KR20200017033A - 탄소섬유 판넬 내장재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소섬유 판넬 내장재에 관한 것으로, 탄소원면 소재의 활용으로 인해 타거나 유독 가스가 나지 않으며, 가용성규산염을 사용해 내장재의 인장강도, 압축강도를 강화하는 동시에 불연 내지 준불연 및 우수한 단열성을 보유한 건축물 내장재에 관한 것이다.
본 발명은, 탄소섬유를 컨디션 조절 히팅기를 거쳐 원사를 카딩기로 카딩하는 단계, 상기 카딩된 탄소원면을 적층후 가용성규상염에 함침하는 단계, 상기 가용성규상염이 첨가된 탄소섬유를 소정의 압력으로 가압하는 단계, 상기 가압된 탄소섬유를 섭씨400도 내지 섭씨600도에서 10분 내지 1시간 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재 제조방법와, 상기 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 탄소원면 소재의 활용으로 인해 타거나 유독 가스가 나지 않으며, 내장재의 인장강도, 압축강도를 강화하는 동시에 불연 내지 준불연 및 우수한 단열성을 보유한 건축물 내장재를 제조 및 제공할 수 있다.

Description

탄소섬유 판넬 내장재{A panel interior material using carbon fiber}
본 발명은 난연성을 지닌 판넬 내장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불연성과 우수한 단열성을 보유한 건축물 내장재로 사용될 수 있는 탄소원면 소재를 활용한 불연제 폼(foam) 판넬 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물 내부의 마감용이나 실내인테리어 장식용 마감재로서 멜라민 화장판, PVC비닐, 목재도장품, 우레탄폼 마감재 등이 주로 사용되며, 경우에 따라 마그네슘보드에 접착하여 사용되는 경우도 있다. 다만, 이들 마감재는 다양한 색상과 디자인 창출이 가능하다는 이점은 있으나 환경변화에 따른 박리, 크랙, 컬링 등의 문제점과 화재 발생시 자극적인 유독가스가 많이 배출되어 대형 인명피해로 직결되는 문제점을 안고 있다.
우리나라의 화재 발생 건수는 1995년부터 매년 평균 4.3% 씩 증가하고 있다. 소방방재청(2010)의 자료에 의하면 지난 10년 간 화재 발생 비율 중에서 건축물의 화재 발생 정도가 약 66% 정도로 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 이에 따라 건축물에서 발생하는 화재의 위험성에 대한 인식이 제고되고, 이에 대한 예방 및 해결에 대한 연구의 필요성이 증대되었다. 건축물에 사용되는 재료의 난연 성능 개선 및 적극적인 연구수행이 시급한 실정이다. 따라서 대부분 인재에 해당되는 건축물에서의 화재를 방지하기 위하여 지속적인 난연 및 불연분야에 대한 연구개발 및 국내에서의 실용화 방안이 필요하다.
이와 관련하여, 한국등록득허 제10-1451178호에서는 탄소섬유와 열융착 섬유를 포함하는 혼합섬유층을 폴리올레핀계 수지재 메쉬 시트의 일면 또는 양면에 적층하여 니들펀칭한 후 가열 및 냉각하는 것을 포함하는 불연성 탄소섬유 하드 패널의 제조방법에 관한 것으로서, 얇은 두께에서도 휨저항성이 크고 하드한 물성을 가지는 불연성 탄소섬유 하드패널을 제안하였고,
일본공개특허 제2016-094812호에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 발포스티롤(styrofoam) 또는 발포 폴리스티렌(polystyrene)의 표면의 한면 또는 양면에 탄소섬유(carbon fiber)로 가려, 발포스티롤(styrofoam) 또는 발포 폴리스티렌(polystyrene)을 녹이지 말고 탄소섬유(carbon fiber)를 접착하는 에폭시(epoxy)계 또는 알코올(alcohol)계 등의 접착제를 이용해 탄소섬유(carbon fiber)와 발포스티롤(styrofoam) 또는 발포 폴리스티렌(polystyrene)을 접착한 것을 특징으로 하는 건축용 자재를 개시하였고,
한국등록특허 제10-1602108호에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 천공 단계(S1), 진공챔버로 합판 이송단계(S2), 진공 및 수지 주입 단계(S3), 수지 함침 단계(S4) 및 합판 건조 단계(S5)를 포함하는, 목질판상 재료인 합판 표면에 방염 또는 난연수지를 도포하여 표면에 침투시키거나, 합판의 표면을 천공한 후 난연수지를 진공상태에서 가압 주입하여 제조된 방염, 난연 및 준불연 천정재 및 이의 제조방법을 개시하였으나, 내장재의 인장강도, 압축강도를 강화하는 동시에 불연성 및 단열성을 보완하기에는 한계점이 있었다.
