KR102535552B1 - 방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다. 본 발명은 수용성 고분자 및 방폭 필러를 포함하고, 방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들 모두인 제2성분을 포함하고, 제1성분 대 제2성분의 혼합비는 중량비로 1:5 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 방폭용 조성물을 제공한다. 본 발명에 따르면, 저렴한 비용 및 간단한 방법으로 발화 및 폭발을 효과적으로 억제할 수 있는 방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트를 제공할 수 있고, 특히, 시트 형태로 제조됨에 따라, 롤투롤 공정으로 제공할 수 있고, 적용되는 대상의 크기 또는 형태에 따라 적절히 재단하여 사용될 수 있는 장점이 있다. 특히, 직렬로 연결된 리튬 2차전지의 작동 중 발화 또는 폭발을 억제할 수 있고, 나아가 일단 발화가 되어도 불이 확산되는 것을 억제하고, 폭발로 이어지는 것을 억제하여 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트{Explosion-proof composition and explosion-proof sheet comprising the same}
본 발명은 방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트, 나아가, 방폭용 조성물의 제조방법 및 방폭용 시트의 제조방법에 관한 것이다.
현재 이동성과 편의성의 증대에 따라 기술개발과 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 리튬 이차전지는 전압이 높고, 에너지 밀도가 높아, 휴대기기의 전원 및 여러개의 전지를 직렬로 연결하여 고출력 전기차, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS) 등에 적용되고 있다.
한편, 리튬 이차전지는 외관에 따라 크게 원통형, 각형, 파우치형 등으로 분류된다.
그러나, 이러한 리튬 이차전지는 외부로부터 열이나 충격이 가해질 경우, 발화가 되거나 폭발을 일으키는 점이 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다. 특히 대용량의 전압이 필요한 전기차나 ESS의 경우에, 전지의 연쇄 발화 및 연쇄 폭발로 인한 인명 및 재산 피해에 대한 우려가 크다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 난연 및 방염, 방폭 성능을 가지는 시트를 적용함으로써 발화 및 폭발에 대한 안정성을 높일 수 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2007-0018155호는 납축전지용 방폭필터와 그 제조방법 및 그를 적용한 납축전지를 개시하고 있으며, 구체적으로는 폴리테트라플루오르에틸렌 펠릿(Pellet)을 2,000~10,000psi(14~69MPa)로 압축하여 0.05∼0.1mm의 두께로 성형시킨 후, 360~380℃에 이르기 까지 가열함으로써 소결시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 납축전지의 방폭필터 제조 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 문헌이 개시하고 있는 기술은 적용 대상의 규격 등에 맞게 용이하게 방폭 소재를 제조하기 어렵고, 또한 적용성도 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제1999-0074760호는 전지의 방폭 안전장치를 개시하고 있으며, 구체적으로는 내압 상승에 의하여 변형되는 럽쳐 디스크(rupture disk)를 구비하고 있는 전지의 방폭 안전장치에 있어서, 상기 럽쳐 디스크가 탄성 변형(elastic deformation) 금속으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지의 방폭 안전장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 문헌이 개시하고 있는 기술은 전지 자체를 방폭기능을 갖도록 구조를 설계하는 기술로, 하나의 전지에서 발화된 경우, 이의 확산 및 궁극적인 폭발을 방지할 수는 없다는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 적용대상 및 적용 목적에 따라 적절한 방식으로 용이하게 제공될 수 있으며, 적용 대상에서의 발화, 이의 확산 및 궁극적으로 폭발을 효과적으로 방지할 수 있는 기술을 연구하여 본 발명에 이르게 되었다.
<선행기술문헌>
대한민국 공개특허 제10-2007-0018155호
대한민국 공개특허 제1999-0074760호
본 발명의 목적은 방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 방폭용 조성물의 제조방법 및 방폭용 시트의 제조방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여 본 발명은
수용성 고분자 및 방폭 필러를 포함하고,
방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들 모두인 제2성분을 포함하고,
제1성분 대 제2성분의 혼합비는 중량비로 1:5 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 방폭용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
수용성 고분자를 용매에 혼합하고 교반하는 단계; 및
교반된 수용성 고분자 용액에 방폭 필러를 도입하고 교반하는 단계;
를 포함하되,
상기 방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들 모두인 제2성분을 포함하고,
제1성분 대 제2성분의 혼합비는 중량비로 1:5 내지 1:3가 되도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 방폭용 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
지지 시트; 및
상기 지지 시트 상에 코팅되는 본 발명에 따른 방폭용 조성물을 포함하는 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방폭용 시트를 제공한다.
