KR101953690B1 - 변형방지기능을 갖는 스티로폼 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축분야에서 단열기능을 갖는 내장재 등으로 사용하는 스티로폼에 관한 것으로서,
폴리스티렌 수지 100중량부 - 발포제 0.5∼2중량부 - 안료 1∼2중량부 - 조핵제 1∼2중량부를 포함하는 주재료, 및 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 5∼15중량부를 포함하는 보조재료로 구성함으로써,
상기 보조재료에 의해 상기 스티로폼의 냉각과정에서 발생하는 가스의 배출기공이 형성되어 상기 스티로폼의 뒤틀림이나 휨이 최소화된다.

Description

변형방지기능을 갖는 스티로폼 조성물{Compound for styrofoam which has twisting prevention function containing porous mineral materials}
본 발명은 건축분야에서 단열기능을 갖는 내장재 등으로 사용하는 스티로폼에 관한 것으로, 특히 상기 스티로폼 조성물에 다공성의 천연물질을 부가하여 부피축소에 의한 변형을 방지함은 물론 난연성도 부가할 수 있도록 된 변형방지기능을 갖는 스티로폼 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 스티로폼은 폴리스티렌 수지(EPS)에 탄화수소 가스와 같은 발포제를 주입한 상태에서 가열발포하고 압출 또는 사출성형하는 플라스틱 제품으로서, 이 스티로폼은 샌드위치 패널과 같은 제품은 물론 단열재나 방음재나 포장재나 완충재와 같은 다양한 응용제품으로도 응용하고 있다.
상기 스티로폼의 주요성분으로는 폴리스티렌 수지 92∼96중량％ - 발포제 0.5∼2중량％ - 난연제 1중량％가 널리 알려져 있으며, 상기 발포제로는 부탄가스나 펜탄가스가 적용되고 있고, 상기 난연제로는 인, 할로겐화합물, 할로겐계, 브롬화합물, 염소화합물, 금속수산화물이 적용되고 있다.
그런데 상기 스티로폼은 건축물의 시공과정에서 단열기능을 갖는 내장재로 널리 사용되고 있으나, 상기 건축물의 내장재로 적용하는 경우 불에 약하여 실내에 화재가 발생하는 경우 벽지나 장판으로 불이 번질 우려가 있고 유독성 화학물질이 배출되어 공기오염원을 발생하는 단점이 있다.
즉, 상기 스티로폼에 전달되는 열원을 차단하기 위한 차단판으로 마감하거나 또는 상기 스티로폼에 가해지는 압력을 흡수하는 압력판으로 마감하는 방식을 적용하므로, 상기 내장재로서의 제조단가가 증대된다.
게다가, 상기 스티로폼은 다공질 공간에 가스가 그대로 잔류하고 있는 상태에서 발포된 후 냉각기를 통과하면서 산소와 접촉하고, 이 과정에서 상기 스티로폼에 잔류하고 있던 가스가 축소되면서 경시변형(휨, 비틀림 등)을 발생하므로 최종제품의 규격이 변하여 제품불량이 발생하게 된다.
따라서, 상기 스티로폼의 성형과정에서 경시변형을 최소화하여 상기 스티로폼의 변형으로 인해 발생하는 문제점을 해결함은 물론 화재에 강함은 물론 충격이나 압력에 강한 제품의 연구가 절실한 실정이다.
[참고문헌]
* 선행문헌 1 : 공개특허공보 제10-2016-0112290호(공개일 : 2016.09.28.)
* 선행문헌 2 : 등록특허공보 제10-0699591호(등록일 : 2007.03.19.)
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 스티로폼 조성물에 다공성의 천연물질을 부가하여 부피축소에 의한 변형을 방지함은 물론 난연성도 부가할 수 있도록 된 변형방지기능을 갖는 스티로폼 조성물을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스티로폼 조성물은, 폴리스티렌 수지 100중량부 - 발포제 0.5∼2중량부 - 안료 1∼2중량부 - 조핵제 1∼2중량부를 포함하는 주재료, 및 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 5∼15중량부를 포함하는 보조재료로 이루어진다.
첫째, 상기 스티로폼의 조성물에 상기 보조재료를 더 부가함으로써 상기 보조재료에 의해 상기 스티로폼의 냉각과정에서 가스의 배출에 필요한 공극이 형성되어 상기 스티로폼의 뒤틀림이나 휨이 최소화된다.
둘째, 상기 스티로폼에 부가되는 보조재료에 의해 상기 건축물에 내장재를 시공한 상태에서 장시간 경과하더라도 부피축소 현상이 발생하지 않아 틈새나 균열이 없어지고 상기 건축물의 내구성이 증대된다.
이하, 본원발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 조성물은 폴리스티렌 수지 100중량부 - 발포제 0.5∼2중량부 - 안료 1∼2중량부 - 조핵제 1∼2중량부를 포함하는 주재료; 및 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 5∼15중량부를 포함하는 보조재료로 이루어진다.
