KR102498080B1 - 바나나 줄기 추출물이 포함된 난연성 단열 발포폼 판넬 및 그 제조방법 - Google Patents

바나나 줄기 추출물이 포함된 난연성 단열 발포폼 판넬 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 바나나 줄기 추출물이 포함된 난연성 단열 발포폼 판넬 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상판넬 및 하판넬의 한쌍의 판넬; 단열재층(130); 및 상판넬과 단열재층을 접착시키는 접착제층(140); 을 포함하고, 상기 단열재층은: 난연성을 위한 난연성코팅액에 발포된 입자상의 수지발포체를 침지시켜 각 수지발포체의 외면에 난연성코팅액을 코팅함에 의해 난연성 코팅층을 형성하되 상기 난연성코팅액 : 발포된 입자상 수지발포체 = 4 ~ 7 : 8 ~ 10의 중량비로 하여 코팅 처리한 후 난연성코팅층을 갖는 발포된 입자상 수지발포체를 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성되며, 난연성코팅액(C)은 바나나 줄기 착즙액 60~70중량부, 알루미노실리케이트 용액 13~20 중량부, 이산화타이타늄(tiO2)분말 2~5 중량부, 증류수 용액 5 ~ 25중량부를 포함하는, 바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬을 제공할 수 있다.

Description

바나나 줄기 추출물이 포함된 난연성 단열 발포폼 판넬 및 그 제조방법{FLAME-RETARDANT INSULATION FOAM PANEL CONTAINING BANANA STEM EXTRACT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 친환경 코팅 조성물에 의해 코팅된 건축 자제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물성 바나나 추출물을 포함하는 난연성 단열 발포폼 판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반려동물 급증으로 인한 건축물 내부의 환경적 위생문제가 발생하고 있다. 또한, 노인병원 내장마감재의 균 접촉으로 인한 감염병 확산방지가 미흡한 문제가 발생하고 있고, 어린이집 실내 건축자재에서 폼알데하이드, 휘발성유기화합물 등의 유해화학물질 방출로 인한 피해가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여, 친환경 건축자재에 대한 연구가 지속되고 있으며, 특히 바나나추출물에 대한 연구가 지속되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 바나나 추출물이 포함된 난연성 코팅액을 코팅하는 방식을 이용하여 난연성 및 내화성의 특성을 발휘할 수 있도록 하며, 기존에 비해 화재에 강할 수 있도록 한 난연성 단열발포폼 판넬 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬은, 상하에 위치한 한 쌍의 판넬; 단열재층; 및 상판넬과 단열재층을 접착시키는 접착제층;을 포함하고, 상기 단열재층은: 난연성을 위한 난연성코팅액에 발포된 입자상의 수지발포체를 침지시켜 각 수지발포체의 외면에 난연성코팅액을 코팅함에 의해 난연성 코팅층을 형성하되 상기 난연성코팅액 : 발포된 입자상 수지발포체 = 4 ~ 7 : 8 ~ 10의 중량비로 하여 코팅 처리한 후 난연성코팅층을 갖는 발포된 입자상 수지발포체를 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성되며, 난연성코팅액(C)은 바나나 줄기 착즙액 60~70중량부, 알루미노실리케이트 용액 13 ~ 20 중량부, 이산화타이타늄(tiO2)분말 2~5 중량부, 증류수 용액 5 ~ 25중량부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단열재층은 수지 발포체가 난연성 코팅액에 복수 회 침지 및 건조됨으로써 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 수지 발포체는 제 1 난연성 코팅액에 침지된 후 건조되고, 그 후 제 2 난연성 코팅액에 침지된 후 건조되며, 제 1 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율과 제 2 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율은 