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KR102504154B1 - 단열 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

단열 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102504154B1
KR102504154B1 KR1020210114168A KR20210114168A KR102504154B1 KR 102504154 B1 KR102504154 B1 KR 102504154B1 KR 1020210114168 A KR1020210114168 A KR 1020210114168A KR 20210114168 A KR20210114168 A KR 20210114168A KR 102504154 B1 KR102504154 B1 KR 102504154B1
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박연수
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주식회사 스마트팜
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Abstract

본 발명은 후발포되는 단열층이 형성된 강판을 포함하는 단열 복합 패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 NBR계 고무계 단열층이 강판에 적층 형성되되, 상기 단열층은 현장에 시공된 후 발포됨으로써 시공되기 전에는 발포되지 않은 상태이므로 두께가 얇아 핸들링, 저장성 및 시공성이 우수하며, 시공 후에는 발포시킴으로써 보다 두껍게 단열층을 형성할 수 있도록 할 수 있어 현저히 단열 특성을 나타낼 수 있는 단열 복합 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

단열 패널 및 그 제조방법{INSULATING PANEL AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 후발포되는 단열층이 형성된 강판을 포함하는 단열 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고유가화 등으로 인한 에너지 비용의 증가 및 환경 이슈에 대한 관심이 증대되면서 산업 전반에 걸쳐 에너지를 절약하는 기술에 대한 요구가 높아지고 있다. 강판은 값이 싸고 가공성이 우수하면서 우수한 물성을 가져 건축 구조물에 널리 적용되고 있으나, 열전도율이 높고 열효율이 좋지 않은 소재인 이유로 에너지 절감 측면에서는 유리하지 못한 측면에 있다.
일반적으로 조립식 건축물 등을 건축할 수 있도록 개발된 패널로는 단열재를 이용한 건축용 조립패널이 이용되고 있는데, 이러한 패널은 대체로 한장의 금속패널 일측면에 접착제를 이용하여 단열소재를 부착시키는 구조로 이루어져 있다. 이 때 부착되는 단열소재로는 글라스화이버(fiber glass)가 많이 이용되고 있으나, 글라스화이버의 경우 소재 자체의 비용이 매우 비싸고 내부에 첨가된 유해물질이 시간경과에 따라 비산되는 문제가 있다. 다른 적용가능한 단열소재로는 고분자 소재를 이용한 발포폼재가 있으나, 대체로 난연성이 좋지 않고, 단열성능을 충분히 나타내기 위해서는 두꺼운 발포폼재가 적용될 필요가 있기 때문에 두께가 매우 두꺼워져 운송 및 저장에 많은 시간과 노력이 소요되는 문제가 있다.
KR 101899644 B1 KR 200271911 Y1
본 발명의 일 측면에 따르면, 후발포되는 발포 단열층이 형성된 강판, 이를 포함하는 단열 복합 패널 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 후발포되는 발포 단열층이 형성된 강판을 포함하는 단열 복합 패널을 현장 설치한 후 발포시키는 시공방법이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 강판; 및 NBR(Nitrile butadiene rubber) 40 내지 60 중량부, 충전재 20 내지 25 중량부, PVC(polyvinyl chloride) 5 내지 20 중량부, 폴리플루오르에틸렌 10 내지 15 중량부, 디아미노디페닐메탄 5 내지 10 중량부, 이소부틸렌 이소프렌고무 1 내지 2 중량부, 아디핀산에스테르 1 내지 2 중량부, 발포제 3 내지 5 중량부, 발포촉진제 5 내지 10 중량부, 윤활제 5 내지 10 중량부 및 세라믹입자 1 내지 5 중량부를 포함하여 제조되는 단열소재층;을 포함하되, 상기 강판 및 상기 단열소재층은 접착필름을 통해 부착되고, 상기 발포제는 중탄산나트륨, 칼슘 아자이드, 바륨 아자이드, p-톨루엔술포닐 하이드라자이드(TSH) 및 아조비스 이소부티로 니트릴(azobis isobutyro nitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나이고, 상기 강판에 부착된 상태로 상기 단열소재층이 가열 발포되는, 단열 복합 패널이 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 발포는, 80 내지 100℃의 열을 3 내지 10분간 가해주는 단계; 및 110 내지 150℃의 열을 30초 내지 5분간 표면에 가해주는 단계;를 포함하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 