KR100650544B1

KR100650544B1 - 내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체

Info

Publication number: KR100650544B1
Application number: KR1020060012481A
Authority: KR
Inventors: 윤종현; 백범규; 이윤식
Original assignee: 주식회사 경동세라텍
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-11-28
Also published as: US20090081459A1; JP2009521350A; WO2007091853A1; CN101360778A

Abstract

본 발명은 내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체에 관한 것이다.

본 발명의 발포플라스틱 성형체는, 플라스틱 비드 또는 플라스틱 발포체를 제조한 후, 알카리토금속화합물 또는 알카리토금속화합물을 포함하는 물질 또는 산 중 선택된 1종 이상과 규산염을 플라스틱 비드 또는 플라스틱 발포체에 코팅한 후, 열과 압력을 가해 융착, 결합시켜 성형하고 건조하여 제조된다.

본 발명에 의해, 충격 흡수성이 양호하고, 성형 가공이 용이하며 차음 및 흡음성능과 단열성능이 우수하면서 난연성 및 내열성을 가지며, 내수성 및 내구성이 향상된 유기질 발포플라스틱 성형체가 제공된다.

발포플라스틱, 규산염, 격막, 내화, 개질

Description

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체{THE ORGANIC FOAMING PLASTIC BODY THAT HAS GOOD THERMAL RESISTANCE AND GOOD DURABILITY}

유기질 발포플라스틱은 무기질류에 비하여 충격 흡수성이 양호하고, 성형 가공이 용이하며 흡음성능 및 단열성능이 우수한 장점을 가지고 있어 흡음 및 단열자재로 많이 이용되고 있다.

그러나 발포플라스틱은 유기물질로써 연화점 및 용융점이 낮아 비교적 낮은 열에서도 녹아내려 형상을 유지할 수 없으며, 더욱이 화재 발화시에는 불에 대한 저항성이 없고 오히려 외부의 점화인자에 의해 불꽃이 점화되면 발포플라스틱 자체가 연소를 도와주는 에너지원으로 작용하여 지속적으로 불을 확산시키는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제로 인하여 특히 건축용 자재로써 그 사용이 점차적으로 제한되고 있는 실정이다.

이러한 방염에 대한 문제를 해결하고자 여러 가지 다양한 연구가 진행되어 왔다.

종래의 일반적 방법으로는 수지 자체에 난연제를 첨가하여 난연수지를 제조하고, 이를 발포 성형함으로써 발포플라스틱 성형체에 난연성을 부여하는 방법이 공지의 기술로 알려져 사용되었다.

그러나, 이러한 방법이나 기술을 이용하여 발포 성형한 발포플라스틱들은 화염에 접촉된 후 화원을 제거하면 소화되는 자기소화성 정도의 수준에 머무르고 있는 실정으로 KS F 2271(건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험방법) 규정의 최하등급에도 미치지 못하여 화재에는 속수무책일 수밖에 없다.

근래에 와서는 이러한 유기물질의 한계를 극복하기 위하여 발포플라스틱에 불연성물질인 무기질접착제를 처리하여 방염하는 기술들에 대한 연구가 심도 있게 진행되고 있다.

일례로 당사에서 2003년에 출원한 대한민국 특허출원 10-2003-0027876호‘내화성이 우수한 발포플라스틱 성형체’에는 발포플라스틱 성형체에 유기질 및 무기질 내화성 격막 형성체를 이용하여 내화성능을 부여한 발포플라스틱 성형체에 대해 기술하고 있다.

이러한 기술은 발포플라스틱 성형체의 난연성은 확보되지만, 화재 발생시 화염을 차단하는 역할을 하는 내화구조의 심재로써 필요로 하는 내열성은 취약하다.

대한민국 특허출원 10-2003-0018763호 ‘난연 폴리스티렌 패널 및 그 제조방 법’에서는 무기질 불연성물질인 규산소다분말을 물에 수용액화하여, 이를 단독 또는 물유리를 혼합하여 발포 폴리스틸렌의 표면에 코팅 융착시킨 난연 발포 폴리스틸렌이 개시되어 있다.

