KR100479970B1 - 무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재 및 이의 제조 방법이 기재되어 있다. 무기질 단열재는 무기물 발포체 11 내지 17 중량%, 포틀랜드시멘트 7 내지 45 중량%, 충진제 ~ 3.5 중량% 및 바인더용액 34.5 내지 82 중량%의 단열성 혼합물을 고화시켜 제조된다. 그리고, 무기질 단열재의 제조 방법은 먼저 무기질 발포체를 형성한다. 이어서, 무기질 발포체 11 내지 17 중량%, 포틀랜드시멘트 7 내지 45 중량%, 충진제 ~ 3.5 중량% 및 바인더용액 34.5 내지 82 중량%의 단열성 혼합물을 형성한다. 이후에, 상기 단열성 혼합물을 몰드 상에서 고화시킨다. 이와 같은 무기질 발포체를 사용하여 제조된 무기질 단열재는 열전도성이 낮고, 기계적 강도가 우수하고, 인체에 유해한 물질을 방출하지 않기 때문에 산업 상에서 널리 사용될 수 있다.

Description

무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재 및 이의 제조 방법{Inorganic Insulation Including Inorganic Foam Material and Method of Manufacturing Thereof}
본 발명은 무기질 단열재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 순수 무기질 발포체를 주요 구성 요소로하여 단열몰탈용, 석고보드용, 샌드위치판넬용, 스티로폼용으로 대체 사용할 수 있는 무기질 단열재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
단열재란 열이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 그 흐름을 방지하는 구조체로서, 열손실 및 열획득을 효율적으로 차단하여 에너지를 절약할 수 있게 하며, 표면 온도 강하로 인해 발생하는 표면 결로를 방지한다. 또한, 공간 내의 온도 변화를 줄임으로써 쾌적감을 한층 높여주고, 소음이나 진동의 전달을 감소시켜 흡음 및 방음의 효과까지 부수적으로 얻을 수 있다.
일반적으로 사용되는 단열재의 종류는 크게 물리적 구조 및 재료의 종류에 따라 구분할 수 있다. 우선, 물리적 구조에 따라 단열재의 종류를 구분하면, 세포형과 반사형 단열재로 구분할 수 있다.
미국 특허 제5,173,517호 (huroishi et,al), 제5,093,384호 (hayashi.et,al) 및 제5,693,685호 (kishimotor,et,al)에서는 고체물질의 일부를 접착시키거나 녹이면 작은 공간 또는, 속이 빈 공간을 밀폐형으로 생성하여 일정한 모양을 갖는 세포형(기포형) 단열재를 기술하고 있다. 상기 세포형 단열재는 세립형, 과립형, 섬유질형으로 나눌 수 있다.
미국 특허 제4,865,106호 (wichelman. et,al)에서는 다층 평형의 얇은 판자나 높은 반사율을 갖는 아주 얇은 복수의 금속판으로 이루어져 있으며, 상기 금속판들은 복사열을 반사하기 위해 간격이 이격되어 공기의 유동을 방해하도록 설계되거나, 단열재가 삽입된 구조를 갖는 반사형 단열재를 기술하고 있다.
또한, 재료의 종류에 따라 단열재의 구분하면 무기질 또는 유기질 단열재로 구분할 수 있다. 미국 특허 제5,296,260호 (sawada. et,al) 및 제5,869,407호 (rusek.jr,et,al)에서는 암면, 유리섬유, 석면 파우더, 퍼라이트, 규조토, 및 발포 유리등의 무기질을 주재료로 사용하는 무기질 단열재를 기술하고 있다. 그리고, 미국 특허 제5,008,297호 (maruyama. et,al), 제4,882,363호 (conkey. et,al) 및 제 4,743,628호 (neuhaus. et,al)에서는 코르킬 폴리머, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 아이소 핑트, 우레탄, 요소, 우레아 등의 유기체 고분자물질을 사용하여 발포 수지 제품으로 형성하는 유기질 단열재를 기술하고 있다.
