KR20100104985A - 방화문 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 방화문 제조방법은 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계와, 상기 난연성 수지 조성물에 무기 섬유를 함침 처리 및 건조하는 단계와, 상기 난연성 수지 조성물에 함침 처리 및 건조된 무기 섬유를 압축 경화하여 프리프레그를 형성하는 단계 및 상기 프리프레그를 하니컴에 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계는 에폭시 수지와 제1 용매를 혼합하여 에폭시 수지액을 형성하는 단계와, 실란에 의하여 개질된 무기계 난연제를 제2 용매에 분산시키는 단계 및 상기 제2 용매에 분산된 무기계 난연제를 상기 에폭시 수지액에 분산시키는 단계를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 수산화마그네슘 등 무기계 난연제를 사용하여, 유독가스를 배출하지 않으면서도 방화문의 난연성을 높여주는 효과가 있다. 또한, 유리섬유, 탄소섬유 등의 무기섬유를 이용하기 때문에 환경 친화적이고 가공성이 우수하며, 다양한 종류의 마감이 가능한 방화문을 제조할 수 있게 된다.

Description

방화문 및 그 제조방법{FIREPROOF-DOOR AND METHOD OF MAKING THE SAME}
본 발명은 방화문 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 환경 친화적인 방화문 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 방화문은 화재에 의한 인명 피해를 방지하기 위한 것으로서, 불에 잘 타지 않도록 난연제가 많이 사용되고 있다.
종래의 방화문은 가격이 저렴하고 보온효과가 뛰어난 스티로폼, 유리섬유, 암면, 석고보드 또는 우레탄폼 등을 주로 사용하였다.
그러나, 스티로폼이나 우레탄은 열에 약하고, 벤젠 등의 유독가스 및 환경 호르몬을 발생시키는 문제가 있고, 암면과 석고보드는 난연효과는 우수하나 환경오염을 일으키는 문제점과 소각처리에 어려움이 있었다. 또한, 석고보드는 주성분인 석고 소재 자체가 중량이 무거우며, 마감을 위한 가공이 불가능하다는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 폴리에스테르 섬유판재가 개발되었고, 이의 난 연 효과를 높이기 위해 인이나 브롬 등 할로겐 화합물을 난연제로 콤파운딩하거나 코팅하는 방법이 개발되었으나, 할로겐 화합물은 연소될 때 유독성 가스가 배출되므로 여전히 환경오염의 문제점은 해결되지 않았다.
따라서, 유독성 가스를 배출하는 문제를 해결하기 위해 황토나 맥반석 또는 기타 광물을 주재로 하여 내벽면에 조립시킬 수 있는 구조를 갖는 불연 내장재가 다수 개발되고 있으나, 이러한 세라믹 소재들은 무겁다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연소 시 유독 가스가 배출되지 않고, 친환경적이며, 무게가 가벼운 방화문 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 방화문은 하니컴 및 상기 하니컴 양측에 결합되고, 에폭시 수지와, 무기계 난연제 및 용매가 포함된 난연성 수지 조성물에 무기 섬유가 함침 처리되며, 복수개의 층으로 형성된 프리프레그를 포함할 수 있다.
상기 난연성 수지 조성물은 상기 에폭시 수지와 무기계 난연제를 포함한 고형분 및 상기 용매의 함량비가 1:1일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 논할로겐형과, 노블락(novolac)형 및 고무 변성(rubber modified)형 에폭시 수지 중 어느 하나일 수 있다.
상기 무기계 난연제는 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄 중 어느 하나일 수 있다.
상기 무기계 난연제는 200nm~2μm 이내의 입자 크기를 갖을 수 있다.
상기 무기 섬유는 유리 섬유와, 탄소 섬유 및 알루미나 섬유 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 방화문 제조방법은 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계와, 상기 난연성 수지 조성물에 무기 섬유를 함침 처리 및 건조하는 단계와, 상기 난연성 수지 조성물에 함침 처리 및 건조된 무기 섬유를 압축 경화하여 프리프레그를 형성하는 단계 및 상기 프리프레그를 하니컴에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계는 에폭시 수지와 제1 용매를 혼합하여 에폭시 수지액을 형성하는 단계와, 실란에 의하여 개질된 무기계 난연제를 제2 용매에 분산시키는 단계 및 상기 제2 용매에 분산된 무기계 난연제를 상기 에폭시 수지액에 분산시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 난연성 수지 조성물에서 상기 에폭시 수지 및 상기 무기계 난연제를 포함하는 고형분 및 상기 제1,2용매의 함량비는 1:1일 수 있다.
