KR20220048327A - 복합 단열재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합 단열재에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 보온, 단열, 차음 효과가 우수하고, 동시에 내구성이 뛰어난 복합 단열재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 복합 단열재에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 보온, 단열, 차음 효과가 우수하고, 동시에 내구성이 뛰어난 복합 단열재에 관한 것이다.
일반적으로 자동차, 선박, 건축물 내외벽, 건축물 내외부 배관 등에서 발생하는 진동, 소음이 외부로 전달되는 것을 줄이고, 단열효과를 주도록 글래스 울(Glass wool), 미네랄 울(mineral wool) 등과 같은 섬유 부재(Fibrous material), 우레탄 폼(Urethane foam), 스펀지와 같은 발포성 합성수지 등의 단열재가 사용되고 있다.
그러나 이러한 종래의 방진, 방음 및 단열재의 경우, 유독성 물질의 발생 또는 안전상의 이유 등으로 인해, 이들 사용에 있어 제한을 받는 경우가 있어 왔다. 특히, 우레탄 폼과 같은 발포성 합성수지의 경우, 가연성이기 때문에 제조 또는 화재시 유해한 독성 물질이 발생하며, 글래스 울 등의 유리화 섬유의 경우, 낮은 기계적 강도로 인해 그 사용시 유리 극세사가 비산하고, 이로 인해 작업 시 어려움이 있었다.
특히 종래의 방음재는 자동차, 선박, 건축물 내외벽, 건축물 내외부 배관 등의 적용시 흡음성을 갖는 구조로 인해서 소음원에서 발생하는 소음 저감에는 효과적이었다. 그러나 소음원에서 발생하는 소음 및/또는 진동을 이웃한 공간으로 도달되지 못하도록 차단하는 차음 및/또는 제진에 있어서, 종래의 방음재는 그 효과가 충분하지 못한 경우가 대부분이었다.
따라서 인체에 해로운 독성 물질이 발생하지 않으면서 우수한 단열 성능, 난연성능 및 소음·진동 차단 성능을 갖는 단열 재료의 개발이 요구되고 있다. 한편, 진동이 발생하는 적용처는 잦은 진동으로 인한 내구성이 현저히 저하될 우려도 있다. 따라서 상기와 같은 효과를 가짐과 동시에 이러한 효과가 오랜 기간 유지, 지속될 수 있는 내구성을 갖는 단열재료에 대한 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 우수한 단열 성능, 난연 성능, 소음·진동 차단 성능, 방음 성능 및 이와 같은 효과가 오랜 기간 유지될 수 있는 내구성을 갖춘 복합 단열재를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 피부착면에 부착되는 제1난연스폰지, 및 상기 제1난연스폰지 상에 구비되며 내부에 공기층을 구비한 부재가 적어도 2 개 적층되고 부재 간 일체로 고정된 적층부재를 포함하는 복합 단열재를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 적층부재 상에 배치되는 제2난연스폰지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 적층부재 상에 배치되는 제2난연스폰지, 상기 제2난연스폰지 상에 배치되는 마감부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 적층부재 상에 배치되는 제2난연스폰지, 상기 제2난연스폰지 상에 배치되는 부착층, 상기 부착층 상에 배치되는 마감부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 마감부재에는 서로 일정 간격 이격되고 복수개로 형성되는 제1 관통홀이 형성되고, 상기 부착층에는 상기 제1 관통홀에 대응되는 위치에 제2 관통홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 적층부재는 부재 간 열융착 또는 폴리우레탄계 접착성분을 포함하는 접착제를 통해 부재 간 일체로 고정된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 폴리우레탄계 접착조성물은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트를 포함하는 디이소시아네이트 성분 50 ~ 70 중량%와, 중량평균분자량이 1200 ~ 1500인 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 폴리올 성분 30 ~ 50중량%가 반응하여 생성된 우레탄 프리폴리머와 폴리프로필렌 옥사이드 트리올을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올 