KR20180137318A - 유무기단열재 난연성확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난연단열 샌드위치판넬 제조방법 - Google Patents

유무기단열재 난연성확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난연단열 샌드위치판넬 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소분말과 실리카를 동량으로 혼합하여 1300-2000℃로 가열 용융시킨 다음 냉각 분말화한 무기분말 50-70중량부에, 자발적으로 발열된 별도의 혼합액 800-1000중량부를 혼합한 무기분말혼합액을 제조하는 무기혼합공정(a); 0.3mm의 스티로폴비즈를 30-50배 팽창시켜 팽창스티로폴(EPS)비즈를 만드는 팽창스티로폴비즈공정(b); 상기 발열된 무기분말혼합액에 상기 팽창스티로폴비즈 120-150중량부를 혼합하는 팽창스티로폴비즈 혼합공정(c); 이어 혼합팽창스티로폴비즈를 성형틀에 부어 자체발열을 이용하여 발포한 발포스티로폼으로 샌드위치판넬을 만드는 샌드위치판넬공정(d)을 순차 수행하고;
상기 별도의 혼합액은 물 100중량부에 질산 11-19중량부를 혼합 후 마그네슘 3-7중량부를 조금씩 떨어뜨려 끓어 올라 투명해지면 기초액을 완성하는 기초액단계(a1); 다음에 물 100중량부에 산화나트륨 14-21중량부, 이산화규소 45-56중량부, 산화철 0.03-0.07중량부, 분산제 0.3-0.9중량부를 가열교반기에서 서서히 교반하는 혼합액단계(a2); 혼합액단계(a2)의 혼합액에, 탄산마그네슘 1.6-5.2중량부와 기초액단계(a1)의 기초액4-9중량부를 서서히 떨어뜨려 수증기가 나올때 까지 교반하는 교반단계(a3); 교반된 혼합물에 발수제 3-9중량부를 첨가하여 투명해질 때까지 가열교반하는 첨가단계(a4); 를 수행한다.

Description

유무기단열재 난연성확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난연단열 샌드위치판넬 제조방법{Manufacturing method of Nonflammable EPS sandwich pannel}
본 발명은 유무기단열재 난연성확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난연단열 샌드위치판넬 제조방법에 관한 것이다.
스티로폼(영어: styrofoam) 또는 스티로폴(독일어: Styropor)은 발포폴리스티렌이라는 플라스틱의 상표명이다. 폴리스타이렌을 발포제(發泡劑)의 작용으로 팽창시킨 것으로 거품폴리스티렌·스티로폼(styrofoam)·발포스티렌·스티로폴 등 여러 이름으로 불리며, 영문 머리글자를 따서 EPS로 약칭하기도 한다. 희고 가벼우며, 내수성·단열성·방음성·완충성 등이 우수하여 널리 사용된다. 거품폴리스티렌·스티로폼(styrofoam)·발포스티렌·스티로폴 등 여러 이름으로 불리운다. 스티로폴은 독일의 종합화학회사인 바스프(BASF AG)의 상표명이고, 스티로폼은 미국 다우케미컬사(社)의 단열재 상표명으로, 한국에서는 스티로폴로 널리 알려져 있다.
폴리스티렌은 널리 사용되는 플라스틱으로, 스티렌의 중합체이다. 무색 투명한 열가소성 물질로, 100℃ 이상에서 부드러워지고 185℃ 정도가 되면 점성의 액체가 되며, 산·알칼리·기름·알코올 등에 강한 성질을 가지고 있다. 발포폴리스티렌은 이 폴리스티렌 수지에 펜테인이나 뷰테인 등 탄화수소가스를 주입시킨 뒤 이를 증기로 부풀린 발포 제품으로, 체적의 98%가 공기이고 나머지 2%가 수지인 자원 절약형 소재이다.
