KR100335448B1

KR100335448B1 - 비철거용 단열재 거푸집 패널 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR100335448B1
Application number: KR1019990053471A
Authority: KR
Inventors: 김대유; 송병창; 이상훈
Original assignee: 김대유; 송병창
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2002-05-04
Also published as: KR20010048685A

Abstract

본 발명은 건설 구조물의 설치에 있어서 필수적인 거푸집 패널과 단열재의 기능을 동시에 할 수 있으며, 또한, 경량으로 시공의 합리화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 철거하지 않고 사용할 수 있는 비철거용 단열재 거푸집 패널에 관한 것으로, 시라스 광물 발포체와, 이소시아네이트 폴리머와, 폴리올 혼합재, 아데나이트 광물질 섬유로 혼합된 특징이 있다.

Description

비철거용 단열재 거푸집 패널 및 그의 제조방법{Unremoved Thermal Insulation Material Mold Panel and Method for Manufacturing the Same}

본 발명은 비철거 단열재 겸용 경량 거푸집 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설 구조물의 설치에 있어서 필수적인 거푸집 패널과 단열재의 기능을 동시에 할 수 있으며, 또한, 경량으로 시공의 합리화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 철거하지 않고 사용할 수 있는 비철거 단열재 겸용 경량 거푸집 패널에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 현장에서 사용되는 거푸집은 콘크리트를 부어넣어 구조체를 형성하는 거푸집 패널과 이것을 정확한 위치로 유지하는 동바리나 장선, 멍애 등을 포함하는 지지틀의 총칭으로, 거푸집 공사비는 전체 공사비의 약 10∼15%, 골조 공사비의 20∼30% 정도를 차지할 정도로 비중이 크기 때문에 건축공사의 경제성은 거푸집 공사여부에 달려 있다고 하여도 과언이 아니다.

한편, 이러한 거푸집공사에서 사용되는 거푸집 패널은 대부분이 목재를 사용하고 있으며, 최근, 지구 전체차원에서의 환경보전차원으로부터 열대 우림재 등과 같은 목재의 사용 억제와 산업폐기물이 되는 건설 부산물 발생의 억제 등이 강력하게 요구되고 있어 점차 그 사용이 제약받게 될 것으로 생각되며, 이러한 거푸집 공사의 중요성과 환경문제를 인식하여, 이를 개선하기 위한 많은 기술개발이 이루어졌으나, 거의 대부분이 거푸집을 설치하고 제거하는 공정에 초점을 두고 있으며, 거푸집 패널에 대한 기술개발은 거의 없는 실정이다.

예를 들어, 철판, 알루미늄 또는 플라스틱재질의 거푸집 패널이 있으나, 무겁고, 일부 재료는 콘크리트 표면을 오염시키는 등의 문제점을 가지고 있으며, 또한, 재래식 목재 거푸집 패널과 같이 콘크리트가 경화된 다음에 철거해야 하는 등 시공의 합리화에도 그다지 기여하지 못하고 있다.

또는, 철거하지 않는 거푸집 패널로 콘크리트판을 성형하여 만든 제품도 있으나 중량으로 설치하기가 용이하지 않으며, 구조적인 기능에만 집착하고 있는 실정이다.

그뿐만 아니라, 비이드 발포 폴리스티렌 폼(일명 스치로폴)을 사용한 철거하지 않는 단열재 겸용의 거푸집 패널도 있기는 하나, 콘크리트와의 부착력이 없어 사용중에 탈락되는 경우가 있으며, 마감 자재와의 부착성이 떨어져 다시 그 위를 석고 보드 등을 설치하고 마감하는 등의 조치가 필요하다.

이와 같이 기존의 목재 거푸집 패널을 대체하기 위하여 개발된 거푸집 패널이 실용화되기까지에는 해결하기 어려운 많은 문제점이 있다.

