KR101654845B1 - 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌 40∼60 중량%; 엘라스토머 8∼15 중량%; 팽창흑연 23∼30 중량%; 산화아연 4∼7 중량%; 이산화티타늄 4∼7 중량%; 및 인계 난연제, 수산화알루미늄 및 브롬계 난연제 중에서 선택된 어느 하나의 난연제 1∼2 중량%로 가교되어 있는 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물에 관한 것이다.

Description

내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물{composition}

본 발명은 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌 40∼60 중량%; 엘라스토머 8∼15 중량%; 팽창흑연 23∼30 중량%; 산화아연 4∼7 중량%; 이산화티타늄 4∼7 중량%; 및 인계 난연제, 수산화알루미늄 및 브롬계 난연제 중에서 선택된 어느 하나의 난연제 1∼2 중량%로 가교되어 있는 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물에 관한 것이다.

발포수지 발포체의 내열성 및 난연성을 향상시키기 위한 방안으로서 발포수지 발포체 입자를 내열성 또는 난연성 물질로 코팅 처리하여 내열성 및 난연성을 가지는 발포수지 발포체 수지입자를 제조하는 방법들이 개발되어 왔다.

일본특허 JP2001-164031A호에서는 내열, 난연성를 가지는 다공성 성형체를 제조하기 위해서 다공성을 갖는 발포수지에 붕소계 무기화합물과 열경화성수지의 혼합물을 피복시키는 방법을 개시하고 있다. 이러한 방법은 다공성 발포수지에 내화성 및 소염성, 형태 보존성을 제공한다는 측면에서는 일정한 효과를 제공하고 있으나, 코팅 혼합물의 주성분으로서 붕산과 같은 붕소계 무기 화합물을 사용하고 그라스 섬유, 탄소섬유, 실리카, 탈크와 같은 무기 분체립 등을 사용함으로써 코팅된 발포 입자의 건조과정, 성형과정에서 첨가된 무기 화합물들이 쉽게 이탈되는 문제를 야기하였다. 인체에 유해한 이러한 무기물의 이탈은 작업성의 저하를 야기하고 이와 더불어 난연 효과의 저하를 야기하게 된다.

난연 폴리스티렌 발포체 개발에 팽창흑연을 도입하는 방안들이 개발되어 왔다. 일예로, US 6,420,442 B1 호에는 팽창흑연을 사용한 난연 폴리스티렌 발포체 기술을 기재하고 있는데, 폴리스티렌 압출보드에 팽창흑연과 인계 난연제를 도입하여 난연 효과를 나타내는 방법이다. 그러나 폴리에틸렌 발포수지입자에 팽창흑연 및 열경화성 수지를 피막 코팅하여 제공하는 방식이 아니다. 산업계에서는 붕산과 같은 무기 화합물의 사용으로 인한 상기 문제점들을 극복할 수 있으면서도 동일한 난연 효과를 발휘할 수 있는 난연 발포수지 발포체 수지 입자의 제조방법에 대한 요구가 계속되어 왔다.

본 발명은 종래의 문제점을 개선한 것으로서 화재 발생 경우 층과 층 사이 또는 방과 방 사이로 전파되는 불꽃 및 연기가 나오는 틈새를 막아서 화재를 방지할 수 있는 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 폴리에틸렌 입자에 팽창흑연, 열경화성 수지 및 경화 촉매를 코팅 경화시켜 불연성의 난연 폴리에틸렌입자를 제조할 수 있으며, 이러한 불연성 난연 폴리에틸렌 입자로 판넬을 제조할 수 있고, 팽창흑연과 열경화성 수지 및 경화촉매로 이루어진 혼합물이 코팅된 불연성의 난연 폴리에틸렌 입자와 이로 이루어진 스티로폴 판넬을 제조할 수 있으며, 본 발명에 의해서 얻어진 불연성 난연 폴리에틸렌 수지입자와 이로 제조된 단열재는 기존의 일반 스티로폴 단열재와 비교시 가공성 및 일반 물성면에 큰 차이 없이 사용 가능한 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 폴리에틸렌 40∼60 중량%; 엘라스토머 8∼15 중량%; 팽창흑연 23∼30 중량%; 산화아연 4∼7 중량%; 이산화티타늄 4∼7 중량%; 및 인계 난연제, 수산화알루미늄 및 브롬계 난연제 중에서 선택된 어느 하나의 난연제 1∼2 중량%로 가교되어 있는 것을 특징으로 하는 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물은 화재 발생 경우 층과 층 사이 또는 방과 방 사이로 전파되는 불꽃 및 연기가 나오는 틈새를 막아서 화재를 방지할 수 있다.

