KR20080094395A - Flame retarding agent, flame retarding fiber board and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

A flame retarding agent is provided to prevent a decline in characteristics of a fiber board, and to generate neither toxic gas nor smoke upon combustion. A flame retarding agent comprises 100 parts by weight of water, 1-40 parts by weight of water glass, 1-50 parts by weight of a boric acid-based compound, 1-20 parts by weight of a carbonate or bicarbonate of a group 1 alkali metal, or a mixture thereof, and 0.1-5 parts by weight of hydrochloric acid. A method for preparing the flame retarding agent includes the steps of: (i) mixing the water glass with the hydrochloric acid to prepare an aqueous solution of silicic acid; (ii) mixing water with the boric acid-based compound; (iii) mixing the prepared solution of the step (ii) with the carbonate or bicarbonate of a group 1 alkali metal, or mixture thereof; (iv) mixing the aqueous solution of silicic acid with the prepared solution of the step (iii) to form the flame retarding agent.

Description

방염제, 방염 섬유판 및 이의 제조방법{Flame retarding agent, flame retarding fiber board and method for manufacturing the same} Flame retardant, flame retardant fiber board and manufacturing method thereof {Flame retarding agent, flame retarding fiber board and method for manufacturing the same}

도 1은 콜로이드와 같은 실리카 용액(silica-water)내에서 SiO2 성분의 거동을 나타낸 그래프.1 is a graph showing the behavior of SiO 2 component in a silica solution (silica-water) such as colloid.

본 발명은 방염제, 방염 섬유판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 졸-겔 공정을 이용한 방염제를 제공하고 이를 이용하여 방염 섬유판의 제조 시 섬유판의 내부에도 방염 특성이 발휘될 수 있는 완전 방염 섬유판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flame retardant, a flame retardant fiber board and a method for manufacturing the same, and more particularly, to provide a flame retardant using a sol-gel process, and to use the same to completely flame retardant that the flame retardant property can be exerted in the interior of a fiber board. It relates to a fiber board and a method for producing the same.

최근 목조주택 및 건축물의 내·외장재에 목재의 사용이 급증하고 있으며, 특히 내장재료인 섬유판의 수요가 매년 증가하고 있다.Recently, the use of wood in the interior and exterior materials of wooden houses and buildings is increasing rapidly, and in particular, the demand for fiberboard as an interior material is increasing every year.

섬유판은 비중에 따라 연질 섬유판(insulation board), 중밀도 섬유판(Medium-density fiberboard, 이하 'MDF'라고 한다), 경질 섬유판(hardboard), 초경질 섬유판(high-density fiberboard)으로 분류된다. 연질 섬유판은 비중이 0.4이하로 천정널, 차음판 등으로 사용되며, 중밀도 섬유판은 반경질 섬유판이라고도 하며 비중이 0.40~0.80으로 합판, 삭편판의 대용으로 가구 산업에 주로 사용된다. 그리고 경질 섬유판은 비중이 0.80~1.20인 섬유판으로 가구나 비품, 캐비닛, 차량 내장제, 주택용 비늘판, 콘크리트 형틀 등으로 사용되며, 초경질 섬유판은 비중이 1.20~1.45인 섬유판으로 그 용도는 경질 섬유판과 유사하다.Fibreboards are classified into softening boards (insulation boards), medium-density fiberboards (hereinafter referred to as 'MDF'), hardboards, and high-density fiberboards, depending on their specific gravity. Soft fiber board has a specific gravity of less than 0.4 and is used for ceiling boards, sound insulation boards, etc. Medium density fiber board is also called a semi-rigid fiber board, and has a specific gravity of 0.40 ~ 0.80, which is mainly used in the furniture industry as a substitute for plywood and cut sheet. Hard fiber board is a fiber board with specific gravity of 0.80 ~ 1.20. It is used for furniture, fixtures, cabinets, car interiors, scales for housing, and concrete forms.Ultra hard fiber board is a fiber board with specific gravity of 1.20 ~ 1.45 and its use is similar to that of hard fiber board. Do.

한편, 섬유판은 보드의 구성에 따라 S-2-S 보드 및 S-1-S 보드로 구분되며, 초조법에 따라 건식, 반건식 및 습식 섬유판으로 분류될 수도 있다. On the other hand, the fiber board is divided into S-2-S board and S-1-S board according to the configuration of the board, may be classified into dry, semi-dry and wet fiber board according to the foaming method.

이와 같은 섬유판은 이방성이 작고, 대량생산이 가능하며 일반 목재나 합판에 비하여 가격이 저렴하므로 가구용 주자재로서 용이하게 사용되며, 매우 평활한 표면을 지니고 있어 단판 등의 적층이나 인쇄가 용이한 장점이 있다. 특히, 연질 섬유판의 경우 보온성 및 흡음성이 우수하고, 합판과 같이 목재의 결함인 수축, 팽창이 거의 없으며, 또한 곡면 가공이 용이하여 목재 대용으로 많이 사용된다.Such fiber boards have small anisotropy, can be mass-produced, and are cheaper than general wood or plywood, so they are easily used as furniture main materials, and have a very smooth surface. . In particular, in the case of a soft fiber board, it is excellent in heat retention and sound absorption, and hardly shrinkage and expansion, which are defects of wood, such as plywood, and is also used as a substitute for wood because it is easily curved.

그러나, 섬유판은 목재나 합판에 비해 나사못의 유지력과 충격에 매우 약하고, 주성분이 종이류, 왕겨, 폐목, 톱밥 등과 같은 유기물로 구성되므로 인화점이 낮아 화재에 취약한 것이 최대의 단점이다. However, the fiber board is very weak to the holding force and impact of the screw compared to wood or plywood, and the main component is composed of organic materials such as paper, rice husk, waste wood, sawdust, etc., the low flash point is vulnerable to fire.

따라서, 섬유판은 실내장식물에 주로 사용되는 종이류, 합성 수지류, 합판 등과 더불어 소방법에 의하여 반드시 방염 성능이 있어야 할 물품으로 취급되어 섬 유판에 대한 방염 특성을 향상시키기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. Therefore, the fiber board is treated as an article that must have a flame retardant performance by fire method along with papers, synthetic resins, plywood, etc., which are mainly used for interior decoration, and researches for improving the flame retardant property of the fiber plate are continuously conducted.

종래의 방염 섬유판 제조 공정을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the conventional flame retardant fiber board manufacturing process in more detail as follows.

우선 원료인 원목을 선택하고 이를 칩(chip) 절삭기인 치퍼(chipper)를 이용하여 칩의 형상으로 절삭하는 조목 공정, 칩을 섬유형태로 제조하는 해섬(解纖)공정, 내수성 및 강도 증가를 위한 접착제와 왁스의 첨가 공정, 펄프로부터 두꺼운 시트상의 매트(mat)를 제조하는 초조(抄造, forming) 공정, 성형된 매트로부터 수분을 신속히 배출시키고, 섬유간 결합을 형성시키기 위한 건조 및 열압공정, 열처리, 기름함침처리, 조습처리 및 가공 등의 후처리공정으로 나눌 수 있다. First of all, the raw wood is selected as a raw material and the chip cutting machine is used as a chipper to cut the shape of the chip into a chip shape, the seam processing to make the chip into a fiber shape, and to increase the water resistance and strength. Addition process of adhesive and wax, forming process for producing thick sheet mat from pulp, drying and thermopressing process to expel moisture from formed mat and forming inter-fiber bond, heat treatment It can be divided into after treatment processes such as oil impregnation treatment, humidity treatment and processing.

