KR101354526B1 - 방염판넬 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 최근 널리 사용되고 있는 UV 경화형 도장공법을 이용한 방염패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 세부적으로는 실내외 건축물 인테리어용으로 많이 사용되는 소재(MDF, PB 및 기타)의 단면 또는 양면에 인쇄를 하여 시트지를 만들고 여기에 멜라민 수지를 함침시킨 압축성형 시트인 일반 저압 멜라민 시트 (LPM) 위(단면 또는 양면)에 방염 UV 경화형 코팅제(UV 프라이머 + UV 하도 + UV 중도)와 UV 상도 코팅제를 코팅하여 경화 방법으로 UV 경화공정을 이용한 건축물 실내·외 인테리어용으로 사용되는 방염패널로, 건축물의 실내 및 인테리어의 천장·벽체 용도로 사용되는 경우 고객의 요구조건에 따라 UV 상도 코팅시 항균·내오염성 등의 기능을 부여하여 고부가치 기능성 제품을 제조할 수 있도록 하는 방염패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 소재(19)의 어느 한 면에 LPM(18)을 접착하고, 상기 LPM(18)에 방염 UV 프라이머(17)와 방염 UV 하도(16) 및 방염 UV 중도(15)를 코팅하며, 상기 방염 UV 중도(15)에 UV 상도(14)를 코팅한 후 표면 보호필름(13)을 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 발명은 소재(19)의 어느 한 면에 LPM(18)을 접착하고, 상기 LPM(18)에 방염 UV 프라이머(17)와 방염 UV 하도(16) 및 방염 UV 중도(15)를 코팅하며, 상기 방염 UV 중도(15)에 UV 상도(14)를 코팅한 후 표면 보호필름(13)을 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
Description
본 발명은 최근 널리 사용되고 있는 UV 경화형 도장공법을 이용한 방염패널 및 그 제조방법에 관한 것으로, 세부적으로는 실내외 건축물 인테리어용으로 많이 사용되는 소재(MDF, PB 및 기타)의 단면 또는 양면에 인쇄를 하여 시트지를 만들고 여기에 멜라민 수지를 함침시킨 압축성형 시트인 일반 저압 멜라민 시트 (LPM) 위(단면 또는 양면)에 방염 UV 경화형 코팅제(UV 프라이머 + UV 하도 + UV 중도)와 UV 상도 코팅제를 코팅하여 경화 방법으로 UV 경화공정을 이용한 건축물 실내·외 인테리어용으로 사용되는 방염패널로, 건축물의 실내 및 인테리어의 천장·벽체 용도로 사용되는 경우 고객의 요구조건에 따라 UV 상도 코팅시 항균·내오염성 등의 기능을 부여하여 고부가치 기능성 제품을 제조할 수 있도록 하는 방염패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
방염제는 일반적으로 사용되고 있는 건축·인테리어 소재는 화재 위험성이 높은 유기 고분자 물질로 구성되어 있으며, 이 고분자 물질 표면에 방염 UV 코팅제를 코팅 처리하여 불에 잘 타지 않게 하기 위한 것으로 화재로부터 인명 및 재산을 보호해 주는 것으로 정의된다.
또는, 피착체에 불꽃이 접근 시에는 연소하지만, 불꽃을 멀리할 때는 자기 스스로 소화하는 것으로 설명할 수 있다.
즉, 고분자 화합물은 대부분 탄소, 수소, 산소로 구성된 유기물질로 연소하기 쉬운 성질을 가지고 있어, 이러한 소재(MDF, PB 및 기타)의 고분자의 성질을 물리적, 화학적으로 처리 개선하여 잘 타지 않는 성질을 갖도록 첨가되는 물질을 의미한다.
일반적으로 방염판넬을 제조하는 방법으로는 첫째, 난연물질(마그네슘, 석고)에 필름 및 기타 물질을 접착시키는 방법이 있고, 둘째, 소재(MDF, PB 및 기타)나 난연물질(마그네슘, 석고) 위에 방염수지 또는 유리섬유 등 무기물질를 혼합하여 코팅하거나 적층하는 방법, 셋째, 소재(MDF, PB 및 기타)에 방염시트를 접착하거나, 그 위 층에 필름을 접착시키는 방법, 넷째, 소재(MDF, PB 및 기타)에 일반 저압 멜라민 시트를 접착하여 그 위에 UV 코팅제를 코팅하는 방법 등이 있다.
상기 첫째, 둘째, 셋째의 방법은 소재(방염 처리된 소재, 난연물질)의 가격이 고가이며 난연물질은 공정 중 이물질이 많이 발생된다는 단점이 있으며, 세번째, 방염 멜라민 시트를 이용한 방법은 내마모성, 내스크레치성, 내열성, 내습성 및 기타 물성이 우수하다는 장점이 있으나 도장의 어려움으로 인해 디자인 측면에서 우수한 외관(최종 제품의 평활성, 칼라구현)을 얻을 수 없다는 단점을 가지고 있다.
따라서 본 발명에서는 위의 단점을 보완할 수 있는 넷째의 방법을 사용하여 방염판넬을 생산, 판매 하고자 한다.
방염 제품의 방염층 구성은 방염 UV 프라이머, 방염 UV 하도, 방염 UV 중도, UV 상도 코팅층으로 구성되어 있으며, 방염 UV 코팅제는 UV 경화형 수지(우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트. 불포화 폴리에스테르), 광개시제, 방염물질, 첨가제, 안료(체질안료, 유색안료, 필요시)로 구성되어 있으며, 이들의 용도에 맞게 혼합하여 제조하며, 방염물질은 방염 코팅제와 기타 구성 물질와 상용성(혼합성)이 우수한 제품을 사용하였으며, 최종 완제품의 도막에 대해 기계적 특성 치에 영향을 주지 않으며, 발화·연소시 발연(연기발생) 및 독성가스가 없거나 적은 제품을 선택하여 사용하였다.
국내의 방염관련 법령으로는 공업규격, 건축법(난연) 및 소방법(방염)이 있으며 사용 의미는 유사하나 사용 영역과 범위에 따라 약간의 차이가 있다.
따라서, 본 발명은 소방 관련 산업에 관한 발명에 포함됨으로 소방법에서 사용하는 방염(또는 방염물질. 방염제)이라는 용어를 사용하기로 한다.
소방용품(방염제품) 관련해서는 행정안전부령의 소방용품(방염제)의 품질관리 등에 관한 규칙에 방염성능검사, 형식승인, 성능인증, 제품검사, 우수품질인증 및 기타 등이 규정되어 있으며 이를 참고하였다.
우리의 주변에서 가장 많이 접할 수 있는 커튼, 카펫트, 침구류, 실내장식물, 마루판 등은 일반적으로 불에 잘 타는 가연성 물질로 구성되어 있다. 이러한 가연성 물질을 방염제 즉, 방염 코팅제로 코팅하여 방염특성을 부여하는 것으로 화재발생 시 화재의 위험으로부터 화재의 확산을 지연해 주는 효과가 있으며, 이로 인해 인명과 재산을 보호할 수 있다. 국내에서는 일반적으로 방염과 난연이라는 용어를 혼용하여 사용한다.
기능성 방염판넬의 용도는 현재 일반적으로 다중이용시설의 벽체, 천장, 실내 가구등에 사용되고 있으며, 그 용도는 계속 개발되고 있고, 이에 맞추어 방염제품 관련 소방법령이 개정·보완될 필요성이 있다.
또한, 방염시장에는 여러 방염제품 등이 개발되어 사용하고 있으나 관계법령이 이를 받쳐주지 못하는 모순도 있으며, 이는 방염관련 산업을 활성화 하기 위하여 하루빨리 개선·보완이 필요한 부분이다(신제품이 관계 법령에 부합되지 못하는 경우도 있다).
최근, 메스컴등을 통해 대형 화재관련 내용이 자주 방송되고 있고, 또한 접하고 있다. 이로 인해 많은 인명과 재산피해가 발생되고 있다. 하지만 국내 방염관련 산업이 선진국에 비해 필요성에 대한 인식과 중요성 등이 많이 부족한 것이 현실이고 실정이다.
