KR100806973B1 - 섬유 시멘트 또는 석고 적층판 복합건축재료 - Google Patents

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Abstract

건축재료(40)는 단일형 적층 복합물을 형성하기 위해 석고(20)에 섬유 시멘트(10)를 적층시키는 방법으로 구성된다. 이러한 단일형 적층복합물은 개선된 내화성, 내남용성, 내충격성을 나타내지만, 이중 시스템과 같은 과도한 무게와 두께없이 이러한 특성을 갖는다. 또한 줄어든 두께로 인해서 바람직한 적층 건축재료는 이중 시스템 보다 설치하기가 쉽고 빠르며 절단이 용이하다. 또한 섬유 시스템 및 석고를 단일형 적층으로 형성하는 것은 건축재료를 두 개의 분리된 것으로 설치할 필요성을 없애서 설치를 간단하게 한다. 한가지 바람직한 실시예에서, 5/8인치 두께의 적층복합물은 1/8인치 섬유 시멘트판에 1/2인치 두께의 석고판넬을 적층화시는 것으로 구성되며 ASTM E119에 따라 측정했을 때 1시간의 내화성을 갖는다.

Description

섬유 시멘트 또는 석고 적층판 복합건축재료{FIBER-CEMENT/GYPSUM LAMINATE COMPOSITE BUILDING MATERIAL}
본 발명은 내남용성(abuse resistant), 내충격성 및 내화성 건축재료를 사용하는데 관련되는데, 특히 섬유 시멘트 및 석고의 단일적층 복합건축재료에 관련된다.
내장벽재 시장은 수년간 석고벽재 제품을 사용에 의해 독점되어 왔다. 석고벽재는 통상적으로 석고코아에 대해서 둘러쌓여진 얇은 종이층으로 구성된다. 예를 들어, 하나의 종이층은 보드의 긴 둘레와 표면을 덮고, 두 번째 종이는 보드의 뒷면을 덮는다. 코어는 주로 석고이고 내화성을 개선하기 위해 유리섬유, 질석 및 운모 같은 부가물로 변형될 수 있다.
내화성에 추가하여 내남용성은 벽재의 또 다른 원하는 품질이다. 석고는 나무나 돌 같은 다른 벽재재료에 비교해 볼 때 내남용성이 형편없다. 석고벽재의 종이표면은 가구, 손수레, 장난감, 운동기구 및 다른 산업 혹은 주거가구 같은 단단하거나 부드러운 몸체로 질질끌기, 움푹들어가기, 갈라짐 혹은 관통에 의해 쉽게 손상이 간다. 벽의 남용은 복고, 거실, 체육관 혹은 객실변경 같은 운동성이 많은 공간에 흔하다.
석고벽재 제조업자는 내남용성을 개선하기 위해서 석고벽재에 변형을 가했다. 하나의 방법은 충격으로 프레임된 벽의 공동을 관통하는 것을 막기 위해 벽패널 뒤에 플라스틱 필름을 접착시키는 것이었다. 또다른 방법은 석고기반 코아에 형성된 화이버 석고 외부층을 갖는 화이버 석고벽 판넬을 만드는 것이었다. 이러한 제품은 정상적인 석고벽재의 종이면에 대해서 표면 내남용성을 개선시켰다. 비슷한 석고기반 혹은 시멘트 석고기반 복합물은 통상적으로 미국 특허 5,817,262 및 5,718,759에 공지되었다.
충분한 내남용성을 갖는 한가지 재료는 화이버 시멘트이다. 화이버 시멘트는 마모 및 마멸 같은 표면 내남용성에 대한 석고 판넬에 대해서 이점을 갖는다. 벽 패널로써 화이버 시멘트 자체의 한가지 단점은 동일 두께의 석고벽판넬에 비교하여 그 정도의 내화성을 갖지 않는다는 것이다. 화이버 시멘트 자체의 또 다른 단점은 동일 두께의 석고벽 판넬보다 매우 무겁다는 것이다. 예를 들어, 화이버 시멘트로 된 1시간의 내화율을 갖는 벽 시스템은 ASTM E-119에 따라 시험해 볼 때 1 시간 내화율을 얻기 위해서는 벽 공동 혹은 방화 석고벽 판넬의 하부층에 광물단열재를 필요로 한다.
5/8" 형식 X의 방화 석고벽재에 대한 1/4" 화이버 시멘트의 이중층 시스템은 내화성과 내남용성을 나타내도록 사용되었다. 이러한 시스템은 석교협회(내화성 설매뉴얼-GA FILE NO. WP 1295-석고벽재, 강철스터드, 섬유 시멘트보드 독점 시스템)에 공지되었다. 이러한 이중 시스템은 단일 석고벽재보다 매우 무겁기 때문에 단점을 갖는다. 또한 2중층 벽재는 두 개의 분리된 벽 판넬이 단일 판넬 대신 설되어야 하기 때문에 설치하는데 두 배의 노력을 필요로 한다. 또한 이중층 시스템의 추가 두께(5/8" + 1/4" = 7/8")는 대부분의 문의 잼(jamb) 폭에 맞질 않는다.
