KR20170052907A - 준불연 보온단열재 및 그 제조방법 - Google Patents

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이도형
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Abstract

본 발명은 준불연 보온단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보드(board)형 몸체로 이루어지되, 상기 보드형 몸체는 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 코팅한 구성으로 이루어지며; 상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 혼합하고, 상기 폴리스티렌 발포비드는 비중 0.019~0.021인 발포비드를 사용한 준불연 보온단열재와 이를 제조하기 위해 원료입고 및 인수검사단계, 발포단계, 숙성단계, 난연액 코팅단계, 1차 건조 숙성단계, 성형단계, 2차 건조 숙성단계를 포함하는 준불연 보온단열재 제조방법을 제공함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 발포폴리스티렌(EPS) 비드에 난연액을 믹싱하여 외면에 코팅한 후 성형함에 의해 만들어지는 준불연 보온단열재를 제공할 수 있으며, 보온단열기능 외에 준불연성의 기능을 발휘케 할 수 있다.

Description

준불연 보온단열재 및 그 제조방법{ AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 준불연 보온단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 각각의 발포비드 외면에 코팅한 후 성형함에 의해 만들어지는 준불연 보온단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 건축현장에서는 내외장용 단열재로서 폴리우레탄폼 및 스티로폼 등이 사용되고 있으며, 샌드위치판넬 등에 이용되고 있다.
하지만, 화재 발생시 인화성 및 유독성 가스를 다량 배출하는 단점을 지니고 있고, 이로 인해 인체에 유해함을 가함은 물론 호흡곤란으로 사망에까지 이르게 하는 치명적인 문제를 일으킬 수 있어 난연성능을 확보하기 위한 노력들을 경주하고 있으며, 난연화는 매우 시급한 문제로 대두되고 있다.
특히, 건축법시행령 제61조 규정에 의하면, 일정규모 이상의 다중이용시설물, 공동주택, 생활권수련시설물, 자연수련시설물 등의 벽, 천장, 복도, 계단 등의 마감재료를 불연, 준불연, 또는 난연재료를 사용하도록 하고 있다.
여기에서, 불연재료는 불에 타지 아니하는 성질을 가진 재료이고, 준불연재료는 불연재료에 준하는 성질을 가진 재료이며, 난연재료는 불에 잘 타지 아니하는 성능을 가진 재료이다.
이에 따라, 다중이용시설물 등 건축물의 내부마감재료로 많이 사용되는 발포스티렌폼(EPS; Expanded Poly Styrene), 폴리우레탄폼 등은 난연성능을 확보하지 않을 시 그 적용이 제한되고 있으며, 국토해양부령으로 정하는 성능을 갖춘 복합자재(불연성인 재료와 불연성이 아닌 재료가 복합된 자재)를 사용할 것을 규정하고 있다.
즉, 보온성을 갖되 난연성능이 우수한 단열재의 개발이 요구되고 있는 실정에 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0090112호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 각각의 발포비드 외면에 코팅한 후 성형함에 의해 만들어지는 준불연 보온단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 원료인 폴리스티렌 비드를 발포하여 발포비드(발포폴리스티렌 비드)로 만들고 숙성단계를 거친 다음 발포비드에 난연액을 코팅하며, 제1 건조숙성단계와 성형단계 및 제2 건조숙성단계 등을 통해 제조되는 준불연 보온단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 보온단열성과 더불어 준불연성을 구현할 수 있도록 한 준불연 보온단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 준불연 보온단열재는, 보드(board)형 몸체로 이루어지되, 상기 보드형 몸체는 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 코팅한 구성으로 이루어지며; 상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 혼합하고, 상기 폴리스티렌 발포비드는 비중 0.019~0.021인 발포비드를 사용한 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 난연액은 세라믹수지에 멜라민수지를 공중합체한 수용성 접착제 