KR20210091628A

KR20210091628A - Smc 천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20210091628A
Application number: KR1020200005042A
Authority: KR
Inventors: 조동환; 김가영; 구용회; 이예림; 최다영
Original assignee: 금오공과대학교 산학협력단; 최다영; 이예림; 김가영; 구용회
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-07-22

Abstract

본 발명은 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면개질 및 해충방지 처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 수지를 이용한 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법은 난연제와 ASA수지를 혼합하여 난연성 ASA 필름을 제조하는 난연성 ASA 필름층 제조단계(S100);와 전처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 혼합하여 보강층을 준비하는 보강층 준비단계(S200);와 상기 보강층의 상부와 하부에 상기 난연성 ASA 필름층을 적층 후 압축성형하는 압축성형단계(S300)를 포함한다.

Description

SMC 천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법{Multifunctional eco-friendly Ceiling Board replacing SMC and Manufacturing Method thereof}

본 발명은 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면개질 및 해충방지 처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 수지를 이용한 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

SMC(Sheet Mouding Compound)는 불포화폴리에스테르수지, 저수축제, 경화제, 충진제, 이형제등을 프리믹서에 넣고 균일하게 혼합한 매트릭스에 보강재인 유리섬유를 함침시킨 후 열 화학적으로 숙성시킨 시트상의 열경화성 강화플라스틱의 기계성형재료로 알려져 있다.

SMC는 기계적 강도, 생산성, 전기적 특성, 치수 안전성, 내열성 및 내화학성이 우수하여 천장재, 욕실 천장판, 물탱크 등의 건축용 재료 및 배터리 케이스, 스페어 타이어 휠 웰, 러기지 도어 등의 자동차용 재료로 널리 사용되고 있으나, 현재 사용되는 SMC는 열경화성 재료인 폴리에스테르를 기반으로 만들어져 강도가 약해 가공, 시공 및 운반 시 으스러짐으로 인한 분진이 발생한다. 또한, 보강

재로 사용되는 유리섬유로부터 발생되는 미세분진은 인체에 유입시 암을 유발하는 단점이 있어 이를 대체하고자 하는 노력이 있었다.

이와 관련하여, 국내공개특허 제10-2019-0054879호에서는 면섬유를 비팅(beating)연마하여 곤죽상태의 면섬유재를 얻고, 이를 팽창질석 또는 펄라이트의 다공성 광물 그래뉼과 혼합하여 곤죽상태의 판재조성물을 형성한 후 탈수과정을 거쳐 섬유판재를 얻고 이에 난연액을 함침하고 건조한 후 성형단계를 포함하는 준불연 건축내장재를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조되는 준불연 건축내장재를 제시하고 있다.

또한, 국내등록특허 제10-1150845호에서는 요소 수지, 펄프 또는 셀룰로오스,스테아르 산, 포름 알데히드로 이루어진 요소수지 혼합물과 석회 분말 및 무기 안료가 혼합한 혼합물을 가열된 금형 속에 투입하여 열 프레스를 사용해서 가압 성형하여 제조되는 무공해 및 재활용이 가능한 건축내장재와 그 제조방법을 제시하고 있다.

본 발명자는 종래 SMC를 대체하는 복합재료를 개발하고자 하는 연구의 일환으로 분진이 발생되지 않는 열가소성 소재인 ASA(Acrylonitrile-Styrene-Acrylate)수지와 케나프 섬유, 난연제 및 해충방지제를 투입하여 다기능 친환경 복합재료 천장재를 개발하였으며, 이로부터 내충격성, 흡음성, 난연성, 단열성 및 항균성이 우수하며 종래 SMC 재료를 대체 가능함을 확인하여 본 발명에 이르게 되었다.

국내공개특허 제10-2019-0054879호(준불연 건축내장재의 제조방법 및 그 제조방법에 의한 준불연 건축내장재) 국내등록특허 제10-1150845호(무공해 및 재활용이 가능한 건축내장재와 그 제조방법)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 표면개질 및 해충방지 처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 수지를 이용한 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법은 난연제와 ASA수지를 혼합하여 난연성 ASA 필름을 제조하는 난연성 ASA 필름층 제조단계(S100);와 처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 혼합하여 보강층을 준비하는 보강층 준비단계(S200);와 상기 보강층의 상부와 하부에 상기 난연성 ASA 필름층을 적층 후 압축성형하는 압축성형단계(S300)를 포함한다.

