KR102485828B1 - 난연제 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 준불연급의 발포 스티로폼을 제조하기 위한 난연제 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 발포 스티로폼 제조용 비드의 표면에 팽창흑연 막을 형성시킴으로써 불이 옮겨 붙지 않고 준불연급의 방화성능을 갖는 발포 스티로폼을 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 발포 스티로폼 제조용 비드의 표면에 팽창흑연 막을 형성시킴으로써 불이 옮겨 붙지 않고 준불연급의 방화성능을 갖는 발포 스티로폼을 제조할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 준불연급의 발포 스티로폼을 제조하기 위한 난연제 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제에 관한 것이다.
일반적으로 발포스티로폼(Expanded Polystrene)은 단열성과 완충성 및 가공성이 우수하므로 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있으며 특히 제품을 보호하는 포장재나 건축용 단열재 및 흡음재로서 주로 사용되고 있다.
하지만 상기 스티로폼은 열에 매우 취약하므로 화재시 열에 의해 스티로폼이 연소되어 화재의 확산을 초래하고 인체에 유해한 유독가스를 발생 시킴으로서 인명피해를 유발시키는 문제점이 있었다.
이에 등록특허 제10-0825203호에서는 발포되는 스티로폼의 입자 내부에 자기소화성을 갖는 난연화 조성물을 투입되게 함으로서 제조되는 발포스티로폼이 자기소화성을 갖도록 하여 난연3등급의 난연성 발포스티로폼을 제조할 수 있도록 하는 난연성 발포스티로폼 제조용 조성물 및 이를 이용한 난연성 발포스티로폼 원료용 비드의 제조방법을 제시하며, 이외에도 난연등급의 발포 스티로폼을 제조하는 기술은 많이 제시되어 있다.
그러나 불연에 가까운 준불연급의 발포 스티로폼을 제조하는 기술은 아직 미미한 실정이다.
본 발명은 준불연급의 발포 스티로폼을 제조하기 위한 난연제 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 물, 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM), 촉매 및 난연물질을 포함하는 투입물을 준비하는 준비단계(S1); 중합반응기(100)에 물을 투입하고 가열하는 1차투입단계(S2); 상기 1차투입단계(S2)의 물의 온도가 소정 이상으로 올라가면, 그 올라간 온도를 유지하면서 중합반응기(100)에 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM)을 투입하는 2차투입단계(S3); 상기 2차투입단계(S3)의 결과물에 촉매를 서서히 투입하면서 소정 시간동안 교반하는 동시에 냉각하는 3차투입단계(S4); 상기 3차투입단계(S4)의 결과물을 소정 시간동안 숙성하는 숙성단계(S5); 상기 숙성단계(S5)의 결과물에 난연물질을 투입하고, 소정 시간동안 교반하는 4차투입단계(S6);를 포함하고, 상기 난연물질은 톨루엔, 메틸렌클로라이드, 우레탄수지, 카바이드용액, 염화파라핀, 에탄올, 메탄올, 인상흑연, 인계난연제, 팽창흑연으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 촉매는 과황산암모늄, 과황산칼륨, 과황산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연제 제조방법을 제시한다.
본 발명에 따르면, 발포 스티로폼 제조용 비드의 표면에 팽창흑연 막을 형성시킴으로써 불이 옮겨 붙지 않고 준불연급의 방화성능을 갖는 발포 스티로폼을 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 이용되는 중합반응기의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 이용되는 중합반응기의 응결부 상세도이다.
도 3은 본 발명에 이용되는 중합반응기의 제2투입부 상세도이다.
도 2는 본 발명에 이용되는 중합반응기의 응결부 상세도이다.
도 3은 본 발명에 이용되는 중합반응기의 제2투입부 상세도이다.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 설명 중 "상", "하" 등의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 도 1의 형태를 기준으로 지시하는 것일 뿐, 기준선(또는 도면)을 달리하면 방향도 달리 지시될 것임을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명에 이용되는 중합반응기의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 이용되는 중합반응기의 응결부 상세도이고, 도 3은 본 발명에 이용되는 중합반응기의 제2투입부 상세도이다.
