KR101975497B1

KR101975497B1 - 난연성 도료 조성물 제조방법

Info

Publication number: KR101975497B1
Application number: KR1020170066905A
Authority: KR
Inventors: 박현기; 이영진
Original assignee: 주식회사 대유플러스
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2019-05-07
Also published as: KR20180130824A

Abstract

본 발명은 난연성 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 난연성 도료 조성물은 난연성 수지 40~90 중량%; 및 난연제 10~60 중량%;를 포함하고, 상기 난연성 수지는 폴리이미드 수지로 마련될 수 있고, 그로 인해 친환경적이면서 물성이 우수한 난연제 기술을 제공한다.
본 발명에 의하면, 난연성 수지가 폴리이미드 수지로 구성됨으로 인해 기존의 에폭시 수지로 구성된 기존의 난연제에 비해 내열성이 우수한 효과가 있다.
아울러, 난연제 성분을 질화붕소로 사용함으로써 화재시에도 높은 열 안정성을 가질 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 난연제 성분은 화학적으로 불활성이고 무독성이기 때문에 유독가스를 생성하지 않으며, 인체에 무해하고 친환경적이다.

Description

난연성 도료 조성물 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING FIRE RETARDANT COATING COMPOSITION}

본 발명은 난연성 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 난연제는 화재발생시 다양한 소재로 구성된 가공 대상물이 쉽게 연소되는 것을 방지하는 물질이며, 건축물용 내장재 및 외장재 등에 포함되어 활용되고 있다.

종래에 많이 사용된 난연제의 예로는 브롬계 난연제를 들 수 있으며, 대한민국 공개특허공보 제2014-0129528호에는 브롬계 난연성 열가소성 수지 조성물에 대해 제시된 바 있다.

그런데, 브롬계 난연제와 같은 할로겐 계열의 난연제는 제조 비용이 저렴하고 난연 효과가 우수한 장점이 있지만, 화재시 유독가스를 발생하기 때문에 인체에 유해하며, 발생하는 유독가스 자체가 대기 오염의 원인으로 작용하는 문제가 있었다.

따라서, 난연제로서 높은 물성을 갖추면서도 친환경성 특징을 갖춘 난연제의 개발 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 친환경적이면서 물성이 우수한 난연제 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 난연성 도료 조성물은 난연성 수지 40~90 중량%; 및 난연제 10~60 중량%;를 포함하고, 상기 난연성 수지는 폴리이미드 수지이고, 상기 폴리이미드 수지는 폴리이미드 고형분 7~16 중량%; 및 유기용제 84~93 중량%;를 포함하되, 상기 난연제는 질화붕소만으로 구성되고, 상기 질화붕소의 평균 입경은 5~15㎛인 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 유기용제는 디메틸포름아미드(DMF, N,N,-Dimethylformamide), 메틸피롤리디논(NMP, 1-Methyl-2-pyrrolidinone), 디메틸아세트아미드(DMAc, N,N-Dimethylacetamide), 디메틸설폭사이드(DMSO, dimethylsulfoxide), 디에틸아세테이트(diethylacetate ) 및 아세톤(acetone)으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 마련될 수 있다.

삭제

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 태양으로 난연성 도료 조성물 제조방법은 난연성 수지와 난연제를 혼합하는 A단계; 상기 A단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 B단계; 상기 B단계에서 교반된 교반물에 포함된 난연제의 입경을 조절하는 C단계; 및 상기 C단계가 종료된 제조물에 포함된 기포를 제거하는 D단계;를 포함하고, 상기 A단계에서 상기 난연성 수지는 폴리이미드 수지이고, 상기 난연제는 질화붕소만으로 구성되고, 상기 C단계는 드로우인롤러, 미들롤러 및 스크래퍼롤러를 갖는 3롤밀(3 roll mill)에 상기 교반물을 통과시켜 상기 난연제의 입경을 1차적으로 조절하는 C-1 단계; 및 상기 3롤밀의 롤러 간격을 조정하고, 상기 C-1 단계가 종료된 밀링물을 상기 3롤밀에 통과시켜 입경을 2차적으로 조절하는 C-2 단계;를 포함하고, 상기 D단계는 시료 용기의 자전과 공전이 가능한 혼합탈포기에 상기 제조물을 투입하여 기포를 제거하는 탈포 단계;를 포함하고, 상기 탈포 단계에서는 상기 제조물에 포함된 기포가 위쪽으로 상승되어 상기 제조물의 표면에서 터지게 되면서 자연스럽게 탈포가 이루어지도록 상기 시료 용기의 공전 속도는 600~700rpm으로 설정하고, 상기 시료 용기의 자전 속도는 50~100rpm으로 설정하되, 상기 시료 용기의 자전 운동은 공전과 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

