KR20210087601A

KR20210087601A - 불연 스티로폼 패널 제조방법

Info

Publication number: KR20210087601A
Application number: KR1020200000302A
Authority: KR
Inventors: 심홍득
Original assignee: 심홍득
Priority date: 2020-01-02
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2021-07-13

Abstract

본 발명은 불연성 스티로폼 패널의 제조방법에 대한 것으로, 발포 스티로폼 비드 제조과정, 무기 접착제 제조과정, 무기 접착제 도포과정, 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연 및 물을 1:1:2:1의 부피비로 혼합한 광물질을 스티로폼 비드에 부착하는 광물질 부착과정, 광물질부착 스티로폼 비드의 숙성과정, 물유리도포과정, 복수의 마이크로파를 이용한 패널성형과정 및 패널 표면가공과정을 포함하고, 상기 무기 접착제 제조과정은 물유리 51~70 중량%와 유기 접착제 30~49 중량%를 혼합하여 이루어지고, 상기 유기 접착제는 중량비로 비닐 아세테이트 모노머(VAM) 10~20%, 폴리비닐알코올(PVA) 8~12%, 에틸 아크릴레이트 모노머(EAM) 2~6%, 탄산수소나트륨(증조) 0.5~4%를 용기에 넣어 혼합하고, 정제수 65~75%를 채우고, 초기에 70 ~ 80℃로 가열하면, 모노머들의 중합반응이 발생하여 이후에는 별도의 가열없이도 중합열에 의해 온도가 유지되면서, 7~9시간이 지나면 중합반응이 완료되며, 상기 광물질 부착과정에서는 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연와 물을 1:1:2:1로 혼합하여 고루 섞어 별도로 혼합 광물질을 만든 다음 중량비로 무기 접착제가 도포된 스티로폼 비드와 광물질을 3:1 내지 2:1의 비율로 교반기에 투입하여 광물질이 부착된 스티로폼 비드 알맹이가 될 때까지 교반하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

불연 스티로폼 패널 제조방법{A method of nanufacturing a nonflammable polystyrene panel and its products}

본 발명은 불연성 스티로폼 패널의 제조방법에 대한 것으로, 더 구체적으로는 교반기를 이용해 발포된 스티로폼 비드의 외부에 무기 접착제를 도포한 후 규조토, 팽창흑연 등의 불연 광물을 투입하여 스티로폼 비드의 주변에 부착시킨 후, 일정 기간 숙성시킨 후 불연 광물이 부착된 스티로폼 비드의 주변에 물유리를 도포하여 광물질 사이의 틈을 메꾸어 형성된 알맹이 형태의 불연소재 혼합물을 제조한 후, 롤러가 결합된 형틀에 넣고 마이크로파를 조사하여 가열을 하면서 롤러로 압착하는 과정과 냉각과정을 거쳐 불연 패널을 형성하고, 표면마감처리를 하여 불연 스티로폼 패널을 제조하는 방법에 대한 것이다.

근래에 건축업계에서는 스티로폼의 겉면에 철제 패널을 부착하여 제작되는 샌드위치 패널을 사용하여 조립식 건축물의 벽면을 시공하는 사례가 많이 있으며, 샌드위치 패널은 가볍고, 단열성, 시공의 편의성과 경제성 면에서 여타 건축재에 비해 월등한 잇점이 있어 각광을 받고 있지만 화재시 급격히 연소되어 인명피해와 화재진압의 어려움을 초래하는 사례가 다수 발생하여 이러한 문제점을 개선하기 위한 불연 패널의 제작에 관한 다양한 기술들이 개발되고 있다.

예컨데, 한국등록특허 10-1218944호에서는 스티로폼알갱이가 혼합된 난연성 건축판재의 제조방법은, 송진 5~10중량%, 아교 5~10중량%, Nacl 20~23중량%, 수산화나트륨 3~5중량%, 물50~65중량%를 혼합하여 염도가 20~25%가 유지되는 현탁액을 제조하는 단계와, 제조된 상기 현탁액의 100중량부 당 산화마그네슘 80~96 중량부, 제올라이트 3~5중량부, 메도칠 02~05중량부가 혼합교반되어 페이스트 혼합물을 만드는 단계와, 혼합교반된 페이스트 혼합물의 100중량부 당 스티로폼 알갱이와 펄라이트가 20~40 중량부로 혼합되어 성형틀에 부어서 성형시키는 성형단계와, 성형틀의 온도를 30~40℃로 3~4시간 경과후에 성형틀에서 성형물을 분리시키는 분리단계와, 분리된 성형물이 상온에서 1~2일 경화 후에 필요한 형태로 절단가공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티로폼알갱이가 혼합된 난연성 건축판재의 제조방법이 제시되어 있다.