따라서 국내의 방염관련 산업의 중요성이 대두되고 있으며, 이와 관계된 관련 산업이 계속 확장되고 있는 추세이다. 한국소방산업기술원에서 실행하는 방염성능검사는 선 처리물품과 현장처리물품으로 구분한다.
또는, 피착체에 불꽃이 접근 시에는 연소하지만, 불꽃을 멀리할 때는 자기 스스로 소화하는 것으로 설명할 수 있다.
즉, 고분자 화합물은 대부분 탄소, 수소, 산소로 구성된 유기물질로 연소하기 쉬운 성질을 가지고 있어, 이러한 소재(MDF, PB 및 기타)의 고분자의 성질을 물리적, 화학적으로 처리 개선하여 잘 타지 않는 성질을 갖도록 첨가되는 물질을 의미한다.
일반적으로 방염판넬을 제조하는 방법으로는 첫째, 난연물질(마그네슘, 석고)에 필름 및 기타 물질을 접착시키는 방법이 있고, 둘째, 소재(MDF, PB 및 기타)나 난연물질(마그네슘, 석고) 위에 방염수지 또는 유리섬유 등 무기물질를 혼합하여 코팅하거나 적층하는 방법, 셋째, 소재(MDF, PB 및 기타)에 방염시트를 접착하거나, 그 위 층에 필름을 접착시키는 방법, 넷째, 소재(MDF, PB 및 기타)에 일반 저압 멜라민 시트를 접착하여 그 위에 UV 코팅제를 코팅하는 방법 등이 있다.
상기 첫째, 둘째, 셋째의 방법은 소재(방염 처리된 소재, 난연물질)의 가격이 고가이며 난연물질은 공정 중 이물질이 많이 발생된다는 단점이 있으며, 세번째, 방염 멜라민 시트를 이용한 방법은 내마모성, 내스크레치성, 내열성, 내습성 및 기타 물성이 우수하다는 장점이 있으나 도장의 어려움으로 인해 디자인 측면에서 우수한 외관(최종 제품의 평활성, 칼라구현)을 얻을 수 없다는 단점을 가지고 있다.
따라서 본 발명에서는 위의 단점을 보완할 수 있는 넷째의 방법을 사용하여 방염판넬을 생산, 판매 하고자 한다.
방염 제품의 방염층 구성은 방염 UV 프라이머, 방염 UV 하도, 방염 UV 중도, UV 상도 코팅층으로 구성되어 있으며, 방염 UV 코팅제는 UV 경화형 수지(우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트. 불포화 폴리에스테르), 광개시제, 방염물질, 첨가제, 안료(체질안료, 유색안료, 필요시)로 구성되어 있으며, 이들의 용도에 맞게 혼합하여 제조하며, 방염물질은 방염 코팅제와 기타 구성 물질와 상용성(혼합성)이 우수한 제품을 사용하였으며, 최종 완제품의 도막에 대해 기계적 특성 치에 영향을 주지 않으며, 발화·연소시 발연(연기발생) 및 독성가스가 없거나 적은 제품을 선택하여 사용하였다.
국내의 방염관련 법령으로는 공업규격, 건축법(난연) 및 소방법(방염)이 있으며 사용 의미는 유사하나 사용 영역과 범위에 따라 약간의 차이가 있다.
따라서, 본 발명은 소방 관련 산업에 관한 발명에 포함됨으로 소방법에서 사용하는 방염(또는 방염물질. 방염제)이라는 용어를 사용하기로 한다.
소방용품(방염제품) 관련해서는 행정안전부령의 소방용품(방염제)의 품질관리 등에 관한 규칙에 방염성능검사, 형식승인, 성능인증, 제품검사, 우수품질인증 및 기타 등이 규정되어 있으며 이를 참고하였다.
우리의 주변에서 가장 많이 접할 수 있는 커튼, 카펫트, 침구류, 실내장식물, 마루판 등은 일반적으로 불에 잘 타는 가연성 물질로 구성되어 있다. 이러한 가연성 물질을 방염제 즉, 방염 코팅제로 코팅하여 방염특성을 부여하는 것으로 화재발생 시 화재의 위험으로부터 화재의 확산을 지연해 주는 효과가 있으며, 이로 인해 인명과 재산을 보호할 수 있다. 국내에서는 일반적으로 방염과 난연이라는 용어를 혼용하여 사용한다.
기능성 방염판넬의 용도는 현재 일반적으로 다중이용시설의 벽체, 천장, 실내 가구등에 사용되고 있으며, 그 용도는 계속 개발되고 있고, 이에 맞추어 방염제품 관련 소방법령이 개정·보완될 필요성이 있다.
또한, 방염시장에는 여러 방염제품 등이 개발되어 사용하고 있으나 관계법령이 이를 받쳐주지 못하는 모순도 있으며, 이는 방염관련 산업을 활성화 하기 위하여 하루빨리 개선·보완이 필요한 부분이다(신제품이 관계 법령에 부합되지 못하는 경우도 있다).
최근, 메스컴등을 통해 대형 화재관련 내용이 자주 방송되고 있고, 또한 접하고 있다. 이로 인해 많은 인명과 재산피해가 발생되고 있다. 하지만 국내 방염관련 산업이 선진국에 비해 필요성에 대한 인식과 중요성 등이 많이 부족한 것이 현실이고 실정이다.
따라서 국내의 방염관련 산업의 중요성이 대두되고 있으며, 이와 관계된 관련 산업이 계속 확장되고 있는 추세이다. 한국소방산업기술원에서 실행하는 방염성능검사는 선 처리물품과 현장처리물품으로 구분한다.
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문헌12. 2011년 방염처리기술 세미나 자료(한국소방산업기술원, 2011. 03. 31).
문헌13. 방염제의 환경위해성 평가 및 대응방안연구(한국환경정책·평가 연구원, 2001. 12).
이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 방염판넬 사용의 중요성은 위에서 제시한 바와 같이 방염처리의 최대 목적은 화재발생시 인명피해를 줄일 수 있는 최초의 단계로 매우 중요한 부분으로 최종 방염제품의 방염특성에 의해 좌우되며 결정되는 것이다.
방염특성의 우수성은 사용되는 방염물질의 방염특성에 의해 좌우되는 동시에, 방염물질을 소재(MDF, PB 및 기타)에 코팅할 때 사용되는 코팅제의 성분과 밀접한 관계를 가지고 있다.
따라서, 본 발명에서는 UV 방염코팅제에 사용되는 방염물질과 기타 코팅제 성분의 상용성을 개선해 안정적인 방염특성을 확보하고자 한다.
본 발명은 방염특성을 부여하기 위해 사용되는 방염 코팅제는 고가이기 때문에 이는 방염관련 제품을 제조, 생산, 판매하는 업체들에게는 극심한 원가상승의 원인이 되고, 경쟁력을 확보하는데 매우 중요한 요인이 되고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 소재(MDF)의 양면에 기본적으로 방염특성을 가지고 있는 저가의 일반 저압 멜라민(LPM) 시트를 부착하여 방염코팅제를 코팅하여 사용함으로써 기존 제품에 비해 사용되는 방염 코팅제의 소요량을 줄이는 동시에, 저압 멜라민 시트 위에 방염 UV 프라이머를 사용하여 좋은 부착성을 확보하는 동시에 그 위 층에 방염 UV 코팅제(하도, 중도)와 UV 상도 코팅제를 코팅하여 안정적인 방염특성을 확보하는 것이다.
현재, 방염시장에서 판매되고 있는 방염판넬의 경우는 단순 방염성능만 부여한 제품들이 고가제품으로 사용하고 있어, 본 발명에서는 기존의 방염패널에 항균성능과 각종 환경오염에 강한 내오염성을 동시에 부여한 방염패넬을 개발하여 최근 문제시되는 새집 증후군 등 같은 매우 민감한 환경문제를 해결하고자 하였다.
방염특성의 우수성은 사용되는 방염물질의 방염특성에 의해 좌우되는 동시에, 방염물질을 소재(MDF, PB 및 기타)에 코팅할 때 사용되는 코팅제의 성분과 밀접한 관계를 가지고 있다.
따라서, 본 발명에서는 UV 방염코팅제에 사용되는 방염물질과 기타 코팅제 성분의 상용성을 개선해 안정적인 방염특성을 확보하고자 한다.
