KR0161657B1 - 석고 함유 구조물의 방화성 섬유판 건축재 - Google Patents

석고 함유 구조물의 방화성 섬유판 건축재

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Abstract

본 발명은 석고함유 구조물의 방화성 섬유판 건축재 및 그 제법에 관한 것이다. 상기 구조물은 소성석회로부터 유도한 응결 석고 2수화물과 종이 처리 펄프로부터 유도한 종이 섬유로 이루어지며, 상기 펄프 및 소성석회와 함께 소성석회를 완전히 수화시킬만한 물을 혼합하여 응결 석고 2수화물과 섬유를 균질로 혼합 구성시켜 종이펄프를 구조물에 균일하게 분포시킨 것이다. 본 발명의 구조물은 유화칼슘 반수화물을 완전히 수화시킬만한 양의 수중에서 유화칼슘 반수화물과 종이 섬유의 분산액을 만든 다음, 이 분산액을 탈수처리하고 숙성시키고 이어서 응결 건조시켜 제조한다

Description

[발명의 명칭]
석고 함유 구조물의 방화성 섬유판(Fiberboard)건축재
[발명의 분야]
본 발명은 석고 함유 구조물의 방화성 섬유판 건축재(防火性纖維板建築材)에 관한 것이다. 특별하게는 방화성이 우수하고 구축력이 강한 건축재를 제공하기 위한 광물질 함유 조성물로 이루어진 건축재에 관한 것이다.
[발명의 배경]
주택용, 상업용 및 공업용 방화판 및 파넬(panel)은 화재시 건축구조물의 구획간 화염차단을 강구하기 위하여, 특히 차고로부터 거실 공간을 차단시키는 것과 같이 화재 발생률이 높은 지역으로부터 건축물의 잔여구역을 분리 시키는데 이용되고 있다. 이들 방화성 건축재로는 방화문(fire door)을 들 수 있는데, 방화문은 고형물질의 중심부(경우에 따라 공동부를 함유)와 그 외부 양쪽 표면으로 이루어진다. 이들 방화문은 보통 화염의 고온에 대한 내구력은 없지만 일정시간 방화벽으로서의 효능을 유지하여 빌딩내의 사람이 탈출할 수 있고 방화장비가 현장에 도달할 때 까지 화염의 확산을 지연시킬 수 있도록 고안되어 있다. 방화문이 그 기능을 제대로 발휘하여 일정 온도에 대하여 견딜 수 있는지 여부를 시험하는 여러 가지 방법이 시도되어 왔다. 그 시험방법의 하나는 ASTM E-152 화염시험인데 시험에서 방화문은 1750℉ 내지 1800℉의 고온하에 1.5시간 동안 내구할 수 있는지 여부와 화염 노출에서 고압의 소방호스에 견디어 낼 수 있는 능력을 보유하는지 시험된다. 화염 확산 억제에 추가하여 방화문 설게에서 고려하여야 할 점은 원료값과 제조비용이다. 또 방화문의 중량이 취급상 간면과 운반비용면에서 중요하다. 방화문의 강도 또한 중요한 요건인데, 상기 화염시험과 수류시험에 합격하여야 하고 정상 사용과 남용에 견딜 수 있는 구조강도를 필요로 하기 때문이다. 마지막으로 방화문은 힌지(hinge), 손잡이 그리고 자물쇠를 설치하는 부면에 있어 충분한 지지와 파열저항을 보유토록 하지 않으면 안된다. 근래 방화문에 적합한 기계적 강도와 방화성을 보유한 상업용 방화성 물질이 개발되고 있다 (참조:Hashimoto et al., U.S. Patent No. 4,174,230, Vogt, U.S. Patent No. 4,840,688, Porter et al., U.S. Patent No. 2,076,349, Lehnert et al., U.S. Patent No. 4,748,771). 이들 문헌을 본 발명의 선행 기술자료로 인용한다. 이들 물질은 대개 고가일 뿐 아니라 무겁고 유해한 접착제를 필요로 하고 소기 목적에 부합하지 않게 비교적 복잡한 구조로 되어 있다. 따라서 우수한 효능을 가진 방화문과, 다른 구조물의 파넬을 제조할 수 있는 안전하고 저염한 구성성분으로 이루어진 조성물 및 구조물의 자재가 요망되었다.
[발명의 요약]
본 발명은 방화문에 적용할 수 있는 방화성 구조물 건축재를 제공한다. 구조물 건축재는 20분 효능의 ASTM E-152 화염시험 등급 이상이고, 약 60lbs/ft3이상의 밀도를 가진 석고 함유 섬유판 조합물로서, 30lbs 이상의 굽힘강도(1/2 인치 두께의 물질)를 보유하며, 나사못 결착능 약 400lbs 이상을 나타낸다. 이 조합 구조물은 고체물질이 균일하게 분포되어 있으며, 약 65중량% 내지 약 90중량%의 무수석고, 약 7중량% 내지 약 30중량%의 종이 섬유, 그리고 무기질섬유, 점토, 버미큘라이트(vermiculite) 및 결합제 폴리머(binder polymer)로 선택한 하나 이상의 효능 촉진제 약 1.5중량% 내지 약 35중량%로 이루어져 있다. 이 조합물은 석고 함유 출발 물질 성분을 충분히 수화시킬만한 양의 물로 제조한다. 이렇게 하여 실질적이고 경제적인 방화성 구조물이 제조 되는데 방화특성이 우수하며 중요하고 바람직한 환경이점을 조성한다. 본 발명의 석고 섬유판은 고온에서구조적 요소로 사용하는데 안전하며 효과적이다. 이들은 비교적 작은 비용으로 제조할 수 있으며, 방화문, 빔, 도리 절연(girder insulation) 및 방화벽 등에 중량 추가 없이 적용할 수 있다. 본 발명의 석고 섬유판은 스크랩이나 폐기물을 함유 할 수 있는데 이로서 제조원가 절감에 크게 기여하고, 건축재 파편이나 열기송관의 슬래크(slag)를 재순환시키는 현재 요구를 충족시킨다. 한편, 본 발명의 석고 섬유판은 다수의 화염 등급에 적합하도록 다양한 경제적 건축물에 이용된다. 예컨대 방화문 설계에 있어 ASTM E-152 화염시험등급을 45분, 60분, 및 90분으로 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명은 경제적인 방화문을 제공할 뿐 아니라 신축성 있는 제조방법을 제시하여 여러 화염 등급의 요구에 따라 두께를 맞추어, 적합한 다층 섬유판 조합물로 제조할 수 있도록 한다.
