KR100616176B1 - 난연제 발포로 강도를 향상시킨 조립식 패널용폴리에스테르 난연 심재 및 그 제조방법 - Google Patents

난연제 발포로 강도를 향상시킨 조립식 패널용폴리에스테르 난연 심재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 견면을 사용하여 조립식 패널용 난연심재를 제조하는데 있어서, 처리된 난연제의 발포를 통해 압축강도와 굴곡강도를 획기적으로 향상시킨 제품에 관한 것으로, 본 제품을 제조하는 공정은 폴리에스테르 견면에 발포성 난연제를 처리하고 건조하는 공정, 및 견면의 섬유 구조 사이에 고착된 난연제를 가열에 의해 발포시키는 공정을 포함하며, 이러한 방법으로 제조된 난연심재는 저밀도의 제품으로도 사용가능한 수준의 압축강도와 굴곡강도를 발현시킴으로써 원가절감과 취급 및 시공상의 용이성을 제공할 수 있는 장점이 있고, 또한 발포특성으로 인하여 단열성능이나 내후성의 향상도 기대할 수 있다.

Description

난연제 발포로 강도를 향상시킨 조립식 패널용 폴리에스테르 난연 심재 및 그 제조방법 {Polyester flame-retardant core for framed panel and method for producing it}
본 발명은 산업 및 상업용 건축에 적용되는 조립식 패널(샌드위치 패널) 구조체 내부에 사용되는 폴리에스테르 난연 심재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저밀도 제품으로도 압축강도와 굴곡강도가 우수한 조립식 패널용 폴리에스테르 난연 심재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 조립식 패널은 약 0.5 mm 정도의 강판사이에 흡음성이나 단열성이 있는 심재를 넣어 접착시켜 만들어지는데, 사용되는 심재는 구조적인 지지 성능이 필요하므로 일정수준 이상의 압축강도와 굴곡강도를 필요로 한다.
지금까지 주로 사용되는 심재는 폴리우레탄, 스치로폼과 같은 유기재료와 유리면, 암면과 같은 무기재료이다. 유기재료의 경우 충분한 압축강도가 발현되는 장점이 있으나 연소특성으로 인하여 화재발생시 취약하다는 단점 때문에 점차 활용성이 떨어지고 있다. 반면에 무기재료는 난연성능은 우수하나 제조공정상의 분진발 생 및 인체유해성으로 인하여 작업자나 시공자들이 꺼려하는 단점이 있다.
최근 건축자재로 많이 사용되고 있는 폴리에스테르 흡음단열재에 난연처리를 하여 조립식 패널 내부의 구조체로 사용하는 많은 연구가 있어 왔다. 그러나 기존의 방법으로 난연처리하더라도 적정한 수준의 강도발현을 위해 밀도를 높게 하여야 하는데, 이와 같이 밀도를 높게 할 경우에는 제품의 원가가 올라갈 뿐만 아니라 제작, 시공시 취급상에 어려움이 있어 제품전개에 제약요소로 작용하게 된다.
현재 조립식 패널의 내부구조체로 사용중인 무기질재료인 유리면의 경우 밀도가 48∼64㎏/㎥ 수준의 제품이 적용되어 적당한 간격으로 커팅하여 수직결로 세운 후 강판과 접착하여 조립식 패널을 만들고 있다.
폴리에스테르 흡음단열재에 난연제를 처리한 종래 제품의 경우 유리면과 유사한 수준의 압축강도와 굴곡강도를 발현하기 위해서는 70∼100㎏/㎥정도의 밀도가 필요하다.
따라서, 본 발명은 70㎏/㎥ 이하의 밀도를 가지고도 유리면과 유사한 수준의 압축강도와 굴곡강도를 발현하는 폴리에스테르 흡음단열재를 주재로 하는 난연심재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명자는 폴리에스테르 견면에 발포성 난연제를 처리하고 발포시키면 구조체의 강도가 향상되어 저밀도의 제품으로도 조립식 패널 구조체로 사용가능한 수준의 난연심재를 만들 수 있다는 사실을 알게되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.
그러므로 본 발명에 의하면, 난연제가 폴리에스테르 견면의 섬유규조 사이에 고착된 조립식 패널용 난연심재에 있어서, 상기 난연제가 발포된 상태로 견면의 섬유구조 사이에 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 조립식 패널용 난연심재가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, 폴리에스테르 견면을 사용하여 조립식 패널용 난연심재를 제조하는 방법에 있어서, 폴리에스테르 견면에 발포성 난연제를 처리하고 건조하는 공정, 및 견면의 섬유 구조 사이에 고착된 난연제를 가열에 의해 발포시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 패널용 폴리에스테르 난연심재의 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 방법은 조립식 패널의 심재로 사용하기 위한 폴리에스테르 견면의 섬유구조 사이에 발포성 난연제를 고착시키고 발포시킴으로써 구조체의 압축강도와 굴곡강도를 향상시키는 것을 주된 요지로 한다.
