KR20090114898A - 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널 - Google Patents

난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널 Download PDF

Info

Publication number
KR20090114898A
KR20090114898A KR1020080040774A KR20080040774A KR20090114898A KR 20090114898 A KR20090114898 A KR 20090114898A KR 1020080040774 A KR1020080040774 A KR 1020080040774A KR 20080040774 A KR20080040774 A KR 20080040774A KR 20090114898 A KR20090114898 A KR 20090114898A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flame
adhesive
liquid
flame retardant
retardant adhesive
Prior art date
Application number
KR1020080040774A
Other languages
English (en)
Inventor
윤석규
Original Assignee
아이케이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이케이 주식회사 filed Critical 아이케이 주식회사
Priority to KR1020080040774A priority Critical patent/KR20090114898A/ko
Publication of KR20090114898A publication Critical patent/KR20090114898A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00—Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치 패널이 개시된다. A액과 B액을 혼합하여 제조되는 접착제로서, A액은 이소시아네이트를 포함하고, B액은 폴리올을 포함하되, B액 100 중량부에 대하여 발포성 필러(filler) 5 내지 35중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물은, 접착제에 무기 계열의 발포성 필러(filler)를 사용함으로써 접착제의 난연성이 향상되며, 이와 같이 난연성이 향상된 접착제가 화재로 인한 열을 1차적으로 차단해 줌으로써 샌드위치 패널의 화재에 대한 저항성이 향상된다. 또한, 접착제에 유독가스의 흡착물질을 사용함으로써 화재시 발생할 수 있는 유독가스의 방출을 획기적으로 줄일 수 있다.
난연성 접착제, 발포성 필러, 샌드위치 패널

Description

난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치 패널{Composite of anti-flammable adhesive and sandwich panel using the same}
본 발명은 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치 패널에 관한 것이다.
샌드위치 패널은 건물이나 구조물의 벽체 등에 사용되는 건축자재로서, 한 쌍의 금속판 사이에 스티로폼 등의 단열재를 개재시키고, 금속판과 단열재를 접착제로 접착시켜 제조된다.
그러나 샌드위치 패널의 금속판 사이에 개재되는 스티로폼은 내화성(耐火性)을 가지고 있지 않아, 건축물에 화재가 발생하는 경우 등 샌드위치 패널이 화염에 노출되면 쉽게 전소(全燒)되어 버리는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 스티로폼 단열재의 표면에 난연제를 도포하는 방법, 각 발포 알갱이의 표면에 난연제를 도포한 상태에서 스티로폼을 발포시키는 방법, 스티로폼의 내부에 난연제를 주입하는 방법 등을 적용하여 스티로폼 단열재의 난연성을 향상시키고 있다.
한편, 종래의 샌드위치 패널은 금속판과 단열재를 접착시키기 위해 접착제가 사용되는데, 접착제 또한 난연성이 매우 취약하여 금속판이 화재에 노출될 경우 그 열기로 인해 접착제가 바로 연소되어 버리며, 이로 인해 화재의 열이 단열재까지 쉽게 전달되는 문제가 있다.
접착제는 샌드위치 패널의 난연성에 미치는 영향이 미비하다고 생각되어 그동안 접착제의 난연성은 간과되어 왔으나, 실제 실험 결과에 따르면 접착제의 난연성 정도에 따라 샌드위치패널의 난연성에 상당한 차이가 있음이 보고된 바 있다. 즉, 종래의 일반적인 접착제인 폴리우레탄 본드의 경우 화기에 약하고, 한번 점화되면 쉽게 진화되지 못하며, 유독가스와 검은 연기로 인체에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
선진국에서는 난연성 및 친환경성 측면에서 샌드위치 패널의 제조에 사용되는 접착제의 양을 규제하고 있는 것을 볼 때, 화재에 대한 저항성을 가지고 유독가스에 대한 흡착성능을 보유한 샌드위치 패널용 난연성 접착제의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 화재에 대한 저항성이 강하고, 유독가스에 대한 흡착성능을 보유한 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, A액과 B액을 혼합하여 제조되는 접착제로서, A액은 이소시아네이트를 포함하고, B액은 폴리올을 포함하되, B액 100 중량부에 대하여 발포성 필러(filler) 5 내지 35 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물이 제공된다. 또한, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 산화안티몬, 붕산 등의 난연재료를 더 포함할 수 있다.
