KR20060128441A - 건축 외장용 허니컴 판넬 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축 외장용 허니컴 판넬에 관한 것이다. 본 발명은 허니컴과, 상기 허니컴의 한면 또는 양면에 접착된 금속판을 가지는 건축 외장용 허니컴 판넬에 있어서, 상기 허니컴과 금속판은 스티렌화 페놀, 올레인산 에스테르, 폴리에스테르 글리콜, 푸마르산을 80℃에서 가열 혼합한 후, 여기에 요소를 투입한 다음 250℃에서 2 ~ 3시간 동안 혼합, 교반하고, 100℃로 냉각한 다음, 술파민산을 첨가하여 120℃에서 20분 ~ 40분 동안 혼합, 교반하고, 트리에틸아민을 첨가하여 80℃에서 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반시켜 중화시킨 후, 중화된 반응물을 250℃에서 1 ~ 2시간 동안 더 교반하여 합성한 불포화에스테르 수지와; 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아크릴산, 아크릴니트릴, 아크릴아미드 및 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 보강성분과; 가교제; 충전재; 및 경화제로 이루어진 접착 조성물로 접착된 건축 외장용 허니컴 판넬을 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 허니컴과 금속판이 접착 조성물의 높은 접착력에 의해 우수한 접착강도를 가지면서, 접착 조성물의 급경화 특성에 의해 접착공정이 빨라져 제조공정이 단조로운 효과를 갖는다.
건축, 외장, 허니컴, 금속판, 판넬, 접착제
Description
도 1은 종래 기술에 따른 허니컴 판넬의 단면도이다.
도 2는 종래 가장 일반적으로 사용되고 있는 허니컴의 구조를 보인 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 허니컴 판넬의 사시도이다.
도 4는 상기 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 허니컴 판넬의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 허니컴 15 : 내부 공간
20 : 금속판 30 : 단열재
A : 접착제층
본 발명은 건축 외장용 허니컴 판넬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속판 과 허니컴을 접착시킴에 있어서, 불포화에스테르 수지를 주성분으로 하는 접착 조성물을 이용하여 접착시킴으로써 접착강도가 우수하고 경화속도가 빨라 제조공정이 단조로운 건축 외장용 허니컴 판넬에 관한 것이다.
일반적으로 공동주택, 오피스텔, 상업용 건물 등과 같은 각종 건축물의 외부 벽면을 마감함에 있어서는 금속 판넬이 많이 사용된다. 이러한 금속 판넬은 우수한 내후성을 가짐과 동시에 화재의 염려가 없어 건축용 외장 마감재로서 유용하다. 특히, 허니컴(honeycomb)의 양쪽에 금속판을 접착시킨 허니컴 판넬은 중앙에 심재로서 사용된 허니컴에 의해 강성 및 평활도가 좋아 매우 유용하게 사용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 허니컴 판넬의 단면도이고, 도 2는 종래 가장 일반적으로 사용되고 있는 허니컴의 구조를 보인 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 일반적으로 허니컴 판넬은 벌집 모양의 금속재 허니컴(1)과, 상기 금속재 허니컴(1)의 양면에 접착된 금속판(2)으로 구성된다. 이때, 허니컴(1)과 금속판(2)은 견고하게 접착되어야 한다. 그러나 허니컴(1)은 금속판(2)과 접착되는 부분이 그의 측면(1a, 도 2)으로서 접착면적이 작아 견고한 결합력을 도모하기가 그리 쉽지 않다.
