KR101293764B1

KR101293764B1 - 불연성 외장 마감재

Info

Publication number: KR101293764B1
Application number: KR1020110046903A
Authority: KR
Inventors: 이형석
Original assignee: 주식회사 서한안타민; 이형석
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2013-08-05
Also published as: KR20120128945A

Abstract

본 발명은 각종 건축물의 벽면과 천장 등에 적용되는 보드 등에 사용될 수 있는 소재를 개선하여 난연성이 향상됨에 따라 화재 발생시 대형사고로 번지는 것을 줄일 수 있는 불연성 외장 마감재에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 용제가 35~45중량%, 열경화성 수지 고형분이 25~35중량%, 잔부는 물인 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 250~350중량부가 첨가혼합된 제1난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제1함침 유리섬유재를 다수겹 적층하여 제1코어층이 형성되고, 상기 제1코어층의 양면으로 제2코어층이 적층되되, 상기 제2코어층은 열경화성 수지 함침액과 무기충전재가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제2함침 유리섬유재로 구성되고, 상기 제2코어층에는 각각 방염성이나 난연성의 기능이 구현되는 금속표면층이 적층된 것을 특징으로 하는 불연성 외장 마감재를 제공한다.

Description

불연성 외장 마감재{Nonflammable finishing material}

본 발명은 불연성 외장 마감재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 건축물의 벽면과 천장 등에 적용되는 보드 등에 사용될 수 있는 소재를 개선하여 난연성이 향상됨에 따라 화재 발생시 대형사고로 번지는 것을 줄일 수 있는 불연성 외장 마감재에 관한 것이다.

최근 발생되는 화재에 의한 대형사고를 살펴보면, 불에 의한 직접적인 피해보다는 연소에 의하여 발생하는 유독한 가스에 의한 질식사로부터 발생되는 피해가 더욱 많은 것으로 보고되고 있다.

이는 건축물의 내·외장재, 바닥재, 가구나 전자제품 등의 외장재 등이 비난연화로 이루어진 소재들로 구성되기 때문으로, 이러한 소재로 이루어진 외장재는 화재발생시 불에 쉽게 타 버릴 뿐만 아니라, 유독한 가스를 배출하였다.

따라서 상기와 같은 피해를 줄이고자 화재 발생시 불에 잘 타지 않는 인테리어 소재의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부응하여 본 출원인은 국내 등록실용 20-0375457호에서 탄산칼슘이 혼합된 열경화성수지 함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 유리섬유재를 다수겹 적층하여 유리섬유재층을 형성하고, 이 유리섬유재층의 상부와 하부면에 멜라민 수지 함침지를 적층한 후 열가압 성형하여 멜라민 수지 함침지층을 포함하는 인테리어용 불연재를 제공한 바 있다.

그러나, 이러한 인테리어용 불연재는 내장재로 주로 사용되는 것으로, 기후변화 등 외부환경의 영향을 많이 받는 건축물 등의 외장재로는 적합하지 않았으며, 장기간 사용시 유리섬유재층과 멜라민 수지 함침지층 사이의 접착력이 저하되어 분리됨에 따라 유지 및 보수 비용이 많이 드는 등 그 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,

난연성이 향상되고, 각 층간의 접착력이 향상되며, 유독물질의 방출을 억제할 수 있는 불연성 외장 마감재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 제2코어층의 제2함침 유리섬유재의 성능을 최적화하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 불연성 외장 마감재의 외관이 미려하게 형성하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

용제가 35~45중량%, 열경화성 수지 고형분이 25~35중량%, 잔부는 물인 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 250~350중량부가 첨가혼합된 제1난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제1함침 유리섬유재를 다수겹 적층하여 제1코어층이 형성되고,

상기 제1코어층의 양면으로 제2코어층이 적층되되,

상기 제2코어층은 열경화성 수지 함침액과 무기충전재가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제2함침 유리섬유재로 구성되고,

상기 제2코어층에는 각각 방염성이나 난연성의 기능이 구현되는 금속표면층이 적층된 것을 특징으로 하는 불연성 외장 마감재를 제공한다.

