WO2010071298A2 - 난연성 접착제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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이한민
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(주)선만
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J1/00—Adhesives based on inorganic constituents
    • C09J1/02—Adhesives based on inorganic constituents containing water-soluble alkali silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J177/00—Adhesives based on polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Adhesives based on derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a composition of a flame-retardant adhesive, more specifically, melamine cyanurate (0.1-5 parts by weight, magnesium hydroxide 0.5-5 parts by weight, feldspar 7-15 parts by weight, zeolite 15-30 parts by weight and A flame retardant adhesive composition comprising 60 to 75 parts by weight of sodium silicate and a method for manufacturing the same, comprising an organic flame retardant, an inorganic flame retardant, and sodium silicate, which are environmentally friendly and flame retardant having excellent flame retardancy, heat shielding property, adhesiveness, and water resistance.
  • a composition of an adhesive and a method for producing the same comprising an organic flame retardant, an inorganic flame retardant, and sodium silicate, which are environmentally friendly and flame retardant having excellent flame retardancy, heat shielding property, adhesiveness, and water resistance.
  • Flame retardants are materials added to prevent burning by physically or chemically improving most combustible materials such as paper, cloth, plastics, and wood, which are easily burned.
  • flame retardants widely used are divided into additive type and reactive type according to the method applied to the combustible material, and the additive type is divided into organic type and inorganic type flame retardant according to constituents.
  • Additive flame retardant is to physically add the flame retardant to improve the flame retardancy
  • the reactive flame retardant is to cause a chemical reaction to improve the flame retardancy.
  • Organics are mainly classified into non-halogen flame retardants including phosphorus and nitrogen, and halogens including bromine and chlorine, and inorganics are classified into aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and antimony-based products.
  • brominated flame retardants have excellent flame retardant effects and are excellent in cost / performance. They are housing materials for electrical and office equipment, ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer) resins and PS (polystyrene). ), PBT (poly butylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), epoxy resins, etc. are used as a main flame retardant, but serious problems that dioxin occurs during combustion has been pointed out, especially the compound used for the production of bromine-based flame retardant It is known that restrictions on the use of decabromophenyl dioxide and octabromophenylether are under consideration in various European countries. In addition, among inorganic flame retardants, antimony compounds are also endlessly harmful to humans.
  • Inorganic flame retardants are widely used flame retardants and dehydrated at high temperatures to cause fire extinguishing, which acts as a flame retardant, but it is difficult to sustain the flame retardant.
  • Phosphorous flame retardants in non-halogen flame retardants are polymerized by dehydration reactions as phosphoric acid is generated during combustion. It forms a phosphate film to block oxygen to express a flame retardant effect, but when phosphate becomes a liquid has a disadvantage that flows well.
  • phosphorus-based flame retardants satisfy the two aspects of low toxicity and high performance, but has been spotlighted as a replacement for halogen-based flame retardants, but the process cost of replacing the phosphorus-based flame retardants in the existing product is a disadvantage that is relatively expensive.
  • the present invention relates to a flame-retardant adhesive composition having excellent flame retardancy, low toxicity, low toxicity, and excellent adhesion, and a method for producing a flame-retardant adhesive composition having excellent storage properties.
  • melamine cyanurate (melamine cyanurate) 0.1 to 5 parts by weight, magnesium hydroxide 0.5 to 5 parts by weight, feldspar 7 to 15 parts by weight, zeolite 15 to 30 parts by weight and sodium silicate 60 to 75 It provides a flame-retardant adhesive composition and a method for producing the same, comprising a weight part.
  • the present invention is a composition of a flame retardant adhesive, melamine cyanurate (0.1-5 parts by weight, magnesium hydroxide 0.5-5 parts by weight, lead stone 7-15 parts by weight, zeolite 15-30 parts by weight and sodium silicate 60-75 parts)
  • a flame retardant adhesive melamine cyanurate (0.1-5 parts by weight, magnesium hydroxide 0.5-5 parts by weight, lead stone 7-15 parts by weight, zeolite 15-30 parts by weight and sodium silicate 60-75 parts)
  • the inorganic flame retardant is first added to the sodium silicate and mixed by stirring and then added to the organic flame retardant Due to the use of stirring and mixing the storage stability is excellent effect.
  • the flame-retardant adhesive of the present invention is applied to wood, plastic, non-woven fabric, organic fiber felt, such as plywood, laminated wood, it is possible to give excellent flame retardancy and heat shielding properties.
