KR100791111B1 - 기능성 및 난연성 무기 도료 및 이를 이용한 난연성 판재의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물 및 이를 이용한 난연성 판재의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 팽창질석 50∼250중량부, 귀양석 1∼20중량부, 천연염료광물 25∼75중량부, 무기성 가교/접착제 1∼20중량부, 규산나트륨 700∼1100중량부 및 물 70∼110중량부로 구성되는 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물 및 이를 이용한 난연성 판재의 제조방법에 관한 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물은 천연광물을 이용한 도료로서, 이를 MDF에 도포함으로써 난연성은 물론 원적외선 방사 및 음이온을 방출하는 기능성을 가진 판재를 제조할 수 있다.

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Description

기능성 및 난연성 무기 도료 및 이를 이용한 난연성 판재의 제조방법{Functional and non-flammability inorganic paint and preparing method of non-flammability board using the same}

도 1은 본 발명에 사용되는 난연성 무기 도료용 접착제를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따라 난연성 판재를 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.

본 발명은 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물 및 이를 이용한 난연성 판재의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 난연성이 없는 MDF에 천연광물을 이용한 도료를 개발하여 MDF에 도포함으로써 난연성은 물론 원적외선 방사 및 음이온을 방출하는 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물 및 이를 이용한 난연성 판재의 제조방법에 관한 것이다.

MDF(Medium Density Fiberboard)는 목재나 목편을 마쇄하여 목재섬유를 얻어 합성수지 접착제와 혼합하여 열과 압력을 가하여 제조하는 밀도 0.4∼0.8g/㎤의 목질패널 제품이며 3.0㎜에서 30㎜두께까지 생산이 가능한 나무판재이다. MDF는 1966년 미국 셀로텍스(Celotex)사에 의해 신세대 목질보드로서 등장한 이래, 1970년대 초에 가구용 소재로서 상업화에 성공, 1980년대에는 세계적으로 각광을 받으며 급속한 성장을 이루었다.

현재, 우리 나라에서의 MDF의 용도는 일반가구용 60%, 악기류 15%, 사무용가구 및 전자제품 케이스용이 각각 10% 정도이며, 최근에는 마루판용 및 건축내장용으로 그 수요가 확장되어 가고 있다. 근년에 세계적으로 환경문제 및 자원문제가 고조되면서 우리 나라의 MDF 제조설비가 급격히 확장되어왔다. 따라서 MDF에 의한 목재, 합판 등이 대체수요확장 및 신 수요개발을 위한 치열한 기술개발노력을 기울여 가고 있으며, 마루판, 내장재 등 주재료로서의 목재 및 목질 재료의 선호도가 증대되고 있으므로 건축 재료로서의 MDF의 수요는 더욱 확장될 것으로 전망된다.

그러나, MDF나 합판은 나무 칩을 유기 접착제를 사용하여 압축·성형하는 방식으로 제조한 판재로서 현재 가장 널리 사용되고 있는 건축 마감 및 내장재료이나, 이들 재료는 화염에 의해 쉽게 불이 붙는 등 난연성이 없는 자재이고, 또 이를 개선하기 위해 유기 접착제 대신 무기 접착제를 사용하는 방식이 있지만 이렇게 제조한 제품은 층간 박리와 파손으로 생산성이 떨어지고, 접착제만 무기질일 뿐 주재료가 가연성 나무 칩으로 결국 난연성능(불연·준불연·난연성)을 발휘하지 못하는 등의 문제가 있어 상품화가 되지 못하고 있다.

이와 같은 단점을 보완하기 위하여 난연성이 있는 도료 또는 박판을 도포하거나 붙이는 방식을 통해 난연성을 확보하려고 노력하고 있으나 아직 경제성과 난연성을 지닌 건축용 마감 및 내장재용 MDF는 전무한 실정이다.

한편, 난연성을 지닌 석고보드는 주성분인 석고 소재 자체가 중량이 무거우며 마감을 위한 가공이 불가능하여 석고를 대체할 수 있는 대체 자재가 요구되나, 아직까지 국내·외에는 석고보드만큼의 경제성을 가진 대체물질이 개발되지 않고 있어, 현재 경제성과 난연성을 지닌 건축용 마감 및 내장재료는 아직까지 전무한 실정이라 할 수 있다.