따라서 좋은 내남용성, 내충격성, 내화성을 갖는 단일 건축재료가 필요한 것이다. 이러한 건축재료는 가벼워야 하고, 제작하기 쉬어야 하고 표준 건축재료 크기과 잘 맞는다. 내화성에 대해서 ASTM E119에 의해 측정된 바와 같이 적어도 1시간에 대한 내화성율을 갖는 재료에 대해 이점이 있다.
다시 말하면, 전술된 필요사항은 단일적층 복합물을 형성하기 위해 석고에 적층판으로 만들어지는 섬유 시멘트로 구성되는 건축재료에 의한 한가지 실시예를 만족시킨다. 이러한 단일 적층판복합물은 개선된 내화성 및 표면내남용성 나타내지만 이중 시스템의 과도한 두께 및 무게없이 이러한 특성을 이룰 수가 있다. 또한 줄어든 두께로 인하여, 바람직한 적층판 건축재료는 절단하기가 쉽고 이중 시스템보다 설치하기에 쉽고 빠르다. 또한 단일 적층판 안에 섬유 시멘트 및 석고를 형성하는 것은 이중으로 된 건축재료를 설치할 필요성을 없애서 설치를 단순하게 한다.
본 발명의 한가지 목적은 각각의 벽 프레임의 측면에 설치된 5/8"의 판넬두께의 공동단열재가 필요없이 1시간의 내화성율(ASTM E-119로 측정됨), 개선된 내충격성 및 표면 내남용성을 필요로 하는데 사용하기에 적합한 건축재료 제품을 제공하는 것이다. 표면 내남용성은 ASTM D4977-98b(광물 표면화 루핑에 과립접착을 위한 표준 테스트 방법-Standard Test Method for Granule Adhesion to Mineral Surfaced Roofing)) 같은 마모 테스트와 ASTM D5420(낙추로 스트라이커 수단으로 평평하고 강체인 플라스틱 표본의 내충격성-Impact Resistance of Flat, Rigid Plastic Specimen by Means of a Striker by a falling Weight(가드너 임팩트-Gardner Impact)) 같은 압입시험으로 측정된다. 판넬의 내충격성은 ASTM E695(충격하중에 대한 벽, 바닥 및 지붕구조의 상대적인 저항성 측정 - Measuring Relative Resistance of Wall, Floor and Roof Construction to Impact Loading) 및 ISO 7892(수직건축요소-내충격 테스트-본체 충격 및 일반적인 테스트 과정 - Vertical Building Elements-Impact Resistance Tests-Impact Bodies and General Test Procedure) 혹은 다른 적합한 충격 혹은 마모 테스트로 측정된다.
도 1은 석고에 적층된 섬유 시멘트로 구성된 단일 적층판 복합물을 도시하는 사시도;
도 2는 단일 적층판 복합물로 구성된 화이버 시멘트, 석고 및 접착제층의 상대적인 두께를 도시하는 도 1의 단일 적층판 복합물을 도시하는 횡단면도;
* 부호 설명 *
10 : 섬유 시멘트 20 : 석고판넬
30 : 접착제 40 : 건축재료
하기 설명될 본 발명의 바람직한 실시예는 단일적층 복합 벽재 시스템을 공지한다. 그러나 본 발명은 벽재에만 제안되지 않지만, 내남용성, 내화성 및 내충격성이 요구되는데 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 바람직한 건축재료(40)는 접착제(30)를 사용하여 석고층(20)에 적층되어 단일 적층판 복합물을 만드는 섬유 시멘트층(10)으로 구성된다. 섬유 시멘트 및 석고 복합물은 제한적이지는 않지만 판넬, 박판, 스킨, 보드 같은 것을 포함하는 형태를 취할 수 있다. 한가지 바람직한 실시예에서, 화이버 시멘트(10)의 두께는 1/32" 와 1/4" 사이가 된다. 석고판넬(20)은 통상적으로 약 1/4"에서 3/4" 사이의 두께를 갖는데 좀더 선호적으로는 1/2"의 두께를 갖는다. 섬유 시멘트(10) 및 석고 판넬(20)의 다른 두께가 사용될 수 있다. 바람직한 밀도는 약 2.5에서 3 lbs/squre foot이 되고, 좀더 선호적으로 5/8" 두께의 복합벽재에 대해서 2.77 lbs/squre foot이 된다.
