KR101532274B1 - 스티로폼 코팅용 난연재 조성물 및 이러한 조성물로 코팅된 스티로폼 및 이의 제조방법 - Google Patents

스티로폼 코팅용 난연재 조성물 및 이러한 조성물로 코팅된 스티로폼 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티로폼 코팅용 난연재 조성물 및 이러한 조성물로 코팅된 스티로폼 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 규석, 알루미나-실리카, 부석, 변성 실리케이트, 및 메틸 셀룰로오즈를 포함하는 발포 폴리스티렌 입자 폼의 표면에 코팅처리하기 위한 난연재 조성물, 및 이러한 조성물로 코팅된 스티로폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 난연재 조성물은 각 성분들의 난연 성질에 의해 이로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 입자와의 열을 차단하는 효과를 가지고, 발포 폴리스티렌 폼 입자를 코팅함으로써 이와 산소원을 차단하는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명의 난연재 조성물은 알루미나-실리카와 변성 실리케이트를 함께 사용함으로써 경화시키는 효과를 나타냄과 동시에 발포 스티렌 입자의 결합력(부착력)을 증대시켜, 재료의 분리 및 탈락 등을 방지할 수 있으며, 고온의 화재시에도 열적 저항성을 유지하며 유독가스의 흡착에 의한 유독가스 방출을 방지할 수 있다.

Description

스티로폼 코팅용 난연재 조성물 및 이러한 조성물로 코팅된 스티로폼 및 이의 제조방법 {FLAME RETARDANT COMPOSITIOM FOR COATING STYROFORM AND STYROFORM COATED THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING STYROFORM}
본 발명은 스티로폼 코팅용 난연재 조성물 및 난연성 스티로폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
발포 폴리스티렌(EPS;expanded polystyrene) 입자로 제조된 패널 제품은 주택, 빌딩, 공장 등의 건축물의 벽 및 천장 등에 단열재로 사용되고 있다.
발포 폴리스티렌(EPS;expanded polystyrene) 샌드위치 패널의 제조공정은, 폴리스티렌 입자(polystyrene beads)를 소정의 발포 비율로 발포한 후, 사일로(silo)에서 건조 숙성시킨 후 성형기에서 연화할 때까지 가열 후 냉각시켜서 성형체를 성형하고, 소정의 양생과정을 거쳐 열선을 이용하여 규격대로 절단하여 제작되는 비-난연 EPS 패널을 강판(아연도강판, 갈바늄강판, 알루미늄강판, 칼라강판 등)사이에 접착제를 이용하여 접착 후 규격대로 커팅하여 샌드위치 패널을 제작하게 된다.
이러한 EPS 샌드위치 패널은 높은 단열 효과와 경제성, 방음성, 경량성, 기계강도, 인체 무해성 등의 이유로 공장, 축사 등의 단열재로 폭넓게 사용된다. 반면에 화재 발생시 인화성 및 유독가스 배출 등으로 인해 인체에 치명적인 문제점이 노출되므로 EPS 샌드위치 패널의 난연화는 매우 시급한 문제로 대두되고 있다.
개정된 건축법시행령 제61조 규정에 의하면, 일정규모 이상의 다중이용시설물, 공동주택, 생활권수련시설물, 자연수련시설물 등의 벽, 천장, 복도, 계단 등의 마감재료를 불연, 준불연, 또는 난연재료를 사용하도록 개정함에 따라, 이전에는 내부 마감재료에 한하여 실시되는 불연성능시험(KS F 2271)을 내부 마감재료인 폴리우레탄, 스티로폼 샌드위치 패널 등에 대하여도 적용하도록 규정하고 있다. 이로 인해 다중이용시설물 등의 내장재료로 사용되는 EPS, 폴리우레탄 등은 연소시 유해가스가 발생되고, 또한 글라스울의 경우 준 발암물질이 배출되므로 이를 특별한 조치 없이 샌드위치 패널의 내부 마감재료로 사용할 수 없게 되었다.
여기서, 상기 준불연성은 800℃의 로 속에서 단열재의 연소시험을 할 경우 형체를 유지할 수 있는 것을 의미하고, 난연성은 800℃의 로 속에서 단열재가 연소되지 않고 10분 이상을 유지할 수 있는 것을 의미한다.
