KR102039639B1 - 내화 팽창 부재용 조성물 및 이를 이용한 내화성 부싱 시스템 - Google Patents

내화 팽창 부재용 조성물 및 이를 이용한 내화성 부싱 시스템 Download PDF

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배동식
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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대하여, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 100 내지 150중량부, 팽창흑연 30 내지 80중량부, 및 충전제 16 내지 24중량부를 포함하는 내화 팽창 부재용 조성물과 이를 포함하는 내화성 부싱 시스템에 관한 것으로, 건물이나 선박 등의 벽에서 개구를 통하여 케이블, 파이프, 도관 등의 씰링 통로를 위한 부싱 시스템에 적용시, 적정한 경도를 확보하여 찌그러짐을 방지할 수 있고, 신율이 향상되어 부싱 시스템으로 제작시 전선이나 케이블을 감싸기 용이하면서도 내화성능이 향상된 내화 팽창 부재용 조성물 및 내화성능이 향상된 내화 부싱 시스템, 특히 선박용 구조로서 요구되는 내화성능을 만족할 수 있는 부싱 시스템을 개시한다.

Description

내화 팽창 부재용 조성물 및 이를 이용한 내화성 부싱 시스템{COMPOSITION FOR FIRE-RESISTANT EXPANDABLE MEMBER AND FIRE-RESISTANT BUSHING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 내화 팽창 부재용 조성물 및 이를 이용한 내화 부싱시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벽에서 개구를 통하여 케이블, 파이프, 도관 등의 씰링(sealing) 통로를 위한 부싱(bushing) 시스템에 적용할 수 있는 내화 팽창 부재용조성물과 이를 이용한 내화성 부싱 시스템에 관한 것이다.
벽에서 개구를 통하여 케이블, 파이프, 도관 등의 씰링(sealing) 통로를 위한 부싱(bushing) 배열은 일반적으로 알려져 있다. 부싱 배열에서, 화재로 인한 고온에 노출되었을 때 팽창할 수 있는 팽창제를 포함하여, 벽을 통해 통과하는 케이블, 파이프, 도관 주변의 벽의 개구를 영구히 막아, 벽의 한쪽에서 다른 쪽으로 개구를 통해 화염 및 불꽃이 이동되지 않도록 하는 난연성 팽창 부재를 도입한, 난연성 부싱 시스템이 알려져 있다. 난연성 부싱 시스템은 고온에서 팽창하는 조성물로 형성되며, 화재 시에 팽창하여 개구를 밀폐함으로써 벽의 한 쪽에서 다른 쪽으로 개구를 통해 화염 및 불꽃 등이 이동하는 것을 방지한다.
종래에 여러 종류의 난연성 부싱 시스템이 알려진 바 있으며, 그 일예로 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0067196호에는 내화고무, 특히 EVA 고무를 주재료로 하는 내화고무로 만들어진 내화 슬리브 부재를 포함하는 부싱시스템이 기재되어 있다.
또 다른 일예로 대한민국 등록특허공보 10-0963144호에는 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM)와 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 비가교성 폴리머로서 사용하고, 무기계 난연제, 팽창제 및 윤활제를 첨가한 난연성 팽창 부재용 조성물 및 이를 이용한 난연성 부싱 시스템이 기재되어 있다.
한편, 여객선, 화물선 및 어선에 사용되는 구조(structure)는 주관청이 만족하는 방화성(fire insulation)을 가져야 하고 승인을 받아야 하는데, 이러한 구조성능을 확인하는 시험을 거쳐 일정 규격을 만족시켜야만 한다. 이러한 선박용 부재에 대한 내화시험은 선박을 이루는 방화문, 창을 비롯하여 댐퍼, 배관, 덕트, 전선운송부 등 전반 구조 모두를 포함하여 이루어지는바, 이러한 점에서 부싱 배열 또한 높은 내화성능을 요구하고 있다.
그러나, 기존의 난연성 팽창 부재를 포함하는 난연성 부싱 시스템은 충분한 내화성능을 만족시키기 어려운 문제가 있었다.
