KR20210009644A - Eco-friendly construction material and method of manufacuture same - Google Patents

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Abstract

Provided are an eco-friendly construction material with improved flame retardant and heat resistant properties in which graphite, a binder, a hardener, and nanoparticles are blended in waste Styrofoam and a manufacturing method thereof. The eco-friendly construction material includes: 55 to 58.7 wt% of waste styrofoam; 10 to 13.7 wt% of graphite; 10 to 13.5 wt% of a binder; 10 to 13.5 wt% of a hardener; and 0.5 to 1.3 wt% of nanoparticles.

Description

친환경 건축 자재 및 그 제조 방법{ECO-FRIENDLY CONSTRUCTION MATERIAL AND METHOD OF MANUFACUTURE SAME}Eco-friendly building material and its manufacturing method {ECO-FRIENDLY CONSTRUCTION MATERIAL AND METHOD OF MANUFACUTURE SAME}

본 발명은 건축자재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐 스티로폼을 이용한 친환경 건축자재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a building material, and more particularly, to an eco-friendly building material using waste styrofoam and a method of manufacturing the same.

현재의 사회에서 건축물, 조선, 에너지 수송관련 각종 분야에서 열에너지 절감 및 단열성이 우수하면서 경제적이며 난연성을 지닌 우수한 단열재의 요구가 높아지고 있다. 일반적으로 단열재는 유기 단열재, 무기 단열재, 복합질 단열재로 구분되고, 널리 사용되고 있는 단열재로는 무기 단열재인 그라스 울(유리 섬유)과 페놀폼, 유기 단열재인 우레탄폼, 스티로폼 등이 있다. 무기 단열재의 대표적인 단열재인 그라스울은 소재 자체가 타지 않는 유리 재질의 섬유이어서 불에 잘 타지 않는 강한 난연성을 지닌 장점이 있는 반면 가격이 비싸고 단열재의 중요한 요소의 하나인 투습성이 높아 시공후 일정한 시간이 지나고 나면 원소재의 무게보다 약 20배 정도 수분을 흡수하여 단열성이 현저히 저하되는 단점이 있다. 그러나 샌드위치 패널 등으로 벽체나 지붕을 시공하는 조립식 건물에 대체할 수 있는 마땅한 소재가 없어 조립식 건물의 시공시에 주로 시공되고 있다. 페놀 품은 페놀과 포름알데히드를 축합하여 만들어진 열경화성 소재인데, 소재 자체가 강한 내열성을 띠기에 난연성은 좋으나, 그라스 울과 마찬가지로 가격이 비싸고 투습성이 높아 시공후 일정 기간이 지나면 원소재의 무게보다 약 10배정도 수분을 흡수하여 단열성능이 저하되는 단점이 있다. 또한 강산성을 띠다보니 샌드위치 패널로 만들었을 때 시간이 경과함에 따라 투습된 수분과 함께 작용하여 서서히 철판을 부식시키는 단점이 있다.In the current society, demand for excellent thermal insulation materials with excellent thermal energy saving and thermal insulation properties, economical and flame retardant properties is increasing in various fields related to buildings, shipbuilding and energy transport. In general, insulation materials are divided into organic insulation materials, inorganic insulation materials, and composite insulation materials, and widely used insulation materials include inorganic insulation materials such as glass wool and phenol foam, organic insulation materials such as urethane foam and styrofoam. Glasswool, a representative insulating material of inorganic insulation, has the advantage of having strong flame retardancy, which is not easily burned because the material itself is a fiber made of glass that does not burn.However, it is expensive and has high moisture permeability, which is one of the important elements of insulation, so that a certain time passes after construction. After that, it absorbs moisture about 20 times more than the weight of the raw material and has the disadvantage of remarkably deteriorating thermal insulation. However, since there is no suitable material that can be substituted for prefabricated buildings where walls or roofs are constructed with sandwich panels, etc., they are mainly constructed when constructing prefabricated buildings. Phenol products are thermosetting materials made by condensing phenol and formaldehyde.The material itself has strong heat resistance, so it has good flame retardancy, but it is expensive like glass wool and has high moisture permeability, so it is about 10 times the weight of the raw material after a certain period of construction. There is a disadvantage in that the thermal insulation performance is lowered by absorbing moisture. In addition, since it is strongly acidic, it has a disadvantage that it gradually corrodes the steel plate by acting with moisture permeable over time when it is made of a sandwich panel.

