KR20160025704A - 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
열경화성 발포체; 및 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 통기성 면재;를 포함하는 단열재 및 제조방법을 제공한다.
Description
단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축용 내외장재로 사용되는 단열재는 열 전도율이 낮은 다공성 재료 예를 들어, 발포체 등을 포함하여, 건물 내부 및 외부 사이에 열의 이동을 최소화하여 열 손실 및 열 유입을 감소시킴으로써 건물 등의 내부를 원하는 수준의 온도로 장기간 유지하고 있다. 통상 발포체는 발포 가능한 모노머, 올리고머, 수지 등의 화합물 또는 발포제 등을 포함하는 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 형성할 수 있다.
최근 에너지 보존에 관심이 급증하면서, 이러한 단열재의 열전도율을 낮추기 위해 단열재에 포함되는 발포체의 두께를 증가시키는 등의 시도가 계속되고 있다. 다만, 발포체를 특정 수준 이상으로 두껍게 형성하는 경우 발포체의 폼이 불균질하게 형성되는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 상대적으로 얇은 두께의 발포체를 접착 공정에 의해 2층 구조로 형성하면 비용이 현저히 증가하게 되고, 그와 달리, 발포체를 더욱 두껍게 형성하면 건물 내의 실사용 면적이 지나치게 감소된다.
본 발명의 일 구현예에서 단열성, 경제성 및 공간 활용성이 우수한 단열재를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서 상기 단열재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 통기성 면재;를 포함하는 단열재를 제공한다.
상기 열경화성 발포체는 상기 통기성 면재에 의해 구분된 상부 영역 및 하부 영역을 포함하는 패널 형상일 수 있다.
상기 통기성 면재에 의해 구분된 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역의 부피비가 약 1:1일 수 있다.
상기 통기성 면재는 약 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 약 4.5ℓ/cm2/min 내지 약 7.5ℓ/cm2/min일 수 있다.
상기 통기성 면재가 유기 섬유 또는 무기 섬유 재질의 직포나 부직포, 종이 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 형성하거나, 또는 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 형성할 수 있다.
상기 열경화성 발포체가 상기 통기성 면재 내부에 침투되어 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에 걸쳐 연속적으로 존재할 수 있다.
상기 통기성 면재의 두께는 약 300μm 내지 약 600μm일 수 있다.
상기 열경화성 발포체의 두께가 약 100mm 내지 약 200mm일 수 있다.
상기 열경화성 발포체가 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제 또는 이들 모두를 포함하는 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 형성될 수 있다.
상기 중합성 화합물은 에폭시계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 폴리이소시아누레이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물, 페놀계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재를 더 포함할 수 있다.
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재는 약 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 약 4.5ℓ/cm2/min 미만일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제 또는 이들 모두를 포함하는 발포성 조성물을 준비하는 단계; 통기성 면재의 양 면에 상기 발포성 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 도포된 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 열경화성 발포체를 형성하는 단계;를 포함하는 단열재의 제조방법을 제공한다.
상기 열경화성 발포체가 상기 통기성 면재에 의해 구분되는 상부 영역 및 하부 영역을 포함하는 패널 형상으로 형성될 수 있다.
상기 상부 영역 및 상기 하부 영역의 부피비는 약 1:1이 되도록 상기 통기성 면재가 상기 열경화성 발포체 내부에 매립될 수 있다.
상기 발포성 조성물이 상기 통기성 면재 내부에 침투되고 발포 및 열경화되어, 상기 열경화성 발포체가 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에 걸쳐 연속되도록 형성될 수 있다.
상기 제조방법에서, 유기 섬유 또는 무기 섬유 재질의 직포나 부직포, 종이 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 상기 통기성 면재를 준비하거나, 또는 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 상기 통기성 면재를 준비하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 통기성 면재는 약 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 약 4.5ℓ/cm2/min 내지 약 7.5ℓ/cm2/min 가 되도록 준비할 수 있다.
상기 열경화성 발포체의 두께가 약 100mm 내지 약 200mm가 되도록 형성할 수 있다.
상기 중합성 화합물은 에폭시계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 폴리이소시아누레이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물, 페놀계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 단열재는 우수한 단열성, 경제성 및 공간 활용성을 동시에 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 단열재의 개략적인 단면도이다.
도 2는 면재를 더 포함하는 상기 단열재의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 단열재의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 단열재에 포함된 열경화성 발포체의 발포 폼의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 1에 따른 단열재에 포함된 열경화성 발포체의 발포 폼의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 2는 면재를 더 포함하는 상기 단열재의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 단열재의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 단열재에 포함된 열경화성 발포체의 발포 폼의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 1에 따른 단열재에 포함된 열경화성 발포체의 발포 폼의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 열경화성 발포체; 및 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 통기성 면재;를 포함하는 단열재를 제공한다.
