(57)【要約】本発明は、発泡されたポリスチレン樹脂を３ｍｍ以下に粉砕して得られたチップ粒子の表面に無機不燃材で難燃層膜を形成させる時、増粘剤、難燃剤、硬化調節剤、接着補助剤、染顔料および防水剤を添加して圧着混練することによって、発泡ポリスチレンチップの粒子表面に難燃層膜が形成されて組成される、耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物とその製造方法およびこれを用いた製造方法に関する。本発明は、前記断熱材組成物を、振動、プレスまたは押出し加圧方法を用いて加圧成形することによって超軽量の組成物が迅速に得られ、廃資源の再資源化に寄与することは勿論、断熱材による火事誘発と有毒ガスを防止し、公害防止および使い捨てのポリスチレンを再資源化するなどの効果を奏する。
2004522683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ｍｍ以下に粉砕された発泡ポリスチレンチップを１〜３０ｗｔ％、不燃性の無機不燃材を１０〜３０ｗｔ％、水を３０〜８０ｗｔ％、混合を促進し粘度を向上させるための増粘剤を０.５〜７ｗｔ％、難燃剤を３〜１０ｗｔ％および接着強度を向上させるための接着補助剤を０〜１５ｗｔ％含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項２】
請求項１において、前記無機不燃材は、セメント、粘土、石膏、廃石膏、石灰、珪藻土、酸化マグネシア、酸化アルミナ、酸化チタンのうちから選ばれた少なくとも１つ以上の混合物であることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項３】
請求項２において、前記セメントは、ポルトランドセメント、アルミナセメント、シリカセメント、マグネシアセメント、リン酸セメントおよび珪酸セメントのうちから選ばれた少なくともいずれか１つであることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項４】
請求項１において、前記増粘剤は、メチルセルロース、澱粉、ベントナイトおよびセルロースファイバのうちから選ばれた少なくともいずれか１つであることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項５】
請求項１において、前記難燃剤は、硼酸、硼砂、リン酸、リン酸アンモニウム、焼却灰、ベントナイト、塩化パラフィンのうちから選ばれた少なくともいずれか１つ以上であることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項６】
請求項１において、前記接着補助剤は、尿素、メラミン、エポキシ、ウレタン、石炭酸、ゼラチン、アラビアゴムのうちから選ばれた少なくともいずれか１つであることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項７】
請求項１において、硬化を促進するための硬化調節剤を、０〜１０ｗｔ％さらに含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項８】
請求項７において、前記硬化調節剤は、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、明礬、トリエタノールアミン、石膏、アルミン酸ソーダ、珪酸ソーダおよび珪酸カリウムのうちから選ばれた少なくともいずれか１つであることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項９】
請求項１において、耐水性を向上させるための耐水性向上剤をさらに含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項１０】
請求項９において、前記耐水性向上剤は、ポルトランドセメント防水剤、石膏防水剤、アクリル、酢酸ビニール、メラミン、エポキシおよびウレタンのうちから選ばれた少なくともいずれか１つであることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項１１】
請求項１において、色相を提供するため、染料および顔料をさらに含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項１２】
粉砕された発泡ポリスチレンチップの表面に不燃および難燃層膜を形成させて加圧成形で組成される軽量断熱材を成形するため、３ｍｍ以下に粉砕された発泡ポリスチレンチップ１〜３０ｗｔ％、無機不燃材１０〜３０ｗｔ％、水３０〜８０ｗｔ％、混合を促進し粘度を向上させるための増粘剤０.５〜７ｗｔ％、難燃剤３〜１０ｗｔ％、硬化調節剤０〜１０ｗｔ％および接着強度を向上させるための接着補助剤０〜１５ｗｔ％で構成され、圧着混練方法で混練し加圧成形することを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物。
【請求項１３】
発泡ポリスチレンを粉砕するための第１の粉砕手段；
前記第１の粉砕手段で粉砕されたチップを再度粉砕するための第２の粉砕手段；
前記第２の粉砕手段で粉砕されたチップを収集し、収集されたチップを迅速に排出するための高圧空気を噴射する空気ブロワを備えた収集手段；
前記チップを移送するための導管によって前記収集手段と連結された多数の格納手段；
前記格納手段から供給されたチップと、無機不燃材、増粘剤、難燃剤、接着補助剤および他の添加剤とを混練させるための圧着混練手段；および
前記圧着混練手段から混合物を収容し、完成した成形体に製造するため、振動、プレス、押出し方法の加圧成形機；
を備えることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置。
【請求項１４】
請求項１３において前記第１の粉砕手段は、
発泡ポリスチレンを投入するための投入口；