상기 한국 등록특허 10-1218944호는 현탁액에 불에 잘 연소되는 송진과 아교가 20% 정도나 포함되어 있어 화재시 송진이나 아교가 연료의 역할을 할 우려가 있고, 페이스트 혼합물에 과도한 양의 스티로폼이 포함되어 있을 뿐만 아니라 스티로폼 알갱이와 펄라이트의 결합이 견고하지 못해 화재시 구조물을 충분히 지지하기 어렵다는 문제점이 있었다.

화재시 구조물의 형태를 유지하지 못해 무너지는 문제점을 개선하기 위해 본 출원인은 스티로폼 비드의 주변에 접착제인 초산비닐수지를 바르고, 주변에 규사, 도석, 백시멘트 등의 불연 광물을 부착시키고, 광물이 부착된 비드의 외부에 물유리를 도포한 후 물유리가 도포된 비드를 성형기에 투입하여 불연패널을 제작하여 화재시에도 녹이내리지 않고 기본 구조를 유지하고, 하얀색의 스티로폼 고유의 형상과 색상이 유지될 수 있는 건축용 패널을 개발하여 특허출원 제10-2018-0138428호를 출원한 바 있으며, 상기 기술에 따라 제작된 불연패널이 FIFI 시험연구원으로부터 국토교통부 고시에 따른 불연재료의 기준과 준불연재료의 기준에 적합하다는 판정을 받은바 있다.

상기 기술은 스티로폼 비드의 주변에 초산비닐수지를 이용해 불연 광물을 부착하고 불연 광물의 주변을 불연성 물유리를 도포한 것으로, 화재시 내부의 스티로폼이 고열로 녹더라도 불연광물이 비드의 주변에 부착되어 있고, 불연광물의 외부에 불연성 물유리가 불연광물을 고정하고 있어 구조물을 지탱할 수 있지만 불연 광물의 내측에 부착된 초산비닐수지가 30℃를 넘어서면 연화되는 성질이 있어 화재시 스티로폼 패널의 전체적인 강도가 충분하지 않고, 장기간의 시일이 경과하면 불연패널의 외부에 백화현성이 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1218944호 대한민국 특허출원 제10-2018-0138428호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 스티로폼 비드의 주변을 화재시에도 녹아내리지 않는 무기물을 이용해 불연 광물을 부착하고, 불연 광물의 주변을 불연성 물유리를 도포하여, 화재시 내부의 스티로폼이 고열로 녹더라도 불연광물의 내부와 외부를 불연 소재를 이용해 고정하도록 하여 불연 패널의 강도를 보강하고, 불연패널의 외부에 백화현상이 발생되는 것을 방지하며 제품이 가벼워 건물의 하중을 경감할 수 있고, 가격이 저럼한 소재를 사용하여 불연 패널의 단가를 낮추어 활용도를 높이는 것을 주요 해결과제로 하였다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 발포 스티로폼 비드 제조과정, 무기 접착제 제조과정, 무기 접착제 도포과정, 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연 및 물을 1:1:2:1의 부피비로 혼합한 광물질을 스티로폼 비드에 부착하는 광물질 부착과정, 광물질부착 스티로폼 비드의 숙성과정, 물유리도포과정, 복수의 마이크로파를 이용한 패널성형과정 및 패널 표면가공과정을 포함하고, 상기 무기 접착제 제조과정은 물유리 51~70 중량%와 유기 접착제 30~49 중량%를 혼합하여 이루어지고, 상기 유기 접착제는 중량비로 비닐 아세테이트 모노머(VAM) 10~20%, 폴리비닐알코올(PVA) 8~12%, 에틸 아크릴레이트 모노머(EAM) 2~6%, 탄산수소나트륨(증조) 0.5~4%를 용기에 넣어 혼합하고, 정제수 65~75%를 채우고, 초기에 70 ~ 80℃로 가열하면, 모노머들의 중합반응이 발생하여 이후에는 별도의 가열없이도 중합열에 의해 온도가 유지되면서, 7~9시간이 지나면 중합반응이 완료되며, 상기 광물질 부착과정에서는 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연와 물을 1:1:2:1로 혼합하여 고루 섞어 별도로 혼합 광물질을 만든 다음 중량비로 무기 접착제가 도포된 스티로폼 비드와 광물질을 3:1 내지 2:1의 비율로 교반기에 투입하여 광물질이 스티로폼 비드에 부착되어 스티로폼 비드 알맹이가 될 때까지 교반하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 방법으로 제작된 본 발명의 불연 스티로폼 패널은 비드의 주변을 감싸는 불연 광물의 내외측을 무기 접착제와 불연성 물유리로 고정하여, 화재시 내부의 스티로폼이 고열로 녹더라도 불연 광물의 내부와 외부가 불연 소재에 의해 고정되어 불연 패널의 강도가 증진되어 건물에 불이 나더라도 견고한 구조가 유지되면서 화재를 전파하지 않고, 무기 접착제와 유기 접착제의 적절한 혼합으로 패널에 백화현상이 발생하지 않으며, 저럼한 소재가 사용되어 불연 패널의 단가가 낮아져 그 활용도가 높아지고, 검은 색상의 가벼운 패널로 불연 소재의 인식이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발포 스티로폼 비드에 무기 접착제가 도포된 이후 광물질이 결합된 형상의 설명도
도 2는 스티로폼 비드에 광물질이 결합된 후 물유리가 도포된 형상의 설명도
도 3은 본 발명에 따른 불연 스티로폼 패널의 제조 공정도

