KR101805370B1 - 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단열재에 난연성을 부과하기 위해 고액의 유리섬유를 삽입하던 종래의 방식에서 벗어나, 값이 저렴한 폴리에스테르 소재에 난연성이 우수한 도료들을 첨가한 난연재로 대체함으로써 저렴한 비용으로 우수한 성능의 난연재를 단열재에 삽입 적용할 수 있음은 물론, 난연재 전면에 은분을 도포하여 단열성이 적극적으로 향상되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발포 스티로폼(20)을 400~450mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 1차 절단단계(S10);와, 발포 스티로폼에 다각으로 이루어진 다수의 공기층(21)이 기설정된 패턴을 이루도록 성형하는 스티로폼 성형단계(S20);와, 성형한 발포 스티로폼에 열을 가한 뒤 100~150mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 2차 절단단계(S30);와, 2차 절단된 발포 스티로폼의 전·후면에 천연 접착제를 이용하여 난연성 폴리에스테르 박판을 접합하는 난연재 접합단계(S40);와, 발포 스티로폼의 전면(前面)에 천연 접착제를 이용하여 30~50mm 간격으로 부직포를 접착하고, 난연성 폴리에스테르 박판으로 마감하는 부직포 삽입단계(S50);로 구성되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 건물의 외벽과 내벽에 사이에 시공되어 단열과 방음을 유도하는 복합 단열재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단열재에 난연성을 부과하기 위해 고액의 유리섬유를 삽입하던 종래의 방식에서 벗어나, 값이 저렴한 폴리에스테르 소재에 난연성이 우수한 도료들을 첨가한 난연재로 대체함으로써 저렴한 비용으로 우수한 성능의 난연재를 단열재에 삽입 적용할 수 있음은 물론, 난연재 전면에 은분을 도포하여 단열성이 적극적으로 향상되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 건물 내부공간의 일정한 온도 유지 및 방음 효과를 위해 건물의 내벽 또는 외벽에 발포 스티로폼을 부착 시공하는데 이를 단열재라 한다. 이러한 단열재는 복 수개의 발포 스티로폼과 유리섬유를 번갈아 적층하고 플라스틱으로 포장하여 내부의 공기를 제거한 것도 개발되었다.
위와 같은 단열재는 화재에 매우 취약한 문제점이 발견되었고, 1960년대 후반부터 선진국을 중심으로 일어난 대단위 건축붐에 동반하여 건축자재를 화재로부터 보호하기 위하여 난연도료 개발에 관한 연구가 시작되었으며, 이 시기에는 환경오염이나 인체의 유해성을 고려하지 않은 체 단순히 난연 성능이 우수한 재료 개발에 집중되었다.
일례로 등록특허공보 제10-1130527호 "난연성 폴리에스테르 및 그의 제조방법"이 게재되어 있으며, 위 종래기술은 인화합물을 공중합 또는 배합한 폴리에스테르로서, 에스테르와 결합 가능한 관능기를 3개 이상 갖는 다가 카르복실산 또는 다가 폴리올을 포함하고, 더불어 에스테르와 결합 가능한 관능기를 갖는 인화합물을 폴리에스테르에 대해 인원자로서 5000~50000 ppm이 되도록 함유하며, 얻어지는 폴리에스테르 펠릿의 b값이 -5~20, L값이 35 이상이고, 280℃에 있어서의 용융점도가 1000~20000 dPa·s로 구성되도록 제조하는 방법이 제공되고 있다.
위 종래기술은 게르마늄화합물을 특정 비율로 사용하고, 또한 다가 카르복실산 또는 다가 폴리올성분을 특정 비율로 사용함으로써 중축합 반응속도가 개선되어, 중축합 반응시간을 단축할 수 있다는 작용과 맞물려 얻어지는 폴리에스테르의 색조, 기계적 특성, 생산 조업성은 현저히 개선됨에 따라 기계적 특성이 우수하고, 또한 색상도 양호하며 고도의 난연성을 갖는 폴리에스테르를 취득할 수 있다.
하지만, 최근 환경보호단체의 난연재료 사용에 따른 환경오염의 심각성 및 인체 유해성에 대한 자료가 지속적으로 발표됨에 따라 전 세계적으로 난연재료의 사용 범위와 사용규제가 강화되고 있다.
이에 따라 해당업계의 전문가들의 난연도료 개발에 관한 최근 연구는 단순한 난연성만이 아닌 저독성, 저부식성, 저발연성 등 환경적 측면과 더불어 인체의 안정성이 강조된 친환경 제품 개발에 초점이 맞추어지고 있다.
현재 개발 중인 친환경 난연 조성물의 일례로 공개특허공보 제10-1999-0022178호 "난연성이 우수한 폴리에스터 수지 조성물"이 게재되어 있으며, 위 종래기술은 적인을 난연제로 함유하는 폴리에스터 수지 조성물에 징크보레이트 화합물을 첨가하고, 여기에 트리아진계 화합물과 시아눌산염 또는 이소시아눌산염 등을 혼합하여 제조함에 따라 할로겐계 난연제를 사용하지 않으므로 유해성이 미비하다.
하지만, 위 종래기술은 기존의 난연 조성물들에 비하면 어느 정도 무해지만 완벽한 것은 아니며, 난연성이 향상되는 반면 단열성은 저하되는 문제점이 발생하였다. 더불어 위 종래기술은 첨가되는 난연도료들의 단가가 높기 때문에 제작비용과 제작시간이 증가하고, 제작비용에 비해 내구성이 떨어지는 문제점을 더 포함하고 있다.
따라서, 인체에 해롭고 생산성이 떨어지며 시공시 훼손 가능성이 큰 유리섬유 난연재로 이루어진 단열재를 대체할 수 있는 난연성이 향상된 친환경적 고효율 단열재의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 위의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 단열재를 구성하는 주 구성품 중 난연성을 확보하기 위해 단열 패드 사이마다 삽입된 유리섬유 난연재가 화재 발생시 일부 연소하면서 유독가스를 발생하던 기존의 문제점을 타개하기 위해 천연소재들로 구성된 난연도료를 첨가하여 난연재를 제조하고, 단열 패드와 난연재를 천연 접착제로 접합함으로써 화재 발생시 발생하는 유독가스의 발생량을 최소화함과 더불어, 난연도료의 난연성을 적극적으로 향상시켜 화재 발생시 단열재가 연소하는 것을 차단하여 화재의 범위가 확장되는 것을 적극적으로 감소할 수 있도록 구성하는 것이 주된 해결과제이다.