유기 단열재인 우레탄폼은 단열 성능 자체가 내부에 어떤 가스가 채워져 있는가가 단열성능을 좌우 하는데, 발포체의 주입하는 가스가 hcfc-141b가 사용되는데, 이 가스는 지구 온난화를 유발하고, 발포 시공시 공기중에 유포되는 경우, 조그마한 불씨에도 화재가 발생될 수 있는 위험성을 내포하고 있다. 그리고 시간이 지나면 재료의 특성상 수축 현상이 일어나면서 열전도율이 20% 정도 높아지는 단점이 있고, 수축에 의해 접착력이 떨어져 틈새가 발생되고, 틈새에 수분이 침투한 수분은 재료의 불투습성 때문에(코로스셀 조직) 빠져 나오지 못하게 되므로 구조체의 손상으로 이어질수 있다는 문제점이 있다.In urethane foam, an organic insulation material, the insulation performance itself determines which gas is filled inside, and hcfc-141b is used as the gas to be injected into the foam, which causes global warming and air If it is spread in the air, it poses a risk that even a small ember could cause a fire. And over time, due to the nature of the material, shrinkage occurs and the thermal conductivity increases by about 20%, and the adhesion decreases due to the shrinkage, resulting in a gap, and the moisture that has penetrated into the gap is due to the impermeability of the material (Coroscell structure ) There is a problem that it may lead to damage to the structure because it cannot be pulled out.

스티로폼은 유기 단열재로 98%의 공기와 2%의 폴리스틸렌수지의 구조로 되어 있으며, 유기 재질이다 보니 화재에 아주 취약할 뿐만 아니라 연소시 사람에게 치명적인 일산화가스와 청산가스 같은 유독성 가스를 발생시키는 단점을 가지고 있으나 가격이 저렴하고 시공이 간편하다는 이유로 아직도 70% 이상의 단열재 시장을 점유하고 있다. 이러한 스티로폼 단열재의 경우, 최근 소방법이나 건축법이 강화되면서 건축물에 사용되는 제품에는 난연 또는 준불연 이상의 성능을 지닌 재질로만 인,허가가 가능하다보니 많은 업체에서 이러한 성능을 지닌 제품 개발 연구에 몰두하고 있다. 이에 따라 가격이 저렴하고 시공이 간편한 장점을 가지면서도, 난연성 및 불연성을 가지고, 단열성이 높고 안전한 단열재에 대한 요구가 높아지고 있다.Styrofoam is an organic insulating material and is composed of 98% air and 2% polystyrene resin. As it is an organic material, it is not only very vulnerable to fire, but also has the disadvantage of generating toxic gases such as monoxide gas and clearing gas, which are fatal to humans during combustion. However, it still occupies over 70% of the insulation market due to its low price and easy construction. In the case of such styrofoam insulation, as fire fighting laws or building laws have recently been strengthened, products used in buildings can only be approved and licensed with materials that have the performance of flame-retardant or semi-non-flammable or higher, so many companies are focusing on the development of products with such performance. . Accordingly, there is an increasing demand for a heat insulating material that is low in price and easy to install, has flame retardancy and non-combustibility, has high insulation, and is safe.

이러한 발포 스티로폼(Expanded Polystrene)은 단열성과 완충성 및 가공성이 우수하므로 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있으며 특히 제품을 보호하는 포장재나 건축용 단열재 및 흡음재로서 주로 사용되고 있다. 하지만 상기 스티로폼은 열에 매우 취약하므로 화재시 열에 의해 스티로폼이 연소되어 화재의 확산을 초래하고 인체에 유해한 유독 가스를 발생 시킴으로서 인명 피해를 유발시키는 문제점이 있었다. 특히, 스티로폼 폐기물은 땅속에서 썩는데 500년이나 걸리고 연소시 많은 유독성 가스를 발생하는 단점이 있다.These expanded styrofoam (Expanded Polystrene) is widely used throughout the industry because of its excellent thermal insulation, buffering, and processability, and is mainly used as a packaging material to protect products or as a building insulation and sound-absorbing material. However, since the styrofoam is very vulnerable to heat, during a fire, the styrofoam is burned by heat, causing the spread of the fire and generating toxic gases harmful to the human body, thereby causing personal injury. In particular, styrofoam waste has a disadvantage that it takes 500 years to rot in the ground and generates a lot of toxic gases during combustion.

