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KR20130003897A - 마이크로웨이브를 조사하여 단열성과 난연성을 향상시킨 발포성 폴리스티렌 입자 및 그 제조방법 - Google Patents

마이크로웨이브를 조사하여 단열성과 난연성을 향상시킨 발포성 폴리스티렌 입자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20130003897A
KR20130003897A KR1020110065535A KR20110065535A KR20130003897A KR 20130003897 A KR20130003897 A KR 20130003897A KR 1020110065535 A KR1020110065535 A KR 1020110065535A KR 20110065535 A KR20110065535 A KR 20110065535A KR 20130003897 A KR20130003897 A KR 20130003897A
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Abstract

본 발명은 염소화파라핀으로 코팅한 단열성 분말을 마이크로웨이브를 조사하면서 발포성 폴리스티렌 입자(Expandable Polystyrene)에 침투 코팅시켜 단열성과 난연성을 향상시킨 발포성 폴리스티렌 입자 및 이 입자로 제조된 스티로폼에 관한 것으로 염소화파라핀을 이용하여 흑연, 팽창흑연, 카본, 에어로겔, 팽창질석, 규조토 등의 단열성 분말을 코팅한 후 이들 단열성 분말과 발포성 폴리스티렌 입자에 마이크로웨이브를 조사하면서 압착 및 교반하여 염소화파라핀(chlorinated paraffin)이 코팅된 단열성 분말을 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 침투 코팅시킨 단열성과 난연성이 우수하고 제조원가가 절감된 발포성 폴리스티렌 입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

마이크로웨이브를 조사하여 단열성과 난연성을 향상시킨 발포성 폴리스티렌 입자 및 그 제조방법{Expandable polystyrene bead with superior adiabatic and flameproof effect and method for producing the same under microwave irradiation}
본 발명은 염소화파라핀으로 코팅한 단열성 분말을 마이크로웨이브를 조사하면서 발포성 폴리스티렌 입자(Expandable Polystyrene)에 침투 코팅시켜 단열성과 난연성을 향상시킨 발포성 폴리스티렌 입자 및 이 입자로 제조된 스티로폼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 염소화파라핀으로 흑연, 팽창흑연, 카본, 에어로겔, 팽창질석, 규조토 등의 단열성 분말을 코팅한 후 이들 단열성 분말과 발포성 폴리스티렌 입자에 마이크로웨이브를 조사하면서 압착 및 교반하여 염소화파라핀(chlorinated paraffin)이 코팅된 단열성 분말을 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 침투 코팅시키는 단열성과 난연성이 우수하고 제조원가가 절감된 발포성 폴리스티렌 입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축물 내외장재, 포장재료 등 다양한 분야에 사용되고 있는 스티로폼(Styrofoam)은 발포성 폴리스티렌 입자에 증기를 가하여 발포시킨 것이다. 발포성 폴리스티렌(EPS, Expandable Polystyrene) 입자는 스티렌 중합체 혹은 공중합체를 기초수지로 하고, 여기에 발포제로 부탄, 펜탄 등을 함유시킨 것이다. 발포성 폴리스티렌 입자는 고분자 중합체 혹은 공중합체로 크기는 0.3~2mm의 원구형 형상이며, 이러한 발포성 폴리스티렌 입자를 스팀 등의 열전달 매체를 통해 소정 온도 이상으로 가열하면 부탄, 펜탄 등의 발포제가 급격히 팽창하면서 최초 입자 크기의 80배 이상 발포되며, 이를 성형한 성형체를 스티로폼이라 부른다. 스티로폼은 경제성과 경량성 및 단열성이 우수하여 널리 사용되지만 친환경 저탄소 배출의 에너지 정책으로 국,내외적으로 단열성과 난연성이 더욱 향상된 스티로폼이 요구되고 있는 실정이다. 국내에는 기존의 스티로폼보다 단열성능이 향상된 KSM 3808-2종 규격의 단열재 사용이 법제화되었으며, 중국을 비롯한 해외에서도 단열성과 난연성이 더 향상된 스티로폼이 요구되고 있다.