상기 프레프레그를 형성하는 단계에서 상기 압축은 0.5~1.5톤 이내의 압력으로, 상기 경화는 120~140℃ 이내의 온도로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방화문 및 그 제조방법에 의하면, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등 무기계 난연제를 사용하여, 유독가스를 배출하지 않으면서도 방화문의 난연성을 높여주는 효과가 있다.
또한, 유리섬유, 탄소섬유 등의 무기섬유를 이용하기 때문에 환경 친화적이고 가공성이 우수하며, 다양한 종류의 마감이 가능한 방화문을 제조할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 방화문 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방화문을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 무기계 난연제의 표면 개질 전 및 후의 입도 사이즈를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 방화문(10)은 하니컴(12) 및 상기 하니컴(12) 양측에 결합된 프리프레그(11)를 포함한다.
상기 프리프레그(11)는 복수개가 적층된 형태로 난연성 수지 조성물에 무기 섬유가 함침 처리된 형태로, 상기 난연성 수지 조성물은 에폭시와 경화제가 혼합된 에폭시 수지와, 무기계 난연제 및 용매가 포함되어 혼합된 형태일 수 있다.
상기 난연성 수지 조성물은 상기 에폭시 수지 및 무기계 난연제를 포함하는 고형분 및 용매가 1:1의 비율로 함유된 형태일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 할로겐 원소가 포함되지 않은 논할로겐(nonhalogen)형, 예컨대 KDP-550MC65, KDP-555MC80(국도화학 제품)일 수 있고, 고온에 견디도록 하는 성분인 o-cresol 노블락(novolac)형, 예컨대 YDCN-500 시리즈(국도화학 제품) 중 특히 YDCN-500-90PA75일 수 있으며, 고무 변성의 특징을 가진 고무 변성(rubber modified)형, 예컨대 KR 시리즈(국도화학 제품) 중 KR-450, R-1309일 수 있으며, CTBN, NBR, acrylic일 수 있다.
상기 무기계 난연제는 실란에 의하여 개질된 수산화마그네슘이나 수산화알루 미늄 등이 사용될 수 있으며, 상기 실란에 의하여 개질됨으로써 200nm~2μm 이내의 고른 입자의 크기를 갖고, 상기 에폭시 수지와의 혼합 시 고른 분산성을 가진다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 개질 전(a)의 경우 입자의 크기가 불규칙한 반면, 개질 후(b)에는 입자의 크기가 고른 것을 알 수 있다.
여기서, 상기 무기계 난연제의 입자 크기가 200nm 미만인 경우, 입자의 크기가 작아서 입자들끼리 응집이 일어나므로 분산상을 얻기 힘들고, 상기 입자의 크기가 2μm를 초과하면 난연성이 떨어지게 될 수 있다.
상기 무기 섬유는 높은 내구성을 가진 불연성 재료로써 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유 등일 수 있다.
상기와 같은 구조의 방화문(10)에 의하면, 수산화알루미늄이나 수산화마그네슘 등의 무기계 난연제를 에폭시 수지와 혼합하여 복수개의 층으로 이루어진 난연성 프리프레그(11)를 형성한 후 하니컴(12) 양측에 결합시켜 방화문(10)을 제작하므로 유독가스를 배출하지 않으면서 난연 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 유리 섬유나 탄소 섬유 등 무기 섬유를 이용하기 때문에 환경 친화적이고, 가공성이 우수하며, 다양한 종류의 마감이 가능한 방화문(11)을 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방화문 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 방화문 제조방법은 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계(S1)와, 상기 난연성 수지 조성물에 무기 섬유를 함침 처리 및 건조하는 단계(S2)와, 상기 난연성 수지 조성물에 함침 처리 및 건조된 무기 섬유를 압축 경화하여 프리프레그를 형성하는 단계(S3) 및 상기 프리프레그를 하니컴에 결합하는 단계(S4)를 포함한다.
상기 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계(S1)는 에폭시와 경화제가 혼합된 에폭시 수지를 제1 용매와 혼합하여 에폭시 수지액을 제조하는 단계와, 실란에 의하여 개질된 무기계 난연제를 제2 용매에 분산시키는 단계 및 상기 제2 용매에 분산된 무기계 난연제를 상기 에폭시 수지액에 분산시키는 단계를 포함한다.
상기 에폭시 수지액을 제조하는 단계에서 상기 에폭시 수지는 할로겐 원소가 포함되지 않은 논할로겐(nonhalogen)형, 예컨대 KDP-550MC65, KDP-555MC80(국도화학 제품)일 수 있고, 고온에 견디도록 하는 성분인 o-cresol 노블락(novolac)형, 예컨대 YDCN-500 시리즈(국도화학 제품) 중 특히 YDCN-500-90PA75일 수 있으며, 고무 변성의 특징을 가진 고무 변성(rubber modified)형, 예컨대 KR 시리즈(국도화학 제품) 중 KR-450, R-1309일 수 있으며, CTBN, NBR, acrylic일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 상기 난연성 수지 조성물의 전체 중량 대비 30~50 중량%일 수 있다.
