KR100817796B1

KR100817796B1 - 황토 판재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100817796B1
Application number: KR1020060134374A
Authority: KR
Inventors: 윤희창
Original assignee: 크레아건설주식회사
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-03-31

Abstract

본 발명은 황토 판재 및 그 제조방법에 관한 것으로 구체적으로는 황토 100중량부에 대하여 석고 60 ~ 85 중량부, 제올라이트 10 ~ 30 중량부, 소금 5 내지 10중량부 및 물 80 내지 120 중량부를 혼합한 혼합물을 형틀에 넣어 성형한 후 건조하여 제조된 황토판재에 관한 것이다.

본 발명에 따른 황토판재는 실내의 습도를 조절하는 기능이 우수할 뿐만아니라, 항균, 탈취 성능 및 내구성이 우수한 장점이 있다.

황토 판재, 석고, 제올라이트, 폴리에틸렌글리콜

Description

황토 판재 및 그 제조방법{Loess board and a method of preparing the same}

본 발명은 황토판재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물 실내의 벽, 천장 및 바닥용 소재로는 목재 및 석고보드등이 이용되고 있으나 목재는 습기에 약하여 용이하게 변형되고, 인화성이 강하여 화재시 진화가 곤란한 문제가 있으며, 석고보드는 석고로 제조되므로 단열성 및 통풍성이 한계가 있어 실내 공기가 외부로 이동하지 못하며, 석면 등 인체에 유해한 성분이 함유되어 있고 폐기물 처리시 토질 및 물 등 환경 오염의 문제를 초래하였다.

한편, 근래 들어 수요자의 생활 수준이 향상됨에 따라 건축 내외장재에 대하여, 단순한 마감재의 기능 외에 추가하여 쾌적한 주거성능을 요구하게 되었고 이에 부응하기 위하여 예전에 사용되었던 소성가공을 아니한 자연건조 황토판재가 다시 이용되기에 이르렀다.

황토는 우리의 전통적인 건축문화에서 중요한 건축재료의 하나로 사용되어 왔다. 특히 우리나라의 황토는 파장이 6~15㎛인 원적외선을 발생시키는 것으로 알려져 있고, 해충이나 곤충 등에 대하여도 방충성을 가지며, 탈취와 같은 화학적 효 과를 나타내고, 축열성이나 습도 조절 등에 있어서 우수한 효과를 나타내며 인체의 건강에도 여러 가지 긍정적인 효과를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.

이러한 황토 특유의 성질을 활용하여 전통 건축물에서는 황토를 벽체나 지붕의 마감재로 널리 이용하였으나 자체 결합력이 약하여 통상 짚 등의 식물성 섬유재를 보강하여 벽체등을 형성하며, 습기에 약하고 표면 강도가 낮아 용이하게 풍화되는 점을 보완하기 위하여 회반죽을 사용하는 작업이 요구되었으며, 황토를 이용한 건축재에서의 강도향상 및 접착력 강화를 위해 해초풀을 접착제 재료로 배합하는 기술이 개발되었으나, 해초풀 성분의 부패에 의해 접착력이 손상되는 문제가 여전히 발생하였다. 또한 상기 황토판재는 압축강도가 매우 낮기 때문에 시공과정 및 내구성 측면에서 매우 취약한 부재이다.

