KR101386396B1 - Fire retardant coating composition and coating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 난연성 코팅액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유ㆍ무기계 난연제와 비이온계 계면활성제, 커플링제 및 변성아크릴레이트계 분산제를 균일하게 혼합하여 저유해가스화, 저 발연화 등의 환경친화성 난연성 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a flame retardant coating liquid composition, and more particularly, to an environmentally friendly environment such as low harmful gasification and low smoke by uniformly mixing an organic / inorganic flame retardant with a nonionic surfactant, a coupling agent, and a modified acrylate dispersant. It relates to a composition for flame retardant coating and a coating method using the same.
인류가 존속한 이래로, 화재는 끊임없는 재앙으로 인간생활과 함께 공존해 오면서, 많은 생명과 재산 손실을 초래하여 왔으며, 이에 인류는 화재에 의한 재앙을 미연에 방지하고자 많은 연구개발을 하고 있는 실정이다.Since human existence, fire has coexisted with human life as an endless disaster, resulting in a lot of loss of life and property, and humanity is doing much research and development to prevent disasters caused by fire. .
이중 유기계 물질을 이용한 화재 예방 분야에서는 할로겐계(Cl, Br, F등) 난연제와 인계(P화합물) 난연제를 첨가하여 화재를 지연하고 있다.In the field of fire prevention using organic materials, fire retardants are added by adding halogen-based (Cl, Br, F, etc.) flame retardants and phosphorus-based (P compound) flame retardants.
그러나, 상기 유기계 난연제는 화재시간을 지연하여 화재에 의한 직접적인 피해를 줄이는 성과는 있지만, 유독 가스의 과다 방출로 인한 질식사 및 진폐증 등의 심각한 후유장애를 유발하는 문제점이 있으며, 특히 할로겐계 난연제의 경우에는 연소시에 인체에 치명적인 유독가스 및 다이옥신을 생성하기 때문에, 최근에는 이러한 유독 가스 방출 및 난연 효과를 개선시키고자 무기계 난연제의 사용이 증가하고 있다.However, although the organic flame retardant has the effect of reducing the direct damage caused by the fire by delaying the fire time, there is a problem that causes serious aftereffect disorders such as asphyxiation and pneumoconiosis due to excessive release of toxic gas, especially in the case of halogen flame retardant. Since toxic gases and dioxins that are fatal to humans are generated during combustion, the use of inorganic flame retardants has recently increased to improve the emission and flame retardant effects of these toxic gases.
이는 무기계 난연제가 자연소재의 친환경적이며, 실질적인 성분비에서 실리카의 함량이 과반수 이상을 가지거나 -H+ 또는 -OH- 기를 가지므로, 소정량이 소재에 첨가되면 수증기(H2O)를 형성하고, 발생된 비가연성기체가 가연성기체를 희석하거나 흡열반응으로 주위 온도를 낮추어 연소를 지연하는 우수한 난연 특성을 가지고 있기 때문이다.This is because the inorganic flame retardant is eco-friendly of natural materials, and since the silica content has a majority or more -H + or -OH - group at a substantial component ratio, when a predetermined amount is added to the material, water vapor (H 2 O) is formed and generated. This is because the nonflammable gas has excellent flame retardant properties that delay combustion by diluting the flammable gas or lowering the ambient temperature by endothermic reaction.
그러나, 종래의 무기계 난연제는 통상적으로 유용한 고분자 소재(플라스틱 , 엘라스토머, 섬유 등)의 난연성을 부가하기 위하여 첨가제로 사용하는 데, 특수한 반응 공정(고온, 고압, 특수 반응기 등)이 필요하기 때문에 생산비용이 높고, 연소시 유독 가스 방출량은 유기계 난연제 보다 적지만, 탄화수소계의 특성상 유독가스가 여전히 발생되며, 접목소재에 소량 첨가하게 되면 난연효과가 현저히 저하되고, 과량 첨가하면 접목 소재의 물성을 저해하는 등의 문제점이 있다.However, conventional inorganic flame retardants are commonly used as additives to add flame retardancy of useful polymeric materials (plastics, elastomers, fibers, etc.), and require special reaction processes (high temperature, high pressure, special reactors, etc.) This is high and the amount of toxic gas emitted during combustion is less than that of organic flame retardant, but toxic gas is still generated due to the characteristics of hydrocarbon type, and when it is added to the grafting material, the flame retardant effect is remarkably lowered, and when excessively added, it inhibits the properties of the grafting material. There is such a problem.
또한, 종래에 사용되고 있는 유ㆍ무기계 난연제가 연소시 발생되는 유독가스를 분해하는 문제는 전혀 고려되지 않고 있는 실정이다.In addition, the problem of decomposing the toxic gas generated during the combustion of the conventionally used organic / inorganic flame retardant is not considered at all.
종래의 난연성 코팅액 조성물에 난연성이 발휘되기 위해서는 다량의 무기수화물이 사용되기 때문에 조성물 자체의 물성 저하가 심각하였으며 많은 제약이 따르게 된다. 무기 난연제, 수용성 인계 난연제만으로도 뛰어난 난연 효과를 나타낸다. 하지만 다량 사용시 가격이 비싸고 가수 분해를 유발하는 관계로 사용량의 증가에 신중을 기해야 한다.In order to exhibit flame retardancy in the conventional flame retardant coating liquid composition, since a large amount of inorganic hydrate is used, the physical property of the composition itself is severely deteriorated, and many restrictions follow. An inorganic flame retardant and a water-soluble phosphorus flame retardant alone show excellent flame retardant effects. However, due to the high price and high hydrolysis when using a large amount, care must be taken to increase the usage.
