KR101988975B1 - 건축용 심재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물에 사용되는 심재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 상, 하측으로 각각 단열재층이 형성되고, 상기 단열재층 사이로 심재층이 형성되는 건축용 심재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

건축용 심재 및 그 제조방법{CORE MATERIALS FOR BUILDING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 건축물에 사용되는 심재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 심재층 상, 하측으로 각각 단열재층이 형성되는 건축용 심재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 심재는 건축물의 벽면 및 출입문 등에 사용될 수 있다.

일 예를 들어, 샌드위치 판넬은 강판과 강판 사이에 심재를 넣어 접착 또는 발포시켜 만들어진다.

상기 샌드위치 판넬의 심재는 주로 폴리우레탄폼, 스치로폼 등이 많이 사용되고 있으며, 이러한 폴리우레탄폼, 스치로폼은 단열성이 우수한 제품이지만 유기질 재료의 연소 특성으로 인하여 화재 발생시 유해가스가 다량 발생하여 질식사를 유발할 수 있는 등의 우려가 높고, 가연성이 높아 대형 화재로 발전될 가능성이 높아 점차적으로 그 활용성이 떨어지고 있다.

또한 샌드위치 판넬의 흡음성을 향상시키기 위해 폴리우레탄폼, 스치로폼으로 이루어지는 심재의 압축강도를 조절하여 사용하여 왔다.

하지만 심재의 흡음성을 구비하기 위하여 압축강도를 조절하거나, 대형 화재의 발생을 줄이기 위해 가연성이 높은 폴리우레탄폼, 스치로폼에 난연제를 도포하는 등의 별도의 공정을 필요로 한다.

따라서 이러한 공정이 늘어남에 따라 심재의 생산단가가 현저하게 높아져 가격경쟁력이 저하되는 단점이 있어왔다.

대한민국 공개특허 제10-2004-0082770호 (2004.09.30)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 상, 하측으로 각각 단열재층이 형성되고, 상기 단열재층 사이로 난연 및 흡음기능이 구비되는 심재층이 구비되어 난연기능과 흡음기능이 향상되는 건축용 심재 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 단열재층과 심재층을 접착하는 바인더로 하여금 난연기능이 강화되면서 접착강도가 향상되는 건축용 심재 및 그 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 강판과 강판 사이에 구비되는 심재에 있어서, 글라스 울, 미네랄 울, 암면 중 적어도 하나로 이루어지는 심재층; 및 상기 심재층의 상, 하측에 각각 구성된 단열재층을 제공한다.

또한 강판과 강판 사이에 구비되는 건축용 심재의 제조방법에 있어서, 글라스울, 미네랄울, 암면 중 어느 하나가 폼 형태로 이루어지는 심재층과 단열재층을 준비하는 준비단계; 상기 심재층의 두께가 상기 단열재층의 두께 이하가 되도록 가공하는 가공단계; 상기 심재층 및 단열재층의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조시키는 코팅단계; 및 상기 심재층 및 상기 단열재층을 바인더를 이용하여 접착하는 접착단계를 제공한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 단열재층과 더불어 상기 단열재층 사이로 난연 및 흡음기능이 구비되는 심재층이 구비되어 난연기능과 흡음기능이 향상되고, 구조적인 강도 및 중량이 가벼워 시공과 운반성이 우수한 건축용 심재를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한 단열재층과 심재층을 접착하는 바인더로 인해 난연기능이 강화되면서 접착강도 또한 향상되어 양질의 건축용 심재를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건축용 심재의 바람직한 형태를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 건축용 심재의 바람직한 형태를 나타내는 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 불연층이 구비되는 건축용 심재의 바람직한 형태를 나타내는 예시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 건축용 심재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 건축용 심재의 바람직한 형태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건축용 심재의 바람직한 형태를 나타내는 분해사시도로서, 여기서 본 발명에 따른 건축용 심재는 샌드위치 판넬을 이루는 강판과 강판 사이에 구성되어 단열성 및 흡음성을 구비하도록 구성된다.

이를 위해 도 1, 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 상, 하측으로 각각 경량이어서 가공성 및 취급성이 뛰어나고 단열성이 우수한 것이 특징인 단열재층(10)이 구비된다.

상기 단열재층(10)은 EPS(Expanded Poly-styrol), 난연 EPS, 우레탄 폼, 페놀 폼, 무기재 혼합 페놀폼, 비드법 2종 폼 중에서 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

또한 상기 단열재층(10) 사이로 글라스울, 미네랄울, 암면 중 어느 하나로 이루어지는 심재층(20)이 포함된다.

