KR100659942B1 - 난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 스티로폼 패널에 전처리액을 함침시키는 함침공정; 상기 전처리액이 함침된 스티로폼 패널을 압축 및 파공시키는 압축파공공정; 상기 압축 및 파공된 스티로폼 패널을 다단 롤러를 통과시키면서 침투된 전처리액을 분산시키고, 표면처리액 및 산화마그네슘액을 분사하여 표면처리하는 분산 및 표면처리공정; 상기 표면처리된 스티로폼 패널을 건조시키는 건조공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 스티로폼 패널 제조방법과, 상기 제조방법으로 제조된 난연성 스티로폼 패널을 제공함으로써, 스티로폼 내부에도 효과적으로 침투되는 전처리액을 제조하여, 난연성능이 우수하며, 저렴하고 시공상 용이하면서 인체무해성을 갖는 난연성 스티로폼 패널을 제공할 수 있다.
난연, 스티로폼, 함침

Description

난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법{Incombustible styrofoam panel and its manufacturing process}
도 1은 본 발명의 난연성 스티로폼 패널의 제조방법을 설명한 블록도,
도 2는 본 발명의 난연성 스티로폼 패널의 제조방법 중 분산 및 표면처리공정의 바람직한 한 형태를 모식적으로 도시한 도면,
도 3은 비교예에 의하여 제조된 스티로폼 패널의 실험 전후 비교사진이다.
<도면의 주요부호의 설명>
10 : 스티로폼 패널 11 : 롤러
12 : 노즐 13 : 표면처리액
14 : 산화마그네슘액
본 발명은 난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스티로폼에 흡수되는 전처리액을 제조하여 여기에 일정시간 함침시킨 후 고 르게 분산시키고, 다시 표면처리액으로 표면처리하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물이나 전동차의 내장재로 사용되는 스티로폼은 내화성을 갖고 있지 않아서 건축물 또는 전동차에 화재가 발생하면 쉽게 전소되는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 기술개발이 시도되고 있다.
대한민국 등록실용신안 제241745호의 스티로폼을 이용한 단열재에는 스티로폼의 양면에 알루미늄 시트와 염화비닐 사이에 유리섬유실사 또는 폴리에스터실사를 직조하여 접합시킨 불연소재를 부착시킨 스티로폼 단열재가 개시되어 있다.
또한 대한민국 등록실용신안 제196790호의 불연성 스치로폼 패널의 구조에는 스치로폼 패널의 정, 배, 좌, 우측 단면에 불연성층을 형성한 것을 개시하고 있다.
이들은 난연성을 더하기 위하여 스티로폼의 표면에 난연제를 코팅하거나, 불연소재를 양면 또는 육면에 부착하는 것은 단지 스티로폼의 표면에 난연제를 코팅하거나 부착하는 것이므로, 스티로폼 내부까지 난연도료가 침투하지 못하여, 패널을 재단하거나 표면이 손상되는 경우에는 화재에 그대로 노출되는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제2004-88786호의 조립식 패널 구조체용 폴리에스테르 난연심재 및 그 제조방법에는 난연제액을 폴리에스테르 견면에 침투시키고 롤러에 의하여 견면을 압축하여 침투시키고 타공롤러를 통하여 잉여난연제액을 빨아들인 후 마이크로웨이브장치로 건조시킨 후 히터를 이용하여 발포하여 제조하는 방법이 개시되어 있다.
