KR101538132B1 - 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바인더인 제지애쉬와 고로슬래그를 사용함과 동시에 일정한 기포형성을 하기 위한 촉진제를 사용하여 경량성을 부여할 수 있고, Na₂SiO₃를 혼합 사용하여 고강도화, 고유동성 확보가 가능할 뿐만 아니라, 자체 내부의 규칙적인 기포 형성과 매트릭스 표면의 코팅막 형성에 따른 내화성(불연성) 및 내수성이 우수하며, 이에 따라 유동성 확보 및 조기강도 발현에 따른 제작 기간 단축이 가능하고 경량성을 나타내어 시공성도 우수한 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체에 관한 것이다.

Description

마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체{Fireproof insulation inserts for finishing building wall}

본 발명은 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바인더인 제지애쉬와 고로슬래그를 사용함과 동시에 일정한 기포형성을 하기 위한 촉진제를 사용하여 경량성을 부여할 수 있고, Na₂SiO₃를 혼합 사용하여 고강도화, 고유동성 확보가 가능할 뿐만 아니라, 자체 내부의 규칙적인 기포 형성과 매트릭스 표면의 코팅막 형성에 따른 내화성(불연성) 및 내수성이 우수하며, 이에 따라 유동성 확보 및 조기강도 발현에 따른 제작 기간 단축이 가능하고 경량성을 나타내어 시공성도 우수한 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체에 관한 것이다.

최근 건설공사에 있어서 공기의 단축, 구조물의 경량화, 전문 시공인력의 부족 등으로 인해 습식공법에서 건식화된 경량 벽체 시스템의 활용이 증대되고 있다.

건식화된 경량 벽체 시스템으로는, 샌드위치 패널, EPS 시멘트 복합패널, ALC 패널 또는 석고보드 복합패널 등이 사용되고 있다.

이와 관련한 선행기술로서 대한민국 공개특허 제10-2004-0097725호(2004.11.18. 공개)(이하, '선행기술1'이라 한다)는 합성수지 중공 골판지를 중첩시킨 경량 판넬 구성 및 그 제조방법을 개시하고 있다.

상기 선행기술1에서는, 알루미늄 박판 또는 칼라 강판으로 된 외장판과 다수의 격자상 중공부가 형성된 수개의 합성수지 골판지 또는 합성수지 골판지 간에 단열재를 접착층으로 접착시킨 후 고압 프레스로 압착 경화시켜 판넬을 완성하는 것으로 합성수지 골판지 및 단열재와 외장판의 취약점을 상호 보완하여 가볍고 기계적 강도가 우수함과 동시에 보온 효과가 뛰어난 판넬을 제공할 수가 있으며 비교적 구성이 단순하고 제조 공정이 간단하여 저렴한 생산가로 널리 공급할 수 있는 등의 제반 효과가 있다.

그러나 상기 선행기술1에 따른 경량 판넬은 골판지로 이루어짐에 따라 내수성이 매우 취약하다는 문제점이 있었다.

또한 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-0624231호(2006.09.07. 등록)(이하, '선행기술 2'라 한다)는 친환경 샌드위치 경량 건축판넬 제조방법을 개시하고 있다.

상기 선행기술2는 중앙에 단열부재가 형성되고 양측면은 금속판이 부착되어 있는 샌드위치판넬에 있어서, 상기 단열부재는 일정 크기로 절단된 1년생 건초와, 식물성 접착물질이 혼합됨으로 이루어지는 친환경 샌드위치 판넬을 제공하고, 1년생 건초의 수분을 제거하는 건초 건조과정과, 일정한 크기로 절단하는 절단과정과, 절단된 건초에 식물성 접착물질을 투입하여 혼합하는 혼합과정과, 혼합된 물질을 일정 형상으로 압착 성형하는 성형과정과, 성형된 단열부재를 건조하는 건조과정과, 건조된 단열부재의 양측 면에 금속판을 부착하는 조립과정의 일련의 과정이 연속적으로 이루어지는 친환경 샌드위치 경량 건축판넬 제조방법에 관한 것이다.

그런데 한국 특허출원 제10-2005-0083751에 따른 샌드위치 경량 건축패널에서는 시공과정이 매우 복잡하고, 건초로 이루어짐에 따라 열에 취약하다는 문제점이 있었다.

또 다른 선행기술로서 대한민국 공개실용신안 제20-2011-0004749호(2011.05.13. 공개)(이하, '선행기술3'이라 한다)는 황토보드 및 이를 이용한 전기온돌 판넬 장치를 개시하고 있다.

