KR101297447B1 - 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법 및 그 발포체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MMA수지를 바인더로 사용하고 무기분체를 다량 혼합하여 발포시킨 유무기 복합 발포체의 제조방법 및 그 발포체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물의 단열소재로 사용되어지는 유기단열소재의 가연성을 향상시키고 유해물질 발생을 최대한 줄일 수 있는 새로운 단열소재인 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법 및 그 발포체에 관한 것으로, 본 발명의 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법은 메틸 메타크릴레이트 수지 5~50 중량부 ,경화촉진제 1~5 중량부, 무기질 충진재 50~95 중량부, 발포제 1~20 중량부를 포함하도록 혼합하여 구성된 혼합물을 금형내에 주입하여 120~ 170℃온도 조건하에 가압·가열하여 발포하되, 상기 무기질 충진재는 표면에 멜라민 또는 실란을 코팅한 것에 그 특징이 있다.

Description

메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법 및 그 발포체{Method for manufacturing organic and norganic complex blowing form using methyl methacrylate resin and an organic and norganic complex blowing form}

본 발명은 MMA수지를 바인더로 사용하고 무기분체를 다량 혼합하여 발포시킨 유무기 복합 발포체의 제조방법 및 그 발포체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물의 단열소재로 사용되어지는 유기단열소재의 가연성을 향상시키고 유해물질 발생을 최대한 줄일 수 있는 새로운 단열소재인 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법 및 그 발포체에 관한 것이다.

기존 단열재 중 유기단열재의 경우 단열성능이 우수하고 시공성이 좋기 때문에 널리 사용되고 있으나 화재발생시 단열소재 자체가 연소하여 화재가 급속히 확대되는 등 내화성능 면에서 크게 취약하고, 특히 연소 시 발생되는 유독가스는 인체에 치명적인 악영향을 미친다.

반면에 무기단열재의 경우 유기단열재에 비해 화재에 강한 내화특성은 우수하나 상대적으로 중량이 무겁고 단열재 고유 기능인 단열성능이 떨어지는 경향이 있다.. 또한 무기계 단열재인 그라스울이나 락울 등은 섬유상의 형태로 인해 제작 및 시공과정에서 분진이 발생되며 이에 대한 대응책으로 섬유의 길이를 길게 하여 인체 침투에 대한 위협을 방지하고 있으나 전적으로 인체 유해성 논란에서 자유롭지 못하다. 따라서 유기계 및 무기계 단열재 각각의 문제점을 해결하기 위해 유무기 복합화를 통한 유무기 복합 발포체 개발이 필요하다. 즉 불연성이면서도 단열성능이 우수하며, 시공성도 뛰어난 신개념의 단열소재 개발이 필요하며, 유기 단열재의 우수한 단열성, 시공 용이성과 무기 단열재의 난연성을 겸비한 유-무기 하이브리드 복합 단열재의 기술 개발이 필요하다.

본 발명은 기존의 유기단열재의 가연성 및 유해가스 발생을 해소할 목적으로 난연성 바인더인 메틸 메타크릴레이트 수지(Methyl methacrylate resin; 이하, "MMA"수지라 함)를 사용하고, 또한 난연성을 향상시키기 위하여 탄산갈슘 등의 무기질 충진재를 다량 혼입하여 가열·가압 발포시켜서 발포체 제조하고 또한 무기분체의 난연성, 충진성 및 무기분체 함량 증대를 위하여 무기분체 표면을 실란 및/또는 멜라민 처리를 함과 동시에 분산제 등을 첨가하여 난연성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기한 본 발명의 목적은 메틸 메타크릴레이트 수지 5~50 중량부 ,경화촉진제 1~5 중량부, 무기질 충진재 50~95 중량부, 발포제 1~20 중량부를 포함하도록 혼합하여 구성된 혼합물을 금형내에 주입하여 120~ 170℃온도 조건하에 가압·가열하여 발포하되, 상기 무기질 충진재는 표면에 멜라민 또는 실란을 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 하는 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법에 의하여 달성된다.

