KR102076095B1 - 방화 및 방열용 불연 시이트 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트는 시이트 형상의 광물성 울(20) 사이에 바인더에 의해 팽창흑연 입자(31)가 접착되어 팽창흑연층(30)을 형성하고, 상기 광물성 울 사이에 형성된 팽창흑연층이 하나 이상이고, 상기 광물성 울의 양쪽 외부 표면에는 커버직물(10a, 10b)이 접착된다. 광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울이 바람직하게 사용된다. 광물성 울(20)은 시이트 형상의 부직포로서 1∼50 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 팽창흑연은 탄소 성분이 90 % 이상이고, 입자크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포배율을 갖는다. 본 발명의 다른 구체예는 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재(300)를 제공한다. 본 발명은 광물성 울(20) 시이트에 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 불연 충진재(300)를 최소한 2개층 이상으로 적층하고, 양 표면에 커버직물(10a, 10b)을 접착하여 본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트를 제공한다.

Description

방화 및 방열용 불연 시이트 및 그 제조 방법{Nonflammable Sheet for Fire Prevention and Heat Protection and Method of Same}
본 발명은 화재시 화염과 열을 차단하거나 보일러나 용광로와 같은 고온의 열원으로부터 열을 차단하기 위한 방화 및 방열용 불연 시이트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 가요성이 있어서 취급이 용이하고, 방화문을 비롯하여 설치 장소의 구조나 형상에 관계없이 설치가 용이한 방화 및 방열용 불연 시이트에 관한 것이다. 본 발명은 상기 불연 시이트를 제조하는 방법도 포함한다. 본 발명은 또한 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재도 포함한다.
각종 빌딩을 비롯하여 지하철과 같은 지하공간에는 화재시 화염과 열을 차단하기 위한 방화문이 필요한 위치에 설치된다. 이제까지 설치되고 있는 방화문은 내부에 유리섬유와 같은 불연재가 삽입된 철판구조물이 주류를 이루고 있다. 이들 철판구조물 방화문은 설치비도 많이 들고 설치도 용이하지 않은 결점이 있다. 또한 철판구조물은 통기가 되지 않기 때문에 폐쇄공간인 경우 질식사할 우려도 있다. 대형화재의 경우에는 철판구조물도 고열에 의해 녹아 내려 방화문으로서의 역할을 하지 못하는 되기도 한다.
공개특허 특2001-0079505에는, 화재구역 내에서 화염과 연기를 막기 위해 금속케이스 유리판으로 구성된 방화문 또는 방화창에 관한 것으로, 모듈식 구조로서, 적어도 하나의 문짝으로 구성되고, 이 문짝은 단면에 의해 일정거리를 유지하는 유리판으로 이루어지며, 이때 유리판은 거의 문짝 모서리에 다다르고 공동단면으로써 구성된 단면은 케이스와 이어지고, 유리판 사이에 투명한 방화소재를 내장한 구조물이 개시된다.
특허 제1110657호는 하니컴, 및 상기 하니컴 양측에 결합되고, 난연성 수지 조성물에 함침 처리된 무기 섬유로 이루어지며, 복수개의 층으로 형성되는 프리프레그를 포함하며, 상기 난연성 수지 조성물은 에폭시 수지, 실란에 의하여 개질된 무기계 난연제 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 방화문을 개시한다.
특허 제1508989호는 유리섬유를 여러겹 겹쳐 만든 글라스 울 보드, 상기 글라스 울 보드의 양면에 공기가 침투하지 못하도록 접착되는 단열필름, 상기 글라스 울 보드 양면에 접착제를 도포한 후 적층되어 결합되는 하니콤, 및 상기 하니콤을 액상의 접착제가 충전된 접착제통에 함침시켜 유동성이 유지된 상태에서 글라스울 보드에 접착될 때 접착제가 일부 흘러내리면서 굳어져 도톰하게 형성되는 접착제구를 포함하여 이루어진 방화문용 하니콤 모듈을 개시한다.
또한 제철소의 용광로, 화력발전소의 연소로, 기타 각종 보일러는 고온의 열이 발생하므로, 그 주변에 방열 및 방화벽을 설치하여 열을 차단할 필요가 있다. 종래의 일반적인 방열 및 방화벽으로는 열원 주위의 적절한 위치에 내화벽돌과 같은 불연재를 이용하여 방화벽을 설치하는 것이다. 그러나 이러한 방화벽도 설치비용이 많이 들고 설치장소에 따라 제약이 따르기도 한다.
