WO2017082651A1 - 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼 - Google Patents

난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼 Download PDF

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particles
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flame
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강범형
서경원
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강범형
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Definitions

  • the present invention relates to flame retardant particles, a method for producing the same, and flame retardant styrofoam using the same. More specifically, the present invention relates to a flame retardant particle having excellent flame retardancy or water resistance, a method for manufacturing the same, and a flame retardant styro product using the same.
  • Styrofoam (EPS, Expandable Polystyrene) is a porous material and has been widely used as a heat insulating material because of its excellent thermal insulation effect, light weight and easy molding.
  • Styro products are made of core material and iron plates on both sides, so-called sandwich panels are widely used as building materials because they are light, have excellent thermal insulation effect, can be installed quickly and are cheap.
  • the exterior insulation finishing method (EIFS), or dr ivi t method which finishes by adding Styroic insulation to the exterior walls of buildings, shortens the construction period. It is cheap and can be used for multi-family houses and residential complexes.
  • styro product is a combustible material, very weak to heat, and deforms when it is over 70 ° C., and generates a lot of toxic gas in case of fire and has a problem of collapse of structure.
  • the vertically placed Styrofoam acts as a spark plug to spread the flames.
  • halogen-based flame retardants are the most common, and non-halogen-based phosphorus and nitrogen-based chemicals are used.
  • halogen-based flame retardant is inexpensive and flame retardant having a high flame retardant effect is widely used, as the flame retardant applied to styro products
  • Hexabromocyclododecane (HBCD) is the most used.
  • the present invention is to provide flame retardant particles having excellent flame retardancy or water resistance.
  • the present invention is to provide a method for producing the flame retardant particles.
  • the present invention is to provide a flame retardant styro product using the flame retardant particles.
  • ginsenoside spheres, fly ash, ceramic microspheres, clean and de-ash frozen Bernd and carbon includes a dried gel contains inorganic particles at least one selected from the group consisting of, to -91 ppm in the 29 Si NMR spectrum Flame retardant particles are provided that include a peak with a chemical shift of 95 ppm.
  • a flame retardant composition comprising a senor sphere, a fly ash, a ceramic microsphere, a clean ash and an unburned carbon, at least one inorganic particle, an inorganic binder having a viscosity of less than 100000 cP at 20 ° C.
  • Heat treatment at a temperature of 60 ° C to 20 CTC; And a step of pulverizing the resultant of the heat treatment step is provided.
  • the polystyrene foam particles In the present specification, the polystyrene foam particles; And a flame retardant layer formed on the polystyrene foam particles and including a flame retardant layer including the flame retardant particles.
  • a flame retardant particle according to a specific embodiment of the present invention a manufacturing method thereof, and a flame retardant styro product using the same will be described in more detail.
  • the present inventors have realized that using the above-described specific flame retardant particles can achieve excellent flame retardancy by including certain inorganic particles, and that the flame retardant effect can be maximized as the contact area increases as the particles are granulated through grinding. It confirmed through experiment and completed invention.
  • the flame retardant particles of the embodiment Cenosphere may include a dry gel containing one or more inorganic particles selected from the group consisting of carbon.
  • the inorganic particles may include an oxide of at least one metal selected from the group consisting of sodium, silicon, aluminum, iron, calcium, and magnesium. That is, the inorganic particles may include sodium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, chalc oxide, magnesium oxide, or a combination of two or more thereof.
  • the flame retardant particles are derived from an inorganic particle and an inorganic binder, which will be described later.
  • the inorganic particles and the inorganic binder may be mixed, and may be obtained through a heat treatment and a grinding step.
  • the dry gel may comprise a crosslinked (co) polymer of two or more inorganic particles.
  • the (co) polymer was used to mean both polymer and copolymer.
  • Examples of the crosslinking method of the two or more ceramic compounds are not particularly limited, but, for example, crosslinking may be performed through a covalent bond or an intermolecular bond.
  • Examples of the covalent bonding method include polyvalent at least one central element selected from the group consisting of carbon, silicon, nitrogen, oxygen, phosphorus and sulfur. And bonds formed through functional groups.
  • the multivalent functional group is a functional group including two or more binding points, and when the two binding points are two, the trivalent functional groups are trivalent.
  • one bonding point of a multifunctional functional group including at least one central element selected from the group consisting of carbon, silicon, nitrogen, oxygen, phosphorus and sulfur is sodium, silicon, aluminum, iron contained in any one inorganic particle.
  • polyvalent functional group including at least one selected from the group consisting of carbon, silicon, nitrogen, oxygen, phosphorus and sulfur include methylene group, carbonyl group, ester group, amide group, ether group, amino group, azo group and the like. It may be mentioned, it may be preferably an ether group.
  • the polyvalent functional group including at least one selected from the group consisting of carbon, silicon, nitrogen, oxygen, phosphorus and sulfur may be introduced by a crosslinking agent to be additionally added or by a functional group contained in an inorganic particle.
  • examples of the intermolecular bonds include hydrogen bonding and dispersing force between the two or more inorganic particles.
  • the flame retardant particles may comprise a peak having a chemical shift of -91 ppm to _95 ppm, or -92 ppm to -93 ppm in the 29 Si NMR spectrum.
  • This particular chemical shift (chemi cal shi ft) peak appears to be realized by the crosslinked (co) polymer of the inorganic particles contained in the dry gel or two or more inorganic particles described above.
  • the peak is a point at which the instantaneous rate of change of the intensity with respect to the chemical shift becomes zero in a 29 Si NMR spectrum as shown in FIG. 6 in which the horizontal axis is chemical shift and the vertical axis is intensity.
  • the chemical shift increases to a positive value, it means a point where the instantaneous rate of change of the intensity with respect to the chemical shift changes from a positive value to a negative value.
  • the maximum diameter of the flame retardant particles may be 0.01 m to 1000.
  • the flame retardant particles have a fine diameter, as the volume decreases and the contact surface area increases, the flame retardant particles may include a relatively large amount of flame retardant particles in the production of flame retardant styro- mers to be described later, thereby realizing an improved flame retardant effect.
  • Examples of the shape of the flame retardant particles are not particularly limited, and as shown in FIG. 1, a spherical shape, a spherical shape, a polyhedron shape, and the like may be used.
  • the cross-sections of the flame retardant particles may be circular, elliptical, or 3 to 50 polygons. Can be.
  • the inorganic particles include Cenosphere, Fly Ash, Cerami c mi crosphere, Cl eaned ash, Unburned carbon or the like in coal ash. 2 or more types of these combinations are mentioned.
  • the dry gel included in the flame retardant particles of the embodiment may further include 1 to 50 parts by weight of titanium oxide relative to 100 parts by weight of the inorganic particles. More specific examples of the titanium oxide may include titanium dioxide (Ti0 2 ), and the titanium oxide may act as a photocatalyst to combine with silica (Si0 2 ) components contained in inorganic particles to increase durability of the particle surface.
  • the dry gel included in the flame retardant particles of the embodiment may further include a siloxane-based polymer.
  • the inventors of the present invention use the above-described specific flame retardant particles, not only to achieve excellent flame retardancy by including a ceramic-based material, but also to improve the water resistance to moisture, including siloxane-based polymers, and to be contacted while being granulated through grinding. As the area is increased, the flame retardant and water resistant effects can be maximized.
  • the siloxane-based polymer means a polymer containing a siloxane bond in the main chain, and exhibits hydrophobicity, thereby improving water resistance.
  • the weight average molecular weight of the siloxane polymer may be 4000 g / mol to 100 g / niol, or 5000 g / mol to 8000 g / mol.
  • the said weight average molecular weight means the weight average molecular weight of polystyrene conversion measured by the GPC method.
  • a detector and an analytical column such as a commonly known analytical device and a differential refractive index detector (Refract ive Index Detector) may be used, Temperature conditions , solvent , f low rate can be applied.
  • Specific examples of the measurement conditions include a temperature of 30 ° C, a chloroform solvent (Chloroform) and f low rate of 1 mL / min.
  • the siloxane polymer may include polydimethylsiloxane.
  • the polydimethylsiloxane includes a polysiloxane polymer as a main chain and may include two methyl groups bonded to silicon atoms as a branched chain. More specifically, the polydimethylsiloxane may be represented by the following Chemical Formula 1.
  • n is an integer of 1 or more.
  • the siloxane-based polymer may have a viscosity (vi scos i ty) measured at 20 ° C. of 0.65 cps to 10000 cps, or 10 cps to 1000 cps, or 50 cps to 200 cps.
  • the siloxane-based polymer in the dry gel may be present in a mixed state with the inorganic particles. Accordingly, the flame retardant particles may have a hydrophobic property by the siloxane-based polymer, thereby realizing excellent water resistance.
  • the flame retardant particles may further include at least one additive selected from the group consisting of an inorganic filler, a flame retardant aid, a hydrophobic agent, a curing agent, a dispersant, and a crosslinking agent.
  • the additives are not particularly limited, and for example, aluminum sulfate or the like may be used as the inorganic filler.
  • the aluminum sulfate promotes gelation of the inorganic binder and can increase the aluminum component content.
  • the aluminum sulfate may be added in an aqueous solution, and may be included in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic particles.
  • the flame retardant aid graphite, expanded nodule, carbon black, activated carbon, zeolite expanded vermiculite, diatomaceous earth, silica aerogel, perlite copper, aluminum powder, etc. may be used.
  • the carbon number and the flexibility of inorganic particles are increased.
  • Carbon blocks can be used.
  • the carbon black is the inorganic indenter 100 It may be included in an amount of 1 to 50 parts by weight relative to parts by weight.
  • hydrophobizing agent calcium phosphate or potassium phosphate may be used, and the hydrophobizing agent may be included in an amount of 1 part by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles.
  • the hardener may include quicklime, slaked lime, calcium carbonate, and the like
  • the dispersant may include a titanium-based dispersant including a titanium element.
  • a flame retardant composition comprising 6 (heat treatment at a temperature of C to 200 ° C; and grinding the result of the heat treatment step; may be provided with a flame retardant particle production method comprising a.
  • the flame-retardant particle manufacturing method includes one or more inorganic particles selected from the group consisting of senospheres, fly ash, ceramic microspheres, clean ash and unburned carbon, an inorganic binder having a viscosity of less than 100000 cP at 20 ° C.
  • the flame retardant composition may include heat treatment at a temperature of 60 ° C to 200 ° C.
  • the flame retardant composition may comprise an inorganic binder having a viscosity at 20 of less than 100000 cP, or 100 cP or more and less than 100000 cP, or 5000 cP or more and less than 100000 cP.
  • the inorganic binder has flame retardancy, and can be easily mixed with the inorganic particles through viscosity.
  • the viscosity means a smooth degree of the fluid
  • the inorganic binder contained in the flame retardant composition may satisfy the viscosity less than 100000 cP, it may be easy to mix the inorganic particles and the inorganic binder ⁇
  • the inorganic binder may include liquid sodium silicate.
  • the liquid phase Sodium silicate (Sodium Si li cate), also called water glass, can swell when fired and show flame retardancy.
  • the liquid sodium silicate may have a molar ratio of 2.25 or more, or 2.25 to 4.50, or 2.25 to 2.6.
  • the liquid sodium silicate may include, for example, 30 wt% to 40 wt% of the silicon dioxide (Si0 2 ) and 10 wt% to 20 wt% of sodium oxide (Na 2 0).
  • the molar ratio calculated by Equation 1 may satisfy 2.25 or more.
  • the liquid sodium silicate may be classified into one kind or four kinds of KS standards according to the molar ratio, and the liquid sodium silicate satisfying the molar ratio of 2.25 or more corresponds to two kinds or four kinds of KS standards.
  • Equation 1 When the molar ratio calculated by Equation 1 is less than 2.25, as the viscosity of the inorganic binder increases, it is difficult to mix the inorganic binder and the inorganic particles, and thus may be bled in the manufacturing process of the flame retardant composition.
  • the flame retardant composition may include inorganic particles.
  • the inorganic binder may be made to have water resistance through a bonding force with the inorganic binder.
  • the inorganic particles may include an oxide of one or more metals selected from the group consisting of sodium, silicon, aluminum, iron, scab and magnesium. That is, the inorganic particles may include sodium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, calcium oxide, magnesium oxide, or a combination of two or more thereof.
  • the inorganic particles include Cenosphere, Fly ash, Ceramic microsphere, Clean ash, Unburned carbon, or two of them. And combinations of species or more.
  • the senosphere contains nitrogen gas or carbon dioxide gas It may have a core-shell structure including a core and a shell (shel l) comprising silica or alumina. Accordingly, the xenosphere particles are exposed to an external surface with a ceramic material such as silica or alumina, and thus have excellent compatibility with the inorganic binder, and have a very strong bonding force with the inorganic binder.
  • the xenosphere is a spherical particle generated during the combustion of coal, the xenosphere may have a diameter of 100 mesh to 1000 mesh, or 500 mesh to 1000 mesh.
  • the average diameter of the senosphere particles is 100 mesh to 400 mesh, through the grinding process, it is possible to produce the senosphere particles having a diameter of 500 mesh to 1000 mesh.
  • the diameter of the senosphere particles is 500 mesh to .
  • the size is reduced to 1000 mesh, it is possible to increase the content of the xenosphere particles in the flame retardant composition, thereby ensuring more excellent flame retardancy.
  • the senosphere can be obtained inexpensively, and because it is to recycle industrial waste, the production of the flame retardant composition is environmentally friendly and inexpensive compared to the existing non-halogen-based flame retardant can secure economical efficiency.
  • the flame retardant composition may further include 1 part by weight to 50 parts by weight of titanium oxide relative to 100 parts by weight of the inorganic particles.
  • the flame retardant composition may further include a siloxane-based polymer.
  • Titanium oxide and siloxane-based polymers included in the flame retardant composition includes the above-described details in one embodiment.
