KR102585154B1 - 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재는, 플라스틱 복합재 및 난연성 코팅층을 포함하는 것으로서, 특히, 상기 플라스틱 복합재는, 복수 개의 면으로 이루어진 것이고, 상기 난연성 코팅층은 플라스틱 복합재의 복수 개의 면 및 복수 개의 면의 경계를 형성하는 모서리 상에 형성되는 것일 수 있다. 본 발명에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재는, 난연 성능 및 단열 성능이 우수하고 자동차용 배터리 케이스에 활용 가능한 플라스틱 복합재를 제공할 수 있다.

Description

난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재 {PLASTIC COMPOSITE MATERIAL INCLUDING FLAME RETARDANT COATING LAYER}
본 발명은 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재에 관한 것이다.
산업사회의 발전에 따라 성형성이 뛰어난 플라스틱의 사용량이 증가하고 있으나, 플라스틱은 화재에 취약하며 상대적으로 낮은 온도에서 쉽게 인화되어 불에 타기 쉽고 또한 유해 가스가 발생할 수 있는 단점이 있다.
이에 따라 플라스틱 복합재 또는 플라스틱 복합 재료가 다양하게 연구되고 있으며, 플라스틱 복합재란 복수 개의 플라스틱 소재를 결합하여 만든 고성능 재료를 말한다. 또한, 플라스틱 복합재의 표면을 코팅하여 플라스틱 복합재만으로는 구현할 수 없는 기술적 효과를 더 부여할 수도 있다.
상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명은 다양한 물질을 포함하는 난연성 코팅층이 외곽에 코팅된 플라스틱 복합재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 다양한 물질을 포함하는 단열층이 난연성 코팅층이 형성된 플라스틱 복합재에 형성된 플라스틱 복합재를 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재는, 플라스틱 복합재; 및 난연성 코팅층;을 포함하고, 상기 플라스틱 복합재는, 복수 개의 면으로 이루어진 것이고, 상기 난연성 코팅층은, 상기 플라스틱 복합재의 상기 복수 개의 면 및 상기 복수 개의 면의 경계를 형성하는 모서리 상에 형성되는 것이고, 상기 난연성 코팅층은, 500 ℃ 이상의 온도에서 10분 이하의 시간 동안 형태 변형률이 10% 미만인 것이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 10 ㎛ 내지 0.5 ㎝의 두께로 형성되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 플라스틱 복합재는, 섬유 강화 플라스틱인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 난연제를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 발포제 및 탄화제를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 난연 수지를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연제는, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 발포제는, 멜라민, 디시안디아마이드, 우레아, 구아니딘 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 것이고, 상기 탄화제는, 모노펜타에리트리톨(Monopentaeryltritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 전분(Starch), 페놀포름알데히드 수지(Phenolform aldehyde resin), 설탕(Sugar) 및 폴리우레탄(Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 난연 수지는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 발포제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 탄화제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 난연 수지는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연성 코팅층의 외곽, 상기 플라스틱 복합재와 상기 난연성 코팅층 사이 또는 둘 다에 형성되는 단열층;을 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 단열층은, 실리카 에어로젤, 다공성 유리, 중공형 유리, 유리섬유 및 미네랄로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 중공형 무기물 입자를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 단열층은, 난연제를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 단열층은, 발포제 및 탄화제를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 단열층은, 난연 수지를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연제는, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 발포제는, 멜라민, 디시안디아마이드, 우레아, 구아니딘 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 것이고, 상기 탄화제는, 모노펜타에리트리톨(Monopentaeryltritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 전분(Starch), 페놀포름알데히드 수지(Phenolform aldehyde resin), 설탕(Sugar) 및 폴리우레탄(Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 난연 수지는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 발포제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 탄화제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 난연 수지는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 플라스틱 복합재는, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌술폰, 폴리페닐렌에테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 플라스틱 복합재는, 전기자동차용 배터리 팩 케이스의 하우징 커버, 캐리어, 팩 커버, 팩 캐리어, 모듈 커버 또는 모듈 캐리어인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차용 배터리 케이스는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라스틱 복합재를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법은, 플라스틱 복합재를 준비하는 단계; 및 상기 플라스틱 복합재 상에 난연성 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법으로서, 상기 코팅된 플라스틱 복합재는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라스틱 복합재인 것이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 난연성 코팅층을 형성하는 단계는, 딥 코팅(Dip coating), 플로우 코팅(Flow coating), 스프레이 코팅(Spray coating) 및 롤 코팅(Roll coating) 중 어느 하나의 방법으로 수행되는 것일 수 있다.
