KR200316815Y1

KR200316815Y1 - 흡음단열 패널

Info

Publication number: KR200316815Y1
Application number: KR20-2003-0007080U
Authority: KR
Inventors: 이영종; 이종국
Original assignee: 이영종
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2013-03-10

Abstract

본 고안은 난연성, 흡음성, 단열성 및 기계적 성질 등이 우수하면서도 경량이고, 특히 수평항력과 수직항력이 우수한 난연성 흡음단열 패널에 관한 것으로서, 수평방향의 결을 갖는 합성섬유 부직포를 일정한 길이로 절단하여 형성된 다수의 띠들을 외판들 사이에서 외판들에 대해 수직방향으로 배치되도록 배열하고, 이들 띠들을 서로에 대하여 접착, 결합시켜서 이루어지는 수직결처리된 중간판을 상기 외판들 사이에 위치시키고 서로 접착, 결합시켜서 이루어지며, 상기 수직결처리된 중간판은 2.1 내지 2.9의 몰비((SiO₂/Na₂O)*1.032)를 갖는 규산나트륨 용액 55 내지 75중량%, 카복시메틸셀룰로오스 0.5 내지 7중량%, 폴리비닐알콜 0.1 내지 5중량% 및 잔량으로서 물을 포함하여 이루어지는 난연화액으로 도포시켜서 부직포를 구성하는 섬유들의 표면에 난연화층을 형성시킨 것이 사용된다.

Description

흡음단열 패널 {Noise-absorbable and adiabatic panel}

본 고안은 흡음단열 패널에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 고안은 난연성, 흡음성, 단열성 및 기계적 성질 등이 우수하면서도 경량이고, 특히 수평항력과 수직항력이 우수한 난연성 흡음단열 패널에 관한 것이다.

건축의 내외장재는 기계적 성질, 특히 수평방향에서 가해지는 힘에 대하여 견디는 수평항력(휨강도)과 수직항력(압축강도)이 요구되면서도 경량일 것이 요구된다. 거기에 더해, 난연성은 매우 중요한 요소로서, 설계의 단계에서부터 고려하여야 하는 사항이고, 난연성이 우수한 내외장재를 개발하고자 많은 노력이 경주되어 왔다. 그러나, 수평항력이나 경량성 또는 난연성 들 중의 어느 한 가지 또는 한두 가지 만을 고려하여 내외장재를 선정할 수도 없는 것이다.

따라서, 상기한 모든 조건들 즉, 난연성, 경량성, 높은 수평항력 등을 모두 만족하는 내외장재에 대한 개발요구는 여전히 존재하고 있다. 또한, 상기한 조건들에 더해 경제적인 면 및 대량생산 가능성의 면까지 고려되어야 한다.

한편, 상용화된 제품들을 기준으로 살펴보면, 종래의 흡음단열 패널 및 샌드위치 패널의 내장재로는 폴리에스터로 된 부직포, 스티로폼, 우레탄폼, MDF(중밀도섬유판), 석고보드, 빔라이트, 암면, 글래스울 등이 주로 사용되어 오고 있으나, 그 중 폴리에스터로 된 부직포, 스티로폼, 우레탄폼 등은 열에 약하여 화재에 취약하기 때문에 그 사용범위에 제약을 받아 오고 있으며, 암면 및 글래스울 등은 분진의 비산으로 인한 공해문제로 역시 그 사용범위에 제약을 받고 있는 실정이다. 또한, 석고보드, 빔라이트, MDF 등은 흡음 및 단열에 취약하여 역시 그 사용범위에 제약을 받고 있는 문제를 가지고 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0279956호의 '난연성 단열 패널'에서 폴리에스터 부직포를 주제로 하는 밀도 40 내지 300㎏/㎥의 판재를 규산소다 등을 포함하는 난연화제로 도포 처리한 후, 가열 건조하여 내장재용의 패널로 사용하면 우수한 난연성의 단열 패널이 된다고 기술하고 있다. 그러나, 이 방법은

첫째, 실리콘을 용제에 교반하여 난연화제를 만드는 과정 상의 공정추가 및 처리시간의 지연에 의한 원가부담 상승으로 경제성이 낮다는 문제점이 있고,

둘째, 밀도 40 내지 300㎏/㎥의 고밀도 폴리에스터 부직포에 난연처리를 할 경우, 자체 하중의 증가로 인하여 경량화가 요구되는 건축용 내외장재로의 한계 및 고밀도로 인한 원가부담의 증가로 인한 시장경쟁력을 상실하게 되는 문제점이 있으며,

