KR20220129838A - 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법. - Google Patents

준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로 난연성 및 단열성이 우수하고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법. {Semi-incombustible polyurethane board and its manufacturing method.}
본 발명은 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리우레탄 보드는 폴리올과 이소시아네이트 성분을 반응시켜 우레탄 반응을 일으키고, 발포제를 이용하여 우레탄 결합을 부풀어 오르게 하여 미세한 기포를 형성하도록 한 제품을 일컫는다. 폴리우레탄 보드는 발포우레탄을 가공하여 만든 것으로서 가공성이 양호하고, 매우 가벼운 특성이 있다.
폴리우레탄 보드는 그 내부에 수많은 미세기공을 가지고 있어서 단열성이 뛰어날 뿐만 아니라, 외부로부터 들어오게 되는 잡음이나 대화 내용을 효과적으로 차단할 수 있어 최적의 건축물 단열재 및 소음 방지재로 애용되고 있다.
오늘날 건축물의 단열재로서는 발포폴리스티렌 보드, 폴리우레탄폼 보드 및 페놀폼 보드 등을 사용하고 있다.
발포폴리스티렌 보드는 비교적 가벼운 특징이 있고 가격이 저렴하고 난연성이 양호한 편이지만, 화재에 노출되었을 경우, 쉽게 타버리는 특성을 가지고 있으므로, 고급 단열재로 사용하는데 일정한 한계를 가지고 있다.
이에 비하여, 우레탄폼 보드는 화재에 비교적 강한 특성이 있고, 난연성이 우수하여 상기 발포폴리스티렌에 비하여 높은 편이지만, 페놀폼 보드에 비해서는 난연성이 약간 낮은 수준을 가지고 있다.
한편, 페놀폼 보드의 경우에는, 난연성이 가장 좋은 것으로 평가를 받고 있지만, 페놀 성분이 인체에 해로운 영향을 미치게 되므로, 건축물의 단열재로 사용하는데 있어서는 적합하지 않은 것으로 평가를 받아 왔다.
결과적으로, 오늘날 페놀폼 보드가 가장 난연성이 우수한 것이라고 할지라도, 인체 유해성으로 인하여 건축물의 단열재로서는 적합하지 않은 단점이 있어 그 활용도가 떨어지는 실정이다.
이에 폴리우레탄 보드를 사용하면서도, 그 난연성이 페놀폼 보드에 비하여 더 향상된 난연성 제품을 개발하기 위한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.
이에 건축물에서는 내화재를 포함하는 내화층을 시공하여 내화성 및 단열성을 동시에 확보하는데, 일반적으로 콘크리트 슬래브, PC 블록, 데크 슬래브 및 록킹리브(Locking rib), 엠보스먼트(Embossment) 또는 도브테일(Dove tail) 등의 삽입형 단면형태를 갖는 합성 데크 플레이트(Composite deck plate) 등의 기재 표면에 난연재층으로서 우레탄 폼층을 형성하고, 상기 우레탄 폼층의 표면에 미네랄울, 글래스울, 탄산염 및 붕산염 등의 무기 내화 성분을 포함하는 복합 내화재층을 형성한다.
