KR102496607B1

KR102496607B1 - 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드

Info

Publication number: KR102496607B1
Application number: KR1020220015798A
Authority: KR
Inventors: 고석풍
Original assignee: 주식회사 서원코리아
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2022-02-07
Publication date: 2023-02-08

Abstract

일 실시예에 따른 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드는 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 제1 비드 입자들을 형성하고 상기 제1 비드 입자의 직경을 1mm 내지 3mm로 형성하는 단계; 상기 제1 비드 입자와 상이한 제2 비드 입자들을 30배 내지 80배로 발포하여 1mm 내지 3mm로 1차 발포로 제2비드 입자로 형성하는 단계; 및 상기 제1 비드 입자들을 제1 중량, 상기 제2 비드 입자들을 제2 중량, 및 불연액을 제3 중량 넣어 교반 코팅하는 단계; 교반 코팅한 상기 제1 비드 입자들, 상기 제2 비드 입자들, 및 상기 불연액을 포함하는 교반 코팅액을 건조후 성형 틀에 넣고 스팀을 성형틀에 주입하여 제2비드 입자가 밀폐 성형틀 속에서 2차 발포하는 단계를 통해 제조된다.

Description

폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드{Non-combustible insulation board for interior and exterior materials of buildings made by crushing discarded urethane boards}

본 발명은 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 단열을 위해 스티로폼, 폴리우레탄폼, 유리면, 암면, PE폼, 페놀폼 등이 주로 사용되고 있는데, 전도 및 대류에 의한 열관류를 억제시키는 저항형 단열방식이 주를 이루어 왔다.

이러한 발포 수지는 단열성과 완충성 및 가공성이 우수하므로 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있으며 특히, 제품을 보호하는 포장재나 건축용 단열재 및 흡음재로서 주로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 발포 수지는 열에 매우 취약하므로 화재시 열에 의해 수지가 연소되어 화재의 확산을 초래하고 인체에 유해한 유독가스를 발생시킴으로써 인명피해를 유발시키는 문제점이 있었다.

종래의 단열재로서는 수요가 가장 많은 폴리스티렌(스치로폼) 발포체는 가공이 쉽고 공기가 부피의 98% 이상으로 구성되어 있어 가볍다는 장점이 있으나, 다른 단열재에 비해 내열 온도가 낮고 판상형으로 이루어져 운반에 따른 문제점이 있고 화재 발생시CO, CH4, C2H4 등 유해한 가스가 발생하고, 화학 반응에 약점이 있어 일반적으로 사용하는 방향족 탄화수소계의 유기용제에 쉽게 침해되는 단점을 지니고 있다. 유리면이나 암면 등과 같은 무기질 단열재는 열에 강하고 접합부의 시공성이 우수하나 흡습성이 높고 성형된 상태에서의 기계적인 성질이 우수하지 못해 벽체에서는 시공이 어렵고 무게가 많이 나가며 시공 시에는 피부나 호흡기에 무기질 단열재의 분진이 흡입 또는 접촉하지 않도록 주의를 해야 한다.