특히 일본에서는 최근들어 철거하지 않는 단열재 겸용 거푸집 패널의 개발에 박차를 가하고 있으며, 이들 중에는 섬유와 석고를 혼합하여 만든 판에 폴리스티렌 폼이나 탄산칼슘발포 단열재를 붙인 것 또는 경질 폴리우레탄 폼을 심재로 하고표면을 콘크리트와 부착력이 있는 다른 소재를 코팅한 것, 비이드 발포 폴리스티렌 폼에 압출성형 저발포폴리스티렌을 붙인 것, 비이드 발포 폴리스티렌 폼에 특수시트를 붙인 것, 비이드 발포 폴리스티렌 폼에 무기질계 불연 보오드를 붙인 것, 세라믹 분말을 혼입한 나무섬유 시멘트 판 등과 같이 단열재와 다른 소재를 복합한 타입의 단열재 겸용 거푸집 패널을 개발하여 시판하고 있다.

따라서, 본 발명은 종래와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 천연광물 발포체와 물성을 대폭적으로 개선하는 섬유상 광물질을 충전재로 하여 경질 우레탄 폼과 복합하여 거푸집 패널로서의 소요 물성 이상의 성능을 발휘하고, 콘크리트 또는 페인트, 타일 등과 같은 마감재와의 부착성이 높은 시라스 광물 발포체를 이용한 비철거용 단열재 거푸집 패널을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 비철거 단열재 겸용 경량 거푸집 패널의 제조 방법은, 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900℃∼1100℃정도로 가열시켜 시라스 광물 발포체를 형성시키는 공정과,

폴리올 혼합제에 상기 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유를 강제 교반식 혼합기로 1∼3분 혼합시키는 공정과,

상기 폴리올 혼합제, 시라스 광물 발포체, 아데나이트 광물질 섬유로 혼합된 혼합물에 알콜과 이소시아네이트 프레 폴리머를 반응시켜 우레탄 결합된 것을 혼합시킨후 발포압이 일산되지 않도록 주형틀에서 일정압력 10∼100kgf 을 가하면서 서서히 발포시켜 패널을 형성하는 공정으로 이루어지도록 구성된다.

또한, 본 발명의 비철거 단열재 겸용 경량 거푸집 패널은 시라스 광물 발포체 10∼22% 와, 이소시아네이트 프레 폴리머 28∼32%와, 폴리올 혼합재 38∼42%와, 아데나이트 광물질 섬유 12∼16% 로 혼합되는 특징이 있다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 비철거용 단열재 거푸집 패널을 아래와 같이 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 건설공사 등에 있어서, 공사비의 절감, 건설현장 작업자의 고령화에 따른 시공의 간편화, 즉, 건설자재의 경량화 및 공정의 단순화, 건물의 단열화, 특히 외단열(콘크리트 구체 외부에 설치되어 외기온도의 변화에 둔감하여 열효율이 좋을 뿐만 아니라, 콘크리트 구체의 외기온도의 변화에 따른 거동을 극소화시키기에 적합한 방법으로 알려져 있음)로 하기 위하여, 먼저 단열기능을 가지면서도 철거하지 않아도 되는 거푸집 패널로 구성된 것으로, 우선, 기본 소재를 표 1 과 같은 기존의 단열소재 중에서도 핸드 믹서로 현장발포가 가능하여 사용이 간편하고, 다른 단열재와 비교하여 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 열 성능이 우수한 경질 우레탄 발포폼을 주로 사용한다.

