KR101474382B1 - 차열 및 방화유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축 자재용 차열 및 방화유리와 이를 위한 프레임 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 방화유리의 차열성을 높일 수 있는 방화유리용 중간층 수지 및 이를 포함하는 방화유리 프레임 구조에 관한 것이다.

Description

차열 및 방화유리{A Thermal Barrier and Fireproof Glass}
본 발명은 건축 자재용 차열 및 방화유리와 이를 위한 프레임 구조체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 방화유리의 차열성을 높일 수 있는 방화유리용 중간층 수지 및 이를 포함하는 차열유리 구조체에 관한 것이다.
건축용 방화유리에 있어서, 현재 2장 이상의 유리와 유리 사이에 차열 기능을 가진 방화물질을 삽입하는 방법들이 개발되고 있다. 방화유리에 적합한 방화수지는 차열성과 태양광 노출 및 온도 변화에 의하여 처음 제조상태를 유지할 수 있는 항상성을 가지고 있어야 하며, 유리 간의 접합시에는 유리와의 접착력을 가진 수지층을 균일하게 형성할 수 있어야 한다. 또한 수지층에 의한 광학적 왜곡상태가 없어야 한다.
통상 사용하는 제품의 현황과 관련하여, 현재 국내에서 광범위하게 사용되는 방화유리로는 유리안에 금속철망을 삽입하여 제조한 망입유리와 일반 판유리 제품을 강화처리하여 제조된 강화유리 제품들을 들 수 있다.
특허공개 제10-2012-0103589호는,
방화 적용을 위한 가요성 또는 강성 다층 방화 재료로서 무기 섬유층과 흡열층을 포함하고, 보조 본딩 수단의 사용 없이 단일 시트 재료로 제조된 방화유리를 개시한다.
상기 무기 섬유층은 고 알루미나 다결정 섬유, 세라믹 섬유, 카올린 섬유, 미네랄 울 섬유, 알칼리 토류 실리케이트 섬유, S-유리 섬유, S2-유리 섬유, E-유리 섬유, 석영 섬유, 실리카 섬유 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 유기 바인더는 열경화성 바인더로서 아크릴 라텍스, (메타)크릴 라텍스, 스티렌과 부타디엔의 공중합체, 비닐피리딘, 아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴과 스티렌의 공중합체, 염화 비닐, 폴리우레탄, 비닐 아세테이트와 에틸렌의 공중합체, 폴리아미드, 실리콘, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리비닐에스테르, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 개시한다.
특허 공개 제2001-0022971호는,
복수 매의 판유리를 각각 스페이서를 개재하여 두께 방향으로 병설하고 이들 판유리의 주변부끼리 전체 주연에 걸쳐 실링되어 있는 복층 유리로서, 복수 매의 판유리 중 적어도 1매에 강화 판유리가 사용되는 동시에 판유리의 주변부끼리 밀봉 접착 온도 400℃ 미만의 밀봉재료로 실링된 방화유리를 개시한다.
상기 판유리는 SiO2 70.0∼73.0중량%, Al2O3 1.0∼1.8중량%, Fe2O3 0.08∼0.14중량%, CaO 7.0∼12.0중량%, MgO 1.0∼4.5중량%, R2O 13.0∼15.0중량%(R은 알칼리 금속)의 조성으로 이루어지는 플로트 유리(float glass)이고, 상기 강화 판유리는 열 강화 판유리 또는 화학 강화 판유리이다.
한편, 특허 등록 제10-0958736호는,
중합성 아크릴 모노머 3 ~ 10 중량%; 금속 알콕사이드 졸 용액 1 ~ 10 중량%; 수용성 염 5 ~ 30 중량%; 인계 화합물 0.5 ~ 5 중량%; 실란 커플링제 0.01 ~ 0.2 중량%; 4차 암모늄염 0.5 ~ 3 중량%; 중합개시제 0.01 ~ 1.0 중량%; 및 물 40 ~ 85 중량%
를 포함하는 방화유리용 유기-무기 하이브리드 투명 하이드로겔 복합체로서, 인계 화합물은 트리에틸 포스페이트, 디페닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 싸이클릭 포스페이트, 2-메타크릴오일에틸 포스페이트, 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 포스페이트, 구아니딘 포스페이트 및 인산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 강화유리 중 최외측에 사용되는 강화유리는 한 쪽 면이 금속산화물로 코팅된 로이(low-E) 유리인 것을 특징으로 하는 방화유리 조립체를 개시한다.
그러나, 이러한 제품들은 화재시 불길의 확산을 차단할 수는 있지만, 차열기능은 가지고 있지 않아 복사열에 대한 2차 화재 및 화상의 위험이 여전히 존재하고 있는 실정이다.
또한 무기 섬유층을 함유하는 경우 원하는 수준의 투명성을 확보하기 어려워 미적 가치를 중요시하는 건축용 내외장재로는 활용하기 어려우며, 비닐계, 폴리우레탄계, 또는 에스테르계 바인더는 난연성이 떨어져 발연량을 제어하기 어렵기 때문에 화재시 연기로 인한 인명피해를 효과적으로 줄일 수 없다.