상기 선행기술3에는, 황토보드와, 황토섬유와 탄소함유의 발열선을 결합한 전기온돌 판넬 장치에 대해 기재되어 있고, 상기 판넬 장치에서는, 원적외선 방사로 노화방지 혈액순환촉진 및 스트레스 해소와, 피부미용, 신경통 및 요통, 만성피로 회복과, 아토피성 피부염에 효능이 있으며, 또한, 마감제로서 대체가 가능하여 비용절감에도 효과가 있다고 기재되어 있다.

그런데 선행기술3에서는 황토보드가 황토 40중량%, 마그네슘옥사이드 30중량%, 흑운모 15중량%, 마그네슘 크로라이드 용액으로 이루어지므로, 비용 상승의 우려가 있을 뿐만 아니라, 황토보드 및 상기 황토보드를 이용한 전기온돌 판넬 장치의 제조공정이 복잡하다는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 샌드위치 패널과 EPS 시멘트 복합패널은 단열성능면에서 우수하지만, 고열에 매우 취약하고, 화재시 유독가스가 심각하므로 인명피해의 우려가 있었다.

또한 종래의 ALC 패널이나 석고보드 복합패널은 경량이면서 우수한 내화성능을 갖지만, 내수성이 열악하여 누수에 의한 손상이 우려되고, 강도가 약해 파손되기 쉬울 뿐만 아니라, 제조시 에너지 소모가 매우 높아 제조단가가 증대하는 문제점이 있었다.

그리고 시멘트계 건식패널은 불연재이고 우수한 강도 및 내수성을 갖지만, CO2 주발생원인 시멘트를 기반으로 하고 있으며, 생산성 확보를 위해 별도의 고온 양생공정이 요구되어 생산원가가 크게 증대되는 문제가 있었다.

이를 개선하기 위한 일환으로, 대한민국 등록특허 제10-1347210호(2013.12.26. 등록(이하, '선행기술4'라 한다)는 '친환경 고강도 경량 내화단열 패널 조성물을 이용한 경량 벽체 시스템 및 그 시공방법'을 개시하고 있다.

그러나 선행기술4에 의한 친환경 고강도 경량 내화단열 패널 조성물을 이용한 경량 벽체 시스템은 내화성 측면에서 보강이 더 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 조기에 의도하는 압축강도를 발현할 수 있으면서 경량이면서도 내화성, 내열성 및 내수성이 우수한 친환경 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 벽체를 시공할 바닥면에 장착되는 지지러너(40); 상기 지지러너(40)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 상기 지지러너(40)에 대해 수직 방향으로 설치되는 스터드(50); 상기 지지러너(40)에 의해 하단이 장착되고 상기 스터드(50)에 의해 측단이 장착되도록 상기 지지러너(40)와 스터드(50)의 양단에 각각 설치되는 보드(60); 및 제지애쉬 1~20중량부와 포졸란 반응에 의한 강도를 증진시키기 위한 고로슬래그 60~80중량부를 혼합하고 건식비빔하여 제1혼합물을 생성하고, 기포 유도를 위한 촉진제로서 수산화나트륨 10~20중량부, 메타규산나트륨 1~10중량부와 배합수 4~6중량부를 혼합하고 비빔하여 제2혼합물을 생성하며, 상기 제1혼합물에 제2혼합물을 첨가하여 제조되고, 상기 지지러너(40), 스터드(50) 및 보드(60)에 의해 형성된 공간에 타설되는 조성물(70);을 포함하고, 상기 스터드(50)에는, 타설된 조성물(70)이 상기 스터드(50)를 통과하여 유동됨과 아울러, 전선관(20)이 통과할 수 있도록 하나 이상의 관통공(51)이 형성되고, 상기 지지러너(40), 스터드(50) 및 보드(60) 사이에는, 벽체의 휨변형 제어 성능을 향상시키기 위하여 보강철물이 설치되며, 상기 보드(60)와 조성물(70) 사이에는 패널 형태의 내화단열재(80)가 더 구비되되, 상기 내화단열재(80)는 물 100중량부에 대하여, 팽창흑연 20-40중량부, 이트리아 분말 20-30중량부, 레조시놀 10-20중량부, 인회석 10-20중량부, 폴리비닐 아세테이트 40-60중량부, 폴리다이아조디페닐아민(PolyDiazoDiPhenylAmine) 5-10중량부, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트(2.2.4-trimetyl-1.3-pentandiol isobutyrate) 4~8중량부, 글라스 울 20-40중량부, 청맥반석 분말 5-10중량부, 카르복실메칠셀루로오스 1-3중량부, 테르펜 2-4중량부 및 수용성 제올라이트와 파라톨루엔술폰산을 2:1의 중량비로 혼합한 혼합물 3-6중량부를 포함하여 구성되며; 상기 조성물(70)로 이루어진 벽면에는 다수의 설치공(72)이 더 형성되고, 상기 설치공(72)에는 상기 내화단열재(80)를 양측에서 결속하는 하나의 앵커(82)가 고정되되, 앵커(82)의 헤드부는 상기 내화단열재(80)에 매립되어 헤드부의 표면이 상기 내화단열재(80)의 표면과 일치되게 설치된 것을 특징으로 하는 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체를 제공한다.

