KR20150113044A

KR20150113044A - 화학적으로 변형된 재탄화 레드머드에 기초한 새로운 무할로겐 무기 방염제

Info

Publication number: KR20150113044A
Application number: KR1020157022804A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 록타쉘
Original assignee: 플루오르케미 게엠베하 프랑크푸르트
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-10-07
Also published as: CA2892768C; WO2014114284A3; BR112015017318A2; MX2015009428A; KR101823916B1; CN104937016B; IL239819A0; EP2948503B8; CA2892769A1; JP6095802B2; IL239818A0; WO2014114283A3; JP2016510352A; WO2014114284A2; EP2948503B1; WO2014114283A2; MY184505A; ES2681535T3; DE102013001520B4; KR101780720B1

Abstract

본 발명은 광물 조성이 철화합물 중량의 10-50%, 알루미늄 화합물 중량의 12-35%, 규소화합물 중량의 5-17%, 이산화타이타늄 중량의 2-10%, 칼슘화합물 중량의 0.5-6% 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 탄산철(II) 대 철산화물의 중량비가 1 이상인 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방염제는 고온 범위에서 난연제로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 저온 범위와 고온 범위에서 모두 난연제로 사용할 수 있는 재탄화 및 재수화된 레드머드로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제와 그 제조 공법 그리고 난연제, 대체물 또는 대용물, 상승제, 열안정제, 축열제, 단열재 및/또는 차음재 및/또는 전자기방사선 차폐 재료로 사용하는 것에 관한 것이다.

Description

화학적으로 변형된 재탄화 레드머드에 기초한 새로운 무할로겐 무기 방염제{Novel inorganic, halogen-free flameproofing agent on the basis of chemically modified recarbonized red mud}

본 발명은 고온의 범위에서는 난연제로 사용 가능한 탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제와 저온 및 고온의 범위에서 방염제로 사용 가능한 탄화 및 재수화된 변형 레드머드 (MR2S-NT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 관한 것이며, 이 두 물질의 제조방법 및 난연제로의 사용에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 내화재료 시스템과 그 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방염제는 예를 들어 단열, 축열, 차음, 전자기파 차폐 등과 같은 용도에 중정석 및 삼산화안티몬의 대체물로 사용할 수 있다.

화염의 억제

방염제는 화재의 확산을 제한하고, 속도를 늦추고 방지하는 화재 억제제이다.

방염제는 잠재적인 점화원이 위치한 곳과 관계없이 또는 연소재의 사용으로 안전 위험성이 초래되는 경우에 사용한다.

안전성에 대한 요구가 증가하고, 건설업, 항공 및 자동차 제조, 내장재 등에 금속과 금속 합금 대신에 고급 플라스틱의 사용이 늘어남에 따라 방염제에 대한 필요성이 증가하였다.

방염제의 작용 방식은 아래와 같은 다양한 효과에 기초한다.

- 물질의 열분해가 진행하는 동안 발생하는 기체의 급격한 연쇄반응을 중단

- 산소와 열의 접근을 방지하기 위해 탄화 물질에 보호코팅 형성(포비성(intumescence))

- 흡열 분해의 시작 또는 결합수의 증발 작용에 의해 연소 과정이 냉각

- 비활성 기체 물질(예, 탄산염의 흡열 분해에 의해 생성되는 CO₂)에 의한 가연 가스의 희석

- 액화, 즉, 화재 구역에서 형성된 용해물이 흘러나오는 동시에 표면적이 감소하는 현상을 말한다.

대부분의 방염제는 상기에 기술한 1가지 이상의 화학 물리적인 효과를 유발한다.

따라서, 다음의 네 가지 유형의 방염제로 구별할 수 있다.

- 첨가성 방염제 - 이 방염제는 연소물질과 혼합한다.

- 반응성 방염제 - 플라스틱 중합에 의한 재료의 성분 자체인 물질이다.

- 내재된 방염제 - 재료 자체가 방염제이다.

- 코팅 - 방염제는 가연성 물질의 바깥면에 코팅한다.

이 경우 반응성 방염제를 이용하여 중합체 계열에 특정한 방염성을 처리하는 주된 방법은 세 가지가 있다.

- 팽창성 FR(flame retardant) 계열: 예를 들어, 중합체를 포함하는 멜라민 유도체

- 무할로겐 FR 계열: 특히, 수산화알루미늄(ATH), 수산화마그네슘(MDH), 암모늄 폴리인산염(ammonium polyphosphate, APP); 및/또는

- 할로겐 FR 계열: 예를 들어, 삼산화 안티모니(Sb₂0₃)를 포함한 폴리염화비닐(PVC) 및/또는 삼산화 안티모니(Sb₂0₃)와 중합체를 포함한 유기할로겐 FR.

반응성 방염제와 내재된 방염제가 중요하지만 첨가성 방염제는 특히 분해 과정에서 독성 가스 또는 환경적으로 유해한 가스가 발생하기 때문에 독성 이유 때문에 유해 방염제로 비판받아 왔으며 현재 엄격한 위험성평가를 받아야 한다. 이러한 점은 특히 할로겐 방염제에 적용되므로 일명 무할로겐 난연제(OHFR 충전재(filler))에 대한 소비가 많고 특히 무기 방염제의 중요성이 증가하였으며 앞으로도 그럴 것이다.

수산화알루미늄(ATH)은 양적인 면에서 가장 중요한 무기방염제이다. 초기에는 일명 전선케이블(wire and cable, W&C)용의 폴리올레핀 계열에 ATH가 사용되었다.

1970년대 이후부터는 분해온도가 높고 폴리프로필렌과 폴리아미드와 같은 계열에 OHFR 충전제로 현재까지 사용되고 있는 수산화마그네슘(MDH)과 같은 대체물에 대한 시험이 증가하였다. 그러나 MDH의 단점은 가격이 비교적 높고 시장에 나온 제품은 수분이 배출되면서 이미 분해되기 때문에 300 ℃ 이상의 처리 온도에서는 문제가 발생한다.

ATH와 동시에 암모늄 폴리인산염(APP)과 그 유도체가 발생하였는데 그 중에서도 수분 함량의 영향을 받기 쉽고(전기 부품의 침수시험) 암모니아가 170 ℃ 온도에서 이미 배출되는 단점이 있다.

폴리아미드와 폴리에스테르와 같은 기술적인 열가소성 물질에는 수산화마그네숨 이외에도 멜라민 이소시아누레이트, 멜라민 시아누르산염, 멜라민 폴리인산염과 같은 멜라민 유도체가 사용되었다.

게다가, 필요한 화재 등급 등을 받는 데 필요할 수 있는(예를 들어 UL 94 수직방법 V-0) 내화성 중합체 화합물의 OHFR 충진제 각각의 하중 계수가 최대 65 중량% 일 때 처리(압출 거동) 및 특성 프로필 문제(미충전 중합체와 비교하여 기계 및 전기값의 감소) 측면에서 기술적인 문제가 발생한다. 이러한 어려움은 하중 계수가 훨씬 높을 때 거의 전형적으로 커지므로 배합 장비와 기계 운전자에 대한 요구가 가장 커진다. 이러한 내용은 일명 건설보호지침(Construction Protection Directive ('CPD')) (cf. prEN 50399)에 거의 대부분 적용되며 FR 복합체를 일명 '유로 등급'으로 분류하려면 새로운 FR 시험을 더욱 엄격하게 적용해야 한다. 내연성 중합체 복합체는 이러한 수준 높은 충전재로서 더이상 실제로 기술적으로 구현될 수 없으므로 가공할 수 없다. 더욱이, CPD-적합한 OHFR 중합체 화합물을 개발하는 동안 상승제로서 일명 나노클레이의 사용이 명시되었으며 Cloisite ® 및 Nanofil ®의 상표로 시장에 기술적으로 소개되었다.

이로 인한 중합체 화합물 계열은 복합성과 비용이 증가하였기 때문에 본 발명의 발명자는 완전히 다른 방법을 선택하였다.

바이어공정(Bayer process)에 의해 보크사이트로부터 수산화알루미늄(ATH)을 추출한 후 발생하는 찌꺼기로 알려져 있는 레드머드에는 엄청난 OHFR 특성이 있다. 따라서 아래의 설명에서 레드머드(RM)는 바이어공정에 따라 보크사이트로부터 ATH를 추출한 잔사로 본다.

레드머드(RM)는 ATH가 없는 보크사이트라고 할 수도 있으며 그 화학조성, 광물조성, 흡열성, pH 값 등과 관련해서는 극도의 이질형 물질이다. 이질성의 원인은 사용한 보크사이트의 조성 차이에 있을 때도 있으나 무엇보다도 바이어 공정이 오토클레이브 소화로 진행되었는지 또는 튜브 소화로 진행되었는지의 여부에 있다. 오토클레이브 공정에서는 압력이 6~8 bar까지 도달하도록 170 ~ 180 ℃의 온도에서 30 ~ 35 %의 가성소다 용액을 투입해 소화를 진행한다. 관 소화 공정은 온도를 270 ℃까지 높여 6~8시간의 반응 시간을 1시간 미만으로 단축시키기 위해 개발된 공정이다. 그러나 이 온도에서는 반응기 말단부에 60 bar의 수증기압이 발생한다. 관 소화의 온도가 더 높은 사실도 레드머드의 조성에 영향을 준다. 예를 들어, 관 소화 공정에서 생성된 수산화철/산화 수산화물계의 균형은 적철석(Fe₂O₃)로 거의 완전히 변한다. 레드머드(RM)는 그 이질성 때문에 경제성 측면에서 사용이 제한되므로 대부분 폐기물 처리장에서 처분되어야 한다.

WO 2012/126487 A1에서 설명하는 재수화된 변형 레드머드(MR2S)에 기초한 OHFR 계열은 전선, 케이블 분야에 기술적으로 적용하거나 건설 및 플라스틱 공정에 적용하며 비용 효과면에서 적합하다. WO 2012/126487 A1에서 공개된 변형 재수화 레드머드를 이용하면 약 200 ℃ ~ 350 ℃의 온도 범위에서 난연제 효과를 얻을 수 있다. 난연제 효과는, 레드머드의 재수화 과정에서 생성되는 알루미늄과 철의 수산화물 및 산화수산화물(예를 들어, 깁사이트(gibbsite)과 뵘석(boehmite) 또는 침철광)이 산화물과 물에 의해 분해되는 데서 기인한다. 깁사이트 이러한 생성물은 PVC나 EVA (PE)와 같은 폴리머 계열에 사용된다. 지금까지 시장에 나온 ATH 또는 APP 등의 제품은 180 ℃ ~ 220 ℃에서 반응하기 때문에 저온 제품으로 간주된다. MDH와 브루스석(brucite)과 같은 생성물은 220 ℃ ~ 340 ℃에서 사용되므로 고온 생성물로 간주된다. 재수화에 의해 RM으로부터 생성된 난연제(MR2S)는 약 220 ℃ ~ 350 ℃에서 반응하므로 일반적인 정의에 따라 적용되는 온도 범위는 저온와 고온 모두 포함된다.

그러나 본 발명의 맥락 내에서 220 ℃ ~ 350 ℃의 온도 범위는 저온 범위로 분류되며 MR2S 끝에는 NT(저온)를 표시하여 MR2S-NT라고 부른다.

그러나 고온 범위에서 난연 효과가 있는 물질 즉, 고온(HT) 난연제에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 발명의 맥락에서 350 ℃ ~ 500 ℃의 온도 범위는 고온 범위로 분류된다.

따라서, 본 발명의 목적은 고온 범위에서 난연 효과가 있고 특히, 고온 범위와 저온 범위 모두에서 이점이 있는 비용 효과적인 무할로겐 방염제를 제공하는 것이다.

놀랍게도 고온 범위에 적합한 OHFR 계열은 WO 2012/126487 A1에 기술된 재수화와 다른 변형 즉, 재탄화를 통해 레드머드로부터 생성될 수 있다는 점이 발견되었다.

산성 매질에서 레드머드를 환원하면 레드머드에 함유된 철(III) 화합물에서 철(II) 염용액을 얻을 수 있는데, 이 염용액에 NaHCO₃, Na₂CO₃ 또는 CaCO₃ 등을 가하면 탄산철(II) (운철, siderite)이 침전할 수 있다. 이론에 얽매이고 싶지 않지만 본 발명자는 탄산철(II)의 생성물을 이용하여 레드머드를 재탄화하면 고온(HT)의 방염제를 얻을 수 있고, 최대 500 ℃ 이상의 온도로 올리면 이 방염제는 산화물과 CO₂로 분해되어 흡열 효과가 발생한다고 가정한다. 흡열 반응 이외에도 배출된 CO₂는 방염제로 작용한다.

본 발명은 변형된 재탄화 레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 관한 것이며 그 광물조성은 아래와 같다.

- 철 화합물 10 ~ 50 중량%,

- 알루미늄 화합물 12 ~ 35 중량%,

- 규소 화합물 5 ~ 17 중량%,

- 이산화타이타늄 2 ~ 10 중량%,

- 칼슘 화합물 0.5 ~ 6 중량%,

- 기타 불가피한 불순물

여기서 철산화물(oxides of iron)에 대한 탄산철(II)(Fe (II) carbonate)의 중량비는 1 이상이다.

이 생성물은 재탄화에 의해 생성되므로 명칭을 MKRS(재탄화된 변형 레드머드)로 하였다. 그런데 고온의 난연제이기 때문에 명칭 끝에 HT(high temperature)를 표시하여 명칭은 MKRS-HT이다.

더욱이, 고온 범위와 저온 범위에 모두 적합하여 매우 광범위한 온도 범위에 다목적으로 사용 가능하여 특히 유용한 난연제인 무할로겐 무기 방염제는 레드머드를 재수화 및 재탄화하여 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명은 변형된 재탄화 및 재수화 레드머드로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 관한 것이며 그 광물조성은 아래와 같다.

- 철 화합물 10 ~ 50 중량%,

- 알루미늄 화합물 12 ~ 35 중량%,

- 규소 화합물 5 ~ 17 중량%,

- 이산화타이타늄 2 ~ 10 중량%,

- 칼슘 화합물 0.5 ~ 6 중량%,

- 기타 불가피한 불순물

여기서 철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비, 및 철산화물에 대한 수산화철(iron hydroxide)과 산화수산화철(iron oxide hydroxide)의 합의 중량비는 1 이상이다.

이 경우, 철의 수산화물/산화수산화물 및 탄산철(II) 이외에도, 알루미늄의 수산화물/산화수산화물도 함유되어 있으면 더 좋은데 그 이유는 흡열성에 기초하여 난연성이 더욱 강화될 수 있기 때문이다. 또한, 레드머드가 다른 성분으로 상변태(phase transformation)하면 흡열 효과를 얻을 수 있다. 개괄적으로 말하면, 본 발명에 따라 OHFR 생성물이 포함된 중합체 화합물(polymer compound)은 180 ℃ ~ 최대 500 ℃ 이상의 온도 범위에서 흡열 반응이 진행된다. 또한, 난연성 CO₂가 배출된다.

또한, 본 발명은 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제의 제조 공법에 관한 것인데 제조 단계는 다음과 같다.

a) 레드머드를 제공한다.

b) 레드머드에 함유된 철(III) 화합물을 산성용액을 이용하여 철(II) 화합물로 환원시킨다.

c) b) 단계에서 얻은 철(II) 화합물이 담긴 용액에 탄산염 화합물을 가함으로써 탄산철(II) (운철)을 형성시킨다.

