KR20130104382A - 폐스티로폼을 이용한 불연 샌드위치 판넬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐스티로폼을 이용한 건축용 불연 샌드위치 판넬에 관한 것으로,
폐스티로폼을 분쇄하여 만든 스티로폼 알갱이와 산화마그네슘 그리고 현탁액을 혼합하여 만든 불연 샌드위치 판넬이다.
이 현탁액은 충진재의 응집력과 방수제, 접착제 역할을 하는 송진과 접착력과 진동이나 충격에 대비한 응집력(고무성질)을 지니는 높은 인장강도와 압축강도를 위한 아교와 충진재를 쉽게 융해하게 하는 촉매역할의 수산화나트륨, 높은 인장강도를 부여하는 제3인산나트륨과 충진재들의 공유 결합성 물질을 녹이는 암모니아와 이러한 액체들을 부유하도록 하는 유화제를 적절히 혼합하여 만든 것이 불연 현탁액이다.
상기의 폐스티로폼 알갱이와 산화마그네슘과 불연 현탁액을 적절히 혼합하여 이 혼합물을 성형 틀 내에서 압축가공한 후 일면 또는 양면에 외부 판넬을 부착하고 열처리를 하면 고강도의 불연 샌드위치 판넬을 만들 수 있다.
또한 충진재들이 친환경적인 불연소재이므로 화재 시 유독성 가스 배출을 방지하여 인명피해를 줄일 수 있고 환경호르몬으로부터 인체의 유해함을 방지할 수 있으며 무엇보다 폐스티로폼을 폐기 처리할 때 발생하는 환경오염을 방지하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

폐스티로폼을 이용한 불연 샌드위치 판넬{nonflammables sandwich panel used styrofoam}

본 발명은 폐스티로폼을 이용한 건축용 불연 샌드위치 판넬에 관한 것으로,

폐스티로폼을 분쇄하여 만든 스티로폼 알갱이와 산화마그네슘 그리고 현탁액을 혼합하여 만든 불연 샌드위치 판넬이다.

이 현탁액은 충진재의 응집력과 방수제, 접착제 역할을 하는 송진과 접착력과 진동이나 충격에 대비한 응집력(고무성질)을 지니는 높은 인장강도와 압축강도를 위한 아교와 충진재를 쉽게 융해하게 하는 촉매역할의 수산화나트륨, 높은 인장강도를 부여하는 제3인산나트륨과 충진재들의 공유 결합성 물질을 녹이는 암모니아와 이러한 액체들을 부유하도록 하는 유화제와 염화마그네슘을 적절히 혼합하여 만든 것이 불연 현탁액이다.

상기의 폐스티로폼 알갱이와 산화마그네슘과 불연 현탁액을 적절히 혼합하여 이 혼합물을 성형 틀 내에서 압축가공한 후 일면 또는 양면에 외부 판넬을 부착하고 열처리를 하면 고강도의 불연 샌드위치 판넬을 만들 수 있다.

또한 충진재들이 친환경적인 불연소재이므로 화재 시 유독성 가스 배출을 방지하여 인명피해를 줄일 수 있고 환경호르몬으로부터 인체의 유해함을 방지할 수 있으며 무엇보다 폐스티로폼을 폐기 처리할 때 발생하는 환경오염을 방지하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 많이 사용되는 스티로폼 샌드위치 판넬은 화학적으로 합성한 폴리스티렌을 발포하여 만드는 스티로폼에 접착력을 높이기 위해 화학적 약품을 첨가하여 양면에 철을 붙여서 만든다. 이러한 샌드위치 판넬은 스티로폼이 가지는 보온, 방음 기능은 있으나 불에 매우 약한 취약점이 있어 화재발생시 유독성 가스 배출로 인명피해가 심하고 또한 폐기시의 환경오염의 문제점이 발생한다.

최근엔 상기의 문제점 해소를 위해 난연성 합성수지를 판넬 충진재로 사용하고 있으나 이 역시 고온 1000℃에서는 연소가 되고 또한 유리섬유를 충진재로 사용하여 불연성, 방음등의 효과를 거두고는 있으나 유리섬유가 판넬로부터 지속적으로 떨어져 나와 인체에 유해한 환경을 만드는 문제점이 있다.

