KR100697958B1 - 난연성이 탁월한 아크릴계 인조대리석 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전체 조성물에 대해, (A) 아크릴 수지 22~26 중량%; (B) 무기 충전제 69~75 중량%; 및 (C) 방향족 인산에스테르 3~7 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탁월한 난연성을 갖는 아크릴계 인조대리석에 관한 것이다.
아크릴계 인조대리석, 난연성, 수산화알루미늄, 메틸메타크릴레이트 시럽

Description

난연성이 탁월한 아크릴계 인조대리석{Artificial marble with excellent flame resistance}
발명의 분야
본 발명은 탁월한 난연성을 갖는 아크릴계 인조대리석에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 선박 내장용으로 사용할 수 있는 난연성이 탁월한 아크릴계 인조대리석에 관한 것이다.
발명의 배경
일반적으로 아크릴계 수지로 제조된 인조대리석은 미려한 외관 및 우수한 가공성 등의 장점과 더불어 천연대리석에 비해 가볍고, 가공이 쉽다는 장점으로 인해 주방 상판, 욕조, 카운터 테이블 및 인테리어 재료로서 다양한 용도로 사용되고 있다. 그러나 일반적으로 알려진 아크릴계 인조대리석은 이러한 장점에도 불구하고 난연성이 떨어져 난연성 1급 수준을 요구하는 선박 내장용으로는 적용하지 못하고 있다.
아크릴계 인조대리석 제조방법은 일반적으로 메틸메타크릴레이트(Methyl methacrylate)와 같은 모노머와 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate)를 혼합한 시럽(syrub)에 알루미늄 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드 그리고 칼슘 하이드록사이드와 같은 충진제, 안료 및 경화제 등과 기타 첨가제(커플링제, 분산제 등)를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하는 것이다.
일본특허공보 제1998-025146호에서는 난연성 3급을 갖는 아크릴계 인조대리석을 기술하고 있다. 그러나 이런 기술로 만든 인조대리석으로는 난연성이 떨어져 선박 내장용으로는 적용할 수 없다.
따라서 본 발명자는 선박 내장용으로 사용할 수 있는 탁월한 난연성 갖는 아크릴계 인조대리석을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 탁월한 난연성을 갖는 아크릴계 인조대리석을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선박 내장용으로 사용할 수 있는 난연성이 탁월한 아크릴계 인조대리석을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 전체 조성물에 대해, (A) 아크릴 수지 22~26 중량%; (B) 무기 충전제 69~75 중량%; 및 (C) 방향족 인산에스테르 3~7 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탁월한 난연성을 갖는 아크릴계 인조대리석에 관한 것이다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명의 아크릴계 인조대리석은 전체 조성물에 대해, (A) 아크릴 수지 22~26 중량%; (B) 무기 충전제 69~75 중량%; 및 (C) 방향족 인산에스테르 3~7 중량%를 함유하고 있는 조성물을 경화시킴으로써 얻어진다.
이하, 본 발명의 아크릴계 인조대리석의 각 성분에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
(A) 아크릴 수지
본 발명에 사용되는 아크릴 수지는 아크릴계 단량체와 이들의 중합물인 폴리아크릴레이트가 용해되어 있는 수지 시럽이다.
상기 아크릴계 단량체로는 메타 아크릴산, 메틸 메타 아크릴레이트, 에틸 메타 아크릴레이트, 이소 프로필 메타 아크릴레이트, n-부틸 메타 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타 아크릴레이트 등이 있다.
상기 폴리아크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 메타크릴레이트 등의 중합체이며 이 중 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)가 가장 바람직하다.
본 발명의 아크릴 수지(A)는 바람직하기로는 메틸메타아크릴레이트 79~89 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 10~20 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.1~1.5 중량%로 이루어지는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된다.
본 발명에서 아크릴 수지(A)는 22~26 중량%가 사용되는 것이 바람직하다. 만약 수지 성분의 사용량이 22 중량% 미만이면 반응성이 급격히 떨어져 생산하는데 어려움이 많고, 26 중량%를 초과하면 난연성이 저하될 수 있다.
