KR101970117B1 - 단열재의 제조 장치 및 이를 이용한 제조방법 그리고 이에 따라 제조된 단열재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열재의 제조 장치 및 이를 이용한 제조방법 그리고 이에 따라 제조된 단열재에 관한 것으로, 발포성수지 40~50중량%와, 버미큘라이트(질석)또는 펄라이트 발포분말 50~60중량%를 혼합하고; 상기 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성접착제와 난연액을 40~50 중량부 혼합하며; 상기 얻어진 난연액 혼합물을 납작하면서 직육면체 형태가 되도록 펴서 발포건조기로 이송한 후 발포시키는 과정에 의해 완성된다.

Description

단열재의 제조 장치 및 이를 이용한 제조방법 그리고 이에 따라 제조된 단열재{A manufacturing apparatus for a heat insulating material, a manufacturing method using the same, and a heat insulating material}
본 발명은 단열재의 제조 장치 및 이를 이용한 제조방법 그리고 단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물에 설치되어 단열 성능을 발휘할 수 있는 단열재의 제조 장치 및 이를 이용한 제조방법 그리고 단열재에 관한 것이다.
일반적으로 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 머리글자를 따서 EPS로 약칭하기도 한다. 희고 가벼우며, 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하여 널리 사용된다.
한국공개특허공보 특2003-0042299호(난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼 및 그 제조방법)에는, 스티로폼 비드를 파쇄하여 발포시키고, 규산소다와 탄산칼슘이 도포된 스티로폼을 다시 규산소다와 혼련하여 이를 탄산가스를 불어 넣으면서 압축하여 요구되는 치수와 강도를 갖는 스티로폼 성형체를 제조하는 방법이 공개되어 있다.
종래 기술에 따르면, 발포성 비드를 챔버에 넣고 진공상태에서 수증기를 공급하여 1차 발포시키는 공정을 수행한다.
이렇게 1차 발포된 비드를 다시 챔버에 넣고 가열시켜 2차 발포시키는 공정을 포함하고 있다.
그러나 종래 기술은 비드의 공극이 너무 커서 열전도율이 기준치보다 높아 단열 성능이 미흡한 단점이 있었다.
또한 제조 공정에서 난연액이 흡수되지 못하고 외부로 흘러서 유실됨으로써 난연 성능이 저하되는 단점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 단열재를 구성하는 조성물 분자 간의 공극을 축소시켜 열전도율이 낮아질 수 있어 단열 성능이 향상될 수 있으며, 제조 공정에서 난연액이 흘러서 유실됨으로써 난연 성능이 저하되는 단점을 해소할 수 있도록 난연액의 흡수율이 향상될 수 있어 난연 성능이 향상될 수 있는 단열재의 제조방법 및 그에 따라 제조된 단열재를 제공하는데 그 목적이 있다.
1. 상기한 본 발명의 목적은, 발포성수지 40~50중량%와, 버미큘라이트 또는 펄라이트 발포분말 50~60중량%를 혼합하는 1단계; 1단계에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 접착제와 난연액을 40~50 중량부 혼합하는 2단계; 2단계에서 얻어진 난연액 혼합물을 납작하면서 직육면체 형태가 되도록 펴서 발포건조기로 이송한 후 발포시키는 3단계;를 포함하는 단열재의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 3단계에 있어서, 상기 발포건조기에서 발생되는 마이크로웨이브에 의한 전자파장으로 난연액 혼합물의 난연액 수분의 물분자를 진동시켜 열을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 난연액 혼합물은 70~100℃에서 10~20분 정도 경과시켜 필요한 부피만큼 부풀어 오르도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 3단계에서 발포되어 부풀어 오른 1차 난연액 혼합물을 압착기에 이동시킨 후 압축 성형하는 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 4단계에서 압축된 성형제품을 규격에 맞게 컷팅기로 컷팅하는 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 2단계는 난연액이 흐르지 않을 정도의 점도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 3단계는 필요한 제품 두께의 1/15 내지 1/20배 크기로 난연액 혼합물을 투입하는 것을 특징으로 한다.
