KR20110111265A

KR20110111265A - 단열재

Info

Publication number: KR20110111265A
Application number: KR1020110030859A
Authority: KR
Inventors: 타카미치 마츠시타
Original assignee: 가부시키가이샤 칸쿄 케이에이 소고 켄큐쇼
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2011-10-10
Also published as: EP2371507A1; US8414998B2; KR101037299B1; US20110244180A1; JP2011214371A; EP2371507B1; US20110244195A1; EP2371506A1; JP4621804B1

Abstract

[과제] 소각시에 매연이 발생하는 것이 없고, 연소 칼로리가 낮고, 소망하는 치수 및 단열성능을 얻을 수 있는 단열재를 제공한다.
[해결 수단] 단열재(1)는, 30~200㎛의 입경을 가지는 종이 미분체와 전분과의 혼합물인 종이 펠렛(7)과, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 폴리스티렌의 혼합물인 용기 리사이클 펠렛(8)과, 발포성 폴리프로필렌(9)과, 물(10)을 압출기(11)에 있어서 가열 혼합하여 판상 발포체(2)를 형성하고, 이것을 복수 직교하여 겹쳐 맞추어 형성한다. 중량 배분은, 종이 펠렛(7)이 50~65중량%, 용기 리사이클 펠렛(8)이 15~25중량%, 발포성 폴리프로필렌(9)이 10~30중량%이며, 물(10)이 이들 수지 등에 대해서 10~20중량%의 범위로 되도록 한다.

Description

단열재{HEAT INSULATOR}

본 발명은, 주택의 마루 등에 사용되는 단열재에 관한 것이다.

현재, 단열재로서, 많은 종류의 소재로 완성된 단열재가 사용되고 있다. 예를 들면, 주택의 단열용에 사용되는 단열재로서는, 유리 섬유나 암면 등의 광물계 단열재나, 경질 우레탄폼이나 압출법 폴리스티렌폼 등의 플라스틱계 단열재, 혹은, 셀룰로오스 섬유나 탄화 발포 코르크 등의 천연 성분을 사용한 단열재가 사용되고 있다.

또한, 하기 특허 문헌 1에는, 주택에 사용되는 단열재로서 옹(根太), 기둥, 야연(野綠) 등의 지지 부재의 사이에 끼워넣는 판상의 단열재로서, 발포 스티렌 수지 성형체, 경질 폴리우레탄 발포체로 이루어지는 단열재가 개시되어 있다.

선행 기술 문헌

특허 문헌

[특허 문헌 1] 일본국 특허공개공보 평8-74345호

[특허 문헌 2] 일본국 특허공개공보 제2003-41041호

발명의 개요

발명이 해결하고자 하는 과제

상기 특허 문헌 1에 개시되어 있는 단열재는 플라스틱계 단열재이며, 제조시나 폐기시에 있어서의 환경에 대한 부하가 크다. 예를 들면 발포 스티렌 수지 성형체는, 분자 구조상 탄소수가 많기 때문에, 산소와 반응할 수 없는 잔여의 탄소가 불완전 연소하고, 탄소가 그을음이 되어 소각시에 매연이 발생한다. 또한, 발포 폴리스티렌은, 연소 칼로리가 약 9000~10000cal/g이고, 단위무게 당의 연소 칼로리가 높다.

또한, 이러한 단열재로서는, 원료에 난연재를 혼입함으로써 난연성으로 하고 있지만, 연소시에는 유독 가스가 발생한다. 이 때문에, 화재시에는 유독 가스에 의한 피해가 생길 우려가 있다. 또한, 이러한 단열재는 연소 칼로리가 높기 때문에, 폐기시에 소각로를 손상시킬 우려가 있다.

한편, 본원 발명자들은, 특허 문헌 2에 있어서, 소각시에 매연이 발생하는 것이 없고, 연소 칼로리가 낮은 발포 부재 및 그 제조 방법을 제공하고 있다. 해당 발포 부재를 상기 주택용 단열재로서 사용할 수 있으면, 제조시나 폐기시에 있어서의 환경 부하가 작은 단열재로 할 수 있다.

그래서, 본원 발명자들은, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 발포 부재를 주택용 단열재용의 폭치수를 가지는 압출 성형기로 단열재를 압출 성형하는 것을 시도했다. 구체적으로는, 폴리프로필렌과 평균 입경이 30~100㎛의 종이 미분체와 평균 입경이 5~150㎛의 전분을 압출기에 공급하고, 그것들을 가열하에 혼합하고, 또한, 그러한 고온 용해물에 물을 혼입하여 단열재를 제조했다. 폴리프로필렌과 종이 미분체와 전분과의 중량비는, 폴리프로필렌이 25중량%, 종이 미분체가 55중량%, 전분이 25중량%이다. 용해물에 대한 물의 중량비는, 25중량%이다.

