KR102200959B1 - 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼 및 그 제조방법. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 동물성 기포제, 응고제, 급결제 및 배합수를 혼합하여 미세기포가 형성된 기포액을 제조하는 단계; b) 무기질 혼합재와 물을 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계; c) 상기 기포액과 상기 현탁액이 기계 장치에 의해 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물이 발포되어 불연폼으로 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 무기질의 친환경성 원료를 사용하여, 불연성, 단열성, 흡음성, 속경성 등을 현저히 개선시킬 수 있는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 건축물 화재의 경우, 주로 우레탄 폼 등의 가연성 단열재가 사용되고 있다. 상기 가연성 단열재는 유기질로 구성되어, 열에 약할 뿐만 아니라 화재 발생 시에, 유독가스의 방출을 초래하게 되어, 인명과 재산의 안전을 크게 위협할 수 있다는 문제점이 있었다. 이에 따라서, 건축물 시공에 있어서, 불연성 자재의 사용이 절대적으로 필요한 시점이다.
또한, 최근 공동주택 층간소음 문제가 또 다른 사회적 문제로 대두되고 있다. 상기 층간소음은 위층에서 아래층으로 전해지는 소음들이 대부분이며, 일부는 외부에서 발생된 공명 진동파가 건물의 내부로 전달되어 소음을 야기한다. 이에 따라서, 기존 아파트 등의 건물과 신축의 아파트 등의 건물 내부에 상기 소음을 차폐할 수 있는 흡음재 사용의 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 추세에 따라 최근에는 단열 및 흡음 등의 기능이 향상된 자재로서, 특히, 화재 등과 같은 재해 발생 시 재해의 확대를 방지할 수 있는 난연성과 불연성 등과 같은 기준에 적합한 새로운 친환경 건축 내·외장재의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 그러한 조건들을 충족시킬 수 있는 건축용 자재를 제조하기 위한 다양한 방안들이 제시되고 있다
이와 같은 문제점을 해결하게 위한 방법으로서, 바닥층에 방음차단용 판넬을 설치하거나 기포 시멘트 몰탈을 포설하는 방법을 사용하고 있으나, 이는, 초기 건축물 신축 시공시에 이용되어야 한다는 문제점이 있었다. 즉, 기존의 주거용 건물에 이용될 경우, 바닥 또는 천정의 부속재(난방관, 장판, 천정 및 조명기구) 등을 제거한 후에, 사용될 수 있으므로, 시공의 경제적, 시간적 부담을 가중하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 무기질의 친환경성 원료를 사용하여, 불연성, 단열성, 흡음성, 속경성 등을 현저히 개선시킬 수 있는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 a) 동물성 기포제, 응고제, 급결제 및 배합수를 혼합하여 미세기포가 형성된 기포액을 제조하는 단계; b) 무기질 혼합재와 물을 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계; c) 상기 기포액과 상기 현탁액이 기계 장치에 의해 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물이 발포되어 불연폼으로 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 기포액은 동물성 기포제 1~20 중량%, 응고제 1~20 중량%, 급결제 1~10 중량% 및 배합수 60~95 중량%가 혼합되어 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 응고제는 염화마그네슘 60~80 중량%, 염화나트륨 10~25 중량, 염화알미늄 5~10 중량%, 염화칼슘 3~5 중량%, 염화암모늄 1~3 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 무기질 혼합재와 상기 물은 1:1 중량비로 혼합되며, 상기 무기질 혼합재는 200~1000mesh의 입도크기를 갖되, 산화마그네슘 8~75 중량%, 포틀랜드 시멘트 5~35 중량%, 탈크 1~25 중량%, 초속경 시멘트 1~35 중량%, 탄산수소나트륨 1~15 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 무기질 혼합재는 1~5 중량%의 규조토를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 단계 b)와 단계 c) 사이에는 상기 현탁액에 기능성 첨가제를 40~50℃에서 더 첨가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 40~50 중량%, 세피올라이트30~40 중량%, 이산화규소 5~20 중량%, 탄산나트륨 1~5 중량%, 황토흙 1~5 중량%, 갯벌흙 1~5 중량%, 무기계 향균제 1~5 중량%를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 기재된 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조되는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무기질의 친환경성 원료를 사용하여, 난연성, 단열성, 흡음성, 속경성 등을 현저히 개선시킬 수 있는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 및 이의 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 건물내의 벽체 및 바닥 뿐만아니라 천정에서 용이하게 사용될 수 있는 경량화된 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 및 이의 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼의 제조 공정을 나타낸 것이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명은 a) 동물성 기포제, 응고제, 급결제 및 배합수를 혼합하여 미세기포가 형성된 기포액을 제조하는 단계; b) 무기질 혼합재와 물을 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계; c) 상기 기포액과 상기 현탁액이 기계 장치에 의해 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물이 발포되어 불연폼으로 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 제조방법을 제공한다.
방법에 따라서, a) 동물성기포제, 응고제, 급결제 및 배합수가 혼합하여 미세기포가 형성된 기포액을 제조하는 단계에 있어서, 상기 미세기포가 오픈셀 를 형성하도록 하기 위해서, 버블 생성 장치를 이용할 수 있다.
상기 단계 a)에서, 상기 기포액은 동물성 기포제 1~20 중량%, 응고제 1~20 중량%, 급결제 1~10 중량% 및 배합수 60~95 중량%가 혼합되어 제조되는 것이 바람직하다. 즉, 기포액은 동물성 기포제 1~20 중량%, 응고제 1~20 중량%, 급결제 1~10 중량% 및 배합수 60~95 중량%로 구성된다.
상기 동물성 기포제는 소나 말의 발톱과 뿔의 구성 단백질인 케라틴 단백질을 산 또는 알칼리로 가수분해한 후, 분해물을 중화시켜 2가철염이나 방부제를 첨가하여 제조된 것을 특징으로 한다. 상기 동물성 기포제에서 가수분해된 부분 분해물과 철염과의 결합은 큰 표면장력을 가지고 있어 소포 및 기포간의 결합현상이 잘 일어나지 않는 안정된 폐쇄구조의 기포막이 형성될 수 있게 한다. 또한 상기 동물성 기포제는 가수분해 단백질계 발포제로서 다른 발포제와 달리 시멘트 슬러리와 화학반응을 일으키지 않으며, 성분 가운데 Cl-이온이 포함되어 있지 않아 철과 접촉되더라도 부식을 유발할 위험성이 없다. 이에 따라서, 상기 동물성 기포제는 안정적인 폐쇄형 기포를 형성시켜 줌으로써 우수한 물성의 경량 불연폼을 구현할 수 있게 해준다.