셋째, 폴리에스터 부직포의 조직구성이 횡배열에 의한 다층으로 이루어진 판재형태이기 때문에 그 자체를 동 '난연성 단열 패널'에서 제시한 방법으로 패널로 만들게 되면 수평항력 및 수직항력이 취약하여 건축용 내외장재로 충분히 기능하지 못하게 되는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 난연성, 경량성, 높은 수평항력 등을 모두 만족하는 내외장재에 대한 개발요구를 충족하기 위한 것이다. 또한, 상기한 조건들에 더해 경제적인 면 및 대량생산 가능성의 면까지를 만족할 수 있는 새로운 형태의 흡음단열 패널을 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 인체에 무해하고, 친환경적이고, 뛰어난 단열성과 흡음성의 장점을 가지면서도 난연성이 거의 없을 정도로 극히 낮아, 건축용 내외장재로서의 한계를 가지고 있는 합성섬유의 부직포에 난연성과 수평항력 및 수직항력 등을 부여함으로써 화재시에도 난연화에 의해 화재의 확산을 억제하고, 유독가스의 발생량을 줄여 대형사고의 가능성을 예방하는 한편 분진의 비산 등이 없는 친환경적인 흡음단열 패널을 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 난연화제의 주원료로 사용되는 규산소다의 몰비(molecular ratio)를 조절하여 15 내지 50㎏/㎥의 합성섬유 부직포에 효과적인 난연막을 형성시켜 난연성을 부여한 흡음단열 패널을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 흡음단열 패널의 하나의 구체적인 실시예에 따른 구조를 도시한 측단면도이다.

도 2는 도 1의 흡음단열 패널의 제조에 사용되는 중간판을 도시한 측단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 패널 11 : 제1외판

12 : 제2외판 13 : 중간판

d : 두께 ℓ : 절단길이

본 고안에 따른 흡음단열 패널은, 수평방향의 결을 갖는 합성섬유 부직포를 일정한 길이로 절단하여 형성된 다수의 띠들을 외판들 사이에서 외판들에 대해 수직방향으로 배치되도록 배열하고, 이들 띠들을 서로에 대하여 접착, 결합시켜서 이루어지는 수직결처리된 중간판을 상기 외판들 사이에 위치시키고 서로 접착, 결합시켜서 이루어진다.

상기 수직결처리된 중간판으로는 2.1 내지 2.9의 몰비((SiO₂/Na₂O)*1.032)를 갖는 규산나트륨 용액 55 내지 75중량%, 카복시메틸셀룰로오스 0.5 내지 7중량%, 폴리비닐알콜 0.1 내지 5중량% 및 잔량으로서 물을 포함하여 이루어지는 난연화액으로 도포시켜서 부직포를 구성하는 섬유들의 표면에 난연화층을 형성시킨 것이 사용될 수 있다.

상기 합성섬유 부직포를 구성하는 합성섬유는 폴리에스터 섬유가 될 수 있다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 흡음단열 패널은, 수평방향의 결을 갖는 합성섬유 부직포를 일정한 길이로 절단하여 형성된 다수의 띠들을 외판(11, 12)들 사이에서 외판(11, 12)들에 대해 수직방향으로 배치되도록 배열하고, 이들 띠들을 서로에 대하여 접착, 결합시켜서 이루어지는 수직결처리된 중간판(13)을 상기 외판(11, 12)들 사이에 위치시키고 서로 접착, 결합시켜서 이루어짐을 특징으로 한다. 여기에서 수직결처리된 중간판(13)의 제조에 사용되는 합성섬유 부직포는 바람직하게는 폴리에스터 섬유로 이루어진 합성섬유 부직포가 될 수 있다. 폴리에스터 섬유로 된 합성섬유 부직포는 경량이면서도 내인성이 강하여 수직결처리에 의해 완성된 중간판(13)을 포함하는 흡음단열 패널로의 제조시 수평항력(휨강도)과 수직항력(압축강도)을 향상시킨다. 상기 외판(11, 12)들은 통상의 합판 등과 같은 얇은 판재가 될 수 있으며, 기타 판상의 여러 재질들이 용도에 따라 사용될 수 있음은 당연히 이해될 수 있다. 즉, 외장재용의 경우, 금속판 등이 될 수 있으며, 내장용의 목재 합판 또는 직물 등이 될 수도 있음은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있으며, 본 고안은 이들 외판의 형상 및 재질 등에 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기 수직결처리된 중간판(13)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 수평방향의 결을 갖는 합성섬유 부직포를 일정한 길이(ℓ)로 절단하여 형성된 다수의 띠들을 외판(11, 12)들 사이에서 외판(11, 12)들에 대해 수직방향으로 배치되도록 하는 상태로 상기 띠들을 배열하고, 이들 띠들을 서로에 대하여 접착, 결합시켜서 이루어진다. 따라서, 본 고안에 따른 상기 흡음단열 패널(10)은 상기 수직결처리된 중간판(13)의 제조에 사용되는 원래의 합성섬유 부직포의 두께(d)와는 무관하게 수직결처리시 합성섬유 부직포의 결에 대해 수직방향으로 절단하는 절단길이(ℓ)에 비례하게 된다. 즉, 상기 합성섬유 부직포의 절단길이(ℓ)에 상기 외판(11, 12)들의 두께를 합한 것이 본 고안에 따른 상기 흡음단열 패널(10)의 두께가 된다. 여기에서 수직결처리라 함은 합성섬유 부직포의 섬유의 배열방향을 의미하는 결이 상기 외판(11, 12)에 대해 수직방향으로 배열되도록 처리되었음을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

