KR20140004210A - 화염 보호 - Google Patents

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KR20140004210A
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Abstract

변형 재수화 적니(modified rehydrated red mud :MR2S)를 포함하는 무 할로겐(halogen-free) 무기방염제가 개시된다. 본 무기방염제는 다음의 광물 조성을 지닌다. 중량 10~50%의 철화합물, 중량 12~35%의 알루미늄 화합물, 중량 5~17%의 실리콘 화합물, 중량 2~21%의 TiO2 및 중량 0.5~6%의 칼슘 화합물. 여기서, 철화합물은, 철화합물의 산화물 비율과 관련하여, 중량 비율이 50%, 바람직하게는 80% 이상인 수산화물 및 산화 수화물을 포함하고, 알루미늄 화합물은, 알루미늄 화합물의 산화물 비율과 관련하여 중량 비율이 50%, 바람직하게는 80% 이상인 수산화물 및 산화 수화물을 포함한다.

Description

화염 보호{FLAME PROTECTION}
이 발명은 무기방염제(inorganic flameproofing agents;IFA)에 관한 것이다.
방염제는 화재의 확산 속도를 늦추거나 화재를 제한 및 방지하기 위한 화재 억제제이다.
방염제는 잠재적인 발화 가능성이 있는 곳이나, 가연성 물질의 사용으로 인해 안전상의 위험이 발생하는 곳에 사용된다.
안전에 대한 요구가 증가하고 건설 산업, 항공기, 자동차 제조 및 실내 마감재 등의 분야에 금속과 합금을 대체하는 고성능 플라스틱의 사용이 증가함에 따라 방염제에 대한 수요가 증가했다.
방염제의 작용방식은 다음과 같은 다양한 효과를 기반으로 한다:
- 물질의 열분해 시 생성되는 가스의 급격한 연쇄반응 중단
- 산소와 열의 접근을 방지하기 위해 탄화 물질(팽창)의 보호 코팅 형성
- 흡열성 분해 또는 결합수 증발에 의한 연소 과정의 냉각
- 불활성 기체 물질에 의한 가연성 가스 희석
- 액화 즉 화재 지역에서 흘러나옴과 동시에 표면적을 줄여주는 용해물 형성
대부분의 방염제는 상기 언급한 화학적-물리적 효과를 하나 이상 유발한다.
이에 따라 방염제의 종류는 다음과 같이 4가지로 구분된다.
- 첨가형 방염제 - 가연성 물질과 혼합하여 사용한다.
- 반응형 방염제 - 자체 성분이 플라스틱에 중합되는 물질 요소로 구성되어 있다.
- 내재형 방염제 - 물질 자체가 방염성을 지닌다.
- 코팅형 방염제 - 외부 가연성 물질 코팅 시 사용한다.
중요 반응형 및 내재형 방염제는 물론, 첨가형 방염제는 독성 문제(분해 과정 시 유독 가스가 형성됨)로 인해 비판받아왔으며, 현재는 엄격한 위험 평가물로 분류되어 있어 상대적으로 무기방염제의 중요성이 부각되기에 이르렀다.
한 예로, 덴마크 환경보호국에서 발행한 보고서("브롬 처리된 방염제. 대안 물질의 흐름 분석 및 평가"(1999년))에는 전 세계 방염제 생산량 수치가 나와 있으며, 이에 따라 방염제를 다음과 같이 분류하여 그룹화할 수 있다.
50% 무기방염제(IFA) (예: ATH(A1(OH)3) 및 MDH (Mg(OH)2))
25% 할로겐화 방염제
20% 유기인 화합물
5% 질소 기반 방염제
양적인 측면에서 가장 중요하게 사용되는 무기방염제는 수산화 알루미늄(ATH)이다. ATH는 바이어법(Bayer process)을 통해 보크사이트에서 얻는다. 이는 폐기물로서 적니(RM)를 생성한다. 따라서 이하 설명에서는 바이어법을 통해 보크사이트에서 ATH 추출 시 생성되는 잔류물을 적니(RM)로 정의한다.
적니(RM)는 보크사이트에서 ATH를 제거한 것으로, 극히 이질적인 물질(표 1 참조)이며 화학적, 광물학적 구성과 흡열 특성, 해당 pH 값 등에서 이질성을 띤다. 이러한 이질성은 사용된 보크사이트의 성분 차이로 인한 경우도 있지만, 대부분은 오토클레이브 소화나 튜브 소화를 통한 바이어법의 운용 여부가 주 원인이 된다. 오토클레이브 과정 중, 170~180°C 온도에서 30~35%의 가성소다 용액을 통해 소화가 발생하여 6~8 bar의 압력이 생성된다. 튜브 소화 과정은 온도를 270°C까지 올려 6~8시간이 소요되는 반응시간을 1시간 미만으로 단축시킬 목적으로 고안되었다. 단, 이 온도에서는 반응 장치 끝 부분에 60 bar의 수증기 압력이 발생한다. 튜브 소화 온도가 높아질수록 적니 성분도 변화한다. 가령, 튜브 소화 과정 중 Fe-O2-H2O 시스템의 밸런스는 대부분 적철광으로 완전히 전환된다.
과거에는 이질성 문제로 인해 적니(RM)를 경제적으로 활용하는 경우가 드물었다. 이런 이유로, 적니(RM)는 거의 전적으로 매립지 쓰레기처럼 처분되었다.
따라서 참신하고 경제적으로 사용 가능한 무기방염제를 제공하여 위에서 언급된 단점을 예방하는 것이 이 발명의 근간을 이루는 기술상의 목적이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 변형 재수화 적니(modified rehydrated red mud :MR2S)를 포함하는 무 할로겐(halogen-free) 무기방염제는 하기 광물 조성을 지닌다.
- 중량 10~50%의 철화합물
- 중량 12~35%의 알루미늄 화합물
- 중량 5~17%의 실리콘 화합물
- 중량 2~21%의 TiO2 및
- 중량 0.5~6%의 칼슘 화합물
여기서, 상기 철화합물은, 철화합물의 산화물 비율과 관련하여, 중량 비율이 50%, 바람직하게는 80% 이상인 수산화물 및 산화 수화물을 포함하고,
상기 알루미늄 화합물은, 알루미늄 화합물의 산화물 비율과 관련하여 중량 비율이 50%, 바람직하게는 80% 이상인 수산화물 및 산화 수화물을 포함한다.
이 경우, 본 무기방염제는 가용성 Na2O의 비율이 중량으로 0.03%보다 작거나 같을 수 있다.
한편, 본 무기방염제는 평균 입자 크기(d50)가 50μm, 바람직하게는 0.5~10μm 보다 작거나 같을 수 있다.
한편, 본 무기방염제는 잔여 수분의 중량 비율이 0.4%보다 작거나 같을 수 있다.
한편, 변형 재수화 적니(MR2S)의 표면은 변형 재수화 적니(MR2S)와 폴리머 매트릭스와의 융화성(compatibility)을 향상시키는 적어도 하나의 물질로 처리될 수 있다.
한편, 상기 물질은 실란, 지방산 유도체, 연화제(softeners), 붕산 및 그것의 금속염, 주석산 아연(zinc stannates), 수산화 아연 주석산염(zinc hydroxide stannates) 또는 이들의 조합을 함유하는 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함할 수 있다.
한편, 본 무기방염제는 MR2S의 점토성 구성물(clay-like constituent)로 인해 기존에 발생하는 재(ash)의 유리화를 개선하기 위해, 무기방염제의 표면이 나노클레이와 같은 물질로 코팅될 수 있다.
한편, 본 방염제와 함께 추가 난연(flame-retardant) 첨가제가 중량으로 0~70%의 비율로 혼합될 수 있다.
이 경우, 추가 난연 첨가제는 흡열성의 반응물일 수 있다.
이 경우, 흡열성의 반응물은 ATH, 기브사이트(gibbsite), 베마이트(boehmite), MDH, 침철광(goethite) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방염 재료 시스템(Fireproofed material system)은, 가연성 물질과, 상기에 따른 방염제를 포함할 수 있다.
이 경우, 재료 시스템이 건축 자재, 플라스틱 제품, 고무 제품, 수지 합판, 또는 케이블 외피일 수 있다.
한편, 재료 시스템은 중량 비율 3~95%의 난연제를 포함할 수 있다.
한편, 난연제가 중량 비율 30~100%의 광물 성분으로 이루어져 있고, 각 잔여 중량 비율 0~70%는 추가 난연 혼합물을 포함할 수 있다.
한편, 추가 난연 혼합물은 무독성 흡열성의 반응 무기물이 포함될 수 있다.
한편, 추가 난연 혼합물은 염수화물(salt hydrates), 수산화물(hydroxides) 및 탄산염(carbonates)을 포함할 수 있다.
한편, 상기에 따른 방염제는, 가연성 물질 시스템(combustible material systems), 가연성 건축 자재, 플라스틱, 고무, 수지 합판 재료 또는 케이블 외피용 난연제로서 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방염 재료 시스템(fireproofed material systems)의 제조 방법은 하기의 단계를 포함한다.
a. 가연성 물질 공급 단계;
b. 가연성 물질과 상기 청구항들의 방염제와의 혼합 또는 코팅 단계; 및 그렇게 함으로써
c. 방염 재료 시스템을 획득하는 단계.
