KR20210106835A - 곰팡이 차단에 효과적인 친환경 단열재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곰팡이 차단에 효과적인 친환경 단열재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코코넛 섬유와 같이 흡수성이 우수한 섬유를 단섬유 형태로 절단하여 발포액에 첨가함으로써 내구성, 강도를 향상시킬 수 있고, 섬유다발이 단열재의 적어도 일면에 노출된 상태로 관입됨으로써, 결로에 의해 발생한 습기, 또는 실내의 수분을 흡수하고, 건조한 환경에서는 저장한 수분을 방출할 수 있도록 하여 습도 조절에 이용할 수 있으며, 세균 또는 곰팡이의 번식을 차단할 수 있는 친환경 단열재 제조방법에 관한 것이다.

Description

곰팡이 차단에 효과적인 친환경 단열재 제조방법{Eco-friendly Insulation Method for Blocking Mold}

본 발명은 코코넛 섬유를 이용한 친환경 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코코넛 섬유와 같이 흡수성이 우수한 섬유를 단섬유 형태로 절단하여 발포액에 첨가함으로써 내구성, 강도를 향상시킬 수 있고, 섬유다발이 단열재의 적어도 일면에 노출된 상태로 관입됨으로써, 결로에 의해 발생한 습기, 또는 실내의 수분을 흡수하고, 건조한 환경에서는 저장한 수분을 방출할 수 있도록 하여 습도 조절에 이용할 수 있으며, 세균 또는 곰팡이의 번식을 차단할 수 있는 친환경 단열재 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 단열을 위한 패널은, 발포 폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 폴리이소시아누레이트 발포체 등의 단열재를 강판과 같은 불연성의 보강재로 둘러싼, 소위 샌드위치패널(Sandwich Panel)로 제작되어, 내·외장용, 문, 칸막이, 조립식 건축 등으로 많이 이용하고 있다.

이와 같은 종래의 건축용 단열재는 우수한 건축용 자재로서 널리 사용되어 왔지만, 단열재 자체 강도가 약하기 때문에 보강재의 강도만으로 지지력을 유지했으나, 시공 전후로 외부에서 부여되는 비틀림이나 휨 모멘트가 가해지는 경우 쉽게 변형되므로, 단열 패널 자체의 내구성 강도를 높일 필요가 있다.

한편, 겨울철 건물의 내부 및 외부의 온도차로 인하여 결로 현상이 발생하곤 한다. 특히 온도차가 심한 창호틀, 예를 들어 알루미늄 샤시의 경우 내부가 비어 있기 때문에 결로가 많이 발생하는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 대한민국 실용신안 1996-0009648호에는 샷시틀의 내부공간부와 동일 형상의 스치로폴바를 구성하고 그 표면에 접착제를 사용하여 알루미늄판을 접착 구성하여서 된 창호문틀 속 보강 단열바가 개시되어 있다.

다만, 상기 실용신안은 창호문틀 내외를 단열시키는 문제는 해결하였으나, 단열바 전후에 배치된 알루미늄판에서 발생하는 수분을 흡수하지 못하므로, 창호문틀에 결로로 인한 물기를 제거하지는 못하는 한계가 있다.

한편, 코코넛 섬유는 대한민국 등록특허 제10-0565175호 '건축용 흡음성 패널 및 그 제조방법'과, 대한민국 공개특허 제10-2010-0109192호 '건축용 섬유 내외장재' 및 대한민국 등록특허 제10-0799694 '황토 모르타르를 이용한 단열재 및 그 제조방법' 등에서 건축용 패널의 원료로 사용되는 기술적 구성이 개시되어 있다.

