KR101247607B1

KR101247607B1 - 방염코팅 목재 벽판재.

Info

Publication number: KR101247607B1
Application number: KR1020120090837A
Authority: KR
Inventors: 이기설
Original assignee: 해안실업(주)
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2013-03-26

Abstract

본 발명은 방염코팅 목재 벽판재에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 알콕시실란, 테트라 에틸 오르토실리케이트, 기능성 충진제, 금속산화물, 에탄올을 도포한 방염코팅 목재 벽판재에 있어서, 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방염코팅 목재 벽판재에 관한 것이다.
본 발명인 방염코팅 목재 벽판재는 화재에 강하고, 냄새가 없으며, 코팅층이 장기간 유지되고, 인체에 무해하며, 친환경적인 소재로써, 장기간 사용하여도 황변 현상이 발생하지 않아 다양한 건축 구조물에 광범위하게 적용될 수 있을 것이다.

Description

방염코팅 목재 벽판재.{Flame proof wooden wall board.}

본 발명은 방염코팅 목재 벽판재에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 알콕시실란, 테트라 에틸 오르토실리케이트, 기능성 충진제, 금속산화물, 에탄올을 도포한 방염코팅 목재 벽판재에 있어서, 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방염코팅 목재 벽판재에 관한 것이다.

본 발명인 방염코팅 목재 벽판재는 화재에 강하고, 냄새가 없으며, 코팅층이 장기간 유지되고, 인체에 무해하며, 친환경적인 소재로써, 장기간 사용하여도 황변 현상이 발생하지 않아 다양한 건축 구조물에 광범위하게 적용될 수 있을 것이다.

근래 들어 새집 증후군 및 새가구 증후군의 문제가 심각하게 대두되면서 그 원인에 대한 연구가 가속화 되었고, 그 결과 그 원인의 상당 비율이 목재 제품에 기인한다는 사실이 알려지게 되었다. 이에 따라 소비자의 목재 제품에 대한 인식이 변화하고, 정부의 규제도 점점 엄격해지면서 친환경 목재에 대한 수요도 점점 증가하게 되었다.이러한 사회적 요구에 편승하여 최근 건축자재 또는 가구 등에 사용되는 불연성, 난연성 처리제도 친환경 제품이 주를 이루고 있는 실정이다.

일반적으로 마루 판재로는 원목, MDF, HDF 판재가 사용된다. 그리고 마루 판재의 표면처리는 통상적으로 원목에 UV 코팅하거나, MDF, HDF 판재에 필름을 붙여 마감처리하는 방식을 활용한다.

이 중 원목에 UV 코팅한 제품은 원목의 질감을 최대한 부각시킬 수 있다는 장점이 있으나, 가격이 상대적으로 비싸 가격 경쟁력이 떨어지고, 국내 원자재 부족으로 중국 또는 인도네시아 등지에서 수급하여 사용된다는 단점이 있다. 또한, 원목의 특성상 화재에 취약하다는 단점도 가지고 있다.

한편, MDF, HDF 등에 국내 특허등록 제1170533호 등과 같은 기술로 제조된 필름을 붙여 사용하는 제품은 원목의 취약점인 화재의 발생 가능성을 보완하였으나, 일단 화재가 발생하면 유독가스의 배출량이 많고, 합성목의 특성상 수분에 약하여 내구성이 원목에 비해 약하다는 단점이 있다. 또한, MDF, HDF로부터 필름이 쉽게 박리된다는 단점도 가지고 있다.

