KR20220022039A - 난연성 친환경 복합층 재료 및 이의 제조 방법 - Google Patents

난연성 친환경 복합층 재료 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20220022039A
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Abstract

본 발명은 난연성 친환경 복합층 재료 및 이의 제조 방법을 개시한다. 난연성 친환경 복합층 재료는 순차적으로 설치되는 알루미늄 호일, 난연성 접착제층, 무기 섬유층, 난연성 접착제층, 알루미늄 호일을 포함하고 난연성 접착제층의 도포량은 10-25g/m2이며 알루미늄 호일의 두께는 6-30μm이고 상기 난연성 접착제층은 25-32%의 수성 친환경 수지; 18-25%의 수성 아크릴 수지; 15-25%의 전분; 2-5%의 질소계 난연제; 여분의 물의 중량 백분율의 조성 성분으로 조성된다. 본 발명의 난연성 친환경 복합층 재료는 연소 방지에 사용될 수 있고 이는 장착 작업성이 양호하고 난연 효과의 안정성이 높은 장점을 구비한다.

Description

난연성 친환경 복합층 재료 및 이의 제조 방법 {FLAME-RETARDANT ECO-FRIENDLY COMPOSITE LAYER MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 기능성 장식 재료 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 난연성 친환경 복합층 재료 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
주민들의 생활 수준이 향상됨에 따라 삶의 질에 대한 주민들의 추구가 점차 강화된다. 요즘, 일반적인 건물의 벽 구조는 벽돌 벽의 외부에 한 층의 시멘트층을 더 피복시키고 외면에 도료를 도포하거나 또는 벽 타일을 붙이며 벽 내부는 퍼티와 페인트를 긁으면서 도포한다. 이러한 벽면 구조는 기본적인 지지, 격리 등 기능만 만족시킬 뿐 일부 보온, 방음 및 난연성 등 특수 요구를 구비하지 않는다.
공개 번호가 CN105297551A인 중국 특허는 실내 벽면 장식 재료의 난연성 벽지 및 이의 제조 방법을 개시하는데 난연성 벽지의 제조 방법은 장식용 얇은 목재, 벽지 기저층(원지)을 난연제 용액에 침지시킨 후 장식용 얇은 목재, 벽지 기저층을 초음파로 침지 처리하여 난연성 장식용 얇은 목재, 난연성 기저층을 얻은 후 난연성 얇은 목재를 난연성 기저층의 표면에 피복하는 것을 포함한다.
상기 선행기술에서, 비록 주제의 명칭이 벽지로 한정되지만 이의 층 재료는 장식용 얇은 목재를 포함하고 두께는 층 재료보다 크며 경질의 목재 재료를 포함하고 장착 시의 작업성은 나쁘며 이 밖에, 장식용 얇은 목재 및 벽지 기저층은 모두 난연제 용액에 초음파로 침지되어야 하고 침지시킨 후의 부착률은 안정적이라고 담보할 수 없으며 난연 효과의 안정성에도 영향을 미친다. 요약하면 선행기술은 장착 작업성이 나쁘고 제품 안정성이 높지 않은 결점을 구비한다.
선행기술에 존재하는 단점을 고려하여, 본 발명의 첫번째 목적은 난연성 친환경 복합층 재료를 제공하는데, 이는 장착 작업성이 양호하고 난연 효과의 안정성이 높은 장점을 구비한다.
본 발명의 두번째 목적은 난연성 친환경 복합층 재료의 제조 방법을 제공하는데, 이는 안정적이고 난연 효과가 균일하며 안정적인 복합층 재료를 얻을 수 있는 장점을 구비한다.
상기 첫번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아래의 기술적 해결수단을 제공한다. 난연성 친환경 복합층 재료는 순차적으로 설치되는 알루미늄 호일, 난연성 접착제층, 무기 섬유층, 난연성 접착제층, 알루미늄 호일을 포함하고 난연성 접착제층의 도포량은 10-25g/m2이며 알루미늄 호일의 두께는 6-30μm이고;
상기 난연성 접착제층은,
25-32%의 수성 친환경 수지;
18-25%의 수성 아크릴 수지;
15-25%의 전분;
2-5%의 질소계 난연제;
여분의 물의 중량 백분율의 조성 성분으로 조성된다.
상기 기술적 해결수단을 사용하면, 알루미늄 호일을 통해 단열을 진행하고 무기 섬유층을 메인 구조로 사용하면 우수한 기계적 성능을 제공하여 난연성 접착제층이 난연 효과를 달성하도록 한다. 난연성 재료를 복합 재료의 형태로 제조하고 층을 침지시킬 필요가 없어 부착률을 제어할 수 없는 문제를 수반하지 않으며 재료의 난연 효과의 균일한 안정성에 우수한 향상 작용을 하고 이 밖에, 복합층 재료는 우수한 유연성을 구비하여 운송, 운반, 절단 및 내벽면 장착이 편리하고 장착 시의 작업성이 선행기술보다 우수하다.