그러나, 특허 문헌 2에 개시되어 있는 발포 부재를, 상기 압출 성형기로 성형했을 경우, 소망하는 폭치수로 성형할 수 없었다. 본원 발명자들이 원인을 조사했는데, 발포체로서의 발포량 부족이 원인인 것이 판명되었다.

다음에, 본원 발명자들은, 발포체의 수지 원료인 폴리프로필렌을, 발포체에 적합한 발포성 폴리프로필렌으로 해보았는데, 발포량은 충분히되어, 소망하는 치수의 단열재를 얻을 수 있었다. 그런데, 해당 발포체는, 단열성능이 충분하지 않고, 주택용의 단열재로서 사용할 수 없었다.

본 발명은, 소각시에 매연이 발생하는 것이 없고, 연소 칼로리가 낮은 단열재로서, 소망하는 치수 및 단열성능을 얻을 수 있는 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본원 발명자들이 또한 예의연구를 거듭한 결과, 발포체의 수지 원료인 발포성 폴리프로필렌에, 폴리에틸렌 수지와 폴리프로필렌 수지와 폴리스티렌 수지와의 혼합물인 재생 수지를 소정 비율로 혼합시킴으로써, 소망하는 발포성 및 단열성능이 얻어지는 것을 확인하였다.

본 발명의 단열재는, 인접하는 막대 모양체와 표면끼리가 밀착 결합하고, 상기 막대 모양체 사이에 막대 모양체의 길이 방향으로 연장된 공극이 형성된 복수의 막대 모양체로부터 만들어진 판상 발포체를 포함하는 단열재로서; 상기 단열재는 상기 판상 발포체를 형성하는 상기 막대 모양체의 길이 방향이 서로 직교하도록 복수의 판상 발포체가 결합되어 형성되고; 상기 복수의 막대 모양체는 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛 50 ~ 65 중량부, 재생 수지 13 ~ 25 중량부 및 발포성 폴리프로필렌수지 10 ~ 30 중량부의 가열 및 발포된 혼합물로부터 만들어지며; 상기 종이 펠렛은, 종이 펠렛 100 중량부에 대하여 30~200의 입경을 가지는 종이 미분체 35 ~ 50 중량부와 친수성 고분자 50 ~ 65 중량부의 혼합물이고; 상기 재생 수지는, 재생 수지 100 중량부에 대하여 재생 폴리프로필렌 수지 55 ~ 65 중량부, 재생 폴리에틸렌 수지 30 ~ 40 중량부 및 재생 폴리스티렌 수지 1 ~ 5 중량부의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 단열재는, 각 원료의 중량 배분을 상기 범위로 함으로써, 주택용 단열재로서의 소망하는 치수 및 단열성능을 얻을 수 있었다. 또한, 상기 재생 수지로서, 용기 리사이클 펠렛(이하 「용기펠렛」이라고 생략한다.)을 사용하여 제조할 수 있었다.

또한, 복수의 판상 발포체를 상기 다이로부터의 압출 방향을 직교시켜 서로 접착함으로써, 기계적 강도가 강해지기 때문에, 단열재를 마루밑 등에 설치했을 때에 휨을 억제할 수 있다.

용기펠렛은, 식품 용기나 생활 용품 용기(예를 들면 샴푸, 세제 등)를 세정등 하여 재사용하기 위해서 형성된 펠렛이며, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌을 불가피적으로 포함하고 있다. 이 폴리프로필렌과 폴리에틸렌은, 같은 폴리올레핀계 수지이며, 연소시에 유독한 가스가 나오지 않는다고 하여 식품 용기나 생활 용품 용기에 대량으로 사용되고 있지만, 양 수지는, 혼합하려고 해도 혼합되지 않아, 혼합물을 성형할 수 없다.

따라서, 이 양 수지를 불가피적으로 포함하는 용기펠렛은, 최근의 리사이클 활동의 활발화에 의해 대량으로 생산되고 있지만, 일반의 플라스틱 성형 공장에서는 원료로서 사용할 수 없기 때문에, 용기펠렛의 수요는 적다. 게다가, 각 수지 각각에 용기의 용도에 따라 여러 가지의 첨가제가 가해지고 있고, 성형 원료로서 사용하면 성형품의 품질이 안정되지 않기 때문에, 용기펠렛은 성형용의 원료로서는 이용되고 있지 않았다.

본 발명의 단열재는, 이러한 용기펠렛을 원료로 하는 것이지만, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌이 균일하게 혼합되어 있고, 품질에 얼룩짐이 없다. 또한, 단순히 발포성 폴리프로필렌을 원료로 한 것만으로는 단열재로서의 소망하는 성능을 얻을 수 없었지만, 이 용기펠렛을 사용함으로써 단열성능이 높은 발포체를 얻을 수 있었다.