삭제

아울러, C-1단계에서 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격은 10~30㎛, 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격은 5~15㎛로 마련되고, 상기 C-1단계에서 미세화된 난연제 입자들의 뭉침 현상을 제어하고, 분산시키도록 상기 C-2단계에서는 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격과 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격을 상기 C-1단계에서의 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격과 동일하게 설정할 수 있다.

그리고, C-1단계에서 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격과 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격의 비율은 2:1이고, 상기 C-2단계에서 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격과 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격의 비율은 1:1로 마련될 수 있다.

상술한 과제의 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 난연성 수지가 폴리이미드 수지로 구성됨으로 인해 기존의 에폭시 수지로 구성된 기존의 난연제에 비해 내열성이 우수한 효과가 있다.

아울러, 난연제 성분을 질화붕소로 사용함으로써 화재시에도 높은 열 안정성을 가질 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 난연제 성분은 화학적으로 불활성이고 무독성이기 때문에 유독가스를 생성하지 않으며, 인체에 무해하고 친환경적이다.

그리고, 질화붕소는 붕소 및 질소의 공유결합으로 이루어진, 육각형 구조의 판상 형태를 가진 물질이기 때문에 3롤밀 공정에 의해 난연제의 입경을 조절하기가 매우 수월할 뿐만 아니라, 난연성 수지 내에서 높은 분산성을 가질 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 난연제 성분은 다른 난연제에 비해 입경 및 분산성 조절이 용이하며, 이는 난연성 도료 조성물의 전체적인 난연 성능 향상에 기여한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 도료 조성물 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연제 입경 조절 단계를 도시한 것이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연제 입경 조절 단계시 사용되는 3롤밀 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기포 제거 단계시 사용되는 혼합탈포기를 개략적으로 도시한 것이다.
도5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 난연성 도료 조성물 및 비교예 간의 난연성 실험을 촬영한 사진이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 도료 조성물 및 비교예 간의 화염 전파 범위 측정 실험을 촬영한 사진이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

<난연성 도료 조성물에 대한 설명>

본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 도료 조성물은 난연성 수지 및 난연제를 포함하고, 일 실시예에서 난연성 수지는 폴리이미드 수지(polyimide resin)로서 난연성 도료 조성물 내에서 40~90 중량%로 적용될 수 있다.

만일, 폴리이미드 수지가 난연성 도료 조성물 내에서 40 중량% 미만일 경우에는 화재시 고온으로 인한 내열성이 저하될 수 있고, 90 중량%를 초과할 경우에는 난연성 도료 조성물 내에 포함되는 난연제의 함량이 상대적으로 감소함에 따라, 난연성능이 떨어질 우려가 있으므로 전술한 범위 이내에서 실시되는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 폴리이미드 수지는 폴리이미드 고형분 및 잔부의 유기용제로 구성된 액상의 폴리이미드 수지로 적용될 수 있다.

이때, 폴리이미드 고형분은 7~16 중량%으로 적용될 수 있으며, 만일 폴리이미드 고형분의 함량이 7 중량% 미만일 경우에는 내열성이 떨어지고, 16 중량%를 초과할 경우에는 내열성은 좋으나 액상 수지의 점도가 상승하여 도료의 코팅시 작업성이 저하될 수 있으므로 전술한 범위 이내에서 적용되는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 유기용제는 폴리이미드 수지의 표면에너지를 낮춰줌으로써, 도료 코팅시 도료의 퍼짐성과 코팅막의 평탄성을 향상시킬 수 있다. 또한, 유기용제는 폴리이미드 수지 내에서 폴리이미드 고형분을 제외한 나머지 잔량으로 마련될 수 있다.

