KR102248679B1 - 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료 - Google Patents

플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 셀들이 형성되어 다공성을 가지는 플렉시블한(flexible) 고분자소재에 불연성을 부여하는 무기재료를 함침시켜(impregnation) 제조되는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료가 제공한다. 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료는 다공성 고분자소재 ; 그리고 상기 다공성 고분자소재에 함침된 무기재료로서, 상기 다공성을 이루는 셀들의 내면까지 함침되며, 화염 접근시 상기 셀들의 내면에 상기 화염으로 인한 탄화막이 형성되어, 상기 셀의 붕괴를 방지하는 무기재료 ; 를 포함한다.

Description

플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료{NON-COMBUSTIBLE MATERIAL HAVING FLEXIBLE POLYMER MATERIAL AS CORE}
본 발명은 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화재억제, 소음흡수 등에서 국제기준을 충족하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료에 관한 것이다.
산업사회의 발달로 생활수준이 향상됨에 따라 고부가가치 크루즈선 및 탑승객의 수가 증가하는 추세에 있으며, 선박에 승선하는 선원과 탑승객들의 안전한 선내생활을 위한 환경보전이 요구되고 있다.
선박근무자는 24시간 지속적인 유해인자(소음, 분진, 이산화탄소, 진동 등)에 노출되는 선상생활을 한다. 그런데, 선원의 근무환경의 고급화에 따른 선실의 쾌적성, 엄격한 진동 및 소음의 허용치 적용이 요구되고 있다. 특히, 2018년 7월 1일 이후 인도되는 선박은 강화된 국제해사기구(IMO)의 선박 소음 기준 코드(The Code on Noise Level on Board Ships) MSC.337(19)에 의하여 선박건조 시 진동 및 소음 기준이 핵심사항으로 대두되고 있다.
이에 더하여, 화재발생에 대한 선원의 안전을 위하여 IMO에서는 FTP (Fire Test Procedure) 코드를 적용하여 선박에 사용되는 소재에 대해 화재위험성을 평가하도록 규정하고 있다.
도 1은 불연성 재료가 사용될 수 있는 선박의 일 예를 나타내는 도면이다.
선박의 건조 시 방화구획을 구분하는 벌크헤드 및 천장(데크)를 구성하는 방열소재로서, 저가용 무기 소재나 고가의 외산 수입소재가 사용되고 있다.
선원의 거주구역은 불연성을 요구하기 때문에 선박의 소음방지기준을 만족하면서 화재특성을 동시에 만족하는 소재의 개발이 필요하다.
도 2는 종래의 불연성 재료의 예들을 나타내는 도면이다.
사람이 거주하는 공간에는 화재 시 화염전파나 유독가스의 발생을 억제하는데 효과가 뛰어난 소재를 사용해야 하는데, 현재 가장 많이 사용되고 있는 소재로는 유리섬유계( Glass Wool계) 나 돌섬유(Stone Wool 계)등이 있다. 상기 유리섬유계인 유리섬유나 스톤울계인 미네랄울등은 화염과 유해독성가스에 대해서는 좋은 대책이 될 수 있으나, 발암유발가능성, 시공 작업 시에 발생하는 분진 등, 인체유해성논란이 끊임없이 대두되고 있다.
한편, 현재 선박에서 흡음재료로 사용되는 불연성 재료는 섬유상무기질 재료인 Stone Wool계인 암면(Rock wool, Mineral wool)과 하이울(Hi-Wool) 등과 Glass Wool 계인 유리섬유 등이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 섬유상의 불연성 재료는 진동 및 습기에 취약하고, 시공 시에 발생되는 분진으로 인한 인체에 대한 유해성 논란과 이에 따른 작업기피현상으로 인한 인력수급 문제 등으로 인한 선박 건조비용 상승 등의 다양한 문제점을 발생시키고 있다.
