KR102625264B1 - 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널에 관한 것으로, 이를 위해 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침조성물로 이루어지는 난연보드;와, 상기 난연보드의 타면에 부착되어 구조물에서 전달되는 소음을 상쇄하는 흡음시트; 및 상기 난연보드의 노출면에 부착되어 강성을 증대시키는 HPM보드;를 포함하되, 상기 난연보드는 소음을 유입시키는 제1소음 유도공과, 상기 제1소음 유도공을 통해 유입된 소음이 난반사에 의해 상쇄될 수 있도록 제1소음 유도공과의 사이에 형성된 테이퍼면을 통해 크기가 확장된 제2소음 유도공을 더 포함하고, 상기 함침조성물은 트리페닐포스페이트(TPP) 20 내지 30 중량%, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 50 내지 60 중량% 및 데카브로모디페닐에탄(DBDPE) 10 내지 20 중량%로 이루어진 난연제 및 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90 중량%로 조성된 공중합체(poly(n-buthylacrylate)-b-poly(methylmethacrylate), PBA-PMMA) 80 내지 90 몰%와 실리카 입자 10 내지 20 몰%를 혼합하여 표면 처리된 실리카로 이루어지고, 상기 HPM보드의 표면에는 항균도료층이 도포되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐섬유를 이용한 난연보드와 멜라민계 난연제 수용액에 함침된 흡음시트를 통해 난연성을 강화시키고, 더불어 흡음시트와 난연보드에 형성된 소음 유도공을 통해 소음을 다단으로 상쇄할 수 있는 것은 물론, 난연보드에 부착된 HPM보드를 통해 강성을 증대시키고, 또한 HPM보드에 도포된 항균도료층으로 각종 세균 및 곰팡이균을 억제할 수 있도록 한 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널에 관한 것이다.
일반적으로 격층으로 이루어지는 주거공간인 아파트나 다세대 주택의 경우 아래층의 각종 음이 윗층으로 전달되거나, 윗층의 충격음이 아래층으로 전달되어 수면과 주거공간 내의 활동에 장애를 주게 된다.
이러한 장애를 해소하고자 기본적으로 철근콘크리트의 건축물의 경우에 있어서의 바닥면은 철근콘크리트슬라브 위에 경량기포콘크리트를 도포한 후 시멘트몰탈 또는 인조석몰탈로 마감시공하고 있다.
그러나, 철근콘크리트슬라브 상면에 구축된 경량기포콘크리트가 소음을 감쇄시키는 작용을 담당하고 있기는 하나, 경량기포콘크리트의 소음 감쇄작용은 경량 충격, 중량 충격에 따른 소음을 제대로 제거하지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 천장에 설치하는 여러 가지 종류의 흡음수단이 개발되고 있으나, 이는 발생하는 소음을 단순히 흡수할 수 있을 뿐, 소음을 차단시킬 수는 없으므로 실질적으로 발생한 소음이 공간 내의 주거자에게 그대로 전달되는 것을 방지할 수 없는 실정이다.
상술한 문제점을 해소하기 위하여 대한민국 공개실용신안 제20-2011-0004627호 및 대한민국 공개특허 제10-2011-0092422호에는 각각 타공을 갖는 흡음 패널과, 흡음공이 형성된 천정마감용 패널이 게시되어 있다.
하지만 이러한 종래문헌은 소음에 주안점을 두고 제작되어 화재에 매우 취약함 문제점이 있었다.