한국등록득허 제10-1451178호(공개일 : 2014. 07. 11) 일본공개특허 제2016-094812호(공개일 : 2016. 05. 26) 한국등록득허 제10-1602108호(공고일 : 2016. 03. 09)
본 발명은 탄소섬유 판넬 내장재에 관한 것으로, 탄소원면 소재의 활용으로 인해 타거나 유독 가스가 나지 않으며, 내장재의 인장강도, 압축강도를 강화하는 동시에 불연 내지 준불연 및 우수한 단열성을 보유한 건축물 내장재의 제조 및 제공에 그 목적이 있다.
본 발명은 탄소섬유 판넬 내장재에 관한 것으로, 탄소원면 소재의 활용으로 인해 타거나 유독 가스가 나지 않으며, 가용성규산염을 사용해 내장재의 인장강도, 압축강도를 강화하는 동시에 불연 내지 준불연 및 우수한 단열성을 보유한 건축물 내장재에 관한 것이다.
본 발명은 탄소섬유 판넬 내장재 제조에 관한 것으로, 탄소섬유를 컨디션 조절 히팅기를 거쳐 원사를 카딩기로 카딩하는 단계, 상기 카딩된 탄소원면을 적층후 가용성규상염에 함침하는 단계, 상기 가용성규상염이 첨가된 탄소섬유를 소정의 압력으로 가압하는 단계, 상기 가압된 탄소섬유를 섭씨400도 내지 섭씨600도에서 10분 내지 1시간 가열하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨디션 조절 히팅기를 이용하여,탄소섬유의 사이징 컨디션을 조절하는 것을 특징으로 하고, 상기 가용성규상염은 PH가 12 내지 13이고, 섭씨20도에서의 비중은 1.380 이상이고, SiO2는 20중량% 내지 40중량%이고, 몰비는 2.0 내지 4.0인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 청구항 제 1항 내지 제 3항의 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 불연에 가까운 난연성과 우수한 단열성을 보유한 탄소원면 소재의 활용으로 인해 타거나 유독 가스가 나지 않고, 경량으로 가볍고 내구성이 향상된 특성을 기능화하여, 건축물 마감 재료의 난연성능 및 화재 확산 방지구조 기준 2급의 기준에 적합한 불연 건축물 내장재를 제작할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 건축용 자재의 구성을 설명하기 위한 참고도
도 2는 다른 종래 기술에 의한 난연 내지 준불연 건축용 자재 제조를 설명하기 위한 순서도
도 3은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 제조를 설명하기 위한 순서도
도 4는 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 제조에 있어서 컨디션 조절 히팅기 참고도
도 5는 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 참고사진
도 6은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 압축강도 시험성적서
도 7은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 인장강도 시험성적서
도 8은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 난연 시험성적서
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 탄소섬유 판넬 내장재의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 제조를 설명하기 위한 순서도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 제조는, 탄소섬유를 컨디션 조절 히팅기를 거쳐 원사를 카딩기로 카딩하는 단계(S100), 상기 카딩된 탄소원면을 적층후 가용성규상염에 함침하는 단계(S200), 상기 가용성규상염이 첨가된 탄소섬유를 소정의 압력으로 가압하는 단계(S300), 상기 가압된 탄소섬유를 섭씨400도 내지 섭씨600도에서 10분 내지 1시간 가열하는 단계(S400)를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨디션 조절 히팅기를 이용하여,탄소섬유의 사이징 컨디션을 조절하는 것을 특징으로 하고, 상기 가용성규상염은 PH가 12 내지 13이고, 섭씨20도에서의 비중이 1.380 이상이고, SiO2는 20중량% 내지 40중량%이고, 몰비는 2.0 내지 4.0인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 가용성규상염이 첨가된 탄소섬유를 소정의 압력으로 가압하는 수단은 스프링롤러나 