KR101691526B1 - 비소성 방식의 경량보드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 경량 보드 - Google Patents

비소성 방식의 경량보드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 경량 보드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량보드의 제조에 관한 것으로, 구체적으로는 펄라이트, 질석 중 1종 이상인 제1 성분, 부석, 화산석, 발포유리 중 1종 이상인 제2 성분, 바텀애쉬, 및 목분으로 구성되는 경량재 조성물과 황토를 포함하는 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 유기 결합제를 준비하여 혼합하고, 물을 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 100~150 kgf/ ㎠의 압력으로 가압 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 성형물을 50 ~ 60℃에서 3 ~ 5시간 동안 증기 양생한 후, 자연 건조시켜 보드를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 혼합물 제조시, 경량재 조성물, 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 물이 30~50 : 20~40 : 20~30: 10~20의 비율로 포함되며, 유기 결합제는 상기 혼합물 100중량부 기준으로 0.1~1.0중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는, 무기 고화제를 이용한 비소성 방식의 경량보드 제조방법과 이에 의하여 제조된 경량보드를 개시한다.

Description

비소성 방식의 경량보드 제조방법 및 이에 의하여 제조된 경량 보드{MANUFACTURING METHOD OF NON-FIRING LIGHTWEIGHT BOARD, AND LIGHTWEIGHT BOARD MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 경량보드의 제조에 관한 것으로, 구체적으로는 친환경 무기 고화제를 이용한 비소성 방식의 경량보드 제조방법과 이에 의하여 제조된 경량보드에 관한 것이다.
우리의 전통가옥에서 사용되었던 황토는 인체건강의 측면에서 여러 가지 좋은 효과가 입증되고 있다. 특히 우리나라의 황토는 인체와 유사한 파장대인 6∼15μm의 원적외선을 발생시키는 것으로 알려져 있고, 해충이나 곤충 등 에 대하여도 방충성을 가지며, 축열성이 양호하고, 방취 효과 등이 양호하며, 인체의 건강에도 여러 가지 긍정적인 효과를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.
주재료로 사용되는 황토는 황토에서 나오는 원적외선과 열에너지를 인체 표피층 최대 깊숙이 흡수하여 혈액순환 및 세포의 생리작용을 활성화시켜 신진대사를 원활하게 하고 발한작용 촉진, 통증완화, 탈취효과, 방균효과 및 인체의 노폐물을 배출함으로써, 각종 성인병은 물론, 숙취, 숙면, 피로회복 등과 같은 건강증진에 기여하는 재료이다.
그러나 황토는 상기한 바와 같은 우수한 기능을 갖고 있음에도 불구하고 상대적으로 강도가 떨어지고 건조 후에는 타 물질과 결합력이 약하여 부서지거나 크랙이 발생하기 때문에 현대의 건축물에는 황토 흙이나 목재 대신에 상대적으로 강도가 높고 결합력이 우수한 시멘트와 철재가 사용되기 시작하였으며, 더욱이 현대 건축물 내장재에 내구성 및 접착성을 부여하기 위하여 휘발성 유기화합물질이 혼합된 소재를 이용하고 있는바, 이러한 화학제품에서 방출되는 유해물질은 두통, 구토, 알레르기(천신, 아토피)와 같은 실내증후군을 가져다주는 원인물질로 밝혀지고 있으며, 국내에서 생산 사용되는 시멘트에서도 6가 크롬이 다량 검출되어 시멘트 속의 유해물이 사람에게 치명적인 해를 줄 수 있다는 보고서 내용이 매스컴을 통하여 보도되면서 많은 사람들을 놀라게 하고 있지만 현재로서는 시멘트나 기존의 내장재류를 대체할 만한 재질을 제공하지 못하고 있는 안타까운 실정이다.
