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KR102610877B1 - 케나프 부직포를 이용한 준불연보드 및 이의 제조방법 - Google Patents

케나프 부직포를 이용한 준불연보드 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102610877B1
KR102610877B1 KR1020160179406A KR20160179406A KR102610877B1 KR 102610877 B1 KR102610877 B1 KR 102610877B1 KR 1020160179406 A KR1020160179406 A KR 1020160179406A KR 20160179406 A KR20160179406 A KR 20160179406A KR 102610877 B1 KR102610877 B1 KR 102610877B1
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Abstract

본원 발명은 건축용 불연보드에 관한 것으로 종래의 석고보드나 경질 세라믹 보드와는 달리 질감이나 색상, 흡음, 단열성, 보온 등에서 탁월한 케나프 부직포를 기초로 한 불연보드에 대한 것으로 본원 발명에 따른 준불연 케나프 보드는 유기난연제를 함유하지 않는 친환경 보드로서 건축물 내외장 벽재로 사용할 수 있으며, 준불연 케나프 보드를 양면에 사용하고 내부를 우레탄폼으로 채운 보드는 준불연 특성과 단열특성을 동시에 갖춘 친환경적이고 경량인 건축자재로 냉동패널, 준불연패널 및 불연성과 단열성을 동시에 요구하는 용도로 다양하게 사용될 수 있다.

Description

케나프 부직포를 이용한 준불연보드 및 이의 제조방법{Semi-nonflammable board using Kenaf non-woven fabric and manufacturing method thereof}
본원 발명은 건축용 불연보드에 관한 것으로 종래의 석고보드나 경질 세라믹 보드와는 달리 질감이나 색상, 흡음, 단열성, 보온 등에서 탁월한 케나프 부직포를 기초로 한 불연보드에 대한 것이다.
보다 구체적으로는 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더; 및 케나프 부직포를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드 및 이를 이용하여 제조되는 케나프 보드/우레탄 복합패널 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
케나프(Kenaf)는 아프리카, 인도, 중미를 위시하여 전세계적으로 널리 자라는 마의 일종으로 목재 대신 펄프의 원료로 사용할 수 있는 일년생 식물로서 최근 들어 더욱 환경보호와 이산화탄소 저감 문제가 이슈가 되어 목재사용을 대신할 수 있는 친환경식물로도 주목 받고 있다. 케나프 섬유로부터 부직포 보드를 제조하면 친환경적인 고강도 보드를 제조할 수 있는데 특히 단열, 흡음, 방음, 보습 등의 특성이 뛰어나고 천연재질로서의 외관이 우수하여 자동차 내장재용 복합재 제조로부터 건축용 자재로 사용이 증가하고 있다. 특히 건축용 자재로서 여러 요구특성에 더하여 난연 내지 불연성이 부가된다면 보다 다양한 용도의 내외장재로 사용이 가능하다.
현재 건축용으로 사용되는 벽체의 내부는 발포폴리스티렌, 우레탄, 글래스울 등이 주로 사용되고 있으며 벽체의 외벽은 철판이나 알루미늄, 각종 세라믹 보드, 석고보드, 세라믹 타일 등이 사용되고 있다. 발포 폴리스티렌은 난연성이 없어 화재시 큰 인명피해를 낼 수 있어 사용에 대한 규제가 강화되고 있으며 우레탄은 단열성이 우수하고 어느 정도 난연성이 있어 건축 및 단열시장에서 사용이 확대되고 있으나 여전히 화재위험성에 대해서는 취약하다.
건축용 외장재 요구조건 중에 가장 중요한 것 중 하나는 화재에 대한 안전성이다. 앞서 언급한 금속재질의 외피는 두께가 엷을 뿐 아니라 열전도율이 높아 화재시 내부 충진재인 폴리스티렌폼이나 우레탄폼과 같은 유기물질들을 적절하게 보호하지 못한다. 석고보드는 금속재보다는 열전도율이 낮고 화재에 강하지만 강도가 약하고 환경유해물질들이 다량 함유되어 있어 점차 건축자재로서 용도에 제한을 받고 있다.