또한, 상기 제2코어층의 제2함침 유리섬유재는 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 60~200중량부가 첨가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유를 함침시키되, 수지함침량이 60~90%가 되도록 함침 및 건조한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속표면층의 표면에는 다양한 디자인이나 패턴을 갖는 코팅층이 더 적층된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 불연성 외장 마감재는 제1코어층 및 제2코어층을 통해 난연성이 향상되는 것은 물론, 제1코어층을 구성하는 제1함침 유리섬유재에 다량의 극성분자가 포함됨에 따라 다량의 무기충전재가 고르게 분포될 수 있고, 접착력이 향상되어 장기간 사용에도 각 층간이 분리되는 것을 방지할 수 있으며, 금속표면층에 의해 내부에서 발생되는 유독물질의 방출이 억제되고, 화재시에도 불이 쉽게 번지지 않음에 따라 대형사고로 연결되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한, 제2코어층의 제2함침 유리섬유재 형성시 제2난연함침액 내 무기충전재의 양이나, 수지함침량을 한정함에 따라 난연성이 최대한 발휘되는 효과를 갖는다.

또한, 다양한 색상의 디자인 및 패턴을 갖는 코팅층이 형성되어 불연성 외장 마감재의 외관이 미려하게 형성됨에 따라 인테리어 장식효과가 향상되는 것은 물론, 코팅층으로 인하여 외장 마감재의 사용수명이 연장되어 보수 및 관리에 따른 비용을 절감하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 외장 마감재를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연성 외장 마감재를 나타낸 단면도.

이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연성 외장 마감재를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 불연성 외장 마감재는 제1코어층(10), 제2코어층(20)(20') 및 금속표면층(30)(30')을 포함하는 것으로, 상기 각층을 적층시킨 뒤, 소정의 조건으로 열가압 성형함으로써 본 발명에 따른 불연성 외장 마감재가 제조될 수 있다.

제1코어층(10)은 불연성 외장 마감재의 가장 중심부에 적층되는 것으로, 용제가 35~45중량%, 열경화성 수지 고형분이 25~35중량%, 잔부는 물인 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 250~350중량부가 첨가혼합된 제1난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제1함침 유리섬유재를 다수겹 적층하여 소정의 조건으로 열가압 성형하여 형성된다.

이러한 제1코어층(10)은 유리섬유재를 통한 난연효과에 더하여 다량 함유된 무기충전재로 인하여 그 난연성이 더욱 향상되는 효과가 있다. 여기서 상기 제1코어층(10)의 제1함침 유리섬유재의 적층매수를 조절함으로써 사용용도에 맞는 불연성 외장 마감재의 두께를 갖도록 할 수 있다.

상기 열경화성 수지 함침액은 에탄올이나 메탄올 등과 같은 용제와 물이 혼합된 혼합액에 고형분인 열경화성 수지 고형분 25~35중량%를 혼합시킨 것으로, 용제와 물 및 열경화성 수지 고형분이 적절하게 혼합됨에 따라 다량의 무기충전재 사용에도 불구하고 물 등의 극성분자로 인해 자기 수화가 일어남에 따라 접착력이 향상되고, 난연성을 향상시키는 효과가 있으며, 무기충전재가 열경화성 수지 함침액과 고르게 혼합되어 추후 유리섬유재에 용이하게 침투될 수 있다.

이때 상기 용제가 상기 35중량%보다 적게 혼합되면, 상대적으로 열경화성 수지 고형분, 즉, 가연성 물질이 많아 난연성능이 나오지 않을 수 있고, 45중량% 보다 많이 혼합되면 상대적으로 열경화성 수지 고형분의 양이 감소하여 접착력 향상효과가 충분히 발휘되기 어렵다.

여기서 상기 열경화성 수지는 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지, 폴리에스테르수지, 에폭시수지 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 열경화성 수지 고형분은 25~35중량%가 함유되도록 하는 것으로, 만약 상기 열경화성수지의 양이 25중량%보다 적으면, 열가압 성형시 접착력이 저하되어 불연성 외장 마감재의 각층이 쉽게 분리될 수 있고, 35중량%를 초과하면 난연성능이 발휘되지 않는다.

