KR20050081804A - 불연성 조성물, 이를 이용한 건축용 불연성 성형품 및이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불연성 조성물, 이를 이용한 건축용 불연성 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 유기섬유 또는 무기섬유 1∼80중량%, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬 1∼80중량%, 화염방지제 1∼80중량% 및 난연성 경화제 1∼60중량%를 포함하는 불연성 조성물과, 상기 불연성 조성물을 혼합시킨 다음, 롤러프레스 또는 오토클레이브(Autoclave)에 의해 성형시키는 불연성 성형품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 불연성 성형품에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 폐자재를 이용하면서도 환경친화적이며, 기존 자재에 비해 물리적 및 화학적으로 단점을 보강하여 경도, 강도, 내수성 등이 우수하며, 가격이 저렴하고, 무엇보다 조성비율에 따라 불연 성능이 탁월한 불연성 조성물 및 이로부터 제조된 건축용 마감 및 내장재를 제공할 수 있다.

Description

불연성 조성물, 이를 이용한 건축용 불연성 성형품 및 이의 제조방법{Incombustible composition, incombustible material for architecture using the same and preparing method thereof}

본 발명은 불연성 조성물, 이를 이용한 건축용 불연성 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 건축용 마감 및 내장재료로 사용시 화재로부터 안전하며, 화염의 확산방지와 유독가스가 발생되지 않는 특성을 갖는 불연성 조성물, 이를 이용한 건축용 불연성 성형품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

현재 국내 ·외에 건축용 마감 및 내장재료로 널리 사용되는 대표적인 건축용자재는 MDF, 합판, 석고보드판, 시멘트 목모판 등이 있다.

그러나 이들 제품은 종류별로 서로 상이한 물성과 단점을 지니고 있어 상호보완적인 방법으로 재료의 다양한 조성 변화를 통해 여러 종류의 난연성 재료가 개발되었으나, 건축용 마감 및 내장재료가 갖추어야 할 필요·충분 조건을 갖추지 못하여 사용에 제한을 받는 등 단편적인 특성만을 가진 자재로서 현재 사용되고 있다.

이러한 분야의 종래기술을 살펴 보면 다음과 같다.

난연성이 있는 자재의 개발은 대부분 난연 성능이 전혀 없는 MDF 합판에 난연성을 지닌 도료 또는 박판을 도포하거나 붙이는 방식을 통해 난연성을 확보하도록 조성물질을 조금씩 서로 다르게 하여 제조하거나, 석고보드에 난연성을 갖는 합판 또는 불연재인 철판·알루미늄 판을 붙이는 형태로 주종을 이루고 있다.

MDF나 합판은 나무 칩을 유기 접착제를 사용하여 압축·성형하는 방식으로 제조된 판재로서 현재 가장 널리 사용되고 있는 건축용 마감 및 내장재료이나, 이들 재료는 화염에 의해 쉽게 불이 붙는 등 난연성이 없는 자재이다.

이를 개선시키기 위해 유기 접착제 대신 무기 접착제를 사용하는 방식이 있지만 이렇게 제조한 제품은 층간 박리와 파손으로 생산성이 떨어지고, 접착제만 무기질일 뿐 주재료가 가연성 나무 칩으로 구성되어 있어 결국 난연성능(불연·준불연·난연성)을 발휘하지 못하는 등의 문제가 있어 상품화가 되지 않았다.

또한, 난연성을 지닌 석고보드를 이용한 경우에는 석고보드에 난연성 합판을 붙이는 방식의 기술과, 불연재인 철판·알루미늄 판을 붙이는 방식 등의 다양한 기술이 시도되고는 있으나, 석고보드의 주성분인 석고 소재 자체가 중량이 무거우며 마감을 위한 가공이 불가능하여 석고 소재 자체를 대체할 수 있는 기술은 국내·외에는 아직까지 개발되지 않고 있어 난연성을 지닌 건축용 마감 및 내장재료로서는 현재 석고보드가 대표적인 제품이라고 할 수 있다.

