KR100871433B1 - 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물 및 그제조방법 - Google Patents

고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메틸렌 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 프리폴리머용액과, 폴리에테르폴리올 및 그라파이트를 주성분으로 하는 수지용액을 혼합 후, 표피 일체 성형 폼으로 제조하여 표피에 다양한 문양을 인쇄할 수 있어 미관의 향상과 열전도율이 낮아 건축용 외단열재로 사용이 가능할 뿐만 아니라, 고탄성으로 인한 가요성(可撓性)이 높아 설치상의 편리함은 물론, 물체 또는 인체와의 충돌시 충격 흡수력이 높아 물체의 파손과 인체의 손상을 방지할 수 있는 건축용 내장재로 사용이 가능하다고 할 수 있으며, 또한 화재발생시 그라파이트의 팽창에 의해 건축용 내외장재 표면에 두터운 난연패드층이 형성되어 건축용 내외장재 내부로의 화염전파를 근본적으로 차단하게 됨으로써 건축용 내외장재의 보호는 물론, 열에 의한 건축용 내외장재의 탄화현상을 방지하여 연기 및 유해가스의 발생을 현저하게 감소시켜 화재로 인한 건축용 내외장재의 유해성을 최소화하여 인체나 환경에 피해를 주지 않도록 하는 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 프리폴리머용액과 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 혼합하여 구성한 것으로서, 상기 프리폴리머용액은 20~26% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어지며, 상기 수지용액은 중량 평균 분자량이 3,000~5,000인 폴리에테르폴리올 40~50wt%와, 수산기가 25~35mg KOH/g인 폴리머폴리올 15~25wt%와, 사슬 연장제 5~10wt%와, 실리콘 정포제 0.1~1wt%와, 아민촉매 1~2wt%와, 발포제 2~20wt%와, 그라파이트 5~20wt%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
건축, 내장재, 외장재, 그라파이트, 난연층

Description

고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물 및 그 제조방법{Composition of interior and exterior building materials with high-elasticity and high-durability and the manufacturing method thereof}
본 발명은 메틸렌 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 프리폴리머용액과, 폴리에테르폴리올 및 그라파이트를 주성분으로 하는 수지용액을 혼합 후, 표피 일체 성형 폼으로 제조하여 표피에 다양한 문양을 인쇄할 수 있어 미관의 향상과 열전도율이 낮아 건축용 외단열재로 사용이 가능할 뿐만 아니라, 고탄성으로 인한 가요성(可撓性)이 높아 설치상의 편리함은 물론, 물체 또는 인체와의 충돌시 충격 흡수력이 높아 물체의 파손과 인체의 손상을 방지할 수 있는 건축용 내장재로 사용이 가능하다고 할 수 있으며, 또한 화재발생시 그라파이트의 팽창에 의해 건축용 내외장재 표면에 두터운 난연패드층이 형성되어 건축용 내외장재 내부로의 화염전파를 근본적으로 차단하게 됨으로써 건축용 내외장재의 보호는 물론, 열에 의한 건축용 내외장재의 탄화현상을 방지하여 연기 및 유해가스의 발생을 현저하게 감소시켜 화재로 인한 건축용 내외장재의 유해성을 최소화하여 인체나 환경에 피해를 주지 않도록 하는 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에 있어 실내외의 벽면은 물론 기둥의 외면 장식용으로 사용되는 내외장재는 통상적으로 대리석 및 타일 등의 석재 또는 스텐레스와 같이 부식이 잘 되지 않는 철재를 주로 사용하고 있으나, 이러한 석재, 철재를 건축물의 내외장재로 사용할 경우 시공 상의 어려움과 많은 자재 및 시공비용이 소요될 뿐만 아니라, 내외장재 표면의 무늬를 다양하게 구현할 수 없어 시각적인 효과를 얻는데 제한을 받게 되며, 특히 보행자가 실수로 인하여 기둥 또는 벽면 등에 추돌시 석재 및 철재 내외장재가 충격을 흡수하지 못함에 따라 인체에 심한 상처를 안겨줄 수 있는 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서 메틸렌 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 프리폴리머용액과, 폴리에테르폴리올과 인체에 무해한 비할로겐 제품으로 카본을 3,000℃ 이상에서 추출한 탄소조직의 방염제로서 100~200℃에서 40~300% 까지 팽창하는 그라파이트를 일정 비율로 혼합한 수지용액을 각각 구비하고, 상기 프리폴리머용액 및 수지용액을 혼합한 조성물을 구성하고, 이 조성물을 표피 일체 성형 폼(integral skin foam)기법으로 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재를 제조한 것이다.
