KR100699591B1 - 난연성 스티로폼의 난연성 첨가물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 및 무기계 복합 합성물로서 요소, 제1 및 제2 인산암모늄, 염화마그네슘, 탄산카리, 황산반토, 염화알루미륨, 중탄산소다, 인산알루미나, 규산소다 등을 물에 용해하여 다공성의 화이트카본에 함침하여 건조해서 만들어진 분말을 스티로폼의 제조 공정중에 첨가하여 난연성 및 유독가스를 발생하지 않음과 동시에, 친환경적이고, 스티로폼 본연의 물성을 저하시키지 않으며, 가공과 성형이 쉽고, 스티로폼의 용이하게 제조할 수 있는 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
난연성 스티로폼, 난연성 첨가물

Description

난연성 스티로폼의 난연성 첨가물{omitted}
본 발명은 난연성 스티로폼의 제조에 사용되는 난연성 첨가물에 관한 것으로, 특히 유기 및 무기계 복합 합성물로서 요소, 제1 및 제2 인산암모늄, 염화마그네슘, 탄산카리, 황산반토, 염화알루미륨, 중탄산소다, 인산알루미나, 규산소다 등을 물에 용해하여 다공성의 화이트카본에 함침하여 건조해서 만들어진 분말을 스티로폼의 제조 공정중에 첨가하여 난연성 및 유독가스를 발생하지 않는 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물에 관한 것이다.
통상적으로 스티로폼의 원료로서 폴리스티렌(PS)92-96중량％에 발포제(부탄, 펜탄 가스함유)2-7중량％, 와 난연제(F, Cl, Br)1중량％ 함유 되어있는 발포스틸렌 즉 EPS(Expanded poly Styrene) 원료를 구매하여 스티로폼을 생산하고 있으며, 생산 공정중에 삼산화안티몬(Sb2O3)를 첨가하여 난연성의 기능을 부여하고 있으나 기존의 첨가물은 강력한 중금속으로 2차적인 환경문제로 화재발생시 활로겐 화합물발생, 활로겐화 다이옥신 및 퓨란가스 발생등 가공기기를 부식시키며, 금형부식, 수지분해, 착색등의 원인이 되며, 유독의 가스를 다량 방출하는 등의 문제점이 있었다.
일반적으로 스티로폼 및 플라스틱의 난연화 방법에 있어서 분자구조 변경을 통한 내열성 플라스틱의 제조, 난연성분을 플라스틱 구조내에 화학적으로 결합한 반응형 난연제, 난연제를 플라스틱 내에 물리적으로 첨가한 첨가형 난연제, 기타 난연제 코팅, 또는 페인팅하거나 제품의 디자인 변경을 통한 내열성 향상 등의 방법이 있다.
플라스틱의 난연화에 사용되는 난연제의 구분에는 크게 구성성분에 의한 분류와 사용법에 의한 분류로 나눌 수 있는데, 구성성분에 의한 분류로서 유기계로서 인계, 인, 할로겐화합물, 할로겐계, 브롬화합물, 염소화합물, 금속수산화물 등이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 스티로폼 제조 공정중 1차 발포 공정과 2차 발포 공정 중에 첨가하여 화재 발생시에 스티로폼에서 수분의 발생, 피막형성, 불활성기체의 발생으로 산소를 차단하여 불이 붙지 않으며, 유독가스를 발생하지 않는 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 친환경적이고, 스티로폼 본연의 물성을 저하시키지 않으며, 가공과 성형이 쉽고, 스티로폼의 용이하게 제조할 수 있는 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물을 제공하는데 있다.
이하 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 난연성 스티로폼 제조용 난연성 첨가물에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 난연성 첨가물은 (1) 물 25중량부에 요소 75중량부를 용해, (2) 물 25중량부에 염화마그네슘 75중량부를 용해, (3) 물 60중량부에 제1 인산암모늄 20중량부와 제2 인산암모늄 20중량부를 용해, (4) 물 50중량부에 탄산카리 50중량부를 용해, (5) 물 50중량부에 황산반토 50중량부를 용해, (6) 물 50중량부에 염화알루미늄 50중량부를 용해, (7) 물 50중량부에 중탄산소다 50중량부를 용해, (8) 물 60중량부에 규산소다 40중량부를 용해, (9) 액상의 인산알루미나 100중량부, (10) 노르말 핵산 90중량부에 폴리부텐 10중량부를 용해하여; (1)-(10)의 1차 혼합물 100중량부를 각각 제조하고,
2. 1에서 제조한 (1)-(10) 각각의 1차 혼합물 100중량부에 대하여 규소산화물인 화이트카본(ZEOSIL, 또는 TIXOLEX,AEROSIL 또는 규조토, 제올라이트, 펄라이트, 해포석, 카본블랙, 다공성 산화미네랄분말)을 각각 60중량부씩 첨가, 분산 후 건조시켜 각각의 혼합물 분말을 제조한 후, 각각의 혼합물 분말을 하기 제시된 조성비로 혼합하여 혼합조성물을 제조하며,
3. 2에서 제조한 혼합조성물 100중량%에 대하여 스테아린산 아연 또는 스테아린산 마그네슘 중에서 선택된 어느 하나를 5중량％ 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 2의 혼합조성물을 구성하는 (1)-(11) 각각의 혼합물 분말의 조성비 및 구체적인 제조방법에 대하여 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
(실시예)
(1) 물 25중량부에 요소 75중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 10중량％와,
(2) 물 25중량부에 염화마그네슘 75중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 5중량％와,
(3) 물 60중량부에 제1 인산암모늄 20중량부와 제2 인산암모늄 20중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 15중량％와,
(4) 물 50중량부에 탄산카리 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 분말 5중량％와,
(5) 물 50중량부에 황산반토 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 5중량％와,
(6) 물 50중량부에 염화알루미늄 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 20중량％와,
(7) 물 50중량부에 중탄산소다 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 10중량％와,
(8) 물 60중량부에 규산소다 40중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 10중량％와,
(9) 액상의 인산알루미나 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 15중량％와,
(10) 노르말 핵산 90중량부에 폴리부텐 10중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 5중량％를 혼합하여; 100중량%의 혼합조성물을 제조한 후,
(11) 상기 (10)에서 제조한 100중량%의 혼합조성물에 스테아린산 아연(또는 스테아린산 마그네슘) 5중량％를 혼합하여 본 발명의 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물을 제조하였다.
상기 실시예의 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물을 스티로폼 제조 생산 1차발포 공정중 발포스틸렌(EPS) 100중량%에 대하여 10-20중량％ 첨가하여 1차 발포하고, 성형공정 전 10-20중량％ 첨가하여 성형 완성된 난연성 스티로폼을 제조하였다.
본 발명의 구성과 실시예1에서 나타난 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물들의 특징들을 살펴보면 다음과 같다.
요소(urea)의 화학식은 CO(NH2)2로 무색투명하며, 비중 1.335, 융점 132.7℃로 수용액을 가열하면 서서히 암모니아와 탄산가스를 발생하여 산소를 차단한다. 황산반토(aluminum sulfate)의 화학식은 Al2(SO4)3·18H2O, 수화물로서 무색결정, 비중 1.69, 융점 86.5℃로 물에 녹으며, 알콜에는 녹지 않으며, 화재발생시 피막의 형성 및 수분이 발생한다.
염화알루미늄(Aluminum chloride)의 화학식은 AlCl3·6H2O로서 불활성기체를 발생시켜 난연 기능제로 첨가하였고, 염화마그네슘(Magnesium chlorid)의 화학식은 MgCl2·2H2O로서 비중은 1.569, 100℃에서 수분발생을 하며, 가열하면 무수물이 않되고, 가수분해되며, 200℃에서는 염화수소를 발생하여 옥시염화마그네슘으로 변하고, 약 600℃에서는 마그네시아가 된다.
중탄산소다(sodium bicarbonate)의 화학식은 Na4HCO3로 수용액은 가수분해에 따라서 약알카리성을 나타내고, 65℃이상에서 급격히 분해하며, 비중은 2.208, 가열하면 CO2를 발생하고, 인산암모늄(ammonium phosphate)로서 제1 인산암모늄(ammonium phosphate monobasic)의 화학식은 NH4H2PO4로서 무색, 무취이며, 공기중에 안정되고, 물에 녹으며, 190℃ 가열하면 물과 암모니아를 발생하고, 제2 인산암모늄(Ammonium phosphate dibasic)의 화학식은 (NH4)2HPO4 로서 열에 분해되며, 물에 잘녹고, 155℃가열하면 불활성 기체를 발생한다.
탄산카리 및 인산알루미나등의 조성물은 위의 조성물들의 특징과 같이 열에 의하여 수분의 발생 및 불활성기체를 발생시켜 난연제의 기능으로서 첨가하였고, 규산소다 및 폴리부텐은 스티로폼의 가소제 역할 및 규소산화물 등이 스티로폼과 함께 접착제로서 첨가하였다.
또한 스테아린산 아연 및 스테아린 마그네슘은 화재 발생시 첨가물들의 유해가스등의 차단과 스티로폼이 열에 의하여 급작스런 용융을 방해하여 스티로폼의 붕괴시간을 지연시키기 위하여 첨가하였다.
상기 설명에 있어서, 본 발명의 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물은 물에 함께 합성할 때 발생되는 겔화 및 침전의 문제점이 없으며, 다공성 미네랄 분말에 침전시켜 분말화한 것이 특징이라 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물에 의하면 스티로폼 제조 공정시 본 발명의 첨가물을 첨가하여 만들어진 난연성 스티로폼은 화재 발생시 불이 붙지 않았으며, 유독가스를 발생하지 않을 뿐만 아니라, 친환경적이고, 스티로폼 본연의 물성을 저하시키지 않으며, 가공과 성형이 쉽고, 스티로폼의 용이하게 제조할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