이에 따라, 종래의 난연처리 제품에는 무기계열 및 유기계열의 난연제가 사용되고 있다. 무기계열 난연제에는 안티몬 및 그 대체품 등이 있는데, 예를 들면 메타붕산바륨(Ba(BO2)2·H2O)이 여기에 해당되며, 안티몬 계열 난연제는 유리 피막을 형성시켜 공기를 차단하여 난연성을 높이는 작용을 한다. 유기계열 난연제에는 브롬, 염소 등의 할로겐 화합물, 인산 에스테르가 있다. 할로겐 화합물은 공기의 공급을 막고 연소계의 온도를 낮추어 난연성의 효과가 높지만, 지구 오존층 파괴 및 온난화의 가능성이 있는 것으로 알려져 있어 이에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 또한, 브롬 화합물은 처리법에 따라 브롬계 다이옥신류의 생성 위험성이 지적되고 있으며, 연소시 발암성 물질의 발생 가능성으로 적절한 처리법의 개발이 필요하기 때문에 높은 난연성을 요구하는 제품의 개발에 적용하기에는 한계가 있다.
종래 기술에 의한 난연성 발포 폴리스티렌 폼 단열재의 제조방법은, 발포 폴리스티렌 알갱이를 이용하여 폴리스티렌 블록체를 성형하는 제1단계와, 열선에 의해 발포 폴리스티렌 블록체를 일정크기로 절단하는 제2단계와, 일정크기로 가공(절단)된 발포 폴리스티렌 블록의 모든 표면에 일정 간격 및 깊이로 핀홀을 형성하는 제3단계와, 블록을 액상의 난연조성물 내에 함침시키거나, 또는 스프레이 분사기에 의해 블록에 액상 난연조성물을 분사시켜 코팅처리하는 제4단계와, 난연조성물이 코팅처리된 블록을 건조시키는 제5단계를 포함한다.
이러한 샌드위치 패널의 일 예로는 대한민국 공개특허 제2008-0040810호가 개시되어 있으나, 이러한 종래 기술의 난연성 샌드위치 패널의 제조방법에서는, 소정크기로 절단된 블록을 난연재에 함침시키거나 또는 스프레이 분사시키는 경우, 난연재가 블록의 모든 표면에 균일하게 코팅처리 되지 않아 화재 발생시 난연 성능을 충분하게 발휘하지 못한다. 이로 인해 화재 발생시 블록의 연소로 인한 귀중한 인명을 보호할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 대한민국 등록특허 제0991189호에는 난연화 도포제에 대하여 기재되어 있으나, 이는 물유리를 주재료로한 것을 특징으로 하고 있으나, 물유리는 스티로폼 발포시 스티로 폼 발포를 위해 진행하는 고압의 스팀압에 의해 물유리가 스티로 폼 알갱이에 코팅되지 못하고 씻겨짐으로써 난연 성능을 발휘하기 어려운 문제가 있다.
또한, 다른 발포 스티로폼 입자용 난연화 도포제 조성물로서, 대한민국 특허등록번호 제10-0865177호에는 초산마그네슘아연칼륨 수용액 1~2 중량%, 베이킹파우더 0.5~2.0 중량%, 및 인산마그네슘암모늄 수용액 3~15 중량%를 포함하는 난연화 도포제 조성물이 기재되어 있다.
또한, 다른 스티로폼 입자용 난연 코팅액으로서, 대한민국 특허등록번호 제10-1208343호에는 반응조에 열경화성수지와, 열가소성수지, 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 인산(H3PO4)을 1차로 투입하여 교반 혼합하면서 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 팽창흑연(expanded graphite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 적린(P), 철(Fe)을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성 처리한 것을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액이 기재되어 있다.
그러나, 종래 기술에는 규석, 알루미나-실리카 등을 포함하는 복합 코팅액에 대해서는 전혀 교시되거나 암시된 바 없다.
따라서, 본 발명은 기존의 샌드위치 패널을 제작하는 설비를 변경하지 않고, 발포 폴리스티렌 블록의 최종 단계 제조공정 또는 샌드위치 패널의 제조공정에서 규석, 알루미나-실리카 등을 포함하는 복합 코팅액을 포함하는 난연재 조성물을 스프레이 분사 또는 함침 등에 의해 코팅 처리함으로써, 고온의 화염에 노출시 발포 폴리스티렌 폼의 표면에서 화염을 차단하는 기능 및 화재 발생시 배출되는 유독가스 발생을 최소화하고, 시공성이 뛰어나고, 설비투자 비용을 절감할 수 있는, 난연재 조성물을 완성하였다.