본 발명의 섬유판 구조물은 통상의 종이 표면으로 된 석고 벽판에 이용되는 것과 같은 종이 표면 시이트를 함유하지 않는다. 벽판 조합물에 있어 둘 이상의 벽판의 종이 표면은 다른 성분의 라미네이트층을 접착시키고 있다. 그러나 종이 표면은 대기중의 습도변화에 민감하여 라미네이트층 접착력을 부정적으로 저하시킨다. 또 화재시에는 화학적 결합상태의 석고로부터 물을 제거하여 종이의 강도를 약화시키므로서 라미네이트층을 박리하고 화재를 촉진한다. 또한 종이 표면은 쉽게 소각 탄화하여 구조물의 다층간 접착결합능을 떨어뜨린다.
본 발명의 결합 섬유판은 바람직하게도 종이 표면 시이트를 함유하지 않으므로 습도 변화의 넓은 범위에서 매우 안정하며 높은 습도하에서도 효과적으로 적용할 수 있다. 더욱이 본 발명의 조합물에서 종이 섬유와 석고질체는 밀착하여, 접착처리된 벽판층을 박리 시키는 경우와 같이 석고와 섬유판 사이의 접착 결합능을 떨어 뜨리지 않으며 고온에서 견디어 낼 수 있다.
본 발명의 석고 섬유판은 표면 접착부가 없어 압축된 진주암(perlite)중심체에 대하여 독특한 이점을 주는데 그것은 섬유판 구조물이 다공성 표면으로 되어 있지 아니하여 처리공정시 소요되는 풀의 양이 적기 때문이다. 소요되는 풀의 양이 적을수록 방화문이나 그밖의 구조물 제작비는 절감된다.
본 발명의 또다른 이점은 선행기술의 3부분 구성부와 그밖의 라미네이트 구성부에 대한 외연결속(edge banding)을 단순화하고 구조적으로 개량한 것이다. 본 발명의 석고 섬유판 구조물과 방화문은 특별히 외연계(edge system)를 필요로 하지 않는다. 그 조합물 구성만의 우수한 파열저항 및 나사못 결착능을 보유할 수 있다. 또한 이들 섬유판 만이 파넬문(paner door)에서 볼 수 있는 바와 같은 구조부 설계를 쉽게 강구할 수 있다. 마지막으로 본 발명의 섬유판 조합물은 강철빔이나 목재빔 같은 구조물 부재를 화염으로부터 효과적으로 보호할 수 있다. 본 발명은 섬유판 조합물내에 빔이 내설된 구조물로서 화염과 화재시 재해로부터 보호할 수 있게 한다. 본 발명의 조합물은 적용이 간편하며 환경적으로 안전하고, 석면대용을 위해 매력적인 전환을 기대할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 석고 함유 섬유판의 제조과정을 보이는 공정도이고,
제2도는 본 발명의 바람직한 섬유판 조성물의 한 제조과정에서의 한 구성성분의 효과를 나타내는 그라프이고,
제3도는 본 발명의 섬유판 조성물이 물질 밀도의 기능을 나타내는 굽힘강도(flexural strength)에 대한 그라프이고,
제4도는 본 발명의 섬유판이 물질 밀도의 기능으로 나타내는 나시못 결착능(screw holding eapacity)에 대한 그라프이고,
제5도는 본 발명의 바람직한 방화문의 평면도이고,
제6도는 제5도의 방화문에 있어 선6-6에 따라 절단한 전면 단면도이고,
제7도는 본 발명의 방화문의 입면도이고,
제8도는 일부를 절단한 제7도의 방화문에 있어 한쪽 모퉁이 부분에 대한 내부를 보이는 실질도이고,
제9도는 표층을 벗기고 단면을 노출시켜 내부를 보이는 강철 빔(steel beam)방화 구조물의 실질도이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명에 따르면 방화문과 구조빔(structural beam)같은 방화성 구조물을 제조할 수 있다. 이들 구조물은 약 60lbs/ft3이상의 밀도, 약 30lbs(1/2인치 두께의 물질)이상의 굽힘강도(flexural strength) 및 약 400lbs이상의 나사못 결착능(아래에서 정의함)을 보유한 1이상의 석고 섬유판으로 이루어진다. 이들 섬유판은 약 65중량% 내지 약 90중량%의 응결 석고2수화물과 약 7중량% 내지 약 30중량%의 종이 섬유와 약 1.5중량% 내지 약 35중량%의 효능 촉진제를 함유한다. 본 발명의 섬유판은, 파넬, 보드(board), 표층, 중심체 또는 그밖의 구조물 부재로 적용할 경우에 20분 등급의 ASTM E-152 화염시험 합격품 이상의 효능이 나타나도록 설계된다. 본 발명의 더 상세한 구현예로서, 20분 등급의 방화문은 약 75중량% 내지 약 90중량%의 응결 석고2수화물, 약 1중량% 내지 약 17중량%의 종이 섬유 그리고 약 1.5중량% 내지 약 35중량%의 효능 촉진제로 이루어진 조합물을 함유하는 비표면처리 석고 섬유판 파넬(unfaced gypsum fiberboard panel)한쌍 이상으로 구성된다. 상기 효능 촉젠제는 무기질 섬유, 점토, 버미큘라이트 및 결합제 폴리머 중에서 선택한다. 본 발명의 석고 섬유판 파넬은 약 30lbs(1/2인치 두께의 물질)이상의 굽힘강도, 400lbs이상의 나사못 결착능을 보유하며, 중심체밖에 노출된 목재 형상의 베니아판 모양으로 되어 있다. 본 발명의 다른 방화성 구조물로는 45분, 60분 및 90분 등급의 ASTM E-152 화염시험 합격 수준의 구조물 건축재를 들 수 있다.
[섬유판 건축재]
본 발명의 석고섬유 섬유판층은 방화성이 높으며 구조적 강도도 견실하다. 이들은 금속물 부설을 위한 나사못 결착능이 충분히 높고 그 강도는 전 부위에 거쳐 뛰어나게 견실하다. 본 발명의 바람직한 섬유판 파넬은, 약 60lbs/ft3이상의 밀도, 30lbs 이상의 굽힘강도(1/2인치 두께의 물질) 및 약 400lbs이상의 나사못 결착능을 보유한다. 이 섬유판 파넬은 종이 표면처리 부위가 없어, 화염 확산이 더디고 방수성이 높다. 바람직한 섬유판 파넬 조합물은 고체물질이 균일하게 분포되어 있으며, 약 65중량% 내지 약90중량%의 응결 석고2수화물, 약 7중량% 내지 약 30중량%의 셀루로스 섬유 및 바람직하게 약 1.5중량% 내지 약 35중량%의 효능 촉진제 하나 이상(무기질섬유, 점토, 버미큘라이트 및 결합제 폴리머 중에서 선택)으로 이루어져 있다.
