KR101177383B1 - 내화성 복합 소재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 소재 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 발포 고분자가 갖고 있는 문제점인 화재에 매우 취약하다는 점, 화재 초기에 발포 고분자로부터 다량의 유독가스가 발생하여 많은 인명 피해가 발생한다는 점을 해결하기 위하여, 단열재의 전면에 불연재를 형성하는 단계와, 상기 불연재의 전면과, 상기 단열재의 이면에 알루미늄박지를 형성하는 단계로 이루어지는 내화성 복합 소재 제조방법에 관한 것이다.

Description

내화성 복합 소재 제조방법{A PRODUCTION METHOD OF FIRE RESISTANCE COMPOSITE}

본 발명은 종래 발포고분자가 화재에 매우 취약하고, 화재 초기에 발포 고분자로부터 다량의 유독가스가 발생하여 많은 인명 피해가 일어나는 문제를 해결하기 위하여, 발포 고분자의 표면에 난연재 및 불연재 처리를 함으로써 직접 화염에 대한 인화성이 낮고, 높은 단열효과와 낮은 흡수성 및 분진 발생이 없으며, 항균성을 갖는 내화성 복합 소재 제조방법에 관한 것이다.

최근 온실가스에 의한 지구온난화가 가속됨에 따라 냉?난방 효율을 상승시키므로 이산화탄소의 발생을 억제하고자 많은 신기술을 연구 개발하고 있다.

주거, 상업공간 및 생산 활동이 이루어지는 실내 공간은 화석연료와 전기를 이용한 겨울철 난방이 이루어지고, 에어컨을 이용한 여름철 냉방이 수행되고 있으며, 이러한 실내 공간의 냉?난방 효율의 증대는 단열을 통하여 얻을 수 있기 때문에, 다양한 단열재를 이용한 단열 시공이 이루어지고 있는 실정이다.

상기 단열 시공에 사용되는 단열재의 대표적인 예로는, 스티로폼, 발포 폴리우레탄, 발포 폴리에틸렌, 발포 고무 등의 고분자 계열과, 유리면, 암면, 실리카 등의 무기계가 주종을 이루며, 상기 무기계의 경우, 대부분이 불연재이기 때문에 온도 차이가 큰 곳에 사용한다. 특히 상기 실리카 계열의 경우, 열전도도 및 불연성능면에서 가장 우수하나 가격 문제로 인해 특수한 목적에만 사용되고 있다.

이와 같은 이유로 인해, 단열 시공에 사용되는 단열재로는 발포 고분자가 일반적으로 많이 사용되고 있으며, 그 중에서도 폴리우레탄 계열이 가장 우수한 열전도 특성을 갖고 있어 많이 사용된다.

그러나, 보온용 기구 및 건축구조물의 단열재로 최근 많이 사용되고 있는 발포 폴리우레탄의 경우, 화재시 인화성이 높고, 화재 초기에 다량의 유독가스가 발생되는 문제로 인해 사용상의 많은 문제점을 갖고 있다.

이러한 단열재는 구조물 보온을 위해 사용될 뿐만 아니라, 구조물의 환기구로도 사용되고 있다. 최근 건축물의 경우, 고층화, 대형화되고 주거 형태가 고층 공동주택으로 전환되고 있는 현시점에서 건축구조물 내의 공기질과 난방과 냉방 효율에 대한 문제가 크게 발생하고 있다.

또한, 저층의 소형건물의 경우 냉?난방과 별도로 창문을 이용한 환기로써 공기질을 유지할 수 있었으나, 건축물이 대형화되므로 인하여 강제적인 환기가 필수적으로 필요한 실정이다. 이때 환기용 덕트를 통하여 신선한 공기를 공급하고 실내의 오염된 공기를 배출 덕트를 이용하여 배출하게 된다.

공기의 흡?배기는 덕트를 통하여 이루어지며, 열효율을 고려하여 흡기와 배기 공기를 평판형 열교환기를 이용하여 에너지 효율을 높이는 설비를 갖추기도 한다. 이전까지는 덕트를 단순한 공기의 통로로만 생각하였으나, 흡?배기의 열교환을 통한 냉?난방 에너지 절감도 이루어지고 있으며, 온도 차이에 의하여 결로 현상도 일어난다. 따라서 덕트의 보온이 이루어지고 있다.