그 이외의 소재로서 시멘트 목모판을 언급할 수 있는데, 이들 소재는 시멘트에 다양한 소재를 첨가하여 개발한 것이다. 그 특징을 보면 우선 경량성이 있는 종이입자, 펄라이트, 스티로폼 입자, 질석, 바텀애쉬 등의 소재를 이용하고 있으며, 대부분이 이들 소재 중 일부 또는 2가지 이상의 소재를 조성비율에 따라 혼합하고, 사용목적에 따라 각종 첨가제를 첨가하는 방식의 개발이 주종을 이루고 있다.

그러나, 이들 대부분은 시멘트 판의 특성을 조금씩 변화시킨 차이만 있을 뿐 근본적인 특성 변화를 주지 못하여 건축용 마감 및 내장 재료보다는 외장 또는 천정 재료로 일부 활용이 되고 있는 실정이다.

그리고, 일반적으로, 건축 및 산업용 자재로서 널리 사용되는 샌드위치 패널은 시공이 용이하고 가격이 저렴하여 공장 건물, 식당, 일반주택, 상가건물 등에 사용되고 있으며, 적절한 단열 효과를 얻기 위하여 유기 단열재 또는 무기 단열재를 강판 내부에 충진시켜 사용하고 있다. 그러나, 스치로폼과 같은 유기 단열재를 충진시켜 사용하는 경우, 누전 또는 정전기 등에 의해 화재 발생시 스치로폼 등의 연소로 인한 연기에 의해 인체에 치명적인 고열 및 유독가스가 배출되어 초기에 화재의 진화작업이 어렵고, 귀중한 인명피해를 초래할 수 있는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 인식하게 된 건설교통부는 2004년 10월 샌드위치패널의 불연성능 확보에 대한 규제를 법제화시켜 샌드위치패널과 같은 복합재료(불연재료+비 불연재료)를 불연재료의 예시에서 제외함으로써 향후 샌드위치패널은 한국산업규격(KS F 2271 건축내장재료의 난연성 시험방법)의 시험결과 기준에 적합한 성능을 확보한 경우에만 사용 가능토록 하였다.

또한, 무기질 단열재로서 사용되는 유리석면, 암면 등은 시공시 작업자의 피부와 접촉되는 경우, 자극을 유발하여 각종 피부병을 초래할 수 있는 문제점을 갖게 된다. 건축물의 내장재로서 사용되는 석고보드 등은 불연성재로서 가격이 저렴하고 시공이 편리한 이점을 갖는 반면, 인체에 유해한 성분을 함유하고 있어 시공시 작업자의 건강을 해치고, 자체의 중량으로 인해 시공시 취급이 불편해 작업성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

이러한 기존 건축 단열재에 대한 문제점으로 인한 법적 규제의 강화로 난연건축자재에 대한 관심도가 높아짐에 따라, 팽창성 광물인 질석 및 진주암을 이용한 난연 또는 불연 건축 내장재와 마그네슘을 주원료 한 난연건축자재가 개발되어 시중에 판매되고 있다.

그러나, 질석 및 진주암을 소재로 한 난연 또는 불연성 보드류는 접착제로 황토나 액상 규산소다류, 그리고 전분 등을 이용하는데, 생산공정이 주로 팽창광물과 접착제의 원료 혼합공정, 프레스 압축 성형공정, 건조공정으로 이루어져 있다.

황토를 접착제로 이용하는 경우 경량성이 떨어지며 많은 수분을 함유하고 있기 때문에 건조 혹은 소성시간이 길어져 건조공정이 매우 커지며, 강제 건조시에 제품의 휨현상 등이 발생할 수 있다. 그리고, 액상 규산소다류를 접착제로 이용할 경우 성형성은 우수하나, 수분 접촉시 표면 얼룩 발생 등 습도에 의한 제품의 상품성 저하가 발생할 수 있다. 또한, 광물 고유의 성질인 표면의 거칠기 및 색상의 다양화에 한계가 있으며, 강도를 높일 경우 원료 투입량이 증가하여 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 마그네슘을 원료로 한 보드류는 내화성 및 내습효과는 뛰어나지만 원적외선 방사 및 음이온 방출 등 기능성의 전무와 건축 내장 마감재로 사용시 색상의 다양화 및 표면의 재가공 등이 요구된다. 그리고, 이러한 제품 중 일부는 원적외선 방사의 기능성을 가지고 있지만 기존에 많이 생산되어 있는 기능성 세라믹과 비교할 수준은 아닌 것으로 알려져 있다.