통상 단열재의 열관류율을 낮추기 위해서는 단열재에 포함된 발포체를 열전도율이 보다 낮은 물질로 형성하거나, 발포체의 두께를 증가시킬 수 있는데 특정 수준 이하의 열관류율 예를 들어, 약 0.15W/m2k 이하의 열관류율을 만족하기 위해서는 발포체를 열전도율이 최대한 낮은 물질로 형성하면서도 발포체의 두께를 특정 수준 이상으로 두껍게 형성해야 한다.
다만, 발포체의 두께를 특정 수준 이상으로 두껍게 형성하는 경우 발포체의 원료로서 사용하는 발포성 조성물을 발포 및 열경화시키는 과정에서 발포성 조성물 내의 중심 부근의 온도가 점점 상승하게 되어 온도가 상승된 중심 부근에 존재하는 발포제의 운동량이 외측 부근에 존재하는 발포제의 운동량에 비해 더욱 증가하게 됨으로써 중심 부근에서 발포가 보다 활발히 일어나 중심 부근 및 외측 부근의 각 발포 수준에 차이가 발생하게 되어 발포가 불균일하게 진행된다. 이러한 불균일한 발포에 의해 중심으로부터 외측으로 향하는 방향으로 힘이 발생하고, 이러한 힘에 의해 발포성 조성물 내의 발포 및 열경화 가능한 중합성 화합물, 발포제 등이 중심으로부터 외측으로 이동하여 외측 부근에 모이게 됨으로써 중심 부근의 발포가 더욱 활발하고 빠르게 진행되어 중심 부근 및 외측 부근 사이의 발포 수준의 격차가 더욱 심화된다.
그에 따라, 형성된 발포체는 외측 부근의 발포셀 구조에 비해 중심 부근의 발포셀 구조가 더욱 크고 불균일하게 형성되면서 상대적으로 보다 많은 발포 셀이 터지거나 찢어진 채로 형성되어 중심 부근의 발포셀에 존재하는 발포 가스의 함유량도 더욱 적으므로 발포체의 중심 부근의 열전도율이 외측 부근의 열전도율 보다 더욱 높은 값을 갖게 됨으로써 전체적으로 발포체의 두께 증가에도 불구하고, 열전도율이 감소하는 정도가 매우 작다.
이와 같이, 발포체의 두께 증가에도 불구하고 전체적으로 발포체의 열전도율의 감소량이 현저히 작아 열전도율을 원하는 수준의 낮은 값으로 구현할 수 없고, 이로 인해 전술한 특정 수준 이하의 열관류율을 만족하기 위해서는 단열재의 두께를 더욱 두껍게 형성해야 하므로 공간 활용성이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 상대적으로 얇은 두께의 발포체를 별개의 제조 공정에 의해 2개를 각각 준비한 후 이들을 접착시켜 2층 구조로 제조할 수도 있으나, 접착 공정이 추가적으로 포함되어 제조 공정이 복잡해지고 시간 및 비용이 더욱 많이 소모되게 된다. 게다가, 발포체 내부에 발포 폼에 비해 상대적으로 열전도율이 높은 접착층이나 접착 필름을 추가로 포함하게 되어 단열성이 더욱 저하될 수 있다.
이에, 본 발명의 일 구현예에 따른 단열재에 포함된 열경화성 발포체는 특정 수준 이상의 두꺼운 두께를 가지면서도 후술하는 제조방법에 기재된 바와 같이, 원재료인 발포성 조성물의 내부에 통기성 면재를 위치시킨 채로 발포 및 열경화시킴으로써 발포성 조성물 내의 중심 부근의 온도가 상대적으로 크게 증가하지 않도록 상기 중심 부근의 온도 상승을 효과적으로 제어하고 그에 따라, 상기 중심 부근에 존재하는 발포제의 운동량이 증가하지 않도록 제어할 수 있다.
