KR101919751B1 - 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물에 관한 것으로, 폴리에틸렌 수지 20 ~ 25중량%, 발포제 마스터배치 50 ~ 60중량%, 가교제 마스터배치 7 ~ 10중량%, 난연제 마스터배치 10 ~ 20중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 난연 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 20 ~ 30중량부, 삼산화안티모니(Sb2O3) 10 ~ 15중량부, 데카브로모디페닐에테르(Decabromodiphenyl Ether, DBDPE) 35 ~ 40중량부, 수산화마그네슘(MgOH2) 10 ~ 15중량부, 규조토 8 ~ 13중량부로 구성된다.
본 발명의 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은 폴리에틸렌 수지와 마스터배치 형태의 발포제, 가교제, 난연제 등을 혼합하기 때문에 작업성이 우수하고, 특히 상기 난연제 마스터배치의 구성성분을 적합하게 조합함으로써 단열성과 난연성이 탁월함은 물론 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 최대한 억제하고 연기 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)과 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌(Metallocene Linear Low Density Polyethylene, m-LLDPE)을 혼합하여 폴리에틸렌 수지의 용융지수(MI)를 조절함으로써 성형이 용이하고 굴곡강도, 유연성 등의 물리적 특성을 향상시키게 되는 효과가 있다.

Description

발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물{FLAME-RESISTANT MASTER BATCH COMPOSITION FOR A FORMED INSULATING MATERIAL}
본 발명은 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌 수지를 기재로 하는 마스터배치 조성물과 배합되는 난연제 마스터배치의 구성성분을 적합하게 조합함으로써 단열성과 난연성이 탁월하며, 또한 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 억제하고 연기 발생을 줄일 수 있는 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물에 관한 것이다.
통상적으로, 플라스틱 발포체는 사용된 소재의 특성과 형성되는 기포상태에 따라 단열성, 차음성, 흡음성, 방진성, 경량화 등을 발현시킬 수 있다는 점에서 다양한 용도로 이용되고 있다. 이와 같은 플라스틱 발포체를 제조하는 방법으로 화학발포제를 함유하는 마스터배치(master batch)를 배합하여 가열함으로써 발포 성형하는 방법을 들 수 있다.
이러한 화학발포제를 이용한 마스터배치는 단열용과 완충용 등의 용도에 따라 여러 가지 종류의 발포체가 제조되고 있으며, 크게 기체 혼입에 의한 물리적 발포제와 열분해형 발포제가 있고, 마스터배치로 사용되는 발포제는 유기계의 열분해성 화학발포제가 주류를 이루고 있다.
그러나 화학발포제를 함유하는 마스터배치는 발포 성형기 내에서 발포제가 급격하게 분해될 우려가 있는 등의 문제가 있어 취급이 어려우며, 수지의 종류에 따라서는 충분한 발포배율을 얻지 못하고 성형체로서의 원하는 경도를 얻기가 곤란한 경우가 있으며, 또한 다양한 발포제가 동시에 사용되기 때문에 발포셀의 크기나 형태, 분포, 함량 등의 조절이 어려우므로 발포체의 크기나 형태 등이 불균일한 문제가 있었다.
상기와 같은 발포체는 고분자 수지 내에 수많은 기포가 분산되어 있는 구조적 특징으로 인하여 경량성, 단열성, 흡음성, 쿠션성과 같은 특성을 나타내므로 건축용 내장재, 자동차 내장부품, 소음 및 진동 차단재, 포장재료, 방석, 신발창 등의 용도로 실생활에 다양하게 사용되고 있다.
