KR102106340B1 - 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR102106340B1 KR1020190129935A KR20190129935A KR102106340B1 KR 102106340 B1 KR102106340 B1 KR 102106340B1 KR 1020190129935 A KR1020190129935 A KR 1020190129935A KR 20190129935 A KR20190129935 A KR 20190129935A KR 102106340 B1 KR102106340 B1 KR 102106340B1
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Abstract

본 발명은 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단열재는 보드판(100), 상기 보드판(100) 양측에 위치하는 프라이머층(200) 및 상기 프라이머층(200) 양측에 위치하는 배합층(300)을 포함하고, 상기 보드판(100)은 페놀폼으로 형성되고, 상기 페놀폼의 밀도는 50 내지 60kg/m3의 범위이다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 보드판 양면에 프라이머층 및 배합층을 형성하여 단열재를 구성함으로써, 도막을 두껍게 형성하여 단열재의 파손을 방지할 수 있고 작업성이 좋으며 마감 평활도 및 난연 효과를 높여줄 수 있는 단열재를 제조할 수 있다.

Description

단열재 및 그 제조방법{INSULATING MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD TREREOF}
본 발명은 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보드판 양면에 프라이머층 및 배합층을 형성하여 단열재를 구성함으로써, 도막을 두껍게 형성하여 단열재의 파손을 방지할 수 있고 작업성이 좋으며 마감 평활도 및 난연 효과를 높여줄 수 있는 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 에너지 열손실의 40% 이상이 외벽을 통해 발생되고 있는데, 이는 건축물의 콘크리트나 벽돌의 미세한 기공을 통해 공기가 건축물의 내외부로 유입되거나 유출되기 때문이다.
또한, 단열이 충분히 이루어지지 않은 건축물에서는 추운 겨울에 실내에서 난방을 하고 있는 경우 벽체가 차가운 외부의 영향을 받기 때문에 내부의 벽체 표면 온도가 낮아지고, 결국 내부의 벽체 표면에 결로가 발생되기 쉽게 된다.
상기와 같은 단열의 문제점을 해소하기 위하여 단열재의 두께를 크게 하여 단열성능을 향상시키도 하나, 이는 실내의 공간사용률을 감소시키는 또 다른 문제점을 야기시킨다.
일반적으로 열전도도가 낮고, 두꺼운 두께를 가지고 단열성을 나타내는 부피 단열재가 많이 사용되고 있다. 이러한 부피 단열재의 대표적인 것으로 발포 폴리스틸렌을 들 수 있는데, 발포 폴리스틸렌은 시공이 쉽고 공기가 부피의 98%이상으로 구성되어 있어 가볍다는 장점이 있으나, 다른 단열재에 비해 내열 온도가 낮고 판상형으로 이루어져 운반에 따른 문제점이 있고, 화재 발생시 일산화탄소(CO), 메탄(CH4), 에틸렌(C2H4) 등 유해한 가스가 발생되며, 화학반응에 약점이 있어 일반적으로 사용되는 방향족 탄화수소계의 유기용제에 쉽게 용해되는 단점이 있다.
또한, 상기와 같은 부피 단열재를 대체하는 단열재로, 열방사에 대해 낮은 방사율을 가지는 반사형 단열재가 제시되어 있기는 하나, 알루미늄 호일 등으로 이루어진 반사층이 단일층으로만 이루어지거나 최외층에만 배치되어 있어 열반사율이 떨어지고, 상기 반사층에 단순 기포지를 적층하여 이용하기 때문에 기존의 단열재에 비해 단열성능이 떨어지는 단점이 있다.
국내등록특허 제10-2017213호(2019년 08월 27일 등록) 국내공개특허 제10-2019-0065054호(2019년 06월 11일 공개) 국내등록특허 제10-1987040호(2019년 06월 03일 등록)
본 발명은 보드판 양면에 프라이머층 및 배합층을 형성하여 단열재를 구성함으로써, 도막을 두껍게 형성하여 단열재의 파손을 방지할 수 있고 작업성이 좋으며 마감 평활도 및 난연 효과를 높여줄 수 있는 단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 단열재는 보드판(100), 상기 보드판(100) 양측에 위치하는 프라이머층(200) 및 상기 프라이머층(200) 양측에 위치하는 배합층(300)을 포함하고, 상기 보드판(100)은 페놀폼으로 형성되고, 상기 페놀폼의 밀도는 50 내지 60kg/m3의 범위이다.
상기 프라이머층(200)은 프라이머 조성물을 상기 보드판(100) 양측에 도포한 후 건조하여 제조되되, 상기 프라이머 조성물은 제 1액 및 제 2액으로 구성되고, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물, 인산, 아미노산, 글리콜 유도체 및 계면활성제를 포함하여 이루어지고, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액, 발수제, 자외선 차단제, 방충 추출물, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머(Oligomer), 경화제 및 용매를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.1 내지 1 중량부, 인산 0.1 내지 0.5 중량부, 아미노산 0.005 내지 0.01 중량부, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.3 중량부 및 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 2 내지 4 중량부, 자외선 차단제 0.1 내지 0.3 중량부, 방충 추출물 0.1 내지 0.5 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 20 중량부, 경화제 1 내지 2 중량부 및 용매 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 배합층(300)은 배합 조성물을 상기 프라이머층(200) 상에 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 건조함으로써 형성될 수 있다.
