KR101801857B1 - 열차단성과 자발 세정력이 우수한 건축용 패널 - Google Patents
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본 발명은 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 나노 금속 산화물을 함유함으로써 자외선, 적외선을 차단하여 열차단성이 우수하고, 난연, 접착 강도, 내마모성, 광택 및 방오성이 크게 향상된 건축용 패널에 관한 것이다.
Description
본 발명은 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 나노 금속 산화물을 함유함으로써 자외선, 적외선을 차단하여 열차단성이 우수하고, 난연, 접착 강도, 내마모성, 광택 및 방오성이 크게 향상된 건축용 패널에 관한 것이다.
건축용 내외장 패널은 임의의 크기로 제작되어 빌딩이나 오피스텔 등의 건축물에서 외부 또는 내부 벽면에 부착되어 외벽보호 및 장식효과를 제공하는 역할을 한다.
건축용 내외장 패널이 금속으로 이루어지는 경우, 열전도성이 타 소재에 비해 우수하기 때문에 단열성이 크게 저하되고 수분과 접촉하면 부식이 발생하는 문제가 있다.
또한, 표면에는 외관의 미려함 내지 심미감을 위해 도료로 도장되는 것이 일반적인데, 시간이 흐를수록 부착면이 탈리되거나, 각종 오염 물질이 부착되어 외관상 보기 좋지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,본 발명의 목적은 나노 금속 산화물을 함유함으로써 자외선, 적외선을 차단하여 열차단성이 우수하고, 난연, 접착 강도, 내마모성, 광택 및 방오성이 크게 향상된 건축용 패널에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널은 심재와; 상기 심재의 일면 또는 양면에 부착되는 금속판과; 상기 금속판의 표면에 형성되는 도장층;을 포함하는 건축용 패널에 있어서, 상기 도장층은, 폴리올 60~65중량부와, 이소시아네이트 화합물 30~50중량부와, 물 20~40중량부와, 나노 금속 산화물 10~30중량부와, 안료 10~40중량부와, polyvinylidene fluoride 10~30중량부와, Poly methacrylic acid 10~30중량부와, 이소프로폭시에탄올 5~20중량부와, Tetraethoxy silane 5~15중량부와, 3-Glycidoxypropyltrimethoxy silane 5~15중량부와, 3-Methacryloxypropyltrimethoxy silane 5~15중량부와, Phenyltrimethoxy silane 5~15중량부와, Octyltriethoxy silane 5~15중량부와, 트리에탄올아민 1~5중량부와, 디부틸린디로레이트 1~5중량부와, BPO(Benzoyl peroxyde) 1~5 중량부와, DMPA(Dimethylolpropionic Acid)1~5중량부와, 메틸 셀룰로오스 0.1~1중량부와, 소포제 0.1~1중량부와, 알킬암모늄염 0.1~1중량부를 포함하는 도료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널에 있어서, 심재는 허니컴 코어, 폴리에틸렌 블럭, 기포 콘크리트 중 어느 하나이고, 상기 허니컴 코어 및 금속판은 알루미늄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널에 있어서, 심재에 사용되는 기포콘크리트는 보통포틀랜드 시멘트, 규사 미분, 동물성 기포제, 식물성 기포제, 비정질 실리카로 구성된 다공성 물질인 규조토, 이산화티타늄, 퍼라이트, 변성실란실리케이트 합성물, 가수분해 실란화합물을 포함하는 도료로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널에 있어서, 나노 금속 산화물은 SnO2, ITO, ATO, Al2O3, ZnO, TiO2 중에서 선택되며 1~500nm의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널에 의하면, 나노 금속 산화물을 함유함으로써 자외선, 적외선을 차단하여 열차단성이 우수하고, 난연, 접착 강도, 내마모성, 광택 및 방오성이 크게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널의 구조를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열차단성과 난연 및 자발 세정력이 우수한 건축용 패널(10)은 심재(11)와, 상기 심재(11)의 일면 또는 양면에 부착되는 금속판(13)과, 상기 금속판(13)과 심재(11)를 접착시키는 접착재(12)와, 상기 금속판(13)의 표면에 형성되는 도장층(14)을 포함하여 이루어진다.
