KR0140405B1 - 섬유계 단열.흡음재 및 그 제조방법 - Google Patents
섬유계 단열.흡음재 및 그 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 페섬유를 이용한 흡음성 및 단열성이 우수한 섬유계 단열·흡음재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 종래의 무기계 섬유질 단열·흡음재의 환경문제와 셀룰로스계 섬유질 단열·흡음재의 내화성 저하문제를 해소한 것으로서, 마이크로피브릴화된 폐섬유와 다공질성 세라믹 및 무기계/유기계 바인더를 사용하여 결합시킨 섬유계 단열·흡음재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따른 섬유계 단열·흡음재는 흡음성, 단열성, 난연성, 경량성 등이 우수하여 종래의 단열·흡음재를 대체할 수 있는 실로 획기적인 환경친화성 건축소재라 할 수 있다.
Description
본 발명은 건축물의 천정 및 내벽 등과, 산업용 플랜트의 탱크 및 증류탑과 같은 구조물의 단열 및 흡음의 목적으로 사용가능한 섬유계 단열·흡음재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파쇄된 폐섬유, 다공질성 세라믹 및 난연제에 유기계 바인더를 사용하여 결합시킨 섬유계 단열·흡음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 내화성 단열·흡음재로서는 석면, 암면, 유리솜 등의 무기계 섬유 계통과 탄산나트륨, 알루미늄 설페이트 등을 주성분으로 하는 무기화학약품을 이용하여 난연성이 부여된 셀롤로스계 섬유재료가 알려져 있다. 그러나, 석면을 사용할 경우에는 분진으로 인한 발암성의 문제가 대두되며, 암면이나 유리솜은 좋지 않은 작업환경을 초래하고, 작업자들의 피부에 접촉시 해를 끼치기 때문에 비피하고 있으며, 일본을 비록한 선진국에서는 이들의 사용을 규제할려는 움직임을 보이고 있다.
또한, 앞에서 서술한 셀룰로스계 섬유재료는 무기계 섬유재료가 가지고 있는 문제점은 해결되었지만 난연성이 약하므로 100℃ 이상의 고온에서는 내화성이 저하되기 때문에 고온을 요구하는 환경에는 적합하지 않다. 이는 난연성 화학물질로 사용되는 무기수화물이 50℃에서 결정수가 해리되고 고온에서는 결정수나 분자내의 수분을 잃어버리지 때문이다.
한편, 의류 제조시에 발생되는 폐섬유는 보온용 펠트, 자동차용 흡음재 및 건축용 자재로 널리 사용되고 있다. 따라서, 본 발명자들은 종래의 내화성 단열·흡음재의 환경 문제 및 셀롤로스계 섬유 재료의 난연성 저하현상을 해결하고, 폐섬유의 부가가치를 높이기 위하여 시장성이 큰 건축용 소재의 개발을 시도하였다.
구체적으로 설명하면, 본 발명자들은 무기계 단열재 단열·흡음재의 환경문제를 해결하고 셀롤로스계 재료의 난연성 저하현상을 동시에 해결한국기 위해, 쉽게 얻을 수 있는 폐섬유를 아이크로피브릴화시켜 다공질성 세라믹, 무기계/유기계 난연제 및 유기게 바인더를 효율적으로 활용하여 흡음 특성 및 단열사용이 우수할 뿐만 아니라 경제성이 양호한 무기계 단열·흡음재를 대체할 수 있는 섬유계 단열·흡음재를 얻고자 예의 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 무이계 섬유계통의 환경문제와 셀룰로스계 섬유재료의 난연성 저하문제를 해결할 수 있는 건축소재로서 환경친화적이며 흡음성능, 단열성 및 견량성이 우수한 단열·흡음재 및 그 제조발명을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 파쇄된 폐섬유와 저주파 영역에서 흡음기능을 다공질 세라믹과 건축재료에 필수적으로 요구되는 난연성을 부여하기 위한 무기계 난연제 및 유기게 난연제인 인계 난연제에 유기계 바인더를 사용하여 결합시킨 흡음 및 단열성능이 우수한 단열·흡음재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 섬유계 단열·흡음재의 제조방법에 의해, 파쇄된 섬유에 다공질성 세라믹 및 무기계 난연제를 첨가하고 인계 난연제가 함유된 유기계 바인더를 분무시키고 혼합한 후 경화시키면 섬유계 단열·흡음재가 제조된다.
