KR102290885B1 - 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열층, 상기 단열층의 일면 또는 양면에 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층 및 상기 화재확산방지층이 형성된 상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되는 내화층으로 이루어진다.
상기의 구조로 이루어지는 줄불연 우레탄 단열재는 우수한 단열성능을 나타내어 열손실을 저감할 뿐만 아니라, 화재시 난연성 및 내화성을 나타내어 불길의 확산을 차단하고 유독가스의 발생을 억제하는 효과를 나타낸다.
상기의 구조로 이루어지는 줄불연 우레탄 단열재는 우수한 단열성능을 나타내어 열손실을 저감할 뿐만 아니라, 화재시 난연성 및 내화성을 나타내어 불길의 확산을 차단하고 유독가스의 발생을 억제하는 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 단열성능을 나타내어 열손실을 저감할 뿐만 아니라, 화재시 난연성 및 내화성을 나타내어 불길의 확산을 차단하고 유독가스의 발생을 억제하는 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열재는 기계적 강도, 치수안정성 및 단열성능 등이 우수하고 시공이 간편하여 샌드위치 패널 사이에 적용되는 형태로 건설현장 등에서 널리 사용되고 있으며, 그 외에도, 냉동이나 냉장창고용 패널 및 LNG, LEG, LPG 등의 탱크 단열용 소재로도 적용되고 있다.
종래에 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열재는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 정포제, 촉매 및 발포제 등을 혼합하여 제조된 혼합물에 이소시아네이트계 화합물을 추가로 혼합하고 고압스프레이 기기 등를 통해 발포하는 과정으로 제조되고 있다.
그러나, 종래와 같이 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열재의 경우 단열성 뿐만 아니라, 압축강도, 인장강도 및 굴곡강도 등과 같은 기초적인 물성은 우수하지만 화재에 취약하고 발화시 유독가스를 다량 발생시키는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해소하기 위해 종래에는 난연성 재료 등을 단열재에 적용하여 난연성능을 부여하고자 하는 시도가 있었으며, 그 예로 인계, 브롬계 및 할로겐계 난연제 등을 첨가하여 일정한 수준으로 화재에 대한 안전성을 확보하였으나 여전히 화재에 취약하고 발화시 유독가스를 다량 발생하는 문제점이 있었다.
최근에는 난연제와 함께 이소시아네이트의 삼량화를 통한 폴리 이소시안유레이트 폼을 형성하여 상기의 문제점에 대해 많은 개선이 있었으나, 상기와 같이 폴리 이소시안유레이트 폼 단독으로는 여전히 난연등급을 충촉하기 어려운 실정이다.
따라서, 이소시안유레이트 폼 위에 난연성을 부여하기 위하여 알루미늄호일이나 유리섬유 등에 팽창흑연을 함유하는 난연성 재료를 이소시안유레이트 폼상하부에 접착하는 연구가 있었으며, 일 예로 대한민국 등록특허 제10-2190353호에는 차열도료층을 가지는 고난연성 단열재가 기재되어 있으나, 상기의 선행기술에는 접착기제로 유기 접착제인 아크릴계 접착제가 사용되어 화재발생시 취약성이 내포되어 있음은 물론 유리섬유 등에 팽창흑연을 함유하는 난연성 재료를 접착하는 공정 접착제를 알미늄호일이나 유리섬유에 도포하는 공정에 사용되는 장비는 제조공정에 중요요소로 코팅 두께를 결정하는 공정인데 종래에는 저 점도는 그라비아 또는 마이크로 그라비아 방식으로, 고점도(1000cps 이상 at room temperate ) 는 콤마방식으로 코팅하였는데. 이는 고가의 장비와 고도의 숙련자가 필요한 공정으로 원가에 매우 큰 비중을 차지하는 부분으로 이다. 이것을 직접 생산하기 위하여 설비를 도입시 우레탄 발포에 비하여 생산속도가 빨라 이 설비는 매우 낮은 가동율을 유지함에따라 높은 가동비용, 높은 감가상각 및 관리인력 등이 결과적으로 외주비용보다 높아질 가능성이 크다 결국 이 부분이 소재의 화재에 대한 안전성이 확보된다하여도 경제성을 이유로 보편적인 보급의 걸림돌로 작용하는 실정이다.
