KR102239656B1 - 외단열용 접착제 조성물 및 이를 이용한 외단열 시스템 - Google Patents

외단열용 접착제 조성물 및 이를 이용한 외단열 시스템 Download PDF

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Abstract

에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하는
외단열용 접착제 조성물이 제공된다.

Description

외단열용 접착제 조성물 및 이를 이용한 외단열 시스템{ADHESIVE COMPOSITION FOR EXTERNAL THERMAL INSULATION AND EXTERNAL THERMAL INSULATION SYSTEM APPLYING THE SAME}
본 발명은 외단열용 접착제 조성물 및 이를 이용한 외단열 시스템에 관한 것이다.
건축물 외벽에 단열재를 부착하는 외단열 시스템에 시멘트 모르타르나 폴리우레탄계 접착제 조성물이 사용되고 있다.
시멘트 모르타르의 경우에 내열성은 우수하나 충분한 접착강도를 얻기 위해서는 최소 4주 이상의 양생기간이 필요하여 시공이 쉽지 않은 문제가 있다. 그리고, 폴리우레탄계 접착제 조성물의 경우, 도포가 간편하고 경화시간이 짧아 시공이 용이하나, 수분에 취약하여 장기 내구성 측면에서 문제를 일으킬 수 있다. 그리고, 폴리우레탄계 접착제 조성물은 내열성이 취약하여 화재시 단열재보다 먼저 분해되어 단열재 탈락의 원인이 되고, 화재 전파의 매개체가 될 수 있는 문제가 있다.
이에, 시공이 용이하고, 우수한 내열성으로 단열재 탈락을 방지하고 우수한 장기 내구성을 갖는 외단열용 접착제 조성물이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 시공이 용이하고, 상온 경화하면서 우수한 내열성을 나타내는 외단열용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 상기 외단열용 접착제 조성물로 형성된 접착제를 포함하는 외단열 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하는 외단열용 접착제 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 콘크리트 벽체; 상기 콘크리트 벽체의 외벽에 부착된 접착제; 및 상기 접착제 상에 부착된 단열재; 을 포함하며, 상기 접착제는 상기 외단열용 접착제 조성물로 형성된 외단열 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 외단열용 접착제 조성물은 적정의 가사 시간 및 겔화 시간을 갖고 상온 경화 가능하며, 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.
또한 본 발명에 따른 외단열 시스템은 상기 외단열용 접착제 조성물로 형성된 접착제를 포함하여, 단열재의 성능 저하를 방지 할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명 실시예 1의 외단열용 접착제 조성물의 경화물인 접착제의 열중량 분석(Thermogravimetry Analyzer, TGA) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1의 외단열용 접착제 조성물의 경화물인 접착제의 열중량 분석(Thermogravimetry Analyzer, TGA) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 외단열 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 일 구현예에서, 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하는 외단열용 접착제 조성물을 제공한다.
콘크리트 벽체에 접착제를 이용하여 단열재를 부착하는 외단열 시스템에 있어서, 일반적으로 사용하는 시멘트 모르타르는 긴 양생기간이 필요하고, 폴리우레탄계 접착제 조성물은 내수분성이 떨어지고, 내열성이 취약하여 화재시 단열재 탈락의 원인이 되는 문제가 있다.
에폭시 수지는 대부분의 단열재에 충분한 부착력을 나타내며 내열성, 기계적 물성, 치수 안정성, 내습성이 우수하고 내알칼리성이 우수하여 콘크리트 벽체에 외단열 시공시 장기내구성 측면에서 강점을 가질 수 있다.
에폭시 수지의 경화 거동은 경화제에 의해 결정되며, 열 혹은 UV에 의해 경화시킬 수 있다. 광학적 특성이 요구되지 않는 경우 일반적으로 열경화 방식의 경화제가 사용된다.
약 35℃ 이하의 상온 경화가 필요할 경우 아민계 경화제를 사용할 수 있다. 아민계의 경우 경화속도가 빠르므로 생산성 측면에서 이점이 있으나 그만큼 가사시간이 짧다는 점이 접착제 도포공정 설계시 제약이 될 수 있으며, 고온 경화형 경화제 대비 내열성이 상대적으로 떨어진다는 단점이 있다.
높은 경화온도를 요구하는 고온 경화형 경화제를 사용할수록 분해온도, 유리전이온도를 높일 수 있으나, 경화를 위한 가열공정이 반드시 필요하게 된다.
