KR100967434B1 - 건축용 강화불연패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 강화불연패널에 관한 것이다. 이러한 건축용 강화불연패널은, 펄라이트 원석을 분쇄하여 가열하여 기공을 형성시킨 후, 상기 기공이 형성된 펄라이트 원석을 냉각시키고 고압에서 저압으로 방출시켜 추가 기공을 갖도록 한 발포펄라이트와; 건조된 상태의 마섬유와; 건조된 상태의 석고분말과; 수분을 함유한 황토;를 혼합하여 압축가공한 후 건조시켜 경화시킨 패널충진재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 의해, 발포펄라이트, 마섬유, 석고분말, 및 황토가 서로 유기적인 연관관계를 가져 고온에 오래 버티는 불연패널이 제공되며, 마섬유에 의해 높은 인장강도를 갖고, 석고분말에 의해 높은 압축강도를 가지며, 패널충진재들의 접착력이 향상되어 고강도의 패널을 만들 수 있고, 패널충진재들이 친환경적인 불연소재이므로 화재시 유독성 가스의 배출을 방지하여 인명피해를 줄일 수 있으며, 패널충진재의 열화로 인한 보온·방음 기능의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 인체 및 주거환경의 오염이 유발되는 단점을 없앨 수 있고, 폐기처리할 때 환경오염을 방지함과 아울러 폐기에 따르는 비용을 절감할 수 있다.

고강도, 불연, 난연, 패널

Description

건축용 강화불연패널{A reinforced flame-proof panel}

본 발명은 건축용 강화불연패널에 관한 것으로, 특히 펄라이트(pearlite) 원석을 발포 가공하여 기공을 형성시킨 발포펄라이트와, 높은 인장강도를 부여하는 마섬유와, 높은 압축강도를 부여하는 석고분말과, 충진재들의 접착제 역할을 하는 황토를 혼합하여, 이 혼합물을 성형 틀 내에서 압축가공한 후 건조 및 경화시킨 패널충진재를 구비하되, 상기 패널충진재의 내부에 보강천을 결합시킨 강화불연패널에 관한 것이다. 이러한 강화불연패널은, 높은 인장강도와 압축강도를 가짐은 물론 패널충진재들의 접착력이 향상되어 고강도의 패널을 제공한다. 또한, 패널충진재 내부에 결합되는 보강천은 상기 패널충진재를 여러 영역으로 구획하여 외부 횡압력에 의해 패널충진재가 과도하게 변형되는 것을 방지하고, 특히 패널충진재의 외측에 외부패널을 결합시켜 사용하는 경우, 외부 횡압력에 의해 외부패널 및 패널충진재가 신축될 때, 보강천이 패널충진재의 과도한 신축을 방지하여 외부패널로부터 패널충진재가 분리되지 않도록 한다.

일반적으로 널리 사용하는 건축용 패널은 그 충진재로써, 난연성 합성수지 섬유, 발포합성수지판, 석재, 유리섬유, 외부패널, 황토, 세라믹물질, 코르크, 석 고 등의 다양한 재료를 충진재로 사용한다.

특히, 단열성 및 흡음성이 우수하고 흡습성이 적으며 시공성을 향상시키기 위해 발포수지류를 혼합한 유기질을 이용한 건축용 패널이 널리 사용되고 있는데, 그 종류로는 화학적으로 합성한 스티로폼이라고 불리는 발포 폴리스티렌, 발포폴리우레탄, 발포염화비닐, 기타 플라스틱류 등이 있다.

그러나 이와 같은 유기질 건축용 패널은, 열에 약하여 건물의 붕괴를 지연시키지 못해 화재진압의 시간적 여유를 얻을 수 없는 단점과 강도가 약하다는 단점이 있으며, 독자적으로 사용하지 못하고 다른 재료와 복합적으로 사용하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 화재 발생시에 유독가스를 내뿜어 많은 인명피해를 유발하게 되는 원인이 되고, 세월이 흐름에 따라 충진재의 재질이 열화되어 보온, 방음 등의 기능이 저하되는 단점이 있으며, 폐기 처리시 쉽게 썩지 않아 환경 오염의 문제점을 고스란히 가지고 있다.

때문에, 최근에는 상기와 같은 문제점을 일부 해결하기 위해 난연성 합성수지를 패널충진재로 사용하고는 있으나, 이는 화재시 초기 진압에 실패하여 섭씨 1,000℃ 부근까지 이르게 될 경우 역시 연소하기 때문에 종래의 문제점을 해소하지 못하고 있다. 또한, 패널충진재가 쉽게 열화되는 것을 보완하기 위해 석재, 세라믹물질 등을 사용하고는 있으나, 이 또한 열에는 강하지만 그 무게가 무겁고 방음 및 단열효과를 충분히 거둘수 없다.