강판 및 상기 단열소재층 사이에 섬유성 구조체로 형성되는 보강층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보강층은 재생 펄프 섬유 50 내지 70 중량부, 폴리에스테르 섬유 10 내지 20 중량부, 폴리염화비닐리덴 섬유 5 내지 10 중량부, 붕산 10 내지 15 중량부 및 붕사 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열소재층이 외부로 노출되는 면에 페놀 수지, 멜라민 수지, 난연성 우레탄 수지 및 난연성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 강판의 일 면에 접착 필름을 부착시키는 단계; 상기 접착 필름 위로 NBR(Nitrile butadiene rubber) 40 내지 60 중량부, 충전재 20 내지 25 중량부, PVC(polyvinyl chloride) 5 내지 20 중량부, 폴리플루오르에틸렌 10 내지 15 중량부, 디아미노디페닐메탄 5 내지 10 중량부, 이소부틸렌 이소프렌고무 1 내지 2 중량부, 아디핀산에스테르 1 내지 2 중량부, 발포제 3 내지 5 중량부, 발포촉진제 5 내지 10 중량부, 윤활제 5 내지 10 중량부 및 세라믹입자 1 내지 5 중량부를 포함하여 제조되는 단열소재층을 부착시키는 단계;를 포함하되, 상기 발포제는 중탄산나트륨, 칼슘 아자이드, 바륨 아자이드, p-톨루엔술포닐 하이드라자이드(TSH) 및 아조비스 이소부티로 니트릴(azobis isobutyro nitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나이고, 상기 단열소재층은 미발포상태로 상기 강판에 부착되는, 단열 복합 패널의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 단열 복합 패널을 현장에 설치하는 단계; 상기 단열 복합 패널의 단열소재층 표면에 80 내지 100℃의 열을 3 내지 10분간 가해주는 단계; 및 상기 단열소재층 표면에 110 내지 150℃의 열을 30초 내지 5분간 가해주는 단계;를 포함하는, 단열 복합 패널의 시공방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 제조방법으로 제조되는 단열 복합 패널은 단열성 및 흡읍성이 우수하므로 건축물 단열을 위한 기능적 소재로 적용되기 적합하다.
또한, 시공되기 전에는 발포되지 않은 상태이므로 두께가 얇아 핸들링, 저장성 및 시공성이 우수하며, 시공 후에는 발포시킴으로써 보다 두껍게 단열층을 형성할 수 있도록 할 수 있어 현저히 우수한 단열 특성을 나타낼 수 있는 이점이 있다.
또한, 시공 후 체적 팽창을 통해 서로 맞물리게 되는 부분에 추가적인 결합력을 제공하여, 건축물의 프레임 및 판재 소재를 보다 단단하게 고정시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 인체에 해로운 물질의 방출이 있는 글라스화이버 소재를 포함하지 않으면서도 우수한 난연성을 가지므로, 인체친화형이면서도 경제적인 건축소재로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 제조방법으로 제조되는 단열 복합 패널은 난연성이 부여된 폐섬유 유래 소재를 이용함으로써 생산단가를 저감시키면서 자연보호 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 폐기시에도 환경에 미치는 영향을 최소화 할 수 있으므로, 친환경적 건축소재로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 복합 패널의 적층 구조를 도시한 것이다.
본 발명은 강판 및 발포 단열소재층을 포함하되, 적층 후 상기 단열소재층이 발포되는 단열 복합 패널, 그 제조방법 및 그의 시공방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 강판; 및 단열소재층을 포함하는 단열 복합 패널이 제공될 수 있다.
상기 강판은 자동차용, 가전용, 건축용 등 단열소재층이 적용될 수 있는 것이라면 어느 것이나 무방하며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 건축용 강판이 선택되는 것이 좋다.
상기 단열소재층은 NBR(Nitrile butadiene rubber) 고무계 소재를 포함하는 고분자 소재가 선택될 수 있다. 상기 NBR 고무계 소재는 NBR, 충전재, PVC(polyvinyl chloride), 폴리플루오르에틸렌, 디아미노디페닐메탄, 이소부틸렌 이소프렌고무, 아디핀산에스테르, 발포제, 발포촉진제, 윤활제 및 세라믹입자를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 NBR은 유화중합으로 제조되는 아크릴로니트릴 및 부타디엔의 공중합체로 내유성 고무 소재이다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, NBR은 40 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. NBR 함량이 전술한 범위 이내로 포함되는 경우 함께 첨가되는 다른 소재들과 혼합되어 본 발명에서 목적하는 건축용 단열재로서의 우수한 물성 특성을 나타내기 적합하다.