그러나 열전도율이 매우 낮고 두꺼운 단열재를 통해 접착계면에 충분한 열을 가하기 위해서는 에너지 소모가 커져 공정비용 상승 요인으로 작용하며, 과도한 열로 인한 단열재 기공구조 파손 및 이로 인한 단열성능 저하를 초래할 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 별도의 양생기간이 필요하지 않아 시공이 용이하고, 적정의 가사시간 및 겔화 시간을 나타내고 상온 경화하면서도 우수한 내열성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 외단열 시스템에 적합하게 사용할 수 있고, 향상된 장기 내구성과 함께, 화재시 단열재 탈락을 방지 할 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 에폭시계 수지를 포함하여 단열재에 우수한 부착력을 부여하고, 우수한 내열성, 기계적 물성, 치수 안정성, 내습성 및 내알칼리성을 나타내어 콘크리트 벽체에 외단열 시공시 향상된 장기 내구성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량은 170g/eq 내지 190g/eq일 수 있다. 상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 범위의 에폭시 당량을 가지는 에폭시계 수지를 포함하여, 상기 접착제 조성물의 가교밀도 및 유리전이온도 등을 조절하고, 적절한 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 외단열 시스템에 우수한 내열성, 부착력, 치수 안정성 등을 부여할 수 있다.
상기 에폭시계 수지는 2개의 관능기를 갖는 제1 에폭시 수지 및 3개 이상의 관능기를 갖는 제2 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 이때, 상기 관능기는 에폭시기일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 B형 에폭시 수지, 비스페놀 BP형 에폭시 수지, 비스페놀 C형 에폭시 수지, 비스페놀 C2형 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 G형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 P형 에폭시 수지, 비스페놀 PH형 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 에폭시 수지는 페놀 살리실레이트 알데히드 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 에폭시계 수지는 상기 제1 에폭시 수지 및 상기 제2 에폭시 수지를 포함하여 우수한 부착력과 함께 우수한 내열성 및 장기 내구성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시계 수지는 3개 이상의 관능기를 갖는 상기 제2 에폭시 수지를 포함하여 많은 가교점을 갖고 경화밀도를 높일 수 있다. 이에 따라, 상기 외단열용 접착제 조성물은 우수한 부착력, 기계적 강도 및 내화학성을 부여하고, 고온에서도 쉽게 분해되지 않는바 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 제1 에폭시 수지 100 중량부 대비 상기 제2 에폭시 수지를 약 50 중량부 내지 약 300중량부 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 에폭시 수지 100 중량부 대비 상기 제2 에폭시 수지를 약 100 중량부 내지 약 300중량부 또는 약 150 중량부 내지 약 300중량부 또는 약 200 중량부 내지 약 300중량부의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제2 에폭시 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 고온 부착력이 떨어지고, 내열성 개선 효과가 없어 화재시 단열재가 탈락하는 현상이 발생할 수 있다. 그리고, 상기 제2 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 점도가 너무 높아 도포가 불가능한 문제가 발생할 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 에폭시계 수지에 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하여 적정의 가사시간 및 겔화 시간을 갖고 상온 경화하면서도 우수한 내열성을 나타낼 수 있는 경화 시스템을 제공할 수 있다.
지방족(aliphatic) 아민계 경화제의 경우, 분자량이 낮아 경화속도가 빠르고 내약품성이 우수하지만 수분 침투에 다소 취약하다는 단점이 있다. 반면 지환족(cycloaliphatic) 아민은 링구조로 인해 일반적인 지방족 아민에 비해 우수한 투습성과 기계적 물성을 제공할 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 에폭시계 수지에 지환족 아민계 경화제를 포함하여 외부에서 부여되는 별도의 고온 에너지 없이도 상온에서 경화할 수 있으며, 우수한 투습성 및 기계적 물성을 부여할 수 있다.