위와 같은 기술은 유기물질인 발포플라스틱에 규산염계 접착제의 불연성인 무기질 특성만을 활용함으로써 난연성은 확보되지만, 화재 발생시 또는 실 사용상에 있어서는 아래에 서술한 여러 가지 문제점들을 내포하고 있다.

첫째, 내화구조 심재로서 실제 화재 시에 요구되는 내열성은 두 가지 형태로 구분할 수 있는데, 열원이 근처에 있지만 화염에 실제 접촉하기 전 즉 150 ℃ ~ 400 ℃정도의 비교적 낮은 온도에서 견디는 물성과 실제 화염에 접촉한 상태인 고온에서의 내열성이 요구된다.

그러나 상기의 기술이나 방법으로 제조된 제품들은 150 ℃ ~ 300 ℃ 정도에서 유기물질인 발포플라스틱은 열화된다.

또, 화염 접촉 시에 구조체의 골격으로써 역할을 해야 할 내화성 격막들도 많은 양의 함수분을 가진 규산염으로 이루어져 있는 경우는 200 ℃ 이상의 열을 받으면 함수분이 휘발하면서 격막내부에서 발포 팽창을 일으켜 격막을 조각 조각내는 균열이 발생된다. 따라서 실제 화염에 접촉하기 전에 이미 무수한 균열로 인하여 구조체가 붕괴된다.

또, 이러한 단점이 보완되어 완전히 붕괴가 되지 않는다고 할지라도 고형 규산염이 비교적 저온인 550 ~ 670 ℃에서 녹기 시작하여 730 ~ 870 ℃에서 유동이 시작되므로 실제 화염에 접촉되는 700 ℃ 이상 에서는 격막들이 용융됨으로써 방화 벽 역할을 하는 구조체가 와해되어 화염의 확산을 방지하려는 그 본래의 기능을 갖지 못하는 문제점이 있다.

둘째, 실 사용상에 있어서 중요한 물성으로 내구성에 지대한 영향을 주는 내수성이 있다.

상기의 기술이나 방법에서 내화성 격막 또는 난연도막으로 사용되는 규산염은 액상에서 그 형태가 SiO₂/M₂O 몰비와 농도에 따라 알칼리 금속이온, 규산이온 모노머, 폴리규산이온 및 이같은 규산이온들이 느슨하게 결합하여 콜로이드 입자를 형성한 상태인 미셀(micells) 등 다양한 형태로 공존한다.

따라서, 건조 등에 의해 탈수가 된 비드 표면상의 내화성 격막 또는 난연도막 상태에서 30 ~ 60 % 정도의 높은 용해도를 가지므로 실 사용상에 있어서 우수나 장기간 흡습에 의하여 상당부분 용해됨으로써 본래의 기능을 충분히 발휘하기 어렵다.

셋째, 실 사용상에 있어서 요구되는 중요한 물성 중에 유연성과 접착성이 있는데, 이 역시 상기의 기술이나 방법에서 규산염은 무기질 특성인 취성을 그대로 가지고 있고, 접착성에 있어서도 소수성을 가진 유기질 발포플라스틱과 친수성을 띠는 극성 말단기(Hydrohphilic or water soluble) 하이드록시기를 가기고 있는 규산염간의 계면간 접착력은 기대하기 어렵고, 단지 강제적으로 밀착되어 있는 상태이다.

이처럼 상기의 기술이나 방법들은 일부 난연성은 확보되지만 화재 시에, 방 화벽 역할을 해야 하는 규산염구조체가 규산염의 낮은 융점과 화염에 발포 팽창 붕괴되면서 화염의 확산을 효과적으로 방지하지 못하여 실 화재 시에 화염을 차단하는 역할을 하는 내화구조의 심재로써 사용은 어렵다.

또, 높은 용해도로 인한 내수성 약화로 장기간 흡습이나 우수에 의한 내구성저하를 초래하게 되어 있다.

또한, 무기질인 규산염의 특성인 취성 그리고 소수성인 발포플라스틱과 친수성인 규산염과의 약한 표면 접착력에 따른 내구성 저하 등의 많은 문제점들을 가지고 있다.

