상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
화산재를 이용하여 제조된 화산재판넬의 일면 또는 양면에 모양지를 난연성 멜라민수지 함침액에 함침시켜 얻어진 난연 멜라민수지 함침지가 형성됨을 특징으로 하는 불연판넬을 제공함으로서 달성할 수 있다.
또한 본 발명은 상기한 불연판넬을 보다 효과적으로 제조하기 위하여 난연성 멜라민수지 함침액에 모양지를 함침시킨 후 건조하여 멜라민수지 함침지를 제조하는 단계와; 상기 제조된 난연 멜라민수지 함침지를 화산재판넬의 일면 또는 양면에 적층하는 적층단계; 및 적층한 적층체를 열가압성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 불연판넬의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명에 따른 불연판넬 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불연판넬의 단면도로서, 도시된 바와 같이 화산재를 이용하여 제조된 화산재판넬(12)의 일면에 난연성 멜라민수지 함침액에 모양지를 함침시켜 얻어진 난연 멜라민수지 함침지(11)가 형성된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불연판넬의 단면도로서, 도시된 바와 같이 화산재를 이용하여 제조된 화산재판넬(12)의 양면에 난연성 멜라민수지 함침액에 모양지를 함침시켜 얻어진 난연 멜라민수지 함침지(11,11')가 적층된 구조를 갖는다.
상기한 도 1 및 도 2의 구조를 갖는 불연판넬의 형성과정을 그 제조방법을 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에서는 먼저 난연성 멜라민수지 함침액에 모양지를 함침시킨 후 건조하여 난연 멜라민수지 함침지(11)를 제조하는 단계를 거치게 된다. 이렇게 얻어진 함침지는 단독 또는 2겹 이상 적층하여 사용할 수도 있다.
이때 상기 난연 멜라민수지 함침지(11)는 모양지를 난연성 멜라민수지 함침액에 함침시켜 수지함침량이 50% 내지 70%가 되도록 한 후 90℃ 내지 120℃에서 건조시켜 제조된 것을 사용한다.
상기 난연 멜라민수지 함침지(11)를 제조하는 과정에서 수지함침량이 50% 미만일 경우 접착력이 저하되어 화산재판넬로부터 쉽게 박리되는 문제점이 발생하게 되며, 수지함침량이 70%를 초과할 경우 함침과 건조시간을 고려할 때 장시간 소요되고 특히, 건조시 고온에서 장시간 노출되어야 하므로 모양지의 변형을 초래할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 난연성 멜라민수지 함침액에 모양지를 함침시켜 수지함침량이 50% 내지 70%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 함침시킨 모양지는 통상의 방법에 따라 건조시키게 되는데, 본 발명에서는 90℃ 내지 120℃에서 건조시켜 난연 멜라민수지 함침지(11)를 제조하였다.
이때 상기 난연 멜라민수지 함침지(11)를 제조하는 과정에서 사용된 난연성 멜라민수지 함침액은 통상의 멜라민수지 함침액 100중량부에 테트라브로모비스페놀에이(tetrabromo bisphenol A) 5중량부 내지 10중량부를 메탄올에 용해시켜 첨가하여 제조된 것을 사용하였다. 상기 테트라브로모비스페놀에이는 함침지에 난연성을 주기 위해 첨가하는 것으로 그 첨가량이 5중량부 미만일 경우 그 충분한 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있으며, 그 첨가량이 10중량부를 초과할 경우 메탄올에 용이하게 용해되지 않을 뿐만 아니라 제조된 함침액의 농도가 높아 함침이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생하게 되므로 상기 범위 내에서 테트라브로모비스페놀에이를 첨가하는 것이 바람직하다.
보다 바람직한 멜라민수지 함침액의 조성은 멜라민수지 28중량부 내지 33중량부, 37% 포르말린 33중량부 내지 38중량부, 폴리비닐알코올 2.9중량부 내지 3.5중량부, 트리에탄올 아민 2.0중량부 내지 2.8중량부, 이형제 0.25중량부 내지 0.35중량부, 물 14중량부 내지 16중량부, 계면활성제 0.17중량부 내지 0.20중량부, 경화제 0.85중량부 내지 0.9중량부, 메탄올 9.8중량부 내지 12.0중량부로 조성되는 통상의 멜라민수지 함침액 조성물 100중량부에 테트라브로모비스페놀에이 5중량부 내지 10중량부가 더 포함된 조성을 갖는 것이다. 이때 상기 테트라브로모비스페놀에이를 단독으로 넣을 경우 침전이 생길 수 있으므로 메탄올에 미리 용해시켜 첨가하는 것이 좋다.
