KR102370294B1 - 난연 및 내화성 pvc 창호 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 및 내화성이 강화된 PVC 창호에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 복합 PVC 창호는 난연성 및 내화성을 가지는 표면층을 구비함으로써, 지속적인 화재에도 창호의 발화를 지연할 수 있어, 화재의 전파 및 PVC 창호의 용융. 파괴를 예방 또는 지연할 수 있다.

Description

난연 및 내화성 PVC 창호 및 그 제조 방법{FLAME-RETARDANT AND FIRE-RESISTANT PVC WINDOWS AND THEIR MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 난연성 및 내화성이 강화된 PVC 창호에 관한 것이다.
창과 문을 의미하는 창호는 실내외를 분리시키거나, 상호 연결시켜 채광, 공기의 순환 등의 기능을 수행한다. 이러한 창호는 일반적으로 골격에 해당하는 창틀 내지 문틀과 이와 결합하는 창짝 내지 문짝으로 구성된다.
창호는 잦은 개폐에 따라 파손되기 쉬워 충분한 기계적 물성을 필요로 한다. 또한, 심미적 관점에서 다양한 형상으로 가공될 필요가 있으므로, 알루미늄 등의 금속 소재 또는 다양한 합성 수지를 이용한 제품이 상용화되어 있다.
그러나, 다양한 창호용 소재 중 알루미늄은 그 특성 상 열전도율이 160 W/mㆍK에 달할 정도로 높아 실내외 기온 차가 높을 경우 단열 효과가 불량하여 결로 현상이 발생하기 쉽고, 열변형에 의해 단열 효과, 방음 효과, 기계적 물성 등이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 집단거주시설 또는 사무용 빌딩과 같이 고층 건축물에 화재가 발생할 경우, PVC 재질의 창호는 열에 취약하여 쉽게 용융될 수 있으며, 용융 시에 염산기체가 배출되는 등 추가적인 문제점을 가진다.
본 발명의 발명자들은 이러한 견지에서 단열바용 소재의 주요한 특성인 낮은 열전도율, 우수한 기계적 물성, 압출성을 유지하면서 난연성을 부여하는 기술을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
공개특허 10-2009-0127199호
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명은 난연성을 가지는 복합 PVC 창호를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내화성을 가지는 복합 PVC 창호를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 난연성 및 내화성과 더불어, 소화기능이 포함된 복합 PVC 창호를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상술한 과제를 해결하기 위하여 연구한 결과, 이하의 구성을 포함하는 발명을 안출하기에 이르렀다. 구체적으로 본 명세서는 표면층; 및 소화층이 포함되고, 소화층은 상기 표면층의 내측면에 위치하는 복합 PVC 창호로서, 표면층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 10 내지 25 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 쉘 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 쉘의 내부에는 진화화합물이 충전된, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호를 개시한다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 진화화합물은 불화탄소, 수소화염화불화탄소, 및 불활성가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 쉘은 아마이드계 고분자로 형성되며, 쉘의 직경은 1μm 내지 10μm 사이인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 징크보레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 아마이드계 고분자는 AAm(Acryl Amide), 및 M-AAm(Methacryl amide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께와 소화층의 단면의 두께의 비는 10 대 1 내지 10 대 5 사이인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 본 명세서는 내층; 표면층; 및 소화층이 포함되고, 소화층은 내층의 외측면과 표면층의 내측면 사이에 위치하는 복합 PVC 창호로서, 내층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 10 내지 30 중량부, 및 안정제 1 내지 5 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 표면층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 10 내지 25 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 쉘 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 쉘의 내부에는 진화화합물이 충전된, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호를 추가로 개시한다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 진화화합물은 불화탄소, 수소화염화불화탄소, 및 불활성가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 쉘은 아마이드계 고분자로 형성되며, 쉘의 직경은 1μm 내지 10μm 사이인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 징크보레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 아마이드계 고분자는 AAm(Acryl Amide), 및 M-AAm(Methacryl amide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 내층의 비카트 연화온도는 75℃ 이상 내지 160℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께와 소화층의 단면의 두께의 비는 10 대 1 내지 10 대 5 사이인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께와 내층의 단면의 두께의 비는 20 대 1 내지 20 대 6 사이인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 난연 및 내화성 복합 PVC 창호는 UL94 난연등급 5V, V-0, V-1 또는 V-2 이상이거나 KS F 2271 난연3급 이상일 수 있다.