알루미늄 호일은 복합층 재료 양면의 최외층으로서, 일체형으로 재활용이 가능하고 유연한 금속 박막으로서 밀봉성이 우수하며 습기를 방지할 수 있고 반사 광선을 통해 단열 작용을 하며 온도가 벽면에 직접적으로 전달되는 것을 지연시키고 탈출 시간을 연장시킨다. 무기 섬유층의 주요한 재료는 서로 교직된 무기 섬유이고 무기 섬유는 광석과 코크스를 비율에 따라 고온 용융 및 원심 분리하여 생성된 것이며 우수한 경도, 강도 및 저밀도를 구비하고 복합층 재료에서 메인 구조로서 중간층에 설치되며 복합층 재료에 우수한 기계적 강도를 제공한다.
난연성 접착제층의 난연성 접착제는 각 층을 접착하고 난연시키는 작용을 한다. 난연성 접착제의 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지는 접착제의 주요 원료이고 수성 친환경 수지는 수성 아크릴 수지와 유연하고 접착성이 우수하며 지지 강도의 코팅층을 형성할 수 있고 경화된 후 유연성이 우수한 난연성 접착제층을 얻을 수 있다. 알루미늄 호일 및 난연성 접착제층의 결합은 알루미늄 호일이 쉽게 파손되고 유연성이 나쁜 문제점을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 복합층 재료의 전반적인 사용 수명을 향상시키며 단열 및 난연성을 달성하여 탈출 시간을 벌 수 있고 무기 섬유층과 결합하여 복합층 재료의 전반적인 기계적 강도를 향상시켜 유연성이 우수하고 난연성이 우수하며 사용 수명이 긴 복합층 재료를 얻는다.
수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지는 수용성 수지이고 유기 용매의 사용을 방지하며 재료의 안전성 및 친환경성을 향상시킨다. 무기 섬유층은 두 개의 난연성 접착제층 사이에 설치되어 난연성 접착제가 도포 시에 무기 섬유의 외부에 피복되어 한편으로 무기 섬유층 형태의 유지를 담보하고 다른 한편으로 무기 섬유층을 보호할 수 있으며 무기 섬유층은 복합층 재료를 강력하게 지지하여 복합층 재료가 고온에 노출될 경우의 구조적 안정성을 크게 향상시킨다.
전분 및 물을 혼합하고 가열한 후 호화시켜 페이스트 형태의 용액을 형성하며 이때 전분 분자와 물 분자 사이에 수소 결합이 존재하여 서로 흡착한다. 한편으로 호화된 전분을 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지와 혼합하여 물 분자를 난연성 접착제층에 밀봉시킬 수 있고 실내에서 화재가 발생할 경우 화세가 벽면의 복합층 재료에 점차적으로 접근하며 알루미늄 호일 및 난연성 접착제층이 점차적으로 연소될 경우 전분은 열을 받아 다시 유동 형태로 변화되는 동시에 물은 냉각되어 난연 작용을 달성한다. 다른 한편으로 난연제는 전분 호화 용액에 균일하게 분산됨으로써 난연제가 난연성 접착제에서의 우수한 분산성을 촉진하고 난연성 접착제층의 난연 성능의 균일성 및 안정성을 향상시킨다. 이 밖에, 전분은 열을 받아 다시 유동 형태로 변화될 경우 물 분자의 냉각 외에도 난연제의 분해에 의해 생성되는 다량의 난연성 가스는 전분 코팅을 뚫는 동시에 물 분자를 고온 영역으로 운반하여 즉각적인 난연성을 달성할 수 있어 전반적인 난연 효과를 향상시켜 난연 작용을 더 향상시킨다.
이 밖에, 전분을 넣으면 난연성 접착제의 전반적인 유동성을 감소시킴으로써 난연성 접착제의 전반적인 점도를 조절하여 접착을 용이하도록 할 수 있다. 전분과 물은 호화 용액을 형성한 후 접착성을 구비하고 수분을 유지하는 동시에 난연성 접착제의 접착 강도에 대한 난연제 및 물의 첨가의 영향을 감소시킬 수 있다.
질소계 난연제가 열을 받아 분해된 후 온도를 낮추고 연소가 용이하지 않은 가스를 방출하며 산소 가스의 공급을 차단하여 난연성을 달성할 수 있고 환경 친화적이다.