그러나, 상기 석면 파우더, 유리섬유 및 암연 등을 주재료로 사용하여 형성된 무기질 단열재는 불연재이고, 단열성능도 우수한 편이나 인체에 접촉 흡입될 경우, 암을 일으키는 유해물질이기 때문에 점차 사용이 금지되는 추세이다. 또한 발포유리를 주제로 사용하여 형성된 무기질 단열재는 단열성은 우수하나 강도가 취약하여 쉽게 깨지는 이유로 인해 사용이 극히 제한적이다. 그리고, 코르킬 폴리머, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 아이소 핑트, 우레탄, 요소 및 우레아 등의 주재료를 사용하여 형성하는 유기질 발포 수지 단열재는 단열 성능 및 습기에 뛰어나지만, 화재시 열에 매우 취약함으로 인해 쉽게 연소되어 유해가스를 발생시킨다. 이로 인해, 화재시 유해가스를 방출하는 유기질 단열재는 인명의 손실을 초래하기 때문에 사용을 금지하는 추세이다.
이에 따라 무기질 원료를 사용하여 화재에 안전하고, 단열성, 및 인체에 무해한 무기질 단열재가 생산되고 있다. 그러나 상기 무기질 단열재는 기존의 유기질 단열재 보다 중량이 크며, 제조비용이 높기 때문에 넓은 산업 분야에서 널리 사용되지 못하는 형편이다.
본 발명의 제1목적은, 단열성, 경량성 및 내화성이 우수한 무기질 발포체를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은, 단열성, 경량성 및 내화성이 우수한 무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재를 제공하는데 있다.
본 발명의 제3목적은, 단열성, 경량성 및 내화성이 우수한 무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 제1목적을 달성하기 위한 무기질 발포체는 물 유리(Na2O ·nSiO2 [n=2~4]) 70 내지 90 중량%, 붕산 0.5 내지 2.5 중량%, 발포제 0.7 내지 3.0 중량% 및 물 4.5 내지 28.8 중량%의 무기질 혼합물을 발포시킴으로서 수득할 수 있다.
상기 본 발명의 제2목적을 달성하기 위한 무기질 단열재는 무기질 발포체 11 내지 17 중량%, 시멘트 7 내지 45 중량%, 충진제 ~ 3.5 중량% 및 바인더용액 34.5 내지 82 중량%의 단열성 혼합물을 사용하여 수득할 수 있다.
상기 본 발명의 제3목적을 달성하기 위한 무기질 단열재 제조 방법은 1) 물유리(Na2O ·nSiO2 [n=2~4]) 70 내지 90 중량%, 붕산 0.5 내지 2.5 중량%, 발포제 0.7 내지 3.0 중량% 및 물 4.5 내지 28.8 중량%의 무기질 혼합물을 발포하여 무기질 발포체를 형성하는 단계, 2) 상기 무기질 발포체 11 내지 17 중량%, 시멘트 7 내지 45 중량%, 충진제 ~ 3.5 중량% 및 바인더용액 34.5 내지 82 중량%의 단열성 혼합물을 형성하는 단계, 및 3)상기 단열성 혼합물을 몰드 상에서 고화시키는 단계를 갖는다.
상기 무기질 발포체를 사용하여 형성된 무기질 단열재는 열전도성이 낮고, 기계적 강도가 우수하고, 인체에 유해한 물질을 방출하지 않아 널리 상용화될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 무기 물질을 주원료 이용한 무기질 단열재는 무기물 발포체, 포틀랜드시멘트, 충진제 및 바인더용액을 사용함으로 인해 제조된다.
도 1은 본 발명의 무기질 발포체를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 의하면, 상기 무기질 발포체(10)는 물유리(Na2O ·nSiO2 [n=2~4]) 70 내지 90 중량%, 붕산 0.5 내지 2.5 중량%, 발포제 0.7 내지 3.0 중량% 및 물 4.5 내지 28.8 중량%의 무기질 혼합물을 가열 발포시킴으로서 형성된다. 상기 무기질 발포체(10)는 비중이 0.08(g/cm3)이고, 둥근 모양으로 발포 입자의 크기가 0.1mm 내지 4mm 이고, 소수성 및 백색의 특성을 갖는다.
상기 물 유리(Na2O ·nSiO2 [n=2~4])는 70 내지 90 중량%를 갖는 것이 바람직하다. 70 중량% 미만이면, 건조시간이 증가됨으로 인해 생산성의 저하를 초래할 수 있고, 90 중량%를 초과하면, 다른 혼합제와 혼합이 용이하지 못하여 우수한 무기물 발포체 형성이 어렵기 때문이다.
