KR20190051191A - 다층 구조를 가지는 복합단열재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다층 구조를 가지는 복합단열재에 관한 것으로서, 화재 발생시 화재의 확산을 억제할 수 있으면서도 저렴한 가격을 가지는 다층 구조를 가지는 복합단열재를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 다층 구조를 가지는 복합단열재에 관한 것으로서, 화재 발생시 화재의 확산을 억제할 수 있으면서도 저렴한 가격을 가지는 다층 구조를 가지는 복합단열재를 제공할 수 있다.
단열재(斷熱材. heat insulating material)는 일정한 온도가 유지되도록 하려는 부분의 바깥쪽을 피복하여 외부로 열손실이나 열유입을 적게 하기 위한 것으로 단열재 소재(素材)자체의 열전도도(熱傳導度)는 작은 것이 바람직하고 열전도도를 작게 하기 위해서 다공질(多孔質)이 되도록 만들어 기공(氣孔) 속의 공기의 단열성을 이용하기도 한다.
단열재 소재로는 크게 유기질(有機質)과 무기질로 나뉘는데, 유기질은 약 150 이하에서 사용하기에 적합한 유기질인 코르크, 면(綿), 펠트, 탄화코르크, 거품고무 등으로 사용하고 무기질은 고온의 사용에 적합한 석면(石綿), 유리솜, 석영솜, 규조토(硅藻土), 탄산마그네슘 분말, 마그네시아 분말, 규산칼슘, 펄라이트 등을 사용한다.
유기질계 단열재는 가볍고 경제적이며 열전도율 성능이 우수하여 단열성이 우수한 반면에 무기질계 단열재는 무겁고 단열성이 유기질계 단열재에 비하여 낮기 때문에 건축물의 유효 사용 면적 확대와 쾌적성을 확보하기 위하여 유기질계 단열재가 주로 사용되고 있다.
그러나 유기질계 단열재 중 일반적으로 스티로폼은 화재 발생 온도가 450에서부터 열분해가 발생하기 시작하여 550에서 화재가 급격하게 확산되는 문제점이 있다. 이러한 문제점으로 화재가 발생할 경우 표면이 탄화되어 연소가 억제되는 특성을 갖는 페놀폼 단열재는 최대 700에서도 불휘발분이 10%이상 남아 화재가 강한 단열재로 출시되었으나 스티로폼에 비해 약 6배 가량 고가의 소재이기 때문에 경제적인 문제로 현재 사용에 어려움이 있다.
따라서 건축공사에서는 화재 발생시 확산을 억제할 수 있으면서 저렴한 단열재가 요구되고 있다.
본 발명은 화재 발생시 화재의 확산을 억제할 수 있는 다층 구조를 가지는 복합단열재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 가격이 저렴하여 경제적으로 우수한 다층 구조를 가지는 단열재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 변형억제성능이 우수할 뿐만 아니라, 특히 화재 발생시 화염의 전달시간을 억제할 수 있는 다층 구조를 가지는 복합단열재를 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다층 구조를 가지는 복합단열재에 관한 것으로서, 건축물의 외벽 또는 내측벽에 부착되는 복합단열재에 있어서, 상기 복합단열재는 제1단열기재부 및 제2단열기재부가 교대로 나열되어 일체화된 단열재층을 포함하고, 상기 제1단열기재부는 페놀폼(Phenolic foam), 석고보드 및 진공단열재 중 1종 이상을 포함하고, 상기 제2단열기재부는 스티로폼(Styrofoam), 아이소핑크, 우레탄계 단열재 및 폴리올레핀계 단열재 중 1종 이상을 포함하며, 상기 단열재층이 건축물의 외벽 또는 내측벽에 부착시, 최하부에는 제1단열기재부가 위치할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 복합단열재는 상기 단열재층 일면에 적층된 열확산방지층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 복합단열재는 상기 열확산방지층의 일면에 적층된 표면층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 표면층은 페놀폼(Phenolic foam), 석고보드 및 진공단열재 중 1종 이상을 포함하는 차열마감재로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 열확산방지층은 시멘트, 골재, 분말 아크릴 수지, 아크릴 섬유, 입도가 1 ~ 3μm인 흑연 및 입도가 80 ~ 120 메쉬(mesh)인 팽창흑연을 포함하는 바탕조정재로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 바탕조정재는 시멘트 100 중량부에 대하여, 골재 69 ~ 105 중량부, 분말 아크릴 수지 3.2 ~ 4.8 중량부, 아크릴 섬유 0.4 ~ 0.6 중량부, 흑연 8 ~ 12 중량부 및 팽창흑연 2.4 ~ 3.6 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 흑연 및 팽창흑연은 1 : 0.2 ~ 0.4 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 아크릴 섬유는 3 ~ 6mm의 길이, 0.7 ~ 1.1g/m3의 밀도, 360 ~ 540MPa의 인장강도, 2,800 ~ 4,200MPa의 탄성계수 및 130 ~ 200℃의 녹는점을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 골재는 평균입경이 0.15 ~ 0.6mm인 규사를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 바탕조정재는 KS F 4042 규정에 의해 측정시, 4.6 ~ 7.0 MPa의 휨강도를 가지고, KS F 2257-8 규정에 의해 측정시, 12 ~ 18 분의 연소도달 시간을 가질 수 있다.
