KR101887892B1 - 폴리에스테르 수지 발포체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수지 발포체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 내광성, 압축강도 및 굴곡강도가 향상되며 흡수성이 낮아 건축자재로 장기간 사용 시에 물성 저하를 방지할 수 있다.

Description

폴리에스테르 수지 발포체{Polyester Resin Foam}
본 발명은 건축자재로 활용 가능한 수지 발포체에 관한 것이다.
최근 들어, 각종 환경 저해에 의하여 기후 변화가 심각해지고 이로 인해 예상치 못하는 기후 조건에 대한 건축물의 보온 및 단열의 중요성이 높아지고 있으며, 그에 따라 건축물 외벽의 단열공법에 대한 인식이 중요시 되고 있다.
또한, 화석 에너지의 고갈에 우려한 신개념의 건축물 외벽 단열공법으로, 적은 에너지 공급으로도 보온 단열을 유지할 수 있는 건축물로 발전시키고, 나아가 친환경적인 건축물을 점차 강화하고 있는 상황이다.
건축물의 벽체를 마감하는 시공방법으로는 천연석이나 인조석을 가공한 마감 석재를 고정쇠와 접착제를 이용하여 건축물의 벽체에 부착하는 방법과, 벽체의 미장 완료한 후 단열재를 부착하고 그 표면에 스톤 스프레이나 페인트를 발라 마감하는 외단열 시공 방법 등이 있다.
마감 석재는 강도와 광택에 있어서는 우수하나 단열성과 방음성이 떨어져 시공 시 단열 및 방음 시공을 별도로 해야 하는 단점이 있다. 또한 마감 석재는 중량이 많이 나가 설치 작업이 어렵고 고층건축물에 과중한 부담을 주게 되며, 가격이 비싼 단점이 있다.
건축물에 있어 단열 시공은 대단히 중요하다. 단열은 결로와 직접적인 관계가 있고 건축물의 에너지 이용과 큰 관련성을 가지며, 건축물의 수명에도 영향을 준다. 건축물의 단열은 외단열과 내단열로 나뉘는데 건축물 단열 효율 향상에는 외단열 시스템이 유리하다고 알려져 있다.
내단열이 골조 부분에 대한 단열이 이루어지지 못하여 슬라브 부분의 열교(heat dridge) 현상을 방지할 수 없는데 반해, 외단열은 건축물의 벽체를 감싸기 때문에 단열 효율이 우수하다. 또한 외단열은 스티로폼 등 무게가 가벼운 단열재를 사용하기 때문에 시공이 용이하고 건축물의 벽체에 하중을 덜 주며, 저비용 시공이 가능하다.
또한, 외단열은 내부조건에 상관없이 벽체 전체를 감쌀 수 있어 열교 현상이 잘 생기지 않으며, 외기온에 직접 콘크리트가 노출되는 경우 외기온의 변화에 따라서 콘크리트가 수축팽창으로 크랙이 많이 발생하게 되는데, 외단열은 콘크리트의 수축팽창 정도를 줄여줌으로써 열화를 방지할 수 있다.
종래에는, 급격한 기후에 대비한 단열조건으로 EPS 보드를 두껍게 하거나, 열전도율이 낮은 PIR 보드를 외단열 시공법으로 사용 하였다. 이는 후에 흡수율이 높아 장기간 사용시 수분이 침투한 후 수분의 수축 팽창으로 인한 크랙이 발생하며 물성의 저하를 일으키는 문제점이 있다. 이러한 경우 특히 열전도율이 높아져 단열성이 떨어지게 되며 에너지 절감 효과를 떨어뜨리고 실내환경을 저해하며 건축물의 수명을 단축시키는 결과를 야기한다.
따라서, 단열 효과가 뛰어나고, 장기간 사용하여도 내구성이 저하되지 않아 건축물의 수명을 연장시킬 수 있는 향상된 수지 발포체의 개발이 절실히 요구되고 있다.
미국공개특허 제2013-0309454호.
본 발명의 목적은, 압축강도 및 굴곡강도가 향상되고 흡수성이 낮아 건축자재로 사용할 경우 건축물의 수명을 연장시킬 수 있는 수지 발포체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
폴리에스테르 수지 발포체로서, 하기 조건 1 또는 2를 만족하는 수지 발포체를 제공한다.
