WO2013062271A1 - 실내공기질을위한미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의흡착흡음구조와그제조방법 - Google Patents

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WO2013062271A1
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Lee Hwa Hyoung
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Definitions

  • the present invention provides a special adsorption structure to the wood material of the back plate and the surface plate so that one or both surfaces of the activated carbon board or the charcoal board or carbon board which are the center plate located in the center layer of the activated carbon board material composite material exhibit both adsorption characteristics.
  • the present invention relates to an adsorption and absorption structure for adsorbing an activated carbon board or an interior surface of a charcoal board or a carbon board and simultaneously absorbing the activated carbon board, and to fabricating a wood-based composite material of an activated carbon board having the same.
  • the World Health Organization reports how important indoor air quality is by reporting 2.4 million people die each year from air pollution, of which 1.5 million die from indoor air pollution.
  • the most important indoor air pollutants are total volatile organic compounds (TVOC), formaldehyde (HCHO), fine dust, and radon gas.
  • TVOC total volatile organic compounds
  • HCHO formaldehyde
  • fine dust fine dust
  • radon gas Among them, total volatile organic compounds and formaldehyde are regulated by various countries for air quality management. It is a substance. Radon gas is caused by alpha particles ( ⁇ -particles) that cause lung cancer, and radon (Rn 222) and radon daughter nuclides (Po 218, etc.) are known to have half lives of 3.82 days and 3 minutes, respectively (Porstendofer, 1984). .
  • gypsum board Most indoor buildings use concrete or gypsum board that emits radon radiation.
  • EPA US Environmental Protection Agency
  • gypsum board is 15 ⁇ 17pCi / L
  • asbestos slate board is 30 ⁇ 34pCi / L
  • wood cement board is 8 ⁇ 10pCi / L
  • fly ash cement board reported 15 ⁇ 18pCi / L much higher than the standard value.
  • charcoal and activated carbon purify formaldehyde and volatile organic compounds generated indoors, remove bad smells, have repair, aeration, adsorption, and heat storage properties, and emit far infrared rays and anions, and block electromagnetic waves and harmful wavelengths. There is this.
  • adsorbing radon gas which has no special measures other than ventilation (ventilation) to date, so it has a large amount of radon radioactivity exceeding 4 times the recommended value emitted from the building ground through the building wall or emitted from indoor building materials.
  • the gas is adsorbed to the activated carbon board through the circular perforated structure of the back panel facing the wall side of the activated carbon board material composite material, so that it passes over the half-life of radon radioactivity (approximately 4 days) that damages the human body to change into a solid element without radiation damage. By doing so to protect the human body for a long time.
  • the surface plate adsorption structure seen in the interior of the activated carbon wood composite shows the natural beauty of natural wood with beautiful patterns while absorbing indoor contaminants such as total volatile organic compounds and formaldehyde.
  • the present invention relates to a sound absorption structure of activated carbon board wood material composites for gas adsorption and sound absorption for the residents' health and pleasant environment to exhibit high flaw rate.
  • Charcoal board or carbon board mainly made of carbon has been manufactured with various materials and methods.However, as a method for manufacturing charcoal board wood material composite or activated carbon board wood material composite for use as wall finishing material, Korea Patent No. 10-0572591 He presented detailed data on various physical mechanical and adsorption properties and presented "Method of manufacturing charcoal boards and charcoal composites for building interior materials with excellent dimensional stability, gas adsorption, and far-infrared emissivity.” We developed the manufacturing technology of charcoal board with only charcoal powder and adhesive and developed the method of improving the aesthetics by compounding the wood materials for strength improvement. The surface of the charcoal board is black so that the surface beauty of the surface while maintaining the adsorption performance Over the printed pattern paper or nonwoven fabric This method (e.g.
  • Patent No. 10-0572591 considers the adsorption of indoor air on the surface without considering radon gas seeping from the inside of concrete walls or building foundations by using ordinary plywood with no perforated structure. The circular perforated area ratio is also possible at less than the published 25%, so it is necessary to improve the strength of the composite and improve the structural form aesthetically or processally.
  • activated carbon board and charcoal board were first manufactured in the first process, and the wood materials of the prepared activated carbon board / charcoal board, surface plate and back plate were manufactured by adhesive thermocompression in the second process. The two processes were developed into one process. I need to.
  • Patent No. 10-0667371 developed by the present applicant is used as a wall finishing material by overlaying only printed pattern paper or non-woven fabric on a charcoal board. need.
  • sound absorbing materials are sound absorbing according to three types of sound absorbing devices such as porous type, plate vibration type, resonator type, and one or more sound absorbing devices work in combination. Sound absorption is strongly related to frequency and the nature and structure of the wall material (e.g. 1989, wood physics and mechanics).
  • the shape and structure of wood materials as sound absorbing materials used in the market so far are insulated board, circular perforated soft fiber board, circular perforated heavy fiber board (MDF) and narrow veneer at regular intervals.
  • Sound absorbing plate which is placed in a line shape, or a patterned wood veneer heavy fiber board is bent in a line shape to a certain depth from the surface, and penetrates all the remaining thickness in a circular shape so that a circular hole is located in accordance with the bent groove (M-bottom of FIG. 6).
  • MDF products used in the mainstream are the same type of products as Topakustik (R). Flame retardant sheet or flame retardant coating for flame retardant is applied here.
  • the spherical processing (Secondary 1981, wood engineering) is dug into V-shaped and V-shaped grooves, and the grooves are painted black or black-brown with a dark color different from the surface color to form shadow lines.
  • the present natural wood Adsorption-absorption structure and manufacturing method of single-layer overlay activated carbon board wood composites not only solves radon gas problem, but also solves the problem of resident health and It is necessary for a pleasant environment.
  • the adsorption structure of the surface plate is not a circular drilling method, but also needs to be improved with a line-type bending method that looks aesthetically and is convenient for the processing process.
  • activated carbon board and charcoal board were manufactured first, and the activated carbon board / charcoal board was placed between the wood material of the surface plate and the back plate and secondly hot pressed to manufacture them.
  • the one step process also saves energy and most importantly, the PMDI adhesive does not stick to the release plate or press.
  • activated carbon board or charcoal board itself which is the center plate of activated carbon board wood material composite or charcoal board composite, special adsorption structure should be installed on the wood material of back plate and surface board.
  • the radon gas from the building walls and the ground is adsorbed through the circular or double perforated adsorption structure of the back plate or through the adsorption chamber structure by the hidden wide bend of the central plate connected to it or from the floor of the building to the waist height.
  • radon gas that is heavier than air can be easily adsorbed on the wall surface of activated carbon board or charcoal board, and the gas generated in the room is more aesthetically pleasing than the circular drilling method of surface plate and is more convenient and easy to install.
  • Activated carbon board or charcoal through a hidden suction chamber structure see Fig.
  • the prepared natural wood or plasterboard overlay plywood activated carbon board wood composite material not only solves the radon gas problem which has no special solution to the present, but also removes harmful gas and total volatile organic compound gas or odor, and also has high sound absorption.
  • the present invention relates to the adsorption-absorbing structure and its manufacturing method of natural wood activated carbon board wood composites for the health and pleasant environment of residents.
  • the strength of the core board or charcoal board is weak, because its own strength (activated carbon 2.26 N / mm2, white coal 4.15 N / mm2, see Table 3) is weak.
  • Natural wood, plywood, particleboard, fiberboard, aggregate, etc. as shown in Table 4, when used as a wall finishing material with reinforced flexural strength of 12-24 N / mm2. It is possible to solve the construction problems such as processing, bending, screwing, etc. It is easy to install, excellent in workability and handling, and also has beautiful pattern instead of black of dark activated carbon board / charcoal board. Since the timber layer overlaid with wood veneer is used as a surface layer plate, it shows a plastering effect (see FIGS.
  • this charcoal board material composite including my patent 10-0572591 first produced activated carbon board or charcoal board in the first process and placed the activated carbon board / charcoal board between the wood material of the surface plate and the back plate. And the pressure was again heated in a secondary process using an adhesive to prepare a composite.
  • PMDI polymeric diphenyl methane diisocyanate
  • PMDI polymeric diphenyl methane diisocyanate
  • the one-step process of manufacturing these two processes in one process saves energy and, above all, the advantage that PMDI adhesive does not stick to the release plate or press.
  • the one-step process first applies PMDI at 82g / m2 on the upper surface of the perforated plywood (the surface facing the activated carbon mat), and on top of the activated carbon particles or charcoal particles, 15% of PMDI per weight of the total drying and the ethylene vinyl acetate emulsion resin ( A mat was formed by mixing 5% EVA, resin solid content 55%, and pH 5.5), and then covered the surface plate coated with 82 g / m2 of PMDI adhesive on the surface of the mat facing the activated carbon mat.
  • the process was manufactured by taking a four-step thermocompression process in the example of Table 1.
  • the first stage is a step of transferring the heating temperature of the surface plate and the back plate to a low 5kg / cm2 or less that maintains only contact.
  • the time is 1 minute under the pressure of 2 and the second step is to increase the pressure to 50kg / cm2 pressure in 50 seconds and to maintain in that state for 10 seconds and the third step is to remove the water vapor formed in the center layer 10 2 minutes is performed at kg / cm ⁇ 2>.
  • the fourth step is to increase the pressure at a high pressure of 40kg / cm2 to maintain for 5 minutes to fix the product to the final density by curing the adhesive.
  • My patent 10-0572591 also published a circular perforation rate of 25% for the surface of the surface plate, which is a gas inlet, and it is possible even below that, so the lower the exposure rate, the higher the strength of the charcoal wood composite material. .
  • the surface structure of the surface plate adsorbed in the room is not a circular drilling method, but also a line-type bending method, which looks beautiful and the processing process is very convenient. Lined bent grooves or perforations made on the tableboard are the inlet area of the gas, which is the air exposure area ratio of the charcoal board.
  • the activated carbon board was able to achieve the same result as 100% exposure in 6 hours, and the strength was relatively increased (Table 3).
  • the activated carbon board wood composite material having an exposed area ratio of 5% showed the same gas adsorption as 100% of the activated carbon surface directly exposed to air in 3 hours.
  • the surface plate is preferably a line-shaped bent groove structure.
  • the surface board of the activated carbon board / charcoal board composite is made of plasterboard with a laminated sheet of natural wood (usually 0.2mm-3mm thick) on top of the woodboard or natural wood (1-10mm thick). ) And place them at regular intervals.
  • Surface boards of natural wood veneered timber boards should bend to the activated carbon board layer / charcoal board layer surface or the activated carbon board layer / charcoal board layer surface so that the line bent groove area ratio is at least 1.5% of the total surface area. Slightly deep to form a shadow line (refer to FIGS.
  • the hidden adsorption chamber structure through the router processing connected to it is made as shown in Fig. 2, and the activated carbon board / charcoal board is exposed to air to enhance the adsorption performance as shown in Table 1. It relates to the adsorption structure of the natural wood charcoal board wood material composite.
  • My patent No. 10-0572591 considers the adsorption of indoor air quality on the surface without considering radon gas seeping from the inside of concrete wall or building foundation using ordinary plywood without perforated structure.
  • Natural wood charcoal board In order to fully utilize the adsorptive properties by utilizing both sides of the activated carbon board / charcoal board, which is located in the center layer of the wood material composite, the surface plate and the back plate have a special adsorption structure. In the case of the back plate, a particularly high perforation rate from the bottom to the waist height is achieved through the perforated structure of the plywood that is the back plate or the double perforated structure (8 in FIG. 3) or through the hidden adsorption chamber structure connected thereto or by varying the perforation rate of the back plate.
  • Radon gas which is heavier than the air leaking from the concrete wall and building foundation, is adsorbed on the wall surface of the charcoal board to convert the radon gas into a solid element that is harmless to the human body by passing the half-life of radon radioactivity (4 days, 96 hours). It allows the use of charcoal board material composites as adsorption barriers (see Table 5).
  • the surface plate the structure in which the surface plate and the central plate of the activated carbon board / charcoal board are bent simultaneously in a line shape simultaneously in the first aspect for carrying out the invention (first and second from the top of FIG. 2).
  • the hidden wider adsorption chamber connected to the lined grooves of the surface plate is made by router processing to improve the adsorption performance with the structure made inside the activated carbon board / charcoal board as shown in the third and fourth pictures from the top of FIG. .
  • a special structure is made to adsorb volatile organic compounds and gases, which are pollutants of indoor air, onto the activated carbon board / charcoal board located in the center layer.
  • the sound absorption characteristics of the porous activated carbon board is higher than that of wood, and by using the absorption sound absorption structure of the natural wood activated carbon board wood composite material, compared with the sound absorption rate of the circular perforated heavy fiber board (M1 of FIG. 6) used as the existing sound absorbing plate.
  • Activated carbon board material that is bent to the maximum width (5mm) of the thickness of the activated carbon board simultaneously with the same width during the bent groove processing of the surface plate plywood according to the surface material line-type bent groove on the interior surface
  • the structure of adsorption and absorption room is made by T4-type hidden line bent groove, which is 3 times wider than base line bend spacing of composite structure or surface plate.
  • a T3 type adsorption and absorption chamber structure (see FIG. 6) is installed in which an ⁇ -type sound reflection part is installed at an incident part that enters through the line-shaped groove.
  • the present invention relates to the adsorption-absorption structure of wood-based activated carbon board wood composites for the pleasant environment of residents with high flaw rate.
  • the present patent relates to an adsorption structure and a method of manufacturing the activated carbon board or a charcoal board, which is a center plate of a wood-based activated carbon board wood composite material, which exhibits both single-sided and double-sided adsorption.
  • the radon gas leaking from the base is adsorbed to the wall surface of the activated carbon board / charcoal board through the perforated structure of the activated carbon board wood material composite and the hidden adsorption chamber structure connected to it, and the adsorbed radon gas has a half-life (4 days: It is adsorbed on activated carbon board for 96 hours, see Table 4) and then converted into solid element which is harmless to human body, thus acting as a barrier to protect human body from radon radiation.
  • the adsorption and absorption chamber structure is made wider than the surface material line-shaped bent groove inside the activated carbon, or by forming the adsorption and absorption room structure with ⁇ reflection structure (see FIG. 6).
  • a natural wood activated carbon board wood composite material characterized in that it has a high scratch rate.
