KR102386057B1 - 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재 - Google Patents
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본 발명은 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내,외벽은 물론 최하층이나 최상층의 천정부에 분사되어 단열재 역할을 하되, 글라스울 혹은 미네랄울이나 유리섬유를 포함하는 인조광물 섬유단열재와 같은 우수한 불연성과 단열성을 갖는 소재를 콘트리트면이나 철 구조물 표면에 견고하게 부착시킬 수 있어 시공면의 구조적 형상 복잡성에 제한없이 사용할 수 있도록 용이한 시공성을 갖는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내,외벽은 물론 최하층이나 최상층의 천정부에 분사되어 단열재 역할을 하되, 글라스울 혹은 미네랄울이나 유리섬유를 포함하는 인조광물 섬유단열재와 같은 우수한 불연성과 단열성을 갖는 소재를 콘트리트면이나 철 구조물 표면에 견고하게 부착시킬 수 있어 시공면의 구조적 형상 복잡성에 제한없이 사용할 수 있도록 용이한 시공성을 갖는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재에 관한 것이다.
건축물 외벽, 최하층이나 최상층의 천정부에 분사되어 단열재와 흡음재 역할을 하는 제품으로는 퍼라이트, 암면 뿜칠 등이 있다.
이들은 흡음에 대한 기능은 일부 있었으나 단열면에서는 효과가 미미하며, 환경과 인체에 유해한 사용이 금지된 원자재를 사용함으로 법적으로 규제되고 있다.
최근에는 우레탄 뿜칠이 사용되어지고 있으나, 우레탄 뿜칠의 경우는 흡음이나 단열 효과는 뛰어나지만, 화재시 유해가스가 다량 발생되어 심각한 인명피해를 초래하는 단점이 있다.
이에, 건축물의 경우 준불연 이상의 단열재를 요구하고 있지만, 아직까지 기술적인 문제로 준불연 이상의 제품 개발이 어려워 적용이 어려운 실정이다.
한편, 유리섬유를 포함한 글라스울, 미네랄울 등의 인조광물 섬유단열재는 선박을 포함한 다양한 산업분야에서 보온재, 단열재 및 차음재로 활용되고 있다.
하지만, 이들은 대부분 보드 형태나 판넬 형태를 가지고 있을 뿐 스프레이 방식으로는 사용되지 않는다.
이것은 이들 섬유단열재가 콘크리트면이나 철 구조물의 표면에 잘 부착되지 않기 때문에 직접 뿜칠, 즉 스프레이하여 부착시킬 수 없기 때문이다.
때문에, 보드 형태나 판넬 형태를 사용하여 건축물의 천정을 마감해야 하는데, 다수의 배관과 덕트가 형성된 천정은 그 형태와 구조가 매우 복잡하고 다양해서 보드나 판넬은 형상 제약이 많아 그에 합당한 단열, 난연 마감구조를 적용하기 어렵고, 결국 뿜칠 방식을 택해야 하는데 적당한 단열, 난연, 흡음 재료가 없어 이에 대한 개선이 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 건축물의 내,외벽은 물론 최하층이나 최상층의 천정부에 분사되어 단열재 역할을 하되, 글라스울 혹은 미네랄울이나 유리섬유를 포함하는 인조광물 섬유단열재와 같은 우수한 불연성과 단열성을 갖는 소재를 콘트리트면이나 철 구조물 표면에 견고하게 부착시킬 수 있어 시공면의 구조적 형상 복잡성에 제한없이 사용할 수 있도록 용이한 시공성을 갖는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물 및 이 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물로서, 상기 주제는 구아검과 PVA(polyvinyl alcohol)를 포함하고, 상기 경화제는 상기 구아검 및 PVA(polyvinyl alcohol)와 각각 반응하여 하이드로겔 조직을 형성하는 붕사를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물로서, 상기 주제는 구아검 1-10중량%, PVA(polyvinyl alcohol) 1-20중량%, 아크릴실리콘수지 1-20중량%, 방부제 0.1-5중량%, 소포제 0.03-3중량% 및 나머지 정제수로 이루어지고; 상기 경화제는 붕사 0.1-20중량%, 수산화나트륨 0.1-10중량%, 실리카 1-10중량%, 방부제 0.1-5중량%, 항균제 0.05-5중량% 및 나머지 정제수로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 인조광물 섬유단열재인 유리섬유나 미네랄울 같은 불연 섬유 단열재의 접착능력을 증대시켜 콘크리트는 물론 철 구조물에도 견고하게 부착되는 장점이 있다.
