WO2017065345A1 - 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널에 관한 것으로, 단열보드에 패턴(pattern)을 형성시키는 단계(단계 1); 상기 패턴이 형성된 단열보드의 양면에 각각 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)를 도포하는 단계(단계 2); 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar) 위에 각각 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)를 적층시키는 단계(단계 3); 및 상기 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar) 내부에 매립시켜 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제조하는 단계(단계 4); 를 포함하여 제조되는 것을 기술적 특징으로 하며, 초미립시멘트, 미세한 골재(fine aggregate) 및 탄소나노튜브를 사용할 뿐만 아니라, 초미립시멘트와 분말수지의 배합비를 최적화하여 구조강도를 향상시킨 장점이 있으며, 분말수지로 비닐아세테이트에틸렌(VAE)를 사용하고 분말수지와 소수성 수지의 배합비를 최적화하여 내수성을 향상시킨 장점이 있다.
Description
본 발명은 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초미립시멘트, 미세한 골재(fine aggregate) 및 탄소나노튜브를 사용할 뿐만 아니라, 초미립시멘트와 분말수지의 배합비를 최적화하여 구조강도를 향상시키며, 분말수지로 비닐아세테이트에틸렌(VAE)를 사용하고 분말수지와 소수성 수지의 배합비를 최적화하여 내수성을 향상시킨, 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널에 관한 것이다.
통상 건물 내·외장재로 사용되는 단열패널은 재료에 따라 무기질 단열패널과 유기질 단열패널로 구분된다. 무기질 단열패널은 암면이나 유리면 등과 같은 무기물을 단열재로 사용하며, 따라서 불에 강하고 접합부 시공성이 우수한 장점은 있으나, 내수성(내습성)이 약하고 기계적 특성이 불량하여 수분에 노출되기 쉬운 화장실 등의 마감 벽체로 시공하기에는 적절치 못한 단점이 있다.
반면, 유기질 단열패널은 주로 발포 합성수지로 된 기판(평판)을 단열재로 사용하는 것으로 내수성(내습성)이 우수하고, 시공성도 우수하지만 불에 약한 단점이 있다. 이를 개선하기 위해서 최근에는 각종 난연제를 첨가하여 불에도 강한 유기질 단열패널이 개발되어 있다. 하지만, 무기질 난연재 첨가로 인하여, 단열성 저하 및 강도에 취약한 문제가 발생한다. 이와 같은 문제점을 해결하는 방법은 유기질 단열재 양쪽 표면에 무기질로 코팅하는 방법이 개발되고 있다. 단열성은 유기질 단열재가 기능을 구현하고, 무기질 코팅 층은 난연성과 구조강도를 가지도록 하는 것이다. 유기질 단열패널의 재료로는 발포 폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 발포 염화비닐 등이 주로 사용된다.
그런데 종래의 발포 합성수지 단열패널, 예컨대 스티로폼을 사용하여 화장실 내벽을 시공할 경우, 벽돌 등으로 습식 시공되는 외벽과 내벽 사이 사이에 스티로폼을 삽입하는 방법으로 시공되어 왔다. 즉, 종래의 발포 합성수지 단열패널은 표면강도가 약하고, 그 위에 바로 모르타르를 도포하거나, 타일을 부착하는 것이 불가능하기 때문에 단열패널의 내측에는 벽돌 등으로 내벽을 형성하고, 그 내벽 위에 비로소 타일을 부착하거나 모르타르를 도포하는 시공방법이 사용되어 왔다. 따라서, 종래에는 시공방법이 복잡하고, 특히 내벽의 두께만큼 실내공간이 잠식되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국등록특허공보 제10-0388149호(2003.06.18.)에서는 발포 합성수지의 후면을 엠보싱 처리하고, 전면에는 금속 매쉬망을 압착 및 삽입 설치하며, 그 표면에는 접착 몰탈, 충격보강 유리섬유망, 접착 몰탈, 유리섬유망, 접착 몰탈 및 마감 코팅재를 차례로 적층시킨 건축용 외벽 패널이 개시되어 있다.
그러나 상기 외벽 패널은 금속 메쉬망과 유리섬유망, 접착몰탈 등이 층층이 적층되어 있어서 패널을 적당한 규격으로 절단하는 것이 불가능하고, 기술적으로 제조 가능한 패널의 크기도 제한적일 수밖에 없다는 한계가 있었다. 또한, 발포 합성수지의 일면에만 접착 몰탈 등이 적층되어 있기 때문에 건조과정에서 패널 자체가 한쪽 방향으로 둥글게 휘는 단점이 있고, 나아가 발포 합성수지와 접착 몰탈의 접착력이 약하여 발포 합성수지의 전면에서 접착 몰탈이 이탈되는 문제점이 있었다.
