KR100991189B1 - 난연화 도포제, 이의 제조방법 및 발포 스티로폼 입자 난연처리 방법 - Google Patents

난연화 도포제, 이의 제조방법 및 발포 스티로폼 입자 난연처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포 스티로폼 입자의 난연 처리를 위한 난연화 도포제, 이의 제조방법, 이를 이용한 발포 스티로폼 입자의 난연 처리 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 난연화 도포제는 물유리 100 중량부 당 인산 수용액, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 수산화칼륨, 및 물유리로 구성된 내열성 실리케이트가 분산제에 의해 옥수수 기름에 분산된 내열성 옥수수 기름 성분 0.2~0.65 중량부를 포함하고; 물유리, 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올로 구성된 피막 박리 방지 성분; 물유리, 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘으로 구성된 난연 성분; 수산화칼륨; 및 유화제;를 더 포함한다. 또한, 본 발명의 난연화 도포제는 물유리 및 탄산수소나트륨으로 구성된 보조 난연 성분을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 난연화 도포제로 난연 처리된 발포 스티로폼 입자를 성형하여 제조한 블록은 난연화 도포제의 내열성 옥수수 기름 성분에 의해 융착성, 수축성이 양호하고, 난연화 도포제의 피막 박리 방지 성분에 의해 피막이 박리되지 않고, 난연화 도포제의 난연 성분 내지 보조 난연 성분에 의해 연소 시 유독가스 발생 및 형태변화가 억제되는 특징이 있다. 따라서, 본 발명의 난연화 도포제는 융착성, 수축성, 난연성, 내열성, 안정성이 우수한 친환경적인 난연화 도포제로서 수입대체 효과가 클 것으로 기대된다.
발포 스티로폼, EPS, 피막 박리 방지, 난연화, 도포제, 물유리, 옥수수 기름, 실리케이트, 수축성

Description

난연화 도포제, 이의 제조방법 및 발포 스티로폼 입자 난연 처리 방법{Coating material for retarding flame, manufacturing method of the same, and flame-retarding method of expanded polystyrene particle using the same}
본 발명은 발포 스티로폼 입자의 난연 처리를 위한 난연화 도포제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물유리, 내열성 옥수수 기름 성분, 피막 박리 방지 성분, 난연 성분, 수산화칼륨, 및 유화제를 포함하고 선택적으로 보조 난연 성분을 더 포함하는 난연화 도포제에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기의 난연화 도포제의 제조방법 및 상기의 난연화 도포제를 이용한 발포 스티로폼 입자의 난연 처리 방법에 관한 것이다.
발포 스티로폼(Expanded Polystyrene, EPS) 입자로 제조된 판넬 제품은 주택, 빌딩, 공장 등의 건축물의 벽 및 천장 등에 단열재로 사용되고 있다. 그러나 발포 스티로폼(Expanded Polystyrene) 입자로 제조된 판넬 제품은 내화성이 지극히 불량하여 화재시에는 내부소재의 열분해에 따른 유독가스와 화염이 발생하고 열의 전파가 심하므로, 삽시간에 연소하게 된다. 이때 발생하는 시안화수소(HCN), 염화 수소(HCl), 포스겐(COCl2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2)등의 유독가스는 가스 중독사를 일으킬 위험성이 높다.
현재 우리나라를 비롯하여, 세계적으로 발포 스티로폼 입자의 생산량은 연간 수백만톤으로 매년 증가 추세에 있다. 이러한 발포 스티로폼 입자는 경량, 가공의 용이성, 고단열성, 내충격성 등의 뛰어난 장점은 있지만 높은 연소성, 연소시의 유독가스 발생, 그리고 양면 철판에 의한 온실효과로 심재가 녹아내려 형태가 변형되는 심각한 문제점이 야기되어 근래에는 이의 사용을 제한하거나 기피하는 현상도 있다.
한편 발포 스티로폼 입자을 난연 처리하기 위하여 종래에 무기계열 및 유기계열의 난연제가 사용되어왔다. 무기계열 난연제로는 안티몬계 난연제가 주로 사용되고 있고 유기계열 난연제로는 할로겐 화합물, 인산에스테르 등의 난연제가 주로 사용되고 있다. 그러나 이들 발포 스티로폼 입자 난연제는 지구 온난화의 주범으로 알려져있으며, 특히 할로겐 화합물 중 브롬 화합물은 다이옥신류 등 발암물질의 생성 위험성이 매우 큰 문제점이 있다.