또한, 이러한 난연성 팽창 부재를 슬리브로 적용함에 있어서 내화고무를 이용하여 절개부를 갖는 형태로 제작하고, 이를 C자형으로 벌려 케이블을 그 내부에 삽입할 수 있는데, 이때 기존의 난연성 팽창 조성물로 된 슬리브의 경우는 유연성이 충분하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 내화성능이 향상된 내화 팽창 부재용 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 부싱 시스템의 슬리브 부재로 적용하는 경우 적정한 경도를 확보하여 찌그러짐을 방지할 수 있으면서도, 신율이 향상되어 부싱 시스템으로 제작시 전선이나 케이블을 감싸기 용이한 내화 팽창 부재용 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 내화성능이 향상된 내화 부싱 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는, 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대하여, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 100 내지 150중량부, 팽창흑연 30 내지 80중량부, 및 충전제 16 내지 24중량부를 포함하는 내화 팽창 부재용 조성물을 제공한다.
바람직한 일 구현예에 다른 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물은 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제가 0.8 ~ 1.8 : 1중량비로 혼합된 것일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서, 인-질소계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트 및 멜라민 폴리포스페이트 중에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서, 멜라민계 난연제는 멜라민 시아누레이트일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서, 팽창흑연은 평균입경이 60 내지 100 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220 ℃이며 팽창율이 270 내지 330 ml/g인 제1 팽창흑연과 평균입경이 180 내지 220 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220℃며 팽창율이 100 내지 150 ml/g인 제2 팽창흑연과의 혼합물일 수 있다.
보다 바람직한 일 구현예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서, 팽창흑연은 제1 팽창흑연과 제2 팽창흑연을 0.8 : 1 내지 1 : 0.8 중량비로 혼합한 것일 수 있다.
난연제와의 방염상승 작용을 고려하여 바람직한 일 구현예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서, 충전제는 펜타에리쓰리톨일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물은 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물을 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대해 120 내지 135중량부로 포함하고, 팽창흑연을 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대해 55 내지 65중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는, 벽의 개구를 지나는 케이블, 파이프, 도관 등의 주위에 배치되는 하나 이상의 슬리부 부재, 및 슬리부 부재의 양측에 배치되는 밀봉 부재를 포함하는 부싱(bushing) 시스템에 있어서, 상기 슬리브 부재는 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대하여, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 100 내지 150중량부, 팽창흑연 30 내지 80중량부, 및 충전제 16 내지 24중량부를 포함하는 조성물로부터 형성된 것인 내화성 부싱 시스템을 제공한다.
바람직한 일 구현예에 다른 내화성 부싱 시스템에 있어서, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물은 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제가 0.8 ~ 1.8 : 1중량비로 혼합된 것일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화성 부싱 시스템에 있어서, 인-질소계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트 및 멜라민 폴리포스페이트 중에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화성 부싱 시스템에 있어서, 멜라민계 난연제는 멜라민 시아누레이트일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화성 부싱 시스템에 있어서, 팽창흑연은 평균입경이 60 내지 100 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220 ℃이며 팽창율이 270 내지 330 ml/g인 제1 팽창흑연과 평균입경이 180 내지 220 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220℃며 팽창율이 100 내지 150 ml/g인 제2 팽창흑연과의 혼합물일 수 있고, 보다 바람직하게는 팽창흑연은 제1 팽창흑연과 제2 팽창흑연을 전체 팽창흑연 중량에 대하여 0.8 : 1 내지 1 : 0.8 중량비로 혼합한 것일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화성 부싱 시스템에 있어서, 충전제는 펜타에리쓰리톨일 수 있다.
바람직한 일 구현예에 따른 내화성 부싱 시스템에 있어서, 슬리부 부재는 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 120 내지 135중량부와 팽창흑연 55 내지 65중량부를 포함하는 조성물로부터 형성된 것일 수 있다.