공개특허 제2010-0015536호는 방화벽에 고정된 신장되는 C형 부재를 가지며, 상기 C형 부재는 내부에 형성된 종방향 슬롯을 가지며, 상기 C형 부재는 평면 부재에 평행한 평면으로 C형 부재로부터 횡방향으로 돌출되는 종방향으로 전개되는 플랜지를 가지는 방화벽을 개시한다.
본 발명자는 목재, 합판, 스티로폼 등과 같은 각종 가연성 단열재로 시공된 건축물의 벽면, 바닥면, 천정 등에 접착하여 사용하거나 목재, 합판, 스티로폼 등과 같은 각종 가연성 단열재에 접착하여 불연성을 부여할 수 있는 불연 건축재료를 제조할 수 있는 불연 시이트를 개발하여 특허출원 제2018-20694호로 특허출원하기도 하였다. 그러나, 이 특허출원의 불연 시이트는 표피층을 구성하는 한 쌍의 유리섬유 직물 사이에 실란 화합물과 팽창흑연(expandable graphite)을 포함하는 불연층(30)이 일체로 접합되어 구성되는 것으로, 이 불연 시이트를 방화문이나 방화벽으로 사용할 수는 없다.
본 발명자는 가요성이 있어서 롤(roll) 형태로 권취가 가능하고, 800 ℃ 이상 1,350 ℃에서도 용융되거나 연소되지 않는 취급이 용이하고, 설치 장소의 구조나 형상에 관계없이 설치가 용이한 방화문 또는 방화벽으로 사용될 수 있는 본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트를 개발하기에 이른 것이다. 본 발명은 또한 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재도 포함한다.
본 발명의 목적은 800 ℃ 이상 1,350 ℃에서도 용융되거나 연소되지 않고 화염과 고온의 열을 차단할 수 있는 새로운 방화 및 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 롤(roll) 형태로 권취가 가능하여 취급이 용이하고, 설치 장소의 구조나 형상에 관계없이 설치가 용이한 방화 및 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 방화문 또는 방화벽으로 사용될 수 있는 방화 및 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 화염과 고온의 열은 완벽하게 차단되지만, 공기는 투과할 수 있는 방화 및 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 방화 및 방열용 불연 시이트를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트는 시이트 형상의 광물성 울(20) 사이에 바인더에 의해 팽창흑연 입자(31)가 접착되어 팽창흑연층(30)을 형성하고, 상기 광물성 울 사이에 형성된 팽창흑연층이 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 광물성 울의 양쪽 외부 표면에는 커버직물(10a, 10b)이 더 접착될 수 있다.
광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울이 바람직하게 사용된다. 광물성 울(20)은 시이트 형상의 부직포로서 1∼50 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 바인더는 광물성 울(20) 사이에 팽창흑연 입자를 접착시키기 위한 것으로 유기 바인더 또는 무기 바인더가 사용된다. 무기 바인더가 더 바람직하게 사용될 수 있다. 팽창흑연은 탄소 성분이 90 % 이상이고, 입자크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다. 광물성 울(20) 사이에 형성된 팽창흑연층(30)은 0.01∼2.0 mm의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
커버직물(10)은 광물성 울(20)을 지지하기 위한 역할을 하는 것으로, 일반 가연성 직물을 비롯하여 불연성 직물 모두 사용가능하다. 커버직물(10)은 제직된 직물뿐만 아니라 부직포도 사용가능하다. 유리섬유 직물은 유리섬유 부직포 또는 평직으로 제직된 유리섬유 직물이 모두 사용가능하며, 10∼1,000 g/m2의 단위중량과 0.01∼5.0 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트는 내부에 하나 이상의 지지 심재(40)를 더 포함할 수 있다. 지지 심재(40)는 불연 시이트에 형태성을 부여하기 위한 것으로, 유리섬유 부직포 또는 유리섬유 직물이 모두 사용가능하다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트는 광물성 울(20) 사이에 팽창흑연 분말 입자가 바인더에 분산된 팽창흑연 액상 조성물을 도포 또는 주입시켜 제조된다. 팽창흑연 액상 조성물을 도포 또는 주입시켜 팽창흑연층(30)이 형성된 시이트를 건조시키기 위한 건조공정이 부가될 수 있다.