따라서 인체에 무해하고, 우수한 난연성을 발휘할 뿐 아니라 생산비가 저렴한 환경친화적 난연제의 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 특히, 발포 스티로폼 입자로 블록을 성형할 때 입자간의 융착을 원활하게 하고, 성형된 블록을 건조하는 경우 형상을 그대로 유지시키고, 성형된 블록이 잘 절단되지 않게 하고, 성형된 블록이 난연성을 갖도록 하게 하고, 도포된 난연제의 피막이 벗겨지지 않는 등의 융 착성, 수축성, 절단성, 난연성, 안정성 등 종합적인 특성이 우수한 난연제의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 발포 스티로폼 입자로 블록을 성형할 때 입자간의 융착을 원활하게 하고, 성형된 블록을 건조하는 경우 형상을 그대로 유지시키고, 성형된 블록이 잘 절단되지 않게 하고, 성형된 블록이 난연성을 갖도록 하게 하고, 도포된 난연제의 피막이 벗겨지지 않는 등의 융착성, 수축성, 절단성, 난연성, 안정성 등 종합적인 특성이 우수한 발포스티로폼 입자용 난연화 도포제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 발포 스티로폼 입자의 난연 처리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 난연화 도포제를 제공하는 상기 목적은 물유리 100 중량부 당 인산 수용액, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 수산화칼륨, 및 물유리로 구성된 내열성 실리케이트가 분산제에 의해 옥수수 기름에 분산된 내열성 옥수수 기름 성분 0.2~0.65 중량부를 포함하고; 물유리, 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올로 구성된 피막 박리 방지 성분; 물유리, 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘으로 구성된 난연 성분; 수산화칼륨; 및 유화제;를 더 포함하는 난연화 도포제를 제공함으로써 달성될 수 있다. 또한, 본 발명의 난연화 도포제는 물유리 및 탄산수소나트륨으로 구성된 보조 난연 성분을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 난연화 도포제의 제조방법을 제공하는 상기 목적은 (가) 인산 수용액에 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 및 수산화칼륨을 첨가하여 용해 시킨 후 물유를 첨가하여 조성된 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 첨가하고 분산제로 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 분산시켜 내열성 옥수수 기름 성분을 제조하는 단계; (나) 물유리에 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올을 첨가하여 피막 박리 방지 성분을 제조하는 단계; (다) 물유리에 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘을 첨가하여 난연 성분을 제조하는 단계; (라) 물유리 100 중량부에 (가) 단계에서 제조한 내열성 옥수수 기름 0.2~0.65 중량부를 첨가하고 교반하여 개질 물유리를 제조하는 단계; 및 (마) (라) 단계에서 제조한 개질 물유리에 (나) 단계에서 제조한 피막 박리 방지 성분, (다) 단계에서 제조한 난연 성분, 수산화칼륨, 및 유화제를 첨가하고 교반하는 단계;를 포함하는 난연화 도포제 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다. 본 발명의 난연화 도포제 제조방법은 물유리에 탄산수소나트륨을 첨가하여 보조 난연 성분을 제조하는 단계를 선택적으로 더 포함할 수 있고, (마) 단계에서 개질 물유리에 보조 난연 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 발포 스티로폼 입자 난연 처리 방법을 제공하는 상기 목적은 발포 스티로폼 입자 표면에 본 발명의 난연화 도포제를 발포 스티로폼 입자 1ℓ당 19 ~ 21㎖의 양으로 도포하는 단계 및 상기 도포된 난연화 도포제 조성물을 건조하는 단계를 포함하는 발포 스티로폼 입자 난연 처리 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 난연화 도포제로 난연 처리된 발포 스티로폼 입자를 성형하여 제 조한 블록은 난연화 도포제의 내열성 옥수수 기름 성분에 의해 융착성, 수축성이 양호하고, 난연화 도포제의 피막 박리 방지 성분에 의해 피막이 박리되지 않고, 난연화 도포제의 난연 성분 내지 보조 난연 성분에 의해 연소 시 유독가스 발생 및 형태변화가 억제되는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 난연화 도포제로 난연 처리된 발포 스티로폼 입자를 가지고 보드나 판넬을 제조하는 경우, 상기 보드나 판넬이 화기에 노출되더라고 본 발명의 난연화 도포제는 연소확대를 방지하고, 불연가스를 발생시켜 소화작용을 하며 유독가스의 발생을 극소화시킨다. 아울러, 보드나 판넬의 형체가 붕괴 또는 변형되지 않도록 한다.