한편, 난연건축자재 시장의 한 부분인 천연광물 도료가 많이 나오고 있는데 질석과 진주암 분말을 이용한 것이 대부분이며, 건물의 지하 주차장 천장, 냉동창고 및 건조로 단열재 등으로 사용되고 있으며, 건축내장재로 사용할 경우 난연효과는 있으나 마감재로 사용하기에는 색상의 다양화, 표면처리, 기능성의 첨가 등 기술적으로 해결해야 할 부분이 많이 있다.

소방법의 개정으로 방염처리업계가 활성을 뛰고 있는데 일반음식점, 노래방, 룸살롱, 찜질방, 고시원, PC방, 비디오방, 게임장, 호프집, 여관, 학원, 안마시술소 등과 같은 다중이용업체가 그 대상으로 방염필름, 방염페인트 등이 많이 출시되고 있으나, 화재발생시 유독가스 발생 등 그 안전성에 대한 많은 의문점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 난연성이 없는 MDF에 천연광물을 이용한 도료를 개발하여 MDF에 도포함으로써 난연성은 물론 원적외선 방사 및 음이온을 방출하는 기능성을 가진 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물은 팽창질석 50∼250중량부, 귀양석 1∼20중량부, 천연염료광물 25∼75중량부, 무기성 가교/접착제 1∼20중량부, 규산나트륨 700∼1100중량부 및 물 70∼110중량부로 구성된다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 이용한 난연성 판재의 제조방법은 팽창질석 50∼250중량부, 귀양석 1∼20중량부, 천연염료광물 25∼75중량부, 무기성 가교/접착제 1∼20중량부, 규산나트륨 700∼1100중량부 및 물 70∼110중량부로 구성되는 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 제공하는 단계; 상기 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물에서 광물을 200 mesh 이하로 분쇄시킨 다음, 나머지 성분과 혼합시키는 단계; 3∼30㎜ 두께의 MDF 상부에서 상기 난연성 도료를 2∼5㎏/㎠로 분사시켜 전체 도장시키는 단계; 상기 MDF를 80∼100℃의 열풍을 4.5∼6.0m/sec로 토출하는 건조기에서 건조시키는 단계; 및 상기 MDF의 표면을 핫 멜트 필름으로 코팅시키는 단계;를 포함한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 난연성 도료의 조성은 팽창질석, 귀양석, 천연염료광물과 무기성 가교/접착제, 규산나트륨 및 물을 혼합하여 제조한다. 이때 모든 광물은 분쇄기를 이용하여 KS A 5101에 의한 직경 200㎜ 표준체(Standard Sieve) 200 mesh 이하로 분쇄한 것을 사용한다.

상기 팽창 질석은 시판되는 것을 사용할 수 있으며, 단열 및 난연효과의 상승면에서 사용된다. 이의 사용량은 50∼250중량부가 바람직하며, 상기 사용량이 50중량부 미만이면 단열 및 난연효과가 감소하는 단점이 있고, 250중량부를 초과하면 도료 도장시 분체가 잘 분사되지 못하며 점착성 역시 낮아지는 경향이 있다.

상기 귀양석는 음이온 방출 및 원적외선 방사 효과를 주기 위한 목적으로 사용되고, 음이온이 평균 8,000개/㏄ 이상 방출되는 귀양석이 도료 제조시 경제적인 면에서 바람직하다. 이의 사용량은 1∼20중량부가 바람직하며, 상기 사용량이 1중량부 미만이면 도료의 도장시 음이온 방출량이 500개/cc 미만으로 일반 세라믹 타일의 수준으로 경쟁력이 없고, 20중량부를 초과하면 음이온 방출량이 1,300∼1,400개/cc로 거의 일정하게 방출되므로 경제적이지 못한 경향이 있다.

상기 천연염료광물은 도료의 다양한 색상을 표현하기 위해 첨가되며, 청옥색, 연노랑색, 진노랑색, 연밤색, 진밤색, 황토색, 백색, 분홍색, 적갈색, 연회색, 진회색 등 색의 강도 및 혼합에 따라 수없이 많은 색을 도출할 수 있다. 이의 사용량은 25∼75중량부가 바람직하며, 상기 사용량이 25중량부 미만이면 상기 질석의 색과 비슷하여 천연염료광물 고유색을 띄지 못하는 단점이 있고, 75중량부를 초과하면 색의 변화가 거의 없는 경향이 있다.

