35중량%, 규산염 55~70중량%, 프로필렌 5~10중량% 첨가하고, 고속교반하여 용해시키고 24시간 숙성하여, 상온 경화형 무기질세라믹수지로 완성되는 것이고,
상기 건조 열처리 단계는, 초기에는 100℃ 미만의 온도에서 서서히 수분을 제거하고, 200℃ ~ 250℃ 온도에서 열처리하는 것이며,
상기 가열 팽창된 질석은 질석 원석을 약800℃, 30분 정도 가열하여 부피가 팽창된 것이며,
상기 마감재는, 벽면보드, 내부바닥재, 벽면 타일, 천장 텍스, 데크인 것이며,
상기 패각 분말은 최적의 반죽과 성형을 고려하여 0.0005~1.0 mm인 것이다.
한편, 이러한 제조 방법으로 제조되는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재가 제공된다.
본 발명에 따른 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법에 의하면, 가볍고도 불연 효과가 뛰어난 마감재를 구현할 수 있고, 패각의 자원화를 통한 수산물의 안전성 확보와 연안 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 제조방법을 도시한 흐름도.
도 2는, 본 발명에 따른 마감재 보드의 사진.
본 발명은 다양한 변경에 의하여 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례를 예로서 도면에 나타내어 설명하고자 한다. 또한 본 발명은 이러한 특정 실시례로 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
1단계(S1): 수거된 패각에서 마그네틱 검사를 통하여 철 성분을 먼저 제거한다.
2단계(S2): 건조기에 패각을 투입하여 500℃ ~ 600℃에서 0.5 ~ 1시간 동안 건조한다.
이러한 온도에서 상기 온도에서 건조하는 동안 패각에 붙어 있는 단백질 및 기타 부산물은 모두 태워지고 냄새 역시 없어지고, 패각 본연의 성분을 잘 간직할 수 있다.
위와 같은 건조 조건을 만족시키지 못할 경우, 패각의 분쇄가 원하는 입도(particle-size)로 효율적으로 분쇄되지 못할 뿐만 아니라, 건조에 많은 시간이 소요되거나, 건조에 많은 에너지를 낭비하게 되는 문제점을 가진다.
한편 패각는, 예를들면, 굴패각, 전복패각, 가리비패각, 꼬막패각, 조개패각, 고둥패각 ,대합패각, 홍합 패각 등등이 해당된다.
3단계(S3) : 분쇄기를 이용하여 건조된 패각을 패각 분말로 만든다(S3).
건조된 패각을 컨베이어로 이송시켜서 분쇄기에 투입하고, 분쇄기의 동작에 의해 패각을 분쇄하여 패각 분말을 형성한다. 여기서, 패각 분말은 최적의 반죽과 성형을 고려하여 0.0005~1.0 mm일 수 있다.
4단계(S4) : 상기 패각 분말 40~60중량%, 가열 팽창된 질석 60~40중량%, 이들 전체 중량에 무기질바인더 50~60중량% 를 혼합하여 반죽하여, 반죽 원료 상태로 만든다(S4).
가열 팽창된 질석이란, 질석 원석을 소성로에서 약 800℃, 30분 정도 가열하여 부피가 팽창된 것이다.
가열 팽창된 질석이 60중량%을 초과하면, 마감재가 가볍고 강도가 약하며 수축, 팽창의 조절 능력이 떨어지며 표면이 매끄럽지 못하게 되며, 40중량%을 미달하면 마감재가 무겁고 질석의 특장점인 불연성, 단열성, 습도조절기능, 흡음성 및 결로방지, 곰팡이 억제 기능 등이 저하된다.
패각분말이 40중량%을 미달하면 수분 흡착율이 현저히 떨어지며, 60중량%을 초과하면 마감재가 무겁고 다소 작업하기가 불편하며 마감재가 가지고 있는 기능이 다소 저하된다.
무기질바인더가 50중량%을 미달하면 표면경도가 저하되고 부착성이 떨어지며, 60중량%을 초과하면 마감재의 경도를 유지하기 어려우며 금형틀에서 작업하기가 어렵다.
한편, 상기 무기질바인더는 다음과 같은 공정을 거쳐 만들어진다.
공정 1 : 실리카 파우더 25~30중량%, 정제수 60~70중량%, 포름산 3~5중량% 를 혼합하여 수분산 실리카분산 용액을 만든다
공정 2 : 수분산 실리카분산 용액 55~60중량%, 에톡시실란 34~41중량%, 광촉매 4~ 6중량%을 중합반응시킨다. 중합반응 시 70도의 반응열이 발생되며 반응시간은 약 8시간 소요된다
공정 3 : 중합반응용액 25~35중량%, 규산염 55~70중량%, 프로필렌 5~10중량% 첨가하고, 고속교반하여 용해시키고 24시간 숙성하여, 상온 경화형 무기질수지로 완성한다.