제조 공정은 스티렌에 펜테인·뷰테인가스 등의 발포제를 주입해 물로 중합한 뒤, 소정의 분자량이 될 때까지 가열한다. 이어 얻어진 발포폴리스티렌의 구상 입자인 비드(bead)를 세척 건조시키고 폐수를 처리한 후 선별하면 완제품이 된다. 희고 가벼우며, 내수성·단열성·방음성·완충성 등이 우수하기 때문에 주로 컵이나 그릇, 접시, 조개 모양의 용기, 육류 포장용기, 달걀 포장용기, 전자제품이나 기타 부서지기 쉬운 물품의 운송용 포장재, 나뭇결 무늬를 넣은 건축재료, 장식용 가구, 농수산물 상자 등으로 널리 사용된다. 이 밖에 식육 냉동창고의 벽재, 냉동 파이프의 외장(外裝), 조립식 주택의 벽이나 천장 재료, 텔레비전의 무대장치나 인공눈[人工雪] 등으로도 사용된다.
발포폴리스티렌(Expended PolyStylene;EPS)인 발포폴리스티로폼은 발포제를 함유한 구슬 모양의 폴리스티렌 원료를 미리 가열하여 1차 발포시킨 비즈를 적당한 시간동안 숙성시킨 후, 판 모양 또는 통 모양의 금형에 넣고 다시 가열하여 2차 발포에 의해 융착, 성형하는 비즈방법과 폴리스티렌 수지와 발포제를 압출기 내에서 용융 혼합하여 연속적으로 압출 발포하는 방법 등이 있다.
발포폴리스티로폼은 1L당 300∼660만개의 완전 독립된 미세한 기포로 구성되어 있으며 체적의 약 97%는 공기이므로 열과 냉기의 침입에 대하여 효과적인 차단 기능을 가지고 있으며, 또한 완전 독립된 기초로 구성되어 있으므로 다른 보온재와 같이 모세관 현상으로 흡수되는 경우가 전혀 없으며, 수증기의 투과에 대한 차단성도 우수하다. 샌드위치 판넬은 철판 사이에 단열재를 심재로서 끼어 넣어 판넬 형태로 제작하는 것으로서, 심재로 사용되는 단열재로는 발포폴리스티로폼, 폴리우레탄, 그라스울 등이 있다.
상기 발포폴리스티로폼을 심재로 사용한 판넬은 상기 발포폴리스티로폼이 전기 절연성, 특히 고주파에 대한 절연성이 우수하고 다른 단열재에 비해 단열효과가 비교적 크고 흡수율 및 비중이 작을 뿐 아니라 시공성 및 내부식성이 우수하기 때문에 바람직한 단열재로 널리 사용되고 있다. 즉, 우리나라의 샌드위치 판넬 시장에서, 발포폴리스티로폼을 심재로 사용한 발포폴리스티로폼(EPS) 판넬이 89.7%를 차지하고 있으며, 폴리우레탄을 심재로 사용한 폴리우레탄 판넬은 8.0%, 그라스울 및 미네랄을 심재로 사용한 그라스울 판넬은 2.3%로 이루어져 있으므로, 단열성, 경제성, 시공성, 위생성 등이 양호한 발포폴리스티로폼(EPS) 판넬이 거의 대부분을 차지하고 있다.
그러나, 발포폴리스티로폼을 심재로 사용한 발포폴리스티로폼(EPS) 판넬은 가볍고 저렴하며 전국 어디서나 생산 공장이 있으므로 공급이 원활한 반면, 화재가 발생하는 경우 철판사이에서 불이 확산되기 때문에, 옆 건물의 화재 확대를 방지하기 위한 조치만 가능할 뿐, 건물이 전소될 때까지 대책이 없을 정도로 열에 취약한 단점이 있다.
이에, 폴리우레탄을 심재로 사용한 폴리우레탄 판넬은 EPS 판넬보다 비싸지만, 그라스울 판넬보다는 저렴하고 난연성능이 있지만 무게가 무거운 것이 단점이다. 또한, 심재로 사용한 폴리우레탄은 단열성이 크고 공사현장에서 발포시공이 가능하며, 화학약품에 대해 안전하나, 시간의 경과에 따라 부피가 줄어들고 점차 열전도율이 높아지는 단점이 있다.