또한, 본 발명은 변형 레드머드로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제의 제조 공법에 관한 것인데 제조 단계는 다음과 같다.

a) 레드머드(RM)를 제공한다.

b) 가용한 출발 물질에서 탄산철(II)을 따로 제조한다.

c) RM과 탄산철(II)을 혼합한다.

d) 탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)를 얻는다.

이와 같은 방법으로, 특정 용도의 특성을 얻기 위해 물리적 방법 및/또는 화학적 방법으로 탄산철(II)을 손쉽게 변형할 수 있다.

또한, 본 발명은 가연성물질과 본 발명에 따른 방염제로 구성된 내화재료 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 방염제를 가연성물질용 난연제, 특히, 가연성 건축재료, 고무, 합판 재료, 플라스틱, 특히, 케이블 피복재, 케이블 절연합성물 또는 케이블 충진용 합성물로 사용하는 것과 관련한다.

또한, 본 발명은 내화재료 시스템의 제조 공법에 관한 것이며 제조 단계는 다음과 같다.

a) 가연성물질을 제공한다.

b) 본 발명에 따른 방염제를 가연성물질에 코팅하거나 가연성물질과 블렌딩(혼합)한다.

c) 그 결과 내화재료 시스템을 얻는다.

뿐만 아니라 화학적으로 재탄화, 재수화된 변형 레드머드와 이 두 물질의 혼합물의 농도는 약 3.8 - 3.9 × 10³ kg / m³로 농도가 4.43 × 10³ kg / m³인 BaSO₄ (중정석(barite))에 가깝다는 것이 발견되었다. BaSO₄는 비중량 때문에 플라스틱의 중형 충진재(heavy filler)로도 사용된다. 레드머드 또는 레드머드를 화학적으로 변형한 변형제인 MR2S-NT 또는 MKRS-HT 또는 그 혼합물을 중정석 대신에 사용하는 경우 동시에 이와 같이 혼합된 플라스틱은 난연성을 가지므로 이중 효과가 발생한다.

또한, 화학적으로 변형된 재탄화, 재수화된 레드머드와 이 두 물질의 혼합물은 운반체 모체(carrier matrix)와 같이 사용하면 방음 효과도 발생한다. 따라서, 플라스틱 혹은 건축 자재 등에 이 생성물을 더하면 난연성 효과 이외에도 방음 효과가 발생한다. 이러한 이중 효과는 특히 자동차 제조업과 건설업에서 사용할 때 이점이 있다. 건축 자재도 스크리드, 콘크리트, 석고 보드 등의 광산물을 사용할 수 있으며 그렇게 되면 이와 같은 방음 효과를 가진다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 난연제 및/또는 특히 레드머드와의 혼합물같은 혼합물을 충전제, 대체물 또는 대용물, 상승제, 열안정제, 축열재(heat accumulator), 내열재, 절연재, 차음재, 방음재 및/또는 전자기 방사선의 감쇠 또는 차폐재로써 유용성에 관한 것이다.

종속항과 예(실시예)의 주제에서 본 발명의 이점이 추가적으로 개발된다.

본 발명에 따른 예에는 하기에서 언급한 특징이 1가지 이상 있을 수 있다.

본 발명에 따른 예의 일부 또는 전체에는 하기에서 언급한 이점이 1개, 여러 개 혹은 모두 있을 수도 있다.

본 발명의 맥락에서 '방염제(flameproofing agent)', '난연제(flame-retardant agent), '난연성(flame retardant)' 및 'OHFR 물질' 용어나 약어 'FR'(flame retardant)을 동의어로 보아야 한다. 이러한 용어는 본 발명의 맥락에서 특히 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT) 또는 재탄화 및 재수화된 변형 레드머드인 특히 무할로겐 비독성 무기 방염제를 포함한다고 본다.

본 발명의 맥락에서 '저온 범위(low-temperature range)'는 220 ℃ ~ 350 ℃의 온도 범위를 말한다.

본 발명의 맥락에서 '고온 범위(high-temperature range)'는 350 ℃ ~ 500 ℃의 온도 범위를 말한다.

'내화재료 시스템(fireproofed material system)'은 가연성 물질과 난연제가 결합한 물체로 화재가 발생하거나 열을 가해도 물체의 가연성 물질이 발화되지 않거나 발화 속도가 느려진다. 특히, 난연제는 블렌딩 또는 코팅 등의 방법으로 가연성 물질과 영구적으로 결합된다.

'가연성물질' 또는 '인화성 물질(flammable material)은 특히, 중합체와 비휘발성 탄화수소와 같이 불이 잘 붙거나 불에 잘 타는 모든 물질을 말한다. 아크릴 에멀전 점착제(acrylic dispersion), 아크릴 수지, 탄성 중합체, 에폭시 수지, 라텍스 현탁액(latex dispersion), 멜라민 수지, 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), PE 혼성중합체, 열가소성 PE 공중합체, 가교 PE 공중합체(cross-linked PE copolymer), 페놀수지, 폴리에스테르 수지(UP), 폴리우레탄, 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐 (PVC), PVC 플라스티졸, 그리고 TPE, TPA, TPU 등의 열가소성 탄성체, 비닐에스테르 수지 비튜멘 등을 예로 들 수 있다. 이 문서에서 '가연성(combusible)'과 '인화성(flammable)'은 동의어로 보아야 한다.

레드머드(RM)는 바이어 공정에 따라 보크사이트로부터 ATH를 추출하여 생성된 잔사를 말한다. 레드머드에 관한 자세한 설명은 WO 2012/126487 A1에서 확인할 수 있으며, 이 문서에 공개되는 부분은 이 출원의 필수적인 부분으로 포함되었다. 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)는 탄화 또는 건조, 분쇄, 다른 물질과의 혼합, 표면 코팅 등에 의해 레드머드(RM)로부터 생성되는 생성물을 말한다. 변형된 재탄화 및 재수화된 레드머드는 재탄화 및 재수화 또는 건조, 분쇄, 다른 물질과의 혼합, 표면 코팅 등에 의해 레드머드(RM)로부터 생성되는 생성물을 말한다.

본 발명은 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-Hat)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 관한 것이며 그 광물조성은 아래와 같다.

- 철 화합물 10 ~ 50 중량%,

- 알루미늄 화합물 12 ~ 35 중량%,

- 규소 화합물 5 ~ 17 중량%,

- 이산화타이타늄 2 ~ 10 중량%,

- 칼슘 화합물 0.5 ~ 6 중량%,

- 기타 불가피한 불순물

철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비는 1 이상이다.

레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에서 철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비는 1 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 이상, 더욱 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 7 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상, 더욱 바람직하게는 19 이상이다. 예를 들어, 철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비가 19이고, 모든 철 화합물이 탄산철(II) 또는 철산화물 상태로 있다고 가정한다면, 철 화합물 95 중량%는 탄산철(II)로 상태로 있으며 철 화합물 5 중량%는 철산화물의 상태로 있다.

또한, 본 발명은 변형된 재탄화 및 재수화 레드머드(MR2S-NT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 관한 것이며 철화합물의 광물조성은 10 - 50 중량%이며 나머지 광물조성은 아래와 같다.

- 알루미늄 화합물 12 ~ 35 중량%,

- 규소 화합물 5 ~ 17 중량%,

- 이산화타이타늄 2 ~ 10 중량%,

- 칼슘 화합물 0.5 ~ 6 중량%,

- 기타 불가피한 불순물

여기서 철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비, 및 철산화물에 대한 수산화철과 산화수산화철의 합의 중량비는 1 이상이다.

재탄화 및 재수화된 변형 레드머드로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에서 철 산화물에 대한 탄산철(II) 및 수산화철/산화수산화철의 중량비는 1 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 이상, 더욱 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 7 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상, 더욱 바람직하게는 19 이상이다.

예를 들어, 철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비가 2이고, 철산화물에 대한 수산화철과 산화수산화철의 합의 중량비도 2이며, 모든 철 화합물이 탄산철(II), 수산화철, 산화수산화철 또는 철산화물의 상태로 존재하는 경우, 철화합물의 40 중량%는 탄산철(II)로 존재하고, 철화합물의 40 중량%는 수산화철 또는 산화수산화철로 존재하고 철화합물의 20 중량%는 철산화물로 존재한다.

재탄화 및 재수화된 변형 레드머드로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에는 철의 수산화물/산화수산화물 및 탄산철(II) 이외에도 흡열성에 근거하여 난연 효과가 더욱 강화될 수 있으므로 알루미늄의 수산화물/산화수산화물도 존재하는 것이 좋다. 이 경우, 산화알루미늄에 대한 알루미늄 수산화물 및 알루미늄 산화수산화물의 합의 중량비는 1.5 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 이상, 더욱 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 7 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상, 더욱 바람직하게는 19 이상이다.

달리 명시적으로 규정되지 않았다면, 아래에 명시된 문장은 탄화된 변형 레드머드(MRKS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제와 본 발명에 따라 재탄화 및 재수화된 변형 레드머드(MR2S-NT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제에 모두 적용된다. 이제부터는 두 물질 모두 (본 발명에 따른) '변형 레드머드' 또는 '방염제'로 간략히 칭한다.

변형 레드머드의 광물조성은 다음과 같다.

- 철 화합물 10 ~ 50 중량%,

- 알루미늄 화합물 12 ~ 35 중량%,

- 규소 화합물 5 ~ 17 중량%,

- 이산화타이타늄 2 ~ 10 중량%,

- 칼슘 화합물 0.5 ~ 6 중량%,

- 기타 불가피한 불순물

이 경우 변형 레드머드의 광물 조성은 철화합물 10 ~ 45 중량%, 30 ~ 50 중량% 또는 20 ~ 40 중량%로 이루어질 수 있다.

이 경우 광물 조성은 알루미늄 화합물 12 ~ 30 중량%, 20 ~ 35 중량% 또는 15 ~25 중량%로 구성될 수 있다.

이 경우 광물 조성은 규소 화합물 특히, SiO₂ 5 ~ 15 중량%, 8 ~ 17 중량% 또는 7 ~16 중량%로 구성될 수 있다.

이 경우 광물 조성은 이산화티타늄(TiO₂) 4 ~ 10 중량%, 2 ~ 8 중량% 또는 3 ~9 중량%로 구성될 수 있다.

이 경우 광물 조성은 칼슘 화합물 특히, CaO 1 ~ 6 중량%, 0.5 ~ 2.5 중량% 또는 0.6 ~1.5 중량%로 구성될 수 있다.

이 경우 상기에 제공된 각각의 범위를 결합할 수 있다.

'불가피한 불순물'이란 바이어 공정을 거쳐야 하는 보크사이트와 같이 출발원료의 불순물이나 제조 오차(manufacturing tolerance) 때문에 생성물에 투입하거나 발생하는 불순물 형태의 성분을 말한다. 특히, 도입부에서 언급한 바와 같이 레드머드의 이질성 때문에 이러한 불순물은 불가피하게 발생한다. 그러나, 불순물은 변형 레드머드의 난연 효과에 결정적인 원인이 되지는 않는다.

본 발명을 변형하면, Na₂O의 중량%로 나타내는 수용성 나트륨 화합물의 비율은 변형 레드머드에서 0.03 이하이며 0.003 ~ 0.03 중량%인 것이 더 좋다.

본 발명을 추가로 변형하면, 변형 레드머드의 평균 입도(d50)는 50 μm 이하인데 0.5 ~ 10 μm 또는 1 ~ 5 μm (미소 입자의 변형 레드머드)이거나 100 ~ 900 nm 또는 200 ~ 750 nm (나노 입자의 변형 레드머드)인 것이 더 좋다.

본 발명을 추가로 변형하면, 변형 레드머드의 잔류 함수량(residual moisture content)은 0.4 중량% 이하인데 0.3 중량% 이하, 0.2 중량% 이하인 것이 더 좋다.

레드머드의 화학조성은 표 1에 명시되어 있으며, MKRS-HT의 화학조성은 표 2에, 변형된 재탄화 및 재수화된 레드머드(MR2S-NT)의 화학조성은 표 3에 명시되어 있다.

레드머드 ( 중량% )

	일반	대역폭
철 화합물	40	10 - 50
알루미늄 화합물	25	12 - 35
규소 화합물(특히, SiO₂)	15	5 - 17
이산화티타늄	7	2 - 10
칼슘 화합물	1	0.5 - 6
나트륨 화합물	9	3 - 10
기타	3	0 - 3

MKRS - HT

철 화합물	탄산철(II) 대 철산화물의 중량비 1 이상
알루미늄 화합물	알루미늄염 또는 Al₂O₃로 불변
가용성 Na₂O	중량으로 0.03 % 이하인 것이 더 좋다
RM의 기타 성분	불변
평균 입도(d 50)	50 μm 이하, 0.5 - 10 μm인 것이 좋다
잔여수분	중량으로 0.4 % 이하인 것이 더 좋다

MR2S -NT

철 화합물	탄산철(II) 및 수산화철과 산화수산화철의 합 대 철산화물의 중량비는 1 이상
알루미늄 화합물	수산화알루미늄과 산화수산화알루미늄의 합 대 산화알루미늄의 중량비는 1 이상
가용성 Na₂O	중량으로 0.03 % 이하인 것이 더 좋다
RM의 기타 성분	불변
평균 입도(d 50)	50 μm 이하, 0.5 - 10 μm인 것이 좋다
잔여수분	중량으로 0.4 % 이하인 것이 더 좋다

또한, 변형 레드머드의 표면에는 중합체 매트릭스(polymer matrix)와 변형 레드머드 입자의 융합성을 강화하는 1개 이상의 물질을 코팅하면 더 좋다. 이와 같이, 주로 중합체 매트릭스를 포함하는 가연성 물질은 변형 레드머드를 첨가하는 단순한 방법으로 보호할 수 있고 구성성분의 접착력을 개선할 수 있다. 마찬가지로 중합체 화합물의 특성 프로필을 같은 방식으로 선별적으로 조절할 수 있다.

이 경우, 물질이 오르가노실란, 유기 티타네이트(organotitanate), 유기 지르코늄 알루민산염(zirconium aluminate), 카르복실산 유도체, 연화제, 올리고머 및 중합체 선구체, 이오노머, 붕산 및 금속염과 그로 인한 유도체, 주석산화아연(zinc stannate), 하이드록시탄네이트 아연(zinc hydroxystannates) 또는 이 물질의 화합물로 구성된 그룹에서 선택한 표면 변형제인 경우 그 이점이 입증되었다.

방염제는 특히, 유기점토(나노 클레이), 주석 화합물 및 붕산염 등의 상승제를 같이 사용하면 더욱 효과가 있다.

또한, 방염제는 비율이 최대 70 중량%인 1가지 이상의 난연성 첨가제를 함유하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 5 ~ 60 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ~ 50 중량%, 더욱 바람직하게는 15 ~ 40 중량%인 것이 더 좋다.

특히 적합한 난연성 첨가제는 흡열성 물질인데 이 흡열성 물질은 수산화알루미늄(aluminum hydroxide), 뵘석(boehmite), 깁사이트(gibbsite), 첨철석(goethite), 수산화마그네슘, 훈타이트(huntite), 브루스석(brucite) 또는 이러한 물질의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택한 것이 더 좋다.

또한, 본 발명에 따른 방염제를 가연성 물질 특히 가연성 건축 자재, 고무, 합판 재료, 플라스틱, 특히 케이블 피복재, 케이블 절연합성물 또는 케이블 충진용 합성물의 난연제로 사용하는 것에 관한 발명이다.

본 발명은 가연성 물질과 본 발명에 따른 방염제를 포함하는 내화재료 시스템에 관한 것이기도 하다.

