KR20220101046A - 난연 및 내화성이 향상된 복합 단열재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되는 복합 단열재에 관한 것이다.
본 발명은 단일 단열재로 구성된 단열재보다 향상된 단열성을 가지면서도, 내화성이 향상될 수 있다.

Description

난연 및 내화성이 향상된 복합 단열재{COMPOSITE INSULATION WITH IMPROVED FLAME RETARDANCY AND FIRE RESISTANCE}
본 발명은 난연 및 내화성이 향상된 복합 단열재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 복수의 단열층을 효과적으로 조합 구성하여 각 단열 소재별 단열 효과를 극대화하여 한정된 두께로 제작되어야 하는 한정된 상황에서 향상된 단열 능력을 제공할 수 있는 복합 단열재에 관한 발명이다.
세계적으로 화석연료의 고갈과 지구 온난화 문제가 대두되면서 에너지 절약의 중요성이 새롭게 부각되고 있다. 이에 따라 에너지를 절약할 수 있는 방안으로 열효율을 높일 수 있는 방안으로'패시브 하우스'나 '에너지 제로 하우스'와 같은 에너지 절약 건축물 및 구조물과, 여기에 필요한 고효율 단열재에 대한 관심이 높아지고 있다. 고효율 단열재로 사용되는 종래의 복합 단열재는 양면의 석고 보드 사이 안쪽으로 종이 재질의 허니콤 충진재를 삽입하여 공기층을 형성한 구조를 사용하기도 한다. 특히, 시공성을 향상시키기 위하여 양쪽 옆면에 체결할 수 있는 암수의 압출물을 끼워서 사용하고 있다. 한편 석고보드는 경제적으로 가격이 저렴하고 작업성이 좋은 반면, 습기와 물에 약하고 단열성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 충진재로 사용되는 종이 허니콤은 불이 쉽게 붙어서 진화가 곤란하게 된다. 이에 따라서 불연성 단열재 소재가 주목을 받고 있지만, 불연성 단열재 소재로 널리 활용되고 있는 미네랄울(Mineral wool)은 불에 타지 않아 단열성 및 불연성이 우수한 건축용 충진재이기는 하지만, 작업성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 미네랄울(Mineral wool)은 층상 구조를 가지는 판재(패널)형태로서 소정의 두께를 가지도록 생산되지만, 미네랄울(Mineral wool) 패널은 층상 구조의 특성상 수직한 방향으로 유연하여 압축하중에 매우 취약한 특성을 가지고 있어서, 하중이 가해지면 압축이 되어서 얇아지게 된다. 따라서 압축하중이 작용할 수 있는 단열 충진재로는 활용하기 곤란하다.
선행문헌의 한국공개특허 제10-2019-0029347호의 불연성 단열재는 불연성을 가지는 건축자재용 단열재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충진재층과 직물층으로 이루어진 불연성 단열재로 구성되고, 상기 충진재층은 섬유사, 입자상의 발포성 합성수지 및 불연액을 포함하여 구성되어, 상기 섬유사로써 입자상의 발포성 합성수지 간의 결속력을 증대시켜 단열재의 강도를 증가시키고, 상기 직물층으로써 충진재층의 형태를 보드 형태로 형성시킴과 동시에 단열재의 강도를 증가시킬 수 있는 건축자재용 불연성 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것이 개시되어 있으나, 이는 불연액이 포함되어 있기는 하지만, 주성분이 섬유사와 발포성 합성수지이므로, 여전히 고열 및 화재에 취약할 수밖에 없다.
이에 본 발명의 발명자는 사용성이 개선되고, 각 복합 소재들의 단열 효과를 향상시키면서도, 불연성까지 갖춘 우수한 건축용 복합 단열재를 고안하게 되었다.
한국공개특허 제10-2019-0029347호 (2019. 3. 20. 공개)
본 발명은 종래의 문제점을 해소하고자 발명한 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되는 복합 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 실시예는, 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되는 복합 단열재를 제공한다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예는, 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되고, 상기 제1 단열층은 미세플라스틱(Microplastics)을 포함하는 폴리우레탄(PU)으로 구성되고, 상기 미세플라스틱(Microplastics)은 PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 EPS(Expanded Polystyrene)중 하나 이상을 포함하는 복합 단열재 복합 단열재를 제공한다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예는, 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되고, 상기 미세플라스틱(Microplastics)은 입도분포 D50은 10μm이고, 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도 분포는 하기 수학식 1로 표시되는 입도분포폭이 0.5 내지 1인 복합 단열재를 제공한다.