상이할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율이 제 1 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율보다 더 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 바나나 줄기 착즙액은: 마이크로 기포를 이용하여 바나나 줄기를 세척하는 단계; 바나나 줄기를 일정한 크기로 커팅(cutting)하는 1차 가공 단계; 바나나 줄기를 분쇄하고 착즙 하는 단계; 및 90도씨에서 30분간 살균하는 단계;를 포함하는, 바나나 줄기 착즙액을 제조하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 바나나 줄기를 분쇄하고 착즙하는 단계는 하나의 장치에 의해서 수행되고, 바나나 줄기의 분쇄된 이후의 입자의 크기는 블레이드의 속도 및 바나나 줄기 착즙 장치에 주입되는 바나나 줄기의 속력 중 적어도 하나에 의해 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 모르타르 조성물은 모르타르 조성물 100 중량부에 있어서, 활성화토 5 중량부, 규조토 3 ~ 5 중량부, 폐각 65~70 중량부, 메타카올린 2~3 중량부, 바나나 줄기 분말 25 ~ 27 중량부를 포함하며, 상기 바나나 줄기 분말의 크기는 0.125mm ~ 0.18mm 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 바나나 줄기 분말은 바나나 줄기의 착즙 후 나머지 잔여물을 건조 후에 분쇄하여 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 착즙된 상기 바나나 줄기의 착즙액은, 난연성 코팅액에 포함되어 단열 발포폼 판넬의 제조에 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 발포폼 판넬의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 개시의 일 실시예에 따른 바나나 줄기 착즙액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 본 개시의 일 실시예에 따른 바나나 줄기를 착즙하는 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용된 "추출"은 액체 또는 고체에서 다양한 방식으로 물질을 분리하는 것을 의미한다. 예를 들어, 추출은 어떤 물질을 용매에 녹여 물질을 분리하는 것을 포함하며, 고체를 분쇄하여 착즙함으로써 착즙액을 생성하는 것을 포함하며, 이에 한정되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 난연성 단열 발포폼 판넬(100)은 도 1 및 도2에 나타낸 바와 같이, 상판넬(110) 및 하판넬(120)의 한쌍의 판넬, 단열재층(130) 및 접착제층(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
상판넬(110) 및 하판넬(120)의 한쌍의 판넬은 일반적으로 사용되는 금속판으로 구성될 수 있으며, 단열재층(130)의 상하에 위치하여 접착제층(140)을 매개로 접착 결합될 수 있다.
단열재층(130)은 단열성과 경량을 확보하면서 불에 잘 타지 않도록 난연성을 갖을 수 있다.
난연성을 위한 난연성 코팅액(C)에 발포된 입자상의 수지발포체(P)를 침지시킴으로써 각각의 수지발포체 외면에 난연성코팅액(C)은 개별적으로 코팅될 수 있다. 이 경우, 난연성코팅액과 발포된 입자상 수지 발포체의 비율은 난연성 코팅액 : 발포된 입자상 수지 발포체 = 4 ~ 7 : 8 ~ 10의 중량비로 하여 코팅처리될 수 있다, 코팅처리된 수지 발포체(P)는 건조된 후 금형틀에 넣어져서 숙성됨으로써, 단열재로 형성될 수 있다.
이 경우, 발포된 입자상의 수지발포체(P)는 폴리스틸 발포체, 폴리올레핀계발포체, 폴리우레탄발포체 중 적어도 하나로 구성될 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
이 경우, 난연성코팅액(C)은 바나나 줄기 착즙액, 알루미노실리케이트용액, 이산화타이타늄(tiO2) 분말 및 증류수 용액 중 적어도 하나를 교반하여 혼합함으로써 제조될 수 있다. 구체적으로, 난연성코팅액(C)은 바나나 줄기 착즙액 60~70 중량부, 알루미노실리케이트(Aluminosilicate) 용액 13 ~ 20 중량부, 이산화타이타늄(tiO2)분말 2 ~ 5 중량부, 증류수 용액 5 ~ 25 중량부를 포함하도록 배합될 수 있다.
