KR20190030148A

KR20190030148A - 불연성 코팅층이 형성된 건축용 판넬 및 불연성 코팅층 형성 방법

Info

Publication number: KR20190030148A
Application number: KR1020180020690A
Authority: KR
Inventors: 변무원
Original assignee: 변무원
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-03-21

Abstract

본 발명에 따른 각종 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법은 기재(substrate) 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시키고, 상기 접착된 유리섬유 직물에 물유리와 결합하여 경화시키기 위한 경화제 조성물을 도포하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물은 50∼90 중량%의 물유리와 10∼50 중량%의 팽창흑연으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 물유리로는 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 또는 리튬실리케이트가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 팽창흑연은 탄소 성분이 95% 이상이고, 입자크기가 60∼300메쉬이며, 250∼400 ℃에서 250∼350배의 발포배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 사용되는 유리섬유 직물은 평직으로 제직된 직물 또는 부직포가 모두 사용 가능하며, 10∼1,000 g/m²의 단위중량과 0.01∼1.0 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 경화제 조성물은 물유리와 결합하여 경화시키기 위하여 유리섬유 직물 위에 도포하는 조성물로, 실란 화합물 100 중량부에 초산 0.3∼3.0 중량부 및 물 20∼60 중량부로 이루어진 것이 바람직하게 사용될 수 있다.

Description

불연성 코팅층이 형성된 건축용 판넬 및 불연성 코팅층 형성 방법{Panels Formed with Nonflammable Coated Layer for Buildings and Method of Forming Nonflammable Coated Layer on Panels}

본 발명은 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼(polyethylene expanded form), 각종 단열재 등과 같은 건축자재에 불연성 또는 난연성을 부여하기 위한 불연성 코팅층 형성 방법 및 불연성 코팅층이 형성된 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼, 각종 단열재 등과 같은 각종 건축자재에 관한 것이다.

목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, 합성수지 발포폼(expanded form), 단열재 등과 같은 건축자재들은 항상 화재의 위험에 노출되어 있기 때문에 불연성 제품을 제조하고자 하는 노력이 계속되어 왔다. 특히 최근에는 각종 건물을 비롯하여 아파트에서 발생하는 대형 화재에 대비하기 위하여 정부 차원의 각종 법적 규제가 시행되고 있다. 우리나라에서도 건축법과 그 시행령 및 시행규칙에서 건축용 내장재 및 외장재에 대해 불연 자재를 사용하도록 의무화하고 있다.

가연성 건축자재들에 불연성 또는 난연성을 부여하기 위한 방법 중의 하나로 물유리(water glass)를 이용한 방법이 있다. 물유리는 무기물로서 실란 화합물과 같은 다른 무기물을 혼합하여 가연성 자재에 불연성 또는 난연성을 부여하고자 하는 연구가 계속되어 왔다.

물유리는 가용성 규산염(soluble silicates)으로, 실리카(SiO₂)와 알칼리금속산화물(M₂O)이 다양한 몰 비(molar ratio)로 결합된 화합물이다. 물유리는 가장 오래되고 친근한 무기질화합물 중의 하나로서, 일반적으로 구조 내에 물을 함유하고 있어서 M₂O-nSiO₂-xH₂O의 분자식으로 표현되며, 물에 용해되기 때문에 ‘물유리’라고 부른다. 알칼리금속(M)의 종류에 따라 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 리튬실리케이트가 있다. 규산나트륨은 규사(SiO₂)에 Na₂CO₃를 혼합하고, 규산칼륨은 규사(SiO₂)에 K₂CO₃을 혼합하여, 이들 혼합물을 1,100∼1,200 ℃에서 용융시킴으로써 제조한다. 이렇게 만들어진 유리는 고온고압 하에서 물에 녹아 투명하고 점성이 있는 액체가 된다.

