KR102092092B1

KR102092092B1 - 목재용 난연성 조성물 및 이를 이용한 난연성 목재 제조방법

Info

Publication number: KR102092092B1
Application number: KR1020190117460A
Authority: KR
Inventors: 최규술; 신장균
Original assignee: 최규술; 신장균
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-05-27

Abstract

본 발명은 목재용 난연성 조성물 및 상기 목재용 난연성 조성물을 이용한 난연성 목재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 화재 시 지속적인 난연 효과를 나타내며, 유독가스의 배출을 억제할 수 있는 목재용 난연성 조성물, 및 상기 목재용 난연성 조성물을 이용한 난연성 목재 제조방법에 관한 것이다.

Description

목재용 난연성 조성물 및 이를 이용한 난연성 목재 제조방법{FIRE RETARDANT COMPOSITION FOR WOOD AND MANUFACTURING METHOD OF FIRE RETARDANT WOOD USING THE SAME}

최근, 목재, 합판, 섬유판, 종이 등은 가구 및 건축 내외장재로 널리 이용되고 있다. 이 중에서, 목재는 썩거나 내화성이 떨어지는 단점을 갖지만 친환경 재료로 가장 손쉽게 접할 수 있어, 일상생활에서 건축 재료와 가구 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.

그러나, 상기 목재는 화재 시 연소되어 일산화탄소, 이산화탄소 등을 포함하는 유독가스를 발생시키며 순식간에 건물을 연소시켜 재산과 인명피해를 유발할 수 있다.

이에, 목조건축물 및 일반건축물의 화재 시 인명 및 재산상의 피해를 줄이기 위해 건축물 내외장재에 대한 규제가 강화되고 있으며, 이러한 내외장재는 화재 시 불길의 확산을 늦추거나 예방하기 위해 난연 재료, 준불연 재료, 불연 재료로 된 실내 마감재의 사용을 법으로 의무화하고 있다.

따라서, 상기 난연 재료, 준불연 재료, 불연재료는 화재 시 쉽게 인화되지 않아야 하며, 이들 재료로부터 발생되는 유독가스의 종류와 양이 최소화될 수 있어야 한다.

목재와 관련한 난연 재료는 주로 할로겐계 난연 조성물, 인계 난연 조성물, 및 무기계 난연 조성물과 고분자의 혼합물로 구성되어 있으며, 목재의 표면에 코팅하여 사용하는 것이 주류를 이루고 있는 실정이다.

그러나, 종래 난연 조성물들은 상기 목재의 표면에 난연 도막을 형성함으로써 난연성을 부여하고 있는 것으로서, 난연 조성물이 목재에 흡수되는 속도가 매우 느리고, 흡수량이 적으며, 그에 따라 화재 시 방염 정도의 효과에 그치는 수준이므로 화염 확산에 대한 충분한 억제를 할 수 없는 문제점을 가진다.

이에, 상기 뛰어난 난연성을 나타내어 화재 시 화염 확산을 효과적으로 방지하면서도, 유독가스를 방지하거나 또는 유독가스를 확산시키지 않을 수 있는, 난연성 목재 제조방법이 요구된다.

대한민국 등록특허공보 제10-1905682호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화재 시 지속적인 난연 효과를 나타내며, 유독가스의 배출을 억제할 수 있는 목재용 난연성 조성물, 및 상기 목재용 난연성 조성물을 이용한 난연성 목재 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.