따라서 근래에는 상기와 같은 종래의 결점을 해소하고자 난연성을 갖는 발포스티로폼에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 일 예로 성형 스티로폼의 원료인 비드에 다공성 광물입자를 혼합하여 압축 성형한 것 및 성형된 스티로폼의 외측에 난연성시트 또는 난연제를 도포한 것과 완성된 발포 스티로폼으로 내측으로 난연재를 주사하여 난연 효과를 나타내도록 한 것 등이 있으나 종래 비드의 외측에 다공성 광물 입자를 도포하여 스티로폼을 압축 성형한 것은 난연성은 우수하나 스티로폼의 우수한 성질인 가공성과 단열성 및 성형성을 감소시키게 되고 제조된 스티로폼이 무겁고 쉽게 부러지는 성질이 있어 취급이 어려울 뿐만 아니라, 생산성이 떨어지게 되고 완성된 제품에 수분이 침투하면 난연제의 융착성이 떨어지는 등의 결점이 있고 스티로폼의 외측에 난연성 시트 또는 난연재를 도포한 것은 난연재를 스티로폼의 표면에 도포하고 건조하여야 하므로 작업에 많은 인력과 시간이 소요되어 생산성이 저하되고 대형 제조 장치가 추가되어 제조되는 스티로폼의 가격이 상승하게 되며 스티로폼의 내부 및 절단면에는 난연재가 존재하지 않음으로써 화재가 어느 정도 진척되면 내부의 스티로폼이 연소되는 문제점이 있으며 성형된 발포스티로폼의 내측으로 난연재를 투입하는 것은 성형된 스티로폼에 다수의 주사 바늘을 이용하여 난연재를 스티로폼의 내측으로 주사하는 것으로 이는 시간이 지남에 따라 스티로폼의 내부에 주사된 난연재가 주사바늘에 의해 형성되는 구멍을 통하여 외부로 흘러나오게 되어 난연효과가 떨어지게 되고 스티로폼의 표면에 수많은 주사바늘구멍이 형성됨으로써 스티로폼의 강도가 저하되는 등의 결점이 있었다.Therefore, in recent years, research on foamed styrofoam having flame retardancy has been actively conducted in order to solve the conventional drawbacks as described above, for example, compression molding by mixing porous mineral particles with beads, which is a raw material of molded styrofoam, and There are a flame retardant sheet or a flame retardant applied on the outside, and a flame retardant material is injected into the inside with a finished foamed styrofoam to show a flame retardant effect.However, the conventional compression molding of styrofoam by applying porous mineral particles to the outside of the bead is flame retardant. It is excellent, but it reduces processability, heat insulation, and moldability, which are excellent properties of styrofoam, and it is difficult to handle because the manufactured styrofoam is heavy and easily breaks, and productivity decreases, and when moisture penetrates the finished product, the fusion of flame retardants If there is a flaw such as this fall, and a flame-retardant sheet or flame-retardant material is applied on the outside of the styrofoam, the flame-retardant material must be applied to the surface of the styrofoam and dried. Therefore, a lot of manpower and time are required for the work, resulting in a decrease in productivity, and a large manufacturing device is added. The price of the styrofoam is increased, and there is no flame retardant on the inside and the cut surface of the styrofoam, so when the fire progresses to some extent, the internal styrofoam is burned.Injecting the flame retardant into the inside of the molded styrofoam The flame-retardant material is injected into the styrofoam using a number of injection needles. This is because the flame-retardant material injected inside the styrofoam flows out through the hole formed by the injection needle over time, and the flame-retardant effect decreases. There are drawbacks such as lowering the strength of the styrofoam due to the formation of numerous injection needle holes on the surface of the styrofoam.

이에 등록 특허 제10-0825203호에서는 발포되는 스티로폼의 입자 내부에 자기 소화성을 갖는 난연화 조성물을 투입되게 함으로서 제조되는 발포 스티로폼이 자기 소화성을 갖도록 하여 난연 3등급의 난연성 발포 스티로폼을 제조할 수 있도록 하는 난연성 발포 스티로폼 제조용 조성물 및 이를 이용한 난연성 발포 스티로폼 원료용 비드의 제조 방법을 제시하며, 이외에도 난연 등급의 발포 스티로폼을 제조하는 기술은 많이 제시되어 있다. 그러나 불연에 가까운 준불연급의 발포 스티로폼을 제조하는 기술은 아직 미미한 실정이다.Accordingly, in Registration Patent No. 10-0825203, a flame-retardant composition having self-extinguishing property is added to the inside of the foamed styrofoam particle, so that the foamed styrofoam is self-extinguishing, so that a flame-retardant grade 3 flame-retardant foam can be manufactured. A composition for producing a flame-retardant foamed styrofoam and a method of manufacturing a bead for a flame-retardant foamed styrofoam raw material using the same are presented. In addition, a number of technologies for producing a flame-retardant-grade foamed styrofoam have been proposed. However, the technology for producing semi-non-combustible foamed styrofoam close to non-combustible is still insignificant.

