KR102189631B1 - 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지 및 그 제조방법 - Google Patents

소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 소화용 벽지는 벽지 원지에 필름층 또는 점착층을 적층하고, 필요에 따라 이형층, 절연층, 단열층을 더 적층할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 필름층 또는 점착층에는 코어-쉘 구조의 캡슐 및 광경화성 수지를 포함하며, 상기 코어는 소화 약제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따른 소화용 벽지는 건물에 화재 발생 시 소화용 마이크로 캡슐의 탈캡슐화에 의해 화재를 신속하게 진압시켜 화재를 예방하거나 진압할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지 및 그 제조방법 {Wallpaper for fire extinguishing including microcapsules for fire extinguishing, and preparation method thereof}
본 발명은 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 소화용 벽지는 벽지 원지에 필름층 또는 점착층을 적층하고, 필요에 따라 이형층, 절연층, 단열층을 더 적층할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 필름층 또는 점착층에는 코어-쉘 구조의 캡슐 및 광경화성 수지를 포함하며, 상기 코어는 소화 약제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따른 소화용 벽지는 건물에 화재 발생 시 소화용 마이크로 캡슐의 탈캡슐화에 의해 화재를 신속하게 진압시켜 화재를 예방하거나 진압할 수 있는 효과를 제공한다.
일반적으로 사용되는 벽지(wall papper)는 건축물의 내부 벽면을 장식 및 보호하고 결로 현상 등을 방지하기 위해 바르는 것이다. 최근에는 건물의 초고층화 경향에 따라 화재가 발생하면, 대형사고로 이어져 인명 피해는 물론 화재로 인한 경제적 손실도 매우 크다. 따라서, 건축물의 화재 안전 기준이 점차 강화되고 있고, 이에 건축물에도 화재 안전성을 갖춘 소재가 요구된다.
예를 들어, 벽지의 경우, 내부 벽면의 장식 및 보호라는 일반적인 기능에서 나아가 화재 시 등에 유독가스의 발생을 방지하고 화염 및 불길이 확산되는 것을 차단하는 난연, 내열, 소화(fire extinguishing) 등의 기능이 요구되며, 이에 부합하기 위해 여러가지 기능성 벽지가 개발되고 있다.
한편, 캡슐화(encapsulation)는 액체, 고체 또는 가스를 코어(core)로 하고, 코어의 외부를 감싸는 쉘(shell)을 형성하는 물리-화학적 과정이며, 코어-쉘 구조에서 쉘은 캡슐화된 코어가 외부 환경과 상호 작용하는 것을 방지한다. 이러한 캡슐화를 시키는 주요 목적은 캡슐화된 코어의 제어된 외부 방출에 있으며, 이 경우, 일반적으로 저장 및 가공 단계에서 캡슐화된 코어는 외부와의 완벽한 분리를 필요로 한다.
또한, 캡슐화에 따른 코어의 외부 방출은 사용 용도에 따라 다를 수 있다. 예를 들어서, 쉘에서 방출되는 코어의 제어된 외부 방출을 이용하기 위해, 약물, 살충제, 향료 및 미네랄 비료 등에 코어를 캡슐화하여 사용할 수 있다. 이러한 캡슐화의 다양한 용도 가운데 특히 코어를 소화(消火) 약제로 포함하여 화재 시 쉘이 파괴됨으로써 소화 약제가 외부로 방출되어 화재를 진압하는 기술은 현대사회에서 다양하고 절실하게 요구됨에 따라 이와 관련된 기술이 개발되고 있다.
예를 들어서, 소화용 마이크로 캡슐은 소화 약제를 코어로 하고, 쉘 내부로 캡슐화한 것으로 화재가 발생하면 좁은 온도 범위에서 짧은 시간 내에 소화 약제가 쉘을 이탈하는 탈캡슐화(캡슐화 해제, Decapsulation)가 이루어져 화재 진압을 신속히 시킬 수 있으며, 화재 진압의 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이러한 소화용 마이크로 캡슐은 외부 환경에 영향을 많이 받으며, 외력 또는 환경에 의해 쉘이 파괴되어 코어인 소화 약제가 외부로 방출되면 화재 시 소화가 필요한 순간에 소화 약제의 양이 적어 소화에 필요한 소화 약제의 농도를 충족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 충분한 소화 약제 양을 확보하여 우수한 소화 효과를 제공하면서, 다양하게 소화용 마이크로 캡슐을 적용시켜 신속하게 화제를 진압하기 위한 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에, 본 발명은 이러한 소화용 마이크로 캡슐을 벽지에 적용시켜, 화재에 대한 안정성을 갖춘 기능성 벽지를 제공하고자 완성하였다.