상기 충전재는 제조되는 단열 소재의 원가를 절감하기 위해 첨가될 수 있다.상기 충전재로는 예를 들면, 산화아연, 탄산칼슘 및 카올린으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나가 선택될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 충전재는 20 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 충전재의 함량이 20 중량부 미만이면 제조되는 단열소재의 제조비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 25 중량부 초과이면 제조되는 단열소재의 탄성을 포함하는 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 PVC는 제조되는 단열소재의 탄성을 강화하는 한편 혼화제로 기능하기 위해 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, PVC는 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. PVC의 함량이 5 중량부 미만이면 첨가 목적을 발휘하기 어려우며 첨가되는 다른 원료들의 혼화성 저하로 인해 제조되는 단열소재의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 20 중량부 초과이면 고무 원료와의 이형성으로 인해 제조되는 단열소재의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리플루오르에틸렌은 난연성을 부여하기 위해 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 폴리플루오르에틸렌은 10 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 폴리플루오르에틸렌의 함량이 10 중량부 미만이면 목적하는 난연성 부여 효과를 충분히 나타내지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 15 중량부 초과이면 열에 의한 치수 변형이 커지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 디아미노디페닐메탄은 내구성을 강화하기 위해 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 디아미노페닐메탄은 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 디아미노페닐메탄의 함량이 5 중량부 미만 또는 10 중량부 초과이면 제조되는 단열소재의 물성이 저하되어 지나치게 물러지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 이소부틸렌 이소프렌고무는 탄성을 강화하기 위해 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 이소부틸렌 이소프렌고무는 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 디아미노페닐메탄의 함량이 1 중량부 미만이면 첨가 목적을 충분히 나타내기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 2 중량부 초과이면 고무 원료와의 이형성으로 인해 제조되는 단열소재의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아디핀산에스테르는 유연성을 향상시키기 위해 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 아디핀산에스테르는 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 아디핀산에스테르의 함량이 1 중량부 미만이면 첨가 목적을 발휘하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 2 중량부 초과이면 신율이 저하되고 추후 발포공정에서 크랙이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 발포제는 단열소재를 그 제조 과정에서 발포시키지 않고 강판에 적층된 상태로 현장에서 시공 완료된 후 발포시키는, 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널의 제조 및 시공 특성을 고려하여 선택될 수 있다. 적용되는 발포제의 발포 개시 온도가 지나치게 높은 경우 시공 후 발포시키기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 지나치게 낮은 경우에는 제조 중 이미 발포가 완료되어 버리는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 고려하여, 제조과정, 운송과정 및 시공현장에서 가해질 수 있는 열원 및 환경 온도조건의 범위를 고려하여 발포제가 선택될 수 있다. 예를 들면, 중탄산나트륨(NaHCO3), 아자이드계 화합물, p-톨루엔술포닐 하이드라자이드(TSH) 및 아조비스 이소부티로 니트릴(azobis isobutyro nitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나가 이용될 수 있다. 상기 아자이드계 화합물로는 칼슘 아자이드(CaN6) 또는 바륨 아자이드(BaN6)가 선택될 수 있다. 바람직하게는, 보다 우수한 단열성능을 나타내도록 하기 위하여, 발포제로 클로즈드 셀 구조를 형성시킬 수 있는 유기발포제인 p-톨루엔술포닐 하이드라자이드(TSH) 또는 아조비스 이소부티로 니트릴(azobis isobutyro nitrile)가 선택되는 것이 좋다. 한편으로는, 시공 현장에서 발포시키기 때문에 현장에서의 시공성 및 안전성을 위해 악취가 발생할 수 있는 암모니아 기체 발생량이 적거나 없는 것이 선택되는 것이 좋다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 상기 발포제는 3 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 발포제의 함량이 3 중량부 미만이면 충분히 발포시키기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 5 중량부 초과이면 발포속도가 지나치게 빨라져 단열소재의 내구성 및 물성이 저하되거나 크랙이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 상기 발포제는 선택된 1종이 단독 사용되는 것이 좋다.