바람직하게는, 상기 수직결처리된 중간판(13)은 2.1 내지 2.9의 몰비((SiO₂/Na₂O)*1.032)를 갖는 규산나트륨 용액 55 내지 75중량%, 카복시메틸셀룰로오스 0.5 내지 7중량%, 폴리비닐알콜 0.1 내지 5중량% 및 잔량으로서 물을 포함하여 이루어지는 난연화액으로 도포시켜서 부직포를 구성하는 섬유들의 표면에 난연화층을 형성시킨 것이 사용될 수 있다. 상기에서 규산나트륨 용액은 난연성을 부여하는 핵심기능이면서 그 함량에 따라 난연화도가 달라질 수 있으며, 그에 비례하여 중량도 늘어날 수 있기 때문에 적절한 비율이 요구된다. 본 고안에서는 2.1 내지 2.9의 몰비((SiO₂/Na₂O)*1.032)를 갖는 규산나트륨 용액이 사용된다. 여기에서 몰비는 산화나트륨에 대한 이산화규소의 몰비를 의미하며, 여기에 상수 1.032를 곱하여 정량적으로 수치화한 것을 의미한다. 상기 몰비를 2.1 내지 2.9의 범위 이내로 하는 것에 의하여 난연화처리를 위한 도포 및 탈수를 용이하게 함으로써 건조효율을 향상시켜 생산성을 높일 수 있으며, 부직포를 구성하는 섬유의 표면에 균일한 난연막을 형성시켜 난연성을 증가시킬 수 있다. 상기에서 규산나트륨 용액은 고온에 노출되는 경우, 산화나트륨과 이산화규소 간의 반응에 의하여 탄화규소막을 형성시키며, 형성된 탄화규소막은 연소시 발생하는 이산화탄소 및 일산화탄소 가스를 발생시키면서 팽창되어 단열성을 향상시키는 기능을 하며, 오래전부터 난연화제의 주요 물질의 하나로 널리 이용되어 왔던 것으로서 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있다. 상기 규산나트륨 용액의 함량이 55중량% 미만인 경우, 난연성이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 75중량%를 초과하는 경우, 난연화를 위한 도포 및 건조 등이 어려워져 생산성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 상기에서 카복시메틸셀룰로오스는 상기 규산나트륨 용액의 점도를 낮춰주며, 난연화액의 보관안정성을 높이는 기능을 한다. 상기 카복시메틸셀룰로오스의 함량이 0.5중량% 미만인 경우, 난연화를 위한 도포 및 건조 등이 어려워져 생산성이 저하되고, 보관안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 7중량%를 초과하는 경우, 다른 성분들 특히 규산나트륨 용액의 함량 저하로 난연성이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다. 상기 폴리비닐알콜은 난연화액 중에 포함되는 상기 규산나트륨 용액 중의 나트륨 성분이 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 표면에 흰가루가 생기는 백화현상을 방지하는 기능을 하며, 0.1중량% 미만인 경우, 백화현상을 충분히 예방하지 못하는 문제점이 있을 수 있으며, 5중량%를 초과하는 경우, 다른 성분들 특히 규산나트륨 용액의 함량 저하로 난연성이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다. 상기에서 물은 다른 성분들을 수용하는 담체로서 기능한다.

