KR200385822Y1 - 질석을 이용한 건축용 패널 - Google Patents

Abstract

본 고안은 질석을 이용한 건축용 패널에 관한 것으로, 그 목적은 팽창질석을 이용한 건축용 패널을 성형하여 인체에 유해한 제품을 대체하고, 이를 통해 쾌적한 주거환경을 제공하며, 화재 발생시 화염을 차단하고, 단열성, 보온성 및 시공성을 향상시킴과 동시에, 우수한 물성을 구비하여 성능을 장기간 유지할 수 있는 질석을 이용한 성형물을 제공하는 것이다.

본 고안은 열에 의해 부피가 팽창된 질석을 규산소오다, 벤토나이트, 식물성섬유로 이루어진 접착제와 혼련하고, 이를 방화문용 도어 또는 샌드위치 패널의 강판 형상에 대응되는 형상을 구비하도록 성형된 성형물로 이루어져 있다.

Description

질석을 이용한 건축용 패널 {Panel using the vermiculite}

본 고안은 질석을 이용한 건축용 패널에 관한 것으로, 가열시 부피가 팽창되는 질석을 패널형으로 압축 성형하여 방화문 등의 충진재, 보온재등으로서 활용하여 화재 발생시 불연성으로 인해 유독가스 발생을 방지하고, 화염을 차단하며, 경량화되어 건축 및 산업용 내장재 등으로 활용할 수 있는 질석을 이용한 건축용 패널에 관한 것이다.

일반적으로, 건축 및 산업용 자재로서 널리 사용되는 강판은 시공이 용이하고 가격이 저렴하여 공장건물이나 식당,일반주택, 상가건물 등에 사용되고 있으며,강판은 적절한 단열 효과를 얻기 위하여 유기 단열재 또는 무기단열재를 그 내부에 충진시켜 사용하고 있다.

그러나, 스치로품과 같은 유기 단열재를 충진시켜 사용하는 경우, 누전 또는 정전기 등에 의해 화재 발생시 스치로폼등의 연소로 인한 연기에 의해 인체에 치명적인 고열 및 유독가스가 배출되어 초기에 화재의 진화작업이 어렵고, 귀중한 인명피해를 초래하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 건축물의 지붕재로서 사용되는 샌드위치 패널의 강판을 제작하는 경우, 샌드위치 패널을 연속적으로 이음연결 하기 위해 절곡되는 패널의 이음부위 형상에 대응되게 스치로폼을 절단 및 충진할 수 없게 되므로, 스치로폼과 패널사이에 틈이 발생되어 단열성 및 보온성이 떨어지며, 이로 인해 시공성 및 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 유기단열재는 원유에서 생산되는 수입제품으로서 외화손실이 크고, 작업시 발생되는 부스러기들은 한경오염을 초래하며, 유기 단열재를 시공 및 보관시에 화기와 접촉하지 않도록 관리해야 하는 문제점이 있으며, 무기질 단열재로서 사용되는 유리석면, 암면 등은 시공시 작업자의 피부와 접촉되는 경우, 자극을 유발하여 각종피부병을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 건축물의 내장제로서 사용되는 석고보드 등은 불연성 재료로서 가격이 저렴하고 시공이 편리한 이점을 갖는 반면, 인체에 유해한 성분을 함유하고 있어 시공시 작업자의 건강을 해치고, 자체의 중량으로 인해 시공시 취급이 불편해 작업성이 떨어지게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 팽창질석을 이용한 건축용 패널을 성형하여 인체에 유해한 제품을 대체하고, 쾌적한 주거환경을 제공하며, 친환경적 특성을 구비하는 질석을 이용한 성형물을 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은 우수한 물성을 구비하여 수명을 연장시키고, 장기간의 성능을 보존할 수 있는 질석을 이용한 성형물을 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은 방화문의 내장재로서 불연성의 질석패널을 충진하여 화재 발생시 화염을 차단하여 인명피해를 최대한 줄이며, 화재를 신속하게 초기에 진압하여 화재로 인한 피해를 최소화할 수 있는 질석을 이용한 건축용 패널을 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은 질석을 패널형으로 압축 성형하여 방화문 등의 내장재 보온재로서 충진시 강판과의 사이에 틈새가 발생되는 것을 방지하고, 이를 통해 단열성, 보온성 및 시공성을 향상시킬 수 있는 질석을 이용한 건축용 패널을 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은, 건축용 패널의 경량화를 실현하여 작업성 및 시공성을 대폭 향상시키는 것이다.

