KR101192453B1

KR101192453B1 - 수용성 난연제 조성물

Info

Publication number: KR101192453B1
Application number: KR1020100109003A
Authority: KR
Inventors: 서정훈
Original assignee: 제너럴바이오(주)
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-10-18
Also published as: KR20120047445A; WO2012060491A1

Abstract

본 발명은 화재발생시 피해를 줄이고자 기재의 표면에 도포하여 난연성을 향상시키기 위한 수용성 난연제 조성물에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 수용성 난연제 조성물은, 물 49.6~89.19 중량%와, 구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate) 0.2~5.0 중량%와, 암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic) 8.0~16.0 중량%와, 암모늄 클로라이드(Ammonium chloride) 1.0~2.0 중량%와, 모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid) 0.4~2.4 중량%와, 구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate) 0.1~2.0 중량%와, 에틸렌 디아민(Ethylenediamine) 0.01~3.0 중량%와, 디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(Disodium Octaborate tetrahydrate) 1~5 중량%와, 25% 구아니딘 인산염계 0.1~15 중량%로 이루어진다.

Description

수용성 난연제 조성물{Flame retardant composition soluble in water}

본 발명은 화재발생시 나무, 벽지, 커튼 등과 같은 가연성 물질들이 쉽게 연소하지 않도록 난연성을 향상시키기 위하여 가연성 물질의 기재 표면에 방염처리를 하는 수용성 난연제 조성물에 관한 것이다.

나무, 벽지, 커튼, 등의 가연성 물질들은 화재발생시 쉽게 연소함으로써 화재위험성이 크다.

이러한 가연성 물질의 연소를 방지하기 위하여 가연성 물질의 표면에 도포(코팅)하여 연소를 억제, 방지하는 난연성 물질이 개발되고, 상기 난연성 물질을 이용하여 가연성 물질을 방염처리 함으로써 화재발생시 쉽게 연소하지 못하도록 하고 있다.

이러한 방염처리를 위한 난연성 물질은 특허문헌 1 내지 3 등과 같이 다양하게 제공되어 있다.

특허문헌 1인 등록특허 등록번호 10-0865176호의 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법에서는, 인산티탄마그네슘 수용액, 벤토나이트, 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 올레인산, 디메틸아민을 포함한 염기, 및 인산마그네슘암모늄 수용액으로 이루어지는 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법을 제공하고 있으며, 상기 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물은 인과 질소, 그리고 수산화마그네슘, 티탄, 벤토나이트, 베이킹파우더 등에 의한 난연성 상승효과와 단일약품으로 여러 종류의 건축재에 난연 처리를 할 수 있어 경제적이고, 내열, 내수, 저독성, 내화기능이 우수하고, 환경공해를 유발하지 않는 친환경적인 난연제로서 그 성능이 뛰어나며, 인체에 무해하다고 기재하고 있다.

특허문헌 2인 등록특허 등록번호 10-0893948호의 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리방법에서는, 난연제 조성물이 인산마그네슘암모늄 수용액 85 ~ 99중량%, 실란접착제 0.1 ~ 5.0 중량%, 붕산 0.1 ~ 5.0 중량%, 붕사 0.1 ~ 10.0 중량%, 및 인산암모늄 0.1 ~ 10.0 중량%로 이루어진 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리방법이 제공되어 있으며, 상기 수용성 난연제 조성물은 인, 질소, 마그네슘, 아연, 붕사, 및 붕산의 성분으로 인해 난연성, 내수성, 내열성 및 내마모성이 우수한 장점이 있을 뿐만 아니라 방부, 방충의 효과가 우수하고, 환경공해를 유발하지 않으며, 인체에 무해하며, 또한, 단일 난연제 조성물을 이용하여 목재, 무늬목부착MDF, 무늬목우레탄코팅MDF, 또는 PVC필름부착MDF 등의 여러 종류의 건축자재에 난연 처리를 할 수 있어 경제적이고, 연기 및 유독가스의 발생을 감소시키고 연소확산을 막아 인명과 재산의 피해를 줄일 수 있고, 수입대체효과가 클 것으로 기대된다고 기재하고 있다.

