KR20160076282A - 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents

발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 발포폴리스티렌 입자 10~78 중량부 및 규산염 5~35 중량부의 혼합물, 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부, 및 경화지연제 1~2 중량부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법은 발포폴리스티렌 입자 제조단계; 상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계에서 분쇄된 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하는 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계; 상기 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계에서 제조된 발포폴리스티렌 입자 및 규산염의 혼합물에 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 투입하고 경화지연제를 혼합하는 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계; 및 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계에서 제조된 혼합물을 몰드를 이용하여 원하는 크기,두께 및 형상으로 만든 후 경화시키는 성형단계를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 분쇄한 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하여 성형함으로써, 제조비용을 절감할 수 있고 균열과 수축 현상없이 단시간 내에 경화가 이루어지며 단열성능이 우수하고 화염에 안전하고, 화염에 접촉하였을 경우에도 기계적 및 물리화학적 물성의 저하없이 유독가스에 의한 인명피해와 화재 전파를 방지할 수 있다.

Description

발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법{INCOMBUSTIBLE INSULATION MATERIALS USING EXPANDED POLYSTYRENE BEADS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분쇄한 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하여 성형함으로써, 제조비용을 절감할 수 있고 균열과 수축 현상없이 단시간 내에 경화가 이루어지며 화염에 접촉하였을 경우에도 기계적 및 물리화학적 물성의 저하없이 유독가스에 의한 인명피해와 화재 전파를 방지할 수 있는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 벽체는 주로 콘크리트나 시멘트와 모래를 섞어 만든 벽돌 등으로 시공되며, 이러한 벽체에 단열재를 적층시킨 후, 다양한 마감재를 사용하여 실내의 벽체를 마감하게 된다. 이러한 단열재 중 발포폴리스티렌(스티로폼)은 그 사용의 편리성과 우수한 단열효과 및 저렴한 가격으로 인하여 가장 널리 사용되고 있는 재료이다.
국내의 건물 내 벽체는 콘크리트 및 조적조 벽체 등과 같은 습식공법이 주류를 이루고 있다. 국내 시공 중인 내화벽체 중 콘크리트 및 조적조가 전체시장의 85% 정도이며 조립식 패널, 석고보드 등은 15% 정도이다. 습식공법은 구조물의 하중부하, 인건비 상승과 시공효율성, 감도 등으로 건축비의 증가요인이 되며 특히 단열재를 부착하여도 열손실이 많아 에너지 절약형의 친환경건축과는 거리가 멀다.
이러한 단점을 보완할 수 있는 조립식 내벽체의 재료로서 한국등록특허 제761,787호에는 폴리스티렌 비드 발포체를 금형에서 압축 성형하여 제조한 건축용 경량 단열블록(인슈블록)이 개시되어 있다. 인슈블록은 그 자체만으로 블록의 기계적 특성을 갖고 있으며 주택의 구조재로 사용되고 있으나, 모재인 발포 폴리스티렌은 열에 매우 취약하며 화재 발생시 초기에 융해되어 화재를 전파시키는 매개체 역할을 할 뿐만 아니라, 연소시 발생하는 유독가스로 인하여 심각한 인명 피해를 일으키는 문제점이 있다. 따라서 건축 재료의 특성상 일반화된 건자재로 사용하기 위하여 개발된 인슈블록의 난연화가 반드시 필요하며 기계적 물성의 저하가 최소화 되어야 한다.