상기 목적은, 목재를 준비하는 단계; 상기 목재의 표면에 직경 1 nm 내지 50 nm, 깊이 10 nm 내지 100 nm의 홀을 다수 형성하는 표면처리 단계; 상기 표면처리된 목재를 건조하여 함수율을 10% 이하로 조절하는 제1건조 단계; 상기 건조된 목재를 인산암모늄을 포함하는 난연성 조성물에 침지하는 단계; 상기 난연성 조성물에 침지된 목재를 12 시간 내지 36 시간 동안 양생하는 단계; 상기 양생한 목재를 건조하여 함수율을 15% 이하로 조절하는 제2건조 단계;를 포함하는, 난연성 목재 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

구체적으로, 상기 난연성 조성물은, 상기 건조된 목재 100 중량부 대비 증류수 50 내지 150 중량부, 인산암모늄 10 내지 30 중량부, 황산암모늄 1 내지 25 중량부, 옥살산암모늄제1수화물 5 내지 20 중량부, 분산제 0.5 내지 10 중량부, 및 침투제 0.01 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 침지 단계는 0.5 Mpa 내지 5 Mpa의 압력 범위에서 6 시간 내지 48 시간 동안 수행되며, 상기 양생 단계는 25℃ 내지 70℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.

바람직하게, 상기 난연성 조성물은, 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제 0.1 내지 10 중량부를 추가 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제는, Li₂O, Li₂CO₃, LiOH, LiNO₃, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물, 및 산화마그네슘을 포함할 수 있다.

본 발명은 난연성 목재 제조방법에 관한 것으로, 난연성 조성물을 목재에 침지시킴으로써 목재 내부로부터 난연 효과를 발생시킬 수 있으며, 이는 종래 도포 방식에 의해 제조되는 난연성 목재보다 화재 위험도를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 종래의 도포 방식에 의한 난연성 목재에 비해 주택, 건물의 연소를 방지할 수 있어 인명피해 및 대기오염 등을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명에 따르면, 목재의 표면에 직경 1 nm 내지 50 nm, 깊이 10 nm 내지 100 nm의 홀을 다수 형성함으로써, 상기 목재의 강도에 영향을 미치지 않으면서도 난연성 조성물을 효과적으로 목재 내에 침투시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 난연성 조성물로서 리튬 화합물 및 산화마그네슘을 포함하는 이산화탄소 흡착제를 추가 포함함으로써, 화재 시 발생할 수 있는 유독가스, 특히 이산화탄소를 흡수·흡착하여 화재 발생에 따른 유독가스 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 목재 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 목재의 열중량 분석 그래프를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 측면은, 목재를 준비하는 단계; 상기 목재의 표면에 직경 1 nm 내지 50 nm, 깊이 10 nm 내지 100 nm의 홀(hole)을 다수 형성하는 표면처리 단계; 상기 표면처리된 목재를 건조하여 함수율을 10% 이하로 조절하는 제1건조 단계; 상기 건조된 목재를 인산암모늄(ammonium phosphate)을 포함하는 난연성 조성물에 침지하는 단계; 상기 난연성 조성물에 침지된 목재를 12 시간 내지 36 시간 동안 양생하는 단계; 상기 양생한 목재를 건조하여 함수율을 15% 이하로 조절하는 제2건조 단계;를 포함하는, 난연성 목재 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 증류수, 인산암모늄, 황산암모늄(ammonium sulfate), 옥살산암모늄제1수화물[(NH₄)₂C₂O₄·H₂O], 분산제, 침투제, 및 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 모두 포함함에 따라, 종래 도포 방식에 의해 제조되는 난연성 목재 또는 이산화탄소 흡착제를 포함하지 않고 제조되는 난연성 목재와 비교하여 화재 시 화염 및 유독가스의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 목재의 표면에 직경 약 1 nm 내지 약 50 nm, 깊이 약 10 nm 내지 약 100 nm의 홀을 다수 형성함으로써, 상기 증류수, 인산암모늄, 황산암모늄, 옥살산암모늄제1수화물, 분산제, 침투제, 및 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 모두 포함하는 난연성 조성물을 상기 목재의 내부까지 효과적으로 침투시켜 난연 효과를 증대시킬 수 있다.

이하, 도 1을 통해, 본원의 일 실시예에 따른 난연성 목재 제조방법을 설명할 수 있다.

