JP2018538422A - 難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォーム - Google Patents

難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォーム Download PDF

Info

Publication number
JP2018538422A
JP2018538422A JP2018540359A JP2018540359A JP2018538422A JP 2018538422 A JP2018538422 A JP 2018538422A JP 2018540359 A JP2018540359 A JP 2018540359A JP 2018540359 A JP2018540359 A JP 2018540359A JP 2018538422 A JP2018538422 A JP 2018538422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flame retardant
particles
weight
styrofoam
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018540359A
Other languages
English (en)
Inventor
カン,ブンヒョン
ソ,キョンウォン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority claimed from PCT/KR2016/012937 external-priority patent/WO2017082651A1/ko
Publication of JP2018538422A publication Critical patent/JP2018538422A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066Use of inorganic compounding ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • C08J9/141Hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/224Surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228Forming foamed products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228Forming foamed products
    • C08J9/232Forming foamed products by sintering expandable particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228Forming foamed products
    • C08J9/236Forming foamed products using binding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/016Flame-proofing or flame-retarding additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/02Inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/02Inorganic materials
    • C09K21/04Inorganic materials containing phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/06Organic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00Fireproofing materials
    • C09K21/14Macromolecular materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/14Saturated hydrocarbons, e.g. butane; Unspecified hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2431/00Characterised by the use of copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, or carbonic acid, or of a haloformic acid
    • C08J2431/02Characterised by the use of omopolymers or copolymers of esters of monocarboxylic acids
    • C08J2431/04Homopolymers or copolymers of vinyl acetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2433/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2461/00Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C08J2461/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08J2461/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/003Additives being defined by their diameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本発明は、優れた難燃性または耐水性を有する難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォームに関する。