따라서 소음을 흡수함과 함께 난연성이 강화된 천장패널이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은, 폐섬유를 이용한 난연보드와 멜라민계 난연제 수용액에 함침된 흡음시트를 통해 난연성을 강화시키고, 더불어 흡음시트와 난연보드에 형성된 소음 유도공을 통해 소음을 다단으로 상쇄할 수 있도록 한 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널를 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은, 난연보드에 부착된 HPM보드를 통해 강성을 증대시키고, 또한 HPM보드에 도포된 항균도료층으로 각종 세균 및 곰팡이균을 억제할 수 있도록 한 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제1발명은, 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널에 관한 것으로, 이를 위해 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침조성물로 이루어지는 난연보드;와, 상기 난연보드의 타면에 부착되어 구조물에서 전달되는 소음을 상쇄하는 흡음시트; 및 상기 난연보드의 노출면에 부착되어 강성을 증대시키는 HPM보드;를 포함하되, 상기 난연보드는 복수개가 적층되어 구성되고, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공은 상부에 배치된 음파유도공 보다 크기가 확장된 구조이고, 상기 함침조성물은 트리페닐포스페이트(TPP) 20 내지 30 중량%, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 50 내지 60 중량% 및 데카브로모디페닐에탄(DBDPE) 10 내지 20 중량%로 이루어진 난연제 및 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90 중량%로 조성된 공중합체(poly(n-buthylacrylate)-b-poly(methylmethacrylate), PBA-PMMA) 80 내지 90 몰%와 실리카 입자 10 내지 20 몰%를 혼합하여 표면 처리된 실리카로 이루어지고, 상기 HPM보드의 표면에는 항균도료층이 도포되는 것을 특징으로 한다.
제2발명은, 제1발명에서, 상기 섬유재는 비팅 공정을 통해 연마된 섬유재로 이루어지고, 상기 난연보드는 상기 초지를 상기 함침조성물에 함침한 후 열압착하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
제3발명은, 제1발명에서, 상기 항균도료층은 수지 100 ~ 200중량부에 대해 산화구리 10 ~ 20중량부를 혼합시켜 이루어지며, 경화제로 폴리이소시아네이트 2 ~ 3중량부를 사용하되, 디옥틸프탈레이트(DOP) 및 디부틸프탈레이트(DBP)를 3 ~ 4중량부의 첨가제가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
제4발명은, 제1발명에서, 상기 초지에는 초지 100 중량부에 대해 5 내지 10중량부의 펄라이트 및 2 ~ 5중량부의 질석 분말가루가 더 혼합되는 것을 특징으로 한다.
제5발명은, 제1발명에서, 상기 흡음시트는 테트라오르소실리케이트(TEOS)와 산촉매인 1N 염산을 포함하는 수용액에 부직포를 함침시키는 단계와, 섬유 조직 내에 실리카 입자가 분포되도록 함침된 부직포를 건조하는 단계와, 상기 부직포에 실리카 및 난연제가 분포되도록 건조된 부직포를 다시 멜라민계 난연제 수용액에 함침한 후 꺼내어 건조하는 단계와, 건조된 상기 부직포를 3매 이상 적층하여 시트형태로 성형하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널에 따르면, 폐섬유를 이용한 난연보드와 멜라민계 난연제 수용액에 함침된 흡음시트를 통해 화재에 대한 난연성을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 흡음시트와 난연보드에 형성된 소음 유도공을 통해 소음을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 난연보드에 부착된 HPM보드를 통해 강성을 증대시키고, 또한 HPM보드에 도포된 항균도료층으로 각종 세균 및 곰팡이균을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널의 사시도,
도 2는 도 1에서 발췌된 난연보드를 나타내는 사시도 및 저면을 나타내는 저면사시도,
도 3은 다양한 실시예의 음파유도공을 나타내는 구성도,
도 4는 단면도에 따른 소음 상쇄를 나타내는 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널의 상호 간 연결상태를 나타내는 구성도,
도 6은 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 2는 도 1에서 발췌된 난연보드를 나타내는 사시도 및 저면을 나타내는 저면사시도,
도 3은 다양한 실시예의 음파유도공을 나타내는 구성도,
도 4는 단면도에 따른 소음 상쇄를 나타내는 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널의 상호 간 연결상태를 나타내는 구성도,
도 6은 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진이다.
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 난연보드를 나타내는 사시도 및 저면을 나타내는 저면사시도이고, 도 3은 다양한 실시예의 음파유도공을 나타내는 구성도이고, 도 4는 단면도에 따른 소음 상쇄를 나타내는 개념도이고, 도 5는 본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널의 상호 간 연결상태를 나타내는 구성도이고, 도 6은 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 폐섬유를 포함하는 초지 및 함침조성물로 제조된 난연보드를 통해 난연성을 강화시키고, 또한 소음을 다단으로 상쇄시킬 수 있는 것은 물론, 항균성을 갖도록 하여 각종 세균 및 곰팡이균을 억제할 수 있도록 한 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널(100)에 관한 것이다.
