KR20110039695A - 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지금까지 개발된 내화성 소재인 질석보드의 표면을 난연재로 처리하여 실내장식재는 물론 흡음재로 사용하도록 한 표면처리용 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재에 관한 것으로, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석보드 표면에 심재인 크라프트함침지층과, 모양지층, 투명지층으로 이루어지는 화장판을 일체로 접착하여 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재 구성하거나, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석 보드 표면에 심재인 크라프트함침지층과, 모양지층, 투명지층으로 이루어지는 화장판을 일체로 접착하고 내경이 다른 이단형 흡음공을 천공하여 난연성 흡음 보드로 구성함에 있어서, 상기 화장판은 두께 0.1~0.15mm의 모양지층 아래로 두께 0.2~0.5mm의 심재인 크라프트함침지층을 형성하고 상기 모양지층의 표면에는 두께 0.33mm의 내마모성 향상 코팅용의 변성 멜라민수지로 함침된 투명지층을 형성하되, 상기 모양지층은 콜로이달 실리카 열경화성수지로 수용성이 가능한 페놀레졸, 멜라민, 요소 수지 등을 사용한 인산 염류의 난연제(TCEP, TPP, 인계고분자)로 멜라민 수지함량이 40∼65%인 멜라민고형분과, 멜라민고형분의 5∼15중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 멜라민 고형분의 5∼15중량% 인 기타 인계 난연제와, 알파셀롤로즈 30~60%로 조성하며, 상기 심재인 크라프트지층은, 페놀레졸 30~40%인 페놀고형분과, 페놀고형분의 5~10중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 페놀고형분의 5~20중량%인 인계 난연제와, 크라프트(KRAFT) 셀루로즈 50~60중량%로 조성하여 다양한 무늬를 연출하면서도 표면이 매끄럽고 아름다워 불연성의 본래의 목적을 상실하지 않고 질석 보드 그대로 실내장식재나 흡음 보드 등의 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재로 사용할 수 있는 효과를 창출한다.
질석 보드, 흡음 보드, 화장판, 흡음공, 유리질화프릿츠, 콜로이달 실리카, 크라프트(KRAFT) 셀루로즈, 인계 난연제, 크라프트함침지층과, 모양지층, 투명지층.
Description
본 발명은 지금까지 개발된 내화성 소재인 질석보드의 표면을 난연재로 처리하여 실내장식재는 물론 흡음재로 사용하도록 한 표면처리용 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재에 관한 것이다.
일반적으로 실내의 방음재는 주로 폴리우레탄 또는 스티렌 등의 발포한 발포블럭이나 직접 분사하여 발포시키는 방식으로 방음시설을 설치하는 방법이었다.
상기 종래의 방식은 장기간에 걸쳐 수분의 침투로 클랙과 부식의 작용이 원인이 있으며, 화재의 위험 또한 가지고 있으며, 화재시 유해가스의 발생으로 인한 치명적인 문제점이 수반되었으며, 방음성의 측면에 있어서도 음을 차단하는 효과는 있으나 음을 흡수하는 기능은 거의 없어 실내의 방음 및 흡음성에 대한 기능은 취약한 단점이 있다.
그 외 유리솜 등을 이용하여 방음재의 재료로 이용되지만 유리솜과 같은 무기재료로 구성된 재료는 설치시 작업성의 애로와 환경적인 문제를 유발하여 사용하기에 적합하지 않다.
이에 폴리에스터섬유가 가지고 있는 다공성의 특성을 이용해 방음 및 흡음성의 효과를 준 실용신안등록 제20-0345488호(2004.03.09)인 일정한 틀에 폴리에스터섬유와 폴리우레탄 발포체를 가공하여 조립하는 구조적 방음 판넬에 관한 것이 있었으며, 최근에는 질석(Vermiculite)은 SiO2(37.3%), Al2O3(11%), K2(4.88%), Fe2O3(4.52%), M(27.6%), Ig(10.8%), CaO(1.08%) 등의 성분으로 구성되어 인체에 유익한 원적외선을 방사하며, 탈취성과 항균성이 우수하고 내화성이 뛰어난 특징이 있는 팽창질석을 이용한 고강도 질석보드를 개발하여 건축용 자재, 전동차 및 기차의 천정, 벽체의 자재, 전자 제품의 자재 등으로 널리 사용되며, 분말의 형태로 방화용 불연성 페인트, 코팅재 및 충진재 등에 첨가하기도 한다.