본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재는 화재가 발생시 화재의 확산을 억제하기 위한 성능이 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구체적인 제1구현예로서, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구체적인 제2구현예로서, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구체적인 제3구현예로서, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구체적인 제2구현예로서, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구체적인 제3구현예로서, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재의 단면을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명은 더욱 상세히 설명한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재는 건축물(1)의 외벽 또는 내측벽에 부착되는 복합단열재로서 단열재층을 포함한다.
본 발명의 단열재층은 건축물(1)의 외벽 또는 내측벽에 직접적으로 부착되는 부분으로서, 가볍고 경제적이며 열전도율이 우수하고, 단열성이 우수할 뿐만 아니라, 화재가 발생시 화재의 확산을 억제하기 위한 성능이 우수하다.
본 발명의 단열재층은 제1단열기재부(10) 및 제2단열기재부(20)가 교대로 나열되어 일체화되어 있을 수 있다. 이 때, 단열재층을 포함하는 본 발명의 복합단열재가 건축물(1)의 외벽 또는 내측벽에 부착시, 최하부에는 제1단열기재부(10)가 위치하여 있을 수 있다.
제1단열기재부(10)는 준불연 단열재의 소재를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 페놀폼(Phenolic foam), 석고보드 및 진공단열재 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 페놀폼(Phenolic foam)을 포함할 수 있다.
앞서 언급했듯이, 본 발명의 복합단열재가 건축물(1)의 외벽 또는 내측벽에 부착시, 준불연 단열재의 소재를 가지는 제1단열기재부(10)가 최하부에 위치하며, 이로 인해, 일반적으로 건축물(1) 주변 바닥부터 화염이 발생할 때, 화염이 건축물(1)의 벽면을 따라 상부로 상승하는 화재의 확산성을 억제할 수 있게 된다.
한편, 제1단열기재부(10)는 길이가 15cm 이상, 바람직하게는 15cm ~ 100cm, 더욱 바람직하게는 15cm ~ 50cm일 수 있으며, 만일 제1단열기재부(10)의 길이가. 15cm 미만이면 화재의 확산성을 억제할 수 있는 성능이 저하될 수 있다.
또한, 제1단열기재부(10)는 두께가 30 ~ 60mm, 바람직하게는 35 ~ 55mm, 더욱 바람직하게는 40 ~ 50mm일 수 있으며, 두께가 30mm 미만일 경우, 물리적인 공정에서 하자가 발생할 있고, 60mm를 초과하면 경제성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 제2단열기재부(20)는 열전도율 성능이 우수하고 단열성이 우수한 단열재의 소재를 포함할 수 있고, 바람직하게는 스티로폼(Styrofoam), 아이소핑크, 우레탄계 단열재 및 폴리올레핀계 단열재 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 스티로폼(Styrofoam)을 포함할 수 있다.
