KR101865191B1 - 화재에 대한 안정성을 구비한 이동주택 - Google Patents

화재에 대한 안정성을 구비한 이동주택 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부 벽체, 상기 외부 벽체에 대향하는 내부 벽체, 및 외부 벽체와 내부 벽체 사이의 적어도 일부에 구비되는 단열재를 포함하는 이동주택에 있어서, 상기 내부 벽체는 난연성 플라스틱을 포함하고, 상기 단열재는 난연성 유기단열재를 포함함으로써 화재에 대한 안정성을 구비한 이동주택에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 이동주택은 단열성을 유지함과 아울러 화재의 위험으로부터 완벽하게 보호되는 효과가 있다.

Description

화재에 대한 안정성을 구비한 이동주택{MOVABLE HOUSING HAVING FIREPROOF CHARACTERISTICS}
본 발명은 화재에 대한 안정성을 구비한 이동주택에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 벽체, 상기 외부 벽체에 대향하는 내부 벽체, 외부 벽체와 내부 벽체 사이의 적어도 일부에 단열재를 포함하는 이동주택에 있어서, 상기 내부 벽체는 난연성 플라스틱을 포함하고, 상기 단열재는 난연성 유기단열재를 포함하는 이동주택에 관한 것이다.
일반적으로 캠핑카는 장기간의 드라이브 여행을 할 수 있도록 하나 이상의 침실과 숙박을 위한 화장실, 주방 등 각종 생활설비를 갖추고 있다.
한편 이러한 캠핑카를 이용하여 야외에서 야영을 할 때 캠핑카 주변에서 화로에 불을 피우는 캠프파이어를 하거나 바베큐를 굽는 경우가 많은데, 이 과정에서 부주의 혹은 여러가지 이유로 화로의 불이 캠핑카로 옮거나, 캠핑카 내부의 주방에서 취사를 하는 과정 및 많은 부분 전기적 요인으로 캠핑카에 화재가 발생하는 문제가 있었다.
예를 들어 일본 등록실용신안 제3051044호에는 프레임 내측에 단열판재를 끼워 넣은 패널 심재의 일면에 알루미늄 판재 또는 FRP 판재로 된 외벽재를 접착제와 진공 압착으로 접착하고, 상기 패널 심재의 반대면에 알루미늄 판재 또는 FRP 판재, 베니어 판재로 된 내벽재를 접착제와 진공 압착으로 접착한 구조로 제작하여 냉장냉동차 또는 캠핑카에 적합한 단열성을 갖도록 한 차량용 보디 패널이 개시되어 있다.
그러나 종래의 캠핑카의 외벽을 이루는 패널은 경량화 및 단열성에 중점을 두어 제작되고 있으며, 난연성 또는 불연성을 갖추고 있지 않기 때문에 화재에 취약한 문제가 있다. 또한 내부 마감재료를 가연성 목재나 플라스틱 등을 사용하여 화재에 의한 위험에 노출되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 우수한 불연성 또는 난연성을 가지는 플라스틱을 마감재로 사용하여 내부 벽체를 구성하고, 준불연 성능의 유기단열재를 내부 단열재로 사용함으로써 화재에 대한 안전성을 확보할 수 있는 이동주택을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 외부 벽체, 상기 외부 벽체에 대향하는 내부 벽체, 및 상기 외부 벽체와 상기 내부 벽체 사이의 적어도 일부에 구비되는 단열재를 포함하는 이동주택에 있어서, 상기 내부 벽체는 난연성 플라스틱을 포함하고, 상기 단열재는 난연성 유기단열재를 포함하는 이동주택에 관한 것이다.
또한 상기 이동주택은 카라반, 컨테이너 주택, 또는 이동식 주택일 수 있다.
또한 상기 난연성 플라스틱이 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지와, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물과, 상기 무기성 금속수산화물이 액상의 염기성 재료와 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물과, 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함할 수 있다.
또한 상기 난연성 플락스틱이 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지 12~15 중량%, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물 76~80 중량%, 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와 상기 무기성 금속수산화물이 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물, 잔부의 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함할 수 있다.
또한 상기 난연성 플락스틱이 스테아린산 아연(Zinc Stearate) 또는 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 된 활제 1중량%를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 열가소성 수지는, 폴리에틸렌 수지 90~95중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 분말로 만든 점착성 수지일 수 있다.
또한 상기 무기성 금속수산화물은 수산화마그네슘과 수산화알루미늄에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한 상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한 상기 불연성 규사질 재료는, 규사(주성분:SiO2) 및 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 만들어질 수 있다.
또한 상기 불연성 규사질 재료는 규사(주성분:SiO2) 및 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만든 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어질 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 양상은, 상기 난연성 플라스틱을 제조하는 방법으로서, (a) 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄된 열가소성 수지와 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물을 반응기에 투입하여 혼합하는 단계; (b) 상기 반응기 내의 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물의 혼합물에 염기성 재료를 투입하여 결정성 금속수산화물을 합성하는 단계; (c) 상기 반응기에서 인출된 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물과 결정성 금속수산화물의 혼합물과, 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 니더기(kneader)에 투입하고 공중합하여 반죽 형태의 난연성 수지를 형성하는 단계; (d) 상기 니더기에서 만들어진 난연성 수지를 펠릿(pellet) 형태로 압출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 플라스틱에 관한 것이다.
또한 상기 (a) 단계에서 혼합되는 열가소성 수지는 폴리에틸렌수지 90~95중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말상의 점착성 수지일 수 있다.
또한 상기 (b) 단계에서 반응기 내의 온도는 20 내지 60를 유지할 수 있다.
또한 상기 (b) 단계에서는 염기성 재료를 스프레이식으로 분사하고 건조하는 과정을 1회로 하여, 총 2회 ~ 5회의 분사 및 건조 과정을 수행할 수 있다.
또한 상기 (c) 단계를 수행하는 도중, 니더기 내에 염기성 재료를 스프레이식으로 분사하고 건조하는 과정을 1회로 하여, 총 1~3회의 분사 및 건조 과정을 수행할 수 있다.
또한 상기 (c) 단계에서 투입되는 불연성 규사질 재료는, 규사(주성분:SiO2) 및 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만듬 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택에 있어서, 상기 난연성 유기단열재는 레졸형 페놀수지, 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상, 정포제 및 산경화제를 포함하는 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 제조된 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 포함할 수 있다.