상기 무기성 가교/접착제는 난연성이 없는 MDF와 같은 판재에 난연성 천연광물을 도포시 또는 난연성 무기질 재료 자체로 판재를 제조시, 상기 천연광물 또는 무기질 재료에 충분한 접착강도, 방수성 및 난연성을 부여할 목적으로 사용되며, 그 성분은 Na₂O, SiO₂, 카올린(kaolin), 버미큘라이트(Vermiculite), MgSO₄ 및 NaOH로 구성된다.

본 발명에 있어서, 상기 Na₂O는 점도 조절의 목적으로 사용되고, 이의 사용량은 5∼25중량%이 바람직하다. 상기 사용량이 5중량% 미만이면 접착제의 점도가 낮아지는 단점이 있고, 25중량%를 초과하면 점도가 너무 높아져 반응 후 잔류 고형분이 증대하는 경향이 있다.

상기 SiO₂는 비중조절 및 점도조절 역할을 하며, 이의 사용량은 25∼45중량%이 바람직하다. 상기 사용량이 25중량% 미만이면 점도는 증가하나 비중이 낮아져 점착력이 낮아지는 단점이 있고, 45중량%를 초과하면 비중 및 점도는 높아지나 잔류 침전 고형물이 많아지는 경향이 있다.

상기 카올린은 점착력 조절의 목적으로 사용되고, 이의 사용량은 1∼20중량%이 바람직하다. 상기 사용량이 1중량% 미만이면 점착력이 낮아지는 단점이 있고, 20중량%를 초과하면 점착력은 높아지나 분사 도장시 균일한 도장 효과를 얻을 수 없는 경향이 있다.

상기 버미큘라이트는 점착력 조절의 목적으로 사용되고, 이의 사용량은 0.1∼15중량%이 바람직하다. 상기 사용량이 0.1중량% 미만이면 점착력이 낮아지는 단점이 있고, 15중량%를 초과하면 점착력은 높아지나 미세 잔류 고형물이 많아져 여과의 어려움이 발생하는 경향이 있다.

상기 MgSO₄는 접착제의 강도 증강의 목적으로 사용되고, 이의 사용량은 0.1∼10중량%이 바람직하다. 상기 사용량이 0.1중량% 미만이면 접착강도가 약해 도장체가 잘 떨어지는 단점이 있고, 10중량%를 초과하면 접착강도는 증강되나 접착제가 쉽게 겔화되는 경향이 있다.

상기 NaOH는 상기 광물들의 융해 촉진제의 목적으로 사용되고, 이의 사용량은 20∼50중량%이 바람직하다. 상기 사용량이 20중량% 미만이면 융해성이 떨어져 잔류침전물이 많아지며 접착효과가 낮은 단점이 있고, 50중량%를 초과하면 융해도 촉진효과가 거의 일정한 경향이 있다.

본 발명의 조성물은 먼저 Na₂O 5∼25중량%, SiO₂ 25∼45중량%, 카올린 1∼20중량%, 버미큘라이트 0.1∼15중량%, MgSO₄ 0.1∼10중량% 및 NaOH 20∼40중량%로 구성된 성분 100중량부와 물 150∼250중량부를 혼합시킨다. 이때 물의 사용량이 150 중량부 미만이면 반응물들이 고화되어 액상 접착제의 생산이 어려운 단점이 있고, 250중량부를 초과하면 상기 광물들의 융해반응이 낮아 접착력이 떨어지는 경향이 있다.

그 다음, 필요에 따라, 액상의 NaOH를 0.001∼10중량%를 상기 조성물의 점도조절제로 사용한다. 따라서, 그 최종 조성물의 성분비는 Na₂O 5∼25중량%, SiO₂ 25∼45중량%, 카올린 1∼20중량%, 버미큘라이트 0.1∼15중량%, MgSO₄ 0.1∼10중량% 및 NaOH 20∼50중량%로 구성된 성분 100중량부와 물 150∼250중량부로 구성된다.

