KR20220169819A - 불연성을 갖는 샌드위치 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 총 중량 기준으로 유기물 함량이 3.0 내지 9.5 중량부인 무기섬유계 심재; 상기 심재의 양면에 형성되고, 심재의 표면적 1m2을 기준으로 70 내지 400g의 접착제 조성물을 도포하여 형성되는 접착제층; 및 상기 심재의 양면에서의 접착제층 상에 형성되는 금속층;을 포함하며, 상기 접착제 조성물은 고상 난연제, 액상 난연제, 분산제 및 우레탄계 프리폴리머를 포함하고, 불연성을 갖는 샌드위치 패널에 관한 것이다.

Description

불연성을 갖는 샌드위치 패널{PANEL HAVING NON-FLAMMABLE}
본 발명은 불연성이 우수함과 동시에 단열성이 우수하고, 기계적 물성 및 부착성도 우수한 샌드위치 패널에 관한 것이다.
샌드위치 패널은 2개의 금속판 사이에 심재로 보온 단열재를 넣은 건축용 자재로서, 가격이 저렴하고 시공이 간단하여 공사기간을 대폭 줄일 수 있으며 단열효과가 뛰어나다. 이로 인해, 샌드위치 패널은 공장, 창고, 주택, 격납고 등의 건축 현장에서 널리 사용되고 있다. 이때, 상기 심재는 스티로폼, 우레탄 폼, 그라스 울, 미네랄 울 등이 널리 적용되고 있다. 그러나, 이러한 심재는 가연성으로 불연성이 부족하고 화재시 유기물을 다량 방출하여 화재에 취약하고 화재시 많은 물적, 인적 손실을 야기하는 문제가 있었다.
이에 대한 대안으로 PET, 폴리올레핀 등의 난연성 심재를 사용한 샌드위치 패널이 제안되었다. 구체적으로, 한국 공개특허 제2017-0055456호(특허문헌 1)에는 수지 발포체; 상기 수지 발포체의 양면에 형성된 판재; 및 수지 발포체와 판재 사이에 분산된 접착제;를 포함하는, 난연성 및 압축강도가 우수한 샌드위치 판넬이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 종래 난연성 심재를 포함하는 샌드위치 패널은 금속판과 심재를 접착하기 위해 사용되는 접착제, 및 심재 내의 가연성 유기물의 함량이 높아 샌드위치 패널 자체의 불연성은 부족한 문제가 있었다.
또한, 한국 등록특허 제1619298호(특허문헌 2)에는 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 폴리올을 포함하는 주제부에 이소시아네이트기를 포함하는 경화제부를 반응시켜 제조되고, 난연제, 열팽창성 흑연, 촉매, 실리콘계 정포제 및 실리콘계 유화제를 포함하는 폴리우레탄 이액형 준불연 접착제가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2의 준불연 접착제를 샌드위치 패널의 접착제로 포함하는 경우, 유기물을 포함하는 심재를 사용함으로써 제조된 샌드위치 패널 내 가연성 유기물의 함량을 제어하는데 한계가 있고, 이로 인해 샌드위치 패널의 불연화 성능이 부족한 한계가 있었다.
따라서, 불연성이 우수함과 동시에 단열성이 우수하고, 기계적 물성 및 부착성도 우수한 샌드위치 패널에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
한국 공개특허 제2017-0055456호 (공개일: 2017.5.19.) 한국 등록특허 제1619298호 (공개일: 2016.5.10.)
이에, 본 발명은 불연성이 우수함과 동시에 단열성이 우수하고, 기계적 물성 및 부착성도 우수한 샌드위치 패널를 제공한다.
본 발명은 총 중량 기준으로 유기물 함량이 3.0 내지 9.5 중량부인 심재;
상기 심재의 양면에 형성되고, 심재의 표면적 1m2을 기준으로 70 내지 400 g의 접착제 조성물을 도포하여 형성되는 접착제층; 및
상기 심재의 양면에서의 접착제층 상에 형성되는 금속층;을 포함하며,
상기 접착제 조성물은 고상 난연제, 액상 난연제, 분산제 및 우레탄계 프리폴리머를 포함하고,
불연성을 갖는 샌드위치 패널을 제공한다.