  • the surface plate may be solved by an activated carbon board composite composed of fireproof or flame retardant decorative plates. Therefore, the activated carbon board wood material composite not only shows the natural beauty and three-dimensional appearance of natural wood, but also has a high strength, fast construction, excellent workability, handling and transport, and a pleasant living environment for air quality and the best human-friendliness for the health of residents. It can be used for schools, auditoriums, concert halls, gymnasiums, offices, apartments and private homes as wall absorbers and ceiling finishes for adsorption, and can be widely used as partitions and furniture parts.
  • FIG. 1 is a surface layer board overlaid with a natural wood cutting board (white oak) according to the present invention on a meranty plywood, the thickness is 5 mm, the charcoal board is a central board 10 mm thick, the back plate is a meranty plywood (5 mm)
  • the upper figure of FIG. 1 is a view viewed obliquely from above and has a bent hole (1.5% bend area ratio) having a width of 197 mm and a width of 3 mm, and the lower figure of FIG. 1 shows a circular hole forming a back plate.
  • This is a picture of a Merranti 5 waste paper plywood (5mm thick) with 8.5mm diameter holes and 1.5% of the surface area.
  • Figure 2 is a side view of the activated carbon board wood material composite subjected to the bending process according to the present invention.
  • the top of Figure 2 is a photograph in which the bending process is carried out only to the surface plate of the activated carbon board wood composite material to have a 1.5% bend area ratio, and the second from the top of FIG. 2 is that the bending process is performed from the surface plate to have a 1.5% bend area ratio. This is a line-shaped bend to the depth of 3mm inside the activated carbon board past the surface layer.
  • Fig. 2 shows the structure of the adsorption chamber (2 mm deep and 30 mm wide) hidden in the remaining thickness of the surface plate 2 mm connected to the groove (3 mm width) bent to 3 mm of the surface plate 5 mm thick.
  • Fig. 2 is a bottom view of Fig. 2 showing an adsorption structure (5 mm in depth and 30 mm in width) hidden inside the activated carbon board under the surface plate connected to the spherical groove (3 mm width) of the surface plate. to be.
  • FIG. 3 shows that the activated carbon board / charcoal board, which is the central board, directly contacts with air according to the ratio of the perforated area by the perforation to the surface area of the back plate or the surface plate of the activated carbon board wood material composite of the present invention, so as to provide radon or gas. It is adsorbed. It is a figure of perforation type of surface material for flexural strength (see Table 3) according to perforation area ratio of plywood.
  • 3-1 Nonporous plywood
  • 3-2 Perforated plywood with a 1.5% perforation rate
  • 3-3 Perforated plywood with a 5% perforation rate
  • 3-4 Perforated plywood with a 10% perforation rate (consists of two holes)
  • 3-5 Perforated plywood with 10% porosity (composed of 4 holes)
  • 3-6 Perforated plywood with 25% perforation rate (consisting of 2 holes)
  • 3-7 Perforated plywood with 25% perforation rate (consisting of 10 holes)
  • 3- 8 double-porous plywood
  • Figure 4 is a picture showing the processability and workability of the activated carbon board wood material composite of the present invention, all of the properties such as nail nailing, grooving (guruving), punching, nailing, screwing, etc. are good
  • the top picture is the side view and the bottom picture is the top view.
  • the top picture of Fig. 5 is a photograph of a plastered natural wood activated carbon board wood material composite having a surface layer plate of a heat-treated ash veneer overlay plywood with a surface bent groove of 10%, the surface bent groove at half the depth of the center layer of the activated carbon board. It has a hidden adsorption chamber that is three times wider but is hard to see on the surface.
  • the middle picture is the side view showing the thickness, and the bottom picture is the back panel looking down from above and the perforated plywood with the air area ratio of 5% directly exposed to the air.
  • T1 is the control panel of plywood + surface plate activated carbon board + backboard plywood
  • T2 is the shape of activated carbon board which bends the surface plate to the same width with a certain depth
  • T3 is an activated carbon board with a ⁇ -shaped record reflection part installed in a hidden sound absorption chamber having a width three times that of the surface grooves of the surface plate by router processing.
  • the bent and center plate has a hidden sound-absorbing adsorption chamber having a width three times the width of the bent groove of the surface plate by router processing.
  • M1 is a control for comparison and shows the back surface of the circular perforated heavy fiber plate sound absorbing plate and the back of the sound absorbing plate completely covered the entire thickness of the sound absorbing plate.
  • M3 is a commercially available sound-absorbing plate, which is a sound-absorbing plate compounded with a heavy fiber plate that has been circularly perforated in total thickness under the arrangement of wood in a line shape.
  • M2 is a photograph of an activated carbon board external shape with a myriad of internal micropores.
  • FIG. 7 is a graph illustrating the sound absorption rate measured in Table 6 according to the adsorption-absorption structure of the wood-based laminate of activated plaster board.
  • FIG. 8 shows examples of various forms in which the size and structure of the adsorption and absorption chamber are to be varied according to the thickness of the surface plate, the center plate, and the back plate of the wood-based composite laminate.
  • the plywood overlaid with the natural wood cutting board forming the surface layer plate is bent at a predetermined interval as shown in FIG.
  • the width of the bent groove is 3 mm for each 19.7 cm width of the surface plate, the length is the same, but the groove is 3 mm for each surface layer 20 cm wide, and 1.5% of the entire surface of the charcoal wood board composite is lined.
  • the groove area being bent into a mold.
  • the injection concentration of ethylene gas is slightly different for each injection, but when it is 20-26ppm, when the surface of activated carbon board is exposed to 100% direct air, 91% of the total gas within one hour
  • the surface area of the bent groove of the surface plate is 3% to 5%
  • the adsorption amount adsorbed through this groove is equal to 100% of the activated carbon board exposed within 3 hours.
  • 6 hours had the same effect as 100% air exposure, which was almost the same as the 24 hour adsorption amount.
  • Table 2 shows air quality management standards when activated carbon board is exposed 100% when xylene, a regulated substance for air quality management, is treated at a high concentration of about 5000 ⁇ g / m3, which is a kind of volatile organic compound (Korea: 700 ⁇ g / m3, Japan). : It takes 20 minutes to satisfy 870 ⁇ g / m3) or less, but 40 minutes at 25% exposure, 50 minutes at 10% exposure, 60 minutes at 5% exposure, 3 hours at 1.5% exposure Was like. Therefore, the rate of xylene adsorption is decreasing as the rate of direct exposure of activated carbon boards to air decreases, but the adsorption rate of the activated carbon boards is almost the same at all air exposure rates of activated carbon boards.
  • White board has the same effect as the surface of white board is exposed to 100% air when the pore area ratio is 1.5%, which is directly exposed to air, but the adsorption rate is very slow compared to activated carbon board. Only about half of the time.
  • the flexural strength is 2.26 N / mm2 for activated carbon board and 4.15 N / mm2 for white charcoal board, showing similar strength to that of Insulation fiber board.
  • the strength of the charcoal board wood composite is greatly increased to 12-24 N / mm2, which has a great advantage when constructed as an interior wall finishing material. , Grooving, grooving), perforation, nailing, screwing, etc. are very good workability and handling is very good.
  • charcoal boards have bent grooves of 3 mm every 20 cm in width from the surface plate to the surface of the activated carbon board, which is the center plate (top picture in Fig. 2), or slightly inside the surface of the activated carbon board. 1.5% of the entire surface of the material composite is bent. If the thickness of 5mm charcoal board is 1mm deep from the surface of the charcoal board, and if it is 10mm thick, it is bent to the depth of 3-5mm from the surface of the charcoal board. As a result, the exposed surface area of charcoal becomes larger, and the adsorption effect becomes larger.
  • the surface area of the charcoal board is former (bending up to 1mm thick on a charcoal board with a thickness of 5mm), the latter is bent to 3mm depth from 1.5% to 2.5% in the latter (charcoal board with a thickness of 10mm).
  • the surface bent groove ratio is 1.5%, but the exposed surface area ratio of activated carbon board / charcoal board exposed to air is increased to 4.5%, If the bend depth is increased, the exposed surface area ratio is increased to 6.5%. Therefore, the adsorption time of activated carbon board is reduced from 6 hours to 3 hours. The amount is small but it has the advantage of saving two hours from three hours to one hour.
  • Table 2 shows the surface area ratio exposed to the gas when the bent groove ratio of the surface plate is 1.5% and the depth of 10 mm of the activated carbon board, which is the main layer, is 5 mm in the high concentration xylene treatment.
  • the time taken to drop below the air quality management standard 700: ⁇ g / m3 in Korea, 870 ⁇ g / m3 in Japan
  • the spherical processing (Secondary 1981, wood engineering) is dug into grooves of V- and V-shapes, and the grooves are painted black or black-brown with a dark color different from the surface color to form shadow lines. It is used as a bonding place to connect plywood when constructing wall finishing materials and not to know where it is connected.
  • the beveling process has grooves at least to the surface of activated carbon board, so it shows not only the adsorption characteristics of activated carbon, but also the black color of activated carbon board without the need for painting. It has the advantage of appearing and can be used as a place to join.
  • the same result can be obtained by considering adsorption for 6-24 hours.
  • the ⁇ -shaped spherical shape which is different from the perforation, is slightly deeper than the surface of the activated carbon board layer of the activated carbon-board composite, although the surface area exposed to gas is substantially 1.5%.
  • Table 1 Gas adsorption per unit area by time according to the exposure ratio of activated charcoal board and charcoal board in charcoal wood board composite ⁇ sup> * 1 ⁇ / sup> (unit ppm / cm2) Count time Plywood 1.5% Exposure Coal * 2 3% exposed white coal 5% exposed white coal 10% exposed white coal 25% exposed white coal 100% exposed white coal Primary injection 1hr 0.49 4.29 4.28 5.85 5.29 5.59 5.41 Adsorption amount 3hr 1.17 8.75 9.73 10.90 9.66 9.74 8.05 6hr 1.20 12.42 13.59 14.58 12.93 12.83 10.60 12hr 0.65 16.53 17.55 18.12 16.36 15.81 14.13 24hr 1.76 20.41 20.36 21.07 18.99 18.55 16.87 48hr 3.08 22.90 21.75 22.92 20.99 20.60 19.16 Secondary injection 1hr 0.30 2.77 4.22 6.42 6.80 5.69 5.84 Adsorption amount 24hr 2.58 19.23 20.49 20.21 19.40 17.56 18.44 48hr 2.50 20.57 21.
  • Activated charcoal board wood composite material manufactured by manufacturing method: same as the manufacturing method of Table 1, specimen area: 5x 10cm, thickness 1cm
  • the surface layer board of activated carbon board material composite material is grooved into 5mm thick plywood, and gas is introduced through this hole and adsorbed to activated carbon board, which is the center plate.
  • a groove of 5 ⁇ 10 cm is made in the acrylic plate and the activated carbon board wood material composite is inserted therein, and the inner side wall surface of the acrylic plate and the area where the activated carbon board wood material composite comes into contact with each other are sealed.
  • Xylene gas adsorption was measured using VOC Analyzer EGC-2, ABILIT Co. The values in the table are the residual concentrations after adsorption.
  • Japan 870 ⁇ g / m3 Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare VOC indoor concentration guideline 2002.3
  • the adsorption chamber connected to the grooved groove of the surface plate is a method of improving the adsorption performance of the structure made as shown in the third and fourth figures from the top of FIG.
  • the surface board The ratio of the bent groove area of 1.5% of the total surface of the inner surface of the adsorption chamber connected to this groove through the router processing, as shown in the third line and the fourth line from the top of Fig. Create an adsorption chamber.
  • the width of the adsorption chamber connected to it can be widened to 3 cm or more, which is ten times that of the surface plate, so that the gas adsorption rate can be made very fast.
  • the groove width of the surface layer plate is 3 mm and the thickness of the activated carbon board / charcoal board, which is the center plate, is 10 mm
  • the adsorption chamber hidden in the width of 5 cm in the activated carbon board / charcoal board is 5 mm deep.
  • the exposure ratio is 40/200 or 20%. Therefore, the adsorption has the same effect as the entire surface of the activated carbon board is exposed to 100% air.
  • the time is 1.5% of exposure rate, it is reduced to 3 hours because it is 20% from 6 hours.
  • the time for adsorbing xylene below the reference value is shortened to less than 50 minutes from 3 hours of exposure ratio 1.5% to 20% of exposure ratio.
  • Uncoated activated carbon wood boards The wood material 5mm thick plywood, which is the back panel of the composite material, is composed of plywood with circular perforation processing so that the drilling area is at least 1.5% of the surface area of the plywood.
  • the composite was made as in FIG. Through the perforated plywood that is the back plate, the radon gas leaking from the building foundation between the concrete wall and the gap is adsorbed by the wall surface of the charcoal board during the half-life of radon radioactivity (4 days, 96 hours). By continuously changing it, the activated carbon board wood material composite can be used as an adsorbent barrier for radon gas (see Table 5).
  • Table 5 shows the degree of adsorption removal of radon and radon daughter nuclei using a small chamber method using activated charcoal and charcoal to investigate the method of diluting and removing radon and radon daughter nuclide (radon radioactivity).
  • charcoal and activated carbon shows the effect of reducing radon radioactivity by 72 ⁇ 85% more than the condition treated with gypsum board alone, and it is sufficiently reduced to below the radon baseline value of 4 pCi / L for 96 hours longer than half life I was.
  • Activated charcoal powder has slightly better blocking effect than activated charcoal board, but there is no difference according to the thickness, and the use of board type is encouraged because the board is much easier to construct than powder when it is installed on the wall.
  • the activated carbon board / charcoal board which is the main board, adsorb the radon gas coming from the wall side at least 1.5% on the back plate of the activated carbon board material composite, the radon gas is heavier than the air, so it is uniformly drilled.
  • the perforation rate is set to 10% from the bottom of the building wall to the waist height than the ratio, in order to have the same adsorption amount as when the activated carbon board is exposed to 100%, Table 1 is 1.5% to 6 hours to 10% 3 hours. As in 2, it can be adsorbed more effectively by shortening from 3 hours of 1.5% to 50 minutes to satisfy the xylene standard.
