KR101976417B1 - 난연성 단열판넬 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 단열판넬 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상하에 위치된 한쌍의 금속판넬 사이에 단열재층을 개재하되 접착시트 또는 접착제층을 통해 결합되어 일체 구성되며, 상기 단열재층을 형성하는 수지발포체로 폴리스틸렌발포체나 폴리올레핀계발포체 또는 폴리우레탄발포체가 이용되는 단열판넬에 있어서, 상기 단열재층은, 발포된 입자상의 수지발포체에 난연성 강화를 위해 난연성조성액을 혼합하되 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하여 교반 혼합한 후 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성하며, 상기 난연성조성액은 난연성 ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지에 난연성을 보강하기 위한 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄, 단열성을 강화하기 위한 그래핀(graphene), 점성을 조절하기 위한 메틸셀룰로스, 경화성 및 자기소화성을 부여하기 위한 규산소다 또는 염화마그네슘, 난연성을 강화하기 위한 무기계 난연제 또는 인계 난연제를 포함하는 구성이되, 상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 무기계 난연제 또는 인계 난연제 50~65중량부를 포함하며; 상기 접착시트 또는 접착제층은, 접착성과 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 이루어지되, 상기 극성 작용기는, 하이드록실기, 카복실산기, 산무수기, 아미노기, 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 옥사졸린기, 말레이미드기, 인산기, 인산 에스터기, 붕산기, 붕산 에스터기, 티아란기 중에서 1종 이상을 포함하며; 상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 어느 1종으로 구성하는 난연성 경량 단열판넬 및 그것의 제조방법을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 난연성조성액이 수지발포체를 커버하는 형태로 단열재를 구비하므로 난연성 및 내화성 등의 특성을 발휘할 수 있고 단열재의 내부와 표면에서 균일하게 난연성조성액에 의한 난연성이 발휘되므로 화재의 확대를 방지하면서 유독가스의 발생을 방지할 수 있으며, 경량성을 확보할 수 있는 난연성 단열판넬을 제공할 수 있다.

Description

난연성 단열판넬 및 그 제조방법{FLAME RESISTANCE INSULATING PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 난연성 단열판넬 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 난연성 및 내화성 등의 특성을 발휘할 수 있도록 하면서 경량성을 확보할 수 있도록 한 난연성 단열판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 단열판넬은 철판이나 알루미늄판 등의 얇은 금속판 사이에 스티로폼 등의 발포폼으로 이루어진 단열재를 내재 및 접합하여 제작되는 것으로서, 다른 종류의 재료를 샌드위치 모양으로 겹겹이 쌓은 상태로 접합하여 제작하므로 그 형태를 따라 샌드위치판넬로 많이 명명되고 있으며, 공장이나 건물 등의 구조용 건축자재로 많이 활용되고 있다.
상기 단열판넬은 재료의 종류나 형태 또는 사용 온도에 따라 구분할 수 있고, 사용 목적 또는 용도에 따라 단열재의 구성에 적용되는 재료에 변화를 주고 있다.
부연하여, 상기 단열판넬은 공사기간 단축이나 이미 축조된 건축물 등에서 벽면으로 적용되어 공간을 구획하거나 외벽 등으로 사용되는 건축자재 중의 하나로서, 시공의 간편성과 공사기간 단축 등의 이점으로 인해 널리 사용되고 있다.
하지만, 종래 단열판넬은 화재에 취약한 문제점이 있으며, 특히 소화에 많은 어려움이 있고 화재가 쉽게 확대되므로 인명 및 재산 손실이 많이 발생하고 있으며 유독가스가 발생되는 문제점이 있다.
이와 같이, 화재에 취약한 문제점을 개선하기 위하여 많은 연구개발이 이루어지고 있는 실정에 있다.