최근에는 고탄성을 발현하는 플라스틱 발포체의 개발이 요구되고 있으나, 고탄성을 발현하기 위해서는 폴리머의 자체 유리전이온도(Tg)에 의해 반발탄성이 결정되며, 이로 인해 반발탄성이 높은 재료들은 대부분 연질의 폴리머들이기 때문에 그로부터 제조되는 플라스틱 발포체는 경도, 영구압축수축률, 인장강도, 인열강도 등의 기계적 특성이나 난연성과 열수축률 등과 같은 열적 특성이 취약하다는 단점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리올레핀 등 다양한 소재의 난연성 발포체가 개발되고 있지만, 본 발명과 관련하여 대한민국 등록특허 제10-0578598호(주식회사 퓨처테크 외2)에서의 황토함유 난연제용 조성물은 Al(OH)3 30∼50 중량%, Mg(OH)2 30∼45 중량% 및 황토 5∼40 중량%로 구성되며, 황토의 함유량을 증진하기 위하여 상기 조성물과 발포시킬 폴리올레핀 수지와 스크류 방식의 혼합기에서 혼련하고 용융압출하여 황토함유 난연 마스터배치를 제조하며, 상기 제조된 황토함유 난연 마스터배치를 통상의 가교제 및 발포체와 혼합하는 방법으로 황토함유 난연성 발포체를 제조한다.
또한, 동 등록특허 제10-1731864호(주식회사 다이나믹)는 친환경 난연 가교발포 폴리올레핀(expanded cross-linked polyolefin)용 마스터배치에 관한 것으로, 폴리올레핀 수지, 난연제를 포함하는 친환경 난연 가교발포 폴리올레핀용 마스터배치에 있어서, 난연제로서 수산화 마그네슘(Mg(OH)2); 수산화 알루미늄(Al(OH)3); 암모늄 폴리포스페이트(APP); 및 멜라민 시아누레이트(MC), 멜라민 폴리포스페이트(MPP), 팽창흑연 및 징크 보레이트(ZB)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 이는 탈할로겐 및 탈안티몬으로 친환경적인 이점이 있다. 또한, 고온에서 발포 성형시 비분해되어 양호한 셀구조를 유지하고 우수한 열안정성으로 난연성이 우수하고 발포성이 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 친환경 난연 가교발포 폴리올레핀용 마스터배치를 이용하는 경우 각종 건축, 건설, 수송(자동차, 철도, 선박), 스포츠, 기타 공산품 등의 광범위한 분야의 단열재, 흠·차음재, 구조재, 완구재, 보조재 등으로 사용함으로써 친환경적인 고난연성 및 안전성이 확보되어 매우 유용하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다고 한다.
그리고 동 등록특허 제10-1772761호(주식회사 인테크놀로지)를 보면, 셀 균일도 및 난연성이 향상된 발포폴리스틸렌의 난연 마스터배치 및 제조방법에 관한 것으로, 최소량의 고분자 재료를 사용하여 폴리스틸렌 발포에 적용할 시 이종 수지 및 성분의 혼입을 최소화함으로써 발포된 셀입자 크기를 균일하게 하여 기계적 물성 변화를 최소화하고, 발포시 성형불량을 최소화하는 동시에 고난연성을 확보하기 위한 난연제 함량을 최대한 높인 폴리스틸렌 발포용 난연 마스터배치를 용이하게 제조하기 위해, 폴리올레핀 수지 100중량부, 난연제 60~100중량부, 보조난연제 1~25중량부, 활제 0.1~1.0중량부, 산화방지제 0.1~1.0중량부, 핵제 0.1~1.5중량부, 실리콘오일 1~10중량부로 구성되는 셀 균일도 및 난연성이 향상된 발포폴리스틸렌의 난연 마스터배치에 있어서, 상기 실리콘오일을 프로필트리메톡시실란이나 옥타메틸시클로테트라실란 중 어느 하나를 사용하고 있다.