Description

本発明は、難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォームに関する。より詳しくは、優れた難燃性または耐水性を有する難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォームに関する。
スタイロフォーム(EPS、Expandable Polystyrene)は、多孔性材料で、断熱効果に優れ、軽くて成型が容易であるため、断熱材として広く使用されている。特にスタイロフォームを芯材とし、その両面に鉄板を重ねて当てた、所謂サンドイッチパネルは、軽く、断熱効果に優れ、速い施工が可能な上で、安価であるため、建築材料として広く使用されている。また建物の外壁にスタイロフォーム断熱材を重ねて当てて仕上げる外断熱外壁仕上げ工法(EIFS、Exterior Insulating and Finishing System)、所謂ドライヴィット(drivit)工法は、施工が容易かつ簡便で工事期間を短縮することができ、安価であるため、多世帯住宅や住宅商店複合建物に多く使用されている。
しかし、スタイロフォームは、可燃性物質であって、熱に非常に弱くて70℃が越えれば変形し、火災発生時に多量の有毒ガスを発生させ、構造が崩壊するという問題点を有している。特に垂直に設置されたスタイロフォームは焚きつけの役割を果たして火炎を拡散させる。
そこで、原料樹脂に添加されて難燃性を示すことができる難燃剤に対する研究が活発に行われている。現在、難燃剤としては、ハロゲン系が最も多く、非ハロゲン系としてはリン系と窒素系が多く使用されている。前記ハロゲン系難燃剤では、安価で 難燃効果が高い臭素化難燃剤が広く使用されており、スタイロフォームに適用される臭素化難燃剤としては、HBCD(hexabromocyclododecane)が最も多く使用されている。
しかし、前記臭素化難燃剤の一部は、かなり以前から発ガン性と肝毒性が知られて使用が中止されており、現在使用されている他の種類の臭素化難燃剤も子供の脳発達に良くない影響を与えるなど、有害性が明らかになって使用が中止される予定である。
このような臭素化難燃剤を代替するために、非ハロゲン系難燃剤として窒素系やリン系難燃剤などが開発されて適用されているが、臭素化難燃剤に比べて難燃性能が大きく落ちるか、価格が高いという限界がある。そこで、難燃性能に優れ、安全で安価な難燃剤の開発が要求されている。
本発明の目的は、優れた難燃性または耐水性を有する難燃粒子を提供することにある。
また、本発明の目的は、前記難燃粒子を製造する方法を提供するすることにある。
また、本発明の目的は、前記難燃粒子を利用した難燃スタイロフォームを提供するすることにある。
本明細書では、セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子を含有する乾燥ゲルを含み、29Si NMRスペクトルで−91ppm乃至−95ppmの化学シフトを有するピークを含む難燃粒子が提供される。
本明細書ではまた、セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子、20℃で粘度が100000cP未満である無機バインダーを含む難燃剤組成物を60℃乃至200℃の温度で熱処理する段階;および前記熱処理段階の結果物を粉砕する段階;を含む難燃粒子製造方法が提供される。
本明細書ではまた、ポリスチレン発泡粒子;および前記ポリスチレン発泡粒子上に形成され、前記難燃粒子を含む難燃層を含む難燃スタイロフォームが提供される。
以下、発明の具体的な実施形態による難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォームについてより詳細に説明する。
発明の一実施形態によれば、セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子を含有する乾燥ゲルを含み、29Si NMRスペクトルで−91ppm乃至−95ppmの化学シフトを有するピークを含む難燃粒子が提供され得る。
本発明者らは、前述した特定の難燃粒子を用いれば、特定の無機粒子を含むことによって優れた難燃性を実現することができ、粉砕を通じて粒子化されて接触面積が増加することによって、難燃効果が極大化できるという点を実験を通じて確認して発明を完成した。
具体的に、前記一実施形態の難燃粒子は、セノスフェア(Cenosphere)、フライアッシュ(Fly ash)、セラミックマイクロスフェア(Ceramic microsphere)、クリーンドアッシュ(Cleaned ash)およびアンバーンドカーボン(Unburned carbon)からなる群より選択された1種以上の無機粒子を含有する乾燥ゲルを含んでもよい。
前記無機粒子は、ナトリウム、シリコン、アルミニウム、鉄、カルシウムおよびマグネシウムからなる群より選択された1種以上の金属の酸化物を含んでもよい。つまり、前記無機粒子は、ナトリウム酸化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、鉄酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物またはこれらの2種以上の混合物を含んでもよい。
前記難燃粒子は、後述する無機粒子および無機バインダーに由来するものであって、前記無機粒子および無機バインダーを混合し、熱処理および粉砕段階を経て得られる。
前記乾燥ゲルは、2以上の無機粒子の架橋(共)重合体を含んでもよい。前記(共)重合体は、重合体と共重合体を全て含む意味で使用された。前記2以上のセラミック化合物の架橋方法の例が大きく限定されるのではないが、例えば、共有結合または分子間結合を通じて架橋を行ってもよい。
前記共有結合方式の例としては、炭素、シリコン、窒素、酸素、リンおよび硫黄からなる群より選択された1種以上の中心元素を含む多価作用基を媒介として形成される結合が挙げられる。前記多価作用基は、2つ以上の結合地点を含む作用基であって、結合地点が2個であれば2価、3個であれば3価作用基となる。
より具体的に、前記炭素、シリコン、窒素、酸素、リンおよび硫黄からなる群より選択された1種以上の中心元素を含む多価作用基の一つの結合地点は、いずれか一つの無機粒子に含まれているナトリウム、シリコン、アルミニウム、鉄、カルシウムおよびマグネシウムからなる群より選択された1種以上の金属と結合を形成し、他の結合地点は、他の無機粒子に含まれているナトリウム、シリコン、アルミニウム、鉄、カルシウムおよびマグネシウムからなる群より選択された1種以上の金属と結合を形成することができる。
前記炭素、シリコン、窒素、酸素、リンおよび硫黄からなる群より選択された1種以上を含む多価作用基のより具体的な例を挙げると、メチレン基、カーボニル基、エステル基、アミド基、エーテル基、アミノ基、アゾ基などが挙げられ、好ましくはエーテル基であってもよい。
前記炭素、シリコン、窒素、酸素、リンおよび硫黄からなる群より選択された1種以上を含む多価作用基は、追加的に添加される架橋剤により導入されるか、または無機粒子に含まれている作用基により導入されてもよい。
また、前記分子間結合の例としては、前記2以上の無機粒子間の水素結合、分散力などが挙げられる。
一方、前記難燃粒子は、29Si NMRスペクトルで−91ppm乃至−95ppm、または−92ppm乃至−93ppmの化学シフトを有するピークを含んでもよい。このような特定の化学シフト(chemical shift)ピークは、前記乾燥ゲルに含まれている無機粒子または前述した2以上の無機粒子の架橋(共)重合体により実現されると見られる。
前記ピーク(peak)は、横軸が化学シフトであり、縦軸がインテンシティ(intensity)である下記図6のような29Si NMRスペクトルにおいて、化学シフトに対するインテンシティの瞬間変化率が0になる地点であって、より具体的に、化学シフトが正の値に増加することによって化学シフトに対するインテンシティの瞬間変化率が正の値から負の値に変わる地点を意味する。
前記難燃粒子の最大直径は、0.01μm乃至1000μmであってもよい。このように前記難燃粒子が微細な直径を有することによって、体積が減少し、接触表面積が増加しながら、後述する難燃スタイロフォームの製造時に相対的に多量の難燃粒子を含ませ、向上した難燃効果を実現することができる。
前記難燃粒子の形態の例が大きく限定されるのではなく、下記図1に示すように、球形、楕円形、多面体形などが挙げられ、前記難燃粒子の断面は円形、楕円形、3乃至50の多角形であってもよい。
前記無機粒子の具体的な例としては、石炭材中のセノスフェア(Cenosphere)、フライアッシュ(Fly ash)、セラミックマイクロスフェア(Ceramic microsphere)、クリーンドアッシュ(Cleaned ash)、アンバーンドカーボン(Unburned carbon)またはこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
前記一実施形態の難燃粒子に含まれている乾燥ゲルは、無機粒子100重量部に対して1重量部乃至50重量部のチタニウムオキサイドをさらに含んでもよい。前記チタニウムオキサイドのより具体的な例としては、二酸化チタン(TiO)が挙げられ、前記チタニウムオキサイドは、光触媒として作用して無機粒子などに含有されているシリカ(SiO)成分と結合して粒子表面の耐久性を高めることができる。
また、前記一実施形態の難燃粒子に含まれている乾燥ゲルは、シロキサン系高分子をさらに含んでもよい。本発明者らは、前述した特定の難燃粒子を用いれば、セラミック系物質を含むことによって優れた難燃性を実現するだけでなく、シロキサン系高分子を含んで水分に対する耐水性を向上させることができ、粉砕を通じて粒子化されて接触面積が増加することによって、難燃および耐水効果が極大化することができる。
前記シロキサン系高分子は、主鎖にシロキサン結合が含まれている高分子を意味し、疎水性を示して、耐水性を向上させることができる。前記シロキサン系高分子の重量平均分子量が4000g/mol乃至10000g/mol、または5000g/mol乃至8000g/molであってもよい。
前記重量平均分子量は、GPC法により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。前記GPC法により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を測定する過程では、通常知られた分析装置と示差屈折検出器(Refractive Index Detector)などの検出器および分析用カラムを用いることができ、通常適用される温度条件、溶媒、流量(flow rate)を適用することができる。前記測定条件の具体的な例として、30℃の温度、クロロホルム溶媒(Chloroform)および1mL/minの流量(flow rate)が挙げられる。
具体的に、前記シロキサン系高分子は、ポリジメチルシロキサンを含んでもよい。前記ポリジメチルシロキサンは、主鎖としてポリシロキサン高分子を含み、分枝鎖としてシリコン原子に結合した2個のメチル基を含んでもよい。より具体的に前記ポリジメチルシロキサンは、下記の化学式1で表され得る。
前記化学式1で、nは1以上の整数である。
前記シロキサン系高分子は、20℃で測定した粘度(viscosity)が0.65cps乃至10000cps、または10cps乃至1000cps、または50cps乃至200cpsであってもよい。
前記乾燥ゲル内で前記シロキサン系高分子は、前記無機粒子と混合された状態で存在してもよい。これによって、前記難燃粒子は前記シロキサン系高分子により疎水性の性質を有することができるため、優れた耐水性を実現することができる。
前記難燃粒子は、無機フィラー、難燃助剤、疎水化剤、硬化剤、分散剤および架橋剤からなる群より選択された1種以上の添加剤をさらに含んでもよい。前記添加剤の具体的な例は大きく限定されず、例えば、前記無機フィラーとしては、硫酸アルミニウムなどを用いてもよい。前記硫酸アルミニウムは、無機バインダーのゲル化を促進し、アルミニウム成分含有量を高めることができる。前記硫酸アルミニウムは、水溶液状態で添加されてもよく、前記無機粒子100重量部に対して1重量部乃至20重量部の含有量で含まれてもよい。
