KR102635423B1 - 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품 - Google Patents

내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내화충전 팽창 매트릭스 조성물, 펠릿 및 이를 이용한 응용제품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 주재로 피브이씨(PVC, Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 팽창흑연분말(Expandable graphite powder)을 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 압출방식에 의한 시트 제조와 사출방식에 의한 여러 가지 사출 성형품으로 제조함으로써 화재의 확산 및 유독가스의 발생을 억제함과 동시에 열전도를 차단하여 대형 인명참사를 예방할 수 있고, 내화 팽창성능이 우수하고, 난연성, 내구성을 향상시킬 수 있는 압출시트 및 사출 성형품을 제조할 수 있으며, 또한, 본 발명에 따라 제조된 내화충전 팽창 시트 및 사출 성형품 중 하나인 슬리브는 자체가 내화충전 팽창성능이 발휘될 수 있도록 구성됨으로써, 예로 관통구(틈새)에 내화충전성능재를 부착 또는 첨부하지 않고도 우수한 내화충전 팽창성능을 발휘할 수 있다.

Description

내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품{FIRE-RESISTANT EXPANDABLE MATRIX COMPOSITION AND PELLET, APPLICATION USNG THE SAME}
본 발명은 내화충전 팽창 매트릭스(Matrix) 조성물 및 펠릿(Pellet), 이를 이용한 응용제품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물, 펠릿으로 제조된 응용제품에 의해 자체 내화충전 팽창성능을 발휘할 수 있도록 구성함으로써, 대형물류센터, 아파트, 대형건물, 공장 등 화재로 인해 대형사고가 예상되는 현장 등에 적용하여, 화재 발생 시 화재 확산의 원인구역을 효과적으로 밀폐시켜 화재 확산 및 유독가스 확산을 방지, 인명피해를 예방할 수 있도록 내화충전 팽창성능을 발휘하고, 난연성, 열전도 차단과 내구성이 향상될 수 있도록 이루어진 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿, 이를 이용하여 제조된 응용제품에 관한 것이다.
또한 본 발명에 의거 제조되어진 조성물 내지 펠릿은 압출방식에 의한 압출 시트 제조와 사출방식에 의한 사출 성형품 제조가 아울러 가능함에 관한 것이다.
내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품들은 건축 시공을 할 때 사용되는 것으로서, 발화(화재) 시 화염이나 연기, 유독가스가 확산되는 문제점 개선 등 다방면에 걸쳐 접목할 수 있는 발명이다.
종래 기술로는, ① 특허 10-1343832호는 K-Value가 72인 P.V.C.수지 100 중량부에 대해 메틸 TIN안정제 2.5 내지 6.0 중량부, 열팽창흑연 1 내지 10 중량부, 발포촉진제인 셀렉스A 1.0 내지 2.0 중량부, 수산화알루미늄 5.0 내지 10.0 중량부, 수산화마그네슘 2.0 내지 7.0 중량부 및 징크보레이트 5.0 내지 10.0 중량부가 혼합되어 구성되고, ② 특허 10-2013-007768호는 K-Value가 61인 P.V.C.수지 100 중량부에 대해, 메틸 TIN안정제 2.5 내지 6.0 중량부, 열팽창흑연 1 내지 100 중량부, 발포촉진제인 셀렉스A 1.0 내지 2.0 중량부, 가소제 80 내지 120 중량부, 탄산칼슘 100 내지 200 중량부, 수산화알루미늄 5 내지 10 중량부, 수산화마그네슘 2 내지 7 중량부, 징크보레이트 5 내지 10 중량부가 혼합한 사출 성형 기술이며, ③ 특허 10-2247898호 조성물은 가공조제 30 중량%와, 에폭시수지 10 중량%와, 백토분말 10 중량%와, 팽창흑연 30 중량%와, 글리신 10 중량% 및 트리크레실 포스페이트 10 중량%로 이루어진 기술이며, ④ 특허 10-1748979호, 10-2015714호, PCT/JP2015/079219의 내화 수지 재료는 수지성분에 열팽창성 층상 무기물/무기 충전재를 함유한 조성물로서, (a) 수지 성분으로는, 공지된 수지 성분을 널리 사용할 수 있고, 예를 들어 열가소성 수지, 열경화성 수지, 고무 물질 및 그것들의 조합이며, 이들 중에 유연한 고무적인 성질을 갖는 것이 바람직하다고 기술하고, 특히 부틸고무 내지 폴리에틸렌 수지가 