성분으로써 폴리에스테르 폴리올을 더 포함하며, 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산을 포함하는 산성분과 에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 및 트리메틸올 프로판을 포함하는 디올성분이 반응된 에스테르 화합물과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG)이 중·축합된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌글리콜 100 중량부에 대해서 15 ~ 25중량부로 포함될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 피부착면에 부착되는 제1난연스폰지; 상기 제1난연스폰지 상에 배치되는 부착층; 및 상기 부착층 상에 배치되는 마감부재를 포함하는 복합 단열재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 마감부재에는 서로 일정 간격 이격되고 복수개로 형성되는 제1 관통홀이 형성되고, 상기 부착층에는 상기 제1 관통홀에 대응되는 위치에 제2 관통홀이 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 복합 단열재는 우수한 단열 성능, 난연 성능, 소음·진동 차단 성능, 방음 성능을 가지며, 이와 같은 효과가 잦은 진동 등의 열악한 환경에서도 오랜 기간 유지될 수 있는 내구성을 갖춤에 따라서 자동차, 선박, 건축물 내외벽, 건축물 내외부 배관 등에 널리 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합 단열재를 나타낸 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도1 및 도2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 단열재는 피부착면에 부착되는 제1난연스폰지(10), 및 상기 고무시트 상에 구비되며 내부에 공기층을 구비한 부재(51)가 적어도 2 개 적층되고, 부재 간에 일체로 고정된 적층부재(50)를 포함하여 구현된다.
상기 제1난연스폰지(10)는 복합 단열재의 적용처, 예를 들어 자동차 천장, 선박의 기계실 벽면, 건축물의 내외벽과 같은 피부착면에 접하게 되는 층으로서, 단열재에 사용되는 공지된 난연스폰지의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 제1난연스폰지(10)는 스폰지에 난연액을 함침시켜 건조한 것일 수 있다. 난연성능을 갖는 스폰지는 화재 발생시에 화염의 전파를 방지할 수 있는 이점이 있고, 스폰지 자체의 다공성 구조에 따라서 단열, 방음, 차음 등의 효과를 발현하기에 유리하다. 상기 제1스폰지의 두께는 0.5 ~ 150㎜일 수 있는데 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로 상술한 제1난연스폰지(10) 상에는 부재(51)가 적어도 2개 적층된 적층부재(50)가 배치된다. 상기 적층부재(50)는 부재(51) 내부에 구비된 에어층을 통한 차음, 단열 성능 향상을 주목적 한다. 상기 부재(51)는 공기층을 갖춘 알루미늄 포일층일 수 있다. 상기 부재(51)는 일예로 허니콤브, 원형, 타원형 등의 형상을 갖는 빈 공간이 형성되도록 격벽을 구비한 지지부재(55)를 내부에 구비하고, 상기 지지부재(55)의 외부를 둘러싸면서 외기와 밀폐시킨 형태의 공지된 마감부재의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 상기 부재(51) 내부의 공기층(57)은 상기 빈 공간에 형성될 수 있다.
상기 부재(51)은 1층의 두께가 0.5 ~ 100㎜일 수 있는데 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 부재(51)는 적어도 2개가 수직방향으로 적층되어 일체로 고정된 적층부재(50)를 형성하며, 이때 각 층은 열융착 또는 접착제로 형성된 접합층(60)을 통해 고정될 수 있다. 만일 부재(51) 간의 비접착된 부분이 있는 경우 해당 부분이 잦은 진동에 의해 이격이 커질 수 있고, 진동 시 이격 부분의 마찰로 인해 소음이 발생할 수 있는 우려가 있다.
상기 열융착을 통해 형성된 접합층(60)은 공지된 핫멜트 재료를 통해 형성될 수 있으며, 일예로 핫멜트 파우더, 핫멜트 필름일 수 있다. 또한, 핫멜트 재료의 재질은 공지된 핫멜트 재질일 수 있고, 예를 들어 저융점 폴리에스테르, 저융점 폴리올레핀 수지일 수 있다. 한편 핫멜트 재료는 열 또는 초음파을 통해 접합층을 형성할 수 있다.