본 발명에 따른 샌드위치 패널은 KS F ISO 1182에서 규정하는 불연성 시험의 판정 기준을 만족하는 불연 성능을 만족하여 불연성이 우수하고, 단열성, 기계적 물성 및 부착성도 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 샌드위치 패널의 단면도이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 어떤 층이 다른 층 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 층이 다른 층에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 층 사이에 또 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다.
샌드위치 패널
본 발명에 따른 샌드위치 패널은 심재; 상기 심재의 양면에 형성되는 접착제층; 및 상기 심재의 양면에서의 접착제층 상에 형성되는 금속층;을 포함한다.
도 1을 참조하면, 상기 샌드위치 패널(10)은 심재(100); 상기 심재의 양면에 형성되는 접착제층(210, 220); 및 상기 접착제층 상에 형성되는 금속층(310, 320);을 포함한다.
심재
심재는 심재 100중량부에 대하여 유기물 함량이 3.0 내지 9.5 중량부이다. 구체적으로, 상기 심재는 고형분 기준의 유기물 함량이 3.5 내지 9.0 중량부일 수 있다. 심재의 유기물 함량이 상기 범위 미만인 경우, 심재의 강도가 저하되어 가공성이 불량해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 불연 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이때, 상기 유기물 함량은 강열 감량 측정법(480℃에서 2시간 열처리 후 질량 소실율)으로 측정한 값일 수 있다.
또한, 상기 심재는 상기 유기물 함량을 만족하고 통상적으로 샌드위치 패널의 심재로 사용 가능한 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 무기 섬유계 심재를 포함하여 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 심재는 글라스울 또는 미네랄울을 포함할 수 있다.
상기 심재는 밀도가 25 내지 100 kg/m3, 또는 30 내지 80 kg/m3일 수 있다. 심재의 밀도가 상기 범위 미만인 경우, 제조된 샌드위치 패널의 강도가 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 샌드위치 패널의 단열 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
접착제층
접착제층은 심재에 금속층을 접착시키는 역할을 한다.
상기 접착제층은 심재의 표면적 1m2을 기준으로 70 내지 400 g 또는 80 내지 350g의 접착제 조성물을 도포하여 형성될 수 있다. 상기 접착제 조성물의 도포량이 상기 범위 미만인 경우, 심재와 금속층 간의 접착 강도가 불량해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접착제의 과도한 연소에 의해 불연 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 접착제 조성물은 고상 난연제, 액상 난연제, 분산제 및 우레탄계 프리폴리머를 포함한다.
상기 우레탄계 프리폴리머는 통상적으로 난연성 접착제에 사용되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 이소시아네이트 화합물과 반응성 수소 함유 화합물을 반응시킨 것일 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 한 분자 내에 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트계 화합물은 2,4-톨루엔 디이소시아네이트(2,4-TDI), 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(2,6-TDI), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(4,4'-MDI), 2,4'-디페닐메틸렌 디이소시아네이트(2,4'-MDI), 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 프로필렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 부틸렌 디이소시네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 비스(4-이소시아네이토사이클로헥실)메탄, 1-메틸트리메틸렌 디이소시아네이트, 1,3-사이클로펜텐 디이소시아네이트, 1,4-사이클로펜텐 디이소시아네이트, 1,2-사이클로펜텐 디이소시아네이트, 5-이소시아네이토-1-(이소시아네이토메틸)-1,3,3-트리메틸-사이클로헥산, 트리페닐메틸 트리이소시아네이트, 트리스(이소시아네이트페닐) 티오포스페이트, 1,6,10-운데칸 트리이소시아네이트 및 1-이소시아네이토-4-[(4-이소시아네이토페닐)메틸]벤젠으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 반응성 수소 함유 화합물은 폴리올 화합물, 메르캅탄 화합물, 카르복실산 화합물, 아민 화합물, 우레아 화합물 및 아미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 글리콜 등을 들 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머는 미반응 이소시아네이트기의 함량(NCO%)이 우레탄계 프리폴리머 고형분 100중량부에 대하여 5 내지 25 중량부, 또는 8 내지 20 중량부일 수 있다. 