이러한 본 발명의 건축용 내외장재는 표피에 다양한 문양을 인쇄할 수 있어 미관을 향상 시킬 수 있고, 낮은 열전도율로 인해 단열효과가 우수하여 건축용 외 장재로 사용 할 수 있을 뿐만 아니라, 고탄성으로 인한 가요성이 높아 시공 상의 편리함은 물론, 물체 또는 인체와의 추돌시 충격 흡수력이 높아 물체의 파손과 인체의 손상을 방지할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명의 건축용 내외장재는 화재발생시 그라파이트의 팽창에 의해 건축용 내외장재 표면에 두터운 난연패드층이 형성되어 프리폴리머용액과 수지용액으로 이루어지는 건축용 내외장재 내부로의 화염전파를 근본적으로 차단하게 됨으로써 내외장재의 보호는 물론, 열에 의한 내외장재의 탄화현상을 방지하여 연기 및 유해가스의 발생을 현저하게 감소시켜 화재로 인한 건축용 내외장재의 유해성을 최소화하여 인체나 환경에 피해를 주지 않도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 프리폴리머용액과 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 혼합하여 구성한 것으로서, 상기 프리폴리머용액은 20~26% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어지며, 상기 수지용액은 중량 평균 분자량이 3,000~5,000인 폴리에테르폴리올 40~50wt%와, 수산기가 25~35mg KOH/g인 폴리머폴리올 15~25wt%와, 사슬 연장제 5~10wt%와, 실리콘 정포제 0.1~1wt%와, 아민촉매 1~2wt%와, 발포제 2~20wt%와, 그라파이트 5~20wt%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 20~26% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 100중량%로 이루어진 프리폴리머용액과, 중량 평균 분자량이 3,000~5,000인 폴리에테르폴리올 40~50wt%와 폴리머폴리올 15~25wt%와 사슬 연장제 5~10wt%와 실리콘 정포제 0.1~1wt%와 아민촉매 1~2wt%와 발포제 2~20wt%와 그라파이트 5~20wt%로 이루어진 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 혼합된 조성물을 특정 형태의 금형 내에 투입하는 원료투입공정과, 상기 원료투입공정 후, 30~50℃ 온도에서 5~7분 동안 숙성시키는 경화과정과, 상기 경화공정 후, 금형으로부터 폼을 분리시키는 탈형공정과, 상기 탈형공정 후, 일정 규정으로 재단하는 재단공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 메틸렌 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 프리폴리머용액과, 폴리에테르폴리올을 주성분으로 하는 수지용액을 구비하고, 상기 수지용액에 인체에 무해한 비할로겐 제품으로 카본을 3,000℃ 이상에서 추출한 탄소조직의 방염제로서 100~200℃에서 40~300% 까지 팽창하는 그라파이트를 일정 비율로 혼합한 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물을 구성하는 한편, 이 조성물을 표피 일체 성형 폼(integral skin foam)기법으로 건축용 내외장재를 제조한 것이다.
이러한 본 발명의 건축용 내외장재는 표피에 다양한 문양을 인쇄할 수 있어 미관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 고탄성으로 인한 가요성이 높아 시공 상의 편리함은 물론, 물체 또는 인체와의 추돌시 충격 흡수력이 높아 물체의 파손과 인체의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 화재발생시 그라파이트의 팽창에 의해 건축용 내외장재 표면에 두터운 난연패드층이 형성되어 프리폴리머용액과 수지용액으로 이루어지는 건축용 내외장재 내부로의 화염전파를 근본적으로 차단하게 됨으로써 내외장재의 보호는 물론, 열에 의한 내외장재의 탄화현상을 방지하여 연기 및 유해가스의 발생을 현저하게 감소시켜 화재로 인한 건축용 내외장재의 유해성을 최소화하여 인체나 환경에 피해를 주지 않는 효과가 있는 것이다.