한편, 상기 접합층(60)은 접착제를 통해 형성된 것일 수 있다. 상기 접착제는 마감부재(90) 간의 접착에 사용되는 공지된 접착제, 예를 들어 폴리우레탄계, 아크릴계, 폴리에스테르계, 에폭시계 등의 접착제를 사용할 수 있다. 다만, 내후성 특히 내수성이 우수하고, 잦은 진동 등에 의해서 깨지거나 접착력의 약화를 방지하며, 열에 의해서 접착성능의 저하를 최소화하기 위해서 바람직하게는 폴리우레탄계 접착제 사용하는 것이 좋다.
상기 폴리우레탄계 접착제는 내수성, 내열성이 우수하다고 알려진 공지의 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 내수성, 내열성에 더하여 잦은 진동 등 외력이 끊임없이 가해지는 환경에서 접착 내구성을 현저하게 발현하기 위해서 바람직하게는 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트를 포함하는 디이소시아네이트 성분 50 ~ 70 중량%와, 중량평균분자량이 1200 ~ 1500인 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 폴리올 성분 30 ~ 50중량%가 반응하여 생성된 우레탄 프리폴리머와 폴리프로필렌 옥사이드 트리올을 포함하는 폴리우레탄계 접착조성물을 사용할 수 있다.
이때, 우레탄 프리폴리머를 형성하는 상기 디이소시아네이트 성분은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트 이외에 메틸렌디페닐 디이소시아네이트(methylenediphenyl diisocyante, MDI), p-페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate, PPDI), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(1,5-naphthalene diisocyanate, NDI), 이소포론 디이소시아네이트(isoporon diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 자이렌 디이소시아네이트(Xylene diisocyanate, XDI), 노보네인 디이소시아네이트(Norbornane diisocyanate, NBDI) 및 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Trimethyl hexamethylene diisocyanate, TMDI) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있으며, 고온에서의 보다 향상된 접착성능의 발현 측면에서 바람직하게는 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트를 더 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트와 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트를 1:0.2 ~ 0.4 중량비로 포함하는 것이 좋다. 만일 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트의 중량이 0.2 중량비 미만으로 구비 시 목적하는 고온에서의 향상된 접착력을 달성하기 어려울 수 있으며, 만일 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트의 중량이 0.4 중량비를 초과하여 구비되는 경우에는 잦은 진동이 가해지는 상황에서 폴리우레탄 접착조성물을 통해 경화되어 형성된 접착층이 깨질 수 있어서 적층부재의 박리가 가속화될 우려가 있다.
또한, 우레탄 프리폴리머를 형성하는 폴리올은 중량평균분자량이 1200 ~ 1500인 폴리에틸렌글리콜을 포함할 수 있는데, 중량평균분자량이 1200 미만일 경우 접착력 및 내수성이 저하될 수 있으며, 중량평균분자량이 1500을 초과하는 경우에는 도막성이 저하되고, 진동이 있는 환경에서 접착 내구성이 저하되는 등 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 폴리올은 폴리에스테르 폴리올을 더 포함할 수 있다. 폴리에스테르 폴리올은 내수성을 약화시킬 수 있지만 잦은 진동이 가해지는 열악한 환경에서 접착 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산을 포함하는 산성분과 에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 및 트리메틸올 프로판을 포함하는 디올성분이 반응된 에스테르화물과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG)이 중·축합된 것일 수 있다.
상기 산성분은 테레프탈산 이외에 공지된 다가 카르복시산이나, 지방족 다가 카르복시산을 더 포함할 수 있으나, 지방족 다가 카르복시산은 내수성을 저하시킬 우려가 있어서 방향족 다가 카르복시산만을 포함하는 것이 좋고, 원가를 고려 시 테레프탈산만을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디올성분은 디올성분 전체 몰을 기준으로 네오펜틸글리콜 15 ~ 25 몰%, 트리메틸올 프로판을 5 ~ 10몰%로 포함하며, 에틸렌글리콜을 잔량으로 포함할 수 있다. 네오펜틸글리콜과 트리메틸올 프로판이 위와 같은 함량범위를 만족할 때 향상된 내열성과 접착력을 발현하며, 함량범위를 벗어나는 경우 목적하는 수준의 내열성, 접착력을 달성하기 어렵거나, 내수성이 현저히 저하될 우려가 있다.
