KR101208343B1 - 스티로폼 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 및 발포에 따른 코팅 피막의 접착 및 전착성이 매우 우수한 특성을 갖는 스티로폼 입자용 난연 코팅액을 제공하는 것이며, 이를 위해 본 발명은 난연 코팅액은, 반응조에 열경화성수지와, 열가소성수지, 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 인산(H3PO4)을 1차로 투입하여 교반 혼합하면서 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 팽창흑연(expanded graphite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 적린(P), 철(Fe)을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성하여서 얻어지는 것이며, 이러한 난연 코팅액을 스티로폼 입자의 표면에 코팅 처리함으로써 입자의 발포에 따른 피막의 분리 이탈을 방지하면서도 화재시 연소의 지연 및 가연 속도를 저지시키는 것이 가능하여 화재 발생에 따른 위험 요소를 현저히 줄일 수 있는 것이다.

Description

스티로폼 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법{FLAME RESISTING COATING LIQUID AND THE MANUFACTURING PROCESS FOR STYROFOAM PARTICLES}
본 발명은 스티로폼 입자용 난연 코팅액에 관한 것으로서, 특히 난연성 및 발포에 따른 코팅 피막의 접착 및 전착성이 매우 우수한 특성을 갖는 스티로폼 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스티로폼(폴리스티렌 발포체)은, 단열성, 시공성, 경제성 등이 우수하여 건물의 단열을 위한 단열재를 비롯하여 건축물의 내 외장재로 널리 이용되고 있는 실정이다. 이러한 스티로폼은 통상적으로 발포성 폴리스티렌(EPS) 입자를 예비 발포하여 예비 발포립을 얻고, 이를 다수의 작은 구멍을 갖는 폐쇄 금형 속에 충진시킨 후, 가압 수증기 등으로 가열 발포시켜 발포립 사이의 공극을 메우는 동시에 발포립을 서로 융착시킨 후 이를 냉각하여 금형으로부터 이형시키는 방법으로 제조된다. 특히, 스티로폼은 주로 건축물의 단열재 등에 사용되기 때문에 단열성을 비롯하여 우수한 저 열전도율, 저 흡수율, 높은 강도 등의 특성이 요구되고, 무엇보다도 우수한 난연성이 요구된다고 할 것이다.
이러한 점을 감안하여 종래에도 스티로폼에 난연성을 제공하기 위하여 스티로폼 입자나 스티로폼 자체에 각종 난연제를 첨가하여 난연성을 향상시키고자 하는 노력들이 이루어져 오고 있고, 그 하나의 방안으로서는, 스티로폼 입자(합성수지 발포성 폴리스티렌 입자 )제조 과정에서 유기계 브롬 난연제 등을 첨가하여 난연성을 향상시키는 방법과, 발포된 폴리스티렌 발포체에 유/무기 난연제를 코팅하여 난연성을 유지시키는 방법 등이 진행되어 왔다.
그러나 상기에서 기술한 방법 중 발포 폴리스티렌 원료 입자에 난연제를 첨가하는 경우에는 난연성이 건축물 내부 마감재료의 난연성능기준(난연재료: 난연3급)에 미흡한 수준이며, 발포된 폴리스티렌 발포체에 난연제를 코팅 첨가하는 방식으로 난연성을 향상시키는 방법 또한 그 제조 과정이 매우 복잡하고, 또 생산성이 현저하게 저하되는 문제가 있어 실용적이지 못하다.
그 외에도 아래에서 기술되는 바와 같이 스티로폼의 난연성 부족을 해결하기 위하여 다양한 난연재료를 이용한 방법들이 강구되고 있는바, 그 몇 가지 예를 들어보면 다음과 같다.
