KR100933974B1 - 칸막이와 문짝용 불연성 열경화성 수지 강판 마감재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불연성 열경화성 수지 강판 칸막이와 문짝용 마감재의 제조방법에 관한 것으로, (a) 모양지를 멜라민수지에 함침한 후 건조기 속에서 건조시켜 함침지층을 형성하는 단계; (b) 유리섬유 부직포를 탄산칼슘이 함유된 페놀수지에 함침한 후 건조기 속에서 건조시켜 페놀수지 함침 유리섬유 부직포층을 형성하는 단계; 및 (c) 위로부터 함침지층, 유리섬유 부직포층 및 강판층을 적층한 후 열압 프레스에서 성형하는 단계를 포함하는 불연성 열경화성 수지 강판 칸막이와 문짝용 마감재의 제조방법을 제공한다.

불연성, 열경화성 수지, 강판, 칸막이, 문짝, 마감재

Description

칸막이와 문짝용 불연성 열경화성 수지 강판 마감재의 제조방법{Process for preparing finish material used in partition and door comprising incombustible thermosetting resin and steel plate}

본 발명은 불연성 열경화성 수지와 강판으로 이루어진 칸막이와 문짝용 마감재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 칸막이와 문짝용 마감재는 모양지(Deco paper)를 멜라민수지에 함침한 멜라민수지 함침지와, 크라프트지를 흑색 염료가 함유된 페놀수지에 함침한 페놀수지 함침지를 조합하여 열가압(고온 고압) 성형함으로써 제조하거나(컴팩트 타입), 멜라민수지 함침지와 페놀수지 함침지를 여러 겹 조합시켜 고온 고압으로 성형한 멜라민 시트에 파티클보드(PB)를 접착시켜 양쪽으로 마감재를 처리함으로써 제조하였다(PB 타입).

그러나, 이들 종래의 칸막이와 문짝용 마감재는 가장 큰 취약점으로 화재 발생시 불에 잘 타는 최대의 단점을 가지고 있다.

종래의 또 다른 칸막이와 문짝용 마감재로서, 알루미늄 하니컴에 도장된 칼 라 강판을 접착한 마감재(AL 하니컴 타입)는 불에 잘 타지 않는 장점을 지니고 있으나, 표면이 도장면이어서 쉽게 긁히고 표면이 손상되어 설치 후 복원이 어려운 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 불연성을 가지면서 각종 물성이 우수한 칸막이와 문짝용 마감재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 모양지를 멜라민수지에 함침한 후 건조기 속에서 건조시켜 함침지층을 형성하는 단계; (b) 유리섬유 부직포를 탄산칼슘이 함유된 페놀수지에 함침한 후 건조기 속에서 건조시켜 페놀수지 함침 유리섬유 부직포층을 형성하는 단계; 및 (c) 위로부터 함침지층, 유리섬유 부직포층 및 강판층을 적층한 후 열압 프레스에서 성형하는 단계를 포함하는 불연성 열경화성 수지 강판 칸막이와 문짝용 마감재의 제조방법을 제공한다.

상기 (a) 단계에서 모양지의 평량은 60 내지 135 g/㎡이고, 멜라민수지의 함침량은 모양지 평량 대비 45 내지 65 중량%이며, 건조기의 온도는 90 내지 130℃인 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계에서 유리섬유 부직포의 평량은 45 내지 110 g/㎡이고, 탄산칼슘 함유량은 페놀수지 전체 중량 대비 30 내지 90 중량%이며, 페놀수지의 함침량은 유리섬유 부직포 평량 대비 30 내지 90 중량%이며, 건조기의 온도는 100 내지 150 ℃인 것이 바람직하다.

상기 (c) 단계에서 열압 프레스에서 온도 120 내지 165℃, 보유시간 20 내지 60분, 단위압력 35 내지 70 ㎏f/㎠으로 성형한 후, 냉각시간 20 내지 60분으로 냉각시켜 성형하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 유리섬유 부직포층은 적어도 한 장 이상 적층할 수 있다.