상기 심재는 허니컴 코어, 폴리에틸렌 블럭, 기포 콘크리트 중 어느 하나인 것을 예시할 수 있다.
여기서, 상기 허니컴 코어는 경량이며 내부식성이 우수한 알루미늄인 것이 바람직하고, 폴리에틸렌 블럭은 무독성, 난연성을 제공한다.
상기 기포콘크리트는 발포율 및 절건비중이 0.5품으로 첨가하는 규조토 및 실란실리케이트로 인해 수축이 발생하지 않고 난연성을 제공한다.
상기 금속판은 알루미늄인 것을 예시할 수 있다.
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상기 도장층은 폴리올 60~65중량부와, 이소시아네이트 화합물 30~50중량부와, 물 20~40중량부와, 나노 금속 산화물 10~30중량부와, 안료 10~40중량부와, polyvinylidene fluoride 10~30중량부와, Poly methacrylic acid 10~30중량부와, 이소프로폭시에탄올 5~20중량부와, 복합 실란 커플링제 25~75중량부와, 트리에탄올아민 1~5중량부와, 디부틸린디로레이트 1~5중량부와, BPO(Benzoyl peroxyde) 1~5 중량부와, DMPA(Dimethylolpropionic Acid)1~5중량부와, 메틸 셀룰로오스 0.1~1중량부와, 소포제 0.1~1중량부와, 알킬암모늄염 0.1~1중량부를 포함하는 도료로 이루어진다.
이러한 도장층은 상기 도료를 브러싱(brusing), 스프레이(spray), 침지(dip-drawing), 회전(spin coating) 등을 방법으로 형성할 수 있다.
상기 폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 또는 폴리카보네이트 폴리올 중 선택된 어느 하나이고, 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트 중 선택된 어느 하나인 것을 예시할 수 있다.
상기 물은 수용성 용제 역할을 한다.
상기 나노 금속 산화물은 적외선과 자외선을 차폐하고, 태양광 및 열에 노출되는 환경하에서는 포장재의 열화현상에 의해 균열, 들뜸 및 박리 등의 문제를 방지하는 역할을 하는 것으로서, SnO2, ITO, ATO, Al2O3, ZnO, TiO2 중에서 선택되며 10~500nm의 평균 입경을 가지는 것을 예시할 수 있다.
특히, TiO2는 광산화력을 발휘하고, 아주 작은 자외선에서도 광촉매 작용을 통해 유해 성분을 분해할 수 있다.
이러한 나노 금속 산화물은 10중량부 미만이면 상술한 효능을 발휘하기 어렵고, 30중량부를 초과하면 균일한 분산이 어려워 도장 불량이나 안료의 선명한 고유색 구현이 어려워지므로, 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 그리고 나노 금속 산화물이 마이크로 단위로 커지는 경우에는 안료에 대한 색상 간섭이 심해지고 차열, 차폐 성능이 크게 저하되므로 상술한 10~500nm로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 나노 금속 산화물은 적외선과 자외선을 차폐하고, 태양광 및 열에 노출되는 환경하에서는 포장재의 열화현상에 의해 균열, 들뜸 및 박리 등의 문제를 방지하는 역할을 하는 것으로서, SnO2, ITO, ATO, Al2O3, ZnO, TiO2 중에서 선택되며 10~500nm의 평균 입경을 가지는 것을 예시할 수 있다.
특히, TiO2는 광산화력을 발휘하고, 아주 작은 자외선에서도 광촉매 작용을 통해 유해 성분을 분해할 수 있다.
이러한 나노 금속 산화물은 10중량부 미만이면 상술한 효능을 발휘하기 어렵고, 30중량부를 초과하면 균일한 분산이 어려워 도장 불량이나 안료의 선명한 고유색 구현이 어려워지므로, 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 그리고 나노 금속 산화물이 마이크로 단위로 커지는 경우에는 안료에 대한 색상 간섭이 심해지고 차열, 차폐 성능이 크게 저하되므로 상술한 10~500nm로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 안료는 체질 안료인 것을 예시할 수 있다.
