KR101060311B1 - 고단열성의 난연성 복합보드 및 이를 이용한 건축용 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 적층구조를 통하여 건축의 단열공법에 이용이 가능한 수준의 고단열성을 발휘하면서도 난연성을 가지는 고단열성의 난연성 복합보드와 이를 이용하여 제조되는 건축용의 패널에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드는, 발포된 폴리스티렌 입자의 표면에 무기 난연제를 포함한 난연성 코팅층이 형성된 발포 폴리스티렌 입자들을 발포하여 성형함으로써 이루어진 형태의 난연성 발포 폴리스티렌 판재의 일면에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재가 접합을 통해 일체화된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

고단열성의 난연성 복합보드 및 이를 이용한 건축용 패널{Flame-retardant board complex having excellent insulation property and panel using the same}

본 발명은 고단열성의 난연성 복합보드 및 이를 이용한 건축용 패널에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 복합 적층구조를 통하여 건축의 단열공법에 이용이 가능한 수준의 고단열성을 발휘하면서도 난연성을 가지는 복합보드와 이를 이용하여 제조되는 건축용의 패널에 관한 것이다.

건축물의 단열성능을 높이기 위해 사용되는 단열공법은, 단열재의 사용 위치에 따라서 내단열, 외단열 및 중단열로 구분되는데, 이들 단열공법은 건축물의 내벽 또는 외벽에 단열재를 시공한 후, 마감처리를 하여 시공하고 있다.

이러한 단열재로 가장 널리 사용되는 것이 EPS 즉, 발포폴리스티렌이다. 그런데, 이러한 종래의 단열재들은 난연성을 갖추지 못하고 있어, 화재에 대해 취약성을 드러내었다.

최근에는, 도 1에서 보는 것과 같이, 발포폴리스티렌 입자(100)의 표면에 무기 난연제(210)를 포함한 난연성 코팅층(200)을 형성함으로써 입자들 사이에 난연성 격벽을 형성하여 난연성을 높인 발포폴리스티렌 소재가 개발되어 샌드위치 패널 등에 난연성의 흡음 및 단열재로서 사용되고 있다.

그런데, 이와 같이 무기 난연제를 포함한 난연성 코팅층을 형성한 발포폴리스티렌 단열재는 상기 난연성 코팅층의 무기 난연제들을 통한 열전도 현상으로 인해 난연처리 전보다는 단열성이 다소 떨어지게 되어, 건축물의 단열공법의 단열재로서는 충분한 단열성을 확보할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 난연성 단열재의 문제점을 해결하여, 건축물의 내단열, 외단열 등의 각종 단열공법 및 건축물 내부 칸막이 또는 조립식 가옥의 흡음 단열재로 사용할 수 있는 충분한 단열성을 가지면서도 난연성을 겸비한 고단열성의 난연성 복합보드를 제공하고, 이를 이용하여 제조되는 건축용의 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 종래의 무기 난연제를 포함한 난연성 코팅층을 형성한 발포폴리스티렌 단열재에 있어서의 단열성이 저하되는 현상을 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과, 무기 난연제를 포함한 발포되지 않은 코팅성분이 내부의 발포 입자부분보다 열전도도가 높아, 이 코팅층을 통하여 열이 전달되어 단열성이 저하할 수 있음에 착안하여, 이러한 난연성 코팅층을 통한 열전달현상을 단절하여 단열성을 획기적으로 향상시키면서 난연성을 유지시킬 수 있는 방안을 강구하여 하기와 같은 구성의 본 발명을 완성하였다.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드의 구성은,

발포된 폴리스티렌 입자의 표면에 무기 난연제를 포함한 난연성 코팅층이 형성된 발포 폴리스티렌 입자들을 발포하여 성형함으로써 이루어진 형태의 난연성 발포 폴리스티렌 판재의 일면에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재가 접합을 통해 일체화된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드는, 상기한 형태의 난연성 코팅층이 형성된 난연성 발포폴리스티렌 판재들의 사이에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재가 접합을 통해 일체화된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 건축용 패널은,