종래에는 스티로폼의 난연성을 개선시켜 이들의 발화시간을 지연시키고 화염 전파가 더디게 진행되도록 하는 다양한 방법들이 제안되었다. 주로 사용되는 고분자의 난연화 방법에는 분자구조 변경을 통한 내열성 고분자의 제조(CPE, PVC 등), 난연 성분을 플라스틱 구조 내에 화학적으로 결합시키는 방법(반응형 난연제), 난연제를 고분자내에 물리적으로 첨가시키는 방법(첨가형 난연제), 난연제 코팅 또는 페인팅을 하거나 제품 디자인 변경을 통한 내열성 향상을 도모하는 방법 등이 있으며, 일반적인 난연화는 난연제를 첨가하는 것이 주를 이루고 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제305,711호에는 발포 폴리스티렌 입자 표면에 할로겐화물, 인산화물 등의 난연제를 코팅하고 이를 발포 성형하여 제조된 난연 스티로폼 단열재가 개시되어 있고, 한국실용신안등록 제20-241745호에는 스티로폼 판재 양면에 알루미늄 시트, 직물 및 염화비닐의 3층구조로 이루어진 불연소재를 접착제로 부착한 난연 스티로폼 단열재가 개시되어 있으며, 한국공개특허 제2001-0072979호에는 브롬화 유기 화합물로 이루어진 난연제를 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종래의 난연 스티로폼 단열재들은 비경제적일 뿐만 아니라, 할로겐을 포함하고 있어 환경규제에 적절히 대처할 수 없고 제조방법도 복잡하며 난연 효과도 충분하지 않은 문제점이 있었다.
또한, 종래의 난연성 폴리머 발포체 조성물은 어느 정도의 난연성이 확보되어 있기는 하지만 조성물의 함량이 높거나 조성물 자체가 발포체의 기계적 물성을 저하시키기 때문에 경량블록 등의 구조재로는 사용할 수 없다.
한편, 발포폴리스티렌은 폴리스티렌 수지에 펜탄이나 부탄 등 탄화수소 가스를 주입시킨 뒤 이를 증기로 부풀린 발포 제품으로 체적의 98%가 공기이고 나머지 2%가 발포폴리스티렌이다.
이러한 발포폴리스티렌은 다양한 용도로 사용되고 있으나, 화재 시 불에 쉽게 인화가 되어 많은 화염과 유독가스를 발생시키고, 자연환경 내에서 잘 분해되지 않아 환경오염을 유발하는 물질이 되고 있다. 따라서 근래에 이와 같은 환경오염을 유발하는 발포폴리스티렌을 이용하여 환경오염을 줄이고 경제성을 창출하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.
이에 본 발명자들은 분쇄한 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합 성형하여 단열재를 제조함으로써 제조비용을 절감함과 동시에 단열성능이 우수하고 화염에 안전한 불연성 단열재를 제조할 수 있음을 확인하였으며, 균열과 수축 현상없이 단시간 내에 경화가 이루어지며 화염에 접촉하였을 경우에도 기계적 및 물리화학적 물성의 저하없이 유독가스에 의한 인명피해와 화재 전파를 방지할 수 있는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
국내등록특허 제10-0782311호(2007년 11월 29일 등록) 국내등록특허 제10-0801275호(2008년 1월 29일 등록) 국내등록특허 제10-0927667호(2009년 11월 12일 등록)
본 발명은 분쇄한 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하여 성형함으로써, 제조비용을 절감할 수 있고 균열과 수축 현상없이 단시간 내에 경화가 이루어지며 단열성능이 우수하고 화염에 안전한 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 화염에 접촉하였을 경우에도 기계적 및 물리화학적 물성의 저하없이 유독가스에 의한 인명피해와 화재 전파를 방지할 수 있는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 기존 단열재에 비교하여 환경 친화적이고, 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 구성하여 균열과 수축현상이 최소화되며, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더의 구성물 중 규회석을 사용하여 우수한 부착성과 단열성을 갖는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 폴리스티렌 구형입자, 판넬 또는 폐기되는 발포폴리스티렌을 이용하여 저렴한 비용으로 불연성 단열재를 제조할 수 있고 일반 건설현장에 용이하게 적용가능하며 폐 발포폴리스티렌을 재활용하여 환경오염을 줄일 수 있는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 발포폴리스티렌 입자 10~78 중량부 및 규산염 5~35 중량부의 혼합물, 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부, 및 경화지연제 1~2 중량부를 포함한다.