한편, 단열판넬 관련한 기술은 많이 제안 및 개시되고 있으며, 단열판넬에 대해 난연성 및 내화성을 구비하도록 하는 종래 선행기술문헌으로는 국내등록특허 제10-1132167호, 국내등록특허 제10-1075141호, 국내공개특허 제10-2009-0019407호 등 다수가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1132167호 대한민국 등록특허공보 제10-1075141호 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0019407호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 내화성 및 난연성 등의 특성을 발휘할 수 있도록 하며 이와 더불어 경량성을 확보할 수 있도록 한 난연성 단열판넬 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난연성 단열판넬은, 상하에 위치된 한쌍의 금속판넬 사이에 단열재층을 개재하되 접착시트 또는 접착제층을 통해 결합되어 일체 구성되며, 상기 단열재층을 형성하는 수지발포체로 폴리스틸렌발포체나 폴리올레핀계발포체 또는 폴리우레탄발포체가 이용되는 단열판넬에 있어서, 상기 단열재층은, 발포된 입자상의 수지발포체에 난연성 강화를 위해 난연성조성액을 혼합하되 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하여 교반 혼합한 후 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성하며, 상기 난연성조성액은 난연ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지에 난연성을 보강하기 위한 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄, 단열성을 강화하기 위한 그래핀(graphene), 점성을 조절하기 위한 메틸셀룰로스, 경화성 및 자기소화성을 부여하기 위한 규산소다 또는 염화마그네슘, 난연성을 강화하기 위한 무기계 난연제 또는 인계 난연제를 포함하는 구성이되, 상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 무기계 난연제 또는 인계 난연제 50~65중량부를 포함하며; 상기 접착시트 또는 접착제층은 접착성과 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 이루어지고, 상기 극성 작용기는 하이드록실기, 카복실산기, 산무수기, 아미노기, 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 옥사졸린기, 말레이미드기, 인산기, 인산 에스터기, 붕산기, 붕산 에스터기, 티아란기 중에서 1종 이상을 포함하며; 상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 선택된 어느 1종인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난연성 단열판넬 제조방법은, 상하에 위치된 한쌍의 금속판넬 사이에 단열재층을 개재하되 접착시트 또는 접착제층을 통해 결합되어 일체 구성되며, 상기 단열재층을 형성하는 수지발포체로 폴리스틸렌발포체나 폴리올레핀계발포체 또는 폴리우레탄발포체가 이용되는 단열판넬 제조방법에 있어서, (A) 난연성 ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 무기계 난연제 또는 인계 난연제 50~60중량부를 포함하는 난연성조성액을 구비하는 단계; (B) 상기 난연성조성액을 폴리스틸렌발포체, 폴리올레핀계발포체, 폴리우레탄발포체 중에서 선택된 어느 1종으로 된 발포입자상의 수지발포체에 교반 혼합하되, 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하는 단계; (C) 상기 난연성조성액과 혼합된 발포 입자상의 수지발포체를 금형틀에 넣고 100~120℃의 온도에서 가압하여 성형 가공함으로써 판형의 단열재를 성형하는 단계; (D) 상기 성형단계를 거친 판형의 단열재를 60~70℃의 온도에서 3~5일 동안 숙성시키는 단계; (E) 상기 숙성단계를 마친 단열재의 양면에 접착시트 또는 접착제층을 이용하여 한쌍의 금속판넬을 접착 결합함으로써 난연성 단열판넬을 완성하는 단계; 를 포함하며, 상기 접착시트 또는 접착제층은 접착성과 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 이루어진 것을 사용하고; 상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 어느 1종을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 난연성조성액이 수지발포체를 커버하는 형태로 단열재를 구비하므로 내화성 및 난연성 등의 특성을 발휘할 수 있고 단열재의 내부와 표면에서 균일하게 난연성조성액에 의한 난연성이 발휘되므로 화재의 확대를 방지하면서 유독가스의 발생을 방지할 수 있으며으며 경량성을 확보할 수 있는 난연성 경량 단열판넬을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬을 나타낸 개략적 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬에 있어 단열재층의 세부 구성을 설명하기 위해 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬을 나타낸 추가 구성을 포함하는 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬을 나타낸 요부 단면 상세도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬 제조방법을 나타낸 제조공정도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬(100)은 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 한쌍의 금속판넬(110)(120)과 단열재층(130) 및 접착제층(140)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 한쌍의 금속판넬(110)(120)은 일반적으로 사용되는 금속판으로 구성할 수 있으며, 상기 단열재층(130)의 상하에 위치하여 상기 접착제층(140)을 매개로 접착 결합된다.
이때, 상기 한쌍의 금속판넬(110)(120)은 제조되는 단열판넬의 강도를 보강하면서 경량을 유지함은 물론 화재에 강하도록 티타늄, 티타늄합금, 지르코늄, 지르코늄합금 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어진 강도보강층을 내면과 외면의 어느 일면 이상에 형성할 수 있고, 스프레이방식 또는 도금방식 등을 이용할 수 있으며, 두께 0.5mm 내지 2mm로 형성함이 바람직하다.