뿐만 아니라, 유리섬유를 패널충진재로 사용하여 불연성, 방음, 단열 등의 효과를 거두려는 시도가 있었지만, 유리섬유는 제조 및 설치과정에서 미세한 유리 섬유가 공기 중에 부유하게 되어 피부에 흡착되거나 호흡기를 통하여 인체 내부로 흡입되고 설치 후에도 미세한 유리섬유가 패널로부터 지속적으로 배출되어 인체 및 주거환경의 오염이 유발되는 문제점이 있다.

이러한, 종래 패널충진재의 문제점을 해결하기 위하여 펄라이트 등의 광물질을 분쇄하여 발포처리한 후, 이에 무기질 바인더를 충진시켜 패널충진재로 사용하고는 있다. 그러나 발포처리된 펄라이트가 분쇄물 형태로 무기질 바인더와 결합하기 때문에 그 무게는 가벼우나 압축강도와 인장강도가 약함과 아울러 충진재들의 결합력이 약해 외부 충격에 쉽게 파손되는 문제가 있다.

때문에, 충진재들간의 결합력을 높이기 위해 유기질 결합제를 사용하거나, 패널의 강도를 증가시키기 위해 패널충진재의 외부에 외부패널을 부착하여 사용하고는 있지만, 이 유기질 결합제 역시 유기화합물로 이루어져 있고, 외부패널을 부착하기 위해 도포되는 접착제 역시 유기질 접착제를 사용하고 있는바, 화재시 유기질 충진재용 결합제 및 판재 부착용 접착제가 연소할 때 뿜어나오는 유독가스로 인하여 인명피해의 우려가 있고, 접착제가 열에 쉽게 연소하여 외부패널이 패널충진재와 분리되므로 건축물의 강도가 급격히 저하되어 붕괴에 이르게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 패널충진재와 외부패널은 그 물성, 예컨대 열에 의한 팽창률, 또는 외부압력에 의한 탄성변형률이 다르기 때문에, 시공시 패널이 부착되는 건물벽면이 굴곡지는 등의 이유로 패널에 횡압력이 작용하거나, 화재시 전달되는 열에 의한 팽창률의 상이함으로 인하여 패널충진재와 외부패널이 분리되는 단점이 있다.

한편, 이 같은 문제점을 해결하기 위해 무기질 결합제를 채택하여 사용하기도 하는데, 이 결합재는 유독가스의 발생을 어느 정도는 막을 수 있지만, 패널제품을 성형하기 어려워지는 단점이 발생한다. 결과적으로, 종래에 사용되고 있는 건축용 패널충진재들은 불연, 난연, 인장강도, 압축강도, 난연성 접착제를 제공함과 아울러 친환경소재로써는 기능을 모두 포함하고 있지 않고 극히 일부 문제점만을 해결하고 있기 때문에, 이 모든 문제점을 일거에 해결하기 위한 건축용 패널이 절실히 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 발포펄라이트와, 마섬유, 석고분말, 및 황토가 혼합된 패널충진재를 마련하고, 상기 패널충진재의 내부에는 보강천을 결합시켜, 패널충진재의 각 요소가 유기적인 충분한 접착력을 갖도록 하면서 인장강도 및 압축강도를 향상시키고, 보강천에 의해 패널충진재의 영역을 구획하여 패널충진재의 과도한 신축을 방지한다. 특히, 패널충진재의 외측에 외부패널을 결합시켜 사용하는 경우, 횡압력이 작용하여 외부패널 및 패널충진재가 신장 또는 수축될 때, 보강천이 패널충진재의 과도한 신축을 방지하여 외부패널과 패널충진재가 서로 분리되지 않도록 한 건축용 강화불연패널을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 건축용 강화불연패널은, 펄라이트 원석을 분쇄하여 가열하여 기공을 형성시킨 후, 상기 기공이 형성된 펄라이트 원석을 냉각시키고 고압에서 저압으로 방출시켜 추가 기공을 갖도록 한 발포펄라이트; 건조된 상태의 마섬유; 건조된 상태의 석고분말; 및 수분을 함유한 황토;를 혼합하여 압축가공한 후 건조시켜 경화시킨 패널충진재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 패널충진재는 상기 발포펄라이트 60~80%, 상기 마섬유 8~15%, 상기 석고분말 8~15%, 상기 황토가 4~10%의 중량 비율로 이루어지는 것이 바람직하 다.