대한민국공개특허공보 제10-2006-0109210호(2006.10.19.)에는 스티로폼이나 폴리우레탄 폼 등으로 이루어진 단열재 표면에 스크래치를 형성하고, 그 일면에 시멘트, 규사, 황토 중 어느 하나 또는 그 혼합물과 아크릴 수지가 혼합된 도막층을 형성한 건축용 패널이 개시되어 있다. 이러한 패널은 상기 도막층 위에 타일 등을 바로 부착하도록 시도된 것이지만, 도막층이 갈라지거나 단열재와 도막층 사이에 접착력이 부족하여 서로 분리되는 문제가 있으며, 특히 도막층이 단열재의 일면에만 도포되어 있기 때문에 패널이 한쪽 방향으로 휘어지는 현상을 피할 수 없다.
대한민국등록특허공보 제10-0741311호(2007.08.01.)에는 발포 합성수지로 된 기판과, 상기 기판의 양면에 각각 적층된 유리섬유 보강네트와, 그 위에 각각 도포된 모르타르 표면층으로 이루어지되, 상기 모르타르 표면층은 아크릴 수지 20~40부피%와 규사 40~60부피%로 이루어진 모르타르 접착제와 백색 시멘트가 1:1.5~2.5의 중량비로 혼합된 발포 합성수지 단열패널이 개시되어 있다.
상기 발포 합성수지 단열패널은 유리섬유 보강네트와 모르타르 표면층이 기판의 양면에 형성되어 있어서, 건물 벽체에 대한 부착력이 강하고, 패널 자체가 한쪽 방향으로 휘어지지 않고 평탄한 단열패널을 제조할 수 있으며, 모르타르 표면층과 발포 합성수지 기판 사이의 접착력이 우수한 장점이 있지만, 구조강도 및 내수성이 미흡한 단점이 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2014-0024135호(2014.02.28.)에는 설계된 크기와 두께를 가지는 바탕재로서의 단열보드; 상기 단열보드의 배면에 대응되는 외측면을 포함하여 최소 한 면 이상에 밀착상태로 접합되는 격차층으로서의 유리섬유 메쉬; 상기 단열보드의 배면을 제외한 모든 면에 시멘트 25~40%, 규사 40~60%, 분말수지 3~15%, 나일론 섬유 0.2~3%, 증점제 0.2~1% 및 고유 동화제 0.2~4%를 건식 혼합하여 그 혼합물 100에 대해 물 15~30%로 배합 교반한 몰탈을 도포하여 형성되며, 경량의 벽돌, 타일 또는 대리석이 부착되거나 패턴 또는 무늬가 도장되는 마감재층으로 구성되는 건축용 보드가 개시되어 있다.
상기 건축용 보드는 단열성과 불연성이 향상되고 시공이 간편한 장점이 있지만, 구조강도 및 내수성이 미흡한 단점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR 10-0388149 B1 2003.06.18.
(특허문헌 2) KR 10-2006-0109210 A 2006.10.19.
(특허문헌 3) KR 10-0741311 B1 2007.08.01.
(특허문헌 4) KR 10-2014-0024135 A 2014.02.28.
본 발명의 목적은, 초미립시멘트, 미세한 골재(fine aggregate) 및 탄소나노튜브를 사용할 뿐만 아니라, 초미립시멘트와 분말수지의 배합비를 최적화하여 구조강도를 향상시키며, 분말수지로 비닐아세테이트에틸렌(VAE)를 사용하고 분말수지와 소수성 수지의 배합비를 최적화하여 내수성을 향상시킨, 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법 및 이에 의해 제조된 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은 단열보드에 패턴(pattern)을 형성시키는 단계(단계 1); 상기 패턴이 형성된 단열보드의 양면에 각각 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)를 도포하는 단계(단계 2); 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar) 위에 각각 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)를 적층시키는 단계(단계 3); 및 상기 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar) 내부에 매립시켜 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제조하는 단계(단계 4); 를 포함하되, 상기 폴리머 시멘트 모르타르는 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반하는, 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법을 제공한다.
