KR102256428B1 - 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드 - Google Patents

방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물; 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물; 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지; 팽창성 흑연 무기물; 및 난연제를 포함하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드에 관한 것이다.

Description

방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드{Composition of heat-foamed rubber pad for fire protection and heat-foamed rubber pad using the same}
본 발명은 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드에 관한 것이다.
건물이 대형화, 고층화 되어감에 따라 건물에 화재가 발생하면 대형사고로 이어지는 경우가 많다. 이 때문에 소방기준이 강화되고 있는 추세이며, 건축 내장재를 비롯한 기타 설비들의 불연성 및 난연성에 대한 기준도 강화되고 있다.
방화 차단용 조성물은 목재, 발포 스폰지, 플라스틱 등 가연성 물질에 도포하여 착화를 방지하거나 착화시간을 지연시키는 조성물이다. 이러한 방화 차단용 조성물에는 불연성 또는 난연성 재료에 의한 것과, 가열되면 발포하여 가연성 재료와의 사이에 차단층을 만들어 불꽃을 차단하고, 열이 전도되는 것을 지연시키는 것의 두 종류가 있다. 전자는 물유리, 각종 난연 또는 불연성 수지, 염소화합물 등의 난연재료에 각종의 안료나 불연 분말 등을 첨가한 것이다. 후자는 합성수지를 바인더로 하고 각종 내화제, 발포제, 단열탄화 형성제, 탄화촉진제 등을 첨가하여 가열에 의해 도막이 열분해하여 불연성 가스를 발생하는 것과 수 cm 두께의 스폰지 모양으로 발포된 단열층을 형성함으로써 가연물에 화염 및 열이 전달되는 것을 지연하는 것이다.
건축자재용으로 사용가능한 불연성 조성물에 관한 종래기술인 등록특허 제10-0996720호는 불연성 도막 형성용 조성물 및 이로부터 얻어진 불연성 도막에 관한 것으로서, (a) 수용성 또는 수분산성 아크릴계 수지 및 수용성 또는 수분산성 비닐계 수지에서 선택된 적어도 1종의 바인더 수지 50.4 ~ 64.8중량%; (b) 물 9.6 ~ 25.2중량%; (c) 팽창성 흑연 6 ~ 26중량%; 및 (d) 백등유 2 ~ 4 중량%를 포함하는 불연성 도막 형성용 조성물을 제시한다. 상기 구성의 불연성 도막 형성용 조성물은 팽창성 흑연의 작용에 의해 불연성을 가지는 효과를 실현하였다. 하지만 상기 종래기술에 의한 불연성 조성물은 흑연이 화염에 의하여 가열되면 경화된 다른 조성물을 손상시키며 외부로 튕겨져 나오려는 성질을 가지기 때문에 충분한 불연성을 구현하지 못하는 단점이 있으며 또한 외부 유기용제에 대한 내약품성이 취약하다는 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 방화 차단용 가열 발포 고무패드에 대하여 연구하던 중, 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR), PVC 그라프트 공중합체 및 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르를 혼합한 조성물이 불연성 및 내약품성을 개선시킬 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
대한민국 등록특허 제0996720호 (공고일자 2010. 11. 25)
따라서 본 발명의 목적은 방염성 및 내약품성을 개선시킬 수 있는 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물은 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물; 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물; 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지; 팽창성 흑연 무기물; 및 난연제를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물에 있어서, 상기 PVC 그라프트 공중합체는 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 염화비닐 단위체와의 그라프트 공중합체(EVA-PVC 그라프트 공중합체)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물에 있어서, 상기 조성물은 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드는 발포층을 포함하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드로서, 상기 발포층은, 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물; 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물; 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지; 팽창성 흑연 무기물 및 난연제를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드에 있어서, 상기 PVC 그라프트 공중합체는 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 염화비닐 단위체와의 그라프트 공중합체(EVA-PVC 그라프트 공중합체)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드에 따르면, 본 발명의 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물은 팽창성 흑연이 화염에 의하여 가열되면 경화된 다른 조성물을 손상시키며 외부로 튕겨져 나오는 것을 방지하여 방염성을 개선시키는 효과가 있고, 외부 유기용제에 대한 내약품성이 개선되는 우수한 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물은 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물, 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지, 팽창성 흑연 무기물 및 난연제을 포함한다.
보다 바람직하게는, 본 발명에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물은 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물 15~ 25 중량부, 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물 5 ~ 15 중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지 5 ~ 15 중량부, 팽창성 흑연 무기물 25 ~ 35 중량부 및 난연제 5~ 15 중량부를 포함한다.
이소프렌 고무(IR)는 이소프렌의 중합체로서 물리적 성질이 천연고무와 거의 비슷한 합성고무로, 단위체인 이소프렌 용액을 치글러(Ziegler) 촉매나 알킬리튬 촉매를 사용하여 중합시켜 얻는다. 이소프렌 고무(IR)는 천연고무에 비해 내마멸성, 내노화성 및 흡수성이 뛰어나다.