[수학식 1]
입도분포폭 = (D90-D10)/D50
식 중에서, D10, D50 및 D90은 각각 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 중량을 100wt%로 하여 입도 분포의 누적량이 10wt%, 50wt% 및 90wt%가 되는 부분의 입자 직경을 의미한다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예는, 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되고, 상기 제1 단열층은 폴리우레탄(PU)폼 또는 페놀폼 중 하나를 포함하고, 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층은 각각 인조광물섬유를 포함하는 복합 단열재를 제공한다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예는, 5 내지 100mm의 두께를 가지는 제1 단열층, 상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제2 단열층 및 상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 3 내지 50mm의 두께를 가지는 제3 단열층을 포함하고, 상기 제1 단열층의 상면 및 상기 제1 단열층의 하면에는 각각 5 내지 50μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되고, 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층의 상기 제1 단열층 외측으로 형성된 면은 제1 외측 알루미늄호일로 덮이고, 상기 제1 단열층 내지 제3 단열층의 측면은 제2 외측 알루미늄호일로 덮이고, 상기 제1 외측 알루미늄호일 및 제2 외측 알루미늄호일은 일체로 형성되는 복합 단열재를 제공한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 복합 단열재에 따르면, 단일 단열 소재로 구성된 단열재보다 향상된 단열성을 가지므로 일정 수준 이상의 단열효과를 달성하기 위한 단열재의 두께를 얇게 할 수 있으면서도, 내화성이 향상될 수 있는 특유한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 복합 단열재는 제1 단열층, 제2 단열층 및 제3 단열층을 포함한다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 복합 단열재는 마감재를 포함할 수 있다. 상기 복합 단열재는 외부 공간으로부터 내부 공간의 온도 유지를 위하여, 열의 이동을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 상기 외부 공간은 일반적으로 시간의 흐름에 따라 온도의 변화가 발생할 수 있다. 상기 내부 공간은 정해진 온도 범위 내에서 온도가 벗어나지 않도록 유지될 수 있다. 상기 제2 단열층은 사용 과정에서 단열재의 상기 외부 공간 방향으로 배향될 수 있다. 상기 제3 단열층은 사용 과정에서 단열재의 상기 내부 공간 방향으로 배향될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층 및 마감재는 면의 형상으로 각각 형성될 수 있다. 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층 및 마감재는 일체로 만들어질 수 있으며, 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층 및 마감재는 각각 만들어진 뒤 합쳐져 단열재를 구성할 수 있다. 상기 제1 단열층의 상면은 상기 제2 단열층과 접할 수 있다. 상기 제1 단열층의 하면은 상기 제3 단열층과 접할 수 있다. 상기 제2 단열층은 상기 제1 단열층 외측으로 마감재와 접할 수 있다. 상기 제3 단열층은 상기 제1 단열층 외측으로 마감재와 접할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 단열층은 면의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 단열층은 폼보드 및 층간 금속필름을 포함할 수 있다. 상기 제1 단열층은 5 내지 100mm의 두께를 가질 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1 단열층은 50mm의 두께를 가질 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 폼보드는 폴리우레탄(PU), EPS(Expanded Polystyrene), XPS(Extruded Polystyrene), 폴리에틸렌(PE), 페놀(Phenolic Foam) 및 경질폴리우레아폼 중 하나이상으로 구성될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 폼보드는 폴리우레탄(PU)폼 또는 페놀폼 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 폴리우레탄(PU)는 PUR 또는 PIR일 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리우레탄(PU)는 경질폴리우레탄보드, 경질폴리우레탄폼, 연질폴리우레탄폼 중 하나가 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리우레탄(PU)는 미세플라스틱(Microplastics)을 포함하는 폴리우레탄(PU)으로 구성될 수 있다.