[조건 1]
ΔE < 3
[조건 2]
표준 회색 색표 ≥ 3등급
상기 조건 1은 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 색차를 의미하고,
조건 2는 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 회색 색표를 의미한다.
본 발명에 따른 수지 발포체는, 폴리에스테르 수지 발포체를 포함함으로써, 내광성, 압축강도 및 굴곡강도가 향상되며 흡수성이 낮아 건축물 외벽의 외장재 또는 외단열재로 장기간 사용하는데 용이하며, 건축물의 부패 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
본 발명에서 "중량부"란 성분 간 중량 비율을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 수지 발포체를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 수지 발포체는, 폴리에스테르 수지 발포체로서, 하기 조건 1 또는 2를 만족할 수 있다.
[조건 1]
ΔE < 3
[조건 2]
표준 회색 색표 ≥ 3등급
상기 조건 1은 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 색차를 의미하고,
조건 2는 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 회색 색표를 의미한다.
본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 조건 1 및 2를 만족함으로써, 우수한 내광성을 나타낼 수 있다. 조건 1에서 상기 내광성을 나타내는 지표로, 국제조명위원회(CIE) Lab 색표시계에서 사용하는 L, a, b 및 ΔE 값을 사용하였다. CIE Lab 표색계에서는 명도를 L로 표시하고, 색상과 채도를 표시하는 색도를 a와 b로 표시한다. a 값이 클수록 적색(red)에 가깝고, a 값이 작을수록 녹색(green)에 가깝다. b 값이 클수록 황색(yellow)에 가깝고 b 값이 작을수록 청색(blue)에 가깝다.
CIE Lab 표색계에서는 색차를 델타 E(ΔE)로 표시한다. ΔE를 계산하는 식은 하기 계산식 1과 같다.
[계산식 1]
Figure 112015106011100-pat00001
상기 ΔE 값이 작을 수록 내광성이 우수하다고 볼 수 있다.
상기 수지 발포체의 내광성을 나타내는 ΔE 값은 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 색차를 나타낸 것으로서, 3 미만일 수 있다. 구체적으로 상기 ΔE는 0.01 내지 3, 0.1 내지 2.5 또는 0.3 내지 1.5일 수 있다. 이는 상기 수지 발포체가 오랜 시간이 경과되어도 색깔이 변색되지 않고 낮은 범위의 ΔE 값을 가질 수 있음을 의미한다. 또한 이는 상기 수지 발포체가 우수한 내광성을 구현하고 있음을 의미한다.
조건 2에서 KS K 0911의 표준 회색 색표(Gray Scale)로 나타낸 변퇴색 표시등급이 3등급 이상임을 의미한다. KS K 0911에 의한 방법으로 나타낸 변퇴색 표시등급은 1~5등급으로 나뉘고 등급이 높을수록 안정한 색 내후성을 가진다.
본 발명에 의한 수지 발포체는 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후를 KS K 0911의 표준 회색 색표(Gray Scale)로 판정했을 때 3등급 또는 3 내지 5등급일 수 있으며, 이는 안정한 색 내후성 및 내광성을 갖는다는 것을 나타낸다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.
[일반식 1]
(W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 %
상기 일반식 1에서,
W1은, 수지 발포체를 외부에 노출시키기 전의 KS L 9016 조건 하에서 측정한 열 전도율을 의미하고,
W2는, 수지 발포체를 외부에 노출시키고 30일 경과 후의 KS L 9016 조건 하에서 측정한 열 전도율을 의미한다.