물유리는 실리카 대 알칼리금속의 몰 비와 용액의 농도에 따라 다양한 특성을 나타내며 다양한 용도로 사용된다. 접착 및 결합, 분산, 완충작용, 필름형성, 내부식성 등의 장점뿐만 아니라, 환경적 안전성과 강하고 견고한 결합력, 사용취급상의 용이성, 내열성, 및 난연성을 갖는 물유리는 가치 있는 독특한 재료로 주목을 받고 있다.

물유리는 수용액 중의 규산염이 SiO₄ ⁴ ^-의 강력한 음전하를 생성시켜 금속산화물 표면에 쉽게 흡수된다. 이러한 표면 흡착작용은 응집방지 및 분산에 효과가 좋아 세제산업, 제지산업, 세라믹산업 등에 활용되고 있다. 규산염에서 물을 제거하면 점차적으로 끈적거리고 점성이 높아지고 표면에는 쉽게 필름이 형성된다. 그러나 이 필름은 물에 다시 녹는 결점이 있다. 물유리의 내수성을 향상시키기 위해서는 몰 비가 높은 규산염을 선택하고, 코팅후에 열 건조나 화학적 경화를 할 필요가 있다.

대한민국특허 제873652호에는 발포 스티로폼 입자의 난연 처리를 위한 난연화 도포제가 개시되는데, 이 난연화 도포제는 (a) 물유리, (b) 피막박리방지 성분, (c) 연기억제 성분, (d) 비등유(boiled oil)에 분산된 실리콘유(silicone oil)를 포함하는 오일 성분, (e) 유독가스억제 성분, (f) 단열재 성분, 및 (g) 실란접착제 성분을 포함한다. 이 난연화 도포제는 피막박리 방지 성분을 포함하고 있어서, 이 난연화 도포제로 난연 처리된 발포 스티로폼 입자는 성형시 피막이 박리되지 않고, 발화가 늦춰져서 연소확대를 막아주는 효과를 갖는다.

본 발명자도 물유리, 실란 화합물, 붕산 화합물, 또는 인산 화합물에 물을 함유시킨 기능성 도료 조성물을 제조하여 특허출원 제2009-128850호로 출원한 바 있다. 이 기능성 도료 조성물은 우수한 내수성, 내오염성 및 난연성을 갖는 것으로 나타났다. 본 발명자는 또한 물유리, 붕사, 및 물을 포함하는 도료조성물을 개발하여 특허출원 제2010-86514호로 출원한 바 있다. 이 도료조성물은 내수성, 내오염성 및 난연성을 가지면서 도막에 광택을 부여하고, 표면 경도를 향상시켜 도막의 긁힘을 방지할 수 있는 것으로 나타났다.

대한민국특허공개 제2015-65726호에는 a) SiO₂ 대 M₂O의 몰 비가 3:2 이상 7:1 이하이고, M은 알칼리 금속 및/또는 4급 암모늄 화합물에서 선택되는 물유리, 및 b) 유기실란으로 구성되는 알칼리성 조성물을 개시한다.

물유리 자체는 불연성을 갖지만 물에 녹는 수용성이기 때문에 불연성이나 난연성의 목적으로 사용할 수 없다. 예를 들어, 목재나 합판에 불연성을 부여하기 위하여 물유리로 코팅을 하더라도, 그 코팅층이 대기 중의 수분을 흡수하여 용해되어 흘러내리게 된다. 코팅층이 흘러내리면 불연성은 기대할 수 없다. 따라서 물유리에 실란 화합물을 혼합하여 불연성을 부여하고자 하는 많은 시도가 있어 왔다. 그러나 물유리에 실란 화합물을 혼합한 혼합물은 물에 대한 용해성은 어느 정도 극복하였으나, 백화현상이 발생하여 코팅층이 박리되는 결점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 불연성을 갖도록 건축자재 표면에 코팅막을 형성하는 새로운 방법을 개발하여 특허출원 제2017-117020호로 출원한 바 있다. 상기 특허출원의 방법은 소재 표면에 물유리를 도포하여 물유리 코팅층을 형성하고, 상기 물유리 코팅층을 건조시키고, 그리고 상기 건조된 물유리 코팅층 위에 실란 혼합물 용액을 도포하는 단계로 이루어지지만, 이들 공정을 실행하는데 많은 문제가 뒤따르고 있다.

