KR101984644B1

KR101984644B1 - 단열재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101984644B1
Application number: KR1020180109135A
Authority: KR
Inventors: 하순종
Original assignee: (주)코디엠
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2019-06-18

Abstract

본 발명은 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성이 탁월하며, 공간 활용성이 우수하고, 특히 단열 효과가 획기적으로 향상된 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 단열재는, 다수의 단열부가 적층되어 구성되고, 상기 단열부는, 내부에 중공을 포함하고 다수의 기공을 구비한 발포층, 상기 발포층의 일 측에 적층된 제1박판층, 상기 발포층의 타 측에 적층된 제2박판층 및 상기 중공을 형성하는 상기 발포층의 내벽에 구비되는 제3박판층을 포함한다.

Description

단열재 및 그 제조방법{HEAT INSULATING MATERIALS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 시멘트, 석재 등으로 구성된 벽체와 외부 마감 사이에 구비된 단열재에 관한 것으로, 보다 상사하게는 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성이 탁월하며, 공간 활용성이 우수하고, 특히 단열 효과가 획기적으로 향상된 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아파트와 같은 주거용 건물, 사무실과 같은 상업용 건물, 관공서, 학교 등과 같은 공공용 건물 등과 같은 모든 종류의 건물들은 단열을 위해 시멘트, 석재 등으로 구성된 벽체와 외부 마감 사이에 단열재를 구비한다.

이러한 단열재는 복사열, 전도열 등을 차단하여 외부와의 단열을 제공하여 냉방 또는 난방 효율을 높이고, 추가로 충격 흡수, 방음, 방지 등의 효과를 제공한다.

이러한 단열재에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-0775716호(2007년11월05일)(종래기술1)가 있는데, 종래기술1은 개인용 컴퓨터, 정보 기구, 전자 기구, 보온 보냉 기구, 방한 용품, 의류, 주택 부재에 사용하기 위해, 각종 형상으로 형성될 수 있고 자유롭게 절곡 가능한 진공 단열재를 제시하고 있다.

또한 단열재에 관한 또 다른 종래의 기술로, 등록특허 제10-1846305호(2018년04월02일)(종래기술2)가 있는데, 종래기술2는 몸체 내부에 단열공간을 형성토록 하여 초경량 및 단열성을 갖도록 함으로써 시공성을 향상시킴은 물론 제조원가를 절감토록 한 에어 단열 건축자재를 제시하고 있다.

그러나 종래기술1은 소형 물품에 대한 단열을 제공하기 위해 적합한 것으로, 건물 벽체와 마감 사이에 적용하는 경우, 그 부피가 상당하여 공간 활용성이 저하되고, 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성을 충분히 확보할 수 없으며, 특히 단열 효과 면에서 충분한 효과를 기대하기 어렵다는 문제가 있다.

또한 종래기술2는 폴리에틸렌 등과 같은 열가소성수지, 폴리우레탄 등과 같은 열경화성수지 자체의 물성과 단열 가스에 의해 충진된 내부 공간만으로 단열 효과를 제공해야 하기 때문에, 역시 완충, 방음, 방수 및 난연성을 충분히 확보할 수 없으며, 특히 단열 효과 면에서 충분한 효과를 기대하기 어렵다는 문제가 있다.

따라서 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성이 탁월하고, 특히 단열 효과가 우수한 단열재의 필요성이 재고되는 바이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성이 탁월하며, 공간 활용성이 우수하고, 특히 단열 효과가 획기적으로 향상된 단열재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 단열 효과 향상을 위한 박판의 적층이 쉽게 이루어질 수 있도록 함으로써, 제조 용이성을 향상시키고 나아가 생산 자동화가 보다 용이하게 가능토록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 단열 효과 향상을 위한 내부 박판 적층 과정이 보다 편리하게 수행될 수 있도록 하며, 특히 내부 박판과 발포층 간의 견고한 결합이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성, 단계 및 특징을 갖는다.

먼저, 본 발명에 따른 단열재는 다수의 단열부가 적층되어 구성되고, 상기 단열부는, 내부에 중공을 포함하고 다수의 기공을 구비한 발포층, 상기 발포층의 일 측에 적층된 제1박판층, 상기 발포층의 타 측에 적층된 제2박판층 및 상기 중공을 형성하는 상기 발포층의 내벽에 구비되는 제3박판층을 포함한다.