한편 소득의 증가에 따른 생활수준의 향상으로 인하여 소비자가 고품질 주거공간에 대한 요구가 높아지면서, 다양한 소비자의 욕구를 충족시키기 위하여 바이오 세라믹을 첨가한 여러 보드류가 생산되고 있다. 이 중 특히 많이 이용되는 석고보드는 구운 석고에 톱밥 따위를 섞어 물로 반죽한 것을 두꺼운 종이에 끼운 판으로 내열성과 내구성이 좋아 벽, 칸막이, 천장 따위에 널리 사용된다. 그런데 석고보드가 물과 접촉할 경우 수분이 침투하여 석고보드에 곰팡이가 증식하는 문제가 있다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 기술적 사항에 착안하여 종래의 건축용 석고보드에 비교하여 다양한 기능을 가지면서, 경량성을 가지고 황토와 같은 기능성 소재가 갖는 특성을 유지하면서, 친환경 무기 고화제를 이용함으로써 비소성 방식으로 제조하여 경제성을 높일 수 있도록 한 경량보드의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
또한 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 경량보드를 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
펄라이트, 질석 중 1종 이상인 제1 성분, 부석, 화산석, 발포유리 중 1종 이상인 제2 성분, 바텀애쉬, 및 목분으로 구성되는 경량재 조성물과 황토를 포함하는 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 유기 결합제를 준비하여 혼합하고, 물을 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 100~150 kgf/ ㎠의 압력으로 가압 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 성형물을 50 ~ 60℃에서 3 ~ 5시간 동안 증기 양생한 후, 자연 건조시켜 보드를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
상기 혼합물 제조시, 경량재 조성물, 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 물이 30~50 : 20~40 : 20~30: 10~20의 비율로 포함되며, 유기 결합제는 상기 혼합물 100중량부 기준으로 0.1~1.0중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는, 무기 고화제를 이용한 비소성 방식의 경량보드 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 경량재 조성물은 제1 성분, 제2 성분, 바텀애쉬 및 목분 30~50 : 10~20 : 30~45 : 1~5의 비율로 포함하고,
상기 기능성 소재는 일라이트, 세리사이트, 제올라이트, 음이온석, 활성탄, 숯, 광촉매(TiO2) 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 본 발명에 있어서 상기 무기 고화제 조성물은,
포졸란 광물소재를 함유하는 고로슬래그 미분말 40 ~ 70 중량부, 소석회 10 ~ 20 중량부, 무수석고 20 ~ 30 중량부, 탈황석고 10 ~ 20 중량부, 플라이애쉬 5 ~10 중량부, 실리카흄 1 ~ 5 중량부, 황산나트륨(Na2SO4) 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 본 발명에 있어서 상기 유기 결합제는 전분, 폴리비닐알콜, 초산 비닐 에멀젼, 아크릴 에멀젼, SBR 에멀젼, 셀룰로오스, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 및 거검(guargum) 중에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 방법으로 제조되는 경량보드에 관한 것이다.
상술한 본 발명에 따르면, 기능성 소재인 황토, 일라이트, 세리사이트, 제올라이트 및 경량 골재인 펄라이트, 질석, 부석, 화산석, 발포유리, 재활용 소재인 바텀애쉬, 천연섬유 소재인 목분 등 그리고 친환경 결합제인 무기 고화제를 이용한 기능성 경량보드 제작에 관한 것으로서, 건축용 내장재의 벽면 및 천정에 마감재로서 미장효과가 우수한 건축자재를 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 경량보드는 시멘트 등 기존의 건설재료에 비해 제조공정이 간단하므로 제조비용이 저렴하고, 비소성 양생방식으로 제조하기 ??문에 물성변화가 없고 연료비가 적게들어 경제성 있게 제조가 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 경량보드는 탈취, 항균, 공기정화, 오염물질 제거 등의 본래의 기능을 해치지 않으면서 황토, 세리사이트, 제올라이트의 원적외선 방출, 습도조절 기능을 추가할 수 있는 효과가 있고 흡방습에 강하며 무기 광물질 소재이기 때문에 화재예방은 물론이고 유해환경 물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성 할 수 있는 친환경 무기 불연 보드가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량보드의 제조공정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 경량보드의 사진을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
이하, 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다.
