KR20200127331A - Insulation and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

A lightweight flame-retardant insulating material of the present invention comprises: an insulation structure including a cenosphere; and one or more vacuum induction particles inside the insulation structure. The vacuum induction particles include the cenosphere and titanium formed on the cenosphere. According to the present invention, provided is the lightweight flame-retardant insulating material, which is light and excellent in heat insulating, non-flammable, and sterilizing properties.

Description

경량난연 단열재 및 이의 제조방법{INSULATION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}Lightweight flame-retardant insulation and its manufacturing method {INSULATION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 경량난연 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lightweight flame-retardant insulating material and a method of manufacturing the same.

다양한 목적으로 건축물을 포함한 구조물이 설치되고 있으며, 이러한 구조물을 만드는데 필요한 자재의 물성이 중요하며 이를 개선하는 노력이 계속되고 있다. 특히 에너지 효율을 위한 단열성, 안전을 위한 불연성, 및 공정성을 위한 경량성이 중요하다.Structures including buildings are being installed for various purposes, and the physical properties of materials necessary to make such structures are important, and efforts to improve them are continuing. In particular, heat insulation for energy efficiency, non-flammability for safety, and light weight for fairness are important.

기존의 자재들은 단열성만을 유지하거나 난연성만을 유지하는 단열재나 난연재가 일반적이며, 단열성과 불연성을 동시에 보유한다고 할지라도 그 성능에 한계를 보이고 있다. 또한 단열성을 높이기 위한 진공유지체는 제조과정에서 물리적으로 진공도를 유지하는 방법을 적용하므로 제조과정이 어렵고, 제조 후에도 진공도의 지속적 유지가 곤란한 문제점이 있다. Existing materials are generally insulators or flame retardants that maintain only insulation or flame retardancy, and even if they have both insulation and non-combustibility, their performance is limited. In addition, since the vacuum holding body for improving the insulating property applies a method of physically maintaining the degree of vacuum during the manufacturing process, the manufacturing process is difficult, and it is difficult to continuously maintain the degree of vacuum even after manufacturing.

또한, 단열성과 불연성을 동시에 보유할 경우에는 보통 유기물 대신에 무기물을 이용해야 하는데 이 경우 비중 1이하의 경량성을 확보하기가 어렵다.In addition, in case of having both heat insulation and non-flammability, inorganic materials should be used instead of organic materials, but in this case, it is difficult to secure light weight of less than 1 specific gravity.

이에 불연성, 경량성뿐만 아니라 단열성도 우수한 경량난연 단열재가 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a lightweight flame-retardant insulation material having excellent heat insulation properties as well as non-flammability and light weight.

본 발명의 목적은 가벼우면서도 단열성, 불연성 및 살균성이 우수한 경량난연 단열재 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a lightweight flame-retardant insulation material having excellent heat insulation, non-flammability and sterilization properties while being light and a method of manufacturing the same.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.All of the above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

본 발명의 하나의 관점은 경량난연 단열재에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a lightweight flame-retardant insulation.

일 구체예에 따르면, 상기 경량난연 단열재는 세노스피어를 포함하는 단열구조체; 및 상기 단열구조체 내부에 하나 이상의 진공유도 입자;를 포함하며, 상기 진공유도 입자는 세노스피어 및 상기 세노스피어 상에 형성된 티타늄을 포함한다.According to one embodiment, the lightweight flame-retardant insulating material is a heat insulating structure comprising a cenosphere; And one or more vacuum-inducing particles inside the heat insulating structure, wherein the vacuum-inducing particles include a cenosphere and titanium formed on the cenosphere.

상기 경량난연 단열재는 상기 진공유도 입자를 5 중량% 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.The lightweight flame-retardant insulating material may include 5% to 50% by weight of the vacuum inducing particles.

다른 구체예에서, 상기 단열구조체는 알루미나(Al2O3)를 더 포함하고, 상기 세노스피어 및 알루미나(Al2O3)는 1:0.4 내지 1:0.6의 중량비로 포함할 수 있다.In another embodiment, the heat insulating structure further includes alumina (Al 2 O 3 ), and the senosphere and alumina (Al 2 O 3 ) may be included in a weight ratio of 1:0.4 to 1:0.6.

상기 진공유도 입자는 상기 단열구조체 내부에 형성된 공간에 충진되고, 상기 단열구조체는 상기 진공유도 입자를 외부와 차단하는 형상으로 이루어질 수 있다.The vacuum inducing particles are filled in a space formed inside the heat insulating structure, and the heat insulating structure may be formed in a shape to block the vacuum inducing particles from the outside.

