KR20150049705A - 클레이를 활용한 난연복합재료 제조 기술 - Google Patents

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박지원
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Abstract

본 발명은 나노클레이를 활용한 난연성 및 기계적 강도가 향상된 에틸렌비닐아세테이트 복합재료의 조성물과 제조공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노클레이의 분산성을 향상시켜주기 위한 표면처리된 나노클레이의 제조공정과 솔루션마스터배치 기법을 활용한 고분산성 나노클레이 선분산체 제조기술 그리고 선분산체와 매트릭스를 압출기법을 통해 제조하는 공정을 포함한다. 표면처리기술 및 솔루션마스터배치 기법을 활용하여 고분산성 선분산체를 제조 할 수 있으며, 선분산체를 활용한 복합재료는 우수한 난연특성과 향상된 기계적 물성을 가질 수 있다.

Description

클레이를 활용한 난연복합재료 제조 기술{flame retardant composites manufacturing technology using clay the same}
본 발명은 클레이를 포함하는 에틸렌비닐아세테이프 복합재료에 관한것으로써, 난연성능 및 분산특성이 향상된 클레이의 제조방법과 분산방법 그리고 복합재료를 제조하는 방법에 관한것이다.
클레이는 마그네슘, 알루미나 혹은 실리콘산등이 평면상에 구현된 판상의 재료로써 단일 판상의 재료로 구현하였을 경우 평면상의 가로세로는 수입에서 수백 나노미터수준이며 두께는 수나노 미터수준의 나노필러를 얻을 수 있다. 일반적으로 이러한 필러를 나노클레이라고 부르고 있으며, MMT (montmorillonite)가 가장 많이 활용되고 있다. 나노클레이는 앞서 언급하였던 강도를 보강 해줄 수 있는 필러 시스템에 가장 적합한 형태를 가지고 있는 소재로써 높은 aspect ratio를 가지고 있을뿐 아니라 고유의 무기물의 높은 강도, 내열성 등을 가지고 있어 다양한 분야의 필러로써 활용되고 있다.
나노소재의 분산은 기계적, 화학적 분산 기법이 있으며 분산기법에 따라 재료의 물성변화가 두드러지게 나타난다. 나노 소재를 적합하게 활용하기 위해서는 고분산성을 구현해야 하며 이를 위한 다양한 기술의 필요성이 부각되고 있다.
기존의 다양한 문헌들에서는 MMT와 에틸렌비닐아세테이트를 활용한 다양한 연구가 진행된바 있으며, 본 발명에서는 새로운 형태의 나노클레이를 제조하고 이를 바탕으로 에틸렌비닐아세테이트의 기계적 물성을 향상시키고 난연특성을 확보하고자 한다.
본 발명은 화재에 노출될 수 있는 부품에 적용할 고분자소재를 대체하는 것을 목적으로 한다. 특히 나노클레이를 활용하여 난연성과 기계적강도를 모두 개선시키는데 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면 a) 클레이의 분산성을 강화하기 위한 표면처리 기술, b) 70중량부 내의 선분산복합재료 제조 기술과 c) 선분산재료와 매트릭스 고분자를 혼합하는 압출공정기술을 제공한다.
본 발명에 따르면, 새로운 나노클레이 구조를 형성시키고 솔루션마스터배치 방식을 도입함으로써 나노클레이소재를 높은 수준으로 분산 시킬 수 있어 소량의 클레이를 이용하여 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 클레이의 무기물특성을 활용하여 난연특성도 향상 시킬 수 있다.
도 1은 클레이의 유기화를 위한 유기화처리재 구도도
도 2는 클레이 복합재료의 강도측정 결과.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것이다.
본 발명은 나노클레이를 활용한 기계적 물성 및 난연성이 우수한 에틸렌비닐아세테이트 복합소재에 관한것으로, 상세하게는 나노클레이의 표면 처리 기술, 나노클레이 선분산체 제조 기술 그리고 이를 이용한 복합재료 재조 기술을 포함한다.