또한, 단열 패드와 난연재 간의 결합력을 향상시킴은 물론, 내구성을 향상시킴으로써 시공 대상물에 단열재를 고정하기 위한 고정부재가 단열재를 관통하면서 그 주변이 관통력에 의해 손상되던 문제점을 해소할 수 있도록 구성하는 것이 다른 해결과제이다.
또한, 난연 성능을 보다 우수하게 향상하되, 인체에 완전 무해한 소재들로 구성하여 다양한 공간과 장소에서 부담없이 시공할 수 있도록 구성하는 것이 다른 해결과제이다.
위의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법은 다음과 같다.
위 복합 단열재는 발포 스티로폼(20)을 400~450mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 1차 절단단계(S10);와, 발포 스티로폼에 다각으로 이루어진 다수의 공기층(21)이 기설정된 패턴을 이루도록 성형하는 스티로폼 성형단계(S20);와, 성형한 발포 스티로폼에 열을 가한 뒤 100~150mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 2차 절단단계(S30);와, 2차 절단된 발포 스티로폼의 전·후면에 천연 접착제를 이용하여 난연성 폴리에스테르 박판을 접합하는 난연재 접합단계(S40);와, 발포 스티로폼의 전면(前面)에 천연 접착제를 이용하여 30~50mm 간격으로 부직포를 접착하고, 난연성 폴리에스테르 박판으로 마감하는 부직포 삽입단계(S50);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 위 스티로폼 성형단계(S20)에서 공기층(21)은 마름모 또는 다이아몬드 또는 허니콤 패턴 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 위 난연성 폴리에스테르 박판은 폴리에스테르 80~90 중량%와 난연도료 10~20 중량%를 혼합한 뒤 박판으로 성형하고, 진공상태에서 박판의 전면(全面)에 은분을 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 위 난연도료는 각각 0.5~0.8㎛ 크기로 분쇄된 안티모니, 데카브롬, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 이루어진 분말도료 40~50 중량%와, AW-101-50, 폴리졸, 마이셸로 이루어진 바인더 40~45 중량%와, 아이코사펜타엔산(IPA), 물로 이루어진 희석제 10~15 중량%가 혼합된 것을 특징으로 한다.
더불어, 위 천연 접착제는 톳 분말 20~40 중량%와, 핫멜트 20~30 중량%와, 알긴산 나트륨 25~30 중량%와, 증류수 15~20 중량%를 가열로에 넣고 90~100℃의 온도로 10~20시간 동안 가열하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 단열재에 삽입되는 난연재가 폴리에스테르로 이루어져 성형이 간단하여 생산성이 뛰어나며, 기존의 유리섬유에 비해 값이 저렴하고 인체에 무해하기 때문에 주거공간을 포함한 다양한 장소에서 안전하고 저렴하게 시공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 폴리에스테르에 난연성을 향상시키기 위한 난연도료가 다량 첨가되고, 해당 난연도료들의 값이 저렴하면서도 난연성이 모두 뛰어나기 때문에 기존의 난연재에 비해 저렴한 비용으로 뛰어난 난연성을 갖는 고성능의 단열재를 제조할 수 있는 다른 효과가 있다.
더불어, 난연도료로 사용되는 소재 일체와 단열 패드 및 난연재의 접합을 위한 접착제를 인체에 무해한 성분으로 엄선하여 제조하기 때문에 다양한 장소에서 부담없이 안전하게 단열재를 시공할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 난연도료가 첨가된 폴리에스테르 전면(全面)에 은박이 코팅됨에 따라 더욱 향상된 단열기능을 취할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조과정을 순차적으로 나열한 플로차트.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 분해 사시도.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 건물의 외벽과 내벽에 사이에 시공되어 단열과 방음을 유도하는 복합 단열재의 제조방법에 관한 것이다.
무엇보다 단열재에 난연성을 부과하기 위해 고액의 유리섬유를 삽입하던 종래의 방식에서 벗어나, 값이 저렴한 폴리에스테르 소재에 난연성이 우수한 도료들을 첨가한 난연재로 대체함으로써 저렴한 비용으로 우수한 성능의 난연재를 단열재에 삽입 적용할 수 있음은 물론, 난연재 전면에 은분을 도포하여 단열성이 적극적으로 향상되는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법에 관한 것임을 주지한다.
본 발명의 복합단열재는 단열성과 난연성 등 기능적인 요소를 적극적으로 향상시키고, 생산성과 내구성 등 사용적인 면을 향상시키기 위해 발포 스티로폼(20)을 절단하는 스티로폼 1차 절단단계(S10);와, 발포 스티로폼에 다수의 공기층(21) 형성하는 스티로폼 성형단계(S20);와, 성형한 발포 스티로폼에 열을 가한 뒤 100~150mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 2차 절단단계(S30);와, 스티로폼의 전·후면에 난연성 폴리에스테르 박판을 접합하는 난연재 접합단계(S40);와, 발포 스티로폼의 전면(前面)에 부직포를 접착하고, 난연성 폴리에스테르 박판으로 마감하는 부직포 삽입단계(S50);로 제조한다.
위 스티로폼 1차 절단단계(S10)는 발포 스티로폼(20)을 400~450mm의 폭으로 절단하는 단계를 말하고, 위 발포 스티로폼은 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 가공될 수 있는 모든 단열소재를 포함하며, 바람직하게는 폴리에틸렌 수지에 발포제와 경화제를 첨가하여 가공된 발포성 폴리에틸렌 수지로 구성되나, 위와 같은 소재나 폭 넓이 그리고 절단 방식 등을 한정하지는 않는다.