이 같은 문제점을 해결하고 인체에 무해한 샌드위치 판넬을 만들기 위해서, 방열성이 탁월한 산화마그네슘과 폐스티로폼 알갱이와 상기 언급한 불연 현탁액을 혼합하여 압축 가공한 뒤 열처리를 하여 만드는 스티로폼 샌드위치 판넬은 무게는 스티로폼 판넬에 비해 약 10-15％정도 무거우나 방염, 방음효과가 탁월하고 스티로폼이 가지는 약한 경도를 송진과 아교를 이용하여 만든 현탁액이 높은 강도를 유지하게 한다.

결론적으로 폐스티로폼을 이용한 샌드위치 판넬은 불연, 인장강도, 압축강도 시현이 가능하고 여러 충진재들이 친환경적인 불연소재이므로 화재 시 유독성 가스의 배출을 방지하여 인명피해를 줄일 수 있고 환경호르몬 발생을 방지하여 인체에 무해 하며 폐스티로폼을 폐기 처분시의 경비 절감이 가능하고 환경오염을 방지할 수 있다

본 발명은 상기의 문제점인 일반 샌드위치 판넬은 접착력을 높이기 위해 화학적 약품을 첨가하여 양면에 철을 붙여서 만드는데 불에 취약하여 화재발생시 유독성 가스를 배출하여 인명 피해을 유발하고 경도가 약하며 폐기 시 환경오염과 비용이 발생되는 문제점을 해결하기 위해 착안한 것으로 강한 응집력과 방수제 역할을 하는 송진, 충진재의 부착력과 진동이나 충격에 대비한 응집력(고무성질)을 지니는 높은 인장강도와 압축강도를 가지는 아교, 충진재들을 융해하기 위한 촉매 역할을 하는 수산화나트륨, 높은 인장강도와 세정성질을 지닌 제3인산나트륨, 충진재 중화시키는 암모니아와 액체를 서로 부유하도록 유화제를 넣고 방염효과가 탁월한 염화마그네슘을 혼합하여 만든 친환경 불연 현탁액에 폐스티로폼과 산화마그네슘을 성형 틀 내에 압축가공한 후 양면에 철을 붙여 불연 스티로폼 샌드위치 판넬을 만들어 인체에 무해하고 열에 강한 방염, 방음 효과를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폐스티로폼을 이용한 불연 샌드위치 판넬은 충진재들의 응집력과 압축강도를 유지시키기 위해 화학적인 약품을 첨가하지 않고 강한 응집력과 방수제 역할을 하는 송진, 충진재의 부착력과 진동이나 충격에 대비한 응집력(고무성질)을 지니는 높은 인장강도와 압축강도를 가지는 아교, 충진재들을 융해하기 위한 수산화나트륨, 높은 인장강도와 세정성질을 지닌 제3인산나트륨, 충진재를 중화시키는 암모니아와 액체를 서로 부유하도록 유화제를 혼합하고 방염효과가 탁월한 염화마그네슘을 적절한 비율로 혼합하여 만든 친환경 불연 현탁액에 폐스티로폼과 산화마그네슘을 적절한 비율로 혼합하여 친환경 샌드위치 불연 판넬을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기에서 상술한 것과 같이 본 발명의 폐스티로폼을 이용한 샌드위치 판넬은 종전 샌드위치 판넬 만들기 위해 충진재들의 응집력과 압축강도를 높이기 위해 사용되는 화학적인 약품을 첨가하지 않고 친환경적인 충진재들을 사용하여 인체에 무해하다. 또한 기존 스티로폼 판넬이 가지는 약한 경도와 불에 취약한 점을 해결할 수 있다.

발명된 이 샌드위치 판넬은 화재가 발생하여도 유독성 가스의 배출을 방지하여 인명피해를 줄일 수 있고 폐기처분에 대한 환경오염을 방지하고 비용을 줄일 수 있으며 환경호르몬 발생을 방지하여 인체 및 주거 환경의 오염을 예방하여 주는 장점이 있다.