이와 같이, 본 발명의 단열재는, 원료로서 연소 칼로리가 낮은 종이 펠렛을 50중량% 이상 포함하고 있고, 연소 칼로리가 낮다. 또한, 본원 발명자들이 본 발명의 단열재에 관하여 연소 시험을 실시했는데, 유해한 매연은 발생하지 않았다. 또한, 본 발명의 단열재는, 소망하는 치수 및 단열성능을 얻을 수 있다. 또한, 종래 수요가 적었던 용기펠렛을 원료로 할 수 있기 때문에, 용기 리사이클의 순환을 활성화할 수 있다.

또한, 본 발명의 단열재는, 상기 막대 모양체가 상기 종이 펠렛, 재생 수지, 발포성 폴리프로필렌 수지 및 물을 가열 혼합 및 발포되어 형성된 것으로, 상기 물은 상기 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여 10 ~ 20 중량부 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 단열재는, 상기 판상 발포체 중, 최상단에 위치하는 판상 발포체가 아래쪽에 위치하는 판상 발포체보다도 폭이 넓게 형성됨과 동시에, 상기 막대 모양체의 길이 방향의 전후 단부 근방에 상기 막대 모양체의 길이 방향과 직교하여 두께 방향으로 절입(切入)이 설치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

상기 판상 발포체는, 상기 막대 모양체의 결합체이기 때문에, 상기 판상 발포체에 압출 방향으로 압축하는 힘이 가해져도, 각 막대 모양체의 길이 방향으로 힘이 가해지게 되므로, 판상 발포체의 압축량은 작다. 한편, 압출 방향과는 직교하는 방향에서 판상 발포체를 압축하는 힘이 가해졌을 경우, 각 막대 모양체의 사이의 공극이 용이하게 압축되어, 판상 발포체의 압축량이 커진다.

이러한 판상 발포체를 복수 겹친 단열재로서, 최상단에 위치하는 판상 발포체가 아래쪽의 것보다도 폭이 넓게 된 형상에서는, 단열재를 설치 위치에 설치하는 경우, 이 최상단에 위치하는 판상 발포체에 압축력이 가해지기 쉽다. 이 때, 판상 발포체의 압출 방향과는 직교하는 방향에서 가해진 압축력에 대해서는, 판상 발포체가 압축하기 쉽기 때문에, 설치 위치에 용이하게 설치할 수 있다.

한편, 상기 판상 발포체의 압출 방향에서 가해지는 압축력에 대해서는 판상 발포체가 압축하기 어렵지만, 상기 슬릿이 설치되어 있으므로, 최상단에 위치하는 판상 발포체가 변형하기 쉬워져, 설치 위치에 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 본 발명의 단열재에 있어서는, 판상 발포체의 조립체의 아래 면과 적어도 한 쌍의 측면을 덮음과 동시에, 상기 한 쌍의 측면의 상단연(上端緣)으로부터 바깥쪽에 돌출하는 돌출부를 가지는 시트 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 시트 부재는, 상기 돌출부가 상기 단열재의 한 쌍의 측면의 상단연으로부터 바깥쪽에 돌출하여 있기 때문에, 해당 돌출부를 이용하여 단열재를 설치 장소에 설치할 수 있다. 해당 구성에 의해, 설치 장소에의 설치 작업이 용이한 단열재를 제공할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 형태

다음에, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 단열재에 관하여 상세하게 설명한다.

본 실시 형태의 단열재(1)는, 주택의 마루밑의 단열을 행하기 위한 단열재이며, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 압출 성형된 판상 발포체(2)를 3매 겹친 것으로 되어 있다. 또한, 단열재(1)의 저면(底面)과 한쌍의 측면은, 시트 부재(3)에 의해 덮여져 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 단열재(1)의 구성을 분명히 하기 위해서, 앞측의 측면(1a)으로부터 시트 부재(3)를 분리한 상태를 나타내고 있다.

본 실시 형태의 단열재(1)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 3매의 판상 발포체(2)(2a~2c)를 압출 방향을 교대로 직교시켜 겹치고 있다. 또한, 각각의 판상 발포체(2a), (2b) 및 (2c)의 접촉면에는 전체적으로 염화 비닐계 접착제가 도포되어 접착되어 있다.

또한, 판상 발포체(2)는, 단열재(1)의 상면에 있어서, 측면(1a) 및 측면(1b)의 근방에, 압출 방향(막대 모양체(5)의 긴 방향)과 직교하는 슬릿(4)이 각각 1쌍, 합계 4개 설치되어 있다. 이 슬릿(4)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 최상단의 판상 발포체(2a)에만 설치되어 있고, 중단 및 하단의 판상 발포체(2b), (2c)에는 슬릿(4)은 설치되어 있지 않았다. 이 슬릿(4)은, 본 실시 형태에서는 약 3mm의 폭을 가지고 있다.

