KR20130069135A - 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리카졸 54 ~ 85 중량%, 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 25 중량%, 붕산 2 ~ 15 중량% 및 안정제 1 ~ 6 중량%로 이루어지는 방화유리용 수지 조성물 및, 상기 방화유리용 수지 조성물을 주입한 방화유리를 제공하여, 실리카졸에 고체 수산화칼륨(KOH)의 직접 반응을 통하여, 최종수지 조성물의 고형분을 쉽게 증가시킬 뿐만 아니라 고체 붕산의 직접 용해가 가능하게 하며, 이로 인해 알칼리금속염 대비 실리카의 비율 4~7:1의 모듈러스를 가지는 종래의 수지 조성물에 비하여 차열 및 내화기능이 뛰어나 방화 성능을 더욱 극대화시키면서도 우수한 투명성을 구현할 수 있고, 아울러, 배합 당시에는 점도가 낮아 유리층 사이의 간극으로 수지의 주입이 용이하며, 1시간 이내의 빠른 경화시간을 가질 뿐만 아니라 경화 이후 수지층의 경도가 높아 장기 보관 시 유리의 변형이 없고, 화재발생시 고경도로 이루어진 도막의 안정성으로 인해 고온 차열성능이 뛰어나 일정시간 동안 건물내의 인명을 안전하게 보호함과 동시에 화재의 전파를 막을 수 있도록 하는 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리에 관한 것이다.

Description

방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리{Resin composition for a fireproof glass and afireproof glass using it}

본 발명은 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리에 관한 것으로, 구체적으로는 실리카졸에 수산화칼륨(KOH)의 직접 반응을 통하여, 최종수지 조성물의 고형분을 쉽게 증가시킬 뿐만 아니라 고체 붕산의 직접 용해가 가능한 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리에 관한 것이다.

일반적으로, 유리는, 외부환경과 격리하여 내부의 보온성과 안정성 등을 확보하면서도 외부 상황을 알 수 있는 투명성과 견고성을 동시에 가지는 것으로, 오랜 시간 동안 인간의 일상에서 다양한 목적으로 건축 및 구조물의 소재로 채택되어 사용되었다.

하지만, 화재 등의 급격한 열 충격에 노출될 경우 쉽게 부서지는 유리의 물리적 특성으로 화염의 차단 등의 목적에는 부합하지 못하며, 이로 인해 '방화유리'라고하는 특별한 기능을 가진 유리의 개발이 필요하게 되었다.

현재까지 개발된 방화유리로는 유리자체의 조성을 조절하여 강화처리한 제품, 망입유리 등의 단판 강화 유리 등이 있으나, 상기와 같은 유리는 불꽃의 진행은 차단할 수 있으나, 유리가 가열되어 방사되는 열을 차단하는 차열 기능을 가지고 있지 않아 복사, 전도열에 의한 2차 화재의 위험은 방지할 수가 없는 문제점이 있었다.

따라서, 일정 간격을 두고 두 장 이상 적층한 판유리구조물 사이에 방화 목적의 차열 및 내화 기능을 가진 수지를 삽입하는 방법들이 개발되고 있다.

관련 선행기술로써, 미국 등록특허공보 제4,830,913호에 의하면 염소 불소 또는 브롬 등을 함유하는 난연성 유기화합물과 아크릴아미드의 중합반응에 의한 조성물이 공개되어 있다.

하지만, 상기와 같은 선행기술은 유기계 난연제의 경우, 화재 발생시에 화염의 생성이 억제되어 화염 전파에 대한 차단 기능은 있으나, 화염이 일정시간이상 지속될 경우 유해 가스의 생성으로 인해 인명 보호의 기능은 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 특유의 방화 성능이 공지의 사실로 인식된 규산염 및 변성 규산염을 포함하는 여러 가지 조성의 방화 수지 군들이 제안되었다.