  • a 4 foot by 8 foot area composite is mounted on the wall 8 feet (2.4 m) from the ceiling to the floor, it will have a 1.5% perforation rate from 150 cm to 150 cm and a floor from 90 cm below it. Up to 10% of the perforation rate is different from the upper and lower parts.
  • Another method of promoting the adsorption is to increase the flexural strength of the composite by increasing the adsorption speed and decreasing the perforation rate of the surface layer by making the hidden double perforation instead of the single perforation of the backplate in the thickness direction of the backplate of the composite.
  • charcoal board / activated carbon board thus prepared on the back plate coated with PMDI adhesive at 82g / m2, cover the surface plate coated with 82g / m2 with PMDI adhesive, and apply 10kg at 170 °C hot pressure.
  • Charcoal wood composite was prepared by applying a thermal pressure time of 2 minutes 30 seconds at a pressure of / cm 2. For example, when the plywood thickness of the back plate is 5 mm, as shown in Fig.
  • the 5 mm thick plywood thickness of the back plate is drilled at 1.5% perforation area ratio (2 diameters of 8.4 mm) and connected to the activated carbon board / Lined bent groove by making circular suction chamber with 10% hole area ratio (2 21.9mm diameter) to surface area with 2mm depth in charcoal board (10mm thickness) or forming 10% of line bent groove.
  • Adsorption chamber by can be made.
  • the actual adsorption surface area of the activated carbon board is increased to 15.5%.
  • the charcoal board is 3 hours to 1 hour in order to have the same adsorption amount as when the charcoal board is exposed to 100%.
  • activated carbon board is 6 hours to 3 hours, the adsorption rate is increased by 3 hours, and the strength is slightly decreased as shown in Table 2, but there is no statistical difference.
  • the backing plate is connected to two holes (diameter 8.4mm) corresponding to 1.5% of perforated hole area ratio (diameter of bent groove area; 10% of bent groove width)
  • the actual adsorption surface area of the adsorption chamber exposed to the air of 15 mm) is increased by 4% of the surface area corresponding to the depth of the bent depth by 10% of the groove bottom area, resulting in an actual adsorption surface area ratio of 14%.
  • the adsorption chamber by this spherical groove has a small passage from the floor of the building to the ceiling height, and the difference in structure is large from that of the circular suction chamber operated individually.
  • the spherical groove adsorption chamber in the activated carbon board connected to the back plate for radon gas adsorption they are formed alternately so as not to overlap with the spherical groove adsorption chamber connected to the surface plate on the same cross-section of the activated carbon board wood material composite.
  • the sum of the depth of the spherical groove adsorption chamber connected to the back plate (3 mm) and the depth of the spherical groove adsorption chamber connected to the surface plate does not exceed 50% of the total thickness of the activated carbon (10 mm).
  • the perforated or bent processing applied to the sheet can be applied as needed without distinguishing the sheet when applied. If it is necessary to solve the problem of radon gas first and consider the risk of indoor fire rather than indoor gas adsorption, it can be solved with activated carbon board composite composed of fireproof or flame-retardant decorative plate which generally uses surface plate.
  • Back plate 5 sheets of Meranti wasteol resin with 5mm thickness, except for nonporous plywood, all perforated plywood is rounded at 1.5% of perforated area ratio.
  • Center plate Activated carbon board / charcoal board 10 mm thick, processed into bent and adsorption chamber structures as needed
  • the composition of the activated carbon board wood composite is composed of three layers: surface plate, activated carbon board as the center plate, and back plate.
  • the back plate is a 3 mm thick E 0 plywood, which passes through the radon gas leaking from the base of the building through the concrete wall and its gaps through a circular (diameter 7.6 mm) perforating 5% of the surface area of the back plate. It is adsorbed on the wall surface of mm thick activated carbon board and after half life of radon radioactivity (4 days, 96 hours), it is converted into solid element which is harmless to the human body and can be used semi-permanently.
  • the surface panel that is visible in the room is made of plywood overlaid with natural wood or natural wood veneer, which is laminated with white oak veneer (3.4 mm thick).
  • the MDF circular perforated plate sound absorbing material most commonly used on the market uses a 6 mm diameter circular hole to drill 10% of the total surface area of the heavy fiber board, so that the number of holes is properly drilled.
  • the bent groove corresponding to 10% of the total width was bent.
  • Activated carbon constituting the center layer is a porous body with a lot more micropores than wood and the surface area is more than 1000 m 2 / g on average, so the sound absorption rate measured by the in-house method of the activated carbon board (M2 in Fig. 6) manufactured using the table is shown in Table As shown in FIG. 6 and FIG.
  • M1 in Fig. 6 is a MDF circular perforated sound absorbing plate that penetrates through the entire MDF thickness (16.6 mm) most commonly used on the market and adds black paper on the back side, as shown in Table 6 and Fig.
  • the activated carbon board wood material composite (T2 in Fig. 6), which bends only up to half (5 mm) of the thickness of the activated carbon board with the same thickness, shows a higher overall sound absorption than M1.
  • T4 which is 3 times wider at the base of the adsorption chamber than the bend spacing of the surface plate, was also different at 3.15-5kHz, which is a higher frequency than M1.
  • the T3 with the music recorder had a higher sound absorption rate at 2 kHz at 800 Hz than the MDF perforated plate sound absorbing material (M1).
  • the incident sound is absorbed and reflected depending on the material, and the ⁇ -shaped music reflection part varies in the shape of the ⁇ -shaped music reflection part according to the thickness of the surface plate and the activated carbon board wood material composite so that the reflection of sound occurs inside the blemish chamber. It should be designed to raise the tone. As shown in FIG. 8, some examples of sound reflection and sound absorption occur inside the flaw absorbing chamber. It is also possible to process the ⁇ -type recording part shape and blemish adsorption chamber on the exposed activated carbon board of activated carbon board lumber material composite or to manufacture the ⁇ -shaped blemish sound absorption chamber in advance by mold method when activated carbon board composite material is hot pressed. Do.
  • the adsorption chamber structure of the activated carbon board wood material composite described in the previous embodiment plays a decisive role in increasing the sound absorption rate as well as the gas adsorption effect of the activated carbon board by bending grooves of the surface plate. It can be said to be the adsorption-absorbing structure of activated carbon board wood composite for the pleasant environment and the health of the residents.
  • M1 MDF perforated sound absorbing plate (thickness 16.6mm)
  • M2 activated carbon board thickness (10mm)
  • M3 Merantie plywood (thickness 5mm) + MDF (thickness 10mm)
  • T1 tableboard plywood-core plate composite of activated carbon (thickness 16.4 mm)
  • T2 spherical activated carbon composite complex (thickness 16.4 mm)
  • T3 spherical adsorption absorbent chamber ⁇ -type reflector activated carbon composite (thickness 16.4 mm)
  • T4 spherical adsorption absorbent chamber activated carbon composite (thickness 16.4 mm).
  • a feature of the present invention is that the surface of the natural wood activated carbon board wood composite composite material is not only absorbed and absorbed while showing a three-dimensional effect by the natural beauty of the surface of the natural wood and the bent groove of the wood composite material to complement the strength of the activated carbon board It is a product with high strength, fast construction and excellent workability, handling and transportation. Therefore, it is a pleasant living environment for indoor air quality such as radon and gas adsorption, and the best human-friendly material for the health of the residents, and it can be used for school, auditorium, concert hall, gym, office, apartment, and private house as absorption and wall finishing material and ceiling finishing material. It can also be used for partitions and furniture parts, which means that the industrial applicability is very high.

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Abstract

본 발명은 활성탄보드목질재료복합체의 중심층에 위치한 중심판인 활성탄보드 또는 숯보드의 한 쪽 또는 양쪽 표면이 흡착특성을 모두 발휘하도록 이면판과 표층판인 목질재료에 특별한 흡착구조를 설치하여 콘크리트 벽 자체 또는 건물 기반으로부터 새어 나오는 라돈가스는 이면판의 적정 최소천공율과 배열 조정 및 숨겨진 보다 넓은 중심판의 흡착실과의 연결 구조를 통하여 활성탄보드 또는 숯보드의 벽측 표면에 흡착시키고 실내에서 발생하는 각종 가스들은 표층판의 적정 라인형 구부가공을 통하여 이와 연결되는 보다 넓은 폭의 중심판 활성탄보드 흡착실 구조를 통하여 활성탄보드의 실내측 표면에 흡착시키면서 동시에 흡음을 하도록 하는 흡착흡음구조와 이를 구비한 미장천연목재숯보드목질재료복합체 제조에 관한 것이다.

Description

실내공기질을위한미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의흡착흡음구조와그제조방법
본 출원은 2011년 10월27일 대한민국에 출원된 출원번호 10-2011-0110831호 실내공기질을위한미장천연목재숯보드목질재료복합체의흡착흡음구조와제조방법의 우선권을 청구한다. 본 발명은 활성탄보드목질재료복합체의 중심층에 위치한 중심판인 활성탄보드 또는 숯보드나 탄소보드의 한 쪽 또는 양쪽 표면이 흡착특성을 모두 발휘하도록 이면판과 표층판인 목질재료에 특별한 흡착구조를 설치하여 콘크리트 벽 자체 또는 건물 기반으로부터 새어 나오는 라돈가스는 이면판의 흡착구조를 통하여 활성탄보드 또는 숯보드의 벽측 표면에 흡착시키고 실내에서 발생하는 포름알데히드, 총휘발성유기화합물 등의 가스는 표층판의 흡착구조를 통하여 활성탄보드,또는 숯보드나 탄소보드의 실내측 표면에 흡착시키면서 동시에 흡음을 하도록 하는 흡착흡음구조와 이를 구비한 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체 제조에 관한 것이다.
현대인은 90% 이상을 실내에서 생활하고 있다. 세계보건기구(WHO, 2002)는 해마다 240만 명이 공기오염으로 죽어가며 이 중에서 150만 명은 실내공기오염으로 죽는다고 보고하여 실내 공기질이 얼마나 중요한가를 설명하고 있다. 실내공기오염물질 중 가장 중요한 것은 총휘발성유기화합물(TVOC), 포름알데히드(HCHO), 미세먼지, 라돈가스 등인데 이 중에서도 총휘발성유기화합물 및 포름알데히드는 세계 여러 나라가 공기 질 관리를 위하여 규제하는 물질이다. 라돈가스는 폐암을 일으키는데 반감기에 방출되는 알파입자(α-particles)에 의한 것으로 라돈(Rn 222) 및 라돈 딸 핵종(Po 218 등)은 반감기가 각각 3.82일과 3분으로 알려져 있다(Porstendofer, 1984). 실내 건축물의 대부분이 라돈방사능을 방출하는 콘크리트나 석고보드를 많이 사용하고 있으며 미국 환경보호청(EPA)과 우리나라 환경부에서는 실내 라돈농도를 4pCi/L로 권고하고 있다. EPA(미국 EPA, 1986)의 자료(판상 건축 재료의 데시게이터법에 의한 라돈방출량 실험)에 따르면, 석고보드는 15∼17pCi/L, 석면슬레이트판은 30∼34pCi/L, 목편시멘트판은 8∼10pCi/L, 비산회 시멘트판은 15∼18pCi/L로 기준치보다 훨씬 높게 보고한 바 있다.
그런데 숯과 활성탄은 실내에서 발생하는 포름알데히드, 휘발성 유기화합물을 정화하고 나쁜 냄새를 제거하며 보수, 통기, 흡착, 축열성을 갖고 있을 뿐만 아니라 원적외선과 음이온을 방사하고 전자파 및 유해파장까지 차단하는 성질이 있다. 뿐만 아니라 현재까지 환기(환기구) 이외에는 특별한 대책이 없는 라돈가스를 흡착하는 성질이 있으므로 건물 지반으로부터 건물 벽 틈을 타고 올라오거나 또는 실내건축물 자재로부터 방출되는 권고치의 4배를 뛰어 넘는 많은 양의 라돈방사능 가스를 활성탄보드목질재료복합체의 벽면측으로 향한 이면판의 원형천공 흡착구조를 통하여 활성탄보드에 흡착시켜 인체에 피해를 주는 라돈방사능의 반감기(약 4일)를 넘겨 방사선 피해가 없는 고체원소로 변하도록 함으로써 인체를 보호하는 작용을 오래도록 유지하게한다. 또한 활성탄목질재료복합체에 있어서 실내 쪽에서 보이는 표층판 흡착구조는 아름다운 무늬를 갖는 천연목재의 자연미를 나타내면서 총휘발성유기화합물 및 포름알데히드 등 실내 오염물질을 흡착하는 구조를 갖도록 표층판 라인형 구부홈가공과 이에 연결된 표층판 아래의 활성탄보드/숯보드의 내부에 넓은 숨겨진 라인형 구부홈에 의한 흡착실 구조를 활성탄보드층에 갖도록 할 뿐만 아니라 활성탄보드의 높은 흡음률을 이용하여 이러한 흡착실 구조가 흡착뿐만 아니라 높은 흠음율을 나타내도록 거주자의 건강과 쾌적한 환경을 위한 가스흡착과 흡음을 위한 활성탄보드목질재료복합체의 흡음 흡착구조에 관한 것이다.