이 경우, b단계의 혼합 또는 코팅에 앞서, 방염제가 바람직하게는 이 발명에서 언급된 상승제, 예를 들어 나노클레이, 붕산 유도체, 주석산 아연/수산화 아연 주석산염,과 함께 물리적으로 처리, 특히 분쇄,될 수 있다.
한편, b단계에서 언급한 방염제가 잔광(after-glow)을 방지하는 물질로 표면 코팅될 수 있다.
한편, 방염 및 처리 특성을 최적화하고 통제하기 위해, 실란, 지방산 유도체, 이들의 조합물 및 연화제뿐만 아니라, 나노클레이, 붕산 및 이것의 금속염, 주석산 아연, 수산화 아연 주석산염 및 이들의 조합물과 같은 소위 코팅제로 방염제 표면이 코팅될 수 있다.
한편, 탄성 중합체 시스템 및 열가소성 시스템에서 상승제를 마스터 배치(응출물)의 형태로 이 발명에 따른 방염제와 함께 사용할 경우, 해당 과정 중에서 상승제가 과립 형태로 첨가될 수 있다.
도 1은 베마이트(a), 하이드라질라이트(기브사이트) (b) 및 침철광(c)의 열분석 곡선(DTA), 그리고
도 2 내지 도 8은 산화물이 수산화물 또는 산화 수화물로 전환되는 사항이나, 알루미늄의 경우, 산화 수화물이 수산화물로 전환되는 사항이 도시된 도면.
이 발명은 철화합물 중량 10~50%, 알루미늄 화합물 중량 12~35%, SiO2 중량 5~17%, TiO2중량 2~21%, CaO중량 0.5~6%, Na2O중량 3~10%의 광물 성분을 지닌 무 할로겐 무독성 무기방염제에 관한 것이다.
해당 발명에 따라 무기방염제에서 이 목적 달성을 위한 '알루미늄 수산화물/산화 수화물'과 알루미늄 산화물과 간의 비율은 1보다 크거나 같고(즉, 중량이 최소 50%, 가급적 80%의 수화물/산화물 비율), 철 산화 수화물과 철 산화물 간의 비율은 1보다 크거나 같다(즉, 중량이 최소 50%, 가급적 80%의 산화 수화물). 무기방염제는 변형된 재수화 적니(MR2S)로 규정되기도 한다.
또한 변형 재수화 적니(MR2S)에서 가용성 Na2O의 무게 비율은 0.03% 이하, 평균 입자 크기(d 50)는 50μm 이하(가급적 0.5~10μm), 잔류 수분은 무게 비율로 0.4% 이하가 유리할 수 있다. 그 결과, 여러 문제 중 고가의 유해 폐기물인 적니(RM)의 처리 문제를 줄여주는 경제적인 사용법이 개발되었다.
또한 이 발명은 가연성 물질, 발명에 따른 방염제 그리고 내화재 시스템의 제조 과정으로 구성된 내화재 시스템(fireproofed material system)을 설명한다. 내화재 시스템의 제조 과정은 가연성 물질 공급, 해당 발명에 의한 방염제와 가연성 물질과의 혼합 또는 코팅 그리고 이로 인한 내화재 시스템 획득 단계로 구성된다.
이와 같이 이른바 변형된 재수화 적니(MR2S)를 얻게 되는데, 이는 뛰어난 무기방염제이다. 놀랍게도, 이런 방식으로 얻게 된 변형 재수화 적니(MR2S)가 폴리머 등의 가연성 물질과 통합되어 무기방염제(IFA)가 될 경우, 화재 시 재의 유리화 또는 소결이 발생한다. 유리화 또는 소결이란, 발명에 따른 IFA 통합 가연성 물질이 화재 시 유체로 변하지 않고 그 후 비산회(fly ash)로도 존재하지 않음을 뜻한다. 재가 유체나 비산회 상태가 아닌 특정 상태에 도달하게 되는데, 이 상태에서는 기계적 특성이 유지되면서 특별한 안정성을 지니게 된다. 이는 결과적으로, 흡입될 수 있는 비산회의 형성을 방지하므로 큰 장점이 된다. 또한 가연성 시스템의 액화도 발생하지 않아 화재의 확산을 감소시키므로 특별히 유리하다고 할 수 있다. 뿐만 아니라, 가연성 시스템의 핵심인 산소 공급이 감소되어 추가적 또는 지속적 연소가 방지되는 이점이 있다. 재의 유리화는 케이블 절연체에 큰 이점으로 작용하여 화재 시에도 절연체가 해당 기능을 유지하게 된다.
적니(RM)가 변형될 경우, 이는 뛰어난 무 할로겐 무기방염제임을 뜻하게 된다. 다음의 예를 변형으로 볼 수 있다.
- 적니(RM)의 공급
- 공급된 적니(RM)의 성분 분석
- 적니의 재수화
- 재수화된 적니의 물리적 처리
추가 변형의 예는 다음과 같다.
- 공급된 적니의 세척(예. 물 세척)
- 재수화된 적니의 세척(예. 물 세척)
- 재수화된 적니의 건조
- 재수화된 적니의 물리적 처리(분쇄(grinding) 및 체질(sieving) 등을 통해 적정 크기 입자를 유리하게 분포시키기 위한 목적)
- 건조되고 물리적으로 처리된 재수화 적니와 플라스틱 매트릭스 등과의 합성
- ATH(기브사이트, 베마이트), 수산화마그네슘(MDH) 또는 침철광 등의 흡열성 반응 물질 간의 혼합(열 특성을 최적화하고, 무기방염제(IFA)가 반응하는 온도 범위를 임의로 확장하기 위한 목적)
재수화 산화물(예: Al 또는 Fe)이 수산화물로 전환되는 과정에서 베마이트(Al 산화 수화물)는 기브사이트(Al(OH)3)로 전환되고, Al2O3는 기브사이트로, 적철광(산화철)은 침철광(산화철 수화물)으로 전환된다. 이와 같이, 180°C ~ 350°C의 적정 작용 범위에서 전혀 반응하지 않거나 약간만 작용하는 물질을 통해 흡열 가능성이 가장 높은 물질이 만들어진다. 이런 적니의 화학적 및 광물학적 구성을 변화시키는 과정으로 인해, 오토클레이브 소화나 튜브 소화에서의 적니 발생과는 무관하게 흡열성 엔탈피 및 방염 효과가 증가되어, 작용이 명확하게 드러나는 무기방염제(IFA)가 생산된다.
이렇게 생산된, 변형 재수화 적니(MR2S)는 각 재료 시스템에서 무기방염제(IFA)로 사용하기 위해 정의된 특성을 얻게 된다. 재수화 이후 흡열성 엔탈피가 높을수록 재료 시스템의 충진 정도를 낮춰야 한다.
변형된 재수화 적니(MR2S)의 흡열 반응 온도가 약 180°C ~ 350°C에 해당하므로, 변형된 재수화 적니(MR2S), 즉 하나의 단일 물질은 ATH 및/또는 MDH의 사용을 부분적으로 또는 완전히 대체할 수 있다.
변형된 재수화 적니는 특히 재료 시스템으로의 통합을 단순화하기 위해 그 표면 영역에 대해 변형이 가능하다.
특히, 변형 재수화 적니는 나노클레이로 코팅할 수 있는데 이로 인해 화재 시, 보다 향상된 재의 유리화가 이루어진다. 또한, 변형 재수화 적니에 포함되어 있는 점토성 혼합물 자체도 재의 유리화를 발생시킨다.
특히, 미세하게 분할된 변형 재수화 적니(MR2S)는 고온에서 소결되는 경향이 있어, 상기 유리질의 재가 생성된다.
요약하자면, 변형된 재수화 적니(MR2S)는 ATH 및 MDH의 적용 영역을 포함하여 그 이상의 방염 작용을 한다. 나노클레이로 코팅하면 유리화가 향상되어 재의 문제를 해결할 수 있다. 다량의 적니(RM)를 변형 재수화 적니에 필요한 기본 원료로 사용할 수 있으므로, 경제적 가치를 지닌 무기방염제(IFA)를 사용하여 특히, 모든 대량 생산 물품을 비용 대비 효율성 높게 제공할 수 있다.
무기방염제를 가연성 물질(예: 폴리머)에 통합하는 경우, 폴리머의 내수성을 증가시키기 위해 수용성 소다의 비(Na2O 중량별%로 표기)를 가능한 최소로 감소시켜야 한다. 이것은 특별히 케이블의 절연체에 적용된다.
가연성 재료와 방염제(이하 방염제 또는 난연제)로 구성되는 방염 재료 시스템을 설명한다. 이는 방염제가 아래의 광물 구성으로 이루어져 있는 특성이 있다.
중량 10~50%의 철화합물
중량 12~35%의 알루미늄 화합물
중량 5~17% 의SiO2
중량 2~10%의 TiO2
중량 0.5~6%의 CaO ,및
중량 3~10%의 Na2O
광물 구성요소는 특히, 변형 재수화 적니(MR2S)일 수 있다. 철화합물 및 알루미늄 화합물이 산화물이 아니고 주로 수산화물 또는 산화 수화물로 존재한다는 점이 중요하다. 모든 알루미늄 화합물 및 철화합물은 재수화 과정을 통해 대부분 수산화물 또는 산화 수화물로 전환된다. 알루미늄의 경우, 감마 Al2O3 및 베마이트가 기브사이트로 전환되고, 철의 경우에는 적철광이 침철광으로 전환된다. 이렇게, 흡열성 엔탈피가 가능한 최고 단계에 도달하여 방염성이 최대로 상승한다.
