KR102251361B1 - 준불연 케나프 보드 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면을 압착 또는 고밀도로 유지시켜 준불연 특성을 충족하면서 내부를 폴리에스터와 혼합 형성하여 저밀도로 가벼우면서 강도와 두께를 유지하게 하고 그 조절이 용이하여 다양한 분야에 적용할 수 있으며 또한 제조 원가도 낮은 준불연 케나프 보드 및 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 준불연 케나프 보드는 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합하여 소정의 강도와 두께를 유지한 상태에서, 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조시킨 폴리에스터 혼합층, 및 상기 폴리에스터 혼합층의 양 측면에 준불연 접착제로 각각 접착시킨, 케나프 원단에 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시킨 준불연 케나프 스킨층을 포함한다.

Description

준불연 케나프 보드 및 제조방법{Semi-nonfla㎜able kenaf board and its manufacturing method}

본 발명은 준불연 케나프 보드 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 실내의 천장이나 벽면에 시공하는 건축 내장재의 하나인 보드는, 건축법상 내부나 외부의 벽체로 사용되는 경우 내화벽으로서의 요건을 만족하게 불연, 준불연, 난연 재질로 할 것을 규정하고 있다.

여기에 외부 벽체로 석고보드를 사용하는 경우 일정 면적 이상에서는 깨지기 쉬우므로 파손을 방지하기 위해 두께를 늘리게 되는데, 이 경우 단가가 높아지며 무게가 무거워져 작업성이 나빠지는 문제점이 있었다.

이로부터 난연 성능을 기본적으로 갖게 하면서 방수, 항균, 단열, 흡음 등이 모두 포함되도록, 특허 제 10-0649613호(발명의 명칭: 난연성 건축내장재 및 그 제조방법)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 폴리프로필렌섬유와 마섬유를 50~0:50~100의 비율로 혼합하여 중심 부직포층(2)을 만드는 단계와, 상기 이후로 중심 부직포층(2)을 난연 수지액(8)에 함침하는 단계와, 상기 이후로 중심 부직포층(2)을 로울러(12)로 압착하는 단계와, 상기 이후로 중심 부직포층(2)을 80~120℃로 40~60분 동안 건조기(14)로 건조시키는 단계와, 상기 이후로 중심 부직포층(2)을 금형(16)에 넣고 열 프레스기(18)로 80~30㎏f/㎠의 압력과 170~250℃의 고열로 동시에 90~120초 동안 가하여 보드(22)를 만드는 성형단계와, 상기 이후로 보드(22)를 금형(23)에 넣고 냉각 프레스기(24)로 80~30㎏f/㎠의 압력을 가하면서 냉각 파이프(26)를 통하여 50~100℃로 40~70초 동안 급속 냉각시키는 단계로 구성되어있다.

상기와 같은 과정으로 제조되는 난연성 건축 내장재는, 폴리프로필렌과 같은 합성수지 재질의 폐 섬유를 활용하여 처리 비용과 환경오염 문제를 해소시키지만, 인체에 유해한 화학물질을 여전히 포함하고 있어, 이를 도 4에 나타낸 바와 같이, 케나프(kenaf)로 모두 대체하여 제조하기도 한다.

여기서, 케나프를 발효시켜 얻어지는 케나프 원단으로 박판 형태의 케나프 섬유층을 형성하고 소정의 두께가 되도록 다수 층으로 쌓은 후 그 내부에 화재 시 쉽게 발화되지 않는 등 준불연의 소정 규격을 만족하도록 일반적인 난연 수지액을 농축시켜 사용하는 준불연 수지액으로 함침 후 열압착함으로써, 케나프 섬유층의 내부 공간에 준불연 수지액이 스며들어 강도가 강하고 건축법상의 내화벽으로서의 소정요건을 만족하는 합판과 유사한 형태로 보드가 형성된다.

다만, 보드는 외벽을 형성해야 하므로 가열에 의해서도 깨지지 않고 흡음 효과도 있게 최소 강도를 유지하는 두께를 가져야 하며, 이 때 최소 두께는 요구되는 강도 및 내화벽으로서의 조건에 따라 결정될 것이다.