상기 초미립시멘트는 블레인(Blaine) 분말도가 6,000~7,000㎠/g 이며, 상기 골재는 입자 크기 0.5~100㎛ 인 미세한 골재(fine aggregate)이며, 상기 분말수지는 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말수지이며, 상기 소수성 수지는 염화비닐(vinyl chloride) 80~90중량%, 에틸렌(ethylene) 5~15중량% 및 비닐 라우린산염(vinyl laurate) 5~10중량% 포함한다.
상기 초미립시멘트 및 상기 분말수지는 4~12 : 1 중량비로 포함되며, 상기 분말수지 및 상기 소수성 수지는 1 : 0.1~0.5의 중량비로 포함된다.
상기 패턴의 폭과 깊이는 각각 1~2㎜이며, 상기 유리 섬유 메쉬의 간격(L)은 4~10㎜이며, 상기 패턴과 인접한 패턴의 간격은 상기 유리 섬유 메쉬의 간격(L)의 2/5 ~ 4/5 가 되도록 형성된다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제공한다.
본 발명에 따른 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널은, 초미립시멘트, 미세한 골재(fine aggregate) 및 탄소나노튜브를 사용할 뿐만 아니라, 초미립시멘트와 분말수지의 배합비를 최적화하여 구조강도를 향상시킨 장점이 있으며, 분말수지로 비닐아세테이트에틸렌(VAE)를 사용하고 분말수지와 소수성 수지의 배합비를 최적화하여 내수성을 향상시킨 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 패턴(pattern)(103)이 형성된 단열보드(100)의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법을 설명하는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리머 시멘트 모르타르(200)의 사진이다.
도 4는 패턴(103)이 형성된 단열보드(100)에 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)를 도포한 사진이다.
도 5는 유리 섬유 메쉬(300)에 외력을 가하여 상기 유리 섬유 메쉬(300)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(200) 내부에 매립시킨 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 사진이다.
도 6은 실시예 1에서 제조한 단열패널을 습도가 70% 이상인 양생실에서 24시간 동안 양생한 최종 제품의 사진이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 단열패널의 인장강도 그래프이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 단열패널의 물 흡수도 그래프이다.
도 9는 실시예 1에서 소수성 수지의 함량을 달리하여 굴곡파괴하중 및 내수성을 측정한 그래프이다.
도 10은 실시예 1에서 초미립시멘트 및 분말수지의 중량비를 달리하여 굴곡파괴하중을 측정한 그래프이다.
도 11은 실시예 1에서 혼합물 및 물의 중량비를 달리하여 Mortar 점도를 측정한 그래프이다.
도 12는 실시예 1에서 탄소나노튜브의 함량비를 달리하여 굴곡파괴하중을 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 패턴(pattern)(103)이 형성된 단열보드(100)의 사시도이며,
도 2는 본 발명에 따른 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법을 설명하는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법은,
단열보드(100)에 패턴(pattern)(103)을 형성시키는 단계(단계 1);
상기 패턴(103)이 형성된 단열보드(100)의 양면에 각각 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)를 도포하는 단계(단계 2);
상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200) 위에 각각 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)(300)를 적층시키는 단계(단계 3); 및
상기 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)(300)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200) 내부에 매립시켜 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제조하는 단계(단계 4);
를 포함한다.
상기 단계 1은 단열보드(100)에 패턴(pattern)(103)을 형성시키는 단계이다.
상기 단열보드(100)는 EPS(발포 폴리스티렌) 보드 또는 XPS(압축 폴리스티렌) 보드 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 패턴(pattern)(103)은 일정한 간격으로 격자형 또는 줄무늬형으로 형성시킬 수 있다. 상기 패턴(pattern)에는 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)가 충진되며, 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200) 내부에 매립되는 상기 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)(300)와의 결합력을 더욱 증대시키는 기능을 한다. 상기 패턴(103)과 인접한 패턴(103)의 간격은 상기 유리 섬유 메쉬(300)의 간격(L)의 2/5 ~ 4/5 가 되도록 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 패턴(103)의 폭(104)과 깊이(105)는 각각 1~2㎜가 되도록 형성시키는 것이 바람직하다.
상기 단계 2는 상기 패턴(103)이 형성된 단열보드(100)의 양면에 각각 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)를 도포하는 단계이다. 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)는 1~2㎜ 두께로 도포하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)를 1㎜ 미만의 두께로 도포하면 상기 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)(300)를 매립시키기 어려운 문제가 있으며, 2㎜ 초과의 두께로 도포하면 내수성 및 구조강도는 증가하지만 원료가 많이 들어가 경제성에서 문제가 발생한다. (도 2의 B 참조)
상기 폴리머 시멘트 모르타르(200)는 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반하여 제조할 수 있다.