  • the present invention relates to a composition of a flame-retardant adhesive, more specifically, melamine cyanurate (0.1-5 parts by weight, magnesium hydroxide 0.5-5 parts by weight, feldspar 7-15 parts by weight, zeolite 15-30 parts by weight and A flame retardant adhesive composition comprising 60 to 75 parts by weight of sodium silicate and a method for manufacturing the same, comprising an organic flame retardant, an inorganic flame retardant, and sodium silicate, which are environmentally friendly and flame retardant having excellent flame retardancy, heat shielding property, adhesiveness, and water resistance.
  • a composition of an adhesive and a method for producing the same comprising an organic flame retardant, an inorganic flame retardant, and sodium silicate, which are environmentally friendly and flame retardant having excellent flame retardancy, heat shielding property, adhesiveness, and water resistance.
  • the present invention uses melamine cyanurate as an organic flame retardant, and added a lead, magnesium hydroxide, and zeolite as an inorganic flame retardant to impart a heat shielding effect and a flame retardant synergistic effect, and an adhesive material. It characterized by using sodium silicate.
  • non-halogen melamine cyanurate is used as the organic flame retardant.
  • Melamine cyanurate is less toxic than halogen-based and has an easy handling characteristic. In particular, there is no generation of toxic gas during pyrolysis of melamine-containing soft polyurethane foam products, and less smoke than other flame retardants.
  • the United states Environmental Protection Agency has published studies showing that melamine has a low risk of toxicity to the environment and no evidence of adverse effects on human health or the environment.
  • the amount of melamine cyanurate used was 0.1 to 5 parts by weight of the total weight. If the amount is less than 0.1 parts by weight, the flame retardant effect is lowered, if more than 5 parts by weight, the flame retardant effect is excellent, but organic-based flame retardant is expensive, there is a disadvantage that the raw material cost increases.
  • magnesium hydroxide mixed with an organic flame retardant is used as an inorganic flame retardant for imparting synergistic effect
  • non-antimony-based leadstone magnesium hydroxide
  • zeolite was used, especially due to magnesium hydroxide to provide heat shielding properties.
  • Magnesium hydroxide is superior to aluminum hydroxide, which is an inorganic flame retardant, which has a different flame retardant effect per compounding amount, and is inexpensive and has advantages such as suppressing toxic gas and smoke generation.
  • Pyrite and zeolite are excellent in heat resistance and fire resistance, when used in combination with the flame retardant increases the flame retardant effect and heat shielding effect.
  • an antimony-based material (antimony trioxide, etc.) was used as an inorganic flame retardant in an organic flame retardant to increase the flame retardant effect.
  • antimony trioxide corresponds to a human harmful substance, and in the present invention, aluminum hydroxide, lead stone, zeolite, and the like. The mixture was used to make it environmentally friendly and excellent in flame retardancy.
  • the amount of the inorganic flame retardant is preferably 22 to 50 parts by weight of the total weight.
  • the flame retardant synergistic effect is insignificant, and when it is used by more than 50 parts by weight, the specific gravity becomes high, resulting in poor storage performance.
  • heat shielding properties could be imparted by using 0.5 to 5 parts by weight of magnesium hydroxide in the inorganic flame retardant. This is because magnesium hydroxide dehydrates when heat is applied.
  • the present invention was able to increase the flame retardancy and heat shielding properties by further adding a lead and zeolite.
  • 0.5 to 5 parts by weight of magnesium hydroxide, 7 to 15 parts by weight of feldspar, and 15 to 30 parts by weight of zeolite are preferably used.
  • inorganic adhesives for imparting adhesion may include sodium silicate, potassium silicate, silicalazol, alumina sol, and the like, and among them, the cheapest sodium silicate is preferably used, and the lowest viscosity is considered in consideration of mass production. It is preferable to use three kinds of sodium silicate.
  • the amount of sodium silicate used was 60 to 75 parts by weight of the total parts.
  • the adhesion was poor at less than 60 parts by weight, and the adhesion was poor at a sensitivity of 75 parts by weight or more, and the drying time was long.
  • sodium silicate is foamed when contacted with the flame to form a fine air layer, the flame retardant and heat shielding effects are brought about.
  • a flame-retardant adhesive was prepared in the blending parts shown in Table 1.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 Example 4
  • Example 5 Example 6
  • Magnesium hydroxide 3 0.5 0.5 0.5 0 0.5 3
  • Feldspar 10 10
  • 10 10
  • zeolite 18 18 13.5
  • Sodium Silicate 70 70
  • 70 70
  • the test method for measuring the adhesion, flame retardancy, heat shielding properties of the flame retardant adhesive prepared in the compounding amount of Table 1 is as follows.