따라서, 본 발명의 난연화 도포제는 융착성, 수축성, 난연성, 내열성, 안정성이 우수한 친환경적인 난연화 도포제로서 수입대체 효과가 클 것으로 기대된다.
본 발명은 발포 스티로폼 입자의 난연 처리를 위한 난연화 도포제에 관한 것으로서, 본 발명의 난연화 도포제는 물유리, 내열성 옥수수 기름 성분, 피막 박리 방지 성분, 난연 성분, 수산화칼륨, 및 유화제를 포함하고 선택적으로 보조 난연 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발포 스티로폼 입자의 난연 처리를 위한 난연화 도포제의 구성 성분을 보다 상세하게 살펴보면,
(a) 물유리; (b) 인산 수용액, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 수산화칼륨, 및 물유리로 구성된 내열성 실리케이트가 분산제에 의해 옥수수 기름에 분산된 내열성 옥수수 기름 성분; (c) 물유리, 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올로 구성된 피막 박리 방지 성분; (d) 물유리, 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘으로 구성된 난연 성분; (e) 선택적 추가 성분으로 물유리 및 탄산수소나트륨으로 구성된 보조 난연 성분; (f) 수산화칼륨; 및 (g) 유화제;가 있다.
본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 내열성 옥수수 기름 성분은 난연화 도포제에 내수성, 산화안전성을 부여하고, 난연 처리된 발포 스티로폼 입자로 블록을 성형하는 경우 발포 스티로폼 입자간의 융착성을 양호하게 하는 역할을 한다. 아울러, 내열성 옥수수 기름을 구성하는 성분인 내열성 실리케이트는 블록의 내열성을 강화시킨다. 본 발명의 난연화 도포제에서 내열성 옥수수 기름 성분의 함량은 물유리 100 중량부 당 0.2~0.65 중량부이고, 바람직하게는 0.3~0.5 중량부이다. 내열성 옥수수 기름 성분의 함량이 물유리 100 중량부 당 0.2 중량부 미만이면 내열성 옥수수 기름 성분 첨가에 따른 융착성 향상이 충분하지 못하고, 0.5 중량부를 초과하면 융착성은 향상되나 성형된 블록을 건조하는 경우 수축에 의한 변형이 많이 되어 형상이 찌그러지는 문제가 있기 때문이다. 아울러, 내열성 옥수수 기름 성분의 함량이 물유리 100 중량부 당 0.3~0.5 중량부일때 융착성 및 수축성이 가장 양호하다. 내열성 옥수수 기름 성분은 내열성 실리케이트 11.25 중량부, 옥수수 기름 100 중량부, 및 분산제인 메탄올 0.25 중량부로 구성되며, 여기서 상기 내열성 실리케이트는 30~40 중량% 농도의 인산 수용액 25~30 중량부, 탄산마그네슘 0.1~0.2 중량부, 수산화알루미늄 0.6~0.8 중량부, 산화아연 0.3~0.4 중량부, 수산 화칼륨 0.6~0.8 중량부, 및 물유리 100 중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 난연화 도포제에 있어서, 일 구성성분인 피막 박리 방지 성분의 함량은 다른 구성성분의 함량을 제한하지 않는 한 크게 제한되지 않고, 바람직하게는 물유리 100 중량부 당 2~3 중량부의 범위를 갖는다. 또한, 상기 피막 박리 방지 성분은 물유리 100 중량부, 탄산마그네슘 0.7~0.9 중량부, 수산화암모늄 0.6~0.8 중량부, 및 메탄올 0.6~0.8 중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 피막 박리 방지 성분을 포함하는 난연화 도포제를 발포 스티로폼 입자에 도포할 경우, 상기의 피막 박리 방지 성분은 규산염 피막을 단단히 부착시키는 기능을 가지며, 난연화 도포제와 발포 스티로폼 입자간의 접착을 향상시키어 발포 스티로폼 입자의 내구성을 증가시키고, 아울러 난연성의 증가에도 기여한다. 만약 피막 박리 방지 성분을 포함하지 않은 난연화 도포제에 의해 난연 처리된 발포 스티로폼 입자를 가지고 성형하는 경우 발포 스티로폼 입자가 성형기의 블로어(Blower) 회전력(보통 1740rpm) 및 임펠러와의 충돌에 의해 깨어지기 쉽고, 피막이 박리되어 분진이 발생되므로, 주위 분위기 오염 및 이송배관, 블로어, 성형 용기내의 스팀캡(Cap) 홀(Hall)등이 막히는 문제점이 발생한다.
