KR20030042299A - 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량보온의 건축용 자재로 많이 사용되는 스치로폴 패널등 스치로폴 제품에 대하여 그 동안 문제로 제기되어 왔던 화재의 위험과 유독가스로 인한 인명 질식사의 문제 등을 해결하기 위하여 난연성이 우수하면서도 화재시에는 소화의 기능을 겸하는 스치로폴 폼과 그 성형품 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 제조방법상으로는 스치로폴 비즈를 필요크기로 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 비즈를 필요크기의 스치로폴 폼으로 발포하는 단계와, 상기 발포된 스치로폴 폼에 풀 또는 규산소다를 코팅하는 단계와, 탄산칼슘을 도포하는 단계와, 상기 탄산칼슘이 도포된 스치로폴 폼 입자를 규산소다 용액에 투입하여 혼련하는 단계와, 상기 혼련된 스치로폴 폼을 형틀에 넣은 후 탄산가스를 불어넣으면서 압착하여 요구되는 치수와 강도를 갖는 스치로폴 성형품을 제조하는 것으로, 이렇게 제조된 스치로폴 폼 및 스치로폴 성형재는 불에 잘 타지 않을 뿐만 아니라, 화재시에는 소화가스(CO₂)가 발생하여 불을 끄는 역할을 자동적으로 수행하게되므로 난연성 및 소화성이 우수하고, 종래의 석고도포형 제품에 비해 제조공정이 쉽고 단순하여 양산화 시설비가 적게 들고 생산성이 높으며, 제조원가가 저렴하여 싼 가격으로 화재의 위험이 없는 건축자재를 공급할 수 있고, 굴껍질, 조개껍질 등 폐기물을 활용할 수 있어 친환경적인 건축자재의 생산, 공급이 가능하게 되는 산업적 이용효과가 있다.

Description

난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼 및 그 제조방법{A EPS Foam having superior fire prevention effect and the manufacturing method therefor}

본 발명은 경량보온의 건축용 자재로 많이 사용되는 스치로폴 패널등 스치로폴 제품에 대하여 그 동안 문제로 제기되어 왔던 화재의 위험과 유독가스로 인한 인명 질식사의 문제 등을 해결하기 위하여 난연성이 우수하면서도 화재시에는 소화의 기능을 겸하는 스치로폴 폼과 그 성형품 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

스치로폴 패널은 가볍고 절단, 성형이 쉬우며 값이 싸서 건축용 자재, 공장건물 또는 축사 등의 외장재 및 내장재 등 다양한 용도로 사용되어 왔다. 그러나, 스치로폴은 석유제품이기 때문에 목재보다도 수십배 강력한 연소성을 내재하고 있어 화재위험이 대단히 높으며, 일단 화재가 발생하면 스치로폴의 연소시 발생하는 유독가스로 인하여 사람이 질식사하게 되는 등 화재에 대한 취약성이 최대 약점으로 지적되어 왔다.

이러한 화재를 예방하면서도 보온효과가 있는 건축자재의 대체품으로는 난연 및 불연성을 지닌 석면(asbestos), 유리면(glass wool), 암면(rock wool)등이 개발 사용되어 왔다. 그러나 이들은 성형성이 없어 벽면재로는 사용이 어렵고, 석면은 발암성 물질이며, 암면은 침상형이라 작업자의 피부를 손상시킬수 있어 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 가격도 지나치게 비싸 스치로폴 패널을 대체하기에는 상당히 제한적이다. 또한 이를 예방하기 위하여 시공부 외부에 섬유질 또는 비닐 피복을 하게되면 원가는 더욱 상승하게 된다. 경우에 따라서는 양면 또는 한면에 철판, 알류미늄판 등을 부착하여 사용하기도 하지만 화재 또는 유독가스 발생을 완전히 차단할 수는 없었다. 따라서 상기와 같은 스치로폴 패널의 문제점과 석면, 암면의 문제점을 제거하면서도 스치로폴 패널의 경량보온의 효과를 발휘할 수 있는 대체 패널의 필요성이 제기되어 왔다.

이러한 필요성에 따라 출현한 종래 기술로는 1983년 5월 23일 등록된 실용신안 제 1983-0000792호에 공개된 바와 같이 스치로폴 판재에 초산비닐수지(20%)를 메타놀(60%)로 용해하여 석고분말(20%)과 혼합한 것으로 스치로폴 판재에 코팅층을 형성한 제품이 있다. 그러나 이러한 제품은 난연성이 있어 화재 발생 시 쉽게 불에 타지는 않으나, 코팅층의 내부에는 여전히 인화성이 높은 원래 상태의 스치로폴 판재가 내장되어 있으므로 가열에 의해 온도가 올라가면 이 내장된 스치로폴에서 유독성 가스가 배출됨으로서 스치로폴 패널이 지니고 있는 문제점을 완전히 제거하고 있지 못하다. 또한 석고분말을 도포하는 과정에서 석고가 굳는데 까지 장시간이 소요되므로 제품의 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 스치로폴 패널이 가지고 있는 장점인 가볍고 절단, 성형이 쉬우며 값이싸다는 점을 그대로 유지하면서도, 불에 잘 타지 않을 뿐만 아니라, 화재시에는 불을 끄는 역할을 하는 소화가스(CO₂)가 발생하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼 및 스치로폴 성형품, 그리고 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