여기에서, 상기 강도보강층을 형성함에 있어 두께 0.5mm 미만으로 할 경우 강도 보강이 어려우며, 두께 2mm를 초과할 경우 무게가 증대될 수 있어 경량 유지가 힘들고 단열판넬(100)의 전체적인 두께를 높이므로 경제성이 저하된다.
상기 단열재층(130)은 단열성은 물론 경량을 확보하면서 불에 잘 타지 않도록 난연성을 갖게 하는 것으로서, 발포된 입자상의 수지발포체에 난연성 강화를 위해 난연성조성액을 혼합하되 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하여 교반 혼합한 후 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성한다.
상기 발포된 입자상의 수지발포체(P)는 폴리스틸렌발포체, 폴리올레핀계발포체, 폴리우레탄발포체 중에서 선택된 어느 1종으로 구성할 수 있다.
상기 난연성코팅액(C)은 난연성 ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지에 난연성을 보강하기 위한 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄, 단열성을 강화하기 위한 그래핀(graphene), 표면 코팅에 의한 접착성에 관여하는 점성을 조절하기 위한 메틸셀룰로스, 경화성 및 자기소화성을 부여하기 위한 규산소다 또는 염화마그네슘, 난연성을 강화하기 위한 난연제를 포함하도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 어느 1종일 수 있다.
상기 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄은 난연성수지의 흐름성을 우수하게 하여 혼합을 용이하게 하는 역할 또한 수행하며, 연소반응을 억제할 수 있다.
상기 난연제는 무기계 난연제 또는 인계 난연제일 수 있으며, 무기계 난연제는 붕산아연, 질화붕소, Mg(OH)2, Sb2O3, 구아니딘염, Sb2O5 중에서 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.
상기 인계 난연제는 데카브로모디페닐옥사이드, 방향족 인산에스테르, 할로겐함유 축합 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 폴리인산염, 트리페닐포스페이트, 크레질페닐포스페이트, 레졸디페닐포스페이트, 클로르에틸포스페이트 중에서 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.
여기에서, 상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 난연제 50~65중량부를 포함하도록 배합함이 바람직하다.
상기한 배합량에 의해 상기 난연성조성액을 조성함으로써 원료를 균일하게 분산시킬 수 있고 발포된 입자상의 수지발포체 표면을 커버하여 우수한 난연성과 더불어 단열성을 부여할 수 있다.
또한, 상기 난연성조성액(C)은 난연성 및 단열성 강화를 위해 규조토 또는 규산의 규산원과 트벨모라이트 또는 조노트라이트의 규산칼슘수소화물을 더 포함하도록 배합하는 조성을 갖게 할 수 있으며, 상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 규산원 5~10중량부와 규산칼슘수소화물 30~45중량부로 배합함이 바람직하다.
여기에서, 상기 규산원과 규산칼슘수소화물에 대해 최저치 미만으로 배합할 경우 난연성과 단열성을 강화하는데 어려움이 있고, 최대치를 초과할 경우 난연성과 단열성을 강화할 수 있으나 단열판넬(100)의 경량화에 걸림돌이 됨은 물론 경제성이 떨어진다 할 수 있다.
상기 단열재층(130)은 수분 배출 및 수분 침투 차단기능과 더불어 이를 통해 내구성 및 단열성을 유지하도록 하기 위해 난연성조성액에 발수제를 추가하여 배합할 수 있으며, 상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 5~10중량부를 배합함이 바람직하다.
여기에서, 발수제에 대해 5중량부 미만으로 할 경우 수분 배출 및 수분 침투 차단기능을 발휘할 수 없고, 10중량부를 초과할 경우 난연성이 저하될 수 있으며, 불소 등 다양한 소재에 의한 발수제가 사용될 수 있다.
또한, 상기 단열재층(130)은 발포된 입자상의 수지발포체와 난연성조성액을 혼합하기 전에 난연 상승효과와 열방출성 향상, 유독성 기체 및 연기 발생을 감소시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 발포된 입자상의 수지발포체에 일정의 점도를 갖는 실리콘오일을 코팅하고 경화 처리한 후, 상기 실리콘오일 코팅층을 갖는 발포된 입자상의 수지발포체에 난연성조성액을 혼합한 상태로 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성할 수도 있다.
이때, 상기 실리콘오일은 코팅효율 및 접착성을 높일 수 있도록 하기 위하여 3,000 내지 l0000cs 점도의 것을 적용함이 바람직하며, 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 실리콘오일 40~60중량부를 배합 및 교반 혼합함으로써 코팅하여 표면 처리함이 바람직하다.