이후, 방염제를 완성된 섬유판에 주입하는 공정 또는 방염제를 완성된 섬유판 표면에 피복하는 공정 등을 적용하여 최종적으로 방염 특성이 있는 섬유판을 제조한다.Thereafter, a process of injecting a flame retardant into the finished fiber board or a process of coating the flame retardant on the surface of the finished fiber board is applied to finally produce a fiber board having flame-retardant properties.

그러나, 방염제를 완성된 섬유판에 주입하는 공정의 경우, 무기 방염제 또는 유기 방염제 등 단일 방염제를 사용하나 무기 방염제는 흡수성이 크고 강도의 저하와 변색을 일으키며, 습기에 노출 되면 용탈에 의하여 방염성이 저하되는 단점이 존재하며, 유기 방염제는 연소시 각종 유해 가스와 매연이 다량 배출되어 화재시나 소각시에 인명에 치명상을 입히고, 목질의 유연성, 기계적 성질, 내구성 및 내열성이 감소하지 않는 적절한 함유량의 조절이 필요하다. 따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위한 것으로 혼합 방염제가 개발되었으나, 이 또한 시너지 효과가 약하고 방염제로서 효과적인 역할을 하지 못하는 것으로 알려져 있다.However, in the case of injecting a flame retardant into the finished fiberboard, a single flame retardant such as an inorganic flame retardant or an organic flame retardant is used, but the inorganic flame retardant has a high absorbency and causes a decrease in strength and discoloration. Disadvantages exist, and organic flame retardants emit a large amount of various harmful gases and fumes during combustion, causing fatal injuries in case of fire or incineration, and control of proper content does not reduce the flexibility, mechanical properties, durability and heat resistance of wood. Do. Therefore, a mixed flame retardant has been developed to overcome these problems, but it is also known that the synergistic effect is weak and does not play an effective role as a flame retardant.

한편, 방염제를 완성된 섬유판에 코팅하는 공정의 경우는 방염제의 도포 정 도에 따라 섬유판의 국소 위치에 따른 방염 특성이 다르게 나타나며, 또한 코팅된 섬유판의 표면에 약간의 긁힘이 존재하더라도 화재 발생 시 불이 쉽게 섬유판의 내부까지 번진다는 매우 큰 단점이 존재한다.On the other hand, in the case of coating the flame retardant on the finished fibreboard, the flame retardant properties are different depending on the local position of the fibrous plate depending on the degree of application of the flame retardant. There is a very big disadvantage that this easily spreads to the inside of the fiberboard.

따라서, 본 발명은 실생활에서 용이하게 얻을 수 있는 물질을 이용하여 졸-겔 공정을 수행함으로써 섬유판의 특성 저하를 방지하고, 연소 시 유독 가스와 매연이 발생하지 않는 방염제 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a flame retardant which prevents deterioration of the properties of the fiberboard by performing a sol-gel process using a material which can be easily obtained in real life, and does not generate toxic gases and smoke during combustion, and a method of manufacturing the same. There is a purpose.

본 발명은 섬유판의 출발물질인 미분체 또는 삭편에 졸-겔 공정을 통하여 제조된 방염제를 분사 또는 침지한 후, 이후 공정을 수행함으로써 섬유판의 표면뿐만 아니라 섬유판의 내부에도 방염 특성을 발휘할 수 있는 완전한 방염 섬유판 및 이의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.According to the present invention, after spraying or immersing a flame retardant prepared through a sol-gel process into fine powder or flakes, which is a starting material of a fiber board, the process is carried out afterwards so that the flame retardant can be exhibited not only on the surface of the fiber board but also on the inside of the fiber board. Another object is to provide a flame retardant fiberboard and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 방염제는 물 100 중량부에 대하여, 물유리 1 내지 40 중량부, 붕산계 화합물 1 내지 50 중량부, 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물 1 내지 20 중량부 및 염산 0.1 내지 5 중량부를 포함한다. Flame retardant according to the present invention with respect to 100 parts by weight of water, 1 to 40 parts by weight of water glass, 1 to 50 parts by weight of boric acid-based compound, 1 to 20 parts by weight of a carbonate or bicarbonate of a Group 1 alkali metal or a mixture thereof and 0.1 to hydrochloric acid 5 parts by weight.

그리고, 방염제의 겔화를 촉진하기 위하여 염화칼륨 0.1 내지 10 중량부를, 방염제의 산도(pH)를 조절하기 위하여 수산화 칼륨 수용액 0.1 내지 5 중량부를 더 포함한다.And 0.1 to 10 parts by weight of potassium chloride in order to promote gelation of the flame retardant, 0.1 to 5 parts by weight of aqueous potassium hydroxide solution is further included to adjust the acidity (pH) of the flame retardant.

이때, 붕산계 화합물은 붕사, 붕산, 붕산메틸, 붕산에틸, 붕산에스테르, 붕산염 광물 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 일례로 붕산 1 내지 20 중량부 및 붕사 1 내지 25 중량부로 구성할 수도 있다.In this case, the boric acid-based compound includes at least one selected from the group consisting of borax, boric acid, methyl borate, ethyl borate, boric acid esters, borate minerals and derivatives thereof, for example, 1 to 20 parts by weight of boric acid and 1 to 25 parts by weight of borax. It can also be configured.

한편, 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물은 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산리튬, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 일례로 중탄산나트륨 1 내지 3 중량부 및 중탄산칼륨 1 내지 10 중량부로 구성할 수도 있다.Meanwhile, the carbonate or bicarbonate of the Group 1 alkali metal or a mixture thereof includes at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium bicarbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate and derivatives thereof, for example sodium bicarbonate 1 It may be composed of 3 parts by weight and 1 to 10 parts by weight of potassium bicarbonate.

본 발명에 따른 방염제의 산도는 4 내지 11인 것이 바람직하다.It is preferable that the acidity of the flame retardant which concerns on this invention is 4-11.

상술한 방염제의 제조방법은 물유리와 염산을 혼합하여 실리식산 수용액을 제조하는 제1단계, 물에 붕산계 화합물을 혼합하는 제2단계, 제2단계에서 형성된 용액에 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물을 혼합하는 제3단계, 및 실리식산 수용액과 상기 제3단계에서 형성된 용액을 혼합하여 방염제를 형성하는 제4단계를 포함한다.In the above-described method of preparing a flame retardant, a first step of preparing a silicic acid aqueous solution by mixing water glass and hydrochloric acid, a second step of mixing a boric acid compound in water, and a carbonate or bicarbonate salt of a Group 1 alkali metal in a solution formed in the second step Or a third step of mixing a mixture thereof, and a fourth step of mixing the aqueous solution of silicic acid with the solution formed in the third step to form a flame retardant.

이때, 제1단계는 상기 물유리와 상기 염산을 1:2의 화학양론비로 혼합하며, 제2단계의 붕산계 화합물은 붕산과 붕사로 이루어질 수 있다.In this case, the first step is mixing the water glass and the hydrochloric acid in a stoichiometric ratio of 1: 2, the boric acid-based compound of the second step may be made of boric acid and borax.

제3단계는 제2단계에서 형성된 용액에 중탄산나트륨을 혼합하는 단계 및 중탄산나트륨이 혼합된 용액에 중탄산칼륨을 혼합하는 단계로 구성된다.The third step consists of mixing sodium bicarbonate in the solution formed in the second step and mixing potassium bicarbonate in the solution mixed with sodium bicarbonate.

