KR102346217B1 - 내화성과 단열성능이 우수한 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬 및 그 제조방법 - Google Patents

내화성과 단열성능이 우수한 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 건축용으로 널리 사용되고 있는 샌드위치 판넬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 여러 종류의 샌드위치 판넬들이 가지고 있는 단점을 현저히 개선하여, 화재 시 화염을 견디는 우수한 내화성과 냉난방 에너지 절감에 기여할 수 있는 탁월한 단열성능을 동시에 갖는 한 차원 진보된 샌드위치 판넬에 관한 것이다.

Description

내화성과 단열성능이 우수한 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬 및 그 제조방법{ORGANIC/INORGANIC HYBRID SANDWICH PANEL WITH EXCELLENT FIRE RESISTANCE AND THERMAL INSULATION PERFORMANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은, 건축용으로 널리 사용되고 있는 샌드위치 판넬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 여러 종류의 샌드위치 판넬들이 가지고 있는 단점을 현저히 개선하여, 화재 시 화염을 견디는 우수한 내화성과 냉난방 에너지 절감에 기여할 수 있는 탁월한 단열성능을 동시에 갖는 한 차원 진보된 샌드위치 판넬에 관한 것이다.
건물의 지붕이나 벽체의 재료로 사용되는 샌드위치 판넬은, 구조강도와 단열성이 우수하고 시공과 조립이 간편하며 가격이 비교적 저렴하여, 공장 건물, 창고 건물, 간이 주택 등 다양한 조립식 건축물에 널리 사용되는 건축용 재료이다.
일반적인 샌드위치 판넬은 단열성을 부여하는 심재(또는 코어 재료)가 가운데에 위치하고, 구조강도 및 보호기능을 부여하는 컬러강판 판재가 양쪽 표면에 합지된 구조를 갖는다. 가운데 위치하는 단열성 심재로는 EPS(expanded polystyrene)폼, 폴리우레탄폼, 페놀폼, 글라스울, 미네랄울 등이 사용된다.
EPS폼은 가볍고 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있으나 가연성 물질이기 때문에 방염성이 약하고 화재시 유독가스가 방출되는 심각한 문제를 안고 있다.
반면, 무기물 소재인 미네랄울이나 글라스울은 불연성 물질이기 때문에 화재에 매우 강하다는 장점이 있으나 단열성능이 비교적 낮은 편이다.
단열성능이 가장 탁월한 폴리우레탄폼과 페놀폼은 소재 자체의 내화성은 EPS폼 대비 우수하지만, 무기물인 글라스울이나 미네랄울에 비해서는 여전히 낮은 방염 특성을 갖는다.
폴리우레탄폼을 심재로 하는 샌드위치 판넬은 우수한 단열성능을 장점으로 널리 상업화되어 사용되고 있으며, 정부의 건축물 에너지절감을 위한 단열기준이 강화됨에 따라서 점차 시장의 수요가 증가하고 있다.
그러나 페놀폼을 심재로 하는 샌드위치 판넬은 제조공정에서 해결해야 할 어려운 과제들이 남아있는 관계로 아직 상업화된 제품이 극히 드문 상태이다.
따라서 무기물 심재 샌드위치 판넬 수준의 불연 등급의 내화성을 가지면서, 우수한 단열성능을 동시에 갖는 샌드위치 판넬에 대한 연구개발이 필요하다.
한국공개공보 제10-2017-0120384호 한국공개공보 제10-2013-0007987호
본 발명은 종래의 샌드위치 판넬, 즉 EPS폼, 폴리우레탄폼, 페놀폼, 글라스울, 미네랄울 등을 심재로 사용하는 샌드위치 판넬들 각각의 단점과 한계점들을 해결하고 개선하는 것을 목적으로 한다.
EPS폼을 심재로 하는 샌드위치 판넬은, 가격이 저렴하고 일정 이상의 단열성능을 가지는 장점은 있으나, 표면에 금속판재가 존재함에도 불구하고 화재에 취약한 단점을 가진다. 특히 빠른 속도의 화염 전파를 통해서 소형화재가 대형화재로 커지는 사례들이 흔히 관찰되어, 화재로 인한 인명피해 가능성이 큰 건축재료로 알려져 있다. EPS폼의 열전도율은 약 0.033~0.037 W/mK 수준의 값을 갖는다.
