KR102027781B1

KR102027781B1 - 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법

Info

Publication number: KR102027781B1
Application number: KR1020190090117A
Authority: KR
Inventors: 안재영
Original assignee: 안재영
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2019-10-04

Abstract

본 발명은 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 실내의 바닥, 벽체, 천정과 건물 외벽, 등산로, 탐방로의 바닥재 및 기둥 등에 사용되는 마감재를 제공하되, 발포 및 압출 성형을 통해 다양한 형태를 가지도록 성형할 수 있고, 무게가 가벼워 운반 및 시공의 편의성을 높이고, 인장강도, 난연성이 높아 파손의 염려를 줄임과 동시에 화재 발생 시 연기에 의한 인명사고 등을 예방할 수 있는 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법{Manufacturing method of interior and exterior finishing materials using synthetic fibers}

일반적으로 건물 실내의 바닥, 벽체, 천정, 그리고 건물 외벽, 등산로, 탐방로의 바닥재 및 기둥 등에는 천연목재, 합성목재, 석재, 금속재 등으로 형성된 마감재가 배치된다.

이러한 마감재 중 천연목재는 원목에 대한 소비자의 선호도와 천연 질감에 의한 미감을 충족시킬 수 있는 장점이 있으나, 목재의 벌목에 따른 산림 훼손과 화재시에 유해물질 방출로 인한 인명사고 발생의 문제가 있고, 특히 천연목재의 고유 물성에 의한 내수성, 내열성, 충격강도, 휨강도, 치수안정성, 난연성, 내후성, 항균성 물성이 저하되어 건축물의 외장재 또는 등산로, 탐방로의 바닥재나 기둥으로 사용하기 어려운 문제점이 있고, 천연 목재에 의한 항균성이 낮기 때문에 수명이 짧고 쉽게 파손되기 때문에 유지 보수에 소요되는 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

그리고 상기의 문제점 중 항균성 강화를 위해 구리, 비소, 크롬 계통의 방부제(CCA 방부제라고 함)를 혼합하여 사용하는 경우, 화재 발생시에 구리, 비소, 크롬 계통의 방부제 연소에 따른 유독물질이 배출되어 인체에 치명적인 피해가 발생하고 난연성이 매우 낮기 때문에 화재가 번지는 문제점을 해결할 수 없었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 천연목재와 유사한 질감 및 외관을 가지는 합성목재를 건축물의 내부 및 외부의 마감재로 사용하고 있는데, 이러한 합성목재는 다양한 구조와 형상으로 성형할 수 있는 성형성이 높기 때문에 활용도가 높은 장점이 있다. 즉, 일반적인 합성목재는 통상의 열가소성 수지와 목분을 혼합하여 성형함으로써 천연목재의 단점인 난연성을 높이고 내구성을 향상시키면서도 가격이 저렴한 장점을 가진다.

나아가 합성목재를 이용하여 형성한 제품 중 건물의 실내 및 외부, 그리고 등산로, 탐방로 등의 바닥재로 사용되는 합성목재데크가 있는데, 합성목재데크는 수지와 목분으로 형성되는 합성목재에 내구성을 향상시키기 위하여 금속재로 이루어지는 강판이 내장된다. 그러나 강판이 내장된 합성목재데크는 금속재와 합성목재가 서로 다른 물성을 갖기 때문에 접착력이 불량하여 최종 제품의 일정한 품질 유지가 어려운 문제점이 있다. 그리고, 합성목재데크가 내장된 강판에 의해서 굽혀지지 않기 때문에 설치 및 활용에 많은 제약이 있는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술로 대한민국 등록특허 제10-1939817호가 있는데, 상기 종래기술은 합성섬유를 이용한 데크부재 제조방법에 관한 것으로, 장섬유 형태의 폴리에스테르 섬유와 하이드로콜로이드와 산화나트륨과 폴리아닐린 및 고밀도 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌수지을 혼합한 기본원료에 불연성과 난연제 및 방열 특성 강화를 위한 조성물을 혼합한 것이다.

상기와 같이 이루어진 종래기술은 합성섬유를 이용함으로써 합성목재에 비해 상대적으로 무게가 가벼운 데크부재를 제공할 수 있으나, 내구성을 보강할만한 수단이 없어 내구성이 약한 문제점이 있고 따라서 최종 제품으로 성형할 수 있는 길이에 한계가 있었다. 즉, 길이가 길어질수록 제품의 수직도 또는 수평도가 일정하게 유지되지 않는 문제점이 있기 때문에 활용 및 설치가 제한적인 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래기술은 기본원료가 가지는 색상이외에 다른 색상으로 성형하기 어려운 문제점이 있어 건물의 내장재 또는 건물 외벽의 마감재로 사용하기에는 미감이 우수하지 못한 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1939817호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 건물 실내의 바닥, 벽체, 천정과 건물 외벽, 등산로, 탐방로의 바닥재 및 기둥 등에 사용되는 마감재를 제공하되, 발포 및 압출 성형을 통해 다양한 형태를 가지도록 성형할 수 있고, 무게가 가벼워 운반 및 시공의 편의성을 높이고, 인장강도, 난연성이 높아 파손의 염려를 줄임과 동시에 화재 발생 시 연기에 의한 인명사고 등을 예방할 수 있고,

또한 내구성을 보강하여 인도, 도로, 자전거 도로 등에 설치되는 지주로 성형하여 활용할 수 있어 활용도가 높은 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

