KR100809881B1 - 황토보드의 제조방법과 그 황토보드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 실내 내장재 중 벽체 혹은 천장재로 사용되는 황토보드와 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 원적외선을 발산하는 맥반석과 황토를 포함하고 고착제인 소석회와 무수석고를 이용하며, 고로슬레그를 활성화제로 혼합하여 생산하기에 실내공기오염 및 폐기물처리에 용이한 황토보드의 제조방법과 그 황토보드이다.

따라서 본 발명의 황토보드는 그 구성요소(건)들이 모두 친환경적인 요소로 이루어져 있어서 실내환경을 쾌적성을 유지하는데 큰 의의가 있다.

또한 본 발명의 황토보드는 제조방법과 재료의 습득이 용이하고, 그 제조가 간단하여 대량생산이 용이하다.

더불어 본 발명의 황토보드는 그 내구성이 견고하고, 파손시 교체도 용이하며 주변환경을 오염시키지 않는 친환경적인 제품이다.

맥반석, 황토, 황토보드, 친환경적

Description

황토보드의 제조방법과 그 황토보드{The loess board and product method of loess board}

본 발명의 제조공정을 나타낸 도면

본 발명은 건축물의 실내 내장재 중 벽체 혹은 천장재로 사용되는 황토보드와 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 원적외선을 발산하는 맥반석과 황토를 포함하고 고착제인 소석회와 무수석고를 이용하며, 고로슬레그를 활성화제로 혼합하여 생산하기에 실내공기오염 및 폐기물처리에 용이한 황토보드의 제조방법과 그 황토보드이다.

일반적으로 보드라 함은 내장재로서 벽체에 주로 사용하는 석고 보드와 천정재로 쓰이는 텍스보드를 칭하는 것으로 주택(아파트포함)과 일반 사무소 건축에서 대부분이 사용되고 있는 건축내장재료이다.

그런데 종래의 이러한 보드의 경우 많은 문제점이 발생되고 있다.

즉, 석고보드와 텍스보드는 실내공기오염과 유해성 기체 발생 등으로 인하여 실내환경 오염의 주범이 되고 최근에는 새집 증후군이라는 신종 병명까지 나타나고 있는 실정이다. 특히 교체시 건축자재의 폐기로 인한 인근지역의 오염과 폐자재의 수거에 문제가 되고 있다.

상기한 문제점을 해결한 본 발명은 건축물의 실내 내장재 중 벽체 혹은 천장재로 사용되는 황토보드와 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 원적외선을 발산하는 맥반석과 황토를 포함하고 고착제인 소석회와 무수석고를 이용하며, 고로슬레그를 활성화제로 혼합하여 생산하기에 실내공기오염 및 폐기물처리에 용이한 황토보드의 제조방법과 그 황토보드를 제공하고자 한다.

따라서 본 발명은 황토보드를 제조하는 제조방법에 있어서, 제1단계: 황토를 채로 걸러 250-400 메쉬의 황토만 선별하는 단계와; 제2단계: 상기의 황토를 건조기를 통해 건조하여 수분을 날리는 단계와; 제3단계: 상기 건조된 황토를 중량비로 30-70%, 고로슬레그 5-40%, 맥반석 10-20%, 소석회 2-8%와, 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입하고 교반하여 교반물을 만들며, 이 교반물의 중량에 비하여 물을 10-50% 투입하여 젤화시키는 단계와; 제4단계: 상기 교반물을 다양한 황토보드의 형상으로 금형을 이용하여 형태를 갖추는 단계와; 제5단계: 상기 모양이 형성된 교반물을 건조시켜 경화시키는 단계들로; 이루어져 실내 공기오염이 적으며 폐기물 처리에 용이한 황토보드를 제작하는 황토보드의 제조방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 황토보드에 있어서, 건조된 황토를 중량비로 30-70%, 고로슬레그 5-40%, 맥반석 10-20%, 소석회 2-8%와, 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입한 교반물로 제작한 내장재인 황토보드를 제공하고자 한다.