본 발명의 목적은 발포 폴리스티렌 폼에 난연성을 부여하기 위한 난연재 조성물, 및 이로 코팅된 난연성 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제공하기 위한 것으로서, 고온의 화염에 노출될 경우에, 발포 폴리스티렌 폼의 표면에 화염을 차단하는 기능 및 화재 발생시 배출되는 유독가스 등으로부터 물류 및 인명 피해를 최소화할 수 있는 발포 폴리스티렌 폼 단열재용 난연재 조성물 및 이로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 난연재 조성물 규석, 알루미나-실리카, 부석, 변성 실리케이트, 및 메틸 셀룰로오즈를 포함하는 발포 폴리스티렌 입자 폼의 표면에 코팅처리하기 위한 난연재 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 발명의 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 폼 입자에 코팅처리하여 제조된, 발포 폴리스티렌 폼 단열재, 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 난연재 조성물은 각 성분들의 난연 성질에 의해 이로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 입자와의 열을 차단하는 효과를 가지고, 발포 폴리스티렌 폼 입자를 코팅함으로써 이와 산소원을 차단하는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명의 난연재 조성물은 알루미나-실리카와 변성 실리케이트를 함께 사용함으로써 경화시키는 효과를 나타냄과 동시에 발포 스티렌 입자의 결합력(부착력)을 증대시켜, 재료의 분리 및 탈락 등을 방지할 수 있으며, 고온의 화재시에도 열적 저항성을 유지하며 유독가스의 흡착에 의한 유독가스 방출을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 난연재 조성물을 이용하여 발포 폴리스티렌 폼 단열재(샌드위치 패널) 제조시에, 종래의 샌드위치 패널을 제작하는 설비를 변경하지 않고, 제조 공정에서 스프레이 분사 또는 함침 등의 처리에 의해 난연재 조성물을 코팅처리하여, 난연성을 부여하고, 시공성이 뛰어나며, 설비투자 비용을 절감할 수 있다. 그리고 발포 폴리스티렌 입자에 분사 또는 함침하여 코팅 처리함으로써, 발포 폴리스티렌 입자 표면에 전체적으로 균일하게 코팅처리 되어 난연 성능을 최대로 발휘하여 연소 확대를 억제하고, 화재시 불연가스를 발생시켜 소화 작용을 도우며, 유독가스 발생을 최소화하는, 난연성 샌드위치 패널(단열재)을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 양태는 규석, 알루미나-실리카, 부석(pumice stone), 변성 실리케이트, 및 메틸 셀룰로오즈를 포함하는 발포 폴리스티렌 입자 폼의 표면에 코팅처리하기 위한 난연재 조성물을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 난연재 조성물 총 중량에 대하여, 10 내지 25 중량%의 규석, 20 내지 40 중량%의 알루미나-실리카, 20 내지 30 중량%의 부석, 15 내지 25 중량%의 변성 실리케이트, 및 15 내지 25 중량%의 메틸 셀룰로오즈를 포함하는, 발포 폴리스티렌 입자 폼의 표면에 코팅처리하기 위한 난연재 조성물을 제공한다.