또한 설치되는 덕트의 보온성과 더불어 항균성은 매우 중요한 인자이다. 최근에는 설치된 덕트의 내구성 및 2차오염에 대한 문제가 대두되고 있다. 특히, 성인이 하루 호흡하는 공기의 양은 10,000 리터가 넘으므로 실내로 공급되는 공기의 질은 인간의 건강에 직?간접적인 큰 영향을 주게 된다.

현재까지 이러한 공기의 질을 유지하고자 생활 공간의 정화용으로 헤파 필터를 이용하여 바이러스, 박테리아를 포함한 미세입자의 제거, 광촉매 및 자외선을 이용한 살균 등이 시도되고 있으나, 공기 이동 통로에 대한 청정성 유지를 위한 기술개발은 미비한 상태이다. 보온성이 유지된 이동 통로에 침적된 미세입자에서 균주가 번식할 수 있으며, 이는 생활공간에 큰 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 이러한 오염 문제를 해결하고자 덕트 내부에 전이금속 및 알카리류 금속을 이용한 향균 처리를 하므로써 향균성이 부가된 청정 덕트의 요구는 증가되고 있다. 따라서 본 발명에서는 보온성과 더불어 항균성과 내인화성을 지닌 덕트 소재 및 단열재를 제공하고자 한다.

기존의 일반적인 공법에서의 덕트 보온은 보온성을 위하여 함석이나 스테인레스스틸 재질 덕트를 설치한 후 외부에 유리면을 사용하여 단열을 하는 방법이 이루어지고 있으나, 이러한 방법은 시공비용의 증가와 설치 후 유리면 입자의 누출에 의한 분진 발생 문제를 야기하고, 또한 유리면의 분진의 경우 침상형 구조로 인하여 불쾌감과 통증을 유발하는 문제를 갖고 있다.

이러한 문제를 해결하고자, 대한민국등록특허 10-0215106(등록일자 1999년05월21일)호에서는 일체형 덕트를 제작하여 시공 편리성을 향상시킨 덕트 구조를 제시하면서, 발포 폴리우레탄을 이용한 일체형 덕트를 제조하는 방법을 개시한 바 있다. 그러나 상기 등록특허의 경우, 시공 편리성과 우수한 단열효과를 갖기는 하나, 화재에 취약한 발포 고분자를 사용하고 있어, 내화성 대한 기능이 필요한 실정이다.

대한민국등록특허 제10-0215106호(등록일자 1999년05월21일)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 단열성이 우수한 단열재의 표면에 불연재 처리 및 알루미늄 처리를 하여 단열성 외에 난연성 및 불연성을 부여하고, 알루미늄에 의한 높은 항균성을 부여하여, 다양한 기구, 건축물, 덕트의 소재, 층간소음방지용 재료, 흡음 및 차음재로 사용이 가능한 내화성 복합 소재 제조방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 단열재의 전면에 불연재를 형성하는 단계와,

상기 불연재의 전면과, 상기 단열재의 이면에 알루미늄박지를 형성하는 단계로 이루어지는 내화성 복합 소재 제조방법을 주요 기술적 구성으로 한다.

그리고 상기 불연재 형성은 다음의 세 가지 형태로 이루어진다.

