KR101539244B1 - 불연성 패널 제조 방법 - Google Patents

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KR101539244B1
KR101539244B1 KR1020150058058A KR20150058058A KR101539244B1 KR 101539244 B1 KR101539244 B1 KR 101539244B1 KR 1020150058058 A KR1020150058058 A KR 1020150058058A KR 20150058058 A KR20150058058 A KR 20150058058A KR 101539244 B1 KR101539244 B1 KR 101539244B1
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안병영
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(주)에이티산업
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Abstract

본 발명은 건축물의 내·외장재로 사용되는 불연성 패널을 시멘트와 발포폴리스티렌 비드 및 혼화제를 포함한 혼합물을 이용하여 제조해줌으로써 내화 및 단열 성능을 향상시킬 수 있도록 한 불연성 패널 제조 방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명에 따른 불연성 패널은, 물 27 ~ 44 중량%, 발포폴리스티렌 비드(Expanded Polystyrene Beads) 1 ~ 3 중량%, 시멘트 32 ~ 61 중량%, 공기연행제 2 ~ 3 중량%, 유동화제 6 ~ 16 중량%, 규산소다 2 ~ 3 중량%를 포함한 혼합물로 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

불연성 패널 제조 방법{Manufacturing method for incombustible panel}
본 발명은 불연성 패널 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내·외장재로 사용되는 불연성 패널의 내화 및 단열 성능을 향상시킬 수 있도록 시멘트 발포폴리스티렌 비드를 사용한 불연성 패널 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 창고나 공장과 같은 경량 철골조 건축물에 사용되고 있는 건축용 내·외장 샌드위치 패널은 가격에 비하여 고품질의 우수한 보온 단열성으로 에너지 절감 효과가 있으며, 정확한 규격의 조립 방식으로 제작되어 시공기간 및 시공비의 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 최근의 건축용 내·외장 샌드위치 패널은 내부 충전재로 EPS(Expanded PolyStyrene, 발포폴리스티렌) 및 폴리우레탄폼 등이 통상적으로 사용되고 있으며, 특수코팅으로 곰팡이 등 미생물의 발생은 물론 쥐, 벌레 등의 서식을 억제하여 위생적인 공간을 만들 수 있다. 참고로, EPS는 통상 스티로폼이라고 하며 그 용도는 무궁무진하나 포장용 상자, 건축용 보온 단열재, 일회용 컵, 헬멧 심재 등으로 사용되고 있다.
또한, 패널 표면마감의 특수처리로 방음, 방습, 차음뿐만 아니라 강한 내충격성이 있어 반영구적으로 사용이 가능하며, 다양한 종류의 색상으로 된 마감 코팅으로 선택의 폭이 넓은 특징을 가지고 있어 그 사용량이 점차 증가하고 있다. 이러한 샌드위치 패널에 대하여 종래 대한민국 공개특허 제10-2004-0085813호로 선 출원된 바 있다.
그러나 상기와 같은 구성의 건축용 내·외장 샌드위치 패널은 인화점이 낮아 내화성이 매우 취약하며, 특히 연소시 다량의 유독가스가 발생하게 된다. 이로 인해 대형 화재의 위험성을 내포하고 있어 그 사용에 제약이 따르는 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하고자 대안으로 종래에 폴리우레탄폼과 혼합하여 사용하는 등의 방법이 제시된 바 있으나, 이러한 우레탄 패널은 단열성능을 보완한 것에 불과할 뿐, 불연성능을 향상시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 건축물의 내·외장재로 사용되는 불연성 패널을 시멘트와 발포폴리스티렌 비드 및 혼화제를 포함한 혼합물을 이용하여 제조해줌으로써 내화 및 단열 성능을 향상시킬 수 있도록 한 불연성 패널 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 불연성 패널은, 물 27 ~ 44 중량%, 발포폴리스티렌 비드(Expanded Polystyrene Beads) 1 ~ 3 중량%, 시멘트 32 ~ 61 중량%, 공기연행제 2 ~ 3 중량%, 유동화제 6 ~ 16 중량%, 규산소다 2 ~ 3 중량%를 포함한 혼합물로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 불연성 패널 내에는, 단열성능을 향상시킬 수 있도록 단열보드;가 개재되는 것을 더 포함한다.
또한 상기 단열보드는, EPS(발포폴리스티렌), PF(페놀폼), 에어로젤(aerogel) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 불연성 패널의 표면과 저면에는, 금속재질의 외장판재;가 접착제를 매개로 접합되는 것을 더 포함한다.
또한 상기 접착제는, 무기질 초산비닐계인 것을 포함한다.
또한 상기 혼합물은, 골재입도가 6㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.
