KR100695488B1 - 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

최근 건축 벽체용 자재로서 관심이 높아지고 있는 숯 보드 및 이의 제조방법에 관한 개선된 기술이 개시된다. 본 발명은 내부에 숯을 일성분으로 포함하는 숯 보드에 있어 숯이 갖는 음이온 및 원적외선의 발생과 냄새 제거, 습도 조절 등의 여러가지 유리한 효과를 최대한 발현시킬 수 있음과 동시에, 불연재료로 구성되어 화재로부터 안전을 기할 수 있고, 경량이면서도 견고하여 건축물에 대한 적용성이 높으며, 재활용 소재를 사용함으로써 경제적인 면에서도 매우 유리한 효과를 갖는 건축용 숯 보드 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 이를 위하여 본 발명에서 제공하는 건축용 숯보드는 바텀애쉬, 황토, 전분, 보강섬유재, 스티로폼 및 물을 포함하여 혼합된 혼합물을 일정 두께의 층상으로 형성한 내부본체층과; 플라이애쉬, 황토, 폐석고 및 물을 포함하는 표면재를 상기 내부본체층의 표면에 소정 두께로 도포하여 이루어진 표면코팅층; 및, 상기 내부본체층의 내부에 일정 간격으로 형성된 다수개의 숯 기둥;을 포함하여 구성됨을 그 구성 상의 특징으로 한다.

숯, 보드, 벽체 패널, 플라이애쉬, 바텀애쉬, 폐석고, 황토, 코팅재, 전분

Description

재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드 및 그 제조방법 {Charcoal Board for Building Use Including Recycled Material and Manufacturing Method Thereof}

도1은 본 발명의 건축용 숯보드에 대한 내부 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 내부본체층 20 : 표면코팅층

30 : 숯기둥 50 : 접착망

본 발명은 최근 건축 벽체용 자재로서 관심이 높아지고 있는 숯 보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 숯을 일성분으로 포함하는 숯 보드에 있어 숯이 갖는 음이온 및 원적외선의 발생과 냄새 제거, 습도 조절 등의 여러가지 유리한 효과를 최대한 발현시킬 수 있음과 동시에, 불연재료로 구성되어 화재로부터 안전을 기할 수 있고, 경량이면서도 견고하여 건축물에 대한 적용성이 높으며, 재활용 소재를 사용함으로써 경제적인 면에서도 매우 유리한 효과를 갖는 건축용 숯 보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 건강과 환경에 대한 관심이 증대되면서 실내 환경에 대한 일반인의 인식이 높아지고 있으며 이에 따라 친환경 건축물에 대한 재료, 시스템, 공법 등의 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 이와 같은 추세에 조응하여 정부 차원에서도 도서관, 의료기관, 터미널 등과 같이 사람들이 많이 모이는 시설의 경우 인체에 해로운 오염물질을 방출하는 건축자재의 사용을 제한하도록 하고 있음과 동시에, 새로 짓는 공동주택에 대해서는 시공자로 하여금 입주전에 실내 공기의 질을 측정, 공고할 것을 의무화하고 있으며, 아울러 쾌적하고 건강한 실내 환경의 창출과 오염물질 방출이 적은 건축자재 개발 및 생산을 유도하기 위하여 건축자재에서 방출되는 오염물질의 정도를 측정하여 인증 등급을 부여하는 '친환경건축자재 품질인증제'를 시행하고 있다.