상기 발포촉진제는 발포온도를 낮추어 발포가 용이하도록 하기 위해 첨가될 수 있다. 상기 발포촉진제로는 예를 들면, 2-머켑토 벤조티아졸(2-mercapto benzothiazole), 테트라메틸 티우람 디설파이드(tetramethyl thiuram disulide) 및 디펜타 메틸렌 티우람 테트라설파이트(dipenta methylene thiuram tertrasulfide) 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 발포촉진제는 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 발포촉진제의 함량이 5 중량부 미만이면 첨가 목적을 충분히 나타내기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부 초과이면 제조되는 단열소재의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 윤활제는 단열소재 제조시 첨가되는 원료들이 용이하게 혼합되도록 돕기 위해 첨가될 수 있다. 상기 윤활제로는 예를 들면, 스테아레이트계 화합물 또는 화이트오일이 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 윤활제는 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 윤활제의 함량이 5 중량부 미만이면 첨가 목적을 충분히 나타내기 어렵고 추후 발포시 발포가 잘 되지 않거나 발포로 인해 소재가 손상되는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부 초과이면 제조되는 단열소재의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 세라믹입자는 단열 성능 및 난연성을 향상시키기 위해 첨가될 수 있다. 다공성 세라믹볼이 이용될 수 있으며, 본 발명의 일 측면에 따른 복합 패널에 적용되는 단열소재를 제조하기 위한 조성물에서, 세라믹입자는 1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 세라믹입자의 함량이 1 중량부 미만이면 첨가로 인한 효과를 충분히 나타내기 어렵고, 5 중량부 초과이면 제조되는 단열소재의 제조비용이 증가하여 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
필요에 따라, 상기 단열소재층에 적용되기 위한 단열 소재는 제조되는 단열 소재의 물성을 향상시키기 위해 PE(polyethylene)계 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 PE 계 수지는 CPE(Chlorinated polyethylene)일 수 있으며, 제조되는 단열 소재 조성물에 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 필요에 따라, 상기 단열소재층에 적용되기 위한 단열 소재는 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
필요에 따라, 상기 단열소재층의 외부 표면에 난연 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 페놀 수지, 멜라민 수지, 난연성 우레탄 수지 및 난연성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 난연성 수지를 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 단열소재층 외부 전면에 형성될 수도 있고, 추후 강판에 부착되는 일측면을 제외한 나머지 외부 전면에만 형성될 수도 있다. 상기 코팅층은 전술한 난연성 수지를 스프레이와 같은 형태로 분사하거나 도포하여 형성될 수 있으며, 상기 단열소재층의 발포가 종료된 후 상기 단열소재층이 외부로 노출되는 면에 형성되는 것이 좋다.
상기 단열소재층은 상기 강판에 적층된 후 가열 발포될 수 있다. 이를 위하여, 상기 단열소재층은 그에 포함되는 발포제의 발포 개시 온도보다 낮은 온도에서 강판에 적층되고 현장에 시공될 수 있다. 상기 강판에 상기 단열소재층이 적층된 모습의 일 예를 도 1에 도시하였다. 상기 강판의 일면에 부착되는 상기 단열소재층은 상기 강판보다 더 작거나 동일한 면적을 가질 수 있으며, 이 때, 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이 하나의 강판에 하나의 단열소재층이 적층될 수도 있고, 또는 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 하나의 강판에 가로 및 세로 방향 중 적어도 일 방향으로 분할된 단열 소재층이 발포로 수반되는 면적변화를 고려하여 소정의 간격을 두고 배열되어 부착 적층될 수도 있다. 여기에서, 상기 소정의 간격은 발포율을 고려하여 결정될 수 있으며, 발포 후에 변화된 단열 소재의 면적으로 인해 완전히 채워질 수 있는 간격인 것이 좋다.
상기 단열소재층은 접착제 또는 접착필름을 통해 상기 강판에 부착될 수 있다. 상기 접착제 또는 접착필름은 통상의 것이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 접착필름으로 폴리비닐부티랄, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 고분자 수지계 필름이 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
필요에 따라, 상기 강판 및 상기 단열소재층 사이에 섬유성 구조체로 형성되는 보강층이 더 형성될 수 있다. 상기 단열소재층을 후발포시키는 경우, 상기 단열소재층의 두께를 두껍게 하는 방향 외에 상기 강판 및 상기 단열소재층이 맞닿은 면의 수평방향으로도 체적변경이 수반될 수 있으며, 이로 인하여 상기 강판으로부터 상기 단열재가 적어도 부분적으로 탈락할 우려가 있다. 상기 보강층은 이러한 문제를 보완하고 상기 강판 및 상기 단열소재층 사이의 접착을 강화하기 위한 목적으로 단열 복합 패널에 포함될 수 있다.