스티로폼은 전자제품 포장, 과일 및 채소 등의 운반 용기, 양식장, 건축 단열재 등으로 사용되고 있으며, 그 사용이 지속적으로 증가되고 있다. 스티로폼의 사용 후, 대부분 소각 및 매립 등의 방법으로 처리되고 재활용 가능한 폐스티로폼은 열감용과 기계적 감용 등으로 처리되는데 이러한 방법은 유독 가스(다이옥신 등) 및 분진, 소음, 악취 등이 발생하고 있는 실정이다. 재활용되는 스티로폼은 높은 발열량(5,000kcal 이상)에도 불구하고 연료로서는 이용되지 못하고, 주로 감용 후 용융 과정을 통해 재생 플라스틱으로만 이용되고 있다. 그러나 저급 품질의 압축감용품은 판매에 어려움이 있으며, 분리 설비 등 추가 설비가 필요하여 경제성이 떨어져 판로에 어려움이 있다.Styrofoam is used as packaging for electronic products, transport containers for fruits and vegetables, farms, and construction insulation, and its use is continuously increasing. After the use of styrofoam, most of the waste styrofoam, which is treated by methods such as incineration and landfill, and can be recycled, is treated with heat reduction and mechanical reduction, and these methods generate toxic gases (dioxin, etc.), dust, noise, and odor. . Recycling styrofoam is not used as fuel despite its high calorific value (more than 5,000 kcal), and is mainly used as recycled plastic through a melting process after reduction. However, low-quality compression products are difficult to sell, and additional equipment such as separation equipment is required, which makes it difficult to sell due to low economic efficiency.

대한민국 등록공개공보 제 10-2018-0128815호(공개일: 2018.12.04y.)Korean Registered Publication No. 10-2018-0128815 (Publication date: 2018.12.04y.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 폐 스티로폼에 흑연, 바인더, 경화제, 및 나노 입자가 배합된 난연성 및 내열성이 향상된 친환경건축 자재 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an eco-friendly building material with improved flame retardancy and heat resistance in which graphite, a binder, a hardener, and nanoparticles are blended in waste styrofoam, and a method for manufacturing the same.

본 발명에 따른 친환경 건축자재는 폐 스티로폼 55 내지 58.7 중량%; 흑연 10 내지 13.7 중량%; 바인더 10 내지 13.5 중량%; 경화제 10 내지 13.5 중량%; 및 나노 입자 0.5 내지 1.3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.The eco-friendly construction material according to the present invention is 55 to 58.7% by weight of waste styrofoam; 10 to 13.7% by weight of graphite; 10 to 13.5% by weight of a binder; 10 to 13.5% by weight of a curing agent; And 0.5 to 1.3% by weight of nanoparticles.

상기 흑연은 팽창 흑연 또는 인상 흑연을 포함할 수 있다. 상기 바인더는 세라믹 바인더를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 자철광, 의왕석, 점토, 라돈, 라듐, 온천 광석, 토르말린, 티탄, 산호, 규조토, 및 장석으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The graphite may include expanded graphite or raised graphite. The binder may include a ceramic binder. The nanoparticles may include at least one selected from the group consisting of magnetite, uiwangseok, clay, radon, radium, hot spring ore, tourmaline, titanium, coral, diatomaceous earth, and feldspar.

본 발명의 다른 양상에 따른 친환경 건축 자재 제조 방법은 폐 스티로폼 55 내지 58.7 중량%에 흑연 10 내지 13.7 중량%; 바인더 10 내지 13.5 중량%; 경화제 10 내지 13.5 중량%; 및 나노 입자 0.5 내지 1.3 중량%를 배합하여 친환경 건축 자재를 제조하는 것을 특징으로 한다.An eco-friendly building material manufacturing method according to another aspect of the present invention comprises 10 to 13.7% by weight of graphite in 55 to 58.7% by weight of waste styrofoam; 10 to 13.5% by weight of a binder; 10 to 13.5% by weight of a curing agent; And 0.5 to 1.3% by weight of nanoparticles to prepare an eco-friendly building material.

