KR20200065741A

KR20200065741A - Eps 패널 제조방법

Info

Publication number: KR20200065741A
Application number: KR1020180152489A
Authority: KR
Inventors: 서민덕
Original assignee: 서민덕
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-09
Also published as: KR102151982B1

Abstract

본 발명에 의한 EPS 패널 제조방법은, 무기바인더와 침전방지물질을 혼합한 후 분쇄시켜 제1분쇄물을 생성시키는 제1분쇄단계; 상기 제1분쇄단계를 통해 생성된 제1분쇄물에 섬유질을 혼합한 후 분쇄시켜 제2분쇄물을 생성시키는 제2분쇄단계; 상기 제2분쇄단계를 통해 생성된 제2분쇄물에 무기수산화물, 무기분말 및 무기페이스트를 혼합하여 페이스트를 생성시키는 혼합단계; 상기 혼합단계를 통해 생성된 페이스트에 EPS 입자를 혼합하여 EPS 코팅물을 생성시키는 코팅단계; 상기 코팅단계를 통해 생성된 EPS 코팅물을 압착시켜 EPS 압착물을 생성시키는 압착단계; 및 상기 압착단계를 통해 생성된 EPS 압착물을 소정의 온도로 가열 및 경화시켜 EPS 패널을 제조시키는 경화재단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

EPS 패널 제조방법{Method for manufacturing EPS pannel}

본 발명은 EPS 패널 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구성이 우수하고 불연성이 강화된 EPS 패널을 제조하는 EPS 패널 제조방법에 관한 것이다.

건축물 등 다양한 산업에서는 다양한 재료들을 사용하여 외적 미려함, 단열 등을 도모하고 있고, 이를 위해 현재는 EPS(발포 폴리스틸렌, Expanded polystyrene) 패널이 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 EPS 패널은 가격이 저렴하고 우수한 가공성과 경량으로 인해 단열 시공 시 취급이 우수하다는 장점이 있지만, 파손에 매우 취약하여 그 파편이 박리 또는 분리되어 훼손, 비산될 수 있고, 난연성 내지 내구성이 낮다는 문제점이 존재한다.

이와 같은 문제점을 해결하고자, 선행하는 대한민국 공개 특허 공보 제 10-2011-0126484 호에서는, 무기 난연제와 소수성 수지 코팅제를 이용하되, 발포 폴리스틸렌 입자의 표면에 물방울 형태의 무기 난연 스폿을 형성하고, 그 표면을 전체적으로 커버하는 형태의 보호 코팅층을 구비한 발포 폴리스티렌 성형물에 대해 개시하고 있다.

그러나, 상기 선행문헌에 따르는 경우 상술한 난연 스폿과 보호 코팅층으로 인해 난연성은 증진될 수 있으나, 상기 선행문헌에는 발포 폴리스티렌 성형물의 견고성을 증진시키는 방안에 대해 개시하고 있지 않아, 이로 인해 여전히 발포 폴리스티렌 성형물의 파손 및 비산으로 인한 각종 문제점들이 존재한다.