또한, 단열재(1)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 하측의 판상 발포체(2)의 치수에 비해 상측의 판상 발포체(2)의 치수가 서서히 커지도록, 측면시에 저변이 짧은 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 하측의 판상 발포체(2)의 하변의 길이가 802mm이며, 상측의 판상 발포체(2)의 상변의 길이가 약 808mm이다. 이러한 치수는, 단열재(1)가 사용되는 부위에 의해 적당히 변경한다.

시트 부재(3)는, 본 실시 형태에서는 두께가 약 0.7mm의 부직포를 사용하고 있고, 단열재(1)의 저면에 복수의 점으로 접착되어, 측면(1a), (1b)에는 접착되어 있지 않다. 이 접착 부분은, 필요에 따라 시공 현장 등에서 박리하는 것이 가능하도록 되어 있다. 또한, 시트 부재는, 단열재(1)의 측면(1c), (1d)는 덮여지지 않았다.

다음에, 본 실시 형태의 단열재(1)를 구성하는 판상 발포체(2)에 관하여, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 판상 발포체(2)를 구성하는 주원료는, 종이 펠렛( 7)과, 재생 수지 펠렛(8)과, 발포 수지 펠렛(9)이며, 발포용으로 물(10)을 사용하고 있다(도 5 참조).

판상 발포체(2)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 축방향으로 늘어나는 막대 모양체(5)가 복수 결합하여 이루어지는 판상의 발포체이다. 각 막대 모양체(5)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 표피층(5a)과 발포층(5b)의 2층 구조로 되어 있고, 발포층(5b)에는 다수의 기포(5c)가 존재하고 있다. 또한, 각 막대 모양체(5)는, 표면의 표피층(5a)끼리가 밀착 결합한 상태로 되어 있다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 막대 모양체(5)의 사이에는 공극(6a)이 형성되어 있고, 판상 발포체(2)의 표면에서는 홈(6b)으로 되어 있다.

종이 펠렛(7)은, 재활용지(古紙)를 분쇄하여 미분체로 한 종이 미분체 35~50중량%와, 친수성 고분자인 전분 50~65중량%를 혼합하여 제조하고, 상기 종이 펠렛에는 종이 미분체나 전분 이외에 소량의 불가피한 불순물이 포함될 수 있다. 그 때, 산화 방지제나 곰팡이 방지제 등, 목적이나 용도에 따라 첨가물을 첨가한다. 재활용지는, 예를 들면 산업 폐기물로 된 롤지를 약 2mm각 정도로 조분쇄하고, 도시하지 않은 수형(竪型)롤러 밀을 사용하여 입경을 30~200㎛로 미분쇄한 것을 사용한다. 전분은, 일반적으로 사용되고 있는 공업용 전분을 사용한다.

재생 수지 펠렛(8)은, 합성 수지제 용기를 리사이클한 용기펠렛을 사용하고 있다. 이 재생 수지 펠렛(8)은, 재생하는 용기의 종류에 따라 약간 성분 비율이 차이가 있지만, 본 실시 형태에서는, 폴리프로필렌 55~65중량%와, 폴리에틸렌 30~40중량%와, 폴리스티렌 1~5중량%와의 혼합물이며, 펠렛 형상으로 성형되어 있고, 재생 수지 펠렛에는 상기 성분 이외에 소량의 불가피한 불순물이 포함될 수 있다.

발포 수지 펠렛(9)은, 본 실시 형태에서는 발포성 폴리프로필렌을 사용하고 있다. 일반적으로, 폴리프로필렌은 용융 상태에서의 장력이 부족하기 때문에, 발포성이 낮고, 발포체에 사용하는데는 적합하지 않지만, 근래에는 용융 장력을 강화한 발포성 폴리프로필렌도 개발되고 있다. 본 실시 형태에서는, 이 발포성 폴리프로필렌으로서, 일본 폴리프로 주식회사제 「뉴 포머」를 사용하고 있다.

본 실시 형태에서는, 이들 주원료로서, 종이 펠렛, 재생 수지 펠렛 및 발포 수지 펠렛의 혼합물 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛(7)이 50 ~ 65 중량부, 재생 수지 펠렛(8)이 13 ~ 25 중량부, 발포 수지 펠렛(9)이 10 ~ 30 중량부 포함된다. 그 후, 주원료인 상기 종이 펠렛, 재생 수지 펠렛 및 발포 수지 펠렛의 혼합물 100 중량부에 대하여, 물(10)이 10 ~ 20 중량부의 범위로 첨가되도록 하고 있다. 본 실시 형태에서는, 이들 주원료의 비율을 상기 범위로 함으로써, 발포 배율이 30~50배인 발포체를 얻었다. 본 발명의 판상 발포체(2)는, 상기 발포 배율을 가지고 있으므로, 주택용의 단열재로서 필요한 폭 0.9 m ~ 1.0 m 이상의 각종의 판상 발포체를 성형할 수 있다.