불연성 패널 제조 방법에 있어서, 혼합기 내에 물 27 ~ 44 중량%와, 공기연행제 2 ~ 3 중량%를 투입한 후 거품이 일도록 혼합물을 회전시키는 제1단계; 상기 제1단계의 혼합물에 발포폴리스티렌 비드 1 ~ 3 중량%를 투입한 후 혼합하는 제2단계; 상기 제2단계의 혼합물에 상온의 시멘트 32 ~ 61 중량%를 투입한 후 혼합하는 제3단계; 상기 제3단계의 혼합물에 상온의 유동화제 6 ~ 16 중량%를 투입한 후 혼합하는 제4단계; 상기 제4단계의 혼합물에 상온의 규산소다 2 ~ 3 중량%를 투입한 후 혼합하는 제5단계; 및 상기 제5단계의 혼합물을 소정 형상의 형틀에 가압 주입한 후 양생시키는 제6단계;를 포함한다.
또한 상기 제1단계에서, 상기 물은 15 ~ 30℃인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제6단계에서, 상기 혼합물의 양생 온도는 15 ~ 20℃인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제6단계는, 상기 불연성 패널의 단열성능을 향상시킬 수 있도록 EPS(발포폴리스티렌), PF(페놀폼), 에어로젤(aerogel) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 단열보드를 개재하는 단계;를 더 포함한다.
또한 상기 제6단계는, 상기 혼합물의 원활한 화합 및 양생 시간을 단축시킬 수 있도록 이산화탄소(CO2)를 공급하는 단계;를 더 포함한다.
또한 상기 제6단계에서 양생된 불연성 패널을 소정의 두께로 절단하는 제7단계;를 더 포함한다.
또한 상기 절단된 불연성 패널의 표면과 저면에, 무기질 초산비닐계의 접착제를 도포한 후, 금속재질의 외장판재를 접합하는 제8단계;를 더 포함한다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 불연성 패널을 시멘트와 발포폴리스티렌 비드 및 혼화제를 포함한 혼합물을 이용하여 제조해줌으로써 내화 및 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 산업부산물인 폐스치로폴을 재활용하여 제조해줌으로써 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 불연성 패널의 적층구조를 보여주는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 불연성 패널의 다른 실시예를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 불연성 패널의 제조 과정을 보여주는 블록도,
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 불연성 패널의 시험성적서 및 시험데이터 사본이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 불연성 패널의 적층구조를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 불연성 패널(100)은, 물 27 ~ 44 중량%, 발포폴리스티렌 비드(Expanded Polystyrene Beads) 1 ~ 3 중량%, 시멘트 32 ~ 61 중량%, 공기연행제 2 ~ 3 중량%, 유동화제 6 ~ 16 중량%, 규산소다(3호) 2 ~ 3 중량%를 포함한 혼합물로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 혼합물에 포함되는 물은 15 ~ 30℃를 사용한다. 즉 15℃ 이하의 차가운 물을 사용하는 경우 공기연행제에 거품이 잘 일지 않는다. 다시 말해, 최초 혼합기 내에 물과 공기연행제를 먼저 넣은 다음 거품이 일도록 혼합해야만 그 다음에 순차적으로 투입되는 발포폴리스티렌 비드 및 시멘트와 기타 혼화제와의 원활한 혼합 및 화학반응이 이루어질 수 있다. 그러나 상기 물이 차가운 경우 공기연행제와의 혼합 시 거품이 제대로 발생하지 않음에 따라 혼합물의 원활한 제조가 어렵다.
또한 30℃ 이상의 물을 사용하는 경우에는 15 ~ 30℃의 물을 사용하는 경우와 별다른 차이가 없으며, 물을 가열하는데 소요되는 연료만 낭비될 뿐이다. 따라서 상기 혼합물에는 15 ~ 30℃의 물을 사용하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 발포폴리스티렌 비드는 구슬 모양의 원료를 가열하여 발포시킨 후 소정시간 동안 숙성시킨 것으로, 이러한 발포폴리스티렌 비드는 골재입도가 6㎜ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 혼합물의 골재입도가 6㎜ 이하인 경우에는 발포폴리스티렌 비드 간에 접합이 용이하고, 공극이 적음에 따라 단열성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
반대로, 상기 혼합물의 골재입도가 6㎜ 이상인 경우에는 발포폴리스티렌 비드 간에 접착이 잘 이루어지지 않고, 공극이 크게 발생하게 됨에 따라 단열성능이 저하될 수 있다.
또한 상기 혼합물에 포함되는 시멘트는 상온상태에서 보관된 1종 보통시멘트를 사용한다. 즉 시멘트가 차가우면 물과 기타 혼화제와의 혼합 및 화학반응이 제대로 이루어지지 않는다. 따라서, 상기 시멘트는 상온 상태로 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기와 같은 재질과 구조의 불연성 패널(100)은 표면과 저면에 외장판재(200)가 접착제를 매개로 접합된 샌드위치 패널 구조로 형성될 수 있다. 상기 외장판재(200)는 샌드위치 패널에 통상적으로 사용되는 철이나 기타 금속재질로 이루어질 수 있으며, 0.3 ~ 0.7㎜의 두께로 형성될 수 있다.
이 경우 상기 접착제는 무기질 초산비닐계를 사용할 수 있다. 좀 더 구체적으로 상기 접착제는, 메틸 알코올 17 ~ 27 중량%, 폴리비닐 아세트산 15 ~ 25 중량%, 석분 53 ~ 63 중량%를 포함할 수 있다.