또한 본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.
본 발명은 무기 고화제를 이용함으로써 비소성 방식으로 경량보드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 건축용 벽면, 천정에 마감재로서 기능성 소재인 황토를 포함하고, 경량재인 펄라이트, 질석, 부석, 바텀애쉬, 화산석, 발포유리, 목분 및 천연 무기 고화제, 유기 결합제를 혼합하여 금형몰드에 혼합물을 투입하며, 유압프레스로 성형하고 탈형한 후 저온 증기양생 및 자연건조 방식으로 경량 보드를 제조한다.
따라서 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 펄라이트, 질석 중 1종 이상인 제1 성분, 부석, 화산석, 발포유리 중 1종 이상인 제2 성분, 바텀애쉬, 및 목분으로 구성되는 경량재 조성물과 황토를 포함하는 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 유기 결합제를 준비하여 혼합하고, 물을 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 100~150 kgf/ ㎠의 압력으로 가압 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 성형물을 50 ~ 60℃에서 3 ~ 5시간 동안 증기 양생한 후, 자연 건조시켜 보드를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 혼합물 제조시 경량재 조성물 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 물이 30~50 : 20~40 : 20~30: 10~20의 비율로 포함되며, 유기 결합제는 상기 혼합물 100중량부 기준으로 0.1~1.0중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 단계를 나누어 설명하기로 한다.
먼저 경량보드 성형을 위한 혼합물을 제조하는 단계는, 경량재 조성물과 황토를 포함하는 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 유기 결합제를 혼합하고, 물을 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계이다.
이 때, 상기 경량재 조성물은 펄라이트, 질석 중 1종 이상인 제1 성분, 부석, 화산석, 발포유리 중 1종 이상인 제2 성분, 바텀애쉬, 및 목분으로 구성되고, 각각 30~50 : 10~20 : 30~45 : 1~5의 비율로 포함된다. 또한, 상기 목분으로는 피톤치드의 효과를 낼 수 있는 편백나무 목분을 사용할 수 있다.
이 때 상기 기능성 소재인 황토는 질 좋은 황토가 사용되는 것이 중요한바, 일단 도자기나 쌀로 유명한 지역의 황토 흙은 대체로 성분이 좋고, 원적외선도 다량 방출됨이 알려져 있고, 붉은색의 흙은 무조건 황토라고 인식해서는 안되고 인체에 유익한 황토의 성분과 구조적 특성을 정확히 이해하는 것이 중요하고 황토는 최소한의 점성이 보장되어야 하고 오염되지 않은 흙이어야 하므로 지표에서 1m 이하의 황토층을 재료로 선택하여 오염을 피해야 한다.
또한 황토가 건조되면서 균열이 생기는 흙은 점토가 많은 것이고, 건조되면서 푸석푸석하고 입자가 굵게 느껴지는 것은 모래성분이 있기 때문이다.
따라서 본 발명에 있어서 원료 조성물에의 혼합시 최소 양의 물 등으로 교반 및 혼합이 이루어질 수 있도록 상기 황토 내부 표면수는 5~10% 정도의 수분함량 및 점성을 가지도록 하는 것이 중요하다.
또한 상기 기능성 소재는 황토 외에 일라이트, 세리사이트, 제올라이트, 음이온석, 활성탄, 숯, 광촉매(TiO2) 및 천연섬유 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 혼합물에는 경량재 조성물, 기능성 소재에 무기 고화제와, 유기 결합제를 혼합하도록 하고 있어 소성과정을 거치지 않고도 가압 성형과, 증기양생 공정만으로도 경량 보드를 제조할 수 있게 된다. 따라서 상기 혼합물 제조단계에 있어서 적절한 배합비를 갖도록 하는 것이 중요한 바, 경량재 조성물, 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 물이 30~50 : 20~40 : 20~30: 10~20의 비율로 포함되며, 유기 결합제는 상기 혼합물 100중량부 기준으로 의 0.1~1.0중량부로 포함되는 것이 중요하다.