본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 난연 성분은 연소시 탄산가스를 발생시켜 산소를 차단하고 발화를 늦춰주며 연소 확대를 막아 발연 및 유독가스의 발생을 억제하는 기능을 가진다. 난연 성분의 함량은 다른 구성성분의 함량을 제한하지 않는 한 크게 제한되지 않고, 바람직하게는 물유리 100 중량부 당 4~6 중량부의 범위를 갖는다. 또한, 상기 난연 성분은 물유리 100 중량부, 탄산나트륨 3~4 중 량부, 아황산나트륨 8~10 중량부, 탄산수소나트륨 30~40 중량부, 및 탄산마그네슘 1~2 중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 보조 난연 성분은 연소시 연기나 유독가스의 발생을 억제하고 난연화 도포제에 내열성을 부여하여 난연 처리된 발포 스티로폼 입자로 성형된 블록의 형상과 강도를 유지시키는 역할을 한다. 보조 난연 성분의 함량은 다른 구성성분의 함량을 제한하지 않는 한 크게 제한되지 않고, 바람직하게는 물유리 100 중량부 당 0.5~1.5 중량부의 범위를 갖는다. 또한, 상기 보조 난연 성분은 물유리 100 중량부 및 탄산수소나트륨 30~40 중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 수산화칼륨은 난연화 도포제의 농도 및 점도를 조절하여 난연화 도포제가 겔화(gelation)되는 것을 방지하는 역할을 한다. 수산화칼륨의 함량은 다른 구성성분의 함량을 제한하지 않는 한 크게 제한되지 않고, 바람직하게는 물유리 100 중량부 당 0.4~0.5 중량부의 범위를 갖는다.
본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 유화제는 물유리에 첨가되는 구성성분들의 분산성을 높이는 역할을 하고, 보통 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate) 내지 이와 비슷한 특성을 지닌 화합물 내지 조성물의 형태를 가진다. 유화제의 함량은 다른 구성성분의 함량을 제한하지 않는 한 크게 제한되지 않고, 바람직하게는 물유리 100 중량부 당 0.35~0.45 중량부의 범위를 갖는다.