본 발명의 한가지 바람직한 실시예는 1/8" 두께의 화이버 시멘트 판넬에 종이접착 1/2" X 형식의 석고벽제를 접착하여 제조되는 복합판넬이다. ASTM C 36은 ASTM E 119에 따라 테스트되고 칸막이 한 측면에 16"로 엇갈린 석고조인트를 갖는 중심에 7"로 이격되고, 1/4"의 직경 헤드, 1-7/8" 길이 0.095" 직경 생크(shank),6D 코팅된 못과 중심에 16인치로 이격된 내력 2" x 4" 나무 스터드의 각 측면과 평행하게 적용된 1/2" 두께의 보드에 대해서 45분 이상의 내화성을 갖지 않는 타입 X 석고보드를 공지한다. 하나의 바람직한 1/2" X 형식 판넬은 아래 표에 설명된 1/2" 두께의 HARDIROCK® MAx "C"TM 이다. 이러한 석고판넬은 X 형식의 개선 내화성 코어 갖고 건축코드가 특정한 내화성 및 소음감소를 필요로 하는 상업적인 목적으로 제조된다. 5/8" 두께의 보드는 표준화 XTM 보드 보다 더 큰 내화성을 제공하고 가벼운 무게로 화재 및 소음차단을 갖도록 설계된다. 응용정보는 Gypsum Association Fire Resistance Design Manual GA-600, Underwriter's Laboratories, Inc. Fire Resistance Directory에 나와있다.
HARDIROCK® MAX "C"TM
두께 inches(mm) 1/2"(12/7mm)
폭 feet(mm) 4'(1219mm)
표준길이 feet 8',9',10'
표준 가장자리 테이퍼지거나 직사각
대략적인 무게 lbs/sq ft(kg/m2) 1.8 lbs/sq ft(8.8kg/m2)
ASTM 스펙 C 36

섬유 시멘트(10)에 접착된 석고 판넬(20) 편은 종이면일 필요가 없으며 석고판넬(20)은 섬유 시멘트(10)에 직접 접착된다. 바람직한 석고 판넬(20)은 앞 혹은 뒤표면 중 하나, 종이의 내부 혹은 외부중 하나에 조합된 직물망(woven mesh) 혹은 유리나 섬유중합매트를 포함할 수 있다. 이것은 두 가지 이유로 될 수 있다. 첫째로, 석고판넬(20) 자체로 내충격성을 개선시키기 위해 사용될 수 있고, 둘째로 복합벽재(40)의 부분으로써 석고의 내충격성을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
바람직한 복합벽재(40)는 내부분 내장벽재 설치에 사용될 수 있다. 바람직한 복합벽재(40)는 벽재(20)의 섬유 시멘트가 취급정도에 대해서 내마모성 및 내압입성을 제공하기위해 외부로 향하도록 설치되며, 벽재(40)의 석고측면은 지지프레임에 대해서 설치되고, 내화성 정도 및 판넬의 강도를 갖는 섬유 시멘트 및 석고벽재의 조합으로 설치된다. 선호적으로 1/2" 석고판넬(20)도 1/8" 섬유 시멘트 박판(10)도 고립되었을 때 1시간의 내화성성을 제공하지는 않지만, 적층된 복합물(40)에서 두 재료의 혼합은 상업용 건축 칸막이에 사용되는 통상적인 강철 프레임에 대한 1시간 내화성을 이루고 대칭적인 벽 시스템에 대해서 테스트된다. 이러한 복합판넬에 수행된 내화성 시험 결과는 아래와 같다.
지지프레임은 20 이나 25 게이지(gauge) 강철 프레임이거나 2" x 4" 더글라스 전나무(Douglas Fir softwood) 같은 나무 프레임이다. 벽재(40)는 6 게이지 x 1-1/8" 타입 S 버글헤드(Bougle Head) 석고보드(drywall) 혹은 직결나사 같은 적합한 나사로 강철스터드에 고정될 수 있다. 벽재(40)는 1-3/4" 길이의 컵헤드(cup-head) 석고벽재 못 혹은 6 게이지 x 1-1/8" 타입 S 버글헤드 석고나사 같은 적합한 못 혹은 나사로 나무 스터드에 고정될 수 있다. 바람직한 벽제(40)는 표면남용과 관통이 될 수 있는 벽조립체에 사용되도록 설계되었다. 이러한 벽 조립체는 통상적으로, 학교, 공공주택, 공공빌딩, 실내차고벽, 복도, 체육관, 변화공간, 건강관리 시설 같은 곳에서 사용된다. 이러한 재료는 초경 스코어(score), 카타칼, 옵션으로 먼지제어기가 있는 회전톱 혹은 동력 가위로 절단될 수 있다.
섬유 시멘트
섬유 시멘트 박판 혹은 스킨(10)에 사용할 셀룰로오스 섬유강화 시멘트를 제조하는 기술은 참고로 사용된 오스트레일리아 특허 AU 515151과 미국특허 6,030,447에 공지되었다. 섬유 시멘트는 내구성, 습기에 대한 저항력, 낮은 유지성, 갈라짐, 부식에 대한 저항성, 흰개미와 비가연성에 대한 저항성을 갖는다. 그러므로 섬유 시멘트 층(10)은 습기, 비, 눈, 소금기 있는 공기 및 흰개미에 대한 오랜 노출로부터 손상을 막는다. 이러한 층은 갈라지거나, 썩지 않을 정상적인 상태와 공간적으로 안정적이다.