본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 있어서, 파쇄된 폐섬유는 의류 제조시에 발생되는 폐섬유, 즉 모, 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유 및 면의 혼합물을 파쇄기를 사용하여 섬유길이를 5cm 이하로 마이요크로브릴화시키고 95℃ ~ 105℃에서 2시간 이상 건조시킨다.
또한, 섬유계 단열·흡음재는 건축용 내장재이기 때문에 난연성을 지녀야 한다. 따라서, 본 발명에 있어서는 무기계 난연제와 유기계 난연제를 동시에 사용하여 난연성능이 우수한 섬유계 단열·흡음재를 개발하였다. 본 발명에 있어서, 무기계 난연제는 섬유 및 유기계 바이더에 유해하지 않고 750℃ 이상에서 빠르게 분해흡열되어 흡열량이 큰 것이 적합하다. 이와같은 무기계 난연제로는 금속의 수산화물 및 점토광물을 들 수 있지만, 특히 Al(OH)3, Mg(OH)2,알루미늄산칼슘, 도소나이트, 벤토나이트, 카오이나이트 등이 사용가능하며, 이중에 Al(OH)3, Mg(OH)2가 본 발명에 적합한 무기계 난연제이다.
본 발명에 있어서, 무기계 난연제는 평균입경이 50μm 이하, 바람직하게는 10μm이하를 사용한다. 입경이 큰 입자를 사용하는 경우는 충분한 흡열효과를 얻을 수 없고, 입자가 너무 작은 경우도 양호한 효과를 얻을 수 없음이 판명되었다. 무기계 난연제의 첨가량은 일반적으로 폐섬유량과 유기계 바인더의 첨가량 및 섬유계 단열·흡음재의 사용조건에 따라 정해지지만, 폐섬유 100중량부에 대하여 5~50 중량부를 사용하는 것이 바람직하고, 10-30 중량부를 사용하는 것이 더욱 더 바람직하다. 사용량이 10 중량부 미만인 경우에는 충분한 효과를 얻을 수 없고, 30중랑부 이상인 경우에는 효과는 좋아지나 경제성면과 단열·흡음재의 경량성을 고려할 때 상대적인 효과는 양호하지 못하다.
유기계 난연제로는 종래에 통상 사용된 브롬계 난연제가 소각시 다이옥신 및 벤조퓨란 등과 같은 발암성 물진을 발생하기 때문에, 다소 경제성이 떨어지지만 환경오염을 일으키지 않는 인계 난연제를 사용하였다. 인계 난연제로는 인산에스테르계, 함할로겐 인산에스테르계, 폴리인산염계 및 적인계 등이 사용가능한데, 본 발명에서는 주로 인산에스테르계와 함할도겐 인산에스테르계를 사용하였다. 인계 난연제의 함량은 폐섬유 100중량부에 대하여 2-30 중량부, 바람직하게는 5-15중량부이다.
저주파 영역에서의 흡음성능을 높이기 위하여, 본 발명에 사용되는 다공질성 세락믹 원료로는 착색 또는 무착색으로, 점토류와 안료 및 발포성 골재를 혼련해서 얻어진 것이다. 다공질성 세라믹인 무착색/착색의 세라믹 입자의 형상으로서는 구형상, 판형상, 원주 형상 및 기타 무정형, 또는 표면에 요철을 가지는 것이 사용된다. 이러한 다공질성 세라믹의 입자크기는 일반적으로는 0.3~4.0mm의 범위가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 입자크기가 0.5~1mm로, 가장 우수한 효과를 나타낸다. 다공질성 세라믹의 기공율은 30~70% 인 것이 본 발명에 적합하다. 다공질성 세라믹은 5-50중량부, 더욱 더 바람직하게는 10-30중량부를 사용한다. 사용량이 5 중량부 미만인 경우에는 효과를 충분히 얻을 수 없고, 50중량부를 초가하는 경우에는 흡음성능은 좋아지나 경제성 및 물성이 떨어지기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명에 있어서 폐섬유와 흡열성 무기물 입자를 결합시키는 유기계 바인더로는 폴리우레탄계 바이더, 수용성 바인더, 페놀계 바이더, 아크릴계 바인더, 에폭시계 바인더 및 불포화 에스테르계 바인더가 사용될 수 있다. 바인더의 함량은 종류에 따라 다르나, 폐섬유 100중량부에 대하여 5-50 중량부, 경제성면 및 물성면을 고려할 때 매우 바람직하게는 10-30중량부이다.