본 발명에서 마감재의 굽힘(bending) 방지를 위해, 강판층 하부에 페놀수지 함침 유리섬유 부직포층을 추가로 적층할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조되는 불연성 열경화성 수지강판 칸막이와 문짝용 마감재를 제공한다.

본 발명에 따라 종래 열경화성 수지 마감재의 단점과 알루미늄 하니컴 마감재의 단점을 보완한 불연용 열경화성 수지 강판 마감재는 종래 컴팩트 타입 마감재보다 1/3 정도 가벼우면서도 불에 타지 않는 장점을 지녔고, 멜라민 시트에 파티클보드를 접착시킨 목재 타입 마감재에 비해서는 불연기능은 물론 물에 침식되거나 수분이 침투되어도 불어 터지는 경향이 없으며, 알루미늄 하니컴 칼라 강판 타입 마감재에 비해서는 여러가지 다양한 디자인과 색상을 가진 인테리어를 창출할 수 있으며, 멜라민 수지의 최대의 장점인 표면의 강도적 성능(내약품성, 내마모성, 내충격성, 내열수성, 내광성 등)을 발휘하므로 많은 사람들의 왕래가 빈번한 지하철 역사 등 다중 이용시설의 건축물 내부의 칸막이재 또는 문짝용 마감재로 활용도를 높일 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 불연성 열경화성 수지 강판 칸막이와 문짝용 마감재의 단면도로서, 위로부터 함침지층(10), 유리섬유 부직포층(20), 강판층(30)으로 구성된다.
본 발명은 불연성 열경화성 수지 강판 칸막이와 문짝용 마감재 뿐만아니라 방화문에도 사용할 수 있다.

함침지층(10)은 모양지를 멜라민수지에 함침한 것이다. 모양지로는 무늬가 새겨진 평량 60 내지 135 g/㎡의 모양지를 사용하는 것이 바람직하다. 멜라민수지로는 속경성 수지 100 중량부, 폴리비닐알코올(PVA) 3 중량부, 물 10 내지 15 중량부, 메틸알코올 5 내지 10 중량부, 계면활성제 0.1 내지 0.2 중량부, 경화제 0.5 내지 1.0 중량부 및 실리콘 오일 0.2 내지 0.3 중량부로 조성된 멜라민수지를 사용할 수 있다.

속경성 수지는 멜라민파우더와 포르마린을 3:4의 비율로 혼합하여 제조하는 통상의 멜라민수지 제조방법에 의해 제조된 수지이다.

속경성 수지에 접착력을 증진시키기 위해 PVA 3중량부를 첨가하게 되는데, 이때 PVA 첨가량이 3 중량부 미만으로 첨가되면 수지의 접착력이 감소되는 문제점이 있으며, 3 중량부를 초과하여 첨가되면 접착제가 겔화되는 문제점이 발생하게 된다.

속경성 수지에 물을 첨가하게 되는데, 이때 물은 물이 지니는 수산화기가 PVA와 수소결합하여 PVA를 완전히 녹이는 작용을 하는 것으로, 물의 첨가량이 15 중량부를 초과할 경우 접착력이 저하되는 문제점이 발생하며, 10 중량부 미만일 경 우 수지의 농도가 높아 겔상태로 되어 모양지를 함침시키기 곤란하다는 문제점이 발생하므로 속경성 수지 100 중량부에 대하여 물 10 내지 15 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

수지의 점도 조절과 안정성을 위해 메틸알코올을 첨가할 필요가 있는데, 이때 메틸알코올의 첨가량이 10 중량부를 초과할 경우 멜라민 수지의 점도가 낮아 함침후 고형분과의 접착력이 저하된다는 문제점이 발생하며, 5 중량부 미만일 경우 멜라민수지의 점도가 너무 높아 함침시 함침이 곤란하며 수지가 안정적이지 못하다는 문제점이 발생하므로 메틸알코올을 5 내지 10 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

