KR101100733B1

KR101100733B1 - 유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더의 제조방법

Info

Publication number: KR101100733B1
Application number: KR1020110025185A
Authority: KR
Inventors: 천자우; 배광수
Original assignee: (주)모린스코퍼레이션
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-01-05

Abstract

본 발명은 유리장섬유 보온단열재의 접착성형시 이용되는 난연성 바인더의 제조방법에 관한 것으로, 물 82~55중량%와, 물에 실리카졸이나 벤토나이트 중 하나 이상을 투입교반하여 보온단열재의 강도를 보강해 주도록 하는 가교반물 2~10중량%와, 가교반물의 결합력 강화를 위한 실란커플링제 1~3중량%와, 물에 셀룰로오스계통의 수성분말을 혼합용해하여 바인더의 점성을 유지하고 또 접착력을 보완해 주도록 하는 증점제 수용액 10~20중량% 및 물에 과황산칼륨과 아크릴산을 투입하여 중합반응시켜서 된 아크릴계 접착제 5~12중량%를 투입교반하여 바인더를 얻은 다음 바인더 90~97중량%를 물과 브롬계 난연제나 인계 난연제 및 무기물 난연제 등을 45~55 : 55~45의 중량비로 혼합하여서 된 난연제 용액 10~3중량%와 혼합교반하여 난연성 바인더를 얻도록 함으로서, 얻고자 하는 유리장섬유 보온단열재의 강도가 보강되고 또 충분한 난연성이 부여된 유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FIREPROOF BINDER FOR E-GLASS FIBER HEAT INSULATING MATERIALS FORMING}

본 발명은 유리장섬유 보온단열재의 성형시 이용되는 난연성 바인더의 제조방법에 관한 것이다.

유리장섬유(E-Glass Fiber)로 이루어진 보온단열재는 유리장섬유가 갖는 특성상 고온에 유리하고 또 높은 공극율로 경량화가 가능하며 니들펀칭을 통한 고밀도화로 높은 단열성을 지니도록 할 수가 있어 석유화학플랜트나 발전소, 정유회사, 조선 등 여러분야에서 고온단열용으로 널리 이용되고 있다.

이러한 유리장섬유 보온단열재는 통상 유리장섬유를 니들펀칭하여서 된 유리장섬유 니들매트를 바인더로 접착하여 성형해 주도록 하고 있으며, 그 종류 또한 단순히 원하는 단열성에 따라 2겹이상의 유리장섬유 니들매트를 접착성형하여서 된 보드형 보온단열재 및 긴 유리장섬유 니들매트에 바인더를 도포 또는 함침시킨 상태에서 성형로울러에 권취하여 가압성형하여서 된 파이프형 보온단열재 등 다양한 종류로 성형제작해 줄 수가 있게 된다.

다만 유리장섬유 보온단열재의 성형시 이용되는 바인더는 적어도 유리장섬유의 용융점과 같은 연소점을 부여해 주어야만 유리장섬유가 갖는 용융점(약750℃)에 따른 고온용으로서의 이용이 가능하게 되므로 바인더의 제조시에는 상당한 기술력이 요구된다.

더 나아가 유리장섬유 보온단열재는 니들펀칭된 유리장섬유 니들매트로 성형제조해 준다 하더라도 유리장섬유가 갖는 특성상 취급 및 시공과정에서 힘이 가해지게 되면 쉽게 변형되므로 일정수준 이상의 강도를 보장해 주어야 하고 또 고온에서의 사용시 연기발생을 억제하여 제품에 대한 신뢰성을 보장해 주어야 한다.

