KR102657217B1 - 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널에 관한 것으로, 이를 위해 음파를 유도하는 다수의 음파유도공이 형성된 난연보드;와, 상기 난연보드의 타면에 부착하여 음파유도공을 통해 유입된 음파를 흡수하는 흡음시트;를 포함하여 이루어지되, 상기 난연보드는 복수개가 적층되어 구성되고, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공은 상부에 배치된 음파유도공 보다 크기가 확장된 구조이고, 상기 흡음시트는 난연성이 부여되도록 부직포를 멜라민계 난연제 수용액에 함침시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 방수성과 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음파를 난반사에 의해 1차 상쇄할 수 있는 다수의 음파유도공이 형성된 난연보드와, 상기 난연보드에 타면에 부착되는 흡음시트를 통해 음파를 2차 흡수할 수 있도록 하고, 상기 흡음시트는 멜라민계 난연제 수용액에 함침시켜 이루어지는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널에 관한 것이다.
일반적으로 패널의 경우에는 강판 등으로 지지응력을 부여하는 표면부재의 사이에 내부지지응력을 부여하는 폴리우레탄폼 등의 단열재를 충진하여 이루어지는 바, 이러한 건축용 패널은 단열, 보온효과가 우수하므로 에너지 절약, 견고한 강도, 경제적인 시공비용, 위생적인 환경유지 등의 차원에서 각광받고 있다.
하지만, 상기한 건축용 패널은 가수 패널로 이용될 뿐만 아니라, 특히 소음이 특히 많이 발생되는 강당, 체육관, 각종 공장, 주차장 등에 사용되는 경우에 실내에서 발생되는 소음이 상기 건축용 패널의 내측 표면부재에 대해 음반사 및 공명현상이 발생되어 이에 실내작업성 및 안락성이 현저하게 나빠지는 결과가 초래되고, 특히 화재에 매우 취약한 문제점이 있었다.
최근에는 건축용 내장재로 사용되는 패널 및 인테리어 가구 패널은 화재에 대비하기 위하여 불연 또는 준불연 소재로 제조되고 있다. 불연성 패널로는 질석, 시멘트, 황토 등의 소재로 제조되고 있으나, 불연성을 높이기 위해 사용되는 소재는 무겁고 시공성이 좋지않고 재단 및 가공이 까다로울 뿐만 아니라 유해성분이 검출되는 등의 문제점이 있다.
따라서 화재 발생 시 대피시간을 확보할 수 있도록 준불연 소재를 이용한 패널이 개발되고 있다. 이러한 패널은 난연제를 포함하는 소재를 이용하고 있으나 난연처리가 불충분하여 충분한 난연효과를 얻지 못하는 경우가 많다.
대한민국 공개특허공보 10-2018-0107524호에서는 초지를 난연제에 포함하여 함침 조성물에 함침시킴으로써 준불연성 섬유 판재를 제조하고 있으나, 함침 공정으로는 난연제 성분이 충분히 함유되지 않아 충분한 난연성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 10-0776377호에서는 실리콘 방염 조성물을 직물, 패널, 판재, 부직포 등에 함침 코팅하여 방염 효과를 얻는 점에 대해 기재되어 있으나, 이 경우에도 함침 공정을 통해 난연 성분이 기재에 충분히 함유되지 못하기 때문에 난연성을 향상시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은, 음파를 난반사에 의해 1차 상쇄할 수 있는 다수의 음파유도공이 형성된 난연보드와, 상기 난연보드에 타면에 부착되는 흡음시트를 통해 음파를 2차 흡수하여 흡음성능을 강화시킬 수 있도록 한 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2목적은, 난연제 성분이 고분산되도록 개선된 함침 조성물을 포함함으로써 난연성 및 내구성을 향상시킨 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은, 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널에 관한 것으로, 이를 위해 음파를 유도하는 다수의 음파유도공이 형성된 난연보드;와, 상기 난연보드의 타면에 부착하여 음파유도공을 통해 유입된 음파를 흡수하는 흡음시트;를 포함하여 이루어지고, 상기 난연보드는 복수개가 적층되어 구성되고, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공은 상부에 배치된 음파유도공 보다 크기가 확장된 구조이고, 상기 흡음시트는 난연성이 부여되도록 부직포를 멜라민계 난연제 수용액에 함침시켜 이루어지고, 상기 난연보드는 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침 조성물로 이루어지되, 상기 함침 조성물은 트리페닐포스페이트(TPP) 20 내지 30 중량%, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 50 내지 60 중량% 및 데카브로모디페닐에탄(DBDPE) 10 내지 20 중량%로 이루어진 난연제; 및 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90 중량%로 조성된 공중합체(poly(n-buthylacrylate)-b-poly(methylmethacrylate), PBA-PMMA) 80 내지 90 몰%와 실리카 입자 10 내지 20 몰%를 혼합하여 표면처리된 실리카로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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제2발명은, 제1발명은, 상기 음파유도공의 형태는 사각, 삼각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