상기 복합층 재료는 내벽면에 장착된 후 실내 화재가 벽면 방향으로 만연되고 화염이 복합층 재료를 파괴하여야 벽면에 직접적인 파손을 초래할 수 있다. 외부 표면의 알루미늄 호일의 단열 작용은 복합층 재료의 내부 층 및 벽면이 신속하게 승온되지 않도록 하여 발견 및 탈출 시간을 지연시킬 수 있고 화세가 알루미늄 호일을 뚫을 경우 온도가 난연성 접착제층으로 전달되며 난연성 접착제층이 점차적으로 파괴된 후 전분이 노출되고 페이스트 형태를 이루는데 이때 전분 내에 피복된 난연제는 열을 흡수하여 기포를 생성하고 전분이 노출되면 가스는 전분 코팅을 뚫고 가스층을 이격시키고 난연성을 달성하며 전분이 흡수한 수분의 방출도 냉각 효과를 제공하고 화염이 벽면으로 만연되는 시간을 지연시켜 탈출에 충분한 시간을 제공한다. 화염이 첫번째 난연성 접착제층을 통과한 후 무기 섬유층, 두번째 난연성 접착제층이 있고 동시에 벽면에 접근하는 알루미늄 호일은 열을 더 차단하며 온도가 너무 신속하게 벽면에 전달되는 것을 방지하고 화세가 벽면에 만연되는 가능성을 크게 지연시킬 수 있어 집에 대한 벽면의 지지를 확보하며 탈출 시간 및 조건을 제공한다.
사용 시, 알루미늄 호일의 외층에 부직포와 같은 접착층을 접착한 후 부직포를 벽면에 접착하여 장착을 완성한다.
나아가, 상기 난연성 접착제층은,
30%의 수성 친환경 수지;
20%의 수성 아크릴 수지;
20%의 전분;
3.5%의 질소계 난연제;
여분의 물의 중량 백분율의 조성 성분으로 조성된다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여, 획득한 복합층 재료는 우수한 유연성을 구비하고 장착 시의 작업성이 우수하며 동시에 균일하고 안정하며 우수한 난연 효과를 구비하여 탈출 시간을 크게 지연시킨다.
더 나아가, 상기 전분은 옥수수 전분, 감자 전분, 찹쌀 전분 및 고구마 전분 중 적어도 하나이다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여 옥수수 전분, 감자 전분 및 찹쌀 전분은 우수한 흡습 능력 및 보습 능력을 구비한다. 첫번째는 난연성 접착제의 전반적인 점도를 조절하여 복합층 재료 제조 시의 접착을 용이하도록 할 수 있고 두번째는 난연성 접착제의 내부에 접착력을 제공하여 질소계 난연제 및 전분의 첨가로 난연성 접착제의 구조 강도가 너무 낮은 것을 방지할 수 있으며 세번째는 물을 난연성 접착제층에 밀봉시킬 수 있어 난연제와 함께 냉각, 난연의 효과를 달성하고 네번째는 난연성 접착제에서의 난연제의 분산성을 제공할 수 있다.
더 나아가, 상기 수성 친환경 수지는 수성 폴리우레탄 수지이다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여 수성 폴리우레탄 수지는 우수한 수용성을 구비하고 수성 아크릴 수지와 블렌딩한 후 유연성이 우수한 난연성 접착제층을 얻을 수 있다.
더 나아가, 상기 질소계 난연제는 질량비가 1:(0.1-0.3)인 멜라민 및 질량 백분율이 45-60%인 질산 용액으로 조성된다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여 멜라민과 산이 반응하여 멜라민염을 형성하여 질소계 난연제가 일정한 비율의 멜라민염 및 멜라민으로 조성되도록 하고 한편으로 알칼리성 환경을 감소시키는 동시에 산성 환경을 제공하며 전분과 수지를 혼합할 경우 산성 환경은 수지의 자기 가교 및 블렌딩 효과를 촉진시키고 경화 시간을 감소시키며 난연성 접착제층의 전반적인 균일성을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 상기 알루미늄 호일의 두께는 6-30μm이다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여 알루미늄 호일의 두께를 한정하여 복합층 재료의 단열 성능 및 전반적인 두께를 평형시킨다.
더 나아가, 상기 무기 섬유층은 유리 섬유를 사용하고 그램중 60-300g/m2이다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여 각 층의 재료를 결합시켜 복합층 재료의 전반적인 가벼움을 담보하는 동시에 생산, 운송 및 장착을 용이하도록 한다.
