KR20220060610A - 단열재용 면재, 단열재 및 단열재용 면재의 제조방법 - Google Patents

단열재용 면재, 단열재 및 단열재용 면재의 제조방법 Download PDF

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KR20220060610A
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박인성
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김도훈
강길호
하혜민
김채훈
박건표
김한수
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(주)엘엑스하우시스
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Abstract

금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재용 면재가 제공된다.

Description

단열재용 면재, 단열재 및 단열재용 면재의 제조방법{SKIN MATERIAL OF INSULATING MATERIAL, INSULATING MATERIAL, AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 단열재용 면재, 단열재 및 단열재용 면재의 제조방법에 관한 것이다.
건축용 내외장재로 사용되는 단열재는 열의 이동을 방지함으로써 외부 온도 변화가 건축물의 내부 온도에 미치는 영향을 감소시켜 보다 적은 에너지로 일정한 실내 온도를 유지할 수 있다. 이러한 단열재는 일반적으로 실질적으로 단열 역할을 수행하는 발포체와 발포체를 둘러싼 면재로 구성되어 있다.
단열재는 면재를 이용하여 벽체 등에 부착하여 사용되는데, 잘 부착되지 않으면 틈새가 벌어지는 등 구조적 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 그리고, 단열재는 컨베이어 벨트 상에 면재를 배치하고, 상기 면재 사이에 발포성 수지 조성물을 토출하고, 가열로에서 발포, 경화하여 연속적으로 제조할 수 있다. 이때, 면재는 이형 역할을 하고, 발포체의 물성에 영향을 줄 수 있다.
이에, 단열재에 우수한 물성을 부여할 수 있는 면재가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 우수한 부착성, 치수 안정성 및 난연성을 부여하고, 발포체의 물성을 일정 이상으로 유지시킬 수 있는 단열재용 면재를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 상기 면재를 포함하는 단열재를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 상기 면재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재용 면재를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 발포체; 및 상기 발포체의 어느 일면에 부착된 면재를 포함하고, 상기 면재는 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 금속층, 제1 층, 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재용 면재의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 단열재용 면재는 우수한 부착성, 치수 안정성, 인장강도 및 난연성을 부여하고, 발포체의 물성을 일정 이상으로 유지시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 단열재는 상기 면재를 포함하여, 우수한 물성을 유지하고, 구조적 안정성 및 난연성을 나타낼 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재용 면재를 개략적으로 도시한 모식도 입니다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열재용 면재에 복수의 통기홀이 일정 간격을 두고 형성된 것을 개략적으로 도시한 모식도 입니다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면재에 형성된 통기홀의 형상을 개략적으로 도시한 모식도 입니다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 면재를 포함하는 단열재를 개략적으로 도시한 모식도 입니다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 구현예에 따른 단열재용 면재 및 단열재를 설명하도록 한다.
본 발명의 일 구현예는 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재용 면재를 제공한다.
면재는 발포체의 표면에 부착되어 단열재를 구성하는 것으로서, 면재는 일정 이상의 부착력으로 단열재에 구조적 안정성을 부여할 것이 요구된다. 그리고, 단열재는 일반적으로, 컨베이어 벨트 상에 면재를 배치하고, 상기 면재 사이에 발포성 수지 조성물을 토출하고, 가열로에서 발포, 경화하여 연속적으로 제조할 수 있다. 이때, 발포성 수지 조성물은 발포 경화시에 수증기 등의 휘발성 기체가 밖으로 배출(outgasing)되는바, 일정 이상의 통기성을 갖는 면재가 요구된다. 이에, 면재로 부직포 등이 사용되는 경우가 있으나, 발포 및 경화시의 발생하는 휘발성 기체를 충분히 배출시키기 위해 부직포의 통기도를 높이는 경우 부착강도, 치수안정성, 인장강도 및 난연성을 부여하는 것이 어렵다. 그리고, 치수 안정성, 인장강도 등을 높이기 위해 부직포의 통기도는 낮추는 경우 휘발성 기체가 원활히 배출되지 못하고, 발포 조성물의 온도 및 발포압 등이 높아져 발포체의 물성이 저하될 수 있다.