본 발명의 석고 함유 섬유판 파넬에서 필수성분의 하나는 유화칼슘 2 수화물(Ca SO4-2H20)이다. 이 성분은 비섬유성 형상의 유화칼슘이 수화하여 형성되는 것인데, 유화칼슘은 물과 반응하여 응결석고, 즉 유화칼슘 2수화물을 생성한다. 따라서 유화칼슘은 무수물 또는 반수물 상태로 존재할 수 있다. 반수화물 형태의 유화칼슘이 가장 널리 사용되는 것으로 알려져 있다. α또는 β형태의 반수화물(hemihydrate)중에서 후자가 바람직하다.
반수화물은 천연 석고를 가열 또는 소성(calcination)하여 제조할 수 있다. 여러 가지 적용에 있어, 반수화물의 결정 형상은 중요한 의미가 없다. 그러나 본 발명의 섬유판 파넬과 관련할 때 선택을 고려할 수도 있다. 반수화물은 두가지 종류의 결정 형상이 있는데, 즉 섬유성 형상과 비섬유성 형상, 예컨데 섬유성 α 유화칼슘 반수화물 같은 길다란 바늘 형상의 것이다(참조:미합중국특허 제4,239,716).
본 발명의 실시에서는 비섬유성 형상의 유화칼슘을 물과 반응시켜 응결 석고를 형성시킨다. 그러나 소량의 섬유성 형상의 석고도 임의 성분으로 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 이점의 하나는 섬유판 파넬을 조성시킴에 있어 폐기물질을 사용할 수 있다는 점이다. 예컨데 굴뚝연기를 탈황하여 제조하는 탈황처리한 부산물 석고로 알려진 물질을 유화칼슘의 제조원료로 사용할 수 있다. 본 발명의 실시에 있어 폐기물이나 쓰레기를 이용할 수 있는 것은 석고벽판 조각을 들 수 있는데, 이것은 유화칼슘과 섬유판의 종이성분 원료의 쌍방에 이용할 수 있다. 이 용도를 위하여는 종이 표면 처리한 석고 벽판 조각을 개량제 결정과 함께 가합하의 수중에서 적당히 분쇄하여 비섬유성 유화칼슘을 생성시킨다. 석고벽판 조각은 분쇄한 후 대기압하에 소성시켜, 본 발명의 실시에 이용되는 원료 물질로 전환시킬수도 있다. 펄프형상의 물질을 알맞게 생성시키기 위하여는 충분한 물을 사용하므로서 쉽게 달성할 수 있다. 본 발명은 상술한 유화칼슘 원료 물질을 각각 사용할수도 있지만 각기 다른 원료 물질의 혼합물도 사용할 수 있다. 석고 함유 섬유판 파넬을 제조함에 액체 분산물을 이용하려면, 통상 비섬유성 유화칼슘을 목적하는 건축재의 용도에 따라, 총 고형성분이 약 53중량%내지 약 73중량%, 바람직하게는 약 55중량%내지 약 70중량%되도록 조절한다. 예를 들면, 방화문의 외연결속(edge banding)에 이용되는 건축재 보드(board)에 있어, 분산액중의 비섬유성 유화칼슘의 양은 약 54중량% 내지 약 62중량%의 고형성분이 되도록 한다. 한편 방화문의 표면 처리나 도리 절연파넬(girder insulation panel)에 이용되는 건축재 파넬에 있어서는 분산액중의 유화칼슘 함량을 약 60중량%내지 약 80중량%의 고형성분이 되도록 한다. 본 발명의 바람직한 섬유판 파넬의 석고 2수화물 함량은, 원료물질의 비섬유성 유화칼슘 함량보다 18.5%정도 많게 한다. 그 중량 차는 응결 석고2수화물에 있어 수화하는데 첨가하는 물의 양이 된다. 따라서 응결석고는 그 양을 전 구성성분의 약 65중량%내지 90중량%, 바람직하게는 약 70중량%내지 약 85중량%되도록 한다. 방화문의 외연결속에 이용되는 건축재 보드에 있어, 응결 석고2수화물의 양은 약 68중량% 내지 약 78중량%로 할수 있다. 방화문 표면 부위나 도리(girder)또는 빔 절연 파넬로 이용되는 건축재 파넬에 있어서는 응결석고의 양이 약 75중량% 내지 약 90중량%이다.
본 발명의 바람직한 섬유판 파넬 조합물은 일정량의 셀루로스 섬유를 이용하기도 한다. 셀루로스섬유는 식물질 예컨데 솜, 아마포(linen), 아마(flax)등의 섬유 성분이다. 셀루로스 섬유의 여러 가지 원료물질 가운데 종이가 편리하게 이용된다. 상술한 본 발명의 적용물질중의 고형성분은 그중 종이섬유 함량이 약 7 내지 약 30중량%, 바람직하게는 약 7 내지 약 24중량%, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 17중량%이다. 종이섬유 함량이 약 24중량%를 넘으면, 섬유판의 성능을 약화하여 석고의 특성을 떨어뜨리게 된다. 한편 종이 함량이 약 7중량%이하로 떨어지면 나사못 결착능이 약화되어 방화문의 외연결속에 필요한 나사못 결착능을 나타내게 하려면 복잡한 구성을 강구하지 않으면 안된다. 예컨대, 약 1.3중량% 이하의 종이섬유를 함유하는 섬유판으로서 500lbs의 나사못 결착능을 나타내는 목재-폴리머-석고 섬유판 구성물이 알려져 있다(참조:Lehnert et al, 미합중국특허 제 4,748,771호). 각종 특수 용도로 사용되는 건축재 물질은 각기 다른 섬유 함량을 갖는다. 예를들면 방화문의 외연결속에 이용되는 건축재 보드는 약 15중량%의 종이 함량을 보유하는데 반하여, 방화문의 표면 부위에 사용되는 파넬은 약간 적게 약 12중량% 또는 13중량% 함량을 갖는다. 종이섬유의 구성은 건축재 물질이 강한 물리적 특성을 갖도록하여, 굽힘강도나 나사못 결착능이 높게 되고, 통상의 석고벽판의 종이 표면 부위 성질과는 달리 표면 강도가 견실하여 표면 박층의 박리 현상이 일어나지 않는다. 종이섬유는 처녀펄프 종이와 함께 폐기 종이도 사용할 수 있다. 종이 원료는 목재, 솜 또는 아마포 넉마나 지프라기 등인데 종이의 원료나 내력은 중요하지 않다.