前記難燃助剤としては、黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラック、活性炭素、ゼオライト膨張バーミキュライト、硅藻土、シリカエアロゲル、パーライト、銅、アルミニウム粉末などを用いてもよく、好ましくは炭素数増加および無機粒子の柔軟性増加の側面からカーボンブラックを用いてもよい。前記カーボンブラックは、前記無機粒子100重量部に対して1重量部乃至50重量部の含有量で含まれてもよい。
前記疎水化剤としては、リン酸カルシウムまたはリン酸カリウムなどを用いてもよく、前記疎水化剤は、前記無機粒子100重量部に対して1重量部乃至20重量部の含有量で含まれてもよい。
前記硬化剤としては、生石灰、消石灰、炭酸カルシウムなどを用いてもよく、前記分散剤としては、チタニウム(titanium)元素を含むチタニウム系分散剤が挙げられる。
一方、発明の他の実施形態によれば、セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子、20℃で粘度が100000cP未満である無機バインダーを含む難燃剤組成物を60℃乃至200℃の温度で熱処理する段階;および前記熱処理段階の結果物を粉砕する段階;を含む難燃粒子製造方法が提供され得る。
具体的に、前記難燃粒子製造方法は、セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子、20℃で粘度が100000cP未満である無機バインダーを含む難燃剤組成物を60℃乃至200℃の温度で熱処理する段階を含んでもよい。
前記難燃剤組成物は、20℃で粘度が100000cP未満、または100cP以上100000cP未満、または5000cP以上100000cP未満である無機バインダーを含んでもよい。前述のように、前記無機バインダーは難燃性を有しており、粘度を通じて無機粒子との配合容易性を確保することができる。
前記粘度は、流体の粘り程度を意味し、前記難燃剤組成物に含まれている無機バインダーは粘度が100000cP未満を満足することによって、前記無機粒子と無機バインダーの配合が容易になり得る。
前記無機バインダーの粘度が100000cP以上に過度に増加する場合、前記無機バインダーと無機粒子の配合が難しいため、難燃剤組成物の製造工程上不利になり得る。
前記無機バインダーは、液状ケイ酸ナトリウムを含んでもよい。前記液状ケイ酸ナトリウム(Sodium Silicate)は水ガラスとも呼ばれ、火をつけた時、膨らみながら難燃性を示すことができる。
前記液状ケイ酸ナトリウムは、下記数式1によるモル比が2.25以上、または2.25乃至4.50、または2.25乃至2.6であってもよい。
[数式1]
モル比={SiO(重量%)/NaO(重量%)×1.032}
前記液状ケイ酸ナトリウム(Sodium Silicate)は、例えば、前記二酸化ケイ素(SiO)を30重量%乃至40重量%、酸化ナトリウム(NaO)を10重量%乃至20重量%で含んでもよく、前記数式1により計算されるモル比は2.25以上を満足することができる。前記液状ケイ酸ナトリウムは前記モル比によりKS規格1種乃至4種に分類されてもよく、前記モル比2.25以上を満足する液状ケイ酸ナトリウムはKS規格1種を除いた2種乃至4種に該当する。
前記数式1により計算されるモル比が2.25未満に減少する場合、前記無機バインダーの粘度が増加することによって、前記無機バインダーと無機粒子の配合が難しいため、難燃剤組成物の製造工程上不利になり得る。
また、前記難燃剤組成物は、無機粒子を含んでもよい。前記無機粒子は、難燃剤組成物内で前記無機バインダーと混合された状態で、前記無機バインダーと結合力を通じて前記無機バインダーが耐水性を有するように作ることができる。
前記無機粒子は、ナトリウム、シリコン、アルミニウム、鉄、カルシウムおよびマグネシウムからなる群より選択された1種以上の金属の酸化物を含んでもよい。つまり、前記無機粒子は、ナトリウム酸化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、鉄酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物またはこれらの2種以上の混合物を含んでもよい。
前記無機粒子の具体的な例としては、セノスフェア(Cenosphere)、フライアッシュ(Fly ash)、セラミックマイクロスフェア(Ceramic microsphere)、クリーンドアッシュ(Cleaned ash)、アンバーンドカーボン(Unburned carbon)またはこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
特に、前記セノスフェアは、窒素ガスまたは炭酸ガスを含むコア(core)およびシリカまたはアルミナを含むシェル(shell)を含むコア−シェル構造を有してもよい。これによって、前記セノスフェア粒子は前記シリカまたはアルミナのようなセラミック物質で外部表面が露出されており、前記無機バインダーとの混和性に優れ、前記無機バインダーとの結合力にも非常に強い。前記セノスフェアは、石炭の燃焼過程で生成される球形の粒子であって、前記セノスフェアは100mesh乃至1000mesh、または500mesh乃至1000meshの直径を有してもよい。
前記セノスフェア粒子の平均直径は100mesh乃至400meshであり、粉砕工程を通じて、500mesh乃至1000mesh直径を有するセノスフェア粒子を製造することができる。前記セノスフェア粒子の直径が500mesh乃至1000meshに小さくなるようになれば、前記難燃剤組成物内で前記セノスフェア粒子の含有量を増やすことができるため、より優れた難燃性を確保することができる。
前記セノスフェアは、二酸化ケイ素(SiO)を40乃至70重量%、酸化アルミニウム(Al)を10乃至50重量%、酸化鉄(Fe)を0.1乃至10重量%、酸化カルシウム(CaO)を0.1乃至10重量%、酸化マグネシウム(MgO)を0.1乃至10重量%で含む多孔性無機物であって、内部に窒素ガスなどが含まれている中空を形成することによって、0.5乃至1.0の比重を有してもよい。そして、前記セノスフェアは低廉に求めることができ、産業廃棄物をリサイクルするものであるため、前記難燃剤組成物の製造は環境にやさしく、既存の非ハロゲン系難燃剤に比べて安価で経済性を確保することができる。
前記難燃剤組成物は、無機粒子100重量部に対して1重量部乃至50重量部のチタニウムオキサイドをさらに含んでもよい。また、前記難燃剤組成物は、シロキサン系高分子をさらに含んでもよい。
前記難燃剤組成物に含まれているチタニウムオキサイドおよびシロキサン系高分子に関する内容は前記一実施形態で前述の内容を含む。
前記難燃剤組成物は、前記無機バインダー100重量部を基準に前記シロキサン系高分子0.1重量部乃至10重量部を含んでもよい。前記無機バインダー100重量部を基準に前記シロキサン系高分子0.1重量部未満であれば、前記シロキサン系高分子含有量が過度に減少することによって、シロキサン系高分子による耐水性向上効果が実現され難くなり得る。反面、前記無機バインダー100重量部を基準に前記シロキサン系高分子10重量部超過であれば、前記無機バインダーとシロキサン系高分子の相溶性が減少することによって混合が難しくなり得る。
前記難燃剤組成物は、無機バインダー100重量部を基準に前記無機粒子10重量部乃至100重量部、または10重量部乃至50重量部、または12重量部乃至30重量部を含んでもよい。前記無機バインダー100重量部を基準に前記無機粒子の含有量が10重量部未満であれば、前記無機バインダー含有量が過度に増加することによって乾燥に困難がある。反面、前記無機バインダー100重量部を基準に前記無機粒子の含有量が100重量部超過であれば、前記無機バインダーと無機粒子の配合が難しくなり得る。
前記難燃剤組成物は、無機フィラー、難燃助剤、疎水化剤、硬化剤、分散剤および架橋剤からなる群より選択された1種以上の添加剤をさらに含んでもよい。前記添加剤の具体的な例は大きく限定されず、例えば、前記無機フィラーとしては、硫酸アルミニウムなどを用いてもよい。前記硫酸アルミニウムは、無機バインダーのゲル化を促進し、アルミニウム成分含有量を高めることができる。前記硫酸アルミニウムは、水溶液状態で添加されてもよく、前記無機粒子100重量部に対して1重量部乃至20重量部の含有量で含まれてもよい。
前記難燃助剤としては、黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラック、活性炭素、ゼオライト膨張バーミキュライト、硅藻土、シリカエアロゲル、パーライト、銅、アルミニウム粉末などを用いてもよく、好ましくは炭素数増加および無機粒子の柔軟性増加の側面からカーボンブラックを用いてもよい。前記カーボンブラックは、前記無機粒子100重量部に対して1重量部乃至50重量部の含有量で含まれてもよい。
前記疎水化剤としては、リン酸カルシウムまたはリン酸カリウムなどを用いてもよく、前記疎水化剤は、前記無機粒子100重量部に対して1重量部乃至20重量部の含有量で含まれてもよい。
前記難燃剤組成物を熱処理する段階においては、前記難燃剤組成物の乾燥を通じて、前記無機バインダーに含まれている水などの溶媒を除去すると同時に、内部成分間のゲル化(gelation)反応を誘導することができる。
より具体的に、前記難燃剤組成物を熱処理する段階は、60℃乃至200℃の温度で行ってもよい。前記熱処理温度が60℃未満である場合には乾燥効果が微々であり、乾燥時間が過度に長くなることがある。前記熱処理温度が200℃を超える場合、表面だけが過度に乾燥されて最終製造される製品物性が低下することがある。前記熱処理方法の具体的な例は特に限定されず、例えば赤外線照射、熱風、スチーム、極超短波照射、または紫外線照射を通じて行ってもよい。前記熱処理段階は、0.1乃至10時間行ってもよい。
また、前記難燃剤組成物を熱処理する段階は、前記難燃剤組成物を100rpm乃至200rpm速度で攪拌しながら行ってもよい。これによって、前述した一実施形態の難燃粒子の形成を容易に誘導することができる。
また、前記難燃粒子製造方法は、前記熱処理段階の結果物を粉砕する段階を含んでもよい。このように前記熱処理段階の結果物が微細な直径を有することによって、体積が減少し、接触表面積が増加しながら、後述する難燃スタイロフォームの製造時に相対的に多量の難燃粒子を含ませて、向上した難燃効果を実現することができる。
具体的に、前記粉砕段階では難燃粒子の直径が0.01μm乃至1000μmになるように粉砕することができる。前記粉砕は、通常の粉砕のために使用される方法であれば構成の限定なしに選択されてもよい。例えば、ピンミル(pin mill)、ハンマーミル(hammer mill)、スクリューミル、ロールミル、ボールミルなどからなる群より選択されるいずれか一つの粉砕装置を選択して粉砕することができる。
一方、前記難燃剤組成物を60℃乃至200℃の温度で熱処理する段階以前に、セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子を500℃乃至1000℃温度で熱処理する段階をさらに含んでもよい。前記無機粒子を500℃乃至1000℃温度で熱処理することによって、前記無機粒子の焼成を通じて無機粒子の色が変わりながら無機粒子が柔らかくなり得る。具体的に、前記無機粒子を500℃乃至1000℃温度で熱処理する段階は1分乃至20分、または5分乃至15分間行われてもよい。
一方、発明のまた他の実施形態によれば、ポリスチレン発泡粒子;および前記ポリスチレン発泡粒子上に形成され、前記一実施形態の難燃粒子を含む難燃層;を含む難燃スタイロフォームが提供され得る。
前記難燃スタイロフォームは、よじれがなく、カッターパスや熱線で加工しやすく、耐水性を有し、難燃性であるため、有毒ガスが少なく発生し、火災時に火炎が拡散せずに自ら消火され得る。
前記難燃スタイロフォームは、発泡樹脂の元来の耐熱温度よりも高い優れた難燃性により熱可塑性樹脂成型用充填剤または成型助剤として利用してもよく、セメント製品に巧みによく混合されて軽量化、および断熱性の付与に効果的であり、それ自体だけで建築用保温断熱材として用いてもよい。
前記難燃スタイロフォームは、ポリスチレン発泡粒子を含んでもよい。前記ポリスチレン発泡粒子は、内部に発泡剤が含浸されたポリスチレン樹脂を発泡して製造された球形粒子であって、粒径が2mm乃至100mm、または3mm乃至50mm、または3mm乃至10mmであってもよい。