또한, 그라스울을 심재로 사용한 그라스울 판넬은 난연성능이 있으나 우선 비싸고 EPS 판넬 생산공장보다 수가 적다. 더욱이, 그라스울은 무게가 상당히 무겁고, 국제암연구센터가 유리섬유를 발암물질로 분류하고 있고, 유리를 녹여 섬유형태로 만들어 사용하는 것으로서, 건물 시공 단계에서 작업자가 미세한 분진에 장시간 노출되는 단점이 있다.
최근, 정부는 발포폴리스티로폼(EPS) 판넬과 폴리우레탄 판넬의 경우, 화재시, 급격한 연소와 유독가스에 의한 질식 등으로 인하여, 큰 인명사고를 초래할 수 있다는 점을 근거하여, 화재에 취약한 샌드위치 판넬의 사용을 엄격히 규제하고 있다.
그러나, 발포폴리스티로폼(EPS) 판넬을 대체하여, 그라스울 판넬 사용을 늘린다면, EPS 판넬의 시공과 비교할 때, 엄청난 시설투자비와 시설기간이 소요될 것이고, 그라스울 판넬의 유해성 문제가 여전히 존재하기 때문에 충분한 대안이라 할 수 없다. 따라서, 발포폴리스티로폼을 심재로 사용한 발포폴리스티로폼(EPS) 판넬에 대하여, 난연성을 강화한 스티로폼 생산이 시급하고, 생산 제조원가가 폴리우레탄 판넬의 제조원가를 넘어서면 그 효과는 반감되므로, 제조원가를 절감할 수 있는 방법이 절실하다.
이러한 샌드위치판넬의 예로는 국내공개특허10-2009-0019497호 및 국내실용신안등록 20-0341900호를 근거로 한 도 1, 도 2 및 도 3과 같이, 중앙에는 스티로폴로 칭하는 발포폴리스티로폼(10)을, 양측면에는 외장재(20)를 결합하고, 양단중 일단에는 돌출한 형태의 결합돌기(21)를 다른 단에는 결합홈(22)을 형성하여 결합돌기 (21)가 다른 샌드위치판넬(10a)의 결합홈(22)에 도 2 와 같이 끼워지도록 결합하는 구성을 이룬다.
이중 발포폴리스티로폼(10)은 도 4와 같이 다수의 EPS비즈가 발포된 다수의 발포입자(2)들이 서로 융착된 배열을 이루고, 일부 난연성을 부여하도록 개발된 제품으로는 도 5 와 같이 원료비즈를 발포한 발포입자(2) 표면에 난연코팅막(3)을 코팅하여 발포한 상태를 이루는 기술이 국내공개특허 10-2006- 0092616호로 개발되었으나 , 원료비즈에 난연코팅막을 이루도록 코팅하여 발포하므로 코팅두께가 일정하지 못하여 난연성이 균일하지 못하는 문제점이 있다.
친환경 건축소재의 일 예로는 대한민국 특허등록번호 제10-1349312호에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종래의 친환경 건축소재는 폐 원료 중 천연펄프로 만들어지기 때문에 화재 등에 취약해질 수 있고, 물질의 상태 변화에 한계가 있기 때문에 건축소재로서의 적용 분야가 내장 마감재 등으로 제한될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 팽창스티로폴비즈에 첨가하는 별도의 혼합액을 단순 혼합하는 방식이 아니라, 물에 질산과 마그네슘을 조금씩 첨가하면서 자체적으로 발열되는 기초액을 만들고, 물에 산화나트륨, 이산화규소, 산화철 및 분산제를 첨가한 혼합액에, 상기 기초액과 단열재와 발수제를 첨가하여 교반단계에서 교반하고, 이를 팽창스티로폴비즈와 혼합하여 형틀에서 발포성형한 발포폴리스티로폼을 사용한 샌드위치판넬을 제조하여 불연과 단열을 가능토록 하는 유무기단열재 난연성확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난연단열 샌드위치판넬 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 팽창스티로폴비즈에 혼합하는 별도의 혼합액을 단순 혼합하는 방식이 아니라 물에 질산과 마그네슘을 조금씩 첨가하면서 자체발열되는 기초액을 만들고, 물에 산화나트륨과 실리카 및 분산제를 첨가한 혼합액에 상기 단열재와 기초액을 서서히 떨어뜨려 수증기가 나오도록 교반하여 기포발생을 극대화시켜 분산성이 좋도록 하며, 발열된 별도의 혼합액과 무기분말을 팽창스티로폴비즈에 혼합 함으로써 비즈 표면에 균일하게 도포되어, 이를 발포성형한 발포폴리스티로폼은 단열 불연성이 뛰어나고, 이를 사용한 샌드위치판넬은 불연과 단열성을 극대화시켜 유무기단열재 난연성확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난연단열 샌드위치판넬 제조방법을 제공하려는 것이다.