발포성 필러는 섭씨 100도 이상에서 발포되는 발포성 탄소, 물유리, 질석 등이 사용될 수 있고, 섭씨 100도 이상에서 발포되며, 도포시 그 도막이 발포 전에는 1.0×10-6 내지 0.5×10-3m이고, 발포 후에는 5.0×10-5 내지 1.0×10-2m일 수 있으며, 난연성 접착제가 내가수분해성을 갖도록 하는 역할을 할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 한 쌍의 금속판과, 한 쌍의 금속판 사이에 개재되는 단열재 패널과, 금속판과 단열재 패널 사이에 개재되어 금속판과 단열재 패널을 접착시키는 난연성 접착제를 포함하되, 난연성 접착제는, 이소시아네이트를 포함하는 A액과, 폴리올을 포함하는 B액과, B액 100 중량부에 대하여 발포성 필러(filler) 5 내지 35 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널이 제공된다.
B액은, 폴리올, 폴리올 100 중량부에 대하여 실계콘계 정포제 0.1 내지 0.3 중량부, 아민계 촉매 1 내지 2 중량부, 발포제 2.5 내지 4 중량부 및 금속계 촉매 0.05 내지 0.1 중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
아민계 촉매로는 트리에틸렌 디아민(TEDA), 이메틸 에탄올아민(DMEA), 테트라메틸 부탄 디아민(TMBDA), 이메틸 사이클로헥실 아민(DMCHA), 트리에틸 아 민(TEA) 등이 사용될 수 있고, 발포제로는 물, R-11(CCl3F), 141B(CH3CCl2F) 등이 사용될 수 있으며, 금속계 촉매로는 디부틸 틴 디라우레이트(Dibutyl tin diraurate), 옥틸산칼륨(Potassium octoate), 디부틸 틴 다이머켑타이드(Dibutyl tin dimercaptide), 옥틸산주석(Stannous octoate) 등이 사용될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 접착제에 무기 계열의 발포성 필러(filler)를 사용함으로써 접착제의 난연성이 향상되며, 이와 같이 난연성이 향상된 접착제가 화재로 인한 열을 1차적으로 차단해 줌으로써 샌드위치 패널의 화재에 대한 저항성이 향상된다. 또한, 접착제에 유독가스의 흡착물질을 사용함으로써 화재시 발생할 수 있는 유독가스의 방출을 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발 명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제의 기능을 나타낸 개념도이다. 도 1을 참조하면, 금속판(1), 단열재 패널(3), 난연성 접착제(5), 발포층(7)이 도시되어 있다.
본 실시예는 샌드위치 패널의 제조과정에서 금속판과 단열재 패널을 접착시키기 위해 사용되는 접착제에, 무기계열의 발포성 필러(filler)를 사용함으로써 접착제의 난연성을 향상시키고, 그로 인해 샌드위치 패널의 난연성을 향상시킨 것을 특징으로 한다.
난연성 접착제가 그 효과를 발휘하기 위해서는 접착제의 도포막의 두께가 충분히 두꺼워야 하는데, 일반적인 난연 접착제로 알려진 실리콘계 접착제의 경우에는 그 가격이 매우 고가이기 때문에 난연 효과를 얻을 만큼의 충분한 두께로 도포막을 형성하기 곤란하다.
또한, 샌드위치 패널의 제조를 위해 사용되는 접착제의 도포량이 패널 넓이 1m×1m당 25g 내지 30g이 사용된다고 할 때, 패널에 도포되는 접착제의 두께는 18 내지 55 마이크로미터 정도에 불과하기 때문에 접착제에 난연성이 있다고 해도 그 효과를 보기 어려운 실정이다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우 그 도포 두께는 일반적인 접착제와 마찬가지일 수 있으나, 발포성 필러를 사용하였기 때문에 접착제에 열이 가해지면 접착제가 팽창하면서 발포층(7)을 형성하게 된다. 이와 같은 발포층(7)이 화염에 대해 방화벽으로서 기능함으로써 열전달을 늦춰주는 역할을 하게 되며, 이러한 난연성 접착제를 사용하여 제조된 샌드위치 패널의 난연성이 향상되는 결과를 가져오게 된다.