아울러 상기 외장판재(200)는 불연성 패널(100)의 구조를 보강할 수 있도록 반복적으로 이격되게 절곡 형성되어 복수의 절곡부(미도시)가 마련된 구조로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 불연성 패널의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 불연성 패널(100) 내에는 단열성능을 향상시킬 수 있도록 단열보드(110)가 개재될 수 있다. 여기서, 바람직하게는 상기 단열보드(110)는 EPS(발포폴리스티렌), PF(페놀폼), 에어로젤(aerogel) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 불연성 패널(100)의 제조 과정에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명해 보기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 불연성 패널의 제조 과정을 보여주는 블록도이다.
먼저, 혼합기 내에 15 ~ 30℃의 물 27 ~ 44 중량%를 부어 넣고, 미세한 기포를 균일하게 분포시켜주는 등의 역할을 하는 공기연행제 2 ~ 3 중량%를 투입한다. 그런 다음, 혼합물(공기연행제)에서 거품이 일도록 대략 10분 내외(8 ~ 12분)로 회전시킨다(S1).
상기 S1 단계에서 공기연행제의 거품이 발생된 혼합물에 발포폴리스티렌 비드 1 ~ 3 중량%를 투입한 후 혼합한다(S2).
아울러 상기 S2 단계의 혼합물에 상온에서 보관한 시멘트 32 ~ 61 중량%를 투입한 후 소정 시간 혼합한다(S3).
상기 S3 단계의 혼합물에 상온의 유동화제 6 ~ 16 중량%를 투입한 후 혼합한다(S4).
상기 S4 단계의 혼합물에 상온의 규산소다 2 ~ 3 중량%를 투입한 후 혼합한다(S5). 이 경우 상기 S4, S5 단계에서와같이 유동화제와 규산소다는 반드시 시멘트를 혼합한 다음에 투입해야 한다. 즉 유동화제와 규산소다를 시멘트보다 먼저 투입하여 혼합하는 경우에는 시멘트와 기타 혼화제와의 화학 반응 및 혼합이 제대로 이루어지지 않아 원하는 혼합물을 얻을 수 없다.
상기와 같은 과정을 통해 혼합물이 완성되면, 상기 S5 단계의 혼합물을 소정 형상의 형틀에 가압 주입한 후 소정 시간 양생시킨다. 이 경우 상기 혼합물의 양생은 15 ~ 20℃의 온도를 유지해주는 것이 바람직하다(S6).
여기서, 바람직하게는 상기 S6 단계에서 상기 형틀 내에 주입된 혼합물의 원활한 화합 및 양생 시간을 단축시킬 수 있도록 이산화탄소(CO2)를 혼합물 내에 함께 주입하여 양생시키는 과정을 포함할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 형틀에 주입된 혼합물은 겔(Gel) 상태로, 혼합물 내부에 튜브형상의 공급관을 삽입한 후 이산화탄소(CO2)를 소정 시간 주입해준다. 주입된 이산화탄소는 혼합물에 포함된 혼화재와 기타 재료 간에 원활한 화학 반응 및 혼합이 이루어지도록 해주고, 아울러 혼합물의 양생시간을 단축시켜주게 된다.
아울러 본 발명은 상기 S6 단계에서 불연성 패널의 단열성능을 향상시킬 수 있도록 EPS(발포폴리스티렌), PF(페놀폼), 에어로젤(aerogel) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 단열보드(110)를 개재하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한 상기 불연성 패널(100)의 표면과 저면에 금속 재질의 외장판재(200)를 접합하여 샌드위치 패널로 사용할 수 있다. 이 경우 상기 외장판재(200)는 형틀 내에 혼합물과 함께 삽입하여 양생시키는 방법으로 제조할 수 있다.
다른 방법으로, 본 발명에서는 제조과정의 효율성을 향상시킬 수 있도록 형틀에 혼합물을 주입 양생하여 불연성 패널(100)을 제조한 후, 상기 불연성 패널(100)을 소정의 두께로 절단 한 다음(S7), 절단된 불연성 패널(100)의 표면과 저면에 접착제를 매개로 외장판재(200)를 접합(S8)하는 방식으로 샌드위치 패널을 제조할 수도 있다.
물론 이상과 같은 접합 방법으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 제조 방법으로 불연성 패널(100)의 표면과 저면에 외장판재(200)를 접합시킬 수 있다.
< 실시예 >
본 발명은 상기와 같은 제조방법으로 다양한 실시예 1 내지 3에 따른 불연성 패널(100)과, 불연성 패널(100)의 표면과 저면에 외장판재(200)를 접합하여 불연 샌드위치패널을 제조하였으며, 이에 대한 불연성 및 가스 유해성 시험을 실시하였다.
좀 더 구체적으로, 아래의 [표 1] 에서와 같이, 각 성분들을 각각의 조성비율에 따라 혼합/혼련하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 소정 형상의 형틀 내에 가압 주입한 후 양생시켜 불연성 및 가스 유해성의 측정을 위한 시험체를 제조하였으며, 각 시험체를 하기 시험방법에 의해 시험한 후 그 결과를 [표 2] 에 나타내었다.
[시험방법]
- 시험환경 : 온도 (23 ± 2)℃, 상대습도 : (50 ± 5) % R.H.
- 시험체 구성 : 철판(0.5㎜) + 발포폴리스티렌 비드, 시멘트, 혼화제(99.0㎜) + 철판(0.5㎜)
- 시험방법 : 건축물 마감재료의 난연성능기준(국토해양부 고시 제2012-624호)
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3
44 36 32
발포폴리스티렌 비드 3 2 1
시멘트 32 45 54
공기연행제 3 2 2
유동화제 15 12 9
규산소다 3호 3 3 2
시험항목 실시예1 실시예2 실시예3 판정 기준