이러한 산성분과 디올성분은 1: 0.9 ~ 1.1의 몰비로 에스테르화 반응하여 에스테르 화합물을 형성할 수 있으며, 형성된 에스테르 화합물이 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG)과 중·축합되어 폴리에스테르 폴리올을 형성할 수 있다. 이때 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜은 에스테르 화합물 중량기준 20 ~ 30 중량%가 되도록 포함되는 것이 바람직하다. 만일 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜이 20중량% 미만으로 포함되는 경우 내수성이 저하될 수 있으며, 30중량%를 초과할 경우 접착력이 저하되고, 잦은 진동에 의해 구현된 접착층이 깨질 우려가 있다.
상술한 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌글리콜 100 중량부에 대해서 15 ~ 25중량부로 포함될 수 있는데, 이와 같은 범위를 만족할 경우 보다 향상된 접착력, 내열성, 내수성, 잦은 진동 등의 열악한 조건에서도 우수한 접착 내구성을 동시에 발현하기에 유리할 수 있다.
상술한 디이소시아네이트 성분과 폴리올 성분은 각각 50 ~ 70중량%, 30 ~ 5 0중량%로 우레탄 프리폴리머에 포함될 수 있으며, 제조된 우레탄 프리폴리머의 수평균분자량은 3500 ~ 6000일 수 있고, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하기에 보다 유리할 수 있다. 상기 디이소시아네이트 성분과 폴리올 성분은 폴리우레탄계 접착제를 제조 시 사용하는 공지의 중합방법을 사용하여 우레탄 프리폴리머로 제조될 수 있어서 본 발명은 이에 대해서는 중합 시 구체적 방법, 조건, 부가될 수 있는 촉매 등에 대해서 특별히 한정하지 않는다. 또한, 폴리올 중 폴리에스테르 폴리올의 제조방법 역시 통상의 폴리에스테르 제조방법에 의할 수 있으며, 이에 따라 본 발명은 중합 시 구체적 방법, 조건, 부가될 수 있는 촉매 등에 대해서 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 상술한 우레탄 프리폴리머는 폴리프로필렌 옥사이드 트리올과 함께 가교되어 폴리우레탄계 접착성분을 형성하는데, 다른 종류의 폴리올, 예를들어 프로필렌 글리콜 등과 가교될 때에 대비해 진동, 열이 가해지는 환경에서의 접착내구성 등 본 발명이 목적하는 효과를 발현하기 유리할 수 있다. 이때 우레탄 프리폴리머와 폴리프로필렌 옥사이드 트리올은 1 : 0.7 ~ 1.0 중량비로 포함될 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 목적을 달성하는데 보다 유리할 수 있다. 한편, 가교반응은 30 ~ 100℃ 온도조건에서 10분 ~ 10시간 동안 수행될 수 있으며, 온도조건과 시간은 가교반응을 촉진하는 경화촉지제의 부가를 통해 적절히 조절될 수 있다. 경화촉진제는 일예로 포타슘 올리에이트(Potassium oleate), 테트라-2-에틸-헥실 티타네이트(tetra-2-ethyl-hexyltitanate), 주석(IV) 클로라이드(Tin(Ⅳ) Chloride), 철(Ⅲ) 클로라이드(Iron(Ⅲ) Chloride), 디부틸 틴 디라우레이트(DBTL), 아연-나프텐산(Zn-naphthenate), 납-나프텐산(Pb-naphthenate), 코발트-나프텐산(Co-naphthenate), 칼슘-나프텐산(Ca-naphthenate), 트리에틸아민(triethyl amine, TEA), N-N-디에틸사이클로헥실아민(N,N-diethylcyclohexylamine), 2,6-디메틸모포린(2,6-dimethylmorphorine), 트리에틸렌 디아민(DABCO, triethylene diamine), 디메틸아미노에틸 아디페이트(dimethylamino ethyl adipate), 디에틸에탄올아민(diethylethanolamin), N,N-디메틸벤질아민(N,N-dimethylbenzyl amin), DBU(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene), DBN(1,5-Diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene) 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 이때 경화촉진제는 상술한 우레탄 프리폴리머와 폴리프로필렌 옥사이드 트리올 중량 총합을 기준으로 5 ~ 10중량%로 포함될 수 있다.