그동안 탄소가 주축인 숯보드 또는 탄소보드는 여러 재료와 방법으로 제조되었으나 벽마감 재료로 사용하기 위한 숯보드목질재료복합체 또는 활성탄보드목질재료복합체에 관한 제조방법으로는 본인의 한국특허 10-0572591호로서 각종물리 기계적 특성과 흡착특성에 대한 자세한 자료를 제시하고 "치수안정성과 가스흡착성과 원적외선 방사율이 우수한 건축내장재용 숯보드 및 숯보드 복합재료의 제조방법"에 대하여 발표하였는데 벽마감재로서 기타 섬유소 첨가가 없이 숯가루와 접착제만으로 숯보드의 제조기술을 개발하고 강도향상을 위하여 목질재료를 복합화시키면서 미관을 개선하는 방법을 개발하였으며 숯보드의 표면이 흑색이므로 숯보드의 흡착성능을 유지하면서 표면의 미관을 개선하기 위하여 그 표면을 인쇄무늬지나 부직포 등을 오버레이 하는 방법(이등 2007, 한국특허 10-0667371 )도 개발되었고 특히 이등(2010)은 이러한 숯보드(두께 10㎜)를 실내가스를 흡착하도록 실내에 방치시켜 놓은 시편을 측정할 때마다 20ppm이 들어 있는 가스용기에 흡착성을 계속 측정한 결과 6년 후의 흡착 성능이 초기 흡착성능에 비하여 87.9%, 의 흡착성능을 계속하여 그대로 유지하고 있음을 보고하였다. 또한 실내에서 보이는 표층판에 천연목재의 패널을 위치시키고 그 뒤편에 위치한 숯보드가 보이지 않도록 하는 방법(이등 2005, 인체친화형 주거용 숯목질이종재료복합구조의 공기유입구, 특허 제0517139호)으로서 사이딩방식과 루버식, 스라이딩식을 발표하여 실내의 가스를 흡착하도록 하였으나 벽시공시 표면재와 숯보드의 가운데가 공간으로 각기 분리되어 있는 구조의 분리형 타입이므로 숯보드의 강도나 숯충전상자의 벽시공시 어려운 점이 있으므로 이를 개선할 필요가 생겼다. 또한 특허 10-0572591호는 이면판을 유공구조가 없는 일반 합판을 사용하여 내부콘크리트 벽체나 건물기반의 외부로부터 스며들어오는 라돈가스에 대한 고려를 하지 못하고 표면의 실내공기질 흡착만을 고려하였으며, 가스유입구인 원형천공면적비율도 발표된 25% 이하에서도 충분히 가능하므로 이를 개선하여 복합체의 강도 향상과 또 구조 형태도 미적이나 공정상으로 개선할 필요가 생겼다. 또한 활성탄보드와 숯보드를 1차 공정으로 먼저 제조하고, 제조된 활성탄보드/숯보드와 표층판 및 이면판의 목질재료를 2차 공정으로 접착 열압 제조하였는데 이 두개의 공정을 하나의 공정으로 발전시킬 필요가 있다. 또한 본 출원인이 개발한 특허 10-0667371은 숯보드에 인쇄무늬지나 부직포만 오버레이하는 것으로서는 벽마감재로 사용하는데 강도가 약하고 못박기 구멍뚫기 등 작업성의 개선 및 운반 및 취급의 편리성을 위하여 개선이 필요하다.
지금까지 흡음재료는 다공질형, 판진동형, 공명기형의 세가지의 흡음기구에 따라 흡음을 하는데 하나 이상의 흡음기구가 복합하여 작용한다. 흡음률은 주파수와 벽체구성재료의 성질 및 구조 등과 관계가 깊다(이등 1989, 목재물리 및 역학). 현재까지 시장에서 중요하게 사용하는 흡음재로서의 목질재료의 형태와 구조는 연질섬유판(Insulation board)과 원형천공형연질섬유판, 원형천공형중질섬유판(MDF: medium density fiberboard), 폭이 좁은 무늬목을 일정간격으로 띄워 라인형으로 배치하거나 또는 무늬목단판오버레이중질섬유판을 표면으로부터 일정깊이로 라인형으로 구부가공하고 구부홈에 맞추어 원형천공이 위치하도록 나머지 두께 전부를 원형으로 관통한 흡음판(도 6 밑부분 M-1,M-3 참조)으로 사용하는 MDF제품이 주류로서 Topakustik(R)도 같은 종류의 제품이다. 여기에 난연을 위한 방염시트지마감이나 무늬목마감난연코팅을 하고 있다. 일반적으로 치장합판을 벽마감재로 사용하는 경우 구부가공(이등 1981,목재공학)은 V형과 凹형의 홈으로 파서 그 홈을 표면색과 다른 진한 색으로 주로 흑색이나 흑갈색을 칠하여 쉐도우 라인을 형성하여 입체감을 나타내는 동시에 벽마감재 시공시 합판을 이어붙이는 접합장소로 사용한다. 그러나 활성탄보드나 숯보드의 흡착과 흡음 특성을 모두 활용하여 벽마감재로서 숯보드목질재료복합체의 흡착구조를 이용하여 실내 쪽 표면에 표면재 라인형 구부홈에 연결한 활성탄 내부에 숨겨진 표면재 라인형 구부홈보다 훨씬 더 넓은 흡착흡음실 구조를 만들거나 여기에 △형 반사 구조를 갖춘 흡착흡음구조실(도 6 참조)를 장치함으로써 가스흡착뿐만 아니라 높은 흠음율을 나타내게 하는 방법은 현재까지 없으므로 본 미장천연목재단판오버레이 활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조와 제조방법은 환기 이외에는 특별한 해결방법이 없는 라돈가스문제를 해결할 뿐만 아니라 실내의 총휘발성유기화합물가스나 냄새를 제거하고 아울러 높은 흡음을 하므로써 거주자의 건강과 쾌적한 환경을 위하여 반드시 필요하다 할 것이다.
흡착능력을 그대로 유지하는 활성탄보드나 숯보드의 자체 강도는 약하므로 표층판과 이면판으로 사용하는 목질재료(천연목재, 합판, 파티클보드, 섬유판, 집성재 등)의 도움으로 강도의 보완을 받아 벽마감재로서 사용할 때 배선이나 파이프 구멍을 위한 구멍뚫기나 절단가공, 구부가공, 나사박기 등의 문제를 해결할 수 있고 시공이 편리하고 작업성과 운반 취급이 우수하게 되며 또한 어두컴컴한 활성탄보드/숯보드의 흑색 대신에 아름다운 무늬를 갖고 있는 미장천연목재 또는 미장천연목재단판을 오버레이한 목질재료층을 표층판으로 하기 때문에 우수한 벽마감재로 미장효과를 나타낸다. 그러나 본인의 특허 10-0572591호는 이면판을 유공구조가 없는 일반 합판을 사용하여 내부콘크리트 벽체나 건물기반의 외부로부터 스며들어오는 라돈가스의 흡착에 대한 고려를 하지 못하고 표면의 실내공기질 흡착만을 고려하였으며, 가스유입구인 원형천공면적비율도 발표된 25% 이하에서도 충분히 가능하므로 이를 개선하면 복합체의 강도가 크게 향상될 수 있다. 뿐만아니라 표층판의 흡착구조 형태도 원형천공방식이 아닌 미적으로도 보기 좋고 가공공정으로도 편리한 라인형 구부가공방식으로 개선할 필요가 있다. 또한 활성탄보드와 숯보드를 1차적으로 제조하고 이 활성탄보드/숯보드를 표층판과 이면판의 목질재료 사이에 위치시키고 2차적으로 열압하여 제조하였는데 이 두개의 공정을 한 공정으로 제조한 원스텝공정(one step process)은 에너지도 절약되고 무엇보다 PMDI접착제가 이형판이나 프레스에 눌러 붙지 않는 이점이 생기게 된다. 활성탄보드목질재료복합체나 숯보드목질재료복합체의 중심판인 활성탄보드나 숯보드 자체의 특성인 흡착능력을 나타내려면 이면판과 표층판인 목질재료에 특별한 흡착구조를 설치하여야 한다. 건물벽과 지반으로부터 나오는 라돈가스는 이면판의 원형천공 또는 이중천공 흡착구조를 통하거나 이와 연결된 중심판의 숨겨진 넓은 폭의 구부가공에 의한 흡착실 구조를 통하여 흡착되거나 건물 바닥면으로부터 허리 높이까지 이 부위의 천공률을 특히 높여 공기보다 무거운 라돈가스를 활성탄보드 또는 숯보드의 벽 측 표면에 쉽게 흡착되도록 하고, 실내에서 발생하는 가스는 표층판의 원형천공방식보다 미적으로 보기 좋고 입체적이며 시공의 편리성이 있는 라인형 구부홈 또는 표면재 라인형 구부홈에 맞추어 연결된 표면재 구부홈보다 훨씬 넓은 중심판 내부의 일정 깊이의 라인형 구부홈에 의한 숨겨진 흡착실 구조(도 2 참조)를 통하여 활성탄보드 또는 숯보드의 실내측 표면에 흡착되도록 한다. 또한 미세구조가 매우 발달된 활성탄보드의 높은 흡음률을 밝히고 이를 이용하여 표층판 구부홈에 연결된 중심판의 숨겨진 넓은 흡착구조가 흡착뿐만 아니라 높은 흡음률을 나타내는 흡착흡음구조가 동시에 될 수 있도록 하고 또한 표층판 구부홈을 통하여 들어오는 입사 부분에 △형의 음반사부를 갖춘 흡착흡음실 구조(도 6 참조)도 개발하고자 한다. 따라서 이렇게 제조된 미장천연목재 또는 미장단판오버레이합판 활성탄보드목질재료복합체는 현재까지 환기 이외에는 특별한 해결방법이 없는 라돈가스문제를 해결할 뿐만 아니라 유해가스와 총휘발성유기화합물가스나 냄새를 제거하고 아울러 높은 흡음을 하여 거주자의 건강과 쾌적한 환경을 위한 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조와 그 제조방법에 관한 것이다.
위와 같은 요건을 만족시키기 위해서는 먼저 중심판인 활성탄보드나 숯보드의 자체 강도(활성탄 2.26 N/㎟, 백탄 4.15 N/㎟, 표3 참조)는 약하므로 표층판과 이면판으로 사용하는 목질재료(천연목재, 합판, 파티클보드, 섬유판, 집성재 등)의 도움으로 표 4에서 보는 바와 같이 12-24 N/㎟의 휨강도의 보강을 받아 벽마감재로서 사용할 때 배선이나 파이프 구멍을 위한 구멍뚫기나 절단가공, 구부가공, 나사박기 등의 공사 문제를 해결할 수 있고 시공이 편리하고 작업성과 운반 취급이 우수하게 되며 또한 어두컴컴한 활성탄보드/숯보드의 흑색 대신에 아름다운 무늬를 갖고 있는 미장천연목재 또는 미장천연목재단판을 오버레이한 목질재료층을 표층판으로 하기 때문에 우수한 벽마감재로 미장효과(도 1 및 도 5 참조)를 나타내게 된다. 지금까지 본인의 특허 10-0572591호를 포함한 이러한 숯보드목질재료복합체는 먼저 1차 공정으로 활성탄보드 또는 숯보드를 제조하고 제조된 활성탄보드/숯보드를 표층판과 이면판의 목질재료 사이에 위치시키고 접착제를 사용하여 2차 공정으로 다시 열압하여 복합체를 제조하였다. 활성탄보드/숯보드를 제조할 때 주로 PMDI(polymeric diphenyl methane diisocyanate)를 주접착제로 사용하는데 프레스판이나 카울프레이트에 제품이 눌러 붙는 경우가 생기며 이형제나 이형필름을 사용하여도 문제가 일어나기 쉽기 때문에 생산속도의 지연이나 경제적 손해와 제품의 표면과 질에도 영향을 주게 된다. 또한 두 번의 열압공정으로 인하여 에너지가 많이 들게 되는데 이 두 개의 공정을 하나의 공정으로 제조하는 원스텝 공정(one step process)은 에너지도 절약되고 무엇보다 PMDI접착제가 이형판이나 프레스에 눌러 붙지 않는 이점이 생겨 깨끗한 제품을 생산할 수 있게 된다. 원스텝 공정은 먼저 이면판인 유공합판의 윗면(활성탄매트와 마주하는 면)에 PMDI를 82g/㎡로 도포하고 이 위에 활성탄파티클 또는 숯파티클에 전건중량당 PMDI 15%와 에칠렌비닐아세테이트에말죤수지(EVA, 수지고형분 55%, pH 5.5) 5%를 혼합하여 매트(mat)를 형성한 후 이 매트 위에 활성탄매트와 마주하는 면의 표면에 PMDI 접착제를 82g/㎡로 도포한 표층판을 덮고 한 번의 열압공정으로 숯보드목질재료복합체 제품을 만드는 공정이다. 이때의 공정은 표1의 예에서 4단계의 열압공정을 취하여 제조하였는데 170℃의 열압온도에서 1단계는 표층판과 이면판의 가열온도가 전달되는 단계로 접촉만 유지하는 낮은 5㎏/㎠이하의 압력으로 시간은 1분이며 2단계는 압력상승단계로 40㎏/㎠의 압력까지 50초에 상승시키고 그 상태에서 10초 유지시키는 단계이며 3단계는 중심층에 형성된 수증기를 제거하는 단계로 10㎏/㎠에서 2분을 행한다. 4단계는 다시 40㎏/㎠의 고압으로 압력을 상승하여 5분간 유지시켜 접착제의 경화로 제품이 최종밀도로 고정되는 단계이다.
본인의 특허 10-0572591호는 가스유입구인 표층판의 면적에 대한 원형천공비율도 25%로 발표하였는데 그 이하에서도 충분히 가능하므로 이 노출비율이 낮아지면 상대적으로 숯보드목질재료복합체의 강도가 향상된다. 또한 실내에서 보이는 표층판의 흡착구조 형태도 원형천공방식이 아닌 라인형 구부가공방식으로 미관상 보기도 좋고 가공공정도 매우 편리하다. 표이판에 만든 라인형 구부홈 또는 천공은 가스의 유입구로서 숯보드의 공기노출 면적비율이 되는데 발표된 25%보다 훨씬 작게 하여도 흡착력이 우수하였다. 즉 최소 1.5%의 공기노출 비율로도 표1처럼 활성탄보드는 6시간만에 100% 노출된 것과 같은 결과를 얻을 수 있었을 뿐만 아니라 상대적으로 강도는 무척 높아지는 이점이 생겼다(표 3). 5%의 노출면적비율을 갖는 활성탄보드목질재료복합체는 3시간이면 100%의 활성탄 표면이 공기에 직접 노출된 것과 동일한 가스흡착을 나타내고 있었다. 그러나 천공구조는 구멍이 뚫여 있어 미관상 보기가 좋지 않게 여기는 시장 구조에서는 표층판보다 이면판으로서 사용하도록 하고 표층판은 라인형구부홈구조를 택하는 편이 좋다. 활성탄보드/숯보드 목질재료복합체의 표층판은 목질재료판 위에 천연목재의 박단판(보통 0.2㎜-3㎜ 두께)을 오버레이시킨 미장목질재료판을 사용하거나 천연목재의 판재(1-10㎜ 두께)을 일정간격으로 배치하여 접착한다. 천연목재단판미장목질재료판의 표층판은 전체 표면면적에 대하여 라인형 구부홈면적 비율이 최소 1.5%가 되도록 구부가공을 활성탄보드층/숯보드층 표면까지 또는 활성탄보드층/숯보드층 표면보다 약간 깊게 실시하여 활성탄보드/숯보드의 흑색이 자연스럽게 나타나도록 쉐도우라인(도 1, 도 5 참조)을 형성하여 입체감을 표현하는 동시에 (과거에 벽판용 합판은 구부가공 후 표면색과 다른 진한 색 주로 흑색을 구부가공한 홈에 칠하여 입체감을 표현함.) 이에 연결된 라우터가공을 통한 숨겨진 흡착실 구조를 도 2처럼 만들어 활성탄보드/숯보드가 공기에 노출되는 면적을 확대시킴으로써 표 1과 같이 흡착성능을 보다 강화시키는 미장천연목재숯보드목질재료복합체의 흡착구조에 관한 것이다.