바람직하며, 난연성을 향상시키는 관점에서 에폭시 수지가 바람직하고, (b) 열팽창성 층상 무기물은 가열 시에 팽창하는 것으로, 이러한 열팽창성 층상 무기물에 특별히 한정은 없고, 예를 들어, 버미큘라이트(질석), 카올린, 마이카(규산염 광물), 열팽창성 흑연 등을 들 수 있고, (c) 무기 충전제는, 팽창 단열층이 형성될 때, 열용량을 증대시키고 전열을 억제함과 함께, 골재적으로 작용하여 팽창 단열층의 강도를 향상시키며, 무기 충전제로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 알루미나, 산화아연, 산화티탄, 산화칼슘, 산화마그네슘 등등, (d) 또한, 열팽창성 내화재를 구성하는 수지 조성물은, 팽창 단열층의 강도를 증가시키고 방화 성능을 향상시키기 위해서, 상기 각 성분에 더하여 추가로 인 화합물을 함유하고, (e) 상기 수지 조성물은, 상기 열가소성 수지, 에폭시 수지 등의 수지 성분 100 중량부에 대해 상기 열팽창성 층상 무기물을 10∼350 중량부 및 상기 무기 충전재를 30∼400 중량부의 범위로 함유하는 것이 바람직함을 기재한 기술이다. 또, 상기 열팽창성 층상 무기물 및 상기 무기 충전재의 합계는, 수지 성분 100 중량부에 대해 50∼600 중량부의 범위가 바람직하다고 기술하였고, ⑤ 특허 10-1227794호, PCT/JP2007/06676는 배관재 그 자체로 방화 조치가 가능한 시공성이 우수한 내화 배관재를 제공하는 것으로, 폴리염화비닐계 수지 100 중량부에 대하여, 열 팽창성 흑연 1 내지 10 중량부를 함유시켜 이루어지는 내화성 수지 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며, 복층 내화 배관재는 열 팽창성 내화 수지 조성물로 이루어지는 관상의 내화 팽창과, 이 내화 팽창층의 외측 또는 내측의 적어도 어느 한쪽을 피복하는 피복층을 구비하고, 상기 내화 팽창층이 폴리염화비닐계 수지 100 중량부에 대하여 열 팽창성 흑연을 1 내지 15 중량부의 비율로 포함하는 내화성 수지 조성물에 의해 형성되고, 상기 피복층이 열 팽창성 내화 재료 함유의 폴리염화비닐계 수지 조성물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며, 또한 성형 시의 열 안정성을 부여하기 위한 첨가제로서 납계 안정제, 유기 주석계 안정제, 고급 지방산 금속염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 어느 1종을 포함하고, 그의 총 첨가 비율이 폴리염화비닐계 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 5.0 중량부인 것을 특징, 여기에 추가로 열 안정성을 부여하기 위한 첨가제로서 염기성 화합물을 추가로 포함하고, 그의 총 첨가 비율이 폴리염화비닐계 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 5.0 중량부인 것을 특징으로 한 기술이고, ⑥ 특허 US05934333은 압출이나 사출에 의하여 팽창흑연과 안정제가 포함된 성형 제품(파이프와 파이프 커프스(cuffs, 끝부분의 두꺼운 부분)과 조성물을 기술하고. 매트릭스 수지; 열가소성 물질, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 그의 복합물질 내지 발포형태일 수 있음과 매트릭스를 발포시키기 위한 팽창 에이전트 작용, 안정제; 삼염화 안티몬 또는 옥사이드와 같은 안티몬 화합물계, 염소화 탄화수소와 같은 할로겐 화합물 그리고 탄산염과 그와 같은 유기적 히드라지드류, 아릴설폰산의 하이드로지드, 헥사메틸렌테트라민, 구아니딘, 멜라민, 멜라민 붕산염 그리고 수산화알루미늄. 팽창성 물질; 화학처리된 팽창흑연, 퍼라이트, 알칼리성 실리케이트, 질석 등, 무기 필러; 카올린, chalk(백색 연토질 석회암), silica, 암분(rock flour, 석영입자 다소 함유 무기질 입자), 기타 등등 무기물 형태의 성분, 탄화 형성 물질; 인산 또는 황산, 폴리산과 같은 무기산의 염, 설탕, 전분, 셀룰로스, 펜타에리트리톨(pentaerythritol)의 탄소화물 및 다당류로 구성된 기술며, ⑦ EP00729999는 폴리올레핀과 폴리스틸렌과 같은 polymer 100 중량부에 안티몬, 붕소, 몰리브덴과 같은 금속 산화물 1~30 중량부, 열팽창흑연 1~30 중량부 구성된 열 내화 polymer에 대하여 기술하였다.
이에 상기 열거된 특허들은 무기충진재 내지 납, 안티몬과 같은 인체에 유해성을 가진 물질들이 포함되어진 조성물 군으로 이루어진 문제점 및 충진제들에 의한 팽창성능 저하를 내포하고 있다.