또한, 상기 단열재층(130)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 베이스층(132)과 완충층(134)을 더 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
상기 베이스층(132)은 상기 단열재층(130)을 기준으로 양면상에 배치되고, 단열재층(130)의 외측 방향을 향하여 핫멜트층(132a), 박막층(132b), 나일론층(132c) 및 폴리프로필렌층(132d)의 순서대로 적층할 수 있다.
상기 핫멜트층은 상기 단열재층(130)으로 가스 및 수분이 침투되지 않도록 밀봉 또는 단열재층을 단열판넬(100)의 내부에서 고정시키는 역할을 하며, 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌아크릴산(EAA), 에틸렌메틸아크릴레이트(EMA), 에틸렌메타크릴릭산(EMAA), 에틸렌메틸메타크릴레이트(EMMA), 아이오노머(Ionomer) 및 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 핫멜트층은 평균두께 25㎛ 내지 60㎛로 형성함이 바람직한데, 평균두께를 25㎛ 미만으로 할 경우 열봉합 강도가 약하고 가스 및 수분침투 가능성이 있으며, 60㎛를 초과할 경우 경량화 및 박형 제조에 불리하다.
상기 박막층은 알루미늄 증착필름 또는 알루미늄박으로 형성할 수 있는 것으로서, 평균두께 4.5㎛ 내지 9㎛로 형성함이 바람직한데, 평균두께를 4.5㎛ 미만으로 할 경우 가스 및 수분 차단성이 저하될 수 있고, 9㎛를 초과할 경우 열전도율이 높아 단열효과가 저하될 수 있다.
상기 나일론층은 가스 차단성 및 유연성을 부여하는 역할을 하며, 평균두께는 15㎛ 내지 30㎛로 형성함이 바람직한데, 평균두께가 15㎛ 미만일 경우 공기 투기도가 높은 문제가 발생할 수 있고, 30㎛를 초과할 경우 박형 제조에 불리하다.
상기 폴리프로필렌층은 알루미나가 코팅된 형태의 것으로서 기계적 강도 및 수분 차단성을 부여하는 역할을 하며, 평균두께 8㎛ 내지 20㎛로 형성함이 바람직한데, 평균두께를 8㎛ 미만으로 할 경우 강도가 약해지고 투습성이 저하될 수 있으며, 20㎛를 초과할 경우 경량화 및 박형 제조에 불리하다.
상기 완충층(134)은 상기 단열재층(130)을 기준으로 양면상에 배치되는 베이스층(132) 각각의 외면에 배치되고, 베이스층(132)의 외측 방향을 향하여 폴리에틸렌층(134a), 층간코팅층(134b) 및 섬유보강층(134c)의 순서대로 적층할 수 있다.
상기 폴리에틸렌층은 층간 접착성 및 결합성을 매개하기 위한 역할을 하며, 평균두께 5㎛ 내지 40㎛로 형성함이 바람직한데, 평균두께가 5㎛ 미만일 경우 압출 가공성이 어렵고 접착력이 저하되며, 40㎛를 초과할 경우 두께가 너무 두꺼워서 샌드위치 판넬의 박형 제조에 불리하다.
상기 층간코팅층은 폴리에틸렌층을 형성하는 폴리에틸렌 수지가 불활성으로서 극성기가 없기 때문에 섬유보강층과의 접착성이 떨어질 수 있어 이들의 층간 접착성을 부여하기 위한 것으로서, 접착력과 내열성, 내수성, 내유성 측면에서 유리하도록 이소시아네이트계 앵커 코팅제로 형성함이 바람직하며, 도막량 0.5g/m2 내지 1.5g/m2으로 도막 처리하여 평균두께 0.3㎛ 내지 2.0㎛로 형성함이 바람직하다.
이때, 상기 층간코팅층에 있어 평균두께가 0.3㎛ 미만일 경우 폴리에틸렌층과 섬유보강층 간의 접착력이 떨어져서 외부 충격시 섬유보강층의 일부가 떨어질 수 있으며, 2.0㎛를 초과할 경우 층간코팅제의 사용이 과다하므로 경제성이 떨어진다.
상기 섬유보강층은 유리섬유 등이 사용될 수 있고 외부 충격시 완충을 위한 역할을 하며, 평균두께 30㎛ 내지 200㎛로 형성함이 바람직한데, 평균두께가 30㎛ 미만일 경우 외부 충격을 쉽게 완충할 수 없고, 200㎛를 초과할 경우 단열판넬의 유연성이 떨어져서 작업성 및 가공성이 떨어진다.