관련 선행기술로써, PCT 국제공개특허공보 제2004/014813호에는 저 고형분의 소듐계 물유리와 알루미네이트 용액을 사용하여 방화층을 구성하는 기술이 공개되어 있다.

하지만, 상기와 같은 선행기술은 제조 공정에서 수지에 포함되어 있는 물을 건조에 의해 고형화시키는 방법을 기본으로 하고 있어 상업적 양산이 대단히 까다로울 뿐만 아니라 이중층 이상, 즉, 삼중, 사중의 다층 제품을 생산하는 경우에는 제조 시간이 상대적으로 길어지는 문제점이 있었다.

따라서, 단판의 1차 유리 위에 수지액을 도포, 건조시킨 후, 그 상부에 2차유리를 재 접합하는 공정과 달리, 두 개 이상의 유리 판 사이에 일정한 두께의 빈 공간을 가지는 틀의 형태로 조립된 구성물의 틈새로 수지를 주입하여 물의 증발 없이 고형화하는 자기 경화형 기술이 생산의 용이성으로 부각되어 제안되고 있다.

관련 선행기술로써, 대한민국 등록특허공보 제10-0938196호에는 규산염 또는 변성 규산염을 기재로 사용하되 고형분을 증가시키기 위하여 고체 실리카를 녹여 넣으며 알칼리 화합물을 및 인산계 화합물과 동결 방지제를 사용하는 방법이 공개되어 있다.

하지만, 상기와 같은 선행기술은, 고체 실리카를 녹여 넣는 과정에서 수지액의 점도 상승을 제어하기가 쉽지 않으며, 인산계 화합물이 첨가된 경우에는 시간이 지나면서 수지액의 재배열 현상이 수반되어 기포가 생성되고, 상기 생성된 수지층의 투명성이 떨어지는 문제점이 있었다.

아울러, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0135750호에는 모듈러스로 표현되는 이산화규소 대 알칼리금속 산화물의 몰비가 4:1에서 7:1의 비로 설정된 고체실리케이트에 0.01 ~ 1.50 중량%의 알루미네이트 또는 보레이트를 도입한 기술이 공개되어 있다.

하지만, 상기와 같은 선행기술은, 이산화 규소에 알루미네이트 또는 보레이트의 제조 공정이 두 공정으로 나누어진 반응을 통하여 진행되어야 하고 부산믈의 처리 공정등을 수반하므로 역시 제조상의 문제점이 있었다.

따라서, 최근들어 실리카졸을 이용한 방화용 투명 수지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

상기 실리카졸은 나노입자로 이루어진 이산화규소가 정전기적 양전하의 작용으로 물에 균일하게 분산된 형태를 통칭한 물질로써, 고온에서 발포하여 열 전달을 차단하는 물질로 알려진 공지의 물질이며, 알칼리금속산화물과의 조성에 따라 여러 가지 목적으로 사용되고 있다.

아울러, 상기 실리카졸은 방화용 투명 수지를 제조하기 위한 경우에는 실리카 대비 알칼리 금속산화물의 몰비는 4~7:1이 가장 바람직한 것으로 알려져 있으나 고형분이 40% 이상일 경우 이 조성비는 12시간 이내에 경화되어 사용이 곤란하다.

따라서, 그 몰비가 3~2:1 등 알칼리 금속염의 비율이 높아 저장안정성이 좋은 알칼리금속규산염에 코로이달실리카를 혼합하여 몰비를 조정하는 방법이 소개 되고 있다.

하지만 상기와 같은 방법은 코로이달 실리카 원래의 고형분 이상으로는 고형분을 올릴 수 없어 고형분 상승의 한계를 가지게 된다.

한편, 이러한 단점을 보완하기 위하여 액상 수지 조성물에 고체 실리카를 추가 투입하는 방법을 사용하는데 이런 방법에서는 후첨된 실리카가 나노단위의 조성물로 변환되기까지 시간이 오래 걸리고 변환이 제대로 안되는 경우, 제품의 투명성이 떨어지는 문제점이 있었다.