도 1 은 본 고안에 따른 건축용 패널을 제조하는 작업순서를 보인 예시도를, 도 2 는 본 고안에 따른 건축용 패널을 제조하는 또다른 작업순서를 보인 예시도를, 도 3 은 본 고안에 따른 건축용 패널 예시도를 도시한 것으로, 질석(Vermicultie)은 그성분이 SiO₂(35-41%), Al₂O(26-29.5),Mgo(21.5-25.5%), Fe₂O₃(6-9.5%)등으로 구성되고, 내화성이 뛰어나 건축용 자재또는 전자 제품의 부품 등으로서 사용하거나, 특히 분말은 여러 종류의 입자크기를 갈아서 석고보드와 플래스터의 충진제 등으로 사용된다.

본 고안은 상기와 같은 질석을 소정입자로 분쇄하고, 이를 고온으로 가열하여 팽창시킨 후, 접착제와 혼합한 다음 이를 패널형상으로 성형하도록 되어 있다. 즉, 본 고안은 도 1 에 도시된 바와 같이, 질석의 원석을 채취후 건축 및 산업용 자재의 용도에 따라 소정의 입자로 분쇄시키는 제 1 단계(S100)와, 분쇄된 분말을 환원고로에서 200∼800℃ 범위내에서 열을 가하여 부피를 팽창시키는 제 2 단계(S200)와, 부피가 팽창된 원석의 재료와 접착제를 교반시켜 균일하게 혼합하는 제 3 단계(S300)와, 혼합된 재료를 100∼350℃를 유지하는 성형기내에서 3∼10 분동안 플랫 형상으로 소성하는 제 4 단계(S400)와, 소성된 제품을 프레스에 압착시 250∼300℃ 범위에서 급속가열하여 완제품을 소정형상으로 성형하는 제 5 단계(S500)와, 성형된 완제품을 자연상태에서 24∼48시간 동안 자연 건조하는 제 6 단계(S600)를 통해 건축용 패널을 형성할 수 있다.

이때, 상기 접착제는 불연성규산소다, 벤토나이트, 식물성섬유가 적정비율로 혼합되어 있으며, 질석과 접착제는 대략적으로 질석 86∼91wt%, 접착제 9∼14wt% 조성비로 혼합된다. 즉, 본 발명의 질석을 이용한 성형품인 건축용 패널은 질석 86∼91wt%, 규산소오다 5∼8wt%, 벤토나이트 2∼3wt%, 식물성섬유 2∼3wt%로 이루어져 있다.

상기 제 1 단계(S100)는 질석 원석을 채취 후 건축 및 산업용 자재의 용도에 따라 소정입자로 분쇄시키는 것으로, 실외에 설치되는 방화문 또는 실내에 설치되는 도어에 충진되는 내장재, 샌드위치 패널에 충진되는 내장재, 석고보드 대용으로 사용되는 질석보드, 단열재, 보온재, 절연재 등의 강도 또는 단열요인 등에 따라 분쇄되는 원석의 입자가 결정된다.

상기 제 2 단계(S200)는 분쇄된 분말을 환원고로에서 200∼800℃ 범위 내에서 열을 가하여 부피를 팽창시키는 것으로, 이때 분말상태의 황색을 띄는 원석은 가열시 은색 또는 황토색으로 변색되는 동시에 분말의 12배 이상으로 부피가 팽창된다. 상기 질석 원석은 200℃ 이상으로 열을 가해야 팽창하기 시작하며, 질석 원석의 크기에 대비하여 가열온도를 높일수록 팽창비율이 커지게 되므로, 분쇄된 분말에 200∼800℃의 온도로 열을 가했을 때 불연재로서의 기능이 잘 발휘되는 팽창(12배 이상)크기가 된다. 이와 같이, 팽창이 크다는 것은 무수히 많은 기공(작은 공기구멍)이 형성된다는 것이므로, 이는 통기성이 좋고, 열전도율이 낮아짐으로써 단열, 보온, 불연, 방화, 내화성이 우수하다는 것을 의미한다.