본 발명의 난연 및 내화성 PVC 창호는 난연성 및 내화성을 가지는 표면층을 구비함으로써, 지속적인 화재에도 창호의 발화를 지연함과 동시에, 소화층에 의해 선제적, 국소적으로 진화화합물이 방출되어 화재의 전파 및 PVC 창호의 용융. 파괴를 예방 또는 지연할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구 범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 “포함하다” 또는 “구비하다”등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다.
본 발명자들은 상술한 과제를 해결하기 위하여 연구한 결과, 이하의 구성을 포함하는 발명을 안출하기에 이르렀다. 구체적으로 본 명세서는 표면층; 및 소화층이 포함되고, 소화층은 상기 표면층의 내측면에 위치하는 복합 PVC 창호로서, 표면층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 10 내지 25 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 쉘 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 쉘의 내부에는 진화화합물이 충전된, 복합 PVC 창호를 개시한다. 이하에서는 본 발명의 복합 PVC 창호의 각 구성에 관하여 분리하여 서술한다.
본 발명의 복합 PVC 창호는 소화층을 구비하는 것을 하나의 특징으로 한다. 본 발명의 복합 PVC 창호에 소화층이 구비됨으로써, 본 발명의 복합 PVC 창호는 화재로 인하여 단순히 쉽게 파괴되지 아니할 뿐만 아니라, 나아가 인접한 열원의 일부 또는 전부의 해소 또한 가능한 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 복합 PVC 창호는 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 쉘 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 쉘의 내부에는 진화화합물이 충전된, 소화층을 개시한다.
한편, 본 발명의 소화층에 포함된 쉘은 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 포함될 수 있다. 또한, 사용목적의 달성 및 물성의 조정을 위하여, 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 3 내지 9 중량부, 4 내지 10 중량부, 3 내지 8 중량부, 4 내지 9 중량부, 5 내지 10 중량부, 3 내지 7 중량부, 또는 4 내지 6 중량부의 쉘을 포함하는 것이 가능하다.
가령, 쉘이 3 중량부 미만으로 포함될 경우, 본 발명 특유의 소화기능 발휘를 충분히 기대할 수 없다. 반대로, 쉘이 10 중량부 이상 포함될 경우, 소화층의 강도약화 및 취성의 증가와 같은 기계적 물성의 저하가 초래될 수 있다. 동일한 관점에서 본 발명의 소화층에는, 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여 4 내지 6 중량부의 쉘이 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 소화층에 포함된 쉘은 아마이드계 고분자로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지를 주성분으로 하며, 동시에 쉘은 아마이드계 고분자 화합물로 이루어진 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명의 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지를 주로 포함하고, 아마이드계 고분자 화합물인 쉘을 포함한다. 상기 쉘의 아마이드 기를 구성하는 수소원자와 상기 아크릴-염화비닐 공중합수지의 카르보닐 기의 산소원자 사이에서 수소결합이 형성되여, 그 결과 본 발명의 소화층 내에 쉘의 균일한 혼합이 용이하게 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 PVC 창호의 소화층에 포함된 쉘은 통상시에 그 내부에 기체상인 진화화합물을 보관하고 있는 것을 하나의 특징으로 한다. 그러나, 인접한 열원에 의하여 가열될 경우, 본 발명의 소화층에 포함된 쉘은 연화 또는 용융되며, 상기 쉘의 내부에 충전되어 있었던 진화화합물이 외부로 도포될 수 있다. 외부로 도포된 진화화합물은 열원의 열에너지를 일부 또는 전부 흡수하거나, 산소의 공급을 차단하는 등의 메커니즘을 통하여, 일시적 또는 지속적으로 열원을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 소화층에 포함된 쉘은 아마이드계 고분자로 형성되며, 쉘의 직경은 1μm 내지 10μm 사이인 것이 바람직하며, 2μm 내지 9μm 사이, 2μm 내지 8μm 사이, 3μm 내지 8μm 사이, 2μm 내지 7μm 사이, 3μm 내지 7μm 사이, 3μm 내지 6μm 사이, 4μm 내지 7μm 사이, 4μm 내지 6μm 사이일 수 있다. 가령, 쉘의 직경이 1μm 미만일 경우, 쉘의 내부에 충분한 몰수의 진화화합물이 충전되지 않을 수 있다. 반대로, 쉘의 직경이 10μm를 초과할 경우, 본 발명의 쉘이 공극과 유사하게 기능하여 소화층의 강도약화 및 취성의 증가와 같은 기계적 물성의 저하가 초래될 수 있다. 따라서, 동일한 관점에서 쉘의 직경은 4μm 내지 6μm 사이인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 본 발명의 소화층에 포함되는 진화화합물은 불화탄소, 수소화염화불화탄소, 및 불활성가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
더욱 구체적으로, 상기 소화화합물은 주사슬에 포함된 탄소의 수가 1 내지 5인 사이이고, 17족 원소가 하나이상 치환된 화합물을 지칭한다. 상기 불화탄소의 예시로는 CHF3, CF3I, CHF2CF3, CHClFCF3, CF3CH2CF3, CF3CHFCF3, C3F8, C4F10 등이 있다. 당해 기술분야의 통상의 기술자는 상술한 소화화합물의 특성을 고려하여 자신이 목적하는 바를 달성할 수 있다. 상기 소화화합물들의 세부정보는 공지된 바에 따르나, 몇몇 화합물의 예시적인 정보는 아래와 같다.