다른 방법으로, 연속적으로 공급되는 바깥쪽에 커버직물(10)이 접착된 원료 롤(60)의 광물성 울(20) 표면에 바인더 분사장치(61)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고, 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(62)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시키고, 상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 커버직물(10)이 접착되지 않은 원료 롤(70)을 연속적으로 접착시키고, 상기 원료 롤(70) 표면에 바인더 분사장치(71)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고, 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(72)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시키고, 상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 커버직물(10)이 접착된 원료 롤(80)을 연속적으로 접착시켜서 2개층의 팽창흑연층(30)이 형성된 불연 시이트(100B)를 제조한다.
광물성 울(20) 사이에 팽창흑연층(30)을 형성하는 팽창흑연 액상 조성물은 실란 조성물(A), 물(B), 및 팽창흑연(C)의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실란 조성물은 100중량부의 실란 화합물에 0.3∼3.0 중량부의 초산, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 제조된다. 실란 화합물로는 메틸트리메톡시실란(CH3-Si-(OCH3)3) 또는 테트라에톡시실란(Si-(OC2H5)4)이 바람직하게 사용될 수 있다. 첨가제로는 페인트의 첨가물로 공지된 분산제, 소포제, 레벨링제 등이 사용될 수 있다. 물(B)은 실란 화합물, 초산, 및 첨가제를 균일하게 혼합하는 역할을 한다. 실란 조성물 100 중량부에 물 20∼60 중량부 및 팽창흑연 20∼150 중량부를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 물은 증점제를 더 포함할 수 있다. 즉, 물 대신에 증점제가 함유된 증점제 수용액을 사용할 수 있다. 증점제 수용액은 물 100 중량부에 증점제 3∼9 중량부를 포함한다. 증점제는 팽창흑연 입자를 균일하게 혼합하는 역할을 한다.
상기 팽창흑연 액상 조성물은 경화제 수용액을 더 함유할 수 있다. 경화제 수용액은 경화제와 물을 대략 1:1∼2로 혼합하여 제조한다. 경화제로는 알카리성 실란 화합물인 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(H2NC2H4HNC3H6-Si-(OCH3)3)이 바람직하게 사용된다. 경화제 수용액은 실란 조성물 100 중량부에 1∼7 중량부로 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트는 시이트 형상의 광물성 울(20) 사이에 바인더를 사용하지 않고 팽창흑연 입자를 투입하여 팽창흑연층(30)을 형성할 수도 있다.
본 발명의 다른 구체예는 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재(300)를 제공한다. 본 발명의 방화 및 방열용 불연 충진재는 10∼100 mm 두께의 광물성 울(20) 시이트에 5∼200 중량%에 해당하는 팽창흑연 입자(31)를 균일하게 분포되도록 삽입시킨 것을 특징으로 한다. 상기 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 광물성 울(20) 시이트에 액상의 바인더를 분사시켜 팽창흑연 입자(31)가 광물성 울 표면에 부착되게 할 수 있다. 액상의 바인더는 삽입된 팽창흑연과 동일한 중량으로 사용되는 것이 바람직하다.
광물성 울(20) 시이트에 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 불연 충진재(300)를 최소한 2개층 이상으로 적층하고, 양 표면에 커버직물(10a, 10b)를 접착하여 본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트를 제조할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 800 ℃ 이상 1,350 ℃에서도 용융되거나 연소되지 않고 화염과 고온의 열을 차단할 수 있고, 롤(roll) 형태로 권취가 가능하여 취급이 용이하고, 설치 장소의 구조나 형상에 관계없이 설치가 용이하며, 화염과 고온의 열은 완벽하게 차단되지만, 공기는 투과할 수 있는 방화문 또는 방화벽으로 사용될 수 있는 방화 및 방열용 불연 시이트를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 불연 시이트(100)의 개략적인 단면을 도시하는 단면도로서, 도 1(a)는 하나의 팽창흑연층(30)이 형성되고, 도 1(b)는 2개의 팽창흑연층(30a, 30b)이 형성되고, 도 1(c)는 3개의 팽창흑연층(30a, 30b, 30c)이 형성되고, 도 1(d)는 하나의 팽창흑연층(30)이 형성되고 커버직물이 부착되지 않은 불영 시이트의 단면도이다.