나아가, 본 발명은
본 발명에 따른 방폭용 조성물을 습식 코팅의 방법으로 지지 시트 상에 코팅하는 단계를 포함하는 방폭용 시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 저렴한 비용 및 간단한 방법으로 발화 및 폭발을 효과적으로 억제할 수 있는 방폭용 조성물 및 이를 포함하는 방폭용 시트를 제공할 수 있고, 특히, 시트 형태로 제조됨에 따라, 롤투롤 공정으로 제공할 수 있고, 적용되는 대상의 크기 또는 형태에 따라 적절히 재단하여 사용될 수 있는 장점이 있다. 특히, 직렬로 연결된 리튬 2차전지의 작동 중 발화 또는 폭발을 억제할 수 있고, 나아가 일단 발화가 되어도 불이 확산되는 것을 억제하고, 폭발로 이어지는 것을 억제하여 대형 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 방폭용 시트를 보여주는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 방폭용 시트가 ESS에 적용되는 예를 보여주는 개략도이고,
도 3은 상용 방폭용 시트를 사용한 경우, 폭발 및 그 후의 연소 상태를 보여주는 사진이고, 및
도 4는 본 발명에 따른 방폭용 시트를 사용한 경우, 폭발 및 그 후의 연소 상태를 보여주는 사진이다.
본 발명에서 '방폭용'은 폭발을 방지하는 것 뿐만 아니라, 그 전단계인 방염 기능을 당연히 더 포함하고 있고, 따라서 이는 방염, 방폭 또는 이들 모두의 가능을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 방폭용 조성물을 제공하고, 보다 구체적으로는
수용성 고분자 및 방폭 필러를 포함하고,
방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들 모두인 제2성분을 포함하고,
제1성분 대 제2성분의 혼합비는 중량비로 1:5 내지 1:3인 것을 특징으로 하는 방폭용 조성물을 제공한다.
이하 본 발명의 방폭용 조성물을 각 구성별로 상세히 설명한다.
본 발명의 방폭용 조성물은 수용성 고분자 및 방폭 필러를 포함하고, 이 중 수용성 고분자는 방폭 필러를 고착화시키는 지지부재의 기능을 수행하며, 방폭 필러는 상기 수용성 고분자 내부 또는 표면에 균일하게 분산되어 존재한다.
이때 수용성 고분자는 방폭 필러를 지지하는 지지부재로서의 기능을 수행할 뿐만 아니라, 그 자체로 방염 또는 방폭 기능을 수행할 수 있으며, 예를 들어, 폴리비닐알콜, 에틸렌-비닐 아세테이트계 고분자, 셀룰로오스, 실리콘, 아크릴레이트계 고분자, 폴리 우레탄, 에폭시기를 포함하는 고분자, 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하고, 방폭 필러를 고착 및 지지하면서, 그 자체로 방염 또는 방폭 기능을 수행할 수 있다면, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서도, 가요성을 유지한다는 점을 고려하면 에틸렌-비닐 아세테이트계 고분자를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 방폭용 조성물에 포함되는 방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물인 제2성분을 포함한다.
본 발명의 방폭용 조성물에 포함되는 제1성분인 인계 난연제는 연소시에 대상물 표면에 불연성 탄화막을 형성하여 산소를 차단함으로써, 연소를 억제하고, 궁극적으로 폭발을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 방폭용 조성물에 포함되는 제2성분인 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물은 연소시에 물을 생성함으로써, 연소를 억제하고, 궁극적으로 폭발을 방지하는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명의 방폭용 조성물은 방폭 필러로 불연성 탄화막을 형성하는 물질과 물을 생성하는 물질을 같이 사용함으로써, 발화시에 효과적으로 불이 확산되는 것을 방지하고, 나아가 이에 따른 폭발을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 방폭용 조성물에 포함되는 제1성분인 인계 난연제는 적인, 포스페이트(phosphate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide) 및 포스파젠(phosphazene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 연소시에 불연성 탄화막을 형성할 수 있는 물질이라면 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 포스페이트계 인계 난연제는 내가수분해성이 양호하고, 가격 경쟁력이 좋다는 점에서 보다 바람직하다. 할로겐계 난연제의 경우 난연 성능은 우수하나, 연소시에 독성과 부식성이 강한 할로겐화 수소 가스가 발생할 수 있어 문제가 될 수 있고, 무기계 난연제의 경우 난연성 확보를 위하여 50 % 이상이 투입되어야 하고, 이 경우 수지의 기계적 물성이 저하되어 문제가 될 수 있다.