한편, 본 발명은 폴리에틸렌 수지와 마스터배치 형태의 발포제, 가교제, 난연제를 적절히 배합한 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물에 관한 것으로, 상기 난연제 마스터배치의 구성성분을 적합하게 조합함으로써 단열성과 난연성이 탁월함은 물론 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 억제하고 연기 발생이 감소되며, 또한 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌(m-LLDPE)을 혼합한 폴리에틸렌 수지를 사용하여 물리적 특성을 향상시킨 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물을 개발하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-0578598호(공고일자 2017년08월30일) 대한민국 등록특허공보 제10-1731864호(공고일자 2017년05월02일) 대한민국 등록특허공보 제10-1772761호(공고일자 2017년08월30일)
본 발명은 폴리에틸렌 수지와 마스터배치 형태의 발포제, 가교제, 난연제를 배합할 때 상기 난연제 마스터배치의 구성성분을 적합하게 조합함으로써 단열성과 난연성이 탁월함은 물론 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 억제하고 연기 발생을 감소시키며, 또한 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)과 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌(Metallocene Linear Low Density Polyethylene, m-LLDPE)을 혼합한 폴리에틸렌 수지를 사용하여 용융지수(MI)를 낮춤으로써 성형이 용이하고 굴곡강도, 유연성 등의 물리적 특성을 향상시킨 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은 폴리에틸렌 수지 20 ~ 25중량%, 발포제 마스터배치 50 ~ 60중량%, 가교제 마스터배치 7 ~ 10중량%, 난연제 마스터배치 10 ~ 20중량%를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 발포제 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 60 ~ 70중량부 및 아조디카본아미드, 아조비스이소부티로니트릴, 벤젠술폰히드라지드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 발포제 30 ~ 40중량부로 구성되고, 상기 가교제 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 92 ~ 98중량부 및 유기과산화물 가교제 2 ~ 8중량부로 구성되며, 상기 난연제 마스터배치는 LDPE 20 ~ 30중량부, 삼산화안티모니(Sb2O3) 10 ~ 15중량부, 데카브로모디페닐에테르(Decabromodiphenyl Ether, DBDPE) 35 ~ 40중량부, 수산화마그네슘(MgOH2) 10 ~ 15중량부, 규조토 8 ~ 13중량부로 구성된다. 또한, 상기 폴리에틸렌 수지는 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도 폴리에틸렌) 70 ~ 80중량부 및 m-LLDPE(Metallocene Linear Low Density Polyethylene, 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌) 20 ~ 30중량부로 구성되고, 상기 난연제 마스터배치 100중량부에 대하여 추가적으로 카본블랙 1 ~ 3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은 폴리에틸렌 수지와 마스터배치 형태의 발포제, 가교제, 난연제 등을 혼합하기 때문에 작업성이 우수하고, 특히 상기 난연제 마스터배치의 구성성분을 적합하게 조합함으로써 단열성과 난연성이 탁월함은 물론 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 최대한 억제하고 연기 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)과 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌(Metallocene Linear Low Density Polyethylene, m-LLDPE)을 혼합하여 폴리에틸렌 수지의 용융지수(MI)를 조절함으로써 성형이 용이하고 굴곡강도, 유연성 등의 물리적 특성을 향상시키게 되는 효과가 있다.
도 1, 2는 본 발명에 의한 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물로 제조된 난연 폼블록에 대한 방화도 시험결과 보고서이다.
이하에서는 본 발명에 의한 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물에 관하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은, 기본적으로 폴리에틸렌 수지 20 ~ 25중량%, 발포제 마스터배치 50 ~ 60중량%, 가교제 마스터배치 7 ~ 10중량%, 난연제 마스터배치 10 ~ 20중량%를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 기재로 사용되는 폴리에틸렌(PE) 수지는 성형이 쉽고 강도와 내약품성, 내침투성, 전기절연성 등이 우수하고 다른 수지에 비해 값이 저렴하다. 이러한 PE 수지는 에틸렌을 중합하여 얻어지는 것으로 중합시의 압력, 촉매 등의 제조조건에 의해 여러 가지 PE가 만들어지며, 이는 밀도와 분자구조에 따라 LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE 등으로 나눌 수 있다.
