KR20130011156A - 섬유보드를 이용한 패널 자재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20130011156A
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Abstract

본 발명은 패널 자재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 목질계 섬유보드를 주재로 사용하면서도 우수한 내화성 및 준불연성을 가지는 동시에 습기로 인한 문제점이 해소될 수 있는 패널 자재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 기재가 되는 섬유보드와; 상기 섬유보드의 상면에 적층되는 접착층과; 상기 접착층을 매개로 섬유보드의 상면에 접착되어 고정되는 발포성 내화보드와; 상기 섬유보드의 하면에 습기 방지 및 휨 방지를 위해 열압착하여 부착되는 페놀수지함침 필름;을 포함하여 구성되며, 상기 접착층은, 섬유보드와 발포성 내화보드를 접착시키면서 열로 인한 상기 발포성 내화보드의 발포시에는 상기 발포성 내화보드가 섬유보드로부터 박리될 수 있도록 하는 것으로서, 열가소성 접착필름을 상기 섬유보드와 발포성 내화보드 사이에서 열압착하여 형성된 것을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재 및 그 제조 방법이 개시된다.

Description

섬유보드를 이용한 패널 자재 및 그 제조 방법{Panel using fiber board and method for meanufacturing the same}
본 발명은 패널 자재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 목질계 섬유보드를 주재로 사용하면서도 우수한 내화성 및 불연성을 갖는 동시에 습기로 인한 문제점이 개선될 수 있는 패널 자재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 빌딩이나 주택 등의 건축물, 그리고 다양한 산업현장에 시공되는 건축물에는 다양한 내장재와 외장재가 사용되고 있으며, 이는 건축물의 가치를 높여주고 시각적인 효과를 충족시키는데 기여하게 된다.
이와 같은 건축자재는 통상 금속, 합성수지, 목재 등과 같은 재료를 다양한 방식으로 가공하거나 성형하여 제작되고 있다.
오늘날 다양한 건축자재가 제품화되어 경쟁적으로 판매되고 있으므로 시각적인 효과나 디자인성, 가격, 시공성, 내구성, 내화성, 흡음성, 그 밖의 알려진 여러 기능성 측면에서 보다 뛰어난 장점을 갖추어야만 소비자에게 선택되어 사용될 수 있다.
무엇보다 벽재, 천장재, 바닥재 등의 실내 마감재 및 인테리어 자재는 물론이고 문이나 붙박이 가구와 같은 각종 가구류 제작에 사용되는 패널 자재는 사용자가 실생활 중 항상 접하는 부분이 되므로 시각적인 효과나 디자인, 기능 측면에서 일반 수요자들의 욕구를 충족시키기 위한 기준이 높은 것이 사실이다.
이러한 점에서 각광을 받고 있는 자재가 목질 재료를 주원료로 사용하고 있는 자재인데, 가격 측면을 고려하여 중밀도 섬유보드(MDF:Medium Density Fiber Board), 고밀도 섬유보드(HDF:High Density Fiber Board) 등이 널리 채택되어 사용되고 있다.
이러한 섬유보드는 목질재료를 주원료로 하여 고온에서 해섬하여 얻은 목섬유(Wood Fiber)를 합성수지 접착제로 결합시켜 성형, 열압하여 만든 목질 판상의 제품으로서, 압축강도에 따라 저밀도, 중밀도, 고밀도 섬유보드로 제작되며, 다양한 두께로 생산되어 판매되고 있다.
섬유보드는 특히 원목보다 가격이 훨씬 저렴한 이점이 있고, 대량 생산 및 판매가 가능하며, 표면 도색을 하거나 시트지를 붙여 마감할 경우 고급스러운 느낌을 주므로 일반 목재를 대신하여 많이 사용하고 있다.
또한 뛰어난 안정성, 기계가공성, 강도를 가짐은 물론 전 두께에 걸쳐 섬유 분배가 균일하면서 조직이 치밀하여 복잡한 기계가공 작업을 면이나 측면의 파열없이 수행할 수 있고, 면이 평활하고 견고할 뿐만 아니라 장식용 필름이나 베니어 등을 오버레이하거나 도색하는 데에 매우 적합하다.
그러나, 상기와 같은 장점에도 불구하고 종래의 섬유보드는 재질 특성상 화염에 매우 약하고 화재시 유독성 연기를 발생시키는 등 치명적인 단점을 가지고 있는 바, 섬유보드를 기재로 하면서도 내화 및 불연 특성을 가지는 보다 개선된 패널 자재의 개발이 절실한 실정이다.
