KR102176024B1 - 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 준 불연 단열 보드 - Google Patents

건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 준 불연 단열 보드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 준불연 단열 보드에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 부직포 원단에 열반사 불연액이 코팅되어 열반사율이 높고 복사열을 효율적으로 차단시킬 수 있는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 보드에 관한 것이다. 본 발명에 의한 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이로 부터 제조된 내외장재용 준 불연 단열 보드는 열반사율이 높고 복사열을 효율적으로 차단시킬 수 있을 뿐만 아니라 단열 특성이 우수하고 시공성 또한 우수해 사용자의 사용 목적에 따라 편리하게 건축물의 내외장재로 사용할 수 있다.

Description

건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 준 불연 단열 보드{Heat reflecting non-woven fabric for interior and exterior of structure and semi incumbustible insulated board using the same}
본 발명은 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 준 불연 단열 보드에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 부직포 원단에 열반사 불연액이 코팅되어 열반사율이 높고 복사열을 효율적으로 차단시킬 수 있는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이를 이용한 건축물의 내외장재용 단열 보드에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 단열을 위해 스티로폼, 폴리우레탄폼, 유리면, 암면, PE폼, 페놀폼 등이 주로 사용되고 있는데, 전도 및 대류에 의한 열관류를 억제시키는 저항형 단열방식이 주를 이루어 왔다.
이러한 발포 수지는 단열성과 완충성 및 가공성이 우수하므로 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있으며 특히, 제품을 보호하는 포장재나 건축용 단열재 및 흡음재로서 주로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 발포 수지는 열에 매우 취약하므로 화재시 열에 의해 수지가 연소되어 화재의 확산을 초래하고 인체에 유해한 유독가스를 발생시킴으로써 인명피해를 유발시키는 문제점이 있었다.
종래의 단열재로서는 수요가 가장 많은 폴리스티렌(스치로폼) 발포체는 가공이 쉽고 공기가 부피의 98% 이상으로 구성되어 있어 가볍다는 장점이 있으나, 다른 단열재에 비해 내열 온도가 낮고 판상형으로 이루어져 운반에 따른 문제점이 있고 화재 발생시CO, CH4, C2H4 등 유해한 가스가 발생하고, 화학 반응에 약점이 있어 일반적으로 사용하는 방향족 탄화수소계의 유기용제에 쉽게 침해되는 단점을 지니고 있다. 유리면이나 암면 등과 같은 무기질 단열재는 열에 강하고 접합부의 시공성이 우수하나 흡습성이 높고 성형된 상태에서의 기계적인 성질이 우수하지 못해 벽체에서는 시공이 어렵고 무게가 많이 나가며 시공 시에는 피부나 호흡기에 무기질 단열재의 분진이 흡입 또는 접촉하지 않도록 주의를 해야 한다.
또한 폴리우레탄 폼이나 페놀폼 일면에 PE 또는 PP 코팅된 부직포 망사 및 다른 일면은 박층 알미늄(Al)을 코팅한 소재는 준불연 기준에 어느 정도 적합하게 될 수는 있으나, PE 박층 알미늄은 너무 얇게 제조되기 때문에 미세한 흠집이 생길 우려가 있어서 표면 손상시 열전달 방지 기능을 충분히 발휘하기가 힘들고, 화재발생시 손상된 부분으로 직접적으로 화기가 닿아 화재 안정성이 현저히 떨어 질 수 있으며, 생산성이 낮다는 문제가 있다. 또한, 생산시 표면재가 말리거나 겹침이 일어나 작업성이 떨어져서 사용하는데 불편할 뿐만 아니라 시멘트 또는 콘크리트 벽체와의 혼화성, 접착성 및 밀착성이 떨어져 완벽한 시공이 어렵고 또한 경제성도 떨어지는 단점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2015-0004676호(2015.01.13) 한국 공개특허공보 제10-2016-0124605호(2016.10.28) 한국 공개특허공보 제10-2018-0071908호(2018.06.28)
본 발명자는 기존의 외벽체용 단열재에 수반되는 기술의 문제점들을 해소하며 열반사율이 높고 복사열을 효율적으로 차단시킬 수 있는 건축물의 내외장재를 개발하기 위하여 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같이 부직포 원단에 열반사 불연액을 코팅함으로써 제조된 부직포와 이로 부터 제조된 내외장재용 보드가 위와 같은 요건을 만족시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은, 열반사율이 높고 복사열을 효율적으로 차단시킬 수 있는 건축물의 내외장재를 제공 하는 데에 있다.