재료 시스템은 건축 자재, 플라스틱 제품, 고무 제품, 수지 합판, 또는 하나 이상의 폴리머로 만드는 케이블 절연체나 외피에 해당할 수 있다.
재료 시스템은 3~95%의 중량 비율을 지닌 난연제(flame-retardant agent)를 포함할 수 있다.
난연제는 30~100%의 중량 비율을 지닌 광물 성분(MR2S)으로 구성될 수 있으며 나머지 0~70%의 각 중량 비율은 추가 난연제 성분이나 난연제 첨가물을 통해 형성이 가능하다.
추가 난연 구성요소나 난연 첨가물은 무독성 무기 흡열 반응재로 구성될 수 있다.
추가 난연 혼합물이나 난연 첨가물은 염수화물, 수산화물 및 탄산염으로 구성될 수 있다.
가용성 Na2O의 함유량은 중량 0.03% 이하, 또는 0.003~0.03% 비율로 조절된다.
이 발명에서는 앞서 가연성 물질 시스템, 가연성 건축 자재, 플라스틱, 고무, 수지 합판 재료 또는 케이블 외피로 언급된 난연제의 사용법도 설명한다.
이 외에, 방염 재료 시스템의 생산 과정도 공개하는데 이는 다음의 각 단계로 구성된다.
a. 가연성 물질 공급 단계
b. 가연성 물질과 난연제 혼합 또는 코팅 단계
c. 방염 재료 시스템 획득 단계
b단계에서 언급한 난연제의 광물 성분은 세립화가 가능하며, 이를 통해 0.5~50μm(0.5~10μm 권장)의 평균 입자 크기를 얻을 수 있다.
난연제는 b단계에서 혼합 또는 코팅 이전에 물리적인 처리(특히 분쇄 처리)가 가능하다.
난연제는 표면 처리로 영향을 받을 수 있는데, 특히 난연제와 폴리머 매트릭스 간의 융화성을 향상시키는 물질로 코팅되거나, 재의 유리화(화재 시 불꽃 면에 대한 산화(열분해) 가스의 확산을 방지하거나, 케이블 시스템의 경우 표면을 격리하여 화재 상태에서 최대한 오래 기능성을 유지)를 향상시키는 물질로 코팅 시 영향을 받게 된다.
난연제 특히 실란(silane)의 표면 코팅 시 기존의 처리방법은 물론 지방산 및 연화제도 사용된다. 이는 재(특히, 붕산 및 금속 유도체 및 주석산 아연(zinc stannate) 및/또는 아연 수산화 주석산염(zinc hydroxystannate)과 전술한 구성분)의 유리화 향상을 위한 것이다. 이런 방식으로 화재 가능성 역시 방지된다.
정의
"방염 재료 시스템"은 가연성 물질과 난연제가 접촉하여, 장치 내 불이나 열로 인한 가연성 물질의 점화를 방지하거나 완화시키는 장치를 뜻한다. 특히, 난연제는 혼합이나 코팅 등의 처리에서 항상 가연성 물질과의 관련성을 지니게 된다.
발명의 문맥상, "난연제"는 방염제를 뜻하는데, 그 중에서도 특히 무 할로겐 무독성 무기방염제와 변형된 재수화 적니(MR2S)를 뜻한다.
가연성 물질 또는 인화성 물질은 가연성 또는 인화성이 있는 물질을 뜻하는데, 특히 폴리머 및 비휘발성 탄화수소를 말한다. 해당되는 예로는 아크릴 확산제, 아크릴 수지, 엘라스토머, 에폭시 수지, 라텍스 확산제, 멜라민 수지, 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), PE 공중합체, 열가소성 PE 공중합체, 가교 PE 공중합체, 페놀 수지, 폴리 에스테르 수지(UP), 폴리 우레탄, 폴리 프로필렌(PP), 폴리 염화비닐(PVC), PVC 플라스티솔, 우레탄 기반 열가소성 엘라스토머(TPU), 비닐 에스테르 수지, 역청 등이 있다. "가연성" 과 "인화성"은 동의어로 간주한다.
적니(RM)는 바이어법을 통해 보크사이트에서 ATH를 추출하는 동안에 생성되는 잔류물로 정의한다. 변형된 재수화 적니(MR2S)는 재수화, 건조, 분쇄, 기타 물질과의 혼합, 표면 코팅 등으로 적니에서 생성되는 생성물을 말한다. 변형된 재수화 적니는 최대 0.4% 중량의 수분 함수량과 중량 비율 0.03% 미만의 가용성 Na2O를 함유하며, 0.5~50μm(0.5~10μm 권장)의 입자 크기를 지닌다.
이 발명에는 이른바 변형 재수화 적니(MR2S)가 무기방염제(IFA)로 사용된다.
적니는 바이어법에 따른 알루미나 생성 시 발생한다. 바이어법에서는 적당한 보크사이트가 계산 비율에 따라 농축 가성소다 수용액과 섞여 건조된 후 분쇄되며, 오토클레이브 과정 또는 튜브 소화 과정에서 고온 및 고압으로 완전히 파쇄된다. 생성된 Na 알루민산염(Na aluminate) 용액은 분리된다. 희석 후 새롭게 침전된 ATH 시드 결정체를 뒤섞으면 ATH가 침전된다. 알루미나(Al2O3)는 알루미늄 수산화물(ATH)에서 생성되고 알루미늄 금속은 알루미나에서 생성된다.
오토클레이브 과정 또는 튜브 소화 과정에서 방출되지 않는 잔여물은 분리, 세척, 농축의 과정을 거쳐 매립지에서 "적니(Red mud)"로 침적된다. "적니"는 다량의 철 함유량으로 인해 붉게 보이기 때문에 붙여진 명칭이다.
사용된 보크사이트의 질에 따라, 생성된 알루미늄 톤 당 약 50%의 수분이 함유된 적니 1~2톤이 필연적인 부산물로서 생성된다. 매년 수백만 톤의 적니가 생성되는데, 이는 매립지에 이미 침적된 양과 함께 심각한 문제를 일으킨다. 지금까지는 경제적으로 실행 가능한 이용법에 적합한 규모의 적니를 투입할 수 없었으므로, 여전히 적니는 폐기물로 간주되어 폐기 처분되는 상황이다. 적니는 주로 봉인된 매립지에 매장하여 처분된다. 이런 저장 유형은 넓은 처분 공간이 필요하고 많은 수송비용이 소요되므로 처리비용이 높고 복잡하다. 게다가 매립지 장기 이용 시 발생하는 비용(특히, 해당 부지의 감시 비용)은 경제적인 문제를 야기한다. 따라서 적니를 경제적으로 사용할 수 있는 방법을 시급히 개발할 필요가 있다.
건조된 적니의 성분은 사용된 보크사이트의 성분에 따라 대부분 결정된다. 또한, 오토클레이브 또는 튜브 소화 과정에서 바이어법으로 NaOH를 사용하여 가압침출 처리를 수행하면 큰 효과를 볼 수 있다. 표 1에는 일반 성분과 평균 대역폭이 중량 비율로 나와 있다. 초기에는 바이어법 수행 시 효과가 떨어져서 이 성분을 벗어나는 적니 역시 매립지 행 대상이 되었다.
구성 일반적 조성(%) 범위(%)
Fe2O3 40 10~50
Fe2O3 25 10~30
SiO2 15 3~25
TiO2 7 2~24
CaO 1 0.5~10
Na2O 9 2~20
기타 3 0~3
광물학적으로, 적니(RM)는 여러 광물과 산화물이 조합된 형태이며, 이는 앞서 언급한 대로 침출 과정과 사용된 보크사이트 성분에 따라 대부분 결정된다. 적니는 기브사이트, 베마이트, 감마 Al2O3, 침철광, 적철광, 루틸, 아나타아제, 석영, 고릉석, 수산기 방소다석, 방해석 및 기타 물질 등을 함유한다.
입도 분포 수치를 보면 적니가 매우 미세한 가루로 발생되는 것을 알 수 있다.
감별적인 열분석(DTA) 지원 등과 같은 추가적인 조사를 통해 적니가 흡열 반응을 보이는 것을 알 수 있다. 이는 적니에 함유된 알루미늄(기브사이트 및 베마이트)이나 철(침철광) 수산화물 또는 산화 수화물의 잔여물이 아직 남아 있기 때문인데, 이들 잔여물은 흡열 반응을 통해 수분을 제거한다. 하지만 흡열 작용은 매우 약한 세기에서 매우 뚜렷한 세기까지 변동을 반복한다. 이 작용은 새로 생성된 적니와 매립지에 침적된 적니에서 모두 나타난다. 이러한 현상은 광범위한 분석 조사를 통해 설명이 가능하다. 즉, 기브사이트, 베마이트 또는 침철광과 같은 적니 내 수산화물 및 산화 수화물의 잔여물만이 180°C ~ 350°C에 이르는 온도 범위에서 수분 제거 기능을 포함하여 위에 설명한 흡열 반응을 나타낸다. Al 및 Fe 혼합물의 경우, 수산화물에서 산화 수화물을 거쳐, 180°C ~ 350°C의 적정 온도 범위에서 흡열 반응을 더 이상 나타내지 않는 순수 산화물에 이르기까지, 소화 도중 온도가 높아질수록 밸런스가 더 많이 변한다. 이로 인해 흡열 작용 및 필요한 수분 제거 시 상당한 변동이 발생한다. 따라서 생성 과정에서 침전되는 적니는 정의된 IFA로 사용이 불가능하다.