본 발명은 폴리에틸렌 입자에 팽창흑연, 열경화성 수지 및 경화 촉매를 코팅 경화시켜 불연성의 난연 폴리에틸렌입자를 제조할 수 있으며, 이러한 불연성 난연 폴리에틸렌 입자로 판넬을 제조할 수 있고, 팽창흑연과 열경화성 수지 및 경화촉매로 이루어진 혼합물이 코팅된 불연성의 난연 폴리에틸렌 입자와 이로 이루어진 스티로폴 판넬을 제조할 수 있으며, 본 발명에 의해서 얻어진 불연성 난연 폴리에틸렌 수지입자와 이로 제조된 단열재는 기존의 일반 스티로폼 단열재와 비교시 가공성 및 일반 물성면에 큰 차이 없이 사용 가능하다.

도 1 내지 도 13은 본 발명의 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 성형체 시험성적서

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중 특정 실시예를 상세한 설명의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.

본 발명은 폴리에틸렌 40∼60 중량%; 엘라스토머 8∼15 중량%; 팽창흑연 23∼30 중량%; 산화아연 4∼7 중량%; 이산화티타늄 4∼7 중량%; 및 인계 난연제, 수산화알루미늄 및 브롬계 난연제 중에서 선택된 어느 하나의 난연제 1∼2 중량%로 가교되어 있는 것을 특징으로 하는 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 있어서 팽창 폴리에틸렌수지는 폴리에틸렌수지 100 중량부에 대하여 경화촉매 10∼30 중량부를 사용한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 팽창흑연은 밀도가 1.5 - 2.3g/cm³이고, 입경 30 에서 1000 미크론이며, 250 에서 350 배의 팽창율을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 경화촉매는 염화암모늄, 인산, 메탄 설폰산, 페놀 설폰산, p-톨루엔설폰산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 팽창 폴리에틸렌수지는 공지된 다양한 방법으로서 유화 중합법 또는 현탁 중합법을 이용하여 제조될 수 있다. 현탁 중합법에 의해 제조된 구상의 팽창 폴리에틸렌수지 입자를 이용하는 것이 바람직하다. 팽창 폴리에틸렌수지는 중합 공정상에서 소량의 난연제가 첨가된 팽창 폴리에틸렌수지입자를 사용해도 좋고, 난연제가 첨가 되지 않은 팽창 폴리에틸렌수지를 사용해도 무방하다.

본 발명에 있어서 팽창 폴리에틸렌수지입자를 얻기 위해서 팽창 폴리에틸렌수지 입자를 발포하는 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 발포된 팽창 폴리에틸렌수지의 비중은 사용되는 용도에 따라서 조절될 수 있다.

본 발명에 있어서 팽창흑연은 열에 의해 함유하고 있는 물과 산화 화합물이 가스를 발생하여 그 결과 비늘조각 모양의 흑연이 팽창하여 열이나 화학품에 안정된 층을 형성함 에 따라 고체상 Char 방식으로 난연 효과를 나타낸다. 본 발명의 팽창흑연은 할로겐이 없는 고체 상태를 형성하는 난연제이기 때문에 발연성을 낮게 억제할 수 있어 환경적으로 바람직한 재료이며, 무기물의 주요 문제점인 이탈문제와 이에 의한 난연성 저하문제를 해결하기에 바람직하다.

본 발명에 있어서 팽창흑연은 연소의 억제 효과와 성형체의 융착성 및 물리적 특성의 저하를 막기 위해 팽창 흑연입자를 23∼30 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 연소 억제효과와 성형체의 융착성을 유지하는 한 통상의 팽창흑연은 사용할 수 있다. 발명의 바람직한 일 실시예에서 보다 양호한 융착성을 위해서 팽창흑연은 밀도가 1.5 - 2.3g/cm³, 입자경이 30 - 1000미크롬(㎛) , 팽창율이 250 - 350배 범위의 팽창 흑연 입자를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 팽창흑연은 상업적으로 이용가능하다.

본 발명에서 흑연이 팽창하여 비산하는 것을 방지하고 인장력 향상을 위하여 연질의 엘라스토머를 사용한다.

본 발명에서 난연성 및 연소 후 원형 보존을 위하여 산화아연과 인계 난연제를 사용한다. 또한 본 발명에서 색상을 흑색에서 탈피하기 위하여 이산화티타늄을 사용한다.