본 발명은 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 다양한 물질을 포함하는 난연성 코팅층이 외곽에 코팅된 플라스틱 복합재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 물질을 포함하는 단열층이 난연성 코팅층이 형성된 플라스틱 복합재에 형성된 플라스틱 복합재를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층이 라운드진 것인 플라스틱 복합재의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층이 빗면으로 절단된 것인 플라스틱 복합재의 단면도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재는, 플라스틱 복합재; 및 난연성 코팅층;을 포함하고, 상기 플라스틱 복합재는, 복수 개의 면으로 이루어진 것이고, 상기 난연성 코팅층은, 상기 플라스틱 복합재의 상기 복수 개의 면 및 상기 복수 개의 면의 경계를 형성하는 모서리 상에 형성되는 것이고, 상기 난연성 코팅층은, 500 ℃ 이상의 온도에서 10분 이하의 시간 동안 형태 변형률이 10% 미만인 것이다.
본 발명의 플라스틱 복합재는, 다면체인 것으로서, 면과 면이 만나서 형성하는 모서리도 다수 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 플라스틱 복합재의 표면 상에 코팅이 수행되어 난연성 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.
난연성 코팅층은 열뿐만 아니라 충격에 대해서도 플라스틱 복합재를 보호하는 역할을 수행하는 것일 수 있다.
플라스틱 복합재는 단단하지만 가벼우면서도 외부 충격에 강한 특징이 있다. 특히, 플라스틱 복합재 상에 난연성 코팅층을 포함함으로써 충격 및 열 등으로부터 플라스틱 복합재를 더 보호할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재는, 500 ℃ 이상의 온도에서 10분 이하의 시간 동안 형태 변형률이 10% 미만인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 형태 변형량은 3D 스캐너를 통해 변형 유무를 확인하여 이를 통해 변형률을 계산하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 형태 변형량은 500 ℃ 이상의 온도에서 열처리하기 전 시편과 10분 이하의 시간 동안 변형된 시편의 형태를 비교하는 것으로서, 평면 형태의 시편을 기준으로 변형을 측정할 수 있다.
500 ℃ 이상의 온도에서 열처리를 거친 플라스틱 시편은 뒤틀리거나 휘는 등의 형태 변형이 발생할 수 있으며, 변형된 시편이 늘어난 길이, 면적 또는 부피를 초기 길이, 면적 또는 부피로 나누어 형태 변형률을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 10 ㎛ 내지 0.5 ㎝의 두께로 형성되는 것일 수 있다.
상기 코팅층은, 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 또는 250 ㎛ 내지400 ㎛ 의 두께로 형성되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 250 ㎛ 내지 300 ㎛ 의 두께로 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라스틱 복합재는, 섬유 강화 플라스틱인 것일 수 있다.
섬유 강화 플라스틱은, 섬유를 강화재로 하여 플라스틱 수지를 강화시킨 것으로서, 가볍고 강도가 높아 강성이 요구되는 다양한 분야에 이용된다.