상기 미세플라스틱(Microplastics)는 상기 폼보드 내에서 바인더 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 미세플라스틱(Microplastics)는 상기 폼보드 내에서 crosslinker의 역할을 할 수 있다. 상기 미세플라스틱(Microplastics)는 상기 미세플라스틱(Microplastics)는 해양으로부터 수거된 폐기물일 수 있다. 상기 미세플라스틱(Microplastics)는 PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 EPS(Expanded Polystyrene)중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 폼보드는 EPS 플레이크를 포함하는 경질폴리우레탄보드로 구성된다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 미세플라스틱(Microplastics)은 소정의 입도분포를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도 분포 D50은 5μm 내지 35μm이다. 바람직하게는, 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도 분포 D50은 5μm 내지 15μm이다. 본 발명의 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도분포폭은 특별히 제한되지 않고 소정의 너비를 가질 수 있다. 다만, 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도 분포는 하기 수학식 1로 표시되는 입도분포폭이 2.0 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도분포폭은 0.5 내지 1일 수 있다.
[수학식 1]
입도분포폭 = (D90-D10)/D50
이 때, 입도분포란 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 중량 분포를 구하는 것입니다. 구체적으로, 미세플라스틱(Microplastics)에 대해서 설정된 입자의 크기 이하의 미세플라스틱(Microplastics)를 차례로 통과시키는 것으로, 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 질량을 100wt%로 보았을 때, n wt% 만큼의 미세플라스틱(Microplastics)이 통과될 수 있는 상기 설정된 입자의 크기를 Dn라고 합니다. 따라서, 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 질량을 100wt%로 보았을 때, 1) 10wt%만큼의 미세플라스틱(Microplastics)이 통과될 수 있는 상기 설정된 입자의 크기는 D10이며, 2) 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 질량을 100wt%로 보았을 때, 50wt%만큼의 미세플라스틱(Microplastics)가 통과될 수 있는 상기 설정된 입자의 크기는 D50이며, 3) 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 질량을 100wt%로 보았을 때, 90wt%만큼의 미세플라스틱(Microplastics)이 통과될 수 있는 상기 설정된 입자의 크기는 D90입니다. 상기와 같이, 미세플라스틱(Microplastics)의 입자 크기는 해양으로부터 수거되어 큰 표준편차를 가지고 있을 수 있다. 상기와 같은 미세플라스틱(Microplastics)의 사용을 통해, 폐기물을 고부가가치 제품으로 업사이클링하여 환경적 가치를 제고할 수 있으며, 완제품의 원가를 절감할 수 있는 효과를 누릴 수 있다. 상기 미세플라스틱(Microplastics)의 상기와 같은 입도 분포를 가지게 되면, 균질한 폼보드를 얻을 수 있어 단열재의 구성을 효과적으로 할 수 있으며, 단열재의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 폼보드의 폴로시티(Porosity)를 향상시켜 단열 효과를 극대화할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 층간 금속필름은 알루미늄호일, 비철금속 필름 또는 이들을 복합하여 사용한 필름 중 하나이상으로 구성된 고반사 필름인 금속필름으로 구성될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 폼보드의 상면 및 상기 폼보드의 하면에 각각 층간 알루미늄호일이 접착되어 일체로 형성될 수 있다. 상기 층간 알루미늄호일은 반사율이 높은 소재로, 복사열이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 폼보드에 층간 알루미늄호일을 복합적으로 구성하여 효과적으로 단열이 이루어지는 단열층을 형성할 수 있다. 상기 층간 알루미늄호일은 5 내지 50μm의 두께일 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 층간 알루미늄호일의 두께는 20μm이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 층간 알루미늄호일은 산화피막을 형성할 수 있다. 상기 산화피막의 두께는 소정의 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 산화피막의 두께는 0.5μm 내지 2μm일 수 있다. 상기 산화피막은 비정질(Amorphous) 표면일 수 있다. 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리는 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리보다 작을 수 있다. 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리와 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리의 차이는 0.60pm 내지 0.80pm일 수 있다. 