일반적으로, 상기 허니컴(1)과 금속판(2)의 접착은 우레탄계 등의 수지 접착제가 주로 사용되어 왔다. 그러나 종래에 사용된 접착제는 접착강도가 떨어져 외부 환경(온도, 습도 등)에 의해 쉽게 박리됨은 물론 경화시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 특허출원 10-2000-0041433호에는 스테인레스 재질의 허니컴 (1)과 금속판(2)의 접착에 대한 기술로서, 스테인레스 금속판(2)에 겔이나 거즈타입의 파우더 납을 도포한 다음, 이 도포 면에 스테인레스 허니컴(1)을 위치시킨 상태에서 가열 압착하여 접착시키는 기술을 제시하였다. 그러나 이는 기존의 접착제 도포 설비를 변경해야 하는 문제점과 더불어 가열 설비가 수반되어 설비 추가 제작에 따른 비용이 많이 들고 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 불포화에스테르 수지를 주성분으로 하는 접착 조성물을 이용하여 접착시킴으로써 기존의 접착제 도포 설비를 그대로 이용하면서 접착강도가 우수하고 경화속도가 빨라 제조공정이 단조로운 건축 외장용 허니컴 판넬을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 허니컴과, 상기 허니컴의 한면 또는 양면에 접착된 금속판을 가지는 건축 외장용 허니컴 판넬에 있어서,
상기 허니컴과 금속판은,
스티렌화 페놀, 올레인산 에스테르, 폴리에스테르 글리콜, 푸마르산을 80℃에서 가열 혼합한 후, 여기에 요소를 투입한 다음 250℃에서 2 ~ 3시간 동안 혼합, 교반하고, 100℃로 냉각한 다음, 술파민산을 첨가하여 120℃에서 20분 ~ 40분 동안 혼합, 교반하고, 트리에틸아민을 첨가하여 80℃에서 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반시켜 중화시킨 후, 중화된 반응물을 250℃에서 1 ~ 2시간 동안 더 교반하여 합성한 불포화에스테르 수지와;
에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아크릴산, 아크릴니트릴, 아크릴아미드 및 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 보강성분과;
가교제; 충전재; 및 경화제로 이루어진 접착 조성물로 접착된 건축 외장용 허니컴 판넬을 제공한다.
바람직하게는, 상기 접착 조성물은 경화촉진제를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 허니컴과 금속판은 접착 조성물의 높은 접착력에 의해 우수한 접착강도를 가지면서, 접착 조성물의 급경화 특성에 의해 접착공정이 빨라져 제조공정이 단조롭다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 허니컴 판넬의 사시도이고, 도 4는 상기 도 3의 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 허니컴 판넬의 단면도이다.
본 발명에 따른 허니컴 판넬은 허니컴(10)과, 이 허니컴(10)에 접착된 적어도 하나의 금속판(20)을 갖는다. 구체적으로, 본 발명에 따른 허니컴 판넬은 금속판(20)이 허니컴(10)의 한면에 접착되거나, 또는 양면에 접착된 구조를 가질 수 있 다. 도 3 및 도 4는 금속판(20)이 허니컴(10)의 양면에 접착된 구조를 예시한 것이고, 도 5는 금속판(20)이 허니컴(10)의 한쪽 면에만 접착된 구조를 예시한 것이다. 이때, 도 5에 보인 바와 같이, 금속판(20)이 허니컴(10)의 한쪽 면에만 접착된 구조를 가지는 경우 다른 한쪽 면에는 단열/방음재(30)가 형성된 구조를 가질 수 있다. 상기 단열/방음재(30)는 글라스 울(Glass Wool), 스티로폼 또는 폴리우레탄폼을 사용할 수 있다. 아울러, 도 3 및 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 하니컴(10)은 내부 공간(12)을 가지는 데, 상기 내부 공간(12)에는 글라스 울(Glass Wool) 또는 폴리우레탄폼 등의 단열/방음재(30)가 충전된 구조를 가질 수 있다.
위와 같은 본 발명의 허니컴 판넬은 건축물의 외부 벽면을 마감하는 마감재로 사용되며, 건축물의 벽면에 고정함에 있어서는 통상과 같이 브라켓, 나사 등의 고정부재(도시하지 않음)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명에서, 상기 허니컴(10)은 폴리프로필렌(PP) 등의 합성수지재, 알루미늄, 스테인레스, 철, 동, 아연 또는 이들의 합금으로 된 금속재를 포함한다.
또한, 상기 금속판(20)은 알루미늄, 스테인레스, 철, 동, 아연 또는 이들의 합금 재질을 포함한다. 바람직하게는, 상기 허니컴(10)과 금속판(20)은 동일한 재질로서 아연 또는 아연합금 재질이다. 아울러, 상기 금속판(20)은 그 표면에 내식, 도장처리 그리고 각종 문양이 표현된 것을 포함한다.