또한 MDF, HDF 등 종래의 섬유보드는 목재가 주성분이므로 습기에 취약한 단점을 가지며, 이에 장시간 사용시 습기로 인한 문제점이 발생하고 있는 바, 개선이 필요한 실정이다.
참고로, MDF, HDF 등 종래의 섬유보드를 이용한 패널에 있어서, 섬유보드의 표면에 저밀도멜라민함침지(LPM:Low Pressure Melamine)나 고밀도멜라민함침지(HPM:High Pressure Melamine) 등의 표면재를 부착시킨 제품이 사용되고 있기는 하나, 수분이나 온도 등의 변화에 따라 상기한 표면재들이 쉽게 박리되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 목질계 섬유보드를 주재로 사용하면서도 우수한 내화성 및 불연성을 갖는 동시에 습기로 인한 문제점이 개선될 수 있는 패널 자재 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 기재가 되는 섬유보드와; 상기 섬유보드의 상면에 적층되는 접착층과; 상기 접착층을 매개로 섬유보드의 상면에 접착되어 고정되는 발포성 내화보드와; 상기 섬유보드의 하면에 습기 방지 및 휨 방지를 위해 열압착하여 부착되는 페놀수지함침 필름;을 포함하여 구성되며, 상기 접착층은, 섬유보드와 발포성 내화보드를 접착시키면서 열로 인한 상기 발포성 내화보드의 발포시에는 상기 발포성 내화보드가 섬유보드로부터 박리될 수 있도록 하는 것으로서, 열가소성 접착필름을 상기 섬유보드와 발포성 내화보드 사이에서 열압착하여 형성된 것을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재를 제공한다.
바람직하게는, 상기 발포성 내화보드는 천연섬유, 합성섬유, 종이, 목재류로 이루어진 군에서 선택되는 심재의 일면 또는 양면에 수용성 무기 발포 내화제가 함침 또는 도포 후 건조되어 형성된 것임을 특징으로 한다.
또한 상기 열가소성 접착필름은 나일론 필름인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 나일론 필름은 폴리아미드 필름층의 양면에 폴리올레핀 필름층이 적층되어 구성된 것임을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은, 기재가 되는 섬유보드와, 상기 섬유보드의 상면에서 접착층을 형성하기 위한 열가소성 접착필름과, 상기 접착층을 매개로 섬유보드의 상면에 고정될 발포성 내화보드와, 습기 방지 및 휨 방지를 위해 상기 섬유보드의 하면에 고정될 페놀수지함침 필름을 적층하는 단계와; 상기 페놀수지함침 필름, 섬유보드, 열가소성 접착필름, 발포성 내화보드를 적층한 상태로 열압착하여 발포성 내화보드를 열가소성 접착필름에 의해 형성된 접착층을 매개로 섬유보드에 접착 고정시키는 동시에 페놀수지함침 필름을 섬유보드에 고정시키는 단계;를 포함하는 섬유보드를 이용한 패널 자재의 제조 방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 패널 자재 및 그 제조 방법에 의하면, 목질계 섬유보드의 일면에 내화성 및 불연성을 제공하기 위한 발포성 내화보드를 접착하고 그 반대면에는 페놀수지함침 필름(Tego 필름)을 부착하여 제조함으로써, 우수한 내화성 및 불연성을 갖는 동시에 습기로 인한 문제점이 개선되는 패널 자재를 제공할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 따른 패널 자재에서는 페놀수지함침 필름이 부착됨으로써, 발포성 내화보드의 접착으로 인한 섬유보드의 휨 현상이 효과적으로 방지될 수 있고, 페놀수지함침 필름이 습기를 차단하므로 목재가 주성분인 섬유보드의 습기로 인한 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명의 패널 자재는 벽재, 천장재, 바닥재 등의 실내 마감재 및 인테리어 자재로 유용하게 사용될 수 있으며, 더불어 붙박이 가구와 같은 각종 가구류의 패널 소재로 널리 사용될 수 있다.
또한 문짝의 소재로 사용하는 경우 내화 및 불연 특성을 갖는 방화문을 시공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패널 자재의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 패널 자재에서 섬유보드와 내화보드 간 접착수단으로 사용되는 나일론 필름의 일례를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 패널 자재를 제조하기 위한 프레스 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 패널 자재에 대하여 방염 시험을 실시한 결과를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 목질계 섬유보드를 주재로 사용하면서도 우수한 내화성 및 불연성을 갖는 동시에 습기로 인한 문제점이 개선될 수 있는 패널 자재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 대중적으로 사용되는 목질계 건자재인 중밀도 섬유보드(MDF), 고밀도 섬유보드(HDF) 등과 같은 목질계 섬유보드에 내화성 및 불연성 기능을 제공하는 발포성 내화보드와, 습기 방지 및 휨 방지를 위한 페놀수지함침 필름(Tego 필름)을 부착하여 구성되는 패널 자재에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 패널 자재는 벽재, 천장재, 바닥재 등의 실내 마감재 및 인테리어 자재로 유용하게 사용될 수 있으며, 더불어 붙박이 가구와 같은 각종 가구류의 패널 소재로 사용될 수 있다.