도 2는 지지 심재(40)가 삽입된 두 구체예의 불연 시이트(200A, 200B)의 단면을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1(a)의 불연 시이트(100A)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1(b)의 불연 시이트(100B)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1(b)의 불연 시이트(100B)의 한쪽 면에 토치(torch)를 접촉하여 시간 경과에 따라 팽창흑연층(30a, 30b)이 발포되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 광물성 울(20) 시이트에 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 불연 충진재(300)의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 불연 충진재(300)가 방화철문(80)에 충진되어 발포 전후의 단면을 개략적인 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6의 불연 충진재(300) 2개층이 적층되고, 양 표면에 커버직물(10a, 10b)를 접착하여 제조된 방화 및 방열용 불연 시이트의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8의 불연 시이트가 발포된 후의 단면을 개략적인 도시한 단면도이다.
본 발명은 화재시 화염과 열을 차단하거나 보일러나 용광로와 같은 고온의 열원으로부터 열을 차단하기 위한 방화 및 방열용 불연 시이트에 관한 것으로, 가요성이 있어서 취급이 용이하고, 방화문을 비롯하여 설치 장소의 구조나 형상에 관계없이 설치가 용이한 방화 및 방열용 불연 시이트에 관한 것이다. 본 발명은 또한 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재도 포함한다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트(sheet)는 시이트 형상의 광물성 울(20) 사이에 바인더에 의해 팽창흑연 입자(31)가 접착되어 팽창흑연층(30)이 형성되는 것을 특징으로 한다. 광물성 울 시이트 사이에 형성된 팽창흑연층(30)이 하나 이상이고, 상기 광물성 울의 양쪽 외부 표면에는 커버직물(10a, 10b)이 접착될 수 있다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 불연 시이트(100A, 100B, 100C, 100D)의 개략적인 단면을 도시하는 단면도이다. 도 1(a)는 하나의 팽창흑연층(30)이 형성되고, 도 1(b)는 2개의 팽창흑연층(30a, 30b)이 형성되고, 도 1(c)는 3개의 팽창흑연층(30a, 30b, 30c)이 형성되고, 도 1(d)는 하나의 팽창흑연층(30)이 형성되고 커버직물이 접착되지 않은 불연시이트의 단면도이다.
광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울이 바람직하게 사용된다. 광물성 울(20)은 시이트 형상의 섬유가 적층된 부직포로서 1∼50 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
글라스 울(glass wool)은 건축물 내벽, 외벽, 샌드위치 판넬 등 다양한 용도의 단열, 불연, 흡음재로 전세계에서 광범위하게 사용되고 있는 소재로, 파유리와 같은 유리원료를 용융하여 만든 무기질 섬유이다. 글라스 울은 유연하고 부드러운 섬유가 섬세하게 집면되어 단열 및 흡음성능이 뛰어나며, 불연성이 뛰어난 인조광물 섬유로 화재에 강하고 건축용도에 따라 다양한 형태로 생산, 사용되기 때문에 불연, 단열, 보온, 보냉, 흡음을 요구하는 건축물에 다양하게 사용괴고 있다. 글라스 울은 800 ℃ 정도에서 용융되어 녹아내린다.
미네랄 울(mineral wool)은 규산칼슘계의 광석을 1600 ℃의 고온에서 용융시켜 만든 무기질의 인조광물섬유 단열재로, 섬유가 유연하고 복원력이 우수하며 열전도율이 낮아 에너지절감이 우수하여 건축물의 내화, 흡음, 단열은 물론 보온, 보냉 농업용에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
초고온 내화 단열재인 세라크 울(cerak wool)은 최첨단 섬유화 설비를 이용해 스피닝(spinning) 공법으로 제조하며 세라믹 파이버(ceramic fiber)라고 부른다. 주원료인 고순도의 실리카(모래), 알루미나를 용융해 섬유화시킨 제품으로 단열 성능이 매우 뛰어나다. 주로 발전소 및 제철, 제강, 화학제품을 생산하는 플랜트의 고온 부위 단열재로 사용된다. KCC사의 친환경 세라믹 파이버인 세라크울 뉴바이오(Cerakwool New-Bio: 상품명)는 국내 최초로 최고 사용 온도가 1,260 ℃에 이르며, 특히 고온에서 제품 안정성과 열전도율이 우수한 KCC 세라크울 New-Bio α 1200 제품도 시중에서 이용가능하다.