상기 진공유도 입자는 입경이 10㎛ 내지 100㎛인 세노스피어; 및 상기 세노스피어 상에 형성된 평균입경(D50)이 1㎛ 내지 10㎛인 하나 이상의 티타늄을 포함하는 티타늄층;을 포함할 수 있다.The vacuum-inducing particles include cenospheres having a particle diameter of 10 μm to 100 μm; And a titanium layer including at least one titanium having an average particle diameter (D50) of 1 μm to 10 μm formed on the cenosphere.

상기 경량난연 단열재는 상기 세노스피어 상에 형성된 티타늄층의 두께가 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.The lightweight flame-retardant insulating material may have a thickness of 1 μm to 10 μm in a titanium layer formed on the cenosphere.

본 발명의 다른 관점은 경량난연 단열재 제조방법에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a lightweight flame-retardant insulation.

일 구체예에 따르면, 상기 경량난연 단열재 제조방법은 40% 내지 60%의 NaOH 수용액에 세노스피어를 투입하여 지오폴리머 조성물을 제조하는 단계; 일측에 막대 형상의 공간형성체가 형성된 거푸집에 상기 지오폴리머 조성물을 투입하는 단계; 상기 지오폴리머 조성물을 건조시켜 단열구조체를 제조하는 단계; 상기 단열구조체 내부에 형성된 공간에 개구부를 통해 진공유도 입자를 충진하는 단계; 및 상기 개구부를 밀봉하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method of manufacturing the lightweight flame-retardant insulation includes preparing a geopolymer composition by adding cenospheres to 40% to 60% NaOH aqueous solution; Injecting the geopolymer composition into a formwork in which a rod-shaped space-forming body is formed on one side; Drying the geopolymer composition to prepare a heat insulating structure; Filling the space formed inside the heat insulating structure with vacuum inducing particles through the openings; And sealing the opening.

상기 지오폴리머 조성물을 제조하는 단계는 알루미나(Al2O3)를 더 포함할 수 있고, 상기 세노스피어 및 알루미나(Al2O3)는 1:0.4 내지 1:0.6의 중량비로 포함될 수 있다.The step of preparing the geopolymer composition may further include alumina (Al 2 O 3 ), and the cenosphere and alumina (Al 2 O 3 ) may be included in a weight ratio of 1:0.4 to 1:0.6.

본 발명은 가벼우면서도 단열성, 불연성 및 살균성이 우수한 경량난연 단열재 및 이의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing a lightweight flame-retardant insulation material having excellent heat insulation, non-flammability and sterilization properties while being light and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재의 x-z평명 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예의 단열구조체에서 세노스피어와 알루미나 간의 결합 구조를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 진공유도 입자의 단면을 간단히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재 제조방법에 사용되는 거푸집의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재 제조방법에 사용되는 공간형성체의 단면을 간단히 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재 제조 공정 순서도를 간단히 도시한 것이다.1 is a simplified perspective view of a lightweight flame-retardant insulation according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a simplified cross-sectional view of the xz plane of the lightweight flame-retardant insulation according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing a bonding structure between the cenosphere and alumina in the heat insulating structure of an embodiment of the present invention.
4 is a simplified cross-sectional view of a vacuum-induced particle according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a simplified perspective view of a formwork used in the method for manufacturing a lightweight flame-retardant insulation according to an embodiment of the present invention.
6 is a simplified cross-sectional view of a space-forming body used in a method for manufacturing a lightweight flame-retardant insulating material according to an embodiment of the present invention.
7 is a simplified diagram illustrating a manufacturing process flow chart of a lightweight flame-retardant insulation material according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, specific examples of the present application will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the technology disclosed in the present application is not limited to the specific examples described herein and may be embodied in other forms.

단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 줄 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.However, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present application may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. In the drawings, in order to clearly express the constituent elements of each device, the size of the constituent elements, such as width or thickness, is slightly enlarged. In addition, although only some of the components are shown for convenience of description, those skilled in the art will be able to easily grasp the remaining parts of the components.

전체적으로 도면 설명 시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 상부에 또는 하부에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. When it is described as a whole from the observer's point of view when describing the drawings, and when one element is referred to as being positioned above or below another element, this means that the element is positioned directly above or below another element, or an additional element between those elements. It includes all meanings that can be intervened. In addition, those of ordinary skill in the relevant field will be able to implement the spirit of the present application in various other forms without departing from the technical spirit of the present application. In addition, the same reference numerals in the plurality of drawings refer to substantially the same elements.

한편, 본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것에 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Meanwhile, the singular expression described in the present application should be understood as including a plurality of expressions, unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as'include' or'have' are described features, numbers, steps, To designate presence in an action, component, part, or combination thereof, but precludes the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof. It should be understood as not.

또한, 본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X 내지 Y'는 'X 이상 Y 이하'를 의미한다. In addition, in this specification,'X to Y'indicating a range means'X or more and Y or less'.