이와 같이 사회 전반에 확산되고 있는 친환경 건강 소재를 이용한 건축 자재에 대한 요구와 더불어 건축용 보드 분야에 있어서도 종래에 주로 사용되던 석고나 시멘트와 같이 인체에 유해한 영향을 줄 수 있는 성분을 제거하고 건강 및 주거 환경에 도움을 줄 수 있는 소재를 주성분으로 사용한 보드들이 다양한 형태로 개발되고 있으며, 이러한 친환경 보드의 대표적인 예들 중의 하나로서 숯 보드를 들 수 있다. 잘 알려진 바와 같이 숯은 ① 음이온 발산 ② 원적외선 방사 효과 ③ 전자파 차단 및 공기정화 효과 ④ 정수·정화 탈취 작용 ⑤ 항균 및 해독효과 ⑥ 조습 효과 ⑦ 집먼지, 진드기 제거효과 ⑧ 피부병 치료 효과 등과 같은 다양한 효과를 지니고 있는 것으로서, 이러한 숯을 건축용 보드의 소재로 사용하게 되면 전술과 같은 숯 고유의 효과들로 인하여 실내 환경이 개선되는 것과 같은 유익한 효과를 기대할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 숯 보드를 제조함에 있어 사용되는 숯 가루의 경우 그 자체로서는 교착 성질이 없기 때문에 이와 같은 숯 가루를 일정 형상으로 성형하고 표면으로부터 숯 가루가 묻어 나오는 것을 방지함으로써 건축용 보드의 용도로 적합하게 사용할 수 있기 위해서는 숯 층의 표면을 안정화시킬 수 있는 적절한 피복 처리가 이루어져야 할 것이 반드시 필요하다. 이와 같은 피복 처리는 기본적으로 숯 보드 표면의 강도 부족으로 인한 숯가루의 탈락이나 표면의 열화 현상을 방지할 수 있어야 할 것은 물론, 내화성과 경량성을 갖추어야 할 것이며, 그리고 무엇보다도 숯이 가진 본연의 기능을 차단하지 않고 원활히 발현할 수 있도록 흙과 같이 통기가 가능한 재료로 이루어져야 할 것이 특히 요구된다고 할 수 있다.

이에, 상기와 같은 숯 보드와 관련된 특허 문헌을 살펴 보면, 대한민국 특허공개 제2002-72084호에는 숯과 규사를 주성분으로 하고 옥, 게르마늄, 규석, 화산석, 자수정, 수정 등을 분말화한 상태에서 내열성과 결합성을 증대키 위한 결합제 를 혼합한 후, 일정형태로 완성된 소재를 테프론 또는 유약 등으로 코팅 처리하여 숯과 규사를 이용한 건축용 내외장재 제조방법이 제시된바 있다. 그러나 상기와 같이 숯의 표면을 테프론이나 유약으로 코팅 처리할 경우, 숯의 효능인 음이온, 방부효과 등 제반효능이 크게 떨어지는 결과가 될 것이므로 숯이 가미된 내외장재로서의 역할을 제대로 할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 대한민국 특허공개 제2002-9249호에서는 황토, 숯, 볏짚, 맥반석, 천연옥 등을 분말화하여 일정량으로 포장화한 분말성분과 액상성분을 혼합하여 방수성 및 단열성, 방음성이 뛰어난 건축 내외장재용 조성물 및 그 제조방법을 제시하였으나, 이 역시 표면이 검은 숯의 처리에 대한 언급이 없으며, 내동해성과 내구성에 대한 검증 없이 건축용 외장재로서 사용하기에는 어려움이 있을 것으로 예상된다.

또한, 대한민국 특허공개 제2004-52717호에서는 기능성 섬유상 물질을 오버레이한 숯 보드가 개시된 바 있는데, 상기 발명은 숯 보드 위에 인쇄된 박엽지를 오버레이한 방법과, 화학섬유부직포 포장지를 오버레이하는 방법을 제안하고 있어, 화재에 취약하다는 문제가 있었다.