위 스티로폼 성형단계(S20)는 발포 스티로폼(20)에 다각으로 이루어진 다수의 공기층(21)이 기설정된 패턴을 이루도록 성형하는 단계로써, 도 2와 같이 0.5cm 내지 1cm의 굵기로 이루어진 다수개의 발포성 단열바(bar)가 상호 교차하면서 마름모 형태 또는 다이아몬드 형태 또는 허니콤 형상의 공기층(21)이 다수 형성되도록 성형한다.
예컨대, 위 공기층(21)은 공기층이 형성되어야 할 위치마다 칼날을 이용하여 세로방향의 5 내지 10mm 이내로 모두 절개한 뒤, 발포 스티로폼(20)의 양측을 파지한 상태로 양측으로 잡아당겨 절개 부위를 벌어지게 함으로써 마름모의 철조망 패턴으로 공기층을 확보한다. 그리고 발포 스티로폼(20)의 양측에 인장력이 가해진 상태에서 저온의 열을 가함으로써 발포 스티로폼에 인장력이 제거되었을 때도 공기층(21)이 유지될 수 있도록 열풍 성형을 한다..
하지만, 위와 같은 공기층 성형방식은 본 발명의 일 실시 예에 관한 것일 뿐 프레스, 용융 등 다양한 방식의 성형법으로 제작될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
특히, 위 스티로폼 성형단계(S20)에서 공기층(21)은 허니콤 패턴으로 성형하는 것이 단열 또는 방음의 효과 면에서 가장 효율이 우수하다. 허니콤 패턴이란 한 내각의 크기가 120°인 정육각형을 각 꼭짓점에 3개씩 모으면 360°가 되며 이 경우는 (6, 6, 6)으로 나타낼 수 있고, 이처럼 정육각형들을 연결시켜 평면을 채우는 방식은 벌집의 단면에서 찾아볼 수 있는데, 벌꿀의 집 모양과 관련되기 때문에 허니콤(honeycomb)이라고 한다. 벌집의 단면은 정육각형을 연결한 모양이지만, 실제 벌집은 입체이므로 정육각기둥을 쌓아놓은 모양이 된다. 벌집을 절단한 단면에서 둘레의 길이가 일정할 때 넓이가 가장 넓은 것이 정육각형이고, 입체도형으로 보면 옆면의 넓이가 일정한 각기둥 중에서 최대 부피를 보장하는 것은 정육각기둥이다.
다시 말해 벌이 같은 양의 재료로 집을 짓을 때 가장 넓은 공간을 확보할 수 있는 입체도형이 바로 정육각기둥이다. 최대의 공간을 확보하려는 자연의 경향성에 의해 벌은 정육각형이라는 최적의 모양을 선택한 것이다. 허니콤은 재료를 적게 사용하여 가볍고, 견고한 구조로 굽힘이나 압축에 강하기 때문에 다양한 제품에 활용된다.
위와 같은 이유로 발포 스티로폼(20)의 공기층을 허니콤의 패턴으로 성형하면, 가장 적은 양의 발포 스티로폼(20)으로 가장 많은 개수의 공기층을 확보하여 단열성 및 방음의 효과를 적극적으로 증폭시킬 수 있다. 더불어, 가연성 소재인 발포 스티로폼의 첨가량이 감소하여 화재 예방에 유용하며, 생산단가가 떨어짐으로써 생산성이 향상된다.
위 스티로폼 2차 절단단계(S30)는 성형한 발포 스티로폼(20)에 열을 가한 뒤 100~150mm의 폭으로 절단하는 단계이다.
위 난연재 접합단계(S40)는 2차 절단된 발포 스티로폼(20)의 전·후면에 천연 접착제를 이용하여 난연성 폴리에스테르 박판(10)을 접합하는 단계로써, 위 난연성 폴리에스테르 박판은 발포 스티로폼과 동일한 크기로 절단된 것을 사용한다.
여기에서 위 난연성 폴리에스테르 박판(10)은 폴리에스테르에 안티모니, 테카브롬을 첨가한 뒤, 박판형태로 성형하여 전면에 은분으로 코팅함으로써 제조된다.
더욱 상세히 설명하자면, 위 난연성 폴리에스테르 박판(10)은 폴리에스테르와 안티모니 및 데카브롬을 각각 0.5~0.8㎛로 분쇄하는 도료 분쇄단계와, 안티모니 및 데카브롬을 1:1의 중량비로 혼합하는 난연도료 생성단계와, 폴리에스테르 분말 80~90 중량%와, 난연도료 10~20 중량%에 증류수를 분사하여 교반하는 난연도료 교반단계와, 난연도료가 교반된 폴리에스테르를 10~15시간 동안 진공 건조하는 난연재 건조단계와, 진공상태에서 건조된 폴리에스테르 전면(全面)에 은분을 도포하는 은분 코팅단계를 순차 거쳐 제조된다.
한편, 본 발명의 난연도료는 난연성을 더욱 향상시키기 위해 난연성질이 뛰어난 난연성 광물 소재 즉 보조도료를 더 첨가하며, 위 보조도료의 종류로는 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 구성된다. 다시 말해, 난연도료는 안티모니, 데카브롬으로 이루어진 주도료와, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 이루어진 부도료로 이루어진다.
위와 같이 안티모니, 데카브롬으로 이루어진 주도료와, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 이루어진 부도료로 이루어진 난연도료는 도료를 분쇄 및 혼합하는 도료 생성단계와, 각 도료에 페인트 막을 형성하는 바인더 생성단계와, 페인트 막의 점도를 조절하기 위해 형성하는 희석제 생성단계와, 단계별로 생성한 도료를 하나로 혼합하는 난연도료 혼합단계로 구성된다.
위 도료 생성단계는 안티모니, 데카브롬으로 이루어진 주도료와, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 이루어진 부도료를 각각 0.5~0.8㎛ 크기로 분쇄한 뒤, 1:1:1:2:2의 중량비로 혼합하는 단계이고, 위 바인더 생성단계는 유기 바인더인 AW-101-50, 수용성 아크릴계 바인더인 폴리졸, 천연 유기섬유 바인더인 마이셸을 1:1:1의 중량비로 혼합하는 단계이며, 위 희석제 생성단계는 아이코사펜타엔산(IPA)과 물을 1:1의 중량비로 혼합하는 단계이고, 난연도료 혼합단계는 단계별로 생성된 도료 40~50 중량%와, 바인더 40~45 중량%와, 희석제 10~15 중량%를 혼합하는 단계이다.