경량난연 단열재Lightweight flame retardant insulation

도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재의 사시도를 간단히 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 경량난연 단열재의 x-z평명 단면도를 간단히 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 구체예의 단열구조체에서 세노스피어와 알루미나 간의 결합 구조를 간략히 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 진공유도 입자의 단면을 간단히 도시한 것이다.A lightweight flame-retardant insulation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. 1 is a simplified perspective view of a lightweight flame-retardant insulation according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a simplified cross-sectional view of the xz plane of the lightweight flame-retardant insulation according to an embodiment of the present invention, Figure 3 In the heat insulating structure of one embodiment of the present invention, the bonding structure between the cenosphere and the alumina is briefly shown, and FIG. 4 is a simplified cross-sectional view of the vacuum-induced particles according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명 일 구체예에 따른 경량난연 단열재(10)는 세노스피어를 포함하는 단열구조체(100); 및 상기 단열구조체(100) 내부에 하나 이상의 진공유도 입자(200);를 포함하며, 상기 진공유도 입자(210)는 세노스피어(211) 및 상기 세노스피어(211) 상에 형성된 티타늄(215)을 포함한다.Referring to Figure 1, the lightweight flame-retardant insulation 10 according to an embodiment of the present invention is a thermal insulation structure 100 including a cenosphere; And one or more vacuum inducing particles 200 in the heat insulating structure 100, wherein the vacuum inducing particles 210 include a cenosphere 211 and titanium 215 formed on the cenosphere 211 Include.

상기 세노스피어는 내부에 질소가스가 충진된 10㎛ 내지 100㎛ 입경의 구형 입자이며, 이를 포함하는 경량난연 단열재(10)는 단열성이 우수할 뿐만 아니라 비중이 0.4 내지 0.9로 경량난연 단열재의 경량성을 개선시킬 수 있다. 상기 세노스피어는 각각 SiO2와 3Al2O3·2SiO2의 분자식으로 표현되는 쿼츠와 뮬라이트로 구성되어 있다. 구체적으로, 상기 단열구조체(100)는 세노스피어 내에 포함되는 알루미나의 Al원자와 실리카의 Si원자가 산소(O)로 연결된 구조를 가진다. (도 3 (a) 참조)The cenosphere is a spherical particle having a particle diameter of 10 μm to 100 μm filled with nitrogen gas, and the lightweight flame-retardant insulating material 10 including the same has excellent thermal insulation properties and has a specific gravity of 0.4 to 0.9. Can be improved. The cenosphere is composed of quartz and mullite represented by molecular formulas of SiO 2 and 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 , respectively. Specifically, the insulating structure 100 has a structure in which the Al atom of alumina and the Si atom of silica contained in the cenosphere are connected with oxygen (O). (See Fig. 3 (a))

상기 단열구조체(100)는 40% 내지 60%, 구체적으로 45% 내지 55%의 NaOH 수용액에 세노스피어가 투입된 지오폴리머 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 단열구조체(100)는 열전도율이 0.01 W/m·k 내지 0.5 W/m·k, 구체적으로 0.01 W/m·k 내지 0.25 W/m·k 로 단열성이 우수하고, 용융점이 1200℃ 내지 1800℃, 구체적으로 1250℃ 내지 1600℃로 난연성도 우수할 뿐만 아니라 세노스피어는 내부에 질소를 포함하여 경량성도 개선될 수 있다. The insulating structure 100 may be formed of a geopolymer composition in which cenosphere is added to an aqueous solution of 40% to 60%, specifically 45% to 55% of NaOH. This insulating structure 100 has excellent thermal insulation properties with a thermal conductivity of 0.01 W/m·k to 0.5 W/m·k, specifically 0.01 W/m·k to 0.25 W/m·k, and a melting point of 1200° C. to 1800 In addition to excellent flame retardancy at 1250°C to 1600°C, the cenosphere may have improved light weight by including nitrogen inside.

도 4를 참조하면, 상기 진공유도 입자(210)는 세노스피어(211) 및 상기 세노스피어(211) 상에 형성된 티타늄(215)을 포함하는 티타늄층(213)이 형성된 구조이다. Referring to FIG. 4, the vacuum inducing particle 210 has a structure in which a titanium layer 213 including a cenosphere 211 and titanium 215 formed on the cenosphere 211 is formed.

상기 세노스피어(211)는 상기한 바와 실질적으로 동일하여, 경량난연 단열재(10)의 단열성, 난연성 및 경량성을 개선시키는 효과가 있다.The cenosphere 211 is substantially the same as described above, and has an effect of improving the heat insulation, flame retardancy and light weight of the lightweight flame retardant insulating material 10.