가령, CHF3(Trifluoromethane)은 브롬원자와 염소원자가 포함되어 있지 않아 브롬라디칼 및 염소라디칼이 반응 중간체로 형성되지 않으며, 따라서 ODP가 0이고 독성도 낮은 편이다. 단순한 구조로 인하여 경제적인 소화제로 분류된다. 농도가 14 부피% 이상일 때 완전한 소화가 가능한 것으로 알려져 있다. CF3I(Trifluoroiodomethane)은 아이오딘원자를 포함하고 있어 화학적인 관점에서 소화성능이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 농도가 4 부피% 이상일 때 완전한 소화가 가능한 것으로 알려져 있다.
또한, CHF2CF3(Pentafluoroethane)은 화학적 안정성이 매우 뛰어난 화합물이다. 특히, 금속 및 고분자와 혼용이 가능하다는 장점이 있다. 농도가 8 부피% 이상일 때 완전한 소화가 가능한 것으로 알려져 있다.
또한, CF3CHFCF3(Heptafluoropropane)은 라디칼을 쉽게 안정화시키는 성질이 있다. 따라서 활성산소의 발생 및 전파를 억제하여, 소화를 촉진한다. 농도가 6 부피% 이상일 때 완전한 소화가 가능한 것으로 알려져 있다. 한편, C4F10(Perfluorobutane)은 옥타플루오로프로판과 마찬가지로 무극성 물질이며 독성이 없고 불활성이다. 무색의 비연성가스로서 매우 안정하다. 소화농도는 5.0 ~5.9 부피%이다.
한편, 본 발명의 소화화합물은 하이드로클로로플루오로카본의 혼화제일 수 있다. 상기 혼화제는 CHCI2CF3 : CHCIF2 : CHCIFCF3 : C10H16 이 4.75 : 82 : 9.5 : 3.75의 비율로 혼합된 소화약제이다. ODP는 0.04이고 소화농도는 7.2 부피%로 알려져 있다.
또한, 본 발명의 소화화합물은 불활성가스 또는 불활성 혼합가스일 수 있다. 가령, 통상의 기술자는 IG-01, IG-55, IG-100 및 IG-541의 사용을 고려할 수 있다. 각각 IG-01은 Ar이 99.9 부피% 이상, IG-55는 N2가 50 부피%, Ar이 50 부피%, IG-100은 N2가 99.9 부피% 이상, IG-541은 52 부피%의 N2, 40 부피%의 Ar, 8 부피%의 CO2로 이루어진 소화약제이다. 주로 밀폐된 공간에서 산소를 차단하여 열원을 소화시킬 수 있다.
한편, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 쉘에 소화화합물을 충전하는 방법으로서 공지의 기술을 사용할 수 있다. 일 예시로서 미세캡슐형성기술(Microencapsulation)의 적용을 고려할 수 있다. 상기 미세캡슐형성기술은 팬 코팅, 에어서스펜션 코팅, 원심 압출, 진동 노즐의 사용, 분사 건조, 이방성 겔화의 사용, 또는 코아세르베이션 상 분리와 같은 물리적 방법, 계면축합, 계면가교결합, 원위치중합, 또는 매트릭스 중합과 같은 화학적 방법을 의미한다.