바람직한 섬유 시멘트 판넬(10)의 기본구성요소는 약 20%에서 60%의 포트랜드 시멘트, 약 20%에서 70%의 그라운드 규소모래, 약 5%에서 12%의 셀룰로스 섬유, 약 0%에서 6%의 광산화물, 광수산화물 및 물 같은 부가물로 되어 있다. 월러스토나이트(wollastonite), 운모, 유리섬유 혹은 광물섬유 같은 플레이틀릿(platelet) 혹은 섬유질 부가물이 화이버 시멘트의 열안정성을 개선시키기 위해 추가될 수 있다.
바람직한 섬유 시멘트 판넬(10)의 건조밀도는 통상적으로 1.3에서 1.4 g/㎤ 이지만 재료를 압축하여 최고 2.0 g/㎤로 건조밀도를 변형시키거나 팽창 혹은 비팽한 질석, 진주암, 점토, 혈암 혹은 낮은 부피밀도(약 0.06에서 0.7g/㎤)의 칼슘 규산염 수화물 같은 밀도 변화기를 추가하여 변형될 수 있다.
ASTM 테스트 방법 C1185를 따르는 평형 수분 내용물에 기초를 둔 바람직한 섬유 시멘트 판넬(10)의 휨강도는 판넬을 따라 1850psi이고 판넬 전체에 대해서 2500psi이다.
바람직한 섬유 시멘트 판넬(10)은 비가연성 표면을 갖으며 ASTM 테스트 방법 E136에 따라 시험되었을 때 본래의 모습을 잃거나 화염에 휩싸이지 않는다. ASTM 테스트 방법 E84로 테스트 되었을 때, 바람직한 섬유 시멘트(10)는 다음과 같은 표면연소 용량을 나타낸다.
화염속도 : 0
제공된 연료 : 0
발생된 연기 : 5
적층 공정
바람직한 판넬은 1/2" 두께 타입 X 내화성 석고보드에 적층된 1/8" 두께의 화이버 시멘트로 구성된다. 석고판넬은 선호적으로 직사각 가장자리로 제조된다. 폴리비닐 아세테이트(PVA) 같은 도 1 및 도 2에 도시된 접착제(30)는 석고판넬 표면에 발라지고 1/8" 두께의 화이버 시멘트는 그 표면 위에 놓여지며, 통상적으로 더미구조로 39psi 압력으로 약 30분간 눌려진다. 하나의 바람직한 접착제는 패트릭 공업과의 썬어드히시브(Sun Adhesive)로 공급되는 썬어드히시브 폴리비닐 아세테이트(PVA) 접착제 #54-3500이다. 상기 접착제가 PVA 같은 낮은 비용으로 가장 바람직한데, 물기반 폴리머 접착체, 용제기반 접착제, 열경화성 접착체, 변형된 전분 같은 자연 폴리머, 수분경화 혹은 폴리우레탄 같은 반응성 핫멜트(hot melt) 접착제, 내열 혹은 내화성 접착제 같은 다른 유기 혹은 무기 접착제가 사용될 수 있다.
접착제(30)는 선호적으로 롤코스터(roll-coster) 처리로 되는데, 석고판넬(20)은 선호적으로 파편이나 먼지를 제거하기 위해 접착제(30)가 부드러운 표면에 적용되기 전에 세척된다. 접착제(30)는 선호적으로 석고 판넬(20)의 전체표면에 고르게 칠해진다. 표준 "젖은필름 두께 게이지(wet film thickness gauge)"로 측정되었을 때 접착제(30)의 젖은필름 두께는 선호적으로 4.5mil보다 작지 않을 것이고 선호적으로 6mil보다 크지 않을 것이다. 섬유 시멘트 판넬(10)은 접착제(30)로 코팅된 석고판넬(20)의 상측에 놓여지며, 석고판넬(20)의 둘레에 직각이고 쌓아올려진다. 완성된 스택은 선호적으로 30분 이상 37.5±2.5psi 하중의 압력으로 경화된다. 그런다음 판넬은 모래붙인 섬유 시멘트 표면을 갖고 테이퍼진 가장자리를 형성하기 위해 다이아몬드 그릿 같은 연마용휠로 가공된 긴 둘레를 포함한다. 모래분사 연마기는 세 대의 모래분사 헤드를 이용하는 것이 바람직하다. 모래분사 벨트의 정도는 40그릿에서 220그릿이 바람직하다. 긴 둘레는 설치시 플레시 조인팅(flush jointing)을 하는 동안 연마콤파운드, 조인트 보강테이프 및 콤파운드를 셋팅하도록 테이퍼진다. 제품의 표면은 페인트되기 쉽도록 하고 페인트 점착을 개선하기 위해 표면 물 흡수를 줄이도록 아크릴 유상액으로 밀봉된다.