  • Specimens for flame retardancy test were prepared by the same method as the above-mentioned adhesive specimen manufacturing method, and then applied by flame while meeting the temperature conditions in the furnace specified in KS F2257-1 (Test method for fire resistance of building structural members) in a simple fire resistance test furnace. The test was performed by measuring the time when a hole was formed and the flame passed. The flame passing test was based on 60 minutes, and the flame retardancy evaluation criteria were used. The flame retardancy effect was excellent when the fire retardancy was 60 minutes or more, and the flame retardant effect was poor when the fire resistance was 60 minutes or less.
  • the specimen for thermal insulation test is manufactured by the same method as the above-mentioned adhesive specimen production method, and then, in a simple fire resistance test furnace, flame is applied while meeting the temperature conditions in the furnace specified in KS F2257-1 (Test method for the fire resistance of building structural members). The temperature on the back of the flame was measured using a thermograph. The evaluation criteria for the back surface temperature were evaluated according to the back surface temperature standard specified in KS F2257-1 (if the average elevated temperature of the non-heated surface is above 140 ° C or the maximum rise temperature is above 180 ° C, the thermal insulation is failed).
  • Table 2 below shows the adhesion, flame retardancy, and heat shield test results of the flame retardant adhesives prepared in the compounding amounts of Table 1.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 Example 4
  • Example 5 Example 6
  • Example 7 Adhesive Good Good Good Bad Good Good Flame Pass 72 minutes 65 minutes 51 minutes 67 minutes 67 minutes 47 minutes 56 minutes
  • Back temperature (°C) 89 142 146 150 215 152 114
  • Example 2 when the magnesium hydroxide parts were reduced compared to Example 1, the flame passage time was shortened to 65 minutes, and the back temperature was also increased to 142 ° C., which means that the magnesium hydroxide is used above a certain weight ratio. It can be seen that it is preferable.
  • Example 5 when only magnesium hydroxide was not added to the flame-retardant adhesive composition compared to Example 1, it can be seen that the back temperature rapidly rises to 215 ° C as a result of the test. It can be seen that it plays a leading role, and also has a secondary effect on the flame retardant synergistic effect. Therefore, in the present invention, it is preferable to use 0.5 to 5 parts by weight of the magnesium hydroxide in the flame-retardant adhesive composition.
  • the flame passage time is shortened from 65 minutes to 51 minutes, it can be seen that the flame retardancy is sharply reduced.
  • the temperature is also increased from 142 °C to 146 °C it can be seen that the heat shielding effect is also reduced. Therefore, it is preferable to use 18 weight part or more by weight of zeolite in a flame-retardant adhesive composition.
  • Example 2 and Example 4 were compared to reduce the weight of sodium silicate in the flame retardant adhesive composition from 70 parts by weight to 56 parts by weight, poor adhesion was observed, and the back temperature was also increased from 142 ° C. to 150 ° C. It can be seen that the effect is also reduced. Therefore, it is preferable to use 60-75 weight part of weight parts of silica in a flame-retardant adhesive composition. When more than 75 parts by weight is used is poor adhesion, it is not preferable as the drying time is long.
  • the flame passage time was drastically reduced from 65 minutes to 47 minutes, showing a poor flame retardant effect.
  • the back temperature is also increased from 142 ° C. to 152 ° C., so that the heat shielding effect is also reduced. Therefore, the melamine cyanurate in the flame retardant adhesive composition is preferably used in an amount of 0.1 parts by weight or more, and preferably 5 parts by weight or less due to the high cost.
  • Example 7 compared with Example 1, when the feldspar weight ratio in the flame retardant adhesive composition was reduced from 10 parts by weight to 7 parts by weight, the flame passage time was decreased from 72 minutes to 56 minutes, and the flame retardant effect was poor. It can be seen that the heat shielding effect is also reduced by increasing from 89 ° C to 114 ° C. Therefore, it is preferable to use 7 parts by weight or more by weight of leadstone in the flame-retardant adhesive composition.
  • Table 3 below is a table showing the blending amount of the optimum Example 1 and Comparative Example of the present invention and the results of the adhesion, flame retardancy, and thermal insulation test results.