한국등록특허공보 제10-1068303호 (2010.04.30) 한국공개특허공보 제10-2002-0003476호 (2002.01.12)
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 벽지에 소화용 마이크로 캡슐을 포함하여, 건물에 화재 발생 시 짧은 시간에 효과적으로 화재를 진압하는 것에 있다. 이에, 화재로부터 인명 및 경제적 손실을 방지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 목적은 우수한 연성과 방열 효과도 제공하여, 화재를 예방하는데 도움을 주는 것에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 벽지 원지; 및 상기 벽지 원지의 적어도 어느 일면에 적층되는 필름층 또는 점착층;을 포함하며, 상기 필름층 또는 점착층은 소화용 마이크로 캡슐 및 광경화성 수지를 포함하고, 상기 소화용 마이크로 캡슐은 코어-쉘 구조로, 상기 코어에는 소화 약제가 80 내지 97 중량%로 함유되고, 상기 쉘은 코어를 둘러싸며, 비다공성 고분자 중합체로 침전제 또는 응고제를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 광경화수지에 소화용 마이크로 캡슐을 투입하여, 광경화수지 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 벽지 원지에 상기 광경화수지혼합물을 도포하여, 광경화하는 단계;를 포함하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화벽지의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지는 건물에 화재 발생 시 짧은 시간에 효과적으로 화재를 진압할 수 있다.
즉, 화재 발생 시 마이크로 캡슐을 짧은 시간 안에 동시에 파열하여, 신속하고 효율적으로 화재 진압할 수 있고, 2차 화재를 방지할 수 있다.
이에, 화재로부터 인명 및 경제적 손실을 방지할 수 있다.
또한, 우수한 연성 및 방열성을 제공하여, 화재를 예방하는데 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 소화용 마이크로 캡슐을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 벽지 원지/필름층 또는 점착층이 적층된 소화용 벽지의 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 벽지 원지/필름층 또는 점착층/이형층이 적층된 소화용 벽지의 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따라 벽지 원지/필름층 또는 점착층/절연층 또는 단열층이 적층된 소화용 벽지의 구조를 나타낸 것이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 벽지 원지(100) 및 상기 벽지 원지(100)의 적어도 어느 일면에 적층되는 필름층(200) 또는 점착층(200)을 포함하며, 필름층(200) 또는 점착층(200)은 소화용 마이크로 캡슐(10) 및 광경화성 수지를 포함하며, 상기 소화용 마이크로 캡슐(10)은 코어(11)-쉘(12) 구조로, 상기 코어(11)에는 소화 약제가 80 내지 97 중량%로 함유되고, 상기 쉘(12)은 코어(11)를 둘러싸며, 비다공성 고분자 중합체로 침전제 또는 응고제를 포함하는 소화용 마이크로 캡슐(10)을 포함하는 소화용 벽지가 제공된다.
도 1을 참고하면, 소화용 마이크로 캡슐(10)은 내부의 코어(11)를 외부의 쉘(12)이 감싸고 있는 형태인 코어(11)-쉘(12) 형태로 형성되어 있다.
소화용 마이크로 캡슐(10)의 크기는 1 내지 1,000㎛가 바람직하며, 화재 시 특정 온도에서 기화되며, 소화 약제의 기화 에너지에 의해 쉘이 파열되듯이 찢어져 반응할 수 있다. 소화용 마이크로 캡슐(10) 하나의 크기에는 매우 미량의 소화 약제가 분출되지만 다수의 소화용 마이크로 캡슐(10)이 폭발적, 동시다발적으로 반응하여 충분한 양의 기체화된 소화 약제를 분출하면 화재를 진압할 수 있다. 또한, 화재 발생 시 소화 약제는 열에 의해 기화되어 팽창될 수 있으나, 상기 비다공성 고분자 중합체로 형성된 쉘(12)의 내구성 및 기밀성에 의해 반응(파열, 누출)하지 않고 있다가, 그보다 높은 특정 온도, 특히 화재 시 반응함에 기화된 소화 약제가 화재 발화점에 직접 작용하여, 연소의 4조건인 연료(가연물), 산소(공기), 열(발화원), 연쇄반응 중, 열(발화원)과 연쇄반응을 끊어주어 화재를 진압할 수 있다.
이 경우, 상기 코어(11)는 소화 약제를 포함할 수 있고, 소화 약제는 소화용 마이크로 캡슐(10)의 80 내지 97 중량%가 되도록 형성되며, 상기 범위로 포함되는 경우, 가장 우수한 소화 효과를 제공할 수 있다.