이를 위하여 본원발명은 탄소분말과 실리카를 동량으로 혼합하여 1300-2000℃로 가열 용융시킨 다음 냉각하여 분말화한 무기분말 50-70중량부에, 자체 내에서발열된 별도의 혼합액800-1000중량부를 혼합하는 무기혼합공정 (a);
0.3mm의 스티로폴비즈를 30-50배 팽창시켜 팽창스티로폴(EPS)비즈를 만드는 팽창스티로폴비즈공정(b);
자체 내에서 발열된 무기분말혼합액에 팽창스티로폴비즈 120-150중량부를 회전 혼합기에서 혼합하는 팽창스티로폴비즈혼합공정(c);
상기 팽창스티로폴비즈혼합공정 후 이를 성형틀에 부어 무기분말혼합액의 자체발열로 30~60분 발포한 발포스티로폼으로 샌드위치판넬을 만드는 샌드위치판넬공정(d)을 순차 수행하고;
상기 무기혼합공정(a)의 가열된 별도의 혼합액은 물 100중량부에
질산 11-19중량부를 혼합 후 마그네슘 3-7중량부를 소량씩 떨어뜨려 수증기가 발생하며 끓어 오르도록 하고, 투명해지면 기초액을 완성하는 기초액단계(a1);
다음에 물 100중량부에 산화나트륨 14-21중량부, 이산화규소 45-56중량부, 산화철 0.03-0.07중량부, 분산제 0.3-0.9중량부를 교반기에서 20분간 서서히 교반하는 혼합액단계(a2);
혼합액단계(a2)의 혼합액에, 탄산마그네슘 1.6-5.2중량부과, 기초액단계(a1)의 기초액 4-9중량부를 서서히 떨어뜨려 수증기가 나올때 까지 교반하는 교반단계(a3);
교반단계(a3)에서 교반된 혼합물에 포타슘 메틸실리코네이트 3-9중량부를 첨가하면서 자체발열로 80~90℃를 이루도록 교반하는 첨가단계(a4); 를 수행하여 제조한다.
상기, 팽창스티로폴비즈공정(b)은 0.3mm의 스티로폴비즈를 90~105℃의 가열로에서 20분간 회전하면서 3~6mm로 1차 팽창시키는 1차팽창단계(b1); 및
1차팽창 후 식힌 다음 다시 90~118℃ 가열로에서 20분간 회전하면서 9~15mm로 2차 팽창시키는 2차팽창단계(b2)를 수행하고 냉각한 다음 발포스티로폼을 분리시킨다.
0.3mm의 스티로폴비즈를 9~15mm로 팽창시키는 것은 이후에 설명하는 무기분말혼합액이 표면을 잘 감싸도록 혼합 가능한 표면적을 제공하기 위함이다.
상기, 물 100중량부에 질산 11-19중량부를 혼합 후 마그네슘 3-7중량부를 조금씩 떨어뜨려 수증기가 발생하며 끓어 오르도록 하고, 투명해지면 기초액을 완성하는 기초액단계(a1)에서, 끓어 수증기가 발생한 만큼 물을 따로 보충하고, 1시간 정도 반응 시킨 상태로 놓아두어 투명해지도록 하는 과정을 더 수행한다.
상기, 교반단계(a3)에서 교반된 혼합물에 포타슘 메틸실리코네이트 3-9중량부를 첨가하여 투명해질 때까지 1시간 30분~2시간 교반하는 첨가단계(a4)에서, 자체 발열로 80~90℃를 이루도록 1시간 30분~2시간 교반하며, 투명해지면 교반을 멈춘다.