그러나 상기와 같은 무기 내화성분을 포함하는 복합 내화재층은, 수분뭉침 및 처짐 현상 등이 발생하여 단열효과가 불량하고, 콘크리트 기재 표면에 형성된 우레탄 폼층과 내화재층은 시공 후 계면간 접착성이 불안정하여 박리현상 및 내후성 불량 등의 문제점이 발생하여, 내화 및 단열 성능을 제대로 발휘하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해. 대한민국 등록특허 10-1811225호는 폴리우레탄 폼에 팽창흑연을 함유한 마감재가 접착되어 불연성이 향상된 폴리우레탄 보드를 개시하고 있고, 대한민국등록특허 10-1850997호는 난연제의 함유를 통해 준불연성을 가지는 폴리우레탄 보드를 개시하고 있으나, 여전히 가스유해성 시험 등에 의해 판단되는 준불연 성능이 만족스럽지 못하고, 제작 과정이 복잡한 문제가 발생하여 개선이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국등록특허 제 10-1811225호(2017.12.15) 대한민국등록특허 제 10-1850997호(2018.04.16)
본 발명의 목적은 난연성 및 단열성이 우수하고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리우레탄 폼층과 상기 폴리우레탄 폼층의 일면 또는 양면에 적층되는 표면층을 포함하는 준불연성 폴리우레탄 보드로서, 상기 표면층은 단열재층, 유리섬유층 및 금속박막층을 포함하고, 상기 단열재층은 코팅제, 물유리, 팽창흑연, 백연석 및 실리카를 포함하는 혼합액이 코팅 및 경화된 것인 준불연성 폴리우레탄 보드를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 혼합액은 바인더를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 혼합액은 상기 코팅제 100중량부에 대하여, 물유리 10 내지 20중량부, 팽창흑연 10 내지 30중량부, 백연석 10 내지 30중량부, 실리카 10 내지 20중량부 및 바인더 1 내지 10중량부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 유리섬유층의 두께는 0.1 내지 5mm일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 금속박막층은 알루미늄호일층일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트, 발포제 및 촉매를 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 난연제 및 계면활성제를 더 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산계 폴리올일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 대해 이소시아네이트 150 내지 300중량부, 발포제 30 내지 40중량부, 촉매 1 내지 10중량부, 난연제 10 내지 30중량부 및 계면활성제 1 내지 5중량부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 제 1 롤러로부터 도입되는 원료를 제 1 컨베이어벨트 상에 도포하여 하부 표면층을 형성하고, 제 2 롤러로부터 도입되는 원료를 제 2 컨베이어벨트 상에 도포하여 상부 표면층을 형성하는 단계; 상기 상부 표면층과 상기 하부 표면층 사이에 폴리우레탄 폼 원료를 분사하여 코팅하는 단계; 및 상기의 폴리우레탄 폼 원료를 더블 컨베이어 룸에서 숙성 및 경화시킴으로써 폴리우레탄 폼층을 형성하는 단계; 를 포함하는 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법으로서, 상기 표면층은 단열재층, 유리섬유층 및 금속박막층을 포함하고, 상기 단열재층은 물유리, 팽창흑연, 백연석, 실리카 및 바인더를 포함하는 혼합액이 코팅 경화된 것인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 유리섬유층의 두께는 0.1 내지 5mm일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 금속박막층은 알루미늄호일층일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트, 발포제 및 촉매를 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 난연제 및 계면활성제를 더 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산계 폴리올일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 대해 이소시아네이트 150 내지 300중량부, 발포제 30 내지 40중량부, 촉매 1 내지 10중량부, 난연제 10 내지 30중량부 및 계면활성제 1 내지 5중량부를 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법을 제공하는 것으로, 상기 준불연성 폴리우레탄 보드는 난연성 및 단열성이 우수하고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 효과가 있다.
또한, 상기 본 발명에 따른 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법은 우수한 물성을 가지는 준불연성 폴리우레탄 보드의 생산성을 현저히 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 폴리우레탄 폼에 관한 한국건설생활환경시험연구원의 시험성적서의 사본이다.
이하 본 발명에 따른 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
이때 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
또한 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명은 종래의 폴리우레탄 보드에 비해, 우수한 난연성 및 단열성을 가지고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 강도 및 내구성 등이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
본 발명의 일 양태에 따른 준불연성 폴리우레탄 보드는 폴리우레탄 폼층과 상기 폴리우레탄 폼층의 일면 또는 양면에 적층되는 표면층을 포함하는 준불연성 폴리우레탄 보드일 수 있다.