이하 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 및 그 제조방법을 첨부된 도 1 내지 도 4에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물의 제조공정도로서, 크게는 본 발명의 건축용 내외장재에 있어 신율과 인장강도를 결정하며 경화제로서의 기능을 갖는 프리폴리머(Prepolymer)용액과, 본 발명의 건축용 내외장재에 있어 표피 일체 성형 폼 기법으로 제조 가능하게 하고, 인체에 무해한 비할로겐 제품으로 카본을 3,000℃ 이상에서 추출한 탄소조직의 방염제이며 100~200℃에서 40~300% 까지 팽창하는 그라파이트로 이루어져 고탄성 고내구성을 지니도록 하는 수지용액으로 이루어진다.
상기 프리폴리머용액은 20~26% NCO 변성(Modified) 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 것으로서, 전체 경도와 내후성, 신장률 등 물성을 좌우하는 재료로 N=C=O결합(이하 'NCO'라함)을 사용하였으며, 본 발명의 건축용 내외장재에서는 20~26% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트를 사용한다.
상기 수지용액은 안정되고 기계적 물성이 우수한 고탄성 표피 일체 성형 폼을 얻기 위한 중량 평균 분자량 3,000~5,000의 폴리에테르폴리올(polyetherpolyol) 40~50wt%와, 발포되는 표피 일체 성형 폼의 수축 현상을 없애고 적절한 탄성, 경도, 통기성을 지니도록 하기 위한 폴리머폴리올(Polymer Polyol) 15~25wt%와, 고탄성 표피 일체 성형 폼의 발포 반응 시 결합력을 향상시켜 주는 사슬 연장제(Chain Extender) 5~10wt%와, 고탄성 표피 일체 성형 폼의 발포 반응 시 유화작용에 의한 원료성분의 분산성 향상, 셀의 안정화, 표면 장력 감소로 반응 중 생성되는 가스의 방출, 셀의 깨짐성 등을 개선하기 위한 실리콘 정포제(Silicone Surfactant) 0.1~1wt%와, 원활한 작업성과 안정된 표피 일체 성형 폼을 형성시키기 위한 아민촉매 1~2wt%를 반응조에 차례로 투입한 후, 200~300rpm의 속도를 유지하며 20~30분간 교반하여 균질화 한다.
이 후, 상기 반응조에 100~200℃에서 40~300% 까지 팽창하는 그라파이트 5~20wt%와, 고탄성 표피 일체 성형 폼의 밀도를 결정하는 발포제 2~20wt%를 첨가하여 5분간 저속 교반하여 균질화 함으로써 본 발명의 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재를 구성하는 수지용액의 제조를 완료한다.
여기서 상기 중량 평균 분자량 3,000~5,000의 폴리에테르폴리올은 40wt% 미만으로 첨가되어 질 경우에는 표피 일체 성형 폼의 인장이나 경도가 떨어지고 50% 이상으로 첨가되어 질 때에는 탄성이 지나치게 높아져 충격 흡수성이 저하되므로 40~50wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 폴리머폴리올은 아크릴 단량체(Acryl Monomer)를 분산, 중합하여 제조된 수산기가(OH. NO)가 25~35mg KOH/g 인 것으로서, 상기 수산기가 (OH. NO) 가 25~35mg KOH/g 인 폴리머폴리올이 15wt% 미만으로 첨가되어질 경우 표피일체 성형폼의 탄성 및 통기성이 떨어져 고탄성의 효과를 얻을 수 없으며, 25wt% 이상으로 첨가 되어질 때에는 폼의 경도가 지나치게 높아지기 때문에 15~25wt% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 사슬 연장제는 2가의 알콜이나 아민류가 사용되며, 5wt% 미만으로 첨가 되어 질 때에는 가교도가 떨어져 폼 내부에 크랙(Crack) 현상이 발생하고, 10wt% 이상으로 첨가 되어 질 때에는 폼의 경도가 지나치게 높아진다.