발명에 따라서 해당 흡열 반응과 수분 제거를 현저히 증강시켜 매우 효과적이면서 일정 부분 표준화된 무기 난연제를 생성할 기회를 얻기 위해 적니를 특별히 재수화 과정을 거쳐 변형시킨다. 알루미늄의 경우 이 과정이 산화 알루미늄과 산화 알루미늄 수화물이 알루미늄 수산화물로 전환되어 이루어진다. 즉, 감마 Al2O3은 ATH(기브사이트)로, 산화 알루미늄(베마이트)은 ATH(기브사이트)로 전환된다. 철의 경우, 철산화물(적철광)은 철산화 수화물(침철광)로 전환된다. 이처럼 재수화 이후 모든 알루미늄 화합물과 철 화합물은 주로 수산화물로 존재하는데, 이는 수산화물과 산화 수화물만이 흡열 반응과 수분 제거 작용을 하므로 그 후 변형된 재수화 적니(MR2S)로 존재하는 생성물이 무기방염제로 완전히 발전되도록 하기 위함이다.
해당 화학적 및 광물학적 성분과 관련하여, 바이어법에서 폐기물로서 발생하는 적니와 비교해 볼 때, 변형 재수화 적니(M2S)는 적니(RM)에서 화학 반응으로 생성된 완전히 별개의 생성물이다. 변형 재수화 적니에는 주로 수산화물과 산화 수화물이 포함되어 있다. 언급한 바와 같이 적니의 변형을 통해 시장성을 지닌 무 할로겐 무독성 무기방염제를 최초로 생산할 수 있게 된다.
MR2S 의 생성
이론상 변형 재수화 적니는 무기산(특히 황산 또는 염산)으로 적니를 처리하여 생성된다.
이처럼 적니는 농축(96% 또는 70%) 황산 등과 결합이 가능하다. 용해 작용 면에서는 물을 첨가하여 각 적니에 필요한 최상의 온도와 산 농축도를 설정할 수 있다. 이 경우, 기브사이트 등의 Al 수산화물, 베마이트 및 감마 Al2O3 등의 산화 알루미늄 수화물뿐만 아니라 침철광 등의 산화철 수화물과 적철광 등의 산화철이 주로 알루미늄 및 철 황산염으로 용해된다.
Al과 Fe 염은 재수화를 거쳐 수산화물 또는 산화 수화물로 회복될 수 있다. 산화물과 산화 수화물을 수산화물로 전환시킬 경우, 흡열 엔탈피는 기본 원료로 사용된 적니의 화학적 성분에 따라 증가한다. 재수화 이후, 수산화물/산화 수화물과 산화물에 대한 비율은 수산화물이 대부분을 차지한다.
적니를 산으로 처리한 후, 불용성 잔여물의 산성 여과액을 분리시킬 수 있으며, 불용성 여과 잔여물에서 격리되어 수산화물 또는 산화 수화물의 침전이 발생한다.
이처럼 보통은 알칼리성인 적니가 산성 영역으로 변하고 산화물 및 수산화물/산화 수화물이 용해된 후 그 영역이 다시 알칼리로 변하는 시점에서 재수화가 발생한다. 이 경우, 금속염, 특히 금속 황산염은 수산화물 또는 산화 수화물로 침전된다. 산화물의 함유물은 크게 줄거나 수산화물/산화 수화물로 완전히 변형된다.
ATH 등의 일반적인 무기난연제에서는 알칼리 영역에서만 침전이 생성되고, 세척을 통해 가용성 Na2O의 함유량과 pH 값이 최적화되어야 한다. 하지만 알칼리에서 산성으로 그리고 중성에서 알칼리로 매개물을 변화시켜 변형된 재수화 적니를 생성하는 경우 생성물이 복구되어 이를 통해 열적 거동뿐만 아니라 가용성 Na2O 등의 화학적 특성과 관련해서 무기난연제를 특정 적용에 맞춰 최적화하고 조정할 수 있게 된다. 이처럼 산성에서 알칼리성에 이르는 "적정(titration)"을 통해 0.003% 중량 미만인 가용성 Na2O 함유물을 설정할 수 있다.
변형된 재수화 적니의 생성 과정에 대한 일반적인 기술 내용을 보면 변형, 특히 적니의 재수화에 의해 변형된 재수화 적니로 인해 초기 적니와는 성분이 다른 새로운 물질이 복구될 수 있음을 볼 수 있다. 이 물질은 화학적 및 광물학적 구성, 열적 거동 및 해당 물리적 거동에 있어 새롭고, 특정 적용 및 적용에 필요한 특성에 따라 구체적으로 재생 가능하도록 조정이 가능하다.
적니에서 알루미늄(기브사이트 및 베마이트) 및 철(침철광) 수산화물/산화 수화물은 흡열 반응에 특별히 관여한다. 도면 1에는 베마이트(도면 1a), 하이드라질라이트 (기브사이트) (도면 1b) 및 침철광(도면 1c)의 열분석 곡선(DTA)이 나와 있다(G. Liptay, 열분석 곡선 도해, Heyden & Son, London 1973).
바이어법에서 생성되는 적니 내 수산화물/산화 수화물, 산화 알루미늄 및 산화철의 잔류 함유량에 따라, 재수화 이후 모든 Al 염 및 Fe 염이 거의 완전히 수산화물/산화 수화물로 복구될 수 있다. 적니의 화학적 분석을 통해, 수산화물/산화 수화물의 최대 함유량이 재수화 이후 얼마나 높아질 수 있는지 명시할 수 있다. 흡열 효과도 이와 같이 정의된다.
적니 내 수산화물/산화 수화물 및 산화물의 재수화 가능성을 초과하는 보다 높은 흡열 효과는 알루미늄, 철 또는 마그네슘의 수산화물/산화 수화물을 첨가한 경우에만 발생한다.
실시 예 1 + 2
오토클레이브 및 튜브 소화 과정에서 채취한 50g 가량의 적니 샘플은 70%의 H2SO4 중 200ml로 부유된 후 1시간 동안 뒤섞인다. 용해 과정이 빨리 진행되도록 증류수 600ml를 두 부유물에 각각 첨가한다. 이 경우에 발생하는 열적 효과에 버금가는 열로 인해 가열판에서 각 부유물이 80~90°C까지 추가로 가열된다. 용해 과정은 부유물의 적색이 사라지고, 용해되지 않는 잔여물이 회색빛을 띤 후 종결된다. 진공 여과를 통해 잔여물을 분리한 후 소량의 물로 세척하고 건조 캐비닛에서 105°C로 건조한다.
오토클레이브 및 튜브 소화 과정을 통해 적니에서 얻은 2가지 산성 여과액은 NaOH 용액을 조심스럽게 첨가하면 중성화된다. NaOH를 추가로 첨가하면 알칼리 영역(pH 값 10~11)에서 철과 알루미늄의 용존염이 수산화물 또는 산화 수화물로 침전된다. 침전물은 철이 다량으로 포함되어 있어 적갈색을 띤다. 이후 부유물을 여과하고 여과 잔여물을 고온의 증류수로 세척하여 여과 잔여물에서 황산 소다 및 가성 소다 용액을 최소한 부분적이나마 세척한다. 다음으로 여과 잔여물을 여과 캐비닛에서 105°C로 건조한다.
이 후, 오토클레이브 및 튜브 소화 과정에서 발생하는 2가지 샘플을 방사선 사진과 열분석을 통해 검사한다.
방사선 사진 결과
시드 결정체(seed crystal)를 첨가하지 않은 상태로 급속히 침전하므로 대부분 무정형의 수산화물과 산화 수화물을 얻게 된다. 광물학적 성분과 관련하여 다음의 철과 알루미늄 구성요소를 반정량적으로 밝혀낼 수 있다(표 2 참조).
constituent Starting material RM from autoclave digestion Startin material RM from tube digestion
적니 원형 적철광
기브사이트
베마이트		 적철광
기브사이트
베마이트
용해되지 않는 조각
(여과 잔여물)		 없음
Al 또는 Fe의 수산화물/산화 수화물 또는 산화물		 없음
Al또는Fe의 수산화물/산화 수화물 또는 산화물
용해되지 않는 조각을 분리한 후 여과액에서 얻은 알칼리 침전물 (pH 10.0)
침철광(비결정질)
베마이트(비결정질)
기브사이트(비결정질)		 (pH 11.1)
침철광(비결정질)
도면 2-8에는 산화물이 수산화물 또는 산화 수화물로 전환되는 사항이나 알루미늄의 경우, 산화 수화물이 수산화물로 전환되는 사항이 나와 있다. 각 도면은 DTA(시차열분석), TG(열중량 분석), 및 DTG(시차열 중량 분석) 측정법을 나타낸다.