광물성 울(20)은 일반적으로 유연성이 좋지 않다. 따라서 불연 시이트에 유연성을 부여하기 위하여 함성수지 단섬유를 혼합하여 사용할 수 있다. 합성섬유 단섬유가 광물성 울과 혼합되어 불연 시이트에 유연성을 부여하는 것이다. 합성수지 단섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스터 등의 단섬유가 사용될 수 있고, 30 중량%까지 사용될 수 있다. 물론 화재시에는 합성섬유 단섬유가 연소되거나 용융되지만, 광물성 울이 불연 시이트의 형상을 유지하기 때문에 큰 문제가 없다. 합성섬유 단섬유가 연소되는 경우 유독가스도 발생하지만, 상대적으로 소량이기 때문에 치명적인 문제는 없다.
본 발명에서 사용되는 바인더는 광물성 울(20) 사이에 팽창흑연 입자를 접착시키기 위한 것으로 유기 바인더 또는 무기 바인더가 사용된다. 무기 바인더가 더 바람직하게 사용될 수 있다. 유기 바인더는 화재시 연소과정에서 유독가스가 발생할 수 있지만, 소량이기 때문에 치명적인 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 팽창흑연은 탄소 성분이 90% 이상이고, 입자크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다. 광물성 울(20) 사이에 형성된 팽창흑연층(30)은 0.01∼2.0 mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
커버직물(10)은 광물성 울(20)을 지지하기 위한 역할을 하는 것으로, 일반 가연성 직물을 비롯하여 불연성 직물 모두 사용가능하다. 광물성 울(20)을 지지할 수 있는 합성수지 필름도 사용가능하다. 커버직물(10)은 제직된 직물뿐만 아니라 부직포도 사용가능하다. 유리섬유 직물은 유리섬유 부직포 또는 평직으로 제직된 유리섬유 직물이 모두 사용 가능하며, 10∼1,000 g/m2의 단위중량과 0.01∼5.0 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트는 내부에 하나 이상의 지지 심재(40)를 더 포함할 수 있다. 지지 심재(40)는 불연 시이트에 형태성을 부여하기 위한 것으로, 유리섬유 부직포 또는 유리섬유 직물이 모두 사용가능하다.
도 2는 지지 심재(40)가 삽입된 두 구체예의 불연 시이트(200A, 200B)의 단면을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 2(a)는 심재(40)가 팽창흑연층(30)과 광물성 울(20b) 사이에 삽입되고, 도 2(b)는 심재(40)가 광물성 울 20b와 20c 사이에 삽입된다. 도 2의 (A)와 (B)는 예시적인 것으로, 이 외에도 다양한 구조로 심재(40)가 삽입될 수 있다.
본 발명의 도 1(a)의 불연 시이트는 바깥쪽에 커버직물(10)이 접착된 광물성 울(20) 사이에 팽창흑연 분말 입자가 바인더에 분산된 팽창흑연 액상 조성물을 도포 또는 주입시켜 제조된다. 팽창흑연 액상 조성물을 도포 또는 주입시켜 팽창흑연층(30)이 형성된 시이트를 건조시키기 위한 건조공정이 부가될 수 있다.