(B) 무기 충전제
본 발명의 무기 충전제는 탄산칼슘, 수산화 알루미늄, 실리카, 알루미나, 유산바륨, 수산화 마그네슘과 같이 당 분야에서 통상적으로 사용되는 무기 분말 중 어느 것도 사용 가능하며, 1 내지 100 ㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 무기 분말 중 특히, 수산화 알루미늄은 투명하고 미려한 대리석 형상의 외관을 갖는 인조대리석을 제조 할 수 있다는 점에서 바람직하다.
본 발명에서 가장 바람직한 무기 충진제로 수산화알루미늄(B)은 평균 입자크 기가 25 ㎛인 것을 사용할 수 있으며, 그 사용범위는 69~75 중량%가 사용되는 것이 바람직하다. 만약 무기충전제(B)의 사용량이 69 중량% 미만이면 난연성이 떨어지며, 75 중량%를 초과하면 가공성이 저하될 수 있다.
(C) 방향족 인산 에스테르 화합물
본 발명에서 사용되는 방향족 인산 에스테르 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112005077391545-pat00001
상기 화학식 1에서 R3, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4의 알킬기이고, X는 C6-C20의 아릴기 또는 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴기로서, 레소시놀, 히드로퀴놀, 비스페놀-A 등의 디알콜로부터 유도된 것이고, n은 0 내지 4이다.
상기 화학식 1에 해당되는 화합물로는, n이 0 인 경우 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레닐포스페이트, 트리(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4,6-트리메틸페닐)포스페이트, 트리(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 트리(2,6-디터셔리부틸페닐)포스페이트 등이 있으며, n이 1인 경우는 레소시놀 비스(디페닐)포스페이트, 레소시놀비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 레소시놀비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀비스(2,6-디메틸페닐)포스페이트, 하이드로퀴놀비스(2,4-디터셔리부틸페닐)포스페이트 등이 있다. 이들 방향족 인산 에스테르계 화합물은 단독으로 적용될 수 있으며 또는 각각의 혼합물로도 적용이 가능하다.
본 발명에서는 상기 방향족 인산 에스테르 화합물로 트리페닐포스페이트를 사용하는 것이 바람직한데, 이때 사용함량은 3~7 중량%가 바람직하다. 만약 방향족 인산 에스테르 화합(C)의 사용량이 3 중량% 미만이면 난연성이 급격히 떨어지며, 7 중량%를 초과하면 반응성이 많이 떨어진다.
상기 조성물은 경화제와 소량의 커플링제 및 분산제와 혼합한 후, 통상의 방법으로 경화시켜 인조대리석 제품으로 제조할 수 있다.
상기 경화제로는 t-부틸퍼옥시 말레익산과 t-부틸하이드로 퍼옥사이드 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 커플링제로는 베타-3,4-에폭시사이클로헥실에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 감마-아미노프러필트리메톡시실란과 같은 실란계 커플링제와 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 등과 같은 포스페이트계 커플링제 등이 사용될 수 있으며, 상기 분산제로는 제3 인산칼슘, 폴리비닐알콜, 탄산칼슘, 셀룰로오스 유도체, 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 등이 사용될 수 있다. 상기 커플링제 및 분산제의 선택 및 함량은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.
본 발명에서는 상기 구성요소 외에도 필요에 따라 다양한 패턴을 구현하기 위해 다양한 색상을 갖는 마블칩을 선택적으로 첨가할 수 있다. 상기 마블칩은 통상의 인조대리석을 0.01∼10 mm, 바람직하게는 0.1∼5 mm 의 크기로 분쇄한 것을 사용할 수 있으며, 본 발명의 난연성 인조대리석을 분쇄한 것을 사용할 수 있다. 상기 마블칩의 함량은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.