첫째. 1 ~ 5mm 두께의 부직포를 단열재의 크기와 동일하게 절단하는 과정과,상기 부직포를 액상의 불연재가 채워져 있는 용기에 완전히 침지시킨 다음 꺼내어 상기 부직포에 과잉 도포된 액상의 불연재를 압착하여 제거하는 과정과, 부직포를 50 ~ 300℃의 온도 및 0.1 ~ 5 kg_f/㎠의 압력조건에서 압착 건조하는 과정과, 단열재 중량에 대하여 0.5 ~ 10중량부의 접착제를 상기 단열재의 전면에 도포한 후, 상기 압착 건조된 부직포를 단열재의 전면에 부착하는 과정을 통해 이루어지거나,

둘째. 1 ~ 5mm 두께의 부직포를 단열재의 크기와 동일하게 절단하는 과정과, 상기 부직포를 액상의 불연재가 채워져 있는 용기에 완전히 침지시킨 다음 꺼내어 상기 부직포에 과잉 도포된 액상의 불연재를 압착하여 제거하는 과정과, 부직포 부피의 0.5 ~ 2배의 왕겨회분을 상기 부직포에 분사 도포하는 과정과, 상기 왕겨회분이 분사 도포된 부직포를 50 ~ 300℃의 온도 및 0.1 ~ 5 kg_f/㎠의 압력조건에서 압착 건조하는 과정과, 단열재 중량에 대하여 0.5 ~ 10중량부의 접착제를 상기 단열재의 전면에 도포한 후, 상기 압착 건조된 부직포를 단열재의 전면에 부착하는 과정을 통해 이루어지거나,

셋째. 단열재의 전면을 액상의 불연재가 채워져 있는 용기에 침지시킨 다음 꺼낸 후 열풍건조하되, 상기 단열재의 표면에서 불연재의 결정체가 석출되기 전까지 열풍건조함으로써 이루어진다.

또한, 상기 단열재는 발포폴리우레아, 발포우레탄, 우레탄폼, 발포폴리이소시안누레이트(polyisocyanurate), 발포폴리스틸렌, 비드법 발포스틸렌, 압출법 발포스틸렌, 발포스티로폼, 발포에틸렌, 발포프로필렌 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 단열재로 이루어지는 것이고, 상기 액상의 불연재는 물유리이다.

그리고, 상기 접착제는 실리콘 접착제, 변성 실리콘 접착제, 아크릴수지접착제, 우레탄아크릴레이트와 에폭시아크릴레이트의 혼합접착제, 아크릴수지 협기성 접착제, 아크릴수지 에멀젼 접착제, a-올레핀 접착제, 우레탄수지접착제, 에테르재 셀룰로오스 접착제, 에틸렌-초산비닐수지 에멀젼 접착제, 에폭시수지 접착제, 클로로프렌 고무 접착제, 시아노아크리레이트 접착제, 수성고분자-이소시아네이트 접착제, 스틸렌-부타디엔 고무 용액 접착제, 스틸렌-부타디엔 고무 라텍스 접착제, 니트로셀룰로스 접착제, 페놀수지 접착제, 폴리아미드 접착제, 폴리올레핀수지 고온용해 접착제, 폴리초산비닐수지 용액 접착제, 폴리스티렌수지 용제 접착제, 폴리비닐부티랄수지 접착제, 폴리벤즈이미다졸 접착제, 폴리메타크릴레이트수지 용액 접착제, 멜라민수지 접착제, 우레아 수지 접착제, 레조르시노르 접착제 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것임을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 내화성 복합 소재는 기존의 발포 폴리우레탄, 스티로폴, 발포폴리스티렌, 발포 프로필렌이 갖고 있는 낮은 열전도도, 경량의 발포 고분자 단열재 특성을 가짐과 동시에, 직접 화염에 대한 인화성이 낮아, 기존의 단열재 제품을 대체하여 사용이 가능하다는 장점을 가지며, 내화성 복합 소재의 외부 표면이 알루미늄으로 되어 있어, 열반사에 의한 단열효과와 흡수성이 낮고 분진 등의 발생이 없으며, 항균성을 갖는다.

또한, 본 발명의 내화성 복합 소재는 물유리와 천연실리카인 왕겨회분을 사용하여 제조함으로 인해 인화시간이 타 소재에 비하여 400배 이상 느려 유독가스의 발생이 지연되어 급격한 인명의 피해를 막을 수 있고, 화재시 대피시간 확보와 화염의 전파 속도를 늦춰, 보다 안전한 환경을 제공할 수 있다는 장점을 갖는다.