본 발명은 황토보드를 제조하는 제조방법과 그 황토보드에 관한 것이다. 따라서 본 발명의 구성과 그 작용을 도시된 도면과 함께 상세히 설명한다.

우선 본 발명은 황토보드를 제조하는 제조방법에 있어서, 제1단계: 황토를 채로 걸러 250-400 메쉬의 황토만 선별하는 단계를 거친다(도시된 도 1의 황토보드 제조공정은 본 발명의 제조공정과 공정수에서 일치하지는 않음).

즉, 황토가 굳게 경화되어 있는 상태에 있다면 이를 분쇄기를 이용하여 분쇄를 하고, 채로 걸러 내어 고운 입자의 형태인 황토만을 채취하는 것이다. 사실상 황토란 침식을 받아 황토석이라 불리는 형태로 존재할 확률이 더 높기에 이러한 황토석을 분쇄기를 이용하여 곱게 분쇄하여 사용하고자 하는 것이다. 이러한 작업은 후 가공의 단계인 각각의 구성물들을 교반하는 과정에서 더욱 용이하게 섞일 수 있도록 해주며, 교반된 교반물이 더욱 용이하게 경화될 수 있게 하는 밑거름이 되는 단계이다. 따라서 이 황토는 본 발명의 황토보드를 제조하기 위해 투입되는 주 구성요소로서 시멘몰탈에서 시멘의 역할과 모래의 역할을 동시에 수행하게 되는데, 그 굵기는 250-400 메쉬 정도의 분말 형태가 가장 바람직하다. 이렇게 분말 형태의 황토가 투입됨으로 제작되는 황토보드는 아주 견고하고, 표면이 매끈하여 별도의 그라인더 공정을 안 해도 무방하다.

한편 본 발명은 다음의 단계로 제2단계: 상기의 황토를 건조기를 통해 건조하여 수분을 날리는 단계를 거친다. 즉, 상기 분쇄되고 걸러진 황토에는 수분이 남아 있을 소지가 많다. 따라서 이 수분을 모두 날려 주는 것이다. 이때 수분을 날려 주는 방식은 열풍건조의 방식이 주로 사용되지만, 냉풍으로도 건조시킬 수 있다. 아무튼 상기 황토는 별도의 건조기를 통해 건조시키는 것이 좋다.

그리고 본 발명에서 이 황토를 건조시키는 방식이 왜 채택되었는지 그 이유는, 더욱 견고한 결합을 달성하기 위해서이며, 투입되는 양을 측정할 때 보다 정확할 수 있는 소지를 제공한다.

다음으로 본 발명은 제3단계: 상기 건조된 황토를 중량비로 30-70%, 고로슬레그 5-40%, 소석회 2-8%와, 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입하고 교반하여 교반물을 만들며, 이 교반물의 중량에 비하여 물을 10-50% 투입하여 젤화시키는 단계를 거친다. 즉, 황토, 고로슬레그, 소석회, 무수석고 등을 상기의 중량비율의 내에서 선택적으로 채택하여 고루 섞어 물과 교반하는 것이다.

그럼 여기서 본 발명의 특성을 보다 용이하게 설명하기 위해 상기 교반물의 구성요소(건)들의 특성을 상세히 살펴본다.

첫째, 황토를 살펴보면, 황토는 살아있는 생명토로서 한 스푼 분량에 약 2억마리의 미생물이 살고 있으며 원적외선 방출, 항균, 항 곰팡이, 제습, 탈취작용 등이 있으며, 바이오 에너지라 할 수 있는 원적외선은 인체 내 세포에 흡수되면서 세포를 활성화시켜 유해 물질을 방출시키는 광전효과를 낸다. 또한 황토효소 성분에는 카달리제, 디페놀옥시다제, 시카라제, 프로테아제 등이 있어 독소제거 분해력, 정화작용 등이 입증되고 있으며 바다의 적조현상시에 황토를 투입, 치유케 하는 등 황토에 대한 연구가 계속되고 있다. 또한 황토는 건축재료와 요업원료로 사용할 경우에는 황토에 포함된 점토물질의 가소성과 소성 고결의 성질을 주로 이용하게 된다. 그리고 황토는 건조시에 점토광물 내의 흡착수 및 층간수가 외부로 빠져나오고 습도가 높을 때에는 광물 내에 재흡수되는 특성이 있기 때문에 어느 정도 습도 유지능력을 갖고 있다.