그리고, 제3단계와 상기 제4단계의 사이에, 제3단계에서 형성된 용액의 겔화를 촉진하기 위하여 염화칼륨 용액을 첨가하는 겔화 촉진 단계 및 겔화 촉진 단계에서 형성된 용액의 산도를 조절하기 위하여 수산화 칼륨 용액을 첨가하는 산도 조 절 단계를 더 포함할 수도 있다.Then, between the third step and the fourth step, potassium hydroxide solution to adjust the acidity of the solution formed in the gelation promotion step and the gelation promotion step to add potassium chloride solution to promote the gelation of the solution formed in the third step It may further comprise an acidity adjustment step of adding.

한편, 제2단계에서 형성된 용액의 산도는 7 내지 8이고, 중탄산나트륨이 혼합된 용액의 산도는 7 내지 8.5이며, 제조된 방염제의 산도는 4 내지 11인 것이 바람직하다. On the other hand, the acidity of the solution formed in the second step is 7 to 8, the acidity of the solution mixed with sodium bicarbonate is 7 to 8.5, the acidity of the prepared flame retardant is preferably 4 to 11.

상술한 방염제를 이용한 방염 섬유판 제조방법은 원료를 삭편하는 단계, 원료를 해섬하는 단계, 원료에 접착제, 경화제 및 상기 방염제를 첨가하는 단계, 원료를 건조하고 매트로 성형하는 단계, 매트를 열압하는 단계, 매트를 냉각하고 재단하는 단계를 포함하며, 매트를 냉각하고 재단하는 단계 이후, 매트의 표면을 연삭하는 단계, 매트 표면상에 상기 방염제를 코팅하는 단계를 더 포함할 수도 있다.The flame retardant fiber board manufacturing method using the flame retardant described above comprises the steps of sculpting the raw material, defrosting the raw material, adding an adhesive, a curing agent and the flame retardant to the raw material, drying the raw material and forming a mat, and thermopressing the mat. , Cooling and cutting the mat, and after cooling and cutting the mat, grinding the surface of the mat, and coating the flame retardant on the mat surface.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.

졸-겔(sol-gel) 공정은 저온에서 용액 내의 화학 반응에 의하여 무기 망상 구조를 합성하는 공정으로 생성 분체의 순도, 입자의 크기, 모양 및 입자의 응집 현상 등의 조절이 가능하고, 복잡한 조성을 지닌 분말을 합성할 때 원자 규모의 화학적 균질성을 얻을 수 있으며, 도핑제의 첨가가 용이하고 고상 반응을 이용한 분말에 비해 분쇄가 덜 요구되고, 미립의 분말은 반응성을 향상시켜 비교적 낮은 온도에서 성형체의 소결을 가능하게 하는 등 여러 장점이 있다. The sol-gel process is a process of synthesizing inorganic network structure by chemical reaction in solution at low temperature, and can control the composition powder's purity, particle size, shape and particle coagulation, etc. When synthesizing powders, chemical homogeneity on the atomic scale can be obtained, the addition of dopants is easy, and less grinding is required compared to powders using solid phase reactions. There are several advantages, such as enabling sintering.

이러한 졸-겔 공정에서 콜로이드를 제조하는데 필요한 출발 물질(precursor)은 여러 리간드에 의하여 둘러싸여 있는 금속(metal) 또는 준금속(metalloid)으로 이루어져 있다. 이러한 출발 물질의 필수 조건은 반응 매질에 용해될 수 있어야 하며, 겔(gel) 및 입자 형성 공정에 참여하도록 충분한 반응성이 있어야 한다.Precursors required to prepare colloids in this sol-gel process consist of metals or metalloids surrounded by several ligands. The essential conditions of this starting material must be soluble in the reaction medium and must be sufficiently reactive to participate in the gel and particle formation process.

금속 알콕시드는 유기 금속 화합물군의 일원으로, 금속 또는 준 금속 원자에 붙어 있는 유기 리간드를 가지고 있으며, 하기 화학 반응식 (1) 및 (2)에 개시된 바와 같이 물과 쉽게 반응하기 때문에 인기 있는 출발 물질로 사용되고 있다. 이때, 반응은 수산기 이온(OH-)이 금속 원자에 붙기 때문에 가수분해(hydrolysis) 반응이라 불리며, 반응속도와 생성물의 형태는 물의 양과 촉매(catalyst)의 종류(산 또는 염기)에 영향을 받는다.Metal alkoxides are members of the group of organometallic compounds, which have organic ligands attached to metal or metalloid atoms and are popular starting materials because they readily react with water as described in the following chemical reactions (1) and (2): It is used. In this case, the reaction is called a hydrolysis reaction because hydroxyl ions (OH ) are attached to metal atoms, and the reaction rate and the form of the product are affected by the amount of water and the type of catalyst (acid or base).

Figure 112007030084219-PAT00001
Figure 112007030084219-PAT00001

Figure 112007030084219-PAT00002
Figure 112007030084219-PAT00002

(이때, M은 금속(metal) 또는 준금속(metalloid)이고, R은 알킬 그룹(alkyl group)이며, OR은 알콕시 그룹(alkoxy group)이다.)(Wherein M is a metal or metalloid, R is an alkyl group and OR is an alkoxy group).

상기 화학 반응식 (1) 및 (2)에 개시된 바와 같이 두 개의 부분적으로 가수분해된 분자들은 하기의 화학반응식 (3) 및 (4)에 개시된 축합 중합(condensation) 반응을 통하여 서로 간에 결합하며, 이로 인하여 더욱 큰 고분자 물질을 형성한다.As described in Chemical Schemes (1) and (2), the two partially hydrolyzed molecules bind to each other through the condensation polymerization reaction described in Chemical Schemes (3) and (4) below. Due to the formation of larger polymer materials.

Figure 112007030084219-PAT00003
Figure 112007030084219-PAT00003

Figure 112007030084219-PAT00004
Figure 112007030084219-PAT00004

(이때, M은 금속(metal) 또는 준금속(metalloid)이고, R은 알킬 그룹(alkyl group)이며, OR은 알콕시 그룹(alkoxy group)이다.)(Wherein M is a metal or metalloid, R is an alkyl group and OR is an alkoxy group).

즉, 졸-겔 공정은 가수분해와 축합 중합 반응을 통하여 더욱 큰 고분자 물질을 형성한다. That is, the sol-gel process forms larger polymer materials through hydrolysis and condensation polymerization reactions.

따라서, 본 발명에 따른 방염제는 상술한 바와 같은 졸-겔 공정을 이용하여 제조되며, 이의 이론적 고찰은 다음과 같다.Therefore, the flame retardant according to the present invention is prepared using the sol-gel process as described above, the theoretical considerations thereof are as follows.

우선, 본 발명에 따른 방염제는 물 100 중량부에 대하여, 물유리 1 내지 40 중량부, 붕산계 화합물 1 내지 50 중량부, 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물 1 내지 20 중량부 및 염산 0.1 내지 5 중량부를 포함하며, 방 염제의 겔화를 촉진하기 위하여 염화칼륨 0.1 내지 10 중량부를, 방염제의 산도(pH)를 조절하기 위하여 수산화 칼륨 수용액 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하도록 구성한다.First, the flame retardant according to the present invention is based on 100 parts by weight of water, 1 to 40 parts by weight of water glass, 1 to 50 parts by weight of a boric acid compound, 1 to 20 parts by weight of a carbonate or bicarbonate of a Group 1 alkali metal or a mixture thereof and hydrochloric acid. 0.1 to 5 parts by weight, and to promote gelation of the flame retardant, 0.1 to 10 parts by weight of potassium chloride is configured to further include 0.1 to 5 parts by weight of an aqueous potassium hydroxide solution to adjust the acidity (pH) of the flame retardant.

그리고, 이러한 방염제를 제조하기 위하여 첨가된 모든 물질들은 각기 다른 기능으로 섬유판의 방염 효과에 영향을 미친다.In addition, all materials added to prepare the flame retardant have different functions to affect the flame retardant effect of the fiberboard.

