KR20220102681A - 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 발포성 비드가 포함된 폼 원료를 발포시켜 발포폼을 형성하는 단계; b) 형성된 발포폼을 이용해 기재층을 형성하는 단계; c) 제조된 기재층의 일면 또는 양면에 복합 난연제를 포함하는 기능성 단열층을 형성하는 단계; d) 상기 기능성 단열층의 외면에 마감층을 형성하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 건축용 외장재로 방음, 방열, 방수, 보온등을 목적으로 사용되는 샌드위치 판넬과 내장재로 천장, 벽체 인테리어 및 칸막이를 비롯하여 항온실과 냉장창고와 조립식 건축에 많이 사용하고 있는 유기화합물질의 합성수지인 스치로폼과 우레탄 및 비닐 나일론의 석유수지와 멜라민 수지등을 이용한 많은 종류의 건축자재들이 생산되어 사용하고 있으나 이 화학물질의 합성수지 제품들은 가격이 저렴하고 시공이 간편한 장점과 사용용도의 목적에 적합한 특성 때문에 사용량이 늘고 있으나 인화점이 낮음은 물론 화재 발생 시 유독성 물질과 독가스가 발생되고 매연이 많이 발생되며 고온의 화기가 점점 더 번져 화재 진압에도 소화(消火)가 잘 되지 않을 뿐만 아니라 화재현장에 가까이 접근할 수 없는 상태의 고온과 화기의 배출로 인명 피해는 물론 재산의 소실에 의해 재난을 입게되어 국가 경제의 손실이 큰 것이 현실인 것이다. 따라서 본 고안의 내화성 난연제를 유기화합물로 제작되는 건축 내,외장재에 첨가하거나 도포하여 활용하면 화재에 의한 재난을 감소시키고 재산과 인명의 피해를 축소시키는데 기여할 수 있게 된다.
본 발명은 화재가 발생되어도, 유독가스를 배출하지 않고, 우수한 흡음성, 기계적 물성, 난연성, 단열성을 갖을 뿐만 아니라, 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬을 제공하는 것을 목적으로 함.
본 발명은 a) 발포성 비드가 포함된 폼 원료를 발포시켜 발포폼을 형성하는 단계; b) 형성된 발포폼을 이용해 기재층을 형성하는 단계; c) 제조된 기재층의 일면 또는 양면에 복합 난연제를 포함하는 기능성 단열층을 형성하는 단계; d) 상기 기능성 단열층의 외면에 마감층을 형성하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 폼 원료는 배합수 40~65중량%, 발포성비드 10~30중량%, 무기계혼합물 10~30중량% 및 분산제 1~5중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발포성 비드는 발포 폴리스티렌 비드의 표면에 불연성 미분체가 1차 코팅된 것을 특징으로 한다.
상기 발포성 비드는 규산칼륨용액으로 2차 코팅되는 것을 특징으로 한다.
상기 무기계 혼합물은 수산화마그네슘 20~35중량%, 수산화알루미늄 15~30중량%, 규산염 10~15중량%, 하이드록시옥소알루미늄 5~10중량%, 질석 5~10중량%, 팽창흑연 1~5중량%, 갯벌흙 1~5중량%, 염화나트륨 1~5중량%, 탄산나트륨 1~5중량%, 탄산칼륨 1~5중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 단열층은 복합 난연제 30~40중량%, 실리카졸 20~35중량%, 기능성 향균제 10~25중량%, 내열안정제 5~20중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 마감층은 외부면에 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 어느 하나의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 연소 시 연기발생에 의한 유독가스의 발생을 감소시키고, 우수한 흡음성에 의해, 방음 및 전자파 차폐성 등의 기능을 갖을 뿐만 아니라, 내습성, 기계적 물성, 난연성, 단열성 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법을 도시한 공정도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬은 a) 발포성 비드가 포함된 폼 원료를 발포시켜 발포폼을 형성하는 단계; b) 형성된 발포폼을 이용해 기재층을 형성하는 단계; c) 제조된 기재층의 일면 또는 양면에 복합 난연제를 포함하는 기능성 단열층을 형성하는 단계; d) 상기 기능성 단열층의 외부면에 마감층을 형성하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 기재층, 기능성 단열층, 마감층은 열융착을 이용해 서로 결합될 수 있도록 구성할 수 있고, 각각의 층 사이에 접합층을 더 형성하여, 서로 결합될 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 폼원료를 기계장치에 투입한 후, 발포하면 미세기포가 다수 형성되어 폼 형상을 갖게된다. 이를 발포폼이라 하며, 상기 발포폼은 일정한 형상을 갖는 틀(mold)을 이용해 성형될 수 있다. 일예로, 발포폼은 상기에 틀(mold)에 직접 발포 타설된 후, 경화되면, 판넬의 기재층이 형성될 수 있다.
