KR100717721B1 - 밀봉 부재용 1액형 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 수지, 아크릴 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 수지 성분을 포함하는 주제 100 중량부, 팽창 흑연 5 내지 350 중량부, 멜라민계 화합물 50 내지 100 중량부, 경화제인 제1 실란계 화합물 5 내지 20 중량부 및 접착 보강제인 제2 실란계 화합물 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 밀봉 부재용 1액형 조성물을 제공한다. 상기 조성물이 경화되어 형성된 밀봉 부재는 내화성, 상온 경화성 및 접착 성능이 매우 우수하다.

Description

밀봉 부재용 1액형 조성물 {One-Packing Composition for Sealant}
본 발명은 밀봉 부재용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내화성 및 접착성이 우수한 밀봉 부재의 제조에 적용될 수 있고, 작업성이 우수한 밀봉 부재용 1액형 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 선박의 갑판 및 벽면, 건축물, 원자력발전소 등의 구획간, 예들 들어 천정이나 벽면을 통하여 케이블, 파이프, 덕트 등의 통과를 목적으로 제조된 관통부를 밀봉시키기 위하여 밀봉 부재가 사용되고 있다. 상기 밀봉 부재는 평소 가스, 물 등을 차단 할 수 있어야 하며, 화재 시에는 화재의 전달을 차단하여 화재 에 의한 손실을 최소화할 수 있어야 할 뿐만 아니라 기계적 물성이 우수해야 한다. 나아가, 연소시 연기 발생량이 적고 인체에 유해한 가스를 방출하지 않아 인명 및 재산 상의 피해를 최소화 할 수 있어야 한다.
한편, 작업시간을 단축시켜 작업 효율을 높이기 위해서는 경화 특성이 우수한 밀봉 부재용 조성물이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 필요를 감안한 것으로서, 경화됨으로써 밀봉 부재를 형성하고, 밀봉 부재의 내화성, 상온 경화성 및 밀봉 성능을 향상시킬 수 있으며 작업성이 우수한 밀봉 부재용 1액형 조성물을 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물은 실리콘 수지, 아크릴 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 수지 성분을 포함하는 주제 100 중량부, 팽창 흑연 5 내지 350 중량부, 멜라민계 화합물 50 내지 100 중량부, 경화제인 제1 실란계 화합물 5 내지 20 중량부, 및 접착 보강제인 제2 실란계 화합물 0.5 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 주제는 상온 점도가 4500 cs 내지 100000 cs인 것이 바람직하다. 상기 주제의 점도는 상기 조성물을 이용한 작업시 작업성을 결정하는 중요한 인자이다.
상기 실리콘 수지로서는, 주 사슬의 말단에 수산화기를 포함하는 하이드록시 터미네이티드 실리콘 수지(hydroxyl terminated silicon resin)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽창 흑연은 50 내지 80 메쉬의 입자 크기를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 멜라민계 화합물로서는, 멜라민 시아뉴레이트, 멜라민 폴리포스페이트 등의 화합물을 사용할 수 있고, 상기 멜라민계 화합물은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 제1 실란계 화합물로서는, 비닐옥시미노실란, 메틸옥시미노실란 등의 화합물을 사용할 수 있고, 상기 화합물은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 제2 실란계 화합물로서는, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메틸 옥시실란이 사용될 수 있다.
상기 조성물은 경화 촉진제로서 유기주석 화합물 0.05 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 점도 조절을 위하여 실리콘계 오일 10 내지 40 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 충진제로서, 실리카 또는 탄산 칼슘 10 내지 20 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 조성물은 내화성을 극대화 하기 위하여 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 암모늄포스페이 등의 난연제 성분 30 내지 100 중량부를 더 포함할 수 있고, 상기 난연제 성분은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물에 대하여 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물은 주제로서, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 수지들은 상온에서 공기 중의 수분에 의해서도 경화될 수 있는 우수한 경화 특성을 갖는다. 특히, 실리콘 수지가 바람직하다. 또한, 상기 실리콘 수지는 주 사슬의 말단에 수산화기를 포함하는 수지인 것이 바람직하다.