이하 본 발명에 따른 불연 스티로폼 패널의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발포 스티로폼 비드에 무기 접착제가 도포된 이후 광물질이 결합된 형상의 설명도이고, 도 2는 스티로폼 비드에 광물질이 결합된 이후 물유리가 도포된 형상의 설명도이며, 도 3은 본 발명에 따른 불연 스티로폼 패널의 제조 공정도이다.

본 발명에 따른 불연 스티로폼 패널의 제조방법에 대해 개략적으로 설명하면, 교반기를 이용해 발포된 스티로폼 비드(100)의 주변에 별도로 제작된 무기 접착제를 도포한 후, 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연와 물을 포함한 광물질을 투입하여 교반하는 방법으로 스티로폼 비드의 주변에 광물질을 부착시킨 후, 광물질이 부착된 스티로폼 비드의 숙성과정을 거쳐 건조시킨 알맹이 형태의 스티로폼 비드와 광물질의 결합물의 외부에 형성된 틈을 물유리로 메꾸어 형성된 알맹이 형태의 불연소재 혼합물을 롤러가 결합된 형틀에 넣어 마이크로파로 가열을 하면서 롤러로 압착하는 과정을 몇차례 거쳐 불연 패널을 형성하고, 형성된 불연패널에 물유리와 물의 혼합물을 스프레이로 분사하면서 롤러를 이용해 표면마감처리를 하여 불연 스티로폼 패널을 제조한다.

<발포 스티로폼 비드 제조과정>

스티로폼은 폴리스티렌 또는 폴리스타이렌의 통칭으로 널리 사용되는 플라스틱의 일종으로, 스티렌의 중합체이다. 발포 스티로폼은 이 스티로폼 수지에 펜테인이나 뷰테인 등 탄화수소가스를 주입시킨 뒤 이를 증기로 부풀린 발포 제품으로, 체적의 98%가 공기이고 나머지 2%가 수지인 자원 절약형의 가벼운 소재이다.

제조 공정은 스티렌에 펜테인·뷰테인가스 등의 발포제를 주입해 물로 중합한 뒤, 소정의 분자량이 될 때까지 가열한다. 이어 얻어진 발포 스티로폼의 구상 입자인 비드(bead)를 세척 건조시키면 발포 스티로폼이 된다. 발포 스티로폼 비드의 평균 입경은 3mm인 것이 바람직하며, 스티로폼 비드의 발포는 공지된 방법이 사용되고, 시중에서 평균 입경이 3mm인 것을 구매하여 사용할 수 있다. 스티로폼 비드의 평균 입경보다 입경이 큰 것은 화재시 열에 의해 스티로폼 비드가 녹으면 공극이 커져 스티로폼 패널의 경도가 약해지며, 평균입경보다 입경이 작으면 스티로폼 패널의 완충력이 약해지고 무게가 무거워지는 단점이 있다.