다음으로, 본 발명에 따른 단열재의 제조 방법은, 발포성 재료 공급부를 통해 발포성 재료가 공급되는 단계, 그리고 제3박판 공급부를 통해 상기 발포성 재료의 일 측으로 제3박판이 공급되는 단계, 그리고 상기 제3박판 공급부의 일 측에 구비된 압착부가 상기 제3박판의 일 측을 압착하는 단계, 그리고 제1박판 공급부를 통해 상기 제3박판의 일 측으로 제1박판이 공급 및 적층되는 단계를 포함한다.

또한 상기 압착부는 회전축을 포함하는 롤러로 구성되고, 상기 압착부의 접면에는 상기 중공에 상응하는 형상을 갖는 대응돌기가 상기 중공의 간격과 동일한 간격으로 형성될 수 있음을 특징으로 한다.

상기 구성, 단계 및 특징을 갖는 본 발명은 발포층의 양 측에 적층되는 제1박판층과 제2박판층을 통해 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성을 향상시켰으며, 또한 박판을 이용함으로써 그 부피를 최소화하여 우수한 공간 활용성을 제공하고, 나아가 발포층의 내부 중공을 제1 내지 제3박판층(특히 내부 제3박판층)을 통해 완전 밀폐함으로써 단열 효과가 획기적으로 향상된다는 효과를 갖는다.

또 발포성 재료 공급, 제3박판의 공급 및 압착 과정을 통해, 단열 효과 향상을 위한 박판의 적층이 쉽게 이루어질 수 있도록 함으로써, 향상된 제조 용이성은 물론 보다 용이한 생산 자동화 실현을 제공하는 효과를 갖는다.

또 내부 박판인 제3박판을 압착하는 압착부를 롤러와 그 접면에 구비되고 중공에 상응하는 형상 및 간격을 갖는 대응돌기를 포함하여 구성함으로써, 단열 효과 향상을 위한 내부 박판 적층 과정이 보다 편리하게 수행될 수 있도록 하고, 나아가 내부 박판과 발포층 간의 결합이 견고하게 이루어지도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1실시예(내부 박판 미구비)에 따른 단열재의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2실시예(내부 박판 구비)에 따른 단열재의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 단열재 제조 방법의 각 단계를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 단열재 제조 장치의 각 구성을 도시한 구성도.
도 5는 내부 박판 구비에 관한 일 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 충격 흡수, 방음, 방수 및 난연성이 탁월하며, 공간 활용성이 우수하고, 특히 단열 효과가 획기적으로 향상된 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 단열재(이하 본 단열재(I)) 및 그 제조방법(이하 본 방법)에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 본 단열재(I)는 다수의 단열부가 적층되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 단열재(I)는 도 1과 같은 평면 형상을 가지며, 적층되는 각 단열부는 도 2와 같은 구조를 갖는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각 단열부는 내부에 중공(41)을 포함하고 다수의 기공을 구비한 발포층(4), 발포층(4)의 일 측에 적층된 제1박판층(1), 발포층(4)의 타 측에 적층된 제2박판층(2)을 포함한다.

각 구성 별로, 발포층(4)은 전도열의 차단, 난연, 방음, 방습, 방진을 제공하는 구성으로, 완충성 향상을 위해 독립 기포를 가진 발포체에 의하여 구성되며, 이에 따라 발포층(4)은 다수의 기공을 구비하게 된다.

특히 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 발포층(4)은 내부에 중공(41)을 포함하는데, 중공(41)은 상기한 단열, 방음, 방진 효과를 극대화하기 위해 구비되며, 중공(41) 내부는 진공 상태인 것이 바람직하기 때문에 중공(41)에는 단열 가스가 충진되는 것이 바람직하다. 이러한 단열 가스로는 불활성 기체가 사용되는 것이 바람직하며, 대표적으로는 아르곤(Ar) 가스가 그 예일 수 있다.

그리고 발포층(4)을 구성하는 발포체는 발포성 재료에 의하여 제조되는 것이 바람직하고, 이러한 발포성 재료는 폴리에틸렌으로 구성될 수 있는데, 이는 폴리에틸렌이 열가소성을 가져 제조가 용이하고, 내약품성, 절연성, 방습성, 내한성이 뛰어나기 때문이다. 특히 폴리에틸렌은 내열성이 떨어지는 단점이 있는데, 이를 해결하기 위해 보다 바람직하게는 발포체가 가교된 폴리에틸렌 폼(Cross Linked PE Foam)으로 구성되는 것이다.

