KR102259775B1 - 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법 - Google Patents
준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법을 개시한다.
본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재는 폴리에스테르폴리올 중합체를 기본으로 하여 제조된 경질 발포 플라스틱과, 상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층과, 상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법은 건축물의 외벽을 단열마감 시공하는 데 있어서, 준불연 우레탄계 단열재를 제조하는 단계(S1), 상기 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착하는 단계(S2), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 상하좌우로 복수개의 준불연 우레탄계 단열재를 5~50mm 간격으로 이격시켜 부착하는 단계(S3), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재를 충진 또는 삽입 시공하는 단계(S4), 상기 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때 기존 외단열용 폐놀폼계 단열재의 문제점을 개선시킨 준불연 우레탄계 단열재를 외단열 시공에 적용함으로써 화재에 매우 안전하고, 보강재에 의한 기밀시공으로 각 단열재가 독립된 밀폐구조의 공기층을 형성하여 시공이 용이하면서도 단열성능을 극대화할 수 있으며, 단열재의 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락을 효과적으로 방지하고, 단열재 고정못을 통한 열교현상을 없애고, 우레탄계 단열재의 활용성과 준불연단열재 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있다.
본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재는 폴리에스테르폴리올 중합체를 기본으로 하여 제조된 경질 발포 플라스틱과, 상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층과, 상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법은 건축물의 외벽을 단열마감 시공하는 데 있어서, 준불연 우레탄계 단열재를 제조하는 단계(S1), 상기 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착하는 단계(S2), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 상하좌우로 복수개의 준불연 우레탄계 단열재를 5~50mm 간격으로 이격시켜 부착하는 단계(S3), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재를 충진 또는 삽입 시공하는 단계(S4), 상기 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 의할 때 기존 외단열용 폐놀폼계 단열재의 문제점을 개선시킨 준불연 우레탄계 단열재를 외단열 시공에 적용함으로써 화재에 매우 안전하고, 보강재에 의한 기밀시공으로 각 단열재가 독립된 밀폐구조의 공기층을 형성하여 시공이 용이하면서도 단열성능을 극대화할 수 있으며, 단열재의 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락을 효과적으로 방지하고, 단열재 고정못을 통한 열교현상을 없애고, 우레탄계 단열재의 활용성과 준불연단열재 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있다.
Description
본 발명은 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 폴리우레탄 또는 우레탄/이소시아네이트 중합체를 기본으로 하여 제조된 경질 발포 플라스틱과 단열내화층, 심재보호층을 포함하는 준불연 우레탄계 단열재를 제조한다. 또한 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공은 단열재간 연결부위를 이격하여 부착하고, 이격된 공간에 보강재를 충진 또는 삽입 시공함으로써 화재에 매우 안전하고, 보강재에 의한 기밀시공으로 각 단열재가 독립된 밀폐구조의 공기층을 형성하여 시공이 용이하면서도 단열성능을 극대화할 수 있으며, 단열재의 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락을 효과적으로 방지하고, 단열재 고정못을 통한 열교현상을 없애고, 우레탄계 단열재의 활용성과 준불연단열재 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있는 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법에 관한 것이다.
2015년 1월 의정부에서 일어난 화재사고 이후 「건축물의 피난/방화구조 등의 기준에 관한 규칙」이 개정됨에 따라 6층 이상, 높이 22m 이상 건축물 및 다중이용시설 등은 마감재료를 불연/준불연재료로 사용하는 것이 의무화되었으며, 지난 2016년 4월부터 시행되고 있다. 법령에서 정하고 있는 준불연재료로 인정받기 위해서는 「건축물 마감재료의 난연성능 및 화재 확산 방지구조 기준」에서 정하고 있는 열방출시험(콘칼로리미터)과 가스유해성시험을 통과하여야 하는데, 열방출시험의 경우 일정수준의 복사열을 10분 동안 가하면서 총방출열량, 최대 열방출률 및 심재의 상태 등을 확인하는 시험이며, 가스유해성시험의 경우 시편을 태우면서 유독가스가 얼마나 발생하는지를 평가하는 것으로 실험용 쥐의 행동정지시간을 측정하는 시험이다.
지금 현재 건축물의 외단열용으로 거의 유일하게 사용되는 준불연단열재인 페놀폼(PF) 단열재의 경우 수분흡수율이 높고, 비흡수면이기 때문에 몰탈, 마감재 등 후속소재와의 부착성이 현저히 떨어지며, 페놀폼 심재에 부착되어있는 알루미늄박판이 쉽게 탈락될 수 있고, 현장가공이 불가능하므로 콘크리트 타설시 발생하는 벽체의 기울기 편차에 대한 대응이 용이하지 않는 등 많은 문제점이 있으나 관련법령을 만족하는 대체품이 없으므로 현장에서는 어쩔 수 없이 사용하고 있는 실정이다.
최근에는 폴리스티렌 또는 폴리스티렌을 발포한 중간체에 난연물질을 코팅하거나 내부에 난연물질을 중합 및 함침하여 제조한 심재로만 구성된 비드계 난연단열재와 난연단열재에 난연물질을 코팅한 코팅형 난연단열재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데 이러한 난연단열재의 경우 열방출시험 또는 가스유해성시험을 통과하기가 어렵고, 제조과정에서 품질편차가 크므로 품질안정성을 확보하는데에도 한계가 있는 등 건축용 준불연단열재로 사용하기에는 많은 문제점이 있다.
난연성단열재와 관련된 종래 기술의 하나로 국내등록특허(등록번호 제10-1332440호)에 「불연성 발포 폴리스티렌계 중합형 비드 및 그 제조방법」을 개시하고 있는데, 기술내용을 살펴보면 스티렌계 단량체, 챠르생성 열가소성 수지 및 무기 발포체 등을 중합하여 발포 폴리스티렌계 비드를 제조하는 것으로서 건축물에 적용하기 위한 방안은 제시되어 있지 않으며, 특히 난연3급(난연재료) 수준의 난연성단열재를 제조하는 것이 개시된 특허의 핵심 목적이라는 점에서 준불연성능 이상의 화재안전성을 요구하는 현행 법령 기준에는 부적합한 것으로 판단된다.