상기 실리콘 수지가 주 사슬의 말단에 수산기를 가짐으로써, 1액형 조성물로서 안정적으로 기능할 수 있다. .
상기 주제의 점도가 상온에서 4500 CS 미만이면, 밀봉 부재의 기계적 물성 저하가 발생될 수 있고, 반면에 100,000 CS를 초과하면, 성분의 혼합 과정에서 작업성이 떨어지고 교반 과정이 원활이 이루어질 수 없는 문제점이 있다. 따라서 상기 주제의 상온에서의 점도는 4500 내지 100,000 CS으로 조절된다. 바람직하게는, 10,000 내지 30,000 CS를 갖도록 조절된다.
상기 주제의 점도를 조절하기 위하여, 상기 조성물은 점도 조절제를 더 포함할 수 있으며, 상기 점도 조절제는 상기 주제 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부가 사용된다. 상기 점도 조절제로서는, 디메틸 실리콘 등의 실리콘계 오일을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 밀봉 부재용 1액형 조성물은 팽창 흑연을 포함한다. 상기 팽창 흑연은 200℃ 이상의 고온 또는 화염과 접촉시 팽창하게 된다. 팽창하면서 밀봉 부재 내부에 탄화물 및 공기 층을 형성하여 외부의 열이 밀봉 부내 내측으로 전달되는 것을 최소화 할 수 있고 탄화물로 이루어진 탄화 막의 생성으로 인하여 발화를 지연 시킬 수 있다.
상기 팽창 흑연을 상기 주제 100 중량부에 대하여 5 중량부 미만으로 사용하면, 팽창 흑연의 발포 또는 팽창 성능에 따른 밀봉 부재의 내화 성능 향상을 기대하기 어렵고, 반면에 350 중량부를 초과하여 사용하면 상기 조성물의 흐름성을 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 흑연이 자체적으로 포함하고 있는 수분에 의하여 상 기 조성물의 저장 안정성이 저하될 수 있다.
상기 팽창 흑연은 주제 100 중량부에 대하여 5 내지 350 중량부가 포함되며 바람직하게는 30 내지 100 중량부가 포함된다.
상기 팽창 흑연의 입자 크기가 50 메쉬 미만이면 팽창 흑연의 균일한 분산이 이루어지기 어렵고 밀봉 부재의 외관이 불량해질 수 있다. 반면에, 상기 팽창 흑연의 입자 크기가 80 메쉬를 초과하면 팽창 흑연의 열 팽창 효율이 급격히 저하될 수 있다. 따라서 상기 팽창 흑연의 입자 크기는 50 내지 80 메쉬인 것이 바람직하다.
상기 밀봉 부재용 1액형 조성물은 멜라민계 화합물을 포함한다. 상기 멜라민계 화합물은 연소시 불연성 가스인 질소 가스를 생성함으로써, 연소를 지연시킬 수 있어 화재 시 밀봉 부재 하부로 화염의 전달을 어느 정도 차단할 수 있다.
상기 멜라민계 화합물이 상기 주제 100 중량부에 대하여 50 중량부 미만으로 사용되면, 밀봉 부재의 난연성이 저하되고, 반면에 100 중량부를 초과하여 사용되면 밀봉 부재의 접착성 및 기계적 물성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 멜라민계 화합물은 상기 주제 100 중량부에 대하여 50 내지 100 중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 멜라민계 화합물로서는, 멜라민 시아뉴레이트, 멜라민 폴리포스페이트 등을 들 수 있다. 상기 멜라민계 화합물은 상기 조성물 내에 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 포함될 수 있다.
상기 밀봉 부재용 1액형 조성물은 경화제로서, 제1 실란계 화합물을 포함한다. 상기 제1 실란계 화합물로서는, 메틸옥시미노실란, 비닐옥시미노실란 등을 들 수 있고, 상기 화합물은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 경화제는 상온에서, 상기 조성물의 원활한 경화를 유도하여 밀봉 부재를 형성시킨다.