케나프 섬유는 질기며 흡음, 방음, 보습, 질감, 인체 무해성 등 여러 장점을 가지고 있어 건축용 자재로 사용하기에 적합하다. 또한, 일년생 식물로서 성장이 빠르고 더운 지방에서는 어느 지형에서나 잘 자라 원료의 수급에도 큰 문제가 없다. 그러나 케나프 섬유 자체는 천연소재로서 한경에 전혀 무해하며 질기고 강하기는 하여도 그 자체를 압착하여 보드를 제조할 경우 조직이 거칠고 밀도가 낮아 건축자재로 사용하기 적합하지 않다. 따라서 최종 외장마감재와 같은 건축용 소재로 사용하려면 적절한 바인더로 섬유조직을 서로 결합시켜서 견고하고 표면이 거칠지 않은 보드 형태로 가공하는 것이 필요하다. 바인더로 섬유 조직을 결합시켜 단단하고 치수안정성이 확보된 케나프 보드는 자체로서 건축용 외벽을 구성할 수 있고 또 우레탄폼이나 유리섬유, 불연 EPS 등과 결합하여 건축물 벽체를 형성하는 경량, 단열, 불연보드로 사용될 수 있다.
이러한 케나프 섬유를 활용한 제품과 관련된 종래기술로는 자동차 내장재에 대한 것인 한국 등록특허 제1266981호, 친환경식생매트에 대한 것인 한국 공개특허 제2011-0003450호 및 마스크 시트에 대한 것인 한국 등록특허 제1410263호가 있다.
케나프 보드를 제조하기 위한 섬유의 결합제로서 바인더는 우선 유기바인더가 사용될 수 있다. 유기바인더로는 주로 열경화성 수지가 적합하며, 여기에는 에폭시, 불포화 폴리에스터, 멜라민 등이 사용될 수 있다. 한편, 건축자재 용도에는 내구성, 보온성, 단열성, 강도 등 다양한 요구조건들을 만족해야 함과 더불어 난연성 또는 불연성이 필수적으로 요구된다. 따라서 대부분 불에 타기 쉬운 물질인 유기바인더를 사용할 경우는 다량의 난연제나 억연제(연기억제제)를 과량 첨가하여야 한다. 그러나 일반적인 난연제나 억연제는 인체나 환경에 유해한 할로겐 화합물인 경우가 대부분이며 많은 부분이 발암물질로 의심 받아 사용이 금지되고 있다. 플라스틱 또는 천연소재의 난연화를 위해 친환경적이고 인체에 무해한 난연-불연 첨가제와 처리방법에 대한 연구는 오래된 소재업체의 숙제임에도 아직까지 저렴하면서 성능이 우수한 친환경적 난연제, 불연제가 출시되어 있지 못하다.
유기계 난연제나 불연제에 비해 무기계 난연제는 일반적으로 친환경적이며 난연 및 불연효과가 유기계에 비해 탁월하고 연소시 연기발생이 없다. 그러나 대부분의 무기계 첨가제는 수분과 습기를 흡수하여 결합력이 풀어지는 단점이 있다. 무기계 바인더는 통상 이온성 물질로서 수용액 형태로 존재하며 부직포 보드 형태의 직물에 함침한 후 건조하면 단단한 불연보드를 제조할 수 있다. 그러나 습기에 장시간 접촉하거나 수분과 접촉하면 다시 용해되어 바인딩 포스(결합력)이 사라지고 부직포는 다시 각각의 섬유로 해체될 수 있다.
따라서 일단 건조되어 결합력을 갖게 된 후에는 다시 수분이나 습기에 의해 해체되지 않는 무기계 불연 바인더의 개발이 요구되고 있다.
한국 등록특허 제1266981호. 한국 공개특허 제2011-0003450호. 한국 등록특허 제1410263호.
