KR101694096B1 - 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 건축자재 용도로 사용되는 스티로폼의 성형에 이용되는 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 물, 바인더 기능을 하는 열가소성수지 및 산소차단 기능을 위한 첨가제를 혼합탱크에 투입하여 1차 혼합하는 단계와, 상기 1차 혼합물에 더하여 연소시 벌집구조 모양의 막 형성 및 골격 유지를 위한 1차 난연제를 투입하여 2차 혼합하는 단계와, 상기 2차 혼합물에 더하여 난연 기능 보충 및 색상 부여를 위한 2차 난연제를 재차 투입하여 3차 혼합하는 단계 및 3차까지 혼합이 완료된 혼합물을 혼합탱크에서 숙성탱크로 옮겨 자연숙성하는 단계를 포함하여 제조함으로써, 코팅액의 높은 저장성 및 분산성은 물론 벌집 구조 형태의 골격 유지가 가능함에 따라 연소 확산이 현저하게 방지됨에 따라 매우 높은 난연 특성을 제공하게 된다.

Description

발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법{FLAME RESISTANCE COATING LIQUID AND THE MANUFACTURING PROCESS FOR EXPANDED POLYSTYRENG BEAD}

본 발명은 주로 건축자재 용도로 사용되는 스티로폼의 성형에 이용되는 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 벌집구조 모양으로 막 형성 및 골격 유지를 위한 붕산이나 수산화마그네슘 등의 난연 성분과의 결합에 따른 겔화 현상이 방지되어 스티로폼 입자인 비드에 대한 균일한 도포 및 융착에 따른 작업 및 분산능력이 매우 양호하고, 또 연소시 벌집구조 모양으로 형성되는 막의 골격 유지 및 산소차단 효과를 통해 매우 높은 난연 특성을 제공하도록 한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것이다.

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.

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.

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.

일본 공개특허 제2001-164031에는 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 제10-2001-0080720호에는 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 제10-2007-0013367호에는 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 제10-2007-80205호에는 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.

또한, 종래 물에 PVA(polyving alcohol)를 용해하여 이에 난연제로서 수산화알루미늄이나 질석을 혼합하고, 이형제로서 전분 분말을 혼합하여 형성되는 액상의 난연제가 개발된 바 있으나, 벌집구조의 막 형성이나 골격 유지를 위해 첨가되는 소다회나 구연산 나트륨, 붕산 등과의 결합이 불가능하고, 만약 이들을 투입하는 경우에는 탄산 작용이나 기포발생 문제, 겔화 현상(굳어지는 현상)이 발생되어 스티로폼 입자에 대한 도포 능력이나 융착 능력이 현저하게 저하되어 작업성이 매우 불량하게 되고, 특히 탄산 작용을 통해 이산화탄소가 없어짐에 따라 난연성이 저하되는 문제가 있다. 특히, 도 1과 같이 벌집구조의 막이 무너져 연소가 확산되는 결과를 초래하여 난연효과를 제공하는 것이 실질적으로 불가능하게 되는 문제가 있다.

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 요구하고 있는 국제 추세에 비추어보더라도 시급한 개선이 필요한 것이다.

1. JP P2001164031 A(2001.06.19.공개) 2. KR 1020010080720 A(2001.08.22.공개) 3. KR 1020070013367 A(2007.01.31.공개) 4. KR 1020070080205 A(2007.08.09.공개)