우선, 본 발명에 따른 방염제에 첨가된 물유리는 현재까지 졸-겔 법의 전구체로 사용되어 구형의 이산화규소(SiO2) 및 초임계 건조를 거친 에어로 겔의 제조에 많이 이용되고, 접착제로도 매우 유용한 물질로 알려져 있으며 그 가격이 매우 저렴한 이점이 있다. First, the water glass added to the flame retardant according to the present invention has been used as a precursor of the sol-gel method up to now, is used in the preparation of spherical silicon dioxide (SiO 2 ) and aerogels subjected to supercritical drying, and is also very adhesive It is known as a useful material and has the advantage of being very cheap.

이러한 물유리는 하기 화학 반응식(5)에 기재된 바와 같이 산성 조건에서 실리식 산(silicic acid)으로 전환된다.This water glass is converted to silicic acid under acidic conditions as described in the following chemical scheme (5).

Figure 112007030084219-PAT00005
Figure 112007030084219-PAT00005

도 1은 콜로이드와 같은 실리카 용액(silica-water) 내에서 SiO2 성분의 거동을 나타낸 것으로 산도(이하 'pH'라 한다) 2 이하(pH<2)에서는 하기와 같은 반응식 (6) 및 (7)에 의해 실록산 결합(siloxane bond)이 형성된다.FIG. 1 shows the behavior of SiO 2 components in silica-water such as colloids. In the case of acidity (hereinafter referred to as 'pH') 2 or less (pH <2), reaction schemes (6) and (7) The siloxane bond is formed by

Figure 112007030084219-PAT00006
Figure 112007030084219-PAT00006

Figure 112007030084219-PAT00007
Figure 112007030084219-PAT00007

즉, pH<2 범위에서는 실리카의 용해도가 매우 낮고 또한 이온화되기도 어려우므로, pH<2 범위에서 기본 입자의 응집과 미세입자의 용매화가 잘 일어난다.That is, since the solubility of silica is very low and it is difficult to ionize in pH <2 range, aggregation of a basic particle and solvation of microparticles occur well in pH <2 range.

SiO2의 등전점이 존재하는 pH2 근처의 범위에서는 미세 입자들의 표면이 완전히 중화되어 겔화 시간이 상당히 길어짐을 알 수 있다. 그리고, pH2 이상 pH7 이하(2<pH<7)인 범위에 있어서는 하기의 반응식 (8) 및 (9)에 개시된 바와 같은 화학 반응에 의하여 축합 중합 반응이 일어난다. 이러한 축합 중합 반응은 산도가 높고 축합 중합 반응이 많이 일어난 종과 pH가 낮은 미세 입자 사이에 잘 일어나며, pH 증가와 더불어 겔(gel)화 및 미세 입자의 응집이 빠른 시간 동안 진행된다.It can be seen that in the range near pH2 where the isoelectric point of SiO 2 is present, the surface of the fine particles is completely neutralized and the gelation time is considerably longer. And in the range of pH2 or more and pH7 or less (2 <pH <7), condensation polymerization reaction arises by chemical reaction as described in following Reaction formula (8) and (9). This condensation polymerization reaction occurs well between species with high acidity and high condensation polymerization reaction and low pH fine particles, and gelation and aggregation of fine particles proceed with rapid increase of pH.

Figure 112007030084219-PAT00008
Figure 112007030084219-PAT00008

Figure 112007030084219-PAT00009
Figure 112007030084219-PAT00009

pH7 이상(pH>7)에서는 하기의 화학반응식 (10) 및 (11)과 같이 친핵성 반응이 일어나며, 축합 중합 종의 이온화가 잘 일어난다.At pH 7 or higher (pH> 7), nucleophilic reactions occur as shown in the following chemical reaction formulas (10) and (11), and ionization of the condensation polymerization species occurs well.

Figure 112007030084219-PAT00010
Figure 112007030084219-PAT00010

Figure 112007030084219-PAT00011
Figure 112007030084219-PAT00011

그리고, 염화나트륨(NaCl) 또는 염화칼륨(KCl) 등 이온화가 잘되는 전해질의 양이 증가할수록 겔화(응집) 시간이 단축됨을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the gelation (agglomeration) time is shortened as the amount of electrolyte that is well ionized such as sodium chloride (NaCl) or potassium chloride (KCl) increases.

pH10.5 이상(pH>10.5)의 용액 조건에서는 대부분의 실라놀(Si-OH)기가 탈수소화되어 HSiO3 -이나 SiO3 -2의 이온 형태로 존재함을 알 수 있다. Most of the silanol (Si-OH) groups are dehydrogenated at solution conditions above pH 10.5 (pH> 10.5). It can be seen that it exists in the form of ions of HSiO 3 - or SiO 3 -2 .

상술한 바와 같은 고찰에서 알 수 있듯이 용액의 pH조절을 통하여 이온 상태, 배위 형태, 입자의 응집 및 겔화를 조절할 수 있는 것이다. As can be seen from the above consideration, the pH of the solution can be adjusted to control the ionic state, coordination form, aggregation and gelation of the particles.

한편, 붕소(Boron)는 3가 이온으로 수용액 내에서 다음과 같이 sp2 혼성궤도에 의하여 3개의 수산기(hydroxyl, OH)와 결합할 수 있다. 이 구조에서 붕소 원자는 친전자성(electrophilic)을 띄게 된다.Meanwhile, boron is a trivalent ion and may be bonded to three hydroxyl groups (hydroxyl, OH) by sp 2 hybrid orbit in an aqueous solution as follows. In this structure, boron atoms become electrophilic.

Figure 112007030084219-PAT00012
Figure 112007030084219-PAT00012

따라서, 상기와 같은 구조는 염기성 조건에서 OH-이온에 의한 연속적인 축합중합 반응을 통해 하기와 같은 망상 구조를 갖게 된다.Therefore, the above structure has a network structure as follows through a continuous condensation polymerization reaction by OH - ions in basic conditions.

Figure 112007030084219-PAT00013
Figure 112007030084219-PAT00013

이와 같은 망상구조에 나타난 바와 같이, 제조된 구조의 표면은 수산기(OH)가 감싸게 되는데, 이러한 수산기는 화재가 났을 경우 축합 중합반응을 통해 H2O를 생성하여 화재의 번짐을 방지하는데 중요한 역할을 한다. As shown in the network structure, the surface of the manufactured structure is surrounded by hydroxyl groups (OH), the hydroxyl group plays an important role in preventing the spread of fire by generating H 2 O through a condensation polymerization reaction in the event of a fire. do.

또한, 상기에 도시된 바와 같은 무기 망상구조는 화재의 환경에서도 고온까지 견딜 수 있는 단단한 구조로서 방화제의 기능을 충실하게 수행할 수 있게 한다. In addition, the inorganic network structure as shown above is able to faithfully perform the function of the fire retardant as a rigid structure that can withstand high temperatures even in the environment of fire.

따라서, 본 발명에서는 상기에서 고찰한 2가지 물질의 졸-겔 화학을 기본으로 방염 섬유판에 적용되는 방염제를 제조함으로써, 방염제가 섬유판의 유연성, 기계적 성질, 내구성 및 내열성이 감소시키지 않도록 하는 것이다. 또한, 이러한 방염제를 종래의 섬유판 제조공정에 적용하여 용이하게 완전 방염 섬유판을 제조할 수 있도록 한다.Therefore, in the present invention, by preparing a flame retardant applied to the flame retardant fiberboard based on the sol-gel chemistry of the two materials discussed above, the flame retardant does not reduce the flexibility, mechanical properties, durability and heat resistance of the fiberboard. In addition, the flame retardant is applied to a conventional fiber board manufacturing process so that it is possible to easily produce a complete flame resistant fiber board.

