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문제 정의
- 또한 가열시 많은 연기와 유독가스의 발생이 단점으로 지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 단점을 해결하고자 마그네슘 판넬의 주성분인 목분을 펄라이트 무기질 미립자로 대체하여 물리적 특성과 내화성능 개선에 대한 연구를 진행하였다.
제안 방법
- 기존에 생산되는 마그네슘보드의 성분은 표에 나타낸 바와 같이 주성분이 목분과 MgO로 구성되어 있다. 따라서 본 연구에서는 충진제인 목분을 펄라이트와 수산화 알루미늄계 무기질 미립자로 일정부분 대체한 후 충진제를 포함한 고형분에 바인더용 혼합용액(아크릴계 에멀젼)과 유리섬유 메쉬를 적층시킨 다음 롤러나 가압프레스를 이용하여 제조하였으며, 사용목적에 따라소정의 두께와 크기를 갖는 판상체로 압축ㆍ성형하였다. 이때 압축ㆍ성형과정에서 충진물이 잘 분산될 수 있도록 금형에 진동을 가하였다.
- 제조 판넬 표면의 미세조직을 관찰하기 위하여 주사전자현미경 관찰을 행하였으며, 제조되어진 마그네슘보드의 기본 물성을 확인하기 위하여 측색도 시험, 흡수율, 굽힘 파괴하중 시험, 표면박리강도, 나사못 유지력 시험을 실시하였다. 또한 내화성능 향상 여부를 판단하기 위하여 간이내화시험과, 실험용 쥐를 이용하여 가스유해성 테스트를 실시하였다.
- 제조 판넬 표면의 미세조직을 관찰하기 위하여 주사전자현미경 관찰을 행하였으며, 제조되어진 마그네슘보드의 기본 물성을 확인하기 위하여 측색도 시험, 흡수율, 굽힘 파괴하중 시험, 표면박리강도, 나사못 유지력 시험을 실시하였다. 또한 내화성능 향상 여부를 판단하기 위하여 간이내화시험과, 실험용 쥐를 이용하여 가스유해성 테스트를 실시하였다.
- ① 측색도 시험 : 기존의 마그네슘보드와 개발제품의 상대 백색도 비교 시험으로 x-rite사의 SP62 모델을 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 0 중량%. Fe2O3 1.3～2.5 중량%, MnO 0.1～1.9 중량%, Na2O 0.05～8.0 중량%로 이루어진 군에서 선택한 제품을 사용하며, 그 입자의 크기는 0.01～0.05mm 인 것을 사용한다. 이러한 수산화알루미늄계 미립자를 사용하면 그림5와 표 3과 같이 제품의 가스유해성능이 향상됨을 알 수 있었다.
성능/효과
- 이러한 표면의 색상으로 인해 옅은 색의 색상 코팅시에 보드 표면 색상의 은폐와 코팅후의 표면 색상차이라는 문제를 일으킨다. 따라서 종래의 마그네슘보드 함량에 나타나 있는 목분의 일정량을 펄라이트와 수산화알루미늄계 무기질 미립자로 대체함으로써 장기적인 Yellowing 현상과 제조시에 나타나는 표면 색상을 그림 1과 같이 개선할 수 있었다. 그림 a)에서 관찰되는 바와 같이 개발 마그네슘 보드의 경우 기존의 마그네슘 보드에 비하여 Yellow 색상의 반대편에 위치하였으며 밝기 또한 더 밝게 측정되었다.
- 마그네슘보드는 경량보드란 말로도 사용할 수 있듯이 기존의 보드와 비교 하여 볼 때 자체 무게의 경량화라는 장점을 가지고 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 보드보다 더욱더 무게가 가벼운 마그네슘보드의 요구와 함께 기존 마그네슘보드에서 나타나는 Pin Hole에 대한 개선 요구도 함께 나타났다. 보드 자중의 경감은 건축물의 초고층화의 실현이라는 점에서 필요하며, Pin Hole의 개선은 외관개선과 제품의 수명 연장에도 관계가 있어, 장수명 주택 및 일반 건축물의 내ㆍ외장 부분에도 기여 할수 있다.
- 보드 자중의 경감은 건축물의 초고층화의 실현이라는 점에서 필요하며, Pin Hole의 개선은 외관개선과 제품의 수명 연장에도 관계가 있어, 장수명 주택 및 일반 건축물의 내ㆍ외장 부분에도 기여 할수 있다. 따라서 목분의 일정량을 펄라이트와 경량의 무기질 미립자를 사용함으로써 두께 6mm 보드 기준으로㎡당 15% 이상의 자중 경감을 가져 올 수 있었고, 위의 그림 2의 주사전자현미경 사진에서 볼 수 있는 바와 같이 Pin Hole의 크기 감소 및 발생 빈도를 줄일 수 있었다. 따라서 페인트나 기타 바름재 도포시 기존의 보드에 비하여 작업성이 더 우수할 것이라 사료되며, 또한 Pin Hole의 개선으로 인해 보드 표면에 바름재 도포시 하자 발생의 빈도를 줄일 수 있을 것이다.
- 따라서 목분의 일정량을 펄라이트와 경량의 무기질 미립자를 사용함으로써 두께 6mm 보드 기준으로㎡당 15% 이상의 자중 경감을 가져 올 수 있었고, 위의 그림 2의 주사전자현미경 사진에서 볼 수 있는 바와 같이 Pin Hole의 크기 감소 및 발생 빈도를 줄일 수 있었다. 따라서 페인트나 기타 바름재 도포시 기존의 보드에 비하여 작업성이 더 우수할 것이라 사료되며, 또한 Pin Hole의 개선으로 인해 보드 표면에 바름재 도포시 하자 발생의 빈도를 줄일 수 있을 것이다.
