KR102622848B1 - 저열량을 갖는 고분자 컴파운드 조성물 및 이를 이용한 제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저열량을 갖는 고분자 컴파운드 조성물 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다. 구체적으로는 KS F 2271에 따른 “가스 유해성 시험” 기준을 만족함과 동시에 ISO 1716에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 측정한 열량이 3.00 MJ/kg 이하로 'DIN 4102의 A2, A1'를 충족시키는 조성물과 KS F ISO 5660-1에 따른 “준불연(8.0MJ/㎡, 두께 3.00 ± 0.10mm 기준) 성능” 기준을 충족시키는 조성물 그리고 KS F ISO 1182에 따른 '건축 재료의 불연성 시험 성능 기준'을 충족시키는 컴파운드 조성물 및 이를 포함하는 펠렛 및 시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 저열량을 갖는 고분자 컴파운드 조성물 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다.
국내외에서 발생한 대형 화재 사건의 주요 확산 원인을 건축물 외장재의 미흡한 “화재안전성능” 에서 찾은 국회 및 정부는 관련 법규를 보완하여, 이들 제품에 대한 “화재안전성평가” 기준을 크게 강화하여 시행('22. 2. 11)하였으며, 이에 따라 건축 마감재의 한 종류인 알루미늄복합판넬용 심재(Core층)도 강화된 성능 인증을 요구받게 되었다.
그러나 변경된 “화재안전성평가” 기준은 기존 사용중인 DIN 4102/B1 등급의 알루미늄복합판넬 심재 열량(Bomb Cal. : ~ 15 MJ/kg)이나 국제적으로 통용되고 있는 우수한 난연 성능의 DIN 4102/A2 등급의 심재 열량(Bomb Cal. : ≤ 3.0MJ/kg)과 비교해서 큰 폭으로 강화된 것으로, 판넬의 심재에 대하여 준불연 성능(Cone Calorimeter 열량 : ≤ 8.00 MJ/㎡) 이상을 요구하고 있다.
이를 대략 70 중량% 정도의 난연제(무기물)로 구성된 기존의 DIN 4102/B1 등급의 심재 조성물과 대략 92 중량% 정도의 난연제(무기물)로 구성된 DIN 4102/A2 등급의 심재 조성물과 비교하면, 변경된 준불연성 심재 조성물의 열량 기준을 충족시키기 위해서는 대략 95 중량% 이상의 난연제(무기물)를 충진해야 함을 의미한다.
그러나 현실적으로는 DIN 4102/A2 등급의 심재 조성물도 가압 니더(Kneader) 또는 압출기로 컴파운딩 하는 것이 용이하지 못해 펠렛(Pellet) 형태가 아닌 스프레이 코팅(Spray Coating) 또는 칼렌더링(Calendering) 방식에 의해 생산된 시트를 롤(Roll) 형태로 가공하여 공급하고 있으며, 상기 롤 형태의 심재(Core층) 시트에 접착 필름과 알루미늄 시트(0.5mm)를 융압착시켜 DIN 4102/A2 등급의 알루미늄복합판넬을 생산하고 있다.
따라서 이러한 생산 공정을 이해한다면, 현재 상업화되어 있는 DIN 4102/B1 등급의 조성을 기반으로 하여 8.00 중량% 미만의 유기물 매트릭스 만으로 DIN 4102의 A2, A1 등급 심재, KS F ISO 5660-1의 준불연성 심재 및 KS F ISO 1182의 불연성 심재 컴파운드 조성물을 펠렛 형태로 개발하는 것은 극히 어려운 과제이다.
일례로 대한민국 등록특허 10-1955434에는 기존의 DIN 4102/B1 등급의 알루미늄복합판넬을 생산하던 설비에서 DIN 4102/A2 등급의 알루미늄복합판넬을 생산할 수 있는 심재 조성물을 예시하고 있다. 그러나 예시한 선행 특허의 조성은 열가소성 수지 및 활제의 함량이 10.00 중량% 이하로 낮아 유동성과 유연성이 부족하고, 활제의 선정이 부적절해 접착강도가 약하며, 결과적으로 알루미늄복합판넬용 심재 조성물이 갖춰야 할 요구물성을 충족하기에는 부족함이 있다.
특히, 유기물 함량이 극히 적은 DIN 4102/A2 조성물에 있어서 접착강도를 높이기 위해 DIN 4102/B1 심재 조성물에 사용했던 말레인산 변성 폴리올레핀이나 실란커플링제를 사용하면 유동성(가공성)이 너무 낮아져서 컴파운드 및 시트 생산에 필요한 용융지수(Melt Index)을 확보할 수 없다.
이에 따라, 상기 특허에서 유동성 확보를 위해 선택한 활제 조성은 불가피한 면이 있어 보이나, 실질적으로 유동성 확보를 위해 사용된 폴리올레핀 왁스(PE Wax, PP Wax 등)류는 내부 활제로 접착성 개선 효과가 크지 않고, 지방산 및 지방산 금속염은 시트 압출기에서 토출되는 심재(Core층) 표면에 유막을 형성함으로써 접착을 방해한다.
또한 상기 특허에서는 무기 필러[무기 난연제(난연 보조제 포함)와 무기 난연제를 제외한 그 외 무기 충진제]의 함량이 높아 컴파운드 및 시트 가공시에 발생하는 실린더 내의 과도한 마찰열로 생산 및 품질 관리에 어려움이 있으며, 유동성(Melt Index) 확보를 위해 선택한 무기물의 입자 크기가 너무 커서 스크류 및 실린더 내부에 대한 과도한 마모를 수반하여 유틸리티 비용 상승의 원인을 제공한다.
더불어 상기 예시된 특허는 DIN 4102/A2 등급의 화재안전성능을 만족시키는 컴파운드 조성물로, 현재 국내에서 화제 안전성 규격으로 제시하고 있는 준불연성 심재 조성물의 열량 기준(콘칼로리미터 기준: 8.0 MJ/㎡, 3T)에도 크게 미치지 못한다.
이에 본 발명자는 유기물질로 구성된 매트릭스의 함량을 높이고 무기 필러의 함량을 낮추어 심재 조성물에 유동성, 유연성, 접착성, 수분 침투 방지를 위한 심재 조직의 조밀성을 부여하기 위한 연구를 거듭한 끝에 매트릭스를 구성하는 유기물의 산소 원소 함량이 증가함에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 발생하는 열량이 낮아짐을 인지하고 이에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명자는 전술한 바와 같이 DIN 4102/B1 등급을 생산하던 기존의 알루미늄복합판넬 생산라인에서 DIN 4102/A2, A1 등급 심재의 복합판넬, KS F ISO 5660-1에 따른 준불연성 심재의 복합판넬, KS F ISO 1182에 따른 불연성 심재의 복합판넬을 생산할 수 있는 컴파운드 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명을 통하여 알루미늄복합판넬 심재 조성물의 가공성(유동성), 유연성, 접착성, 컴파운드 조직의 조밀성을 개선하기 위하여 기재 폴리머를 비롯한 유동성 개선제, 상용화제 및 첨가제 등과 같은 유기물질로 구성된 매트릭스의 함량을 높일 수 있는 방법과 유동성 개선제 및/또는 저융점 금속 또는 저융점 합금을 이용하여 화재안전성능을 유지하면서 가공성(유동성)을 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 제안한다.
또한 본 발명을 통해 수산기를 갖는 고함량의 무기 난연제가 충진된 컴파운드에서 나타나는 요변현상(Thixotropy Effect)에 의한 시트 압출기(Sheet Extruder) 티-다이(T-Die)의 막힘(또는 굳음) 현상을 개선 및 극복할 수단을 제공한다.
더불어 본 발명자는 무게 대비 과도한 표면적으로 유동성 및 유연성을 심하게 훼손하여 DIN 4102/A2 등급과 같이 유기물 함량이 매우 적은 고충진의 무기물 컴파운드에는 사용할 수 없었던 경량화제에 대하여 규격에서 제시한 열량 기준을 충족시키면서도 기재 폴리머를 포함한 유기물의 조성 비율을 크게 늘림으로써 도입할 수 있도록 하는 수단을 제공한다.
