KR101530508B1 - Resistance to flame coating liquid and a manufacturing method the thermoplatic resin used for the expanded polystyrene bead - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주로 건축자재 용도로 사용되는 스티로폼의 성형에 이용되는 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수용성인 열가소성수지를 이용하여 친환경적인 제조가 가능하고, 또 발포 폴리스티렌 입자에 코팅시 불연(不燃)에 가까운 정도의 난연성(難燃性)을 제공하도록 한 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flame retardant coating liquid for foamed polystyrene particles used for molding a styrofoam mainly used for building materials and a method for producing the same, more specifically, The present invention relates to a flame retardant coating liquid for expanded polystyrene particles and a method of producing the same using a thermoplastic resin which is provided with flame retardancy close to incombustibility when coated on polystyrene particles.
일반적으로, 스티로폼(STYROFOAM)은, 단열성, 시공성, 경제성 등이 우수하여 건물의 단열을 위한 단열재를 비롯하여 건축물의 내 외장재나 포장재, 소음 방지재 등의 용도로 널리 이용되고 있는 실정이다.In general, STYROFOAM is widely used for insulation materials for insulation of buildings, interior and exterior materials of buildings, packaging materials, and noise preventing materials because of excellent heat insulation, workability and economical efficiency.
이러한 스티로폼은 통상적으로 0.2~0.3㎜의 직경을 갖는 조그마한 비드(Bead)나 약 2.2~2.5㎜ 정도의 길이를 갖는 펠릿(pellet)형태로 공급되는 발포성 폴리스티렌(EPS) 수지를 예비 발포하여 발포 입자를 얻은 다음 이를 다수의 작은 구멍을 갖는 폐쇄 금형 속에 충진시킨 후, 가압 수증기 등으로 가열 발포시켜 발포 립 사이의 공극을 메우는 동시에 발포 립을 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.Such styrofoam is usually prepared by prefoaming a foamed polystyrene (EPS) resin supplied in the form of a small bead having a diameter of 0.2 to 0.3 mm or a pellet having a length of about 2.2 to 2.5 mm, And then filling it into a closed mold having a plurality of small holes, heating and foaming it with a pressurized water vapor or the like to fill the voids between the foaming lips and fusing the foaming lips to each other, cooling them and releasing them from the mold. Particularly, since styrofoam is mainly used for thermal insulation of buildings, it is required to have excellent heat conductivity, low thermal conductivity, low absorptivity and high strength, and above all, excellent flame retardancy is required.
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.In view of this, efforts have been made to improve the flame retardancy by adding various flame retardants to the styrofoam particles or the styrofoam itself in order to provide flame retardancy to the styrofoam in the past. As one of the measures, styrofoam particles (synthetic resin foamable polystyrene particles A method of improving the flame retardancy by adding an organic bromine flame retardant or the like in the manufacturing process and a method of maintaining the flame retardancy by coating an organic / inorganic flame retardant agent on a foamed polystyrene foam have been carried out.
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.However, when the flame retardant is added to the expanded polystyrene raw material particles in the above-described method, the flame retardancy is insufficient to the flame retardant performance criterion (flame retardant material: flame retardant grade 3) of the interior finishing material of the building and the flame retardant is added to the foamed polystyrene foam However, the method for improving the flame retardancy is also complicated because the production process is very complicated and the productivity is remarkably lowered, which is not practical.
그 외에도 아래에서 기술되는 바와 같이 스티로폼의 난연성 부족을 해결하기 위하여 다양한 난연재료를 이용한 방법들이 강구되고 있는바, 그 몇 가지 예를 들어보면 다음과 같다.In addition, as described below, various methods using flame retardant materials are proposed to solve the shortage of flame retardancy of styrofoam, and some examples thereof are as follows.
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.Japanese Patent Publication JP2001-164031A discloses a method of coating a porous resin having a porosity with a mixture of a boron-based inorganic compound and a thermosetting resin in order to produce a porous molded article having heat resistance and flame retardancy, However, boron-based inorganic compounds such as boric acid are used as the main components of the coating mixture, and inorganic powder lumps such as glass fibers, carbon fibers, silica, talc, and the like The inorganic particles added during the drying process and the molding process of the coated expanded particles are easily separated from the inorganic particles and the separation of the inorganic substances harmful to the human body causes the deterioration of the operation and the flame retarding effect is deteriorated there is a problem.
