KR101902203B1

KR101902203B1 - 난연성 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101902203B1
Application number: KR1020180056536A
Authority: KR
Inventors: 강후영; 임학수
Original assignee: (주)한뫼테크
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2018-10-01

Abstract

본원 발명은 액상 우레탄 수지에 난연성 멜라민 분말과, 이 멜라민 분말이 골고루 분산되도록 하는 디벤조산으로 이루어진 혼합물을 경화제로 경화시켜 난연성과 내마모성을 동시에 만족하는 난연성 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 난연성 우레탄 라이너 조성물은 액상 우레탄수지 100중량부와, 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부와, 이소시아네이트 5중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 난연성 우레탄 라이너 조성물 제조방법은 액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부만 먼저 1차 교반하여 1차 혼합물을 생성하는 단계; 1차 혼합물에 액상 우레탄수지 100중량부를 넣고 2차 교반하여 2차 혼합물을 생성하는 단계; 2차 혼합물에 이소시아네이트 5중량부를 투입한 후, 100 ~ 120℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 경화시켜 성형하는 단계; 성형 단계를 통해 만들어진 성형물을 100 ~ 120℃ 온도에서 10 ~ 13시간 동안 숙성시키는 가류 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

난연성 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법{Composition of flame retardant urethane liner and preparing method thereof}

본원 발명은 우레탄 라이너 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난연성이 우수하여 화재 시 화재 확산을 방지할 수 있는 난연성 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소에서는 선박으로부터 무연탄 또는 석탄을 하역하기 위해 하역설비를 사용하고 있고, 하역된 석탄을 버킷에 의해 집결지로 모은 다음, 벨트 컨베이어로 내보내게 된다. 이때, 석탄 집결지 내부에는 하역할 때 버킷으로부터 떨어지는 석탄으로 인해 충격의 감소 및 마모 방지를 위해 우레탄라이너가 부착되어 있다.

하지만 종래의 우레탄라이너(등록특허공보 제10-0720921호 / 호퍼용 라이너 조성물 및 그의 제조방법)는 강인성과 완충성을 제공할 뿐 난연성은 결여되어 있었다.

따라서, 종래의 우레탄 라이너 조성물은 난연성이 결여되어 화재시 초기에 발생하는 불꽃으로 빠르게 확산되는 대형화재를 예방할 수 없어 한 번의 화재로 인하여 인명이나 막대한 재산피해를 초래할 수 있는 큰 위험을 안고 있다.

등록특허공보 제10-0720921호 (등록일자 : 2007년05월16일)

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 액상 우레탄 수지에 난연성 멜라민 분말과, 이 멜라민 분말이 골고루 분산되도록 하는 디벤조산(DIBENZOATE)으로 이루어진 혼합물을 경화제로 경화시켜 난연성을 부가한 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물은 액상 우레탄수지 100중량부와, 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부와, 이소시아네이트 5중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물 제조방법은 액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부만 먼저 1차 교반하여 1차 혼합물을 생성하는 단계; 1차 혼합물에 액상 우레탄수지 100중량부를 넣고 2차 교반하여 2차 혼합물을 생성하는 단계; 2차 혼합물에 이소시아네이트 5중량부를 투입한 후, 100 ~ 120℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 경화시켜 성형하는 단계; 성형 단계를 통해 만들어진 성형물을 100 ~ 120℃ 온도에서 10 ~ 13시간 동안 숙성시키는 가류 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 교반은 60℃ 온도에서 1시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차 교반은 80℃ 온도에서 6시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 성형 단계 시 100 ~ 120℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 행해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가류 단계 시 100 ~ 120℃ 온도에서 10 ~ 13시간 동안 행해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법은 내마모성을 가짐과 동시에 난연성을 만족할 수 있는 효과를 가진다.

이하 본원 발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

본원 발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물은 액상 우레탄수지 100중량부와, 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부와, 이소시아네이트 5중량부로 이루어진다.

상기 액상 우레탄수지는 널리 알려진 바와 같이 매우 견고하며, 강인하고, 충격에는 잘 견디는 성질을 가진다.

이러한 액상 우레탄수지는 우레탄 라이너 조성물의 주 성분으로 100중량부를 기준으로 하기할 멜라민 분말과, 디벤조산 및 이소시아네이트 함량의 기준이 된다.

상기 멜라민 분말은 할로겐계 대체 난연제이면서 난연성이 뛰어나고 할로겐계보다 독성이 적어, 환경에 대한 독성의 위험 정도가 낮고 특히 우레탄의 열 분해시 독성 기체의 발생이 없다.

이러한 멜라민 분말은 액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 12 ~ 19중량부가 함유되며, 12중량부 미만일 경우에는 내마모성이 강한 반면 난연성이 부족하며, 19중량부를 초과할 경우에는 난연성은 증가하나 내마모성이 극히 약해진다.

