KR20230024481A - 열반사 단열재 판넬 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 a) 폴리에틸렌 수지, 기능성 난연제, 유무기 복합난연제를 포함하는 난연성 조성물을 준비하는 단계; b) 상기 난연성 조성물에 발포제를 첨가한 후, 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; c) 상기 혼합물을 압출시킨 후, 발포하여 발포체를 형성하는 단계; d) 상기 발포체를 성형 및 가공하여, 가공물을 제조하는 단계; e) 상기 가공물의 일면 또는 양면에 외피재를 접착시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 연소과정에서 적은연기, 무독성 등의 특징을 갖고, 가공성이 용이하며, 난연성 및 내열성이 우수한 열반사 단열재 판넬 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
최근 대형 화재사고로 많은 인명피해와 재산피해가 발생하였는데, 이 화재사고의 경우 건물의 외벽을 난연 성능 및 불연성능이 없는 단열재, 접착몰탈, 마감재로 시공을 하는 일명 '드라이비트 공법'으로 시공을 하여 화재 확산 속도가 빨랐고 이로 인해 피해가 더욱 커진 것이 원인으로 지목되고 있다.
이에 정부에서는 '건축물의 피난/방화구조 등의 기준에 관한 규칙'을 개정하여 건축물 마감재료의 화재안전성 기준을 대폭 강화하였으며, 2016년 4월부터 시행되고 있다.
종래 단열 시공에 사용되는 단열재의 대표적인 예로는, 스티로폼, 발포 폴리우레탄, 발포 폴리에틸렌이 주종을 이루고 있다. 발포 폴리에틸렌의 경우, 난연성을 강화시키기 위하여, 할로겐계, 무기계, 인계로 구분되는 난연제를 첨가하여, 화염이나 불꽃에 의해 연소되는 것을 방지하고자 하였다.
그러나, 상기 할로겐계 난연제의 경우, 난연성 확보는 용이하지만, 폴리에틸렌 수지와의 좋지 못한 상용성, 압출기내의 체류로 인한 분해로 탄화물 발생, 가공 및 연소 시 하이드로 브롬산, 다이옥신, 벤조 퓨란 등과 같은 유해한 독성가스의 발생하는 등의 문제점이 있었다. 이와 같이 할로겐계 난연제는 인체에 유해하여 제품물성, 제조공정 및 안정성에 좋지 않은 영향을 준다는 문제가 있었다.
또한, 무기계 난연제의 경우, 충분한 난연효과를 발휘하기 위하여, 과량의 무기계 난연제를 사용해야하는 문제 때문에, 성형 가공성이 용이하지 못해 단열재로 용이하게 제조되지 못하는 문제가 있었다.
한편, 인계 난연제의 경우, 상기한 할로겐계 난연제보다 독성의 지속성이 짧고, 연소과정에서 적은 연기가 발생하며, 사용 시에는 친환경적이라는 장점이 있어, 각광받아 왔으나, 수지의 기본 물성을 저하시킬 우려가 있다는 점, 제품 사용 중에 휘발, 마모, 침출, 침전, 침투 및 용해 등을 통해 쉽게 환경으로 누출될 수 있고, 누출된 인계 난연제가 인체 내부에 축적되면 독성, 생식 기능 손상, 내분비 장애 및 발암 등의 여러 가지 건강상의 악영향을 유발할 수 있는 문제가 있었다.
이에 따라서, 상기의 문제점들을 해결하면서, 내열성, 난연성, 친환경성을 극대화 시킬 수 있는 단열재 판넬의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 내열성 뿐만 아니라 화염 확산의 직접적인 원인이 되는 산소를 차단·격리하고, 주위 열을 흡수하여 냉각 효과를 갖는 동시에 친환경성과 난연성 및 내열성을 등 복합적으로 개선할 수 있는 열반사 단열재 판넬을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 열반사 단열재 판넬은 a) 폴리에틸렌 수지, 기능성 난연제, 유무기 복합난연제를 포함하는 난연성 조성물을 준비하는 단계; b) 상기 난연성 조성물에 발포제를 첨가한 후, 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; c) 상기 혼합물을 압출시킨 후, 발포하여 발포체를 형성하는 단계; d) 상기 발포체를 성형 및 가공하여, 가공물을 제조하는 단계; e) 상기 가공물의 일면 또는 양면에 외피재를 접착시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것 특징으로 한다.