다음에, 도 5를 참조하여, 판상 발포체(2)의 제조방법에 관하여 설명한다. 판상 발포체(2)는, 종이 펠렛(7)과 재생 수지 펠렛(8)과 발포 수지 펠렛(9)을 압출기(11)에 투입하고, 압출기(11)내에 이들의 원료를 용융혼련하면서 물을 가하여 발포시켜, 조두께(調厚) 롤러(12)로 두께를 조절하여 제조한다.

압출기(11)는, 원료를 투입하는 호퍼(13)와, 내부에 2축의 스크류(14)를 구비한 실린더(15)와 실린더(15)의 하류단에 설치된 다이(16)를 구비하고 있다. 또한, 실린더(15)의 중간 위치에는, 내부의 혼합물에 탱크(17) 내의 물(10)을 혼합하는 급수로(18)가 설치되어 있다. 또한, 실린더(15)에는, 실린더(15)의 내부를 가열하는 히터(19)가 실린더(15)의 축방향을 향해서 복수 설치되어 있다. 또한, 실린더(15)의 상류 측에는, 스크류(14)를 회전시키는 모터(20)가 설치되어 있다.

다이(16)는, 실린더(15)의 출구로부터 압출된 용융원료를 도시하지 않은 작은 구멍으로부터 외부에 압출하고, 판상 발포체(2)를 형성하는 것이다. 다이(16)의 선단으로부터 하류 측에는, 조두께 롤러(12)가 설치되어 있다. 조두께 롤러(12)는, 상하에 배치된 금속제의 롤러의 간격과 압부(押付)하는 탄성력에 의해, 롤러 사이를 통과하는 통과물의 두께를 조절하는 것이다.

압출기(11)의 호퍼(13)에는, 도시하지 않은 원료 공급 장치로부터 공급량이 조절된 상기 원료가 투입된다. 호퍼(13)에 투입된 원료는, 실린더(15)내에 공급되고, 실린더(15)내에서 2개의 스크류(14)에 의해 교반되면서 히터(19)에 의해 가열되어, 용융혼합된다.

이 상태로, 원료인 종이 펠렛(7)과, 재생 수지 펠렛(8)과, 발포 수지 펠렛(9)이 혼련되어, 종이 펠렛(7)에 포함되는 종이 미분체 및 전분과, 재생 수지 펠렛(8)에 포함되는 리사이클된 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 폴리스티렌과, 발포 수지 펠렛(9)에 포함되는 발포성 폴리프로필렌이 혼련된다. 또한, 실린더(15)내의 원료는, 히터(19)에 의해 가열되면서 스크류(14)에 의해 용융혼련되어, 하류 측으로 운반된다. 이 때, 종이 미분체와, 전분 및 각종 합성 수지의 용융 혼합물이 균일하게 혼련되어, 종이 미분체가 혼합물 전체에 균일하게 확산된다.

또한, 급수로(18)로부터 가열된 물(10)이 공급되어, 용융 혼합된 원료와 혼합된다. 원료내에 공급된 물(10)은, 용융된 원료 및 히터(19)에 의해 가열되고, 기화함으로써 원료 내부에 다수의 기포(5c)를 형성한다.

이와 같이, 물(10)이 가해진 원료는, 다이(16)로부터 외부에 압출된다. 다이(16)의 도시하지 않은 작은 구멍으로부터 압출된 원료는, 대기압하에 개방되기 때문에, 원료내의 기포(5c)가 팽창하고, 복수의 막대 모양체(5)로 된다. 막대 모양체(5)는, 다이(16)의 작은 구멍으로부터 압출될 때에, 표피층(5a)과 발포층(5b)이 형성된다고 보여진다. 그리고, 서로 이웃하는 막대 모양체(5)의 표피층(5a)끼리가 서로 접촉하지만, 표피층(5a)을 형성하는 원료는 아직 용융 상태에 있기 때문에, 인접하는 막대 모양체(5)끼리가 밀착 결합하여, 판상 발포체(2)가 형성된다.

그 후, 판상 발포체(2)는 조두께 롤러(12)로 두께가 일정하게 되면서 냉각되고, 하류 측에 반송되고, 그 후, 소망하는 길이로 절단된다.

[도 1] 본 발명의 단열재를 나타내는 설명도.
[도 2] 도 1의 II에서 본 시지(矢指) 확대도.
[도 3] 단열재를 구성하는 판상 발포체를 나타내는 설명도.
[도 4] 판상 발포체의 단면을 나타내는 확대도.
[도 5] 단열재를 구성하는 판상 발포체의 제조에 사용되는 압출기를 나타내는 설명도.
[도 6] 발포체의 단면 및 표면을 나타내는 사진.
[도 7] 비교예인 발포체의 단면 및 표면을 나타내는 사진.

실시예

다음에, 판상 발포체(2)의 구체예에 관하여 이하에 설명한다.

