KR102592278B1 - 준불연 폴리우레탄폼 및 폴리우레아, 난연폴리우레아 코팅을 이용한 방수성 단열재 및 이의 시공 방법 - Google Patents
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Abstract
폴리우레탄 및 폴리우레아 코팅을 이용한 방수성 단열재로서, 난연 성분이 첨가되어 난연 특성이 증가되면서도 방수성이나 내열성이 우수하게 유지될 수 있는 단열재를 제공한다. 또한 상기 단열재를 시공하기 위한 방법을 제공한다.
Description
아래 실시예들은 준불연 폴리우레탄폼 및 폴리우레아, 난연폴리우레아 코팅을 이용한 방수성 단열재 및 이의 시공 방법 기술에 관한 것이다.
방수재는 난연성이 부가되는 것이 바람직한데, 난연성을 부가하기 위해서는 외부에서 난연제를 투입하는 경우나, 또는 화학적으로 난연제를 반응시켜 사용하는 경우가 있는데, 외부 난연제를 사용하면 시간이 경과함에 따라 난연제가 블리딩이나 블루밍되어 난연성이 떨어지거나 방수재의 성능을 떨어뜨리는 문제가 있어 화학적으로 난연제를 반응시키는 것이 바람직하다.
한편, 방수재에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제 10-1141511호에서는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머를 기반으로 한 2액형 폴리우레아 도료 조성물을 이용하여 방폭, 방진, 방수, 방식 바닥재를 예시하고 있는데 난연성이 부족한 문제점을 가지고 있다.
또한 또 다른 종래의 기술로, 등록특허 제10-1595041호에서는 이소시아네이트와 폴리올이 반응하여 생성된 프리폴리머(prepolymer)에 각종 난연제, 용제, 가소제, 폴리아민, 폴리에테르 폴리아민 등이 혼합된 주제를 사용한 난연성 폴리우레아를 예시하고 있는데 이것은 비반응성 난연제만을 이용하여 반응성 난연제에 비해 난연 내구성이 줄어든다는 단점이 있다.
아울러 또 다른 종래의 기술로, 공개특허 제10-2009-0080371호에서는 개질 아스팔트를 이용하여 유해가스의 발생이 적고 화재를 예방하는 친환경, 저융점의 도막방수재를 예시하고 있는데 아스팔트를 옥외에 사용하면 시간에 따라 산화 및 노화현상이 발생하여 건축물의 누수나 하자발생이 일어나는 문제점이 있고, 아스팔트 속에 포함된 유해물질이 환경문제를 일으키기도 한다.
나아가 또 다른 종래의 기술로, 등록특허 제10-1406932호에서는 주로 폴리올, 플루오르알콜, 블록화제, 이소시아네이트, 아민단량체를 이용하여 내마모성, 내오염성, 내후성, 난연성을 가지는 1액형 우레아 바닥방수 코팅제 조성물을 예시하고 있는 바, 말단 이소시아네이트기를 블록화제로 블로킹 시키면 블록화제가 나중에 해리 되도록 높은 온도를 가해 줘야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난연제를 폴리우레탄폼 및 폴레우레아 코팅에 첨가하면서 난연 특성이 증가되면서도 방수성이나 내열성이 유지될 수 있는 단열재를 제공할 수 있는 방법을 고안하고 효과를 확인하여 본 발명이 완성되었다.
실시예들은 준불연 폴리우레탄폼 및 폴리우레아, 난연폴리우레아 코팅을 이용한 방수성 이용한 방수성 단열재로서, 난연 성분이 첨가되어 난연 특성이 증가되면서도 방수성이나 내열성이 우수하게 유지될 수 있는 단열재를 제공하는 것을 하나의 과제로 한다.