본 발명에 있어서 열경화성 수지는 최종 제품의 융착성과 가공성을 유지할 수 있도록 엘라스토머 8∼15 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 만약 사용량이 8 중량% 미만이면 피막코팅 효율이 떨어져 충분한 바인더 역할을 할 수 없으며 15 중량% 이상 사용하게 되면 발포립간 뭉침 현상으로 이송 및 성형상에 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 있어서 열경화성 수지는 발포립자에 코팅되었을 때 발포립자간 서로 뭉치는 현상과 이로 인해 성형체의 충진 불량 및 융착 불량이 발생하는 것을 방지하기 위해서 저점성의 열경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 경화 촉매로는 폴리에틸렌수지 100 중량부에 대하여 경화촉매 10∼30 중량부를 사용하는 것이 좋다. 만약 사용량이 10 중량부 이하이면 경화되는 반응속도가 너무 느리게 진행되어 본 발명에서 얻을 수 있는 효과가 없으며, 30중량부 이상 사용하게 되면 경화의 반응 속도가 너무 빨리 진행되어 열경화성수지의 바인더 효율이 떨어진다. 열경화성 수지의 경화촉매는 염화암모늄, 메탄 설폰산, 페놀 설폰산, p-톨루엔 설폰산, 인산 등을 이용할 수 있다.

본 발명에 있어서 코팅은 통상의 코팅 방법을 이용하여 이루어질 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 발명의 일 실시예에 있어서 코팅은 현탁 중합법에 의해 생성된 폴리에틸렌수지를 팽창흑연, 열경화성 수지, 경화촉매를 혼합하여 교반함으로서 이루어질 수 있다. .

본 발명에 의하여 제조된 성형체는 발포립자의 표층에 균일하고 단단하게 피막이 코팅되어 성형체의 연소시 피막된 표층으로부터 다공성 Char(탄화코어)에 의한 방화층이 즉시 형성되어 불연성을 제공하게 된다. 본 발명에서 적용된 팽창흑연의 연소 억제 기능과 촉매로 경화된 열경화성 수지의 적정 바인더 기능의 적절한 조합으로 인해 성형체가 화염에 전면으로 받더라도 다공성 Char(탄화코어)에 의한 방화층의 형성으로 즉시 소염되며 열에 의한 더 이상의 형상붕괴도 일어나지 않게 된다.

본 발명은 불연성을 갖는 난연 폴리에틸렌 수지 입자를 얻을 수 있다. 도 1 내지 도 14와 같이 팽창흑연 및 열가소성 수지로 피막 코팅된 폴리에틸렌 수지입자로 건축물의 보온단열재 나 건축물의 패널 단열재로 성형 후 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법(KSF 2271)에 따라 난연 테스트 하였다. 그 결과 화염을 전면으로 받더라도 내장재료의 피막에 다공성 char(탄화코어)에 의한 방화층의 형성으로 난연 3급에 준하는 불연성을 나타내었다.

경화 촉매제가 없이 단순 열가소성 수지로 피막 코팅된 폴리에틸렌 수지입자는 경화가 되지 않았기 때문에 발포립자 표면으로부터 폴리에틸렌수지 및 붕소계 무기 화합물들의 이탈이 많이 발생됨을 관찰되었고 또한 단열재로 성형하여 건축물의 내장재료 및 구조의난연성 시험방법(KS F 2771)에 따라 난연 테스트를 하였을 때 본 발명에서처럼 연소시 피막된 표층으로부터 다공성 Char(탄화코어)의 형성이 전혀 없고 형태붕괴마저 발생되어 난연 3급에 준하는 불연성능을 얻지 못하였다.

100: 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 성형체

Claims (4)

1. 폴리에틸렌 40∼60 중량%; 엘라스토머 8∼15 중량%; 팽창흑연 23∼30 중량%; 산화아연 4∼7 중량%; 이산화티타늄 4∼7 중량%; 및 인계 난연제, 수산화알루미늄 및 브롬계 난연제 중에서 선택된 어느 하나의 난연제 1∼2 중량%로 가교되어 있는 것이며,
   상기 팽창 폴리에틸렌수지는 폴리에틸렌수지 100 중량부에 대하여 경화촉매 10∼30 중량부를 사용한 것이며,
   상기 팽창흑연은 밀도가 1.5 - 2.3g/cm³이고, 입경 30 에서 1000 미크론이며, 250 에서 350 배의 팽창율을 가지는 것이며,
   상기 경화촉매는 염화암모늄, 인산, 메탄 설폰산, 페놀 설폰산, p-톨루엔설폰산 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 내화재용 팽창 폴리에틸렌수지 조성물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images