우레탄계 프리폴리머의 NCO%가 상기 범위 미만인 경우, 접착제 조성물의 점도가 과도하게 상승하거나 경화 속도가 지연되어 샌드위치 패널 제조시 작업성이 불량한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접착제층이 브리틀(Brittle)해져 접착 강도가 불량한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 접착제 조성물은 고형분 총 중량을 기준으로 우레탄계 프리폴리머의 함량이 15 내지 60 중량%, 또는 20 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 우레탄계 프리폴리머의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 접착제층의 접착 강도가 열세해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 우레탄계 프리폴리머의 연소에 의해 불연 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 고상 난연제는 접착제층의 난연성 및/또는 불연성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 고상 난연제로는 금속계 고상 난연제, 인계 고상 난연제, 질소계 고상 난연제 등일 수 있다. 상기 금속계 고상 난연제는 예를 들어, 징크 보레이트(zinc borate), 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘 및 오산화 안티몬 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 인계 고상 난연제는 예를 들어, 암모늄 폴리포스페이트, 적인, 인산염 등을 들 수 있다. 상기 질소계 고상 난연제는 멜라민, 멜라민 시아누레이트 등을 포함한다. 상기 고상 난연제는 1종 이상 혼용하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 고상 난연제는 100중량부의 우레탄계 프리폴리머에 대하여 40 내지 500 중량부, 또는 50 내지 400 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 고상 난연제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 접착제층의 불연 성능이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접착제층의 불연성은 우수해지나 저장성과 부착성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 액상 난연제는 접착제층의 난연성 및/또는 불연성을 향상시키며, 접착제 조성물 배합 시 각 성분 간 혼화성 개선하고 접착제 조성물 내 고상 난연제의 분산성을 향상시키고, 샌드위치 패널 제조 시 접착제 조성물의 도포 작업성을 개선시켜주는 역할을 한다.
상기 액상 난연제는 우례탄계 프리폴리머와 상용성을 가지며, 난연 특성이 있는 인계 액상 난연제일 수 있으며, 예를 들어, 트리스(클로로이소프로필)포스페이트(Tris(chloroisopropyl)phosphate, TCPP), 트리에틸포스페이트(Triethylphosphate, TEP), 트리크레실포스페이트(Tricresylphosphate, TCP), 트리스(클로로에틸)포스페이트(Trixs(chloroethyl)phosphate, TCEP)등을 들 수 있다. 상기 액상 난연제는 1종 이상 혼용하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 액상 난연제는 100중량부의 우레탄계 프리폴리머에 대하여 10 내지 150 중량부, 또는 20 내지 100 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 액상 난연제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 접착제 조성물의 유동성 불량에 의한 도포 작업성이 불량해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접착제층의 강도 저하에 의해 부착 강도가 열세해지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 액상 난연제는 고상 난연제 100중량부에 대하여 15 내지 100 중량부, 또는 20 내지 80 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 액상 난연제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 접착제 조성물의 혼화성 및 유동성 불량에 의해 접착제 조성물 제조시 균일한 혼합이 어려우며, 제조된 접착제 조성물의 저장성 및 도포 작업성이 불량해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접착층제의 난연성 및/또는 불연성 및 강도 저하에 의해 부착 강도가 열세해지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 분산제는 접착제 조성물의 저장 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 분산제는 이온성 계면활성제, 또는 비이온성 계면활성제일 수 있으며, 상기 이온성 계면활성제는 예를 들어, 소듐 도데실 설파이트를 들 수 있다. 또한, 상기 비이온성 계면활성제는 예를 들어, 에톡시화 알리파틱 알콜(ethoxylated aliphatic alcohol), PEO(polyethylene oxide), 카르복실릭 에스테르(Carboxylic ester), 폴리에틸렌글리콜 에스테르(polyethylene glycol ester), 지방산 소르비톨 에스테르(fatty acid sorbitol ester), 지방산 글리콜 에스테르(fatty acid glycol ester), 지방산 디에탄올 아민(fatty acid diethanol amine), 알킬 모노글리세릴 에테르(alkyl monoglyceryl ether), 카르복실릭 아미드(carboxylic amide)와 같은 지방산 또는 글리콜계 에스테르; 아마이드; 아민; 에테르 화합물; 등을 들 수 있다.
또한, 상기 분산제는 100중량부의 우레탄계 프리폴리머에 대하여 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.3 내지 4 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 분산제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 고상 난연제의 침전 발생 등 접착제 조성물의 저장성이 열세해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 접착제 조성물의 경화 불량 및/또는 과도한 점도 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.