종이는 아황상 공정, 황상(그라프트 종이)공정 또는 그밖의 공정의 제품이다. 효과적으로 이용할 수 있는 종이 형태는 처녀지와 갈색 그라프트 종이와 특히 신문용지이다. 폐기 신문지를 이용할 수 있음은 매우 만족스러운 결과를 주었고 생산비를 절감시킴과 동시에 환경공해 문제도 해소시킨다. 상술한 바와 같이 종이 원료는 종이 표면처리의 석고 벽판 분쇄물고 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유판 파넬과 보드는 목적 생성물의 용도에 따라 그 특성을 살리기 위하여 효능 촉진 참가제를 함유한다. 거의 모든 경우에 첨가제로 하나 이상의 소포제, 분산제 그리고 촉진제와 그밖에 이분야에서 통상 널리 알려진 성문을 소량(일반적으로 고형성분 약 1중량% 이하)사용한다. 전체적으로 효능 촉진제는 통상 고형성분 약 1.5 내지 35중량%를 함유하며, 바람직하기로는 무기질섬유, 점토, 버미큘라이트 및 결합제 폴리머 중에서 선택한다. 무기질섬유란 유리직물섬유와 광물성 울(mineral wool)등을 말한다(참조 : 미합중국특허 제4,557,973호). 광물성 울은 유리, 현무암, 고로 슬러그(blast furnace slag)또는 그밖의 광물성 투명 조성물을 가열한 원심 차축(centrifugal rotor)같은 기계로부터 가늘게 뽑아내어 만드는 글라스 울(glass sool)이나 그밖의 광물성 섬유를 뜻한다. 이 공정은 직물 섬유를 제조하는 공정에서 오리피스(orifice)로부터 용용물을 뽑아내는 공정과 대조할 수 있다. 특히 유용하고 쉽게 적용할 수 있는 형태의 광물성 울은 글라스 울 절연 물질에서 볼 수 있는 글라스 울이다. 유리직물섬유 또는 글라스 울은 함께 또는 따로따로, 이하 규토질섬유(siliceous fiber)라 한다. 본 발명을 실시하는데 이용되는 유리직물섬유는 통상 짧게 자른다. 이를 섬유는 약 1/2인치의 길이이다.
본 발명의 섬유판은 바람직하기로는 규토질 섬유를 함유한다. 규토질 섬유는 열작용으로 인한 석고 건축재의 균열현상을 감소시키므로 본 발명의 방화성 건축재나 그밖의 제품의 특성을 개량시킨다. 규토질섬유는 바람직하기로 약 7중량% 이하 함유되며, 유리직물섬유와 이에 추가하여 제품의 특수성에 따라 글라스 울을 함게 사용할 수 있다. 예컨데 방화문의 외연결속에 이용되는 건축재 보드는 약 7중량% 이하의 유리질물섬유, 바람직하기로는 약 2중량%의 유리직물섬유를 함유하며, 글라스 울은 쓰이지 않는다. 그러나 방화문의 표면 부위에 이용되는 건축재 파넬은 약 0.8 내지 2중량%의 규토질섬유를 함유하는데, 바람직하기로는 약 0.4중량%의 짤막한 유리직물 섬유와 약 0.5내지 약 1.4중량%의 글라스 울의 혼함물을 함유하는 것이다.
효능 촉진제는 점토나 버미큘라이트 또는 이들 혼합물을 함유(특히 건축재 보드 또는 파넬이 높은 방화성을 필요로 하는 경우)한다. 이들 두 물질은 약 15.0중량% 이하, 바람직하기로는 약 6중량% 이하, 더욱 바람직하기로는 약 3내지 4중량%의 고형성분양으로 존재한다. 사용하는 점토는 일반적으로 고령토 점토인데, 이것은 고열하에서도 석고 함유 건축재가 수축하는 것을 효과적으로 조절할 수 있다. (참조 : Minerals and Chemicals Philip Corporation 상품인 ASP 70 고령토 점토). 버뮤큘라이트는 비가공의 것이거나 비발포의 것이어야 하는데, 가열하면 팽윤하여, 건축재의 수축이나 균열을 방지하고 조절한다. 이들 물질의 필요성은 목적 생성물의 용도에 따라 결정되는데, 방화문의 표면 부위에 이용되는 파넬에서는 필요하지 않다.
본 발명의 바람직한 섬유판의 조합물과 여러 구조물을 형성하기 위한 섬유판의 접착 결합 기술에서 결합제 폴리머를 이용할수도 있다. 결합제 폴리머는 섬유판층의 물리적 성질에 영향을 주며, 특히 굽힘강도에 대한 영향이 크고, 저밀도 부위의 파스너(fastener)고정력을 강화한다. 또 결합제 폴리머는 보드, 파넬, 문 또는 절연 부재의 표면 특성(예;표면광택)을 개량시키고 마무리 작업을 쉽게 한다. 사용되는 결합제 폴리머는 고형성분이 약 15중량%, 바람직하기로는 약 1내지 약 3중량%이다. 다수의 각종 중합체를 결합제 폴리머로 사용할 수 있는데, 이들에는 호모 폴리머(homopolymer)인 폴리(비닐아세테이트), 폴리아크릴레이트를 비롯하여, 코폴리머(copolymer)인 폴리(에틸렌)-코-(비닐클로라이드), 폴리(스티렌)-코-(부타디엔), 폴리(비닐아세테이트)-코-(메틸아크릴레이트)등이 있다. 여러 가지 결합제 폴리머 중에서, 폴리(비닐알코올)이 특히 효과적이며, 폴리(비닐아세테이트)호모 폴리머가 바람직하다. 결합제 폴리머를 적용함에는 유화액으로 사용하는 것이 효과적인데 이러한 제제가 시판되고 있다. 결합제 폴리머를 선정함에 있어서는 열경화성 수지가 바람직한데 그들은 견실하고 넉넉한 필림을 형성시켜 부서지지 않게 하고, 섬유판, 문설주, 레일(rail)등의 표면과 접합할 경우 그 필름층이 부드럽고 인장강도가 낮어 유연하다. 열경화성 수지는 또한, 그 수지를 응결시키는데 필요한 열로 하여금 본 발명의 섬유판 조합물중의 석고를 소성시키게 하므로 매우 바람직하다. 섬유판 조합물의 수지 중합체로 적용하고 또 각종 방화문과 방화파넬 부재를 서로 결속시키는 접착제로 적용할 수 있는 특히 유용한 수지 유화액에는 JCAR-130 폴리-(비닐아세테이트) 폴리머(유니온 카아바이드사 제품)를 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유판층을 생성하는 조합물은 비섬유성 소성석고를 수화하기에 충분한 량의 물을 함유한다. 즉 약 20배 이상 과잉량의 물, 바람직하기로는 약 25배 과잉량의 물을 함유한다. 통상의 이해와는 반대로 과량의 물은 공정을 유리하게 유도하여 특성이 우수한 제품을 생성한다. 예를들면 바람직한 양보다 작은 물을 적용하는 경우, 펄프섬유와 석고반죽을 제대로 혼합하지 못하여 고르지 못한 혼합물을 형성한다. 통상의 습식 적용에서는 약 80%의 물이 사용된다(참조:미합중국특허 제2,076,349호). 이 습식적용에서는 응결 구성물중 견고하고 섬유질 풍부한 부위로 둘러쌓인 비교적 약하고 농축된 석고질이 형성되는 것으로 알려져 있다. 이 농축석고 부위는 구성물의 취약한 연결부가 되기 때문에 생성물의 구조적 견실성을 약화시키고 기계적 특성을 떨어뜨린다. 근래의 견식공정을 적용할 경우 상기 성질은 더욱 나빠진다(참조:Moslemi, Wool Composites Chemtech, P 508, Aug. 1988). 본 발명에서 적용하는 물과 펄프화한 종이섬유의 조성범위는 매우 효과적이며 섬유와 석고성분의 균일성을 촉진하여 굽힘강도를 높이고 나사못 결착능을 강화시킨다.