이 때, 상기 무기 고화제는 포졸란(pozzolan)을 함유하는 광물소재를 적정 비율로 배합설계를 하게 되면 원료 조성물 중 기능성 성분인 황토의 이온 응집반응 및 포졸란 반응 및 고로슬래그의 잠재수경성 반응을 통해 소성 공정 없이도 소정의 강도를 확보할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 고화제는 포졸란 광물 소재를 포함하는 고로슬래그 미분말 40 ~ 70 중량부, 소석회 10 ~ 20 중량부, 무수석고 20 ~ 30 중량부, 탈황석고 10 ~ 20중량부, 플라이애쉬 5 ~10중량부, 실리카흄 1 ~ 5 중량부, 황산나트륨(Na2SO4) 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기의 고화제의 각 수치범위에 의해 제조된 고화제는 그 성분 중 다량의 에트링가이트(Ettringite)가 생성되는데 이것의 화학성분은 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 이며 이 성분은 다량의 물을 결합수로서 취하여 반응을 촉진시키는 동시에 흙 입자의 이동을 제어하는 역할을 하게 되어 고화를 용이하게 하는작용을 하며 수산화칼슘에 의하여 수화물이 생성되어 흙 입자의 고화를 더욱 상승시키게 되며 흙 입자에 포함되어 있는 SiO2, Al2O3 등의 성분이 수산화칼슘과 수화물을 생성하여 포졸란을 활성화시켜 경화를 촉진시키게 되는 이 수치범위 내에서 그 효율이 높은 것에 수치한정의 의의가 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 고로슬래그 미분말은 용광로에서 선철과 함께 생성되는 용융슬래그를 급랭시켜 얻은 입상의 수쇄슬래그를 건조 및 분쇄하여 미분화한 것으로 잠재수경성이 있다. 고로슬래그의 반응성은 일반적으로 염기도 및 유리화율이 높을수록 크며 비중은 2.92 ~ 2.95 범위이며 분말도는 비표면적으로 4000 ~ 6000㎠/g이 적당하다. 고로슬래그 분말을 사용함에 따라 표면 활성도가 증가하며 Al2O3 의 용출속도가 빨라지게 되어 에트링가이트의 생성이 촉진되며 또한 C-S-H계 수화물의 겔화를 촉진시키는 것과 동시에 미 반응 부분을 감소시키는 효과가 있다.
본 발명에 사용된 고로슬래그 미분말의 화학적 조성은 하기 표 1과 같다.
성분명 단위 화학조성비
SiO2 % 33.7
Al2O3 % 13.3
Fe2O3 % 1.1
CaO % 41.3
MgO % 6.53
본원의 상기 소석회는 일반 시중에서 판매되는 백색 분말상태로서 CaO 함량이 70% 이상의 공업용이며, 입도는 200mesh 90%이상의 것으로, 황토 원료의 결합화를 통해 강도를 향상시키고 잠재수경성을 촉진시키는 자극제로서 이온 응집반응 및 포졸란 반응이 충분히 수행될 수 있도록 첨가한다.
소석회는 고로슬래그의 수화반응에 필요한 알카리성 부여하는 자극제로서 본원의 수치범위 내에서 수분과의 접촉에서 생성되는 내부 입자 막을 빠른 속도로 파괴할 수 있으므로 수화반응의 가속화에 따른 초기 압축강도는 증가시킬 수 있다. 본원의 소석회의 화학적 조성을 하기 표 2에 나타내었다.
성분명 단위 화학조성비
CaO % 70.15
SiO2 % 1,38
MgO % 1.34
Fe2O3 % 0.12
Al2O3 % 0.58
본원의 상기 무수석고는 일반적으로 사용되는 있는 석고로서 슬래그와 소석회에 혼합하여 물과 반응시키게 되면 에트링가이트(3CaO, Al2O3 , 3CaSO4 , 32H2O)가 수화반응을 일으키면서 감수(減水)효과 및 미세입자의 공극충진으로 조직이 치밀화되므로 초기강도가 증가하며 수화가 촉진된다.