특허문헌 3인 공개특허 공개번호 10-2009-006054호의 할로겐을 포함하지 않는 난연제 조성물들, 이를 포함하여 구성되는 열가소성 조성물들 및 이러한 조성물들의 제조방법에서는, 할로겐을 포함하지 않거나 할로겐을 실질적으로 포함하지 않는 난연제 조성물들 그리고 이를 함유하는 난연 열가소성 조성물들에 관한 기술이 제공되어 있다. 특히, 할로겐을 포함하지 않거나 할로겐을 실질적으로 포함하지 않으며, (i) 적어도 하나의 고 탄화 폴리머(high charring polymer); (ii) 적어도 하나의 저 휘발성 포스페이트 에스테르; 및 (iii) 고 휘발성 인-함유 프래그먼트(fragment)를 분리시키는(split off) 적어도 하나의 화합물의 블렌드를 포함하여 구성되는 난연제 조성물에 대한 기술을 제공하고 있다. 아울러 적어도 하나의 열가소성 레진, 바람직하게는 폴리스티렌 레진과 블렌딩된 상술한 난연제 조성물들을 포함하여 구성되는 열가소성 난연 조성물에 대한 기술을 제공하고 있다.

1. 국내 등록특허 등록번호 10-0865176호(등록일자 2008.10.17). 2. 국내 등록특허 등록번호 10-0893948호(등록일자 2009.04.10). 3. 국내 공개특허 공개번호 10-2009-006054(공개일자 2009.01.14).

본 발명은 화재발생시 가연성 물질들로 이루어진 기재의 연소시 탄소피막을 형성하여 연소되는 것을 방지하거나 지연시키기 위한 가연성 물질의 방염처리를 위한 수용성 난연제 조성물을 제공하고자 하는데 목적이 있다.

즉, 가연성 물질로 이루어진 기재의 표면에 코팅되어 연소시 기재가 연소하기 전에 코팅물질인 수용성 난연제 조성물이 먼저 연소(탄화)되어 탄소피막을 형성하여 연소(탄화)의 전개를 억제하여 연소의 억제 및 지연을 시키도록 25% 구아니딘 인산염계를 포함하는 수용성 난연제 조성물을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 수용성 난연제 조성물은, 11.61~45.4 중량%의 방염제와, 0.1~15 중량%의 25% 구아니딘 인산염계와, 나머지 용매로 이루어지고, 상기 용매는 물, 에틸알코올, 이소프로필 알코올, n-메틸피로리돈 중 1종 또는 2종 이상을 선택하여 혼합한 혼합물을 사용한다.

상기 방염제는 구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate), 암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic), 모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid), 구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate), 에틸렌 디아민(Ethylenediamine), 디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(Disodium Octaborate tetrahydrate)로 이루어진 혼합물이다.

즉, 수용성 난연제 조성물, 물 49.6~89.19 중량%와; 구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate) 0.2~5.0 중량%와; 암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic) 8.0~16.0 중량%와; 암모늄 클로라이드(Ammonium chloride) 1.0~2.0 중량%와; 모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid) 0.4~2.4 중량%와; 구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate) 0.1~2.0 중량%와; 에틸렌 디아민(Ethylenediamine) 0.01~3.0 중량%와; 디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(Disodium Octaborate tetrahydrate) 1~5 중량%와; 25% 구아니딘 인산염계 0.1~15 중량%로 이루어진다.

상기 25% 구아니딘 인산염계는, 폴리에틸렌디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리프로필렌디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리부틸렌디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리펜탄디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리헥사메틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 중 1종을 사용하거나 또는 2종 이상을 선택하여 혼합한 혼합물을 사용한다.

상기와 같이 이루어진 수용성 난연제 조성물은 가연성 물질에 스프레이방식으로 표면에 도포하여 방염처리를 하거나 가연성 물질을 침지시켜 방염처리를 할 수 있으며, 상기 가연성 물질의 표면에 방염(코팅)처리로 사용된 25% 구아니딘 인산염계를 포함하는 수용성 난연제 조성물은 연소시 코팅층이 기재의 연소 전에 먼저 연소하여 탄소 피막을 형성하여 연소의 전개를 억제한다.