다음으로, 제1박판층(1)과 제2박판층(2)은 각각 발포층(4)의 일 측과 타 측에 적층되는 구성으로, 그 명칭에서도 알 수 있듯이 얇은 박판의 형태로 된 금속 재질로 구성된다.

이러한 제1 및 제2박판층(1)(2)은 복사열의 차단, 방음, 표면 강화, 난연을 위해 구비되며, 특히 제1 및 제2박판층(1)(2)은 알루미늄 포일(Pure Aluminium)로 구성되는 것이 바람직한데, 알루미늄 포일은 내구성, 내열성, 내진성 및 방음성이 훌륭하고 특히 광반사 및 열반사가 가능하여, 복사열 차단에 있어서 큰 효과를 갖는다.

상기 제1 및 제2박판층(1)(2)은 얇은 박판의 형태로 구성되기 때문에 단열재가 차지하는 부피를 최소화하여 공간 활용성을 향상시킨다.

상기 도 1의 원 영역에는 발포층(4), 제1박판층(1) 및 제2박판층(2)을 구성된 단열부가 도시되어 있는데, 본 단열재(I)는 이러한 단열부가 다수 적층되어 구성된다는 것은 상기한 바 있다. 이 때 상대적으로 상부에 위치한 상부 단열부의 제2박판층(2)과 상대적으로 하부에 위치한 하부 단열부의 제1박판층(1)은 공유될 수 있고, 이 경우 상부 단열부의 제2박판층(2)과 하부 단열부의 제1박판층(1)은 동일한 구성일 수 있다.

다음으로, 본 단열재(I)는 단열부(H)가 중공(41)을 형성하는 발포층(4)의 내벽(42)에 구비되는 제3박판층(3)을 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

상기 제3박판층(3)은 중공(41)에 대한 완전한 밀폐를 제공하여 단열 성능은 물론 내열, 내진, 방음 성능을 보다 향상시키는 데에 기여한다.

도 1과 같은 제1 및 제2박판층(1)(2)만을 구성한 제1실시예에서는 발포체의 기공과 구조적 느슨함에 의하여 중공(41)으로 전달된 열, 음파, 충격 등이 발포체 측으로 유입될 가능성이 높은데, 제2실시예인 도 2와 같이 제3박판층(3)을 통해 발포층(4)의 내벽(42)을 밀폐하는 경우 중공(41)의 일 측(도면상 상부)에는 제1박판층(1)이, 중공(41)의 타 측(도면상 하부)에는 제2박판층(2)이, 중공(41)의 내측부에는 제3박판층(3)이 구비되어 중공(41)이 박판에 의하여 완전 밀폐되고, 이에 단열, 내열, 내진, 방음 성능 모두 향상되게 된다.

보다 구체적으로는, 제3박판층(3)은 발포층(4)의 내벽(42) 중 일 측벽(42a)과 타 측벽(42b)에 모두 구비되는데, 제조 편의를 위해 제3박판층(3)은 일 측벽(42a), 바닥, 타 측벽(42b) 모두에 이어지도록 구비되며, 이에 중공(41)의 하부에는 제3박판층(3)과 제2박판층(2)이 모두 구비되게 된다. 제3박판층(3)과 관련한 제조 편의성 부분에 대해서는 이하 본 방법의 설명에서 다시 다루기로 한다.

추가로, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 단열재(I)는 발포층(4)의 외면, 구체적으로는 제1박판 또는 제3박판과 접촉하는 발포층(4)의 일면(상면), 제3박판과 접촉하는 발포층(4)의 내측면, 제2박판과 접촉하는 발포층(4)의 타면(하면)에는 각 구성 간의 접착을 위한 접착층이 구비될 수 있고, 이 접착층은 접착성을 갖는 재질로 구비될 수 있으며, 또는 폴리에틸렌을 도포 및 냉각하여 구성할 수 있다. 폴리에틸렌을 도포 및 냉각하여 접착층을 구성하는 경우, 가열을 통해 열융착 방식으로 접착할 수 있다.

또한 접착층은 제3박판과 제1박판의 사이, 제3박판과 제2박판의 사이에도 구비될 수 있는데, 이때의 접착층은 금속, 그 중에서도 알루미늄 포일의 접착을 가능하게 하는 접착제를 통해 구비되는 것이 바람직하다.