또한, 경질 우레탄 발포폼이 가지는 물성은 단순하게 단열재로 사용되기 위한 조건만 만족하면 되므로, 용도가 다른 거푸집 패널로서는 물성치는 가지지 못하기 때문에, 이를 개선할 수 있는 소재, 특히 경질 우레탄 발포폼의 경량성, 단열성 등을 저해하지 않는 비중과 단열성을 보유하고 있고, 기타 압축이나 인장 또는 난연성 등과 같은 기본 물성을 충분히 개선할 수 있는 경제적인 소재를 선정하여 복합화시킬 필요가 있기 때문에 이러한 용도로 사용할 수 있는 소재를 강제로 공기를 주입한 저비중 중공구체, 즉, 알루미나, 실리카, 질코니아 등과 같은 무기 글래스질 중공 미소구, 패놀수지 폴리스티렌, 유리아수지 등과 같은 유기발포체, 폴리우레탄-글래스를 포함한 신테틱폼(EMERSON & CUMING사 제품) 및 텅스텐 등과 같은 금속계의 중공구체를 대상중에 무기 글래스질 중공 미소구가 경질 우레탄 발포폼의 난연성과 기타 물성들을 개선하기에 가장 적정한 것으로, 이는 1000℃전후에서 단시간 소성하여 얻어지며, 표 2와 같이 다른 무기계 발포체와 비교하여 경제성이 있는 SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O의 성분비를 갖는 시라스 광물 발포체가 우수한 것으로 나타났다.

각종 단열재의 특성

항 목	단열성	흡수성, 투습성	연소성, 내열성	내구성, 내후성	시공성, 가공성	경제성
유 리 면	○	△	○	○	△	△
암 면	○	○	○	○	△	○
인슐레이션 보드	△	△	×	△	○	△
발포 폴리스틸렌 폼	○	○	×	○	◎	◎
압출발포 폴리스틸렌	◎	○	○	×	◎	○
경질우레탄 발포폼	◎	○	△	△	○	△
폴리스틸렌 폼(판상)	△	○	×	○	○	△
셀룰로오스 화이버	△	×	×	○	△	△
우레아 폼	△	×	△	○	△	△

참고) ◎ : 아주 우수, ○ : 우수, △ : 보통, × : 나쁨

무기질 충전필러의 종류별 특성

특성종류	입도(μm)	평균입경(μm)	비중	연화온도(℃)	열전도율(Kcal/mh℃)	경제성(원/kg)
퍼라이트 발포체	150-3000	210	0.04-0.20	900-1000	약 0.05	2000이하
시라스광물 발포체	30-3000	600	0.07-0.36	900-1000	0.05-0.09	1000-2000
초미립 시라스광물 발포체	8-14	8-14	0.25-0.40	900-1000	0.046-0.050	6000-8000

시라스광물 발포체의 화학조성은 다음의 표 3과 같이 알루미나 규산염으로 진주암을 가열 발포한 펄라이트와 유사한 것으로, 단일 발포체를 구성하고 있어 강도면이나 난연성면에서 우수하다.

또한, 시라스광물 발포체는 경량으로 저열전도성이며, 불연성ㆍ고융점, 무독ㆍ불활성으로 가스의 발생이 없는 우수한 특성을 갖고 있으며, 그 이용형태는 본래의 형태로 이용되는 방법과 복합화 소재(정형재, 부정형재)로 가공 이용하는 방법의 2가지로 구별될 수 있다.

시라스광물 발포체의 화학조성

SiO₂	TiO₂	Al₂O	Fe₂O₃	MgO	CaO	Na₂O	K₂O	Ig. loss	Total
73.23	0.29	13.29	1.62	0.29	1.66	3.05	3.52	3.05	100

표 3 에 나타난 성분비를 갖는 시라스 광물체에, 이소시아네이트 프레 폴리머와, 폴리올 혼합재와 아데나이트 광물질 섬유를 혼합시키면 단열성이 좋은 거푸집패널이 형성된다.

본 발명에서는 시라스 광물 발포체의 경질 우레탄 발포폼과의 복합에 앞서, 기타 복합재와의 제물성을 확인하기 위하여 시멘트, 우레탄, 에폭시 수지 등 사용가능한 복합화 소재의 단열성을 평가하여 보았다.