본 발명에 따르면, 고강도화, 고유동성 확보가 가능할 뿐만 아니라, 자체 내부의 규칙적인 기포 형성과 매트릭스 표면의 코팅막 형성에 따른 내화성(불연성) 및 내수성이 우수하며, 이에 따라 유동성 확보 및 조기강도 발현에 따른 제작 기간 단축이 가능하고 경량성을 나타내어 시공성도 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 고강도 경량 내화단열 패널 조성물의 제조방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 친환경 고강도 경량 벽체의 시공방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 벽체의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 벽체의 시공방법을 순서대로 나타낸 사진,
도 5는 본 발명에 따른 벽체를 구성하는 다른 예를 보인 예시적인 부분 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 벽체를 구성하는 경량 내화단열 패널은 제지애쉬, 고로슬래그, 촉진제, 메타규산나트륨 및 배합수가 사용된다.

이때, 본 발명에 따른 패널 제조방법은, 재령 3시간에 8~10㎫, 재령 24시간에 15~20㎫, 재령 28일에 45~55㎫의 압축강도와, 0.8g/㎤ 이하의 밀도 및 초기강도의 80% 이상의 내수성을 갖는 것을 목표 성능으로 하여 상기 구성요소를 후술하는 비율로 혼합한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제지애쉬는 제지공장에서 부산물로 발생하는 제지슬러지를 소각 처리한 후, 폐기되는 것을 사용하였다.

본 발명에서 사용된 제지애쉬의 화학성분은 [표 1]에 기재된 바와 같다.

이와 같은 제지애쉬는 1~20중량부 범위 내에서 사용된다. 만일 제지애쉬를 1중량부 미만으로 사용하면, 기포 발생이 현저히 적어지며 소량 발생하는 기포성상이 불규칙해진다. 또한 제지애쉬를 20중량부 초과하여 사용하면, 기포발생이 매우 활발해져 기포성상이 불안정하고 큰 기포발생으로 인해 강도 및 내구성이 현저히 저하된다.

그리고 고로슬래그는 포졸란 반응에 의한 강도를 증진시키기 위한 것으로, 본 발명에서 사용되는 고로슬래그는 밀도 2.91g/㎤, 분말도 4464㎠/g이면서 [표 2]에 기재된 바와 같은 화학성분을 갖는다.

이러한 고로슬래그는 60~80중량부 범위 내에서 사용되어 상기 제지애쉬 1~20중량부에 혼합되고 건식 비빔되어 제1혼합물을 생성한다. 이때 만일 상기 고로슬래그가 60중량부 미만으로 사용되면, 유동성이 낮아지고 경화속도가 느려진다. 한편 고로슬래그가 80중량부 초과하여 사용되면, 유동성이 매우 높아지고, 강도발현이 매우 빨라 가사시간 확보가 곤란하다(단계 S10).

또한 촉진제는 일정한 기포를 형성하여 경량성을 부여하기 위하여 사용된다. 상기 촉진제로는 수산화나트륨(NaOH)이 사용되는데, 상기 수산화나트륨은 39.997g/mol의 분자량을 갖는 대표적인 강염기로서 조해성이 있고 수용액을 만들어 안정시킨 후 기포유도를 목적으로 사용된다.

상기 촉진제는 10~20중량부 범위 내에서 사용되는데, 만일 10중량부 미만으로 사용되면, 기포발생이 불규칙적이며, 표면에 팽창균열이 나타난다. 한편 상기 촉진제가 20중량부 초과하여 사용되면, 기포 형상이 일정하지 않으며 백화현상이 나타난다.

한편, 메타규산나트륨(Na2SiO3)은 수화물도 있으나, 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1000℃로 가열 융해하여 고체화시켜 만든 무수물도 사용될 수 있다. 또한 메타규산나트륨 이외에 그 수화물인 오쏘규산나트륨(Na4SiO4)이나 이규산나트륨(Na2Si2O5)이 사용될 수도 있다.