상기 티타늄(215)은 평균입경(D50) 1㎛ 내지 10㎛ 크기의 입자로 살균 효과가 높을 뿐만 아니라, 상기 단열구조체(100) 내부 중의 산소와 결합하여 티타늄 산화물을 형성하므로, 단열구조체(100)의 진공도를 유지 및 개선시키고, 이를 포함하는 경량난연 단열재(10)는 단열성도 우수하다.The titanium 215 is a particle having an average particle diameter (D50) of 1 μm to 10 μm and has a high sterilization effect, and combines with oxygen in the heat insulating structure 100 to form titanium oxide, so that the heat insulating structure 100 Maintaining and improving the degree of vacuum, and the lightweight flame-retardant insulating material 10 including the same is also excellent in thermal insulation.

상기 티타늄층(213)는 5% 내지 15%의 NaOH 수용액에 평균입경(D50) 10㎛ 내지 100㎛의 세노스피어 및 평균입경(D50) 1㎛ 내지 10㎛의 티타늄을 투입하고, 진공유도 입자(200) 형성되면 NaOH 수용액을 제거하는 방법으로 수행될 수 있다.In the titanium layer 213, a cenosphere having an average particle diameter (D50) of 10 µm to 100 µm and titanium having an average particle diameter (D50) of 1 µm to 10 µm are added to a 5% to 15% NaOH aqueous solution, and vacuum-induced particles ( 200) When formed, it can be carried out by removing the aqueous NaOH solution.

상기 티타늄층(213)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛로 형성될 수 있다.The thickness of the titanium layer 213 may be 1 μm to 10 μm.

상기 진공유도 입자(10)는 상기 단열구조체(100) 내부에 형성된 공간에 충진되고(도 1 및 도 2 참조), 상기 단열구조체(100)는 상기 진공유도 입자(200)를 외부와 차단하는 형상으로 이루어질 수 있다. 이로써, 단열구조체 내부에 진공이 유지 및 개선되어 단열성 및 살균성이 우수하다.The vacuum inducing particles 10 are filled in the space formed inside the insulating structure 100 (see FIGS. 1 and 2), and the insulating structure 100 has a shape that blocks the vacuum inducing particles 200 from the outside. Can be made. As a result, vacuum is maintained and improved inside the heat insulating structure, so that heat insulation and sterilization are excellent.

상기 진공유도 입자(200)는 상기 세노스피어 및 티타늄의 부피비가 0.5:1 내지 2:1일 수 있다. 상기 부피비 범위에서 단열구조체(100) 내의 진공도를 유지 및 개선하는 것과, 경량난연 단열재의 경량화 간의 밸런스가 우수하다.The vacuum-inducing particles 200 may have a volume ratio of the cenosphere and titanium in a range of 0.5:1 to 2:1. The balance between maintaining and improving the degree of vacuum in the heat insulating structure 100 in the volume ratio range and weight reduction of the lightweight flame retardant insulating material is excellent.

상기 경량난연 단열재(10)는 상기 진공유도 입자(200)를 5 중량% 내지 50 중량%, 구체적으로 7 중량% 내지 35 중량%, 더욱 구체적으로 8 중량% 내지 20 중량%로 포함할 수 있다. 상기 중량 범위에서 경량난연 단열재는 내구성, 강도의 저하가 없으면서도, 진공유도 입자에 의해 단열성, 살균성의 개선 효과가 있다.The lightweight flame-retardant insulating material 10 may contain the vacuum inducing particles 200 in an amount of 5% to 50% by weight, specifically 7% to 35% by weight, and more specifically 8% to 20% by weight. In the above weight range, the lightweight flame-retardant insulator has no decrease in durability and strength, and has an effect of improving heat insulation and sterilization properties by vacuum inducing particles.

다른 구체예에서, 상기 단열구조체(100)는 알루미나(Al2O3)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)의 몰비가 약 2:1인 세노스피어의 입자간 결합 빈도 및 확률을 추가되는 알루미나(Al2O3)에 의해 더욱 높일 수 있고, 단열구조체 제조 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다. 이때, 세노스피어 입자의 실리카(SiO2)와 추가로 포함되는 알루미나(Al2O3)가 산소를 매개로 연결되는 구조가 가능하며, 상대적으로 높은 비율로 포함되어 있는 세노스피어 내의 실리카가 높은 빈도로 결합에 참여하게 되어, 단열구조체(100) 제조 공정이 빠르고, 내구성 및 강도도 개선되는 효과가 있다. (도 3 (b) 참조)In another embodiment, the insulating structure 100 may further include alumina (Al 2 O 3 ). In this case, the frequency and probability of bonding between particles of the senosphere having a molar ratio of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) of about 2:1 can be further increased by an additional alumina (Al 2 O 3 ), and thermal insulation There is an advantage that can shorten the manufacturing time of the structure. At this time, a structure in which silica (SiO 2 ) of the cenosphere particles and alumina (Al 2 O 3 ) additionally included are connected via oxygen is possible, and the silica in the cenosphere contained in a relatively high ratio is high frequency. By participating in the furnace bonding, the heat insulating structure 100 manufacturing process is fast, and there is an effect of improving durability and strength. (See Fig. 3 (b))

상기 알루미나(Al2O3)는 평균입경(D50)이 0.1㎛ 내지 10㎛, 구체적으로 0.5㎛ 내지 8㎛, 더욱 구체적으로 1㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 입경 범위에서, 공정 속도, 내구성 및 강도 개선의 효과가 극대화될 수 있다.The alumina (Al 2 O 3 ) may have an average particle diameter (D50) of 0.1 μm to 10 μm, specifically 0.5 μm to 8 μm, and more specifically 1 μm to 5 μm. In the particle diameter range, the effect of improving process speed, durability and strength can be maximized.