바나나 착즙액이 60 중량부 미만일 경우, 바나나 착즙액으로 인한 난연성의 효과 발현이 미미하고, 70 중량부를 초과할 경우 코팅력이 감소하는 단점이 있다. 또한, 상기 배합량에 의해 난연성코팅액이 조성됨으로써 원료는 균일하게 분산될 수 있고, 발포된 입자상의 수지발포체에 우수한 표면 코팅이 실시될 수 있으며, 우수한 단열성과 난연성이 부여될 수 있다.
바나나는 열매가 열리는 일회성 작물로 1년에 한번 열매 수확 후 줄기를 폐기한다. 1톤의 바나나 열매 생산 시 2톤 이상의 폐기물이 발생하고, 국내 바나나 생산량의 폭증에 따라 폐기물 발생량 및 처리비 증가로 수익이 저해된다. 바나나 줄기 중 40%가 수액으로서 항균, 항곰팜이, 난연성, 불연성등의 특징을 포함하는 무기질을 다량 함유하고 있어, 바나나 줄기 착즙액을 포함하는 난연성 코팅액은 뛰어난 항균, 항곰팜이, 난연성, 불연성등을 포함하고 있다.
한편, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조되는 단열재에 대해 난연성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 아래의 표 1 에 나타내었다.
(실시예 1)
난연성 코팅액(C)은 바나나 줄기 착즙액 60 중량부, 알루미노실리케이트 용액 13 중량부, 이산화타이타늄(tiO2)분말 2 중량부, 증류수 용액 25 중량부를 포함할 수 있다. 상기 난연성 코팅액(C)에 수지발포체를 침지시켜 코팅 처리한 후, 금형틀에 넣고 110도씨의 온도에서 가압하여 성형 가공함으로써 판형의 단열재를 형성하고, 60도씨의 온도를 유지하는 숙성실에서 6일동안 숙성시켜 단열재 샘플을 제조하였다.
이 경우, 난연성 코팅액 : 수지발포체 = 7: 10의 중량비로 배합하였다.
시험항목 단위 시험결과 판정기준 시험방법
1회 2회 3회 KS F ISO 5660-1
열방출 시험 총방출열량 MJ/m2 0.5 0.4 0.7 8MJ/m2이하
열방출율이 연속으로 200kw/m2을 초과하는 시간 S 0 0 0 10s 이하
시험체를 관통하는 방화상 유해한 균연, 구멍 및 용융 등 - 없음 없음 없음 없을 것
이상에서와 같이, 본 발명에서는 난연 성능이 우수한 단열재를 구비함에 의해 난연성의 특성을 발휘할 수 있는 난연성 단열발폼 판넬을 제조할 수 있음을 보여주고 있다.본 개시의 다른 실시예에 따르면, 수지발포체(P)는 난연성 코팅액(C)에 복수번 침지 및 건조될 수 있다. 예를 들어, 수지발포체(P)는 제 1 난연성 코팅액(C)에 침지된 후 건조될 수 있다. 그 후, 수지발포체(P)는 제 2 난연성 코팅액(C)에 침지된 후 건조될 수 있다. 수지발포체(P)는 건조된 이후에 금형틀에 넣어져서 숙성됨으로써, 단열재로 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 난연성 코팅액(C)에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율(예를 들어, 바나나 줄기 착즙액이 20 중량부만 포함됨)과 제 2 난연성 코팅액(C)에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율(예를 들어, 바나나 줄기 착즙액이 60~70 중량부 포함됨)은 상이할 수 있다. 구체적으로, 수지발포체를 바나나 줄기 착즙액의 비율을 적은 코팅액에 코팅시킨 이후에 바나나 줄기 착즙액의 비율이 높은 코팅액에 코팅시킴으로써, 코팅 효율을 증진시킬 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 착즙 후 잔여물은 건조 후 분쇄에 의해 분말화되어, 건축물 모르타르 조성물로 제조될 수 있다.
