KR20150029252A - 발포성 수지에 적합한 미네랄울을 이용한 천공 단열시트와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미네랄울을 이용한 천공 단열시트와 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단열성이 뛰어난 미네랄 울을 사용하고, 알루미늄 박지와 적층함으로써 불연성을 높이며, 단열시트 제조공정에서 발생한 가스 또는 공기로 인해 돔 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 천공 공정을 포함하는 천공 단열시트와 그 제조방법에 관한 것으로써, 천공의 간격은 5mm로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

발포성 수지에 적합한 미네랄울을 이용한 천공 단열시트와 그 제조방법{Perforated adiabatic sheet using mineral wool suitable for foaming resin and production method therof}

본 발명은 미네랄울을 이용한 천공 단열시트와 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단열성이 뛰어난 미네랄 울을 사용하고, 상기 단열시트와 발포성 수지와의 적층(laminate)단계에서 발생하는 가스 또는 공기로 인해 돔 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 천공 공정을 포함하는 천공 단열시트와 그 제조방법에 관한 것이다.

단열재는 열의 이동을 가능한 한 억제할 목적으로 사용되는 재료 전체를 총칭하고, 단열시트는 위와 같이 열을 차단하기 위하여 단열재질로 만들어진 직물시트를 의미한다. 단열재의 소재는 크게 유기질(有機質)과 무기질로 나뉘는데, 유기질에는 코르크·면(綿)·펠트·탄화코르크·거품고무 등이 있으며 무기질에는 석면(石綿)·유리솜·석영솜·규조토(硅藻土)·탄산마그네슘 분말·마그네시아 분말·규산칼슘 ·펄라이트 등이 있다.

보다 구체적으로는 우레탄이나 스티로폼이 유기 단열재로 흔히 쓰이고 있고, 상기 유기 단열재는 가격이 싸다는 장점이 있지만 화재에 취약하여 화염을 쉽게 전파할 뿐만 아니라 연소 시 일산화탄소 등의 유독가스 발생량을 증폭시켜 인명피해를 확대시킬 수 있다는 문제점이 지적되어 왔다.

발포성 수지는 합성 수지중에 가스를 조밀하게 분산시켜 발포 또는 다공질 형상에 성형된 것을 의미하고, 거품을 포함하지 않는 일반 합성 수지 성형품과 비교하여, 비교적 부드러워 완충성이나 가효성이 뛰어나다는 특징이 있다. 또한, 상기 발포성 수지는 가벼우면서도 다공질 형상을 띄고 있어 체적의 약 97%가 공기이므로 열이나 냉기를 효과적으로 차단하므로 건축 단열재로 사용하기에 적합하다.

과거에는 위와 같은 발포성 수지를 이용하여 건축 자재로 사용하는 것이 가공 및 시공적인 면에서 용이하지 않아 단열시트만을 이용하여 건축 자재로 사용하여 왔으나 건축 가공 기술이 발달함에 따라 단열시트와 발포성 수지를 결합하여 단열성이 더 우수한 단열 건축 자재를 가공할 수 있게 되었다.