상기 지환족 아민계 경화제는 소량의 함량으로 상기 외단열용 접착제 조성물에 포함되어 상기 에폭시계 수지 일부와 1차적으로 경화반응하고, 단열재 부착이 가능할 정도의 부착력을 부여할 수 있다. 그리고, 상기 1차 경화반응에 참여하지 않고 남은 상기 에폭시계 수지의 에폭시기는 시간에 따라 상기 이미다졸계 경화제와 서서히 2차적으로 경화반응하면서 가교밀도를 추가적으로 증가시켜, 상온경화가 가능하면서도 고온 경화제 사용에 준하는 내열성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 에폭시계 수지의 에폭시 100 당량 대비 상기 지환족 아민계 경화제를 25 당량 내지 45 당량 포함할 수 있다. 이에 따라, 경화 속도를 조절하여 상온에서 경화하면서 적정의 가사 시간 및 겔화 시간을 나타낼 수 있고, 우수한 내열성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 지환족 아민계 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 경화 속도가 느려지고, 이에 따라 상온 경화가 이루어지지 않을 수 있다. 그리고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 가사 시간 및 겔화 시간이 너무 짧아 외단열 시스템에 시공이 용이하지 않을 수 있다. 또한 미반응된 에폭시 수지의 분율이 지나치게 낮아 이미다졸계 경화제에 의한 내열성 증가 여지가 부족할 수 있으며, 이로 인해 가교밀도가 불충분하고, 내습성이 저하될 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 지환족 아민계 경화제와 함께, 디시안디아미드 등의 잠재성 경화제가 아닌, 이미다졸 경화제를 포함하여 상기 에폭시계 수지와 혼합한 직후부터 경화반응을 시작하면서, 상온에서 상기 지환족 아민계 경화제에 비해 느린 속도로 경화반응을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 이미다졸 경화제는 약 60℃ 내지 약 100℃의 경화개시온도(T1)를 가질 수 있다. 예를 들어, 약 70℃ 내지 약 95℃의 경화개시온도(T1)를 가질 수 있다.
일반적으로 이미다졸계 경화제는 경화개시온도(T1)와 경화촉진온도(T2) 범위로 병행 표기할 수 있다. 경화개시온도(T1)가 낮은 이미다졸계 경화제일수록 상온에서도 상대적으로 빠른 속도로 경화반응이 진행될 수 있다. 그리고, 경화촉진온도(T2) 이상의 온도 영역에서 이미다졸 경화제는 매우 빠른속도로 경화를 촉진하며, 적정량을 첨가하였을 경우 몇분 이내에 완전 경화 단계에 도달할 수 있다. 대부분의 이미다졸 경화제는 경화촉진온도(T2)가 90℃를 상회하므로, 의도적으로 열을 가하지 않는 상온 공정에서 경화촉진온도(T2)에 도달하는 경우는 없을 것이다.
상기 외단열용 접착제 조성물에 포함된 상기 지환족 아민계 경화제는 상온에서 상기 에폭시 수지의 일부를 경화시키고, 나머지 미반응의 에폭시 수지는 상기 이미다졸계 경화제에 의해 서서히 경화되면서 부착력을 추가로 증가시킬 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 지환족 아민 경화제에 비해 높은 경화촉진온도(T2)를 가지면서 상기 범위의 경화개시온도(T1)을 갖는 이미다졸 경화제를 사용하여 상온에서 적정의 가사시간과 겔화시간을 갖고, 우수한 내열성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 이미다졸 경화제의 경화개시온도(T1)가 상기 범위 미만인 경우에는 내열성이 떨어지고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 실제 혹서기라고 할지라도 건물 벽체가 쉽게 도달할 수 없는 온도이므로, 시공 시점으로부터 장기간 방치 이후에도 지환족 아민계 경화제로 부분 경화시킨 것 대비 부착력 증가 효과를 얻기 어렵다.
상기 이미다졸계 경화제는 액상의 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 이미다졸계 경화제는 25℃ 미만, 더 바람직하게는 -20℃ 미만의 녹는점을 갖는 물질일 수 있다. 고상의 이미다졸계 경화제는 일반적으로 열, 광 등의 자극이 주어져야 경화반응을 일으키는 잠재성 경화제와 같은 거동을 나타내어, 경화촉진온도에 도달하기 전까지는 경화반응에 관여하지 않으며 경화촉진온도 자체도 액상 이미다졸에 비해 높은 편이므로, 외단열용 접착제 조성물로 적합하지 않을 수 있다. 다만 상기 액상 이미다졸계 경화제를 첨가하면서, 그 일부를 고상 이미다졸계 경화제로 일부 대체하여 추가적으로 내열성 향상을 도모할 수는 있다.
