KR101388968B1 - 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 양마 섬유층에 함침되는 난연제의 양을 늘리지 않으면서 강도를 높이는 한편 난연제의 양을 줄이면서 강도를 유지시키는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 난연제를 양마 섬유층에 함침하고, 상기 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 난연제가 함침된 양마 섬유층을 가열 건조하며, 상기에서 가열 건조된 양마 섬유층을 압착 후 필요한 형태로 재단하여 사용하는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법에 있어서, 상기 난연제는, 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중의 하나를 1~4중량% 첨가시킨 것을 특징으로 하는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법을 제공한다.

Description

천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법 {Manufacturing method of natural hemp fiber nonflammable board with improved intensity}

이 발명은 천연 마섬유 불연성 보드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양마 섬유층에 함침되는 난연제의 양을 늘리지 않으면서 강도를 높이는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공공용 또는 상업용 건축물은 내부 공간을 크게 단일체로 건축하고 건물 사용자 또는 입주자들이 필요에 따라 알맞은 공간으로 구획하여 사용하도록 하고 있다.

이 때 내부 공간을 구획하는 벽체는, 설치가 용이하면서도 내구성, 불연, 보온 및 방음성이 좋아야 하는데, 여기에 사용되는 종래 발포 폴리스티렌을 이용한 벽체는, 외벽층은 금속재로 하고, 내벽층은 발포 폴리스티렌을 충전하는 구조를 통상적으로 취하거나, 외벽층으로 석고보드를 이용하고 내벽층에는 발포 폴리스티렌을 사용하는 등의 방법이 이용되었다.

그러나 외벽층인 금속이 화재로 인해 열을 받는 경우 발포 폴리스티렌이 녹거나 불에 탈 수 있고 유독가스가 발생하므로 인명피해가 발생하며, 외벽층으로 석고보드를 이용할 때 건축물의 내화구조를 만족시키기 위해 벽의 두께가 두꺼워지면서 벽의 하중이 늘어나 건축물의 구조에 영향을 미치는 등의 문제점이 있었다.

도 1a 및 도 1b는 종래 조립식 패널용 차음벽체의 단면도와 이를 조립한 조립 단면도이고, 도 2는 도 1의 조립식 패널용 차음벽체를 구성하는 외벽층의 보드에 대해 촬영한 사진을 나타낸 것이다.

구체적으로 특허 제0766811호(발명의 명칭 : 조립식 패널용 차음벽체)에서는, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 조립식 패널용 벽체에 있어서, 양단에 소정 두께의 압착 천연펄프섬유 판재층으로 이루어지고, 내부에 공간이 형성되는 외벽층(10a)(10b)과, 상기 내부공간에 충전되는 발포 폴리스티렌(EPS)(20a)(20b)층과, 상기 발포 폴리스티렌층(10a)(10b)의 심부에 형성되는 차음판(30)으로 형성되는 내벽층으로 구성되어, 차음 및 단열효과에 유리하고, 또한 난연성 재질을 사용함으로써 화재 시 인명피해를 줄일 수 있게 하였다.

즉 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 양마(kenaf)섬유로 된 천연펄프섬유에 난연성 접착제로 열압착하여 형성되는 판재층의 외벽층이 형성된다. 그리고 조립식 패널용 차음벽체이므로 두 곳에 벽체를 형성하여 외벽층은 두 곳(10a)(10b)에 형성된다.

이러한 외벽층(10a)(10b) 사이에는 내부 공간이 형성되고, 형성된 내부 공간에는 발포 폴리스티렌(20a)(20b)으로 충전된다. 또한 발포 폴리스티렌(20a)(20b)의 내부에는 다시 차음판(30)이 형성된다.

그리고 도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 차음벽체는 테두리 마감부재(40)로 벽체의 상하부분을 마감하는데, 난연성 합성수지로 된 재질을 사용하여 전체 난연성을 높이는 것이 바람직하며, 테두리가 형성된 차음벽체를 연결하여 조립식 칸막이 패널로 사용하게 된다.

여기서 상기 외벽층(10a)(10b)을 이루는 판재층은, 종래 PET, PP, PE와 같은 화학섬유를, 니들 펀칭으로 섬유 펠트를 만들어 일반 수지나 난연 수지로 함침 후 건조 및 압착하는 과정을 통해 보드로 사용하였지만 변형 발생 등에 의해 섬유 펠트로서의 활용에 그치는 실정이었던 것에 대해, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 양마(kenaf)를 발효시켜 얻어지는 양마의 천연섬유를 이용하여 박판형태의 양마 섬유층을 형성하고, 여기서 형성되는 양마 섬유층을 소정의 두께가 되도록 다수 층으로 쌓고 그 내부에 난연성 접착제로 열압착함으로써 섬유층의 내부공간에 접착제가 스며들어 합판과 유사한 형태로 형성되게 한다.