또한, 상기 소화 약제는 몬트리올 의정서에 의해 생산 및 사용의 제한을 받지 않는 소화 약제를 주성분으로 하는 소화 성능이 뛰어난 물질로 사용될 수 있다. 예를 들어서, fluorine carbon, fluorine chlorine carbon, fluorine bromine carbon계열의 할로켄카본, fluorine iodine carbon계열의 할로겐카본, 2-요오드-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane(HFC-227ea) 및 Iodofluorocarbon(FIC-217I1 또는 FIC-13I1), 1,1,1,2,2-Pentafluoroethane (CF3CF2H, HFC-125), 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane(CF3CHFCF3), Chlorotetrafluoroethane(CHClFCF3), 불소화합물계 케톤 화합물, dodecafluoro-2-methylpentan-3-one(FK-5-1-12, CF3CF2C(O)CF(CF3)2)), 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane(C2HClF4), 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane(CHClFCF3, HCFC-124), 데카플루오로시클로헥사논(퍼플루오로 시클로헥사논), CF3CF2C(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-트리플루오로메틸-부탄-3온), (CF3)2CFC(O)CF(CF3)2(-1,1,1,2,4,5,5,5,6,6,6,-옥타플루오로-2,4,-비스(트리플루오로메틸)펜탄-3-온), CF3CF2C(O)CF2CF2CF3, CF3C(O)CF(CF3)2, 1,1,1,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8,-헥사도데카플루오로옥탄-2-온(CF3CF2CF2CF2CF2CF2C(O)CF3), 1,1,1,3,4,4,4,-헵타플루오로-3-트리플루오로메틸부탄-2-온(CF3C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,-옥타플루오로-2-트리플루오로메틸펜탄-3-온(HCF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,6,-운데카플루오로-2-트리플루오로메틸헥산-3-온(CF3CF2CF2C(O)CF(CF3)2), 1-클로로-,1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-트리플루오로메틸-부탄-2-온((CF3)2CFC(O)CF2CL), 1,1,1,2,2,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로헥산-3-온(CF3CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,5,5,5,-헥사플루오로펜탄-2-4-디온(CF3C(O)CH2C(O)CF3), 1,1,1,2,5,6,6,6-옥타플루오로-2,5-비스(트리플루오로메틸)헥산-3,4-디온((CF3)2CFC(O)C(O)C(O)CF(CF3)2), 1,1,1,2,2,3,3,5,5,6,6,7,7,7,-테트라데카플루오로헵탄-4-온(CF3CF2CF2C(O)CF2CF2CF3), 1,1,1,3,3,4,4,4-옥타플루오로부탈-2-온(CF3C(O)CF2CF3), 1,1,2,2,4,5,5,5-옥타플루오로-1-트리플루오로메톡시-4-트리플루오로메틸펜탄-3-온(CF3OCF2CF2C(O)CF(CF3)2) 및 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7,-트리데카플루오로-2-트리플루오로메틸헵탄-3-온(CF3CF2CF2CF2C(O)CF(CF3)2)에서 선택된 하나 이상이 제공될 수 있다.
또한, 소화 약제로 화학식 CxHyOzHalk (여기서, x, y, z, k는 자연수이고, Hal은 Br, I, F 임)인 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어서, 3M사의 노벡 1230(Novec 1230)을 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
더불어, 상기 소화약제는 상온에서 액상으로 존재하되, 30℃ 내지 100℃의 온도에서 기상으로 상변화하는 것이 제공한다. 바람직하게는 30℃ 내지 60℃에서 기상변화를 하여, 화재 발생 시, 벽지 내의 캡슐이 파열하면서 화재를 진압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 쉘(12)은 비다공성 고분자 중합체로 침전제 또는 응고제를 포함할 수 있다. 비다공성 고분자 중합체 100 중량부에 대하여, 침전제 1 내지 10 중량부 또는 응고제 1 내지 10 중량부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 쉘(12)은 코어(11)인 소화 약제의 외부를 감싸 소화 약제를 함유하는 역할을 하며, 평상시 또는 특정 온도까지 외부 환경에 의해 소화 약제가 대기중으로 누출되는 것을 보호하도록 내후성과 기밀성이 유지되어야 한다. 다만, 30℃ 내지 100℃에서는 소화 약제의 액상에서 기상으로의 상변화 및 쉘의 고온에서의 연화로 인해 쉘이 파열될 수 있다. 이 경우, 쉘(12) 두께는 50 내지 2000nm로 제공될 수 있다.