그리고, 다수의 케나프 섬유층을 내부에 준불연 수지액으로 열 압착함으로써 섬유층의 내부 공간에 접착제가 스며들어 합판과 유사한 형태로 보드가 제조되는 과정은, 일반적으로 케나프 섬유층 무게의 3배에 해당되는 준불연 수지액을 케나프 섬유층에 함침 후 가열 건조 및 압착하여 준불연 수지액의 고형비가 절반으로 되면서 적합한 보드로서의 강도, 무게, 준불연 특성을 얻는다.

이로부터, 케나프 섬유층에 함침되는 준불연 수지액의 양이 많을수록 강도가 높아지며 준불연 특성도 좋아지므로, 강도를 높이고 준불연 특성을 좋게 하기 위해서는 보드의 두께를 두껍게 하여야 하며, 보드의 두께를 두껍게 하는 경우에는 함침되는 준불연 수지액의 양을 늘려야 하므로, 그에 따라 가열 건조에 많은 시간이 소요되며 함침량이 늘어나면서 전체적으로 무게가 무거워지고 제조 원가도 높아지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0953529호(발명의 명칭: 난연성 건축내장재 및 그 제조방법, 2010. 04. 21. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0649613호(발명의 명칭: 난연성 건축내장재 및 그 제조방법, 2006. 11. 17. 공개)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 표면을 압착 또는 고밀도로 유지시켜 준불연 특성을 충족하면서 내부를 폴리에스터와 혼합 형성하여 저밀도로 가벼우면서 강도와 두께를 유지하게 하고 그 조절이 용이하여 다양한 분야에 적용할 수 있으며 또한 제조 원가도 낮은 준불연 케나프 보드 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 준불연 케나프 보드는 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합하여 저밀도로 소정의 강도와 두께를 유지한 상태에서, 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조시킨 폴리에스터 혼합층, 상기 폴리에스터 혼합층의 양 측면에 준불연 접착제로 각각 접착시킨, 케나프 원단에 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시킨 준불연 케나프 스킨층을 포함할 수 있다.

상기 폴리에스터 혼합층은, 상기 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합한 소재에, 준불연 수지액을 1:1의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내 가열 건조시키고, 상기 준불연 케나프 스킨층은, 상기 케나프 원단에 준불연 수지액을 1:3의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시킬 수 있다.

본 발명에 따른 준불연 케나프 보드 제조방법은 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합한 소재에, 준불연 수지액을 1:1의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조시켜 폴리에스터 혼합층을 형성하는 단계, 케나프 원단에 준불연 수지액을 1:3의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시켜 준불연 케나프 스킨층을 형성하는 단계, 및 상기 단계에서 형성된 상기 폴리에스터 혼합층의 양 측면에, 상기 단계에서 형성된 상기 준불연 케나프 스킨층을 준불연 접착제로 접착하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 본 발명에 따른 준불연 케나프 보드 및 제조방법에 따르면, 케나프 원단에 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시킨 준불연 케나프 스킨층으로 표면을 형성하여 압착 또는 고밀도로 유지시킴으로써, 표면의 마감 처리 효과를 가져오며, 준불연 특성을 충족하여 화재 발생 시에도 고온의 화염과 열기의 전파 및 유독가스의 확산을 차단하여 인명과 재산 피해를 최소화하는 효과가 있다.

