KR20200099244A - 화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법 - Google Patents

Abstract

화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널은: 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 상호 배향 배치되며, 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하도록 구비되는 한 쌍의 패널 프레임; 상기 한 쌍의 패널 프레임의 사이로 채워지며, 내화 및 단열 기능을 수행하도록 구비된 글라스 울; 및, 박막의 패드나 테이프 형태로 마련되어 상기 글라스 울이 노출되는 상기 한 쌍의 패널 프레임 사이의 이격된 단부 측면을 마감하고, 불연재질로 마련되며, 화재시 부피가 팽창되도록 구비된 불연 발포 필름;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 시공 후 화재 발생시 이음매 부분을 통해 불이 번져 화재가 확산 되는 것을 방지하기 위한 구조가 시공 전에 제작과정에서 미리 일체형으로 제작되도록 함으로써, 시공 후 화재 발생시 화재의 확산이 방지되도록 함과 동시에 용이한 시공으로 시공성이 우수해 지고, 시공시 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되며, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고 제작비용이 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법을 제공할 수 있다.

Description

화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법 {construction panel for preventing fire spread and manufacturing method of the same}

본 발명은 화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물의 내외장재로 시공되며 시공 후 화재 발생시 이음매 부분을 통해 불이 번져 화재가 확산 되는 것을 방지하기 위한 구조가 시공 전에 제작과정에서 미리 일체형으로 제작되어 용이한 시공으로 시공성이 우수해 지고, 시공시 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되며, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고 제작비용이 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법에 관한 것이다.

건축패널로는 일반적으로 샌드위치 패널이 널리 사용되고 있으며, 이러한 샌드위치 패널은 건축물의 내외장재로 사용되도록 강판과 강판 사이에 충전재를 끼워 넣은 적층구조의 패널로서, 보통 표면은 강판이나 알루미늄판 등의 금속판을 주로 사용하고 충전재는 주로 발포스티로폼, 유리섬유, 우레탄 등을 삽입하여 보온이나 방음 또는 단열 등을 고려하여 제조하고 있다.

이러한 샌드위치 패널은 공사기간 단축이나 이미 축조된 건축물 등에서 벽면으로 적용되어 공간 구획이나 외벽 등으로 사용되는 건축자재 중의 하나로서, 시공의 간편성과 공사기간 단축 등의 장점으로 인해 그 적용범위가 확대되고 있는 실정이다.

종래기술에 따른 건축패널의 일 예가 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0375818호(2005년02월02일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.

그러나, 종래기술에 따른 건축패널은 화재 발생시 이음매 부분의 틈새 사이로 불과 열기가 쉽게 침투될 수 있기 때문에 화재가 확산 되는 것을 방지하기 어려워질 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 종래기술에 따른 건축패널은 이음매 부분에 화재확산을 방지하기 위한 구조를 시공 현장에서 별도로 설치하는 작업이 까다롭고 용이하지 못하여 시공에 소요되는 작업시간이 지연되는 등 시공성이 저하되고, 특히 충전재가 유리섬유일 경우에는 시공과정에서 유리섬유가 외부로 쉽게 비산되어 작업 환경에 좋지 못한 영향을 미치게 될 수 있다는 문제점이 있다.

대한민국 실용신안 등록번호 제20-0375818호(2005년02월02일자 등록)