상기 난연성 조성물은 폴리에틸렌 수지 45~70 중량%, 기능성 난연제 15~40 중량%, 유무기 복합 난연제 1~25 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 난연제는 팽창성 흑연 30~45중량%, 탈크 25~40중량%, 징크보레이트(Zinc Borate) 20~35중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유무기 복합난연제는 유기 인계 화합물과 무기계 난연제를 반응시켜 제조된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기 인계 화합물은 하기 화학식 1의 DOPO(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)와 하기 화학식 2의 실란 화합물을 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
(여기서, 
은 C2~C6의 비닐기이고, 
는 C1~C8의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬기이다.)
상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘,(Mg(OH)2) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 인 것을 특징으로 한다.
상기 단계 d)와 단계 e) 사이에는, 상기 가공물의 일면 또는 양면에는 기능성 코팅액을 도포하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 앞서 기재된 어느 하나의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬을 제공할 수 있다.
본 발명은 유무기 복합난연제를 포함하는 난연성 조성물에 의해 단열재가 제조됨으로써, 친환경성과 난연성 및 내열성을 등 복합적으로 개선할 수 있는 열반사 단열재 판넬을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 열반사 단열재 판넬의 제조방법을 도시한 공정도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되었음을 일러둔다.
본 발명의 열반사 단열재 판넬 제조방법은 a) 폴리에틸렌 수지, 기능성 난연제, 유무기 복합난연제를 포함하는 난연성 조성물을 준비하는 단계; b) 상기 난연성 조성물에 발포제를 첨가한 후, 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; c) 상기 혼합물을 압출시킨 후, 발포하여 발포체를 형성하는 단계; d) 상기 발포체를 성형 및 가공하여, 가공물을 제조하는 단계; e) 상기 가공물의 일면 또는 양면에 외피재를 접착시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것 특징으로 한다.
먼저, a) 폴리에틸렌 수지, 기능성 난연제, 유무기 복합난연제를 포함하는 난연성 조성물을 준비하는 단계;에 있어서, 상기 난연성 조성물은 폴리에틸렌 수지 45~70 중량%, 기능성 난연제 15~40 중량%, 유무기 복합 난연제 1~25 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌 수지(PE; PolyEthylene Resin)는 에틸렌으로 만든 합성수지로서, 현저한 단열특성을 갖는다.
상기 기능성 난연제는 팽창성 흑연, 탈크, 징크보레이트(Zinc Borate), 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기능성 난연제는 최종 제조되는 단열 판넬의 난연성을 보조하고, 내수성을 개선하기 위해 사용되는 성분으로서, 필요시 요구되는 수준을 고려하여, 적절한 양으로 사용할 수 있다. 가장 바람직하게, 상기 기능성 난연제는 팽창성 흑연 30~45중량%, 탈크 25~40중량%, 징크보레이트(Zinc Borate) 20~35중량%를 포함하여 구성되는 것 사용할 수 있다.
상기 기능성 난연제에 사용되는 팽창성 흑연의 경우, 층상의 결정구조를 갖는다. 이와 같은 구조의 팽창성 흑연은 연소에 의해 형성된 화염, 물 및 산화 화합물에 의해 20~350배까지 발포되어, 다공성 구조를 형성함으로써, 열이 이동하는 것을 방지한다. 뿐만 아니라, 다공성 구조에 독성 가스를 가두는 역할을 하여, 우수한 난연효과를 나타낼 수 있게 된다.
상기 팽창성 흑연은 당업자에 의해 통상적으로 사용되는 것을 이용할 수 있으나, 기능성 난연제에 포함된 다른 성분들과의 혼합 균일성을 증진시키고, 물리적 특성의 저하를 방지하기 위하여, 평균 입자의 크기가 400~600mesh 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 탈크(talc)의 경우, 활석광석을 미분쇄 또는 초미분쇄하여 제조된 입자 형상이 판상인 백색 분말로서, 무기 광산물 중 가장 경도가 낮고, 내열성 및 화학적 안정성이 우수하여, 난연제로서 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 내수성이 우수하여, 기능성 난연제로서 용이하게 사용될 수 있다.
상기 징크보레이트의 경우, 내열성, 전기특성, 내수성이 우수하며, 고온에서 탈수반응이 일어나면서 흡열현상을 보이며, 530J/g의 흡열량에 의해 우수한 난연효과를 나타낼 수 있다.