계면활성제는 함침이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 첨가하는 것으로, 그 첨가량이 0.2 중량부를 초과하여 첨가되는 경우 수지층 표면으로 계면활성제가 부상하여 표면광택을 저하시키는 문제점이 발생하며, 0.1 중량부 미만으로 첨가되는 경우 함침성이 저하되는 문제점이 발생하게 되므로, 계면활성제의 첨가량은 0.1 내지 0.2 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

경화제는 수지의 경화를 촉진시키는 역할을 하는 것으로, 1.0 중량부를 초과하여 첨가되면 경화되는 시간이 너무 빨라 수지가 안정적이지 못하며, 제품의 표면에 크랙(crack)이 발생하는 문제점이 있으며, 0.5 중량부 미만으로 첨가하면 경화시간이 지연되어 제품의 표면강도가 저하되는 문제점이 발생하므로 0.5 내지 1.0 중량부 첨가하는 것이 바람직하다.

일반적인 합판의 제조공정에 의한 접착제는 완전 경화되는데 소요되는 시간 이 60 내지 70분 정도 소요되나, 본 발명에서 사용하는 속경성 수지는 첨가제의 몰비 조정과 경화제를 첨가함에 따라 20 내지 25분 정도면 완전 경화되게 된다.

또한 상기한 수지를 이용하여 가열 압착한 제품이 프레스에서 보다 분리가 용이하도록 실리콘 오일을 첨가하게 되는데, 이때 실리콘 오일의 첨가량이 0.3 중량부를 초과할 경우 제품의 표면에 오일이 다량 함유되어 제품의 표면광택을 저하시키는 문제점이 발생하며, 0.2 중량부 미만일 경우 프레스 경판에 제품이 달라붙어 잘 떨어지지 않게 되므로, 실리콘 오일은 0.2 내지 0.3 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

모양지를 멜라민수지의 함침량이 모양지 평량 대비 45 내지 65 중량%(휘발분 5 내지 10 중량%)가 되도록 함침시키고, 함침된 모양지를 90 내지 130℃의 건조기에서 건조시킨다.

모양지에 멜라민 수지의 함침량이 45 중량% 미만이 되도록 함침시킬 경우 함침지의 접착력이 저하된다는 문제점이 발생하며, 65 중량%를 초과할 경우 함침시간이 지연되는 문제점이 있으므로 멜라민 수지의 함침량은 45 내지 65 중량%가 되도록 함침시키는 것이 바람직하다.

모양지를 함침시킨 다음 건조과정을 거치게 되는데, 이때 건조온도가 130℃를 초과할 경우 모양지의 변형을 초래할 수 있으며, 90℃ 미만에서 건조시킬 경우 건조시간이 지연될 뿐만 아니라, 접착제에 휘발분이 너무 많이 존재하여 접착력이 저하되는 문제점이 발생하므로 건조온도는 90 내지 130℃에서 건조시키는 것이 바람직하다.

유리섬유 부직포층(20)은 유리섬유 부직포를 페놀수지에 함침한 것이다. 유리섬유 부직포로는 유리섬유로 이루어진 평량 45 내지 110 g/㎡의 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 페놀수지 함침액으로는 페놀수지 30 내지 43 중량부, 37% 포르말린 20 내지 24 중량부, 91% 파라포름 5 내지 10 중량부, 메탄올 20 내지 30 중량부, 25% 암모니아 10 내지 12 중량부, 98% 가성소다 2 내지 3 중량부로 조성된 함침액을 사용할 수 있다.

탄산칼슘 함유량은 페놀수지 전체 중량 대비 30 내지 90 중량%인 것이 바람직하다. 탄산칼슘을 첨가하여 제조된 난연함침액은 우수한 난연효과를 나타낸다. 즉, 화재 발생시 고온에 의해 함침지에 포함된 탄산칼슘이 분해되어 이산화탄소가 생성되며, 이렇게 생성된 이산화탄소는 소화능력을 가지고 있어 난연성을 가지게 된다. 이때, 탄산칼슘은 페놀수지 함침액 전체 중량 대비 30 중량% 미만으로 첨가할 경우 제조된 함침 유리섬유 부직포의 난연성이 충분히 개선되지 못하는 단점이 있으며, 그 첨가량이 90 중량%를 초과할 경우 페놀수지 함침액과의 혼합이 용이하지 않아 작업성이 떨어지고 함침이 곤란하다는 문제점이 있다.