본 발명의 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널(100)은 크게 3부분으로 구성되는데, 이는 흡음시트(20)와, 난연보드(10) 및 HPM보드(30)로 구성될 수 있다.
상기 흡음시트(20)는 난연보드(10)의 타면에 열합착 또는 접착제를 통해 부착되고, 구조물의 천장에 밀착되는 구조이다.
상기 흡음시트(20)는 난연성능이 강화되도록 멜라민계 난연제 수용액에 함침된 부직포를 적층시켜 이루어질 수 있다.
보다 상세하게는 테트라오르소실리케이트(TEOS)와 산촉매인 1N 염산을 포함하는 수용액에 부직포를 함침시키는 단계와, 섬유 조직 내에 실리카 입자가 분포되도록 함침된 부직포를 건조하는 단계와, 상기 부직포에 실리카 및 난연제가 분포되도록 건조된 부직포를 다시 멜라민계 난연제 수용액에 함침한 후 꺼내어 건조하는 단계와, 건조된 상기 부직포를 3매 이상 적층하여 시트형태로 성형하는 단계로 제조될 수 있다.
이렇게 제조된 흡음시트(20)는 난연성은 물론, 소음을 부직포의 기공을 이용하여 상쇄시키는 기능을 한다.
상기 난연보드(10)의 음파를 유도하는 다수의 음파유도공(11)이 형성된 구조이다.
이 때 상기 난연보드(10)는 복수개가 적층되어 구성되되, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공(11)은 상부에 배치된 음파유도공(11) 보다 크기가 확장된 구조이다.
이렇게 상호 간 적층된 난연보드(10)는 도 4와 같이, 음파유도공(11)의 크기가 서로 다른 사이즈로 이루어지기 때문에 " " 와 같이 단차가 형성된 요철 형태의 내부공간부(12)가 형성되는 구조이다.
따라서 크기가 작은 음파유도공(11)을 통해 음파가 유입되면 단차가 형성된 유철 형태의 내부공간부(12)에서 불규칙한 난반사가 발생되어 열에너지로 변환됨에 따라 음파가 상쇄되는 구조이다.
아울러 도 3과 같이, 상기 난연보드(10)에 형성된 음파유도공(11)의 형태는 사각 형태로 이루어지지만, 다른 실시예로 삼각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 원형 중 어느 하나로 구성될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 난연보드(10)는 음파유도공(11)을 통해 기계적 물성과 휨파괴강도 및 내구성을 증대시킬 수 있는 구조적인 특징을 마련할 수 있다.
상기 HPM(High Pressure Melamine)보드(30)는 난연보드(10)의 노출면에 부착되는 것으로, 무늬가 인쇄된 종이나 섬유질 기재에 수지를 함침 적층하여 프레스를 통해 압축 성형한 것으로, 열과 스크래치에 매우 강한 특징이 있다.
이를 통해 벽체 및 천장패널(100)의 강성을 증대시키고, 고급스러움을 가미시킬 수 있게 된다.
이 때 HPM보드(30)의 표면에는 항균도료층(40)이 도포되는데, 이러한 상기 항균도료층(40)은 살균 및 세균 증식과, 곰팡이의 증식을 방지하기 위한 기능을 한다.
여기서 항균도료층(40)은 수지 100 ~ 200중량부에 대해 산화구리 10 ~ 20중량부를 혼합시켜 이루어지며, 경화제로 폴리이소시아네이트 2 ~ 3중량부를 사용하되, 디옥틸프탈레이트(DOP) 및 디부틸프탈레이트(DBP)를 3 ~ 4중량부의 첨가제가 혼합되어 구성된다.
여기서 디옥틸프탈레이트(DOP) 및 디부틸프탈레이트(DBP)는 항균도료를 이용하여 형성된 도막에 유연성, 부착성, 내한성 및 내충격성을 부여하는 기능을 한다.
본 발명의 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널(100)은 도 5와 같이, 상호 간 연결할 수 있도록 가장자리에 끼움요철(50)을 형성하여 상호 간 결합을 용이하게 할 수 있는 것은 물론이다.