추가로, 역시 도면에는 도시하지 않았으나, 본 단열재(I)는 발포체와 각 박판(1)(2)(3) 사이에 구비되는 부직포층을 더 포함할 수도 있는데, 이 경우 단열, 방음, 방습 성능이 향상될 수 있는 반면, 제품의 두께는 두꺼워지게 되므로, 설계 사양에 따라 선택적으로 구비될 수 있다.

이하 본 단열재(I)의 제조 방법(본 방법)에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 방법은 발포성 재료 공급 단계(S1), 제3박판 공급 단계(S2), 제3박판 압착 단계(S3), 제1박판 적층 단계(S4)를 포함하고, 추가로 단열 가스 공급 단계(S5) 및 제2박판 적층 단계(S6)를 포함한다.

상기 본 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 발포성 재료 공급 단계(S1)를 수행하는 발포성 재료 공급부(400), 제3박판 공급 단계(S2)를 수행하는 제3박판 공급부(300), 제3박판 압착 단계(S3)를 수행하는 압착부(500), 제1박판 적층 단계(S4)를 수행하는 제1박판 공급부(100)와 적층부(600), 제2박판 적층 단계(S6)를 수행하는 제2박판 공급부(200)와 적층부(600)를 포함하는 단열재 제조 장치(A)에 의하여 수행된다.

도 3 내지 도 5를 참고하여 본 방법의 각 단계 별로 설명하면, 먼저 발포성 재료 공급 단계(S1)는 발포성 재료 공급부(400)(400)를 통해 발포성 재료가 공급되는 단계로, 발포성 재료는 발포층(4)을 구성하는 자재로, 상기한 발포체의 형태로 성형되어 공급되거나 또는 공급된 이후 소정의 과정을 거쳐 성형될 수 있다. 상기에서 발포체라는 표현 대신에 발포성 재료라는 표현을 사용한 것은 이처럼 성형 시점이 달리 실시될 수 있기 때문이다. 공급된 발포성 재료에는 발포층(4)의 중공(41)이 구비되어 있어야 한다.

또한 발포성 재료 공급부(400)(400)는 발포성 재료가 저장되는 저장파트, 발포성 재료를 이송하는 이송파트를 포함하고, 또한 선택적으로 발포성 재료의 성형을 수행하는 성형파트를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는 저장파트는 저장탱크로 구성될 수 있으며, 이송파트는 컨베이어벨트로 구성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제3박판 공급 단계(S2)는 제3박판 공급부(300)를 통해 발포성 재료의 일 측으로 제3박판이 공급되는 단계로, 제3박판 공급부(300)는 제3박판을 발포성 재료의 일 측으로 공급하며, 발포성 재료 공급부(400)와 유사하게 제3박판이 저장되는 저장파트, 제3박판을 이송하는 이송파트 등을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 저장파트는 제3박판이 감겨 보관되는 권취롤로 구성될 수 있고, 이송파트는 컨베이어벨트 또는 이송롤로 구성될 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제3박판 압착 단계(S3)는 제3박판 공급부(300)의 일 측에 구비된 압착부(500)가 제3박판의 일 측을 압착하는 단계로, 제3박판이 발포성 재료의 일 측에 배치된 상태에서 압착부(500)가 제3박판의 일 측을 압착하여 제3박판층(3)과 발포층(4)이 적층되도록 한다.

일 실시예로, 압착부(500)는 회전축을 포함하는 롤러(502)로 구성될 수 있으며, 압착부(500)의 접면에는 중공(41)에 상응하는 형상을 갖는 대응돌기(503)가 중공(41)의 간격과 동일한 간격으로 형성될 수 있음을 특징으로 한다.

압착부(500)의 접면이라 함은 제3박판과 접촉되는 부분을 의미하며, 롤러(502)로 구성됨을 감안할 때 회전축에 의하여 회전하는 회전면이 되고, 대응돌기(503)는 중공(41)의 형상 및 간격에 상응하는 형상 및 간격을 가지며, 대응돌기(503)가 제3박판을 압착하여 발포층(4)의 내벽(42)에 제3박판층(3)이 적층될 수 있도록 한다.