또한 상기 레졸형 페놀수지가 상온에서 액상일 수 있다.
또한 상기 레졸형 페놀수지는 점도가 상온에서 1,000 ~ 80,000cps일 수 있다.
또한 상기 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상이 팽창흑연일 수 있다.
또한 상기 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상이 난연제일 수 있다.
또한 상기 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상이 팽창흑연 및 난연제일 수 있다.
또한 상기 난연제가 수산화알루미늄, 퍼라이트, 수산화마그네슘, 일인산암모늄(Mono Ammonium Phosphate), 폴리인산암모늄(Ammonium Poly Phosphate), 적린(Red Phosphorus), 트리아릴인산(Triaryl phosphate), 트리크레실인산(Tricresyl Phosphate), 트리에틸인산(Triethyl Phosphate), 트리페닐인산(Triphenyl Phosphate), 다이메틸 메틸인산(Dimethyl methylphosphate), 및 할로알킬 포스페이트(Halo Alkyl Phosphate) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 난연제가 바람직하게는 인계난연제이고, 상기 인계 난연제가 일인산암모늄(Mono Ammonium Phosphate), 폴리인산암모늄(Ammonium Poly Phosphate), 적린(Red Phosphorus), 트리아릴인산(Triaryl phosphate), 트리크레실인산(Tricresyl Phosphate), 트리에틸인산(Triethyl Phosphate), 트리페닐인산(Triphenyl Phosphate), 다이메틸 메틸인산(Dimethyl methylphosphate), 및 할로알킬 포스페이트(Halo Alkyl Phosphate) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 발포제가 디클로로에탄, 프로필클로라이드, 이소프로필클로라이드, 부틸클로라이드, 이소부틸클로라이드, 펜틸클로라이드, 프로판, n-부탄, iso-부탄, n-펜탄, iso-펜탄, neo-펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 헵탄, 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 이소프로필에테르, 염화메틸, 염화에틸, 염화메틸렌, 디클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 클로로디플루오로메탄 및 디클로로테트라플루오로에탄, 트리클로로모노플루오로메탄, 및 트리클로로트리플루오로에탄 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 발포제가 n-펜탄, iso-펜탄 및 헵탄 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 정포제가 폴리실록산, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 피마자유 에틸렌옥사이드 부가물, 디메틸 실리콘오일, 실리콘 폴리에테르 공중합체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 산경화제가 황산, 인산, 벤젠술폰산, 에틸벤젠술폰산, 파라톨루엔술폰산, 자일렌술폰산, 나프톨술폰산, 및 페놀술폰산 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 상기 레졸형 페놀수지 조성물이 레졸형 페놀수지 100중량부; 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상 1 내지 60중량부; 발포제 1 내지 20중량부; 정포제 1 내지 20중량부; 및 산경화제 1 내지 30중량부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 본 발명은 상기 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 제조된 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제공한다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 본 발명은 레졸형 페놀수지를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계; 상기 액상물질과 난연제를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물과 팽창흑연을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2 혼합물과 발포제를 혼합하여 제3 혼합물을 제조하는 단계; 및 제3 혼합물과 산경화제를 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 레졸형 페놀수지 조성물의 제조방법이 제공된다.
또한 상기 액상물질을 준비하는 단계가 레졸형 페놀수지 및 정포제를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계일 수 있다.
또한 상기 레졸형 페놀수지를 포르말린과 페놀을 물에 용해하고 반응시켜 트리메틸올페놀을 제조하는 단계; 및 상기 트리메틸올페놀을 축합반응시켜 레졸형 페놀수지를 제조하는 단계;에 의해 제조할 수 있다.
또한 상기 트리메틸올페놀을 제조하는 단계에서 촉매인 수산화바륨을 물에 추가로 투입할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하는 단계를 포함하는 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재의 제조방법이 제공된다.
또한 상기 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재의 제조방법이 레졸형 페놀수지를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계; 상기 액상물질과 난연제를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물과 팽창흑연을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2 혼합물과 발포제를 혼합하여 제3 혼합물을 제조하는 단계; 제3 혼합물과 산경화제를 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 이동주택은, 염기성물질을 활용하여 난연기능을 높인 친환경적인 무기성 금속수산화물을 사용하므로 화재발생이 예방되고 화재 시 유독가스가 발생되지 않아 국토부 고시 제2015-744호(건축물 마감재료의 난연성능 및 화재 확산 방지구조 기준)에 의한 난연 또는 준불연기준에 적합한 이동주택을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 레저활동 및 재난지역에 공급되는 이동주택에 난연 또는 준불연 성능의 난연 플라스틱을 마감재료로 활용하고 난연 또는 준불연 유기단열재를 내부 단열재로 사용하여 화재안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 구현예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택의 벽체 일부에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 난연성 플라스틱의 난연성능 평가를 위한 콘칼로리미터와 가스유해성의 시험결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 난연성 유기단열재의 열방출율을 나타낸 도면이다.
도 4는 난연성 유기단열재의 난연 시험 후의 시료 형상을 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 5d는 난연성 유기단열재의 난연성능 평가를 위한 콘칼로리미터와 가스유해성의 시험결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택의 외부 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
이와 같은 도면은 본 발명의 바람직한 구현예와 기술적인 사상 또는 특징 등을 구체적이고 명확하게 설명하기 위한 참고용이므로, 실제 제품 사양과 다를 수도 있음을 미리 밝혀둔다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 난연성 플라스틱은 국토교통부 고시 2015-744호에 따른 난연재료, 준불연재료 또는 불연재료 등급에 해당하는 플라스틱뿐만 아니라 난연성(fire retardancy) 또는 불연성(non-combustibility)을 갖는 플라스틱을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 난연성 유기단열재는 국토교통부 고시 2015-744호에 따른 난연재료, 준불연재료 또는 불연재료 등급에 해당하는 유기단열재뿐만 아니라 난연성(fire retardancy) 또는 불연성(non-combustibility)을 갖는 유기단열재를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택의 벽체 일부에 대한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택의 외부 사진이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이동주택은 외부 벽체(10) 및 이와 대향하는 내부 벽체(20), 상기 외부 벽체(10)와 내부 벽체(20) 사이의 적어도 일부에 구비되는 단열재(30)를 포함한다. 여기에서 외부 벽체(10)란 본 발명에 따른 이동주택의 외부에 노출되는 모든 면을 포함하는 모든 벽체(상벽, 하벽, 측벽 등)를 의미한다. 내부 벽체(20)란 본 발명에 따른 이동주택의 내부 공간에 노출되는 모든 면을 포함하는 모든 벽체(상벽, 하벽, 측벽 등)를 의미한다.