스티로폼의 단열성과 난연성을 향상시키기 위한 방법으로 최근에는 폴리스티렌을 중합하는 과정에서 또는 폴리스티렌을 150~200℃로 용융하며 발포제를 주입하고, 혼련 압출하여 발포성 폴리스티렌 입자를 제조하는 공정에서 단열성 물질을 혼합하고, 난연성 물질로 헥사브로모시클로도데칸(HBCD)을 0.3~1중량% 이상 첨가하고 있는 실정이다. 그러나 폴리스티렌 중합 과정이나 폴리스티렌을 용융하여 혼련 압출하는 공정에서 단열성 분말을 혼합하는 방법은 공정이 복잡하고, 막대한 제조설비와 비용이 필요하며, 제조원가가 비싼 단점이 있다, 난연제인 HBCD는 톤당 가격이 800만 원이 넘는 고가인데 비하여 난연성 효율이 낮으며, 환경유해 물질인 브롬의 배출로 인해 점차 사용이 규제되고 있는 실정이므로, 경제적이며 환경유해물질의 함량을 최소화하면서도 난연성과 단열성이 우수한 발포성 폴리스티렌 입자의 개발이 절실히 요구되고 있다.
단열성 및 난연성을 향상시키는 발포성 폴리스티렌에 관련한 종래 기술로는 대한민국 등록특허 10-0889182호에 발포 성형한 폴리스티렌 패널의 난연성을 향상시키는 방법이 기재되어 있으나, 발포성 폴리스티렌 입자의 표면층에 단열성 물질을 침투 코팅하는 방법이 아니며, 대한민국 공개특허 1995-0000785호에는 스티렌계 수지 100중량부에 난연제로 염소화 파라핀, 산화안티몬, 열팽창성 흑연 5~40중량부를 혼합하여 가열 혼련 및 압출하여 난연성 폴리스티렌계 수지를 만드는 방법이 기재되어 있으며, 이 또한 발포성 폴리스티렌 입자의 표면층에 단열성 물질을 침투 코팅하는 방법이 아니며, 대한민국 등록특허 10-0920020호에는 발포한 폴리스티렌 입자에 난연성 액상 혼합물을 분사하고 성형하는 공정이 기재되어 있으나, 분사하는 액상 혼합물이 규산나트늄 50~70중량%, 바인더(binder) 14~20중량%, 실런트[2액형 폴리우레탄계 실런트(polyurethane sealant)] 2~10중량% 및 물 14~20중량%로 이 또한 발포성 폴리스티렌 입자표면층에 단열성 물질을 침투 코팅하는 제조방법이 아니다. 발포성 폴리스티렌 입자에 혼합시키는 난연제에 대해서는 대한민국 특허공고번호 특1996-0011091호에 상세히 기재되어 있으며, 통상적으로 난연제는 무기계 난연제, 브롬계 난연제, 염소계 난연제로 분류할 수 있다. 브롬계 난연제는 데카브로모 디페닐옥시드, 테트라브로모비스페놀 A, 디브로모 크레실 그리시딜에테르, 트리브로모페놀, 트리브로모페닐 아릴에테르 등이 널리 알려져 있으나, 이미 알려진 바와 같이, 브롬계 난연제는 연소 시에 인체에 유독한 다이옥신 화합물과 퓨란 화합물이 발생되기 때문에 현재 독일을 비롯한 유럽 대부분의 국가에서는 규제대상으로 검토되고 있다. 또한, 미국에서도 BFRIP(Brominated Flame Retardant Industry Panel)을 중심으로 인체 유독성에 대한 결과가 보고되고 있다. 그리고 염소계 난연제는 수지와 혼합되고 분산되면 브롬계 난연제보다 난연효과가 떨어지기 때문에 수지의 난연화를 위해서는 브롬계 난연제보다 2배 이상 많은 양이 사용된다. 유럽 등록특허 제509,535호에는 부타디엔으로 개질된 폴리스티렌계 수지의 난연화에 염소계 난연제인 염소파라핀과 삼산화안티몬, 폴리테트라플루오로에틸렌을 사용하였다. 그러나 상기의 방법도, 수지에 혼합되므로 난연제의 첨가량이 많아 기계적 물성이 저하하는 문제점이 발생한다. 염소계 난연제로는 대표적으로 염소화파라핀(Cl-PP) 등이 있으며 종래에는 난연제를 스티렌 입자 내부에 혼합해서 사용했으므로 원가의 문제, 난연성 문제, 물성저하 등의 문제점이 발생하였지만 이러한 문제점들을 해결할 특별한 방법이 없었다고 할 수 있다.