이는 난연제액이 침투된 후 발포작업을 수행하기 때문에 난연제가 소실되거나 화재시 난연도료 내부의 발포 알갱이가 녹아내리는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제379868호의 난연성 스티로폼 단열재에는 각각의 발포 알갱이를 관통하여 연장되는 분사노즐에 의하여 통상의 난연도료를 분사 도포시키고 스티로폼 단열재 외부면 상에 통상의 단연도료를 도포하는 기술이 개시되어 있다. 이는 스티로폼 내부에 직접 난연제를 주입시키는 것이므로 제조공정이 복잡하고, 분사노즐이 스티로폼 단열재를 관통하여 일정시간 일정압력으로 난연제액이 분사되므로 다수의 구멍이 생기게 되어 단열 효과가 떨어지게 되는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 스티로폼 패널의 내부까지 함침 가능한 전처리액을 제조하여 스티로폼에 함침시키고, 상기 스티로폼 패널의 외부에도 난연제로 표면처리함으로써, 우수한 난연성능을 제공하면서 저렴하고 시공상 용이하며 인체에 무해한 난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스티로폼 패널에 전처리액을 함침시키는 함침공정; 상기 전처리액이 함침된 스티로폼 패널을 압축 및 파공시키는 압축파공공정; 상기 압축 및 파공된 스티로폼 패널을 다단 롤러를 통과시키면서 침투된 전처리액을 분산시키고, 표면처리액 및 산화마그네슘액을 분사하여 표면처리하는 분산 및 표면처리공정; 상기 표면처리된 스티로폼 패널을 건조시키는 건조공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 스티로폼 패널 제조방법을 제공한다.
상기 전처리액은 실리카졸 100중량부에 대하여, 이산화규소 5~10중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 5~10중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 표면처리액은 액상 규산나트륨 100중량부에 대하여, 이산화규소 3~5중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 1~5중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 산화마그네슘액은 상기 표면처리액 100중량부에 대하여, 5~15중량부 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 스티로폼 패널을 제공한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 블록도이며, 도 2는 본 발명의 난연성 스티로폼 패널 제조방법 중 분산 및 표면처리공정의 바람직한 한 형태를 모식적으로 도시한 도면이다.
우선 스티로폼 패널(10)에 흡수될 수 있는 난연성을 갖는 전처리액을 제조한다. 본 발명에서 사용하는 전처리액은 실리카졸 100중량부에 대하여, 이산화규소 5~10중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 5~10중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 혼합하여 제조한다.
상기 전처리액을 수조에 채우고, 여기에 스티로폼 패널(10)을 30초~1분간 침지시킨다. 30초 미만 침지시키면 전처리액이 제대로 침투되지 않을 수 있고, 1분을 초과하여 침지시키면 너무 많은 액이 흡수되어 건조시간이 지연되고 원가가 상승되는 문제가 있다. 상기 스티로폼 패널(10)의 두께는 50 ~ 600㎜인 것을 사용할 수 있다.
전처리액이 함침된 스티로폼 패널(10)을 압축기를 사용하여 35~70㎏f/㎠의 압력으로 1초~10초간 압축하여 잉여액을 제거한다. 이때 압축기에는 다수의 파공기 를 부착하여 압축시 파공이 함께 되도록 한다. 파공기는 상기 스티로폼 패널(10)을 관통하지는 않고 살짝 찍어내는 것으로, 스티로폼의 단열성능을 유지하면서 상기 스티로폼 패널(10)에 전처리액의 침투를 용이하게 해주며 공기순환이 잘 되도록 해준다. 상기 파공된 구멍의 깊이는 1~3㎝, 구멍의 지름이 0.1~3㎜, 파공된 구멍들이 사방으로 0.5~2㎝ 이격되도록 하여, 상기 스티로폼 패널(10)에 전체적으로 형성되도록 함이 바람직하다.
스티로폼 패널(10)에 불균일하게 침투되어 있는 전처리액을 균일하게 분산시키기 위하여 롤러(11)에 통과시킨다. 2세트 이상으로 구성하는 것이 바람직하며, 진행할수록 세트 간의 간격이 줄어들어 침투된 난연액을 스티로폼 패널(10)에 보다 잘 흡수되도록 도와주는 동시에 침투된 난연액을 균일하게 분산시켜준다.
스티로폼 패널(10)은 롤러(11)를 통과하면서 표면처리액(13)과 산화마그네슘액(14)이 분사되는 노즐(12)이 설치되어 상기 스티로폼 패널(10)의 표면에 분사된다. 이 때의 롤러(11)는 후단으로 갈수록 넓게 하는 것이 바람직한데, 이는 스티로폼 패널(10)의 복원력을 감안하여 두께를 형성시키기 위함이다. 분사된 표면처리액(13)과 산화마그네슘액(14)은 롤러(11)에 의하여 골고루 섞이면서 상기 스티로폼 패널(10)의 표면에 도포된다. 상기 표면처리액(13)은 액상 규산나트륨 100중량부에 대하여, 이산화규소 3~5중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 1~5중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 혼합하여 제조한다. 여기서 산화마그네슘액(14)을 상기 표면처리액(13)에 혼합하지 않고 별도로 분사시키는 이유는 산화마그네슘액이 표면처리액에 포함되면 서서히 경화가 시작되어 스티로폼 패널에 도포시키기가 어렵기 때문이다.