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제4발명은, 제1발명에서, 상기 섬유재는 비팅 공정을 통해 연마된 섬유재로 이루어지고, 상기 난연보드는 상기 초지를 상기 함침 조성물에 함침한 후 열압착하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널에 따르면, 음파를 난반사에 의해 1차 상쇄할 수 있는 다수의 음파유도공이 형성된 난연보드와, 상기 난연보드에 타면에 부착되는 흡음시트를 통해 음파를 2차 흡수하여 흡음성능을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 난연보드가 함침 조성물에 함유된 난연제 성분이 상기 초지에 충분히 함침되기 때문에 초지 패널의 난연성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 흡음시트는 테트라오르소실리케이트(TEOS)와 산촉매인 1N 염산을 포함하는 수용액에 부직포를 함침시키고, 이후 상기 부직포에 실리카 및 난연제가 분포되도록 건조된 부직포를 다시 멜라민계 난연제 수용액에 함침시킴으로써 난연성을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널의 사시도,
도 2는 도 1에서 발췌된 난연보드를 나타내는 사시도 및 저면을 나타내는 저면사시도,
도 3은 다양한 실시예의 음파유도공을 나타내는 구성도,
도 4는 단면도에 따른 음파 상쇄를 나타내는 개념도,
도 5는 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진,
도 6은 본 발명의 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널의 다른 사용예를 나타내는 개념도,
도 2는 도 1에서 발췌된 난연보드를 나타내는 사시도 및 저면을 나타내는 저면사시도,
도 3은 다양한 실시예의 음파유도공을 나타내는 구성도,
도 4는 단면도에 따른 음파 상쇄를 나타내는 개념도,
도 5는 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진,
도 6은 본 발명의 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널의 다른 사용예를 나타내는 개념도,
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명에 따른 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 난연보드를 나타내는 사시도 및 저면을 나타내는 저면사시도이고, 도 3은 다양한 실시예의 음파유도공을 나타내는 구성도이고, 도 4는 단면도에 따른 음파 상쇄를 나타내는 개념도이고, 도 5는 멤브레인 패널(a), 본 발명의 난연보드(b) 및 목재 패널(c)을 사용하여 제조된 시험체에 대한 직화 연소실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 음파를 난반사에 의해 1차 상쇄할 수 있는 다수의 음파유도공이 형성된 난연보드와, 상기 난연보드에 타면에 부착되는 흡음시트를 통해 음파를 2차 흡수시킬 수 있도록 하고, 상기 흡음시트는 멜라민계 난연제 수용액에 함침시켜 이루어지는 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널(100)에 관한 것이다.
본 발명의 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널(100)은 크게 2부분으로 구성되는데, 이는 음파를 유도한 후 난반사에 의해 음파를 상쇄시키는 난연보드(10)와, 상기 난연보드(10)의 타면에 부착되어 음파를 흡수하는 흡음시트(20)로 구성된다.
[난연보드]
도 1 및 도 2와 같이, 상기 난연보드(10)는 음파를 유도하는 다수의 음파유도공(11)이 형성된 구조이다.
이 때 상기 난연보드(10)는 복수개가 적층되어 구성되되, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공(11)은 상부에 배치된 음파유도공(11) 보다 크기가 확장된 구조이다.
이렇게 상호 간 적층된 난연보드(10)는 음파유도공(11)의 크기가 서로 다른 사이즈로 이루어지기 때문에 " 
" 와 같이 단차가 형성된 요철 형태의 내부공간부(12)가 형성되는 구조이다.
따라서도 4와 같이, 크기가 작은 음파유도공(11)을 통해 음파가 유입되면 단차가 형성된 유철 형태의 내부공간부(12)에서 불규칙한 난반사가 발생되어 열에너지로 변환됨에 따라 음파가 상쇄되는 구조이다.