그리고 부가적으로, 본 발명의 소재는 덕트의 소재로 활용하여 에너지 절약에 따른 지구온난화의 주범인 이산화탄소의 배출을 억제시키고, 보다 깨끗한 실내환경을 제공하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 내화성 복합 소재의 적층 구조를 보인 단면도.

이하, 상기의 기술 구성에 따른 구체적인 내용을 도면과 함께 살펴보고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내화성 복합 소재(1)의 구조는 단열재(10)의 전면(101)에 불연재(20)가 형성되고, 상기 불연재(20)의 전면(201)과 상기 단열재(10)의 이면(102)에 알루미늄박지(30)가 형성되어 이루어진다.

그리고, 상기 도 1의 내화성 복합 소재(1)의 제조는 단열재(10)의 전면(101)에 불연재(20)를 형성하는 단계와,

상기 불연재(20)의 전면(201)과, 상기 단열재(10)의 이면(102)에 알루미늄박지(30)를 형성하는 단계로 이루어진다.

상기 단열재(10)는 발포폴리우레아, 발포 폴리우레탄, 우레탄폼, 발포폴리이소시안누레이트(polyisocyanurate), 발포폴리스틸렌, 비드법 발포스틸렌, 압출법 발포스틸렌, 발포스티로폼, 발포에틸렌, 발포프로필렌 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것이다.

상기 단열재(10)의 전면(101)에 불연재(20)를 형성하는 과정은 다음의 세가지 형태로 구분하여 볼 수 있다.

첫째, 부직포를 액상의 불연재(20)인 물유리에 침지시켜 형성하는 것으로, 다음의 1 ~ 5 단계를 통해 이루어진다.

1 단계

두께 1 ~ 5mm의 부직포를 접합하고자 하는 발포 폴리우레탄의 크기로 재단한다.

이때, 부직포의 두께가 1mm 미만인 경우에는 부직포에 도포되는 물유리의 함량이 적어 난연 및 불연기능을 충분히 수행하기 어렵고, 5mm를 초과하게 되는 경우에는 부직포에 도포되는 물유리의 함량이 너무 증가하여 난연 및 불연 기능 향상에 큰 변화가 없기 때문에 비경제적이라는 단점이 있으므로, 상기 부직포의 두께는 1 ~ 5mm의 범위를 유지하도록 한다.

2 단계

상기 1 단계를 거친 부직포를 물유리가 담긴 용기에 완전 침지시킨다.

상기 물유리는 1호에서 4호까지 모두 사용이 가능하나, 4호의 경우 농도가 낮아, 점도가 낮기 때문에 도포속도가 빠르고 균일한 도포가 가능하기 때문에 4호 물유리를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 물유리 1호에서 4호까지의 품질규격은 다음의 표 1과 같다.

	1호	2호	3호	4호
외관	물엿 상태의 무색 또는 약간 착색된 액체
비중(15℃, Be')	-	54이상	40이상	30이상
SiO2(%)	35 ~ 38	34 ~ 36	28 ~ 30	20 ~ 25
Na2O(%)	17 ~ 19	14 ~ 15	9 ~ 10	6 ~ 7
Fe (산화제이철, %)	0.05이하	0.05이하	0.03이하	0.03이하
수(水) 불용분(%)	0.2이하	0.2이하	0.2이하	0.2이하

그리고, 상기 물유리에 침지시킨 부직포는 물유리가 담긴 용기 상부에서 잠시 체류함으로써 과잉으로 도포된 물유리가 중력에 의하여 자연 분리되도록 한다.

3 단계

상기 2 단계를 거친 부직포를 다시한 번 압착하여 최종적으로 과잉 도포된 물유리를 제거한다.

4 단계

상기 3 단계를 거친 부직포를 50 ~ 300℃의 온도 및 0.1 ~ 5 kg_f/㎠의 압력조건에서 압착 건조한다.

이때, 압착 건조에 의해 부직포를 완전 건조하지 않는 것이 바람직하며, 만일 부직포를 완전 건조하게 될 경우, 물유리(규산소다)의 결정이 석출되어 부직포가 발포 폴리우레탄 표면에 점착이 되지 않게 되므로, 상기 부직포는 물유리의 결정이 석출되기 전까지만 건조하는 것이 바람직하다.