상기 접착제 조성물은 경화 촉진제 및 경화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 경화 촉진제는 통상적으로 우레탄계 접착제에 적용 가능한 것이라면, 예를 들어, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리아밀아민, N-메틸 모르폴린, N,N-디메틸 시클로헥실아민, N,N-디메틸 벤질아민, 2-메틸 이미다졸, 피리미딘, 디메틸아닐린, 트리에틸렌 디아민, 트리에탄올아민, N,N-디메틸에탄올 아민 등의 아민계; 테트라알킬 암모늄 히드록사이드, 알칼리 히드록사이드, 알칼리 페놀레이트 및 알칼리 알코올레이트 등; 2,2'-디모르폴리노디에틸에테르 등의 유기 주석 화합물; 등을 들 수 있다. 상기 유기 주석 화합물의 시판품으로는 헌츠만 코포레이션(Huntsman Corporation) 사의 제프캣 DMDEE(JEFFCAT DMDEE), 에보닉(Econik Operations GmbH) 사의 다브코 EG(DABCO EG) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 경화 촉진제는 100중량부의 우레탄계 프리폴리머에 대하여 0.0001 내지 10 중량부 또는 0.1 내지 5 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 경화 촉진제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 공정 시간 단축 효과가 없으며, 상기 범위 초과인 경우, 경화 시간이 너무 빨라 제조 현장에서 다루기가 어려워 접착제용 조성물의 작업성이 부족한 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 경화 촉진제의 함량은 첨가제 조성물의 경화 속도에 영향을 미치고, 이로 인해 온도, 습도 등의 변화 및 작업 조건에 따라 첨가량을 조절할 수 있다.
상기 경화제는 이소시아네이트와 속경화 반응을 유도하는 역할을 한다. 또한, 상기 경화제는 예를 들어, 알콜, 글리콜, 메르캅탄, 아민, 우레아, 아미드 등의 유기 화합물; 무기계 알칼리 실리케이트, 콜로이드 실리카, 친수성 실리카 수용액 등의 실란계 화합물; 등을 들 수 있다.
금속층
금속층은 샌드위치 패널의 강도 및 불연성을 향상시키 역할을 한다.
상기 금속층은 통상적으로 샌드위치 패널의 강도 및 불연성 향상을 위해 적용 가능한 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 철, 스테인리스, 알루미늄 및 마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속층은 예를 들어, 아연 도금 강판, 또는 유기 코팅층으로 코팅될 수 있다.
또한, 상기 금속층은 평균 두께가 0.1 내지 5.0 mm, 또는 0.3 내지 1.0 mm일 수 있다.
상기 샌드위치 패널은 KS F ISO 1182의 방법에 따라 불연 평가시 온도 차이가 20K 이하이고, 질량 감소율이 30중량% 이하일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 샌드위치 패널은 KS F ISO 1182에서 규정하는 불연성 시험의 판정 기준을 만족하는 불연 성능을 만족하여 불연성이 우수하고, 단열성, 기계적 물성 및 부착성도 우수하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
제조예 1. 우레탄계 프리폴리머-1의 제조
온도 조절 장치, 교반 장치 및 질소 투입 장치가 구비된 2L 4구 플라스크에 질소 공급 하에 폴리올로 GP-3000(KPX케미컬, 3관능 폴리에테르 폴리올, 당량: 1,000) 651.7g을 투입하고 교반하며 60±3℃로 승온하였다. 이후 이소시아네이트 화합물로 디페닐메틸렌 디이소시아네트(금호미쓰이케미컬사의 Cosmonate MI) 671.2g을 투입하고 30분 동안 안정화한 후 75±3℃로 승온하고 3시간 동안 유지하였다. 이후 50℃ 이하로 냉각한 후 경화 촉진제로 2,2'-디모르폴리노디에틸에테르(헌츠만 코퍼레이션, DMDEE) 1.3g을 투입하고 10분간 추가 교반하여 우레탄계 프리폴리머-1을 제조하였다.
제조된 우레탄계 프리폴리머-1은 미반응 이소시아네이트기의 함량(NCO%)은 14.8중량%였다.