이때 본 발명에 따른 이동주택은, 내부 벽체(20)가 난연성 플라스틱을 포함하여 이루어지고, 단열재(30)가 난연성 유기단열재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 상기 난연성 플라스틱과 난연성 유기단열재에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택에 있어서, 상기 난연성 플라스틱은 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물, 액상의 염기성 재료와 상기 무기성 금속수산화물이 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물, 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함한 조성물로 이루어진다. 이때 활제가 추가로 포함될 수도 있다.
좀 더 구체적으로, 본 발명의 난연성 플라스틱은 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지 12~15 중량%, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성금속수산화물 76~80 중량%, 1~3 중량%의 액상의 염기성 재료와 상기 무기성 금속수산화물이 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물, 활제 1중량%, 잔부의 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함한 조성물로 이루어진다. 상기 활제는 경우에 따라 첨가되지 않을 수 있다.
상기 열가소성 수지는, 폴리에틸렌 수지 90~95 중량%와, 핫멜트수지 5~10 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말상의 점착성 수지로 이루어진다. 상기 핫멜트 수지는 에틸렌 초산비닐(EVA), 폴리아미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 열가소성 수지를 주원료로 제조된 것으로, 고온에서 액상으로 피착제로 도포, 압착 후 수초 내에 대기에서 냉각되어 고화되면서 접착력을 발휘하는 열용융형 접착제이다. 열가소성 수지는 난연성 플라스틱의 전체 조성물에 대해 12~15 중량%가 혼합된다.
상기 무기성 금속수산화물은 난연성 플라스틱의 전체 조성물에 대해 76~80 중량%가 혼합된다. 상기 무기성 금속수산화물은 수산화마그네슘과 수산화알루미늄 중 어느 하나를 사용할 수도 있으나, 수산화마그네슘과 수산화알루미늄을 중량비로 90~98 : 2~10 의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 성형성 및 난연성 측면에서 우수한 성능을 발휘하는 것으로 확인되었다.
상기 결정성 금속수산화물은 상기 염기성 재료와 무기성 금속수산화물이 반응하여 생성된 것으로, 상기 염기성 재료는 난연성 플라스틱의 제조 과정에서 난연성 플라스틱 전체 조성물에 대해 1~3 중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이와 같이 염기성 재료는 표면적이 늘어난 무기성 금속수산화물의 하이드록시기(-OH)의 함유량을 증가시켜 난연효과를 극대화하는 작용을 한다.
상기 활제는 스테아린산 아연(Zinc Stearate), EBS(Hi-LUBE는 스테아린산으로부터 합성된 고융점 왁스로서 화학명은 N,N'-ethyiene bis-stearamide으로 EBS(Ethylene Bis Stearamide)로 칭함)를 사용할 수 있다. 상기 활제는 난연성 플라스틱의 제조 과정에서 난연성 플라스틱 전체 조성물에 대해 1 중량% 정도가 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 불연성 규사질 재료는 불연성을 더욱 증대시키는 작용을 하는 성분으로, 불연 성능이 탁월한 규사(주성분:SiO2) 및 물체의 연결기능이 뛰어나 광물의 접착제 역할을 하는 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 고압분사기를 통해 솜 형태로 만든 다음, 이를 0.3 내지 1㎜ 길이의 면사 형태로 분쇄하여 만들어진다.
이러한 본 발명의 난연성 플라스틱은 연소 시 다량의 하이드록시기(-OH)가 배출되어 뛰어난 난연 성능을 발휘하면서 플라스틱 고유의 성형성 및 강도를 확보하는 효과를 제공한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 난연성 플라스틱은
(S1) 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄된 열가소성 수지와 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물을 반응기에 투입하여 혼합하는 단계;
(S2) 상기 반응기 내의 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물의 혼합물에 염기성 재료를 투입하여 결정성 금속수산화물을 합성하는 단계;
(S3) 상기 반응기에서 인출된 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물과 결정성 금속수산화물의 혼합물과, 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 니더기 (kneader)에 투입하고 공중합하여 반죽 형태의 난연성 수지를 형성하는 단계; 및
(S4) 상기 니더기에서 만들어진 난연성 수지를 펠릿(pellet) 형태로 압출하는 단계를 포함하여 제조된다.
상기 (S1) 단계에서는 열가소성 수지로서 폴리에틸렌 수지 90~95 중량%와 핫멜트수지 5~10 중량%의 배합비로 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 미립자로 분쇄하여서 된 분말상의 점착성 수지를 사용할 수 있다.
상기 (S2) 단계에서는 반응기의 온도를 20℃ 내지 60℃의 범위로 유지하면서 반응기 내에 염기성 재료를 스프레이식으로 분사 및 건조하는 과정을 반복적으로 수행하여 결정성 금속수산화물을 합성한다. 이 단계에서는 상기 염기성 재료를 분사 및 건조하는 과정을 1회로 하여, 총 2회 ~ 5회의 분사 및 건조 과정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 염기성 재료는 하이드록시기(-OH)를 생성하는 수산화암모늄 등의 액상의 염기성물질로서, 표면적이 늘어난 무기성 금속수산화물과 반응하여 결정성 금속수산화물을 합성함으로써 무기성 금속수산화물의 하이드록시기(-OH)의 함유량을 증가시켜 난연효과를 증대시키는 작용을 한다.
상기와 같이 (S2) 단계에서 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물과 액상의 염기성 재료를 혼합하는 과정이 완료되면, 상기 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물과 결정성 금속수산화물의 혼합물을 반응기에서 인출하여 니더기(kneader)에 투입하고, 0.3 내지 1㎜ 크기의 면사 형태로 된 불연성 규사질 재료를 상기 니더기에 투입하여 교반함으로써 난연성 수지를 제조한다(단계 S3).
