KR100499342B1 - 불연성 보드 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불연성 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하세는 염화칼슘(CaCl₂)과 황산(H₂SO₄)을 포함하는 용액에 각종 충진물을 혼합하여 페이스트를 만든 다음, 상기 페이스트를 부직포가 적층된 유리섬유에 도포하고 압축.성형하여 제조된 판상체를 1차 마감재 및 2차 마감재로 사용함으로서, 화재에 대한 내화성이 좋을 뿐만 아니라 보드로 부터 유해가스나 냄새가 배출되지 않아 인체에 안전하며, 충진물과 유리섬유의 접착강도가 좋아 전체적인 보드의 내구성이 향상시킬 수 있는 불연성 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

불연성 보드 및 그의 제조방법{A incombustibility board and it's manufacturing method}

본 발명은 불연성 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 건축 내.외장재에 사용되는 보드에 있어서 화재에 대한 내화성이 좋을 뿐만 아니라 보드로 부터 유해가스나 냄새가 배출되지 않아 인체에 안전하며, 충진물과 유리섬유의 접착강도가 좋아 전체적인 보드의 내구성이 향상된 불연성 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 실내장식용 마감재를 비롯하여 칸막이, 천정, 저온창고, 지하실, 컨테이너 등의 벽면처리용 등의 건축물의 주요 구조부에는 목재나 파티클 보드(particle board)와 같은 셀룰로스 재료가 널리 사용된다.

상기 셀룰로스 재료 중에서 보드는 중량비에 비해 상대적으로 높은 강도와 저렴한 비용 및 강성도(stiffness)면에서 효과가 뛰어나기 때문에 더욱 각광을 받고 있다.

또한 보드는 마감재로 많이 사용되기 때문에 방수, 차음, 차폐, 독성, 냄새등과 같은 특성을 요구받고 있으며, 특히 화재로 부터 건물과 인명을 보호하기 위하여 내화성을 요구받고 있다.

따라서 보드와 같은 셀룰로스 재료의 내화성을 개선하기 위하여 다양한 시도가 이루어지고 있다.

먼저 보드지 패널에 규산나트륨(Sodium silicate), 백색안료의 산화티탄, 발포막을 보호해주는 폴리에틸렌디아민, 물이 혼합된 불연성 도포조성물을 이용하여 코팅면을 형성하는 방법이 있는데, 이러한 방법으로 제조된 보드는 가연성 물질의 연소속도를 지연시키기는 하나 화재시 보드로 부터 유독가스의 발생되어 인명피해가 발생하게 되며, 더욱이 화재시 규산나트륨 코팅면이 녹거나 균열이 생겨 가연성 보드지가 화염에 노출되어 더욱 위험할 수 있었다.

또한 최근에는 목재 입자와 석고를 혼합.반죽하여 보드를 제조하거나 석면이나 돌가루, 석고 등을 접착제나 물 등과 혼합하여 유리섬유에 도포하여 보드를 만드는 방법들이 개시되고 있으나, 상기 석고나 석고보드는 대체로 휨성이 약하고, 특히 석고가 경화시 석고의 입자가 유리섬유의 미세한 구멍사이로 침투가 어렵기 때문에 석고 및 돌가루와 유리섬유 간의 접착강도가 떨어지게 된다는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 화재에 대한 내화성이 좋을 뿐만 아니라 보드로 부터 유해가스나 냄새가 배출되지 않아 인체에 안전하며, 석고 및 충진물과 유리섬유의 접착강도가 좋아 전체적인 보드의 내구성이 향상된 불연성 보드 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

물에 염화칼슘을 보매 비중이 27°Be가 되도록 첨가한 후, 황산을 혼합용액 전체 중량%에 대하여 0.02 ~ 0.05중량%가 되도록 혼합하는 단계와;

상기 혼합용액에 규석 또는 진주석과 활석이 배합된 충진물을 첨가.교반하여 유동도(flow)가 60 ~ 90%인 페이스트 상으로 만드는 단계와;

금형판내에서 유리섬유의 상면에 상기 페이스트를 골고루 도포하고 다시 유리섬유를 적층시킨 다음 판상형으로 압축.성형하는 단계와;

상기 가압된 판상체를 건조실에서 15 ~ 24시간 동안 완전건조시키고, 물 속에서 24시간 이상 침적시켜 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 보드의 제조방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 대하여 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.

먼저 물에 염화칼슘을 보매 비중이 27°Be가 되도록 첨가하고, 추가로 황산을 혼합용액 전체 중량%에 대하여 0.02 ~ 0.05중량%가 되도록 혼합하여 혼합용액을 제조한다.

이와 같이 제조된 혼합용액은 염화칼슘과 황산이 반응하여 하기 화학식 1과 같이 석고가 생성함과 동시에 충진물로 사용되는 규석 또는 진주석이나 활석과 부가적인 반응을 일으키게 되는데, 다만 별도의 촉매제가 첨가되지 않으므로 후공정을 시행할 수 있는 충분한 시간을 갖고 반응이 느리게 진행된다.