도 3은 도 1(a)의 불연 시이트(100A)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한다. 롤(roll) 형태로 권취된 한 쌍의 광물성 울 섬유 직물(60)을 한 쌍의 가이드 롤(51)을 통하여 팽창흑연층(30)의 두께에 해당하는 간격을 유지하면서 일정한 속도로 공급한다. 동시에 상기 한 쌍의 광물성 울 섬유 직물(60) 사이에 팽창흑연층(30)을 형성하도록 바인더와 팽창흑연을 혼합한 액상의 조성물을 팽창흑연 액상 조성물 호퍼(56)로부터 공급한다. 액상 조성물은 호퍼(56)에 저장되어 일정한 속도로 공급된다. 상기 방법들은 모두 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
한 쌍의 광물성 울 섬유 직물(60) 사이에 형성된 팽창흑연층(30)을 경화함으로써 본 발명의 불연 시이트(100A)가 제조된다. 불연 시이트(100A)는 다수개의 가이드 롤(53, 55) 및 필요한 경우 히터(54)가 구비된 히팅 챔버(도시되지 않음) 등을 통과하여 롤 형태로 권취된다. 필요시, 상기 히터(54)가 구비된 챔버에서 50∼150 ℃의 온도에서 5∼15분 동안 통과시켜 경화시킨다. 상기 방법들은 모두 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
도 4는 도 1(b)의 불연 시이트(100B)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4에서는, 연속적으로 공급되는 바깥쪽에 커버직물(10b)이 접착된 원료 롤(60)의 광물성 울(20) 표면에 바인더 분사장치(61)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고, 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(62)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시킨다. 상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 커버직물이 접착되지 않은 원료 롤(70)을 연속적으로 접착시키고, 상기 원료 롤(70) 표면에 바인더 분사장치(71)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고, 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(72)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시킨다. 상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 커버직물(10a)이 접착된 원료 롤(80)을 연속적으로 접착시켜서 2개층의 팽창흑연층(30a, 30b)이 형성된 불연 시이트(100B)를 제조한다.
광물성 울(20) 사이에 팽창흑연층(30)을 형성하는 팽창흑연 액상 조성물은 실란 조성물(A), 물(B), 및 팽창흑연(C)의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실란 조성물은 100 중량부의 실란 화합물에 0.3∼3.0 중량부의 초산, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 제조된다. 실란 화합물로는 메틸트리메톡시실란(CH3-Si-(OCH3)3) 또는 테트라에톡시실란(Si-(OC2H5)4)이 바람직하게 사용될 수 있다. 첨가제로는 페인트의 첨가물로 공지된 분산제, 소포제, 레벨링제 등이 사용될 수 있다. 물(B)은 실란 화합물, 초산, 및 첨가제를 균일하게 혼합하는 역할을 한다. 실란 조성물 100 중량부에 물 20∼60 중량부 및 팽창흑연 20∼150 중량부를 함유하는 것이 바람직하다. 실란 조성물(A) 100 중량부당 팽창흑연(C)을 20 중량부 이하로 포함시키면 화재시에 충분한 발포흑연층이 형성되지 않아서 열과 화염을 충분히 차단할 수 없다. 반면, 실란 조성물(A) 100 중량부당 팽창흑연(C)을 150 중량부 이상으로 포함시키면 팽창흑연을 불필요하게 많이 사용하게 되어 제조원가를 상승시킨다.
상기 물은 증점제를 더 포함할 수 있다. 즉, 물 대신에 증점제가 함유된 증점제 수용액을 사용할 수 있다. 증점제 수용액은 물 100 중량부에 증점제 3∼9 중량부를 포함한다. 증점제는 팽창흑연 입자를 균일하게 혼합하는 역할을 한다.
상기 팽창흑연 액상 조성물은 경화제 수용액을 더 함유할 수 있다. 경화제 수용액은 경화제와 물을 대략 1:1∼2로 혼합하여 제조한다. 경화제로는 알카리성 실란 화합물인 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(H2NC2H4HNC3H6-Si-(OCH3)3)이 바람직하게 사용된다. 경화제 수용액은 실란 조성물 100 중량부에 1∼7 중량부로 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트(100)는 시이트 형상의 광물성 울(20) 사이에 바인더를 사용하지 않고 팽창흑연 입자를 투입하여 팽창흑연층(30)을 형성할 수도 있다. 이 경우는 바인더를 사용하는 경우와 비교하여 팽창흑연 입자의 고착력은 저하되지만, 울 섬유가 복잡하게 얽혀서 적층되는 구조를 이루고 있기 때문에, 울 섬유 사이에서 대부분의 팽창흑연 입자들이 고정된다.