또한, 실시예들은 상기 단열재를 시공하는 방법을 제공하는 것을 다른 하나의 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은
(A) 폴리에스테르 폴리올, 폴리프로필렌 글리콜, 및 무기 난연제를 포함하는, (a1) 주제, 및 이소시아네이트를 포함하는, (a2) 경화제를 혼합 및 발포시켜 형성되는 폴리우레탄폼; 및
(B) 프리폴리머, 폴리비닐알코올, 및 무기 난연제를 포함하는, (b1) 주제, 및 폴리올, 에틸렌디아민을 포함하는, (b2) 경화제를 혼합 및 분사하야 형성되는 폴리우레아 코팅층을 포함하는, 난연 및 방수성 단열재를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 (a1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 최소 팽창률 (cm3/g)이 150 내지 190이며, 입자크기가 80% 이상이 250 내지 300 ㎛인 팽창흑연이고,
상기 (b1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 최소 팽창률 (cm3/g)이 110 내지 130이며, 입자크기가 80% 이상이 150 내지 200 ㎛인 팽창흑연인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (a1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 (a1) 주제 전체 중량 대비 15 내지 25 중량%인 것이고,
상기 (b1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 (b1) 주제 전체 중량 대비 8 내지 12 중량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, (A) 폴리에스테르 폴리올 36 내지 44 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 18 내지 22 중량%, 무기 난연제 18 내지 22 중량%, 거품 촉매 0.7 내지 0.9 중량%, 겔화 촉매 0.1 내지 0.3 중량%, 삼량화 촉매 1.0 내지 3.0 중량%, 발포제 15 내지 20 중량%를 포함하는, (a1) 주제, 및 이소시아네이트를 포함하는, (a2) 경화제를 상기 주제 및 상기 경화제의 2 : 2.5 내지 3.5의 부피비로 혼합 및 발포시켜 형성되는 폴리우레탄폼; 및
(B) 프리폴리머 70 중량%, 폴리비닐알코올 20 중량%, 및 무기 난연제 10 중량%를 포함하는, (b1) 주제, 및 폴리올 70 내지 80 중량%, 에틸렌디아민 18 내지 22 중량%, 안료 1 내지 3 중량%, 소포제 0.5 내지 2.0 중량%, 수분흡수제 0.5 내지 2.0 중량%, 및 촉매 0.5 내지 2.0 중량%을 포함하는, (b2) 경화제를 상기 주제 및 상기 경화제의 1: 0.8 내지 1.2 의 부피비로 혼합 및 분사하야 형성되는 폴리우레아 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (A) 폴리우레탄 폼에 있어서,
상기 폴리에스테르 폴리올은 중량 평균 분자량이 300 내지 600이고,
상기 프로필렌글리콜은 중량평균분자량이 800 내지 1,200 g/mol이고,
상기 거품 촉매는 PMDETA(pentamethyl diethylene triamine) 및 BDMEE(di-(N,N-dimethyl aminoethyl)ether)를 혼합한 것이고,
상기 발포제는 수소화염화불화탄소(HCFC-141b) 18 내지 22중량부, 물 0.8 내지 1.2 중량부, 디부틸틴디라우르산 0.01 내지 0.2중량부 및 소듐도데실설페이트 0.4 내지 0.6중량부의 혼합물인 것이고,
상기 경화제는 이소시아네이트로서, NCO 함량 27 내지 33 중량%인 MDI Methylene diphenyl diisocyanat)이고;
상기 (B) 폴리우레아 코팅에 있어서,
상기 프리폴리머는 중량평균분자량이 1,800 내지 2,200인 폴리에테르폴리올 80 내지 120 중량부 및 이소시아네이트 50 내지 70 중량부를 혼합한 것이고,
상기 폴리비닐알코올은 중량평균분자량이 800 내지 1,200 이고,
상기 촉매는 디부틸틴디라우릴레이트인 것일 수 있다.
일실시예에 따른 장치는 하드웨어와 결합되어 상술한 방법들 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어될 수 있다.
실시예들은 폴리우레탄 및 폴리우레아 코팅을 이용한 방수성 단열재로서, 난연 성분이 첨가되어 난연 특성이 증가되면서도 방수성이나 내열성이 우수하게 유지될 수 있는 특성을 갖는다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 단열재의 제조
(1)
난연 폴리우레탄폼 제조
평균 관능기 2.0, 중량평균분자량 300 ~ 600 및 OH-V 180 ~ 280mg KOH/g인 폴리에스테르 폴리올을 준비한다.
폴리프로필렌글리콜(중량평균분자량 1,000g/mol)을 준비한다.
무기난연제로서 최소 팽창률 (cm3/g)이 170이며, 입자크기가 80% 이상이 279㎛이상인 팽창흑연을 준비한다.
거품 촉매로서, PMDETA(pentamethyl diethylene triamine) 및 BDMEE(di-(N,N-dimethyl aminoethyl)ether)를 1 : 1.2 중량비로 혼합하여 준비한다.
겔화 촉매로서 DMCHA(dimethylcyclohexyl amine)를 준비한다.
