KR20010095168A - 방염 도료 - Google Patents

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KR20010095168A
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테베스폴커
피릭볼프-디터
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카흐홀즈 트라우델, 귀틀라인 파울
클라리안트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 절연층을 형성하고, 탄화 물질을 기본으로 하며, 연소시 필름 형성 결합제, 발포제 및 통상의 조제 및 첨가제 상에 발포체 층을 형성하는 방염 도료에 관한 것으로서, 존재하는 발포제 및 발포체 층 형성 물질은 멜라민 폴리포스페이트를 포함한다.
절연층을 형성하는 신규한 방염 도료는 열대성 조건(100% 이하의 상대 습도, 약 75℃의 온도)하에 특히 안정하다. 즉, NH3를 극소량만 방출한다.

Description

방염 도료{Flame-retardant coating}
본 발명은 절연층을 형성하고, 탄화 물질을 기본으로 하며, 연소시 필름 형성 결합제, 발포제 및 통상의 조제 및 첨가제 상에 발포체 층을 형성하는 방염 도료에 관한 것이다.
발포성 방염 도료라고도 칭명되는, 절연층을 형성하는 방염 도료는 연소에 유리한 온도에 노출시 발포하는 특성을 갖고, 상기한 방염 도료의 발포성은 강 건축 부재, 천장, 벽, 케이블, 파이프 등으로 열이 통과하는 것을 억제하거나 적어도 방해한다.
미국 특허 제4,965,296 A1호는 방염 피복 재료 및 전기 전도성 재료로 구성된 방염 재료를 기술한다. 이 방염 피복 재료는 발포체를 형성하는 탄화 물질, 가스를 생성하는 화합물, 필름 형성 결합제 및 적합한 용매로 구성된다. 경우에 따라, 통상의 기타 성분이 존재할 수 있다.
미국 특허 제4,879,320호는 세라믹 섬유 재료가 전도성 재료 대신에 첨가된 유사한 방염 조성물을 기술한다.
미국 특허 제5,225,464호는 개선된 발포성 방염 도료 물질을 수득하기 위한, 인산, 멜라민 및 인산일암모늄과 펜타에리트리톨, 염소화 탄화수소 및 기타 화합물, 특히 폴리비닐 아세테이트와의 반응 생성물을 기본으로 하는 수성 발포성 방염 도료 조성물을 기술한다.
독일 특허 제42 18 184 A1호는 (a) 우레탄 그룹과 블록킹된 이소시아네이트 그룹을 갖고 성분 (b)의 존재하에 물에 대해 가용성이고/이거나 분산가능한 하나 이상의 NCO 예비중합체 및 (b) 1급 및/또는 2급 아미노 그룹을 둘 이상 갖는 하나 이상의 (사이클로)지방족 폴리아민으로 이루어진 폴리아민 성분으로부터의 배합물의 수용액 및/또는 분산액으로 이루어진 수성 결합제 혼합물을 기술한다.
최종적으로, 독일 특허 제43 43 668호는 적어도, 필름 형성 결합제 4 내지 25중량%, 폴리인산암모늄 10 내지 4중량%, 열에 노출시 탄화되는 하나 이상의 물질 8 내지 40중량%, 발포제 6 내지 25중량%, 분산제 0 내지 5중량% 및 충전제 0 내지 25중량%로 이루어진 발포성 방염 도료 조성물을 기술한다.
상기한 방염 도료의 일반적인 단점은 이들이 할로겐을 함유하고/하거나 건조시 불충분한 내수성을 갖는다는 점이다.
발포제로서 멜라민을 사용하는 것이 특히 불리한 것으로 나타나는데, 이는 멜라민이 수성 슬러리 속에서 염기로서 반응하기 때문이다. 따라서, 절연층을 형성하는 방염 도료가 수용액 속에서 산으로서 반응하는 성분을 함유할 경우, 멜라민은 이 성분의 반응 파트너로서 사용할 수 있다. 멜라민과 폴리인산암모늄이 수용액 속에서 반응하여 암모니아(NH3)를 방출한다는 것이 공지되어 있다. 승온 및 증가된 대기 습도에서, 이 반응은 절연층을 형성하는 무수 방염 도료에서도 발생하여, 도료의 방염성을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 절연층을 형성하고, 멜라민 또는 각각 폴리인산암모늄을 사용하지 않고 건조 후에 내수성이며, 또한 증가된 대기 습도 및 승온에서 NH3를 극소량만 방출하는 방염 도료를 제공하는 것이다.
당해 목적은 절연층을 형성하고 발포제 및 발포체 층을 형성하는 물질로서 멜라민 폴리포스페이트를 포함하는, 처음에 기술된 형태의 방염 도료에 의해 달성된다.