따라서 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
내화충전 팽창성능을 극대화시킬 수 있는 조성과 구성하는 조성물질에 의한 압출 제품과 사출 제품이 동시에 가능한 매트릭스 조성 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이하 실시예에 따른 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿 제조방법, 이를 이용한 응용제품으로 자체가 내화충전 팽창성, 내구성, 난연성, 열전도 차단 특성이 포함되는 것을 특징으로 하며, 한편 상기의 목적 달성에 더하여 상기 조성물 및 펠릿 제조에 의한 압출방식에 의한 압출 시트 제조와 사출방식에 의한 사출 성형품 제조가 가능하여지는 특징을 가진다.
본 발명은 내화충전 팽창 매트릭스 조성물, 펠릿으로서 압출방식에 의한 압출 시트 제조와 사출방식에 의한 사출 성형품 제조가 가능하며, 제조된 응용제품들은 내화 팽창성능에 의한 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파)을 억제함과 동시에 열전도를 차단하고, 난연성, 내구성이 향상된 내화충전 팽창성능 제품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 내화충전 팽창 응용제품은 자체가 내화충전 팽창성능이 발휘될 수 있도록 구성됨으로써, 별도의 내화충전성능재를 부착 또는 첨부하지 않아도 우수한 내화충전 팽창성능, 난연성을 발휘하여 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파)을 억제함과 동시에 열전도를 차단하여 대형 인명참사를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 내화충전 팽창 매트릭스 조성물을 촬영한 사진.
도 2은 본 발명에 따른 내화충전 팽창 충전 매트릭스 펠릿을 촬영한 사진.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 시트에 대한 사진.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 슬리브에 대한 사진.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 슬리브가 바닥에 시공되는 일 예.
도 6은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 슬리브가 건축현장에 시공 적용된 사례.
도 7은 본 발명에 의거 제조방법에 의한 STRIP의 표면 상태 사진.
도 8은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 롤 시트에 대한 사진.
도 9는 본 발명에 의해 제조된 또 다른 형상의 내화충전 팽창 성형품에 대한 사진.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 시트에 대한 팽창성능 평가 결과.
도 11은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 슬리브 시공 후 팽창성능 평가 결과.
도 12은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창 슬리브에 대한 열전도 차단성에 대한 적합함을 인증받는 공인시험기관 성적서.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 내화충전 팽창 매트릭스 조성물, 펠릿 및 제조방법, 이를 이용한 응용제품에 관하여 상세히 설명한다, 또한 본 발명은 내화충전 팽창성 배율 향상을 위한 발명의 내용을 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 공학적 근거 및 평가 결과(시험 성적서 포함) 제시와 특히 조성물 제조방법에서는 압출과 사출을 통한 제품의 안정적인 제조방법에 관한 구체적인 사항들을 통하여 본 발명의 우수성을 상세히 기술하고, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내화충전 팽창 조성물 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
본 발명은 내화충전 팽창 매트릭스 조성물, 펠릿으로서 압출방식에 의한 압출 시트 제조와 사출방식에 의한 사출 성형품 제조가 가능하여지는 특징을 발휘하며, 제조된 응용제품들은 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파)을 억제할 수 있는 내화충전 팽창성능과 내구성, 난연성, 열전도 차단 특성이 포함되는 것을 특징으로 하게끔 함에 있다.
상기의 같은 목적을 실현하기 위해 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿, 이를 이용한 응용제품을 개발하였다.
도 1은 본 발명에 따른 내화충전 팽창 조성물, 도 2는 본 발명에 따른 내화충전 팽창 펠릿을 보여주는 촬영 사진이고, 본 발명의 한 일 예로 제조된 내화충전 팽창 응용 성형품, 특히 시트(도 3), 슬리브(도 4)은 자체가 내화충전 팽창성능이 발휘될 수 있도록 구성됨으로써, 별도의 내화충전성능재를 부착 또는 첨부하지 않아도 우수한 내화충전 팽창성능을 발휘하여 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파)을 억제함과 동시에 열전도를 차단하여 대형 인명참사를 예방할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 내화충전 팽창 슬리브가 바닥 또는 벽체에 시공된 일 예를 보여주는 실 예이고, 도 6는 본 발명에 따른 내화충전 팽창 슬리브가 건축현장에 시공 적용된 또 다른 예이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 내화충전 팽창 슬리브(300)는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿으로 제조될 수 있는데, 상기 내화충전 팽창 슬리브(300)는 건축물의 바닥 또는 벽체(100)에 마련된 관통공(200)에 관통배관(500)을 설치할 경우, 상기 내화충전 팽창 슬리브(300)와 관통배관(500) 사이의 공간(틈, 400)을 밀폐시키거나, 관통배관(500)와 고정구(600) 사이의 연결 부위를 밀폐시킴으로써 화재 시 화염이나 유해가스가 상기 관통공(200) 내지 공간(400)을 통해 확산하는 것을 차폐할 수 있다. 즉, 상기 내화충전 팽창 슬리브(300)는 바닥 또는 벽체(100)의 콘크리트 타설 전에 고정하여 매립하거나, 또는, 상기 바닥 또는 벽체(100)의 콘크리트의 타설 후에 상기 바닥 또는 벽체(100)를 관통시키며, 화재 시 온도 상승에 대응하여 상기 내화충전 팽창 슬리브(300) 자체가 발포 팽창되어 화염이나 유해가스가 바닥 또는 벽체(100)의 관통공(200)을 통해 확산하는 것을 차폐하게 된다. 한편, 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 내화충전 팽창 슬리브(300)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 내화충전 팽창 슬리브(300)의 일 예를 들었으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 도 5 및 도 6에 도시된 내화충전 팽창 슬리브(300) 형태에만 한정되는 것은 아니고, 공지된 다양한 형태의 응용제품에 적용된다.