상기 붕산(Boric acid)은 비교적 저온에서(184℃) 유리화가 되어 발포체에 소수성의 특성 및 발포 온도를 낮추는 효과를 제공하는 역할을 한다. 상기 붕산은 0.5 내지 2.5 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만이면 우수한 무기질 발포체의 효과를 기대하기 어렵고, 2.5 중량%를 초과하면 무기질 발포체 형성 비용은 증가하고 생산성은 떨어진다.
상기 발포제는 0.7 내지 3 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 0.7 중량% 미만이면 우수한 발포의 효과를 기대하기 어렵고, 3 중량% 이상이면 발포 성능의 향상이 없이 비용적 증가만을 가져오기 때문이다. 그리고 상기 발포제는 탄산수소나트륨, 탄산암모늄, 중탄산암모늄 및 붕수소화소다로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 무기질 혼합물은 400 내지 700℃ 범위의 온도에서 발포되는 것이 바람직하다. 이는 상기 물 유리의 유리화는 600 내지 1000℃에서 이루어지기 때문에 상기 유리화 온도의 저점에서 발포시킴으로서 발포체의 안정화 및 수분에 의한 변형을 방지할 수 있기 때문이다.
도 2는 본 발명의 무기질 단열재를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 의하면, 상기 무기질 단열재(20)는 무기질 발포체(10), 시멘트, 충진제 및 바인더용액을 혼합하여 원하는 형태의 몰드 상에서 고화시킴으로서 형성된다.
비중이 0.08(g/cm3)이고, 입경의 크기가 0.1mm 내지 4mm 이고, 소수성 및 백색의 특성을 갖는 무기물 발포체는 11 내지 17 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 무기물 발포체가 11 중량% 미만이면, 열 전도율의 증가로 인해 단열재의 기능을 할 수 없고, 17 중량%를 초과하면, 열전도율의 감소로 인해 단열재의 성능은 증가하나 강도의 저하로 인해 산업적으로 널리 사용되지 못하기 때문이다.
상기 시멘트는 포틀랜드시멘트로서 7 내지 45 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 포틀랜드시멘트가 7 중량% 미만이면, 무지질 발포체의 결합력이 저하되고, 45 중량%를 초과하면, 무기질 발포에의 결합력은 증가되지만 열 전도율의 증가로 인해 단열재의 성능은 상실되기 때문이다.
상기 충진제는 퍼라이트 분말, 제올라이트 분말, 마그네시아, 알루미나 및 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있고, 3.5 중량% 미만을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 충진제가 무기질 발포체 사이의 공극을 메워주는 역할을 함으로서 바인더의 결합력을 증가시키고, 성형된 단열재의 내화도를 높이는 중요한 역할을 할 수 있기 때문이다.
상기 무기물 발포체 및 상기 구성요소간의 결합력을 증가시키는 바인더용액은 34.5 내지 82 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기 바인더용액은 물 유리 3.3 내지 15 중량%, 산화방지제 0.1 내지 0.5 중량% 및 물 84.5 내지 96.4 중량%로 구성된다. 상기 물 유리는 상기 바인더용액의 3.3 내지 15 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 3.3 중량% 미만이면, 상기 각각의 구성요소들을 긴밀도를 유지하는 기능이 감소되고, 15 중량%를 초과하면 생산비의 증가를 가져오기 때문이다.
상기 산화방지제는 에틸아민, 메틸아민 및 하이드로퀴논으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있고, 0.1 내지 0.5 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이는 0.1 중량% 미만이면 산화방지제로서의 역할을 기대하기 어렵고, 0.5 중량%를 초과하면 산화방지제의 기능의 향상 없이 생산비의 증가를 가져오기 때문이다.
본 발명에 따른 경량의 내화 발포단열재 제조 방법은 먼저 무기질 발포체를 형성한다. 이어서, 상기 무기질 발포체, 시멘트, 충진제 및 바인더용액을 혼합하여 단열성 혼합물을 형성한다. 이후에, 상기 단열성 혼합물을 몰드 상에 주입하여 고화시키는 단계를 갖는다.
상기 무기질 발포체의 형성 방법은 물유리(Na2O ·nSiO2 [n=2~4]) 70 내지 90 중량%, 붕산 0.5 내지 2.5 중량%, 발포제 0.7 내지 3.0 중량% 및 물 4.5 내지 28.8 중량%의 무기질 혼합물을 충분히 교반하고, 400 내지 700℃의 온도에서 가열 발포시킴으로서 형성된다.