상기 두번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기와 같은 기술적 해결수단을 제공한다. 난연성 친환경 복합층 재료의 제조 방법에 있어서, 알루미늄 호일의 어두운 표면에 난연성 접착제층을 균일하게 접착하고 다시 난연성 접착제에 무기 섬유층을 도포하며 열압착 후 다시 무기 섬유층에 한 층의 난연성 접착제층을 계속하여 도포하고 마지막으로 상기 난연성 접착제층의 외부에 알루미늄 호일의 어두운 표면을 접착하며 다시 열압착 롤러를 통해 상기 재료를 100-150℃의 조건에서 열압착하여 12h 이상 놓아두는 단계를 포함하되,
난연성 접착제의 접착 온도는 40-80℃이며
난연성 접착제층의 원료인 난연성 접착제는,
전분과 1/2의 물을 혼합하여 55-70℃로 가열하고 30-80r/min의 교반 속도에서 5-8min 동안 교반하여 호화된 전분 용액을 얻으며 다시 전분 용액에 난연제를 넣고 5-10min 동안 계속하여 교반하여 제1 혼합액을 얻는 단계S1;
1/2의 물, 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지를 혼합하고 60-80℃로 가열하며 3-10r/min의 조건에서 2-4h 동안 교반하고 55-70℃로 냉각시켜 제2 혼합액을 얻는 단계S2;
제1 혼합액을 제2 혼합액에 넣고 10-20r/min의 교반 조건에서 10-30min 동안 혼합하여 난연성 접착제를 얻는 단계S3에 의해 제조된다.
상기 기술적 해결수단을 사용하여, 전분과 물을 혼합한 후, 페이스트 형태의 용액을 형성하여 유리 수분 함량을 크게 감소시키고 다시 난연제를 첨가하여 전분 호화 용액에 분산시킨다. 난연성 접착제에서의 난연제의 우수한 분산성을 촉진시킬 수 있고 전분이 열을 받아 다시 유동 형태로 변화될 경우 난연제의 분해에 의해 생성되는 다량의 난연성 가스는 전분 코팅을 뚫는 동시에 전분을 운반하여 물 분자를 고온 영역으로 흡착시켜 즉각적인 난연 및 냉각을 달성할 수 있다.
종합해보면, 본 발명은 아래와 같은 유리한 효과를 구비한다.
1. 본 발명은 알루미늄 호일, 난연성 접착제층, 무기 섬유층, 난연성 접착제층, 알루미늄 호일의 층 구조를 사용하기에 알루미늄 호일을 통해 단열하고 무기 섬유층을 메인 구조로 사용하면 우수한 기계적 성능을 제공하여 난연성 접착제층이 난연 효과를 달성하도록 하는데 한편으로 난연성 재료를 복합 재료의 형태로 제조하고 층을 침지시킬 필요가 없어 부착률을 제어할 수 없는 문제를 수반하지 않으며 재료의 난연 효과의 균일한 안정성에 우수한 향상 작용을 하고 다른 한편으로 복합층 재료는 우수한 유연성을 구비하여 운송, 운반, 절단 및 내벽면 장착이 편리하고 장착 시의 작업성이 선행기술보다 우수하다.
2. 본 발명에서는 수성 친환경 수지, 수성 아크릴 수지를 난연성 접착제의 접착 본체로 사용하는 것이 바람직한 바, 알루미늄 호일 및 무기 섬유에 사용되는 조성 성분을 결합하여 알루미늄 호일이 쉽게 파손되고 유연성이 나쁜 문제점을 개선하여 복합층 재료의 전반적인 유연성이 우수하고 기계적 강도가 높도록 한다.
3, 본 발명에서는 전분과 난연제를 결합 사용하는 것이 바람직한 바, 전반적인 난연 효과를 향상시키며 난연 작용을 더 향상시킨다.
4. 본 발명에서는 멜라민 및 질량 백분율이 45-60%인 질산 용액으로 조성된 질소계 난연제를 사용하는 것이 바람직한 바, 한편으로 알칼리성 환경을 감소시키는 동시에 산성 환경을 제공하며 전분과 수지를 혼합할 경우 산성 환경은 수지의 자기 가교 및 블렌딩 효과를 촉진시키고 경화 시간을 감소시키며 난연성 접착제층의 전반적인 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합층 재료의 층 구조 모식도이다.
실시예1-9: 도1에 도시된 바와 같이 난연성 친환경 복합층 재료는 순차적으로 설치되는 알루미늄 호일(1), 난연성 접착제층(2), 무기 섬유층(3), 난연성 접착제층(2) 및 알루미늄 호일(1)로 조성되고 두 층의 알루미늄 호일(1)의 밝은 표면은 모두 외부를 향한다. 실시예1-5의 난연성 접착제에 포함되는 조성 성분, 구체적인 조성 및 대응되는 질량은 표1.1에 도시된 바와 같고 실시예4-9의 난연성 접착제에 포함되는 조성 성분, 구체적인 조성 및 대응되는 질량은 표1.2에 도시된 바와 같으며 하기 단계에 따라 제조된다.
