KR20180131229A - 준불연성 섬유복합 내장재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

준불연성 섬유복합 내장재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

제1층, 상기 제1층 위에 위치하는 허니콤층, 그리고 상기 허니콤층 위에 위치하는 제2층을 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 섬유판재이고, 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 하나는 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이고, 상기 면섬유는 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

준불연성 섬유복합 내장재 및 이의 제조 방법{SEMI-INCOMBUSTIBLE FIBER COMPLEX INTERIOR MATERIAL AND METHOD OF PREPARING THE SAME}
준불연성 섬유복합 내장재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 건축용 내장재로 가장 많이 사용되고 있는 소재는 석고보드이다. 이러한 석고보드는 벽체 하지용과 천장재로 구분하여 생산하고 있다. 벽체의 경우 반제품의 자재로 판매되어 인테리어 업자들이 구매 후 도배 등의 작업을 통해 사용되고 있으며, 천장재의 경우 생산시 완성품으로 출하되어 천장 시공시 사용되고 있다.
또한 건축용 내장재로 사용되고 있는 소재로서, 미네랄울(mineral wool)이 있다. 미네랄울 소재는 천장재로는 사용되고 있으나, 강도가 약하여 벽체로는 사용이 어렵다.
그러나 이들 내장재는 소비자가 만족하지 못하는 부분들이 있다. 석고보드는 주원료로 인산부산석고와 배연탈황석고의 두 종류가 사용될 수 있는데, 인산부산석고의 주원료인 인광석 속 우라늄 때문에 라돈이 방출되며, 특히 라돈은 폐질환 유발의 주원인이 되며 흡연 다음으로 위험한 물질로서 기준치보다 높게 검출되었다는 보고가 있다. 또한 미네랄울 소재로 만든 경우 인조광물섬유의 사용에 의해 미세섬유가 호흡기를 통해 폐에 장시간 축적될 경우 폐질환을 야기할 수 있다는 보도가 있다.
이러한 벽체나 천장재에 사용하는 소재는 사용량이 많기 때문에 건축비용 상승으로 인해 친환경 원료를 선택하기 어려운 실정이다. 또한, 이러한 내장재는 제품의 소재 특성상 디자인을 연출할 수 없기 때문에 일반적으로 아파트, 주택 등 생활공간에는 사용하지 못하고 있으며, 가격이 비싼 수입품이 시장을 점유하고 있는 현실이다.
한국공개특허 제2013-0077548호
일 구현예는 친환경적이고 준불연성을 가질 뿐 아니라 치수안정성, 단열성, 차음성 및 흡음성이 우수하고 경도가 높은 준불연성 섬유복합 내장재를 제공한다.
다른 일 구현예는 가볍고 제단이 용이할 뿐 아니라 다양한 디자인으로의 가공이 용이하여 생산성 및 제품성이 우수한 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 제1층; 상기 제1층 위에 위치하는 허니콤층; 및 상기 허니콤층 위에 위치하는 제2층을 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 섬유판재이고, 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 하나는 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이고, 상기 면섬유는 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재를 제공한다.
상기 준불연성 섬유판재는 인피섬유, 펄프, 합성섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 보강섬유를 더 포함할 수 있고, 상기 면섬유와 상기 보강섬유의 혼합 비율은 6:4 내지 9:1의 중량비일 수 있다.
상기 준불연성 섬유판재는 상기 면섬유 100 중량부에 대하여 팽창흑연 10 중량부 내지 50 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 준불연성 섬유판재는 복수 개의 난연성 섬유판재가 서로 적층되어 합지된 구조를 가질 수 있다.
상기 복수 개의 난연성 섬유판재는 각각 0.5 mm 내지 3 mm 일 수 있다.
상기 준불연성 섬유판재는 적어도 하나의 일면에 소정의 문양이 가공된 구조 또는 타공 구조를 가질 수 있다.
상기 준불연성 섬유판재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것일 수 있다.
상기 제1층 및 상기 제2층은 각각 2 mm 내지 20 mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 허니콤층은 금속 허니콤, 준불연성 허니콤 복합재, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 허니콤층은 상기 준불연성 허니콤 복합재이고, 상기 준불연성 허니콤 복합재는 제1 보강재; 상기 제1 보강재의 상면에 위치하는 종이 재질의 허니콤 코어; 상기 허니콤 코어의 상단에 위치하고 준불연성 코팅 조성물을 포함하는 코팅층; 및 상기 코팅층의 상단에 위치하고 상기 제1 보강재와 동일하거나 상이한 제2 보강재를 포함할 수 있다.
이때 상기 준불연성 코팅 조성물은 가용성 규산염 50 중량% 내지 80 중량%; 팽창흑연 10 중량% 내지 30 중량%; 및 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 5 중량% 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
이때 상기 제1 보강재 및 상기 제2 보강재는 각각 유리섬유, 글래스페이퍼, 탄소섬유, 부직포 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이때 상기 준불연성 허니콤 복합재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것일 수 있다.
상기 허니콤층의 두께는 1.0 mm 내지 48.0 mm 일 수 있다.
상기 허니콤층은 상하면이 각각 상기 제2층 및 상기 제1층과 허니콤 접착 조성물에 의해 부착되고, 상기 허니콤 접착 조성물은 우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 아크릴계 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 수지 100 중량부; 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 팽창흑연 20 중량부 내지 60 중량부; 및 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 1 중량부 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
상기 준불연성 섬유복합 내장재의 두께는 10 mm 내지 200 mm 일 수 있다.
상기 준불연성 섬유복합 내장재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것일 수 있다.
상기 준불연성 섬유복합 내장재는 KS F 2805 잔향실법에 따라 시험한 결과 400 Hz 내지 1250 Hz의 주파수에서 흡음계수가 0.6 내지 1.0 일 수 있다.
상기 준불연성 섬유복합 내장재는 천장재, 벽재, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다른 일 구현예는 제1층의 상면에 허니콤층을 부착하는 단계; 및 상기 허니콤층의 상면에 제2층을 부착하여 적층판을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 섬유판재이고, 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 하나는 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이고, 상기 면섬유는 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법을 제공한다.
상기 허니콤층은 금속 허니콤, 준불연성 허니콤 복합재, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 허니콤층은 상기 준불연성 허니콤 복합재이고, 상기 준불연성 허니콤 복합재는 상기 제1 보강재의 일면에 종이 재질의 허니콤 코어를 부착하는 단계; 상기 부착된 허니콤 코어를 상기 준불연성 코팅 조성물로 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층의 상단에 상기 제2 보강재를 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부착은 허니콤 접착 조성물에 의해 수행되고, 상기 허니콤 접착 조성물은 우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 아크릴계 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 수지 100 중량부; 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여, 팽창흑연 20 중량부 내지 60 중량부; 및 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 1 중량부 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
상기 적층판을 제조하는 단계 이후, 상기 적층판의 표면을 도색하거나 열전사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 준불연성 섬유판재의 제조 방법은 상기 면섬유를 포함하는 섬유재를 초지 조성물에 투입하는 초지 공정을 통해 초지 섬유판재를 형성하는 단계, 상기 초지 섬유판재를 함침 조성물에 투입하는 함침 공정을 통해 난연성 섬유판재를 형성하는 단계, 그리고 상기 난연성 섬유판재를 복수 개 준비한 후 각 일면에 합지 접착 조성물을 도포하여 서로 적층되도록 접착하는 합지 공정을 통해 준불연성 섬유판재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초지 조성물은 상기 섬유재 100 중량부에 대하여, 팽창흑연 10 중량부 내지 40 중량부; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속수산화물 10 중량부 내지 40 중량부; 열경화성 수지 10 중량부 내지 40 중량부; 및 물 200 중량부 내지 2000 중량부를 포함할 수 있다.
상기 함침 조성물은 상기 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여, 가용성 규산염 75 중량부 내지 95 중량부; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속수산화물 20 중량부 내지 35 중량부; 및 규조토 10 중량부 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
상기 합지 접착 조성물은 열가소성 수지 100 중량부; 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 팽창흑연 20 중량부 내지 35 중량부; 및 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속수산화물 25 중량부 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.
상기 합지 공정 이전에, 상기 함침 공정을 통해 형성된 난연성 섬유판재를 열압착 성형하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재는 폐 면섬유의 활용이 가능할 뿐 아니라 인체에 무해하여 친환경적이며, 난연2급의 준불연성을 가짐으로써 화재에 안전하며 경도가 높은 소재이다. 또한 치수안정성이 우수하여 결로를 방지할 수 있고, 단열성, 차음성 및 흡음성이 매우 뛰어나다. 또한 간단한 공정으로 각종 로고 및 다양한 디자인의 구현이 가능하여 생산성 및 제품성이 뛰어난 소재이다. 이러한 준불연성 섬유복합 내장재는 천장재와 벽재로 모두 사용이 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재의 사시도이다.