한편, 상기 기능성 난연제의 경우, 난연성을 보다 강화시키기 위하여, 친환경적이고, 독성이 거의 없는 인계 난연제 1~3중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 인계 난연제는 트리크레실 포스페이트(TCP, Tricresyl Phosphate), 비스페놀A 비스(diphenyl phosshate), 트리에틸포스페이트(TEP, Triethyl Phosphate), 리소시놀 비스 디페닐포스페이트(Resorcinol bis diphenyl phosphate, RDP), 펜타에리트리톨 포스페이트(Pentaerythritol phosphate) 중 어느 하나 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 트리크레실 포스페이트(TCP, Tricresyl Phosphate)일 수 있다.
이하에서는 단계 a)의 유무기 복합 난연제에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
상기 유무기 복합난연제는 유기 인계 화합물과 무기계 난연제를 반응시켜 제조된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 무기계 난연제의 경우, 상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘,(Mg(OH)2) 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 수산화마그네슘,(Mg(OH)2)의 경우, 주변에서 열이 발생하면 수산화마그네슘의 반응기인 수산화기(-OH)가 열을 흡수하여 물을 발생시키면서 난연 효과가 발생하게 될 수 있을 뿐만 아니라, 기계적 강성을 개선할 수 있다. 또한, 이는 고온에 노출되어도, 유독 가스를 배출되지 않아 친환경적으로 이용될 수 있는 장점이 있다.
상기 수산화알루미늄(Al(OH)3),의 경우, 알칼리에 쉽게 반응하여 용해하고 200℃까지 안정적으로 유지하며 더 높은 온도에서 결정수가 탈수하는 과정으로 인해 많은 양의 열을 흡수하게 되므로 냉각효과가 있으며, 연소 시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스 등 유해물질을 흡착할 수 있다. 즉 내열성, 내산성 및 난연성을 동시에 기대할 수 있으며, 화재 시에 연기와 유독성 가스의 발생을 줄여줄 수 있다.
방법에 따라서, 상기 무기계 난연제는 칼슘, 안티몬, 주석, 게르마늄, 티탄, 철, 지르코늄, 세슘, 비스무스, 스트론튬, 망간, 리튬, 나트륨, 칼륨 중 어느 하나를 수산화 금속으로 형성하여 상기 수산화마그네슘 또는 상기 수산화알루미늄을 대체하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 유기 인계 화합물은 하기 화학식 1의 DOPO(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)와 하기 화학식 2의 실란 화합물을 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로, 화학식 1의 DOPO(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)와 하기 화학식 2의 실란 화합물은 벤젠을 용매로하여, 과산화벤조일, 다이메탈아닐린 및 톨루엔 중 어느 하나 이상을 드롭와이즈 방식으로 더하여 합성한다. 과산화벤조일은 카복실기의 라디칼 개시제로써, 중합 반응용 촉매로 사용되었다. 이때, 다이메틸아닐린은 유기화합물의 전구체로 사용되는 물질로 사용되었다.
[화학식 1]
[화학식 2]
(여기서, 
은 C2~C6의 비닐기이고, 
는 C1~C8의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬기이다.)
상기 화학식 1의 DOPO의 경우, 양호한 난연 성능을 보일 뿐만 아니라, 지속성 측면에서 가장 안전한 난연제 중 하나에 해당된다. 특히, DOPO는 다른 난연제와 동일한 농도 및 기타 조건에서 HepG2 세포에 대한 세포독성이 거의 없는 것으로 밝혀졌다(Toxicol. Res., 2018, 7, 492)
또한, 제 2의 난연제와 반응되더라도, 가용성이 높아 상기 제 2의 난연제와 결합 내지 반응한 후에도, 난연성을 저하시키지 않는 특징이 있다.
상기 화학식 2의 실란 화합물의 경우, 단열재의 단위면적당 셀 공극을 작게 하여, 고온에 의한 직접 열 침투성을 줄일 수 있으므로, 단열재에 우수한 난연 성능 및 내열 성능을 부여할 수 있게된다. 또한, 상기 실란 화합물의 경우, 바인딩 효과를 갖게 되므로 난연성 조성물의 가용성 및 혼합 반응성을 개선할 수 있다.