도 1에 비교하여 도시된 것처럼, 일반적인 접착제의 경우 도 1의 (a)와 같이 화염에 의한 열이 금속판(1) 및 접착제를 통해 곧바로 단열재 패널(3)에 전달되 게 되나, 본 실시예에 따른 난연성 접착제(5)의 경우 도 1의 (b)와 같이 화염에 의한 열로 인해 발포층(7)이 형성됨으로써 1차적인 열적 완충층을 이루게 되어, 화염에 의한 열이 단열재 패널(3)로 전달되는 것을 차단하는 역할을 하게 된다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 열 차단 성능 및 그로 인한 샌드위치 패널의 난연성능은 도 2a 내지 도 2d에서 후술하는 실제 실험 사진에서도 확인할 수 있다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제는 A액과 B액을 혼합하여 제조되는데, B액에 발포성 필러가 첨가된 것을 특징으로 한다. A액으로는 이소시아네이트가 사용될 수 있으며, B액으로는 폴리올, 아민계 촉매, 실리콘계 정포제, 발포제, 금속계 촉매의 혼합물이 사용될 수 있다. 이와 같은 혼합으로 인하여 접착제의 내수성이 향상된다. 이하, 접착제의 내수성에 관하여는 후술한다.
샌드위치 패널용 접착제로는 우레탄본드가 많이 사용된다. 우레탄본드는 단열재 패널의 재질과 상관없이 접착성능이 우수하며, 다른 고분자 물질과 달리 폴리우레탄은 그 원료인 폴리올과 이소시아네이트의 종류가 다양하고, 두 원료의 배합비, 가교결합의 정도 등을 조절함으로써 다양한 물성과 형태의 접착제를 필요에 따라 신속하게 화학적으로 '디자인'하여 만들 수 있기 때문이며, 이로 인해 접착제의 성능을 용이하게 조정할 수 있다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제는 폴리올에 아민계 촉매, 정포제, 발포제, 금속계 촉매를 배합하고 난연제를 첨가하여 혼합한 후 이소시아네이트와 블렌딩(blending)하여 제조될 수 있으며, 난연성 접착제에 사용되는 폴리올에는 폴리에 스테르계 폴리올과 폴리에테르계 폴리올을 들 수 있다.
폴리에스테르계 폴리올은 다음 식 (1)과 같이 2가의 산과 다이올의 축합반응에 의하여 생성된다.
(2가산) + (diol) → 폴리에스테르계 폴리올 + H2O (1)
대표적인 2가산으로는 아디프산(adipic acid), 세바스산(sebasic acid), 푸마르산(fumaric acid), 이소프탈릭산(isophtalic acid) 등을 들 수 있으며, 대표적인 폴리에스테르용 다이올로는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 1,4-부틸렌글리콜(1,4-buthylene glycol), 네오페틸글리콜(neopetyl glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol) 등을 들 수 있다.
폴리에테르계 폴리올은 다음 식 (2)와 같이 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 사용한 음이온 중합메카니즘에 따라 제조된다.
다이올 + 산화알킬렌 → 폴리에테르계 폴리올 (2)
대표적인 폴리에테르계 폴리올로는 PPG/PEG를 들 수 있다.
폴리에스테르계 폴리올은 점도가 높고 공정이 난이하며 폴리에테르계 폴리올에 비하여 가격이 저렴하고 산소 인덱스가 높기 때문에 난연화에 유리하고 강도 가 강하다는 등의 특징이 있다.
폴리에테르계 폴리올은 2 이상의 활성수소를 지닌 개시제 화합물에 알킬렌 옥사이드를 부가시킨 반응물로, 활성수소화합물의 활성수소의 수가 폴리올의 관능기수를 결정하기 때문에 개시제 화합물의 종류에 따라 관능기수를 다양하게 조절할 수 있으며, 폴리에스테르계 폴리올에 비하여 내가수분해성을 가진다는 특징이 있다.
예를 들어, 경질폼용 폴리에테르계 폴리올은 일반적으로 3 이상의 관능기를 가지며 분자량이 낮고 수산가가 350 내지 550정도라는 특징을 가지고 있다. 실제 배합에 있어서는 반응성과 물성의 가공성 등을 고려하여 여러 가지 폴리올의 혼합물이 사용된다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제에 사용될 수 있는 폴리에스테르계 폴리올의 경우 내가수분해성이 약하다는 단점이 있는데, 이는 가수분해는 폴리에스테르가 갖는 카복실 그룹의 구조적 특성상 베이스(base)에 의해 쉽게 분해가 일어나기 때문이다.