먼저, 목재를 세척 및 재단하여 준비한다. 일 실시예에 있어서, 상기 목재는 가구 및 건축물의 내외장재로 이용될 수 있는 종이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 소나무, 편백나무, 삼나무, 잣나무, 낙엽송, 은행나무, 소철, 느티나무, 상수리나무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 종을 포함할 수 있다.

다음으로, 준비된 목재의 표면에 직경 약 1 nm 내지 약 50 nm, 깊이 약 10 nm 내지 약 100 nm의 홀을 다수 형성하여 표면처리를 진행한다. 상기 목재의 표면에 다수의 홀을 형성함으로써 추후 첨가되는 난연성 조성물이 상기 목재의 내부까지 빠르게 침투할 수 있으며, 이에 따라 도포 방식으로 제조되는 난연성 목재 또는 표면처리를 진행하지 않고 제조되는 난연성 목재보다 화재 시 목재의 난연 효과가 향상될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 표면처리는 상기 목재의 일면, 또는 다수의 면에 수행되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 표면처리는 목재 표면에 홀을 형성할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 마이크로니들, 절삭기, 레이저, 펀칭기, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 홀은 약 1 nm 내지 약 50 nm의 직경을 가지는 것일 수 있다. 상기 홀의 직경이 약 1 nm 미만일 경우 상기 목재에 난연성 조성물이 침투되는 효과가 미미할 수 있으며, 직경이 약 50 nm를 초과할 경우 목재의 강도가 하락할 수 있으므로, 상기 홀의 직경은 약 1 nm 내지 약 50 nm인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 홀의 직경은 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 1 nm 내지 약 40 nm, 약 1 nm 내지 약 30 nm, 약 1 nm 내지 약 20 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 25 nm, 또는 약 25 nm 내지 약 50 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 홀의 깊이는 약 10 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 상기 홀의 깊이가 약 10 nm 미만일 경우 상기 홀을 통해 난연성 조성물이 침투되지 않을 수 있으며, 약 100 nm를 초과할 경우 목재의 강도가 하락할 수 있으므로, 상기 홀의 직경은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 70 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 50 nm 내지 약 100 nm인 것이 바람직하다.

다음으로, 표면처리된 목재를 열풍 건조, 동결 건조, 또는 자연 건조하여 함수율을 약 10% 이하로 조절한다. 상기 함수율이 약 10%, 구체적으로는 약 15%를 초과할 경우, 상기 목재 내부로 난연성 조성물의 함침이 불가능하므로, 상기 표면처리된 목재를 수분 함량이 약 10% 이하가 될 때까지 건조한다.

