KR100351347B1 - 불연성제가 코팅된 내장용목재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용내장재로 사용되는 목재의 표면에 불연성제를 도포하여 연소속도가 지연되고 유독가스의 발생이 최소로 되도록 한 불연성제가 코팅된 내장용목재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 전체 중량비로서 산화규소(SiO₂) 70∼80%, 산화알미늄(Al₂O₃) 10∼15%, 산화철(Fe₂O₃) 3∼5%, 산화칼슘(CaO) 2∼4%, 산화마그네슘(MgO) 2∼4%, 산화나트륨(Na₂O) 3∼5%로된 불연성제를 미세입자로 분쇄한후 수용성혼합용제에 혼합하여서된 코팅제를 목재의 표면에 코팅하는 것으로서, 화재발생의 불연성제에 의하여 연소가 지연될 뿐 아니라, 유독가스의 방출이 억제되므로 인명피해를 최소화 할 수 있는 유익한 발명인 것이다.

Description

불연성제가 코팅된 내장용목재 및 그 제조방법{INTERIOR DECORATION WOOD COATED NONCOMBUSTIBLE AGENT AND ITS MANUTALTURING METHOD}

본 발명은 건축용목재의 표면에 불연성 코팅제를 도포하여 연소속도가 지연되고 유독가스의 발생이 최소화되게 하므로서 화재발생시 인명피해가 방지되도록 한 불연성제가 코팅된 내장용목재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건축내장용으로 널리 사용되는 합판이나 각재등의 목재는 가연성물질로서 화재발생시 급속한 발화가 이루어짐은 물론 다량의 유독가스가 발생되므로 대형사고의 직접적 원인이 되었다.

근래에는 화재발생시에 대형사고를 방지하기 위하여 여러종류의 불연성 또는 난연성 내장재가 개발되고 있는 실정이다.

종래에 개발된 불연성 내장재를 살펴보면 다음과 같다.

국내특허공개 제99-84110호의 "불연성 건축자재의 제조방법"은 "소다장석과 점토를 일정비율로 배합하여 고상의 혼합물을 만드는 단계; 볼밀에 주석과 상기 고상의 혼합물을 투여하고 물을 부어 1시간동안에 걸쳐서 충분히 혼합하여 슬립을 얻는 단계; 상기 볼밀로부터 상기 슬립을 강제로 배출시키고 파이프라인을 따라서 상기 볼밀 근처에 설치된 슬립탱크내로 이송한후 상기 슬립탱크내에서 균일하게 교반하면서 보관하는 단계; 상기 슬립과는 별도로 주원료인 질석 또는 운모류를 정량공급기내에 장입하는 단계; 상기 슬립탱크로부터 혼련기내로 상기 슬립을 도입하고 상기 정량공급기로부터 상기 혼련기내로 질석 또는 운모류를 도입한후 상기 혼련기내에서 상기 슬립과 상기 질석 또는 상기 운모류를 충분히 혼합하여 진공처리하는 단계; 상기 혼련기에서 혼합된 혼합물을 성형기로 이송하여 성형하는 단계; 상기 성형기에서 성형된 제품을 일정길이로 절단한후 80∼120% 건조열풍을 이용하여 건조시키는 단계; 건조된 제품을 로내에서 850∼1100℃의 온도로 18시간동안 소성시키는 단계; 그리고 소성된 제품을 검사한후 포장하여 출하하는 단계를 순차적으로 실행하면서 불연성 건축자재를 제조하는 것이다.

그러나, 이러한 선발명은 불연성 건축자재를 제조하기 위하여 여러공정을 거쳐야되므로 제조원가가 상승되는 원인이 된다. 더욱이 상기 선발명으로 제조된 제품은 단열재의 용도로 사용되는 것으로서, 건축내장재의 모든 제품에 적용할 수 없으므로, 결국 모든 내장재를 개별적인 방법으로 제조하여야 되었다. 그리고 기존에 설치된 건축물의 경우에 가연성 내장재를 폐기한후 불연성 내장재를 교체하여야 되기 때문에 비경제적일 뿐 아니라, 비용의 부담으로 인하여 화재위험으로부터 그대로 방치되고 있는 실정이었다.