즉, 카복실 그룹의 C=O의 O가 C의 전자를 끌어당겨 O는 δ-, C는 δ+화 되고, OH-가 C를 공격하여 반응하기 때문에 우레탄 결합으로 진행되었던 반응이 가역적으로 진행되어 그 결합이 끊어지게 되는 것이다. 이 때문에 물이 첨가되면 물에 의해 그 결합이 분해되는데, 이를 방지하기 위하여 폴리올을 제조할 때 알킬 체인(chain)의 길이가 긴 것을 원료로 사용하거나 방향족 원료를 사용하여 화학적 입체장애가 형성되도록 하여 소수성 부분이 친수성기 주변에 존재함에 따라 자연스럽 게 물과의 반응을 최소화하는 방법 등이 사용될 수 있다. 그러나 이 경우 벤젠링을 포함하는 폴리에스테르계열은 시중화된 제품이 없을 뿐더러 가격이 고가라는 단점이 있다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우에는, 발포탄소, 물유리, 질석 등과 같은 발포성 필러(filler)를 첨가함으로써 우레탄과 물 간의 반응이 일어나게 되는 접촉을 차단, 즉 물리적 입체장애를 형성함으로써 물에 의한 가수분해를 최소화한 것을 특징으로 한다.
이러한 접착제의 내수성은 접착성능과 관련된다. 특히 폴리에스테르계 폴리올을 사용한 접착제의 경우, 이를 사용하여 샌드위치 패널을 제조하였을 때 계절별로 그 성능 저하가 상이한데, 그 이유는 여름이나 한낮에 샌드위치 패널이 받는 열기로 인하여 내부온도가 작게는 섭씨 50도에서 크게는 섭씨 80도 정도까지 상승하게 되고, 단열재 패널이 글래스울(glass wool)과 같이 수분을 잘 흡수하는 경우에는 단열재 패널이 머금고 있는 수분이 접착제를 분해하는 촉매로 작용하게 되어 접착제가 끈적끈적해지면서 늘어지기 때문에 단열재 패널과 금속판을 바인딩(binding)하는 역할을 제대로 수행하지 못하게 되는 것이다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제는 전술한 바와 같이 발포성 필러를 사용하여 내수성을 향상시킴으로써 자연적 및/또는 물리적 요인으로 인하여 성능 저하가 발생하는 문제를 개선한 것이다.
이러한 발포성 필러로는 섭씨 100도 이상에서 발포되며, 도포시 그 도막이 발포 전에는 1.0×10-6 내지 0.5×10-3m이고, 발포 후에는 5.0×10-5 내지 1.0×10-2m의 두께로 발포되는 제품이 좋다. 도막의 두께가 너무 얇을 경우 부분적으로 접착력이 약해질 수 있으며, 도막의 두께가 너무 두꺼울 경우에는 성능 차이는 없을 수 있으나 비용이 상승할 우려가 있다.
한편, 필러는 그 첨가되는 양을 조절함으로써 접착제의 점도를 조절할 수도 있기 때문에, 본 실시예에 따른 난연성 접착제에 필러를 첨가함으로써 생산에 가장 적합한 수준의 점도, 저장 안정성 등을 용이하게 조절할 수 있다는 장점도 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 난연성 접착제는 폴리올에 아민계 촉매, 정포제, 발포제, 금속계 촉매를 배합하고 난연제를 첨가하여 혼합한 후 이소시아네이트와 블렌딩하여 제조되는데, 정포제로는 실리콘 계열이 사용될 수 있으며, 발포제로는 물, R-11(CCl3F), 141b(CH3CCl2F) 등이 사용될 수 있다.
아민계 촉매로는 트리에틸렌 디아민(TEDA)+DPG, 이메틸 에탄올아민(DMEA), 테트라메틸 부탄 디아민(TMBDA), 이메틸 사이클로헥실 아민(DMCHA), 트리에틸 아민(TEA) 등이 사용될 수 있으며, 금속계 촉매로는 Dibutyl tin diraurate, 옥틸산칼륨(Potassium octoate), Dibutyl tin dimercaptide, 옥틸산주석(Stannous octoate) 등이 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제에 사용되는 각 성분의 배합비를 살펴보면, 폴리올을 100이라할 때 아민계 촉매 1 내지 2 중량부, 발포제 2.5 내지 4 중량부, 금속계 촉매 0.05 내지 0.1 중량부, 실리콘계 정포제 0.1 내지 0.3 중량부의 비율 로 블렌딩(blending)하여 B액이 만들어지고, B액에 이소이아네이트인 A액을 혼합함으로써 접착제가 제조된다.
실계콘계 정포제는 0.1 내지 0.3의 중량부로 배합될 수 있는데, 그 배합비가 너무 작을 경우에는 셀(cell)이 커져 막이 얇아짐에 따라 셀 구조가 약해질 수 있으며, 배합비가 너무 클 경우에는 셀이 조밀해져 막이 두터워 짐에 따라 셀 구조가 필요 이상으로 강해져 접착력이 약해질 우려가 있다.