한편, 본 발명의 방폭용 조성물은 상기 수용성 고분자로, 에틸렌의 함량이 높은 EVA 고분자와 에틸렌의 함량이 낮은 EVA 고분자를 중량비로 1:1 내지 1.5:1로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중량비가 1.5:1을 초과하는 경우에는 수용성 고분자의 점도가 지나치게 높아져서 발림성 등의 조성물의 적용 특성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 수용성 고분자로 아크릴계 고분자 또는 에틸렌의 함량이 낮은 EVA 고분자를 단일 물질로 사용하는 경우에는 최종 제품의 가요성이 떨어지거나 동계 작업 시 깨짐 등의 문제점이 있을 수 있다.
본 발명에서 에틸렌의 함량이 낮고, 높은 EVA 고분자는 에틸렌 함량 20 중량%를 기준으로 이보다 함량이 높으면 에틸렌의 함량이 높다고 하고, 이보다 함량이 낮으면 에틸렌의 함량이 낮은 것으로 정의한다.
본 발명에서 EVA 고분자는 (C2H4)n(C4H6O2)m 의 화학식을 갖는 고분자를 의미한다.
또한, 본 발명의 방폭용 조성물은 방폭 필러인 상기 제1성분와 제2성분이 중량비로 1:3 내지 1:5인 것이 바람직하다. 상기 중량비가 1:5 초과인 경우에는 조성물의 점도가 지나치게 높아져 발림성 등의 조성물의 적용 특성이 저하되는 문제점이 있고, 중량비가 1:3미만인 경우에는 조성물의 점도가 너무 낮아져서, 조성물을 시트 등에 적용하였을 경우, 형상을 유지하기가 어렵게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 방폭용 조성물에 있어서, 조성물의 고형분 함량은 30 내지 70 중량%인 것이 바람직하다. 본 발명에서 고형분은 조성물 중 액상을 제외한 나머지 전체를 의미한다. 고형분 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 난연 성능이 저하되며, 점도가 낮아져서 코팅 시 원하는 두께의 박막을 얻을 수가 없는 문제점이 있고, 70 중량%를 초과하는 경우에는 최종 제작된 시트의 기계적 물성이 저하되며, 점성이 매우 높아 코팅이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 방폭용 조성물에서, 수용성 고분자에 균일하게 분산되는 방폭 필러의 함량은 총 방폭용 조성물 대비 20 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 만약 상기 방폭 필러의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 난연 성능이 저하되는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 최종 시트의 기계적 물성 저하되며, 코팅 불량, 약액의 보관 안정성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명의 방폭용 조성물은 상기한 성분들 외에 추가로 무기 필러를 더 포함할 수 있다. 무기 필러는 본 발명의 방폭용 조성물에 포함됨에 의하여 조성물에 단열기능을 부가하게 되고, 이와 같이 단열기능을 갖는 조성물이 적용분야, 예를 들어 2차전지 등에 적용되는 경우, 가혹한 외부환경이 전지의 작동에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 무기 필러를 포함하는 본 발명의 방폭용 조성물이 적용된 2차전지의 경우, 저온 환경에서도 외부 주변 온도로부터 단열이 효율적으로 되기 때문에, 작동에 미치는 악영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 발화 및 폭발의 환경은 조성물의 단열 성능과 비교하여, 매우 가혹한 조건이기 때문에, 조성물의 단열 성능이 적용 대상의 발화 및 폭발에 미치는 영향은 매우 미미하다는 것을 확인하였다.
상기 본 발명에 다른 방폭용 조성물은 추가로 분산제, 장기보관 안정제, 계면활성제, 가소제, 색상 안료 및 기타 첨가제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 이를 통하여 방폭용 조성물의 특성, 예를 들어, 분산제를 도입하여 균일한 조성물을 제조할 수 있고, 장기보관 안정제를 포함하는 경우, 조성물의 장기 안정성이 개선될 수 있는 등의 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
한편, 예를 들어, 분산제로는 폴리머계 분산제 등을 사용할 수 있고, 장기 보관 안정제로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 이써(Diethylene glycol monoethyl ether), 디에틸렌 글리콜 모노부틸 이써(Diethylene glycol monobutyl ether) 등을 사용할 수 있으며, 계면활성제로는 실리콘계 계면활성제를 사용할 수 있다.