도면1은 본 발명의 판넬의 충진재를 도시한 단면도
도면2는 본 발명의 도면1의 현탁액에 염화마그네슘을 도시한 단면도
도면3은 본 발명의 도면2의 현탁액과 산화마그네슘을 혼합하고 일면에 외부 판넬을 부착한 상태를 도시한 단면도
도면4는 본 발명의 도면2의 현탁액과 산화마그네슘을 혼합하고 양면에 외부 판넬을 부착한 상태를 도시한 단면도
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1: 송진 2: 아교 3: 수산화나트륨 4: 제3인삼나트륨
5: 암모니아 6: 유화제 7: 물 8, 8-1: 외부 판넬
100: 현탁액 101: 염화마그네슘
200: 100현탁액과 101 염화마그네슘을 혼합한 현탁액
201: 폐스티로폼 알갱이 202: 산화마그네슘

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 폐스티로폼을 이용한 불연 샌드위치 판넬에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

소나무에서 나온 물질 중에서 휘발성 물질이 증발되고 남은 천연수지인 송진(1)은 충진재의 강한 응집력과 방수제의 용매 역할을 하고 동물이나 뼈를 원료로 하여 얻은 아교(2)는 충진재에 적합한 부착력과 진동이나 충격에 대비한 응집력(고무성질)을 지니는 높은 인장강도와 압축강도를 가지고 강염기의 대표적인 물질인 수산화나트륨(3)은 충진재들을 쉽게 융해하기 위해 사용되고 제3인산나트륨(Na3PO4)(4)는 물에 잘 용해되고 강 알카리성을 띄며 높은 인장강도와 세정 역할를 위해 사용되고 질소와 수소로 이루어진 화합물인 암모니아(5)는 충진재를 중화시키고 여러 액체를 다른 액체에 부유하도록 유화제(6)를 넣어 만든 현탁액에 가벼운 성질을 가지고 방염효과가 탁월한 염화마그네슘(101)을 혼합하면 불연 현탁액이 만들어 진다.

이 현탁액에 폐스티로폼과 방열성과 전자파를 차단하는 성질을 지닌 산화마그네슘(202)을 혼합하고 외부 판넬을 부착한 뒤 열처리를 하면 불연 스티로폼 샌드위치 판넬이 만들어진다.

이하 상기 혼합물을 이루는 송진(1), 아교(2), 수산화나트륨(3), 제3인산나트륨(4), 암모니아(5), 유화제(6), 그리고 염화마그네슘(101)과 산화마그네슘(202)의 특징과 기능에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.

상기 송진(1)은 소나무과의 나무가 손상을 입었을 때 분비되는 발삼으로 깨끗한 것은 무색 투명한 액체이나 시간이 지나면 희뿌옇고 끈질긴 성질이 생긴다. 에탄올, 아세트산에 녹으나 물에는 녹지 않으며, 수증기를 증류하여 테레빈유를 얻고나면 로진(Rosin)이 남게 된다. 성분은 수지분(로진)이 70-75％, 테레빈유는 18-22％, 기타 불순물이 5-7％인데 그 역할은 충진재의 강한 응집력과 방수제의 용매 역할을 한다.

상기 아교(2)는 동물의 가죽이나 뼈를 원료로 하여 얻는 것을 말하는데 가죽을 석회수 용액에 담근 후, 열수추출하고 용액을 농축해서 냉각하면 응고된다. 뼈는 미리 유기용제로 탈지하고 열수추출하고 형태는 황갈색 고체이고, 물을 가하면 수용액은 콜로이드가 되고 가열하면 졸상태, 냉각하면 겔상태가 된다. 그 역할은 충진재에 적합한 부착력과 진동이나 충격에 대비한 응집력(고무성질)을 지니는 높은 인장강도와 압축강도를 높여준다.

상기 수산화나트륨(3)은 가성소다라고 불리우며 대표적인 강염기로 공기 중에서 수증기를 흡수해 스스로 녹는 조해성이 있으므로 공기와의 접촉을 차단하여 보관하여야 한다. 수산화나트륨은 고체 결정 상태이기 때문에 화학 반응 시에는 주로 물에 녹여 수용액을 만들어 사용하는데 많은 열이 발생되며 다른 물질을 잘 부식시키는 성질을 지닌다. 또한 조해성이 있어 무게를 잴 때에는 빠르게 측정을 해야 한다. 그 역할은 충진재들을 쉽게 융해하기위해 사용된다.