그러나 상기 코코넛 섬유를 폼 형태의 단열재 내에 삽입하여 물성을 향상시키는 기술은 아직 개발되지 않고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 코코넛 섬유와 같이 흡수성이 우수한 섬유를 단섬유 형태로 절단하여 발포액에 첨가함으로써 내구성, 강도를 향상시킬 수 있는 친환경 단열재 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 섬유다발이 단열재의 적어도 일면에 노출된 상태로 관입됨으로써, 결로에 의해 발생한 습기, 또는 실내의 수분을 흡수하고, 건조한 환경에서는 저장한 수분을 방출할 수 있도록 하여 습도 조절에 이용할 수 있는 친환경 단열재 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 단열재 내에 숯가루 등을 함유함으로써, 세균 또는 곰팡이의 번식을 차단할 수 있는 친환경 단열재 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 단열재의 제조방법은 섬유다발을 마련하는 단계와; 발포수지와, 발포제와, 단섬유를 포함하는 발포액을 마련하는 단계와; 금형 상에 종방향으로 배치된 고정핀에 상기 섬유다발을 꽂는 단계와; 상기 금형에 상기 발포액을 넣고 발포하여 상기 섬유다발이 종방향으로 인서트된 단열재를 형성하는 단계와; 상기 단열재를 금형에서 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 단열재의 제조방법에 있어서, 섬유다발 및 단섬유는 코코넛 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 단열재의 제조방법에 있어서, 발포수지는 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 페놀수지 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 단열재의 제조방법에 있어서, 발포액에는 숯가루, 나노 은, 광촉매 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 단열재는 상기 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 친환경 단열재 제조방법에 의하면 코코넛 섬유와 같이 흡수성이 우수한 섬유를 단섬유 형태로 절단하여 발포액에 첨가함으로써 내구성, 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 친환경 단열재 제조방법에 의하면 섬유다발이 단열재의 적어도 일면에 노출된 상태로 관입됨으로써, 결로에 의해 발생한 습기, 또는 실내의 수분을 흡수하고, 건조한 환경에서는 저장한 수분을 방출할 수 있도록 하여 습도 조절에 이용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 친환경 단열재 제조방법에 의하면 단열재 내에 숯가루 등을 함유함으로써, 세균 또는 곰팡이의 번식을 차단할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 단열재의 일실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 친환경 단열재의 제조방법의 일실시예를 도시하는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 금형에 섬유다발을 설치하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 발포액이 발포하여 성형하는 모습을 도시하는 단면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 설명에서 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 또는 유사한 도면번호를 부여하고, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 단열재의 일실시예를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 AA단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 단열재는 발포수지를 발포하여 폼(foam)을 형성하는 것으로서, 내부에는 단섬유가 분산되어 있으며, 두께 방향으로 다수의 섬유다발이 관입된 구조로 이루어진다.

상기 발포수지는 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 페놀수지 등을 예시할 수 있으며, 발포제를 혼합한 발포액을 발포하여 폼(foam)을 형성하게 된다.

상기 단섬유는 천연섬유 또는 합성섬유 모두 사용할 수 있으나, 흡습 기능이 우수한 코코넛 섬유인 것이 바람직하다. 그리고 상기 단섬유는 예를 들어 코코넛 섬유를 1~5cm의 길이로 절단하여 발포수지, 발포제와 혼합한 발포액을 발포시킴으로써, 단열재 내에 삽입되도록 할 수 있다.

상기 섬유다발은 상기 단섬유와 마찬가지로 천연섬유 또는 합성섬유 모두 사용할 수 있으나, 코코넛 섬유로인것이 바람직하다.

그리고 상기 섬유다발은 적어도 일단이 단열재 표면에서 노출되어 습기가 많은 경우 외부의 습기를 빨아들이고, 외부의 습기가 부족한 경우에는 저장하던 습기를 외부로 배출할 수 있다.

상기 단열재의 일면에서 타면으로 완전 관통하여 단열재의 양면에서 모두 외부에 노출되도록 구성할 수 있고, 상기 단열재의 두께보다 짧아 일면에서만 노출되도록 구성할 수도 있다.

상기 단열재에는 숯가루, 나노 은, 광촉매가 삽입되도록 구성할 수 있다.

상기 숯가루는 항균, 독소를 제거하고 제습 작용을 할 수 있다.

상기 나노 은은 뛰어난 항균 작용을 할 수 있다.