따라서, 본 발명은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 벌집구조 모양으로 막 형성 및 골격 유지를 위한 붕산이나 수산화마그네슘 등의 난연 성분과의 결합에 따른 겔화 현상이 방지되어 스티로폼 입자인 비드에 대한 균일한 도포 및 융착에 따른 작업 및 분산능력이 매우 양호하고, 또 연소시 벌집구조 모양으로 형성되는 막의 골격 유지 및 산소차단 효과를 통해 매우 높은 난연 특성을 제공하도록 한 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액의 제조방법은, 물, 바인더 기능을 하는 열가소성수지 및 산소차단 기능을 위한 첨가제를 혼합탱크에 투입하여 1차 혼합하는 단계와, 상기 1차 혼합물에 더하여 연소시 벌집구조 모양의 막 형성 및 골격 유지를 위한 1차 난연제를 투입하여 2차 혼합하는 단계와, 상기 2차 혼합물에 더하여 난연 기능 보충 및 색상 부여를 위한 2차난연제를 재차 투입하여 3차 혼합하는 단계 및 3차까지 혼합이 완료된 혼합물을 혼합탱크에서 숙성탱크로 옮겨 자연숙성하는 단계를 포함하여 제조됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 1차 혼합단계에서 투입되는 열가소성수지는, 아크릴수지, 에틸렌비닐수지, 우레탄수지, 에폭시수지, 초산비닐수지, 멜라민수지, 노블락수지, 에스테르계수지, 세라믹수지, 우레아수지 중 어느 하나가 선택 사용되고, 또 첨가제는, 망초, 인산암모늄, 인산염, 과탄산나트륨, 탄산나트륨, 붕산염, 소다회, 구연산나트륨, 탄산알루미늄, 탄산마그네슘, 중탄산나트륨, 수산화나트륨, 피로인산, 헥산 인산 중 어느 하나가 선택 사용됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 1차 혼합단계에서 투입되는 첨가제는, 망초, 인산암모늄, 인산염, 과탄산나트륨, 탄산나트륨, 붕산염, 소다회, 구연산나트륨, 탄산알루미늄, 탄산마그네슘, 중탄산나트륨, 수산화나트륨, 피로인산, 헥산 인산 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2가지 이상이 사용됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 2차 혼합단계에서 투입되는 1차 난연제는, 활석, 질석, 카오린, 제올라이트, 붕산, 십수 붕산, 와목, 납석, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 규사, 백운석, 진주석, 알루미나 중에서 선택되는 2가지 또는 3가지 이상이 사용됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 3차 혼합단계에서 투입되는 2차 난연제는 팽창흑연, 토상흑연, 인산흑염, 산화철, 코발트, 적인 중에서 선택되는 어느 하나가 사용됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 난연 코팅액을 제조하기 위하여 1,2,3차 혼합단계에서 투입되는 각 성분은 함량은, 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 물은 220~280㎏, 열가소성수지는 250~300㎏, 첨가제는 25~32㎏, 1차 난연제는 290~340㎏, 2차 난연제는 125~135㎏임이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기한 제조 과정을 통해 제조된 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액을 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 난연 코팅액을 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액으로 사용하는 경우, 발포 스티로폼의 연소시 비드의 외주면으로 코팅된 코팅액에 의해 벌집구조 형태의 막이 형성될 뿐 아니라 연소 과정에서 막의 골격이 유지되어 형태가 무너지지 않게 되고, 또 산소가 차단되어 연소 확산이 방지되어 불연에 가까운 정도의 난연성을 제공할 뿐 아니라 코팅액의 제조 과정에서 겔화 현상이 방지되어 작업성 및 분산성이 매우 양호하게 되는 이점을 제공하게 된다.

도 1은 종래 난연제를 이용한 발포스티로폼의 연소 상태를 보인 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 공도이다.
도 3은 본 발명의 제조 공정에 따라 제조된 난연 코팅액의 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 난연 코팅액이 코팅된 발포스티로폼의 연소상태를 보인 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 난연 코팅액에 의해 연소시 막의 골격이 유지되어 발포 스티로폼의 블록 형태가 유지되고 있는 상태를 보인 사진이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액을 제조방법은 크게 4단계를 통해 이루어진다. 즉, 3차에 걸친 조성물 혼합단계와 자연숙성단계를 거쳐 제조되어 진다. 도 2를 참조하여 제조 과정에 대하여 설명한다.

(1) 1차 혼합단계

물, 바인더 기능을 하는 열가소성수지 및 산소차단 기능을 위한 첨가제를 혼합탱크에 투입하여 1차 혼합하여 준다.

1차 혼합단계에서 투입되는 열가소성수지는, 아크릴수지, 에틸렌비닐수지, 우레탄수지, 에폭시수지, 초산비닐수지, 멜라민수지, 노블락수지, 에스테르계수지, 세라믹수지, 우레아수지 중에서 어느 하나가 선택 사용되거나, 또는 2가지 이상이 혼합 사용됨이 바람직하다.