본 발명의 난연화 도포제는 발포 스티로폼 입자간의 융착을 원활하게 해주고 내수성, 산화안전성 및 내열성을 부여하는 내열성 옥수수 기름 성분, 피막 박리 방지 성분, 난연 성분, 보조 난연 성분, 겔화 방지제, 분산제들이 상호 보완 및 상승작용을 발휘하여 양호한 융착성에 의한 성형의 용이하고, 난연 처리된 스티로폼 입자로 성형한 블록의 건조시 발생하는 수축변형을 억제하며 연소 시 유독가스 발생 및 형태변화를 억제하여 난연 처리된 발포 스티로폼 입자로 성형된 물품의 연소시에 형상을 유지시킬 수 있는 친환경적인 발포스티로폼 입자용 난연화 도포제이다. 또한, 본 발명의 난연화 도포제는 발포 스티로폼 입자뿐만 아니라 발포 스티로폼 입자를 성형하여 제조한 스티로폼 블록 또는 보드 표면에 도포 될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 상기의 난연화 도포제를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 난연화 도포제 제조방법은
(가) 인산 수용액에 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 및 수산화칼륨을 첨가하여 용해시킨 후 물유리를 첨가하여 조성된 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 첨가하고 분산제로 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 분산시켜 내열성 옥수수 기름 성분을 제조하는 단계(도 1 참조); (나) 물유리에 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올을 첨가하여 피막 박리 방지 성분을 제조하는 단계(도 2 참조); (다) 물유리에 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘을 첨가하여 난연 성분을 제조하는 단계(도 3 참조); (라) 물유리 100 중량부에 (가) 단계에서 제조한 내열성 옥수수 기름 0.2~0.65 중량부를 첨가하고 교반하여 개질 물유리를 제조하는 단계(도 5 참조); 및 (마) (라) 단계에서 제조한 개질 물유리에 (나) 단계에서 제조한 피막 박리 방지 성분, (다) 단계에서 제조한 난연 성분, 수산화칼륨, 및 유화제를 첨가하고 교반하는 단계(도 5 참조);를 포함한다. 또한, 본 발명의 난연화 도포제 제조방법은 물유리에 탄산수소나트륨을 첨가하여 보조 난연 성분을 제조하는 단계를 더 포함하고(도 4 참조), 상기 (마) 단계에서 개질 물유리에 보조 난연 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 한다(도 5 참조).
본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 난연화 도포제를 이용하여 발포 스티로폼 입자를 난연 처리하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 발포 스티로폼 입자 난연 처리 방법은 발포 스티로폼 입자 표면에 본 발명의 난연화 도포제를 발포 스티로폼 입자 1ℓ당 19 ~ 21㎖의 양으로 도포하는 단계 및 상기 도포된 난연화 도포제 조성물을 건조하는 단계를 포함한다. 난연화 도포제의 도포량이 발포 스티로폼 입자 1ℓ당 19㎖ 미만이면 발포 스티로폼 입자로 성형한 블록이 수축성이 있어서 수축변형이 발생할 수 있고, 발포 스티로폼 입자 1ℓ당 21㎖를 초과하면 발포 스티로폼 입자로 블록을 성형하는 시간이 길어질 수 있기 때문이다.
본 발명의 발포 스티로폼 입자 난연 처리는 발포 스티로폼 입자를 교반 시키면서 난연화 도포제를 스프레이 방법으로 도포시키는 방법으로 진행된다. 난연화 도포제가 도포된 발포 스티로폼 입자는 건조실로 이송되어 약 1분 정도 후에 건조가 완료된다(발포 스티로폼 입자 1ℓ당 난연화 도포제 20㎖를 도포하는 경우). 건조된 입자는 사일로(Silo)에 저장되었다가 성형기에 투입되어 블록 생산에 이용된다. 발포 스티로폼 입자로부터 제조된 블록은 규격별로 특수 절단기에서 절단되고 상,하면에 철판이 부착되어 샌드위치스티로폼판넬(Panel)이 된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 난연화 도포제의 구성성분 제조
(1) 내열성 옥수수 기름 성분의 제조
인산원액(98%(w/w) 농도) 10㎖(17.8g)를 물 30㎖(30g)로 희석하여 약 36 중량% 농도의 인산 수용액을 제조하고, 여기에 탄산마그네슘 1.0㎖(0.22g), 수산화알루미늄 1.0㎖(1.19g), 산화아연 1.0㎖(0.56g), 수산화칼륨 1.0㎖(1.27g)을 첨가하여 용해시킨 후 물유리 120㎖(167g)를 첨가하여 내열성 실리케이트를 제조하였다. 이후, 옥수수 기름 500㎖(400g)에 상기 제조된 내열성 실리케이트 50㎖(45g) 및 분산제로 메탄올 3㎖(1g)를 첨가하고 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 분산시켜 내열성 옥수수 기름 성분을 제조하였다.
(2) 피막 박리 방지 성분의 제조
물유리 100㎖(139g)에 탄산마그네슘 5㎖(1.1g), 수산화암모늄 5㎖(1g), 메탄올 3㎖(1g)를 첨가하여 피막 박리 방지 성분을 제조하였다.