상기 무기질 혼합물의 발포 온도는 400 내지 700℃ 범위의 온도에서 발포되는 것이 바람직하다. 이는 상기 물 유리가 500 내지 1000℃에서 유리화되기 때문에 상기 유리화 온도 보다 저점에서 발포시킴으로서 무기질 발포체의 안정화 및 수분에 의한 변형을 방지할 수 있기 때문이다.
상기 무기질 혼합물의 발포는 상기 무기질 혼합물을 건조시켜 미세 입자를 형성한 후에 발포시키는 방식과, 상기 무기질 혼합물을 스프레이 장치로 분사하여 발포시키는 방식을 사용할 수 있다.
상기 미세 입자를 형성하여 발포시키는 방식은 상기 미세 입자의 크기에 따라 무기질 발포체의 크기를 조성할 수 있다. 이는 상기 미세 입자의 크기가 감소될 경우에는 무기질 발포체의 크기는 작게 형성되고, 상기 미세 입자의 크기가 증가될 경우에는 무기질 발포체의 크기는 증가되어 형성되기 때문이다.
또한, 상기 무기질 혼합물을 스프레이 장치로 분사하는 방식은 무기질 혼합물의 농도 및 스프레이 장치의 노즐 크기 등을 조절함으로서 무기물 발포체의 크기를 조정할 수가 있다. 이는 상기 무기질 혼합물의 농도 및 노즐의 크기가 감소될 경우에는 무기물 발포체의 크기는 작게 형성되고, 무기질 혼합물의 농도 및 노즐의 크기가 증가될 경우에는 무기질 발포체의 크기는 증가되어 형성되기 때문이다.
이와 같은 방법으로 형성된 무기질 발포체의 비중은 0.08(g/cm3)이고, 발포 입자의 크기는 0.1mm 내지 4mm 이고, 소수성 및 백색의 특성을 갖고 있다.
이어서, 상기 무기질 발포체 11 내지 17 중량%, 시멘트 7 내지 45 중량%, 충진제 ~ 3.5 중량% 및 바인더용액 34.5 내지 75 중량% 충분히 혼합하여 단열성 혼합물을 형성한다.
그리고, 상기 무기질 단열재 제조시, 상기 무기질 발포체의 내화성을 증가시키기 위해 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연 및 산화금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 추가하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 무기질 단열재 제조시 벽면 또는 슬라브등에 부착력을 증가시킬 수 있도록 상기 무기질 발포체 중량%의 0.2 내지 1 중량%를 갖는 메틸셀룰로오즈, 에틸세룰로오즈, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 추가하여 사용할 수 있다.
이후에, 상기 몰드 상에 단열성 혼합물을 주입하고, 80 내지 300℃의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 고화시켜 무기질 단열재를 제조할 수 가 있다. 상기 단열성 혼합물을 고화시키는 단계 이후, 제조된 무기질 단열재의 습기흡수를 방지할 수 있도록, 발수제를 이용하여 표면처리 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 경량의 내화 발포단열재 및 이의 제조 방법을 하기 실시예로서 구체적으로 설명한다.
실시예 1
무기질 발포체 제조
붕산 1.3 중량%, 발포제로 사용되는 탄화수소나트륨 1.7 중량% 및 물 17 중량% 혼합한다. 이어서, 물 유리(Na2O ·nSiO2 [n=2~4]) 80 중량%을 교반기에 넣고 상기 혼합물을 서서히 넣으면서 완전 혼합될 때까지 교반하여 무기질 혼합물을 형성하였다. 이어서, 상기 무기질 혼합물을 건조시킨 후에 분쇄기를 이용하여 미세 입자를 형성하였다. 이후에, 상기 미세 입자를 600℃의 온도에서 순간적으로 발포시켜 무기질 발포체를 형성하였다. 상기와 같은 방법으로 수득된 무기질 발포체는 비중이 0.08(g/cm3)이고, 둥근 모양으로 발포 입자의 크기는 0.1mm 내지 4mm 이고, 소수성 및 백색의 특성을 갖는다. 이때, 상기 미세 입자의 크기에 따라 무기질 발포체의 크기를 조절할 수가 있다.