상기 전처리된 케나프 섬유는 칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리 후 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 침지시켜 수득된 것임을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재는 처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 포함하는 보강층;과 상기 보강층의 상부와 하부에 배치되는 난연성 ASA 필름층;이 압축성형되어 제조되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재 및 이의 제조방법에 의하면, 열가소성 소재인 ASA를 이용하여 내충격성을 높여 가공·시공 및 운반 시 분진 발생을 줄이고, 유리섬유 대신 케나프섬유를 첨가해서 인체에 무해하며, 상기 케나프섬유에 난연제 및 계피분말을 첨가함으로써 난연성을 부여하고 해충이 생기는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 적층구조를 보여주는 단면도.
도 3은 비교예에 따라 제조된 샘플.
도 4는 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법에 의해 제조된 샘플.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법을 보여주는 순서도이다.

본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법은 난연제와 ASA수지를 혼합하여 난연성 ASA 필름을 제조하는 난연성 ASA 필름층 제조단계(S100)와 전처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 혼합하여 보강층을 준비하는 보강층 준비단계(S200)와 상기 보강층의 상부와 하부에 상기 난연성 ASA 필름층을 적층 후 압축성형하는 압축성형단계(S300)를 포함한다.

난연성 ASA 필름층 제조단계(S100)에서는 난연제와 ASA수지를 혼합하여 난연성 ASA 필름을 제조하게 되며, 보다 상세하게는, 상기 난연성 ASA 필름층 제조단계(S100)는 난연제와 ASA 수지를 혼합하여 난연성 ASA 수지조성물을 제조하는 블렌딩단계(S110)와 난연성 ASA 수지조성물을 필름상으로 제조하는 필름제조단계(S120)를 포함한다.

블렌딩단계(S110)에서는 난연제와 ASA 수지를 혼합하여 난연성 ASA 수지조성물을 제조하며, ASA수지 100중량부에 대하여 난연제 10 내지 30 중량부를 투입하여 난연성 ASA 수지조성물을 제조한다.

상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 오산화안티몬, 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 주석산아연, 구아니딘계, 몰리브덴산염, 지르코늄 및 이들의 조합 중 어느 하나의 난연제를 사용할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 바람직하게는, 무독성이고, 저발연성, 전기절연성 및 가공성이 우수한 수산화알루미늄을 사용할 수 있다.

필름제조단계(S120)에서는 난연성 ASA 수지조성물을 필름상으로 제조하게 되며, 150 내지 250 ℃에서 500 내지 1000psi의 압력을 가해 필름을 제조할 수 있다.

보강층 준비단계(S200)는 전처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 혼합하여 보강층을 준비하는 단계로, 보다 상세하게는, 상기 보강층 준비단계(S200)는 케나프 섬유를 전처리하여 전처리된 케나프 섬유를 수득하는 케나프 섬유 전처리단계(S210)와 난연제와 ASA 수지를 혼합하여 난연성 ASA 펠렛을 제조하는 난연성 ASA 펠렛 제조단계(S220)와 난연성 ASA 펠렛과 전처리된 케나프 섬유를 배합하여 보강층 조성물을 제조하는 보강층 조성물 제조단계(S230)를 포함한다.

케나프 섬유 전처리단계(S210)에서는 케나프 섬유를 전처리하여 전처리된 케나프 섬유를 수득하며, 알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리 후 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 침지시켜 전처리된 케나프 섬유를 수득한다.

보다 상세하게는, 상기 케나프 섬유 전처리단계(S210)는 알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리하는 알칼리 처리단계(S211)와 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 알칼리 처리된 케나프 섬유를 침지시키는 기능성 용액처리단계(S212)를 포함한다.

알칼리 처리단계(S211)는 알칼리 용액을 이용하여 케나프 섬유의 표면에 존재하는 불순물 및 수산화기를 제거하는 단계로, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 왁스 성분 등의 불순물을 제거하고 표면의 -OH기를 감소시킴으로써 소수성인 고분자매트릭스 사이의 계면결합력을 높이고, 후공정인 기능성 용액 처리시 난연제 및 해충방지성분과 결합 및 반응 특성을 향상시킬 수 있다.