여기서, 상기 패널충진재의 내부에는 그 길이방향으로 연장되되, 상기 패널충진재의 두께방향을 기준으로 상하방향으로 굴곡진 보강천이 구비된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 보강천의 두께는 0.4mm 이상인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 패널충진재의 적어도 어느 한 면에 불연용 외부패널이 결합된 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 또 다른 건축용 강화불연패널은, 펄라이트 원석을 분쇄하여 가열하여 기공을 형성시킨 후, 상기 기공이 형성된 펄라이트 원석을 냉각시켜 고압에서 저압으로 방출시켜 추가 기공을 갖도록 한 발포펄라이트와, 건조된 상태의 펄프와, 건조된 상태의 석고분말과, 수분을 함유한 황토를 혼합하여 압축가공한 후 건조시켜 경화시킨 패널충진재; 및 상기 패널충진재의 내부에 마련되며, 상기 패널충진재의 길이방향으로 연장되되, 상기 패널충진재의 두께방향을 기준으로 상하방향으로 굴곡진 보강천;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 패널충진재의 적어도 어느 한 면에 불연용 외부패널이 결합된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 건축용 강화불연패널은, 높은 인장강도와 압축강도를 가짐은 물론이고 패널충진재들 상호간의 접착력이 향상되어 고강도의 패널을 만들 수 있 고, 패널충진재의 외측에 외부패널을 결합시켜 사용하는 경우, 횡압력이 작용하여 외부패널 및 패널충진재가 신장 또는 수축될 때, 보강천이 패널충진재의 과도한 신축을 방지하여 외부패널과 패널충진재가 서로 분리되지 않는 효과를 제공한다.

또한, 충진재들이 모두 친환경적인 불연소재이므로 화재시 유독성 가스의 배출을 방지하여 인명피해를 줄일 수 있으며, 패널충진재의 열화로 인한 보온·방음 기능의 저하를 방지할 수 있음은 물론 인체 및 주거환경의 오염이 유발되는 단점을 없앨 수 있다.

또한, 폐기처리할 때 환경오염을 방지함과 아울러 폐기에 따르는 비용을 절감할 수 있고, 외부패널과 패널충진재는 친환경적인 불연용 접착제를 사용하여 접착되므로 환경오염의 방지와, 화재시 유독가스를 배출시키기 않는다.

게다가, 무게가 가벼워 운반과 시공의 용이성을 갖기 때문에 운반과 시공비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명 일 실시예에 따른 건축용 강화불연패널의 단면도이고, 도2는 도1의 요부를 발췌하여 도시한 사시도이다. 도3는 도1의 강화불연패널의 일면에 외부패널이 결합된 상태의 단면도이고, 도4은 도1의 강화불연패널의 양면에 외부패널이 결합된 상태의 단면도이다. 도5는 본 발명 일 실시예에 따른 건축용 강화불연패널에 횡압력이 작용할 때, 보강천이 변형되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저 도1을 참조하면, 본 발명 일 실시예에 따른 건축용 강화불연패널(100)은 패널충진재(10)를 구비하는데, 상기 패널충진재(10)는 발포펄라이트(12)와, 마섬유(14)와, 석고분말(16)과, 황토(18)를 혼합하여 제조된다.

상기 발포펄라이트(12)는, 펄라이트(Perlite) 원석에 해당하는 화산석이 사용된다. 상기 펄라이트는 외관 및 휘발 성분 등에 따라서 흑요석, 진주암, 송지암 등으로 구분되며, 단열, 보온, 흡음 등의 목적으로 사용되며, 충진재, 몰탈, 플라스터의 골재로 널리 사용되는 재료이다.

상기 펄라이트는 무수한 기공을 형성하여 체적대비 중량이 작고, 열전도율이 낮아 단열성도 뛰어나다. 또한, 화학적으로 중성을 띄고 있는 불연성 무기질로 화재시 유독가스 발생이 전혀 없음은 물론이고, 식품 첨가물 재료에 허가될 정도로 안전한 물질이기 때문에 본 발명의 친환경 재료로 적합하다.

상기 마섬유(14)는 패널충진재(10)의 인장강도를 높이기 위해서 첨가된다. 일반적으로, 천연섬유 중의 하나인 마섬유(14)는 셀룰로오스(Cellulose)를 주성분으로 하며, 섬유장이 길어 면보다 2배 정도의 인장강도를 갖는다. 마의 대표적인 것으로는, 아마(Linen), 저마(Ramin), 대마(Hemp), 황마(Jute) 등이 있으며, 인장강도를 높이는 목적을 달성하기 위해 상기 마들 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들을 선택적으로 섞어서 사용할 수 있다. 또한, 상기 마섬유(14)는 섬유장이 길기 때문에 적절한 길이로 절단하여 패널충진재(10)의 일 구성요소로 첨가할 수 있으며, 직경이 0.8mm 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 마섬유(14)는 불에 잘 타는 재료이기 때문에 쉽게 연소할 염려가 있을 수 있지만, 마섬유(14)는 발포펄라이트(12), 석고분말(16), 황토(18)와 혼합되기 때문에 화재발생시 발포펄라이트(12), 석고분말(16), 황토(18)는 마섬유(14)가 공기와의 접촉을 차단하여 마섬유(14) 자체가 직접적으로 연화되지 않게 된다. 즉 섭씨 800 ~ 1,200도의 고온에서도 3시간 정도 후에 패널충진재(10)의 연화가 시작되기 때문에 화재시 진화할 수 있는 충분한 시간을 제공한다.