상기 메타규산나트륨은 1~10중량부 범위 내에서 사용된다. 만일 상기 메타규산나트륨이 1중량부 미만으로 사용되면, 초기 및 장기강도 확보가 어렵고, 10중량부 초과하여 사용되면, 유동성이 급격히 낮아져 가사시간 확보가 곤란하다.

또한 배합수는 4~6중량부 범위 내에서 사용되는데, 만일 배합수가 4중량부 미만으로 사용되면, 유동성이 매우 낮아지고, 불규칙한 기포가 형성되고, 6중량부 초과하여 사용되면, 큰 기포가 불균형적으로 형성되어 강도 및 내구성능이 현저히 낮아진다.

이러한 촉진제, 메타규산나트륨 및 배합수를 상기 비율대로 혼합하고 비빔하여 제2혼합물을 생성한다(단계 S20).

그리고 상기에서 생성된 제1혼합물에 제2혼합물을 첨가함으로서 본 발명에 따른 조성물을 제조한다(단계 S30).

<실시예>

이하에서는, 본 발명에 따른 조성물에 대한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 조성물의 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2는 다음의 [표 3]에 기재된 바와 같다.

[표 3]에 표시된 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에 대한 평가항목은 [표 4]에 기재된 바와 같다.

[표 4]에 따른 평가항목에 대한 시험 결과는 [표 5]에 기재된 바와 같다.

[표 5]를 보면, 실시예 1 내지 3은 [표 1]에 표시된 요구성능을 모두 충족함을 알 수 있다.

보다 상세히 설명하면, [표 1]에 표시된 요구성능에는, 압축강도는 재령 3시간에서 8~10㎫ 이상, 재령 24시간에서 15~20㎫ 이상, 재령 28일에서 45~55㎫ 이상을 요구하고 있는데, 실시예 1은 재령 3시간에서 9.2㎫을 나타내고, 실시예 2는 재령 3시간에서 8.7㎫을 나타내며, 실시예 3은 재령 3시간에서 8.7㎫을 나타내어 요구되는 압축강도를 충족함을 알 수 있다.

그러나 비교예 1 및 2에서는 재령 3시간에서의 압축강도가 각각 1.2㎫과 0.8㎫로서 목표 성능을 충족하지 못하였다.

또한 [표 5]에는 기재하지 않았지만, 재령 24시간 및 28일에서의 압축강도도 실시예 1 내지 3은 비교예 1 및 2 보다 현저히 높았으며 목표 강도를 모두 충족하는 것으로 확인하였다.

또한 밀도는 0.8g/㎤ 이하를 요구하고 있는데, 실시예 1은 0.7~0.8g/㎤, 실시예 2는 0.7g/㎤, 실시예 3은 0.7g/㎤로서 요구되는 밀도는 모두 충족함을 알 수 있다. 그러나 비교예 1의 밀도는 2.1g/㎤이고 비교예 2의 밀도는 1.7g/㎤으로서, 요구 성능을 충족하지 못하였다.

아울러, 내수성은 초기강도의 80% 이상의 강도를 나타내는 것을 기준으로 평가하였는데, 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 모두 요구 성능을 충족하는 것으로 확인되었다.

이상의 결과를 토대로 종합평가를 하면, 실시예 1 내지 3은 [표 4]에 표시된 요구성능을 모두 충족하고 있으므로 적합(○) 판정을 할 수 있고, 비교예 1 및 2는 요구성능을 충족시키지 못하여 부적합(×) 판정을 할 수 있다.

이와 같이 실시예 1 내지 3과 같이 본 발명에 따른 구성비율로 배합하여 시공하면 종래기술에 비하여 현저히 우수한 성능을 발휘함을 확인하였다.

<친환경 고강도 경량 벽체 및 그 시공방법>

다음으로 본 발명에 따른 친환경 고강도 경량 벽체 및 그 시공방법에 대해 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 벽체를 시공할 바닥면(10)에는 지지러너(40)가 장착된다. 상기 지지러너(40)는 ㄷ자 형태의 단면을 갖는 부재로서, 기판(41)과 상기 기판(41)의 양단에서 수직으로 연장되는 연장판(43)으로 구성된다. 이러한 지지러너(40)는 바닥면(10)에 설치될 때 바닥면(10)이 상기 지지러너(40)의 폭에 맞추어 함몰 형성되고, 그 함몰 형성된 부분에 삽입되는 것이 바람직하다. 이는 지지러너(40)의 삽입된 부분에 의해 벽체가 횡력에 대한 저항력을 가질 수 있기 때문이다(단계 S100).