도면
도면 1은 베마이트(도면 1a), 하이드라질라이트(기브사이트) (도면 1b) 및 침철광(도면 1c)의 열분석 곡선(DTA)을 보여준다.
도면 2는 오토클레이브 소화 과정에서 얻은 세척된 적니 샘플의 DTA 및 TG 곡선을 보여준다. 기브사이트 및 베마이트의 잔여 조각의 흡열 반응이 220°C와 280°C 사이에서 기록되며, 침철광 반응은 없다.
도면 3은 튜브 소화 과정에서 얻은 세척된 적니 샘플의 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다. 기브사이트 및 베마이트의 잔여 조각 흡열 반응이 220°C와 280°C 사이에서 기록되며, 침철광 반응은 없다.
도면 4는 오토클레이브 소화 과정에서 얻은 적니 샘플의 산성 소화 이후 여과된 잔여물(용해되지 않은 조각)의 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다.
흡열 반응을 확인할 수 없으므로 산성 소화에서 흡열 반응 구성물(산화물 포함)은 완전히 용해된 상태이다(방사선 사진 분석 참조).
도면 5는 튜브 소화 과정에서 얻은 적니 샘플의 산성 소화 이후 여과된 잔여물(용해되지 않은 조각)의 DTA 및 TG 곡선을 보여준다. 흡열 반응을 확인할 수 없으므로 산성 소화에서 모든 흡열 반응 구성물(산화물 포함)은 완전히 용해된 상태이다(방사선 사진 분석 참조).
도면 6은 오토클레이브 소화 과정에서 적니의 여과액 중 침전물에 관한 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다(pH 10.9). 214°C에서 약 350°C 사이에서 다시 현저한 흡열 반응이 일어난다. 이는 재알칼리화 이후 황산 용액의 침전(무정형으로)에서 생성되는 기브사이트, 베마이트 및 침철광 함유물 때문이다.
도면 7은 튜브 소화 과정에서 적니의 여과액 중 침전물에 관한 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다(pH 11. 1). 268°C와 약 350°C 사이에서 다시 현저한 흡열 반응이 일어난다. 흡열 재반응의 주요한 원인으로는 침철광을 들 수 있는데 이는 튜브 소화 중 알루미늄이 악조건(270°C/60 bar)에서 주로 용해되었기 때문이다. 이 상태에서 침철광은 적철광으로 변한다. 재수화 이후, 적철광은 다시 흡열 반응 침철광으로 존재하게 된다.
도면 8은 침철광 참조 번호 Bayoxide E 99 163의 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다. 흡열 반응은 236°C와 약 350℃ 사이에서 발생하는데, 이는 튜브 소화 적니에서 얻은 튜브 소화 여과액의 침전물에서 나타나는 흡열 반응과 유사하다.
검토
소화(digestion) 과정, 즉 오토클레이브 또는 튜브 소화 과정에 따라 적니는 계속 Al 및 Fe 혼합물의 잔여물을 함유한다. Al 성분은 수산화물(기브사이트), 산화 수화물(베마이트), 또는 산화물(감마 Al2O3)로서 존재할 수 있다. 오토클레이브 소화 과정에서 얻은 적니의 경우, Fe 혼합물은 주로 적철광으로 존재하고, 튜브 소화 과정에서는 Fe 혼합물이 거의 모두 적철광으로 존재한다.
앞서 설명한 과정과 마찬가지로, 산성 소화 이후 알루미늄의 거의 모든 수산화물/산화 수화물 및 산화물이 철처럼 용해된다. 추가 침전(가령, 알칼리 매체에서) 후, Al 및 Fe 혼합물은 거의 완전히 수산화물/산화 수화물로 침전된다. 산화물 함유량은 현저하게 감소하거나 사라진다.
이처럼 재수화로 인해 산화물이 다시 수산화물/산화 수화물로 전환되거나 산화 수화물(알루미늄의 경우)이 수산화물로 전환된다고 알려져 있다. 따라서 초기 적니에 함유된 Al 및 Fe 혼합물의 함유량은 거의 완전히 흡열 반응 물질로 전환이 가능하다. 적니의 출처, 즉 초기 보크사이트 및 선택된 특정 소화 과정과는 관계없이, 적니의 흡열 반응이 초기 적니에서 Al 및 Fe 혼합물의 화학적 함유량에 대해 최대로 상승한다. 이에 따라 IFA로 사용하기에 매우 적합한 새로운 물질을 생성해 낼 수 있다. 또한 앞서 언급한 모든 반응과 과정을 해당 발명에 따라 MR2S 물질을 사용하여 이끌어 낼 수 있다.
구현
따라서 가연성 물질 및 방염제를 포함하는 하기의 광물 조성을 특징으로 하는 방염 재료 시스템을 설명한다.
중량 10~50%의 철화합물
중량 12~35%의 알루미늄 화합물
중량 5~17%의 SiO2
중량 2~21%의 TiO2
중량 0.5~6%의 CaO
중량 3~10%의 Na2O
MR2S에서 수산화철(침철광) 대 산화철(적철광)의 비율은 대부분 침철광이 차지하는 것으로 나타난다. MR2S에서 수산화 알루미늄(기브사이트) 및 알루미늄 산화 수화물(베마이트) 대 산화 알루미늄(감마 Al2O3)의 비율은 수산화 알루미늄/알루미늄 산화 수화물 비율이 대부분을 차지한다.
이 경우, 광물 성분은 중량 10~45, 30~50 또는 40%의 Fe2O3로 이루어질 수 있다.
이 경우, 광물 성분은 중량 12~30, 20~35 또는 25%의 Al2O3로 이루어질 수 있다.
이 경우, 광물 성분은 중량 5~17, 10~17 또는 15%의 SiO2로 이루어질 수 있다.
이 경우, 광물 성분은 중량 5~21, 2~15 또는 7%의 TiO2로 이루어질 수 있다.
이 경우, 광물 성분은 중량 0.5~6, 0.5~2.5, 0.5~1.5 또는 1%의 CaO로 이루어질 수 있다.
이 경우, 광물 성분은 중량 5~10, 3~6, 8~10 또는 0.02%의 Na2O로 이루어질 수 있다.
이 경우, 위에 언급된 각 범위가 결합된다. 특히, 광물 성분은 다음과 같은 구성이 가능하다.
중량 40%의 철 혼합물
중량 25%의 알루미늄 혼합물
중량 15%의 SiO2
중량 7%의 TiO2
중량 1%의 CaO
중량 0.02%의 Na2O
이 성분에서 철과 알루미늄 혼합물의 수산화물 및 산화 수화물에 대한 산화물 비율은 수산화물/산화 수화물에 많이 편중되어 있다.
광물 성분은 변형된 재수화 적니(MR2S)가 될 수 있다. MR2S를 생성할 수 있는 적니는 세계 각지의 주요 공업 국가(특히 독일, 호주, 아이슬란드, 중국, 인도, 미국 또는 자메이카)에서 원료로 수입한 보크사이트나 내수용 보크사이트에서 바이어법에 따라 오토클레이브 소화 또는 튜브 소화 과정 중 알루미나 또는 ATH 생성 시 발생할 수 있다.
건축 자재, 플라스틱 제품, 고무 제품, 수지 합판 또는 케이블 외피는 재료 시스템에 해당될 수 있다. 특히, 재료 시스템이 될 수 있는 대상은 방수 시트, 카펫 백코팅(carpet back coating), 바닥재, 지붕 막, 컨베이어 벨트, 케이블, 프로파일드 섹션(창이나 문에 사용되는 플라스틱으로 제조), 파이프, 씰(seal), 수지 합판, 사출 성형, 라미네이트, 회로 기판, 튜브, 주형용 수지, 폼(foam) 등이 있다.
재료 시스템에는 중량 비율이 3~95%인 난연제가 포함될 수 있다.
재료 시스템의 난연제 비율은 사용된 특정 가연성 물질이나 재료 시스템에 따라 차이가 날 수 있다. 이 경우 작업성, 안정성 및 유연성을 충족하는 재료 시스템과 가연성 물질의 물리적 기술 특성을 동시에 최적화하여 가능성이 가장 높은 난연 효과를 보장해야 한다. 흡열 엔탈피가 높은 IFA의 경우, 충진 수준이 감소될 수 있어 특별히 가연 시스템의 물리적 특성 변화가 적게 일어난다.
특별히 재료 시스템에는 3~90, 3~80, 3~70, 3~60, 3~50, 3~40, 3~30, 3~20, 3~15, 3~10, 3~4%의 무게 비율을 지닌 난연제가 포함될 수 있다. 특별히 재료 시스템에는 10~90, 20~90, 30~90, 40~90, 50~90, 60~90, 70~90, 80~90%의 무게 비율을 지닌 난연제가 포함될 수 있다. 또한 이들 각 범위의 경계는 다른 범위 경계와 결합이 가능하다. 이에 따라 중량 80~90%의 범위가 중량 3~90%와 3~80% 범위에서 형성될 수 있고, 중량 70~90%의 범위는 중량 5~70%와 30~90%의 범위에서 형성이 가능하다. 또한 재료 시스템에는 중량 3~95%의 비율을 지닌 난연제가 포함될 수 있는데, 이 범위의 각 값은 공개된 것으로 여긴다.