어느 하나가 사용되는 경우에는, 초산비닐수지가 선택 사용됨이 가장 바람직하다. 초산비닐수지(polyvinyl acetate)는 무색, 무미, 무취, 무해이고, 감온성이 커서 0℃에서 부서지며 40℃에서 접착성이 생기며 연화되는 성질을 가진다. 접착제로서 도기, 금속, 목제품, 유리제품, 플라스틱제품에 주로 쓰인다. 그리고, 2가지 이상이 선택 사용되는 경우에는 초산비닐수지 및 아크릴수지가 14:1의 비율로 혼합 사용됨이 바람직하다.

또한 첨가제는, 망초, 인산암모늄, 인산염, 과탄산나트륨, 탄산나트륨, 붕산염, 소다회, 구연산나트륨, 탄산알루미늄, 탄산마그네슘, 중탄산나트륨, 수산화나트륨, 피로인산, 헥산 인산 중에서 선택되는 어느 하나 또는 3가지가 사용됨이 바람직하다.

여기서 어느 하나의 첨가제를 선택 사용하는 경우에는 구연산 나트륨을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 구연산 나트륨은 작은 알겡이 타입으로서, 열가소성수지와의 혼합시 반응속도를 느리게 하는 이점이 있고, 특히, 연소시 산소가 날아가는 것을 잡아주는 기능을 하게 된다. 그리고, 3가지 이상이 선택 사용되는 경우에는 인산염, 구연산 나트륨, 헥산인산을 1:1:1의 비율로 혼합 사용됨이 바람직하다.

1차 혼합단계에서 혼합탱크에 투입되는 물, 열가소성수지 및 첨가제의 함량은, 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 물은 220~280㎏, 열가소성수지는 250~300㎏, 첨가제는 25~32㎏를 투입 교반하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 각 성분을 혼합탱크에 투입한 다음 약 10분간 교반하여 준다. 그러면, 1차 혼합물질은 성분들간에 혼합이 서로 이루어지면서 기포(거품)가 발생하게 되고, 이러한 과정에서 온도가 약 0℃ 정도로 내려가게 된다.

상기한 과정을 통해 난연 코팅액을 제조하기 위한 1차 혼합물이 얻어진다.

(2) 2차 혼합단계

2차 혼합단계는, 1차 혼합이 완료된 혼합물질의 혼합탱크에 연소시 벌집구조 모양의 막 형성 및 골격 유지를 위한 1차 난연제를 투입하여 2차 혼합하는 단계이다.

2차 혼합단계에서 투입되는 1차 난연제는, 활석, 질석, 카오린, 제올라이트, 붕산, 십수붕산, 와목, 납석, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 규사, 백운석, 진주석, 알루미나 중에서 적어도 2가지 또는 3가지 이상이 선택 사용됨이 바람직하다. 2가지가 선택 사용되는 경우에는 붕산과 수산화 마그네슘이 사용됨이 가장 바람직하다. 붕산이나 수산화 마그네슘은 모두 분말형태이며, 연소시 벌집구조의 막 형성 및 골격을 유지하게 되는 기능을 한다. 그리고, 3가지 이상이 선택 사용되는 경우에는 붕산과 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄을 1:2:0.5의 비율로 혼합 사용함이 가장 바람직하다.

2차 혼합단계에서 투입되는 1차 난연제는 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 290~340㎏을 투입 교반하는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 각 성분을 혼합탱크에 투입한 다음 약 2분간 교반하여 준다. 그러면, 2차 혼합물질은 성분들간에 혼합이 서로 이루어지면서 기포(거품)가 발생하게 되고, 이러한 과정에서 온도가 약 -1℃ 정도로 내려가게 된다. 2차 혼합과정에서 혼합물의 온도가 낮아져야 하는 이유는 이산화탄소의 증발이 방지되도록 하기 위한 것이며, 이는 난연성을 높이는 결정적인 이유이기도 하다.

상기한 과정을 통해 난연 코팅액을 제조하기 위한 2차 혼합물이 얻어진다.

(3) 3차 혼합단계

3차 혼합단계는, 2차 혼합이 완료된 혼합물질에 더하여 난연 기능 보충 및 색상 부여를 위한 2차 난연제를 재차 투입하는 단계이다.