본 발명은 방염특성을 부여하기 위해 사용되는 방염 코팅제는 고가이기 때문에 이는 방염관련 제품을 제조, 생산, 판매하는 업체들에게는 극심한 원가상승의 원인이 되고, 경쟁력을 확보하는데 매우 중요한 요인이 되고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 소재(MDF)의 양면에 기본적으로 방염특성을 가지고 있는 저가의 일반 저압 멜라민(LPM) 시트를 부착하여 방염코팅제를 코팅하여 사용함으로써 기존 제품에 비해 사용되는 방염 코팅제의 소요량을 줄이는 동시에, 저압 멜라민 시트 위에 방염 UV 프라이머를 사용하여 좋은 부착성을 확보하는 동시에 그 위 층에 방염 UV 코팅제(하도, 중도)와 UV 상도 코팅제를 코팅하여 안정적인 방염특성을 확보하는 것이다.
현재, 방염시장에서 판매되고 있는 방염판넬의 경우는 단순 방염성능만 부여한 제품들이 고가제품으로 사용하고 있어, 본 발명에서는 기존의 방염패널에 항균성능과 각종 환경오염에 강한 내오염성을 동시에 부여한 방염패넬을 개발하여 최근 문제시되는 새집 증후군 등 같은 매우 민감한 환경문제를 해결하고자 하였다.
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본 발명에서 제시된 과제의 해결 수단 방향은,
첫째, 방염 코팅제 사용량의 최소화 및 가격 경쟁력을 확보하고,
둘째, 방염특성의 극대화(방염성능 검사 기준)하며,
셋째, 최종 제품의 수려한 외관(평활성, 칼라구현)을 확보하고,
넷째, 작업자의 작업환경을 고려한 저 VOC 방출 제품을 개발하며,
다섯째. 민감한 환경문제(새집증후군)를 해결하는 것과,
여섯째, 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에(단면 또는 양면) 일반 저압 멜라민 시트의 사용 및 최적화된 방염코팅제를 사용함으로써 사용되는 방염 UV 코팅제의 소요량을 최소화할 수 있으며, 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에 고가의 방염 멜라민 시트를 사용하는 것보다는 가격적인 면과 방염 특성 면에서 충분한 경쟁력이 있다.
또한, 상기 해결방법과 최적화된 방염 UV 방염 프라이머, 방염 UV 코팅제(하도, 중도), UV 상도 코팅제를 코팅하여 방염성능 검사 기준에 적합한 제품을 개발함으로 둘째를 해결할 수 있다.
방염 코팅제 제조공정에서 유기용제를 최소화한 최적화된 방염 UV 코팅제의 사용과 작업에 영향을 미치지 않는 범위에서 밀폐된 현장 공정라인을 구축함으로써 넷째를 해결할 수 있다.
위에서 제시된 소재(MDF, PB 및 기타) 위에 저가의 일반 저압 멜라민 시트(LPM)를 접착하여 방염 UV 코팅제를 도장하여 사용할 경우 소재(MDF, PB 및 기타) 자체의 결함과 고유의 결 형태의 무늬를 억제할 수 있으므로 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에 방염 멜라민 시트를 사용한 자체를 사용하거나, 소재(MDF, PB 및 기타) 위에 방염 코팅제를 직접 코팅하여 사용한 것보다 매우 우수한 외관(평활성, 칼라구현) 등 디자인 측면에서 유리한 점이 있어 세번째를 해결할 수 있다.
기능성 UV 상도 코팅제 도장 시 본 발명 고유의 방염 특성 이외에 추가적으로 기타 기능성(항균, 방오 및 기타)을 부여하여 고부가치성 기능성 방염제품(패널)을 제조할 수 있는 동시에 다섯째를 해결할 수 있다.
첫째, 방염 코팅제 사용량의 최소화 및 가격 경쟁력을 확보하고,
둘째, 방염특성의 극대화(방염성능 검사 기준)하며,
셋째, 최종 제품의 수려한 외관(평활성, 칼라구현)을 확보하고,
넷째, 작업자의 작업환경을 고려한 저 VOC 방출 제품을 개발하며,
다섯째. 민감한 환경문제(새집증후군)를 해결하는 것과,
여섯째, 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에(단면 또는 양면) 일반 저압 멜라민 시트의 사용 및 최적화된 방염코팅제를 사용함으로써 사용되는 방염 UV 코팅제의 소요량을 최소화할 수 있으며, 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에 고가의 방염 멜라민 시트를 사용하는 것보다는 가격적인 면과 방염 특성 면에서 충분한 경쟁력이 있다.
또한, 상기 해결방법과 최적화된 방염 UV 방염 프라이머, 방염 UV 코팅제(하도, 중도), UV 상도 코팅제를 코팅하여 방염성능 검사 기준에 적합한 제품을 개발함으로 둘째를 해결할 수 있다.
방염 코팅제 제조공정에서 유기용제를 최소화한 최적화된 방염 UV 코팅제의 사용과 작업에 영향을 미치지 않는 범위에서 밀폐된 현장 공정라인을 구축함으로써 넷째를 해결할 수 있다.
위에서 제시된 소재(MDF, PB 및 기타) 위에 저가의 일반 저압 멜라민 시트(LPM)를 접착하여 방염 UV 코팅제를 도장하여 사용할 경우 소재(MDF, PB 및 기타) 자체의 결함과 고유의 결 형태의 무늬를 억제할 수 있으므로 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에 방염 멜라민 시트를 사용한 자체를 사용하거나, 소재(MDF, PB 및 기타) 위에 방염 코팅제를 직접 코팅하여 사용한 것보다 매우 우수한 외관(평활성, 칼라구현) 등 디자인 측면에서 유리한 점이 있어 세번째를 해결할 수 있다.
기능성 UV 상도 코팅제 도장 시 본 발명 고유의 방염 특성 이외에 추가적으로 기타 기능성(항균, 방오 및 기타)을 부여하여 고부가치성 기능성 방염제품(패널)을 제조할 수 있는 동시에 다섯째를 해결할 수 있다.
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본 발명은 소재(MDF, PB 및 기타)의 양면에 저가의 저압 멜라민 시트(LPM)을 사용함으로써 기존의 방염 멜라민 시트 자체를 사용한 제품과 비교하여 소재 가격적인 면에서 유리한 이점이 있으며 또한 동등 이상의 우수한 방염 특성을 가질 수 있다.
본 발명은 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에 방염 코팅제를 직접 코팅한 방염 패널보다 적은 소요량으로 방염 코팅제를 사용하여 기존 방염 패널보다 가격을 저렴하게 생산할 수 있으며 방염특성 면에서 동등 이상의 제품을 제조할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명은 사용자의 요구에 따라 항균, 내오염 기능을 부여하여 고부가치 제품을 만들 수 있으며, 새집증후군 같은 민감한 환경문제를 해결할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
본 발명은 소재(MDF, PB 및 기타의) 양면에 저가의 저압 멜라민(LPM) 시트를 압축성형 함으로써 기존의 제품과 비교하여 더 우수한 외관을 얻을 수 있으므로 디자인 측면에서 장점을 극대화하는 것이다.
본 발명은 소재(MD, PB)의 함침 저압 멜라민 시트 위에 코팅을 하여 코팅 후에 소재(MDF, PB) 고유의 결(무늬)이 보이는 현상을 개선하여, 상대적으로 우수한 외관을 얻을 수 있고, 국내외에서 소방산업관련 방염분야의 중요성이 강조되고 있으며, 제조공정상의 저가의 소재가격, 우수한 방염특성과 디자인(평활성, 칼라구현) 등의 장점으로 인하여 관련 소방산업 방염분야에 많은 부분 기여할 수 있는 것이다.
본 발명은 소재(MDF, PB 및 기타) 위 층에 방염 코팅제를 직접 코팅한 방염 패널보다 적은 소요량으로 방염 코팅제를 사용하여 기존 방염 패널보다 가격을 저렴하게 생산할 수 있으며 방염특성 면에서 동등 이상의 제품을 제조할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명은 사용자의 요구에 따라 항균, 내오염 기능을 부여하여 고부가치 제품을 만들 수 있으며, 새집증후군 같은 민감한 환경문제를 해결할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
본 발명은 소재(MDF, PB 및 기타의) 양면에 저가의 저압 멜라민(LPM) 시트를 압축성형 함으로써 기존의 제품과 비교하여 더 우수한 외관을 얻을 수 있으므로 디자인 측면에서 장점을 극대화하는 것이다.