  • Table 3 shows that in the case of using only one of the magnesium hydroxide, feldspar, and zeolite in the flame-retardant adhesive composition of the present invention (Comparative Examples 1, 2, 3), even if the weight ratio is increased, compared with the case of using both magnesium hydroxide, feldspar, and zeolite The flame retardant effect and heat shielding effect were greatly reduced. However, in the case of Comparative Example 3, the flame retardant effect did not show a large difference compared to Example 1, but the heat shielding effect is greatly reduced, it can be seen that magnesium hydroxide and feldspar have a large heat shielding effect.
  • Example 1 and Comparative Example 2 when compared with Example 1 and Comparative Example 2, when the lead-free and zeolite is not used, the flame retardant effect and heat shielding effect is greatly reduced, and therefore, the lead-stone and zeolite play an important role in the flame retardant synergistic effect and heat shielding effect. Able to know.
  • the present invention was able to bring excellent heat shielding effect and flame retardant synergistic effect by using melamine cyanurate (melamine cyanurate) as an organic flame retardant, mixed with a lead, magnesium hydroxide, zeolite as an inorganic flame retardant, non-halogen-based
  • melamine cyanurate melamine cyanurate
  • the use of non-antimony flame retardants can bring environmentally friendly effects.
  • the method for producing a flame retardant adhesive composition of the present invention is characterized in that the inorganic flame retardant is first added to and mixed with sodium silicate, followed by stirring and mixing by adding an organic flame retardant.
  • the flame-retardant adhesive prepared in this way did not cause any problems during stirring mixing and showed a storage stability of 7 days or more.
  • a flame retardant adhesive is prepared by adding and mixing an organic flame retardant with sodium silicate and then stirring and mixing an inorganic flame retardant, the prepared flame retardant adhesive becomes a gel and has a fluidity, and thus the flame retardancy in a mixing tank is reduced. The problem of difficult transfer during adhesive transfer occurred.
  • the method for preparing a flame retardant adhesive composition of the present invention is characterized in that magnesium hydroxide, zeolite and leadstone are first added to sodium silicate as an inorganic flame retardant, followed by stirring and mixing, followed by stirring and mixing melamine cyanurate with an organic flame retardant.

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Abstract

본 발명은 난연성 접착제의 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부, 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부, 비석 15~30 중량부 및 규산소다 60~75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 유기계 난연제, 무기계 난연제 및 규산소다를 혼용하여 환경 친화적이면서도 난연성, 차열성, 접착성, 내수성이 우수한 난연제 접착제의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

난연성 접착제 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 난연성 접착제의 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부, 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부, 비석 15~30 중량부 및 규산소다 60~75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 유기계 난연제, 무기계 난연제 및 규산소다를 혼용하여 환경 친화적이면서도 난연성, 차열성, 접착성, 내수성이 우수한 난연제 접착제의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연소하기 쉬운 성질을 가지고 있는 대부분의 종이, 헝겊, 플라스틱류 및 목재 등의 연소성 재질을 물리적 또는 화학적으로 개선시켜 잘 타지 못하도록 첨가하는 물질을 난연제라고 한다. 일반적으로 널리 사용되고 있는 난연제는 연소성 소재에 적용하는 방법에 따라 크게 첨가형과 반응형으로 나뉘고, 첨가형은 구성 성분에 따라 다시 유기계와 무기계 난연제로 구분된다. 첨가형 난연제는 물리적으로 난연제를 첨가해서 난연성을 향상시키는 것이고, 반응형 난연제는 화학반응을 일으켜 난연성을 향상시키는 것이다.
유기계는 주로 인계, 질소계를 포함하는 비할로겐계 난연제와 브롬계, 염소계를 포함하는 할로겐계 등으로 분류되고 무기계는 금속 수산화물계인 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘과 안티몬계 제품등으로 분류된다.
현재 가장 많이 사용되고 있는 할로겐계 난연제 중, 브롬계 난연제는 난연화 효과가 뛰어나며, 비용대비 성능면에서 뛰어난 난연제로, 전기기기나 사무용기기의 하우징 재료, ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)수지나 PS(polystyrene), PBT(poly butylene terephthalate), PET(poly ethylene terephthalate), 에폭시 수지 등의 주요 난연제로서 사용되고 있으나 연소시 다이옥신이 발생하는 심각한 문제점이 지적되고 있으며, 특히 브롬계 난연제 제조에 사용되는 화합물인 데카브로모페닐 다이옥사이드(decabromophenyl dioxide), 옥타브로모페닐에테르(octabromophenylether) 등의 사용규제가 유럽 각국을 중심으로 검토 중인 것으로 알려져 있다. 또한, 무기계 난연제 중, 안티몬계 화합물 역시 인체 유해성 시비가 끊이지 않고 있다.