CaCl₂ + H₂SO₄ + 2H₂O → CaSO₄·2H₂O + 2HCl

상기 혼합용액에 있어서 황산용액은 전체 혼합용액 100중량%에 대하여 0.02 ~ 0.05중량%가 되도록 혼합하게 되는데, 만약 황산을 0.02중량% 미만으로 첨가하게 되면 석고가 충분히 생성되지 못하여 충진물과 유리섬유 사이의 접착강도가 떨어지게 된다. 또한, 황산을 0.05중량%를 초과하여 첨가하여도 특별한 효과를 보이지 않으므로 제조비용의 증가를 줄이기 위하여 상기 범위로 한정되는 것이 좋다.

다음공정으로는 상기에서와 같이 염화칼슘과 황산의 혼합용액에 충진물을 첨가 및 교반하여 페이스트 상을 제조하게 된다.

상기에서 사용되는 충진물은 제조되는 보드의 사용용도에 따라 사용자가 임의적으로 선택한 혼합비율에 의해 규석이나 진주석 중에 하나와 활석을 혼합하게 되는데, 제조되는 보드의 비중을 높이기 위해서는 규석 대신에 발포된 진주석을 주로 사용한다. 본 발명에서는 규석 또는 진주석과 활석의 혼합배율을 2 : 1로 하여 실시하였다.

또한, 규석 또는 진주석과 활석이 배합된 충진물에 톱밥 또는 벼껍질을 충진물 100중량%에 대하여 20 ~ 80중량% 포함시킬 수 있다. 이는 제조되는 보드의 경량화를 위하여 사용되는 것으로, 보드의 사용용도나 목적에 따라 사용자가 그 배합비를 임의적으로 조절하여 사용할 수 있다.

이 때 충진물에 혼합용액을 혼합하여 제조된 페이스트의 유동도(Flow)는 60 ~ 90%가 되도록 하여야 한다. 상기 유동도는 시멘트 모르타르 분야에서 흐름시험에 의해 측정되는 흐름값과 동일한 의미로 해석된다.

이는 페이스트의 유동도(흐름값)가 60% 미만이 되면 후공정인 유리섬유에 도포시 페이스트가 골고루 분산되지 못하고 한쪽으로 몰리는 현상이 발생되며, 유동도(흐름값)가 90% 이상이 되면 페이스트가 유리섬유 내부로 침투되지 못하고 유리섬유 표면으로 흘러내리게 된다는 문제점이 발생되기 때문이다.

다음 공정으로는 금형판에 유리섬유를 깔고, 상기 유리섬유의 상면에 전공정에서 제조된 페이스트를 골고루 부은 다음, 다시 유리섬유를 적층시키고 압축.성형하여 소정의 두께와 크기를 갖는 판상체를 제조하게 된다.

이와 같이 유리섬유에 페이스트가 도포되면 염화칼슘(CaCl₂)과 황산(H₂SO₄)이 반응하여 석고(CaSO₄·2H₂O)를 생성함과 동시에 충진물로 사용된 규석 또는 진주석 및 활석과 부가적인 반응을 통하여 불연성을 갖는 층을 형성하게 된다.

이 때 처음 생성되는 석고 입자는 그 크기가 작기 때문에 유리섬유로의 침투가 용이하게 이루어지며, 이렇게 유리섬유 내부로 침투된 석고 입자는 후공정인 건조공정에서 계속적인 입자의 성장이 이루어지게 된다.

따라서 페이스트 내의 혼합용액은 유리섬유 사이에 골고루 분산된 상태에서 석고층을 형성하기 때문에 유리섬유 및 충진물과의 접착강도를 효과적으로 증대시킬 수 있다는 것이다.

상기 공정에 있어서 유리섬유에 페이스트 붓기 전과 페이스트 위에 다시 유리섬유를 적층시키기 전에 부직포를 적층시켜, 각각 유리섬유와 페이스트 사이에 부직포층을 형성시키게 되면 좀 더 효과적이다.

이는 상기와 같이 형성된 부직포층이 제조되는 불연성 보드의 휨현상을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 유리섬유로 침투되는 페이스트의 입자를 걸러줌으로서 작은 입자의 페이스트가 유리섬유에 골고루 침투되도록 하는 역할을 하기 때문이다.

이와 같이 부직포 및 유리섬유에 페이스트를 도포한 다음, 롤러나 가압 프레스를 이용하여 제조되는 보드의 사용목적에 따라 소정의 두께와 크기를 갖는 판상체로 압축. 성형하게 된다.

상기와 같이 압축.성형된 판상체를 건조실에서 15 ~ 24시간 동안 완전건조시키고 다시 물 속에서 24시간 이상 침적시켜 양생하여 판상체 내부의 염분을 제거시킨 다음, 일주일 이상 건조시키고 소정의 규격으로 절단하여 제품화하게 된다.