또한 압착부(500)는 필요에 따라 가열수단을 더 구비하여 제3박판을 발포체에 열융착시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 발포성 재료 공급 단계(S1), 제3박판 공급 단계(S2) 및 제3박판 압착 단계(S3)를 거친 중간재(편의상 단열재 또는 단열부(H)가 완성되기 전 중간 결과물을 중간재로 통칭)는 발포층(4)의 상면과 내벽(42) 및 중공(41)의 바닥부에 걸쳐 제3박판층(3)이 적층된다. 제3박판층(3)은 중공(41)에 대한 완전한 밀폐를 제공하여 단열 성능은 물론 내열, 내진, 방음 성능을 보다 향상시키는 데에 기여하는데, 특히 본 방법은 제3박판층(3)이 상기 단계(S1~S3)를 거쳐 적층되는 특징에 의하여 제조 용이성 향상은 물론 자동화가 용이하다는 장점을 갖는다.

다음으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1박판 적층 단계(S4)는 제1박판 공급부(100)를 통해 제3박판의 일 측으로 제1박판이 공급 및 적층되는 단계로, 제3박판층(3)과 발포층(4)이 형성된 중간재의 일 측으로 제1박판이 공급되며, 적층부(600)에 의하여 제1박판층(1)이 적층된다.

여기에서, 제1박판 공급부(100)는 제1박판을 제3박판의 일 측으로 공급하며, 제3박판 공급부(300)와 동일하게 제1박판이 저장되는 저장파트, 제1박판을 이송하는 이송파트 등을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 저장파트는 제1박판이 감겨 보관되는 권취롤로 구성될 수 있고, 이송파트는 컨베이어벨트 또는 이송롤로 구성될 수 있다.

또한 도 4를 참고하면, 적층부(600)는 제1박판을 제3박판층(3) 및 발포층(4)이 형성된 중간재의 일 측에 적층시키는데, 이러한 적층부(600)는 도 5와 같이 롤부재로 구성될 수 있으며, 상기한 압착부(500)와 마찬가지로 가열수단이 더 구비되어 열융착이 가능하게 구성될 수 있다.

추가로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 방법은 단열 가스 공급 단계(S5)를 더 포함하는데, 단열 가스 공급 단계(S5)는 발포층(4)의 중공(41)에 단열 가스를 공급하는 단계로, 상기한 제1박판 적층 단계(S4) 이전 또는 동시 또는 이후에 진행될 수 있고, 바람직하게는 제1박판 적층 단계(S4) 이전에 수행될 수 있다.(단열 가스 공급 단계(S5)의 수행 단계는 선택적으로 배치될 수 있기 때문에, 도 3에서는 제1박판 적층 단계(S4) 하부에 도시함)

또한 추가로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 방법은 제2박판 적층 단계(S6)를 더 포함하는데, 제2박판 적층 단계(S6)는 발포층(4)의 하부에 제2박판을 적층하는 단계로, 그 구비 위치에 차이가 있을 뿐 제1박판 적층 단계(S4)와 동일하며, 이에 제2박판 공급부(200)의 구성 역시 제1박판 공급부(100)의 구성과 동일하고, 적층부(600)를 거친다는 점 역시 동일하다. 이러한 제2박판 적층 단계(S6)는 상기한 본 방법의 각 단계 중 발포성 재료 공급단계 이후의 어느 단계의 이전에 수행되어도 무방하다.(제2박판 적층 단계(S6)의 수행 단계는 역시 선택적으로 배치될 수 있기 때문에, 도 3에서는 단열 가스 공급 단계(S6)의 하부에 도시함)

또한 추가로, 본 방법은 발포층(4)의 외면에 접착제를 도포하는 접착제 도포 단계(미도시)를 더 포함할 수 있는데, 접착제 도포 단계는 제3박판 공급 단계(S2) 이전, 제1박판 적층 단계 이전, 제2박판 적층 단계 이전 중 일 이상의 시점에 수행되는 것이 바람직하고, 여기에서 접착제는 상기한 냉각된 폴리에틸렌, 알루미늄의 접착이 가능한 접착성 물질로 구성될 수 있다.

한편, 제1 내지 제3박판은 외부 요인에 의하여 파손의 우려가 있는 바, 본 발명은 제1 내지 제3박판들에 대한 보호를 강화할 수 있는 방안을 제시한다.