상기 접착제층(140)은 접착시트로 구성할 수도 있으며, 접착성은 물론 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 구성함이 바람직하다.
이때, 상기 극성 작용기는 하이드록실기, 카복실산기, 산무수기, 아미노기, 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 옥사졸린기, 말레이미드기, 인산기, 인산 에스터기, 붕산기, 붕산 에스터기, 티아란기 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 이와 같은 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 난연성 단열판넬(100)의 제조방법을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 난연성 단열판넬 제조방법은 난연성조성액 구비단계(S100), 난연성조성액 혼합단계(S200), 단열재 성형단계(S300), 단열재 숙성단계(S400), 및 금속판넬 접착 결합단계(S500)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 난연성조성액 구비단계(S100)는 난연성 ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 무기계 난연제 또는 인계 난연제 50~60중량부를 포함하는 난연성조성액을 구비하는 단계이다.
이때, 상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 어느 1종을 사용할 수 있다.
상기 무기계 난연제는 붕소, 붕산, 붕산아연, 질화붕소, Mg(OH)2, Sb2O3, 구아니딘염, Sb2O5 중에서 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.
상기 인계 난연제는 방향족 인산에스테르, 할로겐함유 축합 인산에스테르, 방향족 축합 인산에스테르, 폴리인산염, 트리페닐포스페이트, 크레질페닐포스페이트, 레졸디페닐포스페이트, 클로르에틸포스페이트 중에서 선택된 어느 1종 이상일 수 있다.
여기에서, 상기 난연성코팅액은 난연성 및 단열성 강화를 위해 규조토 또는 규산의 규산원과 트벨모라이트 또는 조노트라이트의 규산칼슘수소화물을 더 포함하도록 배합할 수 있는데, 상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 규산원 5~10중량부와 규산칼슘수소화물 30~45중량부로 배합하는 것이 바람직하다.
상기 난연성조성액 혼합단계(S200)는 상기 난연성조성액을 폴리스틸렌발포체, 폴리올레핀계발포체, 폴리우레탄발포체 중에서 선택된 어느 1종으로 된 발포입자상의 수지발포체에 교반 혼합하되, 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하는 단계이다.
상기 단열재 성형단계(S300)는 상기 난연성조성액과 혼합된 발포 입자상의 수지발포체를 금형틀에 넣고 100~120℃의 온도에서 가압하여 성형 가공함으로써 판형의 단열재를 성형하는 단계이다.
상기 단열재 성형단계(S300)에서는 상기 성형 가공된 단열재에 베이스층과 완충층을 더 포함되게 접착 결합하여 일체 구성하는 후가공을 실시할 수 있다.
이때, 상기 베이스층은 상기 단열재를 기준으로 양면상에 배치되고, 단열재의 외측 방향을 향하여 핫멜트층, 박막층, 나일론층, 및 폴리프로필렌층의 순서대로 적층할 수 있다.
상기 완충층은 상기 단열재층을 기준으로 양면상에 배치되는 베이스층 각각의 외면에 배치되고, 베이스층의 외측 방향을 향하여 폴리에틸렌층, 층간코팅층 및 섬유보강층의 순서대로 적층할 수 있다.
상기 핫멜트층은 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌아크릴산(EAA), 에틸렌메틸아크릴레이트(EMA), 에틸렌메타크릴릭산(EMAA), 에틸렌메틸메타크릴레이트(EMMA), 아이오노머(Ionomer, IO) 및 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지되, 평균두께 25㎛ 내지 60㎛로 형성함이 바람직하다.
상기 박막층은 알루미늄증착필름 또는 알루미늄박을 포함하되 평균두께 4.5㎛ 내지 9㎛로 형성함이 바람직하고, 상기 나일론층은 평균두께 15㎛ 내지 30㎛로 형성함이 바람직하며, 상기 폴리프로필렌층은 알루미나가 코팅된 구조를 갖도록 하되 평균두께 8㎛ 내지 20㎛로 형성함이 바람직하다.
상기 층간코팅층은 이소시아네이트계 앵커코팅제로 형성한 것으로서, 도막량 0.5g/m2 내지 1.5g/m2으로 이루어지되, 평균두께 0.3㎛ 내지 2.0㎛로 형성함이 바람직하고, 상기 폴리에틸렌층은 평균두께 5㎛ 내지 40㎛로 형성함이 바람직하며, 상기 섬유보강층은 평균두께 30㎛ 내지 200㎛로 형성함이 바람직하다.