EPS폼 샌드위치 판넬 대비 현저히 높은 내화성을 갖는 샌드위치 판넬은, 무기물인 글라스울 또는 미네랄울을 심재로 사용하고, 양쪽 표면에 금속재질의 강판을 합지한 형태의 판넬 제품이다. 기본적으로 무기물심재가 갖는 탁월한 내화성 때문에, 화재가 발생한 경우에도 샌드위치 판넬 전체의 화염전파 속도가 매우 느리고, 대형화재로 커질 가능성이 낮은 우수한 화재안전성을 가장 큰 장점으로 갖는다. 그러나 무기물 심재 샌드위치 판넬은 단열성능이 취약하여 건축물 에너지절감 기준을 만족하기 위해서는 판넬의 두께가 매우 두꺼워질 수밖에 없다. 특히 최근에는 국가적인 정책으로 건축물의 냉난방비를 감축하기 위해서 패시브하우스 또는 제로에너지하우스 수준의 극도로 낮은 열관류율을 만족하는 국가규격이 실행 또는 계획단계에 진입한 상태이다. 이러한 높은 수준의 단열기준을 만족하기 위해서는, 글라스울 심재나 미네랄울 심재를 사용하는 샌드위치 판넬의 두께를 400~500mm까지 두껍게 설계를 해야 하기 때문에 벽체나 지붕재로서 사용이 사실상 불가능해진다. 글라스울 심재나 미네랄울 심재의 열전도율은 약 0.036~0.042 W/mK 수준으로서, 낮은 단열성능을 갖는다. 또한 글라스울 심재나 미네랄울 심재는 일종의 오픈셀(open cell)폼과 같이 열린 기공구조를 가지므로, 시간이 경과할수록 내부 응축 결로가 발생하여 단열성능이 추가적으로 감소하는 단점도 있다.
이와 같이 EPS폼과 무기물심재를 사용하는 종래의 샌드위치 판넬의 단점을 개선하기 위해서 상업화된 제품이 폴리우레탄폼 또는 페놀폼 심재를 사용하는 샌드위치 판넬이다.
이러한 심재의 열전도율은 0.019~0.025 W/mK 수준이므로, EPS폼이나 무기물심재 대비 우수한 단열성능을 갖는 샌드위치 판넬을 제조할 수 있다. 하지만, 유기단열재인 폴리우레탄폼 또는 페놀폼 자체의 내화성은 준불연 등급 수준까지만 얻을 수 있으므로, 비록 EPS폼 샌드위치 판넬보다는 상대적으로 우수하여도, 글라스울 또는 미네랄울 단열재와 비교하여 상대적으로 내화성이 취약하다고 할 수 있다.
본 발명은 무기물 심재 샌드위치 판넬 수준의 불연 등급의 내화성을 가지면서, 우수한 단열성능을 동시에 갖는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기에 언급된 바와 같이, 글라스울 또는 미네랄울 심재를 적용한 샌드위치 판넬 수준, 즉 불연등급 수준의 우수한 내화성을 가지면서, 동시에 탁월한 단열성능을 갖는 새로운 샌드위치 판넬 기술의 개발이 필요하다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해서 유기-무기 하이브리드 심재를 적용한 고성능 샌드위치 판넬 기술에 관한 것이다.
본 발명을 요약하면, 단열성능이 탁월한 유기 단열재 보드를 중심에 두고, 그 양쪽 면에 불연 등급의 내화성을 갖는 무기물 단열재를 감싸도록 배치하여, 고성능의 단열성과 불연등급의 내화성을 동시에 갖는 유무기 하이브리드 복합심재 샌드위치 판넬에 관한 것이다.