한편, 경질 폴리우레탄 폼은 폴리우레탄 또는 우레탄/이소시아네이트 중합체를 기본으로 하여 제조된 경질 발포 플라스틱 단열재의 한 종류로서 열전도율이 0.02 W/(mK) 수준으로 페놀폼과 동등한 수준의 단열성능을 발휘할 수 있으나 수축팽창률이 높고, 연소 시 유독가스를 많이 발생시키므로 주로 내단열이나 무기질합지보드의 형태로 주로 사용되고 있다.
최근에는 폴리우레탄을 준불연 성능을 갖도록 하는 연구가 많이 진행되고 있는데, 준불연 우레탄과 관련된 종래 기술로 국내등록특허(등록번호 제10-1797579호)에 「이소시아누릭 폴리올과 개질된 에스터 폴리올을 포함한 난연성 우레탄 폼보드 및 난연성 우레탄 폼 패널의 제조방법」, 국내등록특허(등록번호 제10-0926834호)에 「난연성 경질 폴리우레탄 폼 복합 단열재 및 이의 제조방법법」, 국내등록특허(등록번호 제10-1751462호)에 「건축용 마감재를 표면으로 갖는 준불연성능 폴리우레탄 폼 단열 판넬 및 그 연속시 제조방법」등이 개시되어 있는데, 기술내용을 살펴보면 폴리우레탄폼에 석고보드, CRC보드, 마그네슘보드, 일정두께 이상의 경질 난연시트 등을 결합시킨 준불연 폴리우레탄을 제시하고 있다. 이 들 특허의 경우 대부분 폴리우레탄을 제조하기 위한 조성물, 제조공정, 생산설비에 대해서는 제시하고 있으나 이를 건축물의 외부 단열마감공정에 적용하기 위한 방법에 대해서는 제시되어 있지 않다.
이에 단열성능이 우수하고, 난연2급(준불연성능) 이상의 화재안전성능을 발휘하며, 기존 외단열용으로 거의 유일하게 사용되는 페놀폼(PF) 단열재의 수분흡수율, 부착성, 시공성, 현장가공성 등의 문제점을 개선하고, 외단열용 준불연단열재의 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있는 우레탄계 준불연 단열재의 개발이 시급하다. 또한, 우레탄계 준불연 단열재를 건축물에 적용하여 단열성능 을 극대화할 수 있고, 시공이 용이하며, 단열재의 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락을 방지할 수 있는 시공방법의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 난연2급(준불연성능) 이상의 화재안전성능을 발휘할 수 있으므로 화재에 매우 안전하며, 기존 외단열용으로 거의 유일하게 사용되는 준불연단열재인 페놀폼(PF) 단열재의 수분흡수율, 부착성, 시공성, 현장가공성 등의 문제점을 개선할 뿐만 아니라, 페놀폼 단열재와 동등한 수준의 단열성능을 발휘하므로 이를 효과적으로 대체할 수 있어 외단열용 준불연단열재의 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있는 준불연 우레탄계 단열재를 제공한다. 또한 본 발명에 따른 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공은 단열재간 연결부위를 이격하여 부착하고, 이격된 공간에 보강재를 충진 또는 삽입 시공함으로써 화재에 매우 안전하고, 보강재에 의한 기밀시공으로 각 단열재가 독립된 밀폐구조의 공기층을 형성하여 시공이 용이하면서도 단열성능을 극대화할 수 있으며, 단열재의 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락을 효과적으로 방지하고, 단열재 고정못을 통한 열교현상을 없애고, 우레탄계 단열재의 활용성과 준불연단열재 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있는 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate (MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하는 경질 발포 플라스틱과, 상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층, 상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층을 포함하는 준불연 우레탄계 단열재를 제공한다. 또한, 건축물의 외벽을 단열마감 시공하는 데 있어서, 준불연 우레탄계 단열재를 제조하는 단계(S1), 상기 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착하는 단계(S2), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 상하좌우로 복수개의 준불연 우레탄계 단열재를 5 ~ 50㎜ 간격으로 이격시켜 부착하는 단계(S3), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재를 충진 또는 삽입 시공하는 단계(S4), 상기 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 경질 발포 플라스틱은 난연성 향상을 위해 난연제가 더 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 난연제는 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2 - 클로로에틸)포스페이트(TCEP), 염소화 유기 폴리포스페이트, 트리스(폴리옥시알킬렌)포스페이트, 트리스(염소화폴리올)포스포네이트 또는 트리클로로부틸렌옥사이드 폴리에테르폴리올 중 적어도 하나 이상이 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 단열내화층은 알루미늄박판, 아연도금강판, 스테인리스강판, 그라스화이버, PF보드, 난연성단열재 또는 난연코팅액 중 적어도 하나 이상이 선택되어 구성되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 심재보호층은 부직포, 알루미늄박판, 그라스화이버, glass tissue 또는 크라프트지 중 적어도 하나 이상이 선택되어 구성되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 단열내화층 또는 심재보호층은 단층 또는 다층 구조로 이루어진 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 보강재는 우레탄폼, 접착폼, 2액형 우레탄, 방화실란트, 내화폼패드 또는 크랙방지재인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 보강재는 충진 또는 삽입 시공 시 평면의 형태가 T형인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 S4단계는 평활유지재를 시공하는 공정을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 평활유지재는 기밀유지테이프, 알루미늄테이프 또는 지그인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 마감층은 프라이머 도포 공정, 유리섬유 함침 공정, 마감재 도포 공정 또는 건식패널 설치공정 중 적어도 하나 이상이 선택적으로 시공되어 구비되는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 상기 방법들로 제조되거나 시공되는 것을 특징으로 하는 단열재나 건축물을 제공한다.