본 발명은 건물이나 선박 등의 벽에서 개구를 통하여 케이블, 파이프, 도관 등의 씰링 통로를 위한 부싱 시스템에 적용시, 적정한 경도를 확보하여 찌그러짐을 방지할 수 있고, 신율이 향상되어 부싱 시스템으로 제작시 전선이나 케이블을 감싸기 용이하면서도 내화성능이 향상된 내화 팽창 부재용 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 내화성능이 향상된 내화 부싱 시스템, 특히 선박용 구조로서 요구되는 내화성능을 만족할 수 있는 부싱 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내화 팽창 부재용 조성물로부터 제조된 슬리브 부재를 포함하는 부싱 시스템 및 슬리브 부재의 사진이다.
도 2는 케이블을 본 발명의 일 실시예에 따른 슬리브 부재에 삽입하는 공정을 보여주는 모식도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 내화 팽창 부재용 조성물은 베이스 수지로서 올레핀계 수지를 포함한다. 이러한 올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지일 수 있고, 바람직하게는 폴리올레핀 엘라스토머(polyolefin elastomer; POE)일 수 있다.
폴리올레핀 엘라스토머는 내유성, 내화학성, 내한성, 절연성이 우수하며, 이러한 특성을 갖는 다른 엔지니어링 플라스틱 등에 비해 융점(Tm)이 낮기 때문에 절연 조성물의 가공 온도가 낮다. 또한, 유리전이온도에 있어서도 내한성, 기계적 강도를 만족할 수 있는 정도의 범위를 갖는다.
바람직하기로는, 내화 팽창 부재용 조성물로서의 기계적 특성, 그리고 슬리브 부재로 제작하여 케이블을 삽입하는 데 있어서 작업성 등을 확보하는 측면에서, 쇼어 A 경도가 58 내지 62 이고 신율이 적어도 1,000 %인 폴리올레핀 엘라스토머를 베이스 수지로 하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 내화 팽창 부재용 조성물은 팽창흑연(Expandable Graphite)을 포함하는데, 팽창 흑연은 화재 사고와 같이 고온에 열에 노출되는 상황이 되면 발포에 의해 탄화층이 생기고, 이와 같은 탄화층은 불연 재료인 다공성 흑연으로 이루어져 불이 붙지 않는 특성을 발현할 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서 팽창흑연은 천연 또는 합성 흑연의 산화를 통해 얻을 수 있으며, 흑연의 산화에 이용되는 산화제는 황산 또는 질산일 수 있으나 이에 제한이 있는 것은 아니다. 팽창흑연은 화재가 발생한 것과 같이 실온에서 약 800℃로 단기간에 가열할 경우, 팽창흑연의 비부피 변화(결정의 c축 방향 기준, 팽창율)가 100 ml/g 이상일 수 있다.
또한, 팽창흑연의 평균 입경(D50)은 수십 내지 수천 ㎛일 수 있다. 그런데 팽창흑연의 평균 입경이 너무 작으면 난연 효과가 현저히 감소하게 되고, 팽창 흑연의 평균 입경이 너무 큰 경우에는 제조된 내화 팽창 부재의 물성이 감소할 수 있다.
이와 같은 측면에서 본 발명에서 팽창흑연은 평균입경이 60 내지 100 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220 ℃이며 팽창율이 270 내지 330 ml/g인 제1 팽창흑연과 평균입경이 180 내지 220 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220℃며 팽창율이 100 내지 150 ml/g인 제2 팽창흑연을 혼용하는 것이 바람직할 수 있다.
제1 팽창흑연의 시판제품으로는 ADT series를 들 수 있으며, 구체적으로는 ADT-E1을 들 수 있고, 제2 팽창흑연의 시판 제품으로는 CX series를 들 수 있으며, 구체적으로는 CX 150Y로 시판되는 팽창흑연을 들 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니다.
내화 성능 향상 측면에서는 팽창율이 높은 제1 팽창흑연을 과량으로 사용하는 것이 유리할 수 있으나 실질적으로 팽창특성에 있어서 차이를 보이는 두 종류의 팽창흑연을 혼용하면 서로 다른 다공성 탄화코어(Char)를 형성하여 내화성능이 보다 향상된 결과를 얻을 수 있는 점에서 바람직할 수 있다.