한편, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 쉘을 구성하는 아마이드계 고분자는 AAm(Acryl Amide), 및 M-AAm(Methacryl amide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 단량체로부터 합성된 아마이드계 고분자는 유리전이온도가 대략 160℃ 이상이므로, 소화층의 주된 성분인 아크릴-염화비닐 공중합수지와의 용융 및 교반 과정에서 파괴가 초래되지 않을 수 있다. 그 결과, 본 발명의 쉘은 소화층에 균일하게 분산되는 동시에 그 내부에 소화화합물을 보존할 수 있다. 따라서, 본 발명의 소화층은 상술한 바와 같은 아마이드계 고분자인 쉘을 포함함으로써, PVC 창호를 통한 열 및 연기의 전달을 적극적원천적으로 차단할 수 있다. 한편, 당해 기술분야의 통상의 기술자는 사용목적 등에 비추어 단량체의 추가적인 치환여부 및 치환기의 종류를 적절하게 선정함으로써, PVC 수지와의 친화도, 소화화합물과의 친화도, 및 소화화합물의 도포시점 등을 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호는 표면층을 포함하고, 상기 표면층은 주된 성분인 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 10 내지 25 중량부가 균일하게 혼합되어 성형된다. 비할로겐계 난연제가 10 중량부 이하로 포함될 경우, 난연작용을 기대하기 어렵다. 반대로 비할로겐계 난연제가 25 중량부 이상 포함될 경우, 표면층의 기계적 물성의 현저한 저하가 초래될 수 있다.
더하여, 난연성과 물성의 조화를 적절하게 도모한다는 관점에서, 비할로겐계 난연제는, PVC 수지에 대하여, 100 중량부 10 내지 20 중량부, 15 내지 25 중량부, 18 내지 25 중량부, 10 내지 18 중량부, 19 내지 21 중량부, 18 내지 20 중량부, 또는 16 내지 18 중량부가 표면층에 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 본 발명의 표면층에 비할로겐계 난연제가 포함됨으로써, 화재에 의한 연기의 발생이 추가적으로 억제될 수 있다. 즉, 본 발명의 복합 PVC 창호는 일차적으로 소화층의 용융을 통한 소화작용을 유도하고, 이차적으로 표면층을 통한 화재 및 연기의 전파를 지연시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 징크보레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 일 예시로서, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및/또는 징크보레이트는 표면층의 주성분인 PVC 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 그 총합이 10 내지 25 중량부가 되도록 포함될 수 있다. 가령, 수산화알루미늄 4 내지 10 중량부, 수산화마그네슘 2 내지 5 중량부, 징크보레이트 4 내지 10 중량부가 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 상술한 바와 같은 소화층은 후술할 표면층의 내측면에 위치하여 형성된다. 이 때, 표면층의 내측면은 표면층의 단면 중 표면층의 무게중심과 더욱 가까운 면을 지칭한다. 반대로, 표면층의 외측면은 표면층의 단면 중 표면층의 무게중심과 더욱 먼 면으로서 외부 환경과 직접적으로 접촉하는 면을 지칭한다.
또한, '위치'한다는 것은 양 객체가 적어도 한 점 이상 물리적으로 접촉되어 있으며, 그와 같은 상태가 유지되는 것을 의미한다. 따라서, 통상의 기술자가 이해할 수 있는 범위 내에서, '위치한다'를 대신하여 '적층되다', '부착되다', '결합되다' 등의 용어를 혼용하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 표면층의 내측면과 소화층의 외측면이 밀착하여 있는 상태를 의미한다.
또한, '형성'된다는 것은 통상의 기술자가 상기 소화층과 상기 표면층이 각각 경화되어, 서로 구별할 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 발명에 있어서 상술한 바와 같은 형성은, 소화층을 먼저 경화시킨 후 상기 소화층의 외측면에 표면층을 경화시키는 방식, 표면층을 먼저 경화시킨 후 상기 표면층의 내측면에 소화층을 경화시키는 방식, 표면층과 소화층을 각각 경화시킨 후 양자를 결합하는 방식 등에 의하여 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께와 소화층의 단면의 두께의 비는 20 대 1 내지 20 대 6 사이인 것이 더욱 바람직하다. 소화층의 단면의 두께의 비가 증가할수록 표면층의 단면의 두께는 얇아지게 되며, 반대로 소화층의 단면의 두께의 비가 감소할수록 표면층의 단면의 두께는 두꺼워진다. 가령, 소화층의 단면의 두께의 비가 6 이상인 경우, 복합 PVC 창호의 인장강도, 내충격성과 같은 기계적 물성이 현저히 저하되고, 생산단가가 지나치게 증가할 위험이 있다. 반대로, 소화층의 단면의 두께의 비가 1 이하인 경우, 복합 PVC 창호의 소화기능을 충분히 기대할 수 없다.