한편, 상술한 적층부재(50)와 제1난연스폰지(10) 사이에는 별도의 접착층이 구비되어 이를 통해 두 부재가 서로 일체화 될 수 있다. 상기 접착층(미도시)은 공지된 접착층일 수 있고, 난연성분을 함유한 난연접착제를 통해 구현될 것일 수 있다. 또는 상기 접착층은 상술한 적층부재에 사용된 접합층과 동일한 방법, 재료를 통해서 구현된 것일 수 있다.
또한, 상술한 적층부재(50) 상에는 제2난연스폰지(70)를 더 구비할 수 있다. 상기 제2난연스폰지(70)는 마감부재에 사용되는 공지된 난연스폰지의 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 스폰지에 난연성분을 함침시켜 제조한 것일 수 있다. 또한, 상기 제2난연스폰지(70)는 상술한 제1난연스폰지(10)와 동종의 것 또는, 스폰지의 재질이 다르거나 및/또는 함침된 난연성분이 다른 이종의 것일 수 있다. 또한, 상기 제2난연스폰지(70)는 두께가 상술한 제1난연스폰지(10) 보다 두께가 두꺼울 수 있다. 상기 제2난연스폰지(70)는 적층부재(50)에 가해지는 외부 충격을 저감시켜 적층부재의 깨짐, 파손을 방지하면서, 차음, 방음, 단열의 효과를 복합 단열재에 더 부가할 수 있는 이점이 있다. 상기 제2난연스폰지(70)는 두께가 0.5 ~ 200㎜일 수 있는데 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 제2난연스폰지(70)와 적층부재(50) 사이에는 접착층이 구비되어 이를 통해 두 부재가 서로 일체화 될 수 있다. 상기 접착층은 공지된 접착제로 구현된 것일 수 있고, 난연성분을 함유한 난연접착제를 통해 구현될 것일 수 있다. 또는 상기 접착층은 상술한 적층부재에 사용된 폴리우레탄계 접착제를 통해서 구현된 것일 수 있다.
한편, 상기 제2난연스폰지(70) 상에는 마감부재(90)가 더 배치될 수 있다. 상기 마감부재(90)는 일예로 산업용 알루미늄포일(Aluminum Foil)과 글라스얀(Glass Yarn)으로 이루어진 것이고 두께는 0.2 ~ 1mm일 수 있고, 일예로 0.4mm인 것일 수 있다.
또한, 상기 마감부재(90)는 직물 및 레자 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 이를 통해 마감부재(90)는 화염 전파의 방지가 우수할 수 있고, 화려한 외관을 형성할 수 있다. 또한 마감부재(90)는 레자로 마감 처리될 수 있으며 이때 레자에는 타공처리가 될 수 있다.
한편, 상기 제2난연스폰지(70)와 마감부재(90)가 사이에는 부착층(80)이 더 배치될 수 있다. 여기서, 부착층(80)은 상술한 접착층(60)과 동일한 구성으로 마련될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 마감부재(90)에는 서로 일정 간격 이격되고 복수개로 형성되는 제1 관통홀(H1)이 형성되고, 부착층(80)에는 제1 관통홀(H1)에 대응되는 위치에 제2 관통홀(H2)이 형성될 수 있다. 따라서, 제1 관통홀(H1)과 제2 관통홀(H2)은 연통될 수 있다.