상기 에폭시 수지의 함량이 30중량% 미만인 경우에는 점도가 낮아서 무기 섬유를 함침 후 경화시킬 때 상기 난연성 수지 조성물이 흘러내리게 되고, 50중량%를 초과할 경우에는 점도가 너무 높아서 무기 섬유를 함침할 때 응집이 일어나게 된다.
상기 제1 용매는 아세톤, 다이메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤, 테트라하이 드로퓨란 중 어느 하나이거나 2가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 제1 용매는 상기 난연성 수지 조성물의 전체 중량 대비 30~50 중량%일 수 있으며, 그 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 점도가 높아서 무기 섬유를 함침 시 응집이 일어나게 되고, 50 중량% 를 초과한 경우에는 점도가 너무 낮아서 무기 섬유의 함침 후 경화시킬 때 난연성 수지 조성물이 흘러내리는 경향이 있다.
상기 실란에 의하여 개질된 무기계 난연제를 제2 용매에 분산시키는 단계에서, 상기 무기계 난연제는 수산화마그네슘이나 수산화알루미늄일 수 있으며, 상기 에폭시 수지액에 고르게 분산 혼합되도록 실란에 의하여 개질된다.
상기 실란에 의하여 개질된 무기계 난연제는 200nm~2μm 이내의 입자 크기를 가지는데, 상기 무기계 난연제의 입자 크기가 200nm 미만으로 형성되는 경우에는 입자의 크기가 작기 때문에 입자들끼리의 응집이 일어나 균일한 분산상을 얻기 힘든 문제점이 있고, 2μm를 초과한 경우에는 난연성이 떨어지게 되어 본 발명의 목적을 달성하기 곤란하다.
상기 무기계 난연제의 함량은 난연성 수지 조성물의 전체 중량 대비 5~30 중량%일 수 있다.
그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 난연성 효과가 미비하고, 30 중량%를 초가할 경우에는 입자들의 응집이 일어나서 난연 효과가 크지 않게 된다.
상기 제2 용매는 아세톤, 다이메틸포름아마이드, 메틸에틸케톤 등을 사용할 수 있으며, 그 함량은 난연성 수지 조성물의 전체 중량 대비 10~20 중량%일 수 있다.
상기 제2 용매의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 난연성 수지 조성물의 점도가 높아져서 무기 섬유의 함침 시 응집이 일어나고, 20 중량%를 초과할 때에는 점도가 낮아 난연성 수지 조성물이 흘러내리게 된다.
상기 제1 용매와 상기 에폭시 수지를 혼합하여 형성된 에폭시 수지액에 상기 제2 용매와 상기 무기계 난연제를 혼합하여 형성된 무기계 난연제액을 분산 혼합함으로써 상기 난연성 수지 조성물이 형성된다.
여기서, 상기 에폭시 수지와, 무기계 난연제 및 제1,2 용매의 함량은 상기에 기술한 범위 내에서 적절히 조합되되, 상기 난연성 수지 조성물 중 고형분 대 용매의 함량비가 1:1 및 전체 난연성 수지 조성물의 함량이 100 중량%가 되도록 혼합된다.
상기 난연성 수지 조성물에 무기 섬유를 함침 처리 및 건조하는 단계(S2)에서, 상기 무기 섬유는 높은 내구성을 가진 불연성 재료로써 유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유 등을 사용할 수 있다.
상기 프리프레그를 형성하는 단계(S3)는 상기 난연성 수지 조성물에 무기 섬유를 함침하고 건조되어 시트 형태 등으로 형성된 건조 무기 섬유를 복수개, 예컨대 4~9장을 적층하여 압축 경화하는 단계이다.
여기서, 압축 시의 압력은 0.5~1.5톤일 수 있는데, 압력이 0.5톤 미만인 경우 압축이 제대로 이루어지지 않으며, 1.5톤을 초과한 압력으로 압축하면 난연성 수지 조성물이 밖으로 흘러내리게 된다.
상기 경화 시의 온도는 120~140℃ 이내일 수 있는데, 상기 온도가 120℃ 미 만인 경우 경화가 일어나기 힘들고, 140℃를 초과한 경우 난연성 수지 조성물의 분해가 일어날 수 있다.
상기와 같이 제조된 프리프레그를 하니컴에 결합시킴(S4)에 의하여 본 발명의 방화문이 제작된다.