이때, 상기 기재층은 다공성 기포를 형성한 발포폼에 의해 다공질 특성을 갖게 되므로, 중량이 매우 가볍고, 보온 및 단열성이 우수하며, 보습성, 흡음 및 방음성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
상기 단계 a)의 상기 폼 원료는 배합수 40~65중량%, 발포성비드 10~30중량%, 무기계혼합물 10~30중량% 및 분산제 1~5중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 폼원료가 상기의 중량비율로 구성되었을 때, 발포폼의 경화효율과 상기 발포폼이 경화된 후의 물성이 가장 우수하였다.
상기 폼 원료는 기계장치에 의해 발포되어, 다수의 미세기포를 갖는 발포폼을 형성할 수 있고, 바람직하게는 batch식 발포기를 이용하며 0.5 ~ 0.8kgf/㎠의 증기압력으로 발포될 수 있다.
또한, 상기 발포성 비드는 발포 폴리스티렌 비드, 발포 폴리우레탄 비드, 발포 폴리프로필렌 비드 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 발포성 비드는 발포 폴리스티렌임을 이용할 수 있다. 상기 발포폴리스티렌(Expandable Polystyrene, EPS)이란, 팽창할 수 있는 폴리스티렌으로 스타이렌 모노머를 현탁중합 방법에 의해 얻은 구상(BEADS TYPE)의 중합체에 발포제(펜탄, 부탄 등)를 넣어 제조한 열가소성 수지이다. 상기 발포 스티렌은 높은 단열효과와 기계강도를 갖을 뿐만 아니라, 경제성, 방음성 및 경량성을 현저히 개선할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 발포성 비드는 발포 폴리스티렌 비드의 표면에 불연성 미분체가 1차 코팅된 것 수 있다. 상기 불연성 미분체가 발포 폴리스티렌 비드의 표면에 코팅될 경우, 화가 발생하더라도, 상기 불연성 미분체가 산소의 공급을 차단하여 폴리스티렌의 연소를 방지하게 됨으로써, 인화성 및 유해가스의 발생시키지 않게 하는 효과가 있다. 더욱 구체적으로, 상기 발포성 비드는 상기 발포폴리스티렌 비드 100 중량부에 대하여 불연성 미분체는 1 내지 10 중량부가 코팅된 것일 수 있다.
상기 발포성 비드는 규산칼륨용액으로 2차 코팅되는 것을 특징으로 한다. 이는 불연성 분체가 발포 폴리스티렌 비드에 코팅되는 코팅효율을 증진하여, 난연성능 내지 불연성능을 더욱 증진시킬 수 있게 하기 위함이다.
더욱 구체적으로, 상기 발포폴리스티렌 100 중량부에 대하여 불연성 미분체가 5 중량부 이상으로 코팅될 경우, 상기 발포폴리스티렌과 불연성 미분체의 전착력이 감소하게 될 수 있다. 이에 따라서, 불연성 미분체의 코팅효율이 저감되지 않도록 불연성 미분체가 코팅된 발포폴리스티렌에 규산칼륨용액으로 2차 코팅함으로써, 불연성 미분체와 발포폴리스티렌 사이에 전착력이 일정하게 유지될 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 무기계 혼합물은 열전도성 물질 또는 열 전달을 차단하여 단열효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 물성저하와 인체 유해성을 감안한 유독가스 및 연기밀도 발생을 최소화하기 위해 사용된다.
또한, 상기 무기계 혼합물은 300~1500mesh의 입도크기를 갖는 분말을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 400~500mesh의 크기가 유리하며, 더욱 바람직하게 410~440~mesh의 크기가 유리하고, 가장 바람직하게는 425mesh 크기의 분말을 사용하는 것이 유리하다. 이는 무기계 혼합물이 배합수와 혼합된 후에, 일정한 형태의 형상체를 구현하게 되는데, 무기계 혼합물의 입자 크기가 1500mesh를 초과할 경우, 고가의 분쇄기가 필요하고, 분말이 공기 중으로 분산될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 무기계 혼합물의 입자 크기가 300mesh미만일 경우, 비표면적이 낮아 반응활성이 낮아져, 고강도의 성형체를 제공할 수 없을뿐더러, 형성된 기포에 균일하게 분산되지 못해 제공되는 발포폼의 물성히 현저히 감소될 수 있는 문제가 있다. 이에 따라서, 상기 무기계 혼합물은 300~1500mesh의 입도크기를 갖는 것을 사용해, 초기 강도발현이 될 수 있도록 함이 바람직하다.