상기 실리콘 정포제는 표피 일체 성형 폼의 안정제로 통상적으로 사용되는 유기실리콘 코폴리머(copolymer)계 정포제는 모두 사용 가능하며, 0.1wt% 미만으로 첨가될 경우 안정된 내부 셀(Cell)를 가진 표피일체 성형폼을 얻을 수 없으며, 1wt% 이상으로 첨가될 경우에는 지나친 셀의 안정화로 인해 표피일체 성형폼의 수축을 일으킬 수 있고, 촉매의 활성도를 저하시킬 수 있기 때문에 0.1~1wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다
상기 아민촉매는 트리에틸렌디아민(Triethylene diamine) 과 비스 디메틸아미노 에틸 에테르(Bis-dimethylamino ethyl ether) 70wt%와, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene Glycol) 30wt%로 이루어진 3급 아민(Tertiary amine)촉매를 병행 사용하는 것으로서, 1wt% 미만으로 사용될 경우에는 반응이 지연되어 경화가 불량하여 작업성이 좋지 않고, 2wt% 이상으로 첨가되어 질 때에는 반응이 너무 빠르게 진행되어 표피 일체 성형 폼의 내부 반응열이 증가하여 셀이 균일 및 안정하게 생성되지 못함으로써 제품불량이 빈번하게 발생되는 문제점이 있기 때문에 1~2wt% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 발포제는 물(H2O), 사이클로 펜테인(Cyclo Pentane), 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(HCFC-141b), MC(Methylene Chloride) 등 통상적으로 발포 폼에 사용되는 발포제는 모두 사용 가능하다.
상기 발포제를 2wt% 미만으로 사용할 경우 표피일체 성형폼의 밀도가 높아져 원료 소모가 많을 뿐만 아니라 폼 경도가 지나치게 높아져 탄성이 저하되는 문제가 있으며, 또한 발포제를 20wt% 초과하여 사용할 경우에는 밀도가 낮아지기 때문에 폼의 내구성 및 강도 등의 물성이 저하되어 고탄성 과 내구성을 지닌 건축용 내외장재로의 용도를 가지지 못하기 때문에 2~20wt% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 그라파이트는 인체에 무해한 비할로겐 제품으로 카본을 3,000℃ 이상에서 추출한 탄소조직이며 100~200℃에서 40~300% 까지 팽창하는 방염제로서 5wt% 미만 첨가 시에는 난연패드층의 두께가 적게 형성되어 방염성이 떨어지고, 20wt% 이상 첨가 시에는 난연패드층의 두께가 증가하여 방염효과는 우수하나 원가상승 및 제품성형에 영향을 미치게 되므로 5~20wt% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 프리폴리머용액과 수지용액을 구비한 상태에서 상기 프리폴리머용액과 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 반응조에 투입하여 5,000rpm으로 3~5초간 교반 및 균질시킴으로써 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물의 제조를 완료한다.
본 발명에서 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재를 제조하기 위해서는 이소시아네이트의 인덱스(Index)가 0.9~1.2가 바람직하며, 여기서 이소시아네이트 인덱스란 OH기를 가진 폴리올 과 NCO 기를 가진 이소시아네이트의 중량비를 말한다.
즉, 상기 프리폴리머 용액과 수지용액의 비율이 0.4~0.6 : 1 중량부 이하가 되면 이소시아네이트의 인덱스(Index)가 0.9 이하가 되기 때문에 표피일체 성형 폼의 경도가 낮아지고 단열 효과가 떨어지는 문제점이 생기고 , 프리폴리머 용액과 수지용액의 비율이 0.4~0.6 : 1 중량부 이상이 되면 이소시아네이트 인덱스가 1.2 이상이 되기 때문에 표피일체 성형 폼의 표면에 보이드(Void)가 생기고, 폼의 경도가 높아져 탄성 및 내구성이 떨어지는 문제가 생기기 때문에 프리폴리머 용액과 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재의 조성물을 이용하여 내외장재를 제조하는 과정을 첨부된 도 2에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재의 제조공정도로서, 상기 프리폴리머용액과 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 교반 혼 합된 조성물을 특정 형태를 유지하고 30~50℃ 범위에서 온도를 유지하는 금형내에 투입하는 원료투입공정을 진행한 다음, 5~7분 동안 숙성 및 경화공정 후, 금형으로부터 폼을 분리시키는 탈형공정과 일정한 규격으로 재단하는 공정을 진행하게 되면 표피 일체 성형 폼(integral skin foam)기법으로 내외장재가 제조되는 것이다.