(3) 난연 성분의 제조
물유리 100㎖(139g)에 탄산나트륨 10㎖(5g), 아황산나트륨 10㎖(13g), 탄산수소나트륨 50㎖(55g), 탄산마그네슘 10㎖(2.2g)을 첨가하여 난연 성분을 제조하였다.
(4) 보조 난연 성분의 제조
물유리 100㎖(139g)에 탄산수소나트륨 50㎖(55g)을 첨가하여 보조 난연 성분을 제조하였다.
2. 난연화 도포제의 제조
실시예 1
물유리 1.0ℓ(1390g)에 내열성 옥수수 기름 성분 10.0㎖(6g)를 첨가하고 1750rpm에서 2~3분간 교반하여 내열성과 내수성이 강화된 개질 물유리를 제조하였다. 상기 개질 물유리에 피막 박리 방지 성분 20.0㎖(32g), 난연 성분 100㎖(120g), 보조 난연 성분 40㎖(16g), 수산화칼륨 10㎖(6.3g), 유화제로 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate) 6㎖(5.58g)를 첨가하고, 1750rpm에서 2~3분간 교반하여 난연화 도포제를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서의 난연 성분의 양을 60㎖(72g)로 변경한 것을 제외하고는 나머지 조건은 실시예 1과 동일하였다.
실시예 3
실시예 1에서의 내열성 옥수수 기름 성분의 양을 5.0㎖(3g)로 변경한 것을 제외하고는 나머지 조건은 실시예 1과 동일하였다.
실시예 4
실시예 1에서의 내열성 옥수수 기름 성분의 양을 15.0㎖(9g)로 변경한 것을 제외하고는 나머지 조건은 실시예 1과 동일하였다.
실시예 5
보조 난연 성분을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 나머지 조건은 실시예 1과 동일하였다.
비교예 1
내열성 옥수수 기름 성분을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 나머지 조건은 실시예 1과 동일하였다.
비교예 2
실시예 1에서의 내열성 옥수수 기름 성분의 양을 20.0㎖(12g)로 변경한 것을 제외하고는 나머지 조건은 실시예 1과 동일하였다.
3. 발포 스티로폼 입자 표면에의 난연 처리 및 소형빔(블록)의 성형
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 2에서 제조한 난연화 도포제를 발포 스티로폼 입자 1ℓ에 분무 도포하고 열풍건조실에서 건조시켰다(30℃, 30분). 건조된 발포 스티로폼 입자를 실험용 성형기에 주입하고 표 1의 조건에서 성형하여 900mm×500mm×1800mm 규격의 블록을 제조하였다.
구분 성형조건
1차 스팀(kgf/㎠) 0.7
2차 스팀(kgf/㎠) 0.7 ~ 0.8
면압(kgf/㎠) 0.7
성형온도 110~130℃
총 소요 시간(초) 240(난연화 도포제 도포량 20㎖ 기준)
(1) 난연화 도포제 첨가량에 따른 성형 및 난연 특성
발포 스티로폼 입자 1ℓ당 실시예 1에서 제조한 난연화 도포제 17㎖, 18㎖, 19㎖, 20㎖, 21㎖, 22㎖를 분무 도포하고 건조한 후 성형기에서 성형한 결과, 17㎖, 18㎖는 약간 수축성이 있고 난연성도 상대적으로 떨어지는 결과를 보였고, 22㎖는 성형시간이 4분 30초 정도 소요되어 상대적으로 성형시간이 더 길어지는 결과를 보였다. 따라서, 발포 스티로폼 입자 1ℓ당 난연화 도포제의 최적 첨가량을 19~21㎖로 선정하였다.
(2) 성형 제조된 블록의 융착성, 수축성, 절단성, 난연성 실험
발포 스티로폼 입자 1ℓ당 난연화 도포제 20㎖를 분무 도포하여 난연 처리된 발포 스티로폼 입자를 성형기에서 성형하여 제조된 블록의 융착성, 수축성, 절단성, 난연성 실험을 실시하였다.