도 2는 다른 일 예의 준불연성 섬유복합 내장재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 또 다른 일 예의 준불연성 섬유복합 내장재를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에서 A-A선에 따른 단면도이다.
도 5는 허니콤 코어를 나타내는 개략도이다.
이하, 구현예들에 대하여 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 구현예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상단에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재에 대해 설명한다.
일 구현예에 따르면, 준불연성 섬유판재를 이용한 준불연성 섬유복합 내장재를 제공한다. 이때 준불연성 섬유판재는 면섬유를 포함하는 섬유재로부터 얻어지며, 구체적으로 면섬유를 단독으로 사용한 섬유재로부터 얻어지거나 또는 인피섬유, 펄프, 합성섬유 등의 섬유와 면섬유를 혼합 사용한 섬유재로부터 얻어진다. 이러한 준불연성 섬유판재는 산업현장이나 가정에서 사용하고 버려지는 폐 면섬유를 활용하여 얻어짐으로써 생산비용의 부담이 적을뿐 아니라 경도가 높고 인체에 무해하여 친환경적이며 난연2급의 준불연성을 확보함으로써 천장재, 벽재 등의 건축용 내장재로 유용하게 사용될 수 있다.
구체적으로, 일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재에 대해 도 1을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재의 사시도이다. 도 1을 참고하면, 상기 준불연성 섬유복합 내장재(10)는 제1층(20), 상기 제1층(20) 위에 위치하는 허니콤층(30), 그리고 상기 허니콤층(30) 위에 위치하는 제2층(40)을 포함한다. 일 구현예에 따르면, 상기 준불연성 섬유판재를 이용하여 상기 구조의 준불연성 섬유복합 내장재를 형성한 경우, 난연2급의 준불연성을 나타낼 뿐 아니라 종래 내장재와 달리 인체에 무해하고 단열성, 차음성 및 흡음성이 더욱 우수하여, 기존 내장재를 대체할 수 있는 신소재로 유용하게 사용될 수 있다.
제1층(20)과 제2층(40)은 섬유판재이다. 섬유판재는 면섬유, 인피섬유 등을 포함하는 천연섬유; 합성섬유 등을 포함하는 인조섬유; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이때 제1층(20) 및 제2층(40) 중 적어도 하나는 상기 섬유판재 중에서도 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이다.
면섬유는 아욱과에 속하는 식물의 종자의 털에서 채취한 것으로, 거의 순수한 셀룰로오스만으로 구성된다. 구체적으로, 면섬유는 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함할 수 있고, 예를 들면, 98 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함할 수 있다. 따라서 면섬유는 약 70 중량%의 셀룰로오스를 함유하는 아마, 대마, 모시풀, 황마 등의 인피섬유와는 다른 소재이며, 또한 약 40 내지 50 중량%의 셀룰로오스를 함유하는 펄프의 원료인 목재와도 구분되는 다른 소재이다.
상기 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재는 높은 경도로 얻어질 수 있고, 폐 면섬유의 활용으로 인해 생산비용을 낮출 수 있으며, 인체에 무해하여 친환경적임에 따라, 천장재, 벽재 등의 건축용 내장재로 유용하게 사용될 수 있다.
준불연성 섬유판재는 면섬유 외에 보강섬유를 더 포함할 수 있다. 보강섬유는 인피섬유, 펄프, 합성섬유 등을 단독으로 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 이때 합성섬유는 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 면섬유와 보강섬유가 모두 포함된 경우 혼합 비율은 6:4 내지 9:1의 중량비일 수 있고, 예를 들면, 7:3 내지 8:2의 중량비일 수 있다. 준불연성 섬유판재가 면섬유와 보강섬유를 모두 포함하는 경우, 구체적으로 상기 비율 범위 내로 포함하는 경우 난연성을 향상시킬 뿐만 아니라 높은 경도의 판재를 얻을 수 있다.
준불연성 섬유판재는 면섬유 외에 팽창흑연을 더 포함할 수도 있다. 팽창흑연은 면섬유를 이용하여 준불연성 섬유판재를 제조하는 과정에서 초지 공정, 함침 공정, 합지 공정 등에 사용되는 조성물 성분 중 하나로서, 준불연성 섬유판재를 구성하는 성분 중 하나이다. 팽창흑연은 면섬유 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있으며, 예를 들면, 20 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 준불연성 섬유판재가 팽창흑연을 포함하는 경우, 구체적으로 상기 함량 범위 내로 포함하는 경우 난연2급의 준불연성 또는 이에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
준불연성 섬유판재는 복수 개의 난연성 섬유판재(11)가 서로 적층되어 합지된 구조를 가질 수 있다. 복수 개의 난연성 섬유판재(11)는 예컨대, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개일 수 있다. 준불연성 섬유판재는 합지 공정에서 복수 개의 난연성 섬유판재를 난연성을 가진 합지 접착 조성물로 서로 접착시킴으로써 형성되며, 이와 같이 복수 개의 난연성 섬유판재가 적층 구조로 합지된 준불연성 섬유판재는 난연2급의 안정적인 준불연성을 확보할 수 있다.
복수 개의 난연성 섬유판재(11)의 두께는 각각 0.5 mm 내지 3 mm 일 수 있고, 예를 들면, 0.5 mm 내지 2.5 mm, 1 mm 내지 2 mm 일 수 있다. 난연성 섬유판재 각각의 두께가 상기 범위 내인 경우 합지 공정성이 우수할 뿐 아니라 난연2급의 준불연성을 확보할 수 있다.
준불연성 섬유판재는 적어도 하나의 일면에 소정의 문양이 가공된 구조 또는 타공 구조를 가질 수 있다. 일 예로 도 2를 참고하여 설명하며, 이는 이해를 위해 준불연성 섬유판재의 일 예시를 든 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 도 2는 다른 일 예의 준불연성 섬유복합 내장재를 나타내는 사시도이다. 도 2를 참고하면, 준불연성 섬유복합 내장재(10)는 제1층(20), 허니콤층(30) 및 제2층(40)을 포함하고, 이때 준불연성 섬유판재로 이루어지는 제1층(20) 및 제2층(40) 중 적어도 하나의 일면에 소정의 문양(22)이 삽입될 수 있다. 이러한 문양의 가공은 준불연성 섬유판재의 제조 과정에서 합지 공정 이전에 함침 후 건조된 난연성 섬유판재를 열압착 성형시 수행될 수 있다. 구체적으로, 열압착기의 상단에 원하는 형태로 조각된 금형을 부착함으로써 별도의 가공 공정 없이 압착과 동시에 각종 로고와 다양한 디자인의 문양을 새겨 넣을 수 있다. 이와 같이 가공을 위한 별도 공정 없이 준불연성 섬유판재의 형성 과정에서 압착과 동시에 수행함으로써 보다 자연스럽고 우수한 심미감을 가진 디자인을 구현할 수 있으며, 이에 따라 건축자재로서 제품성과 생산성이 우수한 준불연성 섬유복합 내장재를 확보할 수 있다.
준불연성 섬유판재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것일 수 있다. 상기 한국산업규격 KS F2271에 따르면, 난연1급은 불연재료, 난연2급은 준불연재료, 난연3급은 난연재료로 구분된다. 이러한 준불연성 섬유판재를 허니콤층의 양면에 적층하여 복합화된 구조로 형성한 준불연성 섬유복합 내장재는 친환경적이고 난연2급의 준불연성을 가짐으로써, 종래 천장재 등의 건축용 내장재를 대체할 수 있는 신소재로 활용될 수 있다.
준불연성 섬유판재로 이루어진 제1층(20) 및 제2층(40) 각각의 두께는 2 mm 내지 20 mm 일 수 있고, 예를 들면, 2 mm 내지 16 mm, 2 mm 내지 12 mm, 2 mm 내지 10 mm, 2 mm 내지 8 mm, 2 mm 내지 6 mm, 4 mm 내지 6 mm 일 수 있다. 제1층 및 제2층 각각의 두께가 상기 범위 내인 경우 합판의 뒤틀림이 없으며 높은 경도 및 안정적인 준불연성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 허니콤층과 함께 판넬 구조 형성시 준불연성은 물론 단열성, 차음성 및 흡음성이 우수한 준불연성 섬유복합 내장재를 확보할 수 있다.
준불연성 섬유판재의 제조 방법은 후술하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법에서 자세히 설명하기로 한다.