- 67% 적음을 알 수 있었다. 또한 표면 흡수율의 경우도 개발 마그네슘보드의 수치가 현격히 적음을 관찰 할 수 있다. 이러한 현상은 바인더로 첨가된 아크릴 에멀젼의 표면 피막 형성과 방수능이 우수한 수산화알루미늄 미립자의 복합적인 효과 때문인 것으로 사료된다.
- a)의 경우 각 보드 종류별 굽힙파괴하중을 나타낸 것이다. 그림에서 관찰되는 바와 같이 개발 마그네슘보드가 약 57kg으로 비교적 높은 굽힘파괴하중을 나타내었으며, K9형 보드가 가장 높은 수치의 굽힘파괴하중을 나타내었으나, 보드의 변형량은 가장 적은 수치를 나타내었다. 이는 비교적 강도는 좋은 편이나 취성이 강하여 약간의 충격에도 보드가 파괴될 수 있을 것으로 판단되어 취급시 주의를 요하는 제품이라 할 수 있다.
- 이는 K9형 보드의주성분인 목분과 펄라이트, MgCl2의 복합적 영향 때문인 것으로 사료된다. 석고보드는 가장 낮은 값을 나타내었으며, 개발 마그네슘 보드는 최고 약 30kg을 나타내었다. 나사못 유지력의 경우 시공 후 보드가 얼마나 시공면에잘 부착되어 있는가를 단적으로 나타내는 것으로 개발 마그네슘보드의 경우 석고보드에 대비하여 그 성능이 우수함을 알 수 있었다.
- b)는 보드의 전면부와 후면부의 최고온도 편차를 비교한 것이다. 그림에서 관찰되는 바와 같이 3mm 마그네슘보드가 가장 온도 편차가 적음을 알 수 있었으며, 석고보드에 비하여 6mm와 9mm 개선 마그네슘보드의 온도편차가 높음을 알 수 있었다. 위 두 가지 결과로 볼 때 6mm와 9mm의 마그네슘 보드가 9mm 석고보드와 비교하여 내열 성능과 단열성능이 월등히 우수함을 관찰 할 수 있었다.
- 그림에서 관찰되는 바와 같이 3mm 마그네슘보드가 가장 온도 편차가 적음을 알 수 있었으며, 석고보드에 비하여 6mm와 9mm 개선 마그네슘보드의 온도편차가 높음을 알 수 있었다. 위 두 가지 결과로 볼 때 6mm와 9mm의 마그네슘 보드가 9mm 석고보드와 비교하여 내열 성능과 단열성능이 월등히 우수함을 관찰 할 수 있었다.
- 따라서 기존의 마그네슘보드에 비하여 가스유해성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다. 이는 앞에서 언급한 바와같이 목분을 대체하여 무기질의 펄라이트와 수산화알루미늄계 미립자를 사용함으로써 화염 및 유독가스의 발생량을 줄일 수 있었기 때문이다.
- 05mm 인 것을 사용한다. 이러한 수산화알루미늄계 미립자를 사용하면 그림5와 표 3과 같이 제품의 가스유해성능이 향상됨을 알 수 있었다.
- 1) 목분의 일정량을 펄라이트와 이와 같은 계열의 수산화알루미늄계 무기질 미립자로 대체함으로써 장기적인 Yellowing 현상과 제조시에 나타나는 표면 색상을 개선할 수 있었다.
- 2) 목분의 일정량을 펄라이트 및 수산화알루미늄계의 무기질 미립자를 사용함으로써 Pin Hole의 크기감소 및 발생 빈도를 줄일 수 있다.
- 3) 바인더로 아크릴 에멀젼을 5% 첨가함에 따라 흡수량의 경우 개선 마그네슘보드가 기존 마그네슘보드에 비하여 약 66.67% 적음을 알 수 있었으며, 표면 흡수율의 경우도 개선 마그네슘보드의 수치가 현격히 적음을 관찰 할 수 있었다.
- 4) 개선 마그네슘보드의 경우 표준 비교 대상인 석고보드에 비하여 굽힘파괴하중의 경우 약 20% 향상되었음을알 수 있었으며, 부착강도와 나사못 인발특성도 향상되었음을 알 수 있었다.
- 5) 3mm 마그네슘보드가 전면부와 후면부의 온도 편차가 가장 적음을 알 수 있었으며, 석고보드에 비하여 6mm 와 9mm 마그네슘보드의 온도편차가 높음을 알 수 있었다. 또한 6mm와 9mm의 마그네슘보드가 9mm 석고보드와 비교하여 내열성능과 단열성능이 월등히 우수함을 관찰 할 수 있었다.
- 5) 3mm 마그네슘보드가 전면부와 후면부의 온도 편차가 가장 적음을 알 수 있었으며, 석고보드에 비하여 6mm 와 9mm 마그네슘보드의 온도편차가 높음을 알 수 있었다. 또한 6mm와 9mm의 마그네슘보드가 9mm 석고보드와 비교하여 내열성능과 단열성능이 월등히 우수함을 관찰 할 수 있었다.
- 6) 펄라이트와 수산화알루미늄계 무기질 미립자를 첨가한 개선 마그네슘 보드의 경우 기존의 마그네슘보드에 비하여 가스유해성이 크게 개선되었음을 알 수 있었다.
- 기존 보드의 경우 실험용 쥐의 행동정지시간이 약 600～880초 까지 다양하게 분포하고 있음을 알 수 있으며, 평균 747초의 행동정지시간을 나타내었다. 개선 마그네슘보드의 경우는 약 850～900초 까지 거의 균일하게 쥐의 행동정지시간이 분포하고 있음을 관찰할 수 있었으며, 평균 885초를 나타 었다.
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