내화성은 물론이고 난연성의 측면에서 좋기로는 팽창흑연은 제1 팽창흑연과 제2 팽창흑연을 전체 팽창흑연 중량에 대하여 0.8 : 1 내지 1 : 0.8 중량비로 혼합하는 것일 수 있다.
이러한 팽창흑연을 포함하는 내화성 팽창 부재용 조성물은 팽창흑연으로 인해 내화성 또는 난연성을 크게 향상시킬 수 있는바, 전체 내화성 팽창 부재용 조성물에 있어서 팽창흑연의 첨가량은 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대하여 30 내지 80중량부, 바람직하게는 55 내지 65중량부인 것이 바람직할 수 있다.
한편, 본 발명의 내화 팽창 부재용 조성물은 난연제로서 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제를 혼용한다.
부싱 시스템의 내화고무에 사용된 난연제의 일예로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 염기성 탄산마그네슘, 하이드로 탈사이트, 훈타이트 또는 하이드로마그네사이트 등과 같은 무기계 난연제 등을 들 수 있는데, 이러한 난연제로는 난연특성을 발현할 수는 있으나 본 발명에서 목적하는 정도의 난연 내화메커니즘을 구현할 수 없다.
본 발명의 내화 팽창 부재용 조성물에 있어서 특히 난연제로서 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제를 혼용하는 것이 가장 바람직한 내화성능 내지 난연성의 향상을 가져 왔는데, 특히 멜라민계 난연제의 혼용은 인-질소계 난연제를 단독으로 사용한 것과 대비할 때 현저한 내화성능 향상을 가져올 수 있다.
본 발명의 일 구현에에서 인-질소계 난연제는 그 한정이 있는 것은 아니나, 인과 질소의 함량을 고려하여 암모늄 폴리포스페이트(APP) 또는 멜라민 폴리포스페이트(MPP)인 것이 좋고, 더욱 좋기로는 암모늄 폴리포스페이트일 수 있다.
암모늄 폴리포스페이트(APP) 또는 멜라민 폴리포스페이트(MPP)는 앞서 팽창한 팽창흑연의 비산을 방지하는 작용을 할 수 있고, 팽창흑연이 한꺼번에 발포하지 않고 마치 시루떡처럼 층을 이루어 발포하여 견고한 차화 차열층을 형성하는 작용을 할 수 있다. 또한 열분해에 의해 인산, 메타인산, 폴리메타인산을 생성해 인산층에 의한 보호층의 형성과 폴리메타인산에 의한 탈수작용으로 생성된 탄화코어(char)에 의한 차단 효과를 발현할 수 있다.
한편, 멜라민계 난연제는 할로겐계 난연제에 비하여 독성이 적으며 취급이 용이한 특성이 있다. 이러한 멜라민계 난연제는 열이 가해지면 멜라민이 분해되면서 멜라민과 염이 각각 응축되며 흡열반응과정과 응축 상에서의 메커니즘에 기인한 방염 작용을 할 수 있다. 이러한 멜라민계 난연제로서 본 발명에서는 바람직하기로는 멜라민 시아누레이트(Melamine cyanurate)를 사용할 수 있다. 멜라민 시아누레이트는 비할로겐 난연제의 일종으로서 뛰어난 내열성과 내수성을 지니고 있어 각종 수지에 배합하여 사용하는데 있어서 거의 제한받지 않는 친환경 난연제로서, 상술한 인-질소계 난연제와 함께 사용되면 높은 난연상승 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 있어서 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물은 베이스 수지인 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대해 100 내지 150중량부, 바람직하기로는 120 내지 135중량부로 포함될 수 있다.
보다 바람직하기로 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제는 0.8 ~ 1.8 : 1중량비로 혼용하는 것이 가장 바람직한 난연성 내지 내화성능을 구현할 수 있는 측면에서 좋다.
한편, 본 발명의 내화 팽창 부재용 조성물은 상술한 난연제 및 팽창흑연 이외에 충전제를 포함한다.
본 발명에 있어서 충전제는 상술한 질소-인계 난연제와 함께 발포탄화물을 생성하는 효과를 발현할 수 있는 충전제일 수 있는데, 좋기로는 펜타에리쓰리톨일 수 있다.