前記ポリスチレン発泡粒子の上には前記一実施形態の難燃粒子を含む難燃層が形成されてもよい。前記難燃粒子に関する内容は前記一実施形態について前述した内容を含む。前記難燃層は、前記ポリスチレン発泡粒子表面に分散された難燃粒子を含み、前記難燃層の厚さは0.01μm乃至100mmであってもよい。
前記難燃スタイロフォームは、前記ポリスチレン発泡粒子100重量部を基準に前記難燃粒子10重量部乃至500重量部を含んでもよい。前記ポリスチレン発泡体100重量部を基準に前記難燃粒子含有量が10重量部未満に過度に減少すれば、前記難燃粒子の減少により難燃スタイロフォームの難燃性向上効果を十分に実現し難くなることがある。
反面、前記ポリスチレン発泡体100重量部を基準に前記難燃粒子含有量が500重量部超過に過度に増加すれば、前記難燃粒子が過剰で添加されて、難燃粒子の損失が増加することがある。
一方、前記難燃スタイロフォームは、前記ポリスチレン発泡粒子と難燃層との間に形成された接着層をさらに含んでもよい。前記接着層は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂からなる群より選択された1種以上の樹脂を含んでもよく、前記熱硬化性樹脂の例が大きく限定されるのではないが、例えば、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられ、前記熱可塑性樹脂の例も大きく限定されるのではなく、例えば、アクリル樹脂、ビニル系樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。前記ビニル系樹脂の具体的な例としては、ポリビニルアセテート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンビニルアセテート共重合体樹脂などが挙げられる。
前記難燃スタイロフォームは、前記難燃層上に1以上の難燃層をさらに含んでもよい。つまり、前記難燃スタイロフォームは、ポリスチレン発泡粒子上に少なくとも1以上の難燃層が形成されてもよく、このように複数の難燃層が形成された場合、前記複数の難燃層の間に形成された接着層をさらに含んでもよい。
つまり、前記複数の難燃層は、直接結合してもよく、前記難燃層とまた他の難燃層との間に前記接着層を媒介として結合してもよい。具体的な例を挙げると、前記難燃スタイロフォームは、ポリスチレン発泡粒子;前記ポリスチレン発泡粒子上に形成された第1接着層;前記第1接着層上に形成され、前記一実施形態の難燃粒子を含む第1難燃層;前記第1難燃層上に形成された第2接着層;および前記第1接着層上に形成され、前記一実施形態の難燃粒子を含む第2難燃層を含んでもよい。
この時、前記第1難燃層、第2難燃層は互いに同じでも異なっていてもよく、前記第1接着層、第2接着層も互いに同じでも異なっていてもよい。
前記難燃スタイロフォームは、前記難燃スタイロフォーム最外郭面に形成され、シロキサン系高分子を含む表面層をさらに含んでもよい。前記表面層を含むことによって、前記難燃スタイロフォームは優れた耐水性を実現することができる。
前記表面層は、シロキサン系高分子を含んでもよく、前記シロキサン系高分子の含有量は前記ポリスチレン発泡粒子100重量部を基準に前記難燃粒子0.1重量部乃至20重量部を含んでもよい。前記シロキサン系高分子に関する内容は前記一実施形態で前述した内容を含む。
前記表面層は、前記難燃スタイロフォーム最外郭面に形成されてもよい。前記最外郭面とは、前記難燃スタイロフォームの内部中心から最も外側に位置して、前記難燃スタイロフォームの表面特性を決定することができる。
つまり、前記表面層は、前記難燃スタイロフォームに含まれている難燃層上に形成されてもよい。つまり、前記難燃スタイロフォームは、ポリスチレン発泡粒子;前記ポリスチレン発泡粒子上に形成され、前記一実施形態の難燃粒子を含む難燃層;および前記難燃層上に形成され、シロキサン系高分子を含む表面層;を含んでもよい。
前記難燃層が1以上存在する場合には、最外郭面に位置した難燃層上に前記表面層が形成されてもよい。具体的な例を挙げると、前記難燃スタイロフォームは、ポリスチレン発泡粒子;前記ポリスチレン発泡粒子上に形成された第1接着層;前記第1接着層上に形成され、前記一実施形態の難燃粒子を含む第1難燃層;前記第1難燃層上に形成された第2接着層;前記第1接着層上に形成され、前記一実施形態の難燃粒子を含む第2難燃層;および前記第2難燃層上に形成され、シロキサン系高分子を含む表面層;を含んでもよい。
前記ポリスチレン発泡粒子上に前記難燃層を形成する方法の例は大きく限定されず、例えば、前記ポリスチレン発泡粒子と難燃粒子を混合するか、または発泡されないポリスチレン樹脂と難燃粒子を混合した後に前記ポリスチレン樹脂を発泡する方法などを用いてもよい。
具体的に、前記難燃スタイロフォームを製造する第1実施形態によれば、ポリスチレン発泡粒子および前記難燃粒子の混合物を熱処理する段階を含む難燃スタイロフォーム製造方法が提供され得る。
前記難燃粒子に関する内容は前記実施形態で前述した内容を含む。前記ポリスチレン発泡粒子は、内部に発泡剤が含浸されたポリスチレン樹脂を発泡して製造された球形粒子であって、粒径が2mm乃至100mm、または3mm乃至50mm、または3mm乃至10mmであってもよい。
前記難燃スタイロフォーム製造方法は、前記ポリスチレン発泡粒子および前記難燃粒子の混合物を熱処理する段階以前に、発泡性ポリスチレン樹脂を発泡させる段階をさらに含んでもよい。前記発泡性ポリスチレン樹脂に関する内容は前記他の実施形態の難燃スタイロフォーム製造方法で前述した内容を含む。
前記発泡性ポリスチレン樹脂を発泡させる段階は、前記発泡性ポリスチレン樹脂を50乃至200℃、または100乃至110℃温度で熱処理する段階を含んでもよい。より具体的に前記発泡性ポリスチレン樹脂の熱処理は20秒乃至200秒間行ってもよい。前記発泡段階において、前記発泡性ポリスチレン樹脂の発泡が行われ、前記発泡性ポリスチレン樹脂に比べて体積が膨張したポリスチレン発泡体が生成され得る。
前記発泡性ポリスチレン樹脂を発泡させる段階は、0.05kg/cm乃至1kg/cm、または0.1kg/cm乃至0.5kg/cm、または0.1kg/cm乃至0.4kg/cmの圧力下で行われてもよい。
前記発泡性ポリスチレン樹脂を発泡させる段階は、乾燥条件または湿式条件で行ってもよいが、好ましくは湿式条件で行ってもよい。前記湿式条件の例としては蒸気が挙げられ、具体的に50乃至200℃温度および0.05kg/cm乃至1kg/cm圧力を有する蒸気を前記発泡性ポリスチレン樹脂に接触させる方法を用いてもよい。前記蒸気の例が大きく限定されるのではなく、湿式工程で広く使用される多様な物質を制限なく用いてもよい。
このように、湿式条件で前記発泡段階を進行した以降は、1時間乃至2時間乾燥させる段階をさらに含んでもよい。
前記ポリスチレン発泡粒子および前記難燃粒子の混合物は、ポリスチレン発泡粒子1重量部を基準に前記難燃粒子0.1重量部乃至5重量部、または0.3重量部乃至3重量部を含んでもよい。前記ポリスチレン発泡粒子1重量部を基準に前記難燃粒子含有量が0.1重量部未満に過度に減少すれば、前記難燃粒子の減少により難燃性向上効果を十分に実現し難くなることがある。
反面、前記ポリスチレン発泡粒子1重量部を基準に前記難燃粒子含有量が5重量部超過に過度に増加すれば、前記ポリスチレン発泡粒子と難燃粒子の配合が難しくなり、配合、発泡、圧縮成型などの工程での成型性が減少することがあり、成型以降に製品が壊れるなど耐久性が減少することがある。
前記ポリスチレン発泡粒子および前記難燃粒子を混合する方法の例は大きく限定されず、樹脂組成物の混合と関連した技術分野で広く使用される多様な混合技法を制限なく用いてもよい。
前記熱処理段階は、前記混合物を80乃至250℃、または100乃至120℃温度で行ってもよい。また、前記熱処理工程は、1kg/cm乃至50kg/cm、または5kg/cm乃至20kg/cm、または6kg/cm乃至7kg/cmの圧力下で行われてもよい。また、20秒乃至200秒間行ってもよい。
これによって、前記発泡された混合物の圧縮成型が行われてもよく、具体的にポリスチレン発泡粒子と難燃粒子の混合物が圧縮と共に追加的に発泡が行われて一定の形状を有するスタイロフォームを製造することができる。前記圧縮成型方法の例が大きく限定されるのではないが、例えば一定の形状を有する成型機に前記発泡された混合物を入れて熱処理しながら圧縮する方法を用いてもよい。
前記混合物を80乃至250℃、または100乃至120℃温度で熱処理する段階も乾燥条件または湿式条件で行ってもよいが、好ましくは湿式条件で行ってもよい。前記湿式条件の例としては蒸気が挙げられ、具体的に80乃至250温度および1kg/cm乃至50kg/cm圧力を有する蒸気を前記混合物に接触させる方法を用いてもよい。前記蒸気の例が大きく限定されるのではなく、湿式工程で広く使用される多様な物質を制限なく用いてもよい。
このように、湿式条件で前記圧縮成型段階を進行した以降は、40時間乃至80時間乾燥させる段階をさらに含んでもよい。
一方、前記難燃スタイロフォームを製造する第2実施形態によれば、発泡性ポリスチレン樹脂および前記一実施形態の難燃粒子の混合物を熱処理する発泡段階を含む難燃スタイロフォーム製造方法が提供され得る。
前述した特定の難燃スタイロフォーム製造方法を利用すれば、ポリスチレン樹脂の発泡段階以前に微細な大きさのポリスチレン樹脂と難燃粒子を混合することによって、混合装置の大きさを縮小させることができ、難燃粒子の使用量を最小化することができ、既存の製造設備をそのまま利用できるという点を実験を通じて確認して発明を完成した。
また、発泡段階以前に微細な大きさのポリスチレン樹脂と難燃粒子を混合した以後、発泡および圧縮成型工程を経ても、ポリスチレン発泡体表面に難燃粒子が強く結合した状態で耐久性が維持されることによって、最終的に製造される難燃スタイロフォームの耐水性と難燃性が向上することができる。
前記難燃粒子に関する内容は前記一実施形態について前述した内容を含む。
具体的に、前記発泡性ポリスチレン樹脂は、発泡が行われなかったポリスチレン樹脂であって、ポリスチレン樹脂および前記ポリスチレン樹脂内部に含浸された発泡剤を含んで後の発泡段階により発泡が行われ得る樹脂を意味する。
前記発泡性ポリスチレン樹脂は、ポリスチレン樹脂100重量部に対して前記発泡剤を2乃至10重量部で含んでもよく、前記発泡剤の例が大きく限定されるのではないが、例えばプロパン、ブタン、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロブタン、シクロヘキサン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロライド、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、窒素、二酸化炭素、アルゴンまたはこれらの2種以上の混合物を用いてもよい。また、前記発泡性ポリスチレン樹脂は、難燃剤などを添加剤としてさらに含んでもよい。
前記発泡性ポリスチレン樹脂は、粒径が0.5mm乃至1.5mmである球形ポリスチレン粒子形態を有してもよい。前記粒径が0.5mm乃至1.5mmである球形ポリスチレン粒子は粒径が小さいため、前記ポリスチレン粒子表面に結合するために混合される難燃粒子の量を最小化することができ、混合装置の大きさを縮小することができる。
前記発泡性球形ポリスチレン粒子を製造する方法の例が大きく限定されるのではないが、例えば、懸濁重合法またはコンパウンディング法などを用いてもよい。前記懸濁重合法の例としては、水系反応媒質上でスチレンモノマーの懸濁重合、またはスチレンモノマーと少なくとも一つのコモノマーの懸濁重合を進行させる段階;および前記懸濁重合の開始以前に、前記懸濁重合中に、または前記懸濁重合以降に発泡剤を添加する段階;を含む懸濁重合法が挙げられる。
前記コンパウンディング法の例としては、スチレン系ポリマーをコンパウンディングした後に圧出しながら切断してスチレン系ポリマー粒子を生成させる段階;および前記スチレン系ポリマー粒子に発泡剤を添加する段階;を含むコンパウンディング法が挙げられる。
前記発泡性ポリスチレン樹脂の密度は、14g/l乃至20g/lであってもよい。