도1 은 본 발명에 의한 스치로폴 폼 및 그 성형재의 제조방법을 플로우 챠트로 표시한 제조공정도이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 것으로서, 우선 난연성과 소화성이 우수한 스치로폴 폼과 그 성형품의 제조방법을 첨부된 도면에 의하여 설명한다.

도1은 제조 공정도로서, 첫 단계는 스치로폴 비즈 (EPS Beads)의 파쇄단계(S1)이다. 본 발명에 의한 난연성과 소화성이 우수한 스치로폴 폼 및 그 성형품을 만들기 위하여는 후술하는 바와 같이 규산소다 또는 탄산칼슘 등을 발포된 스치로폴 비즈에 코팅 또는 혼련하는 공정을 거치게 되는데, 난연성과 소화성을 극대화하기 위하여는 이러한 난연 및 소화 역할을 하는 상기 규산소다 또는 탄산칼슘 등이 가능한한 넓은 면적에 걸쳐 골고루 스며들 필요가 있다. 따라서, 스치로폴 비즈를 2분의 1 내지 8분의 1크기로 파쇄하는 과정을 거치게 된다.

다음은 파쇄된 스치로폴 비즈를 발포(S2)하는 과정이다. 발포에는 자동발포기가 사용되며 가열 발포 공정을 거치면서 스치로폴 비즈는 5배 내지 20배 정도로불어나게 된다. 발포는 보통 2회에 걸쳐 실시되며 필요한 크기의 스치로폴 비즈가 나오도록 하여 연속으로 자동 발포한다.

다음 단계로는 본 작업을 위한 예비처리 과정의 하나로 상기의 발포된 스치로폴 비즈에 풀 또는 규산소다 희석액을 코팅(S3) 한다. 이는 적정 크기로 발포된 스치로폴에 탄산칼슘을 보다 효과적으로 도포하기 위한 것이다. 스치로폴 입자에 풀 또는 규산소다 희석액을 코팅하는 방법은 희석액이 담긴 탱크에 발포된 스치로폴 비즈 입자를 투입하여 건져내거나 희석액을 분무 또는 분사하는 방법에 의한다.

다음은 탄산칼슘 도포단계(S4)로서 우선 1차로 예비처리된 스치로폴 입자에 1 내지 100 미크론 크기의 탄산칼슘 파우더를 골고루 부착시킨 후 적정한 농도의 규산소다 용액을 넣고 휘저어 다시 탄산칼슘 코팅의 효율을 높게한다. 탄산칼슘의 원료로는 석회석, 방해석, 굴껍질, 조개껍질 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 분쇄하여 분말로 만들어 사용한다. 상기한 규산소다 희석액을 코팅하는 단계(S3)와 여기에 탄산칼슘을 도포하는 단계(S4)는 필요에 따라 탄산칼슘이 충분히 도포될 때까지 반복 실시할 수 있다. 통상적으로는 2차에 걸친 규산소다 희석액 투여와 탄산칼슘 도포로 완벽한 코팅층을 형성한다.

그 다음은 규산소다 혼련단계(S5)이다. 탄산칼슘이 도포된 스치로폴 입자에 무기점결제인 규산소다를 적정한 농도로 맞추어 부어 넣고 스치로폴 입자와 혼련한다. 규산소다와 스치로폴 입자를 혼련하는 이유는 규산소다에 탄산가스를 불어넣으면 규산소다가 빠르게 경화하므로 후술하는 압축 성형단계에서 최종 스치로폴 성형품의 생산이 단시간에 간편하게 가능해지기 때문이다. 상기와 같이 혼련된 탄산칼슘이 도포된 스치로폴 입자들은 최종 성형품을 만들기 위한 재료로 되며, 최종 성형품으로 완성하기 위하여는 그 최종 성형품의 모양에 맞게 미리 준비한 형틀(mould)에 혼련된 스치로폴 입자들을 채우고 (S6, 형틀투입단계), 형틀로 탄산가스를 불어넣으면서 압착(pressing)함으로서(S7) 난연성과 소화성이 우수한 최종 스치로폴 성형품이 완성된다. 즉, 패널형태의 판재를 만들 때는 판형의 형틀을 사용하며, 파이프형을 만들 때는 파이프형의 형틀을 사용하게 된다.