특히, 2011년 1월 1일부터 석면함유물질은 예외 없이 모든 선박에 대하여 그 설치가 금지되었다. 또한, 미국, EU, 중국 등과 FTA체결되는 등, 세계가 점차적으로 모든 법규 및 규정이 강화 및 일체화 되어가고 있는 추세이다. 현재, 관공선에 사용되고 있는 보온재로서 유리섬유와 폴리이미드폼(Polyimide Foam), Fire Insulation으로 사용되고 있는 Stone Wool계 불연성 재료는 국제해사기구가 정한 강제화된 소음코드(MSC.337(91))를 충족시키지 못한 채 미국의 국방규격(MIL Spec) 및 그 개발을 위해 전 세계가 연구 중에 있다.
따라서, 작업성이 양호하고 선실의 소음기준을 만족하면서 화재에 안전한 소재의 개발이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 국제해사기구, 국제노동기구, 세계보건기구 등의 국제기준을 충족하여 선내근무자의 건강과 안전에 대한 개선과 생존성 향상의 강화를 위한 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예는 셀들이 형성되어 다공성을 가지는 플렉시블한(flexible) 고분자소재에 불연성을 부여하는 무기재료를 함침시켜(impregnation) 제조되는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료가 제공된다. 플렉시블한 고분자 소재를 코어로 갖는 불연성 재료는 다공성 고분자소재 ; 그리고 상기 다공성 고분자 소재에 함침된 무기재료로서, 상기 다공성을 이루는 셀들의 내면까지 함침되며, 화염 접근시 상기 셀들의 내면에 상기 화염으로 인한 탄화막이 형성되어, 상기 셀의 붕괴를 방지하는 무기재료; 를 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 다공성 고분자소재는 폴리우레탄 (Foam, Resin, Paint 등)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무기재료는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화 마그네슘( Mg(OH3)) 및 규소(Si) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료는 폴리우레탄 시트에 상기 무기재료를 토출한 후, 상기 폴리우레탄 시트가 롤러에 의해 가압 롤링되어 상기 무기재료가 상기 셀의 내면까지 함침되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료는 불꽃전파성 판정기준(ISO 5658-2)으로서, 소화시임계열유속CFE(kW/㎡) ≥ 20.0,
지속연소열 Qsb(MJ/㎡) ≤ 1.5,방출 총열량Qt(MJ) ≤ 0.7, 및 최고 열방출율 Qp(kW) ≤ 4.0을 만족할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료는 연기밀도 판정기준(ISO 5659-2)으로서, Low Peak Value Ds(kW/㎡) ≤ 200, 및 High Peak ValueDm(kW/㎡) ≤ 200을 만족할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서,상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료는 불연성판정기준(ISO 1182)으로서, 시험로 평균온도상승 (℃) ≤ 30.0, 시편 표면온도 상승 (℃) ≤ 30.0, 지속염의 지속평균시간 (sec) ≤ 10, 및 질량감소율 (%)≤ 50을 만족할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 셀들이 형성되어 다공성을 가지는 플렉시블한 고분자 소재를 코어로 갖는 불연성재료의 제조방법을 제공한다. 플렉시블한 고분자 소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 제조방법에서, 먼저, 다공성 고분자 소재 및 불연성을 부여하는 무기재료를 준비한다. 이후, 상기 무기재료를 상기 다공성 고분자 소재에 제공하고, 상기 다공성 고분자 소재를 가압하여 상기 무기재료를 상기 다공성 고분자 소재에 함침 시킨다. 다음, 상기 고분자 소재가 함침된 다공성 고분자소재를 숙성시킨다.