따라서, 근래에는 목재 제품에 난연제를 도포하여 처리하는 방식을 주로 사용하고 있는데, 그 중에서도 삼산화 안티몬을 사용하는 것이 일반적이다. 국내 특허등록 제0893304호에는 난연제로써 삼산화 안티몬을 포함하는 난연액을 목재단판에 침지 또는 도포하여 화재에 강한 난연합판을 제조하는 방법이 개시되어 있으나,삼산화 안티몬은 굵은 입자상의 산화물질로 인한 산란현상으로 목재에 도포하면 원재료의 광택을 저하시키고, 비교적 낮은 화학 반응성으로 난연 효과가 낮으며, 그 비중이 높아 도포하려는 원재료와의 결합력이 낮다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 갖는 종래 목재 벽판재를 보완하기 위한 것으로, 화재에 강하고, 냄새가 없으며, 코팅층이 장기간 유지되고, 인체에 무해하며 친환경적이고, 장기간 사용하여도 황변 현상이 발생하지 않는 방염코팅 목재 벽판재를 제공하는 것을 그 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 알콕시실란, 테트라 에틸 오르토실리케이트, 기능성 충진제, 금속산화물, 에탄올을 포함하여 구성되는 도포제를 도포한 방염코팅 목재 벽판재에 있어서, 상기 도포제에 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도포제는 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진, 스티렌, 우레탄 아크릴레이트, 메틸 메타 아크릴레이트, 알루미나 트리 하이드레이트, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 실리카, 칼슘 하이드록사이드, 코발트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 도포제는 황변성을 방지하기 위한 지방족 디이소시아네이트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제조방법은 알콕시실란 100중량부 대비, 산 10 내지 30 중량부, 테트라 에틸 오르토 실리케이트 20 내지 30 중량부를 에탄올 20 내지 50 중량부에 혼합하여 40 내지 50 ℃에서 5 내지 10분간 교반하는 제1 혼합단계, 상기 제1 혼합단계의 혼합액 100 중량부 대비, 기능성 충진제 30 내지 50 중량부, 금속산화물 5 내지 15 중량부, 티타늄 옥사이드 3 내지 8 중량부, 에폭시 레진 5 내지 10 중량부를 상온에서 1 내지 2시간 교반하는 제2 혼합단계, 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진 100 중량부를 스티렌 20 내지 40 중량부에 용해하는 용해단계, 상기 용해액 100 중량부 대비, 우레탄 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 메틸 메타 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 알루미나 트리 하이드레이트 0.5 내지 10 중량부, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드 0.5 내지 2 중량부, 실리카 1 내지 10 중량부, 칼슘 하이드록사이드 0.1 내지 5 중량부, 코발트 0.1 내지 0.5 중량부를 혼합하여 80 내지 100 ℃에서 30분 내지 1시간 교반하는 제3 혼합단계, 상기 제3 혼합단계의 혼합액 100 중량부 대비, 지방족 디이소시아네이트 0.5 내지 1 중량부를 넣고 상온에서 1 내지 5 분간 교반하는 제4 혼합단계, 상기 제2 혼합단계에 의한 혼합액과 상기 제4 혼합단계의 혼합액을 0.5:1 내지 1.5:1의 비율로 혼합하는 제5 혼합단계, 상기 제5 혼합단계의 혼합액을 그 격자 간격이 150 마이크로 미터인 망을 통과하는 추출단계, 상기 추출단계에 의한 추출물인 도포제를 목재 벽판재에 도포하는 도포단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 의하면, 화재에 강하고, 냄새가 없으며, 코팅층이 장기간 유지되고, 인체에 무해하며, 친환경적이고 황변 현상이 발생하지 않는 방염코팅 목재 벽판재를 제공할 수 있을 것이다.

본 발명은 방염코팅 목재 벽판재에 관한 것이다.

본 발명에 의한 방염코팅 목재 벽판재는 알콕시실란, 테트라 에틸 오르토실리케이트, 기능성 충진제, 금속산화물, 에탄올을 포함하여 구성되는 도포제를 도포한 방염코팅 목재 벽판재에 있어서, 상기 도포제는 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 알콕시실란은 R¹-S-(OR²)₃ 또는 S(OR²)₄로부터 선택될 수 있으며, 상기 식에서 R¹은 탄화수소기, 비닐기, 글리시딜기, 아미노기 중 어느 하나이고, R²는 탄화수소기이다. 상기 알콕시실란 중에서도 본 발명에서는 메틸 트리 메톡시실란을 사용하였을 때 테트라 에틸 오르토 실리케이트와 반응율이 크지만, 에틸 트리 메톡시실란, 페닐 트리 메톡시실란, 테트라 에톡시실란 등을 사용하거나 상기 알콕시실란을 선택적으로 혼합하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나를 첨가하여 반응시키면 그 반응속도를 증가시킬 수 있다.