이처럼 본 발명은 장기강도를 증진시키는 고로 슬래그와 초기강도를 증진시키는 무수석고와 소석회를 적정비율로 배합하여 구성함으로써 상당한 강도 증진의 효과를 가져올 수 있으며, 본원의 무수석고의 화학적 조성에 대하여 하기 표 3에 나타내었다.
성분명 단위 화학조성비
SiO2 % 0.5
Al2O3 % 0.7
Fe2O3 % 0.3
CaO % 41.2
MgO % 0.2
SO3 % 58.9
본원의 상기 탈황석고는, 석유 정제과정의 탈황과정에서 생산되는 것으로서 조기강도를 촉진하고, 내구성을 증가시키기 위하여 사용하는 것으로 포졸란 반응이 충분히 수행될 수 있도록 첨가한다. 본 발명의 탈황석고는 고온에서 건조 및 분쇄한 분말을 사용하였으며, 화학적 조성을 하기 표 4에 나타내었다.
성분명 단위 화학조성비
CaO % 60.65
SiO2 % 0,59
MgO % 3.38
Fe2O3 % 0.32
Al2O3 % 0.56
SO3 % 22.5
Ig. loss % 12 ~ 13
본원의 상기 플라이애쉬(fly ash)는 화력발전소 등에서 미분탄을 로(爐) 내의 뜨거운 기류속에 고속으로 주입하여 150 ㅁ 200 ℃의 고온에서 부유 상태로 순간적으로 연소시키고 남은 미분체 부산물로서, 입자가 가벼워 분산되어 날아다니다가 집진기에 의해서 포집되는 재를 말한다. 플라이애쉬의 발생비율은 원탄의 약 15 ~ 45 %정도이고, 비중은 2.34이며, 분말도(㎠/g)는 5000 ~ 8000정도이다.
또한 상기 실리카흄은, 금속 실리콘이나 페로실리콘 등의 실리콘합금을 전기로 등에서 제조할 때에 부생하는 구형의 초미립자로서 분말도 0.1㎛ 이상이고, 주성분은 비정질 SiO2이다.
또한 상기 유기 결합제로는 전분, 폴리비닐알콜, 초산 비닐 에멀젼, 아크릴 에멀젼, SBR 에멀젼, 셀룰로오스, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 및 거검(guargum) 중에서 단독으로 또는 필요에 따라 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 유기 결합제의 사용량이 과다한 경우에는 성형성 및 강도의 저하 우려가 있고, 유기분이 많아짐에 따라 몰드 상,하부에 혼합물이 달아붙는 현상이 발생되며, 치수안정성이 저하되는 경향이 있으므로 전체 원료 조성물 100중량부 기준으로 0.1 ~ 1.0 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 혼합물에 부 첨가제용으로 α형 세피오라이트의 사용도 가능하다. 이를 사용할 경우 유기 결합제의 응집작용을 발휘하고, 유기 결합제의 정착을 안정화하여 보드의 강도를 향상시키기 위하여 포함된다. 이는 무기물로서 유기분의 증가를 억제할 수 있다. 또 α형 세피오라이트의 섬유장은 20㎛ ~ 2㎜이면 바람직하다. 섬유장이 2㎜보다 긴 경우는 α형 세피오라이트의 분산이 나빠지는 경향이 있고 또 섬유장이 20㎛보다 짧은 경우는 유기결합제의 응집작용이 저하하는 경향이 있기 때문이다.
다음으로 상기 제조한 혼합물로부터 경량보드 제조를 위한 성형물을 제조하게 된다. 구체적으로 상기 혼합물을 금형몰드에 투입하며, 유압프레스로 성형하여 탈형함으로써 성형물이 제조된다. 이 때 성형시 100~150 kgf/ ㎠ 가압성형 압력으로 5 ~ 8초 정도 가압하여 성형할 수 있다.
