초록 ▼

1. 최종목표
? 무기첨가물(카오린, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화마그네슘, 탈크, 화이트카본,수산화알루미늄)과 바인더(액상 초산비닐수지, 규산나트륨수용액)를 혼합하여 얻어지는 코팅제를 이용한 무기코팅층이 형성된 발포폴리스티렌 입자 제조기술 개발.
? 발포폴리스티렌의 가열성형공정에서 성형성의 저하를 유발시키는 수막현상을 제거시키는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI;Methylene Diphenyl Diiscocyanate)를 이용한 발포폴리스티렌 입자의 보호코팅기술 개발.
? 각 발포폴리스티렌, 무기코

1. 최종목표
? 무기첨가물(카오린, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 수산화마그네슘, 탈크, 화이트카본,수산화알루미늄)과 바인더(액상 초산비닐수지, 규산나트륨수용액)를 혼합하여 얻어지는 코팅제를 이용한 무기코팅층이 형성된 발포폴리스티렌 입자 제조기술 개발.
? 발포폴리스티렌의 가열성형공정에서 성형성의 저하를 유발시키는 수막현상을 제거시키는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI;Methylene Diphenyl Diiscocyanate)를 이용한 발포폴리스티렌 입자의 보호코팅기술 개발.
? 각 발포폴리스티렌, 무기코팅층의 종류와 부과량에 따른 다양한 조건에서 제조되는 단열재의 생산성 검증 및 성능평가.
? 무기코팅층이 형성된 난연재료 이상의 발포폴리스티렌 단열재의 개발
2. 개발내용 및 결과
? 기존 발포폴리스티렌의 난연가공의 방법은 크게 발포폴리스티렌의 입자를 내화물을 이용하여 코팅시킨 후 성형시키는 입자코팅의 방법과 제조된 판상의 발포폴리스티렌 단열재에 흡집을 내어 단열재의 내부에 난연액을 침투시킬 수 있는 기공을 확보한 후 액상난연제를 침투시키는 주입식의 방법으로 구분될 수 있다.
? 이 중 입자코팅의 방법에서는 입자를 단열재로 성형하는 과정에서의 불량률 증가, 제조된 성형물의 내수성 불량으로 수분의 흡수 또는 입자들이 분리되는 현상의 발생 및 코팅에 사용되는 접착성분의 추가적인 부과로 인한 가연성물질이 증가되는 문제 등으로 연구개발의 한계가 드러나고 있다.
? 본 기술개발에서는 발포폴리스티렌 입자의 코팅제에 비교적 내열성이 우수한 무기첨가물의 함량을 높여 성형공정을 통하여 얻어지는 단열재의 난연성을 증진시킬 수 있었으며, 바인더의 첨가량 대비 무기첨가물의 함량이 증대됨에 따라 떨어지는 성형성의 저하 및 불량률 증가를 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI;Methylene Diphenyl Diisocyanate)를 이용한 보호코팅제를 적용하여 개선시킬 수 있었다.
3. 사업성과
? 기술적 성과
? 본 연구개발을 통하여 개발된 난연성이 우수한 단열재의 제조공정은 공정별 다음과 같다.
1. 발포폴리스티렌의 발포 : 동일한 가열조건에서 가열시간의 조절을 통하여 발포의 정도를 조절하는 것이 가능하며, 표면특성관찰을 통하여 110배 이상의 발포배율로 발포폴리스티렌을 가열 발포시킬 경우 입자의 표면손상이 심하게 유발되므로 110배 미만의 발포가 요구된다.
2. 무기코팅제의 제조 : 규산나트륨 수용액과 같은 무기바인더는 내수성이 약한 특성이 있으며,이러한 바인더는 코팅공정에서는 큰 문제점이 없었지만, 성형공정에서 고온의 스팀을 이용한 가열과정이 진행되므로 용출 및 수막형성 등의 요인으로 발포폴리스티렌 입자의 코팅용 바인더로는 적절하지 않았다.
3. 무기코팅제의 제조와 코팅 : 고형분 함량이 10%인 초산비닐수지 메틸알콜용액을 바인더로 이용하여 무기물로 수산화알루미늄을 첨가한 경우 수지함량 대비 700중량부의 무기물이 첨가된 무기코팅제가 제조될 수 있으며, 이렇게 얻어진 무기코팅제는 발포폴리스티렌의 중량대비 400%까지 부과되어 코팅될 수 있었다.
4. 제조된 단열재의 난연성 : 콘칼로리미터 시험법(KS F ISO 5660-1)을 이용한 단열재의 난연성시험결과 발열량기준으로 준블연재료 및 난연재료에 해당되는 결과을 얻을 수 있었으며, 발포 폴리스티렌의 발포배율이 85배 이상, 무기코팅제의 부과량이 많을수록(85배의 경우 EPS의 중량 대비 400%) 발열량이 낮아진다.
? 경제적 성과
? 기존 난연성강화 발포폴리스티렌의 경우 샌드위치패널의 형태로 복합재료화 되어서 난연성을 인정받은 경우가 대부분 이였다. 따라서, 난연성의 구분이 불분명한 점으로 인하여 샌드위치패널 시장의 규모보다 월등히 큰 건축용 단열재시장의 접목되는 것이 곤란 하였다.
? 본 연구의 결과로 자체 난연성을 가진 단열재가 개발되어 샌드위치패널 용도 뿐만 아니라 건축물의 내, 외단열, 선박, 엘리베이터, 기차 등 각종 산업용 단열재로의 다양한 전개가 될 수 있는 단열재의 제조를 가능하게 하였다.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
? 최근 각종 화재사고의 주범으로 인식되어 사용이 규제됨에 따라 크게 위축된 발포폴리스티렌관련 산업의 문제점을 개선시킬 수 있으며, 이로 인하여 관련기업에 몸담고 있는 종사자들의 일자리의 보장 및 기존 제품으로 적용될 수 없었던 새로운 적용이 가능해져서 새로운 일자리의 창출이 가능해 질 것으로 기대된다.
? 국내의 난연시험법은 인접국가인 일본의 건축자재 난연시험법과 동일하므로 일본규격시험을 통하여 품질인증을 받아서, 일본시장을 개척하는 것도 가능할 것으로 기대된다.
4. 향후추진계획
? 화재의 위험성이 없는 외단열용 단열재 개발 - 최근 급격한 유가의 변동 및 신흥시장의 에너지 소요 증가에 의한 에너질절감이 과거 어느시점 보다 강조되고 있다.
? 기존 건축물의 외벽에 적용할 수 있는 외단열공법에 있어서 난연성이 있는 유기질 단열재가 없어 비교적 시공비가 저렴한 드라이비트와 같은 외단열 공법을 행하며 동시에 화재의 위험성이 없는 것을 기존의 제품들 만으로는 기대하기 어려웠다. 본 연구의 결과를 발전시켜 단열성의 증진을 이룰 경우 이부분에 있어서 우수한 해답이 제공될 전망이다.