시험체는 강제 교반형 모르터 믹서를 사용하여 측정용 시험체(30×30×5cm)를 제작하고 모르터 시험체와 동일한 조건에서 양생하여, 시험체를 관통하는 열류를 전력으로서 직접 측정하는 방법, 즉, 평판 직접법(보호열판법)으로 시멘트시라스 광물 발포체, 우레탄ㆍ시라스 광물 발포체, 에폭시수지ㆍ시라스 광물 발포체의 복합화 소재의 열전도율을 측정한 결과, 각각 0.165, 0.090, 0.103 Kcal/m·h·℃로 기존의 시멘트의 열전도율 약 2.5, 우레탄수지의 약 1.7, 에폭시 수지의 약 1.5 Kcal/m·h·℃을 대폭적으로 개선하고 있음을 확인 할 수 있었다.

또한, 이 외에도 시라스발룬/경량시멘트 복합체에서는 시멘트와 물, 시라스발룬의 혼합에 의해 절건비중 0.60∼0.90 정도의 경량시멘트 성형체의 성형이 가능하며, 열전도율을 0.10∼0.40 Kcal/m·h·℃정도로 할 수 있고, 강도도 동일 비중 콘크리트에 비교하여 휨과 압축에서 2배 정도 높일 수 있다. 그 외에도 매우 치밀한 표면 마감면을 만들 수 있으며, 시라스 광물 발포체가 중공으로 매우 가볍고, 주성분이 실리카 및 알루미늄 산화물이므로 내후성, 내약품성이 우수하여, 불연재, 고내열성을 발휘할 수 있으며, 특히, 폐쇄성 입자이므로 액체의 흡입이 작고, 분립상 미세 중공체로 용이하게 다른 유기물과 혼합성형이 가능하며, 또한 유기물과의 친화성이 높은 것을 확인할 수 있었다.

상기에서 얻은 실시결과를 바탕으로 경질 우레탄 발포폼에 시라스 광물 발포체를 첨가하면 1) 열적 치수안정성의 향상, 2) 제품 내부에서의 균열발생의 난이성, 3) 경질 우레탄 발포폼의 표면경도 향상, 4) 비용 절감의 가능성 및 5) 경질 우레탄 발포폼의 난연화 향상 등을 꾀 할 수 있을 것으로 판단되어 다음과 같은 방법으로 실험을 실시하였다.

시험체는 강제 교반형 모르터 믹서를 사용하여 먼저, 폴리올 혼합재(Polyol Mixture)에 시라스 광물 발포체를 투입(배합정도는 중량비로 폴리올 혼합재에 대하여 0.1배, 0.3배, 0.5배, 1.0배, 2.0배, 3.0배)하여 균일하게 혼합한 다음에 이소시아네이트 프레폴리머(Isocyanate Prepolymer)를 혼합(혼합정도는 중량비로 폴리올 혼합재 1: 이소시아네이트 프레폴리머 1)하여 특수 제작한 가열시편 제조기에 부어넣고, 발포압이 일산되지 않도록 온도 20℃의 상온에서 3분 정도 일정 압력(10∼100kgf)을 가하면서 발포시켜 압축 강도 측정용 시험체(5×5×5cm), 휨 강도 측정용 시험체(4×4×16cm)와 열전도율 측정 시험체(30×30×5cm)를 제작하였다. 이렇게 제작한 시험체를 사용하여 압축강도 시험기와 휨 강도 시험기로 압축과 휨에 대한 성능을 평가하였다. 또한, 평판 직접법(보호열판법)으로 열 전도율을 각각 측정하였다.

그 결과, 압축강도는 시라스 광물 발포체의 투입량이 증가할수록 개선되었으나, 휨 강도는 시라스 광물 발포체의 투입량이 중량비로 폴리올 혼합재에 대하여 50% 까지는 투입이 전혀 없는 경질 우레탄 발포폼보다 다소 증가하였으나 그 이후로는 감소하였다. 그 이유로는 시라스 광물 발포체의 투입량이 많아지면 대부분 공기가 충만한 공극으로 구성되어 있어 휨 강도를 지배하는 우레탄 발포폼의 인장 쉘 구조가 시라스 광물 발포체로 채워져 압축강도는 증가하는 반면, 휨 강도는 쉘이 그 기능을 다하지 못하였기 때문으로 판단되어졌다.