또한 문짝의 소재로 사용하는 경우 내화 및 불연 특성을 갖는 방화문을 시공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패널 자재의 구성을 나타내는 단면도로서, 이를 참조하여 구성을 살펴보면, 본 발명의 패널 자재(1)는 섬유보드(10)의 상면에 내화성 및 불연성을 갖도록 하기 위한 발포성 내화보드(20)가 접착되어 구성되는 것으로서, 기재가 되는 섬유보드(10)와, 상기 섬유보드(10)의 상면에 적층되는 접착층(11)과, 상기 접착층(11)을 매개로 섬유보드(10)의 상면에 접착되어 고정되는 발포성 내화보드(20)와, 상기 섬유보드(10)의 하면에 습기 방지 및 휨 방지를 위해 부착되는 페놀수지함침 필름(30)을 포함하여 구성된다.
이러한 구성에서 발포성 내화보드(20)의 상면은 표면 도색을 하거나 시트지를 붙여 마감될 수 있는데, 이 경우 도시된 바와 같이 발포성 내화보드(20)의 상면에 표면층(21)으로서 인테리어 마감용 도료층 또는 시트층이 적층되어 위치된다.
물론, 도 1에서는 도시를 생략하였지만, 표면층(21)을 형성하도록 시트지를 사용할 경우 내화보드(20)의 상면에 시트지를 접착시키기 위한 접착층이 내화보드(20)와 시트지(시트층) 사이에 존재하게 된다.
또한 표면층(21)을 형성하는 도료층 또는 시트층의 상면에 최상층의 마감 코팅층으로서 기능성 코팅층(도시하지 않음)이 추가로 적층 형성될 수 있으며, 이러한 기능성 코팅층의 일례로서 공지의 인테리어 자재에 적용되고 있는 자외선 차단 기능의 UV 차단 코팅층이 적층 형성될 수 있다.
각 구성에 대해 좀더 상세히 설명하면, 먼저 섬유보드(10)는 주지의 목질계 섬유보드, 예컨대 MDF가 될 수 있으며, 발포성 내화보드(20)는 수용성 무기 발포 내화제를 사용하여 제작된 보드가 될 수 있다.
상기한 발포성 내화보드(20)는 무독성이면서도 우수한 내화성을 발현하는 수용성 무기 발포 내화제를 천연섬유, 합성섬유, 종이, 목재류 등 심재의 일면 또는 양면에 함침 또는 도포 후 건조시켜 제조한 것으로, 상기 수용성 무기 발포 내화제는 화재시 열이나 화염이 가해질 경우 우수한 난연성과 더불어 발포에 의한 우수한 내화성을 발현하도록 제공된다.
상기 수용성 무기 발포 내화제 및 이를 사용한 내화보드의 일례가 등록특허 제610059호(2006.8.1 등록)에 개시되어 있는 바, 본 발명의 실시예에 따른 패널 자재(1)는 상기 특허에 개시된 내화보드(20)를 섬유보드(10)에 접착하여 구성될 수 있다.
상기 특허의 수용성 무기 발포 내화제는 카르복실산 유도체를 함유하는 인계 난연제, 제1금속산화물, 이산화규소를 함유하는 제2금속산화물로 이루어진 무기계 난연제와 물, 발포성이 높은 층상 구조를 갖는 수산화알루미늄 규산염 광물로 조성되는 것으로, 인계 난연제가 열에 의해 자기 분해되어 생성되는 가스에 의해 폐기공을 형성하고 산소를 차단함으로써 우수한 내화성을 발현하는 동시에 가열 직후 표면이 발포되면서 열 안정성이 증가되어 연소가 억제되는 특성을 갖는다.
상기한 조성에서 수산화알루미늄 규산염 광물로는 발포율이 높은 광물이 사용되는데, 이에 내화보드의 표면에 열이 가해질 경우 표면이 발포되면서 연소가 억제되고, 심재에 열이 전달되는 것이 차단 및 지연되면서 일부가 연소되더라도 심재의 형상이 유지될 수 있게 된다.
