KR20030049163A - 난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 폐목, 왕겨 등의 목질재를 파쇄 및 해섬하여 만든 목섬유를 이용한 중밀도 섬유판의 제조방법에 있어서, 상기 목섬유를, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전하는 단계(S100)와: 침전된 목섬유를 탈수하는 단계(S110)와: 탈수된 목섬유를 열건조하는 단계(S120)와: 열건조된 목섬유를 해섬하는 단계(S130)와: 해섬된 목섬유를 접착제와 10:1∼10:2중량비로 혼합하는 단계(S140)와: 혼합된 혼합물을 건조하는 단계(S150)와: 건조된 혼합물을 180∼240℃의 온도에서 30∼50kg/cm2의 압력으로 열압축하여 난연 중밀도 섬유판(1)으로 성형하는 단계(S160)와: 성형된 난연 중밀도 섬유판(1)을 재단하는 단계(S170)와: 재단된 난연 중밀도 섬유판(1)의 표면을 연마하는 단계(S180): 및 상기 연마된 난연 중밀도 섬유판(1)의 표면에, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리제를 도포하는 단계(S190)로 이루어지는 것을 특징으로 함으로써, 중밀도 섬유판의 내부는 난연3급 섬유층(3)이 형성되고, 양 표면에는 난연2급 섬유층(4)(4′)이 형성되어, 중밀도 섬유판의 양 표면에 형성된 난연2급 섬유층(4)(4′)과 함께 내부에 형성된 난연3급 섬유층(3)에 의해 화재시 중밀도 섬유판에 불이 옮겨 붙는 것을 확실히 방지할 수 있게 하여, 화재의 위험으로 인해 그 사용범위가 제한을 받을 수 밖에 없었던 중밀도 섬유판의 활용도를 높일 수 있게 함으로써 저렴한 비용으로 난연성 인테리어 제품을 제작, 설치할 수 있게 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Description

난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법{Noncombustible middle density fiberboards and the manufacturing method}
본 발명은 난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중밀도 섬유판의 주구성물인 목섬유를 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전시켜 제조함으로써 난연 중밀도 섬유판을 형성시키고, 상기 난연 중밀도 섬유판의 표면에 난연조성물이 포함된 난연처리제를 도포함으로써, 중밀도 섬유판의 내부에 난연3급 섬유층이 형성되게 하고, 양 표면에는 각각 난연2급 섬유층이 형성되게 함으로써 화재 발생시에도 중밀도 섬유판에 불이 옮겨 붙는 것을 막아 대형 화재사고의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.
섬유판은 1960년대에 개발된 새로운 형태의 목질 보드로서, 폐목, 톱밥, 왕겨 등의 목질재를 고온에서 해섬하여 목섬유(wood fiber)를 제조하고, 이를 접착제로 결합시켜 제조한 목질 판상제품으로, KS F3200에서 섬유판의 밀도에 따른 분류를 살펴보면 하기 표1과 같다.
종류 기호 밀도
연질 섬유판 IB 0.35g/cm3미만
중밀도 섬유판 MDF 0.35∼0.85g/cm3
경질 섬유판 HB 0.85g/cm3이상
상기 중밀도 섬유판은 난연성에 따라 난연2 와 난연3 으로 구분되며, 난연성이 좋을수록, 밀도가 높을수록, 색상이 밝을수록 고품질의 섬유판으로 취급된다.
일반적으로, 저렴한 가격과 높은 강도 등으로 인해 가구재로서 중밀도 섬유판이 널리 사용되고 있는 실정인바, 이들 사용되고 있는 중밀도 섬유판은 그 재질 특성상 화재에 취약한 문제를 갖고 있음으로 인해 그 사용이 제한적일 수 밖에 없는 것이었다.
이와 같이 화재에 취약한 중밀도 섬유판의 문제를 해결하기 위하여 근래 들어 중밀도 섬유판에 난연성을 부여한 제품들이 다량 출시되고 있는 실정으로, 이들 난연 중밀도 섬유판은, 중밀도 섬유판 내부에 난연재로서 유리솜, 암면 등을 내장시키거나, 중밀도 섬유판의 표면에 난연층을 형성시켜 사용하였다.