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.Korean Patent Laid-Open No. 2001-0080720 discloses a process for producing flame retardant by adding styrene in a suspension in the presence of 5 to 50% by weight of expanded graphite, before or after the polymerization reaction, with a comonomer There is a problem in that the foamed styrene beads produced are inferior in moldability, and when the beads are put into a mold and foamed and molded by applying steam, There is a problem in that the molding workability such as adhesion of the graphite particles and the molded article to the molding frame is poor and the hygroscopic property of the molded article is high and the heat insulating property and flame retardancy are lowered or deteriorated with time, There is a problem that needs to be done.
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.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0013367 discloses a technique of injecting a liquid mixed with diatomaceous earth, silica, and antimony trioxide into a styrofoam product which has been subjected to molding, There is a problem that the product production efficiency is very low because it does not work well and the styrofoam is oxidized as time goes by due to the chemical reaction between the sodium silicate solution injected into the styrofoam and various mixtures and when the water injected into the styrofoam is dried There is a problem that the flame retardant performance gradually disappears.
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.Korean Unexamined Patent Publication No. 2007-80205 discloses a technique in which zinc powder is coated on polystyrene beads by mixing 0.5 to 50 wt% and 1 to 5 wt% of an adhesive binder into expandable polystyrene beads. However, in order to improve the flame retardancy and the unexpected problem that the production cost of the product due to the use of expensive zinc powder is remarkably increased, zinc When a large amount of powder is added, there is a problem that the lightness of the product is remarkably lowered.
따라서, 종래 제시되고 있는 방법들에 의해 제조된 폴리스티렌 발포체나 발포성 폴리스티렌 비드들은 난연 소재의 물성 한계로 인해 난연성의 저하를 피하기 어렵다. 특히 이러한 난연성의 약화는 불연에 가까운 정도의 난연성을 유구하고 있는 국제 추세에 비추어보더라도 시급한 개선이 필요한 것이다.Therefore, the polystyrene foam or expandable polystyrene beads produced by the conventional methods are difficult to avoid deterioration of the flame retardancy due to the physical limitations of the flame retardant material. In particular, the weakening of the flame retardancy requires urgent improvement in view of the international tendency of flame retardancy close to flame retardancy.
이러한 점을 감안하여, 대한민국 특허 제10-1428949에는 알콜을 이용하여 열가소성수지 및 열경화성수지를 순차적으로 이용하여 난연액을 제조하는 방법이 본원 출원인에 의해 개발 특허 된 바 있다. 그러나 알콜을 사용하여 난연 코팅액을 제조하는 경우, 가스로 인한 폭발 우려를 비롯하여 냄새가 심하게 발생하는 등의 제조상의 여러 가지 어려움이 있고, 또 외부로 냄새가 발산되는 경우 나무나 풀 등이 말라 죽는 등의 환경적인 문제를 야기하게 된다.In view of this point, Korean Patent No. 10-1428949 discloses a method for producing a flame-retardant solution by sequentially using a thermoplastic resin and a thermosetting resin using alcohol, which has been developed and patented by the present applicant. However, when the flame retardant coating liquid is produced by using alcohol, there are various manufacturing difficulties such as a fear of explosion due to gas and a bad smell, and when the smell is emitted to the outside, Environmental problems.
따라서, 본 발명은 종래의 제반 문제점들을 감안하여 발명한 것으로서, 본원 발명의 목적은 수용성인 열가소성수지만을 이용하여 친환경적인 난연 코팅액의 제조가 가능하면서도 발포 폴리스티렌 입자에 코팅시 벌질 구조 모양의 형성에 의해 연소의 확산을 방지하면서도 불연에 가까운 정도의 난연성을 제공하도록 한 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법을 제공함에 있다.The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an environmentally friendly flame retardant coating solution using only water-soluble thermoplastic water, And a flame retardant coating liquid for foamed polystyrene particles using the thermoplastic resin and a method for producing the flame retardant coating liquid.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 제조방법은, 물, 중탄산나트륨, 안료를 각각 투입 교반하여 1차 반응물질을 얻는 단계와, 상기 1차 반응물질에 대하여 붕산파우더를 투입 교반하여 2차 반응물질을 얻는 단계와, 상기 2차 반응물질에 대하여 분말상의 수산화마그네슘을 투입 교반하여 3차 반응물질을 얻는 단계와, 상기 3차 반응물질에 대하여 바인더로서 수용성인 열가소성수지를 투입 교반하여 4차 반응물질을 얻는 단계를 통해 제조됨을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing a flame retardant coating liquid for expanded polystyrene particles using a thermoplastic resin, comprising the steps of: mixing water, sodium bicarbonate, and pigment to obtain a first reaction material; A step of mixing a boric acid powder with a boric acid powder to obtain a second reaction material to obtain a third reaction material by stirring and stirring the powdered magnesium hydroxide into the second reaction material, And a fourth step of reacting the thermoplastic resin to obtain a fourth reaction material.