베이스 조성물 조성단계;

조성된 베이스 조성물을 펠릿 형태로 가공하는 베이스 조성물 펠릿화 단계;

펠릿화된 베이스 조성물에 난연성 조성물을 혼합 하는 난연성 조성물 혼합 단계;

펠릿화된 베이스 조성물에 접착성 조성물을 혼합 하는 접착성 조성물 혼합 단계;

혼합된 재료를 성형기에 투입하여 발포 성형하는 발포 성형 단계; 및

발포 성형된 재료를 압출기에 투입하여 길이 방향으로 연속적으로 제조하는 압출(壓出) 단계를 포함하되,

상기 베이스 조성물은,

복합파이버와, 폴리올레핀(polyolefin)과 탄산칼슘(CaCo3)을 혼합한 칼페트를 포함하며, 전체 베이스 조성물 100중량부에 대해 복합파이버는 70~90중량부, 칼페트 10~30중량부가 포함한다.

이어서, 상기 접착성 조성물은,

알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 포함하는 오르가노폴리실록산; 및 Si-H결합을 1분자 중에 2개 이상 포함하는 폴리실록산;을 포함하며, 각 조성물은 전체 접착성 조성물 100중량부에 대해 오르가노폴리실록산 10~90질량부, 폴리실록산 10~90질량부가 포함되고, 상기 베이스 조성물의 100중량부에 대해 20~30중량부가 포함되며, 인장강도는 2~10MPa인 것을 특징으로 한다.

이어서, 상기 난연성 조성물은,

분말형태이고 마찰에 의해 결정 양끝이 양(+)과 음(-)의 전기를 띠는 전기분극을 내포한 토르말린; 수용성 수지류; 폴리카본산계 분산제; 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 폴리에스테르수지, 알킷수지, 실리콘수지, 에폭시수지 군에서 선택된 하나인 열경화성수지; 인/할로겐 난연제, 인/질소 난연제 중 선택된 어느 하나인 인계난연제;를 포함하며, 각 조성물은 전체 난연성 조성물 100중량부에 대해 토르말린 30~45중량부, 수용성 수지류 10~20중량부, 분산제 5~7중량부, 열경화성수지 10~15중량부, 인계난연제 10~15중량부를 포함하고, 상기 베이스 조성물 100중량부에 대해 30~40중량부 포함된다.

이때, 상기 접착성 조성물은,

전체 접착성 조성물 100중량부에 대해, 오르가노폴리실록산 40~60중량부, Si-H결합을 포함하는 폴리실록산 40~60중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 토르말린은,

루벨라이트(Rubellite), 시베라이트(Siberite), 인디콜라이트(Indicolite), 버델라이트(Verdelite), 파티 컬러드(Parti-Colored), 드라바이트(Dravite), 쇼를(Schorl), 아크로아이트(Achroite), 워터멜론(Watermelon) 중에서 선택된 하나 또는 다수의 조합인 것을 특징으로 한다.

이어서, 접착성 조성물 혼합 단계 이후에는

안료를 첨가하는 안료 혼합 단계;와,

내부식성을 향상시키기 위한 첨가제 혼합 단계;가 더 포함되되,

상기 안료는,

빛을 반사시키는 글라스비드를 포함하고,

상기 첨가제는,

규불화염 분말 또는 규불화염 수용액 중 선택되는 어느 하나이고,

상기 안료와 첨가제는 전체 접착성 조성물 100중량부에 대하여 안료는 5~20중량부, 첨가제는 규불화염 분말인 경우 0.05~5중량부, 규불화염 수용액인 경우 1~10중량부가 포함된다.

이어서, 상기 압출단계에는,

수직도 및 내구도 보강을 위한 보강재가 더 배치되는 보강재 배치 단계가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 건물 실내의 바닥, 벽체, 천정과 건물 외벽, 등산로, 탐방로의 바닥재 및 기둥 등에 사용되는 마감재를 제공하되, 발포 및 압출 성형을 통해 다양한 형태를 가지도록 성형할 수 있고, 무게가 가벼워 운반 및 시공의 편의성을 높이고, 인장강도, 난연성이 높아 파손의 염려를 줄임과 동시에 화재 발생 시 연기에 의한 인명사고 등을 예방할 수 있어 안정성을 극대화한 효과가 있고,

또한 내구성을 보강하여 인도, 도로, 자전거 도로 등에 설치되는 지주로 성형하여 활용할 수 있어 활용도를 극대화하고, 수직성 및 수평도를 유지할 수 있는 효과가 있고,

또한 빛을 반사하는 성분이 포함되어 보이는 각도에 따라 다른 색상으로 노출됨으로써 심미감을 극대화한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조된 건물 내부 및 외부용 마감재의 사진.
도 3은 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제조된 건물 내부 및 외부용 마감재의 일부를 확대한 확대사진

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법(1)은,

베이스 조성물 조성단계(S10);

조성된 베이스 조성물을 펠릿 형태로 가공하는 베이스 조성물 펠릿화 단계(S20);

펠릿화된 베이스 조성물에 난연성 조성물을 혼합 하는 난연성 조성물 혼합 단계(S30);

펠릿화된 베이스 조성물에 접착성 조성물을 혼합 하는 접착성 조성물 혼합 단계(S40);

혼합된 재료를 성형기에 투입하여 발포 성형하는 발포 성형 단계(S50); 및

발포 성형된 재료를 압출기에 투입하여 길이 방향으로 연속적으로 제조하는 압출(壓出) 단계(S60)를 포함한다.