또한, 국내특허공개 제98-9174호의 "불연성 건축물 내외장용 보-드 및 그것의 제조방법"은 "활성백토에 미세한 톱밥이나 수수대속 분말 및 착색제 소량을 황산칼슘, 규산칼슘, 마그네슘 또는 염화마그네슘 등이 함유된 간수나 그 간수와 동일성분의 조성물질과 혼합하여 페이스트상 혼합물로 한 다음 연속진행되는 유리판, 아클리판, 폴리카보네이트판, 폴리비닐 클로라이드판 또는 폴리프로 필렌판 상에 글라스 화이버가 상기 페이스트상 혼합물층 상하에 합착적층되게 공급하면서 샌드위치 롤러에 통과시켜 일정두께로 압착하여 소정의 혼합물 시트를 얻은 다음 그 표면을 에폭시 수지층으로 평활하게 한후 그 위에 접착제층, 전사필름층, 자외선 경화수지층 및 보호필름층을 차례로 적층하여 불연성보드를 제조하는 것이다.

그러나, 이러한 선발명 역시 내외장용 보드의 특정제품에 적용되는 것으로 그 사용범위가 한정되어 있을 뿐 아니라, 제품을 제조하기 위한 공정이 복잡하므로 원가가 상승되어 사용이 기피되고 있는 실정이었다.

또한, 국내특허공개 제96-4463호의 "불연성방화 도포조성물"이 있으며, 이러한 선발명은 열에 의하여 발포팽창하는 성질을 가지는 규산나트륨, 백색안료인 산화티탄, 발포되었을 때 피막을 단단하게 하여 발포막을 보호하여주는 폴리에틸렌디아민, 물이 적당량 혼합되어 구성된 것이다.

그러나, 이러한 선발명은 가연성 물질의 연소속도를 지연시키는 효과는 있으나, 유독가스의 발생을 억제할 수 없으므로, 화재발생 초기에 유독가스에 의한 인명피해를 방지할 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 연구개발된 것으로서, 건축내장용으로 사용되는 목재의 표면에 불연성제를 코팅하므로서 간단하게 제조할 수 있도록 하는데 그 기술적 과제가 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 기존의 가연성 목재가 설치된 상태에서 표면에 불연성제를 도포하면 기존의 목재를 폐기하지 않고도 화재로부터 인명 및 경제적 손실을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또다른 기술적 과제는 화재발생시에 목재의 연소속도가 지연될 뿐 아니라, 유독성가스의 발생이 최소로 되므로 인명피해를 최소로하면서 초기에 화재진압을 할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명은 화재시 발화가 지연되고 유해가스의 발생을 억제시키기 위하여, 작은입자로 분쇄된 불연성제를 액상의 혼합용제에 혼합한후 목재의 표면에 코팅하여서 제조하는 것이다.

상기 불연성제는 전체 중량비로서 산화규소(SiO₂) 70∼80%, 산화알미늄(Al₂O₃) 10∼15%, 산화철(Fe₂O₃) 3∼5%, 산화칼슘(CaO) 2∼4%, 산화마그네슘(MgO) 2∼4%, 산화나트륨(Na₂O) 3∼5%로 조성한다.

상기 산화규소는 자연상태에 많이 존재하는 것으로 실리카 또는 규산이라고 명하기도하는 것으로서, 다결정재료이며 여러종류의 결정구조를 가질 수 있다. 또한 내열성과 단열성이 크므로 내화재료에 널리 이용된다.

상기 산화알루미늄은 자연상태에 많이 존재하는 것으로 철, 산소, 규소같은 다른 원소들과 결합된 상태로 존재한다. 베이어(Bayer) 법에서 보오크사이트를 뜨거운 수산화나트륨과 반응시키면 광석중의 알루미늄이 알루민산나트륨으로 되며 비용해물질의 제거후에 알루민산 용액으로부터 알루미늄의 수산화물이 석출된다. 그후 알루미늄 수산화물을 농축시키고 칼시닝(calcining)하여 산화알루미늄을 제조하는 것으로서, 표면에 산화물 피막을 형성하여 주기 때문에 우수한 내식성을 지니고 있고 무독성이다.

상기 산화철과 산화마그네슘과 산화나트륨은 각각 내열성이 양호하다.

상기 불연성재료는 입자의 크기, 즉 입도 250∼400메쉬의 미세입자로 분쇄한후, 혼합용제에 혼합하는 것이다.

상기 혼합용제는 전분등의 식물성 접착제가 첨가된 수용액이나 접착성수지가 첨가된 수용액등 필요한 것을 선택적으로 사용할 수 있다.

상기 불연성제는 혼합용제에 혼합된 상태로 가연성인 스치로폼 표면에 0.1∼1.5mm의 두께로 도포하는 것으로서, 도포된후 건조시키면 불연성제가 고체화된 상태로 코팅되는 것이다.