위와 같은 본 발명의 목적은,
부직포 원단에 열 반사 불 연액이 코팅되고,
상기 열 반사 불 연액은 무기 바인더 20~50중량%, 알루미늄 페이스트 또는 알루미늄 분말 5~40중량%, 물 3~35중량%, 에어로겔 1~8중량%, 점토 1~8중량% 및 블랙 안료 0.1~1중량%를 포함하여 이루어지고,
상기 부직포는 건축물 내외벽용 단열재층의 일면에 적층되고,
상기 무기 바인더는 액상의 규산소다 10~30 중량%, 열경화성 수지 10~30 중량%, 실리카 5~20 중량%, 중탄산나트륨 5~15 중량%, 이소시아네이트 3~10 중량%, 무기 난연재 1~10 중량%, 내수성 향상 첨가제 1~5 중량%, 붕산 0.5~5 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.5~5 중량%, 산화마그네슘 0.5~5 중량%, 글리옥살 0.5~3 중량% 및 물 30~50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이로 부터 제조된 내외장재용 보드에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 의한 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 이로 부터 제조된 내외장재용 보드는 열반사율이 높고 복사열을 효율적으로 차단시킬 수 있을 뿐만 아니라 단열 특성이 우수하여 사용자의 사용 목적에 따라 편리하게 건축물의 내외장의 준불연 단열재로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 건축물의 내외장재용 준불연 단열보드의 층 구조를 설명하는 도면이다.
본 발명은, 일면에 있어서,
부직포 원단에 열 반사 불 연액이 코팅되고,
상기 열 반사 불 연액은 무기 바인더 20~50중량%, 알루미늄 페이스트 또는 알루미늄 분말 5~40중량%, 물 3~35중량%, 에어로겔 1~8중량%, 점토 1~8중량% 및 블랙 안료 0.1~1중량%를 포함하여 이루어지고,
상기 열 반사 불 연액이 코팅된 부직포는 건축물 내외벽용 단열재 층(110)의 일면 이상에 적층되는 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포를 제공한다.
본 발명은, 추가의 일면에 있어서,
상기 부직포는 미세공극이 형성된 폴리에스테르 또는 세라쿨 등의 불연 원단으로 이루어지고,
상기 건축물 내외벽용 단열재층(10)는 발포 폴리스티렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 폴리에틸렌 발포체, 발포 폴리우레탄, 또는 발포 폴리이소시아누레이트인 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포를 제공한다.
본 발명은, 다른 추가의 일면에 있어서,
상기 무기 바인더는 액상의 규산소다 10~30 중량%, 열경화성 수지 10~30 중량%, 실리카 5~20 중량%, 중탄산나트륨 5~15 중량%, 이소시아네이트 3~10 중량%, 무기 난연재 1~10 중량%, 내수성 향상 첨가제 1~5 중량%, 붕산 0.5~5 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.5~5 중량%, 산화마그네슘 0.5~5 중량%, 글리옥살 0.5~3 중량% 및 물 30~50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포를 제공한다.
본 발명은, 다른 추가의 일면에 있어서,
상기한 바와 같이 코팅된 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포가 건축물 내외벽용 단열재층(110)의 외측의 일면 이상에 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재용 보드를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 건축물의 내외장재용 보드(100)에 대하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
열반사형 단열재는 열방사에 대해 낮은 방사율을 가지는 재료로써 복사 열에너지를 반사해서 단열 작용을 발휘하는 단열재를 말한다. 복사에 의한 열전달은 복사열의 흡수 및 방사가 적은 표면의 사용으로 억제될 수 있다. 이러한 표면은 빛나게 보일 뿐 아니라 빛과 같이 행동하는 전자기파의 복사열을 반사한다.