이때, 상기 표면층은 단열재층, 유리섬유층 및 금속박막층을 포함할 수 있고, 상기 단열재층은 코팅제, 물유리, 팽창흑연, 백연석 및 실리카를 포함하는 혼합액이 코팅 및 경화된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 혼합액은 포함하는 물질 내지는 각 층간의 접착 및 결합력을 향상시키기 위해 바인더를 더 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로 상기 혼합액은 코팅제 100중량부에 대하여, 물유리 10 내지 20중량부, 팽창흑연 10 내지 30중량부, 백연석 10 내지 30중량부, 실리카 10 내지 30중량부 및 바인더 1 내지 10중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 물유리 15 내지 20중량부, 팽창흑연 15 내지 25중량부, 백연석 15 내지 25중량부, 실리카 10 내지 20중량부 및 바인더 1 내지 5중량부를 포함하는 것이 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 범위 내인 경우 난연성 및 단열성이 우수하고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 물유리는 A2O·nSiO2의 화학식을 갖고 n은 1 내지 3.9인 것일 수 있다. 이때, A2O는 알카리 금속과 산소의 화합물을 의미하고, A는 리튬, 나트륨 및 칼륨 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하며, 그 중에서도 나트륨인 것이 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기　팽창흑연은 흑연의 층상 구조 특성에 기인하여 열을 가하면 흑연 입자가 팽창함에 따라 층 분리 현상이 발생하는 구조적 특징을 가질 수 있다. 이러한 특성으로 인해,　팽창흑연은 발화시 발포된 탄화층을 형성하여 난연 및 단열 역할을 수행할 수 있다.　팽창흑연은 발포 배율 또는 발포 개시 온도에 따라 여러 종류로 구분할 수 있고, 난연성, 방수성 및 단열성이 우수함과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드를 제공할 수 있다면 그 종류는 한정하지 않는다.
그 일예로 발포 배율에 따라 200배의 발포 배율을 갖는 팽창흑연 단독 사용, 200배 내지 300배 사이의 발포 배율을 갖는 팽창흑연의 혼합 사용 또는 그 이상의 발포 배율을 갖는　팽창흑연의 혼합 사용 등이 가능하고, 또 다른 일례로,　발포 개시 온도에 따라 발포 배율이 300배 이상인 경우 150℃ 내지 200℃에서 발포가 개시되는　팽창흑연의 사용, 발포 배율이 300배 미만인 경우 200℃ 내지 250℃에 발포가 개시되는　팽창흑연의 사용 등이 가능하나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 실리카는 표면에 기공이 없는 Closed type인 것이 바람직하고, 직경이 10 내지 120 microns, 겉보기 비중이 5~30Kg/m3, 또는 True density(진비중)이 125~600Kg/m3인 실리카를 사용하는 것이 더욱 바람직하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 실리카를 사용할 경우 난연성, 방수성 및 단열성이 우수함과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 바인더는 아크릴, 에폭시, 우레탄 및 실리콘 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 수성 아크릴을 사용하는 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어서 보다 바람직하지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 바인더를 사용할 경우 물유리와의 상용성이 우수하고, 난연성, 방수성 및 단열성이 우수함과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 준불연성 폴리우레탄 보드를 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유리섬유층의 두께는 5mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 3mm, 더욱 바람직하게는 1mm 이하일 수 있다. 구체적으로는, 0.1 내지 5mm, 바람직하게는 0.1 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1mm일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 금속박막층은 폴리우레탄 폼의 일면 또는 양면에 접착되어 상기 폴리우레탄 폼의 물성을 보존시킬 수 있는 것이라면 그 종류는 제한하지 않는다. 이때, 알루미늄호일층을 사용하는 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어 보다 바람직하지만, 이는 비한정적인 일예일 뿐 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올, 촉매, 발포제 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 폼 원료로부터 제조될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄 폼 원료는 난연제 및 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 폴리우레탄 폼 원료는 상기 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 대해 상기 촉매 1 내지 10중량부, 상기 발포제 30 내지 40중량부, 상기 난연제 10 내지 30중량부, 계면활성제 1 내지 10중량부 및 상기 폴리이소시아네이트 150 내지 300중량부를 포함하며, 이소시아네이트 지수가 150 내지 400인 발포조성물을 발포시킨 폼일 수 있다.