도 5는 도 1(b)의 불연 시이트(100B)의 한쪽 면에 토치(torch)를 접촉하여 시간 경과에 따라 팽창흑연층(30a, 30b)이 발포되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5(a)와 같이, 커버직물(10a) 쪽에서 토치를 접촉시켜 가열하면 광물성 울(20a)을 통하여 열이 팽창흑연층(30a)에 전달된다. 온도가 180∼250 ℃에 이르면, 팽창흑연층(30a)이 발포되기 시작하여 도 5(b)와 같이 팽창된다. 팽창된 팽창흑연층(30a)이 열을 차단하는 역할을 한다. 계속하여 가열하면 열이 팽창흑연층(30b)에 전달되고, 온도가 180∼250 ℃에 이르면, 팽창흑연층(30b)은 발포되기 시작하여 도 5(c)와 같이 팽창된다. 이처럼 본 발명의 불연 시이트(100)는 팽창흑연층(30a)이 수십배로 발포되어 팽창하면서 열을 차단하는 원리를 이용한 것이다.
본 발명의 다른 구체예는 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재(300)를 제공한다. 도 6은 광물성 울(20) 시이트에 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 불연 충진재(300)의 개략적인 단면도이다.
도 6의 방화 및 방열용 불연 충진재(300)는 1∼100 mm 두께의 광물성 울(20) 시이트에 5∼200 중량%에 해당하는 팽창흑연 입자(31)를 균일하게 분포되도록 삽입시킨 것을 특징으로 한다. 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 광물성 울(20) 시이트에 액상의 바인더를 분사시켜 팽창흑연 입자(31)가 광물성 울 표면에 부착되게 할 수 있다. 액상의 바인더는 삽입된 팽창흑연과 동일한 중량으로 사용되는 것이 바람직하다.
도 6의 불연 충진재(300)는 광물성 울(20) 시이트를 좌우로 규칙적으로 흔들어주면서 상부에서 팽창흑연 입자(31)를 분사시켜 제조한다. 이렇게 함으로써, 팽창흑연 입자(31)가 광물성 울(20)의 섬유 사이에 고르게 분포할 수 있다. 팽창흑연 입자(31)가 광물성 울(20)의 섬유 사이에 고착되는 고착력을 높이기 위하여 팽창흑연 입자(31)를 분사시킴과 동시에 또는 팽창흑연 입자(31)를 분사시킨 후에 액상의 바인더를 분사시킬 수 있다. 이러한 공정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
도 6의 불연 충진재(300)는 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 불연 충진재로 사용된다.
도 7은 도 6의 불연 충진재(300)가 방화철문(80)에 충진되어 발포 전후의 단면을 개략적인 도시한 단면도이다. 도 7(a)와 같이, 밀폐된 방화철문(80) 내부에 불연 충진재(300)를 좌우측으로 공간(81)이 형성되도록 충진한다. 화재시에 가열되면, 충진재(300)가 가열되어 광물성 울(20)은 그대로 형태를 유지하지만, 울(20) 내부에 고착되었던 팽창흑연은 발포되어 도 7(b)와 같이 공간(81)을 채우게 된다. 즉 좌우측의 공간(81)은 발포된 팽창흑연층이 형성되어 열을 차단하게 된다.
본 발명의 다른 구체예의 불연 시이트는 광물성 울(20) 시이트에 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 불연 충진재(300)를 최소한 2개층 이상으로 적층하여 제조된다.
도 8은 도 6의 불연 충진재(300a, 300b) 2개층이 적층되고, 양 표면에 커버직물(10a, 10b)를 접착하여 제조된 불연 시이트의 개략적인 단면도이다. 2개층의 불연 충진재(300a, 300b)는 바인더 없이 그대로 적층되거나 또는 바인더를 사용하여 적층될 수도 있다. 3개층 이상의 불연 충진재가 적층되는 경우에도 동일한 방법으로 할 수 있다. 양 표면의 커버직물(10a, 10b)은 바인더를 이용하여 광물성 울(20) 시이트에 접착시키는 것이 바람직하다.
도 9는 도 8의 불연 시이트가 발포된 후의 단면을 개략적인 도시한 단면도이다. 화재시에 가열되면, 충진재(300a, 300b)가 가열되어 광물성 울(20a, 20b)은 그대로 형태를 유지하지만, 울(20a, 20b) 내부에 고착되었던 팽창흑연은 발포되어 팽창흑연 발포층(310)이 형성된다. 즉 팽창흑연 발포층(310)이 형성되어 열을 차단하게 된다.