특히 내장재로 제조시 금형 내부에 석고보드를 사용하여 표피일체 성형폼과 동시 몰드 성형시킬수 있고, 외장재로 제조시 금형내부에 콘크리트나 시멘트 블록을 사용하여 표피일체 성형폼과 동시 성형 시킬 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 제조된 본 발명의 건축용 내외장재의 표피에 내마모성 향상 및 제품 외관의 미적 효과를 부여하기 위해 유색 스프레이 코팅 또는 표면인쇄를 하여 내장재로써의 특성을 부여하고, 외부마감재인 대리석을 이용하여 몰드내부에 동시 성형 시켜 외장재로써의 특성을 부여 함으로써 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재의 제조를 완료하게 된다.
상기 제조 과정에서 금형으로부터 표피일체 성형 폼을 탈형 시 탈형 시간이 5분 이하가 되면 폼의 팽창이 생겨 제품 불량의 원인이 되며, 탈형 시간이 7분 이상이 되면 작업 시간이 길어져 경제성이 떨어지기 때문에 5~7분 동안 숙성 시키는 것이 바람직하다.
상기 제조 과정에서 금형 온도가 30℃ 이하가 되면 표피일체 성형 폼 표면에 보이드(Void)가 생기고 금형에서 폼 탈형 시 폼의 파손 우려가 생기며, 50℃ 이상이 되면 폼의 스킨(Skin)층이 얇아져 폼 표면이 벗겨지는 현상이 생기기 때문에 30~50℃의 온도가 바람직하다.
다음은 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재를 시공하는 과정을 첨부된 도 3에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재를 기둥의 표면에 설치한 상태의 단면도로서, 콘크리트 기둥(1)의 표면에 석고 보드용 접착제,에폭시, 우레탄, 핫멜트(Hot-Melt), 시멘트 중에서 선택된 1종의 접착제(2)를 2~3mm 두께로 도포한 다음, 상기 접착제(2) 위에 표면에 유색 스프레이 또는 인쇄 처리된 코팅층(4)이 형성된 본 발명의 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재(3)를 부착함으로써 시공을 완료하게 된다.
상기 시공 과정에서 도포되는 접착제의 두께가 2mm 이하가 되면 접착제와 건축용 내외장재와의 접착력이 저하되고, 도포되는 접착제의 두께가 3mm 이상이 되면 시공가격이 높아져 경제성이 떨어지는 문제점이 있어 2~3mm 두께로 도포하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재(3)는 표피에 다양한 문양을 인쇄할 수 있어 미관을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 고탄성으로 인한 가요성이 높아 시공 상의 편리함은 물론, 물체 또는 인체와의 추돌시 충격 흡수력이 높아 물체의 파손과 인체의 손상을 방지할 수 있으며, 자재 및 시공 상의 비용을 현저히 절감할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재에 고온이 전달될 경우 내외장재 표면에 난연패드층이 형성되는 상태를 나타낸 단면도로서, 건축물에 화재가 발생되어 건축용 내외장재(3)에 100~200℃의 고온이 전달될 경우 함유되어 있는 그라파이트가 40~300% 까지 팽창함으로써 내외장재(3)의 표면에 두꺼운 난연패드층(5)이 형성되어 내외장재(3) 내부로의 공기 흐름을 차단함과 동시에 화염전파를 근본적으로 차단함에 따라 내외장재(3)의 보호는 물론, 열에 의한 탄화현상이 억제되어 연기 및 유해가스의 발생을 현저하게 감소시킴으로서 화재로 인한 유해성으로 인한 인체나 환경에 피해를 주지 않게 되는 것이다.
이하 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재의 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 조성물 함량비를 표 1에 나타내었다.
먼저, 아래의 표 1과 같이 실시예 1 내지 실시예 3에서는 프리폴리머용액을 20% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트로 고정함과 동시에 상기 프리폴리머용액과 수지용액은 0.5:1의 비율로 혼합 고정한 상태에서 수지용액을 구성하는 성분의 함량 비율을 변화하였다.