이에 본 발명의 개발자들은 매우 경제적이며 내화성능이 획기적인 우레탄 단열재를 제공하여 국민의 안전과 열효율을 극대화한 소재로 탄소저감에 기여하고자 본 발명을 개발하게 되었다.
본 발명의 목적은 우수한 단열성능을 나타내어 열손실을 저감할 뿐만 아니라, 화재시 난연성 및 내화성을 나타내어 불길의 확산을 차단하고 유독가스의 발생을 억제하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 매우 경제적이며, 내화성능이 획기적으로 개선된 단열재를 제공하여 국민의 안전을 보장하고, 열효율을 극대화하여 탄소저감에 기여하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열층, 상기 단열층의 일면에 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층 및 상기 화재확산방지층이 형성된 상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되는 내화층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재를 제공함에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 목적은 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열층, 상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층 및 상기 화재확산방지층이 형성된 상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되는 내화층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재를 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 화재확산방지층은 팽창흑연이 10 내지 25 중량% 함유된 우레탄 접착제로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 화재확산방지층은 0.1 내지 1 밀리미터의 두께로 형성되는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 내화층은 기재의 상부면 및 하부면에 무기접착체를 도포하여 제조되며, 상기 기재는 부직포, 유리섬유 및 알루미늄 박으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 무기접착제는 액상 규산소다에 카올린, 규산, 산화알루미늄, 벤토나이트 및 규조토로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 혼합하여 제조되는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 기재를 무기접착제에 함침하는 함침단계, 상기 함침단계를 통해 무기접착제가 코팅된 기재를 건조하여 내화층을 제조하는 건조단계, 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제를 코팅하여 화재확산방지층을 형성하는 코팅단계 및 상기 코팅단계를 통해 화재확산방지층이 형성된 내화층 들 사이에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 기재를 무기접착제에 함침하는 함침단계, 상기 함침단계를 통해 무기접착제가 코팅된 기재를 건조하여 내화층을 제조하는 건조단계, 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제를 코팅하여 화재확산방지층을 형성하는 코팅단계 및 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층과 상기 코팅단계를 통해 화재확산방지층이 형성된 내화층 사이에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 코팅단계는 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 폴리올과 팽창흑연이 함유된 주재부, 이소시아네이트가 함유된 경화제부를 차례로 분사하고 톱니나이프를 통과시켜 상기 주재부와 경화제부를 혼합한 후에 평활화하는 과정으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 코팅단계는 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 우레탄레진과 팽창흑연, 유기난연제 및 무기난연제가 함유된 액을 분사하고 톱니나이프를 통과시켜 혼합한 후에 평활화하는 과정으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법은 우수한 단열성능을 나타내어 열손실을 저감할 뿐만 아니라, 화재시 난연성 및 내화성을 나타내어 불길의 확산을 차단하고 유독가스의 발생을 억제하는 단열재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 매우 경제적이며, 내화성능이 획기적으로 개선된 단열재를 제공하여 국민의 안전을 보장하고, 열효율을 극대화하여 탄소저감에 기여하는 단열재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재를 모식적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재를 모식적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재를 모식적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재는 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열층(10), 상기 단열층(10)의 일면 또는 양면에 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층(20) 및 상기 화재확산방지층(20)이 형성된 상기 단열층(10)의 상부면 및 하부면에 형성되는 내화층(30)으로 이루어진다.
상기 단열층(10)은 본 발명에 따른 준불연 우레탄 단열재에 단열성능을 부여하는 층으로, 폴리우레탄을 발포하여 제조되는 폴리우레탄 폼으로 이루어지며, 0.5 내지 30cm의 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 단열층(10)의 두께가 0.5cm 미만이면 단열층(10)의 형성으로 인한 단열효과가 미미하며, 상기 단열층(10)의 두께가 20cm를 초과하게 되면 단열층(10)의 형성으로 인한 단열효과는 크게 향상되지 않으면서 본 발명에 따른 단열재의 부피와 중량이 지나치게 증가하기 때문에 바람직하지 못하다.
이때, 상기 단열층을 구성하는 폴리우레탄 폼 내에는 인계, 브롬계 등의 액상난연제가 함유될 수 있으며, 폴리우레탄 폼 대신 폴리이소시아누레이트 폼을 사용할 수도 있다.
상기 화재확산방지층(20)은 상기 단열층(10)의 일면 또는 양면에 0.1 내지 1 밀리미터의 두께로 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어지는데, 팽창흑연이 10 내지 25 중량% 함유된 우레탄 접착제로 이루어지는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 준불연 우레탄 단열재에 화재확산방지성능을 부여하는 역할을 한다.