그 이외의 소재로서 시멘트 목모판을 언급할 수 있는데, 이들 소재는 시멘트에 다양한 소재를 첨가하여 개발한 것이다. 그 특징을 보면 우선 경량성이 있는 종이입자, 퍼라이트, 스티로폼 입자, 질석, 버텀애쉬 등의 소재를 이용하고 있으며, 대부분이 이들 소재 중 일부 또는 2가지이상의 소재를 조성비율에 따라 혼합하고, 사용목적에 따라 각종 첨가제를 첨가하는 방식의 개발이 주종을 이루고 있다.

그러나, 이들 대부분은 시멘트 판의 특성을 조금씩 변화시킨 차이만 있을 뿐 근본적인 물성 변화를 주지 못하여 건축용 마감 및 내장재료로서보다는 외장 또는 천정재료로서 일부 활용이 되고 있는 실정이다.

최근 불연성인 알루미나 분말(Al₂O₃)을 압축 ·성형하여 제조한 건축용 불연마감 및 내장재료가 개발되어 출시되었으나, 이 재료는 그 가격이 MDF나 합판에 비해 10배이상으로 높아 특수용도로만 일부 사용될 뿐 화재 안전을 위해 널리 사용되어야 할 건축용 마감 및 내장재료로서는 거의 사용되고 있지 않다.

현행 건축법과 소방법에는 건축물 내부에 사용되는 마감 및 내장재료는 불연·준불연·난연 재료를 사용하도록 규제하고 있으며, 화재 확산방지와 인명보호를 위해 일정규모 이상의 건물은 방화구획을 하도록 하고, 이를 통과하는 문은 방화문을 설치하도록 하여 화재에 30분 또는 1시간을 견딜 수 있는 자재를 사용하도록 법으로 규제하고 있다.

이러한 법적 규제에 따른 기준과 성능 시험방법은 마감 및 내장재료의 경우한국 산업표준규격 KS F2271(건축물의 난연성능 시험방법)에 따라 난연 1급(불연재료), 난연 2급(준불연재료), 난연 3급(난연재료)의 성능기준을 만족하도록 정하고 있으며, 특히 방화문의 경우에는 한국 산업표준규격 KS F2257에 의한 화재시험을 1시간 동안 실시하는 갑(甲)종과, 30분을 실시하는 을(乙)종으로 구분하여 상기 성능기준에 적합하여야 사용이 가능하도록 규정하고 있다.

이는 우리나라 뿐만 아니라 전세계 대부분의 나라가 채택하고 있는 규정으로 내용에 따라 약간의 차이는 있을 수 있으나, 성능기준에 적합한 것을 사용하도록 하는 규정은 거의 같다고 할 수 있다. 이는 화재에 대한 대비로 화염의 확산방지와 연소시 발생하는 유독가스로부터 인명과 재산의 안전을 확보하기 위한 것이기 때문이다.

하지만, 앞에서 언급한 것과 같이 현재 사용되고 있는 여러 건축용 마감 및 내장재료는 그 사용목적에 맞지 않는 것이 많으며, 일부 불연·준불연·난연의 성능기준을 충족하지만 건축용 마감 및 내장재료로 사용할 수 있는 여러 다른 조건을 충족시키지 못하고 있는 실정이다.

현재에도 불연·준불연·난연성의 성능을 가진 건축용 마감 및 내장재료가 다양한 형태로 개발이 이루어지고 있으나, 우수한 성능을 가진 제품이 적은 이유를보면, MDF나 합판은 가공성과 시공성, 경량성 및 가격이 저렴한 특성을 지니고 있어 현재 가장 널리 사용되고 있는 건축용 내장제품이지만, 내수성이 떨어지고, 가연성 소재로 불연·준불연·난연성의 성능을 지니지 못해 화염에 의해 쉽게 연소가 되고, 화재가 확산되기 때문에 현행 법령상 그 사용에 제한을 받고 있다.