본 발명은 소재(MD, PB)의 함침 저압 멜라민 시트 위에 코팅을 하여 코팅 후에 소재(MDF, PB) 고유의 결(무늬)이 보이는 현상을 개선하여, 상대적으로 우수한 외관을 얻을 수 있고, 국내외에서 소방산업관련 방염분야의 중요성이 강조되고 있으며, 제조공정상의 저가의 소재가격, 우수한 방염특성과 디자인(평활성, 칼라구현) 등의 장점으로 인하여 관련 소방산업 방염분야에 많은 부분 기여할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 방염 UV 코팅제의 기초물질에 대한 화학식
도 2는 본 발명의 방염 패널의 구조를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 방염 패널의 제조공정도
도 4는 본 발명의 방염성능 기준(한국소방산업기술원 자료)
도 5는 본 발명의 보호필름의 구조를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 기능성 방염 UV 판넬 제조공정도
도 7은 본 발명의 연소 테스트 비교사진
도 8은 본 발명의 연소 테스트에 대한 다른 비교사진
도 9는 본 발명의 부착성 테스트에 대한 비교사진
도 2는 본 발명의 방염 패널의 구조를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 방염 패널의 제조공정도
도 4는 본 발명의 방염성능 기준(한국소방산업기술원 자료)
도 5는 본 발명의 보호필름의 구조를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 기능성 방염 UV 판넬 제조공정도
도 7은 본 발명의 연소 테스트 비교사진
도 8은 본 발명의 연소 테스트에 대한 다른 비교사진
도 9는 본 발명의 부착성 테스트에 대한 비교사진
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본 발명은 소재(MDF, PB 및 기타)의 양면에 그라비아 인쇄된 시트지(모양지)에 요소수지와 멜라민수지를 함침한 후, 여기에 적합한 열, 압력 및 시간을 가하여 접착시키는 단계; 는, 별도의 접착제 없이, 고온 열압에 의해 모양지에 함침되어 있던 수지가 용출되고, 이로 인한 자착에 의해 접착된다.
압축 성형과정에서 낮은 압력에서 성형 접착 가공하기 때문에 저압 멜라민 시트(LPM)라 한다.
저압 멜라민 시트지는 원지(모양지)의 평량에 의해 구분되며 80g/m2, 120g/m2이 있다. 가구용으로는 두께 0.075~0.2mm, 1m2당 75~85g/m2의 원지로 함침하여 0.05~0.15mm 두께로 제조하며, 이때 사용하는 성형압력은 15~26kgf/cm2이다
방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도/UV 상도 투명 및 유색 류 제조과정으로, 방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도/UV 상도 투명 및 유색 류의 구성성분은 종류에 따라 약간의 차이가 있지만 주요성분은 불포화폴리에스테르와 우레탄 아크릴레이트, 광개시제, 첨가제, 모노머, 방염물질, 안료로 구성되어 있다. 필요 시 UV 상도 코팅제에 항균기능과 내오염성을 부여 사용하였다.
제조된 소재(MDF 양면에 LPM 압축성형 제품, H1) 위층에 방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도와 UV 상도 투명 및 유색 류 코팅제를 코팅하는 단계를 제공한다.
방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도와 UV 상도 코팅제의 코팅 방법은 롤 코팅과 커튼 코터방식과 스롯다이 방식을 이용하여 우수한 외관을 얻을 수 있다.
따라서 디자인 측면에서 유리한 장점을 가지고 있으며, 소재와 방염 UV 하도 코팅제와의 부착성을 증진시키기 위해 코팅 전 LPM 표면을 연마 공정을 추가하여 좋은 부착성과 동시에 안정된 방염특성을 얻기 위해 기능성 방염 UV 코팅제를 사용하였다.
필요에 따라 성형 압축된 저압 멜라민 시트의 양면(앞면과 배면)에 앞의 도장방식을 적용하여 단면 또는 양면에 방염특성을 동시에 부여할 수 있다. 또한 단면 또는 양면에 본 발명의 고유의 목적인 방염특성 이외에 항균기능과 내오염 특성을 동시에 부여한 친환경 기능성 판넬을 생산, 가공, 판매할 수 있다.
제조된 최종제품인 방염패널의 표면보호를 위해 표면 보호필름을 압착하여 붙이는 단계; 에서 보호필름의 목적은 최종 완제품이 후속 가공공정 또는 소비자까지 이동하는 과정에서 작업자 부주의, 마찰 및 기타 원인 등으로 인하여 제품이 훼손 및 파손되지 않도록 하는 것이다.
본 발명에서는 친환경 수용성 점착제를 마이크로 그라비아 코팅기를 사용하여 보호필름을 제조하였으며, 개발 제품의 TVOC 배출함량을 최소화하여 최종 완제품이 소비자에게 전달되었을 때 점착제의 냄새를 최대한 적게한 친환경 표면 보호필름이다. 사용되는 점착제의 기본적인 점착력은 50~300gf/25mm(SUS 304)로 제품의 용도와 요구조건에 따라 점착력을 조절하여 사용하였다.
항균기능을 적용하기 위하여 본 발명에서는 미 환경청(EPA, NO 70791-1), 미 농무성(USDA), 미 연방정부 조달청 납품 품목(GAS Contract NO. GS-07F-0054M), 국내 식품 의학 품목허가(접수번호 20120019833)에 등록된 인바이로트루(EnviroTru)사의 PCMX(Parachlorometaxylenol)을 사용하였다.
본 발명에 사용된 PCMX는 나노 공학기술이 적용된 제품으로 PCMX 나노입자를 나노 에멀젼으로 도핑 한 제품으로 기존의 항균제보다 강력한 살균력, 인체독성 안전성, 표면부식이 입증된 기능성 나노 제품이다{참조 : ENVIRISYSTEMS(www.envirosi.com)}.
본 발명품의 주 용도가 건축물 내부의 인테리어용으로 사용되므로 내오염성을 부여하여 사용하였다. 따라서 UV 코팅제에 적용되어 사용하고 있는 반응성 오염방지 표면 첨가제를 구입·첨가하여 사용하였으며, 본 발명 제품이 건축물의 내부에 시공 완료하였을 때 제품의 표면에 미세 먼지 또는 기타 이물이 묻어 표면이 오염될 때 아래로 잘 흘려 내릴 수(닦일 수) 있도록 표면저항을 109 ~1012 오옴/sq(Ω/sq)으로 조절하여 사용하였다.
도 1은, 본 발명에서 방염 UV 코팅제를 제조하기 위한 기본 구성물질로 인은 포함한 아크릴계 올리고머를 사용하였다.
일반적으로 방염 UV 코팅제를 제조하기 위한 올리고머로는 불포화폴리에스테르, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 중 어느 하나로 이루어진 기타 올리고머가 쓰이는데, 앞의 여러 올리고머와 인을 포함한 아크릴레이트를 혼합 또는 혼용하여 사용하였다.
또한, 인을 포함한 아크릴레이트의 함량이 많아질 경우 UV 경화성 등에 영향을 미치므로 전체 함량대비 5~20 중량 %를 사용하였다.
도 1의 화학식에서 R1와 R2는 서로 동일하거나 동일하지 않은 것으로 수소원자 또는 C1~C4의 알킬기를 나타내며, R3는 메틸기 또는 수소원자를 나타낸다.
본 발명은 기능성 방염 UV 코팅제의 구성성분은, 올리고머 40~54 중량%, 모노머 20~30 중량%, 광개시제 2~5 중량%, 방염물질 10~24 중량%, 첨가제 1~5 중량%, 유색안료 8~10 중량%, 체질안료 5~10 중량%, 필요한 경우 소량의 항균제 또는 오염 방지물질중 어느 하나로 이루어지는 것이다.
필요에 따라 방염 UV 하도/방염 UV 중도에 연마성능 부여제(탈크, Zinc-Stearate, 황산바륨 및 기타)를 사용하여 방염 UV 코팅제의 기능을 부여하였다.