복합벽재(40)의 섬유 시멘트 표면은 작업을 쉽게 마무리할 수 있도록 UCAR 701고 같은 아크릴 밀봉제로 밀봉될 수 있다. 이것은 벽지 혹은 직물에 스프레이, 롤링 혹은 브러시할 수 있는 적합한 라텍스 페인트로 이루어질 수 있다. 섬유 시멘트 표면 마무리를 개선시키기 위해서 섬유 시멘트 판넬에 모래를 분사하는 것이 선택적이다. 따라서 모래분사는 섬유 시멘트(10)가 석고판넬(20)에 적층되기 전 혹은 후에 이루어질 수 있다. 롤링압력(롤프레싱, roll-pressed) 적층화 처리는 적합한 압력민감 접착제와 함께 이용될 수 있다.
테스트
내남용성 테스트는 한가지 바람직한 적층복합 판넬에 수행되었다. 이러한 바람직한 판넬 공통의 타입 X 내화성 석고벽재에 월등한 내충격성을 제공하였다. 바람직한 판넬은 또한 공통 타입 X 내화성 석고벽재 및 내남용성 석고기반 판넬에 대해 월등한 내마모성을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예의 신규한 특징은 1시간 내화성정도, 표면남용 및 내충격성을 함께 제공하는 1/8" 섬유 시멘트판 혹은 1/2" 석고벽재가 아니다. 하지만 두 가지의 재료를 적층화시키는 것은 ASTM E119로 테스트 되었을 때 대칭적 벽 시스템에 1시간 이상의 내화성 및 표면 내남용성의 개선된 정도 내충격성을 제공한다.
바람직한 판넬은 또한 바람직한 발명의 각각의 구성요소 혹은 동일 두께(5/8")의 타입 X 석고벽제에 비교해 볼 때 습기에 의한 적은 변형, 못 관통강도, 개선된 힘강도의 이점을 갖는다.
바람직한 복합물은 또한 단일형 시스템 혹은 단일형 벽재를 특징으로 하는 화재 및 남용에 대한 신규한 특성을 갖는다. 종래의 섬유 시멘트를 사용하는 내화성 및 내남용성 시스템은 지지골격에 대해 이중층 시스템을 필요로 했다. 바람직한 복합물에는 2중층 시스템에 대해 단일형 시스템이 재료의 절감과 빠른 설치의 이점을 갖는다. 이중층 시스템은 상단에 1/4" 섬유 시멘트를 설치하여 5/8" 타입 X 석고벽재를 설치했어야 했다. 이러한 이중층의 총 두께는 본 발명의 바람직한 적층된 복합물을 갖는 5/8" 의 재료에 대해서 재료가 7/8" 까지 추가된다.
그러므로 바람직한 실시예에서 본 발명은 최소한 1시간의 내화성 및 내남용성을 갖는 단일형 시스템을 제공한다. 이것은 2중층 시스템에 비교하여 설치시간을 줄이고, square foot 단위당 벽의 질량을 낮추고 판넬을 설치하가 위해 단위 벽단 적은 설비가 필요하다. 또한 재료는 쉽고 빠른 절단방법인 동력가위로 쉽게 절단된다.
제료는 또한 하기 표에 도시된 바와 같이 내남용성, 내압입성 내충격성(부드 럽고 딱딱한 본체)을 갖는다.
표면남용 및 내충격성은 ASTM D 4977-98b(Standard Test Method for Granule Adhesion to Mineral Surfaces roofing by Abrasion), ASTM D 5420(Impact Resistance of Flat, Rigid Plastic Specimen by means of a Striker by a Falling Weight(Gardner Impact)), ASTM E 695(Measuring RElative Resistance of Wall, Floor and Roof Construction to Impact Loading), ISO 7892(Vertical Building Elements - Impact Resistance Tests - Impact Bodies and General Test Procedure), 혹은 다른 적합한 충격 혹은 마모 테스트로 결정된다. 내화성은 ASTM E 119(Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Material), UL263, UBC 7-1, NFPA 251, ANSI A2.1 혹은 다른 적합한 내화성 테스트로 측정될 수 있다.
Hardirock Max "C" 석고 판넬의 상측에 적층된 1/8" 섬유 시멘트로 구성된 5/8" 두께의 적층복합물의 실시예는 아래표에 도시된 월등한 내마모성 및 내충격성을 갖는다.
표 1
ASTM D4977 - 와이어 브러시 표면마모 테스트
(브러시에 총 하중 25 lbs를 갖도록 변형됨)
제품 마모깊이(mm) 마모깊이(inch)
5/8" 적층복합물 0.000 0.000
5/8" 타입 X 석고보드 0.016 0.001
표 2
ISO 7892 영역 4.3 - 단단한 몸체/내충격성 테스트
(10 ft.Height - 22fit.-lb. force 에서의 단일충격)
제품 압입깊이(inch) 압입깊이(inch)
5/8" 적층복합물 1.270 0.275
5/8" 타입 X 석고보드 1.788 0.275

단단한 몸체의 충격은 ISO 7892의 제 4.3.1에서 4.3.5까지 개요가 나와 있는 것처럼 1kg 볼 베어링으로 수행되었다.