그리고 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 지지러너(40)의 길이방향을 따라서는 일정간격을 두고 스터드(50)가 설치된다. 상기 스터드(50)는 상기 지지러너(40)와 직각방향으로 배치되어 그 하단이 지지러너(40)에 고정되고, 상기 지지러너(40)와 마찬가지로 ㄷ자 형태의 단면을 갖는다. 그리고 상기 스터드(50)에는 타설된 조성물(70)의 통과와 전선관(20)의 통과를 위한 하나 이상의 관통공(51)이 형성된다(단계 S110).

상기 지지러너(40)와 상기 스터드(50)의 양단에는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 영구 거푸집으로서 외장재의 역할을 수행하는 보드(60)가 설치된다. 즉, 상기 보드(60)는 지지러너(40)의 하단에 장착되고 상기 스터드(50)에 측단이 장착되도록 상기 지지러너(40)와 스터드(50)의 양단에 각각 설치된다.

이때 상기 보드(60)로는 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것으로 사용될 수 있지만, 내화성, 차음성, 방수성이 우수한 CRC 보드가 사용되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 보드(60)는 그 자체로 외장재 역할을 수행할 수 있지만, 별도로 벽지를 부착하여도 무방하다.

또한 이 과정에서 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 벽체에 창문이나 문과 같은 개구부를 형성하기 위하여 상기 개구부의 형태에 부합되게 스터드(50) 또는 보드(60)나 스터드(50)와 보드(60)를 함께 설치할 수 있다. 이때 개구부의 상단 및 하단에 대응되는 스터드(50)는 지지러너(40)와 직각방향이 아닌 수평방향으로 설치될 것이다(단계 S120).

그리고 보드(60) 장착 과정에서 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, 구조물 내로 인가될 전원 등을 위한 전선관(20)이 설치된다. 이때 상기 전선관(20)은 상기 스터드(50)의 관통공(51)을 통해 의도하는 위치로 자유롭게 설치 가능하다.

또한 상기 보드(60)의 외면으로 콘센트 박스(30)가 설치되는 위치에는 상기 보드(60)에 관통공(51)을 형성시켜 콘센트 박스(30)를 보드(60)에 장착하는 것이 바람직하다. 이때 상기 콘센트 박스(30)에는 전선관(20) 내부에 설치한 전선과 연결시키는 것은 당연하다.

이렇게 골격이 형성된 벽체 내부에 상술한 바와 같은 조성물(70)을 타설하게 되는데(도 4의 (f) 및 (g) 참조), 조성물(70)의 타설 전에 상기 벽체로 생성될 지지러너(40)와 스터드(50) 사이에는 보강철물(미도시)이 설치될 수 있다. 이러한 보강철물은 벽체 자체의 휨변형 제어 성능을 극대화시키기 위한 것으로, 와이어매쉬, 메탈라스 또는 철근 등을 사용할 수 있다.

이때 조성물(70)은 스터드(50)의 관통공(51)을 통하여 벽체 전체에 걸쳐 타설된다(단계 S130).

이와 같은 과정을 통하여 도 3 및 도 4의 (h)에 도시된 바와 같이 벽체 시스템이 완성된다.

여기에서, 본 발명은 도 5와 같이, 보드(60)와 조성물(70) 사이에 내화단열재(80)가 더 구비될 수 있다.

상기 내화단열재(80)는 내화력 뿐만 아니라, 단열성을 더 증대시키기 위한 것으로, 조성물(70) 자체의 내화력을 더욱 더 보강하기 위한 패널형태로 구비되어 조성물(70)이 양생되어 벽면을 구성한 상태에서 앵커식으로 고정되는 방식으로 설치된다.

이를 위해, 상기 조성물(70)로 이루어진 벽면에는 군데 군데 다수의 설치공(72)이 천공형성되고, 상기 설치공(72)에는 상기 내화단열재(80)를 양측에서 결속하는 하나의 앵커(82)가 고정된다.

이때, 앵커(82)의 헤드부는 상기 내화단열재(80)에 매립되어 헤드부의 표면이 상기 내화단열재(80)의 표면과 일치되게 설치되어야 하는데, 이는 보드(60) 설치시 들뜸 부위가 생기지 않도록 하여 표면 밀착력을 높이기 위함이다.

아울러, 상기 내화단열재(80)는 다음과 같은 조성으로 이루어진다.