상기와 같이 화재확산방지층(20)을 형성하는 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제는 2종 이상의 폴리에테르 폴리올 90 내지 100 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 0 내지 10 중량%로 이루어진 폴리올 성분이 함유된 주재부 100 중량부에 대하여, 메틸렌 디페닐 이소시아네이트(MDI) 100 내지 150 중량부가 혼합되어 이소시아누레이트 반응에 기반한다.
이때, 상기 주재부의 성분에 대해 상세하게 설명하면, 폴리올 성분 50 내지 70 중량%, 난연제 20 내지 50 중량%, 팽창흑연 10 내지 25 중량%, 2종 이상의 촉매 0.8 내지 11 중량%, 실리콘계 정포제 0.15 내지 1 중량% 및 실리콘계 유화제 0.05 내지 10 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 난연제는 유기인계, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 암모늄폴리포스페이트 및 멜라민계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 2종 이상의 촉매는 3급아민 개시촉매 0.1 내지 1 중량%, 2급아민 촉매 0.1 내지 5 중량% 및 삼량화촉매 5 중량% 이하로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화재확산방지층(20)은 상기와 같은 2액형 외에 1액형 우레탄레진에 팽창흑연, 유기난연제 및 무기난연제를 혼합하여 제조될 수도 있다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제는 상기 단열층(10)과 상기 내화층(30)을 접착시키는 접착제의 역할을 할 뿐만 아니라, 난연제와 팽창흑연이 함유되어 우수한 내화성능 및 화재확산방지능력을 나타낸다. 이때, 상기 팽창흑연의 함량이 10 중량% 미만이면 화재확산방지능력이 충분히 발현되지 못하며, 상기 팽창흑연의 함량이 25 중량%를 초과하게 되면 화재확산방지능력은 향상되지만 우레탄 접착제의 접착력이 저하되어 상기 단열층(10)과의 박리현상이 발생할 수 있다.
또한, 상기 화재확산방지층(20)의 두께가 0.1 밀리미터 미만이면, 상기의 효과가 미미하며, 상기 화재확산방지층(20)의 두께가 1 밀리미터를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 단열재의 중량과 부피를 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.
이때, 상기 화재확산방지층(20)이 상기 단열층(10)의 일면에 형성되는 경우는 본 발명에 따른 단열재가 벽면이나 바닥 및 천정 등과 같은 부분에 적용되는 경우로, 이 경우에는 화재확산방지층(20)이 상기 단열층(10)을 기준으로 벽면이나 바닥 및 천정 측이 아닌 노출되는 면에 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 화재확산방지층(20)이 상기 단열층(10)의 양면에 형성되는 단열재는 바닥 및 천정 등과 같은 부분에 적용되는 경우 외에 단열재의 양면이 노출되도록 설치되는 경우에 적용된다.
상기 내화층(30)은 상기 화재확산방지층(20)이 형성된 상기 단열층(10)의 상부면 및 하부면에 형성되며, 기재를 무기접착제에 함침한 후에 건조하여 기재의 표면에 무기접착제가 코팅된 형태를 나타내는데, 불연성을 나타내는 무기접착제가 코팅되어 불연성능을 부여하는 역할을 한다.
상기 기재의 표면에 코팅되는 무기접착제는 0.05 내지 0.1 밀리미터의 두께를 나타내는 것이 바람직한데, 무기접착제의 코팅두께가 0.05 밀리미터 미만이면 상기의 불연성 부여효과가 미미하며, 무기접착제의 코팅두께가 0.1 밀리미터를 초과하게 되면 상기의 난연성 부여효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.
이때, 상기 기재는 부직포, 유리섬유 및 알루미늄 박으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 무기접착제는 액상 규산소다에 카올린, 규산, 산화알루미늄 벤토나이트 및 규조토로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 혼합하여 제조되는 것이 바람직한데, 액상 규산소다 100 중량부에 카올린, 규산, 산화알루미늄, 벤토나이트 및 규조토로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 5 내지 20 중량부 혼합하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 무기접착제는 80℃의 온도에서 5분 이내의 경화시간을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법은 기재를 무기접착제에 함침하는 함침단계(S101), 상기 함침단계(S101)를 통해 무기접착제가 코팅된 기재를 건조하여 내화층(30)을 제조하는 건조단계(S103), 상기 건조단계(S103)를 통해 제조된 내화층(30)의 일면에 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제를 코팅하여 화재확산방지층(20)을 형성하는 코팅단계(S105) 및 상기 코팅단계(S105)를 통해 화재확산방지층(20)이 형성된 내화층(30) 들 사이에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계(S107)로 이루어진다.