따라서, 본 발명자는 연구를 거듭한 결과 새로운 구성의 불연성 코팅층을 기재에 형성시킨 건축용 판넬 및 그 불연성 코팅층을 형성하는 새로운 방법을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 각종 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 불연성 코팅층이 형성된 각종 건축 자재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 물유리 코팅층이 대기 중의 수분을 흡수하여 용해되는 종래의 각종 건축 자재의 문제점을 해결할 수 있는 불연성 코팅층이 형성된 각종 건축 자재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 물유리 코팅층이 백화현상으로 인하여 박리되는 종래의 각종 건축 자재의 문제점을 해결할 수 있는 불연성 코팅층이 형성된 각종 건축 자재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 각종 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법은 기재(substrate) 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시키고, 상기 접착된 유리섬유 직물에 물유리와 결합하여 경화시키기 위한 경화제 조성물을 도포하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물은 50∼90 중량%의 물유리와 10∼50 중량%의 팽창흑연으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 물유리로는 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 또는 리튬실리케이트가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 팽창흑연(expandable graphite)은 탄소 성분이 95% 이상이고, 입자크기가 60∼300메쉬이며, 250∼400 ℃에서 250∼350배의 발포배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 사용되는 유리섬유 직물은 평직으로 제직된 직물 또는 부직포가 모두 사용 가능하며, 10∼1,000 g/m²의 단위중량과 0.01∼1.0 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 경화제 조성물은 물유리와 결합하여 경화시키기 위하여 유리섬유 직물 위에 도포하는 조성물로, 실란 화합물 100 중량부에 초산 0.3∼3.0 중량부 및 물 20∼60 중량부로 이루어진 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직한 실란 화합물로는 글리시독시프로필트리메톡시실란(CH₂(O)CHCH₂OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 메틸트리메톡시실란(CH₃-Si-(OCH₃)₃), 테트라에톡시실란(Si-(OC₂H₅)₄), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(H₂C=CH(CH₃)C(O)OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 및 비닐트리메톡시실란(H₂C=CH-Si-(OCH₃)₃)이 있다. 메틸트리메톡시실란이 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실란 화합물은 모두 산성이다.

상기 경화제 조성물은 실란 화합물, 초산, 및 물을 혼합하여 약 3시간에 걸쳐 교반하면서 상온으로 냉각하여 제조한다. 이들은 발열반응이기 때문에 교반 후에 상온으로 충분히 냉각시켜 사용하는 것이 바람직하다. 상기 경화제 조성물은 페인트의 일반적인 첨가제로 사용되는 분산제, 소포제, 레벨링제(levelling agent) 등이 소량 부가될 수 있다.

경화제 조성물을 유리섬유 직물 위에 도포하는 방법은 스프레이(spray), 브러쉬 코팅(brush coating), 롤러 코팅, 또는 침지 코팅과 같은 종래의 코팅 방법이 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 경화제 조성물에는 알카리성 실란 화합물이 더 부가될 수 있다. 알카리성 실란 화합물로는 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(H₂NC₂H₄HNC₃H₆-Si-(OCH₃)₃)이 있다. 이 알카리성 실란 화합물을 사용하는 경우에는 알카리성 실란 화합물 100 중량부에 물 50∼1,000 중량부를 혼합하여 사용한다. 이 혼합반응도 발열반응이기 때문에 교반 후에 상온으로 충분히 냉각시켜 사용하는 것이 바람직하다. 알카리성 실란 혼합물은 상기 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 1∼10 중량부 범위 내에서 부가하는 것이 바람직하다. 경화제 조성물 100 중량부당 알카리성 실란 혼합물을 10 중량부 이상으로 부가하면 짧은 시간, 약 20분 내에 경화되어 도포작업이 불가능할 수 있다.