또한 폴리우레탄 폼이나 페놀폼 일면에 PE 또는 PP 코팅된 부직포 망사 및 다른 일면은 박층 알미늄(Al)을 코팅한 소재는 준불연 기준에 어느 정도 적합하게 될 수는 있으나, PE 박층 알미늄은 너무 얇게 제조되기 때문에 미세한 흠집이 생길 우려가 있어서 표면 손상시 열전달 방지 기능을 충분히 발휘하기가 힘들고, 화재발생시 손상된 부분으로 직접적으로 화기가 닿아 화재 안정성이 현저히 떨어 질 수 있으며, 생산성이 낮다는 문제가 있다. 또한, 생산시 표면재가 말리거나 겹침이 일어나 작업성이 떨어져서 사용하는데 불편할 뿐만 아니라 시멘트 또는 콘크리트 벽체와의 혼화성, 접착성 및 밀착성이 떨어져 완벽한 시공이 어렵고 또한 경제성도 떨어지는 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0004676호(2015.01.13) 한국 공개특허공보 제10-2016-0124605호(2016.10.28) 한국 공개특허공보 제10-2018-0071908호(2018.06.28)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 폐기된 우레탄 보드와 1차 발포된 EPS 비드를 약 30~80배 정도 발포한 알갱이를 이용하여 내화성이 개선된 건축물의 내외장재용 준불연단열보드를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드는 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 제1 비드 입자들을 형성하고 상기 제1 비드 입자의 직경을 1mm 내지 3mm로 형성하는 단계; 상기 EPS 비드 입자들을 30배 내지 80배로 발포하여 1mm 내지 3mm로 1차 발포로 제2비드 입자로 형성하는 단계; 및
상기 제1 비드 입자들을 제1 중량%, 상기 제2 비드 입자들을 제2 중량%, 및 불연액을 제3 중량% 넣어 교반 코팅하는 단계;
교반 코팅한 상기 제1 비드 입자들, 상기 제2 비드 입자들, 및 상기 불연액을 포함하는 교반 코팅액을 건조후 성형 틀에 넣고 스팀을 성형틀에 주입하여 제2비드 입자가 밀폐 성형틀 속에서 2차 발포하는 단계를 통해 제조된다.
상기 제1 중량%은 상기 제2 중량%의 4배이고, 상기 제3 중량%은 상기 제1 중량%과 상기 제2 중량%의 합의 1배 내지 2배인 것을 특징으로 한다.
상기 불연액은 무기바인더 10~20중량%, 유기바인더 5~10중량%, 멜라민 수지 2~5중량%, app2(Ammonium Polyphosphate) 10~20중량%, 수산화 알루미늄 5~15중량%, 수산화 마그네슘 5~15중량%, 팽창흑연 5~12중량%, 탈크 5~15중량%, 첨가제 5중량%를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 본 발명에 의하면 폐기된 우레탄 보드와 EPS 비드를 이용하여 내화성이 개선된 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드를 제공할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 건축물의 내외장재용 준불연단열보드의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 건축물의 내외장재용 준불연단열보드의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

