KR100555738B1

KR100555738B1 - 환경친화형 액상 난연제 조성물

Info

Publication number: KR100555738B1
Application number: KR1020040023674A
Authority: KR
Inventors: 이순홍; 배중돈; 김대인; 서덕현; 전성애; 안영순
Original assignee: 덕윤케미칼(주); 주식회사 가람나노텍
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2006-03-03
Also published as: KR20050098448A

Abstract

본 발명은 환경친화형 액상 난연제 조성물에 관한 것으로, 메틸셀룰로오즈, 붕산, 붕사, N-P합성물 및 수산화나트륨 소정량을 물에 용해한 다음, 규산소다를 혼합하여 얻어진 1액형 액상 난연제이다.

상기 본 발명의 난연제 조성물은 난연성이 우수하고, 수용성 물질을 주원료로 사용하여 유기용매로 인한 휘발성 유기 화합물의 발생이 없으며, 유연성이 보강되고 강도가 향상되며, 연소시 가스발생이 적고 유독가스가 발생하지 않아 각종 건축용 판넬의 함침 및 스프레이 용도로 적합하다.

환경친화, 액상, 난연제, 조성물, 유연성, 강도

Description

환경친화형 액상 난연제 조성물{Incombustible liquefied composite}

일반적으로, 화재가 발생하는 경우, 화재 자체로 인한 피해보다는 유독가스의 방출로 인한 피해가 더 심각하다.

따라서, 전 세계적으로 난연화 뿐만 아니라 non-halogen 난연제에 관한 규제가 강화되고 있고, 관련 업계에서는 무독성 난연제 개발에 관심을 집중하고 있는 실정이다.

종래, 내화성 피복도료와 관련된 공지 기술을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 대한민국 공개특허공보 제97-6419호의 '수성 내화도료 조성물'에는 규산소다 68∼78중량%, 2인산소다 8∼12 중량% 및 탄산소다, 무기질 안료, 탈크, 규조토, 글리세린 및 니놀페놀 등으로 구성된 조성물이 개시되어 있다.

이는 무기물인 규산소다가 주성분이고, 또 대부분의 재료가 무기물이므로 시공 및 발화 전후에 냄새가 없고 가스가 발생이 거의 없지만, 700℃ 이상으로 가열시 주로 규산소다에 의해 생성된 팽창층(발포층)의 내열성 부족현상으로 인하여 내화단열 효과가 낮아지는 문제점을 안고 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제2003-76806의 '수용성 무기질 난연제'에는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(C.M.C) 50∼55중량%, 제1인산나트륨 30∼40중량%, 제1인산암모늄 12∼25중량%의 혼합물 100g을 물 2L에 용해시켜 용액(A)를 조성하고, 실리콘 400∼1200g을 상기 용액(A)와 함께 교반하여 혼합용액(B)를 만든 후, 상기 혼합용액(B)와 규산소다 용액 2000∼32000g을 혼합한 조성물이 개시되어 있다.

상기 경우에는, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 보습효과로 인하여 내습성이 향상 되고, 실리콘의 사용으로 유연성 확보 및 700℃이상에서의 내열성 부족현상을 개선하였으나, 규산소다와 제1인산암모늄의 동시 사용으로 인해, 난연제 제조 및 난연패널 제조시 암모니아가스가 발생하여 작업장에서의 냄새 및 환경오염 물질이 발생하고, 이로 인해 작업장 환경을 해칠 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안한 것으로, 각종 건축용 패널에 스프레이 또는 함침 가능한 난연성 패널을 제조하는데 있어, 종래의 규산소다와 인산암모늄을 동시에 사용하지 않도록 하여, 난연제 제조 및 난연성 패널 제조시 냄새(암모니아 가스) 등의 환경 오염물질이 발생하지 않도록 하고, 규산소다, N-P계 합성물, 붕사 및 붕산을 사용함으로서 화재시 화재의 진행 속도를 늦추고 유독가스가 발생하지 않는 수용성 환경친화형 난연제를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명의 구성을 좀더 상세히 설명한다.