본인의 특허 10-0572591호는 이면판을 유공구조가 없는 일반 합판을 사용하여 내부콘크리트 벽체나 건물기반의 외부로부터 스며들어오는 라돈가스에 대한 고려를 하지 못하고 표면의 실내공기질 흡착만을 고려하였는데 이러한 원스텝 미장천연목재 숯보드목질재료복합체의 중심층에 위치한 중심판인 활성탄보드/숯보드의 양면 모두를 활용하여 흡착성질을 충분히 발휘하도록 하기 위해서는 표층판과 이면판에 특별한 흡착구조를 갖도록 한다. 이면판의 경우 이면판인 합판의 천공구조 또는 이중천공구조(도 3의 8)를 통하거나 이와 연결된 숨겨진 흡착실 구조를 통하거나 이면판의 천공비율을 달리하여 바닥으로부터 허리높이까지는 특히 높은 천공률을 형성하여 콘크리트벽과 건물기반으로부터 새어나오는 공기보다 무거운 라돈가스를 숯보드의 벽측 표면에 흡착시켜 라돈방사능의 반감기(4일, 96시간) 를 넘겨 인체에 무해한 고체원소로 변화시켜줌으로써 라돈가스의 흡착 차단재로 숯보드목질재료복합체를 사용할 수 있게 하여 준다 (표 5 참조). 표층판의 경우, 발명의 실시를 위한 최선의 형태 1항에서의 표층판과 중심판인 활성탄보드/숯보드의 적정깊이까지 라인형으로 동시에 구부가공한 구조(도 2의 위로부터 첫번째와 두번째) 또는 표층판의 라인형으로 구부가공한 홈에 연결된 숨겨진 보다 넓은 흡착실을 라우터 가공으로 도 2의 위로부터 세번째와 네번째 그림처럼 활성탄보드/숯보드의 내부에 만든 구조로 흡착성능을 더욱 크게 향상시킨다. 이 구조를 통하여 실내공기의 오염물질인 휘발성유기화합물 및 가스등을 중심층에 위치한 활성탄보드/숯보드에 흡착되도록 하는 특별구조를 형성하도록 하는 것이다.
또한 다공질인 활성탄보드의 흡음 특성이 목재보다 높음을 밝히고 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조를 이용하여 기존의 흡음판으로 사용하는 원형천공중질섬유판(도 6의 M1)의 흡음률과 대비하여 실내 쪽 표면에 표면재 라인형 구부홈에 맞추어 도 6의 T2에서 보는 바와 같이 표층판 합판의 구부홈 가공시 동일한 폭으로 동시에 활성탄보드 두께의 최대 반(5㎜) 깊이까지 구부가공한 활성탄보드목질재료복합체구조나 표층판의 라인형 구부홈 간격보다 흡착흠음실의 밑변의 폭이 3배 더 넓은 T4 형태의 숨겨진 라인형 구부홈에 의한 흡착흡음실 구조를 만들거나 T4의 흠음흡착실에 표층판의 라인형구부홈을 통하여 들어오는 입사부분에 △형의 음반사부를 설치한 T3형 흡착흡음실 구조(도 6 참조)를 장치함으로써 가스흡착뿐만 아니라 높은 흠음율을 갖는 주거자의 쾌적한 환경을 위한 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조에 관한 것이다.
본 특허는 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 중심판인 활성탄보드 또는 숯보드가 한 면 또는 양면 흡착을 모두 잘 발휘할 수 있도록 하는 흡착구조와 그 제조방법에 관한 것으로 콘크리트벽과 그 틈사이 및 건물 기반으로부터 새어나오는 라돈가스 등은 활성탄보드목질재료복합체의 이면판인 천공구조와 이와 연결된 숨겨진 흡착실 구조를 통하여 활성탄보드/숯보드의 벽면쪽 표면으로 흡착되며 흡착된 라돈가스는 반감기(4일: 96시간, 표 4 참조) 동안 활성탄보드에 흡착되어 있다가 인체에 무해한 고체 원소로 변환 고정됨으로써 라돈방사능으로부터 인체를 보호하는 차단재로 작동한다. 활성탄보드목질재료복합체의 표층판의 구부홈가공과 이와 연결된 활성탄보드/숯보드의 흡착실 구조(도 2)를 통하여 실내의 휘발성유기화합물 및 포름알데히드 등 실내 오염물질이 흡착되도록 할 뿐만 아니라 실내 쪽 표면에 표면재 라인형 구부홈에 맞추어 활성탄 내부의 표면재 라인형 구부홈보다 더 넓은 흡착흡음실 구조를 만들거나 여기에 △형 반사 구조를 갖춘 흡착흡음실 구조(도 6 참조)를 형성함으로써 가스흡착뿐만 아니라 높은 흠음율을 갖는 것을 특징으로 하는 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체를 제조하게 된다. 만약 라돈가스의 문제를 기본적으로 해결하면서 실내가스 흡착보다는 실내화재의 위험을 고려할 경우는 표층판을 내화 또는 난연 화장판으로 구성한 활성탄보드복합체로 해결하면 될 것이다. 따라서 이러한 활성탄보드목질재료복합체는 천연목재의 자연미와 입체감을 나타낼 뿐만 아니라 강도도 우수하고 시공이 빠르고 작업성과 취급 및 운반이 우수한 이점을 갖춘 공기질을 위한 쾌적한 주거 환경과 주거자의 건강을 위한 최고의 인체친화적 흡착흡음용 벽 마감재, 및 천장 마감재로서 학교, 강당, 콘서트홀, 체육관, 사무실, 아파트 및 개인 주택용으로 사용할 수 있으며 칸막이 및 가구용 부품으로도 사용하여 크게 각광받을 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 미장천연목재단판(백참나무)을 메란티합판에 오버레이한 표층판으로 두께는 5㎜ 이고, 중심판인 숯보드는 10㎜두께, 이면판은 메란티합판(5㎜ 두께)으로 구성된 활성탄보드목질재료복합체의 그림이다. 도 1의 윗 그림은 위에서 비스듬히 측면으로 본 그림으로 표면 197㎜의 폭에 3㎜의 폭의 구부가공(1.5%의 구부면적비율)을 한 것이며 도 1의 아랫 그림은 이면판을 구성하는 원형천공 목질재료판으로서 8.5㎜ 직경의 구멍으로 전체표면 면적의 1.5%의 천공면적을 갖는 메란티5매 폐놀수지 합판(두께 5㎜)의 그림이다.
도 2는 본 발명에 따른 구부가공을 실시한 활성탄보드목질재료복합체의 측면도이다. 도 2의 맨 위는 1.5% 구부면적비율을 갖도록 구부가공을 활성탄보드목질재료복합체의 표층판까지만 실시한 사진이며 도 2의 위로부터 두번째는 1.5% 구부면적비율을 갖도록 구부가공을 표층판으로부터 활성탄보드 표면층을 지나 활성탄보드 내부 3㎜ 깊이까지 라인형 구부가공을 실시한 그림이다. 도 2의 위로부터 세번째 그림은 표층판 5㎜ 두께 중 3㎜ 깊이로 구부가공한 홈(3㎜ 너비)에 연결된 표층판 나머지 두께 2㎜에 숨겨진 흡착실(깊이 2㎜, 너비 30㎜)의 구조를 갖는 사진이고 도 2의 맨 밑의 그림은 표층판의 구부가공홈(3㎜ 너비)에 연결된 표층판 밑에 활성탄보드 내부에 숨겨진 흡착실(깊이 5㎜,너비 30㎜)을 갖는 흡착구조의 그림이다.
도 3은 본 발명의 활성탄보드목질재료복합체의 이면판 또는 표면판의 표면 면적에 대하여 천공에 의한 천공면적의 비율에 따라서 중심판인 활성탄보드/숯보드가 직접 공기와 접촉하여 라돈이나 가스 등을 흡착하게 되는데 합판의 천공면적 비율에 따른 휨강도(표3참조)를 위한 표면재의 천공형태의 그림이다. 3-1:무공합판, 3-2: 천공률 1.5%의 유공합판, 3-3: 천공률 5%의 유공합판 3-4: 천공률 10%의 유공합판(구멍 2개로 구성) 3-5: 천공률 10%의 유공합판(구멍 4개로 구성) 3-6: 천공률 25%의 유공합판 (구멍 2개로 구성) 3-7: 천공률 25%의 유공합판 (구멍 10개로 구성) 3-8: 이중천공합판 3-9: 백탄(숯)보드 3-10: 활성탄보드
도 4는 본 발명의 활성탄보드목질재료복합체의 가공성과 작업성을 나타낸 그림으로 타커못박기, 홈파기(구루빙), 구멍 뚫기, 못박기, 나사못 박기 등의 성질이 모두 양호하여 활성탄보드의 약점을 보완하고 있는 모습을 보여주는 사진으로 윗 그림은 측면도, 아랫 사진은 평면도이다.
도 5의 맨 윗 그림은 10%의 표면구부 홈을 갖는 열처리 물푸레나무단판오버레이합판의 표층판을 갖는 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 사진으로 활성탄 보드의 중심층의 반 깊이로 표면구부홈의 3배의 폭을 갖는 숨겨진 흡착실을 갖고 있으나 표면에서는 잘 보이지 않는다. 중간사진은 두께를 나타내는 측면도이고 아래 사진은 비슴듬히 위에서 내려다 본 이면판으로 공기에 직접 노출되는 유공면적비율이 5%인 천공합판의 모습이다.
도 6은 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조측면도로서 구조의 형태에 따라 흡음률이 다르므로 이를 관내법으로 측정하기 위하여 표시한 원형샘플의 단면도이다. T1은 표층판인 합판+중심판인 활성탄보드+이면판인 합판의 대조구의 모습이고 T2는 표층판에 구부가공을 하고 같은 폭으로 중심판에도 일정깊이로 구부가공을 한 활성탄보드의 모습이며, T3는 표층판은 구부가공을 하고 중심판은 라우터가공에 의하여 표층판의 구부가공홈의 3배의 폭을 갖는 숨겨진 흡음흡착실에 △형의 음반사부를 설치한 활성탄보드, T4는 표층판은 구부가공을 하고 중심판은 라우터가공에 의하여 표층판의 구부가공홈의 3배의 폭을 갖는 숨겨진 흡음흡착실만 갖도록 한 모습이다. M1은 비교를 위한 대조구로서 원형천공형중질섬유판흡음판의 표면과 흡음판을 전체 두께를 완전관통하고 난 뒷면을 검은 지류로 덮고 있는 모습의 뒷면을 보이고 있다. M3는 시중에 유통하는 흡음판으로서 라인형으로 목재를 배치한 밑에 전체 두께를 원형천공한 중질섬유판으로 복합화한 흡음판이다. M2는 무수히 많은 내부 미세 공극을 갖는 활성탄보드 외부형태의 사진이다.
도 7은 미장천연목재단판오버레이활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조에 따라 표 6에서 측정된 흡음률을 그래프로 나타낸 것으로서 약자는 도6을 참조한다.
도 8은 미장천연목재단판오버레이활성탄보드목질재료복합체의 표층판과 중심판, 이면판의 두께에 따라 흡착흡음실의 크기와 구조를 달리해야 하는 다양한 형태의 예를 표시한 것이다.
