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KR101356568B1 - 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 및 그 제조방법 - Google Patents

형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101356568B1
KR101356568B1 KR1020130066845A KR20130066845A KR101356568B1 KR 101356568 B1 KR101356568 B1 KR 101356568B1 KR 1020130066845 A KR1020130066845 A KR 1020130066845A KR 20130066845 A KR20130066845 A KR 20130066845A KR 101356568 B1 KR101356568 B1 KR 101356568B1
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KR
South Korea
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styrofoam
flame retardant
weight
foaming
coating
Prior art date
Application number
KR1020130066845A
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English (en)
Inventor
박세경
이기영
정종하
Original Assignee
엔에프에스(주)
정종하
이기영
박세경
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 엔에프에스(주), 정종하, 이기영, 박세경 filed Critical 엔에프에스(주)
Priority to KR1020130066845A priority Critical patent/KR101356568B1/ko
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Abstract

본 발명은 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene) 수지 알갱이를 발포시켜 둥근 형상의 발포체로 형성하는 발포단계(S10);와, 상기 발포단계(S10)에서 발포된 다수의 발포체의 표면에 접착 및 난연성을 부여하는 난연제를 코팅하여 코팅층을 형성하는 코팅단계(S20);와, 상기 코팅단계(S20)를 거쳐 코팅층이 형성된 다수의 발포체를 성형 틀에 투입한 후, 가압하여 틀 형상으로 성형된 성형품을 형성하는 성형단계(S30);와, 상기 성형단계(S30)에서 제작된 성형품을 상온에서 경화하여 완제품으로 완성하는 경화단계(S40);로 된 것을 특징으로 하는 것으로서,
폴리스티렌(EPS) 수지 알갱이를 발포하여 형성되는 둥근 형상의 발포체 표면에 우수한 접착 및 난연성을 갖는 난연제를 코팅 형성하고, 그 난연제가 코팅된 다수의 발포체를 성형 틀에 투입하여 틀 형상의 스티로폼으로 완성함으로, 스티로폼의 내·외부 전체가 난연제로 밀폐되어 우수한 난연기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 폴리스티렌(EPS) 알갱이가 발포된 발포체 표면에 코팅되는 난연제로 인해, 구 형상의 발포체가 형상을 유지하면서 서로 용이하게 결합될 수 있어 완성된 스티로폼의 내부에 공극을 원활하게 확보할 수 있어 우수한 흡음 및 단열 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 및 그 제조방법{Non-flammable foam manufacturing method}
본 발명은 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리스티렌(EPS) 수지 알갱이를 발포하여 형성되는 둥근 형상의 발포체 표면에 우수한 접착 및 난연성을 갖는 난연제를 코팅 형성하고, 그 난연제가 코팅된 다수의 발포체를 성형 틀에 투입하여 틀 형상의 스티로폼으로 완성함으로, 스티로폼의 내·외부 전체가 난연제로 밀폐되어 우수한 난연기능을 기대할 수 있는 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스티로폼은 단열 및 흡음 효과가 우수하여 보온재나 방음재의 용도로 널리 사용되고 있으며, 이러한 스티로폼은 폴리스티렌(PS) 수지에 발포제(부탄, 펜탄 가스함유)가 함유되어 있는 폴리스티렌(EPS:Expand poly Styrene) 원료를 발포하고, 그 발포된 다수의 알갱이의 표면이 녹아 서로 결합되도록 스팀을 쏘는 방법으로 최종적으로 스티로폼을 제작하게 된다.
따라서, 종래의 스티로폼은 폴리스티렌 알갱이 표면이 녹아 뭉개지면서 서로 결합되므로, 내부의 공극 형성이 미비하여 흡음 및 단열 기능이 낮다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 스티로폼은 불에 노출되면 연소되면서 유독가스가 발생되는 특성상 화재시 인명피해의 우려가 존재하여 현재에는 스티로폼의 원료인 폴리스티렌(PS)에 발포제와 함께 난연제(F,Cl,Br)가 함유되어 있는 폴리스티렌(EPS) 원료를 발포한 난연 3급 수준의 난연성을 부여한 스티로폼을 사용하고 있는 실정이다.