바람직하게는, 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리와 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리의 차이는 0.70pm 내지 0.8pm일 수 있다. 좀 더 바람직하게는, 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리와 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리의 차이는 0.74pm일 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층은 면의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층은 각각 3 내지 50mm의 두께를 가질 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층은 각각 12.5mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층은 상기 외부 공간으로부터 상기 내부 공간으로 유입되는 열에너지 또는 상기 내부 공간으로부터 상기 외부 공간으로 유출되는 열에너지를 최소화할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층은 인조광물섬유로 구성될 수 있다. 상기 인조광물섬유는 암면, 세라믹, 멜라민 또는 미네랄 섬유(Mineral Wool) 중 하나 이상의 무기물 소재 중의 하나일 수 있으며, 체적밀도가 낮은 소재이다. 다만, 상기 인조광물섬유는 이에 한정되지 않는다. 인조광물섬유를 추가로 포함함으로써 복합 단열재는 난연성이 향상될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 제1 단열층의 두께와 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층 각각의 두께의 합의 비는 10:1 내지 1:1일 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 단열층의 두께와 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층 각각의 두께의 합의 비는 2:1 내지 1:1일 수 있다. 좀 더 바람직하게는 상기 제1 단열층의 두께와 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층 각각의 두께의 합의 비는 2:1일 수 있다(실시예 1-9). 이와 같은 비율을 통해, 상하면 및 측면의 난연성을 확보하면서도 단열 효율이 좋은 복합 단열재를 만들 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 제1 단열층의 두께는 50mm, 제2 단열층의 두께는 12.5mm, 제3 단열층의 두께는 12.5mm이고, 층간 알루미늄호일의 두께는 20μm이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 각각 제1 단열층, 제2 단열층, 제3 단열층 및 마감재 사이에는 접착 지지부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 단열층 및 상기 제2 단열층은 상기 접착 지지부에 의해 고정될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 단열층 및 상기 제3 단열층은 상기 접착 지지부에 의해 고정될 수 있다. 상기 제2 단열층 및 상기 마감재는 상기 접착 지지부에 의해 고정될 수 있다. 상기 제3 단열층 및 상기 마감재는 상기 접착 지지부에 의해 고정될 수 있다. 상기와 같은 고정된 복합 단열재는 시공성이 향상될 수 있다.
상기 접착 지지부는 접착 폴리머로 구성될 수 있다. 상기 접착 폴리머는 폴리에틸렌계(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 아크릴수지계(Acrylic resin), PET계(Polyethylene Terephthalate), EVA계(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), PUR계(Polyurethane), 폴리아마이드계(Polyamide), 폴리에스테르계(Polyester), α-올레핀계 수지(α-Olefin resin), 우레탄수지계(Polyuretheane resin), 에테르계 셀룰로오스(Ethercellulose), 에틸렌-초산비닐수지(Ethylene-Vinylacetate copolymer), 에폭시수지계(Epoxy resin), 염화비닐수지계(Polyvinyl Chloride), 초산비닐수지계(Polyvinyl acetate), 클로로프렌 고무계(Polychloroprene rubber), 시아노아크리레이트계(α-Cyanoacrylate), 실리콘계(Silicone adhesives), 수성고분자-이소시아네이트계 접착제(Water based polymer-isocyanate), 스틸렌-부타디엔 고무계(Styrene-butadiene rubber), 니트릴 고무계(Nitrile rubber), 니트로셀룰로스계(Nitrocellulose), 페놀수지계(Phenolic resin), 폴리아미드계 핫멜트(Polyamide), 폴리이미드계(Polyimide), 폴리올레핀수지계(Polyolefin), 멜라닌수지계(Melamine resin), 유레아수지계(Urea resin) 및 레조르시노르계(resorcinol resin) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 접착 폴리머는 폴리에틸렌계(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 아크릴수지계(Acrylic resin), PET계(Polyethylene Terephthalate), EVA계(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer), PUR계(Polyurethane), 폴리아마이드계(Polyamide), 폴리에스테르계(Polyester) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌계(Polyethylene)는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)일 수 있다.