본 발명은 오염의 원인이 되는 폐 스티로폼인 EPS를 재활용하여 EPS에 흑연, 서로 다른 재질의 물질을 결합시키고 높은 내열성이 있는 친환경 세라믹 바인더, 및 음이온 발생용 나노 입자를 배합하여 얻은 난연성 및 내열성을 높인 음이온 발생 친환경 건축자재를 얻을 수 있다.The present invention improves flame retardancy and heat resistance obtained by combining EPS, which is waste styrofoam, which is a cause of pollution, by combining graphite, materials of different materials with EPS, and mixing eco-friendly ceramic binders with high heat resistance and nanoparticles for generating negative ions. Environment-friendly building materials that generate negative ions can be obtained.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other solutions that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래 기술에 따른 스티로폼 건축자재를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폐 스티로폼을 이용한 친환경 건축 자재를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a styrofoam construction material according to the prior art.
2 is a view showing an eco-friendly building material using waste styrofoam according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 건축자재를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an eco-friendly building material according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에 따른 친환경 건축자재는 폐 스티로폼 55 내지 58.7 중량%; 흑연 10 내지 13.7 중량%; 바인더 10 내지 13.5 중량%; 경화제 10 내지 13.5 중량%; 및 나노 입자 0.5 내지 1.3 중량%를 포함한다.Eco-friendly construction material according to an embodiment of the present invention is 55 to 58.7% by weight of waste styrofoam; 10 to 13.7% by weight of graphite; 10 to 13.5% by weight of a binder; 10 to 13.5% by weight of a curing agent; And 0.5 to 1.3% by weight of nanoparticles.

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 머리 글자를 따서 EPS로 약칭하기도 한다. 희고 가벼우며, 내수성·단열성·방음성·완충성 등이 우수하여 널리 사용된다. 거품폴리스티렌·스티로폼(styrofoam)·발포 스티렌·스티로폴 등 여러 이름으로 불리운다. 스티로폴은 독일의 종합 화학회사인 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 성질이 있다. 발포 폴리스티렌은 이 폴리스티렌 수지에 펜테인이나 뷰테인 등 탄화 수소 가스를 주입시킨 뒤 이를 증기로Styrofoam (English: styrofoam) or styrofoam (German: Styropor) is a trade name for a plastic called expanded polystyrene. Polystyrene is expanded by the action of a foaming agent. It is called by various names such as foam polystyrene, styrofoam, valphosstyrene, and styropol, and it is also abbreviated as EPS after the English initial. It is white and light, and is widely used because it has excellent water resistance, heat insulation, sound insulation, and cushioning properties. It is called by several names such as foam polystyrene, styrofoam, foamed styrene, and styrofoam. Styropol is a brand name of BASF AG, a general chemical company in Germany, Styrofoam is a brand name for insulation of Dow Chemical in the United States, and is widely known as Styropol in Korea. Polystyrene is a widely used plastic, a polymer of styrene. It is a colorless and transparent thermoplastic material. It becomes soft at 100℃ or higher and becomes a viscous liquid when it reaches 185℃, and has strong properties such as acid, alkali, oil, and alcohol. Expanded polystyrene is made by injecting hydrocarbon gas such as pentane or butane into this polystyrene resin and then using it as steam.

부풀린 발포 제품으로, 체적의 98%가 공기이고 나머지 2%가 수지인 자원 절약형 소재이다. 제조 공정은 스티렌에 펜테인·뷰테인 가스 등의 발포제를 주입해 물로 중합한 뒤, 소정의 분자량이 될 때까지 가열한다. 이어 얻어진 발포 폴리스티렌의 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 포장 용기, 달걀 포장 용기, 전자 제품이나 기타 부서지기 쉬운 물품의 운송용 포장재, 나뭇결 무늬를 넣은 건축 재료, 장식용 가구, 농수산물 상자 등으로 널리 사용된다. 이 밖에 식육 냉동창고의 벽재, 냉동 파이프의 외장(外裝), 조립식 주택의 벽이나 천장 재료, 텔레비전의 무대 장치나 인공 눈[人工雪] 등으로도 사용된다.It is a swollen foam product, and 98% of the volume is air and the remaining 2% is resin, which is a resource-saving material. In the manufacturing process, a blowing agent such as pentane/butane gas is injected into styrene, polymerized with water, and heated until a predetermined molecular weight is reached. Subsequently, the beads, which are spherical particles of expanded polystyrene, are washed and dried, treated with wastewater, and sorted to obtain a finished product. Because it is white and light, and has excellent water resistance, heat insulation, sound insulation, and cushioning properties, it is mainly cups, bowls, plates, shell-shaped containers, meat packaging containers, egg packaging containers, packaging materials for transportation of electronic products or other fragile items, and grain of wood. It is widely used as a patterned building material, decorative furniture, and agricultural and marine products boxes. In addition, it is also used as a wall material for meat freezer warehouses, an exterior for freezing pipes, a wall or ceiling material for a prefabricated house, a stage device for a television, or artificial snow.