상기 2단계는 상기 1단계에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 아크릴에멀젼 60~70중량부, 폴리아미드 5~8중량부, 폴리카프로락톤 3~4중량부, 스티렌 고무 10~13중량부, 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨 5~8중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 2단계는 상기 1단계에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 아크릴에멀젼 60~70중량부, 폴리아미드 5~8중량부, 폴리카프로락톤 3~4중량부, 스티렌 고무 10~11중량부, 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체 10~12중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 1단계의 발포성수지는 E.P(Expendable Poly Ethylene)인 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 상기 2단계의 수용성 접착제는, 수용성 아크릴에멀젼, 프로필렌글리콜, 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체, 중성수를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 난연액은, 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 트리브로모페녹시에탄, 테트라브로모비스페놀A, 염소화파라핀, 염소화폴리에틸렌, 수산화마그네슘을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
2. 한편 상기한 본 발명의 목적은, 발포성수지와, 버미큘라이트(질석) 또는 펄라이트 발포분말을 혼합하는 혼합기; 상기 혼합기에서 얻어진 혼합물에 수용성접착제(난연액)를 혼합하는 배합기; 상기 배합기에서 얻어진 난연액 혼합물을 납작하면서 직육면체 형태가 되도록 펴는 성형기; 상기 성형기에서 얻어진 납작한 제품을 마이크로웨이브를 조사하여 가열시켜 팽창되도록 하는 발포건조기; 상기 발포건조기에서 발포된 재료가 이송된 후 가압하여 압축 성형하는 압착로; 압축 성형된 제품을 규격에 맞게 커팅하는 커팅기;를 포함하는 단열재의 제조 장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 성형기는 난연액 혼합물을 수용하는 바디와, 상기 바디의 상부로부터 가압 작동하는 가압기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발포건조기는, 성형기에서 얻어진 납작한 제품이 수납되는 베셀을 구비하고, 전면에 도어가 형성된 본체와; 본체의 내부에 형성되어 베셀에 마이크로웨이브를 조사하는 마그네트론;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단열재를 구성하는 조성물 분자 간의 공극을 축소시켜 열전도율이 낮아질 수 있어 단열 성능이 향상될 수 있으며, 제조 공정에서 난연액이 흘러서 유실됨으로써 난연 성능이 저하되는 단점을 해소할 수 있도록 난연액의 흡수율이 향상될 수 있어 난연 성능이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단열재의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 단열재의 제조장치를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 단열재의 제조장치를 나타낸 사시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명에 따른 단열재의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
본 발명에 따른 단열재의 제조방법은, 발포성수지와, 버미큘라이트(질석) 또는 펄라이트 발포분말을 혼합하는 1단계(S1); 상기 1단계(S1)에서 얻어진 혼합물에 대해, 수용성접착제와 난연액을 혼합하는 2단계(S2); 상기 2단계(S2)에서 얻어진 난연액 혼합물을 납작하면서 직육면체 형태가 되도록 펴서 발포건조기로 이송한 후 발포시키는 3단계(S3);를 포함하여 구성된다.
상기 1단계(S1)는 발포성수지 40~50중량%와, 버미큘라이트(질석) 또는 펄라이트 발포분말 50~60중량%를 혼합한다.
상기 발포성수지는 E.P(Expendable Poly Ethylene)이며 구슬 형태의 알갱이로 형성된다.
상기 발포성수지는 40중량% 미만이면 발포성이 저하되고, 50중량%를 초과하면 과도하게 발포되어 두께가 과도하게 두꺼워지는 문제가 야기된다.
버미큘라이트(질석) 또는 펄라이트 발포분말은 50중량% 미만이면 흡착력이 저하되고, 60중량%를 초과하면 흡착력이 과도하게 되는 문제가 야기된다.
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상기 2단계(S2)는 1단계(S1)에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 접착제와 난연액을 40~50 중량부 혼합한다.
상기 수용성 접착제는 수용성 아크릴에멀젼, 프로필렌글리콜, 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체, 중성수를 혼합하여 이루어진 것이다.
상기 난연액은 내연소성을 개량하기 위해 첨가되는 것으로, 합성수지의 연소시 발생될 우려가 있는 유독성 가스를 억제하기 위해 첨가된다.
난연액은 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 트리브로모페녹시에탄, 테트라브로모비스페놀A, 염소화파라핀, 염소화폴리에틸렌, 수산화마그네슘을 혼합하여 이루어지는 것이다.
수용성 접착제와 난연액을 혼합하여 40 중량부 이하면 난연성능이 저하되고, 50 중량부 이상이면 난연액이 흐르게 되어 취급성이 저하된다.
수용성 접착제와 난연액을 40~50 중량부 혼합했을 때 취급시 흐르지 않을 정도의 적정한 점도가 유지될 수 있다.
상기 난연액은 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 트리브로모페녹시에탄, 테트라브로모비스페놀A, 염소화파라핀, 염소화폴리에틸렌, 수산화마그네슘을 혼합하여 이루어진다.
