KR101784521B1 - 무기계 티슈-페이서 및 이를 포함하는 보드형 건축자재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무기계 티슈-페이서 및 이를 포함하는 보드형 건축자재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기섬유계 원지(매트)의 표면에 아크릴 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 코팅층을 형성함으로써, 내수성이 우수하고 블록킹 현상을 방지할 수 있으며 과건시 안정적인 방수성능을 확보할 수 있는 무기계 티슈-페이서 및 이를 포함하는 보드형 건축자재(바람직하게는, 석고보드)에 관한 것이다.

Description

무기계 티슈-페이서 및 이를 포함하는 보드형 건축자재{INORGANIC TISSUE-FACER AND BOARD TYPE CONSTRUCTION MATERIAL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 무기계 티슈-페이서 및 이를 포함하는 보드형 건축자재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기섬유계 원지(매트)의 표면에 아크릴 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물의 코팅층을 형성함으로써, 내수성이 우수하고 블록킹 현상을 방지할 수 있으며 과건시 안정적인 방수성능을 확보할 수 있는 무기계 티슈-페이서 및 이를 포함하는 보드형 건축자재(바람직하게는, 석고보드)에 관한 것이다.
석고보드는 내화성, 차음성, 시공성, 경제성 등이 우수하여 널리 사용되고 있는 내장용 건축재료이다. 석고보드란, 이수석고(CaSO4·2H2O)를 약 130 ~ 160℃에서 소성하여 결정수(結晶水)의 일부를 탈수시킨 소석고(플라스터, CaSO4·½H2O)를 주원료로 하여, 물과 혼화재료를 혼합하고 이를 두 장의 보드용 원지 사이에 넣어 안정된 결정 상태의 석고로 환원시켜 판상으로 제조한 불연 내장재의 한 종류이다. 그 중에서도, 방수 석고보드는 심재(코어재료)인 석고에 방수제를 혼입시켜 습기가 많은 화장실이나 목욕탕, 주방 등에 적용이 가능하도록 한 석고보드를 일컫는다.
한국공개특허공보 제10-2006-0021259호에는 내부층과 외부층을 포함하는 적어도 하나의 매트-페이서를 포함하는 석고보드로서, 내부층이 석고보드의 코어와 접촉하고 셀룰로오스 섬유, 무기섬유 또는 유기섬유를 포함하며, 외부층이 필수적으로 셀룰로오스 섬유를 포함하고 매트-페이서가 결합제 수지와 무기충전제 입자를 추가로 포함하는 석고보드가 기재되어 있다. 그러나 이렇게 셀룰로오스 원지를 내부층과 외부층으로 사용하면서 실리콘 수지계 방수제를 표면 코팅한 석고보드는 습기에 취약한 단점을 지니고 있어서 습기에 항상 노출되는 화장실이나 목욕탕, 주방 등에는 적용하기에 한계가 있었다.
한국공개특허공보 제10-2002-0034987호에는 실리콘 화합물을 방수액으로 사용한 석고보드가 개시되어 있다. 이 공개특허에서는 광물 첨가제가 실리콘 화합물을 흡수하고, 광물 첨가제를 플라스터 기판에 균질하게 혼합하여 방수성을 발휘하는 석고보드를 제조한다. 그러나 이렇게 방수제로서 실리콘 수지를 사용한 석고보드의 경우, 실리콘 수지가 소포제의 역할을 하여 결국에는 석고보드의 품질이 불량해지는 원인이 된다.
미국특허 제4,879,173호에는 왁스-아스팔트 유액을 방수성 조성물로 하여 이를 코팅한 섬유상 매트를 포함하는 석고보드가 기재되어 있다. 그러나 이렇게 왁스 성분을 사용하여 형성된 방수성 코팅층을 표면에 가지는 석고보드의 경우, 석고보드 적층시 보드끼리 달라붙는, 소위 블록킹(blocking) 현상이 발생하는 문제가 있다.
한편, 수지코팅을 통해 정상조건에서의 내수성을 향상시킨 석고보드라도 과건되었을 때, 즉 석고보드 생산공정 중 건조기 내에서 목표한 잉여수분 건조율 이상으로 건조되었을 때에는, 방수성능이 현격히 떨어지는 문제가 종종 발생한다.