상기 단열재용 면재는 금속층, 제1 층 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체로, 상기 적층체 전체를 관통하는 통기홀을 조절하여 우수한 부착강도, 치수 안정성, 인장강도 및 난연성을 부여하면서, 동시에 발포체의 물성을 일정 이상으로 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재용 면재를 개략적으로 도시한 모식도로서, 상기 면재는 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체로서, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함한다. 이에 따라, 상기 면재는 우수한 부착강도, 치수 안정성, 인장강도 및 난연성을 나타낼 수 있다. 그리고, 발포체 제조시에 발생되는 발포압 및 온도에서도 상기 특성이 저하되지 않을 수 있다.
금속층; 제1 층; 및 제2 층을 포함하는 상기 면재는 약 200㎛ 내지 약 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 면재의 두께가 상기 범위 미만인 경우 기체의 배출(outgasing)은 용이할 수 있으나, 수분이 발포체 내부까지 쉽게 흡수되고, 면재와 발포체간의 부착강도 저하 및 면재 인장강도가 떨어져 생산 중에 면재가 끊어지거나 면재 치수안정성이 떨어지는 문제가 있다. 그리고, 상기 면재의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우 휘발성 기체의 배출(outgasing)이 어려워, 발포 조성물의 온도가 상승하면서 발포체의 물성이 저하될 수 있고 면재의 스트프니스(Stiffness)가 증가되어 발포체와의 부착성이 좋지 않게 되며 가격이 상승하는 문제가 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 면재는 금속층을 포함하여, 적외선 영역의 복사선을 반사시킴으로써 여름에는 실외의 태양 복사열을 차단하고, 겨울에는 실내의 난방 복사열을 보존하여 건축물의 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 난연성을 나타낼 수 있다. 상기 금속층은 단열재의 최외각에 위치할 수 있다.
상기 금속층은 약 5 ㎛ 내지 약 40㎛의 두께를 가질 수 있다. 두께가 상기 범위 미만인 경우에는 난연성이 저하되거나 금속층에 스크래치가 나기 쉽고 그로 인해 난연 특성 발현이 되지 않을 수 있다. 그리고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 가격상승 문제가 있어 비경제적이고, 면재의 권취량이 작아서 작업성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
상기 금속층은 철, 스테인레스강(SUS), 알루미늄, 마그네슘, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 금속층은 알루미늄 호일을 포함하는 알루미늄 박막일 수 있으며, 알루미늄은 비중이 작고, 열 및 전기 전도성이 크다. 그리고, 수분에 대한 저항성이 강하여 우수한 내식성을 부여할 수 있고, 가공성이 높으며 강도를 보강할 수 있고, 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
상기 면재는 상기 금속층의 일면에, 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 층을 포함하여 우수한 치수 안정성을 부여할 수 있다. 특히, 제1 층은 취성이 약한 열경화성 발포체, 예를 들어, 페놀 발포체에 우수한 치수 안정성을 나타내고, 단열재의 압축강도를 향상시키고, 향상된 부착강도를 나타낼 수 있다. 글라스 페이퍼는 글라스 섬유 및 펄프 등의 혼합형태일 수 있다.
상기 면재는 상기 제1 층을 포함하여 우수한 치수 안정성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 면재는 폴리에스테르 필름, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 포함하여 높은 인장강도 및 강성을 부여할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)은 상기 면재에 포함되어, 고온 및 저온의 넓은 온도범위에 대하여 우수한 내열성을 나타낼 수 있다. 그리고 물에 대한 내수성으로 수분 등에 쉽게 노출되어도 온도변화에 대한 치수 변화율을 낮출 수 있다. 이로 인해 더욱 우수한 치수안정성 및 내후성 효과를 나타낼 수 있다. 상기 제1 층은 약 25 ㎛ 내지 약 70 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 면재는 상기 제1 층에서 금속층이 부착되지 않은 다른 일면에, 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하는 제2 층을 포함하여, 가공성을 향상시키면서, 우수한 부착강도 등을 부여할 수 있다. 예를 들어, 상기 부직포는 유리섬유 부직포, 폴리에스테르 섬유 부직포, 폴리프로필렌 섬유 부직포, 폴리에틸렌 섬유 부직포, 나일론 섬유 부직포 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 부직포 일 수 있다. 상기 제2 층은 발포체와 부착되어 우수한 부착강도를 나타낼 수 있다.