이에 상기와 같은 수용성 무기 발포 내화제를 사용한 내화보드(20)를 MDF 등의 섬유보드(10)의 상면에 접착할 경우, 기재가 되는 섬유보드(10)가 화재시 열이나 화염으로부터 보호될 수 있는 내화성 및 불연성을 갖는 패널 자재(1)가 구성될 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기와 같은 발포성 내화보드(20)로는 폴리에스테르 저중량 부직포를 심재로 사용하여 그 표면에 수용성 무기 발포 내화제를 함침 또는 도포한 뒤 건조하여 제조한 것이 사용될 수 있다.
한편, 물성이 다른 섬유보드(10)와 발포성 내화보드(20)를 결합하여 일체형의 패널 자재(1)를 만들기 위해서는 두 보드의 접합면 사이에 접착력을 제공하는 접착층(11)이 존재해야 하는 바, 본 발명에서는 섬유보드(10)와 내화보드(20)를 접착시키기 위한 접착수단으로 열가소성 접착필름이 사용된다.
기본적으로 섬유보드(10)와 발포성 내화보드(20) 사이에 개재되는 접착층(11)은 정상적인 사용 조건에서 내화보드(20)의 박리가 발생하지 않도록 충분한 접착력을 제공해야 한다.
수용성 접착제에 의한 접착은 내화보드(20)가 부직포를 심재로 사용하고 있는 경우 고르게 접착되지 않을 수 있으며, 특히 접착제가 접착면에만 존재하지 않고 반대편으로 스며나오는 현상으로 인해 시간이 흐름에 따라 접착력의 문제가 발생할 수 있다.
또한 수용성 접착제의 사용은 유기성 접착제에 비해 친환경적인 이점은 있으나 내화보드(20)가 무기질 내화제를 사용하여 수분에 약하므로 바람직하지 않다.
이에 본 발명에서는 섬유보드(10)에 발포성 내화보드(20)를 접착시키기 위한 접착수단으로 열가소성 접착필름을 사용하며, 바람직하게는 열가소성 접착필름으로서 나일론 필름이 사용될 수 있다.
상기 열가소성 접착필름은 무엇보다 정상적인 사용 조건에서는 섬유보드(10)와 내화보드(20) 사이에 개재되어 섬유보드(10)와 내화보드(20)를 접착시키는 역할을 하나, 열로 인해 내화보드(20)의 표면 발포시에는 섬유보드(10)와 내화보드(20) 사이에 공기층이 형성될 수 있도록 내화보드(20)를 섬유보드(10)로부터 박리시키는 작용을 하게 된다.
화재에 취약한 대중 건자재인 목질계 섬유보드(10), 예컨대 MDF를 사용하여 내화성 및 불연성을 갖는 패널 자재(1)로 제작함에 있어서, 본 발명에서는 섬유보드(10)에 발포성 내화보드(20)를 접착시켜 제조하므로, 섬유보드(10)와 내화보드(20) 간의 견고한 접착성과 더불어 방화 성능을 발현하기 위한 내화보드(20)의 발포성이 동시에 만족되어야만 한다.
특히, 무기 발포 내화제를 사용한 상기한 발포성 내화보드(20)의 내화 성능은 내화제가 존재하는 내화보드(20)의 표면에서 충분한 발포가 발현되어야만 달성될 수 있는 것이다.
이에 본 발명자는 섬유보드(10)와 발포성 내화보드(20)가 일체로 이루어진 패널 자재(1)를 개발함에 있어서, 접착성과 방화 성능 간의 상관관계에 대해 연구를 거듭한 결과, 내화보드(20)가 강한 접착에 의해 섬유보드(10)에 기밀 접착될 경우 방화 성능을 위한 내화보드(20)의 표면 발포가 충분히 발현하지 않음을 확인하였다.
즉, 평상시에 견고한 접착력은 항상 유지하지만, 화열에 의한 영향을 직접 받을 경우에는 내화보드(20)의 발포 성능을 위해 접착력이 약해지는 물성 변화를 나타내는 것이 내화보드(20)와 섬유보드(10) 간을 결합시켜주는 가장 적합한 매개체가 될 수 있음을 알아낸 것이다.