한편, 상기 무기성 가교/접착제의 제조방법을 살펴보면,

먼저, Na₂O 5∼25중량%, SiO₂ 25∼45중량%, 카올린 1∼20중량%, 버미큘라이트 0.1∼15중량%, MgSO₄ 0.1∼10중량% 및 NaOH 20∼40중량%로 구성된 성분을 비표면적을 증가시켜 반응효율을 향상시키기 위해 10 mesh 이하로 분쇄한 다음, 잘 혼합한다.

그 다음, 상기 성분 100중량부와 물 150∼250중량부를 반응기에 넣고, 15∼25㎏/㎠의 압력하에서 200∼400rpm으로 교반하면서 2∼5시간 동안 반응을 수행한다. 이때 상기 압력이 15㎏/㎠ 미만이면 상기 광물들의 융해반응속도가 느리고 잔류 고형물의 양이 증가하며, 25㎏/㎠를 초과하면 융해반응속도는 빨라 잔류 고형물의 양은 감소하고 고 점도의 접착제를 생산할 수 있지만 반응기 제작비용이 급상승하고 운전상 위험요소가 발생할 수 있고, 교반 속도가 200rpm 미만이면 반응기 내 투입 성분들의 균일한 혼합이 어려우며, 반응속도도 낮아지고 잔류 고형물의 양 도 많아지며, 400rpm을 초과하면 점도 발생시 기계적 부하 발생의 우려가 있다.

상기 반응 후, 미 반응물을 제거하기 위해 소정의 시간 동안 침강시킨 후 용출액의 상층부를 채취하여 부직포와 같은 여과체로 여과시킨다. 이 과정은 반응물의 상태에 따라 생략할 수도 있다.

한편, 여과시킨 용출액을 약 60∼90℃의 온도에서, 50∼70rpm으로 교반하면서 액상의 NaOH 졸(sol)을 소량씩 가한다. 이 작업을 점도(Viscosity)를 측정하면서 반복하는데, 점도가 원하는 용도(예를 들어, 난연성이 없는 MDF와 같은 판재에 천연광물 도포용 또는 난연성 무기질 재료로 판재의 제조용)에 도달할 때까지 반복하여 본 발명에 따른 무기성 가교/접착제를 제조한다. 이때 상기 액상의 NaOH 졸의 사용량은 통상적으로 0.001∼10중량%이며, 상기 가교/접착제는 우수한 접착성능과 방수성능을 나타낸다.

상기 무기성 가교/접착제의 사용량은 10∼20중량부가 바람직하며, 상기 사용량이 10중량부 미만이면 접착력이 낮아 도장 후 흘러내리는 단점이 있고, 20중량부를 초과하면 점도가 너무 높아 도료가 분사되지 않는 경향이 있다.

상기 규산나트륨은 접착성 및 난연효과 상승의 목적으로 사용되고, 비중 1.40인 것이 혼합시 본 발명의 접착제의 점도에 영향을 미치지 않는 면에서 바람직하며, 이의 사용량은 700∼1100중량부가 바람직하다. 상기 사용량이 700중량부 미만이면 원료 혼합시 도료의 농도가 너무 높아져 분사 노즐이 막히는 단점이 있고, 1100중량부를 초과하면 농도가 너무 묽어 도장 후 도료가 흘러내리는 경향이 있다.

본 발명에서 물은 농도 조절 및 접착제가 응고되어 막이 형성되는데 이를 방 지할 목적으로 사용되고, 이의 사용량은 70∼110중량부가 바람직하다. 상기 사용량이 70중량부 미만이면 농도가 너무 진해 분사 노즐이 막히고 접착제 표면에 얇은 막이 형성되는 단점이 있고, 110중량부를 초과하면 농도 및 접착력이 낮아져 도장 후 흘러내리는 경향이 있다.

한편, 본 발명의 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 이용한 난연성 판재의 제조방법을 살펴보면,

먼저, 상기 팽창질석, 귀양석, 천연염료광물과 같은 광물을 분사 도장이 가능하도록 200 mesh 이하로 분쇄한 다음, 상기 무기성 가교/접착제와 물을 첨가하여 200∼400rpm의 교반속도로 혼합하여 준비하였다.

이렇게 준비된 난연성 도료를 이용한 난연성 판재의 제조 공정은 크게 3개의 공정으로 이루어져 있는데, 도장공정, 열풍건조공정, 및 표면 코팅공정 등이다.