본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 무기계 바인더의 장점인 불연특성을 살리면서 높은 생산성을 위해 경화속도가 빠르고 또한 일단 경화되면 수분이나 습기에 의해 용해되거나 해체되지 않는 무기계 바인더를 케나프 부직포 보드에 함침하여 일정한 두께로 적층 건조한 후 프레스로 압착 가열하여 원하는 두께의 준불연 또는 불연 보드를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 친환경 보드로서 건축물 내외장 벽재로 사용이 가능한 준불연 케나프 보드를 제공하고자 한다.
또한, 준불연 케나프 보드를 양면에 사용하고 내부를 우레탄폼으로 채운 보드는 준불연 특성과 단열특성을 동시에 갖춘 친환경적이고 경량인 건축자재를 제공하고자 한다.
본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더; 및 케나프 부직포를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드를 제공한다.
또한, 본원 발명에서는 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더 용액을 준비하는 바인더용액 준비단계; 케나프 부직포를 상기 바인더 용액에 함침하는 바인더 함침단계; 함침된 케나프 부직포를 압착 롤더를 통과시켜 과잉의 바인더 용액을 제거하는 압착단계; 과잉의 바인더 용액이 제거된 케나프 부직포를 마이크로파로 수분을 제거하는 건조단계; 및 건조된 케나프 부직포를 고온 프레스와 냉각 프레스로 순차적으로 압착 및 냉각하는 압착/냉각 단계를 포함하는 준불연 케나프 보드의 제조방법을 제공한다.
본원 발명에 따른 준불연 케나프 보드는 유기난연제를 함유하지 않는 친환경 보드로서 건축물 내외장 벽재로 사용할 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 준불연 케나프 보드를 양면에 사용하고 내부를 우레탄폼으로 채운 보드는 준불연 특성과 단열특성을 동시에 갖춘 친환경적이고 경량인 건축자재로 냉동패널, 준불연패널 및 불연성과 단열성을 동시에 요구하는 용도로 다양하게 사용될 수 있다.
이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
최근 국내에서 케나프 재배와 활용에 대한 연구가 시작되어 케나프를 시험재배하여 파쇄한 후 합판제조에 이용하는 연구가 진행되고 있다. 그러나 가격이나 추가공정 비용으로 응용이 증대되는 데는 한계를 안고 있다. 케나프 부직포 보드는 질기고 친환경적이고 우려한 외관의 천연 내구성 내장재로 적합함에도 가격 대비 성능에서 충분한 사업성을 갖지 못하고 있다. 특히 흔히 건축용 외장재로 사용되는 다공성 무기계 보드나 석고보드에 비할 때 가장 부족한 특성이 난연성이다.
본원 발명에서는 여러 우수한 물성을 지닌 케나프 보드에 난연특성을 부여함으로써 건축자제로서 난연 또는 준불연 친환경보드를 제조하는 기술을 제공하고자 하는 것이다.
본원 발명의 명세서에 전반적으로 기재된 “케나프(kenaf) 부직포”는 아욱목에 속하는 아프리카 또는 인도가 원산지인 쌍떡잎 식물인 케나프를 통상적인 펄프의 제조공정인 고해 공정 등을 통하여 미세한 섬유상으로 제조한 후 이를 초지 등의 제지공정 등을 통하여 제조되는 부직포를 의미하는 것이다.
본원 발명에서는 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더; 및 케나프 부직포를 포함하여 구성되는 준불연 케나프 보드를 제공한다.
본원 발명에 따른 준불연 케나프 보드에 있어서, 상기 무기물 바인더는 전체 보드의 중량을 기준으로 30 내지 70중량%일 수 있다.
본원 발명에 따른 준불연 케나프 보드에 있어서, 상기 알루미나 시멘트는 알루미나의 함량이 50 내지 80 중량%일 수 있다.