산성의 경화제 조성물에 알카리성 실란 혼합물을 부가하면, 알카리성 실란 혼합물이 경화제로서의 역할을 하여 표면경도가 높아져서 더 견고한 고팅막을 생성할 수 있다. 산성의 실란 혼합물인 경화제 조성물은 pH가 3.0∼5.0 범위이고, 알카리성 실란 혼합물은 pH가 11∼13 범위로서, 이들이 서로 중화되면서 코팅막을 형성하는 것으로 이해된다.

기재에 접착된 유리섬유 직물 위에 경화제 조성물을 도포한 후, 건조시켜 견고한 불연성 코팅층을 형성시킨다. 건조가 완료된 불연성 제품은 상온에서 5∼7일간 숙성시킨 후 출하하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 불연성 코팅층은 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼(expanded form), 단열재 등과 같은 모든 기재에 적용될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 물유리 코팅층이 대기 중의 수분을 흡수하여 용해되는 종래의 각종 건축 자재의 문제점을 해결할 수 있고, 물유리 코팅층이 백화현상으로 인하여 박리되는 종래의 각종 건축 자재의 문제점을 해결할 수 있는 불연성 코팅층이 형성된 각종 건축 자재 및 그 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 불연성 코팅층(40)이 형성된 기재(100)의 단면을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 불연성 코팅층(40)에 화염을 노출시켜 화재 상황에서의 불연성 코팅층(40)이 형성된 기재(100)의 단면을 도시하는 개략적인 단면도이다.

본 발명은 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼, 단열재 등과 같은 건축자재에 불연성 또는 난연성을 부여하기 위한 불연성 코팅층 형성 방법 및 불연성 코팅층이 형성된 각종 건축자재에 관한 것이다.

본 발명에 따른 각종 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법은 기재(substrate) 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시키고, 상기 접착된 유리섬유 직물에 물유리와 결합하여 경화시키기 위한 경화제 조성물을 도포하는 단계로 이루어진다.

상기 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물은 50∼90 중량%의 물유리와 10∼50 중량%의 팽창흑연으로 구성되는 것이 바람직하다. 물유리로는 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 또는 리튬실리케이트가 바람직하게 사용될 수 있다. 팽창흑연(expandable graphite)은 탄소 성분이 95% 이상이고, 입자크기가 60∼300메쉬이며, 250∼400 ℃에서 250∼350배의 발포배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다. 물유리와 팽창흑연은 기존에 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수 있다.

목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼, 각종 단열재 등과 같은 건축자재 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시킨다. 기재 표면에 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로써 유리섬유 직물을 접착시키는 방법은 다양하게 실시될 수 있다. 예를 들어, 이미 생산된 각종 기재의 표면에 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물을 도포하고 그 위에 유리섬유 직물을 접착시킬 수 있다. 또한 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물을 기재 표면에 도포하면서 동시에 그 위에 유리섬유 직물을 접착시킬 수도 있다. 또한 각종 기재를 생산하는 공정에서 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물을 기재 표면에 도포하는 장치와 유리섬유 직물을 일정한 속도로 공급하는 장치를 설치하여 기재 표면에 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로써 유리섬유 직물을 접착시킬 수 있다. 기재는 어느 한쪽 표면에 또는 필요한 경우 기재의 양면에 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로써 유리섬유 직물을 접착시킬 수 있다. 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물을 기재 위에 도포하는 방법은 스프레이, 브러쉬 코팅, 롤러 코팅, 또는 침지 코팅과 같은 종래의 코팅 방법이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 방법들은 모두 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

상기 기재에 접착된 유리섬유 직물에 물유리와 결합하여 경화시키기 위한 경화제 조성물을 도포한다.