스티로폼은 희고 가벼우며, 내수성·단열성·방음성·완충성 등이 우수하기 때문에 운송용 포장재, 조립식 주택의 벽이나 천장 재료, 냉동창고의 벽재와 같은 건축재료, 농수산물 상자 등으로 널리 사용된다.

<무기 접착제 제조과정>

스티로폼 비드의 외부에 도포되는 접착제로는 무기물인 물유리가 과반수 이상이 포함된 무기 접착제를 사용한다.

물유리는 물, 알칼리에 용해하는 규산나트륨(Na2SiO3)과 같지만, 그것보다도 SiO2의 양을 증가시킨 것으로, 보통 메타규소산염 Na2SiO3 및 오르토규산염 Na4SiO4을 지칭한다. 물유리는 접착성이 있는 물질로 굳어도 불에 타지 않는 장점이 있으나, 물기를 잘 흡수하는 성질이 있어 물기를 흡수한 수용액은 가수분해하여 알칼리성이 되므로 규산나트륨이 들어간 패널은 시간이 경과하면 외부로부터 습기를 흡수하여 표면에 백화현상이 쉽게 발생한다. 백화현상은 벽돌, 타일, 토기 등과 같은 다공질 요업 제품이나 시멘트, 모르타르, 콘크리트 등의 표면에 생기는 백색 석출물로, 소성품의 원료 중에 가용 염류가 남아 있거나 연료 중의 황이 화합하여 생긴 가용성 황산염이 존재하게 되면 빗물 등에 의해 습윤, 건조가 반복될 경우, 모세관 현상에 의해 염류가 표면에 석출되어 발생한다. 본 발명자는 백화현상은 제품의 표면에 발생하여 외관이 흉하게 변하기 때문에 물유리로부터 백화현상을 줄이고 물유리와 잘 혼합되고, 물유리의 염기를 중화시키는 약산성을 띄는 유기 접착제를 제작하여 물유리와 일정 비율로 혼합함으로써 패널의 표면에 발생하는 백화현상을 막게 되었다.

본 발명에서 사용되는 유기 접착제는 중량비로 비닐 아세테이트 모노머(VAM) 10~20%, 폴리비닐알코올(PVA) 8~12%, 에틸 아크릴레이트 모노머(EAM) 2~6%, 탄산수소나트륨(증조) 0.5~4%를 용기에 넣어 혼합하고, 정제수 65~75%를 채우고, 초기에 70 ~ 80℃로 가열하면, 모노머들의 중합반응이 발생하여 이후에는 별도의 가열없이도 중합열에 의해 온도가 유지되면서, 8시간 정도 지나면 중합반응이 완료되어 아이보리 색상의 끈적거리는 유기 접착제가 형성된다.

비닐 아세테이트 모노머(VAM)는 화학식이 CH3COOCH＝CH2이고, 투명한 무색의 액체로 접착성, 투명성이 뛰어나 접착제, 도료 및 플라스틱 제조에 사용되는 물질로, 물에 약간 용해되며 증기는 공기보다 무겁고 눈과 호흡기를 자극한다. 가열되거나 오염시 중합될 수 있고, 용기 내부에서 중합 반응이 일어나면 용기가 격렬하게 파열 될 수 있으므로 흔들거나 충격을 가하지 않도록 조심스럽게 다뤄야 한다. 비닐 아세테이트는 묽은 알칼리에 의하여 가수분해되면 아세트산과 아세트알데하이드를 생성하면서 산성을 띄게 되어 물유리의 염기를 중화시키는 역할을 한다.

폴리비닐알코올은 CH2＝CHOH의 형식으로 연쇄상으로 연결된 고분자화합물로 폴리아세트산비닐(아세트산비닐수지)을 가수분해하여 얻어지는 무색가루이다. 물에는 녹고 일반 유기용매에는 녹지 않는다. 비닐론의 원료이고, 접착성이 뛰어나 범용 접착제, 도료, 에멀션화제[乳化劑] 등에도 사용된다.

