KR102119860B1 - 난연성 펄프보드 - Google Patents

Abstract

난연성 조성물, 무기질 분말, 및 펄프를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 펄프보드을 제공한다.

Description

난연성 펄프보드{PULP BOARD HAVING FLAME RETARDANCY}

본 발명은 난연성 조성물, 무기질 분말 및 펄프를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 펄프보드에 관한 것이다.

건축용 내장재로 사용되는 석고보드를 중심으로 유기질과 무기질 재료를 혼합하여 제조한 각종 보드가 사용되고 있다. 이러한 인공적인 물질을 이용한 보드류는 사용한 원료 자체의 특성상 방사능 방출, 미세먼지 방출, 접착제에 의한 VOCs(Volatile Organic Compounds) 방출 등으로 건강에 유해하고 공해를 유발한다.

더욱이, 건축 자재에 대한 내구성, 방음 효과, 흡음 효과, 내열 효과 등과 같은 다양한 특수 기능이 요구되고 있어, 기능성 성분을 첨가함에 따른 유해성과 공해 유발 문제는 더욱 심각한 실정이다. 최근 새집증후군과 같은 신축 건물의 자재로부터 방출되는 유해물질로 인한 피해나 질병 발생 사례가 증가하여 이슈화됨에 따라 건축 자재에 대한 유해물질의 방출을 규제하는 법규도 강화되고 있다.

난연성 보드의 경우, 건축물의 내부에 시공되며, 생활 공간과 가장 가깝게 위치하므로, 유해 물질의 방출을 억제할 수 있고, 친환경 소재로 제조되는 것이 더욱 중요하다. 기존의 난연성 보드는 보드의 충전층에 난연제와 같은 유기 성분을 넣어 제조하였으나, 인체에 유해한 휘발 물질을 방출하거나, 쉽게 폐기가 불가하기 때문에, 건축 폐기물로 버려지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 친환경 소재인 황토나 왕겨 또는 마 분말 등을 이용한 건축용 보드가 제안되어 각종 무기 성분을 포함하면서도 경량성을 확보하기 위해 펄프나 섬유를 활용한 난연성 보드가 제시되었다.

그러나, 난연성 보드는 친환경 소재를 활용함에 따라, 건물 바닥에 수직하게 시공되어 건물의 내벽을 구성하는 난연 보드가, 실내의 온도 변화나 습도 변화에 따라 보드의 변성이 생기는 문제가 있었으며, 나아가, 보드의 외표면에 시공되는 벽지와의 접착성이 떨어지는 문제가 있었는 바 이를 해결하기 위해 보드 표면에 유기 접착성분을 사용하여 벽지를 시공하게 되어 유해 물질이 방출되는 문제를 여전히 해결하지 못하고 있다.

따라서, 건축물의 내벽으로 시공되는 난연성 보드에 있어서 친환경 소재를 활용하여 난연성이 우수하면서도, 치수안정성과 품질 유지 기간이 길어 수명이 향상된 난연성 보드에 대한 기술 개발이 시급한 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 하는 바, 인체에 유해한 포름알데히드, 톨루엔 및 라돈 등을 방출하지 않는 난연성 펄프보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 실내의 온도 및 습도 변화에 따라, 보드가 부풀거나 해체되지 않고, 변성되지 않으며 바인더의 용출에 따라 벽지의 색상이 변성되는 문제가 없는 난연성 펄프보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 치수 안정성이 우수하여 시공이 용이하고, 건축물의 장기간 사용에도 변형없이 유지되며, 내구성과 내수성이 우수한 난연성 펄프보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 난연성이 우수하여, 화재 시 재산 및 인명 피해를 최대한 방지할 수 있고, 발화되더라도 유독 가스를 배출하지 않는 난연성 펄프보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 보드 외표면에 벽지를 도배하여도 접착성이 우수하게 유지되어 시공이 용이한 난연성 펄프보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난연성 펄프보드는 난연성 조성물, 무기질 분말, 및 펄프를 포함한다.

본 발명에 따른 펄프보드는 상기 난연성 조성물이 물, 황산암모늄, 에리스리톨, 인계 난연제 및 부틸메톡시디벤조일메탄을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 무기질 분말은 수산화 알루미늄, 산화안티몬, 수산화마그네슘, 질석 분말, 황토 분말, 실리카, 백운암 분말 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.

상기 난연성 조성물은 물 100 중량부와 황산암모늄 10 내지 50 중량부, 에리스리톨 1 내지 10 중량부, 인계 난연제 10 내지 60 중량부 및 부틸메톡시디벤조일메탄 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.

상기 난연성 펄프보드는 난연성 조성물, 무기질 분말 및 펄프를 100: 10~60: 50~70의 중량비로 포함할 수 있다.