물 100중량부에 대하여, 팽창흑연 20-40중량부, 이트리아 분말 20-30중량부, 레조시놀 10-20중량부, 인회석 10-20중량부, 폴리비닐 아세테이트 40-60중량부, 폴리다이아조디페닐아민(PolyDiazoDiPhenylAmine) 5-10중량부, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트(2.2.4-trimetyl-1.3-pentandiol isobutyrate) 4~8중량부, 글라스 울 20-40중량부, 청맥반석 분말 5-10중량부, 카르복실메칠셀루로오스 1-3중량부, 테르펜 2-4중량부 및 수용성 제올라이트와 파라톨루엔술폰산을 2:1의 중량비로 혼합한 혼합물 3-6중량부를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 팽창흑연(Exandable Graphite)은 그라파이트의 층상 구조를 갖기 때문에 그 층상 사이에 원자나 작은 분자를 집어 넣고 열을 가할 경우 아코디언처럼 분리가 되면서 입자가 수 백배 팽창하게 되는 현상을 이용하여 난연 플라스틱, 난연 EPS, 난연 우레탄폼 등 다양한 분야에서 활용되는 물질이다.

그러나, 팽창흑연은 품질의 균질성에 의해 그 특성이 좌우되므로 품질의 균질성이 매우 중요한데, 품질의 균질성은 팽창시작온도의 균일성, 입자 크기의 균일성, 팽창비율의 균일성, 순도(카본 함유량)의 균일성 등을 들 수 있다.

이러한 팽창흑연은 흑연의 팽창에 의해 열이나 화학품에 안정된 비늘조각 같은 층을 형성하는 것에 의해 난연성을 갖게 되는데, 특히 할로겐 성분이 없고, 중금속 침출의 문제가 없기 때문에 친환경적이고, 냄새나 유독성 가스를 발생시키지 않아 안전하고 인체에 무해한 장점을 가진다.

본 발명에서는 성형성과 난연성을 고려하여 20-40중량부의 범위로 첨가되어야 하는데, 20 중량부 미만으로 첨가되면 난연성이 급격히 저하되고, 40 중량부를 초과하면 성형체(패널)를 구성을 저해하므로 상기 범위로 첨가되어야 한다.

또한, 상기 이트리아분말은 고온에서의 열간 안정성이 뛰어나고, 열전도성이 매우 낮으며, 열충격에 대한 저항성이 매우 높아 내화보강을 위해 20-30중량부의 범위 내에서 첨가된다.

이러한 이트리아분말은 열차단 기능이 우수하기 때문에 내화성, 즉 방화 기능을 보강하게 되며, 본 발명에서는 20-30중량부로 한정하여 첨가되어야 하는데, 20중량부 미만으로 첨가되면 내화 보강기능이 급격히 떨어지고, 30중량부를 초과하면 분산성이 나빠지므로 상기 범위로 한정하여야 한다.

그리고, 상기 레조시놀(Resorcinol)은 본 발명 내화단열재(80)의 강도 보강을 위해 첨가되는 것으로 10-20중량부의 범위 내에서 첨가된다.

이때, 상기 레조시놀(Resorcinol)은 습윤 및 건조강도를 높이고, 고온 저항성이 커 보지력을 높일 뿐만 아니라 강도 보강에 기여하게 된다.

이를 위해, 첨가량이 10중량부 미만이면 보지력 및 강도향상을 기대하기 어렵고, 20중량부를 초과하면 변색 및 냄새를 유발하므로 주의하여야 한다.

아울러, 인회석은 육각주상 또는 육각판상의 결정을 이룬 육방정계에 속하는 광물로서, 인, 질소, 칼슘, 마그네슘이 다량 함유된 착물구조를 갖기 때문에 오래 전부터 토양 개선을 위한 비료로 많이 사용되어 왔다.

하지만, 본 발명에서는 이트리아 분말과 물과의 점액물 형성에 기여하는 효과가 크기 때문에 첨가된다.

즉, 인회성은 고온 열수처리를하지 않고도 상온에서 물에 잘 분산되므로 이트리아분말을 점액질로 만드는데 효과적이며, 난연성 증대를 위해 상기 범위로 한정되어야 한다.

그리고, 폴리비닐 아세테이트(PVAc)도 합성중합체로서 약간의 내수성을 갖는 수용성 고분자화합물이다.

상기 폴리비닐 아세테이트는 일종의 에스테르로서 점착성이 있어 목재아교풀과 같은 용도(접착제)로 많이 활용되고 있으며, 가수분해 반응을 통해 상기 폴리비닐 알콜 제조시 원료로 사용되기도 한다.

이러한 폴리비닐 아세테이트 약간의 내수성을 가지고 있으므로 점착 후 형상 유지에 도움이 되며, 공기중 수분의 침투를 막아 형성된 방수기능도 담당한다.