상기 제2 층은 약 100㎛ 내지 약 400 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 면재는 상기 제2 층의 두께를 상기 범위로 조절하여, 발포체가 제2 층에 적절히 침투하고, 발포체와 제2 층간의 결합을 향상시키고, 발포체와 제2 층 계면에서는 부착강도를 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 층은 부직포일 수 있으며, 부직포의 엠보 특성을 이용하여 제2 층의 표면적을 적절히 증대시키고, 부착강도를 증대시킬 수 있다.
상기 제2 층은 20Pa 에서 약 0.04 ℓ/cm2·min 내지 약 3 ℓ/cm2·min 의 통기도를 가질 수 있다. 상기 범위의 통기도를 가짐으로써, 발포 조성물에 의해 제2 층이 함침 되지 않으면서 제2 층의 일부에 발포 조성물이 적절히 침투되어 발포체와 제2 층간의 부착강도를 증대시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열재용 면재에 복수의 통기홀이 일정 간격을 두고 형성된 것을 개략적으로 도시한 모식도이다. 상기 면재는 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함한다. 상기 통기홀은 원, 타원, 삼각형, 사각형 등을 포함할 수 있으나, 제한이 있는 것은 아니다. 상기 면재에서 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리(d)는 약 2㎜ 내지 약 10㎜ 이다. 상기 이격거리는 통기홀의 중심과 인접한 다른 통기홀의 중심의 거리일 수 있다.
금속층 및 제1 층을 포함하여, 난연성 및 치수 안정성은 향상시킬 수 있으나, 통기도가 저하되기 쉽다. 이에 따라, 발포시 발생하는 기체가 밖으로 배출(outgasing)되지 못하고, 발포 조성물의 온도가 상승하고 발포 및 경화의 균형이 깨져 발포체의 물성이 저하될 수 있다.
상기 면재는 상기 적층체 전체를 관통하는, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 약 2㎜ 내지 약 10㎜ 인 복수의 통기홀을 포함하여 우수한 부착강도, 치수 안정성, 인장강도 및 난연성을 부여할 수 있다. 이와 동시에, 상기 면재는 발포시 발생하는 기체의 배출 속도, 분산도 및 발포압의 분포 등을 적절히 조절하여 발포체의 물성을 일정 이상으로 유지시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 통기홀 간의 이격거리가 상기 범위 미만인 경우 투습성이 높아지고, 난연성이 저하되며, 치수안정성이 떨어지고, 발포 조성물이 통기홀 사이로 새어 나오기 쉬워 발포체의 물성이 저하되고, 제조 설비 오염이 되는 문제가 있을 수 있다. 통기홀의 이격거리가 상기 범위를 초과하는 경우, 난연성 및 치수 안정성은 좋을 수 있으나, 통기홀 각각에 가해지는 발포압이 커져 에어포켓처럼 부풀어 오르면서 면재의 부착성이 저하될 수 있고, 에어포켓 부분이 발포 경화 후 Void로 형성되어 단열재 물성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 통기홀은 약 0.5㎜ 내지 약 3㎜의 평균 직경을 가질 수 있다. 평균 직경은 상기 통기홀이 원형인 경우 그 직경을 의미하나, 상기 통기홀이 원형이 아닌 다각형인 경우 여러 부분에서 측정한 직경의 평균값을 일컫는다. 통기홀의 평균 직경이 상기 범위 미만인 경우에는 통기도가 낮아지고, 휘발성 기체가 잘 배출(outgasing)되지 않아 발포체의 물성이 저하되고, 면재의 부착강도가 저하되고, 치수안정성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 통기홀의 평균 직경이 상기 범위를 초과하는 경우, 발포 조성물이 통기홀 사이로 새어나올 수 있다. 이에 따라 제조 설비를 오염시켜 제품의 품질이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 상기 통기홀은 면재 내에 균일하게 분포할 수 있으며, 상기 면재는 약 10 개/inch2 내지 160개/inch2의 통기홀을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면재에 형성된 통기홀의 형상을 개략적으로 도시한 모식도이다. 상기 통기홀은 상기 금속층에서, 상기 통기홀 주변부가 상기 면재 외측으로 돌출되고, 상기 제2층에서 상기 통기홀 주변부가 상기 면재 내측으로 함몰될 수 있다. 즉, 상기 금속층에서 상기 통기홀 주변부가 상기 제2층과 멀어지는 방향으로 돌출되고, 상기 제2층에서 상기 통기홀 주변부가 상기 금속층과 가까워지는 방향으로 함몰될 수 있다. 상기 통기홀은 상기와 같은 주변부 형상을 가져, 발포시 발생하는 기체가 일정한 방향성을 갖고 저항 없이 쉽게 배출(outgasing)될 수 있고, 방향성에 따른 효율적인 배출로 인해 효율적으로 면재와 발포체간의 부착성을 유지되고 면재 표면 불량을 방지 할 수 있다. 상기 제2층에서는 상기 통기홀의 주변부가 라운드지게 함몰되고, 상기 금속층에서 상기 통기홀 주변부는 버(burr) 형상을 나타낼 수 있다.