본 발명의 실시예에 있어서, 다공성 고분자소재 및 불연성을 부여하는 무기재료를 준비하는 단계에서, 상기 다공성 고분자소재로서 폴리우레탄 부재가 준비되고, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화 마그네슘(Mg(OH3)) 및 규소(Si) 중 적어도 하나를 포함하는 상기 무기재료에 촉매를 혼합하여 상기 무기재료가 준비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무기재료를 상기 다공성 고분자소재에 함침시키는 단계는, 상기 폴리우레탄 부재에 상기 무기재료를 토출하는 단계 ; 상기 무기재료가 토출된 폴리우레탄 부재를 함침롤러에 의해 가압롤링하는 단계 ; 그리고 상기 함침롤러를 나온 무기재료가 함침된 다공성 고분자소재를 건조하는 단계 ; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 불연 성능을 가지며 연기나 유독가스발생 극소화，소음 흡수 등 복합적 기능을 가지는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무기질 소재와 유기질 소재의 장점을 물리 및 화학적 융복합화 함으로서 소음감소 및 화재억제 기능을 가지며, 국제적 환경 - 화염, 흡음, 미세먼지 등 - 기준을 충족하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 불연성 재료가 사용될 수 있는 선박의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 불연성 재료의 예들을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 제조방법의 순서도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 제조공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 연소시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 불꽃전파성시험(ISO 5658-2)과 연기밀도시험(ISO 5659-2)의 결과를 나타내는 도면이다.
도 9및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 불연성시험(ISO 1182)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 흡음성능 시험(KS F 2805)을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 제조방법의 순서도의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 4내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료의 제조공정을 설명하기 위한 도면들이다.
플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연성 재료(이하,불연재료)의 제조 방법에 있어서, 먼저, 다공성 고분자소재와 이에 함침될 무기재료를 준비한다 (S10). 이후, 무기재료를 다공성 고분자소재에 제공하고, 다공성 고분자소재를 가압하여 무기재료를 다공성 고분자소재에 함침시킨다(S30). 이후, 무기재료가 함침된 다공성 고분자소재를 숙성시킴으로써(S50) 불연재료를 제조할 수 있다. 이후, 불연재료를 필요한 형태로 절단 내지 가공하여, 출하할 수 있다.
이하, 각 과정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 다공성 고분자소재와 이에 함침될 무기재료를 준비한다 (S10).
예를 들어, 함침롤러(30)에 투입될 수 있는 형태의 폴리우레탄 부재를 준비하고(S11), 무기재료(21)와 촉매를 혼합(S13)하여 준비할 수 있다.
다공성 고분자소재로는 폴리우레탄이 사용될 수 있다. 본 실시예는 반드시 폴리우레탄에만 한정되는 것은 아니며, 셀들이 형성되어 있어서 다공성을 갖는 고분자소재로서, 예를 들어, 스펀지 형태의 소재로서, 폴리우레탄 이외의 재료에도 적용될 수 있다.
폴리우레탄과 같은 유기재료는 단열성이 뛰어나며, 탄성이 우수하며, 또한, 유연성(flexible)이 좋다. 또한, 이러한 유기재료는 흡음력 등 에너지 흡수력이 좋고, 재활용이 가능하며, 분진이 없고, 취급이 용이하고, 폼(Foam), 펠트(Felt), 섬유(Fiber) 등으로 형성할 수 있어서 응용성이 좋다.
폴리우레탄 부재로서는, 시트 형상의 폴리우레탄 시트(10)나 폴리우레탄 블록 등의 형태로 적용될 수 있으며, 이하, 폴리우레탄 시트(10)를 적용한 예를 중심으로 설명한다.
폴리우레탄 시트(10)에 대해 밀도,두께 길이, 폭 등의 검사와 셀의 상태검사와 통기도 검사 등의 수입검사를 수행할 수 있다. 이렇게 검사되어 적합한 것으로 판정된 폴리우레탄 시트(10)를, 도 4에 도시된 바와 같이, 함침롤러(30)의 투입구측으로 제공할 수 있다.
한편, 폴리우레탄 시트(10)에 함침될 무기재료(21)를 준비한다. 무기재료(21)로는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화 마그네슘(Mg(OH3)) 규소(Si)등이 사용될 수 있다. 이들 무기재료(21)는 화염에 강하고, 내구성이 뛰어나며, 발수나 항균성 등 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한, 다른 소재나 가공의 측면에서 융복합성이 우수하다.