아울러 도 3과 같이, 상기 난연보드(10)에 형성된 음파유도공(11)의 형태는 사각 형태로 이루어지지만, 다른 실시예로 삼각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 원형 중 어느 하나로 구성될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 난연보드(10)는 음파유도공(11)을 통해 기계적 물성과 휨파괴강도 및 내구성을 증대시킬 수 있는 구조적인 특징을 마련할 수 있다.
또한 상기 난연보드(10)는 음파유도공(11)을 통해 실내 인테리어 효과도 구현할 수 있는 부가적인 기능을 겸할 수 있다.
한편 상기 난연보드(10)는 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침 조성물로 이루어진다.
이 때 상기 함침 조성물은, 트리페닐포스페이트(TPP), 수산화알루미늄(Al(OH)3) 및 데카브로모디페닐에탄(DBDPE)로 이루어진 난연제; 및 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체(poly(n-buthylacrylate)-b-poly(methylmethacrylate), PBA-PMMA)로표면처리된 실리카로 이루어진다.
일반적으로 초지시트는 섬유재를 사용하여 제조된 초지를 제조하는 초지 공정과, 상기 초지 공정에 의해 수득된 초지를 함침 조성물에 함침한 후 이를 열압착 성형함으로써 제조되는데, 난연성을 부여하기 위하여 상기 함침 조성물에 난연제를 첨가하여 가공할 수 있다.
본 발명의 난연보드(10)는 이러한 종래의 초지시트를 제조하기 위한 함침 조성물의 성분을 최적화함으로써 난연제 성분이 초지시트에 고분산되어 난연성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 함침 조성물에 함유되는 난연제로는 트리페닐포스페이트, 수산화알루미늄 및 데카브로모디페닐에탄의 3가지 성분으로 이루어진 난연제를 적용하고 있는데, 상기 난연제의 조합에 의해 초지시트의 난연성능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.
특히 상기 난연제의 각 성분을 적절한 비율로 혼합하면 초지 조성물을 구성하는 성분들과의 상용성을 높일 수 있기 때문에 난연제의 함량을 높이더라도 함침 공정이 원활히 이루어지는 것으로 나타나 일반적인 함침 공정에 비해 더 많은 양의 난연제를 함침시킬 수 있는 것으로 나타났다.
상기 함침 조성물을 구성하는 난연제는 구체적으로 트리페닐포스페이트 20 내지 30 중량%, 수산화알루미늄 50 내지 60 중량% 및 데카브로모디페닐에탄 10 내지 20 중량%로 이루어진 난연제를 사용하는데, 이를 통해 인계 난연제인 트리페닐포스페이트나 브롬계 난연제인 데카브로모디페닐에탄으로 인한 응집이 발생하지 않으면서도 함침 공정시 양호한 분산성을 확보할 수 있게 된다.
또한 상기 난연제를 구성하는 수산화알루미늄은 난연 효과뿐만 아니라 초지를 구성하는 섬유재의 친수성을 높여 결합력을 향상시킬 수 있게 한다.
상기 난연제를 구성하는 각 성분들은 50 내지 150㎛의 입도로 분급하여 사용하는 것이 바람직한데, 이는 초지를 구성하는 섬유재 내에서의 분산성을 감안한 것으로서, 입도가 너무 작은 경우 함침 공정에서 섬유재 내에 분산되지 않는 미반응 분말의 발생량이 증가하며 너무 큰 경우에도 충분한 함침이 이루어지지 않기 때문에 상기 크기 범위가 되도록 분급하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 함침 조성물에는 실리카가 함유되는데, 특히, 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체로 표면처리된 실리카를 사용함으로써 난연제의 분산성과 성형성을 향상시키고 있다.
상기 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체는 실리카 입자와 그래프트 공중합함으로써 표면처리된 실리카 입자를 형성하게 된다. 이러한 표면처리된 실리카 입자는 일종의 분산제 역할을 하면서도 공중합체의 말단에 결합되는 실리카의 친수성으로 인해 초지를 구성하는 섬유재 내에서 난연제가 빠르게 분산되어 흡착을 촉진할 수 있도록 하는 것으로 나타났다.
폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체는 부틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트가 1:1의 중량비로 함유된 공중합체의 경우 코팅제로 사용되며, 부틸아크릴레이트 함량이 90 중량% 이상인 경우에는 접착제로 사용될 수 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 상기 공중합체의 물성은 공중합체의 조성비에 의해 달라질 수 있다.