前記発泡性ポリスチレン樹脂および難燃粒子の混合物は、発泡性ポリスチレン樹脂1重量部を基準に前記難燃粒子0.0005重量部乃至0.5重量部を含んでもよい。前記発泡性ポリスチレン樹脂1重量部を基準に前記難燃粒子含有量が0.0005重量部未満に過度に減少すれば、前記難燃粒子の減少により難燃性向上効果を十分に実現し難くなることがある。
反面、前記発泡性ポリスチレン樹脂1重量部を基準に前記難燃粒子含有量が0.5重量部超過に過度に増加すれば、前記発泡性ポリスチレン樹脂と難燃粒子の配合が難しくなり、配合、発泡、圧縮成型などの工程での成型性が減少することがあり、成型以降に製品が壊れるなど耐久性が減少することがある。
前記発泡性ポリスチレン樹脂、難燃粒子を混合する方法の例は大きく限定されず、樹脂組成物の混合と関連した技術分野で広く使用される多様な混合技法を制限なく用いてもよい。
一方、前記熱処理は、前記混合物を50乃至200℃、または100乃至110℃温度で行ってもよい。より具体的には20秒乃至200秒間行ってもよい。前記発泡段階において、前記混合物に含まれている発泡性ポリスチレン樹脂の発泡が行われ、前記発泡性ポリスチレン樹脂に比べて体積が膨張したポリスチレン発泡体が生成され得る。
前記発泡段階以前の前記混合物において、前記発泡性ポリスチレン樹脂表面に難燃粒子が結合することができ、前記発泡段階以降に生成された、ポリスチレン発泡体の表面にも前記結合が維持され得る。
前記発泡段階は、0.05kg/cm乃至1kg/cm、または0.1kg/cm乃至0.5kg/cm、または0.1kg/cm乃至0.4kg/cmの圧力下で行われてもよい。
前記混合物を50乃至200℃、または100乃至110℃温度で熱処理する発泡段階は、乾燥条件または湿式条件で行ってもよいが、好ましくは湿式条件で行ってもよい。前記湿式条件の例としては蒸気が挙げられ、具体的に50乃至200℃温度および0.05kg/cm乃至1kg/cm圧力を有する蒸気を前記混合物に接触させる方法を用いてもよい。前記蒸気の例が大きく限定されるのではなく、湿式工程で広く使用される多様な物質を制限なく用いてもよい。
このように、湿式条件で前記発泡段階を行った以降は、前記発泡処理された混合物を1時間乃至2時間乾燥させる段階をさらに含んでもよい。
また、前記発泡段階以降に、前記発泡された混合物を80乃至250℃、または100乃至120℃温度で熱処理する段階をさらに含んでもよい。より具体的には20秒乃至200秒間行ってもよい。前記追加的な熱処理工程は、1kg/cm乃至50kg/cm、または5kg/cm乃至20kg/cm、または6kg/cm乃至7kg/cmの圧力下で行われてもよい。
これによって、前記発泡された混合物の圧縮成型が行われてもよく、具体的にポリスチレン発泡粒子と難燃粒子の混合物が圧縮と共に追加的に発泡が行われて一定の形状を有するスタイロフォームを製造することができる。前記圧縮成型方法の例が大きく限定されるのではないが、例えば一定の形状を有する成型機に前記発泡された混合物を入れて熱処理しながら圧縮する方法を用いてもよい。
前記混合物を80乃至250℃、または100乃至120℃温度で熱処理する段階も乾燥条件または湿式条件で行ってもよいが、好ましくは湿式条件で行ってもよい。前記湿式条件の例としては蒸気が挙げられ、具体的に80乃至250℃温度および1kg/cm乃至50kg/cm圧力を有する蒸気を前記混合物に接触させる方法を用いてもよい。前記蒸気の例が大きく限定されるのではなく、湿式工程で広く使用される多様な物質を制限なく用いてもよい。
このように、湿式条件で前記圧縮成型段階を進行した以降は、40時間乃至80時間乾燥させる段階をさらに含んでもよい。
本発明によれば、優れた難燃性または耐水性を有する難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォームが提供され得る。
実施例1で製造された難燃粒子の表面SEMイメージを示したものである。 実施例1で製造された難燃粒子をカメラ撮影イメージを示したものである。 実施例10で製造された発泡前スタイロフォームのカメラ撮影イメージを示したものである。 実施例10で製造された発泡後スタイロフォームのカメラ撮影イメージを示したものである。 実施例10で製造された成型以降のスタイロフォームのカメラ撮影イメージを示したものである。 実施例1で製造された難燃粒子の29Si NMRスペクトルを示したものである。 実施例2で製造された難燃粒子の表面SEMイメージを示したものである。 実施例2で製造された難燃粒子の29Si NMRスペクトルを示したものである。 参考例として、水ガラスの29Si NMRスペクトルを示したものである。 参考例として、セノスフェアの29Si NMRスペクトルを示したものである。 実施例5で製造された難燃粒子の表面SEMイメージを示したものである。 実施例6で製造された難燃粒子の表面SEMイメージを示したものである。 実施例7で製造された難燃粒子の表面SEMイメージを示したものである。 実施例8で製造された難燃粒子の表面SEMイメージを示したものである。
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例により限定されるのではない。
<実施例1乃至9:難燃粒子の製造>
実施例1
セノスフェア(二酸化ケイ素(SiO):約60重量%、酸化アルミニウム(Al):約30重量%、酸化鉄(Fe):約4重量%、酸化カルシウム(CaO):約4重量%、酸化マグネシウム(MgO):約2重量%)粒子(200mesh)100gと水ガラス(KS規格2種:NaSiO・nHO)400g、そして20℃で粘度が100cpsであるポリジメチルシロキサン(Element 14 PDMS 100、MOMENTIVE社製造;重量平均分子量:6000g/mol)20gを混合した後、前記混合物を約100℃温度の熱風攪拌機に入れて約150rpmの速度で攪拌しながら、約1.5時間熱風乾燥させてゲル化(gelation)させた。前記ゲル化された混合物を紛砕機を利用して粉砕して、前記難燃粒子を製造した。
実施例2
セノスフェア(二酸化ケイ素(SiO):約60重量%、酸化アルミニウム(Al):約30重量%、酸化鉄(Fe):約4重量%、酸化カルシウム(CaO):約4重量%、酸化マグネシウム(MgO):約2重量%)粒子(200mesh)100gと水ガラス(KS規格2種:NaSiO・nHO)400gを混合した後、前記混合物を約100℃温度の熱風攪拌機に入れて約150rpmの速度で攪拌しながら、約1.5時間熱風乾燥させてゲル化(gelation)させた。前記ゲル化された混合物を紛砕機を利用して粉砕して、前記難燃粒子を製造した。
実施例3
セノスフェア(二酸化ケイ素(SiO):約60重量%、酸化アルミニウム(Al):約30重量%、酸化鉄(Fe):約4重量%、酸化カルシウム(CaO):約4重量%、酸化マグネシウム(MgO):約2重量%)粒子(200mesh)100gと水ガラス(KS規格2種:NaSiO・nHO)400g、二酸化チタン4g、硫酸アルミニウム水溶液(硫酸アルミニウム3g)8g、リン酸カルシウム水溶液(リン酸カルシウム2g)6g、カーボンブラック2g、そして20℃で粘度が100cpsであるポリジメチルシロキサン(Element 14 PDMS 100、MOMENTIVE社製造;重量平均分子量:6000g/mol)20gを混合した後、前記混合物を約100℃温度の熱風攪拌機に入れて約150rpmの速度で攪拌しながら、約1.5時間熱風乾燥させてゲル化(gelation)させた。前記ゲル化された混合物を紛砕機を利用して粉砕して、前記難燃粒子を製造した。
実施例4
セノスフェア(二酸化ケイ素(SiO):約60重量%、酸化アルミニウム(Al):約30重量%、酸化鉄(Fe):約4重量%、酸化カルシウム(CaO):約4重量%、酸化マグネシウム(MgO):約2重量%)粒子(200mesh)100gと水ガラス(KS規格2種:NaSiO・nHO)400g、二酸化チタン4g、硫酸アルミニウム水溶液(硫酸アルミニウム3g)8g、リン酸カルシウム水溶液(リン酸カルシウム2g)6g、カーボンブラック2gを混合した後、前記混合物を約100℃温度の熱風攪拌機に入れて約150rpmの速度で攪拌しながら、約1.5時間熱風乾燥させてゲル化(gelation)させた。前記ゲル化された混合物を紛砕機を利用して粉砕して、前記難燃粒子を製造した。
実施例5
セノスフェア粒子の代わりにセラミックマイクロスフェア粒子を用いたことを除き、前記実施例3と同様に難燃粒子を製造した。
実施例6
セノスフェア粒子の代わりにアンバーンドカーボン粒子を用いたことを除き、前記実施例3と同様に難燃粒子を製造した。
実施例7
セノスフェア粒子の代わりにクリーンドアッシュ粒子を用いたことを除き、前記実施例3と同様に難燃粒子を製造した。
実施例8
セノスフェア粒子の代わりにフライアッシュ粒子を用いたことを除き、前記実施例3と同様に難燃粒子を製造した。
実施例9
800℃温度で10分間熱処理したセノスフェア(二酸化ケイ素(SiO):約60重量%、酸化アルミニウム(Al):約30重量%、酸化鉄(Fe):約4重量%、酸化カルシウム(CaO):約4重量%、酸化マグネシウム(MgO):約2重量%)粒子(200mesh)を用いたことを除き、前記実施例3と同様に難燃粒子を製造した。
<実施例10乃至20:難燃スタイロフォームの製造>
実施例10
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを混合して、前記ビード表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例1で製造された難燃粒子80gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にアクリル樹脂20gを添加および混合して表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子40gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例11
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを混合して、前記ビード表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例1で製造された難燃粒子80gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にアクリル樹脂20gを添加および混合して表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子40gを添加して混合し、乾燥させた。そして、20℃で粘度が100cpsであるポリジメチルシロキサン(Element 14 PDMS 100、MOMENTIVE社製造;重量平均分子量:6000g/mol)5gを追加的に添加し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例12
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにアクリル樹脂20gを混合して、前記ビード表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例1で製造された難燃粒子40gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを添加および混合して表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子80gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例13
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにアクリル樹脂20gを混合して、前記ビード表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例1で製造された難燃粒子40gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを添加および混合して表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子80gを添加して混合し、乾燥させた。そして、20℃で粘度が100cpsであるポリジメチルシロキサン(Element 14 PDMS 100、MOMENTIVE社製造;重量平均分子量:6000g/mol)5gを追加的に添加し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例14