에틸 아크릴레이트 모노머(EAM)는 아세트산에틸이라고도 부르며, 화학식은 화학식 CH3COOC2H5이고, 파인애플 등 과일 속에 존재하여 향기를 내는 성분으로, 포도주나 청주 등에도 미량 함유되어 있 무색의 물질이다. 각종 유기물을 녹이는 힘이 강하므로, 도료(塗料)를 비롯하여 용제(溶劑)로 널리 사용되는 것으로, 습기와 접촉하면 서서히 가수분해되어 아세트산과 에탄올을 생성하여 약산성이 되므로 본 발명에서는 아세트산에틸이 습기와 접촉하면 산성을 띄어 염기를 중화시키는 작용을 하고, 향기를 내는 역할을 한다.

탄산수소나트륨은 탄산 수소 소듐, 베이킹 소다, 중조 등으로도 불리우는 백색의 결정덩어리 또는 결정성 분말이다. 화학식은 NaHCO3이고, 물에 쉽게 녹아 가수분해 되며, 알코올에 녹지 않는다. 탄화수소나트륨의 수용액은 조제 직후 약알칼리성을 나타내지만, 장시간 방치하거나 가온하면 pH가 증가된다. 탄산수소나트륨은 알칼리제, 완충제 등으로 널리 사용되는 것으로 본 발명에서는 유기 접착제의 산성을 중화시켜 중성이 되도록 하기 위한 것이므로, 물유리의 투입량이 많아지면 탄산수소나트륨의 투입량도 그에 비례하여 줄이는 것이 바람직하다.

유기 접착제의 제조가 완료되면 상온에서 물유리 51~70 중량%와 유기 착제 30~49 중량%를 혼합하고 교반하여 걸죽한 형태의 무기 접착제를 만든다. 투입되는 물유리가 51% 미만이면 패널의 강도가 현저히 저하되고, 70% 이상이 되면 백화현상이 발생한다. 물유리와 유기 접착제가 혼합되어 제조된 무기 접착제는 마른 상태에서 불을 붙여도 불이 붙지 않는다.

< 무기 접착제 도포과정>

발포 스티로폼 비드(100)에 광물질을 부착하기 위해 무기 접착제를 도포하여 발포 스티로폼의 외부에 무기 접착제 층(200)을 형성하기 위해 교반기에 스티로폼 비드 1kg당 무기 접착제 1.3 ~ 1.5kg을 넣고 5분 ~ 20분 정도 교반한다. 본 발명에서 제작된 무기 접착제는 수용성으로 사용시 적절한 양의 물을 첨가하면서 사용할 수 있고, 스티로폼을 녹이지 않고 스티로폼 비드의 표면에 부착된다.

< 광물질 부착과정>

스티로폼 비드의 표면에 무기 접착제가 충분히 도포되면, 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연와 물을 1:1:2:1로 혼합하여 고루 섞어 별도로 혼합 광물질을 만든 다음 중량비로 무기 접착제가 도포된 스티로폼 비드와 광물질을 4:1 내지 2:1의 비율로 교반기에 투입하여 교반을 하면 접착제가 도포된 스티로폼 비드의 덩어리 형태가 분해되어 비드의 주변에 광물질(300)이 균일하게 부착된 알맹이 형태로 분해된다. 교반기로 분해하면서 에어 콤프레셔를 이용한 압축공기를 호스를 이용해 분사하면 접착제가 도포된 스티로폼 비드의 분리가 촉진되어 알맹이 형태의 비드로 분해되는 시간을 단축할 수 있다. 교반 시간은 10~30분이 소요되며, 광물질이 부착된 스티로폼 비드 알맹이가 될때까지 교반한다.

플라이애쉬는 화력발전소등의 연소보일러에서 부산되는 석탄재로서 연소폐가스중에 포함되어있는 재료 집진기에 의해 회수한 미세한 입상의 난사를 말하며, 주성분은 SiO2, Al2O3. 유리질이며 구형에 가까운 입자이고, 규조토는 (珪藻土, Diatomite)는 아주 미세한 단세포생물인 규조류의 유해가 해저 또는 호소 밑에 쌓여 생성된 다공질의 흙이다. 일반적으로 백색의 점토 모양이며, 가볍고 흡수율이 크고, 내화성과 단열성이 뛰어나 건축 자재나 보온재로 사용되고 있으며, 최근 자연 소재에 대한 관심을 높여 주고 석고와 유사한 외관을 만들어낼 수 있어 벽토(壁土)로 이용 용도가 검토되면서 각광을 받고 있다. 규조토 자체는 접착력이 없기 때문에 벽토(壁土)로 이용될 경우에는 석회나 아크릴계 접착제를 섞어 사용된다.