또한, 본 발명자들이 예전에 특허받은 난연성 코팅액 조성물은 난연성이 뛰어나기는 하지만, 자주 세척이 있는 경우 코팅이 손상되는 단점이 있어 세척이 불필요한 물질에만 코팅되어야 했다. 따라서, 이러한 종래의 코팅액의 단점을 극복하여 보다 자주 세척이 있는 경우에도 코팅이 유지되는 코팅액 조성물을 개발할 필요성이 있었다.
In addition, the flame-retardant coating liquid composition of the present inventors patented before, but excellent in flame retardancy, there is a disadvantage in that the coating is damaged when there is frequent cleaning, it had to be coated only on the material that does not need cleaning. Therefore, there was a need to develop a coating liquid composition in which the coating is maintained even when there is a washing more frequently by overcoming the disadvantages of the conventional coating liquid.
이에 본 발명자들은 고분자 소재에 유ㆍ무기계 난연제를 첨가하여 난연성 소재를 제조하지 않고 간단한 코팅 방법으로 접목소재에 난연성을 부여할 수 있는 유ㆍ무기계의 발수성 내지 방수성이 뛰어난 복합 코팅액 조성물을 개발하고자 노력하던 중, 인체에 유익하고 환경친화적 성분으로 이루어진 유ㆍ무기계의 난연제를 균일하게 분산시키고 여기에 멜라민 또는 멜라민 유도체를 첨가하여 난연성 코팅액 자체의 우수한 특성을 유지하면서 뛰어난 난연특성을, 특별히 할로겐 화합물을 발생시키지 않은 무독성 난연특성을 액상상태로 유지하면서 모든 접목 소재에 신속히 침투되어 특정 작업공정이 전혀 필요 없으며, 최소의 작업공정만으로 소재에 저유해가스, 저발연 및 난연성의 특성을 실온에서 간편하게 부여할 수 있는 저유해가스 및 저발연성의 발수성이 뛰어난 난연성 코팅액 조성물과 이를 이용한 코팅방법을 개발하여 완성하였다.
Accordingly, the present inventors tried to develop a composite coating liquid composition excellent in water repellency or waterproofness of oil and non-machine which can impart flame retardancy to the grafting material by a simple coating method without adding an oil and inorganic-free flame retardant to a polymer material. Dispersion of flame retardants of organic and non-mechanical components, which are beneficial to human body and environmentally friendly, uniformly, and melamine or melamine derivatives are added to them to maintain excellent properties of the flame retardant coating solution itself, and do not generate special halogen compounds. Non-toxic flame retardant properties are kept in a liquid state and are quickly penetrated into all grafting materials so that no specific work process is required, and the material can easily give low harmful gas, low smoke and flame retardant properties at room temperature with minimal work process. Low harmful gas and low smoke It was completed by developing a coating method excellent in water-repellent and flame retardant coating composition of this.
본 발명의 목적은 유기용매, 무기 난연제, 수용성 인계 난연제, 멜라민 또는 멜라민 유도체, 비이온계 계면활성제, 산화방지제, 커플링제 및 변성아크릴레이트계 분산제를 포함하여 이루어진 방수성 내지 발수성이 뛰어난 난연성 코팅액 조성물을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flame retardant coating composition having excellent water resistance to water repellency comprising an organic solvent, an inorganic flame retardant, a water-soluble phosphorus flame retardant, a melamine or melamine derivative, a nonionic surfactant, an antioxidant, a coupling agent, and a modified acrylate dispersant. To provide.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 난연성 코팅액 조성물을 난연성 코팅액 조성물에 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 접목소재를 꺼내어 상온 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 난연성 코팅액 조성물의 코팅방법을 제공하는데 있다.
In addition, another object of the present invention is to provide a method for coating a flame retardant coating liquid composition comprising the step of coating the flame retardant coating liquid composition to the flame retardant coating liquid composition and taking out the coated graft material and drying at room temperature.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 물에 에틸알콜 또는 이소프로필알콜을 혼합한 유기용매 100 중량부, 수산화알루미늄계(Aluminum Hydroxide), 수산화 마그네슘계(Magnesium Hydroxide), 일라이트(Illite), 제올라트(Zeolite), 마그네슘실리케이트(Magnesium Silicate), 애로실(Aroseal) 및 게르마늄(Germanium)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기 난연제 1∼50 중량부, 암모늄 포스페이트계로 이루어진 수용성 인계 난연제 1∼50 중량부, 멜라민 또는 헥사알콕시메틸멜라민 5-100 중량부, 폴리옥시 에틸렌으로 이루어진 비이온계 계면활성제 1∼10 중량부, 실란계 커플링제(Silane Coupling agent) 또는 아크릴레이트 포스페이트계 커플링제(Acrilate-Phosphate Coupling agent)로 이루어진 커플링제 1∼10 중량부, 산화방지제 1∼10 중량부 및 에프카 S300(efka S300)으로 이루어진 변성아크릴레이트계 분산제 1∼10 중량부를 포함하고, 염화마그네슘(magnesium Chloride)과 붕사(Borax)가 11:1 내지 13:1로 혼합된 수용성 시약을 1∼50중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 코팅액 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is 100 parts by weight of an organic solvent in which ethyl alcohol or isopropyl alcohol is mixed with water, aluminum hydroxide-based, magnesium hydroxide-based, illite, 1 to 50 parts by weight of one or more inorganic flame retardants selected from the group consisting of Zeolite, Magnesium Silicate, Aroseal and Germanium, and 1 to 50 parts by weight of a water-soluble phosphorous flame retardant consisting of ammonium phosphate 5-100 parts by weight of melamine or hexaalkoxymethylmelamine, 1-10 parts by weight of a nonionic surfactant composed of polyoxyethylene, a silane coupling agent or an acrylate phosphate coupling agent (Acrilate-Phosphate) Modified acryl consisting of 1 to 10 parts by weight of coupling agent consisting of a coupling agent), 1 to 10 parts by weight of antioxidant and efka S300 Flame retardant coating liquid composition comprising 1 to 10 parts by weight of dispersant, and 1 to 50 parts by weight of a water-soluble reagent in which magnesium chloride and borax are mixed at 11: 1 to 13: 1. To provide.