이에 열가소성 접착필름, 특히 나일론 필름은 구성요소가 열가소성이므로 접착 가공시 굳어진 접착 부분(후술하는 나일론 필름에서 폴리올레핀 부분)이 두 보드 간을 견고히 결합시키지만, 화재시 열을 받을 경우 물성 변화로 인해 굳어진 부분이 녹으면서 내화보드(20)의 박리를 유도하게 되고, 내화보드(20)의 박리시 두 보드 사이에 공기층이 형성되는 동시에 내화보드(20)의 발포가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
이렇게 본 발명의 패널 자재(1)는 섬유보드(10)에 내화보드(20)를 접착하여 구성되되, 직화나 높은 열이 내화보드에 가해질 때 내화보드의 용이한 발포를 유도할 수 있는 열가소성 접착필름을 접착수단으로 사용함으로써 우수한 방화 성능을 발현할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명에서 두 보드 간의 접착수단으로 열가소성 접착필름, 예컨대 나일론 필름을 사용할 경우, 접착수단이 필름 형태로 되어 있으므로, 필름으로 형성된 접착층(11)의 굳어진 부분이 경화된 내화보드(20)(예, 폴리에스테르 내화 부직포)의 접착면에 존재하는 섬유 한올 한올을 섬유보드(10)에 안정적으로 고정시켜 주어 접착면을 보다 넓힐 수 있게 되고, 필름이 접착면 전체를 고르게 잡아주는 역할을 하여 접착의 안정성 측면에서 보다 우수한 이점을 제공하게 된다.
즉, 경화된 내화보드(20)의 접착면에 존재하는 섬유 한올 한올을 필름으로 형성된 접착층(11)이 섬유보드(10)에 안정적으로 고정시켜 주어 접착면을 보다 넓힐 수 있게 되는 것이다.
또한 발포성 내화보드(20)는 자체가 타지 않는다는 것보다 발포가 된다는 점에 큰 특징이 있는 것으로, 접착되는 기재가 비중이 높은 평판일수록 방화 성능의 우수함이 더욱 뚜렷해짐을 확인할 수 있었는 바, 화재시에는 섬유보드(10)에 접착된 내화보드(20)가 직화나 높은 열에 의해 접착면이 섬유보드(10)와의 접착상태에서 박리가 될 정도로 발포가 되면서 섬유보드(10)와의 사이에 공기층을 형성시키고, 이를 통해 열이 섬유보드(10)에 전달되는 것을 최대한 지연시켜 주어 우수한 방화 성능을 발현하게 된다.
이러한 방화 성능은 내화보드(20)의 발포 면적이 클수록 좋아지며, 발포 면적이 작거나 발포가 미진할 경우 내화보드(20)의 형태가 그대로 유지될지라도 시간이 흐름에 따라 열이 그대로 섬유보드(10)에 전달되면서 내화성 및 불연성 측면에서 부적합한 패널 자재가 된다.
상기와 같이 내화보드(20)와 섬유보드(10)가 일체형으로 접합된 패널 자재(1)를 구성함에 있어서, 두 보드 간의 접착력을 제공하는 접착수단의 역할 및 작용이 매우 중요하며, 이에 본 발명자는 두 보드 간의 접착을 위해 열가소성 접착필름을 사용하는 것이 내화보드(20)가 가지는 발포성 및 그에 따른 방화 성능을 최대한 발현시킬 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
바람직한 실시예에서, 두 보드 간의 접착층(11)을 형성하는 열가소성 접착필름으로는 폴리올레핀+나일론(폴리아미드)+폴리올레핀의 적층 구조를 갖는 나일론 필름을 사용하는 것이 좋으며, 이러한 나일론 필름(11a)의 적층 구조를 도 2에 나타내었다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서 열가소성 접착필름으로는 폴리아미드(PA:polyamide)(나일론) 필름층의 양면에 폴리올레핀(PO:polyolefine) 필름층이 적층되어 구성된 나일론 필름(11a)이 바람직하게 사용될 수 있다.
하기 표 1은 본 발명에서 열가소성 접착필름으로 사용될 수 있는 나일론 필름의 일례로서 PO/PA/PO 필름지(제조사:(주)삼성그라테크)의 물성을 나타낸 표이며, 외층과 내층은 PO층을, 중층은 PA층을 나타낸다. 이러한 나일론 필름은 식품포장재로 사용되고 있다.
항목 실험방법 단위 물성치
중량 전자저울 g/m2 60
층별 중량 외층 토출량 g/m2 20
중층 20
내층 20
층별 재질(Malting Range) 외층 DSC ℃ PO(80~120)
중층 PA(190~220)
내층 PO(80~120)
초기접착온도 2.0kg 압력 ℃ 125
인장강도 MS 213-51 kgf/cm2 230
신장율 MS 213-51 % 500
코로나지수 DYNE PEN DYNE 44
상기 페놀수지함침 필름(30)은 일명 테고(Tego) 필름으로 통칭하고 있는 것으로서, 크라프트지에 페놀을 함침하여 제조한 필름이며, 건축용 콘크리트 거푸집에 사용되는 합판에 부착하여 사용하는 것이 알려져 있으나, 본 발명에서는 발포성 내화보드(20)와 열가소성 접착필름(11a)을 사용하여 제조되는 내화성 및 불연성의 패널 자재(1)에서 섬유보드(10)의 휨과 습기를 방지하는 작용을 하게 된다.