상기 단열소재층의 발포로 인한 변형 충격에 보다 유연하게 대처하기 위하여, 상기 보강층은 공기함유량이 많아 자체적인 단열성능을 보유하면서도 유연성을 갖는 소재인 섬유성 망상구조체로 형성될 수 있다.
상기 보강층은 재생펄프 섬유를 기반으로 폴리에스테르 섬유, 폴리염화비닐리덴 섬유 및 난연제를 더 포함하여 제조된 것일 수 있다. 상기 재생펄프 섬유는 단열성 및 유연성을 구비하는 섬유성 망상구조체를 조직하는 주요 원료로 사용될 수 있으며, 폐신문지, 폐휴지, 폐종이와 같은 생활폐펄프류 물질을 원료로 하고 난연제를 첨가하여 난연성을 부여한 것이 사용될 수 있다. 상기 보강층에 포함되는 난연제는 붕산, 붕사 및 알루미늄 설페이트(aluminium sulfate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 2종을 혼합하여 이용할 수 있으며, 재생펄프 섬유 제조시 먼저 첨가되거나 또는 구조체를 조직하는 단계에서 첨가될 수도 있다. 상기 폴리염화비닐리덴 섬유는 구조체를 조직하고, 제조되는 보강층의 난연성을 강화하기 위해 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 섬유는 구조체를 조직하고 구조체의 형태 안정성을 부여하기 위해 포함될 수 있다.
상기 보강층은 재생 펄프 섬유 50 내지 70 중량부, 폴리에스테르 섬유 10 내지 20 중량부, 폴리염화비닐리덴 섬유 5 내지 10 중량부, 붕산 10 내지 15 중량부 및 붕사 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 이 때, 붕산 및 붕사는 전술한 함량범위를 만족하면서 상호 상대적 혼합비는 1:0.3 내지 0.8의 중량비인 것이 좋다. 필요에 따라, 상기 보강층은 10 내지 15 중량부로 알루미늄 설페이트를 더 포함할 수 있다.
상기 보강층은 재생 펄프 섬유 원료 및 난연제를 혼합하여 건식으로 제조되는 셀룰로오스계 섬유에 폴리에스테르 섬유 및 폴리염화비닐리덴 섬유를 혼합하고 그를 가열 프레스하여 제조된 것을 부착시키거나 또는 분사시스템에 혼합액과 혼합되어 분사하는 방법으로 형성될 수도 있다. 분사시스템을 이용하여 형성되는 경우에는 상기 혼합액으로 공지의 수지가 이용될 수 있다. 예를 들어, 아크릴수지가 이용될 수 있으며, 섬유 혼합물 100중량에 대하여 5 내지 10 중량부로 혼합액이 혼합될 수 있다. 분사시의 공기압은 3 내지 4kg/㎠로 일정하게 유지하고, 분무압 10 내지 15kg/㎠의 범위로 유지하면서, 1m 이내 거리를 유지하며 분사하여 두께 10 내지 30mm의 보강층을 형성할 수 있다. 상기 분사시스템을 이용하여 보강층이 형성되는 경우에는 단열소재층의 적층 부착을 위해 표면을 평평하게 만들어 주는 작업을 거친 후 접착 필름 또는 접착제를 이용하여 상기 단열소재층을 적층할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 복합 단열 패널이 상기 보강층을 더 포함하는 경우, 상기 강판과 상기 보강층의 사이 및 상기 보강층과 상기 단열소재층의 사이는 유연성을 갖는 접착제 또는 접착필름으로 상호부착될 수 있다. 상기 유연성을 갖는 접착제로는 예를 들면 에폭시계 접착제가 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 단열 복합 패널의 제조방법이 제공될 수 있다. 상기 제조방법은 상기 강판을 준비하고 일측면에 상기 접착 필름을 부착시키는 단계; 및 접착된 접착필름 위로 상기 단열소재를 적층 부착시켜 단열소재층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 단열 복합 패널의 현장에서의 시공방법이 제공될 수 있다. 상기 시공방법은 본 발명의 일 측면에 따른 단열 복합 패널을 현장에 설치하는 단계; 설치된 단열 복합 패널의 단열소재층 표면을 예열하는 예열단계; 및 상기 표면에 직접 열이 전달될 수 있도록 가열하여 발포시키는 발포단계;를 포함할 수 있다.