따라서, 종래의 펄라이트와 무기질 바인더로 이루어진 패널충진재가 가지지 못하는 높은 인장강도를 제공함으로써, 불규칙한 주위 한경에 따른 습도의 차이 또는 건물의 하중이나 외부 충격에 의해서도 쉽게 균열이 일어나지 않도록 하여 사용기간이 길고 반영구적으로 사용할 수 있는 패널이 제공된다.

상기 석고분말(16)은 패널충진재(10)의 압축강도를 높이기 위해 첨가된다. 석고분말(16)은 그 분포가 넓고 값이 싸기 때문에 여러 분야에서 널리 사용하는 광물로써, 특히 시멘트의 혼재, 비료, 백색 안료로 쓰이며 구워서 소석고로 하여 소재, 주물의 모형 제작 재료, 의료용 깁스 등에 사용되거나, 열의 절연체이므로 일반적인 건축용 단열재인 석고보드에도 널리 사용된다.

부가적으로, 석고분말(16)이 석고보드 형태로 사용될 때에는 벽이나 천장 등에 부착되어 방화재의 역할을 하고, 또 석고보드는 음향흡수성이 있으며, 또 표면에 인쇄나 플라스틱 도장을 한 화장 석고보드는 내장재로 사용한다. 특히, 상기 석고분말(16)은 큰 압축강도를 갖기 때문에 본 발명의 건축용 강화불연패널(100)의 충진재로 사용하면 건물의 하중을 분산시키는 기능이 있어 외적 하중에 의한 패널의 파손을 방지한다.

한편, 내열재로서, 방음재, 단열재, 보온재, 경량화재, 토양개량제, 상토제 등으로 다양한 용도를 지니고 있는 질석(蛭石, vermiculite)을 상기 석고 대신 사용할 수도 있다. 즉 상기 석고가 제공하는 압축강도를 질석 분말이 동일하게 제공하게 함으로써 사용하는 재료의 다양화를 꾀할 수 있다.

물론, 상기 질석은 다수의 기공을 갖고 고온에서 팽창하기 때문에 먼저, 고온으로 가열하여 팽창시킨 후 분말 형태로 만들어 높은 압축강도를 갖도록 가공하는 것이 바람직하며, 미세한 분말 형태로 패널충진 재료로 혼합되기 때문에 석고와 같이 고밀도의 압축강도를 제공할 수 있게 된다.

상기 황토(18)는 수맥파와 같은 유해파를 차단하며 인체에 유익한 원적외선이 발산되어 인체에 유익하고 환경 친화적인 재료임은 이미 널리 알려진 사실이다. 때문에 충진재로 사용할 경우 유해 물질이 발생하지 않고, 패널충진재(10)를 폐기 처리할 때 환경오염의 문제점이 없다는 장점이 있다.

특히, 상기 황토(18)는 소량의 수분이 함유된 상태에서 다른 충진재들과 혼합된 후 건조하면 강력한 접착력을 갖는다. 따라서, 상기 황토(18)는 본 발명에 따른 패널충진재(10)의 접착제로서 역할하게 된다. 이때 발포펄라이트(12)에 형성된 다수의 기공에 황토(18)가 들어간 상태에서 건조되기 때문에 발포펄라이트(12), 마섬유(14), 석고분말(16)과 혼합된 상태로 강력한 접착력을 제공한다.

또한, 도2 내지 도4를 참조하면, 본 발명에 따른 건축용 강화불연패널(100)은 보강천(20)과, 불연용 외부패널(40)을 구비한다.

상기 보강천(20)은 상기 패널충진재(10)에 외부압력이 가해지는 경우에, 패 널충진재(10)의 균열을 방지하고, 특히 패널충진재(10)의 외측에 불연용 외부패널(40)이 결합되는 경우에 불연용 외부패널(40)과 패널충진재(10)의 분리를 방지하기 위해서 마련된다.

상기 보강천(20)은 상기 패널충진재(10)의 내부에 결합되며, 상기 패널충진재(10)의 길이방향으로 연장된다. 또한, 상기 보강천(20)은 상기 패널충진재(10)의 두께방향을 기준으로 상하방향으로 굴곡져 있다. 즉, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 상기 보강천(20)은 물결모양의 굴곡형상을 가지면서 패널충진재(10)의 길이방향으로 연장된다.