1. 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 최적 구부가공
활성탄보드목질재료복합체(제조방법 예 표1 하단에 기술)에 있어서 표층판을 형성하는 미장천연목재단판이 오버레이된 합판을 일정 간격으로 도 1처럼 구부가공을 실시한다. 예를 들면 표층판의 19.7㎝ 폭 마다 구부가공 홈 폭을 3㎜로 가공하게 되면 길이는 동일한데 폭 20㎝의 표층마다 3㎜의 홈가공이 되어 숯보드목질재료복합체 전체표면의 1.5%가 라인형으로 구부 가공되는 홈면적에 해당된다. 표 1에서 보는 바와 같이 에칠렌가스의 주입농도가 주입할 때마다 약간의 차이는 있으나 20-26ppm이 될 때, 활성탄보드의 표면이 100% 직접 공기에 노출된 경우는 한 시간 내에 전체 가스의 91%를 흡착하고 있으며 표층판의 구부 홈면적 비율이 3%에서 5%일 경우 이 홈을 통하여 흡착되는 흡착량은 3시간 안에 활성탄보드가 100% 노출된 것과 같아졌고 구부 홈면적 비율이 1.5%일 때는 표 1과 같이 6시간이 되어야 100% 공기에 노출된 것과 같은 효과를 가져 왔으며 이것은 24시간 흡착량과 거의 동일한 수준이었다. 표 2는 휘발성유기화합물의 한 종류로서 공기질 관리를 위한 규제 물질인 자일렌을 약 5000 ㎍/㎥의 고농도로 처리시 활성탄보드가 100% 노출되었을 경우 공기질 관리 기준(한국:700 ㎍/㎥, 일본: 870 ㎍/㎥) 이하로 만족시키는데는 20분이 걸리나 25% 노출되었을 때는 40분, 10% 노출되었을 때는 50분, 5% 노출되었을 때는 60분, 3% 노출시와 1.5% 노출은 공히 3시간으로 같았다. 따라서 활성탄보드가 공기 중에 직접 노출되는 비율이 적어짐에 따라 자일렌흡착속도가 떨어지고 있으나 24시간 정도면 활성탄보드의 모든 공기노출비율에서 거의 동일한 수준으로 흡착되고 있었다. 합판은 공극율이 매우 높은 목재 단판을 직교하여 제조하였으므로 물리적 가스 흡착을 적은 양이지만 일부 하고 있는 것으로 나타났으며 연속주입할 때마다 그 흡착량은 계속 떨어지고 있는 반면에 활성탄보드/숯보드는 표 1처럼 4차에 걸친 20-26ppm의 연속된 가스 주입에서도 동일한 흡착속도를 계속 나타내고 있었으며 이등이(2010) 발표한 대로 실험실 공기 중에 방치하여 실험실에서 생긴 가스를 흡착하면서 6년간 30회 이상의 표1과 같은 가스흡착실험을 반복하였는데 초기 흡착성능에 비하여 숯보드는 87.9%, 오버레이숯보드는 72.9%의 흡착성능을 계속하여 그대로 유지하고 있음을 보고한 것처럼 포화되어 균형이 이루어질 때까지 흡착이 계속될 것이다. 백탄보드는 공기에 직접 노출되는 유공면적비율이 1.5%일 때 3시간이면 백탄보드의 표면이 100% 공기에 노출된 것과 같은 효과를 가져 오나 활성탄 보드에 비하여 그 흡착속도는 매우 느려 24시간 흡착량의 반 정도밖에 되지않았다. 휨강도는 표 3에서 보는 바와 같이 활성탄보드는 2.26 N/㎟, 백탄보드는 4.15 N/㎟의 강도를 나타내어 연질섬유판(Insulation fiber board)과 비슷한 강도를 나타내어 시공상 어려움이 생기는데 목질재료로 보강하게 되면 숯보드목질재료복합체의 강도는 표 4에서 보는바와 같이 12-24 N/㎟으로 많이 증가하게 되어 실내 벽마감재로 시공할 때 매우 큰 장점을 갖게 되며 도 4와 같이 타커못박기, 구부가공(grooving, 구루빙,홈파기), 구멍뚫기, 못박기, 나사못박기 등 가공성이 매우 좋아 작업성과 운반 취급하기가 매우 좋게 된다. 또한 구부가공할 때 표층판으로부터 중심판인 활성탄보드층 표면까지 하거나(도 2의 맨 위쪽 그림) 또는 활성탄보드층 표면 약간 안쪽까지 예를 들면 폭 20㎝마다 3㎜의 구부홈가공을 숯보드목질재료복합체 전체표면의 1.5%가 구부 가공하게 되는데 5㎜의 숯보드 두께일 경우 숯보드 표면으로부터 1㎜ 깊이 더 안쪽까지 10㎜ 두께인 경우는 숯보드 표면으로부터 3-5㎜ 깊이까지 구부가공을 실시하면 숯의 노출표면적이 커져 흡착 효과는 더욱 커지게 된다. 예를 들면 숯보드의 표면적이 전자의 경우(두께 5㎜의 숯보드에서 1㎜ 두께 깊이까지 구부가공)는 1.5%에서 2.5%로 후자의 경우(두께 10㎜의 숯보드에서 3㎜ 깊이까지 구부가공: 도 2의 위로부터 두번째 그림 참조)는 표면 구부홈비율은 같은 1.5%이지만 실제 공기에 노출되는 활성탄보드/숯보드의 노출 표면적 비율은 4.5%로 커지게 되며 두께 10㎜의 숯보드에서 5㎜ 깊이까지 구부가공하면 노출되는 표면적 비율은 6.5%로 커지게 되므로 활성탄보드는 100% 노출되는 흡착효과와 동일하게 되는 흡착시간이 6시간에서 3시간으로 단축되며 백탄보드의 경우는 후자의 경우 흡착양은 적지만 3시간에서 한 시간으로 두 시간을 줄일 수 있는 이점을 갖게 된다. 표 2는 약 5000 ㎍/㎥의 고농도 자일렌 처리시 표층판의 구부가공 홈비율이 1.5%에서 중심층인 활성탄보드의 두께 10㎜의 5㎜ 깊이까지 구부가공하면 가스에 노출되는 표면적 비율이 표층판 면적의 6.5%가 되어 공기질 관리 기준(한국:700 ㎍/㎥, 일본: 870 ㎍/㎥)이하로 떨어트리는데 걸리는 시간이 3시간 정도에서 1시간 이내로 줄게 된다. 일반적으로 치장합판을 벽마감재로 사용하는 경우 구부가공(이등 1981,목재공학)은 V형과 凹형의 홈으로 파게 되며 그 홈을 표면색과 다른 진한 색으로 주로 흑색이나 흑갈색을 칠하여 쉐도우 라인을 형성하여 입체감을 나타내는 동시에 벽마감재 시공시 합판을 이어붙이는 접합장소로 사용하며 어디서 이어 붙였는지 모르게 하는 방법으로 사용하게 된다. 활성탄보드목질재료복합체의 경우 구부가공은 최소한 활성탄보드 표면까지 홈이 패어져 있게 되므로 활성탄의 흡착특성을 발휘하게 될 뿐만 아니라 별도의 색을 칠할 필요가 없이 활성탄보드의 흑색이 나타나므로 자동으로 입체감이 나타나는 이점을 갖게 되며 마찬가지로 이어붙이는 장소로 사용할 수 있게 된다. 따라서 본 출원자가(이등 2006, 특허 10-0572591호) 발표한 25%의 천공 면적보다 훨씬 작은 최소 1.5%의 유공노출면적비율에서도 6-24시간동안의 흡착을 고려하면 거의 같은 결과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 천공과는 다른 형태인 凹형 구부가공을 활성탄보드목질재료복합체의 활성탄보드층 표면보다 약간 더 안 쪽으로 깊게 실시하여 비록 표면에는 1.5%의 구부면적율을 나타내나 가스에 노출되는 표면적은 실질적으로 증가되어 흡착속도를 증가시키면서 활성탄보드의 흑색이 자연스럽게 나타나도록 쉐도우라인을 형성하여 입체감을 표현하는 동시에 흡착성능을 보다 향상시킬 수 있으며 25% 천공 때보다 훨씬 높은 강도를 부여하여 활성탄보드의 보강 효과가 보다 많이 증가하게 되는 특징이 있게 된다.
표 1 숯보드목질재료복합체에 있어서 활성탄보드와 숯보드의 노출비율에 따른 시간별 단위면적당 가스흡착량*1 (단위 ppm/㎠)
횟수 시간 합판 1.5% 노출백탄*2 3% 노출 백탄 5% 노출 백탄 10% 노출 백탄 25% 노출 백탄 100% 노출 백탄
1차 주입 1hr 0.49 4.29 4.28 5.85 5.29 5.59 5.41
흡착량 3hr 1.17 8.75 9.73 10.90 9.66 9.74 8.05
6hr 1.20 12.42 13.59 14.58 12.93 12.83 10.60
12hr 0.65 16.53 17.55 18.12 16.36 15.81 14.13
24hr 1.76 20.41 20.36 21.07 18.99 18.55 16.87
48hr 3.08 22.90 21.75 22.92 20.99 20.60 19.16
2차 주입 1hr 0.30 2.77 4.22 6.42 6.80 5.69 5.84
흡착량 24hr 2.58 19.23 20.49 20.21 19.40 17.56 18.44
48hr 2.50 20.57 21.98 21.53 21.46 19.63 19.35
3차 주입 1hr 0.43 4.85 6.73 9.33 4.27 4.21 4.94
흡착량 24hr 1.90 18.74 20.40 21.39 19.68 17.68 17.50
48hr 1.86 22.35 22.36 23.05 22.09 21.80 19.77
4차 주입 1hr 0.59 3.64 5.07 7.66 8.17 7.79 7.82
흡착량 24hr 1.96 25.84 25.83 24.21 23.19 23.92 23.89
48hr 1.81 26.17 26.51 24.86 25.01 12.70 25.62
횟수 시간 합판 1.5% 노출활성탄 3% 노출 활성탄*3 5% 노출 활성탄 10% 노출 활성탄 25% 노출활성탄 100% 노출활성탄
1차 주입 1hr 0.49 6.74 8.91 11.33 13.37 16.47 17.67
흡착량 3hr 1.17 18.00 18.21 20.50 21.53 22.18 18.29
6hr 1.20 21.13 21.31 21.64 22.31 22.56 18.81
12hr 0.65 22.95 22.86 22.08 22.76 22.87 19.01
24hr 1.76 23.23 23.38 22.36 22.88 23.01 19.33
48hr 3.08 23.54 23.75 22.56 23.12 23.32 19.46
2차 주입 1hr 0.30 7.44 9.09 11.03 13.34 16.34 16.90
흡착량 24hr 2.58 21.16 21.42 20.85 21.16 21.13 18.53
48hr 2.50 21.36 21.48 21.06 21.05 22.48 19.51
3차 주입 1hr 0.43 6.79 8.43 11.02 13.69 16.78 17.47
흡착량 24hr 1.90 22.02 21.63 21.20 21.22 21.49 19.57
48hr 1.86 22.77 22.17 22.49 22.51 22.40 20.14
4차 주입 1hr 0.59 7.13 10.01 11.56 12.73 15.78 18.46
흡착량 24hr 1.96 21.82 20.34 20.80 19.27 18.96 20.91
48hr 1.81 22.54 20.45 21.64 19.81 19.30 23.04
*1: 숯보드목질재료복합체(표면 면적:50㎠)를 넣은 용기 1000㎖에 에칠렌가스를 20-26ppm 넣고 가스흡착량을 시간별로 측정함, (2반복 평균치임). 숯보드목질재료복합체의 표층판은 5㎜ 두께의 합판으로 홈가공하여 이 구멍을 통하여 가스가 유입되여 중심판인 숯보드에 흡착됨. 아크릴판에 5×10㎝의 면적으로 홈을 파고 숯보드목질재료복합체를 이 안에 넣고 아크릴판 안측 옆벽면과 숯보드목질재료복합체가 접하는 부분을 모두 실링하여 가스흡착은 오직 표면에 노출된 합판과 합판에 난 구멍만을 통하여 숯보드에 흡착되도록 함. 에칠렌가스흡착량은 Gas chromatograph (DC-14B, 제조사 Shimadzu)를 사용하여 측정하였다.
*2:백탄보드목질재료복합체 제조 - 접착제 PMDI를 82g/㎡로 도포한 5mm 두께의 메란티 5매 유공폐놀수지합판 위에, 굴참나무 백탄을 분쇄한 혼합형〔#6∼12(7%),#12∼18(14%), #18∼40(43%),# 40∼60(23%),# 60∼100(9%), #100 이하(4%)〕에 전건중량 기준으로 접착제 PMDI수지 15%와 EVA에말죤수지(수지고형분 55%, pH 5.5) 5%를 혼합하여 매트를 형성하고 이 위에 다시 PMDI를 82g/㎡로 도포한 메란티 5매 폐놀수지합판을 올려 놓고 열압기로 170℃의 열압온도에 4단계압력스케쥴 〔접촉 1분-40㎏/㎠(50초 상승, 10초 유지)-10㎏/㎠(2분)-40㎏/㎠(5분)〕로 원스텝 공정(one step process)으로 제조함.
*3: 활성탄보드목질재료복합체 제조 - 접착제 PMDI를 82g/㎡로 도포한 5mm 두께의 메란티 5매 폐놀수지합판 위에, 야자각 활성탄을 분쇄한 혼합형〔#6∼12(14.6%),#12∼18(31.68%), #18∼40(30.27%),# 40∼60(12.35%),# 60∼100(6.66%), #100 이하(2.14%)〕에 전건중량 기준으로 접착제 PMDI수지 15%와 EVA에말죤수지(수지고형분 55%, pH 5.5) 5%를 혼합하여 매트를 형성하고 이 위에 다시 PMDI를 82g/㎡로 도포한 메란티 5매 폐놀수지합판을 올려 놓고 열압기로 170℃의 열압온도에 4단계압력스케쥴 〔접촉 1분-40㎏/㎠(50초 상승, 10초 유지)-10㎏/㎠(2분)-40㎏/㎠(5분)〕로 원스텝 공정으로 제조함.
표 2 활성탄보드의 노출면적비율과 시간에 따른 자일렌 흡착성능 *1 (단위:㎍/㎥)
노출비율 100% 25% 10% 5% 3% 1.5%
시간 0 hr 5451 6139 4876 4672 5227 5302
10 min 1329 2003 2156 1922 2817 3045
20 min 386 1081 1343 1470 2817 2222
30 min 113 926 959 1065 2314 1755
40 min 54 571 727 913 1614 1386
50 min 13 427 550 781 1198 1394
60 min 4 311 499 633 1098 1234
3 hrs 1 23 125 219 499 643
6 hrs 0 1 4 6 104 134
24 hrs 0 0 1 1 9 45
*1. 활성탄보드목질재료복합체(제조방법: 표1의 제조방법과 동일, 시편 면적:5x 10cm, 두께 1cm)를 넣은 용기 1000㎖에 자일렌가스를 넣고 가스흡착량을 시간별로 측정함. 활성탄보드목질재료복합체의 표층판은 5㎜ 두께의 합판으로 홈가공하여 이 구멍을 통하여 가스가 유입되여 중심판인 활성탄보드에 흡착됨. 아크릴판에 5×10㎝의 면적으로 홈을 파고 활성탄보드목질재료복합체를 이 안에 넣고 아크릴판 안측 옆벽면과 활성탄보드목질재료복합체가 접하는 부분을 모두 실링하여 가스흡착은 오직 표면에 노출된 합판과 합판에 난 구멍만을 통하여 활성탄보드에 흡착되도록 함. 자일렌가스흡착량은 휘발성유기화합물분석기(VOC Analyzer EGC-2, ABILIT Co.)를 사용하여 측정하였으며 표의 수치는 흡착후 잔류 농도이다.