상기 경화제 조성물은 물유리와 결합하여 경화시키기 위하여 유리섬유 직물 위에 도포하는 조성물로, 실란 화합물 100 중량부에 초산 0.3∼3.0 중량부 및 물 20∼60 중량부로 이루어진 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 바람직한 실란 화합물로는 글리시독시프로필트리메톡시실란(CH₂(O)CHCH₂OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 메틸트리메톡시실란(CH₃-Si-(OCH₃)₃), 테트라에톡시실란(Si-(OC₂H₅)₄), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(H₂C=CH(CH₃)C(O)OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 및 비닐트리메톡시실란(H₂C=CH-Si-(OCH₃)₃)이 있다. 메틸트리메톡시실란이 가장 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실란 화합물은 모두 산성이다. 초산 대신에 황산이나 염산도 사용할 수 있다.

상기 경화제 조성물은 실란 화합물, 초산, 및 물을 혼합하여 약 3시간에 걸쳐 교반하면서 상온으로 냉각하여 제조한다. 이들은 발열반응이기 때문에 교반 후에 상온으로 충분히 냉각시켜 사용하는 것이 바람직하다. 상기 경화제 조성물은 페인트의 일반적인 첨가제로 사용되는 분산제, 소포제, 레벨링제 등이 소량 부가될 수 있다.

경화제 조성물을 유리섬유 직물 위에 도포하는 방법은 스프레이, 브러쉬 코팅, 롤러 코팅, 또는 침지 코팅과 같은 종래의 코팅 방법이 바람직하게 사용될 수 있고, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명에 따른 불연성 코팅층은 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼, 각종 단열재 등과 같은 모든 기재에 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 불연성 코팅층이 형성된 기재는 도 1과 같은 단면을 갖는다. 도 1은 불연성 코팅층(40)이 형성된 기재(100)의 단면을 도시하는 개략적인 확대 단면도이다. 기재(100) 위에 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물을 도포한 접착층(10)이 형성되고, 그 위에 유리섬유 직물(20)이 접착된다. 유리섬유 직물(20)의 섬유 사이에는 물유리와 팽창흑연이 스며들어 침투하게 된다. 유리섬유 직물(20) 위에는 경화제 조성물을 도포하여 이 경화제 조성물과 물유리가 결합하여 방수 결합층(30)을 형성한다. 접착층(10), 유리섬유 직물(20) 및 방수 결합층(30)은 경화하여 불연성 코팅층(40)을 형성한다.

도 2는 도 1의 불연성 코팅층(40)에 화염을 노출시켜 화재 상황에서의 불연성 코팅층(40)이 형성된 기재(100)의 단면을 도시하는 개략적인 확대 단면도이다. 실제의 화재 상황과 같이, 불연성 코팅층(40)에 화염을 장시간 노출시키면, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지한다. 그러나, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 팽창되기 시작한다. 팽창된 흑연층은 일종의 단열층을 형성하게 된다. 팽창흑연에 의하여 단열층이 형성되기 때문에 열이 기재(100)로 이동하지 못하게 된다. 따라서 불연성 코팅층(40)에 화재시와 같이 화염을 장시간 노출시키더라도 화염은 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)에 의하여 차단되고, 열은 팽창된 흑연층에 의하여 차단된다. 그 결과, 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, PE 발포폼, 단열재 등과 같은 기재(100)는 화재로부터 안전하게 보호되어 연소되지 않는다.