그리고 상기와 같이 제조된 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재가 250중량부 미만으로 첨가 혼합되면, 불연성 외장 마감재의 난연성을 충분히 극대화시키지 못할 수 있고, 350중량부를 초과하여 혼합되면 극성분자가 많음에도 불구하고 열경화성 수지 함침액과의 혼합이 용이하게 이루어지지 않아 작업성이 떨어질 수 있다.

제1코어층(10)에 사용되는 유리섬유재는 유리섬유 부직포와 같이 유리섬유를 주재로 하여 제조된 시트 형상의 것을 적용할 수 있다. 그리고 상기 무기 충전재는 탄산칼슘(CaCO₃), 이산화규소(SiO₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al₂O₃) 중에서 선택되는 것이 사용될 수 있다.

제2코어층(20)(20')은 각각 상기 제1코어층(10)의 양면에 적층되는 것으로, 열경화성 수지 함침액과 무기충전재가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제2함침 유리섬유재로 이루어진다.

이때 상기 열경화성 수지 함침액은 요소수지, 멜라민 수지, 페놀수지, 폴리에스테르수지, 에폭시수지 함침액에서 선택된 것을 적용하면 된다. 그리고 상기 무기 충전재는 탄산칼슘(CaCO₃), 이산화규소(SiO₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al₂O₃) 중에서 선택되는 것이 사용될 수 있다. 아울러 상기 유리섬유재는 유리섬유 부직포와 같이 유리섬유를 주재로 하여 제조된 시트 형상의 것을 적용할 수 있다. 또한, 제2함침 유리섬유재는 사용용도에 따라 다수겹 적층하여 그 두께를 조절하여 사용할 수 있으며, 제2함침 유리섬유재의 다수겹 적층은 제2함침 유리섬유재를 적층시킨 뒤, 소정의 조건으로 열가압 성형하여 형성할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 제2코어층(20)(20`)의 제2함침 유리섬유재는 그 난연성이 최대효과를 발휘할 수 있도록 하기 위하여 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 60~200중량부가 첨가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유를 함침시키되, 수지함침량이 60~90%가 되도록 함침 및 건조한 것이 보다 바람직하게 사용될 수 있다.

만약 상기 무기충전재가 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 60중량부 미만으로 첨가할 경우 제조된 외장 마감재의 난연성 효과가 충분히 개선되지 않으며, 200중량부를 초과하면, 열경화성 수지 함침액과의 혼합이 용이하지 않아 작업성이 떨어지고, 유리섬유재에 제2난연함침액이 충분히 함침되기 어렵다.

아울러 상기 제2난연함침액에서 수지함침량이 60~90%가 되도록하는데, 만약 수지함침량이 60%미만이면 제조된 불연성 외장 마감재 내에 충분한 양의 무기충전재가 포함되지 않아 난연성 개선효과가 없으며, 접착력이 저하될 수 있다. 반대로 유리섬유재 내에 함침된 수지함침량이 90%를 초과하면 열가압 성형시 수지가 프레스 밖으로 흘러내려 건조속도가 늦어질 수 있다.

금속표면층(30)(30')은 제2코어층(20)(20')의 표면에 각각 방염성이나 난연성의 기능을 구현시키기 위하여 적층되는 것으로, 알루미늄이나 구리의 단독 또는 이들의 조합구성으로 이루어질 수 있으며, 이들 재질과 같이 방염성이나 난연성·단열성·차폐성 및 열전도성 등의 기능을 구현시킬 수 있는 금속 또는 비금속의 재질이면 특별히 한정되지 않고 모두 적용될 수 있다.

이러한 금속표면층(30)(30')은 제2코어층(20)(20')의 표면에 접착됨으로써 제1코어층이나 제2코어층에서 발생될 수 있는 유해물질이 외부로 유출되는 것을 억제하는 동시에 화재시 불길이 닿아도 상기 금속표면층(30)(30')이 바로 타 들어가는 것을 방지하여 불연성 외장 마감재가 타서 연기가 발생되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