<실시예 1>
둥근 플라스크에 수산화마그네슘 50 중량부 대비 에탄올 100 중량부 및 실란 2 중량부를 넣고 400rpm으로 6시간 교반하고 필터링 후 건조하여 무기계 난연제인 수산화마그네슘을 개질한다.
에폭시 수지 40 중량%와 아세톤과 다이메틸포름아마이드의 혼합액 40 중량%를 혼합하여 에폭시 수지액을 제조한 후, 상기 개질된 수산화마그네슘 10 중량%와 아세톤 10 중량%를 상기 에폭시 수지액에 분산시켜 난연성 수지 조성물을 제조한다.
상기 난연성 수지 조성물에 유리 섬유를 함침 건조하고, 건조된 유리 섬유 4장을 130℃에서 1톤의 무게로 압축 경화하여 프리프레그를 제조한다.
무기 접착제를 이용하여 상기 프리프레그를 하니컴에 결합시켜 방화문을 제조한다.
<비교예 1>
에폭시 수지 50 중량%와 아세톤과 다이메틸포름아마이드의 혼합액 50 중량% 를 혼합하여 에폭시 수지액을 제조한 후, 상기 에폭시 수지액에 유리 섬유를 함침 건조하고, 건조된 유리 섬유 4장을 130℃에서 1톤의 무게로 압축 경화하여 프리프레그를 제조한다.
무기 접착제를 이용하여 상기 프리프레그를 하니컴에 결합시켜 방화문을 제조한다.
시료의 조성(중량%)

에폭시 수지액 난연제
 용매
에폭시 수지 용매
실시예 1 40 40 10 10
비교예 1 50 50 0 0
45도 난연성 테스트 결과
실시예 1 비교예 1
탄화 길이 4.8cm 12cm
남은불꽃 0 3초
등급 1 3
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 의하여 제조된 프리프레그의 난연성 테스트 결과를 나타낸 사진이다.
도 4를 참조하면, 화재 시 표 2와 같이 실시예 1(a)의 경우가 비교예 1(b)의 경우보다 탄화된 길이가 짧은 것을 알 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 방화문 제조방법에 의하면, 화재에 대한 난연 성능이 우수함을 알 수 있고, 또한 함유되는 난연제의 성분이 무기계이므로 화재 시 유독 가스의 배출을 방지할 수 있으며, 무기 섬유를 사용하므로 친환경적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방화문을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 무기계 난연제의 표면 개질 전 및 후의 입도 사이즈를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방화문 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 의하여 제조된 프리프레그의 난연성 테스트 결과를 나타낸 사진.

Claims (10)

  1. 하니컴; 및
    상기 하니컴 양측에 결합되고, 에폭시 수지와, 무기계 난연제 및 용매가 포함된 난연성 수지 조성물에 무기 섬유가 함침 처리되며, 복수개의 층으로 형성된 프리프레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 방화문.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 난연성 수지 조성물은 상기 에폭시 수지와 무기계 난연제를 포함한 고형분 및 상기 용매의 함량비가 1:1인 것을 특징으로 하는 방화문.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 논할로겐형과, 노블락(novolac)형 및 고무 변성(rubber modified)형 에폭시 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방화문.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기계 난연제는 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄 중 어느 하나인 것 을 특징으로 하는 방화문.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기계 난연제는 200nm~2μm 이내의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방화문.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기 섬유는 유리 섬유와, 탄소 섬유 및 알루미나 섬유 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방화문.
  7. 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계;
    상기 난연성 수지 조성물에 무기 섬유를 함침 처리 및 건조하는 단계;
    상기 난연성 수지 조성물에 함침 처리 및 건조된 무기 섬유를 압축 경화하여 프리프레그를 형성하는 단계; 및
    상기 프리프레그를 하니컴에 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방화문 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 난연성 수지 조성물을 형성하는 단계는:
    에폭시 수지와 제1 용매를 혼합하여 에폭시 수지액을 형성하는 단계;
    실란에 의하여 개질된 무기계 난연제를 제2 용매에 분산시키는 단계; 및
    상기 제2 용매에 분산된 무기계 난연제를 상기 에폭시 수지액에 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방화문 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 난연성 수지 조성물에서 상기 에폭시 수지 및 상기 무기계 난연제를 포함하는 고형분 및 상기 제1,2용매의 함량비는 1:1인 것을 특징으로 하는 방화문 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 프레프레그를 형성하는 단계에서 상기 압축은 0.5~1.5톤 이내의 압력으로, 상기 경화는 120~140℃ 이내의 온도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방화문 제조방법.
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