한편, 본 명세서는 내층; 표면층; 및 소화층이 포함되고, 소화층은 내층의 외측면과 표면층의 내측면 사이에 위치하는 복합 PVC 창호로서, 내층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 10 내지 30 중량부, 및 안정제 1 내지 5 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 표면층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 10 내지 25 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 쉘 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고, 쉘의 내부에는 진화화합물이 충전된, 복합 PVC 창호를 추가로 개시한다. 복합 PVC 창호를 통하여 내구성 및 내화성, 난연성 등의 추가적인 개선이 가능하다. 본 발명의 표면층 및 소화층에 관한 기재는 상술한 바를 준용한다.
한편, 본 발명의 내층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 10 내지 30 중량부, 및 안정제 1 내지 5 중량부가 균일하게 혼합되어 성형된다. 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 상기 내층은 소화층의 내측면에 위치하여 형성된다.
본 발명의 내층에 포함되는 가소제로서, 프탈레이트계, 벤조에이트계, 시트레이트계 또는 포스페이트계 가소제의 사용을 고려할 수 있다. 특히, 주된 성분인 PVC 수지와의 상용성이 우수하고, 경제성을 도모할 수 있다는 관점에서 프탈레이트계 가소제의 사용을 고려할 수 있다. 프탈레이트계 가소제의 바람직한 예시로서, 디옥틸테레프탈레이트(dioctylterephthalate) 또는 디옥틸프탈레이트 (Dioctylphthalate)를 고려할 수 있다. 가공성 및 경제성의 조화를 달성한다는 관점에서 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 가소제는 10 내지 30 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 내층에 포함되는 안정제로서, Ba/Zn계 안정제, Ca/Zn계 안정제, Tin계의 사용을 고려할 수 있다. 상술한 안정제의 함량은 내층의 주된 성분인 PVC 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 1 내지 5 중량부일 수 있다. 안정제의 함량 1 중량부 미만일 경우, 안정제의 기능발휘가 충분하지 않을 수 있다. 반대로, 안정제의 함량이 5 중량부를 초과할 경우, 내층의 기계적 물성의 저하 및 경제성의 저하가 초래될 수 있다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 내층의 비카트 연화온도는 75℃ 이상 내지 160℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 비카트 연화온도가 75℃ 이하일 경우, 내층의 연화가 쉽게 유도되어 본 발명의 복합 PVC 창호의 범용성이 제한될 수 있다. 반대로 비카트 연화온도가 160℃를 상회하는 경우, 내층의 가열에도 연화가 유도되지 아니하여 소화층의 노출이 지연되는 까닭에 열원의 소화가 현저히 제한될 가능성이 있다. 본 발명의 복합 PVC 창호의 범용성과 내화성 사이의 균형을 도모한다는 관점에서, 본 발명의 비카트 연화온도는 75℃ 이상 내지 140℃ 이하, 85℃ 이상 내지 150℃ 이하, 75℃ 이상 내지 130℃ 이하, 75℃ 이상 내지 110℃ 이하, 85℃ 이상 내지 130℃ 이하, 95℃ 이상 내지 140℃ 이하, 95℃ 이상 내지 120℃ 이하, 95℃ 이상 내지 110℃인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 상술한 바와 같이 소화층은 표면층의 내측면에 위치하여 형성된다. 반대로, 본 발명의 내층은 소화층의 내측면에 위치하여 형성된다. 소화층의 내측면은 소화층의 단면 중 무게중심으로부터 더욱 가까운 단면을 의미한다. 반대로, 소화층의 외측면은 소화층의 단면 중 무게중심으로부터 더욱 먼 단면을 의미한다.
즉, 본 명세서의 각 기재에 있어서, '표면층'이란 '내층' 또는 '소화층'에 대비되는 개념으로서, '표면층'의 단면의 반경은 '소화층' 또는 '내층'의 단면의 반경에 비하여 그 크기가 큰 것이 전제된다. 따라서, '소화층' 또는 '내층'은 표면층의 내측면에 적층될 수 있으나, 표면층의 외측면에 적층될 수 없다.