아울러, 공지의 방법인 칼륨실리케이트와 실리카졸의 혼합 방법에서는 99.8%의 고체 붕산이 용해되지 않는다. 따라서, 일반적으로 통칭되는 물유리의 경화를 위하여 알칼리염과 규산염의 비율을 4~7:1의 범위로 조절하기 위하여 알칼리 액상규산염과 실리카 수용액을 사용하여 그 조성비를 경화 가능한 범위인 4~7:1로 조정하여 방법을 선택하고 있으나, 이 경우에는 액상규산염과 실리카졸 각각이 액상으로 40~50%의 고형분을 가진 물질이므로 조성비를 조정하여도 출발물질 이상의 고형분을 만들 수 없어 높은 고형분의 제품을 얻는데 한계에 봉착한다.

이때, 상기와 같이 고형분이 낮으면 가열 경화된 수지의 성질은 상대적으로 더 높은 고형분을 가진 물질에 비하여 열 용윰점이 낮아 지므로 고온에 노출되면 유리 사이에서 고체로 거동하던 투명수지가 액상으로 녹아서 유리의 아랫면에 모이게 되며 고온의 수증기발생에 의해 상승된 압력 때문에 2차, 3차 유리의 폭발로 이어지는 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

: 미국 등록특허공보 제4,830,913호 "FIRE-RESISTANT GLAZING AND METHOD OF MAKING SAME" : PCT 국제공개특허공보 제2004/014813호 "FIRE RESISTANT GLAZING" : 대한민국 등록특허공보 제10-0938196호 "방화유리용 수지조성물 및 이를 이용한 방화유리" : 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0135750호 "알루미네이트-변성 또는 보레이트-변성 이산화규소를 가진 광투과성 방열부재"

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리카졸에 수산화칼륨(KOH)의 직접 반응을 통하여, 최종수지 조성물의 고형분을 쉽게 증가시킬 뿐만 아니라 고체 붕산의 직접 용해가 가능하게 하며, 이로 인해 알칼리금속염 대비 실리카의 비율 4~7:1의 모듈러스를 가지는 종래의 수지 조성물에 비하여 차열 및 내화기능이 뛰어나 방화 성능을 더욱 극대화시키면서도 우수한 투명성을 구현할 수 있도록 하는 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리를 제공함을 과제로 한다.

아울러, 에탄올아민 등의 안정제를 적용함으로써, 배합 당시에는 점도가 낮아 유리층 사이의 간극으로 수지의 주입이 용이하며, 1시간 이내의 빠른 경화시간을 가질 뿐만 아니라 경화 이후 수지층의 경도가 높아 장기 보관 시 유리의 변형이 없고, 화재 발생시 고경도로 이루어진 도막의 안정성으로 인해 고온 차열 성능이 뛰어나 일정시간 동안 건물 내의 인명을 안전하게 보호함과 동시에 화재의 전파를 막을 수 있도록 하는 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리를 제공함을 다른 과제로 한다.

본 발명은, 방화유리용 수지 조성물에 있어서, 실리카졸 54 ~ 85 중량%, 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 25 중량%, 붕산 2 ~ 15 중량% 및 안정제 1 ~ 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.

여기서, 상기 방화유리용 수지 조성물은, 최종 고형분 함량이 48 ~ 67 중량% 인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 실리카졸은, 40 ~ 50 중량%의 고형분을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안정제는, 트리에탄올아민, 에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민 또는 디에탄올아민 중에서 1종 또는 그 이상을 단독, 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 복수의 유리판이 소정 간격 이격되어 공간부를 형성하며 적층되고, 그 측면은 프레임에 의해 마감되는 방화유리에 있어서, 상기 공간부에 방화유리용 수지 조성물이 주입되되, 상기 방화유리용 수지조성물은, 실리카졸 54 ~ 85 중량%, 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 25 중량%, 붕산 2 ~ 15 중량% 및 안정제 1 ~ 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물을 이용한 방화유리를 과제의 다른 해결 수단으로 한다.