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• I. 총괄현황...1
• II. 과제개발비 세부집행 내역...1
• 개발결과의견서...4
• 최종보고요약서(초록)...6
• 목차...9
• 제1장 서 론...11
• 제1절 단열재의 정의와 분류...11
• 제2절 발포폴리스티렌...12
• 제3절 난연제...14
• 제4절 국내외 대표적인 건축자재의 난연성 평가방법...16
• 4-1. 콘칼로리미터시험법(KSFISO5660-1대한민국,일본)...16
• 4-2. SBI 시험법 (EN 13823 유럽연합)...17
• 4-3. 룸코너 시험법 (ISO 9705 북유럽)...18
• 4-4. 프리스텐딩시험법(ISO13784북유럽제안)...18
• 제2장 과제의 개발내용 및 방법...19
• 제1절 원재료...19
• 1-1. 발포폴리스티렌...19
• 1-2. 1차 코팅제...19
• 1-3. 2차 코팅제...19
• 1-4. 보호 코팅제...19
• 제2절 실험...20
• 2-1. 발포폴리스티렌의 1차발포...20
• 2-2. 발포폴리스티렌의 표면특성관찰...20
• 2-3. 1차코팅제의 코팅...21
• 2-4. 2차코팅제의 코팅및보호코팅제코팅...22
• 2-5. 2차 발포?성형 테스트...22
• 제3절 상업적 양산설비를 이용한 제조...24
• 3-1. 발포폴리스티렌의 발포...24
• 3-2. 원료의 숙성...24
• 3-3. 무기성분이 보강된 1차코팅제의 제조...24
• 3-4. 1차코팅제, 보호코팅제의 코팅...24
• 3-5. 2차 발포?성형...25
• 3-6. 샌드위치패널의 제조...26
• 제4절 시험분석...26
• 4-1. 단열재의 열전도율 (KS M 3808)...26
• 4-2. 단열재의 강도 (KS M 3808)...27
• 4-3. 단열재의 난연성...28
• 4-3-1. 플라스틱 난연시험법(UL-94) 이용...28
• 4-3-2. 콘칼로리미터 시험법(KSFISO5660-1)이용...28
• 4-3-3. SBI 시험법(BS EN 13823)이용...29
• 4-4. 샌드위치패널의 난연성...31
• 제3장 사업성과...32
• 제1절 난연처리를 통한 준불연 EPS단열재 개발...32
• 제2절 유럽규격 C, s2, d0의 샌드위치패널 개발...32
• 제4장 결론...33
• 참고문헌...34