상기 기포액 제조에 있어서, 상기 동물성 기포제가 1 중량% 미만으로 배합될 경우, 안정적인 페쇄형 기포를 형성할 수 없어 다공성의 기포가 형성된 불연폼으로 제조될 수 없는 문제가 발생한다. 이는 불연폼의 중량상승을 초래하고, 단열, 흡음, 방음 성능이 낮을뿐더러, 불안정안 기포에 의해 우수한 물성을 갖게 되지 못하는 등의 문제를 야기한다. 동물성 기포제가 20 중량% 초과로 배합될 경우, 단시간에 급격한 응고가 이루어져, 시공 시에 이송호스나 불연폼 믹싱장치 등에 순간 막힘 현상을 야기할 수 있고, 불연폼의 유동성이 저하되고, 불규칙한 기포가 형성되어 물성 저하를 초래할 수 있다. 이에 따라서, 급결제는 상기 중량범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 기포액 제조에 있어서, 상기 응고제는 불연폼의 순간 경화율을 높이기 위한 것으로서, 염화물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 응고제가 1 중량 % 미만일 경우, 순간 경화 효율이 개선되지 못해, 시공시간이 길어지는 문제가 발생할 수 있고, 20 중량%를 초과할 경우, 불연폼의 유동성이 저하되고, 불규칙한 기포가 형성되어 물성 저하를 초래할 수 있다. 이에 따라서, 급결제는 상기 중량범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 응고제는 염화물계, 규산소다, 실리게이트계, 알루미네이트계, 알카리프리게, 실리게이트계 등을 사용할 수 있고, 당업자에 따라서 가변하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 응고제의 경화 효율을 최대로 증진시키되, 경제성을 고려하여 염화물계 응고제를 이용하였다.
더욱 구체적으로, 상기 응고제는 염화마그네슘 60~80 중량%, 염화나트륨 10~25 중량, 염화알미늄 5~10 중량%, 염화칼슘 3~5 중량%, 염화암모늄 1~3 중량%로 구성되었을 때, 제조된 불연폼의 물성과 경화효율이 가장 우수하였다.
상기 기포액 제조에 있어서, 급결제는 불연폼이 기계장치에서 발포된 후, 수초~수십분 내에 경화가 시작될 수 있게 하는 것이다. 상기 급결제가 1 중량% 미만일 경우, 경화의 속도가 매우 느리기 때문에 이미 발포된 기포들이 소포되어 음파를 흡수할 수 있는 물리적 형태를 갖게 될 수 없을 뿐만 아니라,폐쇄성 기포를 형성하지 못해 불안정한 물성을 갖게 되는 문제가 발생한다. 상기 급결제가 10 중량%를 초과할 경우, 불연폼이 기계장치에서 발포되기 전에 경화되어, 건물의 벽이나 천정 등에 불연폼을 타설 및 주입되지 못하게 될 우려가 있다. 이에 따라서, 급결제는 상기 중량범위를 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 급결제는 규산염인 규산나트륨과 염화물계인 염화마그네슘을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 상기 규산나트륨 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 50 중량부를 첨가하여 급결제로 제조하는 것이 바람직하다. 방법에 따라서, 상기 급결제는 당업자에 의해 통상적으로 이용될 수 있는 알루미늄실리콘산나트륨, 실리게이트계, 알루미네이트계, 알카리프리계 등을 이용할 수 있다.
상기 급결제 중 규산염은 물에 용해되거나 균일하게 분산되며, 1종∼4종의 용액형 규산나트륨 내지는 분말형 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 알루미늄실리콘산나트륨 중에 선택되어지는 1종 내지는 1종 이상이 선택되어지고, 바람직하게는 1종∼4종의 용액형 규산나트륨 내지는 규산칼륨 내지는 알루미늄실리콘산 나트륨을 이용하는 것이 유리하며, 더욱 바람직하게는 1종∼4종의 규산나트륨, 알루미늄실리콘산 나트륨이 유리하고, 가장 바람직하게는 3종의 규산나트륨을 이용하는 것이 유리하다.
규산칼륨과 규산리튬은 대체적으로 결합력이 우수하고, 내수성이 우수한 불연폼을 제조할 수 있도록 하나, 가격이 고가라는 단점을 가지며, 알루미늄실리콘산 나트륨인 경우 대체적으로 가격이 저렴하나 알루미늄과 실리콘이 함께 결합된 규산염으로서 흡음과 경량의 난염폼을 제조에 기여하는 바가 미미하며, 규산나트륨은 물에 명확히 용해하기 위하여 열원이 필요하거나 장시간 용해시간이 필요하게 되며, 1종∼4종의 용액형 규산나트륨 중 1종의 규산나트륨(SiO2/Na2O의 mole ratio: 2.1∼2.3)은 점도가 100,000 cps 이상으로 점도가 매우 크기 때문에 슬러리상태로 조절하기 위하여 물을 공급해야 됨에 따라 상대적으로 결합력이 떨어질 수 있다는 단점이 있으며, 특히 동절기에 이루어지는 작업에서는 작업성이 매우 떨어진다는 단점이 있으며, 규산나트륨 2종(SiO2/Na2O의 mole ratio: 2.4～2.6)인 경우 1종보다 실리카 졸의 량을 더 많이 제공할 수 있으나, 점도가 10,000∼50,000 cps로 대체적으로 높기 때문에 2종 역시 정확한 규산염의 유입량을 조절하기 어렵고, 규산나트륨 4종(SiO2/Na2O의 mole ratio: 3.4∼3.6)인 경우 많은 량의 3차원적 실리카 네트워크를 생성시킬 수 있으며, 점도가 비교적 낮아 세라믹 광물을 슬러리 상태로 조절하기 매우 편리하나, 국내의 수요처가 대체적으로 낮아 생산을 하지 않기 때문에 구입하기 어려우며, 단가가 비싸다는 단점을 가지고 있으며, 규산나트륨 3종(SiO2/Na2O의 mole ratio: 3.15∼3.30)인 경우 점도도 그다지 높지 않으면서 가격이 저렴하고 국내의 규산염 제조업체에서 가장 많이 생산하고 있는 규산염이기 때문에 구입하는데 편리하므로 경제성 및 생산성을 고려할 때 3종의 규산나트륨을 이용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 규산나트륨 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 50 중량부를 첨가한 후 혼합하여 급결제로 제조될 경우, 폐쇄형 기포가 더욱 용이하게 형성될 수 있게 되어, 흡음력 내지 방음력을 더 개선할 수 있는 효과가 있다.