즉, 전체 폴리이미드 수지 조성물에서 폴리이미드 고형분 함량이 7~16 중량%가 되도록 유기용제의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드 수지 전체를 100 중량%라고 할 때, 수지 내에서 폴리이미드 고형분의 함량은 7~16 중량%이고, 유기용제가 나머지 함량(구체적으로는 84~93 중량%)으로 포함될 수 있다.

여기서, 유기용제는 디메틸포름아미드(DMF, N,N,-Dimethylformamide), 메틸피롤리디논(NMP, 1-Methyl-2-pyrrolidinone), 디메틸아세트아미드(DMAc, N,N-Dimethylacetamide), 디메틸설폭사이드(DMSO, dimethylsulfoxide), 디에틸아세테이트(diethylacetate ) 및 아세톤(acetone)으로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 마련될 수 있으나, 이에 국한되지 않으며, 폴리이미드와 혼합될 수 있는 용제 종류라면 전술한 종류 이외의 용제를 사용하는 것도 가능하다.

일 실시예에서 난연제는 난연성 도료 조성물 내에서 10~60 중량%로 포함될 수 있고, 평균 입경이 5~15㎛인 질화붕소로 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 난연제인 질화붕소는 화재시 고온으로 인해 열분해될 때 탄소성 탄화층(char)을 형성할 수 있다. 즉, 탄화층의 생성으로 인해 화재시 연소 가능한 연료가 줄어들고, 연소하는 분자의 표면에 두꺼운 장벽을 만들어 열을 차단함으로써 불이 꺼지게 할 수 있다.

또한, 질화붕소 입자로 구성된 난연제는 난연성 수지와 함께 상호 작용함으로써, 수지의 표면층이 치밀하고 견고해지며 연소의 수지 표면에서 생성될 수 있는 가스의 확산을 억제할 수 있다.

만일, 난연제가 난연성 도료 조성물 내에서 10 중량% 미만일 경우에는 난연성 수지와 함께 상호 작용하여 충분한 난연 성능을 발휘하기가 어렵고, 난연성 도료의 기계적 물성이 저하될 우려가 있으며, 60 중량%를 초과할 경우에는 난연성 수지 내에서 분산성이 좋지 않아 난연성이 저하될 수 있으므로 전술한 범위 이내에서 적용되는 것이 바람직하다.

일 실시예에서 난연제로 사용되는 질화붕소의 평균 입경은 5㎛ 미만으로 입경을 조절하기가 공정상 까다롭고, 평균 입경이 15㎛를 초과할 경우에는 질화붕소 입자의 표면적이 감소하여 난연성 도료 코팅시 코팅 기재에 대한 부착성이 저하될 수 있고, 입자의 평균 입경이 커질수록 난연성 수지 내에서 분산성에 부정적인 영향을 줄 수 있으므로 전술한 범위 이내에서 실시되는 것이 바람직하다.

여기서, 입경은 직경과 동일하게 해석될 수 있고, 질화붕소 입자의 평균 입경은 질화붕소 입자들의 입경의 평균값을 의미한다. 이러한 질화붕소 입자의 평균 입경의 측정은 당업계에서 통상적으로 사용되는 측정법을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 광학 현미경, 표면형상 측정기(optical profiler), 투과전자현미경(TEM), 주사전자현미경(SEM) 등을 이용하여 입자를 촬영하고, 입경을 측정하여 이들의 평균값을 평균 입경으로 도출할 수 있다.

<난연성 도료 조성물 제조방법에 대한 설명>

본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 도료 조성물 제조방법에 대하여 도1에 도시된 흐름도를 따라 설명하고, 도2 내지 도5에 도시된 도면을 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명하기로 한다.

1. 난연성 수지 및 난연제 혼합 단계<A단계, S101>

본 단계에서는 난연성 수지와 난연제를 혼합하는 단계가 진행될 수 있다. 일 실시예에서 난연성 수지는 액상의 폴리이미드 수지 40~90 중량%이고, 난연제는 질화붕소 10~60 중량%가 서로 혼합될 수 있으며, 각 투입 성분에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 중복되는 내용은 생략하기로 한다.

2. 교반 단계<B단계, S102>

본 단계에서는 단계 S101에서 혼합된 혼합물을 교반하는 과정이 이루어진다. 즉, 혼합물을 교반기에 투입하고 임펠러를 이용하여 일정 시간동안 고속으로 교반할 수 있다.