발포 폴리스티렌(Expended PolyStylene;EPS)은 발포제를 함유한 구슬 모양의 폴리스티렌 원료를 미리 가열하여 1차 발포시킨 비즈를 적당한 시간 동안 숙성시킨 후, 판 모양 또는 통 모양의 금형에 넣고 다시 가열하여 2차 발포에 의해 융착, 성형하는 비즈 방법과 폴리스티렌 수지와 발포제를 압출기 내에서 용융 혼합하여 연속적으로 압출 발포하는 방법 등이 있다.Expanded PolyStylene (EPS) is a bead-shaped polystyrene raw material containing a foaming agent, heated in advance, and aged for a suitable period of primary foamed beads, placed in a plate-shaped or tubular mold, and heated again to form a secondary foam. There are a method of fusion bonding and molding by means of a bead, a method of continuously extruding and foaming by melt-mixing a polystyrene resin and a foaming agent in an extruder.

발포 폴리스티로폼은 1 ℓ당 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 발포 폴리스티로폼, 폴리우레탄, 그라스울 등이 있다. 상기 발포 폴리스티로폼을 심재로 사용한 판넬은 상기 발포 폴리스티로폼이 전기 절연성, 특히 고주파에 대한 절연성이 우수하고 다른 단열재에 비해 단열 효과가 비교적 크고 흡수율 및 비중이 작을 뿐 아니라 시공성 및 내부식성이 우수하기 때문에 바람직한 단열재로 널리 사용되고 있다. 즉, 우리나라의 샌드위치 판넬 시장에서, 발포 폴리스티로폼을 심재로 사용한 발포 폴리 스티로폼(EPS) 판넬이 97%를 차지하고 있으며, 폴리우레탄을 심재로 사용한 폴리우레탄 판넬은 80%, 그라스울 및 미네랄을 심재로 사용한 그라스울 판넬은 23%로 이루어져 있으므로, 단열성, 경제성, 시공성, 위생성 등이 양호한 발포 폴리스티로폼판넬이 거의 대부분을 차지하고 있다. 그러나, 발포 폴리스티로폼을 심재로 사용한 발포 폴리스티로폼(EPS) 판넬은 가볍고 저렴하며 전국 어디서나 생산 공장이 있으므로 공급이 원활하다.Foamed polystyrofoam is composed of 3 to 6.6 million completely independent microbubbles per 1 liter. Since about 97% of the volume is air, it has an effective blocking function against the intrusion of heat and cold air, and it is composed of a completely independent foundation. There is no case of being absorbed by capillary phenomenon like an insulating material, and it has excellent barrier properties against the penetration of water vapor. Sandwich panels are manufactured in the form of panels by sandwiching an insulation material as a core material between steel plates, and insulation materials used as core materials include expanded polystyrofoam, polyurethane, and glass wool. As for the panel using the expanded polystyrofoam as a core material, since the expanded polystyrofoam has excellent electrical insulation, particularly high-frequency insulation, has a relatively large insulation effect compared to other insulation materials, has a low water absorption and specific gravity, as well as excellent workability and corrosion resistance. It is widely used as a preferred insulating material. In other words, in the sandwich panel market in Korea, expanded polystyrofoam (EPS) panels using expanded polystyrofoam as the core material account for 97%, and polyurethane panels using polyurethane as the core material account for 80%, and glass wool and minerals are used as the core material. Glasswool panels consist of 23%, so foamed polystyrofoam panels with good insulation, economy, workability, and hygiene are mostly occupied. However, expanded polystyrofoam (EPS) panels using expanded polystyrofoam as a core material are light and inexpensive, and supply is smooth since there are production plants anywhere in the country.