삼량화 촉매로서, POLYCAT-46(Air Product Co.)을 준비한다.
발포제로서 수소화염화불화탄소(HCFC-141b) 20중량부, 물 1중량부, 디부틸틴디라우르산 0.1중량부 및 소듐도데실설페이트 0.5중량부의 혼합물을 준비한다.
상기 폴리에스테르 폴리올 40 중량%, 상기 폴리프로필렌 글리콜 20 중량%, 상기 무기 난연제 20 중량%, 상기 거품 촉매 0.8 중량%, 상기 겔화 촉매 0.2 중량%, 상기 삼량화 촉매 2.0 중량%, 상기 발포제 17 중량%을 혼합하여 주제를 제조한다.
또한, 경화제인 이소시아네이트로서, NCO 함량 30 중량%인 MDI Methylene diphenyl diisocyanat)를 준비한다.
상기 주제 및 경화제를 2:3 부피비로 혼합 및 발포시켜서 발포체인 우레탄폼을 형성시키고 소지에 도포하여 2mm의 두께를 갖도록 한다.
(2)
폴리우레아 코팅물 제조
프리폴리머로서 중량평균분자량이 2,000인 폴리에테르폴리올 100 중량부 및 이소시아네이트 60 중량부를 혼합한 것을 준비한다.
폴리비닐알코올로서 중량평균분자량이 1,000인 것을 준비한다.
무기난연제로서 팽창율 최소 팽창률 (cm3/g)이 120이며, 입자크기가 80% 이상이 177㎛이상인 것을 준비한다.
상기 프리폴리머 70 중량%, 폴리비닐알코올 20 중량%, 및 무기 난연제 10 중량%를 포함하는 주제를 제조한다.
중량평균분자량이 2,000인 폴리에테르 폴리올을 준비한다.
에틸렌디아민을 준비한다.
유색안료인 PIGMENT RED 254, 소포제로 실리콘수지, 수분흡수제로 TEOF(Hule사의 트리메틸올소포메이트), 및 촉매로는 디부틸틴디라우릴레이트(DBTDL)를 준비한다.
상기 폴리올 75 중량%, 에틸렌디아민 20 중량%, 안료 2 중량%, 소포제 1 중량%, 수분흡수제 1 중량%, 및 촉매 1중량%를 혼합한 경화제를 준비한다.
상기 주제와 경화제를 1:1의 부피비율로 혼합하고 상기 폴리우레탄폼 상에 분사하여 2 mm의 코팅을 형성한다.
비교예 1 내지 9. 단열재의 제조
상기 실시예 1에서 무기난연제의 함량 및 종류를 아래 표 1에서와 같이 조절하여 단열재를 제조하였다. 폴리우레탄폼 제조에 있어 무기난연제 함량이 조절되는 만큼 총계는 유지되도록 폴리에스테르 폴리올의 함량이 조절된다. 폴리우레아 코팅 제조에 있어 무기난연제 함량이 조절되는 만큼 총계는 유지되도록 프리폴리머의 함량이 조절된다.
| 폴리우레탄폼 | 폴리우레아 코팅 | |||||
| 무기 난연제 종류 | 함량 | 무기 난연제 종류 | 함량 | |||
| 최소 팽창률 | 80%이상의 입자크기 | 최소 팽창률 | 80% 이상의 입자크기 | |||
| 실시예 1 | 170 | 279㎛ | 20 중량% | 120 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 1 | 200 | 279㎛ | 20 중량% | 120 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 2 | 120 | 279㎛ | 20 중량% | 120 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 3 | 120 | 177㎛ | 20 중량% | 120 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 4 | 170 | 177㎛ | 20 중량% | 120 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 5 | 170 | 279㎛ | 20 중량% | 100 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 6 | 170 | 279㎛ | 20 중량% | 170 | 177㎛ | 10 중량% |
| 비교예 7 | 170 | 177㎛ | 20 중량% | 120 | 279㎛ | 10 중량% |
| 비교예 8 | 200 | 279㎛ | 25 중량% | 120 | 177㎛ | 5 중량% |
| 비교예 9 | 200 | 279㎛ | 15 중량% | 120 | 177㎛ | 15 중량% |
실험예 1. 단열재의 물성 평가표
실시예 및 비교예에 의해 제조된 단열재의 물성 평가는 다음과 같다.