또한, 상기 무기계 혼합물은 수산화마그네슘 20~35중량%, 수산화알루미늄 15~30중량%, 규산염 10~15중량%, 하이드록시옥소알루미늄 5~10중량%, 질석 5~10중량%, 팽창흑연 1~5중량%, 갯벌흙 1~5중량%, 염화나트륨 1~5중량%, 탄산나트륨 1~5중량%를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수산화마그네슘의 경우, 주변에서 열이 발생하면 수산화마그네슘의 반응기인 수산화기(-OH)가 열을 흡수하여 물을 발생시키면서 난연 효과가 발생하게 될 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 강성을 개선할 수 있다. 또한, 이는 고온에 노출되어도, 유독 가스를 배출되지 않아 친환경적으로 이용될 수 있는 장점이 있다. 상기 수산화마그네슘이이 20 중량% 미만으로 함유될 경우, 기재층이 현저한 내열성 및 기계적 강성을 기대하기 어려운 문제점이 있고, 35 중량%를 초과하여 함유될 경우, 다른 성분들의 함량이 적어져, 기계적 강도를 확보하기 어려운 문제점이 있다
상기 수산화알루미늄의 경우, 알칼리에 쉽게 반응하여 용해하고 200℃까지 안정적으로 유지하며 더 높은 온도에서 결정수가 탈수하는 과정으로 인해 많은 양의 열을 흡수하게 되므로 냉각효과가 있으며, 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스 등 유해물질을 흡착할 수 있다. 즉 내열성, 내산성 및 난연성을 동시에 기대할 수 있으며, 화재시에 연기와 유독성 가스의 발생을 줄여줄 수 있다. 상기 수산화알루미늄이 15 중량% 미만으로 함유될 경우, 기재층이 현저한 난연성을 기대하기 어려운 문제점이 있고, 30 중량%를 초과하여 함유될 경우, 다른 성분들의 함량이 적어져, 기계적 강도를 확보하기 어려운 문제점이 있다.
상기 규산염은 무기질의 불연성 소재로서, 불연성 및 난연성을 현저하게 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 저온에서도 경화를 촉진할 수 있으며, 방음성, 내충격성, 압축강도 등의 기능성 및 기계적인 강도를 개선하기 위하여 사용된다. 이때, 규산염은 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합 일 수 있다. 가장 바람직하게는 규산나트륨과 규산칼륨이 1:0.5 중량비율로 혼합된 것을 이용하는 것 일 수 있다.
상기 규산염이 10 중량% 미만으로 함유될 경우, 기재층이 현저한 난연성 및 기계적 강도를 기대하기 어려울 수 있으며, 15 중량%를 초과하여 함유될 경우, 경화가 너무 빠르게 진행되고, 폼 원료가 서로 엉기게 되어, 발포폼의 유동성을 확보하기 어려운 문제가 있다.
상기 하이드록시옥소알루미늄(Hydroxy(oxo)aluminium)은 고온에서 흡열반응이 진행되어, 난연성을 개선할 수 있으며, 열적 변화에 따른 팽창을 억제해 주어, 기재층의 균열 발생을 방지하는 효과가 있다. 상기 하이드록시옥소알루미늄이 5중량% 미만으로 함유될 경우, 기재층이 열적 변화에 취약해 균열이 발생될 우려가 있고, 10중량%를 초과할 경우, 다른 성분들의 함량이 상대적으로 적어질 수 있어서, 기재층의 기계적 강도가 약화될 수 있는 문제가 있다.
상기 질석은 무기물로서, 불연성이 매우 우수하고, 단열성이 좋으며, 특유의 점성이 인해 다른 폼원료와 엉키면서 결합되므로, 균일하게 혼합될 수 있다. 상기 질석은 1200~1400℃에서 소성된 것을 이용할 경우, 질석은 다수개의 미세기공을 함유하게 되므로, 단열성 및 방음성을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 상기 질석이 5중량% 미만으로 함유될 경우, 화재 진압의 효과가 미미하고, 10중량%를 초과할 경우, 발포를 힘들게 할 뿐만 아니라, 충분한 강성을 갖기 어려운 문제점이 있다.