상기 일반식 1은 본 발명에 따른 수지 발포체의 열 전도율 변화율을 나타낸 것일 수 있으며, 이는 수지 발포체를 외부에 노출시키기 전인 초기 열 전도율(W1) 30일 동안 외부에 노출한 후의 열 전도율인 후기 열 전도율(W2)을 측정하였을 때, 열 전도율 변화율을 통해 확인할 수 있으며, 이때, 열 전도율은 KS L 9016 하에서 측정될 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 수지 발포체의 열 전도율 변화율은 8 % 이하, 0.01 내지 7.5 %, 0.1 내지 6 %, 0.4 내지 5 % 혹은 0.5 내지 2 %일 수 있다. 열 전도율 변화율이 상기 범위일 경우, 수지 발포체가 장시간 외부에 노출되어도, 안정적인 형태를 유지할 수 있으며, 단열 성능 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 다른 수지 발포체는 건축자재로 용이하게 사용 가능하다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 흡수량이 KS M IOS 7214 기준으로 1 g/100cm2 이하일 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 수지 발포체의 흡수량은 KS M IOS 7214 기준으로 0.8 g/100cm2 이하, 0.7 g/100cm2 이하, 0.6 g/100cm2 이하, 0.01 내지 0.5 g/100cm2 또는 0.1 내지 0.4 g/100cm2 일 수 있다. 흡수량이 상기 범위일 경우 외부 보관이 용이하며, 건축물 벽면의 단열을 위한 자재로 장기간 사용하였을 때, 내구성 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 압축강도(KS M ISO 844)가 20 내지 300 N/cm2일 수 있다. 구체적으로 압축강도는, 25 내지 200 N/cm2, 30 내지 100 또는 35 내지 80 N/cm2일 수 있다. 수지 발포체의 압축강도가 상기 범위를 만족할 경우, 건축자재로 장기간 사용하여도 변형이 적으며, 물성 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체의 밀도는 20 내지 80 kg/m3, 25 내지 80 kg/m3 또는 30 내지 75 kg/m3 일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 수지 발포체는, 하기 일반식 2를 만족할 수 있다.
[일반식 2]
X/Y ≥ 1.5
상기 일반식 2에서 X는 KS M ISO 844에 따른 수지 발포체의 압축강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 수지 발포체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
수지 발포체의 압축강도 및 밀도가 상기 범위를 만족할 경우, 건축자재로 장기간 사용하여도 변형이 적으며, 물성 저하를 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 굴곡강도(KS M ISO 844)가 70 내지 110 N/cm2일 수 있다.
이때, 상기 수지 발포체의 밀도 대비 굴곡강도비는 하기 일반식 3을 만족할 수 있다.
[일반식 3]
Z/Y ≥ 1.5
상기 일반식 3에서 Z는 KS M ISO 844에 따른 수지 발포체의 굴곡강도(N/cm2)를 나타내고, Y는 KS M ISO 845에 따른 수지 발포체의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
예를 들어, 수지 발포체의 밀도 대비 굴곡강도비는 1.2 이상, 1.2 내지 2, 1.3 내지 1.8 또는 1.4 내지 1.6 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위의 밀도 대비 굴곡강도비를 만족함으로써, 발포 비율이 높으면서 동시에 고강도인 성능을 구현할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 수지 발포체에 있어서, 기공이 서로 결합하지 않고 독자적으로 폐쇄 셀이 형성된 것을 의미할 수 있으며, 이를 통해 우수한 단열성도 기대할 수 있다.
상기 일반식 3에서, Z는 70 내지 110 N/cm2이고, 상기 Y는 40 내지 80 kg/m3일 수 있다. 예를 들어, Z(굴곡강도)는 75 내지 110 N/cm2, 80 내지 110 N/cm2, 80 내지 100 N/cm2 범위일 수 있고, Y(밀도)는 20 내지 80 kg/m3, 25 내지 80 kg/m3 또는 30 내지 75 kg/m3 범위일 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 가스 유해성이 KS F 2271을 기준으로 9분 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 가스유해성은 10 내지 60분, 11 내지 40분, 또는 12 내지 20분일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위의 가스유해성을 가짐으로써, 건축자재로 사용 시 화재가 발생할 경우 사망률이 가장 높은 유독가스에 의한 질식사에 대한 안전성을 확보할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 난연성이 KS F 4724를 기준으로 2급 이상일 수 있다. 난연 등급이 상기 등급일 경우, 준불연 성능을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 고온에서도 안정적으로 형태를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 수지 발포체는, 건축물 벽면의 외단열재로 사용할 수 있다. 건축물 외부 벽면에 사용되는 외단열재는, 우수한 내광성, 압축강도, 굴곡강도 및 낮은 흡수성을 요구한다. 따라서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 흡수성, 내광성, 압축강도 및 굴곡강도에서 상기 특성을 만족하며, 장기간 사용시에도 물성 저하가 방지되는 효과가 있다.