본 발명은 실리카졸에 수산화칼륨(KOH)의 직접 반응을 통하여, 최종수지 조성물의 고형분을 쉽게 증가시킬 뿐만 아니라 고체 붕산의 직접 용해가 가능하게 하며, 이로 인해 알칼리금속염 대비 실리카의 비율 4~7:1의 모듈러스를 가지는 종래의 수지 조성물에 비하여 차열 및 내화기능이 뛰어나 방화 성능을 더욱 극대화시키면서도 우수한 투명성을 구현할 수 있도록 하는 장점이 있다.

아울러, 에탄올아민 등의 안정제를 적용함으로써, 배합 당시에는 점도가 낮아 유리층 사이의 간극으로 수지의 주입이 용이하며, 1시간 이내의 빠른 경화시간을 가질 뿐만 아니라 경화 이후 수지층의 경도가 높아 장기 보관 시 유리의 변형이 없고, 화재발생시 고경도로 이루어진 도막의 안정성으로 인해 고온 차열성능이 뛰어나 일정시간 동안 건물내의 인명을 안전하게 보호함과 동시에 화재의 전파를 막을 수 있도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방화유리의 단면도

상기와 같은 효과를 달성하기 위해 본 발명은 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리에 관한 것으로, 이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리에 대하여 상세히 설명하면 아래의 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 방화유리용 수지 조성물은, 실리카졸 54 ~ 85 중량%, 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 25 중량%, 붕산 2 ~ 15 중량% 및 안정제로서 에탄올아민 1 ~ 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 실리카졸은, 나노입자로 이루어진 이산화규소가 정전기적 양전하의 작용으로 물에 균일하게 분산된 형태를 통칭한 물질로써, 고온에서 발포하여 열 전달을 차단하는 물질로 알려진 공지의 물질로써, 콜로이드 실리카로도 불리우며, 고순도 실리콘을 직접 산화시키는 방법으로 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 그 이유는 물유리를 출발물질로 제조된 콜로이드 실리카에 비하여 Ca, Al 등의 불순물함량이 크게 낮은 고순도의 수분산 콜로이드 실리카이끼 때문이다.

또한, 실리콘의 직접산화에 의해 만들어진 콜로이드 실리카 입자의 표면은 수산화도가 높아 입자가 물속에서 단분산성이 높고 안정성이 우수한 장점이 있다.

아울러, 상기 실리카졸의 고형분은 40 ~ 50 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 고형분의 함량이 40 중량% 미만일 경우, 최종 수지조성물의 절대 고형분이 낮아 화염 발생 시, 수지층이 쉽게 탈락되어 방화기능을 제대로 수행하기 어려운 문제점이 있으며, 50 중량%를 초과할 경우, 자체의 안정성이 부족하여 장기적인 보관이 필요한 경우에는 사용이 곤란한 문제점이 있다.

한편, 상기와 같은 실리카졸은 방화유리용 수지조성물 중 54 ~ 85 중량%가 혼합되며, 상기 실리카졸의 혼합량이 상기 54 중량% 미만일 경우, 상대적으로 타 물질의 함량이 높아져 자기 경화가 안되거나 지나치게 연성이 되는 문제점이 있으며, 85 중량%를 초과할 경우, 백탁이 발생되거나 기포의 발생을 제어하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 수산화칼륨은, 상기 실리카졸에 용이하게 녹아 들어가며 투명성을 유지하는 것으로, 방화용 수지조성물의 고형분을 증가시킴과 동시에 자기 경화형 성질을 부여하기 위하여 95% 이상의 순수한 고체 수산화칼륨을 실리카졸에 직접 투입하였다.