前記投入口を介して投入された発泡ポリスチレンを上部から押し付ける押し板；
前記押し板に連結され、前記押し板を上下往復運動させる油圧シリンダ；
前記発泡ポリスチレンを粉砕するため、外周面に螺旋状になった多数の刃が形成された多数のロール粉砕機；および
前記ロール粉砕機を通過した発泡ポリスチレンチップが排出される排出口；
を備えることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置。
【請求項１５】
請求項１３において前記第２の粉砕手段は、
表面に多数の突起が形成された第１の連続ベルト、前記第１の連続ベルトを両側で支持しながら回転する一対の第１のローラー、および前記第１の連続ベルトの内に設けられ、第１の連続ベルトを下方に密着させる第１の密着板を有する上部コンベヤー；および
表面に多数の突起が形成され、前記第１の連続ベルトより長い第２の連続ベルト、前記第２の連続ベルトを両側で支持しながら回転する一対の第２のローラー、および第２の連続ベルトの内に設けられ、第２の連続ベルトを上方に密着させる第２の密着板を有する下部コンベヤー；
を備えることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置。
【請求項１６】
請求項１３において前記第２の粉砕手段は、外周部に鋸のようなブレード状の突出部が形成された一対のローラーで構成されることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置。
【請求項１７】
請求項１３においてそれぞれの格納手段は、
表面カバーを有し、微細なスクリーン網で形成されたボディ体；
チップを排出するため前記ボディ体の下部に一体に形成された排出口；および
前記チップを排出するため前記排出口の内に設けられたスクリューフィーダ；
を備えることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置。
【請求項１８】
請求項１３において前記圧着混練手段は、
前記粉砕チップと無機不燃材および添加剤を混練するためのハウジング；
前記ハウジング内に設けられた回転体；
前記円錐形回転体の外周面に沿って螺旋状に連続して形成されたスクリュー；
粉砕チップの飛散を防止するため前記回転体の上端に一体に形成された飛散防止装置；
前記ハウジングの下部に開閉可能に設けられたゲート；および
前記ゲートに連結され、前記ゲートを開閉させる空圧シリンダ；
を備えることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置。
【請求項１９】
発泡ポリスチレンフォームを第１の粉砕手段に投入して一次粉砕するステップ；
上部コンベヤーと下部コンベヤーを有する第２の粉砕手段で前記一次粉砕された発泡ポリスチレンチップを二次粉砕するステップ；
粉砕されたチップを収集し、空気ブロワを用いて格納手段に排出するステップ；
格納手段からスクリューフィーダを用いて前記チップを均一な粉末状態で圧着混練手段に供給するステップ；
前記圧着混練手段で発泡ポリスチレンチップ、無機不燃材、増粘剤、難燃剤、接着補助剤および他の添加剤を均一に混練させるステップ；および
前記圧着混練手段から供給された混合物を加圧成形機に収容して加圧成形することで成形体に完成させるステップ；
を含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９において、前記二次粉砕ステップは、前記上部コンベヤーの速度より前記下部コンベヤーの速度を高速とするステップをさらに含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造方法。
【請求項２１】
請求項１９および２０において、前記二次粉砕ステップは、３ｍｍ以下の粉砕チップの表面が粗く形成されるように掻く方法であって、鋸のような多数のブレード状の突出部が形成された回転粉砕機の間に発泡ポリスチレンを通過させるステップを含むことを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１において、前記成形体を完成させるステップにおいて前記加圧成形は、振動加圧、プレス加圧および押出し加圧のうちから選ばれた方法で行われることを特徴とする耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物とその製造装置および方法に関し、特に、発泡ポリスチレンまたは廃発泡ポリスチレンを３ｍｍ以下のサイズに粉砕し、チップの表面に難燃層膜を形成させ、加圧成形方法で組成物を得ることによってチップの使用量を最大化させ、また、難燃、硬化調節、接着補助、耐水性向上の添加剤を添加することによって組成物が超軽量化しながらも適正の強度を示す、耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物とその製造装置およびこれを用いた製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間生活および産業界において熱エネルギーの損失を防止するために種々の断熱材が使用されている。
【０００３】
通常、断熱材は、主に石油化学の原料を用いたもので、内部に多数の気孔が形成されたものが使用されており、即ち、発泡ウレタン（Ｆｏａｍ Ｕｒｅｔｈａｎ）および発泡ポリスチレン（Ｅｘｐｅｎｄｅｄ Ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ）のように有機化学製品で構成され、優れた軽量性と断熱性を提供している。しかし、かかる有機化学組成物は、耐熱性が劣るため、熱または火によって容易に変形または引火されるという短所があり、火事発生と発火時に有毒ガスが発生し、人間に致命的な危害を加えている。また、難燃性の断熱材としては、ガラスウール（Ｇｌａｓｓ Ｗｏｏｌ）や石綿などが使用されている。しかし、これもやはりガラスや鉱石などを溶融して綿糸形状に成形し、フェノールなどで表面処理したものであって、人体に肺癌を誘発し得る公害物質に分類され、これらの使用を規制しているが、施工性および経済性のある代替材がないため、難燃性の要求される断熱部分においては仕方なく使用されている実状である。