아민계 촉매는 1 내지 2 중량부로 배합될 수 있는데, 그 배합비가 너무 작을 경우에는 반응 속도가 느려질 수 있으며, 배합비가 너무 클 경우에는 반응속도가 필요 이상으로 빨라져 컨트롤이 어려워질 우려가 있다. 금속계 촉매는 0.05 내지 0.1 중량부로 배합될 수 있는데, 아민계 촉매와 마찬가지로 반응속도에 영향을 미칠 수 있다.
발포제는 2.5 내지 4 중량부로 배합될 수 있는데, 그 배합비가 너무 작을 경우에는 발포가 원활하게 이루어지지 않으며, 배합비가 너무 클 경우에는 발포가 크게 이루어져 셀이 약해질 우려가 있다.
한편, 폴리에스테르계 폴리올을 사용할 경우에는 사슬(chain) 연장제를 더 첨가함으로써, 전술한 바와 같이 접착제의 내가수분해성을 향상시킬 수 있다.
또한, B액 100에 발포성 필러 5 내지 35 중량부를 첨가하여 혼합한 후 A액과 혼합함으로써, 물에 의한 가수분해를 최소화할 수 있으며, 발포성 필러로는 섭씨 100도 이상에서 발포되는 발포성 탄소, 물유리, 질석 등이 사용될 수 있다.
나아가, 본 실시예에 따른 난연성 접착제에는 수산화 알루미늄, 수산화 마 그네슘, 산화안티몬, 붕산 등의 난연재료가 더 첨가될 수 있다. 난연재료를 첨가함으로써 발포성 필러만 사용할 경우 부족할 수 있는 난연성의 향상을 기대할 수 있다. 즉 상기와 같은 난연재료를 첨가하여 열방출을 더욱 촉진시킴으로써, 화재시 발포성 필러의 열 차단성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 내가수분해성, 난연성, 유독성 등의 성능을 실험 데이터를 참조하여 구체적으로 설명한다.
(1) 내가수분해성 실험
전술한 바와 같이 폴리에스테르계 폴리올은 카복실 그룹의 -O-가 비공유전자쌍을 가지고 있어 H+와 쉽게 반응하기 때문에 우레탄 결합이 되었다가 그 결합이 끊어지게 되며, 이 때문에 물이 첨가되면 물에 의해 그 결합이 분해된다. 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우 이를 방지하기 위하여 필러를 첨가하여 우레탄과 물 간의 반응이 일어나게 되는 접촉을 차단함으로써 물에 의한 가수분해를 최소화한 것을 특징으로 한다.
난연성 접착제의 내가수분해성을 테스트하기 위해, 일반 접착제와 본 실시예에 따른 접착제로 각각 제작한 폼을 3cm3의 부피로 절단하여 섭씨 60도 이상의 물에 절단한 폼을 담근 후 10분 후에 꺼내어 비교하여 보았다.
실험 결과, 일반 접착제로 제작한 폼의 경우 표면을 손으로 문질러 보았을 때 미끈미끈한 느낌이 강하고 폼이 몰랑몰랑하고 잘 찢어진 반면, 본 실시예에 따 른 접착제로 제작한 폼의 경우 표면을 손으로 문질러 보았을 때 미끈거림이 없고 폼이 단단하고 조밀하며 잘 찢어지지 않았다. 즉, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 내가수분해성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.
(2) 난연성 실험
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 난연성을 테스트하기 위해 난연판넬 시험 방법인 KS F 5660에 따라 콘칼로리메터 시험을 실시하였으며, 그 결과는 다음 표와 같다.
시험체구분 총방출열량 (MJ/m2) 점화시각 (sec) 소화시각 (sec) 질량손실 (g) 시험후 시험체상태 시험결과
5분 10분
일반 접착제 A 1.34 1.63 57 107 4.2 주변으로 심재를 관통하는 용융발생 부적합
B 0.73 2.74 45 84 3.9
C 1.62 2.82 46 71 3.7
난연성 접착제 A 0.90 - - - 2.5 양호 적합
B 1.85 - 45 112 2.5
C 2.71 4.62 48 109 3.8
시험 결과에서도 볼 수 있듯이 일반 접착제로 단열재 패널과 금속판을 접착하여 제조한 샌드위치 패널의 경우 준불연재료 시험에 시험체를 관통하는 용융이 발생하여 준불연인증에 부적합 판정을 받았으나, 본 실시예에 따른 난연성 접착제로 단열재 패널과 금속판을 접착하여 제조한 샌드위치 패널의 경우 열방출량이 충분히 적고 접착제층이 1차적으로 열을 차단해 줌으로써 단열재 패널이 변형되지 않아 준불연인증에 적합 판정을 받았다. 이로써, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 난연성이 향상되었음을 확인할 수 있다.