또한, 본 발명에서는 섬유계 단열·흡음재의 표면에 스티렌계, 파라핀계, 실리콘계, 불소계, 합성수지계, 지방산 유도체 및 크롬 등의 발수제를 분무시켜 발수성을 향상시켰다.
본 발명에 따라 섬유계 단열·흡음재는 흡음재는 흡음성, 단열성, 경량성, 경제성이 우수하여 종래의 무기계 단열·흡음재 환경문제와 셀룰로스계 단열·흡음재의 난연성 저하문제를 해결할 수 있는 실로 획기적인 환경친화성 건축소재라 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 얻어진 섬유계 단열·흡음재는 석고보드 등과 같은 차음재와 복합적으로 사용하면 차음 및 흡음성능이 우수한 소재로 활용될 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하며, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않는다.
[실시예1]
섬유 파쇄기를 사용하여 폐섬유를 5cm 이하의 길이로 파쇄하고 열풍건조기(120℃)에서 2시간 이상 건조시킨 마이크로피브릴화된 폐섬유 100중량부에 입자크기가 30μm 이하인 Al(OH)320 중량부와 입자크기가 0.4~1mm인 다공질성 세라믹(한국경량골재사제) 10 중량부와 가하고 폴리우레탄계 바인더(DR-400, 대륭기업사제) 20중량부와 함할도겐 인산에스테르계 난연제 TCPP(삼성종합화학사제) 10중량부를 혼합한 용액을 분무기를 이용하여 분무시키면서 혼합한다. 혼합물을 몰드에 넣은 다음 오토클레이브(123℃, 10분)에서 경화시키면 섬유계 단열·흡음재가 얻어진다. 측정한 물성 결과를 표1에 나타내었다.
물성평가 방법은 다음과 같다.
[밀도]
섬유계 단열·흡음재의 밀도 측정은 부피가 1000m3이상인 큰 시편을 제조하여 측정하였다.
[인장강도]
섬유계 단열·흡음재의 인장강도 측정은 두께가 1cm인 아령모양의 시편을 제조하여 ASTM D-1623규격에 따라 실시하였다.
[열전도도]
섬유계 단열·흡음재의 단열성능 평가는 ASTM C-518 규격에 의해 측정하였다.
[수직 입사 흡음률]
각 섬유계 단열·흡음소재의 흡음률은 JIS-1 1405 규격에 따라 관내법에 의한 건축재료의 수직입사흡음률 측정방법을 이용하여 측정하였다.
[실시예2]
섬유 파쇄기를 이용하여 폐섬유를 5cm 이하의 길이로 파쇄하고 열풍건조기(120℃)에서 2시간 이상 건조시킨 마이크로피브릴화된 폐섬유 100중량부에 입자크기가 30μm 이하인 MgOH(OH)220 중량부와 입자크기가 0.4~1mm인 다공질성 세라믹(한국경량골재사제) 10중량부를 가하고 폴리우레탄계 바이더(DR-400, 대륭기업사제) 30중량부 함할로겐 인산에스테르계 난연제 TCPP(삼성종합화확사제) 10중량부를 혼합한 용액을 분무기를 이용하여 분무시키면서 혼합한다. 혼합물을 몰드에 놓은 다음오토클레이브(123℃, 10분)에서 경화시키면 섬유계 단열·흡음재가 얻어진다. 측정한 물성 결과를 표1에 나타내었다.
[실시예3]
섬유 파쇄기를 이용하여 폐섬유를 5cm 이하의 길이로 파쇄하고 열풍건조기(120℃)에서 2시간 이상 건조시킨 마이크로피브릴화된 폐섬유 100중량부에 입자크기가 30μm 이하인 Al(OH)320중량부와 다공질성 세라믹(한국경량골재사제) 10중량부를 가하고 비닐에스테르계 수용성 바이더(PA 960, 대양화학사제) 30중량부에 함할로겐 인사에스테로계 TCPP 10중량부를 혼합한 용액을 분무기를 이용하여 분무시키면서 내용물을 혼합한다. 혼합물을 몰드에 넣고 100 ℃에서 30분간 경화시키면 원하는 섬유계 단열·흡음재가 얻어진다. 측정한 물성 결과를 표1에 나타내었다.