【０００４】
なお、発泡ポリスチレンは、非常に軽く経済性に優れた断熱材であるため、現在まで非常に広範囲に使用されている。かかる特性により、包装緩衝材、軽量断熱建築材、各種容器などにおいて発泡ポリスチレンの占有率が高く、また、この占有率がだんだん増えつつある。発泡ポリスチレンは、重さが軽いため、有用ではあるが、その軽量性が逆に重要な問題点となっている。すなわち、発泡ポリスチレンの使用後に廃棄する時、大面積を占め、また、天然の状態ではほとんど分解されないため、これらの処理が環境問題として大きく取り上げられている。
【０００５】
また、現在、廃発泡ポリスチレンの処理方法は、埋立、焼却、燃料化、回収、再資源化などがあるが、埋立は、他の廃棄物のように二次公害発生や埋立地などの問題を有しており、焼却処理では、ダイオキシンなどの人体に有害なガス成分が多量排出されるという問題がある。
【０００６】
発泡ポリスチレンを粉砕してポルトランドセメント、石膏などのスラリー状に利用する方法が多数提案されているが、通常のセメントスラリーへの発泡ポリスチレンの使用量が限定されていた。
【０００７】
かかる問題により、大韓民国特許出願第１０−１９９７−２４８７３号、同第１０−１９９６−５２４４５号、同第１０−１９９９−５３３２３号では、発泡ポリスチレンを切断して溶融させた後、これを再度粉砕してコーティングすることによって比較的堅固な軽量骨材に製造する方法が、また、大韓民国特許出願第１９９２−１７８１９号では、セメントを半固体化して使用する方法が開示されており、同第１９９７−２４７２７号および同第１９８７−３２０７号、米国特許第５,０３４,１６０号、同第４,７５１,０２４号、同第４,９９３,８８４号、同第５,３４０,６１２号、同第５,４０１,５３８号および特開平４−２２８４６１号などでは、セメントスラリー内に粉砕されたポリスチレン粒子を充填させた噴霧可能なセメント基材の耐火性成形体が開示されているが、特性上、発泡ポリスチレン粒子の使用量が、乾燥相構成物の重量比最大５ｗｔ％以下で使用する方法で、大韓民国特許出願第８６−６４１７号および同第９３−１４７１５号の組成物においても、スラリー内への充填で発泡ポリスチレンの使用量が重量比最大５ｗｔ％以下であって、水硬性セメントに水を加えた全体重量を比較すると、１ｗｔ％にも達していないため、軽量の組成部物とはいえず、かかる組成物は、使用用途および目的が限定されていた。
【０００８】
従って、セメントの使用を最小化しながら発泡ポリスチレンチップの使用を最大にすると共に、難燃性を大きく向上させることのできる超軽量の断熱材組成物に対する要求が持続されている。
【０００９】
本発明は、従来の問題点を解消するためのもので、本発明の目的は、発泡ポリスチレンまたは廃発泡ポリスチレンを３ｍｍ以下に粉砕したチップの使用量を、水を含む全体重量比１ｗｔ％以上にし、成形体の重量を超軽量とすると共に、添加剤の使用で組成物の結合力を向上させることによって、耐熱性と難燃性を大きく改善させることのできる、耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、断熱構造物に断熱材組成物をスプレーするだけでなく、加圧成形によって超軽量化した断熱材組成物が得られるようにした、耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物を提供することにある。
【００１１】
本発明のまた他の目的は、前述の、耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物を製造するために種々の粉砕手段と圧着混練機を備える製造装置およびこれを用いた製造方法を提供することにある。
【特許文献１】
大韓民国特許出願第１０−１９９７−２４８７３号
【特許文献２】
大韓民国特許出願第１０−１９９６−５２４４５号
【特許文献３】
大韓民国特許出願第１０−１９９９−５３３２３号
【特許文献４】
大韓民国特許出願第１９９２−１７８１９号
【特許文献５】
大韓民国特許出願第１９９７−２４７２７号
【特許文献６】
大韓民国特許出願第１９８７−３２０７号、
【特許文献７】
米国特許第５,０３４,１６０号、
【特許文献８】
米国特許第４,７５１,０２４号、
【特許文献９】
米国特許第４,９９３,８８４号、
【特許文献１０】
米国特許第５,３４０,６１２号、
【特許文献１１】
米国特許第５,４０１,５３８号
【特許文献１２】
特開平４−２２８４６１号
【特許文献１３】
大韓民国特許出願第８６−６４１７号
【特許文献１４】
大韓民国特許出願第９３−１４７１５号
【発明の開示】
【００１２】
上記の目的を達成するための、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物は、３ｍｍ以下に粉砕された発泡ポリスチレンチップを１〜３０ｗｔ％、不燃性の無機不燃材を１０〜３０ｗｔ％、水を３０〜８０ｗｔ％、混合を促進し粘度を向上させるための増粘剤を０.５〜７ｗｔ％、難燃剤を３〜１０ｗｔ％および接着強度を向上させるための接着補助剤を０〜１５ｗｔ％含む。
【００１３】
また、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置は、発泡ポリスチレンを粉砕するための第１の粉砕手段と、前記第１の粉砕手段で粉砕されたチップを再度粉砕するための第２の粉砕手段と、前記第２の粉砕手段で粉砕されたチップを収集し、収集されたチップを迅速に排出するため高圧空気を噴射する空気ブロワを備えた収集手段と、前記チップを移送するための導管によって前記収集手段と連結された多数の格納手段と、前記格納手段から供給されたチップと無機不燃材、増粘剤、難燃剤、硬化調節剤、接着補助剤および他の添加剤とを混練させるための圧着混練手段と、前記圧着混練手段から混合物を収容して完成した成形体に製造するため振動、プレス、押出し方法で加圧成形を行う加圧成形機と、を備える。