또한, 석고보드는 비료공장 또는 발전소에서 나오는 폐화학석고, 플라스터 (plaster) 등을 조성하여 제조한 것으로, 가공성과 시공성이 우수하며, 가격이 저렴하고, 불연·준불연·난연의 성능을 지니고 있어 현재 사용되고 있는 불연·준불연·난연의 성능기준을 갖춘 대표적인 건축용 내장 및 마감자재이나, 수분에 매우 약하며, 강도가 낮아 파손이 쉽고, 가공시 많은 분진발생과 폐석고보드의 재활용이 이루어지지 않는 등 환경오염의 문제가 있으며, 표면에 종이가 붙어있어 다양한 형태의 디자인과 용도로 사용하기에는 제한을 받는 등의 문제가 있다.

또한, 시멘트 목모판의 경우에는 강도가 높고, 불연·준불연·난연의 성능이 우수하며, 내수성이 좋다고 할 수 있는 반면에, 가공성과 시공성이 떨어지며, 무겁고, 충격에 부서지는 등의 문제가 있어 건축물의 외벽이나, 표면재료로 주로 사용될 뿐 건축용 마감 및 내장재료로서는 거의 사용되고 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 기존의 건축용 마감 및 내장재료에서 발생되어졌던 차열성능의 부족, 다양한 마감재의 적용이 불가능한 점등 기존 자재의 물리적 및 화학적 단점들을 보강 및 개선시키고자 창안하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 주로 폐자재를 이용하면서도 환경친화적이며, 경도·강도·내수성 등이 우수하며, 가격이 저렴하고, 무엇보다 조성비율에 따라 화재에 안전한 난연 성능을 갖는 다양한 불연성 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 조성물을 이용하여 불연성은 물론, 건축자재로서의 필요 및 충분 조건을 만족할 수 있는 건축용 불연성 성형품의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어 건축용 마감 및 내장재료의 심재로 사용시 화재로부터 안전하며, 화염의 확산방지와 유독가스가 발생되지 않는 등의 성능과 물성을 갖는 건축용 불연성 성형품을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불연성 조성물은 유기섬유 또는 무기섬유 1∼80중량%, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬 1∼80중량%, 화염방지제 1∼80중량% 및 난연성 경화제 1∼60중량%를 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 건축용 불연성 성형품의 제조방법은 상기 불연성 조성물을 제공하는 단계; 유기 또는 무기 섬유, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬 및 화염방지제를 각각 계량하여 믹서로 분산/혼합한 후, 물과 난연성 경화제를 분사하여 혼합시키는 단계; 상기 혼합조성물 반죽을 롤러프레스에 의해 성형시키는 단계; 및 상기 성형물을 10∼200℃까지 온도를 조절할 수 있는 건조기로 양생시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 건축용 불연성 성형품은 상기 제조방법으로 제조되어 알루미늄 또는 스틸 플레이트(Steel Plate) 복합 패널, 씽크대의 몸통 및 문짝, 붙박이가구의 몸통 및 문짝, 일반가구, 화장실 칸막이, 일반 칸막이벽, 액세스플로어, OA플로어, 계단판, 강화마루 또는 천정 마감재 등의 불연내·외장재의 패널의 심재로 성형된다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 불연성 조성물은 유기섬유 또는 무기섬유(a) 1∼80중량%, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b) 1∼80중량%, 화염방지제(c) 1∼80중량% 및 난연성 경화제(d) 1∼60중량%를 포함한다. 또한, 본 발명의 조성물은 불연성 경량화제(e), 기타 첨가제, 예를 들어 경화촉진고착제, 계면활성제 및/또는 착색제를 더욱 포함하고, 물을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 유기섬유 또는 무기섬유(a)의 사용량은 1∼80중량%가 바람직하며, 상기 유기섬유로는 섬유질 상태로 파쇄한 종이 분쇄물, 목재분쇄물, 폐섬유, 목분, 쌀겨, 식물성 화이버 또는 이들의 혼합물 등이 있으며, 상기 무기섬유로는 암면, 글라스울, 현무암면, 세라믹울 또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다. 상기 성분들은 일부 폐재료를 사용할 수 있다.

상기 유기섬유 또는 무기섬유(a)는 본 발명의 조성물로 제조한 성형품이 서로간의 결합력을 유지하여 낮은 비중임에도 판재와 같은 형상을 유지할 수 있도록하기 위한 것으로, 요구되는 크기에 따라 다양한 제작이 가능할 뿐 아니라 다른 부재와의 부착 시공시 스크류 등과의 결합력 또한 상기 섬유질의 중요한 역할이라 할 것이다.