나아가 이러한 황토는 자연친화적이어서 인체에 신선함과 혈액순환을 원활하게 하며 실내공기를 정화하는 기능을 가지고 있다.

둘째, 고로슬레그 미분말의 경우 일반적으로 화학적 특성(화학성분)은 CaO(산화칼슘), Al₂O₃(과산화 알미늄), SiO₂(이산화규소), MgO(산화마그네슘)등의 성분이 90%이상을 차지한다.이러한 고로슬레그 미분말은 시멘트와 성분이 유사하지 만 시멘트와의 반응은 다르다. 특히 잠재 수경성을 갖고 있기 때문에 수화열에 의한 온도 상승의 억제, 알칼리실리카 반응억제, 황산염이나 해수에 대한 화학 저항성의 향상 등의 장점이 있다. 따라서 본 발명에서 이 첨가되는 고로슬레그는 황토가 온돕변화에 의해 갈라지는 현상을 방지시키고, 더욱 견고한 결합을 달성할 수 있게 하는 중요한 역할을 수행한다.

셋째, 무수석고(CaSO₄)는 백색의 분말로서 화학수분 0.5 wt% 이하, S O₃52 wt% 이상, CaO 38 wt% 이상, CaSO₄90 wt% 이상, CaF₂3 wt% 이하, 유리산(H₂SO₄)1 wt% 이하의 성분으로 구성되어 있고, 슬레그의 수화촉진과 제품의 크랙 방지를 위하여 혼합 사용한다. 즉, 빠른 시간 내에 수분이 증발되어 경화될 수 있도록 하고 경화가 이루어지는 과정에서도 또 경화되어 건조되는 과정에서도 황토의 문제점인 갈라지는 현상을 방지하기 위한 구성물이다. 따라서 이 무수석고를 투입하게 되면 그 경도의 향상은 물론, 황토블럭이 갈라지지 않도록 하는 역할을 수행한다.

넷째, 소석회의 화학적 분자식은 Ca(OH)₂로서 분자량 74을 가지고 있으며, Slaked Lime 또는 Hydrated Lime라고도 한다. 생석회를 물과 반응시키면 발열반응에 의해 열을 발생하며 소석회가 된다. 이때 소량의 물을 사용 소석회 분말을 제조하는 건식 소화방법(Dry slaking)과 생석회를 다량의 물속에 넣어 석회유(액상)를 제조하는 습식 소화방법(Wet slaking)이 있다. 백색의 분말로 냄새가 없고, 입도의 종류에 따라 사용용도가 다양하다. 소석회를 사용하면 살균 악취제거의 효과가 있고, 황토보드에 표면 처리하여 사용하면 환경오염 물질인 황산화물,질소산화물, 일산화탄소 등 공해물질을 현저히 줄일 수 있다.

따라서 이러한 특징을 가진 구성요소들을 본 발명은 투입하여 고루 교반하는 것이다. 이때 그 투입되는 비율은 상당히 중요하다. 이유는 본 발명을 창안하면서 본 발명자는 다수의 실험을 하였다. 이 실험에는 많은 제조된 황토보드의 성능을 실험했는데, 그 보드의 견고함과 생산의 능률성 및 보드에 금이 가지 않은 정도에서 가장 놀라운 효과를 보인 실시예는 이 투입률을 유지한 결과였다. 따라서 이러한 투입률을 유지하는 것이 가장 바람직하다.