섬유 강화 플라스틱은, 유리섬유 강화 플라스틱, 탄소섬유 강화 플라스틱, 아라미드 섬유 강화 플라스틱 및 세라믹 보강 플라스틱으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 섬유 강화 플라스틱은, 연속 섬유 및 합성 수지를 포함하는 것일 수 있으며, 연속 섬유는, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 화산재 섬유, 천연섬유, 유리섬유, 실리카, 탈크, 부직섬유 및 전도성 충진제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 다르면, 합성 수지는, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌술폰, 폴리에틸렌 및 폴리페닐렌에테르로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 난연제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 발포제 및 탄화제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층은, 난연 수지를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연제는, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 발포제는, 멜라민, 디시안디아마이드, 우레아, 구아니딘 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 것이고, 상기 탄화제는, 모노펜타에리트리톨(Monopentaeryltritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 전분(Starch), 페놀포름알데히드 수지(Phenolform aldehyde resin), 설탕(Sugar) 및 폴리우레탄(Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 난연 수지는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 할로겐계 난연제는, 브롬계 난연제, 염소계 난연제 또는 이 둘을 포함할 수 있고, 브롬계 난연제는, 트리브로모페녹시에탄(DBDPE), 테트라브로모비스페놀A(TTBA) 또는 이 둘을 포함할 수 있고, 염소계 난연제는, 염소화파라핀, 염소화폴리에틸렌 및 지방족 염소계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
인계 난연제는, 포스페이트, 포스포네이트, 포스피네이트, 포스핀옥사이드 및 포스파젠으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용기를 포함할 수 있고, 인/할로겐 난연제, 인/질소 난연제 등을 포함할 수 있다.
무기계 난연제는, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 산화안티몬(Sb2O3) 및 수산화마그네슘(Mg(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용되는 난연 수지의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로서, 방향족 비닐계 중합체 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지 등이 사용될 수 있다.
또한, 일 예로서, 난연 수지는 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지 등이 사용될 수 있다.
일 예시로서, 난연 수지는 아크릴레이트 계 수지인 것으로서, 부틸아크릴레이트(Butylacrylate), 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-Hydroxyethylacrylate), 2-하이드록시메틸메타크릴레이트(2-Hydroxymethylmethacrylate), 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(Dimethyl aminoethylmethacrylate), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidylmethacrylate), 아크릴산(Acrylic acid) 및 메타크릴산(Methacrylic acid)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 적절한 개시제의 존재 하에서 중합시킨 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 발포제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 탄화제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 난연 수지는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발포제는 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있는데, 함유량이 10 중량부 미만이면 생성되는 가스량이 적기 때문에 탄화층을 발포시키기에 미흡하여 바람직하지 않고, 사용량이 25 중량부를 초과하면 가스의 발생량이 많아져 탄화층의 발포 이전에 가스의 과량분출로 인하여 균일한 탄화층의 형성이 어렵게 되어 난연 성능을 기대할 수 없다.
일 실시예에 따르면, 탄화제는 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있는데, 탄화제의 함유량이 5 중량부 미만이면 발포제와 화학 반응이 미약하여 탄화층의 형성이 미흡하게 되며, 25 중량부를 초과하면 발포 효과를 현저히 저하시켜 난연 성능을 기대할 수 없다.
일 실시예에 다르면, 난연 수지는 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있는데, 25 중량부 미만이면 발포시 수축 및 크랙 발생 현상이 심해지며, 50 중량부 초과면 발포율이 떨어져 정상적인 난연 성능을 발휘할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층의 외곽, 상기 플라스틱 복합재와 상기 난연성 코팅층 사이 또는 둘 다에 형성되는 단열층;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열층은, 실리카 에어로젤, 다공성 유리, 중공형 유리, 유리섬유 및 미네랄로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 중공형 무기물 입자를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열층은, 난연제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열층은, 발포제 및 탄화제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열층은, 난연 수지를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연제는, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 발포제는, 멜라민, 디시안디아마이드, 우레아, 구아니딘 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 것이고, 상기 탄화제는, 모노펜타에리트리톨(Monopentaeryltritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 전분(Starch), 페놀포름알데히드 수지(Phenolform aldehyde resin), 설탕(Sugar) 및 폴리우레탄(Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 난연 수지는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 할로겐계 난연제는, 브롬계 난연제, 염소계 난연제 또는 이 둘을 포함할 수 있고, 브롬계 난연제는, 트리브로모페녹시에탄(DBDPE), 테트라브로모비스페놀A(TTBA) 또는 이 둘을 포함할 수 있고, 염소계 난연제는, 염소화파라핀, 염소화폴리에틸렌 및 지방족 염소계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
인계 난연제는, 포스페이트, 포스포네이트, 포스피네이트, 포스핀옥사이드 및 포스파젠으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 작용기를 포함할 수 있고, 인/할로겐 난연제, 인/질소 난연제 등을 포함할 수 있다.