상기 배합 조성물은 시멘트 80 내지 100 중량부, EVA 폴리머 5 내지 10 중량부, 혼화제 1 내지 5 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 3 중량부, 무기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 유기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 충진제 1 내지 3 중량부 및 배합수 40 내지 60 중량부의 중량비율로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 단열재의 제조방법은 보드판(100)을 제조하고, 상기 보드판(100) 양측에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(200)을 형성하며, 상기 프라이머층(200) 양측에 배합 조성물을 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 건조하여 배합층(300)을 형성함으로써 단열재(10)를 제조하되, 상기 프라이머 조성물은 제 1액 및 제 2액으로 구성되고, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.1 내지 1 중량부, 인산 0.1 내지 0.5 중량부, 아미노산 0.005 내지 0.01 중량부, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.3 중량부 및 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량부의 중량 비율로 혼합됨으로써 제조되고, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 2 내지 4 중량부, 자외선 차단제 0.1 내지 0.3 중량부, 방충 추출물 0.1 내지 0.5 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 20 중량부, 경화제 1 내지 2 중량부 및 용매 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 배합하여 제조되며, 상기 배합 조성물은 시멘트 80 내지 100 중량부, EVA 폴리머 5 내지 10 중량부, 혼화제 1 내지 5 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 3 중량부, 무기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 유기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 충진제 1 내지 3 중량부 및 배합수 40 내지 60 중량부의 중량비율로 포함된다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 단열재의 제조방법은 보드판 양면에 프라이머층 및 배합층을 형성하여 단열재를 구성함으로써, 도막을 두껍게 형성하여 단열재의 파손을 방지할 수 있고 작업성이 좋으며 마감 평활도 및 난연 효과를 높여줄 수 있는 단열재를 제조할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단열재의 단면을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따라 제조된 단열재를 보여주는 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단열재에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 단열재의 단면을 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따라 제조된 단열재를 보여주는 사진이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 단열재(10)는 보드판(100), 상기 보드판(100) 양측에 위치하는 프라이머층(200) 및 상기 프라이머층(200) 양측에 위치하는 배합층(300)을 포함한다.
상기 보드판(100)은 페놀계 수지의 발포폼, 즉, 페놀폼으로 이루어져 있는데, 상기 페놀폼의 밀도는 50 내지 60kg/m3의 범위로 조절될 수 있으며, 발포는 대략 3 내지 6배의 발포율이 되도록 조절되는 것이 바람직하다. 상기 페놀계 수지로는 레졸형 페놀 수지가 사용되거나, 레졸형 페놀 수지와 노볼락형 페놀 수지가 함께 사용될 수 있다.
상기 레졸형 페놀 수지로서는, 중량평균 분자량이 대략 500 내지 1500인 수지가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 800 내지 1200의 중량평균 분자량을 갖는 레졸형 페놀 수지가 사용될 수 있다. 상기 레졸형 페놀 수지의 중량평균 분자량이 800 미만일 경우에는 급격한 발열, 발포에 따른 셀 구조의 문제가 있고, 반면에 상기 레졸형 페놀 수지의 중량평균 분자량이 1200을 초과할 경우에는 미발포에 따른 밀도 문제가 있다. 상기 노볼락형 페놀수지가 레졸형 페놀 수지와 함께 사용될 경우, 상기 노볼락형 페놀 수지는 상기 레졸형 페놀 수지의 중량 대비 15 내지 25 중량%가 되도록 조절되어 사용될 수 있다.
한편, 상기 보드판(100)을 이루는 페놀폼은 페놀계 수지 성분 이외에도, 산화 금속 화합물, 글리콜류 화합물 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 산화 금속 화합물로서는, 수산화알루미늄 등이 사용될 수 있고, 상기 글리콜류 화합물로서는 에틸렌글리콜 등이 사용될 수 있다.
상기 페놀폼은 페놀계 수지 조성물을 몰드 내에서 경화 및 발포 성형하여 형성될 수 있는데, 상기 페놀계 수지 조성물은 페놀 수지 80 내지 120 중량부, 경화제 10 내지 20 중량부 및 발포제 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있고, 또한, 상기 페놀 수지 100 중량부에 대해 2 내지 10 중량부의 중량비율로 산화 금속 화합물과, 2 내지 10 중량부의 중량비율로 글리콜류 화합물이 더 포함될 수 있다.
상기 경화제는 파라톨루엔설폰산, 톨루엔설폰산, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 이용될 수 있고, 상기 경화제의 함량이 10 중량부 미만으로 포함된 경우에는 경화시간의 지연 문제가 발생하고, 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 급격한 경화로 인하여 폼 형성에 문제가 발생할 수 있다.
상기 발포제로서는, 펜탄, 헥산, 헵탄, 사이클로헥산 및 사이클로펜탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알칸류 화합물들이 사용될 수 있다. 또한, 상기 발포제의 함량이 10 중량부 미만이면 코어셀의 구조 문제, 열전도율 저하 등의 문제가 발생될 수 있고, 상기 발포제의 함량이 30 중량부를 초과하는 경우에는 밀도, 강도 등의 문제가 발생될 수 있다.
상기 산화 금속 화합물은 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있으며, 상기 산화 금속 화합물은 난연제 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 글리콜류 화합물은 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 글리콜류 화합물은 가공성을 향상 시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 페놀계 수지 조성물은 몰드 내에서 건축물의 용도나 형태를 고려하여 요구되는 물성을 갖도록 발포 성형됨으로써 보드판(100)으로서 가공될 수 있다.
상기 프라이머층(200)은 상기 보드판(100) 양측에 위치하고, 상기 보드판(100)과 배합층(300)의 결합력을 증진시키기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 상기 프라이머층(200)은 상기 보드판(100) 양측 표면에 도포되어 경화됨으로써 상기 보드판(100) 내부로 수분이나 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있고 상기 보드판(100) 표면으로 무기질의 피막이 형성되고 좋은 방청층을 형성할 수 있다.
상기 프라이머층(200)은 프라이머 조성물을 상기 보드판(100) 양측에 도포한 후 건조하여 제조될 수 있는데, 상기 프라이머 조성물은 제 1액 및 제 2액으로 구성될 수 있는데, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물, 인산, 아미노산, 글리콜 유도체 및 계면활성제를 포함하여 이루어지고, 제 2액은 실리콘 혼합액, 발수제, 자외선 차단제, 방충 추출물, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머(Oligomer), 경화제 및 용매를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 상기 프라이머층(200)은 상기 보드판(100) 양측을 제 1액으로 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 건조함으로써 상기 제 1액이 보드판(100) 공극 사이로 침투하여 경화하게 하고, 상기 제 2액을 상기 제 1액이 도포된 보드판(100) 상에 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 건조함으로써 상기 보드판(100)과 배합층(300)의 부착성 또는 결합력을 향상시키킬 수 있는 프라이머층(200)을 형성할 수 있다.