즉, 본 발명은 제1 내지 제3박판층(1)(2)(3) 중 일 이상의 외면에는 보호제의 도포 및 경화에 의하여 보호막이 구비될 수 있음을 특징으로 한다.

이러한 보호막은 그 구비가 간편하게 이루어져야 하고, 부착성이 우수하여야 하며, 나아가 향상된 방부성, 내화성, 방청성을 구비해야만 하고, 더하여 신속한 경화로 인한 향상된 제조성, 발수 처리를 통한 향상된 방수성을 구비할 필요성이 있다.

상기 효과를 제공하는 본 발명의 보호막을 위한 보호제 조성물은 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부, 폴리에스테르아크릴레이트 150 ~ 250중량부, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 30 ~ 40중량부, 폴리비닐아세테이트 50 ~ 100중량부, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 1 ~ 5중량부, 실리카 에어로겔 25 ~ 35중량부, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 10 ~ 25중량부, 소디움실리케이트 30 ~ 50중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 10 ~ 70중량부, 에틸실리코네이트 30 ~ 60중량부, 에틸렌디아민테트라아세테이트 1 ~ 5중량부, 테트라에톡시실란 0.5 ~ 2.5중량부를 포함한다.

각 구성 별로, 먼저 (Phenoxyethylacrylate)페녹시에틸아크릴레이트는 아크릴레이트계 모노머로서 사용되며, 적당한 흐름성 확보와 우수한 내열 특성을 갖기 때문에 다양한 아크릴레이트계 모노머 중에서 본 조성물에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 후술하는 각 조성물들의 사용량은 이 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부를 기준으로 서술하기로 한다.

다음으로, (Polyesteracrylate)폴리에스테르아크릴레이트는 아크릴레이트계 올리고머로서 사용되며, 적정 접착성, 강도 및 내구성을 갖기 때문에 다양한 아크릴레이트계 올리고머 중에서 본 조성물에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 이러한 폴리에스테르아크릴레이트는 150 ~ 250중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 상기 수치 범위를 벗어나 사용하는 경우 보호막의 접착, 강도 및 내구성이 현저하게 저하되는 것이 확인되었다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 200중량부로 확인되었다.

다음으로, (2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphineoxide)2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드는 개시제로서 사용되며, 다양한 개시제 중에서 상기한 페녹시에틸아크릴레이트와 폴리에스테르아크릴레이트와 함께 사용할 때 가장 우수한 물성을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다. 이러한 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드는 30 ~ 40중량부가 사용되는 것이 바람직하며, 30중량부 미만으로 사용되는 경우 충분한 라디칼의 형성이 어렵고, 40중량부를 초과하여 사용되는 경우 물성이 현저하게 저하되며, 상기 조성 범위를 벗어나 사용하는 경우 특히 경화시간 및 흐름성에서 눈에 띄는 물성 저하가 관찰되었다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 35중량부로 확인되었다.

다음으로, (Polyvinylacetate)폴리비닐아세테이트는 보호제의 고착력을 향상시키는 고착제로서 사용되며, 그 사용량은 50 ~ 100중량부인 것이 바람직하다. 가령 50중량부 미만으로 사용되는 경우 도막의 유연성 하락으로 보호제가 잘 고착되지 못하는 문제가 있고, 100중량부를 초과하여 사용되는 경우 보호제의 건조성이 하락하는 문제가 있다. 반복 실험 결과 최적의 사용량은 70중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (2-Methyl-4-Isothiazoline-3-one)2-메틸-4-이소티아졸린-3-온은 방부제로서 사용되며, 그 사용량은 1 ~ 5중량부인 것이 바람직하다. 상기 조성 범위를 벗어나 사용되는 경우 뚜렷한 문제점이 나타난 것은 아니나, 반복 실험 결과 상기 조성 범위에서 가장 현저한 효과를 나타내었다.