상술한 바와 같이 멜라민수지 함침지(11)를 제조한 다음, 본 발명에서는 상기 제조된 난연 멜라민수지 함침지(11)를 화산재판넬의 일면 또는 양면에 적층하는 적층단계를 거치게 된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 화산재판넬의 일면에 난연 멜라민수지 함침지(11)를 형성시키거나 도 2에 도시된 바와 같이 화산재판넬의 양면에 난연 멜라민수지 함침지(11,11')를 형성시킬 수 있다.
이때, 화산재판넬은 화산재를 이용하여 제조된 것으로, 불연성을 부여하기 위하여 사용하게 된다. 상기 화산재판넬은 통상적으로 불에 타지 않는다는 이점이 있을 뿐만 아니라 흡수성 및 흡착성이 강하여 습기가 많은 곳에서도 변형없이 사용가능하며, 경량이므로 취급이 용이하고 절단가공성이 뛰어나 목재 대체소재로서 용이하게 사용될 수 있다.
상기 화산재판넬로는 화산재를 다양한 방법으로 적용하여 제조된 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 시판중인 다이-라이트(Dai-Lite; 대건공업, 일본)를사용하였다.
상기와 같이 난연 멜라민수지 함침지(11)를 화산재판넬의 일면 또는 양면에 적층한 다음, 본 발명에서는 상기 적층한 적층체를 열가압성형하는 단계를 거치게 된다. 이와 같이 열가압성형 단계를 거치게 되면 본 발명에 따른 불연판넬을 제조할 수 있게 된다.
이때, 상기 열가압성형 단계는 적층체를 120℃ 내지 150℃에서 20kgf/㎠ 내지 40kgf/㎠의 압력으로 20분 내지 60분간 열가압한 다음 20 내지 60분간에 걸쳐 상온으로 냉각 한 다음 탈형하는 저온 열가압성형 공법과, 적층체를 170℃ 내지 200℃에서 20kgf/㎠ 내지 40kgf/㎠의 압력으로 20 내지 60초간 열가압한 다음 탈형하는 고온 열가압성형 공법을 적용할 수 있다.
먼저 저온 열가압성형 공법을 살펴보면, 적층체를 20kgf/㎠ 내지 40kgf/㎠의 압력으로 120℃ 내지 150℃에서 20분 내지 60분간 열가압한 다음 20 내지 60분간에 걸쳐 상온으로 냉각 한 다음 탈형하는 것이다.
이때, 성형온도가 120℃ 미만일 경우 부착력이 저하되어 함침지의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 150℃를 초과할 경우 고온이므로 함침지의 변형이 초래되는 문제점이 있으므로 120℃ 내지 150℃에서 성형하는 것이 바람직하다.
또, 상기 적층체를 성형하는 단계에서의 가압 조건이 20kgf/㎠ 미만일 경우 부착력이 저하되어 함침지의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 40kgf/㎠를 초과할 경우 판넬의 파열과 수축현상을 유발할 수 있다는 단점이 있으므로 가압 조건은 20kgf/㎠ 내지 40kgf/㎠로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 적층체를 성형하는 단계에서의 가압 시간이 20분 미만일 경우 부착력이 저하되어 함침지의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 60분을 초과할 경우 고온하에 장시간 노출됨으로서 함침지의 변형이 초래되는 단점이 있으므로 가압 시간은 20분 내지 60분으로 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 조건하에서 열가압성형 후 20 내지 60분간에 걸쳐 상온으로 냉각 한 다음 탈형하게 되면 용이하게 본 발명에 따른 불연판넬을 제조할 수 있게 된다.
고온 열가압성형 공법은 적층체를 170℃ 내지 200℃에서 20kgf/㎠ 내지 40kgf/㎠의 압력으로 20 내지 60초간 열가압한 다음 탈형하는 것이다.
이때, 성형온도가 170℃ 미만일 경우 부착력이 저하되어 함침지의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 200℃를 초과할 경우 고온이므로 함침지의 변형이 초래되는 문제점이 있으므로 170℃ 내지 200℃에서 성형하는 것이 바람직하다.
또, 상기 적층체를 성형하는 단계에서의 가압 조건이 20kgf/㎠ 미만일 경우 부착력이 저하되어 함침지의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 40kgf/㎠를 초과할 경우 판넬의 파열과 수축현상을 유발할 수 있다는 단점이 있으므로 가압 조건은 20kgf/㎠ 내지 40kgf/㎠로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 적층체를 성형하는 단계에서의 가압 시간이 20초 미만일 경우 부착력이 저하되어 함침지의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 60초를 초과할 경우 고온하에 장시간 노출됨으로서 함침지의 변형이 초래되는 단점이 있으므로 가압 시간은 20 내지 60초로 하는 것이 바람직하다.