이하, 본 발명에 따른 방염제, 방염제의 제조방법 및 이를 이용한 방염 섬유판의 제조방법에 대하여 일실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the flame retardant according to the present invention, a method for producing a flame retardant and a method for producing a flame retardant fiber board using the same will be described in more detail with reference to the following examples.

[제1실시예-방염제][Example 1-Flame Retardant]

제1실시예는 본 발명에 따른 방염제의 구성에 관한 것으로, 구체적으로 물 100g에 대하여, 물유리(Na2SiO3)를 1 내지 35g, 물유리로부터 실리식 산을 제조하기 위해 첨가되는 염산(HCl)을 0.1 내지 3g, 그리고 방염제의 겔화를 촉진시키기 위해 전해질로 첨가되는 염화칼륨(KCl)을 1 내지 5g, 중탄산나트륨(NaHCO3)을 1 내지 3g, 붕사(붕산나트륨 데카수화물(Na2B4O7·10H2O))를 1 내지 25g, 붕산(H3BO3)을 1 내지 20g, 중탄산칼륨(KHCO3)을 1 내지 10g, 및 pH 조절을 위하여 미소량 첨가되는 수산화칼륨(KOH)을 포함하도록 구성한다.The first embodiment relates to the construction of the flame retardant according to the present invention. Specifically, hydrochloric acid (HCl) added to prepare silicic acid from 1 to 35 g of water glass (Na 2 SiO 3 ) and water glass with respect to 100 g of water. 0.1 to 3 g, 1 to 5 g of potassium chloride (KCl) added as an electrolyte to promote gelation of flame retardant, 1 to 3 g of sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), borax (sodium borate decahydrate (Na 2 B 4 O 7) 1 to 25 g of 10H 2 O)), 1 to 20 g of boric acid (H 3 BO 3 ), 1 to 10 g of potassium bicarbonate (KHCO 3 ), and potassium hydroxide (KOH) added in a small amount for pH adjustment Configure to

상술한 화학 반응식(5)에 개시된 바와 같이, 물유리와 염산의 반응을 통하여 실리식 산과 함께 생성된 염화나트륨(NaCl)의 경우 녹는점이 약 800℃, 비등점이 1413℃로서, 화재시 미분체 주위 산소 분자의 미분체로의 접근을 상당시간 지연시켜, 결과적으로 화재의 확산을 지연시키는 역할을 하게 된다.As described in the above chemical reaction formula (5), sodium chloride (NaCl) produced with silicic acid through the reaction of water glass and hydrochloric acid has a melting point of about 800 ° C and a boiling point of 1413 ° C. This delays the access to the fine powder for a significant time, which in turn delays the spread of fire.

그리고, 겔화를 촉진하기 위하여 전해질로서 첨가되는 염화칼륨(KCl)은 녹는점이 약 776℃, 비등점이 1500℃로서, 상당히 고온까지 안정성을 유지함을 알 수 있다. In addition, potassium chloride (KCl) added as an electrolyte to promote gelation has a melting point of about 776 ° C. and a boiling point of 1500 ° C., thus maintaining stability up to a considerably high temperature.

pH 조절을 위하여 극소량 첨가되는 수산화칼륨(KOH)은 목재의 탈수를 촉진하여 수분 등을 발생시켜 방염 효과를 증대시킨다. Potassium hydroxide (KOH), which is added in very small amounts for pH control, promotes dehydration of wood to generate moisture, thereby increasing the flame retardant effect.

중탄산나트륨의 경우 300℃ 정도에서 흡열 반응(화재에 의하여 발생된 열을 감소시킴)에 의하여 다음과 같이 열분해 되어 불연성 기체인 물과 이산화탄소를 방 출하여 가연성 기체를 희석시켜 방염 효과를 나타낸다.Sodium bicarbonate is pyrolyzed by the endothermic reaction (reducing the heat generated by the fire) at about 300 ° C. to release water and carbon dioxide, which are non-combustible gases, to dilute the flammable gas, thereby showing a flame retardant effect.

또한, 하기의 화학 반응식 (12)에 개시된 바와 같이, 중탄산나트륨이 열분해되어 생성된 탄산나트륨(Na2CO3)은 가열에 의하여 Na2O와 CO2로 분해되며, Na2O는 1275℃의 고온에서 승화된다.In addition, as disclosed in the following Chemical Reaction Scheme (12), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) generated by pyrolysis is decomposed into Na 2 O and CO 2 by heating, and Na 2 O is a high temperature of 1275 ° C. Sublimation at

2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 (12) 2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 (12)

중탄산나트륨에 대한 TGA 분석에 의하면 중탄산나트륨은 200℃이하에서 약 37%의 무게 감소 현상이 나타났으며, 1150℃ 까지는 하소 온도가 증가하여도 무게 감소 현상이 거의 일어나지 않았다. According to the TGA analysis of sodium bicarbonate, sodium bicarbonate showed a weight loss of about 37% below 200 ° C., and weight loss did not occur even when the calcining temperature increased up to 1150 ° C.

이것은 질량비로 200℃까지 하소(calcine)에 의하여 물과 CO2가 제거되면서 Na2CO3이 생성되었으며, 탄산나트륨은 상당히 고온까지 안정한 상태로 존재함을 나타낸다. This indicates that Na 2 CO 3 is produced by the removal of water and CO 2 by calcining to 200 ° C by mass ratio, and sodium carbonate is present in a stable state up to a considerably high temperature.

이와 같이 탄산나트륨(Na2CO3)은 불연성 CO2와 H2O를 생성시켜 목재의 발화점을 지연시키며, 1000℃이상의 고온에서도 안정한 Na2CO3이 존재하므로 큰 화재의 진행을 억제하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. As such, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) produces non-combustible CO 2 and H 2 O, which delays the ignition point of wood, and inhibits the progress of large fires because Na 2 CO 3 is stable even at high temperatures above 1000 ℃. It can be seen that.

중탄산칼륨(KHCO3)은 100℃에서 분해가 시작되고 190℃에서 이산화탄소와 물로 분해되어 목제의 발화를 지연시키는 효과가 있다. Potassium bicarbonate (KHCO 3 ) is decomposed at 100 ℃ and decomposed into carbon dioxide and water at 190 ℃ has the effect of delaying the ignition of wood.

붕산계 화합물인 붕사와 붕산은 염기성 촉매 하에서 B-O-B-O 망상 구조에 의한 무기질 사슬을 형성하여 화재 시 불의 접근을 방지한다.Boric acid-based borax compounds and boric acid form an inorganic chain by B-O-B-O network structure under a basic catalyst to prevent fire access.

[제2실시예-방염제 제조방법][Example 2-Preparation of Flame Retardant]

제2실시예는 본 발명에 따른 방염제 제조방법에 관한 것으로, 그 구체적인 일실시예를 하기와 같이 설명하도록 한다.The second embodiment relates to a flame retardant manufacturing method according to the present invention, one specific embodiment will be described as follows.

우선, 섬유판에 적용되기 위한 방염제의 제조에 있어서, 가장 중요시되어야 할 점은 산도와 공통 이온 효과이다.First, in manufacturing a flame retardant for application to fiberboard, the most important point is acidity and common ionic effect.

섬유판의 제조공정에 사용되는 접착제인 요소 수지의 경우 약 pH8.2, 멜라민 수지의 경우 약 pH7.85 정도의 산도를 나타내며, 경화제로 많이 사용되는 암모늄 클로라이드 수용액은 약 pH4.5 정도의 산도를 나타낸다. In the case of urea resin, which is an adhesive used in the manufacturing process of fiberboard, the pH is about pH8.2, and in the case of melamine resin, it has an acidity of about pH7.85. The aqueous ammonium chloride solution, which is widely used as a curing agent, has an acidity of about pH4.5. .

