KR100690283B1 - 환경친화형 내화경량패널의 제조방법 및 이로써 제조된내화경량패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환경친화형 내화경량패널의 제조방법 및 이로써 제조된 내화경량패널에 관한 것으로, 그 목적은 화학소재가 아닌 자연소재인 볏짚을 사용하여 방음, 흡음, 단열 성능이 우수하고, 규산나트륨 또는 규산칼륨을 볏짚과 혼합하여 난연성을 부여함으로써 반영구적으로 사용가능하고, 취급과 시공이 용이하며, 인체에 유해한 영향을 미치지 않는 내화경량패널 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은 볏짚을 이용한 패널의 제조방법에 있어서, 볏짚을 일정크기로 절단 및 파쇄하는 가공단계와, 상기 가공단계를 거친 볏짚에 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃)을 혼합하는 혼합단계와, 상기 혼합단계를 거친 혼합물을 압출 또는 가압성형하는 성형단계와, 상기 성형단계를 거쳐 제조된 패널을 핫프레싱 또는 열건조방법으로 건조시키는 건조단계로 이루어진 내화경량패널의 제조방법 및 이로써 제조된 내화경량패널에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

볏짚, 규산나트륨, 규산칼륨, 내화경량패널, 난연성

Description

환경친화형 내화경량패널의 제조방법 및 이로써 제조된 내화경량패널{manufacturing methods for Environmentally fireproof lightweight panel and Environmentally fireproof lightweight panel manufactured thereby}

본 발명은 환경친화형 내화경량패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연상태의 순수한 볏짚을 절단/파쇄한 후 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃)과 혼합하여 볏짚의 방음,흡음,단열의 특성을 살리고, 난연성을 부여한 내화경량패널의 제조방법 및 이로써 제조된 내화경량패널에 관한 것이다.

지금까지 건축용 패널은 대다수가 화학 재료로 제조되어 왔으며, 특히 스트로폴이나 우레탄 소재의 샌드위치패널의 경우 비교적 가격이 저렴하고 가벼우며 강도가 높고 단열성이 좋아 일반적인 산업건축물의 조립식 건축자재로 많이 사용되고 있으나, 시공시 먼지나 분진을 발생시켜 인체에 해로운 영향을 미치고 인화성이 강해 발화하는 순간 걷잡을 수 없이 빠른 속도로 화재가 전파되어 순식간에 인접한 건물까지 피해를 끼치며, 더욱이 유독가스를 배출시켜 짧은 시간에 인체에 치명적 인 악영향을 미치는 문제점이 있었다.

이러한 문제점으로 인해 유리면, 암면 등의 대체 재료들이 등장하고 있으며, 이와 같은 재료는 불에 타지 않는 장점으로 인해 수요가 증가하고 있으나, 제조공법상 단열재와 접착제를 많이 사용해야하는 제조특성으로 인해 무겁고 값이 기존품에 비해 2배 정도로 높으면서 강도가 약하다는 단점과 함께 발암 가능 물질이 함유되어 있는 것으로 판단되는 등의 문제점이 제시되었다. 또한, 매년 엄청난 양의 유리섬유가 자연에 버려지면서 쓰레기 매립지는 유리섬유의 거대한 저장창고가 되어 가고 있는 실정이며, 언제든지 미세입자로 바뀔 가능성이 있는 유리섬유는 자연 침식 작용이 일어나 묻혀있던 유리면 중 일부가 대기 중에 방출되고 있어 국민건강을 위협하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 화학소재가 아닌 자연소재인 볏짚을 사용하여 방음, 흡음, 단열 성능이 우수하고, 규산나트륨 또는 규산칼륨을 볏짚과 혼합하여 난연성을 부여함으로써 반영구적으로 사용가능하고, 취급과 시공이 용이하며, 인체에 유해한 영향을 미치지 않는 내화경량패널 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 볏짚을 이용한 패널의 제조방법에 있어서, 볏짚을 일정크기로 절단 및 파쇄하는 가공단계와, 상기 가공단계를 거친 볏짚에 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃)을 혼합하는 혼합단계와, 상기 혼합단계를 거친 혼합물을 압출 또는 가압성형하는 성형단계와, 상기 성형단계를 거쳐 제조된 패널을 핫프레싱 또는 열건조방법으로 건조시키는 건조단계로 이루어진 것을 특징으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합단계는 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃ )과 물이 혼합된 수용액을 볏짚과 혼합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 제조방법에 의해 제조된 내화경량패널에 관한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내화경량패널의 제조방법은 가공단계, 혼합단계, 성형단계, 건조단계로 이루어지며, 볏짚과 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO ₃)이 혼합된 혼합물로서 패널을 성형하게 된다.