본 발명의 내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체는 상기와 같은 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 충격 흡수성이 양호하고, 성형가공이 용이하며 흡음성능 및 단열성능이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체를 제공하려는 목적이 있다.

이에 더불어 무기질인 규산염의 불연 특성을 유지하면서 화재 시에 화염을 차단하는 역할을 하는 내열성을 현저하게 향상시키고 내구성을 향상시킨 유기질 발포플라스틱 성형체를 제공하려는 목적도 있다.

본 발명의 유기질 발포플라스틱 성형체는, 플라스틱 비드 또는 플라스틱 발포체를 제조한 후, 알카리토금속화합물 또는 알카리토금속화합물을 포함하는 물질 또는 산 중 선택된 1종 이상과 규산염을 플라스틱 비드 또는 플라스틱 발포체에 코팅한 후, 열과 압력을 가해 융착, 결합시켜 성형하고 건조하여 제조된다.

또, 본 발명의 발포플라스틱은 규산염을 개질하기 위해 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물 중 선택된 1종 이상을 첨가하여 성형될 수도 있다.

이처럼 내화성 격막을 갖도록 성형된 본 발명의 발포플라스틱 성형체는 내화성 격막으로 인해 화재 시 화염을 차단함으로써 내화구조의 심재로 사용할 수 있으며, 내수성 및 유연성과 접착성이 우수해 실 사용상에도 유용하다.

또한 부가적으로 이러한 격막으로 인하여 차음성능이 현저하게 개선되며, 발포플라스틱 성형체의 계면이 개질됨으로써 다른 물질과의 계면간의 접착력이 향상되므로 판재와의 접착, 뿜칠재의 코팅 등 다양한 용도로 활용이 가능하다.

본 발명에서 사용하는 유기질 발포플라스틱에는 발포 폴리스틸렌, 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 폴리우레탄, 페놀폼 등이 있다.

또한 규산염은 ‘M₂O·nSiO₂·xH₂O’로 표시되는 화합물로서, ‘M’은 주기율표 제 1A족에 속하는 알칼리 금속을 나타내고 ‘n’과 ‘x’는 정수이다.

1A족에 속하는 알칼리 금속의 구체적인 예로는 리튬, 나트륨 및 칼륨 등이 있다.

본 발명의 알카리토금속화합물은 ‘MmXn’으로 표시되고, ‘M’은 주기율표 제 2A족에 속하는 알카리토금속이며, ‘X’는 Cl, OH, SO₄, O 등이 있고, ‘m’과 ‘n’은 정수이다.

알카리토금속의 구체적인 예로는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바륨(Ba) 등이 있다.

본 발명의 알카리토금속화합물을 포함하는 물질은 시멘트, 고로시멘트, 마그네시아시멘트, 석고, 석회, 고로슬래그 등이 있다.

본 발명의 발포플라스틱 성형체가 내열성과 내수성 및 유연성과 접착성이 개선된 원리에 대해 설명하면 아래와 같다.

규산염에 산, 알카리토금속화합물 또는 이를 포함하는 물질, 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물 등의 개질재중 선택된 1개 이상과 반응시키도록 되어 있다.

이는 물에 용해되기 어려운 규산중합체 또는 수 불용성염을 생성시키고, 또한 반응상에서 규산이온 또는 폴리규산이온은 서로 간에 축중합반응이 진행되어 저온 내열성을 저해하는 발포 팽창이 원인이 되는 물(H₂O)을 제거하고, 융점을 낮추는 알칼리 금속을 분리하여 별도의 염(Salt)을 생성하거나 알카리토금속으로 치환함으로써 달성할 수 있다.

규산염과 산(Acid) 또는 알카리토금속화합물간에 예상되는 화학반응의 메카니즘은 아래와 같다.

M₂OㆍSiO₂ + H₂CO₃ + H₂O → Si(OH)₄ + M₂CO₃

규산염에 수소양이온을 방출하는 산(Acid, 탄산)을 첨가하면 중화반응에 의해 금속염(Metal Salt)이 생성되면서 pH가 낮아진다.