상기 압착 건조의 온도가 50℃ 미만인 경우에는 충분한 건조가 일어나지 않을 수 있고, 300℃를 초과하게 되는 경우에는 과잉 건조가 일어나고, 소듐실리케이트의 입자가 탈리되므로, 상기 압착 건조의 온도는 50℃ ~ 300℃ 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압착 건조의 압력이 0.1 kg_f/㎠ 미만인 경우에는 압착이 제대로 이루어지지 않아 건조가 제대로 이루어지지 않고, 압력이 5 kg_f/㎠를 초과하게 되는 경우에는 과잉 압착에 의한 동력 낭비의 문제와 소듐실리케이트 입자의 탈리와 부직포의 과잉압착에 의한 열전도도가 증대되므로, 본 발명의 소기의 목적을 달성하기 어렵기 때문에, 상기 압착 건조의 압력조건은 0.1 ~ 5 kg_f/㎠ 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.

5 단계

상기 4 단계를 거쳐 압착 건조된 부직포를 발포 폴리우레탄의 표면에 접착시킨다.

상기 접착은 실리콘 접착제 또는 아크릴 수지 접착제인 유기계 바인더를 사용하게 되며, 상기 유기계 바인더의 사용량은 발포 폴리우레탄 중량에 대한 0.5 ~ 10 중량부로 하며, 상기 바인더의 사용량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 물유리가 도포된 부직포와 발포 폴리우레탄의 접착이 제대로 이루어지지 않아 분리되는 현상이 발생하게 되고, 10중량부를 초과하게 되는 경우에는 유기계 바인더의 과다 사용에 의한 내인화성이 감소하게 되므로, 상기 유기계 바인더의 사용량은 발포 폴리우레탄 중량에 대해 0.5 ~ 10 중량부 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

둘째, 부직포를 액상의 불연재(20)인 물유리에 침지시킨 후, 물유리에 침지시킨 부직포에 왕겨회분(천연실리카)을 부직포에 도포하여 형성하는 것으로, 다음의 1 ~ 6 단계를 통해 이루어진다.

1 단계 내지 3 단계

1 단계 내지 3단계는 앞서 살펴본 첫째 방법과 동일하다.

4 단계

물유리에 의해 표면이 젖은 부직포에 왕겨회분을 도포한다.

이때, 왕겨회분의 도포는 분사에 의하며, 왕겨회분의 일부는 물유리에 존재하는 과잉의 가성소다 성분에 의해 용해되고, 나머지 일부는 물유리 건조과정에서 부직포 표면에 접착되어 난연성을 증진시키고 열전도도를 감소시키게 된다.

상기 왕겨회분의 도포량은 부직포 부피에 대하여 0.5 ~ 2배로 한다. 상기 도포량이 부직포 부피에 대하여 0.5배 미만인 경우에는 부직포의 난연성 증대 효과가 미미하고, 2배를 초과하게 되는 경우에는 난연성 증대 및 열전도도 감소의 효과 상승이 미미하여 비경제적이므로, 상기 왕겨회분의 도포량은 부직포 부피에 대하여 0.5 ~ 2배를 유지하는 것이 바람직하다.

5 단계

상기 4 단계를 거친 부직포를 50 ~ 300℃의 온도 및 0.1 ~ 5 kg_f/㎠의 압력조건에서 압착 건조한다.

6 단계

상기 5 단계를 거쳐 압착 건조된 부직포를 발포 폴리우레탄의 표면에 접착시킨다.

셋째, 단열재(10)인 발포 폴리우레탄을 직접 액상의 불연재(20)에 침지시켜 형성하는 것으로, 다음의 과정을 통해 이루어진다.

먼저, 원하는 크기로 발포 폴리우레탄을 절단한 후, 상기 절단된 발포 폴리우레탄의 일면을 물유리에 침지시킨 다음 꺼낸 후, 열풍건조기를 이용하여 표면 건조하되, 상기 열풍건조기에 의한 건조는 흰색의 소듐실리케이트가 석출되기 전까지 건조시킨다.