이상의 본 발명의 방폭용 조성물은 수용성 고분자 내 또는 표면에 방폭 필러가 균일하게 분산되어 있는 형태로, 추후 이를 시트 등에 적용하여 시트 형태의 방폭 부재를 제조하기에 용이하고, 또한 방폭 필러로 발화시에 불연성 탄화막을 형성하는 물질과, 발화시에 물을 생성시키는 물질을 함께 사용함으로써, 발화 및 이에 따른 폭발을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 또한, 방폭 필러를 고착화하는 기능을 수행하는 수용성 고분자가 그 자체로 방염 기능을 가짐으로써, 방염 및 방폭 기능을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 방폭용 조성물의 제조방법을 제공하고, 구체적으로는
수용성 고분자를 용매에 혼합하고 교반하는 단계; 및
교반된 수용성 고분자 용액에 방폭 필러를 도입하고 교반하는 단계;
를 포함하되,
상기 방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들 모두인 제2성분을 포함하고,
제1성분 대 제2성분의 혼합비는 중량비로 1:5 내지 1:3가 되도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 방폭용 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 제조방법은 수용성 고분자를 용매에 혼합하고 교반하는 단계를 포함하고, 이를 통하여 추후 혼합되는 방폭 필러를 고착시키고, 지지하는 기능을 수행하는 수용성 고분자부를 형성할 수 있다.
이때 수용성 고분자는 방폭 필러를 지지하는 지지부재로서의 기능을 수행할 뿐만 아니라, 그 자체로 방염 또는 방폭 기능을 수행할 수 있으며, 예를 들어, 폴리비닐알콜, 에틸렌-비닐 아세테이트계 고분자, 셀룰로오스, 실리콘, 아크릴레이트계 고분자, 폴리 우레탄, 에폭시기를 포함하는 고분자, 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하고, 방폭 필러를 고착 및 지지하면서, 그 자체로 방염 또는 방폭 기능을 수행할 수 있다면, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서도, 가요성을 유지한다는 점을 고려하면 에틸렌-비닐 아세테이트계 고분자를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 제조방법에서 사용되는 용매는 수용성 고분자가 용해되어 균일한 용액이 형성될 수 있는 용매라면 특정 용매로 한정되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 제조방법은 교반된 수용성 고분자 용액에 방폭 필러를 도입하고 교반하는 단계를 포함하며, 이를 통하여 수용성 고분자 용액 내 또는 그 표면에 방폭 필러가 균일하게 분산될 수 있게 된다.
본 발명의 제조방법에서 수용성 고분자 용액에 도입되는 방폭 필러는 인계 난연제인 제1성분과 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물인 제2성분을 포함한다.
본 발명의 제조방법에서 수용성 고분자 용액에 도입되는 제1성분인 인계 난연제는 연소시에 대상물 표면에 불연성 탄화막을 형성하여 산소를 차단함으로써, 연소를 억제하고, 궁극적으로 폭발을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에서 수용성 고분자 용액에 도입되는 제2성분인 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 또는 이들의 혼합물은 연소시에 물을 생성함으로써, 연소를 억제하고, 궁극적으로 폭발을 방지하는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명의 제조방법에서 도입되는 방폭 필러로 불연성 탄화막을 형성하는 물질과 물을 생성하는 물질을 같이 사용함으로써, 발화시에 효과적으로 불이 확산되는 것을 방지하고, 나아가 이에 따른 폭발을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제조방법에서 도입되는 방폭 필러 중 제1성분인 인계 난연제는 적인, 포스페이트(phosphate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide) 및 포스파젠(phosphazene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 연소시에 불연성 탄화막을 형성할 수 있는 물질이라면 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 제조방법에서 용매에 혼합되는 비닐아세테이트의 함량이 낮은 EVA 고분자와 비닐아세테이트의 함량이 높은 EVA 고분자를 중량비로 1:1 내지 1.5:1로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중량비가 1.5:1을 초과하는 경우에는 수용성 고분자의 점도가 지나치게 높아져서 최종적으로 제조되는 방폭용 조성물의 발림성 등의 조성물의 적용 특성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 수용성 고분자로 아크릴계 고분자 또는 비닐아세테이트의 함량이 낮은 EVA 고분자를 단일 물질로 사용하는 경우에는 최종 제품의 가요성이 떨어지거나 동계 작업 시 깨짐 등의 문제점이 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에서 사용되는 방폭 필러인 상기 제1성분와 제2성분이 중량비로 1:3 내지 1:5인 것이 바람직하다. 상기 중량비가 1:5 초과인 경우에는 최종 제조되는 조성물의 점도가 지나치게 높아져 발림성 등의 조성물의 적용 특성이 저하되는 문제점이 있고, 중량비가 1:3 미만인 경우에는 최종 제조되는 조성물의 점도가 너무 낮아져서, 조성물을 시트 등에 적용하였을 경우, 형상을 유지하기가 어렵게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 방폭용 조성물의 제조방법에 있어서, 제조되는 조성물의 고형분 함량은 30 내지 70 중량%이 되도록 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 고형분은 조성물 중 액상을 제외한 나머지 전체를 의미한다. 