그리고, 제1 관통홀(H1) 및 제2 관통홀(H2)이 형성됨으로 인하여, 복합 단열재(1)의 흡음성능이 향상될 수 있다. 또한, 제1 관통홀(H1) 및 제2 관통홀(H2)은 동일한 크기로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 관통홀(H1)의 지름은 5파이로 마련될 수 있고, 제1 관통홀(H1)들 사이의 거리는 13피치로 마련될 수 있다.
또한, 제1 관통홀(H1) 및 제2 관통홀(H2)의 크기가 커질수록 흡음성능이 더욱 향상될 수 있다. 그리고, 제1 관통홀(H1)들 사이의 거리가 줄어들수록 흡음성능이 더욱 향상될 수 있다.
도3 및 도4를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 복합 단열재(1)는 피부착면에 부착되는 제1난연스폰지(10), 상기 제1난연스폰지(10) 상에 배치되는 부착층(80) 및 상기 부착층(80) 상에 배치되는 마감부재(90)를 포함하여 구현될 수 있다.
그리고, 상기 마감부재(90)에는 서로 일정 간격 이격되고 복수개로 형성되는 제1 관통홀(H1)이 형성되고, 상기 부착층(80)에는 상기 제1 관통홀(H1)에 대응되는 위치에 제2 관통홀(H2)이 형성될 수 있다.
또한, 제1난연스폰지(10), 부착층(80), 마감부재(90), 제1 관통홀(H1) 및 제2 관통홀(H2)에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
하기의 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.
<실시예1>
두께가 100㎜인 제1난연스폰지, 두께가 25㎜이고 내부에 공기층을 구비한 알루미늄 포일층인 부재 2개, 두께가 100㎜인 제2난연스폰지를 준비했다.
이후, 하기의 준비예에서 제조된 폴리우레탄계 접착조성물을 부재 상부면에 도포한 뒤, 나머지 부재를 적층시켜 40℃에서 8시간 경화시킨 적층부재를 제조한 뒤, 제1난연스폰지, 적층부재, 제2난연스폰지 순으로 적층시키되, 각 부재 사이에는 하기의 준비예에서 제조된 폴리우레탄계 접착조성물을 개재시키고 동일한 조건에서 경화시켜 일체화된 하기 표 1과 같은 복합 단열재를 구현했다.
* 폴리우레탄계 접착조성물 준비예
먼저, 우레탄 프리폴리머를 제조했다. 구체적으로 3구 플라스크에 중량평균분자량이 1200 ~ 1500인 폴리에틸렌글리콜 35 중량부를 투입한 뒤 질소 가스를 투입하였다. 다음으로 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트 65중량부를 투입하고, 약 63℃로 가열하고 교반하여 약 5시간 동안 유지 반응시켰다. 이후 이소시아네이트기를 측정하여 약 17.5%가 되었을 때 반응을 종료하여 수평균분자량이 약 4000인 우레탄 프리폴리머를 얻었다.
이후, 준비된 우레탄 프리폴리머와 폴리프로필렌 옥사이드 트리올을 1: 0.8 중량비로 혼합하고, 이들 중량 총합을 기준으로 트리에틸아민 1중량%, 디부틸 틴 디라우레이트(DBTL) 1중량%를 더 혼합하고, 용매로 MEK를 투입, 교반하여 폴리우레탄계 접착조성물을 제조하였다.
<실시예 2 ~ 7>
실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 준비예의 폴리우레탄계 접착조성물의 조성을 변경하여 하기 표 1과 같은 복합단열재를 제조하였다.