층 재료 제조: 알루미늄 호일의 어두운 표면에 접착 롤러로 난연성 접착제층을 도포하고 난연성 접착제에 전송 롤러로 무기 섬유층을 도포하며 50℃의 열압착 롤러를 통과한 후(열압착 롤러의 압력은 0.3Mpa이고 열압착 시간은 0.5s임) 다시 무기 섬유층에 접착 롤러로 한 층의 난연성 접착제층을 계속하여 도포하고 마지막으로 상기 난연성 접착제층의 외부에 수송 롤러로 알루미늄 호일의 어두운 표면을 접착하며 다시 열압착 롤러를 통해 상기 재료를 40-80℃의 열압착 롤러 하에서 열압착(열압착 롤러의 압력은 0.3Mpa이고 열압착 시간은 0.5s임)하고 마지막으로 12h 동안 놓아두며 난연성 접착제의 접착 온도는 40℃이다.
난연성 접착제층의 난연성 접착제 제조:
단계S1: 전분과 1/2의 물을 제1 교반 배럴에 넣고 60℃로 가열하여 보온한 후 50r/min의 교반 속도에서 7min 동안 교반하여 호화된 전분 용액을 얻으며 다시 전분 용액에 난연제를 넣고 10min 동안 계속하여 교반하여 제1 혼합액을 얻으며;
단계S2: 1/2의 물, 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지를 제2 교반 배럴에 넣고 70℃로 가열하며 5r/min의 조건에서 3h 동안 교반하고 60℃로 냉각시켜 제2 혼합액을 얻으며;
단계S3: 제1 혼합액을 제2 혼합액에 넣고 10r/min의 교반 조건에서 30min 동안 혼합하여 난연성 접착제를 얻는다.
표1.1 실시예1-실시예5의 조성 성분 및 대응되는 질량(kg)
Figure pat00001
표1.2 실시예6-9의 조성 성분 및 대응되는 질량(kg)
Figure pat00002
상기 실시예에서, 무기 섬유층은 유리 섬유를 사용한다.
실시예1에서, 난연성 접착제층의 도포량은 10g/m2이고 유리 섬유의 그램중은 60g/m2이며 알루미늄 호일의 두께는 30μm이다.
실시예2에서, 난연성 접착제층의 도포량은 25g/m2이고 유리 섬유의 그램중은 300g/m2이며 알루미늄 호일의 두께는 20μm이다.
실시예4에서, 난연성 접착제층의 도포량은 20g/m2이고 유리 섬유의 그램중은 200g/m2이며 알루미늄 호일의 두께는 20μm이다.
실시예3과 실시예5-9에서, 난연성 접착제층의 도포량은 15g/m2이고 유리 섬유의 그램중은 100g/m2이며 알루미늄 호일의 두께는 6μm이다.
실시예10: 난연성 친환경 복합층 재료의 제조 방법은 하기 단계를 포함한다. 층 재료 제조: 알루미늄 호일의 어두운 표면에 접착 롤러로 난연성 접착제층을 도포하되, 도포량은 10g/m2이고 다시 난연성 접착제에 전송 롤러로 무기 섬유층을 도포하며 40℃의 열압착 롤러를 통과한 후(열압착 롤러의 압력은 0.4Mpa이고 열압착 시간은 1s임) 다시 무기 섬유층에 접착 롤러로 한 층의 난연성 접착제층을 계속하여 도포하되, 도포량은 10g/m2이고 마지막으로 상기 난연성 접착제층의 외부에 수송 롤러로 알루미늄 호일의 어두운 표면을 접착하며 다시 열압착 롤러를 통해 상기 재료를 40℃의 열압착 롤러에서 열압착(열압착 롤러의 압력은 0.4Mpa이고 열압착 시간은 1s임)하고 마지막으로 24h 동안 놓아두는데 난연성 접착제의 접착 온도는 70℃이다.
난연성 접착제층의 난연성 접착제 제조:
단계S1: 전분과 1/2의 물을 혼합하여 55℃로 가열하고 보온하며 30r/min의 교반 속도에서 8min 동안 교반하여 호화된 전분 용액을 얻고 다시 전분 용액에 난연제를 넣으며 8min 동안 계속하여 교반하여 제1 혼합액을 얻고;
단계S2: 1/2의 물, 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지를 혼합하고 60℃로 가열하며 10r/min의 조건에서 4h 동안 교반하고 55℃로 냉각시켜 제2 혼합액을 얻으며;
단계S3: 제1 혼합액을 제2 혼합액에 넣고 15r/min의 교반 조건에서 20min 동안 혼합하여 난연성 접착제를 얻는다.