상기와 같이 스티로폼의 단열성과 난연성을 향상시키기 위한 종래의 제조 방법들은 발포성 폴리스티렌을 발포한 입자에 단열성 물질과 난연성 물질을 코팅하거나 폴리스티렌 수지를 가열 압출하는 공정에서 단열성 물질과 난연성 물질을 내부에 혼합하는 방법이므로 제조 공정이 복잡하고, 제조 원가가 높으며, 물성이 균일하지 않고 나빠지는 단점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로 염소화파라핀으로 단열성 분말을 코팅한 후 코팅한 단열성 분말과 발포성 폴리스티렌 입자(bead)를 수분의 존재 하에서 마이크로웨이브를 조사하면서 혼련 압착하여 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 염소화파라핀이 코팅된 단열성 분말이 침투 코팅된 단열성과 난연성이 우수한 스티로폼을 제조할 수 있는 발포성 폴리스티렌 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 친환경적이며 단열성과 난연성이 뛰어난 발포성 폴리스티렌 입자를 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 발포성 폴리스티렌 입자표면층에 염소화파라핀이 코팅된 입경 1~70μm의 단열성 분말을 마이크로웨이브를 조사하여 침투시키며 코팅하는 것으로 구성되며, 이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서 발포성 폴리스티렌이라 함은 스티렌중합공정으로 제조된 발포성 폴리스티렌입자 또는 스티렌중합 공정에서 안료 및 단열성 물질을 혼합시킨 발포성 폴리스티렌 입자 및 폴리스티렌을 150~200℃로 용융하며 혼련 압출하여 발포성 폴리스티렌 입자를 제조하는 공정에서 안료 및 단열성 물질을 혼합시킨 발포성 폴리스티렌 입자를 말한다. 본 발명에서 단열성 물질이라 함은 마이크로웨이브를 반사하지 않는 축열성, 열차단성, 열반사성 물질들을 말한다. 단열성 물질로는 흑연, 팽창흑연, 카본, 에어로겔, 팽창질석, 규조토가 있으며, 이들 중, 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전자파 흡수성과 축열성이 우수한 흑연 100중량부에 대하여 카본, 에어로겔, 팽창질석, 규조토를 1 내지 50중량부 첨가하여 사용한다. 단열성 물질을 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 침투시키며 코팅하는 방법은 염소화파라핀을 코팅한 단열성 분말과 물 그리고 발포성 폴리스티렌 입자를 혼합하고, 마이크로웨이브를 조사하며 압착 교반하는 방법으로 구성된다. 염소화파라핀을 단열성 물질에 포함시켜서 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 침투 코팅시킨 장점은 비드법으로 발포 및 성형할 경우, 종래의 비드법 스티로폼과 비교하여 성형 시간을 10%~50% 이상 단축시켜 주고, 흡수율을 낮춰주며, 단열성과 난연성을 향상시키는 작용을 한다. 포함량은 발포성 폴리스티렌 입자 100중량부에 대하여 단열성 물질분말 0.1~10중량부, 바람직하게는 0.5~1중량부이며, 염소화파라핀 0.1~5중량부, 바람직하게는 0.5~1중량부를 사용한다. 단열성 분말과 염소화파라핀의 비율은 1~3 : 1, 바람직하기로는 1:1이다.