이 밖에도 천연 재료인 황토 또는 숯을 이용한 황토 석고보드, 숯 보드 등은 다수의 특허와 시판 중인 제품을 통하여 알려진 바 있지만, 이들의 경우 유효 성분으로서의 숯(황토) 성분 그 자체 및 이와 혼합 조성되는 성분들에 대한 기술이 주류를 이루고 있을 뿐 이와 같은 숯(황토)를 이용하여 제작된 보드에 있어 내장된 숯 성분의 주위를 둘러싸거나 코팅하고 있는 재질 및 구조에 대한 기술 개발은 거의 이루어지고 있지 못한 실정이었다. 따라서, 기존에 알려진 일반적인 코팅재를 숯 보드에 그대로 적용하게 되면, 이는 마치 숯 위에 숨 구멍이 통하지 않는 비닐을 입힌 결과와 거의 같은 결과를 초래하기 때문에 숯이 가진 본연의 기능을 충분히 발휘할 수 없었다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 숯 보드에 있어서의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로, 구체적으로 본 발명은 기존에 벽체용으로 주로 사용되고 있는 석고보드를 대체할 수 있는 친환경적인 건축 자재로서 숯을 사용한 숯 보드를 제공하되 실내 주거환경 개선을 위하여 숯이 지닌 여러 유익한 효능을 그대로 발현시킬 수 있는 것은 물론, 불연재료로 구성되어 화재로부터 안전을 기할 수 있고, 경량이면서도 견고하여 건축물에 대한 적용성이 높으며, 재활용 소재를 사용함으로써 경제적인 면에서도 매우 유리한 효과를 갖는 건축용 숯 보드 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 건축용 숯 보드는, 바텀애쉬, 황토, 전분, 보강섬유재, 스티로폼 및 물을 포함하여 혼합된 혼합물을 일정 두께의 층상으로 형성한 내부본체층과; 플라이애쉬, 황토, 폐석고 및 물을 포함하는 표면재를 상기 내부본체층의 표면에 소정 두께로 도포하여 이루어진 표면코팅층; 및, 상기 내부본체층의 내부에 일정 간격으로 형성된 다수개의 숯 기둥;을 포함하여 이루어짐을 그 구성 상의 주요한 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 건축용 숯 보드를 구성하는 각 성분들에 대한 적정 성분 배합비를 함께 제공하는데, 여기에서 상기 내부본체층을 이루는 바텀애쉬, 황토 및 전분의 배합 비율은 바텀애쉬 100 중량부에 대하여 황토 15~25 중량부, 전분 5~10 중량부의 비율로 형성되는 것이 특히 바람직하며, 아울러 상기 스티로폼의 배합 비율은 상기한 바텀애쉬, 황토, 전분 및 보강섬유재의 전체 부피에 대하여 10~40%의 부피비로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

아울러 본 발명은 상기와 같이 구성된 건축용 숯 보드를 제조하는 방법으로서, (a) 바텀애쉬, 황토, 전분, 보강섬유재 및 스티로폼을 물과 배합한 다음 믹서기에 투입하고 믹싱하여 내부본체층용 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 생성된 내부본체층용 혼합물을 형틀 내에 넣고 양생시킨 뒤 탈형함으로써 다수개의 실린더형 빈 공간이 측면을 가로질러 형성된 보드의 형상을 갖는 내부본체층을 성형·제조하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 보드 형상으로 제조된 내부본체층의 측면 실린더형 빈 공간에 숯 가루를 가압하여 채워 넣는 단계; (d) 황토, 플라이애쉬를 물과 배합한 다음 믹서기에 투입하고 믹싱하여 표면코팅층용 표면재를 제조하는 단계; 및, (e) 상기 (c)단계에서 보드 형상으로 제조된 내부본체층의 표면에 상기 (d)단계에서 제조된 표면재를 도포하고 양생, 경화시키는 단계;를 포함 하는 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드의 제조 방법을 함께 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 건축용 숯 보드의 구성 및 각 성분들에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 건축용 숯 보드의 구성을 도시한 일부 절개 사시도로서, 상기 도면을 참조하여 보면 본 발명의 건축용 숯 보드는 기본적으로 보드의 본체로서 보드 중앙부에 형성되며 후술하는 숯 기둥(30)의 주위를 둘러싸고 있는 내부본체층(10)과; 상기 내부본체층(10)의 표면에 소정 두께의 층상으로 형성된 표면코팅층(20) 및; 상기 내부본체층(10)의 내부에 일정 간격으로 형성된 다수개의 숯 기둥(30)을 포함하여 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기 본 발명의 구성에 있어 내부본체층(10)은 보드의 본체를 이루는 것이기 때문에 이와 같은 내부본체층(10)은 기본적으로 적정한 강도를 가짐으로써 건축 자재로서의 기본 성능을 확보하여야 할 것이며, 아울러 건식 시공에 적합하도록 경량 재질로 이루어져야 할 것이 요구된다. 나아가, 본 발명의 경우 내부에 숯 성분을 포함한 숯 보드이기 때문에 숯의 효능을 차단하지 않고 보드로부터 외부로 발산될 수 있어야 할 것이며, 가능하다면 불연재료로 구성되어 화재로 인한 피해를 최소화할 수 있고 주거 공간의 쾌적성을 제공하기 위해 실내 습기를 흡착할 수 있는 성능을 갖도록 함이 바람직할 것이다.