이에, 지속적인 습한 환경에서도 우수한 내수성을 유지할 수 있고, 보드 적층시 블록킹 현상이 발생하지 않으며, 과건시 방수성능 저하를 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
한국공개특허공보 제10-2006-0021259호 한국공개특허공보 제10-2002-0034987호 미국특허 제4,879,173호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 화장실, 베란다, 주방 등 습기에 노출되는 환경에서 사용하더라도 충분히 우수한 내수성을 갖고, 적층시 보드끼리 달라붙는 블록킹 현상이 없으며, 티슈-페이서와 심재와의 접착 정도를 높여 과건시에도 접착층의 방수성능을 안정적으로 확보할 수 있는 보드형 건축자재 및 이의 제조에 사용되는 수지코팅된 무기계 티슈-페이서를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무기섬유계 원지(매트); 및 그 표면에 아크릴 수지를 포함하는 코팅용 열가소성 수지 조성물의 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 티슈-페이서가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 무기계 티슈-페이서 및 심재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보드형 건축자재, 바람직하게는 석고보드가 제공된다.
본 발명에 따르면, 화장실, 베란다, 주방 등 습기에 노출되는 환경에서 사용하더라도 충분히 우수한 내수성을 유지할 수 있고, 보드 적층시 블록킹 현상이 발생하지 않으며, 과건시 방수성능 저하가 방지되어 양산이 용이한 보드형 건축자재(바람직하게는, 석고보드)를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
[ 무기계 티슈- 페이서 ]
무기섬유계 원지(매트)
본 발명의 무기계 티슈-페이서는 심재(예컨대, 석고보드의 경우 석고 슬러리)와 접촉하는 무기섬유계 내부층(또는 내부면) 및 무기섬유계 외부층(또는 외부면)을 포함한다.
먼저, 본 발명의 무기계 티슈-페이서에 포함되는 원지(매트)는 무기섬유를 포함하는 것으로서, 그 표면이 열가소성 수지 조성물로 코팅된 것이다.
원지에 포함되는 무기섬유에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 유리섬유, 세라믹화이버, 미네랄울 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 유리섬유를 사용한다. 무기섬유의 바람직한 직경은 8 ~ 20㎛, 바람직한 길이는 5 ~ 30mm이다.
수지가 코팅되는 원지는 무기섬유(예컨대, 유리섬유)만으로 이루어지는 것이 가장 바람직하나, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 유기계 섬유가 일정량, 예컨대 무기섬유 100 중량부당 10 ~ 30 중량부 정도 포함되더라도 무방하다.
무기섬유와 함께 원지에 포함될 수 있는 유기계 섬유에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 셀룰로우즈 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 무기계 티슈-페이서를 제조하기 위한 무기섬유 원지의 평량 및 두께에는 특별한 제한이 없으나, 경제성 및 작업성 등을 감안할 때 원지의 평량은 200 ~ 400g/㎡인 것이 적당하고, 두께는 0.5 ~ 0.9mm인 것이 적당하다.
열가소성 수지 조성물의 코팅층
본 발명의 무기계 티슈-페이서에 포함되는 코팅층은 상기 무기섬유계 원지의 표면에 형성된 것으로서, 아크릴 수지를 포함하는 열가소성 수지의 조성물로 이루어진 것이다.
상기 아크릴 수지의 바람직한 유리전이온도(Tg)는 30℃ 이상(예컨대, 30 ~ 100℃), 보다 바람직하게는 50℃ 이상(예컨대, 50 ~ 100℃)이다. 아크릴 수지의 유리전이온도가 30℃ 미만이면 보드 적층시 블록킹 현상이 발생할 수 있으며, 반대로 아크릴 수지의 유리전이온도가 지나치게 높으면 도막에 취성(brittleness)이 생길 수 있다. 유리전이온도가 낮은(예컨대, 실온 이하의 유리전이온도) 아크릴 수지를 사용할 경우, 보드 적층시 블록킹 현상 방지를 위해 열경화성 수지 및 경화촉매를 별도로 첨가해야 한다. 그러나, 본 발명과 같이 30℃ 이상의 높은 유리전이온도(예컨대, 실온 이상의 유리전이온도)를 갖는 아크릴 수지를 사용하면, 블록킹 현상 방지를 위해 별도의 첨가제를 투입할 필요가 없다.