상기 경화제 조성물과 알카리성 실란 혼합물 용액은 무색투명하고, 형성된 코팅층도 또한 무색투명하다. 따라서, 색상을 갖는 페인트와 같이, 특정의 색상을 나타내고자 하는 경우에는 안료를 더 첨가할 수 있다. 흰색의 코팅층을 형성하고자 하는 경우에는, 상기 혼합물 용액에 산화티탄(TiO₂)을 더 첨가한다. 색상에 따라, 산화철, 실리카 흄과 같은 안료가 사용될 수 있다. 안료는 경화제 100 중량부에 대하여 20∼60 중량부로 부가하는 것이 바람직하다. 페인트의 일반적인 첨가제로 분산제, 소포제, 레벨링제 등이 소량 부가될 수 있다. 이들 첨가제의 부가량은 전체 조성물 대비 1.0 중량% 이내이며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

물유리 코팅층과 실란 코팅층의 2중 구조로 형성된 물유리와 실란이 견고하게 결합하여 비수용성의 견고한 코팅층을 형성한다. 이러한 비수용성의 견고한 코팅층으로 인하여 대기 중의 수분을 흡수하여 용해되는 수용성을 방지하고 물유리 코팅층이 실란 코팅층과 분리되는 백화현상도 동시에 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 구체예에서는, 유리섬유 직물(20)이 두 겹 또는 세 겹으로 접착될 수 있다. 기재(100)에 접착된 제1 유리섬유 직물(20) 위에 다시 물유리와 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 도포하고, 그 위에 제2 유리섬유 직물(도시되지 않음)을 접착한다. 제2 유리섬유 직물 위에 경화제 조성물을 도포하여 이 경화제 조성물과 물유리가 결합하여 방수 결합층(30)을 형성한다. 세 겹의 유리섬유 직물을 접착하는 경우에도, 제2 유리섬유 직물의 접착과 동일한 방법으로 접착한다.

두 겹의 유리섬유 직물을 접착한 경우에는, 화재시와 같이 불연성 코팅층(40)에 화염을 장시간 노출시킬 때, 기재(100)와 제1 유리섬유 직물 사이의 접착층(10)에서 팽창 흑연이 팽창되어 단열층을 형성하고, 제1 유리섬유 직물과 제2 유리섬유 직물 사이의 접착층에서 팽창 흑연이 팽창되어 제2의 단열층을 형성한다. 따라서, 이 경우, 두 개의 팽창 흑연 단열층으로 인하여 그만큼 열을 차단하여 불연성을 증가시킨다. 통상은 한 겹의 유리섬유 직물만으로 충분한 불연성을 나타내지만, 두 겹의 유리섬유 직물을 부착하여 불연성을 더 향상시킬 수도 있다. 고도의 불연성이 요구되는 경우에 세 겹의 유리섬유 직물을 부착할 수도 있다.

본 발명에 따른 불연성 코팅층 형성 방법은 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, 합성수지 발포폼, 단열재 등과 같은 불연성을 필요로 하는 모든 소재에 적용될 수 있다. 그 외에도 사무실 칸막이를 비롯하여 가구자재 또는 자동차 등의 내장재도 모두 가능하다. 불연성 코팅층은 소재의 한면 또는 양면에 형성된다. 물론 한옥 건축물의 기둥과 같이 4면을 갖는 소재는 4면 모두에 불연성 코팅층을 형성할 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 예시적인 목적으로 설명될 뿐, 본 발명의 보호범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

실시예

실시예 1

8.5Tx1220x2440 규격의 합판을 기재로 하여 한쪽 표면에 66 중량%의 물유리와 34 중량%의 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 코팅 롤러를 이용하여 도포하였다. 물유리로는 규산나트륨(규산소다)을 사용하였고, 팽창흑연으로는 탄소 성분이 95% 이상이고, 입자크기가 80메쉬이며, 300 ℃에서 300배의 발포배율을 갖는 것을 사용하였다. 상기 도포된 기재 표면에 유리섬유 직물을 접착시켰다. 유리섬유 직물로는 평직으로 제직된 직물로 150 g/m²의 단위중량과 0.3 mm의 두께를 갖는 것을 사용하였다. 상기 접착된 유리섬유 직물 위에 경화제 조성물을 코팅 롤러를 이용하여 도포하였다. 경화제 조성물은 실란 화합물 100 중량부에 초산 0.5 중량부 및 물 35 중량부를 부가하여 약 3시간에 걸쳐 교반하면서 상온으로 냉각하여 제조한 것을 사용하였다. 실란 화합물로는 메틸트리메톡시실란(CH₃-Si-(OCH₃)₃)을 사용하였다. 메틸트리메톡시실란은 다우 코닝사의 XIAMETER(등록상표) OFS-6070 실란을 사용하였다.