또 다른 문제로는 상기 강화 코팅 유리 소재에 미적 기능 향상을 위한 착색 염료는 도입하는 경우 금속 산화물 간 반응하여 착화합물을 만들기 때문에 원하는 색을 발현시키기 어렵다.
따라서 본 발명은 차열 및 방화유리로서, 금속 수산화물과, 황산 알루미늄 칼륨과 같은 명반을 이용하여 난연력을 높이고, 동시에 방화수지 자체에 염기성 염료를 도입하여 착색된 차열 및 방화유리(이후, 차열유리라 함)를 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 차열유리의 제조를 위한 구조체를 제공하고자 하며, 여기에서 차열유리용 스페이서 도입을 통해 차열유리의 생산시간 단축으로 그로 인한 생산성을 극대화하는 구조체를 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 금속수산화물 10~40%, 명반 1~15%, 중합성 아크릴 모노머 5~20%, 중합개시제 0.01~1.0 %, 동결방지제 0.5~10%, 실란커플링제0.01~0.5%, 가교제(중합성 아크릴 모노머 1몰 대비 0.02~0.05 몰), 염기성 염료 0.01~0.5% 및 정제수 50~70% 를 포함하는 차열 및 방화유리의 수지 조성물 및 투명 판유리로 이루어진 착색된 유리(colored-glass)를 제공한다.
더욱 상세하게는 본 발명은, 상기 명반이 탈륨-크롬-셀렌백반, 암모늄 백반, 암모늄-철백반, 루비듐-코발트백반 또는 황산알루미늄칼륨백반인 것인 착색된 유리를 제공한다.
또한 본 발명은 차열유리의 프레임 구조체에 있어서, 2~5장의 판유리(31)가 공간(space)을 두고 지지되어 있도록 적어도 한 개 이상의 스페이서(spacer)(10)가 판유리 면 사이에 판유리의 모서리를 따라 배열되는 것이고, 상기 스페이서(10)는 중공성 사각 기둥의 한 면의 일부가 축방향을 따라 개방된 형태이고, 개방면의 배면에는 차열 및 방화수지 주입을 위한 주입부(12)가 2 개 이상 존재하는 것이며, 상기 스페이서의 개방면은 구조체의 내측을 향하도록 배열되는 것이며, 개방면의 배면과 적어도 두 장의 판유리로 형성된 공간은 마감재(42)로 채워지는 것인 차열유리 구조체를 과제의 다른 해결수단으로 한다.
본 발명의 착색된 차열 및 방화유리는 종래의 방화유리에 대비하여 난연성이 높고 투명성을 유지하면서 강화되어 있으며, 동시에 원하는 색으로 착색이 용이하여 건축용 내, 외장재로서 활용성이 우수하다.
상세하게는 본 발명의 차열 방화수지는 금속수산화물, 명반, 중합성 아크릴 모노머 , 가교제 중합개시제, 동결방지제, 실란커플링제, 염기성 염료, 정제수로 구성되는 바, 아크릴 수지와 난연성 금속수산화물의 사용으로 방화성능을 높였으며, 명반의 사용으로 열 차단을 효과를 증대하였다. 또한 염기성 염료의 사용으로 투명유리를 사용하였을 시에도 미적 효과를 증대하였다. 또한 본 발명은 차열유리의 제조를 위한 구조체를 제공하여, 여기에서 차열유리용 스페이서 도입을 통해 차열유리의 생산시간 단축으로 그로 인한 생산성을 극대화하는 효과가 있다.
도 1은 지지 벽체에 본 발명의 차열유리를 적용한 프레임 구조체가 적용되는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 차열유리 스페이서의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 차열유리 구조체를 위한 스페이서용 덮개의 분리사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차열유리용 스페이서를 유리에 부착한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차열유리용 스페이서와 코너 키 및 덮개와의 결합관계를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차열유리용 스페이서를 포함하는 차열유리 구조체의 단면도이다.
본 발명은,
금속수산화물 10중량%이상, 40중량%미만, 명반 1중량% 이상, 15중량% 미만, 중합성 아크릴 모노머 5 중량%이상, 20중량% 미만, 중합개시제 0.01 중량% 이상, 1.0 중량% 이하, 동결방지제 0.5중량% 이상, 10 중량% 미만, 실란커플링제 0.01 중량% 이상, 0.5 중량% 이하, 가교제(중합성 아크릴 모노머 1몰 대비 0.02~0.05 몰), 염기성염료 0.01 중량% 이상, 0.5중량% 미만 및 정제수 50 중량% 이상, 70 중량% 미만을 포함하는 차열 및 방화유리의 수지 조성물 및 투명 판유리로 이루어진 착색된 유리(colored-glass)를 제공한다.
상기 금속수산화물은 알루미늄하이드록시드, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 칼륨 및 수산화 나트륨으로 이루어진 군에서 선택될 수 있고 바람직하게는 수산화 마그네슘이다.