최종 제조되는 방폭용 조성물의 고형분 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 난연 성능이 저하되며, 점도가 낮아져서 코팅 시 원하는 두께의 박막을 얻을 수가 없는 문제점이 있고, 70 중량%를 초과하는 경우에는 최종 제작된 시트의 기계적 물성이 저하되며, 점성이 매우 높아 코팅이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 방폭용 조성물의 제조방법에 있어서, 수용성 고분자에 균일하게 분산되는 방폭 필러의 함량은 총 방폭용 조성물 대비 20 내지 50 중량%가 되도록 제조되는 것이 바람직하다. 만약 상기 방폭 필러의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 난연 성능이 저하되는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 최종 시트의 기계적 물성 저하되며, 코팅 불량, 약액의 보관 안정성이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명의 방폭용 조성물의 제조방법은 추가로 무기 필러를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 무기 필러는 본 발명의 방폭용 조성물에 포함됨에 의하여 조성물에 단열기능을 부가하게 되고, 이와 같이 단열기능을 갖는 조성물이 적용분야, 예를 들어 2차전지 등에 적용되는 경우, 가혹한 외부환경이 전지의 작동에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 무기 필러를 포함하는 본 발명의 방폭용 조성물이 적용된 2차전지의 경우, 저온 환경에서도 외부 주변 온도로부터 단열이 효율적으로 되기 때문에, 작동에 미치는 악영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 발화 및 폭발의 환경은 조성물의 단열 성능과 비교하여, 매우 가혹한 조건이기 때문에, 무기 필러를 도입함에 따른 제조되는 조성물의 단열 성능이 적용 대상의 발화 및 폭발에 미치는 영향은 매우 미미하다는 것을 확인하였다.
또한, 상기 본 발명에 다른 방폭용 조성물의 제조방법은 추가로 분산제, 장기보관 안정제, 계면활성제, 가소제, 색산 안료 및 기타 첨가제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이를 통하여 방폭용 조성물의 특성, 예를 들어, 분산제를 도입하여 균일한 조성물을 제조할 수 있고, 장기보관 안정제를 포함하는 경우, 조성물의 장기 안정성이 개선될 수 있는 등의 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 방폭용 시트를 제공하고, 구체적으로는
지지 시트; 및
상기 지지 시트 상에 코팅되는 본 발명에 따른 방폭용 조성물을 포함하는 코팅층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방폭용 시트를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 방폭용 시트를 각 구성별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 방폭용 시트는 지지 시트를 포함하고, 이는 코팅되는 방폭용 조성물 코팅층을 지지하고, 시트 형상을 유지하는 지지층의 기능을 수행한다. 본 발명의 방폭용 시트에서 사용되는 지지 시트는 상용의 지지 시트를 사용할 수 있으며, 가요성이 있고, 재단이 가능하며, 코팅되는 방폭용 조성물 코팅층을 지지할 수 있으며, 방염 특성이 있는 지지 시트라면 특정 지지 시트로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 유리섬유(Glass fabric), 카본 섬유(Carbon fabric), 무기섬유(Mineral fabric), 폴리에스테르 섬유(Polyester fabric), PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PP(Polypropylene) 필름, PE(Polyethylene) 필름, PVC(polybvinylchloride) 필름, PI(Polyimide) 필름, 폴리아미드(Polyamide) 필름, 종이 등과 같은 섬유 또는 고분자 필름이 사용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 방폭용 시트는 상기 지지 시트 상에 코팅되는 본 발명에 따른 방폭용 조성물을 포함하는 코팅층을 포함한다. 코팅층은 지지 시트 상에 코팅되어, 적용 분야에 적용되었을 때, 실질적인 방염 및 방폭 기능을 수행한다. 본 발명에 따른 방폭용 조성물을 포함하는 코팅층은 수용성 고분자 내 또는 표면에 방폭 필러가 균일하게 분산되어 있는 형태로, 추후 이를 시트 등에 적용하여 시트 형태의 방폭 부재를 제조하기에 용이하고, 또한 방폭 필러로 발화시에 불연성 탄화막을 형성하는 물질과, 발화시에 물을 생성시키는 물질을 함께 사용함으로써, 발화 및 이에 따른 폭발을 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다. 또한, 방폭 필러를 고착화하는 기능을 수행하는 수용성 고분자가 그 자체로 방염 기능을 가짐으로써, 방염 및 방폭 기능을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 방폭용 시트는 지지 시트를 기준으로 코팅층이 형성된 면의 반대면 지지 시트 표면에 점착층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 점착층은 추후 방폭용 시트가 적용되는 적용 대상의 표면과 접하게 되고, 점착층을 통하여 본 발명에 따른 방폭용 시트가 적용 대상에 부착될 수 있어, 적용 대상의 발화 과정에서 본 발명의 방폭용 시트가 탈리되는 것을 방지하여, 방염 및 방폭 기능을 보다 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