상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.1 내지 1 중량부, 인산 0.1 내지 0.5 중량부, 아미노산 0.005 내지 0.01 중량부, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.3 중량부 및 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량부의 중량 비율로 혼합됨으로써 제조될 수 있다.
상기 티오요소류 화합물은 제 1액이 안정적으로 유지되도록 하기 위하여 포함될 수 있는데, 상기 티오요소류 화합물은 티오요소 (NH2)2CS 또는 일반식 (R1R2N)(R3R4N)C=S(여기서, R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 에틸기 또는 메틸기에서 선택되는 어느 하나임)로 표현되는 티오요소 유도체를 포함할 수 있다.
상기 인산은 부착성을 개선하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 인산을 포함하는 제 1액을 상기 보드판(100) 양측 표면에 도포함으로써 무기질의 피막이 형성되고 좋은 방청층을 형성할 수 있다.
상기 아미노산은 산도 변화에 대한 완충 작용과 아울러 금속 이온의 봉쇄제 역할을 수행할 수 있는데, 상기 아미노산은 탄소수 3 내지 10의 아미노산으로, 상기 아미노산은 이소류신, 아르기닌, 프롤린, 티로신, 글루탐산, 글루타민 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 글리콜 유도체는 산화 안정제로 작용하는 것으로, 상기 글리콜 유도체는 산화제로 사용되는 물질들이 소량 분해되는 것을 방지하여 안정화시켜 줄 수 있다.
상기 글리콜 유도체는 R1(OR2)OH로 표시되며, 여기서 R1=CnH2n+1(n=1~4)이고 R2=CmH2m(m=2~3)이다. 예를 들어, 상기 글리콜 유도체로는 3M사의 HP-계열의 하나인 HP-3(상품명)가 사용될 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 제 1액의 보드판(100) 표면에 대한 침투력을 향상시키고, 제 1액을 구성하는 성분들이 용이하게 유동될 수 있도록 하기 위하여 첨가될 수 있다. 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 포함할 수 있는데, 상기 양이온성 계면활성제는 상기 비이온성 계면활성제 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노알릴에테르 및 폴리에틸렌글리콜 비스페놀-A 에테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 양이온성 계면활성제로는 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 세틸암모늄 클로라이드 및 세틸암모늄 브로마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 제 2액은 실리콘 혼합액, 발수제, 자외선 차단제, 방충 추출물, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머(Oligomer), 경화제 및 용매를 혼합한 후 상기 제 1액이 도포된 보드판(100) 상에 도포하여 경화시킬 수 있는데, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 2 내지 4 중량부, 자외선 차단제 0.1 내지 0.3 중량부, 방충 추출물 0.1 내지 0.5 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 20 중량부, 경화제 1 내지 2 중량부 및 용매 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 배합하여 제조될 수 있다.
상기 실리콘 혼합액은 용제를 혼합하여 교반한 상태에서 폴리디메틸실록산, 폴리아크릴 실리콘 및 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산을 투입한 후, 실란 커플링제 및 촉매를 순차적으로 투입함으로써 실리콘 혼합액을 제조할 수 있다.
상기 단계에서 실리콘 혼합액은 용제 100 중량부에 대해 폴리디메틸실록산 30 내지 40 중량부, 폴리아크릴 실리콘 40 내지 70 중량부 및 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산 15 내지 25 중량부의 중량 비율로 배합하고, 실란커플링제 1 내지 3 중량부 및 촉매 0.05 내지 0.1 중량부의 중량 비율로 배합되어 포함될 수 있다.
상기 용제는 톨루엔(toluene), 메틸에틸케톤(MEK) 및 에틸아세테이트(EA)를 혼합한 혼합 용제를 사용하는데, 상기 톨루엔, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트는 2:3:2의 중량비율로 혼합될 수 있고, 상기 톨루엔, 메틸에틸케톤 및 에틸아세테이트를 혼합하여 혼합 용제를 제조한 후 상기 혼합 용제를 750 내지 850rpm의 속도로 5 내지 10분 동안 교반함으로써 제조될 수 있다.
상기 폴리디메틸실록산은 실리콘계 수지로 하기의 [화학식 1]로 표시될 수 있는데, 상기 폴리디메틸실록산은 경화 반응에 참가하여 프라이머층(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
[화학식 1]
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상기 [화학식 1]에서 m은 10~300의 정수이며, n은 10~300의 정수이고, 상기 폴리디메틸실록산의 점도는 500 내지 10,000cps일 수 있는데, 상기 폴리디메틸실록산의 점도가 500cps 미만인 경우에는 도포 및 건조성의 문제가 발생할 수 있고, 10,000cps를 초과하는 경우에는 점도 상승에 의한 제 2액의 평탄성 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리아크릴 실리콘은 톨루엔 60 중량부, 디메틸실리콘 및 실리콘 아크릴레이트가 1:1의 중량 비율로 혼합된 실리콘 오일 25 중량부, 메타메틸 아크릴(메타크릴산메틸, methamethyl acryl) 15 중량부, 메타 아크릴산(methacrylic acid) 0.8 중량부, 2-HEMA(hydroxyethyl methacrylate) 4 중량부 및 BPO(benzoyl peroxide) 0.5 중량부를 첨가한 후 115 내지 125℃에서 4 내지 6시간 동안 반응시켜 제조된 폴리아크릴 실리콘을 이용할 수 있다.
상기 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산은 실리콘을 형성하기 위한 실리콘 폴리머로, 점도 520 내지 550mpa·s인 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 상기 알케닐기는 비닐기, 프로페닐기 및 펜테닐기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있고, 상기 오르가노폴리실록산은 분자사슬 양쪽말단의 디메틸비닐실록시기가 봉쇄된 디메틸폴리실록산, 분자사슬 양쪽말단의 디메틸비닐실록산기가 봉쇄된 디메틸실록산·메틸비닐실록산 공중합체, 분자사슬 양쪽말단의 디메틸 비닐실록시기가 봉쇄된 디메틸실록산·메틸페닐실록산 공중합체 및 분자사슬 양쪽말단의 트리메틸실록시기가 봉쇄된 메틸비닐폴리실록산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 실란 커플링제는 에폭시 실란계, 아미노실란계 및 이소시아네이트 실란계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 실란 커플링제로 GPTMS(glycidoxypropyl trimethoxy silane)가 사용될 수 있다.