따라서, 황토의 성능을 발현하면서도 세균 및 곰팡이 발생 문제 및 내구성이 취약한 문제점을 개선할 수 있는 황토 판재의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은 항균 성능이 우수하고 내구성이 우수한 황토 판재를 제공하는 데 있으며 또한 실내의 습도를 조절하는 기능이 우수한 황토 판재를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위하여 노력한 결과 황토, 석고, 소금을 물과 혼합하여 제조할 때 제올라이트를 첨가하는 경우 실내 습도 조절이 더욱 향상되는 것을 발견하였으며, 더 나아가 상기 제올라이트로 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분을 함유하는 제올라이트를 사용하는 경우 항균 및 탈취 성능이 더욱 향상되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 황토판재 및 그 제조방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 황토 및 석고 성분 이외에 미세한 다공질의 규산염 광물질인 제올라이트를 함유하여 수분을 흡수하거나 방출하는 습도 조절 기능이 향상된 황토 판재에 관한 것이다. 또한, 은 또는 구리 성분을 함유하는 제올라이트를 사용하여 은 또는 구리 성분에 의한 항균 및 탈취 효과를 증대시킨 황토판재에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 황토 판재는 폴리에틸렌글리콜 성분을 추가로 함유할 경우 급격한 응결을 방지하여 판재의 균열이 발생하는 것을 억제하는 역할을 한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 황토판재는 황토 100중량부에 대하여 석고 60 ~ 85 중량부, 제올라이트 10 ~ 30 중량부, 소금 5 내지 10중량부 및 물 80 내지 120 중량부를 혼 합한 혼합물을 형틀에 넣어 성형한 후 건조하여 제조된 것이다. 상기 성분 외에 폴리에틸렌글리콜을 황토 100중량부에 대하여 0.1 내지 1중량부의 양으로 더 첨가하여 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 황토판재의 구성 성분인 황토는 탄산칼슘(CaCo₃), 실리카(SiO₂), 철분(Fe₂O₃), 알루미나(Al₂O₃), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na) 외 여러가지 미네랄(Mineral)을 함유하고 있는 천연의 무기소재로서 국내에 풍부하게 매장되어 있는 황토를 이용한다.

석고(gypsum)는 천연광산에서 채굴한 황산칼슘 이수염(calcium sulfate dihydrate, CaSO₄·2H₂O)을 고온에서 구워(calcination) 수분을 제거하여 황산칼슘 반수염(calcium sulfate hemihydrate, CaSO₄·1/2H₂O)의 상태로 만든 것이다. 이때 수분을 제거하는 과정에 따라 두 종류의 석고가 만들어지는데 대기압 하에서 제조하면 β-헤미하이드레이트(β-hemihydrate)인 일반석고(또는 소석고)가 생산되고 증기압 하에서 제조하면 α-헤미하이드레이트(α-hemihydrate)인 경석고 또는 초경석고가 생산된다. 또한 석고의 종류로서 정제이수석고, 천연이수석고, 화학무수석고, 천연무수석고, 탈황석고 등이 있다. 본 발명에 따른 황토 판재에 사용되는 석고는 그 종류에 제한을 둘 필요는 없으며, 황토 100중량부에 대하여 60 ~ 85 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 석고가 85중량부보다 더 많은 경우에는 황토 성분의 함량이 줄어들어 황토 자체의 효과를 충분히 나타내기 어렵고, 상기 성분이 60중량부보다 적은 경우에는 응결이 제대로 이루어지지 않을 수 있어 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 황토 판재에 함유되는 제올라이트는 미세한 다공질의 함수 규산염 광물질로서, 물리적 흡착력과 화학적 양이온 치환작용이 뛰어난 물질로 널리 사용되고 있다. 특히 다공성 물질에 수분을 포함하고 있어 황토와 혼합하여 사용하는 경우 수분 조절 기능이 더욱 향상되는 장점이 있다. 특히 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분을 함유하는 제올라이트를 사용하는 경우에는 은 또는 구리 성분에 의한 항균 효과 및 유해 물질의 분해효과를 가지므로 항균, 탈취 성능이 우수한 황토 판재를 제조할 수 있다. 제올라이트는 그 세공의 크기나 구조에 따라 종류가 매우 다양하며 제올라이트 Y, 제올라이트 A, 제올라이트 베타, ZSM-5 등이 있으나, 본 발명에서는 제올라이트 종류에 제한을 둘 필요는 없다. 은 성분 또는 구리 성분은 함침법 또는 이온교환법 등의 알려진 방법에 의해 제올라이트에 담지하여 제조할 수 있다. 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분을 함유하는 제올라이트의 경우 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분의 함량은 제올라이트에 0.01 내지 5 중량%인 것이 바람직한데, 이는 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분의 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 상술한 바와 같은 항균 및 탈취 효과의 증가가 미미하고, 상기 함량이 5 중량% 를 초과하는 경우에는 제조비용의 증가로 경제적인 면에서 불리할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 제올라이트는 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분을 함유하는 제올라이트와 상기 금속 성분을 함유하지 않은 제올라이트를 적절한 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 황토판재 제조시 사용하는 소금은 부패 방지 역할을 하기 위하여 첨가하는 것으로서 황토 100중량부에 대하여 5 내지 10중량부를 사용하는 것 이 바람직하다. 상기 함량 미만인 경우에는 효과가 미미하고, 상기 함량을 초과하는 경우 추가적인 효과 증가가 미미하여 경제적이지 못하다.

