KR980009362A - 저연(低煙) · 저독성(低毒性) 난연(難燃)폴리올레핀 화합물 - Google Patents

Abstract

폴리올레핀수지 100중량부에 대하여, 일반식 Mg₁×m²⁺(OH)₂로 표시되는 복합금속수산화물 100중량부에 대하여 탄소미분말 1내지 20중량부를 첨가한 난연제 성분을 60 내지 150중량부 첨가하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저연.저독성 난연 폴리올레핀 화합물로서 식중 M²⁺는, Mn²⁺, Fe²⁺, CO²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺및 Zn²⁺의 2가 금속이온의 군에서 선택된 적어도 1종이며, X는 0.001≤X≤0.9를 만족하는 수이다.

Description

저연(低煙).저독성(低毒性) 난연(難燃)폴리올레핀 화합물

본 발명은 저발연(低發煙) 및 저독성 폴리올레핀 화합물, 특히 전선케이블 피복재로 또는 각종 전기부품재료 등으로서 사용하는 저연.저독성 난연재료에 관한 것이다.

폴리올레핀수지는, 일반적으로 가요성을 가지며, 전기 절연성에 뛰어나고, 또한 가격이 다른 재료와 비교하여 싸므로, 전선피복재 및 각종 전기부품재료 등으로 널리 사용되고 있다. 그런데, 전선피복재료 및 각종 전기부품재료에 관해서는 과거에 발생한 중대한 화재사고를 계기로 하여서 난연화의 요구가 높아지고, 또한 심해져 오고 있다.

이와 같은 난연화의 요구에 부응하기 위하여, 유기할로겐화합물과 삼산화안티몬을 병용하는 난연제가 제안되고 실시되어 왔으나, 이것들의 조합에 의한 난연화재료는, 가공시에 일부 분해하여 할로겐가스가 발생하고 가공기계나 성형기계 등을 부식시킬 뿐만 아니라, 작업자에게도 독성을 미치는 것이다.

또, 화재발생시에는 유독가스를 함유한 연기를 대량으로 발생하는 문제를 안고 있다. 이 때문에 제조상, 사용상에 안전면을 고려하여, 비할로겐계 난연제에 대한 요구가 높아지고, 금속수산화물이 주목되어 왔다.

그러나, 금속수산화물로서 대표적인 수산화알루미늄은 약 190℃부터 탈수가 개시하고 성형품에 발포에 의한 문제를 발생하므로, 적용할 수 있는 수지가 한정된다고 하는 문제점을 가지고 있다.

한편, 수산화마그네슘은 분해온도도 높고 적용수지도 거의 제한되지 않으므로, 비할로겐계 난연 화합물재료로서, 전선피복재료 및 각종 전기부품재료 등에 적용되어 오고 있다.

그런데, 폴리올레핀수지는 일반적으로 연소가 용이한 것으로서, 난연화하기 위해서는 수산화마그네슘을 대량으로 첨가할 필요가 있고, 따라서 수지 본래의 특성을 저하시키고, 기계적 특성 및 가공성이 대폭으로 떨어진다고 하는 실용상의 문제점이 많았다.

이들 문제점을 해결하기 위하여, 할로겐을 함유하지 않은 폴리올레핀계 수지재료에 있어서, 수산화물의 첨가량을 될 수 있는 대로 줄이기 위하여, 적린(赤燐), 탄소미분말 등의 난연조제(難煙助劑)를 첨가하는 시도가 행하여져 왔다. 그런데, 적린은 가공시에 취급에 주의를 필요로하는 것과 또 탄소미분말의 첨가는 기계적 특성을 만족시키는 레벨까지의 배합량 저하는 난연조제로서의 효과가 인정되지 않는다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 문제점에 대처하여서 이루게 된 것으로서, 할로겐을 함유하지 않은 폴리올레핀계 수지재료에 있어서 될 수 있는대로 난연화 재료, 특히 수산화물의 첨가를 종래보다 줄여서 기계적 특성이 개량된 또한 난연성이 확보된 전선피복재료 및 전기부품재료로서 적합한 난연성 폴리올레핀계 화합물을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명인 등은 예의 연구를 거듭한 결과 복합금속수산화물과 탄소미분말을 조합하여 난연제로서 사용함으로써, 폴리올레핀수지에 있어서, 난연제 성분의 첨가량을 대폭으로 저하하는 것이 가능하게 되고, 필요한 난연성을 확보함과 동시에 기계특성을 충분히 만족하는 난연성 폴리올레핀 화합물을 발견하였다.