즉, 황토는 중량비로 30-70%, 고로슬레그는 5-40%, 소석회는 2-8%를 투입하고 100%에서의 부족분은 무수석고를 나머지로 투입하여 교반하는 것이다. 그리고 이렇게 교반된 교반물에 물을 10-50% 투입하여 젤화시키는 것이다. 이때 상기 물은 교반물의 중량을 100으로 보았을 때 그 중량에 약 10-50%를 투입하여 사용한다. 많이 투입하면 묽을 것이고, 적게 투입하면 뻑뻑할 것인데, 이는 작업환경에 따라 변경해가며 투입하여 사용한다.

다음으로 본 발명은 제4단계: 상기 교반물을 다양한 황토보드의 형상으로 금형을 이용하여 형태를 갖추는 단계를 거친다. 즉, 사실상 황토보드는 도시된 실시예의 도면과 모두 동일하거나 유사하다. 다시 말해서 패널의 형태라면 어떠한 형태 라도 제작이 가능하다. 제작되어 바닦에 깔리거나 천정에 텍트로서 사용될 수 있는 형태라면 모두 실시 가능한 것이다. 물론 본 발명에서는 도면 도 1 내지 도 에 기본적인 형태만을 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 이러한 도면의 형태에 구속되지 않으며, 이 이외의 다양한 형태로 제작이 가능하다.

한편 본 발명은 마지막 단계로 제5단계: 상기 모양이 형성된 교반물을 건조시켜 경화시키는 단계들로 이루어져 실내 공기오염이 적으며 폐기물 처리에 용이한 황토보드를 제작하는 것이다. 즉 그 형틀에 의해 보드의 형태까지 완성된 황토보드를 별도의 건조기나 자연상태에서 건조시키는 것이다. 이유는 사실상 본 발명의 황토보드의 경우, 그 투입된 구성물들은 모두 광물질이다. 따라서 견고하게 건조되어야 그 경도가 강해진다. 그러나 사실상 수분이 빠지는 과정에서 수분이 날아가는 건조의 단계는 제품에 문제를 가져다줄 소지가 많다. 즉, 수분이 건조되며 제품에 금이 가는 현상이 발생될 소지가 많다. 더욱이 본 발명에 투입되는 주 구성물이 황토인데 이 황토는 마르면서 그 표면이 갈라지는 현상이 두드러진다. 따라서 본 발명은 이러한 점을 방지하기 위해 고로슬레그, 소석회 및 무수석고를 투입하는 것이다.

그러나 건조기를 통한 건조에 비하여 상기 자연건조를 통한 황토보드의 건조가 그 표면이 갈라지는 현상을 더욱 줄일 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 제3단계의 교반물에는, 맥반석이 중량비로 10-20%가 더 투입되어 형성될 수 있다. 그리고 그 맥반석은 쌀알 정도의 크기로 분쇄된 상태인 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 제3단계에는, 상기 건조된 황토가 30-70%, 고로슬레그가 5-40%, 소석회가 2-8% 투입된다. 그리고 여기에 상기 맥반석이 10-20%가 더 투입될 수 있는 것이다. 물론 이 중량비에서 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입하여 비율을 맞추게 된다. 그런데 이 맥반석을 투입하게 되면 본 발명의 황토보드가 더욱 견고하고, 특이한 효과를 발하게 된다.

즉, 상기 맥반석가루는 원적외선을 발하는 광물의 일종으로 본 발명에서는 이러한 맥반석을 가루의 형태로 분쇄하여 사용하기도 하며, 전술된 것처럼 쌀알 정도의 크기로 분쇄하여 사용을 하기도 한다. 또한 이러한 맥반석은 본 발명의 호안보드에 적용되어 사용될 때, 그 투입량이 많으면 원적외선의 발산도 많아 인체에 유해한 포름알데히드 등과 같은 유해물질을 방사하는 현상이 적어지는 것이 일반적이다.