실시예 2
무기질 발포체 제조
붕산 1.3 중량%, 발포제로 사용되는 탄화수소나트륨 1.7 중량% 및 물 17 중량% 혼합하였다. 이어서, 물 유리(Na2O·nSiO2 [n=2~4]) 80 중량%을 교반기에 넣고, 상기 혼합물을 서서히 넣으면서 완전 혼합될 때까지 교반하여 무기질 혼합물을 형성하였다. 이어서, 상기 무기질 혼합물을 스프레이 장치를 사용하여 분사하였다. 상기 분사된 무기질 혼합물은 600℃의 온도에서 순간적으로 발포시켜 무기질 발포체를 형성하였다. 상기와 같은 방법으로 수득된 무기질 발포체는 비중이 0.08(g/cm3)이고, 둥근 모양으로 발포 입자의 크기는 0.1mm 내지 4mm 이고, 소수성 및 백색의 특성을 갖는다. 이때, 스프레이 장치의 노즐 크기 및 무기질 혼합물의 농도를 조정함에 따라 무기질 발포체의 크기를 조정할 수가 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 1을 나타내는 공정도이다.
도 3에 의하면, 상기 실시예 1의 공정도의 특성은 무기질 혼합물을 건조 후 미세 입자로 분쇄하고, 상기 미세 입자를 고온에서 발포시켜 무기질 발포체를 형성하는데 있다. 상기 무기질 발포체 크기는 상기 건조된 무기질 혼합물 입자의 크기로 조정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 2를 나타내는 공정도이다.
도 4에 의하면, 상기 실시예 2의 특성은 상기 무기질 혼합물을 스프레이로 분사하고, 분사된 무기질 혼합물을 고온에서 발포시켜 무기질 발포체를 형성하는데 있다. 상기 무기질 발포체의 크기는 스프레이 장치의 노즐 크기 및 무기질 혼합물의 농도로 조정할 수 있다.
상기 무기질 발포체는 경우에 따라 백시멘트 또는 포틀랜드시멘트화 혼합하여 몰탈을 제조하여, 단열이 필요한 곳에 상기 몰탈을 분사 또는 미장으로 마감 처리하여 단열 및 방음효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 몰탈을 사용함으로 인해 평소에 단열처리가 힘들었던 곳까지도 단열처리를 할 수 있고, 옥상, 건축물의 내벽 및 기존의 단열처리가 미약한 부분에 효과적으로 단열처리를 할 수 있다. 그리고, 용진개발 외 3개의 업체에서 생산판매 되고 있는 제품은 퍼라이트, 질석, 합성수지 발포입자 등을 주원료로 하고, 여기에 시멘트 등이 혼합되어 제조되는데 이는 본 발명의 제품과 비교해 볼 때 단열효과가 낮을 뿐만 아니라 생산비가 1.5 내지 2.5배가 높다.
실시예 3
무기질 단열재 제조
물 유리(Na2O·nSiO2 [n=2~4]) 6.7 중량%, 산화방지제로 사용되는 에틸아민 0.3% 및 물 93 중량%를 혼합하여 바인더용액을 형성하였다. 이어서, 상기 제조예 1 및 제조예 2 의 무기질 발포체(10) 13.8 중량%, 포틀랜드시멘트 15 중량%, 충진제 1.7 중량% 및 바인더용액 69.2 중량%를 충분히 혼합하여 단열성 혼합물을 형성하였다. 이어서 단열성 혼합물을 몰드 상에 주입하고, 100℃ 이상의 온도에서 30 내지 60분 동안 고화시켜 무기질 단열재(20)를 형성하였다. 상기 무기질 단열재(20)의 물성은 비중이 0.375(g/cm3)이고, 열전도율은 0.057 (kcal/m.hr.℃) 이다. 이후에, 수분흡수를 방지하기 위하여 무기질 단열재(20) 표면상에 발수제(영일화성 ; B,B) 처리를 하였다.
그리고 상기와 같은 방법으로 제조된 무기질 단열재(20)의 앞, 뒷면 상에 마닐라판지, 석고판(30) 또는 판넬(40)을 부착함으로서 내화성이 우수한 석고보드(50) 및 샌드위치 판넬(60)을 제조할 수 있다.