이와 같이 니더기에서 열가소성 수지, 무기성 금속수산화물, 결정성 금속수산화물, 불연성 규사질 재료를 혼합하는 도중에, 니더기 내에 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘에서 선택된 어느 하나 이상의 염기성 재료를 스프레이식으로 분사하고 건조하는 과정을 1회로 하여, 총 1~3회의 분사 및 건조 과정을 수행한다.
이와 같이 니더기에서 염기성 재료를 첨가하여 재차 결정성 금속수산화물을 합성하게 되면, 니더기에서 200 이상의 고온으로 교반을 하는 과정에서 손실될 수 있는 하이드록시기(-OH)를 유지할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 니더기에서 반죽된 난연성 수지는 펠릿 형태로 압출된 다음(단계 S4), 적용되는 제품 용도에 따라 압출기 또는 성형기에 투입되어 최종플라스틱 제품 형태로 만들어진다.
이와 같은 제조 방법에 의해 만들어진 본 발명의 난연성플라스틱은, 열가소성 수지와 무기성 금속수산화물에 하이드록시기(-OH)를 생성하는 염기성 재료가 첨가되어 결정성 금속수산화물이 합성되어 난연성이 증대됨과 더불어, 불연성 규사질 재료가 더해져 난연성이 극대화되는 효과가 있으며, 열가소성수지 고유의 우수한 성형성을 유지할 수 있는 효과가 있음이 아래의 실시예를 통해 입증되었다.
상기와 같이 제조된 난연성 플라스틱 원료는 다양한 형태로 가공될 수 있다. 본 발명에 따른 이동주택은, 내부 벽체(10)로 상기와 같이 제조된 난연성 플라스틱을 원료로 하여 제조된 판 형상의 내부 마감재를 적용함으로써 전기화재 등 다양한 화재원인에 대한 다양한 위험으로부터 보호될 수 있다.
상기 내부 마감재의 표면에는 무늬 필름을 접착하거나 황토 효과 처리를 하여 외관을 미려하게 할 수도 있다. 이에 의하여 별도의 벽지를 시공할 필요가 없는 부수적인 효과도 가져올 수 있다.
본 발명에 따른 이동주택의 또 하나의 특징은, 상기와 같은 내부 벽체(20)와 외부 벽체(10) 사이에 난연성 유기단열재(30)를 설치하는 것이다. 이에 의하여 본 발명에 따른 이동주택은 단열성을 유지함과 아울러 내부 벽체(20)로 사용된 난연성 플라스틱을 포함하는 내부 마감재와 함께 화재에 대한 위험으로부터 더욱 완벽하게 보호할 수 있게 된다.
본 발명의 또 본 발명의 일 구현예에 따른 이동주택에 있어서, 상기 난연성 유기단열재는 레졸형 페놀수지, 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상, 정포제 및 산경화제를 포함하는 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 제조된 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 레졸형 페놀 수지 조성물에 있어서의 레졸형 페놀수지로는 특별히 제한은 없고, 종래 공지된 액상 레졸형 페놀 수지 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 페놀, 크레졸, 자일레놀, 파라알킬페놀, 파라페닐페놀, 레조르신 등으로 대표되는 페놀류 및 그 유도체와 포름알데히드, 파라포름알데히드, 푸르푸랄, 아세트알데히드 등으로 대표되는 알데히드류를, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등으로 대표되는 알칼리 촉매의 존재하에 반응시킨 후, 필요에 따라 중화 처리 및/또는 감압 탈수 처리를 실시함으로써, 조제되는 액상의 레졸형 페놀 수지 등을 사용할 수 있다.
또한, 페놀류와 알데히드류의 배합 비율에 대해서는, 특별히 한정은 없고, 몰비 기준에서, 통상, 1.0：1.1 ~ 4.0 의 범위에서 적절히 설정되는데, 특히 1.0：1.8 ~ 2.5 의 범위가 바람직하다. 또, 페놀류, 알데히드류 및 촉매는 각각에 속하는 화합물의 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 혹은 2 종 이상을 병용해도 된다.
특히 조제된 액상 레졸형 페놀 수지로는 점도가, 온도 25 에 있어서, 액체일 수 있고, 구체적으로 1,000 ~ 80,000 cPs, 바람직하게는 3,000 ~50,000 cPs, 보다 바람직하게는 5,000 ~ 20,000 cPs, 보다 더욱 바람직하게는 5,500~7,500이다.
상기 레졸형 페놀수지 조성물에 있어서, 난연성을 높이기 위하여 팽창흑연 및 난연제 단독으로 또는 병행하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 병행하여 같이 사용할 수 있다. 상기 팽창흑연 및 난연제를 병행하여 사용할 경우 상기 레졸형 페놀수지 100중량부에 대하여 1 내지 60중량부 사용할 수 있고, 팽창흑연(A) 및 난연제(B)의 중량비(A:B)는 1:0.01 내지 0.01 내지 1일 수 있다.
흑연의 종류는 천연흑연, 인조흑연 또는 팽창흑연을 들 수 있고, 바람직하게는 팽창흑연을 사용할 수 있다. 또, 상기 팽창흑연이 단독으로 사용될 경우, 배합량으로는 레졸형 페놀수지 100 중량부에 대하여, 통상 1 ~ 30 중량부의 범위에서 적절히 선택되는데, 바람직하게는 5 ~ 15 중량부이다.
상기 난연제는 무기질 또는 유기질이며, 상기 난연제가 수산화알루미늄, 퍼라이트, 수산화마그네슘, 일인산암모늄(Mono Ammonium Phosphate), 폴리인산암모늄(Ammonium Poly Phosphate), 적린(Red Phosphorus), 트리아릴인산(Triaryl phosphate), 트리크레실인산(Tricresyl Phosphate), 트리에틸인산(Triethyl Phosphate), 트리페닐인산(Triphenyl Phosphate), 다이메틸 메틸인산(Dimethyl methylphosphate), 또는 할로알킬 포스페이트(Halo Alkyl Phosphate) 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 인산계난연제인 일인산암모늄(Mono Ammonium Phosphate), 폴리인산암모늄(Ammonium Poly Phosphate), 적린(Red Phosphorus), 트리아릴인산(Triaryl phosphate), 트리크레실인산(Tricresyl Phosphate), 트리에틸인산 (Triethyl Phosphate), 트리페닐인산(Triphenyl Phosphate), 다이메틸 메틸인산 (Dimethyl methylphosphate), 또는 할로알킬 포스페이트(Halo Alkyl Phosphate) 등을 예로 들 수 있으며 이외에도 다양하다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또, 상기 난연제를 단독으로 사용시 배합량으로는 레졸형 페놀수지 100 중량부에 대하여, 통상 1 ~ 30 중량부의 범위에서 적절히 선택되는데, 바람직하게는 5 ~ 15 중량부이다.