상기 열풍건조기에 의한 건조온도는 50℃ ~ 300℃로서, 50℃ 미만인 경우에는 건조에 따른 시간이 많이 소요되는 문제가 있고, 300℃를 초과하게 되는 경우에는 흰색의 소듐실리케이트가 석출되어 표면건조가 용이하지 않을 수 있으므로, 상기 열풍건조기에 의한 건조온도는 50℃ ~ 300℃의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 세 가지 형태로 단열재(10)의 전면(101)에 불연재(20)를 형성한 후에는, 알루미늄박지(30) 형성과정을 거치게 되며, 상기 알루미늄박지(30)의 형성과정은 다음과 같다.

앞서 살펴본 바와 같이, 단열재(10)의 전면(101)에 불연재(20)를 형성한 후에는, 상기 불연재(20)의 전면(201)과 상기 단열재(10)의 이면(102)에 알루미늄박지(30)를 접착하여 형성하게 된다.

상기 알루미늄박지의 두께는 20 ~ 1,000㎛이며, 상기 접착에 사용하는 바인더는 유기계(실리콘 접착제 또는 아크릴 수지 접착제) 또는 무기계 바인더를 알루미늄박지의 중량에 대한 0.5 ~ 10중량부로 사용한다. 상기 바인더를 0.5 중량부 미만으로 사용하게 되는 경우에는 알루미늄 박지가 탈리되거나 물유리의 탈리 현상이 발생하게 되고, 10 중량부를 초과하게 되는 경우에는 내인화성이 감소하게 되기 때문에, 상기 바인더의 사용량은 알루미늄박지의 중량에 대해 0.5 ~ 10중량부로 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 바인더를 도포한 후에는 알루미늄박지를 가압하여 접착하게 되며, 상기 가압의 크기는 0.1 ~ 5 kg_f/㎠으로 하여 접착 강도를 증가시킨다.

상기 압력이 0.1 kg_f/㎠ 미만인 경우에는 압착이 제대로 이루어지지 않아 건조가 제대로 이루어지지 않고, 5 kg_f/㎠를 초과하게 되는 경우에는 과잉 압착에 의한 동력 낭비의 문제가 발생하게 되므로, 상기 알루미늄박지의 가압에 의한 접착은 0.1 ~ 5 kg_f/㎠의 압력으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 내화성 복합 소재(1)의 제조에 대한 구체적인 내용을 실시 예를 통해 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 발포 폴리우레탄의 표면에 물유리가 도포된 부직포를 접합하여 제조되는 내화성 복합 소재의 제조과정은 다음의 실시 예 1과 같다.

[실시예 1]

두께 20mm의 발포 폴리우레탄을 900×900mm 크기로 절단하고, 동일한 크기의 두께 3mm의 부직포를 절단하여 준비한다.

상기 절단한 부직포에 물유리 4호를 도포한다.

이때, 물유리를 부직포에 도포하는 방법은 물유리가 채워진 용기에 부직포를 완전히 침강시켜 담그고, 물유리로 부직포가 완전히 도포된 후 물유리 용기 상부에서 중력에 의하여 과잉으로 담지된 물유리를 제거한 후 표면온도가 95℃인 스테인레스스틸 재질로 제작된 하부 판에 장착한 후 하부판과 동일 재질과 동일온도인 상부판을 이용하여 압착 건조한다.

다음으로, 두께 20mm, 900×900mm 크기의 발포 폴리우레탄 표면에 프라이머를 도포한 후 건조된 물유리 도포 부직포를 접합하고 부직포의 접합되지 않은 면에 프라이머를 도포한 후 90㎛ 두께의 알루미늄박지를 접합한 후 상부에서 온도 100℃의 스테인레스스틸 판을 이용하여 압착하여 알루미늄박지와 물유리 처리 부직포, 발포폴리우레탄이 접합되도록 한다.