케나프 섬유는 종래 유리섬유와 비교하였을 때 비중이 약 50~60 % 밖에 되지 않아 경량화가 가능하며, 경제적이고, 인체에 무해한 이점을 갖는다. 이때, 케나프 섬유는 0.5 내지 3cm 크기로 절단된 것을 사용하며, 바람직하게는 2cm의 크기로 절단된 것을 사용할 수 있다.

알칼리 용액은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 및 이들의 조합 중 어느 하나의 알칼리 물질을 포함할 수 있으며, 증류수 1L당 0.1 내지 10wt%의 알칼리 물질을 첨가하여 제조된 알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입할 수 있으며, 케나프 섬유에 대한 알칼리 용액의 침투특성을 향상시키기 위하여 초음파 세기 25 내지 50kHz 하에서 5분 내지 20분 초음파 처리할 수 있다. 이후, pH 6.5 내지 7.5 를 갖도록 증류수로 세척한 후 케나프섬유를 걸러내어 40 내지 70 ℃에서 12 내지 36시간 건조처리할 수 있다.

기능성 용액처리단계(S212)에서는 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 알칼리 처리된 케나프 섬유를 침지시키는 단계로, 난연제와 계피분말을 케나프 섬유 표면에 코팅 및 내부에 담지하여 기능성을 부여할 수 있게 된다.

기능성 용액은 용매 100중량부에 대하여 난연제 1 내지 10 중량부, 계피분말 1 내지 10중량부를 투입하여 제조되며, 알칼리 처리된 케나프 섬유에 대한 기능성 용액의 침투 특성을 향상시키기 위하여 25 내지 50 kHz 세기의 초음파를 30분 내지 90분간 가하는 것도 가능하다. 침지처리 후 케나프섬유를 걸러내어 30 내지 50 ℃에서 12 내지 36시간 건조처리할 수 있다.

이때, 기능성 용액을 제조하기 위한 용매는 증류수, 유기용매 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 바람직하게는, 메탄올, 에탄올 등의 저급알코올을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 메탄올을 사용할 수 있다.

상기 계피분말은 천연섬유인 케나프 섬유로 인해 발생될 수 있는 해충을 방지하기 위하여 첨가되며, 계피분말은 신남알데히드가 다량(40~50%)으로 포함되어 있어 해충방지 효과가 우수하다. 물론, 계피분말을 대신하여 해충방지 및 항균활성을 갖는 천연유래원료를 첨가하는 것도 가능하다.

구체적인 예로는, 클로브, 큐민, 마늘, 민트, 오레가노, 로즈마리, 세이지, 타임, 황백, 토사자, 황련, 측백, 석창포, 창출, 단삼, 관중, 가자, 독활, 파고지, 오미자, 지모, 관중, 원지, 오배자, 고삼, 목향, 민들레, 느릅뿌리, 질경이, 구기자, 어성초, 초피 및 이들의 조합을 포함하나, 상기 목적을 달성하는 것이라면 이에 한정하는 것은 아니다.

난연성 ASA 펠렛 제조단계(S220)에서는 난연제와 ASA 수지를 혼합하여 난연성 ASA 펠렛을 제조하며, ASA수지 100중량부에 대하여 난연제 10 내지 30 중량부를 펠렛제조기에 투입하여 메인스크류 회전수 50 내지 100rpm, 피더 스크류 속도 3 내지 10 kg/h, 펠렛타이저 회전수 10 내지 15 rpm, 가공온도 180 내지 240℃ 하에서 난연성 ASA 펠렛을 제조할 수 있다.

보강층 조성물 제조단계(S230)에서는 난연성 ASA 펠렛과 전처리된 케나프 섬유를 배합하여 보강층 조성물을 제조하게 되며, 난연성 ASA 펠렛 100중량부에 대하여 전처리된 케나프 섬유 35 내지 50 중량부를 배합하여 보강층 조성물을 제조할 수 있다.

압축성형단계(S300)에서는 상기 보강층의 상부와 하부에 상기 난연성 ASA 필름층을 적층 후 150 내지 250 ℃에서 500 내지 1000psi, 가공시간 3 내지 10분간 압축성형하여 천장재를 제조한다.