상기 촉매는 백금 또는 백금을 포함하는 백금계 킬레이트 촉매가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 백금계 킬레이트 촉매는 백금족 원소(예를 들어, Pt, Pd, Hr, Ru, Os, Ir) 중 하나와 염소이온, 또는 산소 및/또는 질소를 포함하는 유기분자와 단일 또는 다중으로 배위결합을 한 형태의 촉매를 의미할 수 있다.
상기 발수제는 메틸하이드로겐폴리실록산, 디메틸폴리실록산, 폴리테트라플로오르에틸렌, 플로오르에틸렌프로필렌, 테트라플로오르에틸렌 페르플루오트알킬비닐에테르, 폴리불화비닐라덴 및 호모폴리머 폴리불화비닐라덴로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 자외선 차단제는 이산화티타늄, 산화아연, 호모살레이트, 아보벤젠, 옥틸메톡시신나메이트, 에칠헥실메톡시신나메이트, 옥시녹세이트, 옥토크릴 및 옥시벤존로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 방충 추출물은 견운모 추출물 및 황토석 추출물로 이루어진 추출물이 사용될 수 있는데, 상기 방충 추출물은 견운모 추출물 5 내지 10 중량부 및 황토석 추출물 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 견운모 추출물은 견운모로부터 추출될 수 있는데, 상기 견운모는 세리사이트라고도 하고, 단사정계(單斜晶系)에 속하며, 백색 또는 회백색에 진주광택이 있다. 원래는 결정편암, 특히 견운모편암의 주성분 광물을 말하였으나, 오늘날에는 열수작용(熱水作用)으로 생긴 점토 모양의 미세한 백운모를 가리킨다. 화학성분은 백운모와 거의 같으나, 일반적으로 칼륨(K)은 백운모보다 적고 수분 H2O가 다소 많다. 장석·근청석(菫靑石)·홍주석(紅柱石) 등의 2차적 변질물로서 생성되고, 가벼운 동력변성작용을 받은 천매암질 점판암 또는 천매암의 가장 흔한 구성광물이다. 도석(陶石)은 화산암의 변질로 인해 생기는데, 석영(70%)과 견운모(30%)로 이루어졌다. 견운모는 도자기나 내화벽돌의 혼입재로 쓰이며, 그 밖에 도료·전기절연체·활마재(滑摩材)·화장품용 등 용도가 다양하다.
상기 황토석 추출물은 황토석으로부터 추출될 수 있는데, 상기 황토석은 황토에서 나오는 원적외선은 일반열의 80배나 깊숙이 피하사층에 스며들어 세포를 1분에 2,000번씩 미세하게 흔들어주어 세포조직의 생명 활동을 보다 왕성하게 해주고, 혈액순환을 촉진시켜 체내 노폐물, 중금속을 배출하고 스트레스, 성인병, 부인병 질병을 예방하고, 천연 황토석은 다공성이 있어 숨을 쉬므로 습도조절 능력이 탁월하며, 항균 성능 또한 매우 우수하고, 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻한 성질을 지니고 있다.
황토원석은 3억년 이상 퇴적되어 고압으로 형성된 고대 원시의 자연을 그대로 간직한 건강석으로 소성되거나 가공된 흙이 아닌 중금속 등 불순물이 거의 없는 천연의 황토원석으로 황토원석은 원적외선 방사율이 우수하여 건강에 좋고 탈취효과가 뛰어나고 항균. 항곰팡이 성능이 탁월하며, 특히 다공질의 퇴적암이므로 습도조절 능력이 우수하며, 일반석재는 차가워서 바닥에 직접 앉을 경우 한기가 침습하지만 천연황토석은 황토의 성분을 그대로 가지고 있으므로 오히려 한기를 차단시키는 효과가 있다.
상기 방충 추출물은 하기의 제조방법으로 제조된 방충 추출물을 사용할 수 있다.
즉, 방충 추출물을 제조하기 위하여, 먼저, 견운모 및 황토석을 준비한 후 상기 견운모 및 황토석을 일정한 입도로 분쇄할 수 있다.
상기 단계에서 상기 견운모 및 황토석은 볼 밀링(ball milling) 장치와 같은 공지된 분쇄기를 이용하여 0.1 내지 100㎛의 입경을 가지고, 50 내지 500m2/g의 비표면적을 가지도록 분쇄될 수 있다.
다음으로, 상기 분쇄된 견운모 및 황토석을 가열하여 열처리할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 분쇄된 견운모 및 황토석을 가열함으로써 상기 견운모 및 황토석에 포함되어 있는 불순물과 잔류 유기물을 제거할 수 있는데, 상기 분쇄된 견운모 및 황토석의 가열은 1300 내지 1500℃의 온도에서 60 내지 100분 동안 진행될 수 있다.
그 다음으로, 상기 가열된 견운모 및 황토석을 세척하여 상기 견운모 및 황토석의 표면에 부착되어 있는 열처리시 생성된 연소 잔류물들을 제거한 후, 상기 세척된 견운모 및 황토석을 정제수에 침지시켜 숙성시킬 수 있다.
상기 단계에서 상기 견운모 및 황토석의 세척은 40 내지 60℃의 정제수로 상기 견운모 및 황토석의 표면을 세척함으로써 진행될 수 있고, 상기 견운모 및 황토석의 숙성은 상기 세척된 견운모 및 황토석 100 중량부에 대해 60 내지 70℃ 온도의 정제수 500 내지 1000 중량부를 혼합한 후, 5 내지 10일 동안 밀봉하여 보관함으로써 진행될 수 있다.
이어서, 상기 숙성된 견운모, 황토석 및 정제수의 혼합물에서 견운모 및 황토석을 분리하여 제거한 후, 상기 정제수를 원심분리할 수 있다.