펜타에리쓰리톨은 상기한 질소-인계 난연제와 병용하는 경우 발포 탄화코어(char) 생성과 단열, 산소차단 효과를 발현할 수 있는 점에서 충전제로서 유리할 수 있다.
이러한 충전제의 첨가량은 베이스 수지인 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대해 16 내지 24중량부인 것이 바람직할 수 있다.
그 외에도 본 발명의 내화 팽창 부재용 조성물은 윤활제, 안료 등을 비롯한 당업계에서 허용되는 범위의 다양한 첨가제를 포함할 수 있음은 물론이다.
상술한 내화 팽창 부재용 조성물은 일예로 내화성 부싱 시스템으로 적용될 수 있는데, 그 일예는 도 1로 도시한 것과 같은 부싱시스템일 수 있다.
도 1의 사진으로 도시한 부싱 시스템은 벽의 개구를 지나는 케이블, 파이프, 도관 등의 주위에 배치되는 하나 이상의 슬리부 부재, 및 슬리부 부재의 양측에 배치되는 밀봉 부재를 포함하는 부싱(bushing) 시스템의 일예로, 점선의 동그라미로 확대하여 우측에 도시한 것이 상술한 것과 같은 일 구현예들에 의한 내화 팽창 부재용 조성물로부터 제조된 슬리브 부재이다.
이러한 슬리부 부재는 부싱 시스템에 있어서 그 두께만큼 케이블, 파이프 또는 도관 간 일정 간격을 유지시키는 역할을 할 수 있으며, 가공성이 우수한 소재로 케이블, 파이프, 또는 도관의 크기에 상응하는 다양한 크기로 슬리브 부재를 공급하는 것이 용이할 수 있다.
한편, 이러한 슬리브 부재를 이용하여 케이블, 파이프, 도관 등을 삽입하는 데 있어서는 도 2로 도시한 것과 같이 C자형으로 슬리브 부재를 벌려 케이블을 관통부내로 삽입하게 되는데, 본 발명에 따른 슬리브 부재는 신율이 향상되어 삽입작업이 용이할 수 있다.
본 발명의 부싱시스템에 있어서 슬리브 부재의 규격, 즉 내경 및 외경의 크기, 그 두께, 길이 등은 케이블 관통부(cable transit)의 규격에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
본 발명의 내화성 부싱 시스템에 있어서, 밀봉 부재는 내화성 및 접착성이 양호한 물질로 형성된 것일 수 있으며, 일예로 경화성 실리콘 수지일 수 있으나 그 한정이 있는 것은 아니다.
이하에서는, 이와 같은 본 발명을 일 실시예를 들어 상세히 설명하는 바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3
다음 표 1로 나타낸 것과 같은 조성 성분으로 혼합하여 팽창 부재 조성물을 얻었다. 다음 표 1의 조성에 있어서 그 단위는 중량부이다.
비교예 1 비교예 2　 비교예 3　 실시예 1　 실시예 2　 실시예 3
Polymer EPDM 85 - - - - -
EVA 15 -　 -　 　- -　 -　
POE 　- 100 100 100 100 100
난연제 ATH 160 -　 　- -　 　- -　
MPP 　- 150 50 -　 -　 -　
APP -　 -　 50 50 80 80
MC -　 -　 -　 50 50 50
팽창흑연 ADT-E1 -　 25 20 30 40 30
CX-150Y 25 -　 10 -　 -　 30
Filler Penta -　 20 20 20 20 20
부재료 윤활제(기타) 5 5 5 5 5 5
합계 290.0 300.0 255.0 255.0 295.0 315.0
난연제 함량 160.0 150.0 100.0 100.0 130.0 130.0
팽창제 함량 25.0 25.0 30.0 30.0 40.0 60.0
㈜ EPDM - 에틸렌프로필렌디엔 모노머, DOW Chemical 제품
EVA- 에틸렌비닐아세테이트, LANXESS 제품
POE - 쇼어 A경도가 60 이고 신율이 1,000%인 폴리올레핀 엘라스토머, SK케미칼사 제품
ATH - 알루미늄 트리하이드록사이드(KC 주식회사)
MPP - 멜라민 폴리포스페이트(케이안(K-AN) 사 제품)
APP - 암모늄 폴리포스페이트(케이안(K-AN)사 제품)
MC - 멜라민 시아누레이트, 케이안(K-AN)사 제품
ADT-E1: 평균입경 80 메쉬이고, 발포개시온도가 약 200℃이며, 팽창율이 270 내지 330 ml/g인 팽창흑연, 케이안(K-AN) 사 제품
CX-150Y: 평균입경 200 메쉬이고, 발포개시온도가 약200 ℃이며, 팽창율이 100 내지 150 ml/g인 팽창흑연, 케이안(K-AN) 사 제품
Penta - 펜타에리쓰리톨, 삼양화학사 제품
윤활제 - 신한유화사 제품
상기 조성물들을 이용하여 도 1의 사진과 같은 슬리브 형태로 부재를 제조하였으며, 이에 대해 내화성 평가, 난연성 평가, 비중, 경도, 신율 등 물성 평가를 수행하고, 또한 컴파운드 작업성, 슬리브 작업성, 슬리브 외관, 슬리브 유연성 등 작업 공정성을 평가하였다.