이에 따라서, DOPO와 실란화합물을 반응시켜 제조되는 유기 인계 화합물의 경우, 활성산염을 흡수하여, 유리 기체를 방출하여, 화염 억제 효과를 일으키게 됨으로써, 난연제로서의 역할을 수행할 수 있고, 할로겐물질을 포함하지 않게 되므로, 친환경적인 효과가 있다.
일예로, 상기 화학식 2로 표현되는 실란 화합물은 하기 화학식3으로 표현되는 화합물을 포함할 수 있고, 하기 화학식 3로 표시된 화합물과 화학식 1의DOPO(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)를 반응시킬 경우, 하기 화학식 4로 표시된 화합물을 수득할 수 있으며, 화학식 4로 표시된 화합물과 상기 무기계 난연제(수산화알루미늄Al(OH)3) 또는 수산화마그네슘,(Mg(OH)2)반응시켜, 최종적으로 화학식 5 내지 화학식 6으로 표시된 유무기계 복합 난연제를 수득할 수 있게 된다.
[화학식 3]
(여기서, 화학식 3의 화합물은 아크릴산(acrylic acid)과 트리에톡시실란(triethoxysilane)을 반응시킨 것으로서, 트리에톡시실란(triethoxysilane)에 황산을 더하며 탈수축합 반응시켜 수득된 것이다.)
[화학식 4]
(여기서, 화학식 4의 화합물은 화학식 1의 화합물과 화학식3의 화합물을 반응시킨 것으로서, DOPO를 벤젠 용매에 용해하고, 과산화벤조일, 다이메틸아닐린 및 톨루엔을 드롭와이즈 방식으로 더하며 반응시켜 수득된 것이다.)
[화학식 5]
(여기서, 화학식 5의 화합물은 화학식 4의 화합물과 수산화알루미늄Al(OH)3)을 반응시켜 수득된 것으로서, 화학식 4의 화합물과 수산화알루미늄을 에틸알코올과 탈염수를 포함하는 혼합액에서 환류를 통해 1차 합성시킨 후, 1차 합성된 합성물을 진공여과기로 여과하고 여과된 케이크를 탈염수로 여러 번 세척하는 과정 거침으로써, 수득된 것이다.)
[화학식 6]
(여기서, 화학식 5의 화합물은 화학식 4의 화합물과 수산화마그네슘Mg(OH)2)을 반응시켜 수득된 것이다. 화학식 4의 화합물과 수산화마그네슘을 에틸알코올과 탈염수를 포함하는 혼합액에서 환류를 통해 1차 합성시킨 후, 1차 합성된 합성물을 진공여과기로 여과하고 여과된 케이크를 탈염수로 여러 번 세척하는 과정 거침으로써, 수득된 것이다.)
유기 인계 화합물과 무기계 난연제를 반응시켜 제조되는 상기 유무기 복합 난연제는 화재 내지 화염 발생 시 주변의 열을 흡수하며, 유기 인계 화합물과 무기계 난연제로 분해되므로, 열전달을 위축 및 저하시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 상기 유무기 복합 난연제가 흡열반응에 의해 분해되는 과정에서 쿨링효과 또는 냉각효과를 유발할 수 있게 된다.
또한, 유무기 복합 난연제가 유기 인계 화합물과 무기계 난연제로 분해된 후에는 상기 유기 인계 화합물과 무기계 난연제가 각각 산소포집과 질식효과를 유발함으로써, 화염의 확산을 2차적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 유무기 복합 난연제는 가용성이 높은 유기 인계 화합물과 무기계 화합물이 가교결합된 형태이므로, 현저한 난연성을 갖는 동시에 무기계 난연제를 단독으로 사용하는 경우 보다 난연성 조성물에 포함되는 기타 다른 성분들과 용이하게 혼합되어, 바인더의 역할까지 수행할 수 있는 효과가 있다.
상기 유무기 복합난연제의 경우, 25 중량%를 초과하여 함유될 경우, 물성이 변하여 가공성이 떨어질 수 있게 되는 문제가 있고, 1 중량%미만으로 함유될 경우, 난연성이 크게 저하되어, 단열재용 난연성 조성물로서의 사용에 적합하지 않다.
b) 상기 난연성 조성물에 발포제를 첨가한 후, 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;에 있어서, 상기 발포제의 경우, 물, 탄산암모늄, 아조디카본아미드(Azodicarbonamide)를 예로 들 수 있다. 상기의 발포제의 경우, 상기 난연성 조성물을 발포시킴에 있어, 가스의 유출을 극소화시키면서도, 서로 가교 융합되도록 하여, 안정적인 발포력을 보일 수 있도록 한다.