  • the flame retardant composition may include 0.01 to 10 parts by weight of the siloxane-based polymer based on 100 parts by weight of the inorganic binder.
  • the amount of the siloxane polymer is less than 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder, it may be difficult to realize the effect of improving the water resistance by the siloxane polymer.
  • the weapon When more than 10 parts by weight of the siloxane-based polymer based on 100 parts by weight of the binder, it may be difficult to mix as the compatibility between the inorganic binder and the siloxane-based polymer decreases.
  • the flame retardant composition may include 10 parts by weight to 100 parts by weight, or 10 parts by weight to 50 parts by weight, or 12 parts by weight to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder. If the content of the inorganic particles is less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder, there is difficulty in drying as the content of the inorganic binder is excessively increased. On the other hand, when the content of the inorganic particles is more than 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder, it may be difficult to mix the inorganic binder and the inorganic particles.
  • the flame retardant composition may further include at least one additive selected from the group consisting of an inorganic filler, a flame retardant aid, a hydrophobic agent, a curing agent, a dispersant, and a crosslinking agent.
  • the additive are not particularly limited, and for example, aluminum sulfate or the like may be used as the inorganic filler.
  • the aluminum sulfate promotes gelation of the inorganic binder and can increase the aluminum component content.
  • the aluminum sulfate may be added in an aqueous solution, and may be included in an amount of 1 part by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles.
  • the flame retardant aid can be used in the case of axon, expanded axon, carbon black, activated carbon, zeolite expanded vermiculite, diatomaceous earth, silica aerogel, perlite, copper, aluminum powder, etc., preferably in terms of increasing carbon number and flexibility of inorganic particles
  • Carbon black can be used.
  • the carbon black may be included in an amount of 1 part by weight to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles.
  • hydrophobizing agent calcium phosphate or potassium phosphate may be used, and the hydrophobizing agent may be included in an amount of 1 part by weight to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles.
  • the heat treatment of the flame retardant composition is 60 ° C It can proceed to a temperature of from 200 ° C. If the heat treatment temperature is less than 60 ° C. drying effect is insignificant and the drying time may be too long. When the heat treatment temperature exceeds 200 ° C, only the surface may be excessively dried, resulting in deterioration of final product properties.
  • Specific examples of the heat treatment method are not particularly limited, and may be performed by, for example, infrared irradiation, hot air, steam, microwave irradiation, or ultraviolet irradiation. The heat treatment step may be carried out for 0.1 to 10 hours. ,
  • the step of heat-treating the flame retardant composition may be performed while stirring the flame retardant composition at a speed of 100 rpm to 200 rpm. Through this, it is possible to easily induce the formation of the flame-retardant particles of the above-described embodiment.
  • the flame retardant particle manufacturing method may include a step of grinding the result of the heat treatment step. As the result of the heat treatment step has a fine diameter, as the volume is reduced, the contact surface area is increased, a relatively large amount of flame retardant particles can be included in the manufacture of flame retardant styrofoam described later, and thus, an improved flame retardant effect can be realized. .
  • the diameter of the flame retardant particles may be pulverized to 0.01 to 1000.
  • the grinding may be selected without any limitation as long as it is a method used for ordinary grinding.
  • any one of the mills selected from the group consisting of pin mills, hammer mills, screw mills, mills, ball mills, etc. may be selected for milling. .
  • the inorganic particles may be softened, specifically, the heat treatment of the inorganic particles at 500 ° C. to 1000 ° C. may be performed for 1 minute to ⁇ minute or 5 minutes to 15 minutes.
  • the flame retardant styro product is not twisted, easy to process with a cut line or hot wire, water resistance and flame retardant is less toxic gas generated and can be extinguished by fire without spreading the flame in case of fire.
  • the flame-retardant styrofoam can be used as a layering agent or molding aid for molding thermoplastic resins with excellent flame retardancy higher than the original heat resistance temperature of the foamed resin, and is well mixed with cement products to be effective in weight reduction and heat insulation, and for construction alone. Can be used as a thermal insulation.
  • the flame retardant styrofoam may comprise polystyrene foam particles.
  • the polystyrene foam particles are spherical particles prepared by foaming a polystyrene resin impregnated with a foaming agent therein, and may have a particle diameter of 2 to 100 mm 3, or 3 to 50 mm 3, or 3 mm to 10 mm.
  • a flame retardant layer including the flame retardant particles of the embodiment may be formed on the polystyrene foam particles.
  • the content of the flame retardant particles includes the content described above with respect to the embodiment.
  • the flame retardant layer includes flame retardant particles dispersed on the surface of the polystyrene foam particles, and the thickness of the flame retardant layer may be 0.01 IM to 100 kPa.
  • the flame retardant styro product may include 10 parts by weight to 500 parts by weight of the flame retardant particles based on 100 parts by weight of the polystyrene foam particles.
  • the flame retardant particle content is excessively reduced to less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polystyrene foam, it may be difficult to fully realize the effect of improving the flame retardancy of the flame retardant styrofoam due to the reduction of the flame retardant particles.
  • the flame retardant particle content is excessively increased to more than 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the polystyrene foam, the flame retardant particles are added in an excessive amount, and the loss of the flame retardant particles may increase.
  • the flame retardant styro product may further include an adhesive layer formed between the polystyrene foam particles and the flame retardant.
  • the adhesive layer may include at least one selected from the group consisting of a thermosetting resin and a thermoplastic resin and a resin.
  • thermosetting resin are not particularly limited, and examples thereof include phenol resins, urethane resins, epoxy resins, and the like.
  • thermoplastic resins are not limited thereto, for example, acrylic resins, Vinyl resins, melamine resins, and the like.
  • Specific examples of the vinyl resin include polyvinyl acetate resin, polyvinyl alcohol resin, polyethylene vinyl acetate copolymer resin, and the like.
  • the flame retardant styrofoam may further include one or more flame retardant layers on the flame retardant layer. That is, the flame retardant styrofoam is at least on the polystyrene foam particles
  • One or more flame retardant layers may be formed, and when a plurality of flame retardant layers are formed in this way, the adhesive layer formed between the plurality of flame retardant layers may be further included.
  • the plurality of flame retardant layers may be directly bonded, or may be bonded through the adhesive layer between the flame retardant layer and another flame retardant layer.
  • the flame retardant styro product is polystyrene foam particles; Crab 1 adhesive layer formed on the polystyrene foam particles; A first flame retardant layer formed on the first adhesive layer and including flame retardant particles of the embodiment; A second adhesive layer formed on the first flame retardant layer; And a second flame retardant layer formed on the first adhesive layer and including flame retardant particles of the embodiment.
  • first flame retardant layer, the second flame retardant layer may be the same or different from each other, the first adhesive layer, the crab 2 adhesive layer may also be the same or different from each other.
  • the flame retardant styro article is formed on the outermost surface of the flame retardant styro article, may further include a surface layer containing a siloxane-based polymer. As the surface layer is included, the flame retardant styrofoam may realize excellent water resistance.
  • the surface layer may include a siloxane-based polymer, the content of the siloxane-based polymer may include from 0.01 parts by weight to 20 parts by weight of the flame retardant particles based on 100 parts by weight of the polystyrene foam particles.
  • the content of the siltuxane-based polymer includes the above-described content in one embodiment.
  • the surface layer may be formed on the outermost surface of the flame retardant styro product.
  • the outermost surface is located at the outermost side from the inner center of the flame retardant styro article, it is possible to determine the surface characteristics of the flame retardant styro article.
  • the surface layer is formed on the flame retardant layer included in the flame retardant styro product Can be.
  • the flame retardant styro product is polystyrene foam particles; A flame retardant layer formed on the polystyrene foam particles and comprising flame retardant particles of the embodiment; And a surface layer formed on the flame retardant layer and including a siloxane-based polymer.
  • the surface layer may be formed on the flame retardant layer located on the outermost surface.
  • the flame retardant styro product is polystyrene foam particles; Geo U adhesive layer formed on the polystyrene foam particles; A first flame retardant layer formed on the first adhesive layer and including flame retardant particles of the embodiment; A second adhesive layer formed on the first flame retardant layer; A second flame retardant layer formed on the first adhesive layer and including flame retardant particles of the embodiment; And a surface layer formed on the second flame retardant layer and including a siloxane-based polymer.
  • Examples of the method of forming the flame retardant layer on the polystyrene foam particles are not particularly limited, and for example, the polystyrene foam particles and flame retardant particles are mixed, or the polystyrene resin and flame retardant particles are not mixed, and then the polystyrene is mixed.
  • the method of foaming resin can be used.
  • a method for producing a flame retardant styrofoam comprising the step of heat-treating the polystyrene foam particles and the mixture of the flame retardant particles.
  • the content of the flame retardant particles includes the contents described above in the above embodiments.
  • the polystyrene foam particles are spherical particles prepared by foaming a polystyrene resin impregnated with a blowing agent therein, and have a particle diameter of 2 to 100 mm 3, or 3 mm to 50 mm, or 3 mm 3 to 10 mm 3.
  • the flame retardant styro product manufacturing method may further include the step of foaming the expandable polystyrene resin before the heat treatment of the mixture of the polystyrene foam particles and the flame retardant particles.
  • Information on the expandable polystyrene resin includes the details described in the method for producing a flame retardant styro product of another embodiment.
  • Foaming the expandable polystyrene resin, the expandable polystyrene resin at 50 to 200 ° C, or 100 to 110 ° C It may include the step of heat treatment. More specifically, the heat treatment of the expandable polystyrene resin may be performed for 20 seconds to 200 seconds. In the foaming step, the foaming of the expandable polystyrene resin is in progress, the volume of the expanded polystyrene foam can be produced compared to the expandable polystyrene resin.
  • the foaming of the expandable polystyrene resin may include 0.05 kg / cin 2 to 1 kg / cm 2 , or 0.01 kg / ctf to 0.5 kg / cin 2 , or 0.01 kg / ciu 2 to 0.4 kg / crf. It can proceed under pressure.
  • the foaming of the expandable polystyrene resin may be performed in a dry condition or a wet condition, but may be preferably performed in a wet condition.
  • the wet conditions may include steam, and in particular, a method of contacting the foamed polystyrene resin with steam having a temperature of 50 to 200 ° C. and a pressure of 0.05 kg / cm 2 to 1 kg / cm 2 may be used.
  • the vapor is not limited to a wide range, and various materials widely used in wet processes may be used without limitation.
  • the method may further include drying for 1 to 2 hours.
  • the mixture of the polystyrene foam particles and the flame retardant particles may include 0.01 parts by weight to 5 parts by weight, or 0.3 parts by weight to 3 parts by weight, based on 1 part by weight of polystyrene foam particles.
  • the content of the flame retardant particles is excessively reduced to less than 0.1 part by weight based on 1 part by weight of the polystyrene foam particles, it may be difficult to realize the effect of improving the flame retardancy due to the reduction of the flame retardant particles.
  • the flame retardant particle content is excessively increased to more than 5 parts by weight based on 1 part by weight of the polystyrene foam particles, it becomes difficult to mix the polystyrene foam particles and flame retardant particles, and molding in a process such as compounding, foaming and compression molding
  • the properties may be reduced, and the durability may be reduced, such as product breakage after molding.
  • Examples of the method of mixing the polystyrene foam particles and the flame retardant particles are not particularly limited, and in the art related to the mixing of the resin composition Various commonly used mixing techniques can be used without limitation.
  • the heat treatment step the mixture may proceed at a temperature of 80 to 250 ° C, or 100 to 120 ° C.
  • the heat treatment process may be performed under a pressure of 1 kg / cuf to 50 kg / cm 3 , or 5 kg / cm 2 to 20 kg / cin 2 , or 6 kg / cuf to 7 kg / cm 2 . In addition, it may proceed for 20 to 200 seconds.
  • compression molding of the foamed mixture may proceed, and in particular, a mixture of polystyrene foamed particles and flame retardant particles may be further foamed with compression to produce a styrofoam having a predetermined shape.
  • a compression molding method is not particularly limited, for example, a method in which the foamed mixture is put into a molding machine having a predetermined shape and heat treated and compressed may be used.
  • the step of heat-treating the mixture at 80 to 250 ° C, or 100 to 120 ° C temperature may also be carried out in dry or wet conditions, but preferably in wet conditions.
  • the wet conditions may include steam, and in particular, a method of contacting the mixture with steam having a temperature of 80 to 250 and a pressure of 1 kg / cuf to 50 kg / ciD 2 may be used.
  • the vapor is not limited to a wide range, and various materials widely used in wet processes may be used without limitation.
  • the method may further include drying for 40 hours to 80 hours.
  • a flame retardant styrofoam manufacturing method comprising a foaming step of heat-treating the mixture of the expandable polystyrene resin and the flame retardant particles of the embodiment.
  • the flame retardant particles includes the content described above with respect to the embodiment.
  • the expandable polystyrene resin is a polystyrene resin in which foaming does not proceed, and means a resin in which foaming may be performed by a foaming step later, including a polystyrene resin and a foaming agent impregnated in the polystyrene resin.
  • the expandable polystyrene resin may include 2 to 10 parts by weight of the blowing agent based on 100 parts by weight of polystyrene resin, but examples of the blowing agent are not particularly limited, for example, propane, butane, nucleic acid, pentane, heptane, cyclobutane Cyclonucleic acid, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, dimethyl ether, diethyl ether, methyl ethyl ether, nitrogen, carbon dioxide, argon or a combination of two or more thereof may be used.
  • the expandable polystyrene resin may further include a flame retardant or the like as an additive.
  • the expandable polystyrene resin has a particle size of 0. 5 mm to 1. It may have a spherical polystyrene particle form that is 5 mm 3. The particle size is 0. 5 kPa to 1.