무기계 난연제는, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 산화안티몬(Sb2O3) 및 수산화마그네슘(Mg(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용되는 난연 수지의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로서, 방향족 비닐계 중합체 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리알킬(메타)아크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지 등이 사용될 수 있다.
또한, 일 예로서, 난연 수지는 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지 등이 사용될 수 있다.
일 예시로서, 난연 수지는 아크릴레이트 계 수지인 것으로서, 부틸아크릴레이트(Butylacrylate), 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-Hydroxyethylacrylate), 2-하이드록시메틸메타크릴레이트(2-Hydroxymethylmethacrylate), 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(Dimethyl aminoethylmethacrylate), 글리시딜메타크릴레이트(Glycidylmethacrylate), 아크릴산(Acrylic acid) 및 메타크릴산(Methacrylic acid)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 적절한 개시제의 존재 하에서 중합시킨 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 발포제는, 상기 단열팅 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 탄화제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고, 상기 난연 수지는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발포제는 단열층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있는데, 함유량이 10 중량부 미만이면 생성되는 가스량이 적기 때문에 탄화층을 발포시키기에 미흡하여 바람직하지 않고, 사용량이 25 중량부를 초과하면 가스의 발생량이 많아져 탄화층의 발포 이전에 가스의 과량분출로 인하여 균일한 탄화층의 형성이 어렵게 되어 난연 성능을 기대할 수 없다.
일 실시예에 따르면, 탄화제는 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것일 수 있는데, 탄화제의 함유량이 5 중량부 미만이면 발포제와 화학 반응이 미약하여 탄화층의 형성이 미흡하게 되며, 25 중량부를 초과하면 발포 효과를 현저히 저하시켜 난연 성능을 기대할 수 없다.
일 실시예에 다르면, 난연 수지는 단열층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것일 수 있는데, 25 중량부 미만이면 발포시 수축 및 크랙 발생 현상이 심해지며, 50 중량부 초과면 발포율이 떨어져 정상적인 난연 성능을 발휘할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층은, 라운드진 것이거나 빗면으로 절단된 것일 수 있다.
본 발명의 플라스틱 복합재는, 모서리 상에 난연성 코팅층 형성이 원활하게 되기 위해 모서리가 라운드진 것이거나 빗면으로 절단된 것일 수 있다.
이에 따라 모서리에 형성된 난연성 코팅층 역시 라운드진 것이거나 빗면으로 절단된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층은, 라운드진 것이거나 빗면 형태로 형성되는 것일 수 있다.
도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층이 라운드진 것인 플라스틱 복합재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층이 빗면으로 절단된 것인 플라스틱 복합재의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 플라스틱 복합재의 모서리가 라운드진 것이거나, 빗면 형태로 절단된 것일 수 있고, 난연성 코팅층은 상기 플라스틱 복합재 상에 형성되는 것으로서 플라스틱 복합재의 모서리의 형태를 따르는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층은, 곡률 반지름이 0.3 ㎜ 내지 10 ㎜ 인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층은, 곡률 반지름이 0.5 ㎜ 내지 10 ㎜, 1 ㎜ 내지 10 ㎜, 3 ㎜ 내지 10 ㎜, 3 ㎜ 내지 8 ㎜ 또는 4 ㎜ 내지 8 ㎜ 인 것일 수 있으며, 바람직하게는, 4 ㎜ 내지 7 ㎜ 인 것일 수 있다.
상기 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층의 곡률 반지름이 0.3 ㎜ 미만인 경우, 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층의 두께가 너무 얇아 플라스틱 복합재의 모서리 부분의 난연 능력이 보장되지 않으며, 10 ㎜ 를 초과하는 경우, 난연성 코팅층이 너무 두꺼워 제조 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리는 단점이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층은, 곡률 반지름이 상기 플라스틱 복합재의 두께의 1/2 이하인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층은, 곡률 반지름이 상기 플라스틱 복합재의 두께의 1/50 내지 1/2 인 것일 수 있다.
플라스틱 복합재는 모재로서, 1 ㎝ 이하인 것일 수 있다.