본 발명의 패널 자재(1)에 테고 필름(30)을 부착하게 되면 발포성 내화보드(20)의 접착으로 인해 섬유보드(10)의 휨 현상이 심화되는 것을 방지할 수 있고, 목재가 주성분인 섬유보드(10)로의 습기를 효과적으로 차단하여 섬유보드가 가지는 습기에 대한 취약성 문제가 해결될 수 있게 된다.
본 발명의 패널 자재(1)를 제조하기 위해서는, 습기 방지 및 휨 방지를 위한 페놀수지함침 필름(30)과, 기재가 되는 MDF, HDF 등의 목질계 섬유보드(10)와, 접착층(11)을 형성하게 되는 열가소성 접착필름인 나일론 필름(11a)과, 폴리에스테르 부직포 등의 심재에 수용성 무기 발포 내화제를 고정시킨 발포성 내화보드(20)를 하측에서 상측으로 순서대로 적층한 다음, 열간 및 냉간 프레스 공정을 연속 공정으로 진행하여, 나일론 필름을 섬유보드(10)와 내화보드(20) 사이에서 열압착하는 동시에 페놀수지함침 필름(30)을 섬유보드(10)의 하면에 열압착하여 부착함으로써 제조하게 된다.
이와 같이 연속된 열간 및 냉간 프레스를 거침으로써 나일론 필름(11a)에 의해 형성된 접착층(11)이 섬유보드(10)와 내화보드(20) 간을 고정하기 위한 우수한 접착력을 제공하게 되는데, 폴리올레핀(PO)이 열간 프레스 공정의 열과 압력에 의해 두 보드 간의 접착면에 융착된 뒤 냉간 프레스 공정의 압력에 의해 압착된 상태로 굳어지면서 두 보드(10,20)를 일체로 접착 고정하게 된다.
또한 열간 프레스 공정에서 열과 압력에 의해 테고 필름(30)이 섬유보드(10)의 하면에 융착된 뒤 냉간 프레스 공정에서 추가 압착된 상태로 경화되면서 섬유보드(10)의 하면에 완전히 고정되게 된다.
통상의 테고 합판 제조시에 테고 필름을 합판에 열간 프레스한 후 자연 건조하여 생산하는 것이 알려져 있으나, 본 발명에서는 열간 프레스를 거친 후 추가적인 냉간 프레스를 연속 진행하여 섬유보드(10)와 테고 필름(30) 간의 일체성을 높일 수 있게 된다.
즉, 열간 프레스를 거친 후 곧바로 냉간 프레스로 마무리하여 섬유보드(20)와 테고 필름(30) 간의 밀착성을 높이는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 패널 자재를 제조하기 위한 프레스 공정을 나타내는 도면으로서, 열간 프레스 및 냉간 프레스 공정을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 섬유보드(10)와 나일론 필름(11a), 발포성 내화보드(20)를 소정 사이즈로 절단하여 적층한 뒤, 열간 프레스 장비의 상부 프레스(111)와 하부 프레스(112) 사이에 넣어 열과 함께 압력을 가하는 열간 프레스를 실시하고, 이어 냉간 프레스 장비의 상부 프레스(121)와 하부 프레스(122) 사이로 이동시켜 냉간 상태로 압력을 가하는 냉간 프레스를 실시하게 된다.
제작시 적층된 소재를 열간 프레스 공정에서 열압착한 후 냉간 프레스 공정으로 이동시켜 작업을 마무리하는 방식으로 하여 열간 프레스와 냉간 프레스 공정을 연속된 공정으로 진행할 수 있으며, 두 공정에서 프레스 작업이 동시에 진행 가능하다.
이와 같이 열간 프레스와 냉간 프레스를 연속 진행함으로써, 열간 프레스 공정에서는 고온 및 고압 조건에서 나일론 필름(11a) 및 테고 필름(30)의 융착 및 압착 성형이 이루어지도록 하고, 냉간 프레스 공정에서는 압착과 동시에 급속 냉각으로 필름층의 치수를 안정시키면서 필름층과 접합면 간 밀착성을 높여주게 된다.
결국, 상기와 같은 열간 프레스 및 냉간 프레스 과정을 거쳐 섬유보드(10)와 내화보드(20)가 접착된 상태로 제작되면 이후 후속 공정, 예컨대 내화보드(20)의 표면을 도색하거나 내화보드의 표면에 시트지를 붙이는 공정을 진행하여 제품을 완성하게 된다.