또한, 수용성 난연제 조성물은 내열, 내수, 저독성, 내화기능이 우수하고, 환경공해를 유발하지 않는 친환경적인 난연제로 그 제조가 간단하고, 가연성 물질의 표면에 스프레이방식 또는 붓 칠과 같은 방식으로 도포(코팅)처리를 하거나 가연성 물질을 수용성 난연제 조성물에 침지하여 수용성 난연제 조성물이 가연성 물질에 함침되도록 함으로써 다양한 기재에 대하여 방염처리가 가능하고, 간단한 장점을 가진다. 이로 인하여 수용성 난연제 조성물의 단가를 낮추고, 방염처리비용을 낮추는 동시에 다양한 기재에 방염처리가 가능하다.

상기와 같이 수용성 난연제 조성물의 단가와 방염처리비용을 낮출 수 있음으로 화재예방을 위하여 누구나 쉽게 방염처리를 할 수 있으며, 화재로부터 보호를 받을 수 있을 것으로 기대된다.

첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 수용성 난연제 조성물은 종이, 목재, 섬유 등과 같은 가연성 물질로 이루어지는 물건의 표면에 스프레이어 또는 붓 등으로 도포(코팅)하여 방염처리를 하는 것이다.

이러한 수용성 난연제 조성물은, 방염제와 25% 구아니딘 인산염계와 용매의 혼합물로 이루어지며, 그 구성비는 방염제 11.61~45.4 중량%와, 25% 구아니딘 인산염계 0.1~15 중량%와 나머지 용매로 이루어진다.

상기 용매는 물 또는 에틸알코올 또는 이소프로필 알코올 또는 n-메틸피로리돈 중 어느 하나인 1종을 사용하거나 또는 2종 이상을 선택하여 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 방염제는 구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate), 암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic), 모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid), 구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate), 에틸렌 디아민(Ethylenediamine), 디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(Disodium Octaborate tetrahydrate)로 이루어진 혼합물이거나, 또는 구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate), 암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic), 암모늄 클로라이드(Ammonium chloride), 모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid), 구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate), 에틸렌 디아민(Ethylenediamine), 디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(Disodium Octaborate tetrahydrate)로 이루어진다.

상기 디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(DOT)는 기재의 내부에 침투되어 기재와 결합되어 있는 상태로 존재하여, 화재발생 시 기재 내부에서 단열층을 형성하여 방염효과를 나타낸다.

상기 25% 구아니딘 인산염계는, 가연성 물질의 연소시 표면에 형성된 방염층을 형성하는 수용성 난연제 조성물이 화재발생시 기재가 연소(타기) 전에 먼저 연소(탄화)되어 탄소피막을 형성함으로써 연소(불길)의 전개를 억제 하는 성분으로, 폴리에틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 poly(ethylenediamine-guanidine phosphate), 폴리프로필렌디아민-구아니딘 포스페이트 poly(propylenediamine-guanidine phosphate), 폴리부틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 poly(buthylenediamine-guanidine phosphate), 폴리펜탄디아민-구아니딘 포스페이트 poly(pentanediamine-guanidine phosphate), 폴리헥사메틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 poly(hexamethylenediamine-guanidine phosphate) 중 어느 하나를 선택하여 사용하거나, 또는 2 이상을 선택하여 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다.

상기와 같이 이루어진 수용성 난연제 조성물이 가연성 물질의 기재에 코팅되어 화재발생시 기재가 연소(타기) 전에 코팅물질이 먼저 연소(탄화)되어 탄소피막을 형성함으로써 연소(불길)의 전개를 억제한다.

이러한 25% 구아니딘 인산염계 중 폴리에틸렌디아민-구아니딘 포스페이트의 합성의 예를 설명하면,

에틸렌디아민(ethylenediamine) 1몰(mol)과 구아니딘 포스페이트(guanidine phosphate) 1몰(mol)을 150℃로 9시간 가열하여 폴리에틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 poly(ethylenediamine-guanidine phosphate)를 획득하고, 여기에 물(증류수(H₂O))을 첨가하여 25% 폴리에틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 poly(ethylenediamine-guanidine phosphate)를 얻는다.

상기 수용성 난연제 조성물의 구성비를 표로 나타내면,

수용성 난연제 조성물의 구성비

구분		구성비(중량%)
물		49.6~89.2
방 염 제	구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate)	0.2~5.0
	암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic)	8.0~16.0
	암모늄 클로라이드(Ammonium chloride)	1.0~2.0
	모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid)	0.4~2.4
	구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate)	0.1~2.0
	에틸렌 디아민(Ethylenediamine)	0~3.0
	디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트 (Disodium Octaborate tetrahydrate)	1~5
25% 구아니딘 인산염계		0.1~15

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 수용성 난연제 조성물에 대하여 설명한다.