상기 허니컴(10)과 금속판(20)은 본 발명에 따라서 이하에서 설명하는 접착 조성물에 의해 접착되어 허니컴(10)과 금속판(20)의 사이에는 접착제층(A, 도 4 참조)이 형성되어 있다.
상기 접착 조성물은 불포화에스테르 수지, 보강성분, 가교제, 충전재 및 경화제로 이루어지며, 바람직하게는 경화촉진제를 더 포함하여 이루어진다.
상기 불포화에스테르 수지는 본 발명에 따라서 다음과 같은 방법으로 합성된 것이 사용된다.
먼저, 반응기에 스티렌화 페놀, 올레인산 에스테르, 폴리에스테르 글리콜, 푸마르산을 투입한 다음 80℃에서 가열 혼합한다. 그리고 요소를 투입한 다음 250℃에서 2 ~ 3시간동안 더 혼합, 교반한다. 다음으로, 반응촉진제로서 술파민산을 첨가한다. 이때, 술파민산 첨가 시 폭발의 위험성이 있으므로, 술파민산을 첨가하기 이전에 반응기 내의 온도를 100℃로 냉각한다. 그리고 술파민산 첨가 후, 120℃에서 20 ~ 40분 동안 혼합, 교반한다. 다음으로 중화제로서 트리에틸아민을 투입한 다음 80℃에서 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반시켜 중화시킨다. 이와 같이 중화된 반응물을 250℃에서 1 ~ 2시간동안 더 교반하여 합성한다.
상기 보강성분은 위와 같이 합성된 불포화에스테르 수지의 접착력을 보강하기 위한 것으로서, 이는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아크릴산, 아크릴니트릴, 아크릴아미드 및 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종을 사용할 수 있다. 이러한 보강성분은 접착 조성물 내에 불포화에스테르 수지 100중량부에 대하여 30~40중량부가 함유되는 것이 바람직하다.(즉, 중량비로 불포화에스테르 수지 : 보강성분 = 1.0 : 0.3~0.4)
또한, 상기 가교제는 상기와 같이 합성된 불포화에스테르 수지의 가교중합 및 보강성분의 가교중합을 위한 것으로서, 이는 망상구조를 형성시킴에 따라 결합 력을 매우 커지게 하며, 열경화성 수지가 되게 하여 분해되는 것을 방지한다. 이와 같은 가교제는 불포화 방향족 및 지방족 에스테르 수지, 1,4부탄디올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트리메틸올 프로판, 펜타에릴트리톨,옥시프로필레이트 에틸렌 디아민, 헥사 메틸렌 디아민, 페닐렌 디아민, 디에탄올 디아민 및 트리에탄올 디아민으로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 충전재는 미분말로서, 예를 들어 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 및 세라믹(맥반석, 옥 등)으로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 나열된 것들을 혼합하여 사용하되, 충전재 전체 100중량% 기준으로 산화규소(SiO2)는 22중량%, 산화알루미늄(Al2O3)은 4중량%, 산화철(Fe2O3)은 2.4중량%, 산화칼슘(CaO) 63중량%, 탄산마그네슘(MgCO3)은 2중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 2.4중량%, 퓸 실리카(Fume silica)는 13중량%, 산화마그네슘(MgO)은 1.5중량%, 그리고 세라믹은 3중량%로 혼합 조성하여 사용한다. 이와 같은 충전재는 접착 조성물 내에 불포화에스테르 수지 100중량부에 대하여 50~100중량부가 함유되는 것이 바람직하다.(즉, 중량비로 불포화에스테르 수지 : 충전재 = 1.0 : 0.5~1.0)