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본 발명에 의한 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드는 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 제1 비드 입자들을 형성하고 상기 제1 비드 입자의 직경을 1mm 내지 3mm로 형성하는 단계; EPS 비드 입자들을 30배 내지 80배로 1차 발포하여 제2 비드 입자의 직경을 1mm 내지 3mm로 형성하는 단계; 및 상기 제1 비드 입자들을 제1 중량%, 상기 제2 비드 입자들을 제2 중량%, 및 불연액을 제3 중량% 넣어 교반 코팅하는 단계; 코팅한 알갱이(비드)들을 건조후 성형 틀에 넣고 스팀을 이용해를 통해 제조될 수 있다.
본 발명에 의한 건축물의 내외장재용 준불연단열보드는 상기 제1 중량%은 상기 제2 중량%의 4배이고, 상기 제3 중량%은 상기 제1 중량%과 상기 제2 중량%의 합의 1배 내지 2배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 건축물의 내외장재용 준불연단열보드는 상기 불연액은 무기바인더 10~20중량%, 유기바인더 5~10중량%, 멜라민 수지 2~5중량%, app2(Ammonium Polyphosphate) 10~20중량%, 수산화 알루미늄 5~15중량%, 수산화 마그네슘 5~15중량%, 팽창흑연 5~12중량%, 탈크 5~15중량%, 첨가제 5중량%를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 건축물의 내외장재용 준불연단열보드(1)에 대하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 건축물의 내외장재용 준불연단열보드의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 건축물의 내외장재용 준불연단열보드(1)는 하기의 제조 방법을 통해 제조될 수 있다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 건축물의 내외장재용 준불연단열보드(1)를 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 폐기된 우레탄 보드(10)를 파쇄하여 제1 비드 입자(11)들을 형성하고 상기 제1 비드 입자(11)의 직경을 1mm 내지 3mm로 형성한다.
이어서, 제2 비드 입자(21)들을 준비한다. 제2 비드 입자(21)는 EPS 비드 입자일 수 있다. 제2 비드 입자(21)의 직경은 파쇄된 제1 비드 입자(11)의 직경보다 약 1/80배 내지 약 1/30배일 수 있다. 제2 비드 입자(21)의 직경은 파쇄된 제1 비드 입자(11)의 직경보다 약 1/80배 이상인 이유는, 후술할 제2 비드 입자(21)를 발포(1차 발포)하는 경우, 최대 발포시 증가되는 직경이 약 80배 이내이기 때문이다. 나아가, 파쇄된 제1 비드 입자(11)의 직경과 제2 비드 입자(21)의 직경을 유사한 수준으로 만들어주는 이유는, 후술할 교번 코팅 공정 및 스팀 공정 시, 재차 제2 비드 입자(21)들이 발포(2차 발포)되는데, 이 때 제2 비드 입자(21)들은 직경이 약 1.2배 내지 약 2배 증가될 수 있다. 즉, 결과적으로 제2 비드 입자(21)의 직경은 제1 비드 입자(11)의 직경 대비 약 1.2배 내지 약 2배 큰 것이다. 서로 다른 크기들의 입자들이 혼합되어 성형된 불연단열보드의 경우, 동일한 입자들로 이루어진 것보다 강도가 더 개선될 수 있다. 즉, 제2 비드 입자(21)의 직경이 제1 비드 입자(11)의 직경 대비 약 1.2배 이상임으로써, 성형된 준불연단열보드의 강도를 더욱 개선할 있고, 제2 비드 입자(21)의 직경이 제1 비드 입자(11)의 직경 대비 약 2.0배 이하임으로써, 성형된 준불연단열보드의 내부 균열을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
이어서, 상기 제2 비드 입자(21)들을 30배 내지 80배로 발포하여 1mm 내지 3mm로 형성한다. 상술한 바와 같이, 제2 비드 입자(21)의 직경은 파쇄된 제1 비드 입자(11)의 직경보다 약 1/80배 내지 약 1/30배인데, 해당 1차 발포 공정을 통해 제2 비드 입자(21)의 직경은 제1 비드 입자(11)의 직경과 유사 또는 동일한 수준이 될 수 있다.
이어서, 상기 제1 비드 입자(11)들을 제1 중량%, 1차 발포된 상기 제2 비드 입자(21)들을 제2 중량%, 및 불연액을 제3 중량% 넣어 교반 코팅한다. 상기 교반 코팅된 제1 비드 입자(11), 제2 비드 입자(21), 및 불연액을 포함하는 혼합액(또는 교반 코팅액)은 성형틀에 채워질 수 있다. 상기 제1 중량%은 상기 제2 중량%의 4배이고, 상기 제3 중량%은 상기 제1 중량%과 상기 제2 중량%의 합의 1배 내지 2배일 수 있다.