상기 면재는 약 200Pa 의 압력 조건에서, 통기도가 약 0.04 ℓ/cm2·min 내지 약 1 ℓ/cm2·min 일 수 있다. 통기도가 상기 범위 미만인 경우, 발포 조성물의 온도가 상승하여, 발포 및 경화의 균형이 깨지고 발포체의 물성이 저하될 수 있다. 그리고, 발포경화시 발생되는 가스들이 효율적으로 빠져 나갈수 없기 때문에 발포체와 면재 사이 에어포켓이 발생되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 통기도가 상기 범위를 초과하는 경우, 발포 조성물이 면재에서 스며나오면서 제조 설비가 오염되고, 부착 강도가 저하될 수 있다. 또한, 발포 조성물의 발포가 급격히 일어날 수 있으며, 발포체의 물성이 저하될 수 있다.
상기 면재는 상기 통기성과 함께, 발포체에 대하여 약 100gf/25㎜ 내지 약 600gf/25㎜의 우수한 부착강도를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 사용하는 과정에서 우수한 물성을 유지할 수 있다. 그리고, 면재가 난연성을 나타냄에도 불구하고, 화재시에 면재가 쉽게 떨어져 유기물인 발포체가 급속히 화재를 전파시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 면재의 인장강도는 약 50N/25mm 내지 약 400N/25mm 일 수 있다. 예를 들어, 약 80N/25mm 내지 약 400N/25mm 일 수 있다. 상기 면재는 상기 금속층, 제1 층 및 제2 층을 포함하여 상기 범위의 우수한 인장강도를 나타낼 수 있다. 이에, 일정 이상의 두께를 갖는 발포체를 벽체 등에 안정적으로 부착시킬 수 있다. 그리고, 발포 과정에서 쉽게 손상 및 변형되지 않을 수 있으며, 면재 찢어짐을 방지 할 수 있다.
치수 변화의 값은 보통 백분율로 표시하며, 열처리 하기 전·후 등 외부 환경변화에 의한 변화를 의미한다. 상기 면재는 60℃의 온도에서 10분간 물에 함침하여 방치한 경우, 면재가 늘어나고, 이때, 세로 및 가로 방향의 치수 변화의 평균값인 치수변화(I)가 0.2%이하이고, 상기 방치된 면재의 물기를 제거하고 150℃의 온도에서 30분간 건조한 경우, 면재는 수축하게 되며, 세로 및 가로 방향의 치수 변화의 평균값인 치수변화(II)가 0.2%이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 치수변화(I) 및 치수변화(II)는 각각 0.1%이하 일 수 있다.