제조예 2. 우레탄계 프리폴리머-2의 제조
폴리올로 PP-2000(KPX케미컬, 2관능 폴리에테르 폴리올, 당량: 1,000) 638.1g, 이소시아네이트 화합물로 Cosmonate MI(금호미쓰이케미컬, 디페닐메틸렌 디이소시아네트) 505.6g과 Cosmonate M-200(금호미쓰이케미컬, 폴리머릭 디페닐메틸렌 디이소시아네트) 505.6g, 경화 촉진제로 DMDEE 1.7g을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 프리폴리머-2를 제조하였다.
제조된 우레탄계 프리폴리머-2는 미반응 이소시아네이트기의 함량(NCO%)은 18.4중량%였다.
제조예 3 및 4. 우레탄계 프리폴리머 제조
하기 표 1에 기재된 조성비로 제조예 1 또는 2와 같은 방법으로 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
(중량부) 제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4
폴리올 화합물 GP-3000 651.7 - - 334.8
PP-2000 - 638.1 1291.3 -
이소시아네이트 Cosmonate MI 671.2 505.6 387.4 1276.3
Cosmonate M-200 - 505.6 - -
경화 촉진제 DMDEE 1.3 1.7 1.7 1.6
잔류 NCO함량 (중량%) 14.8 18.4 4.5 25.7
제조예 5 내지 13. 접착제 조성물의 제조
하기 표 2 및 3에 기재된 성분 및 조성비로 배합하여 접착제 조성물을 제조하였다.
이때, 표 2 및 3의 TCPP는 액상 난연제로 트리스(클로로이소프로필) 포스페이트이고, FN-10는 비이온성 분산제로 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 에테르이고 한농화성사 제품이며, ATH는 알루미늄 트리-하이드록사이드이고, APP는 암모늄 폴리포스페이트이며, MCA는 멜라민-시아누레이트이다.
이때, 제조예 12는 제조예 3의 우레탄계 프리폴리머의 높은 점도로 인해 접착제로서 제조가 불가하였다.
(중량부) 제조예 5 제조예 6 제조예 7 제조예 8 제조예 9 제조예 10
액상 난연제 TCPP 14 14 14 14 14 14
분산제 FN-10 1 1 1 1 1 1
고상 난연제 ATH 55 30 55 30 20 20
APP - 15 - 15 - -
MCA - 15 - 15 - -
우레탄계 프리폴리머 제조예 1 30 25 - - 65 -
제조예 2 - - 30 25 - 65
(중량부) 제조예 11 제조예12 제조예13
액상 난연제 TCPP 34 14 14
분산제 FN-10 1 1 1
고상 난연제 ATH 55 55 55
APP - - -
MCA - - -
우레탄계 프리폴리머 제조예 1 10 - -
제조예 3 - 30 -
제조예 4 - - 30
제조예 14. 2액형 우레탄 접착제 조성물의 제조
경화제부(폴리머릭 디-페닐 메탄 디-이소시아네트)와 주제부(폴리올, 물, 첨가제)로 구성된 2액형 우레탄 접착제를 사용하였으며, 경화제부는 금호미쓰이화학의 Cosmonate M-200을 사용하고, 주제부는 국도화학의 KPF-2406을 사용하였다. 이때, 주제부 100중량부에 대하여 경화제부 100중량부를 혼합하여 사용하였으며, 상기 2액형 우레탄 접착제에는 고상 난연제를 함유하지 않았다.
제조예 15. 에폭시 접착제
에폭시 접착제로는 KCC사의 난연 에폭시 접착제(제조사: (주)KCC, 제품명: 유니폭시 난연 접착제)를 사용하였다.
실험예 1.
심재로 KCC사의 불연 글라스울 심재(밀도: 64kg/㎥, 유기 바인더 함량: 심재 총 중량 대비 8.3중량부)를 직경 45±1mm 및 높이 50±2mm의 원통형으로 재단하여 심재 시료를 제조하였다. 이후, 양면에 제조예 5의 접착제 조성물을 250g/㎡의 양으로 도포한 후 두께 0.4±0.05mm의 컬러 강판(제조사: KG동부제철, 제품명: NF불연칼라강판)을 부착하고 상온에서 12시간 방치하여 샌드위치 패널을 제조하였다. 이때, 심재 내 유기 바인더 함량은 강열감량법으로 측정하였다.