이 화학식에서 'n'은 정수이다.

규산이온 또는 폴리규산이온은 서로 간에 실록산(siloxane) 결합이 진행되어 낮은 정도로 중합하여 이루어진 소중합체인 하이드로 졸(Sol) 상태의 올리고머(oligomer)가 생성되면서 점도가 점차 상승한다.

반응이 더욱 진행되면 올리고머들 간에 고분자로 중합이 이루어져 겔(Gel)상태인 규산중합체가 된다.

이때 점도의 상승 및 겔화 속도는 산의 종류, 산의 첨가량, 용액의 농도, 온도 등에 따라 다르다.

M₂OㆍnSiO₂ + Ca(OH)₂ + mH₂O → CaOㆍnSiO₂ㆍmH₂O + 2M₂OH

이 화학식에서 'm', 'n'은 정수이다.

규산염과 2A족에 속하는 Be, Mg, Ca, Ba 등의 알카리토금속화합물들이 반응하여 불용성의 규산염 금속수화물 및 규산염 금속수산화물, 규산 등을 동시에 생성되고, 점차 겔화 되면서 고분자 망목상 구조의 중합체가 된다.

이와 같은 반응으로 생성되는 규산화합물은 금속이온과 규산이온의 존재량에 의존한다.

한편, 유기질 발포플라스틱과 내화성 격막을 형성하는 규산염간의 계면간 접착력 증진은 규산염 올리고머의 친수성인 극성 말단기(Hydrohphilic or water soluble) 하이드록시기를 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물과 반응을 시킴으로써 소수성인 비극성 말단기(Hydrophobic or Lipophilic) 알콕시기 또는 알킬기로 일부 치환함으로써 친수성(Hydrohphilic)의 극성 말단기는 물분자와의 친화력 때문에 바깥쪽에 모이게 되고, 물분자와 반발력이 있는 소수성(Hydrophobic)의 비극성 말단기는 갈 곳이 없어져서 유기질 발포플라스틱쪽으로 모이게 되여 같은 소수성 특성을 지닌 유기질 발포플라스틱과 알콕시기 또는 알킬기간의 접착력은 자연스럽게 증진된다.

또한 규산염 올리고머에 소수성인 비극성 말단기(Hydrophobic or Lipophilic) 알콕시기 또는 알킬기로 일부 치환됨으로써 물의 표면 장력을 낮추어 유기질 발포플라스틱과 내화성 격막을 형성하는 규산염간의 계면간 에너지 편차를 줄여 분산성이 향상되어 균일하면서 일정한 격막두께를 얻을 수 있다.

규산염 올리고머와 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물간에 예상되는 화학반응의 메카니즘은 아래와 같다.

알코올과의 반응

에테르과의 반응

에스테르와의 반응

규산염 올리고머의 물과 친화력이 큰 친수성(Hydrohphilic)인 하이드록시기가 떨어지면서 알코올, 에테르, 에스테르화합물의 알킬기가 치환되어 유기물과 친화력이 있는 소수성(Hydrophobic)인 알콕시기가 된다.

케톤과의 반응

규산염 올리고머는 이중결합을 가지고 있는 케톤과 부가중합(addition polymerization)을 하여 실록산결합을 갖는 유기규소화합물이 된다.

이와 같이 규산염 올리고머와 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물간의 화학반응에서 살펴 본 것과 같이 분자중에 친수성부분인 하이드록시기와 소수성부분인 알킬 또는 알콕시기 등 두 개의 상반되는 성질을 가진 말단기가 부착된 유기규 소화합물을 생성함으로 액상에서의 미셀의 안정성과 소수성 특성을 지닌 유기질 발포플라스틱과의 계면간의 접착력 증진은 물론, 물의 표면 장력을 낮추어 유기질 발포플라스틱과 계면간 에너지 편차를 줄여 분산성이 향상되면서 균일하고 일정한 격막두께로 코팅할 수 있을 뿐만 아니라 유기질 말단기의 탄소 수에 따라서 내화성 격막의 본연의 물성인 취성을 부분적으로 연성화 할 수 있다.