상기 표면처리된 스티로폼 패널을 건조시키는 데 특별한 제한은 없으나, 80~120℃에서 1분~5분간 열풍건조시키고, 대기중에 방치하여 숙성시킨다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
3.7m(길이)×1m(폭)×1m(두께) 의 수조에 실리카졸((주)영일화성 제품) 100중량부에 대하여, 이산화규소 6.5중량부, 규조토 4중량부, 규회석 6.5중량부, 삼산화안티몬 0.7중량부, 계면활성제 1.5중량부를 혼합하여 제조된 전처리액을 채운다.
여기에 3600㎜(길이)×500㎜(폭)×600㎜(두께)의 스티로폼 패널을 30초간 침지시켜 전처리액을 함침시킨다. 이후 압축기에 파공기를 부착하고 50㎏f/㎠의 압력으로 5초간 압축하여 상기 스티로폼 패널에 파공시키면서 잉여액을 제거한다. 상기 파공은 깊이가 3㎝, 파공간격이 1㎝가 되도록 하여 다수개 형성시킨다.
전처리액이 함침되고 잉여액이 제거된 스티로폼 패널을 18단 세트의 롤러를 통과시키면서 전처리액을 골고루 분산시키고, 9단 이후에 설치된 노즐로부터 분사되는 표면처리액과 산화마그네슘액을 상기 스티로폼 패널의 외부에 도포되도록 한다. 상기 표면처리액은 액상 규산나트륨((주)영일화성 제품, ㉿3호) 100중량부에 대하여, 이산화규소 3.5중량부, 규조토 3.5중량부, 규회석 2.5중량부, 삼산화안티몬 0.7중량부, 계면활성제 1.5중량부 혼합하여 제조하였다.
상기 표면처리된 스티로폼 패널을 80℃에서 3분동안 열풍건조시키고, 상온에서 10분 방치하여 난연성 스티로폼 패널을 제조하였다.
<비교예>
싱기 실시예에서 전처리액을 실리카졸((주)영일화성 제품) 100중량부에 대하여, 이산화규소 3중량부, 규조토 1중량부, 규회석 0.5중량부, 삼산화안티몬 0.1중량부, 계면활성제 0.3중량부로 하여 제조하였으며, 표면처리액을 액상 규산나트륨((주)영일화성 제품, ㉿3호) 100중량부에 대하여, 이산화규소 1중량부, 규조토 0.5중량부, 규회석 1.5중량부, 삼산화안티몬 0.2중량부, 계면활성제 0.3중량부 혼합하여 제조하였다. 이외 제조공정은 동일하게 하여 스티로폼 패널을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 스티로폼 패널을 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원에 성능확인을 의뢰하였다. 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법(KS F 2271-2003)에 의하여 성능시험을 3회씩 하였으며, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 스티로폼 패널을 220㎜(길이)×220㎜(폭)×49㎜(두께)로 절단하고, 양면에 0.5㎜ 두께의 철판을 덧댄 후, 철판을 덧댄 스티로폼 상하측면에 보호 캡을 덧씌우고 전열히터와 프로판가스를 이용하여 한 면에 6분간 열을 가하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.