상기 팽창흑연은 흑연의 층상 구조를 가지므로 그 층상 사이에 원자나 작은 분자를 집어 넣고 열을 가할 경우 아코디언처럼 분리되면서 입자가 수백배 팽창하게 되는 현상을 가지게 된다. 상기 흑연이 열처리에 의해 팽창하게 되면, 층을 이루는 면에 대하여 수직방향으로 단열성이 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 팽창흑연은 화재시 팽창하여 산소를 차단하고 자기 소화기능을 가질 수 있어서 더 이상 불길이 확산되지 못하도록 하여 기재층의 불연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 팽창흑연이 1중량% 미만으로 함유될 경우, 경화 후 기재층의 난연성 및 단열성 효과가 미미할 수 있고, 5중량%를 초과할 경우, 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 갯벌흙은 발포폼에 1~10mm 정도의 내경을 지닌 확장공극을 형성하게 된다. 상기 확장공극이 형성될 경우, 경량성과 흡음성을 기대할 수 있는 효과가 있다. 또한, 갯벌흙에서 발생된 원적외선이 외부로 방출되어, 실내의 공기질을 개선할 수 있는 효과가 있다. 상기 갯벌흙이 1중량% 미만으로 함유될 경우, 첨가량 대비 확장공극의 수가 너무 적어 경량성과 흡음성이 저하될 우려가 있고, 5중량%를 초과할 경우, 발포폼에 확장공극이 너무 과다하게 형성되어, 기재층으로 경화후에 강도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
상기 염화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨은 발포폼의 경화를 촉진하고, 규칙적인 폐쇄성 기포를 형성하도록 하여, 안정적인 물성을 갖도록 하기 위함이다. 또한, 상기 염화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨에 의해 발포폼이 점성을 갖게 되므로, 무기계 혼합물의 탈리를 방지할 수 있다. 상기 염화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨이 1중량% 미만으로 함유될 경우, 발포폼의 경화속도가 매우 느리기 때문에 시공시간이 길어지는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 이미 발포된 기포들이 소포되어, 음파를 흡수할 수 있는 물리적인 형태를 갖게 될 수 없다. 또한, 불규칙한 기포가 형성되어, 불안정한 물성을 갖게 될 우려가 있다. 또한, 상기 염화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨이 5중량%를 초과할 경우, 발포폼이 발포되기 전에 경화되어, 가공성이 좋지 못한 문제가 있다.
이외에, 상기 무기계 혼합물에는 알루미늄 실리케이트 1~5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 실리케이트는 미세한 중공체 분말로 탁월한 열반사와 열저항 기능이 있으며 용융점이 약 1800℃이며 피막의 압축강도가 3,000N/cm2 정도로 매우 단단한 구조로 이루어져 있어 내구성이 뛰어나며 반영구적 단열기능을 발휘할 수 있다.
방법에 따라서, 상기 무기계 혼합물의 바인딩 효과를 증진시키기 위하여, 상기 무기계 혼합물은 표면에 유기기가 형성된 것을 이용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 무기계 혼합물을 용매에 콜로이드 상태로 분산시킨 후, 콜로이드 상태의 용액에 유기실란을 첨가하여 1~5시간 정도 교반처리하고, 이를 반응기에 통과함으로써, 유기기가 표면에 형성된 무기계 혼합물 입자를 제조할 수 있다. 이때, 상기 유기실란의 구체적인 예로는 디메틸디메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 테트라에톡시실란 등을 들 수 있다. 또한, 반응기는 가열창지로서 온도 100~250℃로 승온하여 1~5시간동안 용매와 유기기가 형성된 무기계 혼합물을 탈수 및 축합반응시켜 표면 처리가 완료된 유기기가 표면에 형성된 무기계 혼합물 입자를 제조할 수 있는 것이다.
이와 같이 제조되는 무기계 혼합물의 표면에는 유기실란이 형성되어 있으므로, 바인딩 효과가 우수하고 이에 따라서 내구성이 더욱 향상될 수 있는 효과가 있다.
상기 폼 원료에 포함되는 분산제는 폼 원료의 성분들이 균일하게 혼합되도록 도와주는 역할을 하며, 상업적으로 사용가능한 다양한 분산제가 사용될 수 있다. 상기 분산제가 1 중량%미만으로 함유될 경우, 분산제의 5중량%를 초과하는 경우에는 발포폼의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.