또한, 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합하여 소정의 강도와 두께를 유지한 상태에서, 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조시킨 폴리에스터 혼합층으로 내부를 형성함으로써, 폴리에스터 혼합층에 함침되는 준불연 수지액의 양을 혼합되는 케나프 원단 양에 비례하여 줄일 수 있어 제조 원가가 낮아지며 자체 무게가 가벼워져 전체적인 하중이 줄어들면서 경제적이고 용이한 시공을 할 수 있고, 두께의 조절이 용이하여 다양한 분야에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 준불연 케나프 보드를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 준불연 케나프 보드를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 난연성 건축 내장재의 제조 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 종래 케나프 원단으로 제조된 케나프 섬유층을 촬영한 사진이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 준불연 케나프 보드 및 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 준불연 케나프 보드를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 준불연 케나프 보드(100)는 케나프 원단과 폴리에스터를 혼합하여 저밀도로 소정의 강도와 두께를 유지하게 형성시킨 폴리에스터 혼합층(110)과, 상기 폴리에스터 혼합층(110)의 양 측면에 준불연 접착제로 각각 접착시킨 준불연 케나프 스킨층(120)으로 이루어진다.

상기 폴리에스터 혼합층(110)은, 상기 케나프 원단 70~80WT%에 폴리에스터 20~30WT%를 혼합하고, 여기에 준불연 수지액을 1:1의 무게 비율로 함침 후 꺼내어 가열 건조시켜 제조한다.

여기서, 상기 케나프 원단에 혼합되는 폴리에스터는, 내열성, 탄성강도가 크고, 내약품성이 뛰어난 합성수지로서 자동차의 차체, 모터보트의 선체, 가구 등에 많이 사용되며, 무게에 따라 강도를 달리하지만 형태를 유지할 수 있으므로 적은 양으로 커다란 부피를 형성시킬 수 있는데, 이 경우 내부에 형성된 공간에는 케나프 원단을 채워 넣게 된다.

그러면 상기 폴리에스터 혼합층(110)에 함침되는 준불연 수지액은, 혼합되는 케나프 원단의 양에 비례하여 줄일 수 있어 가벼우면서 제조 원가를 낮출 수 있게 된다.

이러한 상기 폴리에스터 혼합층(110)은, 소정 면적 이상에서 두께와 무게가 늘어나 단가가 높아지고 작업성이 나빠지던 종래 다량의 석고보드를 대체하여 자체 무게가 가벼워져 시공이 용이하고 필요로 하는 두께를 가지도록 쉽게 조절할 수 있어 다양한 분야에 적용할 수 있으며, 제조 원가를 낮출 수 있다.

이 발명의 실시 예에서 준불연 수지액은, 무기 계열의 실리콘(SiO₂)과 같은 접착력을 가진 난연 수지에 물(용제)을 사용하여 난연 수지액을, 화재 시에 쉽게 발화되지 않는 등 준불연의 소정 규격을 만족하도록 농축시켜 사용한다.

상기 준불연 케나프 스킨층(120)은, 상기 폴리에스터 혼합층(110)의 양 측면에 접착하여 압착이나 고밀도의 표면으로 마감 처리를 할 수 있고, 가열에 의해서도 깨지지 않는 준불연 특성을 유지시킨다.

이러한 상기 준불연 케나프 스킨층(120)은, 상기 폴리에스터 혼합층(110)과 마찬가지로 무기계열의 실리콘 준불연 수지액을 사용하는데, 함침 후의 케나프 원단에 함유된 준불연 수지액이 보드의 준불연 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 적절한 함유량으로 준불연 수지액을 조절하여야 한다.

이를 위해 상기 폴리에스터 혼합층(110)과는 달리, 상기 준불연 케나프 스킨층(120)은, 상기 케나프 원단에 준불연 수지액을, 준불연의 경우 30% 이상인 것을 감안하여 소재인 케나프 원단과는 3:1의 무게 비율로 함침한다.

그리고, 준불연 수지액이 함침된 케나프 원단을, 내부가열 특성을 이용한 마이크로파 조사를 통해 건조한 후 압착하여 준불연 수지액의 고형비가 1/2로 되게 하여 보드로서의 강도, 무게, 준불연 성능을 얻으면서 0.3~1㎜ 두께의 보드 형태로 성형하고 필요한 크기로 절단하여, 상기 폴리에스터 혼합층(110)의 양 측면에 준불연 접착제로 각각 접착시킨다.