본 발명에 따르면, 상기 제조방법 중, 반응물질을 얻기 위해 각 단계에서 투입되는 물질들은, 전체 중량 100㎏을 기준으로, 물 32~35㎏, 중탄산나트륨 4~6㎏, 안료 1~2㎏, 붕산 파우더 8~10㎏, 수산화마그네슘 24~26㎏, 열가소성수지 28~30㎏이 각각 투입 혼합되어 짐을 특징으로 한다.According to the present invention, among the above-mentioned production methods, the materials to be added in each step in order to obtain the reactants are 32 to 35 kg of water, 4 to 6 kg of sodium bicarbonate, 1 to 2 kg of pigment, 8 to 10 kg of boric acid powder, 24 to 26 kg of magnesium hydroxide, and 28 to 30 kg of thermoplastic resin, respectively.
본 발명에 따르면, 상기 제조방법 중, 바인더 기능을 하는 열가소성수지는, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 폴리아미드수지, 비닐아세테이트수지 중 어느 하나가 선택 사용되어 짐을 특징으로 한다.According to the present invention, among the above-mentioned production methods, the thermoplastic resin serving as a binder is characterized in that any one of a vinyl acetate resin, an acrylic resin, a water-soluble urethane resin, a polyamide resin and a vinyl acetate resin is selectively used.
본 발명에 따르면, 상기 난연제로 투입되는 수산화마그네슘은 수산화알루미늄이 대체 사용되어 짐이 바람직하다.According to the present invention, magnesium hydroxide to be added to the flame retardant is preferably replaced with aluminum hydroxide.
본 발명에 따른 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌 난연 코팅액은 상기한 제조방법 중 어느 하나의 방법에 의해 제조되어 짐을 특징으로 한다.The foamed polystyrene flame retardant coating solution using the thermoplastic resin according to the present invention is characterized in that it is produced by any one of the above-mentioned production methods.
본 발명에 따르면, 수용성인 열가소성수지만을 이용하여 난연액을 제조하기 때문에 알콜의 불 사용으로 인해 가스 및 냄새가 전혀 발생되지 않아 환경적인 문제를 야기하지 않으면서도 용이한 작업성을 제공하게 되고, 또 중탄산 나트륨이나 붕산파우더, 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘을 투입 제조하고, 이를 발포 폴리스렌입자에 코팅을 함으로써, 연소시 산소 차단 효과는 물론 벌집 형태의 막이 쉽게 무너지지 않아 난연효과의 증대로 인해 불연(不燃)에 가까운 정도의 난연성(難燃性)을 제공하게 된다.According to the present invention, since the flame-retardant liquid is produced using only water-soluble thermoplastic water, gas and odor are not generated due to the nonuse of alcohol, so that easy workability is provided without causing environmental problems, and The coating of the foamed polystyrene particles with sodium bicarbonate, boric acid powder, aluminum hydroxide or magnesium hydroxide, and coating the foamed polystyrene particles on the foamed polystyrene particles results in an oxygen-blocking effect, as well as a honeycomb- Flame retardancy (flame retardancy) to a degree close to that.
도 1은 본 발명에 따른 난연 코팅액의 제조 과정을 보인 공정도이다.
도 2는 본 발명의 제조 공정을 통해 제조된 난연 코팅액의 실물 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅되기 전의 발포 폴리스티렌 입자의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅되고 난 후의 발포 폴리스티렌 입자의 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅 처리된 발포 스티렌 입자를 이용하여 성형된 성형물의 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅 처리된 발포 폴리스티렌 입자를 이용하여 성형된 성형물의 연소 상태를 보인 사진이다.
도 7은 종래 흑연을 이용한 난연 코팅액을 스티로품에 코팅하여 연소시킨 상태의 사진이다.1 is a process diagram showing a process for producing a flame retardant coating liquid according to the present invention.
2 is a photograph of a flame-retardant coating liquid prepared through the manufacturing process of the present invention.
3 is a photograph of the expanded polystyrene particles before the flame retardant coating liquid according to the present invention is coated.
4 is a photograph of expanded polystyrene particles after the flame retardant coating liquid according to the present invention is coated.
5 is a photograph of a molded article formed using the foamed styrene particles coated with the flame retardant coating solution according to the present invention.