상기 염기성 염료는 카티온 염료일 수 있고, 상기 명반은 탈륨-크롬-셀렌백반, 암모늄 백반, 암모늄-철백반, 루비듐-코발트백반 또는 황산알루미늄칼륨백반인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 명반은 황산알루미늄칼륨백반이다.
상기 중합성 아크릴 모노머는 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, N-메틸 아크릴 아미드 ,N-메틸올 아크릴 아미드, 디아세톤 아크릴 아미드 및 N-이소부톡시메틸 아크릴 아미드로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있고, 상기 가교제는 N,N-메틸렌비스 아크릴 아미드 , N,N-비스-아크릴 시스타민(N,N-bis-acryl cystamine), 에틸렌 디아크릴레이트(Ethylene diacrylate), 디메틸아미노프로피오니트릴 및 트리에탄올아민 으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있으며, 상기 동결방지제는 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에탄올 아민 및 디에탈올아민으로 이루어진 군 중에 1종 이상 선택될 수 있다.
한편, 상기 실란커플링제는 비닐트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시실란, Y-메타크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란, Y-아미노프로필 트리메톡시 실란, Y-아미노 프로필 트리에톡시 실란 및 Y-클로로 프로필 트리메톡시 실란으로 이루어진 군 중에서 1 종 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 방화수지를 제조하는 방법은 하기와 같다.
금속수산화물, 명반, 중합성 아크릴 모노머, 가교제, 동결방지제, 실란커플링제 및 염기성 염료를 정제수와 혼합하여 40~70℃로 승온한 후 1.5~2시간 교반하는 단계;
제1항의 중합 개시제를 첨가하여 차열 및 방화유리의 수지 조성물을 제조하는 단계;
2~5장의 3~10mm 투명 판유리들 사이의 각 공간에 상기 수지 조성물을 5~25mm 두께로 주입하는 단계;
상기 주입된 수지 조성물을 밀봉하는 단계; 및
상온에서 40~60시간 정치시키는 단계를 수행하여 방화 수지 조성물을 제조할 수 있다.
현재 공지되어 있는 방화유리 제품들은 화재시 불길의 확산을 차단할 수는 있지만, 차열기능은 가지고 있지 않아 복사열에 대한 2차 화재 및 화상의 위험이 여전히 존재하고 있는 실정이다.
또한 무기 섬유층을 함유하는 경우 원하는 수준의 투명성을 확보하기 어려워 미적 가치를 중요시하는 건축용 내외장재로는 활용하기 어려우며, 비닐계, 폴리우레탄계, 또는 에스테르계 바인더는 난연성이 떨어져 발연량을 제어하기 어렵기 때문에 화재시 연기로 인한 인명피해를 효과적으로 줄일 수 없다.
또 다른 문제로는 상기 강화 코팅 유리 소재에 미적 기능 향상을 위한 착색 염료는 도입하는 경우 금속 산화물 간 반응하여 착화합물을 만들기 때문에 원하는 색을 발현시키기 어렵다.
따라서 본 발명은, 금속수산화물, 명반, 중합성 아크릴 모노머, 가교제, 중합개시제, 동결방지제, 실란커플링제, 염기성 염료 및 정제수를 포함하는 차열 및 방화유리의 수지 조성물; 및
투명 판유리로 이루어진 착색된 유리(colored-glass)를 제공한다. 상기 금속수산화물은 알루미늄하이드록시드, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 칼륨 및 수산화 나트륨으로 이루어진 군에서 선택된다. 또한 바람직하게는 상기 금속 수산화물은 수산화 마그네슘이다. 상기 금속 수산화물은 바람직하게는 차열 및 방화유리의 수지 조성물 100중량% 대비 10중량% 이상, 40 중량% 미만이다. 발열량이 매우 적고 환경적인 측면에서 양호한 난연화기술 로써, 알루미늄 하이드록시드와 수산화 마그네슘을 선택할 수 있는데, 이중에서 수산화 마그네슘을 선택하는 경우 수산화 마그네슘에 열이 가해짐에 따라 숯(탄화층)이 형성되어 절연성을 향상시키는 기능을 가지고 있고 이는 방화 수지에 탄화막을 형성해서 복사열을 차단하는데 효과적이다. 금속 수산화물 함량이 10 % 미만 시 방화성능이 저하되며 40 % 이상 시에는 수지 자체의 무게가 너무 많아지며, 더 이상의 방화효과를 기대하기 어렵다.
명반이란 MIAl(SO4)2·12H2O 또는 MI2SO4·Al2(SO4)3·24H2O의 일반식을 갖는다. MI은 1가의 금속이온 또는 그외 양이온을 말한다. 함유되어 있는 1가의 금속이온이 칼륨인 경우에 칼륨백반(KAl(SO4)2·12H2O), 양이온이 암모늄 이온인 경우에 암모늄백반((NH4)Al(SO4)2·12H2O) 으로 칭한다.