그 결과, 상기 발포성 조성물 내의 중심 부근 및 외측 부근 각각에서 발포 작용이 더욱 균일하게 일어나므로 발포 및 열경화 도중 중심으로부터 외측 방향으로 작용하는 힘이 발생하지 않아 상기 발포성 조성물 내의 중심 부근 및 외측 부근 각각에서 발포 및 열경화 가능한 중합성 화합물, 발포제 등의 함량이 더욱 균일하게 유지됨으로써 발포 및 열경화에 의해 형성된 상기 열경화성 발포체는 전체적으로 균일한 발포셀 구조를 가져 특정 수준 이상의 두께를 갖도록 형성함과 동시에 두께 증가에 따른 발포체의 열전도율의 감소량을 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 특정 수준 이하의 열관류율을 얻기 위한 단열재의 두께 또한, 감소되어 건물 등의 공간 활용성이 더욱 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 통기성 면재 내부에 상기 발포성 조성물이 침투되어 발포 및 열경화됨으로써 상대적으로 열전도율이 높은 접착층이나 접착 필름에 의해 상기 통기성 면재 및 상기 열경화성 발포체를 부착시키는 별도의 접착 공정이 생략되어 시간 및 비용이 더욱 절감되면서 열전도율을 낮추는데 더욱 기여할 수 있다.
이와 같이, 두께 증가에 따른 상기 열경화성 발포체의 열전도율의 감소량을 효과적으로 증가시키면서 제조 공정을 단순화시킴으로써 우수한 단열성, 우수한 공간 활용성 및 우수한 경제성을 동시에 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 단열재(100)의 개략적인 단면도이다.
상기 단열재(100)는 열경화성 발포체(110); 및 상기 열경화성 발포체(110) 내부에 매립된 통기성 면재(120);를 포함한다.
상기 열경화성 발포체(110)는 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제, 또는 이들 모두를 포함하는 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 형성될 수 있고, 상기 발포성 조성물은 또한, 계면활성제, 촉매 또는 이들 모두를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 중합성 화합물은 에폭시계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 폴리이소시아누레이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물, 페놀계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발포제는 예를 들어, 염화불화탄소 계열, 수소화염화불화탄소 계열, 또는 탄화수소계열의 발포제를 사용할 수 있고, 또한 불활성 기체를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 이러한 기술분야에서 공지된 발포제를 다양하게 사용할 수 있다.
상기 통기성 면재(120)는 약 50Pa의 압력 조건에서 약 4.5ℓ/cm2/min 내지 약 7.5ℓ/cm2/min일 수 있다. 상기 범위 내의 통기도를 가짐으로써 상기 발포성 조성물의 발포 및 열경화 동안 상기 열경화성 발포체(110)의 중심 부근의 온도 상승을 제어하여 상기 발포성 조성물 내의 중심 부근 및 외측 부근에 존재하는 각 발포제의 운동량을 균일한 수준으로 유지시킴으로써 발포 폼을 전체적으로 균질하게 형성하여 두께 증가에 따른 상기 열경화성 발포체(110)의 열전도율의 감소량을 효과적으로 증가시킬 수 있고, 그에 따라 우수한 단열성 및 우수한 공간 활용성을 구현할 수 있다.
그와 동시에, 상기 발포성 조성물이 상기 통기성 면재(120) 내부에 침투되어 발포 및 열경화됨으로써 후술되는 바와 같이, 상기 통기성 면재(120)에 의해 구분된 상기 열경화성 발포체(110)의 상부 영역(111) 및 하부 영역(112)이 별도의 접착 공정 없이도 상기 통기성 면재(120)의 내부를 따라 견고히 결합될 수 있어, 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
상기 통기성 면재(120)는 예를 들어, 유기 섬유 또는 무기 섬유 재질의 직포나 부직포, 종이, 유리섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 형성할 수 있다. 상기 통기성 면재(120)는 이와 같이 통기성을 갖는 재질로 형성되어 그 내부에 상기 발포성 조성물이 적절히 침투될 수 있다.
또한, 상기 통기성 면재(120)는 예를 들어, 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 형성될 수 있다. 상기 면재를 타공하는 정도는 적절한 통기도를 갖도록 하는 범위 내에서 상기 면재의 재질, 두께 등에 따라 적절히 조절될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
상기 통기성 면재(120)의 두께는 예를 들어, 약 300μm 내지 약 600μm 일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 발포성 조성물의 발포 및 열경화 동안 온도 상승을 제어하여 상기 발포성 조성물 내의 중심 부근 및 외측 부근에 존재하는 각 발포제의 운동량을 더욱 균일한 수준으로 유지시키면서 또한, 상기 열경화성 발포체(110)가 상기 통기성 면재(120) 내부에 적절히 침투되어 상기 상부 영역(111) 및 상기 하부 영역(112)에 걸쳐 연속적으로 존재할 수 있으므로 우수한 단열성 및 우수한 내구성을 동시에 구현할 수 있다.
