KR20220111573A - 수성 무기계 난연성 접착제 조성물 - Google Patents

수성 무기계 난연성 접착제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 주제(main base)와, 무기질 바인더 5 내지 10 중량%, 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 및 물 40 내지 50 중량%를 포함하는, 수성 무기계 난연성 접착제 조성물에 관한 것이다.

Description

수성 무기계 난연성 접착제 조성물{AQUEOUS INORGANIC FLAME RETARDANT ADHESIVE COMPOSITION}
본 발명은 목재, 건축내장재, 건축자재 등 다양한 용도에 사용될 수 있는 수성 무기계 난연성 접착제 조성물로서, 더욱 상세하게는 친환경적이고 무독성인 수성 무기계 난연성 접착제 조성물에 관한 것이다.
현재 고분자 물질 (플라스틱 등) 및 가연성 물질을 이용한 소재들의 용도가 산업계 전반적으로 광범위하게 확대되고 있으나, 이러한 고분자 물질 및 가연성 물질들은 불에 타기 쉽고 또한 연소시 독성 물질을 생성할 수 있기 때문에 인체에 매우 해롭다.
현재까지 사용되던 유기 에멀젼 타입의 난연제는 인체에 유해한 포름알데히드를 비롯한 휘발성 유기화합물 (Volatile organic compounds, VOC)이 함유되어 인체에 유해한 영향을 미치는 경우가 대부분이었다. 일예로 포름알데히드의 경우 0.25 ppm 이상에서 호흡장애가 시작되며, 30 ppm 이상일 경우 생명에 지장이 생길 수 있다. 이 외에 각종 VOC 들은 인체에 유해한 영향을 미친다.
액상 수산화알루미늄, 인산, 암모니아수, 수산화마그네슘, 우레아 등을 반응시켜 제조된 수성 난연제에 관한 발명이 개시되고 있다. 그러나, 수성 난연제 제조시 암모니아수가 사용되어 제조 과정에서 악취가 발생한다는 단점이 있고, 방염 성능에 대한 기본적인 실험만이 행해졌을 뿐 유해물질 방출 여부와 탈취효능을 나타내는지 여부에 대하여는 나타나 있지 않아 문제가 있으며, 인산이 사용되기 때문에 장기간에 걸쳐 인 화합물 배출로 환경 호르몬 오염 등의 문제를 야기할 우려가 있다.
한국 공개특허 제10-2010-0022350호에서 개시하고 있는 난연성이 우수하고 소음을 효과적으로 흡수할 수 있는 무기계 난연제는 분말 암석류, 수용성 수지류, 물, 분산제 및 섬유질을 포함하는 난연 제품이지만, 이러한 제품은 분산 안정화 기술이 부족하여 제품의 저장 안정성이 불안정하고 준 불연화 성능에는 못 미치는 제품이다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 친환경적이고 난연성이 우수한 제품을 개발할 필요성이 증대되고 있는 실정이다.
한국공개특허 제10-2010-0022350호
일반적으로 대표적인 난연제는 할로겐 화합물, 수화금속 화합물, 인계 화합물, 질소계 화합물, 멜라민/페놀계 화합물 및 무기계 화합물 등이 있다. 이 중에서 친환경적이고 무독성 난연제는 독성이 없는 무기 물질을 응용한 수계 무기물 난연제 뿐이다.
본 발명은 목재, 건축내장재, 건축자재 등 다양한 용도에 사용될 수 있는 수성 무기계 난연성 접착제 조성물로서, 더욱 상세하게는 친환경적이고 무독성인 수성 무기계 난연성 접착제 조성물에 관한 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 주제(main base)와, 무기질 바인더 5 내지 10 중량%, 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 및 물 40 내지 50 중량%를 포함하는, 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 제공한다.
상기 무기질 바인더는 SiO2, 규산칼륨(Potassium Silicate), 실리콘계 습윤제(Wetting Agent), KOH, 천연섬유분말, 탈포제(Defoamer Agent) 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실리콘계 습윤제(Wetting Agent)는 변성 폴리 디메틸 실록산계 공중합체인 것을 특징으로 한다.
상기 탈포제(Defoamer Agent)는 디메틸폴리실록산(Demethylpolysiloxane) 및 폴리우레아(Polyurea) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 침전 방지제(Antisettling Agent)는 스테아린산 아연(Zinc Stearate), 스테아린산 알루미늄(Aluminium Stearate) 및 EDTA 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 요변성 부여제 (Thixotropic Agent)는 벤토나이트계 또는 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면으로는 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 포함한 친환경 수성 무기계 난연성 제품을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 친환경적이고 무독성인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 높은 분산성을 갖는 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 제조할 수 있어, 장기간 보관하더라도 성능 저하가 없으며, 제품에 적용시 오랜 기간 난연성을 유지할 수 있어 화재 발생시에도 인체에 치명적인 유독가스의 발생을 적게할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 포함한 친환경 수성 무기계 난연성 제품은 친환경적이고 무독성이며, 우수한 난연 성능을 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 방염 성능 결과 탄화 면적을 확인할 수 있는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예(d)와 비교예(a-c)의 화염 저항 테스트 결과를 나타내는 사진이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 주제(main base)와, 무기질 바인더 5 내지 10 중량%, 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 및 물 40 내지 50 중량%를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 주제(main base)를 포함한다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 규산소다(SiO2)와 알칼리 금속 화합물인 Na2O3, Na(OH)2, KOH, LiO 및 Al(OH)3를 결합시켜 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 액상의 주제(main base)를 제작할 수 있다.
상기 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 액상의 주제(main base)는 물과 결합하여 내열성, 난연성 및 부식성이 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 내열성, 난연성 및 부식성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 무기질 바인더 5 내지 10 중량%, 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 및 물 40 내지 50 중량%를 포함한다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 무기질 바인더 5 내지 10 중량%를 포함하며, 상기 무기질 바인더는 SiO2, 규산칼륨(Potassium Silicate), 실리콘계 습윤제(Wetting Agent), KOH, 천연섬유분말, 탈포제(Defoamer Agent) 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 무기질 바인더 5 내지 10 중량%를 포함함으로써, 접착력 및 내수성을 향상시킬 수 있다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 무기질 바인더를 5 중량% 미만으로 포함할 경우에는 접착력 및 내수성이 저하될 수 있으며, 10 중량%를 초과할 경우에는 다른 성분의 함량이 줄어들어, 내열성, 난연성, 부식성이 저하될 수 있고 분산이 어려운 문제가 있다.