하지만, 난연 3등급 수준의 스티로폼은 불에 일정시간 노출되면 형상변화를 시작으로 종래의 스티로폼의 문제와 같이 유독가스 및 연소가 발생되는 문제점이 있어, 더욱 난연성능을 강화하기 위한 스티로폼의 개발이 지속적으로 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 폴리스티렌(EPS) 수지 알갱이를 발포하여 형성되는 둥근 형상의 발포체 표면에 우수한 접착 및 난연성을 갖는 난연제를 코팅 형성하고, 그 난연제가 코팅된 다수의 발포체를 성형 틀에 투입하여 틀 형상의 스티로폼으로 완성함으로, 스티로폼의 내·외부 전체가 난연제로 밀폐되어 우수한 난연기능을 기대할 수 있는 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법을 제공함에 있다.
더욱이, 폴리스티렌(EPS) 알갱이가 발포된 발포체 표면에 코팅되는 난연제로 인해, 구 형상의 발포체가 형상을 유지하면서 서로 용이하게 결합될 수 있어 완성된 스티로폼의 내부에 공극을 원활하게 확보할 수 있어 우수한 흡음 및 단열 기능을 기대할 수 있는 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법은 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene) 수지 알갱이를 발포시켜 둥근 형상의 발포체로 형성하는 발포단계(S10);와, 상기 발포단계(S10)에서 발포된 다수의 발포체의 표면에 접착 및 난연성을 부여하는 난연제를 코팅하여 코팅층을 형성하는 코팅단계(S20);와, 상기 코팅단계(S20)를 거쳐 코팅층이 형성된 다수의 발포체를 성형 틀에 투입한 후, 가압하여 틀 형상으로 성형된 성형품을 형성하는 성형단계(S30);와, 상기 성형단계(S30)에서 제작된 성형품을 상온에서 경화하여 완제품으로 완성하는 경화단계(S40);를 포함하여 이루어지되,
상기 난연제는 규산소다(sodium silicate) 60중량%, 유리섬유(fiber glass) 10중량%, 퍼라이트(perlite) 8중량%, 미네랄 화이버(mineral fiber) 5중량%, 기포제(계면활성제) 2중량%, 벤토나이트(bentonite) 3중량%, 이산화티타늄(TIO2) 3중량%, 카세인(casein) 9중량%을 충분히 교반하여 혼합액을 조성하고,
그 혼합액에 물을 첨가하여 희석하되, 상기 혼합액과 물은 1 : 5 내지 6 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼은, 상기와 같은 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법에 의하면, 폴리스티렌(EPS) 수지 알갱이를 발포하여 형성되는 둥근 형상의 발포체 표면에 우수한 접착 및 난연성을 갖는 난연제를 코팅 형성하고, 그 난연제가 코팅된 다수의 발포체를 성형 틀에 투입하여 틀 형상의 스티로폼으로 완성함으로, 스티로폼의 내·외부 전체가 난연제로 밀폐되어 우수한 난연기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 폴리스티렌(EPS) 알갱이가 발포된 발포체 표면에 코팅되는 난연제로 인해, 구 형상의 발포체가 형상을 유지하면서 서로 용이하게 결합될 수 있어 완성된 스티로폼의 내부에 공극을 원활하게 확보할 수 있어 우수한 흡음 및 단열 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법의 블럭도
도 2는 도 1에 도시된 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 도 1에 도시된 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법으로 제작된 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼의 종 단면도
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 및 그 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 및 그 제조방법을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법의 블럭도를, 도 2는 도 1에 도시된 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법을 설명하기 위한 도면을, 도 3은 도 1에 도시된 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법으로 제작된 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼의 종 단면도를 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법(100)은 발포단계(S10)와, 코팅단계(S20)와, 성형단계(S30)와, 경화단계(S40)를 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 발포단계(S10)는 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene) 수지 알갱이를 발포시켜 둥근 형상의 발포체(10)로 형성하는 공정으로, 고온의 스팀을 쏘아 폴리스티렌 알갱이로 간편히 발포한다.
도 1과 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 코팅단계(S20)는 상기 발포단계(S10)에서 발포된 다수의 발포체(10)의 표면에 접착 및 난연성을 부여하는 난연제를 코팅하여 코팅층(20)을 형성하는 공정으로, 상기 발포체의 표면에 난연제를 신속하게 코팅하기 위해서 난연제를 스프레이 방식으로 분사하여 상기 발포체의 표면에 난연제의 코팅층이 형성되도록 함이 바람직하다.