이때, 상기 베이스 조성물은, 복합파이버와, 폴리올레핀(polyolefin)과 탄산칼슘(CaCo3)을 혼합한 칼페트를 포함하며, 전체 조성물 100중량부에 대해 복합파이버는 70~90중량부, 칼페트 10~30중량부를 포함한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 다양한 형태로 성형이 가능하고, 내열성, 내구성, 난연성, 불연성을 극대화하고, 항균성능을 높여 장시간 사용에도 곰팡이 등에 의한 손상이 없고, 강화된 내구성을 통해 외부에 장시간 배치된 상태에서도 파손의 염려를 줄인 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재를 제공할 수 있다.

이를 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 베이스를 조성하기 위한 베이스 조성물 조성단계(S10)에서는 복합파이버와 칼페트를 혼합하여 베이스 조성물을 조성한다.

복합파이버는 2~5cm의 길이를 갖는 것으로, 탄소섬유(carbon fiber)을 에폭시 등의 수지와 혼합하여 형성한 것으로 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)라고도 지칭된다. 이러한 복합파이버는 매트릭스 안에 탄소섬유가 일정한 공정에 따라 침투된 상태로, 탄소섬유는 높은 인장 강도와 강성을 제공하고, 폴리머 매트릭스는 섬유를 감싸서 구조 재료로서의 형태를 유지하는 동시에 내충격성을 갖는다. 따라서, 본 발명에서 복합파이버는 최종 마감재의 형태를 유지하는 동시에 높은 인장 강도와 강성을 제공하고, 내크랙성과 균열억제성이 상승하여 쉽게 파손되지 않는 장점이 있다.

상기 칼페트(Calpet)는 폴리올레핀(polyolefin)과 탄산칼슘(CaCo3)을 혼합하여 분말 형태로 형성한 것으로, 주 원료인 탄산칼슘은 초 밀입자 중타계열로 자체의 우수한 물리적 성질과 가공성이 탁월한 것으로, 특히 최종 제품을 성형한 후 성형제품의 냉각 시간이 단축되는 효과가 있고, 크기가 작은 초 밀입자이기 때문에 분포, 혼합되는 과정에서 분산성이 우수한 장점이 있다. 또한 최종 제품을 소정 크기로 절단할 때 그 절단된 단면이 깨끗하고, 가격이 저렴하여 폴리올레핀만으로 전체 조성물을 형성하는 것에 비해 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서는 상기 복합파이버와 칼페트를 혼합하여 베이스 조성물을 형성하되, 전체 조성물 100중량부에 대해 복합파이버는 70~90중량부, 칼페트는 10~30중량부를 포함한다. 복합파이버가 70중량부 이하 혼합되는 경우 인장강도와 강성이 낮아지는 단점이 있고, 90중량부 이상 혼합되는 경우 제조 가격이 상승하고 칼페트로 인해 얻을 수 있는 냉각 시간의 단축 효과가 낮아지는 단점이 있다.

한편, 베이스 조성물 조성단계(S10)에서, 용융지수가 0.5g/10min이상이며 밀도가 0.910~0.914g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 용융지수가 0.5g/10min이상이며 밀도가 0.958~0.960g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 1:5 내지 1:10의 중량비로 더 포함될 수 있고, 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌을 1:5 내지 1:10의 중량비로 혼합한 혼합물을 전체 조성물 100중량부에 대해 30~40중량부 혼합될 수 있다.

상기 저밀도 폴리에틸렌은, 밀도가 낮기 때문에 가공성이 우수하며, 고밀도 폴리에틸레은 내충격성이 우수한 것으로, 성형 시 가공성이 우수하며 제조된 최종 제품의 내충격성도 천연목재 또는 합성목재로 제조된 마감재와 동일한 정도의 물성을 나타내는 것으로 파악되었다.

특히, 상기 저밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌의 조합에 있어서, 상기와 같은 물성을 가지는 폴리에틸렌을 배합함으로써 가공성이 크게 향상되는 것으로 나타났다.

상기 베이스 조성물에 있어서, 저밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌의 비율을 달리하여 저밀도 폴리에틸렌의 함량이 지나치게 적을 경우 압출 과정에서 유동성이 저하되는 경우가 발생하여 제품의 불량률이 증가하는 문제점이 발생하며, 저밀도 폴리에틸렌의 함량이 지나치게 많을 경우에는 제조된 마감재의 내충격성이 저하되어 시판되는 마감재에 비해 물성이 저하되는 것으로 나타났다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 베이스 조성물은 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌을 1:5 내지 1:10의 중량비로 배합한 혼합물을 더 포함함으로써 가공성이 우수하고, 불량률이 기존 시판되는 마감재재에 비해 현저히 낮고, 내충격성이 우수하여 특히 실내 및 실외의 바닥에 설치된 상태에서 상방으로부터 가해지는 하중 압력에 의한 손상을 최소화할 수 있다.

또한, 세척 및 살균 작업이 용이한데, 이는 본 발명에 따른 베이스 조성물로 제조된 바닥재는 내습성이 향상되어 세척수를 통해 세척하여도 내부로 물이 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 건조 중 물성의 변화가 없어 제조시 불량률이 낮아 경제성이 높은 장점을 갖는다.