즉, 수지용액의 구성 성분인 실리콘 정포제, 아민 촉매를 0.4wt%, 1.4wt%로 각각 고정한 상태에서, 중량 평균 분자량 3,000~5,000의 폴리에테르폴리올은 41.8wt%, 43.5wt%, 50wt%로 변화하고, 폴리머폴리올은 25wt%, 17.3wt%, 20.8wt%로 변화하고, 사슬 연장제는 9.5wt%, 7wt%, 6.7wt%로 변화하고, 발포제는 16.9wt%, 17.4wt%, 4.2wt%, 그라파이트 5wt%, 13wt%, 16.5wt%로 각각 변화시켰다.
(표 1) 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 조성물 함량비(단위:wt%)
용 액 성 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 혼합비율
프리폴리머 용액 20% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 100 100 100 프리폴리머 용액 : 수지용액 (0.5:1)
수지용액 분자량 3000~5000의 폴리에테르폴리올 41.8 43.5 50
폴리머폴리올 25 17.3 20.8
사슬 연장제 9.5 7 6.7
실리콘 정포제 0.4 0.4 0.4
아민촉매 1.4 1.4 1.4
발포제 16.9 17.4 4.2
그라파이트 5 13 16.5
계 100 100 100
상기와 같은 실시예 1 내지 3의 조성물을 40℃ 온도를 유지하는 금형내에 투입하여 6분경과 후에 금형으로부터 탈형 시킨 다음, 가로 및 세로 폭이 50x50㎝, 두께 1.5cm 패널로 재단하여 폼 밀도와, 폼 경도, 반발탄성, 압축영구변형율(Compression Set), 가스 발생 여부, 방염성을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
여기에서 폼 밀도는 〔표피일체 성형 폼의 무게(Kg)〕÷〔금형의 체적(m3:가로x세로x높이)〕으로 측정하였으며, 폼 경도는 고무 및 플라스틱 경도 측정 장비인 고무 경도계(ASKER)를 사용하여 측정하고, 반발탄성은 영국의 월리스(Wallace)사에서 제작한 드롭 트립소메타(drop tripsometer)를 이용하여 BS 903의 방법으로 타격 후 반발높이의 수치를 반발탄성 값으로 기록하였으며, 압축영구변형율 은 에이에스티엠 디 395(ASTM D 395)에 따라 50% 압축비로 압축하여 50℃ 오븐에서 6시간 가압한 후 압력을 제거하고, 상온에서 30분간 회복시켜 두께를 측정하여 결과를 산출하였다.
또한 휴대용 토치램프를 사용하여 동일 조건으로 5분 동안 화염 방사를 실시하여 각 실시예에 따른 가스 발생 여부, 방염성을 시험 하였다.
(표 2) 실시예 1 내지 실시예 3에 따른 측정결과
물성 단위 실시예 1 실시예 2 실시예 3
폼 밀도 (Kg/m3) 260 280 310
폼 경도 (Shore A) 50 58 80
반발탄성 (BS 903 : PA 8) % 48.2 59.4 39.0
압축영구변형율 (Compression Set) (50℃*6hrs*50%) % 4.5 6.5 10.8
방염성 × ○ ○
가스 발생 여부 × ○ ○
○ : 양호 , × : 불량
상기 표 2에서 보는 바와 같이 비교예와 비교해 볼 때, 실시예 2가 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내장재를 나타냄을 알 수 있었다.
다음은 본 발명의 실시예 4 내지 실시예 6에 따른 조성물 함량비를 표 3에 나타내었다.
실시예 4 내지 실시예 6은 상기 실시예 2에서 얻은 수지용액의 조성물의 성분 함량으로 고정한 상태에서 프리폴리머용액의 NCO 함량을 22%, 24%, 26%로 각각 변화시키고, 상기 프리폴리머용액과 수지용액의 혼합비율을 0.4:1, 0.5:1, 0.6:1 중량부로 각각 변화하여 표 3에 나타내었다.