상기 예열단계는 상기 단열소재층 표면이 가열로 인한 손상을 입는 것을 방지하면서도 내부에 함유된 발포제가 발포에 적합한 온도범위에 보다 근접한 온도가 되도록, 발포에 적합한 환경을 조성하고 이후 수행되는 발포단계의 가열 시간을 저감시키기 위해 수행될 수 있다. 상기 예열단계는 상기 단열소재층 표면에 80 내지 100℃의 열을 3 내지 10분간 가하여 수행될 수 있다. 스팀기 도는 스팀청소기를 열원으로 이용하여 본 단계가 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발포단계는 단열소재층을 발포시켜 보다 향상된 단열성능 및 흡음성능을 나타낼 수 있도록 하기 위하여 수행될 수 있으며, 상기 단열소재층 표면에 110 내지 150℃의 열을 30초 내지 5분간 가하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 넓적한 철판을 갖는 다리미 또는 히팅롤러를 상기 단열소재층 표면에 접촉시켜 압력을 가해 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다리미 또는 히팅롤러는 현장에서 사람 또는 기계가 핸들링할 수 있는 크기라면 특별히 제한되지 않는다. 시공 과정의 생산성 및 발포효율을 고려하여, 상기 가열단계는 상기 예열단계가 수행된 직후 또는 늦어도 5분 이내에 수행되는 것이 좋다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
<단열소재의 제조>
각 제조예별로 표 1의 조성 및 함량대로 단열소재를 제조하였다. 발포제로는 제조예 6을 제외한 나머지는 칼슘 아자이드를 사용하고, 제조예 6만 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA)를 사용하였다. 발포촉진제로는 2-머켑토 벤조티아졸을 이용하였다. 하기 표 1에서, 각 원료의 함량은 상대적인 값인 중량부로 표시하였다. 먼저 발포제 및 발포촉진제를 제외한 원료들을 가압챔버내에서 120℃, 7k/㎤ 조건으로 10분간 배합한 후 실온에서 48시간 숙성하였다. 숙성 후 발포제 및 발포촉진제를 첨가하여 니더기에 넣고 55℃, 4k/㎤조건으로 5분간 배합하였으며, 오픈밀기에서 압출기에 투입하기 원활한 크기로 60℃에서 5분간 작업 후 배치아웃하고 20±2℃ 항온조건에서 24시간 숙성하였다. 이후 이중압출기에 넣고 40℃에서 10분간 용융혼련하고 다이를 통해 시트형태로 125bar압력하 압출하여 두께 20㎜의 NBR 고무계 단열소재를 제조하였다.
NBR 산화
아연		 카올린 PVC 폴리
플루오르에틸렌		 디아미노
디페닐
메탄		 이소부틸렌이소프렌
고무		 아디핀산에스테르 발포제 발포
촉진제		 화이트오일 세라믹입자
제조예1 50 10 10 15 15 5 2 2 5 5 10 3
제조예2 50 10 15 5 15 10 2 2 5 5 10 3
제조예3 45 15 20 10 10 5 2 2 5 5 10 3
제조예4 55 10 15 - 15 10 2 2 5 5 10 3
제조예5 50 10 14 15 15 5 - - 5 5 10 3
제조예6 50 10 10 15 15 5 2 2 5 5 10 3
제조예7 45 10 10 10 15 5 2 2 10 10 10 3
제조예8 60 10 10 15 15 5 2 2 5 5 - 3
제조예9 60 10 15 15 - 5 2 2 5 5 10 3
<발포 조건 설정>
제조된 제조예 1의 단열소재를 대상으로, 하기 표 2와 같이 발포 조건을 달리하여 최적 발포 조건을 확인하였다. 예비발포단계는 100℃ 온도로 설정된 스팀기를 이용하고, 발포단계는 130℃ 온도로 설정된 히팅롤을 이용하였다. 발포배율은 단열소재의 두께 변화를 확인하고, 발포후 두께를 발포전 두께로 나눈 값으로 결정하였다.