불연성 박판 사이에 저밀도의 심재를 끼워, 불연성 박판이 양면에서 저밀도 심재의 양면을 감싼 형태의 건축용 패널에 있어서,

상기 저밀도 심재는, 발포된 폴리스티렌 입자의 표면에 무기 난연제를 포함한 난연성 코팅층이 형성된 발포 폴리스티렌 입자들을 발포하여 성형함으로써 이루어진 형태의 난연성 발포 폴리스티렌 판재들의 사이에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재가 접합을 통해 일체화된 형태의 고단열성의 난연성 복합보드인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드는, 단열재로서 필요한 단열성을 가지면서도 그 자체로서 다른 난연재 또는 불연재의 부가없이도 요구되는 난연성을 가질 수 있기 때문에, 건축물의 난연성 단열시공에 활용할 수 있으며, 이를 이용하여 이른바 샌드위치 패널 형태의 건축용 패널을 제조하여 화재에 보다 안전한 조립식 건축물이나 실내의 구획 등에 활용할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드는 적층 복합화를 통해 각각의 소재가 갖는 특성을 뛰어 넘는 복합적인 기능성을 발휘하여 단열성뿐만 아니라 난연성도 향상시키기 때문에, 고도의 난연성을 발휘하기 위해 전체적으로 많은 양의 난연제를 처리하거나 단열성능을 맞추기 위해 더 두꺼운 단열재를 사용함으로써 발생하는 비용을 절감하고, 이로 인한 중량증가나 작업성의 저하문제도 해소할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드는 또한, 무기 난연제를 포함한 코팅층의 단절에 의해, 이 코팅층의 친수성으로 인해 발생하는 단열성의 저하와 함께 코팅층에 형성된 친수성 공극을 통한 투습성 증가문제도 해소할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 난연성 발포폴리스티렌 단열재의 모식도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고단열성의 난연성 복합보드의 전체 구성을 보여주는 사시도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고단열성의 난연성 복합보드를 이용한 건축용 패널의 전체 구성을 보여주는 사시도;
도 4는 난연성 시험결과를 보여주는 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고단열성의 난연성 복합보드의 전체 구성을 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고단열성의 난연성 복합보드를 이용한 건축용 패널의 전체 구성을 보여주는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 고단열성의 난연성 복합보드(1)는 도 2에서 보는 것과 같이, 난연성 발포폴리스티렌 판재(10A, 10B)들의 사이에 일반 발포 단열판재(20)가 접합되어 형성된 형태이다.

여기서, 상기 난연성 발포폴리스티렌 판재(10A, 10B)는, 발포폴리스티렌 입자(100)의 표면에, 무기 난연제(210)를 포함한 난연성 코팅층(200)이 형성된 난연성 발포폴리스티렌 입자들을 발포 성형하여 제조되는 것으로서, 상기 난연성 코팅층(200)에 의해 발포폴리스티렌 입자들 사이에 난연성 격벽이 형성되어, 화재의 전파가 억제되어 우수한 난연효과를 나타내게 된다.

이러한 난연성 발포폴리스티렌 판재(10A, 10B)는, 예컨대 폴리비닐아세테이트나 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체와 같은 열가소성 수지의 용액 또는 분산액과 같은 바인더 성분에 무기 난연제를 첨가하여 제조된 코팅액을 예비발포된 발포폴리스티렌 입자의 표면에 코팅한 후, 개개의 입자로 분리하면서 건조하고, 일정 기간동안 숙성 보관하였다가 스팀가열 발포성형을 통해 성형하여 판재형상으로 제조할 수 있다.

바인더 성분으로는 스팀가열 발포 성형에 문제가 없는 한, 상기 열가소성 수지 이외에도 2액형 에폭시, 폴리우레탄 등의 반응형 수지 및 페놀수지, 멜라민 수지 등의 열경화성 수지 등의 다른 유기 바인더나, 규산염 수용액, 인산과 금속수산화물이 혼합된 액상 바인더와 같은 무기 바인더 등을 사용할 수도 있다.

그리고, 상기 무기 난연제(210)로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 팽창흑연과 같은 공지의 무기 난연제가 사용될 수 있다.

이러한 난연성 발포폴리스티렌 판재의 제조와 관련한 상세한 기술은 본 발명자 등의 선출원 특허발명인 한국특허 제479218호 및 제927550호 공보를 참조할 수 있다.