또, 알루미늄 대신에 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Rn, Ru, Ir, Ga, In, Ta, Se 등과 같은 다른 3가의 금속이온이 치환된 경우도 광의의 의미에서 명반이라 한다. 각각의 금속이온에 따라 명명되며 예를 들어, (NH4)Fe(SO4)2·12H2O은 암모늄-철백반으로 칭한다.
본 발명의 상기 명반은 탈륨-크롬-셀렌백반, 암모늄 백반, 암모늄-철백반, 루비듐-코발트백반 또는 황산알루미늄칼륨백반일 수 있다. 한편 바람직하게는 상기 명반은 차열 및 방화유리의 수지 조성물 100중량% 대비 1중량% 이상, 15 중량% 미만으로 사용된다. 1중량% 미만 사용시에는 방화, 차열성능이 저하되며 15 중량% 이상 사용하였을 시에는 투명성이 저하된다. 차열, 방화 수지에 명반 사용함으로서 고형분이 증가하며,수산화물 몰비가 향상될 뿐만 아니라, 수산화 마그네슘이 탄화 시 마그네슘은 탄화층을 형성하게 되는데 명반은 탄화층 뒤에서 발포층을 형성하면서 열차단을 한다. 바람직하게는 상기 명반은 황산알루미늄칼륨백반이며 그 이유는 그 외의 명반 사용시 투명성이 저하되기 때문이다.
상기 중합성 아크릴 모노머는 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, N-메틸 아크릴 아미드 ,N-메틸올 아크릴 아미드, 디아세톤 아크릴 아미드 및 N-이소부톡시메틸 아크릴 아미드로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있다. 상기 중합성 아크릴 모노머는 바람직하게는 차열 및 방화유리의 수지 조성물 100중량% 대비 5중량% 이상, 20 중량% 미만으로 사용된다. 5 중량% 미만 사용시 수지와의 강도가 낮아 유리와의 접착력이 낮아지며, 20 중량% 이상 사용시에는 열에 의해 쉽게 갈라지는 현상이 나타난다.
상기 가교제는 N,N-메틸렌비스 아크릴 아미드 , N,N-비스-아크릴 시스타민(N,N bis-acryl cystamine), 에틸렌 디아크릴레이트(Ethylene diacrylate), 디메틸아미노프로피오니트릴 및 트리에탄올아민으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있고, 중합성 아크릴 모노머 1몰 대비 0.02~0.05 몰로 사용하는 것이 바람직하다.
중합개시제는 방화수지를 중합반응시키는 역할을 한다. 수지 조성물 100 중량% 대비 0.01~1.0중량% 범위에서 사용하며, 소듐 퍼설페이트 또는 암모늄 퍼설페이트 중 선택할 수 있고 암모늄 퍼설페이트를 선택하는 경우 기타 중합개시제보다 수지가 경화되는 시간을 단축할 수 있다.
동결방지제는 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에탄올 아민, 디에탄올 아민 등으로 이루어진 군 중에 1종 이상을 선택하여 사용한다. 동결방지제들은 방화유리 시공 후 외부온도가 저하되었을 시에 방화수지층의 동결을 방지하여 투명성을 유지시킨다. 즉, 저온상태에서의 동결안정성을 증가시키기 위해 사용한다. 방화수지 조성물 100 중량% 대비 동결방지제는 0.5중량% 이상 10중량% 미만으로 사용하는 것이 바람직하며, 0.5 중량% 미만으로 사용시 저온에서의 안정성이 저하되고, 10중량% 이상 사용시에는 수지조성물의 내열성 및 투명성이 저하된다.
실란커플링제는 전체 방화수지 조성물 100 중량% 대비 0.01 중량% 이상, 0.5 중량% 미만으로 사용하며, 이는 수지와 유리의 접착력을 증가시킨다. 구체적인 예로는 비닐트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시실란, Y-메타크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란, Y-아미노프로필 트리메톡시 실란, Y-아미노 프로필 트리에톡시 실란, Y-클로로 프로필 트리메톡시 실란으로 이루어진 군 중에서 1 종 이상을 선택하여 사용하며, 0.01 중량% 미만시 유리와 수지의 접착력 증가 효과가 없고, 0.5 중량% 이상 사용시 투명성이 저하된다.
염기성 염료는 전체 방화수지 조성물중 100 중량%대비 0.01중량%이상 0.5중량 % 미만으로 사용하며, 이는 수지를 착색시키기 위해 사용한다. 구체적인 예로는 직접염료, 산성염료, 반응성염료, 건염염료, 분산염료, 염기성염료 등이 있으며 이 중 바람직하게는 염기성 염료로서 카티온 염료를 사용하여 착색을 실시할 수 있다. 그 이유는 그 외의 염료 사용 시 투명성과 선명함이 저하되기 때문이다. 0.01 중량% 미만 시 착색의 효과가 미미 하며, 0.5 중량% 이상 사용시 투명성이 저하된다.