상기 혼합물 100중량부에 물 25중량부 미만 혼합하면 폴리머 시멘트 모르타르(200)의 점도가 너무 높아 도포가 어려워지며, 35중량부 초과 혼합하면 폴리머 시멘트 모르타르(200)의 점도가 너무 낮아 상기 단열보드(100) 밖으로 흘러내리는 문제가 있다.
상기 초미립시멘트는 블레인(Blaine) 분말도가 6,000~7,000㎠/g 으로, 일반 보통 포틀랜드 시멘트의 블레인 분말도 약 2,800~3,500㎠/g 과 비교하여 매우 미립으로 물과 접촉하여 접촉 표면적이 커서 시멘트의 수화반응이 빠르기 때문에 시멘트의 초기강도를 증진시킬 뿐만 아니라 장기강도 역시 증진되며, 블리딩이 적고 색이 밝게 되며 비중도 가벼워진다. 상기 초미립시멘트를 20중량% 미만 포함하면 시멘트의 수화반응에 의한 구조강도 부분이 미약하여 강도에 문제가 발생하며, 70중량% 초과 포함하면 시멘트 비율이 증가한 만큼 폴리머 함유량이 감소 되므로 내수성에 문제를 유발시킬 수 있다.
상기 실리카흄은 강도 증대를 위해 포함되며, 1중량% 미만 포함하면 강도가 미흡해지는 문제가 있고, 5중량% 초과 포함하면 폴리머 및 시멘트 함유량이 감소하기 때문에 내수성 및 구조강도에 문제가 발생할 수 있다.
상기 골재는 입자 크기 0.5~100㎛ 인 미세한 골재(fine aggregate)를 사용하는 것이 바람직하며, 입자크기가 0.5㎛ 미만인 골재를 사용하면 골재가 너무 미세하여, 구조강도 발현에 문제가 발생하고, 골재비용이 높아짐에 따라 원가가 증가하여 경제성에 문제가 발생하며, 입자크기가 100㎛ 초과인 골재를 사용하면 강도가 약해지는 문제가 있다. 본 발명에서는 fine particle의 골재를 사용함으로써 내부 기공을 최소화할 수 있고, 수지의 필름 형성 및 시멘트의 수화물 형성시에 결합력을 향상시키는 장점이 있다. 상기 골재가 10중량% 미만 포함하면 concrete 내부에 구조적인 역할을 하는 골재의 비중이 미약하여, 구조강도에 문제가 발생할 수 있으며, 50중량% 초과 포함하면 시멘트 및 폴리머 함유량이 감소하여, 구조강도 및 내수성에 문제가 있다.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 충진제 역할을 수행하며, 10중량% 미만 포함하면 충진제가 부족하여 구조강도가 미흡해지는 문제가 있고, 30중량% 초과 포함하면 시멘트 및 폴리머 함유량이 감소하여 구조강도 및 내수성에 문제가 있다.
상기 분말수지는 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말수지를 사용하는 것이 바람직하고, 종래 사용되던 아크릴 분말수지에 비해 내수성 및 접착력이 증대되는 장점이 있다. 상기 분말수지가 4중량% 미만 포함하면 내수성이 미흡해지는 문제가 있고, 15중량% 초과 포함하면 난연성 및 원가상승 등의 문제가 있다. 상기 초미립시멘트 및 상기 분말수지는 4~12 : 1 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 초미립시멘트 및 상기 분말수지의 중량비가 4 : 1 미만 포함되거나 12 : 1 초과 포함되면 굴곡파괴하중 값이 떨어지는 문제가 있다.
상기 소수성 수지가 0.1중량% 미만 포함되면 단열패널의 내수성이 미흡해지는 문제가 있고, 15중량% 초과 포함되면 단열패널의 접착시에 접착력이 약해지는 문제가 있다. 상기 분말수지 및 상기 소수성 수지는 1 : 0.1~0.5의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 분말수지 및 소수성 수지의 중량비가 1 : 0.1 미만 포함되면 내수성이 미흡해지는 문제가 있고, 1 : 0.5 초과 포함되면 내수성은 증가하지만 접착력이 약해지는 문제가 있다. 상기 소수성 수지는 염화비닐(vinyl chloride) 80~90중량%, 에틸렌(ethylene) 5~15중량% 및 비닐 라우린산염(vinyl laurate) 5~10중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 소수성 수지도 분말 상태로 포함된다.