본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법에 의하면 난연2급(준불연성능) 이상의 화재안전성능을 발휘할 수 있으므로 화재에 매우 안전하며, 기존 외단열용으로 거의 유일하게 사용되는 준불연단열재인 페놀폼(PF) 단열재의 수분흡수율, 부착성, 시공성, 현장가공성 등의 문제점을 개선할 뿐만 아니라, 페놀폼 단열재와 동등한 수준의 단열성능을 발휘하므로 이를 효과적으로 대체할 수 있어 준불연단열재의 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공은 단열재간 연결부위를 이격하여 부착하고, 이격된 공간에 보강재를 충진 또는 삽입 시공함으로써 화재에 매우 안전하고, 보강재에 의한 기밀시공으로 각 단열재가 독립된 밀폐구조의 공기층을 형성하여 시공이 용이하면서도 단열성능을 극대화할 수 있으며, 단열재의 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락을 효과적으로 방지하고, 단열재 고정못을 통한 열교현상을 없애고, 우레탄계 단열재의 활용성과 준불연단열재 선택의 폭을 보다 다양화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법을 나타낸 시공순서도이고,
도 2는 본 발명의 준불연 우레탄계 단열재의 구성을 단면적으로 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 이격하여 시공한 형상을 나타낸 도면이고,
도 4는 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 보강재와 평활유지재가 시공된 형상을 나타낸 도면이고,
도 5는 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간과 단열재의 배면 둘레에 보강재가 시공된 형상을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 준불연 우레탄계 단열재의 구성을 단면적으로 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 이격하여 시공한 형상을 나타낸 도면이고,
도 4는 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 보강재와 평활유지재가 시공된 형상을 나타낸 도면이고,
도 5는 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간과 단열재의 배면 둘레에 보강재가 시공된 형상을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 통상의 기술자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이고, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법을 나타낸 시공순서도이고, 도 2는 본 발명의 준불연 우레탄계 단열재의 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 이격하여 시공한 도면을 나타낸 것인데, 이를 참고한다.
본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재는 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate (MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 1-클로로-2-프로판올 인산 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하는 경질 발포 플라스틱(110)과, 상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층(120)과, 상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층(130)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 건물이나 건축물의 외벽(200)을 단열마감 시공하는 데 있어서, 준불연 우레탄계 단열재를 제조하는 단계(S1), 상기 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착하는 단계(S2), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 상하좌우로 복수개의 준불연 우레탄계 단열재를 5 ~ 50 ㎜ 간격으로 이격시켜 부착하는 단계(S3), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재를 충진 또는 삽입 시공하는 단계(S4), 상기 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 준불연 우레탄 단열재는 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4- diisocyanate (MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하는 경질 발포 플라스틱과,
상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층과, 상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 경질 발포 플라스틱(110)은 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate(MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하여 제조한다.
여기에서 상기 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate(MDI)는 폴리에스테르폴리올과 결합하여 우레탄계 경질 발포 플라스틱 중합물을 형성시키는 가교제 역할을 하는데, 만일 120 중량부 미만일 경우 분자간의 가교 결합이 미흡하여 우레탄계 경질 발포 플라스틱 중합물이 제대로 형성되지 않고, 반대로 170을 초과할 경우 가교 결합이 너무 급하게 진행되고, 불필요하게 촉진되어 중합물이 너무 단단해질 수 있으므로 원하는 수준의 중합물을 형성하기가 어려워질 수 있다.
한편, 상기 경질 발포 플라스틱은 난연성 향상을 위해 난연제가 더 포함될 수 있는데, 난연제로는 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 트리스(2, 4 - 디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(TCEP), 염소화 유기 폴리포스페이트, 트리스(폴리옥시알킬렌)포스페이트, 트리스(염소화폴리올)포스포네이트, 트리클로로부틸렌옥사이드 폴리에테르폴리올 중 어느 것을 사용해도 무방하고, 단독 또는 두 개 이상을 혼합하여 사용할 수 도 있다. TCPP는 대표적인 할로겐-인계 난연제로서 우레탄계 경질 발포 플라스틱에 난연성을 부여하는데, 그 과정을 살펴보면 우레탄계 경질 발포 플라스틱이 열에 노출 될 경우 TCPP가 열분해되고, 이 과정에서 인산과 폴리인산이 생성되고, 이 때 생성된 인산과 폴리인산은 에스테르화 및 탈수화 반응에 의해 char(숯)를 생성하고 이 char는 산소와 열을 차단함으로써 난연성능을 발휘하게 된다. 난연제는 폴리올 100 중량부에 대해 1 내지 30 중량부를 투입할 수 있는데, 1 중량부 미만일 경우 난연성능 향상이 극히 미미하고, 반면 30 중량부를 초과할 경우 난연성능 상승의 효과는 적으나 제품 원가가 증가하고, 제품 성능에 안 좋을 영향을 미칠 수 있다.
한편, 상기 단열내화층(120)은 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는데, 경질 발포 플라스틱을 보호하는 역할뿐만 아니라 시공 후 준불연 우레탄계 단열재의 최외부에 위치함으로써 화재시 불꽃이나 화염 차단, 복사열 차단, 단열 등 단열내화의 기능을 발휘한다. 단열내화층은 심재보호층과 마찬가지로 경질 발포 플라스틱을 제조하는 과정에서 부착될 수도 있고, 경질 발포 플라스틱을 제조한 후 물리/화학적 처리를 통해 부착될 수도 있다. 단열내화층은 알루미늄박판, 아연도금강판, 스테인리스강판, 그라스화이버, PF보드, 난연성단열재, 난연코팅액 중 어느 것을 사용해도 무방하고, 이들 소재가 단독 또는 2개 이상이 선택적용 될 수 있는데, 단열내화의 효과, 생산용이성, 경제성, 시공성 등을 고려하여야 하는데, 앞 서 언급했듯이 단열내화층의 핵심 기능은 화재시 불꽃이나 화염을 차단하거나, 복사열을 차단하는 것인데, PF보드의 경우 준불연성능 뿐만 아니라 단열성능이 우레탄계 경질 발포 플라스틱 단열재와 거의 유사하므로 이질소재-예컨대 우레탄계 단열재와 PF보드와의 결합-사용에 따른 열교현상과 단열성능의 저하를 최소화할 수 있으므로 단열내화층으로서 가장 적합한 소재라 할 수 있는 한편, 단열내화층으로는 난연성단열재와 난연코팅액의 구조도 고려할 수 있는데, 이 구조 역시 준불연성능을 발휘할 수 있고, 비용이 PF보드에 비해 상대적으로 저렴하고, 현장가공이 용이하다는 장점이 있으나, 단열성능이 PF보다는 다소 미흡하므로 상대적으로 두껍게 사용해야 한다는 단점이 있다.