테스트된 판넬은 중심의 16"에서 20 게이지 강철 프레임에 고정되었다. 1/4" 섬유 시멘트 판넬은 8"으로 이격된 7 게이지 x 1-1/4 C-드릴 나사로 고정되었다. 5/8" 타입 X 석고보드는 8"로 이격된 6 게이지 x 1-1/8" 타입 S 버글헤드 나사로 고정되었으며, 1/2" Hardirock Max "C" 석고벽제의 상단에 적층된 1/8" 섬유 시멘트는 12"로 이격된 6 게이지 x 1-1/8" 타입 S 버글헤드 나사에 고정되었다.
표 3
ASTM D5420 - 압입테스트 / 가드너 충격 테스트
제품 압입깊이(inch)
5/8" 적층복합물 0.101
5/8" 타입 X 석고보드 0.149
압입 테스트에 대해서, ASTM D5420-96 방법 GC는 스트라이커 직경에 근접한 지지프레임 구멍을 갖는 0.625mm 직경 스트라이커 오리피스 및 바닥 및 천정고리 및 중간 스터드에서 36o.c. 거리의 2 lb. 낙하하중을 따른다.
표 4
ASTM E695-79 - 부드러운 몸체 내충격성 테스트
제품 누적충격력(ft.-lbs.) 단일 충격력(ft.-lbs.)
5/8" 적층복합물 180 210
5/8" 타입 X 석고보드 60 90
5/8" 타입 X 석고보드 60 90

부드러운 몸체 임펙터는 총중량 60 lbs.인 제 5.2.1에서 5.2.4장까지에 요구사항에 따라 제조된다. 백(bag)은 6"가 증가되어 테스트의 중간 높이 및 스터드 사이의 판넬에 부딪히는 진자 같은 것으로 지지된다.
누적충격은 "휨 셋팅(set deflection)", 표면/후면 갈라짐 및(혹은) 0.25"이상의 스터드 변형으로 "고장모드(failure mode)"에 다다르기 위해 필요한 에너지로 형성되었다. 전술된 고장모드에 다다르는 것에 대해서 무게가 가해진 백은 고장모드에 이르기 위해 필요한 "단일 충격에너지"도달하는 6 inch 높이로 상승되었다.
판넬의 크기는 4'x8' 였으며, 중앙에 24"의 20 게이지 강철 프레임에 고정되었다. 1/4" 섬유 시멘트는 8"으로 이격된 7 게이지 x 1-1/4 C-드릴 나사로 고정되었다. 5/8" 타입 X 석고벽재는 8"로 이격된 6 게이지 x 1-1/8" 타입 S 버들헤드 나사에 고정되고, 1/2" Hardirock Max "C" 석고벽재의 상단에 적층된 1/8" 섬유 시멘트는 12"으로 이격된 6 게이지 x 1-1/8" 타입 S 버글헤드 나사에 고정되었다.
각 테스트된 3개 판넬의 평균은 표에 나와있다.
내화성 테스트
본 발명의 한가지 실시예는 ASTM E 119-98을 따라 내화성 테스트되었다. 이러한 실시예는 냉각측면과 가열측면으로 구성된 이중벽 조립체로 테스트되었다. 각각의 테스트 조립체는 24"o.c로 이격된 20 GA x 3-5/8" 강철 스터드의 10ft x 10 ft 비내력 벽으로 구성된다. 냉각측면에는 1/2" 두께의 Hardirock® "MAX C"TM 석고보드에 적층된 1/8" 두께의 Hardiboard® 섬유 시멘트 표면껍질의 한측면은 바닥 및 천장고리 및 중간 스터드에서 최소 1" 길이의 타입 S 석고나나 12"o.c.와 함께 20 GA. x 3-5/8" 강철 스터드 24"o.c.에 수직으로(수평으로) 적용되었다. 고정기구는 판넬 가장자리로부터 약 3/8" 판넬코너로부터 약 3"에 놓였다. 가열측면에서, 1/2" 두께의 Hardirock® "MAX C"TM 석고보드에 적층된 1/8" 두께의 Hardiboard® 섬유 시멘트 표면껍질의 한층은 바닥 및 천장고리 및 중간 스터드에서 최소 1" 길이의 타입 S 석고나나 12"o.c.와 함께 20 GA. x 3-5/8" 강철 스터드 24"o.c.에 수직으로(수평으로) 적용되었다. 가열측면 수평판넬 조인트는 24"로 냉각측면 판넬 조인트로 오프셋되었다. 고정장치는 판넬 가장자리로부터 약 3/8" 프레임 코너로부터 약 3"에 놓였다. 화재차단 벽 조립체의 프레임부재는 벽의 전체 높이보다 3/4" 짧게 절단되어서 들뜬 프레임벽을 형성한다. 화재테스트 시설로부터 소음테스트 시설까지 이러한 벽을 이송하기 위해서, 고정장치는 검체취급을 용이하게 하기 위해서 내변형성을 제공하도록 바닥 및 천정 고리트랙에서 벽 판넬을 통해 프레임부재로 들어간다. 이러한 변형은 벽조립체의 소음전달특성을 변화시키지 않는다.