위의 제조단계를 순차 거쳐 제조된 난연도료의 성능을 평가하고자, 시중에 판매되는 타업체 제품의 수성 페인트와 그 밖에 통상적인 제조방법으로 생산된 난연도료들을 수집한 뒤 성능을 비교하였다.
*실험에 사용된 시편
실시 예1 : 안티모니, 데카브롬, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 구성된 도료 40~50 중량%와, AW-101-50, 폴리졸, 마이셸로 구성된 바인더 40~45 중량%와, 아이코사펜타엔산(IPA)과 물로 구성된 희석제 10~15 중량%를 혼합하여 제조된 난연도료가 첨가된 폴리에스테르로 이루어진 본 발명의 난연재.
비교 예1 : 에틸렌비닐 아세테이트 공중합체 및 극성기가 도입된 에틸렌비닐 아세테이트의 혼용 베이스 수지 100 중량부에 대하여 수산화 마그네슘과 하이드로 탈사이트를 혼용한 수화금속화합물 80~180 중량부, 활제 및 가공조제 0.5~5 중량부, 산화방지제 2~10 중량부, 난연보조제 5~20 중량부, 커플링제 0.5~5 중량부, 가교조제 0.5~5 중량부 및 가교제 3~15 중량부로 제조된 타업체의 난연재.
비교 예2 : 복수의 층으로 구성된 나노 클레이와 폴리머를 혼합한 뒤 190 x 290 x 50(단위 mm)크기로 절단하고, 인산암모니아 탈수소 물질과 펜타에리트리톨 탄화물 형성물질을 더 포함시킨 타업체의 난연재.
비교 예3 : 폴리에스터 수지 100중량부, 징크보레이트 화합물 3∼15중량부 및 트리아진계 화합물과 시아눌산염 또는 이소시아눌산 염의 혼합물 3∼15중량부로 이루어진 타업체의 난연재.
* 실험 항목
- 연소시 발생하는 연기밀도 비교
- 연소시 변화하는 산소지수 비교,
- 난연코팅 평가와 연소에 대한 탄화면적 및 탄화길이
* 실험 방법 및 과정
- 연기밀도 비교 분석 방법
연기밀도는 위 실시 예로 제조된 각 시편에 열을 가해 일정량 연소시킨 뒤 발생한 연기를 분석하였으며, 각 시편을 70mmX70mm의 크기로 절단하여 ASTM E 662기준에 따른 측정장치로 측정하였다.
실험방법은 Pilot flame의 작동 유무에 따라 Flaming과 Non-flaming 방식으로 나눌 수 있으며, 예컨대 Non-flaming 방식의 경우 ASTM E 662의 규전된 시편홀더에 시험중 시편이 시편홀더에 용융되어 붙지 않도록 시편홀더와 마주하는 부분에 0.04mm의 난연성 폴리에스테르 박판을 설치 고정한다. 시편을 부착하지 않은 시편홀더를 시험대 위치에 고정시킨 다음 가열로를 점화하여 복사열량이 2.5±0.05W/㎠이 되도록 조정한 후 광선투과장치와 시험기록계를 작동시키고, 장비의 기준점을 조정한다. 시험장치의 가열로 인가전압을 조정한 후 광성투과장치를 작동함과 동시에 시험장치의 배출구를 차단하고, 시편을 부착한 시편홀더로 교환한 다음 시험개시 후 15분 동안 가열로를 소화한 다음 연기밀도는 ASTM E 662에 규정되어 있는 다음의 식을 이용하여 산출한다.
아래는 연기밀도 산출에 사용된 식
위의 식에서 Ds는 광학밀도[-]이고, T는 광선 투과율[%]이고, F는 광선투과시 필터 사용은 "0", 필터 무사용은 "1"이고, A는 시편의 노출면적[㎡]이고, L은 광선투과 길이[m]이고, V는 시험장치의 챔버 체적[㎥]이다.
여기에서 광선투과시 필터를 사용할 경우 F=0이 되고, ASTM E 662에 규정된 G=132를 적용하면 식은 다음과 같다.
위와 같은 방법으로 연기 밀도를 측정하였다.
- 산소지수 비교 분석 방법
2) 산소지수 분석
산소지수는 산소·질소 혼합기의 혼합비를 임의로 변화시킬 수 있는 연소성 시험기인 Candle type flammability tester로 ASTM D 2863기준에 따른 측정장치를 사용하여 측정하였다.
시편은 측정장치의 조건에 적합하게 각각 6mmX120mm의 크기로 절단한다.
실험방법은 가스통으로부터 공급된 산소와 질소는 수직으로 놓인 유리컬럼의 하방에서 상방으로 흘려보내는데 이때 유량을 일정하게 10l/min(평균 유속 4㎝/sec)로 유지시킨다. 시편을 유리컬럼의 중앙에 흐름과 평행인 상태로 놓고 Pilot flame을 사용하여 시료의 윗부분에 10초 동안 점화시킴과 동시에 LOI는 점화된 시료의 불꽃과 연기가 30초 이내에 없어지는 최소의 산소량일 때의 값을 취한다. 그리고 최종적으로 연소 초기부터 소염이 될 때까지 화염이 발생할 때의 산소 농도를 한계 산소농도 하며 산소지수는 다음의 식을 이용하여 산출한다.
위의 식에서 O.I는 산소지수[%]이고, O₂는 산소의 유량[l/min]이고, N₂는 질소의 유량[l/min]이다.
위와 같은 방법으로 산소지수를 측정하였다.
- 난연코팅 평가와 연소에 대한 탄화면적 및 탄화길이 비교 측정 방법.