상기 이미다졸계 경화제는 1, 2-디메틸이미다졸(1,2-dimethylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 1-벤질-2-메틸이미다졸(1-benzyl-2-methylimidazole), 1-벤질-2-페닐-1-H-이미다졸(1-benzyl-2-phenyl-1-H-imidazole), 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸(1-cyanoethl-2-methylimidazole), 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸 (1-cyanoethl-2-ethyl-4-methylimidazole) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미다졸계 경화제는 1, 2-디메틸이미다졸(1,2-dimethylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 1-벤질-2-메틸이미다졸(1-benzyl-2-methylimidazole), 1-벤질-2-페닐-1-H-이미다졸(1-benzyl-2-phenyl-1-H-imidazole) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 이미다졸계 경화제는 상기 에폭시계 수지 100 중량부 대비 약 1 중량부 내지 약 4 중량부의 함량을 포함될 수 있다. 상기 이미다졸계 경화제는 상기 지환족 아민계 경화제에 비해 상기 범위의 소량으로도 경화가 가능하며, 상기 범위의 함량으로 포함되어 상기 에폭시계 수지의 물성에 영향을 주지 않고, 휘발성 및 그로 인한 독성의 문제를 일으키지 않을 수 있다.
구체적으로, 상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 지환족 아민계 경화제를 전술한 범위로 포함하여 상기 에폭시계 수지 일부와 1차적으로 경화하고, 단열재 부착이 가능할 정도의 부착력을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 이미다졸계 경화제가 상기 범위로 포함되어 남은 상기 에폭시계 수지와 2차적으로 경화하면서 가교밀도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 이미다졸 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가교밀도 개선 및 이로 인한 내열성 개선 효과가 미미하며, 상기 범위를 초과할 경우에는 반응에 참여하지 않은 이미다졸 잔존물이 2차 반응을 통하여 부산물을 만들거나 장기 내구성을 저하시킬 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 용매를 포함하지 않는 무용제 접착제 조성물로서, 접착 공정간 용매 건조를 위한 대기시간이 필요없고 미건조 잔존 용매로 인한 접착력 저하 및 VOC로 인한 인체 유해성 문제로부터 근본적으로 자유로울 수 있다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 약 2시간 내지 4시간의 가사 시간을 가질 수 있다. 가사 시간(pot life)은 경화제를 에폭시 수지와 혼합한 후에 정상적으로 도포할 수 있으며, 점도가 증가하여 접착제로서 사용이 불가능해 지기 전까지의, 즉, 양호한 접착력을 나타태는 시간을 의미한다.
상기 외단열용 접착제 조성물은 상기 범위의 가사 시간을 나타내어 대면적을 갖는 외단열 시스템의 접착제로 사용이 용이할 수 있고 노즐, 롤러 등 다양한 도포 방식을 유연하게 선택할 수 있다는 장점이 있으며, 현장 시공시에도 1액-2액간 혼합 후 충분한 작업시간을 확보할 수 있어 대량으로 혼합하여 사용이 가능하므로 작업이 용이하다.
본 발명의 다른 구현예는 콘크리트 벽체; 상기 콘크리트 벽체의 외벽에 부착된 접착제; 및 상기 접착제 상에 부착된 단열재; 을 포함하며, 상기 접착제는 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하는 외단열용 접착제 조성물로 형성된 외단열 시스템을 제공한다. 상기 외단열용 접착제 조성물에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 외단열 시스템을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 외단열 시스템(100)은 콘크리트 벽체(110)와, 상기 콘크리트 벽체(110)의 외벽에 부착된 접착제(120)와, 상기 접착제(120) 상에 부착된 단열재(130)를 포함한다.
상기 외단열 시스템(100)은 상기 단열재의 외벽에 부착되어, 단열재를 보호하는 보호 몰탈을 포함할 수 있고, 상기 보호 몰탈의 외벽에 부착되며, 미적 감각을 부여하는 역할을 하는 마감재를 더 포함할 수 있다.
상기 외단열 시스템(100)의 접착제(120)는 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하는 외단열용 접착제 조성물로 형성된다. 이에 따라, 적정의 가사 시간 및 겔화 시간을 갖고 상온 경화하고, 우수한 내열성을 나타내어, 화재시 단열재가 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 접착제는 고온의 에너지를 필요로 하지 않는바, 단열재의 성능을 저하시키지 않을 수 있다.
