KR100886845B1 - 코팅층을 특징으로 하는 난연성이 향상된 폴리스티렌 비드 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난연성이 급격히 향상된 난연성 폴리스티렌 비드의 제조방법 및 난연성 폴리스티렌 비드에 관한 것으로, 유기용매 단독으로 또는 혼합하여 그리고 이와 같은 유기용매에 통상의 비드를 혼합하여 녹인 혼합용액을 준비한 후, 유기용매나 이 혼합용액을 통상의 비드 표면에 분사하여 도포한 후, 유기용매나 혼합용액이 도포된 비드에 산화마그네슘분말 같은 난연성 분말을 분사하여 난연성분말을 충분히 비드에 점착시킨 후, 이 난연성 분말이 점착된 비드를 규산소다계 바인더로 분사하고 건조시키는 과정을 통하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 방법과 그 제조방법으로 제조된 난연성이 현격히 증가된 난연성 폴리스티렌 비드에 관한 것이다.
본 발명인 난연성 폴리스티렌 비드를 발포 성형하여 스티로폼으로 완성한 결과 KSF 2271호에서 규정하는 난연3급 뿐만 아니라 난연2급 기준을 만족하며 내화성을 가지게 되었다.
비드, 유기용매, 혼합용액, 난연성분말, 규산소다계 바인더, 내수성 규산소다 바인더, 난연성 폴리스티렌 비드
Description
본 발명은 일반적으로 스티로폼을 제조하는데 사용되는 원료인 폴리스티렌 비드에 관한 것으로, 일반적으로 스티로폼은 단열성이 좋지만 난연성이 상당히 부족하여 열에 취약한 단점을 가지고 있었다.
그리고 화재시에 스티로폼의 성분인 폴리스티렌이 연소하면서 매연 및 악취 그리고 강한 유해성 물질을 발산하여 생리적 환경적인 큰 문제를 발생하고 있었다.
또한 스티로폼은 건축물 내부의 단열재로 사용하여 화재시에 진화하기 어렵다는 큰 문제점이 있었다.
따라서 이런 스티로폼에 난연성을 크게 부여하고자 많은 기술자들에 의하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 기술들이 많이 제시되고 있었다.
상기와 같은 난연성 스티로폼을 제조하는 방법으로 종래기술로서 미발포 폴리스티렌 입자(통상의 폴리스티렌 비드, 이하 간략히 비드)를 난연화하는 기술들이 개시되고 있다.
종래기술로서 비드 표면에 할로겐화물, 인산화물, 브롬화 유기화합물 등의 난연제를 코팅하여 발포 성형시켜 난연성 스티로폼을 제조하거나, 비드에 제올라이트, 벤토나이트, 펄라이트, 일라이트 등과 같은 다공성 광물입자를 혼합하여 압축성형하는 기술이 있다.
또한 비드를 파쇄하여 규산소다와 탄산칼슘으로 구성되는 코팅제를 도포하여 발포하거나, 규산소다 및 탄산칼슘, 수산화 알루미늄, 탈크 등이 혼합된 난연제 조성물을 도포하고 마이크로파에 의한 가열로 건조시키는 단계를 거친 후 발포하기도 하였다.
그러나 상기의 종래 기술들은 제조공정이 까다롭고 제조원가가 높다는 단점과 난연제로 사용되는 코팅물질이 고가일 뿐만 아니라 난연성도 떨어짐은 물론 스티로폼으로 발포 성형되는 성형성도 많이 떨어졌다. 그리고 성형된 제품도 품질의 균일성도 보장할 수 없는 상황이었다.
또한 일반 비드를 난연성 폴리스티렌 비드로 제조하는 방법 즉 규산계 난연제를 비드에 코팅하는 방법이 구체적으로 제시되지 않았다는 문제점이 있었다.
그래서 현실적으로 규산계 난연제가 코팅된 비드가 잘 생성되지 않을 뿐만 아니라 이 규산계 난연제로 코팅된 비드가 스티로폼으로 성형되기가 어려운 면이 있었으며 발포되어 성형되더라도 스티로폼이 깨어지거나 균열이 발생하는 면이 있었다.
따라서 안정적인 스티로폼으로 발포 성형 될 수 있고 현실적이고 실질적인 난연성 스티로폼을 제조하기 위하여, 원재료인 비드에 난연성물질을 점착하고 규산계 난연제를 균일하고 안정적으로 코팅하는 방법을 제시하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조할 필요성이 대두되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,
통상의 비드를 준비하고, 유기용매 또는 유기용매에 통상의 비드를 섞어 용 해시킨 혼합용액을 준비한다.