대한민국 공개 특허 공보 제 10-2011-0126484 호

상술한 과제 해결의 일환으로, 본 발명은 불연성이 강화되고, 내구성이 향상된 EPS 패널을 제조하는 EPS 패널 제조방법을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 무기바인더와 침전방지물질을 혼합한 후 분쇄시켜 제1분쇄물을 생성시키는 제1분쇄단계; 상기 제1분쇄단계를 통해 생성된 제1분쇄물에 섬유질을 혼합한 후 분쇄시켜 제2분쇄물을 생성시키는 제2분쇄단계; 상기 제2분쇄단계를 통해 생성된 제2분쇄물에 무기수산화물, 무기분말 및 무기페이스트를 혼합하여 페이스트를 생성시키는 혼합단계; 상기 혼합단계를 통해 생성된 페이스트에 EPS 입자를 혼합하여 EPS 코팅물을 생성시키는 코팅단계; 상기 코팅단계를 통해 생성된 EPS 코팅물을 압착시켜 EPS 압착물을 생성시키는 압착단계; 및 상기 압착단계를 통해 생성된 EPS 압착물을 소정의 온도로 가열 및 경화시켜 EPS 패널을 제조시키는 경화재단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2분쇄단계의 섬유질은 닥섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 섬유질은 닥섬유를 포함한 자연섬유 60% 중량 이상과, 무기섬유, 화학섬유, 폐화폐종이섬유, 혼합섬유 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 섬유 40% 중량 이하가 서로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1분쇄단계의 무기바인더는 액상규산나트륨, 액상규산칼륨, 실리카졸, 변성실리카졸, 리튬실리케이트, 콜로이달실리카 중 적어도 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1분쇄단계의 침전방지물질은 점토, 벤토나이트, 트라칸트 고무 중 적어도 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합단계의 무기분말은 흑연, 팽창흑연, 인조흑연, 인상흑연, 토상흑연 중 적어도 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합단계의 무기수산화물은 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘 중 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무기페이스트는 에어로젤, 흄드실리카 중 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합단계는 상기 페이스트에 무기바인더를 추가로 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제조된 EPS 패널은 EPS 입자와, 섬유질 등을 포함하는 페이스트가 혼합됨으로써 내구성 및 불연성이 강화되는 특징을 가지게 되고, 특히, 상기 페이스트에 포함되어 있는 섬유질 중 닥섬유는 특유의 그물 형태의 결합구조를 지니고 있어 이로 인해 분자 조직간 강도가 월등히 높게 되고, 그로 인해 최종 조성물인 EPS 패널의 전체강도가 대폭 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의해 제조된 EPS 패널은 화재 시 유해가스 등이 거의 발생되지 않고 화염의 확산이 거의 발생되지 않아 상기 EPS 패널이 준불연성을 지니는 효과를 갖게 된다.

또한, 상기 닥섬유는 PH가 7.0에 근접한 중성을 띄며, 이에 따라 상기 닥섬유에는 화학 반응이 쉽게 발생하지 않아, 자연적으로 발생하는 각종 화학 반응으로 인해 발생할 수 있는 EPS 패널의 수명 감소가 최소화되는 효과가 매우 크게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 EPS 패널의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 의한 EPS 패널의 제조방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 EPS 패널의 모식도이다.

본 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있고, 명세서 전체에 걸쳐 기재된 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서의 단수형 표현들은 문구에서 특별히 언급하지 않는 이상 복수형도 포함한다 할 것이다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명에 의한 EPS 패널 제조방법에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 EPS 패널 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 도 1에 도시된 EPS 패널 제조방법을 나타내는 모식도이며, 도 3은 본 발명에 의한 EPS 패널 제조방법을 통해 제조된 EPS 패널을 나타내는 모식도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 EPS 패널 제조방법에 대해 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 EPS 패널 제조방법은 제1분쇄단계(S100), 제2분쇄단계(S200), 혼합단계(S300), 코팅단계(S400), 압착단계(S500) 및 경화재단 단계(S600)를 포함한다.

상기 제1분쇄단계(S100)는 무기바인더(120)와 침전방지물질(110)을 혼합한 후 분쇄시켜 제1분쇄물을 생성시키는 단계이다.

이때, 상기 제1분쇄단계(S100)는 무기바인더(120) 100중량부에 대하여, 침전방지물질(110) 5 ~ 7 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 무기바인더(120)는 액상규산나트륨, 액상규산칼륨, 실리카졸, 변성실리카졸, 리튬실리케이트, 콜로이달실리카 중 적어도 어느 하나 또는 그 이상으로 선택될 수 있다.

또한 상기 침전방지물질(110)은 점토, 벤토나이트, 트라칸트 고무 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다.

상기 제2분쇄단계(S200)는 상기 제1분쇄단계(S100)를 통해 생성된 제1분쇄물에 섬유질(130)을 혼합한 후 이를 분쇄시켜 제2분쇄물(140)을 생성시키는 단계이다.

이때, 상기 섬유질(130)은 절단된 형태로 사용될 수 있으며, 상기 섬유질(130)로서 닥섬유가 사용될 수 있고, 가장 바람직하게는 섬유질(130)로서 닥섬유가 60% 이상의 중량으로 함유되는 것이다.