본 발명은, 메틸셀룰로오즈, 붕산, 붕사, N-P합성물 및 수산화나트륨 소정량을 물에 용해한 다음, 규산소다를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에서는 메틸셀룰로오즈(M.C) 52∼70중량%, 붕산 20∼25중량%, 붕사 8.49∼14%, N-P 합성물 1.5∼7중량% 및 수산화나트륨 0.01∼2중량%의 혼합물(A)을 물에 용해하여 B용액을 제조하고, 여기에 규산소다를 혼합하여 만든 환경친화형 1액형 액상 난연제이다.

여기서, 상기 혼합물(A)을 물에 용해할 때의 적당한 배합비율은 상기 혼합물(A)용액:물=1:2~4의 비율로 하는 것이 바람직하고, 각 성분의 배합 순서에는 특별한 제한은 없으나, 메틸셀룰로오즈는 용해시 점도가 올라갈 우려가 있으므로, 메틸셀룰로오즈를 먼저 물에 용해한 상태에서 나머지 성분을 추가 투입하는 것이 좋다.

상기 규산소다는, 난연성이 우수하나 습기나 물에 매우 약하고, 건조시 분말이 되면 형태를 유지하기 어려운 성질을 가지고 있으나, 메틸셀룰로오즈는 친수성 물질로서 점도는 예상되나 물에 잘 녹고 바인더 역할을 하여, 난연패널 제조후 물유리 및 다른 첨가제들과의 필름을 형성하여 형태를 보존, 유연성 보강 및 내습성을 향상시켜 준다.

상기 메틸셀룰로오즈의 첨가량은 가장 바람직하게는 52∼70중량%이며, 52중량% 이하이면 바인더로서의 역할이 부족하고, 70중량% 이상이면 비경제적이다. 상기 메틸셀룰로오즈는 가격이 비싸기 때문에 폴리비닐알콜(PVA), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 등을 사용해도 무방하다.

또한, 본 발명에서는 규산소다와 관련하여 발포층의 열차단율을 향상시키기 위하여 붕산을 첨가한다. 상기 붕산은 외부에서 열을 가하면 부풀어진 상태(공간이 비어 있는 다공성 형태)의 B₂O₃가 제조되는 바, 이는 열전달 능력이 거의 없고, 온도를 외부에서 계속 상승시키게 되면, 초기에는 패널 표면에 B₂O₃가 생성되지만 곧 유리화가 되어 다시 열을 차단하는 특성이 있어, 패널의 내부에 위치하는 붕산은 반응하기 어려워져, B₂O₃가 생성되는데 상당한 시간이 소요되어 열전달율을 최소화하여 난연성을 향상시킨다.

또한, 본 발명에서는 붕사를 사용하여 내수성, 내습성, 난연성 및 강도를 보 강하고 있는데, 그 첨가량은 8.49~14중량%가 바람직하고, 그 형태에 있어서는 10수산화 붕사(borax decahydrate)가 바람직하되, 그 외 무수 붕사(anhydrous borax), 5수산화 붕사(borax pentahydrate), 과붕사 나트륨 (sodium perborate) 등 어느 것을 사용하여도 무방하다.

또한, N-P 합성물은 Melamin Phosphate-Melamin Polyphosphate로 이루어진 것으로, 연소시 N과 P의 시너지 효과에 의해 규산소다 표면에 char를 형성하며 열을 차단하여 내열성을 향상시킨다.

상기 N-P 합성물은 1.50∼7중량% 사용하는 것이 가장 바람직하며, 1.50중량% 이하 사용시 char 형성이 약해지고, 7중량% 이상 사용하게 되면 경제성이 없어 좋지 않으며, 상기 N-P 합성물이 비교적 고가이기 때문에, N-P 합성물에 제1인산나트륨을 일부 혼합 사용하여도 좋다.

상기 수산화나트륨(NaOH)은 약산성인 용액의 pH를 상승시켜 규산소다와의 혼화성을 높여주기 위하여 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 미량으로 0.01~2중량%가 바람직하고, 그 대신에 KOH를 사용하여도 된다.

또한, 상기 규산소다는 열에 의해 발포되어 단열 내화층을 형성하는 무기질 수용액으로서 난연기작을 발현하는 주요 수지이다. 상기 B용액에 규산소다를 혼합하는 비율은 B용액:규산소다=1:0.5~2의 비율로 혼합하는 것이 바람직하고, 비율이 1:0.5 미만이면 사용시 난연성이 확보되지 않으며, 1:2 이상이 되어도 사용시 난연성이 증가될 만한 효과는 볼수 없어 좋지 않다. 또한 규산소다는 한국산업규격에서 규정한 규산소다3호를 사용하나 1, 2호를 사용하여도 된다.