여기서 "발포성 난연제"는 건조 상태에서 가열에 의해 발포되는 성질이 있는 난연제를 의미하는 것으로, 그 대표적인 예로는 소듐 실리케이트를 주성분으로 하는 난연제가 있다. 본 발명은 소듐 실리케이트를 주성분으로 하는 난연제로 제한 되지 않으며, 건조 상태에서 가열에 의해 발포되는 성질을 갖는 것이면 어떠한 난연제라도 사용할 수 있는 것이다.
본 방법에서 가열에 의해 난연제를 발포시키는 공정에서 가열온도는 250℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 난연제의 발포를 위한 가열온도가 250℃를 초과하는 경우 발포는 일어날 수 있지만 폴리에스테르 견면이 탄화될 수 있기 때문이다. 물론 난연제의 발포를 위한 가열온도범위의 하한은 발포가 일어나기 시작하는 온도가 되며, 발포도는 가열온도와 가열시간으로 제어할 수 있다. 발포는 전체구조의 치수안정성에 문제를 일으키지 않는 범위내에서 충분히 발포시키는 것이 바람직하다. 바람직하게 발포성 난연제의 발포를 위한 가열온도는 100∼250℃, 가열시간은 3∼20분이 적당하다.
특별히 제한하기 위한 것은 아니지만 폴리에스테르 견면의 섬유 구조사이에 고착된 발포성 난연제를 발포시키는 데에는 견면의 내부에 까지 열침투가 가능한 히터나 발열체를 사용하거나 열풍순환이 가능한 챔버를 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 방법에 의하면 밀도 약 40∼70㎏/㎥의 폴리에스테르 견면을 사용하여 유리면과 유사한 수준의 강도를 갖는 난연심재를 제조하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 조립식 패널의 심재로 사용하기 위한 폴리에스테르 견면은 밀도가 70kg/㎥ 이하이고, 압축강도가 0.02MPa 이상인 것이 바람직하다. 압축강도가 0.02MPa 이상이어야 조립식 패널의 시공시 운반과정과 시공후 구조적인 지지가 가능하기 때문이다.
또한, 밀도가 70kg/㎥ 이하이고, 굴곡강도가 0.06MPa 이상인 것이 바람직하다. 굴곡강도가 0.06MPa 이상이어야 조립식 패널의 시공시 운반과정과 시공후 구조적인 지지가 가능하기 때문이다.
폴리에스테르 견면의 섬유구조 사이에 발포성 난연제를 고착시키고 발포시킨 본 발명의 조립식 패널의 심재로 사용하기 위한 폴리에스테르 견면은 하기 수학식 1 및 2를 만족하는 것이 바람직하다. 하기 수학식은 압축강도(굴곡강도)와 밀도의 비를 나타낸다.
[수학식1]
압축강도(103Pa)/밀도(㎏/㎥) ≥0.40
[수학식2]
굴곡강도(103Pa)/밀도(㎏/㎥) ≥1.0
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 압축강도와 굴곡강도의 측정은 KS M 3808 (발포폴리스티렌 보온재의 압축강도, 굽힘강도 시험방법)을 준용하였고, 측정결과는 하기 표 1에 제시된다.
[실시예 1 내지 12]
밀도 24㎏/㎥의 폴리에스테르 견면에 액상 소듐실리케이트 95%에 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 첨가제를 5% 함유한 난연제를 처리하고 건조하여 밀도 40, 50 및 70㎏/㎥의 난연심재를 제조한 후 표 1에 제시된 바와 같이 발포온도 및 발포시간 등에 변화를 주어 히팅 챔버에 넣고 가열하여 난연제를 발포시켰다. 난연제가 발포된 견면을 소정의 간격으로 커팅하여 수직결로 세운 시편을 제조하였으며, 상기 시편의 압축강도와 굴곡강도를 측정하였고, 그 결과는 표1에 제시하였다.
[비교예 1 및 2]
표 1에 제시된 바와 같은 밀도 48 및 64㎏/㎥의 유리면을 실시예와 동일한 간격으로 커팅하여 수직결로 세운 시편을 제조하여 압축강도와 굴곡강도를 측정하였으며, 그 결과는 표1에 제시하였다.
[비교예 3 및 4]
난연제를 발포시키지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예와 같은 방법으로 시편을 제조하여 압축강도 및 굴곡강도를 측정하였으며, 그 결과는 표 1에 제시하였다.