조인트는 판넬 가장자리를 결합하는 플러시에 대해서 ASTM 스펙 C 475에 따 하서 화학적 셋팅 분말석고 조인트 콤파운드(USG® Durabond® 90)로 취급되었다. 셋팅형식 콤파운드는 제조업자의 지시에 따라 혼합되었다. 콤파운드는 고정장치 헤드에 적용되었으며, 조인트 리세스는 인접한 박판으로 형성되었다. 구멍뚫린 종이강화 테이프는 즉각적으로 조인트 중심 안으로 들어갔다. 구멍뚫린 종이강화 테이프는 추가적인 콤파운드로 즉각적으로 들어가고 건조되었다.
테스트 시작 대기온도는 80℉였고 상대습도는 84%였다. 화재테스트를 통해서 용광로의 내부(벽검체의 상단 중앙에서 아래족으로 1.3되는 지점에서 측정)와 실험실 주위공기 사이의 압력차는 테스트 품목의 상단에서 중립압력이 되는 액주의 -0.03inch로 유지되었다.
테스트 중에 관찰결과는 다음과 같다.
시간(min:sec) 관찰사항
0:00 8:52a.m.에서 가열된 용광로
1:43 적층된 복합판넬이 가열측면의 상단 수평 조인트에서 면외(OOPS) 분리됨
2:20 적층된 복합판넬 표면이 갈라지고 검은색으로 변함
3:25 노출된 표면을 벗기고 떨어지도록 하는 적층판
4:15 많은 적층판이 떨어지고;노출된 석고종이는 불이 붙음
7:13 석고종이가 검은색/회색이 되고 가열측면이 벗겨짐
10:30 모든 적층판은 노출표면을 떨어뜨림
32:30 노출측면의 하단수평 조인트에 1/8" 틈발생
39:00 노출측면위 벽의 거의 중심에 하단수평 조인트에서 1/2"OOPS 발생
60:00 용광로는 소화되고 테스트 품목은 제거되며 표준 호tm 스트림(Hose Stream) 테스트가 시작됨

호스 스트림 60초 동안 노출된 표면으로부터 20 feet 떨어진 30 psi 압력
에 대한 표준 호스 스트림 테스트에 노줄되었다. 테스트 품
목은 호스 스트림이 19초 후에 벽을 관통했을 때 호스 스
트림 테스트에 실패했다.
화재 테스트가 진행되는 동안 벽은 수직 중앙선을 따라 세 가지의 포인트, 즉 벽의 좌측으로부터 30"(위치 #1), 60"(위치 #2), 90"(위치 #3)에서의 기울어짐에 대해 측정되었다. 각각의 위치에서 벽표면에 튼튼한 끝으로 측정되었다.
시간(min) 위치 #1(in) 위치 #2(in) 위치 #3(in)
0 5-3/8 5-3/8 5-1/2
10 5-3/8 5-5/8 5-7/8
20 6-1/4 6-1/2 6-1/2
30 6-3/4 6-3/4 6-7/8
40 6-1/2 6-1/4 6-1/2
50 6-1/4 5-7/8 6-1/4
60 6-1/4 6 6-1/2

호스 스트림 재시험
표준에 따라서, 이중검체는 호스 스트림 바로 다음에 내화성 테스트의 시간에 1/2 동안 화재노출 테스트를 하였다.
관찰결과는 다음과 같다.
시간(min:sec) 관찰사항
0:00 1:37p.m.에서 용광로 가열
0:53 적층된 복합패널이 노출측면에서 갈라짐
1:20 적층된 복합패널이 검은색으로 변함
2:40 적층판이 떨이진 석고종이가 갈색으로 변함
3:00 노출된 석고종이가 발화됨
4:25 노출된 석고종이 연소가 중단됨
11:00 대부분의 적층판이 없어지고 석고종이는 흰색으로 변함
30:00 용광로는 소각되고 테스트 품목은 제거되고 표준 호스 스트림 테스트가 시작됨

호스 스트림 노출된 표면으로부터 20 feet 떨어져서 30 psi의 압력하에서
60 초 동안 표준 호스 스트림 테스트에 노출되었다. 테스트
품목은 벽에 물을 통과시키지 않고 호스 스트림을 버텼다.