3차 혼합단계에서 투입되는 2차 난연제는 팽창흑연, 토상흑연, 인산흑염, 산화철, 코발트, 적인 중 어느 하나가 선택 사용됨을 특징으로 한다. 가장 바람직하기로는 팽창흑연이 사용됨이 바람직하다. 팽창흑연은 열에 의해 함유하고 있는 물과 산화 화합물이 가스를 발생하며, 그 결과 비늘 조각 모양의 흑연이 팽창하여 열적으로나 화학적으로 안정된 층(Char)을 형성한다. 따라서 열의 이동을 방해하고, 발연성을 낮게 억제할 수 기능을 하게 된다. 특히 무기 난연제와의 조합으로 인하여 더욱 현저한 난연 효과를 나타내는 것이 가능하다.

3차단계에서 투입되는 2차 난연제는 1차 난연제와 더불어 난연 효과를 더욱 제공함과 동시에 발포스티로폼의 용도에 따라 다양한 색상으로 코팅하기 위한 색상을 제공하도록 하기 위한 것이다. 예컨대 팽창흑연을 투입하면, 도 3과 같이 검은색을 띠게 되고, 적인을 넣으면 붉은색을 띠게 되는 것이다.

3차 혼합단계에서 투입되는 2차 난연제는 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 125~135㎏임이 바람직하다.

상기와 같이 2차 난연제를 혼합탱크에 투입한 다음 약 35~45분간 교반하여 주는 것에 의해 분상성이 매우 높은 젤 상태의 코팅액이 얻어지게 된다.

상기와 같은 제조 과정을 통해 본 발명에 따른 난연 코팅액을 제조하기 위한 3차 혼합물이 얻어지고, 2차 난연제의 종류에 따라 다양한 색상을 갖는 혼합물이 얻어진다.

(4) 4차 숙성단계

4차 숙성단계는, 3차 혼합까지 완료된 혼합물질을 별도의 숙성탱크로 옮겨서 자연숙성시키는 단계로서, 약 35~45분 정도 진행시킨다.

상기와 같은 제반 과정을 통해 얻어지는 본 발명의 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액은 도 3과 같이 PH가 약 6.5 정도의 중성을 띠는 코팅액으로 제조되는 것이며, 각 단계에서 투입되는 첨가제 및 난연제 특성상 열가소성수지와의 안정된 결합에 따라 젤 상태의 난연 코팅액이 얻어짐에 따라 저장성 및 분산성이 매우 높게 되고, 또 제조 과정에서 저온 상태에서 반응 속도가 느리게 결합되어 짐에 따라 이산화탄소의 증발이 방지되어 연소시 벌집 모양의 막 형성 및 골격의 유지가 가능하게 되어 난연 특성을 크게 높일 수 있고, 이러한 난연 특성을 통해 연소의 확산이 현저하게 방지될 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 난연 코팅액이 외주면에 코팅 처리된 발포 폴리스티렌 입자를 금형에 충전하여 소정 형태의 성형물로 성형한 다음연소 실험을 해 본 결과, 도 4와 같이 난연 코팅막이 벌집 구조 형태를 띠면서 연소되는 것을 확인할 수 있었고, 특히 벌집 구조 형태의 막은 그 형태가 유지됨과 동시에 골격이 무너지지 않고 유지되고 있으며, 또 막의 골격이 유지됨에 따라 이산화탄소의 발산이 방지되어 연소 확산이 쉽게 방지됨을 알 수 있었다.

아울러, 연소시 벌집구조 형태의 막의 골격이 유지되고 산소가 차단되어 연소 확산이 방지됨에 따라 발포스티로폼의 성형물이 연소되더라도 도 5와 같이 그 형태가 무너지거나 쉽게 연소되어 오므려드는 문제가 방지되어 구조물의 안정성에도 크게 기여할 수 잇는 것이며, 이러한 점은 도 1의 종래 난연제를 이용한 경우 연소 확산을 통해 성형물이 쉽게 무너지거나 오므려드는 형태와 비교하여 현저한 차이가 나는 것을 알 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 최적의 난연 코팅액을 얻기 위하여 실시된 예들에 대하여 살표보기로 한다.