상기 마감재는 면의 형상으로 형성될 수 있다. 상기 마감재는 은박으로 구성될 수 있다. 상기 마감재는 상기 제2 단열층의 상기 제1 단열층 외측의 면에서 접할 수 있다. 상기 마감재는 상기 제3 단열층의 상기 제1 단열층 외측의 면에서 접할 수 잇다. 상기 마감재는 외부 공간으로부터 복합 단열재에 가해지는 물리적 충격 또는 오염물질로부터 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층이 손상되는 것을 막을 수 있어, 복합 단열재의 단열 효율이 유지될 수 있도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층 및 상기 마감재는 별도의 지지체를 포함하여 복합 단열재를 구성할 수 있다. 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층 및 상기 마감재의 사이에는 복합 단열재가 지지될 수 있도록 지지부재를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층 및 상기 마감재 사이에는 외측 금속필름을 포함할 수 있다. 상기 외측 금속필름은 알루미늄필름, 비철금속 필름 또는 이들을 복합하여 사용한 필름 중 하나이상으로 구성된 고반사 필름인 금속필름일 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 외측 금속필름은 외측 알루미늄호일일 수 있다. 이때, 상기 외측 알루미늄호일은 상기 층간 알루미늄호일과 같은 소재일 수 있다. 상기 외측 알루미늄호일은 반사율이 높은 소재로, 복사열이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 상기 외측 알루미늄호일은 5 내지 50μm의 두께일 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 외측 알루미늄호일의 두께는 20μm이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 외측 알루미늄호일은 산화피막을 형성할 수 있다. 상기 산화피막의 두께는 소정의 두께를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 산화피막의 두께는 0.5μm 내지 2μm일 수 있다. 상기 산화피막은 비정질(Amorphous) 표면일 수 있다. 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리는 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리보다 작을 수 있다. 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리와 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리의 차이는 0.60pm 내지 0.80pm일 수 있다. 바람직하게는, 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리와 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리의 차이는 0.70pm 내지 0.8pm일 수 있다. 좀 더 바람직하게는, 상기 산화피막의 비정질(Amorphous) 표면 패턴의 결정격자간 거리와 상기 알루미늄호일의 비산화피막 부분의 결정격자간 거리의 차이는 0.74pm일 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 외측 알루미늄호일은 제1 외측 알루미늄호일 및 제2 외측 알루미늄호일로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 단열층 및 상기 제3 단열층의 상기 제1 단열층 외측으로 형성된 면은 제1 외측 알루미늄호일로 덮일 수 있다. 또한, 구체적으로, 상기 제1 단열층 내지 제3 단열층의 측면은 제2 외측 알루미늄호일로 덮일 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1 외측 알루미늄호일 및 제2 외측 알루미늄호일은 일체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 단열층 내지 상기 제3 단열층으로 구성된 복합 단열재는 육면이 하나의 외측 알루미늄호일으로 덮일 수 있다. 이러한 외측 알루미늄외측 알루미늄호일을 다시 한번 복합 단열재의 겉을 덮음으로써 단열 효율을 증가시킬 수 있으며, 내부의 소재들이 분리되는 것을 1차적으로 방지하여 유통상의 이점을 가질 수 있다. 또한, 난연성을 가지지 못하는 단열소재가 복합 단열재의 측면부에서 외부로 노출되는 것을 방지하여 전체 복합 단열재의 난연성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 실시예 및 비교예를 기재한다. 다만, 하기 기재는 본 발명의 내용 및 효과에 관한 일 예에 해당할 뿐, 본 발명의 권리범위 및 효과가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 및 비교예]
하기의 각 실시예에 따른 제조방법을 따라 실시예를 제조하였다. 이때, 알루미늄 호일은 오성케미칼으로 구입하여 사용하였으며, 우레탄 원료는 우조하이텍으로부터 구입하여 별도로 발포하여 경질우레탄폼 보드를 만든 뒤 슬라이스하여 준비하였다. 암면은 KCC로부터 구입하여 슬라이스 작업을 하여 준비하였다. 전체 제품의 두께는 75mm(알루미늄 호일 제외한 두께)가 되도록 제작하였다.
실시예 제조 1.
경질우레탄폼의 제1 단열층, 제1 단열층의 상하면에 암면을 제2 단열층/제3 단열층을 위치시켜 준비하였다. 이때, 표 1의 경질우레탄폼 및 암면층의 두께비에 따라서, 실시예를 제작하였으며, 암면층은 똑같은 두께로 나누어 각각 제2 단열층과 제3 단열층을 구성하였다.
경질우레탄폼 및 암면층의 두께비
실시예 1-1 10:1
실시예 1-2 9:1
실시예 1-3 8:1
실시예 1-4 7:1
실시예 1-5 6:1
실시예 1-6 5:1
실시예 1-7 4:1
실시예 1-8 3:1
실시예 1-9 2:1
실시예 1-10 1:1
실시예 제조 1'.