FIG. 6 is a photograph showing a combustion state of a molded article molded using expanded polystyrene particles coated with a flame retardant coating solution according to the present invention.
7 is a photograph of a state in which a flame retardant coating solution using graphite is coated on a styrofoam and burned.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액을 제조하는 과정을 설명한다. 본 발명의 난연 코팅액은 아래의 1~4차 반응물질을 얻는 단계를 통해 이루어지는바, 도 1 을 참조하여 설명한다.1, a process for preparing a flame retardant coating solution for expanded polystyrene particles using the thermoplastic resin according to the present invention will be described. The flame retardant coating liquid of the present invention is obtained through the steps of obtaining the following first to fourth reactants, and will be described with reference to FIG.
(1) 1차 반응물질을 얻는 단계(1) Step of obtaining a first reactant
1차 반응물질은, 물, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate), 안료를 교반탱크에 각각 적량 투입하고 이를 교반하는 과정을 통해 얻어진다. 교반 과정을 통해 중탄산나트륨(탄산수소나트륨이라 고도 한다)은 물에 녹아 혼합되어 진다. 상기 1차 단계에서의 혼합 물질들은 교반탱크 내에서 분당 500~600rpm으로 약 10~15분 정도 교반하여 주는 것이 바람직하다. 상기 붕산 나트륨은 연소시 산소를 차단하는 기능을 발휘하게 된다. 중탄산 나트륨은 백색의 결정성(結晶性) 분말로, 알콜에 녹지 않지만 물에 잘 녹으며, 비중은 2,20으로서, 가열하면 이산화탄소 CO2와 물 H2O을 발생하고, 탄산나트륨 무수물(無水物) Na2CO3로 변하게 된다. 수용액은 가수분해를 통해 약한 알칼리성을 나타낸다. 여기서 중탄산나트륨의 대체물질로서, 1 인산 암모늄, 2 인산 암모늄, 정인산이 사용되어 질 수 있다. 그리고 안료는 발포 폴리스티렌 입자에 코팅시, 코팅 여부를 알 수 있도록 하기 위한 것으로, 녹색계열의 안료를 사용함이 가장 바람직하나, 반드시 특정될 필요는 없고 다양한 안료가 이용될 수 있음은 물론이다.The first reactant is obtained by adding water, sodium bicarbonate, and pigment to a stirred tank, respectively, and stirring the mixture. Through stirring, sodium bicarbonate (also referred to as sodium bicarbonate) is dissolved in water and mixed. The mixed materials in the first stage are preferably stirred at 500 to 600 rpm for about 10 to 15 minutes in the stirring tank. The sodium borate exerts a function of blocking oxygen during combustion. Sodium bicarbonate is a white crystalline powder that does not dissolve in alcohol but dissolves well in water and has a specific gravity of 2,20. When heated, it generates carbon dioxide CO 2 and water H 2 O, and sodium carbonate anhydride ) Na 2 CO 3 . The aqueous solution exhibits weak alkalinity through hydrolysis. As an alternative to sodium bicarbonate, ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, and orthophosphoric acid may be used. The pigment is used for coating the foamed polystyrene particles so as to know whether the pigment is coated. It is most preferable to use a green pigment, but it is not necessarily specified and various pigments may be used.
(2) 2차 반응물질을 얻는 단계(2) Step of obtaining a secondary reaction material
2차 반응물질은, 1차 반응물질에 더하여 붕산 파우더(boric acid powder)를 투입 교반하는 과정을 통해 얻어진다. 상기 2차 단계에서의 혼합 물질들은 교반탱크 내에서 분당 500~600rpm으로 약 5~10분 정도 교반하여 주는 것이 바람직하다. 붕산 파우더는 백색의 결정으로 물에 잘 녹고, 냄새는 없으며, 도자기의 유약이나 법랑 등의 원료로 이용된다. 본 발명의 경우 붕산 파우더는 발포 폴리스티렌 입자의 외주면에 대한 벌질구조(honeycombed) 형태의 막을 형성하는 기능을 한다.The second reaction material is obtained by adding boric acid powder to the first reaction material and stirring the mixture. The mixed materials in the second step are preferably stirred at 500 to 600 rpm for about 5 to 10 minutes in the stirring tank. The boric acid powder is a white crystal that dissolves well in water, has no odor, and is used as a raw material for ceramics glaze and enamel. In the case of the present invention, the boric acid powder functions to form a film in the form of honeycombed for the peripheral surface of expanded polystyrene particles.