이때, 실시예4의 경우 우레탄 프리폴리머를 제조할 때 폴리올로써 폴리에틸렌글리콜과 함께 폴리에스테르 폴리올을 폴리에틸렌 글리콜 100 중량부에 대해서 20중량부로 혼합해서 사용했다. 이때, 상기 폴리에스테르 폴리올은 에스테르 반응조에 테레프탈산(TPA)인 산성분과, 디올성분 기준 네오펜틸글리콜 15몰%, 트리메틸올 프로판 5몰% 및 잔량의 에틸렌글리콜로 이루어진 디올성분 1:1의 몰비로 투입한 후 250℃의 온도에서 통상적인 방법으로 반응시켜 에스테르 화합물을 제조한 뒤, 제조된 에스테르 화합물 중량 기준 20중량%가 되도록 평균중량분자량이 3400인 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG)을 투입한 후，최종 감압도가 1.0Torr 이하가 되도록 서서히 감압하면서 285℃까지 승온 및 축중합하여 제조된 것을 사용하였고, 최종 제조된 우레탄 프리폴리머의 수평균분자량은 약 5050 이었다.
또한, 실시예5의 경우 실시예4와 동일하게 폴리에스테르 폴리올을 제조하되, 에스테르 화합물을 제조한 뒤, PTMG를 투입시키지 않고, 최종 감압도가 1.0Torr 이하가 되도록 서서히 감압하면서 285℃까지 승온 및 축중합하여 제조된 것을 사용하였고, 최종 제조된 우레탄 프리폴리머의 수평균분자량은 약 4230 이었다.
또한, 실시예7의 경우 폴리우레탄계 접착제 대신, 시중에서 구입할 수 있는 에폭시 접착제(AR-16 2액형 접착제)를 사용하였다.
<실험예>
실시예의 복합단열재에 대해서 하기의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 내수성
제조된 복합단열재를 가로, 세로 각각 10㎝인 시편으로 자른 뒤, 각 실시예별 100개의 시편을 준비했다. 이후 준비된 시편들을 80RH%인 습도, 80℃ 온도조건에서 1000시간 동안 방치하였다. 이후 시편들의 각 층의 접착상태를 전문가 10인이 평가하여 층간 박리가 발생하거나 부분적으로 들뜸이 발생한 시편의 개수를 카운팅하였다. 카운팅된 개수가 클수록 내수성이 좋지 않음을 의미한다.
2. 접착 내구성 평가
복합단열재가 잦은 진동과 열이 가해지는 피부착면에 적용된 후 접착내구성 평가를 하였다. 구체적으로 제조된 복합단열재를 가로, 세로 각각 10㎝인 시편으로 자른 뒤, 각 실시예별 100개의 시편을 준비했다. 이후 발생되는 진동이 잘 전파될 수 있는 철판에 각 시편의 제1난연스폰지를 접착제를 통해 부착하되, 이때 사용된 접착제는 각 실시예에서 사용된 접착제와 동일한 것을 사용하였다. 이후 철판의 중앙부분에 PTC소자와 바이브레이터를 장착하여 1000 시간 동안 진동을 가했다. 이때 PTC 소자는 약 60℃로 발열되도록 하였다. 평가 후 시편들의 각 층의 접착상태, 또는 철판과 복합단열재의 접착상태를 전문가 10인이 평가하여 층간 박리가 발생하거나 부분적으로 들뜸, 철판에서의 박리나 부분적 들뜸이 발생한 시편의 개수를 카운팅하였다. 카운팅된 개수가 클수록 진동과 열이 있는 환경에서 접착내구성이 좋지 않음을 의미한다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 실시예7 | |||
| 우레탄 프리폴리머 | 디이소시아네이트 | HDI | HDI | HDI | HDI | HDI | HDI | 에폭시계 접착제 | |
| 폴리올 | PEG1350 | PEG1350 | PEG1350 | PEG1350 100중량부 / 폴리에스테르 폴리올A 20중량부 |
PEG1350 100중량부 / 폴리에스테르 폴리올B 20중량부 |
PEG3000 100중량부 / 폴리에스테르 폴리올 20중량부 |
|||
| 폴리프로필렌 옥사이드 트리올(우레탄 프리폴리머 중량기준 중량비) | 0.8 | 0 | 0 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |||
| 폴리프로필렌 글라이콜(우레탄 프리폴리머 중량기준 중량비) | 0 | 0.8 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||
| 복합단열재 물성 | 내수성 | 3 | 5 | 23 | 4 | 10 | 2 | 20 | |
| 접착내구성 | 17 | 35 | 60 | 1 | 10 | 33 | 91 | ||
표 1을 통해 확인할 수 있듯이, 폴리우레탄계 접착제를 사용한 실시예1 ~ 6이 에폭시계 접착제를 사용한 실시예7에 대비해 내수성과 접착 내구성에 있어서 우수한 것을 확인할 수 있다.