상기 제1 실란계 화합물은 상기 주제 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부가 사용된다.
상기 밀봉 부재용 1액형 조성물은 제2 실란계 화합물을 포함한다. 상기 제2 실란계 화합물은 접착 보강제로서 기능한다. 상기 제2 실란계 화합물로서는, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메틸 옥시실란 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물은 관통부에 체결되는 케이블, 덕트, 파이프 등의 설치 시 경화되어 상기 관통부와 관통부에 체결되는 체결 부재 사이에서 밀봉 부재로서 기능한다. 상기 제2 실란계 화합물은 상기 조성물의 경화 시 밀봉 부재의 주변 부재들과의 안정된 접착력 또는 결합력 확보를 위하여 조성물 내에 첨가되어 사용된다.
상기와 같이, 본 발명의 밀봉 부재용 1액형 조성물은 서로 다른 기능, 즉 경화제 및 접착 보강제로서 기능하는, 서로 다른 실란계 화합물을 복수 종 포함한다.
본 발명의 밀봉 부재용 1액형 조성물은 상기한 필수 성분 외에, 충진제, 경화반응 촉진제, 난연제, 점도 조절제 등의 첨가제 들을 더 포함할 수 있다. 점도 조절제에 대해서는 전술 하였으므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.
상기 충진제로서는 실리카, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있다. 상기 충진제는 주제 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 조성물에 첨가되는 충진제의 양이 상기 주제 100 중량부에 대하여 10 중량부 미만이면, 상기 조성물이 경화되어 형성된 밀봉 부재의 인장 강도가 너무 낮은 문제점이 있고, 반면에 20 중량부를 초과하면 상기 조성물의 작업성이 저하된는 문제점이 있다.
상기 충진제는 밀봉 부재의 인장 강도 등의 물리적 성능을 향상 시키기 위하여 상기 조성물에 포함된다.
상기 경화반응 촉진제로서는, 유기주석 화합물이 사용될 수 있으며, 구체적으로는 디부틸틴디라우레이트 등이 사용될 수 있다. 상기 경화 반응 촉진제는 상기 조성물의 경화 시간을 단축 시키고, 균일한 경화 반응을 유도할 수 있다.
상기 경화반응 촉진제는 상기 주제 100 중량부에 대하여 0.05 내지 2 중량부가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 난연제로서는, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 암모늄포스페이트 등이 사용될 수 있다. 상기 수산화알루미늄 및 수산화 마그네슘 등의 금속 수산화물은 화재에 의한 연소 시 흡열반응을 일으키므로 주변의 온도를 낮추어 연소의 이동을 억제할 수 있고, 연소 반응에 의한 산물로서 불연제인 수분 및 금속 산화물을 생성함으로써 연소의 원인인 산소의 접촉을 차단하고 밀봉 부재의 방화 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 암모늄포스페이트 등의 화합물은 전술한 멜라민계 화합물과 마찬가지로 질소 가스를 방출함으로써, 밀봉 부재의 방화 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 난연제 성분은 상기 주제 100 중량부에 대하여 30 내지 100 중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 상기 난연제 성분은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 상용될 수 있다.
본 발명에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물이 경화되어 형성된 밀봉 부재는, i) 팽창성 흑연에 의한 탄화 막 및 공기 층의 형성, ii) 난연제의 연소 반응에 따른 수분 및 금속 산화물의 형성, 및 iii) 멜라민계 화합물 및 난연제인 암모늄 포스페이트에 의한 질소 가스 생성 등의 방화 메커니즘에 의하여 화재 발생시 우수한 내화성을 갖는다.
이하에서는 구체적인 실시예들을 들어 본 발명을 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 7
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 조성을 갖는 밀봉 부재용 1액형 조성물을 경화하여 밀봉 부재를 제조한 후, 산소지수, 연기밀도, 인장강도, 접착성, 저장 안정성, 작업성 및 상온 경화성을 평가하였다.