또한, 상기 우레탄발포단계(S107) 이후에 진행되는 후가공 등의 공정은 종래에 폴리우레탄 보드의 제조와 동일하게 진행되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 함침단계(S101)는 기재를 무기접착제에 함침하는 단계로, 무기접착제에 기재를 함침하여 기재의 표면에 무기접착제가 코팅될 수 있도록 하는 과정으로 이루어지는데, 이때, 기재의 표면에 코팅되는 무기접착제는 0.05 내지 0.1 밀리미터의 두께를 나타내도록 코팅하는 것이 바람직하다.
상기 함침단계(S101)에서 기재의 표면에 코팅되는 무기접착제, 기재의 성분, 무기접착제 코팅두께에 따른 임계적 의의는 상기 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재에 기재된 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 건조단계(S103)는 상기 함침단계(S101)를 통해 무기접착제가 코팅된 기재를 건조하여 내화층(30)을 제조하는 단계로, 상기 함침단계(S101)를 통해 무기접착제가 코팅된 기재를 온풍건조실로 이송하여 70 내지 90℃의 온풍으로 건조하는 과정으로 이루어진다.
상기의 건조단계(S103)를 거치면 기재에 코팅된 무기접착제가 4 내지 6분 사이에 경화되면서 무기접착제가 코팅된 내화층(30)의 제조가 완료된다.
상기 코팅단계(S105)는 상기 건조단계(S103)를 통해 제조된 내화층(30)의 일면에 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제를 코팅하여 화재확산방지층(20)을 형성하는 단계로, 상기 건조단계(S103)를 통해 제조된 내화층(30)의 일면에 폴리올과 팽창흑연이 함유된 주재부, 이소시아네이트가 함유된 경화제부를 차례로 분사하고 톱니나이프를 통과시켜 상기 주재부와 경화제부가 혼합되도록 한 후에 평활화하는 과정으로 이루어진다.
또한, 상기 코팅단계(S105)는 상기 건조단계(S103)를 통해 제조된 내화층(30)의 일면에 우레탄레진과 팽창흑연, 유기난연제 및 무기난연제가 함유된 액을 분사하고 톱니나이프를 통과시켜 혼합한 후에 평활화하는 과정으로 이루어질 수도 있다.
상기와 같이 주재부와 경화제부가 도포된 후에 톱니나이프를 통과하게 되면 주재부와 경화제부가 물리적으로 혼합되면서 우레탄 반응이 진행되어 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층(20)이 형성되며, 톱니나이프를 통과한 후에는 일정한 거리를 두고 회전하는 2개의 회전나이프 사이로 통과시켜 0.1 내지 1 밀리미터의 균일한 두께를 나타내는 화재확산방지층(20)이 형성된 내화층(30)을 제공한다.
상기 우레탄발포단계(S107)는 상기 코팅단계(S105)를 통해 화재확산방지층(20)이 형성된 내화층(30) 들 사이에 폴리우레탄을 발포하는 단계로, 상기 코팅단계(S105)를 통해 화재확산방지층(20)이 형성된 내화층(30) 사이의 간격을 0.5 내지 30cm로 유지한 상태에서, 상기 화재확산방지층(20)이 형성된 내화층(30) 사이에 폴리우레탄 폼을 발포하여 단열층(10)을 형성하는 과정으로 이루어진다.
이때, 상기와 같은 과정으로 이루어지는 우레탄발포단계(S107)는 화재확산방지층(20)이 단열층(10) 상하면에 적용되는 구조의 단열재가 제공되는데, 상기와 같이 화재확산방지층(20)이 단열층(10)의 상하면에 적용되는 구조는 단열재의 양면이 노출되도록 설치되는 경우에 적용될 수 있다.
또한, 상기 우레탄발포단계(S107)는 상기 건조단계(S103)를 통해 제조된 내화층(30)과 상기 코팅단계(S105)를 통해 화재확산방지층(20)이 형성된 내화층(30) 사이에 폴리우레탄을 발포하는 과정으로 이루어질 수도 있다.