마지막으로 상기 제조된 성형물은 저온 증기양생 및 자연 건조함으로써 최종적으로 경량 보드를 제조하게 된다. 이 때 상기 증기양생은 50 ~ 60℃의 저온에서 유지시간 3~5 시간 동안 이루어지도록 한다. 또한 상기 자연건조는 예를 들면, 20~30℃ 범위의 온도에서 1~7일 정도 범위에서 자연 건조시킬 수 있다.
이와같이 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 경량보드를 제공할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1. 원료 조성물의 준비
먼저, 경량재 조성물은 펄라이트 20 중량부, 질석 15 중량부, 부석 5 중량부, 화산석 5 중량부, 발포유리 5 중량부, 바텀애쉬 45 중량부, 편백나무 목분 5 중량부를 투입하여 정밀혼합이 될 수 있도록 일정한 속도로 혼합하여 제조하였다.
또한 기능성 소재로서 황토는 자연 건조 후 스크린 공정을 거친 입도 5mm 이하의 황토를 준비하였다.
고화제 조성물은 포졸란 광물소재를 함유하는 고로슬래그 미분말 40 ~ 70 중량부, 소석회 10 ~ 20 중량부, 무수석고 20 ~ 30 중량부, 탈황석고 10 ~ 20중량부, 플라이애쉬 5 ~10중량부, 실리카흄 1 ~ 5 중량부, 황산나트륨(Na2SO4) 0.1 ~ 0.5 중량부를 투입하여 정밀혼합이 될 수 있도록 일정한 속도로 혼합하여 고화제를 제조하였다.
2. 경량보드의 제조
경량재 50kg, 황토 20kg, 고화제 30kg, 유기 결합제 0.9kg을 정밀혼합이 될 수 있도록 일정한 속도로 혼합과정을 거친 후 물 약 15ℓ를 원형 교반기 투입하여 원료가 뭉치지 않도록 분무식으로 분사하여 골고루 고른 분사가 이루어지도록 하였다.
함수비가 적절히 조절된 혼합물을 가압프레스(대원기공, 200TON 유압프레스) 방식에 100~150kgf/ ㎠ 가압성형 압력으로 5 ~ 8초 정도 가압하여 성형 제작하였다.
위의 성형 틀에 의해 성형된 황토 경량보드를 스팀 시설이 설치된 증기 양생실에서 50 ~ 60℃로 3 ~ 5시간 정도 양생을 실시한 후 야적장에서 자연양생을 실시하여 황토 경량보드 성형품을 완성하였다.
<실시예 2>
경량재 45kg, 황토 29kg, 고화제 26kg, 유기 결합제 0.6kg을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 경량보드 성형품을 제조하였다.
<실시예 3>
경량재 40kg, 황토 38kg, 고화제 22kg, 유기 결합제 0.3kg을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 경량보드 성형품을 제조하였다.
<비교예 1>
경량재 30kg, 황토 55kg, 고화제 15kg, 유기 결합제 2.0kg을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 경량보드 성형품을 제조하였다.
<비교예 2>
경량재 60kg, 황토 30kg, 고화제 10kg, 유기 결합제 3.0kg을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 황토 경량보드 성형품을 제조하였다.
<시험예 1>
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 황토 경량보드에 대하여 휨강도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 5에 나타내었다.
시험
항목		 구분 경량재
kg(중량부)		 황토
kg(중량부)		 고화제
kg(중량부)		 결합제(전분)
kg(중량부)		 휨강도
(N/cm)		 비 고
측정재령
(14일)
휨강도 실시예 1 50(50) 20(20) 30(30) 0.9(0.9) 16 휨강도\
(KS내장타일기준)
12(N/cm)
실시예 2 45(45) 29(29) 26(26) 0.6(0.6) 14
실시예 3 40(40) 38(38) 22(22) 0.3(0.3) 12
비교예 1 30(30) 55(55) 15(15) 2.0(2.0) 8
비교예 2 60(60) 30(30) 10(10) 3.0(3.0) 5
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합 중량 범위 내에 들어가는 실시예 1 내지 실시예 3의 경우에, 황토와 고화제 간에 이온 응집반응, 포졸란 반응 및 고로슬래그의 잠재수경성 반응을 통해 휨강도가 12 이상으로 우수한 휨 강도를 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 또한 실시예에서 제조된 경량보드의 경우에 보드 표면의 질감도 자연스러운 것을 확인할 수 있었다.