이하에서는 난연보드의 물성에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
상기 난연보드(10)는 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침조성물로 이루어져 난연 기능을 겸할 수 있다.
본 발명의 난연보드(10)는 함침조성물의 성분을 최적화함으로써 난연제 성분이 난연보드에 고분산되어 난연성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 함침조성물에 함유되는 난연제로는 트리페닐포스페이트, 수산화알루미늄 및 데카브로모디페닐에탄의 3가지 성분으로 이루어진 난연제를 적용하고 있는데, 상기 난연제의 조합에 의해 난연보드의 난연성능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.
특히, 상기 난연제의 각 성분을 적절한 비율로 혼합하면 초지 조성물을 구성하는 성분들과의 상용성을 높일 수 있기 때문에 난연제의 함량을 높이더라도 함침 공정이 원활히 이루어지는 것으로 나타나 일반적인 함침 공정에 비해 더 많은 양의 난연제를 함침시킬 수 있는 것으로 나타났다.
상기 함침조성물을 구성하는 난연제는 구체적으로 트리페닐포스페이트 20 내지 30중량%, 수산화알루미늄 50 내지 60중량% 및 데카브로모디페닐에탄 10 내지 20중량%로 이루어진 난연제를 사용하는데, 이를 통해 인계 난연제인 트리페닐포스페이트나 브롬계 난연제인 데카브로모디페닐에탄으로 인한 응집이 발생하지 않으면서도 함침 공정시 양호한 분산성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 상기 난연제를 구성하는 수산화알루미늄은 난연 효과뿐만 아니라 초지를 구성하는 섬유재의 친수성을 높여 결합력을 향상시킬 수 있게 한다.
상기 난연제를 구성하는 각 성분들은 50 내지 150㎛의 입도로 분급하여 사용하는 것이 바람직한데, 이는 초지를 구성하는 섬유재 내에서의 분산성을 감안한 것으로서, 입도가 너무 작은 경우 함침 공정에서 섬유재 내에 분산되지 않는 미반응 분말의 발생량이 증가하며 너무 큰 경우에도 충분한 함침이 이루어지지 않기 때문에 상기 크기 범위가 되도록 분급하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 함침조성물에는 실리카가 함유되는데, 특히, 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체로 표면처리된 실리카를 사용함으로써 난연제의 분산성과 성형성을 향상시키고 있다. 상기 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체는 실리카 입자와 그래프트 공중합함으로써 표면처리된 실리카 입자를 형성하게 된다.
이러한 표면처리된 실리카 입자는 일종의 분산제 역할을 하면서도 공중합체의 말단에 결합되는 실리카의 친수성으로 인해 초지를 구성하는 섬유재 내에서 난연제가 빠르게 분산되어 흡착을 촉진할 수 있도록 하는 것으로 나타났다.
폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체는 부틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트가 1:1의 중량비로 함유된 공중합체의 경우 코팅제로 사용되며, 부틸아크릴레이트 함량이 90중량% 이상인 경우에는 접착제로 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 상기 공중합체의 물성은 공중합체의 조성비에 의해 달라질 수 있다.
본 발명에서는 상기 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체로서, 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90중량%로 조성된 공중합체를 사용하고 있다. 또한, 상기 공중합체에 실리카를 부가하여 그래프트 공중합체를 형성하기 위하여 상기 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체 80 내지 90 몰%에 01 내지 05㎛의 실리카 입자 10 내지 20 몰%가 되도록 공중합체와 실리카 입자를 혼합하고 그래프트 공중합체하여 표면처리된 실리카를 제조할 수 있다.
즉, 상기 함침조성물은 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체를 제조하는 단계, 상기 공중합체에 실리카 입자를 혼합하여 표면처리된 실리카를 제조하는 단계, 상기 실리카에 난연제를 혼합하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 함침조성물은 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 30 내지 40 중량부, 표면처리된 실리카 10 내지 20 중량부 및 난연제 50 내지 60 중량부로 이루어지며, 원활한 함침을 위해 물 50 내지 200 중량부를 부가하여 수용액을 형성하여 사용하게 된다. 또한, 상기 난연보드에 색상을 부여하기 위하여 상기 함침조성물을 제조하는 과정에서 무기안료를 첨가할 수도 있다.