상기 단열재 숙성단계(S400)는 상기 단열재 성형단계를 거친 판형의 단열재를 60~70℃의 온도를 유지하는 숙성실에서 3~5일 동안 숙성시키는 단계이다.
이러한 단열재 숙성을 통해서는 단열재 내부에서의 발포가스의 확산으로 인한 품질 변화와 수분에 의한 품질 저하를 방지할 수 있다.
상기 금속판넬 접착 결합단계(S500)는 상기 단열재 숙성단계를 마친 단열재의 양면에 접착시트 또는 접착제층을 이용하여 한쌍의 금속판넬을 접착 결합함으로써 상하에 위치된 한쌍의 금속판넬 사이에 단열재층을 개재하되 접착시트 또는 접착제층을 통해 결합되어 일체 구성되는 난연성 단열판넬을 완성하는 단계이다.
이때, 상기 접착시트 또는 접착제층은 접착성과 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 이루어진 것을 사용함이 바람직하다.
상기 극성 작용기는 하이드록실기, 카복실산기, 산무수기, 아미노기, 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 옥사졸린기, 말레이미드기, 인산기, 인산 에스터기, 붕산기, 붕산 에스터기, 티아란기 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 난연성조성액 구비단계(S100)와 상기 난연성조성액 혼합단계(S200)의 사이에는 발포입자상의 수지발포체에 대해 난연 상승효과와 열방출, 유독성 기체 및 연기 발생을 감소시킬 수 있도록 하기 위하여 일정의 점도를 갖는 실리콘오일로 코팅하여 표면 처리하고 경화시키는 단계(S150)를 개재할 수 있다.
상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 실리콘오일 40~60중량부를 배합 및 교반 혼합함으로써 코팅하여 표면 처리하되, 상기 실리콘오일은 3,000~10,000cs인 점도의 것을 적용함이 바람직하다.
이러한 실리콘오일 코팅을 통해서는 난연 상승효과와 더불어 열방출을 돕고, 유독성 기체 및 연기 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 난연성조성액 구비단계(S10) 이전에는 발포입자상의 수지발포체를 구비하기 위해 수지발포단계가 선행된다 할 것이다.
나아가, 본 발명에서는 상기 금속판넬 접착 결합단계(S500)를 수행하여 난연성 단열판넬(100)을 제조한 후에 후가공단계를 추가 실시할 수 있다 할 것인데, 상기 한쌍의 금속판넬 중 바깥측에 배치되는 외표면에 알루미늄입자분말 100중량부를 기준으로 하여 크롬이나 니켈 등의 금속가루 50~80중량부, 몬모릴로나이트 10~30중량부, 난연제로 데카브로모디페닐옥사이드 40~60중량부를 포함하는 난연성 강화코팅액으로 코팅하여 난연성 강화코팅층을 형성하는 구성을 갖게 할 수 있다.
삭제
여기에서, 상기 난연성 강화코팅층은 0.3mm 내지 1mm 두께로 형성할 수 있다.
한편, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조되는 주요 구성요소인 단열재에 대해 난연성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 아래의 표 1 및 표 2에 나타내었다.
(실시예 1)
난연성 ABS수지를 난연성수지로 한 100중량부를 기준으로 수산화마그네슘 10중량부, 카본블랙에 의한 그래핀 30중량부, 메틸셀룰로스 3중량부, 규산소다 20중량부, 방향족 인산에스테르에 의한 인계 난연제 50중량부를 포함하는 난연성조성액을 발포된 입자상의 수지발포체와 교반 혼합한 것을 금형틀에 넣고 110℃의 온도에서 가압하여 성형 가공함으로써 판형의 단열재를 성형하고, 70℃의 온도를 유지하는 숙성실에서 3일 동안 숙성시켜 단열재 샘플을 제조하였다.
이때, 상기 수지발포체 100중량부에 대해 난연성조성액 70중량부로 배합하였다.
구분 ISO 1182 판정기준 결과치
온도상승(△T) 중심과 표면의 온도상승 ≤30℃ ≤150℃
질량손실(△m) ≤50% ≤74%
화염유지시간(tf) ≤10초 ≤50초
(실시예 2)
멜라민수지를 난연성수지로 한 100중량부를 기준으로 수산화마그네슘 20중량부, 카본블랙에 의한 그래핀 30중량부, 메틸셀룰로스 4중량부, 규산소다 20중량부, 붕소와 붕산에 의한 무기계 난연제 50중량부를 포함하는 난연성조성액을 발포된 입자상의 수지발포체와 교반 혼합한 것을 금형틀에 넣고 120℃의 온도에서 가압하여 성형 가공함으로써 판형의 단열재를 성형하고, 60℃의 온도를 유지하는 숙성실에서 5일 동안 숙성시켜 단열재 샘플을 제조하였다.