전술한 반응들은 개질 처리하는 물질에 따라 반응속도가 다르기 때문에 반응속도의 완급을 조절하기 위하여 지연제를 사용할 수 있다.

이때 사용되는 지연제는 옥시카본계, 규불화물, 붕산염, 글루콘산류, 당류, 구연산 등이 있다.

본 발명의 목적을 좀 더 효과적으로 보강하기위하여 접착보조제 및 내열성증진제, 발수제 등 다양한 첨가제를 추가로 투입할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 유기질 발포플라스틱과 내화성 격막을 형성하는 규산염간의 접착력을 좀 더 효과적으로 보강하기위한 접착보조제로써 계면활성제, 실란 커플링제, PVA(Poly Vinyl Alcohol), EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymers), 셀룰로오스접착제, 또는 파인필러로써 10 내지 1000nm의 크기를 가진 입자인 유기질 필러 카본블랙 및 그라파이트, 물분자에 의해 팽윤되어 구조 층이 파괴되면 나노 단위의 콜로이드 입자를 갖는 몬모릴로나이트 및 그를 주성분으로 하는 벤토나이 트, 미립의 일라이트 또는 점토류를 첨가할 수 있다.

또, 본 발명에 안티몬화합물, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 붕사, 인산염, 인계 난연제, 할로겐계 난연제, 열경화성수지, 돌로마이트, 탄산칼슘, 실리카분말, 산화티탄, 산화철, 에뜨링가이트화합물, 퍼라이트, 플라이애시와 같은 무기질필러 등 내열성증진제를 추가로 혼합하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 내열성 증진제는 유기질인 발포플라스틱의 난연성을 부여하거나, 탄화시에 많은 차르(char)를 형성시키고, 차르(char)의 강도를 보강시킴으로써 열에 의한 형태의 변형을 막아주는 역할을 한다.

또, 본 발명에 실리콘계 발수제, 불소계 발수제, 파라핀계 발수제 등 발수제를 추가로 혼합하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 발수제는 물과 접촉시에 접촉각을 크게 만들어서 물이 발포플라스틱성형체의 내부로 침투하는 것을 막아 줌으로써 내수성이 증진된다.

이하, 본 발명의 발포플라스틱성형체의 제조방법에 대하여 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1]

발포 폴리스티렌 비드(신호유화 제품, CL 2500F)를 수증기를 투입하여 1차 발포를 시키고, 발포비드의 표면에 수분을 증발시키고 입자 속에 함유하고 있는 발포가스와 공기가 치환되어 입자가 복원력을 갖도록 4시간을 숙성한 후 다시 수증기를 투입하여 2차 발포를 시켜 발포비드를 제조하였다.

50Be' 규산소다에 규산소다 중량 대비 알카리토금속 화합물인 수산화마그네슘 10 중량%를 처리하여 충분히 교반한 후에 기 제조된 발포 비드의 표면에 균일하게 도포하였다.

도포된 발포 비드를 220*220*80㎜ 크기인 금형에 채우고, 초기 부피의 85 % 수준인 60 mm 높이로 압착하면서 100 ℃로 융착 성형시킨 후에 건조시켜 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 2]

실시예1에서 수산화마그네슘 10 중량%를 알카리토금속 화합물이 포함된 물질인 시멘트 10 중량%로 대체하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 3]

실시예1에서 수산화마그네슘 10 중량%를 탄산 0.5 중량%로 대체하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 4]

실시예1에서 추가로 알카리토금속 화합물이 포함된 물질인 시멘트를 규산소다 중량 대비 5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 5]

실시예1에서 추가로 탄산을 규산소다 중량 대비 0.5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 6]

실시예2에서 추가로 탄산을 규산소다 중량 대비 0.5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 7]

실시예1에서 추가로 시멘트와 탄산을 규산소다 중량 대비 각각 5 중량%, 0.5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 8]

실시예1에서 규산소다를 규산칼륨으로 대체하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 9]