본 발명의 목적은, 시공 후 화재 발생시 이음매 부분을 통해 불이 번져 화재가 확산 되는 것을 방지하기 위한 구조가 시공 전에 제작과정에서 미리 일체형으로 제작되어 시공 후 화재 발생시 화재의 확산이 방지되도록 함과 동시에 용이한 시공으로 시공성이 우수해 지고, 시공시 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되며, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고 제작비용이 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널은: 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 상호 배향 배치되며, 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하도록 구비되는 한 쌍의 패널 프레임; 상기 한 쌍의 패널 프레임의 사이로 채워지며, 내화 및 단열 기능을 수행하도록 구비된 글라스 울; 및, 박막의 패드나 테이프 형태로 마련되어 상기 글라스 울이 노출되는 상기 한 쌍의 패널 프레임 사이의 이격된 단부 측면을 마감하고, 불연재질로 마련되며, 화재시 부피가 팽창되도록 구비된 불연 발포 필름;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 불연 발포 필름은 무기질 또는 유기질 계 재질의 필름 기재에 불연 발포 조성물이 함침 또는 코팅되어 마련된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널의 제작방법은: 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 강판을 가공하여 상호 배향 배치하며, 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하는 한 쌍의 패널 프레임을 제작하는 단계; 상기 한 쌍의 패널 프레임의 사이로 내화 및 단열 기능을 수행하는 글라스 울을 채워 충진하는 단계; 상기 글라스 울 충진 단계 이후에 불연성을 가지며 화재시 부피가 팽창되는 불연 발포 필름을 박막 패드 형태로 마련하는 단계; 및, 상기 글라스 울이 노출되는 상기 한 쌍의 패널 프레임 사이의 이격된 단부 측면을 상기 불연 발포 필름으로 마감하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 시공 후 화재 발생시 이음매 부분을 통해 불이 번져 화재가 확산 되는 것을 방지하기 위한 구조가 시공 전에 제작과정에서 미리 일체형으로 제작되도록 함으로써, 시공 후 화재 발생시 화재의 확산이 방지되도록 함과 동시에 용이한 시공으로 시공성이 우수해 지고, 시공시 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되며, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고 제작비용이 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널 및 이의 제작방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널의 시공이 완료된 이음매 부분을 위에서 내려다본 평면 구성도,
도 2는 도 1의 화재확산 방지용 건축패널이 시공되기 전 상태를 위에서 내려다본 평면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 불연 발포 필름의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널의 제작방법을 도시한 작업 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 상호 배향 배치되며 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하도록 구비되는 한 쌍의 패널 프레임(110)과, 한 쌍의 패널 프레임(110)의 사이로 채워지며 내화 및 단열 기능을 수행하도록 구비된 글라스 울(120)과, 박막의 패드나 테이프 형태로 마련되어 글라스 울(120)이 노출되는 한 쌍의 패널 프레임(110) 사이의 이격된 단부 측면을 마감하고 불연재질로 마련되며 화재시 부피가 팽창되도록 구비된 불연 발포 필름(130)을 포함한다.

이에 따라, 시공 후 화재 발생시 이음매 부분을 통해 불이 번져 화재가 확산 되는 것을 방지하기 위한 구조인 불연 발포 필름(130)이 시공 전에 제작과정에서 미리 건축패널(100)에 일체형으로 제작되도록 함으로써, 시공 후 화재 발생시 화재의 확산이 방지되도록 함과 동시에 용이한 시공으로 시공성이 우수해 지고, 시공시 글라스 울(120)의 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되며, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고 제작비용이 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널(100)을 제공할 수 있다.

패널 프레임(110)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 강판을 절곡하여 건축패널(100)의 전면과 후면을 각각 이루게 되는 부분이 상호 대칭되게 형성되며, 특히 건축패널(100)의 좌우 부분 중 어느 하나는 다른 하나에 대해 내측으로 끼워져 맞물려 이어져 시공될 수 있도록 절곡 형성된다.

글라스 울(glass wool)(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 패널 프레임(110) 사이로 채워져 충진된다.

본 발명의 일실시예로서, 충진재로 글라스 울(120)이 적용되는 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 글라스 울(120) 외에도 발포스티로폼이나 우레탄 등과 같은 단열재가 적용될 수도 있다.

불연 발포 필름(130)은 무기질 또는 유기질 계 재질의 필름 기재에 열에 의해 발포 팽창하는 성질을 갖는 특수 불연액과 같은 불연 발포 조성물이 함침 또는 코팅되어 마련된다.