따라서 건축물의 용도, 공사예산, 적용지역, 적용부위 등에 따라 단열내화층으로 PF보드 혹은 난연성단열재+난연코팅액의 구조를 선택하여 적용하는 것이 바람직하다 할 수 있고, 상기 난연성단열재는 단열재에 팽창흑연, 물유리, 페놀, 차르생성 열가소성수지 등으로 이루어진 군에서 선택된 소재가 도포, 함침, 중합 등의 방법으로 제조될 수 있고, 난연코팅액은 물, 폴리비닐아크릴레이트수지, 수산화알루미늄, 팽창흑연, 백운석, 규사 및 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 소재를 포함하여 제조할 수 있다.
예를 들어, 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 팽창흑연은 # 80 mesh, 팽창율 250이상인 것이 바람직한데, 화재로 인해 구조체에 화염이나 불꽃이 발생할 경우 팽창흑연 성분이 부피기준으로 250배 이상 팽창을 하여 화염이나 불꽃이 구조체로 접촉되는 것을 차단하고 이에 따라 화재가 수평이나 수직으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
화재가 나면 화염에 의해 표면온도가 상승하는데, 이 때 팽창형 코팅재에 포함된 수산화알루미늄이 산화알루미늄과 물(증기)로 반응하며, 산화알루미늄이 팽창흑연의 층 사이에 집적되면서 흑연의 부피가 1.5 배에서 수백배까지 팽창하고, 표면에는 단열 탄화층을 형성하여 불꽃이나 열이 내부로 전달되는 것을 차단하여 결론적으로 화재가 확산되는 것을 방지한다.
한편, 상기 심재보호층(130)은 경질 발포 플라스틱을 보호하고 생산되는 제품의 두께를 일정하게 하기 위해 부착하는데, 경질 발포 플라스틱을 제조하는 과정에서 설비의 하단부에 심재보호층을 두고 그 위에 경질 발포 플라스틱 원재료를 투입함으로써 발포되는 과정에서 심재보호층과 경질 발포 플라스틱이 상호 결합되는 형태로 부착될 수 있고, 또한 경질 발포 플라스틱을 제조한 후 접착제, 열융착, UV융착 등의 방법으로 부착될 수도 있다. 심재보호층은 부직포, 알루미늄박판, 그라스화이버, glass tissue, 크라프트지 등을 사용할 수 있는데, 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착 시 심재보호층면이 외벽과 접하게 되므로 벽체와의 부착성, 시공성을 고려하여야 한다. 또한 원재료 단가, 생산용이성, 경질 발포 플라스틱의 보호효과 등도 고려해야 하는데, 부직포의 경우 표면이 미세한 섬유질로 되어있으므로 표면적이 매우 넓어 경질 발포 플라스틱 단열재와의 부착이 용이하고, 경질 발포 플라스틱의 생산이 연속공정으로 진행되므로 적은 공간을 차지하면서도 생산시 쉽게 부착이 가능하도록 감긴(Rolled) 형태로 보관이 가능하여야 하고, 생산, 보관 및 부착이 용이하도록 일정수준의 탄력성이 있어야 하는데, 이를 고려하여 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 부직포는 인장강도가 100N 이상일 필요가 있는데, 100N 미만일 경우 쉽게 찢어질 수 있고, 경질 발포 플라스틱의 수축팽창에 따른 대응이 용이하지 않아 심재보호 기능을 효과적으로 발휘할 수 없는 한편, 경질 발포 플라스틱은 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate(MDI)의 양에 따라 가교결합의 반응성에 차이가 있고, 이에 따라 단열재의 강도가 달라질 수 있는데, 이와 같은 단열재의 특성을 고려하였을 때 심재보호층의 인장특성은 중요한 요소이다.
상기 단열내화층(120) 또는 심재보호층(130)은 각 소재가 단층이나 다층구조로 구성될 수 있는데, 여기서 단층구조라 함은 단열내화층 또는 심재보호층이 경질 발포 플라스틱에 1개의 층으로 부착된 것을 의미하고, 다층구조라 함은 2개층 이상이 규칙적 또는 불규칙적으로 배열되어 부착되는 것을 의미한다. 단열내화층과 심재보호층을 단층 또는 다층으로 배열하는 이유는 각 소재가 가지는 효과를 극대화하기 위한 것으로 예컨대 단열내화층과 심재보호층이 포함된 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 시공하는 경우 화재의 위험도가 가장 높은 필로티 벽체, 천정, 개구부 주변, 1층 외벽 등 화재극취약부위에는 내화기능 및 심재보호기능이 특히 더 필요한데 이러한 부위에는 단열내화층과 심재보호층을 다층구조로 함으로써 기능을 극대화할 수 있다. 반면 화재의 위험도가 상대적으로 적은 중상층 부위에는 단층구조로 함으로써 내화기능 및 심재보호기능을 적절하게 유지하면서도 경제성, 활용성 등을 높일 필요가 있다.
한편, 본 발명에 따르는 준불연 우레탄계 단열재 및 이를 이용한 외단열 시공방법은 건축물의 외벽(200)을 단열마감 시공하는 데 있어서, 준불연 우레탄계 단열재를 제조하는 단계(S1), 상기 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착하는 단계(S2), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 상하좌우로 복수개의 준불연 우레탄계 단열재를 5 ~ 50 ㎜ 간격으로 이격시켜 부착하는 단계(S3), 상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재를 충진 또는 삽입 시공하는 단계(S4), 상기 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 건축물의 외벽(200)은 단열재나 마감재 등이 시공되기 위한 벽체로서, 벽체의 재질은 RC조(철근콘크리트구조), 조적조, 목조, 철골조 등이 될 수 있으며, 본 발명에서는 이들 구조로 된 신축건물의 벽체뿐만 아니라 이미 단열마감이 되어있는 기존건물의 벽체 등 그 재질이나 단열마감의 여부에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
먼저, S1단계를 보면 준불연 우레탄계 단열재(100)를 제조하는 단계로 경질 발포 플라스틱과 심재보호층, 단열내화층을 포함한다.