이러한 무기재료(21)의 물성, 입도, 순도, 점도 등을 수입검사를 하고, 무기재료(21)의 배합비를 조절할 수 있다. 예를 들어,도 4에 예시된 바와 같이, 주원료 탱크에 무기재료(21)를 주입하고, 보조탱크에 촉매를 주입한 후, 혼합기(Mixer)에 의해, 혼합한다.
이후, 다공성 고분자소재에 무기재료(21)를 함침시킨다(S30).
예를들어, 폴리우레탄 시트(10)를 함침롤러(30) 투입구로 제공하면서, 함침롤러(30)에 투입되는 입구측에서 폴리우레탄 시트(10)에 촉매와 혼합된 무기재료(21)를 혼합기의 노즐(20)을 통해 토출시킬 수 있다(S31). 이때, 촉매와 혼합된 무기재료(21)를 토출량, 온도 및 점도를 조절하여, 펌핑을 통해 도 4에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 시트(10)에 무기재료(21)를 토출할 수 있다.
계속해서, 도 5에 예시된 바와 같이,무기재료(21)가 토출된 폴리우레탄 시트(10)를 함침롤러(30)에 의해 가압 롤링하여, 무기재료(21)를 폴리우레탄 시트(10)의 다공성을 이루는 셀들의 내면까지 함침시킬 수 있다(S33).
폴리우레탄 시트(10)에 무기재료(21)가 토출된 상태는 무기재료(21)가 폴리우레탄 시트(10)의 셀까지 충분히 함침된 상태는 아닐 수 있다. 본 실시예에서는, 무기재료(21)로서 전술된 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화 마그네슘(Mg(OH3) 규소(Si) 등을 하나 이상 배합하되, 입도, 순도, 점도 등을 조절한 상태에서 배합한 특별한 무기재료(21)를 폴리우레탄 시트(10)에 토출하고 함침롤러(30)로 도 5에 예시된 바와 같이, 압착함으로써, 무기재료(21)를 폴리우레탄 시트(10)의 셀까지 충분히 함침시킬 수 있다.
예를 들어, 무기재료로서 아래와 [표1]같은 배합 구성이 가능하다.
H2O 200~300 phr
유,무기결합용 아크릴바인더 100 phr (유,무기 결합을 위한 실란처리 아크릴바인더)
수용성 우레탄 바인더 10~20 phr (우레탄 바인더 경화제5 ~10 % 포함)
규산알루미늄 20~50 phr
Super 알루미늄(3종 혼합) 100~200 phr AL(OH3) 3종(각 입도 분포별)
수용성 인계난연제 (2종혼합) 5~20 phr
Titanium oxide 5~10 phr TiO2
수산화 마그네슘 5~10 phr Mg(OH3)
리튬 실리케이트 100~300phr (유기 결합을 위한 실란처리 수용성 난연보조제)
수용성 SiO2 무기바인더 20~30 phr (유기 결합을 위한 실란처리 수용성 무기바인더)
소포제 0.1~0.5 phr
수용성 가소제 0.1~0. 5 phr
침투제 0.1~0.2 phr
실란 카플링제 3종 5~10 phr
분산제 1~2 phr
기타(안료 외) 5~10 phr
이후, 함침롤러(30)를 빠져나온 함침된 폴리우레탄 시트(즉,불연재료)를 건조챔버에서 건조 내지 열처리를 함(S35)으로써, 폴리우레탄 시트(10)에 함침된 무기재료(21)를 안정화할 수 있다.
다음으로, 불연재료를 숙성시켜 불연재료를 제조를 완료한다(S50).
예를 들어, 건조된 불연재료를 이송롤러에 의해 이송시키고, 절단기에 의해 절단하고(S51), 숙성실에서 숙성(S53)시킬 수 있다.