때문에, 본 발명에서는 10-20중량부 첨가되어야 하는데, 10중량부 미만이면 점착성이 떨어져 바인딩이 안되고, 20중량부를 초과하면 점성이 높아져 성형성이 떨어지므로 상기 범위로 한정해야 한다.

아울러, 상기 폴리다이아조디페닐아민(PolyDiazoDiPhenylAmine)는 다이아조 반응(Diazo Reaction)하는 물질로서, 다이아조반응이란 방향족 1차 아민에서 다이아조화에 의해 다이아조늄염을 만들어 각종 유기화합물의 합성에 관여하는 매우 중요한 반응으로서, 예컨대 염료를 합성할 때 일어나는 주된 반응이다.

본 발명에서는 특히 폴리다이아조디페닐아민이 자외선을 만나면 광분해되면서 짝지음 반응에 의해 아조염료를 만들면서 경화되는 감광특성을 이용하여 점착성을 가진 폴리비닐 아세테이트 수용액의 부착력을 증대시키고 고화를 촉진하므로 이를 최대화하기 위해 5-10중량부로 첨가되어야 하는데 5중량부 미만으로 첨가되면 고화력이 떨어지고, 10중량부를 초과하면 경화성이 급격히 증가하면서 성형성을 떨어뜨리고 균열을 발생시킬 우려가 있으므로 상기 범위로 한정함이 바람직하다.

또한, 상기 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트는 가수분해 및 산화에 대한 안정성이 높고, 점도가 높은데 비하여 끈적거림이 적어 응집성 및 신축성, 유동성을 모두 증진시키는데 유용한 물질이다.

이와 같은 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트은 4중량부 미만으로 첨가하면 점성이 떨어져 응집성이 저하되고, 8중량부를 초과하여 첨가하면 점성이 높아져 유동성을 저해하므로 상기 범위로 한정됨이 바람직하다.

그리고, 상기 글라스 울은 대표적인 내화재로서, 배합성과 성형성을 고려하여 상기 범위로 한정되어야 한다.

뿐만 아니라, 상기 청맥반석 분말은 원적외선 방사율 94%, 유해물질 흡착분해 및 미네랄 용출 작용을 하는 물질로서, 흡착성이 강해 유기물 등의 흡착 분해를 위해 많이 사용된다.

본 발명에서는 흡착력을 높이고, 탈취 중화 및 괴상화를 위해 첨가되는 물의 부패를 막기 위해 첨가되며, 5중량부 미만으로 첨가되면 흡착효율이 떨어지고, 10중량부를 초과하면 성형성이 떨어지므로 상기 범위로 한정하여야 한다.

또한, 상기 카르복실메칠셀루로오스는 고화성을 유지하기 위해 첨가되는 것으로, 3중량부를 초과하면 과점착 문제를 야기하고, 1중량부 미만으로 첨가되면 점착성이 떨어지므로 상기 범위로 한정되어야 한다.

아울러, 상기 테르펜은 통상 이소프렌 분자가 기본단위인 이소프렌 법칙을 따라 공업용으로 제조된 것을 사용하며, 본 발명에서는 내열성을 유지하기 위해 첨가되며 2중량부 미만으로 첨가되면 내열성 유지가 어렵고, 4중량부를 초과하면 냄새를 심하게 유발하므로 상기 범위로 한정되어야 한다.

마지막으로, 상기 수용성 제올라이트와 파라톨루엔술폰산은 2:1의 중량비로 혼합 사용되어야 하는데, 수용성 제올라이트는 내화성을 증대시키고, 파라톨루엔술폰산은 윤활성을 제공하여 바인딩시 배합성을 증대시킨다. 다만, 수용성 제올라이트가 상기 비율을 초과하여 혼합되면 파라톨루엔술폰산의 윤활성을 급격히 떨어뜨리기 때문에 상기 범위로 혼합해야 하고, 이들 혼합물이 3중량부 미만으로 첨가되면 성형성과 내화성이 떨어지며, 6중량부를 초과하면 윤활성이 커져 성형성을 저해하므로 상기 범위로 한정해야 한다.

이러한 내화단열재(80)의 특성을 확인하기 위해 물 100중량부에 대하여, 팽창흑연 30중량부, 이트리아 분말 25중량부, 레조시놀 15중량부, 인회석 15중량부, 폴리비닐 아세테이트 50중량부, 폴리다이아조디페닐아민(PolyDiazoDiPhenylAmine) 7.5중량부, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트(2.2.4-trimetyl-1.3-pentandiol isobutyrate) 6중량부, 글라스 울 30중량부, 청맥반석 분말 7중량부, 카르복실메칠셀루로오스 2중량부, 테르펜 3중량부 및 수용성 제올라이트와 파라톨루엔술폰산을 2:1의 중량비로 혼합한 혼합물 5중량부로 조성된 배합물을 성형하여 만든 패널 형태의 내화단열재(80)를 난연성 평가를 위해 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법(KS F2271)에 따라 난연 테스트를 하였다.