상기 유기섬유 또는 무기섬유(a)의 사용량이 1중량%미만인 경우에는 난연성능은 향상될 수 있으나, 경도가 높아 가공성이나 스크류 등과의 결합력 등이 떨어지는 문제가 있으며, 조성비율이 80중량%를 초과하면 강도가 떨어져 난연성 성형품의 형태를 유지하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에 따르면, 표면의 강도와 매끄러운 표면을 유지하기 위해서 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b)를 사용하였으며, 그 조성비율에 따라 밀도와 표면 및 압축강도를 조절할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "플라이애쉬(fly ash)"는 화력발전소에서 열원으로 사용되는 석탄이 타고남은 잔재중 대체적으로 중량이 가벼운 잔재를 의미하고, "버텀애쉬(bottom ash)"는 플라이애쉬보다는 무거워서 바닥에 가라앉아 있는 잔재를 의미한다.

이들 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b)는 시멘트보다는 가벼운 비중을 나타내고 있으나, 본 난연성 성형품을 이루고 있는 조성물 중에는 상기 성분 (b)가 비중이 높은 조성물에 해당되므로 그 조성비율이 높을 경우에는 경량화에 문제가 있을 수 있으나, 상대적으로 강도를 증진시키고, 견고한 난연성 성형품을 얻을 수 있다.

따라서 상기 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b)의 조성비율은 1∼80중량%가 바람직하며, 1중량%미만일 경우에는 표면효과 및 매끄러운 성형품을 만들기 어려운 문제가 있으며, 80중량%를 초과하는 경우에는 비중이 높고, 약한 충격에도 쉽게 부러지는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 유기섬유 또는 무기섬유(a)는 재료에 따라서 가연성소재인 경우도 있으므로 화염발생시에 연소 및 연기를 최소화하여 불연·준불연 성능을 확보하는 화염방지제(c), 예를 들어 탄산칼슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 기타 탄산염 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 화염의 온도가 500℃가 넘는 경우 상기 성분 (c)가 분해되어 탄산가스(CO₂)가 판재 내부에서 발생하여 화염이 소화되도록 조절할 수 있으며, 성분 (c)를 통해 상기 3가지 성분만으로도 성능기준에 있어 준불연급이던 것을 불연급으로, 난연급이던 것을 준불연급 이상의 성능이 되도록 개선할 수 있다.

상기 화염방지제(c)의 사용량은 1∼80중량%가 바람직하며, 1중량%미만이면 화염방지제로서의 역할을 기대하기 어려우며, 80중량%를 초과하면 조성물의 강도저하에 영향을 주는 경향이 있다.

한편, 상기 유기섬유 또는 무기섬유(a)에 불연성을 더욱 향상시키기 위해 난연성 경화제(d), 예를 들어 나트륨실리케이트, 칼륨실리케이트 또는 이들의 혼합물을 1∼60중량%를 사용할 수 있으며, 그 조성비율에 따라 성형된 제품의 강도와 가공성을 조절할 수 있으며, 성분 (d)를 통해 화염에 불이 붙지 않는 정도를 조절할 수 있다.

상기 난연성 경화제(d)의 조성비율이 1중량%미만인 경우에는 각각의 조성물을 결속시키지 못하여, 강도 및 경도가 저하되는 등 성형물의 역할을 하지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 그 조성비율이 60중량%를 초과할 경우에는 표면경화 속도차이에 의한 성형물의 변형 등의 문제가 발생할 수 있다.

한편, 난연성 성형품의 경량화를 위해 선택적으로 불연성 경량화제(e)를 사용하였으며, 그 조성비율에 따라 다양한 비중을 가진 건축용 마감 및 내장재료를 제조할 수 있다. 불연성의 경량화제(e)는, 예를 들어 미립자 퍼라이트, 미립자 질석, 암면 웨이스트(Rockwool Waste), 규조토, 지오라이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 미립자 퍼라이트 또는 미립자 질석은 폐자재를 사용할 수 있다.