또한, 온도 반응에 의한 역할을 수행하기 위하여 쉘(12)은 비다공성 고분자 중합체로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어서, 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 아미노알데히드 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴레이트 공중 합체 수지, 스티렌-메타크릴레이트 공중합체 수지, 젤라틴 또는 그 유도체, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지 및 레소시놀 포름알데히드 수지에서 선택된 하나 이상을 포함하여 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 비다공성 고분자 중합체에 포함되는 침전제는 아세트산 칼륨, 시트르산 나트륨, 염화나트륨, 염화 암모늄, 요오드화 나트륨, 요오드화 칼륨, 황산구리 및 티오시 안산 나트륨에서 선택된 하나 이상이 제공될 수 있고, 응고제는 황산 알루미늄, 수산화 아연, 수산화철 및 염화철에서 선택된 하나 이상이 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 소화용 벽지의 일 구조를 나타낸 것이다. 벽지 원지(100)에 필름층(200)이 적층된 구조일 수 있고, 벽지원지(100)에 점착층(200)이 적층된 구조일 수 있다. 상기 필름층(200) 또는 점착층(200)은 소화용 마이크로 캡슐(10)과 광경화성 수지를 포함하며, 광경화수지는 올리고머, 모노머, 광개시제 및 첨가제를 포함하여 제공된다. 광경화 수지는 광 조건(UV, 가시광선, 전자빔(EB), LED 등)에서 경화되어 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층(200) 또는 점착층(200)의 소화용 마이크로 캡슐(10) 및 광경화성 수지는 1: 0.5 내지 2 중량 비율로 포함하여 제공될 수 있다. 바람직하게는 소화용 마이크로 캡슐(10) 및 광경화성 수지는 1: 1 중량 비율로 포함하여 제공된다. 상기 범위로 제공되는 경우, 최종적으로 형성되는 필름층(200) 또는 점착층(200)의 물성을 저해하지 않는 범위에서 우수한 소화 효과를 제공할 수 있다.
또한, 필름층(200) 또는 점착층(200)에서 소화용 마이크로 캡슐(10)은 30 내지 80 중량%가 함유될 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 소화용 벽지는 소화용 마이크로 캡슐(10)을 온전히 보호하면서도 화재 발생 시 소화용 마이크로 캡슐(10)을 짧은 시간 안에 일제히 터트릴 수 있어, 효율적인 화재 진압이 가능하며, 2차 화재를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 수지는 올리고머 100 중량부에 대하여, 모노머 60 내지 100 중량부, 광개시제 1 내지 30 중량부 및 첨가제 1 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에, 광경화성 수지는 광 조건, 예를 들어서, UV, 가시광선, 전자빔(EB), LED 등에서 경화가 진행된다. 바람직하게는 자외선(UV)이 제공될 수 있고, 이 경우, 용제를 사용하지 않아 non-VOCs(Volatile Organic Compounds)로 친환경적이다. 또한, 광경화수지는 중량평균분자량은 100 내지 1,000,000으로 제공될 수 있다.
올리고머는 경화된 수지의 물성을 결정하는 성분으로 필름층(200) 또는 점착층(200)의 경우, 폴리아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 실리콘 수지에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 폴리아크릴 수지를 사용할 수 있으며, 보다 자세하게는 폴리아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트 등을 포함하여 사용할 수 있다. 이에, 수지의 열 또는 기계적 충격 흡수 효과를 제공할 수 있으며, 수지의 탄성을 조절할 수 있고, 우수한 점도 및 흐름성을 제공할 수 있다.
모노머는 희석제로 사용되며, 가교제 역할도 제공할 수 있다. 상기 모노머는 폴리아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 및 실리콘계에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어서, 상기 폴리아크릴계의 경우, 폴리아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트 등을 포함할 수 있고, 예를 들어서, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 사이클로헥실아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소노닐아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 사이클릭트리메틸올포멀아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에폭시에틸아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 및 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트 등이 제공될 수 있다.
에폭시계는 선형 중합체 에폭사이드로 예를 들어 폴리옥시알킬렌 글리콜의 다이글리시딜 에테르가 제공될 수 있고, 골격 에폭시기를 갖는 중합체 에폭사이드로 예를 들어 폴리부타디엔 폴리에폭시 및 펜던트 에폭시기를 갖는 중합체 에폭사이드로 예를 들어, 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 또는 공중합체 등이 제공될 수 있다.