본 발명은 기재 폴리머 및 가공성 개선제를 포함하는 매트릭스에 무기 필러를 충진한 고분자 컴파운드 조성물로서, 상기 매트릭스는 하기 식 1을 만족하며,
상기 고분자 컴파운드 조성물은 ISO 1716에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 측정한 열량이 3.00 MJ/kg 이하인 것인, 고분자 컴파운드 조성물을 제공한다.
[식 1]
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 기재 폴리머로는 열가소성 수지, 열가소성 고무 및 열가소성 탄성체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 기재 폴리머는 산소 원소를 포함하는 기재 폴리머일 수 있으며, 산소 원소를 포함하지 않는 기재 폴리머일 수 있다. 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 산소 원소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 열가소성 수지 일 수도 있으며, 상기 열가소성 고무 또한 산소 원소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 열가소성 고무 일 수도 있으며, 상기 열가소성 탄성체 또한 산소 원소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 열가소성 탄성체 일 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 가공성 개선제로는 단분자 유기화합물, 올리고머 및 저분자량 폴리올레핀 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로 상기 가공성 개선제는 산소 원소를 포함하는 가공성 개선제를 포함하는 것 일 수 있으며, 폴리에틸렌 왁스와 같이 산소 원소를 포함하지 않는 가공성 개선제를 포함하는 것 일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 단분자 유기화합물은 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물, 산소 및 인 원소를 포함하는 단분자 화합물에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물은 구체적으로 알코올기, 에폭시기, 에스테르기, 카르복실기, 에테르기, 케톤기, 카보네이트기를 포함하는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 단분자 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 산소와 인으로 구성된 단분자 화합물은 포스페이트, 포스포네이트 및 포스핀옥사이드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 단분자 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 올리고머 및 저분자량 폴리올레핀으로 산소 원소를 포함한 것으로는 폴리에스터-디올, 폴리카보네이트-디올, 폴리에테르-디올, 폴리카프로락톤-디올, 폴리카르복실레이트 및 그 유도체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 저분자량 폴리올레핀으로 산소 원소를 포함하지 않은 것으로는 탄화수소 오일 및 왁스, 폴리올레핀 왁스, 폴리부텐, 석유수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 필러는 무기 난연제, 무기 충진제, 무기 경량화제, 저융점 금속 및 저융점 합금 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 난연제로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘(브루사이트), 탄산마그네슘(마그네사이트), 돌로마이트(백운암), 하이드로마그네사이트, 하이드로탈사이트, 훈타이트, 하이드로마그네사이트-훈타이트, 보레이트 금속염 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 충진제로는 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 활석, 황산칼슘, 황산바륨, 산화칼슘, 카오린, 벤토나이트, 클레이, 질석, 알루미늄실리게이트, 마그네슘실리게이트, 제올라이트, 울라스토나이트 및 금속성 분말 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 경량화제로는 글라스 버블, 플라이 애쉬 및 규조토 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 중공 비즈를 포함하는 것일 수 있으나, 당업자가 통상적으로 사용하는 경량화제라면 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 저융점 금속 및/또는 저융점 합금은 주석(Sn), 비스무트(Bi), 인듐(In) 등의 금속 및/또는 합금에서 이루어진 것으로 용융 온도 232℃이하인 것에서 선택되며, 하나 또는 둘 이상의 것을 혼합하여 사용할 수 있으나 열거한 이들 물질로 인해 특허의 범위를 제한하고자 함은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물에 상용화제 및/또는 커플링제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 일 양태에 따라, 상기 상용화제로는 기재 폴리머, 가공성 개선제 및 무기 필러의 종류에 따라 어떠한 것을 선택하여도 무방하지만 바람직하게는 구조식 내에 극성(Polar) 부분과 비극성(Non Polar) 부분이 존재하는 것으로 산화형 폴리올레핀 왁스, 말레인산 변성 폴리올레핀왁스, 말레인산 무수물 공중합체, 숙신산 무수물 공중합체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있다.
본 발명에 일 양태에 따라, 상기 커플링제로는 인(P)계, 실란(Silane)계, 지르코네이트(Zirconate)계, 알루미네이트(Aluminate)계, 지르코-알루미네이트(Zirco-Aluminate)계, 티타네이트(Titanate)계 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물에 발포제, 유기 난연제 중에서 선택되는 화합물을 어느 하나 또는 둘 이상 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 발포제로는 열팽창성 마이크로캡술 및/또는 유무기 발포제일 수 있으며, 구체적으로 열팽창성 마이크로캡슐일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 유기 난연제로는 인계 난연제, 질소계 난연제, 질소-인계 난연제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물에는 프리세라믹 폴리머(Preceramic Polymer) 및/또는 숯 형성 폴리머(Char Formation Polymer)를 하나 또는 둘 이상 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 프리세라믹 폴리머로는 폴리카보실란(Polycarbosilane), 폴리실록산(Polysiloxane), 실리콘 나이트리드(Silicon Nitride) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 숯 형성 폴리머는 분말(Powder) 형태로 제공되는 것으로 폴리이미드(PI), 폴리페닐설폰(PPhS), 폴리하이드록시아미드(PHA), 케블라29(Kevlar29), 폴리이더이더케톤(PEEK), 폴리(파라-페닐렌 벤조비스티아졸)(PBZT), BPC II-폴리아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 고분자 컴파운드 조성물을 구성하는 성분 이외에도 동업자 간에 통상적으로 알려진 산화방지제, 가수분해방지제(제습제), 억연제, 드립방지제, 할로겐계 난연제, 실리콘계 난연제, 유무기 하이브리드 폴리머, 유무기 항균제 및/또는 살균제, 유무기 착색제, 사슬 연장제, 용융점도 개선제, 다이빌드업 개선제, 이형제, 활제, 방발수제, 방담제, 점접착제, 유무기 바인더, 전도성 물질 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물에 매트릭스 함량은 8.00 중량% 내지 30.00 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물을 포함하는 성형품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 성형품은 펠렛 또는 시트 형태를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 컴파운드 조성물은 KS F 2271에 따른 “가스 유해성 시험” 기준을 만족함과 동시에 ISO 1716에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 측정한 열량이 3.00 MJ/kg 이하로 'DIN 4102의 A2, A1'를 충족시키는 조성물과 KS F ISO 5660-1에 따른 “준불연(8.0MJ/㎡, 두께 3.00±0.10mm 기준) 성능” 기준을 충족시키는 조성물 그리고 KS F ISO 1182에 따른 '건축 재료의 불연성 시험 성능 기준'을 충족시키는 컴파운드 조성물을 각각 제공할 수 있다.
이하 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 변형되어 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다.
본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 포함할 수도 있음을 의미한다.
또한, 본 발명에서 “단분자 유기화합물”라 함은 “단원자 분자”가 아닌 “분자”를 의미한다.
또한, 본 발명에서 “기재 폴리머”라 함은 본 발명에서 사용될 수 있는 모든 고분자를 의미하는 것이지, 어떤 특정 고분자의 종류를 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명에서 “무기필러”라 함은 통상적으로 당업자가 사용하는 무기필러를 의미하며, 구체적으로 무기 난연제(난연 보조제 포함)와 상기 무기 난연제(난연 보조제 포함)를 제외한 그 외 무기 충진제 등을 모두 포함하는 것을 의미한다.
또한 본 발명의 "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 것을 의미한다.
종래의 기술로 알루미늄 복합판넬에 들어가는 심재 조성물이 상기한 성능 기준인 A2, A1, 준불연, 불연 등급을 충족시키기 위해서는 기재 폴리머와 가공성 개선제로 구성된 매트릭스에 대하여 92 중량% 이상의 무기 필러를 혼련해야 하는데 이럴 경우, 유동성 저하로 압출기에 과도한 부하가 걸려 압출이 불가능하고, 이를 개선하기 위하여 매트릭스 구성 요소의 함량을 증가시킬 경우, 유기물질의 연소에 의한 열량 증가로 상기한 성능 기준을 충족시키지 못하게 되는 모순된 문제에 직면하게 된다.
이에, 본 발명은 기재 폴리머와 가공성 개선제를 포함하는 매트릭스에 고함량의 무기 필러를 충진한 고분자 컴파운드 조성물로써, 상기 매트릭스는 하기 식 1을 만족하며,
[식 1]
상기 고분자 컴파운드 조성물은 ISO 1716에 따른 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 측정한 열량이 3.00 MJ/kg 이하인 것을 특징으로 하는 고분자 컴파운드 조성물을 제공한다.