통상적인 PE의 주요 특성은 용융지수(MI), 분자량 분포(Molecular Weight Distribution, MWD) 및 밀도(Density)와 관련되는데, 분자량 분포가 좁으면 충격강도가 높아지고 성형 후 굴곡(Warpage)이 적게 발생하며, 분자량 분포가 넓으면 가공성이 우수하고 내환경 응력균열성(Environmental Stress Crack Resistance, ESCR)이 좋아진다. 또한, 밀도의 증가에 따라 굴곡강도,열변형온도 등은 높아지고 MI는 낮아지며, 밀도의 감소에 따라 굴곡강도 등은 낮아지고 MI는 높아진다.
참고로, 상기 ESCR은 인장강도보다 작은 인장응력에 의하여 성형품 표면 또는 내부에 생기는 응력균열을 일으키는 화학약품에 대한 내성을 의미하며, 산, 알코올, 실리콘, 세제, 탄화수소 등은 응력균열을 일으키는 물질이기 때문에 이와 접촉되는 제품에는 ESCR이 높은 재료를 선택해야 한다.
한편, 종래 발포성형용 폴리에틸렌(PE) 수지로는 LDPE(Low Density Polyethylene, 저밀도 폴리에틸렌)를 주로 사용하였는데, 이는 밀도 0.915 ~ 0.920g/㎤, 용융지수(MI) 10 ~ 25g/10min의 것으로 낮은 굴곡변형과 더불어 유연성 및 열안정성이 있는 것으로 알려져 있으나, 본 발명에서는 상기 LDPE와 m-LLDPE(Metallocene Linear Low Density Polyethylene, 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌)를 적절한 비율로 혼합하여 발포체의 물리적 특성을 향상시키고자 한다.
상기 m-LLDPE는 메탈로센 촉매에 의해 중합된 것으로 밀도 0.912 ~ 0.925g/㎤, MI 3.6 ~ 5.5g/10min의 물성을 가지며, 이는 성형하기 용이하고 짧은 시간의 성형으로도 높은 충격강도와 유연성이 우수한 성질이 있어 외부의 충격에 잘 깨어지지 않으며, 변형된 형상은 원래의 형상으로 복구되는 특성이 있어 충격흡수용으로 많이 사용되고 있다.
본 발명에서는 LDPE : m-LLDPE를 70 ~ 80 : 20 ~ 30의 중량비로 혼합하여 사용함으로써 폴리에틸렌(PE) 수지의 밀도를 증가시키고 낮은 용융지수(MI)로 인하여 발포체의 굴곡강도를 높이고 유연성을 잘 유지할 수 있게 된다. 또한, 이러한 폴리에틸렌 수지의 밀도 증가로 인하여 인장강도, 경도, 내열성, 내화학성이 향상되고 응력균열이 감소하게 되는 것이다.
이에 따라 본 발명에서는 상기 폴리에틸렌 수지 20 ~ 25중량%에 대하여 발포제 마스터배치 50 ~ 60중량%, 가교제 마스터배치 7 ~ 10중량%, 난연제 마스터배치 10 ~ 20중량%를 포함하여 이루어지는바, 이는 본 발명자가 발포 단열재용으로 가장 적합한 물성을 갖는 난연 마스터배치의 조합을 선택하기 위하여 수많은 시행착오를 거쳐 그 수치범위를 도출하였다.