한편 다른 실시예에 따르면, 상기 2단계(S2)는, 상기 1단계(S1)에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 아크릴에멀젼 60~70중량부, 폴리아미드 5~8중량부, 폴리카프로락톤 3~4중량부, 스티렌 고무 10~13중량부, 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨 5~8중량부를 혼합하여 이루어진 것일 수 있다.
상기 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨(Sodiumpolyacrylate-2Sodiumcarboxymethylcellulose)은 온도변화에도 물질의 혼합결합과 점성을 안정되게 유지되고, 도막의 고온성, 내염성, 내산성, 내알칼리성, 분산안정성, 거품안정성, 내마모성과 균 일한 경화성 및 부착력을 강화시키게 된다.
소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨은 5중량부 이하면 전술한 성능이 저하되고, 8중량부 이상이면 과도한 경화성이 있어 취급이 어렵게 된다.
한편 또다른 실시예에 따르면, 상기 2단계(S2)는, 상기 1단계(S1)에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 아크릴에멀젼 60~70중량부, 폴리아미드 5~8중량부, 폴리카프로락톤 3~4중량부, 스티렌 고무 10~11중량부, 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체 10~12중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체(butylacryl-2ethylhexylacrylatemethylmethacryl acid-acrylsilanecopolymer)는 온도변화에도 물질의 혼합결합과 점성을 안정되게 유지시킬 수 있고, 도막의 방오성, 방식성, 내후성, 내열성, 전기절연성, 신장성과 균일한 경화성 및 부착력을 강화시키게 된다.
부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체는 10중량부 이하면 전술한 성능이 저하되고, 12중량부 이상이면 과도한 경화성이 있어 취급이 어렵게 된다.
상기 3단계(S3)는 발포건조기에서 발생되는 마이크로웨이브에 의한 전자파장으로 난연액 혼합물의 난연액 수분의 물분자를 진동시켜 열을 발생한다.
바람직하게는 필요한 제품 두께의 1/15 내지 1/20배 크기로 난연액 혼합물을 투입한다.
여기서 상기 난연액 혼합물은 70~100℃에서 10~20분 정도 경과시켜 필요한 부피만큼 부풀어 오르도록 한다.
한편 상기 3단계(S3)에서 발포되어 부풀어 오른 1차 난연액 혼합물을 압착기에 이동시킨 후 압축 성형하는 4단계(S4);를 포함한다.
그리고 4단계(S4)에서 압축된 성형제품을 규격에 맞게 컷팅기에서 컷팅하는 5단계(S5);를 포함한다.
상기 5단계(S5)에서 얻어진 압축된 성형제품의 표면에 마감부재를 부착하는 표면처리하는 6단계(S6);를 포함한다.
상기 마감부재는 금속박판, 석판, 도막층 중 택일된다.
보다 구체적으로는 금속박판은 알루미늄 필름이고, 석판은 인조 석재이며, 도막층은 도료를 일정 두께로 도포하여 이루어진 것이다.
[실시예 2]
도 2는 본 발명에 따른 단열재의 제조장치를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 단열재의 제조장치를 나타낸 사시도이다.
본 발명에 따른 단열재의 제조장치는, 발포성수지와, 버미큘라이트(질석) 또는 펄라이트 발포분말을 혼합하는 혼합기(2); 상기 혼합기(2)에서 얻어진 혼합물에 수용성접착제와 난연액을 혼합하는 배합기(4); 상기 배합기(4)에서 얻어진 난연액 혼합물을 납작하면서 직육면체 형태가 되도록 펴는 성형기(6); 상기 성형기(6)에서 얻어진 납작한 제품을 마이크로웨이브를 조사하여 가열시켜 팽창되도록 하는 발포건조기(8); 상기 발포된 재료가 이송된 후 가압하여 압축 성형하는 압착로(10); 상기 압축 성형된 제품을 규격에 맞게 커팅하는 커팅기(12);를 포함하여 구성된다.
상기 성형기(6)는 난연액 혼합물을 수용하는 바디와, 상기 바디의 상부로부터 가압 작동하는 가압기를 포함하여 구성된다.
따라서 바디에 난연액 혼합물을 넣고 가압기로 가압하여 소정 두께를 갖도록 납작하게 형성된 제품을 얻을 수 있다.
통상 이렇게 납작하게 성형된 제품은 절편 형상이라 한다.