위 사항의 조합으로 친환경 불연 마감재 생산이 가능하며 다양한 벽면보드, 내부바닥재, 벽면 타일용, 천장 텍스, 데크 등의 제품군에 적용된다
일반적으로 30 ~ 60%의 상대 습도에서 가장 쾌적함을 느끼는데, 패각분말을 넣는 이유는 수분 흡착율 때문이며, 마감재의 상태에 따라 수분 흡착률이 다소 차이가 있으나 보통 50% 내외로 흡착하여 항상 쾌적한 습도를 유지한다.
5단계(S5) : 상기 반죽된 원료를 성형틀에 넣고 프레스로 압착 성형하여 마감재를 만든다.
이때 콜드 프레스나 핫프레스 모두 가능하며, 이 때 성형되는 마감재는, 크기에 따라 타일형태, 보드형태로 만들어지며, 무게가 가벼워서 건축용 내장 마감재 및 건축용 외장재로 사용 할 수 있다. 내장 마감재의 경우, 석고보드를 대체해서 사용할 수 있고, 외장재의 경우, 드라이비트를 대체해서 사용 할 수 있으며, 가볍고 작업하기에 편리하다.
6단계(S6) : 성형된 마감재를 건조기에 투입하여, 다단계로 건조시킨다.
성형된 마감재를 건조기에 투입하여 초기에는 100℃ 미만의 온도에서 서서히 수분을 제거하고, 200℃ ~ 250℃ 온도에서 열처리하여 완성품으로 만든다.
상기 200℃ ~ 250℃는 마감재의 두께에 따라 다소 차이가 있으나 대량 생산에 최적인 열처리 온도이고, 무기질바인더는 상온 경화용으로 처음부터 높은 온도에서 건조하면 갈라지는 현상이 발생하므로, 100℃ 미만의 온도에서 서서히 수분을 제거하고 200℃ ~ 250℃ 온도에서 한번 더 건조하면 마감재에 많은 공극이 극대화되면서 대량 생산에 용이하고, 단열 및 흡음, 공기정화능력의 향상, 항균 효과가 있고, 곰팡이가 발생하지 않는다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 마감재 보드의 제품 사진이다.
본 발명의 패각 및 질석을 이용한 친환경 불연 마감재의 제조 방법에 의한 마감재는 가볍고도 불연 효과가 뛰어나며 결로방지 및 곰팡이가 생기지 않는 장점이 있다. 마감재 크기에 따라 보도블록, 테크, 벽돌, 타일, 보드 등 건축물 내장용 및 외장용 마감재로 활용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 패각의 자원화를 통한 수산물의 안전성 확보와 연안오염을 방지할 수 있는 효과도 있다.
이와 같이 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니되며, 특허청구범위, 그리고 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 수거된 패각에서 마그네틱 검사를 통하여 철 성분을 제거하고(S1),
    상기 패각을 500℃ ~ 600℃에서 0.5 ~ 1시간 동안 건조하고(S2),
    상기 건조된 패각을 패각 분말로 만들고(S3),
    상기 패각 분말 40~60중량%, 가열 팽창된 질석 60~40중량%, 이들 전체 중량에 무기질바인더 50~60중량%를 혼합하여 반죽하여, 반죽 원료 상태로 만들고(S4),
    상기 반죽된 원료를 압착 성형하여 마감재를 만들고(S5),
    상기 성형된 마감재를 건조시키고 열처리하여 완성품으로 만드는(S6) 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기질세라믹바인더는,
    실리카 파우더 25~30중량%, 정제수 60~70중량%, 포름산 3~5중량% 를 혼합하여 수분산 실리카분산 용액을 만들고,
    상기 수분산 실리카분산 용액 55~60중량%, 에톡시실란 34~41중량%, 광촉매 4~ 6중량%을 중합반응시키고, 상기 중합반응시간은 8시간 소요되고,
    상기 중합반응용액 25~35중량%, 규산염 55~70중량%, 프로필렌 5~10중량% 첨가하고, 고속교반하여 용해시키고 24시간 숙성하여, 상온 경화형 무기질세라믹수지로 완성되는 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 건조 열처리 단계는, 초기에는 100℃ 미만의 온도에서 서서히 수분을 제거하고, 200℃ ~ 250℃ 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 마감재는, 벽면보드, 내부바닥재, 벽면 타일, 천장 텍스, 데크인 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 패각 분말은 최적의 반죽과 성형을 고려하여 0.0005~1.0 mm인 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 가열 팽창된 질석은 질석 원석을 약800℃, 30분 정도 가열하여 부피가 팽창된 것을 특징으로 하는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재의 제조 방법.
  7. 청구항 1 또는 2의 제조 방법으로 제조되는 패각 및 질석을 이용한 불연 마감재.
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