(3) 유독성 실험
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 유독성을 테스트하기 위해 50mm 두께의 단열재 패널에 일반 접착제와 난연성 접착제를 각각 도포한 후 연소시켜 연소 가스의 성분별 농도를 측정하였으며, 그 결과는 다음 표와 같다.
구 분 (50T기준) 최대 농도(ppm)
CO2 CO HCN HBr HCl NO2 SO2
난연성 접착제를 사용한 샌드위치 패널 594 17.5 - - - - -
일반 접착제를 사용한 샌드위치패널 (폴리우레탄 단열재 패널) 1050.1 171.9 57.4 11.4 490.2 85.2 5.3
일반 접착제를 사용한 샌드위치패널 (스티로폼 단열재 패널) 1371.0 86.5 3.6 16.9 10.6 53.0 3.5
일반 접착제를 사용한 샌드위치패널 (유리섬유 단열재 패널) 901.8 56.2 11.5 18.3 12.1 47.0 3.3
이와 같이 연소 가스의 유해성을 분석한 결과, 본 실시예에 따른 난연성 접착제를 사용하여 제조된 샌드위치 패널에서 유해가스가 가장 적게 배출되는 것으로 측정되었다.
특히, 본 실시예에 따른 난연성 접착제를 사용한 경우, 우레탄으로 인한 유독가스인 시안화수소(HCN) 가스의 방출이 0임을 확인할 수 있다. 이는 접착제 부분에서 발생될 수 있는 유독가스를, 발포성 탄소나 물유리의 실리카 등과 같이 발포성 필러에 포함된 흡착물질이 확실하게 흡착하고 있음을 의미하는 것이다. 이로써, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 유독성이 매우 낮음을 확인할 수 있다.
이상으로 살펴본 바와 같이, 본 실시예에 따른 난연성 접착제는 내가수분해성 및 난연성이 향상되었고, 유독성이 매우 낮음을 확인하였다. 나아가, 본 실시예에 따른 난연성 접착제는 필러를 첨가함으로써 강도가 개선되고, 후술하는 것처럼 믹싱 효율의 증대되었으며, 폴리올의 점도 조절, 접착성 및 밀도, 수축도의 측면에서도 그 우수성이 확인되었다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제의 난연성을 비교한 사진이고, 도 2c 및 도 2d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제를 사용한 단열재의 난연성을 비교한 사진이다. 이하, 실험 사진을 참조하여 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 향상된 난연성능에 대해 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 난연성 접착제의 난연성을 비교하기 위해 종이컵 내에 각 접착제로 폼을 형성한 후, 폼에 라이터로 10초 동안 화염을 가한 결과를 비교한 사진이다.
일반 접착제의 경우 도 2a의 (a)와 같이 화염을 가하고 10초가 경과된 후, 도 2a의 (b)와 같이 화염을 제거하더라도 접착제에 여전히 화염이 남아 있고, 자가소화성이 없어 강제 진화하지 않으면 화염이 계속 확산되었으며, 유독가스로 인하여 검은 연기와 냄새가 심한 것을 확인하였다.
반면, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우 도 2b의 (a)와 같이 화염을 가하고 10초가 경과된 후, 도 2b의 (b)와 같이 화염을 제거하게 되면 접착제 자체에 자가소화성이 있어 화염을 제거하는 즉시 소화(消火)가 되어, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 우수한 난연성능을 확인할 수 있었다.
도 2c 및 도 2d는 난연성 접착제가 사용된 샌드위치 패널의 난연성을 비교하기 위해, 접착제로 단열재 패널을 금속판에 접착시킨 샌드위치 패널의 중앙부를 토치로 20초간 가열한 후 금속판을 단열재 패널로부터 박리하여 단열재 패널의 표면 상태를 비교한 사진이다.
일반적인 단열재 패널(EPS)은 섭씨 60도 내지 80도에서 녹기 시작하는데, 일반 접착제를 사용한 경우 도 2c의 (a)와 같이, 종래의 난연 접착제를 사용한 경우 도 2c의 (b)와 같이, 단열재 패널이 열을 견디지 못하고 화염이 가해진 중앙부가 함몰된 것을 볼 수 있다.
반면, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우에는, 발포성 필러로서 발포성 탄소를 사용한 경우 도 2d의 (a)와 같이, 발포성 필러로서 물유리를 사용한 경우 도 2d의 (b)와 같이, 화염이 가해진 중앙부의 난연성 접착제가 발포되어 발포층을 이루어 1차적인 열 차단 작용을 하기 때문에 단열재 패널이 거의 함몰되지 않은 것을 확인하였다.