상기 열경화성 발포체(110)는 상기 통기성 면재(120) 내부에 침투되어 상기 상부 영역(111) 및 상기 하부 영역(112)에 걸쳐 연속적으로 존재할 수 있고, 그에 따라 별도의 접착 공정 없이도 상기 상부 영역(111) 및 상기 하부 영역(112)이 단단히 결합되어 우수한 단열성, 우수한 경제성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 발포성 조성물이 침투되어 상기 통기성 면재(120)의 내부에서 발포 및 열경화됨에 따라 상기 통기성 면재(120)의 내부에 상기 열경화성 발포체(110)가 포함될 수 있고, 그에 따라 상기 열경화성 발포체(110)의 발포 폼이 상기 통기성 면재(120)의 내부를 따라 상부 영역(111) 및 하부 영역(112)에 걸쳐 연속적으로 이어진 상태로 형성될 수 있다.
상기 열경화성 발포체(110)는 예를 들어, 상기 통기성 면재(120)에 의해 구분된 상부 영역(111) 및 하부 영역(112)을 포함하는 패널 형상일 수 있다. 즉, 상기 열경화성 발포체(110)는 패널로서 형성될 수 있고, 상기 열경화성 발포체(110)의 내부에 상기 통기성 면재(120)가 매립되어 그 내부를 상부 영역(111) 및 하부 영역(112)으로 구분할 수 있으며, 상기 열경화성 발포체(110) 내에서 지지층으로 작용하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 통기성 면재(120)는 상기 패널의 상부면 또는 하부면에 평행하게 배치될 수 있고, 그에 따라 상기 열경화성 발포체(110)를 포함하는 단열재(100)의 휨 현상을 현저히 방지하여 상기 열경화성 발포체(110)의 발포 폼을 균질하게 유지함으로써 우수한 단열성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 통기성 면재(120)에 의해 구분된 상기 상부 영역(111) 및 상기 하부 영역(112)의 부피비는 예를 들어, 약 1:1일 수 있다. 상기 범위 내의 부피비로 구분됨으로써 상기 열경화성 발포체(110)를 포함하는 단열제의 휨 현상이 효과적으로 방지되어 상기 열경화성 발포체(110)의 발포 폼을 오랫동안 균질하게 유지시킴으로써 낮은 열전도율을 장기간 유지하여 더욱 우수한 단열성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 열경화성 발포체(110)는 패널 형상일 수 있고, 상기 패널 형상의 열경화성 발포체(110)의 두께(d)는 예를 들어, 약 100mm 내지 약 200mm일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 이를 포함하는 단열재(100)가 낮은 열전도율을 가짐과 동시에 적절한 공간 활용도를 확보할 수 있다.
그에 따라, 상기 단열재(100)도 패널 형상일 수 있고, 상기 패널 형상의 단열재(100)의 두께는 예를 들어, 약 100mm 내지 약 200mm일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 우수한 공간 활용성을 가지면서도 열전도율을 충분히 감소시켜 특정 수준 이하의 열관류율을 만족하여 우수한 단열성을 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 열경화성 발포체; 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 통기성 면재; 및 상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재;를 포함하는 단열재를 제공한다. 예를 들어, 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 상기 통기성 면재와 평행하는 상기 열경화성 발포체의 하나의 외면에 상기 면재가 부착될 수 있고, 또한 예를 들어, 상기 통기성 면재와 평행하는 상기 열경화성 발포체의 양 쪽의 외면 모두에 상기 면재가 부착될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 단열재(100)는 열경화성 발포체(110); 상기 열경화성 발포체(110) 내부에 매립된 통기성 면재(120); 및 상기 열경화성 발포체(110)의 양 쪽의 외면 각각에 부착된 면재(130)를 포함한다. 상기 열경화성 발포체(110) 및 상기 통기성 면재(120)는 본 발명의 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재(130)는 예를 들어, 약 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 약 4.5ℓ/cm2/min 미만일 수 있고, 구체적으로 약 0 ℓ/cm2/min 내지 약 4.5ℓ/cm2/min일 수 있다. 상기 범위 내의 통기도를 가짐으로써 상기 열경화성 발포체(110)를 형성하는데 사용하는 발포성 조성물이 상기 면재(130)를 통해 새는 것을 방지하여 상기 열경화성 발포체(110)를 더욱 균질하게 형성함으로써 높은 수준의 내구성 및 단열성을 구현할 수 있다.