제1층(20)과 제2층(40) 사이에 위치하는 허니콤층(30)은 허니콤 형상의 단면을 가지는 단위 셀들이 반복적으로 연접된 형태를 가질 수 있다. 다시 말해, 상하부가 개방된 육각형의 단면을 가지는 기둥 형태의 단위 셀들이 반복적으로 연접된 형태일 수 있다. 상기 형태의 허니콤층을 섬유판재, 구체적으로 준불연성 섬유판재의 사이에 도입하여 판넬 형상처럼 복합화된 구조로 형성할 경우, 휨이나 뒤틀림 없이 경도가 높고, 치수안정성이 우수하여 결로 방지가 가능하며, 열전도율이 낮아 실내 열손실을 최소화할 수 있으며, 경량으로 제단이 용이할뿐만 아니라 공명을 일으키는 구조로 인해 우수한 차음성 및 흡음성을 확보할 수 있다.
허니콤층(30)은 금속 허니콤, 준불연성 허니콤 복합재, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들 중에서, 준불연성 허니콤 복합재는 종이 재질의 허니콤을 이용하여 준불연성을 가지도록 형성된 신소재로, 준불연성 허니콤 복합재로 이루어진 허니콤층(30)은 난연2급의 준불연성을 가짐에 따라 천장재, 벽재 등 건축용 내장재로 유용하게 사용될 수 있다.
금속 허니콤은 알루미늄, 철 등 1종 이상의 금속으로 이루어질 수 있고, 구체적으로는 열 전달율이 좋고 가공이 용이한 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 허니콤층(30)이 준불연성 허니콤 복합재로 이루어진 경우에 대해 도 3 및 도 4를 참고하여 설명한다.
도 3은 또 다른 일 예의 준불연성 섬유복합 내장재를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에서 A-A선에 따른 단면도이다.
도 3 및 4를 참고하면, 준불연성 섬유복합 내장재(10)는 제1층(20), 허니콤층(30) 및 제2층(40)을 포함하고, 이때 허니콤층(30)은 준불연성 허니콤 복합재(31)로 이루어질 수 있다. 준불연성 허니콤 복합재(31)는 제1 보강재(32), 제1 보강재(32)의 상면에 위치하는 종이 재질의 허니콤 코어(34), 허니콤 코어(34)의 상단에 위치하는 코팅층(36), 그리고 코팅층(36)의 상단에 위치하는 제2 보강재(38)를 포함할 수 있다.
상기 허니콤 코어(34)에 대해 도 5를 참고하여 구체적으로 설명한다. 도 5는 허니콤 코어를 나타내는 개략도이다. 도 5를 참고하면, 허니콤 코어(34)는 복수 개의 육각형 모양의 셀을 포함한다. 허니콤 코어의 높이(H)는 5 mm 내지 40 mm 일 수 있고, 예컨대, 8 mm 내지 30 mm 일 수 있다. 셀을 이루는 몸체의 두께(T)는 0.1 mm 내지 1.0 mm 일 수 있고, 예컨대, 0.2 mm 내지 0.7 mm 일 수 있다. 또한 셀 크기(S)는 5 mm 내지 20 mm 일 수 있고, 예컨대, 8 mm 내지 15 mm 일 수 있다. 상기 범위 내의 높이, 두께 및 크기를 가지는 허니콤 코어를 이용하여 준불연성 허니콤 복합재를 형성할 경우 경도가 높고 치수안정성이 우수하여 결로 방지가 가능하며, 열전도율이 낮아 실내 열손실을 최소화할 수 있으며, 경량으로 제단이 용이할뿐만 아니라 공명을 일으키는 구조로 인해 우수한 차음성 및 흡음성을 확보할 수 있다.
코팅층(36)은 종이 재질의 허니콤 코어(34)의 표면을 준불연성 코팅 조성물로 코팅함으로써 형성됨에 따라, 준불연성 코팅 조성물을 포함한다. 준불연성 코팅 조성물은 가용성 규산염, 팽창흑연, 그리고 이들과 다른 무기물을 포함한다. 준불연성 코팅 조성물을 포함하는 코팅층(36)이 종이 재질의 허니콤 코어(34)의 표면에 형성됨으로써 난연2급의 준불연성을 확보할 수 있다.
이하 상기 준불연성 코팅 조성물의 각 성분에 대해 설명한다.
가용성 규산염(soluble silicate)은 실리카(SiO2)와 알칼리금속의 수용액을 의미하는 것으로, 물유리(water glass)로도 불린다. 알칼리금속의 종류에 따라 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 리튬실리케이트 등을 예로 들 수 있다. 상기 규산나트륨 또는 규산칼륨은 실리카를 Na2CO3 또는 K2CO3와 함께 1100℃ 내지 1200℃에서 용융시킴으로써 형성되며, 이렇게 만들어지는 유리는 고압 스팀과 함께 물에 녹아 물유리로 알려진 투명하고 약간의 점성이 있는 액체가 된다. 이러한 가용성 규산염을 사용할 경우 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 향상시킬 수 있다.
가용성 규산염은 준불연성 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 50 중량% 내지 80 중량%, 예를 들면, 60 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 가용성 규산염이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 확보할 수 있고, 팽창흑연과 무기물의 분산성이 증대되어 준불연성 코팅 조성물의 난연성이 더욱 향상될 수 있다.
팽창흑연은 흑연의 층상 구조를 가지므로 그 층상 사이에 원자나 작은 분자를 집어넣고 열을 가할 경우 아코디언처럼 분리되면서 입자가 수 백배 팽창하게 되는 현상을 가진다. 팽창흑연의 이러한 현상으로 인하여 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 향상시킬 수 있다.
팽창흑연은 분말 형태일 수 있다. 구체적으로, 팽창흑연은 80 mesh 내지 300 mesh의 입도를 가질 수 있다. 팽창흑연이 상기 입도 범위를 가지는 경우 준불연성 코팅 조성물 내에서 분산성이 향상될 수 있다.
팽창흑연은 준불연성 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 10 중량% 내지 30 중량%, 예를 들면, 15 중량% 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 팽창흑연이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
무기물은 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
수산화알루미늄은 종이의 소수화를 막고 친수화를 유도하여 결합력을 높일 수 있다. 예를 들어, 수산화알루미늄은 국내산 대주케이시 kh-8R 나노미립자 분말을 사용함으로써 종이로의 침투성을 향상시키고 난연성을 더욱 강화시킬 수 있다.
울트라카브는 영국의 LKAB 미네랄즈(Minerals Ltd.)가 생산하고 있는 훈타이트(Huntite; 마그네슘 칼슘 카보네이트)와 하이드로 마그네사이트(수화 마그네슘 카보네이트)가 혼합된 특수 마그네슘 카보네이트 미네랄 브랜드의 이름이다. 울트라카브는 가격이 저렴할 뿐 아니라 내열성 및 난연성이 우수한 물질이다.
울트라카브는 분말 형태일 수 있고, 예를 들어 100 mesh 내지 300 mesh의 입도를 가질 수 있다. 울트라카브가 상기 입도 범위를 가지는 경우 준불연성 코팅 조성물 내에서 분산성이 향상될 수 있다.
규조토는 단세포 조류인 규조의 규산질유해가 바다나 호수 바닥에 쌓여서 생성된 퇴적물로서, 주로 무기화합물인 실리카(SiO2) 성분으로 구성되어 있다. 이러한 규조토는 친환경재료로 탈취, 단열, 습도조절 등의 다양한 성능을 가질뿐 아니라 준불연성 코팅 조성물에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
규조토는 분말 형태일 수 있고, 구체적으로 100 mesh 내지 500 mesh의 입도를 가질 수 있다. 규조토가 상기 입도 범위를 가지는 경우 준불연성 코팅 조성물 내에서 분산성이 향상되어 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이들 무기물은 준불연성 코팅 조성물의 총 중량에 대하여 5 중량% 내지 20 중량%, 예를 들면, 5 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 무기물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
준불연성 코팅 조성물은 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 첨가제는 인산염, 붕사, 무기안료, 아연, 제2주석, 질석, 펄라이트, 황토, 백토, 경탄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 첨가제는 상기 준불연성 코팅 조성물, 즉, 가용성 규산염, 팽창흑연 및 무기물의 총량 100 중량부에 대하여, 1 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 1 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 첨가제가 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 준불연성 코팅 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
코팅층(36)은 허니콤 코어(34)의 표면에 형성된다. 구체적으로, 코팅층(36)은 허니콤 코어(34)의 상단뿐 아니라, 허니콤 코어(34)의 셀을 이루는 몸체의 내부 및 외부 표면을 모두 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 다시 말해, 코팅층(36)은 제2 보강재(38)와 부착되는 허니콤 코어(34)의 상단 외에도, 허니콤 코어(34)의 셀을 이루는 몸체의 모든 면 위에 형성될 수 있고, 이와 같이 형성될 경우 난연2급의 준불연성을 안정적으로 확보할 수 있다.