상기한 제1코어층, 제2코어층 및 금속표면층은 적층하여 열가압성형을 통해 하나의 외장 마감재로 형성되는데, 본 발명에서는 120~160℃의 온도에서 20~90분간 30~70kgf/㎠의 압력하에서 열가압성형하는 것이 바람직하며, 여기서 열가압 성형조건은 제1함침유리섬유재의 적층매수에 따라 상기 범위 내에서 적절히 변경하여 실시하면된다. 이때 상기 열가압 성형시의 온도와 시간 및 압력조건이 제시한 범위 미만일 경우 접착력이 감소되는 문제점이 발생될 수 있으며, 제시된 범위를 초과할 경우 제품의 파열이나 변형을 초래할 수 있어 상기 범위내의 조건에서 열가압성형하는 것이 중요하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 불연성 외장 마감재는 제1코어층 및 제2코어층을 통해 난연성이 향상되는 것은 물론, 제1코어층을 구성하는 제1함침 유리섬유재에 다량의 극성분자가 포함됨에 따라 다량의 무기충전재가 고르게 분포될 수 있고, 접착력이 향상되어 장기간 사용시에도 각 층간이 분리되는 것을 방지할 수 있으며, 금속표면층에 의해 내부에서 발생되는 유독물질의 방출이 억제되고, 화재시에도 불이 쉽게 번지지 않음에 따라 대형사고로 연결되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연성 외장 마감재를 나타낸 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예에 있어서, 상기 금속표면층(30)(30')의 표면에는 다양한 디자인이나 패턴을 갖는 코팅층(40)(40')이 더 적층될 수 있다.

상기 코팅층(40)(40')은 외장 마감재의 외관이 미려하도록 하기 위하여 형성되는 것으로, 상기 코팅층은 다양한 디자인이나 패턴을 갖고 있어 외장 마감재가 건축물 등에 적용시 보다 아름다운 외관을 갖을 수 있도록 하여준다. 이때 상기 코팅층은 디자인이나 패턴에 따라 다양한 색상을 갖도록 할 수도 있다.

이러한 코팅층(40)(40')은 금속표면층의 표면에 불소수지나 세라믹, 아크릴우레탄 등의 소재로 도장처리하는 방법이나, 아노다이징(Anodizing), 코일아노다이징 또는 쉬트 아노다이징 침전방식을 통하여 산화피막처리를 하는 방법 등을 통해 다양한 디자인이나 패턴 및 색상을 표현할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 불연성 외장 마감재는 다양한 색상의 디자인 및 패턴을 갖는 코팅층의 형성으로 그 외관이 미려하게 형성됨에 따라 인테리어 장식효과가 향상되는 것은 물론, 코팅층으로 인하여 외장 마감재의 사용수명이 연장되어 보수 및 관리에 따른 비용을 절감하는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명은 하기 제조예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1 내지 제조예 5>

하기 표 1과 같은 중량비로 메탄올, 열경화성 수지 고형분, 물을 포함하는 열경화성 수지 함침액 100중량부에 무기충전재를 첨가 혼합하여 제1난연함침액을 제조하였다.

	제조예 1	제조예 2	제조예 3	제조예 4	제조예 5
용제(메탄올)	45중량%	45중량%	45중량%	35중량%	55중량%
열경화성수지 고형분	30중량%	30중량%	30중량%	40중량%	20중량%
물	25중량%	25중량%	25중량%	25중량%	25중량%
무기충전재	300중량부	400중량부	200중량부	300중량부	300중량부

<실험예 1>

제1난연함침액의 작업성을 확인하기 위하여 제1난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 함침서을 확인하였다. 그 결과 제조예 1, 제조예 3 및 제조예 4에 해당하는 제1난연함침액은 함침성이 양호하였으나, 제조예 2의 경우에는 무기충전재의 양이 과다하여 함침이 잘 되지 않았고, 제조예 5의 경우에는 열경화성 수지 고형분에 비하여 용제량이 과다하여 접착력이 떨어짐에 따라 함침이 어려움을 확인하였다. 따라서 제조예 2나 제조예 5의 제1난연함침액과 같이 무기충전재의 양이 과다하거나, 용제와 열경화성 수지고형분의 사용량이 본 발명의 사용범위를 벗어나는 경우 함침성이 저하됨을 확인할 수 있었다.