사용자에 따라서 상기 급결제는 알루미늄염(황산알루미늄, 염화알루미늄, 질산알루미늄, 초산알루미늄), 탄산염(중탄산나트륨, 중탄산칼륨, 중탄산암모늄, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산암모늄, 탄산칼슘) 규산염, 실리카 졸(silica sol), 글리옥살, 에틸렌글리콜 디아세테이트 중에 선택되어지는 1종 내지는 1종 이상을 선택하여 더 혼합 사용하도록 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 급결제 제조에 있어서, 규산나트륨, 염화마그네슘에 실리카졸을 더 첨가한 후, 혼합하여 급결제를 제조할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 규산나트륨 100 중량부에 대하여 염화마그네슘 50 중량부를 첨가한 후, 상기 규산나트륨 100 중량부에 대하여 실리카졸 10 중량부를 더 첨가한 후 혼합할 수 있다.
상기 실리카 졸(콜로이달 실리카)은 10∼110 ㎚ 크기를 가진 시판용 콜로이달 실리카 내지는 상기 규산염을 산(acid)과 반응하여 화학적으로 불안정한 실리카 졸을 직접 제조하여 사용할 수 있다. 시판용 실리카 졸을 이용하여 급결제로 사용할 경우 입자의 크기가 적을수록 불연폼의 경화속도가 빠르기 때문에 수초만에 경화되는 속결을 원할 경우 10∼30 ㎚의 크기를 가지 실리카 졸을 사용하는 것이 유리하고, 완결을 원할 경우 30∼100 ㎚의 크기를 가지는 실리카 졸을 사용하는 것이 유리하다.
방법에 따라서, 규산염을 산(acid)과 반응하여 화학적으로 불안정한 실리카 졸을 직접 제조하여 사용할 경우 산과 규산염이 혼합된 용액의 pH 범위가 2∼9일때 가능하며, 산과 규산염이 혼합된 용액의 pH가 낮을 경우 시멘트의 pH가 강알칼리를 띠고 있기 때문에 중화되면서 시멘트의 강도를 현저히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 pH가 4∼9의 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 이 때 사용되는 산(acid)은 희석된 산이 유리하며, 염산, 질산, 황산, 인산, 불산, 포름산, 아세트산, 구연산, 말레인산, 올레인산 중 1종 내지는 1종 이상의 산(acid)이 선택되어 지며, 바람직하게는 가격이 저렴하고 환경오염을 최소화할 수 있는 황산, 아세트산, 구연산을 사용하는 것이 유리하며, 상기 산의 희석량은 물의 100 중량으로 기준으로 할 때 바람직하게는 10 내지는 75 중량부가 희석된 산이 유리하며, 더욱 바람직하게는 25 내지는 50 중량부가 유리하고, 가장 바람직하게는 30 내지는 45 중량부가 유리한 바, 산(acid)이 10 중량부 이하로 희석될 경우 규산염과 산과 혼합 시 화학적으로 불안정한 실리카 졸을 제공하기 위해서 많은 시간이 소요된다는 단점이 있으며, 25 중량부를 초과하여 산도가 높을 경우 화학적으로 불안정한 실리카 졸을 만드는 과정 중에 실리카 겔이 만들어져 급결의 역할을 못할 수 있다.
상기 단계 b)에 있어서, 상기 무기질 혼합재와 상기 물은 1:1 중량비로 혼합되며, 상기 무기질 혼합재는 200~1000mesh의 입도크기를 갖되, 산화마그네슘 8~75 중량%, 포틀랜드 시멘트 5~35 중량%, 탈크 1~25 중량%, 초속경 시멘트 1~35 중량%, 탄산수소나트륨 1~15 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 무기질 혼합재와 상기 물이 1:1 중량비로 혼합되도록 함으로써, 500~2000cps 점도의 현탁액을 제조할 수 있다. 상기 무기질 혼합재와 상기 물의 혼합 중량비가 다르게 구성되어, 점도 500cps 미만의 현탁액을 제조하게 될 경우 점착성 불량을 나타낼 수 있으며, 2000cps를 초과하는 경우에는 현탁액이 과도한 점성으로 인하여, 불연폼의 작업성 저하를 유발하게 되는 문제를 야기하게 될 수 있다.