  • the spherical polystyrene particles having a size of 5 mm 3 have a small particle diameter, which can minimize the amount of flame retardant particles that are mixed to bind to the surface of the polystyrene particles, and can reduce the size of the mixing device.
  • Examples of the method for producing the expandable spherical polystyrene particles are not particularly limited, and for example, suspension polymerization or compounding may be used.
  • Examples of the suspension polymerization method include the steps of suspending polymerization of styrene monomer or suspension polymerization of styrene monomer and at least one comonomer on an aqueous semi-agitated medium; And adding a blowing agent before the start of the suspension polymerization, during the suspension polymerization, or after the suspension polymerization. ⁇
  • Examples of the compounding method include the steps of compounding a styrene-based polymer and cutting it while extruding to produce styrene-based polymer particles; And said Compounding method including; step of adding a blowing agent to the styrene-based polymer particles.
  • the foamed polystyrene resin may have a density of 14 g / 1 to 20 g / 1.
  • the mixture of the expandable polystyrene resin and the flame retardant particles may include 0.0005 parts by weight to 0.5 parts by weight of the flame retardant particles based on 1 part by weight of the expandable polystyrene resin.
  • the flame retardant particle content is excessively reduced to less than 0.0005 part by weight based on 1 part by weight of the expandable polystyrene resin, it may be difficult to realize the effect of improving the flame retardancy due to the reduction of the flame retardant particles.
  • the flame retardant particle content is excessively increased to more than 0.5 parts by weight based on 1 part by weight of the expandable polystyrene resin, it becomes difficult to mix the expandable polystyrene resin with the flame retardant particles, and molding in a process such as compounding, foaming and compression molding Properties may be reduced, and durability may be reduced, such as product breaking after molding.
  • Examples of the method of mixing the expandable polystyrene resin and flame retardant particles are not particularly limited, and various mixing techniques widely used in the art related to mixing of the resin composition may be used without limitation.
  • the heat treatment the mixture may be carried out at 50 to 200 ° C, or 100 to 110 ° C temperature. More specifically, it can proceed for 20 to 200 seconds.
  • the foaming step the foaming of the expandable polystyrene resin contained in the mixture is in progress, the volume of the expanded polystyrene foam can be produced compared to the expandable polystyrene resin.
  • flame retardant particles may bind to the surface of the expandable polystyrene resin, and the bond may be maintained on the surface of the polystyrene foam generated after the foaming step.
  • the foaming step may be carried out at a pressure of 0.05 kg / ciu 2 to 1 kg / cirf, or 0.01 kg / cin 2 to 0.5 kg / cf, or 0.01 kg / cin 2 to 0.4 kg / cin 2 . .
  • the foaming step of heat-treating the mixture at a temperature of 50 to 200 ° C, or 100 to 110 ° C may be carried out in dry or wet conditions, Preferably it can proceed in wet conditions.
  • the wet conditions include steam, and in particular, a method of contacting the mixture with steam having 50 to 20 CTC silver and 0.05 kg / cin 2 to 1 kg / cirf pressure may be used.
  • the vapor is not limited to a wide range, and various materials widely used in wet processes may be used without limitation.
  • the foamed mixture may further include a step of drying for 1 to 2 hours.
  • the foamed mixture may further include a heat treatment at a temperature of 80 to 250 ° C, or 100 to 120 ° C. More 'specifically, it may be carried out 20 seconds to 200 seconds.
  • the additional heat treatment process can be carried out under a pressure of 1 kg / cuf to 50 kg / cm 2 , or 5 kg / cm 2 to 20 kg / cm 2 , or 6 kg / cuf to 7 kg / crf.
  • compression molding of the foamed mixture may proceed, and in particular, a mixture of polystyrene foamed particles and flame retardant particles may be further foamed with compression to produce a styro product having a predetermined shape.
  • a compression molding method is not particularly limited, for example, a method of compressing and inserting the foamed mixture into a molding machine having a predetermined shape and performing heat treatment may be used.
  • the step of heat-treating the mixture at a temperature of 80 to 250 ° C, or 100 to 120 ° C may also be carried out in dry or wet conditions, but preferably in wet conditions.
  • wet conditions include steam, and specifically, a method of contacting the mixture with steam having a temperature of 80 to 250 ° C. and a pressure of 1 kg / cuf to 50 kg / cuf may be used.
  • the vapor is not limited to a wide range, and various materials widely used in wet processes may be used without limitation.
  • the method may further include drying for 40 hours to 80 hours.
  • flame retardant particles having excellent flame resistance or water resistance and The manufacturing method and a flame retardant styro product using the same can be provided.
  • Figure 1 shows a SEM image of the surface of the flame retardant particles prepared in Example 1.
  • Figure 2 shows a camera photographed image of the flame retardant particles prepared in Example 1.
  • Figure 3 shows a camera photographed image of the styrofoam before foaming prepared in Example 10.
  • Figure 4 shows a camera photographed image of the foamed styro product prepared in Example 10.
  • Example 5 shows a camera photographed image of the styrofoam after molding prepared in Example 10.
  • Figure 6 shows the 29 Si NMR spectrum of the flame retardant particles prepared in Example 1.
  • Figure 7 shows the SEM image of the surface of the flame retardant particles prepared in Example 2.
  • Figure 8 shows the 29 Si NMR spectrum of the flame retardant particles prepared in Example 2.
  • FIG. 9 shows, as a reference example, 29 Si NMR spectrum of water glass.
  • FIG. 10 shows, as a reference example, 29 Si NMR spectrum of a senosphere.
  • Figure 11 shows the SEM image of the surface of the flame retardant particles prepared in Example 5.
  • Figure 12 shows the SEM image of the surface of the flame retardant particles prepared in Example 6.
  • Figure 13 shows the SEM image of the surface of the flame retardant particles prepared in Example 7.
  • Example 14 shows a SEM image of the surface of the flame retardant particles prepared in Example 8.
  • Cenosphere silicon dioxide (Si0 2 ): about 60% by weight, aluminum oxide (A1 2 0 3 ): about 30% by weight iron oxide (Fe 2 0 3 ): about 4 weight 3 ⁇ 4 ;, chest oxide (CaO): about 4 weight %, Magnesium oxide (MgO): about 2% by weight) 100 g of particles (200mesh) and 400 g of water glass (KS 2 type: Na 2 Si0 2 -nH 2 0) are mixed, and then the mixture is about 100 ° C. The mixture was put in a hot air stirrer at a temperature and stirred at a speed of about 150 rpm, followed by gelation by hot air drying for about 1.5 hours. The gelled mixture was ground using a mill to prepare the flame retardant particles.
  • Cenosphere (silicon dioxide (Si0 2 ): about 60 weight aluminum oxide (A1 2 0 3 ): about 30% by weight, iron oxide (Fe 2 0 3 ): about 4 weight 3 ⁇ 4>, chest oxide (CaO): about 4 weight %, Magnesium oxide (MgO): about 2% by weight) 100 g of particles (200 mesh) and water glass (KS 2 types: Na 2 Si0 2 -nH 2 0) 400 g, titanium dioxide 4 g, aluminum sulfate solution (aluminum sulfate) 3 g) 8 g, aqueous calcium phosphate solution (calcium phosphate 2 g) 6 g, carbon black 2 g, and polydimethylsiloxane having a viscosity of 20 o C at 100 ° C (Element 14 PDMS 100, manufactured by M0MENTIVE; weight average molecular weight: 6000 g / mol ) 20 g) was mixed, and the mixture was placed
  • Cenosphere silicon dioxide (Si0 2 ): about 60% by weight, aluminum oxide (A1 2 0 3 ): about 30% by weight, iron oxide (Fe 2 0 3 ): about 4% by weight, calcium oxide (CaO): about 4 % By weight, magnesium oxide (MgO): approx.
  • polystyrene SH energy chemistry SB 2: 000: particle size 1.1 ⁇ 1
  • beads containing 94% by weight of polystyrene resin and 6% by weight of pentane The polyvinyl acetate resin coating layer was formed on the surface of the beads, and 80 g of the flame retardant particles prepared in Example 1 was added to the stirrer, followed by mixing and drying. Thereafter, 20g of the acrylic resin was added to and mixed with the stirrer to form an acrylic resin coating layer on the surface, and then 40g of the flame retardant particles prepared in Example 1 were added to the mixture and dried.
  • Example 11 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and a pressure of 0.2 kg / cm 2 for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styrofoam was put into a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and 6.5 kg / crf pressure for 80 seconds to compress the secondary compression, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 12 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and a pressure of 0.2 kg / crf for 80 seconds, followed by primary foaming and drying in air for 1 hour.
  • the dried primary foamed styrofoam was put into a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and 6.5 kg / crf pressure for 80 seconds to compress the secondary compression, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 13 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and 0.2 kg / cirf pressure for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styro product is put into a steam molding machine at 120 ° C temperature and 6.5 kg / ciu ! 80 seconds of heat-treatment with steam at a pressure of the second compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • polyvinyl acetate resin 15 g was added to and mixed with the stirrer to form a polyvinyl acetate resin coating layer on the surface thereof, and then 80 g of flame retardant particles prepared in Example 1 were added thereto, followed by mixing and drying. I was. Then, 5 g of polydimethylsiloxane (El ement 14 PDMS 100, manufactured by MOMENT I VE) having a viscosity of 100 c at 20 ° C .; weight average molecular weight: 6000 g / mo l) was further added and dried.
  • El ement 14 PDMS 100 manufactured by MOMENT I VE
  • Example 14 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and a pressure of 0.2 kg / cm 2 for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styro product was put into a steam molding machine and heat-treated with 120 ° C. silver and steam of 6.5 kg / cui 2 for 80 seconds to compress the secondary compression, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 15 the dried mixture is placed in a steam stirrer at a temperature of 105 ° C. and 0.2 80 seconds of heat treatment with a steam of kg / cin 2 pressure was first foamed and then dried for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styrofoam was put in a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and steam at 6.5 kg / on 2 for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styrofoam.
  • Example 15 Example 15
  • Example 16 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam of 105 X: temperature and 0.2 kg / cm 2 for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styro product was put into a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and a steam of 6.5 kg / cin 2 for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 16 Example 16
  • Example 17 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and 0.2 kg / ciif pressure for 80 seconds, followed by primary foaming, and drying in air for 1 hour.
  • the dried primary foamed styro product was put into a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and steam at 6.5 kg / cm 2 for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 17 Example 17
  • polystyrene SH energy chemistry SB 2,000: 1 mm in diameter
  • acrylic resin was placed on the surface of the bead.
  • 40 g of the flame retardant particles prepared in Example 2 was added to the stirrer and mixed and dried.
  • Example 18 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and a pressure of 0.2 kg / cuf for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styrofoam was put in a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and a steam of 6.5 kg / cuf for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styrofoam.
  • starch-based acrylic resin 2 was mixed with 70 g of polystyrene (SH energy chemistry SB 2, 000: particle diameter 1.1 ⁇ ) containing 94% by weight of polystyrene resin and 6% by weight of pentane. After forming a starch-based acrylic resin coating layer on the surface, 60g of flame retardant particles prepared in Example 2 were added, mixed for about 1 minute, and dried.
  • polystyrene SH energy chemistry SB 2, 000: particle diameter 1.1 ⁇
  • phenolic resin was added to the stirrer for about 1 minute and mixed to form a phenolic resin coating layer on the surface thereof, followed by flame retardant prepared in Example 2. 40 g of particles were added and mixed for about 1 minute, and dried in a hot air at room temperature and an oven for about 1 hour.
  • Example 19 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with 105 ° C. silver and steam at 0.2 kg / cm 2 for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styrofoam was put into a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and a steam of 6.5 kg / cin 2 for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 20 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and a pressure of 0.2 kg / crf for 80 seconds, followed by primary foaming and drying in air for 1 hour.
  • the dried primary foamed styrofoam was put in a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and steam at 6.5 kg / ciif for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styrofoam.
  • Example 20 Example 20
  • Example 21 The dried mixture was placed in a steam stirrer and heat-treated with a steam at 105 ° C. and a pressure of 0.2 kg / cm 2 for 80 seconds, followed by primary foaming and drying for 1 hour in air.
  • the dried primary foamed styrofoam was put in a steam molding machine and heat-treated at 120 ° C. and a steam of 6.5 kg / cuf for 80 seconds for secondary compression foaming, and dried for about 2 days to prepare a flame retardant styro product.
  • Example 21 Example 21
  • Cenosphere (silicon dioxide (Si0 2 ): about 60% by weight, aluminum oxide (A1 2 0 3 ): about 30% by weight, iron oxide (Fe 2 0 3 ): about 4% by weight, calcium oxide (CaO): about 4 Weight 3 ⁇ 4, magnesium oxide (MgO): about 2% by weight) 100g of particles (200mesh) and water glass (KS type 2: Na 2 Si0 2 -nH 2 0) 400 g, titanium dioxide 4 g, aluminum sulfate aqueous solution (aluminum sulfate 3g) 8 g, calcium phosphate aqueous solution (2 g calcium phosphate) 6 g, carbon black, and a viscosity of lOOcps at 20 ° C.
  • a flame retardant composition was prepared by mixing 20 g of polydimethylsiloxane (Element 14 PDMS 100, manufactured by M0MENTIVE; weight average molecular weight: 6000 g / mol).
  • a flame retardant styrofoam was prepared in the same manner as in Example 10 except that the flame retardant composition was used instead of the flame retardant particles prepared in Example. Comparative Example 2
  • a flame retardant styrofoam was prepared in the same manner as in Example 16 except that the flame retardant composition was used instead of the flame retardant particles prepared in Example.
  • Example 2 The flame retardant particles obtained in Example 1 are shown in FIG. 1 by using an FE-SEM apparatus, and the images taken by a camera are shown in FIG. 2.