특히, 페놀수지에 탄산칼슘 대신 석고, 테트라브로모비스페놀에이 등을 첨가할 수 있다.

석고는 페놀수지 함침액 조성물 100 중량부에 대하여 30 중량부 내지 60 중량부 첨가한 페놀수지 함침액을 사용하는 것이 바람직하다. 석고를 가하게 되면 석고성분으로 인해 수지의 난연성이 개선될 수 있으며, 그 첨가량은 30 중량부 미만일 경우 난연성 개선의 충분한 효과를 볼 수 없으며, 60 중량부를 초과할 경우 석 고의 분산이 용이하지 않아 수지내에 균일하게 분산되지 않을 뿐만 아니라 석고의 침전으로 인해 함침이 용이하지 않다는 문제점이 발생하게 된다.

테트라브로모비스페놀에이(tetrabromo bisphenol A)는 페놀수지 함침액 100 중량부에 10 내지 30 중량부를 메탄올에 용해시켜 첨가한다. 상기 테트라브로모비스페놀에이는 난연성을 주기 위해 첨가하는 것으로, 그 첨가량이 10 중량부 미만일 경우 그 충분한 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있으며, 그 첨가량이 30 중량부를 초과할 경우 메탄올에 용이하게 용해되지 않을 뿐만 아니라 제조된 함침액의 농도가 높아 함침이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생하게 되므로 상기 범위 내에서 테트라브로모비스페놀에이를 첨가하는 것이 바람직하다.

유리섬유 부직포를 페놀수지의 함침량이 유리섬유 부직포 평량 대비 30 내지 90 중량%(휘발분 1.5 내지 5.0 중량%)가 되도록 함침시키고, 유리섬유 부직포를 100 내지 150℃의 건조기에서 건조시킨다.

유리섬유 부직포를 페놀수지의 함침량이 30 중량% 미만이 되도록 함침시킬 경우 접착력이 저하된다는 문제점이 발생하며, 90 중량%를 초과할 경우 함침시간이 지연되는 문제점이 있으므로 페놀수지의 함침량은 30 내지 90 중량%가 되도록 함침시키는 것이 바람직하다.

유리섬유 부직포를 함침시킨 다음 건조과정을 거치게 되는데, 이때 건조온도가 150℃를 초과할 경우 유리섬유 부직포의 변형을 초래할 수 있으며, 100℃ 미만에서 건조시킬 경우 건조시간이 지연될 뿐만 아니라, 접착제에 휘발분이 너무 많이 존재하여 접착력이 저하되는 문제점이 발생하므로 건조온도는 100 내지 150℃에서 건조시키는 것이 바람직하다.

유리섬유 부직포층(20)은 적어도 한 장 이상 적층할 수 있다.

강판층(30)으로는 두께 0.4 내지 1.5 ㎜의 일반 강판을 사용할 수 있다. 강판 대신에 알루미늄 등의 비철금속재 등 다양한 금속재를 사용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 위로부터 함침지층(10), 유리섬유 부직포층(20) 및 강판층(30)을 적층한 후 열압 프레스에서 성형한다. 열압 프레스에서 온도 120 내지 165℃, 보유시간 20 내지 60분, 단위압력 35 내지 70 ㎏f/㎠으로 성형한 후, 냉각시간 20 내지 60분으로 냉각시켜 성형하는 것이 바람직하다.