본 발명의 섬유판 조합물은 다양한 방법으로 형성시킬 수 있으며 각기 다른 기술조건에 따라 본 발명의 파넬 및 보드를 제조할 수 있다. 제1도에 바람직한 제조공정도를 보인다. 제1도에서, 종이섬유 성분, 즉 물과 종이의 구성은, 종이 중량의 20배에 해당하는 물과 신문에 펄프처리기 20에 도입하고 혼합물을 균일한 현탁 펄프로 만든다. 필요에 따라 글라스 울은 물 중량의 약 20배 이상에 해당하는 양을 따로 펄프처리하여 종이와 혼합한다.
다른한편, 글라스 울과 종이를 함께 펄프처리할 수도 있다. 이때 이들중량의 약 20배 이상의 물을 가한다. 이어서 직물유리섬유, 점토 및 버미큘라이트를 처리기에 가하고 충분히 혼합하여 현탁액으로 만든다. 생성된 현탁액을 탱크지로 옮긴다. 조합물 조성 공정에 따라, 펄프 현탁액을 탱크21로부터 혼합기 24로 도입한다. 한편 결합제 폴리머를 탱크 22로부터 혼합기 24로 도입하고 충분한 량의 비섬유성 유화칼슘을 가한 후 탱크 23으로부터 혼합기 24로 약 5%이하의 필요한 양의 2수화물을 만들어 현탁액과 고루 섞어 슬러리로 만든다.
습윤 슬러리 25(이하, 석고반죽(Gypsum stueco)라고도 한다)를 주형 26으로 주조하는데, 슬러리를 탈수하기 위하여 수압프레스 27로 압축하여 녹색 주조물 28을 만든다. 수력 프레스에 거는 압력이 생성물을 밀도를 쉽게 약 40 내지 약 75lbs/ft3되도록 한다. 본 발명의 건축재가 방화성을 보유하기 위하여는 약 60lbs/ft3이상, 바람직하기로는 65lbs/ft3이상이 요망된다. 녹색 주조물을 응결시킨 후 오븐 29로 이송하여 건조시킨다.
건조생성물은 필요에 따라 적당한 두께로 만들기 위하여 모래 처리기 31로 보내어 처리하거나 톱 32로 적당한 크기로 자른다. 상기 공정은 뱃치 별로하거나 계속 공정으로 실시할 수 있다. 본 발명의 범위에 속하는 보드와 파넬을 바람직한 계속공정에 있어, 상기 조성 분산액을 표준제지 기술에 따라 적당한 길이의 시트(sheet)로 형성시킨다. 예컨데 분산액을 제지기에 결합한 형태의 두상자(head box)로부터 통공(通孔)운반벨트로 이송하면서 수분이 빠져나가게 하여 웅고 시킨다. 생성한 조합물 시트는 프레스 롤로 압축한다.
본 발명의 방법은 비지지한(unsupported) 즉 비표면처리(unfaced)섬유판을 제조하는데 이용할 수 있다. 이와같이 제조된 섬유판은 각 부위에서 고루게 두께가 이루어지며 균질로 구성된다. 비표면처리라 함은 시트 물질로 표면 부위를 처리하지 않은 것이다. 예를들면 석고벽판의 표면부위 물질로 종이나 유리섬유매트(mat)를 가끔 사용한다. 상술한 바와 같이 본 발명의 섬유판층은 약 60lbs/ft3이상의 밀도로 되어 있으나, 경우에 따라서는 40lbs/ft3의 저밀도의 것도 사용할 수 있다. 60lbs/ft3이하의 밀도를 가진 건축재에 있어 상기 굽힘강도를 나사못 결창능(30lbs 및 400lbs의 각각의 값)을 보유케 하려면 비교적 다량의 결합제 폴리머 예컨데 고형성분으로 약 25 내지 35중량%의 다량의 결합제 폴리머가 함유되어야 한다. 굽힘강도나 나사못 결착능이 큰 의의를 갖지 않는 경우에는 결합제 폴리머를 함유시키지 않거나 소량 사용한다. 섬유판의 밀도는 제품공정에서 압력을 이용하거나 저밀도물질[예:확산 진주암(per lite)]을 이용하므로서 조절할 수 있다.
표1은 상기 뱃치 공정 및 여러 셀루로스섬유를 이용하여 건축재를 제조하는데 관련된 데이터를 나타낸 것이다. 모든 시료 4인치-4인치 주형 내에서 300psi으로 압축된 것이다. 압축공정후 시료는 주형으로부터 빼내어 수화 시킨후 110℉에서 건조시킨다. 건조시료는 0.3인치 두께로 처리하여, 폭1인치 넙이 4인치 크기로 절단한 후 3인치 중심에서 굽힘강도 시험을 한다. 다음 표1에서 나타낸 바와 같이 섬유판 파넬을 제조하는데 사용되는 여러 셀루로스섬유는 펄프처리된 목재편(비교실시예), 펄프 처리된 종이, 그밖에 신문, 크라프트 종이, 아황산종이 또는 표면 벽판에 사용되는 형태의 종이 등에서 얻을 수 있다. 목재펄프를 사용하는 것에 비하여 종이원료의 펄프를 사용하므로서 현저한 개량이 이룩됨을 표1의 결과에서 명백히 알 수 있다.