EPS보드(EPS Board)(20)는 발포폴리스티렌을 블록형으로 성형한 다음, 일정한 두께로 절단하여 보드판 형태로 만든 제품으로서, 발포폴리스티렌을 가공하여 만든 것으로서 가공성이 양호하고, 매우 가벼운 특성이 있다.
EPS보드(20)는 이피에스 비드를 발포하여 제조되므로, 그 내부에 수많은 미세기공을 가지고 있고, 이로 인하여 단열성이 뛰어날 뿐만 아니라, 외부로부터 들어오게 되는 잡음이나 대화 내용을 효과적으로 차단할 수 있다.
우레탄 보드(10)는 폴리우레탄 폼(Rigid Polyurethane Foam)보드는 가벼우며 단열성이 좋고, 방음성과 성형가공성이 우수하다. 우레탄 보드(10)의 열전도율은 약 0.028(W/m.K)일 수 있다.
제1 중량%이 상기 제2 중량%의 4배인 이유는, 우레탄 보드(10) 및 EPS 비드 입자(21)의 물질에 기인할 수 있다. 상기 교반 코팅 공정에서, 상기 제1 비드 입자(11)와 상기 제2 비드 입자(21) 간 결합력을 강화하기 위함이다. 더욱 구체적으로 설명하면, 후술하는 바와 같이, 성형 틀 내에서 스팀 공정 시, 재차 제2 비드 입자(21)들이 발포(2차 발포)되는데, 이 때 제2 비드 입자(21)들은 직경이 약 1.2배 내지 약 2배 증가될 수 있다. 제1 중량%이 상기 제2 중량%의 4배보다 큰 경우, 재차 제2 비드 입자(21)들이 발포(2차 발포)하더라도, 상기 제1 비드 입자(11), 제2 비드 입자(21)들이 서로 직접 접촉할 가능성이 낮아, 상기 제1 비드 입자(11), 제2 비드 입자(21)들 간의 거리가 이격되어 전반적인 준불연단열보드(10)의 내부 강도가 현저히 떨어질 수 있다. 더 나아가, 제1 중량%이 상기 제2 중량%의 4배보다 작은 경우, 재차 제2 비드 입자(21)들이 발포(2차 발포)하는 경우, 상기 제1 비드 입자(11), 제2 비드 입자(21)들 간의 적정 거리보다 상기 제1 비드 입자(11), 제2 비드 입자(21)들 간의 거리가 작아져 준불연단열보드(10)의 정밀한 성형이 어려울 수 있다.
더 나아가, 상기 제3 중량%은 상기 제1 중량%과 상기 제2 중량%의 합의 1배 이상임으로써, 준불연단열보드(10)의 불연성 내지 내화성을 개선할 수 있다. 나아가, 상기 제3 중량%은 상기 제1 중량%과 상기 제2 중량%의 합의 2배 이하임으로써, 불연액의 지나친 비용 소모를 줄일 수 있다.
상기 제1 비드 입자들을 제1 중량%, 상기 제2 비드 입자들을 제2 중량%, 및 불연액을 제3 중량% 넣어 교반 코팅하는 단계 이후, 성형틀에 채워진 혼합액을 스팀한다. 스팀 공정 시, 재차 제2 비드 입자(21)들이 발포(2차 발포)되는데, 이 때 제2 비드 입자(21)들은 직경이 약 1.2배 내지 약 2배 증가될 수 있다. 스팀 공정 시, 재차 제2 비드 입자(21)들이 발포(2차 발포)하여 제2 비드 입자(21)들은 직경을 약 1.2배 내지 약 2배 증가시키기 위한 조건은 다음과 같다.
스팀 압력은 약 4~6kmb이고, 스팀 온도는 105°C 내지 120°C이고, 스팀 시간은 10초 내지 30초일 수 있다. 스팀 온도가 105°C 내지 120°C인 이유는, 제2 비드 입자(21)들의 2차 발포 시작 온도가 80°C 이상이기 때문이다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 비드 입자(11)들을 제1 중량%, 1차 발포된 상기 제2 비드 입자(21)들을 제2 중량%, 및 불연액을 제3 중량% 넣어 교반 코팅하는 단계에서, 유기 울, 또는 무기 울이 추가될 수도 있다. 유기 울, 또는 무기 울을 첨가함으로써, 내화 또는 화재 테스트후 탄화된 제품이 부스러지는 것을 방지하고, 휨에 대한 강도가 향상될 수 있다. 첨가되는 유기 울, 또는 무기 울은 성형틀에 채워진 혼합액(제1 비드 입자, 제2 비드 입자, 및 불연액)의 부피 대비 약 5% 내지 10%로 첨가될 수 있다.
첨가되는 유기 울, 또는 무기 울은 성형틀에 채워진 혼합액(제1 비드 입자, 제2 비드 입자, 및 불연액)의 부피 대비 약 5% 이상임으로써, 내화 또는 화재 테스트후 탄화된 제품이 부스러지는 것을 방지하고, 휨에 대한 강도를 향상할 수 있고, 첨가되는 유기 울, 또는 무기 울은 성형틀에 채워진 혼합액(제1 비드 입자, 제2 비드 입자, 및 불연액)의 부피 대비 약 10% 이하임으로써, 제1 비드 입자, 및 제2 비드 입자를 조성을 충분히 가져갈뿐만 아니라, 불연액에 의한 내화성을 개선할 수 있다.
상기 불연액은 무기바인더 10~20중량%, 유기바인더 5~10중량%, 멜라민 수지 2~5중량%, app2(Ammonium Polyphosphate) 10~20중량%. 수산화 알루미늄 5~15중량%, 수산화 마그네슘 5~15중량%, 팽창흑연 5~12중량%, 탈크 5~15중량%, 첨가제 5중량%의 조성을 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 발포를 촉진시키는 발포제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 준불연단열보드
10: 폐기된 우레탄 보드
21: EPS 비드 입자