이하, 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재를 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재는 상술된 제조방법에 의해 제조되며, 도 2는 본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 적층구조를 보여주는 단면도이다.

본 발명에 따른 SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재는 전처리된 케나프 섬유(110)와 난연성 ASA 펠렛(120)을 포함하는 보강층(100)과 상기 보강층의 상부와 하부에 배치되는 난연성 ASA 필름층(200)이 압축성형되어 형성된다.

난연성 ASA 필름층(200)은 난연제와 ASA수지를 혼합하여 제조된 것으로, 보다 상세하게는, 난연제와 ASA 수지를 혼합하여 난연성 ASA 수지조성물을 제조하고, 이를 필름상으로 제조한 것이다.

난연성 ASA 수지조성물은 ASA수지 100중량부에 대하여 난연제 10 내지 30 중량부를 혼합하여 제조되며, 상기 난연성 ASA 수지조성물에 150 내지 250 ℃에서 500 내지 1000psi의 압력을 가해 필름을 제조할 수 있다.

이때, 상기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 삼산화안티몬, 오산화안티몬, 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 주석산아연, 구아니딘계, 몰리브덴산염, 지르코늄 및 이들의 조합 중 어느 하나의 난연제를 사용할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 바람직하게는, 무독성이고, 저발연성, 전기절연성 및 가공성이 우수한 수산화알루미늄을 사용할 수 있다.

보강층(100)은 전처리된 케나프 섬유(110)와 난연성 ASA 펠렛(120)을 혼합한 것으로, 보다 상세하게는, 난연제와 ASA 수지를 혼합하여 제조된 난연성 ASA 펠렛과 전처리된 케나프 섬유를 배합하여 제조된 보강층 조성물로 구성된다.

케나프 섬유는 전처리된 것으로 사용하는데, 알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리 후 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 침지시켜 전처리된 케나프 섬유를 수득한다.

보다 상세하게는, 상기 케나프 섬유는 알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리하는 알칼리 처리공정과 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 알칼리 처리된 케나프 섬유를 침지시키는 기능성 용액처리공정을 거쳐 전처리된다.

알칼리 처리공정에서는 알칼리 용액을 이용하여 케나프 섬유의 표면에 존재하는 불순물 및 수산화기를 제거하는데, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 왁스 성분 등의 불순물을 제거하고 표면의 -OH기를 감소시킴으로써 소수성인 고분자매트릭스 사이의 계면결합력을 높이고, 후공정인 기능성 용액 처리시 난연제 및 해충방지성분과 결합 및 반응 특성을 향상시킬 수 있다.

기능성 용액은 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 것으로, 기능성 용액에 알칼리 처리된 케나프 섬유를 침지시킴으로써 난연제와 계피분말을 케나프 섬유 표면에 코팅 및 내부에 담지하여 기능성을 부여할 수 있게 된다.

난연성 ASA 펠렛(120)은 난연제와 ASA 수지를 혼합한 것으로, 보다 상세하게는, ASA수지 100중량부에 대하여 난연제 10 내지 30 중량부를 펠렛제조기에 투입하여 메인스크류 회전수 50 내지 100rpm, 피더 스크류 속도 3 내지 10 kg/h, 펠렛타이저 회전수 10 내지 15 rpm, 가공온도 180 내지 240℃ 하에서 난연성 ASA 펠렛을 제조할 수 있다.

보강층 조성물은 난연성 ASA 펠렛 100중량부에 대하여 전처리된 케나프 섬유 35 내지 50 중량부를 배합하여 제조된다.

상기와 같이 준비된 보강층의 상부와 하부에 상기 난연성 ASA 필름층(200)을 적층 후 150 내지 250 ℃에서 500 내지 1000psi, 가공시간 3 내지 10분간 압축성형하여 천장재가 제조된다.

이하, 본 발명을 바람직한 일 실시예를 참조하여 다음에서 구체적으로 상세하게 설명한다. 단, 다음의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것이며, 이것만으로 한정하는 것은 아니다.