방법에 따라서, 기재층에 함침되는 무기계 혼합물의 탈리를 방지하고, 마감층과의 결합력을 향상시키기 위해, 기재층과 마감층 사이에 접합층을 더 포함할 수 있으며, 상기 접합층에 사용되는 바인더는 비닐계단량체의 중합체, 아크릴계단량체의 중합체, 폴리비닐아세테이트(PVAc), 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(EVA), 멜라민수지, 에폭시수지, 아크릴수지, 암모늄폴리포스페이트, 멜라민포스페이트, 유기인산에스테르, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 천연 추출물 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것 일 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 바인더에 사용되는 천연 추출물에는 대마 추출물과 느릅나무 추출물이 1:0.5 중량비로 혼합된 것을 이용할 수 있다. 상기의 중량비로 혼합된 천연 추출물은 결합력 측면에서 더 유리할 수 있다. 더욱 구체적으로, 대마와 느릅나무 각각의 줄기를 적절한 크기로 절단 및 파쇄하고, 이들을 물에 넣고 일정 시간 이상 가열하게 되면 내부의 섬유질 성분만 남게 된다. 그리고 이들을 끓인 물은 점액질 상태의 물질이 된다. 본 발명은 이러한 점액 물질, 즉 천연 추출물을 결합층의 구성물질(바인더)로서 채용하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 단열층은 복합 난연제 30~40중량%, 실리카졸 20~35중량%, 기능성 향균제 10~25중량%, 내열안정제 5~20중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 복합 난연제는 무기계 난연제와 유기계 난연제 중 하나 또는 이들의 혼합에 의해 형성될 수 있다. 상기 무기계 난연제는, 수산화금속보강재, 수산화마그네슘, 몰리브덴화합물, 삼산화안티몬, 오산화안티몬 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성될 수 있다. 상기 유기계 난연제는, 브롬화합물, 염소화합물, 인계 난연제, 할로겐계 난연제 등의 유기계 난연제 중 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된다.
상기 실리카졸은 50~100nm의 입자크기를 갖는 실리카 분말이 40~50 중량%의 농도로 용매(물)에 분산되어 있는 것을 사용할 수 있다. 난연성, 단열성, 접착력 및 내충격성을 향상시키기 위해 사용된다. 이때, 실리카 분말이 분산되어 졸(sol) 상태를 유지하고, 겔(gel) 상으로 변화하는 것을 방지하기 위해, 실리카 분말이 분산되는 물에는 수산화나트륨과 같은 1A족 알칼리 금속 수산화 물이 포함될 수 있다. 또한, 상기 실리카 분말에 사용되는 실리카는 흄드 실리카(fumed silica), 구형 실리카(spherical silica) 및 용융 실리카(fused silica)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 흄드실리카, 구형실리카, 용융실리카가 1:1:0.5 중량비로 구성된 것을 이용할 수 있다. 상기 실리카졸이 20 중량% 미만으로 함유될 경우, 단열성능의 저하, 내구성, 접착성 저하 등의 물성 저하가 문제가 야기될 수 있고, 35 중량%를 초과할 경우, 필요 이상의 사용이 무의미하므로, 첨가량 대비 경제성이 좋지 못한 문제가 있다.
상기 기능성 향균제는 제올라이트, 토르마린, 패각 소성 분말, 슝기트 분말을 이용할 수 있다. 상기 제올라이트(Zeolite)는 화산에서 얻는 광물질로서 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 함수 알루미늄 규산염 광물의 일종으로(Si, Al) O4의 사면체가 입체망상으로 결합하고 있는 구조로 중앙부에 큰 틈이 존재하고, 망상구조가 올바른 규칙이 깨어져 골격에 빈틈이 있는데, 이 빈틈에 의해 분자체 기능을 가지면서 동시에 다량의 물을 흡착할 수가 있고, 고온에서도 그 기공의 형태가 유지되며 암모니아 및 중금속, 독성물질을 흡착해서 포화상태가 되도 다시 배출하지 않는 성질 있으며, 경수를 연수로 형성되는 여과재로 사용된다. 제올라이트의 구조상의 특징은 결정구조 내에 있는 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착하는 성질을 가지고, 일정한 크기의 세공경을 갖고 있기 때문에 이것보다 작은 분자를 선택적으로 통과시켜 흡착하고, 이 분자체 효과를 이용하여, n-paraffin과 isoparaffin의 분리나 ortho, meta, para 이성질체를 분리할 수 있다. 또한, 결정구조 내에 교환가능한 양이온을 함유하고 있기 때문에 용이하게 다른 양이온과 자유롭게 교환하는 이온 교환성을 갖는데, 이 성질을 이용하여 공기 중의 유해물질의 제거, 유용성분의 농축, 회수를 할 수 있다.
상기 토르마린은 지구상에 존재하는 광물 중에 유일하게 미세한 열에 의해 입자가 전기를 발생시켜 미약 전류를 흐르게 하는 성질을 갖고 있는 것으로, 전기석이라고도 불려진다. 그러므로, 외부로부터 토르마린으로 열전달이 되면, 토르마린에서 미약 전류가 발생되어 난방의 상승 작용이 나타나게 된다. 또한 토르마린은 다량의 음이온 발생으로 항균, 탈취 및 세정효과와 같은 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.