이때, 열간 프레스의 경우 160 ~ 190 ℃의 온도에서 140 ~ 170 kg/cm²의 압력을 0.5 ~ 1.5분간 가하여 실시하며, 냉간 프레스 시에는 냉각수를 이용하는 수냉식 냉간 상태에서 140 ~ 170 kg/cm²의 압력을 0.5 ~ 1.5분간 가하여 실시한다.
열간 프레스시 온도가 160 ℃ 미만이면 접착이 약할 수 있으며, 생산 시간도 길어질 수 있는 문제가, 190 ℃를 초과하면 제품이 탄화할 우려와 면이 우그러지는 현상도 발생할 수 있어 바람직하지 않으며, 열간 및 냉간 프레스시 140 kg/cm²미만의 압력으로 가압하면 압착이 충분치 않은 문제가, 170 kg/cm²을 초과하여 가압하면 제품이 갈라지거나 깨질 우려가 있어 바람직하지 않다.
또한 가압 시간을 0.5 분 미만으로 하면 열의 온도를 올리게 되어 고온일 때 발생하는 문제가 반복해서 발생하고, 1.5분을 초과하여 실시하면 가장 문제가 적을 조건이나 무엇보다 생산 시간은 중요한 요소이므로 바람직하지 않다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
테고 필름(30)(제조사:동화기업(주)), MDF(섬유보드:10), 표 1의 물성을 갖는 PO/PA/PO 필름지(나일론 필름:11a)(제조사:(주)삼성그라테크), 폴리에스테르 부직포를 심재로 하여 수용성 무기 발포 내화제를 사용한 발포성 내화보드(20)(등록특허 제610059호에 개시됨)를 도 1에 나타낸 바와 같이 적층한 뒤, 1분간의 열간 프레스 및 냉간 프레스하여 테고 필름(30), MDF(10)와 폴리에스테르 내화 부직포(내화보드:20)가 일체화된 패널 자재(1)를 제조하였다.
이때, 열간 프레스의 경우 180 ℃의 온도에서 160 ton/㎡의 압력을 1분간 가하여 실시하였고, 냉간 프레스시에는 냉각수에 의한 냉간 상태에서 160 ton/㎡의 압력을 1분간 가하여 실시하였다.
시험예 - 난연 시험
MDF(비교예)와 본 발명에 따른 실시예의 패널 자재에 대하여 표면으로부터 10cm 떨어진 지점에서 토치(torch)를 사용하여 화염을 가하는 방식으로 방화 성능을 확인하였으며, 그 시험 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에서 알 수 있듯이 종래 MDF의 경우에는 보드 자체가 연소되면서 구멍이 발생함을 볼 수 있었으나, 본 발명에 따른 실시예의 패널 자재에서는 발포성 내화보드의 발포와 더불어 가열면이 부풀어 오르면서 내화보드 일부가 연소되었지만 발포 이후 더 이상의 연소가 진행되지 않았으며, 특히 MDF의 경우에는 내화보드의 박리로 인해 열 전달이 차단되면서 큰 표면 변화가 관찰되지 않았다.
시험예 - 난연 및 가스 유해성 시험
본 발명의 실시예에 따른 패널 자재에 대하여 난연 시험기기를 사용하여 난연 및 가스 유해성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시편번호
시험항목		 1 2 3 판정 기준
Cone Calorimeter 총열방출률(MJ/m2) 5.7 2.2 1.7 적합 8MJ/m2 이하
열방출률이 200Kw/m2를 초과한 시간(초) 0 0 0 적합 10초 이하
심재의 전부 용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 해당사항 없음 해당사항 없음 해당사항 없음 적합 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간(분, 초) 12분 36초 13분 29초 - 적합 9분 이상
시험시 실시예의 패널 자재로부터 제작된 시편 3개에 대하여 콘 칼로리미터(Cone Calorimeter)와 가스 유해성 시험기(Hazardous Gas tester)를 이용하여 준불연재료에 대한 시험 방법인 KS F ISO 5660-1, KS F 2271의 방법으로 평가하였다.
콘 칼로리미터 시험은 직화를 이용하지 않고 밀폐된 공간에서 복사열을 가하여 시험하는 것으로, 내부 온도를 최대 800℃까지 상승시켜 10분 동안 발생하는 열량을 체크하게 되며, 최대 8 MJ/㎡ 이상의 열이 발생하지 않아야 한다.
이때, 시편은 6mm 이상의 두께로 가로, 세로 100mm의 정사각형으로 제작하여 시험기의 밀폐된 공간에 설치한 뒤, 한쪽에서 복사열을 가하면서 반대면에서 열방출량 측정기로 열방출열량을 측정하며, 이를 10분간 진행한다.