특히, 상기 섬유질(130)은 닥섬유 이외에 다른 종류의 섬유질과 혼합되어 사용될 수 있는데, 그 이유는 닥섬유가 다소 고가이기 때문에 폐의류 등에 함유된 면섬유, 폴리에스테르, 폐종이 화폐 등과 같이 비교적 가격이 저렴한 다른 종류의 섬유질과 혼합되어 사용될 수 있는 것이다.

또한, 상기 섬유질(130)은 닥섬유를 포함한 자연섬유 이외에 유리섬유 등과 같은 무기섬유, 화학섬유, 폐화폐종이섬유, 혼합섬유 등과 혼합되어 사용될 수 있다.

이때, 상기 섬유질(130)은 닥섬유를 포함한 자연섬유 60% 중량 이상에 무기섬유, 화학섬유, 폐화폐종이섬유, 혼합섬유 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 섬유 40% 중량 이하가 서로 혼합되어 사용될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 섬유질(130)인 상기 닥섬유의 경우 그 조직구조가 일종의 그물형태로 이루어져 있어서 이로 인해 분자 조직간 강도가 비교적 월등히 높아, 이에 따라 최종적으로 생성되는 EPS 패널(1000)의 전체강도가 대폭 향상되는 효과가 발생한다.

또한, 상기 닥섬유는 PH가 7.0에 근접한 중성을 띄며, 이에 따라 상기 닥섬유에는 화학 반응이 쉽게 발생하지 않아, 자연적으로 발생하는 각종 화학 반응으로 인해 발생할 수 있는 EPS 패널(1000)의 수명 감소가 최소화되는 효과가 발생한다.

상기 혼합단계(S300)는 제2분쇄단계(S200)를 통해 생성된 제2분쇄물(140)에 무기수산화물(160), 무기분말(160) 및 무기페이스트(150)을 혼합하여 페이스트(170)를 생성시키는 단계이다.

특히, 상기 혼합단계(S300)는 제2분쇄물(140) 100중량부에 대하여, 무기수산화물(160) 5 ~ 20 중량부, 무기분말(160) 10 ~ 20 중량부, 무기페이스트(150) 5 ~ 10 중량부로 혼합되는 것이 바람직하며, 이때 상기 혼합비율로 혼합된 페이스트(170)의 점도는 약 20,000 cps이다.

또한, 상기 혼합단계(S300)에서 생성된 페이스트(170) 100 중량부에 대하여, 무기바인더(120) 10 ~ 20 중량부를 추가로 혼합함으로써 점도가 다소 낮은 15,000 ~ 16,000 cps인 페이스트(170)를 생성시킬 수도 있다.

이러한 점도 조정의 결과로 인해서, 상기 페이스트(170)는 후술할 EPS 입자(100)와의 접착률이 극대화되어 상기 EPS 입자(100)에 다양한 형태로 접착될 수 있도록 하였고, 추후 열원에 의해 경화되게 된다.

상기 무기수산화물(160)은 무기계 난연재로서, 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘으로 이루어질 수 있다.

덧붙여, 상기 무기페이스트(150)는 단열보강을 위한 첨가제로서, 에어로젤, 흄드실리카 중 적어도 어느 하나 또는 그 이상으로 선택될 수 있으며, 상기 무기페이스트(150)는 다공질 구조로 공기층을 형성시켜 단열효과를 상승시킬 수 있다. 특히 상기 에어로젤은 물에 분산시켜 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 무기수산화물(160)은 수산화알루미늄과 수산화마그네슘이 서로 1:1의 비율로 혼합되어 사용될 경우 초기 화재시 산소를 차단하는 역할을 할 수 있게 된다.

또한, 상기 무기분말(160)은 흑연, 팽창흑연, 인조흑연, 인상흑연, 토상흑연 중 적어도 어느 하나 또는 그 이상으로 선택될 수 있으며, 상기 무기분말(160)을 사용함으로써 단열효과를 극대화시킬 수 있다.