융착성 실험은 성형 블록을 조각편으로 절단하고 발포 스티로폼 입자간의 부착 여부와 손바닥으로 서로 비볐을 때의 탈리 여부를 육안 및 손으로 확인하여 수행하였고, 수축성 실험은 1주일간 건조 후 실제 가로, 세로 두께를 실측하여 수행하였다. 절단성 실험은 일반 열선 및 오실레이트 절단기로 절단 여부를 확인하여 수행하였다. 난연성 실험은 1,450℃의 표면온도를 가진 토치램프를 이용하여 불씨제거 즉시의 소화시간을 측정하여 수행하였다.
표 3에 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 난연화 도포제 20㎖를 발포 스티로폼 입자 1ℓ에 분무 도포하여 난연 처리된 발포 스티로폼 입자를 가지고 성형된 블록의 실험결과를 나타내었다.
구분 난연화 도포제
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2
융착성 외부에서 내부까지 입자간의 융착이 잘되어 성형성이 양호 외부에서 내부까지 입자간의 융착이 잘되어 성형성이 양호 외부에서 내부까지 입자간의 융착이 잘되어 성형성이 양호 외부에서 내부까지 입자간의 융착이 잘되어 성형성이 양호 외부에서 내부까지 입자간의 융착이 잘되어 성형성이 양호 외부에서 내부까지 입자간 융착이 잘 되지 않고, 입자가 분리됨 외부에서 내부까지 입자간의 융착이 잘되어 성형성이 양호
수축성 수축에 의한 변형이 거의 없음 수축에 의한 변형이 거의 없음 수축에 의한 변형이 거의 없음 수축에 의한 변형이 약간 발생하나 허용될만한 수준임 수축에 의한 변형이 거의 없음 수축에 의한 변형이 거의 없음 수축에 의한 변형이 많이 되어 형상이 찌그러짐
절단성 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 불가능 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 불가능 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 불가능 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 불가능 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 불가능 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 가능 일반열선 및 오실레이트 절단기로는 절단 불가능
난연성 유독가스 발생 및 형태변화가 없고, 불씨제거 즉시 소화됨 유독가스 발생 및 형태변화가 없고, 불씨제거 즉시 소화됨 유독가스 발생 및 형태변화가 없고, 불씨제거 즉시 소화됨 유독가스 발생 및 형태변화가 없고, 불씨제거 즉시 소화됨 유독가스가 발생 및 형태변화가 없고, 불씨 제거 후 3초 후에 소화됨 유독가스가 발생 및 형태변화가 없고, 불씨 제거 후 3초 후에 소화됨 유독가스 발생 및 형태변화가 없고, 불씨제거 즉시 소화됨
표 2에서 보이는 바와 같이 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 3의 난연화 도포제를 사용하는 경우 융착성, 수축성, 절단성, 난연성이 모두 양호하였다. 상대적으로 많은 내열성 옥수수 기름 성분을 포함하는 실시예 4의 난연화 도포제는 수축에 의한 변형이 약간 발생하였으나 무시할 만한 수준이고 융착성, 절단성, 난연성이 모두 양호하였으며, 보조 난연 성분을 포함하지 않는 실시예 5의 난연화 도포제는 불씨 제거 후 3초만에 소화되어 난연성이 약간 떨어지나 무시할 만한 수준이고 융착성, 수축성, 절단성은 모두 양호하였다.
반면, 내열성 옥수수 기름 성분을 포함하지 않는 비교예 1의 난연화 도포제는 입자간의 융착이 되지 않아 입자간의 분리가 발생하였고, 일반열선 및 오실레이트 절단기로 절단이 가능하여 융착성, 난연성이 불량한 특성을 보였으며, 불씨 제거 후 3초만에 소화되어 난연성이 약간 떨어지는 특성을 보였다. 또한, 상대적으로 가장 많은 내열성 옥수수 기름 성분을 포함(물유리 1390g 당 내열성 옥수수 기름 성분 12g 포함)하는 비교예 2의 난연화 도포제는 융착성, 절단성, 난연성은 모도 양호하였으나, 수축성이 매우 불량하여 제품에 적용하는 데 문제가 있었다.