또한, 본 발명은 상기 난연성 코팅액 조성물을 접목소재에 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 접목소재를 상온 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 난연성 코팅액 조성물의 코팅방법을 제공한다.
In addition, the present invention provides a method for coating a flame retardant coating liquid composition comprising the step of coating the flame retardant coating liquid composition to the graft material and the step of drying the coated graft material at room temperature.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.Here, unless otherwise defined in the technical terms and the scientific terms used, those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art.
또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Repeated descriptions of the same technical constitution and operation as those of the conventional art will be omitted.
본 발명은 종래의 난연제가 가진 문제점과 난연성을 부여하기 위한 어려운 공정을 대체하고자 저유해가스와 저발연 및 난연 효과가 있으면서, 환경 친화적인 유ㆍ무기 복합소재를 아래와 같은 이유에서 사용한다.The present invention uses an environmentally friendly organic / inorganic composite material having a low harmful gas and a low smoke and flame retardant effect in order to replace the problems of the conventional flame retardant and a difficult process for imparting flame retardancy.
(a) 먼저, 일정비로 물(증류수)에 희석된 유기용매에 평균 입도 분포를 갖는 인체에 유익한 광물 및 무기 난연제를 적정비로 혼합하고(a) First, the mineral and inorganic flame retardant beneficial to the human body having an average particle size distribution are mixed in an appropriate ratio in an organic solvent diluted in water (distilled water) at a predetermined ratio.
(b) 소정량의 무기 분산제로 균일하게 분산시켜 무독성과 난연성의 상승 효과를 부가하고(b) uniformly dispersed with a predetermined amount of inorganic dispersant to add a synergistic effect of non-toxicity and flame retardancy;
(c) 소정량의 멜라민 또는 헥사알콕시메틸멜라민을 혼합시켜 내열성ㆍ내수성ㆍ기계강도ㆍ강화성 등을 유지시키며,(c) mixing a predetermined amount of melamine or hexaalkoxymethylmelamine to maintain heat resistance, water resistance, mechanical strength, strengthening resistance, and the like;
(d) 접목 소재와 화학적, 물리적으로 강한 결합이 발생되도록 적정비의 커플링제를 사용하여 코팅액 조성물로 코팅된 접목 소재가 반영구적으로 무연성 및 무독성을 유지되도록 한다.(d) The grafting material coated with the coating liquid composition is semi-permanently maintained to be non-flammable and non-toxic so that chemically and physically strong bonding with the grafting material occurs.
또한, 상기 성분을 적절하게 혼합하여 사용함으로써, 본 발명은 접목 소재의 기계적 물성(인장강도, 인열강도, 탄성경도, 마모성, 치수 안정성 등)에 전혀 영향을 미치지 않고 내열성과 자기 소화성을 완벽히 가지며, 인체에 이로운 음이온과 원적외선을 동시에 방출하여 화재시 다른 물질에 의해 발생된 유독가스를 빠른 시간에 흡수하거나 산소로 변환시켜 저감되도록 한다.In addition, by properly mixing and using the above components, the present invention has a perfect heat resistance and self-extinguishing properties without affecting the mechanical properties (tensile strength, tear strength, elastic hardness, wear, dimensional stability, etc.) of the graft material at all In addition, by simultaneously emitting anion and far infrared rays, which are good for human body, it absorbs toxic gas generated by other materials in case of fire and converts it into oxygen quickly.
상기와 같은 특성으로 인하여, 본 발명의 조성물은 젖음성(wettability)있는 모든 소재(대표적으로 산업용 합성 폼 및 부직물, 목재류, 섬유류 등)에 적용이 용이하다.Due to the above characteristics, the composition of the present invention is easy to be applied to all wettable materials (typically industrial synthetic foams and nonwovens, woods, fibers, etc.).
그리고, 본 발명의 난연성 코팅액 조성물을 이용한 코팅 작업공정은 분무나 함침-건조(Wetting-Drying) 등의 방법에서 상온 건조가 가능하도록 유기용매를 혼용하여 사용함으로써 최소의 작업공정을 갖게 된다.In addition, the coating work process using the flame-retardant coating liquid composition of the present invention has a minimum work process by using a mixture of organic solvents to enable room temperature drying in a method such as spraying or impregnation-drying.
보다 구체적으로, 본 발명은 물(증류수)로 희석된 유기용매 100 중량부에 무기계 난연제 1~50 중량부, 수용성 인계 난연제 1~50 중량부, 멜라민 또는 헥사알콕시메틸멜라민 5-100 중량부, 비이온계 계면활성제 1∼10 중량부, 커플링제 1∼10 중량부, 산화방지제 1∼10 중량부 및 변성아크릴레이트계 분산제 1∼10 중량부를 균일하게 분산시켜 혼합한 조성물을 코팅액으로 사용하는 것이 바람직한데, 이는 용매 100 중량부 기준에서 무기계 난연제와 수용성 인계 난연제를 50 중량부 이상을 사용하면 상기 난연제의 포화도의 범위를 벗어나서 균일하게 분산되지 않거나 잘 용해되지 않고, 1 중량부 이하를 사용할 경우에는 난연 효과가 현저히 떨어지기 때문이고, 비이온계 계면활성제와 커플링제를 10 중량부 이상을 사용하면 난연제 입자간의 응집이 용이해지거나 접목 소재와의 결합 반응이 촉진되어 작업성이 저하되고, 1 중량부 이하를 사용하면 침투성과 접목 소재와의 결합 효과가 미미하기 때문이다. 또한, 멜라민 또는 헥사알콕시메틸멜라민은 5 중량부 이하를 사용하면, 난연성 등의 효과가 미미하며, 100 중량부를 초과하는 경우에는 별다른 효과의 상승이 없다. 아울러, 산화방지제는 자동산화를 억지하며, 화재발생시에 코팅 표면에서 산소가 결합하는 것을 억제하는데, 1 중량부 이하에는 효과가 미미하고, 5 중량부 이상은 경제성과 다른 특성에서 바람직하지 않다.
