본 발명은, 쌀겨와, 황토와, 방염제로 이루어지는 조성물에 물을 부가해서 혼합한 후, 경화시킴으로써 제조된 단열부재와; 상기 단열부재의 상부 또한 하부에 적층되는 보강판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샌드위치판넬을 제공한다. 친환경 샌드위치판넬 및 샌드위치판넬의 제조방법{SANDWICH PANNEL} 본 발명은 샌드위치판넬(Panel)에 관한 것으로, 친환경 재료인 쌀겨와 황토를 포함하는 단열부재를 구비함으로써, 합성재료로부터 발생하는 유해물질에 의한 악영향을 방지하도록 된 친환경 샌드위치판넬(Panel) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게 설명하면 샌드위치판넬에서 금속판 사이에 넣는 단열부재를 내화성이
높고 인체 유해한 물질이 발생하지 않는 천연재료를 삽입하도록 한 친환경 샌드위치판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한, 원하는 모양 및 형상으로의 제작 및 강성 증대가 가능한 샌드위치판넬의 제조방법에 관한 것이다. 요즈음, 공장, 창고, 또는 방가로 등과 같이 비교적 커다란 하중을 받지는 않지만 약간의 구조적 강도가 요구되면서도 우수한 단열성능을 필요로 하는 건축물들의 외벽 또는 지붕의 판넬로서, 폴리올레핀계발포체, 폴리에틸렌발포체, 폴리스틸렌발포체, 폴리우레탄발포체, 폴리프로필렌발포체, 가교폴리에틸렌발포체중 어느 하나로 형성되는 발포성합성수지로 이루어지는 단열부재(210a)의 양면에 한쌍의 얇은 금속판(220)들이 접착되어 만들어지는 샌드위치판넬(200)이 널리 사용되고 있다. 그러나, 단열부재로서 상기 발포성수지(스치로폴 등)를 사용하는 샌드위치판넬(200)은, 화재시에 오래 견디지
못하므로, 화재가 우려되는 장소에는 사용될 수 없는 결함이 있었다. 그러므로, 내화성이 요구되는 간이 건출물에는 그 외벽 또는 지붕판재로서 유리섬유 또는 암면으로 이루어지는 무기섬유층인 단열부재(210b)의 양면에 한 쌍의 얇은 금속판들이 접착되어 만들어지는 무기섬유계통의 샌드위치판넬(200)이 사용되고 있다. 도 1에는 상기와 같은 종래 구조의 단열부재를 구비한 샌드위치판넬이 도시되어 있다. 그러나, 이러한 무기섬유 계통의 샌드위치판넬에서 가운데 부분에 위치하는 단열부재(210b)는, 유리 또는 암석을 용융, 분출하여 냉각응고시켜 만들어지는 가느다란 유리섬유 또는 암면 등의 무기섬유사들이 적층되어 소정의 두께로 만들어진다. 이와 같은 제조공정상의 이유로 인하여 무기섬유층은 취급시에 미세한 무기섬유사 조각들이 판재로부터 이탈되어 공중에 날려지거나 취급하는 사람의 피부에 꽂혀져서 피부병을 유발시키곤 하였다. 상기 발포성수지층에 있어서도 이러한 문제점이 발생한다. 이러한 문제점은 건물 완성 후에도 지속적으로 일어나며, 거주자들의 생활 환경에 악영향을 미치게 된다. 즉, 상기 발포성수지층 및 무기섬유층은 인체에 유해한 물질임에 따라, 거주자의 건강을 해칠 우려가 있다. 더욱이, 화재 발생시, 상기 단열부재(210a, 210b)는 연소되기 쉬운 물질임에 따라, 연소하면서 다량의 유독가스를 배출함으로써, 거주자의 생명을 치명적으로 위협하는 요소로서 작용하고 있다. 또한, 종래의 단열부재(210a, 210b)는 기공이 형성되지 못하는 구조임에 따라, 단열부재를 통한 공기 순환을 기대할 수 없었다. 이에, 본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 이루어진 것으로, 환경 재료인 쌀겨와 황토를 포함하는 단열부재를 구비함으로써, 합성재료부터 발생하는 유해물질에 의한 악영향을 방지하도록 된 친환경