일 실시예에 있어서, 상기 함수율이 약 10% 이하로 건조된 목재를 인산암모늄을 포함하는 난연성 조성물에 침지시켜 상기 목재의 내부까지 난연성 조성물이 침투하도록 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 난연성 조성물은 상기 건조된 목재 100 중량부 대비 증류수 약 50 내지 약 150 중량부, 인산암모늄 약 10 내지 약 30 중량부, 황산암모늄 약 1 내지 약 25 중량부, 옥살산암모늄제1수화물 약 5 내지 약 20 중량부, 분산제 약 0.5 내지 약 10 중량부, 및 침투제 약 0.01 내지 약 5 중량부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 인산암모늄은 인산일암모늄[(NH₄)H₂PO₄], 인산이암모늄[(NH₄)₂HPO₄], 또는 인산삼암모늄[(NH₄)₃PO₄]을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 분산제는 상기 난연성 조성물의 구성 성분을 분산시키는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 폴리아크릴산염, 리그노설폰산염, 페놀설폰산염 또는 나프탈렌설폰산염, 에틸렌 옥사이드와 지방 알콜 또는 지방산 또는 지방 아민과의 중축합물, 치환된 페놀, 설포숙신산에스테르염, 타우린 유도체, 폴리옥시에틸화 알콜 또는 페놀의 인산 에스테르, 폴리올의 지방산 에스테르, 및 설페이트, 설포네이트 및 포스페이트 작용기를 가지는 상기 화합물들의 유도체, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 침투제는 모노에탄올 아민(Monoethanol amine), 트리에탄올 아민(triethanol amine), 모노이소프로판올 아민(monoisopropanol amine, C₃H₉NO), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 중에서 선택된 1종 이상의 C2 내지 C3의 알코올 아민, 및 수산화나트륨을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 침투제는 모노에탄올 아민 및 수산화나트륨의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 침지 단계는 약 0.5 Mpa 내지 약 5 Mpa의 압력 범위에서 약 6 시간 내지 약 48 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 침지 단계는 상기 난연성 조성물의 구성성분의 비율에 따라 그 압력 범위와 시간이 조절될 수 있으나, 구체적으로는 약 0.5 Mpa 내지 약 1.5 Mpa의 압력 범위에서 약 6 시간 내지 약 18 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 난연성 조성물은, 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제 약 0.1 내지 약 10 중량부를 추가 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 난연성 조성물이 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 상기 건조된 목재 100 중량부 대비 약 0.1 내지 약 10 중량부로 포함함에 따라, 상기 난연성 목재의 난연 효율이 향상되며, 화재 시 발생할 수 있는 유독가스, 구체적으로는 이산화탄소를 흡착하여 유독가스의 확산을 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제는 Li₂O, Li₂CO₃, LiOH, LiNO₃, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물, 및 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 이산화탄소 흡착제는 LiNO₃와 산화마그네슘의 혼합물인 LiNO₃-MgO를 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제는 Li₂O, Li₂CO₃, LiOH, LiNO₃, LiCl, LiBr, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 리튬 화합물 염 및 산화마그네슘을 혼합 및 소성하여 제조되는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제는 리튬 화합물 염을 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤, 산화마그네슘과 혼합하여 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도 범위에서 소성시켜 제조되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제는 약 200℃ 내지 약 800℃의 온도 범위에서 이산화탄소를 흡착하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제를 포함하는 난연성 조성물에 목재를 침지하여 난연성 목재를 제조할 경우, 화재 시 약 200℃ 내지 약 800℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 또는 약 400℃ 내지 약 600℃의 온도 범위에서 상기 난연성 목재의 이산화탄소 흡착제가 이산화탄소를 흡착할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제의 상기 리튬과 마그네슘의 원소비는 Mg:Li = 약 1: 약 1 내지 5일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 이산화탄소 흡착제의 상기 리튬과 마그네슘의 원소비가 변화함에 따라 상기 이산화탄소의 흡착 속도가 변화할 수 있으며, 구체적으로 상기 리튬의 원소비가 증가할 경우 이산화탄소의 흡착 속도가 빨라질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소 흡착제를 상기 건조된 목재 100 중량부 대비 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우, 이산화탄소 흡착 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 10 중량부를 초과하여 포함될 경우 상기 난연성 조성물이 상기 목재에 침지되는 정도가 감소할 수 있으므로, 상기 이산화탄소 흡착제는 상기 건조된 목재 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 10 중량부, 약 0.1 내지 약 5 중량부, 약 0.1 내지 약 1 중량부, 약 1 내지 약 10 중량부, 약 1 내지 약 5 중량부, 또는 약 5 내지 약 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 난연성 조성물에 침지한 목재를 양생한다. 일 실시예에 있어서, 상기 난연성 조성물에 침지한 목재는 약 25℃ 내지 약 70℃의 온도 범위, 구체적으로는 약 50℃의 온도 범위에서 양생되는 것일 수 있으며, 상기 양생은 상기 난연성 조성물이 상기 목재에 충분히 침지되어 난연 효과를 발생할 수 있도록 약 12 시간 내지 약 36 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 양생한 목재는 건조하여 함수율을 약 15% 이하로 건조함으로써 난연성 목재를 제조한다. 상기 난연성 조성물이 침지되어 있는 목재는 충분히 건조하지 않을 경우 추후 이용 과정에서 약한 강도를 나타내거나 곰팡이가 발생할 수 있으므로, 함수율을 약 15% 이하, 바람직하게는 약 10% 이하로 건조시켜 난연성 목재를 제조한다.