  • the flame retardant particles of Example 1 As shown in Figure 1, the flame retardant particles of Example 1. The diameter was about 50 and showed irregular shape. In addition, as shown in Figure 2, it was confirmed that the flame retardant particles of Example 1 is a dark powder.
  • Example 10 the flame retardant styro product prepared in Example 10 was confirmed that the flame-retardant particles of Example 1 was formed on the surface.
  • Example 2 An image of the flame retardant particles obtained in Example 2 was photographed using FE SEM equipment is shown in FIG. 7.
  • the flame retardant particles of Example 2 had a maximum diameter of about 50 and showed irregular shapes.
  • a styro product prepared by simply adding a composition mixed with a flame retardant material without using flame retardant particles by gelation and pulverization processes as in the embodiment is more difficult to adhere to the flame retardant material on the styro product, compared to the embodiment.
  • the water resistance was difficult to be implemented sufficiently.

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Abstract

본 발명은, 우수한 난연성 또는 내수성을 갖는 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로품에 관한 것이다.

Description

【명세서】
【발명꾀 명칭】
난연 입자 및 그 제조방법， 그리고 이를 이용한 난연 스티로품 【기술분야】
본 발명은 난연 입자 및 그 제조방법, 그리고 이를 이용한 난연 스티로폼에 관한 것이다. 보다 상세하게는， 우수한 난연성 또는 내수성을 갖는 난연 입자 및 그 제조방법， 그리고 이를 이용한 난연 스티로품에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
스티로품 (EPS , , Expandable Polystyrene)은 다공성 재료로 단열 효과가 우수하며 가볍고 성형이 쉽기 때문에 단열재로 널리 사용되고 있다. 특히 스티로품을 심재로 하고 그 양면에 철판을 덧댄， 일명 샌드위치 패널은 가볍고 단열효과가 우수하며， 빠른 시공이 가능한데다 저렴하기 때문에 건축자재로 널리 사용되고 있다. 또한 건물의 외벽에 스티로품 단열재를 덧대어 마감하는 외단열미장마감공법 (EIFS , Exter ior Insul at ing and Fini shing System) , 일명 드라이비트 (dr ivi t ) 공법은 시공이 쉽고 간편하여 공사기간을 단축할 수 있고 저렴하여 다가구주택이나 주상복합건물에 많이 사용되고 있다.
그러나 스티로품은 가연성 물질로서， 열에 매우 약하여 70 °C가 넘으면 변형되며， 화재 발생시 많은 유독 가스를 발생시키고 구조가 붕괴되는 문제점을 갖고 있다. 특히 수직으로 설치된 스티로품은 불쏘시개 역할을 하여 화염을 확산시킨다.
이에， 원료수지에 첨가되어 난연성을 나타낼 수 있는 난연제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재， 난연제로는 할로겐계가 가장 많고， 비할로겐계로는 인계와 질소계가 많이 사용되고 있다. 상기 할로겐계 난연제에서는 저렴하고 난연 효과가 높은 브름화 난연제가 널리 사용되고 있으며， 스티로품에 적용되는 브름화 난연제로는
HBCD(hexabromocyclododecane)가 가장 많이 쓰이고 있다.
그러나， 상기 브롬화 난연제 일부는 오래전부터 발암성과 간독성이 알려져서 사용이 중지되었고， 현재 사용되고 있는 다른 종류의 브롬화 난연제도 어린이 뇌 발달에 좋지 않은 영향을 미치는 등 유해성이 밝혀지면서 사용이 중지될 예정이다.
이러한 브름화 난연제를 대체하기 위하여， 비할로겐계 난연제로서 질소계나 인계 난연제 등이 개발되어 적용되고 있으나， 브롬화 난연제에 비해서 난연 성능이 크게 떨어지거나 가격이 고가인 한계자 있다. 이에, 난연 성능이 우수하고 안전하면서 저렴한 난연제의 개발이 요구되고 있다. [발명의 내용]
【해결하고자 하는 과제】
본 발명은 우수한 난연성 또는 내수성을 갖는 난연 입자를 제공하기 위한 것이다.
또한， 본 발명은 상기 난연 입자를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한， 본 발명은 상기 난연 입자를 이용한 난연 스티로품을 제공하기 위한 것이다.
【과제의 해결 수단】
본 명세서에서는， 세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어, 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자를 함유한 건조겔을 포함하고， 29Si NMR 스펙트럼에서 -91 ppm 내지 -95ppm의 화학 시프트를 갖는 피크를 포함하는 난연 입자가 제공된다.
본 명세서에서는 또한, 세노스피어, 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어, 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자， 20 °C에서 점도가 100000 cP 미만인 무기 바인더를 .포함한 난연제 조성물을 60 °C 내지 20CTC의 온도에서 열처리하는 단계; 및 상기 열처리단계의 결과물을 분쇄하는 단계;를 포함하는 난연 입자 제조방법이 제공된다.
본 명세서에서는 또한， 폴리스티렌 발포 입자; 및 상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 형성되고， 상기 난연 입자를 포함한 난연층을 포함하는 난연 스티로폼이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 난연 입자 및 그 제조방법， 그리고 이를 이용한 난연 스티로품에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. ᅳ 발명의 일 구현예에 따르면， 세노스피어, 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자를 함유한 건조겔을 포함하고, 29Si NMR 스펙트럼에서 -91 ppm 내지 -95ppm의 화학 시프트를 갖는 피크를 포함하는 난연 입자가 제공될 수 있다.
본 발명자들은 상술한 특정의 난연 입자를 사용하면， 특정의 무기 입자를 포함함에 따라 우수한 난연성을 구현할 수 있으며， 분쇄를 통해 입자화되면서 접촉면적이 증가함에 따라， 난연 효과가 극대화될 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로， 상기 일 구현예의 난연 입자는 세노스피어 (Cenosphere ) , 플라이애쉬 (Fly ash) , 세라믹 i가'이크로스피어 (Cerami c mi crosphere ) , 클린드애쉬 (Cl eaned ash) 및 언번드카본 (Unburned carbon)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자를 함유한 건조겔을 포함할 수 있다. 상기 무기입자는 나트륨， 실리콘， 알루미늄， 철， 칼슘 및 마그네슴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 즉， 상기 무기입자는 나트륨 산화물, 실리콘 산화물， 알루미늄 산화물， 철 산화물， 칼슴 산화물， 마그네슘 산화물 또는 이들의 2종 이상의 흔합물을 포함할 수 있다.
상기 난연 입자는 후술하는 무기 입자 및 무기 바인더로부터 유래한 것으로서， 상기 무기입자 및 무기 바인더를 흔합하고， 열처리 및 분쇄단계를 거쳐 얻어질 수 있다.
상기 건조겔은 2이상의 무기 입자의 가교 (공)중합체를 포함할 수 있다. 상기 (공)중합체는 중합체와 공중합체를 모두 포함하는 의미로 사용되었다. 상기 2이상의 세라믹 화합물의 가교 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나， 예를 들어， 공유 결합 또는 분자간 결합을 통해 가교를 진행할 수 있다.
상기 공유 결합방식의 예로는 탄소， 실리콘， 질소， 산소， 인 및 황으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중심원소를 포함한 다가 작용기를 매개로 형성되는 결합을 들 수 있다. 상기 다가 작용기는 2개 이상의 결합지점을 포함한 작용기로서， 결합지점이 2개이면 2가, 3개이면 3가 작용기가 된다.
보다 구체적으로， 상기 탄소， 실리콘， 질소, 산소， 인 및 황으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중심원소를 포함한 다가 작용기의 일 결합지점은 어느 하나의 무기입자에 포함된 나트륨， 실리콘， 알루미늄， 철， 칼슴 및 마그네슴으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속과 결합을 형성하고， 다른 결합지점은 또 다른 무기입자에 포함된 나트륨, 실리콘， 알루미늄， 철， 칼슘 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속과 결합을 형성할 수 있다.
상기 탄소， 실리콘, 질소， 산소， 인 및 황으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함한 다가 작용기의 보다 구체적인 예를 들면， 메틸렌기, 카보닐기， 에스테르기, 아마이드기， 에테르기， 아미노기, 아조기 등을 들 수 있고， 바람직하게는 에테르기일 수 있다.
상기 탄소， 실리콘, 질소， 산소, 인 및 황으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함한 다가 작용기는 추가적으로 첨가되는 가교제에 의해 도입되거나 무기입자에 포함된 작용기에 의해 도입될 수 있다.
또한, 상기 분자간 결합의 예로는 상기 2이상의 무기입자간의 수소결합， 분산력 등을 들 수 있다.
한편， 상기 난연 입자는 29Si NMR 스펙트럼에서 -91 ppm 내지 _95ppm , 또는 -92 ppm 내지 -93ppm의 화학 시프트를 갖는 피크를 포함할 수 있다. 이러한 특정 화학 시프트 (chemi cal shi ft ) 피크는 상기 건조겔에 포함된 무기입자 또는 상술한 2이상의 무기입자의 가교 (공)중합체에 의해 구현되는 것으로 보인다.
상기 피크 (peak)는 가로축이 화학 시프트이고， 세로축이 인텐시티 ( intens i ty)인 하기 도 6과 같은 29Si NMR 스펙트럼에서， 화학 시프트에 대한 인텐시티의 순간변화율이 0이되는 지점으로서， 보다 구체적으로， 화학시프트가 양의 값으로 증가함에 따라 화학 시프트에 대한 인텐시티의 순간변화율이 양의 값에서 음의 값으로 변하는 지점을 의미한다. 상기 난연 입자의 최대 직경은 0.01 m 내지 1000 일 수 있다. 이처럼 상기 난연 입자가 미세한 직경을 가짐에 따라, 부피가 감소하고， 접촉 표면적이 증가하면서， 후술하는 난연 스티로품 제조시 상대적으로 많은 양의 난연 입자를 포함시켜， 향상된 난연 효과를 구현할 수 있다.
상기 난연 입자의 형태의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 하기 도 1에 나타난 바와 같이， 구형， 타구형， 다면체형 등을 들 수 있고， 상기 난연 입자의 단면은 원형， 타원형， 3 내지 50의 다각형일 수 있다.
상기 무기입자의 구체적인 예로는 석탄재 중 세노스피어 (Cenosphere) , 플라이애쉬 (Fly . ash) , 세라믹마이크로스피어 (Cerami c mi crosphere) , 클린드애쉬 (Cl eaned ash) , 언번드카본 (Unburned carbon) 또는 이들의 2종 이상의 흔합물을 들 수 있다.
상기 일 구현예의 난연입자에 포함된 건조겔은 무기입자 100 증량부 대비 1 중량부 내지 50 중량부의 티타늄옥사이드를 더 포함할 수 있다. 상기 티타늄옥사이드의 보다 구체적인 예로는 이산화티타늄 (Ti02)를 들 수 있으며， 상기 티타늄옥사이드는 광촉매로서 작용하여 무기 입자 등에 함유된 실리카 (Si02)성분과 결합하여 입자 표면의 내구성을 높일 수 있다. 또한， 상기 일 구현예의 난연 입자에 포함된 건조겔은 실록산계 고분자를 더 포함할 수 있다. 본 발명자들은 상술한 특정의 난연 입자를 사용하면, 세라믹계 물질을 포함함에 따라 우수한 난연성을 구현할 뿐만 아니라， 실록산계 고분자를 포함하여 수분에 대한 내수성을 향상시킬 수 있으며, 분쇄를 통해 입자화되면서 접촉면적이 증가함에 따라， 난연 및 내수 효과가 극대화될 수 있다.
상기 실록산계 고분자는 주사슬에 실록산 결합이 포함된 고분자를 의미하며， 소수성을 나타내어， 내수성을 향상시킬 수 있다. 상기 실록산계 고분자의 중량평균 분자량이 4000 g/mol 내지 lOOOOg/niol , 또는 5000 g/mol 내지 8000g/mol 일 수 있다.
상기 중량 평균 분자량은 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 의미한다. 상기 GPC법에 의해 측정한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 측정하는 과정에서는, 통상적으로 알려진 분석 장치와 시차 굴절 검출기 (Refract ive Index Detector ) 등의 검출기 및 분석용 컬럼을 사용할 수 있으며， 통상적으로 적용되는 온도 조건， 용매， f low rate를 적용할 수 있다. 상기 측정 조건의 구체적인 예로， 30°C의 온도, 클로로포름 용매 (Chloroform) 및 1 mL/min의 f low rate를 들 수 있다. 구체적으로， 상기 실록산계 고분자는 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다. 상기 폴리디메틸실록산은 주쇄로 폴리실록산 고분자를 포함하며， 분지쇄로서 실리콘 원자에 결합한 2개의 메틸기를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 폴리디메틸실록산은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
CH3. 「 (제 3 ᄀ C VHn3;
H.C— S—— O-hS Ii— O- Si -CH3
CH L CH3 」 CH3
상기 화학식 1에서， n은 1이상의 정수이다.
상기 실록산계 고분자는 20°C에서 측정한 점도 (vi scos i ty)가 0.65 cps내지 10000 cps , 또는 10 cps내지 1000 cps , 또는 50 cps 내지 200 cps일 수 있다.
상기 건조겔내에서 상기 실록산계 고분자는 상기 무기 입자와 혼합된 상태로 존재할 수 있다. 이에 따라， 상기 난연 입자는 상기 실록산계 고분자에 의해 소수성의 성질을 가질 수 있어， 우수한 내수성을 구현할 수 있다.