본 발명의 방폭용 시트는 지지 시트 상에 본 발명에 따른 방폭용 조성물을 포함하는 코팅층이 코팅된 형태이기 때문에, 적용대상, 요구사항에 따라 적절한 크기로 재단하여 사용될 수 있고, 제조과정에서도 롤투롤 공정을 통하여 제조될 수 있는 장점이 있다. 또한, 요구사항에 따라 지지 시트의 두께, 코팅층의 두께를 용이하게 조절할 수 있기 때문에, 적용 분야의 요구사항에 적절한 방폭용 시트를 매우 용이한 방법으로 제공할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명은 방폭용 시트의 제조방법을 제공하고, 구체적으로는
본 발명에 따른 방폭용 조성물을 지지 시트 상에 코팅하는 단계를 포함하는 방폭용 시트의 제조방법을 제공하며, 이때 코팅방법은 바코터를 이용한 코팅, 또는 콤마코터를 이용한 코팅일 수 있다.
또한, 본 발명의 방폭용 시트의 제조방법은 상기 코팅 이후, 건조하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 일정한 온도로 1회, 또는 서로 다른 온도로 2회 이상 나누어 건조를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로는 120 ℃에서 10분간 건조할 수 있고, 또는 120 ℃에서 3분간 건조 후, 150 ℃에서 2분간 건조를 수행할 수 있다.
본 발명의 방폭용 시트의 제조방법에서, 지지 시트 상에 상기 조성물을 1mm 내지 2mm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다. 만약 상기 조성물이 코팅되는 두께가 1mm 미만인 경우에는 방폭용 시트의 방염 및 방폭 효과가 충분히 발휘되지 못하는 문제점이 있고, 그 두께가 2mm를 초과하는 경우에는 시트의 가요성이 떨어지며, 건조 속도가 길어짐으로 인해 생산성 저하의 문제가 있다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 적용 대상 및 적용 분야에 따라 롤투롤 공정을 통하여 방폭용 시트를 제조할 수 있으며, 크기에 따라 용이하게 재단하여 사용할 수 있는 장점이 있고, 또한, 시트의 두께 및 코팅층의 두께를 쉽게 조절할 수 있기 때문에, 적용 대상 및 적용 분야의 요구사항에 맞는 방폭용 시트를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 기재는 본 발명을 구체적으로 설명하고자 하는 것일 뿐, 이하에 기재되어 있는 내용에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되어 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다.
<실시예 1>
방폭용 조성물의 제조 1
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)인 Wacker 사의 706K® 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)을 총 방폭용 조성물 대비 6.07 중량%, 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 27.91 중량%, 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
<실시예 2>
방폭용 조성물의 제조 2
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)인 Wacker 사의 706K® 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)와 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 33.98 중량%(이때, 인계난연제와 수산화알루미늄의 중량비는 1:5), 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
<실시예 3>
방폭용 조성물의 제조 3
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)인 Wacker 사의 706K® 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)와 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 33.98 중량%(이때, 인계난연제와 수산화알루미늄의 중량비는 1:4), 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
<실시예 4>
방폭용 조성물의 제조 4
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)인 Wacker 사의 706K® 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)와 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 33.98 중량%(이때, 인계난연제와 수산화알루미늄의 중량비는 1:3), 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
<실시예 5>
방폭용 조성물의 제조 5
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)를 총 방폭용 조성물 대비 6.07 중량%, 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 27.91 중량%, 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
한편, 사용된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는 Wacker 사의 706K와 Dairen Chemical 사의 DA-265를 중량비로 1:1로 혼합하여 사용하였다.