일본특허 JP2001-164031A호에는 내열, 난연성을 가지는 다공성 성형체를 제조하기 위하여 다공성을 갖는 발포수지에 붕소계 무기화합물과 열경화성수지의 혼합물을 피복시키는 방법이 개시되어 있으나, 이는 다공성 발포소지에 내화성 및 소염성, 형태 보존성을 제공한다는 측면에서는 일정한 효과를 제공하고 있지만, 코팅 혼합물의 주성분으로서 붕산과 같은 붕소계 무기 화합물을 사용하고 있고, 또 이외에 글라스섬유, 탄소섬유, 실리카, 탈크와 같은 무기 분체립 등을 사용함으로써 코팅된 발포 입자의 건조과정, 성형과정에서 첨가된 무기 화합물들이 쉽게 이탈되는 문제를 야기하게 되고, 또 인체에 유해한 무기물의 이탈은 작업상의 저하를 야기하게 됨은 물론 난연 효과를 저하시키게 되는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허 제2001-0080720호에는 난연성을 부여하기 위하여 팽창흑연(expanded graphite) 5 내지 50중량%의 존재하에 중합반응 이전, 또는 이후에 발포제를 이용하여 현탁액 중에서 스티렌을 적절하게 공단량체와 중합시킴으로써 발포스티렌 비드를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이 기술은 제조된 발포스티렌 비드의 성형성이 부족하다는 문제가 있고, 또 비드를 형틀에 넣고 스팀을 가하여 발포 및 성형을 할 때 입자간의 융착성이 부족하고, 성형틀에 흑연 입자와 성형체가 부착되는 등의 성형 작업성이 나쁘다는 문제가 있고, 또한 성형체의 흡습성이 높아서 시간이 지날수록 단열성 및 난연성이 저하되거나 부족하여 별도의 난연제가 사용되어져야 하는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허 제2006-0069721호에는 발포성 폴리스티렌 비드에 스팀을 가해 80-130배로 1차 발포된 발포입자에 팽창흑연을 열경화성 페놀계 바인더로 코팅하고 적절히 유기 난연제를 첨가하는 방법이 개시되어 있으나, 이 기술은 80-130 배로 확대된 엄청난 부피의 발포입자에 난연재료를 코팅하는 제조공정상의 특징으로 인해 막대한 기계설비 비용이 요구됨에도 불구하고 생산성과 경제성이 부족함은 물론 최종 제품의 품질이 균일하지 못하며, 난연성 향상 효과가 기대한 만큼 크지 않고 또한 성형이 어렵다는 문제로 인해 실용화되고 있지 못한 실정이다.
또한, 한국 공개특허 제2007-0013367호에는 규산소다 용액에 규조토, 규석, 삼산화안티몸 등을 혼합한 액체를 성형이 완료된 스티로품에 주입하는 기술이 개시되어 있으나, 이 기술은 주입된 액체의 건조가 잘되지않기 때문에 제품의 생산효율이 매우 낮아지는 문제가 있고, 또 스티로폼에 주입된 규산소다 액과 각종 혼합물의 화학 반응으로 인해 시간이 지날수록 스티로폼이 산화되고, 또 스티로폼에 주입된 수분이 건조되면 난연 성능이 점차적으로 소멸되는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허 제2007-80205호에는 발포성 폴리스티렌 비드에 아연 분말을 0.5-~50중량% 및 1~5중량%의 접착성 바인더를 참가 혼합하여 아연분말이 폴리스티렌 비드에 코팅되도록 한 기술이 개시되어 있으나, 이는 위에서 언급한 종래 기술들에 비하여 작업성 및 난연성이 향상되었기는 하지만, 고가의 아연분말을 사용함으로 인한 제품의 제작 원가가 현저하게 상승되는 비경제적인 문제와 더불어 난연성을 향상시키기 위해 아연분말을 많이 투입하는 경우에는 제품의 경량성이 현저하게 저하되는 문제를 안고 있다.