본 발명은 화재시 화염과 열을 차단하는 방화문이나 방화벽으로 사용되거나 보일러나 용광로와 같은 고온의 열원으로부터 열을 차단하기 위한 방화 및 방열용 시이트로 사용될 수 있다. 본 발명의 불연 시이트는 가요성이 있어서 취급이 용이하고, 설치 장소의 구조나 형상에 관계없이 용이하게 설치할 수 있다. 본 발명의 불연 충진재는 방화문, 방화벽 또는 건축물 실내 칸막이 구조물 내부에 충진하여 방화 및 방열효과를 나타내는 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (22)

  1. 시이트 형상의 광물성 울(20) 사이에 바인더에 의해 팽창흑연 입자(31)가 접착되어 팽창흑연층(30)을 형성하고, 상기 광물성 울 사이에 형성된 팽창흑연층이 하나 이상이고,
    광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울을 포함하고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리에스터로부터 선택되는 합성수지 단섬유를 30중량%까지 함유하는 시이트 형상의 부직포로서 1∼50mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광물성 울의 양쪽 외부 표면에는 커버직물(10a, 10b)이 접착된 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팽창흑연층(30)은 바인더를 사용하지 않고 상기 광물성 울 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서, 상기 팽창흑연은 탄소 성분이 90 % 이상이고, 입자크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포배율을 갖는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 팽창흑연층(30)은 0.01∼2.0 mm의 두께를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  8. 제2항에 있어서, 상기 커버직물(10)은 제직된 직물, 부직포, 유리섬유 부직포, 유리섬유 직물, 또는 합성수지 필름이고, 10∼1,000 g/m2의 단위중량과 0.01∼5.0 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  9. 제7항에 있어서, 내부에 하나 이상의 지지 심재(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 지지 심재(40)는 불연 시이트에 형태성을 부여하기 위한 것으로, 유리섬유 부직포 또는 유리섬유 직물인 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트.
  11. 광물성 울(20) 사이에 실란 조성물(A), 물(B), 및 팽창흑연(C)으로 구성되고, 실란 조성물 100중량부에 물 20∼60중량부 및 팽창흑연 20∼150중량부를 함유하는 팽창흑연 액상 조성물을 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 팽창흑연 액상 조성물을 주입시켜 팽창흑연층(30)이 형성된 시이트를 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 실란 조성물은 100 중량부의 실란 화합물에 0.3∼3.0 중량부의 초산, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트의 제조 방법.
  15. 연속적으로 공급되는 원료 롤(60)의 광물성 울(20) 표면에 바인더 분사장치(61)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고;
    상기 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(62)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시키고;
    상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 원료 롤(70)을 연속적으로 접착시키고;
    상기 원료 롤(70) 표면에 바인더 분사장치(71)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고;
    분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(72)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시키고;
    상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 원료 롤(80)을 연속적으로 접착시키는;
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개층의 팽창흑연층(30)이 형성된 불연 시이트(100B)의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제조된 불연 시이트를 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 시이트의 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 1∼100mm 두께의 광물성 울(20) 시이트에 5∼200중량%에 해당하는 팽창흑연 입자(31)를 균일하게 분포되도록 삽입시키고, 상기 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 광물성 울(20) 시이트에 액상의 바인더를 분사시켜 팽창흑연 입자(31)가 광물성 울 표면에 부착되게 하고, 상기 광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울을 포함하고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리에스터로부터 선택되는 합성수지 단섬유를 30중량%까지 함유하는 시이트 형상의 부직포인 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 충진재.
  21. 제20항에 있어서, 상기 팽창흑연은 탄소 성분이 90 % 이상이고, 입자크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포배율을 갖는 것을 특징으로 하는 방화 및 방열용 불연 충진재.
  22. 광물성 울(20) 시이트에 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 제21항의 불연 충진재(300)를 최소한 2개층 이상으로 적층하고, 양 표면에 커버직물(10a, 10b)을 접착하여 본 발명의 방화 및 방열용 불연 시이트.
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JP2007530320A (ja) * 2004-03-26 2007-11-01 アズデル，インコーポレイティド 表面被覆を有する繊維強化熱可塑性プラスチックシート
KR101325919B1 (ko) * 2013-09-13 2013-11-07 (주)광림마린테크 선박 또는 해상구조물의 방화풍우밀 강재문

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