여기서, 상기 스티로폼을 제조함에 있어서, 제1압출기에 폴리스티렌 수지나 발포제나 안료나 조핵제나 보조재료를 수용하여 용융한 상태에서, 제2압출기에서 발포가 용이하도록 냉각한 후, 금형다이에 투입되어 압출성형되는 일련의 제조공정은 공지이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 본 발명은 공지의 스티로폼의 조성물에 다공성의 천연물질인 상기 보조재료를 더 부가하여 상기 스티로폼의 단점(비틀림, 휨, 수축현상)을 방지하는 것에 특징이 있으며, 특히 상기 스티로폼의 조성물에 부가되는 상기 안료 및 상기 보조재료에 의해 난연성이 향상됨은 당연하다.
그리고, 본 발명에 사용되는 조핵제는 발포 셀의 크기를 줄이거나 균일화하기 위한 목적으로 부가되는 것으로서, 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 1 내지 2중량부를 투입함이 바람직하며, 특히 상기 제1압출기에 상기 폴리스티렌 수지 및 조핵제와 혼합된 상태에서 용융된다.
또한, 상기 조핵제는 탈크(TALC), 탄산칼슘 또는 실리카 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용함이 바람직하며, 상기 폴리스티렌 수지의 중합체를 제조하는 과정에서 스티로폼의 단열성을 보완한다.
이때, 상기 조핵제를 1 내지 2중량부로 한정한 이유는, 상기 조핵제가 규정치 이하로 투입되는 경우 발포 셀의 균일화 및 미세화가 어려우며, 상기 조핵제가 규정치 이상으로 투입되는 경우 상기 발포 셀이 너무 미세화되어 스티로폼의 자체특성을 잃어버릴 우려가 있기 때문이다.
그리고, 본 발명에 사용되는 안료는 스티로폼의 색상 부여는 물론 단열성을 향상하기 위한 목적으로 부가되는 것으로서, 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 1 내지 2중량부를 투입함이 바람직하며, 특히 상기 제1압출기에 폴리스티렌 수지 및 조핵제와 혼합된 상태에서 용융된다.
또한, 상기 안료로는 유기계 안료는 물론 무기계 안료를 사용할 수 있고, 특히 벤토나이트나 이산화티탄이나 탄산칼슘이나 산화아연이나 실버화이트나 카본블랙이나 몬모릴로나이트나 황토나 황산구리나 실리카나 알킬산유도체나 폴리비닐알콜 등을 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 안료를 1 내지 2중량부로 한정한 이유는, 상기 안료가 규정치 이하로 투입되는 경우 KS M 3808에서 규정하는 연소성 기준을 만족하지 못하고, 상기 안료가 규정치 이상으로 투입되는 경우 상기 안료가 포화되어 스티로폼의 강도나 열전도율과 같은 물성을 저하하기 때문이다.
그리고, 본 발명에 사용되는 발포제는 상기 폴리스티렌 수지의 발포를 유도하기 위한 목적으로 부가되는 것으로서, 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 2중량부를 투입함이 바람직하며, 상기 제1압출기에 폴리스티렌 수지를 포함한 성분이 용융된 상태에서 액상상태로 투입된다.
또한, 상기 발포제는 부탄 가스나 펜탄 가스나 이산화탄소 가스와 같은 유기계 발초제는 물론 무기계 발포제를 모두 사용할 수 있으며, 특히 상기 무기계 발포제의 경우 난연성을 향상하기 위해 지방족 알코올과 폴리암모늄 포스페이트와 같은 첨가제를 부가하여 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 발포제를 0.5 내지 2중량부로 한정한 이유는, 상기 발포제가 규정치 이하로 투입되는 경우 투입설비의 한계치를 벗어나고, 상기 발포제가 규정치 이상으로 투입되는 경우 스티로폼의 밀도가 증가하고 열전도도가 높아지며 이로 인해 단열성이 저하될 우려가 있기 때문이다.
그리고, 본 발명에 사용되는 보조재료는 상기 폴리스티렌 수지의 기공(가스배출경로)를 형성하기 위한 목적으로 부가되는 경량의 다공성의 천연물질로서, 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 5 내지 15중량부를 투입함이 바람직하며, 특히 상기 제1압출기에 투입되어 상기 폴리스티렌 수지와 혼합된다.
또한, 상기 보조재료는 화산석 분말, 펄라이트 분말, 질석 분말, 알루미늄 분말, 플라스틱 분말, 탄산칼슘 분말, 패각 소성 분말, 석고 분말, 규사튀긴 분말, 제올라이트 분말, 벤토나이트 분말, 운모 분말, 마그네슘 소성 분말, 칼슘 소성 분말, 규조트 분말, 숯 분말 등을 이용함이 바람직하다.