또한, 본원 발명에서는 준불연 케나프 보드; 및 상기 준불연 케나프 보드의 일면 또는 두층으로 구성되는 준불연 케나프 보드의 내부에 구비되는 우레탄 폼을 포함하는 것을 케나프 보드/우레탄 복합패널을 제공한다.
또한, 본원 발명에서는 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더 용액을 준비하는 바인더용액 준비단계; 케나프 부직포를 상기 바인더 용액에 함침하는 바인더 함침단계; 함침된 케나프 부직포를 압착 롤더를 통과시켜 과잉의 바인더 용액을 제거하는 압착단계; 과잉의 바인더 용액이 제거된 케나프 부직포를 마이크로파로 수분을 제거하는 건조단계; 및 건조된 케나프 부직포를 고온 프레스와 냉각 프레스로 순차적으로 압착 및 냉각하는 압착/냉각 단계를 포함하는 준불연 케나프 보드의 제조방법을 제공한다.
또한, 본원 발명에서는 준불연 케나프 보드를 준비하는 단계; 및 상기 준불연 케나프 보드의 일면 또는 두층으로 구성되는 준불연 케나프 보드의 내부에 우레탄 폼을 게재하는 단계를 포함하는 케나프 보드/우레탄 복합패널의 제조방법을 제공한다.
현재 시판중인 대부분의 난연제는 유기계 합성화합물로서 경중의 차이는 있으나 거의 모두 환경과 인체에 유해한 화합물이 대부분이다. 또한 유기계 난연제로는 건축에 적용 가능한 준불연 등급을 나타내는데 부족하다.
따라서, 본원 발명에서 제공하는 준불연 첨가제는 천연물에서 얻어지는 무기계 화합물의 액상 혼합물로서 케나프 보드에 함침하여 경화하면 준불연 천연물 보드가 얻어진다. 본원 발명에서 사용된 무기물 불연바인더의 주성분은 물유리와 알루미나시멘트이다. 그밖에 연기억제제, 강도 보강을 위한 산화마그네슘 등을 첨가할 수 있다.
본원발명에 따른 불연바인더 성분 중 하나인 물유리는 실리카(SiO2)를 강염기에 녹인 것으로 물에 용해성이 있으므로 물유리로 불리우며 일반적인 화학식은 Na2O-nSiO2-xH2O로 표시된다. 뮬유리는 실리카와 알카리금속(Na2O)의 비율과 농도에 따라 다양한 용도에 사용되는데 대표적으로는 시멘트 첨가제, 토양개질제, 점착제, 제올라이트 촉매원료, 각종 세제 및 제지산업 첨가제와 같은 용도로 쓰인다.
본원 발명에서 주로 사용한 물유리는 물유리 3호로서 점도가 낮고 비중이 1.38, 점도(cps, 20 ℃)이다. 물유리 중에서는 저점도로 가장 많이 사용되고 있는 제품이며 이외에도 더 낮은 점도와 비중을 갖는 물유리 4호를 사용할 수도 있다.
일반적으로 물유리는 바인더 또는 접착제로 사용되며 건조경화 후 습기나 물에 오래 노출되면 다시 용해되어 결합력(binding force)를 잃는 경향이 있다. 물유리가 저렴하고 친환경적인 불연바인더이나 건조 경화후 습기에 대한 내구성이 없다는 결정적인 단점이 있다.
따라서, 본원 발명에서는 물유리의 조해성 또는 흡습성을 막기 위하여 알루미나 시멘트를 첨가하여 바인더를 제조하였다. 알루미나(Al2O3) 시멘트는 일반 포틀랜드 시멘트와 달리 알루미나가 50% 이상 함유된 제품으로 고강도 고내열 결합제로 사용된다. 또한 경화속도도 일반 시멘트에 비해 빠르므로 준불연 보드 생산성을 높일 수 있다.