상기 도포제에 포함된 상기 기능성 충진제는 티타늄, 인, 수산화 알루미늄, 세라믹, 티탄산 칼륨 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 충진재는 코팅제가 도포되지 않은 목재 벽판재에 불규칙하게 분포되어 있는 요홈들을 적절하게 메워 코팅제가 도포된 후 깔끔한 마무리감을 부여하기 위해 사용된다.

한편, 본 발명의 상기 도포제에 금속산화물을 더 첨가하는데, 금속 산화물 중에서도 산화규소, 산화 알루미늄 또는 산화철을 첨가하는 것이 바람직하다. 산화규소는 자연상태에 많이 존재하는 다결정 재료로, 수급이 용이하고 내열성과 단열성이 크므로 내화재료로 적합하다. 또한, 산화 알루미늄은 보크사이트를 수산화나트륨과 반응시켜 발생하는 알루미늄 수산화물을 농축시켜 제조하는데, 산화 알루미늄 또한 내열성과 단열성이 우수하다. 한편, 산화철도 양호한 수준의 내열성을 갖는다.

상기 도포제의 상기 알콕시실란, 테트라 에틸 오르토 실리케이트, 기능성 충진제, 금속산화물은 에탄올을 용매로 하여 혼합된다.

또한 본 발명의 상기 도포제에는 티타늄 옥사이드를 더 첨가할 수 있는데, 상기 티타늄 옥사이드는 잘 알려진 무독성 물질로, 본 발명에 티타늄 옥사이드를 첨가하면 본 발명의 점착성을 향상시킬 수 있다. 즉, 광촉매인 티타늄 옥사이드를 첨가하면, 초기 점착성이 높게 나타나고 건조 후에도 점착효과가 향상된다는 것을 알 수 있었다.

한편, 본 발명의 상기 도포제에는 에폭시 레진을 더 포함하여 구성될 수 있다. 에폭시 레진은 산성 촉매가 있는 상태의 상승된 온도에서 에폭시기와 반응하는, 하이드록시기 및/또는 티올기와 같은, 에폭시기와는 다른 반응기들을 포함한다. 에폭시수지들은 에폭시기보다 더 많은 반응기, 예를 들어, 더 많은 하이드록시기들을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 에폭시 수지들은 입자 크기가 300 내지 1,000㎚ 범위이고, 평균 분자량은 400 내지 8,000 범위를 활용하는 것이 바람직하다. 그리고, 분자당 약 5개의 하이드록시기와 2개의 에폭시기를 갖는 것이 좋다.

또한 본 발명의 상기 도포제는 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진을 스티렌에 용해하고 각종 첨가제를 추가하여 그 방염효과를 증진시킬 수 있다. 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진은 불포화 폴리에스테르 레진의 일종으로 상대적으로 작은 분자량의 레진이다. 상기 레진을 스티렌에 용해하고, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드를 첨가하면 상기 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진의 폴리머 반응이 일어난다. 상기 폴리머 반응은 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진 100 중량부를 20 내지 40 중량부의 스티렌에 용해하고, 상기 용해액 100 중량부 대비, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드 0.5 내지 2 중량부를 더 첨가할 때 반응초기 속도가 증가한다. 여기에, 실리카를 첨가하면 코팅액의 균일성이 증가하고, 방염 효과가 개선된다. 또한 알루미나 트리 하이드레이트는 목재의 불규칙한 표면을 메워 주어 코팅 후 외관이 매끄럽고 수려하게 한다. 또한, 우레탄 아크릴레이트 및 메틸 메타 아크릴레이트는 본 발명의 방염효과를 더욱 증진시키는 보조제 역할을 수행한다. 그리고, 상기 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진의 폴리머 반응에 있어서 칼슘 하이드록사이드 및 코발트를 추가하면 폴리머 반응이 가속화되어 그 방염효과를 현저히 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 상기 도포제는 황변 현상을 방지하기 위한 지방족 디이소시아네이트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 방염코팅 목재 벽판재는 시간이 경과함에 따라 코팅 물질의 색깔이 황색으로 변하여 미관을 해치는 경향이 있는바 이를 방지하기 위하여 지방족 디이소시아네이트를 더 첨가하는 것이다.