구체적으로, 상기 접착제는 높은 열분해 개시온도를 가짐으로써, 화재시에 단열재보다 먼저 분해되지 않고, 단열재가 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 외단열 시스템이 유기 소재 단열재 중에서 가장 높은 수준의 단열성을 나타내는 페놀 폼 단열재를 포함하는 경우, 페놀 폼 단열재는 약 367°의 열분해 개시온도를 갖고, 상기 온도에서 열분해에 의해 급격한 질량 감소를 나타낸다. 한편, 종래의 우레탄계 접착제는 약 148°의 열분해 개시온도를 가져, 화재시 페놀 폼 단열재보다 먼저 분해되어 단열재가 탈락하고, 화재 전파의 매개체가 되는 문제가 있다.
상기 접착제는 상기 페놀 폼 단열재의 열분해 개시온도 보다 높은 열분해 개시온도를 가짐으로써 화재시에 단열재보다 먼저 분해되지 않고, 단열재가 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 접착제는 약 350℃ 내지 약 약 450℃의 열분해 개시온도를 가질 수 있다. 열분해 개시온도는 열중량 분석기(TGA, thermogravimetric analysis)를 이용하여 측정할 수 있으며, TGA 그래프에서 급격한 질량 변화가 나타나기 시작하는 첫번째 변곡점 전후에 있는 접선의 외삽선의 교점이 열분해 개시 온도를 의미한다.
상기 접착제는 25°(상온)에서 약 5 시간 내지 약 7 시간의 겔화 시간을 갖는 상기 접착제 조성물로부터 형성된 것으로서, 시공이 용이하여 외단열 시스템에 적합할 수 있다.
또한, 상기 외단열 시스템에서, 상기 접착제는 약 0.05 내지 약 0.3 mm두께로 도포될 수 있다. 상기 두께 범위를 만족함으로써 접착력을 향상시키는데 유리하며 콘크리트 벽체와 단열재를 접합시키는 작업을 용이하게 구현할 수 있다. 상기 접착제 두께가 0.05mm 미만일 경우 단열재 하중을 지지하기에 충분한 부착력을 확보하기 어려우며, 0.3mm를 초과하여 사용할 경우 추가적인 접착력 향상 효과가 확인되지 않고 비용만 증가하는 측면이 있으므로 비경제적이다.
또한, 상기 접착제 조성물은 이종의 단열재로 이루어진 다층 복합 구조의 단열재간의 접착제로 이용될 수 있다. 다층 복합구조 단열재는 높은 단열성을 가진 경량의 유기 단열재를 우수한 내열성을 가진 무기 단열재로 보호할 수 있다. 이때, 무기 단열재와 유기 단열재 사이에 도포되는 접착제는 최소한 유기 단열재와 동등 혹은 그 이상의 내열성을 확보해야 한다.
상기 접착제 조성물은 전술한 바와 같이 높은 열분해 개시온도를 가지는바, 다층의 복합구조 단열재의 접착제로 사용하여, 우수한 부착력, 내열성 등을 나타낼 수 있다.
(실시예)
실시예 1:
제1 에폭시 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지(187g/eq, 국도화학, YD-128) 30.8g 과 제2 에폭시 수지인 페놀 노볼락형 에폭시 수지(180g/eq, 국도화학, YDPN-638) 69.2g의 혼합물인 에폭시 당량 182.1g/eq인 에폭시계 수지(제1액) 및 지환족 아민계 경화제(110g/eq, 국도화학, KH-818B) 18.1g과 경화개시온도가 약 90℃인 액상의 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole) 2g을 포함하는 경화제(제2액)을 포함하고, 용매는 포함하지 않는 접착제 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 지환족 아민계 경화제는 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량 100 대비 30 당량의 함량으로 포함하고, 상기 2-에틸-4-메틸이미다졸은 상기 에폭시계 수지 100 중량부 대비 2중량부의 함량으로 포함하였다.
실시예 2:
제1 에폭시 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지(187g/eq, 국도화학, YD-128) 30.8g 과 제2 에폭시 수지인 페놀 노볼락형 에폭시 수지(180g/eq, 국도화학, YDPN-638) 69.2g의 혼합물인 에폭시 당량 182.1g/eq인 에폭시계 수지(제1액) 및 지환족 아민계 경화제(110g/eq, 국도화학, KH-818B) 24.1g과 경화개시온도가 약 90℃인 액상의 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole) 2g을 포함하는 경화제(제2액)을 포함하고, 용매는 포함하지 않는 접착제 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 지환족 아민계 경화제는 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량 100 대비 40 당량의 함량으로 포함하고, 상기 2-에틸-4-메틸이미다졸은 상기 에폭시계 수지 100 중량부 대비 2중량부의 함량으로 포함하였다.