그러나 난연재로서 유리솜, 암면 등을 내부에 내장시킨 중밀도 섬유판은, 중밀도 섬유판의 표면은 목질만으로 되어 있어 화재 시에 불이 쉽게 옮겨 붙을 뿐만 아니라, 내부에 포함된 유리솜, 암면 등에 불이 붙으면 유독 가스를 발생하여 오히려 인간의 생명을 위협하였으며, 폐기 시에도 유리솜, 암면 등은 자연부식이 곤란하여 폐기 비용이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
중밀도 섬유판의 표면에 난연층을 형성시킨 난연 중밀도 섬유판은 화재 발생 시에 표면의 난연층이 불이 옮겨 붙는 시간을 지연시키나, 표면의 난연층이 제거되면 내부의 중밀도 섬유판은 순수 목질로 되어 있음으로 인해 불이 쉽게 옮겨 붙기 때문에 표면의 난연층이 제거되기 전에 화재를 진압해야 하나, 화재시 여러 여건상 난연층 제거 전에 화재진압이 거의 불가능한 현실을 감안하면 화재를 충분히 진압할 수 없어 대형 화재사고로 이어질 수 밖에 없는 등의 문제가 있는 것이었다.
일본공개특허 평9-286984에서는 탄산칼륨, 염화나트륨 등의 혼합용액에 건축용재를 함침, 침투, 부착 또는 흡착하는 불연처리제를 제조하였으나, 함침에 의해 불연 건축용재를 제조하는 방법은 함침시간에 요구되는 시간이 길어 건축용재의 생산성이 떨어졌으며, 침투 또는 부착에 의해 불연 건축용재를 제조하는 방법은 건축용재의 표면에만 불연층이 형성되었을 뿐, 건축용재의 내부로는 불연처리제가 침투되지 못하였다.
또한 한국특허 출원번호 1999-7012327에서는 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 메탈실리콘을 물과 반응시킨 내화액을 건재의 표면에 두께 2∼3mm가 되도록 분사하는방법을 발명하였으나, 이 방법 또한 건축용재의 표면에만 불연층이 형성되었을 뿐, 건축용재의 내부로까지는 불연처리제가 침투되지 못하였고, 또한 메탈실리콘 등의 원료가 비교적 고가이므로 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같이 중밀도 섬유판의 내부에 난연재로서 유리솜, 암면 등을 내장시키거나, 중밀도 섬유판 표면에만 난연층을 형성시킨 종래의 난연 중밀도 섬유판이 지닌 문제점을 해결하기 위하여, 중밀도 섬유판의 주구성물인 목섬유 자체를, 난연처리액에 침전시켜 난연 중밀도 섬유판을 제조하고, 상기 난연 중밀도 섬유판의 양 표면에 난연처리제를 도포함으로써, 중밀도 섬유판의 내부에 난연3급 섬유층이 형성되고, 양 표면에는 난연2급 섬유층이 형성되어, 중밀도 섬유판의 표면에 형성된 난연2급 섬유층이 불이 옮겨 붙는 것을 막고, 상기 난연2급 섬유층이 화재에 의해 제거된 후에도 중밀도 섬유판 내부에 형성되어 있는 난연3급 섬유층이 불이 옮겨 붙는 것을 방지함으로써, 그만큼 화재의 진행을 지연시켜 대형 화재사고로 발전되는 것을 막을 수 있도록 한 난연 중밀도 섬유판을 제공함에 있다.
도1은 본 발명의 제조방법에 의한 난연 중밀도 섬유판의 제조공정도
도2는 본 발명에 의해 제조된 난연 중밀도 섬유판의 부분단면도
도3은 본 발명에 의해 제조된 난연 중밀도 섬유판의 대표적인 예의 부분단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 난연 중밀도 섬유판
2: 표면에 난연2급 섬유층이 형성된 난연 중밀도 섬유판
3: 난연3급 섬유층
4, 4′: 난연2급 섬유층
본 발명은 난연 중밀도 섬유판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐목, 왕겨 등의 목질재를 파쇄 및 해섬하여 만든 목섬유를 이용한 중밀도 섬유판의 제조방법에 있어서, 상기 목섬유를, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전하는 단계(S100)와: 침전된 목섬유를 탈수하는 단계(S110)와: 탈수된 목섬유를 열건조하는 단계(S120)와: 열건조된 목섬유를 해섬하는 단계(S130)와: 해섬된 목섬유를 접착제와 10:1∼10:2중량비로 혼합하는 단계(S140)와: 혼합된 혼합물을 건조하는 단계(S150)와: 건조된 혼합물을 180∼240℃의 온도에서 30∼50kg/cm2의 압력으로 열압축하여 난연 중밀도 섬유판(1)으로 성형하는 단계(S160)와: 성형된 난연 중밀도 섬유판(1)을 재단하는 단계(S170)와: 재단된 난연 중밀도 섬유판(1)의 표면을 연마하는 단계(S180)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 난연 중밀도 섬유판의 난연성을 더욱 우수하게 하기위해서 상기 연마된 난연 중밀도 섬유판(1)의 표면에, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리제를 도포하는 단계(S190)를 더 추가할 수 있다.