따라서, 점착제와 경화제 및 방염제를 목질 섬유에 동시 분사했을 경우 정상적인 완전 방염 섬유판이 형성되기 위해서는 방염제의 pH가 4 내지 11 정도의 범위로 조절되어야 한다.Therefore, when the pressure-sensitive adhesive, the curing agent and the flame retardant are simultaneously sprayed on the wood fibers, the pH of the flame retardant should be adjusted in the range of about 4 to about 11 to form a normal complete flame retardant fiberboard.

본 발명의 제2실시예에 따른 방염제의 제조방법은 우선, 상술한 화학 반응식 (5)에 개시된 바와 같이 물유리와 염산을 1:2의 화학양론비로 혼합하여 실리식산 수용액을 제조하는 한편, 물에 붕산계 화합물(붕사, 붕산, 붕산메틸, 붕산에틸, 붕산에스테르, 붕산염 광물 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상)을 혼합한다.In the method for preparing a flame retardant according to the second embodiment of the present invention, first, as described in Chemical Formula (5), water glass and hydrochloric acid are mixed in a stoichiometric ratio of 1: 2 to prepare an aqueous silicic acid solution, Boric acid compounds (one or more selected from the group consisting of borax, boric acid, methyl borate, ethyl borate, borate esters, borate minerals and derivatives thereof) are mixed.

이때, 물에 붕산계 화합물이 혼합된 용액의 pH는 7 내지 8의 범위에 포함되 도록 한다.At this time, the pH of the solution in which the boric acid-based compound is mixed in water to be included in the range of 7 to 8.

그리고, 순차적으로 물에 붕산계 화합물이 혼합된 용액에 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물을 혼합하도록 한다.Subsequently, a carbonate, bicarbonate, or mixture thereof of a Group 1 alkali metal is mixed in a solution in which a boric acid-based compound is mixed in water.

이때의 pH는 7 내지 8.5의 범위에 포함되도록 한다.PH at this time is to be included in the range of 7 to 8.5.

1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물이 혼합된 용액에 겔화를 촉진하는 겔화 촉진제(예를 들어 염화 칼륨 등)와 pH를 조절하는 pH 조절제(예를 들어 수산화 칼륨 용액 등)을 첨가하고 혼합하고, 이때의 pH는 약 12 이내의 범위로 조절하도록 한다.To a solution containing a group 1 alkali metal carbonate or bicarbonate, or a mixture thereof, a gelling accelerator (e.g., potassium chloride, etc.) for promoting gelation, and a pH adjusting agent (e.g., potassium hydroxide solution, etc.) for adjusting the pH are added. Mix and adjust the pH at this time within a range of about 12.

이후, 실리식산 수용액과 상술한 방법에 의하여 제조된 혼합용액을 서로 혼합함으로써 본 발명에 따른 방염제를 획득할 수 있다. 획득된 방염제의 pH는 4 내지 11의 범위로 조절하여 이후 공정인 섬유판 제조공정에 용이하게 적용가능하도록 함이 바람직하다.Thereafter, the flame retardant according to the present invention can be obtained by mixing the silicic acid aqueous solution and the mixed solution prepared by the above method. The pH of the flame retardant obtained is preferably adjusted in the range of 4 to 11 so as to be easily applicable to the subsequent fiber board manufacturing process.

이때, 방염제의 pH를 4 내지 11로 조절하는 것은 섬유판 제조공정 시 삭편된 원료와 함께 본 발명에 따른 방염제, 경화제, 접착제를 혼합할 경우, 접착제의 접착강도가 방염제으로 인하여 저하되는 것을 방지하기 위함이다.At this time, the pH of the flame retardant is adjusted to 4 to 11 in order to prevent the adhesive strength of the adhesive from being lowered due to the flame retardant when mixing the flame retardant, the curing agent, and the adhesive according to the present invention with the raw material cut during the fiber board manufacturing process. to be.

[제3실시예- 방염제 제조의 구체적인 실시예] [Example 3-Specific Example of Preparation of Flame Retardant]

제3실시예는 본 발명의 상기 제2실시예를 더욱 구체화한 방염제 제조방법에 관한 것이다. The third embodiment relates to a flame retardant manufacturing method which further embodies the second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 방염제 제조방법을 나타내면 다음과 같 다.Hereinafter, the flame retardant manufacturing method according to the third embodiment of the present invention is as follows.

우선, 물유리 35g과 화학 양론비(1:2)에 해당하는 염산을 혼합하여 실리식산 수용액을 제조한다.First, 35 g of water glass and hydrochloric acid corresponding to a stoichiometric ratio (1: 2) are mixed to prepare an aqueous silicic acid solution.

그리고, 물 100g을 기준으로 붕사와 붕산을 동시에 넣고 교반하되, 두 성분의 양을 증가시켜 붕사를 25g, 붕산을 20g까지 넣고 교반한다. 이때의 온도는 25℃로 투명성을 유지하며 용해되며, pH는 약 7.1 내지 7.85의 범위이다.And, while putting borax and boric acid at the same time based on 100g of water, and stirring, increase the amount of the two components and put a borax 25g, boric acid up to 20g and stirred. The temperature at this time is dissolved while maintaining transparency to 25 ℃, pH is in the range of about 7.1 to 7.85.

문헌에 의하면 물 100g을 기준으로 붕사의 용해도는 약 6g 이며, 붕산의 용해도는 약 6.2g이나, 본 발명의 제3실시예와 같이 붕산과 붕사를 동시에 넣고 교반하였을 경우 용해도가 더욱 증가한 것은 염기성 조건(순수한 붕사를 용해하였을 경우 9<pH<9.5 범위의 염기성을 띈다.)에서 두 물질의 축합 중합 반응에 기인하여 O-B-O-B-O 옥소 결합이 생성되었기 때문이다.According to the literature, the solubility of borax is about 6 g based on 100 g of water, and the solubility of boric acid is about 6.2 g. However, when boric acid and borax were added and stirred at the same time as in the third embodiment of the present invention, the solubility was increased. This is because OBOBO oxo bonds were generated due to the condensation polymerization reaction of the two materials at (when dissolving pure borax, the basicity was in the range of 9 <pH <9.5).

그리고, 붕산과 붕사가 혼합된 용액에 중탄산나트륨 3g을 첨가하고 25℃에서 약 10분간 교반한다. 이때의 pH는 약간 증가하여 7.3 내지 8.11를 나타낸다.Then, 3 g of sodium bicarbonate is added to the solution in which boric acid and borax are mixed and stirred at 25 ° C. for about 10 minutes. The pH at this time slightly increased to represent 7.3 to 8.11.

순차적으로 중탄산칼륨을 10g까지 첨가하고 10분정도 교반하면 pH가 8.21 이하로 증가하면서 투명한 용액이 제조된다.Sequentially adding 10 g of potassium bicarbonate and stirring for 10 minutes to produce a clear solution while increasing the pH to 8.21 or less.

이러한 투명한 용액에 접착제 및 경화제와의 혼합 시 겔화를 촉진시키기 위한 염화칼륨 5g을 첨가하고 50℃의 온도에서 20분간 교반한다. 이때, 용액은 투명하며, pH도 거의 변화하지 않는다.To this clear solution is added 5 g of potassium chloride to promote gelation upon mixing with the adhesive and the curing agent and stirred at a temperature of 50 ° C. for 20 minutes. At this time, the solution is transparent and the pH hardly changes.