상기 불연성 경량화제(e)의 사용량은 1∼50중량%의 범위내에서 다양한 비중을 가진 성형품을 제조할 수 있으나, 조성물의 비율이 1중량%미만인 경우에는 비중에 거의 영향을 주지 못하므로 본래의 경량화제로서의 역할을 못하며, 그 조성비율이 50중량%를 초과하는 경우에는 면이 거칠고, 강도가 저하되고, 조성물의 원료분리가 일어나 고른 분포의 혼합물을 얻지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에 있어서, 또 다른 부가 선택사항으로, 상기의 조성물로 제조한 성형품에 대한 생산성을 향상시키고, 양생 과정에서 발생할 수 있는 수축과 변형을 최소화하기 위한 기타 첨가제로, 난연성 경화제(d)의 성분을 빠른 시간 내에 고착하여 형태를 유지하도록 하는 1∼10중량%의 경화촉진 고착제(f), 예를 들어 마그네시아, 석고 플라스터, 무기산 또는 유기산의 혼합물, 칼슘실리케이트 또는 이들 하나이상의 혼합물을 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 상기 난연성 경화제(d)의 조성비율을 통해 경화시간을 조절할 수 있다.

또한, 성형품의 단열특성과 경량화 향상 및 내수 및 발수성을 높이기 위한 계면활성제(g), 예를 들어 표면장력이 큰 알킬벤젠술폰산계열의 계면활성제를 사용할 수 있으며, 이를 통해 물에 대한 저항과 물의 흡수율을 낮추어 물 속에서도 형태를 유지할 수 있는 특성을 부여하고, 특히 난연성 성형품의 내부에 수많은 다공성의 공기층을 만들어 단열과 경량화를 향상시킬 수 있다. 그러나, 그 조성비율에 따라 다소 강도 저하의 원인이 되기도 하므로 조성비율은 0.1∼0.3중량%가 바람직하다.

상기 성분의 조성물로 제조한 난연성 성형품의 특성상 성분 (a) 및 성분 (b)가 흑회색으로 전체 색상에 영향을 줄 수 있기 때문에 진한 회색으로는 다양한 색상을 표출해야 하는 건축용 마감 및 내장재료의 특성상 문제가 있어 이를 개선 ·보완하기 위해 화염에 강하고, 은폐력이 우수한 1∼10중량%의 백색 무기 착색제(h), 예를 들어 이산화티탄(TiO₂)을 추가로 사용하여 바탕색을 엷은 회백색으로 만들어 성형품에 도장 및 무늬목 코팅 등의 표면 처리를 번거롭지 않게 개선시킬 수 있다.

특히 다양한 색상을 표출하기 위해 적색 또는 황색 무기 착색제(i)를 적정 비율로 혼합하여 난연성 성형품의 바탕색상을 다양하게 하여 별도의 표면착색이 없이도, 본래의 색상을 그대로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 조성물은 물 1∼60중량%를 더욱 포함할 수 있다. 이는 난연성 경화제만으로 혼합을 하였을 경우 혼합반죽을 원활하게 하기 위해서 물을 첨가하는데, 1중량%미만이면 농도가 되어서 혼합반죽이 원활하게 이루어지지 않으며, 60중량%를 초과하면 건조시간이 오래 걸리고 건조후 제품의 강도가 약해지는 문제가 있다.

이하에서 본 발명의 불연성 조성물을 이용하여 건축용 불연성 성형품을 제조하는 방법을 상세하게 설명하며, 하기 제조방법은 본 발명을 상세히 설명하고자 한 것으로서, 하기 제조방법 이외의 상이한 변형방법을 이용하여 불연성 성형품을 제조할 수 있음을 관련 분야의 숙련가는 쉽게 알 수 있을 것이다

본 발명에 따라 불연성이 우수한 상기 건축내장용 판재와 판재 사이에 단열성능과 내화성능을 향상시키기 위해 사용되는 불연성의 심재 성형품을 제조하기 위한 방법은,

상기의 불연성 조성물을 제공하는 단계;

유기 또는 무기섬유, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬, 및 화염방지제를 각각 계량하여 믹서로 분산/혼합한 후 물과 난연성 경화제를 분사하여 혼합시키는 단계;

상기 혼합조성물 반죽을 롤러프레스에 의해 성형시키는 단계; 및

상기 성형물을 10∼200℃까지 온도를 조절할 수 있는 건조기로 건조 양생시키는 단계를 포함한다.