본 발명은 인체에 유해한 유기물질 등을 방출하지 않아 친환경적이면서도 난연성이 우수한 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 실내의 온도 및 습도 변화에 따라, 보드가 부풀거나 해체되지 않고, 변성되지 않으며 바인더의 용출에 따라 벽지의 색상이 변성되지 않는 효과를 가진다.

본 발명은 치수 안정성이 우수하며, 시공이 용이하고, 건축물의 장기간 사용에도 변형없이 유지되며, 내구성과 내수성이 우수한 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 난연성이 우수하여, 화재 시 재산 및 인명 피해를 최대한 방지할 수 있고, 발화되더라도 유독 가스를 배출하지 않는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 보드 외표면에 벽지를 도배하여도 접착성이 우수하게 유지되어 건축물의 내부 시공 과정의 시간 및 비용 상 경제성이 있다.

본 발명은 난연성 펄프 보드에 관한 것으로서, 난연성과 경량성을 갖는 기능성 보드에 관한 것이다.

건축용 보드의 경량성과 재료의 친환경성을 고려하여, 펄프 소재를 사용하나, 펄프 소재는 셀룰로오스를 포함하는 목재 등을 건조하여 제조하는 것이 일반적이어서, 가연성이 큰 단점이 있다. 그러나, 난연제를 함께 혼합하여 사용하는 경우에는 난연성과 경량성을 동시에 갖는 건축용 보드를 제조할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 난연성 펄프보드는 난연성 조성물, 무기질 분말, 및 펄프를 포함하여, 난연성과 경량성이 우수한 효과를 갖는다.

한편, 보통의 난연성 보드에 포함되거나 표면 코팅되는 난연제는 유기물질을 사용하고, 난연제와 함께 사용되는 바인더 성분 또한 유해물질을 방출하는 성분을 사용하기 때문에 인체에 특히 유해한 문제점이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 난연성 펄프보드는 유해물질이 적은 난연성 조성물을 사용하고, 난연제 성분을 소량으로 포함하고, 무기질 분말을 포함하여 난연성이 향상된 효과를 가진다.

종래의 수많은 친환경 난연성 보드에서도 무기질 성분을 포함함으로써, 난연성을 향상시킨 친환경 난연성 보드가 제시되었으나, 무기질 성분의 함량이 증가할수록 보드 자체의 품질이 문제되어 왔다. 무기질 성분이 증가할수록 바인더의 함량을 증가시켜야 하는 문제가 있어, 제조 비용이 과다해지는 문제가 있거나, 바인더에서 유해물질이 방출되는 문제점이 있어, 오히려 친환경성이 저해되는 문제가 발생되었다. 더욱이, 보드를 구성하는 구성성분이 접착력이 우수하게 유지되지 못하여, 시공 후에 보드가 파손되거나, 층이 분리되는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명에 따른 난연성 펄프 보드는 물, 황산암모늄, 에리스리톨, 인계 난연제 및 부틸메톡시디벤조일메탄을 포함하는 난연성 조성물을 포함함으로써, 온도와 습도 변화에도 보드가 휘어지거나 파손되지 않으며, 형상이 변형되지 않아 치수안정성이 우수한 효과가 있다. 특히, 이러한 문제는 화재가 발생한 상황에서, 내벽이 무너짐에 따른 추가 피해를 방지할 수 있는 장점이 있다.

상기 난연성 펄프보드는 난연성 조성물, 무기질 분말 및 펄프를 100: 10~60: 50~70의 중량비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 100: 25~40: 55~60의 중량비로 포함될 수 있다.

난연성 펄프보드를 구성하는 무기질 분말을 상기 비율보다 과량으로 첨가하는 경우에는, 무기질 성분이 충분히 결합되지 못하고, 보드층이 파쇄되거나 부숴지는 문제가 있다. 상기 비율보다 소량으로 첨가하는 경우에는, 보드 자체의 내구성이 떨어지므로 외부의 압력이나 충격에 의해 보드가 휘어지거나 부러지는 문제가 있으며, 건축자재로서 강성이 불충분한 문제점이 있다.

상기 펄프를 상기 비율보다 과량으로 첨가하면, 외부의 수분을 흡수하여 보드의 강도가 떨어지는 문제가 있고, 장기적으로는 보드의 두께 방향으로 휘어지는 문제가 발생될 수 있다. 상기 비율보다 소량으로 첨가하면, 보드를 구성하는 무기질 분말과 펄프가 치밀하고 견고하게 구성되지 않음에 따라 쉽게 파손되거나, 무기질 분말, 펄프 및 난연성 조성물이 혼합되지 못하고, 무기질 분말이 용출되는 문제가 있다.