상기 심재층(20)을 이루는 글라스울, 미네랄울, 암면은 모두 무기섬유로서 유기섬유에 비하여 내열성이 크고 흠음기능과 더불어 난연기능이 우수한 것이 특징이다.

따라서 건축물의 벽면 또는 지붕을 이루는 샌드위치 판넬의 심재에 유입된 음파는 심재층(20)에 의해 감쇄됨으로서 소음을 흡음하게 되는 것이다.

또한 내열성이 좋은 무기섬유인 심재층(20)이 심재 내부에 구비됨으로서 고열에 의해 샌드위치 판넬에 다소간의 수축작용이 발생되어도 심재층(20)의 변형이 방지되어 샌드위치 판넬에 대한 공극발생이 최소화되면서도 화재시 화재 전파가 억제되는 튼튼한 건축물 구조를 구현할 수 있게 된다.

그리고 상기 단열재층(10)과 심재층(20)의 두께비율은 1 : 0.4 ~ 0.65 : 1로 이루어짐이 바람직하며, 상기 두께비율 범위에서 심재층(20)은 적어도 하나 이상으로 이루어짐이 바람직하다.

이는 상기 두께비율로 단열재층(10)과 심재층(20)이 형성되었을 때 단열재층(10)의 단열효율과 심재층(20)의 흡음효율이 극대화되면서, 심재층(20)이 다수로 적층되었을 때 흡음효율이 좋아지기 때문이다.

한편, 단열재층(10)과 심재층(20)의 흡음판(23)과 더불어 다수로 적층되는 심재층(20)은 각각 바인더에 의해 접착된다.

상기 바인더는 아크릴계 바인더 30 ~ 45중량%, 벤토나이트용액은 30 ~ 45중량%, 난연제 10 ~ 15중량%, 불소발수제 5 ~ 8중량%, 안티몬 2 ~ 5중량% 및 황산바륨 1 ~ 3중량% 로 이루어진다.

상기 바인더의 구성요소에 대해 살펴보면, 아크릴계 바인더는 통상적으로 합성수지를 접착할 때 가장 많이 사용되는 접착제로 사용되며, 아크릴계 바인더가 상기 범위로 혼합될 때 후술되는 바인더의 구성요소들이 혼합되어도 바인더로서 접착기능은 유지할 수 있게 된다.

또한 심재층(20)의 재질은 무기섬유로 이루어지기 때문에 보다 안정된 강도까지 구비할 수 있게 되는 것이다.

벤토나이트용액은 벤토나이트와 물이 혼합되어 이루어진 것으로 벤토나이트가 가지는 특유의 다른 물질과 혼합하여 다른 물질을 화학적으로 영향을 주지 않으면서 서로 점결시키는 성질로 인해 접착력이 향상될 수 있게 되는 것이다.

난연제는 바인더를 이루는 성분들 중 기체상에서 연소될 수 있는 물질들의 농도를 희석시켜 주게 되어 화재발생을 최소화하면서도 연소시에는 연기의 방출량을 현저히 감소시켜 화재발생에 의한 피해를 줄여준다 또한 고열 또는 고온에도 충분한 접착력을 발휘할 수가 있게 한다.

불소발수제는 바인더의 발수성능을 부여하여 지면에서 발생되는 냉기 및 외부 온도차이로 의하여 발생되는 응결수에 의한 수분을 방수하여 상시 높은 단열성능을 유지할 수가 있도록 하는 것이다.

안티몬은 방염제의 기능을 구비하는 것으로 난연제와 더불어 샌드위치 판넬용 심재의 화재에 대한 피해를 최소화하도록 한다.

여기서 상기 바인더 100중량부를 기준으로 황토, 토르마린, 옥, 숯으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼용되어 이루어진 원재료가 20 ~ 30㎚로 분쇄가공되는 친환경물질 3 ~ 5중량부와, 황산바륨 3 ~ 5중량부가 혼합된다.

상기 친환경물질은 음이온이 발생되는 성분들로서 샌드위치 판넬용 심재로 사용될 때 인체에 유익한 음이온이 방출되어 항균, 항습 등의 효과를 도모할 수 있게 되는 것이다.

또한 황산바륨은 바인더를 이루는 구성요소들과 친환경물질을 혼합할 때에 침강이나 층분리 현상이 일어나지 않고 골고루 분산 시키기 위한 침강 방지겸 분산제 역할을 하게 되는 것이다.