여기서 경질 발포 플라스틱(110)은 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate(MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하여 제조한다.
여기에서 상기 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate(MDI)는 폴리에스테르폴리올과 결합하여 우레탄계 경질 발포 플라스틱 중합물을 형성시키는 가교제 역할을 하는데, 만일 120 중량부 미만일 경우 분자간의 가교 결합이 미흡하여 우레탄계 경질 발포 플라스틱 중합물이 제대로 형성되지 않고, 반대로 170을 초과할 경우 가교 결합이 너무 급하게 진행되고, 불필요하게 촉진되어 중합물이 너무 단단해질 수 있으므로 원하는 수준의 중합물을 형성하기가 어려워질 수 있다.
한편, 상기 경질 발포 플라스틱은 난연성 향상을 위해 난연제가 더 포함될 수 있는데, 난연제로는 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 트리스(2, 4 - 디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(TCEP), 염소화 유기 폴리포스페이트, 트리스(폴리옥시알킬렌)포스페이트, 트리스(염소화폴리올)포스포네이트, 트리클로로부틸렌옥사이드 폴리에테르폴리올 중 어느 것을 사용해도 무방하고, 단독 또는 두 개 이상을 혼합하여 사용할 수 도 있다. TCPP는 대표적인 할로겐-인계 난연제로서 우레탄계 경질 발포 플라스틱에 난연성을 부여하는데, 그 과정을 살펴보면 우레탄계 경질 발포 플라스틱이 열에 노출 될 경우 TCPP가 열분해되고, 이 과정에서 인산과 폴리인산이 생성되고, 이 때 생성된 인산과 폴리인산은 에스테르화 및 탈수화 반응에 의해 char(숯)를 생성하고 이 char는 산소와 열을 차단함으로써 난연성능을 발휘하게 된다. 난연제는 폴리올 100 중량부에 대해 1 내지 30 중량부를 투입할 수 있는데, 1 중량부 미만일 경우 난연성능 향상이 극히 미미하고, 반면 30 중량부를 초과할 경우 난연성능 상승의 효과는 적으나 제품 원가가 증가하고, 제품 성능에 안 좋을 영향을 미칠 수 있다.
한편, 상기 단열내화층(120)은 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는데, 경질 발포 플라스틱을 보호하는 역할뿐만 아니라 시공 후 준불연 우레탄계 단열재의 최외부에 위치함으로써 화재시 불꽃이나 화염 차단, 복사열 차단, 단열 등 단열내화의 기능을 발휘한다. 단열내화층은 심재보호층과 마찬가지로 경질 발포 플라스틱을 제조하는 과정에서 부착될 수도 있고, 경질 발포 플라스틱을 제조한 후 물리/화학적 처리를 통해 부착될 수도 있다. 단열내화층은 알루미늄박판, 아연도금강판, 스테인리스강판, 그라스화이버, PF보드, 난연성단열재, 난연코팅액 중 어느 것을 사용해도 무방하고, 이들 소재가 단독 또는 2개 이상이 선택적용 될 수 있는데, 단열내화의 효과, 생산용이성, 경제성, 시공성 등을 고려하여야 하는데, 앞 서 언급했듯이 단열내화층의 핵심 기능은 화재시 불꽃이나 화염을 차단하거나, 복사열을 차단하는 것인데, PF보드의 경우 준불연성능 뿐만 아니라 단열성능이 우레탄계 경질 발포 플라스틱 단열재와 거의 유사하므로 이질소재-예컨대 우레탄계 단열재와 PF보드와의 결합-사용에 따른 열교현상과 단열성능의 저하를 최소화할 수 있으므로 단열내화층으로서 가장 적합한 소재라 할 수 있는 한편, 단열내화층으로는 난연성단열재와 난연코팅액의 구조도 고려할 수 있는데, 이 구조 역시 준불연성능을 발휘할 수 있고, 비용이 PF보드에 비해 상대적으로 저렴하고, 현장가공이 용이하다는 장점이 있으나, 단열성능이 PF보다는 다소 미흡하므로 상대적으로 두껍게 사용해야 한다는 단점이 있다.
따라서 건축물의 용도, 공사예산, 적용지역, 적용부위 등에 따라 단열내화층으로 PF보드 혹은 난연성단열재+난연코팅액의 구조를 선택하여 적용하는 것이 바람직하다 할 수 있고, 상기 난연성단열재는 단열재에 팽창흑연, 물유리, 페놀, 차르생성 열가소성수지 등으로 이루어진 군에서 선택된 소재가 도포, 함침, 중합 등의 방법으로 제조될 수 있고, 난연코팅액은 물, 폴리비닐아크릴레이트수지, 수산화알루미늄, 팽창흑연, 백운석, 규사 및 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 소재를 포함하여 제조할 수 있다.
예를 들어, 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 팽창흑연은 # 80 mesh, 팽창율 250이상인 것이 바람직한데, 화재로 인해 구조체에 화염이나 불꽃이 발생할 경우 팽창흑연 성분이 부피기준으로 250배 이상 팽창을 하여 화염이나 불꽃이 구조체로 접촉되는 것을 차단하고 이에 따라 화재가 수평이나 수직으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
화재가 나면 화염에 의해 표면온도가 상승하는데, 이 때 팽창형 코팅재에 포함된 수산화알루미늄이 산화알루미늄과 물(증기)로 반응하며, 산화알루미늄이 팽창흑연의 층 사이에 집적되면서 흑연의 부피가 1.5 배에서 수백배까지 팽창하고, 표면에는 단열 탄화층을 형성하여 불꽃이나 열이 내부로 전달되는 것을 차단하여 결론적으로 화재가 확산되는 것을 방지한다.