여기서, 불연 발포 조성물이 코팅되어 불연 발포 코팅층을 형성하는 경우에는 그 두께가 대략 1.0 ~ 4.0 mm 정도가 되게 마련되는 것이 바람직하다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 불연 발포 필름(130)의 총 두께는 대략 3 ~ 10 mm 정도의 얇은 박막의 형태로 마련되고, 불연 발포 필름(130)이 글라스 울(120)에 접촉되는 표면에는 접착제가 도포 되어 글라스 울(120)에 접착되도록 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 시공 후 평상시에는 얇은 박막의 형태로 건축패널(100)의 이음매 부분에 불연 발포 필름(130)이 마감재의 형태로 끼워져 있다가 화재가 발생 되면 이음매 부분을 통해 전해져오는 불과 열기로 인해 불연 발포 필름(130)이 부풀어올라 팽창됨에 따라 이음매 부분의 틈새를 가득 메우게 되어 열전도율을 크게 떨어뜨려 화재가 확산 되는 것을 효과적으로 방지하도록 할 수 있다.

또한, 종래에는 스폰지처럼 비교적 두꺼운 패드 기재를 이용한 불연 발포 패드를 시공과정에서 별도로 시공하려면 그 작업이 너무 까다롭고 용이하지 못하여 시공에 소요되는 작업시간이 크게 지연되게 되는 등 시공성이 크게 저하될 수 있지만, 본 발명에 따른 불연 발포 필름(130)은 얇은 박막의 패드나 테이프 형태로 마련되어 시공이 아닌 제작과정에서 글라스 울(120)이 노출되는 한 쌍의 패널 프레임(110) 사이의 이격된 단부 측면을 마감하도록 아예 건축패널(100)에 일체형으로 구비되기 때문에 시공 현장에서 건축패널(100)을 신속하고 용이하게 짜맞춰 주기만 하면 되므로 시공성이 크게 향상되도록 할 수 있다.

아울러, 종래에는 충전재로 유리섬유를 사용할 경우 시공과정에서 유리섬유가 외부로 쉽게 비산되어 작업자의 신체에 묻게 되거나 구강이나 비강 등을 통해 신체 내로 유입되어 심각한 질환을 유발하게 되는 등 작업 환경에 좋지 못한 영향을 미치게 될 수 있지만, 본 발명에 따른 불연 발포 필름(130)에 의하면 시공시 글라스 울(120)의 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되어 용이한 작업 환경으로 시공성이 좋아지고 쾌적하며 안전한 작업 환경이 조성되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 불연 발포 필름(130)은 화재시 건축패널(100)의 이음매 부분을 통해 가해지는 고열과 화염에 의해 온도가 200 ~ 300 ℃ 정도에 도달하게 되면 급격히 발포되어 두께가 30 ~ 40배 정도로 두꺼워지게 된다.

이렇게 발포된 단열층은 고열이 반대편에 전달되는 것을 차단 또는 지연시킴으로써, 급격한 온도상승에 따른 인명피해를 막고 피해도 최소화되도록 할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 건축패널(100)의 시공 후, 화재 발생시 건축패널(100)의 이음매 부분을 통해 가해지는 열이 단계적으로 높아짐에 따라 이에 대응되게 불연 발포 필름(130)이 1차적으로 발포된 후에, 패널 프레임(110)이 우그러지게 될 정도로 화재의 진압이 늦어지게 되거나 화재 규모가 더욱 커지게 되더라도 불연 발포 필름(130)이 2중 발포 구조에 의해 추가로 발포 팽창될 수 있게 되어 이음매 부분의 틈새를 완전히 가득 메우도록 함으로써, 화재의 추가적인 확산을 방지하며 화재로 인한 심각한 추가적 손상이 방지되도록 할 수 있다.

본 발명의 일실시예로서, 불연 발포 필름(130)의 필름 기재는 알루미나와 실리카가 혼합된 무기질 재질로 마련되고, 불연 발포 조성물은 암모니움 폴리인산염 21~30 중량%, 멜라민 1~10 중량% 수지에 이산화티타늄 11~20 중량%를 기본으로 펜타에리트리톨 1~10 중량%, 디이펜타에리스리톨 1~10 중량%, 염화파라핀 1~10 중량%의 첨가제와 자이렌 등과 같은 용제 16~20 중량%로 구성된다.

일반적으로 불연발포재는 열원을 팽창된 막에 의해 차단하여 난연성을 줌으로써 온도상승을 억제하는데에 그 목적이 있다.

화재가 발생되면 고온에 의해 수지변형이 오고 즉, 수지는 연질성 고점도체로 되고 산 촉매작용으로 암모니아 가스와 산이 생성되어 용융체가 더욱 연질화된다.