즉, 본 발명은 상기 매트릭스에 포함되는 산소 원소의 함량이 상기 식 1을 만족하고, 매트릭스의 함량이 전체 고분자 컴파운드 조성물의 전체 중량 대비 최소 8.00 중량% 이상, 구체적으로 8.00 중량% 내지 30.00 중량%, 구체적으로 10.00 중량% 내지 30.00 중량%, 보다 구체적으로 12.00 중량% 내지 30.00 중량%를 만족함에 따라, 고분자 컴파운드 조성물은 ISO 1716에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 측정한 열량이 3.00 MJ/kg 이하인 것을 제공할 수 있다.
이는 상기 매트릭스 내의 산소 원소의 함량이 상기 식 1을 만족함에 따라, 보다 정확히는 상기 매트릭스 내의 산소 원소의 함량이 증가함에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물의 연소시 발생되는 열량이 현저히 낮아지는 결과를 보이기 때문이다.
이러한 결과는 매트릭스를 구성하는 유기물이 연소 과정을 통하여 산소와 반응하기 이전에 즉, 이미 제조 단계에서부터 다수의 산소와 결합하여 산화한 형태를 띠기 때문으로, 매트릭스를 구성하는 유기 물질의 산소 원소 함량이 높을 수록 봄베 열량계나 콘칼로리미터를 통한 열량측정 실험에서 매트릭스를 구성하는 유기 물질의 완전한 산화를 위해 소모되는 산소의 양이 적으며, 이로 인해 발생하는 열량 또한 낮아지기 때문이다.
특히, 상기 식 1의 매트릭스 내의 산소 함량은 기재 폴리머 및 가공성 개선제를 포함해서 도출되는 산소 함량이며, 상기 매트릭스에 상용화제 및 첨가제 등의 유기물을 더 포함해서도 도출되는 산소 함량이다.
즉, 상기 식 1은 전체 매트릭스 내의 전체 산소 원소를 포함하는 것이지, 단순히 기재 폴리머 및 가공성 개선제의 산소 원소 함량뿐만이 아닌 점을 분명히 기재한다.
다만, 커플링제를 구성하는 유기물질의 경우에도 산소 원소의 함량이 증가함에 따라 열량이 낮아짐은 명백하나 사용량이 소량인 점과 이들 커플링제가 무기 난연제(브루사이트, 마그네사이트, 하이드로마그네사이트 등) 및 무기 충진제와 화학적으로 결합할 경우, 용출(Extraction)이 불가능 하다는 점을 고려하여, 상기 식 1의 매트릭스 구성 요소에서 배제한다.
구체적으로 상기 매트릭스에 산소 원소의 함량이 상기 식 1을 만족함에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물이 연소될 때, 발생되는 열량이 ISO 1716에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter) 측정 기준으로 3.00 MJ/kg 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 매트릭스 내의 산소 원소 함량은 상기 식 1을 만족하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 매트릭스 내의 산소 원소 함량은 하기 식 2를 만족하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 매트릭스 내의 산소 원소 함량은 하기 식 3을 만족하는 것일 수 있으며, 구체적으로, 하기 식 4를 만족하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[식 2]
[식 3]
[식 4]
더욱이, 본 발명에서는 매트릭스의 함량이 동일한 경우에도, 산소 원소 함량을 제어함으로써 원하는 수준의 화재안전성능을 달성할 수 있다.
구체예로 상기 매트릭스 내의 산소 원소의 함량을 제어하여 상기 기술한 A2, A1, 준불연 및 불연 등급을 선택하여 제공할 수도 있다.
예로써, 상기 고분자 컴파운드 조성물에서 매트릭스가 10.00 중량% 일 때를 기준으로, 매트릭스의 산소 원소 함량이 1.20 중량% 내지 25.00 중량%일 때는 A2 등급을 달성할 수 있으며, 상기 산소 원소의 함량이 25.00 중량% 내지 35.00 중량%일 때는 A1 등급을 달성할 수 있으며, 상기 산소 원소의 함량이 35.00 중량% 내지 55.00 중량%일 때는 준불연 및 불연 성능을 달성할 수 있으나, 이는 조성물의 구성 성분에 따른 일 예일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
이제부터 각 구성에 대해 자세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 기재 폴리머로는 열가소성 수지, 열가소성 고무 및 열가소성 탄성체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 기재 폴리머는 산소 원소를 포함하는 기재 폴리머일 수 있으며, 산소 원소를 포함하지 않는 기재 폴리머일 수 있다. 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 산소 원소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 열가소성 수지 일 수도 있으며, 상기 열가소성 고무 또한 산소 원소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 열가소성 고무 일 수도 있으며, 상기 열가소성 탄성체 또한 산소 원소를 포함하거나 또는 포함하지 않는 열가소성 탄성체 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 산소 원소를 포함하지 않는 기재 폴리머로는 초저밀도폴리에틸렌, 폴리올레핀계 탄성체, 스티렌계 고무 및 탄성체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리부타디엔 고무, 폴리이소프렌 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 산소 원소를 포함하는 기재 폴리머는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리락트산 및 그 유도체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 폴리에틸렌아디페이트, 폴리에틸렌카보네이트, 폴리프로필렌카보네이트, 폴리케톤, 폴리다이옥사논, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴리카프로락톤 및 그 유도체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 산소 원소를 포함하는 기재 폴리머의 경우는 매트릭스 내에 상기 식 1을 만족하는 산소 원소를 포함하는 매트릭스를 제공할 수 있으나, 산소 원소를 포함하지 않는 기재 폴리머는 상기 식 1의 산소 원소를 포함하는 매트릭스 기재를 제공할 수 없다. 이때는 상기 매트릭스에 포함되는 가공성 개선제에 포함되는 산소 원소의 함량으로 상기 식 1의 조건을 충족시킬 수 있다.
상기 가공성 개선제는 액상 또는 낮은 용융 온도를 갖는 물질로 컴파운드 제조공정 이나 복합판넬 제조공정에서 컴파운드의 점도를 낮추어 유동성 및 가공성 개선에 기여하는 것으로 단분자 유기화합물, 올리고머 및 저분자량 폴리올레핀 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로 상기 가공성 개선제는 산소 원소를 포함하는 가공성 개선제를 포함하는 것 일 수 있으며, 폴리에틸렌 왁스와 같이 산소 원소를 포함하지 않는 가공성 개선제를 포함하는 것 일 수 도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 상기 매트릭스는 산소 원소를 포함하거나 포함하지 않는 기재 폴리머에 산소 원소를 포함하는 가공성 개선제 또는 산소 원소를 포함하지 않는 가공성 개선제를 적절히 조합하여 상기 식 1의 산소 원소 함량을 만족하는 매트릭스를 제조할 수 만 있다면, 상기 기재 폴리머의 종류 및 상기 가공성 개선제의 종류가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 단분자 유기화합물은 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물, 산소 및 인 원소를 포함하는 단분자 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물은 구체적으로 알코올기, 에폭시기, 에스테르기, 카르복실기, 에테르기, 케톤기 및 카보네이트기를 포함하는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물의 일예로, 에리쓰리톨(Erythritol), 아디픽산(Adipic acid), 디펜타에리쓰리톨(Dipentaerythritol), 마니톨(mannitol), 트리펜타에리쓰리톨 (Tripentaerythritol), 에틸렌카보네이트(Ethylene carbonate), 펜타에리쓰리톨테트라아세테이트 (Pentaerythritol tetracetate) 및 프로필렌카보네이트(Propylene Carbonate) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 단분자 화합물을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 에리쓰리톨, 아디픽산, 디펜타에리쓰리톨 및 트리펜타에리쓰리톨 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 단분자 화합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 산소와 인으로 구성된 단분자 화합물은 포스페이트(Phosphate), 포스포네이트(Phosphonate) 및 포스핀옥사이드(Phosphine Oxide)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 단분자 화합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 포스페이트의 일예로 트리페닐포스페이트(TPP), 트리에틸포스페이트, 트리크레실포스페이트, 레조르시놀 비스(디페닐포스페이트)(RDP), 이소프로필페닐디페닐포스페이트 (IPPP), 