탄화면적 및 탄화길이 각각의 시편을 W190mm × D290mm × H50mm의 크기로 절단한 뒤, 한국 소방검정공사 규정(KOFEIS 0201)에 근거하여 난연성 평가하였다. 난연도료가 첨가된 시편을 평가하기 위해 한국소방검정공사 규정에 의한 45° 마이크로 버너 방법을 사용하였으며, 연소 시 사용한 가스는 KS M 2150(액화석유가스) 제4호에 적합한 가스를 사용함과 더불어 버너의 불꽃 크기는 65mm로 실험하였다.
예컨대, 합성수지는 한국소방검정공사의 방염제형식승인 및 검정기술 기준(KOFEIS 0201)에 의한 실험조건을 규정하고 있으며, 합성수지는 6.5cm 불꽃으로 120초 동안 연소시켜 아래의 실험조건에 충족하는 제품에 한하여 형식승인을 한다. 표 3은 한국소방검정공사 방염제형식승인 및 검정기술 기준에 합성수지 실험검정기준을 나타내었다.
한편, 한국소방검정공사의 방염제형식승인 및 검정기술 기준에는 잔염시간이 10초 이내여야 하고, 잔진시간이 30초 이내여야 하며, 탄화면적이 50㎡ 이내여야 하고, 탄화길이가 20㎝ 이내여야 한다.
* 실험 결과
- 연기밀도 비교 분석 결과
위의 실험과정을 토대로 연기밀도를 측정한 결과 다음과 같은 그래프를 얻을 수 있었다.
<연기밀도 실험에 따른 그래프>
위 그래프에 따르면 실시 예와 비교 예1, 2의 각 연기밀도는 연소 초기에 급격히 상승하다가 일정한 수준에 수렴하였으며, 결과적으로 난연도료의 첨가량에 따라 실시 예<비교 예1<비교 예2의 순으로 증가하였다.
- 산소지수 비교 분석 결과
위의 실험과정을 토대로 산소지수를 측정한 결과 다음과 같은 그래프를 얻을 수 있었다.
<산소지수 실험에 따른 그래프>
위 그래프와 같이 안티모니, 데카브롬, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 구성된 도료 40~50 중량%와, AW-101-50, 폴리졸, 마이셸로 구성된 바인더 40~45 중량%와, 아이코사펜타엔산(IPA)과 물로 구성된 희석제 10~15 중량%를 혼합하여 제조된 난연도료가 첨가된 폴리에스테르로 이루어진 실시 예의 산소지수가 22~24로 가장 낮게 나타났으며, 그 후 에틸렌비닐 아세테이트 공중합체 및 극성기가 도입된 에틸렌비닐 아세테이트의 혼용 베이스 수지 100 중량부에 대하여 수산화 마그네슘과 하이드로 탈사이트를 혼용한 수화금속화합물 80~180 중량부, 활제 및 가공조제 0.5~5 중량부, 산화방지제 2~10 중량부, 난연보조제 5~20 중량부, 커플링제 0.5~5 중량부, 가교조제 0.5~5 중량부 및 가교제 3~15 중량부로 제조된 비교 예1이 25~30으로 나타났다. 마지막으로 폴리에스터 수지 100중량부, 징크보레이트 화합물 3∼15중량부 및 트리아진계 화합물과 시아눌산염 또는 이소시아눌산 염의 혼합물 3∼15중량부로 이루어진 비교 예2가 28~34로 가장 높게 측정되었다.
- 난연코팅 평가와 연소에 대한 탄화면적 및 탄화길이 비교 분석 결과
위의 실험과정을 토대로 각 시편의 연소테스트를 한 결과 실시 예와 비교 예1, 2에 대한 탄화면적 및 탄화길이는 표 1과 같이 평가되었다.
위 표 1과 같이 난연성 측정결과 모두 난연규정에 부합하는 우수한 결과가 도출되었으나, 비교 예 1, 2는 실시 예에 비해서 탄화면적 및 탄화길이가 크게 측정되어 난연성이 떨어짐을 알 수 있었다.
다시 말해 본 발명은 EU에서 발효되는 6대 규제유해물질(Pb, Hg, Cd, Cr6+, PBB/PBDE)과 2007년 이후 강화된 '수도권 대기 환경개선 특별법'에 의해 도료의 유해조성물질들을 제한하게 됨에 따라 기존 브롬계/할로겐계 난연제가 아닌 인계 혹은 비할로겐계 난연제를 사용하고, 용제형이 아닌 수용성 도료로 제조하여 보다 친환경적인 물질로 대체하였으며, 방염제의 형식승인 및 검정기술기준(KOFEIS 0201)에 근거하여 난연성을 평가하였다.
여기에서 안티모니, 데카브롬, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 구성된 도료 40~50 중량%와, AW-101-50, 폴리졸, 마이셸로 구성된 바인더 40~45 중량%와, 아이코사펜타엔산(IPA)과 물로 구성된 희석제 10~15 중량%를 혼합하여 제조된 난연도료가 첨가된 폴리에스테르를 W190mm × D290mm × H50mm의 크기로 절단하여 난연성을 실험한 결과 탄화면적이 평균 23.8㎠, 탄화길이 8.1㎝로 난연성이 우수한 것을 파악할 수 있었다.
한편, 단열재에 삽입되는 난연재가 폴리에스테르로 이루어져 성형이 간단하여 생산성이 뛰어나며, 기존의 유리섬유에 비해 값이 저렴하고 인체에 무해하기 때문에 주거공간을 포함한 다양한 장소에서 안전하고 저렴하게 시공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 폴리에스테르에 난연성을 향상시키기 위한 난연도료가 다량 첨가되고, 해당 난연도료들의 값이 저렴하면서도 난연성이 모두 뛰어나기 때문에 기존의 난연재에 비해 저렴한 비용으로 뛰어난 난연성을 갖는 고성능의 단열재를 제조할 수 있는 다른 효과가 있다.