보다 바람직하게는, 플라스틱 복합재는, 두께가 0.5 ㎝ 이하인 것일 수 있으며, 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층의 곡률 반지름은, 플라스틱 복합재 두께의 1/2 이하인 것으로서, 복합재의 두께에 따라 난연성 코팅층의 곡률을 설정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라스틱 복합재의 모서리 상의 난연성 코팅층은, 상기 플라스틱 복합재의 복수 개의 면 상의 난연성 코팅층 대비 0.95 내지 1.05 의 두께비로 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모서리 상의 난연성 코팅층은, 플라스틱 복합재의 복수 개의 면 상의 난연성 코팅층 대비 두께비가 0.97 내지 1.05 또는 0.95 내지 1.03 인 것일 수 있으며, 바람직하게는, 0.97 내지 1.03 인 것일 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재는, 복수 개의 모서리 및 복수 개의 면 상의 난연성 코팅층의 두께가 거의 일정한 것으로서, 플라스틱 복합재의 표면 상에 난연성 코팅층이 고르게 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라스틱 복합재는, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌술폰, 폴리페닐렌에테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층 또는 단열층은, 열안정제, 자외선안정제, 산화방지제, 활제, 가소제, 충진재, 보강재, 증량제, 착색제, 무적제, 핵제, 블로킹 방지제, 슬립제, 항균제, 항곰팡이제, 대전방지제, 경화제, 발포제 및 상용화제로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
상술한 각각의 첨가제는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 열안정제로서, Cd/Ba/Zn 계, Cd/Ba 계, Ba/Zn 계, Ca/Zn 계, Na/Zn 계, Sn 계, Pb 계, Cd 계, Zn 계 등을 사용할 수 있으며, 자외선안정제로는, 벤조페논(Benzophenone) 계, 벤조트리아졸(Benzotriazole) 계, 유기니켈화합물 등을 사용할 수 있다.
산화방지제로는, 페놀(Phenol) 류, 방향성(Aromatic) 류, 아민(Amine) 류, 황화에스테르(Thioester) 류, 아인산염(Phosphite) 류 등을 사용할 수 있으며, 활제로는, 지방족고급알코올(Fatty alcohol) 계, 디카르복실에스테르(Dicarboxylicesters) 계, 글리세린지방산에스테르(Fatty acid esters of glycerol) 계, 쇼트체인알코올(Short-chain alcohols) 계, 지방산(Fatty acids) 계, 지방산아미드(Fattyacid amides) 계, 금속비누(Metallic soap) 계, 금속활제(일 예시로서, Castearate) 등을 사용할 수 있다.
일 예로서, 상기 첨가제는 플라스틱 복합재 및 난연성 코팅층 또는 단열층의 기계적 물성, 가공 물성, 표면 물성, 열적 물성, 화학적 물성, 미학적 물성 등을 충족시키기 위하여 플라스틱 복합재, 난연성 코팅층 또는 단열층의 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 바람직하게는 0.1 중량부 내지 2 중량부의 비율로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라스틱 복합재는, 전기자동차용 배터리 팩 케이스의 하우징 커버, 캐리어, 팩 커버, 팩 캐리어, 모듈 커버 또는 모듈 캐리어인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차용 배터리 케이스는, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 복합재를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 자동차용 배터리 케이스는, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법은, 플라스틱 복합재를 준비하는 단계; 및 상기 플라스틱 복합재 상에 난연성 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 플라스틱 복합재의 코팅 방법으로서, 상기 코팅된 플라스틱 복합재는, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱 복합재인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법은, 플라스틱 복합재를 준비하는 단계; 및 상기 플라스틱 복합재 상에 난연성 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는, 플라스틱 복합재의 코팅 방법으로서, 상기 코팅된 플라스틱 복합재는, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연성 코팅층을 형성하는 단계는, 딥 코팅(Dip coating), 플로우 코팅(Flow coating), 스프레이 코팅(Spray coating) 및 롤 코팅(Roll coating) 중 어느 하나의 방법으로 수행되는 것일 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (21)

  1. 플라스틱 복합재; 및
    난연성 코팅층;을 포함하고,
    상기 플라스틱 복합재는, 복수 개의 면으로 이루어진 것이고,
    상기 난연성 코팅층은, 상기 플라스틱 복합재의 상기 복수 개의 면 및 상기 복수 개의 면의 경계를 형성하는 모서리 상에 형성되는 것이고,
    상기 난연성 코팅층의 외곽에 형성되는 단열층;을 더 포함하는 것이고,
    상기 모서리 및 상기 모서리에 형성된 난연성 코팅층은, 라운드진 것이거나 빗면으로 절단된 것이고,
    상기 모서리 상에 형성되는 난연성 코팅층은, 곡률 반지름이 0.3 ㎜ 내지 10 ㎜이고 상기 플라스틱 복합재의 두께의 1/2 이하인 것이고,