크레실디페닐포스페이트(DDP), 비스페놀 A 비스(디페닐포스페이트)(BDP), 하이드로퀴논-비스(디페닐포스페이트) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 포스포네이트의 일예로 에틸 메틸 포스포네이트, 메틸 n-프로필 포스포네이트, 테트라에틸 메틸렌디포스포네이트, 디에틸 4-아미노벤질포스포네이트, 디에틸 2,2-디에톡시에틸포스포네이트, 디에틸 4-메톡시벤질포스포네이트, 테트라에틸 에틸렌디포스포네이트 및 디-n-부틸 포스포네이트 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 포스핀옥사이드의 일예로 메틸디페닐포스핀옥사이드, 트리-n-부틸포스핀옥사이드, 디페닐-2,4,6-트리메틸벤조일포스핀옥사이드, 시클로헥실디페닐포스핀옥사이드, 디페닐포스핀옥사이드, 벤질디페닐포스핀옥사이드 및 트리페닐포스핀옥사이드 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 올리고머 및 저분자량 폴리올레핀으로는 폴리에스터-디올, 폴리카보네이트-디올, 폴리에테르-디올, 폴리카프로락톤-디올, 폴리카르복실레이트 및 그 유도체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 폴리카보네이트-디올 및/또는 폴리에스터-디올을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리올계 화합물은 수평균 분자량이 100 내지 10,000 g/mol일 수 있으며, 구체적으로 250 내지 8,000 g/mol일 수 있으며, 구체적으로 500 내지 6,000 g/mol일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 폴리올은 선형 구조 및/또는 분지형 구조 일 수 있으나, 상기 구조에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 폴리올계 화합물은 수산기가 20 내지 850 mg KOH/g일 수 있으며, 구체적으로 20 내지 500 mg KOH/g 일 수 있으며, 보다 구체적으로 25 내지 250 mg KOH/g일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리올계 화합물이 포함된 매트릭스는 가공성이 우수하며, 특히 산소 원소를 포함하지 않는 가공성 개선제에 비하여 동일한 함량일 경우, 열량을 낮추고 접착강도를 향상시키는 장점을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 저분자량 폴리올레핀으로는 탄화수소 오일 및 왁스, 폴리올레핀 왁스, 폴리부텐, 석유수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 저분자량 폴리올레핀은 수평균 분자량(Mn)이 150 내지 10,000 g/mol 인 것일 수 있으며, 구체적으로 200 내지 5,000 g/mol 일 수 있으며, 구체적으로 250 내지 3,000 g/mol 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 가공성 개선을 위해 사용 가능한 단분자 물질로 산소 원소를 포함하지 않는 유기 화합물의 사용 가능함을 배제하는 것은 아니나, 일반적으로 이러한 물질은 수소 결합을 형성할 수 없어 끓은점이 낮으며, 이로 인해 첨가한 유기화합물이 이축 압출기를 이용한 컴파운드 생산중에 진공라인으로 흡수되어 제거되던지, 진공라인이 없는 가압 니더(Kneader) 또는 반바리 믹서(Banbury Mixer)를 생산 설비로 이용할 경우에는 생산 현장에 과도한 퓸(Fume)을 발생시켜 작업자들을 유해한 환경에 노출시킨다. 또한, 분자량이 충분히 커서 끓는점이 높은 단분자 유기물질은 유사한 물성의 파라핀 오일, 파라핀 왁스, 저분자량 폴리올레핀 왁스, 폴리부텐, 석유수지 등으로 대체가 가능하며, 이들 저분자량 폴리올레핀에 비하여 특별한 이점을 제공하지 못한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 필러는 무기 난연제, 무기 충진제, 경량화제, 저융점 금속 및 저융점 합금 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 식 1의 조건을 만족하는 매트릭스에 대하여 상기 무기 필러를 충진함에 따라 DIN 4102에 따른 A2, A1 그리고 KS 규격에 따른 준불연성 및 불연성을 확보할 수 있으며, 상대적으로 높은 매트릭스 함량에 의해 가공성, 밴딩성, 접착강도를 담보할 수 있는 장점을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 난연제로는 당업자에게 통상적으로 알려진 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 구체적으로 수산화알루미늄, 수산화마그네슘(브루사이트), 탄산마그네슘(마그네사이트), 돌로마이트(백운암), 하이드로마그네사이트, 하이드로탈사이트, 보레이트 금속염, 훈타이트 및 하이드로마그네사이트-훈타이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기 난연제를 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 수산화마그네슘(브루사이트), 하이드로마그네사이트, 탄산마그네슘(마그네사이트) 및 돌로마이트(백운암) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기 난연제 일 수 있으며, 보다 구체적으로 수산화마그네슘(브루사이트), 탄산마그네슘(마그네사이트) 및 돌로마이트(백운암) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기 난연제를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기한 바와 같이 본 발명은 연소열이 아주 낮게 설계된 매트릭스에 대하여 상기 무기 난연제를 도입함으로써 화재시 매트릭스의 연소에 의해 발생하는 열량을 무기 난연제의 열분해 반응을 통해 흡수하여 상쇄함으로써 상기한 성능의 A2, A1, 준불연성 및 불연성을 충족시키는 고분자 컴파운드 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기 충진제로는 당업자에게 통상적으로 알려진 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 구체적으로 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 활석, 황산칼슘, 황산바륨, 산화칼슘, 카오린, 벤토나이트, 클레이, 질석, 알루미늄실리게이트, 마그네슘실리게이트, 제올라이트, 울라스토나이트 및 금속성 분말 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 활석, 황산바륨, 황산칼슘 및 산화칼슘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기 충진제를 포함하는 것일 수 있으며, 보다 구체적으로 탄산칼슘, 황산바륨 및 산화칼슘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 무기 충진제를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 컴파운드 조성물은 상기한 수산기를 갖는 무기 난연제 단독으로 보다는 수산기를 포함하지 않는 무기 난연제 및/또는 무기 충진제를 포함 함에 따라 더욱 우수한 가공성을 가질 수 있다.
구체적으로 상기 고분자 컴파운드 조성물에 대하여 무기 필러의 함량이 동일할 경우, 상기 수산기를 포함하지 않는 무기 필러의 함량이 증가함에 따라 요변 현상이 감소하여 가공성을 개선할 수 있으며, 따라서 상기 수산기를 포함한 무기 난연제와 상기 수산기를 포함하지 않는 무기 난연제 및/또는 무기 충진제의 비율을 적절히 조정함으로써 상기한 A2, A1, 준불연성 및 불연성의 화재안전성능과 가공성의 균형을 갖춘 컴파운드 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 경량화제는 고분자 컴파운드 조성물 전체의 비중을 낮추는 효과를 제공하기 위한 것으로, 상기 경량화제로는 분쇄강도(Crush Strength)가 충분히 강하여 이축 압출기, 니더, 반바리 믹서 등의 가공기기에서 생산 중에 분쇄되지 않는다면, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 경량화제의 일예로는 글라스 버블, 플라이 애쉬 및 규조토 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 중공 비즈를 포함하는 것일 수 있으나, 당업자가 통상적으로 사용하는 경량화제라면 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 경량화제의 함량은 고분자 컴파운드 조성물 전체 함량중에 0.00 내지 15.00 중량%일 수 있으며 구체적으로 0.00 내지 10.00 중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 상기 무기 필러의 평균 입자 크기는 35㎛ 내지 250㎛이며, 구체적으로 45㎛ 내지 180㎛, 보다 구체적으로 75㎛ 내지 125㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 무기 필러의 평균 입자 크기가 상기 조건을 만족함에 따라, 가공성이 우수하며, 가공시 컴파운드 및 시트 가공 기기의 스크류 및 실린더 내부에 대한 마모도를 완화시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 저융점 금속 및/또는 저융점 합금은 컴파운딩 작업 온도(150℃℃에서 용융되어 유동성 개선에 기여하고, 불연 또는 준불연 성능시험과 같은 고온에서 무기 바인더로써의 역할을 하여 화제시에 연소된 회분(Ash)이 형태를 유지할 수 있도록 돕기 위한 것으로 전체 조성에서 차지하는 비율은 0.00 중량% 내지 5.00 중량% 이다.