상기 발포폴리스티렌 입자는 팽창된 스티로폼 구형 입자, 가공 성형된 판넬 또는 성형 중 폐기되는 스티로폼 재료들로 형성될 수 있다.
상기 발포폴리스티렌 입자는 0.1~5mm 크기로 분쇄하여 형성될 수 있다.
상기 규산염은 규산나트륨, 규산칼륨 또는 규산리튬 중 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 마그네슘계 금속산화물, 인산염 및 실리카 화합물을 포함할 수 있다.
상기 마그네슘계 금속산화물은 마그네슘 인산염 8 수화물, 산화 마그네슘(MgO), 사소 마그네시아(Dead Burned Magnesia), 경소 마그네시아(Light Burned Magnesia), 전융 마그네시아, 산화 알루미늄, 탄산마그네슘(MgCO3) 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이고, 상기 인산염은 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제3 인산칼륨, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼슘, 제2 인산칼슘, 제1 인산마그네슘, 제2 인산마그네슘, 인산 알루미늄 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이며, 상기 실리카 화합물은 규회석, 포크랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 플라이애쉬 시멘트, 고로 시멘트 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 불연성 단열재는 난연보조제 5~10 중량부를 더 포함하되, 상기 난연보조제는 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O5), 수산화마그네슘, 보론산아연, 황산아연, 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate), 인계 난연제, 포스페이트류, 적인, 황토, 숯 및 팽창흑연으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 난연보조제 입자의 평균 입경은 200~350 메쉬일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법은 발포폴리스티렌 입자 제조단계; 상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계에서 분쇄된 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하는 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계; 상기 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계에서 제조된 발포폴리스티렌 입자 및 규산염의 혼합물에 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 투입하고 경화지연제를 혼합하는 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계; 및 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계에서 제조된 혼합물을 몰드를 이용하여 원하는 크기,두께 및 형상으로 만든 후 경화시키는 성형단계를 포함한다.
상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계는, 팽창된 스티로폼 구형 입자, 가공 성형된 판넬 또는 성형 중 폐기되는 스티로폼을 준비하는 재료 준비단계; 및 상기 준비된 재료들을 분쇄 칼날(knife bar)이 달린 커팅밀(Cutting mill)을 이용하여 분쇄하되, 크기와 모양이 일정하지 않은 부정형으로 0.1~5mm 크기로 분쇄하여 형성하는 분쇄단계를 포함할 수 있다.
상기 발포폴리스티렌 입자는 10~78 중량부, 규산염은 5~35 중량부, 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 15~55 중량부, 경화지연제는 1~2 중량부가 사용될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 분쇄한 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하여 성형함으로써, 제조비용을 절감할 수 있고 균열과 수축 현상없이 단시간 내에 경화가 이루어지며 단열성능이 우수하고 화염에 안전하다.
또한, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 화염에 접촉하였을 경우에도 기계적 및 물리화학적 물성의 저하없이 유독가스에 의한 인명피해와 화재 전파를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법은 기존 단열재에 비교하여 환경 친화적이고, 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 구성하여 균열과 수축현상이 최소화되며, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더의 구성물 중 규회석을 사용하여 우수한 부착성과 단열성을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법은 폴리스티렌 구형입자, 판넬 또는 폐기되는 발포폴리스티렌을 이용하여 저렴한 비용으로 불연성 단열재를 제조할 수 있고 일반 건설현장에 용이하게 적용가능하며 폐 발포폴리스티렌을 재활용하여 환경오염을 줄일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 분쇄한 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하여 성형함으로써, 제조비용을 절감할 수 있고 균열과 수축 현상없이 단시간 내에 경화가 이루어지며 단열성능이 우수하고 화염에 안전하고 화염에 접촉하였을 경우에도 기계적 및 물리화학적 물성의 저하없이 유독가스에 의한 인명피해와 화재 전파를 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 발포폴리스티렌 입자 10~78 중량부 및 규산염 5~35 중량부의 혼합물, 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부, 및 경화지연제 1~2 중량부를 포함한다.