또한, 본 명세서의 각 기재에 있어서, '내층'이란 '표면층' 또는 '소화층'에 대비되는 개념으로서, '내층'의 단면의 반경은 '소화층' 또는 '표면층'의 단명의 반경에 비하여 그 크기가 작은 것이 전제된다. 따라서, '소화층' 또는 '표면층'은 내층의 외측면에 적층될 수 있으나, 내층의 내측면에 적층될 수 없다.
한편, 본 발명의 내층이 본 발명의 소화층의 내측면에 위치함으로써, 본 발명의 소화층은 표면층 및 내층의 사이에 위치할 수 있게 된다. 그 결과, 상시에는 본 발명의 소화층의 노출이 제한된 상태로 유지될 수 있으며, 화재 발생시에 비로소 소화층의 노출 및 소화화합물의 배포가 실행될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 내층을 소화층의 내측면에 위치하여 형성하는 방법으로서, 본 발명의 소화층을 우선적으로 경화하고, 상기 경화된 소화층의 내측면에 위치할 수 있도록 내측면을 추가적으로 경화하여 형성하는 방식이 사용될 수 있다. 또한, 우선적으로 본 발명의 내층을 경화하여 형성하고, 상기 경화된 내층의 외측면에 본 발명의 소화층이 위치할 수 있도록 상기 소화층을 추가적으로 경화시키는 방법을 고려할 수 있다. 또한, 각 층의 경화는 우선 경화된 층의 표면에서 진행될 수 있고, 각각 경화되어 형성된 층을 차후 조립결합시키는 방식도 고려할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 PVC 창호의 제조방법의 일 예시로서, 표면층 및 내층을 우선하여 경화시키고, 상기 경화된 표면층과 내층을 일정한 간격으로 이격하여 위치시킨 뒤, 상기 표면층과 내층의 간극에 액상인 소화층의 전구체를 투입 및 경화하는 방식을 고려할 수 있다. 더하여, 가압조건을 추가함으로써, 소화층의 불필요한 기포형성을 억제하고, 표면층 및 내층과의 접촉면적을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께와 소화층의 단면의 두께의 비는 10 대 1 내지 10 대 5 사이인 것이 더욱 바람직하다. 소화층의 단면의 두께의 비가 증가할수록 표면층의 단면의 두께는 얇아지게 되며, 반대로 소화층의 단면의 두께의 비가 감소할수록 표면층의 단면의 두께는 두꺼워진다. 가령, 소화층의 단면의 두께의 비가 5 이상인 경우, 복합 PVC 창호의 인장강도, 내충격성과 같은 기계적 물성이 현저히 저하되고, 생산단가가 지나치게 증가할 위험이 있다. 반대로, 소화층의 단면의 두께의 비가 1 이하인 경우, 복합 PVC 창호의 소화기능을 충분히 기대할 수 없다.
또한, 본 발명의 각 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께와 내층의 단면의 두께의 비는 20 대 1 내지 20 대 6 사이인 것이 더욱 바람직하다. 내층의 단면의 두께의 비가 증가할수록 표면층의 단면의 두께는 얇아지게 되며, 반대로 내층의 단면의 두께의 비가 감소할수록 표면층의 단면의 두께는 두꺼워진다. 가령, 내층의 단면의 두께의 비가 6 이상인 경우, 화재 발생시 소화층의 노출이 현저히 지연되어 소화기능의 발휘를 기대하기 어렵다. 반대로, 내층의 단면의 두께의 비가 1 이하인 경우, 내층의 형성이 경제적 관점에서 비용이할 수 있으며, 내층에 의한 소화층의 물리적화학적 보호가 충분히 이루어지지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 소화층, 및/또는 내층은 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 충전제의 예시로서, 탄산칼슘, 활석, 플라이애시, 고로슬래그, 맥반석 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 고려할 수 있다. 통상의 기술자는 기술자는 본 발명의 복합 PVC 창호의 사용목적 및 사용태양을 고려하여 상기 충전제의 종류 및 함량을 최적화할 수 있다.