일 실시예에 있어서, 상기 양생한 목재를 건조하는 것은 열풍 건조, 동결 건조, 또는 자연 건조를 통해 수행될 수 있으며, 구체적으로는, 햇빛이 들지 않는 실온 온도 범위에서 자연 건조를 통해 약 12 시간 내지 약 72 시간 동안 건조하는 것이 바람직하다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

벌목된 상수리나무를 가로 15 cm, 세로 45 cm, 및 두께 1 cm로 재단하여 목재를 준비하였다. 준비된 목재는 함수율이 8%가 될 때까지 자연 건조하고, 건조된 목재는 1.5 Mpa의 압력 범위에서 하기 표 1의 구성 성분 및 비율에 따른 난연성 조성물에 24 시간 동안 침지하였다. 24 시간 동안의 침지 후, 목재를 건져 50℃의 보온실에서 24 시간 동안 양생한 뒤 함수율이 10%가 될 때까지 건조하여 실시예 1로 명명한 난연성 목재를 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일한 크기의 상수리나무를 준비한 뒤, 마이크로니들을 이용하여 직경 30 nm, 깊이 75 nm의 홀을 6 개의 면 모두에 다수 형성함으로써 표면처리를 진행하였다. 상기 표면처리된 목재는 함수율이 8%가 될 때까지 자연 건조하였다. 자연 건조된 목재는 1.5 Mpa의 압력 범위에서 하기 표 1의 구성 성분 및 비율에 따른 난연성 조성물에 24 시간 동안 침지하였다. 24 시간 동안의 침지 후, 목재를 건져 50℃의 보온실에서 24 시간 동안 양생한 뒤 함수율이 10%가 될 때까지 건조하여 실시예 2로 명명한 난연성 목재를 제조하였다.

[비교예]

상기 실시예 1 및 2와 동일한 크기의 상수리나무를 준비한 뒤, 함수율이 8%가 될 때까지 자연 건조하였다. 건조된 목재는 1.5 Mpa의 압력 범위에서 하기 표 1의 구성 성분 및 비율에 따른 난연성 조성물에 24 시간 동안 침지하였다. 침지 후, 목재를 건져 50℃의 보온실에서 24 시간 동안 양생한 뒤 함수율이 10%가 될 때까지 건조하여 비교예의 난연성 목재를 제조하였다.

난연성 조성물 (건조 목재 100 대비 중량부)	실시예 1	실시예 2	비교예
증류수(Daejung)	143.00	135.00	143.00
인산일암모늄[(NH₄)H₂PO₄] (Sigma Aldrich)	25.00	25.00	25.00
황산암모늄[(NH₄)₂SO₄] (Sigma Aldrich)	17.00	17.00	17.00
옥살산암모늄제1수화물[NH₄)₂C₂O₄·H₂O] (Sigma Aldrich)	15.00	15.00	15.00
폴리아크릴산염(Alfa-aesar)	7.50	7.50	7.50
모노에탄올 아민 (Monoethanol amine)(Alfa-aesar)	2.50	2.50	2.50
이산화탄소 흡착제(LiNO₃-MgO) [MgO(99.998%, Alfa-aesar), LiNO₃(Sigma Aldrich)]	-	8.00	-
합계	210.00	210.00	210.00

[실험예 1: 난연 성능 측정]

상기 실시예들 및 비교예에서 제조된 난연성 목재들에 대하여, KS F 5660-1에 의거하여 콘칼로리미터 시험법을 통해 난연 성능을 평가하였다. 평가된 난연성 목재들의 최대열방출율(peak heat release rate, HRR) 및 총열방출량(total heat release, THR)을 각각 하기 표 2에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예
최대열방출율(Kw/m²)	33.05	24.86	58.44
총열방출량(MJ/m²)	8.9	6.2	21.0