멜라민 폴리포스페이트는 바람직하게는 화학식 (HMPO3)n(여기서, M은 멜라민이고, n은 2 이상, 특히 2 내지 10000이다)에 상응한다.
멜라민 폴리포스페이트는 결합되어 비교적 단쇄 또는 비교적 장쇄를 생성하는 멜라민 단위 및 포스페이트 단위로부터 제조된 중합체이다. 멜라민 단위와 포스페이트 단위의 분포도는 규칙적이거나 불규칙적일 수 있고, 이들은 경우에 따라, 자체내에서 중합될 수도 있다. 멜라민의 유도체, 예를 들어 멜렘, 멜람 및 기타가 또한 존재할 수 있다.
멜라민 폴리포스페이트의 특성은, 이의 상이한 쇄 길이 및 멜라민 단위 및 포스페이트 단위의 분포 및/또는 빈도로 인해, 특정 한도내에서 변할 수 있다.
멜라민 폴리포스페이트는, 예를 들어 폴리인산의 멜라민 염으로서 또한 기술되어 있는 PCT/WO 98/45364호에 보다 상세히 기술되어 있다. 여기서, 중합체 쇄는 (HMPO3)(여기서, M은 멜라민이다)를 포함하고, n은 2 이상, 특히 5 내지 10000이다.
멜라민 폴리포스페이트는 일반적으로 290℃의 온도에서 질소하에 일정한 중량 이상으로 멜라민 피로포스페이트를 가열함으로써 수득된다(PCT/WO 98/08898호).
절연층을 형성하는 신규한 방염 도료는 바람직하게는 폴리인산암모늄을 함유하지 않는다.
절연층을 형성하는 신규한 방염 도료는 바람직하게는 멜라민 및/또는 디시안디아미드를 함유하지 않는다.
절연층을 형성하는 방염 도료는 바람직하게는 필름 형성 결합제 5 내지 30중량부, 탄화 물질 5 내지 25중량부, 멜라민 폴리포스페이트 30 내지 70중량부 및 통상의 조제 및 첨가제 10 내지 50중량부를 포함한다.
절연층을 형성하는 방염 도료는 특히 바람직하게는 필름 형성 결합제 10 내지 20중량부, 탄화 물질 7 내지 15중량부, 멜라민 폴리포스페이트 40 내지 60중량부 및 통상의 조제 및 첨가제 20 내지 40중량부를 포함한다.
절연층을 형성하는 방염 도료는 바람직하게는 필름 형성 결합제로서, 비닐 아세테이트를 기본으로 하는 단독중합체, 비닐 아세테이트, 에틸렌 및 비닐 클로라이드를 기본으로 하는 공중합체, 비닐 아세테이트 및 분지된 장쇄 카복실산의 비닐에스테르를 기본으로 하는 공중합체, 비닐 아세테이트 및 디-n-부틸 말레에이트를 기본으로 하는 공중합체, 비닐 아세테이트 및 아크릴레이트를 기본으로 하는 공중합체, 스티렌 및 아크릴레이트를 기본으로 하는 공중합체 및/또는 아크릴레이트, 비닐톨루엔-아크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 비닐-아크릴레이트 공중합체, 자가 가교결합된 폴리우레탄 분산액을 기본으로 하는 공중합체를 포함한다.
절연층을 형성하는 방염 도료에 존재하는 탄화 물질은 바람직하게는 카보하이드레이트를 포함한다.
사용되는 카보하이드레이트는 바람직하게는 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨 및/또는 펜타에리트리톨의 중축합물을 포함한다.
절연층을 형성하는 방염 도료에 존재하는 조제 또는 첨가제는 바람직하게는 유리 섬유, 광섬유, 카올린, 활석, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 침강 실리카, 실리케이트 및/또는 미분된 셀룰로스를 포함한다.
절연층을 형성하는 신규한 방염 도료는 바람직하게는 할로겐을 함유하지 않는다.
절연층을 형성하는 신규한 방염 도료는 높은(대기) 습도 조건(100% 이하의 상대 습도) 및 승온(약 75℃의 온도)하에서의 저장시 NH3를 100ppm 미만 방출한다.
산포가능하고, 분무가능하거나 롤링가능한 피복제 형태로의 신규한 방염 도료(발포성 방염 도료)는 매우 광범위한 종류의 지지체, 바람직하게는 강, 목재, 전기 케이블 또는 파이프를 보호하는데 사용된다.
하기 실시예에서, 발포성 방염 도료를 제조하고, 표준 강 시트에 도포하고, 이들의 유효성을 측정한다. 절연성은 DIN 4102, 파트 8(1986)에 따라 시험한다. 내수성은 피복된 표준 강 시트를 절연성을 시험하기 전에 컨디셔닝 캐비넷에서 40℃ 및 95% 대기 습도에서 4주 동안 저장하여 시험한다.