유기용매 또는 상기의 혼합용액을 비드에 비드 알갱이(입자)보다 현저히 작은 액적을 만드는 분사기로 분사하여 도포한다.
유기용매 또는 혼합용액을 도포시킨 비드에 난연성 분말을 분사하여 난연성분말을 골고루 이 비드에 점착시킨다.
난연성 분말이 점착된 비드에 규산소다계 바인더를 여러 회에 걸쳐 골고루 분사하여 코팅하고 건조시키는 과정을 수행하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조한다.
이렇게 제조된 난연성 폴리시티렌 비드를 통상의 기술인 발포과정과 성형과정을 통하여 스티로폼을 제조하는 경우, 난연성이 현저히 상승되고 성형성이 좋은 균열이 전혀 없는 완제품인 난연성 스티로폼을 제작하게 된다.
본 발명에 의하여 내수성이 높으며, 난연성도 현저히 높은 스티로폼의 원료인 "난연성 폴리스티렌 비드"를 제조하였다.
특히, 성형된 스티로폼의 균열을 완전히 방지하는 효과를 가졌으며, 종래의 고가의 난연물질 대신 저렴한 난연물질을 사용하여 경제성 있는 매우 저렴한 난연성 스티로폼을 제조할 수 있게 되었다.
또한 본 발명에 의한 폴리스티렌 비드를 통상의 기술인 발포, 성형과정을 통하여 경량성이 있고 단열성이 강하며 내열성이 강한 스티로폼을 제조할 수 있어 건 축물 단열 내장제, 충격완화물 등 다용도로 사용할 수 있는 스티로폼을 공급하여 그 수요가 현저히 증가되는 효과도 예상된다.
그리고, 본 발명은 발포되기 전의 일반 비드를 이용하여 난연성 포리스티렌 비드를 제조하는 방법 및 그 난연성 폴리스티렌 비드 그리고 이의 발포체인 난연성 스티로폼에 관한 것이므로, 스티로폼을 제조하는 공장에 이 난연성 폴리스티렌 비드를 공급하여 용이하게 난연성 스티로폼을 제조할 수 있어 물류비용이 현저히 감소하고, 난연성 스티로폼이 필요한 곳에 쉽게 운반할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 스티로폼을 제조하기 위하여 사용하는 원재료인 폴리스티렌 비드(이하 간략히 "비드"라 한다)를 준비하여 "난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 방법" 및 이 제조방법으로 제조된 "난연성 폴리스티렌 비드"에 관한 것이다.
또한 이 난연성 폴리스티렌 비드를 이용하여 "난연성 스티로폼을 제조하는 방법" 및 이의 성형물인 "난연성 스티로폼"에 관한 것이다.
먼저, "비드"라 함은 폴리스티렌수지에 펜탄 또는 부탄 등 탄화수소가스를 주입시킨 둥근형 입자를 의미하며 제일모직, LG, 동부, BASP사에서 나오는 일반적으로 난연처리가 되지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 특징은 이 난연처리가 되지 않는 비드에 유기용매 또는 유기용매와 비드를 혼합하여 용해시킨 용액 (이하 혼합용액)을 일정량 도포시킨 후 난연성 분말을 일정량 분사하여 비드에 골고루 점착시키며, 이 난연성 분말이 점착된 비드에 일정량의 규산소다계 바인더를(바람직하게는 내수성 규산소다 바인더를) 여러 회에 걸쳐 골고루 분사하여 코팅하고 건조시키는 과정을 거쳐서 난연성 폴리스티렌 비드를 만드는 것이다.
이렇게 제조된 난연성 폴리시티렌 비드를 통상의 기술인 발포과정과 성형과정을 통하여 스티로폼을 제조하는 경우, 난연성을 현저히 상승시키고 성형성이 좋은 균열이 전혀 없는 완제품인 난연성 스티로폼을 제작하게 된다.
본 발명은.
먼저 유기용매를 비드 100중량부에 0.1-1.2중량부 취하여 상온에서 고압분사기로 비드의 알갱이보다 현저히 작은 액적(미세한 안개 형태)으로 비드에 분사하여 비드 알갱이 표면을 도포하여야 한다.
통상의 분사기로 사용이 가능하나 바람직하게는 미세한 액적을 만들기 위하여 고압분사기를 사용하는 것이 매우 유용하다. 이렇게 작은 액적으로 비드에 골고루 분사하여 도포하여야 비드 알갱이 표면이 용해되어 난연성분말을 쉽게 점착시킬수 있다.