참고사항 1. 한국 다중이용시설 등의 실내공기질관리법 시행규칙 별표4의2 개정 2008.10.10, 자일렌: 700 ㎍/㎥
참고사항 2. 일본 870 ㎍/㎥ : 일본 후생노동성 VOC 실내농도 지침값 2002.3
2. 활성탄보드목질재료복합체의 표층판 구부가공과 연결된 내부 흡착실 구조
1항인 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 최적 구부가공에서의 표층판과 중심판인 활성탄보드/숯보드의 적정깊이까지 동시 구부가공한 구조(도2의 위로부터 첫번째 그림과 두번째 그림 참조)보다 더 빠른 흡착특성을 필요로 하는 경우에는 표층판의 구부가공한 홈에 연결된 흡착실을 라우터가공을 통하여 도 2의 위로부터 세번째 그림과 네번째 그림처럼 만든 구조로 흡착성능을 향상시키는 방법이다. 즉 1항의 최적 구부가공에서와 같이 미장천연목재단판오버레이합판으로 구성된 표층판의 20㎝의 간격 마다 미장 표층판의 19.7㎝ 폭과 구부가공 홈 폭을 3㎜로 라인형 구부가공을 실시하면 표층판의 전체표면의 1.5%의 구부 홈면적 비율이 되는데 이 홈에 연결된 흡착실을 라우터가공을 통하여 도 2의 위로부터 세번째 그림과 네번째 그림처럼 보다 넓은 라인형 구부홈파기 가공을 하여 표층판 밑에 숨겨진 내부 흡착실을 만든다. 표층판의 구부가공의 폭이 3㎜폭이라도 이와 연결된 흡착실의 폭은 그 열배인 3㎝ 이상으로도 넓힐 수 있어 가스흡착 속도를 매우 빠르게 할 수 있다. 예를 들면 표층판의 구부가공의 홈 폭이 3㎜이고 중심판인 활성탄보드/숯보드의 두께가 10㎜일 때 활성탄보드/숯보드 내에 5㎜의 깊이로 3㎝의 폭으로 숨겨진 흡착실을 제조할 경우 공기에 노출되는 활성탄보드/숯보드 표면적의 전체 폭의 합은 5+5+30=40㎜가 된다.(도 2의 맨 밑의 그림 참조) 따라서 활성탄보드/숯보드 노출면적비율은 표층판의 폭 200㎜ 당 실제로 공기에 노출되는 폭이 40㎜가 되므로 노출비율은 40/200 즉 20%가 되므로 표 1에서 활성탄보드의 표면 전체가 100% 공기에 노출된 것과 같은 효과를 갖는 흡착 시간이 1.5%의 노출비율일 때 6시간이던 것이 20%로 되니까 3시간 안으로 단축된다. 마찬가지로 표 2에서 기준치 이하로 자일렌을 흡착하는 시간을 노출비율 1.5%의 3시간에서 노출비율 20%가 되어 50분 이내로 단축하게 된다. 이때에 활성탄보드 층내에 흡착실을 두면 강도에 마이너스 영향을 주므로 표층판인 합판 내에 도 2의 2-3과 같이 흡착실을 설치할 경우 노출면적비울은 30/200=15(%)로 되고 강도가 표 3과 같이 약간 향상되는 이점이 있게 된다. 이 경우 백탄보드는 한 시간이면 거의 100%노출 효과와 같은 흡착을 갖게 된다.
3. 활성탄보드목질재료복합체의 흡착성능을 발휘하는 이면판의 최소 천공면적 비율 및 흡착실 구조
실내에서는 보이지 않는 활성탄보드목질재료복합체의 이면판인 목질재료 5㎜ 두께의 합판에 천공면적이 합판 표면면적의 최소 1.5%가 되도록 원형천공가공을 한 합판으로 구성하여 미장천연목재단판활성탄보드목질재료복합체를 도 1처럼 만들었다. 이면판인 천공합판을 통하여 콘크리트벽과 그 틈사이의 건물기반으로부터 새어나오는 라돈가스를 라돈방사능의 반감기(4일, 96시간) 동안 숯보드의 벽측 표면이 흡착하여 인체에 무해한 방사능이 없는 고체원소로 계속하여 변화시켜줌으로써 라돈가스의 흡착차단재로 활성탄보드목질재료복합체를 사용할 수 있게 하여 준다 (표 5 참조). 표 5는 라돈 및 라돈 딸핵종(라돈방사능)을 희석시키고 제거할 수 있는 방법을 구명하기 위하여 활성탄(activated charcoal) 과 숯(charcoal)을 이용하여 소형 챔버법으로 라돈 및 라돈 딸핵종의 흡착 제거 정도를 조사한 결과로서 숯과 활성탄을 차단재료로 사용할 때 석고보드만 처리한 조건보다 무려 72~85% 뛰어난 라돈방사능 감소효과를 나타내어 반감기 기간보다 약간 긴 96시간 동안에 라돈기준치 4 pCi/L이하로 충분히 감소시켰다. 활성탄보드보다 활성탄가루가 차단 효과가 약간 더 좋았으나 두께에 따른 차이는 없는 것으로 나타났으며 벽면시공시 가루보다는 보드가 훨씬 시공이 간편한 이점이 있기 때문에 보드 형태의 이용이 장려된다.
또한 활성탄보드목질재료복합체의 이면판에 최소 1.5%의 원형천공으로 벽측으로부터 들어오는 라돈가스 등을 중심판인 활성탄보드/숯보드가 보다 빨리 흡착하도록 하기 위해서는 라돈가스가 공기보다 무거우므로 균일한 천공비율보다 건물 벽의 바닥면으로부터 허리 높이까지 천공률을 10%로 하면 활성탄보드가 100% 노출될 때와 동일 흡착량을 갖기 위하여 표1에서 1.5%의 6시간에서 10%의 3시간으로, 표2에서처럼 자일렌의 기준치를 만족시키기 위한 1.5%의 3시간에서 50분으로 단축되어 보다 효과적으로 흡착할 수 있다. 즉 예를 들면 4피트×8피트면적의 복합체가 천정으로부터 바닥으로 8피트(2.4ｍ)의 길이로 벽에 장치된다면 천정 높이으로부터 150㎝까지는 1.5%의 천공률로 하고 그 이하인 90㎝ 높이로부터 바닥까지는 10%의 천공률로 하여 윗부분과 아랫 부분을 달리하는 것이다. 또 하나의 흡착촉진방법으로서 복합체의 이면판 두께 방향으로 이면판의 단일천공 대신에 숨겨진 이중천공을 함으로써 흡착속도를 빨리 하고 표층부의 천공률을 작게 하므로써 상대적으로 복합체의 휨강도를 증가시키는 방법이다. 이면판에 이중천공을 하는 경우는 원스텝공정으로는 안되므로 활성탄보드제조공정과 활성탄보드와 표이판의 복합화공정의 두 공정을 통하여 이루어 진다. 표1의 백탄 파티클과 야자각 활성탄 파티클의 크기는 *2와 *3과 같으며 이 파티클에 전건중량 기준으로 접착제 PMDI수지 15%와 EVA에말죤수지(수지고형분 55%, pH 5.5) 5%를 혼합한 매트를 형성하여 170℃의 열압온도에 3단계압력스케쥴 〔40㎏/㎠(50초 상승, 10초 유지)-10㎏/㎠(2분)-40㎏/㎠(5분)〕로 백탄보드와 활성탄보드를 제조한다. 이중천공한 후 PMDI접착제를 82g/㎡로 도포한 이면판 위에 이렇게 제조한 숯보드/활성탄보드를 올려놓고, 다시 PMDI접착제를 82g/㎡로 도포한 표층판을 덮고 170℃의 열압온도에 10㎏/㎠의 압력으로 열압시간 2분30초를 적용하여 숯목질재료복합체를 제조하였다. 예를 들면 도 3의 8과 같이 이면판의 합판두께가 5㎜일 때 3㎜깊이로 벽측 표면에 8.4㎜구멍과 이에 연결된 남은 2㎜깊이를 지름 21.9㎜로 천공하여 이중천공을 할 경우, 벽 쪽에서 보면 1.5% 천공면적비율이나 실제 공기에 노출되는 면적은 후자의 10% 천공면적비율을 갖게 된다. 따라서 강도는 표3에서 보는 바와 같이 거의 1.5%와 비슷하게 높으면서 백탄의 경우 100% 노출된 것과 같은 시간이 3시간에서 한 시간대로 빨라지게 되고, 활성탄보드의 경우는 6시간에서 3시간으로 빨라진다. 표2의 경우에는 기준치 이하로 떨어뜨리는 시간은 3시간에서 50분으로 단축된다. 표층판을 통한 실내 가스보다 벽면으로부터 나오는 라돈가스를 더 중시하는 경우에는 이면판의 합판 두께인 5㎜ 두께를 1.5%의 천공면적비율(지름 8.4㎜ 2개)로 천공을 하고 이에 연결된 활성탄보드/숯보드(10㎜ 두께)내에 3㎜ 깊이로 표면면적에 대하여 10% 구멍면적비율(지름 21.9㎜ 2개)로 원형 흡착실을 만들거나 라인형 구부가공홈을 10%를 형성하여 라인형 구부홈에 의한 흡착실을 만들 수 있다. 원형흡착실의 경우 활성탄보드의 실제 흡착표면적이 15.5%로 증가하므로 표 1에서 보는 바와 같이 백탄보드의 경우는 숯보드가 100% 노출될 때와 동일 흡착량을 갖기 위하여 3시간에서 한 시간으로 되어 두 시간이나 빨라지고, 활성탄보드는 6시간에서 3시간으로 3시간이나 흡착속도가 빨라 지게 되고 강도는 표 2에서 보는 바와 같이 다소 떨어지나 통계상 차이는 없이 나타났다. 3㎜ 깊이의 구부홈흡착실의 경우 이면판은 관통된 천공면적비율 1.5%에 해당하는 구멍 두 개(지름 8.4㎜)에 연결된 구부가공홈 흡착실(구부홈면적비율; 10％, 구부홈 폭 15㎜ )의 공기에 노출되는 흡착실의 실제흡착 표면적은 구부홈바닥면적 10%에 구부깊이에 해당하는 표면적 4%가 증가되어 실제 흡착 표면적 비율은 14%가 된다. 이 구부가공홈에 의한 흡착실은 건물바닥면으로부터 천장 높이까지 작은 통로가 형성되어 낱개로 작동되는 원형흡착실과는 구조의 차가 크게 된다. 라돈가스 흡착을 위한 이면판에 연결한 활성탄보드 내의 구부가공홈 흡착실을 만드는 경우는 활성탄보드목질재료복합체의 동일 단면상에 표층판에 연결한 구부가공홈 흡착실과 중첩되지 않도록 서로 엇갈려 형성한다. 이 경우 복합체의 강도를 위하여 이면판에 연결한 구부가공홈 흡착실 깊이(3㎜)와 표층판에 연결한 구부가공홈 흡착실 깊이의 합계가 활성탄 전체 두께(10㎜)의 50%를 초과하지 않도록 표층판에 연결한 활성탄보드의 구부가공홈 흡착실 깊이를 조정하여 2㎜로 낮게 조정하여 강도를 유지하는 것이 필요하다. 물론 여기서 표이판에 적용되는 천공가공이나 구부가공은 적용시 표이판을 구별하지 않고 필요에 따라 적용할 수 있음은 물론이다. 만약 라돈가스의 문제를 우선적으로 해결할 필요가 있으면서 실내가스 흡착보다는 실내화재의 위험을 고려할 경우는 표층판을 일반적으로 사용하는 내화 또는 난연 화장판으로 구성한 활성탄보드복합체로 해결하면 될 것이다.
표 3 숯보드목질재료복합체를 구성하는 표이판 재료인 합판의 천공면적 비율에 따른 휨강도
　숯보드 노출면정비　 휨강도(N/㎟) 휨영계수(N/㎟)
(F=134.385)*** (F=601.906)***
평균±SD DUN*3 평균±SD DUN
0% 무공합판*1 58.87±3.32 E 8317.67±163.98 I
1.5% 유공합판*2(지름8.4㎜구멍 2개) 54.40±8.16 E 7957.00±452.99 I
이중유공합판(구멍2개)(1.5%앞면,10%뒷면)(3㎜깊이 8.4㎜구멍, 2㎜깊이 지름21.9㎜) 52.57±0.42 E 6399.00±4.58 G
5% 유공합판(지름15.5㎜구멍 2개) 57.70±1.65 E 7188.00±94.57 H
10% 유공합판(지름21.9㎜ 구멍 2개) 45.72±6.71 D 6029.00±237.29 F
10% 유공합판(지름15.5㎜구멍 4개) 31.27±4.75 C 5199.67±332.78 E
25%유공합판(지름34.6㎜구멍2개) 33.68±0.78 C 4125.33±91.09 D
25%유공합판(지름15.5㎜구멍10개) 14.43±0.97 B 1988.33±239.32 C
활성탄(10㎜두께) 2.26±0.27 A 559.33±48.99 A
백탄(10㎜두께) 4.15±0.60 A 946.00±313.59 B
활성탄(10㎜두께)(3㎜깊이까지 구멍, 지름 21.9㎜ 2개) 2.38±0.25 A 473.00±5.00 A
백탄(10㎜두께)(3㎜깊이까지 구멍, 지름 21.9㎜ 2개) 2.59±0.01 A 473.00±5.00 A
*1: 합판 - 메란티 5매 폐놀수지합판, 두께 5㎜, 강도시편 크기 5×20×0.5㎝, 스팬:5㎝×15㎝
*2: 도 3. 참조 - %는 스펜 전체 표면 면적 대비 천공면적 비율
*3: Duncan's new Multiple Range test
표 4 양면가스흡착을 위한 흡착구조를 갖는 숯보드목질재료복합체의 휨강도
숯보드목질재료복합체*2의 구성*1: 표층판(미장합판 5㎜)+중심층(숯보드 10㎜)+이면판(유공합판 5㎜:1.5%의 천공률) 휨강도(N/㎜2)평균±표준편차
대비구 1 : 무공미장합판+(활성탄보드)+무공합판 25.60±0.703
표면 합판만 1.5% 구부 면적비율 구루빙+(활성탄보드)+유공합판 23.98±1.095
표층판은 물론 활성탄보드 3㎜ 깊이까지 1.5% 구부면적비율 구루빙+ (활성탄보드)+유공합판 19.35±0.756
표면합판(1.5% 구루빙+ 합판내 이면흡착실<깊이2㎜너비3㎝>)+(활성탄)+유공합판 21.76±1.972
표면합판1.5%구루빙+활성탄보드내 흡착실(깊이5㎜너비3㎝)+유공합판 16.2±0.615
대비구 2 : 무공미장합판+(백탄)+무공합판 20.91±2.465
표면 합판만 1.5% 구부 면적비율 구루빙+(백탄)+유공합판 17.50±0.870
표층판은 물론 숯보드 3㎜ 깊이까지 1.5% 구루빙면적비율 구루빙+(백탄)+유공합판 12.31±2.418
표면합판(1.5%구루빙+합판내 이면흡착실<깊이2㎜너비3㎝>)+(백탄)+유공합판 12.52±0.860
*1: 숯보드목질재료복합체의 구성 - 표층판+중심판+이면판으로 구성
표층판: 미장합판 5㎜ 두께의 표층판으로 라인형으로 구부가공(grooving)을 합판 표면 면적의 1.5%의 구부면적비율로 실시함. 이면판: 5㎜두께의 메란티폐놀수지 5매합판으로 무공합판을 제외하고 유공합판은 모두 1.5%의 천공면적비율로 원형천공함. 중심판: 10 mm 두께의 활성탄보드/숯보드로서 필요에 따라 구부가공과 흡착실 구조로 가공함
*2:백탄보드목질재료복합체 및 활성탄목질재료복합체 제조 - 표1과 같음
표 5 흑탄 및 활성탄의 라돈방사능 감소효과.