【００１４】
本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物の製造方法は、発泡ポリスチレンフォームを第１の粉砕手段に投入して一次粉砕するステップと、上部コンベヤーと下部コンベヤーを有する第２の粉砕手段で前記一次粉砕された発泡ポリスチレンチップを二次粉砕するステップと、粉砕されたチップを収集し、空気ブロワを用いて格納手段に排出するステップと、格納手段からスクリューフィーダを用いて前記チップを均一な粉末状態で圧着混練手段に供給するステップと、前記圧着混練手段で発泡ポリスチレンチップ、無機不燃材、増粘剤、難燃剤、硬化調節剤、接着補助剤および他の添加剤を均一に混練させるステップと、前記圧着混練手段から供給された混合物を加圧成形機に収容して振動、プレス、押出し方法などで加圧成形することによって成形体に完成させるステップと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物とその製造装置およびこれを用いた製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性組成物は、発泡ポリスチレンまたは廃発泡ポリスチレンを３ｍｍ以下に粉砕したチップ１〜３０ｗｔ％、セメント、粘土、石膏、廃石膏および石灰などから選ばれた一種以上の無機不燃材１０〜３０ｗｔ％、水１０〜８０ｗｔ％、混合時粘度を向上させるためのメチルセルロース、澱粉、ベントナイトまたはセルロースファイバのような増粘剤０.５〜７ｗｔ％、硫酸マグネシウムまたは硼酸のような難燃剤３〜１０ｗｔ％、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、明礬、トリエタノールアミン、アルミン酸ソーダ、珪酸ソーダまたは珪酸カリウムのような硬化調節剤０〜１０ｗｔ％、強度を補強するための尿素、メラミン、エポキシ、ウレタン、石炭酸、ゼラチン、アラビアゴムのような接着補助剤０〜１５ｗｔ％、および、耐水性向上のためのポルトランドセメント防水剤、石膏防水剤などのような耐水性向上剤０〜１５ｗｔ％を用途に応じて添加することができる。
【００１７】
この時、発泡ポリスチレンまたは廃発泡ポリスチレンを３ｍｍ以下に粉砕する理由は、ポリスチレンが３ｍｍ以上の場合、加圧成形済みの超軽量の断熱材が火や熱に露出されると、ポリスチレンチップが火や熱によって容易に溶融されたり収縮、引火されて耐熱性断熱材としての機能を十分果たすことができないためである。また、発泡ポリスチレンチップが３ｍｍ以下の場合、独立した粒子が、熱を受ける表面積が狭く、難燃層膜が外周面を十分取り囲んでいるため、耐熱性に優れた断熱材としての機能を果たすことができる。
【００１８】
さらに、かかる発泡ポリスチレンは、用途に応じて発泡ウレタンフォーム粉砕チップまたはパーライト、バーミキュライトを混用して使用することもできる。
【００１９】
上記のような構成成分を有する組成物は、圧着混練加圧成形機で成形することによって成形体として完成するが、かかる成形体は、発泡ポリスチレンを最大限多く使用することによって超軽量でありながらも適正の強度を維持し、優れた難燃性を有することができる。かかる成形体は、後述の圧着混練方法と加圧成形方法によってのみ可能であるもので、本発明の組成物を完成するためには、本発明による組成物製造装置が必須である。
【００２０】
なお、混練方法は、圧着による方法が理想的であり、また、チップと水硬性無機不燃材で単独に使用することができるが、増粘剤や接着補助剤を添加することによって初期接着力の増大でより多量のチップを混練することができ、軽量化および強度向上が可能で、水硬化性でなく無機不燃材、例えば、酸化アルミナ、硼砂、粘土、塩化パラフィンを主材として難燃層膜を形成させる時は、エポキシ、メラミンのような接着補助剤を添加して目的の成形体を得ることができ、難燃剤を添加することによって火による引火や残炎を抑制する耐熱性が向上し、硬化調節剤を使用することによって迅速に組成物を得ることができ、用途に応じてポルトランドセメント防水剤、石膏防水剤などの防水剤と染顔料を使用することによって耐水性、耐久性および多様な色相の組成物を得ることができる。
【００２１】
また、超軽量の難燃性組成物の混練方法においては、粉砕されたチップに無機不燃材と各添加剤を入れ、水を加え、混練することもできるが、粉砕されたチップに添加剤を希釈した水を吹き付けてチップをウェット状態にし、無機不燃材と混練することも有益であり得る。
【００２２】
また、組成物の成形時、常圧での成形も可能であるが、これは、組成物支え強度が良くないため、通常、２０ｋｇ／ｃｍ２以上の振動、プレス、押出し加圧成形が好ましく、特に、組成物強度の向上と表面の平坦さを得るためには、振動加圧方法が有益である。
【００２３】
なお、成形された組成物は、硬化調節剤の使用によって通常３時間以内に得られ、防水剤の使用によって耐水性を改善することができ、完成した組成物の表面を使用用途に応じて熱硬化性樹脂、ペイント、鉄板、または綿（Ｃｏｔｔｏｎ ｙａｒｎ）などの別の材質で仕上げることで、より高級の組成物を得ることができる。
【００２４】
本発明の耐熱性に優れた超軽量の難燃性組成物の原料構成およびこれらの作用について詳細に説明する。
【００２５】
〔発泡ポリスチレン粉砕チップ〕
本発明において使用される粉砕チップは、発泡ポリスチレン（廃発泡ポリスチレンまたは有機化学で発泡されたウレタンのような内部に気泡を有する高分子製品で、無機不燃材と接着剤で吸着可能なものと、発泡された鉱石類のパーライト、バーミキュライトなどを含む）を粉砕したもので、通常の粒子が３ｍｍ〜０.１ｍｍ以内のものを使用する。これは、３ｍｍ以上の場合は、粒子が伸縮性のため混練および成形が容易でなく、火や熱に露出されると、容易に溶融、引火され、組成物の耐火力が低下し、また、０.１ｍｍ以下の場合は、チップの飛散などで取り扱い難く、また、無機不燃材が多少多く使用され、比重や断熱性低下の要因となる。
