KR101569917B1 - 천연소재를 이용한 난연성 단열재 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단열재 제조방법 및 이의 제품과 이를 이용한 샌드위치 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난연성 천연소재인 마섬유를 이용함으로써 환경친화적이고, 경량인 단열재 및 이를 이용한 샌드위치 패널을 개시한다.
Description
본 발명은 단열재 제조방법 및 이의 제품과 이를 이용한 샌드위치 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난연성 천연소재인 마섬유를 이용함으로써 환경친화적이고, 경량인 단열재 및 이를 이용한 샌드위치 패널을 개시한다.
현재 건축현장에서 주로 사용하는 단열재는 폴리우레탄폼 및 스티로폼과 같은 유기화합물과 유리섬유 및 암면과 같은 무기화합물이다.
상기 유기화합물은 구조적인 지지성능을 갖도록 하는 일정수준 이상의 압축강도 발현에는 장점을 가지고 있지만 화재 발생시 유독성 가스가 다량 발생하는 단점이 있는 반면, 상기 무기화합물은 난연성이 우수하지만 환경변화에 대한 형태변형이 발생하기 쉽고 시공이 어려울 뿐만 아니라 인체에 치명적인 암발생 요인이 있다.
상기한 종래의 문제점을 해결코자 폴리에스테르 흡음 단열재가 개발되어 사용되고 있으며, 이는 연소시에도 유독 가스가 발생하지 않고 시공이 간편하다는 장점이 있으나 난연성이 약하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 수단으로서 폴리에스테르 심재에 난연 도료나 내화도료를 사용함으로써 난연성을 향상시키고 있지만, 건조불량으로 인한 백화현상과 강도저하, 내수성 저하가 발생하고, 표면이 불규칙하여 일정한 두께로 생산할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제를 해결코자 제공하는 것으로, 천연소재를 사용하여 환경친화적일 뿐만 아니라 난연성, 단열성, 및 흡음성을 크게 향상시킨 단열재 제조방법 및 이의 제품과 이를 이용한 샌드위치 패널을 제공하는데 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 이루기 위한 수단으로서, 천연섬유에 난연제액을 흡수시킴으로써 난연성을 향상시키되 마이크로웨이브 및 열풍을 이용한 건조를 통해 강도의 저하를 방지토록 하고, 천연섬유는 마섬유를 사용하여 친환경적이고 경량을 이루도록 한 반면, 난연제액은 주성분인 소디윰 실리케이트를 20∼46% 함유하고, 제일인산나트륨, 수산화마그네슘, 인산에스테르계화합물, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화안티몬, 몰리브덴산염 및 주석산 아연으로 구성된 난연첨가제군에서 선택된 2종 이하의 난연첨가제가 추가적으로 함유되고 물을 가하여 고형분 농도가 20∼50%을 이루도록 한다.
본 발명에 따른 단열재는 친환경적이고 경량을 이룰 뿐만 아니라 난연성, 시공성, 강도, 내열성, 배수성 및 내후성이 우수할 뿐만 아니라 경량으로서 흡음성이 좋다.
도 1은 본 발명에 따라 제조한 단열재를 나타낸 사진, 및
도 2는 단열재를 이용한 샌드위치 패널의 예시적 사진이다.
도 2는 단열재를 이용한 샌드위치 패널의 예시적 사진이다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 사용하는 천연소재인 마섬유와 폴리에스테르섬유를 소정의 비율로 혼합한다. 즉 마섬유 10 ~ 50 중량%, 폴리에스테르섬유 50 ~ 90 중량%가 바람직하다. 마섬유는 난연액을 흡수하는 성질이 있는 반면 폴리에스테르섬유는 난연제가 표면에 코팅되는 성질이 있기 때문에 이러한 비율을 적절히 조정할 필요가 있다. 즉 마섬유의 함량이 너무 높으면 난연액이 효과 이상으로 함침되어 강도와 난연성을 높일 수 있는 반면 단열성이 저하되는 문제가 발생한다.
상기 혼합한 섬유를 75 ~ 120 mm 두께를 유지하고, 밀도는 24kg/m3∼60kg/m3 를 유지하도록 적층한다. 이러한 밀도 특성은 단열재의 물성에 많은 영향을 미치기 때문에 상기 범위를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 밀도의 크기는 사용되는 난연제액과 상호 밀접한 관계를 이루어 밀도가 높다는 것은 난연제의 함량이 대응하여 증가하기 때문에 난연성이 동일한 기준에서 단열성도 증가할 수 있지만 생산단가가 상승하는 단점이 있다. 상기 적층 혼합 섬유재에 난연제액을 균일하게 분사한 후 마이크로웨이브 및 열풍을 이용하여 건조시켜 밀도가 8kg/m3∼120kg/m3가 되도록 한다. 이렇게 난연제액이 함침 및 건조된 혼합 섬유재를 소정의 크기로 절단하여 도 1에 나타낸 바와 같이 판재로 만들어 제공하거나, 도 2에 나나탠 바와 같이 0.4 ~ 1 mm 두께의 철판을 상하에 접착제로 붙여 샌드위치 패널 형태로 공급한다.