다음 조성된 베이스 조성물을 펠릿 형태로 가공하는 베이스 조성물 펠릿화 단계(S20)는, 베이스 조성물의 분산도를 균일하게 형성하기 위한 단계이다. 즉, 베이스 조성물을 구성하는 복합파이버, 칼페트 그리고 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌 등을 바로 용융하여 혼합하면 용융과 혼합 과정에서 조성물의 혼합이 균일하게 이루어지지 못하여 최종 제품의 안정성이 불균일하게 되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명에서는 베이스 조성물이 혼합된 상태에서 혼합하여 펠릿화한 후 이후의 단계를 진행한다.

다음 펠릿화된 베이스 조성물에 난연성 조성물을 혼합 하는 난연성 조성물 혼합 단계(S30)는, 펠릿화된 베이스 조성물에 난연성을 높이기 위한 난연성 조성물을 혼합하는 단계로서, 상기 난연성 조성물은 분말형태이고 마찰에 의해 결정 양끝이 양(+)과 음(-)의 전기를 띠는 전기분극을 내포한 토르말린; 수용성 수지류; 폴리카본산계 분산제; 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 폴리에스테르수지, 알킷수지, 실리콘수지, 에폭시수지 군에서 선택된 하나인 열경화성수지; 인/할로겐 난연제, 인/질소 난연제 중 선택된 어느 하나인 인계난연제;를 포함하며, 각 조성물은 전체 난연성 조성물 100중량부에 대해 토르말린 30~45중량부, 수용성 수지류 10~20중량부, 분산제 5~7중량부, 열경화성수지 10~15중량부, 인계난연제 10~15중량부를 포함한다.

상기 토르말린(Tourmaline)은 마찰에 의해 전기가 생기며 가열하면 양끝이 양과 음으로 대전하는 광물로서, 통상 전기석이라고도 지칭되며, 수정과 같은 결정구조를 가지는 육방정계에 속하는 광무이다. 여기서 육방정계란 한 평면상에서 서로 60°로 교차하는 3개의 수평축, 그리고 이들과 직교하면서 길이가 다른 수직축을 가진 결정체이다.

이러한 토르말린은 결정 구조 내 여러 가지 양이온들이 들어가는 복잡한 화학식을 갖기 때문에 결정이 성장하면서 한 결정 내에 다른 색을 가지는 특징이 있다. 이를 통해 보는 각도에 따라 색의 강도가 달리 보이는 다색성 성질, 외부로부터 압력을 받을 시 결정 표면에 전기가 발생하고, 열전기로 인해 뜨거운 재를 끌어당겼다가 다시 온도가 낮아지면 밀어내는 성질, 빛을 전기석 단면이나 가공된 면에 조사하면 편광현상이 발생하고, 결정에 수분이 닿을 시 전기분극으로 인한 수분 이온화가 발생하는 특성이 있다.

본 발명에서 혼합되는 상기 토르말린은 암석을 분말 형태로 형성하기 때문에 평상시 빛이 조사되는 각도에 따라 다양한 색상을 외부로 표현할 수 있는데, 토르말린은 외부로 표현되는 색상에 따라 다음과 같이 분류된다. 루벨라이트(Rubelite)는 적색 또는 핑크색이고, 시베라이트(Siberite)는 자색 또는 적자색이고, 인디콜라이트(Indicolite)는 청색이고, 버델라이트(Verdelite)는 녹색 또는 녹청색이고, 파티 컬러드(Parti-Colored)는 다중색이고, 드라바이트(Dravite)는 갈색이고, 쇼를(Schorl)은 흑색이며, 아크로아이트(Achroite)는 무색이고, 워터멜론(Watermelon)은 분홍 또는 녹색이다.

따라서, 본 발명에서는 아크로아이트를 제외한 결정을 하나 이상 혼합한 것을 사용하여 사용되는 용도에 따라 원하는 색상을 표현할 수 있다.

상기 수용성 수지류는 상기 토르말린과 펠릿화된 베이스 조성물을 혼합하는 용매로 사용되는 것으로, 정제수 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 분산제는 토르말린과 베이스 조성물이 수용성 수지에서 균일하게 분산되도록 하는 것이다. 이러한 분산제로 본 발명에서는 폴리카본산계를 사용하나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

한편, 상기 열경화성 수지는 가열 후 성형되어 불용의 상태로 경화되면 더 이상 가열하여도 가소성을 일으키지 않는 난연성을 갖는 특성을 이용하여 난연성을 획득할 수 있는 것이다. 이러한 열경화성 수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 폴리에스테르수지, 알킷수지, 실리콘수지, 에폭시수지 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있는 것으로, 바람직하게는 가격이 저렴하고 구입이 용이한 폴리에스테르수지를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

이어서 상기 인계난연액은 연소될 때 인화합물이 열분해에 의해 폴리메타인산을 생성하고 이것이 보호층을 형성하는 것과 폴리메타인산이 생성될 때(즉, 연소시)의 탈수작용에 의해서 생성되는 탄소피막이 산소를 차단하여 연소를 막는 것으로, 이를 통해 불연성의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이러한 인계난연액은 인계난연제, 인/할로겐 난연제, 인/질소 난연제가 있으며, 본 발명에서는 이 중 적어도 하나 이상을 포함하되, 액체 상태에서 베이스 조성물과 토르말린을 혼합한 전체 조성물 100중량부에 대해 30 중량비를 가지도록 혼합된다.