종래 복사열을 낮추기 위해 표면에 주로 금속 호일(metalic foil)을 사용하였으나 이 호일은 시간이나 온도의 영향을 받지 않고 세균, 해충, 박테리아의 성장을 돕지 않으나, 표면이 습기에 의해 영향을 받으며, 산화나 먼지에 의해 반사면이 흐려지거나 생산, 운반, 시공시 외부의 다른 요소들로 인해 표면 균열 등의 손상을 입으면 효율이 현저히 떨어지게 된다.
재료 표면의 열 반사를 이용하는 반사형 단열재는 보통 반사율이 좋은 금속박판을 이용하여 많이 쓰며, 그 종류에는 알루미늄 블랭킷(blanket), 표면을 금속박판으로 처리한 블랭킷, 알루미늄 박판으로 처리한 석고보드, 특별합금이나 코팅처리한 철판 열반사 보온재, 열반사 코팅 등이 알려져 있고, 반사형 단열재에는 그 반사 표면의 반사율과 방사율이 중요하다.
본 발명은 종래의 발포체에 PE 코팅된 부직포 망사와 코팅된 박층 Al을 포함하는 준불연 보드에 수반된 시공상의 어려움 등의 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로서 부직포 원단에 열 반사 불 연액을 코팅하고 엠보싱감을 부여하여 생산시 표면재의 접착력을 강화시켜 품질의 균일성을 확보하고 생산성을 증대할 뿐 아니라 시공시 시멘트 또는 콘크리트 벽체와의 혼화성, 접착성 및 밀착성을 증대시켜 시공성을 양호하게 하는 등의 다양한 이점을 제공하는 데에 기술적인 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 건축물의 내외장재용 보드의 층 구조를 설명하는 도면이다.
본 발명에 따른 건축물의 내외장재용 보드(100)는 건축물 내외벽용 단열재층(110)의 적어도 일면에 열반사 불연액 코팅 부직포층(120)이 구비되고, 다른 일면은 상기 코팅층(120)이 구비되거나 PE 코팅 부직포층(130)이 구비되고, 상기 열반사 불연액 코팅 부직포층(120)은 부직포 원단을 열반사 불연액에 침지, 함침 또는 분사에 의해 코팅된 것을 특징으로 한다.
상기 부직포는 미세한 공극이 형성되어야 코팅이 용이하며, 폴리에스테르 원단으로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리에스테르로 이루어진 부직포는 폴리에스테르 사이사이에 공기층을 포함함으로써 실내의 온도를 보존하고 실내 또는 외부 대기로부터 직접적으로 열 또는 냉기가 전달되는 것을 방지할 수 있다.
상기 건축물 내외벽용 단열재층(110)은 발포 폴리스티렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 폴리에틸렌 발포체, 발포 폴리우레탄, 또는 발포 폴리이소시아누레이트인 것이 바람직하다.
상기 발포 폴리스티렌과 발포 폴리프로필렌은 건축물의 내외장재로서 널리 이용되는 단열 소재이다.
발포 폴리에틸렌(polyethylene foam)은 가교, 발포시켜서 구형의 독립기포를 갖도록 만든 고발포체로써 완성 및 복원력이 우수하고, 유연성이 좋아 반복되는 충격에도 깨어짐이 없어 원래 형태를 유지하고, 압축강도 등이 강하고 내약품성이 우수하여 화학적으로 안정하고 장기간 보존이 가능하며, 내유성, 내열성, 내한성, 내구성도 우수하고 반영구적이며 색상이 다양하다.
또한 수분이 통과하지 않고 단열성이 저하하지 않으며 열전도율이 낮아 보온효과와 결로 방지 효과가 우수하다. 반경질 폼으로서 물리적 강도가 우수하며 작업성 및 가공성이 뛰어나 각종 성형 폼에 이용되고 있다.