조성물 제조방법;
본 발명을 위한 상기 응용제품은 매트릭스 수지, 팽창성능을 발휘하는 물질을 포함하여 제조되어진 내화충전 팽창 매트릭스 조성물과 펠릿으로,
상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 피브이씨(PVC, Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 중 1종 또는 2종을 포함하고, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 함유량 20 중량% 내지 95 중량%인 것이며,
상기 팽창성능을 제공하는 물질은 팽창흑연으로 제한되는 것은 아니지만, 함유량 5 중량% 내지 80 중량%이며,
상기 매트릭스 수지 중 피브이씨와 폴리프로필렌의 비율은 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0 내지 2인 것을 포함하며, 이들 조성물을 5℃ 내지 150℃에서 가열 교반하는 제조방법을 포함하여 조성되어짐을 특징하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 화재 시 자체 팽창성과 난연성, 열전도 차단성 특성을 가진다.
조성물 제조방법;
또한, 상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 가소제를 포함하며,
상기 가소제는 무독성 가소제로서 (디)아세틸화 모노글리세라이드((Di)acetylated Monoglyceride), 디에틸1,4-사이클로헥산디카복실레이트(1,4-cyclohexanedicarboxylicacid,diethylester), 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate), 1,2-사이클로헥산 디카복실산 다이이소노닐에스터(1,2-cyclohexane dicarboxylic acid diisononyl ester), 에폭시화 대두유(Epoxidized Soybean Oil)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.2 내지 0.6인 것을 포함하며, 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하는 제조방법을 포함하여 조성되어짐을 특징하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 화재 시 자체 팽창성과 열전도 차단성, 난연성, 가소성 특성, 그리고 압출 및 사출이 가능하다.
조성물 제조방법:
상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물에 첨가제, 안정제 및 활제를 포함하며,
상기 첨가제는 분산 성능 개선을 위하여 에틸렌-아크릴산 공중합체(Polyethylene-co-acrylic acid), 에틸렌-메타크릴산 공중합체(Polyethylene-co-methacrylic acid), 에틸렌-메타크릴레이트(Ethylene dimethacrylate)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 이들로 제한되는 것은 아니며,
상기 안정제는 열적 안정성을 위한 물질로서, 페닐 디이소데실 인산염(Phenyl diisodecyl phosphite), 디페닐 이소데실 인산염(Diphenyl isodecyl phosphite), 트리페닐 인산염(Triphenyl phosphite), 트리노닐 페닐 인산염(Trinonyl phenyl phosphite), 칼슘 아세틸아세토네이트(Calcium acetylacetonate), 스테아린산 칼슘(Calcium stearate). 스테아린산 마그네슘(Magnesium stearate), 스테아린산 아연(Zinc stearate), 디옥틸틴 메르캅티드(n-Octyltin mercaptide). 디옥틸틴 말레인산염(Di-n-Octyltin maleate), 디옥틸틴 라우린산염(Di-n-Octyltin laurate)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 또한, 이들로 제한되는 것은 아니며,
상기 활제는 용융물의 점도 내지 압출 및 사출 부하를 줄여주는 역할을 하는 것으로, 왁스(Wax). 지방산 에스테르(Fatty acid ester), 지방산 아마이드(Fatty acid amide), 에틸렌 비스 스테아마이드(Ethylene Bis stearamide), 염화파라핀(Chlorinated paraffins)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하며, 이들로 제한되는 것은 아니며,
피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.001 내지 0.2 : 0.1 내지 0.35 : 0.001 내지 0.15인 것이며, 이들 조성물을 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하는 제조방법을 포함하여 조성되어짐을 특징하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 화재 시 자체 팽창성과 열전도 차단성, 난연성, 가소성, 그리고 압출 및 사출이 가능하다.