다음 펠릿화된 베이스 조성물에 접착성 조성물을 혼합 하는 접착성 조성물 혼합 단계(S40);는, 베이스 조성물과 토르말린 등의 난연성 조성물을 일체로 결합하기 위한 것으로, 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 포함하는 오르가노폴리실록산; 및 Si-H결합을 1분자 중에 2개 이상 포함하는 폴리실록산;을 포함하며, 각 조성물은 전체 접착성 조성물 100중량부에 대해 오르가노폴리실록산 10~90질량부, 폴리실록산 10~90질량부가 포함되고, 상기 베이스 조성물의 100중량부에 대해 20~30중량부가 포함되며, 인장강도는 2~10MPa으로 구성된다.

먼저, 상기 오르가노폴리실록산은 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 포함하는 것이 적용될 수 있고, 바람직하게는 액상 또는 페이스트상 중 선택되는 어느 하나로 포함된 오르가노폴리실록산이 적용될 수 있고, 가장 바람직하게는 Si-H결합을 포함하는 필리실록산과 용이하게 반응하기 위해 액상의 오르가노폴리실록산이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다. 여기서 액상의 오르가노폴리실록산이 적용될 경우 55℃에서 점도가 50,000cP이하인 것이 적용될 수 있다.

만약 점도가 55℃에서 50,000cP을 초과한 것이 적용될 경우, 높은 점도에 의해 폴리실록산과 혼합이 용이하게 수행되지 못하여 충분한 반응이 수행되지 못하기 때문에 가교 밀도가 저하됨으로써 고경도의 경화물을 얻기 어렵디ㅏ.

바람직하게는 55℃에서 8000~45,000cP 이하인 것이 적용될 수 있으나, 가장 바람직하게는 10,000~30,000cP인 것이 적용되어 폴리실록산과 용이하게 반응될 수 있도록 한다.

여기에 알케닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산에 적용되는 알케닐기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 시클로헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 알칼기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기 등의 아랄킬기, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 헥세닐기, 시클로헥세닐기, 옥테닐기 등의 알케닐기, 이들의 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐 원자, 시아노기 등으로 치환된 것, 예를 들면 클로로메틸기, 콜로로프로필기, 브로모에틸기, 트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있다.

바람직하게는 탄소수 2~8인 알케닐기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2~6인 알케닐기가 적용될 수 있고, 가장 바람직하게는 비닐기가 적용될 수 있다.

더욱이, 알케닐기의 함유량은 오르가노폴리실록산 중 5.0×10^-6~5.0×10^-3mol/g, 특히 1.0×10^-5~1.0×10^-3mol/g인 것이 바람직하다.

알케닐기의 양이 5.0×10^-6mol/g보다 적으면 경도가 낮고, 충분한 실링성이 얻어지지 않게 되는 경우가 있고, 5.0×10^-3mol/g보다 많으면 가교 밀도가 너무 높아져, 내구성이 저하되는 단점이 있다.

상기 폴리실록산은 오르가노폴리실록산 원자에 결합된 알케닐기와 하이드로실릴화부가 반응에 의해 가교하여 경화시키기 위한 경화제로서 Si-H결합을 1분자 중에 2개 이상 포함하는 것이 적용될 수 있다.

이때, 폴리실록산은 액상형태로 형성되며, 지방족 불포화기를 갖지 않는 것으로, 점도는 55℃에서 50,000cP이하인 것이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

만약, 점도가 50,000cP를 초과한 것이 적용될 경우, 높은 점도에 의해 오르가노폴리실록산과 충분한 반응이 수행되지 못하여 최종 제조되는 접착성 조성물의 경화가 용이하게 수행되지 못하는 단점이 있다.

바람직하게는 55℃에서 8000~45,000cP 이하인 것이 적용될 수 있으나, 가장 바람직하게는 10,000~30,000cP인 것이 적용되어 오르가노폴리실록산과 용이하게 반응될 수 있도록 한다.

이어서, 상기 폴리실록산은 Si-H관능기가 1분자 중에 3~200개가 포함될 수 있으며, 바람직하게는 4~150개가 포함되어 오르가노폴리실록산의 알케닐기와 하이드로실릴화부의 반응이 용이하게 수행될 수 있는 것이다.

이러한 폴리실록산의 분자구조는 직쇄상, 환상, 분지상, 삼차원 메쉬상 중 어느 구조일 수 있고, 직쇄상, 분지상 또는 삼차원 메쉬상 구조의 오르가노하이드로겐폴리실록산이거나 오르가노하이드로겐시클로필리실록산(즉, 오르가노하이드로겐실록산 단위만으로 이루어지는 환상 중합체)인 것으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.

나아가 중합도(분자 중의 규소 원자수)가 11 이상인 오르가노하이드로겐폴리실록산, 1 분자 중에 4개 이상의 Si-H 관능기를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하고, 특히 중합도(분자 중의 규소 원자수(가 11이상이고 1 분자 중에 4개 이상의 Si-H관능기를 함유하는 직쇄상, 환상, 분지상 또는 삼차원 메쉬상 구조의 오르가노하이드로겐폴리실록산으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 가장 바람직하나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

이때 폴리실록산 분자 중의 전체 탄소 원자수에 대한 규소(Si) 원자에 결합하는 전체 수소(H) 원자수의 비는 몰비로 H/C<0.6이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 0.25≤H/C≤0.4가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

만약, 몰비가 0.05 이하에서 반응이 늦게 수행되어 성형불량이 발생하는 경우가 있고, 0.6 이상일 경우, Si-H 관능기의 밀도가 높아 발포되어 버리는 단점이 있다.