둘째, 단열과 흡음 효과의 유지시킴과 동시에 불연 성능이 발현되는 효과가 있다.
셋째, 접착력이 우수하여 다양한 건축물과 그 모체 구조체의 다양성과 복합성에 상관없이 요구하는 단열과 흡음성이 나오도록 시공이 가능하다.
넷째, 높은 치수의 안정적인 열저항(R-값)을 유지하여 수분에 노출될 때 팽창하지 않고 열로 확장하는 않는 성질이 있어 높은 내화성을 확보한다.
다섯째, 유연성이 좋아 천정의 철판데크의 요철에도 사용가능하며, 단열성을 증가시킬 수 있다.
도 1 내지 7은 본 발명에 따라 제조된 마감재의 특성을 확인한 시험성적표이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물은 주제와 경화제로 이루어진 2액형이다.
이때, 주제와 경화제는 1-6:1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
만약, 주제의 혼합비율이 1에 가까울수록 젤화 속도가 빠르고 견고한 도막을 형성하여 고접착력을 발현한다.
그리고, 주제의 혼합비율이 6에 가까울수록 젤화 속도는 느리나 부드러운 도막을 형성하여 인조광물 섬유단열재의 주용도인 흡음성과 단열성을 더욱 강화시킬 수 있다.
여기에서, 본 발명이 설명하는 인조광물 섬유단열재는 유리섬유, 글라스울, 미네랄울을 포함한다.
아울러, 주제는 구아검 1-10중량%, PVA(polyvinyl alcohol) 1-20중량%, 아크릴실리콘수지 1-20중량%, 방부제 0.1-5중량%, 소포제 0.03-3중량% 및 나머지 정제수로 이루어진다.
이때, 구아검은 점탄성이 높아 조성물의 접착력을 높이도록 하이드로겔화시키는 주요 구성으로서, 후술되는 경화제에 포함된 붕사와 반응하여 하이드로겔화 속도를 조절하게 된다.
예컨대,
와 같은 반응에 의해 하이드로겔화되며, 또한 그 반응속도도 조절하게 된다.
그리고, PVA는 사슬구조로 되어 있으며, 끈끈하고, 물에 녹는 성질을 가지고 있다. 이러한 PVA는 후술되는 경화제에 포함된 붕사와 반응하여 단열성과 불연성을 강화시키게 된다.
예컨대,
와 같은 반응을 통해 PVA 사슬중 일부가 붕사에 들어있는 붕산 이온(Borax ion, B(OH)4 -)과 수소결합되면서 그물 구조(하이드로겔)가 만들어지며 물이 생성된다. 이때, 생긴 수분의 증발을 통해 접착제로써의 기능을 갖게 된다.
또한, 붕사의 경우 불연 또는 난연재로서의 기능(할로겐화 화합물)을 하기 때문에 화염의 전파를 방해하는 할로겐 증기로 형성된 보호막을 형성하여 화재가 발생한 구역에서 작용하면서 화재를 소화시키는 작용, 즉 자기소화 기능을 통해 단열성, 불연성(혹은 준불연성)을 강화시키게 된다.
아울러, 하이드로겔의 탄성이나 끈끈함 등은 수분 함량, 그리고 얼마나 많은 PVA 사슬이 붕산 이온과 결합하는지에 따라 달라진다. 때문에, 붕산 이온이 너무 적게 첨가되면 결합수가 적어 흐물흐물하고 경화속도가 지연되며, 너무 많이 첨가되면 경화속는 빨라지지만 결합 수가 많아 딱딱한 탱탱볼 같은 형태가 만들어되므로 적합하게 첨가하여야 한다.