구분 밀도 (kg/㎥) 발포조건 압축강도 (103Pa) 굴곡강도 (103Pa) 압축강도/밀도 굴곡강도/밀도
온 도 (℃) 체류시간 (min)
비교예1 48 - - 19.2 55.2 0.40 1.15
비교예2 64 - - 27.4 91.0 0.42 1.42
비교예3 40 - - 17.4 32.8 0.43 0.82
비교예4 50 - - 19.5 39.2 0.39 0.78
실시예1 40 200 5 23.0 60.0 0.57 1.50
실시예2 200 10 28.4 60.8 0.71 1.52
실시예3 50 200 5 29.5 62.0 0.59 1.24
실시예4 200 10 33.5 72.6 0.67 1.45
실시예5 220 8 35.3 107.7 0.71 2.15
실시예6 70 220 8 53.0 120.7 0.76 1.72
실시예7 150 5 36.6 99.2 0.52 1.41
실시예8 150 10 40.3 103.0 0.58 1.47
실시예9 200 5 45.6 95.4 0.65 1.36
실시예10 200 10 57.6 107.0 0.82 1.53
실시예11 250 5 46.8 104.2 0.67 1.49
실시예12 250 10 60.5 109.5 0.86 1.56

상기한 실험에 의해 난연심재의 압축강도와 굴곡강도는 기본적으로 난연심재의 밀도에 의해서 결정되나, 동일한 밀도의 경우라도 발포조건에 의하여 개선될 수 있다는 것이 확인되었다. 예를 들면 밀도 48㎏/㎥ 유리면은 미발포 폴리에스테르 난연심재 60㎏/㎥ 및 발포 폴리에스테르 난연심재 40㎏/㎥(200℃에서 5분 이상 발포)와 유사한 수준의 강도를 보여주고 있고, 밀도 64㎏/㎥ 유리면은 미발포 폴리에스테르 난연심재 80~90㎏/㎥ 및 발포 폴리에스테르 난연심재 70㎏/㎥(200℃에서 5분 이상 발포)와 유사한 수준의 강도를 보여주고 있다.
상기한 실험결과로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명에 따르는 조립식 패널 내부 구조체용 폴리에스테르 난연심재는 저밀도의 제품으로도 사용가능한 수준의 압축강도와 굴곡강도를 발현시킴으로써 원가절감과 취급 및 시공상의 용이성을 제공할 수 있는 장점이 있으며, 또한 발포특성으로 인하여 단열성능이나 내후성의 향상도 기대할 수 있다.

Claims (6)

  1. 난연제가 발포된 상태로 폴리에스테르 견면의 섬유규조 사이에 고착되고 밀도가 70kg/㎥ 이하인 조립식 패널용 난연심재에 있어서, 압축강도가 0.02MPa 이상이고, 굴곡강도가 0.06.MPa 이상인 것을 특징으로 하는 조립식 패널용 폴리에스테르 난연심재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 난연 심재가 하기 수학식 1 및 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 조립식 패널용 폴리에스테르 난연심재.
    [수학식1]
    압축강도(103Pa)/밀도(㎏/㎥) ≥0.40
    [수학식2]
    굴곡강도(103Pa)/밀도(㎏/㎥) ≥1.0
  5. 삭제
  6. 삭제
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