상기 난연 입자는 무기필러， 난연조제, 소수화제， 경화제， 분산제 및 가교제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 구체적인 예는 크게 한정되지 않으며， 예를 들어, 상기 무기필러로는， 황산알루미늄 등을 사용할 수 있다. 상기 황산알루미늄은 무기 바인더의 겔화를 촉진하며， 알루미늄 성분 함량을 높일 수 있다. 상기 황산알루미늄은 수용액 상태로 첨가될 수 있으며， 상기 무기입자 100 증량부 대비 1 증량부 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 난연조제로는 흑연， 팽창혹연, 카본블랙， 활성탄소， 제을라이트 팽창질석， 규조토， 실리카에어로겔， 퍼라이트ᅳ 동， 알루미늄 분말 등을 사용할 수 있고， 바람직하게는 탄소수증가 및 무기입자의 유연성 증가 측면에서 카본블택을 사용할 수 있다. 상기 카본블랙은 상기 무기압자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 50 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 소수화제로는 인산칼슘 또는 인산칼륨 등을 사용할 수 있고， 상기 소수화제는 상기 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 경화제로는 생석회 , 소석회， 탄산칼슘 등을 .사용할 수 있고， 상기 분산제로는 티타늄 ( t i tanium)원소를 포함한 티타늄계 분산제를 들 수 있다. 한편， 발명의 다른 구현예에 따르면, 세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자， 20°C에서 점도가 100000 cP 미만인 무기 바인더를 포함한 난연제 조성물을 6( C 내지 200°C의 온도에서 열처리하는 단계; 및 상기 열처리단계의 결과물을 분쇄하는 단계;를 포함하는 난연 입자 제조방법이 제공될 수 있다.
구체적으로， 상기 난연 입자 제조방법은 세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자， 20 °C에서 점도가 100000 cP 미만인 무기 바인더를 포함한 난연제 조성물을 60°C 내지 200°C의 온도에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 난연제 조성물은 20에서 점도가 100000 cP 미만， 또는 100 cP 이상 100000 cP 미만， 또는 5000 cP 이상 100000 cP 미만인 무기 바인더를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이， 상기 무기 바인더는 난연성을 가지고 있으며， 점도를 통해 무기 입자와의 배합용이성을 확보할 수 있다.
상기 점도는 유체의 근끈한 정도를 의미하며， 상기 난연제 조성물에 포함된 무기 바인더는 점도가 100000 cP 미만을 만족함에 따라， 상기 무기 입자와 무기바인더의 배합이 용이할 수 있다ᅳ
상기 무기 바인더의 점도가 100000 cP 이상으로 지나치게 증가하는 경우， 상기 무기 바인더와 무기 입자의 배합이 어려워 난연제 조성물의 제조공정상 불리할 수 있다.
상기 무기 바인더는 액상 규산나트륨을 포함할 수 있다. 상기 액상 규산나트륨 (Sodium Si l i cate)은 물유리라고도 불리우며， 불을 붙였을 때， 부풀어 오르면서 난연성을 나타낼 수 있다.
상기 액상 규산나트륨은 하기 수학식 1에 의한 몰비가 2.25 이상, 또는 2.25 내지 4.50 , 또는 2.25 내지 2.6일 수 있다.
[수학식 1]
몰비 = {Si02(중량 % )/Na20(중량 % )*1.032}
상기 액상 규산나트륨 (Sodi um Si l i cate)은 예를 들어， 상기 이산화규소 (Si02)를 30 중량 % 내지 40중량 %， 산화나트륨 (Na20)을 10 중량 % 내지 20 중량 %로 포함할 수 있으며， 상기 수학식 1에 의해 계산되는 몰비는 2.25 이상을 만족할 수 있다. 상기 액상 규산 나트륨은 상기 몰비에 따라 KS규격 1 종 내지 4종으로 분류될 수 있으며， 상기 몰비 2.25 이상을 만족하는 액상 규산나트륨은 KS 규격 1종을 제의한 2종 내지 4종에 해당한다.
상기 수학식 1에 의해 계산되는 몰비가 2.25 미만으로 감소하는 경우， 상기 무기 바인더의 점도가 증가함에 따라， 상기 무기 바인더와 무기 입자의 배합이 어려워 난연제 조성물의 제조공정상 블리할 수 있다.
또한, 상기 난연제 조성물은 무기 입자를 포함할 수 있다. 상기 무기 입자는 난연제 조성물 내에서 상기 무기 바인더와 흔합된 상태에서， 상기 무기 바인더와 결합력을 통해 상기 무기 바인더가 내수성을 가지도록 만들 수 있다.
상기 무기입자는 나트륨， 실리콘， 알루미늄， 철 , 칼슴 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 즉， 상기 무기입자는 나트륨 산화물， 실리콘 산화물， 알루미늄 산화물， 철 산화물， 칼슘 산화물， 마그네슴 산화물 또는 이들의 2종 이상의 흔합물을 포함할 수 있다.
상기 무기입자의 구체적인 예로는 세노스피어 (Cenosphere) , 플라이애쉬 (Fly ash) , 세라믹마이크로스피어 (Cerami c mi crosphere) , 클린드애쉬 (Cl eaned ash) , 언번드카본 (Unburned carbon) 또는 이들의 2종 이상의 흔합물을들 수 있다.
특히， 상기 세노스피어는 질소가스 또는 탄산가스를 포함한 코어 (core) 및 실리카 또는 알루미나를 포함한 쉘 (shel l )을 포함한 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 이에 따라， 상기 세노스피어 입자는 상기 실리카 또는 알루미나와 같은 세라믹 물질로 외부 표면이 드러나 있어, 상기 무기 바인더와의 흔화성이 우수하며， 상기 무기 바인더와의 결합력도 메우 강하다. 상기 세노스피어는 석탄의 연소과정에서 생성되는 구형의 입자로서， 상기 세노스피어는 100 mesh 내지 1000 mesh, 또는 500 mesh 내지 1000 mesh의 직경을 가질 수 있다.
상기 세노스피어 입자의 평균 직경은 100 mesh 내지 400 mesh이며， 분쇄공정을 통해， 500 mesh 내지 1000 mesh 직경을 갖는 세노스피어 입자를 제조할 수 있다. 상기 세노스피어 입자의 직경이 500 mesh 내지 . 1000 mesh로 작아지게 되면， 상기 난연제 조성물 내에서 상기 세노스피어 입자의 함량을 늘릴 수 있어， 보다 우수한 난연성을 확보할 수 있다.
상기 세노스피어는 이산화규소 (Si )를 40 내지 70중량 % , 산화알루미늄 (A1203)을 10 내지 50 중량 %， 산화철 (Fe203)을 0. 1 내지 10 중량 %， 산화칼슴 (CaO)을 0. 1 내지 10 중량 %， 산화마그네슘 (MgO)을 0. 1 내지 10 중량 %로 포함한 다공성 무기물로서， 내부에 질소 가스 등이 포함된 중공을 형성함에 따라， 0.5 내지 1.0의 비중을 가질 수 있다. 그리고， 상기 세노스피어는 저렴하게 구할 수 있으며， 산업폐기물을 재활용하는 것이어서 상기 난연제 조성물의 제조는 친환경적이며 기존의 비할로겐계 난연제에 비하여 저렴하여 경제성을 확보할 수 있다.
상기 난연제 조성물은 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 50 중량부의 티타늄옥사이드를 더 포함할 수 있다ᅳ 또한， 상기 난연제 조성물은 실록산계 고분자를 더 포함할 수 있다.
상기 난연제 조성물에 포함된 티타늄옥사이드 및 실록산계 고분자에 관한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 포함한다.
상기 난연제 조성물은 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 실록산계 고분자 0. 1 중량부 내지 10중량부를 포함할 수 있다. 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 실록산계 고분자 0. 1 중량부 미만이면， 상기 실록산계 고분자 함량이 지나치게 감소함에 따라， 실록산계 고분자에 의한 내수성 향상 효과가 구현되기 어려울 수 있다. 반면， 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 실록산계 고분자 10 중량부 초과이면， 상기 무기 바인더와 실록산계 고분자의 상용성이 감소함에 따라 흔합이 어려워질 수 있다.
상기 난연제 조성물은 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 무기 입자 10 중량부 내지 100중량부, 또는 10 중량부 내지 50중량부， 또는 12 중량부 내지 30중량부를 포함할 수 있다. 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 무기 입자의 함량이 10 중량부 미만이면, 상기 무기 바인더 함량이 지나치게 증가함에 따라 건조에 어려움이 있다. 반면， 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 무기 입자의 함량이 100 중량부 초과이면， 상기 무기 바인더와 무기 입자의 배합이 어려워질 수 있다.
상기 난연제 조성물은 무기필러, 난연조제， 소수화제， 경화제, 분산제 및 가교제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 구체적인 예는 크게 한정되지 않으며, 예를 들어， 상기 무기필러로는， 황산알루미늄 등을 사용할 수 있다. 상기 황산알루미늄은 무기 바인더의 겔화를 촉진하며， 알루미늄 성분 함량을 높일 수 있다. 상기 황산알루미늄은 수용액 상태로 첨가될 수 있으며， 상기 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 난연조제로는 혹연, 팽창혹연, 카본블랙， 활성탄소， 제올라이트 팽창질석， 규조토， 실리카에어로겔, 퍼라이트， 동， 알루미늄 분말 등을 사용할 수 있고， 바람직하게는 탄소수증가 및 무기입자의 유연성 증가 측면에서 카본블랙을 사용할 수 있다. 상기 카본블랙은 상기 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 50 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 소수화제로는 인산칼슘 또는 인산칼륨 등을 사용할 수 있고， 상기 소수화제는 상기 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 난연제 조성물을 열처리하는 단계에서는 상기 난연제 조성물의 건조를 통해, 상기 무기 바인더에 포함된 물 등의 용매를 제거함과 동시에， 내부 성분간의 겔화 (gel at ion) 반응을 유도할 수 있다.
보다 구체적으로， 상기 난연제 조성물을 열처리하는 단계는 60°C 내지 200 °C의 온도로 진행할 수 있다. 상기 열처리 온도가 60 °C 미만인 경우에는 건조 효과가 미미하여 건조 시간이 지나치게 길어질 수 있다. 상기 열처리 온도가 200 °C를 초과하는 경우， 표면만이 지나치게 건조되어 최종 제조되는 제품 물성이 저하될 수 있다. 상기 열처리방법의 구체적인 예가 특별히 한정되지 않으며， 예를 들면 적외선 조사， 열풍， 스팀， 극초단파 조사， 또는 자외선 조사를 통해 수행할 수 있다. 상기 열처리 단계는 0. 1 내지 10시간 동안 진행할 수 있다. ,
또한， 상기 난연제 조성물을 열처리하는단계는， 상기 난연제 조성물을 100 rpm 내지 200rpm 속도로 교반하면서 진행할 수 있다. 이를 통해， 상술한 일 구현예의 난연 입자의 형성을 용이하게 유도할 수 있다. 또한， 상기 난연 입자 제조방법은 상기 열처리단계의 결과물을 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 이처럼 상기 열처리단계의 결과물이 미세한 직경을 가짐에 따라， 부피가 감소하고, 접촉 표면적이 증가하면서， 후술하는 난연 스티로폼 제조시 상대적으로 많은 양의 난연 입자를 포함시켜， 향상된 난연 .효과를 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 분쇄단계에서는 난연 입자의 직경이 0.01 내지 1000 가 되도록 분쇄할 수 있다. 상기 분쇄는 통상의 분쇄를 위해 사용되는 방법이면 구성의 한정이 없이 선택될 수 있다. 예를 들어， 핀 밀 (pin mi l l ) , 해머 밀 (ha誦 er mi l l ) , 스크류 밀， 를 밀， 볼 밀 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 분쇄장치를 선택하여 분쇄할 수 .있다.
한편， 상기 난연제 조성물을 60 °C 내지 20( C의 온도에서 열처리하는 단계 이전에， 세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬. 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자를 500 °C 내지 1000 °C 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 무기입자를 500 °C 내지 1000 °C 온도에서 열처리함에 따라, 상기 무기입자꾀 소성을 통해 무기입자의 색이 변하면서 무기입자가 부드러워질 수 있다 . 구체적으로， 상기 무기입자를 500 °C 내지 1000 °C 오도에서 열처리하는 단계는 1분 내지 ^분 또는 5분 내지 15분간 진행될 수 있다. 한편， 발명의 또다른 구현예에 따르면， 폴리스티렌 발포 입자; 및 상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 형성되고， 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 난연층；을 포함하는 난연 스티로품이 제공될 수 있다 .
상기 난연 스티로품은 뒤를림이 없고， 칼선이나 열선으로 가공하기 쉬우며， 내수성을 가지며 난연성이어서 유독가스가 적게 발생하고 화재시 불꽃이 확산되지 않고 스스로 소화될 수 있다.
상기 난연 스티로폼은 발포수지 원래의 내열온도 보다 높은 우수한 난연성으로 열가소성 수지 성형용 층전제 또는 성형조제로 이용할 수 있으며， 시멘트 제품에 정교히 잘 흔합되어 경량화， 및 단열성 부여에 효과적이며， 그 자체만으로 건축용 보온 단열재로 사용할 수 있다.
상기 난연 스티로폼은 폴리스티렌 발포 입자를 포함할 수 있다. 상기 폴리스티렌 발포 입자는 내부에 발포제가 함침된 폴리스티렌 수지를 발포하여 제조된 구형 입자로서， 입경이 2 國 내지 100 讓， 또는 3 匪 내지 50 隨， 또는 3 mm 내지 10 mm일 수 있다.
상기 폴리스티렌 발포 입자의 상에는 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 난연층이 형성될 수 있다. 상기 난연 입자에 관한 내용은 상기 일 구현예에 관하여 상술한 내용을 포함한다. 상기 난연층은 상기 폴리스티렌 발포 입자 표면에 분산된 난연 입자를 포함하며， 상기 난연층의 두께는 0.01 IM 내지 100 誦일 수 있다.
상기 난연 스티로품은 상기 폴리스티렌 발포 입자 100 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 10 중량부 내지 500 중량부를 포함할 수 있다. 상기 폴리스티렌 발포체 100 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 함량이 10 중량부 미만으로 지나치게 감소하면, 상기 난연 입자의 감소로 인해 난연 스티로폼의 난연성 향상 효과를 충분히 구현하기 어려울 수 있다.