NH3방출량을 측정하기 위해서, 무수 샘플 시트를 500ml들이 유리 플라스크와 2개의 마개를 갖는 유리 뚜껑으로 구성된 밀봉된 유리 시스템에 위치시킨다. 대기 습도(약 100% 상대 습도)를 시뮬레이팅하기 위해, 유리 시스템은 10ml의 수도물을 함유하는 유리통을 포함한다. 유리 시스템을 하나의 마개를 밀폐시키면서 75℃에서 순환 공기 건조 캐비넷에 위치시킨다. 제2 마개도 또한 건조 캐비넷에서 10분 후에 밀폐시킨다. 그 후로부터 건조 캐비넷에서의 플라스크의 체류 시간은 120분이다. 이어서, 플라스크를 건조 캐비넷으로부터 분리하고, 어댑터를 사용하여 드레거 튜브(Drager tube)가 장착된 하나의 마개를 제공한다. 질소를 제2 마개에 5ℓ/h의 속도로 공급한다. 플라스크를 30분 동안 플러슁하고, 방출된 암모니아의 양을 드레거 튜브로부터 직접 판독한다.
실시예에 사용되는 생성물은 다음과 같다:
플라이올라이트(RPliolite)(고체)(굿이어(Goodyear), 프랑스)는 비닐톨루엔-아크릴레이트 공중합체를 기본으로 하는 뉴톤 열가소성 수지이다.
엑솔리트(RExolit) AP 462(클라리안트 게엠베하(Clariant GmbH), 독일 프랑크푸르트)는 EP-B 제0 180 795호의 방법에 따라 제조된R엑솔리트 AP 422를 기본으로 하고, 경화된 멜라민-포름알데히드 수지로 구성된 캡슐 재료 약 10중량%를 포함하는 미세캡슐화된 폴리인산암모늄이다.
R엑솔리트 AP 422(클라리안트 게엠베하, 독일 프랑크푸르트)는 자유 유동성이고 낮은 수용해도를 갖는, n이 20 내지 1000, 특히 500 내지 1000인 화학식 (NH4PO3)의 미분된 폴리인산암모늄이다. 입자 크기가 45㎛ 미만인 입자의 비율은 99% 이상이다.
실시예 1(비교용)
다음의 호스타플람(RHostaflam) AP 462 38중량부,R플리올라이트(고체) 10중량부, 멜라민 8중량부, 디펜타에리트리톨 8중량부, 이산화티탄 8중량부, 및 100중량부가 되도록 하는 양의 증점제, 가소제 및 용매를 연속적으로 혼합한 다음, 시험용 시트에 적절하게 도포한다.
피복된 시트 상에서 DIN 4102에 따라 연소 시험하여 연소 등급 F 30을 수득한다.
컨디셔닝 캐비넷에서의 저장 기간 후의 연소 등급도 또한 F 30이었다.
NH3방출량은 NH34625ppm으로 측정되었다.
실시예 2(본 발명)
다음의R플리올라이트(고체) 9중량부, 멜라민 폴리포스페이트 52중량부, 디펜타에리트리톨 7중량부, 이산화티탄 7중량부, 및 100중량부가 되도록 하는 양의 증점제, 가소제 및 용매를 연속적으로 혼합한 다음, 시험용 시트에 적절하게 도포한다.
피복된 시트 상에서 DIN 4102에 따라 연소 시험하여 연소 등급 F 30을 수득한다.
컨디셔닝 캐비넷에서의 저장 기간 후의 연소 등급도 또한 F 30이었다.
NH3방출량은 NH335ppm으로 측정되었다.
실시예 3(비교용)
다음의R호스타플람 AP 422 30중량부, 폴리비닐 아세테이트 공중합체(50% 농도) 22중량부, 멜라민 19중량부, 펜타에리트리톨 13중량부, 이산화티탄 5중량부, 및 100중량부가 되도록 하는 양의 증점제, 충전제, 물, 분산제 및 방부제를 연속적으로 혼합한 다음, 시험용 시트에 적절하게 도포한다.
피복된 시트 상에서 DIN 4102에 따라 연소 시험하여 연소 등급 F 30을 수득한다.
컨디셔닝 캐비넷에서의 저장 기간 후에, 연소 등급 F 30은 더 이상 달성되지 않는다.
NH3방출량은 NH35200ppm으로 측정되었다.
실시예 4(본 발명)
다음의 폴리비닐 아세테이트(50% 농도) 20중량부, 멜라민 폴리포스페이트 55중량부, 펜타에리트리톨 11중량부, 이산화티탄 4중량부, 및 100중량부가 되도록 하는 양의 증점제, 충전제, 물, 분산제 및 방부제를 연속적으로 혼합한 다음, 시험용 시트에 적절하게 도포한다.