상기와 같은 숯 보드 본체로서 요구되는 제반 특성들을 만족시키기 위해 본 발명에서는 상기 내부본체층(10)으로서 바텀애쉬(bottom ash), 황토, 전분, 보강섬유재, 스티로폼 및 물을 포함하도록 구성한 성분 배합을 특징적인 기술 구성으로서 제시한다. 또한, 본 발명의 내부본체층(10)은 상기와 같은 성분들을 배합한 혼합물을 일정 두께의 층상으로 성형함에 의해 소정 규격의 보드 형상으로 제조 형성된 것으로서 그 내부에는 앞서 설명한 바와 같이 다수개의 숯 기둥(30)이 배치되어 있음으로써 이 숯 기둥(30)들이 일정한 배치 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

상기 내부본체층(10)을 형성하는 일 성분인 바텀애쉬는 잘 알려진 바와 같이 화력 발전소 등에서 석탄 미분탄을 연소할 때 배출되는 석탄회의 일종으로서 후술하는 플라이애쉬와 함께 연소 부산물로서 생산되는 것으로서, 특히 바텀애쉬는 연소 후 보일러 연소실 바닥에 덩어리 또는 모래 상태로서 남은 것을 분쇄하여 얻어지는 것이다.

상기 바텀애쉬는 시멘트에서와 같이 물과 반응하여 포졸란 반응을 일으키며 통상 시멘트를 대체하는 혼화재로서 사용되는데, 이는 경화시 그 내부에 포함된 실리카 성분이 석회와 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘과 지속적으로 반응을 일으켜 장기 강도를 증가시키는 역할을 한다. 이러한 바텀애쉬는 전체 내부본체층에 대하여 대략 80% 내외의 중량비를 차지하여 가장 성분비가 높은 것에 해당하는데 이 바텀애쉬의 함량이 과량인 경우에는 플로우가 낮아 보드의 성형이 어려울 뿐 아니라 내부 기공이 거의 없어 그 내부에 배치된 숯기둥(30)으로부터의 숯 성분이 외부로 발산되기 어렵게 되며, 반대로 바텀애쉬의 함량이 너무 낮은 경우에는 보드의 강도가 충분치 못하게 되는 문제가 있다. 따라서 상기 바텀애쉬는 이러한 점을 감안하여 적정한 배합비로 포함되도록 설계되어야 하며, 그 적정 성분비는 전술한 바와 같이 상기 바텀애쉬를 100중량부로 할 때, 후술하는 황토가 15 내지 25 중량부, 전분이 5 내지 10 중량부의 비율로 포함되도록 함이 적당하다.