실시예1에서 추가로 에틸알코올을 규산소다 중량 대비 1.5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 10]

실시예1에서 추가로 에테르(Ether)를 규산소다 중량 대비 1.5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 11]

실시예1에서 추가로 아세톤을 규산소다 중량 대비 1.5 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 12]

실시예1에서 추가로 규산소다 중량 대비 벤토나이트 10 중량%, 카본블랙 3 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 13]

실시예1에서 추가로 규산소다 중량 대비 벤토나이트 10 중량%, 카본블랙 3중량%, 팽창퍼라이트 3 중량%, 실리콘발수제 0.1 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[실시예 14]

실시예1에서 추가로 규산소다 중량 대비 벤토나이트 10 중량%, 팽창퍼라이트 3 중량%, 구연산 0.15 중량%를 투입하여 220*220*60㎜ 크기의 발포플라스틱 성형체를 제조하였다.

[비교예 1]

발포 폴리스티렌(신호유화제품, CL 2500F) 펠렛에 수증기를 투입하여 발포를 시켜 발포비드를 제조하고, 이를 4시간 숙성시킨 후에 220*220㎜의 금형에 건조밀도가 30 ㎏/㎥ 되게 발포비드를 채우고 수증기를 투입하여 성형하고, 이를 건조하여 220*220*60㎜의 발포플라스틱을 제조하였다.

[비교예 2]

발포 폴리스티렌 비드(신호유화 제품, CL 2500F)를 수증기를 투입하여 1차 발포를 시키고, 발포비드 속에 함유하고 있는 발포가스와 공기가 치환되어 입자가 복원력을 갖도록 4시간을 숙성한 후 다시 수증기를 투입하여 2차 발포를 시켜 발포비드를 제조하였다.

제조된 발포 비드 표면에 50Be' 규산소다를 균일하게 도포하였다.

도포된 발포 비드를 220*220*80㎜ 크기인 금형에 채우고 100 ℃로 융착 성형시킨 후에 건조시켜 저밀도의 성형체를 제조하였다.

실시예 1 ~ 14 및 비교예에서 제조된 시편을 통풍이 잘되는 실내에서 48시간 방치하고 40±5℃에서 120시간 건조한 후 난연성능과 내열성을 알기위하여 용융점, 접착력을 알기위하여 굽힘강도, 내수성을 측정하였다.

난연성능은 KS F 2271에 준하여 평가하고, 그 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다.

내열성은 온도에 따른 흡열 또는 발열 상태와 무게변화를 측정함으로써 용융 및 분해 정도를 알 수 있는 시차열분석(DTA, Differential Thermal Analysis), 그리고 열중량분석(TG, Thermogravimetry)을 통하여 측정하고, 또한 내열성 정도를 알기위하여 전기로에서 300 ℃, 750 ℃ 온도에서 형태변화를 측정하고, 그 결과를 하기의 [표 2]에 나타내었다.

또한 접착력을 알기위하여 굽힘강도는 KS M 3808 (발포 폴리스티렌 보온재) 시험방법에 준하여 평가하고, 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었고, 내수성은 같은규격에 흡수량 측정방법인 맑은 물에 24시간 침적 후에 실내에서 48시간 방치하고 40±5℃에서 120시간 건조한 후 KS F 2271에 준하여 난연성능 평가하고, 그 결과를 침적 후 변화를 보기위하여 하기의 [표 1]에 병합하여 나타내었다.