이에 유럽에서는 최근에 할로겐 및 안티몬이 함유된 난연제에는 '에코라벨'을 부여하고 있지 않는 등 규제를 가하고 있는 실정이어서, 최근의 난연제 개발의 동향은 단순히 난연성만 우수한 것이 아니라, 저유해성, 저발연성, 저부식성, 내열성을 겸비한 비할로겐계, 비안티몬계 난연제의 개발로 모아지고 있다.
무기계 난연제는 광범위하게 사용되는 난연제로서 고온에서 탈수되어 소화작용을 일으켜 난연제 역할을 하나 난연 지속이 어려운 단점이 있고, 비할로겐 난연제 중 인계 난연제는 연소되면서 인산이 발생하면서 탈수 반응이 일어나 고분자화되어 폴리인산막을 형성하여 산소를 차단해서 난연효과를 발현하나 인산이 되면 액상이 되어 잘 흘러내리는 단점이 있다. 또한, 인계 난연제는 저독성 및 고성능의 두 가지 측면을 만족시키면서 할로겐계 난연제의 대체품으로 각광받고 있지만 기존 제품에서 인계 난연제로 교체하는 프로세스 비용이 많이 들고, 비교적 고가라는 점이 단점으로 작용한다.
이에 본 발명은 난연성이 우수하면서도, 저독성, 저유해성을 가지고, 또한, 접착성능이 우수한 난연성 접착제 조성물 및 저장성이 우수한 난연성 접착제 조성물 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하고자 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부, 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부, 비석 15~30 중량부 및 규산소다 60~75 중량부을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 난연성 접착제의 조성물로 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부, 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부, 비석 15~30 중량부 및 규산소다 60~75 중량부를 포함하여 사용함으로 인하여 환경 친화적이면서도 난연성, 차열성, 접착성, 내수성이 우수한 효과가 있으며, 또한 본 발명의 난연성 접착제 제조방법은 먼저 규산소다에 무기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합한 후 유기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합하여 사용함으로 인하여 저장 안정성이 우수한 효과가 있다.
또한 본 발명의 난연성 접착제는 합판, 집성목 등의 목재류, 플라스틱, 부직포, 유기섬유펠트 등에 적용되어 우수한 난연성과 차열성을 부여할 수 있게 된다.
본 발명은 난연성 접착제의 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부, 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부, 비석 15~30 중량부 및 규산소다 60~75 중량부을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 유기계 난연제, 무기계 난연제 및 규산소다를 혼용하여 환경 친화적이면서도 난연성, 차열성, 접착성, 내수성이 우수한 난연제 접착제의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
더욱 자세히 설명하면, 본 발명은 유기계 난연제로 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate)를 사용하고, 여기에 무기계 난연제로 납석, 수산화마그네슘, 비석을 첨가하여 차열 효과 및 난연 상승효과를 부여하였으며, 접착성 물질로 규산소다를 사용한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 유기계 난연제로 비할로겐계인 멜라민 시아누레이트를 사용하였다. 멜라민 시아누레이트는 할로겐계보다 독성이 적고, 취급이 용이한 특성이 있다. 특히 멜라민을 함유한 연질 폴리우레탄 폼 제품의 열분해시 독성기체의 발생이 없으며, 다른 난연제보다 연기의 발생이 적은 장점이 있다. 미국 환경청(United states Environmental Protection Agency)에서는 멜라민은 환경에 대한 독성의 위험 정도가 낮으며, 인간의 건강 및 환경에 악영향을 주는 증거가 없다는 연구결과를 발표한 바 있다. 본 발명에서 멜라민 시아누레이트의 사용량은 전체 중량의 0.1~5 중량부를 사용하였다. 0.1 중량부 미만일 경우에는 난연 효과가 저하되며 5 중량부 이상일 경우에는 난연효과는 우수하나 유기계 난연제가 고가이므로 원재료비가 올라가는 단점이 있다.