따라서, 종래 제시되고 있는 방법들에 의해 제조된 폴리스티렌 발포체나 발포성 폴리스티렌 비드들은 난연 소재의 물성 한계로 인해 난연성의 저하를 비롯하여 전착성이 약하여 비드의 발포 과정에서 비드의 외주면으로 피막 코팅된 액이 이탈되는 문제가 발생되고 있기 때문에 이를 방지하기 위하여 대부분 비드를 최초 크기에서 약 80~100배로 이상으로 발포시킨 다음 일정 크기로 발포된 입자의 외주면에 난연제를 피막 코팅 처리하고 있는 실정이며, 상기의 사유로 인해 입자를 발포하기 위한 발포기를 포함하여 발포된 상태에서 난연제를 코팅 처리하기 위한 코팅기 등 고가의 설비를 갖추지 않으면 아니 되었던 것이다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 제반 문제점을 감안하여 본원 발명자가 수년간 각고의 노력 끝에 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은, 발포되기 전의 스티로폼 입자 외주면에 피막 코팅처리 한 후 발포시키더라도 우수한 접착 및 전착성(展着性)을 통해 입자의 발포과정에서 입자 표면에 코팅된 피막이 분리되거나 이탈되지 않고 고르게 달라붙어 있게 됨에 따라 우수한 난연성을 제공하는 것이 가능하도록 한 스티로폼 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 스티로폼 입자의 표면에 코팅처리 하는 난연 코팅액에 있어서, 난연 코팅액은, 반응조에 열경화성수지와, 열가소성수지, 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 인산(H3PO4)을 1차로 투입하여 교반 혼합하면서 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 팽창흑연(expanded graphite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 적린(P), 철(Fe)을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성 처리하는 것에 의해 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 난연 코팅액의 구성 성분비는, 전체 중량 1톤(ton)을 기준으로 할 때, 열경화성수지 150~250㎏, 열가소성수지 250~300㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏, 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏으로 조성됨이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용되고, 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리되는 혼합액은 분당 1000rpm으로 30분 정도 교반하고 난 후 약 40~60분간 방치하여 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 또 2차로 분당 1000rpm으로 약 30분 정도 교반하고 난 후 약 30분 정도 숙성시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 스티로폼 입자의 표면에 코팅 처리되는 난연 코팅액에 있어서, 난연 코팅액은, 전체 중량 1톤(ton)을 기준으로, 반응조에 열가소성수지 250~300㎏, 열경화성수지 150~250㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏을 반응조에 넣고 교반 혼합하면서 1차로 반응 처리하고, 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성하되, 상기 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용되고, 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스티로폼 입자의 표면에 코팅 처리되는 난연 코팅액 제조방법은, 전체 중량 1톤(ton)을 기준으로, 반응조에 열가소성수지 250~300㎏, 열경화성수지 150~250㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏을 집어넣고 분당 1000rpm으로 30분 정도 교반하고 난 후 약 40~60분간 방치하여 물성이 변화되도록 1차로 반응 처리하는 공정과; 상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏을 넣고 분당 1000rpm으로 약 30분 정도 2차로 교반 혼합하는 공정 및 상기 1,2차에 걸쳐 혼합된 혼합물을 약 30분 정도 숙성시키는 공정;을 통해 제조됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기한 제조 방법에 있어서, 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용되고, 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 스티로폼 입자용 난연 코팅액을 제조함에 있어서, 접착 및 전착 기능을 하는 열경화성수지 및 열가소성수지에 수산화마그네슘과 인산을 첨가 혼합하여 서로 분리되지 않도록 1차로 반응처리 하고, 이에 팽창흑연 등 난연성 물질들을 첨가 혼합하여 제조함으로써 발포되기 전 펠릿 상태의 스티로폼 입자 표면에 대한 피막 코팅이 가능하고, 또한 코팅시 강한 접착 및 전착성을 제공하는 것이 가능함에 따라 코팅액이 코팅 처리된 스티로폼 입자를 80~100배 이상으로 발포시키더라도 입자 표면에 코팅 처리된 코팅액이 분리 이탈되지 않고 고르게 전착된 상태로 발포가 이루어짐에 따라 우수한 접착 및 전착성을 제공함은 물론 우수한 난연성을 동시에 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 발포전 펠릿 상태의 스티로 폼 입자에 대한 코팅 접착 및 전착력이 양호하기 때문에 종래와 같이 입자 표면에 난연 물질을 코팅 처리하기 위하여 입자를 사전에 일정 크기 이상으로 발포처리 할 필요성이 전혀 없게 되고, 이와 관련한 각종 설비를 갖추지 않아도 되는 등의 여러 경제적인 효과를 아울러 제공하게 되는 것이다.
도 1은 미발포상태의 스티로폼 입자의 사진이다
도 2는 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅 처리된 후 스티로폼 입자 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅 처리된 스티로폼 입자를 발포시킨 상태의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅 처리된 스티로폼 입자를 이용하여 발포체로 성형한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅 처리된 스티로폼 입자를 이용하여 제작된 스티로폼 발포체의 연소 상태를 보인 사진이다.