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본 발명에서는 상기 개시된 제조방법에 의해 제조된 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체가 제공된다.

본 발명에 따라 가연성인 일반 유기질계 단열재에 무기질 충진재를 다량 혼입하여 유무기 복합 발포체를 제조함으로써, 단열성능이 우수하고, 경제성 및 시공성이 우수한 불연성 복합단열소재를 제조하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발포 온도에 따른 특성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무기질 충진재의 특성에 따른 점도 변화를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법은 메틸 메타트릴레이트 수지 5~50 중량부 ,경화촉진제 1~5 중량부, 무기질 충진재 50~95 중량부, 발포제 1~20 중량부를 포함하도록 혼합하여 구성된 혼합물을 금형내에 주입하여 120~ 170℃온도 조건하에 가압·가열하여 발포시켜 이루어진다.

상기 경화촉진제는 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide; B.P.O) 또는 디메틸아민(Dimethylamine; DMA)중 선택되는 것을 사용한다.

상기 무기질 충진재는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 탄삼칼슘, 탄산마그네슘, 석고, 황산알루미늄, 탈크, 벤토나이트, 점토로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 상기 무기질 충진재는 입도 70~325mesh인 것을 사용하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 상기 무기질 충진재는 표면에 멜라민 또는 실란을 코팅시켜 된 것을 사용하는 것이 더욱 좋다.

상기 발포제는 아조디칼본 아미드, 아조비스 포름아미드,아조비스 이소부틸니트로, 아조비스 이소프로티로니트릴, 디아조 아미노 벤젠, 중탄산 나트륨 탄산 나트륨, 중탄산 암모늄, 아지드 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용한다.

본 발명에 따르면, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 알코올, 아세톤 또는 톨루엔으로 이루어진 군에서 선택되는 유기용제 1~100중량부를 더 첨가할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 혼합물 100중량부에 대하여 폴리카복실릭 엑시드 변성체를 주성분으로 하는 분산제 1~10중량부를 더 첨가할 수 있다.

본 발명에서는 상기 개시된 제조방법에 의해 제조된 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체가 개시된다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 메틸 메타크릴레이트 수지(Methyl methacrylate resin; 이하, 'MMA'라 함)를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법은 메틸 메타크릴레이트 수지, 경화촉진제, 무기질 충진재, 발포제를 포함하도록 혼합하여 구성된 혼합물을 금형내에 주입하여 120~ 170℃온도 조건하에 가압·가열하여 발포시켜 이루어진다.

상기 혼합물은 메틸 메타트릴레이트 수지 5~50 중량부 ,경화촉진제 1~5 중량부, 무기질 충진재 50~95 중량부, 발포제 1~20 중량부를 포함하도록 혼합하여 구성된다.

본 발명에 따르면, MMA 수지 5~50중량부에 대해서 경화촉진제로서 B.P.O 또는 디메틸아민(Dimethylamine; DMA)를 1~5 중량부 첨가한다. 여기에 무기질 충진재를 50~95 중량부 첨가하는 것을 특징으로 한다. 또한, 발포제 및 유기용제도 일정량 첨가하여 이루어진다.

본 발명에 사용되는 무기질 충진재로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘등의 수산화물과 탄삼칼슘, 탄산마그네슘 등의 탄산화물, 석고, 황산알루미늄 등의 결정수를 가지는 화합물이 사용될 수 있으며, 탈크, 벤토나이트, 점토 등의 규산염광물이 될 수 있다. 이들 화합물을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 무기질 충진재의 입도는 분산성과 밀접한 관계가 있는데 각 재료의 종류에 따라 바람직한 값이 있다. 대체적으로 70~325mesh사이의 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기의 무기질 충진재는 50~95중량부, 바람직하게는 55~80중량부 첨가하는 것이 좋다.