따라서 상기의 유기용매 사용량보다 작은 범위의 사용인 경우에는 비드 알갱이 표면이 용해되는 상태가 저하되어 난연성 분말이 비드 알갱이 표면에 골고루 잘 점착되지 않으며, 초과하는 범위를 사용하는 경우 비드 알갱이 표면이 과다하게 용 해되어 비드가 깨어져서 비드 알갱이 속에 있는 발포용 가스가 누출되고 스티로폼으로 성형할 수가 없을 뿐만 아니라 비드 알갱이 서로가 융착되는 문제점이 발생한다.
유기용매는 통상의 유기용매이면 다 가능하고, 용매의 종류에 따라 비극성용매인 헥산류, 벤젠류, 톨루엔류, 크실렌류, 디에틸 에테류류, 클로로폼류, 에틸아세테이트 류 등이 있고, 극성 비양성자성 용매(Polar Aprotic Solvents)인 다이옥산류, 테트로하이드로퓨란(THF)류, 다이클로로메탄(DCM)류, 아세톤류, 아세토니트릴류, 디메틸포름아마이드(DMF)류, 디메틸설폭사이드(DMSO)류 등이 있고, 극성 양성자성 용매(Polar Protic Solvents)로는 아세틱에시드류, N-부타놀 류, 이소프로파놀(IPA)류, N-프로파놀류, 에타롤류, 메타놀류, 포르믹에시드류 등이 있으며 모두 폴리스티렌 비드를 녹이는 용매로 사용이 가능하다.
또한 다른 유기용매로서 사이클로헥사논, 프로필렌아세테이트, 스티렌류, 스티렌부타디엔류 등의 사용이 가능하다.
다만 유기용매는 상기에서 열거한 유기용매에 한정하지 않으며 일반적으로 비드 표면을 용해시킬 수 있는 용매이면 다 가능하다.
그리고 유기용매를 비드에 분사하여 사용하는 경우, 유기용매 단독 사용도 가능하지만, 유기용매들을 혼합(이하 혼합유기용매)하여 사용하는 경우도 가능하다.
다만, 유기용매는 바람직하게는 단독으로 사용하는 것이 좋고, 같은 성질을 가진 용매를 혼합하여 사용하기를 권장한다. 또한 염소성분이 없는 유기용매를 사용하는 것이 환경문제를 유발하지 않아 좋다. 더 더욱 바람직하게는 비극성용매를 사용하는 것이 좋으며 특히 크실렌류와 톨루엔류를 사용하기를 권장한다. 크실렌류, 톨루엔류는 비극성이며, 끓는 점이 높아 우수한 용매에 해당되기 때문이다. 또한 스티렌류도 비닐벤젠으로 불리는 것으로서 매우 우수한 유기용매에 해당하므로 이를 사용하는 것도 바람직하다.
그리고 본 발명의 가장 큰 특징적인 사항 중의 하나로서 설명하자면, 통상의 비드에 유기용매를 혼합하여 비드를 용해한 혼합용액(이하 혼합용액)을 비드에 분사하여 도포한다는 것이다.
이 경우 유기용매와 비드의 혼합비율은 1 : 0.05-0.3 중량비로 한다.
유기용매는 상기한 유기용매들이 사용되며, 단독으로 또는 여러 유기용매들을 혼합한 것에 비드를 용해하여 사용할 수 있다.
또한 유기용매는 상기에서 열거한 유기용매에 한정하지 않으며 일반적으로 비드 표면을 용해시킬 수 있는 용매이면 다 가능하다.
다만, 바람직하게는 단독으로 사용하는 것이 좋으며, 가급적이면 같은 성질을 가진 용매를 혼합하여 사용하기를 권장한다. 또한 염소성분이 없는 유기용매를 사용하는 것이 좋으며 더 더욱 바람직하게는 비극성 용매를 사용하는 것이 좋다.
특히 크실렌류와 톨루엔류는 비극성이며, 끓는 점이 높아 우수한 용매에 해 당하여 바람직한 유기용매라고 할 수 있다. 또한 스티렌류도 비닐벤젠으로 불리는 것으로서 매우 우수한 유기용매에 해당하고, 폴리스티렌의 단량체로서 비드를 녹여서 비드 알갱이에 분사할 경우 비드 알갱이 표면에 난연성분말을 점착시키는 데 매우 유효하다.