더불어, 난연도료로 사용되는 소재 일체와 단열 패드 및 난연재의 접합을 위한 접착제를 인체에 무해한 성분으로 엄선하여 제조하기 때문에 다양한 장소에서 부담없이 안전하게 단열재를 시공할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연재는 난연도료가 첨가된 폴리에스테르 전면(全面)에 은박이 코팅됨에 따라 더욱 향상된 단열기능을 갖는다. 위 은(銀)은 공기나 물에 쉽게 반응하지 않고, 전성과 연성이 커서 매우 얇은 은박 또는 매우 미세한 분말로 가공할 수 있으며, 특히 열과 전기의 전도성이 타 금속 중 가장 크기 때문에 단열재로 주로 쓰인다.
본 발명에서는 위의 성질을 갖는 은을 분쇄하여 분말화한 뒤 증류수와 교반하여 분말액을 생성한다. 그리고 진공상태에서 분말액을 난연도료가 첨가된 폴리에스테르는 전면에 도포하여 코팅함으로써 난연재에 단열 성능을 향상시킴과 아울러, 은백색의 색감을 유도한다.
예컨대, 본 발명이 단열성을 향상시키기 위한 소재로 은을 선택한 이유는 다음과 같은 실험을 통해 선정할 수 있었다.
실험에 사용된 소재로는 단열성이 뛰어난 은을 포함하여 금과 황토를 사용하였으며, 은과 금과 황토를 각각 2000 내지 3000 mash로 분쇄한 뒤 증류수와 교반하여 분말액을 생성한 다음 진공상태에서 난연도료가 첨가된 폴리에스테르는 전면에 도포하였다.
*실시 예1 : 은분이 코팅된 난연재
*실시 예2 : 금분이 코팅된 난연재
*실시 예3 : 황토분이 코팅된 난연재
실험방법은 각각의 시편을 난연도료가 첨가된 폴리에스테르에 도포한 뒤, 폴리에스테르와 시편과의 결합력, 코팅력, 단열성을 측정하였다. 예컨대 결합력은 시편을 도포함과 동시에 면적당 잔류된 시편의 밀집도 100% 기준에서 잔류량이 부족할 때마다 퍼센티지가 감소하는 방식으로 측정하였으며, 코팅력은 도포된 시편이 일정시간이 지난 뒤에 남은 잔류량을 100% 기준에서 감소하는 방식으로 측정하였다.
위 분석표와 같이 은분으로 코팅한 실시 예1의 결합력이 93.24%로 폴리에스테르와 가장 원활하게 도포되었고, 그 다음으로는 90.57%의 결합력으로 도포된 금분이 차지하였으며, 황토분 역시 75.18%로 기대 이상의 결합력을 보여주었으나 은분과 금분에 비해서는 결합력이 다소 미비하였다.
그리고 분말액 코팅이 완료된 폴리에스테르를 다양한 온도의 환경에서 일정 기간동안 방치한 뒤 폴리에스테르에 잔류한 분말액의 보존성을 측정하였으며, 이 역시 결합력이 가장 우수했던 은분이 82.55%의 잔류량을 보존하였다. 그 이후로 금분이 81.65%와 황토분이 69.94% 순으로 측정되었다. 마지막으로 단열성 역시 결합력과 코팅력이 가장 높았던 은분이 가장 높은 평가를 받았음은 당연할 것이다.
위와 같이 난연도료가 첨가된 폴리에스테르에 은분이 도포된 본 발명의 난연재는 기존의 난연재에 비해 값이 저렴하면서도 난연성이 모두 뛰어나기 때문에 기존의 난연재에 비해 저렴한 비용으로 뛰어난 난연성을 갖는 난연재를 제조할 수 있음은 물론, 난연도료에 사용된 광물 일체가 인체에 무해한 성분으로 구성되어 다양한 장소에서 부담없이 안전하게 난연재를 시공할 수 있다.
또한, 메인 소재를 유리섬유가 아닌 폴리에스테르로 대체함에 따라 난연재의 생산이 수월하고, 생산단가가 저렴하면서 유리섬유에 비해 내구성이 뛰어난 난연재를 제조할 수 있으며, 더불어 난연도료가 첨가된 폴리에스테르 전면(全面)에 은박이 코팅됨에 따라 더욱 향상된 단열기능을 취할 수 있다.
한편, 난연재 접합단계(S40)는 톳으로부터 채취한 천연 점성물질과 핫멜트 및 알긴산 나트륨과 증류수를 혼합한 뒤, 일정시간 가열하여 제조되는 천연 접착제를 사용하는 것이 특징이다.
본 발명이 제안하는 천연 접착제의 제조방법으로는 아래 실시 예1과 같다.
아래는 본 발명에서 제안하는 톳, 핫멜트, 알긴산 나트륨, 증류수를 이용한 천연 접착제 제조방법이다.
1. 톳 분말 20~40 중량%와, 핫멜트 20~30 중량%와, 알긴산 나트륨 25~30 중량%와, 증류수 15~20 중량%를 준비한다.
2. 톳 분말과 핫멜트 그리고 알긴산 나트륨을 가열로에 넣고 증류수를 분할하여 투입하면서 혼합한다.
3. 90~100℃의 온도로 10~20시간 동안 가열하면서 점성이 강해질 때까지 지속적으로 교반하여 완성한다.
위 실시 예1과 같은 방법으로 제조된 천연 접착제 및 시중에 판매 중이거나 개발 완료된 접착제 간의 특성을 분석하여 아래의 정보를 취득하였다.
<1-1> 점도 특성 분석
본 발명이 제안하는 톳 분말, 핫멜트, 알긴산 나트륨, 증류수로 제조한 천연 접착제인 실시 예1과, 핫멜트와 알긴산 나트륨으로 구성된 비교 예1과, 시중에서 판매되고 있는 화학 접착제인 비교 예2를 준비하고 각각의 점도를 측정하였다. 구체적으로 점도 측정에 사용된 기기는 VT-06 (Rion 社)으로 소량으로도 Hand Carry 측정이 간단하며, 점도가 디지털로 표시되는 회전식 점도계로써, 특히 사용시 Rotor에 따라 측정범위가 다르므로 선택 측정이 용이하다.