More specifically, the present invention is 1 to 50 parts by weight of inorganic flame retardant, 1 to 50 parts by weight of water-soluble phosphorus flame retardant, 5 to 100 parts by weight of melamine or hexaalkoxymethylmelamine, 100 parts by weight of organic solvent diluted with water (distilled water) It is preferable to use a composition obtained by uniformly dispersing 1 to 10 parts by weight of an ionic surfactant, 1 to 10 parts by weight of a coupling agent, 1 to 10 parts by weight of an antioxidant, and 1 to 10 parts by weight of a modified acrylate-based dispersant as a coating solution. However, when the inorganic flame retardant and the water-soluble phosphorus flame retardant are used in an amount of 50 parts by weight or more based on 100 parts by weight of solvent, they do not uniformly disperse or dissolve well beyond the range of saturation of the flame retardant, and when used in an amount of 1 part by weight or less This is because the effect is remarkably inferior, and when 10 parts by weight or more of the nonionic surfactant and the coupling agent are used, the aggregation between the flame retardant particles is facilitated or contacted. This is because the binding reaction with the wood material is promoted and the workability is lowered. When 1 part by weight or less is used, the permeability and the bonding effect with the graft material are insignificant. In addition, when 5 parts by weight or less of melamine or hexaalkoxymethylmelamine is used, the effect of flame retardancy and the like is insignificant, and when it exceeds 100 parts by weight, there is no increase in effect. In addition, the antioxidant inhibits automatic oxidation, and inhibits the binding of oxygen on the coating surface in the event of a fire, the effect is less than 1 part by weight, and more than 5 parts by weight is undesirable in terms of economics and other properties.
또한, 코팅액 조성물 내에서 무기 난연제 입자가 균일하게 분산되고 침전되지 않게 하기위하여 변성 아크릴레이트계 분산제를 1∼10 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 1 중량부 미만을 사용할 경우에는 분산 효과가 미미하고, 10 중량부 이상을 사용하면 오히려 분산 효과가 저감되기 때문이다.In addition, in order to prevent the inorganic flame retardant particles from being uniformly dispersed and precipitated in the coating liquid composition, it is preferable to use 1 to 10 parts by weight of a modified acrylate-based dispersant, which is less effective when using less than 1 part by weight. This is because, when 10 parts by weight or more are used, the dispersing effect is rather reduced.
이때, 화염에 대한 다중 차단 효과를 유도하여 최적의 난연성 상승 효과를 갖게 하기위해, 상기 코팅액 조성물에 염화 마그네슘(magnesium Chloride)과 붕사(Borax)가 10:1 내지 13:1로 혼합된 수용성 시약을 1∼50 중량부 더 포함하여 사용하는 것이 바람직하다. 이는 수용성 시약에서 난연성의 염화마그네슘과 붕사는 각 포화도가 50과 4.7이므로 상기 두 성분을 되도록 많이 용해하기 위해 상기 포화도 기준 전후에 따른 측정치인 10:1 내지 13:1의 혼합비를 갖는 수용성 시약을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 수용성 시약을 50 중량부 이상 사용하면 무기계 난연제의 분산도 및 점도가 낮아져 작업성이 저하되고, 1 중량부 이하를 사용하면 상승효과가 미미하기 때문이다.In this case, in order to induce a multi-blocking effect on the flame to have an optimal flame retardant synergistic effect, a water-soluble reagent mixed with magnesium chloride (Bagnes) and Borax (10: 1 to 13: 1) in the coating solution composition It is preferable to use 1-50 weight part further. In the water-soluble reagents, the flame-retardant magnesium chloride and borax each have a saturation of 50 and 4.7, so that a water-soluble reagent having a mixing ratio of 10: 1 to 13: 1, which is measured according to the saturation criteria before and after, to dissolve the two components as much as possible. The use of the water-soluble reagent is 50 parts by weight or more, the dispersibility and viscosity of the inorganic flame retardant is lowered, the workability is lowered, when using 1 parts by weight or less, the synergistic effect is insignificant.
또한, 본 발명의 난연성 코팅액 조성물에 있어서, 접목 소재에 내열성을 부가하기 위하여 공가교제 1∼5 중량부를 더 포함하여 사용하는 것이 바람직한데, 공가교제로는 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA)를 사용하는 것이 바람직하다. 공가교제가 1 중량부 이하를 사용하면 내열성 효과가 미미하고, 10 중량부 이상을 사용하면 첨가량에 비교해 효과의 차이가 없기 때문이다.In addition, in the flame retardant coating liquid composition of the present invention, in order to add heat resistance to the grafting material, it is preferable to further use 1 to 5 parts by weight of a co-crosslinking agent. As the co-crosslinking agent, trimethyllopropane trimethacrylate (TMPTMA) is used. It is desirable to. If the co-crosslinking agent is 1 part by weight or less, the heat resistance effect is insignificant, and when 10 parts by weight or more is used, there is no difference in effect compared to the amount added.