상기 규석은 규소(Si)와 산소(O)가 결합한 이산화규소(실리카 SiO2)로 구성된 광물로 경도가 큰 비금속 광물 중 하나로서, 주물제강, 건축 및 토목, 조선수리 및 철구조물, 시멘트, 충전제, 유리, 도자기, 및 내화물용으로 사용되고 있다. 본 발명에서는 발포 폴리스티렌 폼 둘레에 코팅막을 형성하는 첨가 물질로서, 난연 역활과 화재 시에 슬럼프(slump)가 빨리 생기지 않도록 내구성을 유지하는 역할을 한다. 본 발명에서 사용 가능한 규석은 250 내지 350 메시, 바람직하게 300 메시의 입도를 사용할 수 있으며, 이러한 범위를 벗어나는 경우에는 가공성이 떨어지거나 규석의 함유에 따른 작용효과를 얻기 어려운 단점이 있다. 본 발명에서 규석은 난연재 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 25 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 13 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우에는, 폴리스티렌 폼(스티로 폼) 입자에 대한 난연 효과를 떨어뜨리고 내구성 유지 효과가 떨어지는 단점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 경화 효과가 떨어지며, 난연재 조성물의 부착력 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 알루미나-실리카는 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)를 포함하는 복합물로서, 촉매 또는 난연재용으로 사용되고 있다. 본 발명에서는 난연 분야에서 사용될 수 있는 모든 알루미나-실리카를 사용할 수 있으며, 일 예로서 영일화성에서 생산되는 것을 사용할 수 있다. 상기 알루미나-실리카는 변성 실리케이트와 혼합하는 경우에 화학적으로 경화제 역할을 하면서 경화를 촉진시키고, 또한 난연 역할을 한다. 본 발명에서 사용 가능한 알루미나-실리카는 400 내지 500 메시, 바람직하게 400 메시의 입도를 사용할 수 있으며, 이러한 범위를 벗어나는 경우에는 가공성이 떨어지거나 알루미나-실리카의 함유에 따른 작용효과를 얻기 어려운 단점이 있다. 본 발명에서 알루미나-실리카는 난연재 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 40 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 28 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우에는, 변성 실리케이트와의 반응에 의한 경화 효과가 떨어지는 단점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연 효과 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 부석은 스폰지 같은 용암거품이 굳은 암석으로서, 비중이 작아 물에 뜨고 열전도도가 작기 때문에 열 차단을 위한 용도로 사용되며 내산성이 우수한 특성을 갖는 물질이다. 본 발명에서는 발포 폴리스티렌 폼 입자 둘레에 코팅되는 난연 역할을 나타내면서 발포 폴리스티렌 폼 입자의 안정적인 내구성을 확립시키는 역할을 한다. 본 발명에서 사용 가능한 부석은 300 내지 400 메시, 바람직하게 300 메시의 입도를 사용할 수 있으며, 이러한 범위를 벗어나는 경우에는 가공성이 떨어지거나 부석의 함유에 따른 작용효과를 얻기 어려운 단점이 있다. 본 발명에서 부석은 난연재 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 22 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우에는, 발포 폴리스티렌 폼의 내구성을 떨어뜨리는 단점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연 효과 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 변성 실리케이트(modified silicate)는 SiO4로 이루어진 망목구조의 Si 자리중 일부가 붕소(Boron), 인(Phosphorus) 또는 알루미늄 등과 같은 망목구조원소로 대체된 액상규산염으로서, 상업적으로 액상 규산나트륨(소위, 규산소다), 액상 규산칼슘(소위, 규산카리) 등으로 판매되고 있다. 액상규산나트륨의 경우 가격이 저렴하여 특수한 경우를 제외하고는 대부분 접착제나 시멘트로 적용되고 있다. 이러한 변성 실리케이트는 당해 분야에서 입수 가능한 모든 종류를 사용할 수 있으며, 일 예로서 영일화성으로부터 판매되는 변성 실리케이트를 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 변성 실리케이트는 액상 상태로서, 이는 알루미나-실리카와 결합하여 경화제 역할을 하며, 또한 이의 주원료가 SiO2 성분이기 때문에 내화성이 우수하여 난연 역할을 나타낸다. 본 발명에서 변성 실리케이트는 난연재 조성물 총 중량에 대하여 15 내지 25 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 20 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우에는, 발포 폴리스티렌 폼의 내구성을 떨어뜨리는 단점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연 효과 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 메틸 셀룰로오즈는 화장품, 제약학, 화학공업 등에서 유화제 또는 현탁제로 사용되는 가루상 물질로서, 본 발명에서는 각기 다른 비중을 갖는 혼합물을 증점시키는 역할을 한다. 본 발명에서 사용 가능한 메틸 셀룰로오즈는 400 메시 이하의 입도를 사용할 수 있으며, 이러한 범위를 벗어나는 경우에는 가공성이 떨어지거나 메틸 셀룰로오즈의 함유에 따른 작용효과를 얻기 어려운 단점이 있다. 본 발명에서 메틸 셀룰로오즈는 난연재 조성물 총 중량에 대하여 15 내지 25 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 17 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우에는, 증점 역할을 떨어뜨리는 단점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연 효과 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 조성물을 코팅하기 위해서는 용매로서 물을 사용할 수 있다. 상기 물은 각종 혼합물을 잘 혼합할 수 있는 용매 또는 촉매의 역할을 하는 것으로서, 건조 후에는 증발되어 발포 폴리스티렌 폼에는 존재하지 않는다. 본 발명에서 물은 난연재 조성물 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 15 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위 미만인 경우에는, 이의 첨가에 따른 효과를 떨어뜨리는 단점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연 효과 저하의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 난연재 조성물은 각 성분들의 난연 성질에 의해 이로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 입자와의 열을 차단하는 효과를 가지고, 발포 폴리스티렌 폼 입자를 코팅함으로써 이와 산소원을 차단하는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명의 난연재 조성물은 알루미나-실리카와 변성 실리케이트를 함께 사용함으로써 경화시키는 효과를 나타냄과 동시에 발포 스티렌 입자의 결합력(부착력)을 증대시켜, 재료의 분리 및 탈락 등을 방지할 수 있으며, 고온의 화재시에도 열적 저항성을 유지하며 유독가스의 흡착에 의한 유독가스 방출을 방지할 수 있다.