본 실시예에서, 상기 보강천(20)은 상하방향으로 굴곡져 연장되므로, 패널충진재(10)를 다수의 영역으로 구획하게 된다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 패널충진재(10)는 서로 인접한 영역이 보강천(20)에 의해 구획된다. 예컨대, 도5는 보강천(20)에 의해 구획되는 패널충진재(10)의 영역 중 일부를 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)으로 도시하였다.

또한, 본 실시예에서 상기 보강천(20)의 두께는 0.4mm 이상인 것을 사용한다. 패널충진재(10)가 외부의 횡압력으로 인하여 신축될 때 보강천(20)이 패널충진재(10)와 함께 신축되면서 불연용 외부패널(40)과 패널충진재(10)가 분리되는 것을 방지하게 된다.

상기 불연용 외부패널(40)은 패널충진재(10)의 적어도 어느 한 면에 구비된다. 도3은 패널충진재(10)의 일면에 불연용 외부패널(40)이 부착된 상태를 도시하며, 도4는 패널충진재(10)의 양면에 불연용 외부패널(40)이 부착된 상태를 도시한 다. 패널충진재(10)의 일면에만 불연용 외부패널(40)을 부착할 경우 부착된 일면을 건축물의 외측 또는 내측면으로 사용할 수 있고, 패널충진재(10)의 양면에 불연용 외부패널(40)을 부착할 경우 양면을 건물의 외부와 부착면으로 활용할 수 있기 때문에 불연용 외부패널(40)은 패널충진재(10)의 일면 또는 양면에 선택적으로 부착될 수 있다. 또한, 일면에만 불연용 외부패널(40)을 구비하여도 충분한 강도가 있지만, 양측에 불연용 외부패널(40)를 부착함으로써 더욱 더 고강도의 건축용 강화불연패널(100)을 제공할 수 있기 때문에 사용되는 장소에 따라 선택적으로 제작될 수 있다. 또한, 상기 불연용 외부패널(40)의 재질을 금속재로 제작함이 바람직하지만 그 밖에 다양한 재료로 제작될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 불연용 외부패널(40)은 불연용 접착제(30)에 의해 부착된다. 상기 불연연 접착제(30)는, 산화마그네슘(MgO), 염화마그네슘(MgCl2), 제2인산나트륨(Na2HPO4)을 4:4:2의 중량 비율로 혼합하여 제조한다.

상기 산화마그네슘은 금속마그네슘을 공기 속에서 가열하거나, 탄산마그네슘을 열분해하여 고체 분말 형태로 생성된다. 특히, 내화재료·도가니·마그네시아 시멘트·촉매·흡착제로 사용하는 것이 일반적이며, 마그네슘과 산소의 화합물로 공기 중에서 물 및 이산화탄소를 흡수하며 내화재료·촉매·흡착제·제산제· 접착제 등 그 용도가 다양하다.

또한, 상기 염화마그네슘은 염소와 마그네슘의 화합물로 액상 형태를 갖으며, 흡습성이 강하고, 물·알코올에 잘 녹는 성질을 가진다. 이는 두부의 응고제, 목재의 방부제, 파치먼트페이퍼(황산지)의 제조, 양모의 정제 등 여러 분야에서 사 용된다.

아울러, 상기 제2인산나트륨은 희석한 인산 용액에 탄산나트륨을 반응시켜 농축하고 35℃ 이하에서 결정을 석출하여 제조하며, 분말 형태로 제조된다. 또한, 무색-백색의 결정성이며, 물에 쉽게 용해되고 알코올에는 용해되지 않는 성질을 가진다.

여기서, 상기 산화마그네슘과 염화마그네슘만을 섞어 접착제로 사용할 경우 염화마그네슘이 액상이기 때문에 산화마그네슘에 입자가 외부로 돌출되어 도포면이 불규칙하고 고르지 않다. 때문에 상기 제2인산나트륨을 첨가하여 불규칙한 면을 채워 고른 접착제 도포면을 만들 수 있다. 또한, 상기 제2인산나트륨은 흔히 소화기의 분무제로 사용할 정도로 열에 강한 성질이 있는바, 상기 산화마그네슘과 염화마그네슘은 강력한 접착제의 역할을 하고, 상기 제2인산나트륨은 높은 온도를 냉각하는 작용을 하여 화재시 1000℃ 부근 온도에서도 접착제가 녹지 않기 때문에 패널충진재(10)와 불연용 외부패널(40)이 분리되는 것을 방지해 준다.

그러므로, 화재시 상기 접착제(30)가 쉽게 녹아 패널충진재(10)와 불연용 외부패널(40)이 분리되어 건물의 내구성 약화에 따른 붕괴하는 사고를 미리 방지할 수 있고, 난연성 재료를 사용하여 유독가스의 발생에 따른 인명 피해를 예방할 수 있다.