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gに澱粉系アクリル樹脂25gを約1分間混合して前記ビード表面に澱粉系アクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子60gを添加して約1分間混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にフェノール樹脂15gを約1分間添加および混合して表面にフェノール樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子40gを添加して約1分間混合し、常温の熱風およびオーブン器で約1時間乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例15
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにフェノール樹脂25gを約1分間混合して前記ビード表面にフェノール樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子60gを添加して約1分間混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機に澱粉系アクリル樹脂25gを約1分間添加および混合して表面に澱粉系アクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例1で製造された難燃粒子40gを添加して約1分間混合し、常温の熱風およびオーブン器で約1時間乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例16
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを混合して、前記ビード表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例2で製造された難燃粒子80gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にアクリル樹脂20gを添加および混合して表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例2で製造された難燃粒子40gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例17
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにアクリル樹脂20gを混合して、前記ビード表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例2で製造された難燃粒子40gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを添加および混合して表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例2で製造された難燃粒子80gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例18
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gに澱粉系アクリル樹脂25gを約1分間混合して前記ビード表面に澱粉系アクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例2で製造された難燃粒子60gを添加して約1分間混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にフェノール樹脂15gを約1分間添加および混合して表面にフェノール樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例2で製造された難燃粒子40gを添加して約1分間混合し、常温の熱風およびオーブン器で約1時間乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例19
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにフェノール樹脂25gを約1分間混合して前記ビード表面にフェノール樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例2で製造された難燃粒子60gを添加して約1分間混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機に澱粉系アクリル樹脂25gを約1分間添加および混合して表面に澱粉系アクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例2で製造された難燃粒子40gを添加して約1分間混合し、常温の熱風およびオーブン器で約1時間乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例20
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを混合して、前記ビード表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例3で製造された難燃粒子50gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にアクリル樹脂20gを添加および混合して表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例3で製造された難燃粒子30gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
実施例21
攪拌機でポリスチレン樹脂94重量%およびペンタン(pentane)6重量%を含有するポリスチレン(SHエネルギー化学SB2,000:粒径1.1mm)ビード70gにポリビニルアセテート(Polyvinyl acetate)樹脂15gを混合して、前記ビード表面にポリビニルアセテート樹脂コーティング層を形成した後、前記攪拌機に前記実施例4で製造された難燃粒子50gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記攪拌機にアクリル樹脂20gを添加および混合して表面にアクリル樹脂コーティング層を形成した後、前記実施例4で製造された難燃粒子30gを添加して混合し、乾燥させた。
以降、前記乾燥された混合物をスチーム攪拌機に入れて105℃温度および0.2kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して1次発泡した後、空気中に1時間乾燥した。前記乾燥された1次発泡スタイロフォームをスチーム成型機に入れて120℃温度および6.5kg/cm圧力の蒸気で80秒間熱処理して2次圧縮発泡し、約2日間乾燥して難燃スタイロフォームを製造した。
<比較例1乃至2:難燃スタイロフォームの製造>
比較例1
(1)難燃組成物の製造
セノスフェア(二酸化ケイ素(SiO):約60重量%、酸化アルミニウム(Al):約30重量%、酸化鉄(Fe):約4重量%、酸化カルシウム(CaO):約4重量%、酸化マグネシウム(MgO):約2重量%)粒子(200mesh)100gと水ガラス(KS規格2種:NaSiO・nHO)400g、二酸化チタン4g、硫酸アルミニウム水溶液(硫酸アルミニウム3g)8g、リン酸カルシウム水溶液(リン酸カルシウム2g)6g、カーボンブラック2g、そして20℃で粘度が100cpsであるポリジメチルシロキサン(Element 14 PDMS 100、MOMENTIVE社製造;重量平均分子量:6000g/mol)20gを混合して、難燃組成物を製造した。
(2)難燃スタイロフォームの製造
実施例で製造された難燃粒子の代わりに前記難燃組成物を用いたことを除き、実施例10と同様に難燃スタイロフォームを製造した。
比較例2
(1)難燃組成物の製造
前記比較例1と同様に、難燃組成物を製造した。
(2)難燃スタイロフォームの製造
実施例で製造された難燃粒子の代わりに前記難燃組成物を用いたことを除き、実施例16と同様に難燃スタイロフォームを製造した。
<実験例:難燃粒子および難燃スタイロフォームの物性測定>
前記実施例および比較例で得られた難燃粒子および難燃スタイロフォームの物性を下記方法で測定し、その結果を表1に示した。
実験例1:表面特性
前記実施例1で得られた難燃粒子をFE−SEM装備を利用して撮影したイメージを下記図1に、カメラを利用して撮影したイメージを下記図2に示した。
また、前記実施例10で製造された発泡前段階の難燃スタイロフォームに対して、カメラを利用して撮影したイメージを下記図3に示し、発泡後段階の難燃スタイロフォームに対してカメラを利用して撮影したイメージを下記図4に、圧縮成型後に最終製造された難燃スタイロフォームに対してカメラを利用して撮影したイメージを下記図5に示した。
下記図1に示すように、前記実施例1の難燃粒子は最大直径が約50μmであり、不規則的な形状を示した。また、下記図2に示すように、前記実施例1の難燃粒子は黒色の粉末であることを確認することができた。
下記図3に示すように、ポリスチレンビード表面に難燃粒子を形成することによって、表面が黒色を帯びていた。
また、下記図4および図5に示すように、前記実施例10で製造された難燃スタイロフォームは、表面に前記実施例1の難燃粒子が形成されたことを確認することができた。
前記実施例2で得られた難燃粒子をFE−SEM装備を利用して撮影したイメージを下記図7に示した。
下記図7に示すように、前記実施例2の難燃粒子は最大直径が約50μmであり、不規則的な形状を示した。
また、下記図11乃至14に示すように、前記実施例5乃至8の難燃粒子も最大直径が約50μmであり、不規則的な形状を示した。
実験例2:成分分析
前記実施例1で得られた難燃粒子に対して、Solid 400MHz WB NMR Spectrometer装備(79.51MHz、D0溶媒条件)を利用して、29Si NMRスペクトルを測定し、これを下記図6に示した。
下記図6に示すように、前記実施例1で得られた難燃粒子は−92.27ppmで化学シフト(chemical shift)を示した。
前記実施例2で得られた難燃粒子に対して、Solid 400MHz WB NMR Spectrometer装備(79.51MHz、D0溶媒条件)を利用して、29Si NMRスペクトルを測定し、これを下記図8に示した。
下記図8に示すように、前記実施例2で得られた難燃粒子は−92.27ppmで化学シフト(chemical shift)を示した。
参考例として、水ガラスの場合、下記図9に示すように、−80.41ppm、−88.57ppm、−90.57ppm、−96.52ppm、−97.41ppm、−106.53ppmで化学シフト(chemical shift)を示し、セノスフェアの場合、下記図10に示すように、−90.16ppm、−108.9ppmで化学シフト(chemical shift)を示して、前記難燃粒子と異なるピークを示した。
つまり、前記難燃粒子は、前記水ガラスとセノスフェアの単なる混合物でなく、混合物を熱処理して形成されるゲル化された重合体であることを確認することができる。
実験例3:難燃性
前記実施例10乃至21、比較例1乃至2で得られた難燃スタイロフォームを利用して、横10cm×縦10cm×厚さ5cmの試片を製作し、ガストーチで5分間加熱して、難燃性を評価した。
具体的に、5分間加熱時にも火がつかず、煙が発生せず、スタイロフォーム粒子が70%以上残っていることを「優秀」に、5分間加熱時に火がつき、煙が発生し、芯材が30%以上燃焼したことを「不良」に評価した。
実験例4:耐水性
前記実施例10乃至21、比較例1乃至2で得られた難燃スタイロフォームを利用して、横10cm×縦10cm×厚さ5cmの試片を製作し、10cmの深さの水に浸水させ、耐水性を評価した。
具体的に、24時間10cm深さの水に浸水時にも水に溶けないことを「優秀」に、24時間10cm深さの水に浸水時に水に溶けることを「不良」に評価した。