구분 실시예 비교예 판정기준
시험체 번호 1 2 3 1 2 3 -
크기(㎜) 220×220 220×220 220×220 220×220 220×220 220×220
두께(㎜) 50 50 50 50 50 50
중량(g) 845.2 829.1 836.6 821.0 816.4 821.4
시험후감량(g) 12.4 9.9 12.1 4.0 4.2 3.4
단위면적당 발연계수(CA) 0.4 0.4 0.4 0.0 2.0 2.0 120 이하
잔염시간 0 0 0 0 0 0 30 이하
전체두께에 걸친 용융 없음 없음 없음 사진참조 (*) 사진참조 (*) 사진참조 (*) 없을 것
방화상 유해한 변형 등 없음 없음 없음 사진참조 (*) 사진참조 (*) 사진참조 (*) 없을 것
뒷면의 균열폭 (㎜) 0 0 0 0 0 0 두께× 0.1 미만
(* 도 3 참조)
상기 실험결과, 본 발명의 실시예는 전체 두께에 걸친 용융 및 방화상 유해한 변형이 없었으나, 비교예의 경우 도 3에서 보듯이 변형이 매우 심하게 일어났음을 볼 수 있다. 따라서 본 발명의 난연성 스티로폼 패널은 스티로폼 내부에 난연액이 침투된 것임을 알 수 있으며, 비교예와 같이 난연액의 조성을 조금만 다르게 하더라도 난연효과가 현저하게 떨어지는 것을 알 수 있다.
<실험예 2>
상기 실시예에서 제조된 스티로폼 패널을 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원에서 다음과 같이 가스유해성 시험을 하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
(1) 주열원 및 부열원 : 전열히터, 프로판가스
(2) 가열시간 : 6분
(3) 급기량 : 1차 3ℓ/min, 2차 25ℓ/min
(4) 중간배기량 : 10ℓ/min
(5) 표준판 : 석면 펄라이트판, 두께 10.0㎜
(6) 마우스 : 혈통 ICR계, 성별 암컷, 5주령, 체중 18~22g 시험군별 5마리씩
구분 실시예 판정기준
시험체 번호 1 2 -
크기(㎜) 220×220 220×220
두께(㎜) 50 50
중량(g) 831.9 833.3
시험 후 감량(g) 32.2 30.4
마우스 혈통, 성별 ICR, 암컷 ICR, 암컷
평균중량(g) 20.2 19.9
시험상자온도 (℃) 초기 23.1 22.4
최고 24.5 25.3
마우스 평균행동정지시간 14분 41초 14분 45초
표준편차 00분 26초 00분 16초
마우스 최초행동정지시간 14분 15초 14분 29초 9분 이상
상기 실험결과에서, 본 발명의 난연성 스티로폼 패널은 열을 가하더라도 유해한 성분이 많이 발생되지 않았음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 스티로폼 패널의 내부에 효과적으로 함침되는 난연액을 제공하며, 이를 전처리액으로 사용하여 난연성능이 우수하며, 또한 스티로폼 패널의 외부에도 난연액으로 표면처리하여 난연성능을 장기간 지속시켜 주므로, 저렴하고 시공상 용이하면서 인체무해성을 갖는 난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 실리카졸 100중량부에 대하여 이산화규소 5~10중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 5~10중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 포함하는 전처리액에 스티로폼 패널을 함침시키는 함침공정;
    상기 전처리액이 함침된 스티로폼 패널을 압축 및 파공시키는 압축파공공정;
    상기 압축 및 파공된 스티로폼 패널을 다단 롤러를 통과시키면서 침투된 전처리액을 분산시키고, 액상 규산나트륨 100중량부에 대하여 이산화규소 3~5중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 1~5중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 포함하는 표면처리액 및 산화마그네슘액을 분사하여 표면처리하는 분산 및 표면처리공정;
    상기 표면처리된 스티로폼 패널을 건조시키는 건조공정을 포함하는 난연성 스티로폼 패널 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화마그네슘액은 상기 표면처리액 100중량부에 대하여, 5~15중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 난연성 스티로폼 패널 제조방법.
  5. 실리카졸 100중량부에 대하여 이산화규소 5~10중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 5~10중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 포함하는 전처리액으로 처리되고, 전처리액 조성 중 물을 제외한 조성을 포함하는 내부; 및
    액상 규산나트륨 100중량부에 대하여 이산화규소 3~5중량부, 규조토 3~5중량부, 규회석 1~5중량부, 삼산화안티몬 0.5~1중량부, 계면활성제 0.5~3중량부를 포함하는 표면처리액과, 상기 표면처리액 100중량부에 대하여 산화마그네슘액 5~15중량부로 처리되고, 표면처리액 조성 및 산화마그네슘액 중 물을 제외한 조성을 포함하는 표면으로 이루어진 난연성 스티로폼 패널.
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