한편, 상기 심재보호층(130)은 경질 발포 플라스틱을 보호하고 생산되는 제품의 두께를 일정하게 하기 위해 부착하는데, 경질 발포 플라스틱을 제조하는 과정에서 설비의 하단부에 심재보호층을 두고 그 위에 경질 발포 플라스틱 원재료를 투입함으로써 발포되는 과정에서 심재보호층과 경질 발포 플라스틱이 상호 결합되는 형태로 부착될 수 있고, 또한 경질 발포 플라스틱을 제조한 후 접착제, 열융착, UV융착 등의 방법으로 부착될 수도 있다. 심재보호층은 부직포, 알루미늄박판, 그라스화이버, glass tissue, 크라프트지 등을 사용할 수 있는데, 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착 시 심재보호층면이 외벽과 접하게 되므로 벽체와의 부착성, 시공성을 고려하여야 한다. 또한 원재료 단가, 생산용이성, 경질 발포 플라스틱의 보호효과 등도 고려해야 하는데, 부직포의 경우 표면이 미세한 섬유질로 되어있으므로 표면적이 매우 넓어 경질 발포 플라스틱 단열재와의 부착이 용이하고, 경질 발포 플라스틱의 생산이 연속공정으로 진행되므로 적은 공간을 차지하면서도 생산시 쉽게 부착이 가능하도록 감긴(Rolled) 형태로 보관이 가능하여야 하고, 생산, 보관 및 부착이 용이하도록 일정수준의 탄력성이 있어야 하는데, 이를 고려하여 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 부직포는 인장강도가 100N 이상일 필요가 있는데, 100N 미만일 경우 쉽게 찢어질 수 있고, 경질 발포 플라스틱의 수축팽창에 따른 대응이 용이하지 않아 심재보호 기능을 효과적으로 발휘할 수 없는 한편, 경질 발포 플라스틱은 Diphenylmethane-4,4-diisocyanate(MDI)의 양에 따라 가교결합의 반응성에 차이가 있고, 이에 따라 단열재의 강도가 달라질 수 있는데, 이와 같은 단열재의 특성을 고려하였을 때 심재보호층의 인장특성은 중요한 요소이다.
상기 단열내화층(120) 또는 심재보호층(130)은 각 소재가 단층이나 다층구조로 구성될 수 있는데, 여기서 단층구조라 함은 단열내화층 또는 심재보호층이 경질 발포 플라스틱에 1개의 층으로 부착된 것을 의미하고, 다층구조라 함은 2개층 이상이 규칙적 또는 불규칙적으로 배열되어 부착되는 것을 의미한다. 단열내화층과 심재보호층을 단층 또는 다층으로 배열하는 이유는 각 소재가 가지는 효과를 극대화하기 위한 것으로 예컨대 단열내화층과 심재보호층이 포함된 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 시공하는 경우 화재의 위험도가 가장 높은 필로티 벽체, 천정, 개구부 주변, 1층 외벽 등 화재극취약부위에는 내화기능 및 심재보호기능이 특히 더 필요한데 이러한 부위에는 단열내화층과 심재보호층을 다층구조로 함으로써 기능을 극대화할 수 있다. 반면 화재의 위험도가 상대적으로 적은 중상층 부위에는 단층구조로 함으로써 내화기능 및 심재보호기능을 적절하게 유지하면서도 경제성, 활용성 등을 높일 필요가 있다.
다음으로 S2단계를 보면, 준불연 우레탄계 단열재(100)를 외벽에 부착하는 단계로 부착하는 방법에는 접착제(B), 연결철물, 앙카/화스너 등을 이용할 수 있는데, 특별히 제한하지는 않는다. 단열재를 외벽에 부착하는 과정에서 심재보호층을 반드시 벽체와 접하도록 부착하여야 하는데, 이는 심재보호층은 단열내화층에 비해 내화기능이 상대적으로 떨어지고, 단열재의 내부보다는 외부가 화재시 보다 취약하므로 심재보호층이 단열재의 내부인 벽체와 접하도록 시공하는 것이 바람직하다.
다음으로 S3단계를 보면, 준불연 우레탄계 단열재(100)를 연결부착하는 단계로 일반적인 외단열 시공의 경우 단열재 부착시 복수개의 단열재가 서로 밀착되도록 시공하는데, 대부분의 물체는 온도에 따라 수축팽창을 하고, 단열재의 경우에도 외기온도에 따라 수축팽창을 한다. 이에 따라 일반적인 외단열 시공과 같이 복수개의 단열재를 서로 밀착하여 시공할 경우 수축챙창에 따라 접합면에서 필연적으로 크랙이 발생하게되고, 그 정도가 심할 경우 단열재가 벽체에서 탈락하는 등 많은 문제점이 있다. 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 개선하기 위해 준불연 우레탄계 경질 발포 플라스틱 단열재를 상하좌우로 연결 시공 시 5 ~ 50㎜ 간격으로 이격시켜 부착하는데, 그 간격이 5mm 미만일 경우 수축팽창에 따른 크랙발생 및 탈락의 효과를 기대하기 어렵고, 반면 간격이 50mm를 초과할 경우 크랙 및 탈락방지 효과의 상승폭은 미미한 데 비해 그 사이를 메꾸기 위해 사용되는 보강재의 양이 많아지므로 시공이 어렵고, 경제성이 떨어지며, 시공 후 미관상 좋지 않을 수 있다.
다음으로 S4단계를 보면, 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간(S)에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재(300)를 충진 또는 삽입 시공하는 단계로 단열재의 수축팽창에 따른 완충작용을 하여 크랙과 탈락을 방지하고 특히 이격된 공간으로 열교가 발생할 수 있는데 이를 최대한 보완하기 위하여 보강재를 충진하거나 삽입하는 공정이다. 보강재로는 우레탄폼, 접착폼, 2액형 우레탄, 방화실란트, 내화폼패드, 크랙방지재 등 중 어떤 소재를 사용해도 무방하고, 이들 소재를 단독 또는 2개 이상을 복합적으로 사용할 수도 있다.