실시예11: 난연성 친환경 복합층 재료의 제조 방법은 하기 단계를 포함한다. 층 재료 제조: 알루미늄 호일의 어두운 표면에 접착 롤러로 난연성 접착제층을 도포하고 도포량은 10g/m2이며 다시 난연성 접착제에 전송 롤러로 무기 섬유층을 도포하고 80℃의 열압착 롤러를 통과한 후(열압착 롤러의 압력은 0.45Mpa이고 열압착 시간은 0.1s임), 다시 무기 섬유층에 접착 롤러로 한 층의 난연성 접착제층을 계속하여 도포하며 도포량은 10g/m2이고 마지막으로 상기 난연성 접착제층의 외부에 수송 롤러로 알루미늄 호일의 어두운 표면을 접착하며 다시 열압착 롤러를 통해 상기 재료를 80℃의 열압착 롤러에서 열압착하고(열압착 롤러의 압력은 0.45Mpa이고 열압착 시간은 0.1s임) 마지막으로 24h 동안 놓아두며 난연성 접착제의 접착 온도는 80℃이다.
난연성 접착제층의 난연성 접착제 제조:
단계S1: 전분과 1/2의 물을 혼합하여 70℃로 가열하고 보온하며 80r/min의 교반 속도에서 5min 동안 교반하여 호화된 전분 용액을 얻고 다시 전분 용액에 난연제를 넣으며 5min 동안 계속하여 교반하여 제1 혼합액을 얻고;
단계S2: 1/2의 물, 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지를 혼합하고 80℃로 가열하며 3r/min의 조건에서 2h 동안 교반하고 70℃로 냉각시켜 제2 혼합액을 얻으며;
단계S3: 제1 혼합액을 제2 혼합액에 넣고 20r/min의 교반 조건에서 10min 동안 혼합하여 난연성 접착제를 얻는다.
비교예1: 난연성 친환경 복합층 재료로서 실시예1과의 구별점은 알루미늄 호일, 난연성 접착제층 및 알루미늄 호일로 조성되고 알루미늄 호일의 밝은 표면이 외부를 향하는 것이다.
비교예2: 난연성 친환경 복합층 재료로서 실시예1과의 구별점은 알루미늄 호일, 무기 섬유, 알루미늄 호일로 조성되고 알루미늄 호일의 밝은 표면이 외부를 향하는 것이다.
비교예3-비교예5: 난연성 친환경 복합층 재료로서 실시예1과의 구별점은 난연성 접착제층에 포함되는 조성 성분, 구체적인 조성 및 질량이 표2에 도시된 바와 같은 것이다.
비교예6: 난연성 폴리아크릴레이트 접착제로서, 공개 번호는 CN101407707A이고 난연성 접착제층은 하기 단계에 의해 수득된다.
폴리아크릴레이트계 에멀젼 실시예에서의 실시예1에 따라 폴리아크릴레이트 에멀젼을 제조하되, 반응기에 65kg의 부틸아크릴레이트, 10kg의 아크릴산, 20kg의 아크릴아미드 및 5kg의 지방족 석유 수지를 넣고 50-60℃(55℃를 취함)로 가열하며 4h 동안 연속적으로 반응시켜 폴리아크릴레이트 에멀젼을 얻는다.
난연성 폴리아크릴레이트 접착제 실시예에서의 실시예1에 따라 접착제를 제조한다.
A. 제조된 폴리아크릴산 에멀젼을 용매에 천천히 넣고 온도를 50℃~60℃(55℃를 취함)로 유지하며 균일하게 교반하면 A용액이다.
B. 교반 조건에서, 제어 온도는 40℃~50℃(45℃를 취함)이고 유기 인과 질소계 난연제를 용매에 넣으면 B용액이다.
C. A용액을 B용액에 천천히 넣고 균일하게 교반하면 C용액이다.
D. 50℃~60℃(55℃를 취함)의 교반 조건에서, 가교제를 C용액에 천천히 넣어 접착제를 얻는다.
표2 비교예3-5의 조성 성분 및 대응되는 질량(kg)
Figure pat00003
특성화 실험:
1. 난연 효과 실험
실험 대상: 실시예1-실시예9 및 비교예1-실시예5, 모두 14개 그룹의 실험 샘플.
실험 방법: UL94 난연성 등급 시험 방법에 근거하여 실험 샘플의 난연성 등급을 측정하고 한계 산소 지수를 측정한다.