상기 디벤조산은 분산용 가소제로써, 적정량이 들어가면 우레탄 수지의 내용제성을 높이고 경도를 낮추어주면서 점도조절 및 분산의 역할을 한다.

이러한 디벤조산은 액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 18 ~ 21중량부가 함유되며, 18중량부 미만일 경우에는 액상 우레탄수지와, 멜라민 분말과, 디벤조산 혼합물의 점도가 높아지게 되고, 21 중량부를 초과할 경우에는 멜라민 분말이 골고루 분산되는 것이 어렵다.

액상 우레탄수지와, 멜라민 분말과, 디벤조산 혼합물의 점도가 높아질 경우 하기할 제조방법 상의 성형 단계에서 주형기를 통해 금형에 주입할 때 토출 펌프가 높은 압력으로 구동됨으로써 토출 펌프의 마모가 쉽게 일어나 시간 경과에 따라 토출량이 변경되어 불량률이 증가된다.

상기 이소시아네이트는 액상 우레탄수지와, 멜라민 분말 및 디벤조산의 혼합물이 경화되도록 하는 경화제로써, 액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 5중량부가 함유된다.

본원 발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물 제조방법은 크게 1차 혼합물 생성 단계와, 2차 혼합물 생성 단계와, 경화 성형 단계 및 가류 단계로 이루어진다.

상기 1차 혼합물 생성 단계는 액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부만 먼저 혼합교반기에 넣고 1차 교반한다.(액상 우레탄 수지 100중량부는 포함되지 아니한다.)

1차 교반 시 40 ~ 80분간 70 ~ 90℃ 온도로 교반 한다.

1차 교반 온도가 70 ~ 90℃인 이유는 멜라민 분말과 혼합이 용이한 온도이기 때문이다.

따라서, 1차 교반 온도가 70℃ 미만일 경우에는 멜라민 분말과 디벤조산이 잘 혼합되지 아니하고 90℃ 초과 시에는 큰 효과가 없다.

1차 교반 시간 역시 40 ~ 80분이 멜라민 분말과 디벤조산이 잘 혼합되는 시간이며, 40분 미만 시에는 혼합이 미비하고 80분 초과 시에는 큰 효과가 없다.

상기 2차 혼합물 생성 단계는 1차 혼합물에 액상 우레탄수지 100중량부를 넣고 2차 교반한다.

2차 교반 시 4 ~ 6시간 동안 70 ~ 90℃ 온도로 교반 한다.

2차 교반 온도가 70 ~ 90℃인 이유는 멜라민 분말과 디벤조산의 1차 혼합물과 액상 우레탄 수지의 혼합 시 점도가 묽어지면서 멜라민 분말의 분산이 잘 이루어지는 온도이기 때문이다.

따라서, 2차 교반 온도가 70℃ 미만일 경우에는 분산효과가 미비하고 90℃ 초과 시에는 큰 효과가 없다.

2차 교반 시간 역시 4 ~ 6시간이 분산이 잘 이루어지는 시간이며, 4시간 미만 시에는 분산 효과가 미비하고 6시간 초과 시에는 큰 효과가 없다.

참고로, 멜라민 분말과, 디벤조산을 먼저 혼합 교반하는 이유는 멜라민 분말이 골고루 분산되도록 하기 위함이다, 다시 말해, 멜라민 분말만 액상 우레탄 수지에 첨가되면 순식간에 멜라민 분말이 덩어리로 응집되어 분산이 어렵지만 멜라민 분말과 분산용 가소제인 디벤조산을 먼저 혼합한 후 액상 우레탄 수지를 첨가하면 쉽게 분산이 이루어지기 때문이다.

이때, 멜라민 분말의 입도는 0.5㎛ 이하이며, 작을수록 분산효과가 좋다.

상기 성형 단계는 2차 혼합물 생성 단계를 통해 생성된 2차 혼합물에 경화제인 이소시아네이트 5중량부를 투입한 후 별도의 주형기를 이용하여 금형에 충진시킨 다음 성형기에 넣고 100 ~ 120℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 경화시켜 성형하는 것이 좋다.

성형 온도가 100℃ 이하의 경우에는 완전경화가 되기 어렵고, 120℃ 이상의 경우에는 우레탄의 내열성이 약한 관계로 물성이 급격히 변하여 약해지는 문제점을 갖기 때문이다.

또한, 성형 시간 역시 40분 이전의 경우는 경화가 완전하지 못하고, 80분 이상일 경우에는 큰 변화가 없다.

상기 가류 단계는 성형 단계를 거친 후 상기한 혼합물질들이 제 물성을 찾을 수 있도록 숙성시키는 단계로 성형 단계를 통해 만들어진 성형물을 별도의 가류기에 넣고 100 ~ 120℃ 온도에서 10 ~ 13시간 동안 숙성시키는 것이 바람직하다.