다음으로 본 발명의 내부본체층(10)을 형성하는 또 다른 성분인 황토는 기존에 건축용 황토 보드 등에서 사용되고 있는 황토를 건조 후 분쇄시켜 분말의 형태를 갖도록 가공한 것이다. 황토는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 철분, 마그네슘, 나트륨, 칼리 등을 주로 포함하며, 탄산칼슘 성분을 갖고 있어 물과 혼합되었을 때, 비교적 강한 점력을 갖게 된다. 본 발명에 있어서 황토는 상기 바텀애쉬와 더불어 내부본체층(10)의 골격을 유지하는 지지체로서의 역할도 어느 정도 가지고 있으나, 상기 황토는 본 발명에 있어서의 유효 성분인 숯과 유사한 음이온, 원적외선 발산, 항균 등의 효과를 가지고 있는 바 이와 같은 황토를 피코팅물인 숯기둥(30)을 둘러싸고 있는 내부본체층(10)의 일 성분으로 포함하는 경우 상기 황토 성분이 외기와 내부 숯 사이에서의 가교 내지는 전이체로서의 역할을 할 수 있기 때문에 단순히 바텀애쉬 등에 의해 코팅된 경우와 비교할 때 보드 본체 내부의 재료인 숯이 지닌 본연의 유익한 효능을 최대한 발현시킬 수 있게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 있어 상기 황토의 함량은 전술한 바텀애쉬 100 중량부에 대하여 15 내지 20 중량부의 비율로 포함되는 것이 바람직한데, 이는 15중량부 미만 으로 포함되는 경우 황토의 함량이 너무 적어 전술과 같은 외기와 보드의 내부(황토, 숯)과의 가교 역할을 하기에 충분하지 않기 때문에 숯의 효능을 발현시키기 어려우며, 반대로 25중량부를 초과하는 경우에는 보드의 강도가 저하될 수 있기 때문에, 상기 황토의 함량은 바텀애쉬 100 중량부에 대하여 15~25 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 내부본체층(10)에는 전분이 더 포함되는데, 상기 전분은 내부본체층(10)을 이루는 혼합물에 대한 점도를 조절할 수 있어 내부본체층 성분들을 결착 및 안정화시키는 작용을 한다. 본 발명에 있어 사용되는 전분의 종류에는 특별한 한정은 없으며 다만 전분의 함량은 전술한 바텀애쉬 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 비율을 정한 이유는 상기 전분이 5중량부 미만으로 포함되는 경우 점도가 저하되어 내부본체층(10)의 결착력이 약화, 보드의 강도가 저하되는 문제가 있고, 10 중량부를 초과하게 되면 과도한 점도로 인해 형틀의 내부면에 내부본체층이 늘어 붙는 등 성형성이 저하되는 문제가 있음을 감안한 것이다.

다음으로, 상기 보강섬유재는 전술한 내부본체층(10)의 내부에 비교적 미량으로 포함되어 상기 내부본체층(10)의 인장 성능을 보강함으로써 균열을 방지하는 역할을 하는 단섬유재에 해당하는 것이다. 이와 같은 보강섬유재로는 일반 콘크리트의 균열 방지용으로 사용되는 다양한 종류의 보강섬유재가 사용될 수 있는데 본 발명에서는 특히 여물(짚)을 대략 10cm 정도의 길이로 썰어 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 보강섬유재로서 여물을 사용하게 되면 농업 부산물로서 폐기 처리될 수 있는 재료를 사용하므로 경제적인 면에서도 유리한 것은 물론, 천연 섬유재를 사용하므로 인체에 해로운 영향이 없을 뿐 아니라 내부에 포함된 숯 성분이 외부로 배출되기에도 유리한 효과를 기대할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 내부본체층(10)에는 스티로폼(발포 폴리스티렌)이 더욱 포함되어 구성되는데, 상기 스티로폼은 내부본체층을 경량화시키는 작용과 함께 단열 성능을 가질 수 있도록 첨가되는 것이다. 상기 본 발명에 있어서의 스티로폼은 폐 스티로폼을 잘게 부수어 알갱이의 형태로 사용하는 것이 바람직하며, 이 때, 상기 스트로폼의 배합비율은 상술한 바텀애쉬, 황토 전분 및 보강섬유재의 전체 부피에 대하여 10~40%의 부피로 배합되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 스티로폼이 10% 미만으로 포함되게 되면 단열, 경량 효과가 미약하고, 반대로 40%를 초과하게 되면 결합재(바텀애쉬, 황토, 전분)의 비율이 낮아 강도가 저하되는 문제가 있을 뿐 아니라 플로우 값이 저하되어 성형성에 문제가 있게 된다.

다음은, 상기와 같은 성분 배합으로 이루어진 본 발명에서의 내부본체층에 대한 실시예 및 이에 대한 시험결과를 표로 나타낸 것이다. 하기 시험에 있어 물의 함량은 전체 결합재(바텀애쉬, 황토 및 전분) 중량에 대해 60%의 중량비로 첨가 사용하였다. 또한 상기 폐스티로폼의 비율은 상기 결합재의 전체 부피에 대한 부 피비이며, 바텀애쉬, 황토 및 전분 간의 비율은 바텀애쉬를 기준량으로 하여 이에 대한 중량부로서 표시한 것이다.