도 6은 종래의 난연제가 코팅 처리된 스티로폼 입자를 이용하여 제작된 스티로폼 발포체의 연소 상태를 보인 사진이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 스티로폼 입자용 코팅액은, 반응조에 열경화성수지와, 열가소성수지, 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 인산(H3PO4)을 1차로 투입하여 교반 혼합하면서 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 팽창흑연(expanded graphite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 적린(P), 철(Fe)을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성 처리하는 것에 의해 얻어진다.
여기서 열경화성수지는 접착성 바인더 기능을 하게 되고, 열가소성수지는 전착성 바인더 기능을 하게 되는 것으로서, 이들 수지는 수산화 마그네슘(水酸化magnesium), 인산(燐酸)의 촉매 기능을 통해 물성이 서로 분리되지 않도록 변화됨에 따라 스티로폼 입자에 대한 코팅 처리시 안정된 접착 및 전착 기능을 통해 입자의 발포 또는 이송과정에서 탁락되지 않게 된다.
본 발명에 따르면, 난연 코팅액은, 전체 중량 1톤(ton)을 기준으로 할 때, 투입되는 량으로서, 열경화성수지 150~250㎏, 열가소성수지 250~300㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏, 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏으로 조성됨이 가장 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 접착성(接着性) 바인더 기능을 하는 열경화성수지(熱硬化性樹脂)는, 입자에 코팅되었을 때 발포 입자 간 서로 뭉치는 현상과 이로 인한 발포체의 충진 불량 및 융착 불량이 발생되지 않도록 하기 위하여 저점성의 열경화성수지가 이용됨이 바람직하고, 그 예로서는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 어느 하나 이상이 선택 사용됨이 가장 바람직하다.
또한, 전착성(展着性) 바인더 기능을 하는 에멀젼(emulsion)타입의 열가소성수지(熱加塑性樹脂)는, 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 난연 코팅액을 제조함에 있어서, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리되는 혼합액은 분당 1000rpm으로 30분 정도 교반하고 난 후 약 40~60분간 방치하여 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 또 2차로 분당 1000rpm으로 약 30분 정도 교반하고 난 후 약 30분 정도 숙성시켜 제조함이 바람직하다.
상기와 같이 반응조에서 1차로 수산화마그네슘 및 인산에 의해 반응 처리되는 열경화성수지 및 열가소성수지는 물성 변화를 통해 서로 분리되지 않도록 결합 되고, 또 pH가 7~8 정도로 약 알칼리성을 띄게 된다.
본 발명에 있어서, 열경화성수지는 스티로폼 입자에 대한 충분한 융착성을 유지할 수 있도록 하기 위하여 코팅액의 전체 중량 1톤을 기준으로 할 때 150~250㎏을 사용하는 것이 가장 바람직한바, 이는 150㎏이하인 경우에는 스티로폼 입자에 대한 피막 코팅 효율이 떨어져 충분한 바인더 역활을 하는 것이 어려우며, 250㎏ 이상인 경우에는 스티로폼 성형시 발포 입자간 서로 뭉치는 현상으로 인해 이송 및 성형상의 문제를 야기할 수도 있다.