상기 도장공정에서는 3∼30㎜ 두께의 MDF 상부에서 상기 난연성 도료를 0.2∼0.5㎜의 두께로 도장하고 2∼5㎏/㎠의 콤프레샤의 압력으로 분사시켜 전체 도장하는 공정이다. 이 공정은 에어 스프레이 건(Air Spray Gun)을 이용하여 작업자가 직접 할 수도 있고, 자동 도장 부스를 이용할 수도 있다. 이때 상기 도장 두께가 0.2∼0.5㎜인 이유는 2급 난연효과를 얻기 위함이고, 콤프레샤 압력을 2∼5㎏/㎠로 하는 이유는 도료 입자의 일정한 분사를 위함이다.

상기 열풍 건조공정은 80∼100℃의 열풍을 4.5∼6.0m/sec로 토출하는 건조기에서 건조시키는 공정이며, 도장의 두께에 따라 건조시간을 달리한다. 이렇게 열풍을 이용하여 건조시킴으로써 건조 속도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.

상기 표면 코팅공정은 제품완성공정으로써 핫 멜트(Hot Melt) 필름, 예를 들어, PE 재질의 핫 멜트 필름을 점착시키는 공정이다.

이와 같이, 본 발명에서는 천연광물을 이용한 도료를 개발하여 MDF에 도포함으로써 난연성은 물론 원적외선 방사 및 음이온을 방출하는 기능성을 가진 판재를 제조할 수 있었다.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

제조 예 1

접착제의 제조

도 1을 참조하여 설명하면, 원료의 조성은 g 중량비로써 Na₂O : SiO₂ : 카올린 : 버미큘라이트 : MgSO₄ : NaOH = 15 : 35 : 10 : 5 : 5 : 30으로 KS-A-5101에 의한 직경 200㎜ 표준체(Standard Sieve) 10 mesh 이하인 것을 혼합하여 물 200g과 같이 반응기(Model JABR-010, JEIO B&P Co., Ltd.)에 넣고 20㎏/㎠ 하에서 약 4시간 동안 반응시킨 후, 약 2시간 동안 침강시킨 후 용출액의 상층부를 채취하여 여과시킨다. 여과시킨 용출액을 80℃, 60rpm으로 교반하면서 50%(W/V) NaOH 용액(solution)을 소량씩 가한다. 이 작업을 점도(Viscosity)를 측정하면서 반복하는데, 점도가 약 400 cps(20℃) 될 때까지 반복하여 무기성 가교/접착제 제조를 완료한다. 이 가교/접착제의 역할은 접착성능을 높일 뿐만 아니라 방수성능을 향상시 키는 역할을 한다.

접착성능의 평가는 하기의 난연성 도료를 도장 피도체(MDF)에 도장한 후 절단했을 때 절단부의 도장 피복이 깨끗하게 절단되었는지 또는 도장 피복이 떨어지거나 하는 등의 육안 검사로 판별하였다.

상기 완성 접착제의 방수성능을 평가하기 위하여 100×100×6㎜의 MDF 전면에 상기 접착제를 골고루 도포한 후 잘 건조시켜 물속에 1시간 동안 침지시킨 후 꺼내어 표면을 마른 수건으로 잘 닦은 후 침지 전후의 MDF 무게를 측정하여 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다.

시료	크기(㎜)	초기무게(g)	접착제 도포 후 무게(g)	물속에 1시간 침지 후 무게(g)
공시험체	100×100×6	53.7	-	59.8
시험체	100×100×6	53.8	55.2	55.9

상기 결과에 나타난 바와 같이, 접착제를 도포하지 않은 경우(공시험체)에는 시험체 중량의 10% 이상의 물을 흡수하였으나 접착제를 도포한 시험체는 거의 물을 흡수하지 않은 것으로 나타났다. 그리고, 공시험체는 물에 침지시킨 후 강도가 매우 약해져 쉽게 파손되었으나, 시험체의 경우 강도의 변화가 없는 것으로 나타났다.