본 발명에 따라 사용되는 난연제액은 주성분인 소디윰 실리케이트를 20∼46% 함유하고, 제일인산나트륨, 수산화마그네슘, 인산에스테르계화합물, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화안티몬, 몰리브덴산염 및 주석산 아연으로 구성된 난연첨가제군에서 선택된 2종 이하의 난연첨가제가 추가적으로 함유되는 것이 바람직하며, 물을 가하여 고형분 농도가 20∼50%인 것이 바람직하다.
실시예
마섬유 30중량%, 폴리에스테르섬유 70중량% 비율로 배합하여 밀도가 24kg/㎥ 되게 한다.
상기 밀도를 가진 혼합 섬유재에 난연제액을 함침 및 건조하여 최종 밀도가 48kg/㎥ 가 되도록 하여 단열재를 얻었다.
이에 대한 다른 재료와의 효능을 비교한 결과는 아래의 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 본 발명에 따른 단열재 | 난연폴리에스테르 | 우레탄 | 스티로폼 | 그라스울 |
| 난연성 | 준불연 | 준불연 | 난연3급 이하 | 난연3급 이하 | 준불연 |
| 열전도율 | 0.028∼0.029 | 0.028∼0.029 | 0.021∼0.024 | 0.032∼0.034 | 0.030∼0.034 |
| 인체 유해성 | 없음 | 없음 | 유독가스 | 유독가스 | 피부,호흡기 자극 |
| 시공성 | 양호 | 철판피스 말림현상 | 양호 | 양호 | 피부,호흡기 자극 |
| 패널 강도 | ①경시변화 | ||||
| 내열성 | 260에서 변형 | 260에서 변형 | 열에 취약 | 열에 매우 취약 | 350에서 변형 |
| 배수성 | 결합력이 우수하여 배수가 좋고 흡수시 변형 없음 | 결합력이 우수하여 배수가 좋고 흡수시 변형 없음 | 흡,배수가 잘 안됨 | 흡,배수가 잘 안됨 | 배수가 오래 걸리며 배수방향으로 충진물이 쏠림현상 |
| 내후성 | 자연풍화 없음 | 자연풍화 없음 | 온도에 따른경시변화 | 시간이 지남에 따라 단열성 저하 | 진동 및 충격에 풍화 발생 심함 |
| 위생환경성 | 안정적 | 안정적 | 안정적 | 안정적 | 풍화로 인한 비산먼지 인체 유해 |
아래 표 2는 시험기관(한국건설생활환경시험연구원)에 의뢰하여 얻은 본 발명에 따른 제품의 시험결과표이다.
| 시험항목 |
결과 | 판정기준 |
시험방법 |
|||
| 1회 | 2회 | 3회 | ||||
| 열방출시험 |
총방출열량(MJ/m2 | 0.9 | 0.4 | 2.8 | 8 MJ/m2 | KS F ISO 5660-1 : 2008 |
| 열방출율이 연속으로 200 kW/m2를 초과하는 시간(s) | 0 | 0 | 0 | 10s 이하 | ||
| 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(심재의 전부용융, 소멸) 등 | 없음 | 없음 | 없음 | 없을 것 | ||
| 가스유해성 시험 |
행동정지시간(min : s) | 14:44 | 13:04 | _ | 9 min 이상 | KS F 2271 : 2006 |
상기 표 2의 결과로부터 국토해양부 고시 제2012-624호 준불연재료의 기준에 적합한 조건을 얻은 것을 알 수 있다.
Claims (4)
- 천연소재를 이용한 난연성 단열재의 제조방법에 있어서,
천연소재인 마섬유가 25 ~ 35중량%를 이루고 나머지는 폴리에스테르섬유로 이루어진 혼합 섬유재를 75 ~ 120 mm 두께를 이루도록 적층하여 24kg/m3∼60kg/m3의 밀도를 이루게 하는 단계;
상기 밀도를 가진 혼합 섬유재에 난연제액을 혼합 섬유재에 대해 중량비로 1.5 ~ 2배가 되도록 분사 또는 함침시키되, 상기 난연제액은 주성분인 소디윰 실리케이트를 20∼46% 함유하고, 제일인산나트륨, 수산화마그네슘, 인산에스테르계화합물, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화안티몬, 몰리브덴산염 및 주석산 아연으로 구성된 난연첨가제 군에서 선택된 2종 이하의 난연첨가제가 추가적으로 함유되며, 여기에 물을 가하여 고형분 농도가 20∼50%이 되도록 하는 단계;
상기 난연제액이 분사 또는 함침된 혼합 섬유재를 마이크로파 또는 열풍을 이용하여 밀도가 48kg/m3∼120kg/m3가 되도록 건조하는 단계; 및
상기 건조된 난연제액이 함유된 혼합 섬유재를 소정의 크기로 절단하는 단계로 이루어진 천연소재를 이용한 난연성 단열재의 제조방법.
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