코팅층(36)의 두께는 0.05 mm 내지 1.50 mm 일 수 있고, 예컨대, 0.05 mm 내지 1.00 mm, 0.1 mm 내지 1.00 mm, 0.1 mm 내지 0.7 mm 일 수 있다. 코팅층의 두께가 상기 범위 내인 경우 난연2급의 준불연성을 안정적으로 확보할 수 있다.
제1 보강재(32)는 허니콤 코어(34)의 하면에, 제2 보강재(38)는 코팅층(36)의 상단에 위치한다.
제1 보강재(32) 및 제2 보강재(38)는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 구체적으로, 제1 보강재(32) 및 제2 보강재(38)는 각각 유리섬유, 글래스페이퍼, 탄소섬유, 부직포 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 보강재를 코팅된 허니콤 코어(34)의 양면에 부착하여 복합화된 구조로 형성함으로써 허니콤층(30)의 치수안정성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 제1층(20)과 제2층(40) 사이에 이러한 허니콤층(30)을 구비하여 복합화된 판넬 구조를 형성하는 경우 높은 경도와 함께 휨이나 뒤틀림 현상이 없으며 결로 방지가 가능하다.
제1 보강재(32) 및 제2 보강재(38)는 각각 0.1 mm 내지 1.0 mm의 두께를 가질 수 있고, 예컨대, 0.2 mm 내지 0.8 mm의 두께를 가질 수 있다. 제1 보강재 및 제2 보강재의 두께가 상기 범위 내인 경우 우수한 치수안정성을 확보할 수 있고, 이에 따라 결로 방지가 가능한 준불연성 섬유복합 내장재를 구현할 수 있다.
제1 보강재(32)와 허니콤 코어(34)의 부착, 또한 제2 보강재(38)와 코팅층(36)의 부착은 접착 조성물에 의해 이루어질 수 있다. 상기 접착 조성물은 후술하는 허니콤 접착 조성물과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
준불연성 허니콤 복합재(31)는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것일 수 있다. 이에 따라, 준불연성 허니콤 복합재로 이루어진 허니콤층을 전술한 준불연성 섬유판재 사이에 구비하여 복합화된 구조로 형성할 경우 친환경적이고 더욱 안정적인 준불연성을 확보할 수 있다.
허니콤층(30)의 두께는 1.0 mm 내지 48.0 mm 일 수 있고, 예를 들면, 5.0 mm 내지 48.0 mm, 6.0 mm 내지 45.0 mm, 6.0 mm 내지 40.0 mm 일 수 있다. 이때 허니콤층(30)이 준불연성 허니콤 복합재(31)인 경우, 허니콤층(30)의 상기 두께는 제1 보강재의 두께, 허니콤 코어의 높이(H), 코팅층의 두께 및 제2 보강재의 두께의 총합과 같다. 허니콤층의 두께가 상기 범위 내인 경우 안정적인 준불연성을 확보할 수 있을 뿐 아니라 우수한 치수안정성, 단열성, 차음성 및 흡음성을 동시에 얻을 수 있다.
허니콤층(30)의 일면은 제1층(20)과 부착되고, 허니콤층(30)의 다른 일면은 제2층(40)과 부착되며, 이들 부착은 각각 허니콤 접착 조성물에 의해 수행될 수 있다.
허니콤 접착 조성물은 바인더 수지, 팽창흑연 및 무기물을 포함할 수 있다.
바인더 수지는 제1층 및 제2층을 이루는 섬유판재, 구체적으로는 준불연성 섬유판재와 허니콤층을 서로 접착시키기 위한 접착력을 부여한다.
바인더 수지는 우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 아크릴계 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
우레탄계 화합물은 폴리올과 폴리이소시아네이트로부터 합성된 우레탄 프리폴리머를 주성분으로 포함하고 있으며, 접착력 부여 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 종류라면 어떤 것도 무방하다. 우레탄계 화합물은 접착력이 강하기 때문에 금속 허니콤으로 이루어진 허니콤층과의 접착시 더욱 유용하게 사용될 수 있다.
에폭시계 화합물은 비스페놀 A형 수지, 비스페놀 F형 수지, 노볼락 수지 등을 예로 들 수 있으며, 접착력 부여 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 종류라면 어떤 것도 무방하다. 에폭시계 화합물은 준불연성 허니콤 복합재로 이루어진 허니콤층과의 접착시 더욱 유용하게 사용될 수 있다.
아크릴계 화합물은 아크릴계 단량체로부터 합성된 폴리머로서, 아크릴계 단량체의 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴릴레이트, 노르말부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 히드록시부틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 아크릴계 화합물은 준불연성 허니콤 복합재로 이루어진 허니콤층과의 접착시 더욱 유용하게 사용될 수 있다.
팽창흑연은 상술한 준불연성 코팅 조성물에 사용된 팽창흑연과 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다. 팽창흑연은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 60 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 30 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 팽창흑연이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 허니콤 접착 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
무기물은 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 이러한 무기물은 상술한 준불연성 코팅 조성물에 사용된 무기물과 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다. 무기물은 바인더 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부, 예를 들면, 5 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 무기물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 허니콤 접착 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
전술한 조성을 가진 허니콤 접착 조성물을 사용할 경우 섬유판재, 구체적으로 준불연성 섬유판재와 허니콤층의 접착력이 우수할 뿐 아니라 난연성도 향상되므로 최종적으로 난연2급의 준불연성을 가진 준불연성 섬유복합 내장재를 확보할 수 있다.
제1층(20)과 제2층(40) 사이에 허니콤층(30)이 적층되어 형성된 준불연성 섬유복합 내장재(10)의 두께는 10 mm 내지 200 mm 일 수 있고, 예를 들면, 10 mm 내지 150 mm, 10 mm 내지 100 mm, 10 mm 내지 70 mm, 10 mm 내지 50 mm, 15 mm 내지 40 mm, 20 mm 내지 30 mm 일 수 있다. 준불연성 섬유복합 내장재(10)의 두께가 상기 범위 내인 경우 경도가 높을 뿐 아니라 실내 단열성, 차음성 및 흡음성이 우수하다.
준불연성 섬유복합 내장재(10)는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것일 수 있다. 이러한 준불연성 섬유복합 내장재는 친환경적이고 난연2급의 준불연성을 가짐으로써, 종래 천장재 등의 건축용 내장재를 대체할 수 있는 신소재로 활용될 수 있다.
또한 준불연성 섬유복합 내장재(10)는 KS F 2805 잔향실법에 따라 시험한 결과 400 Hz 내지 1250 Hz의 주파수에서 흡음계수가 0.6 내지 1.0 일 수 있고, 예를 들면, 0.7 내지 1.0, 0.7 내지 0.9, 0.8 내지 0.9 일 수 있다. 이러한 준불연성 섬유복합 내장재는 우수한 차음성 및 흡음성도 확보함으로써, 종래 천장재 등의 건축용 내장재를 대체할 수 있는 신소재로 활용될 수 있다.
전술한 준불연성 섬유복합 내장재는 천장재, 벽재, 또는 이들 모두에 사용될 수 있다.
이하, 다른 일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법에 대해 설명한다.
준불연성 섬유복합 내장재(10)는 제1층(20)의 상면에 허니콤층(30)을 부착하고, 이어서 허니콤층(30)의 상면에 제2층(40)을 부착하여 적층판을 형성하는 단계를 거쳐 제조된다.
제1층(20)과 제2층(40) 사이에서 허니콤층(30)과의 부착은 전술한 허니콤 접착 조성물에 의해 수행될 수 있다.
준불연성 섬유복합 내장재(10)는 적층판을 형성한 다음, 적층판의 표면을 도색하거나 열전사하는 단계를 더 거쳐 제조될 수도 있다. 이때 도색은 황토, 숯, 규조토, 맥반석, 귀사문석, 백토 등 1종 이상을 포함하는 조성물로 수행될 수 있다.
허니콤층(30)은 금속 허니콤, 준불연성 허니콤 복합재, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이하에서는 준불연성 허니콤 복합재의 제조 방법에 대해 설명한다.