실시예 4
물 유리(Na2O·nSiO2 [n=2~4]) 3.3 중량%, 산화방지제로 사용되는 에틸아민 0.3% 및 물 96.4 중량%를 혼합하여 바인더용액을 형성하였다. 이어서, 상기 제조예 1 및 제조예 2 의 무기질 발포체(10) 7.4 중량%, 포틀랜드시멘트 34.7 중량% 및 바인더용액 57.8 중량%를 충분히 혼합하여 단열성 혼합물을 형성하였다. 이어서 단열성 혼합물을 몰드 상에 주입하고, 100℃ 이상의 온도에서 30 내지 60분 동안 고화시켜 무기질 단열재(20)를 형성하였다. 상기 무기질 단열재(20)의 물성은 비중이 0.575(g/cm3)이고, 열전도율은 0.063 (kcal/m.hr.℃)이다. 이후에, 수분 흡수를 방지하기 위하여 무기질 단열재(20) 표면상에 발수제(영일화성 ; B,B) 처리를 하였다.
그리고 상기와 같은 방법으로 제조된 무기질 단열재(20)의 앞, 뒷면 상에 마닐라판지, 석고판(30) 또는 판넬(40)을 부착함으로서 내화성이 우수한 석고보드(50) 및 샌드위치 판넬(60)을 제조할 수 있다.
실시예 5
염화마그네슘 5 중량% 및 물 95 중량%를 혼합하여 바인더물질을 형성하였다. 이어서, 상기 제조예 1 및 제조예 2의 무기질 발포체(10) 13.6 중량%, 산화마그네슘 18 중량% 및 바인더물질 68 중량%를 충분히 혼합하여 단열성 혼합물을 형성하였다. 이어서 단열 혼합물을 몰드 상에 주입하고, 100℃ 이상의 온도에서 30 내지 60분 동안 고화시켜 무기질 단열재(20)를 형성하였다. 상기 무기질 단열재(20)의 물성은 비중이 0.425(g/cm3)이고, 열전도율은 0.061 (kcal/m.hr.℃)이다. 이후에, 수분 흡수를 방지하기 위하여 경량의 내화 발포단열재(20) 표면상에 발수제(영일화성 ; B,B) 처리를 하였다.
그리고, 상기와 같은 방법으로 제조된 경량의 내화 발포 단열재(20)의 앞, 뒷면 상에 마닐라판지, 석고판(30) 또는 판넬(40)을 부착함으로서 내화성이 우수한 석고보드(50) 및 샌드위치 판넬(60)을 제조할 수 있다. 상기 교반용액은 산화 마그네슘과 화학적으로 반응하여 바인더 용액의 역할을 한다.
도 5는 상기 본 발명의 실시예 3, 4 및 5의 방법으로 제조된 무기질 단열재를 포함하는 석고보드를 나타내는 구성도이다.
도 6은 상기 본 발명의 실시예 3, 4 및 5의 방법으로 제조된 무기질 단열재를 포함하는 샌드위치 판넬을 나타내는 구성도이다.
실험예
하기 표 1의 무기질 단열재의 열전도율 시험 결과는 상기 실시예 3, 4 및 5에서 제조된 무기질 단열재를 사용하여 한국 생활용품 시험 연구원(KS L 9106-99)시험 방법과 품질 기준에 따라 측정하였다.
시험방법 시험결과
시험항목 단위 실시예 3 실시예 4 실시예 5
열전도율 ㎉/m.hr.℃ 0.057 0.063 0.061
상기한 방법으로 제조된 무기질 단열재는 경량이면서 단열성이 우수하여 석고보드 대용품으로 사용할 수 있다. 현재 일반적으로 사용되는 석고보드는 방수석고보드, 방화석고보드 등의 기능을 부여하고 있으나 합판대용품 이상의 기능을 찾기가 어려운 실정이다. 또한 중량이 무거운 것이 큰 단점이다. 일반적으로 석고보드는 굽힘 파괴하중이 매우 중요한데 본 발명의 무기질 단열재는 시멘트의 사용량에 따라 굽힘 파괴하중을 조정할 수 있다. 그러나 상기 시멘트를 너무 많이 사용할 경우에는 굽힘 파괴하중은 크게 증가하나 열전도율이 높아지기 때문에 용도에 시멘트의 양을 적절히 사용해야 한다. 그리고, 마닐라판지, 석고판 또는 판넬을 앞, 뒤로 부착시켜 사용하면 굽힘 파괴하중이 대폭 증가하므로 시장의 다양한 요구를 맞출 수 있다.