예비발포단계(시간, 분) 발포단계(시간, 분) 발포배율
발포조건1 - 10 2.0
발포조건2 10 0.5 2.2
발포조건3 20 0.5 2.2
발포조건4 10 1 2.4
발포조건5 5 5 2.6
예비발포를 수행하지 않고 발포만을 10분간 수행한 경우에는, 발포는 되었으나 표면이 약간씩 우그러지는 손상이 나타났는데, 이는 고온의 열원을 장시간 직접접촉하여 맞닿은 부위의 온도가 지나치게 상승된 것이 원인으로 생각되었다. 예비발포를 수행한 경우에는 발포단계에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 이러한 표면 손상이 발생하지 않았으며, 발포배율이 가장 우수했던 조건으로 각 제조예들의 단열 소재의 후발포 팽창 정도를 확인하기로 하였다.
<발포율 및 표면상태 확인>
강판에 폴리비닐부티랄 수지를 접착시킨 후 그 위로 제조된 제조예 1 내지 9의 단열소재를 각각 부착시켜 적층체로 준비하였다. 다음으로, 구획을 구분하고 구획별로 순차적으로 100℃ 온도로 설정된 스팀기로 5분간 열을 가해준 다음, 곧바로 130℃ 온도로 설정된 히팅롤을 이용하여 5분간 표면에 직접적으로 열을 가해 발포시키고 제조된 각 복합 단열 패널별로 발포배율 및 표면상태를 확인하였다. 발포배율은 전과 동일한 방법으로 얻은 값을 기재하였고, 표면상태는 육안으로 확인하여 크랙과 같은 손상 유무를 확인하여 이상 없는 경우 ○, 크랙 등 손상이 발생한 경우를 ×로 표시하여 그 결과를 하기 표 3에 나타냈다. 발포 배율의 경우, 각각 다른 세 부위에서 두께변화를 측정하였으며, 그 평균값을 나타냈다.
발포배율 표면상태
제조예1 2.6 ○
제조예2 2.5 ○
제조예3 2.3 ×
제조예4 2.4 ×
제조예5 2.3 ×
제조예6 1.0 ○
제조예7 2.8 ×
제조예8 2.3 ×
제조예9 2.4 ○
표 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열소재인 제조예 1 및 2를 적용한 복합 패널의 경우 표면이 고르게 잘 발포되며 크랙과 같은 표면손상도 확인되지 않았다. 적합한 발포제가 첨가되지 않은 제조예 6을 적용한 복합 패널은 발포되지 않았으며, 충전재가 과량 함유된 제조예 3을 적용한 복합 패널, PVC, 이소부틸렌 이소프렌고무 및 아디핀산에스테르가 각각 포함되지 않은 제조예 4 및 5를 적용한 복합 패널, 발포제가 과량 함유된 제조예 7을 적용한 복합 패널의 경우 표면에서 미세크랙 또는 크랙이 확인되었다. 제조예 8의 경우에는 표면이 균일하게 잘 발포되지 않는 문제도 확인되었으며, 제조예 7의 경우에는 모서리부에서 단열소재층 일부가 강판으로부터 탈락되는 문제가 확인되었다.
재생 펄프 섬유 60 중량부, 폴리에스테르 섬유 10 중량부, 폴리염화비닐리덴 섬유 10 중량부, 붕산 10 중량부, 붕사 5 중량부 및 알루미늄 설페이트 10중량부로 포함하는 섬유성 구조체를 준비하였다. 시트형태로 제조된 섬유성 구조체를 고온 롤러를 이용하여 평활하게 표면처리하여 이용하였다. 앞서 제조한 단열 복합 패널과 별도로, 강판에 접착 소재를 통해 제조된 섬유성 구조체 층을 적층시킨 적층체를 준비한 후, 그 위로 접착 소재 및 제조된 제조예 7의 단열소재를 부착시켜 최종 적층체인 복합 패널을 준비하였다. 준비된 복합 패널은 전술한 것과 동일하게 발포시킨 다음 단열소재층의 박리 정도를 다시 평가하였으며 그 결과, 강판으로부터 단열소재가 탈락되지 않는 것을 확인하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유성 구조체를 더 포함하게 되는 경우, 그를 포함하지 않았던 경우에 비하여 박리 또는 탈락 현상이 개선되는 것으로 나타났다.
<단열소재의 성능 확인>
단열소재 자체의 성능 확인을 위해, 강판에 부착시키기 않은 상태로 단열 소재를 발포시켜 준비하고, 열전도율 및 난연성을 확인하여 하기 표 4에 나타냈다. 열전도율은 KS M 6962, 난연성은 KS M ISO 4589-2에 준한 시험법에 따라 측정하였다.