앞 서 언급했듯이 단열재가 이격되어 단열이 불연속적인 부위에서는 열교가 발생하는데, 이를 방지하기 위해서는 해당 단열재와 성분이 가장 유사한 소재를 사용하여 열교가 최대한 일어나지 않고, 단열성능이 저하되지 않도록 해야 하며, 이를 고려할 때 준불연 우레탄계 경질 발포 플라스틱 단열재와 구성성분이 가장 유사한 우레탄폼이나 우레탄계 접착폼을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 보강재(300)를 충진 또는 삽입 시공시 평면의 형태는 T형인 것이 바람직하다. 일반적으로 밀폐된 공기층이나 진공층에서는 열전달이 감소하여-예컨대 보온병은 벽체가 진공상태로 되어있다-단열성능을 극대화할 수 있는데, 이와 같은 원리를 이용한 가장 대표적인 단열재가 열반사단열재 종류이다. 따라서 본 발명에서와 같이 보강재가 T형으로 시공될 경우 준불연 우레탄계 단열재의 가장자리 부분에 보강재가 둘레리본(R)의 형태로 시공되므로, 각각의 단열재가 독립적으로 밀폐된 셀구조(C)의 공기층을 형성하여 단열성능을 극대화할 수 있다. 뿐만 아니라 일반적인 외단열 공법의 경우 태풍 등의 풍압에 견디기 위해 단열재 고정못을 사용하는데 이 고정못을 통해 열교가 많이 발생하므로 단열성능이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명에서와 같이 보강재에 의한 시공은 단열재 고정못의 역할을 대신하므로 내풍압성능, 부착성능 향상은 물론 열교발생을 방지하므로 단열성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 S4단계는 평활유지재(400)를 시공하는 공정을 더 포함할 수 있는데, 보강재를 삽입 또는 충진시 보강재 고유의 발포성, 팽창성 등으로 인해 보강재가 단열재의 외부로 과도하게 노출되거나 밀려나올 수 있는데, 이러한 경우 평활성 유지가 곤란하고, 후속공정에 어려움이 있으며, 보강재의 과다사용으로 인한 시공비가 증가될 수 있는 등 문제가 발생할 수 있으므로 필요한 경우 평활유지재를 시공하는 공정을 추가로 실시할 수 있다.
상기 평활유지재는 기밀유지테이프, 알루미늄테이프, 지그 중 어떤 소재를 사용해도 무방하고, 이들 소재를 단독 또는 2개 이상을 복합적으로 사용할 수도 있다. 평활유지재는 준불연 우레탄계 단열재의 최외부 표면에 시공이 되므로 이를 구성하는 소재와의 부착성이 좋아야 하는데, 본 발명의 경우 준불연 우레탄계 단열재의 최외부에는 단열내화층이 구비되고, 단열내화층은 알루미늄박판, 아연도금강판, 스테인리스강판, 그라스화이버, PF보드, 난연성단열재, 난연코팅액 중 어느 것을 사용해도 무방하나 PF보드 또는 난연성단열재+난연코팅액 조합이 가장 좋으므로 이러한 점을 고려하였을 때 준불연 우레탄계 단열재의 최외부 표면재인 알루미늄박판과의 부착성이 우수한 알루미늄테이프를 사용하는 것이 가장 바람직하다고 할 수 있다.
다음으로 S5단계를 보면, 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계로, 상기 마감층은 프라이머 도포 공정, 유리섬유 함침 공정, 마감재 도포 공정 또는 건식패널 설치공정을 실시할 수 있다.
프라이머 도포 공정은 단열내화층과 후속공정의 작업을 용이하게 하고, 부착성을 높여주기 위해 단열내화층의 표면에 프라이머를 도포하는 공정으로 건축마감공정에서 일반적으로 사용되는 하도재, 프라이머 등을 사용할 수 있다.
유리섬유 함침공정은 마감재 도포 공정 전에 시공할 수 있으며, 접착몰탈 등을 이용하여 유리섬유를 부착하는 공정으로 내충격성 강화 및 화재안전성 보강의 역할을 한다. 유리섬유는 충분히 함침 되도록 최소 2mm 이상 두께로 시공하여야 하는데, 도포두께가 2mm 미만일 경우 유리섬유가 충분히 함침되지 않으므로 내충격성 강화 및 화재안전 보강의 기능을 효과적으로 발휘하기가 어렵고 특히 마감재 작업 후 유리섬유면이 드러나 보일 수 있으므로 미관 외관 품위가 저감될 수 있다.
상기 유리섬유는 내알칼리성을 띠며, 표준메쉬와 보강메쉬가 적용될 수 있는데, 표준메쉬는 벽체 전면에 주로 사용되고, 보강메쉬는 화재확산방지와 내충격성이 특히 필요한 지상으로부터 높이 1.8~2m미만의 저층 부위에 주로 사용된다.
표준메쉬의 경우 질량 130 ~ 180 g/m2, 밀도 36 ~ 64 mesh/in2인 것을 보강메쉬의 경우 질량 300 ~ 400 g/m2, 밀도 16 ~ 36 mesh/in2인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
마감재 도포 공정은 마감용 도료를 바름, 스프레이 등의 방법으로 시공하는 공정으로 마감용 도료는 석재상마감재, 외단열마감재, 페인트, 암석무늬도료, 다채무늬도료, 세라믹계도료, 무기계 불연마감재, 내화도료, 방염도료, 방염마감재 등 건축마감시공에 일반적으로 사용되는 자재를 사용할 수 있다.
건식패널 설치공정은 연결철물, 접착제 등을 이용하여 건식마감자재를 설치또는 부착하여 시공하는 공정으로 천연석재, 타일, 파벽돌, 징크패널, 고밀도 목재패널, 알루미늄 복합패널, 세라믹패널, 동판, 아연도강판, 적삼목, 방부목, 베이스패널, 금속기와, 칼라강판, 스틸, 허니컴아트패널, 콘크리트패널, 석재패널 등을 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 비교예와 비교하여 실험한 예를 설명한다.
실시예 1
폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4- diisocyanate(MDI) 150 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 30 중량부, 계면활성제 5 중량부 및 촉매 5 중량부를 투입하여 경질 발포 플라스틱을 제조하고, 단열내화층으로는 PF보드, 심재보호층으로는 부직포를 부착하여 시편을 제작하였다(여기서, 상기 계면활성제, 촉매는 각각 알킬나프탈렌설포네이트 및 디메틸에탄올아민을 사용함)
실시예2
난연성을 향상시키기 위해 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP) 20 중량부를 투입하여 경질 발포 플라스틱을 제조한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 시편을 제작하였다.
실시예 3
난연성단열재에 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 20 중량부, 수산화알루미늄 20 중량부, 팽창흑연 50 중량부, 백규사 50 중량부를 포함하는 난연코팅액을 15g/(0.1*0.1m2)의 비율로 도포하여 단열내화층으로 한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 시편을 제작하였다.