상기 발포제 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 60 ~ 70중량부 및 발포제 30 ~ 40중량부로 구성되는바, 이때 사용되는 화학발포제는 폴리에틸렌 수지와 상용성이 있는 것이라면 그 구체적인 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 일반적으로 아조디카본아미드, 아조비스이소부티로니트릴, 벤젠술폰히드라지드 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 1종 또는 2종 이상을 사용하는 것이 가능하다. 이때, 상기 LDPE와 발포제는 60 ~ 70 : 30 ~ 40의 중량비율로 배합되는 것이 충분한 발포로 인한 정상적인 발포체 성형이 가능하며, 상기 함량을 초과할 경우에는 급격한 팽창으로 내열수축특성 뿐만 아니라 기계적 물성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 상기 가교제 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 92 ~ 98중량부 및 가교제 2 ~ 8중량부로 구성되는데, 본 발명에서 사용 가능한 가교제의 종류로는 유기과산화물로서, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t- 부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케폰퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-(t-벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)-3-헥신, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트, a,a'-비스(t-부틸퍼옥시) 디이소프로필벤젠 등으로부터 1종 또는 2종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
상기 가교제 마스터배치는 가교제의 함량이 미달될 경우에는 가교가 부족하여 성형이 불가능하며, 상기 함량을 초과하면 가교도가 급격하게 증가함으로 인해 과가교 현상이 발생하여 정상적인 발포 성형이 어렵게 된다.
다음으로, 본 발명의 가장 핵심적인 특징은 상기 난연제 마스터배치가 LDPE(Low Density Polyethylene) 20 ~ 30중량부, 삼산화안티모니(Sb2O3) 10 ~ 15중량부, 데카브로모디페닐에테르(Decabromodiphenyl Ether, DBDPE) 35 ~ 40중량부, 수산화마그네슘(MgOH2) 10 ~ 15중량부, 규조토 8 ~ 13중량부로 구성되는 것으로, 종래에 LDPE, 삼산화안티모니(Sb2O3), 데카브로모디페닐에테르(DBDPE) 등을 포함하는 난연 마스터배치를 사용함에 따른 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명에서는 발포체의 난연성 향상은 물론 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 최대한 억제시키고 연기 발생을 줄이고자 난연제 마스터배치에 포함되는 난연제의 구성성분들을 적합하게 조합하였다.
참고로, 삼산화안티모니(Sb2O3)는 방염 목적으로 많이 사용되고 대개의 경우 할로겐 방염물질과 함께 사용되는데, 이들의 반응으로 생성된 할로겐화 안티모니가 방염역할을 하므로 본 발명에서는 삼산화안티모니(Sb2O3)와 함께 브롬계 난연제인 데카브로모디페닐에테르(Decabromodiphenyl Ether, DBDPE)를 사용하였다. 일반적으로 브롬계 난연제는 뛰어난 물성과 비교적 낮은 가격을 형성하고 있지만, 상기 DBDPE는 TBBPA(Tetrabromobisphenol-A), DBDPO(Decabromodiphenyl Oxide) 등 다른 브롬계 난연제보다 다이옥신(Dioxin) 등 유해물질 함유량이 적은 것으로 조사되었다.
한편, 수산화알루미늄(aluminium hydroxide, Al(OH)3, ATH)과 같은 무기계 난연제는 저렴한 가격과 친환경성에도 불구하고 낮은 물성 때문에 브롬계 난연제의 완벽한 대체재 노릇을 하지 못하고 있고 브롬계나 인계와 달리 사용량이 많아 완제품의 품질을 저하시키는 단점이 있다. 또한, 브롬계 난연제의 대체제로 각광받던 인계는 사용범위가 제한적이고 환경규제에 저촉될 뿐만 아니라 가격경쟁력을 잃어가고 있기 때문에 본 발명에서는 이들을 배제하였다.
이에 따라 본 발명에서는 상기 난연제 마스터배치에 배합되는 LDPE의 양을 줄이는 대신, 난연제 마스터배치 총량을 기준으로 흡열 분해점이 높은 친환경 무기계 난연제인 수산화마그네슘(MgOH2) 10 ~ 15중량부와 미세한 다공질의 규조토 8 ~ 13중량부를 첨가함으로써 난연성이 향상되고 발화시 연기 발생이 감소하는 효과를 구현할 수 있다.