[비교예 1]
섬유 파쇄기를 이용하여 폐섬유를 5cm 이하의 길이로 파쇄하고 열풍건조기(120℃)에서 2시간 이상 건조시킨 마이크로피브릴화된 폐섬유 100중량부에 입자크기가 30μm 이하인 Al(OH)320중량부를 가하고 폴리우레탄계 바인더(DR-400, 대륭기업사제) 20 중량부와 함할로겐 인산에스테르계 난연제 TCPP(삼성종합화학사제) 10중량부를 혼합한 용액을 분무기를 이용하여 분무시키면서 내용물을 혼합한다. 혼합물을 몰드에 넣은 다음 오토클레이브(123℃, 10분) 경화시키면 섬유계 단열·흡음재가 얻어진다. 측정한 물성 결과를 표1에 나타내었다.
[비교예 2]
섬유 파쇄기를 이용하여 폐섬유를 5cm 이하의 길이로 파쇄하고 열풍건조기(120℃)에서 2시간 이상 건조시킨 마이크로피브릴화된 폐섬유 100중량부에 입자크기가 0.4-1mm인 다공질성 세라믹(한국경량골재사제) 10중량부를 가하고 폴리우레탄계 바인더(DR-400, 대륭기업사제) 20 중량부와 함할로겐 인산에스테르계 난연제 TCPP(삼성종합화학사제) 10중량부를 혼합한 용액을 분무기를 이용하여 분무시키면서 내용물을 혼합한다. 혼합물을 몰드에 넣은 다음 오토클레이브(123℃, 10분) 경화시키면 섬유계 단열·흡음재가 얻어진다. 측정한 물성 결과를 표1에 나타내었다.
Claims (7)
- 파쇄된 폐섬유 100중량부에 대하여, 다공질성 세라믹 5-50 중량부, 무기계 난연제 5-50 중량부, 유기계 난연제 2-30 중량부 및 유기계 바이더 5-50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재.
- 제 1 항에 있어서, 파쇄된 폐섬유는 섬유 스트랩을 마이크로피브릴화한 섬유길이가 5cm이하인 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재.
- 제 1 항에 있어서, 다공질성 세라믹은 입자크기가 0.3~4mm이고, 기공율이 30-70% 인 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재.
- 제 1 항에 있어서, 무기계 난연제로는 Al(OH)3, Mg(OH)2,알루미늄산 칼슘, 도소나이트, 벤토나이트 및 카오리나이트로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재.
- 제 1 항에 있어서, 유기계 난연제는 인계 난연제로서 인산에스테르계, 함할로겐 인산에스테르계, 폴리인산염계 및 적인계로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재.
- 제 1 항에 있어서, 유기계 바인더는 폴리우레탄계 바인더, 비닐에스테르계 수용성 바인더, 페놀계 바인더, 아크릴계 바인더, 에폭시계 바인더 및 불포화 에스테르계 바인더로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재.
- 5cm 이하의 길이로 파쇄하고 건조시킨 마이크로피브릴화된 폐섬유 100중량부에 다공질성 세라믹 5-50 중량부에 무기계 난연제 5-50중량부를 가하고, 유기계 바인더 5-50 중량부에 유기계 난연제 2-30 중량부를 혼합한 용액을 분무기를 사용하여 분무시키며면서 혼합한 후에, 생성된 혼합물을 몰드에 넣은 다음 100~125℃의 오토클레이브에서 10~30분간 경화시키는 것을 특징으로 하는 섬유계 단열·흡음재의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1019950034161A KR0140405B1 (ko) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | 섬유계 단열.흡음재 및 그 제조방법 |
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| KR1019950034161A KR0140405B1 (ko) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | 섬유계 단열.흡음재 및 그 제조방법 |
Publications (2)
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| KR970021419A KR970021419A (ko) | 1997-05-28 |
| KR0140405B1 true KR0140405B1 (ko) | 1998-07-01 |
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| KR1019950034161A KR0140405B1 (ko) | 1995-10-05 | 1995-10-05 | 섬유계 단열.흡음재 및 그 제조방법 |
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1995
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