난연제는 30~100%의 중량 비율을 지닌 광물 혼합물(MR2S)로 구성될 수 있으며 나머지 0~70%의 각 중량 비율은 추가 난연 성분을 통해 형성된다.
또한 난연제는 40~100, 50~100, 60~100, 70~100, 80~100, 90~100, 30~90, 30~80, 30~70, 30~60, 30~50, 또는 30~40%의 중량 비율을 지닌 광물 성분으로도 구성이 가능하다. 나머지 각 무게 비율(0~70%)은 추가 난연성 성분을 통해 구성할 수 있다. 앞서 설명한 대로, 이들 범위는 서로 결합이 가능하다. 가령, 중량 40~100%와 30~70%의 범위를 중량 40~70% 범위에 결합시킬 수 있다. 또한 난연제는 30~100%의 중량 비율을 지닌 광물 성분으로도 구성될 수 있는데, 이 범위 내 각 값은 공개된 것으로 여긴다.
추가 난연 성분은 무기 무독성 흡열 반응제로 구성될 수 있다.
추가 난연 성분의 구성은 염수화물, 수산화물 및 탄산염이 될 수 있다. 수산화물은 삼수산화 알루미늄, 침철광 또는 이수산화 마그네슘으로 간주되며, 특정 (BET) 표면이 2~50m2/g이고 입자 평균 지름(d50)이 1μm(나노마그네슘) 미만인 합성 MDH와 천연 그라운드 브루사이트(균형 잡힌 하이드로마그네사이트 또는 수산화탄산 마그네슘(입자 크기(평균 입자 지름) (d50)가 50μm 이하, 10μm 이하 권장)을 다양한 양으로 함유하고 있거나 함유 가능)로 간주된다. 염수화물은 나트륨 또는 규산 칼슘 수화물, 칼슘 알루미늄 황산염 수화물 등으로 간주된다. 탄산염은 탄산칼슘, 중탄산칼슘, 탄산마그네슘 등으로 여길 수 있다.
MR2S에는 중량 0.03%(0.003~0.03% 권장)의 가용성 Na2O 함유물이 최대로 포함되어 있다.
MR2S의 입자 크기는 0.5~50μm(0.5~10μm 권장)이다.
또한 본 발명은 앞서 가연성 물질 시스템, 가연성 건축 자재, 플라스틱, 고무, 수지 합판 재료 또는 케이블 외피로 언급한 난연제의 사용법을 공개한다.
이 외에, 이 발명에서 방염 재료 시스템의 제조 과정이 공개되는데, 해당 과정에는 다음 단계가 포함된다.
a. 가연성 물질 공급 단계
b. 가연성 물질과 난연제 혼합 또는 코팅 단계
c. 방염 재료 시스템 획득 단계
b단계에서 언급한 난연제의 광물 성분은 세립화가 가능하고, 0.5~ 10μm, 0.5~9, 0.5~8, 0.5~7, 0.5~6, 0.5~5, 0.5~4, 0.5~3, 0.5~2, 0.5~1, 1~9, 2~9, 3~9, 4~9, 5~9, 6~9, 7~9, 8~9μm의 평균 입자 크기(d50)를 지닐 수 있다. 범위 경계를 결합시켜 형성시킬 수 있는 범위는 모두 공개된 것으로 여긴다.
난연제는 b단계에서 혼합 또는 코팅하기 전에 물리적으로 처리(특히 분쇄 처리)가 가능하다. 분쇄(grinding)는 난연제를 평균 입자 크기로 줄이는 역할을 한다. 분쇄된 입자는 0~10μm 사이 값의 크기가 된다. MR2S를 10μm보다 큰 입자 크기에서 얻는 경우, 입자 크기가 10μm를 초과하는 MR2S를 분쇄하지 않고 특별한 용도로 사용이 가능하다.
또한 난연제를 이 문서에 공개된 가연성 물질 중 하나, 특히 폴리머 또는 폴리머 매트릭스와 난연제의 호환성을 개선하기 위한 물질로 코팅하거나 표면 처리하여 향상시킬 수 있다.
난연제의 표면 코팅에는 일반 선행 기술에 따른 기존의 커플링 시스템(특히 실란, 지방산 및 연화제)이 사용된다. 이는 주로 폴리머 매트릭스(탄성 중합체, 열경화성 또는 열가소성)에서 통합/처리를 간소화시키는 역할을 한다. 또한 발명에 따른 IFA 시스템의 특성 프로파일이 특별히 필수 특성 프로파일 조합에 좌우될 수 있다. MR2S는 나노클레이, 잔광 억제제(붕산 아연 및 붕산계, 주석산 아연/수산화주석산 아연) 및 기타 무 할로겐 IFA 등 발명에 따른 상승제와 단독 내지는 조합으로 혼합이 가능하며 이 후 표면을 함께 변형시킬 수 있다. 또한 마스터 배치 형태로 MR2S와 상승제의 혼합물을 사용할 수 있다.
표면을 코팅만하거나 나노클레이(미국 텍사스 곤잘레스, SCP의 Cloisites)와 조합하여 코팅하면 화재 시 발생하는 재(ash)가 잔류 탄성을 지닌 다형의 유리질 점조도에서 생성된다.
실시 예들
변형된 재수화 적니가 여러 플라스틱의 연소 특성과 기계적 특성에 미치는 효과를 알아내기 위해 초기 조사를 수행하였다. 실험의 목적은 평소 사용되는 ATH와 MDH의 일부나 전체를 MR2S로 대체할 수 있는지 입증하는 것이었다.
실험은 순수 ATH 또는 MDH를 각각 비교하여 2개의 극성 플라스틱(PVC 및 에틸렌 초산 비닐(EVA))과 2개의 비극성 플라스틱(PE 및 PP)상에서 진행되었다.
각 해당 예시는 참고와 실례를 제공하는 것으로 한정을 위한 것이 아니며 특허의 보호 범위는 해당 청구항을 통해서만 규정된다.
실시 예 1 PVC
사용된 기본 원료는 다음과 같다.
성형 처리된 윈도우 섹션용 표준 PVC-U
Martinal OL 104//LEO (베르그하임 알베말) ATH 성분(MR2S와 비교하기 위한 참조 물질) (제로 샘플).
다음의 성분을 지닌 무기방염제(IFA)인 MR2S
Fe2O3 33.12%(수산화물/산화물 비율 6, 3 ~ 1)
Al2O3 25.68%(수산화물/산화물 비율 4, 2 ~ 0.9)
SiO2 11.16%
TiO2 7.55%
CaO 3.20%
Na2O 0.03%
컨테이너 믹서(CM 80, Mixaco)에서 건식 혼합물을 처음 제조했다. Weber Maschinenfabrik社의 DS 7.22타입, 이중 반전 이축 압출기(contrarotating double screw extruder)를 사용하여 건식 혼합물에서 성형 섹션을 제조했다. 압출 온도는 180℃에서 약 190℃ 사이였다.
생성된 성형 섹션에서 인장 시험(DIN EN ISO 527, 타입 1 B) 및 화재 성능 평가(DIN 4102, 프로세스 B)를 위해 시험 대상을 가공했다.
다음의 배합을 만들었다.
무기방염제 4%가 포함된 성형 윈도우 섹션에 대한 PVC-U 배합
무기방염제의 성분
100% ATH 0% IFA (제로 샘플) IFA는 MR2S와 같음
80% ATH 20% IFA (샘플 1)
50% ATH 50% IFA (샘플 2)
20% ATH 80% IFA (샘플 3)
0% ATH 100% IFA (샘플 4)
다음 시험을 수행하였다.
인장 강도 [ MPa ] DIN EN ISO 527
44.18 ± 1.37 제로 샘플
46.67 ± 0.28 샘플 1
45.67 ± 0.28 샘플 2
45.40 ± 0.32 샘플 3
48.51 ± 3.16 샘플 4
인장 탄성률(E-계수) [ MPa ] DIN EN ISO 527
2923 ± 226 제로 샘플
3068 ± 164 샘플 1
2991 ± 97 샘플 2
2983 ± 36 샘플 3
2952 ± 99 샘플 4
연소 특성 DIN 4102, 프로세스 B
화재 특성을 확인하기 위해, 시험 대상의 발화점 시험을 진행했다(DIN 4102, 프로세스 B에 따라). 해당 시험에서 시험 대상 모서리에 있는 점화 장치, 연소율 및 건축 자재의 연소 입자와 액적(droplets)에 대한 평가를 실시했다.
모든 배합을 통한 첫 번째 화재 시험에서 연소시험편의 최대 발화점으로는 상위 측정 마크에 도달하지 못한다. 연소 시험편이 저절로 미리 소화되므로 모든 샘플은 화재 등급 K1에 속하게 된다.
DIN 4102 프로세스 B에 따른 화재 특성은 ATH가 IFA로 일부 또는 전부 대체되어 원상태가 유지된다.