염소화 파라핀의 바람직한 포함방법으로는 상기의 단열성 분말과 염소화파라핀을 교반기에 투입하고, 40~70℃의 온도를 가하면서 20~500rpm으로 고속 교반하여 염소화파라핀이 코팅된 단열성 분말을 제조한다. 염소화 파라핀을 코팅하지 않고, 단순히 단열성 분말과 혼합하여 사용하면 물질의 점도와 비중차이로 염소화파라핀의 분산이 불규칙하여 본 발명의 최종 물성이 균일하지 못한 문제점이 발생하므로 바람직하지 못하다. 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 단열성 분말을 침투 코팅하는 방법은 발포성 폴리스티렌 입자와 물과 염소화파라핀이 코팅된 단열성 분말을 교반기에 투입하고, 20~500rpm으로 교반해서 염소화파라핀의 점착력으로 단열성 분말을 발포성 폴리스티렌 입자에 피복한 입자를, 2축 혼련기에 투입하고, 20~500rpm으로 압착 교반하며 이송한다. 한편, 혼련기 내측 상부에 설치된 마이크로웨이브 발생장치에서 주파수 2,450MHz인 마이크로웨이브를 발생시켜 발포성 폴리스티렌 표면층을 조사한다. 마이크로웨이브가 조사된 발포성 폴리스티렌 입자는 표면층에 점착된 물과 염소화파라핀과 단열성 분말이 공진하고 발열하며, 발포성 폴리스티렌 입자가 연화됨과 동시에 단열성 분말이 압착되고 교반되므로 입자 표면층에 점착된 단열성 물질 분말들이 침투되면서 코팅된다. 이 공정에서 물은 0.1~5중량부, 바람직하게는 0.5~2중량부 첨가하며, 물을 첨가하는 이유는 2,450MHz의 마이크로웨이브 조사시 물분자가 공진하여 열 발생을 촉진하기 때문이다. 2,450MHz의 주파수는 물 분자의 공진에 가장 적합하지만 본 발명의 의도와 작업 조건에 따라서 주파수는 한정되지 않고 변화시킬 수 있다. 2축 혼련기 내측 상부에 설치된 마이크로웨이브 장치는 2 이상 설치하여 압착 교반되는 발포성 폴리스티렌 입자와 단열성 분말에 선택적으로 조사할 수 있으며, 온도 제어가 정교하므로 입자를 적절하게 연화시키고, 단열성 분말들을 가열하여 균일하게 침투시키며 코팅할 수 있다. 이러한 방법을 유전가열 방식이라고 한다. 마이크로웨이브가 조사되어 발생하는 가열 순간온도는 50~150℃이며, 바람직하게는 30~100℃이다. 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론(magnetron)의 출력은 0.1~6Kw이며, 0.3~2Kw로 조절하여 사용하는 것이 바람직하다. 출력은 발포성 폴리스티렌 입자와 단열성 분말의 침투 코팅하는 작업 조건과 작업환경에 따라서 적절하게 조절하여 변화시켜 사용할 수 있다. 마이크로웨이브를 조사하여 단열성 분말의 침투 코팅 공정이 완료된 발포성 폴리스티렌 입자 100중량부에 대하여 0.1~5중량부의 스티렌을 용해시키는 용매를 분사하고 20~500rpm으로 교반하며 마이크로웨이브를 조사할 경우, 상기의 침투 코팅 공정에서 잔류하는 단열성 분말과 염소화 파라핀을 더 세밀하게 침투 코팅시킬 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용매는 염소화파라핀과 발포성 폴리스티렌 입자를 어느 정도 용해시킬 수 있는 용매가 적합하고, 방향족 탄화수소, 케톤류, 아세테이트류, 에테르류 등이 사용 가능하다. 상기 용매들은 비극성의 발포성 폴리스티렌 입자의 표면을 일부 용해시키면서, 동시에 극성인 염화파라핀의 용매로서도 작용한다. 상기 용매 중에 가장 바람직한 것은 예를 들어서 케톤류의 MEK(메틸에틸케톤)이다. MEK의 경우 용매의 단가가 높으므로 가격이 저렴한 톨루엔이나 SM(스티렌모노머)용액을 혼합하여 사용할 수 있으며, MEK(메틸에틸케톤)의 양이 감소할수록 용매의 기화와 건조 시간이 길어지는 단점이 있다. 염소화파라핀은 평균 분자량이 1,000~3,000인 저분자량의 올리고머(Oligomer)가 바람직하고, 염소의 함량은 개수(염소원자/탄소원자) = 1/(2~6) 정도가 적합하다. 분자량이 너무 크면 용해 시에 문제가 발생하고, 분자량이 너무 작으면 난연성 효과가 감소한다. 또한, 염소의 함량이 상기 범위보다 많으면 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 상기한 바와 같이 본 발명은 단열성 분말과 염소화파라핀이 발포성 폴리스티렌 입자의 표면층에 침투하여 분포하므로 단위면적당 존재하는 단열제와 난연제의 면적은 크게 향상되어 단열성능과 난연성능이 우수해지면서, 동시에 제조공정에서 물리적인 과정인 마이크로웨이브를 사용하므로 친환경적이고 경제적이며 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 발포성 폴리스티렌 입자로 제조된 발포 스티로폼은 최근 강화된 단열성 기준인 비드법 KSM 3808-2종의 규격을 충분히 상회하는 단열재이며, 특히, 난연성 내수성이 우수한 스티로폼을 제조할 수 있는 발포성 폴리스티렌 입자라 할 수 있다.