준불연성 허니콤 복합재(31)는 제1 보강재(32)의 일면에 종이 재질의 허니콤 코어(34)를 부착하고, 이어서 제1 보강재(32)에 부착된 허니콤 코어(34)를 준불연성 코팅 조성물로 코팅하여 코팅층(36)을 형성하고, 이어서 코팅층(36)의 상단에 제2 보강재(38)를 부착하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
코팅은 제1 보강재(32)에 부착된 허니콤 코어(34)의 상단을 포함해서 전면에 수행될 수 있다. 다시 말해, 허니콤 코어(34)의 상단뿐 아니라 셀을 이루는 몸체의 내부 및 외부 표면이 코팅될 수 있다. 이러한 코팅은 스프레이 코팅 방식으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한 제1 보강재(32)와 허니콤 코어(34)와의 부착, 그리고 제2 보강재(38)와 코팅층(36)과의 부착은 각각 접착 조성물에 의해 수행될 수 있다.
상기 제조 방법에서 제1 보강재, 허니콤 코어, 준불연성 코팅 조성물, 제2 보강재, 그리고 접착 조성물에 대한 설명은 앞에서 언급하였으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.
제1층(20) 및 제2층(40)은 섬유판재이고, 제1층(20) 및 제2층(40) 중 적어도 하나는 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이다. 이하에서는 준불연성 섬유판재의 제조 방법에 대해 설명한다.
준불연성 섬유판재는 면섬유를 포함하는 섬유재를 초지 조성물에 투입하는 초지 공정을 통해 초지 섬유판재를 형성하는 단계, 초지 섬유판재를 함침 조성물에 투입하는 함침 공정을 통해 난연성 섬유판재를 형성하는 단계, 그리고 난연성 섬유판재를 복수 개 준비한 후 각 일면에 합지 접착 조성물을 도포하여 서로 적층되도록 접착하는 합지 공정을 통해 준불연성 섬유판재를 형성하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
구체적으로, 소정 크기의 면섬유를 포함하는 섬유재를 준비한 후, 초지 공정 단계 이전에 비팅(beating) 공정을 통해 먼저 섬유재를 연마하는 단계를 수행할 수 있다. 비팅 공정은 준비된 섬유재를 미세한 분말 형태로 분쇄한 후 수조 내에 투입하여 2 시간 내지 3시간 동안 연마하는 작업이다.
이어서, 연마된 섬유재는 초지 공정을 거쳐 초지 섬유판재로 형성된다. 초지 공정은 초지 조성물을 담고 있는 저장조에 연마된 섬유재를 투입하여 교반한 후 토출시키는 과정을 의미한다. 구체적으로, 저장조 내에서 섬유재와 초지 조성물을 교반기로 반죽한 후, 강압펌프로 흡입하고 초지기(탈수기)로 배출하여 이송 콘베어에 토출시킨다. 이후, 토출물을 마이크로웨이브 건조기로 건조시킴으로써 난연성을 가지는 부직포 형태의 초지 섬유판재를 형성한다.
초지 조성물은 팽창흑연, 금속수산화물, 열경화성 수지 및 물을 포함할 수 있다.
팽창흑연은 상술한 준불연성 코팅 조성물에 사용된 팽창흑연에 대한 설명과 동일하다. 팽창흑연은 초지 조성물 내에서 섬유재 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 20 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 팽창흑연의 함량이 40 중량부를 넘으면 섬유재 초지 조성물의 pH가 높아져 분산성이 저하된다. 팽창흑연이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 초지 조성물의 난연성이 더욱 향상되며, 이에 따라 초지 공정 후 건조된 초지 섬유판재는 난연2급의 준불연에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
금속수산화물은 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들은 무기화합물로서 초지 조성물의 난연성을 향상시킬 수 있다. 수산화알루미늄과 울트라카브에 대한 설명 역시 전술한 바와 같다. 금속수산화물은 초지 조성물 내에서 섬유재 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 10 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 금속수산화물의 함량이 40 중량부를 넘으면 초지 조성물의 pH가 높아져 분산성이 저하된다. 금속수산화물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 초지 조성물의 난연성이 더욱 향상되며, 이에 따라 초지 공정 후 건조된 초지 섬유판재는 난연2급의 준불연에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
열경화성 수지는 초지 조성물 내에서 무기화합물인 팽창흑연과 금속수산화물의 응집 및 분산성을 도울 수 있다. 특히, 팽창흑연은 팽창 현상으로 인해 가루날림이 발생하는데 열경화성 수지에 의해 응집이 가능하여 초지 조성물 내에 함께 사용이 가능하다.
열경화성 수지는 멜라민 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서 예를 들면, 멜라민 수지를 사용할 수 있다. 열경화성 수지는 초지 조성물 내에서 섬유재 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 10 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 열경화성 수지가 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 초지 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 초지 공정 후 건조된 초지 섬유판재는 난연2급의 준불연에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
물은 초지 조성물 내에서 섬유재 100 중량부에 대하여 200 중량부 내지 2000 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 500 중량부 내지 1500 중량부로 포함될 수 있다. 물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 초지 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 초지 공정 후 건조된 초지 섬유판재는 난연2급의 준불연에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
초지 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 규조토, 인산염, 붕사, 아연, 제2주석, 질석, 펄라이트, 황토, 백토, 경탄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 초지 조성물 내에서 원하는 특성에 따라 상기 섬유재 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 상기 첨가제 중에서, 예를 들면, 규조토 및 인산염을 포함할 수 있고, 이들을 함께 사용할 경우 초지 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
초지 조성물을 이용하여 면섬유를 포함하는 섬유재를 초지시키는 공정을 수행함으로써 친환경적이고 우수한 난연성을 확보할 수 있다.
이러한 초지 공정을 거쳐 형성된 초지 섬유판재의 두께는 1.5 mm 내지 5 mm 일 수 있고, 예를 들면, 2 mm 내지 5 mm, 3 mm 내지 5 mm, 4 mm 내지 5 mm 일 수 있다. 초지 섬유판재의 두께가 상기 범위 내로 형성될 경우 다음 함침 공정에서 우수한 함침성을 확보할 수 있다.
이어서, 초지 섬유판재를 함침 공정을 통해 함침 조성물에 함침시켜 난연성 섬유판재를 형성한다.
함침 조성물은 가용성 규산염, 금속수산화물 및 규조토를 포함할 수 있다.
가용성 규산염은 상술한 준불연성 코팅 조성물에 사용된 가용성 규산염에 대한 설명과 동일하다. 가용성 규산염은 함침 조성물 내에서 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여 75 중량부 내지 95 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 80 내지 90 중량부로 포함될 수 있다. 가용성 규산염이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 함침 조성물의 난연성을 확보할 수 있고, 무기화합물인 금속수산화물과 규조토의 분산성이 증대되어 함침 조성물의 난연성이 더욱 향상될 수 있다. 이에 따라 함침 조성물에 함침 후 건조되어 형성된 난연성 섬유판재는 준불연에 근접한 난연2급의 난연성을 확보할 수 있다.
금속수산화물은 전술한 초지 조성물에 사용된 금속수산화물과 동일하다. 금속수산화물은 함침 조성물 내에서 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 35 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 25 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 금속수산화물의 함량이 35 중량부를 넘으면 함침 조성물의 pH가 높아져 분산성이 저하될 수 있다. 금속수산화물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 함침 조성물의 난연성이 더욱 향상되며, 이에 따라 함침 공정 후 건조되어 형성된 난연성 섬유판재는 난연2급의 준불연에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
규조토는 상술한 준불연성 코팅 조성물에 사용된 규조토에 대한 설명을 참고할 수 있다. 규조토는 함침 조성물 내에서 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 25 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 15 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 규조토의 함량이 25 중량부를 넘으면 함침 조성물의 pH가 높아져 분산성이 저하될 수 있다. 규조토가 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 함침 조성물의 난연성이 더욱 향상되며, 이에 따라 함침 공정 후 건조되어 형성된 난연성 섬유판재는 난연2급의 준불연에 근접한 난연성을 확보할 수 있다.
함침 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 팽창흑연, 인산염, 붕사, 무기안료, 아연, 제2주석, 질석, 펄라이트, 황토, 백토, 경탄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 함침 조성물 내에서 원하는 특성에 따라 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 1 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 또한 초지 섬유판재에 색상을 입히기 위해 다양한 색상의 상기 무기안료를 첨가할 수 있다. 무기안료는 원하는 색상에 따라 공지된 종류를 사용할 수 있다. 첨가제는 구체적으로, 규조토와 무기안료를 10:1 내지 10:4의 중량비로, 예를 들면, 10:2 내지 10:3의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
함침 조성물을 교반기에서 충분히 교반한 후 함침조로 이송시킨 다음, 초지 섬유판재를 함침조에 투입하여 함침조 내에 설치된 압축가이드롤러를 거쳐 충분히 함침시킨 후 스틸압축롤러로 압력을 가함으로써 초지 섬유판재의 수분을 줄이면서 함침 과정을 진행할 수 있다. 이때 초지 섬유판재를 구성하는 셀룰로오스 사이사이에 함침 조성물이 잘 침투할 수 있도록, 상기 다수의 가이드롤러는 음각 및 양각으로 만든 롤러를 사용하여 압력을 가하면서 진행하도록 설치될 수 있다.