또한, 열 전도율도 우레탄 발포폼의 열적 특성을 지배하는 공기 공극 쉘 구조가 시라스 광물 발포체의 투입량에 좌우되어져 중량비로 폴리올 혼합재에 대한 투입량이 1배 이상이 되면 다소 높아지는 경향을 나타내고 있어, 이에 대한 개선이 필요하다는 것을 알 수 있었으나, 이때까지의 열 전도율이 0.05 Kcal/m·h·℃이하로 단열재로 사용함에는 전혀 무리가 없는 수치를 나타내었다.

또한, 시라스 광물 발포체의 투입으로 압축강도는 증가하는 반면에 인장강도는 저하되어 이에 대한 개선이 필요함을 알 수 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 경질 우레탄 발포폼재의 난연성과 치수안정성을 개선할 수 있는 소재로 발암물질인 아스베스토스를 전혀 함유하지 않는 광물질 섬유, 즉, 아데나이트 광물질 섬유를 혼합시키는 것이 바람직하다.

배합은 시라스 광물 발포체의 투입량에 대하여 중량비로 1%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 100%로 각각 투입하여 상기와 같은 방법으로 시험체를 만들고 인장시험을 한 결과, 투입량 50% 까지는 인장강도가 증가하였으나, 그 이후로 감소하는 결과를 나타내었다. 이는 아데나이트 광물질 섬유의 투입량이 많아질수록 경질 폴리우레탄 결합재의 량이 상대적으로 감소하여 결합력을 충분히 발휘하지 못하는 결과로, 이를 극복하기 위하여 일반적인 배합비, 즉, 폴리올 혼합재(Polyol Mixture) 1: 이소시아네이트 프레폴리머(Isocyanate Prepolymer) 1을 초월하는 범위인 이소시아네이트 프레폴리머(Isocyanate Prepolymer)의 량을 폴리올 혼합재(Polyol Mixture)에 대하여 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 2.0배로 증가시켜 각각 배합한 결과, 발포속도는 늦어지는 대신에 인장강도는 충분히 향상되는 특징이 있다.

더욱 바람직하게는 시라스 광물 발포체 10∼22% 와, 이소시아네이트 폴리머 28∼32%와, 폴리올 혼합재 38∼42%, 아데나이트 광물질 섬유 12∼16% 의 적정비율로 혼합하는 것이 적정하다.

또한, 이 외에도 시료의 열적 치수안정성이나 제품 내부에서의 균열발생이 전혀 없었으며, 경질 우레탄 발포폼의 표면경도도 대폭적으로 향상되는 것을 알 수 있었다.

또한, 건설 공사용 거푸집 패널로서의 사용에 필요한 소요 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 경질 우레탄 발포폼을, 가격이 저렴한 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유로 대체할 수 있어 경제성 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 특징으로 본 발명의 패널 제조방법은, 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900℃∼1100℃정도로 가열시켜 시라스 광물 발포체를 형성시키고, 상기 폴리올 혼합제에 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유를 혼합시킨다.

상기 폴리올 혼합제, 시라스 광물 발포체, 아데나이트 광물질 섬유로 혼합된 혼합물에 알콜과 이소시아네이트 폴리머를 반응시켜 우레탄 결합된 것을 혼합시킨후 발포압이 일산되지 않도록 주형틀에서 일정압력 10∼100kgf을 가하면서 서서히 발포시켜 패널을 형성한다.

