KR20140108836A - 폐유리를 활용한 친환경 발포유리 단열재와 타일이 일체화된 단열 타일의 제조 방법 및 그 단열 타일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐유리를 재활용한 발포유리 단열재와 타일이 일체화된 단열 타일의 제조 방법 및 그 단열 타일에 관한 것으로, 특히 마이크로 파를 사용한 BOILING 공법에 의해 발포시키면서 동시에 발포된 다공성 발포유리 단열재가 내부에 가교제로 포함되어 있던 액상 규산나트륨에 의해 타일과 강력하게 접합 및 결합되어 단열재와 타일이 일체화된 단열 타일을 제조하는 방법과 그 단열 타일에 관한 것이다.
이러한 공법에 의해 제조된 단열 타일은 무기소재로서 불연 소재이면서도 단순화된 일괄 공정에 의해 매우 저렴한 비용으로 생산할 수 있어 경제성이 충분히 확보된 단열 타일의 생산을 가능케 하였다.
또한 폐유리를 활용하기 때문에 원자재 비용도 절감되고 동시에 폐기물도 처리되는 일석이조의 효과를 거둘 수 있으며, 단순화된 공정으로 제조되기 때문에 최소한의 투자로 대량 생산이 가능한 우수한 물성의 단열 타일을 생산할 수 있다.

Description

폐유리를 활용한 친환경 발포유리 단열재와 타일이 일체화된 단열 타일의 제조 방법 및 그 단열 타일{THE MANUFACTURING METHOD OF HEAT INSULATING TILE UNITED HEAT INSULATING FOAMED GLASS, AND THEREFOR HEAT INSULATING TILE}

본 발명은 발포유리 단열재를 활용한 단열 타일의 제조방법 및 그 단열 타일에 관한 것으로, 특히 별도의 접착제를 활용하지 않고 폐유리를 재활용한 발포유리 단열재와 기존의 타일을 일체화시켜 저렴한 단열 타일의 제조 방법 및 그 단열 타일에 관한 것이다.

건축 현장에서 건축물의 외장재로 많이 사용되는 타일은 도기나 자기의 형태로 제조되어 공급되고 있으나 재료 자체의 조직 치밀성이 매우 높아 단열성을 발현시킬 수가 없었다. 또한 기존의 타일을 단열 특성을 발휘하도록 제조하기 위해서는 무기 소재인 TILE을 다공성 재료로 제조하여야 하지만 다공성 재료는 TILE로 만들어질 수 없기 때문에 단열 특성을 갖는 TILE의 개발과 제조에 많은 어려움을 겪어왔으며, 현재까지 단열재의 표면에 유리질의 유약 또는 도포제로 코팅한 다음 높은 온도에서 구워 단열특성이 있는 타일을 제조하였으나 공정상의 어려움 및 생산 에너지 비용 등으로 인해 가격이 비싸 대중적으로 활용되지 못하고 있는 실정이다.

또한 외장재로 활용되는 TILE은 저렴하면서도 미려하기 때문에 건축 현장에서 많이 사용하고 있음에도 불구하고 단열 시공과 TILE의 마감공사 시공은 항상 별도의 개념으로 시행되어 왔으며 현재도 이러한 시공 방법을 답습하고 있는 실정이다.

그러나 점차로 요구되는 친환경 제품의 사용 강제화, 에너지 절감 기준의 강화 등에 따라 단열재의 사용이 급격히 늘어갈 것으로 판단되는 반면에 무기 소재에 의한 친환경적 단열제품은 그 가격이 고가이며, 단열성능이 유기 소재 단열재에 비하여 낮은 단점이 있어 이러한 추세에 적극적으로 부응하지 못하고 있는 현실이다.

이러한 관점에서 볼 때 발포유리 단열재가 비교적 저렴하기 때문에 유기 단열재를 대체 할 수 있는 가장 근접된 대안으로 연구되고 있으나 기존의 용융법으로는 제조 단가가 매우 높아 이를 타일에 적용하여 단열 타일을 제조하기에는 수요처인 산업 현장에서의 경제적 활용과 이용에 큰 걸림돌이 되어왔다.