구체적으로는 상기 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 대하여, 상기 촉매 1 내지 5중량부, 상기 발포제 35 내지 40중량부, 상기 난연제 15 내지 20중량부, 상기 계면활성제 1 내지 5중량부 및 상기 폴리이소시아네이트 150 내지 200중량부를 포함하며, 이소시아네이트 지수가 150 내지 400인 것이 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
이때, 이소시아네이트 지수는 사용된 폴리이소시아네이트의 실제량을 반응 혼합물 내의 폴리올의 활성 수소와의 반응에 필요한 폴리이소시아네이트의 이론적으로 요구되는 화학량으로 나누고, 100을 곱한 것을 의미한다. (NCO의 Eq/활성 수소의 Eq) x 100으로도 표기될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 아젤라산, 도데칸산, 마레인산, 푸마르산, 이타콘산 또는 리시놀산 등의 지방족 포화 또는 불포화 산 및 프탈산, 이소프탈산, 또는 테레프탈산 등의 "?陸* 산에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물과 폴리올의 중축합 반응에 의해 얻어지는 것일 수 있으며, 이때 테레프탈산계 폴리올을 사용하는 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 촉매는 공지의 우레탄 촉매가 사용될 수 있으며, 시판되고 있는 촉매로 본 발명에 따른 효과를 도출할 수 있는 것이라면 그 종류는 제한하지 않는다. 구체적으로는 디메틸아미노메틸페놀(2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol), 디메틸사이클로헥시아민(Dimethyl cyclohexyl amine) 및 포타슘 옥토에이트(Potassium octoate) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것이 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 발포제는 공지의 발포제가 사용될 수 있으며, 시판되고 있는 발포제로 본 발명에 따른 효과를 도출할 수 있는 것이라면 그 종류는 제한하지 않는다. 구체적으로는 HCFC-141b, HFC-365mfc/227, HFC-245fa, HFO-1234ze(E), HFO-1234ze(F), HFO1336mzz(Z) Cyclo-펜탄, n-펜탄 및 iso-펜탄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, HCFC-141b를 물과 함께 사용하는 것이 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리이소시아네이트는 공지의 폴리이소시아네이트가 사용될 수 있으며, 시판되고 있는 폴리이소시아네이트로 본 발명에 따른 효과를 도출할 수 있는 것이라면 그 종류는 제한하지 않는다. 구체적으로는 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 페닐렌디이소시아네이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 일 수 있으며, 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI)를 사용하는 것이 보다 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 난연제는 TCPP(tris(chloropropyl)phosphate), TECP(tris(2-chloroethyl)phosphate), TEP(triethyl phosphate), TPP(tripropyl phosphate) 및 DMMP(dimethyl methylphosphonate) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있고, TCPP(tris(chloropropyl)phosphate) 및 TEP(triethyl phosphate)를 포함하는 것이 바람직하며, 점착제용 난연제를 더 포함하는 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어 보다 바람직하지만, 이는 비한정적인 일 예일뿐 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 공지의 계면활성제가 사용될 수 있으며, 상기 폴리우레탄 폼 원료가 최대한 분산될 수 있도록 하는 것이라면 그 종류는 제한하지 않는다. 구체적으로는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 고분자 계면활성제 및 실리콘 계면활성제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 실리콘 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하며, 경질의 실리콘 계면활성제를 사용하는 것이 본 발명에 따른 효과 도출에 있어 보다 바람직하지만, 이는 비한정적인 일 예일뿐 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
또한 본 발명에서 상기 폴리우레탄 폼 원료는 셀 안정화제, 내연제, 사슬 연장제, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 충전재 또는 안료 등 발포조성물에 통상적으로 포함될 수 있는 공지의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 각각 독립적으로 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 0.01 내지 40 중량부의 범위 내에서 당업계에 공지된 양으로 사용될 수 있다.
구체적으로는 상기 폴리우레탄 폼 원료는 흑연, 그라핀, 탄소나노튜브, 플러렌, 산화알루미늄 수화물, 삼산화안티몬, 산화비소, 암모늄 폴리포스페이트 및 황산칼슘 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 양으로 더욱 포함하는 것일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄 폼 원료 중 상기 폴리이소시아네이트를 제외한 나머지 성분들을 먼저 프리믹싱한 이후 상기 폴리이소시아네이트를 혼합하여 발포시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 조성 및 조성비를 갖는 폴리우레탄 폼 원료를 숙성 및 경화시켜 폴리우레탄 폼층을 형성하고 그 일면 또는 양면에 상술한 단열재층, 유리섬유층 및 금속박막층을 포함하는 표면층을 적층시켜 얻어지는 준불연성 폴리우레탄 보드는 난연성 및 단열성이 우수하고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 장점을 가진다.
따라서 본 발명에 따른 준불연성 폴리우레탄 보드는 가스 유해성 시험(시험방법 KS F 2271: 2016) 테스트에서 준불연 재료 성능을 만족시킬 수 있는 특성을 가진다.