50mm의 두께를 가지는 경질우레탄폼의 상하면에, 20μm의 두께를 가지는 알루미늄 호일을 접착한 제1 단열층, 제1 단열층의 상하면에 12.5mm의 두께를 가지는 암면을 제2 단열층/제3 단열층을 위치시키고, 상기 제2 단열층/제3 단열층을 다시 덮는 20μm의 두께를 가지는 알루미늄 호일을 준비하였다.
실시예 제조 2.
50mm의 두께를 가지는 EPS 플레이크 30g을 포함하는 경질우레탄폼의 상하면에, 20μm의 두께를 가지는 알루미늄 호일을 접착한 제1 단열층, 제1 단열층의 상하면에 12.5mm의 두께를 가지는 암면을 제2 단열층/제3 단열층을 위치시키고, 상기 제2 단열층/제3 단열층을 다시 덮는 20μm의 두께를 가지는 알루미늄 호일을 준비하였다. 이 때, EPS 플레이크의 평균 입자 크기는 표 2과 같다.
EPS 플레이크의 평균 입자 크기(μm)
실시예 2-1 5
실시예 2-2 10
실시예 2-3 15
실시예 2-4 20
실시예 2-5 25
실시예 2-6 30
실시예 2-7 35
실시예 2-8 40
실시예 2-9 45
실시예 제조 3.
표 3와 같이, 폼보드에 포함되는 EPS 플레이크의 입도분포폭을 달리하여 복합단열재를 제조하였다. 이때, 나머지 부분은 실시예 제조 2과 동일하다.
EPS 플레이크의 입도분포폭
실시예 3-1 0.53
실시예 3-2 0.78
실시예 3-3 1.02
실시예 3-4 1.25
실시예 3-5 1.50
실시예 3-6 2.06
비교예 제조 1.
75mm의 두께를 가지는 암면을 준비하였다.
비교예 제조 1'.
75mm의 두께를 가지는 암면의 상/하면에, 20μm의 두께를 가지는 알루미늄 호일을 접착하여 비교예 1'를 준비하였다.
비교예 제조 2.
75mm의 두께를 가지는 경질우레탄폼을 준비하였다.
비교예 제조 2'.
75mm의 두께를 가지는 경질우레탄폼의 상/하면에, 20μm의 두께를 가지는 알루미늄 호일을 접착하여 비교예 2'를 준비하였다.
[실험예]
(1) 건축용 구성재의 단열능력 측정 실험 방법
KS F 2277에 따라 열관류율을 측정한다. 현행 중부지방의 단열 기준의 열관류율은 0.15 W/(m2·K) 이하를 만족하여야 한다.
(2) 난연성 측정 방법
국토교통부 고시 제2020-1053호의 건축물 마감재료의 난연 성능 및 화재 확산 방지 구조 기준에 부합하도록 실험을 진행하였다.
열관류율(W/(m2·K)) 시험체의 방화성 유해인자 발생 여부(상하면) 시험체의 방화성 유해인자 발생 여부(측면)
실시예 1-1 0.288 있음 있음
실시예 1-2 0.290 있음 있음
실시예 1-3 0.292 없음 있음
실시예 1-4 0.295 없음 있음
실시예 1-5 0.299 없음 있음
실시예 1-6 0.303 없음 있음
실시예 1-7 0.310 없음 있음
실시예 1-8 0.326 없음 있음
실시예 1-9 0.337 없음 없음
실시예 1-10 0.372 없음 없음
실시예 1' 0.145 없음 없음
실시예 2-1 0.120 없음 없음
실시예 2-2 0.117 없음 없음
실시예 2-3 0.119 없음 없음
실시예 2-4 0.128 없음 없음
실시예 2-5 0.130 없음 없음
실시예 2-6 0.134 없음 없음
실시예 2-7 0.139 없음 없음
실시예 2-8 0.141 없음 없음
실시예 2-9 0.143 없음 없음
실시예 3-1 0.112 없음 없음
실시예 3-2 0.109 없음 없음
실시예 3-3 0.112 없음 없음
실시예 3-4 0.117 없음 없음
실시예 3-5 0.117 없음 없음
실시예 3-6 0.118 없음 없음
비교예 1 0.470 없음 없음
비교예 1' 0.243 없음 없음
비교예 2 0.270 있음 있음
비교예 2' 0.216 있음 있음