前記表1に示すように、ポリスチレンビードと共に実施例1または実施例21で製造された難燃粒子を混合して製造されたスタイロフォームは、優れた難燃性、または耐水性を示すことを確認することができた。
反面、実施例のようにゲル化および粉砕工程による難燃粒子を使用せず、単に難燃物質を混合した組成物を添加して製造されたスタイロフォームは、スタイロフォーム上に難燃物質が十分に接着され難いため、実施例に比べて難燃性や耐水性が十分に実現され難いという点を確認した。

Claims (20)

  1. セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子を含有する乾燥ゲルを含み、29Si NMRスペクトルで−91ppm乃至−95ppmの化学シフトを有するピークを含む、難燃粒子。
  2. 前記難燃粒子は、最大直径が0.01μm乃至1000μmである、請求項1に記載の難燃粒子。
  3. 前記乾燥ゲルは、2以上の無機粒子の架橋(共)重合体を含む、請求項1に記載の難燃粒子。
  4. 前記乾燥ゲルは、無機粒子100重量部に対して1重量部乃至50重量部のチタニウムオキサイドをさらに含む、請求項1に記載の難燃粒子。
  5. 前記乾燥ゲルは、シロキサン系高分子をさらに含む、請求項1に記載の難燃粒子。
  6. 前記シロキサン系高分子は、20℃で測定した粘度が0.65cps乃至10000cpsである、請求項5に記載の難燃粒子。
  7. 前記シロキサン系高分子の重量平均分子量が4000g/mol乃至10000g/molである、請求項5に記載の難燃粒子。
  8. セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子、20℃で粘度が100000cP未満である無機バインダーを含む難燃剤組成物を60℃乃至200℃の温度で熱処理する段階;および
    前記熱処理段階の結果物を粉砕する段階;を含む、難燃粒子製造方法。
  9. 前記難燃剤組成物は、無機粒子100重量部に対して1重量部乃至50重量部のチタニウムオキサイドをさらに含む、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  10. 前記難燃剤組成物を熱処理する段階は、
    前記難燃剤組成物を100rpm乃至200rpm速度で攪拌しながら行う、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  11. 前記難燃剤組成物は、シロキサン系高分子をさらに含む、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  12. 前記難燃剤組成物は、前記無機バインダー100重量部を基準に前記シロキサン系高分子0.1重量部乃至10重量部を含む、請求項11に記載の難燃粒子製造方法。
  13. 前記難燃剤組成物は、前記無機バインダー100重量部を基準に前記無機粒子10重量部乃至100重量部を含む、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  14. 前記無機バインダーは、液状ケイ酸ナトリウムを含む、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  15. 前記液状ケイ酸ナトリウムは、下記数式1によるモル比が2.25以上である、請求項14に記載の難燃粒子製造方法。
    [数式1]
    モル比={SiO(重量%)/NaO(重量%)×1.032}
  16. 前記無機粒子の直径が100mesh乃至1000meshである、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  17. 前記難燃剤組成物を60℃乃至200℃の温度で熱処理する段階以前に、
    セノスフェア、フライアッシュ、セラミックマイクロスフェア、クリーンドアッシュおよびアンバーンドカーボンからなる群より選択された1種以上の無機粒子を500℃乃至1000℃温度で熱処理する段階をさらに含む、請求項8に記載の難燃粒子製造方法。
  18. ポリスチレン発泡粒子;および
    前記ポリスチレン発泡粒子上に形成され、請求項1に記載の難燃粒子を含む難燃層を含む、難燃スタイロフォーム。
  19. 前記ポリスチレン発泡粒子100重量部を基準に前記難燃粒子10重量部乃至500重量部を含む、請求項18に記載の難燃スタイロフォーム。
  20. 前記ポリスチレン発泡粒子と難燃層との間に形成された接着層をさらに含む、請求項18に記載の難燃スタイロフォーム。
JP2018540359A 2015-11-13 2016-11-10 難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォーム Pending JP2018538422A (ja)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0159641 2015-11-13
KR10-2015-0159642 2015-11-13
KR20150159642 2015-11-13
KR20150159641 2015-11-13
KR10-2016-0148925 2016-11-09
KR1020160148925A KR101749281B1 (ko) 2015-11-13 2016-11-09 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼
PCT/KR2016/012937 WO2017082651A1 (ko) 2015-11-13 2016-11-10 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018538422A true JP2018538422A (ja) 2018-12-27