우레탄계는 주로 디올(diol)성분과 디이소시아네이트(Diisocyanate) 성분을 포함하여 얻어지는 것으로 필요에 따라 아크릴레이트를 더 포함하여 UV 경화형 우레탄계가 제공될 수 있다. 상기 디올은 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜-프로필렌글리콜와 같은 알킬렌 옥사이드계 폴리올 또는 실리콘계 폴리올을 포함할 수 있다. 디이소시아네이트의 경우, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 1,6-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 파라톨루엔설폰일 이소시아네이트, 디사이클로메탄 4,4-디이소시아네이트, 디페닐메탄 4,4-디이소시아네이트, 2,4-디이소시아네이트, 2,2-디이소시아네이트, 도데칸 1,12-디이소시아네이트, 2-에틸테트라메틸렌 1,4-디이소시아네이트 및 2-메틸펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트에서 선택된 어느 하나 이상이 제공될 수 있다.
실리콘계는 폴리유기실록산을 포함하여 제공되며, 예를 들어서, 폴리디메틸 실록산 수지 및 하이드로젠 실란을 단독 또는 혼합하여 제공될 수 있다.
광개시제는 UV 또는 LED UV 램프를 이용하여 경화가 가능한 개시제가 적합하며, 예를 들어서, 아실포스핀옥사이드계 화합물인 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드(Diphenyl(2,4,6-Trimethylbenzonyl)phosphine oxide)가 제공될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 첨가제는 구체적으로 소포제 및 난연제에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 제공될 수 있다. 소포제는 공기와 액체 외의 제3물질 등에 의하여 표면장력이 저하되는 것을 방지하고, 제조 중 공기를 제거하고 공기 버블을 제거하기 위하여 투입된다. 실리콘계소포제의 경우, 실리콘 오일에 실리카, 이산화티탄, 산화알루미늄 등의 미분말 무기질 충전제를 분산시킨 실리콘오일컴파운드를 에멀젼화(emulsification)하는 방법에 의해 제조되며, 소포제의 안정성을 향상시키기 위해 에멀젼화(emulsification) 과정 시 유화제의 사용량을 적절히 조절하여 실리콘오일컴파운드를 친수화(hydrophilic)하여 분산시키는 방법을 적용할 수 있다.
또한, 난연제는 내연소성을 개량하기 위해 첨가하는 것으로 과도한 화재 발생 시 바인더 물질들이 타면서 소화 성능을 저하시키거는 것을 방지할 수 있고, 더 큰 화재를 일으키지 않도록 안전의 요구에 의해 주로 사용된다. 브롬(Br), 염소(Cl) 등을 포함하는 유기 화합물을 첨가하여 연소 과정에서 라디칼과 반응하여 연소를 중지시킨다. 주로 할로겐계, 인계, 질소계 또는 무기계 난연제가 사용될 수 있다.
할로겐계 난연제는 데카브로모디페닐 옥사이드(DBDPO, Decabromodiphenyl oxide), 데카브로모디페닐 에탄(DBDPE, Decabromodiphenyl ethane), 헥사브로모사이클로도데칸(HBCD, Hexabromocyclododecane), 테트라브로모비스페놀-A(TBBA, Tetrabromobisphenol-A), 테트라브로모비스페놀 A 비스 2,3 -디브로모프로필 에테르(BDDP, Tetrabromobisphenol A Bis (2,3-dibromopropyl ether) 등이 제공될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
인계 난연제는 적인, 인산 에스테르계 또는 포스페이트(phosphate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide), 포스파젠(phosphazene)중에서 선택될 수 있다.
질소계 난연제는 멜라민(melamine), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 트리페닐아이소시아누레이트, 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 멜라민 파이로포스페이트(melamine pyrophosphate), 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate), 알킬 아민 포스페이트(alkyl amine phosphate), 피퍼라진산 폴리포스페이트(piperazine acid polyphosphate), 암모늄 포스피네이트 등이 제공될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
무기계 난연제는 금속계 무기산화물로 삼산화 안티몬, 사산화 안티몬, 오산화 안티몬, 안티몬산탄산나트륨, 금속안티몬, 삼염화안티몬, 오염화안티몬, 메타 붕산바륨, 산화지르코늄, 붕산 아연, 주석산 아연, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등이 제공될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
즉, 본 발명에서는 상기 소화용 마이크로 캡슐(10)와 함께 제공되는 광경화성 수지가 광 경화에 의해 필름층(200) 또는 점착층(200)으로 제공되며, 필름층(200) 또는 점착층(200)의 내부에 포함된 소화용 마이크로 캡슐(10)의 쉘(12)은 외부 열에 의해 연화되며, 소화 약제의 기화에너지에 의해 소화용 마이크로 캡슐(10)에서 소화 약제가 폭발적으로 분출될 수 있다. 따라서, 화재 발생 시 특정 온도 이상에서 소화용 마이크로 캡슐(10) 내의 소화 약제에 의해 화재가 신속하게 진압될 수 있고, 초고층 건물에서 화재가 발생하더라도 2차 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 벽지 원지(100)는 PET 부직포, 생분해성 부직포, 방염지 및 백상지에서 선택된 하나 이상이 균일한 두께로 제공되며, 벽지 원지(100)의 어느 일면에 필름층(200) 또는 점착층(200)이 적층될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필름층(200) 또는 점착층(200)의 일면에는 이형층(300), 단열층(400) 및 절연층(300)에서 선택된 어느 하나 이상이 더 적층될 수 있다.