바람직한 일 구체예에서, 상기 코팅용 열가소성 수지 조성물에는 실리카분말이 추가적으로 포함될 수 있다. 실리카분말은 코팅 조성물의 충진제로서 작용하며, 또한 블록킹을 방지하는 역할을 한다.
코팅 조성물 중 실리카분말의 바람직한 함량은 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 30 ~ 80 중량부이다. 그 함량이 30 중량부 미만이면 블록킹 현상이 발생하거나 코팅층의 강도가 저하될 수 있고, 그 함량이 80 중량부를 초과하면 내수성이 저하될 수 있다.
상기 코팅 조성물로 원지를 코팅하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 그라비아 코팅법과 같은 통상의 수지 코팅법을 사용할 수 있다. 코팅의 두께에도 특별한 제한이 없으나, 원지 두께의 70%를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 작업성 및 생산효율의 관점에서 코팅 후 평량은 80 ~ 400g/㎡인 것이 적당하다.
[ 보드형 건축자재]
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기한 바와 같은 본 발명의 무기계 티슈-페이서, 및 심재를 포함하는 보드형 건축자재가 제공된다.
보드형 건축자재(예컨대, 석고보드)는 본 발명의 무기계 티슈-페이서에 심재 슬러리(예컨대, 석고 슬러리)를 투입하여 한다.
본 발명의 보드형 건축자재에 포함되는 심재는 해당 건축자재의 최종 용도에 따라 적절히 선택된다. 예컨대, 석고보드를 얻고자 하면 석고 슬러리를 심재로서 사용하고, 시멘트 보드를 얻고자 하면 시멘트 조성물을 심재로서 사용한다. 본 발명에 따라 제조된 건축자재가 석고보드일 경우, 그 비중은 통상적으로 0.60 ~ 2.0이다.
일 구체예로, 보드형 건축자재의 내수성을 향상시키기 위해, 심재에 방수제를 포함시킬 수 있다.
방수제로는, 예를 들어 폴리(비닐 알코올); 금속 수지산 염; 왁스, 아스팔트, 및 이들의 혼합물; 왁스-아스팔트 에멀젼; 폴리오가노하이드로겐실록산, 실리콘 오일과 같은 실리콘 유도체; 파라핀계 탄화수소 유도체; 석유 및 천연 아스팔트, 석탄, 타르와 같은 불용성 열가소성 유기재료; 및 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 및 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 공중합체와 같은 열가소성 합성 수지 및 아크릴 수지; 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 파라핀계 탄화수소 유도체를 방수제로 사용한다.
일반적으로, 방수제의 사용량은 방수제의 종류에 따라 다양하게 변할 수 있다. 일 구체예에서, 파라핀계 탄화수소 방수제의 경우, 방수제의 바람직한 함량은 심재(코어재료) 총 중량 기준으로 1 ~ 10 중량%, 보다 바람직하게는 3 ~ 7 중량%일 수 있다. (파라핀계 탄화수소) 방수제의 함량이 심재 총 중량 기준으로 1 중량% 미만이면 방수제 첨가에 따른 내수성 향상 효과가 미미해질 수 있고, 그 함량이 10 중량%를 초과하면 석고 슬러리의 물성이 변화하여 생산공정에 장애가 될 수 있다.
바람직한 일 구체예로, 방수제로 파라핀 왁스와 석유계 수지(레진)의 혼합물을 사용한다. 방수제로서 파라핀 왁스를 단독으로 사용할 경우, 파라핀 왁스의 낮은 내열성으로 인해 과건시 보드(예컨대, 석고보드)의 방수성능이 현격히 떨어지고 생산공정에서 다수의 불량이 발생하게 된다. 그러나, 방수제로서 파라핀 왁스와 석유계 수지를 함께 사용하면, 과건시에도 안정적인 방수성능을 확보할 수 있어 목표품질을 얻을 수 있는 건조조건이 확대되어 불량발생을 줄일 수 있게 된다.
석유계 수지로는 내열성이 우수한 것으로서 고온에 노출시 방수성능 저하를 방지할 수 있는 수지를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예컨대, 에폭시 수지, 페놀 수지 등을 사용할 수 있다.