본 발명의 난연성 펄프 보드를 구성하는 무기질 분말은 무기 소재로서 난연성이 우수한 소재이면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는, 수산화 알루미늄, 산화안티몬, 수산화 마그네슘, 질석 분말, 황토 분말, 실리카, 백운암 분말 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 수산화 알루미늄 또는 산화안티몬일 수 있다.

또한, 상기 난연성 조성물은 물 100 중량부와 황산암모늄 10 내지 50 중량부, 에리스리톨 1 내지 10 중량부, 인계 난연제 10 내지 60 중량부 및 부틸메톡시디벤조일메탄 1 내지 10 중량부로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 물 100 중량부에 대해 황산암모늄을 20 내지 40 중량부로 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 30 내지 40 중량부로 포함할 수 있다.

또한, 상기 난연성 조성물에 있어서, 에리스리톨은 바람직하게는 2 내지 7 중량부, 더욱 바람직하게는 3 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 에리스리톨의 함량이 상기 함량범위보다 적게 첨가되는 경우에는 무기질 분말과 펄프 등의 고형 성분이 잘 접착되지 않아, 보드 자체의 내구성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 상기 범위보다 과량으로 첨가되는 경우에는 다른 기타 성분과의 혼합을 위한 시간이 과다하게 소모되는 문제점이 있다.

상기 인계 난연제는 바람직하게는 20 내지 55 중량부, 더욱 바람직하게는 30 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량범위 내로 첨가하는 경우 목적하는 난연성을 확보할 수 있으나 난연제를 상기 함량범위 밖에서 과량으로 첨가하는 경우에는 난연성의 차이가 거의 없어 추가로 첨가하는 것은 무용하다.

상기 인계 난연제는 인 화합물로서는 특별히 제한은 없지만 적린, 트리페닐 포스페이트, 트라이크레실 포스페이트 등의 인산 에스테르류, 인산 나트륨, 인산 마그네슘 등의 인산 금속염, 인산 암모늄, 인산의 멜라민 등 유기 염기와의 염류 또는 아미드, 폴리인산 암모늄, 폴리인산의 멜라민 등 유기 염기와의 염류 또는 아미드 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있다.

상기 부틸메톡시디벤조일메탄은 바람직하게는 1.5 내지 5 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 4 중량부로 포함될 수 있다. 이보다 소량으로 첨가되는 경우에는 무기질 분말과 펄프 등의 고형 성분이 결합되지 못하고 풀어지는 문제점이 있고, 수분을 흡수하여 보드가 부풀거나 해체되는 문제점이 있고, 이보다 과량으로 첨가되는 경우에는 난연성 조성물의 점도가 높아 무기질 분말과 펄프를 난연성 조성물에 혼합하는 것이 어렵거나 불가능하여, 보드 제조 자체가 어려운 문제가 있다.

이하에서는, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.

<제조예>

하기 표 1에 따라 보드를 제조하였다.

비교예 4는 고형성분과 난연성 조성물의 혼합이 되지 않고, 펄프만이 난연성 조성물과 혼합되고, 산화안티몬 분말은 뭉쳐진 가루 상태로 존재하여 펄프보드로 형성하는 것이 불가했다.

비교예 2는 난연성 조성물의 점도가 커서 펄프 및 산화안티몬 분말과의 혼합이 불가하였다.

(단위: 중량부)	실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
산화안티몬	53	53	53	35	12	0	154
펄프	101	101	101	119	142	154	0
물	100	100	100	100	100	100	100
황산암모늄	35	35	30	35	35	35	35
펜타에리스리톨	4	4	3	4	4	4	4
트리에틸포스페이트	36	39	30	36	36	36	36
부틸메톡시디벤조일메탄	3	-	15	3	3	3	3

<실험예>

제조된 펄프보드에 대해 다음과 같이 시험을 진행하고 그 결과를 나타내었다.

- 변성 시험

펄프보드를 50 * 50 cm²의 크기로 성형하고, 보드 표면에 도배풀을 바르고 백색의 벽지를 부착한 후에 펄프보드를 약 한달 간 일정한 습도와 온도가 유지되는 챔버 내에 넣어둔 뒤 한달 뒤의 펄프보드의 색 변성여부를 확인하였다.

한달 간 챔버 내에 넣어둔 펄프보드의 정사각 모양의 패널 일변과 이의 대응변으로부터 5 cm만큼 이격된 부분이 걸쳐지도록 양 끝을 받침대를 설치하고 받침대에 펄프보드의 양 끝을 거치시켜 패널의 휨 여부를 관찰하였다.