또한, 상기 무기질 혼합재는 200~1000mesh의 입도크기를 갖는 분말을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 300~400mesh의 크기가 유리하며, 더욱 바람직하게 310~340~mesh의 크기가 유리하고, 가장 바람직하게는 325mesh 크기의 분말을 사용하는 것이 유리하다. 이는 무기질 혼합재가 수화반응에 의해 일정한 형태의 형상체를 구현하게 되는데, 무기질 혼합재의 입자 크기가 1000mesh를 초과할 경우, 고가의 분쇄기가 필요하고, 분말이 공기 중으로 분산될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 무기질 혼합재의 입자 크기가 200mesh미만일 경우, 비표면적이 낮아 반응활성이 낮아져, 고강도의 무기 성형체를 제공할 수 없을뿐더러, 형성된 기포에 균일하게 분산되지 못해 제공되는 불연폼의 물성히 현저히 감소될 수 있는 문제가 있다. 이에 따라서, 상기 무기질 혼합재는 200~1000mesh의 입도크기를 갖는 것을 사용해, 초기 강도발현이 될 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 무기질 혼합재에 포함되는 산화마그네슘은 분말입자의 크기에 따라서, 함유량이 가변될 수 있으나 상기 무기질혼합재에 대하여 8 내지 75 중량%로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 산화마그네슘이 8 중량% 미만으로 포함될 경우, 유동성은 개선되나 물성이 취약해질 수 있는 문제가 있고, 산화마그네슘이 75 중량%를 초과하게 될 경우, 유동성이 취약하여, 혼합과정에서 많은 시간과 동력이 필요한 문제점이 있으며, 원가 부담으로 인해 경제성이 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라서, 산화마그네슘은 상기 중량범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 무기질혼합재 제조에 있어서, 상기 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 무기질혼합재에 대하여 5~35 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 포틀랜드 시멘트 함량이 무기질혼합재에 대하여 35중량%를 초과하면 강도 및 내구성, 내화성, 가격성은 개선되나 무게비중이 높아져 경량성이 현저히 떨어질 수 있고, 경화가 빨라져 작업성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 포틀랜드 시멘트의 함량이 기능성 결합제에 대하여 5중량% 미만이면 단열, 차음, 방음, 장기 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 무기질혼합재 제조에 있어서, 상기 탈크는 높은 온도에서 많은 양의 잔류물을 남기는 등의 매우 높은 열적 안정성을 보이므로 제조되는 불연폼의 불연성을 확보하기 위함이다. 또한, 탈크는 무기 광물이기 때문에 제조되는 불연폼의 내수성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 치수안정성, 내충격성, 내수성 및 내구성을 증진시켜주는 효과가 있다.
상기 탈크가 상기 무기질혼합재에 대하여, 1 중량% 미만으로 함유될 경우, 내충격성, 내수성 및 내구성을 확보하지 못하는 문제가 있고, 25 중량%를 초과하여 함유될 경우, 증점을 유발하게 되고, 치수안정성 개선효과가 떨어지게 될 수 있다.
상기 무기질혼합재 제조에 있어서, 상기 초속경 시멘트는 상온에서의 경화속도를 개선함과 동시에 결합력을 향상시킴으로써, 최종적으로 제조되는 불연폼의 압축강도를 개선할 수 있는 효과가 있다. 상기 초속경 시멘트가 1 중량% 미만일 경우, 첨가량 대비 불연폼의 경화를 촉진하는 효과가 거의 나타나지 않게되며, 35 중량%를 초과할 경우, 불연폼의 경화가 빠르게 진행되지만 기포조직이 균일하지 않고 또한, 각 구성물의 혼합이 원활하지 않으며 부분적으로 뭉치므로 전체적인 강직도가 떨어지는 문제가 있다. 더욱 바람직하게, 상기 초속경 시멘트는 조강 포틀랜드 시멘트 30~40 중량% 및 고로슬래그 미분말 5~10 중량%, 칼슘설포알루미네이트 15~25 중량%, 알루미나 시멘트 5~15 중량%, 석고분말 7~15 중량%, 소석회 5~10 중량%, 탄산바륨 5~10 중량%, 트리칼슘알루미네이트 0.5~3 중량% 를 함유하는 것 일 수 있다.
상기 무기질혼합재 제조에 있어서, 상기 탄산수소나트륨은 기공의 크기와 분포에 관계되며, 이는 제품의 비중과 경도를 좌우하고, 또한 제품의 단열, 흡음특성에도 영향을 준다. 더욱 구체적으로, 상기 탄산수소나트륨은 합성 시 발포제로 사용되는 것으로, 첨가된 탄산수소나트륨은 반응공정에서 이산화탄소와 물을 발생하여 기공을 형성하고, 탄산나트륨 무수물로 변하게 되며, 이는 다시 규산이나 알루미나를 만나 나트륨은 양이온 바인더로 결합되고 탄산은 기체로 분리되도록 한다.
따라서, 상기 탄산수소나트륨이 상기 무기질혼합재에 대하여, 1중량% 미만으로 포함되는 경우 기포생성 확보가 곤란하고, 상기 탄산수소나트륨이 15중량%를 초과하여 포함하는 경우 기공 크기가 커지고, 분포와 크기가 균일하지 않아 경도를 낮게 하고, 흡음특성을 저하하는 문제를 발생시킬 수 있으므로, 상기 탄산수소나트륨은 상기 중량범위를 유지하는 것이 바람직하다.
방법에 따라서, 상기 무기질 혼합재는 1~5 중량%의 규조토를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 규조토가 더 첨가됨으로써, 불연폼의 기포생성이 더 활발해지며, 이는 경화후에 균일한 기공이 형성될 수 있게 한다. 이는 제품의 경량화를 가능하게 하므로, 즉 제조되는 불연폼이 천정에 발포되어 사용될 경우에 상기 규조토를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 c) 상기 기포액과 상기 현탁액이 기계 장치에 의해 혼합물을 형성하는 단계;를 포함한다.
더욱 구체적으로, 상기 기계 장치는 Y형 또는 T형의 합류형 배관을 형성한다. 사용자는 각각의 단부에 단계 a)에서 제조된 기포액과 단계 b)에서 제조된 현탁액을 주입한 후, 기계장치를 작동시켜, 상기 기포액과 현탁액 혼합된 후에, 목표물을 향해 발포될 수 있도록 한다.
상기 기계장치에 의해 상기 기포액과 현탁액이 균일하게 혼합된 후, 바닥, 벽체, 천정 등 일정한 형상을 갖는 틀(mold)에 불연폼이 발포 타설되면, 건조되면 흡음, 단열, 불연 성능이 개선된 성형체를 형성할 수 있다.
방법에 따라서, 본 발명은 상기 단계 b)와 단계 c) 사이에 상기 현탁액에 기능성 첨가제를 40~50℃에서 더 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 기능성 첨가제는 불연폼의 방음, 흡음, 단열, 내열, 내수, 내구 성능을 더욱 개선시키기 위한 것으로서, 상기 단계 b)에서 제조된 현탁액에 첨가하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 상기 기능성 첨가제와 현탁액은 특히 40~50℃의 온도에서 혼합하는 것이 이후 기본 골격의 형성과 바인더의 결속에 유리하다.