[표 1]

바텀애쉬	황토	전분	폐스티로폼	플로우 (mm)	겉보기 비중	흡수율 (%)	압축강도(kgf/㎠)
							3일	7일	28일
100	15	5	10	177	0.34	36.1	20.3	32.0	39.0
	20	5		180	0.36	33.6	18.6	20.9	31.9
	25	5		173	0.39	39.8	9.3	14.3	30.2
	15	10		191	0.37	32.8	19.8	32.0	50.8
	20	10		184	0.39	35.4	19.3	23.6	46.3
	25	10		185	0.40	36.9	9.8	14.9	35.1
100	15	5	20	194	0.43	23.9	15.6	22.7	32.1
	20	5		187	0.46	26.7	10.3	17.9	26.3
	25	5		182	0.47	27.2	9.8	14.7	25.9
	15	10		206	0.46	28.6	10.1	15.5	25.7
	20	10		186	0.47	27.8	10.2	16.0	29.4
	25	10		210	0.47	29.3	9.9	9.3	20.4
100	15	5	30	182	0.57	23.0	9.8	14.7	18.6
	20	5		172	0.58	23.2	9.1	10.4	16.0
	25	5		163	0.59	26.7	3.8	6.4	11.0
	15	10		250	0.52	25.3	9.7	14.5	22.4
	20	10		224	0.55	26.6	8.5	11.9	22.4
	25	10		203	0.56	25.4	4.6	8.1	15.9
100	15	5	40	170	0.68	24.3	2.5	4.5	8.8
	20	5		171	0.69	23.3	2.1	3.7	7.0
	25	5		175	0.72	22.0	2.1	3.4	7.0
	15	10		226	0.70	23.3	3.7	6.1	9.1
	20	10		223	0.71	23.6	3.1	4.8	8.5
	25	10		212	0.73	23.6	2.9	3.6	6.2

이상과 같은 성분들에 의해 이루어진 내부본체층(10)의 표면에는 표면코팅층(20)이 소정 두께로 형성되어 본 발명의 숯보드에 있어 표면층을 형성하게 되며, 이 표면코팅층(20)은 플라이애쉬, 황토, 폐석고 및 물을 포함하여 이루어진다. 이 때 상기 플라이애쉬, 황토 및 폐석고는 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 황토 100 중량부, 폐석고 50 중량부로 포함되는 것이 적절하며(상기 비율들에 대해 약 10% 정도의 변동은 가능하다. 즉, 플라이애쉬 100중량부에 대하여 황토 90~110 중량부, 폐석고 45~55중량부), 상기 성분들을 이와 같은 비율로 건비빔한 후 이들 전체 중량에 대해 45%±2% 범위에서 물을 첨가, 유동성을 관찰한 다음 믹서기로 비빔하여 표면코팅층용 표면재를 제조하여 사용한다. 이하에서는 상기와 같은 표면 코팅층(20)을 이루는 각 재료들에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.

플라이애쉬는 석탄 미분탄의 연소시 배연가스와 함께 비산 배출되어 집진기에서 포집되는 것으로서, 상기한 내부본체층을 이루는 바텀애쉬와 같이 수분과 수화하여 포졸란 반응을 일으킴으로써 코팅층의 강도를 증가시키는 작용을 한다.

또한 상기 표면코팅층용 표면재의 일성분으로 사용되는 황토는 황토를 건조, 분쇄하여 얻어진 황토 가루가 바람직하며, 이는 상기 내부본체층(10)의 재료로서 사용된 황토와 마찬가지로 보드 내부에 배치된 숯기둥(30)과 외기 사이에서 숯 효능을 발산시키기 위한 가교 내지는 전이체로서의 역할을 하게 된다. 따라서, 상기와 같은 황토가 구성 성분으로서 포함된 본 발명의 표면코팅재의 경우 단순히 플라이애쉬 등에 의해 코팅시킨 경우와 비교할 때 보드 내부에 포함된 숯이 지닌 본연의 유익한 효능을 외부로 충분히 발산시킬 수 있는 효과를 나타낸다.

또한 본 발명의 표면코팅층 재료의 일 성분으로로서 사용되는 폐석고는 주로 TiO2를 생산하는 황산법 공정 중 폐수를 중화하기 위해서 투입되는 소석회나 석회석과의 반응에 의해 발생되는 산업폐기물로서, 이는 화학조성식 CaSO·2HO을 갖는 가장 일반적인 황산염광물의 하나이다. 상기와 같은 석고는 물과 반응하여 경화되는 성질이 있으며 건설 분야에 있어서는 통상 시멘트의 응결 조절제로서 사용된다. 본 발명에 있어서 상기 석고는 폐석고를 분쇄하여 가루의 형태로 만든 후 상기한 플라이애쉬 및 황토와 배합하여 사용한다.