본 발명은 내부에 위치하는 유기 단열재폼 코어층;
상기 유기 단열재폼 코어층의 상면 및 하면에 접착제로 합지되어 형성되는 무기섬유 단열재층; 및
상기 무기섬유 단열재층의 상면 및 하면에 접착제로 합지되어 제조되는 강판;을 포함하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유기 단열재폼 코어층은 페놀수지 발포 단열재 또는 폴리이소시아누레이트 발포 단열재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유기 단열재폼 코어층은 상면 및 하면에 표면재가 형성되고, 상기 표면재는 폴리에스테르 부직포, 알루미늄 호일, 글라스페이퍼(glass paper) 및 그라프트 종이 면재 중에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 무기섬유 단열재층은 글라스울(glass wool), 락울(rock wool), 스톤울(stone wool) 및 세라믹울(ceramic wool)에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 접착제는 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀수지 접착제, 폴리이미드 접착제 및 아크릴 접착제에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 유기 단열재 보드의 상부에 무기섬유 단열재를 접착하는 단계,
유기 단열재 보드의 하부에 무기섬유 단열재를 접착하는 단계,
상기 접착된 무기섬유 단열재의 하부에 강판을 접착하는 단계,
상기 접착된 무기섬유 단열재의 상부에 강판을 접착하는 단계 및
상기 접착된 강판을 숙성하는 단계를 포함하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의해서 제조되는 유무기 하이브리드 복합심재 샌드위치 판넬은, 심재의 가장 중심에 단열성능이 우수한 유기단열재, 즉 폴리우레판폼 또는 페놀폼을 배치하고, 그 양쪽에 불연성 단열재인 글라스울, 미네랄울, 스톤울 또는 세라믹울을 합지시킨 구조를 갖기 때문에, 화재시 외부에서 오는 열과 화염을 표면의 불연성 심재가 막아주는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 유무기 하이브리드 복합심재는 표면 쪽에 위치한 무기단열재가 중심에 위치한 유기단열재, 즉 폴리우레탄폼 또는 페놀폼 소재의 연소를 막아주는 효과가 매우 크다.
또한 본 발명의 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은, 화재안전성이나 내화성 관점에서는 기존의 글라스울 샌드위치 판넬이나 미네랄울 샌드위치 판넬 수준의 불연등급을 나타내면서, 동시에 폴리우레탄폼 또는 페놀폼 단열재가 갖는 탁월한 단열성능을 함께 갖게 된다. 따라서 본 발명의 유무기 하이브리드 복합심재 샌드위치 판넬은 종래의 샌드위치 판넬에서 구현할 수 없었던 불연성능과 높은 단열성능을 동시에 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 유무기 하이브리드 복합심재를 적용한 샌드위치 판넬의 단면구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬의 제조방법을 나타낸다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬을 구성하는 단면도이다.
본 발명의 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 유기 단열재폼 코어층(100), 상기 유기 단열재폼 코어층(100)의 상면 및 하면에 형성되는 제1접착층(120), 상기 제1접착층(120)의 상면 및 하면에 형성되는 무기섬유 단열재층(130), 상기 무기섬유 단열재층(130)의 상면 및 하면에 형성되는 제2접착층(140) 및 상기 제2접착층(140)의 상면 및 하면에 형성되는 강판(150)으로 구성되며, 상기 제1접착층과 제2접착층에 의해서 최종적인 샌드위치 판넬이 일체형으로 조립된다.
또한 본 발명의 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 유기 단열재폼 코어층(100), 상기 유기 단열재폼 코어층의 상면 및 하면에 형성되는 표면재(110), 상기 표면재(110)의 상면 및 하면에 형성되는 제1접착층(120), 상기 제1접착층(120)의 상면 및 하면에 형성되는 무기섬유 단열재층(130), 상기 무기섬유 단열재층(130)의 상면 및 하면에 형성되는 제2접착층(140) 및 상기 제2접착층(140)의 상면 및 하면에 형성되는 강판(150)으로 구성되며, 상기 제1접착층과 제2접착층에 의해서 최종적인 샌드위치 판넬이 일체형으로 조립된다.
상기 유기 단열재폼 코어층(100)은 단열성능이 탁월한 유기 단열재를 사용하며, 페놀수지 발포체 보드, 폴리우레탄 발포체 보드 또는 폴리이소시아누레이트(polyisocyanurate) 발포체 보드를 사용한다.
상기 유기 단열재폼 코어층(100)의 두께는 50~250mm 이고, 열전도율은 0.019~0.025 W/mK 인 것이 바람직하다.
상기 페놀수지 발포체 보드는 폴리이소시아누레이트 발포체 보드와 비교하여, 단열성능과 내화성이 상대적으로 더 우수한 특징을 갖는다. 특히, 페놀수지 발포체 보드는 화재시 연소가스 배출량이 매우 적으며, 맹독성 연소가스인 시안가스(hydrogen cyanide)가 전혀 발생하지 않는다는 장점도 갖고 있다.