일 실시예에서는 임펠러의 회전 속도를 500~600 rpm으로 설정하고 30분~1시간 동안 교반과정을 수행할 수 있으나, 교반시간 및 속도는 투입되는 교반물의 종류나 양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

3. 난연제 입경 조절 단계<C단계, S103>

본 단계에서는 단계 S102에서 교반된 교반물 내에 포함된 난연제의 입경을 조절하는 공정이 진행될 수 있다. 즉, 본 단계에서는 난연제인 질화붕소 입자의 직경을 5~15㎛로 미세입자화하고, 난연성 수지 내에서 난연제를 균일하게 분산시키는 과정이 이루어진다.

일 실시예에서 본 단계는 1차 입경 조절 단계 및 2차 입경 조절 단계를 포함할 수 있다.

본 단계에 투입되는 교반물 내의 질화붕소 입자는 붕소원자 및 질소원자의 공유결합으로 인해 육방정계(hexagonal system)이며, 흑연처럼 육각방면의 적층 구조를 형성하고 있으므로 본 단계에 의해 층분리가 일어나면서 미세입자로 분쇄될 수 있다.

3-1. 1차 입경 조절 단계<C-1단계, S103A>

본 단계에서는 드로우인롤러(draw in roller), 미들롤러(middle roller) 및 스크래퍼롤러(scraper roller)를 갖는 3롤밀(3 roll mill) 장치에 S102에서 교반된 교반물을 통과시켜 교반물 내에 포함된 난연제의 입경을 1차적으로 조절하는 과정이 이루어진다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연제 입경 조절 단계시 사용되는 3롤밀 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 도3을 참조하면, 3롤밀(100)은 수평으로 놓인 3개의 롤러들 간에 형성된 미세한 간극으로 교반물을 통과시켜 균질화하는 장치이다.

서로 인접한 드로우인롤러(110), 미들롤러(120) 및 스크래퍼롤러(130)는 동시에 회전함으로써, 롤러를 통과하는 교반물에 압력과 전단력을 가해 교반물 내에 포함된 질화붕소 입자가 작게 분쇄되어 난연성 수지와 혼합되고, 난연성 수지 내에서 균일하게 분산되도록 한다.

이때, 드로우인롤러(110) 및 미들롤러(120) 간의 간격(이하, '제1간격'이라 함)은 10~30㎛이고, 미들롤러(120) 및 스크래퍼롤러(130) 간의 간격은 5~15㎛(이하, '제2간격'이라 함)로 설정될 수 있다.

본 단계에서 설정된 제1간격(W1) 및 제2간격(W2)의 수치가 전술한 범위 미만일 경우에는 교반물이 드로우인롤러(110), 미들롤러(120) 및 스크래퍼롤러(130)를 통과하여 스크래퍼(140)에 도달하기까지 오랜 시간이 소요되므로 작업성이 저하될 우려가 있다.

또한, 제1간격(W1) 및 제2간격(W2)의 수치가 전술한 범위를 초과할 경우에는 질화붕소 입자를 5~15㎛ 범위의 입경으로 조절하기 위해 3롤밀 공정을 수차례 반복해서 재실시하여야 하므로 전술한 범위 이내에서 제1간격(W1) 및 제2간격(W2)이 조정되는 것이 바람직하다.

그리고, 최소한의 공정으로 난연제의 입경을 조절하며, 난연성 수지 내에서 난연제 입자를 균일하게 분산시키는 측면에서 제1간격(W1) 및 제2간격(W2)의 비율은 2:1로 적용되는 것이 더욱 바람직하다.

3-2. 2차 입경 조절 단계<C-2단계, S103B>

본 단계에서는 3롤밀(100)의 롤러 간격을 조정하고, 단계 S103A가 종료된 밀링물을 3롤밀(100)에 재통과시켜 난연제 입자의 입경을 2차적으로 조절하는 과정이 진행될 수 있다.

단계 S103A를 통해 난연제 입자들이 5~15㎛로 분쇄된 경우, 미세화된 난연제 입자들이 서로 뭉쳐있는 상태로 인해 수지 내 분산성이 저하될 수 있으므로 본 단계에서는 이전 단계에서 적용된 제2간격(W2)의 범위 이내에서 제1간격(W1)과 제2간격(W2)을 설정하고 난연성 수지 내에 존재하는 질화붕소 입자들을 분산시킬 수 있다.