또한 함침 조성물을 이루는 금속수산화물, 규조토 등과 같은 무기재료가 가용성 규산염과 혼합하여 침전이 되지 않도록 함침조 내 자체에 교반펌프를 설치할 수 있다.
함침 후 건조시킴으로써 난연성 섬유판재를 형성할 수 있다.
이어서, 건조된 난연성 섬유판재는 합지 단계 이전에 열압착 성형을 추가로 실시할 수 있다. 열압착 성형은 평면 열압착 성형으로서, 열압착기를 이용하여 고온 및 고압 하에서 진행될 수 있으며, 이에 따라 섬유의 평활도와 안정성을 유지할 수 있다.
구체적으로, 150℃ 내지 200℃의 온도, 예를 들면, 170℃ 내지 180℃의 온도, 그리고 100 kg/cm2 내지 400 kg/cm2, 예를 들면, 120 kg/cm2 내지 250 kg/cm2 의 압력 하에서 30초 내지 5분, 예를 들면, 40초 내지 3분 동안 열압착을 진행할 수 있다. 또한 난연성 섬유판재의 두께가 0.5 mm 내지 3 mm, 예를 들면, 1 mm 내지 2 mm가 되도록 성형을 진행할 수 있다. 난연성 섬유판재를 상기 두께 범위 내로 성형한 경우 다음 합지 공정에서 준불연성 섬유판재를 확보할 수 있다.
열압착 성형하는 단계에서, 난연성 섬유판재를 박판으로 열압착 성형함과 동시에 난연성 섬유판재의 표면에 다양한 문양을 가공시킬 수 있다. 구체적으로, 열압착기의 상단에 원하는 형태로 조각된 금형을 부착함으로써 별도의 가공 공정의 필요 없이 압착과 동시에 문양을 새겨 넣을 수 있다. 이와 같이 가공을 위한 별도 공정 없이 준불연성 섬유판재의 형성 과정에서 압착과 동시에 수행함으로써 보다 자연스럽고 우수한 심미감을 가진 디자인을 구현할 수 있으며, 이에 따라 건축자재로서 제품성과 생산성이 우수한 준불연성 섬유복합 내장재를 확보할 수 있다.
이어서, 열압착 성형된 난연성 섬유판재를 복수 개 준비한 후 서로 합지하여 준불연성 섬유판재를 형성할 수 있다.
합지 공정 이전의 난연성 섬유판재의 단층 판재로는 난연2급의 준불연성을 확보하기 어려우므로, 준불연성을 얻기 위해서는 합지 공정이 필요하다. 이때 준불연성은 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것이거나, 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 확보한 것을 의미한다.
구체적으로, 합지 공정은 난연성 섬유판재 복수 개의 각 일면에 합지 접착 조성물을 호브기로 도포한 후 이들이 적층되도록 서로의 일면을 접착시켜 진행할 수 있다. 이때 합지 접착 조성물이 경화되도록 골드프레스로 압력을 가할 수 있다.
난연성 섬유판재는 복수 개, 즉, 2개 이상을 준비하여 합지를 진행할 수 있고, 예를 들면, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개를 준비할 수 있다. 각종 건축용 내장재의 용도에 따라 최종 판재 두께를 고려하여 난연성 섬유판재의 개수를 선택할 수 있다.
합지 접착 조성물은 열가소성 수지, 팽창흑연 및 금속수산화물을 포함할 수 있다. 이하 합지 접착 조성물의 구성 성분에 대해 설명한다.
열가소성 수지는 합지 접착 조성물 내에서 바인더 수지로 사용되며 접착력을 부여하는 것으로, 예를 들면, 초산비닐계 수지, 아크릴계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리비닐아세탈계 수지, 포화 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌계 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 중, 예를 들면, 초산비닐계 수지 또는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.
팽창흑연은 전술한 바와 같이 흑연의 층상 구조에 의한 팽창 현상으로 인하여 합지 접착 조성물의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
팽창흑연은 합지 접착 조성물 내에서 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 35 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 30 중량부 내지 35 중량부로 포함될 수 있다. 팽창흑연이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 접착력이 우수하고 난연성이 향상되며, 이에 따라 합지된 준불연성 섬유판재는 난연2급의 준불연성을 확보할 수 있다.
금속수산화물은 전술한 바와 같이 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 난연성의 향상 효과를 증대시키기 위해 울트라카브를 사용할 수 있다.
금속수산화물은 합지 접착 조성물 내에서 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 25 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 30 중량부 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 금속수산화물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우 접착력이 우수하고 난연성이 향상되며, 이에 따라 합지된 준불연성 섬유판재는 준불연성을 확보할 수 있다.
합지 접착 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 규조토, 분산제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 예를 들어, 규조토를 사용할 수 있다. 첨가제는 합지 접착 조성물 내에서 원하는 특성에 따라 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있고, 예를 들면, 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
규조토는 전술한 바와 같이 친환경재료로 탈취, 단열, 습도조절 등의 다양한 성능을 가질뿐 아니라 합지 접착 조성물에 우수한 난연성을 부여할 수 있다. 규조토는 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부로 사용될 수 있고, 상기 함량 범위 내로 사용되는 경우 난연성이 향상될 수 있다.
분산제는 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 아미드계 화합물 등을 사용하여 분말 형태의 수산화알루미늄 등의 금속수산화물의 분산성을 높일 수 있다. 분산제는 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 8 중량부로 포함될 수 있고, 상기 함량 범위 내로 사용되는 경우 합지 접착 조성물의 분산성을 향상시킬 수 있다.
합지 공정을 거쳐 형성된 준불연성 섬유판재의 두께는 앞에서 언급한 바와 같다.
합지 단계에서 복수 개의 난연성 섬유판재를 접착시, 난연성 섬유판재 사이에 유리섬유 매쉬, 글래스페이퍼, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 다시 말해, 난연성 섬유판재 사이에 유리섬유 매쉬나 글래스페이퍼를 각각 또는 모두 추가하여 합지할 수 있다. 이 경우 합판의 뒤틀림이 발생하지 않으며 충격경도가 향상될 수 있다.
전술한 제조 방법으로 제조된 준불연성 섬유판재는 앞에서 언급한 바와 같이 친환경적이고 난연2급의 준불연성을 가짐으로써, 각종 건축자재의 내장재로 유용하게 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 　다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
( 준불연성 섬유판재의 제조)
제조예 1-1
(1) 초지 공정
셀룰로오스 98%를 함유하는 면섬유를 길이 40 mm로 준비한 후, 파쇄기에 투입하여 미세한 분말 형태로 분쇄한 다음, 분쇄된 면섬유 200kg을 물 2000kg의 수조 내에 투입하여 2시간 동안 연마(beating)하였다.
이어서, 면섬유 100 중량부에 대하여, 팽창흑연 30 중량부, 울트라카브(LKAB 미네랄즈사, UltraCarb) 20 중량부, 멜라민 수지(중량평균분자량 5,000g/mol) 10 중량부, 규조토(EP 미네랄사, celatom) 10 중량부, 인산암모늄 10 중량부, 그리고 물 1000 중량부를 혼합하여 초지 조성물을 제조하였다.
이어서, 연마된 면섬유를 상기 초지 조성물을 담고 있는 저장조에 투입하여 교반기(아지테이터) 교반시켜 반죽한 후, 강압펌프로 흡입하여 탈수기로 배출하고 이송 콘베어로 토출시키고 마이크로웨이브 건조기(태양기업사)로 180℃에서 건조시킴으로써 폭 1220mm, 두께 4mm, 길이 2440mm의 초지 섬유판재를 형성하였다.
(2) 함침 공정
상기 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여, 가용성 규산염(영일화성사, 액상규산칼륨 4호) 80 중량부, 울트라카브(LKAB 미네랄즈사, UltraCarb) 30 중량부, 그리고 규조토(EP 미네랄사, celatom) 20 중량부를 혼합하여 함침 조성물을 제조하였다.
이어서, 상기 함침 조성물을 교반기에서 충분히 교반한 후 함침조로 이송시킨 다음, 상기 초지 섬유판재를 함침시켜 함침조 내에 설치된 가이드롤러를 거쳐 스틸 압축롤러로 압력을 가함으로써 1차 건조시켰다. 이어서, 마이크로웨이브 건조기(태양기업사)로 2차 건조시킨 다음, 180℃ 온도 및 250 kg/cm2 압력 하에서 3분 동안 열압착기를 이용하여 열압착 성형을 진행함으로써, 1mm 두께의 성형된 난연성 섬유판재를 형성하였다.