상기 정제수는 방화수지 조성물 100 중량% 대비 50~70 중량%가 바람직하다. 통상 수지 조성시 정제하지 않은 물( 예. 수돗물)을 이용하고 있으나, 이러한 경우 물속에 함유된 염소이온과 각종 알칼리 금속이온 등이 염기성염료 또는 금속 수산화물과 착화합물을 형성하여 착색이 어렵거나 유리의 투명성을 떨어뜨리게 된다. 따라서 본 발명의 착색된 유리를 구현하기 위해서는 정제수를 선택하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은,
차열유리의 구조체에 있어서, 2~5장의 판유리(31)가 공간(space)을 두고 지지되어 있도록 적어도 한 개 이상의 스페이서(spacer)(10)가 판유리 면 사이에 판유리의 모서리를 따라 배열되는 것이고, 상기 스페이서(10)는 중공성 사각 기둥의 한 면의 일부가 축방향을 따라 개방된 형태이고, 개방면의 배면에는 차열 및 방화수지 주입을 위한 주입부(12)가 2 개 이상 존재하는 것이며, 상기 스페이서의 개방면은 구조체의 내측을 향하도록 배열되는 것이며, 개방면의 배면과 적어도 두 장의 판유리로 형성된 공간은 마감재(42)로 채워지는 것인 차열유리 구조체를 제공한다.
상기 차열유리 구조체는 2000mm × 1500mm의 크기를 가질 수 있고, 판유리는 5장 초과 시에는 유리자체의 두께가 너무 두꺼워 상품성이 떨어지며, 구조체 자체의 무게도 증가로 시공성이 현저히 떨어지게 된다.
상기 스페이서(10)의 중공부(13)는 축방향을 가로지르는 별도의 지지부가 존재할 수 있다.
상기 스페이서(10)의 개방부는 일부 면이 ㄷ형 턱으로 돌출된 리지(11)로 형성될 수 있다. 스페이서(10)과 판유리(31)을 차열수지(41) 주입과 마감재(42)의 경화과정 동안 부착시키기 위해 부틸액 (32)를 이용할 수 있다.
한편, 적어도 두 개 이상의 스페이서(10)가 판유리 면 상에서 판유리 모서리를 따라 배열되는 경우, 하나의 스페이서와 그 다음 스페이서는 코너 키(33)로 연결되는 것이고, 코너키 마찰돌기(34)를 스페이서 중공부에 끼워 고정하는 것이 좋다.
차열유리용 스페이서(10)는 유리섬유보강플라스틱으로 성형된 것이 바람직하다. 일반 복층유리에 사용하는 알루미늄 소재 또는 금속소재는 열 전도율이 높은 단점이 있기에 유리보강 플라스틱 소재를 적용하여 유리 사방 테두리의 열전도를 최소화 하고 난연성을 부여할 수 있는 기능을 가진다.
본 난연성을 가진 유리섬유보강플라스틱 단위체(스페이서) 개방부의 리지(11)는 차열수지를 잡아주는 역할을 한다. 이는 화재 발생시 차열수지가 오랜 시간 떨어지지 않고 유리에 붙어 있는걸 가능케 한다. 마감재(42)는 유리와 접착력이 좋은 치어콜 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 차열유리 구조체를 도면을 이용하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 도면은 각각의 구조를 바람직한 형태와 기능을 중심으로 나타낸 것이며 상대적 크기(size)에 있어서는 절대적인 것은 아니다.
도면 2는 본 발명의 스페이서의 사시도로서, “ㄷ”형 개방면의 양쪽에 수직하게 안으로 리지(11)가 형성되어 있고 이는 차열수지를 잡아 주는 역할을 한다. 중심부에 일정한 간격으로 천공된 2개의 주입부(12)는 방화수지를 주입하기 위한 것으로서, 방화수지의 유량 조절 및 기포발생 억제를 위하여 2개의 주입부를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3는 덮개의 사시도로서 차열유리용 덮개는 방화 및 차열수지를 두 개의 판유리 사이로주입한 후 수지가 완전히 경화되기 전까지 수지가 임의로 새는 것을 방지한다. 덮개 수평부(20)위의 수직에 수직부(21)가 형성되어 있다. 그 끝부분에 경사면 돌기상부면이 (22)이 삽입 반대방향으로 형성되어 있어 그 방화수지를 주입한 후 덮개를 스페이서 주입부에 삽입하기가 용이하며, 삽입한 후에 돌기 하부면(23)이 스페이서에 고정하는 역할을 한다.
도 4는 본 발명에 따른 차열유리 스페이서(10)를 유리에 부착하기 전의 예시도로서 상기 스페이서의 설치작업에 있어 유리의 규격에 따라 스페이서는 절단될 수 있고 이를 부틸테이프(32)로 고정시키기 위한 상태를 나타낸 것이다.
도 5은 본 발명에 따른 차열유리용 스페이서(10) 두 개를 각각 연결하기 위한 코너 키(33) 및 덮개와의 결합관계를 나타낸 단면이다. 수직하여 만나는 스페이서를 코너 키로 연결하며 스페이서간 이격이 없도록 고정하여야 수지를 누출하지 않는다.