[표 1] KS F 2271에 따른 난연성능 및 침적 후 난연성능

항목	제조 후 난연 표면시험				침적 후 난연 표면 시험
항목	균열(mm)	잔염(초)	발연계수(C_A)	온도시간면적	균열(mm)	잔염(초)	발연계수(CA)	온도시간면적
실시예1	없음	0	11.8	62.4	없음	23.7	32.9	87.7
실시예2	없음	0	8.5	53.6	없음	10.4	23.8	62.0
실시예3	없음	0	21.4	63.9	없음	8.2	22.0	71.7
실시예4	없음	0	8.1	46.6	없음	3.2	9.9	51.1
실시예5	없음	0	8.2	51.8	없음	0.9	9.3	55.8
실시예6	없음	0	7.7	46.4	없음	0	8.4	50.1
실시예7	없음	0	7.4	45.7	없음	0	8.1	48.2
실시예8	없음	0	10.4	60.8	없음	21.3	32.0	75.9
실시예9	없음	0	18.7	61.1	없음	5.1	19.8	66.5
실시예10	없음	0	19.5	61.9	없음	5.5	20.9	67.2
실시예11	없음	0	18.2	60.9	없음	4.5	19.7	66.1
실시예12	없음	0	7.2	41.3	없음	16.8	29.7	55.2
실시예13	없음	0	6.2	30.7	없음	15.7	28.1	43.4
실시예14	없음	0	6.7	32.5	없음	16.4	28.4	45.8
비교예1	시험 초기 화염에 연소하여 산화되어 실험 불가함
비교예2	없음	0	12.3	130.0	침적 후 부서짐으로 인하여 측정 불가

상기표의 결과에 있어서 비교예1은 실험초기에 완전히 연소되어 형태가 소량의 재로 화해 실험이 불가하였고, 비교예2는 제조 후 난연 표면시험에는 비교적 양호하였으나 24시간 침적 후에는 규산염 많은 부분이 용출되어 형태가 와해되여 실험이 불가하였다.

이상과 같이 상기표의 결과로부터 본 발명의 실시예 1 ~ 14에 따른 발포플라스틱 성형체는 침적 후에도 난연성능이 일정부분 유지하고 있어 비교예에 비하여 내수성이 월등히 우수함을 알 수 있다.

[표 2] TG/DSC 측정에 따른 열적 성능

항목	무게감량(%)	300 ℃가열 후 형태변화	750 ℃가열 후 형태변화
실시예 1	20.96	변형 없음	변형 없음
실시예 2	20.58	변형 없음	변형 없음
실시예 3	25.19	변형 없음	변형 없음
실시예 4	19.99	변형 없음	변형 없음
실시예 5	24.13	변형 없음	변형 없음
실시예 6	22.58	변형 없음	변형 없음
실시예 7	19.81	변형 없음	변형 없음
실시예 8	23.56	변형 없음	변형 없음
실시예 9	22.33	변형 없음	변형 없음
실시예 10	21.93	변형 없음	변형 없음
실시예 11	22.51	변형 없음	변형 없음
실시예 12	19.44	변형 없음	변형 없음
실시예 13	15.91	변형 없음	변형 없음
실시예 14	16.39	변형 없음	변형 없음
비교예 1	96.72	연소하여 녹아 재로 변함	불가
비교예 2	21.67	부풀음으로 인하여 형태가 붕괴됨	형태가 조각 조각나서 완전히 와해됨

상기표의 결과에 있어서 비교예1은 완전히 연소되어 무게잔량이 원래 무게의 3.28%(100-96.72=3.28)만 남고 96.76%가 분해되었으며, 300 ℃ 가열 형태변화시험에서는 완전히 연소하여 재가 되었다.

비교예2는 무게잔량이 원래 무게의 78.33 %(100-21.67=78.33)로 실시예와 유사하나, 300 ℃ 가열 형태변화실험에서는 규산염이 부풀어 형태가 붕괴되기 시작하여, 750 ℃ 가열 형태변화시험에서는 형태가 조각 조각나서 완전히 와해되어 버렸다.

상기표의 결과로부터 본 발명의 실시예 1 ~ 14에 따른 발포플라스틱 성형체는 무게감량이 비교적 적고, 300 ℃가열 형태변화실험 및 750 ℃ 가열 형태변화시험에서도 형태가 변형되지 않고 유지하고 있어 비교예에 비하여 내열성이 월등히 우수함을 알 수 있다.