한편, 측정 범위는 L, M, MH, H까지 단계별로 있으며, L은 0.4~1,000mPa.s, M은 10~5,000mPa.s, MH는 500~30,000mPa.s, H는 10,000~500,000mPa.s, 범위까지 측정할 수 있다. MH단계의 프루브를 이용하여 각 접착제의 점도를 3회씩 측정하여 평균값을 구하였다.
그 결과, 본 발명의 실시 예인 천연 접착제가 4.15Pa.s로 가장 높게 나타났고, 그 이후 핫멜트와 알긴산 나트륨으로 제조한 비교 예1의 천연 접착제가 3.21Pa.s로 나타났으며, 마지막으로 시중에 판매되는 비교 예2의 화학 접착제가 2.74Pa.s로 가장 낮은 점도를 나타낸 것을 알 수 있었다.
<1-2> 인장 강도 분석
본 발명이 제안하는 톳, 핫멜트, 알긴산 나트륨, 증류수로 제조한 천연 접착제인 실시 예와, 핫멜트와 알긴산 나트륨으로 구성된 비교 예1과, 시중에서 판매되고 있는 화학 접착제인 비교 예2를 준비하고 각각의 인장 강도를 측정하였다. 구체적으로, 접착 특성을 확인하기 위해 만능재료시험기(INSTRON 社)를 이용하여 측정하였으며, 피착재는 약 400 × 400 × 10 (mm) 크기의 발포 스티로폼과 동일한 크기의 난연성 폴리에스테르 박판을 사용하였다. 두 피착재를 접합한 후 1주일 동안 건조해 측정하였으며, 크로스-헤드 스피드(cross-head speed)를 20mm/min으로 하였다.
그 결과, 발포 스티로폼의 인장 강도는 실시 예가 0.32kN으로 가장 높은 수치를 보였고, 이후 비교 예1과 2가 0.19kN으로 동일한 수치를 나타내었다. 그리고 난연성 폴리에스테르 박판의 인장 강도는 실시 예가 0.28kN으로 역시 가장 높은 수치를 나타내었고, 순차적으로 비교 예1과 비교 예2가 각각 이 0.18kN, 0.17kN을 나타내었다.
<1-3> 자체 접착력 분석
본 발명이 제안하는 톳, 핫멜트, 알긴산 나트륨, 증류수로 제조한 천연 접착제인 실시 예1과, 핫멜트와 알긴산 나트륨으로 구성된 비교 예1과, 시중에서 판매되고 있는 화학 접착제인 비교 예2를 준비하고 각각의 자체접착력을 측정하였다. 구체적으로, 자체접착력을 분석하기 위해 자동 접착력 측정기를 사용하였으며, 자동 접착력 측정기인 automatic adhesion tester(PosiTest 社)는 물질 표면 코팅막의 부착력을 측정하는 기기로 코팅막에 접착제로 돌리(dolly)를 부착한 후 전동식 유압 펌프로 압력을 가해 돌리가 떨어지는 힘을 측정하여 부착력을 측정하는 기기이다. 사용된 돌리의 크기별로 자동으로 부착력이 측정되는데 본 발명에서는 가장 일반적으로 사용되는 20mm 돌리를 사용하였다. 돌리에 접착제를 0.2g씩 일정량 펴 바른 후 발포 스티로폼에 부착하고 1주일 동안 건조해 자체 접착력을 측정하였다.
그 결과, 본 발명의 실시 예인 천연 접착제가 2.93MPa로 가장 높게 나타났고, 그 이후 핫멜트와 알긴산 나트륨으로 제조한 비교 예1의 천연 접착제가 2.01MPa로 나타났으며, 마지막으로 시중에 판매되는 비교 예2의 화학 접착제가 1.87MPa로 가장 낮은 자체 접착력을 나타내었다.
<접착제 성분에 따른 특성 분석표>
위의 표 1과 같이 본 발명의 톳, 핫멜트, 알긴산 나트륨, 증류수로 제조한 천연 접착제의 접착 기능이 매우 뛰어난 것을 알 수 있으며, 그 다음으로 핫멜트와 알긴산 나트륨으로 이루어진 비교 예1의 접착 성능이 좋았으며, 비교 예2의 화학 접착제가 가장 낮은 성능을 나타내었다.
위 부직포 삽입단계(S50)는 발포 스티로폼(20)의 전면(前面)에 천연 접착제를 이용하여 30~50mm 간격으로 부직포(30)를 접착하고, 난연성 폴리에스테르 박판(10)으로 마감하는 단계를 의미하며, 위 부직포는 발포 스티로폼의 전면에 구비된 두 겹의 난연성 폴리에스테르 박판 사이에 개재되어 복합 단열재의 외부와 내부에서 발생하는 온기와 습기를 흡수하는 역할을 수행하고, 특히 단열재의 시공시 리벳 또는 타카와 같은 고정부재가 난연성 폴리에스테르 박판과 발포 스티로폼을 관통하면서 발생하는 파괴력을 부직포가 흡수하면서 그 주위를 훼손하는 것을 적극적으로 차단하는 역할을 도모한다.
위와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 복합단열재(1)는 톳에서 채취한 천연 추출물로 제조된 천연 접착제를 이용하여 난연성 폴리에스테르 박판(10)과 발포 스티로폼(20)을 상호 접합한다.
예컨대 위 복합단열재(1)는 난연성 폴리에스테르 박판(10)과 발포 스티로폼(20)의 적층 횟수에 따라 최종적인 두께가 결정되며, 각각의 두께는 10T, 20T, 30T 등으로 조절 가능하다.
예컨대 10T로 구성되는 복합단열재(1)는 두 겹의 난연성 폴리에스테르 박판(10) 사이에 하나의 발포 스티로폼(20)이 삽입되고, 전면의 난연성 폴리에스테르 박판에 부직포(30)가 적층되며, 다시 부직포의 전면을 커버하는 난연성 폴리에스테르 박판이 적층된 구성이다.
그리고 20T로 구성되는 복합단열재(1)는 난연성 폴리에스테르 박판(10), 발포 스티로폼(20), 난연성 폴리에스테르 박판, 발포 스티로폼, 난연성 폴리에스테르 박판, 부직포, 난연성 폴리에스테르 박판 순으로 적층된 구성이다.