실시 예 2 EVA
EVA 배합 생성 시 ZSE 27 Mxx를 조제기로 사용했다. 압출성형 온도는 145℃에서 160℃ 사이였다. 과립 생성에는 압출 제립기를 사용했다. 혼합 과정에서 IFA가 ATH보다 유동성이 매우 높고 혼합과 분산을 상당히 단순화시키는 것을 확인했다. 인장 충격 강도 시험(DIN EN ISO 8256), 인장 시험(DIN ISO 527) 및 산소 시험(LOI, DIN ISO 4589-2)을 위해 EVA 혼합물에서 시험 대상을 사출 성형하였다.
시재료
1.2%의 접착 촉진제와 0.4%의 안정제를 지닌 EVA
Martinal OL 104/LEO (ATH 성분)
무기방염제(IFA)인 MR2S
배합
방염제 60%의 EVA
방염제 성분
100 % ATH 0 % IFA 제로 샘플
66.7% ATH 33.3% IFA 샘플 1
50 % ATH 50% IFA 샘플 2
33.3% ATH 66.7% IFA 샘플 3
다음 시험을 수행하였다.
인장 강도 [ MPa ] DIN EN ISO 527
6.16 ± 0.05 제로 샘플
6.17 ± 0.05 샘플 1
6.29 ± 0.05 샘플 2
6.42 ± 0.05 샘플 3
인장 탄성률 [ MPa ] DIN EN ISO 527
93 ± 2 제로 샘플
88 ± 2 샘플 1
87 ± 3 샘플 2
90 ± 2 샘플 3
연신율 ( Elongation at break ) [%] DIN EN ISO 527
120.57 ± 13.83 제로 샘플
96.30 ± 6.01 샘플 1
108.27 ± 8.69 샘플 2
117.51 ± 4.92 샘플 3
충격 강도 [ KJ /m2] DIN EN ISO 8256
139.27 ± 4.83 제로 샘플
139.78 ± 4.18 샘플 1
138.27 ± 5.66 샘플 2
149.00 ± 8.33 샘플 3
연소 특성
DIN EN ISO 4589-2에 따른 산소 지수 [%]
36.3 ± 0.10 제로 샘플
32.1 ± 0.4 샘플 1
30.1 ± 0.7 샘플 2
30.0 ± 0.1 샘플 3
실시 예 3 PE
PE 기반 배합은 동회전 2축 스크루 니더(kneader) ZSE 18 HPE에서 가소화 및 균일화되었다. 조제기 내부 온도는 190℃~ 220℃ 사이였다. 인장 시험(DIN EN ISO 527, 타입 1 B), 충격 강도 시험(DIN EN ISO 179) 및 화재 성능 평가(UL 94)를 위해 시험 대상을 PE 혼합물에서 사출 성형 과정을 통해 만들었다.
시재료
PE 산화마그네슘 7287/Brenntag, 화학적으로 순수한 수산화 마그네슘(MDH, 제로 샘플)
무기방염제(IFA)인 MR2S
배합
방염제 50%의 PE
방염제 성분
100% MDH 0% AFM 제로 샘플
70% MDH 30% AFM 샘플 1
50% MDH 50% AFM 샘플 2
30% MDH 70% AFM 샘플 3
다음 시험을 수행하였다.
인장 강도 [ MPa ] DIN EN ISO 527
25.49 ± 0.28 제로 샘플
25.41 ± 0.20 샘플 1
25.51 ± 0.13 샘플 2
25.81 ± 0.14 샘플 3
인장 탄성률 [ MPa ] DIN EN ISO 527
2755 ± 102 제로 샘플
2457 ± 113 샘플 1
2521 ± 60 샘플 2
2632 ± 116 샘플 3
연신율 ( Elongation at break ) [%] DIN EN ISO 527
1.99 ± 0.27 제로 샘플
1.82 ± 0.16 샘플 1
1.87 ± 0.18 샘플 2
3.09 ± 0.30 샘플 3
샤르피 충격 강도 [ KJ /m2] DIN EN ISO 179
6.85 ± 0.85 제로 샘플
6.28 ± 0.54 샘플 1
5.94 ± 0.33 샘플 2
7.53 ± 0.34 샘플 3
인화성 특성 [ mm / min ] UL 94 수평 시험
13.8 ± 0.25 제로 샘플
12.8 ± 0.22 샘플 1
13.7 ± 0.33 샘플 2
16.3 ± 0.34 샘플 3
실시 예 4 PP
PP 기반 배합은 동회전 2축 스크루 니더(kneader) ZSE 18 HPE에서 가소화 및 균일화되었다. 조제기 내부 온도는 190℃ ~ 220℃였다. 인장 시험(DIN EN ISO 527, 타입 1 B), 충격 강도 시험(DIN EN ISO 179) 및 화재 성능 평가(UL 94)를 위해 시험 대상을 PE 혼합물에서 사출 성형 과정을 통해 만들었다.
시재료
PP
산화마그네슘 7287/Brenntag, 화학적으로 순수한 마그네슘(MDH, 제로 샘플)
무기방염제(IFA)인 MR2S
배합
방염제 50%의 PP
방염제 성분
100% MDH 0% AFM 제로 샘플
70% MDH 30% AFM 샘플 1
50% MDH 50% AFM 샘플 2
30% MDH 70% AFM 샘플 3
다음 시험을 수행하였다.
인장 강도 [ MPa ] DIN EN ISO 527
27.29 ± 0.20 제로 샘플
28.17 ± 0.10 샘플 1
28.43 ± 0.10 샘플 2
29.38 ± 0.83 샘플 3
인장 탄성률 [ MPa ] DIN EN ISO 527
3893 ± 112 제로 샘플
3886 ± 109 샘플 1
3606 ± 100 샘플 2
3695 ± 116 샘플 3
연신율 ( Elongation at break ) [%] DIN EN ISO 527
1.34 ± 0.09 제로 샘플
1.35 ± 0.09 샘플 1
1.47 ± 0.12 샘플 2
1.43 ± 0.11 샘플 3
샤르피 충격 강도 [ KJ /m2] DIN EN ISO 179
12.77 ± 0.70 제로 샘플
11.18 ± 0.60 샘플 1
11.01 ± 0.84 샘플 2
10.92 ± 0.99 샘플 3
인화성 특성 [ mm / min ] UL 94 수평 시험
11.5 ± 0.32 제로 샘플
12.2 ± 0.29 샘플 1
12.7 ± 0.16 샘플 2
14.4 ± 0.04 샘플 3
검토
모든 배합은 DIN 4102, 프로세스 B 또는 UL 94(요건: 연소율 < 40 mm/min)에 따른 수평 시험을 충족한다. 측정된 연소율은 필요한 값보다 현저히 낮다.
이와 같이, PVC, EVA, PE 및 PP 혼합물의 초기 시험을 통해 추가적인 처리(예: 비닐 실란으로 표면 코팅) 없이 시험에서 혼합된 변형 재수화 적니(MR2S)는 ATH 및 MDH와의 비교를 통한 해당 화재 특성과 기계적 특성에 대해 유사한 결과를 도출하여 성공적으로 사용이 가능한 것으로 본 발명을 통해 입증되었다.
MR2S의 난연 효과에 있어서는 MR2S의 흡열 반응 구성물(예: 침철광, 기브사이트, 베마이트 등)이 반응하는 온도 범위와 기여 대상, 상호 간 시너지 효과 발생 여부는 중요하지 않다. MR2S에 함유된 모든 흡열 반응제의 연소 억제 기여도의 합계가 ATH 및 MDH의 방염 효과와 유사하다는 점만이 중요하다.
수분 제거와 증발로 생성된 난연 물질의 흡열 효과가 난연 효과를 위해 매우 중요하다. 측정값은 J/g단위로 측정되는 흡열 엔탈피이다.
흡열 엔탈피는 열중량 분석(TG), 시차열 분석(DTA) 및 동적 시차 주사 열량계 측정(DSC)을 통해 측정할 수 있다.
초기 측정 결과에서는 바이어법으로 생성된 적니가 변동이 매우 현저한 소량의 흡열 엔탈피만 지니는 것으로 확인된다. 반면, 변형된 재수화 적니(MR2S)는 변동이 적은 다량의 흡열 엔탈피를 지니는데, 이는 재수화를 통해 산화철과 산화 알루미늄이 흡열성으로만 반응하는 수산화물/산화 수화물로 전환되었기 때문이다. 따라서 MR2S를 통해 특정 재료 시스템에 맞춘 균일한 IFA 생성이 가능하다.