한편, 제1단열기재부(10) 및 제2단열기재부(20)은 1 : 3 ~ 8 길이비, 바람직하게는 1 : 4 ~ 7 길이비, 더욱 바람직하게는 1 : 5 ~ 6 길이비를 가질 수 있으며, 제1단열기재부(10)의 1 길이비에 대하여, 제2단열기재부(20)의 길이비가 3 미만이면 제1단열기재부(10)의 사용량이 높아져 가격 상승의 문제가 있을 수 있고, 8을 초과하면 화재의 확산성이 높은 제2단열기재부(20)의 화재 연소 길이가 증가하여 열량 증가로 인해 후술할 열확산방지층의 열확산방지 효과가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 도 2을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재는 단열재층(100) 일면에 적층된 열확산방지층(30)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 열확산방지층(30)은 외부에서 화재가 발생시 단열재층(100)에 전달되는 열원을 억제하기 위한 성능이 우수하고, 휨강도가 우수하여 복합단열재의 변형을 억제할 수 있다.
본 발명의 열확산방지층(30)은 시멘트, 골재, 분말 아크릴 수지, 아크릴 섬유, 흑연 및 팽창흑연을 포함하는 바탕조정재로 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 시멘트는 특별히 한정하지는 않으나, 석회 시멘트, 고로질 석회 시멘트, 석고 시멘트, 마그네시아 시멘트, 포틀랜드(portland) 시멘트, 고로 슬래그 시멘트, 플라이 애시 시멘트 및 포틀랜드 포졸란 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 석고 시멘트, 고로 슬래그 시멘트 및 포틀랜드(portland) 시멘트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
포틀랜드 시멘트(KS L 5201)는 주성분으로서 실리카, 알루미늄, 산화철 및 석회를 포함한 원료를 적당한 비율로 혼합하고, 이 혼합물을 소성하여 얻은 클링커에 적량의 석고를 가하여 분말화 한 것이다. 포틀랜드 시멘트의 종류는 1종 보통 포틀랜드 시멘트, 2종 중용열 포틀랜드 시멘트, 3종 조강 포틀랜드 시멘트, 4종 저열 포틀랜드 시멘트, 5종 내황산염 포틀랜드 시멘트로 나누어지며, 본 발명에서는 용도에 따라 각 종류의 포틀랜드 시멘트를 모두 적용할 수 있다.
고로 슬래그 시멘트(KS L 5210)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로서 제철공장의 부산물인 고로 슬래그를 첨가한 시멘트로서 후기강도가 높고, 수화열이 적으며, 화학적 저항성, 내열성이 좋다.
플라이 애시 시멘트(KS L 5211)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로 화력발전소의 석탄 연소재(灰)를 첨가한 시멘트로서, 선택 연소재는 구형으로 볼 베어링(ball bearing)효과에 의하여 워커 빌리티의 증대 및 단위 수량을 감소시킨다.
포틀랜드 포졸란 시멘트(실리카 시멘트)(KS L 5401)는 포틀랜드 시멘트에 혼합재로 포졸란(pozzolan)을 첨가한 시멘트로서, 황산염에 강하고 수밀성 및 내열성이 좋다. 상기 포졸란(pozzolan)은 화산회, 화산암의 풍화물로 규산, 백토, 의회암의 풍화물 등을 포함한다.
다음으로, 본 발명의 골재는 하천, 산림, 공유수면, 기타 지상, 지하 등에 부존되어 있는 쇄석용 암석, 모래, 자갈, 슬래그를 포함하며, 골재의 평균입경에 따라 5mm 이상인 조골재(粗骨材), 5mm 이하의 세골재(洗骨材)로 나눌 수 있는데, 본 발명의 골재는 평균입경이 0.15mm ~ 0.6mm, 바람직하게는 0.15mm ~ 0.3mm인 골재를 포함하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 평균입경이 0.15mm ~ 0.6mm, 바람직하게는 0.15mm ~ 0.3mm인 규사가 사용될 수 있다. 만일, 골재의 평균입경이 0.15mm 미만이면 유동성 저하로 인한 작업성의 문제가 있을 수 있고, 0.6mm를 초과하면 표면부의 미장시 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 골재는 시멘트 100 중량부에 대하여 69 ~ 105 중량부, 바람직하게는 78 ~ 96 중량부, 더욱 바람직하게는 82 ~ 92 중량부를 포함할 수 있으며, 만일 골재가 69 중량부 미만으로 포함된다면 분말 아크릴 수지의 사용량이 증가하여 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 105 중량부를 초과한다면 작업성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 분말 아크릴 수지는 본 발명의 열확산방지층(30)에서 각종 물리적 성능을 개선하는 혼화용 폴리머의 역할을 한다.