상기 패각 소성 분말은 굴, 조개, 전복, 소라, 꼬막, 모시조개, 홍합, 키조개 및 맛조개 등의 패류를 수집하여, 연마기에 넣고 표면에 부착된 오니, 해초 등의 이물을 깨끗이 세정 한 후 세정된 굴 패각을 분쇄기에 투입하여 10~20mm의 정도의 크기로 조 분쇄하고 소성로에 투입하여 약 400~500℃의 온도를 유지하면서 2~3시간 동안 1차 소성시킨 후, 상기 1차 소성된 패각분말을 10% 수산화나트륨 용액에 약 30~50분 정도 짧은 시간 동안 침적시키고 이를 건져내고 약 600~700℃의 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 2차 소성시켰다. 상기 2차 소성된 패각분말을 5% 정도의 염산용액에 약 5~10분 정도 짧은 시간 동안 침적시켰다가 건져내어 다시 물이 담겨진 세정로로 옮겨 3~5시간 정도 침적시켰다가 이를 건져내어 약 1100~1250℃ 범위 온도를 유지하는 소성로에서 3~4시간 동안 3차 소성시킨 후 200~500 메쉬 범위크기로 미분쇄하여 얻은 분말을 이용하여 기능성 단열층을 제조할 경우, 상기 기능성 단열층은 최적의 향균성과 탈취성이 부여되도록 할 수 있다.
상기 슝기트 분말은 탄소가 2~30 나노미터의 작은 알갱이로 플러렌 및 고차플러렌 구조를 갖고 유기 및 무기화합물로부터 물과 공기를 정화시키는 흡착력을 갖고 또한 높은 살균력을 가지며 물이나 오일에서 오염을 제거할 수 있는 특징이 있다.
상기 기능성 단열층에 기능성 향균제가 포함됨으로써, 공기정화, 탈취효과, 음이온발생 및 향균효과를 기대할 수 있다.
더욱 바람직하게 상기 기능성 향균제는 제올라이트 20~40중량% , 토르마린 20~35중량%, 패각 소성 분말 15~25중량%, 슝기트 분말 5~25중량%로 구성된 것을 이용하여, 향균 성능을 현저히 개선시킬 수 있다.
상기 내열안정제는 경화시 반응열에 의한 열화를 방지하기 위해 첨가되는 것으로서, 고온 황변 현상을 억제하는 동시에 난연성을 부여할 수 있는 인계 내열안정제를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 화재에도 인체에 무해하고 친환경성을 갖는 마그네슘 알루미늄 하이드록시 카보네이트를 사용할 수 있다.
상기 마감층은 불연성을 갖는 알루미늄을 상기 기능성 단열층에 융착함으로써, 형성 할 수 있고, 방법에 따라서, 불연성이 무기계 광물질을 혼합하여 구성된 것을 이용 할 수 있다.
또한, 상기 마감층은 외부면에 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 한다.
방법에 따라서, 상기 마감층에 복수개의 통공을 형성할 수 있다. 이는 화재발생 내지 고온의 환경에서 공기가 상승하여, 상기 마감층이 파손되는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명은 앞서 언급된 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬을 제공할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬에 관하여, 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
a) 발포 폴리스티렌 비드가 포함된 폼 원료를 발포시켜 발포폼을 형성하되, 상기 폼 원료는 배합수 40~65중량%, 발포성비드 10~30중량%, 425mesh의 무기계혼합물 10~30중량% 및 분산제 1~5중량%로 구성된 것을 사용하였으며, 상기 폼원료를 batch식 발포기를 이용하여 0.5 ~ 0.8kgf/㎠의 증기압력으로 발포되도록 함으로써, 발포폼을 형성하였다.
b) 형성된 발포폼을 일정한 형상을 갖는 틀을 이용해 성형한 후, 경화시켜, 기재층을 형성하였다.
c) 제조된 기재층의 일면 또는 양면에 복합 난연제를 포함하는 기능성 단열층을 형성하였다.
d) 상기 기능성 단열층의 외면에 마감층을 형성함으로써, 다기능성 판넬을 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 발포폴리스티렌 비드의 표면에 불연성 미분체를 1차 코팅한 후, 규산칼륨용액으로 2차 코팅하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 무기계 혼합물은 수산화마그네슘 20~35중량%, 수산화알루미늄 15~30중량%, 규산염 10~15중량%, 하이드록시옥소알루미늄 5~10중량%, 질석 5~10중량%, 팽창흑연 1~5중량%, 갯벌흙 1~5중량%, 염화나트륨 1~5중량%, 탄산나트륨 1~5중량%로 구성된 것을 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 1의 제조방법에 있어서,
상기 기능성 단열층은 복합 난연제 30~40중량%, 실리카졸 20~35중량%, 기능성 향균제 10~25중량%, 내열안정제 5~20중량%를 포함하여 구성되는 것을 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 5>
실시예 1의 제조방법에 있어서,
상기 마감층은 외부면에 아나타제 결정형을 갖는 이산화티탄 비결정성 졸 광촉매의 수용액을 도포하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<비교예 1>
c) 기능성 단열층을 형성하되, 상기 기능성 단열층은 복합 난연제 30~40중량%, 실리카졸 20~35중량%, 기능성 향균제 10~25중량%, 내열안정제 5~20중량%를 포함하여 구성된 것을 이용하였고, d) 상기 기능성 단열층의 외면에 마감층을 형성함으로써, 다기능성 판넬을 제조하였다.