이후, 도 6에 예시된 바와 같이, 시트나 롤 형태 등 필요한 형태로 만들어서, 출하할 수 있다.
전술한 바와 같이,본 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 제조방법에 의해 제조된 불연재료는 화재억제 및 흡음 등의 특성을 갖는다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 연소시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 7(a)는 일반 폼(foam)의 연소전후를 비교한 실험결과를 나타내고,도 7(b)는 본 실시예에 따른 불연재료의 연소전후를 비교한 실험결과를 나타낸다.
일반적인 난연특성 즉 자소성을 갖는 고분자 계열의 유기화합물은 화염의 접근 시 자소성이 상실되면 화염전파의 도화선이 될 수 있다. 즉, 일반 우레탄 폼의 경우 도 7(a)의 좌측 사진과 같이 셀(cell)이 형태를 유지하다가, 화염에 의해 연소된 후에는 도 7(a)의 우측 사진과 같이, 모든 셀이무너져 내려 유액이 된다. 이로 인해 일반 우레탄 폼은 화염 전달의 도화선 역할을 할 수 있다.
반면, 본 실시예에 따른 불연재료는 폴리우레탄의 셀의 내면까지 난연성 또는 불연성이 강한 무기재료(21)가 함침되어 있어서(도 7(b)의 좌측 사진 참조), 화염이 접근 시 폴리우레탄의 조직 및 셀의 내면에 탄화막이 형성되어 셀 조직이 무너지지 않고(도 7(b)의 우측 사진 참조), 2차 화염의 진행을 방어하는 특성을 갖는다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 불꽃전파성시험과 연기밀도시험의 결과를나타내는 도면이다.
도 8(a) 및 아래의 표1은 국제해사기구(IMO)의 강제화된 시험절차(FTP Code)에 의한 불꽃전파성시험(Part 5 / ISO 5658-2)의 기준의 충족여부를 시험한 결과를 나타낸다.
불꽃전파성판정기준 격벽,벽 및 천정 내벽
판단 기준값		 시험체
소화시임계열유속
CFE(kW/㎡)		 ≥ 20.0 49.9
지속연소열
Qsb(MJ/㎡)		 ≤ 1.5 1.44
방출 총열량
Qt(MJ)		 ≤ 0.7 0.12
최고 열방출율
Qp(kW)		 ≤ 4.0 1.30
연소물질 낙하 (Burning droplet) No produced No produced
도 8(a) 및 상기 표2를 참조하면,본 실시예에 따른 불연재료 시험체는 불꽃전파성 판정기준으로서, 소화시 임계열유속, 지속연소열, 방출총열량, 최고 열방출율에서 기준을 모두 충족시킴을 알 수 있었다.
도 8(b) 및 아래의 표2는 국제해사기구(IMO)의 강제화된 시험절차(FTP Code)에 의한 연기밀도 및 독성가스시험(Part 2 / ISO 5659-2)의 기준의 충족여부를 시험한 결과를 나타낸다.
연기밀도 판정기준 격벽,벽 및 천정 내벽
판단 기준값 		시험체
Low Peak Value
Ds(kW/㎡)		 ≤ 200 121
High Peak Value
Dm(kW/㎡)		 ≤ 200 121
도 8(b) 및 상기 표3을 참조하면,본 실시예에 따른 불연재료시험체는 로우피크값(Low Peak Value) 및 하이피크값(High Peak Value) 모두에서,연기밀도 판정기준을 모두 충족시킴을 알 수 있었다.
따라서,불에 가장 취약한 스펀지형태의 고분자소재가 불에 타지 않는 소재로 개질되는 것은 불가능하다는 통상의 상식을 넘어서, 본 실시예의플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료는 화염확산 및 연기밀도 제어에 있어서,국제기준을 충족하는 성과를 달성하였다.