(3) 3차 반응물질을 얻는 단계(3) Step of obtaining tertiary reactant
3차 반응물질은, 2차 반응물질에 더하여 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 투입 교반하는 과정을 통해 얻어진다. 상기 3차 단계에서 혼합 물질들은 교반탱크 내에서 분당 500~600rpm으로 약 5~10분 정도 교반하여 주는 것이 바람직하다. 상기 3차 반응 물질을 얻는 단계에서 투입되는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 무기계 난연제로서 난연성을 부여하기 위해 투입된다. 이는 붕산 파우더에 의해 형성된 벌집 구조 모양의 막이 연소 과정에서 쉽게 무너지는 것을 방지하는 기능을 하게 되는 것이어서 불연 효과를 제공하게 되는 것이다. 특히 수산화마그네슘은 연소시 산소를 흡수하고, 물을 생성하여 가연성 물질을 제거하게 된다. 상기 수산화 마그네슘은 입자의 크기가 5~8㎛인 것을 사용하는 것이 가장 바람직한바, 분말입자의 크기가 5㎛ 이하인 경우에는 수지와 혼합되었을 때 응집에 의한 분산성이 저하될 수 있으며, 반면에 8㎛ 이상인 경우에는 물성뿐 아니라 전반적인 품질이 저하되는 문제를 야기할 수 있다.The tertiary reactant is obtained by adding magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) in addition to the secondary reaction material. In the third step, the mixed materials are preferably stirred at 500 to 600 rpm for about 5 to 10 minutes in the stirring tank. The magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) added in the step of obtaining the tertiary reactant is added as an inorganic flame retardant to impart flame retardancy. This is because the honeycomb structure formed by the boric acid powder is prevented from easily collapsing in the combustion process, thereby providing a fire-retardant effect. In particular, magnesium hydroxide absorbs oxygen during combustion and generates water to remove combustible materials. Most preferably, the magnesium hydroxide has a particle size of 5 to 8 占 퐉. When the size of the powder particle is 5 占 퐉 or less, the dispersibility due to agglomeration may be lowered when mixed with the resin, Mu m or more may cause a problem that not only the physical properties but also the overall quality are deteriorated.
본 발명에 따르면, 상기 난연제로 투입되는 수산화마그네슘은 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 대체될 수도 있다. 수산화 알루미늄 역시, 무기계 난연제로서, 구조 수가 풍부하여 난연 효과가 뛰어날 뿐만 아니라 내 산성이나 내 알칼리성에도 뛰어나며 코스트 면에서도 유리하여 난연성 코팅액의 제조에 적합하다.According to the present invention, magnesium hydroxide introduced into the flame retardant may be replaced with aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ). Aluminum hydroxide is also an inorganic flame retardant, which is rich in structural water, so that it is not only excellent in flame retardant effect but also excellent in acid resistance and alkali resistance, and is advantageous in terms of cost, and is suitable for production of flame retardant coating liquid.
(4) 4차 반응물질을 얻는 단계(4) Step of obtaining a quaternary reactant
4차 반응물질은, 3차 반응물질에 더하여 바인더 기능을 하는 열가소성수지를 투입 교반하는 과정을 통해 얻어진다. 상기 4차 단계에서 혼합 물질은 교반탱크 내에서 분당 500~600rpm으로 약 5~10분 정도 교반하여 주는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 바인더 기능을 하는 수지로서 열가소성수지 만을 이용함으로써 기존에 열경화성수지를 이용함에 따른 알콜을 전혀 사용하지 않기 때문에 혼합물질의 교반 과정에서 가스 발생이나 악취가 발생되지 않아 폭발이나 냄새 누출로 인한 환경 오염의 우려가 전혀 없고, 또 코팅액의 제조 작업이 그만큼 신속 용이하고 안전하게 이루어질 수 있다. 본 발명의 코팅액 제조에 사용되는 열가소성수지로서는, 다양한 수지가 사용되어 질 수 있으나, 그 중에서도 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 폴리아미드수지, 비닐아세테이트수지 중 어느 하나가 선택 사용되어 짐이 바람직하다.The fourth reaction material is obtained by adding and stirring a thermoplastic resin serving as a binder in addition to the third reaction material. In the fourth step, the mixed material is preferably stirred at 500 to 600 rpm for about 5 to 10 minutes in the stirring tank. In the present invention, since only a thermoplastic resin is used as a resin serving as a binder, no alcohols due to the use of a thermosetting resin are used at all. Therefore, no gas or odor is generated during stirring of the mixed material, There is no fear of environmental pollution caused by the coating liquid, and the manufacturing work of the coating liquid can be performed as quickly and easily as possible. As the thermoplastic resin used for preparing the coating liquid of the present invention, various resins may be used, and among them, any one of a vinyl acetate resin, an acrylic resin, a water-soluble urethane resin, a polyamide resin and a vinyl acetate resin is selected desirable.
