KR102065857B1 - 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법 - Google Patents

난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 난연성 발포 스티렌계 수지 입자는, 중합 중 또는 중합 후 함침에 의해 첨가한 발포제를 포함하고, 중합 전의 스티렌계 모노머에 미리 첨가한 상기 모노머에 브롬 난연제를 포함하는 모노머 혼합물의 현탁 중합에 의해서 얻어진 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로서, 상기 브롬 난연제는, 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))로 구성되고, 0.1~10% 범위의 함량을 갖는 특징이 있다.
본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연제의 첨가량을 크게 저감해도 높은 난연성을 갖고, 스티렌계 모노머의 잔존량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법{FLAME-RETARDANT EXPANDABLE STYRENE RESIN PARTICLES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 발포성이 높고 난연성을 갖는 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
스티렌계 수지 입자에 발포제를 함유시킨 발포 스티렌계 수지 입자는, 금형 내에서 가열 발포시킴으로써 용이하게 성형하는 것이 가능하다. 이러한 발포 성형체는, 저밀도로 부피가 높고 경량인 것, 내열성 및 기계 강도가 우수한 것 및 우수한 단열성을 갖기 때문에, 가전제품 내부, 자동차용 부재, 건축재 용도 등 단열용도나 토목 용도에서의 성토(盛土) 공법 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다. 그러나, 이러한 발포 성형체는 매우 연소하기 쉬운 성질이므로, 충분한 난연성을 부여할 필요가 있어, 각각의 분야에서 난연 규격이 정해져 있다.
이러한 난연 규격으로서는, 가전제품의 내부 부품에서의 UL-94 규격, 자동차 내장재에서의 MVSS-302, 단열재에서의 JISA9511 및 발포 성형체의 보관에서의 산소 지수(LOI)가 적용되고 있다.
난연성을 갖는 발포 스티렌계 수지 입자의 제조방법은, 미리 제조한 스티렌계 수지 입자에 난연제를 함침시키는 방법과, 스티렌계 모노머와 난연제와의 혼합물을 현탁 중합(縣濁重合)하는 방법의 2종류가 있고, 스티렌계 모노머와 난연제와의 혼합물을 현탁 중합하는 방법은, 스티렌계 수지 입자의 제조와 난연제의 배합을 동시에 행할 수 있는 특징을 갖는다.
이러한 제조방법으로서는, 스티렌계 모노머에 난연제로서 디브로모에틸디브로모시클로헥산, 헥사브로모시클로도데칸(HBCD), 테트라브로모시클로옥탄(TBCO) 등의 브롬 화합물을 배합하고, 또한 필요에 의해 난연 조제 등의 첨가제를 용해 또는 현탁 시킨 상태로 중합 반응을 행하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 최근의 안전성 중시의 관점으로부터, 난연성을 더 향상시키는 것이 요구되고 있고, 난연제로서 디브로모에틸디브로모시클로헥산과 알릴 구조를 갖는 브롬 유기화합물을 병용하는 것이 제안되었다.
하지만, 이러한 난연제를 스티렌계 모노머와 난연제와의 혼합물을 현탁 중합하는 방법으로 전용(轉用)할 경우, 알릴 구조가 높은 연쇄 이동성을 갖고 있기 때문에 스티렌계 모노머의 중합을 저해하여, 분자량의 저하나 스티렌계 모노머의 잔존량의 증대를 초래한다는 문제가 발생한다.
본 발명은 난연제의 첨가량을 크게 저감해도 높은 난연성을 갖고, 스티렌계 모노머의 잔존량을 줄일 수 있는 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 난연성이 높고 가열 용적 축소 재생 처리(regenerate)에서 분자량 저하가 작은 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 스티렌 모노머(styrene monomer), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 에틸벤젠(ethyl benzene) 등의 유기 휘발성 성분의 발산량이 적은 스티렌(styrene)계 수지를 제조할 수 있는 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자는, 중합 중 또는 중합 후 함침에 의해 첨가한 발포제를 포함하고, 중합 전의 스티렌계 모노머에 미리 첨가한 상기 모노머에 브롬 난연제를 포함하는 모노머 혼합물의 현탁 중합에 의해서 얻어진 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로서, 상기 브롬 난연제는, 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))로 구성되고, 0.1~10% 범위의 함량을 갖는 특징이 있다.
