KR950006636B1 - 내화성 수지 조성물 및 내화재 - Google Patents

내화성 수지 조성물 및 내화재 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내화성 수지 조성물 및 내화재
본 발명은 내화성 수지 조성물(fire-retardant resin composition) 및 내화재(fire retardant)에 관한 것이다. 좀 더 상세히, 본 발명은 금속 수산화물과 아크릴 섬유로 구성되는 내화재, 및 상기 내화재를 합성수지 또는 고무에 혼입시킴에 의하여 제조된, 개선된 기계적 강도와 내수성를 가지며 자유로이 착색될 수 있는, 내화성 수지(또는 고무) 조성물에 관한 것이다.
수지 및 고무와 같은 합성수지류는 그들 자체가 내화성을 갖고 있기 때문에, 화재에 기인한 여러 재난을 방지하기 위한 방화목적에 대하여 여러 제안이 있었다.
내화성 수지 조성물로서, 합성 수지에 유기 할로겐화물 또는 유기 할로겐화물과 삼산화안티몬의 혼합물을 혼입함에 의하여 제조된 수지 조성물에 대한 제안이 있었으나, 이 조성물은 다음과 같은 결점들이 있었다. 즉, 이것은 성형시 성형장치를 부식시키며, 화재 발생시 유독하고 부식성인 연기를 다량 방출한다. 이러한 결점을 극복하기 위하여, 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘과 같은 금속 수산화물을 청정 내화재로서 사용하는 수지 조성물이 관심을 끌어왔으며 어떤 분야에서는 사용되어 왔다. 그 밖에, 금속 수산화물을 카본블랙 또는 적인과 함께 사용하는 수지 조성물에 대한 제안이 있었다.
합성 수지에 내화재로서 금속 수산화물을 혼입시켜 제조된 수지 조성물은 금속 수산화물의 단위 중량당 낮은 내화효능을 가지므로, 상기 유기 할로겐화물 보다 3배이상 큰 양으로 금속 수산화물을 혼입시켜야 한다. 따라서, 그러한 수지 조성물은 금속 수산화물이 무시할 수 없는 정도로 합성수지의 기계적 강도를 저하시키고 내수성 또한 저하시키는 문제점을 안고 있다.
금속 수산화물과 카본블랙의 혼합물을 사용하는 수지 조성물은 결과의 성형물품이 흑색을 띄우며 자유로이 착색될 수 없는 결점을 가지고 ; 금속 수산화물과 적인의 혼합물을 사용하는 수지 조성물은 적인이 유독하고 적색을 부여하며 결과의 성형물품이 자유로이 착색될 수 없는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 전술한 선행기술의 제결점을 극복하여, 수지 조성물의 기계적 강도와 내수성을 저하시킴이 없이 내화성을 향상시킨 내화재, 및 향상된 내화성을 갖는 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또하나의 목적은 자유로운 착색을 가능케하고 독성 연기를 방출하지 않는 내화재, 및 그러한 내화재를 함유하는 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 의하여, 20-80wt%의 합성수지 또는 고무, 20-80wt%의 금속 수산화물, 및 상기 합성 수지 및 금속 수산화물의 총합 100중량부당 0.1-10중량부의 아크릴 섬유로 구성되는 내화성 수지 조성물이 제공된다.
본 발명에 의하여 또한, 100중량부의 금속 수산화물 및 0.1-50중량부의 아크릴 섬유로 구성되는 내화재가 제공된다.
본 발명에 따라, 내화재로서 금속 수산화물과 소량의 아크릴 수지를 사용함에 의하여 전술한 문제점들을 극복한 수지 조성물, 즉, 무색이고 비독성이고 기계적 강도와 내수성의 저하를 나타내지 않는 수지 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 합성수지의 범위에는 합성수지 및 합성 고무가 포함되는데, 그 예들로는 폴리에틸렌, 에틸렌과 기타 알파-올레핀의 공중합체, 에틸렌과 비닐 아세테이트, 에틸 아크릴레이트 또는 메틸 아크릴레이트의 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌과 기타 알파-올레핀의 공중합체, 폴리부텐-1, 폴리스티렌, 스티렌과 아크릴로니트릴의 공중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 삼원중합체(EPDM) 또는 부타디엔, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아미드등의 열가소성 수지 ; 페놀수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드수지 등의 열경화성 수지 ; EPDM, SBR, NBR, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 우레타 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌등의 합성 고무를 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 금속 수산화물은 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘등과 같은 2가 또는 3가 금속의 수산화물이다. 이러한 금속 수산화물은 1-20㎡/g, 바람직하게는 1-10㎡/g의 BET비표면적(BET specific surface area) 및, 약 1-3, 바람직하게는 1-2의 BET비표면적/블레인(Blaine) 비표면적비(ratio)를 갖는다.