특히, 질석은 고온으로 소성하면 팽창하는 특징이 있으며, 팽창한 질석은 밀도가 낮으면서도 탈취성, 항균성, 내화성이 우수하므로 이를 이용하여 다양한 건축물 내, 외장재가 다양하게 제조되고 있는바, 팽창질석을 이용하여 질석보드를 제조하는 방법에 관한 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제특2001-0102690호 질석소성품 및 이를 이용한 질석판넬에서는 소성된 질석과 우레탄계 바인더를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법을 제공하였고, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0326283호 질석을 이용한 건축 내장재 구조에서는 팽창질석과, 붕산, 붕사, 불연성규산소다 용액, 물로 이루어진 접착제를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법을 제공하였으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0111300호 질석보드 및 그의 제조방법에서는 질석과 실리카, 알루미나 바인더와 혼합하고 소성하여 질석보드를 제조하는 방법을 제공하였고, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0092175호 건축용 내장재 제조방법 에서는 발포질석과 아스베스트, 로진파우더, 글리세린, 규산나트륨, 산화아연을 혼합하고 압축 성형하여 내장재를 제조하는 방법을 제공하였으며, 상기 방법들은 질석보드를 제조함에 있어서 우레탄계 바인더, 또는 무기바인더를 사용하는 특징이 있다.
그러나, 상기 방법들을 이용하여 제조한 질석보드는 강도가 낮고 내후성 및 내수성도 낮은 문제가 있으므로, 고강도를 요하는 제품에는 적용할 수 없는 한계가 있었다.
이를 해결하기 위하여 특허등록 제10-0695910호(2007.03.09)에서는 고강도 질석보드에 관한 것으로, 팽창질석 100중량부와 점토 1-10중량부, 에폭시수지 70-90중량%와 페놀수지 10-30중량%로 이루어진 유기바인더 50-90중량부를 함유하며, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법으로 제조한다.
본 발명에 따른 질석보드는 기존의 팽창질석을 이용한 보드의 장점인 난연성, 경량성, 단열성을 그대로 유지하면서도 강도가 높은 특징이 있다. 따라서, 고강도를 요하여 기존의 팽창질석 성형물에서는 적용될 수 없었던 가구의 자재, 건축재, 바닥재 등의 다양한 분야에 적용이 가능하다. 또한, 본 발명의 질석보드는 인체에 유익한 원적외선을 방사 하므로 인체의 생체리듬을 활성화시켜 쾌적한 주거환경을 제공하고, 건축물에서 발생하는 시멘트 독성을 중화하며, 탈취성 및 항균성이 뛰어나 친환경적인 장점이 있다.
한편 질석의 원광인 운모는 그 성분이 SiO2(60-65%), Al2O3(14-17%), K2O3(5.5-6.5%), Fe2O3(0.8-1.5%)등으로 구성되고, 게르마늄(Ge)이 2.82ppm정도 함유되어 있어 인체에 유익한 원적외선의 분광분포가 높아 원적외선의 방사도가 높고, 탈취성과 항균성이 우수하며 내화성이 뛰어나 건축용 자재 또는 전자 제품의 부품 등으로서 사용되며, 특히 분말은 여러 종류의 입자크기로 분쇄하여 석고보드와 플라스터의 충전재나 시멘트 모르타르 등으로 쓰이는데. 질석은 변성질 금운모 혹은, 백운모를 900 ~ 1000℃로 가열하면 층 사이에 있던 수분이 증기로 변하며 격자층이 부풀어 오르거나 벌레모양으로 분리된다. 부피는 상업적인 품질일 경우 8 ~ 20배가 증가하나 개별 편들은 최대 30배까지도 늘어날 수 있다. 팽창시킬 경우 저밀도에 최적의 절연 성질을 지니며 이온교환 능력도 좋다. 또한 화학적으로는 독성이 없으며 안정되어 있다.