본 발명에 따른 난연제 제조방법은 준비단계(S1)와, 1차투입단계(S2)와, 2차투입단계(S3)와, 3차투입단계(S4)와, 숙성단계(S5)와, 4차투입단계(S6)와, 코팅단계(S7)를 포함하여 구성될 수 있다.
준비단계(S1)에 대해 설명한다. 준비단계(S1)는 물, 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM), 촉매 및 난연물질을 포함하는 투입물을 준비하는 단계이다.
상기 유화제는 알킬 설페이트, 알킬 에테르 설페이트, 설페이티드 알카놀아마이드, 글리세라이드 설페이트, 알킬 벤젠설포네이트, 알파-올레핀 설포네이트, 리그노 설포네이트, 알킬 설포 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 난연물질은 톨루엔, 메틸렌클로라이드, 우레탄수지, 카바이드용액, 염화파라핀, 에탄올, 메탄올, 인상흑연, 인계난연제, 팽창흑연으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 촉매는 과황산암모늄, 과황산칼륨, 과황산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
1차투입단계(S2)에 대해 설명한다. 1차투입단계(S2)는 중합반응기(100)에 물을 투입하고 가열하는 단계로서, 대략 77~82 ℃ 정도로 가열하는 것이 바람직하다.
2차투입단계(S3)에 대해 설명한다. 2차투입단계(S3)는 상기 1차투입단계(S2)의 물의 온도가 소정 이상으로 올라가면, 그 올라간 온도를 유지하면서 중합반응기(100)에 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM)을 투입하는 단계이다.
3차투입단계(S4)에 대해 설명한다. 3차투입단계(S4)는 상기 2차투입단계(S3)의 결과물에 촉매를 서서히 투입하면서 소정 시간동안 교반하는 동시에 냉각하는 단계로서, 대략 77~82℃ 정도의 온도에서 4~4.5시간 정도 교반하는 것이 바람직하다.
숙성단계(S5)에 대해 설명한다. 숙성단계(S5)는 상기 3차투입단계(S4)의 결과물을 소정 시간동안 숙성하는 단계로서, 대략 1~2시간 정도 숙성하는 것이 바람직하다.
4차투입단계(S6)에 대해 설명한다. 4차투입단계(S6)는 상기 숙성단계(S5)의 결과물에 난연물질을 투입하고, 소정 시간동안 교반하는 단계로서, 대략 4~4.5시간 정도 교반하는 것이 바람직하며, 4차투입단계(S6)를 거친 후에는 액상의 난연제가 생성된다.
코팅단계(S7)에 대해 설명한다. 코팅단계(S7)는 상기 4차투입단계(S6)의 결과물을 스티로폼 원료인 노비드에 코팅하는 단계로서, 코팅단계(S7)를 거친 후에는 분말형태의 난연제가 생성된다.
구체적으로 상기 코팅단계(S7)는 노비드에 4차투입단계(S6)의 결과물을 투입하고, 5~10분간 교반 후에 열풍기를 이용하여 4~5시간 건조과정을 거침으로써 이루어질 수 있다.
건조가 완료되면 큰 입자는 여과하여 제거하고, 완전하게 코팅된 난연제만을 선별 포장한다. 이때, 코팅된 난연제는 탈립되지 않는다. 포장된 난연제는 발포 후 숙성을 거쳐 난연성이 뛰어난 제품의 생산(성형,수것ㅇ), 재단, 출하 과정을 거치게 된다.
즉, 본 발명에 따르면, ⅰ) 일 실시예로 4차투입단계(S6)까지 거친 액상의 난연제를 제조할 수도 있고, ⅱ) 다른 실시예로 코팅단계(S7)까지 거친 분말형태의 난연제를 제조할 수도 있다.
한편, 본 발명에 이용되는 중합반응기(100)는 챔버부(110)와, 투입부(120)와, 배출부(130)와, 교반부(140)와, 공기공급부(150)와, 가열부(160)와, 냉각부(170)와, 응결부(180)와, 컨트롤러(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
챔버부(110)에 대해 설명한다. 챔버부(110)는 내부에 공간이 형성된 부분으로서, 상기 투입물이 수용되는 부분이다.