가연성 물질은 특히 건축 자재, 고무 제품, 합판, 파사드 클래딩(facade cladding), 또는 플라스틱 제품, 특히 케이블 피복, 케이블 절연재 또는 케이블 충진용 합성물이 될 수 있다.

내화재료 시스템은 방염제를 바람직하게는 3 ~ 95 중량%의 비율로 포함하고, 더욱 바람직하게는 5 ~ 90 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ~ 80 중량%, 더욱 바람직하게는 20 ~75 중량%, 더욱 바람직하게는 25 ~ 70 중량%, 특히 30 ~ 60 중량%인 것이 더욱 바람직하다.

변형 공정 시, 내화재료 시스템에 사용하는 방염제는 본 발명에 따른 변형 레드머드를 포함하는 것이 좋은데 이 변형 레드머드의 선호 비율은 30 ~ 100 중량%, 바람직하게는 40 ~ 95 중량%, 더욱 바람직하게는 50 ~ 90 중량%, 더욱 바람직하게는 60 ~ 85 중량%이며, 각각 나머지 선호 비율은 0 ~ 70 중량%, 바람직하게는 5 ~ 60 중량%, 더욱 바람직하게는 10 ~ 50 중량%, 더욱 바람직하게는 15 ~ 40 중량%로 난연제 구성물의 조성이다. 이 경우, 추가 난연제 구성은 APP, MC, MIC 등의 비독성 유기 흡열반응 물질 및/또는 상승제를 포함하면 유리하다. 이 경우, 추가 난연제 구성이 함수염, 수산화물, 산화수산화물 및 탄산염, 옥시카보네이트, 수산화탄산을 포함하는 경우 마찬가지로 유리하다.

a) 가연성물질을 제공한다.

b) 본 발명에 따른 방염제를 가연성물질에 코팅하거나 가연성물질과 혼합한다.

c) 그 결과 내화재료 시스템을 얻는다.

이 경우 b)단계에서 코팅이나 블렌딩하기 전에 유기점토(나노 클레이), 주석 화합물과 붕산염과 같은 상승제 및/또는 1개 이상의 난연성 첨가제를 같이 사용하여 방염제를 물리적으로 분쇄 또는 붕해(disagglomeration) 처리하는 것이 바람직하다.

b) 단계에서 언급한 방염제를 처리하려면 표면개질(surface modificaiton)을 하는 것이 바람직하다. 표면개질은 가연성물질을 코팅하거나 블렌딩하기 전에 실시하는 것이 좋다.

방염제의 표면개질은 오르가노실란, 유기 티타네이트, 유기 지르코늄 알루민산염, 카르복실산 유도체, 연화제, 올리고머 및 중합체 선구체, 이오노머, 붕산 및 금속염과 그로 인한 유도체, 주석산화아연, 하이드록시탄네이트 아연 또는 이 물질의 화합물로 구성된 그룹에서 선택한 표면 변형제를 방염제 표면에 처리하는 것이다.

특히 본 발명에 따른 방염제를 탄성중합체, 열가소성 및 열경화성 계열에 사용하는 경우, 가공 중 액체, 페이스트 또는 과립 형태의 일명 '마스터 배치(master batch)'(활성물질 농축물) 형태의 상승제를 추가하면 마찬가지로 유리하다.

재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제를 제조하는 본 발명에 따른 제조 공법의 단계는 다음과 같다.

a) 레드머드를 제공한다.

c) b) 단계에서 얻은 철(II) 화합물이 담긴 용액에 탄산염 화합물을 가하면 탄산철(II) (운철)을 형성시킨다.

b) 단계에는 특히, Na₂S₂O₄ 및 이산화황(SO₂)과 같이 황을 함유한 환원제를 사용하는 것이 좋다.

레드머드에 함유된 철화합물(III)은 b)단계에 따라 pH 값이 4~6 특히, 4.5 ~ 5.5인 약산성 용액을 이용하여 철화합물(II)로 환원하는 것이 바람직하다.

c) 단계에는 탄산알칼리, 탄산수산화알칼리 그리고 탄산나트륨(Na₂CO₃), 탄산수소나트륨(NaHCO₃) 및 탄산칼슘(CaCO₃)과 같은 탄산알칼리토와 같은 탄산화합물을 사용하는 것이 좋다. 전문 지식이 있는 전문가라면 분명히 알겠지만, 탄산화합물 이외에도 탄산철(II)(운철)을 얻으려면 c) 단계 전 b) 단계에서 얻은 철화합물(II)을 함유한 산성 용액의 pH 값을 적절한 방법으로 조정해야 한다.

재탄화 및 재수화된 변형 레드머드로부터 얻은 본 발명에 따른 무할로겐 무기 방염제는 예를 들어 상기에서 기술한 바와 같이 재탄화된 변형 레드머드(MRKS-HT)와 예를 들어 WO 2012/126487 A1에서 기술된 바와 같이 재수화된 변형 레드머드 (MR2S-NT)(문서 전체의 공개가 인정된다)에서 생성되는데 물질을 하나씩 따로 제조 후 같이 섞어 재탄화 및 재수화된 변형 레드머드를 얻는다.

그러나, 재탄화 및 재수화된 변형 레드머드를 얻으려면 반응을 적절하게 실시하여 레드머드에 재수화 및 재탄화 공정을 같이 진행할 수도 있다. 선별적으로 한 방향 또는 반대 방향으로 변형을 유도하기 위해 적절한 기술 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 운철(siderite) 방향에는 (산화력이 있는) 비활성 공정 기체 상태에서 반응하므로 특수 건조 직후 표면개질('실링')을 하는 것이 좋다. 반면, 주로 침철광을 제조해야 하는 경우에는 대기 중의 산소 또는 오존 반응에 의해 철염(II) 용액이 철염(III) 용액으로 산화한다. pH 값이 올라갈수록 표면이 건조하고 실링 처리가 가능한 침철광이 제조된다.

또한, 표면개질/실링으로 간기(interphase)의 중합체 분자는 OHFR 난연제에 대해 최상의 접착력을 얻을 수 있다. 이와 같이 화합물의 특성을 선별적으로 조절한다.

비활성 기체 상태에서 혹은 대기 중의 산소, 건조 및 표면개질을 통한 선별적 공정 관리에 의해 필요한 용도에 맞춘 재탄화 및 재수화된 레드머드의 제조가 가능하다.

일명 비활성 공정 기체/보호 기체는 모든 산화화합물 특히, (대기 중의) 산소를 함유하지 않아야 한다. 특히, 동량의 비로 이루어진 순환하는 질소와 아르곤(TIG 용접 품질이 양호한)의 공정 기체를 사용한다.

(재)탄화 및 재수화된 변형 RM으로부터 생성된 본 발명에 따른 무할로겐 무기 방염제 또는 (재)탄화된 변형 RM으로부터 생성된 본 발명에 따른 무할로겐 무기 방염제도 생성할 수 있는데 RM은 재수화만 되며 철화합물(III) 또는 철화합물(II)은 따로 탄산철(II)로 변형된 후 이 두 화합물은 임의의 형태로 혼합된다. 별도로 생성된 탄산철(II)은 용도에 특정한 효과를 주기 위해 물리적으로 및/또는 화학적으로 처리할 수 있다. 최종 생성물은 화학적으로 동일한 두 가지 방법으로 생성할 수 있다.

예, 실험 및 추가 화합물은 아래에 설명되어 있으나 본 발명을 한정하지는 않는다. 반대로, 본 발명과 본 발명의 이점을 명확히 설명하는 데 사용한다.

변형 레드머드의 제조:

예

예 1

Fe₂O₃ 함량이 40%(1.6 g Fe₂O₃ = 0.01 mol)인 레드머드 4 g과 진한 염산 60 ml(0.6 mol)를 비커에 넣어 혼합하고 실내 온도에서 24시간 교반하였다.

24시간이 지난 후 3.2 g의 잔류물이 분리되어 0.8 g의 Fe₂O₃가 용해되었다(50 %). 비교적 장시간 교반하고 온도를 높이면 Fe₂O₃의 용해량이 증가할 수 있다.

NaOH를 희석하여(물 100 ml에 0.5 mol NaOH) 여과액의 pH 값을 4.5로 조절하였다. 이어서, H₂O 50 ml에 0.05 mol Na₂SO₃ x 7 H₂O(1.3 g)을 추가하였다. 몇 시간 후 황색 용액이 거의 무색이 되었다. 이 용액에 Na₂CO₃ 0.8 g을 추가하자 1.2 g의 석출물이 형성되었다. PXRD에 따라 이 생성물은 각각 50 %의 운철과 침철광으로 구성되었다. 비교적 장시간이 지나자 초기 녹색을 띤 석출물이 갈색으로 변했다. 즉, 탄산철(II)이 공기 중에서 철화합물(III)로 산화하였다. 반면, 산소를 제거한 경우 운철은 대부분 석출되어 장기간 동안 안정 상태를 유지하였다.

따라서, 운철은 비활성 상태에 있을 때 석출되며 침철광은 마지막에 산화 조건에서 석출된다. 운철과 침철광을 함유하는 중간 단계는 언제든지 차단하여 건조하고 표면을 실링 처리할 수 있다.

예 2

사용하는 장비는 이에 맞는 기술을 갖춘 스프레이탑(spray tower, 덴마크의 NIRO 아토마이저)이 좋다. 이 경우 예를 들어, 표면개질 'A'(아래 참조)에 따라 나노 입자로 건조 및 선택적으로 동시에 표면개질한 재료가 생성된다. 특정 용도 때문에 나노 입자의 물질이 필요한 경우, 하류 방향으로 유체혼합기(fluid mixer)/고속혼합기(fast mixer)를 연결한 상태에서 유동층 건조기(swirl fluidizer)로 건조 후 표면을 코팅할 수 있다.

스프레이탑 :

물질의 건조, 과립 크기 분포 곡선(Top-cut; d90, d50, d10)의 조절 및 선택적으로 표면개질은 스프레이탑에서 수행하는 것이 좋다.

이 문서에 도시된 경우, 표면개질 'A'일 때 50% 등 한계치가 광범위한 고체 함유량을 투입해야 하는 슬러리에 적절량의 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyl triethoxysilane) (고체 함유량을 기준으로 에보닉/데구사의 AMEO 1 %, 중량 기준)을 추가하고 교반 강도를 높였다. 오르가노실란은 올리고-오르가노실라놀의 가수분해에 반응하여 건조할 물질의 표면에 흡수되고 응고되어 공유결합을 형성한다(Edwin S. Plueddeman, Silane Technology, Elsevier, NY, USA 참고).

또한, 슬러리에 분산제와 희석제로 DISPEX A 80의 중량 0.3 %(고체 함량 기준)를 추가하는데 이로써 처음부터 슬러리에 펌프 사용이 가능하다.

2차 입도(필수 응집도)는 공정 기체의 입구 온도(일반적으로 500 ℃ ~ 300 ℃)와 출구 온도(일반적으로 120 ℃ ~ 60 ℃)의 변화율, 분무원판(spray disc) 회전 속도, 분무 구멍의 개수 및 도형적 배열, 시간당 슬러리 처리량으로 슬러리 농도(고체 함유량) 이상의 한계 이내에서 조절한다.

아미노실란을 표면개질하지 않고 스프레이탑을 사용하는 경우 함유량이 최적화된 운철과 침철광을 포함한 MR2S-NT 또는 MKRS-HT를 나노 입자로 제조한다(위에서 기술한 공정 관리에 따라 원하는 최적화에 따라 다름).

선택적으로, 하류에 연결된 고정 디스크밀(pinned disc mill) (Fa. Alpine)에서 '붕해(disagglomeration)'를 실시한다. 예를 들어, 평균 입도는 1.5 μm (d50)가 될 때까지 대역폭 1로 조절한다.

과립 크기 분포곡선은 MARTINAL OL 104 (Martinswerk / Albemarle) 또는 SUPERFINE SF4ESD (Alcan Ltd.)와 같이 미세하게 분리 석출된 수산화알루미늄 또는 MAGNIFIN H5 (Magnesit Prod. Gesellschaft)와 같은 합성 수산화마그네슘의 분포곡선과 거의 일치한다.

이 과립 크기 분포곡선을 이용하여 사실상 열가소성과 열경화성이 가장 큰 중합체 계열과 고무 계열을 만들 수 있다. 열가소성 탄성중합체(TPE) 계열에도 모두 동일하게 적용된다.

유동층 건조기:

나노입자 생성물의 건조와 조정은 유동층 건조기에서 수행하는 것이 좋다.

선택적 표면개질은 하류 방향으로 연결된 유체혼합기(고속혼합기)에서만 진행한다.

이 경우 고체, 액체 또는 점성 농도의 표면개질제를 다량 사용할 수 있다. MR2S-NT 또는 MKRS-HT과 같은 OHFR 계열의 표면에는 현장 중합(in situ polymerization)이 가능하다.

유동층 건조기의 공정 기체 조건을 스프레이탑과 동일하게 한 상태에서 본 주파수 조절 모노스크류(frequency-controlled monoscrew)를 이용하여 본 발명에 따른 물질을 반응실로 운반한다. 이 물질은 개조 공구로 분리되고 공정 기체로 건조되어 대부분 1차 나노입자로 생산된다.

생성물을 나노입자로 제조하기 위해 공정은 시간당 처리량, 공정 기체의 입구 온도와 출구 온도, 제어 변수로 선택된 본 발명에 따른 물질의 잔류 함수량, 공구의 형상과 회전속도로 조절한다.

표면개질을 수행해야 하는 경우 건조 물질(잔류 함수량이 일반적으로 0.05 %)을 하류 방향으로 회전밸브로 연결된 유체혼합기에 정량 투입하고 '표면개질 A , B, C, D'의 설명에 따라 코팅한다.

이 경우 최적화된 MR2S-NT 또는 MKRS-HT의 출구 온도(일반적으로 80 ℃)는 유체혼합기에서 약 50 ℃ 평형 상태로 냉각되는데, 혼합 물질의 온도가 각각의 반응 온도로 빠르게 상승하기 때문에 표면개조 공정의 조건을 더욱 효과적으로 조성하는 데 사용한다.

생성물을 중간에 사일로(silo)에 저장하지 않고 즉시 수거할 수 있도록 저온혼합기(cooling mixer)에서 실온으로 냉각한다.

DTA 및 TG 분석

도 1은 레드머드의 DTA 곡선과 TG 곡선을 나타낸다(비교 예). 흡열 반응은 220 ℃ ~ 350 ℃에서 나타나며 이로써 깁사이트/뵘석과 침철광의 잔류물이 석출된다. 레드머드에 함유된 알루미늄과 철의 수산화물/산화수산화물의 분해 간격은 약간 높은 온도 범위로 이동한다.

도 2는 깁사이트 방향으로 재수화된 레드머드의 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다(참고 예). 이 경우 침철광도 추가로 형성된다 흡열반응은 210 ℃ ~ 350 ℃에서 발생한다.

도 3은 침철광 방향으로 재수화된 레드머드의 DTA 및 TG 곡선을 나타낸다(참고 예). 이 경우 깁사이트도 추가로 형성된다 흡열반응은 210 ℃ ~ 350 ℃에서 발생한다.

도 4는 운철 방향으로 재탄화된 레드머드의 DTA와 TG 곡선을 나타낸다(본 발명에 따른 예: 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)). 흡열 반응은 고온 범위인 350 ℃ ~ 500 ℃에서 발생한다.