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 표면처리를 진행한 뒤, 이산화탄소 흡착제를 포함하는 난연성 조성물을 이용하여 제조된 난연성 목재의 경우 가장 낮은 최대열방출율 및 총열방출량을 나타낸 것을 확인할 수 있었다. 상기 수치는 표면처리를 진행하지 않고 이산화탄소 흡착제를 포함하는 난연성 조성물을 이용하여 제조된 실시예 1의 결과 및 표면처리 및 이산화탄호 흡착제 첨가를 모두 진행하지 않은 비교예 2의 결과와 비교하여 현저하게 뛰어난 결과이며, 이것은 즉 표면처리를 진행한 뒤, 이산화탄소 흡착제를 포함하는 난연성 조성물을 이용하여 난연성 목재를 제조할 경우, 화재 시 난연 효과가 뛰어나 화재 확산을 효과적으로 방지할 수 있다는 것을 의미한다.

[실험예 2: 이산화탄소 흡수율 측정]

상기 실시예들 및 비교예에서 제조된 난연성 목재들의 이산화탄소 흡수율은 열중량 분석법(thermogravimetric analysis, TGA)를 통해 측정되었다. 도 2 열중량 분석기를 이용하여 CO₂ 분위기에서 온도별로 이산화탄소 흡착제의 이산화탄소 흡수 거동을 측정한 그래프로서, 표면처리를 진행하지 않고, 이산화탄소 흡착제를 포함하지 않은 난연성 조성물을 이용하여 제조된 비교예의 경우 400℃ 내지 800℃ 온도 부근에서 이산화탄소의 흡수율이 약 47%로 낮은 것을 확인할 수 있다. 이와 비교하여, 표면처리를 진행한 실시예 1의 경우 400℃ 내지 800℃ 온도 부근에서 이산화탄소 흡수율이 약 68%로 확연히 증가하였으며, 표면처리를 진행함과 동시에 이산화탄소 흡착제를 포함하는 난연성 조성물을 이용하여 제조된 실시예 2의 경우, 비교예 및 실시예 1의 결과보다 현저하게 증가한 약 88%의 이산화탄소 흡수율을 나타낸 것을 확인할 수 있었다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims

목재를 준비하는 단계;
상기 목재의 표면에 직경 1 nm 내지 50 nm, 깊이 10 nm 내지 100 nm의 홀을 다수 형성하는 표면처리 단계;
상기 표면처리된 목재를 건조하여 함수율을 10% 이하로 조절하는 제1건조 단계;
상기 건조된 목재를 인산일암모늄 및 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제를 포함하는 난연성 조성물에 침지하는 단계;
상기 난연성 조성물에 침지된 목재를 12 시간 내지 36 시간 동안 양생하는 단계; 및
상기 양생한 목재를 건조하여 함수율을 15% 이하로 조절하는 제2건조 단계;
를 포함하되,
상기 난연성 조성물은, 상기 건조된 목재 100 중량부에 대하여 증류수 50 내지 150 중량부, 인산일암모늄 10 내지 30 중량부, 황산암모늄 1 내지 25 중량부, 옥살산암모늄제1수화물 5 내지 20 중량부, 폴리아크릴산염 0.5 내지 10 중량부, 모노에탄올 아민 0.01 내지 5 중량부, 및 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제 0.1 내지 10 중량부를 포함하고,
상기 리튬 화합물-함유 이산화탄소 흡착제는, 리튬 화합물 염을 유기용매에 분산 또는 용해시킨 뒤 산화마그네슘과 혼합하여 300℃ 내지 500℃의 온도 범위에서 소성시켜 제조되는 LiNO₃-MgO인,
난연성 목재 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 침지 단계는 0.5 Mpa 내지 5 Mpa의 압력 범위에서 6 내지 48 시간 동안 수행되며, 상기 양생 단계는 25℃ 내지 70℃의 온도 범위에서 수행되는, 난연성 목재 제조방법.
삭제
삭제