즉, 일 실시예에서 제1간격(W1)은 5~15㎛, 제2간격(W2)은 5~15㎛로 설정함으로써, 단계 S103A에서 미세화된 질화붕소 입자들의 뭉침 현상을 제어하고, 난연성 수지 내에 응집된 입자들을 용이하게 분산시킬 수 있다.

또한, 지속적이고 일정한 크기로 전단력(shear force)을 가하여 난연제 입자의 분산성을 향상시키는 측면에서 제1간격(W1) 및 제2간격(W2)의 비율은 1:1로 적용되는 것이 더욱 바람직하다.

본 단계에서 분쇄가 완료된 난연제 입자는 평균 입경이 5∼15㎛의 미세한 입자로서, 수지 내에서 분산성이 개선된 효과를 얻을 수 있다. 또한, 질화붕소 입자는 드로우인롤러(110), 미들롤러(120) 및 스크래퍼롤러(130)에 의해 압착되면서 입자의 표면적이 증가하여 코팅용 기재에 부착되는 밀착력이 크게 개선될 수 있다.

본 단계가 종료된 제조물은 스크래퍼(140)를 통해 3롤밀(100) 장비 외부로 이송될 수 있다.

4. 기포 제거 단계<D단계, S104>

본 단계에서는 단계 S103B가 종료된 제조물에 포함된 기포를 제거하는 과정이 이루어진다. 일 실시예에서 본 단계는 추가 분산 단계 및 탈포 단계를 포함할 수 있다.

4-1. 추가 분산 단계<D-1단계, S104A>

본 단계에서는 시료를 담은 용기의 자전과 공전이 가능한 혼합탈포기(200)에 단계 S103B가 종료된 제조물을 투입하고, 제조물 내에 존재하는 난연제 입자들의 추가적인 분산을 유도할 수 있다.

일 실시예에서 사용되는 혼합탈포기(200)는 시료의 혼합과 동시에 탈포할 수 있고, 공전과 자전의 원리를 이용한 원심력과 구심력을 적용하여 구성된 장비이다. 혼합탈포기(200) 내에서 시료 용기(210)는 자전축(220)을 중심으로 회전하고, 공전축(230)을 중심으로 공전할 수 있다.

본 단계에서 고속공전을 통해 발생하는 원심력으로 인해 시료 용기(210)의 바닥에 밀착되어 바깥으로 밀려난 제조물은 시료 용기(210)의 자전에 의해 다시 안쪽으로 미끄러지게 되면서 서로 마찰과 교차를 반복하게 되고, 그 과정에서 난연제 입자들이 균일하게 분산될 수 있다.

일 실시예에서 공전축(230)에 의한 시료 용기(210)의 공전 속도를 600~800rpm, 자전축(220)에 의한 시료 용기(210)의 자전 속도를 500~700rpm으로 설정하고 2~5분간 1~2회 실시할 수 있다.

이때, 난연제 입자들의 분산 효과를 최대화하는 측면에서 공전 방향과 자전 방향은 서로 반대방향으로 회전하도록 설정하는 것이 바람직하다.

4-2. 탈포 단계<D-2단계, S104B>

본 단계에서는 단계 S104A가 종료된 분산물 내에 포함되어 있는 기포를 제거하는 과정이 이루어진다. 즉, 혼합탈포기(200) 내에서 시료 용기(210)의 공전 속도는 고속으로 설정하고, 자전 속도는 저속으로 설정함으로써 분산물 내에 존재하는 공기를 제거할 수 있다

구체적으로 본 단계에서는, 시료 용기(210)의 고속공전에 의해 발생되는 원심력에 의해 분산물이 시료 용기(210)의 바닥면으로 밀착하게 되고, 공전과 반대방향으로 회전하는 자전 운동은 저속으로 이루어짐에 따라, 분산물에 포함된 기포가 상대적으로 위쪽으로 상승되어 분산물의 표면에서 터지게 되면서 자연스럽게 탈포가 이루어질 수 있다.

예를 들어, 본 단계에서는 시료 용기(210)의 공전 속도를 600~700rpm, 자전 속도는 50~100rpm으로 설정하고 1~3분간 1회 실시할 수 있다.