상기 반응은 200 ~ 300 ℃에서 동시에 일어나 발포층은 분해되어 탄화물을 형성한다. 코팅층이 열분해되면 인산과 같은 산과 염이 되며 동시에 코팅층은 점성을 갖게 된다. 산 촉매작용은 코팅층의 분해속도를 촉진시키며 가스 발생이 빨리 일어나도록 한다.

발생한 가스로 인하여 점성의 코팅층은 발포되고 코팅층의 점도가 높아지게 됨에 따라 발포층에 가교반응이 일어나 도막은 30 ~ 50 배 이상으로 팽창된다.

코팅층은 탄화되어 내화성을 갖고 열차단 효과를 일으킨다. 표면은 공기와 열로 인하여 계속 산화되나, 내부 발포층은 지속적으로 열을 차단하는 효과가 있다.

상기 발포의 핵심은 사용한 각각의 원료가 바인더의 액체화, 가스 발생, 발포층의 가교역할이 거의 동시에 순차적으로 일어나야 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 불연 발포 필름(130)의 필름 기재는 무기질 기재 또는 폴리에스테르 계통의 유기질 기재도 사용 가능하며, 불연 발포 조성물은 수용성 폴리아마이드 경화형 에폭시 25~30 중량%, 발포 흑연 15~20 중량%, 붕산 15~30 중량%, 질석 5~15 중량%, 고온 무기발포제 3~5 중량%, 물 30~40 중량%로 구성된다.

수용성 폴리아마이드 경화형 에폭시는 열경화형 수지의 일종으로 열에 잘 변형되지 않아 불연 발포기능 구현을 위한 형태를 유지하기 위한 용도로서 사용한다.

발포 흑연은 ‘그라파이터’로 언급되기도 하는 것으로서, 130 ~ 150 ℃의 열에서 팽창하는 성질을 지니는 흑연을 의미하며, 불연 발포 필름(130)은 가열시 약 3배 정도로 발포 팽창되어 두꺼워질 수 있다.

고온 무기 발포제는 ‘그라파이터’로 언급되기도 하는 것으로서, 350 ℃ 정도의 열에서 가스가 발생되어 열팽창이 급속히 되도록 하는 성질을 가지며, 불연 발포 필름(130)은 가열시 약 2 ~ 5배 정도로 발포되어 두꺼워질 수 있다.

이에 따라, 1차 발포는 130 ℃ 부근에서 50 ~ 80 % 정도가 일어나고, 2차 발포는 350 ℃ 부근에서 일어나도록 하여 지속적인 발포가 이루어지도록 하는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 화재확산 방지용 건축패널(100)의 제작방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 강판을 가공하여 상호 배향 배치하며 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하는 한 쌍의 패널 프레임(110)을 제작하는 단계(S10)와, 한 쌍의 패널 프레임(110)의 사이로 내화 및 단열 기능을 수행하는 글라스 울(120)을 채워 충진하는 단계(S20)와, 글라스 울 충진 단계(S20) 이후에 불연성을 가지며 화재시 부피가 팽창되는 불연 발포 필름(130)을 박막 패드 또는 박막 테이프 형태로 마련하는 단계(S30)와, 글라스 울(120)이 노출되는 한 쌍의 패널 프레임(110) 사이의 이격된 단부 측면을 불연 발포 필름(130)으로 마감하는 단계(S40)를 포함한다.

이에 따라, 시공 후 화재 발생시 이음매 부분을 통해 불이 번져 화재가 확산 되는 것을 방지하기 위한 구조인 불연 발포 필름(130)이 시공 전에 제작과정에서 미리 건축패널(100)에 일체형으로 제작되도록 함으로써, 시공 후 화재 발생시 화재의 확산이 방지되도록 함과 동시에 용이한 시공으로 시공성이 우수해 지고, 시공시 글라스 울(120)의 유리섬유와 같은 충전재의 비산이 차단되며, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고 제작비용이 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널(100)의 제작방법을 제공할 수 있다.