또한, 전착 기능을 하는 열가소성수지 역시 코팅액의 전체 중량 1톤을 기준으로 할 때 250~300㎏을 사용하는 것이 가장 바람직한바, 250㎏ 이하인 경우에는 스티로폼 입자에 대한 전착 효율이 떨어져 충분한 바인더 역활을 하는 것이 어려우며, 300㎏ 이상인 경우에는 스티로폼 성형시 전착성의 약화 현상으로 인해 코팅 피막이 입자 표면에 고르게 분포되지 않은 상태로 발포되는 문제를 야기할 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 난연성을 향상시키기 위하여 투입되는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은, 그 입자의 크기가 입도 분석을 통해 측정된 2~4.5㎛인 것이 가장 바람직하다. 입도가 2㎛ 이하인 경우에는 수지와 혼합되었을 때 응집에 의한 분산성이 저하될 수 있으며, 반면에 4.5㎛ 이상인 경우에는 물성뿐 아니라 전반적인 품질의 저하를 가져올 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 팽창흑연 역시 난연성을 부여하기 위해 투입되는 것으로서, 80~240 메쉬의 미세입자를 사용함이 바람직하다. 팽창 흑연은 열에 의해 함유하고 있는 물과 산화 화합물이 가스를 발생하며, 그 결과 비늘 조각 모양의 흑연이 팽창하여 열이나 화학품에 안정된 층을 형성함에 따라 고체상 Char 방식으로 난연 효과를 나타나게 된다. 본 발명에 사용되는 팽창흑연은 할로겐이 없는 고체 상태를 형성하는 난연제이기 때문에 발연성을 낮게 억제할 수 있어서 환경적으로도 바람직한 것이며, 또한 무기물의 주요 문제점인 이탈 문제와 이에 의한 난연성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 난연성을 향상시키기 위하여 투입되는 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 무기계 난연제 중에서도 특히 수산화알루미늄은 구조 수가 풍부하여 난연 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 내 산성이나 내 알칼리성에도 뛰어나며 코스트 면에서도 유리하여 범용되고 있다. 본 발명에 따르면, 수산화알루미늄은 5~8㎛인 것을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 적린(P) 역시 난연성을 부여하기 위하여 투입되는 것으로서, 3~4㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 철(Fe)은 스티로폼 입자에 대한 코팅 여부를 확인하기 위하여 투입되는 것으로서, 10~15㎛인 것이 사용됨이 가장 바람직하다. 따라서, 철을 혼합함으로써 코팅이 완료된 스티로폼 입자는 도 1에 도시된 바와 같이 유백색의 입자 표면에서 도 2와 같이 표면이 검은색으로 코팅 처리되어 보이게 되는 것이어서, 외관상으로도 코팅 여부를 쉽게 식별할 수 있게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 입자가 80~100배 이상으로 발포되더라도 입자 표면이 검은색을 띄게 되어 코팅 여부에 대한 식별이 가능해 지고, 입자 표면으로는 본 발명의 코팅 피막이 고르게 분포되게 전착되어 있는 상태를 유관으로도 쉽게 식별할 수 있다.
본 발명에 난연성을 부여하기 위해 투입되는 수산화마그네슘, 팽창흑연, 수산화알루미늄, 적린은 연소시 분말화되면서 발포체에 흡착되어 산소를 차단하기 때문에 연소시 가연 속도를 지연시키게 되는 기능도 수행하게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스티로폼 입자용 난연 코팅제의 제조방법에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따르면, 스티로폼 입자의 표면에 코팅 처리되는 난연 코팅액은 다음과 같은 공정을 통해 제조된다. 즉,
전체 중량 1톤(ton)을 기준으로, 반응조에 열가소성수지 250~300㎏, 열경화성수지 150~250㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏을 집어넣고 분당 1000rpm으로 30분 정도 교반하고 난 후 약 40~60분간 방치하여 물성이 변화되도록 1차로 반응 처리하는 공정과;
상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏을 넣고 분당 1000rpm으로 약 30분 정도 2차로 교반 혼합하는 공정 및
상기 1,2차에 걸쳐 혼합된 혼합물을 약 30분 정도 숙성시키는 공정;을 통해 제조되어 진다.
그리고, 상기 제조공정에 있어서, 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용된다. 여기서 2종이 선택 사용되는 결경화성수지는 1:1의 배합 비율로 혼합 사용됨이 바람직하다.
또한 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨이 바람직하다.
다음으로 본 발명에 따른 제조 실시 예에 대하여 살펴본다.
(제조 실시 예 1)
열경화성수지로서 멜라민수지와 유용성 우레탄수지를 선택하고, 열가소성수지로서 아크릴수지를 선택 혼합하고, 이를 반응조에 투입한 다음 이에 수산화마그네슘과 인산을 투입하였다. 이때 멜라민수지와 유용성 우레탄수지는 1;1의 비율로 혼합한 것을 150㎏ 준비하고, 아크릴수지는 300㎏을 준비하여 반응조에 투입하였다. 그리고, 난연재로서 기능을 하는 수산화마그네슘과 촉매 기능을 하는 인산을 각각 30㎏ 및 5㎏ 준비하여 반응조에 투입시킨 다음 물성 변화가 일의 나도록 1차로 교반 혼합하였다. 이때 교반은 30분 정도 진행하였으며, 수지의 물성 변화를 위해 반응조에 약 50분간 방치하였다. 그런 다음 다시 1차 반응된 혼합액에 대하여 팽창흑연 300㎏, 수산화알루미늄 150㎏, 적린 30㎏, 철 50㎏을 투입한 다음 약 30분간 다시 교반하였으며, 교반이 완료된 후 30분간 숙성시키는 과정을 통해 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였다.