반면， 상기 폴리스티렌 발포체 100 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 함량이 500 중량부 초과로 지나치게 증가하면， 상기 난연 입자가 과량으로 첨가되어， 난연 입자의 손실이 증가할 수 있다.
한편， 상기 난연 스티로품은 상기 폴리스티렌 발포 입자와 난연충 사이에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다. 상기 접착층은 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상와 수지를 포함할 수 있으며， 상기 열경화성 수지의 예가 크게 한정되는 것은 아니나， 예를 들어， 페놀수지， 우레탄 수지， 에폭시 수지 등을 들 수 있고， 상기 열가소성 수지의 예 또한 크게 한정되는 것은 아니며， 예를 들어， 아크릴 수지， 비닐계 수지, 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 상기 비닐계 수지의 구체적인 예로는 폴리비닐 아세테이트 수지， 폴리비닐알콜 수지， 폴리에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 수지 등을 들 수 있다.
상기 난연 스티로폼은 상기 난연층 상에 1이상의 난연층을 더 포함할 수 있다. 즉， 상기 난연 스티로폼은 폴리스티렌 발포 입자 상에 적어도
1이상의 난연층이 형성될 수 있으며， 이와 같이 복수의 난연층이 형성된 경우， 상기 복수의 난연층 사이에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 복수의 난연층은 직접 결합할 수도 있고， 상기 난연층과 또다른 난연층 사이에 상기 접착층을 매개로 결합할 수 있다. 구체적인 예를 들면， 상기 난연 스티로품은 폴리스티렌 발포 입자; 상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 형성된 게 1접착층; 상기 제 1접착층 상에 형성되고， 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 제 1난연층; 상기 제 1난연층 상에 형성된 제 2접착층; 및 상기 제 1접착층 상에 형성되고， 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 제 2난연층을 포함할 수 있다.
이때， 상기 제 1난연층， 제 2난연층은 서로 동일하거나 상이할 수 있고， 상기 제 1접착층, 게 2접착층 또한 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 난연 스티로품은 상기 난연 스티로품 최외곽면에 형성되고 , 실록산계 고분자를 포함한 표면층을 더 포함할 수 있다. 상기 표면층을 포함함에 따라， 상기 난연 스티로폼은 우수한 내수성을 구현할 수 있다.
상기 표면층은 실록산계 고분자를 포함할 수 있으며， 상기 실록산계 고분자의 함량은 상기 폴리스티렌 발포 입자 100 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 0. 1 증량부 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. 상기 실툭산계 고분자에 관한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 포함한다.
상기 표면층은 상기 난연 스티로품 최외곽면에 형성될 수 있다. 상기 최외곽면이란， 상기 난연 스티로품의 내부 중심으로부터 가장 바깥쪽에 위치하여， 상기 난연 스티로품의 표면 특성을 결정할 수 있다.
즉， 상기 표면층은 상기 난연 스티로품에 포함된 난연층 상에 형성될 수 있다. 즉， 상기 난연 스티로품은 폴리스티렌 발포 입자; 상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 형성되고， 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 난연층; 및 상기 난연층 상에 형성되고， 실록산계 고분자를 포함한 표면층；을 포함할 수 있다 .
상기 난연층이 1이상 존재할 경우에는 최외곽면에 위치한 난연층 상에 상기 표면층이 형성될 수 있다. 구체적인 예를 들면， 상기 난연 스티로품은 폴리스티렌 발포 입자; 상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 형성된 거 U접착층; 상기 제 1접착층 상에 형성되고, 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 제 1난연층; 상기 제 1난연층 상에 형성된 제 2접착층; 상기 제 1접착층 상에 형성되고， 상기 일 구현예의 난연 입자를 포함한 계 2난연층; 및 상기 제 2난연층 상에 형성되고， 실록산계 고분자를 포함한 표면층；을 포함할 수 있다.
상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 상기 난연층을 형성하는 방법의 예는 크게 한정되지 않으며， 예를 들어， 상기 폴리스티렌 발포 입자와 난연 입자를 흔합하거나， 발포되지 않은 폴리스티렌 수지와 난연 입자를 흔합한 후 상기 폴리스티렌 수지를 발포하는 방법 등을 사용할 수 있다.
구체적으로， 상기 난연 스티로폼을 제조하는 제 1구현예에 따르면 , 폴리스티렌 발포 입자 및 상기 난연 입자의 흔합물을 열처리하는 단계를 포함하는 난연 스티로품 제조방법이 제공될 수 있다.
상기 난연 입자에 관한 내용은 상기 구현예에서 상술한 내용을 포함한다ᅳ 상기 폴리스티렌 발포 입자는 내부에 발포제가 함침된 폴리스티렌 수지를 발포하여 제조된 구형 입자로서， 입경이 2 画 내지 100 議， 또는 3 mm 내지 50 mm , 또는 3 膽 내지 10 隨일 수 있다.
상기 난연 스티로품 제조방법은 상기 폴라스티렌 발포 입자 및 상기 난연 입자의 혼합물을 열처리하는 단계 이전에, 발포성 폴리스티렌 수지를 발포시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 발포성 폴리스티렌 수지에 대한 내용은 상기 다른 구현예의 난연 스티로품 제조방법에서 상술한 내용을 포함한다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지를 발포시키는 단계는， 상기 발포성 폴리스티렌 수지를 50 내지 200°C , 또는 100 내지 110°C 은도에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 발포성 폴리스티렌 수지의 열처리는 20초 내지 200초간 진행할 수 있다. 상기 발포단계에서， 상기 발포성 폴리스티렌 수지의 발포가 진행되며， 상기 발포성 폴리스티렌 수지에 비해 부피가 팽창된 폴리스티렌 발포체가 생성될 수 있다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지를 발포시키는 단계는， 0.05 kg/cin2 내지 1 kg/cm2 , 또는 0. 1 kg/ctf 내지 0.5 kg/cin2 , 또는 0. 1 kg/ciu2 내지 0.4 kg/crf 의 압력하에서 진행될 수 있다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지를 발포시키는 단계는 건조 조건 또는 습식 조건에서 진행할 수 있으나, 바람직하게는 습식 조건에서 진행할 수 있다. 상기 습식 조건의 예로는 증기를 들 수 있으며， 구체적으로 50 내지 200 °C 온도 및 0.05 kg/ cm2 내지 1 kg/cm2 압력을 갖는 증기를 상기 발포성 폴리스티렌 수지에 접촉시키는 방법을 사용할 수 있다. 상기 증기의 예가 크게 한정되는 것은 아니며， 습식 공정에서 널리 사용되는 다양한 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
이와 같이， 습식 조건에서 상기 발포 단계를 진행한 이후에는， 1시간 내지 2시간 동안 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리스티렌 발포 입자 및 상기 난연 입자의 흔합물은 폴리스티렌 발포 입자 1 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 0. 1 중량부 내지 5 중량부， 또는 0.3 중량부 내지 3중량부를 포함할 수 있다. 상기 폴리스티렌 발포 입자 1 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 함량이 0. 1 중량부 미만으로 지나치게 감소하면， 상기 난연 입자의 감소로 인해 난연성 향상 효과를 층분히 구현하기 어려울 수 있다.
반면， 상기 폴리스티렌 발포 입자 1 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 함량이 5 중량부 초과로 지나치게 증가하면， 상기 폴리스티렌 발포 입자와 난연 입자의 배합이 어려워지며， 배합， 발포， 압축 성형 등의 공정에서의 성형성이 감소할 수 있고， 성형 이후 제품이 깨지는 등 내구성이 감소할 수 있다.
상기 폴리스티렌 발포 입자 및 상기 난연 입자를 흔합하는 방법의 예는 크게 한정되지 않으며， 수지 조성물의 흔합과 관련된 기술분야에서 널리 쓰이는 다양한 흔합 기법을 제한없이 사용할 수 있다.
상기 열처리 단계는， 상기 흔합물을 80 내지 250 °C , 또는 100 내지 120 °C 온도에서 진행할 수 있다. 또한， 상기 열처리 공정은 1 kg/cuf 내지 50 kg/ cm3 , 또는 5 kg/ cm2 내지 20 kg/cin2 , 또는 6 kg/cuf 내지 7 kg/ cm2 의 압력하에서 진행될 수 있다. 또한， 20초 내지 200초간 진행할 수 있다.
이를 통해， 상기 발포된 흔합물의 압축 성형이 진행될 수 있고， 구체적으로 폴리스티렌 발포 입자와 난연 입자의 흔합물이 압축과 함께 추가적으로 발포가 진행되면서 일정한 형상을 갖는 스티로폼을 제조할 수 있다. 상기 압축 성형 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나， 예를 들어 일정 형상을 갖는 성형기에 상기 발포된 흔합물을 넣고 열처리하며 압축하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 흔합물을 80 내지 250°C , 또는 100 내지 120°C 온도에서 열처리하는 단계 또한 건조 조건 또는 습식 조건에서 진행할 수 있으나， 바람직하게는 습식 조건에서 진행할 수 있다. 상기 습식 조건의 예로는 증기를 들 수 있으며， 구체적으로 80 내지 250 온도 및 1 kg/cuf 내지 50 kg/ciD2 압력을 갖는 증기를 상기 흔합물에 접촉시키는 방법을 사용할 수 있다. 상기 증기의 예가 크게 한정되는 것은 아니며， 습식 공정에서 널리 사용되는 다양한 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
이와 같이， 습식 조건에서 상기 압축성형 단계를 진행한 이후에는， 40시간 내지 80시간 동안 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편， 상기 난연 스티로폼을 제조하는 게 2구현예에 따르면， 발포성 폴리스티렌 수지 및 상기 일 구현예의 난연 입자의 흔합물을 열처리하는 발포 단계를 포함하는 난연 스티로폼 제조방법이 제공될 수 있다.
상술한 특정의 난연 스티로품 제조방법을 이용하면， 폴리스티렌 수지의 발포단계 이전에 미세한 크기의 폴리스티렌 수지와 난연 입자를 흔합함으로서， 흔합장치의 크?ᅵ를 축소시킬 수 있으며, 난연 입자의 사용량을 최소화할 수 있으며， 기존의 제조설비를 그대로 이용할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
또한， 발포단계 이전에 미세한 크기의 폴리스티렌 수지와 난연 입자를 흔합한 이후， 발포 및 압축 성형 공정올 거치더라도， 폴리스티렌 발포체 표면에 난연 입자가 강하게 결합한 상태로 내구성이 유지됨에 따라， 최종적으로 제조되는 난연 스티로품의 내수성과 난연성이 향상될 수 있다. 상기 난연 입자에 관한 내용은 상기 일 구현예에 관하여 상술한 내용을 포함한다.
구체적으로， 상기 발포성 폴리스티렌 수지는 발포가 진행되지 않은 폴리스티렌 수지로서, 폴리스티렌 수지 및 상기 폴리스티렌 수지 내부에 함침된 발포제를 포함하여 추후 발포단계에 의해 발포가 진행될 수 있는 수지를 의미한다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지는 폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 상기 발포제를 2 내지 10 중량부로 포함할 수 있으며， 상기 발포제의 예가 크게 한정되는 것은 아니나， 예를 들어 프로판， 부탄， 핵산， 펜탄， 헵탄, 시클로부탄， 시클로핵산， 메틸클로라이드， 에틸클로라이드， 메틸렌클로라아드， 디메틸에테르， 디에틸에테르， 메틸에틸에테르， 질소， 이산화탄소， 아르곤 또는 이들의 2종 이상의 흔합물을 사용할 수 있다. 또한， 상기 발포성 폴리스티렌 수지는 난연제 등을 첨가제로서 더 포함할 수 있다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지는 입경이 0 . 5 mm 내지 1 . 5 誦인 구형 폴리스티렌 입자 형태를 가질 수 있다. 상기 입경이 0 . 5 誦 내지 1 . 5 誦인 구형 폴리스티렌 입자는 입경이 작아， 상기 폴리스티렌 입자 표면에 결합하기 위해 흔합되는 난연 입자의 양을 최소화할 수 있으며， 흔합장치의 크기를 축소할 수 있다.
상기 발포성 구형 폴리스티렌 입자를 제조하는 방법의 예가 크게 한정된 것은 아니나， 예를 들어， 현탁중합법 또는 콤파운딩법 등을 사용할 수 있다. 상기 현탁중합법의 예로는 수계 반웅매질 상에서 스티렌 모노머의 현탁중합, 또는 스티렌 모노머와 적어도 하나의 코모노머의 현탁중합을 진행시키는 단계; 및 상기 현탁중합의 개시 이전에， 상기 현탁중합 중에， 또는 상기 현탁중합 이후에 발포제를 첨가하는 단계;를 포함하는 현탁중합법을 들 수 있다. ―
상기 콤파운딩법의 예로는 스티렌계 폴리머를 콤파운딩한 후 압출하면서 절단하여 스티렌계 폴리머 입자를 생성시키는 단계; 및 상기 스티렌계 폴리머 입자에 발포제를 첨가하는 단계;를 포함하는 콤파운딩법을 들 수 있다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지의 밀도는 14 g/ 1 내지 20 g/1 일 수 있다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지 및 난연 입자의 흔합물은 발포성 폴리스티렌 수지 1 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 0.0005 중량부 내지 0.5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 발포성 폴리스티렌 수지 1 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 함량이 0.0005 중량부 미만으로 지나치게 감소하면， 상기 난연 입자의 감소로 인해 난연성 향상 효과를 층분히 구현하기 어려을 수 있다.
반면， 상기 발포성 폴리스티렌 수지 1 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 함량이 0.5 중량부 초과로 지나치게 증가하면, 상기 발포성 폴리스티렌 수지와 난연 입자의 배합이 어려워지며， 배합, 발포， 압축 성형 등의 공정에서의 성형성이 감소할 수 있고, 성형 이후 제품이 깨지는 등 내구성이 감소할 수 있다.