가류 온도가 100℃ 이하일 경우에는 숙성이 더디게 되고, 120℃ 이상일 경우에는 내열성이 약한 액상 우레탄 수지의 경우 물성의 변화가 올 수 있다.

또한, 가류 시간 역시 10시간 이하일 경우에는 숙성이 잘되지 아니하고, 13시간 이상일 경우에는 큰 변화가 없다.

[실시 예 1]

멜라민 분말 12중량부와, 디벤조산 18중량부를 1차 교반(60℃ 1시간)하여 1차 혼합물을 생성한다.

생성된 1차 혼합물에 액상 우레탄수지 100중량부를 넣고 2차 교반(80℃ 6시간)하여 2차 혼합물을 생성한다.

생성된 2차 혼합물에 이소시아네이트 5중량부를 투입한 후, 주형기를 통해 금형에 충진한 다음 성형기에 넣고 100℃로 60분간 경화·성형한다.

성형 단계를 통해 만들어진 성형물을 가류기에 넣고 100℃로 13시간 동안 숙성시켜 본 발명에 따른 난연성 우레탄 라이너 조성물을 완성한다.

[실시 예 2]

멜라민 분말 15중량부와, 디벤조산 20중량부를 1차 교반(60℃ 1시간)하여 1차 혼합물을 생성한다.

이하 공정은 상기 실시 예 1과 동일하다.

[실시 예 3]

멜라민 분말 19중량부와, 디벤조산 21중량부를 1차 교반(60℃ 1시간)하여 1차 혼합물을 생성하는 단계;

이하 공정은 상기 실시 예 1과 동일하다.

[비교 예 1]

멜라민 분말 9중량부와, 디벤조산 11중량부를 1차 교반(60℃ 1시간)하여 1차 혼합물을 생성하는 단계;

이하 공정은 상기 실시 예 1과 동일하다.

[비교 예 2]

멜라민 분말 22중량부와, 디벤조산 23중량부를 1차 교반(60℃ 1시간)하여 1차 혼합물을 생성하는 단계;

이하 공정은 상기 실시 예 1과 동일하다.

상기 실시 예 1 내지 3과, 비교 예 1 내지 2로 제조된 난연성 우레탄 라이너 조성물의 난연성과 내마모성 결과는 하기 표 1과 같다.

구 분		실시 예 1	실시 예 2	실시 예 3	비교 예 1	비교 예 2
성분 및 함량	액상우레탄수지	100	100	100	100	100
	멜라민 분말	12	15	19	9	22
	디벤조산	18	20	21	11	23
	이소시아네이트	5	5	5	5	5
난연성		적합	적합	적합	부적합	적합
내마모성		적합	적합	적합	적합	부적합

난연성 적합 여부는 난연성 시험 UL-94 기준 충족 시이며, 내마모성 적합 여부는 KS M ISO 9352 시험방법을 통해 적합 여부를 판단함.

상기 표에 나타난 바와 같이 액상우레탄수지 100중량부를 기준으로 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부가 포함된 경우 난연성 및 내마모성을 만족하는 난연성 우레탄 라이너 조성물을 얻을 수 있고,

멜라민 분말과, 디벤조산의 함유량이 적을 경우에는 난연성이 부적합하며, 멜라민 분말과, 디벤조산의 함유량이 많을 경우에는 내마모성이 부적합하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims

액상 우레탄수지 100중량부와, 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부와, 이소시아네이트 5중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 우레탄 라이너 조성물.
액상 우레탄수지 100중량부를 기준으로 멜라민 분말 12~19중량부와, 디벤조산 18~21중량부만 먼저 1차 교반하여 1차 혼합물을 생성하는 단계;
1차 혼합물에 액상 우레탄수지 100중량부를 넣고 2차 교반하여 2차 혼합물을 생성하는 단계;
2차 혼합물에 이소시아네이트 5중량부를 투입한 후, 100 ~ 120℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 경화시켜 성형하는 단계;
성형 단계를 통해 만들어진 성형물을 100 ~ 120℃ 온도에서 10 ~ 13시간 동안 숙성시키는 가류 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 우레탄 라이너 조성물의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 1차 교반은 70 ~ 90℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 우레탄 라이너 조성물의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 2차 교반은 70 ~ 90℃ 온도에서 4 ~ 6시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 우레탄 라이너 조성물의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 성형 단계 시 100 ~ 120℃ 온도에서 40 ~ 80분 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 난연성 우레탄 라이너 조성물의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 가류 단계 시 100 ~ 120℃ 온도에서 10 ~ 13시간 동안 행해지는 것을 특징으로 하는 난연성 우레탄 라이너 조성물의 제조방법.