상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 40~50 중량%, 세피올라이트30~40 중량%, 이산화규소 5~20 중량%, 탄산나트륨 1~5 중량%, 황토흙 1~5 중량%, 갯벌흙 1~5 중량%, 무기계 향균제 1~5 중량%를 포함할 수 있다.
상기 메타규산나트륨은 균일한 결정성 기포를 형성하는데 기여함으로써, 흡음성능 및 제품의 경량화를 위하여 사용도리 수 있다. 상기 기능성 첨가제에 대하여, 40~50중량%가 포함될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 메타규산나트륨이 40 중량% 미만으로 포함될 경우, 불규칙한 기포가 형성되어, 첨가량 대비 흡음 및 방음 성능을 현저히 개선시키는 효과를 기대하기 어렵고, 50 중량%를 초과하여 포함될 경우, 경화시간 확보가 곤란하여 좋지 않다.
상기 세피올라이트(sepiolite)는 강도향상, 경량화 및 기포유지를 위한 것으로, 팽창성과 건조에 의한 용량 수축이 일어나지 않는 특성을 가지고 있어 내부에 기포를 구비한 상태로 경화될 수 있다. 즉 이는 기기포의 흡착 유지담체로 작용하여 100 내지 500 ㎛ 정도의 미세한 기포가 불연폼 내에서 소멸되지 않고 균일하게 분산될 수 있게 한다. 세피올라이트는 단열과 차열효가 뛰어나고, 보온과 보냉효과도 우수하여 벽면 내지 천정의 결로현상을 해결할 수 있는 효과가 있다. 상기 세피올라이트는 상기 기능성 첨가제에 대하여 30~40중량 %로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 이산화규소는 내마모성, 흡착성, 방수성, 내화성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 이산화규소는 상기 기능성 첨가제에 대하여 5∼20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 이산화규소의 함량이 20중량%를 초과하면 내마모성 및 내화성은 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 이산화규소의 함량이 5중량% 미만이면 성능 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 탄산나트륨은 불연폼의 표면장력을 낮추어, 폼의 안정성을 향상시키기 위함이다. 상기 기능성 결합제에 대하여 1∼5량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 탄산나트륨(NaSO4)의 함량이 기능성 결합제에 대하여 1중량% 미만 또는 5중량%를 초과할 경우에는 불연폼의 표면장력을 낮추는 효과가 미미하게 되므로, 적정범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 황토흙과 갯벌흙은 불연폼에 1~10mm 정도의 내경을 지닌 확장공극을 형성하게 된다. 상기 확장공극이 형성될 경우, 경량성과 흡음성을 더욱 개선시킬 수 있는 효과가 있고, 상기 황토흘과 갯벌흙에서 발생된 원적외선이 외부로 방출되어, 실내의 공기질을 개선할 수 있는 효과가 있다. 상기 황토흙과 갯벌흙이 1 중량% 미만일 경우, 첨가량 대비 확장공극의 수가 너무 적어 경량성과 흡음성이 저하될 우려가 있고, 5중량% 이상일 경우, 불연폼에 확장공극이 과다하게 형성되면서 경화후에 강도가 저하되는 문제점이 발생된다. 이에 따라서, 상기 갯벌흙과 황토흙은 상기 기능성 첨가제에 대하여 1~5 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 무기계 향균제는 제올라이트, 토르마린, 패각 소성 분말을 이용할 수 있다. 상기 제올라이트(Zeolite)는 화산에서 얻는 광물질로서 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 함수 알루미늄 규산염 광물의 일종으로(Si, Al) O4의 사면체가 입체망상으로 결합하고 있는 구조로 중앙부에 큰 틈이 존재하고, 망상구조가 올바른 규칙이 깨어져 골격에 빈틈이 있는데, 이 빈틈에 의해 분자체 기능을 가지면서 동시에 다량의 물을 흡착할 수가 있고, 고온에서도 그 기공의 형태가 유지되며 암모니아 및 중금속, 독성물질을 흡착해서 포화상태가 되도 다시 배출하지 않는 성질 있으며, 경수를 연수로 형성되는 여과재로 사용된다. 제올라이트의 구조상의 특징은 결정구조 내에 있는 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착하는 성질을 가지고, 일정한 크기의 세공경을 갖고 있기 때문에 이것보다 작은 분자를 선택적으로 통과시켜 흡착하고, 이 분자체 효과를 이용하여, n-paraffin과 isoparaffin의 분리나 ortho, meta, para 이성질체를 분리할 수 있다. 또한, 결정구조 내에 교환가능한 양이온을 함유하고 있기 때문에 용이하게 다른 양이온과 자유롭게 교환하는 이온 교환성을 갖는데, 이 성질을 이용하여 공기 중의 유해물질의 제거, 유용성분의 농축, 회수를 할 수 있다.
상기 토르마린은 지구상에 존재하는 광물 중에 유일하게 미세한 열에 의해 입자가 전기를 발생시켜 미약 전류를 흐르게 하는 성질을 갖고 있는 것으로, 전기석이라고도 불려진다. 그러므로, 인체의 열(체온)과 접촉되거나 난방열에 의해 열전달이 되면, 토르마린층에서 미약 전류가 발생되어 난방의 상승 작용이 나타나게 된다. 또한 토르마린은 다량의 음이온 발생으로 항균, 탈취 및 세정효과와 같은 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.
상기 패각 소성 분말은 굴, 조개, 전복, 소라, 꼬막, 모시조개, 홍합, 키조개 및 맛조개 등의 패류를 수집하여, 연마기에 넣고 표면에 부착된 오니, 해초 등의 이물을 깨끗이 세정 한 후 세정된 굴 패각을 분쇄기에 투입하여 10~20mm의 정도의 크기로 조 분쇄하고 소성로에 투입하여 약 400~500℃의 온도를 유지하면서 2~3시간 동안 1차 소성시킨 후, 상기 1차 소성된 패각분말을 10% 수산화나트륨 용액에 약 30~50분 정도 짧은 시간 동안 침적시키고 이를 건져내고 약 600~700℃의 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 2차 소성시켰다. 상기 2차 소성된 패각분말을 5% 정도의 염산용액에 약 5~10분 정도 짧은 시간 동안 침적시켰다가 건져내어 다시 물이 담겨진 세정로로 옮겨 3~5시간 정도 침적시켰다가 이를 건져내어 약 1100~1250℃ 범위 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 3차 소성시킨 후 200~500 메쉬 범위크기로 미분쇄하여 얻은 분말을 이용하여 불연폼을 제조할 경우, 상기 불연폼은 최적의 향균성과 탈취성이 부여되도록 할 수 있다.