이렇게 완성된 스치로폴에 혼입된 불연 무기물인 탄산칼슘(CaCO₃)은 스치로폴(EPS)의 연소를 차단하게 되고, 점차 고온으로 갈수록 탄산칼슘이 분해되어 산화칼슘(CaO)과 탄산가스(CO₂)를 생성하게 되는 바, 여기서 생긴 탄산가스는 소화가스이므로 스치로폴의 연소시 생기는 화염을 소화하는 역할을 하게된다.

분해식은 CaCO₃(s) + 가열(Heating) = CaO(s) + CO₂(g) 이며, 이때 발생하는 탄산가스는 1 Mole당 약 44 gr 이고, 중량비 44%이다. 이 때 사용하는 탄산칼슘의 파우더는 석회석 또는 방해석을 분쇄하여 초미분화 하거나, 굴 또는 패각을 분쇄, 미세한 분말로 만들어 사용한다. 이 불연성의 탄산칼슘 파우더를 발포된 스치로폴 입자에 골고루 코팅하여야 하며, 이 코팅을 위해 무기점결제인 규산소다(Na₂O. nSiO₂.mH₂O)에 물을 첨가하여 농도를 희석하고 여기에 발포된 스치로폴 비즈를 적셔 탄산칼슘 파우더를 코팅한다. 규산소다를 사용하는 이유는 규산소다가 탄산가스와 결합하면 빠르고 쉽게 경화하므로 스치로폴 성형재의 강도와 성형성을 향상시키고제조시간을 혁신적으로 단축코자 하는 것이다.

본 발명은 첫째, 종래의 스치로폴 패널이 가지고 있는 장점인 가볍고 절단, 성형이 쉬우며 값이 싸서 경제적이라는 점을 그대로 유지하면서도, 불에 잘 타지 않을 뿐만 아니라, 화재시에는 소화가스(CO₂)가 발생하여 불을 끄는 역할을 자동적으로 수행하게되는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴을 이용한 건축자재이며, 둘째, 종래의 석고형 제품에 비해 제조공정이 쉽고 단순하여 양산화 시설비가 적게 들고 생산성이 높으며, 제조원가가 저렴하여 싼 가격으로 화재의 위험이 없는 건축자재를 공급할 수 있고, 셋째는, 굴껍질, 조개껍질 등 폐기물을 활용할 수 있어 친환경적인 건축자재의 생산이 가능하게 되는 공업적 및 산업적 이용효과가 있다.

Claims (10)

1. 탄산칼슘(CaCO₃) 분말이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄산칼슘 분말은 석회석, 방해석, 굴껍질, 조개껍질 중에서 선택된 1종이상의 물질을 분쇄하여서 된 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄산칼슘 분말은 규산소다를 무기점결제로 하여 발포된 스치로폴 비즈에 부착 코팅되는 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼.
4. 스치로폴 비즈를 필요크기로 파쇄하는 단계와,

   상기 파쇄된 비즈를 필요크기의 스치로폴 폼으로 발포하는 단계와,

   상기 발포된 스치로폴 폼에 탄산칼슘을 도포하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 탄산칼슘 도포단계는 먼저 스치로폴 폼의 표면에 규산소다 함유용액을 도포시킨 후 그 위에 탄산칼슘 분말을 분무 코팅시키는 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼의 제조방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 탄산칼슘 분말은 석회석, 방해석, 굴껍질, 조개껍질 중에서 선택된 1종이상의 물질을 분쇄하여서 된 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 폼의 제조방법.
7. 표면에 탄산칼슘이 코팅되어 있는 스치로폴 폼을 이용하여 각종 형틀에서 제조된 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 성형품.
8. 제7항에 있어서, 상기 탄산칼슘은 석회석, 방해석, 굴껍질, 조개껍질 중에서 선택된 1종이상의 물질을 분쇄하여서 된 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 성형품.
9. 스치로폴 비즈를 필요크기로 파쇄하는 단계와,

   상기 파쇄된 비즈를 필요크기의 스치로폴 폼으로 발포하는 단계와,

   상기 발포된 스치로폴 폼에 규산소다 용액을 도포하는 단계와,

   상기 규산소다 용액이 도포된 스치로폴 폼 입자에 탄산칼슘을 도포하는 단계와,

   상기 탄산칼슘이 도포된 스치로폴 폼을 형틀에 넣은 후 압착하면서 탄산가스를 불어넣어 요구되는 치수와 강도를 갖는 성형품을 제조하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 성형품의 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 탄산칼슘을 도포하는 단계는 스칠폴 폼의 표면에 규산소다 함유 용액을 도포시킨 후 그 위에 탄산칼슘 분말을 분무 코팅시키는 것을 특징으로 하는 난연성 및 소화성이 우수한 스치로폴 성형품의 제조방법.