PVC 그라프트 공중합체는 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 염화비닐 단위체와의 그라프트 공중합체(EVA-PVC 그라프트 공중합체)이다. 상기 EVA-PVC 그라프트 공중합체는 공지의 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 예컨대, 교반기가 부착된 고압반응기(용량 2ℓ)에 초산 비닐 함량 40중량%, 용융지수 55g/10분인 EVA 100g, 과산화벤조일 0.5g, 메틸셀룰로스 0.5g, 증류수 620g, 염화비닐 단위체 185g, n-부틸 메타크릴레이트 27g, 아크릴로니트릴 11g을 투입하고 실온에서 1시간 교반한뒤 온도를 60℃로 올려 8시간 중합시킨다. 중합 반응물을 250메쉬(mesh)의 체(sieve)로 여과하여 수세하고 40℃에서 10시간 통풍 건조시키면 백색 입자상의 그라프트 공중합체 297g을 얻는다. 이 그라프트 공중합수지 100g에 유기 안정제 3g을 혼합하고 180℃에서 7분간 프레스(press)하여 EVA-PVC 그라프트 공중합체를 제조한다(공개특허 1984-0008185 참조).
합성고무는 SSBR(Solution Styrene Butadiene Rubber), SBR(Styrene Butadiene Rubber), BR(Butadiene Rubber), NBR(Nitrile-butadiene rubber) EPDM, EPT 등과 같이 종래에 공지되거나 널리 알려진 합성고무이다.
팽창성 흑연 무기물은 카본을 3,000℃ 이상에서 추출한 탄소 조직으로 100~200℃에서 발포팽창을 시작하여 40~300% 까지 팽창하고 화재발생시 화염전파를 차단하고 유해성 가스방출을 감소시킨다.
발포 효율을 높이기 위하여 필요에 따라 상기 팽창성 흑연 무기물에 탄산칼슘, 아조디카본아미드, 산화아연을 추가로 사용할 수 있다.
난연제는 공지의 난연제를 사용할 수 있다. 예컨대, 할로겐계 화합물, 안티몬계 산화물, 인계 화합물, 염소계 화합물, 중에서 선택하여 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물은 팽창성 흑연이 화염에 의하여 가열되면 경화된 다른 조성물을 손상시키며 외부로 튕겨져 나오는 것을 방지하여 방염성을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 조성물은 내산성 및 내염기성 등 내약품성을 개선시키기 위하여 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르를 더 포함할 수 있다. 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르는 기계적 특성, 전기적 특성 및 내열성이 뛰어나며, 본 발명의 조성물에 상기 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르가 더 포함될 경우 황산 및 가성소다에 침지된 상태에서도 백화현상, 팽창 및 크랙이 존재하지 않아 내산성 및 내염기성 등 내약품성이 현저히 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 방화 차단용 가열 발포 고무패드는 발포층을 포함하고, 상기 발포층은, 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물, 1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지, 팽창성 흑연 무기물 및 난연제를 포함한다. 이러한 발포층에는 발포 효율을 높이기 위하여 필요에 따라 상기 팽창성 흑연 무기물에 탄산칼슘, 아조디카본아미드, 산화아연을 추가로 사용할 수 있다.
상기 방화 차단용 가열 발포 고무패드는 점착층을 더 포함할 수 있다. 점착층은 발포층을 방화문 등의 방화부재에 적용하는 과정에서 발포층의 상부면 또는 하부면에 형성되는 부재이다. 즉, 점착층은 상기 발포층의 상부 또는 하부에 적층 형성되어 상기 발포층을 방화부재에 점착되도록 하며, 폴리에틸렌 수지 15 중량부, 탄산칼슘 32 중량부, 탄화수소 수지 8 중량부, 파라핀 오일 15 중량부, 산화아연 4 중량부 및 아크릴 수지 26 중량부를 포함할 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예 및 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
<실시예 1>
가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 염화비닐 단위체와의 그라프트 공중합체(EVA-PVC 그라프트 공중합체)가 동량비로 혼합된 제1 조성물 20 중량부, SBR(Styrene Butadiene Rubber)로 이루어진 제2 조성물 10 중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지 10 중량부, 팽창성 흑연 무기물 30 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 아조디카본아미드 5 중량부, 산화아연 5 중량부 및 산화안티몬(난연제) 10 중량부를 교반기에 투입 후 상온에서 10~30분간 고르게 혼합하여 균질화시키는 원료혼합공정을 수행한다.
상기 원료혼합공정이 완료되면 몰드 내부에 일정량의 혼합된 상기 조성물을 투입 후, 100~300㎏/㎠의 압력에서 5~8분 동안 압착 성형하여 3mm 두께의 패드 형태로 제조하는 몰드압착 성형공정을 수행한다.
상기 몰드압착 성형공정의 수행이 완료되면 몰드 내부에 성형된 발포 팽창성 패드를 탈형시키는 탈형 공정을 수행한 다음, 상기 몰드로부터 탈형된 발포 팽창성 패드를 상온에서 10~15시간 원료 상호간에 안정된 결합을 유도하는 숙성공정을 진행하여 방화 차단용 발포 팽창성 패드를 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 원료혼합공정에서 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르 10 중량부를 더 첨가하여 방화 차단용 발포 팽창성 패드를 제조하였다.