본 발명의 바람직한 제조방법은 하기와 같다.

알콕시실란 100중량부 대비, 산 10 내지 30 중량부, 테트라 에틸 오르토 실리케이트 20 내지 30 중량부를 에탄올 20 내지 50 중량부에 혼합하여 40 내지 50 ℃에서 5 내지 10분간 교반한다(제1 혼합단계). 상기 산은 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나를 사용할 수 있으나, 상기 알콕시실란 중 메틸트리 메톡시실란 100 중량부 대비 붕산 20 중량부, 테트라 에틸 오르토 실리케이트 25 중량부를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제1 혼합단계의 혼합액 100 중량부 대비, 기능성 충진제 30 내지 50 중량부, 금속산화물 5 내지 15 중량부, 티타늄 옥사이드 3 내지 8 중량부, 에폭시 레진 5 내지 10 중량부를 상온에서 1 내지 2시간 교반한다(제2 혼합단계). 상기 기능성 충진제는 티타늄, 인, 수산화 알루미늄, 세라믹, 티탄산 칼륨 중 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 금속산화물은 산화 규소, 산화 알루미늄, 산화철 등을 사용할 수 있는데, 상기 금속산화물의 첨가에 의하여 코팅제의 내열성이 향상되어 더 좋은 방염효과를 갖는다.

한편, 상기 과정과 별개로 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진 100 중량부를 스티렌 20 내지 40 중량부에 용해한다. 상기 용해액 100 중량부 대비, 우레탄 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 메틸 메타 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 알루미나 트리 하이드레이트 0.5 내지 10 중량부, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드 0.5 내지 2 중량부, 실리카 1 내지 10 중량부, 칼슘 하이드록사이드 0.1 내지 5 중량부, 코발트 0.1 내지 0.5 중량부를 혼합하여 80 내지 100 ℃에서 30분 내지 1시간 교반한다(제3 혼합단계). 그 후, 상기 제3 혼합단계의 혼합액 100 중량부 대비, 지방족 디이소시아네이트 0.5 내지 1 중량부를 넣고 상온에서 1 내지 5 분간 교반한다(제4 혼합단계).

상기 제2 혼합단계에 의한 혼합액과 상기 제4 혼합단계의 혼합액을 상온에서 0.5:1 내지 1.5:1의 비율로 혼합한다(제5 혼합단계). 그 후, 상기 제5 혼합단계의 혼합액을 그 격자 간격이 150 마이크로 미터인 망을 통과하는 추출한다. 마지막으로 상기 추출단계에 의한 추출물을 목재 벽판재에 도포한다.

이상에서는 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

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알콕시실란, 테트라 에틸 오르토실리케이트, 기능성 충진제, 금속 산화물, 에탄올을 포함하여 구성되는 도포제를 도포한 방염코팅 목재 벽판재에 있어서,
상기 도포제는 초산, 인산, 붕산, 염산, 질산, 황산 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 도포제는 이소프탈릭/네오펜틸 글리콜 레진, 스티렌, 우레탄 아크릴레이트, 메틸 메타 아크릴레이트, 알루미나 트리 하이드레이트, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 실리카, 칼슘 하이드록사이드, 코발트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 도포제는 황변 현상을 방지하기 위한 지방족 디이소시아네이트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 도포제는 티타늄 옥사이드 및 에폭시 레진을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 기능성 충진제는 티타늄, 인, 수산화 알루미늄, 세라믹, 티탄산 칼륨 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방염코팅 목재 벽판재.
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