상기 증점제가 0.1중량% 미만 포함되면 점도가 낮아짐에 따라 흐름성이 너무 높아서 작업성에 문제가 있으며, 0.5중량% 초과 포함되면 점도 상승으로 흐름성이 약해져서 작업성이 안 좋아지는 문제가 있다.
상기 소포제가 0.01중량% 미만 포함되면 기포가 많이 발생하는 문제가 있으며, 0.1중량% 초과 포함되면 시멘트 결합과정에서 이물질로 작용하여, 내수성 및 구조강도를 약하게 하는 요인을 제공할 수 있다.
상기 유동화제가 0.1중량% 미만 포함되면 작업성이 나빠지는 문제가 있으며, 0.5중량% 초과 포함되면 mortar의 점성이 낮아짐에 따라 작업성에 문제가 있다.
상기 탄소나노튜브 0.25중량% 미만 포함되면 단열패널의 강도가 미흡해지는 문제가 있으며, 1중량% 초과 포함되면 탄소나노튜브가 다른 결합력을 방해하여 강도가 약해지는 문제가 있다.
상기 단계 3은 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200) 위에 각각 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)(300)를 적층시키는 단계이다. 상기 유리 섬유 메쉬(300)의 간격(L)은 4~10㎜ 인 것이 바람직하다. 상기 폴리머 시멘트 모르타르(200)에 상기 유리 섬유 메쉬(300)를 적층시키면 상기 유리 섬유 메쉬(300)의 하중에 의해 상기 유리 섬유 메쉬(300)의 일부분이 상기 폴리머 시멘트 모르타르(200)에 매립되게 된다. (도 2의 C, D 참조)
상기 단계 4는 상기 유리 섬유 메쉬(300)에 외력을 가하여 상기 유리 섬유 메쉬(300)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(200) 내부에 매립시켜 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제조하는 단계이다. (도 2의 E 참조)
상기 단계 4 이후에, 상기 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 온풍 또는 적외선 열을 이용하여 반 건조시키는 단계가 추가될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제공한다.
본 발명에 따른 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널은, 초미립시멘트, 미세한 골재(fine aggregate) 및 탄소나노튜브를 사용할 뿐만 아니라, 초미립시멘트와 분말수지의 배합비를 최적화하여 구조강도를 향상시킨 장점이 있으며, 분말수지로 비닐아세테이트에틸렌(VAE)를 사용하고 분말수지와 소수성 수지의 배합비를 최적화하여 내수성을 향상시킨 장점이 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
EPS(발포 폴리스티렌) 단열보드(100)에 격자형의 패턴(pattern)(103)을 형성시켰다. 상기 패턴(103)의 깊이(105)와 폭(104)는 각각 1㎜가 되도록 형성시켰다. 상기 패턴(103)과 인접한 패턴(103)의 간격은 유리 섬유 메쉬(300)의 간격(L)의 3/5 이 되도록 형성시켰다. 블레인 분말도 6,80㎠/g인 초미립시멘트 50중량%, 실리카흄 2중량%, 입자 크기 0.5~100㎛ 인 미세한 골재 30중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10중량%, 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말 5중량%, 소수성 수지 2중량%, 증점제 0.4중량%, 소포제 0.05중량%, 유동화제 0.3중량% 및 탄소나노튜브 0.25중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 물 35중량부를 혼합하고 교반하여 폴리머 시멘트 모르타르(200)를 제조하였으며, 그 사진을 도 3에 나타내었다. 상기 소수성 수지는 염화비닐(vinyl chloride) 85중량%, 에틸렌(ethylene) 10중량% 및 비닐 라우린산염(vinyl laurate) 5중량%를 포함하는 수지를 분말상태로 사용하였다. 상기 패턴(103)이 형성된 단열보드(100)의 양면에 각각 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200)를 1.5㎜ 두께로 도포하였으며, 그 사진을 도 4에 나타내었다. 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)(200) 위에 각각 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)(300)를 적층시켰다. 상기 유리 섬유 메쉬(300)의 간격(L)은 6㎜ 되도록 형성시켰다. 상기 유리 섬유 메쉬(300)에 외력을 가하여 상기 유리 섬유 메쉬(300)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(200) 내부에 매립시켜 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제조하였으며, 그 사진을 도 5에 나타내었다. 상기 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 습도가 70% 이상인 양생실에서 24시간 동안 양생한 최종 제품의 사진을 도 6에 나타내었다.