또한, 상기와 같이 제조된 패널의 한면 또는 양면에 폴리에스터 부직포층 또는 유리섬유층을 형성시켜 콘크리트와의 부착성과 마감공정을 단순화시킨 특징이 있다.

그뿐만 아니라, 패널의 한면 또는 양면에 폴리에스터 부직포층을 심재로 표면에 나일론 수지를 가열 압착시켜 사용할 수 있음은 물론 이에 한정하지 않고 다른 물질로 형성할 수 있음은 물론이다.

(실시예 1)

시라스 광물 발포체 10∼22% 와, 이소시아네이트 프레 폴리머 28∼32%와, 폴리올 혼합재 38∼42%, 아데나이트 광물질 섬유 12∼16%의 적정비율로 혼합하면 우선 이소시아네이트 프레 폴리머와 폴리올 혼합재로 구성되는 일반적인 경질 우레탄 폼의 압축강도와 휨 강도를 대폭적으로 개선된다.

본 발명을 건설용 거푸집 패널로 사용될 때 예상되는 콘크리트 측압에 충분히 견딜 수 있는 물성으로 할 수 있으며, 다음으로 합성 수지계의 물질로 만들어지는 상기의 일반적인 경질 우레탄 발포폼재의 일정 용적에 대한 수지분의 용적을 난연성 및 내구성이 뛰어난 무기질의 광물질로 대체할 수 있어 난연성과 치수안정성 및 내구성을 대폭적으로 개선할 수 있다.

또한, 이 외에도 제품의 열적 치수안정성이나 제품 내부에서의 균열발생이 거의 없으며 표면경도도 향상되는 것, 특히, 건설용 거푸집 패널로서 사용이 가능한 제성능을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1에서 설명하고 있는 적정배합, 즉, 시라스 광물 발포체 10∼22% 와, 이소시아네이트 프레 폴리머 28∼32%와, 폴리올 혼합재 38∼42%, 아데나이트 광물질 섬유 12∼16% 의 적정비율을 초과하는 범위에서 혼합하면 즉, 이소시아네이트프레 폴리머 28∼32%와, 폴리올 혼합재 38∼42%에 대하여 시라스 광물 발포체의 투입량을 증가시키면 압축강도는 점차 높아지는 반면에 휨 강도는 시라스 광물 발포체의 투입량이 중량비로 폴리올 혼합재에 대하여 50%, 즉, 전체 혼합비의 19∼21%를 넘은 범위까지는 투입이 전혀 없는 경질 우레탄 발포폼보다 다소 증가하였으나 그 이후로는 감소한다.

그 이유로는 시라스 광물 발포체의 투입량이 많아지면 대부분 공기가 충만한 공극으로 구성되어 있어 휨 강도를 지배하는 우레탄 발포폼의 인장 쉘 구조가 시라스 광물 발포체로 채워져 압축강도는 증가하는 반면, 휨에 대한 쉘의 기능에 장애가 생기기 때문으로 판단되어지며, 또한, 열 전도율도 우레탄 발포폼의 열적 특성을 지배하는 공기 공극 쉘 구조가 시라스 광물 발포체의 투입량에 좌우되어져 중량비로 폴리올 혼합재에 대하여 100% 이상이 되면 다소 높아지는 경향을 나타내고 있어, 이에 대한 개선이 필요하다는 것을 알 수 있다.

그러나, 이때까지의 열 전도율이 0.05 Kcal/m·h·℃이하로 단열재로 사용함에는 전혀 무리가 없는 수치를 나타내었다.

또한, 휨강도의 개선을 위하여 첨가하는 아데나이트 광물질 섬유의 투입량도 적정량, 즉, 12∼18%를 초과하면 상기하고 있는 것과 같이 우레탄 발포폼의 쉘 구조의 기능을 저하시켜 부러지기 쉬운 취성을 나타내게 하여 휨 강도의 개선에 그다지 기여하지 못한다.