30중량%, 수산화알루미늄 12중량%, 수산화마그네슘 12중량%, 발포흑연 17중량%, 제오라이트 10중량%, 탄산칼슘 8중량%, 활석 8중량%, 안티몬 3중량%가 혼합된 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 준불연 보온단열재 제조방법은, (A) 폴리스티렌 비드 원료를 입고하되, 이물질 존재 여부 및 원형을 유지하는지 인수검사하는 단계; (B) 상기 원료인 폴리스티렌 비드를 발포하여 발포비드로 만드는 단계; (C) 상기 발포비드에 대해 습도 50±10%인 조건에서 숙성 처리하는 단계; (D) 상기 발포비드에 난연액을 믹싱하여 발포비드의 외면에 난연액을 코팅 처리하는 단계; (E) 상기 난연액이 코팅된 발포비드에 대해 습기 제거를 위해 건조 및 숙성시키는 단계; (F) 상기 (E)단계를 거친 난연액이 코팅된 발포비드를 블록형상의 성형체로 성형하는 단계; (G) 상기 성형체를 다시 건조 및 숙성시키는 단계; (H) 상기 (G)단계를 거친 성형체를 재단하여 보드형 몸체로 만드는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (C)단계에서는 동절기에 습도 50±10%이고 온도 10±10℃인 조건에서 8시간 이상 숙성 처리하며, 하절기에 습도 50±10%이고 온도 30±10℃인 조건에서 4시간 이상 숙성 처리하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (D)단계에서는 비중 0.019~0.021인 폴리스티렌 발포비드를 사용하고, 상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 믹싱하여 코팅 처리하며; 상기 난연액은 세라믹수지에 멜라민수지를 공중합체한 수용성 접착제 30중량%, 수산화알루미늄 12중량%, 수산화마그네슘 12중량%, 발포흑연 17중량%, 제오라이트 10중량%, 탄산칼슘 8중량%, 활석 8중량%, 안티몬 3중량%가 혼합된 조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (E)단계에서는 상기 (D)단계를 거친 상태에서 난연액이 코팅된 발포비드를 5~10분 동안 1차 건조 처리하고, 상기 1차 건조시킨 난연액이 코팅된 발포비드를 저장고인 싸이로로 이송시키는 과정을 통해 자동 건조시켜 2차 건조 처리하며, 상기 싸이로에서 공기 유통 조건을 갖도록 하여 15~30분 동안 건조 숙성 처리하되 상기 싸이로는 망체로 구비한 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 (F)단계에서는 상기 난연액이 코팅된 발포비드를 성형틀에 투입하여 성형체로 성형하되, 상기 성형틀 내 진공을 유지한 상태에 0.5~0.6Ps의 스팀압력으로 1차 성형 처리하고, 상기 1차 성형 후에 성형틀 내 진공을 유지한 상태에 0.6~0.8Ps의 스팀압력으로 2차 성형 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 각각의 발포비드 외면에 코팅한 후 성형함에 의해 제조되며, 보온단열성과 더불어 준불연성의 성능을 구현할 수 있는 준불연 보온단열재를 제공할 수 있다.
본 발명은 원료인 폴리스티렌 비드를 발포하여 발포비드로 만들고 숙성단계를 거친 다음 발포비드에 난연액을 코팅 처리하며 제1 건조숙성단계와 성형단계 및 제2 건조숙성단계, 재단단계 등을 통해 일정 두께를 갖는 보드형 몸체로 제조되는 준불연 보온단열재를 제공할 수 있다.
본 발명은 보온단열성과 준불연성은 물론 내충격성 및 휨성 등의 내구성까지 강화할 수 있는 준불연 보온단열재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 준불연 보온단열재를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 준불연 보온단열재 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 준불연 보온단열재(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 일정한 두께를 갖는 보드(board)형 몸체(110)로 이루어진다.
이때, 상기 보드형 몸체(110)는 폴리스티렌 비드를 발포 처리한 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 각 발포비드의 외면에 난연액을 코팅한 구성으로 이루어진다.
여기에서, 상기 폴리스티렌 발포비드 각각의 외면으로 난연액이 잘 코팅되도록 하기 위하여 상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 조성하여 코팅 처리함이 바람직하다.
이때, 상기 난연액을 상기 폴리스티렌 발포비드에 비해 너무 적게 첨가하게 되면 난연성이 저하되고, 너무 과다하게 첨가하게 되면 발포비드가 융착되지 않아 비드끼리 붙지 않게 된다.