[비교예 1]
실시예 1에서 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말 대신 아크릴(Acrylic) 수지 분말을 사용한 것을 제외하고 나머지는 동일하게 하여 단열패널을 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 단열패널의 인장강도 및 물 흡수도를 측정하여 도 7 및 도 8에 나타내었다.
도 7에 의하면, 실시예 1에서 제조한 단열패널이 비교예 1에서 제조한 단열패널에 비해 인장강도(tensile strength)가 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 8에 의하면, 실시예 1에서 제조한 단열패널이 비교예 1에서 제조한 단열패널에 비해 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
[실험예 2]
실시예 1에서 소수성 수지의 함량을 달리하여 굴곡파괴하중 및 내수성을 측정하여 도 9에 나타내었다.
도 9에 의하면, 소수성 수지의 함량이 많아질수록 내수성은 향상되지만 굴곡파괴하중이 나빠지는 것을 확인할 수 있다.
[실험예 3]
실시예 1에서 초미립시멘트 및 분말수지의 중량비를 달리하여 굴곡파괴하중을 측정하여 도 10에 나타내었다.
도 10에 의하면, 초미립시멘트 및 분말수지의 중량비가 4 : 1 미만 포함되거나 12 : 1 초과 포함되면 굴곡파괴하중 값이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
[실험예 4]
실시예 1에서 혼합물 및 물의 중량비를 달리하여 Mortar 점도를 측정하여 도 11에 나타내었다.
도 11에 의하면, 혼합물 100중량부에 물 25~35중량부를 혼합하는 경우 Mortar 점도가 양호한 것을 확인할 수 있다.
[실험예 5]
실시예 1에서 탄소나노튜브의 함량비를 달리하여 굴곡파괴하중을 측정하여 도 12에 나타내었다.
도 12에 의하면, 탄소나노튜브가 0.25~1중량% 포함되는 경우에 굴곡파괴하중이 우수한 것을 확인할 수 있다.
[부호의 설명]
100 : 단열보드 103 : 패턴
104 : 패턴의 폭 105 : 패턴의 깊이
200 : 폴리머 시멘트 모르타르 300 : 유리 섬유 메쉬
Claims (5)
- 단열보드에 패턴(pattern)을 형성시키는 단계(단계 1);상기 패턴이 형성된 단열보드의 양면에 각각 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar)를 도포하는 단계(단계 2);상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar) 위에 각각 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)를 적층시키는 단계(단계 3); 및상기 유리 섬유 메쉬(Glass Fiber Mesh)를 상기 폴리머 시멘트 모르타르(Polymer Cement Mortar) 내부에 매립시켜 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널을 제조하는 단계(단계 4);를 포함하되,상기 폴리머 시멘트 모르타르는 초미립시멘트 20~70중량%, 실리카흄 1~5중량%, 골재 10~50중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 10~30중량%, 분말수지 4~15중량%, 소수성 수지 0.1~15중량%, 증점제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.01~0.1중량%, 유동화제 0.1~0.5중량% 및 탄소나노튜브(CNT) 0.25~1중량%를 혼합한 혼합물 100중량부에 대하여 물 25~35중량부를 혼합하고 교반하는,구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 초미립시멘트는 블레인(Blaine) 분말도가 6,000~7,000㎠/g 이며,상기 골재는 입자 크기 0.5~100㎛ 인 미세한 골재(fine aggregate)이며,상기 분말수지는 비닐아세테이트에틸렌(VAE) 분말수지이며,상기 소수성 수지는 염화비닐(vinyl chloride) 80~90중량%, 에틸렌(ethylene) 5~15중량% 및 비닐 라우린산염(vinyl laurate) 5~10중량% 포함하는,구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 초미립시멘트 및 상기 분말수지는 4~12 : 1 중량비로 포함되며,상기 분말수지 및 상기 소수성 수지는 1 : 0.1~0.5의 중량비로 포함되는,구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 패턴의 폭과 깊이는 각각 1~2㎜이며,상기 유리 섬유 메쉬의 간격(L)은 4~10㎜이며,상기 패턴과 인접한 패턴의 간격은 상기 유리 섬유 메쉬의 간격(L)의 2/5 ~ 4/5 가 되는,구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 구조강도 및 내수성이 향상된 단열패널.
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| KR101703881B1 (ko) | 2017-02-08 |
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