상기한 조건으로 열가압성형한 다음 탈형하게 되면 본 발명에 따른 불연판넬을 제조할 수 있게 된다.
이때, 전술한 저온 열가압성형 공법과 고온 열가압성형 공법은 상황에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 저온 열가압성형 공법에서는 냉각시간과 가압시간이 장시간 소요되는 단점이 있으므로 바람직하게는 고온 열가압성형 공법을 적용하는 것이 좋다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 불연판넬은 화산재판넬과 난연 멜라민 함침지를 사용함으로서 화재 발생시 불에 타지 않고 유독가스 발생이 없으며, 절단가공성이 뛰어나고 가벼워 취급이 용이한 이점이 있다. 또한, 상기 불연판넬은 불에 타지 않으므로 난연 또는 방염성을 요하는 건축내장재와 화장판, 엘피엠 대체용 및 각종 실내 인테리어용으로 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
<멜라민수지 함침액의 제조예 1>
멜라민 300g, 37% 포르말린 350g, 폴리비닐알코올 33g, 테트라에탄올아민 24g, 이형제 3g, 물 160g, 계면활성제 2g, 경화제 8g 및 메탄올 120g을 혼합하여 통상의 방법으로 멜라민수지 함침액을 제조하였다.
<멜라민수지 함침액의 제조예 2>
메탄올 120g을 테트라브로모비스페놀에이 20g과 사전에 혼합 용해시킨 후 첨가한 것을 제외하고는 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 멜라민수지 함침액을 제조하였다.
<멜라민수지 함침액의 제조예 3>
메탄올 120g을 테트라브로모비스페놀에이 50g과 사전에 혼합 용해시킨 후 첨가한 것을 제외하고는 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 멜라민수지 함침액을 제조하였다.
<멜라민수지 함침액의 제조예 4>
메탄올 120g을 테트라브로모비스페놀에이 80g과 사전에 혼합 용해시킨 후 첨가한 것을 제외하고는 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 멜라민수지 함침액을 제조하였다.
<멜라민수지 함침액의 제조예 5>
메탄올 120g을 테트라브로모비스페놀에이 100g과 사전에 혼합 용해시킨 후 첨가한 것을 제외하고는 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 멜라민수지 함침액을 제조하였다.
<멜라민수지 함침액의 제조예 6>
메탄올 120g을 테트라브로모비스페놀에이 150g과 사전에 혼합 용해시킨 후 첨가한 것을 제외하고는 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 1과 동일한 방법으로 실시하여 멜라민수지 함침액을 제조하였다.
<멜라민수지 함침지의 제조예 1>
모양지(80g/㎡)를 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 1에서 제조한 함침액에 함침시켜 수지함침량이 55±5%가 되도록 함침시킨 다음 110℃에서 건조시켜 멜라민수지 함침지를 제조하였다.
<멜라민수지 함침지의 제조예 2>
모양지(80g/㎡)를 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 2에서 제조한 함침액에 함침시켜 수지함침량이 55±5%가 되도록 함침시킨 다음 110℃에서 건조시켜 멜라민수지 함침지를 제조하였다.
<멜라민수지 함침지의 제조예 3>
모양지(80g/㎡)를 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 3에서 제조한 함침액에 함침시켜 수지함침량이 55±5%가 되도록 함침시킨 다음 110℃에서 건조시켜 멜라민수지 함침지를 제조하였다.
<멜라민수지 함침지의 제조예 4>
모양지(80g/㎡)를 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 4에서 제조한 함침액에 함침시켜 수지함침량이 55±5%가 되도록 함침시킨 다음 110℃에서 건조시켜 멜라민수지 함침지를 제조하였다.
<멜라민수지 함침지의 제조예 5>
모양지(80g/㎡)를 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 5에서 제조한 함침액에 함침시켜 수지함침량이 55±5%가 되도록 함침시킨 다음 110℃에서 건조시켜 멜라민수지 함침지를 제조하였다.
<멜라민수지 함침지의 제조예 6>
모양지(80g/㎡)를 상기 멜라민수지 함침액의 제조예 6에서 제조한 함침액에 함침시켰으나 함침액의 농도가 매우 높아 함침이 제대로 이루어지지 않았다.