화재 테스트 결론
전술된 바와 같이 테스트되어서 형성된 양쪽 면 위의 적층된 복합 판넬로 된 20 GA., 2-5/8" 도금강철 스터드벽( 1/2" 두께 Hardirock® "Max C"TM 석고 벽재에 적층된 1/8" 두께 Hardiboard® 섬유 시멘트면 껍질)은 ASTM E 119 표준에 따라 대칭적인 벽 조립체에 대해서 60분의 비내력 내화성을 갖는다.
장점 요약
본 발명의 바람직한 실시예는 석고에 적층된 섬유 시멘트로 구성된 예비제조된 단일형 적층복합물에 최소한 내남용 및 내 충격성과 최소한 1시간의 내화성을 갖는다. 이러한 특성은 한가지 실시예가 너무 무겁지 않고 설치가 용이하며 절단하기 쉬운 5/8" 두께를 갖는 적층복합물에서 이루어진다.
종래 기술의 이중층 시스템에 대한 한가지 실시예는 섬유 시멘트와 석고의 개별 조각은 각각 설치가 용이하도록 자기 형태유지능력 (self-supporting)이 있어야 한다. 그러므로 섬유 시멘트 및 석고 층들은 자기 형태를 유지(self-supporting) 유지하기 위해 얼마나 얇아야 하는지에 대해 제한된다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예는 설치하기 위해 예비 제조된 단일형 적층 복합물에 섬유 시멘트와 석고층을 조합시킨다. 그러므로 섬유 시멘트 및 석고의 각각의 층들은 자기 형태유지능력 (self-supporting)이 있을 필요가 없으며 섬유 시멘트 층의 두께는 현격이 줄어들 수 있다. 이로인해 이중 시스템에 비교해 볼 때 단일형 적층 복합물의 전체 두께를 줄일 수가 있다. 결과적으로 본 발명의 한가지 실시예는 약 5/8" 두께의 단일형 적층복합물을 제조하기 위해 내남용성, 내충격성 및 1시간의 내화성을 갖도록 1/8" 섬유 시멘트 층과 1/2"석고층을 통합시킨다.
전술된 실시예들은 본 발명의 특정한 바람직한 실시예의 예로써 제공되었다. 본 발명의 범위를 넘지않은 선에서 동해업자들이 전술된 실시예에 변형을 가할 수가 있다.

Claims (20)

  1. 건축재료에 있어서, 셀룰로오스 섬유를 포함하는 섬유 시멘트 층과 석고층을 포함하여 구성되고,
    상기 석고층이 단일형 적층 복합물을 형성하도록 섬유 시멘트층에 적층되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단일형 적층 복합물은 섬유 시멘트 혹은 석고층 보다 큰 내화성을 갖는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단일형 적층 복합물은 두께가 5/8 인치인 것을 특징으로 하는 건축재료.
  4. 제 3 항에 있어서, 섬유 시멘트 층이 두께가 1/8인치인 것을 특징으로 하는 건축재료.
  5. 제 3 항에 있어서, 석고 층이 1/2 인치의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  6. 제 3 항에 있어서, 섬유 시멘트 층이 4.5mil에서 6mil 두께 사이의 접착제층으로 석고 층에 접착되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  7. 제 1 항에 있어서, 섬유 시멘트 층은 개별의 섬유 시멘트 층이 자기 형태유지능력 (self-supporting)을 가지지 않는 정도의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  8. 섬유 시멘트판 및 석고 판넬로 구성되는 건축재료에 있어서,
    상기 섬유 시멘트판은 별도의 접착제층과 함께 석고 판넬에 적층되고,
    접착제층은 ASTM E 119에 따라 1시간 이상의 내화성을 갖는 단일형 적층 복합물을 형성하기 위해 섬유 시멘트판과 석고판넬사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  9. 제 8 항에 있어서, 단일형 적층 복합물은 두께가 5/8 인치인 것을 특징으로 하는 건축재료.
  10. 제 9 항에 있어서, 섬유 시멘트판은 두께가 1/8 인치인 것을 특징으로 하는 건축재료.
  11. 제 9 항에 있어서, 석고 판넬은 두께가 1/2인치인 것을 특징으로 하는 건축재료.
  12. 제 8 항에 있어서, 섬유 시멘트판은 4.5mil에서 6mil 두께 사이의 접착제로 석고판넬에 접착되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  13. 제 8항에 있어서, 섬유 시멘트판이 폴리비닐 아세테이트 접착제로 석고판넬에 접착되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 단일형 적층복합물이 롤 프레싱되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  15. 제 8항에 있어서, 단일형 적층 복합물이 단일 또는 적층된 형태로 프레싱되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  16. 제 8 항에 있어서, 단일형 적층 복합물의 하나이상의 표면은 폴리머 물기반 유상액 혹은 용제기반 봉합제로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 건축재료.
  17. 제 8 항에 있어서, 단일형 적층복합물의 하나이상의 표면은 물기반 혹은 용제기반 페인트로 채워지는 것을 특징으로 하는 건축재료.
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