【００２６】
また、より一層の軽量化のためには、粉砕チップの構成成分の重量対比５ｗｔ％以内でビーズ（Ｂｅａｄ：発泡された球形の粒）を混合充填することができ、この充填時に、多種の色相で彩色されたビーズを使用すると、インテリア化された組成物が得られ、また、このように得られた組成物の表面に１５０℃前後の熱を加えると、充填されたビーズが容易に溶融して表面に多数の溝が形成される吸音用組成物を得ることができる。
【００２７】
〔無機不燃材〕
本発明において使用される無機不燃材の主要機能は、粉砕チップの表面に難燃層膜を形成し、熱または火に対して優れた耐久力を持たせ、それと同時に、隣接したチップと結合可能な接着力を有することが好ましく、用途に応じて高耐熱材料である酸化アルミナ、酸化マグネシア、酸化チタンなどの微細な無機粉体相の不燃材料を接着補助剤として使用可能である。
【００２８】
従って、上記のような性能を有するセメント、粘土、石膏、廃石膏、石灰珪藻土、酸化マグネシア、酸化アルミナおよび酸化チタンなど、通常２００メッシュ以上の微細な粉体のうちの少なくとも１つ以上の無機不燃材を使用することが好ましく、前記セメントとしては、ポルトランドセメント、アルミナセメント、シリカセメント、マグネシアセメント、リン酸セメントまたは珪酸セメントなどを使用することができる。また、かかる無機不燃材は、少なくとも一種以上を混用して使用することもできる。
【００２９】
〔増粘剤〕
無機不燃材とポリスチレンチップに水を混合する時、無機不燃材が、おびただしいチップ粒子の表面に容易にコーティングされ、緻密な難燃層膜を形成させるが、添加混合物の混合を増進させるため、メチルセルロース、澱粉、ベントナイトまたはセルロースファイバを０.５〜７ｗｔ％添加する。このとき、増粘剤の添加量が過大な場合、硬化を遅延させることもあり得るため、硬化調節剤を調節して適当量を使用することが重要である。
【００３０】
〔難燃剤〕
本発明の難燃剤としては、無機不燃剤が、チップの表面に難燃層膜を形成させる時、膜の内部に同時含有されて難燃層膜の性能を向上させ、火に接する時、ポリスチレンチップの耐火性をさらに向上させることによって引火、変形を極力抑制する作用をするもので、硼酸、硼砂、リン酸、リン酸アンモン、焼却灰、ベントナイトまたは塩化パラフィンなどが使用できるが、本発明では、粘力および接着補助機能を有する難燃剤である硼酸およびリン酸を３〜１０ｗｔ％添加して難燃性組成物を製造することによって組成物の接着補助機能と共に組成物の火や熱に対する安定性を維持するようにする。
【００３１】
〔硬化調節剤〕
本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物を迅速に整除するためには、硬化調節剤を添加することができる。硬化調節剤は、硬化促進剤と硬化遅延剤とに区分される。一般的には、硬化促進剤を使用して硬化を促進させている。一方、石膏や石灰（Ｌｉｍｅ）のように硬化の速度が速い無機不燃材には、硬化遅延剤を使用することもできる。硬化促進剤としては、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、明礬、トリエタノールアミン、石膏、アルミン酸ソーダ、珪酸ソーダおよび珪酸カリウムのうちの少なくとも１つ以上の混合物、珪酸塩または珪酸ソーダと変性アクリル樹脂との混合物などを使用することができ、硬化遅延剤としては、エチレングリコールを使用することができる。かかる硬化調節剤は、無機不燃材の種類に応じてそれぞれ異なったものが添加され、添加量もそれぞれ相違し得る。
【００３２】
〔接着補助剤〕
発泡ポリスチレンチップの含有量が増加または非水硬性無機不燃材を使用する時、組成物は、チップとチップとの結合力が顕著に低下する。したがって、接着力を強化させる必要があり、これを補強するため、尿素、メラミン、エポキシ、ウレタン、石炭酸、ゼラチン、アラビアゴムのうちの少なくともいずれか１つを０〜１５ｗｔ％添加して組成物の接着強度を改善させることができる。
【００３３】
〔耐水性向上剤〕
本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物は、無機不燃材が薄く塗布結合されるため、比較的耐水性が悪いこともあり得るため、用途に応じて耐水性低下を防止するため、ポルトランドセメント防水剤、石膏防水剤、アクリル、酢酸ビニール、メラミン、エポキシおよびウレタンのうちの少なくともいずれか１つを添加して改善することができる。
【００３４】
〔他の添加剤〕
本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物は、インテリア用または装飾用材料で構成する時、染料および顔料を添加して多様な色相の組成物を組成することができ、このとき、使用顔料は、有機顔料より熱に強い無機顔料の方が耐熱性の向上から見て好ましい。
【００３５】
以下、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性組成物について、実施例を標準断熱材基準を比較例にして詳細に説明する。
【実施例１】
【００３６】
無機不燃材として石膏を使用した実験例を説明する。
【００３７】
３ｍｍ以下に粉砕された発泡ポリスチレンチップ６ｗｔ％、石膏２５ｗｔ％、水６０ｗｔ％、メチルセルロース１.７ｗｔ％、硫酸アルミニウム２.４ｗｔ％、硼酸２.６ｗｔ％、メラミン２ｗｔ％、酸化チタン０.３ｗｔ％で構成した試料を圧着混練機で混合した後、加圧成形機で振動加圧成形によって成形し、耐熱性に優れた超軽量の難燃性組成物が得られた。このように成形された超軽量の難燃性断熱材組成物成形体の物性（難燃性、熱伝導率、比重、反り強度）を試験し、その結果を下記の表１に示した。