난연성 등급 시험: 실험 샘플의 사양, 개수 및 전처리: 매 하나의 실시예 및 비교예는 모두 10가닥의 5inch*0.5inch의 평행 샘플을 절단하고 10개의 평행 샘플을 두 개의 그룹으로 균등하게 분할한다. 시험 전, 하나의 그룹의 실험 샘플을 23℃, 50%의 RH의 조건에서 48h 동안 배치하고 다른 하나는 70℃의 조건에서 7일 동안 배치한 후 시험을 진행한다.
시험 방법: 샘플을 장축에 수직으로 배치하고 장착한다. 장착 시 실험 샘플의 낮은 일단은 연소관 상부에서 3/8inch 떨어진 곳에 배치하고 높이가 3/4인 청색의 화염을 실험 샘플의 낮은 단부의 중심 부위에 배치하며 10s 동안 연소시킨다. 실험 샘플이 적하되면, 이러한 액체는 샘플의 하부 층의 외과 치료를 받지 않은 솜에 적하되고 이 층의 솜은 샘플 하방의 12inch에 배치된다. UL94 난연성 등급 시험 방법에 규정된 등급 요구에 근거하여 등급을 측정한다.
산소 지수 측정: GB2406.2-2009에 근거하여 산소 지수 측정기를 준비하고 흄 후드에 넣어 사용하며 각 시험이 완료된 후 흄 후드를 열고 다음 시험 시 흄 후드를 닫는다. 실험 샘플의 사양은 140mm*52mm이고 매 하나의 실시예 및 비교예는 모두 15개의 평행 샘플을 설치한다. 시험 환경: 25℃, 55%의 RH이다.
실험 결과: 난연 효과 실험 결과 기록은 표3에 도시된 바와 같다.
표3 난연 효과 실험 결과 기록
Figure pat00004
데이터 분석: 상기 표의 데이터로부터 알 수 있다 시피, 실시예는 모두 V0 난연성 등급에 도달할 수 있고 비교예1 및 비교예6도 V0 등급에 도달할 수 있으며 나머지 비교예는 V0 등급에 도달할 수 없다.
모든 실시예를 비교하여 실시예7-9에서는 바람직한 본체 수지, 전분 선택 및 질소계 난연제의 사용량 및 선택을 결합하여 알루미늄 호일의 단열을 기반으로 무기 섬유층은 지지하는 메인 구조를 제공하고 난연성 접착제층은 주요한 난연성 효과를 달성하며 알루미늄 호일의 단열은 복합층 재료의 전반적인 온도 상승 속도를 지연시키고 난연성 접착제의 전분 및 메인 수지의 결합은 난연성 접착제층의 전반적인 유연성을 향상시킬 수 있는 동시에 전분은 난연제를 피복하며 화세가 접근하면 전분은 다시 페이스트 형태로 전환되고 난연제 및 물 분자는 고온 화세 영역을 냉각시키며 가스층을 이격시키는 효과가 있고 난연을 달성한다. 실시예6 및 비교예7-9를 비교하면, 난연제의 선택은 난연성 효과에 직접적인 영향을 미친다.
비교예1에서는 무기 섬유층을 설치하지 않고 난연성 효과에 큰 영향을 미치지 않는다. 비교예2에서는 난연성 접착제층을 설치하지 않아 난연성 효과가 매우 나쁘다. 비교예3에서 난연성 접착제층의 메인 수지는 단지 수성 에폭시 수지이고 전분을 사용하지 않으며 미량의 난연제를 사용하고 비교예4에서는 전분을 사용하지 않고 난연제의 양은 바람직한 범위를 초과하며 비교예5에서는 전분 및 난연제를 모두 과량으로 사용하나 우수한 난연성 효과를 달성하지 않는다. 비교예6은 선행기술로서 V0의 난연성 등급에 도달할 수 있지만 산소 지수는 실시예보다 낮다. 전분과 난연제의 결합, 및 전분, 난연제 및 메인 수지의 사용량은 난연성 효과에 직접적인 영향을 미친다. 이 밖에, 실시예에서는 수성 친환경 수지를 사용하고 비교예6에서는 각종 용매 및 유기물을 사용하여 중합 및 용해시키며 실시예는 더 우수한 친환경성을 구비한다.
1. 유연성 실험
실험 대상: 실시예1-실시예9 및 비교예1-비교예5, 모두 14개 그룹의 실험 샘플.
실험 방법: 실험 샘플을 10cm*5cm의 스플라인으로 절단하고 스플라인의 양단을 수평면에 6cm 간격으로 두 개의 클램프에 고정하며 하나의 클램프는 고정식 클램프이고 다른 하나는 이동식 클램프이며 이동식 클램프는 고정식 클램를 향하고 멀어지는 방향에서 수평 이동할 수 있으며 이동식 클램프는 실린더에 의해 구동되고 실린더 주파수는 60회/min이며 실린더 출력 거리는 4cm이고 30min 동안 계속하여 작동시킨 후, 알루미늄 호일의 외부 표면의 상태가 파손 및 퇴색이 있는 지의 여부를 관찰한다.