상기의 유기용매와 비드의 혼합비율보다 낮은 비드의 혼합인 경우 혼합용액을 비드에 분사할 때 비드 알갱이 표면이 과다하게 용해되어 폴리스티렌 비드 알갱이가 깨어져 알갱이 내부의 탄화수소 가스가 누출되고 비드 알갱이 서로 융착되는 현상이 발생하며, 혼합비율을 초과하여 과다하게 비드를 용해하는 경우 비드에 분사할 때 비드 알갱이 표면이 적절하게 용해되지 않아 난연성 분말이 잘 점착되지 않는다.
그리고, 비드를 회전 혼합형 교반기에 넣고 상기한 유기용매나 혼합용액을 비드에 고압 분사기로 분사하여 폴리스티렌 비드를 도포시킨다. 이 과정은 상온에서 충분히 가능하다.
유기용매의 사용량은 상기에서 언급한 바와 같이 비드 100중량부에 0.1-1.2 중량부 사용한다.
또한 혼합용액 사용량은 비드 100 중량부에 0.25-1.25중량부 사용한다.
유기용매나 혼합용액을 비드 알갱이 표면에 분사하는 경우 통상의 비드 표면 에 분사하는 방식을 선택하면 되며 바람직하게는 폴리스티렌 비드 알갱이 전체에 혼합용액이 동일한 농도로 뿌려질 수 있는 수단을 채용하면 좋다.
또한 상기에서 언급한 것처럼 유기용매나 혼합용액을 분사하는 경우 비드의 알갱이보다 현저히 작은 액적을 가질 수 있도록 분사하여야 한다. 통상의 분사기로도 사용이 가능 하나 바람직하게는 고압분사기를 사용하여 아주 미세한 안개처럼 분사하여 회전 혼합형 교반기에서 교반되는 폴리스티렌 비드를 균일하게 도포하도록 한다.
따라서, 상기한 바와 같이 유기용매나 혼합용액이 비드 알갱이 표면에 충분히 도포되는 경우 비드 알갱이 표면이 약간 녹는 작용을 하게 되며 하기할 난연성 분말을 충분히 점착시킬 수 있는 것이다.
이렇게 유기용매나 혼합용액이 충분히 균일하게 도포된 비드를 다음 공정인 난연성분말을 점착시키는 과정으로 진행한다.
유기용매나 혼합용액이 도포된 비드는 상기한 바와 같이 비드 알갱이 표면이 매우 미세한 두께로 녹아 있는 상태가 되어 점착성이 형성되어 있으므로, 난연성 분말을 분사하여 회전 혼합형 교반기에서 교반 혼합되고 있는 비드 알갱이 표면에 골고루 충분히 점착시킬 수 있다. 이 과정 또한 상온에서 진행이 가능하며 난연성분말이 분사되는 동안 비드가 회전 혼합형 교반기에서 교반되어 있고 난연성분말 서로 간에 부착하지 않으므로 비드 알갱이 표면에 균일한 농도로 점착이 된다.
또한, 난연성분말의 입도는 평균적으로 1-100㎛정도인 미세한 분말형태로 되어 있어서, 즉 비드보다 현저히 작은 직경을 갖는 분말형태를 가지고 있으므로 점성이 형성된 비드 알갱이 전부에 매우 균일하게 잘 점착될 수 있는 것이다.
난연성분말은 알카리토금속 산화물, 아연 또는 아연산화물을 사용할 수 있으며 단독으로 혹은 이들 물질을 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 가격이 저렴하고 난연성이 매우 우수하며 분자량이 적은 산화마그네슘분말, 아연분말, 산화아연분말을 사용하는 것이 좋으며 이들을 혼합하여 사용하는 것도 좋다.
난연성 분말 사용량은 비드 100중량부에 2.5-7.5 중량부를 사용한다. 바람직하게는 4-6중량부가 경제성 면이나 난연성과의 관계에서 적절하다.
이렇게 난연성분말이 비드의 각각의 알갱이 표면에 골고루 완전히 점착되게 되어 폴리스티렌 비드의 난연성이 현저히 증가하게 되는 것이다.
이 난연성 분말이 점착된 비드는 표면이 매우 부드러워 지면서 폴리스티렌 비드 알갱이가 서로 부착되지 않는 충분한 유동성을 가지게 된다. 이런 특성으로 인하여 다음 과정인 규산소다계 바인더를 접착시키는 과정이 용이할 수 있는 것이다.
다음 과정으로 난연성분말이 점착된 비드를 규산소다계 바인더로 분사하여 난연성분말이 점착된 폴리스티렌 비드 알갱이 표면전체를 코팅한다.