도 3을 참고하면, 필름층(200)의 일면에 이형층(300)이 적층된 것을 도시한 것이다. 상기 이형층을 적층하여 점착층(200)을 보호할 수 있다. 사용 시 이형층(30)을 제거하여, 필요에 따라 원하는 피착재에 부착하여 활용이 가능하다.
상기 이형층(300)은 이형필름은 점착층이나 필름의 점착면을 보호하기 위해 붙이는 종이 또는 필름를 의미하며, 예를 들어서, 폴리에틸프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 연신폴리프로필렌(OPP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN) 및 폴리이미드(PI)에서 선택된 하나 이상이 제공된다. 바람직하게는 폴리에틸프탈레이트(PET)가 제공될 수 있고, 이는 흡습성이 낮고 내열성이 우수하며 충분한 강도와 접어 구부림이 유연한 특성을 제공할 수 있어 유리하다.
도 4를 참고하면, 필름층(200) 또는 점착층(200)의 일면에 단열층 (400) 또는 절연층(400)을 적층할 수 있다. 이에, 우수한 단열 또는 절연 효과를 제공할 수 있다. 또한, 표면 저항, 체적 저항 등 우수한 전기 저항성도 함께 제공할 수 있다.
상기 단열층(400) 또는 절연층(400)은 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에테르 설폰, 마이카(mica), 종이, 필름 등이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소화용 마이크로 캡슐(10)을 포함하는 벽지의 두께는 50㎛ 내지 2,000㎛로 제공될 수 있다. 따라서, 필요에 따라 벽지의 두께 조절하여, 소화용 마이크로 캡슐(10)을 적용시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소화용 마이크로 캡슐(10)을 포함하는 소화용 벽지를 제조하는 방법이 제공된다. 이하에서는 전술한 소화용 마이크로 캡슐(10)을 포함하는 소화용 벽지에 포함되는 내용에 관해서는 동일한 내용이 적용될 수 있고, 중복되는 범위 내에서 설명은 생략하도록 한다. 또한, 제조방법으로 그 순서는 필요에 따라 변형될 수 있으며, 이는 당업자 수준에서 자유롭게 변형 제조가 가능함을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 광경화수지에 소화용 마이크로 캡슐(10)을 투입하여, 광경화수지 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 벽지 원지(100)에 상기 광경화수지혼합물을 도포하여 광경화하는 단계;를 포함하는 소화용 마이크로 캡슐(10)을 포함하는 소화벽지의 제조방법이 제공된다.
상기 (a)에서 준비한 광경화수지 혼합물을 벽지 원지(100)에 도포하여 광경화를 진행하면 (b)에서 필름층(200 혹은 점착층(200)이 형성된다. 따라서, 벽지 원지(100)에 필름층(200) 또는 점착층(200)을 간단한 공정으로 적층할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, (a) 광경화수지에 소화용 마이크로 캡슐(10)을 투입하여, 광경화수지 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 광경화수지혼합물을 광경화시켜 필름층(200) 또는 점착층(200)을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 필름층(200) 또는 점착층(200)의 일면에 벽지 원지(100)를 적층하여 벽지를 제조하는 단계;를 포함하는 소화용 마이크로 캡슐(10)을 포함하는 소화벽지의 제조방법이 제공된다.
먼저, 소화용 마이크로 캡슐(10)은 소화 약제를 포함하는 소수성 유기 용제와, 수성 계면 활성제와의 계면에서 중합반응하여 쉘(12)을 형성하고, 쉘(12)을 숙성하여 소화 약제의 액체화를 유지하며 쉘(12)만 고체화 시킨다. 마이크로 캡슐 생성을 위하여 교반되고, 이후 마이크로 캡슐(10)을 침전시키고 액체를 제거한다. 수용액으로 마이크로 캡슐(10)을 세척한 후, 선별하여 저온 건조한다. 이 경우, 소화 약제의 함유량은 80 내지 97% 이다.
다음으로 필름층(200) 또는 점착층(200)을 제조하기 위하여, 개시제 및 모노머를 혼합하고, 올리고머, 및 첨가제를 추가 투입하여 광경화수지를 제조한다.