도 6은 상기 도 4에서 예시되는, 스페이서를 부착한 상태에서 방화수지(41)를 주입하고 마감재(42)로 실링하여 완성된 차열유리 구조체 단면이다.
이하, 본 발명의 차열 및 방화수지 조성물을 제조하고 이를 이용하여 착색된 차열 및 방화유리를 구체적으로 실시예를 통하여 설명하며, 이는 본 발명의 일 구체예일 뿐, 본 발명의 청구하고자하는 범위를 한정하는 것은 아니다.
<방화유리 및 수지 조성물의 제조>
이하 실시예 및 비교예 에서는 %는 중량%를 의미한다.
실시예1.
정제수 65%, 수산화 마그네슘 15%, 황산알루미늄칼륨백반 7%, 아크릴 아마이드 7%, N,N 메틸렌 비스 아크릴아마이드 0.05%,비닐트리에톡시 실란 0.2% 염기성염료(카티온염료)0.05 %, 비닐트리메톡시 실란 0.2 %, 에틸렌글리콜 5.65%를 를 혼합한 후 70℃로 승온 한 후 1.5~2시간 교반하여 1차 혼합용액을 조제한 후 소디움 퍼셀페이트 0.05%를 첨가하여 방화유리 수지 조성물을 제조한다.
실시예2.
정제수 67%, 수산화 마그네슘 13%, 황산알루미늄칼륨백반 6%, 아크릴 아마이드 6%, N,N 메틸렌 비스 아크릴아마이드 0.05%,비닐트리에톡시 실란 0.2% 염기성염료(카티온염료)0.05 %, 비닐트리메톡시 실란 0.2 %, 에틸렌글리콜 7.65%를 를 혼합한 후 70℃로 승온 한 후 1.5~2시간 교반하여 1차 혼합용액을 조제한 후 소디움 퍼셀페이트 0.05%를 첨가하여 방화유리 수지 조성물을 제조한다.
실시예3.
정제수 60%, 수산화 마그네슘 18%, 황산알루미늄칼륨백반 13%, 아크릴 아마이드 5.5%, N,N 메틸렌 비스 아크릴아마이드 0.05%, 비닐트리에톡시 실란 0.2% 염기성염료(카티온염료)0.05 %, 비닐트리메톡시 실란 0.2 %, 에틸렌글리콜 3.15%를 를 혼합한 후 70℃로 승온 한 후 1.5~2시간 교반하여 1차 혼합용액을 조제한 후 소디움 퍼셀페이트 0.05%를 첨가하여 방화유리 수지 조성물을 제조한다.
비교예1.
정제수 61%, 수산화칼륨 14.5%, 황산알루미늄칼륨백반 10%, 아크릴 아마이드 6%, N,N 메틸렌 비스 아크릴아마이드 0.05%, 비닐트리에톡시 실란 0.2% 염기성염료(카티온염료)0.05 %, 비닐트리메톡시 실란 0.2 %, 에틸렌글리콜 8.15%를 를 혼합한 후 70℃로 승온 한 후 1.5~2시간 교반하여 1차 혼합용액을 조제한 후 소디움 퍼셀페이트 0.05%를 첨가하여 방화유리 수지 조성물을 제조한다.
비교예2.
정제수 64%, 수산화마그네슘 10%, 암모늄백반 8%, 아크릴 아마이드 7%, N,N 메틸렌 비스 아크릴아마이드 0.05%, 비닐트리에톡시 실란 0.2%산성염료(아조염료)0.05 %, 비닐트리메톡시 실란 0.2 %, 에틸렌글리콜 10.65%를 를 혼합한 후 70℃로 승온 한 후 1.5~2시간 교반하여 1차 혼합용액을 조제한 후 소디움 퍼셀페이트 0.05%를 첨가하여 방화유리 수지 조성물을 제조한다.
<방화유리 구조체의 제조>
방화유리 구조체의 크기는 2000mm × 1500mm이며, 복층구조는 5mm enRP의 투명유리 3장을 사용하여 2층 수지층을 제작하되 구체적으로 5mm 투명유리판/20mm 스페이서(10)를 이용한 공간부/5mm, 유리판/20mm, 스페이서(10)를 이용한 공간부/5mm 유리판 순서로 적층하여 총 두께 55 mm를 가지는 방화유리를 제작하였으며 방화수지를 스페이서 주입부(12)를 이용하여 각 공간부 사이로 주입하고 덮개로 밀봉하였다.
방화시험은 IMO res A.754(18):1993 시험방법에 따라 실시하였으며 시험시간 기준은 120분(규격에서는 60분까지만 요구하고 있음)이다. 차열성 평가를 위한 기준으로 이면 평균상승온도와 이면 최고 상승온도 기준이 있으며, 평균상승온도는 140℃를 초과하지 않아야 하며, 최고 상승온도는 180℃를 초과하지 않아야 한다. 각각의 시험은 120분간 진행하였다.