상기 폐 스티로폼은 열을 차단하는 주 단열 기능을 가지는 것으로 본 발명의 실시예에서는 55 중량% 이하로 첨가할 경우 단열 효과가 저하되며, 58.7 중량 이상 첨가시 단열의 효과는 상승되나, 전체적으로 패널의 두께 상승을 가져옴으로써 건축 자재 규격에서 규정하는 단열 조건을 만족하기 위해서는 55~58.7 wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다. The waste styrofoam has a main heat-insulating function to block heat. In the embodiment of the present invention, if it is added in an amount of 55% by weight or less, the heat-insulating effect decreases, and if it is added more than 58.7 weight, the heat-insulating effect is increased. It is preferable to add it in the range of 55 to 58.7 wt% in order to satisfy the insulation conditions specified in the building material standard by bringing about an increase.

상기 흑연은 상기 스티로폼과의 결합력을 증가하고 난연성을 높여주어 불이 옮겨붙는 것을 방지하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 10 내지 13.7 중량%로 제한하고 팽창 흑연 및 인상 흑연을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 팽창 흑연은 밀도가 1~25g/㎤이며, 입도는 1~10㎛이며 팽창율은 50~200배내의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 팽창된 흑연은 절연층으로 작용하여 열의 이동을 방해한다.The graphite is limited to 10 to 13.7% by weight in the embodiment of the present invention in order to increase the bonding strength with the styrofoam and prevent the fire from being transferred, and it is preferable to include expanded graphite and stretched graphite. It is preferable to use the expanded graphite having a density of 1 to 25 g/cm 3, a particle size of 1 to 10 μm, and an expansion rate of 50 to 200 times. The expanded graphite acts as an insulating layer to prevent heat transfer.

인상 흑연은 단열성이 뛰어나므로 불에 노출되더라도 온도가 발화점까지 올라가지 않도록 하는 역할을 한다. 이를 고루 혼합하여 노비드에 부착함으로써 준불연급의 조성물을 제조할 수 있게 되는 것이다.Impression graphite has excellent thermal insulation properties, so even when exposed to fire, the temperature does not rise to the ignition point. It is possible to prepare a semi-noncombustible composition by evenly mixing it and attaching it to the nobead.

바인더는 서로 다른 재질의 물질, 상기 폐 스티로폼과 상기 흑연을 결합시켜 최종 용도에서 접착력, 도막물성 또는 내화학성과 같은 요구 특성을 부여하는 재료로서 본 발명의 실시예에서는 10 내지 13.5 중량%로 제한한 것이 바람직하다. 바인더는 크게 유기계 바인더와 무기계 바인더로 나누어질 수 있고 유기계 바인더는 탄소 결합 또는 에테르 결합에 의하여 물질의 결합을 형성하고 그리고 무기계 바인더는 Si-O 결합 또는 Al-O 결합에 의하여 물질을 결합시킨다. 바인더는 도료, 방수제, 섬유 또는 고무와 같은 다양한 소재의 제조를 위하여 사용될 수 있다. 한편 세라믹이란 소성에 의하여 굳게 만들어진 무기질 비금속으로 주로 산소와 결합된 비금속 고체를 의미한다. 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 유기바인더가 가지는 문제점은 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 발생시킬 수 있다는 것이다. 휘발성 유기 화합물은 환경에 심각한 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대하여 규제가 점차로 강화되고 있다. 이와 같은 유기 바인더에 대한 대안으로 수성 바인더 또는 무기 바인더가 제안되고 있다.A binder is a material of different materials, a material that combines the waste styrofoam and the graphite to impart required properties such as adhesion, film properties, or chemical resistance in the final use, and is limited to 10 to 13.5% by weight in the embodiment of the present invention. It is desirable. The binder can be largely divided into an organic binder and an inorganic binder. The organic binder forms a material bond by a carbon bond or an ether bond, and the inorganic binder bonds the material by a Si-O bond or an Al-O bond. The binder can be used for the manufacture of various materials such as paints, waterproofing agents, fibers or rubber. On the other hand, ceramic is an inorganic non-metal made hard by firing and refers to a non-metallic solid mainly bonded with oxygen. A problem with organic binders widely used in various industrial fields is that they can generate volatile organic compounds (VOC). Volatile organic compounds can have a serious impact on the environment, so regulations are being gradually strengthened. As an alternative to such an organic binder, an aqueous binder or an inorganic binder has been proposed.