이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 제조방법에 의한 난연 중밀도 섬유판의 제조공정도이고, 도2는 본 발명에 의해 제조된 난연 중밀도 섬유판의 부분단면도이며, 도3은 본 발명에 의해 제조된 난연 중밀도 섬유판의 대표적인 예의 부분단면도이다.
목섬유를 염화나트륨과 탄산수소나트륨이 혼합된 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전시키는 단계(S110)는, 상기 난연처리액에 목섬유를 침전시킴으로써 난연조성물이 목섬유에 침투되도록 하여, 난연 중밀도 섬유판(1)을 형성할 수 있도록 하는 단계로, 침전시간은 3~10분으로 하는 것이 바람직하며, 침전시간이 3분 미만이면 난연조성물이 충분히 침투되지 않고 10분을 초과하면 중밀도 섬유판의 생산성이 떨어진다.
상기 난연처리액은 물 70∼80중량%, 접착제 5∼10중량%, 난연조성물 8∼16중량%의 배합비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 난연조성물로는 염화나트륨 70∼80중량% 와 탄산수소나트륨 20∼30중량%의 배합비율로 혼합된 것을 사용한다.
침전된 목섬유를 탈수하는 단계(S110)는 침전된 목섬유를 탈수하여 목섬유의 함수율을 낮추는 단계로, 탈수방법은 제한을 두지 않는다.
탈수된 목섬유를 열건조하는 단계(S120)는 건조온도를 100~150℃로 하여 급속 건조하는 것이 좋으나, 건조방법 및 시간에 제한을 두는 것은 아니다.
열건조된 목섬유를 해섬하는 단계(S130)는 침전(S100), 탈수(S110) 및 건조(S120)단계를 거치면서 덩어리진 목섬유를 해섬하여, 성형시 중밀도 섬유판의 밀도를 높일 수 있도록 한다.
해섬된 목섬유를 접착제와 10:1∼10:2 중량비로 혼합하는 단계(S140)에서, 목섬유와 접착제의 혼합비가 10:1 미만이면 성형시에 접착력이 부족하여 성형된 중밀도 섬유판(1)의 강도가 저하되고, 10:2 를 초과하면 성형된 중밀도 섬유판의 강도는 좋아지나 유연성이 약해져 쉽게 파열된다.
혼합된 혼합물을 건조하는 단계(S150)는 목섬유와 접착제가 혼합된 혼합물을 건조시킴으로써 접착제의 접착력을 더욱 우수하게 하는 것으로, 그 건조 방법 및시간에 제한을 두는 것은 아니다.
건조된 혼합물을 180∼210℃의 온도에서 30∼50kg/cm2의 압력으로 열압축하여 난연 중밀도 섬유판(1)으로 성형하는 단계(S160)에서, 난연 중밀도 섬유판(1)의 두께는 3∼30mm로 제조하는 것이 바람직하나, 반드시 제한하는 것은 아니다.
성형된 난연 중밀도 섬유판(1)을 재단하는 단계(S170)는 난연 중밀도 섬유판(1)을 사용 목적에 따라 일정한 크기로 절단하는 것으로, 재단의 형태에 제한을 두는 것은 아니다.
재단된 난연 중밀도 섬유판(1)의 표면을 연마하는 단계(S180)는 난연 중밀도 섬유판의 표면을 연마하여 질감을 좋게하는 것이다.
연마된 난연 중밀도 섬유판(1)의 양 표면에 상기 난연조성물을 포함하는 난연처리제를 도포하는 단계(S190)는 화재에 노출되기 쉬운 난연 중밀도 섬유판(1)의 양 표면을 다시 한번 난연처리하여 난연성을 더욱 우수하게 하는 단계로, 난연 중밀도 섬유판(1)의 양 표면에 난연2급 섬유층(4)(4`)을 형성시키는 것이다.