폴리우레탄 단열재는 난연성능 측면에서 크게 두 종류로 구분된다. 하나는 난연성능이 약한 폴리우레탄폼(PUR foam)이고, 나머지 하나는 난연성능이 강화된 폴리이소시아누레이트 폼(PIR foam)이다. 준불연 PIR 폼은 여러가지 난연화 기술을 적용해서 난연성능이 유기 소재로서는 최상위에 다다를 정도로 매우 강하게 개발한 특수 소재이다. PUR 폼은 폴리에테르 폴리올을 주 원료로 사용하고 MDI 사용 비율도 Polyol 100대비 110~130 정도로 낮은 편이며 성형 조건도 35℃ 정도이다. PIR 폼은 폴리에스터 폴리올을 주 원료로 사용하고, MDI 사용 비율이 150~200 정도 높고, 성형 온도는 55℃ 이상의 고온 조건이며, 특히 금속 촉매(주로 K) 또는 4급 암모늄염 같은 특수 촉매를 사용하는데, 이론적으로 PIR 결합은 금속 촉매 하에 반응온도 120~180℃에서 유도된다고 알려져 있다.
상기 열반사 불연액은 무기 바인더 20~50중량%, 알루미늄 페이스트 또는 알루미늄 분말 5~40중량%, 물 3~35중량%, 에어로겔 1~8중량%, 점토 1~8중량% 및 블랙 안료 0.1~1중량%를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기 바인더는 액상의 규산소다 10~30 중량%, 열경화성 수지 10~30 중량%, 실리카 5~20 중량%, 중탄산나트륨 5~15 중량%, 이소시아네이트 3~10 중량%, 무기 난연재 1~10 중량%, 내수성 향상 첨가제 1~5 중량%, 붕산 0.5~5 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.5~5 중량%, 산화마그네슘 0.5~5 중량%, 글리옥살 0.5~3 중량% 및 물 30~50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열경화성 수지는 열에 잘 변형되지 않고 불연 소재의 기능 구현을 위한 형태를 유지하기 위한 용도로서 사용되는데 대표적인 것으로 멜라민 수지를 들 수 있다. 물론, 멜라민수지는 다른 열경화성 수지로 대체 가능하며 10~20 중량%인 것이 바람직하다. 사용량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 코팅층의 탄성력을 떨어뜨리게 된다는 문제가 있다.
상기 무기 난연재는 수산화알루미늄을 대표적인 예로 들 수 있으며, 무기 난연재료에 속하는 다른 성분으로 대체 가능하다. 본 발명의 무기 바인더에서 이러한 무기 난연재료의 비율은 바인더의 조성을 기준으로 할 때 1~10중량부인 것이 바람직하다.
상기 산화칼슘(CaO)은 반응촉진제로 작용하고, 상기 이소시아네이트는 접착력을 높여주는 작용을 한다.
상기 내수성 향상 첨가제는 열전도율의 감소 효과를 높이기 위하여 유연제, 분산제 또는 경화제를 포함하여 이루어질 수 있고, 석고, 소석회 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 상기 무기 바인더 조성을 기준으로 1~5중량%인 것이 바람직하다.
상기 무기 바인더의 배합 비율이 상기 설정한 범위를 벗어나게 되면 상용성이 떨어져서 접착능이 떨어질 우려가 있다.
상기 열반사 불연액에 의한 코팅층(120)의 두께는 바람직하게는 0.1~10mm의 범위 내에서 필요한 제품 특성에 따라 선택할 수 있다. 상기 범위를 미달하는 경우에는 코팅 효과가 떨어질 우려가 있고, 초과하는 경우에는 불연액의 과다 사용에 따른 작업성의 저하의 우려가 있다.
이하, 본 발명에 따른 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포 및 건축물의 내외장재용 준불연 보드의 제조 공정에 대하여 설명한다.
상기 건축물의 내외장재의 열반사 불연액 코팅 부직포층(120)은 상기 열반사 불연액에 미세공극이 형성된 부직포 원단을 침지, 함침 또는 분사하여 코팅 후 건조함으로써 제조된다. 침지, 함침 또는 분사 공정은 본 발명의 기술 분야에서 잘 알려진 바의 통상의 방법에 의해 수행할 수 있다.