본 발명에서는 상기 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체로서, 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90 중량%로 조성된 공중합체를 사용하고 있다. 또한, 상기 공중합체에 실리카를 부가하여 그래프트 공중합체를 형성하기 위하여 상기 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체 80 내지 90 몰%에 0.1 내지 0.5㎛의 실리카 입자 10 내지 20 몰%가 되도록 공중합체와 실리카 입자를 혼합하고 그래프트 공중합체하여 표면처리된 실리카를 제조할 수 있다.
즉, 상기 함침 조성물은 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체를 제조하는 단계, 상기 공중합체에 실리카 입자를 혼합하여 표면처리된 실리카를 제조하는 단계, 상기 실리카에 난연제를 혼합하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 함침 조성물은 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 30 내지 40 중량부, 표면처리된 실리카 10 내지 20 중량부 및 난연제 50 내지 60 중량부로 이루어지며, 원활한 함침을 위해 물 50 내지 200 중량부를 부가하여 수용액을 형성하여 사용하게 된다. 또한, 상기 난연보드(10)의 색상을 부여하기 위하여 상기 함침 조성물을 제조하는 과정에서 무기안료를 첨가할 수도 있다.
상기 표면처리된 실리카 입자는 폴리부틸아크릴레이트와 실리카 입자를 브롬화 구리(CuBr2) 및 아스코르브산의 존재하에 반응시켜 폴리부틸아크릴레이트로 표면처리된 실리카 입자를 제조하고, 상기 실리카 입자에 다시 메틸메타크릴레이트를 부가하고 브롬화 구리 존재하에 반응시켜 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체가 실리카 입자를 표면처리한 형태의 실리카를 수득할 수 있다. 이후, 제조된 실리카에 난연제를 부가하여 교반함으로써 함침 조성물을 수득하게 된다.
상기와 같이 수득된 함침 조성물에 초지를 함침시키는데, 상기 초지는 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 통상의 초지 제조공정을 적용함으로써 수득될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2018-0107524호에서는 준불연 초지 섬유판재를 제조하기 위하여 초지 공정에서 난연제를 함유하는 초지 조성물과 섬유재를 섞어 초지를 제조하고 있으며, 제조된 초지를 다시 난연제가 함유된 함침 조성물에 함침시키는 공정을 적용하고 있다. 이러한 두 차례의 난연제 도입에 의해 초지 내부에 난연제의 함량을 늘일 수는 있으나, 초지 제조공정에서 난연제가 함유되면 초지 자체의 내구성이 저하되어 공정 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 공정과는 달리 초지를 통상의 초지 공정으로 제조한 후 함침 공정만으로 초지 섬유질 내에 난연제가 도입되도록 하고 있다. 또한, 이러한 공정만으로도 충분한 난연효과를 달성할 수 있도록 함침 공정을 위한 함침 조성물의 성분 및 함량을 최적화하고 있다.
상기 섬유재는 폐섬유를 이용하는데, 상기 폐섬유는 면, 펄프, 폴리에스테르, 폴리프로펠렌에서 선택된 천연섬유나 합성섬유를 단독으로 사용할 수도 있고 또는 혼합된 섬유를 사용할 수도 있다. 또한, 폐섬유와 일반섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 섬유재를 이용하여 초지 공정을 수행하기에 앞서 비팅(beating) 공정을 통해 섬유재를 연마 처리할 수 있다. 상기 비팅 공정에서는 섬유재를 미세한 분말 형태로 분쇄한 후 수조에 투입하여 2 내지 3시간 동안 연마하게 된다.
이와 같이 연마 처리된 섬유재를 이용하여 초지를 제조하는데, 섬유재를 탈수 건조하는 공정이며, 지층형성, 압착탈수, 건조, 표면처리 등의 통상의 초지 공정을 적용할 수 있다. 즉, 헤드박스에서 분출된 섬유재를 와이어부에 도입하여 지필로 형성된 다음, 압착부에서 압착 탈수 과정을 거치며, 건조부에서 잔류수분을 증발시킨 다음 캘린더에서 종이의 두께가 조절되어 초지로 완성된다.
상기 초지는 두께가 1 내지 5㎜가 되도록 제조할 수 있다. 초지의 두께가 너무 두꺼우면 이후 함침 공정에서 난연제의 함침이 원활하지 않으며 두께가 너무 얇으면 후공정에서 초지의 손상이 발생할 수 있기 때문에 상기 두께 범위가 되도록 제조하는 것이 바람직하다.