샌드위치판넬(Panel) 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 샌드위치판넬은 한편, 상기 접착시트는 또한, 상기 조성물은 삭제 삭제 본 발명에 따른 샌드위치판넬에 의하면, 종래 유해한 재질로 제작된 단열부재가 친환경적인 소재로 대체됨에 따라, 환경관련 질환으로부터의 영향이 감소되는 효과를 나타낸다. 또한, 조각들이 상기 단열부재로부터 이탈하여, 비산하더라도, 친환경 물질임에 따라, 종래와 같이 인체에 악영향을 미칠 우려가 없게 된다. 또한, 본 발명에 따른 단열부재는 난연성(방연성능)이 우수한 재질(황토 및 방염제)을 포함하여 제작됨에 따라, 화재 발생 확률의 감소 및, 화재 발생시 유독가스 발생 확률을 획기적으로 감소시키는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 단열부재는, 제작시 수분 증발에 따라, 표면을 통해서 복수의 기공이 형성되므로, 공기 순환 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 단열부재에 의하면, 원하는 모양 및 형상으로의 제작 및 강성 증대가 가능해 진다. 도 1은 일반적인 샌드위치판넬 구조를 나타낸 도면, 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 먼저, 본 발명의 단열부재 제조에 사용되는 재료의 특징을 설명한다. (1) 쌀겨 현미(玄米)를 도정(搗精)하여 정백미(精白米)를 만들 때 생기는 과피(果皮)?종피(種皮)?호분층(糊粉層) 등의 분쇄혼합물로서, 쌀겨의 표준 화학조성을 보면 수분 13.5%, 단백질 13.2%, 지방 18.3%, 당질 38.3%, 섬유 7.8%, 회분(灰分) 8.9%이고 비타민 B1은 100g 중 2.5mg이나 들어 있으며 비타민 E도 많다. 이러한 쌀겨는 친환경 재료로서, 비누, 천연팩, 비료의 원료로 사용하고 있으며, 상기 재료를 건조하더라도, 상기 유익한 성분이 감소되는 일이 없으며, 외부의 가열에 따라 원적외선 등의 인체에 유익한 물질을 방사한다. (2) 황토 일반적으로 누르고 거무스름한 흙을 말하는 것으로, 바람에 의해 운반되어 퇴적된 담항색의 미세한 모래와 점토는 지름 0.002～0.005mm인 실트 크기의 입자들로 구성되어 있다. 탄산칼륨에 의해 느슨하게 교절되어 대개 균질하고 층리가 발달되어 있지 않으며 공극률이 크다. 이러한 황토는 인체에 유익한 원적외선을 장기간 방사하여 건강에 유익하고 질병을 치료하는 효과가 기대되며, 항토에 각종 물질을 인위적으로 함유시켜 인체에 유익한 물질을 장기간 방사하게 함으로써 질병치료의 수단으로 사용할 수 있다. 또한, 건조시, 공극을 통해 외기가 순환되는 구조를 형성함에 따라, 건축 시, 실내 온도 조절을 위한 유익한 재료로서 사용된다. 한편, 본 발명에서 사용되는 "황토"는 상기 지름 0.002～0.005mm인 점토를 포함하는 흙으로서 정의한다. (3) 방염재료 가연물에 불꽃을 점화해도 스스로 계속 연소되거나 번지지 않도록 하기 위한 처리제로서, 제2인산암모늄, 주석산나트륨(sodium stannate), 텅스텐산나트륨과, 산화제2철, 산화제2주석1산화납, 2산화망가니즈, 옥시염화안티모니 등 불용성 침전을 침착시키는 반영구적인 것과 요소1인산, THPC(tetrakishydroxymethyl phosphonium chloride), APO(1-aziridinyl phosphine oxide), Erifon(뒤퐁사