본 발명에 따른 황토 판재는 황토 100중량부에 대하여 석고 60 ~ 85 중량부, 제올라이트 10 ~ 30 중량부, 소금 5 내지 10중량부 및 물 80 내지 120 중량부를 혼합한 혼합물을 형틀에 넣어 성형한 후 건조하여 제조된 것으로 상기 혼합물에 폴리에틸렌글리콜을 더 첨가하는 경우 판재의 균열이 발생하는 것을 억제하여 내구성을 증가시킬 수 있다. 폴리에틸렌글리콜의 첨가량은 황토 100중량부에 대하여 0.1 내지 1중량부인 것이 바람직한데, 이는 상기 첨가량이 0.1중량부 미만인 경우에는 효과가 미미하고, 상기 첨가량이 1중량부를 초과하여 많은 경우에는 황토판재의 응결이 너무 지연될 수 있어서 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 황토 판재 제조 방법은 황토 100중량부에 대하여 석고 60 ~ 85 중량부, 제올라이트 10 ~ 30 중량부, 소금 5 내지 10중량부 및 물 80 내지 120 중량부를 혼합한 혼합물 또는 상기 혼합물에 0.1 내지 1중량부의 폴리에틸렌글리콜을 더 첨가한 혼합물을 판재 모양의 성형틀에 주입한 후 15 내지 30℃에서 30분 정도 유지한다. 탈형 후 40 내지 60℃에서 1 내지 5시간 동안 건조하여 황토 판재를 제조한다. 상기 온도가 40℃미만인 경우에는 건조 시간이 지나치게 느려져서 바람직하지 않고 상기 온도가 60℃를 초과하는 경우에는 황토나 제올라이트의 기공에 포함되어 있는 수분이 빠져나올 수 있어 습도 조절 기능이 저하될 수 있으므로 상기 건조 온도를 유지하는 것이 좋으며 건조시간은 황토판재의 조성 및 건조 온도에 따라 상기 범위에서 조절한다.

아래에 실시예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 특허 청구 범위가 이에 따라 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

황토 4.5kg, 석고분말((주)삼우, 제품명:M-30) 3.5kg, 제올라이트(ZSM-5형) 1.0kg, 소금 0.1kg, 및 물 4.5kg을 혼합하여 혼합물을 제조한 후 이를 판재 성형 틀에 주입한 후 20℃에서 30분간 두어 성형이 되도록 한다. 탈형 후 50℃ 열풍건조기에 투입한 후 3시간 동안 건조하여 황토 판재를 제조하였다.

[비교예 1]

제올라이트를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 황토판재를 제조하였다.