그리고 수산화칼륨 수용액을 첨가하여 상기 투명한 용액의 pH를 12가 되도록 조절한다.And the pH of the transparent solution is adjusted to 12 by the addition of aqueous potassium hydroxide solution.

이후, 격렬한 교반과 함께 실리식산 용액을 천천히 상기 pH12인 투명한 용액에 첨가하면 pH11의 투명한 방염제를 획득할 수 있다.Thereafter, when the silicic acid solution is slowly added to the transparent solution at pH 12 with vigorous stirring, a transparent flame retardant having a pH of 11 may be obtained.

[제4실시예- 방염 성능을 지닌 섬유판의 제조] Fourth Example-Fabrication of Fiberboard with Flame Retardant Performance

본 발명의 제4실시예는 상술한 제1실시예 내지 제3실시예와 같이 형성된 방염제를 이용하여 방염 섬유판을 제조하기 위한 방법을 나타낸 것이다. The fourth embodiment of the present invention shows a method for manufacturing a flame retardant fiberboard using the flame retardant formed as in the first to third embodiments described above.

우선, 폐목, 볏집, 갈대, 밀짚, 왕겨 등의 섬유판 재조 원료를 선택하고 이를 삭편화(削片化)하고, 삭편화된 원료를 칩(chip)형태로 제조하는 해섬(解纖)공정을 수행한다.First, raw materials such as waste wood, crests, reeds, straws, and rice hulls are selected and shredded, and the seam processing is performed to produce the shredded raw materials in the form of chips. do.

이후, 상기 삭편화된 원료 즉, 폐목 톱밥, 볏짚, 갈대, 밀짚, 왕겨 삭편 등의 목재 대용 미세입자를 1종 또는 복수종을 본 발명에 따른 방염제에 침전시킨 후, 교반하여 혼합시키거나, 목재 대용 미세입자 1종 또는 복수종의 혼합물에 방염제를 분사시키거나, 미분체를 방염제에 침전시킨 후 건조하여 방염 특성을 지니게 되는 목재 대용 미분체(목재 톱밥, 볏짚, 갈대, 밀짚, 왕겨)원료를 형성한다.Thereafter, one or more species of wood substitutes, such as waste wood sawdust, rice straw, reed, straw, rice hull, etc., are precipitated in the flame retardant according to the present invention, followed by stirring or mixing. Flame-retardant is sprayed on a mixture of one or more types of surrogate microparticles, or the raw material of wood substitutes (wood sawdust, rice straw, reed, straw, rice husk), which has flame-retardant properties by precipitating fine powder to flame retardant and drying. Form.

그리고, 방염특성을 지니게 되는 목재 대용 미분체에 요소수지, 멜라닌 수지, 페놀 수지, 카르복시메틸 셀룰로오스 등과 같은 접착제와 경화제를 미분체에 분사하여 미분체의 표면에 접착 성분과 경화제를 코팅한다.In addition, an adhesive and a curing agent such as urea resin, melanin resin, phenol resin, carboxymethyl cellulose and the like are sprayed on the fine powder to coat the surface of the fine powder with an adhesive component and a curing agent.

이때, 접착제와 경화제는 방염제와 동시에 첨가하여 섬유판 형성공정을 수행할 수도 있다.At this time, the adhesive and the curing agent may be added at the same time as the flame retardant to perform the fiber plate forming process.

즉, 접착제와 경화제 그리고 방염제가 혼합된 용액에 상술한 미분체를 침전 시킨후 교반하여 혼합시키거나, 접착제와 경화제 그리고 방염제가 혼합된 용액을 미분체의 혼합물에 분사시키거나, 또는 접착제와 경화제 그리고 방염제가 혼합된 용액에 미분체를 침전시킨 후 건조하여 섬유판 형성공정을 수행할 수도 있는 것이다.That is, the above-mentioned fine powder is precipitated in a solution mixed with an adhesive, a curing agent, and a flame retardant, and then mixed by stirring, or a solution mixed with the adhesive, a curing agent, and a flame retardant is sprayed onto a mixture of fine powder, or an adhesive, a curing agent, and The fine powder may be precipitated in a solution in which a flame retardant is mixed, followed by drying to perform a fiber board forming process.

이후, 섬유판을 매트로 성형하고, 성형된 섬유판을 고온 고압에서 프레싱하여 압축한 후 냉각 및 재단하여 방염 특성을 지닌 완전 방염 섬유판을 제조한다.Thereafter, the fiber board is molded into a mat, and the molded fiber board is pressed by pressing at high temperature and high pressure, and then cooled and cut to prepare a completely flame-retardant fiber board having flame retardant properties.

제조된 완전 방염 섬유판은 샌딩 라인을 통하여 표면 연마가공을 수행할 수 도 있으며, 방염 특성을 향상시키기 위하여 연마된 방염 섬유판의 양면에 방염제를 코팅할 수도 있다.The prepared flame retardant fibrous plate may be subjected to surface polishing through a sanding line, or may be coated with a flame retardant on both sides of the polished flame retardant fibreboard to improve flame retardant properties.

따라서, 본 발명은 실생활에서 용이하게 얻을 수 있는 저가의 물질을 이용하여 졸-겔 공정을 수행함으로써 연소시 유독 가스와 매연이 발생하지 않는 방염제를 용이하게 얻을 수 있을 뿐 아니라, 이를 이용하여 방염 섬유판의 제조공정 시 종래의 공정에 용이하게 적용할 수 있는 이점이 있는 것이다.Therefore, the present invention can easily obtain a flame retardant that does not generate toxic gases and fumes during combustion by performing a sol-gel process using a low-cost material which can be easily obtained in real life, and also uses a flame retardant fiber board. The manufacturing process of the has the advantage that can be easily applied to the conventional process.

또한, 본 발명에 따른 방염제를 이용한 방염 섬유판은 방염제를 첨가하여 형성하므로 섬유판의 표면뿐만 아니라 섬유판의 내부에도 방염 특성을 발휘할 수 있어 완전한 방염 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.In addition, since the flame retardant fiber plate using the flame retardant according to the present invention is formed by adding a flame retardant, the flame retardant can be exhibited not only on the surface of the fiber plate but also on the inside of the fiber plate, thereby obtaining a complete flame retardant effect.

그리고, 이와 같이 본 발명에 따라 제조된 방염제는 목재 대용 재료인 섬유판에만 적용이 한정되는 것이 아니라, 폐지, 스티로폼, 섬유 등 다양한 종류의 가연성 물질의 방염에도 용이하게 적용가능하여 탁월한 방염 효과를 나타낼 수 있음은 물론이다.In addition, the flame retardant prepared according to the present invention is not limited to the fiber board which is a substitute material for wood, and can be easily applied to the flame retardant of various kinds of combustible materials such as waste paper, styrofoam, and fiber, thereby exhibiting excellent flame retardant effect. Of course.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, but is not limited to the above embodiments, those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

본 발명에 따른 방염제는 실생활에서 용이하게 얻을 수 있는 저가의 물질을 이용하여 졸-겔 공정을 수행함으로써 용이하게 획득할 수 있으며, 연소시 유독 가스와 매연이 발생하지 않을 뿐 아니라, 섬유판에 이를 적용하여 방염 섬유판을 제조할 경우 섬유판의 기계적 성질, 내구성 및 내열성 등이 저하되지 않는 이점이 있다. Flame retardant according to the present invention can be easily obtained by performing a sol-gel process using a low-cost material that can be easily obtained in real life, it does not generate toxic gases and smoke during combustion, it is applied to fiberboard When manufacturing a flame retardant fiber board has the advantage that the mechanical properties, durability and heat resistance of the fiber board is not lowered.