제품:유기타이타늄-안티모니 착화합물) 등 섬유소의 －OH와 결합하는 것, 그리고 포스포릴아마이드 트라이알릴포스페이트(phosphoryl amide triallyl phosphate) 등의 중합성 물질이 있다. [실시예] 이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 2에 있어서는, 상기 쌀겨와, 황토와, 방염제로 이루어지는 조성물에 물을 부가해서 혼합한 후, 경화시킴으로써 제조된 단열부재(110)와; 상기 단열부재(110)의 상부 및 하부에 적층되는 금속판(120:보강판)으로 이루어지는 본 발명에 따른 샌드위치판넬(100)이 도시된다. 본 발명에 있어서는, 상기 쌀겨는 인체에 유익한 친환경 물질을 방사하는 동시에, 상기 단열부재(110)의 기공률을 향상시키는 역할을 수행하고, 상기 황토는 친환경 물질을 방사하는 동시에, 상기 쌀겨들을 유지하는 보강재 역할을 수행하며, 상기 방염제는 상기 인화성 물질인 쌀겨에 방염성능을 부여하는 역할을 수행하게 된다. [단열부재 시험편 제작] 이하, 본 발명에 따른 단열부재(110)의 다양한 실시예에 따른 제작 과정을 설명한다. (실시예1) 쌀겨를 건조기에서 건조해서 100g을 준비한다. 또한, 황토를 분쇄기(Roll Crusher)에서 분쇄하여, 일례로서 25~42메쉬 입도로 분쇄하여 325g 준비한다. 상기 황토의 입도는 일례로서 제시된 것으로, 다양한 입도의 황토를 사용할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 수용성 방염제(CABINOL-OX: 상표명)를 75g을 준비한다. 이러한 수용성 방염제는 상기 상표명 이외의 다양한 종류가 개시되어 있으며, 수용성 방염제를 사용하는 것이 본 발명의 단열부재 제조에 유리하다. 다음, 물 100g을 포함한 용기에서 상기 쌀겨, 황토, 방염제를 혼합시킨다. 다음, 상기 혼합물을, 상부가 개방된 일정 체적(1000cm3)의 성형틀에 놓고 누름판(압력 30~50Kg/cm3)으로 누른 상태에서, 건조기에서, 70℃ 5시간 건조함으로써, 쌀겨, 황토, 방염제로 이루어지는 단열부재 시험편1을 제작한다. 한편, 상기 시험편1은, 건조중 수분 증발에 따라, 그 체적은 대략, 가로×세로×높이 10×10×7=700cm3의 값을 나타냈다. (실시예2) 쌀겨를 건조기에서 건조해서 135g을 준비한다. 또한, 황토를 분쇄기(Roll Crusher)에서 분쇄하여 25~42메쉬 입도로 분쇄하여 350g 준비한다. 또한, 수용성 방염제(CABINOL-OX: 상표면)를 15g을 준비한다. 다음, 물 100g을 포함한 용기에서 상기 쌀겨, 황토, 방염제를 혼합시킨다. 다음, 상기 실시예1과 같이 건조함으로써, 쌀겨, 황토, 방염제로 이루어지는 단열부재 시험편2를 제작했다. 한편, 상기 시험편2는, 건조중 수분 증발에 따라, 그 체적은 대략, 가로×세로×높이 10×10×6=600cm3의 값을 나타냈다. (실시예3) 쌀겨를 건조기에서 건조해서 125g을 준비한다. 또한, 황토를 분쇄기(Roll Crusher)에서 분쇄하여 25~42메쉬 입도로 분쇄하여 325g 준비한다. 또한, 수용성 방염제(CABINOL-OX: 상표면)를 50g을 준비한다. 다음, 물 100g을 포함한 용기에서 상기 쌀겨, 황토, 방염제를 혼합시킨다. 다음, 상기 실시예1과 같이 건조함으로써, 쌀겨, 황토, 방염제로 이루어지는 단열부재 시험편3을 제작했다. 한편, 상기 시험편3은, 건조중 수분 증발에 따라, 그 체적은 대략, 가로×세로×높이 10×10×6.5=650cm3의 값을 나타냈다. 한편, 상기