열전도율(W/m.K) 난연성(산소지수%)
제조예1 0.036 34
제조예2 0.035 34
제조예3 0.038 32
제조예4 0.042 32
제조예5 0.039 32
제조예7 0.043 33
제조예8 0.046 31
제조예9 0.038 29
표 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단열소재인 제조예 1 및 2를 적용한 복합 패널의 경우 우수한 열전도율 및 난연성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 폴리플루오르에틸렌이 포함되지 않은 제조예 9는 현저히 저하된 난연성을 나타냈다.
10 : 강판
20 : 단열소재층
30 : 접착필름

Claims (7)

  1. 강판; 및
    NBR(Nitrile butadiene rubber) 40 내지 60 중량부, 충전재 20 내지 25 중량부, PVC(polyvinyl chloride) 5 내지 20 중량부, 폴리플루오르에틸렌 10 내지 15 중량부, 디아미노디페닐메탄 5 내지 10 중량부, 이소부틸렌 이소프렌고무 1 내지 2 중량부, 아디핀산에스테르 1 내지 2 중량부, 발포제 3 내지 5 중량부, 발포촉진제 5 내지 10 중량부, 윤활제 5 내지 10 중량부 및 세라믹입자 1 내지 5 중량부를 포함하여 제조되는 단열소재층;을 포함하되,
    상기 강판 및 상기 단열소재층은 접착필름을 통해 부착되고,
    상기 발포제는 중탄산나트륨, 칼슘 아자이드, 바륨 아자이드, p-톨루엔술포닐 하이드라자이드(TSH) 및 아조비스 이소부티로 니트릴(azobis isobutyro nitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나이고,
    상기 강판에 부착된 상태로 상기 단열소재층이 가열 발포되는, 단열 복합 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가열 발포는,
    80 내지 100℃의 열을 3 내지 10분간 가해주는 단계; 및
    110 내지 150℃의 열을 30초 내지 5분간 표면에 가해주는 단계;를 포함하여 수행되는, 단열 복합 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 강판 및 상기 단열소재층 사이에 섬유성 구조체로 형성되는 보강층을 더 포함하는, 단열 복합 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 보강층은 재생 펄프 섬유 50 내지 70 중량부, 폴리에스테르 섬유 10 내지 20 중량부, 폴리염화비닐리덴 섬유 5 내지 10 중량부, 붕산 10 내지 15 중량부 및 붕사 1 내지 10 중량부로 포함하는, 단열 복합 패널.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단열소재층이 외부로 노출되는 면에 페놀 수지, 멜라민 수지, 난연성 우레탄 수지 및 난연성 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 코팅층이 형성되는, 단열 복합 패널.
  6. 강판의 일 면에 접착 필름을 부착시키는 단계;
    상기 접착 필름 위로 NBR(Nitrile butadiene rubber) 40 내지 60 중량부, 충전재 20 내지 25 중량부, PVC(polyvinyl chloride) 5 내지 20 중량부, 폴리플루오르에틸렌 10 내지 15 중량부, 디아미노디페닐메탄 5 내지 10 중량부, 이소부틸렌 이소프렌고무 1 내지 2 중량부, 아디핀산에스테르 1 내지 2 중량부, 발포제 3 내지 5 중량부, 발포촉진제 5 내지 10 중량부, 윤활제 5 내지 10 중량부 및 세라믹입자 1 내지 5 중량부를 포함하여 제조되는 단열소재층을 부착시키는 단계;를 포함하되,
    상기 발포제는 중탄산나트륨, 칼슘 아자이드, 바륨 아자이드, p-톨루엔술포닐 하이드라자이드(TSH) 및 아조비스 이소부티로 니트릴(azobis isobutyro nitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나이고,
    상기 단열소재층은 미발포상태로 상기 강판에 부착되는, 단열 복합 패널의 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 단열 복합 패널을 현장에 설치하는 단계;
    상기 단열 복합 패널의 단열소재층 표면에 80 내지 100℃의 열을 3 내지 10분간 가해주는 단계; 및
    상기 단열소재층 표면에 110 내지 150℃의 열을 30초 내지 5분간 가해주는 단계;를 포함하는, 단열 복합 패널의 시공방법.
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