상기 난연처리제는 물 50∼65중량%, 접착제 15∼25중량% 및 난연조성물 20∼35중량%의 배합비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 난연처리제에 사용되는 난연조성물로는 염화나트륨 70∼80중량%와 탄산수소나트륨 20∼30중량%의 배합비율로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 난연조성물의 조성물 중 하나인 염화나트륨(NaCl)은 우리가 가정에서 일반적으로 사용하고 있는 소금의 주성분으로, 인체에 무해하며 공기 중의 수증기를 흡수하여 스스로 녹는 조해성을 가지고 있어, 중밀도 섬유판의 주 구성물인 목섬유의 표면에 미세한 피막을 형성시킴으로써 산소를 차단하여 화재시에 불이 옮겨 붙지 못하도록 하며, 또한 부수적으로는 습도가 높은 곳에 중밀도 섬유판을 방치하여도 곰팡이 등의 세균번식을 막을 수 있도록 하는 살균작용을 한다.
난연조성물의 조성물 중 하나인 탄산수소나트륨(NaHCO3)은 일반 소화기에 많이 사용되는 화합물로서, 염화나트륨과 마찬가지로 인체에 무해하며, 열을 가하면 탄산나트륨(Na2CO3), 물(H2O) 및 이산화탄소(CO2)로 분해되고, 분해된 부산물인 탄산나트륨, 물 및 이산화탄소는 산소의 공급을 차단하여 화재의 발생을 막는다.
또한, 탄산수소나트륨은 탈색 효과를 가지고 있어, 중밀도 섬유판의 주구성물인 목섬유를 밝은 색상으로 탈색하여 중밀도 섬유판의 색상을 밝게 함으로써, 고품질의 중밀도 섬유판을 제조할 수 있도록 한다.
상기 접착제로는 요소 수지계, 멜라닌 수지계, 페놀 수지계, 젤라틴, 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose, CMC) 등을 사용할 수 있으나, 더욱 바람직하게는 젤라틴과 CMC를 사용한다.
젤라틴은 천연 단백질인 콜라겐을 열처리하면 얻어지는 유도 단백질의 일종으로, 콜라겐에 존재하는 펩티드 사슬의 가수분해나 수소결합의 개열(開裂)에 의해 얻어지며, 온수에서는 녹아서 졸(sol)이 되고 실온에서는 탄성이 있는 겔(gel)이 되는 성질을 가지고 있어 접착력이 우수하다.
카르복시메틸 셀룰로오스는 물에 녹이면 점조(粘稠)한 액체가 되어 높은 접착력을 갖게되며 또한 자체적으로 곰팡이가 생기거나 썩는 것을 방지하는 성질을 가지고 있어 습기에 노출될 우려가 있는 제품에 사용되는 것이 권장된다.
본 발명의 난연 중밀도 섬유판의 난연성을 알아보기 위해 하기의 실시예와 같이 실시하였다.
(실시예1)
본 발명의 난연 중밀도 섬유판(1)(이하 섬유판 A)과 난연 중밀도 섬유판(1)의 양 표면에 난연2급 섬유층(4)(4´)이 형성된 난연 중밀도 섬유판(2)(이하 섬유판 B)를 가로, 세로 각각 220mm, 두께 12mm의 크기로 제조한다.
(실시예2)
실시예1을 통해 제조된 섬유판A에 방화재료의 시험방법 중 표면시험을 실시하였다.
주열원을 정전압장치를 비치한 전열로 하고, 부열원은 LP가스로 하여 하기의 표2와 같은 온도를 20℃ 이내의 오차로 재현시킬 수 있도록 한다.
경과시간(분) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
배기온도(℃) 70 80 90 155 205 235 260 270 290 305
섬유판A와 섬유판B의 수열면 크기는 가로, 세로 각각 180mm로 하였으며, 섬유판A는 부열원으로 3분간 가열하고 다시 주열원으로 3분간 가열하였고, 섬유판B는 부열원으로 3분간 가열하고 다시 주열원으로 7분간 가열하였다.
상기와 같이 실시한 섬유판A와 섬유파B는 수열면만 검은 숯의 형태로 변하였으며, 섬유판A는 열원을 제거한 후 약 20초간 잔염이 나타났으며 섬유판B는 열원을제거한 후 약 15초간 잔염이 나타났다.
(실시예3)
실시예1을 통해 제조된 섬유판A와 섬유판B에 방화재료의 시험방법 중 부가시험을 실시하였다.
섬유판A와 섬유판B에 각각 표면으로부터 뒷면까지 관통하는 지름 25mm의 구멍을 3개소 뚫고, 실시예2와 같은 방법으로 가열하였다.