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재(130)는 예를 들어, 금속, 플라스틱, 목재, 직포, 부직포, 종이, 유리섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재(130)의 두께는 예를 들어, 약 400μm 내지 약 800μm일 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 단열재(100)의 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서도 상기 열경화성 발포체(110)의 외부 표면을 충분히 보호하여 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 단열재의 제조방법의 개략적인 공정 흐름도를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제 또는 이들 모두를 포함하는 발포성 조성물을 준비하는 단계(S1); 통기성 면재의 양 면에 상기 발포성 조성물을 도포하는 단계(S2); 및 상기 도포된 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 열경화성 발포체를 형성하는 단계(S3);를 포함하는 단열재의 제조방법을 제공한다.
상기 발포성 조성물은 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제 또는 이들 모두를 혼합하고 교반하여 준비할 수 있고, 또한, 계면활성제, 촉매 또는 이들 모두를 더 혼합하고 교반하여 준비할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 중합성 화합물은 에폭시계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 폴리이소시아누레이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물, 페놀계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발포제는 예를 들어, 염화불화탄소 계열, 수소화염화불화탄소 계열, 또는 탄화수소계열의 발포제를 사용할 수 있고, 또한 불활성 기체를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 이러한 기술분야에서 공지된 발포제를 다양하게 사용할 수 있다.
상기 제조방법에서, 통기성 면재를 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 약 50Pa의 압력 조건에서 상기 통기성 면재의 통기도가 약 4.5ℓ/cm2/min 내지 약 7.5ℓ/cm2/min가 되도록 준비할 수 있다.
상기 범위 내의 통기도로 준비함으로써 상기 발포성 조성물의 발포 및 열경화 동안 상기 열경화성 발포체의 중심 부근의 온도 상승을 제어하여 발포 폼을 전체적으로 균질하게 형성하여 두께 증가에 따른 상기 열경화성 발포체의 열전도율의 감소량을 효과적으로 증가시킬 수 있고, 그에 따라 우수한 단열성 및 우수한 공간 활용성을 구현할 수 있다.
그와 동시에, 상기 발포성 조성물이 상기 통기성 면재 내부에 침투되어 발포 및 열경화됨으로써 상기 통기성 면재에 의해 구분된 상기 열경화성 발포체의 상부 영역 및 하부 영역이 별도의 접착 공정 없이도 상기 통기성 면재의 내부를 따라 견고히 결합될 수 있어, 우수한 경제성을 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 통기성 면재는 유기 섬유 또는 무기 섬유 재질의 직포나 부직포, 종이 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 준비되거나, 또는 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 준비될 수 있다.
또한, 예를 들어, 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 상기 통기성 면재를 준비하는 경우 타공 처리는 이 기술분야에서 공지된 타공 방법을 다양하게 사용할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 면재를 타공하는 정도는 적절한 통기도를 갖도록 하는 범위 내에서 상기 면재의 재질, 두께 등에 따라 적절히 조절될 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
상기 통기성 면재의 두께는 예를 들어, 약 300μm 내지 약 600μm가 되도록일 수 준비할 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 상기 발포성 조성물의 발포 및 열경화 동안 온도 상승을 제어하여 상기 발포성 조성물 내의 중심 부근 및 외측 부근에 존재하는 각 발포제의 운동량을 더욱 균일한 수준으로 유지시키면서 또한, 상기 열경화성 발포체가 상기 통기성 면재 내부에 적절히 침투되어 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에 걸쳐 연속적으로 존재할 수 있으므로 우수한 단열성 및 우수한 내구성을 동시에 구현할 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 통기성 면재의 양면에 상기 발포성 조성물을 도포할 수 있다. 상기 발포성 조성물을 도포하는 방법은 예를 들어, 연속 공정을 사용할 수 있고, 상기 연속 공정 과정에서 토출되는 수지를 일정한 간격의 노즐에 의해 분리시켜 각각의 상기 면재 상에 도포되도록 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 통기성 면재의 양 면에 상기 발포성 조성물을 동일한 유량으로 도포할 수 있고, 도포된 발포성 조성물을 동일한 발포 및 열경화 조건 하에서 발포 및 열경화시킴으로써 상기 열경화성 발포체의 상부 영역 및 하부 영역이 상기 통기성 면재를 기준으로 대칭되도록 형성되어 상기 열경화성 발포체를 포함하는 단열재의 휨 현상이 현저히 방지되어 우수한 단열성 및 내구성을 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 발포성 조성물은 상기 통기성 면재의 각 면으로부터 상기 통기성 면재에 의해 구분되는 상부 영역 및 하부 영역의 부피비가 1:1이 되도록 적절히 도포될 수 있다.