상기 실리콘계 습윤제(Wetting Agent)는 변성 폴리 디메틸 실록산계 공중합체인 것을 특징으로 하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 무기질 바인더가 실리콘계 습윤제(Wetting Agent)를 포함함으로써, 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물의 안정성 및 유동성을 향상시킬 수 있다.
상기 탈포제(Defoamer Agent)는 디메틸폴리실록산(Demethylpolysiloxane) 및 폴리우레아(Polyurea) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 무기질 바인더가 상기 탈포제를 포함함으로써, 기포 발생 방지의 효과가 우수하다.
특히, 상기 무기질 바인더가 디메틸폴리실록산(Demethylpolysiloxane) 및 폴리우레아(Polyurea)를 일정 비율로 혼합하여 사용할 경우, 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물의 기포 발생 저감 효과가 보다 우수할 수 있다.
상기 무기질 바인더가 포함하는 천연섬유분말은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 셀룰로오스를 포함하는 식물성섬유 혹은 단백질 포함 동물성 섬유일 수 있으며, 천연섬유인 경우라면 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량% 포함하며, 상기 침전 방지제 (Antisettling Agent)는 스테아린산 아연(Zinc Stearate), 스테아린산 알루미늄(Aluminium Stearate) 및 EDTA 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량% 포함함으로써, 상기 조성물 내에서 무기물들이 침전하는 것을 방지할 수 있다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 중량% 미만으로 포함될 경우, 상기 조성물 내 무기물 침전 방지 효과가 미비할 수 있으며, 2 중량%를 초과할 경우에는 다른 성분들의 함량이 상대적으로 적어지기 때문에, 내열성, 난연성, 부식성이 저하될 수 있다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량%를 포함하며, 상기 요변성 부여제 (Thixotropic Agent)는 벤토나이트계 또는 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 포함함으로써, 상기 조성물 내에서 무기물들이 침전하는 것을 방지할 수 있다.
상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 중량% 미만으로 포함될 경우, 상기 조성물 내 무기물 침전 방지 효과가 미비할 수 있으며, 2 중량%를 초과할 경우에는 다른 성분들의 함량이 상대적으로 적어지기 때문에, 내열성, 난연성, 부식성이 저하될 수 있다.
특히, 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 요변성 부여제 (Thixotropic Agent)로서, 벤토나이트계 성분과 탄산칼슘을 1:1 혼합 비율로 혼합하여 사용함으로써, 요변성 부여 효과가 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물이 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 주제(main base)와, 무기질 바인더 5 내지 10 중량%, 침전 방지제 (Antisettling Agent) 1 내지 2 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 및 물 40 내지 50 중량%를 포함함으로써, 친환경적이고 무독성인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 높은 분산성을 갖는 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 제조할 수 있어, 장기간 보관하더라도 성능 저하가 없으며, 제품에 적용시 오랜 기간 난연성을 유지할 수 있어 화재 발생시에도 인체에 치명적인 유독가스의 발생을 적게할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로는 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 포함한 친환경 수성 무기계 난연성 제품을 제공한다.
본 발명에 따르면, 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 포함한 친환경 수성 무기계 난연성 제품은 친환경적이고 무독성이며, 우수한 난연 성능을 발휘할 수 있다.
상기 친환경 수성 무기계 난연성 제품은 특별히 제한되지 않으며, 목재, 목재 스트랜드 보드, 건축 자재, 건축 내장재, 천장재, 자동차 내장재 등일 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
실험예
본 발명의 실시예는 본 발명의 일 실시형태에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 사용하여 목재를 제작하였다.
구체적으로, 본 실시예에서 사용된 상기 수성 무기계 난연성 접착제 조성물은 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 15 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 중량%, 무기질 바인더 10 중량%, 침전 방지제(Antisettling Agent) 1 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 2 중량% 및 물 42 중량%를 포함하여 마련하였다.
본 발명의 실시예인 목재는 각각 비중과 수성 무기계 난연성 접착제 조성물의 함량이 0.6 g/cm3, 30 중량% (실시예 1), 0.5 g/cm3, 30 중량% (실시예 2), 0.4 g/cm3, 30 중량% (실시예 3) 및 0.5 g/cm3, 50 중량% (실시예 4)로 제작하였다.
상기 실시예 1 내지 4에 대하여 방염성능을 테스트하였으며, 상기 테스트는 45° 사연도 시험기 (Flammability tester)를 사용하여 수행하였다. 탄화면적 조사 방법은 탄화경계면이 그려진 OHP 필름을 평평한 바닥에 놓고 면적계(Planimeter)를 사용하여 면적을 측정하였다.
상기 방염성능 테스트 결과는 하기 표 1과 같다.
Figure pat00001
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 사용하여 제작된 실시예 1 내지 4의 목재의 방염 성능 결과는 탄화 길이가 모두 8 cm 이하이고 나머지 불꽃도 없으며, 탄화면적 역시 22.1 cm3 이하라는 점에서 우수한 난연 성능을 보이고 있음을 알 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 50 중량%로 포함하여 제작된 목재의 경우(실시예 4)에는 탄화 면적이 15.3 cm3 으로서, 우수한 난연 성능을 보임을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 방염 성능 결과 탄화 면적을 확인할 수 있는 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 사용하여 제작된 실시예 1 내지 4의 목재의 방염 성능 결과 우수한 난연 성능을 나타냄을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예((d))와 비교예((a)-(c))의 화염 저항 테스트 결과를 나타내는 사진이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예인 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 사용하여 마련한 목재(Lumber)((d))의 경우 비교예((a)-(c))에 비하여 화염 저항성이 우수하여 난연 성능이 우수함을 알 수 있다.
도 2에서 비교예 각각은 중밀도 섬유판(M.D.F)((a)), 하드우드(Hard Wood)((b)) 및 로그((c))를 사용하였다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변경이 가능하므로 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