규산소다계 바인더는 통상의 규산소다 바인더를 사용하며, 바람직하게는 내수성이 있는 내수성 규산소다 바인더를 사용하는 것이 바람직하다(규산소다 바인더와 내수성 규산소다 바인더를 통칭하여 규산소다계 바인더라 칭한다).
내수성 규산소다 바인더는 통상의 방법으로 제조된 내수성이 향상된 규산소다 바인더를 의미하며, 따라서 수분산성 알칼리 규산염, 수분산성 실리카 및 유기 관능성 실란화합물로 코팅된 수분산성 실리카 등을 하도용 전색제로 함유하고, 수분산성 알루미나를 유기 관능성 실란화합물로 가수분해시킨 가수분해 반응물을 상도용 전색제로 함유하는 것이거나, 규산소다를 주성분으로 세라믹 바인더에 붕산을 첨가한 내수성 규산소다 바인더 등을 포함하는 통상의 내수성 규산소다 바인더를 의미한다.
그러나 바람직하게는 내수성 규산소다 바인더는 내수성 촉진제가 함유된 규산소다를 의미한다. 즉 20-45% 탈산칼륨 수용액 100중량부에 탈산칼슘이 50-130중량부 첨가되어 용해된 것으로 구성한 내수성 촉진제를, 규산소다 100중량부에 이 내수성 촉진제를 1-200중량부 첨가된 것으로 구성된 것을 의미한다.
규산소다계 바인더의 사용량은 폴리스티렌 비드 100 중량부에 규산소다계 바인더 1.5-5중량부 사용한다.
그리고 상온에서 규산소다계 바인더를 그 액적이 아주 미세하도록 고압분사기를 이용하여 난연성분말이 점착된 폴리스티렌 비드 알갱이 전체의 표면을 완전하게 코팅한다. 따라서 회전 혼합형 교반기에서 교반되어 운동하는 난연성분말이 점착된 비드에 규산소다계 바인더를 고압분사기로 분사하여 난연성분말이 점착된 비드 알갱이 전체 표면을 충분히 코팅하게 되는 것이다.
그 후 상온에서 규산소다계 바인더가 코팅된 난연성분말이 점착된 비드를 충분히 건조시킨다. 상온에서 건조할 경우 통상적으로 약 10-25분 정도가 소요된다. 경우에 따라서는 송풍기를 이용하여 빠른 건조를 유도할 수 있다.
그리고 이렇게 충분히 건조된 규산소다계 바인더가 코팅된 비드에, 비드 100중량부를 기준으로 규산소다계 바인더 1.5-5 중량부를 다시 분사하여 코팅시킨 후 건조시킨다. 이 과정은 상기에서 언급한 것과 동일하게 상온에서 가능하며 경우에 따라 송풍기로 건조시킬 수 있다.
이런 과정을 다시 3내지 4회 더 반복한다.
따라서 규산소다계 바인더를 코팅하는 과정은 총 1회 내지 6회가 되는 것이다.
규산소다계 바인더 코팅과정은 여러 종류의 규산소다 바인더의 물성에 따라 그 코팅과정의 횟수가 정하여 지며, 원하는 폴리스티렌 비드의 난연정도에 따라 조정될 수 있다. 다만 일반적으로 3회 내지 6회를 반복하며 바람직하게는 5회가 적당하다.
그 이유는 규산소다계 바인더 코팅횟수가 너무 적으면 적절한 난연성을 확보할 수 없으며 6회를 초과하는 경우는 폴리스티렌 비드를 발포 성형하는 과정에서 스티로폼의 균열이 일어나 깨질 수 있기 때문이다.
이런 규산소다계 바인더의 코팅과정을 거친 후 통상의 스티로폼 성형과정인 발포과정과 고온의 증기를 이용하여 성형 융착이 완료되면 난연성 스티로폼 성형체로 완성이 된다. 뿐만 아니라 성형성도 매우 우수하며 성형된 스티로폼 성형체는 균열이 전혀 발생하지 않는다. 또한 이와 같이 성형된 난연성 스티로폼은 KSF 2271 2급(준불연재)을 훨씬 상회하는 내화성을 가지게 된다.
본 발명의 실시예는 다음과 같다. 다만 본 발명은 이러한 실시예에 한정하는 것이 아니고 본 발명의 상세한 설명에 포함되는 모든 실시를 포함한다.
<실시예 1>
통상의 비드(제일모직 제품, 신우 제품)를 20kg 준비한다.