상기 발포건조기(8)는 성형기(6)에서 얻어진 납작한 제품이 수납되는 베셀을 구비하고, 전면에 도어가 형성된 본체와; 상기 본체의 내부에 형성되어 베셀에 마이크로웨이브를 조사하는 마그네트론;을 포함하여 구성된다.
따라서 마이크로웨이브를 조사함으로써 마이크로웨이브의 파장이 물 분자의 고유진동수와 일치하도록 하여 물분자를 진동시켜 열을 발생하게 된다.
따라서 수용성 접착제에 포함된 물분자를 전자파로 진동시켜 발열 및 건조되도록 하여 수분이 증발된다.
이렇게 증발된 고온의 수분에 의해 발포성수지의 입자가 부풀어서 발포된다.
따라서 상기 성형기(6)에서 얻어진 납작한 제품은 대략 5~6배 가량 부피가 팽창하게 된다.
이렇게 팽창된 제품을 압착로(10)에 넣고 가압하여 압축 성형함으로써 분자가의 밀도가 높도록 성형한다.
이후 상기 압축 성형된 제품을 커팅기(12)에 넣고 규격에 맞게 커팅하여 완성품(100)을 얻을 수 있다.
완성품(100)의 표면에 마감부재를 부착하는 표면처리를 한다. 이렇게 표면처리를 함으로써 보다 외부 충격에 견딜 수 있는 강성을 갖게되고, 화염에 노출되었을때 연소나 용융을 견딜 수 있는 성능이 강화될 수 있다.
바람직하게는 마감부재로는 금속박판, 석판, 도막층 중 택일된다.
금속박판은 알루미늄 필름이고, 석판은 인조 석재이며, 도막층은 도료를 일정 두께로 도포하여 이루어진 것이다.
본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타실시 예로 변경할 수 있으므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
2 : 혼합기 4 : 배합기
6 : 성형기 8 : 발포건조기
10 : 압착로 12 : 커팅기

Claims (13)

  1. 발포성수지 40~50중량%와, 버미큘라이트 또는 펄라이트 발포분말 50~60중량%를 혼합하는 1단계;
    상기 1단계에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해, 수용성 접착제와 난연액을 40~50 중량부 혼합하는 2단계;
    상기 2단계에서 얻어진 난연액 혼합물을 납작하면서 직육면체 형태가 되도록 펴서 발포건조기로 이송한 후 발포시키는 3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 3단계는
    발포건조기에서 발생되는 마이크로웨이브에 의한 전자파장으로 난연액 혼합물에 함유된 난연액 수분의 물분자를 진동시켜 열을 발생하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 난연액 혼합물은 70~100℃에서 10~20분 경과시켜 부풀어 오르도록 하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 3단계에서 발포되어 부풀어 오른 1차 난연액 혼합물을 압착기에 이동시킨 후 압축 성형하는 4단계;
    상기 4단계에서 압축된 성형제품을 규격에 맞게 컷팅기로 컷팅하는 5단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 3단계는 필요한 제품 두께의 1/15 내지 1/20배 크기로 난연액 혼합물을 투입하는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 2단계는 상기 1단계에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해,
    수용성 아크릴에멀젼 60~70중량부, 폴리아미드 5~8중량부, 폴리카프로락톤 3~4중량부, 스티렌 고무 10~13중량부, 소듐폴리아크릴레이트-2소듐카르복시메칠셀룰로오스나트륨 5~8중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 2단계는 상기 1단계에서 얻어진 혼합물 100 중량부에 대해,
    수용성 아크릴에멀젼 60~70중량부, 폴리아미드 5~8중량부, 폴리카프로락톤 3~4중량부, 스티렌 고무 10~11중량부, 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체 10~12중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 수용성 접착제는 수용성 아크릴에멀젼, 프로필렌글리콜, 부틸아크릴-2에틸헥실아크릴레이트메틸메타크릴산-아크릴실란공중합체, 중성수를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 5단계에서 얻어진 압축된 성형제품의 표면에 마감부재를 부착하는 표면처리하는 6단계;를 포함하고,
    상기 마감부재는 금속박판, 석판, 도막층 중 택일되는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
  10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 단열재의 제조방법에 의해 제조되는 것으로,
    발포성수지, 버미큘라이트 또는 펄라이트 발포분말, 수용성접착제, 난연액이 혼합되고,
    발포된 후 압축 성형되어 이루어지며,
    표면에 마감부재가 부착되어 형성된 것을 특징으로 하는 단열재.







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KR20180111136A (ko) * 2017-03-31 2018-10-11 주식회사 금호패널 난연성이 개선된 고급 샌드위치 패널의 제조 방법

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