Claims

폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 제1 비드 입자들을 형성하고 상기 제1 비드 입자의 직경을 1mm 내지 3mm로 형성하는 단계;
EPS 비드 입자인 제2 비드 입자들을 30배 내지 80배로 발포하여 1mm 내지 3mm로 1차 발포로 제2 비드 입자로 형성하는 단계; 및
상기 제1 비드 입자들을 제1 중량%, 상기 제2 비드 입자들을 제2 중량%, 및 불연액을 제3 중량% 넣어 교반 코팅하는 단계;
교반 코팅한 상기 제1 비드 입자들, 상기 제2 비드 입자들, 및 상기 불연액을 포함하는 교반 코팅액을 건조후 성형 틀에 넣고 스팀을 성형틀에 주입하여 상기 제2 비드 입자가 밀폐 성형틀 속에서 2차 발포하는 단계를 통해 제조되고,
상기 제1 중량%은 상기 제2 중량%의 4배이고, 상기 제3 중량%은 상기 제1 중량%과 상기 제2 중량%의 합의 1배 내지 2배이며,
상기 불연액은 무기바인더 10~20중량%, 유기바인더 5~10중량%, 멜라민 수지 2~5중량%, app2(Ammonium Polyphosphate) 10~20중량%, 수산화 알루미늄 5~15중량%, 수산화 마그네슘 5~15중량%, 팽창흑연 5~12중량%, 탈크 5~15중량%, 첨가제 5중량%를 포함하고,
상기 1차 발포 전 상기 제2 비드 입자의 직경은 파쇄된 상기 제1 비드 입자의 직경보다 1/80배 내지 1/30배이고,
상기 EPS 비드 입자는 EPS보드(EPS Board)를 파쇄하여 형성되고,
상기 EPS 보드는 발포폴리스티렌을 블록형으로 성형한 다음, 일정한 두께로 절단하여 보드판 형태로 만든 제품이고,
상기 우레탄 보드의 열전도율은 0.028(W/m.K)이고,
상기 제2 비드 입자가 밀폐 성형틀 속에서 2차 발포하는 단계에서, 상기 제2 비드 입자들은 직경이 1.2배 내지 2배 증가되고,
상기 2차 발포하는 단계에서 상기 스팀의 압력은 4~6kmb이고, 상기 스팀의 온도는 105°C 내지 120°C이고, 상기 스팀의 시간은 10초 내지 30초이고,
상기 제2 비드 입자들의 2차 발포 시작 온도는 80°C 이상이고,
첨가되는 유기 울, 또는 무기 울은 상기 성형 틀에 채워진 상기 교반 코팅액의 부피 대비 5% 내지 10%로 첨가되는, 폐기된 우레탄 보드를 파쇄하여 만든 건축물의 내외장재용 준불연단열보드.
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