화재나 연소시에 인계 난연제 및 급격히 팽창(200~250배 부피 팽창)하는 팽창흑연에 의해 산소(O2) 유입이 차단되고 고도(高度)의 난연성(難燃性)이 유지되는 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 얻을 수 있다.
상기 레졸형 페놀 수지 조성물에 있어서의 발포제로는, 예를 들어 디클로로에탄, 프로필클로라이드, 이소프로필클로라이드, 부틸클로라이드, 이소부틸클로라이드, 펜틸클로라이드, 이소펜틸클로라이드 등의 염소화 지방족 탄화수소, 프로판, n-부탄, iso-부탄, n-펜탄, iso-펜탄, neo-펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 헵탄, 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로헥산, 시클로헵탄 등의 저비점 지방족 탄화수소, 이소프로필에테르 등의 에테르계 화합물, 염화메틸, 염화에틸, 염화메틸렌, 디클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 클로로디플루오로메탄 및 디클로로테트라플루오로에탄, 트리클로로모노플루오로메탄, 트리클로로트리플루오로에탄 등의 대체 플론계 화합물 등으로 대표되는 유기계 비반응형 발포제를 들 수 있다. 이러한 발포제는 단독으로 사용해도 되고, 혹은 2 종 이상을 병용해도 된다. 또한, 여기서 말하는 비반응형 발포제란, 물질 그 자체가 발포 조건하에 휘발하여 페놀 수지를 발포할 수 있는 것을 말한다. 이러한 발포제 중에서도, n-펜탄, iso-펜탄 또는 헵탄을 사용하거나 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또, 발포제의 배합량은, 전술한 레졸형 페놀 수지 100 중량부에 대하여, 통상 1 ~ 20 중량부의 범위에서 적절히 선택되는데, 바람직하게는 1 ~ 10 중량부이다. 배합량이 1 중량부 미만이면, 소기의 밀도를 갖는 발포체를 얻지 못하고, 반대로 10 중량부를 초과하면, 발포압의 증대에 수반하여 기포가 파괴되어, 외관이나 단열성능 (열전도율) 이 악화되는 경향이 있다. 또한, 상기 발포제 이외에도 질소 가스, 산소 가스, 아르곤 가스, 이산화탄소 가스 등의 기체, 혹은 이들 혼합 가스를 사용할 수도 있다.
상기 페놀수지 조성물에 있어서의 정포제로는 특별히 제한은 없지만, 비이온성 계면활성제가 바람직하게 사용된다. 또한, 필요에 따라 다른 이온성 계면활성제를 단독으로, 혹은 병용해도 상관없다. 이러한 비이온성 계면활성제의 예로는, 예를 들어 폴리실록산, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 피마자유 에틸렌옥사이드 부가물, 디메틸 실리콘오일, 실리콘 폴리에테르 공중합체 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또, 정포제의 배합량으로는 레졸형 페놀수지 100 중량부에 대하여, 통상 1 ~ 10 중량부 의 범위에서 적절히 선택되는데, 바람직하게는 3 ~ 7 중량부이다.
상기 레졸형 페놀수지 조성물에 있어서의 산경화제로는, 예를 들어 황산, 인산 등의 무기산이나, 벤젠술폰산, 에틸벤젠술폰산, 파라톨루엔술폰산, 자일렌술폰산, 나프톨술폰산, 페놀술폰산 등의 유기산 등의 사용이 일반적이나, 이들 예시에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이러한 산경화제의 배합량으로는 레졸형 페놀수지 100 중량부에 대하여, 통상 1 ~ 50 중량부의 범위에서 적절히 선택되는데, 바람직하게는 5 ~ 10 중량부이다.
상기 레졸형 페놀수지 조성물에 있어서는, 필요에 따라 가소제나 무기 필러 등을 함유시킬 수 있다.
상기 레졸형 페놀수지 조성물에서, 필요에 따라 함유시킬 수 있는 가소제로는, 얻어지는 페놀수지 발포체의 기포벽에 유연성을 부여하고, 단열성능의 시간 경과적인 열화를 억제하는 작용을 갖는 것이 사용된다.
이와 같은 가소제로는 예를 들어 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올, 글리콜류, 인산트리페닐, 테레프탈산디메틸, 이소프탈산디메틸 등을 들 수 있다. 이들은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 가소제는, 전술한 액상 레졸형 페놀 수지 100 중량부에 대하여, 통상 0.1 ~ 20 중량부의 범위에서 사용된다. 그 가소제의 사용량이 상기 범위에 있으면, 얻어지는 페놀수지 발포체 이외의 성능을 해치지 않고, 기포벽에 유연성을 부여하는 효과가 양호하게 발휘된다. 그 가소제의 바람직한 사용량은 0.5 ~ 15 중량부이고, 보다 바람직하게는 1 ~ 12 중량부이다.
상기 레졸형 페놀수지 조성물에서, 필요에 따라 함유시킬 수 있는 무기 필러는 얻어지는 페놀 수지 발포체에 효과적으로 방화성 및/또는 방식성을 부여할 수 있는 것이 사용된다.
이와 같은 무기 필러로는 예를 들어 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화아연 등의 금속의 수산화물이나 산화물, 아연 등의 금속 분말, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산발륨, 탄산아연 등의 금속 탄산염 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수산화알루미늄 및/또는 탄산칼슘이 바람직하다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 또, 무기 필러의 배합량으로는 액상 레졸형 페놀수지 100 질량부에 대하여, 통상 0.1 ~ 30 중량부의 범위에서 적절히 선택되는데, 특히 1 ~ 10 중량부 정도가 바람직하다.