종래 실시하여 오던 석고기술(참조:미합중국특허 제4,557,973호)에 비하여 상술한 공정에 있어서는 글라스 울을 사용전 분말 석고로 예비처리 할 필요가 없다. 또 과량의 물을 사용하는 위의 공정에서는 석고 슬러리를 주형으로부터 고룬 두께로 유출하도록 한다. 슬러리를 압축하여 녹색 주조물을 만들 때 조심하여야 할 것은 슬러리가 갑자기 주형으로부터 유출되지 않게 하여야 한다. 이를 위하여는 슬러리에 천천히 압력을 걸어야 한다. 슬러 중의 결합제 폴리머의 양은 압축시간에 영향을 미치는데 그 관계를 제2도에 나타낸다. 제2도에 보이는 데이터는 아래 섬유판 실시예1과 같이 제조한 본 발명의 주조 조합물에서 얻은 것이다.
[섬유판 실시예 1]
다음과 같은 성분(중량부로 나타냄)을 함유하는 4개의 주조 조합물을 제조한다.
신문지를 혼합기(Warning blender)중에서 펄프처리한다. 이어서 석고와 결합제 폴리머를 가하고 혼합물을 천천히 압축처리하여 3/4인치 두께의 슬래브(slab)로 만든다. 상술한 방법으로 제조한 본 발명의 건축재에 대하여 굽힘시험을 하기 방법으로 실시한다. 이들 시험은 통상 ASTM 방법 e473-86a에 따라 실시하는데 이 시험에서는 폭 1/2인치, 넙이 1인치, 길이 4인치의 시료를 무작위로 채취한다. 각 경우에 있어, 시료는 베아링 위 3인치 떨어진 곳에 지지시킨다음, 1인치 넙이로 파열한다. 섬유판의 밀도 기능으로서의 굽힘강도를 시험하여 그 결과를 제3도에 나타낸다. 본 발명의 섬유판 굽힘강도는 통상 약 30lbs 이상 바람직하기로는 약 60lbs이상(1/2인치 두께의 시료)이다.
본 발명의 섬유판을 아래 방법에 따라 나사못 결착능을 시험한다. 이 시험에서 시료는 건조중량이 일정하고, 두께가 1/2 +/- 1/32인치이며, 길이가 9인치 이상이고, 넙이가 통상 1 9/16인치인 것을 사용한다. 중간부분에 No.12시트 금속 나사못을 박기위한 5/32인치 시공(pilot nole)을 섞는다. 목재 또는 강철판상에 지지된 시료와 지지대 위의 5/8인치 구멍에 중심을 맞춘 시공으로 나사못을 전체 관통시킨다. 이때 나사못 중심에 수직으로 힘을 걸어 시료를 관통시키면서 그 힘을 검사한다. 본 발명의 섬유판의 나사못 결착능 시험을 시험판 실시예2에서와 같이 실시한다. 그 결과를 제4도에 나타낸다. 일반적으로 본 발명의 범위에 속하는 건축재의 나사못 결착능은 약400lbs이상인데, 방화문의 외연결속에 이용되는 건축재에 있어서는 약 600lbs이상, 바람직하게는 약 700lbs이상이다.
[섬유판 실시예 2]
아래 중량부의 조성성분을 함유하는 주조 조합물을 만든다.
신문지를 혼합기(Warning blender)중에서 펄프처리 한후, 석고를 가한다. 각기 다른 양의 혼합물을 주형에 넣고 1/2인치 두께의 판재(slab)로 되게 압축한다. 숙성,건조후, 각 판재의 밀도와 나사못 결착능은 섬유판 실시예3에서 보이는 바와 같이 결속재 폴리머를 사용하므로서 강화된다.
[섬유판 실시예 3]
각 경우에 있어, 주조 조합물은 소성 비섬유성 석고 1138, 종이20g, 유리직물섬유 2.2g 및 결속재 폴리머 5g을 함유한다.
[방화문 건축재]
제5도 내지 제8도에 ASTM E-152 화염시험 90분 등급의 고형질 방화문을 보인다. 이 방화문은 모두 플러쉬(flush) 및 파넬(panel)배열을 이루고 있으며, 바람직하기로는 약 1.5인치 두께의 석고 섬유판 중심체를 함유한다. 중심체는 상술한 조합물의 섬유판 파넬 하나 이상을 함유하는데, 바람직하기로는 1/2인치의 접착 섬유판 파넬 세 개를 함유하는 것이다.
제5도 및 제6도에, 고형질 다층 섬유판 중심체로 이루어진 방화문 건축재 40을 보인다. 이 방화문 40은 약 4피트 넙이, 약 8피트 높이의 것이 바람직하며, 약 60lbs/ft3이상의 밀도를 가진 석고 섬유판 중심체와, 약 65내지 약 90중량%의 응결 석고2수화물 및 약 7내지 약 30중량%의 종이섬유를 함유하는 조합물로 이루어진다. 방화문 40의 중심체는 복층 섬유판 부재 43으로 구성시킬 수 있는데, 이 부재는 외측 단부만을 접착시킬 수 있어 다른 구조 부재와 완전한 중심체를 형성할 수 있다. 한편 섬유판 조합물은 외연결속 45 및 블러킹 44에 모두 이용할 수 있다. 외연결속 45는 걸쇠기구를 지지하고 방화문 외연을 구조적으로 지지하는데 사용된다. 예를들면 제6도에서 섬유판 수직 수타일 및 수평레일(세로길이에 따라 접착된 두 섬유판 부재로 나타냄)이다. 블러킹 44는 걸쇠를 비롯하여 문 손잡이, 그밖의 부재를 지지하기 위하여 사용된다. 방화문 표면 42는 바람직하기로는 1/8인치 두께의 자작나무나 베니아 합판으로 하는 것이 좋고, 천연 전나무 단편 41은 스타일에 결착하는 것이 바람직하다. 다른한편, 본 발명은 표면부위 처리가 없는 섬유판 중심체에 이용할 수도 있으며, 여기서 파넬은 구조적 특성을 현저히 상실하지 않고 섬유판 표층 부위가 표출되도록 절단할 수 있다.
