KR20150124800A - 다공경량골재를 이용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

다공경량골재를 이용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내화 샌드위치 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 내화 샌드위치 패널은 저렴하고, 경량이며, 우수한 단열성과 시공성을 구비한 EPS 단열부재를 이용하면서도 난연성이 우수하며, 화재시 유해가스의 발생을 효율적으로 줄일 수 있다.

Description

다공경량골재를 이용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조방법{FIRE PROOFING SANDWICH PANEL USING ARTIFICIAL LIGHT WEIGHT AGGREGATE PRODUCTION METHOD THEREWITH}
본 발명은 내화 샌드위치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량이면서, 단열성, 방음성, 시공성이 우수하며, 특히 화재에 대한 난연성이 우수하며, 화재발생시 가스발생이 현저히 감소시킬 수 있으며, 제조가 용이한 다공경량골재를 이용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축물에는 단열 및 방음 등 다양한 용도로 샌드위치 패널이 사용되고 있다. 샌드위치 패널은 도 1과 같이 단열부재와, 단열부재의 상면 및 하면에 보강판이 결합된 구조를 가지는 것이 일반적이며, 경우에 따라 단열부재와 보강판 사이에 접착부재를 별도로 구비하는 구조를 가지기도 한다.
샌드위치 패널은 용도에 따라 다양한 단열부재를 사용하고 있으나, 특히 발포스티로폼(EPS)을 단열부재로 사용하는 경우 시공비가 저렴하면서도 경량성, 단열성, 시공성이 우수하기 때문에 EPS 단열부재가 널리 사용되고 있다.
그러나 EPS 단열부재는 화재에 매우 취약하며, 화재 발생시에는 인체에 극히 유해한 다량의 유해가스가 발생되며, 이로 인하여 참혹한 인명피해를 가져오는 문제점이 있었다.
이와 같은 EPS 단열부재의 취약한 난연성을 극복하기 위하여 다양한 방안들이 대두되었으며, 단열부재 내에 유리섬유를 혼합하는 방법이 사용되기도 하였으나, 혼합된 유리섬유는 인체에 또 다른 악영향을 미쳐 사용이 금지되는 문제가 있으며, EPS 단열부재 내에 황토 분말을 혼합하는 방법이 대두되기도 하였으나, 난연성 효과를 가져 오기 위해서는 다량의 황토분말을 단열부재 내에 혼합하여야 하며, 다량의 황토분말을 사용할 경우 황토분말을 EPS 단열부재 내에 균일하게 혼합하는 것이 어려우며, 발포성에도 악영향을 미치는 등 EPS 단열부재 샌드위치 패널을 제조하는데 어려움이 따르는 문제가 있었다.
따라서 경량이면서, 단열성, 방음성, 시공성이 우수하며, 화재에 대한 난연성이 우수하며, 화재발생시 가스발생이 현저히 감소시킬 수 있는 샌드위치 패널에 대한 연구가 여전히 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 경량이면서, 단열성, 방음성, 시공성이 우수하며, 특히 화재에 대한 난연성이 우수하며, 화재발생시 가스발생이 현저히 감소시킬 수 있으며, 제조가 용이한 다공경량골재를 이용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 단열부재와 단열부재의 상부 및 하부면에 적층되는 보강판을 포함하는 샌드위치 패널에 있어서,
상기 단열부재는 발포체 분말을 다공성 경량골재에 코팅 한 후 발포시키고 가압하여 제조하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널을 제공한다.
상기 단열부재는 상부 단열부재, 하부 단열부재 및 상기 상부 단열부재 및 하부 단열부재 사이에 단열 에어캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널을 제공한다.
또한 본 발명은 단열부재;와 단열부재의 상부 및 하부면에 보강판;을 결합시켜 제조하는 샌드위치 패널의 제조방법에 있어서,
상기 단열부재는 발포제를 다공성 경량골재에 코팅 한 후 발포시키고 가압하여 제조하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
상기 단열부재는 상부 단열부재, 하부 단열부재 및 상기 상부 단열부재 및 하부 단열부재 사이에 단열 에어캡을 구비시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널은 저렴하고, 경량이며, 우수한 단열성과 시공성을 구비한 단열부재를 이용하여 난연성이 우수하며, 화재 시 유해가스의 발생을 효율적으로 줄일 수 있다.