본원발명의 기초액단계(a1)에서의 질산은 강산으로 19중량부를 초과하면 혼합액의 분산성과 형태유지성을 저하시켜 발포폴리스티로폼의 불연단열성이 유지되지 않으며, 11중량부 미만이면 첨가하는 마그네슘이 잘 반응하지 않아 농도저하로 불연단열성이 유지되지 않는다.
본 발명의 혼합액단계(a2)에서의 혼합액을 이루는 산화나트륨은 물과 반응시 발열작용을 하여 탈수 기능을 하며, 이는 발열시 기초액단계(a1)에서의 기초액에 포함되는 마그네슘이 산화마그네슘과 수소를 발생시켜 기포를 발생시키도록 작용한다. 산화마그네슘의 첨가량이 21중량부를 초과하면 과열되어 혼합물이 변성되고, 14중량부 미만이면 발열작용이 일어나지 않는다.
본 발명의 혼합액단계(a2)에서의 혼합액(b)에 첨가하는 이산화탄소는 안정적인 무기물로 불연단열 특성을 이루며, 56중량부를 초과하면 형태유지가 어렵고 비경제적이며, 45중량부 미만이면 불연단열성이 떨어진다.
본 발명의 혼합액단계(a2) 에서 첨가하는 산화철은 형태 안정제 기능을 하며, 0.07중량부를 초과하면 성능에 차이가 없이 비경제적이고, 0.03중량부 미만이면 형태안정성이 떨어진다.
본 발명의 혼합액단계(a2)에서 첨가하는 폴리옥시에틸렌알킬에테르는 계면활성제로 분산제 역할을 하며 혼합액이 균일하게 스티로폴비즈 표면에 도포되도록 기능하며, 0.9중량부를 초과하면 성능에 차이가 없어 비경제적이고, 0.3중량부 미만이면 분산성이 저하되어 불연단열성이 떨어진다.
본 발명의 교반단계(a3)에서 첨가하는 탄산마그네슘은 마그네사이트로 자연에 존재하며, 강산에 잘 녹아 단열재로 기능한다. 첨가량이 5.2중량부 를 초과하면 단열성에 차이가 없어 비경제적이고, 1.6중량부 미만이면 단열성이 저하된다.
본 발명의 첨가단계(a4)에서 첨가하는 포타슘메틸실리케이트는 발수제로 기능하며 습기 침투를 방지하여 온도 및 습도 변화에 대응하는 내구성을 증진시키며, 9중량부를 초과하면 혼합액이 팽창스티로폴비즈에 균일하게 혼합되지 않아 불연단열 성능이 저하되며, 3중량부 미만이면 발수성이 저하되어 역시 불연단열 성능이 저하된다.
본 발명에서의 팽창스티로폴비즈공정(b)은 0.3mm의 스티로폴비즈를 90~105℃의 가열로에서 20분간 회전하면서 3~6mm로 1차 팽창시키는 1차팽창단계(b1)를 수행하고 서서히 상온으로 냉각시켜 1차 숙성시킨다.
1차팽창 후 식혀 숙성시킨 다음 다음 다시 90~118℃ 가열로에서 20분간 회전하면서 9~15mm로 2차 팽창시키는 2차팽창단계(b2)를 수행하고, 서서히 상온으로 냉각시켜 2차 숙성시킨다. 상기 팽창스티로폴비즈공정(b)에서 1차 및 2차에 걸쳐서 팽창과 숙성을 거치는 것은 팽찰밀도가 고르게 팽창하도록 하기 위함이며, 성형틀에서 발포스티로폼을 성형할 때의 밀착도를 좋게하여 내구성을 중진시키며, 혼합하는 무기분말혼합액이 표면에서 골고루 균일하게 도포되고, 팽창시에도 표면에 균일하게 도포상태를 유지하도록 하기 위함이다.
본 발명에서의 팽창스티로폴비즈 혼합공정(c)은 가열된 무기혼합액에 팽창스티로폴비즈 120~150중량부를 회전혼합하는 것으로, 무기혼합액은 자체적으로 발열된 별도의 혼합액 800~1000중량부와 무기분말 50~70중량부를 혼합하므로 가열된 별도의 혼합액이 온도 상승으로 인한 무기분말과의 팽창으로 표면적을 늘려서 무기분말이 표면에 골고루 묻히도록 혼합되고, 이는 팽창스티로폴비즈의 표면을 균일하게 감싸면서 무기분말이 골고루 분산되도록 작용하여, 이를 성형틀에서 발포 성형시 단열성, 불연성이 향상되도록 기능한다.