상기 polyvinylidene fluoride는 내부식성, 내약품성, 내마모성, 내후성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 Poly methacrylic acid은 접합력은 물론, 색 안정성과, 색상의 선명도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 이소프로폭시에탄올은 Poly methacrylic acid 등에 대하여 유기 용제 역할을 한다.
본 발명에서는 복합 실란 커플링제로서, 5종의 실란 화합물을 혼합하여 강력한 접합력과, 내후성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 복합 실란 커플링제는 Tetraethoxy silane 5~15중량부와, 3-Glycidoxypropyltrimethoxy silane 5~15중량부와, 3-Methacryloxypropyltrimethoxy silane 5~15중량부와, Phenyltrimethoxy silane 5~15중량부와, Octyltriethoxy silane 5~15중량부로 이루어지는 것이 1~2종을 사용한 것에 비해 도장층의 접합력이 크게 향상된다는 것을 실험적으로 확인하였다.
상기 트리에탄올아민은 pH 조절 수용성 폴리우레탄 합성에 관여하는 역할을 한다.
상기 디부틸린디로레이트 및 DMPA(Dimethylolpropionic Acid)는 polyvinylidene fluoride를 용제형으로 개질하는 역할을 한다.
상기 BPO(Benzoyl peroxyde)는 경화 개시, 촉진하는 역할을 한다.
상기 메틸 셀룰로오스는 증점제 역할을 한다.
상기 소포제는 반응시 거품 발생을 억제하여 도장층의 평활성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 알킬암모늄염은 나노 금속 산화물의 분산제 역할을 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 도료 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
먼저, 제1반응기에 Cyclohexane-1,2-diol 60중량부와, p-MDI(polymeric diphenylmethane diisocyanate)와, 트리에탄올아민 3중량부와, 디부틸린디로레이트 1중량부를 투입한 다음 20분 동안 교반하여 제1혼합물을 마련한다. 여기서 제1반응기 온도는 60℃이다.
다음으로, 제2반응기에서 Poly methacrylic acid 30중량부와, 이소프로폭시에탄올 20중량부와, Tetraethoxy silane 5중량부와, 3-Glycidoxypropyltrimethoxy silane 5중량부와, 3-Methacryloxypropyltrimethoxy silane 5중량부와, Phenyltrimethoxy silane 5중량부와, Octyltriethoxy silane 5중량부를 투입하여 30분 동안 교반하여 공중합한 제2혼합물을 마련한다. 여기서 제2반응기 온도는 65℃이다.
그 다음으로, 제1반응기에 350nm의 평균 입경을 가지는 TiO2 10중량부와, 체질 안료 20중량부와, 메틸 셀룰로오스 1중량부와, 소포제 0.5 중량부와, 알킬암모늄염 1중량부와, polyvinylidene fluoride 20중량부와, DMPA(Dimethylolpropionic Acid) 3중량부와, 디부틸린디로레이트 1중량부와, 이소프로폭시에탄올 10중량부를 먼저 혼합하고 1시간 동안 교반한 후, 물 30중량부를 투입하고 재교반하여 제3혼합물을 마련한다. 여기서 제1반응기 온도는 85℃이다.
마지막으로, 제1반응기에 제2혼합물과, Benzoyl peroxyde 2중량부를 투입하여 도료 제조를 완료한다.
[비교예 1]
실시예 1의 제2혼합물에서 복합 실란 커플링제로서 Tetraethoxy silane 25중량부를 사용하고, 3-Glycidoxypropyltrimethoxy silane 5중량부와, 3-Methacryloxypropyltrimethoxy silane 5중량부와, Phenyltrimethoxy silane 5중량부와, Octyltriethoxy silane 5중량부를 생략한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 도료를 제조한다.