특히,현재 선박에서 사용되고 있는 방화재료인 인조광물 섬유 무기질계 미네랄울의 밀도가 평균 110~120kg/m3이지만, 본 실시예에 따른 불연재료의 밀도는 이보다는 낮은 90 ~ 100 kg/m3로 형성될 수 있으며, 낮은 밀도의 스펀지 형태의 소재가 방화재료 중 불연재료로서 현저한 특성을 달성하였다.
도 9및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 불연성시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서 상측 사진은 KS ISO 1182(불연재료)시험을 나타내는 사진으로서, 시험로에 본 실시예에 따른 불연재료 시험체를 넣어 불연성시험을 하는 것을 나타낸다. 도 9에서 하측 사진은 불연성시험 전(좌측 사진)과 시험 후(우측 사진)의 시험체의 상태를 나타낸다.
도10은 도 9에 제시된 불연성시험에서 판정기준을 측정하는 것을 나타내는 그래프이다.
아래의 표4는 도 9 및 도 10에서의 불연성시험의 결과를 나타낸다.
불연성 판정기준 판단 기준값 (750 ℃ 기준) 시험체 결과값
시험로 평균온도상승
(℃)		 ≤ 30.0 772
시편 표면온도 상승
(℃)		 ≤ 30.0 754
지속염의 지속평균시간
(sec)		 ≤ 10 0
질량감소율
(%)		 ≤ 50 38
상기 표4의 결과는 약 500여회에 이르는 실험실(LAB)테스트를 통해 불연성 재료의 특성을 획득한 것을 확인한 결과에 바탕하여, KS ISO 1182(불연재료 시험) 충족여부의 시험을 한 결과를 나타낸다.
한편, 국제해사기구의 불연성 재료시험에 대한 기준(IMO FTP Code Annex 1. Part 1.)에 의하면, 육상(ISO 1182)은 20분 시험을 수행, 온도가 20K이상 상승되지 않으며, 질량 감소율이 30% 이하일 것이 기준이다. 그러나, 해상(ISO 1182)은 30분 시험을 수행, 시편의 표면온도가 30℃이상 상승되지 않아야 하며, 시편의 연소 지속 시간이 10초 이하이며, 질량 감소율이 50%이하일 것이 기준이다. 따라서, 750℃시험 조건에서 육상보다 해상이 10분을 더 시험함으로써, 더 가혹한 기준이라 할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면,표4의 결과를 나타낸 시험에서, 시험로는 770℃로 사전 가열되어 있고, 본 실시예에 따른 불연재료 시험체는 시험로 평균온도가 772℃ 이어서, 시험로의 온도상승이 2℃에 불과하며, 시편 표면온도도 상승값이 기준값 이하이며, 지속염의 지속평균시간이 매우 짧고, 질량감소율은 38%로서 기준을 충족함을 알 수 있다.
따라서, 본 실시예의 불연재료는 불연재료이면서 강력한 단열재료도 우수함을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연재료의 흡음성능시험을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 불연재료와 일반적인 섬유계 단열제(예:미네랄울)를 각각 사용하여 선박에서 사용되는 절연패널(insulation panel)을 제작하고, 거주구역의 차음박스 모듈(Mock-up)을 도 11과 같이 제작하여, 차음박스 모듈시험(Mock-up Test)을 수행하였다.
선박의 철판두께 조건으로 제작된 차음박스 모듈(Mock-up)의 내부에 소음을 발생시키고 외부에서 측정되는 소음을 테스트하였고, 미네랄울과 음향투과 손실음을 비교 측정하였다. 측정한 결과, 본 실시예의 불연재료는 미네랄울에 비해 우수하며, 일반적인 셀(Cell)구조의 스펀지가 섬유(Fiber) 구조가 가진 고유한 차음성능 값보다 큰 차음성능 값을 가짐을 확인하였다.
또한,내구성 측면에서 본 실시예의 불연재료는 일반적인 폴리우레탄계 소재가 가지고 있는 셀노화현상을 극복하여 수명이 크게 향상됨을 확인하였다.