실험 결과: 유연성 실험 결과 기록은 표4에 도시된 바와 같다.
표4 유연성 실험 결과 기록
Figure pat00005
데이터 분석: 상기 표의 데이터로부터 알 수 있다 시피, 실시예 및 비교예3-비교예5는 모두 우수한 유연성을 나타내고 비교예1-비교예2의 유연성은 나쁘다.
실시예에서 난연성 접착제와 알루미늄 호일의 결합은 알루미늄 호일의 유연성을 크게 향상시킬 수 있기 때문에 난연성층을 포함하지 않는 비교예2에서 유연성 접착제층은 파손 및 퇴색되기 쉽다. 비교예1에서는 난연제를 설치하지만 무기 섬유층의 메인 구조 지지가 없어 굴곡 시 지지가 없어 절곡되기 쉽고 파손되는 상황이 나타날 수 있다.
비교예1은 난연성 효과가 우수하지만 유연성이 나쁘고 운송, 생산, 보존 및 장착이 편리하지 않아 사용하지 않는다.
본 구체적인 실시예는 단지 본 발명에 대한 해석일 뿐이고 본 발명에 대한 한정이 아니며 본 분야의 기술자는 본 명세서를 열독한 후 필요에 근거하여 본 실시예에 대하여 진보적 기여가 없는 보정을 진행할 수 있지만 본 발명의 특허청구범위에 있으면 모두 특허법에 의해 보호된다.
1: 알루미늄 호일
2: 난연성 접착제층
3: 무기 섬유층

Claims (9)

  1. 순차적으로 설치되는 알루미늄 호일(1), 난연성 접착제층(2), 무기 섬유층(3), 난연성 접착제층(2), 알루미늄 호일(1)을 포함하되,
    상기 난연성 접착제층(2)은,
    25-32%의 수성 친환경 수지;
    18-25%의 수성 아크릴 수지;
    15-25%의 전분;
    2-5%의 질소계 난연제;
    여분의 물의 중량 백분율의 조성 성분으로 조성되는 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 접착제층(2)은,
    30%의 수성 친환경 수지;
    20%의 수성 아크릴 수지;
    20%의 전분;
    3.5%의 질소계 난연제;
    여분의 물의 중량 백분율의 조성 성분으로 조성되는 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 접착제층(2)의 도포량은 10-25g/m2인 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전분은 옥수수 전분, 감자 전분, 찹쌀 전분 및 고구마 전분 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수성 친환경 수지는 수성 폴리우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 질소계 난연제는 질량비가 1:(0.2-0.5)인 멜라민 및 질량 백분율이 45-60%인 질산 용액으로 조성되는 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 알루미늄 호일(1)의 두께는 6-30μm인 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무기 섬유층(3)은 유리 섬유을 사용하고 그램중이 60-300g/m2인 것을 특징으로 하는 난연성 친환경 복합층 재료.
  9. 알루미늄 호일(1)의 어두운 표면에 난연성 접착제층(2)을 균일하게 접착하고 다시 난연성 접착제에 무기 섬유층(3)을 도포하며 열압착 후 다시 무기 섬유층(3)에 한 층의 난연성 접착제층(2)을 계속하여 도포하고 마지막으로 상기 난연성 접착제층(2)의 외부에 알루미늄 호일(1)의 어두운 표면을 접착하며 다시 열압착 롤러를 통해 상기 재료를 100-150℃의 조건에서 열압착하여 12h 이상 놓아두는 단계를 포함하되,
    난연성 접착제의 접착 온도는 40-80℃이며
    난연성 접착제층의 원료인 난연성 접착제는,
    전분과 1/2의 물을 혼합하여 55-70℃로 가열하고 30-80r/min의 교반 속도에서 5-8min 동안 교반하여 호화된 전분 용액을 얻으며 다시 전분 용액에 난연제를 넣고 5-10min 동안 계속하여 교반하여 제1 혼합액을 얻는 단계S1;
    1/2의 물, 수성 친환경 수지 및 수성 아크릴 수지를 혼합하고 60-80℃로 가열하며 3-10r/min의 조건에서 2-4h 동안 교반하고 55-70℃로 냉각시켜 제2 혼합액을 얻는 단계S2;
    제1 혼합액을 제2 혼합액에 넣고 10-20r/min의 교반 조건에서 10-30min 동안 혼합하여 난연성 접착제를 얻는 단계S3에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제8항에 따른 난연성 친환경 복합층 재료의 제조 방법.
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