이하에서 본 고안의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 고안을 예증하기 위한 것으로서 본 고안의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1

폴리에스터 합성섬유로 이루어진, 25㎏/㎥의 부직포를 길이방향을 따라 원하는 패널의 두께에 비례하여 소정의 간격으로 절단하여 띠로 만들고, 이 띠들을 띠의 접착진행방향에 대하여 수직방향으로 배열한 후, 이 띠들을 서로 접착, 결합시켜 수직결처리된 중간판을 제조하고, 이 중간판의 양면에 목재의 합판을 외판으로 접착, 고정시켜 본 고안에 따른 흡음단열 패널을 제조하였다. 제조된 흡음단열 패널의 물성시험은 KSF 2273 시험방법에 따라 대한민국 소재 대한정밀사의 압축시험기(형식 5tf/0.5㎏f)를 사용하여 시료규격(단위 ; ㎜) 1,000*2,500*75(w*ℓ*t)의 시료를 취하여 축방향 압축강도와 면내전단 압축강도를 시험하였으며, 시험 결과, 축방향 압축강도는 2,219.5㎏f/m(21,751.1N/m), 면내전단 압축강도는 445.5㎏f/m(4,365.9N/m)로 나타나, 매우 압축강도가 우수함을 확인할 수 있었다.

실시예 2

상기 수직결처리된 중간판을 난연처리하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

난연처리에 사용되는 난연화액으로는 2.5의 몰비((SiO₂/Na₂O)*1.032)를 갖는 규산나트륨 용액 65중량%, 카복시메틸셀룰로오스 4중량%, 폴리비닐알콜 2중량% 및 물 29중량%를 포함하여 이루어지는 조성물이 사용되었으며, 상기 규산나트륨 용액은 상용화된 액상규산소다 2호(20℃의 Be' 52 내지 54중량%, Na₂O 14 내지 15중량%, SiO₂34 내지 35중량%, Fe₂O₃0.05중량% 이하, 물불용분 0.2중량% 이하로 조성된 것으로서, 대한민국 소재 이화산업의 상품명 '액상규산소다2호')와 액상규산소다 3호(20℃의 Be' 40 내지 42중량%, Na₂O 9 내지 10중량%, SiO₂28 내지 30중량%, Fe₂O₃0.03중량% 이하, 물불용분 0.2중량% 이하로 조성된 것으로서, 대한민국 소재 이화산업의 상품명 '액상규산소다3호')를 혼합하여 상기의 몰비의 범위로 조정하여 사용하였다.

상기한 실시예 2에서 수득된 난연성이 부여된 흡음단열 패널은 KSF 2271에서 규정한 난연2급의 기준치를 능가하는 난연성을 나타내었다.

따라서, 상기한 실시예들의 결과에 따르면, 50㎏/㎥ 이상의 고밀도 합성섬유 부직포에서 발생하는 흡음성 저하를 방지하면서, KSF 2271에서 규정하는 난연2급의 기준치를 능가하는 난연성을 발휘하게 함은 물론 풍화에 의한 분진의 발생을 방지하여 공해발생을 예방할 수 있고, 부직포의 수직결 처리에 의한 다층구조로 형성된 패널을 제공하여 흡음단열 패널의 수평강도 및 수직강도를 향상시켜 건축용 내외장재로서 사용범위를 확대시킬 수 있는 패널을 제공함을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 고안에 의하면 난연성, 흡음성, 단열성 및 기계적 성질 등이 우수하면서도 경량이고, 특히 수평항력과 수직항력이 우수한 난연성 흡음단열 패널을 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

수평방향의 결을 갖는 합성섬유 부직포를 일정한 길이로 절단하여 형성된 다수의 띠들을 외판들 사이에서 외판들에 대해 수직방향으로 배치되도록 배열하고, 이들 띠들을 서로에 대하여 접착, 결합시켜서 이루어지는 수직결처리된 중간판을 상기 외판들 사이에 위치시키고 서로 접착, 결합시켜서 이루어짐을 특징으로 하는 흡음단열 패널.
제 1 항에 있어서,

상기 수직결처리된 중간판이 2.1 내지 2.9의 몰비((SiO₂/Na₂O)*1.032)를 갖는 규산나트륨 용액 55 내지 75중량%, 카복시메틸셀룰로오스 0.5 내지 7중량%, 폴리비닐알콜 0.1 내지 5중량% 및 잔량으로서 물을 포함하여 이루어지는 난연화액으로 도포시켜서 부직포를 구성하는 섬유들의 표면에 난연화층을 형성시킨 것임을 특징으로 하는 상기 흡음단열 패널.
제 1 항에 있어서,

상기 합성섬유 부직포를 구성하는 합성섬유가 폴리에스터 섬유로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 흡음단열 패널.