또한 난연성 접착제는 에폭시수지, 올레핀계 수지, 고무, 아크릴산수지 등의 합성수지에 난연재를 첨가하거나, 멜라민계 수지에 난연재를 첨가해서 만들어진다.

이러한 양마는 천연섬유이므로 연소되기 쉬우나, 상기와 같은 난연성 접착제로 천연섬유를 두껍게 압착 형성함으로써 화재 초기온도에 견딜 뿐만 아니라, 천연섬유에 열압착에 의해 난연성 접착제가 섬유의 공간에 침투되어 강도가 강하고 건축법상의 내화벽으로서의 소정요건을 만족하며, 또한 판재층의 두께를 쉽게 조절할 수도 있게 된다.

다만, 상기 판재층은, 외벽을 형성해야 하므로 최소 강도를 유지하여야 하는 두께를 가져야만 하며, 최소 두께는 요구되는 강도 및 내화벽으로서의 조건에 따라 결정될 것이다.

여기서 외벽층(10a)(10b)을 형성시키는데 사용되는 난연성 접착제는, 실리콘과 같은 접착력을 가진 난연성 수지에 물(용제)을 사용하여 제조하므로, 수용성의 난연성 수지가 천연펄프 섬유에 함침 후 건조되더라도 습기에 약하기 때문에 이후 주변 습도나 온도가 높아지게 되는 등 환경 변화에 의해 눅눅해지거나 표면색이 변하는 등의 문제점이 있었다.

또한 상기 판재층이 강한 재질의 마그네슘, 목재, MDF와 함께 사용되어지는 경우에 그에 적합한 강도를 가져야 하며, 이러한 강도의 불일치에 따른 문제점을 해결할 필요성도 있었다.

여기서 다수의 양마 섬유층을 내부에 난연성 접착제로 열압착함으로써 섬유층의 내부공간에 접착제가 스며들어 합판과 유사한 형태의 판재층이 얻어지는 과정은, 일반적으로 양마 무게의 2.5배에 해당되는 난연제를 양마 섬유층에 함침 후 가열 건조하여 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 하여 적합한 보드(합판)으로서의 강도, 무게, 난연성을 얻는다.

이로부터 양마 섬유층에 함침되는 난연제의 양이 많을수록 강도가 높아지며 난연성도 좋아지므로, 강도를 높이기 위해서는 보드인 판재층의 두께를 두껍게 하여야 하며, 보드인 판재층의 두께를 두껍게 하기 위해서는 함침되는 난연성 수지의 사용량을 늘려야 하므로, 그에 따라 가열 건조에 많은 시간이 소요되며 함침량이 늘어나면서 제조 원가도 높아지는 문제점이 있었다.

특허 제0766811호(발명의 명칭 : 조립식 패널용 차음벽체)

이 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양마 섬유층에 함침되는 난연제의 양을 늘리지 않으면서 강도를 높이는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 난연제를 양마 섬유층에 함침하고, 상기 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 난연제가 함침된 양마 섬유층을 가열 건조하며, 상기에서 가열 건조된 양마 섬유층을 압착 후 필요한 형태로 재단하여 사용하는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법에 있어서, 상기 난연제는, 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중의 하나를 1~4중량% 첨가시킨 것을 특징으로 하는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법을 제공한다.

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상기의 구성을 갖는 이 발명의 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법에 의하면, 양마 섬유층에 함침되는 난연제에 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중의 하나를 1~4중량% 첨가시킴으로써, 양마 섬유층에 함침되는 난연제의 양을 전체적으로 늘리지 않으면서 강도를 높이고 제조 원가를 줄이는 효과가 있게 된다.

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도 1a 및 도 1b는 종래 조립식 패널용 차음벽체의 단면도와 이를 조립한 조립 단면도이고,
도 2는 도 1의 조립식 패널용 차음벽체를 구성하는 외벽층의 보드에 대해 촬영한 사진을 나타낸 것이고,
도 3은 이 발명의 실시 예에 따른 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 과정을 나타낸 것이다.

이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 3은 이 발명의 실시 예에 따른 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 과정을 나타낸 것이다.

<실시 예1>

이 발명의 한 실시 예에 따른 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 먼저 양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 하나를 1~4중량% 첨가시킨 난연제를 양마 섬유층에 함침한다.(S301)

여기서 양마 섬유층은, 양마(kenaf)를 숙성 발효시켜 얻어지는 줄기를 7~10㎝ 정도의 단사로 만들고, 밀도의 차이가 있는 이들 천연섬유를 코를 갖는 바늘을 이용하여 웨브 내의 섬유를 서로 얽히게 하는 니들 펀칭 방법으로 3차원적인 판 형상의 펠트로 형성된다.