하나의 예로서, 본 발명은 상기 수지 발포체를 포함하는 건축자재를 제공한다. 구체적으로 상기 건축자재는 건축용 단열재 또는 건축용 외장재일 수 있다. 본 발명에 따른 건축자재는, 내광성 뛰어나고, 흡수량이 낮은 수지 발포체를 포함함으로써, 외부 보관이 용이하고 장기간 사용하여도 건축물이 변형되거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 수지 발포체를 포함하는 단열재를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 수지 발포체를 포함하는 외장재를 제공한다. 본 발명에 따른 수지 발포체를 건축용 단열재 및 외장재로 사용할 경우, 흡수량이 낮고, 압축강도 및 굴곡강도가 높아 장기간 사용시에도 뛰어난 물성을 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 폴리에스테르 수지 발포체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 생분해성을 지니면서 폴리에스테르의 물성을 유지할 수 있으며, 연질특성 및 발포 성형가공성이 우수하다면, 크게 한정되지 않는다.
지금까지 주로 사용되던 폴리에스테르 수지는 테레프탈산과 1,4-부탄디올 축합중합 반응에 의하여 생산되는 고분자량의 방향족 폴리에스테르 수지이다. 여기서 고분자량 폴리에스테르는 극한점도 [η]가 0.8 (dL/g) 이상인 고분자를 의미할 수 있다. 그러나, 상기 방향족 폴리에스테르 수지는 높은 분자량, 열적 안정성, 인장강도 등의 물성이 우수하지만, 폐기 후 자연생태계 내에서 분해되지 않고 오랫동안 남아 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다.
한편, 지방족 폴리에스테르가 생분해성을 가지고 있다는 점은 이미 알려져 있다. 그러나, 기존의 지방족 폴리에스테르는 주쇄의 유연한 구조와 낮은 결정성 때문에 용융점이 낮고, 용융시 열안정성이 낮아 열분해되기 쉬우며, 용융흐름지수가 높아 성형가공이 용이하지 못할 뿐만 아니라, 인장강도나 인열강도 등의 물성이 불량하여 용도가 제한되는 문제점이 있었다. 상기 지방족 폴리에스테르는 예를 들어, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리락타이드 및 폴리부틸렌석시네이트 등을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 종류를 구체적으로 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리스티렌(PS), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate, PBT), 폴리락트산(Poly Lactic acid, PLA), 폴리글리코르 산(Polyglycolic acid, PGA), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리에틸렌 아디파트(Polyehtylene adipate, PEA), 폴리하이드로시알카노에이트(Polyhydroxyalkanoate, PHA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Polytrimethylene Terephthalate, PTT) 및 폴리에틸렌 나프탈렌(Polyethylene naphthalate, PEN)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET)가 사용될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 90% 이상의 셀이 폐쇄 셀(DIN ISO4590)일 수 있다. 이는, 상기 수지 발포체의 DIN ISO4590에 따른 측정값이 셀 중 90% 이상이 폐쇄 셀임을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체 중 폐쇄 셀은 90 내지 100% 또는 95 내지 100%일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 발포체는 상기 범위 내의 폐쇄 셀을 가짐으로써, 우수한 단열특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 발포체의 셀 수는 mm당 1 내지 30 셀, 3 내지 25 셀, 또는 3 내지 20 셀을 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 수지 발포체는 압출 발포 성형체일 수 있다.
구체적으로, 발포 방법의 종류에는 크게 비드 발포 또는 압출 발포가 있다. 상기 비드 발포는, 일반적으로, 수지 비드를 가열하여 1차 발포시키고 이것을 적당한 시간 숙성 시킨 후 판모양, 통모양의 금형에 채우고 다시 가열하여　2차 발포에　의해 융착, 성형하여 제품을 만드는 방법이다.
반면, 압출 발포는, 수지를 가열하여 용융시키고, 상기 수지 용융물을 연속적으로 압출 및 발포시킴으로써, 공정 단계를 단순화할 수 있으며, 대량 생산이 가능하며, 비드 발포 시의 비드 사이에서 균열과, 입상 파괴 현상 등을 방지하여 보다 우수한 굴곡강도 및 압축강도를 구현할 수 있다.