이어서, 상기 도포된 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 열경화성 발포체를 형성할 수 있고, 후술하는 바와 같이, 열경화성 발포체의 두께가 약 100mm 내지 약 200mm 수준의 두꺼운 두께로 형성되면서도 발포셀이 작고 균일하게 형성될 수 있다. 상기 발포 및 열경화는 동시에 일어날 수 있고, 예를 들어, 약 20℃ 내지 약 100℃의 온도로 열처리하여 수행될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 열경화성 발포체는 패널 형상으로 형성될 수 있고, 상기 패널 형상의 열경화성 발포체의 두께는 예를 들어, 약 100mm 내지 약 200mm로 형성될 수 있다. 상기 범위 내의 두께로 형성됨으로써 이를 포함하는 단열재가 낮은 열전도율을 가짐과 동시에 적절한 공간 활용도를 확보할 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 열경화성 발포체는 내부에 상기 통기성 면재가 매립되어 형성되므로 상기 통기성 면재에 의해 상기 열경화성 발포체의 내부가 상부 영역 및 하부 영역으로 구분될 수 있다. 이와 같이 상기 열경화성 발포체의 내부에 매립된 상기 통기성 면재는 상기 열경화성 발포체 내에서 지지층으로 작용하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 통기성 면재는 상기 패널의 상부면 또는 하부면에 평행하게 배치될 수 있고, 그에 따라 상기 열경화성 발포체를 포함하는 단열재의 휨 현상을 현저히 방지하여 상기 열경화성 발포체의 발포 폼을 균질하게 유지함으로써 우수한 단열성 및 내구성을 구현할 수 있다.
상기 통기성 면재에 의해 구분된 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역의 부피비는 예를 들어, 약 1:1가 되도록 배치될 수 있다. 상기 범위 내의 부피비로 구분됨으로써 상기 열경화성 발포체를 포함하는 단열제의 휨 현상이 효과적으로 방지되어 상기 열경화성 발포체의 발포 폼을 오랫동안 균질하게 유지시킴으로써 낮은 열전도율을 장기간 유지하여 더욱 우수한 단열성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있다.
상기 제조방법에서 상기 발포성 조성물이 도포되는 동안 상기 발포성 조성물은 상기 통기성 면재의 내부로 침투되게 된다. 이와 같이, 상기 발포성 조성물이 상기 통기성 면재 내부에 침투되고 발포 및 열경화되어, 상기 열경화성 발포체가 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에 걸쳐 연속되도록 형성될 수 있다.
그에 따라 별도의 접착 공정 없이도 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역이 견고히 결합되어 우수한 단열성 및 경제성을 구현할 수 있다.
상기 열경화성 발포체를 포함하는 상기 단열재는 패널 형상일 수 있고, 상기 패널 형상의 단열재는 예를 들어, 약 100mm 내지 약 200mm의 두께로 제조될 수 있다. 상기 범위 내의 두께를 가짐으로써 우수한 공간 활용성을 가지면서도 열전도율을 충분히 감소시켜 특정 수준 이하의 열관류율을 만족하여 우수한 단열성을 구현할 수 있다.
상기 제조방법에서, 상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 면재를 부착하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 상기 통기성 면재와 평행하는 상기 열경화성 발포체의 하나의 외면에 상기 면재를 부착할 수 있고, 또한 예를 들어,상기 통기성 면재와 평행하는 상기 열경화성 발포체의 양 쪽의 외면 모두에 상기 면재를 부착할 수 있다. 상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착되는 면재는 본 발명의 일 구현예에서 전술한 바와 같다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
실시예
실시예
1
열경화성 발포체의 수지, 수소화염화불화탄소계열 발포제, 계면활성제, 촉매, 가소제를 혼합 및 교반하여 발포성 조성물을 준비하였다. 두께 400μm 의 유리 섬유 재질의 통기성 면재를 준비하였고, 상기 통기성 면재는 약 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 130ℓ/min였다. 이어서, 두께 500μmm의 부직포 재질의 면재를 상기 통기성 면재의 상부면 및 하부면으로부터 각각의 이격거리가 80mm가 되도록 상기 통기성 면재의 상부 및 하부에 각각 위치시키고, 상기 통기성 면재의 상부에 위치된 면재와 상기 통기성 면재 사이, 및 상기 통기성 면재의 하부에 위치된 면재와 상기 통기성 면재 사이에 상기 발포성 조성물을 주입시키고, 24 시간 동안 50℃로 양생(curing)하여 발포 및 경화시켜 열경화성 발포체를 형성함으로써 단열재를 제조하였다.
상기 제조된 단열재의 두께는 160mm였고, 상기 통기성 면재에 의해 구분된 상부 영역 및 하부 영역의 부피비는 1:1이었다.