상기 제3인산나트륨(Na3PO4)(4)은 영문명 : Trisodium phosphate Anhydrous 라 하고 정인산염으로서 냄새가 없고 백색의 분말 또는 결정형 과립체이다. 물에 잘 용해되며 알코올과 에탄올에는 녹지 않는다. 탄산가스를 흡수하며 물에 용해되어 강알카리성을 나타낸다. 충진재의 높은 인장강도와 세정역할을 한다.

상기 암모니아(5)는 질소와 수소로 이루어진 화합물이다. 상온에서는 특유의 자극적인 냄새가 나는 기체 상태로 존재하며 대기 중에도 소량 포함되어 있고 천연수에도 미량 함유되어 있기도 한다. 토양 중에도 세균의 질소 유기물의 분해과정에서 생겨난 암모니아가 존재할 수 있으며 그 역할은 충진재들을 중화시키는데 있다.

상기 유화제(6)는 아이스크림이나 샐러드 드레싱에서 기름과 물이 혼합물을 이루는 것처럼 어떤 액체를 다른 액체에 부유하도록 하는 성질을 갖는다. 또한 농도를 향상시키고 보존력을 증진시키며 충진재들이 분리되는 것을 막고 부유하는 역할을 한다.

상기 염화마그네슘(101)은 염소와 마그네슘의 화합물로서 대기중에서 습기를 빨아들이는 성질이 있는 무색결정으로 보통 육수화염(六水化鹽)으로 존재한다. 물에 잘 녹고 알코올에도 녹으며, 바닷물에서 소금을 얻을 때 부산물로 얻는 간수에서 산출된다. 이 염화마그네슘은 알루미늄과의 합금을 만드는데 사용되고 가벼운 성질로 인해 자동차부품이나 최근 비행기들에서 사용되고 있고 방열성과 전자파를 차단하는 탁월한 역할을 한다.

상기 산화마그네슘(202)은 융점이 높고 고온에서 내염기성 및 전기 절연성이 뛰어나고, 열팽창계수 및 열전도율이 크다. 이 산화마그네슘은 내화재료의 역할을 하며 촉매, 흡착제의 역할도 동반된다.

이렇게 만들어진 현탁액과 폐스티로폼과 산화마그네슘을 혼합하여 압착가공한 후 외부 판넬을 부착한 뒤 열처리하여 만든 불연 샌드위치 판넬.

Claims (4)

1. 현탁액의 혼합비율은 1000그램(g)의 현탁액을 만들 때 상기 송진(1)은 20g(2％), 아교(2)는 24g(2.4％), 수산화나트륨(3)은 30g(3％), 제3인산나트륨(4)은 40g(4％), 암모니아(5)는 2g(0.2％), 유화재(6)는 100g(10％), 그리고 물(7)은 784g(78.4％) 비율로 이루어지는 불연 현탁액과 염화마그네슘과 물을 비율을 각 2.5％ : 50％ : 47.5％ 로 혼합하여 염도를 25°로 맞추는 것을 특징으로 하는 불연 현탁액
2. 제 1항의 현탁액을 이용하여 각종 충진재인 질석, 스티로폼가루, 황토, 톱밥, 화산재, 숯, 펄라이트 등을 혼합하여 제 1항의 현탁액 대 충진재의 비율을 10-20％ 대 80-90％ 혼합하여 생산하는 각종 판넬과 보드 그리고 벽돌.
3. 제 1항의 현탁액을 이용하여 폐스티로폼과 산화마그네슘을 혼합하고 그 비율은 현탁액 8-12％, 산화마그네슘 10-20％, 폐스티로폼 68-82％ 비율로 혼합하여 금속판을 양면에 압착 가공하여 만든 불연 샌드위치 판넬
4. 제 3항의 샌드위치 판넬을 30℃에서 5-6시간, 40℃에서 4-5시간, 50℃에서 3-4시간을 열처리하여 만든 불연 샌드위치 판넬

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