먼저, 개시제는 광개시제로 광 에너지를 흡수하여, 라디칼 이온, 양이온 등을 생성하여 중합 반응 개시를 하며, 전술한 아실포스핀옥사이드계 화합물과 α-하이드록시케톤계 화합물, 페닐 글리옥실레이트계 화합물 및 벤조인에테르계 화합물에서 선택된 하나 이상이 제공될 수 있다.
모노머는 희석제 및 가교제 역할을 제공하며, 폴리아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 실리콘 수지에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어서, 상기 폴리아크릴 수지의 경우, 폴리아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다. 폴리아크릴레이트는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸 사이클로헥실아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 이소노닐아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소데실아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 사이클릭트리메틸올포멀아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에폭시에틸아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 헥산디올디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 및 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트에서 선택된 하나 이상이 제공되며, 이를 광개시제와 함께 혼합하고, 올리고머 및 첨가제로 소포제와 난연제를 추가 투입하여 광경화수지를 제조한다.
필름층(200) 또는 점착층(200) 제조를 위한 올리고머는 경화된 수지의 물성을 결정하는 성분으로 폴리아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 및 실리콘 수지에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 폴리아크릴 수지를 사용할 수 있으며, 보다 자세하게는 폴리아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트 등을 포함하여 사용할 수 있다. 이에, 수지의 열 또는 기계적 충격 흡수 효과를 제공할 수 있으며, 수지의 탄성을 조절할 수 있고, 우수한 점도 및 흐름성을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화수지는 올리고머 100 중량부에 대하여, 모노머 60 내지 100 중량부, 광개시제 1 내지 30 중량부 및 첨가제 1 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 대한 자세한 내용은 전술한 내용과 동일하며, 중복되는 범위에 대해서는 기재를 생략하도록 한다.
상기와 같이 제조된 광경화수지에 소화용 마이크로 캡슐(10)을 추가 투입하여, 광경화수지혼합물을 제조한다. 특히, 상기 광경화수지혼합물은 광경화수지: 소화용 마이크로캡슐(10)의 중량비가 1: 0.5 내지 2 인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 1: 1으로 제공될 수 있다. 이에, 최종적으로 제조되는 소화용 벽지의 물성을 저해하지 않는 범위에서 우수한 소화 효과를 제공할 수 있다.
또한, 이 경우, 소화용 벽지에서 소화용 마이크로 캡슐(10)은 30 내지 80 중량%가 함유될 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 소화용 벽지는 소화용 마이크로 캡슐(10)을 온전히 보호하면서도 화재 발생 시 소화용 마이크로 캡슐(10)을 짧은 시간 안에 일제히 터트릴 수 있어, 효율적인 화재 진압이 가능하다. 이는 초고층 건물에서 화재가 나는 경우, 발생할 수 있는 인명 및 재산 피해를 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 신속한 초기 진압으로 2차 화재가 피해를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경화는 100mJ/cm2 내지 1,000mJ/cm2 UV 조건에서 경화시킨다. 바람직하게는 200mJ/cm2 내지 300mJ/cm2 범위로 제공하는 경우, 광중합 개시제가 분해되어 충분한 중합 반응이 진행하여, 필름층(200) 또는 점착층(200)을 제조한다.
상기 필름층(200) 또는 점착층(200)의 일면에 벽지 원지(100)를 적층하는 단계를 제공하여, 벽지를 제조할 수 있다. 이 경우, 벽지 원지(100)는 PET 부직포, 생분해성 부직포, 방염지 및 백상지에서 에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 제공될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 소화용 벽지는 건물에 화재 발생 시 즉, 화재 발생 시 마이크로 캡슐을 짧은 시간 안에 동시에 파열하여, 신속하고 효율적으로 화재 진압할 수 있고, 2차 화재를 방지할 수 있다.
이에, 화재로부터 인명 및 경제적 손실을 방지할 수 있다. 또한, 우수한 연성과 방열 효과도 제공할 수 있으므로, 화재를 예방하는데 도움이 될 거라 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
<소화용 마이크로 캡슐의 제조예 1>
소화용 마이크로 캡슐의 제조는 소화 약제를 포함하는 소수성 유기 용제와, 수성 계면 활성제와의 계면에서 중합반응하여 쉘을 형성하고, 쉘을 숙성하여 소화 약제의 액체화를 유지하며 쉘만 고체화 시킨다. 마이크로 캡슐 생성을 위하여 교반되고, 이후 마이크로 캡슐을 침전시키고 액체를 제거한다. 이후, 수용액으로 마이크로 캡슐을 세척한 후, 선별하여 저온 건조한다. 이 경우, 소화 약제의 함유량은 80 내지 97% 이다.