아래 표 2와 같이 실시예 1 내지 3으로 이루어진 수용성 난연제 조성물을 제조하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
물	89.2 중량%	69.6 중량%	49.6 중량%
구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate)	0.2 중량%	2.5 중량%	5 중량%
암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic)	8.0 중량%	12 중량%	16 중량%
암모늄 클로라이드(Ammonium chloride)	1.0 중량%	1.5 중량%	2 중량%
모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid)	0.4 중량%	1.4 중량%	2.4 중량%
구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate)	0.1 중량%	1.0 중량%	2 중량%
에틸렌 디아민(Ethylenediamine)	-	1.5 중량%	3 중량%
디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트 (Disodium Octaborate tetrahydrate)	1.0 중량%	3 중량%	5 중량%
25% 구아니딘 인산염계	0.1 중량%	7.5 중량%	15 중량%

상기 실시예 1 내지 3과 같은 구성비로 수용성 난연제 조성물을 제조하고. 상기 제조된 수용성 난연제 조성물을 벽지, 천, 목재의 가연성 물질 기재에 함침되록 하여 방염처리 하고, 한국방염공사에서 실시하는 방염성 기준 KOFEIS 0201를 사용하여 실험을 하였으며, 그 결과는 아래의 표 3 내지 표 5와 같다.

수용성 난연제 조성물로 방염처리된 벽지에 대한 방염성 결과.

시험항목	기준	실험결과
시험항목	기준	실시예 1	실시예 2	실시예 3
잔염시간(초)	3	0	0	0
잔신시간(초)	5	0	0	0
탄화면적(㎠)	30	18.6	16.7	17.9
탄화길이(㎝)	20	5.8	6.4	6.2
코일법(접염회수)	3회 이상	-	-	-

수용성 난연제 조성물로 방염처리된 천에 대한 방염성 결과.

시험항목	기준	실험결과
시험항목	기준	실시예 1	실시예 2	실시예 3
잔염시간(초)	3	0	0	0
잔신시간(초)	5	0	0	0
탄화면적(㎠)	30	19.9	21.4	20.1
탄화길이(㎝)	20	6.7	6.9	6.8
코일법(접염회수)	3회 이상	-	-	-

수용성 난연제 조성물로 방염처리된 목재에 대한 방염성 결과.

시험항목	기준	실험결과
시험항목	기준	실시예 1	실시예 2	실시예 3
잔염시간(초)	10	0	0	0
잔신시간(초)	30	0	0	0
탄화면적(㎠)	50	34.2	33.8	31.5
탄화길이(㎝)	20	5.8	5.4	5.6
코일법(접염회수)	3회 이상	-	-	-

상기 각각의 기재들(벽지, 천, 목재)에 본 발명의 수용성 난연제 조성물로 방염처리 한 경우 방염성이 한국방염공사의 기준치에 부합됨을 알 수 있다.

Claims

수용성 난연제 조성물에 있어서,
상기 난연제 조성물은,
물 49.6~89.19 중량%와;
구아니딘 포스페이트(Guanidine phosphate) 0.2~5.0 중량%와;
암모늄 포스페이트(Ammonium phosphate dibasic) 8.0~16.0 중량%와;
암모늄 클로라이드(Ammonium chloride) 1.0~2.0 중량%와;
모노클로로아세틱 에시드(Monochloroacetic acid) 0.4~2.4 중량%와;
구아니딘 카보네이트(Guanidine carbonate) 0.1~2.0 중량%와;
에틸렌 디아민(Ethylenediamine) 0.01~3.0 중량%와;
디소디늄 옥타보레이트 테트라하이드레이트(Disodium Octaborate tetrahydrate) 1~5 중량%와;
25% 구아니딘 인산염계 0.1~15 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 난연제 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 25% 구아니딘 인산염계는,
폴리에틸렌디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리프로필렌디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리부틸렌디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리펜탄디아민-구아니딘 포스페이트, 폴리헥사메틸렌디아민-구아니딘 포스페이트 중 1종 또는 2종 이상을 선택하여 혼합한 혼합물임을 특징으로 하는 수용성 난연제 조성물.
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