그 결과, 난연 3급에 준하는 불연성을 나타내었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 내화단열재(80)를 부가 구성함으로써 건물 벽체의 내화성을 더욱 더 증대시킬 수 있음을 확인하였다.

이상과 같이 본 발명에 따라 시공되는 벽체는 조성물의 타설 후 3시간이 지나면 8~10㎫의 압축강도를 나타내기 때문에 기존 시멘트를 사용한 공법에서 양생에 소요되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 기존 경량패널과는 달리 내화성 및 내열성이 우수하고, 산업부산물 및 폐기물을 사용함으로서 생산원료의 저탄소화 및 경제성에 유리하다.

그리고 본 발명에 따르면, 제조시 이산화탄소 발생이 많은 시멘트를 사용하지 않음으로서 친환경에 기여할 수 있고, 생산공정 중 특수양생공정을 생략할 수 있어 에너지 소비 절감이 가능하여 기존 제품에 비하여 경제성이 향상될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 경량으로서 구조물의 자중을 경감시키고 작업효율이 증대되며, 프리훼브화에 의해 공기단축이 가능하다.

40: 지지러너 50: 스터드
60: 보드 70: 조성물
72 : 설치공 80 : 내화단열재
82 : 앵커

Claims (1)

1. 벽체를 시공할 바닥면에 장착되는 지지러너(40);
   상기 지지러너(40)의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 상기 지지러너(40)에 대해 수직 방향으로 설치되는 스터드(50);
   상기 지지러너(40)에 의해 하단이 장착되고 상기 스터드(50)에 의해 측단이 장착되도록 상기 지지러너(40)와 스터드(50)의 양단에 각각 설치되는 보드(60); 및 제지애쉬 1~20중량부와 포졸란 반응에 의한 강도를 증진시키기 위한 고로슬래그 60~80중량부를 혼합하고 건식비빔하여 제1혼합물을 생성하고, 기포 유도를 위한 촉진제로서 수산화나트륨 10~20중량부, 메타규산나트륨 1~10중량부와 배합수 4~6중량부를 혼합하고 비빔하여 제2혼합물을 생성하며, 상기 제1혼합물에 제2혼합물을 첨가하여 제조되고, 상기 지지러너(40), 스터드(50) 및 보드(60)에 의해 형성된 공간에 타설되는 조성물(70);을 포함하고,
   상기 스터드(50)에는, 타설된 조성물(70)이 상기 스터드(50)를 통과하여 유동됨과 아울러, 전선관(20)이 통과할 수 있도록 하나 이상의 관통공(51)이 형성되고,
   상기 지지러너(40), 스터드(50) 및 보드(60) 사이에는, 벽체의 휨변형 제어 성능을 향상시키기 위하여 보강철물이 설치되며,
   상기 보드(60)와 조성물(70) 사이에는 패널 형태의 내화단열재(80)가 더 구비되되, 상기 내화단열재(80)는 물 100중량부에 대하여, 팽창흑연 20-40중량부, 이트리아 분말 20-30중량부, 레조시놀 10-20중량부, 인회석 10-20중량부, 폴리비닐 아세테이트 40-60중량부, 폴리다이아조디페닐아민(PolyDiazoDiPhenylAmine) 5-10중량부, 트리메틸-2.4-팬탄디올-1.3-이소부틸레이트(2.2.4-trimetyl-1.3-pentandiol isobutyrate) 4~8중량부, 글라스 울 20-40중량부, 청맥반석 분말 5-10중량부, 카르복실메칠셀루로오스 1-3중량부, 테르펜 2-4중량부 및 수용성 제올라이트와 파라톨루엔술폰산을 2:1의 중량비로 혼합한 혼합물 3-6중량부를 포함하여 구성되고;
   상기 조성물(70)로 이루어진 벽면에는 다수의 설치공(72)이 더 형성되고, 상기 설치공(72)에는 상기 내화단열재(80)를 양측에서 결속하는 하나의 앵커(82)가 고정되되, 앵커(82)의 헤드부는 상기 내화단열재(80)에 매립되어 헤드부의 표면이 상기 내화단열재(80)의 표면과 일치되게 설치된 것을 특징으로 하는 마감용 내화단열재가 삽입된 건물벽체.

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