상기 제올라이트, 토르마린, 패각 소성 분말과 같은 무기계 향균제를 이용함으로써, 벽체 또는 천정에 타설되는 불연폼이 내화, 단열, 흡음 성능 뿐만아니라 실내 공기질의 개선, 항균효과 등을 창출할 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 기능성 첨가제는 무수황산나트륨 1~5중량%, 플루오린화나트륨 1~5중량%, 메타인산 1~5중량%를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 40~50 중량%, 세피올라이트30~40 중량%, 이산화규소 5~20 중량%, 탄산나트륨 1~5 중량%, 황토흙 1~5 중량%, 갯벌흙 1~5 중량%, 무기계 향균제 1~5 중량%, 무수황산나트륨 1~5 중량%, 플루오린화나트륨 1~5 중량%, 메타인산 1~5 중량%를 포함 할 수 있다.
상기 무수황산나트륨은 기포제로서, 발포성을 높이는 작용을 한다. 상기 무수황산나트륨이 1 중량% 미만으로 포함되면, 첨가량 대비 발포성이 떨어지고, 5 중량%를 초과하면, 과발포성에 의한 유동성 증가로, 불연폼의 경화촉진을 저해하므로 상기 범위로 한정되어야 한다.
상기 플루오린화나트륨은 강도, 내식성, 방오, 방부 등의 역할을 위해 사용할 수 있다. 상기 플루오린화나트륨은 상기 기능성 첨가제에 대하여 1~5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 기능성 결합제에 대한 상기 플루오린화나트륨의 함량이 1중량% 미만일 경우 강도, 내식, 방수, 방오, 방부 성능 효과가 미약할 수 있고, 상기 플루오린화나트륨의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 강도 발현이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다
상기 메타인산은 현탁액에서 음전하를 상쇄하여, 성분간의 결합력을 높임으로써, 불연폼이 안정적인 물성을 갖게 한다. 상기 메타인산은 상기 기능성 첨가제에 대하여, 1~5중량%가 포함될 수 있다.
방법에 따라서, 가장 바람직하게, 상기 기능성 첨가제는 무릇 추추물을 1~3 중량% 더 포함될 수 있다. 즉, 상기 기능성 첨가제는 무수황산나트륨 1~5중량%, 플루오린화나트륨 1~5중량%, 메타인산 1~5중량%를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 40~50 중량%, 세피올라이트30~40 중량%, 이산화규소 5~20 중량%, 탄산나트륨 1~5 중량%, 황토흙 1~5 중량%, 갯벌흙 1~5 중량%, 무기계 향균제 1~5 중량%, 무수황산나트륨 1~5 중량%, 플루오린화나트륨 1~5 중량%, 메타인산 1~5 중량%, 무릇 추출물1~3 중량%로 구성될 수 있다.
상기 무릇 추출물은 천연 기포제로서, 표면장력을 낮추고, 표면점도를 높여 기포의 안정성을 향상시키며, 물의 사용을 줄이고, 복합제의 유동성을 개선할 수 있다. 상기 무수황산나트륨이 1 중량% 미만으로 포함되면, 첨가량 대비 기포제의 효과가 떨어지고, 3 중량%를 초과하면, 유동성 증가로, 불연폼의 경화촉진을 저해하므로 상기 범위로 한정되어야 한다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 제조방법으로 제조된 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼을 제공할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건축용 친환형 흡음성 불연폼에 관하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
a) 미세기포가 형성된 기포액을 제조하되, 상기 기포액은 동물성 기포제 7 중량%, 응고제 5 중량%, 급결제 4 중량% 및 배합수 84 중량%를 혼합 사용하였다.
이때, 상기 응고제는 염화마그네슘 60~80 중량%, 염화나트륨 10~25 중량, 염화알미늄 5~10 중량%, 염화칼슘 3~5 중량%, 염화암모늄 1~3 중량%로 구성된 것을 이용하였다.
b) 이후, 325 mesh의 무기질 혼합재와 물을 1:1 중량비로 혼합하여 점도가 500~2000cps인 현탁액을 제조하되, 상기 무기질 혼합재는 산화마그네슘 10 중량%, 포틀랜드 시멘트 30 중량%, 탈크 20 중량%, 초속경 시멘트 30 중량%, 탄산수소나트륨 10 중량%가 혼합된 것을 사용하였다.
c) 이후, 제조된 기포액과 현탁액이 기계장치에 의해 혼합물을 형성한 후, 상기 혼합물 발포시켜 불연폼을 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 무기질 혼합재는 산화마그네슘 74중량%, 포틀랜드 시멘트 10 중량%, 탈크 5 중량%, 초속경 시멘트 5 중량%, 탄산수소나트륨 4 중량%, 규조토 2 중량%가 혼합된 것을 사용하였다는 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 현탁액에 기능성 첨가제를 40~50℃ 더 첨가하되, 상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 42중량%, 세피올라이트 33 중량%, 이산화규소 9 중량%, 탄산나트륨 4 중량%, 황토흙 4 중량%, 갯벌흙 4 중량%, 무기계 향균제 4 중량%를 혼합한 것을 사용하였다는 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 현탁액에 기능성 첨가제를 40~50℃ 더 첨가하되, 상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 42중량%, 세피올라이트 33 중량%, 이산화규소 7 중량%, 탄산나트륨 3 중량%, 황토흙 3 중량%, 갯벌흙 3 중량%, 무기계 향균제 3 중량%, 무수황산나트륨 2 중량%, 플루오린화나트륨 2 중량%, 메타인산 2 중량%를 혼합한 것을 사용하였다는 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 무기질 혼합재가 산화마그네슘을 포함하지 않는 것을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<비교예 2>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 동물성 기포제 대신 식물성 기포제를 사용해 기포액을 제조한 것을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<비교예 3>
동물성 기포제 7 중량%, 응고제 5 중량%, 급결제 4 중량% 및 배합수 84 중량%를 혼합 사용하여, 기포액을 제조한 후, 유기질 혼합재와 물이 1:1 중량비로 혼합된 현탁액 제조하여, 상기 기포액과 현탁액이 기계장치에 의해 혼합물을 형성한 후, 상기 혼합물 발포시켜 폼을 제조하였다.