이어서, 열반사 불연액 코팅 부직포층(120)은 건축물 내외벽용 단열재층(110)의 외측의 일면 이상에 일체로 구비되게 함으로써 건축물의 내외장재용 보드를 제조한다. 바람직하게는 열반사 불연액 코팅 부직포층(120)을 발포 수지의 양 측에 일정 거리를 이격시킨 상태에서 수지를 발포시켜 제조한다.
(실시예)
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~6: 열반사 불연액의 제조
교반기 내에 물 20리터를 넣고 다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 무기 바인더 40Kg, 분말 Al 20Kg, 에어로겔 5Kg, 점토 4Kg, 블랙 안료 1Kg을 계량하여 투입한 후, 혼합물이 충분히 화합될 때까지 교반하는 공정을 거쳐서 열반사 불연액을 제조하였다.
성분 함량 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 비교예1
액상 규산소다 10 10 20 10 30 10 5
멜라민수지 19 30 10 10 10 10 15
실리카 5 5 10 10 5 20 20
중탄산나트륨 15 10 10 5 5 5 3
이소시아네이트 1 5 4 7 10 1 1
수산화알루미늄 10 5 1 1 1 1 1
소석회 1 1 1 5 1 1 1
붕산 0.5 1 1 0.5 5 0.5 1
산화칼슘 5 1 1 0.5 0.5 0.5 1
산화마그네슘 0.5 1 1 5 2 0.5 1
글리옥살 3 1 1 1 0.5 0.5 1
물 30 30 40 45 30 50 50
합계(%) 100 100 100 100 100 100 100
실시예 7: 준불연 단열 보드의 제조
실시예 3의 열반사 불연액에 부직포 원단을 2 시간 동안 침지시킨 후, 이를 2일 동안 자연 건조시켜 부직포 원단을 코팅시켰다. 코팅된 부직포를 외층으로 하여 EPS를 발포시켜 10mm 두께의 준불연 보드를 제조하였다.
시험예 1: 복사열 차단 성능 시험
실시예 2의 준 불연 보드에 대하여 복사열 차단 시험을 진행하였다. 시험 결과, 실시예 2에 따른 보드의 열전도율은 0.020(w/m.k)로 나왔고, 비교예1의 제품의 열전도율은 0.0725w/m.k)로 나타났다.
이러한 시험 결과를 보면 본 발명에 따른 보드는 복사열 차단 효과가 현저한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 바람직한 실시형태를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능함은 자명하다.
110: 내외벽용 단열재층
120: 열반사 불연액 코팅 부직포층
130: PE 코팅 부직포층

Claims (4)

  1. 부직포 원단에 열반사 불연액이 코팅되고,
    상기 열반사 불연액은 무기 바인더 20~50중량%, 알루미늄 페이스트 또는 알루미늄 분말 5~40중량%, 물 3~35중량%, 에어로겔 1~8중량%, 점토 1~8중량% 및 블랙 안료 0.1~1중량%를 포함하여 이루어지고,
    상기 열반사 불연액이 코팅된 부직포는 건축물 내외벽용 단열재층(110)의 일면 이상에 적층되고,
    상기 무기 바인더는 액상의 규산소다 10~30 중량%, 열경화성 수지 10~30 중량%, 실리카 5~20 중량%, 중탄산나트륨 5~15 중량%, 이소시아네이트 3~10 중량%, 무기 난연재 1~10 중량%, 내수성 향상 첨가제 1~5 중량%, 붕산 0.5~5 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.5~5 중량%, 산화마그네슘 0.5~5 중량%, 글리옥살 0.5~3 중량% 및 물 30~50 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부직포는 미세공극이 형성된 폴리에스테르 원단으로 이루어지고,
    상기 건축물 내외벽용 단열재층(110)는 발포 폴리스티렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 폴리에틸렌 발포체, 발포 폴리우레탄, 또는 발포 폴리이소시아누레이트인 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 따른 건축물의 내외장재의 열반사용 부직포가 건축물 내외벽용 단열재층(110)의 외측의 일면 이상에 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 건축물의 내외장재용 보드.
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