구체적으로, 버니어캘리퍼스를 사용하여, 길이가 100㎜ 이고 폭이 100 ㎜인 상기 면재를 하기의 식 1에 따라서, 상기 가로 또는 세로 방향의 길이 변화 (%) 를 측정하였다
[식 1]
Dn (%) = (Lb - La)/La Х 100
상기 식 중에서, Dn은 방치 전과 후 사이의 면재의 가로 또는 세로 방향의 길이 변화율 (%)을 나타내고, Lb는 방치 후의 면재의 가로 또는 세로 방향의 길이를 나타내며, La는 방치 전의 면재의 가로 또는 세로 방향의 길이를 나타낸다. 결과적으로 일정온도 및 일정시간의 흡수 환경에의 방치 전, 후의 가로 및 세로의 치수변화율의 평균값인 치수변화(I)는 약 0.2%이하이고, 일정온도 및 일정시간의 흡수 및 건조의 환경에의 방치 전, 후의 가로 및 세로의 치수변화율의 평균값인 치수변화(II)는 약 0.2%이하로 그 변화가 미미한바, 높은 치수안정성을 유지함을 알 수 있었다. 상기 치수변화가 약 0.2%를 초과하는 경우 치수안정성이 떨어져서 발포체를 잡아주지 못하여 수축될 수 있고, 상기 면재의 수축율이 달라지게 되면 열경화성 발포체가 구부러져(Bending) 불량율이 높아 질 수 있다. 상기 면재 및 이에 부착되는 발포체는 높은 치수 안정성을 확보할 수 있다. 고온/저온, 고습 등의 외부환경 변화에 있어서도 열경화에 대한 휨 현상등이 줄어들 수 있다. 그러므로, 상기 면재를 포함하는 단열재는 우수한 난연성을 나타내어, 건축용 단열재로써 화재 위험으로부터 안전할 수 있고, 높은 강도를 유지하기 때문에 바닥용, 천장용 등 강도가 필요한 분야에의 적용이 가능하다.
본 발명의 다른 구현 예는 발포체; 및 상기 발포체의 적어도 어느 일면에 부착된 면재를 포함하고, 상기 면재는 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재를 제공한다.
단열재는 컨베이어 벨트 상에 면재를 배치하고, 상기 면재 사이에 발포 조성물을 토출하고, 가열로에서 발포, 경화하여 연속적으로 제조할 수 있다. 이때, 상기 발포체는 상기 면재 사이에 토출되어 형성된 것으로, 발포 및 경화가 적절히 잘 조절되어 열전도율 등의 우수한 물성을 나타내고, 벽체 등에 우수한 부착성, 치수안정성 및 난연성 등을 나타낼 수 있다.
도 4는 본 발명?? 또 다른 실시예에 따른 면재를 포함하는 단열재를 개략적으로 도시한 모식도이다. 상기 단열재는 발포체를 포함한다. 발포체는 열경화성 발포체일 수 있으며, 취성이 약한 열경화성 발포체는 상기 면재를 포함하여 우수한 우수한 치수 안정성을 나타내고, 단열재의 압축강도를 향상시키고, 향상된 부착강도를 나타낼 수 있다. 상기 발포체는 페놀 발포체일 수 있다.
상기 발포체의 어느 일면에 부착된 면재는 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 이다. 상기 금속층, 제1 층, 제2 층 및 통기홀 등에 대한 사항은 하기에서 특별히 기재한 것을 제외하고는 전술한 바와 같다.
상기 단열재는 상기 면재를 상기 발포체의 상면 및 하면에 다 부착할 수 있다. 또는 상기 단열재는 상기 면재를 상기 발포체의 일면에 부착하고, 다른 일면에는 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하는 제3 층을 부착할 수 있다. 상기 제3 층은 20Pa에서 약 0.04 내지 약 3 ℓ/cm2min의 통기도를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 금속층, 제1 층, 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인 단열재용 면재의 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법에 의해 전술한 바와 같이, 우수한 부착강도, 치수 안정성, 인장강도 및 난연성을 부여하면서, 동시에 발포체의 물성을 일정 이상으로 유지시킬 수 있는 단열재용 면재를 제조할 수 있다.