이들 저융점 금속 및 저융점 합금은 당업자에게 통상적으로 알려진 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 유해성분(카드뮴, 납)이 배제된 주석(Sn), 비스무트(Bi), 인듐(In) 등의 금속 및/또는 합금에서 이루어진 것으로 용융 온도 232℃이하인 것에서 선택되며, 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있으나 열거한 이들 물질로 인해 특허의 범위를 제한하고자 함은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 매트릭스에 상용화제 및/또는 커플링제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 상용화제로는 기재 폴리머, 가공성 개선제 및 무기 필러의 종류에 따라 어떠한 종류를 선택하여도 무방하지만 바람직하게는 구조식 내에 극성(Polar) 부분과 비극성(Non Polar) 부분이 존재하는 것으로 산화형 폴리올레핀 왁스, 말레인산 변성 폴리올레핀왁스, 말레인산 무수물 공중합체, 숙신산 무수물 공중합체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 산화형 폴리올레핀 왁스는 산화 폴리에틸렌 왁스(Oxidized PE Wax) 및/또는 산화 폴리프로필렌 왁스(Oxidized PP Wax)일 수 있으며, 상기 말레인산 변성 폴리올레핀왁스는 무수말레산 그라프트 폴리에틸렌, 무수말레산 그라프트 폴리프로필렌, 무수말레산 그라프트 폴리비닐아세테이트 및 무수말레산 그라프트 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으며, 상기 말레인산 무수물 공중합체는 스틸렌-co-무수말레인산일 수 있으며, 상기 숙신산 무수물 공중합체는 폴리 이소부테닐 숙신산 무수물[PIBSA(Polyisobutenylsuccinic anhydride)]일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명에 사용 가능한 커플링제로는 인(P)계, 실란(Silane)계, 지르코네이트(Zirconate)계, 알루미네이트(Aluminate)계, 지르코-알루미네이트(Zirco-Aluminate)계, 티타네이트(Titanate)계 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 상용화제와 커플링제는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 상용화제와 커플링제 사용량의 총합은 0.00 중량% 초과 내지 2.00 중량% 일 수 있으며, 구체적으로 0.35 중량% 내지 1.75 중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 상용화제 및/또는 커플링제를 상기 함량 범위 내에서 사용함에 따라, 고분자 컴파운드 조성물과 접착필름 사이의 화학적 상호작용(Chemical Interaction)을 높여 접착강도를 크게 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 매트릭스에 유기 난연제, 발포제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 유기 난연제로는 인계 난연제, 질소계 난연제, 질소-인계 난연제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것을 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 인계 난연제로는 포스피네이트(Phosphinate)계 및/또는 메탈 포스페이트(Metal Phosphate)계 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 포스피네이트계 인계 난연제는 알킬 또는 아릴 포스피네이트를 포함하는 것일 수 있으며, 일예로, 알루미늄 트리스(디메틸포스피네이트), 알루미늄 트리스(디에틸포스피네이트), 알루미늄 트리스(디프로필포스피네이트) 및 알루미늄 트리스(디부틸포스피네이트) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 메탈 포스페이트계 난연제로는 지르코늄 포스페이트, 스트론튬 포스페이트, 칼슘 포스페니트 및 망간 포스페이트 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 질소계 난연제로는 멜라민, 멜라민시아누레이트, 시아누릭 산 및 그 유도체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 질소-인(N-P)계 난연제는 팽창성 난연제 (Intumescent Flame Retardant)로써 고온에서 팽창하여 시편의 두께를 증가시키고 화염에 노출된 표면에 숯(Char)를 형성함으로써 시료(또는 시편) 내부로 전달되는 열을 차단하여 연소를 늦추며, 이를 통해 일정 시간 내에 발생하는 열량을 낮추기 위한 것으로 이러한 목적을 위하여 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만 일예로, 암모늄포스페이트, 암모늄폴리포스페이트, 멜라민포스페이트, 멜라민폴리포스페이트 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것일 수 있으나, 열거한 이들 물질로 인해 특허의 범위를 제한하고자 함은 아니다.
상기 발포제로는 열팽창성 마이크로캡술 및/또는 유무기 발포제일 수 있으며, 구체적으로 열팽창성 마이크로캡슐일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열팽창성 마이크로캡슐의 구체 예는 저비점의 탄화수소를 내포하고 있는 코어(Core)층과 가스 차단성 폴리머로 덮인 외측(Shell) 구조를 가진 미립자이다.
상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 평균 직경은 10㎛ 내지 45㎛이며, 발포 개시 온도(Tstart)가 160℃ 내지 280℃, 구체적으로 180℃내지 250℃보다 구체적으로 200℃내지 230℃인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 사용량은 0.00 중량% 내지 1.25 중량%, 구체적으로 0.00 중량% 내지 1.00 중량%이며, 보다 구체적으로 0.00 중량% 내지 0.75 중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열팽창성 마이크로 캡슐을 사용함에 따라 무기 경량화제에 비하여 소량 사용으로도 비중을 크게 낮출 수 있으며, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 사용 함량이 상기 범위를 만족함에 따라 경량화 효과가 우수하며, 부피 팽창에 따른 표면적 증대로 야기되는 시트의 기계적 물성 손상을 억제할 수 있다.
또한, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐이 1.25 중량%를 초과하게 되면 열량이 크게 증가하여 DIN 4102/A2 등급 기준의 3.00 MJ/kg 이하의 열량을 만족시킬 수 없다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물에는 프리세라믹 폴리머(Preceramic Polymer) 및/또는 숯 형성 폴리머(Char Formation Polymer)를 하나 또는 둘 이상 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 프리세라믹 폴리머로는 폴리카보실란(Polycarbosilane), 폴리실록산(Polysiloxane), 실리콘 나이트리드(Silicon Nitride) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 숯 형성 폴리머는 폴리머 주쇄에 아로마틱 카본 및/또는 헤테로사이클릭 링크 및/또는 삼중 결합을 가지는 고분자 물질들로 숯(Char) 형성에는 대단히 복잡한 메타니즘이 작동하여 상세히 설명할 수는 없으나 이를 중에 일부를 단순화하면, 열에 의해 아로마틱 링 또는 헤테로사이클릭 링 사이의 약한 결합이 끊어져 기화 및 연소하고 나머지 부분들이 탄소성 숯(Carbonaceous Char)을 형성하는 것으로, 본 발명에서는 분말 형태로 공급되어 사용되며 구체적으로는 폴리이미드(PI), 폴리페닐설폰(PPhS), 폴리하이드록시아미드(PHA), 케블라29(Kevlar29), 폴리이더이더케톤(PEEK), 폴리(파라-페닐렌 벤조비스티아졸)(PBZT), BPC II-폴리아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이들 프리세라믹 폴리머와 숯 형성 폴리머는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 연소시 시료 표면에 세라믹 및/또는 탄화에 의한 숯(Char)을 형성하여 연소를 방해함으로써 열방출량을 현저히 감소시킨다. 또한 연소 후에는 무기 필러에 대하여 바인더로 작용하여 회분(Ash)의 강도를 높이는데 기여하게 된다.
상기 프리세라믹 폴리머 및/또는 숯 형성 폴리머의 사용량은 상기 고분자 컴파운드 조성물 전체 중량에서, 0.00 중량% 내지 10.00 중량%, 구체적으로 0.00 중량% 내지 7.00 중량%, 구체적으로 0.00 중량% 내지 5.00 중량%인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물의 매트릭스 함량은 8.00 내지 30.00 중량%, 무기 필러는 70.00 내지 92.00 중량%인 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 매트릭스 함량은 10.00 중량% 내지 30.00 중량%, 무기 필러는 70.00 중량% 내지 90.00 중량%인 것일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 매트릭스 함량은 12.00 내지 30.00 중량%, 무기 필러는 70.00 중량% 내지 88.00 중량%인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 컴파운드 조성물이 상기 함량 조건을 만족함에 따라 상기한 성능 기준의 A2, A1, 준불연 및 불연 성능을 만족할 뿐만 아니라, 가공성, 접착성, 밴딩성 또한 우수한 장점을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물의 연소 후 남은 중량% 즉, 회분 함량은 50.00 중량% 이상, 구체적으로 60.00 중량% 이상, 구체적으로 70.00 내지 92.00 중량%, 보다 구체적으로 70.00 내지 80.00 중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물은 무기 난연제와 무기 충진제의 비율을 조정하여 연소 후에도 70.00 중량% 이상의 회분 함량을 갖고, 형성된 회분(Ash)이 안정적으로 형태를 유지하며, 방출되는 열량 또한 낮아 KS F ISO 1182의 알루미늄복합판넬용 불연성 심재 조성물로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물의 비중은 2.80 이하 일 수 있으며, 구체적으로 1.50 내지 2.50일 수 있으며, 보다 구체적으로 1.75 내지 2.35일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물은 기존의 DIN 4102에 따른 A2 조성물에 비해 매트릭스의 함량이 매우 높으면서도 낮은 열량값을 가져 상기한 성능 기준의 A2, A1, 준불연 및 불연 성능을 만족하며, 비중이 낮고 동시에 우수한 가공성을 제공할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 상기 고분자 컴파운드 조성물은 상기 열량 조건을 만족하기 위해 92 중량% 이상의 과도한 무기물을 투입해야 했던 종래의 DIN 4102/A2 조성물에서는 제공하기 어려웠던 DIN 4102/A2 성능 이상의 펠렛을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따라, 상기 고분자 컴파운드 조성물은 가공성 및 밴딩성이 우수하여 DIN 4102/A2 성능 이상의 시트를 제공할 수 있다.