조성물 제조방법:
상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 점결제로서 유리섬유(glass fiber) 내지 카본섬유(Carbon fiber)를 포함하며, 이들 중 하나 이상이 포함될 수 있고, 이들로 제한되는 것은 아니며,
피브이씨 중량 기준으로 1: 0 내지 0.2인 것이며, 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반한 내화충전 팽창 매트릭스 조성물은 화재 시 자체 팽창성과 열전도 차단성, 난연성, 가소성, 그리고 압출 및 사출이 가능하고, 팽창되어진 물질의 흩어짐을 방지하는 효과를 발휘한다.
펠릿 제조방법;
예 3에 있어, 내화충전 팽창 매트릭스 조성물의 펠릿을 제조하는 방법이며,
배합용기(혹은 배합기)에 팽창흑연과 매트릭스 수지를 투입 후, 5℃ 내지 150℃에서 교반하여 제조하는 경우, 먼저 팽창흑연을 넣고 배합하는 것이 바람직하다. 이와 같이 조성된 배합물을 150℃ 내지 200℃에서 압출하여 펠릿으로 제조하였다.
펠릿 제조방법;
예 4 내지 예 6에 있어, 내화충전 팽창 매트릭스 조성 펠릿을 제조하는 방법이며,
배합기에 팽창흑연과 매트릭스 수지, 혹은 가소제, 첨가제, 안정제, 활제, 점결제 들 중 둘 이상 각각 투입한 다음, 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하여 제조하는 경우, 예 7과 같이, 먼저 팽창흑연을 넣고 배합하고, 이와 같이 조성된 배합물을 150℃ 내지 200℃에서 압출하여 펠릿으로 제조하였다.
배합기에 팽창흑연을 투입하고, 매트릭스 수지, 가소제를 투입하며, 첨가제, 안정제, 활제, 점결제는 순서에 관계없이 투입하여 제조하였다.
그리고 상기 투입하는 팽창흑연을 별도 건조기에서 80℃ 내지 120℃ 조건으로 건조하는 단계를 포함하거나, 배합기에서 30℃ 내지 150℃ 조건으로 건조하는 단계를 포함하여 조성물의 고른 분산 및 배합시간 30분 이내로 단축하는 것을 포함하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿을 제조방법이 가능하다.
이에 대한 결과를 도 7에 도시하였다.
도 7에 보여 주는 바와 같이, 분산도와 배합시간에 따른 조성물을 STRIP 타입으로 제조한 결과를 촬영한 것으로, 분산도와 배합시간이 길어질수록 STRIP의 표면 상태가 양호하였다. 분산도와 배합시간이 짧을수록 STRIP 샘플은 쉽게 절단되고, STRIP 샘플의 외형적 표면상태도 불균일(미배합 상태)한 상태임을 시각적으로 확인 가능할 만큼 불량하였으나, 분산도와 배합시간이 길어질수록 STRIP의 절단이 매우 어렵고, 시각적 표면상태도 양호하였다.
압출 및 사출 성형;
예 3, 4, 5, 6 에 있어,
상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿으로 가공온도 150℃ 내지 200℃에서 압출 시트(도 3) 및 사출 성형품(도 4) 제조뿐만 아니라, 특히 본 발명의 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿으로 롤(ROLL) 타입의 시트(도 8) 제조 및 여러 가지 다양한 성형품(도 9) 제조가 가능한 것이 특징이다.
그리고 상기 언급된 시트는 하나 층이거나, 상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물이 다른 물질의 압출되어지는 시트와 층을 이루어 제조된 내화충전 팽창 매트릭스 조성물인 것인 시트이거나; 상기 성형품은 하나 층 구조이거나, 상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물이 다른 물질의 사출되어지는 성형품의 내측 또는 외측의 적어도 한 층을 이루어 제조된 내화충전 팽창 매트릭스 조성물인 것인 성형품으로의 제조 가능한 것이 특징이다.
본 발명에서 팽창성, 열전도 차단성, 내구성, 난연성을 발휘하는 물질에 대한 성분, 효능은 다음과 같다.
먼저 팽창성능은 다음과 같다.