결론적으로, 본 실시예에 따른 난연성 접착제를 사용함으로써 샌드위치 패널의 난연성이 크게 향상됨을 알 수 있다.
한편, 난연성 접착제의 열 차단 성능을 비교하기 위해 금속판에 접착제를 도포하고 금속판을 가스레인지로 가열한 후 30초 후의 온도를 비교해 보았으며, 그 결과는 다음 표와 같다.
일반접착제 난연성 접착제 (발포성 필러로써 물유리 사용) 난연성 접착제 (발포성 필러로써 발포성 탄소 사용)
30초 후 온도 섭씨 358도 섭씨 304도 섭씨 288도
위 표에서 볼 수 있듯이, 일반 접착제를 사용한 경우에 비해 본 실시예에 따른 난연성 접착제를 사용한 경우 가열 후 온도가 섭씨 54도 내지 70도가 더 낮아, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 열 차단 성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제의 믹싱(mixing) 효율을 나타낸 개념도이다. 도 3을 참조하면, 교반기(10), A액(12), B액(14), 발포성 필러(16), 임펠러(18)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우 믹싱 효율이 우수하여 접착제의 생산성도 향상된다는 특징이 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 접착제는 A액(12)과 B액(14)을 블렌딩하여 제조되는데, 도 3의 (a), (b)에서 볼 수 있듯이 블렌딩을 위해서는 교반기(10) 내에 A액(12)과 B액(14)을 넣고 임펠러(18)를 회전시켜 두 액을 블렌딩하게 된다.
본 실시예에 따른 난연성 접착제의 경우 발포성 필러(16)가 첨가되므로, 교반기(10) 내에서 임펠러(18)의 회전 외에도 발포성 필러(16)가 폴리올과 이소시아네이트 간의 임펠러 역할을 함으로써 믹싱 효율을 극대화하게 된다.
즉, 도 3의 (b)에 도시된 것처럼 임펠러(18)에 의한 블렌딩 뿐만 아니라 그 와 더불어 발포성 필러(16)가 교반 방향의 저항 축이 되어 필러(16)를 중심으로 임펠러(18)와 반대 방향으로 혼합 흐름을 유도하기 때문에, 임펠러(18)를 같은 rpm으로 회전시키더라도 필러를 첨가한 난연성 접착제 쪽이 보다 잘 블렌딩되는 것이다. 이로써, 본 실시예에 따른 난연성 접착제의 생산성이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제의 기능을 나타낸 개념도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제의 난연성을 비교한 사진.
도 2c 및 도 2d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제를 사용한 단열재의 난연성을 비교한 사진.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 난연성 접착제의 믹싱(mixing) 효율을 나타낸 개념도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 금속판 3 : 단열재 패널
5 : 난연성 접착제 7 : 발포층

Claims (6)

  1. A액과 B액을 혼합하여 제조되는 접착제로서,
    상기 A액은 이소시아네이트를 포함하고,
    상기 B액은 폴리올을 포함하되,
    상기 B액 100 중량부에 대하여 발포성 필러(filler) 5 내지 35 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 필러는 섭씨 100도 이상에서 발포되는 발포성 탄소, 물유리 및 질석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 필러는 섭씨 100도 이상에서 발포되며, 도포시 그 도막이 발포 전에는 1.0×10-6 내지 0.5×10-3m이고, 발포 후에는 5.0×10-5 내지 1.0×10-2m인 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 산화안티몬 및 붕산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 난연재료를 더 포함하는 난연성 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 필러는 상기 난연성 접착제가 내가수분해성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 접착제 조성물.
  6. 한 쌍의 금속판과;
    상기 한 쌍의 금속판 사이에 개재되는 단열재 패널과;
    상기 금속판과 상기 단열재 패널 사이에 개재되어 상기 금속판과 상기 단열재 패널을 접착시키는 난연성 접착제를 포함하되,
    상기 난연성 접착제는,
    이소시아네이트를 포함하는 A액과;
    폴리올을 포함하는 B액과;
    상기 B액 100 중량부에 대하여 발포성 필러(filler) 5 내지 35 중량부를 포 함하는 것을 특징으로 하는 샌드위치 패널.