이하 그 제조방법을 구체적으로 설명한다.

〈 습식공법에 의한 건축내장용 심재의 제조 〉

우선, 유기섬유 또는 무기섬유(a), 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b), 및 화염방지제(c)와 선택적으로 불연성 경량화제(e), 경화촉진 고착제(f) 및/또는 무기 착색제(h) 및/또는 (i)를 각각의 사일로에서 조성물에 종류에 따라 각각의 조성물을 보관하고, 계량시스템이 갖추어진 사일로로부터 제공되는 조성물을 분산 ·혼합하기 위한 혼합실로 이송시키고, 혼합실 하단의 30∼50마력의 콤프레서가 불어주는 강력한 기류에 의해 조성물을 분산·혼합한다.

혼합은 믹서로 하고, 믹서 상단에 설치된 물주입구를 통해 일정량의 물을 공급하고, 물 공급이 끝나면 또 다른 분사구를 통해 난연성 경화제(d)를 분사시킨다. 그 다음, 선택적으로 물에 계면활성제(g)를 녹여 희석한 액상 계면활성제와, 공기를 기포발생기에 불어넣어 기포를 생성하고, 그 기포를 혼합 조성물에 공급한다.

이와 같은 조성물을 고른 혼합 조성물 반죽상태가 될 때까지 일정시간 혼합을 한다.

혼합을 한 후 혼합 조성물 반죽을 콘베이어에 의해 이동하면서 롤러프레스에 의해 일정두께의 심재를 성형한다.

이렇게 성형된 심재는, 예를 들어 10∼200℃까지 온도를 조절할 수 있는 건조기로 양생을 실시하여 완성된 불연성 심재 성형품을 제조한다.

본 발명의 방법에 따르면, 상기 난연성 경화제(d)와 물의 건조를 빠르게 진행하기 위하여 오토클레이브 양생기를 사용할 수 있고, 상기 롤러프레스에 고주파가열기능을 부여할 수도 있다.

이렇게 본 발명의 습식공법으로 제조된 불연성 심재의 경우 매우 가벼우며, 내부의 일정한 다공성의 공기층을 그대로 살릴 수 있어 단열성이 우수한 장점이 있다.

따라서, 본 발명에 따라 제조한 성형품은 우수한 불연성 또는 난연성, 단열성 및 물리적 특성을 보이기 때문에 방화문, 방화벽, 알루미늄 또는 스틸 플레이트복합 패널, 씽크대의 몸통 및 문짝, 붙박이가구의 몸통 및 문짝, 일반가구, 화장실 칸막이, 일반 칸막이벽, 액세스플로어, OA플로어, 계단판, 강화마루, 천정 마감재등의 불연 내·외장재의 패널의 심재로 사용할 경우 불연성, 단열성, 경량성, 경제성 등을 충족시키는 제품으로 사용할 수 있다.

이하 실시예들을 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예들에서 측정한 각종 물성의 측정방법은 다음과 같다.

1) 불연·준불연·난연성능 특성 : 한국 산업표준규격 KS F2271(건축물의 난연성능 시험방법)에 의한 난연 1급(불연재료), 난연 2급(준불연재료), 난연 3급(난연재료)에 의한 측정

2) 비중 및 밀도 : 한국 산업표준규격 KS L5316(석고판재류의 물리적 특성 시험방법)에 의한 비중 및 밀도 측정

3) 내화염성 : 한국 산업표준규격 KS F3507(석고보드제품)에 의한 내화염성측정

4) 침수안정성 : 한국 산업표준규격 KS F3507(석고보드제품)에 의한 침수안정성 측정

상기 습식공법에 의해 제조한 성형품인 하기 각 실시예들을 본 발명에서 달성하고자 하는 가장 중요한 성능기준, 즉 불연·준불연·난연의 성능기준에 관한 사항은 한국 산업표준규격 KS F2271에 의해 난연 1급인 불연과, 난연 2급인 준불연, 난연 3급인 난연 등급으로 구분하여, 조성물의 배합비율 및 성형품의 종류에 따라 측정하였다.