올리고머는, 불포화폴리에스테르수지와 지방족 아크릴레이트, 인 포함 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나로 이루어진 것이다.
광개시제는, 알파-히드록시-케톤(alpha-Hydroxy-Ketones), 벤질디메틸-케탈( Benzil dimethyl-Ketal), 산화 포스핀(Phosphine Oxide) 중 어느 하나로 이루어지거나 2가지 이상을 혼합한 것이다.
방염물질은 인계, 브롬계, 인계와 할로겐계, 할로겐과 브롬계, 염소계, 수산화 알루미늄과 수산화 마그네슘 방염제 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이다.
첨가제는, 레벨링제, 스크레치 방지제, 분산제, 반응 촉진제, 안료 친화 그룹 함유 아크릴 공중합체(acrylate copolymer with pigment affinic group), 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(polyether modified polydimethylsiloxane) 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이다.
유색안료는, 티타늄 디옥사이드(Titanium dioxide), 프탈로시아닌 그린(Phthalocyanine Green), 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine Blue) 중 어느 하나로 이루어지는 것이다.
체질안료는, 탈크, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이다.
기능성 방염 UV 프라이머의 구성성분은 UV 경화형 수지 60~80 중량%, 광개시제 1~5 중량%, 모노머 10~20 중량%, 첨가제 1~5 중량%로 이루어지며,
UV 경화형 수지는 도 1에 언급한 인을 포함한 아크릴레이트와 NCO을 함유한 아크릴레이트 그리고 일반적으로 사용하는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합하여 사용하였다.
광개시제는 BASF(구 Giba Inc)의 알파-히드록시-케논(Alpha-Hydroxy-Ketone, Irgacure 184), 벤질 디메틸-케탈(Benzil dimethyl-Ketal, Irgacure 651), 산화 포스핀(Phosphine oxides, Lucirin TPO) 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합하여 사용하였다.
모노머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나의 아크릴계통을 사용하여 점도조절, 작업성 및 UV 경화성을 조절하였다.
첨가제는 표면 레벨링제, 부착보강제, UV 경화 촉진제 특성을 가지고 있는 물질을 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합하여 사용하였다.
도 2는 기능성 방염판넬(또는 방염 항균/방오)의 구조를 나타낸 것으로, 기능성 방염판넬(10)은 각 층이 연속해서 표면 보호필름(13), 기능성 UV 상도(14), 방염 UV 중도(15), 방염 UV 하도(16), 방염 UV 프라이머(17), LPM(18), MDF, PB 로 이루어진 소재(19), LPM(20)로 구성되어 있으며, 필요에 따라 기능성 UV 상도(14)에 항균, 내오염 기능을 부여할 수 있다.
본 발명에서는 기존 제품과 비교하여 소재(MDF, PB 및 기타)의 양면에 기본적인 방염특성을 가지고 있는 저가의 멜라민시트(LPM)을 사용함으로써 기존 방염제품 생산 시, 보다 적은 량의 방염코팅제를 사용함으로써 방염판넬 제조에서 가장 원가상승의 요인이 되는 부분을 줄이고자 하였다.
또한, 소재(MDF, PB)의 양면에 멜라민시트(LPM)를 압축 성형하지 않으면 도장 시 소재(MDF. PB 및 기타)의 결이 외부로 돌출되어 전체적인 외관이 나쁜 경우가 있는데 멜라민시트(LPM)을 양면에 압축 성형하면 앞의 이러한 단점을 보완 해결할 수 있으므로 전체적인 외관이 우수해지므로 디자인 측면에서 유리한 장점을 가지고 있다.
또한, 최종 제품의 외관 특성을 보완하기 위한 방법으로 소재에 저가의 멜라민 시트를 성형압축 할 때 기존 제품보다 멜라민 수지층을 더 두껍게 한 제품을 1차 연마하여 사용하였는데, 기존 시장제품보다 우수한 표면을 얻을 수 있어 이 방법을 병행해서 사용하였다.
또한, 기능성 UV 상도 도장을 진행할 때 기능성 UV 상도에 항균, 내오염 기능을 부여하여 다른 제품과 차별화된 제품을 만들어 고부가치성 제품을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있다.
도 3 기능성 방염판넬의 도장공정(제조공정도)에 관한 것으로, 전체적인 도장방식은 친환경 UV 도장방식을 사용하였으며, 크게는 롤 도장방식과 커튼코터 도장방식 중 어느 하나의 방식을 이용하였으며, 소재(MDF, PB 및 기타)가 입고되어 출하될 때까지의 전체적인 공정을 나타낸 공정도이다.
원자재인 소재(MDF, PB)가 입고되어 준비하는 소재 입고단계(S1);
멜라민(LPM) 시트지를 압축 성형하는 단계(S2);
상기 LPM(18)에 방염 UV 프라이머를 코팅하는 방염 UV 프라이머 코팅단계(S3);
상기 방염 UV 프라이머에 방염 UV 하도를 코팅하는 방염 UV 하도 코팅단계(S4);
상기 방염 UV 하도에 방염 UV 중도를 코팅하는 방염 UV 중도 코팅단계(S5);
상기 방염 UV 중도에 기능성 UV 상도 투명 및 유색 코팅제로 이루어진 방염 코팅제를 코팅하는 UV 상도 코팅단계(S6); 및
상기 UV 상도에 보호필름(13)을 압착하여 랩핑하는 보호필름 랩핑단계(S7);를 통하여 이루어지는 것이다.
상기 방염 UV 프라이머 코팅단계(S3)와, 방염 UV 프라이머 하도 코팅단계(S4), 방염 UV 중도 코팅단계(S5)는 다이렉트 롤과 콤비네이션 롤 코팅방식을 단독 또는 혼합하여 사용하였으며, UV 상도 코팅단계(S6)는 우수한 외관 확보를 위해 커튼 코터 코팅방식을 사용하였다.
코팅조건은 일반적으로 UV 조사량 800~1,200mJ/cm2와 라인속도 8~15m/min의 조건에서 진행하였다.
소재(MDF, PB 및 기타)의 두께가 9mm, 15mm, 18mm, 25mm, 30mm등으로 다양하여 균일한 도막확보에 약간 어려운 점이 있었다. 전체적인 코팅공정은 도 3과 같이 구성하여 사용하였다.
도 4는 국내에서 사용되고 있는 방염성능 기준에 관한 것으로, 한국소방산업기술(www.kfi.or.kr)의 홈페이지 자료를 이용하였다.
도 5는 본 발명의 반제품 또는 완제품 표면의 스크레치(파손) 방지의 목적으로 이용하는 보호필름의 구조에 관한 것으로, 일반적으로 2종의 보호필름이 사용되고 있다.
상기 보호필름(13)의 구조는, 전면 PE 필름(32)과 배면 수용성 점착제(33)로 이루어지거나, 전면 PE 필름(32)과 수성접착제(31), 로고 인쇄층(30), PE 필름(29) 및 상기 전면 PE 필름(32)의 배면에 수용성 점착제(33)로 이루어지는 것이다.
PE 필름(29, 32)은 LDPE 산업용 필름으로 두께 35~100㎛를 사용하였으며, 사용되는 수용성 점착제의 점착력은 50~300gf/25mm(SUS 304)를 용도에 맞게 사용하였다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하세 설명하기로 한다.
[실시예]
압축 성형과정에서 낮은 압력에서 성형 접착 가공하기 때문에 저압 멜라민 시트(LPM)라 한다.
저압 멜라민 시트지는 원지(모양지)의 평량에 의해 구분되며 80g/m2, 120g/m2이 있다. 가구용으로는 두께 0.075~0.2mm, 1m2당 75~85g/m2의 원지로 함침하여 0.05~0.15mm 두께로 제조하며, 이때 사용하는 성형압력은 15~26kgf/cm2이다
방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도/UV 상도 투명 및 유색 류 제조과정으로, 방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도/UV 상도 투명 및 유색 류의 구성성분은 종류에 따라 약간의 차이가 있지만 주요성분은 불포화폴리에스테르와 우레탄 아크릴레이트, 광개시제, 첨가제, 모노머, 방염물질, 안료로 구성되어 있다. 필요 시 UV 상도 코팅제에 항균기능과 내오염성을 부여 사용하였다.