비교예
1
상기 통기성 면재를 사용하지 않고, 각각 두께 500μmm의 부직포 재질로 형성된 2개의 면재를 이격거리가 160mm가 되도록 위치시키고, 상기 면재 사이에 상기 발포성 조성물을 주입시키고, 24 시간 동안 50℃로 양생(curing)하여 발포 및 경화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 단열재를 제조하였다.
상기 제조된 단열재의 두께는 160mm였다.
비교예
2
상기 통기성 면재를 사용하지 않고, 각각 두께 500μmm의 부직포 재질로 형성된 2개의 면재를 이격거리가 80mm가 되도록 위치시키고, 상기 면재 사이에 상기 발포성 조성물을 주입시키고, 24 시간 동안 50℃로 양생(curing)하여 발포 및 경화시켜 열경화성 발포체를 준비하고, 동일한 조건 및 방법으로 열경화성 발포체를 한 개 더 준비하여 총 2개의 열경화성 발포체를 준비하였다. 이어서, 상기 2개의 열경화성 발포체 사이에 두께 400μmm의 양면 접착 필름을 개재시켜 상기 2개의 열경화성 발포체를 적층시킴으로써 2층 구조의 단열재를 제조하였다.
상기 제조된 단열재의 두께는 160mm였다.
평가
상기 실시예 1 및 상기 비교예 1, 2의 단열재의 열전도율, 압축 강도, 발포 및 경화 동안의 최대 내부온도 및 최대 발포압 도달시간을 측정하여 그 결과 값을 하기 표 1에 기재하였다. 또한 상기 실시예 1 및 비교예 1의 단열재에 포함된 열경화성 발포체 내부에서 중심 부근의 발포 폼의 단면을 촬영한 SEM 사진을 도 4 및 도 5에 각각 나타내었다.
(열전도율)
측정 방법: KS L 9016의 측정조건에 따라 평균 온도 20℃에서 열전도율 측정기(EKO-074)를 사용하여 측정하였다.
(압축 강도)
측정 방법: 가로 200mm, 세로 200mm의 샘플을 준비하고, 상기 각 샘플에 대하여 KS M 844의 측정조건에 따라 만능재료시험기(INSTRON 4467)를 사용하여 압축 강도를 측정하였다.
(최대 내부온도)
측정 방법: 스틱형 온도계를 발포성 조성물의 내부에 삽입한 상태로 발포 및 열경화시킴으로써 발포 및 열경화 동안의 내부온도를 계속적으로 측정하였고, 이들 중 가장 높은 온도를 최대 내부 온도로서 측정하였다.
(최대 발포압 도달시간)
측정 방법: 각각의 단열재의 하부면을 형성하는 면재와 접하는 하부 몰드의 내부 표면에 압력트랜스미터(제조사 : autrol, 모델명 : apt3200-l)를 설치하여 발포 및 열경화 동안 발포압을 계속적으로 측정하였고, 이들 중 가장 높은 발포압을 최대 발포압으로서 평가하고 상기 최대 발포압에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하였다.
| 열전도율 (W/mK) | 압축강도 (kPa) | 내부 온도 (℃) | 최대발포압 도달 시간 (sec) |
|
| 실시예 1 | 0.020 | 169 | 98 | 243초 |
| 비교예 1 | 0.024 | 116 | 127 | 455초 |
| 비교예 2 | 0.021 | 182 | 93 | 252초 |
실시예 1은 열전도율이 낮고, 압축강도가 적절하여 단열재의 중심부 및 외측부의 밀도 편차가 양호하고, 중심부에서의 온도, 즉 내부 온도가 낮아 발포셀이 터지거나 찢어지지 않고, 안정적으로 형성됨으로써 현저히 우수한 단열성을 구현하고, 이와 동시에 최대 발포압 도달 시간이 짧아 생산속도가 더욱 증가되어 우수한 생산성을 구현할 수 있다.
반면, 비교예 1은 압축 강도가 낮아 단열재의 중심부 및 외측부의 밀도 편차가 크고, 내부 온도가 현저히 높아 발포셀이 터지거나 찢어질 수 있어 단열성이 열등하고, 최대 발포압 도달 시간이 길어 생산속도가 느리므로 생산성이 매우 낮다. 또한, 비교예 2는 실시예 1에 비해 열전도율이 높고, 최대 발포압 도달 시간도 길어 단열성 및 생산성이 약간 낮은 수준이면서, 접착 공정이 추가적으로 포함되므로 제조공정이 복잡해지고 시간 및 비용이 더욱 많이 소모되어 비경제적이다.