또한 조성물의 배합비율에 따른 단위면적당의 무게변화를 측정하였으며, 본 발명의 조성물에 의해 성형되는 성형품의 화재 안전성은 내화염성을 통해 확인하였다.

특히 대부분의 건축용 마감 및 내장재료는 침수안정성을 요구하므로 이에 대한 성능도 시험하였다.

실시예 1 ∼ 실시예 3

하기 표 1에 기재된 양으로 유기섬유 또는 무기섬유(a), 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b) 및 화염방지제(c)와 선택적으로 불연성 경량화제(e)를 계량시스템이 갖추어진 사일로로부터 제공된 조성물을 분산 ·혼합하기 위하여 혼합실로 이송시키고, 혼합실 하단의 30∼50마력의 콤프레서가 불어주는 강력한 기류에 의해 조성물을 분산·혼합하였다.

혼합은 믹서로 하고, 믹서 상단에 설치된 물주입구를 통해 물을 공급하고, 물 공급이 끝나면 또 다른 분사구를 통해 난연성 경화제(d)를 분사시켰다.

조성물은 고른 혼합 조성물 반죽상태가 될 때까지 10분간 혼합을 한 후 혼합 조성물 반죽을 콘베이어에 의해 이동하면서 롤러프레스에 의해 20m/m 두께의 심재를 성형하였다. 이렇게 성형된 심재를 약 100℃를 유지하는 건조기로 12시간동안 건조 및 양생을 실시하여 완성된 불연성 심재 성형품을 제조하였다.

실시예 4

하기 표 1에 기재된 양으로 유기섬유 또는 무기섬유(a), 플라이애쉬 또는 버텀애쉬(b), 화염방지제(c) 및 불연성 경량화제(e)를 계량시스템이 갖추어진 사일로로부터 제공된 조성물을 분산·혼합하기 위하여 혼합실로 이송시키고, 혼합실 하단의 30∼50마력의 콤프레서가 불어주는 강력한 기류에 의해 조성물을 분산·혼합하였다.

혼합은 믹서로 하고, 믹서 상단에 설치된 물주입구를 통해 일정량의 물을 공급하고, 물 공급이 끝나면 또 다른 분사구를 통해 난연성 경화제(d)를 분사시켰다. 그 다음, 물 1,000g에 계면활성제 20g을 녹여 희석한 액상 계면활성제(g)와 공기를 기포발생기에 불어넣어 기포를 생성하고, 그 기포를 혼합 조성물에 공급하였다.

조성물을 고른 혼합 조성물 반죽상태가 될 때까지 10분간 혼합을 한 후 혼합조성물 반죽을 콘베이어에 의해 이동하면서 롤러프레스에 의해 20m/m의 두께 및 500×800의 크기의 심재를 성형하였다. 이렇게 성형된 심재를 약 100℃를 유지하는 건조기로 12시간동안 건조 및 양생을 실시하여 완성된 불연성 심재 성형품을 제조하였다.

상술한 측정방법으로 상기 각 실시예에 따라 제조된 성형품의 물성을 평가하고, 그 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다

[표 1]

습식공법으로 제조한 불연성 성형품의 물성 측정결과

상기 표 1의 실시예들에서 알 수 있듯이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 해당되는 심재의 경우에는 단위면적당 무게가 0.4∼0.7의 범위로 경량이며, 난연성능은 난연 1급에 해당되며, 내화염성에 의한 측정결과는 불연성으로 나타나 건축/내장용 마감자재의 심재로 사용하기에 충분한 것으로 확인되었다.

아울러, 실시예 4의 경우는 분쇄물의 중량비가 낮아지고 플라이애쉬의 사용비가 높아졌음에도 불구하고 내부 기포의 영향으로 자체 중량은 가볍고, 표면은 비교적 경도가 우수한 심재를 제작할 수 있었다.