<비교예 2>
a) 발포 폴리스티렌 비드가 포함된 폼 원료를 발포시켜 발포폼을 형성하되, 상기 폼 원료는 배합수 40~65중량%, 발포성비드 10~30중량%, 425mesh의 무기계혼합물 10~30중량% 및 분산제 1~5중량%로 구성된 것을 사용하였으며, 상기 폼원료를 batch식 발포기를 이용하여 0.5 ~ 0.8kgf/㎠의 증기압력으로 발포되도록 함으로써, 발포폼을 형성하였다.
b) 형성된 발포폼을 일정한 형상을 갖는 틀을 이용해 성형한 후, 경화시켜, 기재층을 형성하였다.
d) 이후, 기재층의 외면에 마감층을 형성함으로써, 다기능성 판넬을 제조하였다.
<비교예 3>
시중에서 통상적으로 사용되는 난연 판넬(LG하우시스)을 비교예로서 사용하였다.
■ 실험예1 : 난연성 및 단열성 평가
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 다기능성 판넬의 난연성 및 단열성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 상기 시험체를 가열로에 투입하고, 상기 가열로를 KS F 2271-1의 온도곡선에 따라 30분 동안 가열하여, 난연성(6mm 균열/ 25mm 균열/ 화염발생 유무/ 착화 유무)과 단열성(비가열면의 평균상승온도, 최고상승온도)을 평가하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 난연성 | 6mm 균열 | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 부분 관통 |
| 25mm 균열 | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | 관통 x | |
| 화염발생 유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 유 | |
| 착화유무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 무 | 유 | |
| 단열성 | 비가열면의 평균상승온도(℃) | 48.7 | 38.2 | 35.5 | 34.1 | 46.1 | 80.1 | 97.2 | 110.2 |
| 비가열면의 최고상승온도 | 50.1 | 39.1 | 36.5 | 35.1 | 48.4 | 89.5 | 11.2 | 132.2 | |
■ 실험예2 : 경량성 평가
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예 3에서 제조된 다기능성 판넬의 경량성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예 3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 상기 시험체를 (100×100×100)mm로 절단하여, KS F 2701의 시험방법에 따라 절건밀도의 측정을 수행하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 절건밀도(g/cm3) | 0.20 | 0.15 | 0.10 | 0.13 | 0.16 | 0.30 | 0.35 | 0.55 |
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 밀도가 현저히 낮다는 점을 고려하여, 경량성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
■ 실험예3 : 휨파괴 측정실험
1) 실험방법
실시예 1 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예 3에서 제조된 다기능성 판넬의 휨파괴 측정을 평가하기 위하여, 실시예 1 ~ 실시예 5로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, KSF 3504 : 2007을 사용하여, 휨파괴 측정을 진행하였다.
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 휨파괴 하중(N) | 302 | 324 | 355 | 368 | 335 | 190 | 200 | 210 |
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 더 높은 휨 하중을 갖는 것으로 나타났다.
■ 실험예4 : 향균성 평가
1) 실험과정
실시예 1 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 다기능성 판넬의 향균성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체를 대상으로 수행하며, 더욱 구체적으로, 4주 동안 1주 간격으로 곰팡이 균주의 배양정도를 살펴보는 방법으로 수행되었으며, 사용된 곰팡이 균주는 다음과 같다.
Aspergillus niger ATCC 9642(검정 곰팡이) / Penicillium pinophilum ATCC 11797(페니실리움 피노필럼) /Chaetomium globosum ATCC 6205(토양사상균) / Gliosiadium virens ATCC 9645 / Aureobasidium pullulans ATCC 15233(풀루란)
-: 없음
+: 균사의 발육이 미세하게 인지됨
++: 균사의 발육이 보통으로 인지됨
++: 균사의 발육이 두드러지게으로 인지됨
2) 실험결과
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 |
| 곰팡이 발육 | - | - | - | - | - | + | +++ | +++ |
상기 표 4의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 곰팡이를 접종한 부분에서 균사의 발육이 인지되지 않았으며, 이를 통해 향균력이 있음을 알 수 있었다.
■ 실험예5 : 압축강도, 인장강도 , 부착강도 및 부피변화율 평가
1) 실험과정
실시예 1 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 다기능성 판넬의 압축강도, 인장강도 , 부착강도 및 부피변화율을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체의 압축강도, 인장강도, 부피변화율, 부착강도를 측정하였다.