상기 적층체를 성형하는 단계에서 성형온도가 120℃ 미만일 경우 부착력이 저하되어 각 층의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 165℃를 초과할 경우 고온이므로 각 층의 변형이 초래되는 문제점이 있으므로 120℃ 내지 165℃에서 성형하는 것이 바람직하다. 가압 조건이 35 ㎏f/㎠ 미만일 경우 부착력이 저하되어 각 층의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 70 ㎏f/㎠를 초과할 경우 각 층의 파열을 유발할 수 있다는 단점이 있으므로 가압 조건은 35 내지 70 ㎏f/㎠으로 하는 것이 바람직하다. 가압 시간이 20분 미만일 경우 부착력이 저하되어 각 층의 박리가 발생하는 문제점이 있으며, 60분을 초과할 경우 고온하에 장시간 노출됨으로서 각 층의 변형이 초래되는 단점이 있으므로 가압시간은 20분 내지 60분으로 하는 것이 바람직하다. 열가압성형 후 20 내지 60분간에 걸쳐 상온으로 냉각한 다음 탈형하는 것이 바람직하다.

또한, 마감재의 굽힘(bending) 방지를 위해, 강판층(30) 하부에 페놀수지 함 침 유리섬유 부직포층을 추가로 적층할 수 있다(미도시).

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 시험예를 통하여 상세하게 설명하기로 한다.

[실시예]

속경성 수지 100 중량부, PVA 3 중량부, 물 15 중량부, 메틸알코올 10 중량부, 계면활성제 0.2 중량부, 경화제 1.0 중량부 및 실리콘 오일 0.3 중량부를 혼합하여 멜라민수지를 제조한 후, 제조된 멜라민수지 함침액에 모양지를 멜라민 수지의 함침량이 55%가 되도록 함침시키고, 함침된 모양지를 110℃의 건조기에서 건조시켜 함침지층을 제조하였다.

다음, 페놀수지 35 중량부, 37% 포르말린 22 중량부, 91% 파라포름 7 중량부, 메탄올 23 중량부, 25% 암모니아 11 중량부, 98% 가성소다 2 중량부, 탄산칼슘 100 중량부를 혼합하여 페놀수지 함침액을 제조한 후, 이 페놀수지 함침액에 유리섬유 부직포를 페놀수지의 함침량이 60 중량%가 되도록 함침시키고, 함침된 유리섬유 부직포를 130℃의 건조기에서 건조시켜 유리섬유 부직포층을 제조하였다.

다음, 위로부터 함침지층, 유리섬유 부직포층 및 강판층(두께 0.48 ㎜ 일반 강판)을 적층한 후 열압 프레스에서 온도 140℃, 보유시간 40분, 단위압력 50 ㎏f/㎠으로 성형한 후, 냉각시간 40분으로 냉각시켜 성형함으로써, 칸막이와 문짝용 불연성 열경화성 수지 강판 마감재를 제조하였다.

[비교예 1]

모양지를 멜라민수지에 함침한 멜라민수지 함침지와, 크라프트지를 흑색 염 료가 함유된 페놀수지에 함침한 페놀수지 함침지를 조합하여 열가압 성형함으로써 제조한 컴팩트 타입 마감재

[비교예 2]

멜라민수지 함침지와 페놀수지 함침지를 여러 겹 조합시켜 고온 고압으로 성형한 멜라민 시트에 파티클보드(PB)를 접착시켜 양쪽으로 마감재를 처리함으로써 제조한 PB 타입 마감재

[비교예 3]

알루미늄 하니컴에 도장된 칼라 강판을 접착한 Al 하니컴 타입 마감재

[시험예]

실시예 및 비교예 1 내지 3의 마감재에 대하여 KS M 3332 및 KS F 2271에 따른 품질 및 성능을 비교하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이때, KS M 3332는 열경화성수지 고압 화장판 시험방법이고, KS F 2271은 건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험방법이다.