한편, 상기 난연성 발포폴리스티렌 판재(10A, 10B)들 사이에 접합된 발포 단열판재(20)는 난연성 코팅층이 형성되지 않은 난연 또는 비난연의 일반 발포 폴리스티렌 판재를 비롯한 각종 발포 단열재를 판재형상으로 한 것으로서, 발포 입자를 발포성형한 형태의 발포폴리스티렌 이외에도 고단열발포폴리스티렌이나 압출 발포폴리스티렌과 같은 형태의 특수한 발포폴리스티렌이나 압출 발포우레탄이나 우레탄폼과 같은 발포우레탄 단열재 등도 사용될 수 있다.

상기 난연성 발포폴리스티렌 판재(10A, 10B)와 발포단열판재(20)는 접착제나 융착 등의 방법을 통해 서로 접합하여 일체화한다. 도 2에서는 난연 코팅층을 형성하지 않은 발포단열판재(20)가 2개의 난연성 발포폴리스티렌 판재(10A, 10B) 사이에 접합된 형태로 이루어져 있지만, 발포단열판재(20)의 일면에만 난연성 발포폴리스티렌 판재를 접합시킨 형태도 가능하다.

즉, 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드(1)가 도 3에 도시된 것과 같은 샌드위치 패널 형태의 건축용 패널(2)의 금속박판(30)의 내부에 저밀도 심재로 사용되는 경우에는, 양면이 모두 화염에 노출될 가능성이 있으므로, 도 2에 도시된 것과 같이 난연성 코팅층이 형성된 난연성 발포폴리스티렌 판재들(10A, 10B) 사이에 난연성 코팅층이 없는 발포단열판재(20)가 있어야 충분한 난연성을 발휘할 수 있지만, 콘크리트 벽면에 부착할 경우 등에는 외부로 노출되는 쪽만 난연성 코팅층(200)이 형성된 난연성 발포폴리스티렌 판재가 있어도 난연성을 발휘할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드(1)에 있어서의 발포단열판재의 두께는 반드시 한정되는 것은 아니지만, 일반적인 건축용 난연성 단열재로서 사용하는 규격의 범위 내에서는, 단면에만 난연성 발포롤리스티렌 판재가 있는 경우에는 전체 두께의 20~80% 범위, 양면에 있는 경우에는 20~60% 범위인 것이 바람직하다. 상기 범위보다 두꺼우면 충분한 난연성을 발휘하기 어려우면, 상기 범위보다 얇으면 단열성을 충분히 발휘하기 어렵다.

시험

본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드에 단열성과 난연성을 하기와 같이 시험하였다.

난연성

난연성 코팅층이 형성된 형태의 난연성 발포폴리스티렌 판재 사이(10A, 10B)에 난연성 코팅층이 없는 발포단열판재(20)가 접합된 도 2와 같은 형태의 고단열성의 난연성 복합보드를 제조하되, 발포단열판재(20)를 일반 발포폴리스티렌(EPS)과 고단열발포폴리스티렌(네오폴, BASF사 제품), 압출발포폴리스티렌(아이소핑크)로 3종류로 하여 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드(순서대로, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3)를 제조하고, 난연성 코팅층이 형성된 형태의 난연성 발포폴리스티렌 판재로만 된 난연성 단열보드(비교예 1)를 제조하고, 각 시료를 알루미늄박으로 3면을 감싼 후에 알루미늄박을 씌우지 않은 쪽을 화염에 노출시켜 난연성을 비교 시험하였다. 발포폴리스티렌의 발포비율은 130배로 하였다.

한편, 각 실시예와 비교예 1에서 난연성 코팅액 총량은 동일한 양을 사용하여 각 시료를 제작하여, 비교예 1의 난연성 단열판재보다 실시예 1 내지 3의 복합보드에 사용된 난연성 발포폴리스티렌 판재가 무기 난연제가 포함된 난연성 코팅층의 밀집도가 더 높도록 하였다.

난연성을 시험한 후의 시험결과를 도 4에 나타내었다. 그 결과, 도 4에서 보는 것과 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드의 화염 노출후의 잔류 두께가 비교예 1의 난연성 발포폴리스티렌 판재만으로 된 난연성 단열보드보다 오히려 두꺼운 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해, 본 발명에서와 같이 복합화를 통해 표면에서의 난연제의 밀집도를 높인 경우에 단열성뿐만 아니라 난연성도 오히려 향상된다는 사실을 확인할 수 있었다. 따라서 중심부분에 난연성 소재를 사용하지 않더라도 충분한 난연성을 얻을 수 있음이 확인되었다.