가스 유해성 시험에서는 실험쥐를 이용하여 시편의 유독성을 평가하는 시험으로서, 시편에서 발생하는 가스를 투입하여 실험쥐의 행동시간을 측정하게 되며, 220mm×220mm 크기의 시편에 직경 25mm의 원형 구멍 3개를 뚫고 연소시 발생한 가스를 밀폐된 공간의 실험쥐에 투여하여 행동이 정지할 때까지 진행한다. 최소 9분 이상 활동을 해야만 적합한 것으로 판정하게 된다.
이와 같은 시험에서 본 발명의 실시예에 따른 패널 자재의 경우 표 2에서와 같이 모든 시편에서 기준을 만족하는 것으로 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 패널 자재
10 : 섬유보드(MDF)
11 : 접착층
11a : 나일론 필름
20 : 발포성 내화보드
21 : 표면층(도료층,시트층)
30 : 페놀수지함침 필름(테고 필름)
111 : 상부 프레스(열간)
112 : 하부 프레스(열간)
121 : 상부 프레스(냉간)
122 : 하부 프레스(냉간)

Claims (9)

  1. 기재가 되는 섬유보드와;
    상기 섬유보드의 상면에 적층되는 접착층과;
    상기 접착층을 매개로 섬유보드의 상면에 접착되어 고정되는 발포성 내화보드와;
    상기 섬유보드의 하면에 습기 방지 및 휨 방지를 위해 열압착하여 부착되는 페놀수지함침 필름;
    을 포함하여 구성되며,
    상기 접착층은, 섬유보드와 발포성 내화보드를 접착시키면서 열로 인한 상기 발포성 내화보드의 발포시에는 상기 발포성 내화보드가 섬유보드로부터 박리될 수 있도록 하는 것으로서, 열가소성 접착필름을 상기 섬유보드와 발포성 내화보드 사이에서 열압착하여 형성된 것을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발포성 내화보드는 천연섬유, 합성섬유, 종이, 목재류로 이루어진 군에서 선택되는 심재의 일면 또는 양면에 수용성 무기 발포 내화제가 함침 또는 도포 후 건조되어 형성된 것임을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열가소성 접착필름은 나일론 필름인 것을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 나일론 필름은 폴리아미드 필름층의 양면에 폴리올레핀 필름층이 적층되어 구성된 것임을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재.
  5. 기재가 되는 섬유보드와, 상기 섬유보드의 상면에서 접착층을 형성하기 위한 열가소성 접착필름과, 상기 접착층을 매개로 섬유보드의 상면에 고정될 발포성 내화보드와, 습기 방지 및 휨 방지를 위해 상기 섬유보드의 하면에 고정될 페놀수지함침 필름을 적층하는 단계와;
    상기 페놀수지함침 필름, 섬유보드, 열가소성 접착필름, 발포성 내화보드를 적층한 상태로 열압착하여 발포성 내화보드를 열가소성 접착필름에 의해 형성된 접착층을 매개로 섬유보드에 접착 고정시키는 동시에 페놀수지함침 필름을 섬유보드에 고정시키는 단계;
    를 포함하는 섬유보드를 이용한 패널 자재의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 페놀수지함침 필름, 섬유보드, 열가소성 접착필름, 발포성 내화보드를 열압착하는 공정은,
    적층된 상태의 페놀수지함침 필름, 섬유보드, 열가소성 접착필름, 발포성 내화보드를 열간 프레스 장비에서 열간 프레스하여, 열가소성 접착필름이 섬유보드와 발포성 내화보드의 접착면에, 페놀수지함침 필름이 섬유보드의 하면에 융착되도록 하는 단계와;
    열간 프레스 후 냉간 프레스 장비에서 냉간 프레스하여, 각 필름이 압착된 상태로 경화되면서 섬유보드와 발포성 내화보드, 페놀수지함침 필름이 일체로 고정되도록 하는 단계;
    로 이루어짐을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재의 제조 방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 발포성 내화보드는 천연섬유, 합성섬유, 종이, 목재류로 이루어진 군에서 선택되는 심재의 일면 또는 양면에 수용성 무기 발포 내화제가 함침 또는 도포 후 건조되어 형성된 것임을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재의 제조 방법.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 열가소성 접착필름으로 나일론 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 나일론 필름은 폴리아미드 필름층의 양면에 폴리올레핀 필름층이 적층되어 구성된 것임을 특징으로 하는 섬유보드를 이용한 패널 자재의 제조 방법.
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