또한, 생산단가 및 범용성의 조화를 도모할 수 있다는 관점에서, 탄산칼륨의 사용을 고려할 수 있다. 특히, 탄산칼슘의 함량은, 각 층의 주성분인 PVC 수지 또는 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부를 기준으로 하여, 1 중량부 내지 10 중량부 사이인 것이 바람직하다. 가령, 탄산칼슘의 함량이 1 중량부 미만일 경우, 복합 PVC 창호의 인장강도, 내구성 등의 증가를 충분히 기대하기 어렵다. 반대로, 탄산칼슘의 함량이 10 중량부 초과할 경우, 가공성 및 유연성이 현저히 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 소화층, 및/또는 내층은 분산제를 추가로 포함할 수 있다. 통상의 기술자는 본 발명의 복합 PVC 창호의 사용목적 및 사용태양을 고려하여 분산제의 성분 및 함량을 최적화할 수 있다. 본 발명의 복합 PVC 창호의 기능발휘를 방해하지 않으면서, 각 성분의 균일분산을 도모한다는 관점에서, 각 층의 주성분인 PVC 수지 또는 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부를 기준으로 하여, 0.1 중량부 내지 3 중량부 사이인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 소화층, 및/또는 내층은 내충격제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 내충격제로서 MBS, CPE, Acryl, ABS계 화합물을 고려할 수 있다. 통상의 기술자는 본 발명의 복합 PVC 창호의 사용목적 및 사용태양을 고려하여 내충격제의 종류 및 함량을 최적화할 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 소화층, 및/또는 내층은 가공조제를 추가로 포함할 수 있다. 가공조제로는 알킬 아크릴레이트/ 알킬메타 크릴레이트를 포함하는 공중합체인 아크릴계 가공조제 등을 들 수 있다. 특히, 아크릴계 가공조제로는 n-부틸 아크릴레이트/메틸메타크릴레이트의 공중합수지, 2-에틸헥실 아크릴레이트/메틸메타크릴레이트/부틸메타크릴레이트 삼중합수지 등을 고려할 수 있다. 가공조제의 선정 및 함량의 결정은 가공성 및 생산단가를 고려하여, 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있다. 예시적으로, 각 층의 주성분인 PVC 수지 또는 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부를 기준으로 하여, 0.1 중량부 내지 2 중량부 사이로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 소화층, 및/또는 내층은 안료를 추가로 포함할 수 있다. 통상의 기술자는 본 발명의 복합 PVC 창호의 사용목적 및 사용태양을 고려하여 안료의 성분 및 함량을 최적화할 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 및/또는 소화층은 안정제를 추가로 포함할 수 있다. 상술한 안정제의 예시로서 Ba/Zn계 안정제, Ca/Zn계 안정제, 및/또는 Tin계의 사용을 고려할 수 있다. 상술한 안정제의 함량은 각 층의 주된 성분인 PVC 수지 100 중량부 또는 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부를 기준으로 하여, 1 내지 5 중량부일 수 있다. 안정제의 함량 1 중량부 미만일 경우, 안정제의 기능발휘가 충분하지 않을 수 있다. 반대로, 안정제의 함량이 5 중량부를 초과할 경우, 내층의 기계적 물성의 저하 및 생산단가 증가로 인한 경제성의 저하가 초래될 수 있다.
한편, 본 발명의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층, 및/또는 소화층은 가소제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가소제의 예시로서, 프탈레이트계, 벤조에이트계, 시트레이트계 또는 포스페이트계 가소제의 사용을 고려할 수 있다. 특히, 주된 성분인 PVC 수지 또는 아크릴-염화비닐 공중합수지와의 상용성이 우수하고, 경제성을 도모할 수 있다는 관점에서 프탈레이트계 가소제의 사용을 고려할 수 있다. 프탈레이트계 가소제의 바람직한 예시로서, 디옥틸테레프탈레이트(dioctylterephthalate) 또는 디옥틸프탈레이트 (Dioctylphthalate)를 고려할 수 있다. 가공성 및 경제성의 조화를 달성한다는 관점에서 각 층의 주된 성분인 PVC 수지 100 중량부 또는 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부를 기준으로 하여, 가소제는 10 내지 30 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 본 명세서는 복합 PVC 창호의 구성을 '표면층', '소화층', 또는 '내층'으로 세분하여 그 특성에 관하여 서술하고 있다. 다만, 이는 '표면층', '소화층', 또는 '내층'의 상대적인 특징에 관한 서술로서, 본 발명의 복합 PVC 창호의 전체 직경이 본 명세서의 기재에 의하여 특별히 제한되는 것은 아니다.
{실시예 및 평가}
이하, 실시예들을 참조하여 본 명세서가 청구하는 바에 대하여 더욱 자세히 설명한다. 다만, 본 명세서에서 제시하고 있는 실시예는 통상의 기술자에게 의하여 다양한 방식으로 변형되어 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 내지 대체물을 포함하고 있는 것으로 보아야 한다.