금속 수산화물은 가공성, 성형물품외관, 기계적 강도, 내화성 등의 관점에서 유용하다. 금속 수산화물은 표면처리제로 처리된 것일 수도 있다. 바람직한 표면처리제들의 예는 다음과 같다 : 올레인산, 스테아르산 또는 그들의 금속산과 같은 고급 지방산류 ; 비닐 에톡시 실란, 비닐-트리스(2-메톡시)실란, 감마-메타 크릴옥시트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 베나-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-메르캅토프로필트리메톡시실란등의 실란계 결합체 ; 이소프로필트리이소스테아로일티탄산염, 이소프로필트리스-(디옥틸피로인산염)티탄산염, 이소프로필트리(N-아미노에틸-아미노에틸)티탄산염, 이소프로필트리데실벤젠술포닐티탄산염등의 티탄산염계 결합제 ; 아세토알콕시 알루미늄디이소프로필레이트 같은 알루미늄계 결합제 ; 오르도인산과 알코올의 모노-또는 디-에스테르, 오르도인산과 스테아릴알코올의 모노-또는 디-에스테르등의 산염 또는 알칼리금속염과 같이 인산부분 에스테르화에 의해 제조된 에스테르류, 사용되는 표면처리제의 양은 금속 수산화물 100중량부를 기준으로 약 0.1-10중량부이다.
본 발명에서 사용되는 아크릴 섬유는 주로 아크릴로니트릴 중합체 또는 공중합체로 형성된 합성섬유로서, 예를들면, 아크릴로니트릴 중합체 ; 및 아크릴로니트릴과 메틸 아크릴레이트, 비닐아세테이트, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드등과의 공중합체이다. 사용되는 아크릴 섬유의 양은 20-80wt%의 합성 수지와 80-20wt%의 금속 수산화물로 되는 혼합조성 총합 100중량부당 약 0.1-10중량부, 바람직하게는 0.5-5중량부이다. 아크릴 섬유의 양이 상기 하한보다 적으면, 내화성 향상의 효과가 불충분하며, 그 양이 상기 상한을 초과하면, 내화성 향상의 효과가 더이상 특별히 개선되지 않으며 수지가 황화되는 경향이 있다.
합성수지, 금속 수산화물 및 아크릴 섬유의 혼합방법은 제한적인 것은 아니며, 그 성분들이 균질하게 혼합될 수 있는 한 어떠한 방법도 가능하다. 예를들면, 성분들은 예비혼합후 오픈로울, 단스크류나 이중스크류 압출기, 밴뷰리 혼합기등에서 용융혼합될 수 있다. 결과 수지 조성물의 성형방법 역시 임계적인 것이 아니다. 예를들면, 사출성형, 압출성형, 블로우성형, 프레스성형, 로타리성형, 갤린더성형, 시이트형성 성형등의 방법들이 사용될 수 있다.
본 발명의 내화성 수지 조성물에 다음과 같은 다양한 부가제들을 혼합하는 것도 가능하다 : 산화방지제, 자외선 방지제, 교차결합제, 착색제, 윤활제, 카본블랙, 적인, 주석 및 무기산, 안트라센등의 내화성 보조제 ; 유리섬유나 섬유성 수산화마그네슘등의 보강제등.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 합성수지의 기계적 강도와 내수성을 저하시키지 않는 내화재 및 그 내화재를 함유하는 내화성 합성수지 조성물 ; 비독성이며 실질적으로 백색인 내화재 및 그 내화재를 함유하는 자유로이 착색가능한 내화성 수지 조성물이 제공된다. 이하에서, 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 한편, 본 발명에서 BET비표면적 및 블레인 비표면적은 다음 방법들로 측정되었다.
BET비표면적
질소 흡착 방법에 따라서 3-점 플로팅 방법으로 측정되었음. N2분자 흡착면적은 16.2평방 옹스트롬으로 계산되었음. 측정시료들은 100℃에서 30동안 진공하 기체배기 처리에 적용되고, 질소 흡착의 등온선이 측정되었음.
블레인(Blaine) 비표면적
JIS R 5201-1987에 따라 측정되었음
[실시예 1-4 및 비교실시예 1-3]
내충격성 폴리프로필렌(PP), 8㎡/g의 BET비표면적과 1.5의 BET비표면적/블레인 비표면적 비(ratio) 및 0.7미크론의 평균이차입자 직경을 가지며 2.5wt%의 스테아르산으로 표면처리된 수산화마그네슘, 및 아크릴로니트릴(AN)/비닐 아세테이트(VA) 공중합체로 형성되며 3데니어의 직경을 갖는 아크릴 섬유를 도표 1에 표기된 혼합비로 예비혼합하고, 예비혼합물은 약 220℃에서 이중스크류 압출기내에서 용융 혼합시켰다.
용융 혼합물은 230℃에서 약 0.32cm(1/8인치)의 두께를 갖는 시편들로서 사출성형시키고, 가연성, 기계적 강도 및 내수성에 대하여 시편들을 측정하였다. 결과를 도표 1에 요약 표기하였다. 도표 1의 데이타에 있어서, 인장 강도 및 파괴 연신율은 JIS K7113에 의하여 측정되고, 아이조드(Izod) 충격강도는 JIS K7110에 의하여 측정되었으며, 가연성은 UL-94에 의하여 측정되었다.