도 5는 침철광 방향으로 재수화되었고 운철 방향으로 재탄화된 레드머드의 DTA와 TG 곡선을 나타낸다(본 발명에 따른 예: 재탄화 및 재수화된 변형 레드머드(MKRS-HT/MR2S-NT)). 침철광/깁사이트의 수산화물/산화수산화물의 흡열반응은 저온 범위(LT)인 220 ℃ ~ 350 ℃에서 발생하며, 운철은 고온 범위(HT)인 약 350 ℃ ~ 500 ℃에서 발생한다. 따라서, 이러한 종류의 생성물은 흡열반응이 약 220 ℃ ~ 500 ℃에서 나타난다.

방사선 분석:

도 6(그래프 1)은 깁사이트 방향으로 재수화된 레드머드의 방사선 그래프를 나타낸다(비교: 도 2의 DTA 및 TG 곡선). 선그래프:

선그래프 A:

유형: 2Th/Th locked - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.040 °- Step time: 10. s - 온도: 25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 15 s - 2-Theta: 5.000 °- Theta: 2.500 °- Chi: 0.00 °- Phi: 0.00 °X: 0.0 mm Operations: Import

선그래프 B:

유형: 2Th/Th locked - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.040 °- Step time: 10. s - 온도: 25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 15 s - 2-Theta: 5.000 °- Theta: 2.500 °- Chi: 0.00 °- Phi: 0.00 °- X: 0.0 mm Operations: Y Scale Add 125 I Background 0.000,1.000 I Y Scale Mul 2.000 I Smooth 0.161 I Import

범례:

■ 00 033 0664 (*) - 적철석, syn - Fe₂O₃ - Y: 1.36 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.03560 - b 5.03560 - c 13.74890 - alpha 90,000 - beta 90,000 - gamma 120,000 - primitive - R-3c (167) - 6 - 301,926 - I/Ic PDF

● 01-070-2038 (C) - 깁사이트 - Al(OH)₃ - Y: 7.80 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 8.68400 - b 5.07800 - c 9.73600 - alpha 90.000 - beta 94.540 - gamma 90.000 - primitive - P21/n (14) - 8 - 427.985 - I/Ic PDF 1.8 - F30=6

■ 00-049-0007 (*) - 규산알루미늄나트륨 - Na1.15A11.15Si0.8504 - Y: 0.65 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 10.30800 - b 14.22600 - c 10.21400 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - primitive - Pc21b

도 7(그래프 2)은 침철광 방향으로 재수화된 레드머드의 방사선 그래프를 나타낸다(비교, 도 3의 DTA와 TG 곡선). 선그래프:

선그래프 A:

유형: PSD fast scan - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.040 °- Step time: 1. s - 온도: 25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 17 s - 2-Theta: 5.000 °- Theta: 1.544 °- Phi: 0.00 °- Aux1: 0 0Aux1: 0 0 - Au Operations: Y Scale Add 83 ~ Range Op. A+B Import

선그래프 B:

유형: 2Th/Th locked - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.040 °- Step time: 10. s - 온도: 25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 15 s - 2-Theta: 5.000 °- Theta: 2.500 °- Chi: 0.00 °- Phi: 0.00 ° Operations: Import

범례:

■ 00-033-0664 (*) - 적철석, syn - Fe₂0₃ - Y: 21.62 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.03560 - b 5.03560 - c 13.74890 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - primitive - R-3c (167) - 6 - 301.9

▼ 00-021-1276 (*) - 루틸, syn - TiO₂ - Y: 8.94 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - 정방정계 - a 4.59330 - b 4.59330 - c 2.95920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - primitive - P42/mnm (136) - 2 - 62.4344 - I/ Ic

▶◀ 01-081-0463 (C) - 침철광, syn - FeO(OH) - Y: 34.21 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 -사방정계- a 4.61580- b 9.95450 - c 3.02330 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000- primitive - Pbnm (62) - 4 - 138.915

도 8(그래프 3)은 운철 방향으로 재탄화된 레드머드의 방사선 그래프를 나타낸다(비교: 도 4의 DTA 및 TG 곡선). 선그래프:

선그래프 A:

유형: 2Th/Th locked - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.020 °- Step time: 16. s - 온도:

25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 15 s - 2-Theta: 5.000 °- Theta: 2.500 °- Chi: 0.00 °- Phi: 0.00 °- X: 0 Operations: Y Scale Add 167 I Import

선그래프 B:

유형: 2Th/Th locked - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.040 ° - Step time: 10.s - 온도: 25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 16 s - 2-Theta: 5.000 °- Theta: 2.500 °- Chi: 0.00 °- Phi: 0.00 °- X: 0.0 mm - Y: Operations: Import

범례:

■ 00-033-0664 (*) - 적철석, syn - Fe₂O₃ - Y: 1.83 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.03560 - b 5.03560 - c 13.74890 - alpha 90.000 - beta 90.000 -gamma 120.000 - primitive - R-3c (167) - 6 - 301 .926 - I/Ic PDF

◆ 01-083-1764 (C) - 운철 - Fe(CO₃) Y: 4.79 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.691 60 - b 4.69160 - c 15.37960 - alpha 90.000 - beta 90.000 gamma 120.000 - primitive - R-3c (167) - 6 - 293.169 - I/Ic PDF 3.6

▲ 00-049-0007 (*) - 규산알루미늄나트륨 - Na1.15A11.15Si0.8504 - Y: 0.53 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - 사방정계- a 10.30800 - b 14.22600 - c 10.21400 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - primitive - Pc21b (

▼ 00-021-1276 (*) - 루틸, syn - TiO₂ - Y: 0.49 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - 정방정계 - a 4.59330 - b 4.59330 - c 2.95920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - primitive - P42/mnm (136) - 2 - 62.4344 - I/Ic PDF 3.4 - F3

도 9(그래프 4)는 운철 방향으로 재탄화되었고 침철광 방향으로 재수화된 레드머드의 방사선 그래프를 나타낸다(비교: 도 5의 DTA 및 TG 곡선). 선그래프가 보여주는 내용은 다음과 같다.

선그래프:

33 % 레드머드 + 33 % 운철 + 33 % 침철광 - type: 2Th/Th locked - 시작: 5.000 ° - 끝: 70.000 ° - Step: 0.040 °- Step time: 10. s - 온도: 25 ℃ (실내온도) - 시작 시간: 14 s - 2Theta: 5.000 ° - Theta Operations: Import

범례:

■ 00-033-0664 (*) - 적철석, syn - Fe₂O₃ - Y: 1.36 %, - d x by: 1. - WL: 1.5406- Rhombo.H.axes - a 5.03560- b 5.03560- c 13.74890- alpha 90.000 -beta 90.000- gamma 120.000- primitive - R 3c (167) -6- 301.926- I/Ic PDF

◆ 01-083-1764 (C) - 운철 - Fe(CO₃) Y: 6.22 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.691 60 - b 4.69160 - c 15.37960 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - primitive - R-3c (167) - 6 - 293.169 - I/Ic PDF 3.6

▼ 00-021-1276 (*) - 루틸, syn - TiO₂ - Y: 0.69 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - 정방정계 - a 4.59330 - b 4.59330 - c 2.95920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - primitive - P42/mnm (136) - 2 - 62.4344 - I/Ic PDF 3.4 - S

▶◀ 01-081-0463 (C) - 침철광, syn - FeO(OH) - Y: 3.95 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.61580 - b 9.95450 - c 3.02330 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - primitive - Pbnm (62) - 4 - 138.91 5 -I/Ic PDF 2.

고찰

분말 형태 시료의 상 조성(phase composition)에 대한 정량적 및 정성적 표준 측정 방법은 엑스선 분말 회절(X-ray powder diffractometry) 분석법이다. 이 방법은 천연물질과 화합물질의 원자구조와 결정 구조에 관한 상세한 정보를 공급할 수 있는 다목적 비파괴방법이다. 이 경우 결정성 물질에 엑스선 방사선을 조사하면 크기, 대칭, 원자 구조를 규정하는 고유한 회절 무늬가 발생하여 명확한 식별이 가능하다.

'열분석(thermal analysis)'은 화합물의 화학 및/또는 물리적 특성을 온도 함수로 측정하는 방법을 다룬다. 이 경우, 열중량 분석(thermogravimetry, TG)으로 시료 질량의 변화량을 온도 및/또는 시간 함수로 측정한다. 열분석에는 측정기기에 결합된 열천칭이 쓰인다. 반면, 시차열분석(differential thermoanalysis, DTA)에는 정성적 분석과 정량적 분석에서 상전이(phase transition) 현상의 특징을 나타내는 열에너지 회전율을 사용한다. 이 때 시료의 온도는 기준 물질의 온도와 비교한다.

방사선 그래프와 DTA 곡선 및 TG 곡선은 레드머드의 재수화 및 재탄화가 모두 가능하다는 것을 입증해 준다. 모든 경우 관 소화조(tube digester) (270 ℃/60 bar)에서 생성된 레드머드를 사용하였다.

재탄화 공정에서는 주로 운철이 생산되며, 재수화 공정에서는 주로 깁사이트/뵘석 및 특히 침철광이 생성된다.

이 생성물을 생산할 때 1단계에서 레드머드를 산성 용액에서 환원하였다. 2단계에서는 이 용액에서 운철이 침전하였고 NaHCO₃, Na₂CO₃ 또는 CaCO₃를 가하자 산화하여 비활성 상태가 되었다. 깁사이트 또는 운석 방향으로 최적화해야 하는 경우에는 산화 조건에서 pH 값을 높여 운철과 깁사이트가 침전된다.

따라서 본 발명에 따라 전체적으로 210 ℃ - 310 ℃ 또는 350 ℃ - 500 ℃의 범위에서 흡열 난연 효과를 나타내는 OHFR 계열을 레드머드의 재수화 또는 재탄화를 통해 생성할 수 있다.

재탄화와 재수화 공정을 별도로 실시하거나 재탄화 및 재수화된 레드머드를 혼합하여 저온 범위와 고온 범위에서 모든 종류의 플라스틱 계열의 OHFR 제품을 생산한다.

주로 깁사이트/뵘석 및 침철광/인철광/akaganeite 방향으로 또는 주로 운철 방향으로 영구 변형된 재수화된 변형 레드머드 또는 재탄화된 변형 레드머드의 열분해 방법과 발생한 온도 범위는 그림에서 확인할 수 있다.

이 때 알루미늄과 철의 수산화물 또는 산화수산화물에서 산소와 물이 발생하며 탄산철(II)에서는 이에 상응하는 산화물과 CO₂가 발생한다. 발생한 CO₂는 소화제로도 작용한다.

특히, 운철은 수산화물과 산화수산화물이 이미 분해된 온도 범위에서 분해되므로 더 이상 방염 효과를 가질 수 없다.

UL 94 수직 방법에 따른 시험 조건에서, 수산화물과 산화수산화물의 재수화가 완료된 후 가열 공정이 다시 발생할 수 있는 한, 현저히 높은 운철의 분해 온도는 이점이 있다. 이와 같이 높은 운철 함유량에 맞게 최적화된 MKRS-HT에서 고온 범위일 때 적절한 OHFR 난연제를 얻을 수 있다.

ATH 또는 침철광, 인철광, akaganeite와 같은 저온 OHFR 제제와 우선적으로 탄산철(II)과 같은 고온 OHFR 제제를 기술적으로 결합함으로써 필요한 방염 기능 및 계열에 내재된 화재 확산 억제 기능을 조절하여 각 폴리머 계열 또는 FR 복합 계열에 최적의 OHFR 효과를 얻을 수 있는 FR 계열의 개발이 가능해진다.

따라서 본 발명에 따라 재수화된 변형 레드머드 (MR2S-NT) 및/또는 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)를 이용하여 선별적이고 매우 구체적으로 '맞춤형' OHFR 물질을 합성할 수 있다. 또한, MR2S-NT 방향으로 또는 MKRS-HT 방향으로 변형된 레드머드를 혼합하여 방염 기능의 제품도 생산이 가능하다.

상기에서 기술한 표면개질 및 특히, 나노 클레이와 같은 상승제를 결합하면 그 효과도 강화할 수 있다.

이론상으로는, 방염할 재료 계열의 공정 온도에 따라 변형 레드머드가 포함하는 생성물이 결정된다고 규정할 수 있다. ATH, 침철광, 인철광 및 akaganeite와 같은 저온 화염 방지용 생성물은 공정 중 이미 분해되기 때문에 고온 화염 방지 분야에는 적합하지 않다. 본 발명에 따라 구체적이고 선별적으로 재수화 및/또는 재탄화되고 요구 조건을 만족하는 레드머드는 재수화 공정 또는 재탄화 공정을 조건에 맞게 조절하여 생산할 수 있다. 이와 반대로, 저온의 화염 방지 분야에서는 고온의 화염방지 생성물의 분해 온도가 중합체 공정 온도보다 훨씬 높기 때문에 이론상으로는 고온의 화염방지 생성물은 파괴되지 않는다. 반면에 운철이 최적화된 MKRS-HT를 분해하면 방염 가능성이 크게 증가하므로 이것은 이점이다.

표면개질 :

제조 공정에서 표면개질은 FR 계열의 품질과 가공성에 상당한 영향을 준다. 뿐만 아니라 뛰어난 표면개질의 결과 간기의 FR 효과 및 접찹력이 증가한다(호환화 효과, compatibilization effect).

표면개질에는 다음과 같은 제조법 등을 사용한다.

1) 표면개질 A:

비중합체 성분의 총 질량을 기준으로 데구사/에보닉의 n-아미노프로필/트리에톡시살란(AMEO) 1%(중량 기준)

2) 표면개질 B:

EDENOR C 12 / 98-100 (독일의 헹켈)의 1 %(중량 기준)

SFR 100(미국의 GE Silicones)의 1.5 %(중량 기준), 비중합체 성분의 총 질량 기준

3) 표면개질 C:

2 %, 중량 기준 Trilene 66 (Uniroyal) (액체 EP(D)M 중합체),

1 %, 중량 기준 Unichema 4900 (스테아르산) Unichema,

1 %, 중량 기준 Levapren 600 (EVA-copolymer),

비중합체 성분의 총 질량 기준

4) 표면개질 D:

1 %, 중량 기준 Lithsolvent PL (독일의 Fa. Keller & Bohacek),

2 %, 중량 기준 Epikote Resin 1163,

1 %, 중량 기준 EDENOR C 14 (헹켈),

비중합체 성분의 총 질량 기준

표면개질에는 단계 조절형 공구와 온도 조절형 외부 케이싱을 포함하는 유체혼합기 또는 터빈혼합기를 사용한다.

정지된 터보믹서(turbomixer) 또는 저속으로 시작하는 터보믹서에 변형할 물질을 투입한 상태에서 교반 주기가 시작할 때 반응 첨가제를 혼합/반응실에 정량 투입한다. 액체를 페이스트 상태로 개질하기 위해 개질 첨가물(modification additive)을 사용하는 경우 혼합기의 깔때기에 정량 투입한다.

반응이 끝난 후 고온의 물질을 하류 방향으로 연결된 저온 혼합기의 실온 또는 배깅(bagging) 온도(일반적으로 35 ℃ - 23 ℃)까지 천천히 냉각시킨다. 이 물질은 분말 기술로 특성을 갖게 되어 아래 기술된 중합체 화합물에 사용된다.