비교예
폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 트리글리시딜 이소시아누레이트 110 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 20 중량부, 계면활성제 1 중량부 및 촉매 1 중량부를 투입하여 경질 발포 플라스틱 시편을 제작하였다.
실험예(준불연재료 시험)
실시예1, 2, 3 및 비교예에서 제작한 시편으로 KS F ISO 5660-1 [연소성능시험-열방출률(콘칼로리미터법)] 및 KS F 2271 [가스유해성시험] 에 따른 준불연재료 시험을 실시하였으며, 그 결과를 [표1], [표2], [표3], [표4]에 나타내었다.
위 [표1], [표2], [표3]은 실시예1, 실시예2, 실시예3을, [표4]는 비교예에 의한 시험결과를 나타낸 것인데, 표에서 보는 바와 같이 실시예1~3에 의해 제작한 시편은 열방출시험 및 가스유해성 시험을 모두 통과하여 준불연재료에 적합한 것으로 나타났다. 실시예1보다는 실시예2에 의해 제작한 시편이 총방출열량 및 가스유해성에서 더 우수한 결과가 나왔는데, 이는 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP)을 투입해서 경질 발포 플라스틱 단열재의 난연성능이 향상되었기 때문인 것으로 보인다.
실시예3의 경우 총방출열량이 실시예1, 실시예2보다는 다소 높게 나왔는데, 이와 같은 결과로 볼 때 난연성단열재에 난연코팅액을 도포하여 단열내화층을 구성하는 것 보다는 PF보드로 단열내화층을 구성하는 것이 준불연성능을 발휘하는 데 보다 효과적인 것을 알 수 있었다.
반면 비교예에 의해 제작한 시편은 총방출열량은 거의 기준치에 근접하게 통과는 하였으나 가스유해성 항목에서는 기준치에 훨씬 못미치는 것으로 나타났으며, 결과적으로 준불연성능을 발휘하지 못하는 것으로 나타났다.
준불연 우레탄계 단열재 100, 건축물 외벽 200,
경질발포 플라스틱 110, 단열내화층 120,
심재보호층 130, 단열재들간 이격된 공간 S
보강재 300, 평활유지재 400,
보강재가 단열재에 둘레리본 형태로 시공된 모습 R,
각 각의 단열재가 독립된 셀의 형태를 취하고 있는 모습 C,
단열재 부착시 사용되는 접착제의 모습 B
경질발포 플라스틱 110, 단열내화층 120,
심재보호층 130, 단열재들간 이격된 공간 S
보강재 300, 평활유지재 400,
보강재가 단열재에 둘레리본 형태로 시공된 모습 R,
각 각의 단열재가 독립된 셀의 형태를 취하고 있는 모습 C,
단열재 부착시 사용되는 접착제의 모습 B
Claims (13)
- 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4- diisocyanate (MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하는 경질 발포 플라스틱과,
상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층과,
상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층;을 포함하고,
상기 단열내화층은 난연코팅액을 포함하며,
상기 난연코팅액은 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재.
- 제 1항에 있어서,
상기 경질 발포 플라스틱은 난연성 향상을 위해 난연제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재.
- 제 2항에 있어서,
상기 난연제는 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(TCEP), 염소화 유기 폴리포스페이트, 트리스(폴리옥시알킬렌)포스페이트, 트리스(염소화폴리올)포스포네이트 또는 트리클로로부틸렌옥사이드 폴리에테르폴리올 중 적어도 하나 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 심재보호층은 부직포, 알루미늄박판, 그라스화이버, glass tissue 또는 크라프트지 중 적어도 하나 이상이 선택되어 구성되는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재.
- 제 1항에 있어서,
상기 단열내화층 또는 심재보호층은 단층 또는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재.
- 건축물의 외벽을 단열마감 시공하는 데 있어서,
준불연 우레탄계 단열재를 제조하는 단계(S1);
상기 준불연 우레탄계 단열재를 외벽에 부착하는 단계(S2);
상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 상하좌우로 복수개의 준불연 우레탄계 단열재를 5 ~ 50 mm 간격으로 이격시켜 부착하는 단계(S3),
상기 외벽에 부착된 준불연 우레탄계 단열재의 이격된 공간에 수축팽창에 따른 크랙과 탈락 방지를 위하여 보강재를 충진 또는 삽입 시공하는 단계(S4); 및
상기 준불연 우레탄계 단열재가 부착된 외벽에 마감층을 형성하는 단계(S5);로 이루어지되,
상기 단계(S2)의 준불연 우레탄 단열재는 폴리에스테르폴리올 100중량부에 대해 Diphenylmethane-4,4- diisocyanate (MDI) 120 내지 170 중량부, 폴리프로필렌 글리콜 25 내지 45 중량부, 계면활성제 1 내지 7 중량부, 촉매 1 내지 7 중량부를 포함하는 경질 발포 플라스틱과, 상기 경질 발포 플라스틱의 일면에 부착되는 단열내화층과, 상기 단열내화층이 부착된 경질 발포 플라스틱의 타단면에 부착되는 심재보호층를 포함하되,
상기 단열내화층은 난연코팅액을 포함하며,
상기 난연코팅액은 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재.
상기 난연코팅액은 난연코팅액은 물 100 중량부에 대해 폴리비닐아크릴레이트수지 10 내지 25 중량부, 수산화알루미늄 10 내지 25 중량부, 팽창흑연 40 내지 60 중량부, 시멘트 40 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 보강재는 우레탄폼, 접착폼, 2액형 우레탄, 방화실란트, 내화폼패드 또는 크랙방지재인 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 보강재는 충진 또는 삽입 시공 시 평면의 형태가 T형인 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 S4단계는 평활유지재를 시공하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 평활유지재는 기밀유지테이프, 알루미늄테이프 또는 지그인 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 마감층은 프라이머 도포 공정, 유리섬유 함침 공정, 마감재 도포 공정 또는 건식패널 설치공정 중 적어도 하나 이상이 선택적으로 시공되어 구비되는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄계 단열재를 이용한 외단열 시공방법.
- 제 7항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법으로 시공되는 것을 특징으로 하는 건물이나 건축물.
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