상기 함침 공정은 상기 함침 조성물이 수납된 함침조에 상기 초지를 투입하고 상기 함침조 내에 설치된 압축 가이드 롤러를 거치면서 함침시킨 후 스틸 압축 롤러로 가압함으로써 초지의 수분 함량을 줄이면서 함침 과정을 진행할 수 있다. 또한, 초지를 구성하는 섬유질 내에 함침 조성물의 성분이 침투할 수 있도록, 상기 가이드 롤러로 음각 및 양각으로 만든 롤러를 사용하여 가압하면서 함침되도록 할 수도 있고, 상기 함침 공정 후 수득된 난연성 난연보드(10)를 건조하는 공정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 난연보드(10)를 열압착기를 이용하여 열압착 성형할 수 있다. 상기 열압착 성형은 평면 열압착 성형이며 이를 통해 초지를 구성하는 섬유질의 평활도와 안정성을 유지할 수 있다. 상기 열압착 성형 공정을 수행할 때 상기 열압착기의 상단에 금형을 부착하여 상기 난연보드(10)의 제1,2음파유도공(11,12)과, 테이퍼면(13)을 성형할 수 있다.
이러한 열압착 성형을 하거나 또는 건조된 난연성 초지시트를 2매 이상의 합지하는 합지 공정을 수행함으로써 합지된 난연보드(10)로 제조할 수 있다.
상지 합지 공정은 난연보드(10)의 용도에 따라 2 내지 6매의 범위에서 적층하여 합지할 수 있다. 이 때 합지할 난연성 초지시트의 표면에 접착제를 도포한 후 적층하여 접착할 수 있다. 이와 같이 합지 공정을 수행하면 비로써 두께가 2 내지 30㎜를 갖는 난연보드(10)를 완성할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 제조된 난연보드의 효과를 설명한다.
[실시예]
난연보드를 제조를 위하여 평균 40㎜ 길이의 면 재질의 폐섬유를 분쇄한 후 분쇄물 100 중량부를 수조에 투입하고 2시간 동안 비팅 공정을 수행하였다.
수득된 폐섬유를 헤드박스에 투입하였고, 상기 헤드박스에서 분출되는 폐섬유를 와이어부에서 지층을 형성하였다. 이를 가압부에서 압착 및 탈수한 후 건조부에서 잔류 수분을 증발시킨 후 캘린더를 통과하여 폭 1,000㎜, 길이 2,500㎜, 두께 2~2.5㎜의 초지를 제조하였다.
상기 초지를 함침 조성물이 저장된 함침조에 투입하였으며, 함침조 내에 설치된 가이드 롤러를 거쳐 스틸 압축 롤러로 가압하여 초지시트를 제조하고 1차 건조하였다. 1차 건조된 난연성 초지시트를 180℃, 200㎏/㎠의 온도와 압력으로 3분간 열압착하여 두께 2㎜의 난연보드(10)를 수득하였다.
이때, 함침액은 난연제 60 중량부, 실리카 15 중량부 및 폴리부틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트의 공중합체 35 중량부로 이루어진 함침 조성물을 물 100 중량부와 혼합하여 제조하였다.
이때, 상기 난연제는 트리페닐포스페이트 24 중량%, 수산화알루미늄 58 중량% 및 데카브로모디페닐에탄 18 중량%를 혼합하여 사용하였으며, 부틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트 공중합체로는 BA 15 중량% 및 MMA 85 중량%로 조성된 공중합체를 사용하였다.
[비교예]
비교를 위하여 실시예와 동일한 함침 공정을 실시하되 함침 조성물로 액상규산칼륨 80 중량부, 울트라카브 30 중량부, 규조토 20 중량부를 물 100 중량부와 혼합한 조성물을 사용하였다.
실시예 및 비교예에 따른 난연보드(10)와 종래의 목재 패널에 대한 직화 연소 실험을 실시하였다. 그 결과 도 5(b)에서와 같이 실시예의 난연보드(10)는 직화 분사에도 연소되지 않아 난연성이 우수한 것으로 나타났다. 이에 대하여 비교예에 따른 난연보드(10)는 도 5(a)와 같이 난연성을 나타내어 종래의 목재 패널(도 5(c))에 비해서는 발화 정도가 약했으나 실시예에 비해 심한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 본 발명의 함침 공정에 의해 난연보드에 난연제 성분이 다량 함유되기 때문인 것으로 판단되었다.
비교예의 실험으로 준불연성과, 방염성을 만족할 수 있을 것이라 판단된다.
[흡음시트]
상기 흡음시트(20)는 난연보드(10)의 타면에 열합착 또는 접착제를 통해 난연보드(10)의 타면에 부착되어 구성될 수 있다.