이때, 상기 수지발포체 100중량부에 대해 난연성조성액 60중량부로 배합하였다.
구분 ISO 1182 판정기준 결과치
온도상승(△T) 중심과 표면의 온도상승 ≤30℃ ≤145℃
질량손실(△m) ≤50% ≤72%
화염유지시간(tf) ≤10초 ≤43초
이상에서와 같이, 본 발명에서는 난연성능이 우수한 단열재의 구비에 의해 난연성의 특성을 발휘할 수 있는 난연성 단열판넬을 제조할 수 있음을 보여주고 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.
100: 난연성 단열판넬 110,120: 금속판넬
130: 단열재층 140: 접착제층

Claims (9)

  1. 상하에 위치된 한쌍의 금속판넬 사이에 단열재층을 개재하되 접착시트 또는 접착제층을 통해 결합되어 일체 구성되며, 상기 단열재층을 형성하는 수지발포체로 폴리스틸렌발포체나 폴리올레핀계발포체 또는 폴리우레탄발포체가 이용되는 단열판넬에 있어서,
    상기 단열재층은,
    발포된 입자상의 수지발포체에 난연성 강화를 위해 난연성조성액을 혼합하되 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하여 교반 혼합한 후 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성하며,
    상기 난연성조성액은 난연ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지에 난연성을 보강하기 위한 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄, 단열성을 강화하기 위한 그래핀(graphene), 점성을 조절하기 위한 메틸셀룰로스, 경화성 및 자기소화성을 부여하기 위한 규산소다 또는 염화마그네슘, 난연성을 강화하기 위한 무기계 난연제 또는 인계 난연제를 포함하는 구성이되,
    상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 무기계 난연제 또는 인계 난연제 50~65중량부를 포함하며;
    상기 접착시트 또는 접착제층은 접착성과 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 이루어지고, 상기 극성 작용기는 하이드록실기, 카복실산기, 산무수기, 아미노기, 에폭시기, 아이소사이아네이트기, 옥사졸린기, 말레이미드기, 인산기, 인산 에스터기, 붕산기, 붕산 에스터기, 티아란기 중에서 1종 이상을 포함하며;
    상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 선택된 어느 1종인 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 난연성조성액은,
    난연성 및 단열성 강화를 위해 규조토 또는 규산의 규산원과 트벨모라이트 또는 조노트라이트의 규산칼슘수소화물을 더 포함하도록 배합하되,
    상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 규산원 5~10중량부와 규산칼슘수소화물 30~45중량부로 배합한 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 난연성조성액은,
    수분 배출 및 수분 침투 차단기능을 통해 내구성 및 단열성을 유지하도록 발수제를 추가하여 배합하되,
    상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 발수제 5~10중량부를 배합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단열재층은,
    베이스층과 완충층을 더 포함하는 구성이며;
    상기 베이스층은,
    상기 단열재층을 기준으로 양면상에 배치되고, 단열재층의 외측 방향을 향하여 핫멜트층, 박막층, 나일론층, 및 폴리프로필렌층의 순서대로 적층되며;
    상기 완충층은,
    상기 단열재층을 기준으로 양면상에 배치되는 베이스층 각각의 외면에 배치되고, 베이스층의 외측 방향을 향하여 폴리에틸렌층, 층간코팅층 및 섬유보강층의 순서대로 적층되며;
    상기 핫멜트층은 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌아크릴산(EAA), 에틸렌메틸아크릴레이트(EMA), 에틸렌메타크릴릭산(EMAA), 에틸렌메틸메타크릴레이트(EMMA), 아이오노머(Ionomer, IO) 및 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어지되, 평균두께 25㎛ 내지 60㎛이고;
    상기 박막층은 알루미늄증착필름 또는 알루미늄박을 포함하되 평균두께 4.5㎛ 내지 9㎛이고, 상기 나일론층은 평균두께 15㎛ 내지 30㎛이고, 상기 폴리프로필렌층은 알루미나가 코팅된 구조를 갖도록 하되 평균두께 8㎛ 내지 20㎛이며;
    상기 층간코팅층은 이소시아네이트계 층간코팅제로 형성한 것으로서, 도막량 0.5g/m2 내지 1.5g/m2으로 이루어지되, 평균두께 0.3㎛ 내지 2.0㎛이고;
    상기 폴리에틸렌층은 평균두께 5㎛ 내지 40㎛이며, 상기 섬유보강층은 평균두께 30㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단열재층은,
    발포된 입자상의 수지발포체와 난연성조성액을 혼합하기 전에 난연 상승효과와 열방출, 유독성 기체 및 연기 발생을 감소시킬 수 있도록 상기 발포된 입자상의 수지발포체에 3,000~10,000cs의 점도를 갖는 실리콘오일을 코팅하고 경화 처리한 후, 상기 실리콘오일 코팅층을 갖는 발포된 입자상의 수지발포체에 난연성조성액을 혼합한 상태로 금형틀에 넣어 성형 가공하고 숙성시켜 제조한 단열재로 구성하되, 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 실리콘오일 40~60중량부를 배합 및 교반 혼합함으로써 코팅하여 표면 처리한 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬.