아울러 샌드위치판넬의 발포 성형시에는 자체 발열된 무기혼합액의 가열온도(80~90℃)에 의하여 발포작용을 하므로 별도로 수증기나 발포가스를 공급할 필요가 없고, 발포시 스티로폴비즈의 발포크랙을 줄이고, 크랙이나 기공 사이오 가열된 무기혼합액이 잘 스며들어 발포 후 난연성을 좋게하고, 결합성을 증대시켜 부서지지않고 형태 유지에 기여한다.
이상과 같이 본원발명은 팽창스티로폴비즈에 첨가하는 별도의 혼합액을 단순 혼합방식이 아니라, 물에 질산과 마그네슘을 혼합하여 자체발열되는 기초액단계(a1), 물에 산화나트륨, 이산화규소, 산화철 및 분산제를 첨가한 혼합단계(a2)에 상기 기초액과 단열재를 교반한 교반단계(a3)에 발수제를 첨가한 첨가단계(a4)를 수행하여 자체적으로 발열된 별도의 혼합액과 무기분말을 혼합하므로 무기분말과의 혼합이 잘되고, 이를 팽창스티로폴비즈와 혼합하면 팽창스티로폴비즈의 표면에 균일하게 혼합된 상태로 형틀에 부어 혼합액의 자체발열을 이용하여 발포하므로 외부로부터의 발포를 위한 별도의 열원이 필요없고, 발포시 코팅 효과가 뛰어나고 비즈 결합성이 좋아져 난연성을 갖게되며, 이렇게 발포성형한 발포폴리스티로폼을 사용한 샌드위치판넬은 불연과 난연성이 탁월하게 된다.
도 1은 일반적인 샌드위치판넬의 수평단면도,
도 2는 도 1의 조립상태를 보이는 요부확대 수평단면도,
도 3은 종래의 샌드위치판넬의 다른 구조의 예를 보이는 수평단면도,
도 4는 종래의 스티로폴 확대단면도,
도 5는 본 발명의 난연성 스티로폴 개념을 나타낸 확대단면도,
이하 본원발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 발포폴리스티로폼(10)의 양면에 도 3과 같이 외장재(20)를 붙이고, 양단에는 결합돌기(21)와 결합홈(22)을 형성하여 조립 사용 가능토록 하는 불연단열 샌드위치판넬을 완성한다.
본 발명에서의 발포폴리스티로폼(10)은 탄소분말과 실리카를 같은 중량비(1:1)로 혼합하여 1300 내지 2000℃(바람직하기는 1600℃)로 가열로에서 용융시킨 다음 가열로에서 분리하고, 이를 냉각시켜 분쇄기(디스크밀, 제트밀, 볼밀 등 알려진 분쇄기를 사용하므로 단순히 분쇄한다로 기재한다)에서 0.001~3㎜ 입도를 이루도록 분말화한 무기분말 50~70중량부(바람직하기는 60중량부)에, 별도의 혼합액 800~1000중량부(바람직하기는 900중량부)를 혼합한 무기 혼합공정(a)을 수행하여 무기분말 혼합액을 제조하여 사용한다.
상기 무기분말 혼합액 850~1070중량부에 0.3mm의 스티로폴비즈를 30-50배 팽창시킨 팽창스티로폴비즈 120내지 150중량부(바람직하기는 130중량부)비율로 혼합하여(팽창스티로폴비즈가 중량은 작아도 부피는 커서 무기분말 혼합액의 첨가량이 상대적으로 많아야한다), 이를 성형틀에서 무기분말혼합액의 자체발열로 인한 80내지 90℃의 가열온도에 의하여 별도의 외부열원의 공급 없이 발포한 난연단열 발포폴리스티로폼을 사용하여 샌드위치판넬을 제조한다. 다양한 조건의 제조가 가능하지만 바람직한 예를 기초로 실시한다.