이를 위해 나노클레이의 표면을 유기화 처리하였고, 솔루션 마스터 배치 기술을 도입하여 고분산성 선분산체를 제조 한 후 고분산성 선분산체와 매트릭스를 압출기법을 통해 압출 방식을 도입하는 것이 본 발명의 핵심이다.
도1은 클레이의 표면 처리를 위해 활용된 유기화 물질이다. 도1은 본 발명을 위해 활용한 표본 클레이 2종의 특성을 나타내고 있다.
선분산체를 만들기 위해 표2와 같은 배합비를 통해 선분산체를 제조하였다. 선분산체는 66%이상의 선분산체 제조도 가능하였으나 제조공정상의 효율을 위해 1:2비율을 가지는 66%를 최대로 산정하고 제조를 하였다.
[실시예 1]
표3은 고분산성 선분산체와 에틸레비닐아세테이트수지 및 무수말레인산 에틸렌비닐아세테이트 수지를 활용하여 제조한 시험표본의 재료구성비이다. 이렇게 배합된 재료는 압출공정을 통해 혼합되었으며, 사출공정을 통해 샘플이 제작되었다.
표4는 표3을 통해 제조된 복합재료의 콘칼로리미터 시험결과이다. 순수재료에 비해 복합재료로 구성된 경우 최대발열량의 감소폭이 50%에 도달하며, 발열지연현상도 확인됨을 알 수 있다.
도2는 표3을 통해 제조된 복합재료의 강도 시험결과로써 유무기 복합재료를 구성하였음에도 불구하고 높은 수준의 강도향상 결과가 확인됨을 알 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Samples ECS series (g) EVA ( wt .%) MA -g- EVA ( wt .%)
Clay ( phr ) EVA ( wt .%)
ECM*-ME ME (5) 20 75 5
ECM-ME-CTAB ME-CTAB (5) 20 75 5
ECM-ME-BDAC ME-BDAC (5) 20 75 5
ECM-Lap Lap (5) 20 75 5
ECM-Lap-CTAB Lap-CTAB (5) 20 75 5
ECM-Lap-BDAC Lap-BDAC (5) 20 75 5
Samples Time to ignition (s) Time to flameout (s) Total heat release ( MJ /m 2 ) Peak of heat release rate ( kW /m 2 ) Maximum average rate of heat emission ( kW /m 2 )
TTI TTF THR pkHRR MARHE
Pure EVA 35 340 140.6 1740.8 549.6
ECM - ME 31 382 144.0 951.6 542.0
ECM - ME - CTAB 40 534 144.1 827.1 428.5
ECM - ME - BDAC 41 623 140.7 883.2 459.5
ECM - Lap 27 360 132.4 1114.6 525.7
ECM - Lap - CTAB 29 312 142.1 1159.0 557.5
ECM - Lap - BDAC 34 471 144.3 1230.4 561.3

Claims (3)

  1. 나노클레이를 활용한 난연성 및 기계적 물성이 우수한 에틸렌비닐아세테이트 복합재료 조성물에 있어서,
    에틸렌비닐아세테이트, 나노클레이, 무수말레인산에틸렌비닐아세테이트를 포함하는 복합재료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 나노클레이는 유기화 처리가 되어 있고 함량은 총 중량대비 10% 이내 인것을 특징으로 하는 복합재료 조성물.
  3. 상기의 복합재료를 제조 하기 위한 클레이의 유기화 표면처리, 솔루션마스터배치를 활용한 선분산체 제조 그리고 선분산체를 이용한 압출공정으로 연결되는 공정 과정.







KR1020130130587A 2013-10-30 2013-10-30 클레이를 활용한 난연복합재료 제조 기술 KR20150049705A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190010043A (ko) * 2017-07-20 2019-01-30 서울대학교산학협력단 난연시트 및 그 제조 방법과 그 난연시트가 적용된 ｃｌｔ

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