상기 발포폴리스티렌 입자는 팽창된 스티로폼 구형 입자, 가공 성형된 판넬 또는 성형 중 폐기되는 스티로폼 재료들로 형성될 수 있다. 상기 발포폴리스티렌 입자는 상기 준비된 재료들을 재료를 분쇄 칼날(knife bar)이 달린 커팅밀(Cutting mill)을 이용하여 분쇄하고, 크기와 모양이 일정하지 않은 부정형으로 0.1~5mm 크기로 분쇄하여 형성할 수 있다.
상기 규산염은 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 등이 사용될 수 있으며, 이들을 통상 "물유리"라 칭할 수 있다. 상기 규산염 중의 나트륨 및 칼륨 등의 알칼리금속은 비교적 저온에서도 경화를 증진시켜 주며 반응에 직접 참여하여 강도를 향상시키는 작용을 한다. 또한 100℃ 이상의 열을 받게 되면 함유하고 있던 수분이 기화하여 부풀어 지면서 증발하게 되면 무기성 발포체를 구성할 수 있어서 단열효과까지 증가시키는 장점이 있다. 본 발명에서 사용하는 물유리의 양은 5 중량부 미만이면 상기와 같은 효과를 기대할 수 없으며, 35 중량부를 초과하면 첨가하면 몰탈분말이 서로 엉기게 되어 효과적으로 사용할 수 없게 된다.
상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 고온에서 안정적인 마그네슘 인산염계 내화제를 구성하여 사용중 열적 변화에 따른 팽창을 억제해 주어 균열이 발생하지 않게할 수 있다. 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 불연성 단열재의 시공시 금속성 설비 및 세라믹 설비에 부착성이 향상되게 하고, 시공체와 기존 내화물의 보수작업 시에도 부착상태에 분리나 균열과 같은 결함이 발생하지 않게 한다.
상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 마그네슘계 금속산화물, 인산염 및 실리카 화합물을 포함할 수 있다. 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더에서 마그네슘계 금속산화물은 마그네슘 인산염 8 수화물, 산화 마그네슘(MgO), 사소 마그네시아(Dead Burned Magnesia), 경소 마그네시아(Light Burned Magnesia), 전융 마그네시아, 산화 알루미늄, 탄산마그네슘(MgCO3) 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더에서 인산염은 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제3 인산칼륨, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼슘, 제2 인산칼슘, 제1 인산마그네슘, 제2 인산마그네슘, 인산 알루미늄 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더에서 실리카 화합물은 규회석, 포크랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 플라이애쉬 시멘트, 고로 시멘트 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 발포폴리스티렌 입자의 결합제 역할을 하는데, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더가 15 중량부 미만이면 강도발현이 이루어지지 않고, 55 중량부를 초과하면 강도는 증가되나 원하는 단열효과를 기대하기 어려우므로, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 15 내지 55 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 경화지연제는 응결을 늦추기 위하여 사용되는 것으로, 붕산(Boric acid) 또는 붕사(Borax)가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 경량성이며, 매우 우수한 단열 및 차음 효과를 나타낸다. 또한, 800℃ 이상의 고온에서도 단열성능이 유지되고 우수한 내열성을 가지며, 유독가스가 발생되지 않는다. 이러한 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 각종 건설현장에 사용될 수 있으며, 제철소, 발전소, 소각로 등의 고온용 설비 예를 들면, 노 혹은 래들, 턴디쉬, 론더와 같은 야금용기의 에너지 손실을 위한 단열성 및 내화성 물품을 생산하기 위하여 사용되는 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재는 난연성을 더욱 향상시키기 위하여 난연보조제 5~10 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 난연보조제는 인체유해성을 감안하여 할로겐계를 완전히 배제하고 무기계, 질소계 및 인계 난연제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 난연보조네는 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O5), 수산화마그네슘, 보론산아연, 황산아연, 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate), 인계 난연제, 포스페이트류, 적인, 황토, 숯 및 팽창흑연으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 성분을 사용할 수 있다. 또한, 상기 난연보조제 입자의 평균 입경은 200~350 메쉬인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 발포폴리스티렌 입자와의 혼합 분산성이 좋지 않고 난연 효율이 기대에 미치지 못한다.