따라서, 본 발명은 상기한 제조 과정을 통해 도 2에 도시된 바와 같은 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액(100)이 제조되어 지는 것이다. 이렇게 제조된 난연 코팅액은 중탄산나트륨에 의해 pH가 약 7~7,5 정도를 가진다.Accordingly, the flame
한편, 본 발명의 코팅액 제조방법에 따르면, 상기 1 내지 4차 반응물질을 얻는 단계는 상기 각 단계가 순서대로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 1단계에서 중탄산 나트륨을 물에 혼합함에 따른 탄산발생이나, 2단계에서 붕산 파우더의 투입에 따른 거품발생에 의한 물리적 안전성을 도모한 후 열가소성수지를 마지막 단계에서 투입하여 난연 코팅액을 제조함으로써 코팅액의 제조를 매우 안정적으로 할 수 있게 되는 것이다.Meanwhile, according to the method for producing a coating liquid of the present invention, it is preferable that each of the above-mentioned steps is performed in order to obtain the first to fourth reactants. That is, after the carbonic acid is generated by mixing sodium bicarbonate in water in step 1 and the physical stability by foaming due to the addition of boric acid powder in step 2, the thermoplastic resin is added in the final step to prepare a flame retardant coating solution, Can be made very stable.
그리고, 본 발명의 난연 코팅액 제조방법에 따르면, 상기 1 내지 4차 반응물질을 얻는 단계에서 투입 교반되는 각 물질들은, 다양한 실시 예를 가질 수 있으나, 전체 중량 100㎏을 기준으로, 물 32~35㎏, 중탄산나트륨 4~6㎏, 안료 1~2㎏, 붕산 파우더 8~10㎏, 수산화마그네슘 24~26㎏, 열가소성수지 28~30㎏이 각각 투입 혼합되어 짐이 가장 바람직하다.According to the method for producing a flame retardant coating liquid of the present invention, the materials to be added and stirred in the step of obtaining the first to fourth reactants may have various embodiments. However, Most preferably, 4 to 6 kg of sodium bicarbonate, 1 to 2 kg of pigment, 8 to 10 kg of boric acid powder, 24 to 26 kg of magnesium hydroxide and 28 to 30 kg of thermoplastic resin.
이러한 제조 과정을 통해 제조되는 본 발명에 따른 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액(100)을 이용하여 도 3의 발포 폴리스티렌 입자에 대하여 코팅하면 도 4와 같이 되는 것이며, 도 4에 확대 도시된 바와 같이 발포 폴리스티렌 입자(200)의 외주면으로는 본 발명에 따라 제조된 난연 코팅액으로 코팅 처리된 난연 코팅막(300)이 형성되어 있다.The coating of the expanded polystyrene particles of FIG. 3 using the flame
여기서, 코팅막(300)의 두께는 본 발명에서 설명할 필요는 없을 것이나, 50~100㎛를 갖는 것이 바람직할 것이다.
Here, the thickness of the
다음으로 본 발명에 따른 최적의 난연 코팅액을 얻기 위하여 실시된 제조 예들에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Next, the production examples for obtaining the optimal flame retardant coating liquid according to the present invention will be described as follows.
<제조 예 1>≪ Preparation Example 1 &
각 단계서 투입되는 물질의 량을 전체 중량 100㎏을 기준으로, 물 35㎏, 중탄산나트륨 6㎏, 안료 2㎏, 붕산 파우더 10㎏, 수산화마그네슘 26㎏, 열가소성수지 30㎏이 각각 투입 혼합하고, 각 단계에서 분당 500rpm으로 약 10분 정도 교반하여여 난연 코팅액을 제조하였다.35 kg of water, 6 kg of sodium bicarbonate, 2 kg of pigment, 10 kg of boric acid powder, 26 kg of magnesium hydroxide and 30 kg of thermoplastic resin were added and mixed in the amounts of the materials to be introduced at each step, At each step, the mixture was stirred at 500 rpm for about 10 minutes to prepare an anti-fouling coating solution.