본원 발명에 따른 케나프 준불연 보드는 건축 내장재 뿐 아니라 외장재로도 사용이 가능하다. 외관이 유려하고 친환경적이므로 건축물의 외관 품질을 높일 수 있다. 건축물 외장재는 내장재에 비해서 더 높은 수준의 강도와 화재안정성이 요구된다. 물유리와 알루미나 시멘트 혼합물을 바인더로 사용하면 내장재로는 충분한 강도를 얻을 수 있지만 외장재로 사용될 경우는 보다 높은 강도가 필요하다. 따라서 본원 발명에서는 강도보강을 위해 산화마그네슘(MgO)를 바인더 조성물에 첨가하여 사용하였다.
일반적으로 준불연 소재는 화재시 불이 붙지 않지만 불연소재와는 달리 연기를 발생할 수 있다. 연기발생을 억제하기 위해 첨가하는 연기억제제 또는 억연제는 브롬화아연(zinc bromide; 징크브로마이드)가 알려져 있는데 비교적 고가여서 건축자재에 사용하기에는 비용적인 부담이 있다.
따라서, 본원 발명에서는 브롬화아연과 같은 전통적인 억연제보다 값싼 구연산(citric acid)을 첨가하여 케나프보드에 억연 효과를 부여하였다. 구연산은 억연효과도 있지만 계면활성 효과도 있어 바인더 조성물의 고른 혼합에 도움을 준다.
한편 본원 발명의 일 구현예에 따르면 바인더 조성물들의 보다 나은 혼합을 위해 계면활성제를 부가할 수도 있다. 계면활성제로는 일반적으로 알려진 소디움 라우릴설포네이트, 암모늄라우레스설페이트, 암모늄라우릴설페이트, 각종 카르복실산 염(RCOOM), 설폰산염(RSO3M), 황산에스테르염(ROSO3M), 인산에스테르염(RPO3 2Na2) 등 특정되지 않고 어느 종류이건 사용할 수 있다.
본원 발명의 일 구현예에 따른 바인더 조성물 각각의 비율은 다음의 표 1과 같다.
구성성분 투입량(part)
물유리(3호) 40 ~ 70
물 10 ~ 30
알루미나 시멘트 10 ~ 20
산화마그네슘 0.1 ~ 5
구연산 0.1 ~ 10
계면활성제 0.1 ~ 2
상기 조성물에서 물유리는 40 파트 이하로 사용하면 섬유결합력이 약하고 70% 이상을 사용하면 최종제품의 무게가 너무 높아져 바람직하지 않다.
한편 알루미나 시멘트나 구연산 등 파우더 물질은 바인더 혼합물의 점도를 높이므로 이때 물을 첨가하여 점도를 적정하게 유지한다. 알루미나 시멘트는 물유리만 사용했을 경우 최종제품의 낮은 내수성과 내습성을 보완하여 높은 습도와 수분의 존재 하에서도 결합력이 유지되도록 한다. 알루미나 시멘트의 양이 적으면 결합력 강화 및 내수.내습성 강화 효과가 떨어지고 너무 높으면 제조시간이 오래 걸리고 제품의 경도가 너무 높아져 오히려 충격강도 등이 떨어질 수 있다. 따라서 알루미나 시멘트는 10~20 파트의 양으로 바인더에 첨가하는 것이 바람직하다.
한편 소량 첨가제인 계면활성제, 산화마그네슘, 구연산 등은 각각 수 파트 이내로 사용함이 좋다. 그 이상 사용시 오히려 불필요한 불순물로 작용하여 기계적 물성 저하를 가져올 수 있다.
상기와 같은 조성으로 분산 혼합된 바인더 조성물에 케나프 부직포를 함침한 후 적합한 갭을 갖는 이중 롤을 통과하여 과잉의 바인더 용액을 압착, 제거한 후 마이크로웨이브 챔버 내에서 건조하여 미량의 수분만 남은 상태인 중간재를 얻은 후 다시 가열프레스로 압착하여 최종적으로 평탄도가 우수한 준불연 보드를 얻었다. 얻어진 보드의 바인더 조성물의 최종 무게함량은 약 50%로 표면 경도가 높고 외관이 유려하고 강도가 높아 내외장용 건축자재로 사용 가능하다. 한편 본원 발명에서 제조한 준불연보드를 양면으로 하고 내부를 발포우레탄으로 채운 블록이나 패널은 또한 불연건축자재로 조립식 건축물이나 내부 칸막이용으로 사용 가능하다.