또한, 상기와 같은 난연보조제를 사용하는 것이 물성저하와 인체 유해성을 감안한 유독가스 및 연기밀도를 최소화할 수 있어 안정성 및 환경친화성을 확보할 수 있으며, 난연성을 증진시키는 효과를 나타내도록 할 수 있다.
유기계 난연제와는 다르게 무기계 난연제는 열에 의해 휘발되지 않으며 분해되어 H2O, CO2, SO2, HCl과 같은 불연성 기체를 방출하고 대부분 흡열반응을 진행시킨다. 또한, 기체상에서는 가연성 기체를 희석시키며 폴리스티렌 발포체의 표면을 도포하여 산소의 접근을 방지하게 된다. 동시에, 고체상 표면에서 흡열반응을 통하여 표면층냉각 및 열분해물의 생성을 감소시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 하기의 제조방법은 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법은 (1) 발포폴리스티렌 입자 제조단계(S100), (2) 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계(S200), (3) 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계(S300), (4) 성형단계(S400), 및 (5) 불연성 단열재 제조단계(S500)를 포함한다.
상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계(S100)는 ① 재료 준비단계 및 ② 분쇄단계를 포함한다. 상기 재료 준비단계는 본 발명에 따른 발포폴리스티렌 입자를 제조하기 위한 재료를 준비하기 위한 단계로, 상기 재료로는 팽창된 스티로폼 구형 입자, 가공 성형된 판넬 또는 성형 중 폐기되는 스티로폼이 준비될 수 있다. 상기 분쇄단계는 준비된 재료들을 분쇄 칼날(knife bar)이 달린 커팅밀(Cutting mill)을 이용하여 분쇄하고, 크기와 모양이 일정하지 않은 부정형으로 0.1~5mm 크기로 분쇄하여 형성하는 단계일 수 있다. 본 발명에서 상기 발포폴리스티렌 입자는 10~78 중량부가 사용될 수 있다.
상기 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계(S200)는 상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계(S100)에서 분쇄된 0.1~5mm 크기의 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하는 단계이다. 상기 규산염은 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 등이 사용될 수 있고, 5~35 중량부가 사용될 수 있다.
상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계(S300)는 상기 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계(S200)에서 제조된 발포폴리스티렌 입자 및 규산염의 혼합물에 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 투입하고 혼합하는 단계이다. 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 마그네슘계 금속산화물, 인산염 및 실리카 화합물을 사용할 수 있고 경화지연제 등 각종 첨가제가 투입될 수 있으며, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 15~55 중량부가 사용될 수 있다.
상기 성형단계(S400)는 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계(S300)에서 제조된 혼합물을 몰드를 이용하여 원하는 크기,두께 및 형상으로 만든 후 경화시키면, 상기 불연성 단열재 제조단계(S500)에서 완성되는 바와 같이 불연성 단열재를 얻을 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 발포폴리스티렌 입자 10~78 중량부 및 규산염 5~35 중량부의 혼합물, 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부, 및 경화지연제 1~2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발포폴리스티렌 입자는 팽창된 스티로폼 구형 입자, 가공 성형된 판넬 또는 성형 중 폐기되는 스티로폼 재료들로 형성되는 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 발포폴리스티렌 입자는 0.1~5mm 크기로 분쇄하여 형성된 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 규산염은 규산나트륨, 규산칼륨 또는 규산리튬 중 어느 하나 이상이 사용되고,
    상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 마그네슘계 금속산화물, 인산염 및 실리카 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 마그네슘계 금속산화물은 마그네슘 인산염 8 수화물, 산화 마그네슘(MgO), 사소 마그네시아(Dead Burned Magnesia), 경소 마그네시아(Light Burned Magnesia), 전융 마그네시아, 산화 알루미늄, 탄산마그네슘(MgCO3) 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이고,
    상기 인산염은 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제3 인산칼륨, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼슘, 제2 인산칼슘, 제1 인산마그네슘, 제2 인산마그네슘, 인산 알루미늄 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이며,
    상기 실리카 화합물은 규회석, 포크랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 플라이애쉬 시멘트, 고로 시멘트 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 난연보조제 5~10 중량부를 더 포함하되,
    상기 난연보조제는 산화안티몬(Sb2O3, Sb2O5), 수산화마그네슘, 보론산아연, 황산아연, 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate), 인계 난연제, 포스페이트류, 적인, 황토, 숯 및 팽창흑연으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 난연보조제 입자의 평균 입경은 200~350 메쉬인 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재.