시험편 1 내지 3의 체적 변화는 시험편의 성분비가 달라짐에 따라 이루어지는 것으로 이해되었다. [단열부재 시험편의 강도 및 방염 시험] 상기와 같이 제작된 실시예 1 내지 3에 따른 단열부재 시험편 1 내지 3에 대한 강도 시험 및 방염시험을 수행하였다. 이와 같은 강도시험 목적은 단열부재의 파괴에 따른 분진의 발생 정도를 파악하기 위해서이다. 즉, 인장강도가 강한 시험편의 경우, 통상의 조건에서 다른 시험편에 비해 파괴될 확률이 낮음에 따라, 분진발생률이 작은 것으로 인식할 수 있다. (1) 인장 강도시험 먼저, 강도시험에 있어서는, 상기 시험편 1 내지 3과 동일한 체적, 가로×세로×높이 10×10×7=700cm3의 발포성수지층(210a)의 일례로서 사용되는 스티로폼으로 제작된 비교 시험편1과, 가로×세로×높이 10×10×6=600cm3의 스티로폼으로 제작된 비교 시험편2와, 대략, 가로×세로×높이 10×10×6.5=650cm3의 스티로폼으로 제작된 비교 시험편 3을 사용했다. 또한, 상기 무기섬유층(210b)의 일례로서, 유리섬유층과 암면층을 복수 적층해서, 상기 시험편 1 내지 3과 동일 체적의 비교시험편 4 내지 6을 제작했다. 즉, 상기 시험편 1, 비교시험편 1 비교시험편 4와, 시험편 2, 비교시험편 2, 비교시험편 5와, 시험편 3, 비교시험편 3, 비교시험편 6의 체적은 동일하다. 시험 방법으로써는, 상기 시험편 모두를 가로방향 양단부에서 잡은 상태에서, 대향 방향으로 각각 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 등의 힘을 작용시키면서, 시험편의 절단 정도를 파악했다. 시험결과는 이하의 표 1과 같다. 이하의 표 1에서 시험편의 상태는, 정상, 부분 절단 및, 완전 절단의 3가지 값으로 표현했다.
상기 표 1에 의하면, 본 발명에 따른 단열부재의 강도가 종래의 스티로폼 재질보다는 매우 월등하며, 종래의 무기섬유 재질과는 그 성능이 비슷한 것을 알 수 있다. (2) 방염시험 다음, 방염시험에 있어서는, 실험의 용이성을 위해서, 상기 시험편1 내지 3 및 비교시험편 1 내지 6 모두를 동일하게 사용하였고, 시험 방법으로써는, 토치 등의 불꽃 발생수단으로 상기 시험편1 내지 3 및 비교시험편 1 내지 6의 가로방향의 동일한 한쪽 단부를 5초간 가열한 후, 잔염시간(불꽃이 지속되는 시간), 잔산시간(연소상태가 그칠 때까지의 시간)을 측정하였다. 시험결과는 이하의 표 2과 같다.
상기 표 2에 의하면, 본 발명에 따른 단열부재의 방염성능이 종래의 스티로폼 재질 및 무기섬유 재질보다 월등한 것을 알 수 있다. 한편, 상기 방염시험 중 스티로폼의 비교시험편에 있어서는 다량의 유독가스가 발생하였다. 하지만, 본 발명에 따른 단열부재의 시험편에 있어서는 전혀 유독가스가 발생하지 않았다. (3) 기공율 측정 한편, 상기 본 발명에 따른 단열부재의 시험편1 내지 3은, 건조중 수분 증발에 따라, 표면을 통해 복수의 기공이 형성되었다. 이러한 기공률을 측정하기 위해서 본 발명자는 상기 시험편 1 내지 3과 비교시험편 1 내지 6을 물이 담긴 용기에 30분 담근 후, 그 무게 변화를 비율로서 측정하였다. 시험결과는 이하의 표 3과 같다.