이때, 상기 발포제는 혼합물의 필요 물성에 따라 첨가량이 달라질 수 있으나, 상기 난연선 조성물 100 중량부에 대해 상기 발포제가 1 중량부 미만으로 첨가되어 혼합될 경우, 혼합물의 발포력이 떨어지게 될 우려가 있고, 35 중량부를 초과하여 혼합될 경우, 혼합물이 지나치게 발포되어, 강도가 저하도고 물성이 떨어지게 되는 문제점이 나타나 바람직하지 않게 되므로, 기 발포제는 상기 난연성 조성물 100 중량부에 대해 1~35 중량부가 첨가될 수 있다.
c) 상기 혼합물을 압출시킨 후, 발포하여 발포체를 형성하는 단계;에 있어서, 상기 혼합물은 압출된 후에, 120℃~200℃의 온도조건의 발포로에서 가교, 발포되어, 화학적으로 가교된 발포체로 제조될 수 있도록 함이 바람직하다.
더욱 바람직하게, 단계 b)와 단계 c) 사이에는, 상기 혼합물에 안정제를 투입한 후, 혼합하는 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 안정제는 난연성 조성물이 발포제와 혼합된 후에도 물리적 및 화학적 성질을 안정적으로 유지할 수 있도록 함으로써, 난연 상승 효과와 더불어 열방출 효과를 돕고, 화염으로부터 발생되는 연기를 감소시킬 수 있게 하기 위함이다. 상기 안정제로서는 4,000~10,000cs의 점도를 갖는 실리콘 오일이 사용될 수 있다. 상기 안정제는 혼합물의 필요 물성에 따라 첨가량이 달라질 수 있으나, 난연성 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 안정제가 1~5 중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
d) 상기 발포체를 성형 및 가공하여, 가공물을 제조하는 단계;에 있어서, 상기 발포체는 금형틀에 넣어 원하는 형상이나 모양으로 성형 및 가공할 수 있다.
e) 상기 가공물의 일면 또는 양면에 외피재를 접착시키는 단계;에 있어서, 통상적으로 사용되는 알루미늄 시트를 외피재로 이용하여, 상기 가공물의 일면 또는 양면에 열접착시킬 수 있고, 더욱 바람직하게는, 유리섬유포(glass fiber cloth)가 포함된 알루미늄 시트를 열 접착시켜, 고온에 의한 열 침투성을 더욱 개선시킬 수 있게 구성 할 수 있다. 상기 외피재의 두께는 당업자에 의해 용이하게 구성될 수 있으며, 가장 바람직하게는 0.3mm~10mm으로 구성될 수 있다.
방법에 따라서, 단계 d)와 단계 e) 사이에는, 상기 가공물의 일면 또는 양면에 기능성 코팅액을 도포하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 기능성 코팅액은 액상의 규산나트륨(Sodium Silicates), 액상의 규산칼륨(Potassium Silicate)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 액상의 규산나트륨(Sodium Silicates), 액상의 규산칼륨(Potassium Silicate)의 경우, 접착력을 가지므로, 가공물과 외피재가 더욱 견고히 접착될 수 있게 할 수 있고, 화재 시 부풀어 오르면서 난연성을 더욱 개선시킬 수 있게 되므로, 상기 가공물의 일면 또는 양면에 도포되는 코팅액으로서 적합하다.
이때, 규산나트륨(Sodium Silicates), 규산나트륨(Sodium Silicates)의 경우, 수분에 의하여 강도가 저하될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여, 상기 기능성 코팅액은 황산알루미늄을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 코팅액의 결합력을 보다 증진시키기 위하여, 대마 추출물을 더 포함할 수 있다. 상기 대마 추출물의 경우, 대마를 물에 넣고 일정시간 이상 가열한 후, 얻을 수 있는 점액성 물질에 해당된다. 또한, 천연 물질이므로 화재시 유독가스를 유발하지 않으며, 가공물과 외피재의 견고한 결합력을 유도할 수 있게 된다.