팽창성능을 발휘하는 팽창흑연분말(Expandable graphite powder)은 팽창흑연을 분말화한 것으로, 일반적으로 흑연은 탄소원자의 6원자 고리가 평면적으로 무한히 연결된 평면형 거대분자가 층을 이루어 포개어진 광물로서, 그 성질은 전기의 양도체이고, 또한 층간 반데르발스 결합에 의한 층상구조로 인해 유연하고, 활성(滑性)이 있으며, 쪼개지기는 쉽지만 거대 분자여서 반응성이 낮은 특징이 있다. 그리고 흑연은 탄소원자 사이의 간격이 넓기 때문에 층 사이의 틈새에 다른 원자를 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 즉, 흑연결정의 망상평면을 유지한 채로 평면 사이의 틈새에 많은 원자나 분자 또는 이온을 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 흑연의 층 사이에 황산과 같은 산을 포함한 층간화합물 또는 잔류화합물을 1000℃에 가까운 온도로 급가열하면, 산이 기화되어 가스가 발생되고, 그 가스의 팽창압에 의해 흑연 층간이 수십 내지 수백 배로 팽창하는데, 이를 팽창흑연이라 한다. 상기 팽창흑연은 화재 발생 시 온도가 180℃ 이상으로 상승하는 과정에서 팽창흑연이 30 내지 50배로 팽창하며 숯(Char)을 형성하기 때문에 불연성과 함께 난연성을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
이에 상기 팽창성능을 발휘하는 주성분인 팽창흑연의 팽창율이 200㎖/g 이상, 탄소함량 90% 이상, 회분 10% 이하, 휘발분 20% 이하, pH 4~8인 것으로 사용하고, 이를 통하여 본 발명에 의해, 제조된 시트 및 슬리브에 대한 팽창성능에 관한 결과를 도 10과 도11, 하기 표 1에 도시하였다. 도 10의 경우 본 발명에 의해 제조된 시트의 팽창 전과 팽창 후 시험한 사진이다. 상단은 원형 시험체이며, 하단은 사각형 시트 시험체로서 본 발명의 경우 팽창율이 30배 이상으로 우수한 팽창성을 발휘함을 알 수 있으며, 도 11은 일반적으로 건축물의 방화구획에 설치되는 내화충전 구조체의 시공을 위해서, 먼저, 배관의 외경과 내화충전 구조체의 시공 두께를 확보할 수 있도록 바닥 또는 벽체의 콘크리트를 뚫고 내화충전 구조체용 슬리브를 설치한다. 또는, 바닥 또는 벽체의 콘크리트 타설하기 전에 내화충전 구조체용 슬리브를 설치한 후, 바닥 또는 벽체의 콘크리트를 타설 및 양생시킨다. 이후, 상기 슬리브의 상부 뚜껑을 제거한 후에 강관 또는 플라스틱 배관을 설치하고, 상기 슬리브와 상기 배관 사이에 발생한 공간(틈)을 상기 내화충전 구조체로 추가 시공한 후에, 상기 배관을 별도로 고정하여 흘러내림을 방지하도록 시공하고 있다. 그러나 이러한 내화충전 구조체를 구성하는 각각의 구성품을 제작, 성형 및 현장설치 등 3회 이상의 작업공정으로 설치되고 있기 때문에 시공기간이 길어지고 제조원가가 상승한다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 원가 상승에 대응하여 발포 팽창하는 내화충전 팽창 슬리브를 이용함으로써 현장 콘크리트 타설시 1회 매립하여 간편하게 설치할 수 있는 본 발명의 내화충전 팽창 슬리브가 제공된다. 이에 따라 본 발명에 따른 내화충전 팽창 슬리브는 조성물을 이용한 성형, 제작, 설치 및 도포 등의 공정 없이도 1~2회의 시공으로도 내화충전 팽창 슬리브의 성능을 확보할 수 있고, 또한, 내화충전 팽창 매트릭스 조성물 및 펠릿을 이용하여 내화충전 팽창 슬리브를 한 번에 사출하여 형성함으로써 시공원가를 절감할 수 있다. 도 11는 시공된 슬리브에 대한 일 예로서 팽창 전과 팽창 후 공간(틈새)을 메울 만큼 우수한 팽창성을 보여주는 결과물을 확인할 수 있다.
구분 실시예 5 (사각형) 실시예 6 (사각형)
팽창율 30 배 이상 31 배 이상
열전도 차단성;
본 발명에 의해 제조되어진 슬리브를 이용하여 실 현장과 동일한 조건에서 시공한 측정결과를 도 12에 도시하였다. 실험조건은 실온에서 1050℃까지 120분간 가열 후 측정온도가 초기온도를 뺀 180℃ 이하인 경우 적합 판정을 획득하는데, 본 발명의 경우 시험체(시스템) 1은 max. 157℃, 시험체(시스템) 2는 147℃로서 우수한 열전도 차단성이 확보됨을 확인할 수 있다.