어떤 종래기술도 본원발명의 염소화파라핀을 단열성 분말에 도포한 후 상기의 단열성 분말을 마이크로웨이브로 조사하여 발포성 폴리스티렌 입자에 침투 코팅시켜 단열성과 난연성을 향상시키는 방법에 대해서는 언급이 없고, 암시하고 있지도 않다. 본 발명의 발포성 폴리스티렌 입자는 종래의 발포성 폴리스티렌 입자와 비교하여 제조방법이 간편하며 단열성 및 난연성이 매우 향상되었다.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하나, 본 발명의 범위는 실시예의 범위에 한정되지 아니하며, 실시예로부터 뒷받침되는 모든 범위를 포함한다고 할 수 있다.
[ 실시예 1]
입경 50μm 인상흑연 2㎏에 염소화파라핀 1kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 40~70℃의 온도를 가하며, 20~500rpm으로 교반하여 염소화파라핀을 흑연에 코팅한 단열성 분말 3kg과 물 1Kg, 발포성 폴리스티렌 입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 20~500rpm으로 교반하여 단열성 분말을 발포성 폴리스티렌 입자에 점착 피복한 후, 2축 스크류가 설치된 연속식 혼련기로 이송하여 20~500rpm으로 압착 혼련을 하였다. 혼련기는 내부가 마이크로웨이브의 반사를 방지하는 수지와 세라믹으로 코팅된 것을 사용하였다. 상기의 혼련기 상단부에는 마그네트론이 장치되어 압착 혼련되며 단열성 분말이 피복된 발포성 폴리스티렌에 주파수 2,450MHz의 마이크로웨이브를 120초 조사하여 폴리스티렌 입자 표면층에 단열성 분말을 침투 코팅하였다. 제조된 발포성 폴리스티렌입자를 비드법으로 발포하고 성형하였다.
[ 실시예 2]
입경 50μm 인상흑연 1.5㎏에 실리카 에어로겔 0.5kg, 염소화파라핀 1kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 40~70도의 온도를 가하며 20~500rpm으로 교반하여 염소화파라핀을 흑연에 코팅하였다.
단열성 분말과 물 1kg, 발포성 폴리스티렌 입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 20~500rpm으로 교반하여 단열성 분말을 발포성 폴리스티렌 입자에 피복한 후 2축 스크류가 설치된 연속식 혼련기로 이송하여 20~500rpm으로 압착 혼련을 하였다. 혼련기는 내부가 마이크로웨이브의 반사를 방지하는 수지와 세라믹으로 코팅되었고, 혼련기 상단부에는 마그네트론이 장치되어 압착 혼련된 단열성 분말이 피복된 발포성 폴리스티렌에 주파수 2,450MHz의 마이크로웨이브를 60초 조사하여 폴리스티렌 입자 표면층에 단열성 분말을 침투 코팅하였다. 제조된 발포성 폴리스티렌입자를 비드법으로 발포 성형하였다.