1. 케나프 섬유의 전처리

1-1. 케나프 섬유 알칼리 처리

케나프 섬유는 한양소재로부터 수득하였으며, SMC 천장재에 포함된 유리섬유와 유사한 크기인 약 2cm를 갖도록 절단하였다. 알칼리 용액으로 1wt% NaOH용액 2L 제조하여 케나프 섬유를 투입한 후 40kHz의 초음파세척기에서 10분간 처리하였다. 이후, pH 7이 될 때까지 증류수로 세척하였고, 이후 60℃ 오븐에 24시간 건조하였다.

1-2. 기능성 용액 처리

난연제로는 영주양행의 ATH난연제를 준비하였다. ATH 100ml(5vol%)를 메탄올 2L에 넣은 후 70℃ 에서 용해시켰다. 이후 ATH가 용해된 용액에 계피가루 80g(메탄올의 5wt%)를 넣고 40kHz의 초음파세척기에서 60분간 분산시켜 기능성 용액을 제조하였고, 제조된 기능성 용액에 알칼리 처리된 케나프섬유를 넣은 후 40kHz의 초음파세척기에서 1시간 코팅처리하였다. 이후, 기능성 용액 코팅처리된 케나프 섬유를 체에 거르고, 45℃ 오븐에서 24시간 건조시켰다.

2. 난연성 ASA 펠릿의 제조

ASA수지는 LG화학의 LI933을 준비하였다. ASA 1000g에 ATH 난연제를 200g을 호퍼에 투입하여 뽑아져 나온 혼합물을 냉각하여 펠렛타이징하였다. 이후, 압출이 된 펠릿을 90℃ 오븐에 넣어 24시간 건조시켰다. Main Screw의 회전속도는 80 rpm, Feeder Screw의 속도는 6 kg/h, 펠렛타이져의 속도는 13rpm로 제어되었다. 하기의 표 1은 펠렛제조기의 온도 제어조건을 보여준다.

압출조건
Barrel	Feed (Cy1)	Cy2	Cy3	Cy4	Cy5	Cy6	Cy7	Head	Die
Temp. (℃)	190	200	210	210	220	230	220	220	210

3. 난연성 ASA 필름의 제조

필름제조기 Top Plate 온도 240℃, Bottom Plate 온도 240℃, 압력 1500 psi 하에서 평균두께 0.04mm 1개당 12g을 갖는 난연성 ASA 필름을 제조하였다.

4. 원료의 압축성형

4-1. 비교예

ASA 펠릿, 전처리된 케나프 섬유, 난연제를 준비하였다. 별도의 난연성 ASA 필름 및 난연성 ASA 펠렛상으로 제조하지 않고, 압축성형 몰드에 상기 원료들을 한꺼번에 투입 후 압축성형하여 두께 1.52mm, 무게 25g 를 갖는 샘플시료를 제조하였다. 압축성형 조건은 1000 psi를 유지하며, 240℃까지 승온시켰다 서서히 냉각시켰다. 1회 압축성형 시간은 총 100분 소요되었다.

그 결과, 도 3와 같이 케나프 섬유가 외부로 노출된 것이 확인되었다. 난연제의 균일한 혼합이 이루어지지않았으며, 펠렛이 완전히 용융되지 않아 펠렛입자를확인할 수 있었다. 이에, 균일한 혼합 및 용융이 가능한 방법이 필요할 것으로 판단하였다.

4-2. 실시예

핫프레스 위에 제조된 난연성 ASA 필름- 난연성 ASA 펠릿과 전처리 케나프 섬유- 난연성 ASA 필름를 배치한 후 열압착시켰다. 하기의 표 2은 열압착 조건에 따른 샘플의 두께를 보여준다.

	가공온도(℃)	압력 (psi)	가공시간(min)	두께 (mm)
1	240	1000	5	1.0~1.1
2	240	700	5	1.3~1.6

700psi에서 적절한 두께를 유지하였으며, 냉각 및 재가열 없이도 연속성형이 가능할 것으로 판단하였다.

도 4는 실시예 1에 따라 제조된 샘플을 보여주는 것이며, 샘플의 SMC 대체 가능성 및 기능성을 확인하기 위하여 치수안정성, 난연성, 물리적인 특성, 분진발생률, 흡음성, 단열성, 경량성, 해충 방지 특성을 확인하였다.