본 발명의 난연재 조성물은 상기 성분들 이외에 본 발명의 목적 및 효과를 벗어나지 않는 범위에서 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제로는 무기질 섬유상 보강재, 천연 미네랄 첨가제를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태는 본 발명의 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 폼 입자에 코팅처리하여 제조된, 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제공한다.
본 발명의 난연재 조성물은 발포 폴리스티렌 폼 입자 뿐만 아니라, 발포 폴리스티렌 폼 입자를 성형하여 제조된 스티로폼 블록 또는 보드 면에 도포 될 수 있으나, 발포 폴리스티렌 폼 입자에 처리하여 제조하는 것이 바람직하다.
상기 난연재 조성물은, 발포 폴리스티렌 폼 단열재에 적용되어 화재시 연소되지 않으며, 부분적으로 연소가 발생하더라도, 유독가스의 방출이 없는 발포 폴리스티렌 폼 단열재, 예를 들어 난연성 샌드위치 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태는 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제조하는 방법으로서, 본 발명의 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 폼 입자에 분사 또는 함침시켜 난연재 조성물을 코팅하는 단계; 난연재 조성물로 코팅된 발포 폴리스티렌 입자를 건조시키는 단계; 및 건조된 난연재 조성물로 코팅된 발포 폴리스티렌 입자를 이용하여 폴리스티렌 블록체를 성형 및 가공하는 단계를 포함하는, 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 발포 폴리스티렌 입자 표면에 난연재 조성물을 코팅하는 단계에서, 본 발명의 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 입자 100 중량부에 대하여 난연재 조성물 80 내지 120 중량부의 양으로 도포하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 발포 폴리스티렌 입자 100 중량부에 대하여 난연재 조성물 100 중량부의 양으로 코팅될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 입자 100 중량부에 대하여 난연재 조성물 80 중량부 미만으로 처리할 경우, 난연성능 저하의 문제가 발생할 수 있으며, 120 중량부를 초과하여 처리할 경우, 난연 스티로폼의 비중이 높아져서 난연 스티로 폼의 성형이 곤란한 문제가 있다.
본 발명은 또한, 본 발명의 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 입자 폼 또는 스티로폼 판넬에 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 난연재 조성물을 건조하는 단계를 포함하는 난연 처리 방법을 제공한다.
상기 발포 폴리스티렌 입자 폼에 대한 코팅방법은 스프레이를 사용하여 분무 및 교반을 시키면서 코팅 작업을 진행한다. 상기 발포 폴리스티렌 입자 폼의 사용량은 특별히 제한되지 않으나, 발포 폴리스티렌 입자 100 중량부에 대하여 난연재 조성물 80 내지 120 중량부인 것이 바람직하다. 난연재 조성물이 코팅된 발포 폴리스티렌 입자 폼은 건조실로 이송되어 건조실에서 40 내지 60℃ 온도 하에서 20 내지 30분간 건조된다. 건조된 입자는 성형기에 투입되어, 1차 및 2차 스팀 주입 시간과 진공타임(time) 등의 적정조건에서 빔(블록)으로 성형된다. 이 빔(블록)은 규격별로 절단기에 의해 절단되고 상,하면에 철판이 부착되어, 샌드위치 스티로폼 판넬이 된다.