투입부(120)에 대해 설명한다. 투입부(120)는 상기 챔버부(110) 내부로 투입물이 투입되는 부분으로서, 물, 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM) 및 난연물질이 투입되는 제1투입부(121)와, 촉매가 투입되는 제2투입부(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2투입부(122)는 아래로 갈수록 내경이 좁아지는 형상으로 형성되어, 챔버부(110) 내부로 촉매가 서서히 투입되는 것을 특징으로 한다. 또한, 제2투입부(122)는 그 하단에 제2투입관(122a)이 연통되고, 상기 제2투입관(122a)에는 촉매의 투입을 단속하는 전자식밸브(122b)가 설치될 수 있다.
배출부(130)에 대해 설명한다. 배출부(130)는 상기 챔버부(110) 내부의 투입물이 배출되는 부분이다.
교반부(140)에 대해 설명한다. 교반부(140)는 상기 챔버부(110) 내부에 설치되어, 투입물을 교반하는 부분으로서, 이는 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
공기공급부(150)에 대해 설명한다. 공기공급부(150)는 상기 챔버부(110) 상측에 연통되어, 챔버부(110) 내부로 압축공기를 공급하여 투입물을 배출부(130) 쪽으로 밀어내는 부분이다.
가열부(160)에 대해 설명한다. 가열부(160)는 상기 챔버부(110) 내부에 투입된 물을 가열하는 부분으로서, 챔버부(110) 둘레를 따라 열선 형태로 설치될 수 있다.
냉각부(170)에 대해 설명한다. 냉각부(170)는 상기 챔버부(110) 내면에 구비되고, 냉각수를 순환시켜 투입물을 냉각하는 부분으로서, 냉각재킷 형태로 구비될 수 있으며, 냉각수가 유출입할 수 있는 냉각수 공급관이 연결될 수 있다.
응결부(180)에 대해 설명한다. 응결부(180)는 상기 챔버부(110) 상측에 연통되어, 챔버부(110) 내부에 투입된 투입물의 중합반응에 의해 발생되는 증기를 포집하여 응결하고, 상기 응결된 응축수를 다시 챔버부(110) 내부로 회수하는 부분으로서, 포집관(181)과, 응축기(182)와, 회수관(183)과, 진동수단(184)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 포집관(181)은 챔버부(110) 내부에 투입된 투입물의 중합반응에 의해 발생되는 증기를 응축기(182) 내부로 포집하는 부분이고, 상기 회수관(183)은 상기 응결된 응축수를 챔버부(110) 내부로 회수하는 부분이다.
상기 응축기(182)는 상기 포집된 증기를 응결하는 부분으로서, 콘덴서(condenser)라고도 한다. 상기 응축기(182)는 회수관(183)을 향하여 하향 경사지게 형성됨으로써, 액체상태의 응축수가 응축기(182)를 타고 회수관(183) 쪽으로 자연스럽게 내려갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 진동수단(184)은 상기 응축기(182)에 진동을 가하여 상기 응결된 액체상태의 응축수가 응축기(182)를 타고 내려가면서 회수관(183) 쪽으로 모이도록 유도하는 부분이다. 상기 진동수단(184)은 진동모터를 포함하여 구비될 수 있으며, 이는 공지기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.