따라서 본 발명에 적용되는 폴리실록산은 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 트리스(하이드로겐디메틸실록시)메틸실란, 트리스(하이드로겐디메틸실록시)페닐실란, 메틸하이드로겐시클로폴리실록산, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐폴리실록산, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸하이드로겐실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 디메틸실록산ㆍ메틸하이드로겐실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디페닐실록산ㆍ디메틸실록산 공중합체, 양쪽 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ메틸페닐실록산ㆍ디메틸실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디메틸실록산ㆍ디페닐실록산 공중합체, 양쪽 말단 디메틸하이드로겐실록시기 봉쇄 메틸하이드로겐실록산ㆍ디메틸실록산ㆍ메틸페닐실록산 공중합체, (CH₃)₂HSiO_1/2 단위와 (CH₃)₃ SiO_1/2 단위와 SiO_4/2 단위로 이루어지는 공중합체, (CH₃)₂HSiO_1/2 단위와 SiO_4/2 단위로 이루어지는 공중합체, (CH₃)₂HSiO_1/2 단위와 SiO_4/2 단위와 (C₆H₅)₃SiO_1/2 단위로 이루어지는 공중합체 등이나, 이들 각 예시 화합물에 있어서 메틸기의 일부 또는 전부가 에틸기, 프로필기 등의 다른 알킬기나 페닐기 등으로 치환된 것 등 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

한편, 베이스 조성물의 결속을 강화하고 결속된 상태를 유지시키기 위하여 팽창질석, 규조토를 순차적으로 부가하여 결속을 가속하고 결속된 상태를 유지시킨다.

상기 팽창질석은 다공질이고 끈적한 성질로 인해서 서로 뭉치려는 특성이 있는 것으로, 바람직하게는 상기 팽창질석은 베이스 조성물의 전체 중량 100중량부에 대해 20~40중량부를 혼합하고, 보다 바람직하게는 팽창질석간의 가교 역할을 위한 펄라이트를 팽창질석의 혼합 중량 100중량부에 대해 10~30중량부 더 혼합하는 것이나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

그리고, 상기 규조토는 단세포 조류인 규조의 유산질 유해가 바다나 호수 바닥에 쌓여서 생성된 퇴적물로 주로 무기화합물인 실리카(Sio²) 성분으로 구성되어 있으며, 탈취, 단열, 습도 조절 등의 다양한 성능을 가질 뿐 아니라 우수한 난연성을 가지고 있다.

한편, 산화철, 산화타이타늄, 황화카드뮴, 카드뮴셀레나이드, 산화크로뮴, 헥사시아노철산철칼륨, 카본블랙, 탄산칼슘 중 적어도 하나 이상을 포함하는 무기안료;와, 구연산, 타르타르산, 붕산, 클루콘산 및 이들 각각의 금속염 중 적어도 하나 이상을 포함하는 응결지연제;와, 활성실리카 분말과 메타카올린 중 적어도 하나 이상을 포함하는 내구성 증진제가 더 부가될 수 있다.

상기 무기안료는 원하는 색상에 따라 어느 하나를 선택하거나 둘 이상을 조압하여 사용할 수 있는 것으로, 베이스 조성물과 난연성 조성물을 혼합한 전체 조성물의 100중량부에 대하여 5~10중량부를 투입한다.

상기 응결지연제는 응결과 초기 경화를 늦추기 위한 것으로, 베이스 조성물과 난연성 조성물을 혼합한 전체 조성물의 100중량부에 대하여 2~5중량부를 투입한다.

상기 내구성 증진제는 각 조성물의 열적 안정성을 도모하고 나아가 화학적 가교밀도를 높이기 위하여 투입되는 것으로, 베이스 조성물과 난연성 조성물을 혼합한 전체 조성물의 100중량부에 대하여 5~10중량부를 투입한다.

추가되는 조성물을 통해 준불연의 특성을 보다 강화하고, 동시에 단열성을 가지도록 형성되며 유해물질이 방출되지 않는 친환경 소재이다. 한편, 실내의 마감재로 사용되는 경우 상기 규조토의 혼합 비율을 증가시켜 습도 조절 효과를 상승시킴으로써 실내 공간의 습도를 조절하는 효과를 기대할 수 있다.

그리고, 상기 오르가노폴리실록산과 폴리실록산의 반응과, 상기 무기안료, 응결지연제, 내구성 증진제의 반응이 용이하게 수행될 수 있도록 부가반은 촉매제가 더 포함될 수 있다. 바람직하게는 부가반응 촉매는 백금계 또는 팔라듐계 촉매 중 선택되는 어느 하나가 포함될 수 있다.

여기서 백금계 부가반응 촉매제로는 백금흑, 염화 제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올과의 반응물, 염화백금산과 올리펜류와의 착체, 염화백금산과 비닐실록산과의 착체, 백금 비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 공지된 백금속 금속 촉매 중 선택되는 어느 하나가 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.