상기 유기 단열재 보드는 별도의 공정에서 우선적으로 제조되며, 그 제조과정에서 보드의 상면 및 하면에 표면재(110)가 합지된다.
상기 표면재(110)는 폴리에스테르 부직포, 알루미늄 호일, 글라스페이퍼(glass paper) 및 그라프트 종이 면재 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 내화성 측면에서는 알루미늄 호일과 글라스페이퍼를 합지한 표면재를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 알루미늄 호일의 두께는 5 내지 500 마이크론의 두께가 바람직하며, 10 내지 100 마이크론이 더욱 바람직하다. 제조단가 측면에서는 가격이 저렴한 폴리에스테르 부직포를 유기 단열재의 표면재로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제1접착층(120)은 유기 단열재폼 코어층(100)과 무기섬유 단열재층(130)을 접착시키는 역할을 하는데, 제1접착층(120)에 사용되는 접착제로는 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀수지 접착제, 폴리이미드 접착제 및 아크릴 접착제에서 선택되는 하나 이상의 접착제를 사용할 수 있다. 상기 접착제로는 우수한 내열성과 내화성이 필수적이므로, 열가소성 접착제보다는 열경화성 접착제가 바람직하고, 제1접착층의 두께는 5mm 이내이다.
상기 제1접착층(120)은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 20~40:60~80인 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 접착특성, 내화성 및 단열특성이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 접착제 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 내화성 및 단열특성이 저하된다.
또한 상기 제1접착층(120)은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산 모노머 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 아크릴산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복실 에틸아크릴레이트, 카르복실 에틸메타크릴레이트, 카르복실 펜틸아크릴레이트, 카르복실 펜틸메타크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산 모노머 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 2~10:100:20~50인 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 접착특성, 내화성 및 단열특성이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 접착제 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 내화성 및 단열특성이 저하된다.
상기 무기섬유 단열재층(130)은, 글라스울(glass wool), 락울(rock wool), 스톤울(stone wool), 미네랄울(mineral wool) 및 세라믹울(ceramic wool)에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 무기섬유 단열재는 높은 내열성과 내화성을 가지므로, 강한 화염으로부터 유기 단열재폼 코어층(100)을 막아주고 보호하는 기능을 하게 된다. 이러한 무기섬유 단열재의 화염 방어기능으로 인해서, 유기 단열재폼 코어층(100)은 연소되지 않고 유지될 수 있다.
무기섬유 단열재층(130)의 두께는 5 내지 50mm 인 것이 바람직하며, 두께가 너무 두꺼워지면, 샌드위치 판넬의 내화성은 더 향상될 수 있으나, 단열성능이 급격히 감소하게 되므로, 요구되는 내화성능을 만족하는 범위에서 최소의 두께로 적용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 무기섬유 단열재층(130)은 글라스울 및 락울을 동시에 사용할 수 있으며, 이때 글라스울 및 락울의 중량비는 60~80:20~40 인 것이 바람직하다. 중량비가 상기 수치범위를 만족하는 경우 내화성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
상기 제2접착층(140)은 무기섬유 단열재층(130)과 최종 마감재인 강판(150)을 부착시키는 역할을 하며, 제2접착층에 사용되는 접착제는 제1접착층에 사용되는 접착제와 동일한 성분이 사용될 수 있다. 즉, 에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀수지 접착제, 폴리이미드 접착제 및 아크릴 접착제 중에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다. 또한 높은 내열성과 내화성이 필수적이므로, 열가소성 접착제보다는 열경화성 접착제가 바람직하고, 제2접착층의 두께는 5mm 이내인 것이 좋다.
상기 제2접착층(140)은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 20~40:60~80인 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 접착특성, 내화성 및 단열특성이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 접착제 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 내화성 및 단열특성이 저하된다.
또한 상기 제2접착층(140)은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산 모노머 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 아크릴산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복실 에틸아크릴레이트, 카르복실 에틸메타크릴레이트, 카르복실 펜틸아크릴레이트, 카르복실 펜틸메타크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산 모노머 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 2~10:100:20~50인 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 접착특성, 내화성 및 단열특성이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 접착제 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 내화성 및 단열특성이 저하된다.