상기 제 3 단계(S300)는 부피가 팽창된 원석의 재료와 접착제를 교반기에 투입하여 균일하게 혼합하는 것으로, 이때 사용되는 접착제로서는 불연성 규산소오다, 벤토나이트, 식물성섬유로 이루어져 있다. 본 고안은 패들타입(Padle Type)의 훈련기에 질석, 벤토나이트, 식물성 섬유를 넣고 5분도안 혼련한 후, 규산소오다를 3∼4회 나누어서 넣은 다음 10분동안 혼련한다. 이때, 혼련이 원화하게 되지 않거나 규산소오다의 점도가 높을 경우, 규산소오다의 무게비 10%에 해당되도록 미지근한 물을 더 첨가하여 혼련할 수 있다. 이때, 방부제를 더 첨가할 수 있다.

상기와 같은 배합비를 갖는 접착제는 부피가 팽창된 원석과 함께 교반기에 투입되어 혼합될 때 상기 원석과 혼합이 원활하게 잘 이루어질 수 있는 접착제 배합비이다.

상기 제 4 단계(S400)는 혼합된 재료를 100∼350℃를 유지하는 성형기내에서 3∼10분 동안 플랫(plat)형상으로 가(假)제품을 소성가공하는 것으로, 혼련이 완료된 재료를 성형틀에 넣고 250∼350㎏f/㎡의 압력을 1분동안 가한후 압력관 성형틀을 제거하여 성형을 완료한다. 이때, 상기 100∼350℃를 유지하는 성형기의 온도는 혼합재료와 접착제가 잘 혼합되기 위한 가장 이상적인 온도이며, 혼합된 재료를 가(假)제품으로 가장 잘 굳히는데 필요한 시간은 4∼10분 정도이다.

상기 제 5 단계(S500)는 소성된 제품을 핫프레스(hot press)에 의한 압착 시 250∼300℃범위 내에서 급속 가열하여 소정형상으로 완제품을 성형하는 것으로, 소성된 제품을 핫프레스로 압착 시 접착제의 파괴를 막기 위해서 250∼300℃의 온도로 급속가열한다.

상기 제 6 단계(S600)는 성형된 완제품을 자연 상태에서 24시간∼48시간동안 자연 건조하는 것으로, 성형된 완제품 즉, 원석은 수분을 기본적으로 함유하고 있으므로 이를 열을 가하여 팽창(소성)시켜도 수분이 제거되지 않기 때문에 완전한 수분 방출을 위해서 자연상태에서 24∼48 시간동안 건조시킨다.

또한, 본 고안은 상기의 제조방법에 국한되지 않으며, 도 2 에 도시된 바와 같이, 질석의 원석을 채취후 건축 및 산업용 자재의 용도에 따라 소정의 입자로 분쇄시키는 제 1 단계(S`100)와, 분쇄된 분말을 환원고로에서 200∼800℃ 범위내에서 열을 가하여 부피를 팽창시키는 제 2 단계(S`200)와, 부피가 팽창된 원석의 재료와 접착제를 교반시켜 균일하게 혼합하는 제 3 단계(S`300)와, 혼합된 재료를 100∼350℃를 유지하는 성형롤러를 이용하여 플랫 형상으로 소성하는 제 4 단계(S`400)와, 소성된 제품을 100∼200℃범위에서 1차 건조하는 제 5 단계(S`500)와, 1차 건조된 제품에 열풍기를 이용하여 50∼200℃의 범위내에서 초속 0.4∼5ｍ의 주입과 배출을 반복으로 2차 건조하여 완제품을 성형하는 제 6 단계(S`600)와, 성형된 완제품을 자연상태에서 24∼48시간 동안 자연 건조하는 제 7 단계(S`700)를 통해 건축용 패널을 형성할 수 있다.