상기 단열재용 면재는 금속층, 제1 층, 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체를 제조한다. 이때, 각층은 그라비아 접착 방식, 열접착 필름(예: 폴리에틸렌 필름)을 이용한 열접착, 또는 T-Die 접착방식을 통하여 접착될 수 있다. 상기 금속층, 제1 층, 제2 층 및 통기홀 등에 대한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 면재는 상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 통기홀은 니들 또는 원뿔형 팁 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이때, 상기 통기홀을 형성하는 단계는 상기 제2 층에서 상기 금속층 방향으로 통기홀을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 통기홀은 상기 금속층에서, 상기 통기홀 주변부가 상기 면재 외측으로 돌출되고, 상기 제2층에서 상기 통기홀 주변부가 상기 면재 내측으로 함몰될 수 있다. 상기 통기홀은 상기와 같은 주변부 형상을 가짐으로써, 발포시 발생하는 기체가 일정한 방향성을 갖고 저항 없이 쉽게 배출(outgasing)될 수 있고, 방향성에 따른 효율적인 배출로 인해 효율적으로 면재와 발포체간의 부착성을 유지되고 면재 표면 불량을 방지 할 수 있다. 상기 제2층에서는 상기 통기홀의 주변부가 라운드지게 함몰되고, 상기 금속층에서 상기 통기홀 주변부는 버(burr) 형상을 나타낼 수 있다.
상기 금속층, 제1 층, 제2 층 및 통기홀 등에 대한 사항은 하기에서 특별히 기재한 것을 제외하고는 전술한 바와 같다.
상기 면재를 포함하는 면재 사이에 발포 조성물을 토출하고, 가열로에서 발포, 경화하여 단열재를 연속적으로 제조할 수 있다. 이와 같이 형성된 발포체는 상기 면재를 이용하여 형성된 것으로, 발포 및 경화가 적절히 잘 조절되어 열전도율 등의 우수한 물성을 나타내고, 벽체 등에 우수한 부착성, 치수안정성 및 난연성 등을 나타낼 수 있다.
상기 발포 조성물은 열경화성 수지, 예를 들어, 페놀계 수지, 발포체 및 경화제를 포함할 수 있다. , 상기 발포제는 히드로플루오로올레핀(hydrofluoroolefin, HFO)계 화합물, 탄화수소계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물은 예를 들어, 모노클로로트리플루오로프로펜, 트리플루오로프로펜, 테트라플루오로프로펜, 펜타플루오로프로펜, 헥사플루오로부텐 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 탄화수소계 화합물은 탄소수 1개 내지 8개의 탄화수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화수소계 화합물은 디클로로에탄, 프로필클로라이드, 이소프로필클로라이드, 부틸클로라이드, 이소부틸클로라이드, 펜틸클로라이드, 이소펜틸클로라이드, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 헵탄, 시클로펜탄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지가 페놀계 수지인 경우, 상기 경화제는 산성 경화제로, 톨루엔 술폰산, 자일렌 술폰산, 벤젠술폰산, 페놀 술폰산, 에틸벤젠 술폰산, 스티렌 술폰산, 나프탈렌 술폰산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 산성 경화제를 포함할 수 있다.
상기 단열재용 면재는 발포 중에 발생하는 수분 등의 휘발성 기체에 대하여 우수한 배출(outgasing) 성능을 나타내면서, 콘크리트 벽체 등에 포함된 수분등의 침입을 효율적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 산성 경화제를 사용하는 페놀 발포체에 있어서 향상된 부식 방지를 부여할 수 있다.
(실시예)
실시예 1:
상부에서 하부로 두께가 17㎛ 인 알루미늄 호일층, 두께가 50㎛ 인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름층 및 두께가 300 ㎛ 이고, 평량이 30 g/m2인 부직포층을 우레탄 접착제를 그라비아 코팅하여 적층체를 제조하였다.
그리고, 상기 부직포층에서 상기 알루미늄 호일층 방향으로 니들 팁 타공기를 이용하여, 상기 적층체 전체를 관통하는 직경 1㎜의 통기홀을 형성하여 단열재용 면재를 제조하였다. 이때, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리(d)가 2㎜ 가 되도록 하였다.
실시예 2:
하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리(d)가 5㎜ 가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 면재를 제조하였다.
실시예 3:
하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리(d)가 10㎜ 가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 면재를 제조하였다.
비교예 1:
하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리(d)가 15㎜ 가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 면재를 제조하였다.