상기 단계에서 상기 정제수에는 견운모 및 황토석의 유효성분들이 침출되어 있는데, 상기 정제수를 원심분리함으로써, 견운모 및 황토석의 미세입자들이 위치하는 하층액과, 상기 하층액 상부에 위치하는 중층액 및 상층액으로 위치적으로 구분하여 분리할 수 있다.
다음으로, 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 상기 중층액 및 상층액을 가열하여 견운모 및 황토석 추출물로 이루어진 방충 추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 150 내지 180℃ 온도의 열원으로 가열하여 수분을 제거함으로써 견운모 및 황토석의 유효성분들이 침출되어 형성된 방충 추출물을 제조할 수 있다.
상기 폴리우레탄 아크릴레이트계 올리고머는 자외선 경화성이고, 폴리카보네이트 및 폴리에스테르 다이올과 이소시아네이트 및 아크릴레이트와 반응을 하여 형성될 수 있다.
상기 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머는 우레탄 결합을 반복단위로 포함하며, 통상적으로 유연한 물성을 보이는데, 상기 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머는 종류가 다양하며, 사용된 이소시아네이트의 종류에 따라 지방족 우레탄아크릴레이트와 방향족 우레탄아크릴레이트로 나누어 진다.
상기 지방족 우레탄아크릴레이트 올리고머는 무황변 타입이며, 통상 2 내지 20개의 관능기를 갖고, 방향족 우레탄아크릴레이트 올리고머는 황변 타입이며, 반응성이 빠른 특성을 지니는데, 상기 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머는 경도가 커서 내구성이 우수하며, 우수한 내마모성을 부여할 수 있다.
상기 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머는 5 내지 12개의 관능기를 가질 수 있는데, 상기 관능기는 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 아민기, 아미드, 옥사졸린 및 카바메이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 경화제는 중합 경화시키기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 경화제로는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate, TDI), 크실릴렌 디이소시아네이트(Xylylene diisocyanate, XDI) 및 이소포론디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 용매는 점도와 유동성을 조절하기 위하여 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 용매는 프로필렌그릴콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 에탄올 및 이소프로필알콜로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 배합층(300)은 상기 프라이머층(200) 양측에 위치하고, 파벽돌 등과의 결합력을 향상시켜 파벽돌 등이 탈락하는 것을 방지할 수 있는데, 상기 배합층(300)은 배합 조성물을 상기 프라이머층(200) 상에 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 건조함으로써 형성될 수 있다.
상기 배합층(300)을 형성하는 배합 조성물은 시멘트, EVA(Ethylen Vinyl Acetate; EVA) 폴리머, 혼화제, 팽창흑연분말, 무기계 난연제, 유기계 난연제, 충진제 및 배합수를 포함하는데, 상기 배합 조성물은 시멘트 80 내지 100 중량부, EVA 폴리머 5 내지 10 중량부, 혼화제 1 내지 5 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 3 중량부, 무기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 유기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 충진제 1 내지 3 중량부 및 배합수 40 내지 60 중량부의 중량비율로 포함될 수 있다.
상기 시멘트는 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트, 조강 시멘트 또는 알루미나(Alumina) 시멘트가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 포틀랜드 시멘트는 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트를 의미하며, 일반건축, 토목공사 등에 사용될 수 있다. 상기 포틀랜드 시멘트는 초기 수화시 저발열로 인한 투수저항성이 크고, 단기강도는 낮지만 장기강도는 우수한 특성이 있다.
상기 EVA 폴리머는 프라이머층(200)과 부착성을 높이고 단열재(10)의 표면강도를 높이기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 EVA 폴리머는 Tg = 0℃ 내지 -10℃, 고형분 15~40%의 시멘트 혼화형 EVA 폴리머를 사용할 수 있고, 상기 Tg 값이 0℃ 초과할 경우 배합층(300)이 경질화되어 크랙 발생의 우려가 있고 내충격성이 약해지며, Tg 값이 -10℃ 미만일 경우 배합층(300)이 연질화되어 균일한 표면강도를 내기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 혼화제는 액상형 혼화제로, 시멘트의 유동성 개선 및 유지성 향상을 위해 사용되는 것으로, 상기 혼화제는 폴리아크릴산, 에틸렌글리콜, 포타슘포메이트(PF), 글루콘산나트륨, 소포제, 방부제 및 증류수를 포함한다.
즉, 상기 혼화제는 폴리아크릴산 10 내지 20 중량부, 에틸렌글리콜 1 내지 3 중량부, 포타슘포메이트(PF) 0.1 내지 2 중량부, 글루콘산나트륨 0.5 내지 1.5 중량부, 소포제 0.01 내지 0.1 중량부, 방부제 0.01 내지 0.1 중량부 및 증류수 5 내지 10 중량부의 중량 비율포 포함할 수 있다.
상기 폴리아크릴산은 감수제로 유동성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 폴리아크릴산은 당해 기술분야에서 공지된 통상의 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 폴리아크릴산으로 WRM50(LG화학 사(社))이 사용될 수 있다.
상기 에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 동결온도를 저감하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 포타슘포메이트(PF)는 어는점이 매우 낮아 저온에서의 응결촉진 기능을 수행하므로 방동제로 사용될 수 있으며, 시멘트에 혼합되어 사용되는 경우 강도 증진의 역할도 수행할 수 있다.
상기 글루콘산나트륨(sodium gluconate)은 급결방지를 위해 사용될 수 있고, 상기 소포제는 성분들의 혼합시 발생하는 기포를 제거하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 소포제는 당해 기술분야에서 공지된 통상의 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 소포제로는 Agitan 295(독일 Munzing 사(社))가 사용될 수 있다.
상기 방부제는 혼화제의 장기 보관시 부패하는 것을 방지하기 위하여 사용되는 것으로, 상기 방부제는 당해 기술분야에서 공지된 통상의 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 방부제로는 PG100(씨디아이 사(社))이 사용될 수 있다.