1: 복합단열재
10 : 제1난연스폰지
50: 적층부재 51: 알루미늄포일
55 : 지지부재 57 : 공기층
60 : 접착층 70 : 제2난연스폰지
80 : 부착층 H2 : 제2 관통홀
90 : 마감부재 H1 : 제1 관통홀
50: 적층부재 51: 알루미늄포일
55 : 지지부재 57 : 공기층
60 : 접착층 70 : 제2난연스폰지
80 : 부착층 H2 : 제2 관통홀
90 : 마감부재 H1 : 제1 관통홀
Claims (11)
- 피부착면에 부착되는 제1난연스폰지; 및
상기 제1난연스폰지 상에 구비되며, 내부에 공기층을 구비한 부재가 적어도 2 개 적층되고, 부재 간 일체로 고정된 적층부재;를 포함하는 복합 단열재. - 제1항에 있어서,
상기 적층부재 상에 배치되는 제2난연스폰지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 단열재. - 제1항에 있어서,
상기 적층부재 상에 배치되는 제2난연스폰지, 상기 제2난연스폰지 상에 배치되는 마감부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 단열재. - 제1항에 있어서,
상기 적층부재 상에 배치되는 제2난연스폰지, 상기 제2난연스폰지 상에 배치되는 부착층, 상기 부착층 상에 배치되는 마감부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 단열재. - 제4항에 있어서,
상기 마감부재에는 서로 일정 간격 이격되고 복수개로 형성되는 제1 관통홀이 형성되고,
상기 부착층에는 상기 제1 관통홀에 대응되는 위치에 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 단열재. - 제1항에 있어서,
상기 적층부재는 부재 간 열융착 또는 폴리우레탄계 접착성분을 포함하는 접착제를 통해 부재 간 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 복합단열재. - 제6항에 있어서,
상기 폴리우레탄계 접착성분은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트를 포함하는 디이소시아네이트 성분 50 ~ 70 중량%와, 중량평균분자량이 1200 ~ 1500인 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 폴리올 성분 30 ~ 50중량%가 반응하여 생성된 우레탄 프리폴리머와 폴리프로필렌 옥사이드 트리올이 가교되어 형성된 것을 특징으로 하는 복합 단열재. - 제7항에 있어서,
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올 성분으로서, 폴리에스테르 폴리올을 더 포함하며, 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산을 포함하는 산성분과 에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 및 트리메틸올 프로판을 포함하는 디올성분이 반응된 에스테르화 화합물과 폴리(테트라메틸렌에테르)글리콜(PTMG)이 중·축합된 것을 특징으로 하는 복합단열재. - 제8항에 있어서,
상기 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌글리콜 100 중량부에 대해서 15 ~ 25중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 복합단열재. - 피부착면에 부착되는 제1난연스폰지;
상기 제1난연스폰지 상에 배치되는 부착층; 및
상기 부착층 상에 배치되는 마감부재를 포함하는 복합 단열재. - 제10항에 있어서,
상기 마감부재에는 서로 일정 간격 이격되고 복수개로 형성되는 제1 관통홀이 형성되고,
상기 부착층에는 상기 제1 관통홀에 대응되는 위치에 제2 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 단열재.
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2020
- 2020-10-12 KR KR1020200131351A patent/KR102456257B1/ko active IP Right Grant
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