상기와 같이 실시한 섬유판A와 섬유판B는 실시예2와 마찬가지로 수열면만 검은 숯의 형태로 변하였으며, 섬유판A는 열원을 제거한 후 약 25초간 잔염이 나타났으며 섬유판B 또한 약 25초간 잔염이 나타났다.
상기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 난연 중밀도 섬유판은, 중밀도 섬유판의 내부에 난연3급 섬유층(3)이 형성되고, 양 표면에는 난연2급 섬유층(4)(4´)이 형성되게 함으로써 화재시 중밀도 섬유판에 불이 옮겨 붙는 것을 확실히 방지할 수 있게 한 것이다.
이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이 본 발명의 난연 중밀도 섬유판에 의하면, 중밀도 섬유판의 주구성물인 목섬유를, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전시켜 난연 중밀도 섬유판을 제조하고, 상기 난연 중밀도 섬유판의 양 표면에 상기 난연조성물이 포함된 난연처리제를 도포함으로써, 중밀도 섬유판의 내부는 난연3급 섬유층이 형성되고, 양 표면에는 난연2급 섬유층이 형성되어, 중밀도 섬유판의 양 표면에 형성된 난연2급 섬유층과 함께 내부에 형성된 난연3급 섬유층에 의해 화재시 중밀도 섬유판에 불이 옮겨 붙는 것을 확실히 방지할 수 있게 하여, 화재의 위험으로 인해 그 사용범위가 제한을 받을 수 밖에 없었던 중밀도 섬유판의 활용도를 높일 수 있게 함으로써 저렴한 비용으로 난연성 인테리어 제품을 제작, 설치할 수 있게 하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (7)

  1. 폐목, 왕겨 등의 목질재를 파쇄 및 해섬하여 만든 목섬유를 이용한 중밀도 섬유판의 제조방법에 있어서,
    상기 목섬유를, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전하는 단계(S100)와: 침전된 목섬유를 탈수하는 단계(S110)와: 탈수된 목섬유를 열건조하는 단계(S120)와: 열건조된 목섬유를 해섬하는 단계(S130)와: 해섬된 목섬유를 접착제와 10:1∼10:2중량비로 혼합하는 단계(S140)와: 혼합된 혼합물을 건조하는 단계(S150)와: 건조된 혼합물을 180∼240℃의 온도에서 30∼50kg/cm2의 압력으로 열압축하여 난연 중밀도 섬유판(1)으로 성형하는 단계(S160)와: 성형된 난연 중밀도 섬유판(1)을 재단하는 단계(S170)와: 재단된 난연 중밀도 섬유판(1)의 표면을 연마하는 단계(S180)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 중밀도 섬유판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마된 난연 중밀도 섬유판(1)의 양 표면에, 염화나트륨과 탄산수소나트륨을 혼합한 난연조성물이 포함된 난연처리제를 도포하는 단계(S190)가 추가되는 것을 특징으로 하는 난연 중밀도 섬유판의 제조방법.
  3. 제1 내지 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 난연조성물은 염화나트륨70∼80중량% 와 탄산수소나트륨 20∼30중량%의 배합비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 난연 중밀도 섬유판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 목섬유가 침전되는 난연처리액은, 물 70∼80중량%, 접착제 5∼10중량% 및 난연조성물 8∼16중량%의 배합비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 난연 중밀도 섬유판의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 연마된 중밀도 섬유판(1)의 양 표면에 도포되는 난연처리제는, 물 50∼65중량%, 접착제 15∼25중량% 및 난연조성물 20∼35중량%의 배합비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 난연 중밀도 섬유판의 제조방법.
  6. 제1항, 4항 및 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제가 젤라틴, CMC 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 난연 중밀도 섬유판의 제조방법.
  7. 폐목, 왕겨 등의 목질재를 파쇄 및 해섬하여 만든 목섬유를 이용하여 제조되는 중밀도 섬유판에 있어서,
    상기 목섬유를 난연조성물이 포함된 난연처리액에 침전시켜 제조함으로써 난연 중밀도 섬유판(1)이 형성되게 하고, 상기 난연 중밀도 섬유판(1)의 양 표면에 난연처리제를 도포함으로써, 중밀도 섬유판의 내부는 난연3급 섬유층(3)이 형성되고, 양 표면에는 난연2급 섬유층(4)(4´)이 형성되게 한 것을 특징으로 하는 난연중밀도 섬유판.
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