<제조 예 2>≪ Preparation Example 2 &
각 단계서 투입되는 물질의 량을 전체 중량 100㎏을 기준으로, 물 32㎏, 중탄산나트륨 5㎏, 안료 1㎏, 붕산 파우더 9㎏, 수산화마그네슘 25㎏, 열가소성수지 29㎏이 각각 투입 혼합하고, 각 단계에서 분당 500rpm으로 약 5~10분 정도 교반하여여 난연 코팅액을 제조하였다.32 kg of water, 5 kg of sodium bicarbonate, 9 kg of pigment, 9 kg of boric acid powder, 25 kg of magnesium hydroxide, and 29 kg of thermoplastic resin were added and mixed, respectively, based on the total weight of 100 kg, In each step, the mixture was stirred at about 500 rpm for about 5 to about 10 minutes to prepare an anti-fouling coating solution.
<제조 예 3>≪ Preparation Example 3 &
각 단계서 투입되는 물질의 량을 전체 중량 100㎏을 기준으로, 물 34㎏, 중탄산나트륨 4㎏, 안료 2㎏, 붕산 파우더 98, 수산화마그네슘 24㎏, 열가소성수지 28㎏이 각각 투입 혼합하고, 각 단계에서 분당 600rpm으로 약 8분 정도 교반하여 난연 코팅액을 제조하였다.
34 kg of water, 4 kg of sodium bicarbonate, 2 kg of pigment, 98 kg of boric acid powder, 24 kg of magnesium hydroxide, and 28 kg of thermoplastic resin were added and mixed, respectively, based on the total weight of 100 kg, Stage flame retardant coating liquid was prepared by stirring the mixture at 600 rpm for about 8 minutes.
상기 제조 예 1,2,3의 방법 중, 테스트 결과, 제조 예 3의 방법으로 난연 코팅액을 제조할 때 최적의 난연효과를 얻을 수 있었다.
Among the methods of Production Examples 1, 2, and 3, as a result of the test, the optimum flame retarding effect was obtained when the flame retardant coating liquid was produced by the method of Production Example 3. [
<비교 예 1>≪ Comparative Example 1 &
각 제조단계에서 (1) 내지 (4)단계를 순차적으로 실시하여 보았고, 또 (3)단계의 물질과 (4)단계의 물질을 먼저 투입 혼합하고, (1) 및 (2)단계의 물질을 투입하여 제조하여 보았으나, 후자의 경우 중탄산나트륨 및 붕산 파우더에 의한 화학적 반응에 의해 나타나는 물지적 불안정성에 의해 난연 코팅액의 제조에 상당한 애로가 있고, 신속한 제조가 어렵다는 결과를 얻었다.(1) to (4) are sequentially performed in each production step, and the substance of step (3) and the substance of step (4) are first charged and mixed, and the substance of steps (1) and However, in the latter case, it has been found that the production of flame retardant coating liquid is considerably difficult due to the water instability caused by the chemical reaction caused by sodium bicarbonate and boric acid powder, and it is difficult to produce the flame retardant coating solution quickly.
<비교 예 2>≪ Comparative Example 2 &
제조 예 3과 동일한 방법으로 하면서, (1)단계에서 투입되는 물질을 중탄산나트륨 대신, 1인산 암모늄, 2인산 암모늄, 정인산 중 어느 하나를 투입 교반한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 그 결과, 중탄산나트륨을 투입하여 제조하던 것에 비하여 pH가 약 4~5 정도인 것을 제외하고는 다른 차이가 없었다.In the same manner as in Production Example 3, except that the material to be added in the step (1) was replaced by one of ammonium monophosphate, ammonium diphosphate, and orthophosphoric acid in place of sodium bicarbonate, stirring was carried out in the same manner. As a result, there was no difference except that the pH was about 4 to 5, compared with the case where sodium bicarbonate was added.
<비교 예3>≪ Comparative Example 3 &
제조 예 3과 동일한 방법으로 하면서, (3)단계에서 투입되는 수산화 마그네슘의 투입량을 20㎏하고, (4)단계에서 투입되는 열가소성수지의 투입량 만을 25㎏로 하여 제조하였으나, 이 경우 연소시 난연 효과 및 바인더 기능이 다소 떨어지는 결과를 얻었다.