상기 표면처리된 실리카 입자는 폴리부틸아크릴레이트와 실리카 입자를 브롬화 구리(CuBr2) 및 아스코르브산의 존재하에 반응시켜 폴리부틸아크릴레이트로 표면처리된 실리카 입자를 제조하고, 상기 실리카 입자에 다시 메틸메타크릴레이트를 부가하고 브롬화 구리 존재하에 반응시켜 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체가 실리카 입자를 표면처리한 형태의 실리카를 수득할 수 있다.
이후, 제조된 실리카에 난연제를 부가하여 교반함으로써 함침조성물을 수득하게 된다.
상기와 같이 수득된 함침조성물에 초지를 함침시키는데, 상기 초지는 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 통상의 초지 제조공정을 적용함으로써 수득될 수 있고, 또한 상기 초지에는 초지 100 중량부에 대해 5 내지 10중량부의 펄라이트 및 2 ~ 5중량부의 질석 분말가루가 더 혼합되어 구성될 수 있다.
여기서 상기 질석 및 펄라이트는 내부에 무수한 기공이 형성된 무기질로, 상기 난연보드(10)에 흡음 효과와 더불어 단열효과를 부여할 수 있게 된다.
대한민국 공개특허공보 10-2018-0107524호에서는 준불연 초지 섬유판재를 제조하기 위하여 초지 공정에서 난연제를 함유하는 초지 조성물과 섬유재를 섞어 초지를 제조하고 있으며, 제조된 초지를 다시 난연제가 함유된 함침조성물에 함침시키는 공정을 적용하고 있다. 이러한 두 차례의 난연제 도입에 의해 초지 내부에 난연제의 함량을 늘일 수는 있으나, 초지 제조공정에서 난연제가 함유되면 초지 자체의 내구성이 저하되어 공정 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 공정과는 달리 초지를 통상의 초지 공정으로 제조한 후 함침 공정만으로 초지 섬유질 내에 난연제가 도입되도록 하고 있다. 또한, 이러한 공정만으로도 충분한 난연효과를 달성할 수 있도록 함침 공정을 위한 함침조성물의 성분 및 함량을 최적화하고 있다.
상기 섬유재는 폐섬유를 이용하는데, 상기 폐섬유는 면, 펄프, 폴리에스테르, 폴리프로펠렌에서 선택된 천연섬유나 합성섬유를 단독으로 사용할 수도 있고 또는 혼합된 섬유를 사용할 수도 있다. 또한, 폐섬유와 일반섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 섬유재를 이용하여 초지 공정을 수행하기에 앞서 비팅(beating) 공정을 통해 섬유재를 연마 처리할 수 있다. 상기 비팅 공정에서는 섬유재를 미세한 분말 형태로 분쇄한 후 수조에 투입하여 2 내지 3시간 동안 연마하게 된다.
이와 같이 연마 처리된 섬유재를 이용하여 초지를 제조하는데, 섬유재를 탈수 건조하는 공정이며, 지층형성, 압착탈수, 건조, 표면처리 등의 통상의 초지 공정을 적용할 수 있다. 즉, 헤드박스에서 분출된 섬유재를 와이어부에 도입하여 지필로 형성된 다음, 압착부에서 압착 탈수 과정을 거치며, 건조부에서 잔류수분을 증발시킨 다음 캘린더에서 종이의 두께가 조절되어 초지로 완성된다.
상기 초지는 두께가 1 내지 5㎜가 되도록 제조할 수 있다. 초지의 두께가 너무 두꺼우면 이후 함침 공정에서 난연제의 함침이 원활하지 않으며 두께가 너무 얇으면 후공정에서 초지의 손상이 발생할 수 있기 때문에 상기 두께 범위가 되도록 제조하는 것이 바람직하다.