본 발명의 또 다른 양태는, 상술한 준불연성 폴리우레탄 보드를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법은 제 1 롤러로부터 도입되는 원료를 제 1 컨베이어벨트 상에 도포하여 하부 표면층을 형성하고, 제 2 롤러로부터 도입되는 원료를 제 2 컨베이어벨트 상에 도포하여 상부 표면층을 형성하는 단계;
상기 상부 표면층과 상기 하부 표면층 사이에 폴리우레탄 폼 원료를 분사하여 코팅하는 단계; 및
상기의 폴리우레탄 폼 원료를 더블 컨베이어 룸에서 숙성 및 경화시킴으로써 폴리우레탄 폼층을 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다.
이때, 상기 폴리우레탄 폼층의 두께는 상기 하부 표면층과 상기 상부 표면층의 간격을 달리함으로써 조절할 수 있고, 그 두께는 50 내지 150mm, 바람직하게는 60 내지 120mm, 더욱 바람직하게는 70 내지 100mm일 수 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
코팅제 100중량부에 대하여 물유리 15중량부, 팽창흑연 20중량부, 백연석 20중량부 및 실리카 15중량부를 혼합하여 혼합액을 제조한 후, 두께 1mm의 유리 섬유층 및 두께 1.5mm의 알루미늄 호일을 포함하는 상부 면재 및 하부 면재 상에 제 1 롤러 및 제 2 롤러를 이용하여 상기 혼합액을 도포하고 경화시켜 상부 표면층 및 하부 표면층을 형성하였다. 도포 작업성, 도포 균일성, 건조 속도 등을 고려하여 상기 혼합액의 점도는 20℃에서 5,000cps로 유지하였고, 상기 혼합액의 도포량은 도포 두께 등을 고려하여 100g/m2로 유지하였다. 폴리에스테르 폴리올(BEP130) 100중량부에 대해 물 1.1중량부, HCFC-141b 30중량부, 디메틸사이클로헥시아민(Dimethyl cyclohexyl amine) 1.5중량부, 포타슘 옥토에이트(Potassium octoate) 2.0중량부, TCPP(tris(chloropropyl)phosphate) 15중량부, TEP(triethyl phosphate) 10 중량부, 및 실리콘 계면활성제(B-8462, Evonik 사 silicone) 2중량부를 2시간 동안 30℃에서 35RPM의 교반속도로 혼합하여 폴리우레탄 폼 원료를 얻었다. 상기 폴리우레탄 폼 원료를 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 180중량부와 1시간 동안 25℃에서 7000RPM의 속도로 혼합하여 상기 상부 표면층과 하부 표면층 사이에 분사한 뒤 발포를 진행하여 두께 70mm의 폴리우레탄 폼층을 형성하였다. 이에 따라, 상기 하부 표면층, 상기 폴리우레탄 폼층, 상기 상부 표면층 순으로 적층된 폴리우레탄 보드를 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 혼합액이 바인더 1 중량부를 더 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 보드를 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에 있어서, 유리 섬유층 및 알루미늄 호일층을 포함하지 않는 면재 상에 혼합액을 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 보드를 제조하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 혼합액이 백연석을 포함하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 보드를 제조하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 혼합액이 실리카를 포함하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 보드를 제조하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에 있어서, 상기 혼합액이 백연석 및 실리카를 모두 포함하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 보드를 제조하였다.
상기 실시에 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4의 폴리우레탄 보드에 대하여 가스 유해성 시험을 통해 준불연성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 객관적인 데이터의 측정을 위하여 한국건설생활환경시험연구원에 시험을 의뢰하였다.
가스 유해성시험은 K SF 2271:2016 방법으로 진행되었고, 소정의 밀폐된 공간 내에 실험용 생쥐를 집어넣고, 그 공간에 내장재료의 고온발생 가스를 투입한 후, 그 실험용 생쥐들이 행동을 정지하는 시간을 체크하였다.