상기 기재에 형성된 불연성 코팅층을 상온에서 건조시킨 후, 3일간 숙성시켰다. 이 실시예에서 제조된 불연성 합판에 대해 KS F 2271에 따라 불연성을 시험하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지하였지만, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 팽창되어 두께가 약 7∼8 mm 정도로 팽창된 흑연층을 형성하였다.

실시예 2

물유리로 규산칼륨을 사용하고, 메틸트리메톡시실란 대신에 비닐트리메톡시실란(H₂C=CH-Si-(OCH₃)₃)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 비닐트리메톡시실란은 다우 코닝사의 XIAMETER(등록상표) OFS-6300 실란을 사용하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

실시예 3

실시예 1에서 상기 경화제 조성물에 알카리성의 실란 혼합물 용액을 더 부가하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 알카리성의 실란 혼합물 용액은 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(H₂NC₂H₄HNC₃H₆-Si-(OCH₃)₃) 100 g과 물 100 g을 혼합하여 제조하였다. 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란으로는 다우 코닝사의 XIAMETER(등록상표) OFS-6020 실란을 사용하였다. 상기 알카리성의 실란 혼합물 용액은 상기 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 3 중량부로 부가하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지하였지만, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 팽창되어 두께가 약 6∼7 mm 정도로 팽창된 흑연층을 형성하였다.

실시예 4

90 중량%의 물유리와 10 중량%의 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지하였지만, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 팽창되어 두께가 약 5∼6 mm 정도로 팽창된 흑연층을 형성하였다.

실시예 5

60 중량%의 물유리와 40 중량%의 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지하였지만, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 팽창되어 두께가 약 10∼12 mm 정도로 팽창된 흑연층을 형성하였다.

비교실시예 1

95 중량%의 물유리와 5 중량%의 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지하였지만, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 약간 팽창되어 두께가 약 2∼3 mm 정도로 팽창된 흑연층을 형성하였다.

비교실시예 2

50 중량%의 물유리와 50 중량%의 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성도 양호하였고, 백화현상도 발생하지 않았다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 도 2와 같이 불연성인 방수 결합층(30)과 유리섬유 직물(20)은 그 형태를 그대로 유지하였지만, 접착층(10)은 그 내부에 함유된 팽창 흑연이 약간 팽창되어 두께가 약 12∼13 mm 정도로 팽창된 흑연층을 형성하였다. 더 이상 팽창된 흑연층이 증가하지 않았다. 즉 50 중량% 이상의 팽창흑연을 부가하는 것은 불필요하다고 판단된다.

비교실시예 3

유리섬유 직물을 부착하지 않고, 물유리와 팽창흑연으로 이루어진 조성물을 도포한 후 경화제 조성물을 도포하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 시험결과 불연 2급에 해당하는 것으로 평가되었다. 내수성과 내오염성이 불량한 것으로 나타나고 백화현상도 발생하였다.

기재의 불연성 코팅층에 화염을 1시간 정도 노출시킨 결과, 팽창흑연이 발포되면서 불꽃과 함께 외부로 비산되었다. 불꽃과 함께 비산되는 팽창흑연은 화재의 위험성을 내포한다. 유리섬유 직물이 부착되면 발포된 팽창흑연이 외부로 비산하는 것을 방지하는 역할을 한다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