파라핀 왁스 및 석유계 수지의 혼합 방수제의 고형분은 중량 기준으로 35 ~ 50%인 것이 적당하다.
또한, 파라핀 왁스 및 석유계 수지의 혼합 방수제를 사용하는 경우, 일반적으로 석유계 수지의 함량이 높을수록 고온에서 방수제의 방수성능 유지 효과가 더욱 우수해진다. 바람직한 일 구체예로, 방수제의 고형분 총 중량 기준으로, 파라핀 왁스 60 ~ 80 중량% 및 석유계 수지 20 ~ 40 중량%, 보다 바람직하게는 파라핀 왁스 70 ~ 75 중량% 및 석유계 수지 25 ~ 30 중량%를 포함하는 방수제를 사용한다. 파라핀 왁스의 함량이 방수제의 고형분 총 중량 기준으로, 60 중량% 미만이면 정상조건(예컨대, 상온 및 저온)에서의 기본적인 방수성능이 저하될 수 있고, 그 함량이 80 중량%를 초과하면 석유계 수지의 상대적 함량 감소로 과건 등 고온에 노출시 방수성능이 현격히 떨어질 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 심재에 유리섬유가 포함될 수 있으며, 유리섬유의 바람직한 함량은 심재(코어재료) 총 중량 기준으로 0.1 ~ 2 중량%이다.
또한, 심재에 적절한 유동화제를 첨가하면 슬러리의 유동성을 향상시켜 티슈-페이서 공극 사이사이에 슬러리가 충분히 침투되도록 하여 보드의 강도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 보드형 건축자재는 석고보드이다. 본 발명에 따라 제조된 바람직한 석고보드 제품은, KS F 3504에 따라 방수 시험하였을 때 10% 이하의 전흡수율을 나타낸다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
아크릴 수지(Tg: 70℃) 40 중량%, 실리카분말 30 중량% 및 물 30 중량%를 혼합하여 코팅용 열가소성 수지 조성물을 제조하였다.
제조된 수지 조성물을 사용하여, 평량 315g/㎡, 두께 0.71mm의 글래스 원지(매트)를 그라비아 방식으로 코팅하였다. 이때 수지 조성물의 코팅은 글래스 원지의 두께를 기준으로 하여 70%를 초과하지 않도록 하였다. 이어서, 150℃에서 2분 동안 건조시키고 250℃ 열 롤러(Roller)로 열처리하여, 수지코팅된 글래스 티슈-페이서를 제조하였다.
동일한 방식으로 제조된 두 개의 글래스 티슈-페이서를 적층시켜 250℃ 핫프레스를 이용하여 10kgf/㎠의 하중을 가하고, 3분 정도 경과한 후에 이들 층의 부착 여부를 시험한 결과, 이들 층 사이에서는 블로킹 현상이 전혀 발생하지 않았다.
다음으로, 통상의 석고보드용 석고 슬러리 100 중량부에, 파라핀 왁스 70 중량% 및 석유계 수지인 에폭시 수지 30 중량%로 이루어진 방수제 5 중량부를 투입하고, 이 혼합 슬러리와 상기 제조된 글래스 티슈-페이서를 사용하여 12.5mm 석고보드를 일반 벽보드 라인을 통해 제조하였다.
비교예 1
아크릴 수지(Tg: 20℃) 32 중량%, 탄산칼슘 17 중량%, 실리콘 수지 2.94 중량%, 경화촉매로서 p-톨루엔설폰산(PTSA) 0.06 중량% 및 물 48 중량%를 혼합하여 코팅용 수지 조성물을 제조하였다.
제조된 수지 조성물을 사용하여, 평량 65g/㎡, 두께 0.35 ~ 0.40mm의 글라스 원지(매트)를 그라비아 방식으로 코팅하였다. 이때 수지 조성물의 코팅은 글래스 티슈의 두께를 기준으로 하여 70%를 초과하지 않도록 하였다. 이어서, 150℃에서 2분 동안 건조시키고, 250℃의 핫 롤러를 통과시켜, 수지코팅된 글래스 티슈-페이서를 제조하였다.
실시예 1과 동일한 방식으로 적층 및 부착시험을 행한 결과, 블로킹 현상이 발생하였다.