이때, 전체 접착제 조성물의 100중량부에 대해 상기 오르가노폴리실록산 10~90질량부, 폴리실록산 10~90질량부가 포함되고, 상기 베이스 조성물의 100중량부에 대해 20~30중량부가 포함되며, 인장강도는 2~10MPa으로 구성된다.

바람직하게는 전체 접착성 조성물 100중량부에 대해, 오르가노폴리실록산 40~60중량부, Si-H결합을 포함하는 폴리실록산 40~60중량부를 포함한다.

만약, 오르가노폴리실록산의 함량이 10중량부 미만으로 포함될 경우, 가교제의 함량이 저게 포함되어 균일한 접착이 수행되지 못하고, 90중량부 이상으로 포함될 경우, 경화가 느리게 수행되어 작업시간이 현저히 늘어나며 경화 중 일부가흘러내림으로써 경화 후 두께가 균일하게 형성되지 못하는 단점이 있다.

그리고 폴리실록산의 함량이 10중량부 미만으로 포함될 경우, 최종 제조되는 접착제의 경화시간이 길게 수행되어 도포부위에 접착제 경화시간에 의해 최종 공정 시간이 늘어나는 단점이 있고, 90중량부 이상으로 포함될 경우 접착제를 혼합하는 과정에서 기포가 발생하여 균일한 접착이 수행되지 못하는 단점이 있다.

그리고, 오르가노폴리실록산과 폴리실록산 및 촉매로서 백금계 또는 팔라듐계 촉매 중 선택되는 어느 하나를 포함하는 부가반응 촉매를 혼합시킬 수 있다.

상기 부가반응 촉매는 전체 조성물 100중량부에 대하여, 10중량부 이하가 포함될 수 있다.

만약, 부가반응 촉매가 10중량부 이상 포함될 경우, 부가반응 촉매의 양에 따라 수율은 떨어지고, 제조단가가 높아지는 단점이 있다.

여기서, 상기 오르가노폴리실록산과 폴리실록산와 부가반응 촉매를 혼합하는 과정은 40~200℃에서 2시간 이하로 수행될 수 있다.

만약, 40℃이하에서 수행될 경우, 낮은 온도에 의해 각 조성물의 점도가 높아짐으로써 혼합이 용이하게 수행되지 못하는 단점이 있고, 200℃이상에서 수행될 경우, 고온을 유지하기 위한 유지비용이 높아짐으로써 제조단가가 상승하는 단점이 있다.

그리고, 2시간 이상 혼합이 수행될 경우, 혼합시간에 의해 최종 제조시간이 길어지게 되어 생산수율이 저하되는 단점이 있다.

이어서, 상기 접착성 조성물 혼합 단계에는 최종 조성되는 조성물의 색상을 형성하기 위한 안료를 첨가하는 안료 혼합 단계(S41)와, 내부식성 및 내항균성을 높이기 위한 첨가제를 혼합하는 첨가제 혼합 단계(S42)가 더 포함될 수 있다.

상기 안료는 다양한 색상의 염료를 추가하거나 야광 또는 형광색의 안료가 포함될 수 있고, 바람직하게는 빛을 반시키는 글라스비드를 포함하여 상기 토르말린이 포함된 베이스 조성물을 보는 각도에 따라 다른 색상으로 발현될 수 있도록 한다.

이러한 안료는 전체 접착성 조성물 100중량부에 대해 5~20중량부가 더 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

만약 안료가 전체 접착성 조성물 100중량부에 대해 5중량부 미만으로 포함될 경우, 소량의 안료이기 때문에 빛을 반사시키는 효과를 기대할 수 없고, 10중량부 이상으로 포함될 경우 다량의 안료에 의해 빛 반사가 강하게 발생함으로써 보행자, 운전자의 눈부심을 발생시키는 단점이 있다.

상기 첨가제는 규불화염 분말 또는 규불화염 수용액 중 선택되는 어느 하나로서, 상기 규불화염에 의하여 최종 제조되는 접착제가 곰팜이에 대한 내식성이 향상될 수 있는 장점이 있다. 이를 통해 장마와 같은 외부 환경 변화에 의해 습기에 의한 곰팡이의 발생 및 확산을 최소화하여 이로 인한 부식 또는 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이러한 첨가제는 규불화염 분말인 경우 전체 접착성 조성물 100중량부에 대하여 0.05~5중량부가 포함될 수 있고, 규불화염 수용액이 적용될 경우 1~10중량부가 더 포함될 수 있다.

첨가제의 혼합 중량부는 규불화염 분말이 0.05중량부 또는 규불화염 수영액 1중량부 미만으로 포함되는 경우 습기에 대한 항곰팡이성이 충분히 규현되지 못하여 곰팡이에 의한 손상을 방지할 수 없고, 규불화염 분말 5중량부 또는 규불화염 수용액 10중량부 이상으로 포함될 경우 배합비에 의해 접착강도가 저하될 수 있는 단점이 있다.

이어서 규불화염 수용액은 10~20중량%의 농도인 것이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다. 만약 규불화염 수용액의 농도가 10중량%의 농도 미만인 것이 적용될 경우 낮은 규불화염 농도에 의해 항곰팡이성이 저하되는 단점이 있고, 20중량% 이상인 것이 적용될 경우 제조단가가 높아지는 단점이 있다.

다음 혼합된 재료를 성형기에 투입하여 발포 성형하는 발포 성형 단계(S50)는, 혼합된 재료를 성형기에 투입하여 발포 성형하는 단계이다.