이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 비교예와 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
<실시예 1>
50L의 용량의 반응기 내에서 하기 표 2의 조성을 가지는 무기물 바인더 조성물을 제조하였다.
구성성분 투입량(kg)
물유리(3호) 12.0
물 3.0
알루미나 시멘트 4.0
산화마그네슘 0.30
계면활성제 0.50
상기 무기물 바인더 조성물에 케나프 부직포 펠트 200mm x 200mm x 20mm(무게 310g)을 함침하여 충분히 적신 후, 이중 롤을 사용하여 과잉의 바인더 액을 짜서 제거한 후 마이크로파 챔버에 넣어 방치하여 수분이 거의 제거되도록 건조한 후 80 로 가열된 프레스로 압착하여 2분을 유지한 다음 다시 별도의 냉각 프레스에 넣어 압착하여 냉각하여 최종 제품을 얻었다.
얻어진 보드의 무게는 650 g으로 매우 견고하고 표면이 매끄러우며 케나프 섬유조직이 드러나 있다. 이 보드를 30 ℃ 물에 담가 24시간을 방치하여도 섬유간 결합력이 그대로 유지되어 보드의 치수변화가 없었다.
준불연성 테스트를 위해 부탄가스 토치 화염을 약 30분간 보드에 가한 결과 약간의 연기만 발생하고 보드의 표면이 탄화되며 부풀어 올랐을 뿐 화염으로 인한 홀의 형성이나 관통이 일어나지 않았으며 화염과 접촉한 반대면은 불에 탄 흔적이 없었다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하나 알루미나 시멘트가 첨가되지 않은 바인더를 사용하여 보드를 제작하였다. 제조된 보드를 30 ℃ 물에 24시간 담가 방치한 결과 보드 전체적으로 부풀고 외곽은 섬유조직이 풀어졌다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일하나 구연산 2 g을 더 첨가한 바인더에 동일한 방식으로 보드를 제조한 후 토치 화염을 가하는 테스트를 실시한 결과 실시예 1에서보다 연기발생이 적었다.
<실시예 3>
실시예 1에서 제조한 케나프 보드를 표면재료로 하여 내부를 발포우레탄으로 채워 패널을 제조하였다. 제조순서는 다음과 같다. 300 mm x 300 mm x 150 mm 크기의 I-몰드의 내부 양 면에 준불연 케나프 보드를 설치한 후 수발포 우레탄 폴리올 프리믹스와 MDI(메틸렌 디이소시아네이트) 혼합액을 부었다. 총시간 5분 후 I-몰드를 분해하여 양면이 케나프 보드이며 내부가 단열 우레탄폼으로 이루어진 두께 150 mm 보드를 얻었다.
이상의 실시예와 비교예에서 보듯이 본원 발명에서 제조한 바인더를 사용하여 제조한 테나프 준불연보드는 준불연 난연특성을 보였으며 표면 외관은 천연 부직포섬유의 조직이 드러나는 친환경적이고 미적인 것으로 건축물의 내외관 패널로 사용이 가능하다.

Claims (6)

  1. 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더; 및
    케나프(kenaf) 부직포를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기물 바인더는 전체 보드의 중량을 기준으로 30 내지 70중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미나 시멘트는 알루미나의 함량이 50 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 준불연 케나프 보드;
    상기 준불연 케나프 보드의 일면 또는 두층으로 구성되는 준불연 케나프 보드의 내부에 구비되는 우레탄 폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 케나프 보드/우레탄 복합패널.