제조된 소재(MDF 양면에 LPM 압축성형 제품, H1) 위층에 방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도와 UV 상도 투명 및 유색 류 코팅제를 코팅하는 단계를 제공한다.
방염 UV 프라이머/방염 UV 하도/방염 UV 중도와 UV 상도 코팅제의 코팅 방법은 롤 코팅과 커튼 코터방식과 스롯다이 방식을 이용하여 우수한 외관을 얻을 수 있다.
따라서 디자인 측면에서 유리한 장점을 가지고 있으며, 소재와 방염 UV 하도 코팅제와의 부착성을 증진시키기 위해 코팅 전 LPM 표면을 연마 공정을 추가하여 좋은 부착성과 동시에 안정된 방염특성을 얻기 위해 기능성 방염 UV 코팅제를 사용하였다.
필요에 따라 성형 압축된 저압 멜라민 시트의 양면(앞면과 배면)에 앞의 도장방식을 적용하여 단면 또는 양면에 방염특성을 동시에 부여할 수 있다. 또한 단면 또는 양면에 본 발명의 고유의 목적인 방염특성 이외에 항균기능과 내오염 특성을 동시에 부여한 친환경 기능성 판넬을 생산, 가공, 판매할 수 있다.
제조된 최종제품인 방염패널의 표면보호를 위해 표면 보호필름을 압착하여 붙이는 단계; 에서 보호필름의 목적은 최종 완제품이 후속 가공공정 또는 소비자까지 이동하는 과정에서 작업자 부주의, 마찰 및 기타 원인 등으로 인하여 제품이 훼손 및 파손되지 않도록 하는 것이다.
본 발명에서는 친환경 수용성 점착제를 마이크로 그라비아 코팅기를 사용하여 보호필름을 제조하였으며, 개발 제품의 TVOC 배출함량을 최소화하여 최종 완제품이 소비자에게 전달되었을 때 점착제의 냄새를 최대한 적게한 친환경 표면 보호필름이다. 사용되는 점착제의 기본적인 점착력은 50~300gf/25mm(SUS 304)로 제품의 용도와 요구조건에 따라 점착력을 조절하여 사용하였다.
항균기능을 적용하기 위하여 본 발명에서는 미 환경청(EPA, NO 70791-1), 미 농무성(USDA), 미 연방정부 조달청 납품 품목(GAS Contract NO. GS-07F-0054M), 국내 식품 의학 품목허가(접수번호 20120019833)에 등록된 인바이로트루(EnviroTru)사의 PCMX(Parachlorometaxylenol)을 사용하였다.
본 발명에 사용된 PCMX는 나노 공학기술이 적용된 제품으로 PCMX 나노입자를 나노 에멀젼으로 도핑 한 제품으로 기존의 항균제보다 강력한 살균력, 인체독성 안전성, 표면부식이 입증된 기능성 나노 제품이다{참조 : ENVIRISYSTEMS(www.envirosi.com)}.
본 발명품의 주 용도가 건축물 내부의 인테리어용으로 사용되므로 내오염성을 부여하여 사용하였다. 따라서 UV 코팅제에 적용되어 사용하고 있는 반응성 오염방지 표면 첨가제를 구입·첨가하여 사용하였으며, 본 발명 제품이 건축물의 내부에 시공 완료하였을 때 제품의 표면에 미세 먼지 또는 기타 이물이 묻어 표면이 오염될 때 아래로 잘 흘려 내릴 수(닦일 수) 있도록 표면저항을 109 ~1012 오옴/sq(Ω/sq)으로 조절하여 사용하였다.
도 1은, 본 발명에서 방염 UV 코팅제를 제조하기 위한 기본 구성물질로 인은 포함한 아크릴계 올리고머를 사용하였다.
일반적으로 방염 UV 코팅제를 제조하기 위한 올리고머로는 불포화폴리에스테르, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 중 어느 하나로 이루어진 기타 올리고머가 쓰이는데, 앞의 여러 올리고머와 인을 포함한 아크릴레이트를 혼합 또는 혼용하여 사용하였다.
또한, 인을 포함한 아크릴레이트의 함량이 많아질 경우 UV 경화성 등에 영향을 미치므로 전체 함량대비 5~20 중량 %를 사용하였다.
도 1의 화학식에서 R1와 R2는 서로 동일하거나 동일하지 않은 것으로 수소원자 또는 C1~C4의 알킬기를 나타내며, R3는 메틸기 또는 수소원자를 나타낸다.
본 발명은 기능성 방염 UV 코팅제의 구성성분은, 올리고머 40~54 중량%, 모노머 20~30 중량%, 광개시제 2~5 중량%, 방염물질 10~24 중량%, 첨가제 1~5 중량%, 유색안료 8~10 중량%, 체질안료 5~10 중량%, 필요한 경우 소량의 항균제 또는 오염 방지물질중 어느 하나로 이루어지는 것이다.
필요에 따라 방염 UV 하도/방염 UV 중도에 연마성능 부여제(탈크, Zinc-Stearate, 황산바륨 및 기타)를 사용하여 방염 UV 코팅제의 기능을 부여하였다.
올리고머는, 불포화폴리에스테르수지와 지방족 아크릴레이트, 인 포함 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나로 이루어진 것이다.
광개시제는, 알파-히드록시-케톤(alpha-Hydroxy-Ketones), 벤질디메틸-케탈( Benzil dimethyl-Ketal), 산화 포스핀(Phosphine Oxide) 중 어느 하나로 이루어지거나 2가지 이상을 혼합한 것이다.
방염물질은 인계, 브롬계, 인계와 할로겐계, 할로겐과 브롬계, 염소계, 수산화 알루미늄과 수산화 마그네슘 방염제 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이다.
첨가제는, 레벨링제, 스크레치 방지제, 분산제, 반응 촉진제, 안료 친화 그룹 함유 아크릴 공중합체(acrylate copolymer with pigment affinic group), 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(polyether modified polydimethylsiloxane) 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이다.
유색안료는, 티타늄 디옥사이드(Titanium dioxide), 프탈로시아닌 그린(Phthalocyanine Green), 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine Blue) 중 어느 하나로 이루어지는 것이다.
체질안료는, 탈크, 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카, 알루미나 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이다.
기능성 방염 UV 프라이머의 구성성분은 UV 경화형 수지 60~80 중량%, 광개시제 1~5 중량%, 모노머 10~20 중량%, 첨가제 1~5 중량%로 이루어지며,
UV 경화형 수지는 도 1에 언급한 인을 포함한 아크릴레이트와 NCO을 함유한 아크릴레이트 그리고 일반적으로 사용하는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합하여 사용하였다.
광개시제는 BASF(구 Giba Inc)의 알파-히드록시-케논(Alpha-Hydroxy-Ketone, Irgacure 184), 벤질 디메틸-케탈(Benzil dimethyl-Ketal, Irgacure 651), 산화 포스핀(Phosphine oxides, Lucirin TPO) 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합하여 사용하였다.
모노머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나의 아크릴계통을 사용하여 점도조절, 작업성 및 UV 경화성을 조절하였다.
첨가제는 표면 레벨링제, 부착보강제, UV 경화 촉진제 특성을 가지고 있는 물질을 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합하여 사용하였다.
도 2는 기능성 방염판넬(또는 방염 항균/방오)의 구조를 나타낸 것으로, 기능성 방염판넬(10)은 각 층이 연속해서 표면 보호필름(13), 기능성 UV 상도(14), 방염 UV 중도(15), 방염 UV 하도(16), 방염 UV 프라이머(17), LPM(18), MDF, PB 로 이루어진 소재(19), LPM(20)로 구성되어 있으며, 필요에 따라 기능성 UV 상도(14)에 항균, 내오염 기능을 부여할 수 있다.
본 발명에서는 기존 제품과 비교하여 소재(MDF, PB 및 기타)의 양면에 기본적인 방염특성을 가지고 있는 저가의 멜라민시트(LPM)을 사용함으로써 기존 방염제품 생산 시, 보다 적은 량의 방염코팅제를 사용함으로써 방염판넬 제조에서 가장 원가상승의 요인이 되는 부분을 줄이고자 하였다.