< 비교예>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 것처럼 각 성분들을 혼합하여 비교예 1 내지 비교예 3의 조성물을 완성하고 패드를 제작하였다.
비교예 3의 경우 이소프렌고무 대신 클로로프렌 고무를 투입하였다.
비교예 4의 경우 실시예 2와 동일하게 실시하되, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르 대신 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌)에테르를 투입하였다.
구분
(중량부)		 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
이소프렌고무 10 - 클로로프렌 고무 10 10
EVA-PVC 그라프트 공중합체 - 10 10 10
SBR(Styrene Butadiene Rubber) 10 10 10 10
EVA 10 10 10 10
팽창성 흑연 무기물 30 30 30 30
탄산칼슘 10 10 10 10
아조디카본아미드 5 5 5 5
산화아연 5 5 5 5
산화안티몬 10 10 10 10
폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르 - - - 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌)에테르 10
<실험예>
실시예 1 및 2, 비교예 1 내지 4의 배합으로 제조된 조성물을 제조하여 2mm 두께의 발포 팽창성 패드를 제조한 후 MDF판(Medium-Density Fibreboard)에 부착하고, 휴대용 토치램프를 사용하여 동일조건으로 5분 동안 화염방사를 실시하여 방염성, 가스발생 여부 및 MDF판 탄화여부을 시험하였다.
내약품성과 관련하여, 내산성의 경우 5% 황산에 24시간 침지하여 백화현상, 팽창 및 크랙 유무를 확인하였고, 내염기성의 경우 5% NaOH에 24시간 침지하여 백화현상, 팽창 및 크랙 유무를 확인하였고, 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
방염성 ◎ ◎ △ △ △ ◎
가스발생 여부 ◎ ◎ △ △ △ ◎
MDF판 탄화여부 ◎ ◎ △ △ × ◎
내산성 × ◎ × × × ×
내염기성 × ◎ × × × △
◎: 양호, △: 보통, ×: 불량
상기 시험결과 실시예 1 및 실시예 2의 조성물이 방염성, 가스발생 여부 및 MDF판 탄화여부에서 비교예 1 내지 3과 대비하여 개선되었음을 알 수 있다. 실시예 1 및 실시예 2의 발포 팽창성 패드가 단열재와 철판 사이에 부착할 경우 화재발생시 발포 팽창성 패드가 팽창하여 두꺼운 난연패드층이 형성되어 공기의 흐름을 차단하고 단열재 내부로의 화염전파를 차단하게 됨으로써 내부 단열재의 보호는 물론 열에 의한 단열재의 탄화현상을 방지하고, 연기 및 유해가스의 발생을 현저하게 감소시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
한편, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르를 포함하지 않은 실시예 1, 비교예 1 내지 비교예 4의 경우 내산성 및 내염기성 등 내약품성에 있어서 불량이거나 보통인 수준에 불과한 반면, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르를 더 포함하여 제조된 발포 팽창성 패드에 관한 실시예 2의 경우 황산 및 가성소다에 침지된 상태에서도 백화현상, 팽창 및 크랙이 존재하지 않아 내산성 및 내염기성 등 내약품성이 현저히 개선되었다
한편, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물;
    1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물;
    에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지;
    팽창성 흑연 무기물; 및
    난연제;를 포함하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물로서,
    상기 PVC 그라프트 공중합체는 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 염화비닐 단위체와의 그라프트 공중합체(EVA-PVC 그라프트 공중합체)이고,
    상기 조성물은 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은,
    탄산칼슘, 아조디카본아미드, 산화아연 및 산화안티몬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물은,
    제1 조성물 20 중량부, 제2 조성물 10 중량부, 에틸렌초산비닐 공중합체 수지 10 중량부, 팽창성 흑연 무기물 30 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 아조디카본아미드 5 중량부, 산화아연 5 중량부, 산화안티몬 10 중량부 및 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물.
  4. 발포층을 포함하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드로서,
    상기 발포층은,
    가황되지 않는 이소프렌 고무(IR) 및 PVC 그라프트 공중합체로 이루어진 제1 조성물;
    1종 또는 2종 이상의 합성고무로 이루어진 제2 조성물;
    에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 수지;
    팽창성 흑연 무기물;
    난연제; 및
    폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르;를 포함하고,
    상기 PVC 그라프트 공중합체는 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 염화비닐 단위체와의 그라프트 공중합체(EVA-PVC 그라프트 공중합체)인 것을 특징으로 하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발포층은,
    탄산칼슘, 아조디카본아미드, 산화아연 및 산화안티몬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방화 차단용 가열 발포 고무패드.
KR1020200164317A 2020-11-30 2020-11-30 방화 차단용 가열 발포 고무패드의 조성물 및 그를 이용하여 제조된 방화 차단용 가열 발포 고무패드 KR102256428B1 (ko)

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