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KR102650745B1 - 불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법 - Google Patents

불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR102650745B1
KR102650745B1 KR1020230034544A KR20230034544A KR102650745B1 KR 102650745 B1 KR102650745 B1 KR 102650745B1 KR 1020230034544 A KR1020230034544 A KR 1020230034544A KR 20230034544 A KR20230034544 A KR 20230034544A KR 102650745 B1 KR102650745 B1 KR 102650745B1
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South Korea
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aluminum sheet
combustible
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urushiol
binder resin
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한건희
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펜타 주식회사
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Abstract

본 발명은 알루미늄 시트; 및 상기 알루미늄 시트의 양면에 코팅되며, 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅층;을 포함하는 불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법 {Flame-retardant aluminum sheet panel and manufacturing method thereof}
본 발명은 불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
벽지 등의 내장재나 실내 구조물이 불연 또는 난연 처리되지 않은 경우 건물에 화재가 발생하면, 화염은 급속히 확산되고 유독가스는 대량으로 배출되어 심각한 재산 및 인명 피해를 초래한다.
따라서 고층 건물, 영화관, 학교, 종합병원, 유흥업소 등 많은 사람이 이용하는 건물에서는 화염의 전파가 가능한 한 늦으면서도 유독가스를 적게 배출하여 화재 발생 초기에 사람들에게 대피할 시간을 가질 수 있게 하는 불연 또는 난연 소재를 내장재로 사용하는 것이 매우 중요하며, 한국과 미국을 포함하여 많은 국가에서 이를 법으로 규정하고 있다
특히, 알루미늄 시트 판넬은 가벼우면서 모양과 색상, 기능 등을 다양하게 변화 시킬 수 있기 때문에 고층 건물이 다수인 현 시대에서 건축자재로 대리석, 적벽돌 등을 대신하여 외장 마감 소재로 선호되고 있는 추세이다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0899112호가 제시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0899112호 (2009.05.18.)
본 발명은 불연 성능이 우수한 불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 알루미늄 시트; 및 상기 알루미늄 시트의 양면에 코팅되며, 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅층;을 포함하는, 불연성 알루미늄 시트 판넬에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 우루시올 혼합물은 우루시올 및 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체는 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 소화약제가 내장된 마이크로캡슐은 CF3CF2C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)5C(O)CF3, CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, C2F5C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF2Cl 및 CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 불소계 소화약제가 마이크로캡슐의 내부에 내장된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 바인더 수지는 불소 함유 아크릴계 수지일 수 있으며, 구체적인 일 예시로 상기 바인더 수지는 불소 함유 아크릴레이트계 단량체, 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 바인더 수지 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 불연 코팅층은 암모늄 폴리포스페이트, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 인계 방염제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 불연 코팅층은 광개시제, 탄화제 및 발포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 알루미늄 시트의 양면에 바인더 수지 조성물, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅 조성물을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는, 불연성 알루미늄 시트 판넬의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 우루시올 혼합물은 우루시올 및 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체는 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 소화약제가 내장된 마이크로캡슐은 CF3CF2C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)5C(O)CF3, CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, C2F5C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF2Cl 및 CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 불소계 소화약제가 마이크로캡슐의 내부에 내장된 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 바인더 수지 조성물은 불소 함유 아크릴레이트계 단량체, 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 불연 코팅 조성물은 암모늄 폴리포스페이트, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 인계 방염제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 다른 일 양태에 있어, 상기 불연 코팅 조성물은 광개시제, 탄화제 및 발포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 불연성 알루미늄 시트 판넬은 알루미늄 시트의 양면에 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅층이 형성되어 우수한 불연 성능을 가질 수 있다.
특히, 불연 코팅층에 소화약제가 내장된 마이크로캡슐이 포함됨에 따라, 화재로 인지되는 100℃ 이상에서 마이크로캡슐의 쉘이 연화됨과 동시에 소화약제의 팽창에 의해 파열됨으로써 그 소화약제가 외부로 분사되어, 열원과 접촉 시 열원 주변의 산소와의 반응을 지속적으로 차단하고, 끓는점이 낮아 열에너지를 흡수함에 따라 발열점에 도달하는 것을 억제하여 화재가 크게 번지지 않도록 할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 알루미늄 시트; 및 상기 알루미늄 시트의 양면에 코팅되며, 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅층;을 포함하는 불연성 알루미늄 시트 판넬에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 불연성 알루미늄 시트 판넬는 알루미늄 시트의 양면에 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅층이 형성되어 우수한 불연 성능을 가질 수 있다.