실시예 1의 판상 발포체(2)는, 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지가 혼합되어 이루어진 판상 발포체 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛(7)의 종이 미분체가 20 중량부, 전분이 37 중량부로 되어 있고, 또한 재생 수지 펠렛(8)은 13 중량부로 되어 있으며, 마찬가지로 발포 수지 펠렛(9)은 30 중량부이다. 또한, 그 외에, 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지가 혼합되어 이루어진 판상 발포체 100 중량부에 대하여, 산화 방지제로서 주식회사 아데카제 「아데카스타브」를 1중량부 미만, 곰팡이 방지제로서 가리비폐각소성칼슘을 1중량부 미만 포함하고 있다.

종이 미분체의 원료는, 산업 폐기물 취급으로 된 롤지를 사용했다. 전분은, 일반적으로 널리 사용되고 있는 공업용 전분을 사용했다.

재생 수지 펠렛(8)은, 펠렛 자체의 배합이, 폴리프로필렌이 60중량%, 폴리에틸렌이 35중량%, 폴리스티렌이 5중량%였다. 또한, 상기 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지가 혼합물 100 중량부에 대하여, 물(10)을 16 중량부 가하여 발포시키고 있다.

또한, 실시예 2의 판상 발포체(2)는, 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지가 혼합되어 이루어진 판상 발포체 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛(7)의 종이 미분체가 20 중량부, 전분이 35 중량부로 되어 있고, 또한 재생 수지 펠렛(8)은 15 중량부로 되어 있으며, 마찬가지로 발포 수지 펠렛(9)은 30 중량부이다.

또한, 실시예 3의 판상 발포체(2)는, 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지가 혼합되어 이루어진 판상 발포체 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛(7)의 종이 미분체가 20 중량부, 전분이 35 중량부로 되어 있고, 또한 재생 수지 펠렛(8)은 20 중량부로 되어 있으며, 마찬가지로 발포 수지 펠렛(9)은 25 중량부이다.

또한, 실시예 4의 판상 발포체(2)는, 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지가 혼합되어 이루어진 판상 발포체 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛(7)의 종이 미분체가 20 중량부, 전분이 35 중량부로 되어 있고, 또한 재생 수지 펠렛(8)은 25 중량부로 되어 있으며, 마찬가지로 발포 수지 펠렛(9)은 20 중량부이다.

상기 실시예 1 내지 4에서, 상기 종이 펠렛(7)의 종이 미분체와 전분의 합과 상기 재생 수지 펠렛(8)과 상기 발포성 폴리프로필렌 수지의 합은 100 중량부이고, 다만 소량의 불가피한 불순물이 그 안에 포함될 수 있다.

실시예 1의 판상 발포체(2)의 단면 상태를 도 6(a)에, 표면 상태를 도 6(b)에 나타낸다. 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 표피층(5a)의 표면에는 기포가 통로로 되어 있지 않고, 매끄럽게 되어 있다. 표피층(5a)의 두께는, 도 6(a)를 사용하여 계측한 결과, 평균으로 약 20㎛로 되어 있다. 또한, 도 6(a)를 기초로 계측한 발포층(5b)내의 기포(5c)의 직경은, 평균지름이 200㎛로 되어 있다. 또한, 도 6(a)에서도 나타낸 바와 같이, 기포의 대부분이 독립 기포로 되어 있다.

실시예 2 내지 4의 판상 발포체에서, 상기 표피층(3) 또한 기포 없이 매끄럽게 되어 있었다. 실시예 2의 표피층(3)의 두께는 21 ㎛이고, 실시예 3은 23 ㎛이며, 실시예 4는 25 ㎛이었다. 또한 실시예 2 내지 4의 판상 발포체(2)의 발포층(4)의 기포의 지름은 실시예 1과 동등한 수치를 나타내었다. 또한 실시예 2 내지 4의 판상 발포체(2)의 발포층(4)의 기포는 대부분 폐쇠된 독립 기포들이었다.

또한, 실시예 1 내지 4의 판상 발포체(2)의 표피층(5a)과 발포층(5b)의 성분에 관하여, 지방 독립 행정법인 도쿄도립 산업기술 연구 센터에서 적외선 흡수스펙트럼을 사용하여 해석을 행하였다. 그 결과는, 표피층(5a)도 발포층(5b)도, 모두 동일한 스펙트럼 파형을 나타내고 있고, 원료인 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌이 균일하게 혼합되어 있는 것이 판명되었다.

이와 같이, 실시예 1 내지 4의 판상 발포체(2)에 있어서는, 종래는 균일한 혼합이 곤란하다고 되어 있던 폴리프로필렌과 폴리에틸렌이 균일하게 혼합되어 있다. 따라서, 본 발명에 따라, 양 합성 수지를 불가피적으로 함유하는 용기펠렛을 원료로 했을 경우이어도, 품질이 안정한 발포체가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

또한, 실시예 1의 판상 발포체(2)는, 단열재로서 사용했을 경우, 열전도율이 평균으로 0.035W/mK였다. 판상 발포체(2)는, 두께가 30mm, 즉 0.03m이므로, 열저항치로 환산하면 0.86이 된다. 실시예 2 내지 4의 판상 발포체(2)에서도 실시예 1과 유사한 열전도율을 얻을 수 있었다.