한편, 도1에 있어 미설명 식별부호 50은 상기 내부본체층(10)과 표면코팅층(20)의 접착성 증대를 위해 설치되는 접착망을 나타낸 것으로 상기 접착망(50)은 부식 방지를 위해 방청처리된 철망을 사용하며 그 망눈의 크기는 2~3mm 정도의 것을 사용하는 것이 적당하다.

이하, 상기와 같은 구성 및 성분으로 이루어진 본 발명의 건축용 숯보드를 제조하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

(a) 숯 보드 내부본체층용 혼합물 제조 단계

먼저, 본 발명의 숯보드에 있어서의 본체에 해당하는 내부본체층(10)을 형성하기 위한 혼합물을 제조한다. 이를 위해 바텀애쉬, 황토, 전분, 보강섬유재의 배합 비율을 결정한 다음, 폐스티로폼을 10% 내지 40%의 범위내에서 상기 결합재(바텀애쉬, 황토, 전분 및 보강섬유재)의 전체 부피에 대해 대체하여 투입한다. 이와 같이 배합된 성분에 물을 추가하여 혼합물을 제조하는데, 이 때, 투입되는 물의 양은 상기 결합재의 60 내지 70 중량% 내에서 결정한다.

다음으로, 상기와 같이 배합한 혼합재료를 제조기에 주입하고 믹서기에서 5~7분 정도 회전시켜 믹싱함으로써 내부본체층용 혼합물을 제조하게 되며, 이와 같이 하여 얻어진 내부본체층용 혼합물은 항온항습기에 12시간 정도 반건조 상태로 양생시킨다. 아울러 상기와 같이 반건조 상태로 양생된 내부본체층용 혼합물 표면에는 접착망을 설치하는 공정이 추가될 수 있으며, 이는 후속 공정에 의해 도포 형성되는 표면코팅층과의 접착성 증대를 위한 것이다.

(b) 내부본체층 성형·제조 단계

상기 (a)단계에서 생성된 내부본체층용 혼합물을 코어(core)가 다수개 형성된 형틀 내에 넣고 양생시킨 뒤 탈형함으로써 다수개의 통공(실린더형 빈 공간)이 측면을 가로질러 형성된 보드의 형상을 갖는 내부본체층을 성형, 제조한다. 도1에서와 같이 숯 보드의 측면을 관통하는 통공을 형성시키는 것은 당업자에게는 용이한 것으로서, 통공의 개수, 통공의 크기, 통공의 모양에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 다만, 통공의 홀이 너무 클 경우, 보드의 강도가 저하되는 문제가 있을 수 있기 때문에, 강도를 고려하여 보드에 맞는 크기를 가진 홀을 형성시켜야 할 것이다. 통공의 방향은 숯이 외부와 접하는 방향, 그리고 단열효과를 고려하여 볼 때, 보드의 옆면에 평행하게 형성시키는 것이 바람직하다.

(c) 숯가루 충전과정

상기 제작한 숯보드 내부 본체의 통공에 숯 가루를 가압하여 밀실하게 충전시킴으로써 숯기둥(30)을 형성시킨다. 이 때 충전하기 전에 (a)단계에서 제조된 혼합물의 잉여수가 표출되지 않는 상태를 확인한 후 숯가루를 투입하여야 하며, 최종 완성된 숯 기둥 형태의 개수는 숯보드의 효능 발현과 제품의 두께에 따라 변화될 수 있도록 한다.