[실시 예 1]

혼합탱크에 물과, 바인더 기능을 하는 열가소성수지로서 초산비닐수지를 이용하고, 첨가제로서 구연산 나트륨을 투입하여 1차 혼합하고, 1차 홍합물에 대하여 1차 난연제로서 붕산을 투입하여 2차 혼합하고, 또 2차 혼합물에 2차 난연제로서 팽장흑연을 투입하여 3차 혼합 한 후 3차 혼합물을 별도의 속성탱크로 옮겨 자연숙성시키는 방법으로 난연 코팅액을 제조하였다. 실시 과정에서 혼합탱크에 투입되는 1차 혼합물로서, 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 물은 250㎏, 열가소성수지는 280㎏, 첨가제는 28㎏를 투입 교반하였고, 2차로 투입되는 1차 난연제로서 붕산과 수산화 마그네슘을 1;1의 비율(300㎏)로 투입 한 후 교반하였으며, 마지막으로 3차 투입되는 2차 난연제는 130㎏을 투입한 후 혼합하여 주었다. 그리고, 1차 혼합 단계에서는 교반기를 이용하여 약 15분간 서서히 교반하였고, 2차 혼합 단계에서는 약 20분간 서서히 교반하여 주었다. 그리고 3차 혼합단계에서는 약 35분 정도 서서히 교반하는 방법을 통해 혼합하였다. 상기한 제조 과정에서 1차 혼합물은 서서히 교반하는 과정에서 약간의 거품(기포)이 발생하였지만 느린 속도로 반응하면서 온도가 0℃까지 내려가면서 안정화되었고, 2차 혼합과정 역시 기포가 발생되었지만 반응속도가 느리게 진행되는 까닭에 온도가 -1℃까지 나려가면서 매우 안정화되었다. 그리고 자연숙성이 완료된 최종 난연 코팅액은 팽창흑연의 투입으로 약간 검은색을 띠는 젤 상의 코팅액을 얻을 수 있었다. 이러한 난연 코팅액의 테스트 결과 분상성이 매우 양호하여 폴리스티렌입자의 비드에 대한 코팅성이 매우 양호하게 발휘되었고, 저장성 또한 매우 양호한 결과를 얻을 수 있다.

[실시 예 2]

혼합탱크에 물과, 바인더 기능을 하는 열가소성수지로서 아크릴수지를 이용하고, 첨가제로서 중탄산나트륨을 투입하여 1차 혼합하고, 1차 혼합물에 대하여 1차 난연제로서 수산화마그네슘을 투입하여 2차 혼합하고, 또 2차 혼합물에 2차 난연제로서 팽창흑연을 투입하여 3차 혼합 한 후 3차 혼합물을 별도의 속성탱크로 옮겨 자연숙성시키는 방법으로 난연 코팅액을 제조하였다. 실시 과정에서 혼합탱크에 투입되는 1차 혼합물로서, 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 물은 220㎏, 열가소성수지는 250㎏, 첨가제는 25㎏를 투입 교반하였고, 2차로 투입되는 1차 난연제로서 십수붕산과 수산화알루미늄을 1:1의 비율(340㎏)로 투입 한 후 교반하였으며, 마지막으로 3차 투입되는 2차 난연제는 135㎏을 투입한 후 혼합하여 주었다. 그리고, 1차 혼합 단계에서는 교반기를 이용하여 약 10분간 빠르게 교반하였고, 2차 혼합 단계에서는 약 15분간 빠르게 교반하여 주었다. 그리고 3차 혼합단계에서는 약 35분 정도 서서히 교반하는 방법을 통해 혼합하였다. 상기한 제조 과정에서 1차 혼합물은 서서히 교반하는 과정에서 많은 량의 거품(기포)이 발생하였으며 빠르게 반응하면서 온도가 0℃까지 내려가지는 못하였고, 쉽게 안정화되지 못하였으며, 2차 혼합과정에서 역시 관찰결과, 기포가 많이 발생되었고, 반응속도 역시 빠르게 진행되는 까닭에 온도가 많이(예컨대 -1℃까지 내려가지는 못하였음)내려가지 못하고, 2℃ 정도에서 유지되는 것을 알 수 있었다. 그리고 자연숙성이 완료된 최종 난연 코팅액은 팽창흑연의 투입으로 약간 검은색을 띠는 젤 상의 코팅액을 얻을 수 있었다. 이러한 난연 코팅액의 테스트 결과 제1 실시 예에 비하여 분산성이 다소 떨어지는 문제가 있었고, 폴리스티렌입자의 비드에 대한 코팅성 역시 다소 떨어지는 결과를 얻을 수 있었다.