여기서, 상기 발포제는 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 헥산, 석유에테르, 시클로펜탄 및 시클로헥산들 중 어느 하나를 포함하는 탄화수소화합물, 에테르 화합물, 염소 화합물 및 불소계 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 상기 난연성 발포 스티렌계 수지 입자는, 쿠멘퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,3-디메틸 2,3-디페닐부탄, 프탈로시아닌철로 대표되는 프탈로시아닌 금속 착체를 더 포함하며, 상기 난연성 발포 스티렌계 수지 입자는, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 또는 아크릴아미드로 구성된 수용성 고분자 분산제, 제3인산칼슘, 탈크, 카올린, 벤토나이트, 히드록시어퍼타이트 또는 피로인산마그네슘으로 구성된 난수용성 무기염을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 제조방법은, 스티렌계 모노머와 브롬 난연제를 포함하는 모노머 조성물을 현탁 중합하는 단계와, 중합 중 또는 중합 후 상기 모노머의 중합체 입자를 발포제로 함침하고, 상기 입자에 발포제를 포함시키는 단계를 포함하는 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 제조방법에 있어서, 상기 브롬 난연제는, 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))로 구성되고, 0.1~10% 범위의 함량을 갖는 특징이 있다.
여기서, 상기 발포제는 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 헥산, 석유에테르, 시클로펜탄 및 시클로헥산들 중 어느 하나를 포함하는 탄화수소화합물, 에테르 화합물, 염소 화합물 및 불소계 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 상기 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 제조방법은, 쿠멘퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,3-디메틸 2,3-디페닐부탄, 프탈로시아닌철로 대표되는 프탈로시아닌 금속 착체를 더 추가하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 제조방법은, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 또는 아크릴아미드로 구성된 수용성 고분자 분산제, 제3인산칼슘, 탈크, 카올린, 벤토나이트, 히드록시어퍼타이트 또는 피로인산마그네슘으로 구성된 난수용성 무기염을 더 추가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연제의 첨가량을 크게 저감해도 높은 난연성을 갖고, 스티렌계 모노머의 잔존량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연성이 높고 가열 용적 축소 재생 처리(regenerate)에서 분자량 저하가 작은 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 스티렌 모노머(styrene monomer), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 에틸벤젠(ethyl benzene) 등의 유기 휘발성 성분의 발산량이 적은 스티렌(styrene)계 수지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자에 포함되는 난연제의 구조를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로 제조된 난연성 판넬의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명에 있어서 난연성 발포 스티렌계 수지 입자의 제조방법은, 스티렌계 모노머, 난연제, 중합개시제, 및 필요에 따라서 각종 첨가제의 존재하에서 현탁 중합하여, 중합의 도중 혹은 중합 후에 발포제를 함침시키는 것에 의해 이미 공지의 방법으로 제조할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자에 포함되는 난연제의 구조를 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 발포 스티렌계 수지 입자에 포함되는 난연제의 구조를 도시한 것이다. 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자는 스티렌계 모노머와 브롬 난연제를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 스티렌계 모노머로서는, 방향족 비닐 모노머, 예를 들면, 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, 에틸스티렌, p-t-부틸스티렌, α-메틸스티렌, α-메틸-p-메틸스티렌, 1,1-디페닐에틸렌, p-(N,N-디에틸아미노에틸)스티렌, p-(N,N-디에틸아미노메틸)스티렌, 비닐피리딘, 비닐나프탈렌 등이 있어, 그 단독 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용된다.