별도의 혼합액제조
기초액단계(a1)
물 100리터에 질산 11~19리터(바람직하기는 15리터)를 넣어 잘 교반하여 혼합하고, 여기에 마그네슘 3~7그람(바람직하기는 5그람)을 조금씩 떨어뜨리면 수증기가 발생하여 끓어오르게 된다, 이에 마그네슘을 계속 소량씩 넣어주면 점차 투명해지는데 수증기가 증발한 만큼의 물을 따로 보충해주며(물 100리터를 유지토록 한다), 1시간 정도 반응시킨 상태로 놓아두면 나중에 물처럼 투명해진 기초액을 제조한다.
혼합액단계(a2)
물 100리터에 발열제인 산화나트륨 4~21그람(바람직하기는 15그람) , 이산화규소 45~56그람(50그람), 산화철 0.03~0.07그람 및 분산제인 폴리옥시알킬에테르 0.3~0.9그람(바람직하기는 0.5그람)을 넣고 교반기에서 20분간 서서히 교반하여 혼합액을 제조한다.
교반단계(a3)
상기 혼합액에 단열제로 탄산마그네슘을 1.6~5.2그람(바람직하기는 3그람) 첨가하고 상기 기초액 4-9리터(바람직하기는 5리터)를 서서히 떨어뜨려 혼합하되, 혼합되는 물질에서 수증기가 나올때 까지 혼합한 교반액(c)을 제조한다.
첨가단계(a4)
상기 교반액에서 수증기가 발생되면 발수제로 포타슘메틸실리코네이트 3-9그람(바람직하기는 6그람)을 넣고 1시간 30분 ~2시간 정도 교반하고, 80~90℃로 자체 발열되면서 투명해지면 교반을 멈춘다.
무기혼합공정(a)
상기 가열된 별도의 혼합액 800~1000리터에, 탄소와 실리카(SiO2)분말을 동량으로 혼합하여 1300~2000℃로 가열 용융하고, 냉각하여 분말화 한 무기분말 50~70g을 혼합하는 무기혼합공정을 수행한다.
팽창스티로폴비즈공정(b)
0.3mm의 스티로폴비즈를 90~105℃의 가열로에서 20분간 회전하면서 3~6mm로 1차 팽창시키는 1차팽창단계(b1); 및
1차팽창 후 식힌 다음 다시 90~118℃ 가열로에서 20분간 회전하면서 9~15mm로 2차 팽창시키는 2차팽창단계(b2)를 수행하고 냉각시켜 9~15mm 입자의 팽창스티로폴비즈를 제조한다.
팽창스티로폴 혼합공정(c)
가열된 무기분말혼합액에 9~15mm의 팽창스티로폴비즈 130~150중량부(바람직하기는 130중량부)를 회전혼합기에서 10분간 혼합한다.
발포성형 및 샌드위치판넬공정(d)
팽창스티로폴 혼합공정(c)의 혼합된 팽창스티로폴비즈120~150중량부(바람직하기는 130중량부)를 꺼내어 성형틀에 부어 넣고 80~90℃로 자체발열된 무기분말 혼합액에 의하여 약 30~60분 동안 자체발열로 발포성형하고, 이를 두께 10㎝의 심재로 통상의 방식으로 샌드위치판넬을 완성한다.
실시예 1의 성분을 요약정리하면 다음 표1과 같다.
구분 성분함량 부분함량 총합량

기초액단계(a1)		 물100리터
질산15리터
마그네슘5그람

5리터

5리터


혼합액단계(a2)		 물100리터
산화나트륨15그람
이산화규소50그람
폴리옥시알킬에테르0.5그람



165.5그람



170.5그람
교반단계(a3) 탄산마그네슘3그람 3그람 173.5그람

첨가단계(a4)		 포타슘메틸실리코네이트5그람
5그람
178.5그람
실시예 1과 비교예 1의 샌드위치판넬을 사용하여 가스노즐을 이용한 화염방사 시험을 하고 온도를 측정하여 형태를 유지하는 시간과 온도 및 화염방사하지 않은 판넬 이면의 온도를 측정하여 단열성을 확인하고 이를 표 2에 기재하였다.