본 발명에 따른 OHFR 물질은 시간에 관계없이 내구성이 있으며 화학적으로 식별 가능한 유통기한이 없기 때문에 원포장용기에 넣어 밀폐된 상태로 건조한 곳에 보관한다. 평균 입도값(d50)이 각각 다른 성분을 혼합한 FR 합성물의 경우 입도 분포 때문에 수송 절차 때문에 또는 사일로에서 옮길 때나 배합장치의 중량계에서 부분적 또는 전체적 분리가 발생할 위험성은 없다. 앞서 기술한 본 발명에 따른 OHFR 물질은 배합 시 예비 건조 등을 거치지 않고 그대로 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 OHFR 물질을 표면개질한 이형물은 외기에서 수분을 흡수하지 않으므로 변함 없이 혹은 예비 건조하지 않고도 사용할 수 있다.

예에 언급된 OHFR 화합물을 생성하는 본 발명에 따른 물질의 공정 방법:

사용한 시험 물질:

중합체

- ExxonMobil의 EVA copolymer 'ESCORENE ULTRA UL 00119'

- PP random copolymer 'VESTOLENE PP 8400'

- BASF의 폴리아미드 6 'ULTRAMID B3L'

- ICI UK의 PVC DS 7060

난연성 물질

- 수산화알루미늄 'SUPERFINE SF4 ESD', 알칸 케미컬스(Alcan Chemicals Ltd.), 스코틀랜드(제로 시료)

- 수산화마그네슘 'Magnifin H 5', Veitscher Magnesit Produktionsgesellschaft, Breitenau, 오스트리아(제로 시료)

- pentabromodiphenylether p.a. 및 삼산화안티몬 p.a.(antimony trioxide p.a) (제로 시료)

- MR2S-NT (제로 시료)

- MKRS-HT (본 발명에 따른 시료)

- MR2S-NT/MKRS-HT (본 발명에 따른 시료)

첨가제/ 상승제

- 나노클레이: 'Bentone 104', Elementis Inc., 미국 또는 'Nanofil SE 3000', Sudchemie / Rockwood Clay Additives GmbH, 독일

- zinc stannate 'FLAMTARD S', Joseph Storey, 영국

배합장치

본 문서에 인용된 모든 중합체 화합물은 각각의 표에 명시된 바와 같이 해당하는 몰딩 컴파운드(molding compound)는 다음의 배합장치에서 제조된다.

1) BUSS 니더(coaxial kneader) (MDK 46 E, 15 L/D, GS 70 3.5 D), 평균 처리량 15 - 20 kg / h

2) 동회전 트윈 샤프트(co-rotating twin-shaft)(-screw) 압출기(DSE 또는 SSE) Werner & Pfleiderer ZSK 25, 평균 처리용량 12 - 25 kg/h 또는 Leistritz GL 50 mm, 44 L/D, 평균 처리용량 60 - 250 kg/h.

측정장비

중량계(Gravimetric weigher) (정량연속공급장치, loss - in - weight feeder ): 주 흡입구(BUSS co-kneader의 ELS 1) 및 중합체 미립자 중량계가 마스터 중량계로 기능하는 '하류 방향(downstream)' 양쪽에서 중합체, 첨가물/안정제 및 OHFR 제제의 모든 공급대(feed station)에 위치.

분리 공급 모드에서 OHFR은 3개의 계량대(metering station)에 분포된 중합체 흐름으로 각각 정량 투입된다.

이 때 미립자 형태로 존재하는 화합물은 사출 성형 및 압출 방식으로 처리되어 DIN / ISO 및 ASTM에 따라 해당 시험체를 생산한 다음 시험을 거친다. 특수 접촉 저항을 시험할 시험체는 가열식/냉각형 패널 압착기(panel press)의 온도 조절형 실험실 이중 롤러에서 미립자를 녹여 압연강판의 빈 공간에 생산된다. 모든 시험에 앞서 준비 완료된 시험체는 표준 실내 온도에서 평형을 유지한다.

시험

인장강도[MPa] DIN EN ISO 527 (이하, TS)

인장 탄성률[MPa] DIN EN ISO 527 (이하, E-Mod)

파단 연신율[m/m] DIN EN ISO 527 (이하, EL)

인열저항[MPa] DIN EN ISO 527 (이하, TR)

충격강도[kg/m²] DIN EN ISO 8256 (이하, a(n))

산소 지수[ % ] DIN EN ISO 4589-2 (이하, LOI)

샤르피 충격강도[kg/m²] DIN EN ISO 179 (이하, a(k))

IEC/DIN 60695-10/-11/-20 및 CSA C 22.2에 따라 UL 94 수직 방법

ISO 5660-1/ASTM E 1354에 따라 원뿔 열량계(Cone calorimeter)

비접촉 저항 DIN ISO 53482 [W x cm] (이하, SCR)

X°(C)일 때 MF (Melt Flow Index)

하중 중량 y (kg) in (g/10분)

여기에서 EVA /PE의 경우 흐름이 약한 중합체에 대해 5 kg 또는 10 kg일 때 일반적으로 190 ℃. PP의 경우 흐름이 약한 압출형일 때 230 ℃ 및 2.16 kg 또는 5 kg 하중

표 4의 케이블 합성물/케이블 피복에 대한 유럽의 일반 최소 요건

도체 정격온도	90 ℃
인장 강도	> 10 MPa
파단 연신율	> 1,5 m/m (= 150%)
물 소비량	최대 5 % (100 ℃에서 24 h)

일반적으로 본 발명에 따른 OHFR 물질의 모든 이형물은 (Banbury의) 내부 믹서(internal mixer), 이중 롤 밀(double roll mill), 내부믹서, 파렐 연속믹서(Farrel continuous mixer, FCM), 플래닛 샤프트 압출기(planet shaft extruder), 균질화 효과를 높이는 스크루 장착 SSE(single screw extruder) (Maddox 믹서 헤드, 고정 링), 고강도 믹서의 플라스틱 생산업에서 사용하는 모든 공정 기계/배합 장치로 생산할 수 있다.

고부피밀도(high bulk density) (UTBD), 변형 RM의 저온 이형물 및 고온 이형물과 최고 유출성(pourability)의 결과, 기존의 부피측정장비(volumetric metering equipment)와 중량측정장비(일명 '정량연속공급장치', 예: K-Tron-Soder 또는 Brabender)를 우선적으로 이용하여 물질을 배합기에 매우 원활하게 추가할 수 있다.

예

EVA의 예:

0) 제로 시료로 사용된 기초 성분배합

성분 배합:

EVA 00119 40%

ATH 60%

결과:

TS: 8.9

TR: 6.5

EL: 1.8

SCR: E 13

MFI (190 /10): 1.6

UL 94 V(3.2 mm): V-0

LOI: 28

견해:

이 성분배합은 케이블 산업에서 인정된 표준에 해당하며 중합체 계열 PE/EVA의 예와 비교하는 기준이 된다.

1)

성분 배합:

EVA 40%

MKRS-HT 60%

결과:

TS: 9.8

EL: 1.6

SCR: E 14/E 12

UL 94 V (3.2 mm): (V-2)*

LOI: 26

MFI (190 /10): 1.4

*: 잔광이 지나치게 길기 때문에 UL 94 수직 방법에 따라 분류: n.m. (미충족)

견해:

이 성분 배합에서는 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT)만 사용한다. 기계값은 표준에 해당한다. 해당되는 상승제(예, zinc stannate, 붕산염 등)를 첨가하면 잔광을 억제할 수 있다.

2)

성분 배합:

EVA 40%

MKRS - HT 60%; 코팅 'D'로 표면개질

결과:

TS: 14.4

EL: 1.5

SCR: E15 E 14

UL 94 V (3.2 mm): V-1

LOI: 29

MFI (190 /10): 2.3

견해:

이 성분배합에서는 성분배합 'D'에 따라 표면개질한 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT)만 사용한다. 기계값은 표준과 비교하여 매우 우수하고 전기값도 매우 우수하며, 가공성도 상당히 개선되었다(인수 2만큼). 방염 기능도 마찬가지로 개선되었다. 다양한 W & C 용도에 화합물을 사용할 수 있다.

3)

성분 배합:

EVA 35%

MR2S-NT 30%

MKRS-HT 30%

나노클레이 5%

표면개질 'A'를 실시하고 MRRS와 나노클레이를 혼합한다.

결과:

TS: 16.6

EL: 3.41

E-Mod: 189

SCR : E 15/E 15

UL 94 V (3.2 mm): V-0

LOI: 28

견해:

이 성분배합에서는 재수화된 변형 RM (MR2S-NT)와 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT) 즉, 재탄화 및 재수화된 변형 레드머드의 대상 혼합물을 표면개질 'A'를 수행하여 사용한다. 기계값과 전기값은 매우 양호하다. 우수한 비접촉 저항값이 나타난다. 난연성은 유사한 ATH 방염 합성물의 난연성과 일치한다.

4)

성분 배합:

EVA 40%

MKRS-HT 26%

MDH 26%

나노클레이 5%

Flamtard S 3%

모든 비중합체 성분에 표면개질 'C'를 실시한다.

결과:

TS: 15

EL: 1.75

SCR : E 15/E 14

UL 94V(1.6 mm): V-0

LOI: 49

견해:

이 성분배합에서는 기존의 OHFR 충전제(이 문서에서는 MDH)와 상승제(나노클레이, zinc stannate)를 선별적으로 조합하여 탄화된 변형 RM(MKRS-HT)을 사용한다. 기계, 전기 및 FR 특성은 앞서 언급한 표준과 비교했을 때 우수하다.

5)

성분 배합:

EVA 55%

MKRS-HT 나노입자 18.5%

MDH 18.5%

나노클레이 5%

Flamtard S 3%

비중합체 성분에 표면개질 'B'를 실시한다.

결과:

TS: 19.6

EL: 2.9

SCR: E 15 / E 15

UL 94 V (1.6 mm): V-0 LOI: 41

견해:

이 성분 배합에서는 성분 배합 4)와 비교해서 성분 배합 'B'에 따라 표면개질하여 난연제(나노입자의 MKRS-HT와 MDH 및 상승제(나노클레이 및 Flamtard S)의 결합)의 환원양을 사용하였다. 그러나 결과는 성분 배합 4)의 결과와 유사하였다.

PVC의 예:

0) 제로 시료로 사용된 기초 성분배합

성분 배합:

PVC DS 7060 24.7 %

가소제 DIOP 12.3 %

ATH Superfine SF4 ESD 61.7 %

Irgastab EZ 712 1.3 %

결과:

발화시간(sec) 34

PHRR (KW/m²) 118

THR (MJ/m²) 50.8

SEA(Specific Extinction Area) (m²/kg) 116.5

화재성능지표(m² s/KW) 0.3

연기 파라미터(MW/kg) 18.7

견해:

이 배합 성분은 PVC 배합 성분의 참조 표준(reference standard)이다.

1)

성분 배합:

PVC DS 7060 24.7 %

가소제 DIOP 12.3 %

MKRS-HT 61.7 %

Irgastab EZ 712 1.3 %

결과:

발화시간(sec) 69

PHRR (KW/m²) 106

THR (MJ/m²) 23.1

SEA(Specific Extinction Area) (m²/kg) 122.0

화재성능지표(m² s/KW) 0.7

연기 파라미터(MW/kg) 14

견해:

이 성분배합에서는 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT)을 사용한다. ATH 기반 표준과 비교하여 방염값이 향상되었다.

PP의 예:

0) 제로 시료로 사용된 기초 성분배합

성분 배합:

PP 8400 35%

MDH 65%

결과:

TS: 24.3

TR: 10.8

EL: 0.021

E-Mod: [3400]:

a(n): 5.8

UL 94 V (3.2 mm): V-0

MFI (230 /5) : 4.6

견해:

이 성분 배합은 플라스틱 업계에서 인정된 MDH에 기반한 참조 표준이다.

1)

성분 배합:

PP 8400 35%

MKRS-HT 65%

결과:

TS: 17.5

EL: 0.23

UL 94 V (3.2 mm): V-2

MFI (230/5): 1.5

견해:

이 성분배합에서는 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT)만 사용한다. 제로 시료와 비교하여 파단 연신율이 향상되었으나 방염 효과는 규정된 값에 미치지 못한다.

2)

성분 배합:

PP 8400 35%

MKRS-HT 60%

나노 5%

비중합체 성분에 표면개질 'D'를 실시한다.

결과:

TS: 19.1

EL: 0.56

a(n): 5.8

UL 94 V (3.2 mm): V-0

MFI (230/5): 6.1

견해:

이 성분배합에서는 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT) 이외에도 성분배합 'D"에 따라 나노클레이를 상승제로 사용하고 표면 코팅한다. 기계값과 난연성 값은 표준과 일치한다. 가공성도 상당히 개선된다.

유기 브로민(bromine) 방염가공한 폴리프로필렌의 예

0) 제로 시료로 사용된 기초 성분배합

성분 배합:

PP 8400 63%

펜타브로모디페닐에테르(Pentabromodiphenyl ether) 12 %

삼산화안티몬(Antimony trioxide) 5%

운모 20%

결과:

TS: 23.6

EL: 0.023

a(n): 15.5

UL 94 V (1.6 mm): V-2

MFI (230/5): 7

견해:

이 성분 배합은 다음 성분 배합에 대한 비교 시료로 사용되는 폴리올레핀 FR 성분 배합을 구성한다.

1)

성분 배합:

PP 8400 63%

펜타브로모디페닐에테르(Pentabromodiphenyl ether) 6%

삼산화안티몬(Antimony trioxide) 2%

MKRS-HT 29%

결과:

TS: 25.8

EL: 0.17

a(n) 미파단(without breakage)

UL 94 V (1.6 mm): V-0

MFI (230/5): 6

해석:

유기할로겐/삼산화 안티모니 방염계열 하중의 절반(% 기준)을 이용하여 운모 대신에 본 발명에 따른 MKRS-HT를 사용하면 UL 94 수직 방법에 따라 화재 시험에서 V-0의 값을 갖는 화합물이 발생한다. 이와 관련하여, 기계값은 제로 시료의 기계값보다 훨씬 낫다.

폴리아미드의 예:

0) 제로 시료로 사용된 기초 성분배합

성분 배합:

PA B3L 45%

MDH (H-7) 55%

결과:

E-Mod: 5000

TS (TR): 58 (58)

EL: 0.023

a(n) : 21

UL 94(3.2 mm): V-0

견해:

PA B3L은 폭넓게 보급된 '엔지니어링 플라스틱' PA에 대한 충격 강도 변형 모델이며, 이는 FI 보호 회로 등의 FR 제품에 사용된다. 이 성분 배합은 해당 플라스틱 산업에서 방염 폴리아미드 참고 표준으로 간주된다.

1)

성분 배합:

PA B3L 45%

MKRS-HT 55%

결과:

TS: 55

TR: 55

EL: 0.018

E-Mod: 4520

a(n): 19

UL 94 V (3.2 mm): V-2

견해:

이 성분배합에서는 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT)을 사용한다. 기계값은 일치하며 난연성 값은 표준보다 부족하다.

1)

성분 배합:

PA B3L 45%

MKRS-HT 55%, 표면개질 A 적용

결과:

TS (TR): 65 (65)

EL: 0.09

E-Mod: 5600

a(n): 32

UL 94V (3.2 mm): V-1 ; ( 1.6 mm): n.e.

견해:

이 성분배합에서는 재탄화된 변형 RM (MKRS-HT) 이외에 'A'를 이용한다. 표면개질 A로 표준 수준에는 여전히 못 미치지만 성분 배합 1보다는 이미 훨씬 우수하므로 특히 화합물의 난연성이 상당히 크게 개선된다. 기계적 특성이 크게 개선되는 점 이외에도 기술적 요구도가 높은 용도에 유용하다.

3)

성분 배합:

PA B3L 45%

MKRS-HT 50%

나노클레이 5%

비중합체 성분에 표면개질 'D'를 실시한다.