나아가서는, 스티렌계 모노머와 공중합 가능한 비닐 모노머를 병용해도 좋다. 이러한 비닐 모노머의 예로서는, 알코올의 아크릴산에스테르나 메타크릴산에스테르, 혹은 아크릴로니트릴, 말레인산에스테르, 초산비닐, 올레핀 등을 들 수 있다. 또한, 가교 구조를 형성시키는 목적으로, 2관능형의 모노머를 병용하는 것도 가능하다. 그 예로서는, 디비닐벤젠, 알킬렌글리콜디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
스티렌계 모노머는, 스티렌 모노머를 50중량% 이상 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 브롬 난연제는, 도 1a에 도시된 바와 같이, (2,3- 디브로모-2- 알킬프로필) 구조를 포함하는 브롬 유기화합물일 수 있다. 또한, 알킬프로필은 예를 들면, 비스페놀-A-비스(2,3-디브로모-2-메틸프로필에테르), 비스페놀-S-비스(2,3-디브로모-2-메틸프로필에테르), 비스페놀-F-비스(2,3-디브로모-2-메틸프로필에테르) 등의 비스페놀 화합물의 2,3-디브로모-2-알킬프로필에테르, 폴리브로모비스페놀-A-비스(2,3-디브로모-2-메틸프로필에테르), 폴리브로모비스페놀-S-비스(2,3-디브로모-2-메틸프로필에테르), 폴리브로모비스페놀-F-비스(2,3-디브로모-2-메틸프로필에테르) 등의 폴리브로모비스페놀 화합물의 2,3-디브로모-2-알킬프로필에테르, 트리스(2,3-디브로모-2-메틸프로필)이소시아누레이트 등의 2,3-디브로모-2-알킬프로필기 함유 이소시아누레이트 및 트리스(2,3-디브로모-2-메틸프로필)시아누레이트 등의 2,3-디브로모-2-알킬프로필기 함유 시아누레이트를 들 수 있다.
본 발명에서는 (2,3- 디브로모-2-메틸프로필)를 포함하는 난연제를 중심으로 설명한다.
또한, 본 발명의 난연제에 포함되는 브롬 함유량은 50중량% 이상이며, 구체적으로 도 1b에 도시된 바와 같이, 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))의 조성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 브롬 난연제는 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판 또는 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판으로 명명될 수 있다.
하지만, 브롬계 난연제로서, 테트라브로모시클로옥탄, 헥사브로모시클로도데칸, 테트라브로모비스페놀-A-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브로모비스페놀-S-비스(2,3-디브로모프로필에테르), 테트라브로모비스페놀-F-비스(2,3-디브로모프로필에테르),테트라브로모비스페놀-A-비스(2-브로모에틸에테르), 트라브로모비스페놀-S-비스(2-브로모에틸에테르), 테트라브로모비스페놀-F-비스(2-브로모에틸에테르), 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아누레이트, 트리스(2,3-디브로모프로필)시아누레이트, 비스트리브로모네오펜틸말레이트, 비스트리브로모네오펜틸프말레이트, 비스트리브로모네오펜틸아디페이트, 비스트리브로모네오펜틸프탈레이트, 비스트리브로모네오펜틸테레프탈레이트, 트리스트리브로모네오펜틸피로메릴테이트, 비스-2,3-디브로모프로필프탈레이트, 비스-2,3-디브로모프로필테레프탈레이트, 트리스-2,3-디브로모프로필피로메릴테이트 등의 지방족 브롬 함유 화합물, 트리스(2,3-디브로모프로필)포스페이트, 트리스트리브로모네오펜틸포스페이트 등의 지방족 브롬 함유 인화합물, 헥사브로모벤젠, 펜타브로모톨루엔, 1,2-비스트리브로모페녹시에탄, 1,2-비스펜타브로모페녹시에탄, 테트라브로모비스페놀-A, 폴리브로모디페닐에테르, 폴리브로모디페닐에탄, 트리스폴리브로모페녹시트리아진, 폴리브로모페닐인단, 테트라브로모비스페놀-A-에폭시올리고머, 테트라브로모비스페놀-A-에폭시올리고머 말단트리브로모페놀 부가물, 테트라브로모비스페놀-A-카보네이트올리고머, 폴리브롬화-폴리스티렌, 폴리-폴리브로모스티렌, 폴리브롬화폴리페닐렌옥사이드, 폴리펜타브로모벤질아크릴레이트, 에틸렌비스테트라브로모프탈이미드 등의 지방족 브롬을 함유하지 않는 방향족 브롬 화합물일 수 있다.