상기 강판(150)은 샌드위치 판넬의 최외곽에 존재하여 샌드위치 판넬의 강도, 내열성 등을 유지하는 역할을 하며, 아연도금 강판 등이 사용되는 것이 바람직하고, 상기 강판의 두께는 0.2 내지 5mm 인 것이 좋다.
본 발명의 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬을 제조하는 공정은, 도 2에 나타난 바와 같이, 먼저 유기 단열재 보드의 상부에 제1접착제를 도포한 후, 무기섬유 단열재를 접착시킨다.
이어서, 상기 유기 단열재 보드의 하부에 제1접착제를 도포한 후, 무기섬유 단열재를 접착시킨다. 결과적으로 유기 단열재 보드는 상면과 하면에 내화성이 탁월한 무기섬유 단열재로 둘러싸인 구조를 갖게 된다.
이와 같이 적층된 유무기 단열재의 하부에 제2접착제를 도포한 후, 아연도금강판을 접착시킨다. 이어서, 적층된 유무기 단열재의 상부에 제2접착제를 도포한 후, 아연도금강판을 접착시킨다.
유무기 단열재의 상면 및 하면에 아연도금강판으로 합지된 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은, 사용된 접착제의 경화반응을 위해 고온에서 보관 및 숙성시킨다. 숙성 보관 온도는 접착제의 종류에 따라서 달라지며, 50~100℃인 것이 바람직하다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
두께가 120mm인 페놀폼 단열재 보드의 양면에, 페놀폼 접착제를 이용하여 두께가 10mm인 글라스화이버 단열재를 접착시켰다.
상기 글라스화이버 단열재의 양면에, 페놀폼 접착제를 이용하여 두께가 1mm인 아연도금강판을 접착시켰다.
이와 같이 완성된 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 70℃의 숙성룸에서 5시간 동안 숙성되었다.
(실시예 2)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 샌드위치 판넬을 제조하되, 두께가 130mm인 페놀폼 단열재 보드의 양면에, 두께가 5mm인 글라스화이버 단열재를 페놀폼 접착제를 이용하여 접착시킨 후, 다시 페놀폼 접착제를 이용하여 1mm 아연도금강판을 양쪽 표면에 접착시켰다.
이와 같이 완성된 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 70℃의 숙성룸에서 5시간 동안 숙성되었다.
(실시예 3)
상기 실시예 2과 동일한 공정으로 샌드위치 판넬을 제조하되, 두께가 120mm인 폴리이소시아누레이트폼 단열재 보드의 양면에, 두께가 10mm인 락울 단열재를 에폭시 접착제를 이용하여 접착시킨 후, 다시 에폭시 접착제를 이용하여 1mm 아연도금강판을 양쪽 표면에 접착시켰다.
이와 같이 완성된 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 70℃의 숙성룸에서 5시간 동안 숙성되었다.
(실시예 4)
상기 실시예 3과 동일한 공정으로 샌드위치 판넬을 제조하되, 두께가 130mm인 폴리이소시아누레이트폼 단열재 보드의 양면에, 두께가 5mm인 락울 단열재를 에폭시 접착제를 이용하여 접착시킨 후, 다시 에폭시 접착제를 이용하여 1mm 아연도금강판을 양쪽 표면에 접착시켰다.
이와 같이 완성된 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 70℃의 숙성룸에서 5시간 동안 숙성되었다.
(비교예 1)
두께가 140mm인 페놀수지 발포 단열재 보드의 양면에 1mm 아연도금강판을 페놀수지 접착제로 부착하여 샌드위치 판넬을 제조하였다.
(비교예 2)
두께가 140mm인 폴리이소시아누레이트 발포 단열재 보드의 양면에 1mm 아연도금강판을 에폭시수지 접착제로 부착하여 샌드위치 판넬을 제조하였다.
(비교예 3)
두께가 140mm인 글라스울 단열재 보드의 양면에 1mm 아연도금강판을 페놀수지 접착제로 부착하여 샌드위치 판넬을 제조하였다.
(비교예 4)
두께가 140mm인 EPS(expanded PS)폼 단열재 보드의 양면에 1mm 아연도금강판을 에폭시수지 접착제로 부착하여 샌드위치 판넬을 제조하였다.