상기 제 1 단계 내지 제 4 단계는 도 1 의 제 1 단계 내지 제 4 단계와 동일하므로 생략한다.

상기 제 5 단계(S`500)는 소성된 제품을 100∼200℃의 범위 내에서 1차 건조하는 것으로, 상기 소성된 제품의 1차 건조시의 온도인 100∼200℃는 온도보다 높은 온도에서 건조를 하게되면, 소성된 제품의 접착제 성분이 녹아서 파괴가 되므로, 100∼200℃는 가장 이상적인 온도이다.

상기 제 6 단계(S`600)는 1차 건조된 제품에 열풍기를 이용하여 50∼200℃의 온도로 초속 0.4∼5ｍ의 열풍으로 바람을 불어넣는 주입과정 및, 바람을 빼는 흡입과정을 반복하여 2차 건조하는 것으로, 이를 통해 제품이 견고하게 결합된다. 상기 풍속조건은 가장 잘 건조가 이루어질 수 있는 속도조건이다.

상기 제 7 단계(S`700)는 성형된 완제품을 자연 상태에서 24시간∼48시간동안 자연 건조하는 것으로, 성형된 완제품 즉, 원석은 수분을 기본적으로 함유하고 있으므로 이를 열을 가하여 팽창(소성)시켜도 수분이 제거되지 않기 때문에 완전한 수분 방출을 위해서 자연상태에서 24∼48 시간동안 건조시킨다.

상기한 바와 같이 본 고안은 성형기내에서 플랫 형상으로 소성가공을 한 다음, 소성된 제품을 핫프레스로 압착하여 완제품을 만드는 핫프레스 방식과, 성형롤러를 이용하여 플랫형상으로 소성가공을 한 다음 1,2차 건조과정을 거쳐 완제품을 만드는 성형롤러 방식에 의해 제조될 수 있다.

상기와 같이 성형된 건축용 패널 성형물은 방화문용 도어에 충진되는 내장재, 평판형상인 질석보드, 샌드위치 패널에 충진되는 내장재, 단열재, 절연재 또는 보온재 등등 건축용 내/외장재로 활용할 수 있다.

상기와 같이 성형된 본 고안의 성형품의 물성값과 일반적인 건축내장재의 물성을 대비하면 [표1]과 같다.

[표1]

	본 고안	종래 건축내장재
비열	0.85∼1.07	0.85∼0.95
비중	2.76	2.80
밀도(㎏/㎥)	100∼160	100∼140
수분손실(110도)	7∼10%	5∼12
인화성	없음	없음
하소온도(℃)	1140∼1230	1000∼1140
용융점(℃)	1200∼1310	1100∼1200

[표1]에서와 같이 벤토나이트 및 식물성 섬유가 첨가된 접착제와 열에 의해 팽창된 질석을 혼련한 후 성형한 본 고안의 성형품은 종래 건축내장재와 대비할 경우, 우수한 물성을 구비하고 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 공정을 거쳐 완성되는 본 고안의 성형품은 그 용도에 따라 끈으로서 묶은 후, 야적장에 적재시키거나 또는 이송도중 제품의 외관이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 포장하여 방화문 등을 조립하는 작업현장으로 이송된다.

이하 본 고안을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 고안에 따른 건축용 패널을 이용한 도어의 예시도를 도시한 것으로, 질석 86∼91wt%, 규산소오다 5∼8wt%, 벤토나이트 2∼3wt%, 식물성섬유 2∼3wt%로 이루어진 성형품인 건축용 패널(10)을 도어프레임(20)의 내부에 삽입 설치하고, 상기 건축용 패널(10)이 삽입 설치된 도어프레임(20)의 전/후면에 도어프레임(20) 및 건축용 패널(10)을 감싸도록 또한, 건축용 패널(10)과 밀착 접촉되도록 마감패널(30)을 각각 설치하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 도어프레임(20)과 마감패널(30)에 의해 형성되는 공간형상에 대응되도록 건축용 패널(10)이 성형되므로, 마감패널(30)과 건축용 패널(10) 사이에 틈이 발생되지 않는다.