(d) 표면코팅층용 표면재 제조과정

상기 (a) 내지 (c)단계를 거쳐 제조된 보드 표면에 코팅되어 보드의 외면을 형성할 표면코팅층용 표면재를 제조한다. 상기 표면코팅층용 표면재는 앞서 설명한 바와 같이 플라이애쉬, 황토 및 폐석고를 주성분으로 하여 여기에 물을 배합하여 제조되며, 이 때, 상기 플라이애쉬 황토 및 폐석고는 플라이애쉬 100 중량부에 대하여 황토 100 중량부, 폐석고 50 중량부로 포함되도록 하고, 상기 성분들을 이와 같은 비율로 건비빔한 후 이들 전체 중량에 대해 45%±2% 범위에서 물을 첨가, 유동성을 관찰한 다음 믹서기로 비빔하여(대략 1분 정도) 표면코팅층용 표면재를 제조한다.

(e) 표면재의 도포, 양생 및 경화 과정

상기 (c)단계를 통해 숯기둥(30)을 포함한 보드 형상으로 성형된 내부본체층의 표면에 상기 (d)단계에서 제조된 표면코팅층용 표면재를 일정 두께로 코팅하여 보드 표면에 표면코팅층(20)을 형성시킨다. 이 때, 상기 표면코팅층(20)은 표면코팅층용 표면재를 내부본체층(10) 표면에 스프레이하여 제조될 수 있으며, 이와 같이 하여 형성된 보드 가공물을 항온항습기(90±10℃, 절대습도 70%±5)에 28일 동안 양생시키는 과정을 통해 경화시킴으로써 본 발명의 건축용 숯보드의 제조가 이루어진다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명에 따른 건축용 숯보드의 경우 기존에 벽체용으로 주로 사용되고 있는 석고보드를 대체할 수 있는 친환경적인 건축 자재로서, 실내 주거환경 개선을 위하여 숯이 지닌 여러 유익한 효능을 그대로 발현시킬 수 있는 것은 물론, 불연재료로 구성되어 화재로부터 안전을 기할 수 있고, 경량이면서도 견고하여 건축물에 대한 적용성이 높으며, 재활용 소재를 사용함으로써 경제적인 면에서도 매우 유리한 효과를 기대할 수 있다.

Claims (5)

1. 내부에 숯 성분을 포함하는 건축용 숯보드에서,

   바텀애쉬, 황토, 전분, 보강섬유재, 스티로폼 및 물을 포함하여 혼합된 혼합물을 일정 두께의 층상으로 형성한 내부본체층;

   플라이애쉬, 황토, 폐석고 및 물을 포함하는 표면재를 상기 내부본체층의 표면에 소정 두께로 도포하여 이루어진 표면코팅층; 및,

   상기 내부본체층의 내부에 일정 간격으로 형성된 다수개의 숯 기둥;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드.
2. 제1항에서,

   상기 보강섬유재는 여물을 썰은 것임을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드.
3. 제1항에서,

   상기 내부본체층을 이루는 바텀애쉬, 황토 및 전분의 배합 비율은 바텀애쉬 100 중량부에 대하여 황토 15~25 중량부, 전분 5~10 중량부의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드.
4. 제3항에서,

   상기 스티로폼의 배합 비율은 바텀애쉬, 황토, 전분 및 보강섬유재의 전체 부피에 대하여 10~40%의 부피비로 포함되는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드.
5. 제1항의 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드를 제조하는 방법으로서,

   (a) 바텀애쉬, 황토, 전분, 보강섬유재 및 스티로폼을 물과 배합한 다음 믹서기에 투입하고 믹싱하여 내부본체층용 혼합물을 제조하는 단계;

   (b) 상기 (a)단계에서 생성된 내부본체층용 혼합물을 형틀 내에 넣고 양생시킨 뒤 탈형함으로써 다수개의 실린더형 빈 공간이 측면을 가로질러 형성된 보드의 형상을 갖는 내부본체층을 성형·제조하는 단계;

   (c) 상기 (b)단계에서 보드 형상으로 제조된 내부본체층의 측면 실린더형 빈 공간에 숯 가루를 가압하여 채워 넣는 단계;

   (d) 황토, 플라이애쉬를 물과 배합한 다음 믹서기에 투입하고 믹싱하여 표면코팅층용 표면재를 제조하는 단계; 및,

   (e) 상기 (c)단계에서 보드 형상으로 제조된 내부본체층의 표면에 상기 (d)단계에서 제조된 표면재를 도포하고 양생, 경화시키는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활용 소재를 이용한 건축용 숯보드의 제조 방법.

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