시험 항목 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
가스 유해성 시험 평균행동정지 시간 12분19초 13분55초 7분12초 7분05초 6분58초 6분33초
표준편차 76초 38초 23초 15초 18초 23초
상기 실시예 1에 의한 폴리우레탄 보드에 관한 가스 유해성 시험 결과, 생쥐의 평균행동정지 시간은 12분 19초로 측정되었고, 표준편차는 76초로 확인되었으며, 상기 실시예 2는 평균행동정지 시간은 13분 55초로 측정되었고, 표준편차는 38초로 확인되었다. 반면, 비교에 1 내지 4에 의한 폴리우레탄 보드의 경우 평균행동정지 시간은 각각 7분 12초, 7분 05초, 6분 58초, 6분 30초로 측정되었고, 표준편차는 각각 23초, 15초, 18초, 23초로 확인되었다. 이는 종래의 폴리우레탄 보드의 경우 생쥐의 평균행동정지 시간이 대략 7분 정도에 미치는 것에 비하여, 본 발명에 따른 폴리우레탄 보드는 생쥐의 평균행동정지 시간이 12분 이상으로 연장된 것임을 의미한다.
실제로 페놀 폼 보드의 가스 유해성 시험 결과는 대체적으로 생쥐의 평균행동정지 시간이 10분 내지 12분인 것으로 널리 알려져 있으므로, 본 발명에 의한 폴리우레탄 보드는 페놀폼 보드 수준의 우수한 준불연성을 보이는 것으로서, 페놀폼 보드의 경우 인체 유해성 논란이 존재한다는 점을 감안할 때, 본 발명에 따른 준불연성 폴리우레탄 보드는 상대적으로 인체 유해성이 낮으면서도 난연성 및 단열성이 우수하고, 화재 발생 시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있음과 동시에, 경량으로 단열재의 설치가 용이하고, 강도가 우수하며, 내구성이 뛰어난 장점을 가질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (16)

  1. 폴리우레탄 폼층과 상기 폴리우레탄 폼층의 일면 또는 양면에 적층되는 표면층을 포함하는 준불연성 폴리우레탄 보드로서,
    상기 표면층은 단열재층, 유리섬유층 및 금속박막층을 포함하고, 상기 단열재층은 코팅제, 물유리, 팽창흑연, 백연석 및 실리카를 포함하는 혼합액이 코팅 및 경화된 것인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 혼합액은 바인더를 더 포함하는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 혼합액은 상기 코팅제 100중량부에 대하여, 물유리 10 내지 20중량부, 팽창흑연 10 내지 30중량부, 백연석 10 내지 30중량부, 실리카 10 내지 20중량부 및 바인더 1 내지 10중량부를 포함하는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유리섬유층의 두께는 0.1 내지 5mm인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속박막층은 알루미늄호일층인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트, 발포제 및 촉매를 포함하여 형성되는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 난연제 및 계면활성제를 더 포함하여 형성되는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산계 폴리올인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 대해 이소시아네이트 150 내지 300중량부, 발포제 30 내지 40중량부, 촉매 1 내지 10중량부, 난연제 10 내지 30중량부 및 계면활성제 1 내지 5중량부를 포함하여 형성되는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드.
  10. 제 1 롤러로부터 도입되는 원료를 제 1 컨베이어벨트 상에 도포하여 하부 표면층을 형성하고, 제 2 롤러로부터 도입되는 원료를 제 2 컨베이어벨트 상에 도포하여 상부 표면층을 형성하는 단계;
    상기 상부 표면층과 상기 하부 표면층 사이에 폴리우레탄 폼 원료를 분사하여 코팅하는 단계; 및
    상기의 폴리우레탄 폼 원료를 더블 컨베이어 룸에서 숙성 및 경화시킴으로써 폴리우레탄 폼층을 형성하는 단계; 를 포함하는 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법으로서,
    상기 표면층은 단열재층, 유리섬유층 및 금속박막층을 포함하고, 상기 단열재층은 물유리, 팽창흑연, 백연석, 실리카 및 바인더를 포함하는 혼합액이 코팅 경화된 것인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유리섬유층의 두께는 0.1 내지 5mm인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 금속박막층은 알루미늄호일층인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트, 발포제 및 촉매를 포함하여 형성되는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 난연제 및 계면활성제를 더 포함하여 형성되는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올은 테레프탈산계 폴리올인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 폴리우레탄 폼층은 폴리에스테르 폴리올 100중량부에 대해 이소시아네이트 150 내지 300중량부, 발포제 30 내지 40중량부, 촉매 1 내지 10중량부, 난연제 10 내지 30중량부 및 계면활성제 1 내지 5중량부를 포함하여 형성되는 것인 준불연성 폴리우레탄 보드의 제조방법.
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