상기 증류수는 상기 혼화제에 포함되는 성분들을 혼합하기 위하여 사용되는 것으로, 종류에 한정되지 않으나 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 증류수를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽창흑연분말은 팽창흑연을 분말화한 것으로, 일반적으로 흑연은 탄소원자의 6원자 고리가 평면적으로 무한히 연결된 평면형 거대분자가 층을 이루어 포개어진 광물로서, 그 성질은 전기의 양도체이고, 또한 폴리센의 층상구조로 인해 유연하고 활성(滑性)이 있으며, 쪼개지기는 쉽지만 거대 분자여서 반응성이 낮은 특징이 있다.
그러나 흑연은 폴리센 구조의 탄소 평면 사이가 반데르발스 힘으로 연결되어 있을 뿐이어서 탄소원자 사이의 간격인 14.2㎚에 비하여 35.5㎚로 넓기 때문에 층 사이의 틈새에 다른 원자를 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 즉, 흑연결정의 망상평면을 유지한 채로 평면 사이의 틈새에 많은 원자나 분자 또는 이온을 삽입하여 층간화합물을 만드는 것이다.
즉, 흑연의 층 사이에 황산과 같은 산을 도포한 층간화합물 또는 잔류화합물을 1000℃에 가까운 온도로 급가열하면, 산이 기화되어 가스가 발생되고 그 가스의 팽창압에 의해 흑연 층간이 수십 내지 수백 배로 팽창하는데, 이를 팽창흑연이라 한다.
본 발명에서 상기 팽창흑연은 화재발생시 온도가 180℃ 이상으로 상승하는 과정에서 팽창흑연이 30 내지 50배로 팽창하며 숯(Char)을 형성하기 때문에 불연성과 함께 난연성능을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide) 및 삼산화안티몬을 포함하는 혼합물이 사용될 수 있는데, 상기 수산화알루미늄은 산화 방지 및 부식 방지를 위해 사용되는 충전제로 삼산화안티몬과의 혼합에 의해 산소지수를 적인 단독으로 사용할 때보다 더욱 크게 올리며 내열도를 증가시켜 난연 효과를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 유기계 난연제는 인계 또는 할로겐계가 사용될 수 있고, 이들 중 인계는 인산에스테르계(예컨대, TCP, TXP, TPP, TBP 등), 폴리인산염계(예컨대, 폴리인산암모늄) 등이 사용될 수 있고, 할로겐계는 브롬계(예컨대, PBBs, PBDEs, TBBP-A, HBCD 등), 염소계(예컨대, 염화파라핀) 등이 사용될 수 있다.
상기 충진제는 배합층(300)의 논슬립성, 열적·물리적 강도향상, 마모방지 및 인열에 영향을 미치며 내부식성, 내후성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 예를 들어, 상기 충진제로는 진주암(Perlite), 질석(Vermiculite), 중정석(Barite), 활석(Talc), 규조토(diatomaceous earth), 흑연(Graphite), 실리카, 탄산칼슘, 마그네슘실리케이트, 칼슘실리케이트, 징크포스페이트 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 평균입경이 1 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
상기 배합수는 상기 배합 조성물에 포함되는 성분들을 혼합하기 위하여 사용되는 것으로, 종류에 한정되지 않으나 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 정제수를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단열재(10) 제조방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 보드판(100)을 제조할 수 있다.
상기 보드판(100)은 페놀계 수지의 발포폼, 즉, 페놀폼으로 이루어져 있는데, 상기 페놀폼의 밀도는 50 내지 60kg/m3의 범위로 조절될 수 있으며, 발포는 대략 3 내지 6배의 발포율이 되도록 조절되는 것이 바람직하다. 상기 페놀계 수지로는 레졸형 페놀 수지가 사용되거나, 레졸형 페놀 수지와 노볼락형 페놀 수지가 함께 사용될 수 있다.
상기 레졸형 페놀 수지로서는, 중량평균 분자량이 대략 500 내지 1500인 수지가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 800 내지 1200의 중량평균 분자량을 갖는 레졸형 페놀 수지가 사용될 수 있다. 상기 레졸형 페놀 수지의 중량평균 분자량이 800 미만일 경우에는 급격한 발열, 발포에 따른 셀 구조의 문제가 있고, 반면에 상기 레졸형 페놀 수지의 중량평균 분자량이 1200을 초과할 경우에는 미발포에 따른 밀도 문제가 있다. 상기 노볼락형 페놀수지가 레졸형 페놀 수지와 함께 사용될 경우, 상기 노볼락형 페놀 수지는 상기 레졸형 페놀 수지의 중량 대비 15 내지 25 중량%가 되도록 조절되어 사용될 수 있다.
한편, 상기 보드판(100)을 이루는 페놀폼은 페놀계 수지 성분 이외에도, 산화 금속 화합물, 글리콜류 화합물 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 산화 금속 화합물로서는, 수산화알루미늄 등이 사용될 수 있고, 상기 글리콜류 화합물로서는 에틸렌글리콜 등이 사용될 수 있다.
상기 페놀폼은 페놀계 수지 조성물을 몰드 내에서 경화 및 발포 성형하여 형성될 수 있는데, 상기 페놀계 수지 조성물은 페놀 수지 80 내지 120 중량부, 경화제 10 내지 20 중량부 및 발포제 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있고, 또한, 상기 페놀 수지 100 중량부에 대해 2 내지 10 중량부의 중량비율로 산화 금속 화합물과, 2 내지 10 중량부의 중량비율로 글리콜류 화합물이 더 포함될 수 있다.
상기 경화제는 파라톨루엔설폰산, 톨루엔설폰산, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 이용될 수 있고, 상기 경화제의 함량이 10 중량부 미만으로 포함된 경우에는 경화시간의 지연 문제가 발생하고, 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 급격한 경화로 인하여 폼 형성에 문제가 발생할 수 있다.
상기 발포제로서는, 펜탄, 헥산, 헵탄, 사이클로헥산 및 사이클로펜탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알칸류 화합물들이 사용될 수 있다. 또한, 상기 발포제의 함량이 10 중량부 미만이면 코어셀의 구조 문제, 열전도율 저하 등의 문제가 발생될 수 있고, 상기 발포제의 함량이 30 중량부를 초과하는 경우에는 밀도, 강도 등의 문제가 발생될 수 있다.