■ 실험예1 : 흡음성 평가
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상 및 크기의 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
흡음성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 15±1℃의 온도와 50±10%HR 습도의 실험환경에서 수행하였다.(이때, 실험방법은 KS F 2805 : 2009를 적용한다.)
2) 실험결과
실험결과는 하기의 표와 같다.
| 구분 | 주파수별 흡음계수 | |||
| 500 Hz | 1,000 Hz | 1,500 Hz | 2,000 Hz | |
| 실시예1 | 0.43 | 0.79 | 0.87 | 0.95 |
| 실시예2 | 0.58 | 0.80 | 0.89 | 0.99 |
| 실시예3 | 0.50 | 0.82 | 0.99 | 0.99 |
| 실시예4 | 0.52 | 0.84 | 0.91 | 1.01 |
| 비교예1 | 0.23 | 0.54 | 0.64 | 0.71 |
| 비교예2 | 0.25 | 0.60 | 0.65 | 0.74 |
| 비교예3 | 0.27 | 0.65 | 0.70 | 0.75 |
상기 표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 실시의 4의 경우, 전반적으로 흡음계수가 높아 우수한 흡음특성을 갖는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나, 비교예 1 내지 3의 경우, 실시예 1 내지 4와 비교할 때, 낮은 흡음계수를 나타내었고, 이는 흡음성이 떨어지는 문제가 있었다.
■ 실험예2 : 단열성 평가
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상 및 크기의 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
단열성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 상기 시험체를 가열로에 투입하고, 상기 가열로를 KS F 2271-1의 온도곡선에 따라 120분 동안 가열하여, 차염성(6mm 균열/ 25mm 균열/ 화염발생 유무/ 착화 유무)과 차열성(비가열면의 평균상승온도, 최고상승온도)을 평가하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 차염성 | 6mm 균열 | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x |
| 25mm 균열 | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | |
| 화염발생 유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 유 | |
| 착화유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 유 | |
| 차열성 | 비가열면의 평균상승온도(℃) | 38.2 | 48.7 | 35.5 | 34.1 | 80.1 | 70.1 | 110.2 |
| 비가열면의 최고상승온도 | 39.1 | 50.1 | 36.5 | 35.1 | 89.5 | 75.1 | 132.2 | |
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 차열성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
■ 실험예3 : 경량성 평가
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상 및 크기의 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
경량성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 상기 시험체를 (100×100×100)mm로 절단하여, KS F 2701의 시험방법에 따라 절건밀도의 측정을 수행하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 절건밀도(g/cm3) | 0.20 | 0.09 | 0.16 | 0.14 | 0.48 | 0.51 | 0.55 |
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 밀도가 현저히 낮다는 점을 고려하여, 경량성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
■ 실험예4 : 휨파괴 측정실험
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상의 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
휨파괴 측정을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, KS F 3504 : 2007을 사용하여, 휨파괴 측정을 진행하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 휨파괴 하중(N) | 302 | 290 | 310 | 350 | 190 | 200 | 210 |
상기 표 4의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 더 높은 휨 하중을 갖는 것으로 나타났다.
■ 실험예5 : 향균성 평가
1) 실험과정
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상 및 크기의 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
휨파괴 측정을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 4주 동안 1주 간격으로 곰팡이 균주의 배양정도를 살펴보는 방법으로 수행되었으며, 사용된 곰팡이 균주는 다음과 같다.
Aspergillus niger ATCC 9642(검정 곰팡이) / Penicillium pinophilum ATCC 11797(페니실리움 피노필럼) /Chaetomium globosum ATCC 6205(토양사상균) / Gliosiadium virens ATCC 9645 / Aureobasidium pullulans ATCC 15233(풀루란)
-: 없음
+: 균사의 발육이 미세하게 인지됨
++: 균사의 발육이 보통으로 인지됨
++: 균사의 발육이 두드러지게으로 인지됨
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 곰팡이 발육 | + | + | - | - | +++ | +++ | +++ |
상기 표 5의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 3 내지 4의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 곰팡이를 접종한 부분에서 균사의 발육이 인지되지 않았으며, 이를 통해 향균력이 있음을 알 수 있었다.
■ 실험예6 : 겔타임, 압축강도, 인장강도 , 부착강도 및 부피변화율 평가
1) 실험과정
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상과 크기를 갖는 시공면에 발포하였다.
실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체의 겔타임(분) 압축강도, 인장강도, 부피변화율, 부착강도를 측정하였다.
상기 압축강도, 인장강도 및 부착강도는 28일 후 KS F 4042-02의 표준에 따라 측정하였으며, 상기 부피변화율은 시공 28일 후의 부피를 0℃부터 35℃까지 온도를 달리하여매일 부피 변화의 정도를 측정함으로써 평가하였고 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
| 구분 | 겔타임(분) | 압축강도 (N/㎟) |
인장강도 (N/㎟) |
부착강도 (MPa) |
부피변화율 (%) |
| 실시예1 | 8.5 | 61.2 | 6.7 | 1.5 | 0.0002 |
| 실시예2 | 9.4 | 59.2 | 6.4 | 1.6 | 0.0004 |
| 실시예3 | 7.9 | 63.8 | 6.8 | 2.0 | 0.0001 |
| 실시예4 | 5.5 | 65.8 | 7.8 | 2.1 | 0.0001 |
| 비교예1 | 21.5 | 40.2 | 4.4 | 1.0 | 0.0010 |
| 비교예2 | 20.3 | 35.2 | 4.2 | 1.1 | 0.0009 |
| 비교예3 | 23.1 | 39.2 | 4.1 | 1.0 | 0.0008 |
상기 표 6을 참고하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 5~20분 내외로 겔화가 진행되어, 경화가 신속히 이루어질 뿐만 아니라, 강도특성 및 부착 성능 면에서 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
■ 실험예7 : 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성 평가
1) 실험과정
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상의 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
동결융해 저항성은 KS F 2456에 따라 동결융해 저항성 시험을 수행하였고, 균열 저항성은 AASHTO PP34-98에 따라 균열 저항성 시험을 수행하였다. 또한, 건조수축 저항성은 KS F 2424에 따라 건조수축 저항성 시험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표7에 나타내었다.