비교예 2:
상부에서 하부로 두께가 17 ㎛ 인 알루미늄 호일층 및 두께가 300㎛ 이고, 평량이 30g/m2인 부직포층을 우레탄 접착제를 그라비아 코팅하여 적층체를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열재용 면재를 제조하였다.
평가
캐터필러에 알루미늄 호일층이 부착되도록 상기 실시예 및 비교예의 면재를 연속적으로 공급하고, 면재 사이에 페놀 발포성 수지 조성물을 토출한 후, 발포 경화시켜 열경화성 발포체 및 상기 실시예 및 비교예의 면재를 포함하는 단열재를 제조하였다.
실험예 1: 통기도 (ℓ/cm2min)
통기도 측정장비 (IDM Instruments, foam porosity tester)를 이용하여 일정 압력 200Pa, 단위면적당 공기의 흐름 정도에 따라 공기 투과 정도를 측정하였다. 그리고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실험예 2: 발포체에 대한 부착강도(gf/25㎜)
상기 실시예 및 비교예에 따른 면재를 포함하는 상기 단열재를 200㎜(W)₁200㎜(L)₁70 ㎜(T)의 샘플로 준비하고, 부착강도 시험기, UTM (Instron, UTM)을 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 면재 표면을 25㎜ 간격으로 칼집을 내고 끝단부를 인장 지그에 고정하여 300mm/min 인장속도로 상기 발포체로부터 90° 필링하여 측정하였다. 그리고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실험예 3: 면재 인장강도
실시예 및 비교예의 단열재 면재를 폭 25mm, 길이 100mm 의 샘플을 준비하고 UTM을 사용하여 측정하였다. 구체적으로는 인장 지그에 고정하고 300mm/min 인장속도로 최대 하중을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실험예 4: 면재 치수 안정성
실시예 및 비교예의 단열재용 면재를 길이 100mm, 폭 100mm로 하고, 버니어캘리퍼스를 사용하여, 60℃ 오븐 안에서 10분간 물에 함침시킨 상태에서 방치하고, 방치 전후의 가로 및 세로의 치수변화의 평균값인 치수변화(I, 흡수시)와, 상기 방치된 면재의 물기를 제거하고 150℃ 오븐에서 30분간 건조하여, 흡수 및 건조 환경에서의 방치 전후의 가로 및 세로의 치수변화의 평균값인 치수변화(II, 흡수 및 건조시)를 측정하였다. 상기 가로 또는 세로 각각의 치수변화의 계산은 하기 식 1에 의한다.
[식 1]
Dn (%) = [(Lb - La)/La] Х 100
상기 식 중에서, Dn은 방치 전과 후 사이의 면재의 가로 또는 세로 방향의 길이 변화율 (%)을 나타내고, Lb는 방치 후의 면재의 가로 또는 세로 방향의 길이를 나타내며, La는 방치 전의 면재의 가로 또는 세로 방향의 길이를 나타낸다.
실험예 5: 열전도율(W/m·K)
실시예 및 비교예의 면재를 포함하는 발포체를 50㎜의 두께 및 300㎜×300㎜ 크기로 절단하여 시편을 준비하고, 상기 시편을 70℃에서 12시간으로 건조하여 전처리 하였다. 그리고, 상기 시편에 대해 KS L 9016(평판 열류계법 측정방법)의 측정 조건에 따라 평균 온도 20℃에서 HC-074-300(EKO社) 열전도율 기기를 사용하여 열전도율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 6: 콘칼로리미터(MJ/㎡)
KS F ISO 5660-1에 따라 콘칼로리미터(FESTEC, 콘칼로리미터)를 사용하여 총 열방출량을 측정하여 난연성을 평가하였고, 열 방출량 값이 작을수록 준불연성이 증가한다.