여기에서, 상기 폴리스티렌 발포비드는 비중 0.019~0.021인 발포비드를 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 비중 0.019 미만의 것을 사용하게 되면 난연성이 떨어질 수 있고, 비중 0.021를 초과한 것을 사용하게 되면 발포비드의 융착이 어렵게 된다.
일 예로, 비중 0.019인 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 혼합하여 코팅 처리시에는 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5의 중량 또는 부피 비율로 혼합하여 코팅 처리할 수 있다.
또한, 비중 0.021인 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 혼합하여 코팅 처리시에는 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 3의 중량 또는 부피 비율로 혼합하여 코팅 처리할 수 있다.
여기에서, 상기 난연액은 세라믹수지에 멜라민수지를 공중합체한 수용성 접착제 30중량%, 수산화알루미늄 12중량%, 수산화마그네슘 12중량%, 발포흑연 17중량%, 제오라이트 10중량%, 탄산칼슘 8중량%, 활석 8중량%, 안티몬 3중량%가 혼합된 조성물로 이루어진다.
한편, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 준불연 보온단열재(100)를 제조하기 위한 제조방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 보온단열성을 확보할 수 있도록 하기 위하여 폴리스티렌 비드 원료를 입고하되, 원료 입고시 원료에 이물질이 존재하는지 여부 및 비드가 원형을 유지하는지 인수 검사를 실시한다(S10).
이때, 우수한 품질의 준불연 보온단열재의 제조를 위해서는 폴리스티렌 비드 원료가 사용상 해로운 물질이 없어야 하고 원형을 유지하여야 한다.
상기 원료인 폴리스티렌 비드를 발포하여 발포비드로 만든다(S20).
이때, 원료인 폴리스티렌 비드에 대해 63~66배율로 발포 처리함이 바람직하다.
여기에서는 발포비드에 대해 표면이 매끈하고 찌그러짐이 없도록 처리한다.
상기 발포비드에 대해 습도 50±10%인 조건에서 숙성 처리한다(S30).
이때, 습도 40% 미만에서 숙성 처리하게 되면 경화가 너무 빨리 이루어지고, 습도 60%를 초고하게 되면 경화가 너무 늦게 이루어진다.
이때, 발포비드에 대한 숙성 처리는 동절기와 하절기로 구분하여 처리할 수 있다 할 것인데, 동절기에는 습도 50±10%이고 온도 10±10℃인 조건에서 8시간 이상 숙성 처리함이 바람직하고, 하절기에는 습도 50±10%이고 온도 30±10℃인 조건에서 4시간 이상 숙성 처리함이 바람직하다.
여기에서, 경제성을 고려하면, 동절기에는 상기 습도와 온도 조건에서 8~10시간 동안 숙성 처리하는 것이 좋고, 하절기에는 상기 습도와 온도 조건에서 4~5시간 동안 숙성 처리하는 것이 좋다 할 것이다.
여기에서, 상기 발포비드에 대한 숙성 처리는 저장고인 싸이로에 저장하여 실시함이 바람직하다 할 것이다.
상기 발포비드에 난연액을 믹싱하여 각 발포비드의 외면에 난연액을 코팅 처리한다(S40).
이때에는, 발포비드에 대해 보온단열성의 향상을 위해 비중 0.019~0.021인 폴리스티렌 발포비드를 사용함이 바람직하며, 코팅 처리에 따른 효율성을 위해 상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 첨가 및 믹싱하여 코팅 처리함이 바람직하다.
이때, 상기 난연액을 상기 폴리스티렌 발포비드에 비해 너무 적게 첨가하게 되면 난연성이 저하되고, 너무 과다하게 첨가하게 되면 발포비드가 융착되지 않아 비드끼리 붙지 않게 된다.
또한, 상기 비중 0.019 미만의 것을 사용하게 되면 난연성이 떨어질 수 있고, 비중 0.021를 초과한 것을 사용하게 되면 발포비드의 융착이 어렵게 된다.
일 예로, 비중 0.019인 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 혼합하여 코팅 처리시에는 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5의 중량 또는 부피 비율로 혼합하여 코팅 처리할 수 있다.