또한, 본 발명에서는 유기계 난연제와 함께 혼합사용되어 난연 상승 효과를 부여하기 위한 무기계 난연제로 비안티몬계인 납석, 수산화마그네슘, 비석을 혼합 사용하였으며, 특히 수산화마그네슘으로 인하여 차열성까지 부여하였다. 수산화마그네슘은 배합량당 난연효과가 다른 무기계 난연제인 수산화알루미늄보다 우수하며, 가격이 싸고 유독가스 및 연기발생을 억지하는 등의 장점이 있다. 납석과 비석은 내열성과 내화성이 우수하여, 상기 난연제와 혼합하여 사용할 경우 난연 효과 및 차열효과가 상승된다. 종래에는 난연효과를 상승시키기 위하여 유기계 난연제에 무기계 난연제로 안티몬계 물질(삼산화안티몬 등)을 사용하였으나, 상기한 바와 같이 삼산화안티몬은 인체유해성 물질에 해당하여, 본 발명에서는 수산화알루미늄, 납석, 비석 등을 혼합 사용하여 환경 친화적이면서도 난연성이 우수하도록 하였다.
무기계 난연제의 사용량은 전체 중량의 22~50 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
22 중량부 미만 사용시에는 난연 상승효과가 미미하였으며, 50 중량부 이상 사용시에는 비중이 높아져 저장성이 불량한 결과를 보인다. 특히 무기계 난연제 중 수산화마그네슘을 전체 중량부의 0.5~5 중량부를 사용함으로써 차열성을 부여할 수 있었다. 이것은 수산화마그네슘이 열이 가해졌을 경우 탈수 반응이 일어나는 성질을 이용한 것이다. 또한, 본 발명은 납석, 비석을 더 첨가함으로 인해 난연성 및 차열성을 상승시킬 수 있었다. 바람직하게는 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부 , 비석 15~30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 접착성을 부여하기 위한 무기계 접착제로서는 규산소다, 규산칼륨, 실라카졸, 알루미나 졸 등이 있을 수 있으나, 이들 중 가장 저렴한 규산소다를 사용하는 것이 바람직하며, 대량생산을 고려하여 점도가 가장 낮은 3종 규산소다를 사용하는 것이 바람직하다. 규산소다의 사용량은 전체 중량부의 60~75 중량부를 사용하였다. 60 중량부 미만에서는 접착성이 불량하였으며, 75 중량부 이상에서는 수분에 민감하게 반응하여 접착성이 불량하였으며, 건조시간이 길어지는 결과를 보였다. 또한 규산소다는 화염에 접촉되었을 때 발포되어 미세한 공기층을 형성하게 되므로 난연 및 차열효과를 가져오게 된다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
난연성 접착제의 제조
표 1에 나타난 중량부 배합량으로 난연성 접착제를 제조하였다.
표 1
구성성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
수산화마그네슘 3 0.5 0.5 0.5 0 0.5 3
납석 10 10 10 10 10 10 7
비석 18 18 13.5 18 18 18 18
규산소다 70 70 70 56 70 70 70
멜라민시아누레이트 2 2 2 2 2 0.1 2
난연성, 차열성, 접착성의 시험
상기 표 1의 배합량으로 제조된 난연성 접착제의 접착성, 난연성, 차열성을 측정하기 위한 시험방법은 다음과 같다.
접착성 시험을 위한 시편을 위해 상기 난연성 접착제 조성물을 5mm 두께의 합판에 일정량 (200~300 g/㎡) 도포하여 5매의 합판을 적층시켜 건조시킨 후 제조된 25mm 두께의 합판을 바닥에 던졌을 때 합판의 탈락에 의해 접착성을 시험하였다.
난연성 시험을 위한 시편은 상기의 접착성 시편제작방법과 동일한 방법으로 제작한 후, 간이 내화시험로에서 KS F2257-1(건축 구조 부재의 내화 시험방법)에 명시된 로내 온도 조건을 맞추면서 화염을 가하여 시편에 구멍이 생겨 화염통과가 된 시간을 측정하여 시험하였다. 화염통과 시험기준은 60분을 기준으로 하였으며, 이것을 난연성 평가기준으로 하여, 60분 이상의 경우 난연효과가 우수한 것으로, 60분 이하인 경우 난연효과가 불량한 것으로 하였다.
차열성 시험을 위한 시편은 상기의 접착성 시편제작방법과 동일한 방법으로 제작한 후, 간이 내화시험로에서 KS F2257-1(건축 구조 부재의 내화 시험방법)에 명시된 로내 온도 조건을 맞추면서 화염을 가하여 화염통과가 될 때까지의 이면의 온도를 온도기록계를 사용하여 측정하였다. 이면온도의 평가기준은 KS F2257-1에 명시된 이면온도 기준(비가열면의 평균 상승온도가 140 ℃ 이상이거나 최고 상승온도가 180℃이상인 경우 차열성에 실패한 것으로 규정되어 있다)에 의하여 평가하였다.