아울러, 도면에는 도시하지 않았지만 패널충진재(10)의 일면 또는 양면에 접착제(30)를 도포한 후 여기에 불연용 외부패널(40)을 부착시키고, 볼트, 나사, 리벳 등의 수단으로 더 체결하여 불연용 외부패널(40)의 결합력을 더욱 높일 수 있 다. 또한, 상기 불연용 외부패널(40)을 패널충진재(10)의 일면 또는 양면에 압축하여 부착하는 방식을 사용할 수 있다.

이하, 상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 건축용 강화불연패널(100)의 제조 과정 및 작용을 설명한다.

먼저, 상기 펄라이트 원석을 분쇄하고 이 분쇄물을 900~1200℃로 일정시간 동안 가열 과정을 거친 후 냉각과정을 거친다. 이때 펄라이트 분쇄물 자체에 다수의 기공이 형성됨과 아울러 고온으로 가열되었다가 냉각되므로 인해 높은 다수의 기공과 높은 강도를 갖는 발포펄라이트(12)가 만들어진다.

다음으로, 다수의 기공이 형성된 발포펄라이트(12) 분쇄물을 고압상태에서 저압상태로 급속히 방출함으로써, 펄라이트 입자 사이에 추가의 기공을 형성하여 가열 단계에서 형성된 기공보다 더 많은 기공을 갖는 발포펄라이트(12)가 만들어진다.

이와 같이, 다수의 기공이 형성되는 이유는, 상기 펄라이트 원석 내부에 휘발성분 3~4% 함유하고 있기 때문에 이러한 성질을 가지는 펄라이트를 미세하게 분쇄하여 갑자기 열을 가하면, 함유한 휘발 성분이 내부에서 팽창하여 내부 기공이 형성되어 본래 부피의 약 10~20배 정도로 팽창하게 되어 가벼운 비중을 가진다.

다음으로, 상기 발포펄라이트(12) 60~80%, 마섬유(14) 8~15%, 석고분말(16) 8~15%, 황토(18) 4~10%의 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 만든다. 이때, 상기 황토(18)에 소량의 수분이 함유되어 있기 때문에 마섬유(14)와 석고분말(16)이 건조된 상태이더라도 균일한 혼합에 전혀 문제가 없다.

이처럼 황토(18)에만 수분을 함유시키는 이유는 점성을 갖는 마섬유(14)와 석고분말(16) 및 황토(18)를 서로 균일하게 혼합하는 것이 더 쉽지 않기 때문이다. 또한, 수분이 소량 함유되어 점성을 갖는 황토(18)에 상기 발포펄라이트(12), 마섬유(14), 석고분말(16)을 뿌려서 섞는 것이 더 쉽기 때문이다. 아울러 수분이 함유된 황토(18)는 접착제로 기능함으로써, 수분 함유에 따른 마섬유(14)와 석고분말(16)의 변질을 방지하여 원재료가 갖는 특성을 그대로 보존시킨다.

물론, 발포펄라이트(12), 마섬유(14), 석고분말(16), 황토(18)에 수분을 함유하여 혼합할 수도 있지만 황토(18)에 수분을 함유하는 것이 바람직하다.

다음으로, 수분이 함유된 상기 혼합물에 보강천(20)을 삽입하고 성형 틀에 넣어 압축하여 패널 형상으로 만든 후, 가열기를 통과시켜 혼합물에 포함된 수분을 증발시키면 경화된 상태의 패널충진재(10)가 만들어진다.

이때, 혼합된 상기 마섬유(14), 석고분말(16), 황토(18)로 이루어진 패널충진재(10)가 상기 발포펄라이트(12)의 기공에 들어간 상태로 압축 성형된 후 건조되기 때문에 발포펄라이트(12), 마섬유(14), 석고분말(16), 및 황토(18)는 서로 강력하게 결속되어 결합력을 더욱 높일 수 있게 된다. 또한, 별도의 패널충진재(10)용 결합제가 없이도 발포펄라이트(12)의 기공들과 황토(18)의 접착력에 의해 충분한 결합력을 제공받을 수 있다.

이로 인해, 상기 패널충진재(10)는 큰 힘으로 압축하여 결합한 상태이고, 마섬유(14), 석고분말(16) 및 황토(18)가 서로 유기적인 연관관계를 가져 고온에 오래 버티는 특성을 갖게 되고, 패널충진재(10)에 첨가된 마섬유(14)는 높은 인장강 도를 제공하고, 석고분말(16)은 높은 압축강도를 제공하며, 황토(18)가 강력한 접착력을 더 제공하여 친환경적이면서도 고강도를 갖는 건축용 강화불연패널(100)이 된다.