또한 소성된 질석을 이용한 건축자재와 관련된 기술로는 우레탄계 바인더 발포제를 사용한 것으로 특허공개 제2001-0102690호(2001.11.16) 『질석소성품을 이용한 질석판넬』이 있으며, 알루미나이트, 브루사이트, 카올리나이트, 몬티셀라이트, 기브사이트, 세리사이트, 탤크로 이루어진 무기물 바인더를 이용한 것으로 특허등록 제0461009호(2004.12.01) 『불연, 흡음 및 방음재로 사용되는 건축자재용 조성물』이 있다.
그러나 상기 공개특허는 우레탄계 바인더로 인하여 무기바인더의 경우보다 화재시 예상되는 고온에서 불연성이 떨어질 것으로 예상되며 우레탄 발포를 위한 여러 첨가재로 인한 환경호르몬의 위험이 잔존하며,상기 등록특허에서는 본 발명자의 실험 결과 공보에 제시된 기술만으로는 건축자재로서 요구되는 내구성의 달성이 불가능한 것으로 판명되었다
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 특허등록 제10-0555350호(2006.02.20)에서는 소성 발포된 질석을 건축자재에 활용함에 있어 불연성을 보장하고 환경호르몬과 같은 유해물질로 인한 문제가 없도록 무기바인더로 상호 결합될 수 있도록 하고, 소성 발포로 다공성이 된 질석으로 인하여 무기바인더의 사용량이 증가 되는 것을 방지하기 위한 충전재를 포함하는 건축자재용 조성물과 상기 조성물을 건축용 패널로 제조하는 장치를 구성함에 있어 사일로(silo)에 저장된 상기 조성물의 각 성분을 일정량씩 믹서로 공급하여 혼합한 후 상하에 구비된 컨베이어로 이루어진 성형부에서 패널형태로 성형 되도록 한 제조장치에 관한 것이 있었다.
그리고 일반적인 난연화 방법은 애상 난연제를 함침수지(변성페놀레졸)에 첨가하고 여기에 종이(kraft)를 함침하여 멜라민이 함침된 모양지층과 적층하여 난연성화장판을 제조하였으나 기재가 되는 종이의 두께에 따라 발열량이 현저히 증가하므로 난연성이 뛰어난 화장판을 만들기가 어려웠다. 따라서 지금까지는 단지 특정시간 내에 연소면적을 최소화하는 선에서 난연화를 시켜왔다. 물론 제지회사에서 기재가 되는 종이의 무기질 함량을 높인 것을 사용하거나 유리부직포와 같은 다공성 기재를 사용하여 무기질 함량을 높일 경우 발열량을 낮추어 난연성을 향상시킬 수가 있으나 그것으로 만든 화장판의 경우에 후 가공성(포스트 포오밍성) 에 제약이 있어 곡면을 구성하는 인테리어제품이나 표면이 거친 질석 보드에 사용하기는 적절치 않았다.
상기한 지금까지의 불연성 소재로 개발되어 사용되는 질석 보드는 내연성과 탈취성 , 향균성이 뛰어나고 가벼워 상당한 장점을 가지고 있었으나, 소재의 특징상 표면이 거칠고 다른 무늬모양을 연출하지 못하여 막상 건축자재로 사용시는 외부를 별도의 목재나 합성수지재, 종이 등으로 포장하여 사용하여야 하기 때문에 불연재로서 본래의 기능을 다하지 못하는 등 많은 문제점을 안고 있는바, 본 발명은 이와 같은 근본적인 문제점을 해결하고자 불연재인 질석 보드의 표면을 인계와 질소계 난연 수지에 유리질화 첨가제를 첨가한 난연재로 처리하여 다양한 무늬를 연출하면서도 표면이 매끄럽고 아름다워 불연성의 본래의 목적을 상실하지 않고 질석보드 그대로 실내장식재나 흡음 보드 등의 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재로 사용하도록 함에 그 목적이 있다.