시험항목	실시예	비교예 1	비교예 2	비교예 3	시험방법
난연성	난연1급	난연안됨	난연안됨	난연1급	KS F 2271
표면	색상,디자인 다양	색상,디자인 다양	색상,디자인 다양	다양하지 못하고 획일적임	KS M 3332
내마모성	마모값 500 이상	마모값 400 이상	마모값 200 이상	마모값 100 이하	KS M 3332
내열수성	결점없음	결점없음	불어터짐	결점없음	KS M 3332
내약품성(내오염성)	산,알칼리에 변화없음	산,알칼리에 변화없음	산,알칼리에 변화없음	산,알칼리에 변색됨	KS M 3332
내충격성	100 이상 화장면에 갈라짐 없음	100 이상 화장면에 갈라짐 없음	100 이상 화장면에 갈라짐 없음	화장면에 갈라짐 생김	KS M 3332
내스크래치성	결점없음	결점없음	결점없음	쉽게 긁힘	KS M 3332
내광성	Lab 색차 2.6	Lab 색차 3.0	Lab 색차 3.0	Lab 색차 3.6	KS M 3332
내시가렛트성	110초 이상	85초 이상	85초 이상	85초 이하	KS M 3332
경량성	실시예 = 비교예 3 > 비교예 2 > 비교예 1

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 마감재는 종래 컴팩트 타입 마감재보다 1/3 정도 가벼우면서도 불에 타지 않는 장점을 지녔고, 파티클보드 타입 마감재에 비해서는 불연기능은 물론 물에 침삭되거나 수분이 침투되면 불어 터지는 경향이 없으며, 알루미늄 하니컴에 도장된 칼라강판 타입 마감재에 비해서는 여러가지 다양한 디자인과 색상을 가진 인테리어를 창출할 수 있으며, 내마모성, 내열수성, 내약품성, 내충격성, 내스크래치성, 내광성, 내시가렛트성 등의 우수한 물성을 발휘하였다.

도 1은 본 발명에 따른 불연성 열경화성 수지 강판 칸막이와 문짝용 마감재의 단면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 함침지층

20: 유리섬유 부직포층

30: 강판층

Claims (7)

1. (a) 평량이 60 내지 135 g/㎡ 인 모양지를 모양지 평량 대비 45 내지 65 중량%인 멜라민수지에 함침한 후 90 내지 130℃의 건조기 속에서 건조시키되, 상기 멜라민 수지는 멜라민 수지 100 중량부, 폴리비닐알코올(PVA) 3 중량부, 물 10 내지 15 중량부, 메틸알코올 5 내지 10 중량부, 계면활성제 0.1 내지 0.2 중량부, 경화제 0.5 내지 1.0 중량부 및 실리콘 오일 0.2 내지 0.3 중량부로 조성된 멜라민수지를 사용하여 함침지층을 형성하는 단계;

   (b) 평량이 45 내지 110 g/㎡인 유리섬유 부직포를 유리섬유 부직포 평량 대비 30 내지 90 중량%의 페놀수지에 함침한 후, 100 내지 150℃의 건조기 속에서 건조시키되, 상기 페놀수지는 페놀수지 30 내지 43 중량부, 37% 포르말린 20 내지 24 중량부, 91% 파라포름 5 내지 10 중량부, 메탄올 20 내지 30 중량부, 25% 암모니아 10 내지 12 중량부, 98% 가성소다 2 내지 3 중량부로 조성되고 전체 중량 대비 30 내지 90 중량%의 탄산칼슘이 함유된 페놀수지를 사용하여 페놀수지 함침 유리섬유 부직포층을 형성하는 단계; 및

   (c) 위로부터 상기 (a)의 함침지층, 적어도 한 장 이상의 (b)의 유리섬유 부직포층, 강판층 및 (b)의 유리섬유 부직포층을 적층한 후 열압 프레스에서 온도 120 내지 165℃, 보유시간 20 내지 60분, 단위압력 35 내지 70 ㎏f/㎠으로 성형한 후, 냉각시간 20 내지 60분으로 냉각시켜 성형하는 단계를 포함하는 칸막이와 문짝용 불연성 열경화성 수지 강판 마감재의 제조방법.
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7. 제1항의 방법에 따라 위로부터 상기 (a) 함침지층, 적어도 한 장 이상의 (b) 유리섬유 부직포층, 강판층 및 (b) 유리섬유 부직포층으로 구성된 칸막이와 문짝용 불연성 열경화성 수지 강판 마감재.

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