이하에서는 상기와 같은 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재는, (a)레졸형 페놀수지를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계, (b)상기 액상물질과 난연제를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, (c)상기 제1 혼합물과 팽창흑연을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, (d)상기 제2 혼합물과 발포제를 혼합하여 제3 혼합물을 제조하는 단계, (e) 제3 혼합물과 산경화제를 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하는 단계 및 (f)상기 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (f) 레졸형 페놀수지 조성물을 발포, 경화시켜 발포체를 제조하는 단계의 구체적인 예로는 (1) 엔드리스 컨베이어 벨트 상에서 발포성 조성물을 발포, 경화시키는 성형 방법, (2) 스폿적으로 발포성 조성물을 충전하여 발포, 경화시키는 방법, (3) 몰드 내에 발포성 조성물을 충전하여 가압 상태에서 발포, 경화시키는 방법, (4) 큰 공간 내에 발포성 조성물을 충전하여 발포, 경화시켜 발포 블록을 성형하는 방법, (5) 공동 중에 압입하면서 충전 발포시키는 방법 이외에, 현장 스프레이 발포기에 의해 발포성 조성물을 구체 벽면 등에 내뿜어 발포, 경화시키는 방법 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 건재 분야에서 종래 채용되어 온 상기 (1) 의 성형방법에 의하면, 페놀 수지 발포체는 발포성 조성물을, 연속적으로 이동시키는 컨베이어 벨트 상에 탑재된 면재 상에 유연 도포하고, 또한 유연 도포된 발포성 조성물 상에 다른 면재를 실어 샌드위치 구조로 한 후, 이것을 더블 컨베이어 벨트식의 가열 경화로 내로 안내하고, 로 중에서 발포, 경화 킴과 함께, 소정 두께로 성형한 후, 이것을 소정 길이로 절단함으로써, 판 형상으로 제작된다.
상기 면재로는 특별히 제한되지 않고, 유리 섬유 부직포, 스판 본드 부직포, 알루미늄박 부착 부직포, 금속판, 금속박, 합판, 규산 칼슘판, 석고 보드 및 목질계 시멘트판 중에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하다. 이 면재는 페놀수지 발포체의 편면에 형성해도 되고, 양면에 설치해도 된다. 또, 양면에 형성하는 경우, 면재는 동일한 것이어도 되고 상이한 것이어도 된다. 또한, 후에 접착제를 사용하여 부착하여 형성해도 된다.
상기와 같이 제작된 난연성 유기단열재(30)는 난연성 플라스틱 내부 마감재(20)와 함께 미리 적층되어 모듈 형태로 적용되거나 현장에서 현장 조건에 맞추어 각각 별도로 시공될 수도 있다. 본 발명에 따른 이동주택에 있어서, 외부 벽체(10)는 각각의 이동주택의 목적에 맞추어 공지의 방법으로 다양하게 시공될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 본 발명은 레졸형 페놀수지를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계; 상기 액상물질과 난연제를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물과 팽창흑연을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2 혼합물과 발포제를 혼합하여 제3 혼합물을 제조하는 단계; 및 제3 혼합물과 산경화제를 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하는 단계;를 포함하는 레졸형 페놀수지 조성물의 제조방법이 제공된다.
또한 상기 액상물질을 준비하는 단계가 레졸형 페놀수지 및 정포제를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계일 수 있다.
또한 상기 레졸형 페놀수지를 포르말린과 페놀을 물에 용해하고 반응시켜 트리메틸올페놀을 제조하는 단계; 및 상기 트리메틸올페놀을 축합반응시켜 레졸형 페놀수지를 제조하는 단계;에 의해 제조할 수 있다.
또한 상기 트리메틸올페놀을 제조하는 단계에서 촉매인 수산화바륨을 물에 추가로 투입할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하는 단계를 포함하는 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재의 제조방법이 제공된다.
또한 상기 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재의 제조방법이 레졸형 페놀수지를 포함하는 액상물질을 준비하는 단계; 상기 액상물질과 난연제를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물과 팽창흑연을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제2 혼합물과 발포제를 혼합하여 제3 혼합물을 제조하는 단계; 제3 혼합물과 산경화제를 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동주택은, 내부 벽체가 난연성 플라스틱을 포함하고 단열재가 난연성 유기단열재를 포함함으로써 화재의 위험으로부터 완벽하게 보호되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 특징부인 난연성 플라스틱을 이용한 제1 벽체 및 난연성 유기단열재 대하여 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
제조예 1: 난연성 플라스틱을 이용한 난열 패널의 제조
325메쉬 크기의 폴리에틸렌 수지 13 중량%, 에틸렌 초산비닐(EVA)을 이용한 핫멜트 수지 1 중량%, 2800~3500 메쉬 크기의 수산화마그네슘 78 중량% 및 수산화알루미늄 2 중량%, 염기성물질로서 수산화암모늄 2 중량%, 활제 1중량%, 불연성 규사질 재료 3 중량%를 사용하고, 염기성 재료를 반응기에서 5회 분사 및 건조하고, 니더기에서 2회 분사 및 건조하여 난연성 수지를 제조하고 펠릿 형태로 압출한 후, 상기 펠릿을 사용하여 폭 910㎜, 길이 1630㎜, 두께 8㎜ 크기의 난연패널을 제작하였다. 연소 실험을 한 결과, 도 1의 시험보고서에 기재된 것과 같이 국토교통부 고시 제2015-744호의 규정을 만족하는 우수한 준불연성능을 확보하는 것을 확인하였다. 또한 본 발명의 난연성 플라스틱 패널을 금속복합 패널로 제작하여 방화문 표면 재료로 적용했을 때, 내화 시험에서 방화문의 표면을 손으로 접촉할 수 있을 만큼 차열 성능도 우수함을 확인하였다.
난연성 유기단열재의 제조
레졸형 페놀형 수지 제조
레졸형 페놀수지를 페놀과 포르말린의 1단계 첨가방법에 의해 생성된 methylolphenol을 2단계 축합반응으로 제조하였다. 반응 촉매로 수산화바륨을 사용하고 합성방법은 아래와 같다.
포르말린(F)과 페놀(P)을 정량하여 F/P몰비 1.2에서 100L 반응조에서 투입하였다. 페놀에 대한 포르말린의 양은 과량(excess)으로 투입된다. 반응초기온도를 35에 맞추어 고체인 페놀을 서서히 녹였다. 반응 원료가 완전히 혼합된 후 촉매인 수산화바륨을 넣고 질소가스를 퍼지(purge)하였다. 반응온도를 서서히 상승시켜 최종 반응온도인 90까지 올렸다. 부가반응을 3시간 동안 수행하여 트리메틸올페놀(Trimethylolphenol)을 생성하였다. 부가반응이 종결되고 생성액을 상온으로 내리고 층분리된 상층의 물을 제거하였다.