도 5 는 본 고안에 따른 건축용 패널을 이용한 도어의 또다른 예시도를 도시한 것으로, 아파트, 주택등의 출입구에 설치되는 문틀프레임(40)과, 상기 문틀 프레임(40)에 개폐가능하게 힌지고정되어 설치되는 방화문 도어(50)에 있어서, 상기 방화문 도어는 질석 86∼91wt%, 규산소오다 5∼8wt%, 벤토나이트 2∼3wt%, 식물성섬유 2∼3wt%로 이루어진 성형물인 건축용 패널(10) 양측면에 이를 감싸도록 마감패널(30)을 밀착 설치한다.

이때, 상기 마감패널은 금속패널 등의 패널형상물을 설치하거나, 실리콘이나 질석몰탈 등의 마감재를 사용할 수 있다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 본 고안은 방화문 등의 도어에 불연성의 질석을 내장재로서 충진하도록 되어 있어, 화재 발생 시에도 연소되지 않아 유독가스 발생되는 것을 방지하고 화염을 차단하여 인명피해를 최대한 줄이고, 화재를 신속하게 초기에 진압하여 화재로 인한 인적 및 경제적인 피해를 최소화할 수 있다.

또한, 본 고안은 벤토나이트 및 식물성 섬유가 첨가된 접착제와 열에 의해 팽창된 질석을 혼련한 후 성형하도록 되어 있어, 종래의 건축용패널과 대비할 경우, 우수한 물성을 구비한다.

또한, 건축 및 산업용 자재를 방화문에 충진되는 내장재 또는 샌드위치 패널에 충진되는 내장재 등으로 사용하는 경우, 내장재가 강판의 형상에 대응되게 성형되므로 내장재와 강판사이에 틈이 발생되지 않아 우수한 단열성과 절연성 및 보온성을 구비하게 된다.

또한, 가열시 부피가 12배 이상으로 팽창되는 질석으로 이루어진 건축자재는 기존의 시멘트 벽돌 등에 비해 중량이 1/3이하의 경량이므로, 취급이 용이하고, 이로 인해 작업성 및 시공성을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 질석은 친환경적 농토용으로 사용할 수 있어 쾌적한 주거환경을 제공하고, 건축물에서 발생되는 시멘트 독성을 중화하며, 친환경적인 특성에 의해 건축자재 및 산업용 자재로서 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 성형롤러에 의한 완제품 제조방식을 채택할 경우 양산에 의한 원가의 절감과 경비의 절감을 통한 경쟁력 있는 상품의 출시로 수요자에게 혜택을 줄 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 고안에 따른 건축용 패널을 제조하는 작업순서를 보인 예시도

도 2 는 본 고안에 따른 건축용 패널을 제조하는 또다른 작업순서를 보인 예시도

도 3 은 본 고안에 따른 건축용 패널 예시도

도 4 는 본 고안에 따른 건축용 패널을 이용한 도어의 예시도

도 5 는 본 고안에 따른 건축용 패널을 이용한 도어의 또다른 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 건축용 패널 (20) : 도어프레임

(30) : 마감패널 (40) : 문틀프레임

(50) : 방화용 도어

Claims (3)

1. 열에 의해 부피가 팽창된 질석을 규산소오다, 벤토나이트, 식물성섬유로 이루어진 접착제와 혼련하고, 이를 방화문용 도어 또는 샌드위치 패널의 강판 형상에 대응되는 형상을 구비하도록 성형된 성형물로 이루어진 것을 특징으로 하는 질석을 이용한 건축용 패널.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 성형물의 양측면에는 마감패널이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 질석을 이용한 건축용 패널.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

   상기 성형물은 비열 0.85∼1.07, 비중 2,86 , 밀도 100∼160㎏/㎥, 수분손실(110도) 5∼10 % , 하소온도 1140∼1230℃, 용융점 1200∼1310℃ 를 구비하는 것을 특징으로 하는 질석을 이용한 건축용 패널.