<평가>
℃
1)내화평가(표 1)
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
방화성능 120분 120분 120분 85분 80분
이면평균온도℃
(기준:140℃이하)		 115 122 125 200 298
이면최고온도℃
(기준:180℃이하)		 136 143 165 308 415
착색수단 카티온염료
(염기성)		 카티온염료
(염기성)		 카티온염료
(염기성)		 카티온염료
(염기성)		 산성(아조)염료
외관 양호 양호 양호 불투명 착색불량
각각의 실시예와 비교예에 대하여 비교한 결과 금속수산화물에 명반, 아크릴 아마이드를 특정 수치 한정 범위로 혼합한 것이, 비교예 1,2에 비하여 차열기능이 뛰어난 높은 방화성능을 구현하였으며 염기성(카티온)염료를 사용함으로써 비교예2에 비하여 우수한 착색효과와 투명도를 가질 수 있었다.
2)물성평가
물성평가는 ISO12543-4(Glass in building -Laminated glass and laminated safety glass)에 준하여 고온시험, 습도시험을 실시하였으며 시편의 크기는 300mm × 300 mm이다.
고온시험은 방화유리 구조체를 100℃에서 2 시간 방치한 후 상온에서 냉각시킨 후에 기포, 층분리, 백탁현상에 대한 외관변화를 관찰한다.
습도시험은 50℃ 80 %에 14일 방치한 후 기포, 층분리, 백탁현상에 대한 외관변화를 관찰한다.
물성시험은 실시예 1을 이용하여 고온 및 습도에 저항성을 관찰하였다.
결과 : 외관 변화 없었다.
3) 점도평가
본 발명의 방화 수지 조성물의 점도를 평가하기 위하여 KS M 3331에 준하여 점도시험을 실시하였다. 그 결과 본 발명의 방화수지의 경우 10CPS/25℃ 이하의 점도를 가졌고 이는 방화유리 구조체의 공간부에 수지를 주입 시 빠른 속도로 주입이 가능해 작업성을 높여준다고 평가할 수 있다.
100 : 지지벽체
200 : 임의의 지지 구조물
300 : 차열유리 구조체
10 : 스페이서
11 : 리지
12 : 주입부
13 : 중공부
14 : 단열부
20 : 덮개수평부
21 : 덮개수직부
22 : 경사면 돌기상부면
23 : 돌기 하부면
31 : 유리
32 : 부틸액
33 : 코너 키
34 : 코너 키 마찰 돌기
41 : 차열 수지
42 : 마감재

Claims (28)

  1. 금속수산화물 10중량%이상, 40중량%미만, 명반 1중량% 이상, 15중량% 미만, 중합성 아크릴 모노머 5 중량%이상, 20중량% 미만, 중합개시제 0.01 중량% 이상, 1.0 중량% 이하, 동결방지제 0.5중량% 이상, 10 중량% 미만, 실란커플링제 0.01 중량% 이상, 0.5 중량% 이하, 가교제, 염기성염료 0.01 중량% 이상, 0.5중량% 미만 및 정제수 50 중량% 이상, 70 중량% 미만을 포함하는 차열 및 방화 수지 및 2~5장의 판유리로 이루어진 착색된 유리(colored-glass)에 있어서, 상기 가교제는 중합성 아크릴 모노머 1몰 대비 0.02~0.05 몰인 것이고,
    상기 금속수산화물은 알루미늄하이드록시드, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 칼륨 및 수산화 나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
    상기 염기성 염료는 카티온 염료인 것이고,
    상기 명반은 탈륨-크롬-셀렌백반, 암모늄 백반, 암모늄-철백반, 루비듐-코발트백반 또는 황산알루미늄칼륨백반인 것이고,
    상기 중합성 아크릴 모노머는 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, N-메틸 아크릴 아미드 ,N-메틸올 아크릴 아미드, 디아세톤 아크릴 아미드 및 N-이소부톡시메틸 아크릴 아미드로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것이고,
    상기 가교제는 N,N-메틸렌비스 아크릴 아미드 , N,N-비스-아크릴 시스타민(N,N bis-acryl cystamine), 에틸렌 디아크릴레이트(Ethylene diacrylate), 디메틸아미노프로피오니트릴 및 트리에탄올아민 으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것이고,
    상기 동결방지제는 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에탄올 아민 및 디에탈올아민으로 이루어진 군 중에 1종 이상 선택되는 것이고,
    상기 실란커플링제는 비닐트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시실란, Y-메타크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란, Y-아미노프로필 트리메톡시 실란, Y-아미노 프로필 트리에톡시 실란 및 Y-클로로 프로필 트리메톡시 실란으로 이루어진 군 중에서 1 종 이상 선택되는 것인 착색된 유리.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 수산화물은 수산화 마그네슘인 것인 착색된 유리.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 명반은 황산알루미늄칼륨백반인 것인 착색된 유리.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항의 금속수산화물, 명반, 중합성 아크릴 모노머, 가교제, 동결방지제, 실란커플링제 및 염기성 염료를 정제수와 혼합하여 40~70℃로 승온한 후 1.5~2시간 교반하는 단계;