상기 수산화마그네슘(MgOH2)은 인체에 무해하기 때문에 산성 폐수를 중화하는데 사용되기도 하며, 흡열 분해점이 332℃ 정도로 높아서 다른 물질이나 반응에 첨가시 발화점을 높이고 연기가 적게 발생시킨다. 또한, 연소시 산소를 흡수하고 물을 생성하여 가연성 물질을 제거하기 때문에 화재 방지용 코팅제로 사용되기도 하는데[Mg(OH)2(s) → MgO(s) + H2O(g)], 본 발명에서는 용해성, 분산성, 성형성 등을 고려하여 난연제 마스터배치 총량을 기준으로 수산화마그네슘(MgOH2)을 10 ~ 15중량부 정도로 포함함으로써 난연성을 향상시키고 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상을 방지하여 화염의 확산을 최대한 억제하면서 연기 발생을 감소시키는 효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.
그리고 상기 난연제 마스터배치에는 분말상태의 규조토를 함유하는데, 규조토는 주로 규산(SiO2)으로 되어 있고 미세한 다공질이기 때문에 흡수성이 강한 열의 불량도체로서, 단열이나 내열성이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 규조토는 525℃ 이상의 온도에서 석면이나 고토(산화마그네슘)보다 수축에 더욱 강하며, 적열에 깨지지 않는 효과적인 단열재이기 때문에 고온상태를 유지해야 하는 기구의 내화재로도 사용된다. 이는 소음에 대한 방음제, 의약품과 식품 등의 정제를 위한 흡착제와 여과재 등으로 사용되기도 한다.
이러한 이유로 상기 난연제 마스터배치는 규조토를 8 ~ 13중량부 정도 함유함으로써 단열성과 내화도를 향상시키고 화재로 인하여 발생되는 연기를 흡수하여 유독가스 발생 및 화염이 확산되는 현상을 줄일 수 있는 것이다.
또한, 상기 난연제 마스터배치 100중량부에 대하여 추가적으로 카본블랙 1 ~ 3중량부를 포함함으로써 내열성과 내열수축성을 향상시킬 수 있는바, 상기 함량을 초과하면 발포 성형이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있다.
상기와 같이 구성되는 난연제 마스터배치를 니더(Kneader)에 넣고 혼련시킨 다음, 숙성된 반죽형태의 조성물을 이축 압출기를 이용하여 용융압출성형과정을 통해 2 ~ 5㎜ 정도 크기를 갖는 펠렛(Pellet) 형상으로 제조함으로써 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물이 완성된다.
이상과 같이, 폴리에틸렌 수지 20 ~ 25중량%, 발포제 마스터배치 50 ~ 60중량%, 가교제 마스터배치 7 ~ 10중량%, 난연제 마스터배치 10 ~ 20중량%를 포함하여 이루어지는 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은 통상적인 가교단계 및 발포단계를 거쳐 난연성 발포 단열재를 제조하게 된다.
다음으로, 본 발명에 의한 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물을 실험한 실시예를 살펴보기로 하되, 이하에서는 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
[실시예]
폴리에틸렌 수지 215㎏, 발포제 마스터배치 550㎏, 가교제 마스터배치 85㎏, 난연제 마스터배치 150㎏을 포함하여 이루어지는 마스터배치 조성물을 이축 압출기를 사용하여 스크류 회전속도 100rpm, 체류시간 30sec, 압출온도 180℃의 조건에서 수행하여 마스터 배치를 제조하였다. 하기 표 1은 난연 마스터배치 조성물을 제조하기 위해 실시예 및 비교예에서 각각 사용된 난연제 마스터배치의 원료와 그 배합비를 나타내었다.