단열성 시험

상술한 난연성 시험에서와 마찬가지 방법으로 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드의 단열성 시험을 위한 시료를 제작하되, 각 시료에 있어서의 발포단열판재의 종류와 두께를 표 1과 같이 변경시키고, 시편의 크기를 가로*세로가 30㎝*30㎝로 제작하여, KS L 9016 규정에 의거한 열전도율 시험하여 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다.

구분	난연성 발포폴리스티렌 판재 (mm)	발포단열판재 (mm)	발포단열판재의 종류	열전도율 (W/mK)
비교예 2	50	0	-	0.041
실시예 4	양측 각 20mm	10	압출 발포폴리스티렌	0.038
실시예 5			고단열 발포폴리스티렌 (네오폴, BASF)	0.038
실시예 6			발포폴리스티렌	0.039
실시예 7			발포폴리우레탄	0.036
실시예 8	양측 각 15mm	20	압출 발포폴리스티렌	0.035
실시예 9			고단열 발포폴리스티렌 (네오폴, BASF)	0.036
실시예 10			발포폴리스티렌	0.037
실시예 11			발포폴리우레탄	0.034

시험결과, 난연성 코팅층이 형성된 형태의 난연성 발포폴리스티렌 판재만으로 된 난연성 단열보드보다 본 발명에 따른 복합보드 형태일 때에 열전도율이 현저히 저하되어 건축물의 단열시공에서 단열재로서 사용 가능한 수준의 단열성능을 발휘할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히, 내부의 발포단열판재로서 압출 발포폴리스티렌이나 고단열 발포폴리스티렌, 발포폴리우레탄과 같은 고단열 소재를 사용할 경우에는 일반 발포폴리스티렌을 사용하는 것보다 더욱 향상된 단열성능을 얻을 수 있었으며, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포단열판재의 두께가 두꺼울수록 향상된 단열성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

상술한 난연성 및 단열성 시험 결과로부터, 본 발명에 따른 고단열성의 난연성 복합보드는 그 자체로서, 난연성과 단열성 기준을 모두 충족하는 복합재료로서 건축물의 단열시공에 단독으로 사용할 수 있음을 확인할 수 있다.

1: 고단열성의 난연성 복합보드
2: 건축용 패널
10A, 10B: 난연성 발포폴리스티렌 판재
20: 발포 단열판재
30: 금속박판
100: 발포 폴리스티렌 입자
200: 난연성 코팅층
210: 무기 난연제

Claims (4)

1. 발포된 폴리스티렌 입자(100)의 표면에 무기 난연제(210)를 포함한 난연성 코팅층(200)이 형성된 발포 폴리스티렌 입자들을 발포하여 성형함으로써 이루어진 형태의 난연성 발포 폴리스티렌 판재(10A, 10B)의 일면에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재(20)가 접합을 통해 일체화된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 고단열성의 난연성 복합보드.
2. 발포된 폴리스티렌 입자(100)의 표면에 무기 난연제(210)를 포함한 난연성 코팅층(200)이 형성된 발포 폴리스티렌 입자들을 발포하여 성형함으로써 이루어진 형태의 난연성 발포 폴리스티렌 판재(10A, 10B)들의 사이에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재(20)가 접합을 통해 일체화된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 고단열성의 난연성 복합보드(1).
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재(20)는, 발포폴리스티렌 또는 발포폴리우레탄 소재로 된 것을 특징으로 하는 고단열성의 난연성 복합보드.
4. 불연성 박판 사이에 저밀도의 심재를 끼워, 불연성 박판이 양면에서 저밀도 심재의 양면을 감싼 형태의 건축용 패널에 있어서,
   상기 저밀도 심재는, 발포된 폴리스티렌 입자(100)의 표면에 무기 난연제(210)를 포함한 난연성 코팅층(200)이 형성된 발포 폴리스티렌 입자들을 발포하여 성형함으로써 이루어진 형태의 난연성 발포 폴리스티렌 판재(10A, 10B)들의 사이에, 난연성 코팅층이 형성되지 않은 발포 단열판재(20)가 접합을 통해 일체화된 형태의 고단열성의 난연성 복합보드(1)인 것을 특징으로 하는 건축용 패널(2).

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