다음으로, 발포 폴리우레탄의 표면에 물유리, 왕겨회분이 도포된 부직포를 접합하여 제조되는 내화성 복합 소재의 제조과정은 다음의 실시 예 2와 같다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일한 방법에 의해 제조하나, 방염성을 상승시키고 인화시간을 지연시키기 위하여 물유리에 의해 표면이 젖은 부직포에 왕겨회분을 도포한다.

이때, 왕겨회분의 도포는 분사에 의하며, 왕겨 회분의 일부는 물유리에 존재하는 과잉의 가성소다 성분에 의해 용해되고, 나머지 일부는 물유리 건조과정에서 부직포 표면에 접착되어 난연성을 증진시키고 열전도도를 감소시키게 된다.

다음으로, 건조과정을 거친 왕겨회분이 도포된 발포 폴리우레탄의 표면에 프라이머를 도포한 후 90㎛ 두께의 알루미늄박지를 접합한 후 상부에서 온도 100℃의 스테인레스스틸 판을 이용하여 압착하여 알루미늄박지와, 왕겨회분, 물유리가 혼합 처리 부직포, 발포폴리우레탄이 접합되도록 한다.

다음으로, 발포 폴리우레탄을 물유리에 직접 침지하여 제조되는 내화성 복합 소재의 제조과정은 다음의 실시 예 3과 같다.

[실시예 3]

단열재(10)를 발포 폴리우레탄으로 하여, 먼저, 두께 20mm의 발포 폴리우레탄을 900×900mm 크기로 절단한다.

상기 절단된 발포 폴리우레탄의 표면에 4호 물유리를 도포하고, 200℃의 열풍건조기를 이용하여 표면을 건조시킨다.

이때, 상기 열풍건조기를 이용한 표면 건조는 발포 폴리우레탄 표면에서 하얀색의 소듐실리케이트가 석출되기 전까지 건조시키면 된다.

이후 상기 물유리가 도포된 발포 폴리우레탄 표면에 실리콘접착제를 알루미늄박지 중량대비 2 중량부로 도포한 후 두께 80㎛의 알루미늄박지를 점착시킴으로써 본 발명에 따른 내화성 복합 소재가 완성된다.

상기 실시 예 1 내지 실시 예 3을 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 내화성 복합 소재는 발포 폴리우레탄 표면에 물유리를 도포 또는 코팅하거나, 또는 물유리의 도포량을 증가시키기 위해 부직포를 사용한다.

그리고 본 발명에 따른 내화성 복합 소재에 의한 인화성 지연과정을 다음과 같다.

상기 내화성 복합 소재에 직접 화염이 가해지는 경우, 일차적으로 알루미늄박지에 의한 복사열 반사가 일어나면서 알루미늄의 빠른 열전도도에 의하여 국소 부분에 가해진 열은 전체 면으로 확산된다. 이러한 과정 때문에 알루미늄에 의하여 전달되는 열은 불연재를 구성하고 있는 물유리, 천연실리카에 의하여 발포폴리우레탄으로 느리게 전달된다.

그리고 상기 전달되는 열 중 일부는 물유리의 주성분인 규산소다의 소성과정을 일으키게 되어, 고온에서 규소가 산화규소로 전화되고 나트륨이 분리되는 현상이 일어나게 된다. 이 과정은 흡열반응으로써 발포 폴리우레탄 표면에 전달되는 열을 감소시키게 된다.

또한 소성과정에서 발포현상이 일어나 기포형태의 이산화규소가 생성되어 열전달은 더욱 지연된다.

이와 같은 일련의 과정을 통해, 낮은 인화온도를 갖는 발포 폴리우레탄의 인화시간을 연장시키고, 발화와 유독가스 발생을 타 발포 고분자 소재 대비 400배 이상을 지연시키게 된다.

본 발명에 따라 제조된 내화성 복합 소재는 기존의 단열재가 갖고 있는 단열성 및 경량성을 갖음과 동시에 직접 화염에 대한 인화성이 낮아, 기존의 단열재 제품을 대체하여 사용이 가능하고, 덕트의 소재로 사용가능하며, 부가적인 사용처로서 공동주택 층간소음을 방지하기 위하여 고시된으로 '공동주택 층간소음 방지기준'에 적합한 소재로 사용이 가능하여 산업상 이용가능성이 높다.