상기 표 3에 의하면, 본 발명에 따른 단열부재의 기공률이 종래의 스티로폼 재질 및 무기섬유 재질보다 월등한 것을 알 수 있다. (실시예4) 한편, 황토를 포함한 단열부재의 제작에 있어서는, 조성물의 내부 응력에 의한 팽창력이 발생하여, 원하는 형태나 모양으로 제조하기가 용이하지 않다. 따라서, 본 발명에 따른 상기 단열부재는, 원하는 모양 및 형상으로의 제작 및 강성 증대를 위해서, 이하의 방법에 따라 제작될 수 있다. 먼저, 쌀겨를 27wt%와, 황토 47wt%와, 방염제 5wt%의 조성물에, 천연 또는 합성 고분자나 단량체의 접착기제와, 물이나 유기용제를 포함하는 분산제와, 프탈산 에스테르나 액상 고무의 가소제와, 무기질 또는 유기질 목분의 충진제와, 과산화물의 반응형 접착제인 중합 축합촉매와, 수용성 고분자인 폴리비닐알코올의 중점제와, 펜타크로로페놀이나 페닐-나프탈아민의 방부제와, 실리콘의 소포제를 포함하는 결합제를 21wt%를 첨가하여 조성물을 제조한다. 다음, 일정 체적, 예를 들어 1000cm3의 성형틀에 상기 조성물을 주입한 후, 유압프레스 등으로 상기 조성물을 소정 중량으로 1차 가압한다. 일례로서, 60톤의 중량으로, 상기 조성물을 가압한다. 다음, 상기 1차 가압된 조성물을 상기 1차 가압 중량보다 큰 2차 중량으로 2차 가압한다. 일례로서, 120톤의 중량으로 상기 1차 가압된 조성물을 가압한다. 다음, 상기 2차 가압된 조성물을 상기 2차 중량보다 큰 3차 중량으로 가압한다. 일례로서, 160톤의 중량으로 3차 가압한다. 다음, 상기 3차 가압된 조성물을 300℃로 6분 가열하거나, 600℃로 3분 가열함으로써, 실시예 4에 따른 단열부재를 제작한다. (그 밖의 실시예) 상기 실시예1 내지 4에 있어서는, 쌀겨, 황토 방염제 및 결합제로 이루어지는 조성물을 가압, 건조하여 제작되는 단열부재에 대해서 설명하였다. 하지만, 상기 조성물에는 건조 및 분쇄한 쑥이나 허브 등의 혼합물을 더 첨가함으로써, 단열부재의 색상을 변경하거나, 고유 황토향을 쑥이나 허브 향으로 대체할 수 있다. 이러한 쑥 또는 허브의 첨가 방법은 상기 조성비를 변경함으로써, 다양하게 실시될 수 있음에 따라 그 설명은 생략한다. [샌드위치 패널의 제작] 상기와 같이 제작된 본 발명에 따른 단열부재(110)에는 상부 및 하부에 상기 금속판(120)이 열융착되어 부착될 수 있다(도 3 참조). 즉, 상기 단열부재(110)의 상부면에 염화비닐(PVC)발포시트로 제작될 수 있는 접착시트(130) 및 금속판(120)을 적층시킨 후, 금속판(120) 외측으로부터 열을 가함으로써, 상기 접착시트(130)가 열변형되어, 상기 단열부재(110)와 금속판(120)을 융착시킬 수 있다. 한편, 이러한 열융착은 단열부재(110)의 하부면에 대해서도 실시될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 단열부재(110)는 상부 및 하부에 상기 금속판(120)이 본딩에 의해 부착될 수 있다. 즉, 상기 단열부재(110)의 상부면 또는 하부면에 수용성 목공본드(Polyvinyl acetate)인 수용성본드(예를 들어, 상표명: 오공본드)를 도포한 상태에서 금속판(120)을 적층시켜 경화시킴으로써, 단열부재(110)에 금속판을 부착할 수 있다. 한편, 본 발명에 있어서는, 상기 단열부재(110)의 상하부면에 부착되는 부재를 금속판으로 기재하고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 금속판 대신 목재 및, 플라스틱 및 그 밖의 재질로 제작된 판재가 부착될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다. 100 -
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