다시 말하면, 아데나이트 광물질 섬유의 투입량이 많아질수록 경질 폴리우레탄 결합재의 량이 상대적으로 감소하여 결합력을 충분히 발휘하지 못하는 결과로,이를 극복하기 위하여 상기 범위의 혼합비로 하면 발포속도는 늦어지는 대신에 휨강도는 충분히 향상되는 배합방법을 발견하게 되었다. 또한, 이 외에도 시료의 열적 치수안정성이나 제품 내부에서의 균열발생이 전혀 없으며, 경질 우레탄 발포폼의 표면경도도 대폭적으로 향상되는 것을 알 수 있었다.

또한, 건설 공사용 거푸집 패널로서의 사용에 필요한 소요 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 경질 우레탄 발포폼의 사용을 가격이 저렴한 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유로 대체할 수 있어 경제성 확보가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 3)

앞에서의 실시예 2 와 동일한 방법으로 혼합비율을 다르게 한 상태에서, 즉, 일반적인 경질 우레탄 발포폼을 만들때의 이소시아네이트 프레 폴리머와 폴리올 혼합재의 혼합비율은 중량비로 각각 50%씩 혼합하여 발포시킨다.

그러나, 본 발명에서의 발명품에는 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물 섬유가 적정량 혼합되기 때문에 경질 우레탄 발포폼의 혼입정도도 달라진다.

따라서 이를 확인하기 위하여 시라스 광물 발포체의 혼합량을 15%, 아데나이트 광물 섬유의 혼합량을 15%로 일정하게 하고 먼저, 폴리올 혼합재의 량은 40%로 일정하게 유지하면서 이소시아네이트 프레 폴리머의 량을 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 100%로 점차 증가시키면 10%∼20%의 혼합에서는 발포량과 경화가 부족하여 소정의 강도를 얻을 수 없는 상태가 되며, 또한, 40%를 넘는 범위에서는 반대로 부러지기 쉬운 취성이 강해져 건설공사용 거푸집 패널로 사용하기 어려움이 있다는 것을 알 수 있었다.

(실시예 4)

본 고안에 의한 발명품의 또 다른 특징은 실시예 1과 동일한 방법의 혼합비를 가지는 제품이라 하더라도 일정압력을 가하면서 발포시킴에 따라 물성이 서로 다른 제품을 만들 수 있다.

실시예 1과 같은 혼합비를 가지는 각각의 소재를 혼련하여 제작한 가열가압 시편 제조기에 부어 넣은 다음, 가압 압력을 0, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500kgf로 각각 변화시켜 발포시키면 가압 압력이 높아질수록 압축, 표면경도 및 휨 강도는 향상되나, 반면에 휨 변형률은 작아지고 열 전도율은 높아진다.

그러나, 가압 압력이 너무 낮으면 반대로 열 전도율이 낮아지고 휨 변형률이 좋아지는 반면에 다른 성능은 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 이러한 것을 고려하면 가압 압력이 10∼100kgf 범위에서는 거푸집 패널로 사용하기에 적정한 각종 성능을 고루 갖출 수 있음을 확인 할 수 있었다.

또한, 실시예 1 과 같은 혼합비를 갖는 본 발명의 광물질을 복합한 경질 폴리우레탄 발포폼의 단열재 거푸집 패널의 난연성 개선효과를 확인하기 위하여 열전도율을 측정한 시료를 사용하여 연소성에 대한 시험을 다음과 같이 실시하였다.