반면에 무기 고화제의 함량이 적고 유기 결합제의 함량이 상대적으로 많으며, 황토의 함량이 높은 비교예 1의 경우에는 휨강도가 미흡하고 표면 질감이 다소 저하되는 품질을 확인 할 수 있었다. 무기 고화제의 함량이 적고 유기 결합제의 함량이 상대적으로 많으며, 경량재의 함량이 높은 비교예 2의 경우에는 휨강도가 가장 미흡하고 표면질감이 나쁘며 표면이 묻어나는 현상이 발생하게 되는 것을 확인할 수 있었다.
또한 유기 결합제를 적정량 이상 과다 투입된 비교예 1,2의 경우에는 성형유지 및 강도 저하가 발생하며, 금형 상,하부 금형틀에 원료가 달라붙는 현상이 발생하는 것을 확인하였다.
이러한 실시예의 결과로부터 본 발명에 따라 제조된 경량보드는 무기 고화제 및 유기 결합제에 의하여 소성 과정 없이 비소성 방식으로 제조되어도 소정의 강도를 확보할 수 있으며, 또한 천연 광물질 무기 고화제를 첨가하게 되면 물에 의한 풀림 현상도 방지할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 비소성 양생방식으로 경제적으로 경량보드를 제조하면서도 물성변화가 없고, 흡방습에 강하며 유해환경 물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성 할 수 있는 친환경 경량보드를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.

Claims (5)

  1. 펄라이트, 질석 중 1종 이상인 제1 성분, 부석, 화산석, 발포유리 중 1종 이상인 제2 성분, 바텀애쉬, 및 목분으로 구성되는 경량재 조성물과 황토를 포함하는 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 유기 결합제를 준비하여 혼합하고, 물을 더 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 혼합물을 100~150 kgf/ ㎠의 압력으로 가압 성형하여 성형물을 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 성형물을 50 ~ 60℃에서 3 ~ 5시간 동안 증기 양생한 후, 20~30℃에서 1~7일간 자연 건조시켜 보드를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
    상기 혼합물 제조시, 경량재 조성물 기능성 소재, 무기 고화제 조성물 및 물이 30~50 : 20~40 : 20~30: 10~20의 비율로 포함되며, 유기 결합제는 상기 혼합물 100중량부 기준으로 0.1~1.0중량부로 포함되고,
    상기 경량재 조성물은 제1 성분, 제2 성분, 바텀애쉬, 및 목분 30~50 : 10~20 : 30~45 : 1~5의 비율로 포함하고,
    상기 기능성 소재는 일라이트, 세리사이트, 제올라이트, 음이온석, 활성탄, 숯, 광촉매(TiO2) 및 천연섬유 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하며,
    상기 무기 고화제 조성물은, 포졸란 광물소재를 함유하는 고로슬래그 미분말 40 ~ 70 중량부, 소석회 10 ~ 20 중량부, 무수석고 20 ~ 30 중량부, 탈황석고 10 ~ 20 중량부, 플라이애쉬 5 ~10 중량부, 실리카흄 1 ~ 5 중량부, 황산나트륨(Na2SO4) 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    무기 고화제를 이용한 비소성 방식의 경량보드 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 결합제는 전분, 폴리비닐알콜, 초산 비닐 에멀젼, 아크릴 에멀젼, SBR 에멀젼, 셀룰로오스, CMC(Carboxy Methyl Cellulose) 및 거검(guargum) 중에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 무기 고화제를 이용한 비소성 방식의 경량보드 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 따른 방법으로 제조되는 경량보드.
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