기재(substrate) 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시키고, 상기 접착된 유리섬유 직물에 물유리와 결합하여 경화시키기 위한 경화제 조성물을 도포하여 불연성 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제1항에 있어서, 상기 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물은 50∼90 중량%의 물유리와 10∼50 중량%의 팽창흑연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제1항에 있어서, 상기 물유리는 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 및 리튬실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, 상기 팽창흑연은 탄소 성분이 95% 이상이고, 입자크기가 60∼300메쉬이며, 250∼400 ℃에서 250∼350배의 발포배율을 가지며, 상기 유리섬유 직물은 평직으로 제직된 직물 또는 부직포로서 10∼1,000 g/m²의 단위중량과 0.01∼1.0 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제1항에 있어서, 상기 경화제 조성물은 물유리와 결합하여 경화시키기 위하여 유리섬유 직물 위에 도포하는 조성물로, 실란 화합물 100 중량부에 초산 0.3∼3.0 중량부 및 물 20∼60 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제4항에 있어서, 상기 실란 화합물은 글리시독시프로필트리메톡시실란(CH₂(O)CHCH₂OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 메틸트리메톡시실란(CH₃-Si-(OCH₃)₃), 테트라에톡시실란(Si-(OC₂H₅)₄), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(H₂C=CH(CH₃)C(O)OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 및 비닐트리메톡시실란(H₂C=CH-Si-(OCH₃)₃)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제4항에 있어서, 상기 경화제 조성물은 페인트의 일반적인 첨가제로 사용되는 분산제, 소포제 및 레벨링제(levelling agent)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제4항에 있어서, 상기 경화제 조성물은 알카리성 실란 화합물 100 중량부에 물 50∼1,000 중량부를 혼합한 알카리성 실란 혼합물은 상기 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 1∼10 중량부 범위 내에서 더 부가되는 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 상기 유리섬유 직물이 두 겹 또는 세 겹으로 접착되는 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, 또는 PE 발포폼인 것을 특징으로 하는 건축용 판넬.
기재(substrate) 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시키고; 그리고
상기 접착된 유리섬유 직물에 물유리와 결합하여 경화시키기 위한 경화제 조성물을 도포하는;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 기재 표면에 유리섬유 직물을 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물로 접착시키는 단계가,
기재 표면에 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물을 도포하고; 그리고
상기 도포된 기재에 유리섬유 직물을 접착하는;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 물유리와 팽창흑연을 혼합한 조성물은 50∼90 중량%의 물유리와 10∼50 중량%의 팽창흑연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 물유리는 규산나트륨(규산소다), 규산칼륨(규산가리), 및 리튬실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고, 상기 팽창흑연은 탄소 성분이 95% 이상이고, 입자크기가 60∼300메쉬이며, 250∼400 ℃에서 250∼350배의 발포배율을 가지며, 상기 유리섬유 직물은 평직으로 제직된 직물 또는 부직포로서 10∼1,000 g/m²의 단위중량과 0.01∼1.0 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 경화제 조성물은 물유리와 결합하여 경화시키기 위하여 유리섬유 직물 위에 도포하는 조성물로, 실란 화합물 100 중량부에 초산 0.3∼3.0 중량부 및 물 20∼60 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 실란 화합물은 글리시독시프로필트리메톡시실란(CH₂(O)CHCH₂OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 메틸트리메톡시실란(CH₃-Si-(OCH₃)₃), 테트라에톡시실란(Si-(OC₂H₅)₄), 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(H₂C=CH(CH₃)C(O)OC₃H₆-Si-(OCH₃)₃), 및 비닐트리메톡시실란(H₂C=CH-Si-(OCH₃)₃)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 경화제 조성물은 페인트의 일반적인 첨가제로 사용되는 분산제, 소포제 및 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 경화제 조성물은 알카리성 실란 화합물 100 중량부에 물 50∼1,000 중량부를 혼합한 알카리성 실란 혼합물은 상기 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 1∼10 중량부 범위 내에서 더 부가되는 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.
제10항 내지 제17항의 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 목재, 합판, 스티로폼, 우레탄폼, 또는 PE 발포폼인 것을 특징으로 하는 건축 자재에 불연성 코팅층을 형성하는 방법.