| 구분 | 동결융해저항성(%) | 균열저항성 | 건조수축저항성 |
| 기준값: 80% 이상 |
기준값: 56일 까지 균열없음 |
기준값: 0.15 이하 |
|
| 실시예1 | 97 | 균열없음 | 0.02 |
| 실시예2 | 95 | 균열없음 | 0.02 |
| 실시예3 | 98 | 균열없음 | 0.01 |
| 실시예3 | 99 | 균열없음 | 0.01 |
| 비교예1 | 85 | 균열없음 | 0.05 |
| 비교예2 | 83 | 균열없음 | 0.06 |
| 비교예3 | 84 | 균열없음 | 0.06 |
상기 표 7를 살펴보면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예1 내지 비교예 3에 비하여 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성에서 동등 이상으로 우수하다는 것을 알 수 있다.
■ 실험예8 : 불연성 평가
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 4, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 폼을 동일한 형상 및 크기를 갖는 틀에 넣은 후, 일정시간 건조시켜 평가용 시험체를 제작하였다.
1.1 가스유해성 시험
상기 평가용 시험체 각각을 KS F 2271 규정에 따라, 17∼21℃에서 상대습도 8∼10% R.H.조건하에서 수행하였다.
1.2 콘칼로리미터 시험
상기 평가용 시험체 각각을 KS F ISO 5660-1 규정에 따라, 열 방출, 연기발생, 질량감소율을 통한 열 방출률(콘칼로리미터)을 시험하였다.
상기 평가용 시험체 각각을 수직으로 유지하고, 하단에 LP가스350ml/min의 부열원을 사용하여 3분 동안 가열하고, 상기 부열원 및 전열1.5kw의 주열원을 이용하여 7분 동안 가열하여 총 가열시간 10분 동안 접염(接炎)시킨 후에 불길을 제거하고, 시험편에 착화(着火)한 불이 꺼지는 시간을 측정하였다. 상기 실험으로부터, 열 방출, 연기발생, 질량감소율을 통한 열 방출률을 시험하였다. 상기 결과를 하기 표에 기재하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예4 | 기준 | |
| 콘칼로리미터 | 총열방출률 (MJ/  |
3.9 (적합) |
4.5 (적합) |
3.8 (적합) |
3.0 (적합) |
8.1 (부적합) |
8.3 (부적합) |
8.4 (부적합) |
8MJ/ |
열방출률이 200Kw/ |
0 (적합) |
0 (적합) |
0 (적합) |
0 (적합) |
1 (적합) |
3 (적합) |
2 (적합) |
10초 이하 | |
| 전부용융 여부 |
해당사항없음 (적합) |
해당사항없음 (적합) |
해당사항없음 (적합) |
해당사항없음 (적합) |
해당사항없음 (적합) |
해당사항없음 (적합) |
해당사항없음 (적합) |
균열또는 구멍이 없을 것 | |
| 가스유해성 | 평균행동 정지시간 (분, 초) |
15분08초 (적합) |
14분03초 (적합) |
16분05초 (적합) |
19분03초 (적합) |
11분 2초 (적합) |
9분 5초 (적합) |
8분 4초 (부적합) |
9분이상 |
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 무기질의 친환경성 원료를 사용하여, 난연성, 단열성, 흡음성, 속경성 등을 현저히 개선시킬 수 있는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 건물내의 벽체 및 바닥 뿐만아니라 천정에서 용이하게 사용될 수 있는 경량화된 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼을 구현할 수 있다.
본 발명은 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼을 적용 대상의 형태에 제한 없이 적용하되, 간단한 시공에 의해 즉지 실시가능하고, 친환경 재료 인증 기준에 부합되는 “가”군의 최상등급을 구현하여 불에 타지 않는 친환경 불연폼을 구현하였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다
Claims (8)
- a) 동물성 기포제, 응고제, 급결제 및 배합수를 혼합하여 미세기포가 형성된 기포액을 제조하는 단계;
b) 무기질 혼합재와 물을 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계;
c) 상기 기포액과 상기 현탁액이 기계 장치에 의해 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물이 발포되어 불연폼으로 제조하는 단계;를 포함하여 제조되고,
상기 기포액은 동물성 기포제 1~20 중량%, 응고제 1~20 중량%, 급결제 1~10 중량% 및 배합수 60~95 중량%가 혼합되어 제조되고,
상기 무기질 혼합재와 물은 1:1 중량비로 혼합되며, 상기 무기질 혼합재는 200~1000mesh의 입도크기를 갖되, 산화마그네슘 8~75 중량%, 포틀랜드 시멘트 5~35 중량%, 탈크 1~25 중량%, 초속경 시멘트 1~35 중량%, 탄산수소나트륨 1~15 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 제조방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 응고제는 염화마그네슘 60~80 중량%, 염화나트륨 10~25 중량, 염화알미늄 5~10 중량%, 염화칼슘 3~5 중량%, 염화암모늄 1~3 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 무기질 혼합재는 1~5 중량%의 규조토를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 단계 b)와 단계 c) 사이에는
상기 현탁액에 기능성 첨가제를 40~50℃에서 더 첨가하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 제조방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 기능성 첨가제는 메타규산나트륨 40~50 중량%, 세피올라이트30~40 중량%, 이산화규소 5~20 중량%, 탄산나트륨 1~5 중량%, 황토흙 1~5 중량%, 갯벌흙 1~5 중량%, 무기계 향균제 1~5 중량%를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 불연폼 제조방법. - 제1항, 제3항, 제5항, 제6항, 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 단열, 흡음 기능을 갖는 건축용 친환경 흡음성 불연폼.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20190109635 | 2019-09-04 | ||
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