비교예 1
폴리우레판계 수지를 포함하는 외단열 시스템용 상용 폴리우레탄 폼 접착제인 터키 AKfix사의 AKfix 960 제품을 사용하였다.
비교예 2
상기 제1 에폭시 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지(187g/eq, 국도화학, YD-128)와 상기 제2 에폭시 수지인 페놀 노볼락형 에폭시 수지(180g/eq, 국도화학, YDPN-638)의 혼합물인 에폭시 당량 182.1g/eq인 에폭시계 수지(제1액)에 대하여, 이미다졸계 경화제는 포함하지 않고, 상기 지환족 아민계 경화제를 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량 100 대비 30 당량의 함량으로 포함하여 단독 경화제(제2액)로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
비교예 3
상기 제1 에폭시 수지인 비스페놀 A형 에폭시 수지(187g/eq, 국도화학, YD-128) 100g만으로 제 1액을 구성하였으며, 이미다졸계 경화제는 포함하지 않고, 상기 지환족 아민계 경화제를 상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량 100 대비 80 당량의 함량으로 포함하여 단독 경화제로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 접착제 조성물을 제조하였다.
평가
실험예 1: 내열성(열 분해 개시온도(Td) 및 400℃ 접착제 조성물의 잔존량)
상기 실시예 및 비교예의 접착제 조성에 따라 제 1액과 제 2액을 혼합하여 상온에서 경화시킨 후 24시간동안 방치하였다. 상기 경화된 접착제는 열중량 분석기(TGA, thermogravimetric analysis)를 이용하여 40℃에서 700℃까지 분당 10℃의 승온 속도로 온도에 따른 질량 변화를 측정하였다. 예를 들어, 도 1은 실시예 1의 열중량 분석(Thermogravimetry Analyzer, TGA) 결과를 나타낸 그래프이고, 도 2는 비교예 1의 열중량 분석(Thermogravimetry Analyzer, TGA) 결과를 나타낸 그래프이다.
이때, TGA 그래프에서 급격한 질량 변화가 나타나기 시작하는 첫번째 변곡점 전후에 있는 접선의 외삽선의 교점이 열분해 개시 온도(Td)를 의미한다. 그리고, 400℃ 에서 접착제 조성물의 잔존량을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실험예 2: 가사 시간(Pot life)
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 접착제 조성물 각 100g을 와이드 마우스 플라스크(Wide-mouth flask) 또는 비이커에 담아 가사 시간 측정용 샘플을 제작하였다.
25℃, RH 50% 조건에서 Brook-Filed 점도계를 이용하여 점도 변화를 측정하여 초기 점도의 2배가 되는 시간을 확인하여 가사시간을 측정하였다. 그리고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 3: 겔화 시간(Gel time)
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 접착제 조성물 1g을 상온(25℃)의 판(plate)위에 올려놓고 테프론바(Bar)로 저어주었다. 그리고, 상기 접착제 조성물이 실처럼 늘어져 딸려오지 않을 때까지의 시간을 측정하였다. 그리고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시료 열분해
개시온도(Td)
400℃
잔존량
가사시간 Gel Time
실시예 1 375℃ 77.2% 103분 383분
실시예 2 367℃ 70.4% 74분 353분
비교예 1 148℃ 47.8% 2분 7분
비교예 2 349℃ 48.8% 114분 367분
비교예 3 354℃ 37.4% 34분 175분
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1과 2는 페놀 폼 단열재의 열분해 개시온도인 367℃ 대비 동등 이상의 열분해 개시온도를 가지며, 400℃까지도 70% 이상의 질량이 분해되지 않고 잔존하는 것을 확인할 수 있다. 또한 제 1액과 2액을 혼합한 후에도 1시간 이상의 가사시간을 확보할 수 있어 외단열 시스템에 접착제를 도포하는 작업이 용이하다.