이때 가루형태의 맥반석은 타 구성요소들과 융화가 잘되는 장점이 있고, 쌀알 크기의 맥반석은 경화시 입체감을 나타내며 자연적인 질감을 나타낼 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명은 황토보드를 제작하는 방법에만 특징이 있는 것이 아니고, 그 제조방법을 통해서 제조된 황토보드의 경우도 큰 특징이 있다. 따라서 본 발명은 그 황토보드도 청구의 대상인 것이다.

즉, 건조된 황토를 중량비로 30-70%, 고로슬레그 5-40%, 소석회 2-8%와, 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입한 교반물로 제작한 내장재 황토보드가 그 청구의 대상이다.

그리고 본 발명에서 상기 교반물에는, 맥반석이 중량비로 10-20%가 더 투입되어 제작된 황토보드도 그 청구의 대상이다. 이때 상기 맥반석의 경우 다량의 원적외선을 발산한다는 것이 공지된 사항이기에 이렇게 제작된 황토보드의 경우, 내외장제로 사용될 경우, 인체에 유익한 원적외선을 발산시킨다.

그럼 여기서 이렇게 제작된 본 발명의 황토보드를 시편으로 추출하고 이를 이용하여 총휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 방출 실험을 실시하였다. 그 결과 본 발명을 통해 제조된 황토보드 시편에는 유해한 물질의 방출이 현저히 적었기에 건축 내, 외 장제로 사용이 바람직하였다.

[실험 1]

1. 시험방법

본 시험은 방출시험 챔버 내의 공기농도, 통과한 공기의 적산유량 및 시험편의 표면적을 구하여 시험대상 건축재료의 단위면적당 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 방출량을 결정하는 방법을 적용하였음. 일정한 온도, 상대습도 및 환기량 조건을 가진 방출시험챔버 내에서 공기를 완전하게 혼합시키고, 출구에서 포집된 공기에서 방출시험챔버 내부의 공기농도, 블랭크농도 및 환기량을 파악하여, 특정 시간 t에 관한 단위표면적당의 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 방출량을 산정하였음.

2. 시험체

건축자재 오염물질 방출량 시험은 165㎜ × 165㎜ × 50㎜의 크기로 시편을 제작하여 알루미늄 호일의 빛나는 면을 밖으로 하여 포장한 후, 양면으로 노출이 가능한 고정틀에 넣어 각각 149㎜ × 149㎜의 면적만이 노출되도록 해당하는 부분의 알루미늄 호일을 제거하고 소형챔버의 중앙부에 고정시켜 7일 후의 방출강도를 측정하였음.

3. 측정조건

① 소형챔버 용적 : 20ℓ

② 소형챔버 조건 : - 온도 : 25℃±1 - 습도 : 50%±5 - 환기횟수 : 0.5회/h

③ 시료 부하율 : 2.0 ㎡/㎥

④ 시료 채취관

- TVOC : Tenax TA

- 폼알데하이드 : Ozone Scrubber(WATERS 054420)+LP-DNPH(SUPELCO 21014)

4. 분석방법

① 용어 정의

- 총휘발성유기화합물(Total Volatile Organic Compounds)

가스크로마토그램으로 측정한 n-헥산에서 n-헥사데칸까지의 범위에서 검출되는 VOCs 를 대상으로 하며, 각각의 화합물을 톨루엔으로 환산시켜 농도를 산출하였음.

- 폼알데하이드(Formaldehyde)

폼알데하이드는 시험편에서 방출된 방출시험챔버의 출구공기에서 검출된 폼알데하이드로 정의하였음.

② 휘발성유기화합물(VOCs)의 분석

- Tenax TA 흡착관을 가열탈착위치에 넣고, 가열에 의해 휘발성유기화합물을 탈리한다. 휘발성유기화합물의 종류를 확인하는 경우는 질량분석계(MS)를 scan mode로 조작하고, 질량 스펙트럼으로 판별하였음

- 정량 방법은 질량 분석계(MS)가 부착된 GC(Gas Chromatograph)에 의해 Total Ion Chromatograph (TIC)를 이용하였음.