원료명(중량부) 실시예 비교예
LDPE 27.5 50
삼산화안티모니(Sb2O3) 12.5 12.5
DBDPE 37.5 37.5
MgOH2 12.5 -
규조토 10 -
[실험예]
도 1, 2에서와 같이, 상기 실시예에 따른 난연 마스터 배치 조성물로 제조된 난연 폼블록을 대구광역시 서구 와룡로 498 소재, FITI시험연구원에 의뢰하여 UL94의 수평연소성 측정법에 따라 방화도를 시험한 결과, 잔염시간(殘炎時間), 잔진시간(殘塵時間), 60㎜ 표선까지의 탄화여부, 탈지면의 연소여부 등의 모든 항목에서 전혀 문제없이 HF-1 등급을 만족한다는 시험결과를 얻었으며, 반면에 비교예에 의한 종래의 난연 폼블록은 HF-1 등급을 만족하기 어렵다는 사실을 확인하였다.
상기 시험결과에서와 같이, 본 발명의 난연 마스터배치 조성물로 제조된 발포 단열재는 난연제 마스터배치의 구성성분을 최적으로 배합함으로써 잔염시간(불꽃이 붙은 후 점화원을 뗀 때부터 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠 때까지 시간)이 2초 이하이고, 잔진시간(불꽃이 붙은 후 점화원을 뗀 때부터 불꽃을 올리지 아니하고 연소하는 상태가 그칠 때까지 시간)이 30초 이하이며, 또 60㎜ 표선까지 탄화되지 않으므로 난연성이 탁월하다고 할 수 있다. 그리고 탈지면이 연소되는 현상도 발생되지 않아 발화시 용융수지의 드롭(drop) 현상에 의한 화염의 확산을 최대한 억제할 수 있을 뿐만 아니라 연기 발생을 감소시키는 효과도 있다.
그리고 본 발명의 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물은 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)과 메탈로센 선형저밀도 폴리에틸렌(Metallocene Linear Low Density Polyethylene, m-LLDPE)을 적절한 비율로 혼합하여 폴리에틸렌 수지의 용융지수(MI)를 조절함으로써 성형이 용이하고 굴곡강도, 유연성 등의 물리적 특성이 향상되는 장점을 가지며, 또한 폴리에틸렌 수지의 밀도 증가로 인하여 인장강도, 경도, 내열성, 내화학성이 향상되고 응력균열이 감소하게 됨은 물론이다.
따라서 본 발명에 따른 난연 마스터배치 조성물로 제조되는 발포 단열재는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 각종 건축용 내장재, 자동차 내장부품, 소음 및 진동 차단재, 포장재료, 방석, 신발창 등과 같이 경량성, 단열성, 흡음성, 쿠션성의 특성이 요구되는 모든 분야의 기능성 소재로서 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴리에틸렌 수지 20 ~ 25중량%, 발포제 마스터배치 50 ~ 60중량%, 가교제 마스터배치 7 ~ 10중량%, 난연제 마스터배치 10 ~ 20중량%를 포함하여 이루어지는 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물에 있어서,
    상기 발포제 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 60 ~ 70중량부 및 아조디카본아미드, 아조비스이소부티로니트릴, 벤젠술폰히드라지드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 발포제 30 ~ 40중량부로 구성되고,
    상기 가교제 마스터배치는 LDPE(Low Density Polyethylene) 92 ~ 98중량부 및 유기과산화물 가교제 2 ~ 8중량부로 구성되며,
    상기 난연제 마스터배치는 LDPE 20 ~ 30중량부, 삼산화안티모니(Sb2O3) 10 ~ 15중량부, 데카브로모디페닐에테르(Decabromodiphenyl Ether, DBDPE) 35 ~ 40중량부, 수산화마그네슘(MgOH2) 10 ~ 15중량부, 규조토 8 ~ 13중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 수지는 LDPE(Low Density Polyethylene) 70 ~ 80중량부 및 m-LLDPE(Metallocene Linear Low Density Polyethylene) 20 ~ 30중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 난연제 마스터배치 100중량부에 대하여 추가적으로 카본블랙 1 ~ 3중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 단열재용 난연 마스터배치 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100936131B1 (ko) * 2009-06-05 2010-01-12 (주)폴리원테크놀로지 가요전선관용 고농축 고기능 난연 마스터벳치 조성물 및 그 제조방법

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