즉 본 발명의 저발연성, 저독성 난연 폴리올레핀 화합물은 폴리올레핀수지 100중량부와 하기의 식(1)로 표시되는 복합금속수산화물 100중량부에 대하여 탄소미분말 1내지 20중량부를 첨가한 난연제 성분을 60내지 150중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Mg_1-xM²⁺ _x(OH)₂(1)

식중, M²⁺는, Mn²⁺, Fe²⁺, CO²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺및 Zn²⁺의 2가 금속이온의 균에서 선택된 적어도 1종이며, X는 0.001≤X≤0.9를 만족하는 수이다.

상기 폴리올레핀수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌-초산비닐 공중합체에서 선택된 적어도 1종 및 이들의 공중합체 등이 사용되는데, 폴리에틸렌이 특히 난연성 및 기계적 특성 등의 면에서 적합하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 난연성 성분은 (1)의 식으로 표현되는 복합금속수산화물 100중량부에 대하여 탄소미분말 1내지 20중량부를 첨가한 것이다.

상기의 탄소미분말은 폴리올레핀수지 속에 분산되어 연소시에는 탄소형성 에피택셜기판과 같이 작용하고, 복합금속수산화물에 고용(固溶)된 천이금속(遷移金屬)의 탄화촉진촉매 효과를 효율적으로 발현시켜 그 결과 수지의 탄소화를 비약적으로 향상시키는 것이다.

따라서, 필요한 난연성을 적은 양의 난연제에 의하여 달성하는 것 가능하므로, 화합물의 물리적 특성 즉 기계적 특성의 개선이 가능하게 되었다.

상기 난연성 성분의 수지로의 첨가량은 수지 100중량부에 대하여 60내지 150중량부이다. 60중량부 미만에서는 난연효과가 불충분하고, 또 150중량부를 넘으면 화합물의 가공성 및 제품의 기계적 특성이 현저하게 저하한다. 보다 바람직하기로는, 80내지 150중량부의 범위내이다.

즉 전선피복재료나 전기부품으로서 사용할 경우에는 기계적 강도의 기준으로서, 이들 플라스틱 재료로서는 인장강도는 1kg/㎟이상, 늘어남은 500%이상인 것이 바람직하다. 이들 강도 이하인 경우에는, 실용상 제품의 취급을 곤란하게 된다.

또 상술한 바와 같이 본 발명에 있어서의 난연성 성분은, 복합금속 수산화물 100중량부에 대하여 탄소미분말 1내지 20중량부를 첨가한 것이다. 탄소미분말의 첨가량이 1중량부 미만에서는 충분한 난연효과를 얻을 수 없고, 또 20중량부를 넘으면 물리적 특성이 떨어진 것이 된다. 바람직하게는 1내지 15중량부의 범위가 바람직하다.

폴리올레핀수지에 대하여, 난연성 성분으로서의 복합금속수산화물과 탄소미분말을 조합하여 사용함으로써, 폴리올레핀 화합물의 난연성을 대폭으로 개선할 수 있고, 또 저발연, 저독성을 달성하는 것이 가능하게 되었다. 또한 화합물의 기계적 특성의 개선도 가능하게 되었다.

실시예

이하에, 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 상사하게 설명한다.