In the same manner as in Production Example 3, the amount of magnesium hydroxide charged in Step (3) was 20 kg, and the amount of the thermoplastic resin charged in Step (4) was only 25 kg. In this case, however, And the binder function was somewhat deteriorated.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 난연 코팅액(100)이 코팅 처리된 발포 폴리스티렌 입자를 금형에 충진하여 도 5와 같이 소정의 성형물(400)로 성형한 다음 연소 실험을 해본 결과, 도 6과 같이 각 발포 폴리스티렌 입자(200)의 표면은, 난연 코팅액의 코팅 처리에 의해 형성되는 난연 코팅막(300)이 벌집 구조 형태를 띠면서 연소되는 것을 확인할 수 있었고, 또 이러한 벌집 구조 형태를 띠는 난연 코팅막에 의해 연소가 저지되어 그 내부의 발포 폴리스티렌 입자 만이 연소되는 결과로 인해 불연에 가까운 정도의 난연 효과를 얻을 수 있었다. 즉, 발포 폴리스티렌입자에 불이 붙는다 하더라도 각 입자의 표면으로 난연 코팅막(300)이 형성되어 있기 때문에 연소가 현저하게 느리거나 저지되는 결과뿐 아니라 확산이 방지함에 따라 화재에 따른 피해를 최소화할 수 있는 것이다.The foamed polystyrene particles of the present invention produced by the above-mentioned method were filled in a mold and then molded into a predetermined molded
특히, 본 발명은 도 7에서와 같이 종래 흑연을 이용한 난연 코팅액에서 발생될 수 있는 분진(사진에서 까맣게 탄 부분임)의 발생이나 비산이 방지될 수 있는 이점이 있다.Particularly, the present invention has an advantage in that generation and scattering of dust that can be generated in the flame retardant coating solution using graphite (as a charred portion in the photograph) can be prevented as in FIG.
100: 난연 코팅액 200: 발포 폴리스티렌 입자
300: 난연 코팅막 400: 성형물100: flame retardant coating liquid 200: expanded polystyrene particles
300: Flame-retardant coating film 400: Molded product
Claims (6)
상기 1차 반응물질에 대하여 붕산파우더를 투입 교반하여 2차 반응물질을 얻는 단계와,
상기 2차 반응물질에 대하여 분말상의 수산화마그네슘을 투입 교반하여 3차 반응물질을 얻는 단계와,
상기 3차 반응물질에 대하여 바인더로서 수용성인 열가소성수지를 투입 교반하여 4차 반응물질을 얻는 단계를 통해 제조됨을 특징으로 하는 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌입자용 난연 코팅액 제조방법.Water, sodium bicarbonate, and pigment, respectively, to obtain a first reaction material,
Adding a boric acid powder to the first reaction material to obtain a second reaction material;
Adding magnesium hydroxide in powder form to the secondary reaction material to obtain a tertiary reaction material,
Wherein the thermosetting resin is prepared by adding a water-soluble thermoplastic resin as a binder to the tertiary reactant and stirring to obtain a fourth reaction material.
상기 제조방법 중, 반응물질을 얻기 위해 각 단계에서 투입되는 물질들은, 전체 중량 100㎏을 기준으로, 물 32~35㎏, 중탄산나트륨 4~6㎏, 안료 1~2㎏, 붕산 파우더 8~10㎏, 수산화마그네슘 24~26㎏, 열가소성수지 28~30㎏이 각각 투입 혼합되어 짐을 특징으로 하는 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌입자용 난연 코팅액 제조방법.The method according to claim 1,
Of the above production methods, the materials to be added in each step in order to obtain the reactants are 32 to 35 kg of water, 4 to 6 kg of sodium bicarbonate, 1 to 2 kg of pigment, 8 to 10 kg of boric acid powder By weight of a thermoplastic resin, 24 to 26 kg of magnesium hydroxide, and 28 to 30 kg of a thermoplastic resin, respectively.
상기 제조방법 중, 바인더 기능을 하는 열가소성수지는, 초산비닐수지, 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 폴리아미드수지, 비닐아세테이트수지 중 어느 하나가 선택 사용되어 짐을 특징으로 하는 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌입자용 난연 코팅액 제조방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the thermoplastic resin serving as a binder is selected from the group consisting of a vinyl acetate resin, an acrylic resin, a water-soluble urethane resin, a polyamide resin and a vinyl acetate resin. A method for producing a flame retardant coating liquid.
상기 3차 반응물질을 얻는 단계에서 투입되는 난연제는 수산화마그네슘 대신 수산화알루미늄을 투입 제조함을 특징으로 하는 열가소성수지를 이용한 발포 폴리스티렌입자용 난연 코팅액 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the flame retardant added in the step of obtaining the tertiary reactant is prepared by adding aluminum hydroxide instead of magnesium hydroxide to the flame retardant coating liquid for a foamed polystyrene particle using the thermoplastic resin.
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