[실시 예 3]

실시 예 3은, 실시 예1과 동일한 조건으로 하되, 열가소성수지를 초산비닐수지 및 아크릴수지를 14:1의 비율로 투입하고, 또 첨가제로서는 인산염과, 구연산나트륨 및 헥산 인산을 1:1:1의 비율로 투입하고, 또 1차 난연제로서는 붕산과 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄을 1:2:0.5의 비율로 투입하여 3차에 걸쳐 혼합하는 과정을 통해 난연 코팅액을 제조하였는바, 실시 예1과 반응속도나 온도 등에서 차이가 없었다. 그리고 테스결과 역시 실시 예1과 대응한 효과를 얻을 수 있었다.

상기 실시 예1 내지 실시 예3의 제조 과정을 통해 얻어진 난연 코팅액이 도포된 발포 폴리스티렌입자를 이용한 성형물의 연소 테스트시, 실시 예1,2의 방법에 의해 제조된 난연 코팅액을 사용하는 경우가, 코팅액의 분산성이나, 저장성, 난연성이 매우 우수하게 발휘되는 결과를 얻을 수 있었다.

그외, 본 발명에서는 언급되지는 않았지만 다양한 방법으로 제조하여 보았으나, 최상의 결과를 얻어내지는 못하였고, 실시 예1의 방법으로 제조하는 것이 최상의 결과를 얻을 수 있었음을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

1. 물, 바인더 기능을 하는 열가소성수지 및 산소차단 기능을 위한 첨가제를 혼합탱크에 투입하여 1차 혼합하는 단계와,
   상기 1차 혼합물에 더하여 연소시 벌집구조 모양의 막 형성 및 골격 유지를 위한 1차 난연제를 투입하여 2차 혼합하는 단계와,
   상기 2차 혼합물에 더하여 난연 기능 보충 및 색상 부여를 위한 2차 난연제를 재차 투입하여 3차 혼합하는 단계, 및
   상기 3차까지 혼합이 완료된 혼합물을 혼합탱크에서 숙성탱크로 옮겨 자연숙성하는 단계를 포함하여 제조되고,
   상기 1,2,3차 혼합 단계는 각각 순차적으로 진행되되,
   상기 1차 혼합단계에서 투입되는 열가소성수지는, 아크릴수지, 에틸렌비닐수지, 우레탄수지, 에폭시수지, 초산비닐수지, 멜라민수지, 노블락수지, 에스테르계수지, 세라믹수지, 우레아수지 중 어느 하나가 선택 사용되고,
   또한, 상기 1차 혼합단계에서 투입되는 첨가제는, 망초, 인산암모늄, 인산염, 과탄산나트륨, 탄산나트륨, 붕산염, 소다회, 구연산나트륨, 탄산알루미늄, 탄산마그네슘, 중탄산나트륨, 수산화나트륨, 피로인산, 헥산 인산 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2가지 이상이 혼합 사용되며,
   또한, 상기 2차 혼합단계에서 투입되는 1차 난연제는, 활석, 질석, 카오린, 제올라이트, 붕산, 십수붕산, 와목, 납석, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 규사, 백운석, 진주석, 알루미나 중에서 선택되는 2가지 또는 3가지 이상이 혼합 사용되고,
   또한, 상기 3차 혼합단계에서 투입되는 2차 난연제는 팽창흑연, 토상흑연, 인산흑염, 산화철, 코발트, 적인 중 어느 하나가 선택 사용되어 제조되어 짐을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   난연 코팅액을 제조하기 위하여 1,2,3차 혼합단계에서 투입되는 각 성분의 함량은, 전체중량 1톤(ton)을 기준으로, 물은 220~280㎏, 열가소성수지는 250~300㎏, 첨가제는 25~32㎏, 1차 난연제는 290~340㎏, 2차 난연제는 125~135㎏임을 특징으로 하는 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액의 제조방법.
7. 제1항 또는 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법에 의해 제조되는 발포 폴리스티렌 입자용 난연 코팅액.

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