KR1020080040774A 2008-04-30 2008-04-30 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널 KR20090114898A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080040774A KR20090114898A (ko) 2008-04-30 2008-04-30 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080040774A KR20090114898A (ko) 2008-04-30 2008-04-30 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090114898A true KR20090114898A (ko) 2009-11-04

Family

ID=41556091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080040774A KR20090114898A (ko) 2008-04-30 2008-04-30 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090114898A (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101365929B1 (ko) * 2012-10-10 2014-02-27 건설화학공업주식회사 수산화알루미늄을 이용한, 난연성이 우수한 2액형 자연 건조형 난연 도료 조성물
KR101538719B1 (ko) * 2014-04-25 2015-07-28 한국건설기술연구원 열팽창성 접착제를 이용한 내화성 샌드위치 패널의 제조방법
KR20150123524A (ko) * 2014-04-25 2015-11-04 한국건설기술연구원 열팽창성 접착제를 이용한 차열 방화문의 제조방법
CN105829477A (zh) * 2013-12-10 2016-08-03 韩国建设技术研究院 热发泡性涂覆剂及其制造方法
WO2016163573A1 (ko) * 2015-04-09 2016-10-13 주식회사 지오스에어로젤 내화 접착제 조성물, 이를 적용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조 방법
KR20160143195A (ko) 2015-06-04 2016-12-14 김상술 발포 폴리스타이렌 난연성 접착제 조성물

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101365929B1 (ko) * 2012-10-10 2014-02-27 건설화학공업주식회사 수산화알루미늄을 이용한, 난연성이 우수한 2액형 자연 건조형 난연 도료 조성물
CN105829477A (zh) * 2013-12-10 2016-08-03 韩国建设技术研究院 热发泡性涂覆剂及其制造方法
JP2017503044A (ja) * 2013-12-10 2017-01-26 コリア インスティテュート オブ コンストラクション テクノロジー 熱発泡性塗布剤及びその製造方法
KR101538719B1 (ko) * 2014-04-25 2015-07-28 한국건설기술연구원 열팽창성 접착제를 이용한 내화성 샌드위치 패널의 제조방법
KR20150123524A (ko) * 2014-04-25 2015-11-04 한국건설기술연구원 열팽창성 접착제를 이용한 차열 방화문의 제조방법
WO2016163573A1 (ko) * 2015-04-09 2016-10-13 주식회사 지오스에어로젤 내화 접착제 조성물, 이를 적용한 내화 샌드위치 패널 및 그 제조 방법
KR20160143195A (ko) 2015-06-04 2016-12-14 김상술 발포 폴리스타이렌 난연성 접착제 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090114898A (ko) 난연성 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조되는 샌드위치패널
CN109694685B (zh) 一种阻燃型单组份泡沫填缝剂及其制备方法
JPS591192B2 (ja) 耐炎性積層体
JP5606083B2 (ja) 独泡ウレタンシート及びその製造方法
KR20230119888A (ko) 난연 조성물 및 이를 이용한 준불연 우레탄 단열재
US6492432B1 (en) Novolac-epoxy resin foam, foamable composition for making novolac-epoxy resin foam and method of making novolac-epoxy resin foam
JPH11343681A (ja) 連通気泡型ポリウレタンフォーム製断熱材及びその製造方法
JP6159468B1 (ja) フェノール樹脂発泡体およびその製造方法
JP2023009061A (ja) 着色断熱ボードと着色断熱ボード用ポリイソシアヌレート発泡体
JP2007056062A (ja) ポリウレタン発泡体
KR102065251B1 (ko) 준불연 단열재의 제조방법
JP2005344079A (ja) 硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物及び硬質ポリウレタンフォームの製造方法
JP2005320419A (ja) ポリウレタン発泡体及びその積層体
JP4584749B2 (ja) 硬質ポリウレタン発泡体の製造方法
JP4587115B2 (ja) 硬質ポリウレタンフォーム成形用組成物、及び該組成物を用いた硬質ポリウレタンフォームの製造方法
KR102401216B1 (ko) 연소가스 유독성이 저감된 폴리이소시아누레이트를 포함하는 단열재
KR101542064B1 (ko) 발포 스티로폼 입자용 난연 코팅액 및 발포 스티로폼 입자의 난연처리 방법
JP2017210516A (ja) フェノール樹脂発泡体
KR102511309B1 (ko) 법랑 분체를 포함하는 준불연 경질 폴리우레탄폼 및 그 제조방법
JP2919904B2 (ja) 耐火プラスチック材
EP4353764A1 (en) Polyurethane foam and manufacturing method therefor
WO2024101135A1 (ja) シール材用積層体、シール材および電池
KR100768244B1 (ko) 내화 무독성 발포단열재의 조성물
JPS59217661A (ja) 無機質系発泡体の製造方法
TW202031791A (zh) 隔熱阻燃環保樹脂

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application