다음으로, 상기 패널충진재(10)의 외측 면에 불연용 접착제(30)를 도포하고, 여기에 불연용 외부패널(40)을 부착한다. 상기 불연용 외부패널(40)은 패널충진재(10)의 보호와 강도를 더욱 증가시킬 수 있다.

물론, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 패널충진재(10)는 그 자체로 충분한 강도가 있으므로, 사용목적 및 사용환경에 따라 패널충진재(10)만으로 건축용 강화불연패널(100)로서 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

이와 같이 제조된 본 발명에 따른 건축용 강화불연패널(100)에 외부 횡압력이 작용할 때, 보강천(20)의 기능 및 작용을 도5를 참조하여 상세히 설명한다.

도5는 패널충진재(10)의 외측 양면에 불연용 외부패널(40)이 부착된 상태에서, 외부 횡압력이 작용하는 경우에 보강천(20)의 변형모습을 개략적으로 도시한다. 구체적으로, 강화불연패널을 인장시키는 방향으로 횡압력(P)이 작용한 상태를 도시하였다.

본 발명에 따른 건축용 강화불연패널(100)을 인장시키는 방향으로 횡압력(P)이 작용하면, 보강천(20)에 의해 구획되는 패널충진재(10)의 각 영역에 횡압력이 작용하게 된다. 설명의 편의상, 보강천(20)에 의해 구획되는 패널충진재(10)의 각 영역 중 일부 영역인 제1 영역(A1)에 작용하는 횡압력을 P1이라하고, 제2 영역(A2)에 작용하는 횡압력을 P2라고 한다.

보강천(20)에 의해 구획된 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에 각각 횡압력 P1,P2가 작용하므로, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)을 구획하는 보강천(20)의 부분은 서로 수축되는 힘을 받는다. 상기 횡압력 P1과 P2가 동일한 크기라면, 상기 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 동일한 길이만큼 인장된다. 상기 보강천(20)은 0.4mm 이상의 두께를 가지므로, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 그 두께의 절반만큼 인장되게 된다. 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 인장될 때, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계부분에서는 서로 반대방향의 힘이 작용하여 보강천(20)이 수축되게 된다. 즉, 횡압력(P)가 작용하기 전에 보강천(20)은 가상선(L1)으로 도시된 상태를 유지하다가, 횡압력(P)이 작용하면 실선(L2)으로 도시된 바와 같이 수축되게 된다. 그리하여, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 경계부분은 서로 반대방향으로 인장되게 되어 과도한 인장이 방지된다. 본 실시예에서, 상기 보강천(20)의 두께가 0.4mm 이상을 사용하는데, 상기 보강천(20)의 두께가 0.4mm 미만인 경우에는 패널충진재를 인장시키는 횡압력의 작용시 패널충진재의 인장을 과도하게 제한하므로 바람직하지 않다.

결국, 상기와 같은 과정에 의해 보강천(20)에 구획되는 패널충진재(10)의 각 영역은 미세하게 인장되는데, 각 영역의 경계부분은 보강천(20)에 의해 그 인장 정도에 한계를 갖게 되며, 패널충진재(10)에 과도한 횡압력이 가해지더라도 보강천(20)에 의해 패널충진재(10)가 과도하게 인장되는 것이 억제되어 패널충진재(10)가 불연용 외부패널(40)과 분리되는 것이 방지된다.

또한, 패널충진재(10)가 휘어지는 방향, 예컨대 패널충진재(10)의 일면과 수 직한 방향으로 수직압력이 가해지는 경우, 상기 보강천(20)은 패널충진재(10)에 균열발생을 방지하게 된다.

이처럼, 본 발명에 따른 건축용 강화불연패널(100)은, 마섬유(14), 석고분말(16) 및 황토(18)가 서로 유기적인 연관 관계를 가져 고온에 오래 버티는 특성을 가지게 되고, 높은 인장강도와 압축강도를 가짐은 물론이고, 패널충진재(10)들의 결합력이 향상되어 고강도 패널을 제공한다.

또한, 외부 횡압력 작용시 보강천(20)에 의해 패널충진재(10)와 불연용 외부패널(40)의 분리를 방지하고, 패널충진재(10)가 휘어지는 방향으로 압력이 가해지더라도 패널충진재(10)의 균열발생을 방지한다.

또한, 패널충진재(10)들이 친환경적인 불연소재이므로 화재시 유독성 가스의 배출을 방지하고, 패널충진재(10)의 열화로 인한 보온·방음 기능의 저하를 방지할 수 있고, 인체 및 주거환경의 오염이 유발되는 단점을 없앨 수 있음은 물론 폐기처리할 때 환경오염을 방지함과 아울러 폐기에 따르는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 외부패널과 패널충진재는 친환경적인 불연용 접착제를 사용하여 접착되므로 환경오염의 방지와, 화재시 유독가스를 배출시키기 않는다.