하기의 표 3은 종래 SMC, 본 발명에 따른 샘플의 성능 테스트 결과 및 기준목표치를 보여준다.

비교 실험		SMC	목표치	본 발명 샘플	목표치 달성도
TMA	치수안정성 비교	0.4×10^-7 ℃	0.4×10^-7℃이하	SMC보다 낮을 것으로 예상	천장재로는 적합
LOI	난연성 비교	24.2	25 이상	24.7	0.3 못미침
UTM	굴곡강도, 굴곡탄성율 비교	8.3MPa, 152.0MPa	시공 시 버텨줄 강도	3.6MPa, 32.4MPa	수치는 낮지만 시공 시 버텨줄 강도는 가능
광학 현미경	분진 사이즈 비교	65μm	날리지 않음	466μm	날리지 않음
흡음 상자	흡음 정도 비교	54.7dB	54.7dB 이하	52.4dB	2.3 dB만큼 더 방음 효과 탁월
얼음	단열 정도 비교	10.5℃	10.5℃ 이상	13.9℃	3.4℃ 만큼 단열성을 지님.
밀도 측정	밀도 비교	1.8	1.8 이하	1.1	0.7 경량화
젤리	해충 방지	×	○	○	○

이때, 단열성은 SMC샘플과 본 발명의 샘플을 얼음물에 올리기 전/ 2분 30초간 올린 후 온도를 비교한 것이며, 흡음성은 SMC샘플과 본 발명의 샘플을 이용한 흡음상자 안에 소음발생장치를 넣고 60dB를 가했을 때 밖으로 새어나온 소음을 측정한 것이며, 해충방지 테스트는 상자 바닥에 SMC 샘플과 본 발명의 샘플을 배치한 후 균배양체 및 해충유도물질로 젤리와 약간의 음식물 쓰레기를 함께 두어 해충이 많이 다니는 실외에 96시간 두면서 해충방지 정도를 확인하였다.

그 결과, 본 발명에 따른 샘플은 SMC 와 유사하거나 일부 항목에 대해서는 우수한 값을 보여 SMC 대체 가능성을 보여주었는데, 특히, SMC의 분진 크기는 평균 65μm이며, 범위는 7.8 μμm ~155.7 μμm이다. 미세먼지의 입자는 10㎛ 이하이며, 초미세먼지의 입자는 2.5㎛이하임을 고려할 때, SMC 분진이 대기중에 분산될 가능성이 높고, 인체에 흡수될 가능성 또한 높음을 확인할 수 있다.

반면, 본 발명의 샘플은 최소 144μm, 최대 1.43mm이며, 평균 466μm 을 가져 SMC에 비하여 분진 입자 크기가 커 대기중에 분산되기 어렵고, 이에 인체 흡수 가능성 또한 낮을 것으로 판단하였다.

또한, SMC에 비하여 본 발명에 따른 샘플에서 더욱 우수한 단열성, 흡음성, 경량성 및 해충방지 특성을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

100 : 보강층
110 : 케나프 섬유
120 : 난연성 ASA 펠렛
200 : 난연성 ASA 필름층

Claims

난연제와 ASA수지를 혼합하여 난연성 ASA 필름을 제조하는 난연성 ASA 필름층 제조단계(S100);와
전처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 혼합하여 보강층을 준비하는 보강층 준비단계(S200);와
상기 보강층의 상부와 하부에 상기 난연성 ASA 필름층을 적층 후 압축성형하는 압축성형단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는
SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 전처리된 케나프 섬유는
알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리 후 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 침지시켜 수득된 것임을 특징으로 하는
SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법.
전처리된 케나프 섬유와 난연성 ASA 펠렛을 포함하는 보강층;과 상기 보강층의 상부와 하부에 배치되는 난연성 ASA 필름층;이 압축성형되어 형성되는
SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재.
제3항에 있어서,
상기 전처리된 케나프 섬유는
알칼리 용액에 케나프 섬유를 투입하여 불순물 제거 및 표면개질처리 후 용매에 난연제와 계피분말을 분산시킨 기능성 용액에 침지시켜 수득된 것임을 특징으로 하는
SMC천장재를 대체하는 다기능 친환경 복합재료 천장재의 제조방법.