불연재료


최고온도와
최종평형온도와의 온도차(℃)

3.7

0.1

1.5

적합

20℃ 이하
질량 감소율(%) 21.4 19.8 19.9 적합 30% 이하
가스
유해성
평균행동정지시간
(min, s)
11, 50 13, 19 - 적합 9min 이하
상기와 같은 불연샌드위치 패널을 한국건설기술연구원에서 건축물 마감재료의 난연성능기준(국토해양부 고시 제2012-624호)에 의해 시험한 결과 도 4 내지 8에 첨부된 시험성적서 및 시험데이터에서와 같이 불연재료로 적합하다는 판정을 받았다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
100 : 불연성 패널 110 : 단열보드
200 : 외장판재

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 혼합기 내에 물 27 ~ 44 중량%와, 공기연행제 2 ~ 3 중량%를 투입한 후 거품이 일도록 혼합물을 회전시키는 제1단계;
    상기 제1단계의 혼합물에 발포폴리스티렌 비드 1 ~ 3 중량%를 투입한 후 혼합하는 제2단계;
    상기 제2단계의 혼합물에 상온의 시멘트 32 ~ 61 중량%를 투입한 후 혼합하는 제3단계;
    상기 제3단계의 혼합물에 상온의 유동화제 6 ~ 16 중량%를 투입한 후 혼합하는 제4단계;
    상기 제4단계의 혼합물에 상온의 규산소다 2 ~ 3 중량%를 투입한 후 혼합하는 제5단계; 및
    상기 제5단계의 혼합물을 소정 형상의 형틀 내에 가압 주입한 후 양생시키는 제6단계;를 포함하는 불연성 패널 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1단계에서,
    상기 물은 15 ~ 30℃인 것을 특징으로 하는 불연성 패널 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제6단계에서,
    상기 혼합물의 양생 온도는 15 ~ 20℃인 것을 특징으로 하는 불연성 패널 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제6단계는,
    상기 불연성 패널의 단열성능을 향상시킬 수 있도록 EPS(발포폴리스티렌), PF(페놀폼), 에어로젤(aerogel) 중 어느 하나의 재질로 이루어진 단열보드(110)를 개재하는 단계;를 더 포함하는 불연성 패널 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제6단계는,
    상기 혼합물의 원활한 화합 및 양생 시간을 단축시킬 수 있도록 이산화탄소(CO2)를 공급하는 단계;를 더 포함하는 불연성 패널 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제6단계에서 양생된 불연성 패널을 소정의 두께로 절단하는 제7단계;를 더 포함하는 불연성 패널 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절단된 불연성 패널의 표면과 저면에는,
    무기질 초산비닐계의 접착제를 도포한 후, 금속재질의 외장판재(200)를 접합하는 제8단계;를 더 포함하는 불연성 패널 제조 방법.
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