【比較例１】
【００３８】
難燃断熱材試験方法を、大韓民国品質規格ＫＳ Ｌ ９１０６岩綿板状断熱材の標準規格に準じて試験した結果を表１に示した。
【００３９】
【表１】
2004522683.tif 000003
【００４０】
上記の表１に示されたように、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物は、通常の発泡ポリスチレンから得られない耐熱性および優れた難燃の断熱性を示し、無機断熱材として広く利用されている岩綿板状断熱材より優れた結果を示し、発泡ポリスチレンチップを１〜３０ｗｔ％用いて超軽量化を実現しながらも耐熱性および断熱性が優れていることがわかる。従って、本発明の組成物で成形した断熱成形体は、重量は非常に軽いながらも強度を始めとした物性が優れた製造物として完成し得るものである。
【００４１】
前述のように、上記の方法で無機不燃材として使用されるセメントは、ポルトランドセメント、アルミナセメント、マグネシアセメント、珪酸セメント、リン酸セメント、石膏、石灰およびシリカセメントなど、水硬化性を有する材料を使用することが好ましい。上記のような水硬化性無機不燃材以外に２００メッシュ（ｍｅｓｈ）以上の微細な粒子状の不燃性粉体で不燃層膜を形成する場合、前記の接着補助剤を使用することによって、優れた耐熱性を有する超軽量の難燃性断熱材組成物が得られる。
【００４２】
このように、圧着混練によって混練された組成物は、任意の加圧成形機で振動、プレス、押出し方法で加圧成形して迅速に成形完成品として製造することができ、必要に応じて染顔料を添加し、多様な色相を導出することができ、また、成形された組成物の表面を用途に応じて別の熱硬化性樹脂、耐熱性フィルムおよび鉄板などで表面処理して耐熱性を大きく増大させることができる。さらに、混練後、表面に難燃層膜が形成された粒子自体でも耐熱性に優れているため、耐熱性断熱材として使用することができ、これを再度混練して塗布結合すると、より強い耐熱性を有する組成物となり得る。
【００４３】
以下、本発明の耐熱性に優れた難燃性組成物の製造装置およびこれを用いた製造方法について説明する。
【００４４】
図１は、本発明に係る超軽量の難燃性組成物製造装置を示す図であり、図２は、本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物の圧着混練手段および加圧成形機を示す図であり、図３は、本発明に係る加圧成形機とこれを用いて完成した成形体を示す図である。
【００４５】
図１乃至図３に示されたように、本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置は、発泡ポリスチレンを粉砕するための第１の粉砕手段（１０）、前記第１の粉砕手段（１０）で粉砕されたポリスチレンチップを再度粉砕するための第２の粉砕手段（３０）、前記第２の粉砕手段（３０）で粉砕されたチップを収集し、収集されたチップを迅速に移動するために高圧空気を噴射する空気ブロワ（５３）を有する収集手段（５０）、前記チップを移動するための導管（図示せず）によって前記収集手段（５０）と連結された多数の表面カバーを有し、微細なスクリーン網で形成された格納手段（７０）、および前記格納手段から供給されたチップと無機不燃材、増粘剤、難燃剤、接着補助剤および他の添加剤とを混練させるための圧着混練手段（８０）を備える。また、前記圧着混練手段（８０）によって均一に混合された混合物を収容し、完成した成形体に硬化させる加圧成形機（９０）が圧着混練手段（８０）の次に位置する。
【００４６】
前記第１の粉砕手段（１０）は、発泡ポリスチレンフォームを投入するための投入口（１５）が上部に形成されており、粉砕されたポリスチレンチップを排出するための排出口（１６）が下部に形成されている。前記投入口（１５）に投入された発泡ポリスチレンフォームを効果的に粉砕するため、前記発泡ポリスチレンフォームを上部から押し付ける押し板（１７）が前記第１の粉砕手段（１０）の内に内蔵されており、前記押し板（１７）を上下往復運動させる油圧シリンダが前記押し板（１７）の上部に連結されている。また、前記発泡ポリスチレンフォームをチップに粉砕するため第１のロール粉砕機（１１）、第２のロール粉砕機（１２）、第３のロール粉砕機（１３）および第４のロール粉砕機（１４）が、前記第１の粉砕装置（１０）の押し板（１７）下部に取り付けられている。それぞれのロール粉砕機（１１、１２、１３、１４）の外周部には多数の刃（２１）が螺旋状に一体に形成されている。また、前記第１および第３のロール粉砕機（１１）、（１３）は、時計方向に回転し、前記第２および第４のロール粉砕機（１２）、（１４）は、反時計方向に回転する。
【００４７】
また、前記第２の粉砕手段（３０）は、前記第１の粉砕手段（１０）から供給された粉砕されたチップを収容し、さらに細かく粉砕させるもので、上部コンベヤー（３９）と下部コンベヤー（４９）を備えている。前記上部コンベヤー（３９）は、表面に多数の突起（３８）が形成された第１の連続ベルト（３１）と前記第１の連続ベルト（３１）を両側で支持しながら回転する一対の第１のローラー（３３）を備えている。また、前記一対の上部および下部コンベヤー（３９）（４９）は、相互間の間隙を調節することができ、このため、ポリスチレンチップの粒度サイズを調節することができ、前記第１の連続ベルト（３１）の内部には前記ベルト（３１）を下方に密着させる第１の密着板（３５）が設けられている。
【００４８】
前記下部コンベヤー（４９）は、表面に多数の突起が形成された第２の連続ベルト（４１）と前記第２の連続ベルト（４１）を両側で支持しながら回転する一対の第２のローラー（４３）を備え、前記第２の連続ベルト（４１）の内部には、前記ベルト（４１）を上方に密着させる第２の密着板（４５）が設けられている。なお、前記第２の連続ベルト（４１）は、前記第１の連続ベルト（３１）より長くなっている。