본 발명의 목적은 유리장섬유가 갖는 용융점에 따른 고온용으로서 만족하면서 강도를 강화시켜 줄 수가 있고 또 난연성을 부여해 줄 수가 있는 유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기한 목적달성을 위한 본 발명 유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더의 제조방법은 물에 실리카졸이나 벤토나이트를 투입교반하여 제품의 강도를 보강시켜 주도록 하는 가교반물과, 유리장섬유와 가교반물의 결합력강화를 위한 실란커플링제와, 물에 셀룰로오스 계통의 수성분말을 혼합용해하여 바인더의 점성을 유지시켜 줌과 아울러 접착력을 보완해 주도록 하는 증점제 수용액 및 물과 과황산칼륨 및 아크릴산을 중합반응시켜서 접착력이 주어지도록 하는 아크릴 접착제를 적정중량비로 투입교반하여 바인더를 얻은 다음 그 바인더에 물과 브롬계 난연제나 인계 난연제 및 무기물 난연제 등을 선택적으로 혼합하여서 된 난연성 용액을 투입교반하여 바인더에 난연성을 부여해 주도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여 얻게 되는 바인더는 보드형이나 파이프형 등 각종 유리장섬유 보온단열재의 접착성형시 물과 과황산칼륨 및 아크릴산을 중합반응시켜서 된 아크릴계 접착제 및 바인더의 점성유지와 접착력 보완을 위한 증점제로 인하여 접착기능을 만족할 수가 있게 되고 또 물에 실리카졸이나 벤토나이트를 투입교반하여서 된 가교반물은 실란커플링제에 의해 유리장섬유에 강한 결합력으로 결합되어 유리장섬유의 강도를 보강해 주게 되므로 얻고자 하는 보온단열재의 강도를 강화시켜 줄 수가 있는만큼 취급 및 시공이 용이하게 이루어질 수가 있게 되며, 물과 브롬계 난연제나 인계 난연제 및 무기물 난연제 등을 혼합하여서 된 난연성 용액은 고온에서의 사용시 아크릴계 접착제나 증점제의 분해에 의한 연기발생을 최대한 억제하여 제품에 대한 신뢰성을 보장해 줄 수가 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 다만 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기술이나 기능 등에 대하여는 구체적인 설명으로 인하여 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 물에 실리카졸이나 벤토나이트를 투입교반하여 보온단열재의 강도보강용 가교반물을 제조하는 가교반물 제조단계와, 물에 셀룰로오스 계통의 수성분말을 혼합용해하여 바인더의 점성을 유지시켜 주고 또 접착력을 보완해 주기 위한 증점제 수용액을 제조하는 증점제 수용액 제조단계와, 물과 과황산칼륨 및 아크릴산을 중합반응시켜서 아크릴계 접착제를 제조하는 아크릴계 접착제 제조단계와, 물에 가교반물과 실란커플링제와 증점제 수용액 및 아크릴계 접착제를 투입교반하여 바인더를 제조하는 바인더 제조단계 및 바인더에 난연제 용액을 투입교반하여 난연성이 부여된 바인더를 제조하는 난연성 바인더 제조단계로 이루어진다.

본 발명에서 가교반물 제조단계는 얻고자 하는 보온단열재의 강도보강을 위한 가교반물을 얻기 위한 것으로서, 물 90~98중량%에 실리카졸이나 벤토나이트 중 하나 이상을 10~2중량%를 투입하여 교반기를 이용한 교반으로 가교반물을 제조하는 단계이다.

또한 증점제 수용액 제조단계는 본 발명을 통하여 얻게 되는 난연성 바인더를 유리섬유 니들매트에 도포 또는 함침시켜서 유리장섬유 보온단열재를 성형제조할시 바인더의 점성을 유지하고 또 접착력을 보완해 주도록 하기 위한 것으로서, 물 95~98중량%에 셀룰로오스 계통의 수성분말을 5~2중량%를 혼합용해하여 증점제 수용액을 제조하는 단계이다.

또한 아크릴계 접착제 제조단계는 유리장섬유 니들매트를 접착하기 위한 접착력을 얻기 위한 것으로서, 물 92~88중량%에 과황산칼륨 0.05~0.2중량%와 아크릴산 7.95~11.8중량%를 투입하여 중합반응시켜서 아크릴계 접착제를 제조하는 단계이다.

다만 아크릴계 접착제를 제조하기 위한 중합반응은 가열 및 냉각수단을 갖춘 회분식 교반형 반응기에 의해 약50℃의 온도하에서 반응개시가 이루어지도록 하게 되는데, 아크릴산의 반응개시제인 과황산칼륨에 의해 반응이 시작되면 최고온도를 약60℃이하로 유지시켜 주어야 하고 또 반응이 종료될시에는 약50℃ 이하의 온도를 유지시켜 주어야 한다.
즉 50℃의 온도하에서 중합반응이 시작되어 중합반응과정에서의 발열에 의해 반응기 내부온도가 상승할시 그 온도가 약60℃ 이상으로 높아지게 되면 고온으로 갈수록 접착제의 물성변화가 심해 접착력이 떨어지게 되는바, 냉각수단에 의한 적절한 냉각으로 반응물의 온도를 상시 약50~60℃로 유지시켜 주어야만 유리장섬유 니들매트의 접착시 우수한 접착력을 발휘할 수 있는 아크릴계 접착제를 얻을 수가 있게 된다.