		실시예	비교예 1	비교예 3	비교예 5	비교예 6
형태 변형	미처리	변화없음	변화없음	변화없음	변화없음	변화없음
	물에 5초간 함침 후	휨 발생 거의 없음	불균일하게 두께변형, 크게 휘어지고 균열 발생	두께가 두꺼워짐, 크게 휘어지나 파단되지 않음	두께가 두꺼워짐, 보드 표면이 거칠게 풀어짐	보드 표면이 바스러짐
	50 ℃, 습도 70~80%	변화없음	보드층 벌어짐, 휨 발생	두께가 약 1.1배 가량 증가	두께 1.3배가량 증가하고 휨 발생	보드 표면에 다수의 큰 균열발생
색변형	미처리	변화없음	약간 황색화됨	변화없음	약간 황색화됨	변화없음
	물에 5초간 함침 후	변화없음	황색으로 변색	아이보리색 변성	보드 표면에 황색 얼룩 관찰	백화됨
	50 ℃, 습도 70~80%	변화없음	아이보리색 변성	변화없음	약간 황색화됨	백화됨

- 난연성 시험

한국산업규격 KS F ISO 5660-1에 따른 가열시험을 진행하여, 그 결과를 다음과 같이 나타냈다.

		실시예	비교예 1	비교예 3	비교예 5	비교예 6
가열 시험	총 방출열량	7 MJ/m2	7 MJ/m2	30 MJ/m2	40 MJ/m2	10 MJ/m2
	최대 열방출률	180 kW/m2	195 kW/m2	400 kW/m2	560 kW/m2	190 kW/m2
	외관변화	표면이 검게 변성됨	균열발생	약간 파임	표면이 검게되고 크게 파임	표면에 크랙이 발생되고 일부가 떨어져 나옴

상기 시험결과에 따르면, 실시예와 같은 난연성 조성물을 포함하는 난연성 펄프보드의 경우, 펄프보드로서의 강도가 우수하고, 수분과 온도변화에도 변성 및 변형되지 않으며, 난연재료로서의 물성 또한 우수함을 확인할 수 있다.

특히, 펄프보드는 실내 내벽재로 사용되는 펄프보드는 표면에 벽지로 마무리되므로, 생활공간에서 외관변성이나 색변성이 없어야 되므로, 실시예의 펄프보드는 친환경 재료를 사용하면서도 접착력이 벽지가 떨어지거나, 변성되지 않는 장점이 있다.

비교예 1은 실시예와 비교하여, 물에 함침시킨 후 또는 고습고온 조건에서 장시간 방치한 후에 보드 자체의 색변성이 일어나고, 보드의 두께가 변성이 되는 문제들이 발생되었으며, 비교예 3과 비교예 5는 과량의 펄프를 포함하여 펄프보드가 제조됨에 따라 물에 취약한 특성과 약간의 색변성이 나타나는 문제점이 있었다. 더욱이 비교예 3과 5의 경우에는 가열시험에서 난연특성이 현저히 떨어져, 총 방출열량과 최대 방출열량이 실시예 대비 약 2배 이상으로 관찰되었으며, 보드의 표면에 파이는 등의 외관변화도 관찰되었다.

비교예 6은 산화안티몬만으로 구성된 보드로서, 펄프를 포함하지 않음에 따라, 산화안티몬 간의 결합력이 떨어지는 문제점이 있었다. 특히, 내구성이 현저히 떨어지고, 가열이나 수분에 취약할 뿐만 아니라 건조 후에는 더욱 심화된 균열이 관찰되어, 건축자재로서 사용하기에 부적합한 것으로 확인된다.

한편, 건축물 내부 마감재료에 관한 기준(국토해양부 고시 제2012 - 624호)에 따르면, "한국산업규격 KS F ISO 5660-1에 따른 가열시험 개시 후 5분간 총방출열량이 8MJ/㎡ 이하이며, ５분간 최대 열방출률이 10초 이상 연속으로 200kW/㎡를 초과하지 않으며, 5분간 가열 후 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 및 용융(복합자재의 경우 심재가 전부 용융, 소멸되는 것을 포함한다) 등이 없어야 한다."라는 기준에 가장 적합한 물성을 나타내는 바, 실시예에 따른 난연성 펄프보드는 건축물 내부 마감재료 중 난연재료로서 사용하기에 가장 적합한 것으로 확인되었다.

Claims (5)

1. 난연성 조성물, 무기질 분말 및 펄프를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 펄프보드로서,
   상기 난연성 펄프보드는 상기 난연성 조성물, 상기 무기질 분말 및 상기 펄프를 100: 10~60: 50~70의 중량비로 포함하며,
   상기 난연성 조성물은 물 100 중량부와 황산암모늄 10 내지 50 중량부, 에리스리톨 1 내지 10 중량부, 인계 난연제 10 내지 60 중량부 및 부틸메톡시디벤조일메탄 1 내지 10 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 펄프 보드.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 무기질 분말은 수산화 알루미늄, 산화안티몬, 수산화마그네슘, 질석 분말, 황토 분말, 실리카, 백운암 분말 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 난연성 펄프보드.
4. 삭제
5. 삭제