하나의 예로서, 하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 수지 발포체는, 친수화 기능, 방수 기능, 난연 기능 또는 자외선 차단 기능을 가질 수 있으며, 계면활성제, 자외선 차단제, 친수화제, 난연제, 열안정제, 방수제, 셀 크기 확대제, 적외선 감쇠제, 가소제, 방화 화학 약품, 안료, 탄성폴리머, 압출 보조제, 산화방지제, 충전제, 공전 방지제 및 UV 흡수제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 수지 발포체는 사슬연장 첨가제, 충전제, 열안정제 및 발포제를 포함할 수 있다.
상기 사슬연장 첨가제는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명에서는 예를 들면 피로멜리트산 이무수물(PMDA)가 사용될 수 있다.
상기 충전제의 예로는, 탈크, 마이카, 실리카, 규조토, 알루미나, 산화티탄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 칼슘, 탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산칼리움, 황산바륨, 탄산수소나트륨, 그라스 비드 등의 무기 화합물;폴리테트라플루오로에틸렌, 아조다이카본아미드 등의 유기 화합물;탄산수소나트륨과 구연산과의 혼합물;질소 등의 불활성 가스 등을 들 수 있다. 이러한 충전제는 수지 발포체의 기능성 부여, 가격 절감 등을 역할을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 탈크(Talc)가 사용될 수 있다.
상기 열안정제는, 유기 또는 무기 인 화합물일 수 있다. 상기 유기 또는 무기 인 화합물은, 예를 들어, 인산 및 그 유기 에스테르, 아인산 및 그 유기 에스테르일 수 있다. 예를 들어, 상기 열안정제는 상업적으로 입수 가능한 물질로서, 인산, 알킬 포스페이트 또는 아릴 포스페이트일 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 열안정제는 트리페닐 포스페이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 수지 발포체의 열적 안정성을 향상시킬 수 있는 것이라면, 통상적인 범위 내에서 제한 없이 사용 가능하다.
상기 발포제의 예로는, N2, CO2, 프레온 등의 가스와 부탄, 펜탄, 네오펜탄, 헥산, 이소헥산, 헵탄, 이소헵탄, 메틸클로라이드 등의 물리적 발포제 또는 아조디카르본아마이드(azodicarbonamide)계 화합물, P,P'-옥시비스(벤젠술포닐하이드라지드)[P,P'-oxy bis (benzene sulfonyl hydrazide)]계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민(N,N'-dinitroso pentamethylene tetramine)계 화합물 등의 화학적 발포제가 있으며, 구체적으로 본 발명에서는 CO2가 사용될 수 있다.
본 발명에서 난연제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 브롬 화합물, 인 또는 인 화합물, 안티몬 화합물 및 금속 수산화물 등을 포함할 수 있다. 브롬 화합물은 예를 들어, 테트라브로모 비스페놀 A 및 데카브로모디페닐에테르 등을 포함하고, 인 또는 인 화합물은 방향족 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 할로겐화 인산에스테르 및 적인 등을 포함하고, 안티몬 화합물은 삼산화안티몬 및 오산화안티몬 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 수산화물에 있어서의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 니켈(Ni), 코발트(Co), 주석(Sn), 아연(Zn), 구리(Cu), 철(Fe), 티타늄(Ti) 및 붕소(B) 등을 포함할 수 있다. 그 중에서도, 알루미늄, 마그네슘 등이 바람직하다. 금속 수산화물은, 1 종의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋고, 2 종 이상의 금속 원소로 구성되어 있더라도 좋다. 예를 들어, 1 종의 금속 원소로 구성된 금속 수산화물로서는, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘 등을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 음이온계　계면　활성제(예를 들어, 지방산염, 알킬황산에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰 산염, 알킬술포숙신산염, 폴리옥시에틸렌알킬황산에스테르염 등), 비이온계　계면　활성제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등의 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 유도체, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 알킬알칸올아미드 등), 양이온계 및 양성 이온계　계면　활성제(예를 들어, 알킬아민염, 제 4 급 암모늄염, 알킬베타인, 아민옥사이드 등) 및 수용성 고분자 또는 보호 콜로이드(예를 들어, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록코폴리머, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 알긴산나트륨, 폴리비닐알코올 부분 비누화물 등) 등을 포함할 수 있다.