컨트롤러(190)에 대해 설명한다. 컨트롤러(190)는 전자식밸브(122b)를 기설정된 일정한 시간간격으로 반복적으로 개폐시키는 부분으로서, 챔버부(110) 내부로 촉매가 서서히 투입되도록 유도하는 역할을 한다. 상기 개폐를 반복하는 시간간격은 투입물의 양과 상태에 따라 수초에서 수분까지 자유로이 설정될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 중합반응기
110 : 챔버부
120 : 투입부
121 : 제1투입부
122 : 제2투입부
122a : 투입관
122b : 전자식밸브
130 : 배출부
140 : 교반부
150 : 공기공급부
160 : 가열부
170 : 냉각부
180 : 응결부
181 : 포집관
182 : 응축기
183 : 회수관
184 : 진동수단
190 : 컨트롤러
110 : 챔버부
120 : 투입부
121 : 제1투입부
122 : 제2투입부
122a : 투입관
122b : 전자식밸브
130 : 배출부
140 : 교반부
150 : 공기공급부
160 : 가열부
170 : 냉각부
180 : 응결부
181 : 포집관
182 : 응축기
183 : 회수관
184 : 진동수단
190 : 컨트롤러
Claims (6)
- 물, 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM), 촉매 및 난연물질을 포함하는 투입물을 준비하는 준비단계(S1);
중합반응기(100)에 물을 투입하고 가열하는 1차투입단계(S2);
상기 1차투입단계(S2)의 물의 온도가 소정 이상으로 올라가면, 그 올라간 온도를 유지하면서 중합반응기(100)에 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM)을 투입하는 2차투입단계(S3);
상기 2차투입단계(S3)의 결과물에 촉매를 서서히 투입하면서 소정 시간동안 교반하는 동시에 냉각하는 3차투입단계(S4);
상기 3차투입단계(S4)의 결과물을 소정 시간동안 숙성하는 숙성단계(S5);
상기 숙성단계(S5)의 결과물에 난연물질을 투입하고, 소정 시간동안 교반하는 4차투입단계(S6);를 포함하고,
상기 난연물질은
톨루엔, 메틸렌클로라이드, 우레탄수지, 카바이드용액, 염화파라핀, 에탄올, 메탄올, 인상흑연, 인계난연제, 팽창흑연으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 촉매는
과황산암모늄, 과황산칼륨, 과황산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
난연제 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 4차투입단계(S6)의 결과물을 노비드에 코팅하는 코팅단계(S7);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
난연제 제조방법.
- 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중합반응기(100)는
내부에 공간이 형성된 챔버부(110)와,
상기 챔버부(110) 내부로 투입물이 투입되는 투입부(120)와,
상기 챔버부(110) 내부의 투입물이 배출되는 배출부(130)와,
상기 챔버부(110) 내부에 설치되어, 투입물을 교반하는 교반부(140)와,
상기 챔버부(110) 상측에 연통되어, 챔버부(110) 내부로 압축공기를 공급하여 투입물을 배출부(130) 쪽으로 밀어내는 공기공급부(150)와,
상기 챔버부(110) 내부에 투입된 물을 가열하는 가열부(160)와,
상기 챔버부(110) 내면에 구비되고, 냉각수를 순환시켜 투입물을 냉각하는 냉각부(170)와,
상기 챔버부(110) 상측에 연통되어, 챔버부(110) 내부에 투입된 투입물의 중합반응에 의해 발생되는 증기를 포집하여 응결하고, 상기 응결된 응축수를 다시 챔버부(110) 내부로 회수하는 응결부(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는
난연제 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 투입부(120)는
물, 유화제, 폴리비닐알코올(PVA), 비닐아세테이트모노마(VAM) 및 난연물질이 투입되는 제1투입부(121)와,
촉매가 투입되는 제2투입부(122)를 포함하고,
상기 제2투입부(122)는
아래로 갈수록 내경이 좁아지는 형상으로 형성되어, 챔버부(110) 내부로 촉매가 서서히 투입되는 것을 특징으로 하는
난연제 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 중합반응기(100)는
전자식밸브(122b)를 기설정된 일정한 시간간격으로 반복적으로 개폐시키는 컨트롤러(190)를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 제2투입부(122)는
그 하단에 투입관(122a)이 연통되고, 상기 투입관(122a)에는 촉매의 투입을 단속하는 전자식밸브(122b)가 설치되는 것을 특징으로 하며,
상기 응결부(180)는
챔버부(110) 내부에 투입된 투입물의 중합반응에 의해 발생되는 증기를 응축기(182) 내부로 포집하는 포집관(181)과,
상기 포집된 증기를 응결하는 응축기(182)와,
상기 응결된 응축수를 챔버부(110) 내부로 회수하는 회수관(183)과,
상기 응축기(182)에 진동을 가하여 상기 응결된 응축수가 응축기(182)를 타고 내려가면서 회수관(183) 쪽으로 모이도록 유도하는 진동수단(184)을 포함하고,
상기 응축기(182)는
회수관(183)을 향하여 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는
난연제 제조방법.
- 제5항의 난연제 제조방법에 의해 제조된 난연제.
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| KR1020220134582A KR102485828B1 (ko) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | 난연제 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 |
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| KR102485828B1 true KR102485828B1 (ko) | 2023-01-09 |
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-
2022
- 2022-10-19 KR KR1020220134582A patent/KR102485828B1/ko active IP Right Grant
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