스퀴즈롤러를 사용하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 카딩된 탄소원면을 적층후 가용성규상염에 함침하는 단계(S200) 대신 상기 카딩된 탄소원면을 적층후 그 표면에 소정 양의 가용성규상염을 분사하는 단계(S200')를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 제조에 있어서 컨디션 조절 히팅기 참고도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 제조에 있어서 상기 컨디션 조절 히팅기는 탄소섬유의 사이징 컨디션을 조절하는 것으로, 탄소섬유에 균일한 컨티션 부여가 가능하도록, 탄소섬유를 토우(tow)로부터 인출하여 찹핑(chopping)할 때 상기 탄소섬유를 토우(tow)로부터 인출하는 과정중 적용하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 참고사진이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재는 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법을 이용하여 제조되는 것으로, 탄소원면 소재의 활용으로 인해 타거나 유독 가스가 나지 않으며, 내장재의 인장강도, 압축강도를 강화하는 동시에 불연 내지 준불연 및 우수한 단열성을 보유한 건축물 내장재인 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 압축강도 시험성적서이고, 도 7은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 인장강도 시험성적서이다. 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 압축강도가 9.80MPa, 인장강도가 26.0MPa으로서, 탄소섬유를 기반으로 무기물바인더를 사용한 내장재의 불연 내지 준불연 특성을 만족하는 동시에 종래보다 강화된 인장강도, 압축강도를 보유하는 건축물 내장재인 것을 특징으로 한다.
참고로, 도 8은 본 발명에 의한 일실시예에 따른 탄소섬유 판넬 내장재의 난연 시험성적서이다.
한편, 본 발명에 의한 탄소섬유 판넬 내장재의 제조방법은 건축물 천장재, 벽면 보드(board) 등의 제조 공법에도 적용할 수 있음은 당업자에게는 자명한 사항으로 이에 대한 설명은 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기한 바와 같은 구성 및 작용은 하나의 실시예로서 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 변경하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에 종사하는 자에게는 자명한 것이다.

Claims (5)

  1. 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법에 관한 것으로,
    탄소섬유를 컨디션 조절 히팅기를 거쳐 원사를 카딩기로 카딩하는 단계, 상기 카딩된 탄소원면을 적층후 가용성규상염에 함침하는 단계, 상기 가용성규상염이 첨가된 탄소섬유를 소정의 압력으로 가압하는 단계, 상기 가압된 탄소섬유를 섭씨400도 내지 섭씨600도에서 10분 내지 1시간 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재 제조방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨디션 조절 히팅기를 이용하여, 탄소섬유의 사이징 컨디션을 조절하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 카딩된 탄소원면을 적층후 가용성규상염에 함침하는 단계(S200) 대신 상기 카딩된 탄소원면 적층후 그 표면에 소정 양의 가용성규상염을 분사하는 단계(S200')를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가용성규상염은 PH가 12 내지 13이고, 섭씨20도에서의 비중이 1.380 이상이고, SiO2는 20중량% 내지 40중량%이고, 몰비는 2.0 내지 4.0인 것을 특징으로 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법
  5. 상기 청구항 제 1항 내지 제 4항의 탄소섬유 판넬 내장재 제조 방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 판넬 내장재
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