한편, 상기 난연제는 규산소다(sodium silicate) 60중량%, 유리섬유(fiber glass) 10중량%, 퍼라이트(perlite) 8중량%, 미네랄 화이버(mineral fiber) 5중량%, 기포제(계면활성제) 2중량%, 벤토나이트(bentonite) 3중량%, 이산화티타늄(TIO2) 3중량%, 카세인(casein) 9중량%을 충분히 교반하여 혼합액을 조성하고,
그 혼합액에 물을 첨가하여 희석하되, 상기 혼합액과 물은 1 : 5 내지 6 중량비율로 혼합하여 조성된다.
여기서, 상기 규산소다는 무기질 난연제로 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법(100)에서는 접착제의 용도로 사용되며, 상기 유리섬유 및 미네랄 화이버는 점성과 가교의 역할로 사용되어 후설될 상기 성형단계(S30)를 통해 성형 완성되는 완제품인 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)의 견고한 접착 구조를 유도하며, 상기 퍼라이트 및 벤토나이트는 완제품의 단열 및 흡음 기능을 향상시키는 용도로 사용되며, 상기 이산화티타늄은 유해물질을 산화 분해하여 환경정화(환경오염을 제거하고 항균, 탈취하는 등의 효과)하는 광촉매 기능을 기대할 수 있다.
한편, 상기 카세인은 단백질로서 물에는 녹지 않아 상기 규산소다에 첨가하여 가수분해 반응에 의하여 물과 함께 불연제로 사용하였다.
따라서, 상기와 같은 조성물로 이루어지는 난연제가 코팅된 발포체(10)는 불에 노출되더라도 내연성이 강화되어 불에 연소되지 않음은 물론이며, 형상의 변형을 견고히 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기포제는 상기 발포체(10) 표면에 코팅된 코팅층(20) 내부에 미세한 기포(3)를 형성시켜 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)의 흡음 및 단열 기능을 더욱 강화할 수 있다.
도 1과 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 성형단계(S30)는 상기 코팅단계(S20)를 거쳐 코팅층(20)이 형성된 다수의 발포체(10)를 성형 틀(1)에 투입한 후, 가압하여 틀 형상으로 성형된 성형품(S)을 형성하는 공정이다.
즉, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 성형단계(S30)를 통해 상기 틀(1)에 투입되는 다수의 상기 발포체(10)는 서로 밀집되면서 발포체(10)에 코팅된 코팅층(20)이 다른 발포체(10)의 코팅층(20)과 접촉 접착되어 서로 견고히 고정되어 성형품(S)으로 성형되되, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 발포체(10)에 형성된 코팅층(20)이 다른 발포체(10)의 코팅층(20)과 접촉되지 않는 부위에는 자연히 공극이 형성되므로 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)의 흡음 및 단열 기능을 극대화할 수 있다.
더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 성형단계(S30)을 통해 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)의 내·외부 전체가 난연제로 코팅 밀폐되어 우수한 난연기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 경화단계(S40)는 상기 성형단계(S30)에서 제작된 성형품(S)을 상온에서 경화하여 완제품인 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)으로 완성하는 공정이다.
상기와 같이 공정으로 이루어지는 본 발명에 따른 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법(100)은 폴리스티렌(EPS) 수지 알갱이를 발포하여 형성되는 둥근 형상의 상기 발포체(10) 표면에 우수한 접착 및 난연성을 갖는 난연제를 코팅 형성하고, 그 난연제가 코팅된 다수의 상기 발포체(10)를 성형 틀(1)에 투입하여 틀(1) 형상의 스티로폼으로 완성함으로, 스티로폼의 내·외부 전체가 난연제로 밀폐되어 우수한 난연기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 폴리스티렌(EPS) 알갱이가 발포된 상기 발포체(10) 표면에 코팅되는 난연제로 인해, 구 형상의 상기 발포체(10)가 형상을 유지하면서 서로 용이하게 결합될 수 있어 완성된 스티로폼의 내부에 공극을 원활하게 확보할 수 있어 우수한 흡음 및 단열 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법(100)을 통해 다음과 같이 상기 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)을 제작한다.