또한, 방수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 실리콘 계열, 에폭시 계열, 시아노아크릴산 계열, 폴리비닐아크릴레이트 계열, 에틸렌비닐아세테이트 계열, 아크릴레이트 계열, 폴르클로로프렌 계열, 폴리우레탄 수지와 폴리에스터 수지의 혼합체 계열, 폴리올과 폴리 우레텐 수지의 혼합체 계열, 아크릴릭 폴리머와 폴리우레탄 수지의 혼합체 계열, 폴리이미드 계열 및 시아노아크릴레이트와 우레탄의 혼합체 계열 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자외선 차단제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 유기계 또는 무기계　자외선　차단제일 수 있으며, 상기 유기계　자외선　차단제의 예로는 p-아미노벤조산 유도체, 벤질리데네캠포 유도체, 신남산 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 무기계　자외선　차단제의 예로는 이산화티탄, 산화아연, 산화망간, 이산화지르코늄, 이산화세륨 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
수지 발포체를 제조하기 위해, 먼저 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 100 phr, 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 1 phr, 탈크(Tarc) 1 phr, 및 열안정제 0.1 phr 을 중합 탱크에서 중합한 후, 상기 중합된 조성물을 압출성형기에 투입하여 200 ℃에서 용융하였고, 압출기 사이드피더를 이용하여 용융수지 내에 발포제로써 CO2를 PET 100 중량부를 기준으로 5 중량부 투입하고 압출 발포하였으며, 밀도를 30 kg/m3로 제어하여 수지 발포체를 제조하였다. 이 때, 밀도는 KS M IOS 845 조건 하에서 측정되었다.
실시예 2
밀도를 45 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 3
밀도를 60 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1
PET가 아닌 발포폴리스티렌(EPS)를 사용하고 밀도를 30 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2
PET가 아닌 알루미늄피복우레탄(PIR)을 사용하고 밀도를 30 kg/m3로 제어한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에서 수지 발포체에 대하여 흡수량, 내광성, 압축강도, 굴곡강도 및 총방출열량을 측정하였다. 측정 방법은 하기 기재하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
1) 흡수량 특정
KS M IOS 7214 조건 하에서 흡수량을 측정하였다.
2) 내광성 측정
KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 색차를 측정하여 ΔE로 나타내었다.
3) 회색 색표 측정
KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 회색 색표를 측정하여, KS K 0911의 표준 회색 색표(Gray Scale)로 판정하였다.
4) 압축강도 측정
KS M ISO 844 조건 하에서 압축강도를 측정하였다.
5) 굴곡강도 측정
KS M ISO 844 조건 하에서 굴곡강도를 측정하였다.
6) 가스 유해성 측정
KS F 2271 조건 하에서 가스유해성을 측정하였다.
7) 열 전도율 변화율 측정
초기 열 전도율과, 30일 동안 외부에 노출한 후의 열 전도율(후기 열 전도율)을 측정하였을 때, 열 전도율 변화율을 통해 확인하였다.
열전도율 변화율 = (후기 열 전도율 - 초기 열 전도율)/ 초기 열 전도율 × 100
이때, 열 전도율은 KS L 9016 하에서 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
흡수량 (g/100 cm2) 0.4 0.4 0.4 1 3
내광성(ΔE) 1 0.7 0.5 3.5 4
회색 색표(등급) 4 4 3 2 1
압축강도 (N/cm2) 60 52 41 16 30
굴곡강도 (N/cm2) 90 85 82 20 35
가스유해성 (분) 12 14 15 4 6
열 전도율 변화 (%) 1.5 0.9 0.5 8.8 15
상기 표 2에서 흡수량을 살펴보면, 실시예 1 내지 4는 모두 0.4 g/100cm2 정도로 낮게 나타났다. 그러나, 비교예 1 및 2는 흡수량이 1 g/100cm2 이상으로 매우 높게 나타났으며, 특히 비교예 2의 경우, 난연성을 위해 PIR을 사용하였지만, 흡수량이 3.0 g/100 cm2 정도로 높게 나타나서, 외부 보관이 용이하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
내광성 결과를 살펴보면, 실시예 1 내지 3의 경우, ΔE 값이 0.5 내지 1 로 낮게 나타났지만, 비교예 1 및 2는 각각 3.5 및 4로 높게 나타나, 내광성이 실시예에 비해 저하됨을 알 수 있다.