상기와 같이 제품은 실내장식용 마감재를 비롯하여 칸막이, 천정, 저온창고, 지하실, 컨테이너 등의 벽면처리용 등의 건축물의 주요 구조부에 사용될 수 있으며, 이를 F.M.C보드 위에 접착제를 바르고 인쇄된 종이나 H.P.M 및 L.P.M 등 기타 재료를 부착시키게 되면 직접 마감재로도 사용될 수 있다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명하기는 하나. 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

물에 염화칼슘을 보매 비중이 27°Be가 되도록 첨가하고, 황산을 혼합용액 100g에 대하여 0.05g이 되도록 혼합한 다음, 상기 혼합용액에 규석과 활석이 2 : 1로 배합된 충진물을 혼합.교반하여 유동도(flow)가 80%인 페이스트 상을 만들었다.

금형판내에서 바닥에 유리섬유와 부직포를 깔고 페이스트를 골고루 부은 다음, 다시 부직포와 유리섬유를 적층시킨 후 가압프레스로 3회 압축.성형하여 220×220×3㎜의 판상체를 3개 제조하였다.

상기와 같이 제조된 판상체를 건조실에서 15 ~ 24시간 동안 완전건조시킨 후, 물 속에서 24시간 이상 침적시키고 다시 완전건조시킨 다음, 건축물의 내장재료의 난연성 시험을 KS F 2271-1998 규격에 따라 각각 3회 시행하여 그 결과를 하기 표 1과 도 1 내지 도 3에 나타내었다.

			실시예 1			판정기준
			시험체1	시험체2	시험체3
시험체	크기(㎜)		220×220	220×220	220×220
	두께(㎜)		3.0	3.0	3.0
	중량(g)		184.1	185.3	191.0
시험후 감량			28.6	30.9	32.2
배기온도및연기	곡선도		도1 참조	도2 참조	도3 참조
	온도시간면적(℃×분)	3분이내	무	무	무
		3분이후	0	0	0	0
	단위면적당발연계수(CA)		1.0	1.0	1.0	30,이하
잔염시간(초)			0	0	0	30미만
뒷면의 균열폭(㎜)			0	0	0	두께×1/10미만
방화상 유해한 변동			없음	없음	없음	없을것

상기 표 1 및 도 1 내지 도 3을 통하여 알 수 있듯이, 방재시험연구원에서 실시한 시험방법에 따른 실험결과와 같이 실시예 1의 방법으로 제조된 불연성 보드의 경우 난연 1급에 해당하는 불연재료로 적합함을 알 수 있으며, 또한 도 1 내지 도 3에서 보여주듯이 고온의 열에 의해 독성물질이나 냄새가 발생되지 않아 인체에 안전하다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 불연성 보드 및 그 제조방법은 염화칼슘(CaCl₂)과 황산(H₂SO₄)을 포함하는 용액에 각종 충진물을 혼합하여 페이스트를 만든 다음, 상기 페이스트를 부직포가 적층된 유리섬유에 도포하고 압축.성형하여 제조된 판상체를 마감재를 비롯한 건축주요부에 사용함으로서, 화재에 대한 내화성이 좋을 뿐만 아니라 보드로 부터 유해가스나 냄새가 배출되지 않아 인체에 안전하며, 충진물과 유리섬유의 접착강도가 좋아 전체적인 보드의 내구성이 향상시킬 수 있다는 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 불연성 보드의 시험결과를 나타낸 도면

Claims (4)

1. 물에 염화칼슘을 보매 비중이 27°Be가 되도록 첨가한 후, 황산을 혼합용액 전체 중량%에 대하여 0.02 ~ 0.05중량%가 되도록 혼합하는 단계와;

   상기 혼합용액에 규석 또는 진주석과 활석이 배합된 충진물을 첨가.교반하여 유동도(flow)가 60 ~ 90%인 페이스트 상으로 만드는 단계와;

   금형판내에서 유리섬유의 상면에 상기 페이스트를 골고루 도포하고 다시 유리섬유를 적층시킨 다음 판상형으로 압축.성형하는 단계와;

   상기 가압된 판상체를 건조실에서 15 ~ 24시간 동안 완전건조시키고, 물 속에서 24시간 이상 침적시켜 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 보드의 제조방법
2. 청구항 1에 있어서, 상기 규석 또는 진주석과 활석이 배합된 충진물이 충진물 전체 중량%에 대하여 톱밥 또는 벼껍질을 20 ~ 80중량% 포함함을 특징으로 하는 불연성 보드의 제조방법
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 유리섬유와 페이스트 사이에 부직포를 삽입하는 것을 특징으로 하는 불연성 보드의 제조방법
4. 청구항 1의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 불연성 보드