진공 760torr, 120℃의 온도로 진공오븐(vacuum oven)에서 생성물인 트리메틸페놀(Trimethylolphenol)을 축합 반응시켜 분자량 550-750g/mol, 점도 5500-7000cps의 레졸형 페놀수지를 합성하였다.
실시예 1: 레졸형 페놀수지 조성물
실시예 1-1
위에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 난연제인 수산화알루미늄 10중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 80메쉬의 팽창흑연 10중량부를 투입하고 1분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-2
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 난연제인 퍼라이트 10중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-3
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 인계난연제인 암모늄폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate, APP) 10중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 80메쉬의 팽창흑연 10중량부를 투입하고 1분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-4
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 인계난연제인 암모늄폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate, APP) 10중량부와 퍼라이트 10중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 80메쉬의 팽창흑연 10중량부를 투입하고 1분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-5
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 인계난연제인 암모늄폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate, APP) 20중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-6
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 난연제인 수산화마그네슘 10중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 80메쉬의 팽창흑연 10중량부를 투입하고 1분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-7
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 인계난연제인 암모늄폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate, APP) 10중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 1-8
제조예에서 제조한 레졸형 페놀수지 100중량부에 실리콘계 정포제 5중량부를 투입하고 혼합하였다. 여기에 80메쉬의 팽창흑연 10중량부를 투입하고 1분간 혼합하였다. 여기에 발포제인 n-펜탄 5중량부를 투입하고 2분간 혼합하였다. 여기에 산경화제인 p-톨루엔설폰산(para-toluenesulfonic acid, PTSA) 8중량부를 투입하고 12분간 혼합하여 레졸형 페놀수지 조성물을 제조하였다.
실시예 레졸형 페놀수지(중량부) 팽창흑연(중량부) 난연제(중량부) 발포제(중량부) 정포제(중량부) 산경화제(중량부)
암모늄폴리포스페이트 수산화
알루미늄		 퍼라이트 수산화마그네슘
1-1 100 10 - 10 - - 5 5 8
1-2 100 - - - 10 - 5 5 8
1-3 100 10 10 - - - 5 5 8
1-4 100 10 10 - 10 - 5 5 8
1-5 100 - 20 - - - 5 5 8
1-6 100 10 - - - 10 5 5 8
1-7 100 - 10 - - - 5 5 8
1-8 100 10 - - - - 5 5 8
실시예 2: 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재
실시예 2-1
실시예 1-1의 레졸형 페놀수지 조성물을 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다.
실시예 2-2
실시예 1-2의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다.
실시예 2-3
실시예 1-3의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다. 밀도는 66.8 kg/m3이었다.
실시예 2-4
실시예 1-4의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다.
실시예 2-5
실시예 1-5의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다.
실시예 2-6
실시예 1-6의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다.
실시예 2-7
실시예 1-7의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다. 밀도는 67.6 kg/m3이었다.
실시예 2-8
실시예 1-8의 레졸형 페놀수지 조성물을 상온에서 경화 발포시켜 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재를 제조하였다. 밀도는 71.6 kg/m3이었다.
[시험예]
난연성능을 측정하여 불연재료, 준불연재료 또는 난연재료의 등급을 만족하는지 평가하였다. 국토교통부 고시 2015-744호에 따르면 준불연재료 및 난연재료는 각각 아래와 같은 성능을 만족하여야 한다. 통상의 화재 시에 상당하는 가열을 받았을 때 나타나는 재료의 연소거동에 따라 불연재료, 준불연재료, 난연재료의 3가지 등급으로 분류할 수 있다.
불연재료
KS F ISO 1182 (불연성시험방법)으로 시험하여 가열시험 개시 후 20분간 가열로 내의 최고온도가 최종평형온도를 20K 초과 상승하지 않아야 하고, 여기서, 20분 동안 평형에 도달하지 않으면 최종 1분간 평균온도를 최종평형온도로 하며, 질량감소율이 30%이하이어야 한다.
또한 KS F 2271(가스유해성시험)로 시험하여 실험용 쥐의 평균행동 정지시간 9분 이상이어야 한다.
준불연재료
KS F ISO 5660-1 (콘칼로리미터법)으로 시험하여 가열 개시 후 10분간 총방출열량 8MJ/m2이하이며, 10분간 최대열방충율이 10초이상 연속으로 200KW/m2을 초과하지 않아야 하며, 10분간 가열 후 시험체를 관통하는 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재를 포함한다)등이 없어야 한다.
또한 KS F 2271 (가스유해성시험)으로 시험하여 실험용 쥐의 평균행동 정지시간이 9분 이상이어야 한다.
ISO 5660-1 시험방법은 연소시 열방출율은 재료의 연소에 필요한 산소의 양에 비례한다는 점에 기초를 두고 있다. 즉, 연소시 산소 1 kg이 소비되면 약 13.1 MJ의 열이 방출된다는 관계가 성립한다. 규정된 외부 복사열을 받는 동안 시편은 주위 공기조건에서 연소하며, 이때 산소농도와 배출가스 유량을 측정하여 열방출율을 산정한다. 이러한 방법으로, 재료 또는 제품이 화재에 노출되는 동안 열방출율에 기여하는 정도를 평가한다.
난연재료
KS F ISO 5660-1 (콘칼로리미터법)으로 시험하여 가열 개시 후 5분간 총방출열량 8MJ/m2이하이며, 5분간 최대 열방출율이 10초이상 연속으로 200KW/m2을 초과하지 않아야 하며, 5분간 가열 후 시험체를 관통하는 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재를 포함한다)등이 없어야 한다.
또한 KS F 2271(가스유해성시험)으로 시험하여 실험용 쥐의 평균행동 정지시간이 9분 이상이어야 한다.
시험예 1: 콘칼로리미터법에 따른 난연성능 평가
KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)에 따라 콘칼로리미터를 사용하여 준불연성능 및 난연성능을 측정하였다. 표 2에 콘칼로리미터법에 따른 난연성능의 결과를 정리하였고, 도 3에 열방출율(Heat release rate, HRR)을 도시하였다.