이러한 접착에 사용되는 상기 준불연 접착제는, 상기 폴리에스터 혼합층(110)과 준불연 케나프 스킨층(120)에 사용되었던 무기계열의 실리콘 준불연 수지액에, 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 어느 하나를 첨가하여, 종래 접착제에서는 요소 멜라민계, 페놀수지계 등 유기계 접착제가 주로 사용되므로 고열의 화재발생시 준불연 보드의 적층면이 박리되는 현상이 발생하여 준불연 특성의 지속이 현격히 저하되고 연소 가스의 유독성이 증가되는 문제가 발생하던 것과 달리, 준불연 특성을 만족하는 10분 동안 연소되면 탄화되어 막을 형성하므로 약간의 화재에도 나오는 8~9MJ의 열량인 콘칼로리의 방출을 차단하여 고온의 화재 시에도 이종 재료에 따른 층간 박리현상을 방지하게 되어 화재 시 준불연 성능이 유지되면서 보드의 형상 변형을 최소로 할 수 있게 한다. 또한 화재 시 연소가스의 유독성이 현저히 낮아 연소가스로 인한 질식사를 최소화 시킬 수 있으며, 이는 생쥐를 통한 생체시험에서도 검증되었다.

이와 같이, 이 발명의 실시 예에 따른 준불연 케나프 보드(100)는, 케나프와 폴리에스터의 특성을 활용하여 준불연 특성을 유지하면서 가벼우며 제조 원가도 낮게 제조할 수 있는데, 특히 준불연 특성을 유지하면서 두께의 조절이 필요한 분야에 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 준불연 케나프 보드를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 준불연 케나프 보드의 제조 과정은 먼저, 케나프 원단 70~80WT%에 폴리에스터 20~30WT%를 혼합하여 소정의 강도와 두께를 형성한 소재와 준불연 수지액을 1:1의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조시켜 폴리에스터 혼합층(110)을 형성한다.(S101)

일반적으로 마이크로파에 의한 건조 방식은, 건조될 대상물 내부의 수분까지도 빠르게 건조할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 효율도 매우 높아 가정에서 많이 사용하고 있는 전자레인지의 원리를 산업용 건조 장치에 응용하여 다양한 분야에서 채택되어 사용되고 있는데, 이 발명의 실시 예에서도 마이크로파에 의한 가열 건조를 한다.

상기 단계(S101)에서 가열 건조된 폴리에스터 혼합층(110)은, 5~20㎜의 두께로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 폴리에스터 혼합 비율을 조절하여 다양하게 변형시킬 수 있다.

다음으로, 케나프 원단에 준불연 수지액을 1:3의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시켜 준불연 케나프 스킨층(120)을 형성한다.(S102)

상기 준불연 케나프 스킨층(120)은, 준불연 수지액이 함침된 펠트 상태의 케나프 원단을 내부가열 특성을 이용한 마이크로파에 의해 건조되는데, 준불연 처리된 후 완전 건조시키면 최초 중량의 3/4정도로 되며, 준불연 수지액이 함침된 케나프 원단을 건조한 후 가열 압착하여 0.3~1㎜ 두께의 보드 형태로 성형하고, 필요한 크기로 절단하여 적합한 보드로서의 강도, 무게, 준불연 특성을 얻는다.

다음으로 상기 단계(S101)에서 형성된 상기 폴리에스터 혼합층(110)의 양 측면에, 상기 단계(S102)에서 형성된 상기 준불연 케나프 스킨층(120)을 준불연 접착제로 접착한다.(S103)

상기 준불연 케나프 스킨층(120)을, 무기계열의 실리콘 준불연 수지액에, 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 어느 하나를 첨가한 준불연 접착제로 상기 폴리에스터 혼합층(110)의 양 측면 각각 접착시켜, 고온의 화재 시에도 이종 재료에 따른 층간 박리 현상을 방지하게 되어 화재 시 준불연 성능이 유지되면서 보드의 형상 변형을 최소로 할 수 있게 된다.