먼저, 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene) 수지 알갱이를 발포시켜 둥근 형상의 발포체(10)를 다수 형성한다. (S10)
그런 후, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 발포체(10)의 표면에 난연제를 분사하여 간편히 상기 발포체(10)의 표면에 난연제의 코팅층(20)이 형성되도록 한다. (S20)
그런 후, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 코팅층(20)이 형성된 다수의 상기 발포체(10)를 성형 틀(1)에 투입한 후, 가압하여 틀(1)의 형상으로 성형된 성형품(S)을 형성한다. (S30)
그런 후, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 틀(1)에서 성형품을 회수하여 자연 결화시켜 완제품인 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)으로 간편히 제작한다. (S40)
상기와 같이 제조된 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)을 [실시예]로, 종래의 일반적인 스티로폼을 [비교예1]로, 난연제(F,Cl,Br)가 첨가되어 소정의 난연성을 갖는 종래의 스티로폼을 [비교예2]로 명명하고, 방음 및 난연성 시험을 수행하였다.
① 방음시험
방음시험은 3m×5m×2.3m 규격의 실내 벽면 및 천정 모두를 각각 [실시예], [비교예1], [비교예2]로 밀폐 시공한 후, 이 실내에 최대볼륨의 카세트 테이프 플레이어를 작동시킬 때, 1미터 떨어진 곳에서 실내에서 나오는 소음 정도를 10명의 관찰자를 대상으로 평가하여, 아래의 [표 1]과 같은 결과를 얻었다.
[표 1]
Figure 112013051898010-pat00001
즉, 본 발명의 [실시예]가 종래의 [비교예1]과 [비교예2]에 대비하여 방음효과가 우수함을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)의 내부에 형성되는 다수의 공극에 의해 소음이 흡수 해소되기 때문에 상기와 같은 결과가 나왔다고 판단된다.
② 난연성 시험
난연성 시험은 한국산업규격 KS F 2271의 시험방법으로 [실시예]를 3회 시험하여 아래의 [표 2]와 같은 결과를 얻었다.
[표 2]
Figure 112013051898010-pat00002
즉, 난연성 시험결과 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)은 난연 1급에 적합함을 확인할 수 있었으며, 더불어 시험결과로부터 난연성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
더욱이, 아래의 [사진1]은 본 발명의 [실시예]를 불에 노출시킨 사진이며, [사진2]는 [비교예1]을 불에 노출시킨 사진이며, [사진3]은 [비교예2]를 불에 노출시킨 사진으로, 본 발명의 [실시예]는 그을음만 형성된 상태이고, [비교예1]은 불로 인해 서서히 연소되는 상태이고, [비교예2]는 불로 인해 곧바로 연소되는 상태로 본 발명의 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200)의 우수한 난연성을 확인할 수 있다.
[사진1]
Figure 112013051898010-pat00003
[사진2]
Figure 112013051898010-pat00004
[사진3]
Figure 112013051898010-pat00005
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
1. 틀 2. 공극
3. 기포
10. 발포체 20. 코팅층
S. 성형품
100. 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼
200. 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법
S10. 발포단계 S20. 코팅단계
S30. 성형단계 S40. 경화단계

Claims (3)

  1. 폴리스티렌(EPS:Expandable Polystyrene) 수지 알갱이를 발포시켜 둥근 형상의 발포체(10)로 형성하는 발포단계(S10);
    상기 발포단계(S10)에서 발포된 다수의 발포체(10)의 표면에 접착 및 난연성을 부여하는 난연제를 코팅하여 코팅층(20)을 형성하는 코팅단계(S20);
    상기 코팅단계(S20)를 거쳐 코팅층(20)이 형성된 다수의 발포체(10)를 성형 틀(1)에 투입한 후, 가압하여 틀 형상으로 성형된 성형품(S)을 형성하는 성형단계(S30); 및
    상기 성형단계(S30)에서 제작된 성형품(S)을 상온에서 경화하여 완제품으로 완성하는 경화단계(S40);를 포함하여 이루어지되,
    상기 난연제는,
    규산소다(sodium silicate) 60중량%, 유리섬유(fiber glass) 10중량%, 퍼라이트(perlite) 8중량%, 미네랄 화이버(mineral fiber) 5중량%, 기포제(계면활성제) 2중량%, 벤토나이트(bentonite) 3중량%, 이산화티타늄(TIO2) 3중량%, 카세인(casein) 9중량%을 충분히 교반하여 혼합액을 조성하고,
    그 혼합액에 물을 첨가하여 희석하되, 상기 혼합액과 물은 1 : 5 내지 6 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항의 제조방법으로 제작되는 것을 특징으로 하는 형상변형이 방지되는 불연성 스티로폼(200).
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