Family

ID=59050321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540359A Pending JP2018538422A (ja) 2015-11-13 2016-11-10 難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォーム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180305620A1 (ja)
EP (1) EP3375813A4 (ja)
JP (1) JP2018538422A (ja)
KR (2) KR101749281B1 (ja)
CN (1) CN108350212A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7440767B2 (ja) 2020-06-19 2024-02-29 藤倉化成株式会社 水系塗料組成物
JP7440766B2 (ja) 2020-06-17 2024-02-29 藤倉化成株式会社 水系塗料組成物及び塗装方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102047991B1 (ko) * 2018-02-12 2019-11-22 (주)경안인더스트리 절연·단열용 보드 및 이의 제조방법
KR102185932B1 (ko) * 2019-05-02 2020-12-03 박명노 경량난연 단열재 및 이의 제조방법
KR102353720B1 (ko) * 2020-02-17 2022-01-19 이성준 실사출력물 후코팅용 방염 조성물
CN111978587A (zh) * 2020-09-02 2020-11-24 安徽祥欣新材料科技有限公司 一种阻燃聚苯乙烯材料及其制备方法
CN112608101B (zh) * 2020-12-15 2022-07-22 安徽艾米伦特建材科技有限公司 一种低容重无机复合聚苯不燃保温材料及其制备方法
KR102662268B1 (ko) * 2020-12-31 2024-04-29 양세욱 나노 세라믹 입자가 포함된 난연제 조성물 및 그 제조방법
CN115071244A (zh) * 2022-05-31 2022-09-20 苏州禧之龙新材料科技有限公司 一种防火保温板

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012188329A (ja) * 2011-03-14 2012-10-04 Kri Inc ジオポリマー組成物及びその製造方法
JP2012528066A (ja) * 2009-05-28 2012-11-12 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 改質型ジオポリマー組成物、方法、及び使用
JP2016534965A (ja) * 2013-10-31 2016-11-10 コンストラクション リサーチ アンド テクノロジー ゲーエムベーハーConstruction Research & Technology GmbH 不燃性で、吸音性で、断熱性のジオポリマー発泡部材用のジオポリマー発泡調製物
JP2018502965A (ja) * 2015-01-14 2018-02-01 シントス エス.アー.Synthos S.A. ジオポリマー複合材並びにジオポリマー複合材を含んでなる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物及び発泡ビニル芳香族ポリマーフォーム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS604235B2 (ja) * 1975-06-24 1985-02-02 石川 尭 防火剤
JP3715669B2 (ja) 1995-01-25 2005-11-09 積水化学工業株式会社 紫外線照射下で大気の浄化に用いられる無機質硬化体
JP3677090B2 (ja) * 1995-07-31 2005-07-27 太平洋セメント株式会社 空洞充填材料
US6743509B2 (en) * 2002-10-01 2004-06-01 Dow Corning Corporation Method of treating precipitated calcium carbonate fillers
KR100635832B1 (ko) * 2003-09-29 2006-10-18 최준한 불연성 조성물, 이를 이용한 건축용 불연성 성형품 및이의 제조방법
KR20060103056A (ko) * 2005-05-06 2006-09-28 박희섭 내수성 촉진제 및 이를 함유한 규산계 난연제, 그리고 이난연제로 처리된 난연성 스티로폼 및 그 제조방법
WO2008091129A1 (en) * 2007-01-25 2008-07-31 Jungmac Ind R & D Ltd Coating composition of flame retardant for foam resin, polystyrene foam comprising the same, and method for preparing the same foam
CN101796114A (zh) * 2007-05-30 2010-08-04 金在千 具有优异的绝热和防火效果的可发性聚苯乙烯珠粒及其生产方法
EP3087126B1 (en) * 2013-12-27 2023-05-17 Synthos Dwory 7 spolka z ograniczona odpowiedzialnoscia Use of cenospheres for improving the self-extinguishing properties of polymer foam prepared from vinyl aromatic monomer and containing athermanous additive
CN103936387B (zh) * 2014-04-11 2015-12-02 武汉理工大学 一种轻质粉煤灰基绝热材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012528066A (ja) * 2009-05-28 2012-11-12 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 改質型ジオポリマー組成物、方法、及び使用
JP2012188329A (ja) * 2011-03-14 2012-10-04 Kri Inc ジオポリマー組成物及びその製造方法
JP2016534965A (ja) * 2013-10-31 2016-11-10 コンストラクション リサーチ アンド テクノロジー ゲーエムベーハーConstruction Research & Technology GmbH 不燃性で、吸音性で、断熱性のジオポリマー発泡部材用のジオポリマー発泡調製物
JP2018502965A (ja) * 2015-01-14 2018-02-01 シントス エス.アー.Synthos S.A. ジオポリマー複合材並びにジオポリマー複合材を含んでなる発泡性ビニル芳香族ポリマー顆粒状物及び発泡ビニル芳香族ポリマーフォーム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7440766B2 (ja) 2020-06-17 2024-02-29 藤倉化成株式会社 水系塗料組成物及び塗装方法
JP7440767B2 (ja) 2020-06-19 2024-02-29 藤倉化成株式会社 水系塗料組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR101795749B1 (ko) 2017-11-08
EP3375813A1 (en) 2018-09-19
EP3375813A4 (en) 2019-03-20
KR101749281B1 (ko) 2017-06-21
KR20170056481A (ko) 2017-05-23
CN108350212A (zh) 2018-07-31
KR20170056448A (ko) 2017-05-23
US20180305620A1 (en) 2018-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018538422A (ja) 難燃粒子およびその製造方法、そしてこれを利用した難燃スタイロフォーム
JP5732384B2 (ja) 可とう性シリカ含有発泡体
CA2777822C (en) Fiberglass composites with improved flame resistance from phosphorous-containing materials and methods of making the same
CN106013481B (zh) 一种隔热性能优异的负压轮罩室保温板
WO2007091853A1 (en) Organic foaming plastic body having excellent thermal resistance and durability
AU2008300762A1 (en) Coating composition for foam particles, and method for the production of molded foam bodies
KR20120102729A (ko) 발포체 입자용 코팅 조성물
KR101431002B1 (ko) 발포 폴리스티렌폼용 난연성 코팅 조성물
KR101493434B1 (ko) 발포 폴리스티렌용 난연성 코팅제 조성물
KR101814833B1 (ko) 탄성 무기 유기 하이브리드 발포체
US20120315457A1 (en) Fiberglass composites with improved flame resistance and methods of making the same
KR101600457B1 (ko) 기계적 물성이 우수한 다공질 세라믹 성형체의 제조방법
KR101693369B1 (ko) 발포 폴리스타이렌 난연성 접착제 조성물
CN102503299A (zh) 含膨胀蛭石的建筑内饰防火板材及其制造方法
KR101093995B1 (ko) 난연 발포성 폴리스티렌 비드 제조방법
CN105175918B (zh) 一种聚苯乙烯组合物及其制得的隔热复合板
KR101489583B1 (ko) 발포 폴리스타이렌 폼 난연성 조성물 및 그 제조방법
KR20160143137A (ko) 난연제 조성물, 난연성 스티로폼 및 그 제조방법
WO2017082651A1 (ko) 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼
KR101683141B1 (ko) 난연성이 부여된 단열재 조성물 및 이를 이용한 건축용 단열재 제조방법
CN113444327A (zh) 一种硼硅阻燃墙体保温板的制备方法
CN108779283A (zh) 泡沫复合材料
KR101662546B1 (ko) 단열성이 향상된 발포성 폴리스티렌의 제조방법
KR20120133400A (ko) 개방셀 구조의 멜라민계 난연성 폼 및 그 제조방법
KR101291336B1 (ko) 물유리 단열재의 제조방법 및 상기 제조방법에 의한 물유리 단열재

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180420

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190604

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190821

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20191021

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200218