100: 단열재
110: 열경화성 발포체
111: 열경화성 발포체의 상부 영역
112: 열경화성 발포체의 하부 영역
d: 열경화성 발포체의 두께
120: 통기성 면재
130: 면재
110: 열경화성 발포체
111: 열경화성 발포체의 상부 영역
112: 열경화성 발포체의 하부 영역
d: 열경화성 발포체의 두께
120: 통기성 면재
130: 면재
Claims (20)
- 열경화성 발포체; 및 상기 열경화성 발포체 내부에 매립된 통기성 면재;를 포함하는 단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 열경화성 발포체는 상기 통기성 면재에 의해 구분된 상부 영역 및 하부 영역을 포함하는 패널 형상인
단열재.
- 제2항에 있어서,
상기 통기성 면재에 의해 구분된 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역의 부피비가 1:1인
단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 통기성 면재는 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 4.5ℓ/cm2/min 내지 7.5ℓ/cm2/min인
단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 통기성 면재가 유기 섬유 또는 무기 섬유 재질의 직포나 부직포, 종이 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 형성하거나, 또는 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 형성한
단열재.
- 제2항에 있어서,
상기 열경화성 발포체가 상기 통기성 면재 내부에 침투되어 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에 걸쳐 연속적으로 존재하는
단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 통기성 면재의 두께는 300μm 내지 600μm인
단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 열경화성 발포체의 두께가 100mm 내지 200mm인
단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 열경화성 발포체가 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제 또는 이들 모두를 포함하는 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 형성된
단열재.
- 제9항에 있어서,
상기 중합성 화합물은 에폭시계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 폴리이소시아누레이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물, 페놀계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재를 더 포함하는
단열재.
- 제11항에 있어서,
상기 열경화성 발포체의 적어도 하나의 외면에 부착된 면재는 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 4.5ℓ/cm2/min 미만인
단열재.
- 발포 및 열경화가 가능한 모노머, 올리고머, 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 중합성 화합물, 발포제 또는 이들 모두를 포함하는 발포성 조성물을 준비하는 단계;
통기성 면재의 양 면에 상기 발포성 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 도포된 발포성 조성물을 발포 및 열경화시켜 열경화성 발포체를 형성하는 단계;
를 포함하는 단열재의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 열경화성 발포체가 상기 통기성 면재에 의해 구분되는 상부 영역 및 하부 영역을 포함하는 패널 형상으로 형성되는
단열재의 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 상부 영역 및 상기 하부 영역의 부피비는 1:1이 되도록 상기 통기성 면재가 상기 열경화성 발포체 내부에 매립되는
단열재의 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 발포성 조성물이 상기 통기성 면재 내부에 침투되고 발포 및 열경화되어 상기 열경화성 발포체가 상기 상부 영역 및 상기 하부 영역에 걸쳐 연속되도록 형성되는
단열재의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
유기 섬유 또는 무기 섬유 재질의 직포나 부직포, 종이 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 재료로 상기 통기성 면재를 준비하거나, 또는 금속, 플라스틱, 목재 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 면재를 타공하여 상기 통기성 면재를 준비하는 단계;를 더 포함하는
단열재의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 통기성 면재는 50Pa의 압력 조건에서 통기도가 4.5ℓ/cm2/min 내지 7.5ℓ/cm2/min 가 되도록 준비하는
단열재의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 열경화성 발포체의 두께가 100mm 내지 200mm가 되도록 형성하는
단열재의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 중합성 화합물은 에폭시계 화합물, 폴리우레탄계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 폴리이소시아누레이트계 화합물, 폴리에스테르계 화합물, 폴리아미드계 화합물, 페놀계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
단열재의 제조방법.
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| KR1020140112552A KR20160025704A (ko) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 단열재 및 그 제조방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20160025704A true KR20160025704A (ko) | 2016-03-09 |
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ID=55536233
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| KR1020140112552A KR20160025704A (ko) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 단열재 및 그 제조방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160025704A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110903635A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-03-24 | 泉州玺堡家居科技有限公司 | 一种高强柔软的透水棉及其制备工艺和棉制品 |
| KR20200073319A (ko) * | 2018-12-13 | 2020-06-24 | 주식회사 대경산업 | 단열외장재 |
| KR102181221B1 (ko) * | 2019-08-27 | 2020-11-20 | 주식회사 대경산업 | 포장용 박스 |
-
2014
- 2014-08-27 KR KR1020140112552A patent/KR20160025704A/ko not_active IP Right Cessation
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