압출 및 사출 가공 매트릭스 조성물 및 펠릿;
본 발명에 의해 제조되어진 내화충전 팽창 매트릭스 조성물과 펠릿은 압출 및 사출에 의한 시트 내지 성형품 제조가 가능한 것이 특징이다. 이를 위하여 본 발명은 상기 가소제가 상기 매트릭스 수지의 자유 부피(Free volume)에 위치하여 사슬(chain) 간의 인력을 저하시켜, 유동성을 증가시키고, 또한 상기의 일 예에서와 같이 균일하게 제조 가능한 방법에 의하여 사슬(chain) 내에 균일하게 안착이 되어 더 양호한 유동성이 제공되어짐에 압출뿐만 아니라 사출 성형도 가능해지도록 함을 본 발명은 포함하고 있다.
특히 본 발명에서 추구하는 상기 발명의 목적을 위하여 탄소 수 3 내지 20의 알킬기를 가지는 가소제를 사용하였고, 바람직하게는 탄소 수 4 내지 12의 알킬기를 가지는 가소제를 포함한 내화충전 팽창 매트릭스 조성물과 펠릿 제조로 인하여 압출 시트 제조와 사출방식에 의한 사출 성형품 제조가 가능하였다.
내구성;
본 발명의 또 다른 목적인 성형체의 내구성에 관한 평가 결과를 표 2에 나타내었다. 내구성 평가를 위하여 KS F 4403 외압시험 방법에 의거, 인장강도 시험기에서 동일한 두께의 시험체로 압축속도 12㎜/min으로 실시하였다.
하기 표 2에 보여 주는 바와 같이 실측 항복강도가 1,192N으로 본 발명은 우수한 내구성 확보가 가능함을 확인할 수 있었다.
시험체 압축속도
[㎜/min]		 유효길이 L [㎜] 실측 항복강도 [N] 환산 항복강도
[N/100㎜]
D125 실시예 5 12 91 1,992 2,189
타사 1 1,380 1,516
타사 2 1,660 1,824
본 발명에 따른 내화충전 팽창 성형체는 상기 내화충전 매트릭스 슬리브 및 펠릿으로 제조될 수 있는데, 상기 내화충전 내측 또는 외측의 적어도 한 층을팽창 슬리브를 제조하는 구성은 공지의 기술인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
난연성;
< 본 발명에 의한 시험체 #1 >
실시예 조성의 일 예 조성물, 피브이씨 34.00 중량%, 팽창흑연 26.84 중량% 내지 43.90 중량%, 가소제 6.80 중량% 내지 20.40 중량%, 첨가제 0.03 중량% 내지 6.80 중량%, 안정제 3.40 중량% 내지 11.90 중량%, 활제 0.03 중량% 내지 5.10 중량% 및 점결제 6.80 중량% 이하의 중량 비율로 포함된 내화충전 팽창 시트를 제조하였다.
< 본 발명에 의한 시험체 #2>
실시예 조성의 일 예 조성물, 피브이씨 23.83 중량%, 풀리프로필렌 30.00 중량%, 팽창흑연 18.72 중량% 내지 30.68 중량%, 가소제 4.77 중량% 내지 14.30 중량%, 첨가제 0.02 중량% 내지 4.77 중량%, 안정제 2.38 중량% 내지 8.34 중량%, 활제 0.02 중량% 내지 3.57 중량% 및 점결제 4.77 중량% 이하의 중량 비율로 포함된 내화충전 팽창 시트를 제조하였다.
< 비교예 >
본 발명에 의한 시험체 #1과 동일한 조성물을 이용하여 시트를 제조하였는데, 비교예에서는 시험체 #1와 달리 팽창흑연을 포함하지 않고 시트를 제조하였다.
시험체 #1, #2 및 비교예에 따라 제조된 시트의 난연성(발연성)을 측정하였고, 이에 대한 측정 기준을 하기의 [표 3]에 나타내었으며, 측정 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다.