상기 펠렛 또는 시트는 상기 고분자 컴파운드 조성물을 가압 니더(Kneader) 또는 반바리 믹서(Banbury Mixer)에 투입하여 가온, 가압하여 용융시킨 후에 FR 압출기(Feed Rudder Extruder)를 이용하여 성형되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 조성에 따라 차이는 있으나 시트 압출기(Sheet Extruder)를 이용하여 수산기를 갖는 약 85.00 중량% 이상의 무기 난연제를 포함하는 컴파운드 조성물을 압출 가공할 경우, 티-다이(T-Die)의 양 끝단으로부터 조성물이 굳어져 막히게 되고, 이러한 현상은 시간이 경과함에 따라 T-Die 중심부 쪽으로 확대되며, 특히 압출기 가동을 중지할 경우에는 압출기 내부에 있던 컴파운드 조성물이 일시에 굳어져 기계를 분해수리(Overhaul)해야 하는 경우가 발생한다.
이는 컴파운드 조성물 내부의 유기물질과 유기물질, 유기물질과 무기 난연제, 무기 난연제와 무기 난연제 사이에서 발생하는 수소 결합(Hydrogen Bonding)에 의한 요변 현상(Thixotropy Effect)에서 기인하는 것으로 해석된다.
따라서 요변현상에서 기인하는 압출기 내부에서 조성물이 굳어지는 현상을 방지하기 위해 본 발명자는 무기물 표면에 존재하는 활성이 강한 수산기(-OH)를 커플링제를 이용하여 비활성을 갖는 구조로 대체(Protecting)하였고, 더불어 수소 결합에 기여하지 않는 비활성의 무기 난연제 및/또는 무기 충진물을 첨가하여 수소 결합의 연결 고리를 차단 함으로써 이 문제를 완화하였다.
본 발명의 고분자 컴파운드 조성물을 구성하는 성분 이외에도 동업자 간에 통상적으로 알려진 산화방지제, 가수분해방지제(제습제), 억연제, 드립방지제, 할로겐계 난연제, 실리콘계 난연제, 유무기 하이브리드 폴리머, 유무기 항균제 및/또는 살균제, 유무기 착색제, 사슬 연장제, 용융점도 개선제, 다이빌드업 개선제, 이형제, 활제, 방발수제, 방담제, 점접착제, 유무기 바인더, 전도성 물질 등을 더 포함하여 응용 분야를 확대할 수 있으며, 그 외에 다른 물질을 더 포함하여 용도를 확대할 수 있으나 매트릭스를 구성하는 성분이 상기 식 1을 따를 경우, 이는 본 발명의 기술적 사상 범주에 속한 것으로 본다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
에틸렌 프로필렌 고무(EPR, Vistamaxx 8880, 밀도 0.879, Viscosity 1200 mPa·s at 190℃) 6.75 중량%, 수산화마그네슘(브루사이트) 69.00 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 20.00 중량%에 지르코네이트(Ken-React NZ38)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제로 폴리프로필렌카보네이트-디올[Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals] 2.85 중량%, 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%를 헨셀믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 2]
에틸렌비닐아세테이트(EVA EA33400, 밀도 0.955, MI=400 g/10min, VA Content 33%) 7.20 중량%, 인계 난연제(상품명 PX-220, MW=574.4, Tm 95℃) 1.50 중량%, 수산화마그네슘(브루사이트) 67.75 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 20.00 중량%, 지르코네이트(Ken-React NZ38)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성 (유동성) 개선제로 폴리프로필렌카보네이트-디올[Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals] 2.15 중량% 및 첨가제 0.15 중량%를 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 3]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA45X, Density 0.970, MI=100 g/10min, Content 46 %) 7.10 중량%, 에리쓰리톨(Erythritol) 1.00 중량%, 수산화마그네슘(Brucite) 67.20 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 20.00 중량%, 지르코네이트(Ken-React NZ38)계 커플링제 1.25 중량%, 가공성 (유동성) 개선제로 폴리에스터-디올[Poly(ester)-diol]류에서 선택된 폴리에틸렌아디페이트(송원산업 SS-204, M.W=1,850~2,150) 3.00 중량%, 가수분해방지제(AH-362) 0.30 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%를 헨셀 믹서에 넣어 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 4]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA45X, Density 0.970, MI=100 g/10min, VA Content 46%) 7.50 중량%, 폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 1.75 중량%, 수산화마그네슘(브루사이트) 66.25 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 20.00 중량%, 지르코네이트(Ken-React NZ38)계 커플링제 1.25 중량%, 가공성 개선제로 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성 (유동성) 개선제 폴리프로필렌카보네이트-디올[Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals] 3.10 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%를 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 5]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 16.00 중량%에 수산화마그네슘(브루사이트) 59.00 중량%, 탄산마그네슘(마그네사이트) 20.00 중량%, 지르코네이트(Ken-React NZ38)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리에테르-디올[Poly(ether)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제 PEG-1500 (MW=1,500) 3.60 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%를 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 6]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA33400, 밀도 0.955, MI=400 g/10min, VA Content 33 Wt%) 6.10 중량%와 폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, Mn=50,000) 0.80 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 64.00 중량%, 마그네슘 카보네이트(마그네사이트) 25.00중량%, 티타네이트(Ken-React CAPOW L12/H)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제 폴리프로필렌카보네이트-디올(Converge Polyol 212-10, Aramco chemicals) 2.70 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 7]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA45X, 밀도 0.970, MI=100 g/10min, VA Content 46 Wt%) 6.25 중량%와 폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, Mn=50,000) 수지 1.50 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 63.15 중량%, 마그네슘 카보네이트(마그네사이트) 25.00 중량%, 티타네이트(Ken-React CAPOW L12/H)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 2.70 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 8]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 14.00 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 56.10중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 25.00 중량%, 티타네이트(Ken-React LICA 38)계 커플링제 1.25 중량 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성 (유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.50 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 9]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA45X, 밀도 0.970, MI=100 g/10min, VA Content 46 Wt%) 4.50 중량%와 폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 0.75 중량%, 에리트리톨(Erythritol) 0.75 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 75.00 중량%, 마그네슘 카보네이트(마그네사이트) 15.25 중량%, 알루미네이트(YangYhou Jinyu Industry and Trade Co., Ltd.)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(Carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제[Poly(trimethylene carbonate, Sigma-Aldrich] 2.35 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 10]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA33400, 밀도 0.955, MI=400 g/10min, VA Content 33 Wt%) 3.80 중량%와 폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 2.30 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 74.50 중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 15.00 중량%, 알루미네이트(YangYhou Jinyu Industry and Trade Co., Ltd.)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(Carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.00 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 11]
폴리부틸렌숙시네이트(PBS, FZ70, 밀도 1.260. MI=25~30) 4.60 중량%와 폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 1.50 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 64.00 중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 25.00 중량%, 티타네이트(Ken-React CAPOW L12/H)계 커플링제 1.25 중량%,, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.50 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 12]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 9.00 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 60.85 중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 25.00 중량%, 알루미네이트(YangYhou Jinyu Industry and Trade Co., Ltd.)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(Carbonate) diol]류 중에서 선택된 가공성 (유동성) 개선제[Poly(trimethylene carbonate, Sigma-Aldrich] 3.75 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 13]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA33400, 밀도 0.955, MI=400 g/10min, VA Content 33 Wt%) 6.75중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 69.25중량%, 탄산칼슘(200mesh) 20.00 중량%, 지르코-알루미네이트(Chartwell B515.1)계 커플링제 1.25 중량%, 에틸렌비닐아세테이트 왁스(VA Content 19 중량%) 2.60중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 14]