  1. (1) 물 25중량부에 요소 75중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 10중량％와,
    (2) 물 25중량부에 염화마그네슘 75중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 5중량％와,
    (3) 물 60중량부에 제1 인산암모늄 20중량부와 제2 인산암모늄 20중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 15중량％와,
    (4) 물 50중량부에 탄산카리 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 분말 5중량％와,
    (5) 물 50중량부에 황산반토 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 5중량％와,
    (6) 물 50중량부에 염화알루미늄 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 20중량％와,
    (7) 물 50중량부에 중탄산소다 50중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 10중량％와,
    (8) 물 60중량부에 규산소다 40중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 10중량％와,
    (9) 액상의 인산알루미나 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 15중량％와,
    (10) 노르말 핵산 90중량부에 폴리부텐 10중량부를 용해한 혼합물 100중량부를, 다공성의 규소산화물인 화이트카본 60중량부에 첨가 분산 혼합하여 건조한 혼합물 분말 5중량％를 혼합하여; 100중량%의 혼합조성물을 제조한 후,
    (11) 상기 (10)에서 제조한 혼합조성물 100중량%에 대하여, 스테아린산 아연과 스테아린산 마그네슘 중에서 선택된 어느 하나를 5중량％ 첨가, 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 난연성 스티로폼용 난연성 첨가물.
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