도 1은 종래 샌드위치 패널의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 샌드위치 패널의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 샌드위치 패널의 모식도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 내화 샌드위치 패널은 단열부재와 단열부재의 일측면 및 타측면에 부착되는 보강판을 포함하는 내화 샌드위치 패널에 있어서,
상기 단열부재는 발포체 분말(또는 액상, 이하 동일)을 다공성 경량골재에 코팅 한 후 발포시키고 가압하여 제조하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 내화 샌드위치 패널은 단열부재에 특징이 있는 바, 보강판은 공지의 보강판이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 다공성 경량골재는 난연성이 있은 무기물로 제조한 경량볼로서, 공지의 무기물로 제조할 수 있음은 물론이며, 구체적인 예로는 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙, 나아가 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙의 조합(적어도 2개 이상의 조합)에 의하여 제조될 수 있으며, 바람직하기로는 황토로 제조한 황토볼을 사용하는 것이 좋다. 황토로 다공성 경량골재를 제조할 경우 황토에서 발산되는 인체에 유익한 원적외선 효과와 우수한 보온 효과를 동시에 기대할 수 있다. 또한 화력발전소에서 폐기물로 발생되는 플라이애쉬나 바텀애쉬, 제철소에서 발생하는 고로 슬러지, 댐 또는 저수지 등에서 발생하는 슬러지를 이용할 경우 폐기물의 재활용할 수 있는 장점이 있다.
이때 상기 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙은 세립질이 아닌 분말형태로 존재하는 것을 이용하여 표면적 및 다공성을 충분히 확보하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 다공성 경량골재는 공극률이 30 내지 70%를 가지는 것이 좋으며, 밀도가 1 g/cm3 이하로서 바람직하기로는 0.6 내지 0.99 g/cm3을 가지는 것이 좋으며, 다공성 경량골재의 크기는 직경이 5 내지 30 mm인 것이 좋다. 이 경우 다공성 경량골재의 내부 또는 외부에 발포체가 적절히 코팅되어 발포됨으로써 단열성 및 방음성이 더욱 우수한 내화 샌드위치 패널을 제조할 있다.
본 발명에서 상기 발포체를 다공성 경량골재에 코팅하는 방법은 발포체 분말 20-60 중량%, 바인더 수지 1 내지 20 중량%, 잔량의 용매를 혼합한 발포체 조성물을 다공성 분말에 코팅하여 이루어질 수 있으며, 상기 발포체 조성물은 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙, 나아가 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙의 조합(적어도 2개 이상의 조합) 분말을 발포체 조성물에 대하여 20 내지 40 중량%의 범위에서 더욱 포함할 수 있다.