이때, 상기 보조재료는 5 내지 15중량부로 한정한 이유는, 상기 보조재료가 규정치 이하로 투입하는 경우 상기 스티로폼 내의 기공의 형성이 미흡하여 가스 배출에 따른 효율이 저하되고, 상기 보조재료를 규정치 이상으로 투입하는 경우 상기 스티로폼의 접착력이 저하되기 때문이다.
또한, 상기 보조재료는 분말형태로 투입될 수 있고 또는 펠렛 형태를 이루면서 폴리스티렌 수지와 혼합되어 투입될 수 있다.
[실시예 1]
상기 폴리스티렌 수지 100kg에 대하여, 안료(황토) 1kg과 조핵제(TALC) 1kg과 보조재료(화산석 분말) 5kg을 투입하여 용융시킨 후, 발포제(이산화탄소) 0.5 kg을 투입하고 고온 및 고압하에서 압출하여 압출보드로 제조하였다.
[실시예 2]
상기 폴리스티렌 수지 100kg에 대하여, 안료(황토) 2kg과 조핵제(TALC) 2kg과 보조재료(탄산칼슘분말) 15kg을 투입하여 용융시킨 후, 발포제(이산화탄소) 2kg을 투입하고 고온 및 고압하에서 압출하여 압출보드로 제조하였다.
[실시예 3]
상기 폴리스티렌 수지 100kg에 대하여, 안료(황토) 1kg과 조핵제(TALC) 1kg과 보조재료(숯 분말) 15kg을 투입하여 용융시킨 후, 발포제(이산화탄소) 2kg을 투입하고 고온 및 고압하에서 압출하여 압출보드로 제조하였다.
이때, 실시예 1 내지 3에 의하면 상기 보조재료로서, 상기 화산석 분말, 탄산칼슘 분말, 숯 분말에 한정하였지만. 그 밖에도 질석분말이나 펄라이트분말이나 석고분말과 같은 다공성 천연물질도 유사한 결과를 제공하였다.
한편, 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 압출보드의 변형여부를 판단하기 위해 하기와 같은 2가지의 실험을 진행하였다.
(1) 방음실험
먼저, 상기한 압출보드(실시예 1 내지 3)과 종래의 압출보드(비교예 1, 삼정 EPS사의 압출보드)의 방음실험을 진행하였으며. 상기 방음시험은 3m×5m×2.3m 규격의 실내벽면 및 천정에 스티로폼을 밀폐 시공하였다.
이어서, 상기 실내벽면의 일측에 카세트 테이프 플레이어를 설치한 후 최대의 볼륨으로 작동시킨 상태에서, 1미터 거리에 떨어진 곳에서 나오는 소음의 정도를 10명의 관찰자를 대상으로 평가하였다.
그 결과, 상기 관찰자 대부분이 비교예 1에 비해 실시예 1 내지 3의 울림현상이 적다고 평가하였으며, 이에 의해 상기 보조재료의 공극을 통해 소음이 흡수되어 방음효과를 제공하는 것으로로 판단된다.
(2) 틈새 실험
먼저, 상기한 압출보드(실시예 1 내지 3)와 종래의 압출보드(비교예 1)의 틈새실험을 육안으로 진행하였으며. 상기 실내의 내벽면과 천정에 압출보드를 시공한 상태에서 30일 후 틈새를 실험하는 방식이었다.
그 결과, 상기한 실시예 1 내지 3은 틈새가 없었지만, 비교예 1은 1mm 정도의 틈새가 발생하였으며, 이에 의해 본원발명은 상기 보조재료의 공극을 통해 가스가 배출되어 부피축소가 없어진 것으로 판단된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (4)

  1. 폴리스티렌 수지 100중량부 - 발포제 0.5∼2중량부 - 안료 1∼2중량부 - 조핵제 1∼2중량부를 포함하는 주재료; 및 상기 폴리스티렌 수지 100중량부에 대하여 5∼15중량부를 포함하는 보조재료로 이루어진 변형방지기능을 갖는 스티로폼 조성물로서,
    상기 안료는, 벤토나이트, 이산화티탄, 산화아연, 실버화이트, 카본블랙, 몬모릴로나이트, 황토, 황산구리, 알킬산유도체, 폴리비닐알콜 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고,
    상기 조핵제는, 탈크, 탄산칼슘, 실리카 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고,
    상기 보조재료는, 화산석 분말, 펄라이트 분말, 질석 분말, 알루미늄 분말, 플라스틱 분말, 패각소성 분말, 석고 분말, 규사튀긴 분말, 제올라이트 분말, 운모 분말, 마그네슘 소성 분말, 칼슘 소성 분말, 규조트 분말, 숯 분말 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인,
    변형방지기능을 갖는 스티로폼 조성물.
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