구체적으로, 상기 실시예 및 비교예의 면재를 포함하는 단열재를 100㎜(W)X100㎜(L)X50 ㎜(T)의 샘플로 준비하고 50kW/m2 복사열로 10분 가열했을 때 총열방출량을 측정한다. 그리고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실험예 7: 발포체의 치수 안정성(%)
상기 실시예 및 비교예의 면재를 포함하는 단열재를 100㎜(W)X100㎜(L)X제품 두께 (T)의 샘플로 준비하고, 초기 치수를 정밀하게 측정하였다. 그리고, KS M ISO 4898에 따라 70℃에서 24시간 방치한 후, 길이(L) 및 너비(W)의 치수 변화율을 측정하였다. 그리고, 길이(L) 및 너비(W) 각각의 치수 변화율의 평균 값을 표 1에 기재하였다. 상기 치수 변화율이 작을수록 치수 안정성이 높은 것을 의미한다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
면재 통기도
(ℓ/cm2min @ 200 Pa)		 0.50 0.37 0.11 0.02 0.54
인장강도
(N/25mm)		 253.8 259.8 273.4 289.0 43.2
치수안정성(I,흡수시)(%) 0.04 0.03 0.02 0.02 0.92
치수안정성(II, 흡수 및 건조시)(%) 0.05 0.04 0.03 0.03 2.4
단열재 열전도도
(W/mK)		 0.0193 0.0195 0.0200 0.0216 0.0201
콘칼로리미터
(MJ/m2)		 1.0 1.5 3.4 9.1 10.3
부착강도
(gf/25mm)		 320 274 152 83 77
치수 안정성
(%)		 -0.5 -1.0 -1.4 -1.9 -2.5
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 비교예와 달리, 실시예의 면재는 일정 범위의 통기도와 함께, 우수한 인장강도 및 치수안정성을 갖는다. 그리고, 이를 이용하여 제조된 단열재는 KS F ISO 5660-1 에 따른 콘칼로리미터에 의한 10분간의 총 방출열량(THR)이 8 MJ/㎡ 이하로 준불연성을 나타내는 것을 알 수 있다. 이와 함께, 상기 단열재는 우수한 열전도율과 함께, 부착강도 및 치수 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 단열재용 면재
110: 금속층
120: 제1 층
130: 제2 층
10: 통기홀
d: 통기홀 간의 이격 거리
1000: 단열재
200: 발포체

Claims (10)

  1. 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고,
    상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인
    단열재용 면재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층은 발포체와 부착하는
    단열재용 면재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속층에서 상기 통기홀 주변부가 상기 면재 외측으로 돌출되고,
    상기 제2층에서 상기 통기홀 주변부가 상기 면재 내측으로 함몰되는
    단열재용 면재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 면재는 200Pa 의 압력 조건에서, 통기도가 0.04 ℓ/cm2min 내지 1 ℓ/cm2min인
    단열재용 면재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 면재는 발포체에 대하여 100gf/25㎜ 내지 600gf/25㎜의 부착강도를 갖는
    단열재용 면재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 면재의 인장강도는 50N/25mm 내지 400N/25mm 인
    단열재용 면재.
  7. 제1항에 있어서,
    60℃의 온도에서 10분간 물에 함침하여 방치한 경우, 세로 및 가로 방향의 치수변화의 평균값인 치수변화(I) 가 0.2 %이하이고, 상기 방치된 면재의 물기를 제거하고 150℃의 온도에서 30분간 건조한 경우, 세로 및 가로 방향의 치수 변화의 평균값인 치수변화(II)가 0.2 %이하인
    단열재용 면재.
  8. 발포체; 및
    상기 발포체의 어느 일면에 부착된 면재를 포함하고,
    상기 면재는 금속층; 제1 층; 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체이고,
    상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 포함하고, 하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인
    단열재.
  9. 금속층, 제1 층, 및 제2 층을 순차적으로 포함하는 적층체를 제조하는 단계; 및
    상기 적층체 전체를 관통하는 복수의 통기홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1층은 폴리에스테르 필름, 글라스 페이퍼, 폴리에스테르 스크림 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 제2층은 글라스 티슈, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하고,
    하나의 통기홀과 이와 인접한 다른 통기홀 간의 이격 거리가 2㎜ 내지 10㎜ 인
    단열재용 면재의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 통기홀을 형성하는 단계는 상기 제2 층에서 상기 금속층 방향으로 통기홀을 형성하는
    단열재용 면재의 제조방법.
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