구체적으로, 상기 세노스피어 및 알루미나(Al2O3)는 1:0.4 내지 1:0.6의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위에서 단열구조체 제조 시간을 최대로 단축시킬 수 있다.Specifically, the cenosphere and alumina (Al 2 O 3 ) may be included in a weight ratio of 1:0.4 to 1:0.6. It is possible to shorten the manufacturing time of the heat insulating structure to the maximum in the weight ratio range.

경량난연 단열재 제조방법Light weight flame retardant insulation manufacturing method

이하, 도 5 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 다른 관점인 경량난연 단열재 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a lightweight flame-retardant insulation material according to another aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7.

일 구체예에 따르면, 상기 경량난연 단열재 제조방법은 40% 내지 60%의 NaOH 수용액에 세노스피어를 투입하여 지오폴리머 조성물을 제조하는 단계; 일측에 막대 형상의 공간형성체가 형성된 거푸집에 상기 지오폴리머 조성물을 투입하는 단계; 상기 지오폴리머 조성물을 건조시켜 단열구조체를 제조하는 단계; 상기 단열구조체 내부에 형성된 공간에 개구부를 통해 진공유도 입자를 충진하는 단계; 및 상기 개구부를 밀봉하는 단계;를 포함할 수 있다. (도 7 참고)According to one embodiment, the method of manufacturing the lightweight flame-retardant insulation includes preparing a geopolymer composition by adding cenospheres to 40% to 60% NaOH aqueous solution; Injecting the geopolymer composition into a formwork in which a rod-shaped space-forming body is formed on one side; Drying the geopolymer composition to prepare a heat insulating structure; Filling the space formed inside the heat insulating structure with vacuum inducing particles through the openings; And sealing the opening. (See Fig. 7)

상기 지오폴리머 조성물은 40% 내지 60%, 구체적으로 45% 내지 55%의 NaOH 수용액에 세노스피어를 투입하는 방법으로 수행될 수 있다.The geopolymer composition may be carried out by adding a cenosphere to an aqueous solution of 40% to 60%, specifically 45% to 55% NaOH.

상기 지오폴리머 조성물을 거푸집에 투입하는 단계는 20℃ 내지 35℃, 구체적으로 25℃ 내지 30℃에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위에서, 단열구조체를 형성하는 시간을 단축시키고, 경량난연 단열재의 내구성 및 강도를 개선시킬 수 있는 장점이 있다.The step of introducing the geopolymer composition into the mold may be performed at 20°C to 35°C, specifically 25°C to 30°C. In the above temperature range, there is an advantage of shortening the time for forming the heat insulating structure and improving the durability and strength of the lightweight flame-retardant heat insulating material.

도 5 및 도 6을 참고하면, 상기 거푸집(300)은 일측에 막대 형상의 공간형성체(400)가 형성되어 있으며, 이로써 상기 거푸집(300)으로 제조되는 단열구조체(100)의 일측이 개구된 내부 공간이 형성될 수 있다. 구체예에서, 상기 공간형성체(400)는 거푸집(300) 내부 방향으로 왕복이동이 가능하다. 이로써 지오폴리머 조성물이 건조, 경화되면 공간형성체(400)를 먼저 제거하여, 건조된 단열구조체(100)를 거푸집으로부터 용이하게 분리할 수 있다.5 and 6, the formwork 300 has a rod-shaped space-forming body 400 formed on one side thereof, whereby one side of the heat insulating structure 100 made of the formwork 300 is opened. An inner space can be formed. In a specific embodiment, the space-forming body 400 may reciprocate in the inner direction of the formwork 300. Accordingly, when the geopolymer composition is dried and cured, the space-forming body 400 is first removed, so that the dried heat insulating structure 100 can be easily separated from the mold.