[실시예 5 및 비교실시예 4-5]
초저밀도 선형 폴리에틸렌(VLLDPE), 1wt%의 이소프로필 트리이소스테아로일티탄산염으로 표면처리되었으며 6㎡/g의 BET비표면적, 2.1의 BET비표면적/블레인 비표면적 비 및 1/0미크론의 평균이차입자 직경을 갖는 수산화알루미늄, 및 폴리아크릴로니트릴로 형성되며 2데니어의 직경을 갖는 아크릴 섬유를 도표 1에 표기된 혼합비로 예비혼합하고, 예비 혼합물을 160℃에서 이중스크류 압출기로 용융 혼합시켰다.
결과의 용융 혼합물을 160℃에서 약 0.32cm(1/8인치)의 두께를 갖는 시편들로서 프레스 성형시키고 여러가지 물성에 대하여 측정하였다. 결과를 표 1에 요약 표기하였다.
[표 1]
Figure kpo00001
(비고) * : 혼합비에서 수지와 금속 수산화물을 wt%이며, 아크릴 섬유는 상기 수지와 금속 수산화물 총합 100중량부를 기준으로한 중량부임.
[실시예 6 및 비교실시예 6]
에틸렌 프로필렌 디엔 삼원중합체(EPDM), 1wt%의 올레인산으로 표면처리되었으며 9㎡/g의 BET비표면적과 1.4의 BET비표면적/블레인 비표면적 비를 갖는 수산화마그네슘, 및 아크릴로니트릴과 비닐 클로라이드로 형성된 2데니어 아크릴 섬유를 도표 2에 표기된 혼합비로 예비혼합하고, 결과의 예비 혼합물에 다음과 같은 조성비로 여러가지 부가제를 첨가하여 최종 조성물을 제조하였다.
예비 혼합물 100부
산화아연 5부
촉진제 TT 1.5부
촉진제 P 0.5부
황 11.5부
스테아르산 1.0부
상기 촉진제 TT는 테트라메틸티우람디술파이드를 의미하며, 촉진제 M은 2-메르캅토벤조티아졸을 의미한다.
상기 조성물을 로울을 사용하여 150℃에서 혼합한 다음, 160℃에서 30분동안 프레스 성형기에서 경화시키고 JIS K6301에 따라 No.3덤벨 시편으로 제조하였다. 시편의 물성을 도표 2에 요약 표기하였다. 표 2의 데이타에서, 인장강도 및 연신율은 JIS K6301에 따라 측정되었고, 가연성은 UL-94에 따라 측정되었다.
[표 2]
Figure kpo00002

Claims (14)

  1. 20-80wt%의 합성수지 또는 고무 ; 20-80wt%의 금속 수산화물 ; 및 상기 합성수지 또는 고무와 금속 수산화물의 총합 100중량부를 기준으로 0.1-10중량부의 아크릴 섬유로 구성되는 내화성 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 금속 수산화물이 2가 또는 3가 금속의 수산화물인 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 금속 수산화물이 1-20㎡/g의 BET비표면적, 및 1-3의 BET비표면적/블레인 비표면적 비를 갖는 것인 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 금속 수산화물이 1-2의 BET비표면적/블레인 비표면적 비를 갖는 것인 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 금속 수산화물이 표면처리제로 처리된 것인 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 표면처리제가 고급 지방산 또는 그의 알칼리금속염, 실란계 결합제, 티탄산염계 결합제, 알루미늄계 결합제, 인산 부분에스테르화 에스테르 및 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 것인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 아크릴 섬유가 아크릴로니트릴의 중합체나 공중합체인 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 합성수지 또는 고무와 금속 수산화물의 총합 100중량부를 기준으로 0.5-5중량부의 아크릴 섬유를 포함하는 조성물.
  9. 100중량부의 금속 수산화물 및 0.1-50중량부의 아크릴 섬유로 구성되는 내화재.
  10. 제9항에 있어서, 금속 수산화물이 2가 또는 3가 금속의 수산화물인 내화재.
  11. 제10항에 있어서, 금속 수산화물이 1-20㎡/g의 BET비표면적, 및 1-3의 BET비표면적/블레인 비표면적 비를 갖는 것인 내화재.
  12. 제10항에 있어서, 금속 수산화물이 표면처리제로 처리된 것인 내화재.
  13. 제12항에 있어서, 상기 표면처리제가 고급 지방산 또는 그의 알칼리금속염, 실란계 결합제, 티탄산염계 결합제, 알루미늄계 결합제, 인산 부분에스테르화 에스테르 및 그들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 것인 내화재.
  14. 제9항에 있어서, 아크릴 섬유가 아크릴로니트릴의 중합체나 공중합체인 내화재.
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