즉, 상기 숯가루 또는 나노 은은 단열재에 있는 섬유다발, 단섬유에서 번식할 수 있는 세균 내지 곰팡이를 제거하는 역할을 한다.

상기 광촉매는 TiO2를 예시할 수 있으며, 빛을 받아들어 화학반응을 유도하는 것으로서, 유해 물질을 산화 분해하는 성질을 이용해 항균, 탈취, 초친수성(표면이 젖어도 물방울을 만들지 않고 엷은 막을 만들어 내는 성질)효과를 제공할 수 있다.

상기 광촉매는 빛을 받아들일 수 있도록 단열재의 표면에 마련되는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 친환경 단열재는 섬유다발이 외부에 노출된 구조로 이루어지고, 단열재 내부에는 단섬유가 삽입된 구조로 이루어지며, 상기 섬유다발과 단섬유가 서로 접촉되는 구조로 이루어지기 때문에 수분의 흡수와 방출이 가능하다.

또한, 섬유다발 및 단섬유를 가격이 저렴하고 흡수 작용이 우수한 코코넛 섬유를 이용함으로써, 기존 스티로폼에 비해 제조원가의 상승 폭이 크지 않아 상용화가 용이하다.

또한, 단열재에 숯가루, 나노 은, 광촉매가 삽입되어 곰팡이 또는 유해 세균의 증식을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 친환경 단열재는 판 형상으로 성형하여 주택이나 건축용 단열 패널로 사용할 수도 있고, 알루미늄 창호 내에 삽입하여 결로를 방지하도록 할 수도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단열재의 제조방법을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 친환경 단열재 제조방법의 일실시예를 도시하는 공정도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 단열재 제조방법은 섬유다발을 마련하는 단계(S1)와, 발포수지와, 발포제와, 단섬유를 포함하는 발포액을 마련하는 단계(S2)와, 금형 상에 종방향으로 배치된 고정핀에 상기 섬유다발을 꽂는 단계(S3)와, 상기 금형에 상기 발포액을 넣고 발포하여 상기 섬유다발이 종방향으로 인서트된 단열재를 형성하는 단계(S4)와, 상기 단열재를 금형에서 분리하는 단계(S5);를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 금형에 섬유다발을 설치하는 모습을 도시하는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 발포액이 발포하여 성형하는 모습을 도시하는 단면도이다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 상기 S1단계는 섬유다발 마련하는 단계로서, 코코넛 섬유를 단열재의 두께에 대응하는 길이 또는 단열재의 두께보다 짧게 절단하고, 절단한 코코넛 섬유 수십 내지 수백 가닥들을 실, 철사 또는 접착제 등의 고정부재를 이용하여 고정하여 다발로 만든다.

상기 S2단계는 발포액을 마련하는 단계로서, 상기 발포액은 발포수지 100중량부를 기준으로 코코넛 섬유 10~100중량부로 이루어지는 단섬유를 주성분으로 하고, 소량의 발포제와, 분산제를 첨가할 수 있다.

상기 코코넛 섬유가 10중량부 미만인 경우에는 흡수할 수 있는 수분의 양이 너무 작아 제습 작용을 충분히 수행할 수 없고, 100중량부를 초과하는 경우에는 분산이 용이하지 않아 뭉침 현상이 발생하기 때문이다.

즉, 상기 코코넛 섬유는 10~100중량부 범위인 경우 수분의 흡수량 및 강도를 최적화할 수 있고, 불량율을 낮출 수 있다.

상기 발포액에는 상술한 바와 같이 숯가루, 나노 은, 광촉매 중 적어도 하나의 성분을 더 포함할 수 있으며, 그 중량은 0.1~10중량부 범위에서 첨가하는 것을 예시할 수 있다.

상기 S3단계는 금형에 섬유다발을 고정하는 단계로서, 금형에는 다수의 고정핀이 마련된다.

상기 고정핀은 하부 금형 또는 상부 금형에 일체로 형성될 수 있고, 하부 금형 바닥에 착탈 가능하게 결합하는 패널 상에 형성될 수도 있다.