구체적인 평가방법은 다음과 같다.
(1) 내화 평가: FTP Code(IMO RES. MSC. 307(88)) 시험 규격에 따라 시험체를 도 3으로 도시한 것과 같이 제작하고, 그 내화성을 다음 표 2로 나타낸 시험항목에 따라 평가하였다.
Figure 112019044524980-pat00001
시험항목에 따른 성능평가 기준은 다음 표 3과 같다.
Figure 112019044524980-pat00002
(2) 난연성 평가, 산소지수(Oxygen Index, OI)
불이 지속적으로 타기 위해서는 발화물질, 열량, 산소 3가지 성분이 기본적으로 필요하기 때문에 연소시 필요한 산소량을 측정하면 플라스틱의 난연특성을 예상할 수 있다. 플라스틱의 산소지수는 연소 특성을 나타내는 중요 지표로서, 산소지수가 클수록 난연성이 우수함을 의미한다. 산소지수란 산소와 질소 혼합기체를 사용하여 플라스틱이 연소되기 위해 필요한 산소의 농도를 의미한다. 공기 중에 존재하는 산소의 농도가 약 20% 정도임을 고려하면 산소지수가 20 이상인 재료들은 일반 대기 하에서 연소되기 어려움을 반증한다.
본 발명의 난연성 평가방법은 산소지수 측정법에 의한 것으로, 구체적으로는 ASTM D 2863에 의거 측정하였다.
(3) 비중
ASTM D 297에 의거 측정함
(4) 경도
ASTM D 2240(JIS 정압 경도계, Shore A 경도계)
(5) 신율(Elongation, %)
ASTM D638 방법으로 측정하였다.
(6) 컴파운드 작업성, 슬리브 작업성, 슬리브 외관, 슬리브 유연성
가온전선 주식회사의 배합기, 압출기 계기판에 표시되는 온도, 압력, 에너지 그래프 자료를 기초로 한 방법으로 평가하였다.
상기와 같은 방법에 따른 물성평가결과 및 작업공정성 평가 결과는 다음 표 4와 같다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2 실시예 3
물성
평가
결과		 내화 평가 30분 30분 35분 50분 50분 60분 이상
산소지수 37 35 34 34 40이상 40이상
비중 1.43 1.25 1.24 1.31 1.3 1.27
경도 75 78 65 65 70 73
Elongation
(%)		 250 350 450 400 400 380
작업
공정성		 컴파운드
작업성		 양호 양호 우수 우수 우수 우수
슬리브
작업성		 양호 양호 양호 양호 양호 양호
슬리브
외관		 양호 양호 양호 양호 양호 양호
슬리브
유연성		 우수 우수 우수 우수 우수 우수
상기 표 4의 결과로부터, 베이스 수지로 폴리올레핀 엘라스토머를 사용하고 여기에 난연제로서 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제를 혼용하고, 팽창흑연을 포함하는 경우 내화 평가에 있어서 50분 이상의 가열시험 시간에서 우수한 차열성을 발현하였다.