제7도 및 제8도에 나타낸 바와 같이, ASTM E-152 화염시험 20분 등급 이상의 강도를 가진 경량의 방화문 건축제 60을 제조할 수도 있는데, 이것은 한쌍의 석고 섬유판 파넬 62를 지지하는 다중 지지점을 구축하기 위하여 통상의 재료(참조:미합중국특허 제4,811,438호)인 판지나 발포수지 시트의 벌집형상 구조물로 이루어져 있다. 파넬 62는 바람직하기로는 약 60lbs/ft3이상의 밀도, 약 30lbs이상의 굽힘강도, 바람직하기로는 약 40lbs이상의 나사못 결착능을 보유한 조합물로 이루어진 것이다. 파넬 62의 조합물은 약 65내지 약 90중량%의 응결 석고2수화물, 약 7내지 약 30중량%의 종이 섬유 및 무기질섬유, 점토, 버미큘라이트와 결합제 폴리머로부터 선정한 하나 이상의 효능 촉진제 약 1.5 내지 약 35중량%를 함유하는 고형물질의 균일한 분포로 이루어져 있다. 본 발명의 상기 구현에 있어, 한쌍의 표면 부위(제시되고 있지 아니함)는 1/8인티 두께의 합판 표층이 바람직한데, 석고 섬유판 파넬 62에 접착하여, 실내장식이나 외부 표면처리에 접학한 페인트를 칠하거나 융화시킬 수 있는 미학적 매력을 제공한다. 바람직한 경량급 방화문 건축재 60의 벌집형상 구조물 66은 그 주위를 석고 섬유판 외연 결속 65로 둘러 싸고 있다. 외연결속 65는 석고 유판 파넬 62와 같은 조합물로 되어 있으나, 바람직하기로는 약 68내지 약78중량%의 응결 석고2수화물, 약 10 내지 약 17중량%의 종이섬유, 35중량%이하의 결합제 폴리머 및 6중량%이하의 버미큘라이트로 이루어진 것이다. 바람직한 외연결속 65는 약 65lbs/ft3이상의 밀도, 약 600lbs이상의 나사못 결착능을 보유한 것이지만, 70lbs/ft3이상의 밀도와 700lbs의 나사못 결착능을 가진것도 본 발명의 목적에 접합하다.
필요에따라 사용되는 목재 형상의 시트(베니아또는 표면부위 시트)는 약 1/8인치 또는 그 이하의 두께를 가진 합판, 가는 하드보드 또는 가는 목재시트로 된 것이 바람직하다. 이들 부재로는 그밖의 얇은 시트, 즉 금속, 합판 특히 섬유 강화 플라스틱 등의 시트도 사용할 수 있다. 섬유판 조합물은 소요두께(t), 표면처리 및 최종용도를 위한 기계적 견실도에 따라 달라진다. 이들 대표적 조합물을 표5에 나타낸다.
일반적으로 말하면 합판이나 다른 형태의 베니아판을 함유하지 않은 파넬은 노출표면의 마찰저항을 개량하기 위하여 수지를 추가로 함유하지 않으면 안된다. 기계적 특성을 개선하기 위하여 외연결속 적용 조합물에 추가로 수지성분을 첨가할 수 있다. 개시된 섬유판 구현물의 조사에 의하면, 사용되는 섬유판 두께 따라 점토 추가 여부 및 추가량이 결정된다. 점토는 또한 홀로서기성질, 즉 화염이 벌집 중심체를 소실시킨 다음에 섬유판을 곧 바로 세우게 할 수 있는 힘을 발휘하는데 매우 중요하다. 이들 특성은 약 1/2인치 이하의 두께를 가진 섬유판에 있어 중요하다. (예컨데, 1/8인치 스틴(skin)과 3/8인치 파넬과 같이 얇은 파넬은 구조적 균열에 대한 저항력을 주기 위하여 더 많은 점토를 필요로 하는데 화염 발생시 열과 압력 변화에 의해 균열이 일어날 수 있기 때문이다. 점토는 수축현상을 감소시킨다는 것도 알려져 있다(참조:미합중국특허 제3,616,176호). 또 취급하는 과정에서 잘 굽혀지지 않도록 파넬을 더 견고하게 점토가 관여하는 것 같다. 이 굽힘저항은 방화문의 화염시험에 있어서 의의가 없는데 종이 벌집이 타버리고 파넬이 36인치 간격으로 홀로 서 있지 않으면 안되기 때문이다. 표준크기의 넙이를 가진 얇은 파넬에 있어서는, 예컨데 약 5 내지 15중량%, 바람직하기로는 약 9내지 11중량%의 점토를 함유하여야 한다.
[비교화염 실시예]
방화문에 사용할 수 있는 본 발명의 섬유판 조합물의 효능 확인을 위하여 ASTM E-152화염시험에 따라 세가지 종류의 방화문을 시험한다. 이때 검사 온도는 일정한 시간 간격을 두고 비노출면에서 확인한다.
첫째 시험 방화문은 광물성 중심체 형태의 방화문이다(참조:미합중국특허 제4,311,127호). 이 방화문은 목재표층으로 진주암(perlite)부재를 압착 처리한 것이다.
둘째 시험 방화무은, 진주암 중심체로 이루어진 것이 동일하나, 목재표층을 1/8인치 석고 섬유판으로 대치한 것이다. 이 석고 섬유판은 77.88중량%의 석고반죽, 7중량%의 1/2인치 길이의 섬유유리 9.0중량%의 종이펄프 섬유, 3.4중량%의 UCAR 130 수지(습한것) 및 9.02중량%의 점토를 함유한다.
셋째 시험 방화문은 건축재는 석고 섬유판 중심체를 세 개의 1/2인치 석고 섬유판 파넬로 구축한 것이다. 이 파넬은 80.12중량%의 석고반죽, 1.6중량%의 1/2인치 길이의 섬유유리, 14.24중량%의 종이펄프섬유, 1.84중량%의 비팽창 버미큘라이트 및 2.20중량%의 펄프 처리한 글라스 울을 함유한다.
표6은 화염시험에서 방화문의 비노출면 온도를 나타낸 것이다. 이표에서 △T는 같은 노(furnace)의 온도에 있어서 비교시험 방화문의 비노출면 온도와 진주암 중심체 목재 표층 방화문(the perlite are oodskin door)노출면 온도의 차이를 나타낸 것이다.
데이터가 나타내고 있는 바와 같이, 표준 1시간 화염시험에서 정규 상업용 방화문의 양측에 적용하는 1/8인치 석고섬유판 표층은, 목재표층-진주암 중심체(wool skin-perlite core)상업용 방화문에 비해, 비노출면에서 200℉의 저온을 표출한다. 이 온도차는 진주암 중심체 대신 석고섬유판 중심체를 사용할 경우 더욱 증가한다. 석고섬유판 중심체를 가진 방화문의 온도는 진주암 중심체의 상업용 방화문에 비하여 1792℉의 노온(furnace temperature)에서 278℉의 저온을 표출한다.
[구조빔 방화성 섬유판(structural beam fire-resistant fiberboard)의 적용]
강철 건축재 또는 목재기둥의 방화를 위한 통상의 방법에 있어서는 기둥이나 빔의 외면에 경량섬유 혼합물을 분무시키는 것이다. 분무노즐이 강철부위에 도달하기 곤한한경우에는 분무처리는 매우 귀찮은 일이다. 더욱이 방화에 적합한 피복(corting)두께는 0.75내지 1인치 이므로 여러번 분무처리를 거듭하여야 하고 그 중간 중간에는 건조 시키지 않으면 안된다. 벽판을 기둥이나 빔 주변에 적용하는 경우에는 따로 금속부착 구조물을 사용하여 벽판의 위치를 고정시켜야 한다. 다른 한편으로는 벽판의 첫층이나 이들 복층을 철사로 결속하고 최후층을 코너비드(corner bead)와 각못으로 보완할 수도 있다. 후자의 방법이 일반적으로 번거롭게 보이며, 보드 외층 부재를 보완시키지 못한다.