상기 발포체 조성물에서 발포체 분말은 공지의 발포체 분말이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는 EPS를 구성할 수 있는 발포체 분말을 사용할 수 있다. 상기 바인더 수지는 발포체 분말을 다공성 경량골재에 코팅 시 접착시킬 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로는 셀룰로오스 계열의 바인더 수지가 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는 할로겐으로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 1 내지 5의 알킬 셀룰로오스를 사용할 수 있다. 바람직하기로는 상기 바인더 수지는 셀룰로오스 계열의 바인더 수지와 폴리디메틸실록산이 중량비율로 7-15:1의 중량비율로 혼합된 바인더 수지를 사용하는 것이 좋다. 이 경우 셀룰로오스 계열의 바인더 수지와 폴리디메틸실록산이 발포체 분말 및 선택적으로 황토분말을 다공성 경량골재에 접착성이 우수하면서도 균일하게 코팅될 수 있도록 하며, 가압하여 제조된 단열부재의 기계적인 강도 및 난연성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 단열부재는 상기 발포체 조성물을 다공성 경량골재에 코팅 한 후 발포시켜 가압하여 제조되며, 코팅, 발포, 가압은 공지의 내화 샌드위치 패널의 제조에서 사용되는 방법들이 적용되어 제조됨으로써 도 2와 같은 구조가 될 수 있다. 본 발명의 단열부재에서 상기 다공성 경량골재와 발포체 조성물의 함량비는 임의로 조절할 수 있으며, 바람직하기로는 다공성 경량골재의 함량이 50 내지 70 중량%의 함량이 되도록 조절하는 것이 좋다. 이 경우 내화 샌드위치 패널의 경량성을 유지하면서도 단열성 및 난연성을 동시에 만족시킬 수 있으며, 화재발생시에도 유해가스의 발생을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명의 단열부재는 단열부재의 중간에 단열 에어캡을 더욱 포함하여 도 3과 같은 구조를 가질 수 있다. 상기 단열 에어캡은 단열 부재로 사용되는 공지의 단열 에어캡(일명 “ 단열 뽁뽁이”를 사용할 수 있으며, 시판되고 있는 제품을 사용할 수도 있다. 시판되고 제품의 구체적인 예로는 네이쳐리빙사의 세이프를 들 수 있다. 또한 상기 단열 에어캡은 에어캡의 공기가 들어가는 부분에 화재시 소화기능을 가질 수 있는 물질을 더욱 구비하게 할 수 있으며, 상기 화재시 소화기능을 가질 수 있는 물질로는 물을 포함하여 공지의 소화기능이 있는 물질이면 특별히 한정되지 않으나, 분말소화제와 분말상 또는 액상인 것이 좋다. 이 경우 장시간 시간이 흐른 뒤에도 샌드위치 판넬의 화재시 소화기능을 발휘할 수 있다.
본 발명에서 단열부재에 단열 에어캡을 구비하게 하는 방법은 상부 및 하부 단열부재를 먼저 제조한 후 상부 단열부재와 하부 단열부재의 중간에 접착제가 도포된 단열 에어캡을 삽입한 후 결합시킬 수 있으며, 바람직하기로 상기 단열 에어캡은 화재시 소화기능이 있는 물질을 더욱 포함하여 결합될 수 있다.
또한 본 발명에서 단열부재와 보강판을 부착하는 방법은 공지의 내화 샌드위치 패널의 제조에서 사용되는 방법들이 적용될 수 있으며, 선택적으로 단열부재와 보강판 사이에 접착부재를 사용할 수도 있으며, 상기 단열부재와 보강판 사이에 무기층 또는 유기층을 기능층으로 더욱 포함할 수도 있다. 상기 기능층의 예로는 부직포로 구성된 층을 구비할 수도 있으며, 황토판과 같은 무기물층을 구비할 수도 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
공극률이 30 내지 70%이며, 밀도가 0.6 내지 0.99 g/cm3이고, 직경이 5 내지 30 mm인 황토볼 50 내지 70 중량부에 EPS를 구성하는 발포체 분말 20 내지 60 중량%, 셀룰로오스계 바인더와 폴리디메틸실록산이 7-15:1의 중량비로 혼합된 바인더 수지 1 내지 20 중량%, 황토분말 20 내지 40 중량% 및 잔량의 용매가 균일하게 혼합된 발포체 조성물 30 내지 50 중량%를 혼합하여 발포체 조성물이 황토볼의 내부 및 외부에 코팅되도록 한 후, 발포체 조성물이 코팅된 다공성 황토볼을 발포 및 가압하여 단열부재를 제조한다. 이후 제조된 단열부재의 상부 및 하부에 보강판을 접착하여 도 2 구조의 샌드위치 판넬을 제조한다. 제조된 샌드위치 판넬은 단열부재의 내부에 황토볼이 균일하게 분포되어 있으며, 경량의 황토볼을 이용함으로써 전체적으로 제조된 샌드위치 판넬이 경량이며, 단열성, 흡음성, 시공성이 우수한 EPS 단열부재의 특성을 유지하면서도 황토볼의 사용으로 인한 원적외선의 방사효과 및 보온성이 우수하며, 특히 난연성 뛰어난 장점이 있으며, 화재발생시에도 유해가스의 발생량을 50% 이상 감소시킴으로써 인명피해를 최소화할 수 있다.