다시 30T로 구성되는 복합단열재(1)는 난연성 폴리에스테르 박판(10), 발포 스티로폼(20), 난연성 폴리에스테르 박판, 발포 스티로폼, 난연성 폴리에스테르 박판, 발포 스티로폼, 난연성 폴리에스테르 박판, 부직포(30), 난연성 폴리에스테르 박판 순으로 적층된 구성으로, 난연성 폴리에스테르 박판과 발포 단열재의 적층 횟수에 따라 기본적으로 10T씩 증가하는 구성이다.
여기에서, 위 10T에 대한 두께는 본 발명의 바람직한 실시 예일 뿐 한정하지는 않는다.
위와 같은 과정을 거쳐 제조된 복합 단열재는 난연재가 폴리에스테르로 이루어져 성형이 간단하여 생산성이 뛰어나며, 기존의 유리섬유에 비해 값이 저렴하고 인체에 무해하기 때문에 주거공간을 포함한 다양한 장소에서 안전하고 저렴하게 시공할 수 있다. 그리고 폴리에스테르에 난연성을 향상시키기 위한 난연도료가 다량 첨가되고, 해당 난연도료들의 값이 저렴하면서도 난연성이 모두 뛰어나기 때문에 기존의 난연재에 비해 저렴한 비용으로 뛰어난 난연성을 갖는 고성능의 단열재를 제조할 수 있으며, 난연도료로 사용되는 소재 일체와 단열 패드 및 난연재의 접합을 위한 접착제를 인체에 무해한 성분으로 엄선하여 제조하기 때문에 다양한 장소에서 부담없이 안전하게 단열재를 시공할 수 있다.
또한, 난연도료가 첨가된 폴리에스테르 전면(全面)에 은박이 코팅됨에 따라 더욱 향상된 단열기능을 취할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1. 복합단열재 10. 난연성 폴리에스테르 박판
20. 발포 스티로폼 21. 공기층
30. 부직포
S10. 스티로폼 1차 절단단계 S20. 스티로폼 성형단계
S30. 스티로폼 2차 절단단계 S40. 난연재 접합단계
S50. 부직포 삽입단계
20. 발포 스티로폼 21. 공기층
30. 부직포
S10. 스티로폼 1차 절단단계 S20. 스티로폼 성형단계
S30. 스티로폼 2차 절단단계 S40. 난연재 접합단계
S50. 부직포 삽입단계
Claims (5)
- 발포 스티로폼(20)을 400~450mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 1차 절단단계(S10); 발포 스티로폼에 다각으로 이루어진 다수의 공기층(21)이 기설정된 패턴을 이루도록 성형하는 스티로폼 성형단계(S20); 성형한 발포 스티로폼에 열을 가한 뒤 100~150mm의 폭으로 절단하는 스티로폼 2차 절단단계(S30); 2차 절단된 발포 스티로폼의 전·후면에 천연 접착제를 이용하여 난연성 폴리에스테르 박판(10)을 접합하는 난연재 접합단계(S40); 발포 스티로폼의 전면(前面)에 천연 접착제를 이용하여 30~50mm 간격으로 부직포를 접착하고, 난연성 폴리에스테르 박판으로 마감하는 부직포 삽입단계(S50);로 구성되는 복합단열재의 제조방법에 있어서,
위 난연성 폴리에스테르 박판(10)은 진공상태에서 박판의 전면(全面)에 은분을 도포하여 이루어지되, 폴리에스테르 80~90 중량%와 난연도료 10~20 중량%를 혼합한 뒤 박판으로 성형되고,
위 난연도료는 각각 0.5~0.8㎛ 크기로 분쇄된 안티모니, 데카브롬, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 붕산 아연으로 이루어진 분말도료 40~50 중량%와, AW-101-50, 폴리졸, 마이셸로 이루어진 바인더 40~45 중량%와, 아이코사펜타엔산(IPA), 물로 이루어진 희석제 10~15 중량%가 혼합된 것을 특징으로 하는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
위 스티로폼 성형단계(S20)에서 공기층(21)은 마름모 또는 다이아몬드 또는 허니콤 패턴 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
위 난연재 접합단계(S40)와 부직포 삽입단계(S50)에서의 천연 접착제는 톳 분말 20~40 중량%와, 핫멜트 20~30 중량%와, 알긴산 나트륨 25~30 중량%와, 증류수 15~20 중량%를 가열로에 넣고 90~100℃의 온도로 10~20시간 동안 가열하여 제조되는 것을 특징으로 하는 은 분말이 코팅된 난연성 폴리에스테르를 이용한 친환경 복합단열재의 제조방법.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190100618A (ko) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 황선담 | 고난연 고단열 스티로폼 제조방법 및 이에 의한 스티로폼 |
KR102087557B1 (ko) * | 2019-10-15 | 2020-03-11 | 엄택윤 | 가구용 목재 패널 및 그의 제조방법 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101611949B1 (ko) * | 2015-08-24 | 2016-04-12 | 김연주 | 다층 구조의 단열재 |
KR101790933B1 (ko) | 2017-08-18 | 2017-10-26 | 장세훈 | 저방사 복합 단열재의 제조방법 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101611949B1 (ko) * | 2015-08-24 | 2016-04-12 | 김연주 | 다층 구조의 단열재 |
KR101790933B1 (ko) | 2017-08-18 | 2017-10-26 | 장세훈 | 저방사 복합 단열재의 제조방법 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190100618A (ko) * | 2018-02-21 | 2019-08-29 | 황선담 | 고난연 고단열 스티로폼 제조방법 및 이에 의한 스티로폼 |
KR102118390B1 (ko) * | 2018-02-21 | 2020-06-04 | 황선담 | 난연 및 단열성이 개선된 스티로폼 |
KR102087557B1 (ko) * | 2019-10-15 | 2020-03-11 | 엄택윤 | 가구용 목재 패널 및 그의 제조방법 |
KR20210018068A (ko) | 2020-07-27 | 2021-02-17 | 임세헌 | 난연 코팅층이 형성된 단열재 및 그 제조 방법 |
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