또한, 소재(MDF, PB)의 양면에 멜라민시트(LPM)를 압축 성형하지 않으면 도장 시 소재(MDF. PB 및 기타)의 결이 외부로 돌출되어 전체적인 외관이 나쁜 경우가 있는데 멜라민시트(LPM)을 양면에 압축 성형하면 앞의 이러한 단점을 보완 해결할 수 있으므로 전체적인 외관이 우수해지므로 디자인 측면에서 유리한 장점을 가지고 있다.
또한, 최종 제품의 외관 특성을 보완하기 위한 방법으로 소재에 저가의 멜라민 시트를 성형압축 할 때 기존 제품보다 멜라민 수지층을 더 두껍게 한 제품을 1차 연마하여 사용하였는데, 기존 시장제품보다 우수한 표면을 얻을 수 있어 이 방법을 병행해서 사용하였다.
또한, 기능성 UV 상도 도장을 진행할 때 기능성 UV 상도에 항균, 내오염 기능을 부여하여 다른 제품과 차별화된 제품을 만들어 고부가치성 제품을 만들 수 있다는 장점을 가지고 있다.
도 3 기능성 방염판넬의 도장공정(제조공정도)에 관한 것으로, 전체적인 도장방식은 친환경 UV 도장방식을 사용하였으며, 크게는 롤 도장방식과 커튼코터 도장방식 중 어느 하나의 방식을 이용하였으며, 소재(MDF, PB 및 기타)가 입고되어 출하될 때까지의 전체적인 공정을 나타낸 공정도이다.
원자재인 소재(MDF, PB)가 입고되어 준비하는 소재 입고단계(S1);
멜라민(LPM) 시트지를 압축 성형하는 단계(S2);
상기 LPM(18)에 방염 UV 프라이머를 코팅하는 방염 UV 프라이머 코팅단계(S3);
상기 방염 UV 프라이머에 방염 UV 하도를 코팅하는 방염 UV 하도 코팅단계(S4);
상기 방염 UV 하도에 방염 UV 중도를 코팅하는 방염 UV 중도 코팅단계(S5);
상기 방염 UV 중도에 기능성 UV 상도 투명 및 유색 코팅제로 이루어진 방염 코팅제를 코팅하는 UV 상도 코팅단계(S6); 및
상기 UV 상도에 보호필름(13)을 압착하여 랩핑하는 보호필름 랩핑단계(S7);를 통하여 이루어지는 것이다.
상기 방염 UV 프라이머 코팅단계(S3)와, 방염 UV 프라이머 하도 코팅단계(S4), 방염 UV 중도 코팅단계(S5)는 다이렉트 롤과 콤비네이션 롤 코팅방식을 단독 또는 혼합하여 사용하였으며, UV 상도 코팅단계(S6)는 우수한 외관 확보를 위해 커튼 코터 코팅방식을 사용하였다.
코팅조건은 일반적으로 UV 조사량 800~1,200mJ/cm2와 라인속도 8~15m/min의 조건에서 진행하였다.
소재(MDF, PB 및 기타)의 두께가 9mm, 15mm, 18mm, 25mm, 30mm등으로 다양하여 균일한 도막확보에 약간 어려운 점이 있었다. 전체적인 코팅공정은 도 3과 같이 구성하여 사용하였다.
도 4는 국내에서 사용되고 있는 방염성능 기준에 관한 것으로, 한국소방산업기술(www.kfi.or.kr)의 홈페이지 자료를 이용하였다.
도 5는 본 발명의 반제품 또는 완제품 표면의 스크레치(파손) 방지의 목적으로 이용하는 보호필름의 구조에 관한 것으로, 일반적으로 2종의 보호필름이 사용되고 있다.
상기 보호필름(13)의 구조는, 전면 PE 필름(32)과 배면 수용성 점착제(33)로 이루어지거나, 전면 PE 필름(32)과 수성접착제(31), 로고 인쇄층(30), PE 필름(29) 및 상기 전면 PE 필름(32)의 배면에 수용성 점착제(33)로 이루어지는 것이다.
PE 필름(29, 32)은 LDPE 산업용 필름으로 두께 35~100㎛를 사용하였으며, 사용되는 수용성 점착제의 점착력은 50~300gf/25mm(SUS 304)를 용도에 맞게 사용하였다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하세 설명하기로 한다.
[실시예]
MDF, PB 중 어느 하나로 이루어진 소재(19) 양면에 그라비아로 인쇄된 시트지(모양지)인 LPM(18, 20)에 요소수지와 멜라민수지를 함침한 후, 아래 표와 같이성형조건으로 작업을 진행하였다.
소재(19) 양면에 그라비아로 인쇄된 시트지(모양지)인 LPM(18, 20)를 압축성형 접착(합)하는 단계는 별도의 접착제 없이, 고온 열압에 의해 모양지에 함침되어 있던 수지가 용출되며, 자착에 의해 접착된다.
이때 사용된 원지는 80g/m2을 성형압력 15~26kgf/cm2, 성형온도 125~180℃, 열압시간 30~125초에서 작업시 함지율이 60% 정도이었으며, 함침두께는 0.1mm이었다. 멜라민 시트(LPM)을 압축 성형할 때 소재(MDF, PB)의 함수율이 많은 영향을 미치는데 대략 5~10 %을 사용하였다.
방염 UV 프라이머(17), 방염 UV 하도(16), 방염 UV 중도(17), 투명 및 유색 류 제조단계를 수행한다.
방염 UV 프라이머(17), 방염 UV 하도(16), 방염 UV 중도(17), 투명 및 유색 류의 주요성분은 불포화폴리에스테르(우레탄 아크릴레이트), 광개시제, 첨가제, 모노머, 방염물질, 안료 등으로 구성되어 있다.
항균기능을 적용하기 위해 본 발명에서는 인바이로트루(EnviroTru)사의 PCMX(Parachlorometaxylenol)을 사용하였으며, 내오염기능은 일반적으로 UV 코팅제에 사용되는 반응성 오염 방지용 첨가제를 사용하였다.
보조 방염물질로는 브롬계 방염제, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘(Magnesium Hydroxide), 인계 방염제 중 어느 하나를 미세하게 분산하여 사용하였으며, 위의 원료를 UV 투명 코팅제와 균일하게 혼합·교반·분산하여 방염 UV 프라이머(17), 방염 UV 하도(16), 방염 UV 중도(17) 코팅제를 제조하였다.
제조된 소재(MDF 양면에 LPM 압축성형 제품) 위에 방염 UV 프라이머(17), 방염 UV 하도(16), 방염 UV 중도(17)와 UV 상도 투명 및 유색 류 코팅제를 코팅하는 단계를 수행한다.
방염 코팅제의 코팅은 롤 도장과 커튼 코터 도장방식을 사용하며, 특히 UV 상도 코팅은 케튼 코터 도장방식을 이용하였으며, 이를 이용함으로써 기타 코팅방법보다 우수한 외관을 얻을 수 있었다.
또한, 소재와 방염 UV 하도 코팅제와의 부착 성을 증진시키기 위해 코팅 전 LPM 표면을 연마한 후 위에서 제조된 방염 코팅제를 사용하였다. UV 광량은 800~1,200mJ/cm2을 사용하였으며 제조공정은 도 3과 도 6에 도시한 바와 같은 라인 구성하여 방염 패널을 생산하였다.
제조된 방염판넬에 표면보호를 위해 보호필름을 압착하여 붙이는 단계를 수행한다.
보호필름(13)을 압착하여 붙이는 단계에서는 수용성 점착제(31, 33)를 사용하여 완제품이 소비자에게 전달되었을 때 점착제의 냄새를 줄이기 위해 TVOC 배출 함량을 최소화하였다. 점착제의 점착력은 50~300gf/25mm(SUS 304)을 사용하여 목적에 맞게 사용하였다.
기능성 방염판넬의 준비는 아래의 표 1과 같다.
