KR100497225B1 - 볏짚과 우레탄을 이용한 건축용 단열재 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내구성이 뛰어난 건축용 단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 볏짚 및 우레탄 발포수지로 이루어지는 건축용 단열재 및 건조시킨 볏짚을 우레탄 발포수지에 대하여 일정 비율로 배합 후 성형하여 상기 건축용 단열재 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 보편적으로 사용되는 스티로폴 단열재와 우레탄 단열재는 인장강도나 압축강도의 부족으로 운반중이나 사용중의 작은 부주의에도 부러지고 파손되는 경우가 종종 있으며, 100% 석유화합물로서 원자재를 수입에 의존하고 있기 때문에 생산원가가 높은 문제점이 있다. 또한 최근 환경에 대한 소비자들의 관심 고조로 환경 친화적 건축용 내외장재가 요구되고 있으므로 보편적으로 사용되는 스티로폴 단열재나 우레탄 단열재는 그 석유 화합물의 비율을 최소화할 필요가 있다.

본 발명에 의하여 제조된 건축용 단열재는 원재료로 볏짚을 사용함으로써 가볍고 운반이 용이하며, 원재료의 조달이 용이하고, 인장강도나 압축강도 등의 내구성이 우수하며, 뛰어난 단열성 및 방음성을 제공할 수 있다. 따라서 본 발명의 건축용 단열재는 일반 건축물, 조립식 건축물, 경량 칸막이, 콘테이너 등의 많은 곳에 적용 가능함으로 그 응용범위가 매우 넓다.

Description

볏짚과 우레탄을 이용한 건축용 단열재 및 그 제조 방법{A Constructional Insulator using a rice straw and urethane forming resin and A Method to Manufacture the said Insulator}

본 발명은 내구성이 뛰어난 건축용 단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 볏짚 및 우레탄 발포수지로 이루어지는 건축용 단열재 및 건조시킨 볏짚을 우레탄 발포수지에 대하여 일정 비율로 배합 후 성형하여 상기 건축용 단열재 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 공장, 주택, 사무실, 저온창고, 기타 건축물을 짓기 위해서는 대량의 스티로폴 단열재와 그 보다 단열성이나 품질이 조금 더 우수한 우레탄 단열재가 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 두 제품 모두 인장강도나 압축강도의 부족으로 운반중이나 사용중의 작은 부주의에도 부러지고 파손되는 경우가 종종 있다. 즉 스티로폴이나 우레탄 단열재를 이용하여 양면에 철판이나 합판을 부쳐 조립식 패널을 만들어 조립식 건물을 짓는 경우, 압축강도나 인장강도가 부족하여 폭설을 지탱하지 못하고 무너지는 피해를 입기도 한다. 게다가 스티로폴이나 우레탄 단열재는 석유화합물로서 원자재를 수입에 의존하고 있기 때문에 생산원가가 높은 문제점이 있다.

최근 환경에 대한 소비자들의 관심 고조로 환경 친화적 건축용 내외장재가 요구되고 있으므로 100% 석유 화합물로서 보편적으로 사용되는 스티로폴 단열재나 우레탄 단열재는 그 석유 화합물의 비율을 최소화할 필요가 있다.

한편 본 발명자의 기 특허출원 제1998-029084호에 의하여 건축 내외장재로서 볏짚 또는 왕겨를 혼합한 성형제품이 알려져 있으며, 동 특허는 볏짚에 요소수지제의 접착제를 사용하거나 우레탄 발포수지제의 접착제를 사용하여 성형열압착 하는 방법에 의해 제조되는 패널을 그 내용으로 하고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 스티로폴이나 우레탄 단열재의 단점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 인장강도와 압축강도 등 내구성뿐만 아니라 단열성, 방음성 등의 품질도 향상되고, 그 운반이 용이하며, 버려지는 자원을 재활용함으로써 경제성이 구비된 건축용 단열재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축용 단열재는, 볏짚을 30중량% 내지는 95중량%, 바람직하게는 50중량% 내지는 70중량% 함유하고 단열재 조성물의 나머지 함량이 우레탄 발포수지로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 건축용 단열재를 제조하는 방법은, 건조시킨 볏짚을 10cm 이하, 바람직하게는 50mm 이하로 절단 후 볏짚의 결대로 부수어 가는 실 형태로 만든 후 방부제 처리하여 볏짚을 가공하는 단계(a); 상기 단계(a)에서 가공된 볏짚과 우레탄 발포수지를 분사장치를 이용하여 성형틀에 분사시키는 단계(b); 및 상기 단계(b)에서 성형틀에 분사된 볏짚과 우레탄 발포수지를 10배 내지 40배 정도의 발포배수로 발포시키고, 양생시키는 단계(c)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기의 건축용 단열재 제조 방법 중 단계(b)의 분사장치는 분리된 볏짚 분사장치와 우레탄 발포수지 분사장치 각각을 물리적으로 합체하고 그 분사구를 하나로 단일화시켜 일체형으로 제작하는 것을 특징으로 한다. 단계(c)의 우레탄 발포수지는 10배 내지 40배, 바람직하게는 20배 내지 25배 정도의 발포배수로 발포시키는 것임을 특징으로 하며, 단계(c)의 양생시키는 시간은 30초 내지 3시간임을 특징으로 한다.

본 발명의 재료가 되는 볏짚은 목재와 같이 단열성이 뛰어나고 우수한 보습효과를 가질 뿐 아니라 환경 친화적이다. 국내뿐 아니라 세계적으로 쌀을 주식으로 하는 나라가 많고, 매년 많은 양의 볏짚이 생산되지만 현재 볏짚의 활용은 극소에 지나지 않고, 나머지는 버려지고 있으므로 본 발명에 의해 버려지는 자원을 재활용하여 건축용 단열재를 생산할 경우 단열재의 내구성을 질적으로 향상시키면서 생산원가도 줄일 수 있다.