실시 예 1

난연성 도료의 제조

난연성 도료의 조성은 미성 질석에서 생산하고 있는 팽창질석 150g, 음이온이 평균 8,000개/㏄ 이상 방출되는 귀양석 10g, 천연염료광물 50g과 상기 제조 예 1에서 제조된 무기성 가교/접착제 10g과 비중 1.40의 규산나트륨 900g과 물 90g을 300rpm의 교반속도로 혼합하여 사용하였다. 이때 모든 광물은 분쇄기를 이용하여 KS A 5101에 의한 직경 200㎜ 표준체(Standard Sieve) 200 mesh 이하로 분쇄한 것을 사용하였으며, 천연염료광물은 황토 및 운모를 1 : 1의 비율로 혼합시킨 것을 사용하였다.

실시 예 2

기능성/난연성 MDF의 제조

도 2를 참조하면, 본 발명의 기능성/난연성 MDF의 제조 공정은 크게 3개의 공정으로 이루어져 있는데, 도장공정, 열풍건조공정, 표면 코팅공정 등이다.

도장공정에서는 약 20㎜ 두께의 MDF 상부에서 상기 난연성 도료를 3.5㎏/㎠로 에어 스프레이 건(Air Spray Gun)을 이용하여 5회 분사 전체 도장하였다.

열풍 건조공정에서는 약 90℃의 열풍을 5m/sec로 토출하는 건조기에서 20분간 건조하였다.

표면 코팅공정에서는 제품완성공정으로써 PE 재질의 핫 멜트(Hot Melt) 필름을 점착시켰다.

완성된 제품의 난연성능은 KS F 2271의 시험방법으로 수행한 결과, 하기 표 2와 같은 결과를 나타내어 난연 2급의 효과를 얻을 수 있었다.

시험항목				결과			시험방법
				1	2	3
난연성	표면시험	전체 두께에 걸친 용융		없음	없음	없음	KS F 2271 : 1998
		방화상 해로운 변형		없음	없음	없음
		뒷면에 균열(㎜)		0.2	0.0	0.2
		잔염(초)		30	32	30
		발연계수(CA)		42	45	43
		온도시간 (℃×min)	3분이내	0	0	0
			3분이후	65	62	60

한편, 완성된 제품의 기능성을 파악하기 위하여 원적외선 분광광도계(FT-IR, Model: Bruker(Germany), IFS88)를 이용하여 방사율(5∼20㎛)을 측정한 결과 0.963으로 측정되었으며, 방사에너지는 3.76×10² W/㎡으로 측정되었다.

또한, 표면의 음이온 측정을 위하여 휴대용 음이온 측정기(COM-3010PRO)를 이용하여 20초간 8회 연속 측정하여 평균치를 도출한 결과 1,340개/㏄의 음이온이 방출되었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물은 천연광물을 이용한 도료로서, 이를 MDF에 도포함으로써 난연성은 물론 원적외선 방사 및 음이온을 방출하는 기능성을 가진 판재를 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 팽창질석 50∼250중량부, 귀양석 1∼20중량부, 천연염료광물 25∼75중량부, 무기성 가교/접착제 1∼20중량부, 규산나트륨 700∼1100중량부 및 물 70∼110중량부로 구성되며, 여기서 상기 무기성 가교/접착제는 Na₂O 5∼25중량%, SiO₂ 25∼45중량%, 카올린 1∼20중량%, 버미큘라이트 0.1∼15중량%, MgSO₄ 0.1∼10중량% 및 NaOH 20∼50중량%로 구성된 성분 100중량부와 물 150∼250중량부로 구성된 것을 특징으로 하는 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 귀양석은 음이온이 평균 8,000개/㏄ 이상 방출되며, 상기 규산나트륨의 비중은 1.40인 것을 특징으로 하는 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물.
4. 제1항 또는 제3항에 따른 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 제공하는 단계;

   상기 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물에서 팽창질석, 귀양석 및 천연염료광물을 200 mesh 이하로 분쇄시킨 다음, 규산나트륨, 무기성 가교/접착제 및 물과 혼합시키는 단계;

   3∼30㎜ 두께의 MDF 상부에서 상기 난연성 도료를 2∼5㎏/㎠로 분사시켜 전체 도장시키는 단계;

   상기 MDF를 80∼100℃의 열풍을 4.5∼6.0m/sec로 토출하는 건조기에서 건조시키는 단계; 및

   상기 MDF의 표면을 핫 멜트 필름으로 코팅시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 및 난연성 무기 도료 조성물을 이용한 난연성 판재의 제조방법.

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