(제조 실시 예 2)
열경화성수지로서 멜라민수지와 유용성 우레탄수지를 선택하고, 열가소성수지로서 아크릴수지를 선택 혼합하고, 이를 반응조에 투입한 다음 이에 수산화마그네슘과 인산을 투입하였다. 이때 멜라민수지와 유용성 우레탄수지는 1;1의 비율로 혼합한 것을 250㎏ 준비하고, 아크릴수지는 250㎏을 준비하여 반응조에 투입하였다. 그리고, 난연재로서 기능을 하는 수산화마그네슘과 촉매 기능을 하는 인산을 각각 20㎏ 및 4㎏ 준비하여 반응조에 투입시킨 다음 물성 변화가 일의 나도록 1차로 교반 혼합하였다. 이때 교반은 30분 정도 진행하였으며, 수지의 물성 변화를 위해 반응조에 약 40분간 방치하였다. 그런 다음 다시 1차 반응된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250㎏, 수산화알루미늄 100㎏, 적린 20㎏, 철 40㎏을 투입한 다음 약 30분간 다시 교반하였으며, 교반이 완료된 후 30분간 숙성시키는 과정을 통해 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였다.
(제조 실시 예 3)
열경화성수지로서 멜라민수지와 유용성 우레탄수지를 선택하고, 열가소성수지로서 아크릴수지를 선택 혼합하고, 이를 반응조에 투입한 다음 이에 수산화마그네슘과 인산을 투입하였다. 이때 멜라민수지와 유용성 우레탄수지는 1;1의 비율로 혼합한 것을 200㎏ 준비하고, 아크릴수지는 300㎏을 준비하여 반응조에 투입하였다. 그리고, 난연재로서 기능을 하는 수산화마그네슘과 촉매 기능을 하는 인산을 각각 20㎏ 및 4㎏ 준비하여 반응조에 투입시킨 다음 물성 변화가 일의 나도록 1차로 교반 혼합하였다. 이때 교반은 30분 정도 진행하였으며, 수지의 물성 변화를 위해 반응조에 약 60분간 방치하였다. 그런 다음 다시 1차 반응된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250㎏, 수산화알루미늄 100㎏, 적린 20㎏, 철 40㎏을 투입한 다음 약 30분간 다시 교반하였으며, 교반이 완료된 후 30분간 숙성시키는 과정을 통해 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였다.
(제조 실시 예 4)
제조 실시 예 1과 동일한 조건에서, 열경화성수지를 페놀수지, 에폭시수지, 요소수지 중 하나 이상을 선택하고, 또 열가소성수지를 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지, 폴리아마이드수지, 초산비닐수지, 포리졸수지 중 어느 하나를 선택 하여 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였다.
(제조 실시 예 5)
제조 실시 예 2와 동일한 조건에서, 열경화성수지를 페놀수지, 에폭시수지, 요소수지 중 하나 이상을 선택하고, 또 열가소성수지를 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지, 폴리아마이드수지, 초산비닐수지, 포리졸수지 중 어느 하나를 선택 하여 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였다.
(제조 실시 예 6)
제조 실시 예 3과 동일한 조건에서, 열경화성수지를 페놀수지, 에폭시수지, 요소수지 중 하나 이상을 선택하고, 또 열가소성수지를 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지, 폴리아마이드수지, 초산비닐수지, 포리졸수지 중 어느 하나를 선택 하여 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였다.
상기 각 제조 실시 예 1~6과 같은 조건하에서 스티로폼 입자용 코팅액을 제조하였고, 이를 자체적으로 비교하여 본바, 각 제조 실시 예 모두 성분이나 중량 배합의 미세한 차이는 있으나, 공통적으로 입자 표면에 대한 우수한 접착성, 전착성 및 난연성(난연재료: 난연 3급 이상)을 제공하는 효과는 거의 유사하게 나타나고 있음을 알 수 있었다.