상기 공간형성체(400)는 막대본체(410) 및 상기 막대본체(410) 상에 형성되는 이형층(420)을 포함할 수 있다. 상기 막대본체(410)는 단열구조체(100)에 공간을 형성시킬 수 있는 것이면 제한되지 않는다. 상기 이형층(420)은 지오폴리머 조성물의 건조, 경화 후 상기 공간형성체(400)를 용이하게 분리하기 위한 것이며, 건조된 지오폴리머(단열구조체)와 분리가 용이한 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 이형층(420)은 폴리에틸렌, LDPE(low density polyethylene) 및 LLDPE(linear low density polyethylene) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The space forming body 400 may include a rod body 410 and a release layer 420 formed on the rod body 410. The rod main body 410 is not limited as long as it can form a space in the heat insulating structure 100. The release layer 420 is for easily separating the space-forming body 400 after drying and curing of the geopolymer composition, and is not particularly limited as long as it is easily separated from the dried geopolymer (insulation structure). For example, the release layer 420 may include one or more of polyethylene, low density polyethylene (LDPE), and linear low density polyethylene (LLDPE).

상기 공간형성체(400)는 거푸집(300)의 크기를 고려하여 적절한 크기로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 경량난연 단열재 중 진공유도 입자가 5 중량% 내지 50 중량%, 구체적으로 7% 내지 35%, 더욱 구체적으로 8% 내지 20%로 포함되도록 형성될 수 있다.The space-forming body 400 may be formed in an appropriate size in consideration of the size of the formwork 300, for example, in the lightweight flame-retardant insulation, the vacuum inducing particles are 5% to 50% by weight, specifically 7% to 35%, more specifically 8% to 20% may be formed to be included.

상기 거푸집(300)에 투입된 지오폴리머 조성물은 고상과 액상이 혼합된 형태이고, 특정 온도에서 시간이 흐르면 거푸집(300) 하부에 일측에 형성된 배수부(350)으로 액상이 제거되고, 최종적으로는 고상의 단열구조체(100)가 형성된다. 상기 액상 제거는 실온 방치, 액상 배출을 반복하는 방법으로 수행 될 수 있고, 1회 내지 5회, 구체적으로 2회 내지 3회 수행될 수 있다.The geopolymer composition injected into the formwork 300 is a mixture of a solid phase and a liquid phase, and when time passes at a specific temperature, the liquid phase is removed by the drain portion 350 formed on one side under the formwork 300, and finally the solid phase Insulating structure 100 is formed. The liquid phase removal may be performed by a method of repeatedly leaving room temperature and discharging the liquid phase, and may be performed 1 to 5 times, specifically 2 to 3 times.

상기 충진 단계는 제조된 단열구조체(100)의 내부 공간과 연통된 개구부를 통해 진공유도 입자(200)를 충진할 수 있다. 상기 진공유도 입자는 5% 내지 15%의 NaOH 수용액에 평균입경(D50) 10㎛ 내지 100㎛의 세노스피어 및 평균입경(D50) 1㎛ 내지 10㎛의 티타늄을 투입하고, 진공유도 입자(200)가 형성되면 NaOH 수용액을 제거하는 방법으로 수행될 수 있다.In the filling step, the vacuum inducing particles 200 may be filled through an opening communicating with the inner space of the manufactured insulating structure 100. The vacuum-inducing particles were introduced into 5% to 15% NaOH aqueous solution with senospheres having an average particle diameter (D50) of 10 μm to 100 μm and titanium having an average particle diameter (D50) of 1 μm to 10 μm, and vacuum inducing particles 200 When is formed, it can be carried out by removing the aqueous NaOH solution.

상기 진공유도 입자(200)는 상기 경량난연 단열재(10) 중 5 중량% 내지 50 중량%, 구체적으로 7 중량% 내지 35 중량%, 더욱 구체적으로 8 중량% 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.The vacuum inducing particles 200 may be included in 5% to 50% by weight, specifically 7% to 35% by weight, and more specifically 8% to 20% by weight of the lightweight flame-retardant insulation 10.

상기 개구부를 밀봉하는 단계는 충진된 상기 진공유도 입자(200)가 외부와 차단되도록(밀봉, 밀폐) 상기 지오폴리머 조성물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 지오폴리머 조성물을 진공유도 입자가 충진된 개구부에 추가로 충진하고, 건조, 경화시키는 방법으로 수행될 수 있다.In the step of sealing the opening, the geopolymer composition may be used so that the filled vacuum inducing particles 200 are blocked (sealed, sealed) from the outside. Specifically, the geopolymer composition may be additionally filled in an opening filled with vacuum inducing particles, dried, and cured.

다른 구체예에서, 상기 지오폴리머 조성물을 제조하는 단계는 알루미나(Al2O3)를 더 포함할 수 있고, 상기 세노스피어 및 알루미나(Al2O3)는 1:0.4 내지 1:0.6의 중량비로 포함될 수 있다.In another embodiment, the step of preparing the geopolymer composition may further include alumina (Al 2 O 3 ), and the senosphere and alumina (Al 2 O 3 ) are in a weight ratio of 1:0.4 to 1:0.6 Can be included.