    상기 플라스틱 복합재의 모서리 상의 난연성 코팅층은, 상기 플라스틱 복합재의 복수 개의 면 상의 난연성 코팅층 대비 0.95 내지 1.05 의 두께비로 형성되는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 코팅층은, 10 ㎛ 내지 0.5 ㎝의 두께로 형성되는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 복합재는, 섬유 강화 플라스틱인 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 코팅층은, 난연제를 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 난연성 코팅층은, 발포제 및 탄화제를 더 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 난연성 코팅층은, 난연 수지를 더 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 난연제는, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 발포제는, 멜라민, 디시안디아마이드, 우레아, 구아니딘 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 것이고,
    상기 탄화제는, 모노펜타에리트리톨(Monopentaeryltritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 전분(Starch), 페놀포름알데히드 수지(Phenolform aldehyde resin), 설탕(Sugar) 및 폴리우레탄(Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 난연 수지는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 난연제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고,
    상기 발포제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것이고,
    상기 탄화제는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고,
    상기 난연 수지는, 상기 난연성 코팅층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 단열층은, 실리카 에어로젤, 다공성 유리, 중공형 유리, 유리섬유 및 미네랄로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 중공형 무기물 입자를 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단열층은, 난연제를 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단열층은, 발포제 및 탄화제를 더 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단열층은, 난연 수지를 더 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 난연제는, 할로겐계 난연제, 인계 난연제 및 무기계 난연제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 발포제는, 멜라민, 디시안디아마이드, 우레아, 구아니딘 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 질소 화합물을 포함하는 것이고,
    상기 탄화제는, 모노펜타에리트리톨(Monopentaeryltritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 전분(Starch), 페놀포름알데히드 수지(Phenolform aldehyde resin), 설탕(Sugar) 및 폴리우레탄(Polyurethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 난연 수지는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 스티렌계 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 난연제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고,
    상기 발포제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 10 중량부 내지 25 중량부인 것이고,
    상기 탄화제는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 25 중량부인 것이고,
    상기 난연 수지는, 상기 단열층 100 중량부를 기준으로 25 중량부 내지 50 중량부인 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 복합재는, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌술폰, 폴리페닐렌에테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 복합재는, 전기자동차용 배터리 팩 케이스의 하우징 커버, 캐리어, 팩 커버, 팩 캐리어, 모듈 커버 또는 모듈 캐리어인 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 코팅층은, 500 ℃ 이상의 온도에서 10분 이하의 시간 동안 형태 변형률이 10% 미만인 것인,
    난연성 코팅층을 포함하는 플라스틱 복합재.
  19. 제1항 내지 제8항 및 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항의 플라스틱 복합재를 포함하는,
    자동차용 배터리 케이스.
  20. 플라스틱 복합재를 준비하는 단계; 및
    상기 플라스틱 복합재 상에 난연성 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법으로서,
    상기 코팅된 플라스틱 복합재는, 제1항 내지 제8항 및 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항의 플라스틱 복합재인 것인,
    플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 난연성 코팅층을 형성하는 단계는, 딥 코팅(Dip coating), 플로우 코팅(Flow coating), 스프레이 코팅(Spray coating) 및 롤 코팅(Roll coating) 중 어느 하나의 방법으로 수행되는 것인,
    플라스틱 복합재의 난연 코팅 방법.
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