<실시예 6>
방폭용 조성물의 제조 6
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)를 총 방폭용 조성물 대비 6.07 중량%, 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 27.91 중량%, 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
한편, 사용된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는 Wacker 사의 706K와 Dairen Chemical 사의 DA-265를 중량비로 1.5:1로 혼합하여 사용하였다.
<실시예 7>
방폭용 조성물의 제조 7
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)를 총 방폭용 조성물 대비 6.07 중량%, 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 27.91 중량%, 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
한편, 사용된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는 Wacker 사의 706K와 Dairen Chemical 사의 DA-265를 중량비로 3.5:1로 혼합하여 사용하였다.
<실시예 8>
방폭용 조성물의 제조 8
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)를 총 방폭용 조성물 대비 6.07 중량%, 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 27.91 중량%, 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
한편, 사용된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는 Wacker 사의 706K와 Dairen Chemical 사의 DA-265를 중량비로 6.5:1로 혼합하여 사용하였다.
<실시예 9>
방폭용 조성물의 제조 9
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)를 총 방폭용 조성물 대비 6.07 중량%, 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 27.91 중량%, 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
한편, 사용된 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)는 Wacker 사의 706K와 Dairen Chemical 사의 DA-265를 중량비로 8:1로 혼합하여 사용하였다.
<실시예 11 내지 15>
각각 실시예 1 내지 4 및 실시예 6에서 제조된 방폭용 조성물을 콤마코터를 이용하는 방법으로 글래스 패브릭(Glass Fabric)에 1.0 T 두께로 코팅하고, 120 ℃에서 3분, 150 ℃에서 2분간 건조하여 방폭용 시트를 제조하였다.
<비교예 1>
실리콘인 HR 5020U (㈜HRS社)를 방폭용 시트로 사용하였다.
<비교예 2>
코팅층을 포함하지 않는 글래스 패브릭(Glass Fabric)(한국신소재社, #7628) 시트를 사용하여 방폭용 시트를 제조하였다.
<비교예 3>
방폭용 조성물의 제조 11
수용성 고분자로 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)인 Wacker 사의 706K® 에멀젼을 총 방폭용 조성물 대비 54.61 중량%로 하여 2차 증류수 용매에 혼합하였고, 첨가제로 건조를 촉진하여 도막 형성을 원활하게 하는 이소프로필알콜(IPA), 및 가소제로 프로필렌 글리콜(PG)을 총 방폭용 조성물 대비 각각 1.21 중량%로 혼합하여, 수용성 고분자 용액을 제조하였고, 이를 믹싱 헤드(mixing head)를 이용하여 500 RPM의 속도로 약 10분동안 교반하여, 에멀젼과 용제가 충분히 분산될 수 있도록 하였다.
다음으로, 상기 에멀젼과 용제가 분산된 용액에 인계 난연제인 EPFR APP-241(PRESAFER社)와 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide, 덕산社)을 총 방폭용 조성물 대비 33.98 중량%(이때, 인계난연제와 수산화알루미늄의 중량비는 5:1), 소포제로는 BYK-044(BYK社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%, 분산제로는 DISPERBYK-190(BYK社)을 총 방폭용 조성물 대비 7.28 중량%, 마지막으로 색상 안료(Bayferrox 303T, 우신피그먼트社)를 총 방폭용 조성물 대비 0.24 중량%로 혼합한 후, 믹싱 헤드를 이용하여 500 RPM에서 약 30분간 교반하였다.
교반이 완료된 후 80 메쉬의 스테인레스 필터를 이용하여 잔여 불순물을 걸러내고 제거하였다.
<비교예 4>
비교예 3에서 제조된 방폭용 조성물을 콤마코터를 이용하는 방법으로 글래스 패브릭(Glass Fabric)에 0.8 T 두께로 코팅하고, 120 ℃에서 3분, 150 ℃에서 2분간 건조하여 방폭용 시트를 제조하였다.