위와 같은 단열시트와 발포성 수지와의 적층(laminate)공정에서 발포성 수지의 특성상 가스 또는 기포(air)가 발생하게 되는데, 이로 인해 발포성 수지와 결합된 단열시트가 부풀어 오르는 돔 현상이 일어나 최종 완성품에 있어서 결함이 생기는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 단열기능이 뛰어나면서도 화재에 강한 무기 단열재인 미네랄 울을 사용하고 알루미늄 박지와 적층함으로써 불연성을 더 높이며, 제조과정에 있어서 천공 공정을 추가하여 돔 현상을 방지할 수 있는 미네랄 울을 이용한 천공 단열시트를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 미네랄 울 직물; 상기 미네랄 울 직물 일측면에 적층된 난연 접착제 층; 및 상기 난연 접착제 층에 접착되는 알루미늄 박지; 및 상기 알루미늄 박지를 둘러싸고 있는 난연 코팅층으로 이루어지고, 천공된 복수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 천공 단열시트를 제공함으로서 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 천공 단열시트는 상기 미네랄 울 직물 아래 적층되는 발포성수지 기재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포성 수지 기재는 페놀 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 알루미늄 박지는 알루미늄 또는 알루미늄합금을 설정 두께로 압연하여 가공되는 알루미늄 호일인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 알루미늄 박지의 난연코팅은 클리어 코팅 3.2-30㎛, 불소화 코팅 5-15㎛, 프라이머 4.5-10㎛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 홀의 간격은 5mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 미네랄 울이 감겨 있는 직물시트롤러가 회전하면서 미네랄 울을 제공하는 제1공급단계; 상기 미네랄 울의 일측면에 난연접착제를 도포하는 난연접착제 도포단계; 알루미늄 박지를 제공하는 제2공급단계; 상기 알루미늄 박지의 일측면에 난연코팅제를 도포하는 난연코팅제 도포단계; 난연접착제가 도포된 상기 미네랄 울과 난연코팅제가 도포된 상기 알루미늄 박지가 가압 접착되는 접착단계; 상기 접착단계 이후 합지된 단열시트가 공랭식 쿨링롤을 통과하는 냉각단계; 상기 합지된 단열시트에 복수의 홀을 형성하는 천공단계; 상기 합지된 단열시트와 발포성 수지 기재를 적층하는 니들링 공정 단계;및 상기 니들링 공정 단계 이후 적층된 상기 단열시트와 상기 발포성 수지 기재를 가압하는 압착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄울을 이용한 천공 단열시트의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 천공단계에서 형성하는 홀의 간격은 5mm로 일정하게 형성하는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포성 수지 기재는 페놀 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 미네랄 울을 이용한 천공 단열시트는 동종의 무기 단열재인 글라스 울과 비교하여 가격이 저렴하면서도 단열 성능이 우수하고, 기존의 유기 단열재와 비교하여 화재에 강하며, 유독가스 발생이 거의 없어 친환경소재로 적합하다. 또한, 알루미늄 박지와 미네랄 울을 접착한 형태로서, 단열시트의 뻣뻣함을 유지하게 하므로 절단 및 가공을 용이하게 하고, 화재 발생 시, 미네랄 울의 직접적인 노출을 최소화함으로써 미네랄 울 이면에 불이 옮겨 붙는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 미네랄 울을 이용한 천공 단열시트의 제조과정에서 천공 공정의 존재로 인하여 돔 현상이 적게 발생하게 되므로 제품의 불량률이 낮다.

도1은 본 발명에 따른 천공 단열시트를 도시한 사시도.
도2는 본 발명에 따른 천공 단열시트를 도시한 단면도.
도3는 본 발명에 따른 천공단계에서 형성되는 천공의 간격을 도시한 개념도.
도4는 단열시트와 발포성 수지 기재를 적층하는 과정에서 발생한 가스로 인한 돔 현상을 나타낸 사진.
도5는 본 발명에 따른 천공 단열시트를 나타낸 사진.

도 1은 본 발명에 따른 천공 단열시트를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 천공 단열시트를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 천공 단열시트는 미네랄 울 직물(30), 상기 미네랄 울 직물 일측면에 적층된 난연 접착제 층(20), 상기 난연 접착제 층에 접착되는 알루미늄 박지(10) 및 상기 알루미늄 박지의 난연 코팅층(11)으로 이루어지고, 천공된 복수의 홀이 형성된 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 천공 단열시트는 하단에 발포성 수지층(40)을 더 포함한 형태로 배치되어 있는 것을 알 수 있다.

상기 미네랄 울 직물(30)은 무기 단열재 중 하나로 글라스 울과 함께 널리 쓰이는 단열재료로서, 난연등급 1급의 성능을 가진다. 이러한 미네랄 울 직물은 무수한 기공과 미세한 공기층을 형성하여 열의 흐름을 효과적으로 차단하고 무기질 성분으로 인해 풍화작용에 의한 열화현상이 없으므로 내부식성이 좋다는 특징이 있다. 또한, 가늘고 균일한 섬유가 연속된 미세공극을 형성하여 각종 소음공해를 완화하는 등 흡음성이 뛰어나며, 가볍고 절단이 용이하므로 시공성이 좋다는 장점이 있다.