또한, 본 발명의 난연성 코팅액 조성물에 있어서, 상기 유기용매는 물과 에틸알콜 또는 이소프로필알콜에서 선택된 알콜이 3:1로 혼합된 것이 바람직하며, 에틸알콜을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 에틸알콜 또는 이소프로필알콜은 인체에 전혀 해가 없으며, 특히 에틸알콜은 구입비용이 저렴하기 때문이고, 또한 물과 유기용매의 혼합비율이 3:1 기준에서 물이 많아지면, 상온에서 건조되는 시간이 길어지고, 물의 양이 줄어들면 액상 상태에서 수용성 인계 난연제 등의 포화도가 낮아져 난연제의 사용량이 줄어들기 때문이다.In the flame retardant coating liquid composition of the present invention, the organic solvent is preferably a mixture of water and an alcohol selected from ethyl alcohol or isopropyl alcohol in a 3: 1 ratio, and more preferably, ethyl alcohol is used. Ethyl alcohol or isopropyl alcohol is not harmful to the human body at all, especially since ethyl alcohol has a low purchase cost, and when the mixing ratio of water and organic solvent is 3: 1, the water is dried at room temperature. This is because the longer the amount of water is reduced, the lower the saturation of the water-soluble phosphorus-based flame retardant in the liquid state, and thus the amount of the flame retardant is reduced.
그리고, 본 발명에서 상기 무기 난연제는 수산화알루미늄계(Aluminum Hydroxide), 수산화 마그네슘계(Magnesium Hydroxide), 일라이트(Illite), 제올라트(Zeolite), 마그네슘 실리케이트(Magnesium Silicate), 애로실(Aroseal) 및 게르마늄(Germanium)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기난연제를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 상기 기재된 무기 난연제 모두를 동량으로 혼합하여 사용하것이 더 바람직하다.In addition, the inorganic flame retardant in the present invention, aluminum hydroxide (Aluminum Hydroxide), magnesium hydroxide (Magnesium Hydroxide), illite (Illite), Zeolite (Zeolite), magnesium silicate (Magnesium Silicate), Aroseal (Aroseal) And it is preferable to use at least one inorganic flame retardant selected from the group consisting of germanium, and it is particularly preferable to mix all of the inorganic flame retardants described above in the same amount.
그리고, 상기 무기 난연제는 100~300 ㎚의 균일한 입도분포를 갖는 입자를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 300 ㎚ 이상의 나노입자인 경우 조성물 내에서의 분산성 및 접목 소재에 대한 입자의 침투성이 저하되고, 100 ㎚ 이하의 나노입자인 경우 입자가 더 미립화된 것에 대한 효과가 그보다 큰 입자와 비교해서 효과적인 면에서 차이가 거의 없기 때문이다.In addition, the inorganic flame retardant is preferably to use particles having a uniform particle size distribution of 100 ~ 300 ㎚, which is when the nanoparticles of 300 ㎚ or more, the dispersibility in the composition and the permeability of the particles to the grafting material is lowered This is because, in the case of nanoparticles of 100 nm or less, there is little difference in terms of effectiveness compared to particles having a larger particle size than that of larger particles.
또한, 상기 수용성 인계 난연제는 암모늄 포스페이트계를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to use an ammonium phosphate-based water-soluble phosphorus flame retardant.
그리고, 상기 커플링제는 실란계 커플링제(Silane Coupling reagent) 또는 아크릴레이트 포스페이트계 커플링제(Acrilate-Phosphate Coupling reagent)를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to use a silane coupling agent (Silane Coupling reagent) or an acrylate phosphate coupling agent (Acrilate-Phosphate Coupling reagent).
그리고, 본 발명에서 상기 코팅은 함침(含浸) 또는 분무(spray) 방법을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the coating is preferably used by impregnation or spray (spray) method.
또한, 본 발명의 코팅방법에서 적용가능한 접목소재로는 스폰지, 목재 또는 섬유가 바람직하다.
In addition, the grafting material applicable in the coating method of the present invention is preferably sponge, wood or fiber.
한편, 이하는 본 발명에서 사용되는 구성성분을 카테고리별로 성분의 특성을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
On the other hand, the following will be described in more detail the characteristics of the components of the components used in the present invention by category.
1. 무기계 난연제1. Inorganic flame retardants
먼저, 본 발명에서 무기계 난연제 및 광물 분석로 사용되는 수산화 알루미늄계(Aluminum Hydroxide)계는 180~200℃에서 2Al(OH)3 <---> 2Al(OH)3 + Al2O3 + 3H2O - 298 kJ/mol의 반응으로 난연성을 부여하고, 수산화 마그네슘 (MagnesiumHydroxide)계는 332℃ 에서 Mg(OH)2 <---> MgO + H2O - 328 cal/mol의 반응으로 난연성을 부여한다.First, in the present invention, the aluminum hydroxide-based (Aluminum Hydroxide) system used in the inorganic flame retardant and mineral analysis is 2Al (OH) 3 <---> 2Al (OH) 3 + Al 2 O 3 + 3H 2 at 180 ~ 200 ℃ Flame retardancy is given by the reaction of O-298 kJ / mol, and magnesium hydroxide (Magnesium Hydroxy) type gives flame retardancy by reaction of Mg (OH) 2 <---> MgO + H 2 O-328 cal / mol at 332 ℃ do.
또한, 일라이트(Illite)는 원적외선 방사와 음이온 발산, 유독가스 흡착성에서 우수하며, 제올라이트(Zeolite)는 물리적 흡착력(질소, 인산가리 등 각 90~95%)과 화학적 양이온 치환작용(70~140 meg/100 g)이 뛰어나 유독 가스 등을 최대 20배까지 흡수 및 흡착하는 특성을 갖는다.In addition, Illite is excellent in far-infrared radiation, anion emission and toxic gas adsorption, and zeolite has physical adsorption capacity (90-95% for each of nitrogen and phosphate) and chemical cation substitution (70-140 meg). / 100 g) is excellent, and absorbs and adsorbs up to 20 times of toxic gases.