등급 시험 항목 시험조건 적합기준
불연재료
(1급)		 불연성
(전기로 연소)		 최고온도와 최종평형 온도와의온도차(℃) 750℃,
20분 연소		 20℃ 이하
질량감소율 30% 이하
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
준불연재료
(2급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
10분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
난연재료
(3급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
5분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
구분 시험체 #1 시험체 #2 비교예 기준
콘칼로리미터 총방출률(MJ/m2) 4.82 6.91 17 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 5 8 17 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 없음 없음 있음 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
발연 없음 없음 있음 -
판정 난연 2급 상당 난연 2급 상당 미달
상기 [표 4]를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시트는 열방출량이 매우 낮게 나타나고 있으며, 난연성이 우수함을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 바닥 또는 벽체
200: 관통공
300: 내화충전 팽창 슬리브
400: 공간
500: 관통배관
600: 고정구

Claims (12)

  1. 매트릭스 수지, 팽창성능을 제공하는 물질을 포함하며,
    상기 매트릭스 수지는 피브이씨, 폴리프로필렌 중 1종 또는 2종을 포함하고, 매트릭스 수지와 팽창흑연의 전체 중량 중에서 상기 매트릭스 수지의 함유량은 20 중량% 내지 95 중량%이며,
    상기 팽창성능을 제공하는 물질은 팽창흑연이 사용되고, 매트릭스 수지와 팽창흑연의 전체 중량 중에서 상기 팽창흑연의 함유량은 5 중량% 내지 80 중량%이고,
    상기 매트릭스 수지 중 피브이씨와 폴리프로필렌의 비율은 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0 내지 2인 것을 포함하며, 상기 피브이씨와 폴리프로필렌은 5℃ 내지 150℃에서 가열 교반하여 조성되고,
    상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물이 가소제를 포함하며,
    상기 가소제는 무독성 가소제로서 (디)아세틸화 모노글리세라이드((Di)acetylated Monoglyceride), 디에틸1,4-사이클로헥산디카복실레이트(1,4-cyclohexanedicarboxylicacid,diethylester), 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate), 1,2-사이클로헥산 디카복실산 다이이소노닐에스터(1,2-cyclohexane dicarboxylic acid diisononyl ester), 에폭시화 대두유(Epoxidized Soybean Oil)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.2 내지 0.6인 것을 포함하며, 상기 가소제는 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하여 조성되고,
    상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물이 첨가제, 안정제 및 활제를 포함하며,
    상기 첨가제는 에틸렌-아크릴산 공중합체(Polyethylene-co-acrylic acid), 에틸렌-메타크릴산 공중합체(Polyethylene-co-methacrylic acid) 및 에틸렌-메타크릴레이트(Ethylene dimethacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하고,
    상기 안정제는 페닐 디이소데실 인산염(Phenyl diisodecyl phosphite), 디페닐 이소데실 인산염(Diphenyl isodecyl phosphite), 트리페닐 인산염(Triphenyl phosphite), 트리노닐 페닐 인산염(Trinonyl phenyl phosphite), 칼슘 아세틸아세토네이트(Calcium acetylacetonate), 스테아린산 칼슘(Calcium stearate). 스테아린산 마그네슘(Magnesium stearate), 스테아린산 아연(Zinc stearate), 디옥틸틴 메르캅티드(n-Octyltin mercaptide). 디옥틸틴 말레인산염(Di-n-Octyltin maleate) 및 디옥틸틴 라우린산염(Di-n-Octyltin laurate)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하며,
    상기 활제는 왁스(Wax). 지방산 에스테르(Fatty acid ester), 지방산 아마이드(Fatty acid amide), 에틸렌 비스 스테아마이드(Ethylene Bis stearamide) 및 염화파라핀(Chlorinated paraffins)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하고,
    피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.001 내지 0.2 : 0.1 내지 0.35 : 0.001 내지 0.15인 것이며, 상기 첨가제, 안정제 및 활제를 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하여 조성되며,
    상기 내화충전 팽창 매트릭스 조성물이 점결제를 포함하고,
    상기 점결제는 유리섬유(glass fiber) 또는 카본섬유(Carbon fiber) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하며, 피브이씨 중량 기준으로 1: 0 내지 0.2인 것이며, 상기 점결제를 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하여 조성된 자체 팽창성과 열전도 차단성, 난연성, 가소성, 압출과 사출, 팽창되어진 물질의 흩어짐 방지가 가능한 것을 특징으로 하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 따른 내화충전 팽창 매트릭스 조성물을 이용하여 펠릿을 제조하는 방법이며,
    상기 방법은,
    (Step 1) 배합기에 팽창흑연을 투입하는 단계;
    (Step 2) 상기 팽창흑연이 투입된 배합기에 매트릭스 수지, 가소제, 첨가제, 안정제, 활제 및 점결제를 각각 투입하는 단계; 및
    (Step 3) 상기 (Step 2)의 결과물을 30℃ 내지 150℃에서 가열 교반하는 단계;를 포함하고, 상기 (Step 3)으로 조성된 배합물을 150℃ 내지 200℃에서 압출하여 펠릿으로 제조하는 것을 특징으로 하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물을 이용하여 펠릿을 제조하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (Step 1)의 팽창흑연을 배합기에서 30℃ 내지 150℃ 조건으로 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내화충전 팽창 매트릭스 조성물을 이용하여 펠릿을 제조하는 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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JP2021063233A (ja) * 2016-02-02 2021-04-22 積水化学工業株式会社 耐火性樹脂組成物

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