그리고, 상기한 방법으로 제조된 무기질 단열재는 경량이면서 단열성이 우수하여 샌드위치 판넬의 대용품으로 사용할 수 있다. 현재 각 업체에서 제조되는 샌드위치 판넬은 스티로폼 또는 유리섬유를 함유하고 있다. 스티로폼을 활용하고 있는 샌드위치 판넬은 단열성은 우수하나, 화재에 쉽게 노출될 수 있어 위험하고, 유리섬유는 가격이 비싸고, 인체에 유해한 물질이므로 이상적인 제품이라 할 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 경량의 무기질 단열재는 우수한 특성을 갖는 무기질 발포체를 주 구성요소로 포함하고 있기 때문에 소수성이면서 기계적 강도가 우수하고, 내화성이면서 인체에 유해한 가스를 발생시키지 않는다. 그리고, 종래의 무기질 단열재보다 단열성이 우수하고, 생산비용이 낮아 경재적 가치가 높다. 또한, 상기와 같은 특성으로 인해 환경오염을 줄일 수 있고, 화재로 인한 인명적, 재산적 손실을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 무기질 발포체를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 무기질 단열재를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3, 4 및 5의 방법으로 제조된 무기질 단열재를 포함하는 석고보드를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3, 4 및 5의 방법으로 제조된 무기질 단열재를 포함하는 샌드위치 판넬을 나타내는 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 무기질 발포체 20 : 무기질 단열재
30 : 석고판 40 : 판넬
50 : 석고보드 60 : 샌드위치 판넬

Claims (13)

  1. 무기질 발포체 11 내지 17 중량%, 포틀랜드 시멘트 7 내지 45 중량%, 충진제 0.1 내지 3.5 중량% 및 물유리, 산화방지제, 물로 이루어진 바인더용액 34.5 내지 75 중량%가 혼합된 단열성 혼합물 고화시켜 무기질 단열재를 형성하되,
    물 유리(Na2O nSiO2 [n=2~4]) 70 내지 90 중량%, 붕산 0.5 내지 2.5 중량%, 발포제 0.7 내지 3.0 중량% 및 물 4.5 내지 28.8 중량%가 혼합된 무기질 혼합물이 40 내지 700℃에서 발포되어 형성된 무기질 발포체를 포함하는 무기질 단열재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발포제는 탄산수소나트륨, 탄산암모늄, 중탄산암모늄 및 붕수소화소다로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무기질 단열재.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 충진제는 퍼라이트 분말, 제올라이트 분말, 마그네시아, 알루미나 및 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무기질 단열재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더용액은 물유리 3.3 내지 15 중량%, 산화방지제 0.1 내지 0.5 중량% 및 물 84.5 내지 96.4 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 산화방지제는 에틸아민, 메틸아민 및 하이드로퀴논 으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무기질 단열재.
  7. 물 유리(Na2O·nSiO2 [n=2~4]) 70 내지 90 중량%, 붕산 0.5 내지 2.5 중량%, 발포제 0.7 내지 3.0 중량% 및 물 4.5 내지 28.8 중량%가 혼합된 무기질 혼합물을 400 내지 700℃에서 발포시켜 무기질 발포체를 형성하는 단계;
    상기 무기질 발포체 11 내지 17 중량%와 포틀랜드 시멘트 7 내지 45 중량%와 , 충진제 0.1 내지 3.5 중량%와 물 유리, 산화방지제, 물로 이루어진 바인더용액 34.5 내지 75중량%를 포함하는 단열성 혼합물을 형성하는 단계; 및
    얻어진 단열성 혼합물을 고화시키는 단계를 포함하는 무기질 단열재 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 무기질 혼합물은 미세 입자로 형성되고, 400 내지 700℃의 온도에서 발포되어 무기질 발포체를 형성하는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 무기질 혼합물은 스프레이 장치로 분사되고, 400 내지 700℃의 온도에서 발포되어 무기질 발포체를 형성하는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연 및 산화금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 무기질 발포체 중량%의 0.2 내지 1 중량%를 갖는 메틸셀룰로오즈, 에틸세룰로오즈, 카제인, 젤라틴, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재 제조 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 단열성 혼합물은 80 내지 300℃의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 상기 몰드 상에서 고화되는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재 제조 방법.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 단열성 혼합물을 고화시키는 단계 이후, 발수제로 표면처리 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 단열재 제조 방법.
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