구분 실시예1 비교예1
내열온도 1300℃ 300℃
이면온도 60℃ 80℃
지속시간 1시간 5분
10;발포폴리스티로폼 10a;샌드위치판넬 20;외장재 21;결합돌기 22;결합홈

Claims (4)

  1. 탄소분말과 실리카를 동량으로 혼합하여 1300-2000℃로 가열 용융시킨 다음 냉각하여 분말화한 무기분말 50-70중량부에, 자발적으로 발열된 별도의 혼합액 800-1000중량부를 혼합하여 무기분말혼합액을 제조하는 무기 혼합공정(a);
    0.3mm의 스티로폴비즈를 30-50배 팽창시켜 팽창스티로폴(EPS)비즈를 만드는 팽창스티로폴비즈공정(b);
    상기 발열된 무기분말혼합액에 상기 팽창스티로폴비즈 120-150중량부를 회전 혼합기에서 혼합하는 팽창스티로폴비즈 혼합공정(c);
    팽창스티로폴비즈 혼합공정(c) 후 이를 성형틀에 부어 무기분말 혼합액의 자체발열을 이용하여 외부 열원 없이 30~60분 동안 발포한 발포스티로폼으로 샌드위치판넬을 만드는 샌드위치판넬공정(d)을 순차 수행하고;
    상기 무기 혼합공정(a)의 가열된 별도의 혼합액은 물 100중량부에
    질산 11-19중량부를 혼합 후 마그네슘 3-7중량부를 소량씩 떨어뜨려 수증기가 발생하면서 끓어 오르도록 하고, 투명해지면 기초액을 완성하는 기초액단계(a1);
    다음에 물 100중량부에 산화나트륨 14-21중량부, 이산화규소 45-56중량부, 산화철 0.03-0.07중량부, 분산제 0.3-0.9중량부를 교반기에서 20분간 서서히 교반하는 혼합액단계(a2);
    혼합액단계(a2)의 혼합액에, 탄산마그네슘 1.6-5.2중량부과, 기초액단계(a1)의 기초액 4-9중량부를 서서히 떨어뜨려 수증기가 나올때 까지 교반하는 교반단계(a3);
    교반단계(a3)에서 교반된 혼합물에 포타슘 메틸실리코네이트 3-9중량부를 첨가하여 자체발열로 80~90℃를 이루도록 1시간 30분~2시간 교반하는 첨가단계(a4); 를 수행하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유무기단열재 난연성 확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난열단열 샌드위치판넬 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 팽창스티로폴비즈공정(b)은 0.3mm의 스티로폴비즈를 90~105℃의 가열로에서 20분간 회전하면서 3~6mm로 1차 팽창시키는 1차팽창단계(b1); 및
    1차팽창 후 식힌 다음 다시 90~118℃ 가열로에서 20분간 회전하면서 9~15mm로 2차 팽창시키는 2차팽창단계(b2)를 수행하고 냉각한 다음 발포스티로폼을 분리시키는 것을 특징으로 하는 유무기단열재 난연성 확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난열단열 샌드위치판넬 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 물 100중량부에 질산 11-19중량부를 혼합 후 마그네슘 3-7중량부를 조금씩 떨어뜨려 수증기가 발생하며 끓어 오르도록 하고, 투명해지면 기초액을 완성하는 기초액단계(a1)에서, 끓어 수증기가 발생한 만큼 물을 따로 보충하고, 1시간 정도 반응 시킨 상태로 놓아두어 투명해지도록 하는 과정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 유무기단열재 난연성 확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난열단열 샌드위치판넬 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 교반단계(a3)에서 교반된 혼합물에 포타슘 메틸실리코네이트 3-9중량부를 첨가하여 투명해질 때까지 1시간 30분~2시간 가열교반하는 첨가단계(a4)에서, 가열교반할 때 1시간 30분~2시간 교반하여 80~90℃를 이루도록 하며, 투명해지면 교반을 멈추도록 하는 것을 특징으로 하는 유무기단열재 난연성 확보를 위한 무기질첨가방법을 이용한 난열단열 샌드위치판넬 제조방법.
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