분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석보드 표면에 심재인 크라프트함침지층과, 모양지층, 투명지층으로 이루어지는 화장판을 일체로 접착하여 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재 구성하거나, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석 보드 표면에 심재인 크라프트함침지층과, 모양지층, 투명지층으로 이루어지는 화장판을 일체로 접착하고 내경이 다른 이단형 흡음공을 천공하여 난연성 흡음 보드로 구성함에 있어서, 상기 화장판은 두께 0.1~0.15mm의 모양지층 아래로 두께 0.2~0.5mm의 심재인 크라프트함침지층을 형성하고 상기 모양지층의 표면에는 두께 0.33mm의 내마모성 향상 코팅용의 변성 멜라민수지로 함침된 투명지층을 형성하되, 상기 모양지층은 콜로이달 실리카 열경화성수지로 수용성이 가능한 페놀레졸, 멜라민, 요소 수지 등을 사용한 인산 염류의 난연제(TCEP, TPP, 인계고분자)로 멜라민 수지함량이 40∼65%인 멜라민고형분과, 멜라민고형분의 5∼15중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 멜라민 고형분의 5∼15중량%인 기타 인계 난연제와, 알파셀롤로즈 30~60%로 조성하며, 상기 심재인 크라프트지층은, 페놀레졸 30~40%인 페놀고형분과, 페놀고형분의 5~10중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 페놀고형분의 5~20중량%인 인계 난연제와, 크라프트(KRAFT) 셀루로즈 50~60중량%로 조성한다.
상기한 본 발명은 불연재인 질석 보드의 표면을 인계와 질소계 난연 수지에 유리질화 첨가제를 첨가한 난연재로 처리하여 다양한 무늬를 연출하면서도 표면이 매끄럽고 아름다워 불연성의 본래의 목적을 상실하지 않고 질석 보드 그대로 실내장식재나 흡음 보드 등의 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재로 사용할 수 있는 효과를 창출한다.
분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석 보드(10) 표면에 심재인 크라프트함침지층(21)과, 모양지층(22), 투명지층(23)으로 이루어지는 화장판(20)을 일체로 접합 성형하여 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재 구성한다.
또한, 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석 보드(10) 표면에 심재인 크라프트함침지층(21)과, 모양지층(22), 투명지층(23)으로 이루어지는 화장판(20)을 일체로 접합 성형하고 내경이 다른 이단형 흡음공(30)을 천공하여 난연성 흡음 보드로 구성한다.
여기서 상기 화장판(20)은 두께 0.1~0.15mm의 모양지층(22) 아래로 두께 0.2~0.5mm의 심재인 크라프트함침지층(21)을 형성하고 상기 모양지층(22)의 표면에는 두께 0.33mm의 내마모성 향상 코팅용의 변성 멜라민수지로 함침된 투명지층(23)을 형성한다.
상기 모양지층(22)은 콜로이달 실리카 열경화성수지로 수용성이 가능한 페놀레졸, 멜라민, 요소 수지 등을 사용한 인산 염류의 난연제(TCEP, TPP, 인계고분자)로 멜라민 수지함량이 40∼65%인 멜라민고형분과, 멜라민고형분의 5∼15중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 멜라민 고형분의 5∼15중량%인 기타 인계 난연제와, 알파셀롤로즈 30~60%로 조성한다.
상기 심재인 크라프트지층(21)은, 페놀레졸 30~40%인 페놀고형분과, 페놀고형분의 5~10중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 페놀고형분의 5~20중량%인 인계 난연제와, 크라프트(KRAFT) 셀루로즈 50~60중량%로 조성한다.
상기한 본 발명은 후 가공성과 불연성을 유지하도록 얇으면서 소성을 유지하고 그 임계 온도 이후에는 완벽하게 세라믹화가 될 수 있는 350℃근방에서 녹고 850℃근방에서 굳는 유리 질화할 수 있는 난연재로서의 기능을 발휘하지는 않지만 온도가 올라가면서 녹아 흘렀다가 다시 굳어지는 기능을 갖고있어 초기연소를 방지하지는 못하나 임계온도 범위(750∼1000℃)에서 방화벽의 기능을 하는 유리질 프릿츠를 첨가제로 사용하여 상 변화될 때 열을 흡수하고 연기를 감소시키며 독성물질의 방산을 줄여주게 하였다.