본 발명은 앞서 언급된 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬을 제공할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열반사 단열재 판넬에 관하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
■ 실시예: 열반사 단열재 판넬의 제조
<실시예 1>
a) 폴리에틸렌 수지 65 중량%, 기능성 난연제 20 중량%, 유무기 복합난연제 15중량%를 포함하는 난연성 조성물을 준비하였다.
이때, 상기 기능성 난연제는 500mesh의 팽창성 흑연 35중량%, 탈크 35중량%, 징크보레이트 30중량%로 구성된 것을 사용하였고, 상기 유무기 복합 난연제는 하기 화학식 5로 표시된 화합물을 이용하였다.
[화학식 5]
b) 이후, 상기 난연제 조성물 100 중량부에 대해 아조디카본아미드(Azodicarbonamide) 25 중량부를 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
c) 다음으로, 상기 혼합물을 압출기에 투입하여, 압출시킨 후, 100~140 bar 압력에서 발포하여 발포체를 형성하였다.
d) 상기 발포체를 금형틀에 넣어 성형한 후, 이를 45℃의 온도에서 24시간 건조하고, 규격화된 형태의 단열재로 재단하는 가공 과정을 거침으로써, 가공물을 제조하였다.
e) 상기 가공물의 양면에 알루미늄시트를 1mm 두께로 접착시킴으로써, 열반사 단열재 판넬을 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 단계 a)의 기능성 난연제는 500mesh의 팽창성 흑연 32중량%, 탈크 35중량%, 징크보레이트 30중량%, 트리크레실 포스페이트 3중량%(TCP, Tricresyl Phosphate)로 구성된 것을 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 단계 b)와 단계 c) 사이에, 상기 혼합물에 4,000~10,000cs의 점도를 갖는 실리콘 오일을 더 투입한 후, 혼합하되, 상기 실리콘 오일은 난연성 조성물 100 중량부에 대하여 3중량부가 첨가되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 단계 d)와 단계 e) 사이에, 상기 가공물의 일면 또는 양면에 기능성 코팅액을 도포하되, 상기 코팅액은 액상의 규산나트륨 40중량%, 액상의 규산칼륨 40중량%, 황산알루미늄 15 중량%. 대마추출물 5 중량%로 구성된 것을 이용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 5>
실시예 1의 제조방법에 있어서, 상기 단계 a)의 기능성 난연제는 500mesh의 팽창성 흑연 32중량%, 탈크 35중량%, 징크보레이트 30중량%, 트리크레실 포스페이트 3중량%(TCP, Tricresyl Phosphate)로 구성된 것을 사용하였다는 점, 상기 단계 b)와 단계 c) 사이에, 상기 혼합물에 4,000~10,000cs의 점도를 갖는 실리콘 오일을 더 투입한 후, 혼합하되, 상기 실리콘 오일은 난연성 조성물 100 중량부에 대하여 3중량부가 첨가되었다는 점, 상기 단계 d)와 단계 e) 사이에, 상기 가공물의 일면 또는 양면에 기능성 코팅액을 도포하되, 상기 코팅액은 액상의 규산나트륨 40중량%, 액상의 규산칼륨 40중량%, 황산알루미늄 15 중량%. 대마추출물 5 중량%로 구성된 것을 이용하였다는 점을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<비교예 1>
a) 폴리에틸렌 수지 80 중량%, 기능성 난연제 20%를 포함하는 난연성 조성물을 준비하였다.(상기 난연성 조성물에는 유무기 복합 난연제가 포함되지 않음)
이때, 상기 기능성 난연제는 500mesh의 팽창성 흑연 35중량%, 탈크 35중량%, 징크보레이트 30중량%로 구성된 것을 사용하였다.
b) 이후, 상기 난연제 조성물 100 중량부에 대해 아조디카본아미드(Azodicarbonamide) 25 중량부를 첨가하여 혼합물을 형성하였다.
c) 다음으로, 상기 혼합물을 압출기에 투입하여, 압출시킨 후, 100~140 bar 압력에서 발포하여 발포체를 형성하였다.
d) 상기 발포체를 금형틀에 넣어 성형한 후, 이를 45℃의 온도에서 24시간 건조하고, 규격화된 형태의 단열재로 재단하는 가공 과정을 거침으로써, 가공물을 제조하였다.
e) 상기 가공물의 양면에 알루미늄시트를 1mm 두께로 접착시킴으로써, 열재 판넬을 제조하였다.