그리고, 마그네슘 실리케이트(Magnesium Silicate)는 고열에서 분자 구조가 700~900℃에서는 각섬석 구조, 1000℃에서는 휘석구조, 1250~1350℃에서는 단사완화휘석의 구조로 분해되어 난연성을 부여하는 특성이 있다.In addition, magnesium silicate (Magnesium Silicate) is characterized in that the molecular structure is decomposed into a structure of a hornblende structure at 700 ~ 900 ℃, a fluorite structure at 1000 ℃, monoclinic structured graphite at 1250 ~ 1350 ℃ at high heat to give flame retardancy.
그리고, 애로실은 실리카 (SiO2.nH2O)미립자를 분쇄한 것으로 난연성을 갖고 있다.And, it has a flame retardance as a crushing chamber difficulties silica (SiO 2 .nH 2 O) particles.
또한, 게르마늄은 많은 양의 음이온과 원적외선을 방출하는 특성이 있다.
In addition, germanium has a property of emitting a large amount of anions and far infrared rays.
2. 인계 난연제2. Phosphorus Flame Retardant
인(Phosphate)계 난연제는 화염에 분해되어 기질의 표면에 탄화막을 형성하면서 공기중에서 산소와의 반응을 차단하여 화염을 차단하는 난연화 특성을 가지는 데, 암모늄 포스페이트계로 디암모늄 하이드로겐포스페이트(diammonium hydrogen-phospate)를 사용한다.
Phosphate-based flame retardants have flame retardant properties that decompose into flames to form a carbon film on the surface of the substrate and block flames by blocking reactions with oxygen in the air, and ammonium phosphate-based diammonium hydrogen phosphate -phospate).
3. 멜라민 또는 헥사알콕시메틸멜라민3. Melamine or hexaalkoxymethylmelamine
멜라민은 헤테로고리 모양 아민으로서 유기 염기이며 사이안아마이드의 삼량체이다. 질량의 66%가 질소로 이루어져 있으며 수지와 혼합하면 불에 잘 견디는 성질을 가지므로, 내열성ㆍ내수성ㆍ기계강도ㆍ강화성 등이 높다. 헥사알콕시메틸멜라민 역시 동일한 성질을 갖고 있으며 내열성이 보다 뛰어나며, 조성물에 방수성 내지 발수성의 특성을 부영한다.
Melamine is a heterocyclic amine, an organic base and a trimer of cyanamide. 66% of the mass is made of nitrogen, and when mixed with resin, it has good fire resistance. Therefore, it has high heat resistance, water resistance, mechanical strength and reinforcement. Hexaalkoxymethylmelamine also has the same properties, has better heat resistance, and gives the composition waterproof or water repellent properties.
4.수용성 시약4. Water-soluble reagent
염화 마그네슘은 녹는점 714℃, 끓는점 1412℃에서 열적 안정성을 가지며, 물/알코올의 용액에 잘 용해되는 특성이 있고, 붕사(Na2B4O7ㆍ10H2O)는 60℃에서 이수화물, 320℃에서 무수물이 되는데, 더욱 가열하면 700℃ 부근에서 투명한 유리상태로 되고, 물에 용해되어 난연성을 갖게 된다.
Magnesium chloride has thermal stability at melting point of 714 ℃ and boiling point of 1212 ℃, and dissolves well in water / alcohol solution. Borax (Na 2 B 4 O 7 ㆍ 10H 2 O) is dihydrate, It becomes anhydride at 320 degreeC, and when it heats further, it becomes transparent glass state about 700 degreeC, and it melt | dissolves in water and it has flame retardance.
5. 기타5. Other
또한 나노화 한 무기 광물의 증류수/에틸알코올 중에 균일한 입도분포를 유도하기 위하여 변성아크릴레이트계 무기 분산제로 에프카 S 003(efka s 003)를 사용한다.In addition, Efka S 003 (efka s 003) is used as the modified acrylate-based inorganic dispersant to induce uniform particle size distribution in distilled water / ethyl alcohol of the inorganic mineralized nanoparticles.
그리고, 젖음성 있는 접목소재의 물성에는 영향을 주지 않으면서 신속하고 최적의 침투성 효과를 유도하기 위하여 비이온계 계면활성제로는 폴리옥시 에틸렌 (Polyoxyethylene- OH 화합물)을 사용한다.In addition, polyoxyethylene (Polyoxyethylene-OH compound) is used as a nonionic surfactant in order to induce a quick and optimal permeability effect without affecting the properties of the wet graft material.
그리고, 본 발명에 따른 조성물과 접목 소재의 화학적 결합을 유도하여, 뛰어난 난연효과와 무독성의 반영구적인 효과를 제공하기 위해 커플링제로 (CRA-450)를 사용한다.In addition, to induce a chemical bond between the composition and the graft material according to the present invention, (CRA-450) is used as a coupling agent to provide a semi-permanent effect of excellent flame retardant and non-toxic.
또한 무기 분산제와 커플링제, 그리고 접목 소재와의 화학적 결합을 용이하게 하고, 접목 소재에 내열성을 부가하고자 공가교제로 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA)를 사용한다.In addition, trimethylropropane trimethacrylate (TMPTMA) is used as a co-crosslinking agent to facilitate chemical bonding of the inorganic dispersant, the coupling agent, and the grafting material and to add heat resistance to the grafting material.
산화방지제는 고분자물질ㅇ석유제품ㅇ유지류ㅇ비누 등에 생기기 쉬운 산소의 작용에 의한 자동산화를 방지하기 위해 첨가하는 물질이다. 페닐-β-나프틸아민 또는 라텍스 중의 아미노산류가 사용될 수 있다. 그 밖에 방향족아민류ㅇ하이드로퀴논 등이 사용될 수 있다.