본 발명의 제조방법에서는, 방향족 비닐 모노머(vinyl monomer) 100 중량부에 대해서 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))의 조성을 가지는 난연제가 0.1~10% 범위에서 현탁 중합(suspension polymerization)하여 스티렌계 수지 입자를 얻는다. 여기서, 난연제는 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판 또는 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판으로 명명될 수 있다.
특히, 스티렌(styrene)계 수지 입자의 현탁 중합(suspension polymerization) 공정은 중합 개시제가 8~12시간, 온도 60℃~ 90℃ 조건에서 이루어진다. 따라서, 브롬 유기 화합물로 구성된 난연제가 방향족 비닐 모노머(vinyl monomer)로부터 현탁 중합(suspension polymerization)에 따라 폴리스티렌(polystyrene)계 수지 입자를 얻을 때, 방향족 비닐 모노머(vinyl monomer)의 중합 반응을 저해하는 것에 의한 분자량 저하를 방지할 수 있따.
이와 같이, 스트렌계 모노머의 중합 중 또는 중합 후에 발포제를 함유시킴으로써 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자를 얻을 수 있다. 이 때 사용되는 발포제는 프로판, 부탄, 이소부탄, 펜탄, 헥산, 석유에테르, 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 비점이 100℃ 이하의 탄화수소화합물일 수 있다. 또한, 디메틸 에테르나 디에틸에테르 등의 에테르 화합물, 염화메틸 등의 염소 화합물 및 불소계 화합물일 수 있다.
하지만, 이것은 특별히 정해진 것이 아니기 때문에 발포제로 사용할 수 있는 물질이면 모두 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 브롬 난연제인 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))을 사용할 경우, 래디컬 발생제 또는 프탈로시아닌 착체를 추가하여 난연성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 난연성을 향상시키는 것으로서 쿠멘퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,3-디메틸 2,3-디페닐부탄, 프탈로시아닌철로 대표되는 프탈로시아닌 금속착체를 포함할 수 있다. 이것들은, 임의의 양을 배합할 수 있지만, 다량으로 배합하면 리사이클시의 열안정성을 악화시킬 우려가 있으므로 1% 이하의 첨가량이 바람직하다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자를 제조할 때, 분산제를 추가할 수 있다. 이러한 분산제로서는, 현탁 중합에 이용되는 공지의 화합물이 사용 가능하고, 예를 들면, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 아크릴아미드 등의 수용성 고분자 분산제나, 제3인산칼슘, 탈크, 카올린, 벤토나이트, 히드록시어퍼타이트, 피로인산마그네슘 등의 난수용성 무기염일 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 알킬벤젠술폰산나트륨, 분기알킬벤젠술폰산나트륨, α-올레핀술폰산나트륨, 라우릴황산나트륨 등의 음이온계 계면활성제를 병용할 수도 있다.
본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연제의 첨가량을 크게 저감해도 높은 난연성을 갖고, 스티렌계 모노머의 잔존량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연성이 높고 가열 용적 축소 재생 처리(regenerate)에서 분자량 저하가 작은 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 스티렌 모노머(styrene monomer), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 에틸벤젠(ethyl benzene) 등의 유기 휘발성 성분의 발산량이 적은 스티렌(styrene)계 수지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로 제조된 난연성 판넬의 구조를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로 EPS(Expanded Poly Styrene) 판넬의 단면을 도시한 것이고, 도 2b는 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로 XPS(Extruded Poly Styrene) 판넬의 단면을 도시한 것이다.