본 발명의 분말 아크릴 수지는 합성 유기 고분자 물질로서, 열에 의하여 유동성이 생기므로 열가소성 수지라고도 할 수 있다. 통상적으로 단열재용 바탕조정재 조성물에 사용되는 아크릴 수지는 제한없이 포함할 수 있으며 바람직하게는, 퓨어 아크릴 에멀젼 수지, EVA-아크릴 혼성 에멀젼 수지 및 스타이렌-아크릴 에멀젼 수지 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 분말 아크릴 수지는 시멘트 100 중량부에 대하여, 3.2 ~ 4.8 중량부, 바람직하게는 3.6 ~ 4.4 중량부, 더욱 바람직하게는 3.8 ~ 4.2 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 분말 아크릴 수지가 3.2 중량부 미만으로 포함된다면 접착력 저하의 문제가 있을 수 있고, 4.8 중량부를 초과하여 포함된다면 경제성 저하의 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 아크릴 섬유는 아크릴로니트릴(acrylonitrile)을 포함하는 섬유로서, 본 발명의 열확산방지층(30)의 휨강도를 증가시키는 역할을 한다.
본 발명의 아크릴 섬유는 2 ~ 7mm의 길이, 바람직하게는 3 ~ 6mm의 길이, 더욱 바람직하게는 4 ~ 5mm의 길이를 가질 수 있는데, 만일 아크릴 섬유의 길이가 2mm 미만이면 과도한 단섬유로 인해 인장력 강화 효과가 낮은 문제가 있을 수 있고, 7mm를 초과하면 섬유에 의한 작업성이 떨어질 뿐만 아니라, 미장면의 상부로 표면부의 섬유 돌출 등의 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴 섬유는 0.7 ~ 1.1g/m3의 밀도, 바람직하게는 0.8 ~ 1.05g/m3의 밀도, 더욱 바람직하게는 0.85 ~ 1.0g/m3의 밀도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴 섬유는 360 ~ 540MPa의 인장강도, 바람직하게는 405 ~ 495MPa의 인장강도, 더욱 바람직하게는 427 ~ 473MPa의 인장강도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴 섬유는 2,800 ~ 4,200MPa의 탄성계수, 바람직하게는 3,150 ~ 3,850MPa의 탄성계수, 더욱 바람직하게는 3,320 ~ 3,675MPa의 탄성계수를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 아크릴 섬유는 130 ~ 200℃의 녹는점, 바람직하게는 148 ~ 182℃의 녹는점, 더욱 바람직하게는 160 ~ 170℃의 녹는점을 가질 수 있다.
본 발명의 아크릴 섬유는 시멘트 100 중량부에 대하여, 0.4 ~ 0.6 중량부, 바람직하게는 0.45 ~ 0.55 중량부, 더욱 바람직하게는 0.47 ~ 0.53 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 아크릴 섬유가 0.4 중량부 미만으로 포함된다면 휨강성 강화 효과가 낮은 문제가 있을 수 있고, 0.6 중량부를 초과하여 포함된다면 과량의 섬유가 혼입되면서 배합이 어렵고 점도가 급격하게 상승하여 미장 작업이 어려운 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 흑연(Graphite)은 본 발명의 열확산방지층(30)에 포함됨으로서 화재 발생시 화염의 전달시간을 억제할 수 있는 역할을 한다.
본 발명의 흑연으로서 자연흑연 또는 인조흑연이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 비정질 탄소를 고온에서 열처리하거나, 흑연화가 가능한 Capcined petraleum과 Cool tar pitch로 만들어진 인조흑연을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 흑연은 입도가 1 ~ 3 μm, 바람직하게는 1.6 ~ 2.4 μm, 더욱 바람직하게는 1.8 ~ 2.4 μm일 수 있으며, 만일 흑연의 입도가 1 ?m 미만이면 분말도 증가에 따른 가격 상승의 문제가 있을 수 있고, 3 ?m를 초과하면 고른 분산성을 확보하기 어려워 화재 발생시 흑연에 의한 표면부의 화재 반응 면적이 고르지 않은 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 흑연은 탄소 함유량(carbon content)이 75 ~ 95중량%, 바람직하게는 80 ~ 90중량%, 더욱 바람직하게는 83 ~ 87중량%일 수 있다.