이하, 실시예를 통하여 좀더 상세히 설명한다.

실시예

물 1.5L에 메틸셀룰로오즈 60중량%를 용해하고 교반하면서 붕산 22중량%, 붕사 12중량%, N-P 합성물 5중량% 및 수산화나트륨 0.05중량% 500g을 첨가했다.

이 때, 반응은 40℃정도로 약간 발열반응이었으나 특별히 냉각을 필요로 할 정도는 아니었다.

여기에 규산소다 2000g을 혼합하여 본 발명의 환경친화형 액상 난연제 조성물을 얻었다.

상기 실시예에서 얻어진 액상 난연제 조성물을 PE+PETE 혼합 패널(220×220×5)에 함침 또는 스프레이 후, 이를 열풍건조기에서 120℃로 3시간동안 양생시키고, KS F 2271-1998 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법에 따라 실험한 결과는 표 1과 같다.

[건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험 결과]

				시료 1	시료 2	시료 3	기준
난연2급 (준불연 재료)	표면시험	온도시간면적(℃×분)	3분이내	0	0	0	0
		온도시간면적(℃×분)	3분이후	79	93.6	81.5	100이하
		발연계수(CA)		6.0	3.0	3.0	60이하
		잔염시간(초)		25	23	27	30미만
		전체두께에 걸친 용융		없음	없음	없음	없을 것
		뒷면의 균열폭(mm)		0	0	0	두께× 1/10미만
		방화상 유해한 변형 등		없음	없음	없음	없을 것
	부가시험	온도시간면적(℃×분)		63.2	54.4	71.3	150이하
		발연계수(CA)		2.0	2.0	3.0	60이하
		잔염시간(초)		69	78	54	90이하
	가스유해	행동정지시간(분:초)		13:31	14:58	-	9분이상

상기 표1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명으로부터 얻어진 액상 난연제 조성물을 통상의 패널에 적용한 결과, 각 시료는 난연2급의 기준에 모두 적합하였고, 표면시험이나 부가시험에 있어 우수한 연구 결과를 나타냈다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 난연제 제조 및 난연패널 제조시 냄새 등 환경오염물을 발생하지 않고, 수용성 원료만을 사용하여 휘발성 유기화합물의 발생이 없으며, 또한 연소시 가스가 적고 유독가스를 발생하지 않으며 규산소다를 주원료로 사용하여 난연성이 우수하고 N-P 합성물, 붕산 및 붕사를 사용하여 강도 및 난연성을 보강하였고, 메틸셀룰로오즈를 사용하여 내습성 및 유연성을 향상시킨 환경친화형 액상 난연제 조성물로서, 관련 분야에의 이용 및 응용이 기대된다 하겠다.

Claims

메틸셀룰로오즈(M.C) 52∼70중량%, 붕산 20∼25중량%, 붕사 8.49∼14%, N-P 합성물 1.5∼7중량% 및 수산화나트륨 0.01∼2중량%의 혼합물(A)을 물에 용해하여 B용액을 제조하고, 여기에 규산소다를 혼합하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 환경친화형 액상 난연제 조성물
제1항에 있어서,

상기 혼합물(A)용액과 물의 배합비율은 A용액:물=1:2~4의 비율로 하는 것을 특징으로 하는 환경친화형 액상 난연제 조성물
제1항에 있어서,

상기 B용액에 규산소다를 혼합하는 비율은 B용액:규산소다=1:0.5~2의 비율로 하는 것을 특징으로 하는 환경친화형 액상 난연제 조성물
제1항에 있어서,

상기 메틸셀룰로오즈 대신에 폴리비닐알콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것을 특징으로 하는 환경친화형 액상 난연제 조성물
제1항에 있어서,

상기 붕사는 10수산화 붕사, 무수 붕사, 5수산화 붕사, 과붕사 나트륨 가운데 어느 하나인 것을 특징으로 하는 환경친화형 액상 난연제 조성물