Claims (7)

  1. 규산나트륨(Sodium Silicate) 20 내지 30 중량%, 규산칼륨(Potassium Silicate) 12 내지 17 중량%, 규산알루미늄(Aluminium Silicate) 7 내지 12 중량% 및 규산리튬(Lithum Silicate) 3 내지 5 중량%를 포함하는 주제(main base)와,
    무기질 바인더 5 내지 10 중량%, 침전 방지제(Antisettling Agent) 1 내지 2 중량%, 요변성 부여제 (Thixotropic Agent) 1 내지 2 중량% 및 물 40 내지 50 중량%를 포함하는,
    수성 무기계 난연성 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기질 바인더는 SiO2, 규산칼륨(Potassium Silicate), 실리콘계 습윤제(Wetting Agent), KOH, 천연섬유분말, 탈포제(Defoamer Agent) 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    수성 무기계 난연성 접착제 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실리콘계 습윤제(Wetting Agent)는 변성 폴리 디메틸 실록산계 공중합체인 것을 특징으로 하는,
    수성 무기계 난연성 접착제 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탈포제(Defoamer Agent)는 디메틸폴리실록산(Demethylpolysiloxane) 및 폴리우레아(Polyurea) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    수성 무기계 난연성 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 침전 방지제(Antisettling Agent)는 스테아린산 아연(Zinc Stearate), 스테아린산 알루미늄(Aluminium Stearate) 및 EDTA 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    수성 무기계 난연성 접착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 요변성 부여제 (Thixotropic Agent)는 벤토나이트계 또는 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는,
    수성 무기계 난연성 접착제 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 수성 무기계 난연성 접착제 조성물을 포함한 친환경 수성 무기계 난연성 제품.
KR1020210014984A 2021-02-02 2021-02-02 수성 무기계 난연성 접착제 조성물 KR102482489B1 (ko)

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