[표 3] KS F 2271에 따른 밀도 및 굽힘강도

항목	밀도(Kg/㎥)	굽힘강도(N/㎠)	비강도(굽힘강도/밀도)
실시예 1	42.4	30.2	0.71
실시예 2	41.8	31.9	0.76
실시예 3	36.9	31.6	0.86
실시예 4	45.4	33.9	0.75
실시예 5	42.7	33.7	0.79
실시예 6	42.8	34.9	0.82
실시예 7	45.3	35.2	0.77
실시예 8	42.3	30.8	0.73
실시예 9	43.3	32.3	0.75
실시예 10	43.2	32.1	0.74
실시예 11	43.2	32.5	0.75
실시예 12	49.8	31.4	0.63
실시예 13	50.6	33.7	0.67
실시예 14	50.1	33.2	0.66
비교예 1	24.1	21.1	0.88
비교예 2	36.4	19.1	0.53

상기표의 결과에 있어서 비교예1은 발포플라스틱 자체의 열융착으로 굽힘강도 및 비강도가 높으나, 비교예1에 비하여 비교적 적은 자체의 열융착과 규산염 접착력에 의하여 강도가 실현되는 실시예 1 ~ 14, 비교예2에 있어서는 실시예의 굽힘강도 및 비강도가 비교예2에 비하여 대략 50 %정도 증가 하였다.

이상과 같이 상기표의 결과로부터 본 발명은 실시예 1 ~ 14에 따른 발포플라스틱 성형체는 비교예에 비하여 접착력이 월등히 우수함을 알 수 있다.

위와 같이 우수한 내수성 및 내열성을 갖는 본 발명에 대해, 단순하게 변형하거나 변경하는 것은 이 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으므로, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

본 발명에 의해, 내열성과 내수성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체가 제공된다.

아울러, 유연성과 접착성 및 차음성능이 개선된 유기질 발포플라스틱 성형체가 제공된다.

Claims

유기질 발포플라스틱 성형체에 있어서,

플라스틱 비드 또는 플라스틱 발포체를 제조한 후, 알카리토금속화합물 또는 알카리토금속화합물을 포함하는 물질 또는 산 중 선택된 1종 이상으로 규산염을 개질하여 플라스틱 비드 또는 플라스틱 발포체에 코팅한 후, 열과 압력을 가해 융착, 결합시켜 성형하고 건조하여 제조된,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 1항에 있어서,

상기 규산염은 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 1항에 있어서,

상기 알카리토금속화합물은 'MmXn'으로 표기되고, 'M'은 알카리토금속으로 'Be', 'Mg', 'Ca', 'Ba' 중 선택된 1종이며, 'X'는 'Cl', 'OH', 'SO₄', 'O' 중 선택 된 1종이고, 'm'과 'n'은 정수로 표기되는 화합물인 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 1항에 있어서,

상기 알카리토금속화합물을 포함하는 물질은 시멘트, 고로시멘트, 마그네시아시멘트, 석고, 석회, 고로슬래그 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 1항에 있어서,

상기 규산염에 알코올, 에테르, 케톤, 에스테르화합물 중 선택된 1종 이상이 첨가된 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 1항에 있어서,

상기 규산염에 접착보조제, 내열성증진제, 지연제, 발수제 중 선택된 1종 이상이 첨가된 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 6항에 있어서,

상기 접착보조제는 계면활성제, 실란 커플링제, 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol), 에틸렌비닐아세테이트공중합체(Ethylene Vinyl Acetate Copolymers), 셀룰로오스접착제, 카본불랙, 그라파이트, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 일라이트, 점토 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 6항에 있어서,

상기 내열성증진제는 안티몬화합물, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 붕사, 인산염, 인계 난연제, 할로겐계 난연제, 열경화성수지, 돌로마이트, 탄산칼슘, 실리카분말, 산화티탄, 산화철, 에뜨링가이트화합물, 퍼라이트, 플라이애시 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 6항에 있어서,

상기 발수제는 실리콘계, 불소계, 파라핀계 발수제 중 선택된 1종 이상인 것 을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.
제 6항에 있어서,

상기 지연제는 옥시카본계, 규불화물, 붕산염, 글루콘산류, 당류, 구연산 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는,

내열성 및 내구성이 우수한 유기질 발포플라스틱 성형체.