피복된 시트 상에서 DIN 4102에 따라 연소 시험하여 연소 등급 F 30을 수득한다.
컨디셔닝 캐비넷에서의 저장 기간 후의 연소 등급은 F 30이었다.
NH3방출량은 NH350ppm으로 측정되었다.
실시예 5(비교용)
다음의R엑솔리트 AP 422 30중량부, 지방족 우레탄/아크릴산 하이브리드 분산액(30% 농도) 22중량부, 멜라민 17중량부, 디펜타에리트리톨 12중량부, 이산화티탄 5중량부, 및 100중량부가 되도록 하는 양의 증점제, 충전제, 물, 분산제 및 방부제를 연속적으로 혼합한 다음, 시험용 시트에 적절하게 도포한다.
피복된 시트 상에서 DIN 4102에 따라 연소 시험하여 연소 등급 F 60을 수득한다.
컨디셔닝 캐비넷에서의 저장 기간 후의 연소 등급은 여전히 F 30이었다.
NH3방출량은 NH34850ppm으로 측정되었다.
실시예 6(본 발명)
다음의 지방족 우레탄/아크릴산 하이브리드 분산액(30% 농도) 19중량부, 멜라민 폴리포스페이트 53중량부, 디펜타에리트리톨 10중량부, 이산화티탄 4중량부, 및 100중량부가 되도록 하는 양의 증점제, 충전제, 물, 분산제 및 방부제를 연속적으로 혼합한 다음, 시험용 시트에 적절하게 도포한다.
피복된 시트 상에서 DIN 4102에 따라 연소 시험하여 연소 등급 F 60을 수득한다.
컨디셔닝 캐비넷에서의 저장 기간 후의 연소 등급은 F 60이었다.
NH3방출량은 NH340ppm으로 측정되었다.
당해 실시예로부터 명백한 바와 같이, 멜라민 폴리포스페이트를 사용하면 NH3방출량을 멜라민을 사용하는 경우에 비해 100배 이상 감소시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 절연층을 형성하고, 탄화 물질을 기본으로 하며, 연소시 필름 형성 결합제, 발포제 및 통상의 조제 및 첨가제 상에 발포체 층을 형성하는, 발포제 및 발포체 층 형성 물질로서 멜라민 폴리포스페이트를 포함하는 방염 도료.
  2. 제1항에 있어서, 멜라민 폴리포스페이트가 화학식 (HMPO3)n(여기서, M은 멜라민이고, n은 2 이상, 특히 2 내지 10000이다)에 상응하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리인산암모늄이 존재하지 않는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 멜라민 및/또는 디시안디아미드가 존재하지 않는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 필름 형성 결합제 5 내지 30중량부, 탄화 물질 5 내지 25중량부, 멜라민 폴리포스페이트 30 내지 70중량부 및 통상의 조제 및 첨가제 10 내지 50중량부를 포함하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 필름 형성 결합제 10 내지 20중량부, 탄화 물질 7 내지 15중량부, 멜라민 폴리포스페이트 40 내지 60중량부 및 통상의 조제 및 첨가제 20 내지 40중량부를 포함하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 존재하는 필름 형성 결합제가 비닐 아세테이트를 기본으로 하는 단독중합체, 비닐 아세테이트, 에틸렌 및 비닐 클로라이드를 기본으로 하는 공중합체, 비닐 아세테이트 및 분지된 장쇄 카복실산의 비닐 에스테르를 기본으로 하는 공중합체, 비닐 아세테이트 및 디-n-부틸 말레에이트를 기본으로 하는 공중합체, 비닐 아세테이트 및 아크릴레이트를 기본으로 하는 공중합체, 스티렌 및 아크릴레이트를 기본으로 하는 공중합체 및/또는 아크릴레이트, 비닐톨루엔-아크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴레이트 공중합체, 비닐-아크릴레이트 공중합체, 자가 가교결합된 폴리우레탄 분산액을 기본으로 하는 공중합체를 포함하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 존재하는 탄화 물질이 카보하이드레이트를 포함하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 카보하이드레이트가 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨 및/또는 펜타에리트리톨의중축합물을 포함하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 존재하는 조제 또는 첨가제가 유리 섬유, 광섬유, 카올린, 활석, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 침강 실리카, 실리케이트 및/또는 미분된 셀룰로스를 포함하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 할로겐을 함유하지 않는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 100% 이하의 상대 습도의 고습도 조건 및 승온(약 75℃)하에서의 저장시 NH3를 100ppm 미만 방출하는, 절연층을 형성하는 방염 도료.
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