또한, 종래의 방염 섬유판의 제조공정에 용이하게 적용하되, 그 공정을 더욱 단순화시킬 수 있어 공정수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is easily applied to the manufacturing process of the conventional flame retardant fiber plate, the process can be further simplified, there is an effect that can improve the process yield.

본 발명에 따른 방염제를 이용한 방염 섬유판은 섬유판의 표면뿐만 아니라 섬유판의 내부에도 방염 특성을 발휘할 수 있으므로 완전한 방염 효과를 얻을 수 있는 현저한 효과가 있다.The flame retardant fiber board using the flame retardant according to the present invention can exhibit a flame retardant property not only on the surface of the fiber board but also on the inside of the fiber board, thereby having a remarkable effect of obtaining a complete flame retardant effect.

Claims (19)

물 100 중량부에 대하여, Per 100 parts by weight of water, 물유리 1 내지 40 중량부;Water glass 1 to 40 parts by weight; 붕산계 화합물 1 내지 50 중량부;1 to 50 parts by weight of a boric acid compound; 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물 1 내지 20 중량부; 및1 to 20 parts by weight of a carbonate or bicarbonate of a group 1 alkali metal or a mixture thereof; And 염산 0.1 내지 5 중량부;0.1 to 5 parts by weight of hydrochloric acid; 를 포함하는 방염제.Flame retardant comprising. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방염제의 겔화를 촉진하기 위하여 염화칼륨 0.1 내지 10 중량부를 더 포함하는 방염제.Flame retardant further comprises 0.1 to 10 parts by weight of potassium chloride to promote the gelation of the flame retardant. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 방염제의 산도(pH) 조절을 위하여 수산화 칼륨 수용액 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 방염제.Flame retardant further comprises 0.1 to 5 parts by weight of an aqueous potassium hydroxide solution to adjust the pH (pH) of the flame retardant. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 붕산계 화합물은 붕사, 붕산, 붕산메틸, 붕산에틸, 붕산에스테르, 붕산염 광물 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 방염제.The boric acid-based compound is a flame retardant comprising one or more selected from the group consisting of borax, boric acid, methyl borate, ethyl borate, boric acid esters, borate minerals and derivatives thereof. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 붕산계 화합물은 붕산 1 내지 20 중량부; 및The boric acid compound is 1 to 20 parts by weight of boric acid; And 붕사 1 내지 25 중량부로 이루어진 방염제. Flame retardant consisting of 1 to 25 parts by weight of borax. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물은 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산리튬, 중탄산나트륨, 중탄산칼륨 및 이의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 방염제.Flame retardant comprising at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, bicarbonate, or a mixture thereof, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium bicarbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate and derivatives thereof. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물은 중탄산나트륨 1 내지 3 중량부; 및Carbonate, bicarbonate or a mixture thereof of the Group 1 alkali metal may include 1 to 3 parts by weight of sodium bicarbonate; And 중탄산칼륨 1 내지 10 중량부를 포함하는 방염제.Flame retardant containing 1 to 10 parts by weight of potassium bicarbonate. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 방염제의 산도는 4 내지 11인 방염제.Flame retardant acidity of the flame retardant is 4 to 11. 물유리와 염산을 혼합하여 실리식산 수용액을 제조하는 제1단계;A first step of preparing a silicic acid aqueous solution by mixing water glass and hydrochloric acid; 물에 붕산계 화합물을 혼합하는 제2단계;A second step of mixing the boric acid compound in water; 상기 제2단계에서 형성된 용액에 1족 알칼리 금속의 탄산염이나 중탄산염 또는 이들의 혼합물을 혼합하는 제3단계; 및A third step of mixing a carbonate, bicarbonate, or mixture thereof of the Group 1 alkali metals with the solution formed in the second step; And 상기 실리식산 수용액과 상기 제3단계에서 형성된 용액을 혼합하여 방염제를 형성하는 제4단계A fourth step of forming a flame retardant by mixing the aqueous solution of silicic acid and the solution formed in the third step 를 포함하는 방염제 제조방법.Flame retardant manufacturing method comprising a. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제1단계는 상기 물유리와 상기 염산을 1:2의 화학양론비로 혼합하는 방염제 제조방법.The first step is a flame retardant method of mixing the water glass and the hydrochloric acid in a stoichiometric ratio of 1: 2. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제2단계의 붕산계 화합물은 붕산과 붕사로 이루어진 방염제 제조방법.The boric acid-based compound of the second step is a flame retardant manufacturing method consisting of boric acid and borax. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제3단계는,The third step, 상기 제2단계에서 형성된 용액에 중탄산나트륨을 혼합하는 단계; 및Mixing sodium bicarbonate with the solution formed in the second step; And 상기 중탄산나트륨이 혼합된 용액에 중탄산칼륨을 혼합하는 단계로 구성된 방염제 제조방법.Flame retardant manufacturing method comprising the step of mixing potassium bicarbonate in the solution mixed with sodium bicarbonate. 제 9 항 또는 제 12 항에 있어서,The method according to claim 9 or 12, 상기 제3단계와 상기 제4단계의 사이에,Between the third step and the fourth step, 상기 제3단계에서 형성된 용액의 겔화를 촉진하기 위하여 염화칼륨 용액을 첨가하는 겔화 촉진 단계; 및A gelation promoting step of adding potassium chloride solution to promote gelation of the solution formed in the third step; And 상기 겔화 촉진 단계에서 형성된 용액의 산도를 조절하기 위하여 수산화 칼륨 용액을 첨가하는 산도 조절 단계를 더 포함하는 방염제 제조방법.Flame retardant manufacturing method further comprises the step of adjusting the acidity of the potassium hydroxide solution to adjust the acidity of the solution formed in the gelation step. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2단계에서 형성된 용액의 산도는 7 내지 8인 방염제 제조방법.The acidity of the solution formed in the second step is 7 to 8 flame retardant manufacturing method. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 중탄산나트륨이 혼합된 용액의 산도는 7 내지 8.5인 방염제 제조방법.The acidity of the mixed solution of sodium bicarbonate is 7 to 8.5 flame retardant manufacturing method. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 방염제의 산도는 4 내지 11인 방염제 제조방법.The acidity of the flame retardant is 4 to 11 flame retardant manufacturing method. 제 8 항의 방염제를 이용한 방염 섬유판 제조방법은, Flame retardant fiber board manufacturing method using the flame retardant of claim 8, 원료를 삭편하는 단계;Cutting raw materials; 상기 원료를 해섬하는 단계;Defrosting the raw material; 상기 원료에 접착제, 경화제 및 상기 방염제를 첨가하는 단계;Adding an adhesive, a hardener and the flame retardant to the raw material; 상기 원료를 건조하고 매트로 성형하는 단계;Drying the raw material and forming the mat; 상기 매트를 열압하는 단계;Hot pressing the mat; 상기 매트를 냉각하고 재단하는 단계;Cooling and cutting the mat; 를 포함하는 방염 섬유판 제조방법.Flame retardant fiber board manufacturing method comprising a. 제 17 항에 있어서, The method of claim 17, 상기 매트를 냉각하고 재단하는 단계 이후,After the step of cooling and cutting the mat, 상기 매트의 표면을 연삭하는 단계;Grinding the surface of the mat; 상기 매트 표면상에 상기 방염제를 코팅하는 단계;Coating the flame retardant on the mat surface; 를 더 포함하는 방염 섬유판 제조방법.Flame retardant fiberboard manufacturing method further comprising. 제 18항에 따른 방법으로 제조된 방염 섬유판.Fire retardant fiberboard produced by the method according to claim 18.
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