상기 코팅단계(S400)는 혼합단계(S300)를 통해 생성된 페이스트(170)에 EPS 입자(100)를 혼합하여 EPS 코팅물(180)을 생성시키는 단계이다. 상기 코팅단계(S400)는 EPS 입자(100) 100 중량부에 대하여, 페이스트(170) 10 ~ 15 중량부를 혼합하여 코팅되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 EPS 입자(100)는 발포 폴리스틸렌 입자로서, 신제품 뿐만아니라 기존에 다른 용도로 활용하고 있는 제품, 또는 폐기된 제품 또한 재활용될 수 있다.

상기 압착단계(S500)는 코팅단계(S400)를 통해 생성된 EPS 코팅물(180)을 압착시켜 EPS 압착물(190)을 생성시키는 단계이다.

상기 경화재단 단계(S600)는 상기 압착단계(S500)를 통해 생성된 EPS 압착물(190)을 소정의 온도로 가열 및 경화시켜 EPS 패널(1000)을 제조시키는 단계이다.

이때, 상기 EPS 패널(1000)은 코팅단계(S400)에 대해 전술한 바와 같이, 섬유질(130)인 닥섬유의 그물 구조가 EPS 입자(100)들 상호간을 연결시키는 구조로 형성되는 것이며, 이에 대한 예시는 도 3에 도시되어 있다.

그리하여, 전술한 바와 같이 우수한 강도를 지니는 닥섬유가 EPS 입자(100) 각각에 조밀히 작용하게 되므로, 이를 통해 EPS 패널(1000)의 전체 강도가 대폭 향상되는 효과가 발생한다.

아래의 표 1은 상기 EPS 패널(1000)을 건축물의 내외장재료 및 구조의 난연성 시험방법(KS F 2271)에 따라 실험을 실시한 결과를 나타낸 것이다.

이때, 본 발명에 의해 제조된 EPS 패널(1000)은 EPS 입자(100) 100 중량부에 대하여, 무기바인더(120)로서 변성실리카졸 45 중량부, 무기수산화물(160)로서 수산화알루미늄 5 중량부, 수산화마그네슘 5 중량부, 무기분말(160)로서 팽창흑연 10 중량부, 무기페이스트(150)로서 에어로젤 10 중량부가 혼합된 형태로 구성이 되어 있다.

특히 무기수산화물(160)은 수산화알루미늄과 수산화마그네슘이 상호 1:1의 비율로 혼합되어 있다.

	EPS 패널
독성냄새	없음
유해가스	없음
화염확산	없음

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 EPS 패널(1000)은 KS F 2271 기준 난연 2급에 해당함을 알 수 있고, 이는 KS F 2271 분류에 따를 시, 상기 EPS 패널(1000)이 준불연성임을 의미한다.

그리고, 아래의 표 2는 상기 EPS 패널(1000)을 이루는 페이스트(170)와 EPS 입자(100) 간의 상호 접착 강도를 테스트한 결과값을 나타내는 표이다.

보다 상세하게는, 상기 EPS 패널(1000)을 90°로 구부린 후 그에 대한 결과값이 아래의 표 2에 기재된 것이다.

또한, 아래의 표 2의 결과는 상기 코팅단계(S400)에서 EPS 입자(100) 100중량부에 대하여 섬유질(130)이 각기 10 및 15 중량부로 코팅된 것을 기준으로 한 것이다.

이때, 표 2의 실험예는 1)상기 섬유질(130)이 닥섬유로만 이루어진 것과, 2)닥섬유가 60% 중량인 것과, 폐종이화폐, 면섬유, 폴리에스테르 및 유리섬유가 40% 중량으로 혼합된 것 각각에 대한 데이터 값이다.

또한, 아래의 표 2의 결과는 상기 압착단계(S500)에서 상기 EPS 코팅물(180)에 15초간 3 ~ 5 kgf/cm² 의 스팀 압력을 가한 후 성형 압력 200 ~ 300kgf/cm² 을 가한 것을 기준으로 한 것이다.

또한, 아래의 표 2의 결과는 상기 경화재단 단계(S600)에서 수행되는 가열 과정에서 EPS압착물(190)이 100℃ ~ 120℃ 온도 범위 내에서 가열된 것을 기준으로 한 것이다.

아래의 표 2에서 접착력 강도가 1.0 이하면 박리 및 층 분리가 발생하며, 접착력 강도가 1.0 초과 내지 1.3 이하면 양호한 상태이고, 접착력 강도가 1.3 초과 내지 1.5 이하면 우수한 상태이고, 접착력 강도가 1.5를 초과하면 매우 우수한 것이다.