또한, 본 발명에 따른 난연재 조성물은 발포 폴리스티렌 입자 폼 뿐만 아니라 발포 폴리스티렌 입자 폼을 성형시켜 제조된 스티로폼 판넬에 직접 코팅되어 사용될 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명은 더 구체적으로 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불과한 것으로서, 본 발명의 특허청구범위가 이에 따라 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 본 발명의 난연재 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 함량 및 성분으로 실시예 및 비교예의 난연재 조성물을 제조하였다.
하기 표 1에 기재된 성분들을 리본 믹서에 투여하고 혼합하였다.
실시예의 성분 실시예 1 비교예 성분 비교예 1 비교예 2
규석 (300 메시, 호세산업) 12 중량% 말토오스 42 중량% 42 중량%
알루미나-실리카(400 메시, 영일화성) 25 중량% 소수성 나노실리케이트 용액 17 중량% 0 중량%
부석(300 메시, 호세산업) 20 중량% 알칼리 금속 탄산염 화합물 17 중량% 17 중량%
변성 실리케이트(영일화성) 18 중량% 스티렌-부틸렌 고무 유화물 10 중량% 10 중량%
메틸 셀룰로오즈(400 메시 이하, FNIC 6701, FN 싸이언스툴 사) 15 중량% 알킬 벤젠 설포네이트계 계면활성제 2 중량% 2 중량%
물 10 중량% 지오 폴리머 12 중량% 12 중량%
물 0 중량% 17 중량%
< 실시예 2> 본 발명의 난연성 발포 폴리스티렌 폼 단열재의 제조
상기 실시예 1로부터 제조된 난연재 조성물 48 부피%를 발포 폴리스티렌 폼 입자 58 부피%에 분무 또는 함침시켜 코팅하였다. 이를 이형 처리된 형틀 (높이 1500 ×길이 2500×넓이 1200 mm 사각 틀)에 타설한 후에 전체 면적에 1 ㎡ 당 12 kg의 압력을 가하였다. 상기 단계에서 완성된 형틀을 건조실로 이동시켜 60 내지 70℃에서 30분 동안 건조시켰다. 건조된 형틀을 탈형시키고, 적절한 규격으로 절단하여, 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제조하였다.
< 실험예 1> 난연성능 시험
1-1. 난연성 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블록 제조
상기 실시예 1 및 비교예 1 및 2로부터 제조된 난연재 조성물 각각 2 kg을 각각 발포 폴리스티렌 폼 입자 2 kg에 분무하여 코팅한 후, 30℃ 열풍 건조실에서 30분 도안 건조시켰다. 건조된 발포 폴리스티렌 폼 입자를 실험용 성형기에 주입하고, 표 2의 조건에서 성형하여 900×500×1800 mm 규격의 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블록을 제조하였다.
구분 성형조건
1차 스팀(kgf/) 0.7
2차 스팀(kgf/) 0.7 내지 0.8
면압(kgf/) 0.7
성형온도 110 내지 130
총 소요 시간(초) 240
1-2. 난연성능 시험
상기 실시예 1 및 비교예 1 및 2로 코팅하여 제조된 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블럭의 난연성능 시험을 하였다.
본 시험은 건설교통부 고시제 2006-476호 "건축물 마감재료의 난연성능 기준"의 제4조(난연재료) 기준에 따라, 한국산업규격 KS F ISO 2257-1(건축부재의 내화시험방법)에 따라 본 발명의 발포 폴리스티렌 폼 단열재의 난연재 조성물로 처리하였을 때 얻어지는 난연성능 향상을 확인하기 위해 실시되었다. 난연성능은 한국산업규격 KS F ISO 5660-1에 따른 가열시험 개시 후 5분간 총 방출열량이 8MJ/㎡ 이하이며, ５분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200kW/㎡를 초과하지 않으며, 5분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재가 전부 용융, 소멸되는 것을 포함한다) 등이 없어야 한다.
상기 1-1에서 제조된 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블럭을 한국산업규격 KS F ISO 5660-1에 따라 시험한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
건설교통부 고시 제 2006-476호 "건축물 마감재료의 난연성능 기준"의 제4조(난연재료) 기준에 의하면 건축물 마감재료의 난연성능은 "한국산업규격 KS F ISO 5660-1에 따른 가열시험 개시 후 5분간 총방출열량이 8MJ/㎡ 이하이며, ５분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200kW/㎡를 초과하지 않으며, 5분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재가 전부 용융, 소멸되는 것을 포함한다) 등이 없어야 한다"로 규정되어 있다.