또한, 비중 0.021인 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 혼합하여 코팅 처리시에는 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 3의 중량 또는 부피 비율로 혼합하여 코팅 처리할 수 있다.
여기에서, 난연액 코팅 처리는 믹싱기를 활용함이 바람직하다 할 것인데, 2.5㎥(입방미터)를 처리한다고 가정할 때 4~5분 정도 믹싱 처리하면 코팅 처리작업을 완료할 수 있다.
여기에서, 상기 난연액은 세라믹수지에 멜라민수지를 공중합체한 수용성 접착제 30중량%, 수산화알루미늄 12중량%, 수산화마그네슘 12중량%, 발포흑연 17중량%, 제오라이트 10중량%, 탄산칼슘 8중량%, 활석 8중량%, 안티몬 3중량%가 혼합된 조성물로 이루어진 것을 사용함이 바람직하다.
이때, 세라믹수지는 내열성을 높여 열차단능력을 강화할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티탄(TiO2) 등의 세라믹이 혼합된 수지이다.
멜라민수지는 열경화성(열을 가해도 물렁해 지지 않고 그대로 딱딱한 성질)인 폴리머(polymer)로 내열성 및 내후성이 뛰어나며, 접착성이 우수하다.
또한, 수산화알루미늄을 비롯한 수산화마그네슘, 발포흑연, 제오라이트, 탄산칼슘, 활석, 안티몬은 내열성 및 난연성의 성능을 발휘할 수 있는 것들로서, 준불연성 확보를 위해 적절한 배합비율로 첨가한 것이며, 이와 더불어 제조되는 보온단열재에 내충격성과 휨성 등을 증대시킬 수 있어 내구성을 강화할 수 있는 장점을 제공할 수 있도록 한 것이다.
상기 난연액이 코팅된 발포비드에 대해 습기 제거를 위해 건조 및 숙성과정을 실시한다(S50).
이는 난연액이 코팅된 발포비드에 대해 건조 및 숙성 효율을 높이기 위해 다단계로 처리함이 바람직하다 할 수 있다.
이를 위해, 난연액이 코팅된 발포비드에 대해 믹싱기 내에서 5~10분 동안 1차 건조 처리하고, 상기 1차 건조시킨 난연액이 코팅된 발포비드를 저장고인 싸이로로 이송시키는 과정을 통해 자동 건조시켜 2차 건조 처리하며, 상기 싸이로에서 공기 유통 조건을 갖도록 하여 15~30분 동안 건조와 함께 숙성 처리토록 한다.
여기에서, 난연액이 코팅된 발포비드를 믹싱기에서 싸이로 측으로 이송시 이송스크류가 활용된다 할 것으로서, 이송스크류를 이용한 이송을 통해 유동성을 제공함으로써 자동 건조를 실시할 수 있다.
여기에서, 상기 싸이로는 공기 유통 조건을 갖게 하기 위하여 망체로 구성하여 구비한다 할 것인데, 발포비드가 쉽게 빠져나가지 않을 정도의 메쉬 규격으로 형성된다 할 것이다.
상기 난연액이 코팅된 발포비드를 육면체 등 블록형상의 성형체로 성형 처리한다(S60).
이때, 난연액이 코팅된 발포비드는 성형틀에 투입하여 성형체로 성형하되, 상기 성형틀 내 진공을 유지한 상태에 0.5~0.6Ps의 스팀압력으로 1차 성형 처리하고, 상기 1차 성형 후에 성형틀 내 진공을 유지한 상태에 0.6~0.8Ps의 스팀압력으로 2차 성형 처리함이 바람직하다.
이렇게, 상기 압력조건에서 2차에 걸쳐 성형 처리함으로써 성형체를 구성하는 발포비드간 융착 결합성을 높일 수 있으면서 견고한 다짐이 가능하여 내구성을 갖는 성형체로 성형 처리할 수 있다.
상기 성형된 성형체에 대해 습기 제거를 위해 다시 한번 더 건조 및 숙성 처리한다(S70).
이때에는 건조실에서 8시간 이상 비치하여 건조와 함께 숙성 처리함이 바람직한데, 8~9시간 정도가 적합하다 할 수 있다.