건축 현장, 특히 건물 내부의 동파 방지 및 결로 방지 등을 위한 보강 공사시 별도의 단열 시공을 행하고 그 후 마감공사를 실시하여 단열을 위한 보강 공사를 시행하여 왔다. 그러나 이러한 공사 방법은 기존 벽체와 단열재의 접착력 부족에 의한 박리현상의 발생, 부분적 단락에 따른 단열 성능 발현의 부족 등 시공 방법의 까다로움뿐만 아니라 대부분 접착성이 높은 유기 접착제를 사용하기 때문에 인체에 해로울 뿐만 아니라 화재에도 취약한 문제점이 있었다.

또한 친환경적 단열재인 무기소재 단열재를 활용하여야 하나 가격이 고가일 뿐 아니라 시공 방법의 어려움 때문에 무기소재가 혼합된 단열 페인트 등을 사용하여 왔으나 이러한 페인트를 덧칠하는 방식으로는 단열 특성의 요구 성능 만족도에서 근본적인 해결 방법을 제시하지 못하고 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제시된 단열 타일은 외부 표면의 미려함을 유지하고 동시에 다공성 구조로 형성되어 단열 특성이 발현될 수 있도록 두가지 기능을 동시에 가질 수 있어야 하므로 기존의 TILE에 무기 단열재를 부착하여 적용하는 방식도 고려되었으나 TILE과 단열재의 접착성 또한 충분히 유지되기 어렵고 또한 제조 공정이 늘어나 실제 적용하기에는 어려움이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 본 출원인(발명자)의 선출원 제10-2011-0098207호(출원일 2011.09.28)과 제10-2011-0112585호(출원일 2011.10.31)의 기술을 응용하여 BOILING법을 이용한 발포유리 단열재 공정에 TILE을 시작 공정부터 삽입하여 발포시킴으로써 일괄공정으로 자연스럽게 발포유리 단열재가 TILE과 일체형으로 강하게 접착된 단열 타일의 제조 방법을 제공함에 있다.

전술의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단열 타일 제조 방법은, 대상이 되는 일반 타일이 삽입되도록 그 크기에 적당한 금형을 제작하는 단계; 타일을 삽입한 후 선출원 제10-2011-0098207호(출원일 2011.09.28)과 제10-2011-0112585호(출원일 2011.10.31)의 방법에 따라 제조된 액상 발포유리 원료를 투입하는 단계; 및 해당 혼합물이 담긴 밀폐용기에 마이크로파를 주사하여 소정시간 끓인(BOILING)후 건조하는 단계를 포함한다.

여기서 단열 타일의 단열 성능을 조절하기 위한 방법으로는 제작되는 금형의 깊이를 깊게 또는 얕게 하느냐에 따라 조절될 수 있으며, 선출원에서 제시된 가교제의 혼합 비율보다 10% 정도 추가하는 것이 TILE과의 접착성을 증가시키는데 바람직하다.

전술의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단열 타일은, 외형상으로는 기존의 타일에 발포유리 단열재가 접착된 형태로서 2층 구조로 형성되어 있지만 타일 부분과 단열재 부분이 완전히 합치된 일체형 단열 타일인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 단열 타일 제조 방법 및 그에 따른 단열 타일은 BOILING법으로 제조되어 매우 저렴하고, 특히 단열 성능을 개선하기 위한 기존 건축물의 보강 공사시 내외장재로 사용이 가능한 단열 타일로서 별도의 단열재를 사용할 필요가 없으며 최소한의 시멘트 몰탈을 사용하여 손쉽게 단열 시공과 마감 공사를 한번의 작업으로 끝마칠 수 있어 시공비용의 절감에도 뛰어나고 무기재료로서 친환경적인 장점이 있다.

도 1은 시중에서 판매되는 일반 타일(크기 100mm X 100mm)의 크기와 동일하게 제작된 특수 금형의 사진,
도 2는 해당 특수 금형을 사용하여 제조된 단열 타일의 시제품 사진이다.