이하에서는 난연성 도료 조성물의 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 보다 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하므로 본 발명의 권리범위가 이에 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

1. 실시예 및 비교예의 준비

<실시예1>

폴리이미드 고형분 16중량%와 유기용제(메틸피롤리디논) 84중량%로 구성된 액상의 폴리이미드 수지 90중량%와 난연제(질화붕소) 10중량%를 혼합하고, 혼합물을 분산용 임펠러에 투입하여 600rpm으로 60분간 교반하였다. 교반이 종료된 이후, 3롤밀의 제1간격을 10㎛, 제2간격을 5㎛로 설정하여 각 롤러에 교반물을 통과시켰다. 그 후, 3롤밀의 제1간격을 5㎛, 제2간격을 5㎛로 설정하여 다시 롤러에 통과시키고, 밀링이 종료된 제조물을 혼합탈포기의 시료 용기에 투입하고 난연제 입자들을 분산시키되 분산은 2회 실시하였다.(시료 용기의 공전 속도- 700rpm, 자전 속도- 600rpm, 분산시간- 1회당 2분) 분산이 완료된 이후, 동일한 혼합탈포기 내에서 탈포 공정을 1회 진행(시료 용기의 공전 속도- 700rpm, 자전 속도-100rpm, 탈포시간- 1분)하여 난연성 도료 조성물을 완성하였다.

<실시예2>

폴리이미드 고형분 16중량%와 유기용제(메틸피롤리디논) 84중량%로 구성된 액상의 폴리이미드 수지 55중량%와 난연제(질화붕소) 45중량%를 혼합한 것을 제외한 나머지 사항은 실시예1과 동일하게 제조하였다.

<실시예3>

폴리이미드 고형분 16중량%와 유기용제(메틸피롤리디논) 84중량%로 구성된 액상의 폴리이미드 수지 40중량%와 난연제(질화붕소) 60중량%를 혼합한 것을 제외한 나머지 사항은 실시예1과 동일하게 제조하였다.

<비교예1>

비교예1은 폴리이미드 고형분 16중량%와 유기용제(메틸피롤리디논) 84중량%로 구성된 액상의 폴리이미드 수지 100중량%로 난연성 도료 조성물을 완성하였다.

2. 난연성 도료 조성물의 난연성 평가

<실험예 1>

실시예 1에 따른 난연성 도료 조성물을 10x10cm의 크기인 종이에 10㎛ 두께로 딥 코팅(dip coating)한 후, 100℃에서 1시간 동안 오븐 건조하여 샘플을 완성하였다.

<실험예 2>

실시예 2에 따른 난연성 도료 조성물을 사용한 것을 제외한 나머지는 실험예 1과 동일하다.

<실험예 3>

실시예 3에 따른 난연성 도료 조성물을 사용한 것을 제외한 나머지는 실험예 1과 동일하다.

<비교실험예 1>

비교예 1에 따른 난연성 도료 조성물을 10x10cm의 크기인 종이에 10㎛ 두께로 딥 코팅한 후, 100℃에서 1시간 동안 오븐 건조하여 샘플을 완성하였다.

각 샘플로부터 30cm 이격된 거리에서 토치로 1분 동안 가열한 결과는 도4에 도시된 바와 같다. 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 도료 조성물 및 비교예 간의 난연성 실험을 촬영한 사진이다.

도4를 참조하면, 종이에 아무런 처리를 하지 않은 대조군은 완전히 불에 연소되었고, 비교실험예1도 대부분의 면적이 불에 탄 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 난연제가 난연성 수지와 함께 포함된 난연성 도료 조성물인 실험예 1 내지 3은 종이에 불이 붙지 않았으므로 난연성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

3. 난연성 도료 조성물의 화염 전파 범위 평가

<비교실험예 2>

일반 에폭시 도료(조광페인트社, 에피졸타일#H)를 30x30cm의 강판에 30㎛의 두께가 되도록 페인트 도장후 상온에서 건조하여 샘플을 제작하였다.

<비교실험예 3>

난연 에폭시 도료(조광페인트社, 난연푸로아#4800)를 30x30cm의 강판에 30㎛의 두께가 되도록 페인트 도장후 상온에서 건조하여 샘플을 제작하였다.

<실험예 4>

실시예 1의 난연성 도료 조성물을 30x30cm의 강판에 30㎛의 두께가 되도록 페인트 도장후 상온에서 건조하여 샘플을 제작하였다.