상기 산화 금속 화합물은 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있으며, 상기 산화 금속 화합물은 난연제 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 글리콜류 화합물은 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 글리콜류 화합물은 가공성을 향상 시키는 기능을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 보드판(100) 양측에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(200)을 형성할 수 있다.
상기 프라이머층(200)은 상기 보드판(100) 양측을 제 1액으로 도포한 후 30 내지 60분 동안 건조함으로써 상기 제 1액이 보드판(100) 공극 사이로 침투하여 경화하게 하고, 상기 제 2액을 상기 제 1액이 도포된 보드판(100) 상에 도포한 후 1 내지 2시간 동안 건조함으로써 제조될 수 있다.
상기 프라이머 조성물은 제 1액 및 제 2액으로 구성되고, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.1 내지 1 중량부, 인산 0.1 내지 0.5 중량부, 아미노산 0.005 내지 0.01 중량부, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.3 중량부 및 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량부의 중량 비율로 혼합됨으로써 제조되고, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 2 내지 4 중량부, 자외선 차단제 0.1 내지 0.3 중량부, 방충 추출물 0.1 내지 0.5 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 20 중량부, 경화제 1 내지 2 중량부 및 용매 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 배합하여 제조될 수 있다.
그 다음으로, 상기 프라이머층(200) 양측에 배합 조성물을 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 건조하여 배합층(300)을 형성함으로써 단열재(10)를 제조할 수 있다.
상기 배합 조성물은 시멘트 80 내지 100 중량부, EVA 폴리머 5 내지 10 중량부, 혼화제 1 내지 5 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 3 중량부, 무기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 유기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 충진제 1 내지 3 중량부 및 배합수 40 내지 60 중량부의 중량비율로 포함될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단열재에 대한 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
< 실시예 >
먼저, 보드판을 제조하였다. 상기 보드판은 시중에 판매되고 있는 페놀폼(L사 제조)을 구입하여 사용하였다.
다음으로, 상기 페놀폼 양측면에 제 1액으로 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 제 1액이 보드판 공극 사이로 침투하여 경화하게 하고, 제 2액을 상기 제 1액이 도포된 보드판 상에 도포한 후 1 내지 2시간 동안 건조함으로써 프라이머층을 형성하였다.
이때, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.6 중량부, 인산 0.3 중량부, 아미노산 0.008 중량부, 글리콜 유도체 0.2 중량부 및 계면활성제 0.008 중량부의 중량 비율로 혼합하고, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 3 중량부, 자외선 차단제 0.2 중량부, 방충 추출물 0.3 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 15 중량부, 경화제 1.5 중량부 및 용매 15 중량부의 중량 비율로 배합하여 제조하였다.
이어서, 상기 프라이머층 양측에 배합 조성물을 도포한 후 35 내지 36℃의 온도에서 4시간 동안 건조하여 배합층을 형성함으로써 단열재를 제조하였다.
이때, 상기 배합 조성물은 시멘트 90 중량부, EVA 폴리머 8 중량부, 혼화제 3 중량부, 팽창흑연분말 2 중량부, 무기계 난연제 1 중량부, 유기계 난연제 1 중량부, 충진제 2 중량부 및 배합수 50 중량부의 중량비율로 포함되도록 하였다.
< 비교예 >
실시예와 동일하게 단열재를 제조하였는데, 비교예에서는 실시예와 달리 프라이머층을 형성하지 않고 보드판 양측면에 배합층만을 형성함으로써 단열재를 제조하였다.
< 시험예 1 >
실시예 및 비교예의 방법과 같이 단열재를 형성한 후 표준상태에서의 안정도, 표면경도, 방수성, 부착성 및 박리성 등을 측정하였고, 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
안정도(kg/f) 1253 883
표면경도 이상무 약함
방수성(%) 99% 69%
부착성 좋음 나쁨
박리성 미박리 박리
상기한 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 단열재는 방수성 및 부착성이 좋을 뿐만 아니라, 배합층이 표면으로부터 쉽게 박리되지 않고 안정도도 우수한 것을 확인할 수 있었다.
< 시험예 2 >
(1) 표면 경도 평가
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다.
(2) 내수성 평가
90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다.
상기 평가 결과를 [표 2]에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
표면경도 4H 3H
내수성 650hr 380hr
상기한 [표 2]에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 단열재는 비교예에 따른 단열재에 비하여 표면경도 및 내수성이 현저하게 우수함을 확인할 수 있었다. 이에 따라 실시예에 따른 단열재는 방청성과 내구성도 향상될 수 있음을 확인할 수 있었다.
< 시험예 3 >
실시예 및 비교예의 방법과 같이 단열재를 형성한 후 크랙 발생 여부(5℃) 및 미끄럼 저항성과 내마모성, 표면 난슬립 상태를 측정하고 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.
구분 실시예 비교예
크랙발생(5℃) X X
미끄럼저항성(BPN) 96 85
내마모성(mg) 163 142
표면 난슬립 상태 양호 양호
상기 [표 3]을 참조하면, 미끄럼 저항성은 KS 인용규격 노면의 미끄럼 저항성 시험방법(KS F 2375)에 따라 실험하였고, 내마모성은 ASTM D 4060에 따라 CS-17 wheel, 1000g weight, 1000cycles로 실험한 것이며, 표면 난슬립 상태는 육안으로 난슬립제가 고르게 도포되었는지 확인하였다.
< 시험예 4 >
상기 실시예를 통해 제조된 단열재의 프라이머 조성물과 배합 조성물을 섬유에 도포하여 발연성을 측정하였고, 이에 대한 측정 기준을 하기의 [표 4]에 나타내었고, 측정 결과를 하기의 [표 5]에 나타내었다.
등급 시험 항목 시험조건 적합기준
불연재료
(1급)		 불연성
(전기로 연소)		 최고온도와 최종평형 온도와의온도차(℃) 750℃,
20분 연소		 20℃ 이하
질량감소율 30% 이하
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
준불연재료
(2급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
10분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
난연재료
(3급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
5분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
실시예 기준
콘칼로리미터 총방출률(MJ/m2) 4.11 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 0 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변 없음 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
발연 없음 -
판정 난연 2급 상당
상기 [표 5]에 나타낸 것처럼, 실시예에 사용된 프라이머 조성물과 배합 조성물은 난연성이 우수하여 난연 2급에 해당하는 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
< 시험예 5 >
(1) 부착강도
상기 각각의 단열재의 표면재를 200×200×70 mm의 샘플로 준비하여 UTM (Instron, UTM)을 사용하여 측정하였다. 상기 부착강도는 보드판과 프라이머층, 배합층 접착면에 대해 각각 측정하였다.