이러한 과정으로 이루어지는 우레탄발포단계(S107)를 거치면 화재확산방지층(20)이 단열층(10)의 일면에 형성되는 구조의 단열재가 제공되는데, 상기와 같이 화재확산방지층(20)이 단열층(10)의 일면에 적용되는 구조는 단열재가 벽면이나 바닥 및 천정 등과 같은 부분에 적용되는 경우에 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 준불연 우레탄 단열재의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 무기접착제의 제조
액상 규산소다 100 중량부에 카올린 3 중량부, 규산 3 중량부, 산화알루미늄 3 중량부, 벤토나이트 3 중량부 및 규조토 3 중량부를 혼합하여 무기접착제를 제조하였다.
<제조예 2> 팽창흑연이 함유된 주재부의 제조
폴리에테르 폴리올 90 중량% 및 폴리에스테르 폴리올 10중량%로 이루어진 폴리올 34 중량%, 무기계 난연제 40 중량%, 팽창흑연 16 중량%, 2종 이상의 촉매(3급아민 개시촉매 0.6 중량%, 2급아민촉매 2.2 중량% 및 삼량화촉매 2.2 중량%) 5중량%, 실리콘계 정포제 0.5 중량% 및 실리콘계 유화제 4.5 중량%를 혼합하여 팽창흑연이 함유된 주재부를 제조하였다.
<제조예 3> 경화제부의 제조
메틸렌 디페닐 이소시아네이트(MDI) 95 중량% 및 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 5 중량%를 혼합하여 경화제부를 제조하였다.
<실시예 1>
두께가 1 밀리미터인 폴리에스터 부직포를 상기 제조예 1을 통해 제조된 무기접착제에 함침하여 0.08 밀리미터 두께의 무기접착제 코팅층이 형성된 부직포를 제조하고, 상기 부직포를 열풍건조기에 투입하고 80℃의 온풍으로 5분 동안 경화 및 건조하여 내화층을 제조하고, 상기 내화층의 일면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 주재부 100 중량부 및 상기 제조예 3를 통해 제조된 경화제부 30 중량부를 차례로 분사한 후에 톱니나이프를 통과시키고 일정한 거리를 두고 진동하는 2개의 회전나이프 사이로 통과시켜 0.5 밀리미터의 균일한 두께를 나타내는 화재확산방지층을 형성하고, 화재확산방지층이 형성된 내화층 두개의 내화층 사이에 폴리우레탄 폼을 10cm의 두께로 발포하여 단열층을 형성하는 과정을 통해 준불연 우레탄 단열재를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 단열층을 5cm의 두께로 하여 준불연 우레탄 단열재를 제조하였다.
<실시예 3>
두께가 1 밀리미터인 폴리에스터 부직포를 상기 제조예 1을 통해 제조된 무기접착제에 함침하여 0.08 밀리미터 두께의 무기접착제 코팅층이 형성된 부직포를 제조하고, 상기 부직포를 열풍건조기에 투입하고 80℃의 온풍으로 5분 동안 건조 및 경화하여 내화층을 제조하고, 상기 내화층의 일면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 주재부 100 중량부 및 상기 제조예 3를 통해 제조된 경화제부 30 중량부를 차례로 분사한 후에 톱니나이프를 통과시키고 일정한 거리를 두고 회전하는 2개의 회전나이프 사이로 통과시켜 0.5 밀리미터의 균일한 두께를 나타내는 화재확산방지층을 형성하고, 상기 열풍건조기에서 건조 및 경화된 내화층과 상기 화재확산방지층이 형성된 내화층 사이에 폴리우레탄 폼을 10cm의 두께로 발포하여 단열층을 형성하는 과정을 통해 준불연 우레탄 단열재를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 준불연 우레탄 단열재의 열방출률과 가스유해성을 평가하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 열방출률과 가스유해성은 KS F ISO 5660-1, KS F 2271의 시험방법을 이용하였으며, 20±3℃의 온도와 55±10% R.H.의 습도조건에서 측정하였다.}
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 줄분연성 우레탄 단열재는 단열성능과 난연성이 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 쥐의 평균행동정지시간에서 알 수 있듯이 유해가스 발생의 억제효과가 탁월한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재 및 그 제조방법은 우수한 단열성능을 나타내어 열손실을 저감할 뿐만 아니라, 화재시 난연성 및 내화성을 나타내어 불길의 확산을 차단하고 유독가스의 발생을 억제하는 단열재를 제공한다.