비교예 2
실리콘 수지 대신에 카보디이미드 수지를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방식으로 글래스 티슈-페이서를 제조하였다.
실시예 1과 동일한 방식으로 적층 및 부착시험을 행한 결과, 블로킹 현상이 발생하였다.
비교예 3
실리콘 수지 대신에 멜라민 수지를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방식으로 글래스 티슈-페이서를 제조하였다.
실시예 1과 동일한 방식으로 적층 및 부착시험을 행한 결과, 블로킹 현상이 발생하지 않았다.
다음으로, 통상의 석고보드용 석고 슬러리 100 중량부에, 파라핀 왁스 방수제 5 중량부를 투입하고, 이 혼합 슬러리와 상기 제조된 글래스 티슈-페이서를 사용하여 12.5mm 석고보드를 일반 벽보드 라인을 통해 제조하였다.
인장강도 및 휨강도 평가
실시예 및 비교예 3에 따라 제조된 티슈-페이서에 대해 인장강도를 측정하고, 실시예 및 비교예 3에 따라 제조된 석고보드에 대해 및 휨강도를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1] 티슈-페이서의 인장강도 및 석고보드의 휨강도 평가결과
Figure 112011022899354-pat00001
상기 표 1에서 보듯이, 실시예의 경우 비교예 3보다 티슈-페이서의 인장강도가 우수하였다. 또한 석고보드의 휨강도는 티슈 자체의 인장강도뿐만 아니라 석고 코어와 티슈 간에 접착된 정도에 따라 좌우되는데, 실시예의 경우 티슈에 석고 슬러리가 보다 많이 함침되어 티슈와 코어의 접착 상태가 우수해져 휨강도가 월등히 높아짐을 알 수 있었다.
방수성능 평가
실시예 및 비교예 3에 따른 티슈-페이서와 방수제를 하기 표 2와 같이 조합하여 제조된 석고보드에 대해 KS F 3504에 따라 방수성능 확인 시험을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2] 방수성능 평가결과
Figure 112011022899354-pat00002
상기 표 2에서 보듯이, 실시예와 같이 석유계 레진 함량을 높인 방수제를 사용한 경우, 정상건조 조건을 벗어나 과건되더라도 우수한 방수성능을 유지할 수 있었다. 반면 비교예의 경우 정상건조 조건을 벗어나 과건되었을 때 방수성능이 현저히 저하되었다.
일반 물성 평가
실시예 및 비교예 3에 따라 제조된 석고보드에 대해 KS F 3504에 따라 일반 물성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3] 물성 평가결과
Figure 112011022899354-pat00003
상기 표 3에서 보듯이, 실시예의 경우 비교예보다 강도, 내수성 등의 물성이 모두 우수하였다.

Claims (11)

  1. 무기섬유계 원지(매트), 및
    상기 무기섬유계 원지(매트)의 표면에, 유리전이온도(Tg)가 30℃ 이상인 아크릴 수지 및 실리카 분말을 포함하는 코팅용 열가소성 수지 조성물의 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅용 열가소성 수지 조성물은 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 실리카 분말을 30~80 중량부의 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 무기계 티슈-페이서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기섬유계 원지가 유리섬유만으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무기계 티슈-페이서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 무기섬유계 원지의 평량이 200 ~ 400g/㎡, 두께가 0.5 ~ 0.9mm인 것을 특징으로 하는 무기계 티슈-페이서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기섬유계 원지에 유기계 섬유가 무기섬유 100 중량부당 10 ~ 30 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 무기계 티슈-페이서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코팅용 열가소성 수지 조성물은 열경화성 수지 및 경화 촉매를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 무기계 티슈-페이서.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 무기계 티슈-페이서 및 심재를 포함하는 것을 특징으로 하는 보드형 건축자재.
  8. 제7항에 있어서, 상기 심재가 방수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축자재.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방수제가, 방수제의 고형분 총 중량 기준으로
    파라핀 왁스 60 ~ 80 중량% 및 석유계 수지 20 ~ 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축자재.
  10. 제7항에 있어서, 석고보드인 것을 특징으로 하는 건축자재.
  11. 제10항에 있어서, KS F 3504에 따르는 전흡수율이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 건축자재.
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