EPS 100 중량부 대비 섬유질 중량부	섬유질 10 중량부					섬유질 15 중량부
섬유질 조성비	닥섬유100%	닥섬유 60%, 폐 종이화폐 40%	닥섬유 60%, 면섬유 40%	닥섬유 60%, 폴리에스테르 40%	닥섬유 60%, 유리섬유 40%	닥섬유100%	닥섬유 60%, 폐 종이화폐 40%	닥섬유 60%, 면섬유 40%	닥섬유 60%, 폴리에스테르 40%	닥섬유 60%, 유리섬유 40%
접착력 강도	1.39	1.32	1.34	1.31	1.30	1.56	1.39	1.43	1.45	1.40

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 EPS 패널(1000)의 전체적인 접착력 강도는 우수 이상으로 나타나며, 특히 상기 코팅단계(S400)시 EPS 입자(100)에 대하여 섬유질(130)이 15 중량부로 코팅된 실험예가 10 중량부로 코팅된 실험예보다 우수한 결과값을 보인다.

이때, 섬유질(130)의 조성비가 닥섬유 100%만으로 이루어진 경우가 그렇지 아니한 경우들에 비해 접착력 강도가 다소 높은 것으로 나타났다.

특히, 코팅단계(S400)시 상기 EPS 입자(100)에 대하여 섬유질이 15 중량부로 코팅되고, 섬유질(130)의 조성비가 닥섬유 100%만으로 이루어진 경우에만 그 접착력 강도가 매우 우수로 나타남을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 EPS 패널 제조방법을 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하고, 본 발명의 진정한 권리 범위는 특허청구범위를 기준으로 하되, 다양하게 존재할 수 있는 균등한 실시 예에도 미친다 할 것이다.

1000 : 본 발명에 의해 제조된 EPS 패널
100 : EPS 입자
110 : 침전방지물질
120 : 무기바인더
130 : 섬유질
140 : 제2분쇄물
150 : 무기페이스트
160 : 무기분말, 무기수산화물
170 : 페이스트
180: EPS 코팅물
190: EPS 압착물

Claims

무기바인더와 침전방지물질을 혼합한 후 분쇄시켜 제1분쇄물을 생성시키는 제1분쇄단계;
상기 제1분쇄단계를 통해 생성된 제1분쇄물에 섬유질을 혼합한 후 분쇄시켜 제2분쇄물을 생성시키는 제2분쇄단계;
상기 제2분쇄단계를 통해 생성된 제2분쇄물에 무기수산화물, 무기분말 및 무기페이스트를 혼합하여 페이스트를 생성시키는 혼합단계;
상기 혼합단계를 통해 생성된 페이스트에 EPS 입자를 혼합하여 EPS 코팅물을 생성시키는 코팅단계;
상기 코팅단계를 통해 생성된 EPS 코팅물을 압착시켜 EPS 압착물을 생성시키는 압착단계; 및
상기 압착단계를 통해 생성된 EPS 압착물을 소정의 온도로 가열 및 경화시켜 EPS 패널을 제조시키는 경화재단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2분쇄단계의 섬유질은 닥섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 2항에 있어서,
상기 섬유질은 닥섬유를 포함한 자연섬유 60% 중량 이상과, 무기섬유, 화학섬유, 폐화폐종이섬유, 혼합섬유 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 섬유 40% 중량 이하가 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1분쇄단계의 무기바인더는 액상규산나트륨, 액상규산칼륨, 실리카졸, 변성실리카졸, 리튬실리케이트, 콜로이달실리카 중 적어도 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1분쇄단계의 침전방지물질은 점토, 벤토나이트, 트라칸트 고무 중 적어도 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합단계의 무기분말은 흑연, 팽창흑연, 인조흑연, 인상흑연, 토상흑연 중 적어도 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합단계의 무기수산화물은 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘 중 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 무기페이스트는 에어로젤, 흄드실리카 중 어느 하나 이상으로 선택되는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 혼합단계는 상기 페이스트에 무기바인더를 추가로 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPS 패널 제조방법.