또한, 매우 경제적이며, 내화성능이 획기적으로 개선된 단열재를 제공하여 국민의 안전을 보장하고, 열효율을 극대화하여 탄소저감에 기여하는 단열재를 제공한다.
10 ; 단열층
20 ; 화재확산방지층
30 ; 내화층
S101 ; 함침단계
S103 ; 건조단계
S105 ; 코팅단계
S107 ; 우레탄발포단계
20 ; 화재확산방지층
30 ; 내화층
S101 ; 함침단계
S103 ; 건조단계
S105 ; 코팅단계
S107 ; 우레탄발포단계
Claims (10)
- 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열층;
상기 단열층의 일면에 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층; 및
상기 화재확산방지층이 형성된 상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되는 내화층;으로 이루어지며,
상기 내화층은 기재의 표면에 무기접착체를 0.05 내지 0.1 밀리미터의 두께로 코팅하여 제조되고,
상기 무기접착제는 액상 규산소다 100 중량부에 카올린 3 중량부, 규산 3 중량부, 산화알루미늄 3 중량부, 벤토나이트 3 중량부 및 규조토 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재.
- 폴리우레탄 폼으로 이루어진 단열층;
상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되며, 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제로 이루어진 화재확산방지층; 및
상기 화재확산방지층이 형성된 상기 단열층의 상부면 및 하부면에 형성되는 내화층;으로 이루어지며,
상기 내화층은 기재의 표면에 무기접착체를 0.05 내지 0.1 밀리미터의 두께로 코팅하여 제조되고,
상기 무기접착제는 액상 규산소다 100 중량부에 카올린 3 중량부, 규산 3 중량부, 산화알루미늄 3 중량부, 벤토나이트 3 중량부 및 규조토 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 화재확산방지층은 팽창흑연이 10 내지 25 중량% 함유된 우레탄 접착제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 화재확산방지층은 0.1 내지 1 밀리미터의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기재는 부직포, 유리섬유 및 알루미늄 박으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재.
- 삭제
- 기재를 무기접착제에 함침하는 함침단계;
상기 함침단계를 통해 무기접착제가 0.05 내지 0.1 밀리미터의 두께로 코팅된 기재를 건조하여 내화층을 제조하는 건조단계;
상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제를 코팅하여 화재확산방지층을 형성하는 코팅단계; 및
상기 코팅단계를 통해 화재확산방지층이 형성된 내화층 들 사이에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계;로 이루어지며,
상기 무기접착제는 액상 규산소다 100 중량부에 카올린 3 중량부, 규산 3 중량부, 산화알루미늄 3 중량부, 벤토나이트 3 중량부 및 규조토 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법.
- 기재를 무기접착제에 함침하는 함침단계;
상기 함침단계를 통해 무기접착제가 0.05 내지 0.1 밀리미터의 두께로 코팅된 기재를 건조하여 내화층을 제조하는 건조단계;
상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 팽창흑연이 함유된 우레탄 접착제를 코팅하여 화재확산방지층을 형성하는 코팅단계; 및
상기 건조단계를 통해 제조된 내화층과 상기 코팅단계를 통해 화재확산방지층이 형성된 내화층 들 사이에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계;로 이루어지며,
상기 무기접착제는 액상 규산소다 100 중량부에 카올린 3 중량부, 규산 3 중량부, 산화알루미늄 3 중량부, 벤토나이트 3 중량부 및 규조토 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법.
- 청구항 7 또는 8에 있어서,
상기 코팅단계는 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 폴리올과 팽창흑연이 함유된 주재부, 이소시아네이트가 함유된 경화제부를 차례로 분사하고 톱니나이프를 통과시켜 상기 주재부와 경화제부를 혼합한 후에 평활화하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법.
- 청구항 7 또는 8에 있어서,
상기 코팅단계는 상기 건조단계를 통해 제조된 내화층의 일면에 우레탄레진과 팽창흑연, 유기난연제 및 무기난연제가 함유된 액을 분사하고 톱니나이프를 통과시켜 혼합한 후에 평활화하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 일체형 제조공정을 통해 내화층과 화재확산방지층이 형성된 준불연 우레탄 단열재의 제조방법.
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