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| NO | 항 목 | 예-1 | 예-2 | 예-3 | 예-4 | 예-5 | 비 고 |
| 1 | UV 수지 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 2 | UV 수지(인 함유) | - | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 3 | 방염물질 | - | 5 | 10 | 15 | 20 | |
| 4 | 모노머 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| 5 | 광 개시제 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 6 | 기타(안료, 필요 시) | ||||||
| 7 | 합 계 | 125 | 135 | 140 | 145 | 150 |
[방염 UV 하도/방염 UV 중도]
[시편준비]
1). UV 방염 하도 시편 : 소재(MDF+일반 LPM) 위에 UV 방염 프라이머(필요 시, 10~20㎛)을 도포한 후 위의 방염 UV 하도/방염 UV 중도 코팅제를 80±5㎛(UV 경화도막)도포하여 방염 UV 하도 시편을 준비하였다.
2). 1).번 시편 위에 기능성 UV 상도코팅제(C사 제품 사용)를 커튼 코터 방식을 이용하여 습도 막으로 110~120g을 도포하여 D/S UV 경화 라인을 통과하여 시편을 준비하였다(필요 시 점도조절을 모노머와 용제를 소량 첨가하여 사용하였다). UV 광량은 800~1,200 mJ/cm2를 사용하였다.
3). 2).번에 준비된 시편을 상온(25℃기준)에서 1주일 방치 후 방염테스트를 실시하였다.
방염성능의 비교를 위한 45℃ 연소 테스트 결과는 도 7에 도시한 바와 같이, A사 제품은 소재(MDF)이고, B사 제품은 소재(MDF+일반 LPM)이며, C사 제품은 소재(MDF+방염 LPM)로 이루어진 것으로, B사 제품과 C사 제품의 45℃ 연소테스트 결과, C사 제품이 약간 양호였으나 본 발명에서는 B사 제품을 사용하였다.
그리고 도 8에 도시한 바와 같이, A제품(MDF + LPM + 일반 UV 코팅제)과 B제품(MDF + LPM + 기능성 방염 UV 코팅제)을 45℃ 연소테스트한 결과, MDF와 멜라민 시트(LPM) 바로 위에 코팅제를 도장할 경우 디자인(외관, 컬러구현)과 부착성 등의 물성이 좋지 않을 수 있다.
부착성 테스트(Cross Cutting, 나이프)는 A제품(MDF+LPM+일반 UV 코팅제)과, B제품(MDF+LPM+기능성 방염 UV 코팅제)은 도 9에 도시한 바와 같다.
방염테스트 결과는 아래의 표 2와 같다.
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| NO | 항 목 | 예-1 | 예-2 | 예-3 | 예-4 | 예-5 | 비 고 | |
| 1 | 방염특성 | 시편 수량 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
| 잔염시간(10초 이내) | 20 | 10 | 0 | 0 | 0 | |||
| 잔신시간(30초 이내) | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | |||
| 합 격 율( % ) | 0 | 40 | 100 | 100 | 100 | |||
| 탄화면적(50 이내) | 불합격 | 불합격 | 합격 | 합격 | 합격 | |||
| 탄화길이(20 이내) | 불합격 | 불합격 | 합격 | 합격 | 합격 | |||
| 2 | 외 관(육안 관찰) | 불량 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | ||
| 3 | 부착성(Cross Cutting, 10회 테이프) | 0/100 | 0/100 | 0/100 | 0/100 | 10/100 | ||
예-3.번 부터 방염특성이 양호하나, 예-4, 예-5.번 같이 방염물질의 함량이 증가할수록 UV 경화성이 떨어지는 경향을 보였으며, 이로 인하여 부착성이 떨어지는 경향을 보였다.
탄화면적과 탄화길이는 예-3.번 부 터 양호한 결과를 얻었다.
탄화면적과 탄화길이는 최종 방염제품의 숙성기간(상온에서, 25℃ 기준)에 따라 약간 차이를 보였으며, 숙성기간이 길면 길수록 양호한 결과 얻었다.
본 발명의 항균 테스트 결과는 아래의 표 3과 같다.
본 발명의 유해물질 테스트 결과는 아래의 표 4와 같다.
| 시험항목 | 단 위 | 결 과 | 시험방법 |
| 총 휘발성유기화합물(TVOC) | mg/(m2·hr) |
0.02 | 실내골기질공정시험기준 (환경부 고시 제2010-24호) |
| 톨루엔(Toluenc) | 0.003 | ||
| 포름알데히드(Formaldehyde) | 0.036 |
(참고). 테스트기관(한국건설생활환경시험연구원)
본 발명의 최종 방염 완제품에 대한 도막물성은 아래의 표 5와 같다.
본 발명품은 소재(MDF, PB 등)의 양면에 저가의 일반 멜라민 시트(LPM)를 압축 성형하여 한면 또는 양면에 방염 UV 코팅제를 코팅한 것으로, 소재의 가격이 저렴할 뿐 아니라 코팅의 고유의 우수한 외관특성(평활성, 칼라구현)을 강조한 것이어서 소방관련 방염분야에서 널리 응용 및 이용할 수 있는 발명이다.
본 발명은 사용자의 취향과 사용목적에 따라 최상위 도장층에 항균, 내 오염성 기능을 부여할 수 있어 목재 인테리어 산업 분야에서 고부가가치를 창출할 수 있는 것으로 방염산업의 발전과 소비자의 눈높이가 올라갈수록 생산과 수요는 계속 증가할 것으로 예상되는 매우 유용한 발명이다.
본 발명은 사용자의 취향과 사용목적에 따라 최상위 도장층에 항균, 내 오염성 기능을 부여할 수 있어 목재 인테리어 산업 분야에서 고부가가치를 창출할 수 있는 것으로 방염산업의 발전과 소비자의 눈높이가 올라갈수록 생산과 수요는 계속 증가할 것으로 예상되는 매우 유용한 발명이다.
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10 : 방염판넬 13 : 표면 보호필름
14 : 기능성 UV 상도 15 : 방염 UV 중도
16 : 방염 UV 하도 17 : 방염 UV 프라이머
18, 20 : LP 19 : 소재
29, 32 : PE 필름 30 : 인쇄층
31, 33 : 수용성 접착제
14 : 기능성 UV 상도 15 : 방염 UV 중도
16 : 방염 UV 하도 17 : 방염 UV 프라이머
18, 20 : LP 19 : 소재
29, 32 : PE 필름 30 : 인쇄층
31, 33 : 수용성 접착제
Claims (19)
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- 소재(19)의 어느 한 면에 LPM(18)을 접착하고, 상기 LPM(18)에 방염 UV 프라이머(17)와 방염 UV 하도(16) 및 방염 UV 중도(15)를 코팅하며, 상기 방염 UV 중도(15)에 UV 상도(14)를 코팅한 후 표면 보호필름(13)을 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방염패널.
- 제 8항에 있어서,
상기 LPM(18)은 그라비아 인쇄된 시트지에 요소수지와 멜라민수지를 함침한 후 별도의 접착제 없이 열과 압력으로 접착하는 것을 특징으로 하는 방염패널.
- 제 8항에 있어서,
상기 표면 보호필름(13)은 PE 필름(32)의 양쪽 면에 수용성 점착제(31, 33)이 위치하고, 상기 수용성 점착제(31) 위에는 차례로 인쇄층(30), PE 필름(29)이 적층되는 것을 특징으로 하는 방염패널.
- 제 8항에 있어서,
상기 방염 UV 프라이머(17)는 특수수지, 광개시제, 모노머, 첨가제로 이루어지며, 특수수지는, 인을 포함한 아크릴레이트와 NCO을 함유한 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 중 어느 하나와 이들을 2가지 이상 혼합한 것이고,
광개시제는, BASF(구 Giba Inc)의 알파-히드록시-케논(Alpha-Hydroxy-Ketone, Irgacure 184), 벤질 디메틸-케탈(Benzil dimethyl-Ketal, Irgacure 651), 산화 포스핀(Phosphine oxides, Lucirin TPO) 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것이며,
모노머는, 아크릴계통을 사용하여 점도조절, 작업성 및 UV 경화성을 조절하고, 첨가제는 표면 레벨링제, 부착보강제, UV 경화 촉진제의 특성을 가지는 물질 중 어느 하나 또는 이들을 2가지 이상 혼합한 것임을 특징으로 하는 방염패널.
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