본 발명의 인조대리석 조성물에는 상기 구성요소 외에도 열안정제, 광안정제, 자외선 안정제, 충격보강제, 이형제, 활제, 안료 및 염료 등을 적절한 범위로 더 첨가할 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 24 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 73 중량%, 트리페닐포스페이트 3 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07% 를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 2
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 24 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 69 중량%, 트리페닐포스페이트 7 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 22 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 73 중량%, 트리페닐포스페이트 5 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스이페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 인조대리석을 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 4
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 26 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 71 중량%, 트리페닐포스페이트 3 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주 입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교실시예 1
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 27 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 73 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교실시예 2
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 25 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 74 중량%, 트리페닐포스페이트 1 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포 화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교실시예 3
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 29 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 69 중량%, 트리페닐포스페이트 2 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t-부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교실시예 4
메틸메타아크릴레이트 84.3 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 15 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.7 중량%로 구성된 메틸메타크릴레이트 시럽 32 중량%, 평균 입자크기가 25 ㎛인 수산화알루미늄 65 중량%, 트리페닐포스페이트 3 중량%로 이루어진 100 중량부에 대해 경화제로 t- 부틸퍼옥시 말레익산 0.5 중량%, 커플링제로 하이드록시에틸메타크릴레이트엑시드포스페이트 및 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.3 중량%와 분산제로 불포화 폴리아민 아마이드염과 산성 폴리에스테르의 용액 0.07%를 혼합한 후 금형에 주입하여 경화시켜 제조하였다. 이렇게 제조된 성형물로 난연성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
난연성 평가 방법
IMO Resolution A.653(16)에 규정된 선박의 벽, 천정재 및 내장재(표면바닥재 제외)의 표면연소성(화염전파성) 시험방법에 따라 수행하였다.
구 분 실시예 비교실시예 합격 기준
1 2 3 4 1 2 3 4
메틸메타크릴레이트 시럽 (중량%) 24 24 22 26 27 25 29 32
수산화알루미늄 (중량%) 73 69 73 71 73 74 69 65
트리페닐포스페이트 (중량%) 3 7 5 3 - 1 2 3
화염 전파성시험 평균연소지속열 (MJ/㎡) 23.6 25.9 24.8 22.4 19.8 18.9 20.6 21.7 ≥1.5
소화시임계복사 열류량(kw/㎡) 28.9 33.4 32.5 28.5 24.3 22.4 25.1 22.9 ≥20
전체방출열 (MJ) 0.62 0.59 0.53 0.64 1.12 1.05 1.20 1.08 ≤0.7
최대방출열 (kw) 1.78 1.83 2.15 1.94 5.01 4.32 5.21 4.59 ≤4
표 1을 참조하면, 실시예 1~4의 경우 화염 전파성 시험의 모든 항목에 대해 합격 기준을 넘는 우수한 난연성을 보여주었다. 반면에 비교실시예 1~4의 경우 전체방출열이나 최대방출열에서 기준을 넘는 값을 나타내므로 난연성 개선의 효과가 크지 않은 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 메틸메타크릴레이트 시럽, 수산화알루미늄 및 트리페닐포스페이트로 이루어지고, 탁월한 난연성을 가져 선박 내장용으로 사용할 수 있는 아크릴계 인조대리석을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. (A) 아크릴계 단량체와 폴리아크릴레이트를 포함하는 아크릴 수지 22~26 중량%;
    (B) 무기 충전제 69~75 중량%; 및
    (C) 하기 화학식 1로 표시되는 방향족 인산에스테르 3~7 중량%:
    [화학식 1]
    Figure 112007013890596-pat00002
    상기 화학식 1에서 R3, R4 및 R5는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4의 알킬기이고; X는 C6-C20의 아릴기 또는 알킬기가 치환된 C6-C20의 아릴기로서, 레소시놀, 히드로퀴놀, 비스페놀-A의 디알콜로부터 유도된 것이고; n은 0 내지 4임;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 아크릴계 인조대리석 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 메틸메타아크릴레이트와 폴리메틸메타아크릴레이트의 혼합물인 것을 특징으로 하는 난연성 아크릴계 인조대리석 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 메틸메타아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트 및 가교 결합성 비닐 단량체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 난연성 아크릴계 인조대리석 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 메틸메타아크릴레이트 79~89 중량%와 폴리메틸메타아크릴레이트 10~20 중량% 및 가교 결합성 비닐 단량체인 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 0.1~1.5 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 성 아크릴계 인조대리석 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 인조대리석 조성물을 경화시킨 인조대리석.
  6. 제5항의 인조대리석이 선박 내장재에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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