특히 난연제로서 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제를 혼용하고 팽창흑연으로 팽창특성이 다른 2종의 팽창흑연을 병용한 경우(실시예 3) 60분 이상의 가열시험 시간에서 우수한 차열성을 발현함을 확인할 수 있다.
상술한 것과 같이 본 발명의 특정한 실시예들이 설명하였으나, 본 발명이 개시된 실시예들로 제한되지 않고, 청구항들의 범위 내에 포함된 다양한 수정 및 동등한 배열들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해된다.
본 발명의 특정한 실시예들의 특허 가능한 범위는 청구항들에 규정되어 있고, 기술 분야의 숙련자에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 청구항들의 일반적인 언어와 다르지 않은 구조 요소들을 갖거나 또는 청구항의 일반적인 언어와 큰 차이가 없는 동등한 구조 요소들을 포함한다면, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대하여,
    인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 100 내지 150중량부,
    팽창흑연 30 내지 80중량부, 및
    충전제 16 내지 24중량부를 포함하며,
    팽창흑연은 평균입경이 60 내지 100 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220 ℃이며 팽창율이 270 내지 330 ml/g인 제1 팽창흑연과 평균입경이 180 내지 220 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220℃며 팽창율이 100 내지 150 ml/g인 제2 팽창흑연과의 혼합물인,
    내화 팽창 부재용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물은 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제가 0.8 내지 1.8 : 1중량비로 혼합된 것임을 특징으로 하는, 내화 팽창 부재용 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인-질소계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트 및 멜라민 폴리포스페이트 중에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것임을 특징으로 하는, 내화 팽창 부재용 조성물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 멜라민계 난연제는 멜라민 시아누레이트인 것임을 특징으로 하는, 내화 팽창 부재용 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 팽창흑연은 제1 팽창흑연과 제2 팽창흑연을 전체 팽창흑연 중량에 대하여 0.8 : 1 내지 1 : 0.8 중량비로 혼합한 것임을 특징으로 하는, 내화 팽창 부재용 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 충전제는 펜타에리쓰리톨인 것임을 특징으로 하는, 내화 팽창 부재용 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 120 내지 135중량부와 팽창흑연 55 내지 65중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화 팽창 부재용 조성물.
  9. 벽의 개구를 지나는 케이블, 파이프, 도관 등의 주위에 배치되는 하나 이상의 슬리부 부재, 및 슬리부 부재의 양측에 배치되는 밀봉 부재를 포함하는 부싱(bushing) 시스템에 있어서,
    상기 슬리부 부재는 폴리올레핀 엘라스토머 100중량부에 대하여, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 100 내지 150중량부, 팽창흑연 30 내지 80중량부, 및 충전제 16 내지 24중량부를 포함하며, 팽창흑연은 평균입경이 60 내지 100 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220 ℃이며 팽창율이 270 내지 330 ml/g인 제1 팽창흑연과 평균입경이 180 내지 220 메쉬이고 발포개시온도가 180 내지 220℃며 팽창율이 100 내지 150 ml/g인 제2 팽창흑연과의 혼합물인 조성물로부터 형성된 것인 내화성 부싱 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물은 인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제가 0.8 내지 1.8 : 1중량비로 혼합된 것임을 특징으로 하는, 내화성 부싱 시스템.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 인-질소계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트 및 멜라민 폴리포스페이트 중에서 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것임을 특징으로 하는, 내화성 부싱 시스템.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 멜라민계 난연제는 멜라민 시아누레이트인 것임을 특징으로 하는, 내화성 부싱 시스템.
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 있어서, 팽창흑연은 제1 팽창흑연과 제2 팽창흑연을 전체 팽창흑연 중량에 대하여 0.8 : 1 내지 1 : 0.8 중량비로 혼합한 것임을 특징으로, 내화성 부싱 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서, 충전제는 펜타에리쓰리톨인 것임을 특징으로 하는, 내화성 부싱 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    인-질소계 난연제와 멜라민계 난연제의 혼합물 120 내지 135중량부와 팽창흑연 55 내지 65중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화성 부싱 시스템.
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