따라서, 실시예 1 내지 4의 판상 발포체(2)는, 27mm의 두께의 판상 발포체(2a)~(2c)를 3매 겹친 두께를 81mm로 함으로써, 열저항치를 2.32로 할 수 있다. 해당 열저항치를 갖는 판상 발포체(2)는, 차세대 에너지 절약 주택용의 마루의 단열재로서의 기준(2. 2)을 클리어하게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 단열재(1)는, 상기 구성을 갖는 판상 발포체(2a)~(2c)를 사용하기 때문에, 단열성이 높다. 또한, 시트 부재(3)를 가지고 있음으로써, 예를 들면 단열재(1)를 옹(根太)레스 공법의 마루 밑의 단열재에 사용할 때에는, 각 들보(梁)의 상에 시트 부재(3)를 부설하고, 시트 부재(3)를 각 들보에 못이나 나사 등으로 고정함으로써, 설치작업이 용이해진다.

또한, 단열재(1)가 시트부재(3)를 가지고 있는 것에 의해, 설치 장소에 설치된 때에 시트부재(3)로 단열재(1)에 이러한 힘을 들보 등에 분산시킴으로써, 단열재(1)의 휨이 억제되고, 단열재(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 원료에 재생 수지 펠렛(8)을 사용하지 않고 발포 수지 펠렛(9)만을 사용하고, 다른 원료 및 제조방법을 상기 실시예 1과 마찬가지로 한 비교예에 관하여 설명한다. 비교예로 되는 발포체(21)는, 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 판상 발포체(2)와 동일하게 막대 모양체(22)가 표피층(23)과 발포층(24)으로 구별되어 있지만, 표피층(23)의 두께는 평균으로 약 10㎛ 이하로 되어 있어, 매우 얇게 되어 있다.

또한, 발포체(21)의 표면 상태는, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 표면에 기포(25)가 통로로 되어 있지는 않지만, 내부의 기포(25)가 외부로부터 육안으로 확인 가능해져 있다. 도 7(a)를 기초로 계산한 발포층(24)내의 기포(25)의 직경이 평균으로 약 100㎛였다.

또한, 발포체(21)는, 각 막대 모양체(22)가 거의 틈새 없게 밀착하고 있고, 판상 발포체(2)로 보여지는 바와 같은 공극(26a)은 거의 보여지지 않고, 표면의 홈(26b)도 본 실시예 1의 홈(6b)에 비해 폭이 없고, 얕아져 있다.

해당 발포체(21)의 단열성능은, 상기 실시예에 비하여 폭이 넓어 낮고, 발포체(21)를 3매 겹친 경우에서도, 차세대 에너지 절약 주택용의 마루의 단열재로서의 기준(2.2)을 클리어할 수 없는 것으로 되어 있었다.

또한, 실시예 1의 판상 발포체(2)의 기계적 강도를 측정했는데, 굴곡강도는 0.058 MPa였다. 또한 실시예 2의 판상 발포체(2)의 굴곡강도는 0.059 MPa이었고, 실시예 3의 판상 발포체(2)의 굴곡강도는 0.062 MPa이었으며, 실시예 4의 판상 발포체(2)의 굴곡강도는 0.064 MPa이었다. 한편, 비교예의 발포체(21)의 굴곡강도는 상기 실시예 1내지 4를 크게 하회했다. 이와 같이, 판상 발포체(2)는, 발포 수지 펠렛(9)만을 사용했을 경우에 비해, 복수의 막대 모양체(5)의 표피층(5a)끼리가 강고하게 밀착 결합하고 있기 때문에, 기계적 강도가 높다.

또한, 실시예 1 내지 4의 판상 발포체(2)에서, 각 막대 모양체(5)로 분리하려고 힘을 가해도 용이하게는 각 막대 모양체(5)로 분리되지 않지만, 비교예의 발포체(21)에서는, 비교적 용이하게 막대 모양체(22) 마다 분리할 수 있었다.