팽창흑연분말은 팽창흑연을 분말화한 것으로, 일반적으로 흑연은 탄소원자의 6원자 고리가 평면적으로 무한히 연결된 평면형 거대분자가 층을 이루어 포개어진 광물로서 폴리센의 층상구조로 인해 유연하고 활성(滑性)이 있으며, 쪼개지기는 쉽지만 거대 분자여서 반응성이 낮은 특징이 있다. 흑연의 폴리센 구조는 탄소 평면 사이가 반데르발스 힘으로 연결되어 있을 뿐이어서 탄소원자 사이의 간격인 14.2㎚에 비하여 35.5㎚로 넓기 때문에 층 사이의 틈새에 다른 원자를 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 즉, 흑연결정의 망상평면을 유지한 채로 평면 사이의 틈새에 많은 원자나 분자 또는 이온을 삽입하여 층간 화합물을 만들 수 있으며, 흑연의 층 사이에 황산과 같은 산을 도포한 층간화합물 또는 잔류화합물을 1000℃에 가까운 온도로 급가열하면, 산이 기화되어 가스가 발생되고 그 가스의 팽창압에 의해 흑연 층간이 수십 내지 수백 배로 팽창하는데, 이를 팽창흑연이라 하며, 열이나 화학품에 안정된 층이 형성되어 난연 효과를 나타낸다.

광물질(300)의 입경은 바람직하게는 5~500μm이고, 보다 바람직하게는 10~200μm이다. 분말의 입경이 5μm 미만인 경우 교반 과정에서 덩어리가 되어 가공성이 저하되고, 스티로폼의 표면에 균일한 부착이 이루어지기 어렵고, 500μm를 초과하는 경우 균일한 입자를 이루지 못해 접착성 약해지며, 입자간 빈 공간이 형성되어 강도가 약해질 우려가 있다.

< 광물질부착 스티로폼 비드의 숙성과정>

광물질이 부착된 스티로폼 비드를 교반기에서 꺼내 그늘진 곳에서 4시간 내지 48시간 숙성시키는 것이 바람직하다. 숙성과정을 통해 스티로폼 비드, 접착제, 광물질의 결합이 안정되어 견고한 구조를 이루게 된다. 4시간 이내의 숙성은 숙성효과가 미미하며, 48시간 이상 숙성하면 숙성효과가 현저히 줄어든다.

<물유리 도포과정>

숙성과정을 마친 광물질이 부착된 스티로폼 비드를 교반기에 넣고, 물유리를 광물질 부착 스티로폼 비드와 10:1 내지 10:2의 부피비로 혼합하여 상온에서 교반하면서 도포하고, 수분을 증발시켜 물유리 층(400)을 형성시킨다.

물유리 도포과정을 거친 스티로폼 비드는 도 2에 도시된 바와 같이 접착제 층(200)에 광물질(300)이 부착된 거친 표면의 틈사이에 물유리 층(400)이 씌워진 알맹이 형태이다.

<패널 성형과정>

복수의 마이크로파 발생장치가 설치되고, 내부에 압착롤러가 설치된 밀폐된 1차 성형기의 호퍼에 물유리 도포과정을 거친 스티로폼 비드를 투입하여 마이크로파 발생장치의 출력 조절로 내부의 온도가 60~70℃가 유지된 상태에서 8~12초 내에 압착롤러를 통과하도록 한다. 물유리 도포과정을 거친 성형기를 통과한 스티로폼 비드는 압착롤러의 압력과 마이크로파에 의한 가열로 내부에 최초 발포시 사용된 펜테인이나 뷰테인 등 탄화수소가스와 물유리 성분이 용출되어 나오며, 스티로폼의 발포가 약간 더 진행되어 입자들이 서로 융합하여 견고한 패널 형태로 1차 성형이 이루어 진다. 1차 성형이 이루어져 성형기의 측면에 배출된 패널은 선풍기 또는 제습기가 가동된 상태에서 8~12초의 동안 1차 냉각을 시키고, 다시 마이크로파를 이용한 가열과 압착롤러를 이용한 2차 성형기에서 55~65℃의 온도에서 4~6초간 2차 성형을 하고 2차 냉각을 하고, 필요에 따라 5초 내외의 3차 이후의 성형과 3차 이후의 냉각을 더 반복할 수 있다.