[실시예 2]

질산은(AgNO₃) 수용액에 제올라이트(ZSM-5형)를 30분 동안 함침한 후 제올라이트(ZSM-5)를 120℃에서 2시간 동안 건조하고, 30분 동안 200℃까지 승온한 후, 1시간 동안 수소를 흘려주면서 유지한 후, 30분 동안 400℃ 까지 승온한 후, 1시간 동안 수소를 흘려주면서 유지한 후, 30분 동안 600℃까지 승온한 후, 1시간 동안 수소를 흘려주면서 유지한 후, 1시간 동안 소성하여 은 성분이 1.2중량%로 담지된 제올라이트(ZSM-5)를 제조하였다.

실시예 1의 제올라이트 대신에 은성분이 1.2중량% 담지된 제올라이트를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하여 황토 판재를 제조하였다.

[실시예 3]

황토 판재 제조시 폴리에틸렌글리콜(수평균분자량 400)을 40g을 추가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하여 황토판재를 제조하였다. 본 실시예에 따라 폴리에틸렌글리콜을 함유하는 황토판재의 경우 실시예 1에서 제조한 판재에 비해 균열 발생 정도가 감소하는 효과를 나타내었다.

[시험예 1] 원적외선 방출 시험

상기 실시예 1의 황토 판재에 대하여 KICM-FIR-1005 시험방법에 의하여 원적외성 방출량(40℃)을 시험하였다. 분석기는 FT-IR 스펙트로미터를 사용하여 흑체(Black body) 대비 측정한 결과 방사율(5~20㎛)이 0.902이고, 방사에너지(W/m²)은 3.64 X 10² 이었다.

[시험예 2] 탈취력 시험

본 발명에 따른 황토판재에 대한 탈취력을 평가하였다.

1) 시험 장비 : 암모니아 계수 측정 장비

2) 방법 : 실시예 1 ,2 및 비교예 1에서 제조한 황토판재를 밀폐된 탱크 안에 방치하고, 이 상태에서 NH₄OH 용액을 첨가하여 탱크안의 암모니아(NH₃)의 농도를 가스 검지관을 사용하여 측정하였다. 탱크안에 방치된 시료에 암모니아 용액이 흡착, 분해하는 과정에서 탱크안의 암모니아 농도를 측정시간 1시간, 4시간, 7시간으로 측정하였으며, 초기 암모니아 농도를 100%로 하여 경과 시간에 따라 측정된 결과를 백분율로 표 1에 나타내었다.

[표 1]

[시험예 3]

상기 실시예 2의 황토판재의 표면을 그라인딩하여 시료 분말 4g을 취한 다음, 이 시료 분말에 대하여 KICM-FIR-1002에 의거 항균시험을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 사용균주로는 대장균(Escherichia coliATCC 25922)과 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)을 사용하였으며, 황토판재 시료 분말이 없는 것(BLANK)을 대조군으로 하여 항균성을 비교하였다.

[표 2]

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 시료가 적용되지 않은 대조군은 24시간 후에 균수가 증가하였으나, 은(Ag) 성분이 담지된 제올라이트를 함유하는 실시예 2의 황토판재는 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)에 대해서는 99.6%, 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)에 대해서는 99.5%의 세균 감소율을 보임을 알 수 있다.

Claims

황토 100중량부에 대하여 석고 60 ~ 85 중량부, 은(Ag) 또는 구리(Cu) 성분을 함유하는 제올라이트 10 ~ 30 중량부, 소금 5 내지 10중량부 및 물 80 내지 120 중량부를 혼합한 혼합물을 형틀에 넣어 성형한 후 건조하여 제조된 황토판재.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 은 또는 구리 성분의 함량은 제올라이트 중량에 대하여 0.01 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 황토판재.
제 1항에 있어서,

상기 혼합물에 황토 100중량부에 대하여 0.1 내지 1중량부의 폴리에틸렌글리콜을 첨가하는 것을 특징으로 하는 황토판재.
제 1항, 제 3항 또는 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

상기 건조는 40 내지 60℃에서 1 내지 5시간 진행하는 것을 특징으로 하는 황토판재.