이 발명의 실시 예에 의해 제조된 준불연 케나프 보드(100)는, 준불연 테스트를 위해 화염을 약 15분간 보드에 가한 결과 연기가 약간 발생하였을 뿐이고 표면 탄화로 부풀어 오른 정도였으며, 화염을 가한 반대 면은 영향을 받지 않았고, 표면은 케나프의 상태가 드러나는 친환경적이고 미적인 것으로 건축물의 내외벽에 사용할 수 있다.

이 발명의 특징으로서, 준불연 케나프 스킨층이 폴리에스터 혼합층의 양 측면에 접착되어 표면을 형성함으로써, 표면을 마감 처리할 수 있으면서 압착이나 고밀도의 표면으로 준불연 특성을 유지하고, 케나프 원단이 줄어드는 비율만큼 준불연 수지액이 줄어들면서 자체 무게가 가벼워져 전체적인 하중이 줄어들면서 준불연 수지액이 적게 투입되어 경제적인 시공을 할 수 있고, 폴리에스터의 비율 조절에 따라 두께의 조절이 용이하여 석고 보드 뿐만 아니라 합판 등 다양한 분야에 낮은 단가로 적절하게 응용할 수 있게 된다.

또한, 이 발명의 특징으로서, 내장재, 인테리어 용도로서 충격이 가해지면 내부 공간에 골이 있어 깨지게 쉬운 골판지와 달리, 강도를 유지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100: 준불연 케나프 보드 110: 폴리에스터 혼합층
120: 준불연 케나프 스킨층

Claims (4)

1. 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합하여 소정의 강도와 두께를 유지한 상태에서, 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조시킨 폴리에스터 혼합층; 및
   상기 폴리에스터 혼합층의 양 측면에 준불연 접착제로 각각 접착시킨, 케나프 원단에 준불연 수지액을 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시킨 준불연 케나프 스킨층;을 포함하고,
   상기 준불연 수지액이 함침된 케나프 원단을 내부가열 특성을 이용한 마이크로파 조사를 통해 건조한 후 압착하여 준불연 수지액의 고형비가 1/2로 되게 하여 보드로서의 강도, 무게, 준불연 성능을 얻으면서 0.3~1㎜ 두께의 보드 형태로 성형하고,
   상기 준불연 접착제는 상기 폴리에스터 혼합층과 상기 준불연 케나프 스킨층에 사용되는 무기계열의 실리콘 준불연 수지액에 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 어느 하나를 첨가하는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴리에스터 혼합층은, 상기 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합한 소재에, 준불연 수지액을 1:1의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조시키는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 준불연 케나프 스킨층은, 상기 케나프 원단에 준불연 수지액을 1:3의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시킨 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드.
4. 케나프 원단 70~80WT%와 폴리에스터 20~30WT%를 혼합한 소재에, 준불연 수지액을 1:1의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조시켜 폴리에스터 혼합층을 형성하는 단계(S101);
   케나프 원단에 준불연 수지액을 1:3의 무게 비율로 유지하면서 함침 후 꺼내어 가열 건조 및 압착시켜 준불연 케나프 스킨층을 형성하는 단계(S102); 및
   상기 단계(S101)에서 형성된 상기 폴리에스터 혼합층의 양 측면에, 상기 단계(S102)에서 형성된 상기 준불연 케나프 스킨층을 준불연 접착제로 접착하는 단계(S103);를 포함하고,
   상기 단계(S101)에서 가열 건조된 상기 폴리에스터 혼합층은 5~20㎜의 두께로 형성되며,
   상기 준불연 케나프 스킨층은 상기 준불연 수지액이 함침된 펠트 상태의 케나프 원단을 내부가열 특성을 이용한 마이크로파에 의해 건조되고, 준불연 처리된 후 완전 건조시키면 최초 중량의 3/4정도로 되며, 상기 준불연 수지액이 함침된 케나프 원단을 건조한 후 가열 압착하여 0.3~1㎜ 두께의 보드 형태로 성형하고,
   상기 준불연 접착제는 무기계열의 실리콘 준불연 수지액에 우레탄, 멜라민, 아크릴 수지 중 어느 하나를 첨가하는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드 제조 방법.

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