구체적으로, 모르타르 100 중량부에 있어서, 활성화토(폐각의 석회성 성분의 강도 개선 보강 효과) 5 중량부, 규조토(다공성 특성의 조습 기능을 강화 기능) 3 ~ 5 중량부, 폐각(해양 폐기물 재활용을 위한 CaO 성분 80% 함유소재로써 시멘트 대체 소재로 사용 가능) 65~70 중량부, 메타카올린(폐각의 석회석 성분의 강도 개선을 위한 재활용 소재로써 사용) 2~3 중량부, 바나나 줄기 분말(바나나 폐기물의 재활용소재로써 액상 추출 후 건조 및 분쇄 제조에 따른 소재) 25 ~ 27 중량부를 포함하는 모르타르 조성물이 제조될 수 있다. 이 경우, 바나나 줄기 분말은 0.125mm ~ 0.18mm의 크기를 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 바나나 줄기의 착즙액 뿐만 아니라 착즙 후 잔여물 또한 사용될 수 있기 때문에 환경 친화적이며, 바나나 줄기를 확보하기 위한 비용이 절감될 수 있다. 또한, 시멘트 대신 폐각을 사용하여 환경 친화적인 건축물 모르타르 조성물을 생산할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 건축물 모르타르 조성물은 폐각 및 바나나 줄기 등 환경 친환경적인 구성만을 사용하여 모르타르 조성물이 제조되기 때문에 환경을 보호하는 동시에 난연성의 건축 소재를 얻게되는 장점을 갖는다.
도 3은 바나나 줄기 착즙액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S301에서, 바나나로부터 바나나 줄기를 분리하고, 바나나 줄기를 선별할 수 있다. 이 경우, 오래되어 갈변 현상이 심한 바나나 줄기는 제거될 수 있다.
단계 S302에서, 선별된 바나나 줄기를 세척수가 포함된 세척공간 내에 위치시킬 수 있다. 또한, 세척공간 내에 마이크로 기포를 형성시킬 수 있다. 마이크로 기포는 바나나 줄기를 세척함과 동시에 바나나 줄기를 살균 및 소독할 수 있다. 이 경우, 마이크로 버블 세척기가 사용될 수 있다.
단계 S303에서, 바나나 줄기는 크기를 일정하게 형성시키기 위하여 1차 가공될 수 있다. 바나나 줄기는 그 크기가 다양하여, 추출하기에 적당하지 않다. 추출의 효율성을 높이기 위해, 바나나 줄기는 일정한 크기로 커팅(cutting)될 수 있다.
단계 S304에서, 1차 가공된 바나나 줄기를 착즙함으로서, 바나나 줄기 착즙액이 제조될 수 있다. 이 경우, 바나나 줄기는 분쇄된 이후, 착즙될 수 있다. 분쇄와 착즙은 하나의 장치에 의해 이루어질 수 있다.
단계 S305에서, 바나나 줄기 착즙액은 살균될 수 있다. 이 경우, 바나나 줄기 착즙액은 스팀 열교환기에 의해 90도씨에서 30분간 간접 열교환 살균 작업에 의해 살균될 수 있다.
도 4에서는, 바나나 줄기 착즙 장치(400)의 일 실시예를 도시한다.
1차 가공된 바나나 줄기는 바나나 줄기 착즙 장치(400)의 주입부(410)로 주입되어 착즙될 수 있다. 이 경우, 바나나 줄기는 주입부(410)으로 주입될 수 있다. 주입된 바나나 줄기는 분쇄되어 착즙되고 착즙액은 착즙액 배출부(420)으로 매출되고, 잔여물은 잔여물 배출부(430)로 추출될 수 있다.
이 경우, 바나나 줄기의 분쇄된 이후의 입자의 크기는 블레이드의 속도 및 바나나 줄기 착즙 장치(400)에 주입되는 바나나 줄기의 속력 중 적어도 하나에 의해 조정될 수 있다.