    제1항의 중합 개시제를 첨가하여 차열 및 방화유리의 수지 조성물을 제조하는 단계;
    2~5장의 3~10mm 투명 판유리들 사이의 각 공간에 상기 수지 조성물을 5~25mm 두께로 주입하는 단계;
    상기 주입된 수지 조성물을 밀봉하는 단계; 및
    상온에서 40~60시간 정치시키는 단계를 포함하는 착색된 유리의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 차열유리의 구조체에 있어서, 2~5장의 판유리(31)가 공간(space)을 두고 지지되어 있도록 적어도 한 개 이상의 스페이서(spacer)(10)가 판유리 면 사이에 판유리의 모서리를 따라 배열되는 것이고, 상기 스페이서(10)는 중공성 사각 기둥의 한 면의 일부가 축방향을 따라 개방된 형태이고, 개방면의 배면에는 차열 및 방화수지 주입을 위한 주입부(12)가 2 개 이상 존재하는 것이며, 상기 스페이서의 개방면은 구조체의 내측을 향하도록 배열되는 것이며, 개방면의 배면과 적어도 두 장의 판유리로 형성된 공간은 마감재(42)로 채워지는 것이고, 상기 차열 및 방화수지는 금속수산화물 10중량%이상, 40중량%미만; 명반 1중량% 이상, 15중량% 미만; 중합성 아크릴 모노머 5 중량%이상, 20중량% 미만; 중합개시제 0.01 중량% 이상, 1.0 중량% 이하; 동결방지제 0.5중량% 이상, 10 중량% 미만; 실란커플링제 0.01 중량% 이상, 0.5 중량% 이하; 가교제로서 중합성 아크릴 모노머 1몰 대비 0.02~0.05 몰; 염기성염료 0.01 중량% 이상 0.5중량% 미만; 및 정제수 50 중량% 이상, 70 중량% 미만을 포함하는 것인 차열유리 구조체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 차열유리 구조체는 2000mm × 1500mm의 크기인 것인 구조체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 스페이서(10)의 개방부는 개방되지 않은 일부 면이 ㄷ형 턱으로 돌출된 리지(11)를 포함하는 것인 구조체.
  17. 제14항에 있어서, 적어도 두 개 이상의 스페이서(10)가 판유리 면 상에서 판유리 모서리를 따라 배열되는 경우, 하나의 스페이서와 그 다음 스페이서는 코너 키(33)로 연결되는 것이고, 코너키 마찰돌기(34)를 스페이서 중공부에 끼워 고정하는 것인 구조체.
  18. 제14항에 있어서, 차열유리용 스페이서(10)는 유리섬유보강된 플라스틱으로 성형된 것인 구조체.
  19. 제14항에 있어서, 마감재는 치어콜 수지인 것인 구조체.
  20. 제14항에 있어서, 상기 금속수산화물은 알루미늄하이드록시드, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 칼륨 및 수산화 나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 구조체.
  21. 제14항에 있어서, 상기 염기성 염료는 카티온 염료인 것인 구조체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 금속 수산화물은 수산화 마그네슘인 것인 구조체.
  23. 제14항에 있어서, 상기 명반은 탈륨-크롬-셀렌백반, 암모늄 백반, 암모늄-철백반, 루비듐-코발트백반 또는 황산알루미늄칼륨백반인 것인 구조체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 명반은 황산알루미늄칼륨백반인 것인 구조체.
  25. 제14항에 있어서, 상기 중합성 아크릴 모노머는 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, N-메틸 아크릴 아미드 ,N-메틸올 아크릴 아미드, 디아세톤 아크릴 아미드 및 N-이소부톡시메틸 아크릴 아미드로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 구조체.
  26. 제14항에 있어서, 상기 가교제는 N,N-메틸렌비스 아크릴 아미드 , N,N-비스-아크릴 시스타민(N,N bis-acryl cystamine), 에틸렌 디아크릴레이트(Ethylene diacrylate), 디메틸아미노프로피오니트릴 및 트리에탄올아민 으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것인 구조체.
  27. 제14항에 있어서, 상기 동결방지제는 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에탄올 아민 및 디에탄올아민으로 이루어진 군 중에 1종 이상 선택되는 것인 구조체.
  28. 제14항에 있어서, 상기 실란커플링제는 비닐트리메톡시 실란, 비닐 트리에톡시실란, Y-메타크릴록시 프로필 메틸 디메톡시 실란, Y-아미노프로필 트리메톡시 실란, Y-아미노 프로필 트리에톡시 실란 및 Y-클로로 프로필 트리메톡시 실란으로 이루어진 군 중에서 1 종 이상 선택되는 것인 구조체.
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KR20200002550A (ko) * 2018-06-30 2020-01-08 대한유리공업(주) 방화수지 조성물
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