상기 성형체를 절단하여 일정 두께를 갖는 보드형 몸체로 만드는 재단을 실시한다(S80).
이와 같이, 상술하게 설명한 상기 S10~S80단계의 과정을 순차적으로 실시함으로써 보온단열성능과 더불어 준불연 특성을 발휘할 수 있는 준불연 보온단열재를 완성하여 제조할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 대해 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 특별히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형 및 수정될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
100: 준불연 보온단열재
110: 보드형 몸체

Claims (7)

  1. 보드(board)형 몸체로 이루어지되,
    상기 보드형 몸체는 폴리스티렌 발포비드에 난연액을 믹싱하여 코팅한 구성으로 이루어지며;
    상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 혼합하고,
    상기 폴리스티렌 발포비드는 비중 0.019~0.021인 발포비드를 사용한 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 난연액은,
    세라믹수지에 멜라민수지를 공중합체한 수용성 접착제 30중량%, 수산화알루미늄 12중량%, 수산화마그네슘 12중량%, 발포흑연 17중량%, 제오라이트 10중량%, 탄산칼슘 8중량%, 활석 8중량%, 안티몬 3중량%가 혼합된 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재.
  3. (A) 폴리스티렌 비드 원료를 입고하되, 이물질 존재 여부 및 원형을 유지하는지 인수검사하는 단계;
    (B) 상기 원료인 폴리스티렌 비드를 발포하여 발포비드로 만드는 단계;
    (C) 상기 발포비드에 대해 습도 50±10%인 조건에서 숙성 처리하는 단계;
    (D) 상기 발포비드에 난연액을 믹싱하여 발포비드의 외면에 난연액을 코팅 처리하는 단계;
    (E) 상기 난연액이 코팅된 발포비드에 대해 습기 제거를 위해 건조 및 숙성시키는 단계;
    (F) 상기 (E)단계를 거친 난연액이 코팅된 발포비드를 블록형상의 성형체로 성형하는 단계;
    (G) 상기 성형체를 다시 건조 및 숙성시키는 단계;
    (H) 상기 (G)단계를 거친 성형체를 재단하여 보드형 몸체로 만드는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 (C)단계에서는,
    동절기에 습도 50±10%이고 온도 10±10℃인 조건에서 8시간 이상 숙성 처리하며,
    하절기에 습도 50±10%이고 온도 30±10℃인 조건에서 4시간 이상 숙성 처리하는 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재 제조방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 (D)단계에서는,
    비중 0.019~0.021인 폴리스티렌 발포비드를 사용하고,
    상기 폴리스티렌 발포비드 : 난연액 = 1 : 2.5~3의 중량 또는 부피 비율로 믹싱하여 코팅 처리하며;
    상기 난연액은,
    세라믹수지에 멜라민수지를 공중합체한 수용성 접착제 30중량%, 수산화알루미늄 12중량%, 수산화마그네슘 12중량%, 발포흑연 17중량%, 제오라이트 10중량%, 탄산칼슘 8중량%, 활석 8중량%, 안티몬 3중량%가 혼합된 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재 제조방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 (E)단계에서는,
    상기 (D)단계를 거친 상태에서 난연액이 코팅된 발포비드를 5~10분 동안 1차 건조 처리하고,
    상기 1차 건조시킨 난연액이 코팅된 발포비드를 저장고인 싸이로로 이송시키는 과정을 통해 자동 건조시켜 2차 건조 처리하며,
    상기 싸이로에서 공기 유통 조건을 갖도록 하여 15~30분 동안 건조 숙성 처리하되, 상기 싸이로는 망체로 구비한 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재 제조방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 (F)단계에서는,
    상기 난연액이 코팅된 발포비드를 성형틀에 투입하여 성형체로 성형하되, 상기 성형틀 내 진공을 유지한 상태에 0.5~0.6Ps의 스팀압력으로 1차 성형 처리하고,
    상기 1차 성형 후에 성형틀 내 진공을 유지한 상태에 0.6~0.8Ps의 스팀압력으로 2차 성형 처리하는 것을 특징으로 하는 준불연 보온단열재 제조방법.
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