도 1은 본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 내열성 옥수수 기름 성분의 제조방법을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 피막 박리 방지 성분의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 난연 성분의 제조방법을 나타낸 공정도이고, 도 4는 본 발명의 난연화 도포제의 일 구성성분인 보조 난연 성분의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 5는 본 발명에 따른 난연화 도포제의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

Claims (12)

  1. (a) 물유리 100 중량부;
    (b) 인산 수용액, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 수산화칼륨, 및 물유리로 구성된 내열성 실리케이트와 분산제를 옥수수 기름에 첨가하여 제조된 내열성 옥수수 기름 성분 0.2~0.65 중량부;
    (c) 물유리, 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올로 구성된 피막 박리 방지 성분;
    (d) 물유리, 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘으로 구성된 난연 성분;
    (e) 수산화칼륨; 및
    (f) 유화제를 포함하는 난연화 도포제.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 난연화 도포제는 물유리 100 중량부 당 내열성 옥수수 기름 성분 0.3~0.5 중량부, 피막 박리 방지 성분 2~3 중량부, 난연 성분 4~6 중량부, 수산화칼륨 0.4~0.5 중량부, 및 유화제 0.35~0.45 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 난연화 도포제는 물유리 및 탄산수소나트륨으로 구성된 보조 난연 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 난연화 도포제는 물유리 100 중량부 당 내열성 옥수수 기름 성분 0.3~0.5 중량부, 피막 박리 방지 성분 2~3 중량부, 난연 성분 4~6 중량부, 보조 난연 성분 0.5~1.5 중량부, 수산화칼륨 0.4~0.5 중량부, 및 유화제 0.35~0.45 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내열성 옥수수 기름 성분은 내열성 실리케이트 11.25 중량부, 옥수수 기름 100 중량부, 및 분산제인 메탄올 0.25 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 내열성 실리케이트는 30~40 중량% 농도의 인산 수용액 25~30 중량부, 탄산마그네슘 0.1~0.2 중량부, 수산화알루미늄 0.6~0.8 중량부, 산화아연 0.3~0.4 중량부, 수산화칼륨 0.6~0.8 중량부, 및 물유리 100 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피막 박리 방지 성분은 물유리 100 중량부, 탄산마그네슘 0.7~0.9 중량부, 수산화암모늄 0.6~0.8 중량부, 및 메탄올 0.6~0.8 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 난연 성분은 물유리 100 중량부, 탄산나트륨 3~4 중량부, 아황산나트륨 8~10 중량부, 탄산수소나트륨 30~40 중량부, 및 탄산마그네슘 1~2 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  9. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 보조 난연 성분은 물유리 100 중량부 및 탄산수소나트륨 30~40 중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제.
  10. (가) 인산 수용액에 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 산화아연, 및 수산화칼륨을 첨가하여 용해시킨 후 물유리를 첨가하여 조성된 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 첨가하고 분산제로 내열성 실리케이트를 옥수수 기름에 분산시켜 내열성 옥수수 기름 성분을 제조하는 단계;
    (나) 물유리에 탄산마그네슘, 수산화암모늄, 및 메탄올을 첨가하여 피막 박리 방지 성분을 제조하는 단계;
    (다) 물유리에 탄산나트륨, 아황산나트륨, 탄산수소나트륨, 및 탄산마그네슘 을 첨가하여 난연 성분을 제조하는 단계;
    (라) 물유리 100 중량부에 (가) 단계에서 제조한 내열성 옥수수 기름 0.2~0.65 중량부를 첨가하고 교반하여 개질 물유리를 제조하는 단계; 및
    (마) (라) 단계에서 제조한 개질 물유리에 (나) 단계에서 제조한 피막 박리 방지 성분, (다) 단계에서 제조한 난연 성분, 수산화칼륨, 및 유화제를 첨가하고 교반하는 단계;를 포함하는 난연화 도포제 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 난연화 도포제 제조방법은 물유리에 탄산수소나트륨을 첨가하여 보조 난연 성분을 제조하는 단계를 더 포함하고 상기 (마) 단계에서 개질 물유리에 보조 난연 성분을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 난연화 도포제 제조방법.
  12. 1) 발포 스티로폼 입자 표면에 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 난연화 도포제를 발포 스티로폼 입자 1ℓ 당 19~21㎖의 양으로 도포하는 단계, 및
    2) 상기 도포된 난연화 도포제를 건조하는 단계를 포함하는 발포 스티로폼 입자 난연 처리 방법.
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