또한, 실시예 1 내지 4의 판상 발포체(2)는, 종이 펠렛(7)이 판상 발포체(2)의 전체 중량의 50%이상을 차지하고 있기 때문에, 판상 발포체(2)로서는 용기포장 리사이클법에 있어서의 리사이클 대상의 성분은 되지 않고, 일반 폐기물로서 처분하는 것이 가능하다. 또한, 실시예 1의 판상 발포체(2)의 연소 칼로리를 계산했는데, 약 5900cal/g였다. 또한 실시예 2 내지 4의 판상 발포체(2)의 연소 칼로리 역시 실시예 1과 유사한 값을 나타내었다. 이와 같이, 판상 발포체(2)는 연소 칼로리가 낮기 때문에, 소각 처리하는 경우이어도 소각로를 손상시킬 우려가 없다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 종이 미분체를 산업 폐기물의 롤지를 이용하고 있지만, 종이 미분체의 원료는 이것에 한정하지 않고, 신문 재활용지, 잡지 재활용지, 인쇄 재활용지, 포장 재활용지, 골판지 재활용지, OA재활용지 등의 각종 재활용지, 버진(virgin) 종이의 제조시에 발생한 파지나 손상 종이, 잡지 등의 재단쓰레기, 연마가루, 슈레더 쓰레기등이 포함된다. 폐지는, 오피스, 출판사, 제지회사등에서 대량으로 배출되어, 환경 부하가 실질 제로이다고 평가된다. 또한, 종이 가루의 평균 입경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(Malvern Instruments Ltd.제, Mastersizer S형)에 의해 측정하는 것으로 한다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 친수성 고분자로서 전분을 이용하고 있지만, 전분에는, 특별히 한정은 없고, 옥수수, 고구마, 감자, 밀, 보리, 쌀 등에 포함되는 전분을 사용할 수 있다. 또한, 친수성 천연 고분자에는, 전분 외에, 니카와나 천연 고무, 한천을 사용할 수도 있다. 비록 나타내지는 않았지만, 한천과 같은 전분 이외의 친수성 고분자가 사용되는 경우에도, 상기 실시예에서 나타낸 효과와 유사한 결과를 나타냄을 확인하였다.

또한, 판상 발포체(2)는, 상기 실시 형태에서는 주택용의 단열재로서 매우 적합한 치수로 하고 있지만, 판상 발포체(2)의 용도는 주택용의 단열재에 한정되지 않고, 각종 완충재, 차음재, 보냉재 등 많은 용도로 이용할 수 있다. 또한, 판상 발포체(2)의 형상도, 용도에 따라 여러 가지의 형상에 성형이 가능하다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 발포성 폴리프로필렌으로서, 일본 폴리프로 주식회사제 「뉴 포머」를 사용하고 있지만, 이것에 한정하지 않고, 동등한 성질을 가지는 발포성 폴리프로필렌을 이용할 수 있다.

1…단열재, 2…판상 발포체, 7…종이 펠렛, 8…재생수지 펠렛, 9…발포수지 펠렛, 10…물, 11…압출기, 12…조두께 롤러, 16…다이

Claims

인접하는 막대 모양체와 표면끼리가 밀착 결합하고, 상기 막대 모양체 사이에 막대 모양체의 길이 방향으로 연장된 공극이 형성된 복수의 막대 모양체로부터 만들어진 판상 발포체를 포함하는 단열재로서,
상기 단열재는 상기 판상 발포체를 형성하는 상기 막대 모양체의 길이 방향이 서로 직교하도록 복수의 판상 발포체가 결합되어 형성되고,
상기 복수의 막대 모양체는 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여, 종이 펠렛 50 ~ 65 중량부, 재생 수지 13 ~ 25 중량부 및 발포성 폴리프로필렌수지 10 ~ 30 중량부의 가열 및 발포된 혼합물로부터 만들어지며,
상기 종이 펠렛은, 종이 펠렛 100 중량부에 대하여 30~200㎛의 입경을 가지는 종이 미분체 35 ~ 50 중량부와 친수성 고분자 50 ~ 65 중량부의 혼합물이고,
상기 재생 수지는, 재생 수지 100 중량부에 대하여 재생 폴리프로필렌 수지 55 ~ 65 중량부, 재생 폴리에틸렌 수지 30 ~ 40 중량부 및 재생 폴리스티렌 수지 1 ~ 5 중량부의 혼합물인 것을 특징으로 하는 단열재.
제 1 항에 있어서, 상기 막대 모양체는 상기 종이 펠렛, 재생 수지, 발포성 폴리프로필렌 수지 및 물을 가열 혼합 및 발포시켜 형성한 것이고, 상기 물은 상기 종이 펠렛, 재생 수지 및 발포성 폴리프로필렌 수지의 혼합물 100 중량부에 대하여 10 ~ 20 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재.
제 1항에 있어서, 상기 판상 발포체 중, 최상단에 위치하는 판상 발포체가 아래쪽에 위치하는 판상 발포체보다 폭이 넓게 형성되고, 상기 막대 모양체의 길이 방향의 전후단부 근방에 상기 길이 방향과 직교하여 두께 방향으로 절입이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 단열재.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,　판상 발포체의 조립체의 아래 면(下面)과 적어도 한쌍의 측면을 덮음과 동시에, 상기 한쌍의 측면의 상단연으로부터 바깥쪽에 돌출하는 돌출부를 가지는 시트 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 단열재.