에틸렌비닐아세테이트(EVA VA45X, Density 0.970, MI=100 g/10min, VA Content 46%) 7.20 중량%와 인계 난연제(상품명 PX-220, Tm=95℃. MW=574.4) 0.75 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 56.00 중량%, 탄산칼슘 32.00 중량%, 지르코-알루미네이트(Chartwell B515.1)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 2.65 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 15]
폴리부틸렌숙시네이트(PBS, FZ70, 밀도 1.260. MI=25~30) 7.25 중량%와 인계 난연제(상품명 PX-220, Tm=95℃. MW=574.4) 1.00 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 55.00 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 32.00 중량%, 지르코-알루미네이트(Chartwell B515.1)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.35 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 16]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 14.60 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 33.00중량%, 탄산칼슘 (200메쉬) 47.50중량%, 지르코-알루미네이트(Chartwell B515.1)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.50 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 17]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 20.00 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 50.00 중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 24.60 중량%, 중공 비드(S38HS, 비중 0.380) 1.50 중량%, 지르코네이트(Ken-React NZ38)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 2.50 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 18]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 14.50 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 58.10중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 21.00 중량%, 경량필러(S38HS, 비중 0.380) 2.00중량%, 알루미네이트(YangYhou Jinyu Industry and Trade Co., Ltd.)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.00 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 19]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 10.25 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 60.00 중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 23.85 중량%, 중공 비드(S38HS, 비중 0.380) 1.50 중량%, 티타네이트(Ken-React CAPOW L12/H)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.00 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 20]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 12.00 중량%를 인계 난연제(상품명 PX-220, Tm=95℃. MW=574.4) 1.50 중량%, 수산화마그네슘(브루사이트) 42.00 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 38.00 중량%, 중공 비드(S38HS, 비중 0.380) 2.00 중량%, 지르코-알루미네이트(Chartwell B515.1)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.10 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 21]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 13.50 중량%를 인계 난연제(상품명 PX-220, Tm=95℃. MW=574.4) 1.50 중량%, 수산화마그네슘(브루사이트) 42.00 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 35.00 중량%, 중공 비드(S38HS, 비중 0.380) 2.50 중량%, 저융점 합금(Bi58Sn42) 2.50중량%, 지르코-알루미네이트(Chartwell B515.1)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 1.60 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 22]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 17.50 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 57.85중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 20.00 중량%, 열팽창성 마이크로 캡슐(F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) 0.25 중량%, 알루미네이트(YangYhou Jinyu Industry and Trade Co., Ltd.)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.00 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[실시예 23]
폴리에틸렌카보네이트(PEC, QPAC 25, 밀도 1.42, Mn=50,000) 7.10 중량%와 수산화마그네슘(브루사이트) 58.50중량%, 마그네슘카보네이트(마그네사이트) 25.00 중량%, 폴리 이더 이더 키톤(PEEK) 5.00 중량%, 알루미네이트(YangYhou Jinyu Industry and Trade Co., Ltd.)계 커플링제 1.25 중량%, 폴리카보네이트-디올[Poly(carbonate)-diol]류 중에서 선택된 가공성(유동성) 개선제(Converge Polyol 212-10, Aramco Chemicals) 3.00 중량% 및 산화방지제(AO-20) 0.15 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[비교예 1]
에틸렌 프로필렌 고무(EPR, Vistamaxx 6502, 밀도 0.865, MIE=21.0 g/10min at 190℃) 6.00 중량%, 수산화마그네슘(브루사이트) 81.00 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 10.00 중량%, LP Wax 2.90 중량%를 산화방지제(B-225, BASF) 0.10 중량%와 함께 헨셀믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[비교예 2]
에틸렌 프로필렌 고무(EPR, Vistamaxx 8880, 밀도 0.879, Viscosity 1200 mPa·s at 190℃) 6.65 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 71.25 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 20.00 중량%, 징크스테아레이트(Zn-St) 2.00 중량% 및 산화방지제(B-225, BASF) 0.10 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[비교예 3]
에틸렌 프로필렌 고무(EPR, Vistamaxx 6202, 밀도 0.862, MIE=9.1 g/10min at 190℃) 6.00중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 66.50중량%, 탄산칼슘(200mesh) 25.00 중량%, 칼슘스테아레이트(Ca-St) 2.40중량%를 산화방지제(B-225, BASF) 0.10 중량%와 함께 헨셀 믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
[비교예 4]
에틸렌비닐아세테이트(EEVA VA45X, 밀도 0.970, MI=100 g/10min, VA Content 46 Wt%) 7.00 중량%를 수산화마그네슘(브루사이트) 65.50 중량%, 탄산칼슘(200mesh) 25.00 중량%, LP Wax 2.40 중량% 및 산화방지제(B-225, BASF) 0.10 중량%와 함께 헨셀믹서에 넣고 균일하게 혼련시킨 후, 이축 압출기를 통해 펠렛으로 성형하였다.
이하 본 발명에 따른 『실시예』와 『비교예』의 물성 수치를 아래 [표1]과 [표2]에 정리하였다.
| 구 분 | 무기 충진제 (Wt%) |
산소 원소 함량 (%) |
매트릭스의 함량(Wt%) |
비중 (-) |
회분 함량(Wt%) |
열량 (MJ/kg) |
요변현상 / 접착성 |
Core 구분 |
가스 유해성 시험 |
| 실시예 1 | 20.00 | 13.933 | 10.50 | 2.126 | 71.45 | 2.811 | 무 / 보통 | A2 | ○ |
| 실시예 2 | 20.00 | 25.313 | 11.75 | 2.112 | 70.03 | 2.779 | 무 / 양호 | A2 | ○ |
| 실시예 3 | 20.00 | 29.721 | 12.00 | 2.101 | 69.62 | 2.875 | 무 / 양호 | A2 | ○ |
| 실시예 4 | 20.00 | 33.557 | 13.25 | 2.097 | 68.92 | 2.744 | 무 / 우수 | A2 | ○ |
| 실시예 5 | 20.00 | 49.011 | 20.50 | 2.120 | 58.47 | 2.559 | 무 / 우수 | A2 | ○ |
| 실시예 6 | 25.00 | 29.415 | 10.50 | 2.198 | 65.89 | 1.930 | 무 / 양호 | A1 | ○ |
| 실시예 7 | 25.00 | 33.356 | 11.35 | 2.188 | 65.26 | 1.924 | 무 / 양호 | A1 | ○ |
| 실시예 8 | 25.00 | 50.517 | 18.40 | 2.186 | 60.06 | 1.910 | 무 / 양호 | A1 | ○ |
| 실시예 9 | 15.25 | 33.893 | 9.25 | 2.210 | 66.75 | 7.863(주1) | 무 / 보통 | 준불연 | ○ |
| 실시예 10 | 15.00 | 37.042 | 10.00 | 2.203 | 66.19 | 7.794(주1) | 무 / 보통 | 준불연 | ○ |
| 실시예 11 | 25.00 | 39.919 | 10.50 | 2.279 | 65.89 | 7.604(주1) | 무 / 우수 | 준불연 | ○ |
| 실시예 12 | 25.00 | 48.991 | 13.65 | 2.248 | 63.57 | 7.390(주1) | 무 / 우수 | 준불연 | ○ |
| 실시예 13 | 20.00 | 20.347 | 10.25 | 2.123 | 71.63 | 2.898 | 무 / 보통 | 불연 | ○ |
| 실시예 14 | 32.00 | 29.281 | 11.50 | 2.148 | 73.35 | 2.636 | 무 / 보통 | 불연 | ○ |
| 실시예 15 | 32.00 | 36.089 | 12.50 | 2.212 | 72.61 | 2.304 | 무 / 양호 | 불연 | ○ |
| 실시예 16 | 47.50 | 50.643 | 19.00 | 2.192 | 71.87 | 2.669 | 무 / 우수 | 불연 | ○ |
| 실시예 17 | 24.60 | 51.690 | 23.40 | 1.987 | 56.76 | 2.772 | 무 / 우수 | A2, 경량 | ○ |
| 실시예 18 | 21.00 | 50.720 | 18.40 | 1.979 | 60.55 | 1.918 | 무 / 우수 | A1. 경량 | ○ |
| 실시예 19 | 23.85 | 48.086 | 14.15 | 2.194 | 63.58 | 7.801(주1) | 무 / 우수 | 준불연, 경량 | ○ |
| 실시예 20 | 38.00 | 47.721 | 17.50 | 1.993 | 71.01 | 2.446 | 무 / 우수 | 불연, 경량 | ○ |
| 실시예 21 | 35.00 | 48.363 | 17.50 | 1.977 | 71.00 | 2.414 | 무 / 우수 | 불연, 경량 | ○ |
| 실시예 22 | 20.00 | 51.251 | 21.40 | 1.572 | 57.87 | 2.521 | 무 / 보통 | A2, 경량 | ○ |
| 실시예 23 |
25.00 | 37.911 | 14.00 | 2.206 | 64.69 | 7.698(주1) | 무 / 우수 | 준불연 |
○ |
* 상기 매트릭스 내의 산소 원소의 함량은 상기 기재폴리머, 가공성 개선제, 첨가제 및 기타 유기화합물 등에 포함되는 산소 원소의 함량을 의미한다.