그리고, 아크릴실리콘수지는 PVA의 경우 기본적으로 콘크리트나 철판 등에 대한 부착력이 거의 없기 때문에 모체에 침투하여 부착력을 증대시킬 수 있도록 하기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 방부제는 PVA와 구아검이 미생물에 의해 분해될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것으로서, 방부제 대신 항균제를 사용할 수도 있을 것이다.
이 경우, 상기 방부제로는 메틸이소치아졸리논(2-methyl-4-isothiazoline-3-one)을 사용한다.
또한, 상기 주제 조성물을 교반할 때 기포가 발생되면 반응성을 약화시키므로 이를 억제하기 위해 소포제가 사용될 수 있다.
이 경우, 상기 소포제는 워터 베이스 타입의 폴리에테르 실록산 코폴리머(Polyether siloxane copolymer)를 사용한다.
한편, 경화제는 붕사 0.1-20중량%, 수산화나트륨 0.1-10중량%, 실리카 1-10중량%, 방부제 0.1-5중량%, 항균제 0.05-5중량% 및 나머지 정제수로 이루어진다.
여기에서, 붕사를 첨가하는 이유는 앞서 주제 설명시에 함께 설명한 바와 같다.
그리고, 수산화나트륨은 붕사를 첨가함으로 인해 경화제가 산성을 띄게 되며, 경화제의 산성화는 반응을 약화시키므로 이를 중성화시켜 반응을 촉진함으로써 콘크리트 모체와의 반응성을 높이고 PVA와의 반응성을 촉진하여 콘크리트면 혹은 철판에 부착하려는 특성을 강화시키기 위해 첨가된다.
아울러, 실리카는 경화제의 점도를 조절하기 위해 첨가된다.
또한, 방부제와 항균제는 방부성과 항균성을 강화시키기 위해 첨가되는데, 이때 방부제는 상술한 바와 같고, 항균제는 1,2-(2,4-디클로로펜틸)4-1,1,2,4 트리아졸[1,2-(2,4-dichlorophenyl)4-1,1,2,4 triazole] 또는 4,5-디클로로-2-n-옥틸-이소치아졸리논[4,5-Dichloro-2-n-Octyl-isothiazoline-3-One]를 사용한다.
뿐만 아니라, 경화제 저장시 층분리를 막고 저장 안정성을 확보하기 위해 프로필렌글리콜을 상기 경화제 100중량부에 대해 0.1-5중량부 더 첨가할 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따른 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재는 상기 인조광물 섬유단열재와 상기 바인더 조성물을 1-4:1의 중량비로 혼합된 혼합물이며, 건축물의 천정 등 피착대상면에 스프레이되어 마감재를 형성하게 된다.
즉, 유리섬유, 글라스울, 미네랄울 중에서 선택된 어느 하나와 상술한 바인더 조성물(주제+경화제)이 1-4:1의 중량비로 혼합되어 스프레이 가능한 혼합물을 구성하면 이것이 곧 마감재가 되며, 이를 스프레이하여 시공하면 마감재 시공이 완성되게 된다.
이러한 마감재는 아래 그림의 결합구조와 같이, 바인더가 섬유단열재를 결속하면서 물리적 공극들을 유지시키되 갇힌 구조를 갖도록 만들게 되므로 단열성능은 물론 흡음성능까지 증대시키면서 하이드로겔화시 붕사의 관여로 자기소화성이 증대됨으로 인해 불연성능까지 확보할 수 있게 된다.
이와 같은 구조로 본 발명에 따른 마감재가 시공되게 되면, 1회 스프레이만으로도 150mm-250mm의 두께를 확보할 수 있고 충분한 부착력을 유지할 뿐만 아니라, 건축물의 단열재 요구성능(열전도율)인 0.036W/m.k 이하로 유지시킬 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 마감재의 특성을 확인하기 위해 공인된 시험연구소(KTR 한국화학융합시험연구원), 한국건설생활환경시험연구원, 에 의뢰한 결과에 대해 설명함으로써 실시예를 대신하기로 한다.