다시, 톨루엔 1kg에 폴리스티렌 비드 200g을 혼합하여 완전히 녹인 혼합용액을 만든다.
이 혼합용액에서 130g을 취하여 폴리스티렌 비드 20kg을 회전 혼합형 교반기(제품명 당의기)에 교반하면서 고압분사기로 분사하여 비드 알갱이 모두를 균일한 농도로 충분히 도포한다.
그러면 이 혼합용액이 도포된 비드의 알갱이 표면이 약간 녹는 작용을 갖게 된다.
그 후 다시 이 혼합용액이 도포된 비드를 난연성 분말인 산화마그네슘분말 (평균입경이 약 20-50㎛ 정도) 1kg을 분사하여 회전 혼합형 교반기에서 교반 혼합되는 비드 알갱이 표면에 산화마그네슘분말을 균일하게 점착시킨다. 이 과정에서 산화마그네슘이 비드 알갱이 전부 겉표면에 균일하고 강하게 점착하게 된다.
이 산화마그네슘분말이 점착된 비드를 회전 혼합형 교반기에서 교반하면서 규산소다계 바인더 600g(일신화학 규산소다 1종)을 분사하여 산화 마그네슘 분말이 도포된 비드 알갱이 표면 전부를 코팅시킨다.
그 후 15-20분 정도 상온에서 충분히 건조시킨다. 이 때 상온에서 자연적으로 건조시키는 것도 가능하나 건조를 촉진시키기 위하여 송풍기를 사용하여 건조시킬 수도 있다.
이런 규산소다계 코팅 및 건조 과정을 다시 4회 반복 실시한다.
이 과정을 통하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하였다.
그 후 이 난연성 폴리스티렌 비드를 이용하여 통상의 스티로폼 성형과정인 발포과정과 고온의 증기를 이용한 성형, 융착 과정을 통하여 난연성이 급격히 향상되고 매우 안정적인 성형체로 된 난연성 스티로폼이 탄생하게 된다.
이 난연성 스티로폼은 KSF 2271 2급 기준을 상회하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일하나, 규산소다계 바인더를 내수성 규산소다 바인더를 사용하였다.
이 때 내수성 규산소다 바인더는, 33% 탄산칼륨수용액 100중량부에 탄산칼슘이 85중량부가 첨가되어 용해된 것(이하 내수성 촉진제)을 준비한 후, 규산소다 100중량부에 이 내수성 촉진제 5중량부를 첨가하여 만든 것을 의미한다.
내수성 규산소다 바인더를 비드 100중량부에 3중량부 사용하여 코팅하고 건조하는 과정을 수행한다. 다시 이런 내수성 규산소다 바인더 코팅 건조 과정을 4회 반복 실시한다.
이 과정을 통하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하였다.
그 후 이 난연성 폴리스티렌 비드를 사용하여 통상의 스티로폼 성형과정인 발포과정과 고온의 증기를 이용한 성형, 융착 과정을 통하여 난연성이 급격히 향상되고 매우 안정적인 성형체로 된 난연성 스티로폼이 탄생하게 된다.
이 난연성 스티로폼은 KSF 2271 2급 기준을 상회하는 고품질의 난연성 스티로폼이 되었다.
<실시예3>
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하는데, 이 경우 유기 용매는 스티렌을 사용하고, 난연성 분말은 아연분말(평균입도 약 10-30㎛)을 사용한다.
규산소다계 바인더는 내수성 규산소다 바인더를 사용하고,
내수성 규산소다 바인더는 33% 탄산칼륨수용액 100중량부에 탄산칼슘이 90중량부가 첨가되어 용해된 것(이하 내수성 촉진제)을 준비한 후, 규산소다 100중량부에 이 내수성 촉진제 8중량부를 첨가하여 만든 것을 사용한다.
내수성 규산소다 바인더의 사용량은 비드 100중량부에 3.5중량부 사용한다. 또한 내수성 규산소다 바인더로 코팅하는 과정은 5회 수행하였다.
이 과정을 통하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하였다.
그 후 이 난연성 폴리스티렌 비드를 사용하여 통상의 스티로폼 성형과정인 발포과정과 고온의 증기로 성형, 융착하는 과정을 통하여 난연성이 급격히 향상되고 매우 안정적인 성형체로 된 난연성 스티로폼이 탄생하게 된다.
이 난연성 스티로폼은 KSF 2271 2급 기준을 상회하였다.
<실시예4>
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하는데, 이 경우 혼합용매를 사용하지 않고 유기용매를 사용하였으며 톨루엔을 사용하였다. 톨루엔을 각각 100g, 150g, 200g을 취하여 비드에 분사한다.