본 발명의 실험결과, 실시예 1은 모두 건설교통부 고시 제 2006-476호 "건축물 마감재료의 난연성능 기준"의 제4조(난연재료) 기준에 의하면 건축물 마감재료의 난연성능 기준을 만족하는 것으로 나타났으며, 비교예 1 및 2에 비해서도 그 성능에 있어서 더욱 우수하게 나타났다.
실시예 1로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블록 비교예 1로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블록 비교예 2로 코팅된 발포 폴리스티렌 폼 패널용 블록
가열시험 개시후 5분간 방출열량(MJ/㎡) 6.5 6.7 8.4
5분간 최대 열방출율(200kW/㎡) 140 147 221
5분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융의 상태 없음 없음 없음
< 실험예 2> 성형된 블록의 절단성 , 융착성 및 외부 수축성 실험
실험예 1에서 제조된 블록의 절단성, 융착성 및 외부 수축성 실험을 수행하였고, 실험 결과를 표 4에 나타내었다.
절단성 실험은 스티로폼 절단기를 이용하여, 열선을 진동시키면서 절단 여부를 확인하여 수행하였다.
융착성 실험은 발포 폴리스티렌 입자의 융착 여부를 육안 및 손으로 확인하여 수행하였다.
외부 수축성 실험은 실제로 수축 여부를 측정하여 수행하였다.
실험 내용 실시예 1 비교예 1 비교예 2
절단성 양호하게 절단 입자가 분리되면서 거칠게 절단 입자가 분리되면서 거칠게 절단
융착성 입자의 외부에서 내부까지 융착이 잘되고, 입자의 분리가 일어나지 않음 입자의 분리가 발생 입자의 분리가 발생
외부 수축성 수축, 변형이 없음 수축, 변형이 없음 수축, 변형이 없음
표 4에서 보여지는 바와 같이, 실시예 1의 경우, 성형된 블록은 절단성, 융착성, 및 외부수축성이 모두 양호하였다. 반면, 비교예 1 및 2의 경우, 절단성에 있어서, 입자가 분리되면서 거칠게 절단되며, 융착성에 있어서, 입자의 분리가 발생하는 문제점이 발생하였다.

Claims (7)

  1. 규석, 알루미나-실리카, 부석(pumice stone), 변성 실리케이트, 메틸 셀룰로오즈를 포함하되,
    난연재 조성물 총 중량에 대하여,
    10 내지 25 중량%의 규석,
    20 내지 40 중량%의 알루미나-실리카,
    20 내지 30 중량%의 부석,
    15 내지 25 중량%의 변성 실리케이트, 및
    15 내지 25 중량%의 메틸 셀룰로오즈를 포함하는, 발포 폴리스티렌 입자 폼의 표면에 코팅처리하기 위한 난연재 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 난연재 조성물 총 중량에 대하여,
    13 중량%의 규석,
    28 중량%의 알루미나-실리카,
    22 중량%의 부석,
    20 중량%의 변성 실리케이트, 및
    17 중량%의 메틸 셀룰로오즈를 포함하는, 난연재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    규석의 입도가 250 내지 350 메시(mesh)이고,
    알루미나-실리카의 입도가 400 내지 500 메시이고,
    부석의 입도가 300 내지 400 메시이고,
    메틸 셀룰로오즈의 입도가 400 메시 이하인 것을 특징으로 하는 난연재 조성물.
  5. 제1항에 기재된 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 폼 입자에 코팅처리하여 제조된, 발포 폴리스티렌 폼 단열재.
  6. 제1항의 난연재 조성물을 발포 폴리스티렌 폼 입자에 분사 또는 함침시켜 난연재 조성물을 코팅하는 단계;
    난연재 조성물로 코팅된 발포 폴리스티렌 입자를 건조시키는 단계; 및
    건조된 난연재 조성물로 코팅된 발포 폴리스티렌 입자를 이용하여 폴리스티렌 블록체를 성형 및 가공하는 단계를 포함하는, 발포 폴리스티렌 폼 단열재를 제조하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 발포 폴리스티렌 입자 100 중량부에 대하여 난연재 조성물 80 내지 120 중량부의 양이 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
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