아울러, 본 발명에 의한 조성물의 배합비율 중 플라이애쉬의 사용비(중량비)가 높을수록 비중이 높아지며, 암면 분쇄물의 사용비(중량비)가 높을수록 침수안정성이 낮아지는 것으로 나타났다

상기와 같은 본 발명에 따르면, 불연/준불연 심재 제조에 제공되어지는 불연성 조성물의 1∼70중량%는 폐자재를 재활용할 수 있기 때문에 제작단가가 저렴하고, 구성 조성물 모두 화재가 발생하여 접촉시 화염 및 유독성 가스가 발생하지 않으므로 건축용 마감 및 내장 재료로 사용하기에 적합하다.

또한, 가공성(톱가공, 스크류 체결 등)이 용이하고, 제품강도 및 내수성이 우수하며, 변형이 없으므로, 다양한 건축용 심재로 사용할 수 있으며, 이를 건축용마감 및 내장재료의 심재로 사용시 화재발생의 경우 화재의 확산방지는 물론 화염과, 유독가스로부터 우리의 소중한 인명과 재산을 보호할 수 있는 안전한 생활공간을 제공하는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 유기섬유 또는 무기섬유 1∼80중량%, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬 1∼80중량%, 화염방지제 1∼80중량% 및 난연성 경화제 1∼60중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기섬유가 섬유질 상태로 파쇄한 종이 분쇄물, 목재분, 폐섬유, 목분, 쌀겨, 식물성 화이버 또는 이들의 혼합물이고, 상기 무기섬유가 암면, 글라스울, 현무암면, 세라믹울 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 화염방지제가 탄산칼슘, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 기타 탄산염 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 난연성 경화제가 나트륨실리케이트, 칼륨실리게이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 미립자 퍼라이트, 미립자 질석, 암면 웨이스트, 규조토, 지오라이트 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 불연성의 경량화제 1∼50중량%를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 경화촉진고착제, 계면활성제 및 무기 착색제로 이루어진 군으로부터 하나이상 선택된 기타 첨가제 1∼10중량%, 및/또는 물 1∼60중량%를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
7. 제6항에 있어서, 상기 경화촉진고착제가 마그네시아, 석고 플라스터, 무기산 또는 유기산의 혼합물, 칼슘실리케이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
8. 제6항에 있어서, 상기 무기 착색제가 이산화티탄(TiO₂)인 것을 특징으로 하는 불연성 조성물,
9. 제1항에 따른 불연성 조성물을 제공하는 단계;

   유기 또는 무기섬유, 플라이애쉬 또는 버텀애쉬, 및 화염방지제를 각각 계량하여 믹서로 분산/혼합한 후 물과 난연성 경화제를 분사하여 혼합시키는 단계;

   상기 혼합조성물 반죽을 롤러프레스에 의해 성형시키는 단계; 및

   상기 성형물을 10∼200℃까지 온도를 조절할 수 있는 건조기로 건조 양생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 성형품의 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 롤러프레스는 고주파 가열기능을 갖는 것을 특징으로 하는 불연성 성형품의 제조방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 방법이 난연성 경화제와 물의 건조를 빠르게 진행하기 위한 오토클레이브 양생기의 사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 성형품의 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 성형품이 건축용 마감 및 내장재료의 심재인 것을 특징으로 하는 불연성 성형품의 제조방법.
13. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 방법이 롤러프레스 또는 오토클레이브로 이동 전에 물과 계면활성제의 혼합물과, 공기를 기포발생기에 도입하여 생성시킨 기포를 혼합물에 공급한 후 혼합시키는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 성형품의 제조방법.
14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 건축용 불연성 성형품.
15. 제14항에 있어서, 상기 성형품이 방화문, 방화벽, 알루미늄 또는 스틸 플레이트 복합 패널, 씽크대의 몸통 및 문짝, 붙박이가구의 몸통 및 문짝, 일반가구, 화장실 칸막이, 일반 칸막이벽, 액세스플로어, OA플로어, 계단판, 강화마루 또는 천정 마감재 패널의 심재인 것을 특징으로 하는 건축용 불연성 성형품.