  8. 발포폴리스티렌 입자 제조단계;
    상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계에서 분쇄된 발포폴리스티렌 입자와 규산염을 혼합하는 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계;
    상기 발포폴리스티렌 입자 및 규산염 혼합 단계에서 제조된 발포폴리스티렌 입자 및 규산염의 혼합물에 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 투입하고 경화지연제를 혼합하는 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계; 및
    상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더 투입 및 혼합단계에서 제조된 혼합물을 몰드를 이용하여 원하는 크기,두께 및 형상으로 만든 후 경화시키는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 발포폴리스티렌 입자 제조단계는,
    팽창된 스티로폼 구형 입자, 가공 성형된 판넬 또는 성형 중 폐기되는 스티로폼을 준비하는 재료 준비단계; 및
    상기 준비된 재료들을 분쇄 칼날(knife bar)이 달린 커팅밀(Cutting mill)을 이용하여 분쇄하되, 크기와 모양이 일정하지 않은 부정형으로 0.1~5mm 크기로 분쇄하여 형성하는 분쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 발포폴리스티렌 입자는 10~78 중량부, 규산염은 5~35 중량부, 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 15~55 중량부, 경화지연제는 1~2 중량부가 사용되는 것을 특징으로 하는 발포폴리스티렌 입자를 이용한 불연성 단열재의 제조방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019918A (ko) * 2019-08-13 2021-02-23 오은환 난연 패널 제조방법
KR102356718B1 (ko) 2021-03-16 2022-02-09 오승준 난연성 스티로폼 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 난연성 스티로폼
KR20220019147A (ko) 2020-08-06 2022-02-16 이재우 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법
KR102619050B1 (ko) * 2022-08-04 2023-12-27 이기영 불연성 스티로폼의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100782311B1 (ko) 2005-11-22 2007-12-06 금호석유화학 주식회사 단열 특성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법
KR100801275B1 (ko) 2006-03-31 2008-02-04 금호석유화학 주식회사 단열 특성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 2단계 제조방법
KR100927667B1 (ko) 2007-05-14 2009-11-20 김재천 단열성과 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자 및 그제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100782311B1 (ko) 2005-11-22 2007-12-06 금호석유화학 주식회사 단열 특성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 제조 방법
KR100801275B1 (ko) 2006-03-31 2008-02-04 금호석유화학 주식회사 단열 특성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 2단계 제조방법
KR100927667B1 (ko) 2007-05-14 2009-11-20 김재천 단열성과 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자 및 그제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019918A (ko) * 2019-08-13 2021-02-23 오은환 난연 패널 제조방법
KR20220019147A (ko) 2020-08-06 2022-02-16 이재우 폐스티로폼을 포함하는 건축용 블록 및 이의 제조방법
KR102356718B1 (ko) 2021-03-16 2022-02-09 오승준 난연성 스티로폼 제조 시스템 및 이에 의해 제조된 난연성 스티로폼
KR102619050B1 (ko) * 2022-08-04 2023-12-27 이기영 불연성 스티로폼의 제조방법

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