볏짚의 절단 길이는 지나치게 크면 혼합시간이 많이 걸리고 접착제가 용이하게 침투할 수 없으므로 혼합 시간과 용이성을 고려할 때 10cm 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50mm 이하가 적당하다. 볏짚의 함량은 접착제의 함량과 상대적인 관계에 있으므로 단열재의 중량과 강도 및 접착성을 고려할 때 30중량% 내지는 95중량%가 적당하며, 더욱 바람직하게는 50중량% 내지는 70중량%로 한다.

접착제는 볏짚을 고형화 시키고 내구성을 향상시키기 위한 것으로 우레탄 발포수지를 사용한다. 우레탄의 단열성은 이미 공지되어 있으므로, 단열성이 뛰어난 이 두 소재를 함께 사용하면 볏짚의 섬유조직이 접착제에 의하여 결합되어 높은 강도를 발휘할 수 있게 된다. 우레탄 발포수지는 일반적으로 폴리올(polyol)을 주성분으로 하는 예비혼합물(premix) A액과 폴리이소시아네이트(polyisocyanate)를 주성분으로 하는 B액을 일정비율로 혼합, 주입함으로써 만들어진다.

이하, 본 발명의 방법을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다.

<실시예 1 : 볏짚과 우레탄 발포수지를 이용한 건축용 단열재>

[제조 공정]

1) 건조시킨 볏짚을 30mm 정도로 절단 후 결대로 부수어 가는 실같이 만들고 썩지 않도록 방부제 처리한다.

2) 상기와 같이 가공된 볏짚과 우레탄 발포수지를 분사장치로 7:3의 중량비가 되도록 성형틀에 분사한다. 사용되는 분사장치는 분리된 볏짚 분사장치와 우레탄 발포수지 분사장치 각각을 물리적으로 합체하고 그 분사구를 하나로 단일화시켜 일체형으로 제작된 것으로 볏짚과 우레탄 발포수지가 골고루 희석될 수 있도록 한다.

3) 성형틀에 분사된 우레탄 발포수지는 약 20배 내지 25배 정도의 발포배수로 발포시키고, 형틀에서 10분 내지 20분 동안 양생시킨다.

4) 상기 단계에서 양생 후 규정된 규격으로 절단하여 건축용 단열재가 완성된다.

우레탄 발포수지는 물과 반응하여 발포 팽창 후 약간의 신축성을 가진 독립 기포 발생(closecell Foam)을 형성하는 이액형을 사용하며, 예비혼합물 A액과 B액은 희석과 동시에 자연안개 상태와 유사한 초미립자의 상태로 분사된다. 예비혼합물 A액으로서 폴리프로필렌 글리콜(Polypropylene Glycol, PPG)을, B액으로서 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate, MDI)를 사용하였다. 분사되는 우레탄 발포수지의 안개 상태와 유사한 미세한 입자는 1㎛ 내지 100㎛의 작은 입자이다. 한편 우레탄 발포수지의 발포 배수나 양생시간은 제품의 품질이나 생산라인에 따라 얼마든지 조절이 가능하다.

<실시예 2 : 볏짚과 우레탄 발포수지를 이용한 조립식 패널 제작>

[제조 공정]

실시예 1과 같은 방법으로 가공된 볏짚과 우레탄 발포수지를 준비한 후 양면 철판이나 합판의 사이에 직접 볏짚과 우레탄 발포수지를 분사하여 완성된다.

상기의 실시예에서 보는 바와 같이, 볏짚과 우레탄 발포수지를 사용하여 조립식 패널을 제조할 때는 스티로폴 패널같이 접착을 위한 2차 공정이 필요 없으며, 우레탄 패널의 제조 방법과 같이 별도의 접착방법을 사용할 필요가 없다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술적 범위를 벗어날 수 없을 것이다.

본 발명에 의하여 제조된 건축용 단열재는 원재료로 볏짚을 사용함으로써 가볍고 운반이 용이하며, 원재료의 조달이 용이하고, 인장강도나 압축강도 등의 내구성이 우수하며, 뛰어난 단열성 및 방음성을 제공할 수 있다. 따라서 본 발명의 건축용 단열재는 일반 건축물, 조립식 건축물, 경량 칸막이, 콘테이너 등의 많은 곳에 적용 가능함으로 그 응용범위가 매우 넓다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 건조시킨 볏짚을 10cm 이하로 절단 후 볏짚의 결대로 부수어 가는 실 형태로 만든 후 방부제 처리하여 볏짚을 가공하는 단계(a);

   상기 단계(a)에서 가공된 볏짚과 우레탄 발포수지를 분사장치를 이용하여 성형틀에 분사시키는 단계(b); 및

   상기 단계(b)에서 성형틀에 분사된 볏짚과 우레탄 발포수지를 10배 내지 40배 정도의 발포배수로 발포시키고, 양생시키는 단계(c)에 의하여 제조되는 것임을 특징으로 하는 건축용 단열재의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 단계(a)에서 건조시킨 볏짚의 절단길이는 50mm 이하인 것을 특징으로 하는 건축용 단열재의 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 단계(c)의 우레탄 발포수지는 20배 내지 25배 정도의 발포배수로 발포시키는 것임을 특징으로 하는 건축용 단열재의 제조 방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 단계(c)의 양생시키는 시간은 30초 내지 3시간임을 특징으로 하는 건축용 단열재의 제조 방법.