특히, 불연 코팅층에 소화약제가 내장된 마이크로캡슐이 포함됨에 따라, 화재로 인지되는 100℃ 이상에서 마이크로캡슐의 쉘이 연화됨과 동시에 소화약제의 팽창에 의해 파열됨으로써 그 소화약제가 외부로 분사되어, 열원과 접촉 시 열원 주변의 산소와의 반응을 지속적으로 차단하고, 끓는점이 낮아 열에너지를 흡수함에 따라 발열점에 도달하는 것을 억제하여 화재가 크게 번지지 않도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 불연성 알루미늄 시트 판넬의 각 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 알루미늄 시트는 알루미늄 소재로 제작되어 다른 소재에 비해 가볍고, 가공성이 뛰어나 절단 및 절곡 작업이 용이하며, 100% 재생되는 친환경 소재라는 장점이 있다. 이와 같은 알루미늄 시트는 그 목적에 따라 그 두께가 달리 조절될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 0.5 내지 10 ㎜, 보다 좋게는 1 내지 5 ㎜, 더욱 좋게는 1.5 내지 3 ㎜일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 불연 코팅층은 판넬에 추가적인 불연성을 부여하고, 외장재로 활용 시 심미성을 도모하기 위한 것으로, 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 불연 코팅층의 두께는 5 내지 100 ㎛일 수 있으며, 보다 좋게는 10 내지 50 ㎛일 수 있다. 이와 같은 범위에서 목적하는 불연성 및 내화성 향상 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
보다 상세하게, 본 발명의 일 예에 따른 상기 바인더 수지는 불연 코팅층이 알루미늄 시트에 잘 부착되도록 하기 위한 것으로, 구체적으로 예를 들면 불소 함유 아크릴계 수지일 수 있다. 이처럼, 불소가 함유된 아크릴계 수지를 사용함으로써 알루미늄 시트에 불연 코팅층이 잘 부착되면서도 우수한 불연 성능을 가지도록 할 수 있다.
바람직한 일 예시로, 상기 바인더 수지는 불소 함유 아크릴레이트계 단량체, 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 바인더 수지 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.
상기 불소 함유 아크릴레이트계 단량체는 테트라플루오로프로필 아크릴레이트, 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트, 헥사플루오로부틸 아크릴레이트, 헥사플루오로부틸 메타크릴레이트, 옥타플루오로프로필 아크릴레이트 및 옥타플루오로프로필 메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 불소 함유 아크릴레이트계 단량체는, 본 발명의 바인더 수지 조성물 총 중량을 기준으로 45 내지 60 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 보다 좋게는 40 내지 55 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 불소 함유 아크릴레이트계 단량체의 함량이 35 중량% 미만인 경우 바인더 수지의 불연 성능이 떨어질 수 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우 가공성이 낮아질 수 있다.
상기 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체는 바인더 수지의 접착력을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 2-히드록시 프로필 아크릴레이트, 2-히드록시 프로필 메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 및 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체는, 본 발명의 바인더 수지 조성물 총 중량을 기준으로 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 보다 좋게는 13 내지 18 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체의 함량이 10 중량% 미만인 경우 바인더 수지의 접착 성능이 떨어질 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 불연 성능이 낮아질 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 높은 관능기와 높은 분자량을 갖는 것으로서, 가교밀도를 높여 알루미늄 시트 표면에 본 발명의 불연 코팅 조성물로 코팅된 불연 코팅층에 대하여 우수한 가공성을 제공하는데 기여한다. 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 중량평균분자량이 500 내지 5,000 g/mol이며, 2 내지 6개의 아크릴레이트기를 가지는 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 것이 좋으며, 보다 좋게는 중량평균분자량이 1,000 내지 3,000 g/mol이며, 4 내지 6개의 아크릴레이트기를 가지는 다관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 것이 바람직하다. 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량이 500 g/mol 미만이면 가공성 저하 문제가 있고, 5,000 g/mol을 초과하면 부착력 저하가 발생할 수 있다.