<패널 표면가공과정>

성형이 이루어진 패널의 표면을 다시한번 평평하게 가공하기 위해 규산소다 70중량%와 물 30중량%가 혼합된 용액을 상온에서 스프레이로 분사하면서 10초 내외로 마감롤러를 통과시켜 표면가공을 한 다음 제습기 또는 선풍기를 이용하여 물기를 제거하면 어두운 회색의 불연 스티로폼 패널이 완성된다. 완성된 불연 스티로폼 패널은 절단기구를 이용하여 적절한 크기로 절단하여 포장을 한다.

상기와 같이 제작돈 본 발명의 불연 스티로폼 패널은 비드의 주변을 감싸는 불연 광물질의 내외측을 무기 접착제와 불연성 물유리로 고정하여, 화재시 내부의 스티로폼이 고열로 녹더라도 불연 광물의 내부와 외부가 불연 소재에 의해 고정되어 불연 패널의 강도가 증진되어 건물에 불이 났을 때에도 견고한 구조가 유지되면서 화재를 전파하지 않고, 무기 접착제와 유기 접착제의 적절한 혼합으로 패널에 백화현상이 발생하지 않으며, 검은 색상의 가벼운 패널로 저럼한 소재가 사용되어 불연 패널의 단가가 낮아져 그 활용도도 높아지는 효과가 있다.

100 : 스티로폼 비드(100) 200 : 무기 접착제 층(200)
300 : 광물질(300) 400 : 물유리 층(400)

Claims

발포 스티로폼 비드 제조과정, 무기 접착제 제조과정, 무기 접착제 도포과정, 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연 및 물을 1:1:2:1의 부피비로 혼합한 광물질을 스티로폼 비드에 부착하는 광물질 부착과정, 광물질부착 스티로폼 비드의 숙성과정, 물유리도포과정, 복수의 마이크로파를 이용한 패널성형과정 및 패널 표면가공과정을 포함한 것을 특징으로 하는 불연 스티로폼 패널 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 무기 접착제 제조과정은 물유리 51~70 중량%와 유기 접착제 30~49 중량%를 혼합하여 이루어지고, 상기 유기 접착제는 중량비로 비닐 아세테이트 모노머(VAM) 10~20%, 폴리비닐알코올(PVA) 8~12%, 에틸 아크릴레이트 모노머(EAM) 2~6%, 탄산수소나트륨(증조) 0.5~4%를 용기에 넣어 혼합하고, 정제수 65~75%를 채우고, 초기에 70 ~ 80℃로 가열하면, 모노머들의 중합반응이 발생하여 이후에는 별도의 가열없이도 중합열에 의해 온도가 유지되면서, 7~9시간이 지나면 중합반응이 완료되는 것을 특징으로 하는 불연 스티로폼 패널 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 광물질 부착과정에서는 플라이애쉬, 규조토, 팽창흑연와 물을 1:1:2:1로 혼합하여 고루 섞어 별도로 혼합 광물질을 만든 다음 중량비로 무기 접착제가 도포된 스티로폼 비드와 광물질을 4:1 내지 2:1의 비율로 교반기에 투입하여 광물질이 스티로폼 비드에 부착되어 스티로폼 비드 알맹이가 될 때까지 교반하는 것을 특징으로 하는 불연 스티로폼 패널 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 광물질 부착과정 이후에 광물질이 부착된 스티로폼 비드를 그늘진 곳에서 4시간 내지 48시간 숙성시키는 숙성과정이 더 포함된 것을 특징으로 하는 불연 스티로폼 패널 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 패널성형과정은 복수의 마이크로파 발생장치가 설치되고, 내부에 압착롤러가 설치된 밀폐된 1차 성형기에서 이루어지고, 물유리 도포과정을 거친 스티로폼 비드를 투입하여 마이크로파 발생장치의 출력 조절로 내부의 온도가 60~70℃가 유지된 상태에서 8~12초 내에 압착롤러를 통과시킨 후 1차 성형이 이루어 지고, 1차 성형이 이루어진 패널은 선풍기 또는 제습기가 가동된 상태에서 8~12초의 동안 1차 냉각을 시키고, 다시 마이크로파를 이용한 가열과 압착롤러를 이용한 2차 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연 스티로폼 패널 제조방법.
제1항 내지 제5항의 방법으로 제조된 불연 스티로폼 패널.