상기 각 실시예에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물을 제조하기 위해서, 경화제 및 경화 촉진제를 제외한 나머지 성분들을 혼합용 믹서에 넣고 충분히 교반하여 혼합하였다. 상기 교반은 감압상태에서 수행되었다. 각 성분을 충분히 혼합 시킨 후 경화제 및 경화 촉진제를 투입하고 재 혼합한 후 진공 포장기에서 캔 또는 카트리지에 진공밀폐 포장하여 공기 내 수분과의 접촉을 차단하여 보관하였다.
비교예 1 내지 5
하기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 비교 조성을 갖는 밀봉 부재용 1액형 조성물을 경화하여 밀봉 부재를 제조 한 후, 산소지수, 연기밀도, 인장강도, 접착성, 저장 안정성, 작업성 및 상온 경화성 등을 평가하였다. 비교예 1 내지 5의 밀봉 부내용 조성물의 제조는 상기 실시예 1 내지 7과 동일한 방법으로 수행되었다.
Figure 112006033019590-pat00001
Figure 112006033019590-pat00002
상기 실시예 1 내지 7, 및 상기 비교예 1 내지 5의 조성에 따른 밀봉 부재용 조성물을 이용하여 형성된 밀봉 부재를 평가한 결과, 필수 성분이 적어도 하나 부재한, 비교예들에 따른 조성물을 이용하여 형성된 밀봉 부재의 경우, 경화성, 접착성 등에 있어 현저한 저하를 나타내었다. 또한, 연소 실험 결과 멜라민계 화합물 또는 팽창 흑연이 포함하지 않는 조성을 갖는 조성물에 의하여 형성된 밀봉 부재의 경우, 난연 성능이 매우 낮아 방화용 밀봉 부재로서는 부적합함을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물에 의하여 제조된 밀봉 부재는 작 업성, 인장 강도 등의 물리적 물성이 우수하다.. 또한, 내화성이 우수하여 화재 시에도 화염의 전달을 최소화할 수 있다.
또한, 상온 경화성이 우수하여 작업 효율을 극대화 시킬 수 있으며 피접착 부재와의 접착 성능이 우수하여 케이블 등이 통과하는 관통부의 내벽 등에 적용될 경우 우수한 밀봉 성능을 발휘할 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 본 발명에 따른 밀봉 부재용 1액형 조성물은 할로겐계 난연제와 같은 독성 물질을 포함하지 않으므로, 친환경적인 작업환경을 제공할 수 있다.
또한, 상기 밀봉 부재용 1액형 조성물에 의하여 제조된 밀봉 부재는 쉽게 제거될 수 있어 재 밀봉에 따른 번거러움을 감소 시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 실리콘 수지, 아크릴 수지 및 우레탄 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 수지 성분을 포함하는 주제 100 중량부;
    팽창 흑연 5 내지 350 중량부;
    멜라민계 화합물 50 내지 100 중량부;
    경화제인 제1 실란계 화합물 5 내지 20 중량부; 및
    접착 보강제인 제2 실란계 화합물 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주제는 상온에서의 점도가 4500 cs 내지 100000 cs인 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 수지는 주 사슬의 말단에 수산화기를 포함하는 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 팽창 흑연 50 내지 80 메쉬의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 멜라민계 화합물은 멜라민 시아뉴레이트 및 멜라민 폴 리포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 실란계 화합물은 비닐옥시미노실란 및 메틸옥시미노실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 실란계 화합물은 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메틸옥시실란인 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 경화 촉진제로서 유기주석 화합물 0.05 내지 2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 실리콘계 오일 10 내지 40 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 실리카 또는 탄산 칼슘 중 적어도 하나의 성분 10 내지 20 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 암모늄포스페이로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 난연제 성분 30 내지 100 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 부재용 1액형 조성물.
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