예를 들어. 입자의 크기는 바나나 줄기 착즙 장치(400)의 내부에서 회전하는 블레이드(미도시)의 회전 속도에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 블레이드의 회전 속도가 상대적으로 빠른 경우, 분쇄된 이후의 바나나 줄기의 입자는 상대적으로 작고, 블레이드의 회전 속도가 상대적으로 늦은 경우, 분쇄된 이후의 바나나 줄기의 입자는 상대적으로 클 수 있다.
또한, 입자의 크기는 바나나 줄기 착즙 장치(400)에 주입되는 바나나 줄기의 속력에 의해 결정 될 수 있다. 구체적으로, 바나나 줄기가 주입되는 속력이 상대적으로 빠른 경우, 분쇄된 이후의 바나나 줄기의 입자는 상대적으로 크고, 바나나 줄기가 주입되는 속력이 상대적으로 느린 경우, 분쇄된 이후의 바나나 줄기의 입자는 상대적으로 작을 수 있다.
입자의 크기에 따라, 착즙의 효율이 상이할 수 있어, 사용자는 바나나 줄기 착즙 장치(400)를 제어하여 입자크기를 적절히 조정할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (9)

  1. 상판넬 및 하판넬의 한 쌍의 판넬;
    단열재층(130); 및
    상판넬과 단열재층을 접착시키는 접착제층(140);
    을 포함하고,
    상기 단열재층은:
    난연성을 위한 난연성코팅액(C)에 발포된 입자상의 수지발포체를 침지시켜 각 수지발포체의 외면에 난연성코팅액(C)을 코팅함에 의해 난연성 코팅층을 형성하되 상기 난연성코팅액(C) : 발포된 입자상 수지발포체 = 4 ~ 7 : 8 ~ 10의 중량비로 하여 코팅 처리한 후 난연성코팅층을 갖는 발포된 입자상 수지발포체를 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성되며,
    상기 난연성코팅액(C)은 바나나 줄기 착즙액 60~70중량부, 알루미노실리케이트 용액 13~20 중량부, 이산화타이타늄(TiO2)분말 2~5 중량부, 증류수 용액 5~25중량부를 포함하는,
    바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단열재 층은,
    수지 발포체가 난연성 코팅액에 복수 회 침지 및 건조됨으로써 제조되는,
    바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수지 발포체는 제 1 난연성 코팅액에 침지된 후 건조되고, 그 후 제 2 난연성 코팅액에 침지된 후 건조되며, 제 1 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율과 제 2 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율은 상이한,
    바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제 2 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율이 제 1 난연성 코팅액에 포함된 바나나 줄기 착즙액의 비율보다 더 큰,
    바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바나나 줄기 착즙액은:
    마이크로 기포를 이용하여 바나나 줄기를 세척하는 단계;
    바나나 줄기를 일정한 크기로 커팅(cutting)하는 1차 가공 단계;
    바나나 줄기를 분쇄하고 착즙 하는 단계; 및
    90도씨에서 30분간 살균하는 단계;
    를 포함하는,
    바나나 줄기 착즙액을 제조하는 방법에 의해 제조되는,
    바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바나나 줄기를 분쇄하고 착즙하는 단계는 하나의 장치에 의해서 수행되고,
    바나나 줄기의 분쇄된 이후의 입자의 크기는 블레이드의 속도 및 바나나 줄기 착즙 장치(400)에 주입되는 바나나 줄기의 속력 중 적어도 하나에 의해 조정되는,
    바나나 줄기 추출물을 포함하는 단열발포폼 판넬.
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KR1020210122908A 2020-09-23 2021-09-15 바나나 줄기 추출물이 포함된 난연성 단열 발포폼 판넬 및 그 제조방법 KR102498080B1 (ko)

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KR102239979B1 (ko) 2020-07-13 2021-04-14 배호천 충격흡수 및 완충기능을 제공하는 보호매트

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