시험편은 시료로부터 두께 약 10mm, 길이 약 200mm, 폭 약 25mm로 하여 시료로부터 5개 채취한 다음, 화원용 초, 두께 약 20mm, 정상 연소시, 심의 길이가 약 10mm일 때, 불꽃의 길이 50mm 이상, 두께 약 7mm이상이 되는 것을 사용하여, 흔들리지 않는 불꽃을 시험편 끝에 가져다 대고, 약 5초간 걸쳐 초를 등속으로 착화 한계지시선까지 수평으로 이동시킨 다음, 재빨리 초를 후퇴시켜, 그 순간으로부터 불꽃이 꺼질 때까지의 시간(초)을 측정하고, 잔진(완전히 소멸되지 않은 불꽃)의 유무와 연소의 정지위치를 확인하여 5개의 소염 시간의 평균치를 구한 결과, 폴리올 혼합재에 대한 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유의 투입량이 많아질수록 소염시간이 점차 길어진다. 즉, 난연성이 뛰어남을 확인할 수 있었으며, 이는 약 1300℃이상의 내열성능을 가지는 광물질의 투입량이 많아질수록, 내열적 측면에서 불리한 경질 우레탄의 사용이 저감되는 것을 생각하면 당연한 결과라 할 수 있다.

본 발명의 시라스 광물 발체 및 그를 이용한 비철거 단열재 겸용 경량 거푸집 패널에 의해, 화산 광물질 발포체, 특히, 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유를 복합한 경질 우레탄 발포폼의 비철거 단열재 겸용 거푸집 패널은 약 1000℃ 정도로 가열하여 발포시킨 화산 글래스(Glass)질 퇴적물인 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유를 충전재로 사용하고, 알콜과 이소시아네이트의 반응에 의하여 생기는 우레탄 결합을 가지는 경질 우레탄 발포폼을 결합재로 하여 만들어지며, 기존의 경질 우레탄 발포폼 재료의 난연화, 고강화를 꾀할 수 있고, 나아가, 높은 단열성과 태양열, 비, 바람 및 눈 등에 대한 내구성, 경량성, 압축강도 및 인장강도 등과 같은 물성을 대폭적으로 향상된 효과가 있다.

또한, 열대 우림재의 목재를 일절 사용하지 않고, 철거하지 않아도 되므로건설 폐자재를 만들지 않아 환경문제를 크게 개선할 수 있으며, 기존의 건설 구조물 공사시의 복잡한 공정을 단순화 시킬 수 있어, 단열문제와 재료비 및 공사비 절감과 시공의 합리화를 꾀할 수 있는 철거하지 않아도 되는 건설 구조물용 단열 겸용 거푸집 패널을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims

화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900℃∼1100℃정도로 가열시켜 시라스 광물 발포체를 형성시키는 공정과,

폴리올 혼합제에 상기 시라스 광물 발포체와 아데나이트 광물질 섬유를 강제 교반식 혼합기로 1∼3분 혼합시키는 공정과,

상기 폴리올 혼합제, 시라스 광물 발포체, 아데나이트 광물질 섬유로 혼합된 혼합물에 알콜과 이소시아네이트 프레 폴리머를 반응시켜 우레탄 결합된 것을 혼합시킨후 발포압이 일산되지 않도록 주형틀에서 일정압력 10∼100kgf 을 가하면서 서서히 발포시켜 패널을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비철거용 단열재 거푸집 패널.
제 1 항의 기재에 의해 패널은, 시라스 광물 발포체 10∼20%와, 이소시아네이트 폴리머 28∼32%와, 폴리올 혼합재 38∼42%, 아데나이트 광물질 섬유 12∼16%로 이루어진 것을 특징으로 하는 비철거용 단열재 겸용 거푸집 패널.
제 2 항에 있어서, 패널의 한면 또는 양면에 폴리에스터 부직포층 또는 유리섬유층이 형성됨을 특징으로 하는 비철거용 단열재 겸용 거푸집 패널.
제 3 항에 있어서, 패널의 한면 또는 양면에 폴리에스터 부직포층을 심재로표면에 가열 압착시키는 나일론 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 비철거용 단열재 겸용 거푸집 패널.
제 2 항에 있어서, 패널의 한면 또는 양면에 시멘트 판, 석재, 방수층중 어느 하나가 형성됨을 특징으로 하는 비철거용 단열재 겸용 거푸집 패널.