상기 함량범위에서 세노스피어의 입자간 결합 빈도 및 확률을 추가되는 알루미나(Al2O3)에 의해 더욱 높일 수 있고, 단열구조체 제조 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.In the above content range, the frequency and probability of bonding between particles of the cenosphere can be further increased by adding alumina (Al 2 O 3 ), and there is an advantage of shortening the manufacturing time of the insulating structure.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention in any sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, and thus description thereof will be omitted.

실시예Example

실시예 1Example 1

25℃에서 50%의 NaOH 수용액 100 중량부에 평균입경(D50)이 45㎛인 세노스피어 100 중량부가 투입된 지오폴리머 조성물을 도 5 형태의 거푸집에 투입하여 2차에 걸쳐 액상을 배수하고, 단열구조체를 제조하였다. 50%의 NaOH 수용액 100 중량부에 평균입경(D50)이 45㎛인 세노스피어 100 중량부 및 평균입경(D50)이 4.5㎛인 티타늄 100 중량부를 혼합하고, 건조하여 진공유도 입자를 제조하였다.A geopolymer composition in which 100 parts by weight of a cenosphere having an average particle diameter (D50) of 45 μm is added to 100 parts by weight of a 50% NaOH aqueous solution at 25° C. is added to the formwork of FIG. 5 to drain the liquid phase two times, and the heat insulating structure Was prepared. 100 parts by weight of a cenosphere having an average particle diameter (D50) of 45 μm and 100 parts by weight of titanium having an average particle diameter (D50) of 4.5 μm were mixed with 100 parts by weight of a 50% NaOH aqueous solution, and dried to prepare vacuum-induced particles.

제조된 단열구조체의 개구부를 통해 내부 공간에 상기 제조된 진공유도 입자를 12 중량%(경량난연 단열재 100 중량% 대비)를 충진하고, 지오폴리머 조성물을 사용하여 상기 개구부를 밀봉하여 경량난연 단열재를 제조하였다.A lightweight flame-retardant insulating material is prepared by filling 12% by weight of the vacuum-inducing particles (compared to 100% by weight of a lightweight flame-retardant insulating material) into the inner space through the opening of the manufactured insulating structure, and sealing the opening with a geopolymer composition. I did.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 지오폴리머 조성물에 세노스피어 100 중량부에 대해 평균입경(D50)이 3㎛인 알루미나(Al2O3)를 20 중량부 더 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.Light weight in the same manner as in Example 1, except that 20 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter (D50) of 3 μm for 100 parts by weight of the senosphere in Example 1 was further included in the geopolymer composition. A flame-retardant insulation was prepared.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1에서 지오폴리머 조성물에 세노스피어 100 중량부에 대해 평균입경(D50)이 3㎛인 알루미나(Al2O3)를 40 중량부 더 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.Light weight in the same manner as in Example 1, except that 40 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter (D50) of 3 μm for 100 parts by weight of the senosphere in Example 1 was further included. A flame-retardant insulation was prepared.

실시예 4Example 4

상기 실시예 1에서 지오폴리머 조성물에 세노스피어 100 중량부에 대해 평균입경(D50)이 3㎛인 알루미나(Al2O3)를 60 중량부 더 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.Light weight in the same manner as in Example 1, except that 60 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter (D50) of 3 μm for 100 parts by weight of the senosphere in Example 1 was further included. A flame-retardant insulation was prepared.

실시예 5Example 5

상기 실시예 1에서 지오폴리머 조성물에 세노스피어 100 중량부에 대해 평균입경(D50)이 3㎛인 알루미나(Al2O3)를 80 중량부 더 포함한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.Light weight in the same manner as in Example 1, except that 80 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter (D50) of 3 μm for 100 parts by weight of the cenosphere in Example 1 was further included. A flame-retardant insulation was prepared.

실시예 6Example 6

상기 실시예 3에서 단열구조체 제조 공정 온도를 15℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.A lightweight flame-retardant insulating material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heat insulating structure manufacturing process in Example 3 was set to 15°C.

실시예 7Example 7

상기 실시예 3에서 단열구조체 제조 공정 온도를 20℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.A lightweight flame-retardant insulation was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heat insulating structure manufacturing process in Example 3 was set to 20°C.

실시예 8Example 8

상기 실시예 3에서 단열구조체 제조 공정 온도를 30℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.A lightweight flame-retardant insulating material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heat insulating structure manufacturing process in Example 3 was set to 30°C.

실시예 9Example 9

상기 실시예 3에서 단열구조체 제조 공정 온도를 35℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 경량난연 단열재를 제조하였다.A lightweight flame-retardant insulation was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heat insulating structure manufacturing process in Example 3 was set to 35°C.