<실험예 1>
방폭용 시트의 방염 및 방폭 실험
본 발명에 따른 방폭용 시트의 방염 및 방폭 성능을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
본 발명의 실시예 10 및 15와 비교예 1 및 비교예 2를 대상으로 열폭주에 대한 시험 기준인 UL9540A의 방법에 따라 프로파게이션 테스트(propagation test)를 수행하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
시간대 비교예 1 실시예 10 실시예 15 비교예 2
최초 폭파후 불길 치솟음 불길 치솟음 불길 치솟음 불길 치솟음
5초후 불길 치솟음 불길 감소 불길 감소 불길 치솟음
최초발화 10초후 연쇄폭발시작 지속적 불길감소 지속적 불길감소 연쇄폭발시작
최초발화20초후 폭발/발화 지속적 불길감소
(최초발생이후, 25초 후 완료)		 연소완료 폭발/발화
최초발화후 5분 완전연소 - - 발화
기타 - - - 1분30초 케이스 폭발,
6분 경 완전연소
상기 표 1에 따르면, 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 방폭용 시트의 경우 효과적으로 불길을 억제하여 폭발을 방지하는 반면, 비교예에 따른 시트의 경우 폭발이 발생하는 것을 확인할 수 있고, 이를 통하여 본 발명의 방폭용 시트가 방염 및 방폭에 있어서, 우수한 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
방폭용 조성물의 점도 및 난연성 확인
방폭 필러로 인계 난연제와 수산화알루미늄을 혼합함에 있어서, 이들의 혼합 비율에 따른 방폭용 조성물의 점도와 난연특성을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 3에서 제조된 방폭용 조성물을 대상으로 Brookfield viscometer (모델명 : DV2T, SPINDLE No.64)를 이용하여 각 조성물의 점도를 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
또한, 상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 방폭용 조성물을 이용하여 제조되는 방폭용 시트인 실시예 11 내지 14 및 비교예 4에서 제조된 방폭용 시트를 대상으로 UL94 화염 분류의 방법으로 난연성능을 확인하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
APP-241:
수산화알루미늄		 비교예 4 실시예 12 실시예 11 실시예 13 실시예 14
점도 높음
(8000 Cp이상)		 적당함
(4000CP이상)		 아주좋음
(3800Cp)		 묽음
(2000Cp)		 묽음
(1800Cp
~2000Cp)
난연성능(육안)
(VO등급)		 아주좋음
V0		 좋음
V0		 좋음
V0		 좋음
V0		 좋음
V0
상기 표 2에 따르면, 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 방폭용 조성물은 점도가 높지 않아, 적용성이 우수할 뿐만 아니라, 이를 이용하여 제조되는 방폭용 시트의 난연 성능이 우수하다는 것을 알 수 있다. 반면, 비교예에 의하여 제조된 방폭용 시트는 난연 성능은 우수하나, 점도가 매우 높아, 적용성이 떨어지는 문제가 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (19)

  1. 방폭용 조성물을 습식코팅의 방법으로 유리 섬유의 일면에 코팅하는 단계; 및
    점착층을 상기 유리섬유의 타면에 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 방폭용 조성물은
    수용성 고분자 및 방폭 필러를 포함하고,
    방폭 필러는 인계 난연제 및 수산화알루미늄을 1:5 내지 1:3의 중량비로 포함하고,
    상기 수용성 고분자는 에틸렌 함량이 20중량%보다 높은 EVA 고분자와 에틸렌 함량이 20중량%보다 낮은 EVA 고분자가 중량비로 1:1 내지 1.5:1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 방폭용 시트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 분산제, 장기보관 안정제, 계면활성제, 가소제, 색산 안료 및 기타 첨가제를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방폭용 시트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방폭용 조성물을 1.0mm 내지 2.0mm의 두께로 코팅하는 방폭용 시트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인계 난연제는 적인, 포스페이트(phosphate), 포스포네이트(phosphonate), 포스피네이트(phosphinate), 포스핀옥사이드(phosphine oxide) 및 포스파젠(phosphazene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방폭용 시트의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 방폭용 조성물의 고형분 함량은 30 내지 70 중량%인 것을 특징으로 하는 방폭용 시트의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방폭용 조성물의 방폭 필러 함량은 20 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 방폭용 시트의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방폭용 조성물은 무기 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방폭용 시트의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항의 방폭용 시트의 제조방법으로 제조되며,
    유리섬유; 및
    상기 유리섬유의 일면에 코팅되는 방폭용 조성물을 포함하는 코팅층; 및
    상기 유리섬유의 타면에 형성된 점착층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방폭용 시트.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서, 상기 코팅층은 1.0mm 내지 2.0mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방폭용 시트.
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