본 발명의 상기 혼합물을 구성하는 MMA 수지는 일반적인 단량체로 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate)를 일컫는다. MMA 수지의 함량은 5~50중량부이고, 바람직하게는 10~45중량부이며, 더욱 바람직하게는 20~40 중량부를 혼합하는 것이 좋다.

만일, MMA 수지 배합비율이 5중량부 미만이면 충분한 발포가 이루어지지 않으며 기계적인 강도도 약해진다. 반대로 MMA 수지를 50중량부를 초과하여 첨가를 하면 본 발명의 목적중 하나인 불연성, 내열성을 가지는 발포체를 얻는 것이 곤란하여 바람직하지 않다.

본 발명에 따르면, 상기 MMA 수지를 경화시키기 위해 경화촉진제를 1~5중량부를 첨가하여 혼합한다. 상기 경화촉진제로는 벤조일 퍼옥사이드(B.P.O; Benzoyl Peroxide) 또는 디메틸아민(Dimethylamine; DMA)를 사용하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 경화촉진제를 1중량부 미만으로 첨가를 하면 경화하는 시간이 너무 많이 걸리고, 5중량부를 초과하여 첨가를 하게 되면 경화속도가 너무 빨라 작업성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 상기 혼합물을 구성하는 발포제로는 유기발포제인 아조디칼본 아미드, 아조비스 포름아미드, 아조비스 이소부틸니트로, 아조비스 이소프로티로니트릴, 디아조 아미노 벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 또한, 무기발포제로는 중탄산 나트륨, 탄산 나트륨, 중탄산 암모늄, 아지드 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.

상기 발포제의 첨가량은 1~20 중량부이고, 바람직하게는 5~15 중량부 첨가하는 것이 좋다. 만일, 상기 발포제를 1중량부 미만으로 첨가를 하게 되면 발포가 잘 이루어지지 않아 원하는 열전도율 값을 얻을 수 없고, 20중량부를 초과하여 첨가하게 되면, 발포가 너무 많이 일어나서 조직의 붕괴가 이루어지게 된다.

본 발명에 따르면, 무기질 충진재의 함량을 높이고, 유무기복합 발포체의 안정성을 높이기 위하여 알코올, 아세톤, 톨루엔 등의 유기용제를 더 첨가할 수 있다.

상기 유기용제의 첨가량은 상기 혼합물 100 중량부에 대해서 1~100 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5~50 중량부, 더욱 바람직하게는 10~40중량부를 첨가하는 것이 좋다. 상기 유기용제가 100 중량부를 초과하여 첨가를 하게 되면 발포가 잘 이루어지지 않고 또한 경화반응이 이루어지지 않게 되어 주의를 요망한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 무기질 충진재의 표면 개질을 통하여 난연성과 분산성능을 증대시킬 수 있다. 표면개질 방법은 일반적인 방법으로 멜라민 또는 실란을 탄산칼슘 등의 표면에 코팅시켜 된다.

상기 멜라민은 무기질 충진재의 난연성을 증대시켜주고, 상기 실란을 코팅하면 무기질 충진재의 분산성이 향상되어 충진함량증대를 꽤할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 무기질 충진재의 분산성을 향상시키기 위해서, 분산재를 더 첨가할 수 있다. 상기 분산제로는 폴리카복실릭 엑시드(polycarboxylic acid)계 분산제를 사용할 수 있으며, 그 첨가량은 상기 혼합물 100중량부에 대해서 1~10 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 분산제를 첨가함으로서 무기질 충진제 함량을 늘릴 수 있는 장점이 있다. 만일, 상기 분산제의 첨가량이 1중량부 미만 또는 10중량부를 초과할 경우에는 본 발명에서 얻고자 하는 무기질 충진재의 분산성 향상을 얻기 어렵다.