(연소 실험 예)
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 코팅액을 이용하여 스티로폼 입자에 0.1~0.3㎜ 두께로 코팅 처리하고, 이를 스티로폼 발포체로 성형한 결과, 도 4와 같은 스티로폼 발포체를 얻었으며, 그 결과 사진에서 보듯이 입자 간의 공극이 거의 발생되지 않을 뿐 아니라 안정된 융착 상태를 유지하면서 견고하게 성형됨을 알 수 있다.
이렇게 성형된 스티로폼 발포체를 자체적으로 종래 제품과 연소 실험해 본 결과, 유관으로도 보더라도 시편의 두께 차이를 감안하더라도 도 5와 같이 본 발명의 난연 코팅액이 도포된 발포체가 도 6의 종래 발포체에 비하여 연소가 확연하게 지연되고 있고, 또 가연 속도 역시 현저하게 저지되고 있음을 쉽게 알 수 있다. 이와 더불어 유독가스 발생 역시 종래 발포체에 비하여 현저하게 적음을 알 수 있었다.
특히, 본 발명의 난연 코팅액이 코팅 처리된 입자를 이용한 스티로폼 발포체의 경우, 구성 성분 중 수산화마그네슘이나 팽창흑연, 수산화알루미늄, 적린은 난연성을 부여함은 물론 연소시 발포체에 흡착되면서 산소를 차단하는 기능을 발휘하기 때문에 그만큼 발포체의 연소를 지연시킴은 물론 가연 속도를 느리게 함으로써 화재에 따른 피해를 최소화할 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 스티로폼 입자의 표면에 코팅처리 하는 난연 코팅액에 있어서,
    난연 코팅액은, 반응조에 열경화성수지와, 열가소성수지, 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 인산(H3PO4)을 1차로 투입하여 교반 혼합하면서 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 팽창흑연(expanded graphite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 적린(P), 철(Fe)을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성 처리한 것을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅액의 구성 성분비는, 전체 중량 1톤(ton)을 기준으로 할 때, 열경화성수지 150~250㎏, 열가소성수지 250~300㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏, 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏으로 조성됨을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용되고, 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반응조에서 1차로 반응 처리되는 혼합액은 분당 1000rpm으로 30분 정도 교반하고 난 후 약 40~60분간 방치하여 물성 변화가 이루어지도록 반응 처리하고, 또 2차로 분당 1000rpm으로 약 30분 정도 교반하고 난 후 약 30분 정도 숙성시키는 것을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액.
  5. 스티로폼 입자의 표면에 코팅 처리되는 난연 코팅액에 있어서,
    난연 코팅액은, 전체 중량 1톤(ton)을 기준으로, 반응조에 열가소성수지 250~300㎏, 열경화성수지 150~250㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏을 반응조에 넣고 교반 혼합하면서 1차로 반응 처리하고, 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏을 넣고 2차로 교반 혼합하고 숙성시키되,
    상기 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용되고, 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액.
  6. 스티로폼 입자의 표면에 코팅 처리되는 난연 코팅액 제조방법에 있어서,
    전체 중량 1톤(ton)을 기준으로, 반응조에 열가소성수지 250~300㎏, 열경화성수지 150~250㎏, 수산화마그네슘 20~30㎏, 인산 4~5㎏을 집어넣고 분당 1000rpm으로 30분 정도 교반하고 난 후 약 40~60분간 방치하여 물성이 변화되도록 1차로 반응 처리하는 공정과;
    상기 반응조에서 1차로 반응 처리된 혼합액에 대하여 팽창흑연 250~300㎏, 수산화알루미늄 100~150㎏, 적린 20~30㎏, 철 40~50㎏을 넣고 분당 1000rpm으로 약 30분 정도 2차로 교반 혼합하는 공정 및
    상기 1,2차에 걸쳐 혼합된 혼합물을 약 30분 정도 숙성시키는 공정;을 통해 제조됨을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열경화성수지는 멜라민수지, 요소수지, 유용성 우레탄수지, 유용성 또는 수용성 페놀수지, 에폭시수지 중에서 2종이 선택 사용되고, 열가소성수지는 포리졸수지, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 에칠렌비닐아세테이트수지(EVA), 폴리아마이드수지 중에서 어느 하나가 선택 사용됨을 특징으로 하는 스티로폼 입자용 난연 코팅액 제조방법.
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