【００４９】
前記上部コンベヤー（３１）は、材料供給方向または反対方向に回転し、前記下部コンベヤー（４１）は、材料供給方向に回転する。また、前記上部コンベヤー（３１）は、低速で回転し、前記下部コンベヤー（４１）は、高速で回転する。
【００５０】
また、粉砕されたチップが前記収集手段（５０）に落下する前記第２の粉砕手段（３０）の一端部の上端には、エアワッシャ（３７）が設けられ、チップがベルトに付いたままで通り過ぎることなく、収集手段（５０）内部に正確に落下するようにする。
【００５１】
前記格納手段（７０）は、表面カバーを有し、微細なスクリーン網で形成されたボディ体（７５）と、チップを排出するために前記ボディ体（７５）の下部に一体に形成された排出口（７１）を備えている。前記排出口の内部には前記チップを円滑に排出するためスクリューフィーダ（７３）が設けられている。
【００５２】
また、前記圧着混練手段（８０）は、前記のチップ、無機不燃材、増粘剤、難燃剤、硬化調節剤、接着補助剤および他の添加剤を混練するためのハウジング（８１）と、前記ハウジング（８１）の下部に開閉可能に設けられたゲート（８３）を備えている。前記ゲート（８３）は、前記ハウジング（８１）に設けられた空圧シリンダ（８５）によって開閉される。前記ハウジング（８１）の内部には外部動力源（図示せず）によって回転する回転軸（８７）が内蔵されており、前記回転軸（８７）には、前記混合物を効果的に混合するためのスクリュー（８９）が螺旋状に連続的に形成されている。前記螺旋状スクリュー（８９）は、外部動力源（図示せず）による回転で混合物を下端に送って圧着混練し、一次混練された混合物は、上部の連続的圧力によってハウジング内壁に乗って上部へさかのぼるようになっており、これを連続的に行うことによって精密な混合が行われる。また、前記回転軸（８７）の上端には、飛散されて漂う粉砕チップを下方に圧着させるための飛散防止装置が（８６）が設けられ、回転軸の回転によって回転することになる。
【００５３】
なお、本発明に係る他の実施例では、前記第２の粉砕手段は、コンベヤータイプでなく、ローラータイプで構成されることもできる。例えば、外周部に鋸のようなブレード状の突出部が形成された一対のローラーで構成され、これらのローラーの間に発泡チップを通過させることによって、発泡チップを掻き出す方式で再度粉砕できるものである。
【００５４】
以下、本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物製造装置の動作について詳細に説明する。
【００５５】
先ず、発泡ポリスチレンフォームまたは廃発泡ポリスチレンフォームを用意して前記第１の粉砕手段（１０）の投入口（１５）を介して投入した後、前記油圧シリンダ（１９）を介して前記押し板（１７）に投入された発泡ポリスチレンフォームを押し付けると、前記多数のロール粉砕機（１１、１２、１３、１４）が回転しながら前記発泡ポリスチレンフォームが粉砕される。この時、前記第１および第３のロール粉砕機（１１）、（１３）は、時計方向に回転し、前記第２および第４のロール粉砕機（１２）、（１４）は、反時計方向に回転するため、前記第１のロール粉砕機（１１）と第２のロール粉砕機（１２）との間、および前記第３のロール粉砕機（１３）と第４のロール粉砕機（１４）との間を通過する発泡ポリスチレンフォームは、螺旋状に設けられた刃（２１）によってチップに粉砕される。
【００５６】
なお、３ｍｍ以下の粉砕チップの表面は、無機不燃材が容易でかつ安定的に取り付けられるように粒表面が粗く形成されることが好ましい。図示されていないが、このための粉砕方法は、鋸のような多数のブレードが形成された回転体粉砕機（ローラータイプ）間に発泡ポリスチレンを通過させることによって掻き出す方法にて達成される。
【００５７】
このように粉砕されたポリスチレンチップは、排出口（１６）を介して第２の粉砕手段（３０）の下部コンベヤー（４９）に落下し、前記下部コンベヤー（３９）の回転によって右方向に移動する。チップが移動し、前記上部コンベヤー（３９）と下部コンベヤー（４９）との間を通過しながらさらに細かく粉砕されると共に上下部コンベヤーの表面に形成された多数の突起（３８）によってチップに凹凸部を形成するようになる。この時、前記第１の密着板（３５）と前記第２の密着板（４５）によって前記粉砕動作および凹凸部形成動作は、より効果的に行われる。
【００５８】
また、前記上部コンベヤー（３９）が低速で回転し、前記下部コンベヤー（４９）が高速で回転することによってポリスチレンチップの粉砕作用を向上させることができ、前記上部コンベヤー（３９）の間隙を調節することによってチップの粒度サイズを調節することができる。
【００５９】
このように、粉砕されたチップは、エアワッシャ（３７）によって前記収集手段（５０）に収集され、収集されたチップは、空気ブロワ（５３）によって前記格納手段（７０）に移動される。
【００６０】
前記格納手段（７０）へ移送されたチップは、排出口（７１）の内に内蔵されたスクリューフィーダ（７３）によって粉末状のチップで前記圧着混練手段（８０）に供給される。
【００６１】
前記圧着混練手段（８０）は、発泡ポリスチレンチップ、無機不燃材など、本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物の構成材料を混練させる。この時、前記圧着混練手段（８０）内に装入された混合物は、回転軸（８７）の回転で混合されるが、前記回転軸（８７）の外周面に螺旋状に形成されたスクリュー（８９）によって前記混合物は下方移動した後、再度前記ハウジング（８１）の内壁に沿って上方へ移動する。また、前記飛散防止装置（８６）の回転によって飛散され漂う粉砕チップを下方に圧着させることができる。前記圧着混練手段（８０）は、かかる連続動作を数回繰り返すことによって前記混合物をより均一に混合することができる。
【００６２】