상기에서 형성된 펠트 형상의 양마 섬유층을 소정 두께를 갖도록 2 이상의 여러 겹으로 쌓고, 전체 양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 난연제를 함침시킨다.

상기의 난연제에는, 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 하나를 1~4중량% 첨가시키는데, 이들 경화 수지에 의해 강도가 높아짐에 따라 물(용제)을 사용하여 제조되는 난연성 수지가 주변 환경에 의해 습도나 온도가 높아지면서 눅눅해지거나 표면색이 변하며 또한 휘거나 하는 등의 변형이 생기는 것을 잡아주면서 방지한다. 또한 화재 발생시 열에 의한 박리나 연소를 막아주기도 한다.

다음으로 난연제가 함침된 양마 섬유층에 대해, 전체에서 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 가열 건조한다.(S302)

여기서 수용성의 난연제는, 롤러 등을 사용하여 요구되는 조건에 맞추도록 일부 탈수시킨 후 드라이 오븐 등에서 가열 건조시켜 난연제가 함침된 양마 섬유층 전체에서 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 한다.

그리고 가열 건조되어 난연제의 고형비가 50중량%로 되는 양마 섬유층을 소정 두께로 압착 후 필요한 형태로 재단한다.(S303)

여기서, 양마 섬유층은 합판과 유사한 형태를 갖는데, 소비자의 요구에 맞는 정확한 두께로 하기 위해 여러 겹으로 적층하여 열 프레스 후 냉각 프레스하여 냉각하면서 보드를 제조 후 절단한다.

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<비교 예>

양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 난연제를 양마 섬유층에 함침하고, 상기 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 난연제가 함침된 양마 섬유층을 가열 건조하며, 가열 건조된 양마 섬유층을 압착후 필요한 형태로 재단한다.

이러한 비교 예의 과정은, 이 발명의 한 실시 예에 따른 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법과는 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 하나를 1~4중량% 첨가시킨 난연제를 양마 섬유층에 함침하는 것에 차이가 있다.

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이러한 비교 예의 과정에서는, 양마 무게의 2.5배에 해당되는 수용성 난연제를 양마 섬유층에 함침 후 가열 건조하여 난연제의 고형비가 50중량%로 되면서 전체 무게가 양마 섬유층의 2배를 넘는 정도에서 완성되며 그에 적합한 제품(합판)으로서의 강도, 무게, 난연성을 얻게 되는데, 이 때의 난연성은 4~5M/J(발열량) 정도로서 법에서 정하는 8M/J 이하를 만족시킨다.

이에 대해 실시 예1에서는, 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 하나를 1~4중량% 첨가시킨 난연제를 양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 양마 섬유층에 함침 후 가열 건조하므로, 양마 섬유층에 함침되는 난연제의 양을 전체적으로 늘리지 않으면서 비교 예에 비해 강도를 높이고 제조 원가를 줄이게 된다.

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이로부터 이 발명의 실시 예에 따른 방법에 의해 제조되는 강도가 향상되는 천연 마섬유 불연성 보드는, 천연섬유와 무기 계열의 첨가물을 주성분으로 하여, 휘발성 유기화합물, 포름알데히드 등 환경오염물질이 검출되지 않는 친환경 소재를 사용하며, 첨가물의 함량에 따라 난연 등급을 조절 및 유해가스 발생을 억제하는 불연성이고 내화성이 좋으며, 합판과 동일하게 운반 등 취급이 가능하고 동등 이상의 강도를 가져 시공성이 용이하고, 사용 후 100% 재활용이 가능하며, 천연소재인 케나프를 사용하므로 가격 유동성을 최소화하여 가격 경쟁력을 확보하며, 벽체를 비롯한 모든 건축물에 다양하게 적용할 수 있게 된다.

이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.

10a, 10b : 외벽층
20a, 20b : 발포 폴리스티렌층
30 : 차음판
40 : 테두리 마감부재

Claims (2)

1. 양마 섬유층 무게의 2.5배에 해당되는 난연제를 양마 섬유층에 함침하고, 상기 난연제의 고형비가 50중량%로 되게 난연제가 함침된 양마 섬유층을 가열 건조하며, 상기에서 가열 건조된 양마 섬유층을 압착 후 필요한 형태로 재단하여 사용하는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법에 있어서,
   상기 난연제는, 수용성의 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중의 하나를 1~4중량% 첨가시킨 것을 특징으로 하는 천연 마섬유 불연성 보드의 제조 방법.
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