상기 가공단계는 자연소재인 볏짚을 분말형태의 아주 작은 길이로부터 아주 긴 길이까지 일정크기로 절단 및 파쇄하게 되며, 이때 절단·파쇄된 볏짚의 크기에 따라 패널의 외표면에 불규칙적인 공극이 형성되며, 볏짚 크기 변화에 따른 다양한 크기의 공극이 생성된 망상구조로서 강도 등의 물리적 성질이 우수하고, 방음성, 단열성, 흡음성, 차음성 등의 기능을 구비할 수 있게 된다. 이와 같이 볏짚의 길이는 패널의 규격 및 사용목적에 따라 선택적으로 결정하게 되며, 동일규격의 패널에 있어서, 절단·파쇄된 볏짚의 길이가 작을수록 패널의 밀도가 높아지고 패널 외부면이 부드러워져 미관상 미려해지는 효과가 있고, 볏짚 길이가 길어질수록 패널의 외표면이 거칠며 흡음성을 향상시키게 된다.

상기 혼합단계는 절단·파쇄된 볏짚 100중량부에 대하여 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃)중 하나의 첨가물 1~100중량부를 첨가하여 혼합하게 된다. 이때 상기 규산나트륨(Na₂SiO₃)과 규산칼륨(K₂SiO₃ )은 액상형태의 규산나트륨과 규산칼륨이 사용됨이 바람직하다.

한편, 상기 규산나트륨 및 규산칼륨은 불에 타지 않는 무기재료로서, 높은 내화성능을 지니고, 이산화탄소를 흡수해서 겔 모양의 규산이 석출되며, 강한 접착력을 이용해서 얼지 않는 온도 이상의 상태에서 볏짚으로 이루어진 패널의 형태에 대한 안정성과 내구성 향상 및 볏짚을 코팅시켜 내화성능을 우수하게 해준다.

또한, 상기 볏짚 100중량부에 대해 1~100중량부로 첨가되는 첨가물은 물과 혼합하여 사용될 수 있으며, 이때 물과 혼합된 첨가물은 볏짚 100중량부에 대해 1~100중량부의 범위를 넘지 않는 것이 바람직하다. 일예로서, 규산나트륨이나 규산칼륨은 패널의 요구되는 성능에 따라 볏짚 100중량부에 대해 규산나트륨 또는 규산칼륨이 1중량부 첨가된 경우 물은 1~99중량부 범위로 첨가되거나, 첨가되지 않을 수도 있다. 그러나 물과 혼합여부에 상관없이 첨가물은 1~100중량부의 범위 내에서 첨가되며 이는 첨가물이 100중량부 이상으로 첨가될 경우 제조과정에서 비빔상태가 불량해지고 경제성이 떨어지므로 첨가물의 1~100중량부로 첨가됨이 바람직하다.

상기와 같이 첨가물에 물을 첨가함으로써 볏짚과 첨가물을 보다 용이하게 혼합할 수 있게 된다.

상기 성형단계는 볏짚과 첨가물이 일정비율로 혼합된 혼합물을 0~500℃ 범위에서 100~250kg/㎠의 압력으로 압출 또는 가압하여 패널을 성형하게 된다.

상기 규산나트륨 및 규산칼륨이 보통온도(0℃~40℃) 보다 높은 온도(40℃~500℃)에서 수열합성을 통해 보다 빠르고 강한 접착력을 발휘하는 특성을 이용하여 볏짚 형태의 안정성과 내구성을 부여할 수 있다. 이때, 0℃이하에서는 재료가 얼어 반응할 수 없고, 500℃이상에서는 제조과정에서 볏짚이 타버릴 우려가 있으며, 온도가 높을수록 경제성이 떨어지므로 그 온도는 0~500℃범위가 바람직하다.