상기 단열재층(10)과 심재층(20)의 외면에는 물 40 ~ 45중량%와, 질석, 세라믹, 펄라이트, 황토, 점토로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼용되어 이루어진 분말가루 40 ~ 45중량%와, 아크릴 수지 5 ~ 10중량%와, 실란커플링제 5 ~ 10중량%로 이루어지는 코팅제가 도포된다.

상기 코팅제의 분말가루는 인체에 무해한 난연제 기능을 수행하며, 아크릴 수지와 더불어 단열기능을 수행할 수 있도록 한다.

또한 실란커플링제는 바인더의 접착력 및 점성을 향상시켜 코팅제의 분말가루와 접착력을 좋게 하고 우수한 접착강도를 구비하여 코팅공정이 효율적으로 이루어져 생산성을 향상시키게 한다.

여기서 도 3에 도시된 바와 같이 단열재층(10)과 심재층(20) 사이에 석고 보드, 마그네슘 보드, 시멘트 보드, 황토 보드 중 어느 하나인 불연층(30)이 바인더에 의해 접착된다.

상기 열전도성이 낮은 불연층(30)으로 하여금 열차단효과가 향상되어 심재를 이루는 단열재층(10)과 심재층(20)이 열에 의하여 변형되는 현상을 최소화할 수 있게 한다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 샌드위치 판넬용 심재의 제조방법을 나타내는 순서도로서, 여기서 본 발명에 따른 샌드위치 판넬용 심재의 제조방법은 도 4에 도시된 바와 같이 준비단계(S100), 가공단계(S200), 코팅단계(S300), 접착단계(S400)가 순차적으로 수행되어 이루어진다.

준비단계(S100)는 EPS패널인 단열재층(10)과, 글라스울, 미네랄울, 암면 중 어느 하나가 폼 형태로 이루어지는 심재층(20)을 준비하는 단계이다.

가공단계(S200)는 상기 준비단계(S100)에서 준비된 단열재층(10)은 상, 하측에 각각 배열되도록 하고, 심재층(20)은 단열재층(10) 사이에 위치되도록 하되, 단열재층(10)과 심재층(20)의 두께비율은 1 : 0.4 ~ 0.6 : 1로 이루어지도록 가공하는 단계이다.

코팅단계(S300)는 상기 가공단계(S200)에서 가공된 단열재층(10)과 심재층(20)의 외면에 물 40 ~ 45중량%와, 질석, 세라믹, 펄라이트, 황토, 점토로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼용되어 이루어진 분말가루 40 ~ 45중량%와, 아크릴 수지 5 ~ 10중량%와, 실란커플링제 5 ~ 10중량%로 이루어지는 코팅제를 도포한 후 40 ~ 50℃로 유지되는 드라이 오븐기를 통해 2 ~ 3시간 동안 건조시키는 단계이다.

접착단계(S400)는 상기 코팅단계(S300)가 완료된 단열재층(10)을 상, 하측으로 각각 배치하고, 상기 단열재층(10) 사이에 심재층(20)을 구비시킨 후 아크릴계 바인더 30 ~ 45중량%, 벤토나이트용액은 30 ~ 45중량%, 난연제 10 ~ 15중량%, 불소발수제 5 ~ 8중량%, 안티몬 2 ~ 5중량%로 혼합시키고, 상기 혼합물 100중량부를 기준으로 황토, 토르마린, 옥, 숯으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼용되어 이루어진 원재료가 20 ~ 30㎚로 분쇄가공되는 친환경물질이 혼합되어 이루어지는 바인더로 단열재층(10)과 심재층(20)을 접착시키는 단계이다.

여기서 상기 접착단계(S400)는 단열재층(10)과 심재층(20)에 접착할 때 사용되는 바인더의 도포량은 1m×1m당 200 ~ 300g이며, 바인더가 도포된 부위를 50 ~ 60℃의 온도로 30 ~ 60초 동안 가열하여 바인더가 일부 경화된 상태에서 접착이 이루어져 접착효율 및 경화된 바인더층으로 전달되는 열이 차단되는 전달을 늦춰주는 역할을 하게 되며, 이로 인해 샌드위치 패널의 난연성이 향상되는 효과가 있게되는 것이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 단열재층 20 : 심재층
30 : 불연층
S100 : 준비단계 S200 : 가공단계
S300 : 코팅단계 S400 : 접착단계