또한 바인더 제조단계는 물 82~55중량%에 얻고자 하는 보온단열재의 강도보강을 위한 가교반물 2~10중량%와, 가교반물과 유리장섬유의 결합력강화를 위한 실란커플링제 1~3중량%와, 바인더의 점성유지는 물론 접착력 보완을 위한 증점제 수용액 10~20중량% 및 접착력 부여를 위한 아크릴계 접착제 5~12중량%를 투입교반하여 바인더를 제조하는 단계이다.

이때 주어지는 각 구성성분의 조성비는 유리장섬유 니들매트를 접착하여 보온단열재를 얻기 위한 반복된 실험에 기초한 것으로서 주어진 조성비를 지켜 주어야만 원하는 특성을 지닌 바인더를 얻을 수가 있게 된다.

즉 바인더는 구성성분 중 물이 82중량%이상으로 투입되어 바인더의 점성이 낮을 경우 높은 침투력으로 인하여 유리장섬유 니들매트의 표면에는 바인더의 분포량이 적어 접착력 약화를 가져오게 되고 또 물이 55중량%이하로 투입되어 바인더의 점성이 높을 경우 침투력 약화로 인하여 유리장섬유 니들매트 표면에만 분포하여 이 역시 접착력 약화를 가져오게 된다.

따라서 바인더는 적절한 점도에 의해 유리장섬유 니들매트의 표면층에 침투하여 그 표면에 적당량의 바인더가 존재할 수 있도록 설계를 해 주어야만 유리장섬유 니들매트 층간에 아크릴계 접착제의 경화층이 형성되어 강한 접착력을 지니게 됨은 물론 강도강화를 가져올 수가 있게 된다.

또한 강도강화를 위한 가교반물은 10중량%이상이 투입될 경우 아크릴계 접착제의 역할을 방해하여 접착력 약화를 가져오게 되고 또 2중량%이하가 투입될 경우 강도강화를 기대할 수가 없게 되므로 주어진 투입비율을 지켜주어야만 접착기능을 만족하면서 강도강화를 기대할 수가 있게 된다.

또한 가교반물의 결합력 향상을 위한 실란커플링제는 3중량%이상이 투입될 경우 이 역시 아크릴계 접착제의 역할을 방해하여 접착력 약화를 가져오게 되고 또 1중량% 이하가 투입될 경우 가교반물의 결합력약화를 가져오게 되므로 주어진 투입비율을 지켜주어야만 접착기능을 만족하면서 가교반물의 결합력을 향상시켜 가교반물에 의한 강도강화를 기대할 수가 있게 된다.

그리고 아크릴계 접착제는 12중량%이상이 투입될 경우 접착력은 다소 높아질 수 있다 하겠으나 접착제가 고형물인 가교반물을 포위하게 되므로 강도보강은 크게 기대할 수가 없게 되고 또 5중량%이하가 투입될 경우 접착력 저하를 가져오게 되므로 주어진 투입비율을 지켜 주어야만 원하는 강도와 접착력을 지니도록 할 수가 있게 된다.

더 나아가 바인더는 그 자체로서 유리장섬유 보온단열재의 접착성형시 이용될 수도 있으나, 사용시 고온에서 증점제와 아크릴산 접착제가 일부분해되면서 연기를 발생시켜서 불안감을 조성시킬 우려가 있으므로 난연성을 부여하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 난연성 바인더 제조단계는 바인더에 난연성을 부여하기 위한 것으로서, 삼불화알루미늄 삼수화물(AlF₃·3H₂0)이나 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)과 같은 무기물 난연제나 브롬계 난연제 및 인계 난연제 중 하나를 물과 45~55 : 55~45의 중량비로 혼합하여 난연제 용액을 얻은 다음 바인더 90~97중량%와 난연제 용액 10~3중량%을 혼합 교반하여 난연성 바인더를 제조하게 된다.