IFA인 MR2S를 통한 초기 시험에서 재료 시스템의 기계적 특성과 내화 특성은 IFA인 ATH와 MDH의 기계적 특성 및 내화 특성과 유사하다. 결과에 따르면 MR2S가 ATH 및 MDH와 유사한 결과를 나타낸다. MR2S가 180℃ ~ 350℃의 흡열 엔탈피를 보이므로 ATH 및 MDH의 일부 또는 전체를 MR2S가 대체할 수 있다. 변형, 특히 재수화를 통해 MR2S가 생성되는 적니와 비교해 볼 때, MR2S는 화학적, 광물학적 및 해당 흡열 특성면에서 완전히 별개의 물질이다. 적니(RM)와는 달리, MR2S는 IFA인 ATH 및 MDH와 유사하다. X-선 회절기(powder x-ray diffractometer), DTA, TG 및 DSC 측정법을 통해, 변형, 특히 재수화는 수산화물/산화 수화물 대 산화물의 비율을 수산화물/산화 수화물에 치중시켜 변경함으로 높은 흡열 엔탈피와 같게 된다는 것을 알 수 있다. J/g로 측정되는 특정 흡열 엔탈피와 각 재료 시스템의 충진도를 연관시키는 것이 무엇보다 중요하다. 기브사이트의 흡열도는 약 1000J/g이고, 베마이트의 흡열도는 약 500J/g, 침철광의 흡열도는 약 260J/g이다. 하지만, 기브사이트 밀도(p=2.4g/cm3), 베마이트 밀도(p=2.98 g/cm3) 및 침철광 밀도(p=4.17 g/cm3)를 작업량과 관련하여 계산하면 MR2S에서 가장 중요한 세가지 흡열 반응 구성물의 흡열 효과를 알 수 있게 된다. 그 결과 침철광의 기여도가 높게 나타난다.
충진도 x 특정 흡열 엔탈피는 방염성에 영향을 미치는 "패키지"이다. 특정 흡열 엔탈피가 높을수록 충진도는 낮아져야 하는데, 이는 경제적인 이유와 재료 시스템의 기계적 특성면에 모두 중요한 사항이다. 재료 시스템의 기계적 특성은 충진도가 낮을 때 더 적게 변화된다.
MR2S의 열분해 시 독성 가스나 부식성 가스는 생성되지 않는다.
MR2S와 함께 생성되는 혼합물의 기계적 특성은 해당 시험에서 측정되며, ATH 또는 MDH와 함께 생성되는 혼합물과 비교해 유사한 결과를 나타낸다. 실란, 지방산 또는 연화제 등을 통한 내화 물질의 표면 처리는 폴리머 매트릭스와 충진재 간의 융화를 돕고 혼합물의 기계적 특성을 향상시킨다. ATH 및 MDH에서 사용되는 동일한 표면 처리는 MR2S에서도 가능하며, 이를 통해 최적화된 특성이 도출된다.
또한 사용되는 IFA의 입자 크기 및 입도 분포는 혼합물 특성에 중요한 역할을 한다. 이는 기존 시장에서 ATH 및 MDH에 기반한 제품의 입자 크기와 입도 분포를 구체적으로 조절하는 선행 기술의 일부이다. MR2S의 경우, 물에 녹지 않는 성질로 인해 미세하게 분할된 침전 반응으로 ATH가 생성되는 반면, 미분화 단계에서는 분쇄 및 체질 과정을 거쳐야 한다. 유리한 사실은 MR2S와 같은 적니가 매우 세분화된 형태로 발생한다는 점이다.
ATH 생성물의 내열성은 225℃에 이르고, MDH의 내열성은 최대 340℃에 달한다. 이런 점에서, 실제로 ATH 생성물은 주로 200℃ 미만의 처리 온도에서 사용되고, MDH 생성물은 200℃ 이상의 처리 온도에서 사용되는 것이 보통이다. 이 발명에 따르면, MR2S를 200℃ 전후의 모든 처리 온도에서 사용할 수 있다.
ATH, MDH에 기반한 IFA와 발명에 따른 MR2S는 특별히 폴리머와 기타 가연성 재료 시스템에서 사용된다.
폴리머의 예로는 아크릴 확산제, 아크릴 수지, 엘라스토머, 에폭시 수지, 라텍스 확산제, 멜라민 수지, 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), PE 공중합체, 열가소성 PE 공중합체, 가교 PE 공중합체, 페놀 수지, 폴리 에스테르 수지(UP), 폴리 우레탄, 폴리 프로필렌(PP), 폴리 염화비닐(PVC), PVC 플라스티솔, 우레탄 기반 열가소성 엘라스토머(TPU), 비닐 에스테르 수지. 용례: 타포린, 카펫 백코팅(carpet back coating), 바닥재, 지붕 막, 컨베이어 벨트, 케이블, 프로파일드 섹션, 파이프, 수지 합판, 사출 성형, 라미네이트, 회로 기판, 튜브, 주형용 수지, 폼(foam) 및 기타 등등이 있다.
이와 같이, 이번 발명으로 새로운 물질(MR2S)을 생성할 수 있는데, 이는 무 할로겐 무독성 무기 방염제와 같은 모든 종류의 재료 시스템에서 사용이 가능한 물질이다. MR2S는 적니에서 오토클레이브 과정 또는 튜브 소화 과정에 따라 바이어법을 사용하여 재수화 또는 기타 변형 등의 화학적 반응을 통해 생성된다. MR2S의 반응 온도 범위가 높으므로, MR2S로 ATH 또는 MDH의 일부 또는 전체를 대체할 수 있다.

Claims (22)

  1. 하기 광물 조성을 지닌 변형 재수화 적니(modified rehydrated red mud :MR2S)를 포함하는 무 할로겐(halogen-free) 무기방염제.
    - 중량 10~50%의 철화합물
    - 중량 12~35%의 알루미늄 화합물
    - 중량 5~17%의 실리콘 화합물
    - 중량 2~21%의 TiO2 및
    - 중량 0.5~6%의 칼슘 화합물
    여기서, 상기 철화합물은, 철화합물의 산화물 비율과 관련하여, 중량 비율이 50%, 바람직하게는 80% 이상인 수산화물 및 산화 수화물을 포함하고,
    상기 알루미늄 화합물은, 알루미늄 화합물의 산화물 비율과 관련하여 중량 비율이 50%, 바람직하게는 80% 이상인 수산화물 및 산화 수화물을 포함한다.
  2. 제1항에 있어서,
    가용성 Na2O의 비율이 중량으로 0.03%보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    평균 입자 크기(d50)가 50μm, 바람직하게는 0.5~10μm 보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    잔여 수분의 중량 비율이 0.4%보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    변형 재수화 적니(MR2S)의 표면은 변형 재수화 적니(MR2S)와 폴리머 매트릭스와의 융화성(compatibility)을 향상시키는 적어도 하나의 물질로 처리되는 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질은 실란, 지방산 유도체, 연화제(softeners), 붕산 및 그것의 금속염, 주석산 아연(zinc stannates), 수산화 아연 주석산염(zinc hydroxide stannates) 또는 이들의 조합을 함유하는 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    MR2S의 점토성 구성물(clay-like constituent)로 인해 기존에 발생하는 재(ash)의 유리화를 개선하기 위해, 무기방염제의 표면이 나노클레이와 같은 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    방염제와 함께 추가 난연(flame-retardant) 첨가제가 중량으로 0~70%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 난연 첨가제는 흡열성의 반응물인 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡열성의 반응물은 ATH, 기브사이트(gibbsite), 베마이트(boehmite), MDH, 침철광(goethite) 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 변형 재수화 적니(MR2S)를 포함하는 무 할로겐 무기방염제.
  11. 방염 재료 시스템(Fireproofed material system)에 있어서,
    가연성 물질과, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방염제를 포함하는, 방염 재료 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    재료 시스템이 건축 자재, 플라스틱 제품, 고무 제품, 수지 합판, 또는 케이블 외피인 것을 특징으로 하는, 재료 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    재료 시스템은 중량 비율 3~95%의 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 재료 시스템.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    난연제가 중량 비율 30~100%의 광물 성분으로 이루어져 있고, 각 잔여 중량 비율 0~70%는 추가 난연 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 재료 시스템.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 난연 혼합물은 무독성 흡열성의 반응 무기물이 포함되는 것을 특징으로 하는, 재료 시스템.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 난연 혼합물은 염수화물(salt hydrates), 수산화물(hydroxides) 및 탄산염(carbonates)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 재료 시스템.
  17. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 사용에 있어서,
    가연성 물질 시스템(combustible material systems), 가연성 건축 자재, 플라스틱, 고무, 수지 합판 재료 또는 케이블 외피용 난연제로서의 사용.
  18. 방염 재료 시스템(fireproofed material systems)의 제조 방법에 있어서,
    a. 가연성 물질 공급 단계;
    b. 가연성 물질과 상기 청구항들의 방염제와의 혼합 또는 코팅 단계; 및 그렇게 함으로써
    c. 방염 재료 시스템을 획득하는 단계;를 포함하는 방염 재료 시스템의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    b단계의 혼합 또는 코팅에 앞서, 방염제가 바람직하게는 이 발명에서 언급된 상승제, 예를 들어 나노클레이, 붕산 유도체, 주석산 아연/수산화 아연 주석산염,과 함께 물리적으로 처리, 특히 분쇄, 되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    b단계에서 언급한 방염제가 잔광(after-glow)을 방지하는 물질로 표면 코팅되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    방염 및 처리 특성을 최적화하고 통제하기 위해, 실란, 지방산 유도체, 이들의 조합물 및 연화제뿐만 아니라, 나노클레이, 붕산 및 이것의 금속염, 주석산 아연, 수산화 아연 주석산염 및 이들의 조합물과 같은 소위 코팅제로 방염제 표면이 코팅되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄성 중합체 시스템 및 열가소성 시스템에서 상승제를 마스터 배치(응출물)의 형태로 이 발명에 따른 방염제와 함께 사용할 경우, 해당 과정 중에서 상승제가 과립 형태로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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