아래 표 2는 표1의 배합량으로 제조된 난연성 접착제 실시예의 접착성, 난연성, 차열성 시험결과이다.
표 2
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
접착성 양호 양호 양호 불량 양호 양호 양호
화염통과 72분 65분 51분 67분 67분 47분 56분
이면온도(℃) 89 142 146 150 215 152 114
상기의 표 2의 시험결과를 분석하면, 멜라민시아누레이트와 수산화마그네슘, 비석, 납석, 규산소다를 일정 중량부로 사용한 경우, 즉, 멜라민시아누레이트 2 중량부, 수산화마그네슘 3 중량부, 납석 10 중량부, 비석 18 중량부, 규산소다 70 중량부를 사용한 실시예 1의 경우가 접착성(양호) 및 난연성(72분), 차열성(이면온도 89℃)로 가장 우수한 결과를 나타내었다.
실시예 2는 실시예 1과 비교시 수산화마그네슘 중량부를 감소시킨 경우 화염통과 시간이 65분으로 단축된 결과를 나타내였으며, 이면온도도 142℃로 상승되었는바, 수산화마그네슘이 일정 중량비 이상 사용되는 것아 바람직함을 알 수 있다.
특히 실시예 5의 경우 실시예 1과 비교하여 난연성 접착제 조성물 내에 수산화마그네슘만 첨가하지 않은 경우로서, 시험결과 이면온도가 215℃도로 급격히 상승하는 것을 알 수 있어, 수산화마그네슘이 본 발명에 차열효과에 주도적으로 역할을 하는 것을 알 수 있고, 또한, 난연 상승효과에도 부수적으로 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서는 난연성 접착제 조성물 내에 수산화마그네슘의 중량부는 0.5 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
실시예 2와 실시예 3을 비교시 난연성 접착제 조성물 내에 비석의 중량부를 18 중량부에서 13.5 중량부로 감소하였을 경우 화염통과 시간이 65분에서 51분으로 단축되어 난연성이 급격히 저하됨을 알 수 있으며, 이면온도도 142℃에서 146℃로 상승되어 차열효과도 감소됨을 알 수 있다. 따라서 난연성 접착제 조성물 내에 비석의 중량부는 18 중량부 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예 2와 실시예 4를 비교시 난연성 접착제 조성물 내에 규산소다의 중량부를 70 중량부에서 56 중량부로 감소시켰을 경우 접착성이 불량한 결과를 보였으며, 이면온도도 142℃에서 150℃로 상승되어 차열효과도 감소됨을 알 수 있다. 따라서 난연성 접착제 조성물 내에 규석의 중량부는 60~75 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 75 중량부 이상 사용할 경우는 접착성이 불량하였으며, 건조시간이 길어지는 바 바람직하지 못하다.
실시예 2와 실시예 6을 비교시 난연성 접착제 조성물 내에 멜라민 시아누레이트 중량부를 2에서 0.1로 감소하였을 경우, 화염통과 시간이 65분에서 47분으로 급격히 감소하여 난연효과가 불량한 결과를 보였으며, 또한, 이면온도도 142℃에서 152℃로 상승되어 차열효과도 감소됨을 알 수 있다. 따라서 난연성 접착제 조성물 내에 멜라민 시아누레이트는 0.1 중량부 이상 사용하는 것이 바람직하고, 비용이 고가인 관계로 5 중량부 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
실시예 7은 실시예 1과 비교시 난연성 접착제 조성물 내에 납석 중량비를 10중량부에서 7중량부로 감소하였을 경우 화염통과 시간이 72분에서 56분으로 감소하여 난연효과가 불량한 결과를 보였으며, 이면온도도 89℃에서 114℃로 상승되어 차열효과도 감소됨을 알 수 있다. 따라서 난연성 접착제 조성물 내에 납석의 중량부는 7 중량부 이상 사용하는 것이 바람직하다.
아래 표 3은 본 발명의 최적의 실시예 1과 비교예의 중량부 배합량과 그에 따른 접착성, 난연성, 차열성 시험결과를 나타낸 표이다.