실시예 1 : 표면층, 및 소화층을 포함하는 복합 PVC 창호
PVC 수지 100 중량부에 대하여, 수산화알루미늄 약 6 중량부, 수산화마그네슘 약 3 중량부, 징크보레이트 약 6 중량부, 탄산칼슘 약 4 중량부, Ca/Zn계 안정제 2 중량부, MBS 약 1 중량부, 가공조제 1 중량부를 균일하게 혼합하여 성형하여 표면층을 준비하였다.
더하여, 아크릴-염화비닐 공중합수지 100중량부에 대하여, 트리플루오로메테인이 충전된 아크릴아마이드 쉘 8 중량부, Ca/Zn계 안정제 2 중량부, 가공조제 2 중량부, 및 탄산칼슘 약 4 중량부를 140℃에서 믹서로 혼합 및 냉각하여 본 발명의 소화층을 성형하였다.
또한, 상술한 표면층의 내측면에 상기 소화층이 잘 위치하였다. 특히, 실시예 1의 복합 PVC 창호에 있어서, 표면층의 단면의 두께 및 소화층의 단면의 두께의 비는 약 4 대 1 이었다.
실시예 2 : 표면층, 소화층, 및 내층을 포함하는 복합 PVC 창호
상기 실시예 1과 표면층 및 소화층의 조성은 동일하게 유지하였다. 다만, PVC 수지 100 중량부에 대하여, 가소제 약 15 중량부, 및 Ca/Zn계 안정제 약 3 중량부, 탄산칼슘 약 2 중량부를 균일하게 혼합 및 성형하여 내층을 준비하였다.
또한, 상기 표면층의 내측면에 상기 소화층이 위치하였고, 상기 소화층의 내측면에 상기 내층이 잘 위치하였다. 특히, 실시예 2의 복합 PVC 창호에 있어서, 상기 표면층의 단면의 두께, 상기 소화층의 단면의 두께, 및 상기 내층의 단면의 두께의 비는 약 7 대 1 대 1 이었다.
평가
상기 실시예 1 및 실시예 2의 복합 PVC 창호의 기계적물리적 특성을 시험하였다. 총 항목은 인장강도 시험, 비카트 연화온도 시험(실시예 2의 내층에 한하여 수행됨), 낙추충격 시험 및 난연성 측정(UL94)으로 구성되었다. 시험결과는 하기 표 1과 같다.
한편, 상기 실시예 1 및 실시예 2의 복합 PVC 창호는 모두 가열조건에서 열원을 일부 또는 전부 소거할 수 있는 것으로 나타났다. 특히, 열원이 복합 PVC 창호의 내부를 가열하는 경우에는, 소화층이 부재한 경우에 비하여 표면층의 용융시점이 현저히 지연되는 것을 확인할 수 있었다.
시험종류 시험대상 합격기준 측정결과
인장강도시험 실시예 1 43 MPa 이상 약 48 MPa
실시예 2 약 49 MPa
낙추충격시험 실시예 1 이상 없을 것 이상 무
실시예 2 이상 무
비카트
연화온도 측정		 실시예 2
(내층)		 76 ℃ 이상 약 82 ℃
난연성
(UL94)		 실시예 1 V-2 이상 V-2
실시예 2 V-2

Claims (5)

  1. 표면층; 및 소화층이 포함되고, 상기 소화층은 상기 표면층의 내측면에 위치하는 복합 PVC 창호로서,
    상기 표면층은 PVC 수지 100 중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 10 내지 25 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고,
    상기 소화층은 아크릴-염화비닐 공중합수지 100 중량부에 대하여, 쉘 3 내지 10 중량부가 균일하게 혼합되어 성형되고,
    상기 쉘의 내부에는 진화화합물이 충전된, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진화화합물은 불화탄소, 수소화염화불화탄소, 및 불활성가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 쉘은 아마이드계 고분자로 형성되며, 상기 쉘의 직경은 1μm 내지 10μm 사이인, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 징크보레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 아마이드계 고분자는 AAm(Acryl Amide), 및 M-AAm(Methacryl amide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 포함하는, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합 PVC 창호는 UL94 난연등급 V-2 이상이거나 KS F 2271 난연3급 이상인, 난연 및 내화성 복합 PVC 창호.
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