(3) 합지 공정
수성초산비닐수지(영일화학사) 100 중량부, 상기 수성초산비닐수지 100 중량부에 대하여, 팽창흑연 30 중량부, 울트라카브(LKAB 미네랄즈사, UltraCarb) 30 중량부, 그리고 규조토(EP 미네랄사, celatom) 10 중량부를 혼합하여 접착 조성물을 제조하였다.
상기 난연성 섬유판재를 2매 준비한 후, 각 일면에 상기 접착 조성물을 호브기로 도포한 다음, 서로 적층되도록 골드프레스(대성기계사)로 압착시킴으로써, 2mm 두께의 준불연성 섬유판재를 제조하였다.
제조예 1-2
제조예 1-1에서 면섬유 대신 셀룰로오스 98%를 함유하는 면섬유 80 중량%와 폴리프로필렌(중량평균분자량 100,000g/mol) 20 중량%로 구성된 섬유재를 사용하여 연마한 것을 제외하고는, 제조예 1-1과 동일한 방법으로 준불연성 섬유판재를 제조하였다.
( 준불연성 허니콤 복합재의 제조)
제조예 2
바인더 수지로 에폭시계 화합물(정도이앤피주식회사, X-4117) 100 중량부, 팽창흑연 40 중량부(바인더 수지 100 중량부 기준), 그리고 울트라카브(LKAB 미네랄즈사, UltraCarb) 10 중량부(바인더 수지 100 중량부 기준)를 혼합하여 제조된 접착 조성물을 준비하였다.
또한 가용성 규산염(영일화성사, 액상규산칼륨 4호) 70 중량%, 팽창흑연 20 중량%, 그리고 울트라카브(LKAB 미네랄즈사, UltraCarb) 10 중량%를 혼합하여 제조된 준불연성 코팅 조성물을 준비하였다.
두께 0.5mm의 글래스페이퍼(한국화이바社, 글래스페이퍼(GP))의 일면에 높이 8mm, 셀 크기 10mm 및 두께 0.4mm인 종이 재질의 허니콤(삼진하니콤社)을 상기 접착 조성물로 부착한 다음, 글래스페이퍼에 부착된 허니콤의 전면을 상기 준불연성 코팅 조성물로 코팅하여 두께 0.1mm의 코팅층을 형성한 다음, 허니콤의 상단에 형성된 코팅층 표면에 두께 0.5mm의 글래스페이퍼(한국화이바社, 글래스페이퍼(GP))를 상기 접착 조성물로 부착하여, 두께 9.1mm의 준불연성 허니콤 복합재를 제조하였다.
( 준불연성 섬유복합 내장재의 제조)
실시예 1
제조예 1-1에서 제조된 준불연성 섬유판재 2개를 준비한 다음, 각 준불연성 섬유판재의 일면에 허니콤 접착 조성물을 도포한 후 이들 사이에 제조예 2에서 제조된 준불연성 허니콤 복합재의 양면을 부착하여 두께 13.1mm의 적층판을 형성함으로써, 준불연성 섬유복합 내장재를 제조하였다.
이때 상기 허니콤 접착 조성물은 바인더 수지로 에폭시계 화합물(정도이앤피주식회사, X-4117) 100 중량부, 팽창흑연 40 중량부(바인더 수지 100 중량부 기준), 그리고 울트라카브(LKAB 미네랄즈사, UltraCarb) 10 중량부(바인더 수지 100 중량부 기준)를 혼합하여 제조하였다.
실시예 2
제조예 1-1에서 제조된 준불연성 섬유판재 대신 제조예 1-2에서 제조된 준불연성 섬유판재를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 준불연성 섬유복합 내장재를 제조하였다.
실시예 3
제조예 1-1에서 제조된 준불연성 섬유판재 2개를 준비한 다음, 각 준불연성 섬유판재의 일면에 실시예 1에서 사용된 허니콤 접착 조성물을 도포한 후 이들 사이에 두께 10mm인 알루미늄 재질의 허니콤(주식회사 동신)의 양면을 부착하여 두께 14mm의 적층판을 형성함으로써, 준불연성 섬유복합 내장재를 제조하였다.
비교예 1
유에스지 보랄(USG BORAL)사의 엑시톤TM 제품을 내장재로 사용하였다.
상기 제품은 미네랄울 성분을 포함하고, 두께는 12mm이고 규격은 300mm X 600mm 이다.
평가 1: 준불연성 섬유판재의 난연도 측정
제조예 1-1 및 1-2에서 제조된 준불연성 섬유판재를 가로 세로 각 100 mm 크기로 제단 후, 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 난연도를 측정하였다. 측정 결과, 제조예 1-1 및 1-2의 경우 준불연성에 해당하는 난연2급으로 확인되었다.
또한, 제조예 1-1 및 1-2에서 제조된 준불연성 섬유판재를 가로 세로 각 100 mm 크기로 제단 후, 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 난연도를 측정하였다. 측정 결과, 제조예 1-1 및 1-2의 경우 준불연성에 해당하는 난연2급으로 확인되었다.
이러한 결과를 통해, 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 면섬유를 이용하여 일 구현예에 따른 방법으로 제조된 준불연성 섬유판재는 난연2급의 준불연성을 확보함을 알 수 있다.
평가 2: 준불연성 허니콤 복합재의 난연도 측정
제조예 2에서 제조된 준불연성 허니콤 복합재를 가로 세로 각 100 mm 크기로 제단 후, 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 난연도를 측정하였다. 측정 결과, 제조예 2의 경우 준불연성에 해당하는 난연2급으로 확인되었다.
또한, 제조예 2에서 제조된 준불연성 허니콤 복합재를 가로 세로 각 100 mm 크기로 제단 후, 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 난연도를 측정하였다. 측정 결과, 제조예 2의 경우 준불연성에 해당하는 난연2급으로 확인되었다.
이러한 결과를 통해, 종이 재질의 허니콤을 이용하여 준불연성 코팅 조성물로 코팅 후 양면에 보강재로 복합화된 구조를 가지는 준불연성 허니콤 복합재는 난연2급의 준불연성을 확보함을 알 수 있다.
평가 3: 준불연성 섬유복합 내장재의 난연도 측정
실시예 1 내지 3에서 제조된 준불연성 섬유복합 내장재를 가로 세로 각 100 mm 크기로 제단 후, 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 난연도를 측정하였다. 측정 결과, 실시예 1 내지 3의 경우 준불연성에 해당하는 난연2급으로 확인되었다.
또한, 실시예 1 내지 3에서 제조된 준불연성 섬유복합 내장재를 가로 세로 각 100 mm 크기로 제단 후, 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 난연도를 측정하였다. 측정 결과, 실시예 1 내지 3의 경우 준불연성에 해당하는 난연2급으로 확인되었다.
이 역시 상기 결과를 통해, 일 구현예에 따른 준불연성 섬유판재를 이용하여 허니콤과 함께 준불연성 섬유복합 내장재를 형성한 경우, 난연2급의 준불연성을 확보함을 알 수 있다.
평가 4: 준불연성 섬유복합 내장재의 흡음도 측정
실시예 1 내지 3에 따른 준불연성 섬유복합 내장재와 비교예 1의 내장재에 대해 KS F 2805 잔향실법에 따라 흡음도를 측정하여, 주파수(Hz)에 따른 흡음계수 값을 하기 표 2에 나타내었다. 이때 측정 환경은 하기 표 1과 같다.
온도 23℃
상대습도 80 % R.H.
잔향실 용적 325 m3
잔향실 표면적 291.8 m3
시험편 크기
(가로X세로X두께)		 3500mm X 3000mm X 108 mm
(흡음계수 값)
주파수(Hz) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
100 0.14 0.16 0.15 0.11
250 0.42 0.36 0.34 0.32
315 0.52 0.52 0.52 0.30
400 0.70 0.66 0.64 0.48
630 0.74 0.72 0.70 0.48
800 0.75 0.74 0.72 0.46
1000 0.73 0.70 0.67 0.36
1250 0.68 0.64 0.62 0.34
1600 0.52 0.52 0.50 0.30
2000 0.38 0.38 0.34 0.30
3150 0.30 0.29 0.26 0.30
4000 0.28 0.27 0.24 0.20
5000 0.24 0.19 0.12 0.12
상기 표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 3의 경우 400 Hz 내지 1250 Hz의 주파수에서 흡음계수가 0.6 내지 1.0 의 범위 내의 값을 가지는 반면, 종래 내장재인 비교예 1의 경우 동일 범위 주파수에서 흡음계수는 0.6에 도달하지 못함을 알 수 있다. 이로부터, 일 구현예에 따라 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 면섬유로부터 제조된 준불연성 섬유판재를 이용하여 준불연성 섬유복합 내장재를 형성한 경우, 인조광물섬유에 해당하는 미네랄울로부터 제조된 종래 내장재와 비교하여, 흡음성이 우수함을 알 수 있다.