1 : 내화성 복합 소재
10: 단열재
20: 불연재
30: 알루미늄박지

Claims (5)

1. 단열재(10)의 전면(101)에 불연재(20)를 형성하는 단계와,
   상기 불연재(20)의 전면(201)과, 상기 단열재(10)의 이면(102)에 알루미늄박지(30)를 형성하는 단계로 이루어지는 것에 있어서,
   상기 불연재(20) 형성단계는 1 ~ 5mm 두께의 부직포를 단열재(10)의 크기와 동일하게 절단하는 과정과,
   상기 부직포를 액상의 불연재(20)가 채워져 있는 용기에 완전히 침지시킨 다음 꺼내어 상기 부직포에 과잉 도포된 액상의 불연재(20)를 압착하여 제거하는 과정과,
   부직포를 50 ~ 300℃의 온도 및 0.1 ~ 5 kgf/㎠의 압력조건에서 압착 건조하는 과정과,
   단열재(10) 중량에 대하여 0.5 ~ 10중량부의 접착제를 상기 단열재(10)의 전면(101)에 도포한 후, 상기 압착 건조된 부직포를 단열재(10)의 전면(101)에 부착하는 과정을 통해 이루어지는 것임을 특징으로 하는 내화성 복합 소재 제조방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   불연재(20) 형성단계는 1 ~ 5mm 두께의 부직포를 단열재(10)의 크기와 동일하게 절단하는 과정과,
   상기 부직포를 액상의 불연재(20)가 채워져 있는 용기에 완전히 침지시킨 다음 꺼내어 상기 부직포에 과잉 도포된 액상의 불연재(20)를 압착하여 제거하는 과정과,
   부직포 부피의 0.5 ~ 2배의 왕겨회분을 상기 부직포에 분사 도포하는 과정과,
   상기 왕겨회분이 분사 도포된 부직포를 50 ~ 300℃의 온도 및 0.1 ~ 5 kg_f/㎠의 압력조건에서 압착 건조하는 과정과,
   단열재(10) 중량에 대하여 0.5 ~ 10중량부의 접착제를 상기 단열재(10)의 전면(101)에 도포한 후, 상기 압착 건조된 부직포를 단열재(10)의 전면(101)에 부착하는 과정을 통해 이루어지는 것임을 특징으로 하는 내화성 복합 소재 제조방법.
   
4. 청구항 1 또는 3에 있어서,
   액상의 불연재(20)는 물유리임을 특징으로 하는 내화성 복합 소재 제조방법.
   
5. 청구항 1 또는 3에 있어서,
   접착제는 실리콘 접착제, 변성 실리콘 접착제, 아크릴수지접착제, 우레탄아크릴레이트와 에폭시아크릴레이트의 혼합접착제, 아크릴수지 협기성 접착제, 아크릴수지 에멀젼 접착제, a-올레핀 접착제, 우레탄수지접착제, 에테르재 셀룰로오스 접착제, 에틸렌-초산비닐수지 에멀젼 접착제, 에폭시수지 접착제, 클로로프렌 고무 접착제, 시아노아크리레이트 접착제, 수성고분자-이소시아네이트 접착제, 스틸렌-부타디엔 고무 용액 접착제, 스틸렌-부타디엔 고무 라텍스 접착제, 니트로셀룰로스 접착제, 페놀수지 접착제, 폴리아미드 접착제, 폴리올레핀수지 고온용해 접착제, 폴리초산비닐수지 용액 접착제, 폴리스티렌수지 용제 접착제, 폴리비닐부티랄수지 접착제, 폴리벤즈이미다졸 접착제, 폴리메타크릴레이트수지 용액 접착제, 멜라민수지 접착제, 우레아 수지 접착제, 레조르시노르 접착제 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것임을 특징으로 하는 내화성 복합 소재 제조방법.
   
   
   
   
   
   
   
   

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