(단열성능)
상기 실시예 및 비교예의 동일한 두께의 샌드위치 판넬에 대하여, 열전도율을 평가하였다. 이때, 열전도율의 측정은 HC-074-200(EKO사 제조) 열전도 측정기를 사용하였다.
(내화성 및 연소가스 발생량)
상기 실시예 및 비교예의 동일한 두께의 샌드위치 판넬을 가로와 세로 각각 50cm로 절단한 후, 내화성능을 평가하기 위하여, 토치로 화염을 발생시켜서 수직으로 30분 동안 샌드위치 판넬에 가하였다. 토치와 샌드위치판넬의 거리는 10cm 이다.
항목 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
열전도율
(mW/mK)		 25 23 27 25 35 34 40 37
내화성 최상급 최상급 최상급 최상급 상급 상급 상급 취약
연소가스
발생량		 극소량 극소량 극소량 극소량 상당량 상당량 상당량 대량
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4는 무기섬유 단열재층의 두께에 따라서 열전도율이 약간 변동하지만, 전체적으로 낮은 열전도율을 나타내었다. 특히, 실시예 2의 샌드위치 판넬이 가장 낮은 열전도율값을 나타내었다.
또한 실시예 1 내지 4는 모두 화염에 의한 샌드위치 판넬 손상이 없었으며, 최상급의 내화성능, 즉 불연수준에 해당한다고 볼 수 있다.
그러나 비교예 4는 단열재 심재가 모두 녹아내리고 연소되어 대량의 연소가스가 방출되는 등 매우 열악한 내화성능을 나타내었다.
비교예 1의 페놀폼 단열재 샌드위치 판넬은 내화성이 실시예의 샌드위치 판넬 대비 상대적으로 열등하였고, 회전톱으로 판넬을 절단하는 과정에서 단열재와 아연도금강판이 매우 쉽게 박리되는 문제를 확인할 수 있었다. 또한 페놀폼의 산성이 직접 접하고 있는 아연도금강판을 부식시킬 수 있는 잠재적인 문제를 확인할 수 있었다.
비교예 2의 샌드위치 판넬은 폴리이소시아누레이트 발포체의 연소에 의해서 상당량의 연소가스가 발생하였으며, 소재의 구성원료인 이소시아네이트 성분의 연소에 의해서 맹독성 가스인 시안화수소 발생 위험이 높은 것으로 파악되었다.
결론적으로 실시예 1 내지 4의 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬은 탁월한 단열성능과 불연수준의 내화성능을 동시에 보유하는 고성능 건축자재임을 확인하였다.
100 : 유기단열재폼 코어층
110 : 표면재 120 : 제1접착층
130 : 무기섬유 단열재층 140 : 제2접착층
150 : 강판

Claims (6)

  1. 내부에 위치하는 유기 단열재폼 코어층;
    상기 유기 단열재폼 코어층의 상면 및 하면에 형성되는 제1접착층;
    상기 제1접착층의 상면 및 하면에 형성되는 무기섬유 단열재층;
    상기 무기섬유 단열재층의 상면 및 하면에 형성되는 제2접착층; 및
    상기 제2접착층의 상면 및 하면에 형성되는 강판;을 포함하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬에 있어서,
    상기 무기섬유 단열재층은 글라스울 및 락울을 동시에 사용하고, 상기 글라스울 및 락울의 중량비는 60~80:20~40 이며,
    상기 제1접착층 및 제2접착층은
    접착제; 및 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)의 공중합체를 포함하고,
    상기 공중합체는 상기 접착제 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용하는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 단열재폼 코어층은
    페놀수지 발포 단열재 또는 폴리이소시아누레이트 발포 단열재로 형성되는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 단열재폼 코어층은 상면 및 하면에 표면재가 형성되고,
    상기 표면재는 폴리에스테르 부직포, 알루미늄 호일, 글라스페이퍼(glass paper) 및 그라프트 종이 면재 중에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착제는
    에폭시 접착제, 폴리우레탄 접착제, 페놀수지 접착제, 폴리이미드 접착제 및 아크릴 접착제에서 선택되는 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 유무기 하이브리드 샌드위치 판넬.
  6. 삭제
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