결과:

TS: 63

TR: 63

EL: 0.29

E-Mod: 5500

a(n): 34

UL 94 V (3.2 mm):V-0 1.6 mm): V-1

견해:

이 성분배합에서는 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT) 이외에도 상승제 나노클레이와 성분배합 'D'에 따른 표면개질을 이용한다. 이 화합물 성분 배합은 난연성을 탁월하게 개선해 주어, 전기 부품의 내벽 두께를 줄일 수 있다. 이 경우 기계값은 산업 표준을 충족한다.

고찰

바이어 공정에 따라 보크사이트로부터 ATH를 추출한 후 발생하는 찌꺼기인 레드머드를 본 발명에 따라 재탄화하고 재수화함으로써 탁월한 무할로겐 무기 방염제를 얻을 수 있다. 화학적 처리 없이도, 레드머드는 어느 정도의 난연 효과가 있는데, 이는 깁사이트/뵘석 또는 침철광의 잔류물 및 레드머드의 기타 상승제 효과가 그 원인이지만 전체적으로 다소 변동이 있으므로 확실하지는 않다. 뚜렷한 특성을 가진 난연제는 RM의 재수화 및 특히 재탄화에 의해서만 생성된다.

알루미늄과 철의 수산화물/산화수산화물 함량은 재수화에 의해 증가한다. 이러한 생성물의 난연성은 약 220 ℃ - 350 ℃에서 효과를 보인다. 산화철과 CO₂ 의 분해에 의해 난연성 효과가 약 350 ℃ - 500 ℃에서 나타나는 탄산철(II)은 특히 레드머드의 재탄화를 통해 생성된다.

따라서, 350 ℃ - 500 ℃의 온도 범위에서 작용하는 고온의 난연제 또는 220 ℃ - 350 ℃의 온도 범위에서 작용하는 저온 난연제를 제조하거나, 또는 특수 반응 처리나 저온 범위 및 고온 범위에서 모두 작용하는 난연제를 혼합함으로써 220 ℃ - 500 ℃에서 효과가 있는 난연제를 제조할 수 있다.

그 외에 규산염, 규산알루미늄, TiO₂ 등과 같이 역시 특수한 작용이나 상승 작용을 하며 레드머드에 여전히 함유되어 있는 물질을 같이 이용하면 중합체 각각에 맞추어 새롭고 비용 효과적인 OHFR 생성물을 만들 수 있다. 과거에 시장에서 구할 수 있던 생성물은 ATH와 MDH로 180 ℃ - 약 350 ℃에서 작용한다. ATH는 180 ℃ 부터 약 220 ℃까지 온도 범위에서 작용하며, 일명 '고온 난연제'인 MDH는 최대 350 ℃까지 범위에서 작용한다. 재수화 또는 본 발명에 따른 재탄화에 의해 레드머드로부터 얻은 생성물은 각각의 생성물이 작용하는 온도 범위는 220 ℃ - 350 ℃, 350 ℃ - 500 ℃ 또는 220 ℃ - 500 ℃이다.

레드머드에서 제조되는 생성물은 물리적 변화와 화학적 변화에 모두 노출된다. 물리적 변화란 특히 평균 입도와 잔류물 함수율의 조정을 말한다. 화학적 변화에는 'Na₂O-가용성' (수용성 나트륨 화합물)의 비율 조정, 그리고 오르가노실란, 유기 티타네이트, 유기 지르코늄 알루민산염, 카르복실산, 히드로카르복실산 유도체, 연화제, 올리고머, 중합체 선구체, 중합체, 이오노머, 붕산 및 금속염과 그로 인한 유도체, 주석산화아연, 하이드록시탄네이트 아연과 같은 물질이나 또는 이 물질의 화합물을 이용한 표면 코팅이 해당된다. 더욱이 이 생성물은 유기점토(나노 클레이), 주석 화합물, 붕산염, 불소 중합체(5% 미만) 등과 같은 상승제와 결합할 수 있다.

예에서는 다음 중합체를 이용하여 시험을 실시하였다. EVA, PP, 폴리아미드 6 및 PVC. 제로 시료로 ATH, MDH 및 펜타브로모페닐에테르(pentabromophenylether)/삼산화안티몬과 비교하여 시험을 실시하였다. 발명에 따른 생성물로 MKRS-HT 또는 MR2S-NT/MKRS-H를 사용하였다.

다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.

EVA

예에서 언급한 성분 배합 결과, 기계값이 매우 우수하고 비접촉 저항값 및 방염값이 ATH 화합물의 값과 유사하게 탁월한 화합물이 생성되었다. 이 화합물은 모든 W & C 용도에 사용할 수 있다.

PVC

예 1)에 명시된 성분 배합을 이용하면 ATH-기반 표준과 비교하여 방염값이 증가한다.

PP

예 2)에 명시된 성분 배합을 이용하면 기계값과 방염값이 표준과 일치한다.

유기 브로민 방염 가공한 PP의 경우, 성분 배합 1)에서 제로 시료와 비교하여 펜타브로모디페닐 에테르/삼산화안티몬의 양이 절반으로 줄었고 운모는 제외되었다. 이를 위해 MKRS-HT를 포함하였다. 이 성분 배합에서는 기계적 특성이 향상되었고 방화 UL 94 수직 기준(VO)을 충족시켰다.

PA

예 3)에 명시된 성분 배합을 이용하면 표준에 해당되는 기계값을 얻을 수 있다. 난연성은 우수하다.

따라서, 전반적으로 재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)나 재수화된 변형 레드머드(MR2S-NT) 또는 예를 들어 특별 공정관리에 의한 두 물질의 혼합물 또는 MR2S-NT와 MKRS-HT를 혼합한 혼합물은 이전에 ATH 및 MDH에서 다룬 기술 결과에 해당하는 OHFR 계열을 생성한다고 밝힐 수 있다. 본 발명에 따라, MKRS-HT를 이용한 추가 생성물은 고온 범위(350 ℃ - 500 ℃)에 매우 적합한 시장에 출시된다. 또한, 표면개질 과정에서 MR2S-NT 및/또는 MKRS-HT가 생성한 생성물이 내재된 레드머드 매트릭스(matrix)로 인해 반응 간격이 바뀌어 알루미늄과 철의 수산화물/산화수산화물이 더 높은 온도 범위에서 작용하게 되는 것으로 보인다.

운철 최적화(siderite-optimized) MKRS-HT 변형체는 수조에서 우수하게 반응하여 표면개질이 발생한다. 즉, 비접촉저항이 거의 감소하지 않는 것으로 관찰된다. 이러한 점은 광물질의 방염가공제로서 대단한 결과이다.

일반적으로, 재탄화 및/또는 재수화된 변형 레드머드 즉, MKRS-HT 또는 MR2S-NT 또는 MKRS-HT/MR2S-NT를 이용하면 과거에 사용된 생성물과 견줘 경제성이 상당히 개선된 중합체 맞춤형 OHFR 계열을 찾을 수 있으나, 이 경우 기계값과 특히 방염성의 측면에서는 비슷한 결과를 얻을 수 있다. 이 OHFR 계열은 특별한 효과를 얻거나 더욱 개선하기 위해 ATH, MDH, 브루스석 또는 훈타이트(huntite) 등 시중에 나와 있는 생성물과 혼합할 수도 있다.

중정석 대체물

또한, 본 발명에 따라 레드머드, 재수화 및 재탄화된 변형 레드머드 및 이 두 물질의 혼합물을 특정 용도에서 중정석으로 대체할 수 있다고 밝힐 수도 있다. 이와 같이 제조한 제품은 '중정석과 비슷한 효과' 이외에도 난연성 효과도 띤다. 따라서 이중 효과가 발생한다. 해당 용도로는 방현재(fender)를 예로 들 수 있다.

차음

또한, 본 발명에 따라 레드머드, 재수화 및 재탄화된 변형 레드머드 및 이 두 물질의 혼합물은 방음 효과도 있다. 따라서 이를 이용해 제조한 제품은 난연 효과 이외에도 방음 효과를 가진다. 따라서 여기서도 역시 이중 효과가 발생한다. 이러한 예에는 건설업에서 사용하는 플라스틱 계열을 예로 들 수 있다.

레드머드, 재수화 및 재탄화된 변형 레드머드 및 이 두 물질의 혼합물은 방음 목적을 위해 광물재 계열에도 추가할 수 있다. 이러한 예로는 석고 보드, 스크리드, 콘크리트 등이 해당된다. 특히 건설업에서 중요한 용도로 사용된다.

앞서 설명한 표현과 다음에 설명할 표현에서 '할 수 있다' 또는 '될 수 있다'라는 표현은 '더 좋다' 또는 '하는 것이 더 좋다'의 동이어로 보아야 하며 본 발명에 따른 예를 더 잘 설명해야 한다.

본 발명에 따른 예에는 앞서 언급한 특징 및/또는 다음에 언급할 특징이 1가지 이상 있을 수도 있다.

삼산화 안티모니 대체물, 절연, 열축, 전자기파의 차폐

본 발명에 따른 예의 일부 또는 전체에는 상기에서 혹은 하기에서 언급한 이점이 1개, 일부 혹은 모두 있을 수도 있다.

본 발명 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT에 따른 방염제를 사용하는 것이 이로운 분야는 무할로겐 방염 효과 이외에도 앞서 이미 설명하였다:

- PVC-성분배합과 유기 할로겐 방염제 성분배합에서 삼산화안티모니의 부분적인 대체 혹은 가급적 전체 대체

- 절연: 특히 다양한 가능한 조합체에서 절연 이외에도 각 구성품의 방염 효과가 역할을 하는 경우

- 축열: 특히 모든 가능한 기술적 조합체에서 축열 이외에도 각 구성품의 절연 및 방염 효과가 역할을 하는 경우

- 차음: 특히 방음 이외에도 축열 및/또는 절연 등의 특성과 특히 확장된 및/또는 기초 방염 효과가 역할을 하는 경우 및/또는

- 전자기방사선의 차폐 특히 방염 효과 이외에도 축열 및/또는 절연 및/또는 전자기방사선이 다른 에너지를 포함한 다양한 공급원을 통해 방출되어 전기 및/또는 전자 구성품 및/또는 전체 시스템의 완전성에 치명적인 영향을 미치고 주민 및/또는 민감한 사람들에게 일명 '전자 스모그(electro-smog)'가 미치는 영향이 최소화되어야 한다.

특히 건축 또는 장비 제조 분야 등에서 앞서 설명한 효과 이외에도 이러한 적용 분야에는 효과적인 무할로겐 방염 효과에 관심을 갖는 것이 중요하다.

이와 관련하여 필요한 특성 프로필을 얻기 위하여 상기에서 언급한 일반적인 효과를 필요에 따라 그리고 기술적인 필요에 따라 서로 병용할 수 있다.

이미 설명한 바에 따라 중합체 계열에 방염 효과가 있도록 처리하는 주요 방법은 세 가지가 있다.

- 팽창성 ER 계열(예를 들어 멜라민 유도체 + 중합체, 등)

- 무할로겐 FR 계열(특히, ATH, MDH, APP 등) 및/또는

- 할로겐 FR 계열(예를 들어 PVC + 삼산화안티모니, 유기 할로겐 ER + Sb₂O₃ + 중합체, 등).

본 발명에 따른 방염제 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT는 무할로겐 FR 계열에 대해 설명한 바와 같이 할로겐 FR 계열에 가장 적합하다.

따라서 본 발명은 본 발명에 따른 방염제의 사용 또는 본 발명에 따른 방염제와 특히 플라스틱 계열에 중장석 대신에 충전재로 더 좋은 레드머드와의 혼합물의 사용에 대한 것이다. 이와 같이 배합된 합성물질에 난연성도 동시에 주는 것이 이로울 수 있다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 삼산화안티모니(Sb₂O₃)의 대체물 또는 대용물로의 사용에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이로운 예에서 본 발명에 따른 방염제를 삼산화안티모니(Sb₂O₃)의 적어도 일부 또는 전체 대체물 또는 대용물로 사용할 수 있다.

특히 유기 할로겐 방염 화합물(Hal-FR 화합물)과 마찬가지로 PVC 전선과 케이블 합성물에도 일반적으로 삼산화안티모니를 상승제로 사용한다.

화재가 발생하면 PVC 화합물의 삼산화안티모니는 열분해 중간에 방출된 할로겐과 반응하여 기체상에서 라디칼 캐쳐(radical catcher)로 작용하여 연소과정을 차단하는 옥시염화안티몬(SbOCl) 또는 옥시브롬화안티몬(SbOBr)이 생성된다.

이 경우 앞서 언급한 효과적인 화합물은 대부분 연도가스(flue gas)의 고밀도의 원인이 된다. 화재가 발생하면 연도가스 밀도 때문에 담당자는 탈출로를 제대로 사용할 수 없게 되어 부상을 입게될 수 있으므로 연도가스 밀도가 최소화된다면 이롭다. 그러나 이 경우 특히 전체 시스템의 화제억제장치가 손상되지 않아야 한다.

그러나 일반적으로 사용되는 삼산화안티모니는 몇 가지 단점이 있다. 앞서 언급한 점 이외에도 발암성, 기형 발생 및/또는 돌연변이 유발효과에 근거한 독성과 공급 부족으로 인한 가격이 단점이다.

가능한 대체물로 적합한 몰리브덴산아연, 몰리브덴산칼슘 또는 오산화 안티모니와 같은 화합물은 다른 단점도 있다. 예를 들어 삼산화안티모니와 견줘 가격이 월등히 높다. 더욱이 여러 화합물 성분배합에서 상당한 안정성 문제도 발생한다.

이러한 점에서 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)를 삼산화안티모니 대신에 사용하면 이점이 있다. 특히 본 발명에 따른 방염제는 기술적으로 효과도 볼 수 있고 무엇보다도 독성이 없다. 더욱이 본 발명에 따른 방염제를 발명에 따라 사용하면 시장의 관점에서, 특히 구입 가능성 및/또는 가격 측면에서 유익하다.

본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)는 상용화된 삼산화안티모니와 입도 분포 범위가 비슷하기 때문에 이와 똑같이 제조하는 것이 효과적일 수 있다. 특히 본 발명에 따른 방염제는 마스터배치(master batch) 배합품에 분말이나 반죽으로 혼합하는 것이 유리할 수 있다. 이와 같이 배합에서 많은 비용이 드는 단계를 추가하지 않는 것이 이로울 수 있다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 상승제로 사용하는 것에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이로운 예에서 상승제는 특히 화재 발생 시 중간에 발생하는 할로겐 생성물을 가두거나 매어둘 수도 있다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 열안정제로 사용하는 것에 관한 것이다. 이와 같이 본 발명에 따른 방염제를 함유하는 물질체계의 열안정성을 선별적으로 높이거나 일반적으로 조절하는 것이 이로울 수 있다.

본 발명에 따른 이로운 예에서 본 발명에 따른 방염제는 폴리염화비닐(PVC) 함유 조성물 또는 PVC 함유 화합물 및/또는 할로겐 함유 방염성 조성물의 열안정제로 제공할 수도 있고 또는 적합할 수도 있다.

본 발명에 따른 추가 이로운 예에서 본 발명에 따른 방염제는 특히 폴리염화비닐(PVC) 함유 조성물 또는 PVC 함유 화합물 및/또는 할로겐 방염성 조성물에 삼산화안티몬(Sb₂O₃)의 충전제 및/또는 대체물 또는 대용물 및/또는 상승제 및/또는 열안정제로 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 다른 이로운 예에서 PVC를 함유한 조성물은 특히 PVC 함유 케이블 또는 PVC 함유 케이블 합성물일 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 구체적인 이로운 예에서 PVC 함유 조성물은 연화제도 함유한다.