라돈 석고보드 CP*1 ACP*2 CP ACP ACB*3
가스 Gypsum Board 두께 5㎜ 두께 5㎜ 두께 10㎜ 두께 10㎜ 5 ㎜ 10 ㎜
(2kg, 0.36㎡) pCi/L( after 96hrs)
Radon222 13.97 3.86 2.59 2.32 2.08 2.43 2.46
Po 218 0.3 0.19 0.18 0.11 0.14 0.12 0.11
*1: CP - 소형챔버내에 석고보드를 넣고 이를 둘러싼 숯가루 처리(charcoal powder with gypsum board in chamber of 0.027㎤)
*2: ACP - 소형챔버내에 석고보드를 넣고 이를 둘러싼 활성탄가루 처리(activated charcoal powder with gypsum board in chamber)
*3: ACB - 소형챔버내에 석고보드를 넣고 이를 둘러싼 활성탄보드(activated charcoal board with gypsum board in chamber)
* Chamber:내측부피:0.027㎥(0.3x0.3x0.3m), 아크릴판 두께 1㎝
* 분석기기명: SARAD EQF 3120
4. 활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조
활성탄보드목질재료복합체의 구성은 표층판, 중심판인 활성탄보드 그리고 이면판의 3층으로 구성된다. 이면판은 3㎜ 두께의 E0합판으로 이면판 표면 면적의 5%에 해당하는 원형(지름 7.6㎜) 천공을 통하여 콘크리트벽과 그 틈으로 건물 기반으로부터 새어나오는 라돈가스를 통과시켜 중심판인 10㎜ 두께의 활성탄보드의 벽쪽 표면에 흡착되어 라돈방사능의 반감기(4일, 96시간)가 지나면 인체에 무해한 고체원소로 바뀌게 되며 반영구적으로 사용할 수 있도록 하여 준다. 실내에서 보이는 표층판은 박판의 천연목재 또는 천연목재 무늬단판을 오버레이한 합판을 사용하는데 여기서는 백참나무 무늬단판을 오버레이한 합판(3.4㎜ 두께)을 사용하였다. 현재 시장에서 가장 많이 사용하는 중질섬유판(MDF) 원형 천공판 흡음재가 지름 6mm의 원형을 중질섬유판 전체 표면 면적의 10%에 해당하도록 구멍 수를 규칙 바르게 천공하여 사용하므로 이와 비교하기 위하여 무늬목단판오버레이 합판 표면 전체 폭의 10%에 해당하는 凹 홈을 구부가공 하였다. 중심층을 구성하는 활성탄은 목재보다 미세공극이 훨씬 많은 다공체이고 표면적이 평균적으로 1000 ㎡/g이상이므로 이를 활용하여 제조된 활성탄 보드(도 6의 M2) 자체의 관내법에 의하여 측정한 흡음률은 표6과 도 7에서 보는 바와 같이 목재의 흡음률(Sabine,W.C. 1927)이나 합판의 흡음률(Meyer,E 1931)보다 훨씬 높게 나타났다. 이러한 활성탄보드의 높은 흡음률은 활성탄보드목질재료복합체의 표층판의 구부 홈을 통하여 들어와서 다공질형, 판진동형, 공명기형의 흡음 기구의 복합 작용에 의하여 가스흡착 뿐만 아니라 높은 흡음률을 나타내고 있다. 도면 6의 M1은 현재 시중에서 가장 많이 사용하고 있는 MDF 전체 두께(16.6mm)를 원형 천공하여 관통하고 뒷면에 흑색지류를 덧붙인 MDF 원형천공형 흡음판인데 표6과 도 7에서 보는 바와 같이 표층판 무늬목단판오버레이 합판의 구부홈 가공시 동일한 폭으로 표층판과 동시에 활성탄보드 두께의 반(5㎜)까지만 구부가공한 활성탄보드목질재료복합체(도 6의 T2)가 M1보다 전체적으로 더 높은 흡음률을 나타내고 있으며 특히 1.6kHz에서부터 5kHz에서 차이가 많이 나고 있었다. 표층판의 구부홈 간격보다 흡착흠음실의 밑변의 폭이 3배 더 넓은 T4도 M1보다 고주파수대인 3.15-5kHz에서 차이가 났으며 T4의 흠음흡착실에 구부홈을 통하여 들어오는 입사부분에 △형의 음반사부를 설치한 T3는 비교구인 중질섬유판(MDF) 천공판 흡음재(M1)보다 800Hz에서 2kHz 대에서 흡음률이 더 높았다. 재료에 따라 입사음은 흡음과 반사가 되는데 △형의 음반사부는 표층판과 활성탄보드목질재료복합체의 두께에 따라 △형의 음반사부 형태를 달리하여 음의 반사를 흠음흡착실 내부에서 일어나도록 하여 흠음율을 높이도록 설계를 하여야 한다. 도 8에서처럼 음의 반사 및 흡음이 흠음흡착실 내부에서 일어나는 몇 가지 예를 들었다. 또한 활성탄보드목질재료복합체의 노출된 활성탄보드에 △형의 음반사부 형태와 흠음흡착실 가공을 하거나 활성탄보드목질재료복합체 열압시 몰드기법으로 미리 △형의 음반사부 흠음흡착실을 미리 제조하는 것도 가능하다. 따라서 앞의 실시 예에서 설명한 활성탄보드목질재료복합체의 흡착실 구조는 표층판의 구부홈 가공에 의한 활성탄보드의 가스흡착효과 뿐만 아니라 흡음률을 높히는데 결정적인 역할을 하므로 흡착흡음구조실로 부르는 것이 타당하다고 생각되며 쾌적한 환경과 주거자의 건강을 위한 활성탄보드목질재료복합체의 흡착흡음구조라 할 수 있을 것이다.
표 6 활성탄보드목질재료복합체*1의 흡착흡음실 구조에 의한 흡음률
주파수(Hz) M1 M2 M3 T1 T2 T3 T4
800 0.14 0.04 0.08 0.25 0.11 0.17 0.12
1 k 0.18 0.04 0.10 0.26 0.15 0.23 0.15
1.25k 0.24 0.05 0.13 0.37 0.22 0.35 0.23
1.6 k 0.36 0.06 0.21 0.30 0.39 0.56 0.39
2 k 0.56 0.07 0.35 0.25 0.68 0.67 0.56
2.5 k 0.78 0.11 0.63 0.19 0.95 0.67 0.77
3.15 k 0.66 0.22 0.84 0.15 0.82 0.45 0.70
4 k 0.42 0.54 0.67 0.13 0.60 0.44 0.94
5 k 0.36 0.37 0.50 0.12 0.56 0.90 0.53
측정온도 : 시작온도 23.2℃, 종점온도 23.5℃
측정습도 : 시작상대습도 68%, 종점상대습도67%
실험기기: 관내법, Impedance tube method, ISO 10534-2:1998(E)
M1,M3,T1,T2,T3,T4: 형태는 도 6 참조.
M1: MDF 천공흡음판(두께16.6mm), M2:활성탄보드 두께(10mm), M3: 메란티합판(두께 5mm)+MDF(두께 10mm), T1:표이판 합판-중심판 활성탄의 복합체 (두께16.4mm),
T2:구부활성탄목질복합체 (두께 16.4mm), T3:구부흡착흡음실△형반사체 활성탄목질복합체 (두께 16.4mm), T4: 구부흡착흡음실 활성탄목질복합체 (두께 16.4mm).
*1: 활성탄보드목질재료복합체 제조 - T1,T2,T4는 표 1과 같이 원스텝 제조방법을 사용하고, T3는 두 번의 열압공정을 거친다. 즉 유공이면판(3㎜두께의 메란티폐놀수지 3매 E0합판, 5%의 천공률) 윗면에 먼저 PMDI접착제를 82g/㎡로 도포하고 이 위에 야자각 활성탄을 분쇄한 혼합형〔#6∼12(14.6%),#12∼18(31.68%), #18∼40(30.27%),# 40∼60(12.35%),# 60∼100(6.66%), #100 이하(2.14%)〕에 전건중량 기준으로 접착제 PMDI수지 15%와 EVA에말죤수지(수지고형분 55%, pH 5.5) 5%를 혼합한 매트를 형성하여 170℃의 열압온도에 3단계압력스케쥴 〔40㎏/㎠(50초 상승, 10초 유지)-10㎏/㎠(2분)-40㎏/㎠(5분)〕로 복합체를 제조한다. 제조한 활성탄보드목질재료복합체의 실내측에 노출될 활성탄보드 면에 △형의 음반사부 형태와 흠음흡착실 가공을 하고 이 위에 PMDI접착제를 82g/㎡로 도포한 표층판(백참나무 무늬단판 오버레이 합판:3.4㎜ 두께)을 열압한 후 10% 노출비율로 구부가공하여 제조한다.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 일이며, 발명의 실시를 위한 최선의 형태의 예도 본 발명을 설명하기 위한 것으로 실시 예에 국한되지 않음은 물론이다.
본 발명의 특징은 미장천연목재활성탄보드목질재료복합체의 표층판인 표면의 천연목재의 자연미와 구부가공홈에 의하여 입체감을 나타내면서 흡음흡착이 될 뿐만아니라 목질재료의 복합화로 활성탄보드의 강도를 보완하여 강도도 우수하고 시공이 빠르고 작업성과 취급 및 운반이 우수한 이점을 갖춘 제품이라는 점이다. 따라서 라돈과 가스 흡착등 실내공기질을 위한 쾌적한 주거 환경과 주거자의 건강을 위한 최고의 인체친화적 재료로서 흡착흡음용 벽 마감재 및 천장 마감재로서 학교, 강당, 콘서트홀, 체육관, 사무실, 아파트 및 개인 주택용으로 사용할 수 있으며 칸막이 및 가구용 부품으로도 사용이 가능하여 산업적 이용가능성이 매우 높다고 할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 천공목질재료로 이루어지는 이면판, 활성탄보드 또는 숯보드로 이루어지는 중심판, 및 미장천연목재의 박단판으로 오버레이된 미장목질재료판으로 이루어지는 표층판으로 구성되고, 상기 이면판으로부터 건물기반이나 건물벽으로부터 나오는 라돈가스를 중심판 벽면측에 흡착시키거나 표층판으로부터 중심판의 표면까지 또는 최대로 중심판의 깊이의 반까지 구부가공하여 형성되는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 가스와 라돈가스를 위한 중심판의 양면 흡착을 위한 활성탄보드목질재료 복합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈은 표층판의 전체 표면적에 대하여 최소 1.5%의 표면구부면적비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  3. 제1항에 있어서, 천공목질재료인 이면판 표면으로부터 중심판의 표면까지 또는 중심판의 3㎜ 깊이까지 천공하는 원형천공면적비율은 이면판 전체 표면적에 대하여 최소 1.5%의 천공면적율로 형성되는 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이면판의 표면측 일정 두께를 최소 1.5%로 천공하고, 상기 천공과 연결되는 나머지 두께는 10%로 이중천공하여 형성된 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 이면판은 최소 1.5%의 천공면적율로 천공하고 상기천공과 연결되는 중심판의 3㎜ 깊이까지 10%의 구부가공으로 숨겨진 흡착실이 형성되는 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  6. 제3항에 있어서, 상기 이면판의 하측 일정 높이까지는 10%의 천공률로 하고, 그 이상은 최소 1.5%의 천공률로 하여 형성된 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표층판 또는 중심판에 있어서, 상기 홈과 연결되는 흡착흡음실을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 숨겨진 흡착흡음실의 폭은 상기 홈의 1~10배인 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 흡착흡음실에 있어서, 홈과 대향하는 위치에 음반사부가 더욱 형성된 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 음반사부는 △형인 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체.
  11. 천공목질재료로 이루어지는 이면판, 활성탄보드 또는 숯보드로 이루어지는 중심판, 및 미장천연목재의 박단판으로 오버레이된 미장목질재료판으로 이루어지는 표층판으로 구성되는 숯보드목질재료 복합체의 제조방법에 있어서,
    이면판의 일면에 접착제를 도포하고, 그 위에 활성탄파티클 또는 숯파티클, 접착제, 및 수지고형분을 혼합한 매트를 형성하고, 그 위에 접착제를 도포한 표층판을 적층하는 공정;
    170℃의 온도에서 1분간 5㎏/㎠이하의 압력을 가하여 표층판과 이면판을 가열하는 공정;
    50초동안 압력을 40㎏/㎠까지 상승시킨 후 10초간 유지시키는 공정;
    2분간 10㎏/㎠의 압력을 가하여 중심층에 형성된 수증기를 제거하는 공정;
    다시 40㎏/㎠의 압력으로 상승 5분간 유지시켜 접착제를 경화하여 최종밀도로 고정시키는 공정;
    을 포함하는 활성탄보드목질재료 복합체의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 접착제는 폴리머릭디페닐메탄디이소시아네이트(PMDI)와 에칠렌비닐아세테이트에말죤수지(EVA)인 것을 특징으로 하는 활성탄보드목질재료 복합체의 제조방법.
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