<비교예 2>
단열재로서 폴리에틸렌 수지를 사용하고, 상기 폴리에틸렌 수지의 양면에 알루미늄시트를 1mm 두께로 접착시킴으로써, 단열재 판넬을 제조하였다.
■ 시험예: 열방출 시험 및 가스유해성 시험
1) 실험방법
상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 2 각각에 대한 열방출 시험은 KS F ISO 5660-1에 의하여 측정하였으며, 가스 유해성은 KS F 2771에 의거하여 측정하였다. 표 1은 시험규격을 나타낸 것이고, 표 2는 가스 유해성 시험에 사용된 시험체를 나타낸 것이다.
| 구분 | 시험규격 | 시험방법 |
| 난연 2급 (준불연재) |
열방출 시험 KS F ISO 5660-1 |
가열시험 개시 후 10분간 총방출열량이 8MJ/㎡ 이하이며, 10분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200kW/㎡를 초과하지 않으며, 10분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재가 전부 용융, 소멸되는 것을 포함한다) 등이 없어야 한다. |
| 가스 유해성 시험 KS F 2271 |
실험용 쥐의 평균행동정지 시간이 9분 이상 | |
| 난연 3급 (난연재) |
열방출 시험 KS F ISO 5660-1 |
가열시험 개시 후 5분간 총방출열량이 8MJ/㎡ 이하이며, ５분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로200kW/㎡를 초과하지 않으며, 5분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재가 전부 용융, 소멸되는 것을 포함한다)등이 없어야 한다. |
| 가스 유해성 시험 KS F 2271 |
실험용 쥐의 평균행동정지 시간이 9분 이상 |
| 마우스 혈통 | 마우스 성별 | 마우스 평균무게(g) |
| ICR | 암컷 | 19 |
2) 실험결과
하기 표 3에 상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 2의 3회 실험 평균값을 나타내었다.
| 시험항목 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 열방출 시험 |
총방출열량 (MJ/㎡)2 |
2.1 | 1.6 | 1.7 | 1.6 | 1.3 | 7.5 | 11 |
| 열방출율이 연속으로 200 kW/㎡ 초과하는 시간(초) |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 8.5 | 15 | |
| 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융 등 |
없 음 | 없 음 | 없 음 | 없 음 | 없 음 | 있 음 | 있 음 | |
| 가스 유해성 시험 |
행동정지시간 (분:초) |
15:21 | 17:38 | 17:11 | 18:12 | 19:12 | 8:12 | 5:11 |
상기 표 3에 나타난바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 5는 우수한 난연성을 갖고, 가스유해성이 적음을 확인할 수 있다.
Claims (8)
- a) 폴리에틸렌 수지, 기능성 난연제, 유무기 복합난연제를 포함하는 난연성 조성물을 준비하는 단계;
b) 상기 난연성 조성물에 발포제를 첨가한 후, 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
c) 상기 혼합물을 압출시킨 후, 발포하여 발포체를 형성하는 단계;
d) 상기 발포체를 성형 및 가공하여, 가공물을 제조하는 단계;
e) 상기 가공물의 일면 또는 양면에 외피재를 접착시키는 단계;를 포함하여 제조되는 것 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 난연성 조성물은 폴리에틸렌 수지 45~70 중량%, 기능성 난연제 15~40 중량%, 유무기 복합 난연제 1~25 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법 - 제 2항에 있어서,
상기 기능성 난연제는 팽창성 흑연 30~45중량%, 탈크 25~40중량%, 징크보레이트(Zinc Borate) 20~35중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법 - 제 2항에 있어서,
상기 유무기 복합난연제는 유기 인계 화합물과 무기계 난연제를 반응시켜 제조된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법 - 제 4항에 있어서,
상기 유기 인계 화합물은 하기 화학식 1의 DOPO(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)와 하기 화학식 2의 실란 화합물을 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법
[화학식 1]
[화학식 2]
(여기서,은 C2~C6의 비닐기이고,
는 C1~C8의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬기이다.)
- 제 4항에 있어서,
상기 무기계 난연제는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘,(Mg(OH)2) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 인 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법 - 제 1항에 있어서,
상기 단계 d)와 단계 e) 사이에는, 상기 가공물의 일면 또는 양면에는 기능성 코팅액을 도포하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬 제조방법 - 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 열반사 단열재 판넬
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