상기 경화제는 퍼옥사이드계로서 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(MEKPO : Methyl Ethyl Ketone Peroxide), 벤조일 퍼옥사이드(BOP : Benzoil Peroxide) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기와 같이 합성된 불포화에스테르 수지와 상용성이 좋은 벤조일 퍼옥사이드를 사용한다. 이러한 경화제는 접착 조성물 내에 불포화에스테르 수지 100중량부에 대하여 0.1~2.0중량부가 함유되는 것이 바람직하다.(즉, 중량비로 불포화에스테르 수지 : 경화제 = 1.0 : 0.001~0.02)
또한, 상기 접착 조성물은 경화촉진제가 더 포함되어 이루어지는 것이 바람직한데, 이때 상기 경화촉진제로는 벤조일 이소부틸 에테르(Benzoyl isobutyleter)나 벤조일 퍼옥사이드가 좋다. 이러한 경화촉진제는 조성물 내에 미량으로 함유되며, 구체적으로는 불포화에스테르 수지 100중량부에 대하여 0.0002~0.08중량부가 함유되는 것이 바람직하다.(즉, 중량비로 불포화에스테르 수지 : 경화촉진제 = 1.0 : 0.001~0.02)
이상에서 설명한 상기 접착 조성물은 높은 수분 안정성과 열적 안정성을 갖는다. 이에 따라, 오랫동안 외부환경(온도, 습도 등)에 노출되어도 접착력 변형이 없으며, 무엇보다 접착력이 매우하여 허니컴(10)과 금속판(20)을 견고하게 결합시키고, 경화 후에는 매우 높은 강도를 갖는다. 특히 상기와 같이 합성된 불포화에스테르 수지가 경화제와 반응하여 산화 환원반응으로 자체 발열반응을 일으켜 급경화되는 특성을 갖는다. 이에 따라, 경화 시간이 대폭 단축되어 제조공정이 단조로와 진다.
더욱 구체적으로, 상기와 같이 합성된 불포화에스테르 수지는 경화제와 반응하여 다음과 같은 발열반응 메카니즘에 의해 열이 65~300℉ 까지 발생하여 급경화된다. 이때, 상기와 합성된 불포화에스테르 수지에 메타 크릴산을 혼합하여 200℃ 에서 250rpm/min 2시간, 반응시키면, 폴리에스테르아크릴레이트 수지가 생성되는 데, 여기에 다시 디메틸 아닐린을 0.1~0.5% 첨가하면 발열반응이 더욱 더 잘 이루어진다.
[반응 메카니즘]
상기 접착 조성물은 통상과 같은 접착제 도포 설비가 이용되어 금속판(20) 상에 도포될 수 있으며, 경화 시에는 종래의 접착제 수배 이상의 접착력과, 수배 이상의 경화속도를 발휘한다.
이하, 본 발명의 구체적인 시험 실시예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발 명을 보다 상세히 설명하기 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
< 불포화에스테르 수지 합성예 >
질소가스로 퍼징(purging)한 반응기에 스티렌화 페놀 200g, 올레인산 에스테르 500g, 분자량이 400인 폴리에스테르 글리콜(PEG) 800g, 푸마르산 50g을 투입한 다음 80℃에서 1시간동안 가열 혼합하였다. 그리고 요소 300g를 투입한 다음 250℃에서 2시간 30분 동안 150rpm으로 혼합, 교반하였다. 다음으로 반응기의 온도를 100℃로 냉각한 다음, 반응촉진제로서 술파민산 200g을 첨가한 후 120℃에서 30분 동안 150rpm으로 더 교반하였다. 그리고, 중화제로서 트리에틸아민(TEA) 80g을 투입한 다음 80℃에서 1시간 동안 150rpm으로 교반시켜 중화시켰다. 다시 중화된 반응물을 250℃에서 1시간 30분 동안 150rpm으로 더 교반하여 조밀한 무색투명한 액체 상태의 불포화에스테르 수지를 얻었다. 이때, 합성된 불포화에스테르 수지는 GPC 측정결과 분자량이 25,000이었다.