또한 본 첨가제가 기재 내에서 방화 충진물로서의 기능을 하기 위해서는 기지재가 되는 액상수지(페놀레졸)와 상용성이 있어야 하고 종이 속에 잘 침투할 수 있는 유화물로서의 안정성을 유지하기 위해 유화안정제를 포함시켜야 한다.
그리고 모양지 함침용 열경화성 수지에도 유리질화 첨가제를 혼합하거나 열경화성수지 합성 시에 미리 투입하여 변성수지를 만들 수 있다.
이렇게 하면 인계와 질소계 난연 수지에 유리질화 첨가제가 더하면서 상승효과를 일으키는데 연기발생와 유해가스발생을 억제할 수 있게 된다.
여기서 유리질화에 관건이 되는 물질은 클로이달 실리카 또는 무연유리 프릿츠와 같은 나노사이즈 세라믹의 수분산물 등이다.
이 복합물이 불의 관통을 저지하기 위해서는 화염이 접촉되면 그 자체가 바 로 차단역할을 발휘하도록 딱딱한 유리질의 숯덩어리로 변환된다.
본 발명은 건축용 실내 장식재는 물론 흡음재로 사용시 난연성이 뛰어나 화재 예방의 효과를 갖는 등 산업상 이용 가능성이 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 구성상태도.
도 2는 본 발명의 구성상태 예시한 화장판 분리도.
도 3은 본 발명을 흡음재로 구성한 상태 예시도.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도.
도면 중 주요 부분에 대한 설명.
10: 질석보드
20: 화장판 21: 크라프트함침지층 22: 모양지층
23: 투명지층
30: 흡음공
Claims (5)
- 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석 보드(10) 표면에 심재인 크라프트함침지층(21)과, 모양지층(22), 투명지층(23)으로 이루어지는 화장판(20)을 일체로 접합 성형하여 구성함을 특징으로 하는 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재.
- 분쇄한 질석분말을 소성하여 부피를 팽창시키고, 팽창질석과 점토, 에폭시수지, 페놀수지로 이루어진 유기바인더를 혼합하고 교반한 후, 성형기에 투입하고 가압성형하는 방법 등으로 얻어지는 공지의 질석 보드(10) 표면에 심재인 크라프트함침지층(21)과, 모양지층(22), 투명지층(23)으로 이루어지는 화장판(20)을 일체로 접합 성형하고 내경이 다른 이단형 흡음공(30)을 천공하여 난연성 흡음 보드로 구성함을 특징으로 하는 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 화장판은 두께 0.1~0.15mm의 모양지층(22) 아래로 두께 0.2~0.5mm의 심재인 크라프트함침지층(21)을 형성하고 상기 모양지층(22)의 표면에는 두께 0.33mm의 내마모성 향상 코팅용의 변성 멜라민수지로 함침된 투명지층(23)을 형성함을 특징으로 하는 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 모양지층(22)은 콜로이달 실리카 열경화성수지로 수용성이 가능한 페놀레졸, 멜라민, 요소 수지 등을 사용한 인산 염류의 난연제(TCEP, TPP, 인계고분자)로 멜라민 수지함량이 40∼65%인 멜라민고형분과, 멜라민고형분의 5∼15중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 멜라민 고형분의 5∼15중량%인 기타 인계 난연제와, 알파셀롤로즈 30~60%로 조성함을 특징으로 하는 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 심재인 크라프트지층(21)은, 페놀레졸 30~40%인 페놀고형분과, 페놀고형분의 5~10중량%인 콜로이달 실리카 또는 유리질화 프릿츠와, 페놀고형분의 5~20중량%인 인계 난연제와, 크라프트(KRAFT) 셀루로즈 50~60중량%로 조성함을 특징으로 하는 난연재로 표면처리된 내연성 실내장식재.
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