Antioxidants are substances added to prevent the automatic oxidation by the action of oxygen, which is likely to occur in polymers, petroleum products, oils and soaps. Amino acids in phenyl-β-naphthylamine or latex can be used. In addition, aromatic amines hydroquinone may be used.
또한, 본 발명은 상기 난연성 코팅액 조성물을 접목소재에 코팅하는 단계 및 상기 코팅된 접목소재를 상온 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 난연성 코팅액 조성물의 코팅방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for coating a flame retardant coating liquid composition comprising the step of coating the flame retardant coating liquid composition to the graft material and the step of drying the coated graft material at room temperature.
본 발명의 난연성 코팅액 조성물의 코팅방법은 상기 난연성 코팅액 조성물을 스폰지, 목재 또는 섬유로 이루어진 접목소재에 코팅하는 단계; 및Coating method of the flame retardant coating liquid composition of the present invention comprises the steps of coating the flame retardant coating liquid composition on a grafting material consisting of sponge, wood or fiber; And
상기 코팅된 접목소재를 상온 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 이때, 상기 코팅은 난연성 코팅액 조성물에 접목소재를 함침(含浸)하거나 또는 접속소재에 난연성 코팅액 조성물을 분무(spray)하는 것이 바람직하다.
Preferably, the coating graft material comprises drying at room temperature, wherein the coating is preferably impregnated with the graft material in the flame retardant coating solution composition or sprayed with the flame retardant coating solution composition in the connection material. Do.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 발수성이 뛰어나고 저유해가스화, 저발연화등 유,무기 복합 소재 조성물은 일반소재나 산업용 소재에 접목하여 화재시에 화염을 차단하고, 가연소재 화재시의 유독가스를 흡착함으로서 인명 피해와 재산피해를 방지 할 수 있는 효과가 있다.
The organic and inorganic composite material composition having excellent water repellency and low harmful gasification and low smokeability of the present invention constituted as described above is grafted to general materials or industrial materials to block flames in case of fire, and adsorbs toxic gases in case of fire of combustible materials. By doing so, it is possible to prevent human injury and property damage.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention.
<< 실험예Experimental Example 1> 1>
본 발명에 따른 난연성 코팅액 조성물과 이의 코팅방법에 따른 효과를 확인하고자 난연성(mm/5min), 침투성(sec/wet), Fiber(합성섬유), 내세탁성(30회) 및 상온 건조시간을 측정하여 비교하였는데, 난연성은 스폰지의 일정 포인트에 화염을 분사하고 5분 동안의 전파된 길이를 측정한 값으로, 침투성은 면직물을 본 발명의 용액에 함침하고 젖어 들어가는 시간을 초단위로 측정한 값으로, 내세탁성은 스폰지에 본 발명의 용액을 함침-건조(Wetting - Drying)하고 일반 세탁기 사양으로 세탁한 후 건조하고 난연성을 측정한 값이며, 상온 건조 시간은 스폰지를 본 발명의 용액에 함침(wetting) 하고 20℃에서 건조하는데 걸리는 시간을 시간 단위로 측정한 값으로 나타내었다.
Flame retardancy (mm / 5min), permeability (sec / wet), fiber (synthetic fiber), washing resistance (30 times) and room temperature drying time to determine the effect according to the flame retardant coating solution composition and its coating method The flame retardancy was measured by spraying a flame at a point of a sponge and measuring the propagation length for 5 minutes. The permeability was measured by the time in which the cotton fabric was impregnated and wetted in the solution of the present invention in seconds. , Wash resistance is a value measured by drying and flame retardancy after wetting-drying the solution of the present invention in a sponge (Wtting-Drying) and washing it with a general washing machine specification, and drying time at room temperature impregnated the sponge in the solution of the present invention (wetting ) And the time taken to dry at 20 ° C. is expressed as a value measured in hours.
[실시예 1]Example 1
본 실시예에서는 물과 에틸알콜을 3:1로 혼합한 100 g의 유기용매에 수용성 시약(염화 마그네슘 50 g과 붕사 4 g을 용해시킨 100 g의 용액) 100 g와 디암모늄 하이드로겐포스페이트(인계 난연제) 2 g을 넣어 균일하게 혼합한 다음, 상기 혼합된 수용액에 멜라민 10 g, 무기 난연제로 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화 마그네슘 (MgOH2), 일라이트, 제올라트, 마그네슘 실리케이트 (3MgO.4SiO2.H2O), 에로실 및 게르마늄 각 4 g씩과 에프카 S 003(efka s 003)을 넣어 균일하게 분산시키고, 폴리옥시에틸렌(비이온성 계면활성제) 1 g과 아크릴레이트 포스페이트 커플링제(CRA-450: 마이크로 폴 ) 0.2g 및 TMPTMA(공가교제) 2 g, 산화방지제로 페닐-β-나프틸아민 1 g을 첨가하고, 교반하여 본 발명의 난연성 코팅액 조성물을 완성하였다.
In this example, 100 g of a water-soluble reagent (100 g of a solution of 50 g of magnesium chloride and 4 g of borax) in 100 g of an organic solvent in which 3: 1 of water and ethyl alcohol are mixed with diammonium hydrogen phosphate (phosphorus-based) 2 g of flame retardant) was added and mixed uniformly, 10 g of melamine in the mixed aqueous solution, aluminum hydroxide (AlOH 3 ), magnesium hydroxide (MgOH 2 ), elite, zeolat, magnesium silicate (3MgO. 4 g each of 4SiO 2 .H 2 O), erosil and germanium, and efka S 003 (efka s 003) were added to disperse uniformly, and 1 g of polyoxyethylene (nonionic surfactant) and acrylate phosphate coupling agent 0.2 g of (CRA-450: micropole), 2 g of TMPTMA (co-crosslinking agent), and 1 g of phenyl-β-naphthylamine were added as an antioxidant and stirred to complete the flame retardant coating liquid composition of the present invention.