회색 색표를 살펴보면 실시예 1 내지 3은 3 내지 4 등급으로 나타나, 변퇴색이 적어 안정한 색 내후성을 갖는 것을 알 수 있었고, 반면 비교예 1 및 2의 경우 등급이 낮아 변퇴색이 큰 것을 알 수 있다.
또한, 압축강도를 살펴보면, 실시예 1 내지 4 는 각각 60 N/cm2, 52 N/cm2, 41 N/cm2 및 36 N/cm2 로 높게 나타났으나, 비교예 1 내지 3은 16 N/cm2, 30 N/cm2 및 18 N/cm2로 낮게 나타난 것을 확인하였다.
또한, 굴곡강도에서도 마찬가지로, 실시예 1 내지 4는 82 N/cm2 이상으로 높게 나타났지만, 비교예 1 및 2는 20 N/cm2 및 35 N/cm2 로 낮은 값을 보였다.
또한, 가스유해성을 살펴보면, 실시예 1 내지 4의 경우, 모두 가스유해성이 9분 이상으로 측정되어 화재가 발생할 경우 사망률이 가장 높은 유독가스에 의한 질식사에 대한 안전성이 확보된 것을 알 수 있었다.
마지막으로, 열 전도율 변화율을 살펴보면, 실시예 1 내지 4의 경우 0.5 % 에서 최대 1.5 %로 매우 낮게 나타나, 장시간 외부에 노출되어도, 안정적인 형태를 유지할 수 있고, 단열 성능 저하를 방지할 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 수지 발포체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용함으로써, 흡수량이 낮고 내광성이 뛰어나 외부 보관이 용이하며, 압축강도 및 굴곡강도가 높아 충격 및 하중에도 변형이 적고, 가스유해성이 9분 이상으로 화재가 발생할 경우 유독가스로부터 안정성이 확보되며, 장기 열전도율 변화율이 낮아 난연성 및 열안정성이 향상되며, 동시에 고강도 및 낮은 흡수율을 가짐으로써, 장시간 사용하여도 물성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 폴리에스테르 수지 발포체로서, 하기 조건 1 또는 2를 만족하며,
    흡수량(KS M IOS 7214)이 1g/100cm2 이하이고,
    밀도(KS M ISO 845)가 30 내지 45kg/m3이며,
    하기 일반식 1 내지 3을 만족하는 건축용 외장재:
    [조건 1]
    ΔE < 3
    [조건 2]
    표준 회색 색표 ≥ 3등급
    상기 조건 1은 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 색차를 의미하고,
    조건 2는 KS R 0021의 가속 내광성 시험에 따라, 300 내지 400nm 파장의 광을 조도 255W/m2의 광으로 90일간 조사한 전후의 회색 색표를 의미하며,
    [일반식 1]
    (W2 - W1)/W1 x 100 ≤ 8 %
    상기 일반식 1에서,
    W1은, 건축용 외장재를 외부에 노출시키기 전의 KS L 9016 조건 하에서 측정한 열 전도율을 의미하고,
    W2는, 건축용 외장재를 외부에 노출시키고 30일 경과 후의 KS L 9016 조건 하에서 측정한 열 전도율을 의미하며,
    [일반식 2]
    X/Y ≥ 1.5
    [일반식 3]
    Z/Y ≥ 1.5
    상기 일반식 2 및 3에서,
    X는 KS M ISO 844에 따른 건축용 외장재의 압축강도(N/cm2)를 나타내고, Z는 KS M ISO 844에 따른 건축용 외장재의 굴곡강도(N/cm2)를 나타내며, Y는 KS M ISO 845에 따른 건축용 외장재의 밀도(kg/m3)를 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    압축강도(KS M ISO 844)가 20 내지 300 N/cm2인 건축용 외장재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    굴곡강도(KS M ISO 844)가 70 내지 110 N/cm2인 건축용 외장재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    가스 유해성이 KS F 2271을 기준으로 9분 이상인 건축용 외장재.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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