본 발명의 발포는 상기의 MMA 수지, 경화촉진제, 무기질 충진재, 발포제, 유기용제 및 분산제 등으로 구성된 혼합물을 금형 내에 주입하여 120~ 170℃ 정도에서 가열 발포를 시킨다. 이때 발포제, 유기용제의 증발에 의해 혼합물이 비산되지 않게 하기 위하여 금형을 기밀상태로 유지하여야 한다. 이렇게 해야만 금형 내부가 고온·고압이 되어도 균일한 발포체를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

MMA 수지 30 중량부, 대해서 B.P.O 2 중량부, 탄산칼슘 30중량부, 50중량부, 70 중량부를 첨가하여 된 혼합물을 금형에 넣고, 온도 120℃ 조건으로 가압·가열하여 발포시켜 발포체 시편을 제조하였고, 상기 시편을 하기 표 1에 나타낸 결과와 같은 특성을 측정하였다.

전체적으로 열전도율은 탄산칼슘 30중량부 첨가하였을 경우 0.035W/mK 이였으며, 70중량부 참가하였을 경우 열전도율은 약 0.044W/mK 였다.

[실시예 2]

MMA 수지 30 중량부, B.P.O 2중량부, 무기질 충진재로서 탄산칼슘을 50중량부, 발포제로 하기의 표 2에 나타낸 바와 같은 발포제를 사용하여, 그 함량에 따른 특성을 측정하였다. 발포체 시편은 상기 실시예1과 동일한 조건에서 제도되었다. 여기서, 상기 발포제의 함량의 단위는 중량부이다.

[실시예 3]

MMA 수지 30 중량부, B.P.O 2중량부, 무기질 충진재로서 탄산칼슘을 50중량부, 발포제로 아조비스 이소부틸니트릴(Azobis isobutylnitrile)을 5중량부를 포함하도록 사용하여 혼합물을 구성하고, 상기 혼합물의 발포온도에 따른 비중 변화를 측정하였으며, 그 결과는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같다.

측정결과, 90℃로 발포하였을 경우 발포온도가 낮아 발포가 완전히 이루어지지 않았으며, 발포온도가 150℃였을 경우 발포가 과다하게 이루어져 비중이 다시 높아지는 경향이 있었다.

[실시예 4]

상기 실시예 1과 동일한 조성비 및 발포조건으로 발포체 시편을 제조하였다. 단, 사용된 무기질 충전재는 탄산칼슘을 사용하였고. 상기 탄산칼슘의 입도, 표면개질, 분산제처리에 따른 점도 변화를 나타내었다. 상기 분산제는 폴리카복실엑시드를 사용하였으며, 그 첨가량은 1중량부였다.

상기 무기질 충전재의 특성에 따른 점도 측정결과는 첨부도면 도2에 도시된 바와 같다.

먼저 입도의 경우 1㎛의 미세한 입자를 사용하였을 경우 보다 5㎛정도의 입자를 사용하였을 경우가 점도가 더 낮아 많은 양의 무기질 충진재를 충진되어 질 수 있음을 확인하였다. 그리고 멜라민, 실란 코팅을 할수록 점도가 더 낮게 나타났다. 특히 분산제로 polycarboxylic acid 계를 첨가하였을 경우 분산 효과가 우수하게 나타났다.

Claims (9)

1. 메틸 메타크릴레이트 수지 5~50 중량부 ,경화촉진제 1~5 중량부, 무기질 충진재 50~95 중량부, 발포제 1~20 중량부를 포함하도록 혼합하여 구성된 혼합물을 금형내에 주입하여 120~ 170℃온도 조건하에 가압·가열하여 발포하되, 상기 무기질 충진재는 표면에 멜라민 또는 실란을 코팅하여 이루어진 것을 특징으로 하는 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체 제조방법.
   
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9. 제 1 항에 의해 개시된 제조방법에 의해 제조된 메틸 메타크릴레이트 수지를 이용한 유무기 복합 발포체.

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