상기 함침 공정은 상기 함침조성물이 수납된 함침조에 상기 초지를 투입하고 상기 함침조 내에 설치된 압축 가이드 롤러를 거치면서 함침시킨 후 스틸 압축 롤러로 가압함으로써 초지의 수분 함량을 줄이면서 함침 과정을 진행할 수 있다. 또한, 초지를 구성하는 섬유질 내에 함침조성물의 성분이 침투할 수 있도록, 상기 가이드 롤러로 음각 및 양각으로 만든 롤러를 사용하여 가압하면서 함침되도록 할 수도 있고, 상기 함침 공정 후 수득된 난연성 난연보드(10)를 건조하는 공정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 난연성 난연보드(10)를 열압착기를 이용하여 열압착 성형할 수 있다. 상기 열압착 성형은 평면 열압착 성형이며 이를 통해 초지를 구성하는 섬유질의 평활도와 안정성을 유지할 수 있다. 상기 열압착 성형 공정을 수행할 때 상기 열압착기의 상단에 금형을 부착하여 상기 난연성 난연보드(10)의 표면에 다양한 문양을 형성할 수도 있다.
이러한 열압착 성형을 하거나 또는 건조된 난연성 난연보드(10)를 2매 이상의 합지하는 합지 공정을 수행함으로써 합지된 판재 또는 보드 형태로 제조할 수 있다. 상지 합지 공정은 상기 난연성 난연보드의 용도에 따라 2 내지 6매의 범위에서 적층하여 합지할 수 있다. 또한, 상기 합지 공정을 위하여 합지할 난연성 초지 패녈의 표면에 접착제를 도포한 후 적층하여 접착할 수 있다. 이와 같이 합지공정을 수행하면 두께가 2 내지 30㎜가 되도록 조절할 수 있으므로 각종 건축용 천장패널의 소재로도 사용할 수 있다.
본 발명의 난연보드에 대한 효과를 설명한다.
[실시예]
난연성 난연보드(10)를 제조를 위하여 평균 40㎜ 길이의 면 재질의 폐섬유를 분쇄한 후 분쇄물 100 중량부를 수조에 투입하고 2시간 동안 비팅 공정을 수행하였다.
수득된 폐섬유를 헤드박스에 투입하였고, 상기 헤드박스에서 분출되는 폐섬유를 와이어부에서 지층을 형성하였다. 이를 가압부에서 압착 및 탈수한 후 건조부에서 잔류 수분을 증발시킨 후 캘린더를 통과하여 폭 1,000㎜, 길이 2,500㎜, 두께 2~25㎜의 초지를 제조하였다.
상기 초지를 함침조성물이 저장된 함침조에 투입하였으며, 함침조 내에 설치된 가이드 롤러를 거쳐 스틸 압축 롤러로 가압하여 난연성 난연보드를 제조하고 1차 건조하였다. 1차 건조된 난연성 난연보드를 180℃, 200㎏/㎠의 온도와 압력으로 3분간 열압착하여 두께 2㎜의 난연성 난연보드를 수득하였다.
이때, 함침액은 난연제 60 중량부, 실리카 15 중량부 및 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체 35 중량부로 이루어진 함침조성물을 물 100 중량부와 혼합하여 제조하였다.
이때, 상기 난연제는 트리페닐포스페이트 24중량%, 수산화알루미늄 58중량% 및 데카브로모디페닐에탄 18중량%를 혼합하여 사용하였으며, 부틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 공중합체로는 BA 15중량% 및 MMA 85중량%로 조성된 공중합체를 사용하였다.
[비교예]
도 6은 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진이다.
비교를 위하여 실시예와 동일한 함침 공정을 실시하되 함침조성물로 액상규산칼륨 80 중량부, 울트라카브 30 중량부, 규조토 20 중량부를 물 100 중량부와 혼합한 조성물을 사용하였다.
실시예 및 비교예에 따른 난연성 난연보드(10)와 종래의 목재 패널에 대한 직화 연소 실험을 실시하였다. 그 결과 도 6(b)에서와 같이 실시예의 난연성 난연보드(10)는 직화 분사에도 연소되지 않아 난연성이 우수한 것으로 나타났다. 이에 대하여 비교예에 따른 난연성 난연보드(10)는 도 6(a)와 같이 난연성을 나타내어 종래의 목재 패널(도 6(c))에 비해서는 발화 정도가 약했으나 실시예에 비해 심한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 본 발명의 함침 공정에 의해 난연보드(10)에 난연제 성분이 다량 함유되기 때문인 것으로 판단되었다.