이러한, 불연성제가 코팅된 목재는 화재발생시 자체의 가연성 물질에 의하여 발화되면, 불연성제에 의하여 발화가 지연되고 유독가스의 발생이 최소로되는 것이다. 즉, 열기가 목재에 가해지면, 표면에 코팅된 불연성제에 의하여 일차 연소가 지연될 뿐 아니라, 고체화되어 있던 불연성제가 분말화되면서 가연성 물질인 목재에 흡착되므로 산소의 공급을 차단시키며, 또한 불연성제가 연소되면서 다공정의 흡착력이 큰 분말로 변환되므로 목재가 연소되면서 발생되는 유독가스가 분말화된 불연성제에 흡착되어 외부로 방출되는 것이 방지된다.

이하, 본 발명을 제조공정에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

불연성제의 제조공정

산화규소(SiO₂), 산화알미늄(Al₂O₃), 산화철(Fe₂O₃), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화나트륨(Na₂O)을 각각 파쇄기에서 분쇄한후, 망체에 의하여 미립자를 분리한다. 상기 미립자의 입도는 250∼450메쉬가 바람직하다.

상기에서 미세한 입자로 분쇄된 각각의 재료를 전체 중량비로서, 산화규소 70∼80%, 산화알미늄 10∼15%, 산화철 3∼5%, 산화칼슘 2∼4%, 산화마그네슘 2∼4%, 산화나트륨 3∼5%를 믹서기에 투입하고 혼합하여서 불연성제를 제조한다.

상기 산화규소는 그 혼합량이 70% 미만이되면, 내열성이 저하되고 80%를 초과하게 되면 혼합용제와 혼합한후 스치로폼에 코팅할때에 접착력이 저하되므로 전체 중량에 대한 혼합량을 70∼80%하는 것이 바람직하다.

상기 산화알미늄은 그 혼합량이 10%미만이 되면, 그 효능이 저하되고 15%를 초과하게되면 다른 재료, 즉 산화규소의 혼합량이 저하되므로 전체중량에 대한 혼합량을 10∼15%로 하는 것이 바람직하다.

상기 산화철과 산화칼슘과 산화마그네슘과 산화나트륨은 필요에 따라 혼합하거나 제외시킬 수 있으며, 산화규소와 산화알미늄을 얻기 위하여 자연상태의 광석을 제련하는 과정중에 포함될 수 있다.

코팅제의 제조공정

상기 공정에서 제조된 불연성재료를 혼합용제에 첨가하여 코팅제를 제조한다.

상기 혼합용제는 접착성분을 갖고 있는 식물성 전분등을 물에 용해시키거나 접착성수지를 물에 용해시켜 제조한다.

본 발명은 상기 혼합용제의 성분에 구애를 받지 않으며, 기존에 알려진 것 중에서 선택적으로 사용할 수 있으나, 다음과 같은 조건이 필요하다.

혼합용제의 조건은, 첫째; 목재와 친화력이 좋을 것, 둘째; 불연성일 것, 셋째; 가열시 유해가스의 발생이 없거나 극히 적을 것, 넷째; 투명한 무색 또는 백색일 것 등을 필요로 한다.

상기 불연성제를 혼합용제에 첨가하여 혼합하므로서 액상의 코팅제를 제조하는 것으로서, 불연성제의 혼합비율을 전체 중량비로서, 25∼45%로 하고 혼합용제의 혼합비율을 전체 중량비로서 55∼75%로 한다.

불연성제의 혼합비율이 25% 미만이 되면, 건조시간이 지연되고 필요한 코팅두께를 얻을 수 없으며, 45%를 초과하게 되면, 유동성이 저하되어 코팅작업시 골고루 도포되지 않는 등 어려움이 있으므로, 불연성제를 코팅액의 전체 중량비로서 25∼45%를 첨가하는 것이 바람직하다.

코팅공정

상기 공정에서 제조된 코팅제를을 목재의 표면에 고착시키는 것이다.

먼저, 목재의 표면에 상기 코팅제를 도포하며, 이러한 도포방법은 붓에 의하여 직접 칠하거나, 공기압에 의하여 분사하거나, 소재를 코팅액에 담근후 인출하는 방법중에서 선택적으로 사용할 수 있다.

코팅제가 도포된 목재는 열풍건조방식에 의하여 코팅제에 함유된 수분을 제거하는 것으로서, 건조로에 투입한후 60∼80℃의 조건에서 2∼6시간동안 건조시켜 수분이 제거되어 불연성제가 목재의 외면에 코팅층으로 적층형성된다.

상기 코팅층의 두께는 0.1∼1.5mm가 바람직하며, 원하는 두께를 얻기 위하여 코팅제의 도포와 건조를 반복적으로 실행할 수 있다. 즉, 일차 코팅제의 도포시 코팅두께가 0.2∼0.4mm 정도이므로 건조후 고착시킨 상태에서 재차 코팅제를 도포하는 방법으로 비교적 두꺼운 두께의 코팅층을 제조할 수 있다.