다음으로, (Silica Aerogel)실리카 에어로겔은 확산된 기공을 바탕으로 내화 및 단열성을 증진시키는 역할을 하는 조성물로, 내화제 및 단열제로서 사용된다. 이러한 실리카 에어로겔은 80 ∼ 99.87%의 기공율과 1 ∼ 50nm의 기공 크기를 갖는 비표면적이 매우 큰 물질로, 투명 극저밀도 소재로, 높은 투광성과 낮은 열전도도를 특성으로 하기 때문에 투명 단열재로의 높은 잠재력을 가지고 있다. 이러한 실리카 에어로겔은 수분을 흡수하면 겔 구조 특성 및 물성이 저하되기 때문에 표면이 소수화 처리되는 것이 바람직하고, 그 사용량은 25 ~ 35중량부인 것이 바람직하다. 상기 조성 범위를 벗어나 사용되는 경우 최적의 물성을 확보할 수 없다는 문제가 있으며, 특히 35중량부를 초과하여 사용하는 경우 경제성 저하의 문제를 야기하게 된다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 30중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane)3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란은 각 조성물 특히 고분자 조성물들의 계면 접착성을 높여 물성을 향상시키기 위한 커플링제로 사용되며, 그 사용량은 10 ~ 25중량부인 것이 바람직하다. 상기 조성비를 벗어나 사용되는 경우 조성물 간의 결합력이 효과적으로 발현되지 않는다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 20중량부로 확인되었다.

다음으로, (Sodiumsilicate)소디움실리케이트는 방청제로서 첨가되며, 다양한 방청제 조성물 중 비교적 경제성이 우수하다는 장점이 있다. 이러한 소디움실리케이트의 바람직한 사용량은 30 ~ 50중량부인데, 가령 30중량부 미만으로 사용되는 경우 방청 능력의 보장이 어렵고, 50중량부를 초과하여 사용되는 경우 경제성이 저하되는 문제가 있다. 경제성과 방청 능력 모두를 고려한 최적의 사용량은 40중량부이다.

다음으로, (Hydroxyethylacrylate)하이드록시에틸아크릴레이트는 부착증진제로서 첨가되며, 하이드록시에틸아크릴레이트는 특히 경화성이 뛰어나다는 장점이 있어 채용되었다. 바람직한 사용량은 10 ~ 70중량부인데, 가령 10중량부 미만으로 사용되는 경우 부착 증진 효과가 제대로 발현되지 않으며, 70중량부를 초과하여 사용되는 경우 휘발도가 높아져 독성이 강해지게 되는 문제점이 있다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 40중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (Ethylsiliconate)에틸실리코네이트는 보호막의 내식성, 내충격성, 내자상성(자상/스크래치에 견디는 정도) 및 표면 경도를 상승시키기 위한 강도강화제로서 첨가되며, 평균 입자 크기는 10 ~ 20 nm인 것이 바람직하고, 그 바람직한 사용량은 30 ~ 60중량부이다. 가령 30중량부 미만으로 사용되는 경우 충분한 강도를 얻을 수 없고, 60중량부를 초과하여 사용하는 경우 과도한 강성에 의해 시공 후 크랙 발생 가능성이 높아진다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 40중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (Ehtylenediaminetetracetate)에틸렌디아민테트라아세테이트는 흡착강화제로서 사용되며, 보호막의 초기 시공 시의 흡착력을 강화하여 결과적으로 부착력을 향상시킨다. 에틸렌디아민테트라아세테이트의 바람직한 사용량은 1 ~ 5중량부이며, 상기 조성 범위를 벗어나 사용되는 경우 흡착 강화 효과가 적절하게 발현되지 않는다.

다음으로, (Tetraethoxysilane)테트라에톡시실란은 가수분해 축합되어 보호막의 방수성 및 발수성을 부여하고 방부성을 향상시키기 위해 첨가되며, 0.5 내지 2.5중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만으로 사용되는 경우 방수성, 발수성 및 방부성 향상 효과가 미미하며, 2.5중량부를 초과하여 사용되는 경우 시공성이 저하되는 문제가 있다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 2중량부로 확인되었다.

상기 구성 및 조성 범위의 한정을 갖는 본 발명의 보호막은 건조 온도 한정이 별도로 필요 없고, 흐름성이 없이 경화가 빠르게 이루어지기 때문에 보호막의 구비가 간편하게 이루어지고, 나아가 우수한 부착성은 물론, 향상된 방부성, 내화성, 방청성을 구비하고, 더하여 방수성이 탁월하다는 장점을 갖는다.