(2) 치수 안정성
KS M ISO 4898에 따라 상기 단열재의 길이 및 너비를 각각 100mm 크기로 재단하고 두께방향은 제품 두께로 하여 70℃에서 24시간 방치한 후, 길이 및 너비 치수 변화율을 측정하였다.
상기 치수변화율을 통해 치수안정성을 평가하였고, 상기 치수변화율이 작을수록 상기 치수안정성이 증가한다.
(3) 수분 흡수율
KS M ISO 2896에 따라 수분 흡수율을 측정하였다. 구체적으로, 상기 각각의 단열재를 150×150mm, 두께는 제품두께로 준비하고, 상기 각 샘플을 25에서, 24시간 동안 건조시킨 후 상기 샘플의 초기 치수(V0)와 샘플의 초기 중량(m1)을 측정하였고, 이어서, 상기 샘플을 상온의 물에 담그고, 상온 챔버에서 96시간 동안 방치한 다음, 상기 물을 흡수한 샘플의 치수(V1)를 측정하고 수중에서 그물망의 중량(m2)과 그물망을 포함한 샘플의 최종 중량 (m3)을 측정하는 방법을 통해 수분 흡수율을 측정하였다.
Figure 112019106559628-pat00002
(ρ: 물의 밀도, m1: 샘플의 초기 중량, m2: 그물망의 중량, m3: 그물망을 포함한 샘플의 최종 중량, V0: 샘플의 초기 치수, V1: 물을 흡수한 샘플의 치수, Vc: 절단면 기포에서 수분량 보정값)
Figure 112019106559628-pat00003
(d1: 침하 후의 샘플의 두께, l1: 침하 후의 샘플의 길이, b1: 침하 후의 샘플의 폭)
Figure 112019106559628-pat00004
(l: 샘플의 길이, b: 샘플의 폭, d: 샘플의 두께, D: 기포의 평균 지름)
상기 수분 흡수율을 통해 상기 단열재의 내구성을 평가하였고, 상기 수분침투율이 작을수록 상기 내구성이 증가한다.
구분 표면재-단열재 부착강도(gf/25mm) 단열재 부착강도(N/cm2) 치수변화율(%) 수분 흡수율(%)
실시예 172 5.8 0.27 2.4
비교예 90 2.4 0.42 3.6
상기 [표 6]을 참조하면, 실시예에 따른 단열재의 부착강도, 치수변화율, 수분흡수율이 모두 우수함을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10; 단열재
100; 보드판
200; 프라이머층
300; 배합층

Claims (6)

  1. 보드판(100), 상기 보드판(100) 양측에 위치하는 프라이머층(200) 및 상기 프라이머층(200) 양측에 위치하는 배합층(300)을 포함하고,
    상기 보드판(100)은 페놀폼으로 형성되고, 상기 페놀폼의 밀도는 50 내지 60kg/m3의 범위이며,
    상기 프라이머층(200)은 프라이머 조성물을 상기 보드판(100) 양측에 도포한 후 건조하여 제조되되, 상기 프라이머 조성물은 제 1액 및 제 2액으로 구성되고, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물, 인산, 아미노산, 글리콜 유도체 및 계면활성제를 포함하여 이루어지고, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액, 발수제, 자외선 차단제, 방충 추출물, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머(Oligomer), 경화제 및 용매를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열재.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.1 내지 1 중량부, 인산 0.1 내지 0.5 중량부, 아미노산 0.005 내지 0.01 중량부, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.3 중량부 및 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조되고,
    상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 2 내지 4 중량부, 자외선 차단제 0.1 내지 0.3 중량부, 방충 추출물 0.1 내지 0.5 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 20 중량부, 경화제 1 내지 2 중량부 및 용매 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조된 것을 특징으로 하는 단열재.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배합층(300)은 배합 조성물을 상기 프라이머층(200) 상에 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 건조함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 단열재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배합 조성물은 시멘트 80 내지 100 중량부, EVA 폴리머 5 내지 10 중량부, 혼화제 1 내지 5 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 3 중량부, 무기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 유기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 충진제 1 내지 3 중량부 및 배합수 40 내지 60 중량부의 중량비율로 포함된 것을 특징으로 하는 단열재.
  6. 보드판(100)을 제조하고,
    상기 보드판(100) 양측에 프라이머 조성물을 도포한 후 건조하여 프라이머층(200)을 형성하며,
    상기 프라이머층(200) 양측에 배합 조성물을 도포한 후 30 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 건조하여 배합층(300)을 형성함으로써 단열재(10)를 제조하되,
    상기 프라이머 조성물은 제 1액 및 제 2액으로 구성되고, 상기 제 1액은 티오요소(Thiourea)류 화합물 0.1 내지 1 중량부, 인산 0.1 내지 0.5 중량부, 아미노산 0.005 내지 0.01 중량부, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.3 중량부 및 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량부의 중량 비율로 혼합됨으로써 제조되고, 상기 제 2액은 실리콘 혼합액 100 중량부에 대해 발수제 2 내지 4 중량부, 자외선 차단제 0.1 내지 0.3 중량부, 방충 추출물 0.1 내지 0.5 중량부, 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 10 내지 20 중량부, 경화제 1 내지 2 중량부 및 용매 10 내지 20 중량부의 중량 비율로 배합하여 제조되며,
    상기 배합 조성물은 시멘트 80 내지 100 중량부, EVA 폴리머 5 내지 10 중량부, 혼화제 1 내지 5 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 3 중량부, 무기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 유기계 난연제 0.5 내지 1.5 중량부, 충진제 1 내지 3 중량부 및 배합수 40 내지 60 중량부의 중량비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 단열재의 제조방법.
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