구체적으로, 강열감량법은 심재를 480℃에서 2시간 동안 열처리한 후 열처리 전의 질량을 기준으로 열처리 전과 후의 질량 손실율(질량%)을 측정하였다.
실험예 2 내지 15.
표 4에 기재된 바와 같이 심재의 종류, 및 접착제 조성물의 종류 및 도포량을 조절한 것을 제외하고는, 실험예 1과 동일한 방법으로 샌드위치 패널을 제조했다.
이때, 일반 글라스울 심재로는 KCC사의 패널용 일반 글라스울 심재(밀도: 64kg/㎥, 유기 바인더 함량: 심재 총 중량 대비 11.5중량부)을 사용하고, 무기 접착제로는 한미르㈜사의 실마겔 불연 접착제(물유리 및 산경화제로 구성된 무기 접착제)를 사용하였다.
심재 접착제 조성물
종류 도포량(g/m2)
실험예 1 불연 글라스울 심재 제조예 5 250
실험예 2 불연 글라스울 심재 제조예 6 250
실험예 3 불연 글라스울 심재 제조예 7 250
실험예 4 불연 글라스울 심재 제조예 8 250
실험예 5 일반 글라스울 심재 제조예 5 250
실험예 6 일반 글라스울 심재 제조예 7 250
실험예 7 불연 글라스울 심재 제조예 9 250
실험예 8 불연 글라스울 심재 제조예 10 250
실험예 9 불연 글라스울 심재 제조예 14의 2액형 우레탄 접착제 250
실험예 10 불연 글라스울 심재 무기 접착제 250
실험예 11 불연 글라스울 심재 제조예 15의 에폭시 접착제 250
실험예 12 불연 글라스울 심재 제조예 11 250
실험예 13 불연 글라스울 심재 제조예 13 250
실험예 14 불연 글라스울 심재 제조예 3 50
실험예 15 불연 글라스울 심재 제조예 3 600
시험예: 특성 평가
실험예의 샌드위치 패널을 대상으로 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 5에 나타냈다.
(1) 접착 강도
샌드위치 패널을 대상으로 강판과 심재를 접착제 조성물을 이용하여 부착하고 상온 12시간 방치 후 강판과 심재를 박리하고 강판 상의 접착제층을 육안 확인하여 접착 강도를 측정하였다.
구체적으로, 강판에 균일한 접착제층 형성 및 심재 부착이 양호한 경우 우수(○), 강판 상에 부분적으로 30면적% 이내 수준의 접착제층의 탈리 발생 및 대체적인 심재 부착이 양호한 경우 보통(△)으로, 접착제층의 박리 및 심재 부착이 불량한 경우 불량(X)으로 판단하였다.
(2) 습윤 접착 강도
항목(1)의 접착 강도 측정 시와 동일하게 샌드위치 패널을 상온 12시간 방치 후 30분 동안 물에 침지하고, 금속층인 컬러 강판을 박리하고 강판 상의 접착제층을 육안 확인하여 습윤 접착 강도를 측정하였다.
구체적으로, 강판에 균일한 접착제층 형성 및 심재 부착 양호한 경우 우수(○), 강판 상에 부분적으로 30면적% 이내 수준의 접착제층의 탈리 발생 및 대체적인 심재 부착 양호한 경우 보통(△)으로, 접착제층의 박리 및 심재 부착 불량한 경우 불량(X)으로 판단하였다.
(3) 불연 평가-1: 온도 차이
샌드위치 패널을 대상으로 KS F ISO 1182의 방법에 따라 불연 평가를 수행하였으며, 이때, 샌드위치 패널을 직경 45mm 및 두께 50mm의 시편으로 제작하여 사용하였다.
구체적으로, 750℃로 예열된 불연 시험기에 시편을 투입하고, 시험기 내 최고 온도와 20분 이후 안정 온도를 측정하여 각 온도차가 20K 이하인 경우 불연성이 우수함으로 판단하였다.
(4) 불연 평가-2: 질량 감소율
샌드위치 패널을 대상으로 KS F ISO 1182의 방법에 따라 불연 평가를 수행하였으며, 이때, 샌드위치 패널을 직경 45mm 및 두께 50mm의 시편으로 제작하여 사용하였다.