한편, 도4의 실시예에 따른 건축용 강화불연패널(100)에 있어서, 마섬유(14)를 대신하여 펄프를 사용할 수 있다.

상기 펄프는 마섬유(14)와 마찬가지로 패널충진재(10)의 인장강도를 향상시키기 위해 첨가된다. 일반적으로 펄트의 섬유장은 0.1mm ~ 0.4mm로서, 마섬유(14)의 섬유장보다 짧으므로 마섬유(14)에 비해 인장강도의 향상은 작으나, 마섬유(14) 를 대체하여 사용가능하다.

상기 펄프는 목재나 그 밖의 섬유 식물에서 기계적·화학적 또는 그 중간 방법에 의하여 얻는 셀룰로오스 섬유의 집합체로써, 벼과 식물의 줄기 및 삼의 줄기, 대마 등의 나무껍질과 나무의 가지나 잎을 제외한 줄기 등 펄프의 종류는 매우 다양하여 적용 범위와 용도에 따라 선택적으로 첨가할 수 있다.

또한, 상기 펄프를 원료에 따라 분류하면, 목재펄프와 비목재펄프로 구분되고, 목재펄프는 다시 침엽수펄프(NP), 엽수펄프(LP)로 구분되며, 상기 비목재펄프는 짚 펄프(straw pulp), 버개스펄프(bagasse pulp), 갈대펄프, 대나무펄프, 인피섬유펄프, 넝마펄프, 면 펄프 등으로 구분되는 것으로서, 본 실시예에서는 전술된 다양한 종류를 선택적으로 사용할 수 있다.

특히, 상기 펄프를 패널충진재(10)로 사용하였을 때 패널충진재(10)에 특유의 인장강도를 부여하고, 펄프 자체의 무게가 가벼워 경량인 패널충진재(10)를 만들 수 있다.

한편, 상기 펄프는 불에 잘 타는 재료이기 때문에 쉽게 연소할 염려가 있을 수 있지만, 화재발생 시 발포펄라이트(12), 석고분말(16), 황토(18)가 펄프와 혼합된 상태이기 때문에 발포펄라이트(12), 석고분말(16), 황토(18)가 펄프가 공기와의 접촉을 차단하여 펄프 자체가 직접적으로 연화되지 않게 된다. 즉 섭씨 800 ~ 1,200도의 고온에서도 3시간 정도 후에 패널충진재(10)의 연화가 시작되기 때문에 화재시 진화할 수 있는 충분한 시간을 제공한다.

따라서, 마섬유(14)를 대신하여 상기 펄프에 의해서도 높은 인장강도가 제공 되므로, 불규칙한 주위 한경에 따른 습도의 차이 또는 건물의 하중이나 외부 충격에 의해서도 쉽게 균열이 일어나지 않도록 하여 사용기간이 길고 반영구적으로 사용할 수 있는 패널을 제공할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도1은 본 발명 일 실시예에 따른 건축용 강화불연패널의 단면도,

도2는 도1의 요부를 발췌하여 도시한 사시도,

도3는 도1의 강화불연패널의 일면에 외부패널이 결합된 상태의 단면도,

도4은 도1의 강화불연패널의 양면에 외부패널이 결합된 상태의 단면도,

도5는 본 발명 일 실시예에 따른 건축용 강화불연패널에 횡압력이 작용할 때, 보강천이 변형되는 모습을 개략적으로 도시한 도면,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 패널충진재 12... 발포펄라이트

14... 마섬유 16... 석고분말

18... 황토 20... 보강천

30... 접착제 40... 외부패널

Claims (9)

1. 건축용 강화불연패널에 있어서,

   펄라이트 원석을 분쇄하여 가열하여 기공을 형성시킨 후, 상기 기공이 형성된 펄라이트 원석을 냉각시키고 고압에서 저압으로 방출시켜 추가 기공을 갖도록 한 발포펄라이트;

   건조된 상태의 마섬유;

   건조된 상태의 석고분말; 및

   수분을 함유한 황토;를 혼합하여 압축가공한 후 건조시켜 경화시킨 패널충진재를 구비하고,

   상기 패널충진재는 상기 발포펄라이트 60~80%, 상기 마섬유 8~15%, 상기 석고분말 8~15%, 상기 황토가 4~10%의 중량 비율로 이루어지며,

   상기 패널충진재의 내부에는 그 길이방향으로 연장되되, 상기 패널충진재의 두께방향을 기준으로 상하방향으로 굴곡진 보강천이 구비되고, 상기 보강천의 두께는 0.4mm 이상이며,

   상기 패널충진재의 적어도 어느 한 면에 불연용 외부패널이 결합된 것을 특징으로 하는 건축용 강화불연패널.
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