상기 발포성 폴리스티렌 수지， 난연 입자를 흔합하는 방법의 예는 크게 한정되지 않으며， 수지 조성물의 흔합과 관련된 기술분야에서 널리 쓰이는 다양한 흔합 기법을 제한없이 사용할 수 있다.
한편, 상기 열처리는， 상기 흔합물을 50 내지 200°C , 또는 100 내지 110 °C 온도에서 진행할 수 있다. 보다 구체적으로는 20초 내지 200초간 진행할 수 있다. 상기 발포단계에서， 상기 흔합물에 포함된 발포성 폴리스티렌 수지의 발포가 진행되며， 상기 발포성 폴리스티렌 수지에 비해 부피가 팽창된 폴리스티렌 발포체가 생성될 수 있다.
상기 발포단계 이전에 상기 흔합물에서， 상기 발포성 폴리스티렌 수지 표면에 난연 입자가 결합할 수 있으며， 상기 발포단계 이후 생성된， 폴리스티렌 발포체의 표면에도 상기 결합이 유지될 수 있다.
상기 발포 단계는， 0.05 kg/ciu2 내지 1 kg/cirf , 또는 0. 1 kg/cin2 내지 0.5 kg/c f， 또는 0. 1 kg/cin2 내지 0.4 kg/cin2 의 압력하에서 진행될 수 있다. 상기 흔합물을 50 내지 200°C , 또는 100 내지 110°C 온도에서 열처리하는 발포 단계는 건조 조건 또는 습식 조건에서 진행할 수 있으나， 바람직하게는 습식 조건에서 진행할 수 있다. 상기 습식 조건의 예로는 증기를 들 수 있으며， 구체적으로 50 내지 20CTC 은도 및 0.05 kg/cin2 내지 1 kg/cirf 압력을 갖는 증기를 상기 흔합물에 접촉시키는 방법을 사용할 수 있다. 상기 증기의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 습식 공정에서 널리 사용되는 다양한 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
이와 같이， 습식 조건에서 상기 발포 단계를 진행한 이후에는， 상기 발포 처리된 흔합물을 1시간 내지 2시간 동안 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한， 상기 발포 단계 이후에 , 상기 발포된 흔합물을 80 내지 250 °C , 또는 100 내지 120 °C 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 '구체적으로는 20초 내지 200초간 진행할 수 있다. 상기 추가적인 열처리 공정은 1 kg/cuf 내지 50 kg/cm2 , 또는 5 kg/ cm2 내지 20 kg/cm2 , 또는 6 kg/cuf 내지 7 kg/crf 의 압력하에서 진행될 수 있다.
이를 통해， 상기 발포된 흔합물의 압축 성형이 진행될 수 있고, 구체적으로 폴리스티렌 발포 입자와 난연 입자의 흔합물이 압축과 함께 추가적으로 발포가 진행되면서 일정한 형상을 갖는 스티로품을 제조할 수 있다. 상기 압축 성형 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나， 예를 들어 일정 형상을 갖는 성형기에 상기 발포된 흔합물올 넣고 열처리하며 압축하는 방법을 사용할 수 있다.
상기 흔합물을 80 내지 250 °C , 또는 100 내지 120 °C 온도 에서 열처리하는 단계 또한 건조 조건 또는 습식 조건에서 진행할 수 있으나 바람직하게는 습식 조건에서 진행할 수 있다. 상기 습식 조건의 예로는 증기를 들 수 있으며, 구체적으로 80 내지 250 °C 온도 및 1 kg/cuf 내지 50 kg/cuf 압력을 갖는 증기를 상기 흔합물에 접촉시키는 방법을 사용할 수 있다. 상기 증기의 예가 크게 한정되는 것은 아니며， 습식 공정에서 널리 사용되는 다양한 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
이와 같이， 습식 조건에서 상기 압축성형 단계를 진행한 이후에는， 40시간 내지 80시간 동안 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명에 따르면， 우수한 난연성 또는 내수성을 갖는 난연 입자 및 그 제조방법， 그리고 이를 이용한 난연 스티로품이 제공될 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 실시예 1에서 제조된 난연 입자의 표면 SEM이미지를 나타낸 것이다.
도 2은 실시예 1에서 제조된 난연 입자를 카메라 촬영 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 10에서 제조된 발포전 스티로품의 카메라 촬영 이미지를 나타낸 것이다.
도 4은 실시예 10에서 제조된 발포후 스티로품의 카메라 촬영 이미지를 나타낸 것이다.
도 5은 실시예 10에서 제조된 성형 이후 스티로폼의 카메라 촬영 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 난연 입자의 29Si NMR스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 2에서 제조된 난연 입자의 표면 SEM이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 2에서 제조된 난연 입자의 29Si NMR스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9은 참고예로서， 물유리의 29Si NMR스펙트럼올 나타낸 것이다. 도 10은 참고예로서， 세노스피어의 29Si NMR스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 5에서 제조된 난연 입자의 표면 SEM이미지를 나타낸 것이다.
도 12은 실시예 6에서 제조된 난연 입자의 표면 SEM이미지를 나타낸 것이다.
도 13은 실시예 7에서 제조된 난연 입자의 표면 SEM이미지를 나타낸 것이다.
도 14은 실시예 8에서 제조된 난연 입자의 표면 SEM이미지를 나타낸 것이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】 발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단， 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐， 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. ' <실시예 1내지 9 ： 난연 입자의 제조 >
실시예 1
세노스피어 (이산화규소 (Si02): 약 60중량 %， 산화알루미늄 (A1203): 약 30 중량 %， 산화철 (Fe2 ): 약 4 중량 %， 산화칼슘 (CaO) :약 4 중량 %, 산화마그네슘 (MgO): 약 2 중량 입자 (200mesh) 100g와 물유리 (KS 규격 2종: Na2Si02 - nH20) 400 g, 그리고 그리고 20°C에서 점도가 100cps인 폴리디메틸실록산 (Element 14 PDMS 100， M0MENTIVE 사 제조; 중량평균분자량: 6000 g/mol) 20g을 흔합한 다음， 상기 흔합물을 약 10C C 온도의 열풍 교반기에 넣고 약 150 rpm의 속도로 교반하면서， 약 1.5시간 동안 열풍 건조시켜 겔화 (gelation)시켰다. 상기 겔화된 흔합물을 분쇄기를 이용하여 분쇄하여， 상기 난연 입자를 제조하였다. 실시예 2
세노스피어 (이산화규소 (Si02): 약 60중량 %， 산화알루미늄 (A1203): 약 30 중량 산화철 (Fe203): 약 4 중량 ¾；， 산화칼슴 (CaO):약 4 중량 %， 산화마그네슘 (MgO): 약 2 중량 %) 입자 (200mesh) 100g와 물유리 (KS 규격 2종: Na2Si02 - nH20) 400 g을 흔합한 다음, 상기 흔합물을 약 100°C 온도의 열풍 교반기에 넣고 약 150 rpm의 속도로 교반하면서， 약 1.5시간 동안 열풍 건조시켜 겔화 (gelation)시켰다. 상기 겔화된 흔합물을 분쇄기를 이용하여 분쇄하여， 상기 난연 입자를 제조하였다. 실시예 3
세노스피어 (이산화규소 (Si02): 약 60중량 산화알루미늄 (A1203): 약 30 중량 %, 산화철 (Fe203): 약 4 중량 ¾>， 산화칼슴 (CaO):약 4 중량 %， 산화마그네슘 (MgO): 약 2 중량 %) 입자 (200mesh) 100g와 물유리 (KS 규격 2종: Na2Si02 - nH20) 400 g, 이산화티타늄 4g, 황산알루미늄 수용액 (황산알루미늄 3g) 8g, 인산칼슴 수용액 (인산칼슘 2 g) 6g, 카본블랙 2g, 그리고 그리고 20°C에서 점도가 lOOcps인 폴리디메틸실록산 (Element 14 PDMS 100, M0MENTIVE 사 제조; 중량평균분자량: 6000 g/mol) 20g을 흔합한 다음， 상기 흔합물을 약 100 °C 온도의 열풍 교반기에 넣고 약 150 rpm의 속도로 교반하면서， 약 1.5시간 동안 열풍 건조시켜 겔화 (gelation)시켰다. 상기 겔화된 흔합물을 분쇄기를 이용하여 분쇄하여， 상기 난연 입자를 제조하였다. 실시예 4
세노스피어 (이산화규소 (Si02): 약 60중량 %， 산화알루미늄 (A1203): 약 30 중량 %， 산화철 (Fe203): 약 4 중량 %， 산화칼슘 (CaO):약 4 중량 %, 산화마그네슘 (MgO): 약 2 중량 입자 (200mesh) 100g와 물유리 (KS 규격 2종: Na2Si02 - nH20) 400 g, 이산화티타늄 4g, 황산알루미늄 수용액 (황산알루미늄 3g) 8g, 인산칼슴 수용액 (인산칼슴 2 g) 6g, 카본블랙 2g을 흔합한 다음， 상기 흔합물을 약 lOOt 은도의 열풍 교반기에 넣고 약 150 rpm의 속도로 교반하면서， 약 1.5시간 동안 열풍 건조시켜 겔화 (gelation)시켰다. 상기 겔화된 흔합물을 분쇄기를 이용하여 분쇄하여， 상기 난연 입자를 제조하였다. 실시예 5
세노스피어 입자 대신 세라믹마이크로스피어 입자를 사용한 것을 제외하고， 상기 실시예 3과 동일하게 난연입자를 제조하였다. 실시예 6
세노스피어 입자 대신 언번드 카본 입자를 사용한 것을 제외하고， 상기 실시예 3과 동일하게 난연입자를 제조하였다. 실시예 7
세노스피어 입자 대신 클린드애쉬 입자를 사용한 것을 제외하고， 상기 실시예 3과 동일하게 난연입자를 제조하였다. 실시예 8
세노스피어 입자 대신 플라이애쉬 입자를 사용한 것을 제외하고， 상기 실시예 3과 동일하게 난연입자를 제조하였다. 실시예 9
8001 은도에서 10분간 열처리한 세노스피어 (이산화규소 (Si ) : 약 60중량 %， 산화알루미늄 (A1203) : 약 30 중량 %， 산화철 (Fe203) : 약 4 중량 ¾>， 산화칼슴 (CaO) :약 4 중량 ¾>， 산화마그네슘 (MgO) : 약 2 중량 ¾>) 입자 (200mesh)를 사용한 것을 제외하고， 상기 실시예 3과 동일하게 난연입자를 제조하였다.
<실시예 10 내지 20: 난연 스티로폼의 제조 >
실시예 10
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 腿 1 ) 비드 70g에 폴리비닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 80g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 이후, 상기 교반기에 아크릴 수지 20g을 첨가 및 흔합하여 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 흔합하고, 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105 °C 온도 및 0.2 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/crf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 11
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 mm) 비드 70g에 폴리비닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 80g을 첨가하여 흔합하고, 건조시켰다. 이후， 상기 교반기에 아크릴 수지 20g을 첨가 및 흔합하여 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음, 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 그리고, 20°C에서 점도가 lOOcps인 폴리디메틸실록산 (Element 14 PDMS 100， M0MENTIVE 사 제조; 중량평균분자량: 6000 g/mol ) 5g을 추가로 첨가하고， 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 온도 및 0.2 kg/crf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/crf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 12
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 mm ) 비드 70g에 아크릴 수지 20g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 교반기에 폴리비닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 첨가 및 흔합하여 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 80g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 온도 및 0.2 kg/cirf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로품을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/ciu! 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 13
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 ¾를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1 . 1 匪) 비드 70g에 아크릴 수지 20g을 흔합하여, 상기 비드 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 교반기에 폴리비닐 아세테이트 (Po lyvinyl acet ate) 수지 15g을 첨가 및 흔합하여 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 80g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 그리고， 20 °C에서 점도가 lOOcps인 폴리디메틸실록산 (El ement 14 PDMS 100 , MOMENT I VE 사 제조; 중량평균분자량: 6000 g/mo l ) 5g을 추가로 첨가하고， 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105 °C 온도 및 0.2 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로품을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 은도 및 6 .5 kg/cui2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 14
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1 . 1 誦) 비드 70g에 전분계 아크릴 수지 25g을 약 1분간 흔합하여 상기 비드 표면에 전분계 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음, 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 60g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 교반기에 페놀 수지 15g을 약 1분간 첨가 및 흔합하여 표면에 페놀 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 상온의 열풍 및 오븐기에서 약 1시간 동안 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 은도 및 0.2 kg/cin2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기、중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/ on2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로폼을 제조하였다. 실시예 15
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2,000： 입경 1.1 關) 비드 70g에 페놀 수지 25g을 약 1분간 흔합하여 상기 비드 표면에 페놀 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 6½을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 교반기에 전분계 아크릴 수지 25g을 약 1분간 첨가 및 흔합하여 표면에 전분계 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음, 상기 실시예 1에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 상온의 열풍 및 오븐기에서 약 1시간 동안 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105 X： 온도 및 0.2 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로품을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/cin2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 16
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2,000： 입경 1.1 删) 비드 70g에 폴리비닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 80g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 이후, 상기 교반기에 아크릴 수지 20g을 첨가 및 흔합하여 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105 °C 온도 및 0.2 kg/ciif 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로품을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 17
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 mm) 비드 70g에 아크릴 수지 20g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 교반기에 폴리비닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 첨가 및 흔합하여 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 80g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 온도 및 0.2 kg/cuf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/cuf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로폼을 제조하였다. 실시예 18
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 固) 비드 70g에 전분계 아크릴 수지 2 을 약 1분간 흔합하여 상기 비드 표면에 전분계 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 60g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 교반기에 페놀 수지 15g을 약 1분간 첨가 및 흔합하여 표면에 페놀 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고, 상온의 열풍 및 오븐기에서 약 1시간 동안 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 은도 및 0.2 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/cin2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 19
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 隨) 비드 70g에 페놀 수지 25g을 약 1분간 흔합하여 상기 비드 표면에 페놀 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 60g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 건조시켰다.