상기 코팅층의 두께는 0.1mm미만이 되면, 화재발생시 유해가스의 흡착력이 적어 불연성제의 역할을 기대할 수 없으며, 코팅층의 두께가 클수록 화재시 발화를 지연시키고 유해가스의 흡착력이 큰 효과가 있으나, 코팅층에 균열이 발생되어 외관이 좋지 못하므로 1.5mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.

상기한 제조공정에 의하여 제조된 코팅제의 효능을 실험하기 위하여, 목재의 표면에 코팅액을 0.1∼1.5mm의 두께로 코팅한후, 열기를 근접시켜 연소되는 상태가 표 1 과 같다.

표 1

시간(sec)코팅두께(m/m)	0∼1sec	20∼40sec	50∼120sec	180sec이상
0.10	○	△	×	×
0.5	○	○	△	×
1.0	○	○	△	×
1.5	○	○	○	△

(열기 발생량 측정방법 : 육안검사)

(열기 발생량 없음 : ○, 열기 발생량 육안으로 확인 안되나 냄새로 확인 됨 : △, 열기 발생량 육안으로 확인됨 : ×)

(시편 : 두께 10mm의 목재합판)

본 발명은 표 1 에서와 같이, 코팅층의 두께가 클수록 연기발생이 적으며, 발화시간이 지연될수록 연기발생량이 증가된다. 때문에 발화초기에 유해가스의 발생량을 줄이기 위하여는 코팅층의 두께를 크게 코팅되는 것이 바람직하며, 발화후 일정시간 경과후 시간이 지날수록 유해가스의 발생이 증가된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 건축내장재인 목재 표면에 코팅처리하는 것으로서, 화재발생시 코팅제에 함유된 불연성제에 의하여 연소가 지연될 뿐 아니라, 유해가스의 발생이 최소로 되므로, 화재를 초기에 진압할 수 있는 시간을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 유독가스에 인한 인명피해를 최소로 할 수 있는 것이다.

즉, 목재가 발화되기 시작하면, 표면에 코팅된 코팅제가 용해되면서 불연성제가 발화부위에 부착되어 산소의 공급을 차단시키므로 연소속도가 지연되는 효과가 있다.

또한, 목재가 연소될때에 발생되는 유독가스가 다공질의 분말화된 불연성제에 흡착되므로서 유독가스의 발생이 최대한 억제되기 때문에 화재발생시 초기에 유독가스에 의한 인명피해를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 목재의 형상에 구애받지 않고 모든 제품에 코팅처리할 수 있을 뿐 아니라, 기존의 설치된 가연성 목재 표면에 간단히 도포하여 난연성 재료로 변환시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 코팅액이 처리된 표면이 투명 또는 백색으로 유지되므로 기존의 목재 외형의 미감을 크게 해치지 않으면서 간단하게 코팅하여 효과를 배가시킬 수 있는 유익한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 건축용으로 사용되는 공지의 목재에 있어서,

   전체 중량비로서 산화규소(SiO₂) 70∼80%, 산화알미늄(Al₂O₃) 10∼15%, 산화철(Fe₂O₃) 3∼5%, 산화칼슘(CaO) 2∼4%, 산화마그네슘(MgO) 2∼4%, 산화나트륨(Na₂O) 3∼5%로 조성된 미세입자의 불연성제를 혼합용제에 혼합하여서된 공지의 코팅제를 목재의 표면에 0.1∼1.5mm 두께로 코팅하여서 구성된 것을 특징으로 하는 불연성제가 코팅된 내장용목재.
2. 표면에 불연성제가 코팅된 목재을 제조하기 위하여, 전체 중량비로서 산화규소(SiO₂) 70∼80%, 산화알미늄(Al₂O₃) 10∼15%, 산화철(Fe₂O₃) 3∼5%, 산화칼슘(CaO) 2∼4%, 산화마그네슘(MgO) 2∼4%, 산화나트륨(Na₂O) 3∼5%를 미세입자로 분쇄한후 혼합하여 불연성제를 제조하는 공정과; 상기 불연성제를 수용성의 혼합용제에 첨가하여 혼합하는 코팅제을 제조하는 공정과, 스치로폼 표면에 상기 코팅액을 도포한후 건조시켜 코팅층을 형성시키는 공정을 순차적으로 실행하는 공지의 방법에 있어서, 상기 코팅제를 제조하기 위하여 중량비로서, 상기 불연성제 25∼45%와 상기 혼합용제 55∼75%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 불연성제가 코팅된 내장용목재의 제조방법.