본 발명자의 많은 반복 실험과 노력 끝에 얻어진 본 발명의 단열 타일 제조 방법은, 기존의 타일에 단열성을 부여할 수 있도록 일괄공정으로 단열재 생산 공정에 타일을 삽입하는 방식으로 제조되고 특히 끓이면서 발포, 기화 및 건조가 연속적으로 이루어질 수 있도록 공정이 매우 단순화되었다.

또한 열을 가하는 방식도 외부에서 가열하는 방식이 아닌 마이크로파를 주사하는 방식으로 물 분자를 자극하여 열을 발생시킴으로서, 수분 이내에 요구 수준의 온도에 도달 할 수 있도록 공정 시간을 단축시켜 에너지 비용을 최소화한다는 장점이 있다.

그러나 이러한 공정으로만 만들어진 단열 타일은 제조 공정상에서 액상 발포유리 원료에 의하여 미려한 타일 표면이 오염되는 문제점이 있으며, 또한 단열재의 접착성에서도 최소한의 접착 강도를 유지하지 못하는 단점이 있다.

이러한 상기 문제를 해결하기 위해 기존 타일의 삽입시 타일 표면에 소정의 이형제를 바른 후 삽입함으로써 오염되는 문제점을 해결할 수 있었다.

또한 접착 강도를 증가시키는 문제는 액상 발포유리 원료에 가교제(액상 규산나트륨)을 약 10volume% 추가 함으로서 접착 강도가 획기적으로 강화되었다. 만약 10volume% 이상 과다하게 가교제를 혼합하는 경우에는 전체적인 인장 강도는 향상되지만 발포유리의 단열성이 저하되는 문제가 있다.

이하, 본 발명에 따른 단열 타일 제조방법의 바람직한 일 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

우선, 1단계로 단열 성능을 부가하고자 하는 대상 TILE을 선정하거나 고객의 주문에 의한 TILE이 선정되면 해당 TILE의 크기와 동일한 크기의 특수 금형을 제작하되 고객의 주문에 따른 단열성을 고려하여 발포유리 단열재 부분의 깊이를 조절하여 제작한다.

2단계는 타일의 미려한 부분을 액상 이형제로 코팅하고 이형제가 코팅된 부분이 하단으로 향하도록 뒤집어 특수 제작된 금형에 삽입한다.

3단계는 TILE이 삽입된 상태에서 금형의 5분지 3지점까지 액상의 발포유리 원료를 붓고 금형의 뚜껑을 덮어 밀폐시킨다.

4단계는 밀폐된 용기에 마이크로파를 주사하여 내부의 액상 발포유리 원료를 끓이면 자연스럽게 발포가 이루어지며 건조 공정까지 이루어진다.

추가적으로, 5단계는 제품화 공정으로서 TILE의 미려한 면에 약간씩 붙어있는 발포유리 가루를 제거하고 포장하여 출고한다.

Claims (5)

1. 단열 타일을 제조방법에 있어서, 타일의 크기와 동일한 크기의 금형을 제작하여 여기에 타일을 삽입하고 금형 용적의 5분지 3만큼의 액상의 발포유리 단열재 원료를 부어 뚜껑을 닫은 후 마이크로파를 주사하여 액상 원료가 끓어 오르며 발포 및 건조되고 동시에 타일의 이면에 강력하게 자연스럽게 접착됨으로써 한번의 일괄공정으로 발포유리 단열재와 타일이 일체화된 발포유리 단열 타일 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 타일을 삽입할 때 타일의 미려한 면이 액상 발포유리에 의해 오염되는 현상을 방지하기 위하여 이형제를 코팅하고 그 코팅 면이 금형의 하단으로 향하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 단열 타일의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 금형에 삽입된 타일 위로 액상의 발포유리 단열재 원료를 붓고 뚜껑을 닫은 다음 마이크로파를 주사하여 끓이며 발포시킬 때 액상의 발포유리 단열재 원료에 포함된 액상 규산나트륨에 의해 단열재와 타일이 강력하게 접합 및 결합되어 일체화된 단열 타일의 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서 이러한 일련의 공정이 일괄 공정으로 한번에 완료됨으로써 단열 타일의 제조 원가를 대폭 절감할 수 있는 단열 타일의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 이러한 일련의 공정으로 제조된 발포유리 단열재와 타일이 일체화된 단열 타일.

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