한편, 수산화칼륨 외에 알칼리 화합물로써, 수산화리튬, 수산화나트륨 등의 적용을 검토하였으나, 수산화리튬은 투입과 동시에 겔이 형성되어 사용할 수 없으며 수산화 나트륨은 본 발명의 방식을 적용할 때, 백탁이 발생 하여 투명 유리의 제조에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

아울러, 상기 수산화칼륨의 투입량은 방화유리용 수지조성물 중 12 ~ 25 중량%가 투입되며, 상기 수산화칼륨의 투입량이 12 중량% 미만일 경우, 내열성과 도막의 투명성을 증가시키기 위해 후술되어질 붕산을 투입한 최종 수지 조성물에서 백탁이 발생되어 투명 유리의 기능이 상실되는 문제점이 있으며, 25 중량%를 초과할 경우, 경화 후 도막의 경도가 너무 낮아 방화용 수지로 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같이 수산화칼륨이 투입된 수지 조성물은 100 CPS/25C 이하의 점도를 가지므로 유리 구조물 사이에 존재하는 공간부로 수지를 주입하기가 용이하다.

본 발명에서 사용되는 붕산은 3가의 관능기를 가지는 순도 99% 이상의 고체 붕산(H₃BO₃)으로 방화유리용 수지 조성물의 가교도를 높여 고온 유동성을 제어하고, 저온 투명성을 증가시킬 뿐만 아니라, 화염시험에서 발포층이 균일하고 미세한 열차단막을 형성함이 확인되었다.

이때, 상기 붕산은 방화유리용 수지조성물 중 2 ~ 15 중량%가 혼합되며, 상기 붕산의 혼합량이 2 중량% 미만일 경우, 고온 유동성이 증가하여 방화시험 중 수지층이 발포되어 열차단을 하지 못하고 액상으로 상변이를 거쳐 유리층의 하단으로 수지액이 쏠리는 현상이 가속화되어 유리들이 쉽게 깨어지는 문제점이 있으며, 15 중량%를 초과할 경우, 백탁이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 범위 안에서 사용하면 후기 투명성도 우수함과 동시에 경화 생성막이 견고하게 된다.

한편, 상기와 같이, 유기물이 전혀 없이 형성된 수지의 도막은 고온의 화염속에서 오랜 시간이 지나도 수지 발포막이 백색을 유지하여 열 복사 반사율이 높아 유리 배면에 대한 열 차단 효율이 단시간에는 유리하지만, 발포된 수지의 고온 응집도가 낮아 화염과 동반되는 열풍에 의해 발포막이 서서히 소실되는 현상이 발생되어 최종적으로 더 부정적인 형태로 나타났다.

따라서, 이를 보완하기 위하여 안정제를 배합하면 유기물이 화염에 의해 탄화되어 발포된 수지를 고온에서 단단히 잡아주는 역할을 하며 배합 당시의 안정성을 증가 시키는 역할을 한다.

여기서 상기 안정제는 상기와 같은 효과를 구현하기 위하여, 방화유리용 수지조성물 중 1 ~ 6 중량%가 혼합되며, 상기 안정제의 혼합량이 1 중량% 미만일 경우, 그 양이 미비하여 안정제 혼합으로 인한 상기 효과를 구현할 수 없으며, 6 중량%를 초과할 경우, 수지층의 고온 유동성을 증가시키고, 이로 인해 더 쉽게 흘러 내려 방화성능이 현격히 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

한편, 상기 안정제는 트리에탄올아민, 에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민 또는 디에탄올아민 중에서 1종 또는 그 이상을 단독, 병용하여 사용하는 할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 방화유리용 수지 조성물은, 몰비로는 SiO₂ : KOH : H₃BO₃ = 1 ~ 2 : 0.5 ~ 1.04 : 0.1 ~ 0.7가 되며, 48 ~ 67 중량%의 고형분을 가지게 된다. 즉, 상기와 같이 높은 고형분을 구현할 수 있음에 따라, 고온 차열 성능이 뛰어나 일정시간 동안 건물 내의 인명을 안전하게 보호함과 동시에 화재의 전파를 막을 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 방화유리용 수지 조성물을 이용한 방화유리에 대하여 상세히 설명하면 아래의 다음과 같다.