상기 EPS 판넬은 폴리스티렌 폴리머 입자로 구성된 비드(beads)를 포함하고, 발포(expanding) 구조의 닫힌 셀(closed cell) 구조를 갖는다. 상기 EPS 판넬은 비드 사이에 공극이 존재하는 특징이 있는데, 본 발명에서는 EPS 판넬을 구성하는 비드(beads)를 도 1a 및 도 1b에 설명한 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로 형성할 수 있다.
특히, EPS 판넬을 구성하는 비드에는 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))의 조성을 가지는 난연제가 0.1~10% 포함될 수 있다.
즉, 본 발명에서는 EPS 판넬을 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))으로 형성하거나 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))을 포함하여 형성할 수 있다.
또한, XPS 판넬은 폴리스티렌 폴리머 입자로 구성된 비드(beads)를 포함하고, 압출 공법(extrusion process)에 의해 제조될 수 있다. 특히, XPS 판넬은 EPS 판넬 보다 비드의 크기가 균일하고, 비드들 사이에 공극이 존재하지 않는 특징을 갖는다.
본 발명에서는 XPS 판넬에 대해서도 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필))의 조성을 가지는 난연제를 0.1~10% 범위로 사용하여 형성할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 벤젠, 1,1'-(1-메틸에틸리덴) 비스 (3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로필)), 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판 또는 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판으로 명명되는 브롬 난연제를 EPS, XPS 판넬 뿐 아니라, 가전제품, 자동차용 부재, 건축재, 토목에서 사용되는 단열재에 사용될 수 있다.
본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연제의 첨가량을 크게 저감해도 높은 난연성을 갖고, 스티렌계 모노머의 잔존량을 줄일 수 있어 난연 판넬의 난연성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 난연성이 높고 가열 용적 축소 재생 처리(regenerate)에서 분자량 저하가 작아, 양질의 난연 판넬을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 난연성 발포 스티렌계 수지 입자 및 그 제조방법은, 스티렌 모노머(styrene monomer), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 에틸벤젠(ethyl benzene) 등의 유기 휘발성 성분의 발산량이 적은 스티렌(styrene)계 수지를 제조할 수 있어, 난연 판넬의 난연성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (1)

  1. 중합 중 또는 중합 후 함침에 의해 첨가한 발포제를 포함하고, 중합 전의 스티렌계 모노머에 브롬 난연제를 포함시킨 모노머 혼합물의 현탁 중합에 의해서 얻어진 난연성 발포 스티렌계 수지 입자로서,
    상기 브롬 난연제는, 2,2-비스 [3,5-디브로모-4-(2,3-디브로모-2-메틸프로폭시)페닐] 프로판으로 0.1~10% 범위의 함량을 가지며,
    상기 브롬 난연제와 함께 쿠멘퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,3-디메틸 2,3-디페닐부탄, 프탈로시아닌철이 임의의 양으로 배합되어 1% 이하로 첨가되며,
    상기 브롬 난연제와 함께 래디컬 발생제가 추가로 첨가되며,
    상기 발포제는 비점이 100℃ 이하의 탄화수소화합물이며,
    분산제로 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 또는 아크릴아미드로 구성된 수용성 고분자 분산제, 제3인산칼륨, 탈크, 카올린, 벤토나이트, 히드록시어퍼타이트 또는 피로인산마그네슘으로 구성된 난수용성 무기염과,
    알킬벤젠술폰산나트륨, 분기알킬벤젠술폰산나트륨, α-올레핀술폰산나트륨, 라우릴황산나트륨을 포함한 음이온계 계면활성제가 병용되어 구성되고,
    상기 모노머 혼합물의 현탁 중합은 중합 개시제가 8~12시간, 온도 60~90℃의 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포 스티렌계 수지 입자.
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