<소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지의 제조예 2>
개시제 TPO 0.5 내지 1 중량부와 PI184 4 내지 5 중량부를 준비하여, 모노머인 CTFA 1 내지 2 중량부, HDDA 2 내지 3 중량부, THFA 1 내지 2 중량부, IBOA 6 내지 7 중량부, SR217 7 내지 8 중량부를 혼합하였다. 여기에, 올리고머로 CN8887 14 내지 15 중량부, PU3000 9 내지 10 중량부, 첨가제로 BYK333 0.1 내지 0.3 중량부 및 Otsuka SPB-100 4 내지 5 중량부를 추가 투입하여 광경화수지를 제조하였다.
제조한 광경화수지에 소화용 마이크로 캡슐의 중량비가 1: 1이 되도록 투입하여 소화용 마이크로 캡슐을 투입하여, 광경화수지혼합물을 제조하였다. 벽지 원지로 예를 들어, 생분해성 부직포를 사용하고, 이에 상기 광경화수지혼합물을 도포하여, 이를 UV 250 mJ/cm2 조건에서 경화하였다. 이 경우 경화 조건은(2600W, 온도 40℃)이다. 이에 따라, 벽지 원지에 필름층이 적층된 소화용 벽지를 제조하였다.
10: 소화용 마이크로 캡슐
11: 코어
12: 쉘
100: 벽지 원지
200: 필름층 또는 점착층
300: 이형층
400: 단열/절연층

Claims (17)

  1. 벽지 원지; 및 상기 벽지 원지의 적어도 어느 일면에 적층되는 필름층 또는 점착층;을 포함하며, 상기 필름층 또는 점착층은 소화용 마이크로 캡슐 및 광경화성 수지를 포함하고,
    상기 소화용 마이크로 캡슐은 코어-쉘 구조로,
    상기 코어에는 상온에서 액상으로 존재하면서 30 내지 100℃의 온도에서 기상으로 상변화하는 소화 약제가 80 내지 97 중량%로 함유되고,
    상기 쉘은 50~2000nm 두께로 코어를 둘러싸고, 비다공성 고분자 중합체로 침전제 또는 응고제를 포함하되, 비다공성 고분자 중합체 100 중량부에 대하여 침전제 1 내지 10 중량부 또는 응고제 1 내지 10 중량부를 포함하며,
    상기 필름층 또는 점착층의 소화용 마이크로 캡슐 및 광경화성 수지는 1: 0.5 내지 2 중량비이고,
    상기 침전제는 아세트산 칼륨, 시트르산 나트륨, 염화나트륨, 염화 암모늄, 요오드화 나트륨, 요오드화 칼륨, 황산구리, 티오시 안산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
    상기 응고제는 황산 알루미늄, 수산화 아연, 수산화철 및 염화철에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 수지는 올리고머 100 중량부에 대하여, 모노머 60 내지 100 중량부, 광개시제 1 내지 30 중량부 및 첨가제 1 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 올리고머는 폴리아크릴수지, 에폭시수지, 우레탄 수지 및 실리콘 수지에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 모노머는 폴리아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 및 실리콘계에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광개시제는 아실포스핀옥사이드계 화합물과 α-하이드록시케톤계 화합물, 페닐 글리옥실레이트계 화합물 및 벤조인에테르계 화합물에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 첨가제는 소포제 및 난연제중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소화 약제는 화학식 CxHyOzHalk (여기서, x, y, z, k는 자연수이고, Hal은 Br, I, F 임)인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 쉘은 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 아미노알데히드 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴레이트 공중 합체 수지, 스티렌-메타크릴레이트 공중합체 수지, 젤라틴 또는 그 유도체, 폴리비닐알코올, 페놀포름알데이드 수지, 및 레소시놀 포름알데히드 수지에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 벽지 원지는 PET 부직포, 생분해성 부직포, 방염지 및 백상지에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 필름층 또는 점착층은 일면에 이형층, 단열층 및 절연층에서 선택된 어느 하나 이상을 적층하는 것을 특징으로 하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화용 벽지.
  14. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 내지 청구항 9, 청구항 12 및 청구항 13 중 어느 한 항에 따른 소화용 벽지를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 광경화수지에 소화용 마이크로 캡슐을 투입하여, 광경화수지 혼합물을 제조하는 단계; 및
    (b) 벽지 원지에 상기 광경화수지혼합물을 도포하여 광경화하는 단계;를 포함하는 소화용 마이크로 캡슐을 포함하는 소화벽지의 제조방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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