그리고 난연성 분말은 산화아연분말(평균입도 약 20-30㎛정도)을 사용한다.
또한 규산소다 바인더로 코팅하는 과정을 5회 정도 실시한다.
이 과정을 통하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하였다.
그 후 난연성 폴리스티렌 비드를 사용하여 통상의 스티로폼 성형과정인 발포과정과 고온의 증기를 이용하여 성형, 융착과정을 통하여 난연성 스티로폼을 제조한다. 각각의 톨루엔 량에 따라 난연성 스티로폼이 성형 되었지만 실시예 1,2,3 보다는 약간 불균일 하였다.
<실시예 5>
실시예 1과 동일한 방법으로 수행하는데, 이 경우 유기용매는 아세틱애시드와 N-부타놀을 중량비 1 : 1로 혼합하여 1kg을 준비한다. 그 후 폴리스티렌 비드 200g을 이 유기용매 혼합액에 녹여서 혼합용액을 만들어 사용한다.
그리고 난연성 분말은 산화마그네슘과 산화아연을 중량비로 2 : 1 혼합하여 1.2kg을 준비한 후, 혼합용액이 도포된 비드 알갱이 표면 전부에 분사하여 점착시키는 과정을 거친다.
또한 내수성 규산소다 바인더로 코팅하는 과정은 6회 실시한다.
이 과정을 통하여 난연성 폴리스티렌 비드를 제조하였다.
그 후 이 난연성 폴리스티렌 비드를 사용하여 통상의 스티로폼 성형과정인 발포과정과 고온의 증기를 이용한 성형, 융착과정을 통하여 난연성이 급격히 향상되고 매우 안정적인 성형체로 된 난연성 스티로폼이 탄생하게 된다.
본 발명은 각종 건설자재의 단열재 및 전자제품의 완충제품으로 사용되는 스티로폼을 제조하기 위한 원료인 비드를 난연성이 현저히 상승된 "난연성 폴리스티렌 비드 및 이 제조방법 그리고 이 난연성 폴리스티렌 비드를 통상의 발포, 성형과정을 통하여 난연성 스티로폼을 제조하는 방법 및 난연성 스티로폼"에 관한 발명이다.
따라서, 스티로폼의 사용처는 매우 무한하나, 스티로폼의 가장 큰 문제점인 열에 약하다는 내화성의 문제가 있어서 현재의 상황에서 본 발명에 따른 난연성 스티로폼을 제조할 경우 건설업계 및 각종 제품의 완충제품으로 각광 받을 것으로 예상한다.
특히, 종래기술로서 비드에 난연성 물질을 코팅하는 기술은 코팅물질의 원가가 높아 경제성이 없을 뿐만 아니라 그 성형성도 부족한 반면 본 발명은 제조원가가 현저히 낮을 뿐만 아니라 내화성도 급격히 상승하고, 가볍고 안정적인 난연성 스티로폼을 만들 수 있어 그 수요가 급격히 증가할 것으로 예상된다.
또한 난연성에 대한 규제가 심화되고 있는 무역현실에서 국내기업의 경쟁력을 강화시켜 줄 수 있을 것으로 예상된다.
Claims (18)
- 헥산류, 벤젠류, 톨루엔류, 크실렌류, 디에틸 에테류류, 클로로폼류, 에틸아세테이트류, 다이옥산류, 테트로하이드로퓨란(THF)류, 다이클로로메탄(DCM)류, 아세톤류, 아세토니트릴류, 디메틸포름아마이드(DMF)류, 디메틸설폭사이드(DMSO)류, 아세틱에시드류, N-부타놀 류, 이소프로파놀(IPA)류, N-프로파놀류, 에타롤류, 메타놀류, 포르믹에시드류, 사이클로헥사논, 프로필렌아세테이트, 스티렌류, 스티렌부타디엔류 등의 유기용매를 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 비드에 분사하는 공정(제 1공정),상기 유기용매가 도포된 비드에 알카리토금속산화물, 산화마그네슘, 아연, 아연산화물을 단독으로 또는 이들 물질을 혼합한 난연성물질을 분사하여 점착시키는 공정(제2공정),제2공정을 거친 비드에 규산소다계 바인더를 분사하여 코팅시키는 공정을 거치는 것을 특징으로 하는,난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 방법
- 제 1항에 있어서,유기용매는 톨루엔, 스티렌, 크실렌 중에서 하나 또는 혼합사용하고 비드에 분사하는 사용량은 비드 100중량부에 0.1-1.2 중량부이고,난연성물질은 알카리토금속산화물 또는 아연 또는 아연산화물이거나 이들의 혼합물이고 난연성물질의 사용량은 비드 100중량부에 2.5-7.5 중량부이고,규산소다계 바인더의 사용량은 1회 코팅시에 비드 100량부에 1.5-5 중량부이고 코팅회수는 1회 내지 6회인 것을 특징으로 하는,난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 방법
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 의하여 제조된 난연성 폴리스티렌 비드
- 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 3항에 의하여 제조된 난연성 폴리스티렌 비드를 발포, 성형, 융착 과정을 통한 난연성 스티로폼을 제조하는 방법.