먼저, 열전도율에 대해 테스트한 결과, 도 1과 같이 0.035W/m.k를 획득하여 요구성능을 만족시켰다.
또한, 항균성을 테스트한 결과, 도 2 내지 도 5의 예시와 같이 대장균과 황색포도상구균에 대해 매우 탁월한 항균성이 있는 것으로 확인되었다.
뿐만 아니라, 가스유해성에 대해 테스트한 결과, 도 6의 예시와 같이 스펙은 9분 이상 살아있으면 합격인데, 본 발명의 마감재의 경우 14분 51초, 14분 59초로 두 번의 테스트에 대해 14분 이상을 유지하여 스펙을 현격히 초과했음을 확인할 수 있었다.
아울러, 불연성에 대한 실험결과, 도 7의 예시와 같이 질량감소율의 경우 스펙은 30% 이하지만, 본 발명의 경우는 최대 8.3%로서 충분히 만족시켰고, 최고온도와 최종 평형온도의 차에 대한 테스트의 경우에도 스펙은 20℃ 이하인데, 본 발명의 경우 최대가 17.2℃로서 이또한 완벽하게 만족시킴을 확인할 수 있었다.
덧붙여, 본 발명의 마감재에 대한 흡음성을 ASTM C 423에 의거하여 측정하였다. 이때, 스펙은 NRC(Noise Reduction Coefficient)가 0.85 이상이어야 한다.
여기에서, NRC가 0이면 흡음이 전혀 이루어지지 않는 것을 의미하며, 1.0은 완전 흡음 상태를 의미한다.
테스트 결과, NRC가 0.90으로 확인되었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 마감재가 흡음 특성도 있는 것으로 판단된다.
Claims (7)
- 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물로서,
상기 주제는 구아검과 PVA(polyvinyl alcohol)를 포함하고,
상기 경화제는 상기 구아검 및 PVA(polyvinyl alcohol)와 각각 반응하여 하이드로겔 조직을 형성하는 붕사를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물. - 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물로서,
상기 주제는 구아검 1-10중량%, PVA(polyvinyl alcohol) 1-20중량%, 아크릴실리콘수지 1-20중량%, 방부제 0.1-5중량%, 소포제 0.03-3중량% 및 나머지 정제수로 이루어지고;
상기 경화제는 붕사 0.1-20중량%, 수산화나트륨 0.1-10중량%, 실리카 1-10중량%, 방부제 0.1-5중량%, 항균제 0.05-5중량% 및 나머지 정제수로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 인조광물 섬유단열재는 유리섬유, 글라스울 또는 미네랄울이고;
상기 주제와 경화제는 1-6:1의 중량비로 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 방부제는 메틸이소치아졸리논(2-methyl-4-isothiazoline-3-one)인 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 소포제는 워터 베이스 타입의 폴리에테르 실록산 코폴리머(Polyether siloxane copolymer)인 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물. - 제2항에 있어서,
상기 항균제는 1,2-(2,4-디클로로펜틸)4-1,1,2,4 트리아졸[1,2-(2,4-dichlorophenyl)4-1,1,2,4 triazole] 또는 4,5-디클로로-2-n-옥틸-이소치아졸리논[4,5-Dichloro-2-n-Octyl-isothiazoline-3-One]인 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물. - 난연성과 단열성을 갖는 마감재에 있어서,
상기 난연성과 단열성을 갖는 마감재는 상기 제1항 또는 제2항에 기재된 바인더 조성물과; 유리섬유, 글라스울 또는 미네랄울 중에서 선택된 어느 하나의 인조광물 섬유단열재를 1:1-4의 중량비로 혼합하여 피착면에 스프레이 가능하게 만든 혼합물인 것을 특징으로 하는 인조광물 섬유단열재 분사용 바인더 조성물을 이용하여 제조된 난연성과 단열성을 갖는 마감재.
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