예:

각각의 화합물은 Buss co-kneader (MDK/ E 46 -11 D / GS 46 (3.5 D))로 제조하며 해당하는 미세한 알갱이를 가공하여 가열 또는 냉각 가능한 실험실용 분쇄기(laboratory mill)와 양면 프레스(double-plate press)로 시험체를 만든다.

시험을 실시하기 전에는 항상 시험체를 48시간 동안 표준 기후(23 ℃, 50 % 상대습도)에서 안정화한다. 표 5와 6에는 몇 가지 결과가 명시되어 있다.

연도가스 밀도

연도가스 억제제	조절 화합물	Sb₂O₃	MKRS-HT
NBS 스모크챔버(Smoke Chamber) (ASTM E 662) 화염모드(Flaming Mode)
D 90 (평균)	56	31	20
D 4.0 (평균)	224	144	110
D max. (평균)	350	260	208
한계 산소 지수	40	42	46

성분 배합: PVC oxyvinyl-240 (100 phr), lead fumarate - 9 phr, TOTM-35 phr, Cl.-PE -15 phr, epox. soyabean oil -3 phr, Sb₂O₃ -2 phr, MgO -10 phr, SF₄ ESD (ATH) 29-phr, chalk (Ultracarb U5) -29 phr, 각각의 연도가스 억제제 -10 phr

'납이 첨가되지 않은(lead-free)' PVC의 동적 안정성 -성분배합

성분배합 성분 , phr	조절 화합물	Comp. 함유 MKRS-hat
Oxyvinyl 240 (PVC)	100	100
SF₄	80	40
Uniplex FRP-45	20	20
Sanctiziser 2148	32	32
스테아르산(Stearic acid)	1	1
Baropan MC 91108 KA	8	8
MKRS-HT		40
분해 시간	38 :10	47:54

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 축열에 또는 축열재로 사용하는 것에 관한 것이다.

건설자재의 축열 용량은 일반적으로 비열 C와 겉보기 밀도 p에 비례한 축열 계수 S로 나타낸다.

S= C * p (kJ/m³.K) 또는 (Wh/m³K).

이 공식으로 1 m³의 건설자재를 1 Kelvin (= 1 ℃)만큼 가열하는 데 필요한 열량을 구한다.

축열 용량 Q는 구성 요소 두께 s와 축열 계수 S로 결정된다.

Q = C p s (kJ/m²K) 또는 (Wh/m²K).

본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제작하고 기제를 중합체 매트릭스로 한 충진 패널과 상용 석고 플라스터 보드를 비교 연구한 결과, 고체 형상에서 동일한 온도에서 시작하였을 때 냉각 속도는 놀랍게도 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제작한 판이 상용 석고 플라스터 보드보다 훨씬 느렸다. 도 10은 이 판을 냉각하는 동안 열화상 카메라로 찍은 영상의 예를 보여준다.

도 11은 측정한 시험판(test panel) 두 개의 냉각 곡선의 예를 각각 보여준다. 시험판 1개는 층 두께가 10 mm인 석고보드이다(정사각형 기호를 포함한 곡선 참고). 다른 시험판은 본 발명에 따른 방염제 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT로 제작한 시험판인데 본 발명에 따른 방염제의 중량으로 30%의 석고를 함유하며 층 두께는 10 mm이다(삼각형 기호를 포함한 곡선 참고). 이 경우 두 개의 판을 80 ℃의 건조 캐비닛에 3시간 보관하였다. 이어서 수직 자세로 고정하여 열화상카메라로 열복사를 측정하여 기록하였다. 이 경우 31분 동안 분당 카메라 영상을 5장 기록하였다. 따라서 수평축에는 측정점 M이 155개 있다. 그림 11에서 확실히 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제작한 판의 냉각 속도는 상용 석고보드보다 더욱 느리다. 상용 석고보드와 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제작한 석고보드를 본 발명에 따른 방염제의 중량 비율을 달리하고 유사한 상황에서 관찰하였다.

도 12는 측정한 시험판 두 개의 가열 곡선의 예를 각각 보여준다. 시험판 1개는 상용 석고보드(사각형 기호를 포함한 곡선 참고)이고 다른 1개는 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제작한 시험판이며 응고하는 동안 마이크로 세공하였다. 단열 특성을 조사하기 위해 시험판 2개를 수직 자세로 고정하고 핫에어건(hot air gun)으로 판의 뒷면에 각각 뜨거운 공기를 발사했다. 그 후 각각의 판의 뒷면 온도가 95 ℃가 되었다. 열화상카메라를 이용하여 판 앞면의 온도를 측정하였다. 이 경우 측정 간격은 분당 5개 영상으로 설정하였다. 따라서 수평축에는 측정점 M이 151개 있다. 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제작한 시험판의 단열성은 상용 석고보드와 견줘 더 강하다.

본 발명에 따른 물질 덕분에 이러한 중합체 매트릭스의 축열 성능은 최초로 기술적으로 가능해졌고 동시에 시스템의 무할로겐 방염 효과가 확실해졌다. 특히 복합재료 생산 분야에서 상당히 유리하다.

생산의 편의성을 위해 중합체 매트릭스에 이 계열을 사용하고 곧 전체 복합재료의 무결성을 확보하려면 방염성이 필요하다. 이 방염성은 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)를 이용하여 본 발명에 따라 이점이 될 수 있다.

이 경우 중합체 기질로 특히 연속 제조 공정에서 에너지 측면에서 유용한 축열 복합재료 시스템의 생산이 가능하다(예, 발포 압출 또는 비발포 압출의 경우).

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 단열이나 흡열에 또는 단열재나 흡열재로 사용하는 것에 관한 것이다.

물질의 열전도는 열전도율 계수 λ로 구한다 (W/mK). 열전도 값은 온도차가 1 Kelvin (= 1 ℃)일 때 두께가 1m인 벽을 통과하는 열량(W/m²)을 나타낸다.

겉보기 밀도가 올라갈 때(더욱 조밀한 재료일 때) 열전도율 계수가 증가하는 한, 벽 재료의 겉보기 밀도는 열전도율 계수에 포함된다. 이와 반대로, 기공에 포함된 기체의 자유 행정 길이가 최소인, 가급적 진공 밀봉한 장치 또는 나노세포 발포형 재료인 제조 가능한 최경량 재료의 열전도율 계수는 최저이므로 단열 성능이 최대라는 것을 나타낸다.

수분을 흡수하거나 방출할 수 있는 구조물 구성요소의 유기 재료와 천연 건축자재의 경우 건축자재의 함수율이 증가함에 따라 단열 효과가 감소한다는 점에서 함수율이 관건이다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 차음할 때 또는 방음재나 차음재로 사용하는 것에 관한 것이다.

구조물 장치 간의 음향 투과를 의미하는 이 고체 전파음의 발생을 감소 및/또는 방지하려면 어느 정도 종합적인 설계 조항을 이행해야 한다. 이러한 조항으로는 전체 시스템을 조직화해야 한다. 이러한 이유 때문에 예를 들어 축구 차음시설을 제공하는 것이 매우 중요하다. 이러한 점은 실제 외피 구조물을 디커플링(decoupling)하여 바닥부터 전달되는 축구 음진동이 저감되도록 대체로 구조적으로 이루어진다. 이러한 이유 때문에 외피 감쇠 기능이 뛰어난 재료와 바닥 사이에 코르크, 고무, 고무 접착형 금속 또는 암면 등을 배치한다.

비중량이 높은 구성품이나 장치로는 공기전달음 차단 성능을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 몇 가지 유익한 예 가운데 건축 자재 및/또는 설비 시공 자재는 본 발명에 따른 방음제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 몇 가지 유익한 예 가운데 매트릭스(matrix)는 본 발명에 따른 방음제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 추가된 몇 가지 유익한 예 가운데 매트릭스는 특히 중합체 매트릭스와 같은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지일 수도 있다.

본 발명에 따른 특정한 유익한 예 가운데 복합재료는 본 발명에 따른 방음제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 몇 가지 유익한 예 가운데 복합재료는 매트릭스와 선택적으로 보조물질(auxiliary substance) 및/또는 첨가제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 추가 유익한 예 가운데 복합재료는 고체 및/또는 발포재일 수도 있다. 특히 이러한 복합재료는 발포 코어(foamed core) 및/또는 폐표면(closed surface)을 가질 수도 있다.

본 발명에 따른 몇 가지 유익한 예 가운데 특히 복합재료의 비중은 15 - 800 kg/m³일 수도 있다.

본 발명에 따른 추가 유익한 예 가운데 발포재는 본 발명에 따른 방음제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 그 외 유익한 예 가운데 발포재는 열가소성 물질 및/또는 열가소성 탄성중합체(thermoplastic elastomer, TPE)를 포함한 변형된 가교 물질(cross-linked material)을 함유할 수도 있다.

특히 본 발명에 따른 화합물을 함유하는 물질은 매우 빨리 뜨거워져서 그 에너지가 장시간 전달될 수 있다는 것은 흥미로운 점이다. 또한, 본 발명에 따른 물질의 기공 구조는 균일하게 분산되어 있고 일정하기 때문에 이러한 매우 유리한 기공 구조는 주목할 가치가 매우 높다. 이러한 기공 구조의 발생 원인은 강력한 핵제(nucleation agent)로 작용하는 본 발명에 따른 나노입자 화학물의 비율이 높기 때문이다. 기공 구조는 적절한 처리 공정을 통해 상당히 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 특정한 유익한 예에서 발포재(foam)는 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌 (PP), 그리고 특히 압출형 폴리스티렌 경질 폼(extruded polystyrene hard foam, X-PS)과 같은 폴리스티렌, 열가소성 탄성중합체(TPE) 및/또는 이러한 물질의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 물질을 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 추가 유익한 예 가운데 폴리우레탄을 함유한 발포재 또는 이러한 물질로 이루어진 발포재는 본 발명에 따른 방음제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 따른 추가 유익한 예 가운데 발포재는 밀폐 기포(closed-celled) 및/또는 개방 기포일 수도 있다.

본 발명에 따른 어떤 유익한 예 가운데 특히 발포재의 비중은 15 - 800 kg/m³일 수도 있다.

상기에서 논의한 본 발명에 따른 방염제의 난연성 또는 방염성의 다중 효용을 명확하게 얻으려면 선별적으로 조절하여 본 발명에 따른 방염제의 축열, 흡열, 단열 및/또는 차음 및/또는 방음 특성과 유익하게 조합할 수 있다.

현재 시장에 나와 있는 대부분의 단열재(실내 내장재와 외부 시공재의 건설 자재용)는 기술적인 관점에서 방염 효과가 부족하거나 전혀 없고 또는 난연제의 경우 문제가 많은 유기할로겐 방염제 및/또는 독성과 발암성 및/또는 돌연변이 유발성 물질로 등록되어 규제기관에서 엄격하게 감시해야 하는 상승제 삼산화안티모니가 공급되어 있다.

예를 들어 친환경 무할로겐 방염제인 수산화마그네슘을 공급하기에는 DIN /ISO 4102-B (part 1 또는 2) 등에 따라 실질적인 방염제를 구하는 데 필요한 하중 계수가 높다는 단점이 있다. 게다가 가격이 비싸다.

이 경우 MDF의 입도 분포를 통한 화합물의 성분배합은 다음과 같은 문제를 나타낸다. 함유된 가스의 이동성을 가능한 한 느리게 하기 위해 절연용 발포재의 바람직한 기공 크기는 가능한 한 작다. 이로써 절연 효과를 최대화하려는 것이다. 가능한 최소 기공을 얻으려면 가능한 한 미세한 가급적 나노입자 범위의 핵제가 필요하다.

본 발명에 따른 물질의 입자 비율은 600 nm로 매우 높고 입도 분포 곡선의 두 번째 피크는 1.2 micrometer의 범위에 있다. 본 발명에 따른 방염제를 이용한 발포 공정에서는 상당수의 나노입자 기공이 발생하는 이로운 효과가 있다.

나노입자 MDH는 현재 개발 단계에 있으며 기존 MDH보다 가격이 더욱 오르고 있다. 따라서 높은 가격 때문에 현재는 양산 시스템으로 사용하는 것은 이롭지 않다. 결과적으로 생산 공정 때문에 나노입자 MDH의 부피밀도는 매우 낮고 표면 에너지는 매우 높다. 이로써 특히 구조상 부분의 배합('습윤(wetting-out)')과 성분배합에 문제가 발생한다.

반면, 본 발명에 따른 방염제 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT의 부피밀도는 높고 표면 에너지는 낮다. 이와 같이 MDG에 발생하는 구조상 부분의 압출 등 배합 및/또는 성분배합의 문제를 예방하고 또는 피하는 것이 효과적일 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 방염제의 표면 에너지는 상기에 기술한 표면개질 덕분에 더욱 효과성을 띌 수 있다.

나노입자 MDH와 견줘 본 발명에 따른 방염제 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT는 변형되지 않았다 하더라도 매우 손쉽게 혼합할 수 있고 중합체 매트릭스의 처리량 용량이 늘어나서 비용 효과가 매우 클 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 방염제 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT의 유리한 값과 관련하여, 기술적인 이점과 적용 분야에서 유리한 공정 결과 예를 들어 MDH, 특히 나노입자 MDH와 같은 기존의 무할로겐 방염제의 가격은 터무니없이 비싸다는 점이 밝혀졌다.

본 발명에 따른 방염제 MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT로만 무할로겐 방염제이면서 단열 효과 및/또는 축열 효과 및/또는 방음 효과 및/또는 전자기장의 차폐 효과도 가진 복합재료를 제조할 수 있다.

예

시편 제조:

하기에 기술된 시편(과립 제제) 제조 공정은 본 발명에 따른 방염제의 단열, 흡열, 방음, 차음 및/또는 축열 및/또는 전자기방사선의 차폐 시 유익한 사용에 동일하다.

ELT (입구 깔때기(inlet funnel)) 2개와 삼중 탈기장치(triple degassing)를 포함한 배합기(BUSS co-kneader MDK 46 -11 D/ GS 46)를 이용하여 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)와 중합체(EVA; ExxonMobil의 Escorene Ultra UL 00119)를 동질로 혼합 후 135 ℃의 온도에서 과립으로 가공한다. 과립은 균질성과 공기 함유 정도를 시험한다.

이어서 미러 폴리싱 다이(mirror-polished die)의 가열식 그리고 냉각형 양면 프레스(double-plate press)로 과립을 압축하여 크기가 200 x 200 x 3.2와 200 x 200 x 1.6 mm인 판을 만든 후 다이로 누른 상태에서 냉각한다.

그 결과로 만들어진 판은 표준 기후(23 ℃, 50% 실내 상대습도)에서 이틀 동안 안정화한 후 시험한다.

판을 150 mm x 12.7 mm x 시편 두께의 크기로 잘라 만든 시편에 UL 94 수직 방법에 따라 화재 시험을 실시한다.

중합체와 수산화마그네슘(오스트리아 Veitscher Magnesitwerke의 Magnifin H 5) 55 중량% 및 65 중량%로 이루어진 시편을 비교하는 데 사용한다.

비교 시편과 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT) 55 중량% 및 65 중량%로 이루어진 시험체는 V-0의 UL 94 방법에 따라 분류된 시험체 두께가 3.2 mm이다.

이와 같이 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)로 제조한 화합물의 난연성을 입증하였다.

더욱이 본 발명은 본 발명에 따른 방염제를 전자기방사선의 감쇠 또는 차폐에 사용하는 것에 관한 것이다.