[공정 속도 평가][Process speed evaluation]

실시예들의 단열구조체 제조시 반응이 완결되는 시간을 측정하고 하기 표 1 및 2에 나타내었다.The time at which the reaction was completed was measured when manufacturing the heat insulating structure of the examples, and are shown in Tables 1 and 2 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 세노스피어:알루미나 함량비Cenosphere: alumina content ratio 1:01:0 1:0.21:0.2 1:0.41:0.4 1:0.61:0.6 1:0.81:0.8 반응시간(h)Reaction time(h) 5454 4848 3636 3636 4848

실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 3Example 3 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 반응온도(℃)Reaction temperature(℃) 1515 2020 2525 3030 3535 반응시간(h)Reaction time(h) 완결 안됨Incomplete 4848 3636 3636 3636

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains to the technical idea of the present invention. It will be appreciated that it can be implemented in other specific forms without changing any or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

10: 경량난연 단열재 100: 단열구조체
200: 진공유도 입자 210: 하나 이상의 진공유도 입자
211: 세노스피어 213: 티타늄층
215: 티타늄 입자 300: 거푸집
350: 배수부 400: 공간형성체
410: 막대본체 420: 이형층10: lightweight flame retardant insulation 100: heat insulation structure
200: vacuum inducing particles 210: one or more vacuum inducing particles
211: cenosphere 213: titanium layer
215: titanium particle 300: formwork
350: drain 400: space-forming body
410: rod body 420: release layer

Claims (6)

세노스피어를 포함하는 단열구조체; 및
상기 단열구조체 내부에 하나 이상의 진공유도 입자;
를 포함하며,
상기 진공유도 입자는 세노스피어 및 상기 세노스피어 상에 형성된 티타늄을 포함하는 경량난연 단열재.
Insulation structure including cenosphere; And
One or more vacuum-inducing particles inside the heat insulating structure;
Including,
The vacuum-inducing particle is a lightweight flame-retardant insulating material comprising a cenosphere and titanium formed on the cenosphere.
 제1항에 있어서,
상기 진공유도 입자를 5 중량% 내지 50 중량%로 포함하는 경량난연 단열재.
The method of claim 1,
Lightweight flame-retardant insulation containing the vacuum inducing particles in an amount of 5% to 50% by weight.
 제1항에 있어서,
상기 단열구조체는 알루미나(Al2O3)를 더 포함하고,
상기 세노스피어 및 알루미나(Al2O3)는 1:0.4 내지 1:0.6의 중량비로 포함되는 경량난연 단열재.
The method of claim 1,
The insulating structure further includes alumina (Al 2 O 3 ),
The senosphere and alumina (Al 2 O 3 ) is a lightweight flame-retardant insulation material included in a weight ratio of 1:0.4 to 1:0.6.
 제1항에 있어서,
상기 진공유도 입자는 상기 단열구조체 내부에 형성된 공간에 충진되고, 상기 단열구조체는 상기 진공유도 입자를 외부와 차단하는 형상으로 이루어진 경량난연 단열재.
The method of claim 1,
The vacuum-inducing particles are filled in a space formed inside the heat insulating structure, and the heat insulating structure is a lightweight flame-retardant insulating material having a shape that blocks the vacuum-inducing particles from the outside.
 제1항에 있어서, 상기 진공유도 입자는
입경이 10㎛ 내지 100㎛인 세노스피어; 및
상기 세노스피어 상에 형성된 평균입경(D50)이 1㎛ 내지 10㎛인 하나 이상의 티타늄을 포함하는 티타늄층;
을 포함하는 경량난연 단열재.
The method of claim 1, wherein the vacuum inducing particles
Cenospheres having a particle diameter of 10 μm to 100 μm; And
A titanium layer including at least one titanium having an average particle diameter (D50) of 1 μm to 10 μm formed on the cenosphere;
Lightweight flame retardant insulation comprising a.
 40% 내지 60%의 NaOH 수용액에 세노스피어를 투입하여 지오폴리머 조성물을 제조하는 단계;
일측에 막대 형상의 공간형성체가 형성된 거푸집에 상기 지오폴리머 조성물을 투입하는 단계;
상기 지오폴리머 조성물을 건조시켜 단열구조체를 제조하는 단계;
상기 단열구조체 내부에 형성된 공간에 개구부를 통해 진공유도 입자를 충진하는 단계; 및
상기 개구부를 밀봉하는 단계;
를 포함하는 경량난연 단열재 제조방법.

Preparing a geopolymer composition by adding cenosphere to 40% to 60% of NaOH aqueous solution;
Injecting the geopolymer composition into a formwork in which a rod-shaped space-forming body is formed on one side;
Drying the geopolymer composition to prepare a heat insulating structure;
Filling the space formed inside the heat insulating structure with vacuum inducing particles through an opening; And
Sealing the opening;
Lightweight flame retardant insulation manufacturing method comprising a.
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KR20170056448A (en) * 2015-11-13 2017-05-23 강범형 Flame retardant particle, manufacturing method of the same, and flame retardant polystyrene foam

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