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 단일 소재로 구성된 암면 또는 경질우레탄폼 대비하여, 복합소재로 구성된 암면 및 경질우레탄폼인 경우(실시예 1-1 내지 실시예 1-10), 실시예 1-7 내지 실시예 1-10에서 단열 효과 및 상하면 및 측면의 난연성을 동시에 잡을 수 있는 복합 소재를 구성할 수 있음을 확인하였다. 이에 더하여, 알루미늄 호일을 더 포함하는 경우(실시예 1')에는 난연성을 유지하면서 단열 효율이 향상되는 것을 확인하였다.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, EPS 플레이크를 포함하는 경질우레탄폼으로 구성된 복합 단열재(실시예 2-1 내지 실시예 2-9)는 EPS 플레이크를 포함하지 않는 경질우레탄폼으로 구성된 복합 단열재(실시예 1')보다 단열이 더욱 잘되는 것을 확인하였다. 또한, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이, EPS 플레이크 평균 입자 크기가 5μm 내지 15μm일 때의 복합 단열재(실시예 2-1 내지 실시예 2-3)는 다른 실시예 2-4 내지 실시예 2-9 보다 단열이 잘되는 것을 확인하였다. 특히, EPS 플레이크 평균 입자 크기가 10μm일 때의 복합 단열재(실시예 2-2)의 단열 효과가 가장 뛰어난 것을 확인하였다. 다만, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이, EPS 플레이크를 포함 여부 및 평균 입자 크기와 관계없이 본 발명의 복합 단열재의 난연 및 내화성이 향상된 것을 확인할 수 있다.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, EPS 플레이크를 포함하는 경질우레탄폼으로 구성된 복합 단열재에 있어서, EPS 플레이크의 입도분포폭이 0.5 내지 1 인 복합 단열재(실시예 3-1 내지 실시예 3-3)는 EPS 플레이크의 입도분포폭이 1.02 보다 큰 복합 단열재(실시예 3-4 내지 실시예 3-6)보다 단열이 잘되는 것을 확인하였다. 다만, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이, EPS 플레이크의 입도분포폭 값과 관계없이 본 발명의 복합 단열재의 난연 및 내화성이 향상된 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (1)

  1. 폼보드, 및 상기 폼보드의 양측면에 각각 20 μm의 두께를 가지는 알루미늄호일이 일체로 형성되고, 50mm의 두께를 가지는 제1 단열층;
    상기 제1 단열층의 상면에 접하는, 12.5mm의 두께를 가지는 제2 단열층;및
    상기 제1 단열층의 하면에 접하는, 12.5mm의 두께를 가지는 제3 단열층;을 포함하고,
    상기 폼보드는 미세플라스틱(Microplastics)을 포함하는 경질폴리우레탄보드이며,
    상기 미세플라스틱(Microplastics)은 EPS(Expanded Polystyrene) 플레이크를 포함하고,
    상기 EPS(Expanded Polystyrene) 플레이크는 경질폴리우레탄보드에 30g의 중량으로 포함되고,
    상기 제2 단열층 및 제3 단열층은 암면, 세라믹 또는 미네랄 섬유(Mineral Wool) 중 하나 이상의 인조광물섬유로 구성된 것이고,
    상기 제2 단열층 및 제3 단열층은 상기 제1 단열층과 접하는 면의 반대측면인 최외측면에 5 내지 50μm의 두께를 가지는 외측 알루미늄호일을 더 포함하고,
    상기 미세플라스틱(Microplastics)은 입도분포 D50은 5 내지 15μm이고,
    상기 미세플라스틱(Microplastics)의 입도 분포는 하기 수학식 1로 표시되는 입도분포폭이 0.5 내지 1이며,
    상기 제1 단열층의 두께 : (제2 단열층의 두께+제3 단열층의 두께)는 1:1인, 복합 단열재.
    [수학식 1]
    입도분포폭 = (D90-D10)/D50
    식 중에서, D10, D50 및 D90은 각각 미세플라스틱(Microplastics)의 전체 중량을 100wt%로 하여 입도 분포의 누적량이 10wt%, 50wt% 및 90wt%가 되는 부분의 입자 직경을 의미한다.
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