표 3
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
수산화 마그네슘 3 - 30 - 3 3 -
납석 10 30 - - 10 10 -
비석 18 - - 30 18 18 -
규산소다 70 56 70 70 70 70 70
멜라민 시아누레이트 2 2 2 2 - - 2
트리페닐포스페이트 - - - - - 2 -
접착성 양호 불량 양호 양호 양호 양호 양호
화염통과 72분 65분 43분 71분 45분 54분 40분
이면온도(℃) 89 225 159 268 160 154 300
표 3을 보면 본 발명의 난연성 접착제 조성물 중 수산화마그네슘, 납석, 비석 중 어느 하나만 사용하였을 경우(비교예 1, 2 ,3), 비록 그 중량비을 늘린다 하더라도 수산화마그네슘, 납석, 비석 모두를 사용한 경우에 비하여 난연효과 및 차열효과가 크게 감소하는 결과를 보였다. 다만 비교예 3의 경우 난연효과는 실시예 1에 비해 큰 차이가 없는 것으로 나왔지만 차열효과가 크게 떨어져, 수산화마그네슘 및 납석이 큰 차열효과를 가져옴을 알 수 있다.
또한, 실시예 1과 비교예 2를 비교할 때 납석과 비석을 사용하지 않은 경우 난연효과 및 차열효과가 크게 떨어지는 결과를 가져오므로, 납석과 비석이 난연 상승효과 및 차열효과에 중요한 역할을 함을 알 수 있다.
또한, 비교예 4의 경우 멜라민 시아누레이트를 사용하지 않은 경우 무기계 난연제와 혼합 사용한 경우에 비하여 난연효과 및 차열효과가 크게 감소하는 것으로 나타났으며, 비교예 6의 경우 멜라민 시아누레이트 단독으로 사용한 경우 무기계 난연제와 혼합 사용한 경우에 비하여 난연효과 및 차열효과가 크게 감소하는 것으로 나타나, 무기계 난연제 단독으로, 또는 유기계 난연제 단독으로 사용한 경우보다 이를 혼합하여 사용하는 것이 훨씬 더 우수한 난연효과 및 차열효과를 가져오는 것을 알 수 있다.
그리고, 실시예 1과 비교예 5를 비교시 유기계 난연제로 멜라민 시아누레이트를 사용하는 대신 인계 난연제인 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate)를 사용한 경우 멜라닌 시아누레이트를 사용한 것에 비하여 난연효과 및 차열효과가 크게 감소하는 결과를 보였다.
그리고 규산소다의 함량을 60 중량부 이하로 사용한 경우 접착성이 불량한 결과를 보였다.
따라서, 본 발명은 유기계 난연제로 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate)를 사용하고, 무기계 난연제로 납석, 수산화마그네슘, 비석을 혼합하여 사용함으로 인하여 우수한 차열 효과 및 난연 상승효과를 가져올 수 있었으며, 비할로겐계, 비안티몬계 난연제를 사용함으로 인하여 환경 친화적인 효과를 가져올 수 있는 것이다.
또한 본 발명의 난연성 접착제 조성물 제조방법은 먼저 규산소다에 무기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합한 후 유기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 제조된 난연성 접착제는 교반 혼합 시 별다른 문제점을 발생시키지 않았으며 7일 이상의 저장 안정성을 보여주고 있다. 반면, 규산소다에 유기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합한 후 무기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합한 하여 난연성 접착제를 제조한 경우에는 제조된 난연성 접착제가 겔(gel)상태가 되어 유동성이 떨어져 믹싱 탱크에서의 난연성 접착제 이송시 이송이 어려운 문제점이 발생하였다. 따라서 본 발명의 난연성 접착제 조성물 제조방법은 규산소다에 무기계 난연제로 수산화마그네슘, 비석, 납석을 먼저 첨가하여 교반 혼합한 후 유기계 난연제로 멜라민 시아누레이트를 첨가하여 교반 혼합하여 제조된 것을 특징으로 한다.

Claims (3)

  1. 유기계 난연제로 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부와 무기계 난연제로 수산화마그네슘, 납석 및 비석의 혼합물 22~50 중량부와 규산소다 60~75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물.
  2. 유기계 난연제로 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 0.1~5 중량부와 무기계 난연제로 수산화마그네슘 0.5~5 중량부, 납석 7~15 중량부, 비석 15~30 중량부와 규산소다 60~75 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 접착제 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 난연성 접착제 조성물의 제조방법에 있어서, 먼저 규산소다에 무기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합한 후 유기계 난연제를 첨가하여 교반 혼합하는 것을 특징으로하는 난연성 접착제 조성물 제조방법.
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