방사선 에너지는 공간에 자유롭게 전파된다. 이 때 입자 방사선과 전자기 방사선으로 구별된다. 전자는 질량을 가진 하전 입자 또는 비하전 입자로 이루어지며 빛보다 느리게 전파된다. 후자는 광자 방사선이라고도 하는데 주기적으로 변화하는 전기장과 자기장으로 이루어진다. 여기에는 가시광선, 적외선, 열복사 이외에도 엑스선, 우주선 및 감마선이 해당된다. 전자기 방사선은 파장, 주파수 및 진폭으로 특징지어지며, 진공 상태에서 전파 속도의 크기는 거의 빛의 속도이다.

광자 방사선이 물질에 침투하면 흡수 또는 산란에 의해 감쇠된다. 이론상에 의하면 방사선은 기하급수적으로 일정한 간격으로 감쇠하기 때문에 방사선의 범위가 무한대일 수 있다. 일반적으로, 감쇠 정도는 체밀도, 해당 원자의 원자번호와 관통한 재료의 층 두께에 따라 다르다.

이러한 이유로, 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT 또는 MS 종류)는 본 발명에 따라 특히 전자스모그 등 전자기방사선의 감쇠 및/또는 차폐 효과를 나타낸다고 밝혀졌다.

'전자스모그(electrosmog)'란 그 중에서도 특히 사람, 동식물, 그외 살아있는 생명체와 개체 세포와 같은 자연 생명체의 건강에 이동전화 방사선 및/또는 고압배선 등의 저주파 자기장과 같은 유해한 효과를 줄 수 있는 전자기장의 과도한 '농도(concentration)'를 말한다.

본 발명에 따른 사용의 특정한 유익한 예 가운데 전자기방사선은 특히 저주파 전기장 및/또는 자기장이다.

본 발명에 따른 사용의 그외 특정한 유용한 예 가운데 전자기방사선은 특히 이동전화 방사선이다.

본 발명의 몇 가지 유익한 예 가운데 본 발명에 따른 방염제는 EMP(electromagnetic protection)에 사용한다.

본 발명의 그외 유익한 예에서 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)는 1 Hz - 10 GHz의 주파수 범위에서 전자기방사선의 감쇠 또는 차폐에 사용한다.

본 발명의 특정한 유익한 예에서 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)는 1가지 이상의 중합체와 혼합한다. 그 결과 어떠한 형태로도 만들 수 있으며 또는 화학적으로 및/또는 물리적으로 발포할 수 있다. 더욱이 이와 같은 방식으로 민감한 전자장치 및/또는 전기장치에 어떠한 형태의 차폐 공간이나 단위 완성품도 제조하여 유익하게 사용할 수 있다.

본 발명의 추가 유익한 예 가운데 본 발명에 따른 방염제 중 1개 이상의 물질을 비율을 달리하여 혼합한 1개 이상의 중합체는 특히 도체와 같이 전류가 잘 전도되는 전도율을 갖는다. 결과적으로 패러데이의 새장(Faraday cage) 등이 형성된다.

본 발명의 추가 유익한 예 가운데 본 발명에 따른 방염제 중 1개 이상의 물질을 비율을 달리하여 혼합한 1개 이상의 중합체는 막으로 형성된다. 그 결과 예를 들어 차폐할 공간에 선으로 늘어서 있거나 코팅되므로 패러데이의 새장이 형성된다. 이러한 가볍고 경제적으로 생성되는 패러데이의 새장은 전자기장 펄스로부터 실내 공간을 보호하므로 실내에 있는 전기장치 및/또는 전자장치와 실내 공간에 전자기장 펄스의 유입을 차단한다. 이와 같이 실내에 있는 사람도 일명 전자기스모그로부터 보호할 수 있다. 패러데이의 새장은 눈에 보이지 않게 설치할 수 있으며 막의 형태로 '감출' 수 있다.

본 발명의 그외 특정한 유익한 예 가운데 전도력이 있는(특히 산업용) 바닥 외피를 생산하기 위해 탄성중합체 변형 폴리우레탄을 중합체로 사용하여 공급할 수도 있다. 이러한 외피 덕분에 전하가 인체와 떨어진 상태에서 전도할 수 있으므로 전자 부품의 유해성이 사라질 수 있다. 이러한 외피는 정전하로 인한 폭발의 위험(그 중에서도 분진)을 피하기 위해 특히 산업 분야에서 전도 기재(conductive base)가 규정된 여러 분야에서 유익하게 사용할 수 있다.

본 발명의 추가 유익한 예에서 본 발명에 따른 방염제는 특히 전기 및/또는 전자구조 부품 및/또는 회로의 구조 부품에 사용한다.

본 발명의 추가 유익한 예에서 본 발명에 따른 방염제는 전자기방사선의 감소 또는 차폐에 적합하고 또는 제공되는 구조 부품인 구조물 부품의 생산에 사용한다.

본 발명의 추가 유익한 예에서 본 발명에 따른 방염제(MKRS-HT 및/또는 MR2S-NT)는 열가소성 물질, 열경화성 물질 및/또는 탄성중합체 물질과 같이 사용한다. 이 경우 방염제의 비율은 구조물 부품에 기초하여 특히 50 - 98 중량%로 하는 것이 이로울 수도 있다.

상기에서 논의한 본 발명에 따른 방염제의 난연성 또는 방염성의 다중 효용을 명확하게 얻으려면 선별적으로 조절하여 본 발명에 따른 방염제의 축열, 흡열, 단열 및/또는 차음 및/또는 방음 및/또는 방아선 감쇠 및/또는 방사선 차폐 특성과 유익하게 조합할 수 있다.

Claims

철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비가 적어도 1 이상인 것을 특징으로 하는, 광물조성이 다음과 같은 변형된 재탄화 레드머드(MKRS-HT)로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제:
- 철 화합물 10 내지 50 중량%,
- 알루미늄 화합물 12 내지 35 중량%,
- 규소 화합물 5 내지 17 중량%,
- 이산화타이타늄 2 내지 10 중량%,
- 칼슘 화합물 0.5 내지 6 중량%,
- 기타 불가피한 불순물
철산화물에 대한 탄산철(II)의 중량비, 및 철산화물에 대한 수산화철과 산화수산화철의 합의 중량비가 적어도 1 이상인 것을 특징으로 하는, 광물조성이 다음과 같은 변형된 재탄화 및 재수화 레드머드로부터 생성된 무할로겐 무기 방염제:
- 철 화합물 10 내지 50 중량%,
- 알루미늄 화합물 12 내지 35 중량%,
- 규소 화합물 5 내지 17 중량%,
- 이산화타이타늄 2 내지 10 중량%,
- 칼슘 화합물 0.5 내지 6 중량%,
- 기타 불가피한 불순물
제1항 또는 제2항에 있어서, Na₂O의 중량%로 표시되는 수용성 나트륨 화합물의 비율이 0.03 중량% 이하인 방염제.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 평균 입도(d50)는 50 μm 이하이며, 바람직하게는 0.5 내지 10 μm, 100 내지 900 nm, 또는 200 내지 750 nm인 방염제.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 잔류 함수량(residual moisture content)은 0.4 중량% 이하인 방염제.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 변형 레드머드의 표면에 적어도 1종 이상의 물질이 공급되어, 중합체 매트릭스와 변형 레드머드 간의 입자 융합성을 개선시키는 방염제.
제6항에 있어서, 상기 물질은 오르가노실란, 유기 티타네이트(organotitanate), 유기 지르코늄 알루민산염(zirconium aluminate), 카르복실 유도체, 연화제, 올리고머 및 폴리머 선구체, 이오노머, 붕산 및 금속염과 이들의 유도체, 주석산화아연(zinc stannate), 하이드록시탄네이트 아연(zinc hydroxystannates), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 표면개질제인 방염제.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제는 특히 유기점토(나노클레이), 주석 화합물 및 붕산염과 같은 상승제(synergists)와 결합된 상태로 존재하는 방염제.
제1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제는 적어도 1종 이상의 추가 난연성 첨가제를 최대 70 중량%로 함유하는 방염제.
제9항에 있어서, 상기 적어도 1종 이상의 추가 난연성 첨가제는 흡열성 반응 물질이고, 특히 수산화알루미늄, 뵘석, 깁사이트, 첨철석, 수산화마그네슘, 훈타이트(huntite), 브루스석 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 흡열성 반응 물질인 방염제.
다음의 단계를 포함하는, 제1항 또는 제2항의 무할로겐 무기 방염제의 제조방법:
a) 레드머드를 제공하는 단계;
b) 레드머드에 함유된 철(III) 화합물을 산성용액을 이용하여 철(II) 화합물로 환원시키는 단계; 및
c) b) 단계에서 얻은 철(II) 화합물이 담긴 용액에 탄산염 화합물을 가함으로써 탄산철(II) (운철)을 형성시키는 단계.
다음의 단계를 포함하는, 제1항 또는 제2항의 무할로겐 무기 방염제의 제조방법:
a) 레드머드를 제공하는 단계;
b) 가용한 출발 물질에서 탄산철(II)을 따로 제조하는 단계;
c) 레드머드와 탄산철(II)을 혼합하는 단계; 및
d) 탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT)를 얻는 단계.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방염제와 가연성 물질로 구성된 내화 재료 시스템.
제13항에 있어서, 상기 가연성 물질은 특히, 건축재료, 고무 제품, 합판, 파사드 클래딩(facade cladding) 또는 플라스틱 제품이고, 상기 플라스틱 제품은 특히 케이블 피복, 케이블 이연재 또는 케이블 충진용 합성물 등인 내화 재료 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 재료 시스템은 방염제를 3 내지 95 중량%의 비율로 함유하는 내화 재료 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 난연성 물질의, 가연성 물질에 대한 난연재로 사용하는 용도로서, 상기 가연성 물질은 특히 가연성 건축재료, 고무, 합판 재료, 또는 플라스틱이고, 상기 플라스틱은 특히 케이블 피복재, 케이블 절연 합성물, 또는 케이블 충진용 합성물인, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 난연성 물질의 용도.
다음의 단계를 포함하는, 내화재료 시스템의 제조방법:
d) 가연성물질을 제공하는 단계;
e) 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를 가연성 물질에 코팅하거나 가연성 물질과 블렌딩하는 단계; 및
f) 이로써 내화재료 시스템을 얻는 단계.
제17항에 있어서, b) 단계에서 코팅이나 블렌딩하기 전에 상기 방염제는 물리적으로 특히 분쇄 또는 붕해(disagglomeration)되어 처리되고, 바람직하게는 특히 유기점토(나노 클레이), 주석 화합물과 붕산염과 같은 상승제 및/또는 적어도 1종 이상의 추가 난연성 첨가제와 함께 물리적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 b) 단계에서 언급된 방염제는 표면개질하도록 되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제19항에 있어서, 상기 방염제의 표면개질은 표면개질제를 방염제 표면에 처리하는 것을 포함하고, 상기 표면개질제는 오르가노실란, 유기 티타네이트, 유기 지르코늄 알루민산염, 카르복실산 유도체, 연화제, 올리고머 및 폴리머 전구체, 이오노머, 붕산 및 금속염과 이들의 유도체, 주석산화아연, 하이드록시탄네이트 아연, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 표면개질제인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제18항에 있어서, 본 발명에 따른 방염제를 일명 '마스터 배치(master batch)'(활성물질 농축물) 형태의 탄성중합체, 열가소성(thermoplastic) 및 열경화성 계열(thermosetting systems) 중 적어도 어느 하나에 사용할 때, 액체, 페이스트 또는 과립 형태의 상승제를 가공 중에 추가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
할로겐 유기 방염제, 금속 산화물 및/또는 이들의 혼합물;과
재탄화된 변형 레드머드(MKRS-HT) 및/또는 재수화된 변형 RM(MR2S-NT);의 조합으로부터 제조되는 무할로겐 무기 방염제로서,
상기 무할로겐 무기 방염제는 해당 방염 시험을 위해 필요한 할로겐 풍부 FR/금속 산화물 세트의 비율을 줄이기 위한 것으로, 상기 세트는 특히 Br-FR/삼산화안티모니이고, 또는 화재 발생 시 특정 연도가스(flue gas) 밀도를 줄이고 각각의 방염재료 시스템의 기계 및 전기 특성을 향상시키기 위한 것인, 무할로겐 무기 방염제.
제1항 또는 제2항에 따른 방염제, 또는 상기 방염제 및 레드머드의 혼합물을 합성 계열(synthetic systems)의 충진재로 중정석(BaSO₄) 대신에 사용하는, 제1항 또는 제2항에 따른 방염제의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를,
폴리염화비닐(PVC)을 함유한 조성물 또는 PVC를 함유한 화합물; 및/또는
할로겐 함유 방염 조성물;
내의 삼산화안티모니(Sb₂O₃)의 적어도 일부 또는 전체 대체물 또는 대용물로 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를,
폴리염화비닐(PVC)을 함유한 조성물 또는 PVC를 함유한 화합물; 및/또는
할로겐 함유 방염 조성물;
중의 상승제, 특히 화재 발생시 생성되는 할로겐 함유 중간 생성물을 가두거나 메어둘 수 있는 상승제로 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를,
폴리염화비닐(PVC)을 함유한 조성물 또는 PVC를 함유한 화합물; 및/또는
할로겐 함유 방염 조성물;
의 열 안정성을 증가시키기 위해 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, PVC 함유 조성물의 경우, 상기 PVC 함유 조성물은 PVC 함유 케이블 또는 PVC 함유 케이블 합성물인 것을 특징으로 하는, 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를, 축열용 또는 축열재로 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를, 흡열 또는 단열용, 또는 흡열재 또는 단열재로 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를, 차음 또는 방음용, 또는 차음재로 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제를 건축자재 및/또는 설비공사 재료로 사용하는, 용도.
제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제는 매트릭스에 함유되어 사용되고, 상기 매트릭스는 특히 열가소성 매트릭스 또는 열경화성 매트릭스, 특히 중합체 매트릭스인, 용도.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제는 매트릭스 및 선택적으로 보조물질과 첨가제를 함유하는 복합재료에 함유되어 있고,
상기 복합재료는 고체 및/또는 발포재이고, 특히 발포 코어와 폐표면(closed surface)을 가지며, 상기 복합재료는 특히 비중이 15 내지 800 kg/m³인, 용도.
제28항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제는 발포재(foam)에 함유되어 사용되고, 상기 발포재는 열가소성 물질 또는 변형된 열가소성 탄성중합체(TPE)와의 가교 물질을 포함하고, 상기 물질은 특히 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 특히 압출형 폴리스티렌 경질 폼(X-PS)과 같은 폴리스티렌, 열가소성 탄성중합체(TPE) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물질인, 용도.
제28항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제는 폴리우레탄을 함유하거나 이로 이루어진 발포재에 함유되어 사용되고, 상기 발포재는 밀폐 기포형(closed-celled)이며, 특히 비중이 15 내지 800 kg/m³인, 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를 전자기방사선의 감쇠 또는 차폐에 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제36항에 있어서, 구조 부품, 특히 전기 및/또는 전자 구조부품, 또는 회로의 구조물 부품에 사용되는 용도.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제를 전자기방사선의 감소 또는 차폐에 적합한 구조물 부품을 생산하는데 사용하는, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방염제의 용도.
제38항에 있어서, 상기 방염제는 열가소성, 열경화성 및/또는 탄성중합체 물질과 함께 사용되며, 상기 방염제의 비율은 특히 구조물 부품에 기준하여 50 내지 98 중량%인, 용도.