<실시예 1 내지 실시예 3>

제조예 1, 제조예 3　및 제조예 4에서 제조된 제1난연함침액에 유리섬유재를 함침시킨 다음 130℃의 건조기에서 건조한 제1함침 유리섬유재를 제조하였다. 이와는 별도로 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재가 100중량부가 첨가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 130℃의 건조기에서 건조한 제2함침 유리섬유재를 제조하였다.

그런 다음 제1함침 유리섬유재를 2.3mm 두께의 제1코어층이 형성되도록 적층하고, 그 양면으로 0.7mm의 두께의 제2코어층이 형성되도록 제2함침 유리섬유재를 적층한 다음, 제2코어층의 표면에 불소수지가 코팅된 알루미늄판을 금속표면층으로써 적층하여 130℃의 온도로 가열된 프레스에서 30분동안 58kgf/㎠의 압력을 가하여 성형한 후 프레스의 열판을 실온까지 수냉하고 해체시켜 4mm의 두께를 갖는 외장 마감재를 제조하였다.

<실험예 2>

실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 외장 마감재의 부착성, 접착강도, 및 난연성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 부착성은 외장마감재의 표면온도를 200℃까지 가열한 다음 층박리 여부를 판단하였고, 난연성은 KS F ISO 5660-1 연소성능시험 및 KS F 2271 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법에 규정된 방법에 따라 시험하였으며, 접착강도는 KS M 3332 열경화성수지화장판의 시험방법을 참고하여 측정하였다.

	제1난연함침액	부착성	접착강도(Mpa)	난연성	결과
실시예 1	제조예 1	양호	150	준불연성	합격
실시예 2	제조예 3	양호	170	-	불합격
실시예 3	제조예 4	양호	180	-	불합격

상기 표 2에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 3의 외장 마감재는 모두 우수한 부착성 및 접착강도를 갖고 있음을 알 수 있었다. 다만, 난연성에 있어서 실시예 1의 경우에는 준불연성을 나타내는 반면, 무기충전재의 양이 적은 실시예 2의 경우에는 준불연성을 갖고 있지 않았고, 실시예 3의 경우에는 본 발명에서 제시한 열경화성 수지 고형분보다 그 사용량이 증대됨에 따라 접착성은 우수하나 난연효과가 발휘되지 않아 준불연성을 갖지 않음을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명에 따른 불연성 외장 마감재는 열경화성 수지 고형분, 용제, 무기충전재, 수지함침량을 한정함에 따라 우수한 난연효과를 갖으면서도 접착력이 향상되어 장기간 사용이 가능하고, 화재시에도 불이 쉽게 번지지 않음에 따라 대형사고로 연결되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 갖음을 알 수 있다.

10: 제1코어층
20, 20': 제2코어층
30, 30': 금속표면층
40, 40': 코팅층

Claims

용제가 35~45중량%, 열경화성 수지 고형분이 25~35중량%, 잔부는 물인 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 250~350중량부가 첨가혼합된 제1난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제1함침 유리섬유재를 다수겹 적층하여 제1코어층(10)이 형성되고,
상기 제1코어층의 양면으로 제2코어층(20)(20')이 적층되되,
상기 제2코어층은 열경화성 수지 함침액과 무기충전재가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유재를 함침시켜 건조한 제2함침 유리섬유재로 구성되고,
상기 무기충전재는 탄산칼슘(CaCO₃), 이산화규소(SiO₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al₂O₃) 중에서 선택되고,
상기 제2코어층의 제2함침 유리섬유재는 열경화성 수지 함침액 100중량부에 대하여 무기충전재 60~200중량부가 첨가 혼합된 제2난연함침액에 유리섬유를 함침시키되, 수지함침량이 60~90%가 되도록 함침 및 건조하며,
상기 제2코어층에는 각각 방염성이나 난연성의 기능이 구현되는 금속표면층(30)(30')이 적층되고,
상기 제1코어층(10), 제2코어층(20)(20'), 금속표면층(30)(30')은 120~160℃의 온도와 30~70kgf/㎠의 압력하에서 열가압성형한 것을 특징으로 하는 불연성 외장 마감재.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 금속표면층의 표면에는 다양한 디자인이나 패턴을 갖는 코팅층(40)(40')이 더 적층된 것을 특징으로 하는 불연성 외장 마감재.