(표 3) 실시예 4 내지 실시예 6에 따른 조성물 함량(단위:wt%)
용 액 성 분 실시예 4 실시예 5 실시예 6
프리폴리머 용액 NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 NCO 함유량 NCO 함유량 NCO 함유량
22% 24% 26%
수지용액 중량 평균 분자량 3000~5000의 폴리에테르폴리올 43.5 43.5 43.5
폴리머폴리올 17.3 17.3 17.3
사슬 연장제 7 7 7
실리콘 정포제 0.4 0.4 0.4
아민촉매 1.4 1.4 1.4
발포제 17.4 17.4 17.4
그라파이트 13 13 13
계 100 100 100
프리폴리머용액 : 수지용액의 혼합비율 0.4 : 1 0.5 : 1 0.6 : 1
상기와 같은 실시예 4 내지 6의 조성물을 40℃ 온도를 유지하는 금형 내에 투입하여 6분경과 후에 금형으로부터 탈형시킨 다음, 가로 및 세로 폭이 50×50㎝, 두께 1.5cm 패널로 재단하여 폼 밀도와, 폼 경도, 반발탄성, 압축영구변형율을 측정하였으며, 열전도율은 KS L9106:2005(평판 열류계법)에 준하여 측정하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
(표 4) 실시예 4 내지 실시예 6에 따른 측정결과
물성 단위 실시예 4 실시예 5 실시예 6
폼 밀도 (Kg/m3) 280 280 280
폼 경도 (Shore A) 60 65 70
반발탄성 (BS 903 : PA 8) % 59.7 56.9 51
압축영구변형율 (Compression Set) (50℃*6hrs*50%) % 6.4 3.8 3.7
열전도율 (W/m.k) 0.046 0.040 0.042
상기 표 4에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예 4 내지 6이 반발탄성, 압축영구변형율이 월등히 높은 것을 확인할 수 있으며, 그 중에서도 실시예 5가 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 외장재를 나타냄을 알 수 있었다.
이와 같이 본 발명은 상기에 열거한 원료들을 사용하여 금형내에서 성형된 표피일체 성형 폼이 건축용 내외장재로 사용 가능하며, 콘크리트면 등의 소지 위에 접착제를 도포 후, 폼 상단 표면에 유색 스프레이 코팅 또는 표면 인쇄 공정 중 택일된 탄성 폼을 접착만 시키면 시공이 완료되므로 종래의 건축용 내외장재에 비해 시공이 현저히 간편하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물의 제조공정도.
도 2는 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재의 제조공정도.
도 3은 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재를 설치한 상태의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재에 고온이 전달될 경우 내외장재 표면에 난연패드층이 형성되는 상태를 나타낸 단면도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 콘크리트 기둥
2 : 접착제
3 : 내외장재
4 : 코팅층
5 : 난연패드층

Claims (3)

  1. 프리폴리머용액과 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 혼합하여 구성한 것으로서,
    상기 프리폴리머용액은 20~26% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어지며,
    상기 수지용액은 중량 평균 분자량이 3,000~5,000인 폴리에테르폴리올 40~50wt%와, 수산기가 25~35mg KOH/g인 폴리머폴리올 15~25wt%와, 사슬 연장제 5~10wt%와, 실리콘 정포제 0.1~1wt%와, 아민촉매 1~2wt%와, 발포제 2~20wt%와, 그라파이트 5~20wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 조성물.
  2. 20~26% NCO 변성 메틸렌 디이소시아네이트 100중량%로 이루어진 프리폴리머용액과, 중량 평균 분자량이 3,000~5,000인 폴리에테르폴리올 40~50wt%와 폴리머폴리올 15~25wt%와 사슬 연장제 5~10wt%와 실리콘 정포제 0.1~1wt%와 아민촉매 1~2wt%와 발포제 2~20wt%와 그라파이트 5~20wt%로 이루어진 수지용액을 0.4~0.6 : 1 중량부의 비율로 혼합된 조성물을 특정 형태의 금형 내에 투입하는 원료투입공정과,
    상기 원료투입공정 후, 30~50℃ 온도에서 5~7분 동안 숙성시키는 경화과정과,
    상기 경화공정 후, 금형으로부터 폼을 분리시키는 탈형공정과,
    상기 탈형공정 후, 일정 규정으로 재단하는 재단공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서 상기 건축용 내외장재 상측 표면에 유색 스프레이 도포, 스크린인쇄 중에서 1종이 선택된 코팅 층이 형성된 것을 특징으로 하는 고탄성 고내구성을 지닌 건축용 내외장재 제조방법.
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