상기 압축강도, 인장강도 및 부착강도는 28일 후 KS F 4042-02의 표준에 따라 측정하였으며, 상기 부피변화율은 시공 28일 후의 부피를 0℃부터 35℃까지 온도를 달리하여 매일 부피 변화의 정도를 측정함으로써 평가하였다.
2) 실험결과
그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
| 구분 | 압축강도 (N/㎟) |
인장강도 (N/㎟) |
부착강도 (MPa) |
부피변화율 (%) |
| 실시예1 | 59.2 | 6.4 | 1.5 | 0.0003 |
| 실시예2 | 61.2 | 6.7 | 1.6 | 0.0002 |
| 실시예3 | 63.8 | 6.8 | 2.0 | 0.0001 |
| 실시예4 | 65.8 | 7.8 | 2.1 | 0.0001 |
| 실시예5 | 62.9 | 6.6 | 1.9 | 0.0002 |
| 비교예1 | 40.2 | 4.4 | 1.0 | 0.0010 |
| 비교예2 | 35.2 | 4.2 | 1.1 | 0.0009 |
| 비교예3 | 39.2 | 4.1 | 1.0 | 0.0008 |
상기 표를 참고하면, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 경우, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 물리적 강도특성 및 부착 성능 면에서 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
■ 실험예6 : 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성 평가
1) 실험과정
실시예 1 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3에서 제조된 다기능성 판넬의 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 5, 비교예 1 ~ 비교예3으로부터 제조된 각각의 평가용 시험체의 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성을 측정하였다.
동결융해 저항성은 KS F 2456에 따라 동결융해 저항성 시험을 수행하였고, 균열 저항성은 AASHTO PP34-98에 따라 균열 저항성 시험을 수행하였다. 또한, 건조수축 저항성은 KSF 2424에 따라 건조수축 저항성 시험을 수행하였다.
2) 실험결과
그 결과를 하기 표6에 나타내었다.
| 구분 | 동결융해저항성(%) | 균열저항성 | 건조수축저항성 |
| 기준값: 80% 이상 |
기준값: 56일 까지 균열없음 |
기준값: 0.15 이하 |
|
| 실시예1 | 95 | 균열없음 | 0.02 |
| 실시예2 | 98 | 균열없음 | 0.02 |
| 실시예3 | 98 | 균열없음 | 0.01 |
| 실시예4 | 99 | 균열없음 | 0.01 |
| 실시예5 | 97 | 균열없음 | 0.01 |
| 비교예1 | 85 | 균열없음 | 0.05 |
| 비교예2 | 83 | 균열없음 | 0.06 |
| 비교예3 | 82 | 균열없음 | 0.09 |
상기 표 6를 살펴보면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5는 비교예1 내지 비교예 3에 비하여 동결융해 저항성, 균열 저항성 및 건조수축 저항성에서 동등 이상으로 우수하다는 것을 알 수 있다.
Claims (8)
- a) 발포성 비드가 포함된 폼 원료를 발포시켜 발포폼을 형성하는 단계;
b) 형성된 발포폼을 이용해 기재층을 형성하는 단계;
c) 제조된 기재층의 일면 또는 양면에 복합 난연제를 포함하는 기능성 단열층을 형성하는 단계;
d) 상기 기능성 단열층의 외면에 마감층을 형성하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 1 항에 있어서,
상기 폼 원료는 배합수 40~65중량%, 발포성비드 10~30중량%, 무기계혼합물 10~30중량% 및 분산제 1~5중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 2 항에 있어서,
상기 발포성 비드는 발포 폴리스티렌 비드의 표면에 불연성 미분체가 1차 코팅된 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 3 항에 있어서,
상기 발포성 비드는 규산칼륨용액으로 2차 코팅되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 2 항에 있어서,
상기 무기계 혼합물은 수산화마그네슘 20~35중량%, 수산화알루미늄 15~30중량%, 규산염 10~15중량%, 하이드록시옥소알루미늄 5~10중량%, 질석 5~10중량%, 팽창흑연 1~5중량%, 갯벌흙 1~5중량%, 염화나트륨 1~5중량%, 탄산나트륨 1~5중량%, 탄산칼륨 1~5중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 1 항에 있어서,
상기 기능성 단열층은 복합 난연제 30~40중량%, 실리카졸 20~35중량%, 기능성 향균제 10~25중량%, 내열안정제 5~20중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 1 항에 있어서,
상기 마감층은 외부면에 광촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬의 제조방법 - 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 난연, 단열 및 결로 방지 기능을 갖는 다기능성 판넬
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