제9도에 빔 또는 기둥(예:10W49 강철주 81)을 둘러 싸주는 대표적 방화성 구조물80을 보인다. 이 구현물에서 석고섬유판은 단층 82로서 바람직하기로는 1.75인치 S형태 나사못 86으로 고정된다. 이 구형물의 섬유판 조합물은 바람직하기로는 약 12내지 17%의 종이 또는 실루로스 섬유와 나머지 부분의 유화칼슘 2수화물로 이루어져 있다. 수지, 유리섬유, 광물질섬유, 균일성 조절성분, 그밖에 상술한 첨가제와 같은 소량성분을 첨가하여 조합물의 특성을 개선할 수 있다. 생성된 석고 섬유판은 약 60내지 75lbs/ft3의 밀도가 바람직한데, 이러한 석고 섬유판은 방화성을 보우하며 2000℉까지의 온도에서 장시간 노출시켜도 형상을 유지할 수 있다. 섬유판은 일반 못 및 나사못 결착등이 모두 좋기 때문에 제9도에서 보이는 바와 같이 보드 모서리 부위에 각 부재를 쉽게 활용할 수 있다. 석고 섬유판층 82는 1.25인치 S형 나사못으로 고정된 0.5인치 두께의 벽판층 83으로 쌓여 있다. 벽판층 83이 부착되고 이어서 힘을 보강하기 위하여 코너 비드(corner bead)84를 벽판층 83의 구석부위에 부착시킬 수 있으며, 표층 전면에는 합동부재 85를 적용할 수 있다. 이 건축재는 방화성 강철빔 같은 건축재에 비하여 매우 경제적이다. 섬유판 함유 구조물은 방화성이 현저히 높다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 기존 방화문, 빔 또는 기둥부재와 조합하여 사용할 수 있는 방화성 파넬과 방화문을 제공하므로서 여러 가지 종류의 방화성 건축재를 최소 비용으로 수득할 수 있도록 한다.
본 발명의 섬유판 파넬은 널은 범위의 습도에 걸쳐 안정하기 때문에 접착 효과가 높고 외연 보강이 필요없으며 기계적 처리가 용이할 뿐 아니라 석고벽판에 비하여 제조원가가 절감된다. 물리적 특성과 자재의 조화는 이들 방화문 제조에 적용할 때 제조원가를 절감하고 특이한 구조물 설계를 제공하는 새로운 개척지를 선도할 것이다.

Claims (12)

  1. 소성석회(calcined gypsum)로부터 유도한 65중량% 내지 90중량%의 응결 석고 2수화물과 종이 처리 펄프로부터 유도한 종이 섬유를 포함하는 조합물로 이루어지는데 소성석회를 완전히 수화시킬만한 물과 상기 펄프 및 소성석회를 혼합하여 응결 석고 2수화물과 섬유를 균질로 혼합구성시켜 종이 펄프를 구조물에 균일하게 분포하도록 하므로서, ASTM E-152 화염시험에 최소한 20분 견딜 수 있는 등급 강도와 최소한 30lbs의 굽힘 강도(1/2인치 두께의 물질)그리고 최소한 400lbs의 나사못 결착능을 갖는 것을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 조합물이 최소한 60lbs/ft3의 밀도로 이루어짐을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  3. 제1항에 있어서, 조합물이 균일 분포된 고형물질로 이루어지며, 고형물질은 65 내지 90중량%의 응결 석고 2수화물, 7내지 30중량%의 종이섬유, 그리고 무기질 점토, 버미큘라이트(vermiculite) 및 결합제 폴리머(binder polymer)로부터 선택된 최소한의 효능 촉진제 1.5내지 35중량%를 함유함을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  4. 제1항에 있어서, 조합물이 7내지 24중량%의 종이 섬유, 68 내지 78중량%의 응결 석고 2수화물 및 최대 35중량%의 결합제 폴리머로 이루어짐을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  5. 제1항에 있어서, 조합물이 10내지 17중량%의 종이 섬유, 0.8내지 2.0중량%의 규토질 섬유, 최대 6중량%의 점토, 최대 6중량%의 결합제 폴리머로 이루어짐을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  6. 제1항에 있어서, 조합물이 최소한 65lbs/ft3의 밀도, 최소한 40lbs의 굽힘강도(1/2인티 두께의 물질), 및 최소한 600lbs의 나사못 결착능을 보유함을 특징으로 하는 구조물.
  7. 제1항에 있어서, 조합물이 한쌍의 석고 섬유판 파넬을 구성하는 중심제(core)를 형성하며, 중심체는 상기 석고 섬유판 파넬 사이를 표면 처리한 구성부를 갖추어 상기 파넬을 지지하는 다수의 지지점을 보유함을 특징으로 하는 방화성 조합물.
  8. 제1항에 있어서, 최소한 한쌍의 비표면 처리 석고 섬유판 파넬로 구성되며 상기 파넬은 75내지 90중량%의 응결 석고 2수화물, 10내지 17중량%의 종이 섬유와 중심체를 둘러싼 목재형상 베니아(veneer)로 이루어짐을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  9. 제1항에 있어서, 조합물이 복수의 석고 섬유판 파넬을 구성하고, 이 파넬이 구조 빔 부재(structural beam member)를 감싸도록 배치된 것을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  10. 제1항에 있어서, 조합물이 복수의 석고 섬유판 파넬을 구성하고, 상기 파넬은 강철빔 부재 부위 둘레에 배치된 것을 특징으로 하는 방화성 구조물.
  11. 유화칼슘 반수화물(calcium sulfate hemihydrate)을 완전히 수화시킬만한 양의 수중에서 유화칼슘 탄수화물과 종이섬유의 분산액을 만든다음, 이 분산액을 탈수처리하고 숙성시켜 유화칼슘 반수화물을 응결시키고 건조시키므로서, ASTM E-152 화염시험에 최소한 20분 견딜 수 있는 등급의 강도, 최소한 30lbs의 굽힘강도(1/2인치 두께의 물질) 및 최소한 400lbs의 나사못 결착능을 보유한 구조물 부재를 제조하는 것을 특징으로 하는 석고 및 종이섬유를 함유하는 방화성 구조물 건축재를 제조하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 소성 석희를 완전히 수화하기 위해 최소한 20배의 물을 사용함을 특징으로 하는 제조방법.
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