상기 S1단계에서 마련된 섬유다발을 각 고정핀에 삽입하되, 섬유다발의 하단이 하부 금형의 바닥에 밀착되도록 한다. 그리고 상기 섬유다발의 하단에 접착제를 도포하거나 실로 묶어 섬유다발을 고정할 수 있다.

상기 S4단계에서 발포액을 발포하여 단열재에 섬유다발이 인서트되어 적어도 일면에 섬유다발이 외부로 노출되도록 한 다음, S5단계에서 발포 완료된 단열재를 금형에서 분리한다.

이하에서는 본 발명에 따른 발포수지 단열내외장패널 및 그 제조방법의 바람직한 일실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.

실 시 예 1

1. S1 단계 및 S2 단계

각 코코넛 섬유의 길이가 2.5cm가 되도록 절단하고, 이들을 실로 상하 두 군데 묶어 지름이 대략 1~1.5cm인 섬유다발을 마련한다.

그리고 폴리스틸렌수지 100중량부와, 코코넛 섬유를 3cm길이로 절단한 단섬유 100중량부의 주성분과, 숯가루 5중량부와, 소량의 발포제를 혼합한 발포액을 마련한다.

2. S3 단계 내지 S5 단계

3cm의 고정핀이 다수 설치되고 하부 금형과 대응되는 면적으로 이루어지는 패널을 마련하고, 상기 고정핀마다 섬유다발을 꽂고 철사로 벤딩한 다음, 패널을 하부 금형 바닥에 설치한다.

금형에 발포액을 넣고, 발포하여 단열재를 성형한 다음, 단열재를 금형에서 분리하여 두께 3.5cm의 단열재 제조를 완료하였다. 이때 섬유다발 사이로 발포액이 스며들면서 발포가 이루어져 단열재 내에 견고하게 고정되어 있게 된다.

그리고 실시예 1의 단열재 및 시중에서 판매하는 스티로폼(비교예 1)의 물성을 테스트하였고, 그 결과는 아래 [표 1]에 기재하였다.

구분	실시예 1	비교예 1
두께(mm)	35	40
굴곡 강도(N/cm2)	103	47
압축 강도(N/cm2)	75	21

본 발명의 단열재는 코코넛 섬유로 이루어진 섬유다발과, 단섬유를 첨가하여 결로를 방지하고, 습기를 흡수할 수 있는 특성이 있는 동시에, 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 굴곡 강도 및 압축 강도가 시중에서 판매하는 스티로폼에 비해 현저히 증가한다는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한

기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (2)

1. 섬유다발을 마련하는 단계와;
   발포수지와, 발포제와, 1~5cm의 길이의 단섬유를 포함하는 발포액을 마련하되, 상기 단섬유는 상기 발포수지 100중량부를 기준으로 10~100중량부가 혼합되는 단계와,
   금형 상에 종방향으로 배치된 다수의 고정핀에 각각 상기 섬유다발을 꽂는 단계와;
   상기 금형에 상기 발포액을 넣고 발포하여 상기 섬유다발이 종방향으로 인서트된 단열재를 형성하는 단계와;
   상기 단열재를 금형에서 분리하는 단계;를 포함하되,
   상기 발포액에는 숯가루, 나노 은, 광촉매를 더 포함하고,
   상기 섬유다발 및 단섬유는 코코넛 섬유로 이루어지며,
   상기 발포수지는 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 페놀수지 중에서 어느 하나이고,
   상기 섬유다발은 양단이 상기 단열재 양쪽 표면에 노출되도록 상기 단열재의 두께 방향으로 관입된 구조로 이루어지며,
   상기 단열재 내에 분산된 상기 단섬유와 종방향으로 인서트된 상기 섬유다발은 서로 접촉되어 상기 섬유다발을 통해 수분의 흡수 및 방출이 이루어져 결로 방지 및 습도 조절이 되는 것을 특징으로 하는 친환경 단열재 제조방법.
2. 청구항 1의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 단열재.
   

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