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 1 내지 6에 있어서, 멜라민수지 함침지의제조예 6을 제외한 멜라민수지 함침지의 제조예 1 내지 5에서 제조한 멜라민수지 함침지를 이용하여 다음과 같이 불연판넬을 제조하였다.
<불연판넬의 제조실시예 1>
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 1에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장과, 화산재판넬(다이-라이트(Dai-Lite); 대건공업, 일본), 상기 멜라민수지 함침지의 제조예 1에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장을 적층한 다음, 이를 190℃에서 35kgf/㎠의 압력으로 25초간 열가압 성형하여 불연판넬을 제조하였다.
<불연판넬의 제조실시예 2>
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 2에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장과, 화산재판넬(다이-라이트(Dai-Lite); 대건공업, 일본), 상기 멜라민수지 함침지의 제조예 2에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장을 적층한 다음, 이를 190℃에서 35kgf/㎠의 압력으로 25초간 열가압 성형하여 불연판넬을 제조하였다.
<불연판넬의 제조실시예 3>
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 3에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장과, 화산재판넬(다이-라이트(Dai-Lite); 대건공업, 일본), 상기 멜라민수지 함침지의 제조예 3에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장을 적층한 다음, 이를 190℃에서 35kgf/㎠의 압력으로 25초간 열가압 성형하여 불연판넬을 제조하였다.
<불연판넬의 제조실시예 4>
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 4에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장과, 화산재판넬(다이-라이트(Dai-Lite); 대건공업, 일본), 상기 멜라민수지 함침지의제조예 4에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장을 적층한 다음, 이를 190℃에서 35kgf/㎠의 압력으로 25초간 열가압 성형하여 불연판넬을 제조하였다.
<불연판넬의 제조실시예 5>
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 5에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장과, 화산재판넬(다이-라이트(Dai-Lite); 대건공업, 일본), 상기 멜라민수지 함침지의 제조예 5에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장을 적층한 다음, 이를 190℃에서 35kgf/㎠의 압력으로 25초간 열가압 성형하여 불연판넬을 제조하였다.
<불연판넬의 제조실시예 6>
상기 멜라민수지 함침지의 제조예 4에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장과, 화산재판넬(다이-라이트(Dai-Lite); 대건공업, 일본), 상기 멜라민수지 함침지의 제조예 4에서 제조한 멜라민수지 함침지 1장을 적층한 다음, 이를 130℃에서 35kgf/㎠의 압력으로 25분간 열가압 성형하여 불연판넬을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 불연판넬의 제조실시예에서 제조된 판넬을 표면온도 140℃의 열을 직접 가한 다음, 박리발생 유무를 확인하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<실험예 2>
상기 불연판넬의 제조실시예에서 제조된 판넬을 행정자치부 고시 제1999-24호의 방염성능의 기준(KOFEIS 1001)에 규정된 방법에 따라 방염적합성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타태었다.
<실험예 3>
상기 불연판넬의 제조실시예에서 제조된 판넬을 KS F 2271 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법에 따라 난연성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타태었다.
<실험예 4>
상기 불연판넬의 제조실시예에서 제조된 판넬을 육안으로 판정하여 멜라민함침지의 변형이 발생한 경우 불량으로, 변형이 발생하지 않은 경우 양호로 판단하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 |
실험예 1 |
실험예 2 |
실험예 3 |
실험예 4 |
불연판넬의 제조실시예 1 |
박리안됨 |
부적합 |
- |
양호 |
불연판넬의 제조실시예 2 |
박리안됨 |
적합 |
난연3급 |
양호 |
불연판넬의 제조실시예 3 |
박리안됨 |
적합 |
난연1급 |
양호 |
불연판넬의 제조실시예 4 |
박리안됨 |
적합 |
난연1급 |
양호 |
불연판넬의 제조실시예 5 |
박리안됨 |
적합 |
난연1급 |
양호 |
불연판넬의 제조실시예 6 |
박리안됨 |
적합 |
난연1급 |
양호 |
상기 표 1에서 보는 바와 같이 테트라브로모비스페놀에이를 첨가하여 제조된 멜라민수지 함침액에 모양지를 함침시켜 얻어진 멜라민수지 함침지를 사용한 실시예 2 내지 6의 경우 방염성능과 난연성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 범위내에서 불연판넬을 제조한 실시예 3 내지 6의 경우 난연1급과 방염 적합판정을 받아 불연판넬로 유용하게 적용될 수 있음을 확인할 수 있다. 그러나 상기 실시예 2의 경우 난연성 실험에서 난연3급으로 판정됨에 따라 불연판넬로는 부적합한 것을 확인할 수 있다.