본 발명에 따른 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널은 폐섬유를 이용한 난연보드와 멜라민계 난연제 수용액에 함침된 흡음시트를 통해 난연성을 강화시킬 수 있고, 또한 흡음시트와 난연보드에 형성된 소음 유도공을 통해 소음을 다단으로 상쇄할 수 있고, 또한 HPM보드를 통해 강성을 증대시킬 수 있고, 또한 항균도료층을 통해 각종 세균 및 곰팡이균을 억제할 수 있는 항균성을 갖을 수 있게 된다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 난연보드 10: 난연보드 11: 음파유도공
12: 내부공간부
20: 흡음시트
30: HPM보드
40: 항균도료층
50: 끼움요철
100: 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널
12: 내부공간부
20: 흡음시트
30: HPM보드
40: 항균도료층
50: 끼움요철
100: 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널
Claims (5)
- 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침조성물로 이루어지는 난연보드(10);
상기 난연보드(10)의 타면에 부착되어 구조물에서 전달되는 소음을 상쇄하는 흡음시트(20); 및
상기 난연보드(10)의 노출면에 부착되어 강성을 증대시키는 HPM보드(30);를 포함하되,
상기 난연보드(10)는 복수개가 적층되어 구성되고, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공(11)은 상부에 배치된 음파유도공(11) 보다 크기가 확장된 구조이고,
상기 함침조성물은 트리페닐포스페이트(TPP) 20 내지 30 중량%, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 50 내지 60 중량% 및 데카브로모디페닐에탄(DBDPE) 10 내지 20 중량%로 이루어진 난연제 및 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90 중량%로 조성된 공중합체(poly(n-buthylacrylate)-b-poly(methylmethacrylate), PBA-PMMA) 80 내지 90 몰%와 실리카 입자 10 내지 20 몰%를 혼합하여 표면 처리된 실리카로 이루어지고,
상기 HPM보드(30)의 표면에는 항균도료층(40)이 도포되는 것을 특징으로 하는 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널.
- 제1항에 있어서,
상기 섬유재는 비팅 공정을 통해 연마된 섬유재로 이루어지고,
상기 난연보드(10)는 상기 초지를 상기 함침조성물에 함침한 후 열압착하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널.
- 제1항에 있어서,
상기 항균도료층(40)은 수지 100 ~ 200중량부에 대해 산화구리 10 ~ 20중량부를 혼합시켜 이루어지며, 경화제로 폴리이소시아네이트 2 ~ 3중량부를 사용하되, 디옥틸프탈레이트(DOP) 및 디부틸프탈레이트(DBP)를 3 ~ 4중량부의 첨가제가 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널.
- 제1항에 있어서,
상기 초지에는 초지 100 중량부에 대해 5 내지 10중량부의 펄라이트 및 2 ~ 5중량부의 질석 분말가루가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널.
- 제1항에 있어서,
상기 흡음시트(20)는 테트라오르소실리케이트(TEOS)와 산촉매인 1N 염산을 포함하는 수용액에 부직포를 함침시키는 단계와, 섬유 조직 내에 실리카 입자가 분포되도록 함침된 부직포를 건조하는 단계와, 상기 부직포에 실리카 및 난연제가 분포되도록 건조된 부직포를 다시 멜라민계 난연제 수용액에 함침한 후 꺼내어 건조하는 단계와, 건조된 상기 부직포를 3매 이상 적층하여 시트형태로 성형하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 폐섬유를 이용한 난연성 벽체 및 천장패널.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20110004627U (ko) | 2009-11-03 | 2011-05-12 | 주식회사 크라텍 | 흡음 패널 |
| KR20110092422A (ko) | 2010-02-09 | 2011-08-18 | 주식회사 거광유브이씨 | 천정마감용 패널 |
| KR20170014415A (ko) * | 2015-07-30 | 2017-02-08 | 김문옥 | 흡음판재 및 그 제조 방법 |
-
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- 2023-06-20 KR KR1020230078991A patent/KR102625264B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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