  6. 상하에 위치된 한쌍의 금속판넬 사이에 단열재층을 개재하되 접착시트 또는 접착제층을 통해 결합되어 일체 구성되며, 상기 단열재층을 형성하는 수지발포체로 폴리스틸렌발포체나 폴리올레핀계발포체 또는 폴리우레탄발포체가 이용되는 단열판넬 제조방법에 있어서,
    (A) 난연성 ABS수지, 멜라민수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 1종 이상의 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 10~20중량부, 그래핀(graphene) 30~50중량부, 메틸셀룰로스 3~5중량부, 규산소다 또는 염화마그네슘 20~30중량부, 무기계 난연제 또는 인계 난연제 50~60중량부를 포함하는 난연성조성액을 구비하는 단계;
    (B) 상기 난연성조성액을 폴리스틸렌발포체, 폴리올레핀계발포체, 폴리우레탄발포체 중에서 선택된 어느 1종으로 된 발포입자상의 수지발포체에 교반 혼합하되, 상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 하여 난연성조성액 60~75중량부로 배합하는 단계;
    (C) 상기 난연성조성액과 혼합된 발포 입자상의 수지발포체를 금형틀에 넣고 100~120℃의 온도에서 가압하여 성형 가공함으로써 판형의 단열재를 성형하는 단계;
    (D) 상기 성형단계를 거친 판형의 단열재를 60~70℃의 온도에서 3~5일 동안 숙성시키는 단계;
    (E) 상기 숙성단계를 마친 단열재의 양면에 접착시트 또는 접착제층을 이용하여 한쌍의 금속판넬을 접착 결합함으로써 난연성 단열판넬을 완성하는 단계; 를 포함하며,
    상기 접착시트 또는 접착제층은 접착성과 난연성을 부여하기 위해 폴리올레핀 주쇄에 극성 작용기를 포함하는 중합체 또는 화합물로 이루어진 것을 사용하고;
    상기 그래핀은 흑연, 플러렌, 카본블랙, 탄소나노튜브(CNT) 중에서 어느 1종을 사용하는 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (A)와 (B) 단계의 사이에는,
    발포입자상의 수지발포체에 대해 난연 상승효과와 열방출, 유독성 기체 및 연기 발생을 감소시킬 수 있도록 하기 위하여 3,000~10,000cs의 점도를 갖는 실리콘오일로 코팅하여 표면 처리하고 경화시키는 단계; 를 개재하며,
    상기 수지발포체 100중량부를 기준으로 실리콘오일 40~60중량부를 배합 및 교반 혼합함으로써 코팅하여 표면 처리하는 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 난연성조성액은,
    난연성 및 단열성 강화를 위해 규조토 또는 규산의 규산원과 트벨모라이트 또는 조노트라이트의 규산칼슘수소화물을 더 포함하도록 배합하되,
    상기 난연성수지 100중량부를 기준으로 하여 규산원 5~10중량부와 규산칼슘수소화물 30~45중량부로 배합하여 구성하는 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    (F) 상기 난연성 단열판넬을 완성한 후에 후가공을 실시하는 단계; 를 더 포함하되,
    상기 한쌍의 금속판넬 중 바깥측에 배치되는 외표면에 알루미늄입자분말 100중량부를 기준으로 하여 크롬 또는 니켈의 금속가루 50~80중량부, 몬모릴로나이트 10~30중량부, 데카브로모디페닐옥사이드 40~60중량부를 포함하는 코팅액을 도포하여 코팅층을 형성하며, 0.3mm 내지 1mm 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 난연성 단열판넬 제조방법.
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