본 발명의 흑연은 시멘트 100 중량부에 대하여, 8 ~ 12 중량부, 바람직하게는 9 ~ 11 중량부, 더욱 바람직하게는 9.5 ~ 10.5 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 흑연이 8 중량부 미만으로 포함된다면 화재 지연성능을 충분히 확보하기 어려운 문제가 있을 수 있고, 12 중량부를 초과하여 포함된다면 부착강도가 급격히 저하되는 문제가 있을 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 팽창 흑연은 본 발명의 열확산방지층(30)에 포함됨으로서 화재 발생시 화염의 전달시간을 억제할 수 있는 역할을 한다.
팽창 흑연(Expandable Graphite)은 흑연(Graphite)의 층상구조 특성으로 인해 층상 사이에 원자나 작은 분자를 집어 넣을 수가 있는데, 층상 사이에 황 또는 질소화합물을 주입한 후 열을 가한 후, 그 층이 아코디언처럼 분리가 되면서 입자가 수 백배 팽창한 흑연을 말한다.
본 발명의 팽창 흑연은 팽창 가스가 황일 수 있으며, 팽창 온도는 200 ~ 300℃, 바람직하게는 225 ~ 275℃, 더욱 바람직하게는 237 ~ 263℃일 수 있으며, 팽창율은 350 체적% 이하, 바람직하게는 100 ~ 200 체적%, 더욱 바람직하게는 100 ~ 150 체적%일 수 있다.
또한, 본 발명의 팽창 흑연은 입도가 80 ~ 120 메쉬(mesh), 바람직하게는 90 ~ 110 메쉬, 더욱 바람직하게는 95 ~ 105 메쉬일 수 있으며, 만일 팽창 흑연의 입도가 80 메쉬 미만이면 입경이 굵어져 분산성을 고르게 얻기 힘든 문제가 있을 수 있고, 120 메쉬를 초과하면 입자가 가늘어져 가격이 급격하게 상승하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 팽창 흑연은 탄소 함유량(carbon content)이 97 ~ 100 중량%, 바람직하게는 98 ~ 99.7 중량%, 더욱 바람직하게는 98.5 ~ 99.5 중량%일 수 있다.
본 발명의 팽창 흑연은 시멘트 100 중량부에 대하여, 2.4 ~ 3.6 중량부, 바람직하게는 2.7 ~ 3.3 중량부, 더욱 바람직하게는 2.8 ~ 3.2 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 팽창 흑연이 2.4 중량부 미만으로 포함된다면 화재 발생시 화염의 전달시간이 현저히 감소하고, 3.6 중량부를 초과하여 포함된다면 경제성의 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 열확산방지층(30)은 흑연 및 팽창흑연을 1 : 0.2 ~ 0.4 중량비, 바람직하게는 1 : 0.24 ~ 0.36 중량비, 더욱 바람직하게는 1 : 0.27 ~ 0.33 중량비로 포함할 수 있다. 만일, 흑연 1 중량비에 대하여 팽창흑연을 0.2 중량비 미만으로 포함한다면 최적의 팽창성을 확보하는데 어려운 문제가 있을 수 있고, 0.4 중량비를 초과하여 포함한다면 과량의 팽창으로 인한 표면부가 화재시 폭열되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 열확산방지층(30)의 바탕조정재는 물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 물은 시멘트 100 중량부에 대하여, 28 ~ 42 중량부, 바람직하게는 31 ~ 39 중량부, 더욱 바람직하게는 33 ~ 37 중량부를 포함할 수 있다. 만일, 물이 58 중량부 미만으로 포함된다면 작업성 저하의 문제가 있을 수 있고, 42 중량부를 초과하여 포함된다면 시공시 흘러내림의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 바탕조정재는 KS F 4042 규정에 의해 측정시, 4.6 ~ 7.0 Mpa의 휨강도, 바람직하게는 5.2 ~ 6.4 Mpa의 휨강도, 더욱 바람직하게는 5.5 ~ 6.1 Mpa의 휨강도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 바탕조정재는 KS F 2257-8 규정에 의해 측정시, 12 ~ 18 분의 연소도달 시간, 바람직하게는 13 ~ 17 분의 연소도달 시간, 더욱 바람직하게는 14 ~ 16 분의 연소도달 시간을 가질 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 보탕조정재는 국토해양부 고시 제 2012-624호의 한국 산업표준 KS F 2257-8(건축부재의 내화 시험 방법- 수직 비내력 구획부재의 성능 조건)에서 규정하는 내화성능에서 15분 차염성능을 만족해야 하는 화재확산방지구조 규정에 의해 측정시, 12 ~ 18 분의 연소도달 시간, 바람직하게는 13 ~ 17 분의 연소도달 시간, 더욱 바람직하게는 14 ~ 16 분의 연소도달 시간을 가질 수 있다.