세라믹 바인더는 일액형으로 환경 친화성을 가진다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 세라믹 바인더는 높은 내열성을 가지면서 장기간 동일한 물성을 유지할 수 있다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 무기 세라믹 바인더는 필요에 따라 적절한 기능성 물질을 첨가하여 도막 또는 코팅층의 형성으로 피도체를 보호하는 금속 또는 비금속을 포함하는 임의의 도료 또는 코팅제의 바인더로 사용될 수 있다는 이점을 가진다.The ceramic binder has the advantage of being environmentally friendly in a one-component type. In addition, the ceramic binder according to the present invention has the advantage of being able to maintain the same physical properties for a long time while having high heat resistance. The inorganic ceramic binder according to the present invention has the advantage that it can be used as a binder for any paint or coating agent including a metal or non-metal that protects a conductor by forming a coating film or a coating layer by adding an appropriate functional material as needed.

상기 경화제는 상기 바인더에 대응하여 선택할 수 있으며, 상기 바인더가 세라믹 바인더인 경우 세라믹 바인더를 경화하여 상기 폐 스트로폼 및 상기 흑연을 효과적으로 응집 및 결합함으로써 건축자재의 강도를 증가하기 위하여 10 내지 13.5 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. The curing agent may be selected corresponding to the binder, and when the binder is a ceramic binder, 10 to 13.5% by weight to increase the strength of the building material by effectively coagulating and bonding the waste strofoam and the graphite by curing the ceramic binder. It is desirable to limit it to.

상기 나노 입자는 나노미터 크기의 입자 사이즈를 가지는 음이온 발생 물질로, 자철광, 의왕석, 점토, 라돈, 라듐, 온천 광석, 토르말린, 티탄, 산호, 규조토, 및 장석으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 0.5 내지 1.3 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. The nanoparticles are anion-generating materials having a particle size of nanometers, and include at least one selected from the group consisting of magnetite, uiwangseok, clay, radon, radium, hot spring ore, tourmaline, titanium, coral, diatomaceous earth, and feldspar. do. In the embodiment of the present invention, it is preferable to limit it to 0.5 to 1.3% by weight.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 스티로폼 건축자재는 쉽게 불에 타는데 반해 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스티로폼 기반 건축자재는 쉽게 불에 타지 않는 불연성 재료이다.As shown in Figure 1, the styrofoam construction material according to the prior art burns easily, whereas as shown in Fig. 2, the styrofoam-based construction material according to the present invention is a non-flammable material that does not easily burn.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 친환경 스티로폼 기반 건축자재를 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an embodiment for implementing an eco-friendly styrofoam-based building material according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the subject matter of the present invention is as claimed in the following claims. Without departing from it, anyone of ordinary skill in the field to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various changes can be implemented.

Claims (5)

폐 스티로폼 55 내지 58.7 중량%; 흑연 10 내지 13.7 중량%; 바인더 10 내지 13.5 중량%; 경화제 10 내지 13.5 중량%; 및 나노 입자 0.5 내지 1.3 중량%를 포함하는 친환경 건축자재.55 to 58.7% by weight of waste styrofoam; 10 to 13.7% by weight of graphite; 10 to 13.5% by weight of a binder; 10 to 13.5% by weight of a curing agent; And eco-friendly building materials containing 0.5 to 1.3% by weight of nanoparticles. 제1 항에 있어서, 상기 흑연은 팽창 흑연 또는 인상 흑연을 포함하는 친환경 건축자재.The eco-friendly building material of claim 1, wherein the graphite comprises expanded graphite or impression graphite. 제1 항에 있어서, 상기 바인더는 세라믹 바인더를 포함하는 친환경 건축자재. The eco-friendly building material of claim 1, wherein the binder comprises a ceramic binder. 제1 항에 있어서, 제1 항에 있어서, 상기 나노 입자는 자철광, 의왕석, 점토, 라돈, 라듐, 온천 광석, 토르말린, 티탄, 산호, 규조토, 및 장석으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 친환경 건축자재. The method of claim 1, wherein the nanoparticles comprise at least one selected from the group consisting of magnetite, uiwangseok, clay, radon, radium, hot spring ore, tourmaline, titanium, coral, diatomaceous earth, and feldspar. Eco-friendly building materials. 폐 스티로폼 55 내지 58.7 중량%에 흑연 10 내지 13.7 중량%; 바인더 10 내지 13.5 중량%; 경화제 10 내지 13.5 중량%; 및 나노 입자 0.5 내지 1.3 중량%를 배합하여 친환경 건축 자재를 제조하는 방법.10 to 13.7% by weight of graphite to 55 to 58.7% by weight of waste styrofoam; 10 to 13.5% by weight of a binder; 10 to 13.5% by weight of a curing agent; And 0.5 to 1.3% by weight of nanoparticles to prepare an eco-friendly building material.
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