게다가, 스티로폼과 같은 유기 단열재가 화재에 취약하여 화염을 쉽게 전파할 뿐만 아니라 연소 시 일산화탄소 등의 유독가스 발생량을 증폭시켜 인명피해를 확대시키는 것과는 달리, 무기 단열재인 상기 미네랄 울 직물은 쉽게 불에 타지 않고 유독가스 발생이 없다는 장점이 있다. 즉, 포름알데하이드(HCHO), 휘발성유기화합물(TVOC) 등의 유해물질 방출이 거의 없기 때문에 친환경성 단열재료로 적합한 것이다. 또한, 동종의 무기단열재인 글라스 울과 비교하여도 상기 미네랄 울은 가격면에서 더 저렴하면서도 성능은 동일하거나 더 우수하다는 특징이 있다.

상기 난연접착제 층(20)은 불연성 또는 난연성을 가지므로 화재 발생시 미네랄 울 직물과 알루미늄박지 상호 간에 접착력을 유지하면서도 불에 타는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 난연 접착제층은 기존의 접착제 성분에 불연 또는 난연성분을 첨가함으로써 달성할 수 있다.

상기 알루미늄 박지(10)는 알루미늄 또는 알루미늄합금을 설정 두께로 압연하여 가공되는 알루미늄호일인 것을 특징으로 하며, 상기 알루미늄 박지는 상기 미네랄 울과 합지됨으로써 단열시트의 뻣뻣함을 유지하게 하므로 절단 및 가공성을 용이하게 한다. 또한, 화재 발생 시, 미네랄 울의 직접적인 노출을 최소화함으로써 미네랄 울 이면에 불이 옮겨 붙는 것을 방지하는 역할을 한다.

따라서, 상기 알루미늄 박지의 존재는 단열성과 난연성을 지니게 하여 화재 예방은 물론, 다른 원인으로 인해서 화재가 발생하더라도 제품 이면으로 불이 옮겨 붙는 것을 차단하는데 상당한 지연효과가 있으며, 유독가스가 거의 없어서 사람이 대피할 수 있는 시간을 얻을 수 있으므로 인명 피해를 줄일 수 있다.

상기 알루미늄 박지에는 난연코팅이 도포되는데, 상기 난연코팅층(11)은 클리어 코팅 3.2-30㎛, 불소화 코팅 5-15㎛, 프라이머 4.5-10㎛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 위와 같은 난연코팅층은 본 발명에 따른 천공 단열시트의 단열성을 더욱 우수하게 만들어준다.

도 3은 본 발명에 따른 천공단계에서 형성되는 천공의 간격을 도시한 개념도이고, 도 4는 단열시트와 발포성 수지 기재를 적층하는 과정에서 발생한 가스로 인한 돔 현상을 나타낸 사진이다.

돔 현상이란 단열시트와 발포성 수지 기재를 적층하는 과정에서 발포성 수지의 특성상 가스 또는 기포(air)가 발생하게 되는데 이로 인해 단열시트의 미네랄 울 및 알루미늄 박지가 부풀어 오르는 것을 의미한다. 도 4에서 알 수 있듯이 위와 같은 돔 현상이 나타난 단열시트는 표면이 부분적으로 부풀어 올라 매끄럽지 않고, 단열성도 낮아지므로 제품의 완성도가 떨어진다는 문제점이 있다.

따라서, 발포성 수지와의 적층 공정에서 발생하는 가스를 배출할 수 있는 천공의 역할이 중요하다. 이 때, 천공의 간격이 너무 큰 경우에는 적층과정에서 발생하는 가스를 배출할 홀(hole)이 적절히 배치되지 못하여 여전히 단열시트가 부풀어 오르는 문제가 해결되지 않을 수 있고, 천공의 간격이 너무 좁은 경우에는 돔 현상은 거의 완벽하게 방지할 수 있으나, 단열시트의 외관상 작은 홀(hole)이 너무 많이 형성되기 때문에 단열시트의 제품의 가치가 떨어질 수 있고, 단열성 자체에 문제가 생길 수 있다.