Claims (18)

1. 강판과 강판 사이에 구비되는 심재에 있어서,
   글라스 울, 미네랄 울, 암면 중 적어도 하나로 이루어지는 심재층; 및
   상기 심재층의 상, 하측에 각각 구성된 단열재층을 포함하고,
   상기 심재층은 다수로 적층될 수 있으며,
   상기 다수로 적층되는 심재층은 각각 바인더에 의해 접착되고,
   상기 바인더는 아크릴계 바인더, 벤토 나이트 용액, 난연제, 불소발수제 및 안티몬 중에서 적어도 하나를 포함하며,
   상기 바인더는
   황토, 토르마린, 옥, 숯으로 이루어진 군(Group)에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼용되어 이루어진 원재료가 분쇄가공된 친환경물질, 그리고 황산바륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 심재.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 심재층은 하나 또는 그 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 건축용 심재.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 단열재층은 EPS(Expanded Poly-styrol), 난연 EPS, 우레탄 폼, 페놀 폼, 무기재 혼합 페놀폼 및 비드법 2종 폼 중에서 적어도 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 건축용 심재.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 심재층의 두께는 상기 단열재층의 두께 이하인 것을 특징으로 하는 건축용 심재.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 단열재층과 상기 심재층 중에서 적어도 하나의 외면에는 코팅제가 도포되는 것을 특징으로 하는 건축용 심재.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 코팅제는 물, 질석, 세라믹, 펄라이트, 황토, 점토로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나, 및
   아크릴 수지, 실란커플링제 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 심재.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 단열재층과 상기 심재층 사이에 석고 보드, 마그네슘 보드, 시멘트 보드, 황토 보드 중 어느 하나인 불연층이 바인더에 의해 접착됨을 특징으로 하는 건축용 심재.
10. 강판과 강판 사이에 구비되는 건축용 심재의 제조방법에 있어서,
    글라스울, 미네랄울, 암면 중 어느 하나가 폼 형태로 이루어지는 심재층과 단열재층을 준비하는 준비단계;
    상기 심재층의 두께가 상기 단열재층의 두께 이하가 되도록 가공하는 가공단계;
    상기 심재층 및 단열재층의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조시키는 코팅단계; 및
    상기 심재층 및 상기 단열재층을 바인더를 이용하여 접착하는 접착단계를 포함하고,
    상기 코팅단계는
    상기 단열재층 및 상기 심재층의 외면에 물 40 ~ 45중량%와, 질석, 세라믹, 펄라이트, 황토, 점토로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼용되어 이루어진 분말가루 40 ~ 45중량%와, 아크릴 수지 5 ~ 10중량%와, 실란커플링제 5 ~ 10중량%로 이루어지는 코팅제를 도포한 후 40 ~ 50℃로 유지되는 드라이 오븐기를 통해 2 ~ 3시간 동안 건조시키는 단계인 것을 특징으로 하는 건축용 심재의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단열재층은 EPS(Expanded Poly-styrol), 난연 EPS, 우레탄 폼, 페놀 폼, 무기재 혼합 페놀폼 및 비드법 2종 폼 중에서 적어도 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 건축용 심재의 제조방법.
12. 삭제
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 접착단계는
    상기 단열재층을 상, 하측으로 각각 배치하고, 상기 단열재층 사이에 상기 심재층을 구비시킨 후 아크릴계 바인더 30 ~ 45중량%, 벤토나이트용액은 30 ~ 45중량%, 난연제 10 ~ 15중량%, 불소발수제 5 ~ 8중량%, 안티몬 2 ~ 5중량%로 혼합시키고, 상기 혼합물 100중량부를 기준으로 황토, 토르마린, 옥, 숯으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼용되어 이루어진 원재료가 20 ~ 30㎚로 분쇄가공되는 친환경물질 3 ~ 5중량부와, 황산바륨 3 ~ 5중량부가 혼합되어 이루어지는 바인더를 이용하여 상기 단열재층을 상기 심재층에 접착시키는 단계인 것을 특징으로 하는 건축용 심재의 제조방법.
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 접착단계에서 사용되는 상기 바인더의 도포량은 1m×1m당 200 ~ 300g이며, 상기 바인더가 도포된 부위를 50 ~ 60℃의 온도로 30 ~ 60초 동안 가열한 후 접착이 이루어짐을 특징으로 하는 건축용 심재의 제조방법.
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제

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