[실시예]

이하 본 발명에 따른 보호제 조성물과 이에 의하여 형성된 보호막의 효과를 실험하기 위하여, 실시예1 내지 3 각각의 조성비로 혼합된 보호제(500g)를 시험용 블록에 각각 도포한 후, UV 경화를 거쳐 경화하여 시험용 블록 외면에 보호막을 형성한 후, 각각의 시험용 블록을 이용하여 이하 실험예1 내지 4에 따라 실험을 실시하였다.(아래 성분표 참조)

[성분표]

[실험예1]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록의 UV 경화 시간을 측정한 결과, 실시예1은 약 1분, 실시예2는 약 1분 30초, 실시예3은 2분으로 측정되었다. 따라서 실시예1 내지 3 모두 전체적인 경화 시간은 짧은 편에 속하며, 특히 세 실시예 모두 흐름성 없이 신속한 경화가 진행되는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예2]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록에 크로스-컷(cross-cut) 시행 결과, 실시예 1 내지 3 모두 오차 범위 1% 내에서 전혀 박리가 일어나지 않았다.(박리율 1% 미만)

이 후, 실시예 1 내지 3 각각의 시험용 블록 외면에 불규칙한 돌출부위를 갖는 스크래처를 통해 긁는 실험을 수행한 결과, 실시예1은 보호막 대부분이 파손되었고, 실시예2 및 3에서는 오차 범위 5% 내에서 보호막의 파손이 전혀 일어나지 않았다.(파손율 5% 미만)

따라서 실시예1에 비하여 실시예2 및 3이 보호막의 부착력과 강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.

[실험예3]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록 외면에 토치를 통해 10분간 화염을 직접 분사하는 실험을 수행한 결과, 실시예1 및 2에서는 일부 연소 및 용융이 발생하였으나, 실시예3에서는 약간의 그을음이 발생할 뿐 보호막이 전혀 연소되지 않았다.

따라서 실시예1 및 2에 비하여 실시예3이 내화성 및 단열성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

[실험예4]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록 외면에 6시간 동안 물을 분사한 후, 보호막을 제거하고 시험용 블록의 내부 침습도를 검사한 결과 실시예1 및 2에서는 소량의 습기가 검출되었고, 실시예3에서는 습기가 전혀 검출되지 않았다.

따라서 실시예1 및 2에 비하여 실시예3이 방수성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

I: 본 단열재
1: 제1박판층 2: 제2박판층
3: 제3박판층
4: 발포층 41: 중공
42: 내벽
A: 단열재 제조 장치
100: 제1박판 공급부 200: 제2박판 공급부
300: 제3박판 공급부 400: 발포성 재료 공급부
500: 압착부 502: 롤러
503: 대응돌기
600: 적층부

Claims

다수의 단열부가 적층되어 구성되는 단열재에 있어서,
상기 단열부는, 내부에 중공을 포함하고 다수의 기공을 구비한 발포층, 상기 발포층의 일 측에 적층된 제1박판층, 상기 발포층의 타 측에 적층된 제2박판층 및 상기 중공을 형성하는 상기 발포층의 내벽에 구비되는 제3박판층을 포함하고,
상기 제1 내지 제3박판층 중 일 이상의 외면에는 보호제의 도포 및 경화에 의하여 보호막이 구비되고,
상기 보호제는, 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부, 폴리에스테르아크릴레이트 150 ~ 250중량부, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 30 ~ 40중량부, 폴리비닐아세테이트 50 ~ 100중량부, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 1 ~ 5중량부, 실리카 에어로겔 25 ~ 35중량부, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 10 ~ 25중량부, 소디움실리케이트 30 ~ 50중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 10 ~ 70중량부, 에틸실리코네이트 30 ~ 60중량부, 에틸렌디아민테트라아세테이트 1 ~ 5중량부 및 테트라에톡시실란 0.5 ~ 2.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재.
삭제
청구항 1에 기재된 단열재의 제조 방법에 있어서,
발포성 재료 공급부를 통해 발포성 재료가 공급되는 단계;
제3박판 공급부를 통해 상기 발포성 재료의 일 측으로 제3박판이 공급되는 단계;
상기 제3박판 공급부의 일 측에 구비된 압착부가 상기 제3박판의 일 측을 압착하는 단계; 및
제1박판 공급부를 통해 상기 제3박판의 일 측으로 제1박판이 공급 및 적층되는 단계;
를 포함하는 단열재 제조 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 압착부는 회전축을 포함하는 롤러로 구성되고,
상기 압착부의 접면에는 상기 중공에 상응하는 형상을 갖는 대응돌기가 상기 중공의 간격과 동일한 간격으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단열재 제조 방법.