상기 흡음시트(20)는 난연성능이 강화되도록 멜라민계 난연제 수용액에 함침된 부직포를 적층시켜 이루어진다.
보다 상세하게는 테트라오르소실리케이트(TEOS)와 산촉매인 1N 염산을 포함하는 수용액에 부직포를 함침시키는 단계와, 섬유 조직 내에 실리카 입자가 분포되도록 함침된 부직포를 건조하는 단계와, 상기 부직포에 실리카 및 난연제가 분포되도록 건조된 부직포를 다시 멜라민계 난연제 수용액에 함침한 후 꺼내어 건조하는 단계와, 건조된 상기 부직포를 3매 이상 적층하여 시트형태로 성형하는 단계로 제조될 수 있다.
이렇게 제조된 흡음시트(20)는 음파유도공(11)을 통해 유입된 음파를 부직포의 기공을 이용하여 흡수 후 상쇄하는 기능을 한다.
또한 상기 흡음시트(20)는 도 4와 같이, 음파유도공(11)으로 유입된 음파의 일부 흡수되고, 또 다른 일부는 반사시키는 기능을 한다.
또한 상기 흡음시트(20)는 실리카 입자에 의해 음파의 일부를 반사시키고, 이렇게 반사된 음파는 내부공간부(12)를 통해 불규칙한 난반사를 발생시켜 열에너지로 변환되도록 유도하는 부가적인 기능을 겸한다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널(100)은 난연보드의 일면에 형성된 제1음파유도공을 통해 인테리어 효과를 구현할 수 있어 건출물 내부 천청 및 벽면에 외장재로 사용될 수 있고, 또한 건물 실내의 마루판 아래에 내장재로 설치하여 층간소음용 흡음패널로도 사용될 수 있다.
[다른 사용예]
도 6은 본 발명의 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널의 다른 사용예를 나타내는 개념도이다.
도 6의 (a)와 같이, 본 발명의 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널(100)은 우레탄 및 석고 재질의 하니컴 판넬의 양면에 부착시켜 난연성과, 준불연성과, 방염성과, 흡음성을 만족하는 도어패널 또는 벽패널로 제작될 수 있다.
또한 도 6의 (b)와 같이, MDF 또는 목재패널의 양면에 본 발명의 건축 내장재 패널(100)을 부착시키고, 표면에 LPM 또는 HPM시트를 부착하여 가구 패널로 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 난연보드 11: 음파유도공 12: 내부공간부
20: 흡음시트
100: 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널
20: 흡음시트
100: 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널
Claims (4)
- 음파를 유도하는 다수의 음파유도공(11)이 형성된 난연보드(10);
상기 난연보드(10)의 타면에 부착하여 음파유도공(11)을 통해 유입된 음파를 흡수하는 흡음시트(20);를 포함하여 이루어지고,
상기 난연보드(10)는 복수개가 적층되어 구성되고, 하부에 배치된 난연보드의 음파유도공(11)은 상부에 배치된 음파유도공(11) 보다 크기가 확장된 구조이고,
상기 흡음시트(20)는 난연성이 부여되도록 부직포를 멜라민계 난연제 수용액에 함침시켜 이루어지고,
상기 난연보드(10)는 폐섬유를 포함하는 섬유재를 사용하여 제조된 초지 및 함침 조성물로 이루어지되, 상기 함침 조성물은 트리페닐포스페이트(TPP) 20 내지 30 중량%, 수산화알루미늄(Al(OH)3) 50 내지 60 중량% 및 데카브로모디페닐에탄(DBDPE) 10 내지 20 중량%로 이루어진 난연제; 및 폴리부틸아크릴레이트 10 내지 20 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 80 내지 90 중량%로 조성된 공중합체(poly(n-buthylacrylate)-b-poly(methylmethacrylate), PBA-PMMA) 80 내지 90 몰%와 실리카 입자 10 내지 20 몰%를 혼합하여 표면처리된 실리카로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 음파유도공(11)의 형태는 사각, 삼각, 오각, 육각, 칠각, 팔각, 원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 섬유재는 비팅 공정을 통해 연마된 섬유재로 이루어지고,
상기 난연보드(10)는 상기 초지를 상기 함침 조성물에 함침한 후 열압착하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난연성능이 강화된 재활용 섬유를 이용한 건축 내장재 패널.
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- 2023-06-20 KR KR1020230078757A patent/KR102657217B1/ko active IP Right Grant
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