그리고, 발포 성형된 재료를 압출기에 투입하여 길이 방향으로 연속적으로 제조하는 압출(壓出) 단계(S60)를 통해 발포 성형된 재료를 설계화된 형태에 맞추어 연속적으로 제조하고 소정길이로 절단하여 최종 제품을 형성한다.

이때, 압출 단계(S60)에서는 최종 제품의 표면에 미끄럼 방지를 위한 엠보싱을 더 형성할 수 있고, 이러한 엠보싱은 표면에서 상방으로 돌출된 반구형의 돌기가 일정 간격으로 다수개 배치되거나 도 2에 도시된 바와 같이 형성된 최종 제품이 천연 목재의 질감을 가지도록 나무무늬 형태로 형성될 수 있다.

한편, 상기 압출 단계(S60)에서는 최종 성형 제품이 수직 기둥 또는 수평 휀스 등과 같이 길이 방향으로 연속된 제품인 경우 수직도 및 내구도 보강을 위한 보강재가 더 배치되는 보강재 배치 단계(S61)가 더 포함된다.

이러한 보강재는 수직도와 내구도 보강을 위해 금속재 또는 합성수지재로 이루어질 수 있고 바람직하게는 내부식성이 강한 스테인레스 또는 스테인레스합금으로 구성되거나 강관으로 이루어지고 표면을 내부식성 도금 처리가 된 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법
S10 : 베이스 조성물 조성단계
S20 : 베이스 조성물 펠릿화 단계
S30 : 난연성 조성물 혼합 단계
S40 : 접착성 조성물 혼합 단계
S41 : 안료 혼합 단계
S42 : 첨가제 혼합 단계
S50 : 발포 성형 단계
S60 : 압출(壓出) 단계
S61 : 보강재 배치 단계

Claims

베이스 조성물 조성단계(S10);
조성된 베이스 조성물을 펠릿 형태로 가공하는 베이스 조성물 펠릿화 단계(S20);
펠릿화된 베이스 조성물에 난연성 조성물을 혼합 하는 난연성 조성물 혼합 단계(S30);
펠릿화된 베이스 조성물에 접착성 조성물을 혼합 하는 접착성 조성물 혼합 단계(S40);
혼합된 재료를 성형기에 투입하여 발포 성형하는 발포 성형 단계(S50); 및
발포 성형된 재료를 압출기에 투입하여 길이 방향으로 연속적으로 제조하는 압출(壓出) 단계(S60);를 포함하되,
상기 베이스 조성물은,
복합파이버와, 폴리올레핀(polyolefin)과 탄산칼슘(CaCo3)를 혼합한 칼페트를 포함하며, 전체 베이스 조성물 100중량부에 대해 복합파이버는 70~90중량부, 칼페트 10~30중량부가 포함되고,
상기 난연성 조성물은,
분말형태이고 마찰에 의해 결정 양끝이 양(+)과 음(-)의 전기를 띠는 전기분극을 내포한 토르말린; 수용성 수지류; 폴리카본산계 분산제; 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 폴리에스테르수지, 알킷수지, 실리콘수지, 에폭시수지 군에서 선택된 하나인 열경화성수지; 인/할로겐 난연제, 인/질소 난연제 중 선택된 어느 하나인 인계난연제;를 포함하며,
각 조성물은 전체 난연성 조성물 100중량부에 대해 토르말린 30~45중량부, 수용성 수지류 10~20중량부, 분산제 5~7중량부, 열경화성수지 10~15중량부, 인계난연제 10~15중량부가 포함되고, 상기 베이스 조성물 100중량부에 대해 30~40중량부 포함된 것을 특징으로 하는 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 접착성 조성물은,
알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 포함하는 오르가노폴리실록산; 및 Si-H결합을 1분자 중에 2개 이상 포함하는 폴리실록산;을 포함하며, 각 조성물은 전체 접착성 조성물 100중량부에 대해 오르가노폴리실록산 10~90질량부, 폴리실록산 10~90질량부가 포함되고, 상기 베이스 조성물의 100중량부에 대해 20~30중량부가 포함되며, 인장강도는 2~10MPa인 것을 특징으로 하는 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 토르말린은,
루벨라이트(Rubellite), 시베라이트(Siberite), 인디콜라이트(Indicolite), 버델라이트(Verdelite), 파티 컬러드(Parti-Colored), 드라바이트(Dravite), 쇼를(Schorl), 워터멜론(Watermelon) 중에서 선택된 하나 또는 다수의 조합인 것을 특징으로 하는 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법.
청구항 1 또는 2에 있어서, 접착성 조성물 혼합 단계(S40) 이후에는
안료를 첨가하는 안료 혼합 단계(S41);와,
내부식성을 향상시키기 위한 첨가제 혼합 단계(S42);가 더 포함되되,
상기 안료는,
빛을 반사시키는 글라스비드를 포함하고,
상기 첨가제는,
규불화염 분말 또는 규불화염 수용액 중 선택되는 어느 하나이고,
상기 안료와 첨가제는 전체 접착성 조성물 100중량부에 대하여 안료는 5~20중량부, 첨가제는 규불화염 분말인 경우 0.05~5중량부, 규불화염 수용액인 경우 1~10중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 합성섬유를 이용한 건물 내부 및 외부용 마감재의 제조방법.