따라서, 일 구현예에 따른 준불연성 섬유복합 내장재는 경도가 높고 난연2급의 준불연성을 확보하는 동시에, 종래 내장재와 비교하여 인체에 무해한 친환경적 소재일뿐만 아니라 차음성, 흡음성 및 단열성이 우수하므로, 기존 내장재를 대체할 수 있는 신소재로서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 준불연성 섬유복합 내장재
11: 난연성 섬유판재
20: 제1층
22: 문양
30: 허니콤층
31: 준불연성 허니콤 복합재
32: 제1 보강층
34: 허니콤 코어
36: 코팅층
38: 제2 보강층
40: 제2층

Claims (31)

  1. 제1층;
    상기 제1층 위에 위치하는 허니콤층; 및
    상기 허니콤층 위에 위치하는 제2층을 포함하고,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 섬유판재이고, 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 하나는 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이고,
    상기 면섬유는 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재.
  2. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유판재는 인피섬유, 펄프, 합성섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 보강섬유를 더 포함하고,
    상기 면섬유와 상기 보강섬유의 혼합 비율은 6:4 내지 9:1의 중량비인 준불연성 섬유복합 내장재.
  3. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유판재는 상기 면섬유 100 중량부에 대하여 팽창흑연 10 중량부 내지 50 중량부를 더 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재.
  4. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유판재는 복수 개의 난연성 섬유판재가 서로 적층되어 합지된 구조를 가지는 준불연성 섬유복합 내장재.
  5. 제4항에서,
    상기 복수 개의 난연성 섬유판재는 각각 0.5 mm 내지 3 mm 인 준불연성 섬유복합 내장재.
  6. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유판재는 적어도 하나의 일면에 소정의 문양이 가공된 구조 또는 타공 구조를 가지는 준불연성 섬유복합 내장재.
  7. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유판재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것인 준불연성 섬유복합 내장재.
  8. 제1항에서,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 각각 2 mm 내지 20 mm의 두께를 가지는 준불연성 섬유복합 내장재.
  9. 제1항에서,
    상기 허니콤층은 금속 허니콤, 준불연성 허니콤 복합재, 또는 이들의 조합을 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재.
  10. 제9항에서,
    상기 허니콤층은 상기 준불연성 허니콤 복합재이고,
    상기 준불연성 허니콤 복합재는
    제1 보강재;
    상기 제1 보강재의 상면에 위치하는 종이 재질의 허니콤 코어;
    상기 허니콤 코어의 상단에 위치하고 준불연성 코팅 조성물을 포함하는 코팅층; 및
    상기 코팅층의 상단에 위치하고 상기 제1 보강재와 동일하거나 상이한 제2 보강재를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재.
  11. 제10항에서,
    상기 준불연성 코팅 조성물은
    가용성 규산염 50 중량% 내지 80 중량%;
    팽창흑연 10 중량% 내지 30 중량%; 및
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 5 중량% 내지 20 중량%를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재.
  12. 제10항에서,
    상기 제1 보강재 및 상기 제2 보강재는 각각 유리섬유, 글래스페이퍼, 탄소섬유, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재.
  13. 제10항에서,
    상기 준불연성 허니콤 복합재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것인 준불연성 섬유복합 내장재.
  14. 제1항에서,
    상기 허니콤층의 두께는 1.0 mm 내지 48.0 mm 인 준불연성 섬유복합 내장재.
  15. 제1항에서,
    상기 허니콤층은 상하면이 각각 상기 제2층 및 상기 제1층과 허니콤 접착 조성물에 의해 부착되고,
    상기 허니콤 접착 조성물은
    우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 아크릴계 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 수지 100 중량부;
    상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여,
    팽창흑연 20 중량부 내지 60 중량부; 및
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 1 중량부 내지 20 중량부를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재.
  16. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유복합 내장재의 두께는 10 mm 내지 200 mm 인 준불연성 섬유복합 내장재.
  17. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유복합 내장재는 실내장식물의 불연 및 준불연 재료의 인정기준(KFIS 014)에 따라 시험한 결과 준불연재료 인정을 받은 것, 또는 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법의 규격(KS F2271)에 따라 시험한 결과 난연2급을 나타낸 것인 준불연성 섬유복합 내장재.
  18. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유복합 내장재는 KS F 2805 잔향실법에 따라 시험한 결과 400 Hz 내지 1250 Hz의 주파수에서 흡음계수가 0.6 내지 1.0 인 준불연성 섬유복합 내장재.
  19. 제1항에서,
    상기 준불연성 섬유복합 내장재는 천장재, 벽재, 또는 이들의 조합을 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재.
  20. 제1층의 상면에 허니콤층을 부착하는 단계; 및
    상기 허니콤층의 상면에 제2층을 부착하여 적층판을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1층 및 제2층은 섬유판재이고, 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 하나는 면섬유를 포함하는 준불연성 섬유판재이고,
    상기 면섬유는 90 중량% 내지 100 중량%의 셀룰로오스를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 허니콤층은 금속 허니콤, 준불연성 허니콤 복합재, 또는 이들의 조합을 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 허니콤층은 상기 준불연성 허니콤 복합재이고,
    상기 준불연성 허니콤 복합재는
    제1 보강재의 일면에 종이 재질의 허니콤 코어를 부착하는 단계;
    상기 부착된 허니콤 코어를 준불연성 코팅 조성물로 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 코팅층의 상단에 상기 제1 보강재와 동일하거나 상이한 제2 보강재를 부착하는 단계를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  23. 제22항에서,
    상기 준불연성 코팅 조성물은
    가용성 규산염 50 중량% 내지 80 중량%;
    팽창흑연 10 중량% 내지 30 중량%; 및
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 5 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  24. 제22항에서,
    상기 제1 보강재 및 상기 제2 보강재는 각각 유리섬유, 글래스페이퍼, 탄소섬유, 부직포 또는 이들의 조합을 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  25. 제20항에서,
    상기 부착은 허니콤 접착 조성물에 의해 수행되고,
    상기 허니콤 접착 조성물은
    우레탄계 화합물, 에폭시계 화합물, 아크릴계 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 수지 100 중량부;
    상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여,
    팽창흑연 20 중량부 내지 60 중량부; 및
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb), 규조토, 또는 이들의 조합을 포함하는 무기물 1 중량부 내지 20 중량부를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  26. 제20항에서,
    상기 적층판을 형성하는 단계 이후,
    상기 적층판의 표면을 도색하거나 열전사하는 단계
    를 더 포함하는 준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  27. 제20항에서,
    상기 준불연성 섬유판재의 제조 방법은
    상기 면섬유를 포함하는 섬유재를 초지 조성물에 투입하는 초지 공정을 통해 초지 섬유판재를 형성하는 단계,
    상기 초지 섬유판재를 함침 조성물에 투입하는 함침 공정을 통해 난연성 섬유판재를 형성하는 단계, 그리고
    상기 난연성 섬유판재를 복수 개 준비한 후 각 일면에 합지 접착 조성물을 도포하여 서로 적층되도록 접착하는 합지 공정을 통해 준불연성 섬유판재를 형성하는 단계를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  28. 제27항에서,
    상기 초지 조성물은
    상기 섬유재 100 중량부에 대하여,
    팽창흑연 10 내지 40 중량부;
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속수산화물 10 중량부 내지 40 중량부;
    열경화성 수지 10 중량부 내지 40 중량부; 및
    물 200 중량부 내지 2000 중량부를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  29. 제27항에서,
    상기 함침 조성물은
    상기 초지 섬유판재 100 중량부에 대하여,
    가용성 규산염 75 중량부 내지 95 중량부;
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속수산화물 20 중량부 내지 35 중량부; 및
    규조토 10 중량부 내지 25 중량부를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  30. 제27항에서,
    상기 합지 접착 조성물은
    열가소성 수지 100 중량부;
    상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여,
    팽창흑연 20 중량부 내지 35 중량부; 및
    수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 울트라카브(ultracarb) 또는 이들의 조합을 포함하는 금속수산화물 25 중량부 내지 40 중량부를 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
  31. 제27항에서,
    상기 합지 공정 이전에,
    상기 함침 공정을 통해 형성된 난연성 섬유판재를 열압착 성형하는 단계를 더 포함하는
    준불연성 섬유복합 내장재의 제조 방법.
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