실시예 2 내지 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 실시예 1에서 사용된 황토볼 대신에 각각 화력발전소에서 폐기물로 발생하는 플라이애쉬로 제조한 플라이애쉬볼(실시예 2) 및 제철소에서 발생하는 고로 슬러지로 제조한 고로 슬러지볼을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 내화 샌드위치 패널을 제조한다.
제조된 샌드위치 판넬은 단열부재의 내부에 플라이애쉬볼 또는 고로 슬러지볼이 균일하게 분포되어 있으며, 경량의 플라이애쉬볼 또는 고로 슬러지볼을 이용함으로써 전체적으로 제조된 샌드위치 판넬이 경량이며, 단열성, 흡음성, 시공성이 우수한 EPS 단열부재의 특성을 유지하면서도, 특히 난연성 뛰어난 장점이 있으며, 화재발생시에도 유해가스의 발생량을 50% 이상 감소시킴으로써 인명피해를 최소화할 수 있고 폐기물을 재활용할 수 있는 장점이 있다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 단열부재의 두께를 절반으로 하여 각각 상부 단열부재 및 하부 단열부재를 제조한다. 또한 단열 에어캡(네이쳐리빙사의 세이프)를 준비하고, 단열 에어캡의 상부 및 하부에 접착제를 도포 후 상기 상부 단열부재 및 하부 단열부재를 단열 에어캡의 상부 및 하부에 위치하도록 접착시켜 단열 에어캡이 구비된 단열부재를 제조한다. 이후 상기 단열 에어캡이 구비된 단열부재의 상부 및 하부에 실시예 1과 같이 보강판을 부착하여 내화 샌드위치 패널을 제조한다. 이렇게 제조된 내화 샌드위치 패널은 매우 우수한 방음 및 단열 효과를 나타내면서도 황토볼로 인한 난연성을 내화 샌드위치 패널에 제공할 수 있다.
실시예 5
상기 실시예 4와 같이 내화 샌드위치 패널을 제조하되, 단열 에어캡을 내부에 소화성 분말이 구비된 단열 에어캡을 사용하고, 나머지 공정은 실시예 4와 대등하게 하여 내화 샌드위치 패널을 제조한다. 이와 같이 제조된 내화 샌드위치 패널은 단열 에어캡에 포함된 소화성 물질이 황토볼과 더불어 내화 샌드위치 패널에 난연성을 더욱 부여할 수 있으며, 장시간 시간이 경화한 후에도 우수한 난연효과를 유지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 단열부재와 단열부재의 일측면 및 타측면에 부착되는 보강판을 포함하는 내화 샌드위치 패널에 있어서,
    상기 단열부재는 발포제를 다공성 경량골재에 코팅 한 후 발포시켜 가압하여 제조하는 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 경량골재는 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙, 또는 황토, 애쉬, 슬러지 또는 갯벌흙의 조합으로 제조된 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 경량골재는 공극률이 30 내지 70%인 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단열부재에서 다공성 경량골재의 함량은 50 내지 70 중량%인 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단열부재는 상부 단열부재, 하부 단열부재 및 상기 상부 단열부재 및 하부 단열부재 사이에 단열 에어캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 단열 에어캡은 화재의 소화기능이 있는 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 화재의 소화기능이 있는 물질은 분말 또는 액상소화제인 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널.
  8. 단열부재;와 단열부재의 일측면 및 타측면에 보강판;을 결합시켜 제조하는 내화 샌드위치 패널의 제조방법에 있어서,
    상기 단열부재는 발포체를 다공성 경량골재에 코팅 한 후 발포시켜 가압하여 제조하는 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 단열부재는 상부 단열부재, 하부 단열부재 및 상기 상부 단열부재 및 하부 단열부재 사이에 단열 에어캡을 구비시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 내화 샌드위치 패널의 제조방법.
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