상기 건조단계는 성형된 패널을 건조하여 조직을 치밀하게 하고, 경화시키는 것으로, 핫프레싱(Hot Pressing) 또는 열건조 공정을 통해 이루어진다.

상기 핫프레싱은 0~500℃의 온도분위기에서 1~20ton의 압력을 가하여 조직을 치밀화시키게 되며, 상기 열건조는 0~500℃의 온도분위기에서 건조작업을 수행하게 된다. 이와 같은 핫프레싱 및 열건조방법은 통상의 방법을 이용하여 조직의 치밀화 및 경화를 이루게 된다.

다음 실시예는 본 발명을 상세히 예증하여 줄 것이나 이는 본 발명의 예시에 불과하고 본 발명의 범주에 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

10 mm로 절단·파쇄한 볏짚 1 kg에 대해 규산나트륨 0.6 kg을 첨가한 후 혼합하여 혼합물을 형성하고, 이 혼합물을 300℃온도 및 200 kg/㎠압력하에서 압출성형하여 연속적으로 나오는 성형물을 일정크기로 절단하게 되며, 이후 300℃온도에서 열건조방법으로 건조시켜 내화경량패널을 제조하였다.

아래의 표 1은 상기한 방법에 의해 제조된 볏짚패널과 일반적인 스티로폴과 우레탄폼으로 이루어진 각각의 패널과의 물리적 성능에 대한 것이다.

표 1

성능 구분	단위	스티로폴	우레탄폼	볏짚 패널
열전도율	kcal/m.h.℃	0.023∼0.0025	0.021∼0.023	0.023∼0.0025
흡수상태	포수상태시 중량증가배율	0.16	0.32	0.2
흡수시 열전도율 변화	상승비율	0.38	1.56	0.5
내화염성	-	자기소화성	자기소화성	난연성

한편, 볏짚 100중량부에 대해 규산나트륨이 100중량부 이상첨가 될 경우, 상술한 바와 같이 혼합시 비빔상태가 불량해지고, 경제성이 떨어지게 되며, 500℃ 이상의 온도에서 성형 및 건조를 수행하게 되면 볏짚이 타게 되므로 그 온도는 500℃ 이하의 범위내에서 수행하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 자연소재인 볏짚을 이용하므로 자연파괴가 없으며, 매년 풍부한 량의 볏짚을 확보할 수 있어 원재료 수급에도 큰 지장을 초래하지 않아 기존 제품에 비해 저렴한 가격으로 제조할 수 있다.

또한, 제조과정에서 환경을 오염시키는 별도의 가공공정없이 혼합을 통해 제조되므로 환경오염을 발생하지 않는다.

또한, 기존 제품이 가지는 화재에 취약한 약점을 해결하여 내화성능을 개선시켜 사용폭을 넓일 수 있다.

또한, 시공과정이나 시공이 완료된 후에 인체에 유해한 물질이 전혀 발생하지 않아 질병을 유발시키지 않는다.

또한, 완성된 패널이 가벼워 시공이 용이하고, 사용이 편리해 다양한 곳에 적용할 수 있으며 용도의 확대를 도모할 수 있다.

또한, 기존 소재에 비해 난연 성능이 우수하여 화재시 유독가스가 발생되지 않는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 볏짚을 이용한 패널의 제조방법에 있어서,

   볏짚을 일정크기로 절단 및 파쇄하는 가공단계와, 상기 가공단계를 거친 볏짚에 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃)을 혼합하는 혼합단계와, 상기 혼합단계를 거친 혼합물을 압출 또는 가압성형하는 성형단계와, 상기 성형단계를 거쳐 제조된 패널을 핫프레싱 또는 열건조방법으로 건조시키는 건조단계로 이루어진 것을 특징으로 환경친화형 내화경량패널의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 혼합단계는 규산나트륨(Na₂SiO₃) 또는 규산칼륨(K₂SiO₃)과 물이 혼합된 수용액을 볏짚과 혼합하는 것을 특징으로 하는 환경친화형 내화경량패널의 제조방법.
3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 내화경량패널.