- 경도 : ASTM D 2240 테스트규격에 따라 측정(Shore D)
- 투습성 : ISO 12572 테스트규격에 따라 측정
- 수분흡수도 : DIN EN 12087 테스트규격에 따라 측정
- 난연성 : DIN 4102(part 1, B2) 테스트규격에 따라 측정
- 차열성 : 콘크리트 표면과의 온도차(콘크리트 표면온도-코팅면의 표면온도)
| 경도 | 투습성 (g/m224h) |
수분흡수성 (%) | 난연성 | 차열성 (△℃) |
|
| 실시예 1 | 58 | 0.1 | 2.7 | OK | 7 |
| 비교예 1 | 50 | 0.5 | 5.6 | NO | 2 |
| 비교예 2 | 51 | 0.3 | 5.4 | OK | 3 |
| 비교예 3 | 58 | 0.5 | 4.8 | NO | 2 |
| 비교예 4 | 54 | 0.3 | 5.3 | NO | 5 |
| 비교예 5 | 56 | 0.4 | 5.2 | NO | 4 |
| 비교예 6 | 58 | 0.6 | 6.2 | OK | 5 |
| 비교예 7 | 54 | 0.5 | 5.9 | NO | 2 |
| 비교예 8 | 52 | 0.6 | 5.3 | OK | 4 |
| 비교예 9 | 50 | 0.4 | 4.8 | OK | 4 |
이상과 같이 무기난연제를 폴리우레탄 폼 및 폴리우레아 코팅에서 서로 다른 특정 종류 및 함량을 사용함에 따라 난연성, 방수, 및 차열 특성이 모두 향상됨을 확인할 수 있다.
Claims (3)
- (A) 폴리에스테르 폴리올 36 내지 44 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 18 내지 22 중량%, 무기 난연제 18 내지 22 중량%, 거품 촉매 0.7 내지 0.9 중량%, 겔화 촉매 0.1 내지 0.3 중량%, 삼량화 촉매 1.0 내지 3.0 중량%, 발포제 15 내지 20 중량%를 포함하는, (a1) 주제, 및 이소시아네이트를 포함하는, (a2) 경화제를 상기 주제 및 상기 경화제의 2 : 2.5 내지 3.5의 부피비로 혼합 및 발포시켜 형성되는 폴리우레탄폼; 및
(B) 프리폴리머 70 중량%, 폴리비닐알코올 20 중량%, 및 무기 난연제 10 중량%를 포함하는, (b1) 주제, 및 폴리올 70 내지 80 중량%, 에틸렌디아민 18 내지 22 중량%, 안료 1 내지 3 중량%, 소포제 0.5 내지 2.0 중량%, 수분흡수제 0.5 내지 2.0 중량%, 및 촉매 0.5 내지 2.0 중량%을 포함하는, (b2) 경화제를 상기 주제 및 상기 경화제의 1: 0.8 내지 1.2 의 부피비로 혼합 및 분사하야 형성되는 폴리우레아 코팅층을 포함하는, 난연 및 방수성 단열재로서,
상기 (a1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 최소 팽창률 (cm3/g)이 150 내지 190이며, 입자크기가 80% 이상이 250 내지 300 ㎛인 팽창흑연이고,
상기 (b1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 최소 팽창률 (cm3/g)이 110 내지 130이며, 입자크기가 80% 이상이 150 내지 200 ㎛인 팽창흑연이며,
상기 (a1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 (a1) 주제 전체 중량 대비 15 내지 25 중량%인 것이고,
상기 (b1) 주제에 포함되는 무기 난연제는 (b1) 주제 전체 중량 대비 8 내지 12 중량%인 것인, 난연 및 방수성 단열재.
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| JP2016142084A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 多摩防水技研株式会社 | ウレタン防水層の施工法および断熱防水材 |
| KR102200259B1 (ko) * | 2020-07-24 | 2021-01-11 | 와이제이종합건설 주식회사 | 차열성 및 난연성을 향상시킨 콘크리트 구조물에 대한 폴리우레아 방수 공법 |
| KR102237997B1 (ko) * | 2019-10-28 | 2021-04-08 | 한국화학연구원 | 2액형 폴리우레탄 조성물, 이로부터 제조되는 준불연 폴리우레탄 복합소재 및 이의 제조방법 |
-
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- 2023-03-31 KR KR1020230042593A patent/KR102592278B1/ko active IP Right Grant
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