본 발명을 통하여 제조되는 난연성 바인더는 종래와 같이 유리장섬유 니들매트에 도포 또는 함침시킨 상태에서 1장 이상의 유리장섬유 니들매트를 접착성형하여 평판형의 보온단열재를 얻도록 하거나 또는 긴 유리장섬유 니들매트를 성형로울러에 권취한 상태에서 가압성형하여 파이프형 보온단열재를 얻도록 하게 되는데, 이때 난연성 바인더에 포함되어 있는 아크릴계 접착제는 바인더의 점성유지 및 접착력보완을 위한 증점제 수용액은 유리장섬유 보온단열재 성형시 이용되는 바인더로서의 기본적인 기능을 충분히 만족시켜 주게 된다.

또한 난연성 바인더에 포함되어 유리장섬유 니들매트에 전체적으로 고르게 침투한 가교반물은 실란커플링제에 의해 유리장섬유와 강한 결합력으로 결합되어 가교반물이 포함하고 있는 실리카졸이나 벤토나이트가 유리장섬유의 강도를 보강해 주게 되므로 고강도의 유리장섬유 보온단열재를 얻을 수가 있게 된다.

그리고 난연성 부여를 위한 난연제 용액은 유리장섬유 보온단열재가 고온에서 증점제와 아크릴계 접착제의 분해에 의한 연기발생을 억제해 주게 되므로 사용시 연기발생에 의한 불안감 조성우려없이 안심하고 사용할 수가 있게 된다.

더 나아가 유리장섬유 니들매트에 본 발명을 통하여 얻게 되는 난연성 바인더를 도포 또는 함침시켜서 보드형이나 파이프형 등 각종 보온단열재를 접착성형해 주도록 함에 있어, 이용되는 유리장섬유 니들매트는 내열성이 향상된 것일 수도 있으며, 이러한 내열성 향상은 유리장섬유 니들매트에 난연성 바인더를 도포 또는 함침시켜 주기 앞서 물과 이산화티타늄이나 흄드실리카 등과 같은 무기분말 및 셀룰로오스 계통의 수성분말을 배합교반하여 얻은 무기분말 수용액을 유리장섬유 니들매트에 침투시켜 주는 것으로 만족할 수가 있게 되므로 얻고자 하는 유리장섬유 보온단열재의 종류나 기능 등에 관계없이 모두 이용할 수가 있게 되는 것이다.

Claims

물 90~98중량%에 실리카졸이나 벤토나이트 중 하나 이상을 10~2중량%를 투입교반하여 가교반물을 제조하는 가교반물 제조단계와;
물 95~98중량%에 셀룰로오스 계통의 수성분말을 5~2중량%를 혼합용해하여 증점제 수용액을 제조하는 증점제 수용액 제조단계와;
물 92~88중량%에 과황산칼륨 0.05~0.2중량% 및 아크릴산 7.95~11.8중량%를 투입한뒤 중합반응시켜서 아크릴계 접착제를 제조하는 아크릴계 접착제 제조단계와;
물 82~55중량%에 가교반물 2~10중량%와, 실란커플링제 1~3중량%와, 증점제 수용액 10~20중량% 및 아크릴계 접착제 5~12중량%를 투입교반하여 바인더를 제조하는 바인더 제조단계 및;
삼불화알루미늄 삼수화물(AlF₃·3H₂0)로 이루어진 무기물 난연제와 브롬계 난연제 및 인계 난연제 중 하나를 물과 45~55 : 55~45의 중량비로 혼합하여 난연제 용액을 얻은 다음 바인더 90~97중량%와 난연제 용액 10~3중량%를 혼합 교반하여 난연성이 부여된 바인더를 제조하는 난연성 바인더 제조단계를 포함하는 유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더의 제조방법.
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제1항에 있어서, 상기 아크릴계 접착제 제조를 위한 중합반응은 가열 및 냉각수단을 갖춘 회분식 교반형 반응기에 의해 50~60℃의 온도하에서 이루어지도록 함을 특징으로 하는 유리장섬유 보온단열재 성형용 난연성 바인더의 제조방법.
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