전술된 실시예와 시험결과에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 불연재료 및 이의 제조방법은 다양한 산업군에서 필요로 하는 난연성능을 충족하는 것을 알 수 있다. 이러한 불연재료의 성능은 난연재료의 국제 형식승인 취득조건을 충족하며, 선박, 자동차, 철도, 건축물 등 거의 모든 산업군의 내장재 화재기준을 만족하는 난연성능을 달성하고 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 폴리우레탄 시트
20 : 노즐
21 : 무기재료
30 : 함침롤러

Claims (10)

  1. 셀들이 형성되어 다공성을 가지는 플렉시블한(flexible) 고분자소재에 불연성을 부여하는 무기재료를 함침시켜(impregnation) 제조되는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료로서,
    다공성 고분자소재; 그리고
    상기 다공성 고분자소재에 함침된 무기재료로서, 상기 다공성을 이루는 셀들의 내면까지 함침되며, 화염 접근시 상기 셀들의 내면에 상기 화염으로 인한 탄화막이 형성되어, 상기 셀의 붕괴를 방지하는 무기재료; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료에 있어서,
    상기 다공성 고분자소재는 폴리우레탄이고,
    상기 불연재료는 폴리우레탄 시트에 상기 무기재료를 토출한 후, 상기 폴리우레탄 시트가 롤러에 의해 가압롤링되어 상기 무기재료가 상기 셀의 내면까지 함침되며,
    밀도가 90 ~ 100 kg/m3인 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기재료는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 안티모니(Sb) 및 규소(Si)중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료는 불꽃전파성 판정기준(ISO 5658-2)으로서,
    소화시임계열유속 CFE(kW/㎡)≥ 20.0,
    지속연소열 Qsb(MJ/㎡) ≤ 1.5,
    방출 총열량 Qt(MJ)≤ 0.7,및
    최고 열방출율 Qp(kW) ≤ 4.0
    연소물질 낙하 없음을 만족하는 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료는 연기밀도 판정기준(ISO 5659-2)으로서,
    Low Peak Value Ds(kW/㎡) ≤ 200,및
    High Peak ValueDm(kW/㎡) ≤ 200을 만족하는 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료는 불연성판정기준으로서,
    시험로 평균온도상승(℃) ≤ 30.0,
    시편 표면온도상승(℃) ≤ 30.0,
    지속염의 지속평균시간(sec) ≤ 10,및
    질량감소율(%)≤ 50을 만족하는 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료.
  8. 셀들이 형성되어 다공성을 가지는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 제조방법에 있어서,
    다공성 고분자소재 및 불연성을 부여하는 무기재료를 준비하는 단계;
    상기 무기재료를 상기 다공성 고분자소재에 제공하고, 상기 다공성 고분자소재를 가압하여 상기 무기재료를 상기 다공성 고분자소재에 함침시키는 단계;
    그리고 상기 고분자소재가 함침된 다공성 고분자소재를 숙성시키는 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 제조방법에 있어서,
    다공성 고분자소재 및 불연성을 부여하는 무기재료를 준비하는 단계에서, 상기 다공성 고분자소재로서 폴리우레탄부재가 준비되고, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 안티모니(Sb) 및 규소(Si) 중 적어도 하나를 포함하는 상기 무기재료에 촉매를 혼합하여 상기 무기재료가 준비되고,
    상기 무기재료를 상기 다공성 고분자소재에 함침시키는 단계는, 상기 폴리우레탄 부재에 상기 무기재료를 토출하는 단계; 상기 무기재료가 토출된 폴리우레탄 부재를 함침롤러에 의해 가압롤링하는 단계; 그리고 상기 함침롤러로부터 나온 무기재료가 함침된 다공성 고분자소재를 건조하는 단계;를 포함하고,
    상기 불연재료의 밀도는 90 내지 100 kg/m3인 것을 특징으로 하는 플렉시블한 고분자소재를 코어로 갖는 불연재료의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
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