또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 UV 경화형으로, 본 발명의 바인더 수지 조성물 총 중량을 기준으로 20 내지 45 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 보다 좋게는 30 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 25 중량% 미만인 경우 불연 코팅층에 대하여 우수한 가공성을 제공하기 어렵고, 40 중량%를 초과하는 경우 점도가 너무 높아져서 작업 시에 문제가 될 수 있으며, 도막의 경도가 낮아질 수 있고, 바인더 수지의 불연성이 저하될 수 있다.
이와 같은 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 시판되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 지방족 또는 방향족 우레탄 아크릴레이트 올리고머일 수 있다. 구체적인 일 예시로, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 시판품인 MIWON사의 M300, SHIN-NAKAMURA사의 UA-100H 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 따른 상기 소화약제가 내장된 마이크로캡슐은 불연 코팅층에 소화 기능을 더욱 부여하기 위한 것으로, 화재로 인지되는 100℃ 이상에서 마이크로캡슐의 쉘이 연화됨과 동시에 소화약제의 팽창에 의해 파열됨으로써 그 소화약제가 외부로 분사되어, 열원과 접촉 시 열원 주변의 산소와의 반응을 지속적으로 차단하고, 끓는점이 낮아 열에너지를 흡수함에 따라 발열점에 도달하는 것을 억제하여 화재가 크게 번지지 않도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 소화약제가 내장된 마이크로캡슐은 CF3CF2C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)5C(O)CF3, CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, C2F5C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF2Cl 및 CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 불소계 소화약제가 마이크로캡슐의 내부에 내장된 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 소화약제가 CF3CF2C(O)CF(CF3)2일 수 있다. 상기 CF3CF2C(O)CF(CF3)2는 다른 할로겐 화합물의 소화약제들과 달리 오존층 파괴 환경 물질로 분류되지 않은 친환경 소화약제이다.
또한, 상기 마이크로캡슐의 쉘은 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 쉘은 화재로 인지되는 100℃ 이상에서 파열되기 위해 바람직하게는 50~2000 ㎚의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 마이크로캡슐의 크기는 10 내지 500 ㎛일 수 있으며, 보다 상세하게 50 내지 200 ㎛일 수 있다.
이와 같은 마이크로캡슐은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 좋게는 1 내지 2 중량부, 가장 좋게는 1.3 내지 1.8 중량부로 포함될 수 있다. 이와 같은 범위에서 소화 효과가 우수하다. 반면, 마이크로캡슐이 0.5 중량부 미만으로 첨가될 시 내장된 소화약제에 의한 소화 효과가 미미할 수 있으며, 마이크로캡슐이 2.5 중량부 초과로 첨가될 시 불연 코팅층의 알루미늄 시트에 대한 부착력이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 상기 우루시올 혼합물은 판넬의 불연 및 내화성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 우루시올 및 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체를 포함하는 것일 수 있다.
상기 우루시올은 옻나무 수액의 주성분으로, 벤젠에 2개의 수산기를 갖는 카테콜 화합물에 탄소원자 15개로 구성된 긴 지방산 곁가지가 결합된 불연, 내화성 및 항균성 고분자이다. 우루시올은 곁가지에 있는 이중결합의 수와 결합 형태에 따라 다양한 우루시올 유도체로 존재하고, 바람직하게는 상기 지방산 곁가지는 C15H26 내지 C15H31이다. 상기 우루시올은 피부 접촉 시 알러지 현상을 유발하는 부작용이 있으나, 본 발명에서는 우루시올이 포함된 불연 코팅 조성물에 빛을 조사함으로써, 알러지 유발성분을 제거할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체는 빛 조사 조건에서 우루시올과 가교 결합을 형성함으로써 우루시올의 화학적 안정성 및 고온 안전성을 향상시킴과 동시에, 불연 코팅 조성물에 상 분리 없이 균일하게 혼합될 수 있는 역할을 수행한다. 상기 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체는 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
한편, 상기 우루시올 혼합물은 우루시올 : 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체의 중량비가 1 : 0.1 내지 3일 수 있으며, 보다 좋게는 1 : 0.3 내지 2, 가장 좋게는 1 : 0.5 내지 1일 수 있다. 이와 같은 범위에서 빛 조사 조건에서 우루시올과 가교 결합을 형성함에 따른 우루시올의 화학적 안정성 및 고온 안전성 향상 효과가 부여될 수 있다.