- 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 4항에 의하여 제조된 난연성 스티로폼
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,규산소다계 바인더는 20-45% 탈산칼륨 수용액 100중량부에 탈산칼슘이 50-130중량부 첨가되어 용해된 것으로 구성한 내수성 촉진제를 규산소다 100중량부에 1-200중량부 첨가된 내수성 규산소다 바인더인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리스티렌 비드 제조방법
- 제 6항에 의하여 제조된 난연성 폴리스티렌 비드
- 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 7항에 의하여 제조된 난연성 폴리스티렌 비드를 발포, 성형, 융착 과정을 통한 난연성 스티로폼을 제조하는 방법.
- 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 8항에 의하여 제조된 난연성 스티로폼
- 헥산류, 벤젠류, 톨루엔류, 크실렌류, 디에틸 에테류류, 클로로폼류, 에틸아세테이트류, 다이옥산류, 테트로하이드로퓨란(THF)류, 다이클로로메탄(DCM)류, 아세톤류, 아세토니트릴류, 디메틸포름아마이드(DMF)류, 디메틸설폭사이드(DMSO)류, 아세틱에시드류, N-부타놀 류, 이소프로파놀(IPA)류, N-프로파놀류, 에타롤류, 메타놀류, 포르믹에시드류, 사이클로헥사논, 프로필렌아세테이트, 스티렌류, 스티렌부타디엔류 등의 유기용매에 또는 상기 유기용매를 2 이상 혼합한 용액에 비드를 중량비 1 : 0.05-0.3 (유기용매 : 비드)으로 혼합하여 용해시킨 용액(이하 혼합용액)을 제조하는 공정(제 1공정)상기 혼합용액을 비드에 분사하는 공정(제 2공정),상기 혼합용액이 도포된 비드에 알카리토금속산화물, 산화마그네슘, 아연, 아연산화물을 단독으로 또는 이들 물질을 혼합한 난연성물질을 분사하여 점착시키는 공정(제 3공정),제 3공정을 거친 비드에 규산소다계 바인더를 분사하여 코팅시키는 공정을 거치는 것을 특징으로 하는,난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 방법
- 제 10항에 있어서,혼합용액 제조시 유기용매는 톨루엔, 스티렌, 크실렌 중에서 하나 또는 혼합사용하고,상기 혼합용액을 비드에 분사할 때 사용량은 비드 100중량부에 0.25-1.25 중량부이고,난연성물질은 알카리토금속산화물 또는 아연 또는 아연산화물이거나 이들의 혼합물이고 난연성물질의 사용량은 비드 100중량부에 2.5-7.5 중량부이고,규산소다계 바인더의 사용량은 1회 코팅시에 비드 100량부에 1.5-5 중량부이고 코팅회수는 1회 내지 6회인 것을 특징으로 하는,난연성 폴리스티렌 비드를 제조하는 방법
- 제 10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 의하여 제조된 난연성 폴리스티렌 비드
- 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 12항에 의하여 제조된 난연성 폴리스티렌 비드에 발포, 성형, 융착 과정을 통한 난연성 스티로폼 제조방법
- 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 13항에 의하여 제조된 난연성 스티로폼
- 제 10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,규산소다계 바인더는 20-45% 탈산칼륨 수용액 100중량부에 탈산칼슘이 50-130중량부 첨가되어 용해된 것으로 구성한 내수성 촉진제를 규산소다 100중량부에 1-200중량부 첨가된 내수성 규산소다 바인더인 것을 특징으로 하는 난연성 폴리스티렌 비드 제조방법
- 제 15항에 의해 제조된 난연성 폴리스티렌 비드
- 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 16항에 의한 난연성 폴리스티렌 비드에 발포, 성형, 융착 과정을 통한 난연성 스티로폼 제조방법
- 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 17항에 의해 제조된 난연성 스티로폼
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