このような方法で混合物が完成すると、前記ハウジング（８１）に取り付けられた空圧シリンダ（８５）によって前記ゲート（８３）が自動に開閉され、前記加圧成形機（９０）に、完成した混合物が充填される。充填された混合物は、加圧成形機内で振動加圧、プレス加圧または押出し加圧などの方法によって加圧成形され、一定の時間が経過した後、硬化され、その結果として超軽量の難燃性断熱材成形体が完成する。
【００６３】
前述の製造装置および方法によれば、成形体は、任意の加圧成形機に注入し圧着することによって容易に製造することができ、無機不燃材の添加量によって重さや表面状態を粗く滑らかにすることができ、より一層の軽量化のためには、球形の発泡ポリスチレンビーズを充填して軽量硬化を得ることができる。従って、このような成形体は、軽量建築内外装材、金庫耐火材、パネル、放火扉、船舶の壁材など各種産業用耐火用断熱材として使用することができ、また、別の成形体表面処理として表面に耐熱性樹脂であるフェノール、メラミン、不飽和ポリエステル、アクリルまたはペイント、鉄板、綿（Ｃｏｔｔｏｎ ｙａｒｎ）、フィルムなどで仕上げ処理し、美麗な外観の完成品が得られる。なお、チップ表面に無機不燃材が塗布された粒子は、高い耐熱性を示すため、成形体に組成する代わりに、用途に応じて粒子状態で難燃性軽量断熱材として使用することができる。
【００６４】
また、使用用途によって、前記成形体に、成形時に内部に網状の芯材を組み込むか、または、表面に付着することができる。
【００６５】
さらに、前記成形体は、使用用途に応じて屈曲を有する模様を形成させることもでき、凹凸形状を有することもでき、多様なサイズの多数の孔を形成させることもできる。
【００６６】
なお、前述の本発明に係る断熱材組成物は、再粉砕し、粒子として再使用することができ、セメントコンクリート骨材として使用し、または、グラニュール（ｇｒａｎｕｌｅ）状の耐火吸遮音軽量断熱材の材料として使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物は、３ｍｍ以下の大きさに掻くような方法の粉砕過程を経て粒表面が不規則な凹凸状になった発泡ポリスチレンチップに、無機不燃材、増粘剤、難燃剤、硬化調節剤、接着補助剤、防水剤および他の添加剤を混合することで、独立したチップ粒子が表面に緻密に難燃層膜がそれぞれ形成され組成されるため、火や熱によって容易に変形または損傷されることなく、８５０℃以上の高温でも引火および火炎拡散が発生しないため、断熱材による火事および有害ガスを防止することができ、用途に応じて吸音、遮音性の断熱材として提供することができる長所がある。
【００６８】
また、本発明に係る超軽量の難燃性断熱材組成物の製造装置および製造方法は、既存の発泡ポリスチレンが有していない優れた耐熱性を有し、岩綿などの公害性難燃断熱材を代替することができ、環境的には多量廃棄されている廃発泡ポリスチレンフォームを再資源化することができるという長所がある。
【００６９】
なお、以上の実施例は、ほんの一例にすぎず、本発明に係る耐熱性に優れた超軽量の難燃性断熱材組成物がこのような場合にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る超軽量の耐熱性組成物の製造装置を示す図である。
【図２】本発明に係る超軽量の難燃性組成物の混合装置および加圧成形機を示す図である。
【図３】本発明に係る加圧成形器とこれによって完成した成形体を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…粉砕装置
１１、１２、１３、１４…ロール粉砕機
１５…投入口
１６…排出口
１７…板
１９…油圧シリンダ
２１…刃
３０…粉砕手段
３１…ベルト
３３…ローラー
３５…密着板
３７…エアワッシャ
３８…突起
３９…上部コンベヤー
４１…ベルト
４３…ローラー
４５…密着板
４９…下部コンベヤー
５０…収集手段
５３…空気ブロワ
７０…格納手段
７１…排出口
７３…スクリューフィーダ
７５…ボディ体
８０…圧着混練手段
８１…ハウジング
８３…ゲート
８５…空圧シリンダ
８６…飛散防止装置
８７…回転軸
８９…スクリュー
９０…加圧成形機
【図１】
2004522683.tif 000004
【図２】
2004522683.tif 000005
【図３】
2004522683.tif 000006
【国際公開パンフレット】
2004522683.tif 000007
2004522683.tif 000008
2004522683.tif 000009
2004522683.tif 000010
2004522683.tif 000011
2004522683.tif 000012
2004522683.tif 000013
2004522683.tif 000014
2004522683.tif 000015
2004522683.tif 000016
2004522683.tif 000017
2004522683.tif 000018
2004522683.tif 000019
2004522683.tif 000020
2004522683.tif 000021
2004522683.tif 000022
2004522683.tif 000023
2004522683.tif 000024
2004522683.tif 000025
2004522683.tif 000026
2004522683.tif 000027
2004522683.tif 000028
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2004522683.tif 000030
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2004522683.tif 000032
2004522683.tif 000033
【国際調査報告】
2004522683.tif 000034