이와 같은 우루시올 화합물은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 좋게는 0.5 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 우루시올 혼합물의 함량이 0.3 중량부 미만일 경우 불연 코팅층에 개선된 불연성, 내화성 및 우수한 항균성을 제공하기 어렵고, 1.5 중량부를 초과할 경우, 불연 코팅층의 부착력이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예에 따른 불연 코팅층은 암모늄 폴리포스페이트, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 인계 방염제를 더 포함할 수 있다.
상기 인계 방염제는 탄화막을 형성하여 열, 가연성 가스, 산소 등의 이동을 방지하여, 연소의 확산을 지연시키는 역할을 하는 것으로, 구체적으로 예를 들면 상기 인계 방염제는 암모늄 폴리포스페이트, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 인계 방염제는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 좋게는 1 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 인계 방염제의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 탄화막 형성이 어려울 수 있으며, 2 중량부를 초과하는 경우 불연 코팅층의 부착력이 저하될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 예에 따른 불연 코팅층은 광개시제, 탄화제 및 발포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 광개시제는 자외선 조사 시 중합 반응에 의한 불연 코팅층의 경화를 위한 것으로, 구체적으로 예를 들면 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 및 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논으로부터 선택되는 어느 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 광개시제는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 좋게는 0.1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 광개시제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 경화력 불량이 발생할 수 있으며, 10 중량부를 초과하여 필요 이상으로 과량 사용하면 코팅층의 황변이 발생할 수 있다.
상기 탄화제는 고온에서 발포제와 반응하여 내화성능을 발휘하는 탄화층을 형성하는 역할을 한다. 상기 탄화제로는 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 제한 없이 사용할 수 있고, 사용가능한 탄화제의 비제한적인 예로는, 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 디펜타에리트리톨(dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(tripentaerythritol), 전분(starch), 페놀포름알데히드 수지(phenolform aldehyde resin), 설탕(sugar), 폴리우레탄(polyurethane), 소르비톨(sorbitol), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(trimethylolethane), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane) 등을 들 수 있다.
상기 탄화제는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 좋게는 1 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 탄화제의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 탄화막 형성이 어려울 수 있으며, 2 중량부를 초과하는 경우 불연 코팅층의 부착력이 저하될 수 있다.
상기 발포제는 촉매 조건 하에 고온에서 분해되어 탄화제와 반응하여 탄화층을 형성하며, 반응 중에 가스를 발생시켜 탄화층이 적절하게 발포할 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 촉매 역할은 인계 방염제가 수행할 수 있고, 바람직하게는 암모늄 폴리포스페이트가 상기 탄화층 형성 반응의 촉매로 작용할 수 있다.
상기 발포제로는 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 질소 함유 발포제를 사용할 수 있다. 상기 질소 함유 발포제는 고온에서 화합물의 열분해로 생성된 질소 함유 가스, 예컨대 암모니아 가스가 방출되면서 탄화제에 의해 생성된 탄화층을 발포시켜 단열 효과를 지속시킬 수 있다. 이때, 코팅층으로부터 탄화층이 형성된 후에, 상기 질소 함유 발포제의 발포가 이루어질 수 있도록 적절한 분해 온도가 요구된다. 상기 질소 함유 발포제로는 당분야에 알려진 통상적인 성분을 제한 없이 사용할 수 있고, 사용 가능한 질소 함유 발포제의 비제한적인 예로는, 멜라민(melamine), 디시안디아마이드(dicyandiamide), 아멜라인(ammeline), 멜람(melam), 우레아(urea), 우레이도 멜라민(ureido melamine), 글리신(glycine) 등이 있고, 바람직하게는 상기 발포제로는 멜라민을 사용할 수 있다.
상기 발포제는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 좋게는 1 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 발포제의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 생성되는 가스량이 적어 발포율이 저조할 수 있으며, 2 중량부를 초과하는 경우 가스의 과량 분출로 인하여 균일한 탄화층 형성이 어려우며, 발포에 따른 발포 도막의 강도가 저하되어 내화 성능이 동반 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는 전술한 불연성 알루미늄 시트 판넬의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게 알루미늄 시트의 양면에 바인더 수지 조성물, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅 조성물을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하는 불연성 알루미늄 시트 판넬의 제조 방법에 관한 것이다.