* (주1) 단위 : MJ/㎡
| 구 분 | CaCO3 (Wt%) |
산소 원소 함량 (%) | 매트릭스의함량(Wt%) | 비중 (-) |
회분함량 (Wt%) |
열량 (MJ/kg) |
요변현상 / 접착성 |
Core 구분 |
| 비교예 1 | 10.00 | 0.204 | 9.00 | 2.098 | 69.81 | 2.878 | 유 / 불량 | A2 |
| 비교예 2 | 20.00 | 5.723 | 8.75 | 2.128 | 72.61 | 2.793 | 무 / 불량 | A2, 불연 |
| 비교예 3 | 25.00 | 0.212 | 8.65 | 2.141 | 73.99 | 2.942 | 무 / 불량 | A2, 불연 |
| 비교예 4 |
25.00 | 19.007 | 10.00 | 2.136 | 73.00 | 2.870 | 무 / 불량 | A2, 불연 |
(참고사항) [표1]과 [표2]에 대하여
① 무기 충진제 중에 밑줄 친 기운체는 마그네슘카보네이트(마그네사이트), 그 외의 것은 탄산칼슘을 표기함
② 유기물 함량의 총합 = 용출된(기재 폴리머, 가공성(유동성) 개선제, 유기화합물, 첨가제 등) 유기물의 총합
③ 회분 함량 측정 조건 : 750℃, 20분.
④ 접착강도(N/25mm) 평가 : 80 이하 (불량), 80~100 (보통), 100~120 (양호), 120 이상 (우수)로 표기
⑤ 요변현상 평가 : Pilot 시트 압출 과정에서, 시트 폭이 일정하면 “무”, 시트 폭이 감소하면 “유”라고 기재함.
⑥ 가스 유해성 시험은 KS F 2271에 따른 실험용 흰 쥐의 평균 행동 정지 시간이 9분 이상이면 ○, 9분 미만이면 X로 표기하였다,
상기한 [표1]은 비슷한 열량을 갖는 동일한 난연 등급(A1, A2, 준불연, 불연 등)의 심재 조성물이라 하더라도 산소 함량이 높은 원부자재(기재 폴리머, 가공성(유동성) 개선제, 상용화제, 첨가제 등)를 사용함으로써 조성물 내의 유기물 함량을 크게 증가시킬 수 있으며, 이로 인해 가공성(유동성, 용융 지수), 유연성, 접착성, 컴파운드 조직의 조밀성 등을 개선 및 향상시킬 수 있음을 보여준다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 응용 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (24)
- 기재 폴리머 및 가공성 개선제를 포함하는 매트릭스에 무기 필러를 충진한 고분자 컴파운드 조성물로써,
상기 컴파운드 조성물에서 매트릭스 함량은 13.25 내지 30 중량%이며,
상기 매트릭스는 하기 식 1을 만족하며,
상기 고분자 컴파운드 조성물은 ISO 1716에 따라 봄베 열량계(Bomb Calorimeter)에서 측정한 열량이 3.00 MJ/kg 이하인 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
[식 1]
- 제 1항에 있어서,
상기 기재 폴리머로는 산소 원소를 포함하거나 및/또는 산소 원소를 포함하지 않는 열가소성 수지, 열가소성 고무 및 열가소성 탄성체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 2항에 있어서,
상기 산소 원소를 포함하는 기재 폴리머는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리락트산 및 그 유도체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴레이트 공중합체, 폴리에틸렌아디페이트, 폴리에틸렌카보네이트, 폴리프로필렌카보네이트, 폴리케톤, 폴리다이옥사논, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리에틸렌숙시네이트 및 폴리카프로락톤 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 2항에 있어서,
상기 산소 원소를 포함하지 않는 기재 폴리머는 초저밀도폴리에틸렌, 폴리올레핀계 탄성체, 스티렌계 고무 및 탄성체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리부타디엔 고무, 폴리이소프렌 중에서 선택되는 것을 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 가공성 개선제는 단분자 유기화합물, 올리고머 및 저분자량 폴리올레핀 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 5항에 있어서,
상기 단분자 유기화합물은 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물 및/또는 산소 원소와 인 원소를 포함하는 단분자 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 6항에 있어서,
상기 산소 원소를 포함하는 단분자 화합물은 알코올기, 에폭시기, 에스테르기, 카르복실기, 에테르기, 케톤기, 카보네이트기를 포함하는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 6항에 있어서,
상기 산소와 인으로 구성된 단분자 화합물은 포스페이트, 포스포네이트, 포스핀옥사이드 중
에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물
- 제 5항에 있어서,
상기 올리고머 및 저분자량 폴리올레핀은 산소 원소를 포함하지 않은 것으로 탄화수소 오일 및 왁스, 폴리올레핀 왁스, 폴리부텐, 석유수지 중에서, 산소 원소를 포함한 것으로 폴리에스터-디올, 폴리카보네이트-디올, 폴리에테르-디올, 폴리카르복실레이트 및 그 유도체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 무기 필러는 무기 난연제, 무기 충진제, 경량필러, 저융점 금속 및/또는 저융점 합금 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 무기 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘(브루사이트), 돌로마이트(백운암), 탄산마그네슘(마그네사이트), 하이드로마그네사이트, 하이드로탈사이트, 훈타이트, 보레이트 금속염, 하이드로마그네사이트-훈타이트 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 무기 충진제는 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 활석, 황산칼슘, 황산바륨, 산화칼슘, 카오린, 벤토나이트, 클레이, 질석, 알루미늄실리게이트, 마그네슘실리게이트, 제올라이트, 울라스토나이트 및 금속성 분말 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 경량필러는 중공 비즈, 규조토, 플라이 애쉬 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 무기 난연제, 무기 충진제, 경량필러의 입자 크기가 35㎛ 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 10항에 있어서,
상기 저융점 금속 및/또는 저융점 합금은 주석(Sn), 비스무트(Bi), 인듐(In)의 조합으로 이루어진 것으로, 상기 저융점 금속 및 저융점 합금은 용융 온도가 232℃이하이며, 이들 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 고분자 컴파운드 조성물에 상용화제, 커플링제, 유기 난연제, 발포제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 16항에 있어서,
상기 상용화제는 산화형 폴리올레핀 왁스, 말레인산 변성 폴리올레핀 왁스, 말레인산 무수물 공중합체, 숙신산 무수물 공중합체 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 16항에 있어서,
상기 커플링제는 인(P)계, 실란계, 지르코네이트계, 알루미네이트계, 지르코-알루미네이트계, 티타네이트계 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 16항에 있어서,
상기 발포제는 열팽창성 마이크로캡슐, 유기 발포제 및 무기 발포제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 16항에 있어서,
상기 유기 난연제는 인계, 질소계 및 질소-인계 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 고분자 컴파운드 조성물에 프리세라믹 폴리머(Preceramic Polymer) 및/또는 숯 형성 폴리머(Char Formation Polymer) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 더 포함하는 것인, 고분자 컴파운드 조성물
- 삭제
- 제 1항 내지 제 21항에서 선택되는 어느 하나의 고분자 컴파운드 조성물을 포함하는, 성형품.
- 제 23항에 있어서,
상기 성형품은 시트 또는 펠렛 형태를 포함하는 것인, 성형품.
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