< 접착 조성물 제조예 >
상기와 같이 합성된 불포화에스테르 수지 100g에 보강성분으로서 에폭시 수지 14g과 우레탄 수지 20g, 그리고 충전재로서 산화규소(SiO2) 22중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 4중량%, 산화철(Fe2O3) 2.4중량%, 산화칼슘(CaO) 63중량%, 탄산마그네 슘(MgCO3) 2중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 2.4중량%, 퓸 실리카(Fume silica) 13중량%, 산화마그네슘(MgO) 1.5중량%, 및 세라믹 3중량%로 혼합 조성된 미분말 80g을 혼합 교반하여 묽은 페이스트 상태의 접착 재료를 제조하였다. 이와는 별도로 경화제로서 벤조일 퍼옥사이드 0.13g과, 경화촉진제로서 벤조일 이소부틸 에테르 1.5g을 준비하였다.
< 시편 제작 및 물성 측정 >
먼저, 두께 1.2㎜의 아연판과 직경 10㎜, 길이 100㎝의 아연봉을 준비하였다. 다음으로, 상기 제조된 접착 재료에 경화제(벤조일 퍼옥사이드)와 경화촉진제(벤조일 이소부틸 에테르)를 혼합한 후, 곧바로 아연판에 도포한 다음, 도포 면에 아연봉을 세워 밀착, 고정하였다. 그리고 상기 시편을 상온(25℃)에 방치하였다.
다음으로, 상기 시편에 대하여 접착력 및 고착강도를 측정하였으며, 그 결과는 [표 1]과 같다. 이때, 접착력 및 고착강도는 만능시험기 UTM(unversal test machine, Instron, USA)를 사용하여 측정하였다.
[비교예]
현재, 허니컴 판넬 제조에 많이 사용되고 있는 우레탄계 접착제를 본 비교예로 사용하여 상기 실시예에서와 동일한 방법으로 시편을 제작하였다. 그리고 상기 실시예와 동일한 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 [표 1]과 같다.
| 평가 항목 | 실시예 | 비교예 | 시험조건 | 평가 방법 |
| 접착력 (kg/㎤) | 280 | 11 | 상온, 3일 지난 후 | UTM |
| 고착강도 (ton) | 25톤 | 2톤 | 상온, 3일 지난 후 | UTM |
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예가 종래의 비교예보다 접착력 및 고착강도가 월등히 우수함을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예의 경우, 아연판에 도포된 후 5분이 지난 후에 완전히 고착됨을 알 수 있었으며, 비교예의 제품은 20분이 지나도 아연봉이 고착되고 못하고 쉽게 떨어짐을 알 수 있다.
위 시험 실시예는 건조 조건이 없는 상태에서 실시한 것으로서, 건조 조건을 부여한 경우에는 보다 빠른 속경화를 도모할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 접착제 도포 설비를 그대로 이용할 수 있으면서도 허니컴(10)과 금속판(20)이 접착 조성물의 높은 접착력에 의해 우수한 접착강도를 가지면서, 접착 조성물의 급경화 특성에 의해 접착공정이 빨라져 제조공정이 단조로운 효과를 갖는다.
Claims (2)
- 허니컴(10)과, 상기 허니컴(10)의 한면 또는 양면에 접착된 금속판(20)을 가지는 건축 외장용 허니컴 판넬에 있어서,상기 허니컴과 금속판은,스티렌화 페놀, 올레인산 에스테르, 폴리에스테르 글리콜, 푸마르산을 80℃에서 가열 혼합한 후, 여기에 요소를 투입한 다음 250℃에서 2 ~ 3시간 동안 혼합, 교반하고, 100℃로 냉각한 다음, 술파민산을 첨가하여 120℃에서 20분 ~ 40분 동안 혼합, 교반하고, 트리에틸아민을 첨가하여 80℃에서 30분 ~ 1시간 30분 동안 교반시켜 중화시킨 후, 중화된 반응물을 250℃에서 1 ~ 2시간 동안 더 교반하여 합성한 불포화에스테르 수지와;에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아크릴산, 아크릴니트릴, 아크릴아미드 및 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군중에서 선택된 1종 이상의 보강성분과;가교제; 충전재; 및 경화제로 이루어진 접착 조성물로 접착된 것을 특징으로 하는 건축 외장용 허니컴 판넬.
- 제 1항에 있어서, 상기 접착 조성물은 경화촉진제를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 건축 외장용 허니컴 판넬.
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