③ 폼알데하이드의 분석

- DNPH 카트리지 내의 DNPH수용체는 아세토니트릴을 사용하여 용해 및 탈리시키고, 탈리용액은 고속액체크로마토크래프(HPLC)를 사용하여 정량하였음.

5. 분석조건

저온 농축장치		Split mode 10 : 1, -50℃ → 12℃/s → 280℃ (5min)
열탈착장치		Splitless mode, Flow : 50㎖/min 30℃ → 60℃/min → 240℃ (5min)
GE		Agilent 6890N GC
Detector		Agilent 5973 inert MSD
column		DB-1 60m, I.D 0.25mm, Film 1.0 ㎛
Carrier Gas and Flow		He(99.999), 0.8㎖/min
Temperature Program	Initial Tempurature	40℃(min)
	Temperature Program	40℃→5℃/min→220℃(10min)
	Final Temperature	220℃→10℃/min→250℃(5min)
MS Condition	Mode	EI(electron ion)
	Electron Energy	70ev
	Detection Mode	TIC(Scan), m/z: 35~350
Detector		UV/VIS 360 nm(0.002 AUFS)
column		Waters SymmetryTM C18 (4.6×250mm, U.S.A)
Mobil Phase		ACN / Water (70/30, v/v)
Anaysis Time		15 min
Injection Volume		20 ㎕
Column Temperature		25 ℃(Room Temp.)
Flow Rate		1.3 ㎖/min

이 실험을 통해 각 시료에서 얻어진 주요광물이 있으며, 그에 따라 총휘발성유기화합물과 폼알데하이드 발산양을 추출할 수 있었다. 따라서 그를 첨부한다.

1. 시험 성적서

이상의 설명에서처럼, 본 발명의 황토보드는 그 구성요소(건)들이 모두 친환경적인 요소로 이루어져 있어서 실내환경을 쾌적성을 유지하는데 큰 의의가 있다.

또한 본 발명의 황토보드는 제조방법과 재료의 습득이 용이하고, 그 제조가 간단하여 대량생산이 용이하다.

더불어 본 발명의 황토보드는 그 내구성이 견고하고, 파손시 교체도 용이하며 주변환경을 오염시키지 않는 친환경적인 제품이다.

Claims (6)

1. 황토보드를 제조하는 제조방법에 있어서,

   제1단계: 황토를 채로 걸러 250-400 메쉬의 황토만 선별하는 단계와;

   제2단계: 상기의 황토를 건조기를 통해 건조하여 수분을 날리는 단계와;

   제3단계: 상기 건조된 황토를 중량비로 30-70%, 고로슬레그 5-40%, 맥반석 10-20%, 소석회 2-8%와, 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입하고 교반하여 교반물을 만들며, 이 교반물의 중량에 비하여 물을 10-50% 투입하여 젤화시키는 단계와;

   제4단계: 상기 교반물을 다양한 황토보드의 형상으로 금형을 이용하여 형태를 갖추는 단계와;

   제5단계: 상기 모양이 형성된 교반물을 건조시켜 경화시키는 단계들로; 이루어져 실내 공기오염이 적으며 폐기물 처리에 용이한 황토보드를 제작하는 것을 특징으로 하는 황토보드의 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 맥반석은,

   쌀알 정도의 크기로 분쇄된 상태인 것을 특징으로 하는 황토보드의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제5단계에서의 건조단계는,

   자연건조와 건조기를 통한 강제건조가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 황토보드의 제조방법.
5. 황토보드에 있어서,

   건조된 황토를 중량비로 30-70%, 고로슬레그 5-40%, 맥반석 10-20%, 소석회 2-8%와, 100%에서의 부족분은 무수석고를 투입한 교반물로 제작한 내장재인 것을 특징으로 하는 황토보드.
6. 삭제

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