이때, 불연 코팅 조성물의 각 구성 성분 및 함량은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 도포 및 경화는 당업계에서 통상적으로 사용하는 방법에 의해 수행될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 붓 또는 롤러 등을 이용하거나 또는 스프레이 방식으로 알루미늄 시트의 표면에 불연 코팅 조성물을 도포할 수 있으며, 이후 자외선을 조사하여 불연 코팅 조성물을 경화시켜 불연 코팅층을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 불연성 알루미늄 시트 판넬 및 이의 제조 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
바인더 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 내부에 CF3CF2C(O)CF(CF3)2이 내장된 소화용 마이크로캡슐(쉘 두께 1 ㎛, 크기 150 ㎛) 0.1 중량부, 우루시올 혼합물 0.02 중량부, 광개시제(디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드) 1 중량부, 암모늄 폴리포스페이트 1.2 중량부, 탄화제(펜타에리트리톨) 1 중량부 및 발포제(멜라민) 1 중량부를 혼합하여 불연 코팅 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 바인더 수지 조성물은 테트라플루오로프로필 메타크릴레이트(TFPMA) 50 중량%, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트(HDDMA) 15 중량% 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머(올리고머)중량평균분자량 1,500 g/mol, 관능기 6개) 35 중량%를 혼합하여 준비하였고, 상기 우루시올 혼합물은 우루시올 : 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란(MPTES)을 1:1 중량비로 혼합하여 준비하였다.
[실시예 2 내지 6]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 소화용 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물의 함량을 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하여 불연 코팅 조성물을 제조하였다.
[실시예 7 내지 14]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 바인더 수지 조성물의 각 구성 성분의 함량을 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 3과 동일하게 수행하여 불연 코팅 조성물을 제조하였다.
[비교예 1 내지 3]
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 소화용 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물의 함량을 달리한 것 외 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하여 불연 코팅 조성물을 제조하였다.
(중량부) 바인더 수지 조성물(중량%) 소화용 마이크로캡슐 우루시올 혼합물
TFEMA HDDMA 올리고머 우루시올 MPTES
실시예 1 50 15 35 0.1 0.01 0.01
실시예 2 50 15 35 0.5 0.15 0.15
실시예 3 50 15 35 1 0.25 0.25
실시예 4 50 15 35 2 0.5 5
실시예 5 50 15 35 2.5 0.75 0.75
실시예 6 50 15 35 3 1 1
실시예 7 100 0 0 1 0.25 0.25
실시예 8 60 40 0 1 0.25 0.25
실시예 9 60 0 40 1 0.25 0.25
실시예 10 0 60 40 1 0.25 0.25
실시예 11 30 35 35 1 0.25 0.25
실시예 12 45 10 45 1 0.25 0.25
실시예 13 60 20 20 1 0.25 0.25
실시예 14 70 15 15 1 0.25 0.25
비교예 1 50 15 35 0 0 0
비교예 2 50 15 35 0.1 0 0
비교예 3 50 15 35 0 0.25 0.25
[특성 평가]
1) 불연성 및 가스유해성 평가:
상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 3의 불연 코팅 조성물을 두께 2 ㎜의 알루미늄 시트의 일면에 25 ㎛ 두께로 도포하고 UV 램프를 이용하여 경화시켰다. 이를 KS F ISO 1182(건축 재료의 불연성 시험 방법)에 따라 불연성을 평가하였으며, 이는 가열시험 개시 후 20분간 가열로 내의 최고온도가 최종평형온도를 20K 초과상승하지 않아야 하며(단, 20분 동안 평형에 도달하지 않으면 최종 1분간 평균온도를 최종평형온도로 한다), 가열종료 후 시험체의 질량 감소율이 30% 이하여야 한다는 것이다. 또한 KS F 2271(건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험방법)에 따라 가스유해성을 평가하였으며, 이는 실험용 쥐의 평균행동정지 시간이 9분 이상이어야 한다는 것이다. 이에 따른 불연성 및 가스 유해성 결과를 우수 ◎, 양호 ○, 보통 △, 나쁨 ×로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
2) 도장성 평가:
상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 3의 불연 코팅 조성물을 두께 2 ㎜의 알루미늄 시트의 일면에 25 ㎛ 두께로 도포하고 UV 램프를 이용하여 경화시켰다. 이때, 작업성, 점도, 도막의 평활성, 얼룩, 기포, 부풀음, 흐름, 백화 및 번짐 등을 조사하여 각 실시예 및 비교예의 불연 코팅 조성물의 도장성을 평가하였으며, 이에 따른 도장성 결과를 우수 ◎, 양호 ○, 보통 △, 나쁨 ×로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
3) 부착성 평가:
실온에서 T-밴딩 후 도막의 크랙 발생 정도 수준으로부터 도막의 부착력을 평가하는 것으로, 실온에서 T-밴딩 후 도막의 박리 발생 유무를 평가하였으며, 이에 따른 부착성 결과를 우수(크랙 없음) ◎, 양호 ○(육안으로 식별 불가능한 미세한 크랙 발생, 박리 없음), 보통(육안으로 식별 가능한 크랙 발생, 박리 없음) △, 나쁨(박리 발생) ×로 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
불연성 가스 유해성 도장성 부착성
실시예 1 △ △ ◎ ◎
실시예 2 ○ ○ ◎ ◎
실시예 3 ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 4 ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 5 ◎ ◎ ◎ ○
실시예 6 ◎ ◎ ○ △
실시예 7 ○ ○ △ ×
실시예 8 ○ ○ ○ △
실시예 9 ◎ ◎ ○ ×
실시예 10 ◎ ◎ △ △
실시예 11 ◎ ◎ △ ○
실시예 12 ◎ ◎ ○ ○
실시예 13 ◎ ◎ ○ ○
실시예 14 ○ ○ △ ○
비교예 1 △ △ ◎ ◎
비교예 2 △ △ ◎ ◎
비교예 3 △ △ ◎ ◎
상기 표 1 및 2를 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 바인더 수지에 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 첨가하여 불연 코팅층을 형성한 경우, 불연 성능을 가짐을 확인할 수 있었으며, 특히 각 구성 성분의 함량을 적절하게 배합할 시 보다 우수한 불연 성능을 보일 뿐만 아니라 도장성 및 부착성이 향상됨을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 알루미늄 시트; 및
    상기 알루미늄 시트의 양면에 코팅되며, 바인더 수지, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅층;을 포함하며,
    상기 바인더 수지는 불소 함유 아크릴레이트계 단량체, 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 바인더 수지 조성물로부터 제조된 것이고,
    상기 소화약제가 내장된 마이크로캡슐은 CF3CF2C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)5C(O)CF3, CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, C2F5C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF2Cl 및 CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 불소계 소화약제가 마이크로캡슐의 내부에 내장된 것이며,
    상기 우루시올 혼합물은 우루시올 및 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체를 포함하는 것인, 불연성 알루미늄 시트 판넬.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체는 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 불연성 알루미늄 시트 판넬.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 불연 코팅층은 암모늄 폴리포스페이트, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 인계 방염제를 더 포함하는 것인, 불연성 알루미늄 시트 판넬.
  8. 알루미늄 시트의 양면에 바인더 수지 조성물, 소화약제가 내장된 마이크로캡슐 및 우루시올 혼합물을 포함하는 불연 코팅 조성물을 도포하고 경화시키는 단계;를 포함하며,
    상기 바인더 수지는 불소 함유 아크릴레이트계 단량체, 수산기 함유 아크릴레이트계 단량체 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 바인더 수지 조성물로부터 제조된 것이고,
    상기 소화약제가 내장된 마이크로캡슐은 CF3CF2C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)2C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)3C(O)CF(CF3)2, CF3(CF2)5C(O)CF3, CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, C2F5C(O)CF(CF3)2, (CF3)2CFC(O)CF2Cl 및 CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 불소계 소화약제가 마이크로캡슐의 내부에 내장된 것이며,
    상기 우루시올 혼합물은 우루시올 및 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체를 포함하는 것인, 불연성 알루미늄 시트 판넬의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 아크릴레이트기 함유 실란계 단량체는 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란 및 3-메타크릴옥시프로필 메틸디에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 불연성 알루미늄 시트 판넬의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 불연 코팅 조성물은 암모늄 폴리포스페이트, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 인계 방염제를 더 포함하는 것인, 불연성 알루미늄 시트 판넬의 제조 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100899112B1 (ko) 2008-07-14 2009-05-25 주식회사 네오엑스테크 불연성 알루미늄 복합판넬 심재용 조성물
KR101176111B1 (ko) * 2012-03-06 2012-08-23 주식회사 더나인칼라 천연옻칠을 이용한 고중합 우루시올다량체 및 이를 이용한 황옻칠도료 및 코팅제 조성물
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