[실시예 2][Example 2]
본 실시예는 광물을 포함하는 무기 난연제를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
This embodiment was completed in the same manner as in Example 1 except for the inorganic flame retardant containing a mineral to prepare a composition.
[실시예 3][Example 3]
본 실시예는 인계 난연제를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
The present Example was prepared in the same manner as in Example 1 except for the phosphorus-based flame retardant to complete the composition.
[실시예 4]Example 4
본 실시예는 수용성 시약을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
This Example prepared the composition in the same manner as in Example 1 except for a water-soluble reagent to complete the composition.
[실시예 5][Example 5]
본 실시예는 커플링제를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
This Example was prepared in the same manner as in Example 1 except for the coupling agent to complete the composition.
[실시예 6][Example 6]
본 실시예는 계면활성제를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
This Example was prepared in the same manner as in Example 1 except for the surfactant to complete the composition.
[실시예 7][Example 7]
본 실시예는 유기용매 대신 100%의 물(증류수) 100 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
The present Example was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of 100% water (distilled water) was used instead of the organic solvent to complete the composition.
[실시예 8][Example 8]
본 실시예는 100%의 에틸알콜 100 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
This Example was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 g of 100% ethyl alcohol was used to complete the composition.
[실시예 9][Example 9]
본 실시예는 멜라민 대신에 헥사알콕시메틸멜라민 10 g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 제조하여 조성물을 완성하였다.
This Example was prepared in the same manner as in Example 1 except for using 10 g of hexaalkoxymethylmelamine in place of melamine to complete the composition.
[비교예 1][Comparative Example 1]
국내 시판중인 D사 난연제 조성물을 준비하여 비교예로 사용하였다.A commercially available D flame retardant composition in Korea was prepared and used as a comparative example.
그리고, 각 실시예별로 제조된 조성물을 접목소재(합성폼,합성섬유)에 함침-건조(wetting - Drying)한 후 상기 실험예의 방법에 따라 측정한 데이타를 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the data measured according to the method of the experimental example after impregnation-drying (wetting-drying) the grafting material (synthetic foam, synthetic fibers) prepared for each example is shown in Table 1 below.
이의 결과, 본 발명에 따른 난연성 코팅액 조성물은 저난연성과 침투성, 내세탁성 및 상온건조시간에서 매우 우수하다는 것을 알 수 있었다.
As a result, the flame retardant coating liquid composition according to the present invention was found to be very excellent in low flame retardancy and permeability, washing resistance and room temperature drying time.
Fiber(합성섬유)Permeability (sec / wet)
Fiber
소재: 스폰지Washing resistance (30 times)
Material: Sponge
소재: 스폰지Room temperature drying time (time / dry)
Material: Sponge
<< 실험예Experimental Example 2> 발수성 테스트 2> water repellency test
본 발명에 따른 난연성 코팅액 조성물과 이의 코팅방법에 따른 효과를 확인하고자 실시예 1과 비교예 1의 발수성(방수성)을 접촉각을 측정하여 비교하였는데, 구체적으로 섬유에 상기 코팅액으로 코팅 후 1시간 뒤에 발수성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.In order to confirm the effect according to the flame retardant coating liquid composition and the coating method according to the present invention was compared by measuring the contact angle of the water repellency (water resistance) of Example 1 and Comparative Example 1, specifically after 1 hour after coating the coating liquid on the fiber Was measured. The results are shown in Table 2 below.
그 결과, 본 발명의 코팅액 조성물은 접촉각이 120°이상으로 일반적인 코팅액 조성물의 접촉각 보다 매우 커서 발수성 내지 방수성이 뛰어남을 확인하였다.
As a result, the coating liquid composition of the present invention was confirmed that the contact angle is 120 ° or more than the contact angle of the general coating liquid composition is very large, excellent water repellency to waterproof.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
Claims (6)
100 parts by weight of an organic solvent in which ethyl alcohol or isopropyl alcohol is mixed with water, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, illite, zeolite and magnesium silicate 1 to 50 parts by weight of at least one inorganic flame retardant selected from the group consisting of Silicate, Aroseal and Germanium, 1 to 50 parts by weight of a water-soluble phosphorus flame retardant consisting of ammonium phosphate, melamine or hexaalkoxymethylmelamine 5- 100 parts by weight, 1 to 10 parts by weight of a nonionic surfactant composed of polyoxyethylene, a coupling agent 1 to 10 consisting of a silane coupling agent (Silane Coupling agent) or an acrylate phosphate coupling agent (Acrilate-Phosphate Coupling agent) 1 to 10 parts by weight of a modified acrylate-based dispersant consisting of parts by weight, 1 to 10 parts by weight of antioxidant and efka S300, Magnesium (magnesium Chloride) and borax (Borax) is 11: 1 to 13: the flame-retardant coating composition for a water-soluble reagent mixture to 1, characterized in that 1 to 50 further comprising by weight.
The flame retardant coating liquid composition according to claim 1, further comprising 1 to 5 parts by weight of trimethyllopropane trimethacrylate (TMPTMA), which is a co-crosslinking agent.
The flame retardant coating liquid composition according to claim 1, wherein the organic solvent is 3: 1 mixed with water and ethyl alcohol or isopropyl alcohol.
The flame retardant coating liquid composition of claim 3, wherein the inorganic flame retardant is a particle having a uniform particle size distribution of 100 to 300 nm.
상기 코팅된 접목소재를 상온 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 코팅액 조성물의 코팅방법.
Coating the flame retardant coating liquid composition according to any one of claims 1 to 4 on a grafting material made of sponge, wood or fiber; And
Coating method of the flame-retardant coating liquid composition, characterized in that comprises the step of drying the coated graft material at room temperature.
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