여기서, 불연 발포 필름(130)을 제조하는 단계(S30)는 글라스 울 충진 단계(S20) 이후에 이뤄지는 것으로 설명하지만, 패널 프레임 제작 단계(S10)와 동시에 이뤄지거나 그 이전에 이뤄지도록 할 수도 있다. 또한, 불연 발포 필름(130)으로 마감하는 단계(S40)는 글라스 울 충진 단계(S20) 이전에 한 쌍의 패널 프레임(110)이 서로 이격된 네 둘레 중 어느 세 부분에 불연 발포 필름(130)들이 개재되어 마감하도록 한 차례 먼저 수행하고 나서 글라스 울(120)이 충진되고 난 뒤에 나머지 둘레 부분을 마감하도록 제일 마지막에 다시 한 번 수행되도록 할 수도 있다.

한편, 불연 발포 필름(130)으로 마감하는 단계(S40)는 각각의 구조물 크기로 절단된 불연 발포 필름(130)을 한 쌍의 패널 프레임(110) 사이에 개재된 글라스 울(120)을 롤러로 가압하며 글라스 울(120)에 불연 발포 필름(130)을 부착하는 단계를 포함한다.

이때, 불연 발포 필름(130)에 도포된 접착제만으로는 부착 위치가 고정되기 어려워질 수도 있기 때문에 롤러에 다수의 핀이 미리 준비되도록 하여 롤러가 회전되며 불연 발포 필름(130)의 길이방향을 따라 다수의 핀들이 일정간격마다 박히면서 글라스 울(120)에 불연 발포 필름(130)이 고정되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 불연 발포 필름(130)이 글라스 울(120)에 접촉되는 면에는 상기 핀을 대신하여 다수의 돌기들이 일정한 간격마다 돌출 형성되도록 하여 글라스 울(120)에 불연 발포 필름(130)이 고정되도록 할 수도 있다.

이에, 본 발명에 따르면, 제작과정 또한 수월해져 생산성이 향상되고, 종래의 비교적 두꺼운 패드 형태와는 달리 얇은 박막의 형태로 마련되어 제작비용도 절감되도록 할 수 있는 화재확산 방지용 건축패널(100)의 제작방법을 제공할 수 있다.

상기에 의해 설명되고 첨부된 도면에서 그 기술적인 면이 기술되었으나, 본 발명의 기술적인 사상은 그 설명을 위한 것이고, 그 제한을 두는 것은 아니며 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술적인 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적인 사상을 이하 후술 될 특허청구범위에 기재된 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 화재확산 방지용 건축패널 110 : 패널 프레임
120 : 글라스 울 130 : 불연 발포 필름

Claims (3)

1. 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 상호 배향 배치되며, 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하도록 구비되는 한 쌍의 패널 프레임;
   상기 한 쌍의 패널 프레임의 사이로 채워지며, 내화 및 단열 기능을 수행하도록 구비된 글라스 울; 및
   박막의 패드나 테이프 형태로 마련되어 상기 글라스 울이 노출되는 상기 한 쌍의 패널 프레임 사이의 이격된 단부 측면을 마감하고, 불연재질로 마련되며, 화재시 부피가 팽창되도록 구비된 불연 발포 필름;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지용 건축패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 불연 발포 필름은 무기질 또는 유기질 계 재질의 필름 기재에 불연 발포 조성물이 함침 또는 코팅되어 마련된 것을 특징으로 하는 화재확산 방지용 건축패널.
3. 각각 건축물의 실내와 실외 측을 향하도록 전면과 후면을 이루게 강판을 가공하여 상호 배향 배치하며, 서로 이격되는 거리에 의해 일정한 두께를 형성하는 한 쌍의 패널 프레임을 제작하는 단계;
   상기 한 쌍의 패널 프레임의 사이로 내화 및 단열 기능을 수행하는 글라스 울을 채워 충진하는 단계;
   상기 글라스 울 충진 단계 이후에 불연성을 가지며 화재시 부피가 팽창되는 불연 발포 필름을 박막 패드 형태로 마련하는 단계; 및
   상기 글라스 울이 노출되는 상기 한 쌍의 패널 프레임 사이의 이격된 단부 측면을 상기 불연 발포 필름으로 마감하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재확산 방지용 건축패널의 제작방법.

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