  5. 물유리 40 내지 70중량부, 물 10 내지 30 중량부, 알루미나 시멘트 10 내지 20 중량부, 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부, 구연산 0.1 내지 10 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 구성되는 무기물 바인더 용액을 준비하는 바인더용액 준비단계;
    케나프 부직포를 상기 바인더 용액에 함침하는 바인더 함침단계;
    함침된 케나프 부직포를 압착 롤더를 통과시켜 과잉의 바인더 용액을 제거하는 압착단계;
    과잉의 바인더 용액이 제거된 케나프 부직포를 마이크로파로 수분을 제거하는 건조단계; 및
    건조된 케나프 부직포를 고온 프레스와 냉각 프레스로 순차적으로 압착 및 냉각하는 압착/냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 케나프 보드의 제조방법.
  6. 청구항 5의 방법에 따른 준불연 케나프 보드를 준비하는 단계; 및
    상기 준불연 케나프 보드의 일면 또는 두층으로 구성되는 준불연 케나프 보드의 내부에 우레탄 폼을 게재하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케나프 보드/우레탄 복합패널의 제조방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021079363A1 (en) * 2019-10-23 2021-04-29 Kenaf Ventures Ltd Building materials and methods of manufacturing same
KR102219220B1 (ko) * 2020-10-21 2021-02-23 박서경 케나프 부직포를 이용한 준불연 흡음 패널 및 이의 제조 방법
KR102703522B1 (ko) 2022-03-31 2024-09-09 박서경 준불연 흡음 패널 및 이의 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002080257A (ja) 2000-06-21 2002-03-19 Matsushita Electric Works Ltd ケナフ繊維強化セメント板
JP2006082467A (ja) 2004-09-17 2006-03-30 Toyota Boshoku Corp 繊維成形体の製造方法
JP2011000709A (ja) 2009-06-16 2011-01-06 Hidetomo Sekikawa 難燃性ないし不燃性ボードおよびその製造方法
KR101353912B1 (ko) 2013-08-20 2014-01-23 주식회사네이처시스 천연 마섬유 난연성 보드 제조용 함침 장치
KR101754907B1 (ko) 2016-06-10 2017-07-06 김진규 기능성 셀룰로오스 복합 섬유판 및 이의 제조방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2659521B2 (ja) * 1995-02-01 1997-09-30 株式会社藤増綜合化学研究所 難燃性ボード用組成物
KR101216549B1 (ko) * 2010-08-03 2012-12-31 김기태 단열재와 섬유시트가 결합된 복합단열패널 및 그 복합단열패널을 이용한 외단열 시공 방법
KR20110003450A (ko) 2010-12-16 2011-01-12 김대석 케나프 면사를 이용한 친환경식생매트
KR101266981B1 (ko) 2011-09-09 2013-05-30 강진희 자동차 내장재 소재인 케나프의 발수처리 방법 및 그에 의하여 제조된 자동차 내장재인 케나프 소재
KR20130032766A (ko) * 2011-09-23 2013-04-02 주식회사 부광산업 불연 세라믹 패널 및 그 제조 방법
KR101410263B1 (ko) 2012-05-10 2014-06-20 (주)신화아이엠 케나프 부직포로 이루어진 마스크 시트

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002080257A (ja) 2000-06-21 2002-03-19 Matsushita Electric Works Ltd ケナフ繊維強化セメント板
JP2006082467A (ja) 2004-09-17 2006-03-30 Toyota Boshoku Corp 繊維成形体の製造方法
JP2011000709A (ja) 2009-06-16 2011-01-06 Hidetomo Sekikawa 難燃性ないし不燃性ボードおよびその製造方法
KR101353912B1 (ko) 2013-08-20 2014-01-23 주식회사네이처시스 천연 마섬유 난연성 보드 제조용 함침 장치
KR101754907B1 (ko) 2016-06-10 2017-07-06 김진규 기능성 셀룰로오스 복합 섬유판 및 이의 제조방법

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