상용 우레탄 폼 접착제인 비교예 1은 열분해 개시온도가 148℃로 현저히 낮고 400℃에서 접착제의 50% 이상이 소실되는 바, 낮은 내열성으로 화재시 페놀 폼 단열재보다 먼저 분해되어 단열재가 탈락하고, 화재 전파의 매개체가 될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100 : 외단열 시스템
110 : 콘크리트 벽체
120 : 접착제
130 : 단열재

Claims (24)

  1. 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하고,
    상기 에폭시계 수지는 2개의 관능기를 갖는 제1 에폭시 수지 및 3개 이상의 관능기를 갖는 제2 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 제1 에폭시 수지 100 중량부 대비 상기 제2 에폭시 수지를 50 중량부 내지 300중량부 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량은 170g/eq 내지 190g/eq인
    외단열용 접착제 조성물.

  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 B형 에폭시 수지, 비스페놀 BP형 에폭시 수지, 비스페놀 C형 에폭시 수지, 비스페놀 C2형 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 G형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 P형 에폭시 수지, 비스페놀 PH형 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 에폭시 수지는 페놀 살리실레이트 알데히드 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지의 에폭시 100 당량 대비 상기 지환족 아민계 경화제를 25 당량 내지 45 당량 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제의 경화개시온도(T1)는 60℃ 내지 100℃인
    외단열용 접착제 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제는 액상인
    외단열용 접착제 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지 100 중량부 대비 상기 이미다졸계 경화제를 1 중량부 내지 4 중량부 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제는 1, 2-디메틸이미다졸(1,2-dimethylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 1-벤질-2-메틸이미다졸(1-benzyl-2-methylimidazole), 1-벤질-2-페닐-1-H-이미다졸(1-benzyl-2-phenyl-1-H-imidazole), 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸(1-cyanoethl-2-methylimidazole), 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸 (1-cyanoethl-2-ethyl-4-methylimidazole) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    가사 시간이 2시간 내지 4시간인
    외단열용 접착제 조성물.
  13. 콘크리트 벽체;
    상기 콘크리트 벽체의 외벽에 부착된 접착제; 및
    상기 접착제 상에 부착된 단열재; 을 포함하며,
    상기 접착제는 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하고, 상기 에폭시계 수지는 2개의 관능기를 갖는 제1 에폭시 수지 및 3개 이상의 관능기를 갖는 제2 에폭시 수지를 포함하고, 상기 제1 에폭시 수지 100 중량부 대비 상기 제2 에폭시 수지를 50 중량부 내지 300중량부 포함하는 외단열용 접착제 조성물로 형성된
    외단열 시스템.
  14. 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하고,
    상기 에폭시계 수지의 에폭시 100 당량 대비 상기 지환족 아민계 경화제를 25 당량 내지 45 당량 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지의 에폭시 당량은 170g/eq 내지 190g/eq인
    외단열용 접착제 조성물.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지는 2개의 관능기를 갖는 제1 에폭시 수지 및 3개 이상의 관능기를 갖는 제2 에폭시 수지를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 B형 에폭시 수지, 비스페놀 BP형 에폭시 수지, 비스페놀 C형 에폭시 수지, 비스페놀 C2형 에폭시 수지, 비스페놀 E형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 G형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 P형 에폭시 수지, 비스페놀 PH형 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 에폭시 수지는 페놀 살리실레이트 알데히드 노볼락 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A형 노볼락 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제의 경화개시온도(T1)는 60℃ 내지 100℃인
    외단열용 접착제 조성물.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제는 액상인
    외단열용 접착제 조성물.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지 100 중량부 대비 상기 이미다졸계 경화제를 1 중량부 내지 4 중량부 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화제는 1, 2-디메틸이미다졸(1,2-dimethylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 1-벤질-2-메틸이미다졸(1-benzyl-2-methylimidazole), 1-벤질-2-페닐-1-H-이미다졸(1-benzyl-2-phenyl-1-H-imidazole), 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸(1-cyanoethl-2-methylimidazole), 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸 (1-cyanoethl-2-ethyl-4-methylimidazole) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    외단열용 접착제 조성물.
  23. 제14항에 있어서,
    가사 시간이 2시간 내지 4시간인
    외단열용 접착제 조성물.
  24. 콘크리트 벽체;
    상기 콘크리트 벽체의 외벽에 부착된 접착제; 및
    상기 접착제 상에 부착된 단열재; 을 포함하며,
    상기 접착제는 에폭시계 수지, 지환족 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화제를 포함하고, 상기 에폭시계 수지의 에폭시 100 당량 대비 상기 지환족 아민계 경화제를 25 당량 내지 45 당량 포함하는 외단열용 접착제 조성물로 형성된
    외단열 시스템.
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