본 발명에 따른 방화유리는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 유리판(W)이 소정 간격 이격되어 공간부(S)를 형성하며 적층되되, 부틸테이프와 이액형 치오콜실링제(B)를 매개로 적층되고, 그 측면은 통상의 프레임(F)에 의해 마감되며, 상기 공간부(S)에 방화유리용 수지 조성물이 주입되어 구성된다.

여기서, 상기 주입되는 방화유리용 수지 조성물의 각 조성물의 역할과 임계적 의의는 이미 상술하였으므로 생략한다.

이하, 본 발명의 구성을 아래 실시 예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 하기의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

1. 방화유리용 수지 조성물의 제조

(실시예 1)

고속 교반기가 장착된 반응기에 40 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 54 중량%를 넣고 수산화칼륨 25 중량%, 붕산 15중량% 및 안정제로써 트리에탄올아민 6 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

(실시예 2)

고속 교반기가 장착된 반응기에 50 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 80 중량%를 넣고 수산화칼륨 15 중량%, 붕산 3 중량% 및 안정제로써 에틸렌클리콜 2 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

(실시예 3)

고속 교반기가 장착된 반응기에 40 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 69 중량%를 넣고 수산화칼륨 20 중량%, 붕산 7 중량% 및 안정제로써 트리에탄올아민 4 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

(실시예 4)

고속 교반기가 장착된 반응기에 50 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 85 중량%를 넣고 수산화칼륨 12 중량%, 붕산 2 중량% 및 안정제로써 트리에탄올아민 1 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

(비교예 1)

고속 교반기가 장착된 반응기에 40 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 56 중량%를 넣고 실리카 13 중량%, 수산화칼륨 16 중량% 및 안정제로써 트리에탄올아민 15 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

(비교예 2)

고속 교반기가 장착된 반응기에 50 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 76.5 중량%를 넣고 수산화칼륨 15 중량%, 붕산 1.5 중량% 및 안정제로써 트리에탄올아민 7 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

(비교예 3)

고속 교반기가 장착된 반응기에 40 중량%의 고형분을 가지는 실리카졸 72.5 중량%를 넣고 실리카 10 중량%, 수산화칼륨 15 중량% 및 붕산 2.5 중량%를 순서대로 투입하고 30분간 교반하여 방화용 수지 조성물을 제조하였다.

2. 방화유리용 수지 조성물을 이용한 방화유리의 제조

첫 번째 유리판의 가장자리를 따라 5mm의 간격을 두고 3X4mm 의 고경도 부틸테이프를 1차 접착한 후 그 위에 두 번째 유리판을 모서리를 잘 맞춰 적층 하였다.

부틸테이프는 방습력이 우수하여 프레임 내/외부의 습기 및 공기의 차단 성능은 우수하나 온도의 변화에 따라 경도가 변하여 유리판과 유리판을 지지하는 점착력의 차이가 생기므로 이를 보완하기 위하여 가장자리를 따라 형성된 5mm의 틈새에 이액형 치오콜실링제를 주입 경화하여 온도의 변화가 발생되어도 접착력에 변화가 생기지 않도록 방화유리를 제작하되, 5mm 강화유리 2장과 4mm 강화유리 2장을 이용하여 27mm의 두께를 가지는 3중수지층 방화유리 창틀을 제조하였으며, 구체적으로는 5mm 유리판 2장과 4mm의 유리판 두 장을 3mm의 공간부을 두고 5mm유리판/3mm공간부/4mm유리판/3mm공간부/4mm유리판/3mm공간부/5mm유리판의 순서로 적층 하여 총 두께 27mm를 가지는 방화유리를 제조하였으며, 상기 실시예1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 방화유리용 수지 조성물을 750mmHg의 감압을 걸어 1시간 동안 진공 탈포 후 상기 각 공간부 사이로 주입하고 밀봉 후 오토클레이브에서 5Kgf/cm2의 압력하에 130℃를 유지하여 30분 탈포, 경화 시켜 방화유리를 제조하였다. 이때 사용한 유리는 KS V ISO 614의 시험 방법에 의거하여 3500N 이상의 보증하중을 견디는 강화 유리를 사용하였으며, 강화유리의 크기는 2000mm X 1500mm 이다