구체적으로, 시편의 초기 질량을 측정하고, 시편을 750℃로 예열된 가열로 내에 위치시키고, 20분 동안 방지한 후 시편의 질량을 측정하였다. 시편의 초기 질량을 기준으로 열처리 후 시편의 질량 감소율을 계산하였으며, 30질량% 이하인 경우 불연성이 우수함으로 판단하였다.
접착 강도 습윤 접착 강도 불연 평가
온도 차이(K) 질량 감소율(질량%)
실험예 1 ○ ○ 17.3 5.69
실험예 2 ○ ○ 16.8 5.62
실험예 3 ○ ○ 18.5 5.72
실험예 4 ○ ○ 18.7 5.64
실험예 5 ○ ○ 25.4 6.35
실험예 6 ○ ○ 28.1 6.42
실험예 7 ○ ○ 43.5 6.91
실험예 8 ○ ○ 49.8 7.03
실험예 9 ○ ○ 75.2 8.51
실험예 10 △ X 8.4 3.85
실험예 11 ○ ○ 92.3 8.68
실험예 12 X X 15.2 5.35
실험예 13 △ △ 23.7 6.13
실험예 14 X X 8.1 4.24
실험예 15 ○ ○ 94.5 11.34
표 5에서 보는 바와 같이, 실험예 1 내지 4의 샌드위치 패널은 접착 강도 및 습윤 접착 강도가 우수하고, 불연 평가시 온도 차이가 20K 이하로 적고 질량 감소율이 30중량% 이하로 작아 불연성이 우수했다.
반면, 일반 글라스울 심재를 사용한 실험예 5 및 실험예 6, 고상 난연제를 미포함하는 제조예 14의 2액형 우레탄 접착제를 포함하는 실험예 9, 난연 에폭시 접착제를 사용한 실험예 11, 및 접착제 조성물의 도포량이 과량이였던 실험예 15는 불연 평가의 온도 차이가 20K 이상으로 불연성이 부족했다.
또한, 무기 접착제를 사용한 실험예 10 및 접착제 조성물의 도포량이 소량이였던 실험예 14는 습윤 접착 강도가 부족했다. 특히, 실험예 14는 접착 강도도 부족했다.
소량의 고상 난연제를 포함하는 실험예 7 및 실험예 8은 불연 평가의 온도 차이가 20K 이상으로 불연성이 부족했다.
또한, 과량의 고상 난연제를 포함하는 실험예 12는 접착 강도 및 습윤 접착 강도가 매우 부족했다.
미반응 이소시아네이트기의 함량이 25.7중량%로 과량인 제조예 4의 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 실험예 13은 접착 강도 및 습윤 접착 강도가 부족하고, 불연 평가의 온도 차이가 20K 이상으로 불연성이 부족했다.

Claims (7)

  1. 총 중량 기준으로 유기물 함량이 3.0 내지 9.5 중량부인 무기섬유계 심재;
    상기 심재의 양면에 형성되고, 심재의 표면적 1m2을 기준으로 70 내지 400g의 접착제 조성물을 도포하여 형성되는 접착제층; 및
    상기 심재의 양면에서의 접착제층 상에 형성되는 금속층;을 포함하며,
    상기 접착제 조성물은 고상 난연제, 액상 난연제, 분산제 및 우레탄계 프리폴리머를 포함하고,
    불연성을 갖는 샌드위치 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 심재는 밀도가 25 내지 100 kg/m2인 무기 섬유계 심재를 포함하여 이루어지는 것인, 샌드위치 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 우레탄계 프리폴리머는 미반응 이소시아네이트기의 함량(NCO%)이 우레탄계 프리폴리머 고형분 100중량부에 대하여 5 내지 25 중량부인, 샌드위치 패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고상 난연제는 100중량부의 우레탄계 프리폴리머에 대하여 40 내지 500 중량부인, 샌드위치 패널.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 액상 난연제는 100중량부의 우레탄계 프리폴리머에 대하여 10 내지 150 중량부인, 샌드위치 패널.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착제 조성물은 100중량부의 고상 난연제, 및 15 내지 100 중량부의 액상 난연제를 포함하는, 샌드위치 패널.
  7. 청구항 1에 있어서,
    KS F ISO 1182의 방법에 따라 불연 평가시 온도 차이가 20K 이하이고, 질량 감소율이 30중량% 이하인, 샌드위치 패널.
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