실시예 1~3

시험에 제공된 재료로서, 저밀도 직쇄(直鎖)형상 폴리에틸렌(이하 "LLDPE"라고 칭함) 100중량부에 대하여, 노화방지제를 0.2중량부, 난연성 성분으로서, Mg_0.98Ni_0.02(OH)₂및 Mg_0.95Zn_0.05(OH)₂와 탄소미분말을 표1에 나타낸 양을 가하여 블렌더에 의하여 혼합한 후, 2축 로울로 130℃로 혼련하고, 다시 160℃로 프레스몰드하여 1㎜두께의 시트 및 약 3.2㎜두께의 시트를 성형하고, 각각 덤벨형상 및 직사각형으로 타발하여 시험시료로 하였다. 이들 시료에 대하여, 인장시험을 JIS C 3005에 의거하여, 연소시험 UL94VE에 의거하여 실시하였다.

비교예 1~4

비교시료로서 실시예 1~3에 있어서의 난연성 성분을 구성하는 복합 금속수산화물 대신에 수산화마그네슘 Mg(OH)₂를 사용하고, 표1에 나타낸 조성물에 대하여, 실시예 1~3과 마찬가지로 시료를 적성하고 시험을 하였다.

시험결과를 표2에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

표 2에서 분명한 바와 같이 식(1)로 표현되는 복합금속수산화물과 탄소미분말로 이루어진 난연성 성분을 사용한 경우에는, 대폭으로 난연성이 개선되고, 또한 기계적 강도는 실용레벨에 달하는 것을 알 수 있었다.

이에 반하여, 복합금속수산화물 대신에, 금속수산화물을 탄소미분말과 조합하여서 사용한 비교예에서는 비교예 1~3과 같이 금속수산화물의 첨가량이 실시예 1~3의 복합금속수산화물과 같은 레벨의 경우에는 필요로 하는 난연성을 얻을 수 없었다.

또 비교예 4와 같이 난연성을 부여하기 위하여 120중량부의 금속수산화물을 첨가한 경우에는, 필요한 난연성을 얻을 수 있었으나, 기계적 특성으로서는 인장강도는 0.91kg/㎜, 늘어남은 498%로 필요한 강도를 보유할 수 없었고 실용상 지장이 있는 것이 되었다.

할로겐을 함유하지 않은 폴리올레핀 수지에 대하여 복합금속수산화물과 탄소미분말로 이루어진 난연제성분을 규정량 첨가함으로써, 종래의 금속수산화물의 양보다도 적은 양이라도 충분한 난연성을 달성할 수 있고, 또한 저발연성, 저독성을 달성하는 것이 가능하게 되었다. 금속수산화물의 양을 대폭으로 감소시키고, 수산화물의 대량첨가에 따른 기계적 특성의 열화를 대폭으로 방지하는 것이 가능하게 되었다.

내용 없음.

Claims (5)

1. 폴리올레핀수지 100중량부에 대하여, 일반식 Mg₁×M²⁺(OH)₂로 표시되는 복합금속수산화물 100중량부에 대하여 탄소미분말 1내지 20중량부를 첨가한 난연제 성분을 60 내지 150중량부 첨가하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저연 · 저독성 난연 폴리올레핀 화합물.

   [식중 M²⁺는, Mn²⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺및 Zn²⁺의 2가 금속이온의 군에서 선택된 선택된 적어도 1종이며, X는 0.001≤X≤0.9를 만족하는 수이다.]
2. 제1항에 있어서 상기 2가 금속이온 M²⁺는, Ni²⁺및 Zn²⁺, 군에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 저연 · 저독성 난연 폴리 올레핀 화합물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 난연성 성분이 80내지 130중량부 첨가하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저연 · 저독성 난연폴리올레핀 화합물.
4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소미분말의 첨가량은, 복합금속수산화물 100중량부에 대하여, 1내지 15중량부인 것을 특징으로 하는 저연 · 저독성 난연 폴리올레핀 화합물.
5. 제1항 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서 상기 폴리올레핀수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌-초산비닐 공중합체에서 선택된 적어도 1종으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저연 · 저독성 난연 폴리올레핀 화합물.

   ※참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.