본 발명에 따른 천공 단열시트의 가장 적합한 천공의 간격을 판단하기 위하여 하기 표 1에 따라 실시예를 구성하여 실험하였다.

	단열시트의 천공의 간격(단위:mm)	돔 현상 발생 여부
실시예1	2	돔 현상 발생하지 않음
실시예2	5	돔 현상 발생하지 않음
실시예3	10	부분적으로 돔 현상 발생
실시예4	20	돔 현상 발생

상기 실시예에 따르면, 5mm 이상으로 천공의 간격을 형성하고 있는 실시예 3의 경우 여전히 부분적으로 돔 현상이 발생하고 있고, 20mm로 천공의 간격을 형성한 실시예 4의 경우 기존의 제품과 동일하게 불량률이 발생하고 있는 것으로 나타났다.

반면, 실시예 1 내지 2 따라 천공의 간격이 5mm 이내인 경우에는 단열시트 제품에 있어서 돔 현상이 발생하지 않았다. 다만, 실시예 1의 경우에는 작업 공정 과정에 있어서 천공의 간격이 2mm로 너무 작아 핀칭롤에서 가하는 힘으로 인해 천공의 간격이 일정하게 형성되지 못하여 불량이 쉽게 발생한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 핀칭롤에서 가하는 힘과 속도를 줄이게 되면, 2mm 간격의 천공은 정확하게 형성되기는 하나, 그 만큼 제품의 생산률이 낮아지므로 결국 경제적인 작업 공정이 이루어지지 않게 되는 것이다. 또한, 5mm 간격의 천공을 형성할 때보다 2mm의 간격을 형성하는 작업을 할 때, 핀(pin)에 이물질이 많이 끼게 되므로 제품의 불량률이 높아지고 바늘이 부러지는 현상이 빈번하게 발생하였다.

따라서, 본 발명에 따른 천공 단열시트의 천공의 간격은 5mm로 일정하게 형성되는 것이 적합하고, 이와 같은 천공은 본 발명에 따른 천공 단열시트와 발포된 페놀 수지와의 니들링 공정 단계에 있어서 페놀 수지의 발포성에 기하여 발생한 가스 또는 기포(air)로 인해 단열시트가 부풀어 오르는 돔 현상이 발생하는 것을 방지해주어 제품의 불량률을 줄이는 중요한 역할을 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 천공 단열시트는 상기 미네랄 울 직물 아래 적층되는 발포성 수지 기재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 발포성 수지 기재층(40)의 주요 원료는 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리올레핀이고, 그 밖에도 페놀 수지, 폴리염화비닐, 우레아 수지, 실리콘, 폴리이미드, 멜라민 수지 등이 있다. 이 중에서 페놀 수지 기재를 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 천공 단열시트의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 천공 단열시트의 제조방법은 : 미네랄 울이 감겨 있는 직물시트롤러가 회전하면서 미네랄 울을 제공하는 제1공급단계를 포함한다.

그리고 상기 제1공급단계 이후 상기 미네랄 울의 일측면에 난연접착제를 공급하여 도포하는 난연접착제 도포단계를 갖게 된다.

또한, 상기 미네랄 울과 별개로 알루미늄 박지를 제공하는 제2공급단계가 존재한다. 상기 제2공급단계 이후 상기 알루미늄 박지의 일측면에 난연코팅제를 도포하는 난연코팅제 도포단계를 갖게된다.

상기 알루미늄 박지에는 난연코팅제가 도포되는데, 클리어 코팅 3.2-30㎛, 불소화 코팅 5-15㎛, 프라이머 4.5-10㎛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

난연접착제가 도포된 상기 미네랄 울과 난연코팅제가 도포된 상기 알루미늄 박지는 한 곳에서 모여 가압 접착되는 접착단계를 갖게된다.

상기 접착단계를 거치면, 합지된 단열시트가 공랭식 쿨링롤을 통과하는 냉각단계가 존재한다. 상기 냉각단계에서는 미네랄 울과 알루미늄 박지가 가압 접착된 이후에 공랭식 쿨링롤을 통과하면서 가압 이후의 변형을 방지하는 역할을 한다.