이후, 상기 교반기에 전분계 아크릴 수지 25g을 약 1분간 첨가 및 흔합하여 표면에 전분계 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 2에서 제조된 난연 입자 40g을 첨가하여 약 1분간 흔합하고， 상온의 열풍 및 오븐기에서 약 1시간 동안 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 온도 및 0.2 kg/crf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로품을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/ciif 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로폼을 제조하였다. 실시예 20
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 %를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000 : 입경 1. 1 國) 비드 70g에 폴리바닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 3에서 제조된 난연 입자 50g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 이후， 상기 교반기에 아크릴 수지 20g을 첨가 및 흔합하여 표면에 아크릴 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 실시예 3에서 제조된 난연 입자 30g을 첨가하여 흔합하고, 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105°C 온도 및 0.2 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/cuf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고， 약 2일동안 건조하여 난연 스티로품을 제조하였다. 실시예 21
교반기에서 폴리스티렌 수지 94중량 % 및 펜탄 (pentane) 6중량 ¾>를 함유한 폴리스티렌 (SH 에너지 화학 SB 2 , 000： 입경 1. 1 mm) 비드 70g에 폴리비닐 아세테이트 (Polyvinyl acetate) 수지 15g을 흔합하여， 상기 비드 표면에 폴리비닐 아세테이트 수지 코팅층을 형성한 다음， 상기 교반기에 상기 실시예 4에서 제조된 난연 입자 50g을 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다. 이후， 상기 교반기에 아크릴 수지 20g을 첨가 및 흔합하여 표면에 아크릴 수지 코팅충을 형성한 다음， 상기 실시예 4에서 제조된 난연 입자 30g올 첨가하여 흔합하고， 건조시켰다.
이후， 상기 건조된 흔합물을 스팀 교반기에 넣고 105 °C 온도 및 0.2 kg/crf 압력의 증기로 80초간 열처리하여 1차 발포한 후 공기 중에 1시간 동안 건조하였다. 상기 건조된 1차 발포 스티로폼을 스팀 성형기에 넣고 120 °C 온도 및 6.5 kg/cm2 압력의 증기로 80초간 열처리하여 2차 압축 발포하고, 약 2일동안 건조하여 난연 스티로폼을 제조하였다. <비교예 1내지 2 ： 난연 스티로폼의 제조 >
비교예 1
( 1) 난연 조성물의 제조
세노스피어 (이산화규소 (Si02) : 약 60중량 %， 산화알루미늄 (A1203) : 약 30 증량 %, 산화철 (Fe203) : 약 4 중량 %， 산화칼슘 (CaO) :약 4 중량 ¾， 산화마그네슘 (MgO) : 약 2 중량 %) 입자 (200mesh) 100g와 물유리 (KS 규격 2종: Na2Si02 - nH20 ) 400 g, 이산화티타늄 4g, 황산알루미늄 수용액 (황산알루미늄 3g) 8g, 인산칼슘 수용액 (인산칼슘 2 g) 6g, 카본블랙 ， 그리고 그리고 20°C에서 점도가 lOOcps인 폴리디메틸실록산 (Element 14 PDMS 100， M0MENTIVE 사 제조; 중량평균분자량: 6000 g/mol ) 20g을 흔합하여， 난연 조성물을 제조하였다.
(2) 난연 스티로품의 제조
실시예에서 제조된 난연입자 대신 상기 난연 조성물을 사용한 것을 제외하고， 실시예 10과 동일하게 난연 스티로폼을 제조하였다. 비교예 2
( 1) 난연 조성물의 제조
상기 비교예 1과 동일하게， 난연 조성물올 제조하였다.
(2) 난연 스티로품의 제조
실시예에서 제조된 난연입자 대신 상기 난연 조성물을 사용한 것을 제외하고， 실시예 16과 동일하게 난연 스티로폼을 제조하였다.
<실험예 ： 난연 입자및 난연 스티로품의 물성 측정 >
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 난연 입자 및 난연 스티로품의 물성을 하기 방법으로 측정하였으며， 그 결과를 표 1 에 나타내었다. 실험예 1 : 표면특성
상기 실시예 1에서 얻어진 난연 입자를 FE-SEM 장비를 이용하여 촬영한 이미지를 하기 도 1에， 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 하기 도 2에 나타내었다.
또한, 상기 실시예 10에서 제조된 발포 전 단계의 난연 스티로품에 대하여， 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 하기 도 3에 나타내었고， 발포 후 단계의 난연 스티로폼에 대해 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 하기 도 4에， 압축 성형 후 최종 제조된 난연 스티로품에 대해 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 하기 도 5에 나타내었다. ᅳ
하기 도 1에 나타난 바와 같이 상기 .실시예 1의 난연 입자는 최대 직경이 약 50 이며， 불규칙적인 형상을 나타내었다. 또한， 하기 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1의 난연 입자는 혹색의 분말임을 확인할 수 있었다.
하기 도 3에 나타난 바와 같이， 폴리스티렌 비드 표면에 난연입자를 형성함에 따라， 표면이 혹색을 띠고 있었다.
또한， 하기 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이， 상기 실시예 10에서 제조된 난연 스티로품은 표면에 상기 실시예 1의 난연 입자가 형성된 것을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 2에서 얻어진 난연 입자를 FE SEM 장비를 이용하여 촬영한 이미지를 하기 도 7에 나타내었다.
하기 도 7에 나타난 바와 같이， 상기 실시예 2의 난연 입자는 최대 직경이 약 50 이며， 불규칙적인 형상을 나타내었다.
또한， 하기 도 11 내지 14에 '나타난 바와 같이， 상기 실시예 5 내지 8의 난연 입자도 최대 직경이 약 50 이며， 불규칙적인 형상을 나타내었다. 실험예 2: 성분 분석
상기 실시예 1에서 얻어진 난연 입자에 대하여, Solid 400MHz WB NMR Spectrometer 장비 (79.51MHz, D20용매조건)를 이용하여， 29Si NMR스펙트럼을 측정하고， 이를 하기 도 6에 나타내었다.
하기 도 6에 나타난 바와 같이， 상기 실시예 1에서 얻어진 난연 입자는
-92.27 ppm에서 화학 시프트 (chemical shift)를 나타내었다.
상기 실시예 2에서 얻어진 난연 입자에 대하여， Solid 400腿 z WB NMR Spectrometer 장비 (79.51MHz, D20용매조건)를 이용하여， 29Si NMR스펙트럼을 측정하고， 이를 하기 도 8에 나타내었다.
하기 도 8에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 2에서 얻어진 난연 입자는
-92.27 ppm에서 화학 시프트 (chemical shift)를 나타내었다.
참고예로서， 물유리의 경우， 하기 도 9에 나타난 바와 같이， -80.41 ppm, -88.57 ppm, -90.57 ppm, -96.52 ppm, -97.41 ppm, -106.53 ppm 에서 화학 시프트 (chemical shift)를 나타내었고， 세노스피어의 경우， 하기 도 10에 나타난 바와 같이, -90.16 ppm, -108.9 ppm 에서 화학 시프트 (chemi cal shi ft )를 나타내어， 상기 난연 입자와 상이한 피크를 나타내었다.
즉， 상기 난연 입자는 상기 물유리와 세노스피어의 단순한 흔합물이 아니며， 흔합물을 열처리하여 형성되는 겔화된 중합체임을 확인할 수 있다. 실험예 3 : 난연성
상기 실시예 10 내지 21， 비교예 1 내지 2에서 얻어진 난연 스티로폼을 이용하여， 가로 10cm * 세로 10cm * 두께 5cm의 시편을 제작하고， 가스 토치로 5분간 가열하여， 난연성을 평가하였다.
구체적으로, 5분간 가열시에도 불이 붙지 않고 연기가 나지 않으며 스티로품 입자가 70%이상 남이있는 경우를 "우수''로， 5분간 가열시 불이 붙으며 연기가 나며 심재가 30% 이상 연소된 경우를 "나쁨1 '으로 평가하였다. 실험예 4 : 내수성
상기 실시예 10 내지 21， 비교예 1 내지 2에서 얻어진 난연 스티로품을 이용하여， 가로 10cm * 세로 10cm * 두께 5cm의 시편을 제작하고， 10cm 깊이의 물에 침수시켜， 내수성을 평가하였다.
구체적으로 24시간 10cm깊이 물에 침수 시 에도 물에 녹지 않는 경우를 "우수 "로, 24시간 10cm깊이 물에 침수 시 물에 녹는 경우를 "나쁨 "으로 평가하였다.
【표 1】
실시예 및 비교예 난연 스티로품의 실험예 결과
Figure imgf000034_0001
실시예 ᄋ
12 ᄀ Γ 우수 실시예 O
13 수 ᄋ入
ᄀ " Γ 실시예 14 우수 우수 실시예 o
15 우수 실시예 16 ■ ^ o卞 실시예 17 우수 우수 실시예 18 우수 우수 실시예 ᄋ o
19 ᄀ " Γ 실시예 ᄋ
20 우수 ᄀ " Γ 실시예 o o
21 ᄀ Γ 비교예 1 나쁨 나쁨 비교예 2 나쁨 나쁨
상기 표 1에 나타난 바와 같이， 폴리스티렌 비드와 함께 실시예 1 또는 실시예 21에서 제조된 난연 입자를 흔합하여 제조된 스티로폼은 우수한 난연 성， 또는 내수성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
반면， 실시예와 같이 겔화 및 분쇄공정에 의한 난연입자를 사용하지 않고， 단순히 난연물질을 흔합한 조성물을 첨가하여 제조된 스티로품은 스 티로품 상에 난연물질이 충분히 접착되기 어려워 실시예에 비해 난연성이나 내수성이 층분히 구현되기 어렵다는 점을 확인하였다.

Claims

【청구범위】
【청구항 1]
세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자를 함유한 건조겔을 포함하고， 29Si NMR 스펙트럼에서 -91 ppm 내지 -95ppm의 화학 시프트를 갖는 피크를 포함하는, 난연 입자.
【청구항 2]
제 1항에 있어서，
상기 난연 입자는 최대 직경이 0 .01 im 내지 1000 ，인， 난연 입자.
【청구항 3】
제 1항에 있어서，
상기 건조겔은 2이상의 무기입자의 가교 (공)중합체를 포함하는， 난연 입자.
【청구항 4】
제 1항에 있어서，
상기 건조겔은 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 50 중량부의 티타늄옥사이드를 더 포함하는， 난연 입자.
【청구항 5]
제 1항에 있어서，
상기 건조겔은 실록산계 고분자를 더 포함하는， 난연 입자.
【청구항 6】
제 5항에 있어서，
상기 실록산계 고분자는 20 °C에서 측정한 점도가 0 . 65 cps 내 10000 cps인， 난연 입자.
【청구항 7]
게 5항에 있어서，
상기 실록산계 고분자의 중량평균 분자량이 4000 g/mol 내지 10000 g/iTOl인， 난연 입자.
【청구항 8】
세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자， 20°C에서 점도가 100000 cP 미만인 무기 바인더를 포함한 난연제 조성물을 60°C 내지 200 °C의 온도에서 열처리하는 단계; 및
상기 열처리단계의 결과물을 분쇄하는 단계;를 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 9】
제 8항에 있어서，
상기 난연제 조성물은 무기입자 100 중량부 대비 1 중량부 내지 50 중량부의 티타늄옥사이드를 더 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 10】
제 8항에 있어서，
상기 난연제 조성물올 열처리하는 단계는，
상기 난연제 조성물을 100 rpm 내지 200rpm 속도로 교반하면서 진행하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 11】
제 8항에 있어서，
상기 난연제 조성물은 실록산계 고분자를 더 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 12]
제 11항에 있어서，
상기 난연제 조성물은 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 실록산계 고분자 0. 1 중량부 내지 10중량부를 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 13】
게 8항에 있어서,
상기 난연제 조성물은 상기 무기 바인더 100 중량부를 기준으로 상기 무기입자 10 중량부 내지 100중량부를 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 14】
거 18항에 있어서，
상기 무기 바인더는 액상 규산나트륨을 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 15】
제 14항에 있어서，
상기 액상 규산나트륨은 하기 수학식 1에 의한 몰비가 2.25 이상인， 난연 입자 제조방법 :
[수학식 1]
몰비 = {Si02(중량 % )/^20(중량% )*1.032} .
【청구항 16】
제 8항에 있어서，
상기 무기입자의 직경이 100 mesh 내지 1000 mesh인， 난연 입자 제조방법.
【청구항 17】
제 8항에 있어서 상기 난연제 조성물을 60 °C 내지 200°C의 온도에서 열처리하는 단계 이전에，
세노스피어， 플라이애쉬， 세라믹마이크로스피어， 클린드애쉬 및 언번드카본으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 무기입자를 500 °C 내지 1000 °C 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함하는， 난연 입자 제조방법.
【청구항 18】
폴리스티렌 발포 입자; 및 .
상기 폴리스티렌 발포 입자 상에 형성되고， 제 1항의 난연 입자를 포함한 난연층을 포함하는， 난연 스티로품.
【청구항 19】 .
제 18항에 있어서，
상기 폴리스티렌 발포 입자 100 중량부를 기준으로 상기 난연 입자 10 중량부 내지 500 중량부를 포함하는， 난연 스티로폼.
【청구항 20】
제 18항에 있어서，
상기 폴리스티렌 발포 입자와 난연층 사이에 형성된 접착층을 더 포함하는, 난연 스티로품.
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