3. 방화유리의 평가

상기와 같이 제조된 방화유리를 IMO Res.A.754(18):1993의 시험 방법에 따라 내화시험을 실시하여 그 성능을 평가하였으며, 그 결과를 아래 [표 1]에 나타내었다.

여기서, 상기 IMORes.a.754(18)의 방화테스트 합격치는 시험기준시간 60분에 비가열면의 유리에 설치한 5개의 열전대와 역시 비가열면의 창틀의 중간위치에 상하좌우로 부착한 4개의 열전대를 합쳐 총 9개 열전대의 평균치가 초기온도보다 140 이하를 만족하고, 또한 9개의 열전대중 그 어느 것도 최고상승온도는 180℃ 이하의 수치를 나타내야 한다.

구분	실시예				비교예
	1	2	3	4	1	2	3
작업성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호
외관	투명	투명	투명	투명	투명	투명	불투명
방화성능	60분	60분	60분	60분	44분	40분	-
이면온도평균(ΔT, ℃)	135	66	100	124	188	유리파열	-
이면최고도달온도(℃)	280	105	175	173	283	실패	-

상기 [표 1]과 같이, 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 방화유리는 실리카졸에 수산화칼륨을 직접반응시키고, 붕산 및 안정제를 혼합하되, 그 최적범위를 설정함으로써, 비교예 1 내지 3에 비하여 차열 및 내화기능이 뛰어나 방화 성능을 더욱 극대화시키면서도 우수한 투명성을 구현할 수 있으며, 배합 당시에는 점도가 낮아 유리층 사이의 간극으로 수지의 주입이 용이하며, 1시간 이내의 빠른 경화시간을 가질 뿐만 아니라 경화 이후 수지층의 경도가 높아 장기 보관 시 유리의 변형이 없고, 화재 발생시 고경도로 이루어진 도막의 안정성으로 인해 고온 차열 성능이 뛰어나 일정시간 동안 건물 내의 인명을 안전하게 보호함과 동시에 화재의 전파를 막을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방화유리용 수지 조성물 및 이를 이용한 방화유리를 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

W : 유리판 S : 공간부
F : 프레임

Claims (5)

1. 방화유리용 수지 조성물에 있어서,
   실리카졸 54 ~ 85 중량%, 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 25 중량%, 붕산 2 ~ 15 중량% 및 안정제 1 ~ 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방화유리용 수지 조성물은,
   최종 고형분 함량이 48 ~ 67 중량%인 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 실리카졸은,
   40 ~ 50 중량%의 고형분을 가지는 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 안정제는,
   트리에탄올아민, 에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민 또는 디에탄올아민 중에서 1종 또는 그 이상을 단독, 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물
   
5. 복수의 유리판이 소정 간격 이격되어 공간부를 형성하며 적층되고, 그 측면은 프레임에 의해 마감되는 방화유리에 있어서,
   상기 공간부에 방화유리용 수지 조성물이 주입되되,
   상기 방화유리용 수지조성물은,
   실리카졸 54 ~ 85 중량%, 수산화칼륨(KOH) 12 ~ 25 중량%, 붕산 2 ~ 15 중량% 및 안정제 1 ~ 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방화유리용 수지 조성물을 이용한 방화유리.
   

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