KS F 2257-8 규정에 의한 측정은 스티로폼 상부에 중도는 본 발명의 바탕조정재와 상도는 일반적으로 사용되는 난연 2등급의 아크릴계 외장마감재로 마감한 시험체에 대하여 아크릴계 외장 마감재 부위에 화염으로 가열하여 외부의 열이 외장마감재와 본 발명의 바탕조정재를 거쳐 최종적인 후면부의 단열재가 열분해 혹은 붕괴가 되는 지점에 도달하는 시간을 측정하는 방법일 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다층 구조를 가지는 복합단열재는 열확산방지층(30) 일면에 적층된 표면층(40)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 표면층(40)은 열반사성 물질로 냉방부하를 억제할 수 있으며, 페놀폼(Phenolic foam), 석고보드 및 진공 단열재 중 1종 이상을 포함하는 차열마감재로 구성될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
실시예 1 : 바탕조정재의 제조
시멘트(1종 포틀랜드 시멘트, 분말도 : 3,800cm3/g) 100 중량부에 대하여, 골재인 규사(평균 입경 : 0.2mm) 87 중량부, 분말 아크릴 수지(다우케미칼 사) 4 중량부, 아크릴 섬유(Forta 사, 길이 : 4.5mm) 0.5 중량부, 흑연(테크노코리아 사, 입도 : 2 μm) 10 중량부, 팽창흑연(삼정씨엔지 사, ES 100 C 10, 입도 : 100 메쉬) 3 중량부를 혼합한 후 1분 동안 62rpm으로 믹싱(mixing)한다. 그 뒤, 시멘트 100 중량부에 대하여 물 35 중량부를 투입한 후 30초 동안 62rpm으로 저속 믹싱(mixing)한 후, 30초 동안 정지한다. 마지막으로, 다시 1분 동안 125rpm으로 고속 믹싱(mixing)하여 바탕조정재를 제조하였다.
실시예 2 ~ 실시예 5, 비교예 1 ~ 4
실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 바탕조정재를 제조하였다. 다만, 표 1에 기재된 바와 같이 성분들의 함량을 달리하여 실시예 2 ~ 5 및 비교예 1 ~ 4의 단열재용 바탕조정재를 제조하였다.
실시예 6
실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 바탕조정재를 제조하였다. 다만, 입도가 100 메쉬(mesh)인 팽창흑연 대신 아닌 입도가 90 메쉬(mesh)인 팽창흑연을 사용하여 단열재용 바탕조정재를 제조하였다.
실시예 7
실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 바탕조정재를 제조하였다. 다만, 입도가 100 메쉬(mesh)인 팽창흑연 대신 아닌 입도가 110 메쉬(mesh)인 팽창흑연을 사용하여 단열재용 바탕조정재를 제조하였다.
비교예 5
실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 바탕조정재를 제조하였다. 다만, 입도가 100 메쉬(mesh)인 팽창흑연 대신 아닌 입도가 60 메쉬(mesh)인 팽창흑연을 사용하여 단열재용 바탕조정재를 제조하였다.
비교예 6
실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 바탕조정재를 제조하였다. 다만, 입도가 100 메쉬(mesh)인 팽창흑연 대신 아닌 입도가 140 메쉬(mesh)인 팽창흑연을 사용하여 단열재용 바탕조정재를 제조하였다.