각 샘플로부터 30cm 이격된 거리에서 토치로 5분 동안 가열한 결과는 도5에 도시된 바와 같다. 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 도료 조성물 및 비교예 간의 화염 전파 범위 측정 실험을 촬영한 사진이다. 도5를 참조하면, 난연제를 포함하지 않은 일반 에폭시 도료를 적용한 샘플(비교실험예2)은 화염 전파 범위(원지름)가 55mm로 측정되었고, 기존의 난연성 에폭시 도료를 적용한 샘플(비교실험예3)은 화염 전파 범위가 40mm로 측정되었다. 그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 난연성 도료 조성물을 적용한 샘플(실험예4)은 화염 전파 범위가 30mm로 측정되었으므로 기존의 에폭시 도료나 난연 도료와 비교시 난연성이 우수함을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명은 난연성 수지가 폴리이미드 수지로 구성됨으로 인해 기존의 에폭시 수지로 구성된 기존의 난연제에 비해 내열성이 우수한 효과가 있다.

아울러, 난연제 성분을 질화붕소로 사용함으로써 화재시에도 높은 열 안정성을 가질 수 있다. 즉, 육방정계 질화붕소는 원자 번호가 낮은 질소와 붕소 간의 공유결합 물질로서 고온에서 높은 안정성을 가질 뿐만 아니라 매우 안정한 육각면의 결합을 가지므로 화학적인 안정성 또한 우수하다.

그러하므로 본 발명에 따른 난연제 성분은 화학적으로 불활성이고 무독성이기 때문에 유독가스를 생성하지 않으며, 인체에 무해하고 친환경적이다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.

100 : 3롤밀
110 : 드로우인롤러
120 : 미들롤러
130 : 스크래퍼롤러
140 : 스크래퍼
W1 : 제1간격
W2 : 제2간격
200 : 혼합탈포기
210 : 시료 용기
220 : 자전축
230 : 공전축

Claims

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난연성 수지와 난연제를 혼합하는 A단계;
상기 A단계에서 혼합된 혼합물을 교반하는 B단계;
상기 B단계에서 교반된 교반물에 포함된 난연제의 입경을 조절하는 C단계; 및
상기 C단계가 종료된 제조물에 포함된 기포를 제거하는 D단계;를 포함하고,
상기 A단계에서 상기 난연성 수지는 폴리이미드 수지이고, 상기 난연제는 질화붕소만으로 구성되고,
상기 C단계는
드로우인롤러, 미들롤러 및 스크래퍼롤러를 갖는 3롤밀(3 roll mill)에 상기 교반물을 통과시켜 상기 난연제의 입경을 1차적으로 조절하는 C-1 단계; 및
상기 3롤밀의 롤러 간격을 조정하고, 상기 C-1 단계가 종료된 밀링물을 상기 3롤밀에 통과시켜 입경을 2차적으로 조절하는 C-2 단계;를 포함하고,
상기 D단계는
시료 용기의 자전과 공전이 가능한 혼합탈포기에 상기 제조물을 투입하여 기포를 제거하는 탈포 단계;를 포함하고,
상기 탈포 단계에서는 상기 제조물에 포함된 기포가 위쪽으로 상승되어 상기 제조물의 표면에서 터지게 되면서 자연스럽게 탈포가 이루어지도록 상기 시료 용기의 공전 속도는 600~700rpm으로 설정하고, 상기 시료 용기의 자전 속도는 50~100rpm으로 설정하되, 상기 시료 용기의 자전 운동은 공전과 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는
난연성 도료 조성물 제조방법.
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제5항에 있어서,
상기 C-1단계에서 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격은 10~30㎛, 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격은 5~15㎛로 마련되고,
상기 C-1단계에서 미세화된 난연제 입자들의 뭉침 현상을 제어하고, 분산시키도록 상기 C-2단계에서는 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격과 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격을 상기 C-1단계에서의 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격과 동일하게 설정하는 것을 특징으로 하는
난연성 도료 조성물 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 C-1단계에서 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격과 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격의 비율은 2:1이고,
상기 C-2단계에서 상기 드로우인롤러 및 미들롤러 간의 간격과 상기 미들롤러 및 스크래퍼롤러 간의 간격의 비율은 1:1로 마련되는 것을
난연성 도료 조성물 제조방법.