[비교예 2]
실시예 1에서 제2혼합물을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 도료를 제조한다.
[비교예 3]
실시예 1의 제3혼합물에서 polyvinylidene fluoride 20중량부와, DMPA(Dimethylolpropionic Acid) 3중량부와, 디부틸린디로레이트 1중량부를 생략한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 도료를 제조한다.
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 도료를 알루미늄 시편 표면에 프라이머 하도 도장 없이 직접 도장하여 건조한 도장층에 대하여 물성시험을 하였고, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 접착 강도(MPa) | 172 | 125 | 131 | 142 |
| 내마모성(mg) | 72 | 151 | 137 | 125 |
| 광택(%) | 75 | 62 | 51 | 65 |
| 방오 특성 | 우수 | 보통 | 보통 | 불량 |
여기서, 접착 강도는 만능 재료 시험기 (Universal Testing Machine, Instron Model 4482)을 사용하여 상온에서 크로스-헤드 속도(cross-head speed) 50 mm/min의 조건에서 측정하였고, 내마모성은 Williams 마모시험기를 이용하여 마모량을 측정하였으며, 광택 시험은 60˚광택 측정기를 사용하여 초기의 도막광택 측정하였다. 그리고 방오 특성은 카본 1% 수용액을 10 방울 Dropping 후 80℃에서 2hr방치 후 비누물로 세척 후 색차 값을 육안으로 비교하였다.
위 표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1에 따른 도료를 사용한 경우 비교예 1 내지 3의 도료에 비해 접착 강도, 내마모성, 광택 및 방오 성능 면에서 모두 현저히 향상되었다는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 건축용 패널 11 : 심재
12 : 접착재 13 : 금속판
14 : 도장층
12 : 접착재 13 : 금속판
14 : 도장층
Claims (4)
- 심재와;
상기 심재의 일면 또는 양면에 부착되는 금속판과;
상기 금속판의 표면에 형성되는 도장층;을 포함하는 건축용 패널에 있어서,
상기 도장층은,
폴리올 60~65중량부와, 이소시아네이트 화합물 30~50중량부와, 물 20~40중량부와, 나노 금속 산화물 10~30중량부와, 안료 10~40중량부와, polyvinylidene fluoride 10~30중량부와, Poly methacrylic acid 10~30중량부와, 이소프로폭시에탄올 5~20중량부와, Tetraethoxy silane 5~15중량부와, 3-Glycidoxypropyltrimethoxy silane 5~15중량부와, 3-Methacryloxypropyltrimethoxy silane 5~15중량부와, Phenyltrimethoxy silane 5~15중량부와, Octyltriethoxy silane 5~15중량부와, 트리에탄올아민 1~5중량부와, 디부틸린디로레이트 1~5중량부와, BPO(Benzoyl peroxyde) 1~5 중량부와, DMPA(Dimethylolpropionic Acid)1~5중량부와, 메틸 셀룰로오스 0.1~1중량부와, 소포제 0.1~1중량부와, 알킬암모늄염 0.1~1중량부를 포함하는 도료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차단성과 자발 세정력이 우수한 건축용 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 심재는 허니컴 코어, 폴리에틸렌 블럭, 기포 콘크리트 중 어느 하나이고,
상기 허니컴 코어 및 금속판은 알루미늄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차단성과 자발 세정력이 우수한 건축용 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 나노 금속 산화물은 SnO2, ITO, ATO, Al2O3, ZnO, TiO2 중에서 선택되며 10~500nm의 평균 입경을 가지는 것을 특징으로 하는 열차단성과 자발 세정력이 우수한 건축용 패널.
- 제2항에 있어서,
상기 심재에 사용되는 기포콘크리트는 보통포틀랜드 시멘트, 규사 미분, 동물성 기포제, 식물성 기포제, 비정질 실리카로 구성된 다공성 물질인 규조토, 이산화티타늄, 퍼라이트, 변성실란실리케이트 합성물, 가수분해 실란화합물을 포함하는 도료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차단성과 자발 세정력이 우수한 건축용 패널.
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