실험예 1 : 바탕조정재의 물성 측정
상기 실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 6에서 제조한 바탕조정재의 휨강도 및 연소도달 시간을 하기 방법에 의거하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) 휨강도 측정(MPa)
제조된 바탕조정재에 대해 KS F 4042 규정에 의해 휨강도를 측정하였다.
2) 연소도달시간 측정(min)
제조된 바탕조정재에 대해 KS F 2257-8에서 규정하는 내화성능에서 15분 차염성능을 만족해야 하는 화재 확산방지 구조 규정에 의해 연소도달시간을 측정하였다.
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에서 제조된 바탕조정재는 실시예 4에서 제조된 바탕조정재보다 휨강도를 유사하지만 연소도달시간이 현저히 긴 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 ~ 3에서 제조된 바탕조정재는 실시예 5에서 제조된 바탕조정재보다 휨강도가 우수하고, 연소도달시간이 현저히 긴 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 ~ 3에서 제조된 바탕조정재는 비교예 1 ~ 3에서 제조된 바탕조정재보다 휨강도는 유사하지만, 연소도달시간이 현저히 긴 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1, 6 ~ 7에서 제조된 바탕조정재는 비교예 5에서 제조된 바탕조정재보다 휨강도는 유사하지만, 연소도달시간이 현저히 긴 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1, 6 ~ 7에서 제조된 바탕조정재는 비교예 6에서 제조된 바탕조정재보다 연소도달시간은 유사하지만, 휨강도는 현저히 우수함을 확인할 수 있었다.
Claims (10)
- 건축물의 외벽 또는 내측벽에 부착되는 복합단열재에 있어서,
상기 복합단열재는 제1단열기재부 및 제2단열기재부가 교대로 나열되어 일체화된 단열재층;을 포함하고,
상기 제1단열기재부는 페놀폼(Phenolic foam), 석고보드 및 진공단열재 중 1종 이상을 포함하고,
상기 제2단열기재부는 스티로폼(Styrofoam), 아이소핑크, 우레탄계 단열재 및 폴리올레핀계 단열재 중 1종 이상을 포함하며,
상기 단열재층이 건축물의 외벽 또는 내측벽에 부착시, 최하부에는 제1단열기재부가 위치하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제1항에 있어서, 상기 복합단열재는
상기 단열재층 일면에 적층된 열확산방지층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제2항에 있어서, 상기 복합단열재는
상기 열확산방지층의 일면에 적층된 표면층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제3항에 있어서,
상기 표면층은 페놀폼(Phenolic foam), 석고보드 및 진공단열재 중 1종 이상을 포함하는 차열마감재로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제2항에 있어서,
상기 열확산방지층은 시멘트, 골재, 분말 아크릴 수지, 아크릴 섬유, 입도가 1 ~ 3μm인 흑연 및 입도가 80 ~ 120 메쉬(mesh)인 팽창흑연을 포함하는 바탕조정재로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제5항에 있어서,
상기 바탕조정재는 시멘트 100 중량부에 대하여, 골재 69 ~ 105 중량부, 분말 아크릴 수지 3.2 ~ 4.8 중량부, 아크릴 섬유 0.4 ~ 0.6 중량부, 흑연 8 ~ 12 중량부 및 팽창흑연 2.4 ~ 3.6 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제5항에 있어서,
상기 흑연 및 팽창흑연은 1 : 0.2 ~ 0.4 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제5항에 있어서,
상기 아크릴 섬유는 3 ~ 6mm의 길이, 0.7 ~ 1.1g/m3의 밀도, 360 ~ 540MPa의 인장강도, 2,800 ~ 4,200MPa의 탄성계수 및 130 ~ 200℃의 녹는점을 가지는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제1항에 있어서,
상기 골재는 평균입경이 0.15 ~ 0.6mm인 규사를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
- 제5항에 있어서,
상기 바탕조정재는 KS F 4042 규정에 의해 측정시, 4.6 ~ 7.0 MPa의 휨강도를 가지고,
KS F 2257-8 규정에 의해 측정시, 12 ~ 18 분의 연소도달 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 다층 구조를 가지는 복합단열재.
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