표 2는 다양한 배합비로 구성된 페놀폼 실시예를 대상으로 국토부 고시에 의한 콘칼로리미터시험 결과이다. 레졸형페놀수지, 팽창흑연, 발포제, 정포제, 산경화제, 수산화알미늄, 퍼라이트, 수산화마그네슘 등의 다양한 배합을 통해 콘칼로리미터에 의한 난연성능평가를 수행하였으며 난연성능과 경제성 등을 고려하여 최적의 배합비를 도출하였다.
실시예 콘칼로리미터 방법
난연재료(MJ/m2) 준불연 재료(MJ/m2)
2-1 2.0 3.9
2-2 12.7 22.8
2-3 1.7 4.5
2-4 12.6 19.9
2-5 8.7 15.1
2-6 1.1 3.4
2-7 3.6 8.9
2-8 8.4 14.0
시험예 2: 난연 시험 후의 시료 형상 측정
난연 시험 후의 시료 형상을 도 4에 나타냈다. 실시예 2-3이 난연 시험 후의 형상이 가장 잘 유지되었으며 경제성 및 난연성이 가장 우수하였다.
시험예 3: 가스 유해성 실험
KS F 2271 시험방법에 따라 가스 유해성을 측정하였다.
시험예 4
본 발명의 제조예 1에 따라 제조된 난연성 플라스틱과 실시예 2-3에 따라 제조된 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재의 시험체 3개에 관하여 화학시험융합연구원에서 측정한 준불연재료 난연성능 평가를 위한 콘칼로리미터와 가스유해성의 시험결과를 표 3, 도 2 및 도 5a 내지 도 5d에 도시하였다. 표 3, 도 2 및 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명의 난연성 플라스틱과 레졸형 페놀수지 발포체인 난연성 유기단열재는 모두 국토교통부 고시 제2015-744호에 따른 준불연재료 적합으로 판정되었다.
시편 콘칼로리미터 가스유해성 시험
총방출열량
(MJ/m2)		 열방출율이 200kW를 연속하여 초과한 시간(초) 심재의 전부 용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 평균행동정지시간
(분:초)
1 2.1 0 이상 없음 11:50
2 2.9 0 이상 없음 13:17
3 4.4 0 이상 없음 -
단열 패널
실시예 2-2의 레졸형 페놀수지 조성물을 발포성 조성물을 연속적으로 이동시키는 컨베이어 벨트 상에 탑재된 면재 상에 유연 도포하고, 또한 유연 도포된 발포성 조성물 상에 다른 면재를 실어 샌드위치 구조로 한 후, 이것을 더블 컨베이어 벨트식의 가열 경화로 내로 안내하고, 로 중에서 발포, 경화시킴과 함께, 소정 두께로 성형한 후, 이것을 폭 850㎜, 길이 1550㎜, 두께 25㎜ 크기의 단열 패널을 제작하였다.
이동주택 제작
상기 난연 패널을 이용하여 내부 벽체를 제작하고 금속재로 이루어진 외부 벽체를 포함할 수도 있으며 내부 벽체 사이에 상기 단열 패널을 시공함으로써 이동주택을 도 2의 사진과 같은 이동주택을 제작하였다.
이상에서 본 발명의 구현예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 구현예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 구현예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 외부 벽체
20 : 내부 벽체
30 : 단열재

Claims (10)

  1. 외부 벽체, 내부 벽체, 및 상기 외부 벽체와 상기 내부 벽체 사이의 적어도 일부에 구비되는 단열재를 포함하는 이동주택에 있어서,
    상기 내부 벽체는 난연성 플라스틱을 포함하고,
    상기 단열재는 난연성 유기단열재를 포함하고,
    상기 난연성 플라스틱이 325 ~ 800메쉬 크기로 분쇄된 열가소성 수지, 800 ~ 5,000메쉬 크기로 분쇄된 무기성 금속수산화물, 액상의 염기성 재료와 상기 무기성 금속수산화물이 반응하여 생성된 결정성 금속수산화물 및 면사 형태의 불연성 규사질 재료를 포함하는 것인 이동주택.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동주택이 카라반, 컨테이너 주택 또는 이동식 주택인 것을 특징으로 하는 이동주택.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지가 폴리에틸렌 수지 90~95 중량%와 핫멜트수지 10~5 중량%를 혼합한 후 이를 325 ~ 800메쉬 크기의 분말로 만든 점착성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동주택.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 염기성 재료는 용액 속에서 이온화하여 하이드록시기(-OH)를 발생시키는 알칼리 용액으로, 수산화암모늄, 수산화나트륨, 수산화칼슘에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이동주택.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불연성 규사질 재료는, 규사(주성분:SiO2) 및 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을 포함한 천연광물을 소성하여 만들어진 것을 특징으로 하는 이동주택.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 유기단열재는 레졸형 페놀수지; 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상; 정포제; 및 산경화제;를 포함하는 레졸형 페놀수지 조성물을 발포 경화시켜 제조된 레졸형 페놀수지 발포체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동주택.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 팽창흑연 및 난연제 중에서 선택된 1종 이상이 팽창흑연 및 난연제인 것을 특징으로 하는 이동주택.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 난연제가 수산화알루미늄, 퍼라이트, 수산화마그네슘, 일인산암모늄(Mono Ammonium Phosphate), 폴리인산암모늄(Ammonium Poly Phosphate), 적린(RedPhosphorus), 트리아릴인산(Triaryl phosphate), 트리크레실인산(Tricresyl
    Phosphate), 트리에틸인산(Triethyl Phosphate), 트리페닐인산(Triphenyl Phosphate), 다이메틸 메틸인산(Dimethyl methylphosphate), 및 할로알킬 포스페이트(Halo Alkyl Phosphate) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이동주택.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 레졸형 페놀수지 조성물을 발포시키기 위한 발포제가 디클로로에탄, 프로필클로라이드, 이소프로필클로라이드, 부틸클로라이드, 이소부틸클로라이드, 펜틸클로라이드, 프로판, n-부탄, iso-부탄, n-펜탄, iso-펜탄, neo-펜탄, 시클로펜탄, n-헥산, iso-헥산, 헵탄, 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 이소프로필에테르, 염화메틸, 염화에틸, 염화메틸렌, 디클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 클로로디플루오로메탄 및 디클로로테트라플루오로에탄, 트리클로로모노플루오로메탄, 및 트리클로로트리플루오로에탄 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이동주택.
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