또한, 합지된 단열시트와 발포성 수지의 적층과정에 있어서 발생할 수 있는 돔 현상을 방지하기 위해 상기 합지된 단열시트에 복수의 홀을 형성하는 천공단계를 갖게된다. 상기 발포성 수지는 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 천공 단계에서 천공의 간격은 5mm로 일정하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 천공 단계 이후, 상기 합지된 단열시트와 발포성 수지 기재를 적층하는 니들링 공정 단계를 갖게된다.

상기 발포성 수지 기재층은 바깥의 온도 차이가 크면 결로가 발생하고 수지가 젖게되는 등의 화학적 특성을 지니는 바, 상기 니들링 공정을 통한 통기층을 만들어주는 것이 필요하다.

또한, 상기 니들링 공정 단계를 통해 기재표면에서 발생하는 가스를 외부로 배출시키면서 동시에 높은 밀도와 형태 유지에 필요한 지지력을 얻을 수 있게 된다.

상기 니들링 공정 단계 이후 적층된 상기 단열시트와 상기 발포성 수지 기재를 가압하는 압착단계를 거치면서 최종적으로 충분한 단열성을 지닌 완제품이 형성된다.

도 5는 위와 같은 제조과정을 거쳐 생산된 본 발명에 따른 천공 단열시트를 나타낸 사진이다. 이에 따르면, 단열시트의 표면이 매끄럽고 5mm 간격으로 일정하게 천공이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

10 : 알루미늄 박지
11 : 난연 코팅층
20 : 난연 접착제 층
30 : 미네랄 울
40 : 발포성 수지 층

Claims (9)

1. 미네랄 울 직물(30);
   상기 미네랄 울 직물 일측면에 적층된 난연 접착제 층(20);
   상기 난연 접착제 층에 접착되는 알루미늄 박지(10); 및
   상기 알루미늄 박지를 둘러싸고 있는 난연 코팅층(11)으로 이루어지고, 천공된 복수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 천공 단열시트.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 천공 단열시트는 상기 미네랄 울 직물 아래 적층되는 발포성 수지 기재(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 단열시트.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 발포성 수지 기재(40)는 페놀 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 단열시트.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 박지(10)는 알루미늄 또는 알루미늄합금을 설정 두께로 압연하여 가공되는 알루미늄 호일인 것을 특징으로 하는 천공 단열시트.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 박지의 난연코팅(11)은 클리어 코팅 3.2-30㎛, 불소화 코팅 5-15㎛, 프라이머 4.5-10㎛을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 단열시트.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 천공의 간격은 5mm인 것을 특징으로 하는 천공 단열시트
   
7. 미네랄 울이 감겨 있는 직물시트롤러가 회전하면서 미네랄 울을 제공하는 제1공급단계;
   상기 미네랄 울의 일측면에 난연접착제를 도포하는 난연접착제 도포단계;
   알루미늄 박지를 제공하는 제2공급단계;
   상기 알루미늄 박지의 일측면에 난연코팅제를 도포하는 난연코팅제 도포단계;
   난연접착제가 도포된 상기 미네랄 울과 난연코팅제가 도포된 상기 알루미늄 박지가 가압 접착되는 접착단계;
   상기 접착단계 이후 합지된 단열시트가 공랭식 쿨링롤을 통과하는 냉각단계;
   상기 합지된 단열시트에 복수의 홀을 형성하는 천공단계;
   상기 합지된 단열시트와 발포성 수지 기재를 적층하는 니들링 공정 단계;및
   상기 니들링 공정 단계 이후 적층된 상기 단열시트와 상기 발포성 수지 기재를 가압하는 압착단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄울을 이용한 천공 단열시트의 제조방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 천공단계에서 형성하는 홀의 간격은 5mm로 일정하게 형성하는 것을 특징으로 하는 미네랄울을 이용한 천공 단열시트의 제조방법.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 발포성 수지 기재는 페놀 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 단열시트의 제조방법.
   
   
   
   

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