[ 실시예 3]
입경 50μm 인상흑연 1.5㎏에 팽창질석 0.5kg, 염소화파라핀 1kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 40~70도의 온도를 가하며, 20~500rpm으로 교반하여 염소화파라핀을 흑연과 팽창질석에 코팅하였다. 나머지 공정은 실시예 2와 동일하게 스티로폼을 제조하였다.
[ 실시예 4]
입경 50μm 인상흑연 1.5㎏에 규조토 0.5kg, 염소화파라핀 1kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 40~70도의 온도를 가하며, 20~500rpm으로 교반하여 염소화파라핀을 흑연과 규조토에 코팅하였고, 나머지 공정은 실시예 2와 동일하게 스티로폼을 제조하였다.
[ 실시예 5]
입경 50μm 인상흑연 1.5㎏에 퍼라이트 0.5kg, 염소화파라핀 1kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 40~70도의 온도를 가하며, 20~500rpm으로 교반하여 염소화파라핀을 흑연과 퍼라이트에 코팅하는 공정 외에는 실시예 2와 동일하게 스티로폼을 제조하였다.
[ 실시예 6]
입경 50μm 인상흑연 2㎏에 염소화파라핀 1kg을 혼합하여 교반기에 투입하고, 40~70도의 온도를 가하며, 20~500rpm으로 교반하여 염소화파라핀을 흑연에 코팅한 분말 3㎏을 물 1kg과 발포성 폴리스티렌 입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg을 혼합하여 혼련기에 투입하고, 20~500rpm으로 교반하며 마이크로웨이브를 60초 조사하면서 폴리스티렌 입자 표면층에 흑연 분말을 침투 코팅하였다.
상기의 침투 코팅이 끝난 발포성 폴리스티렌 입자 100kg을 교반기에 투입하고, 20~500rpm으로 교반하면서 1kg의 에틸메틸케톤(MEK)을 분사한 후 20~ 500rpm으로 교반하면서 마이크로웨이브를 조사하였다. 상기의 단열성 분말이 코팅된 발포성 폴리스티렌 입자를 비드법으로 발포 성형하였다.
[ 실시예 7]
실시예 2와 동일하게 시행하되 흑연을 4kg으로 증량하였다.
< 비교예 1>
실시예 1의 발포성 폴리스티렌입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg의 표면에 규산소다계 바인더 5kg을 도포한 후 비드법으로 발포하여 스티로폼을 제조하였다.
< 비교예 2>
실시예 1의 발포성 폴리스티렌 입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg의 표면에 난연성 분말인 산화마그네슘분말 5kg을 균일하게 도포한 후 비드법으로 발포하여 스티로폼을 제조하였다.
< 비교예 3>
실시예 1의 발포성 폴리스티렌입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg의 표면에 난연성 분말인 산화알루미늄 분말 5kg을 균일하게 도포한 후 비드법으로 발포하여 스티로폼을 제조하였다.
< 비교예 4>
실시예 1의 발포성 폴리스티렌입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg의 표면에 난연성 분말인 산화아연분말(평균입도 약 20~30㎛ 정도) 5kg을 균일하게 도포한 후 비드법으로 발포하여 스티로폼을 제조하였다.
< 비교예 5>
실시예 1의 발포성 폴리스티렌입자(SH에너지화학 SE2500) 100kg의 표면에 난연성 분말인 산화마그네슘분말 5kg을 균일하게 도포한 후 다시 규산소다계 바인더 5kg으로 코팅 및 건조과정을 다시 4회 반복 실시하여 한 후 비드법으로 발포하여 스티로폼을 제조하였다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 스티로폼과 비교예에 따라 제조된 일반적인 스티로폼을 KSM3808 2종의 시험항목인 밀도, 열전도율, 굴곡강도, 압축강도, 흡수율 및 연소성을 측정한 결과는 표 1 내지 4와 같다.
시험항목 KSM3808 2종 단위 적합기준 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
밀도 ㎏/㎥ 25.00 25.89 25.90 26.15 25.89
열전도율(평균온도 23±℃) w/(m.k) 0.032 이하 0.031 0.031 0.031 0.031
굴곡강도 ㎏f/㎠ 3.0 이상 3.8 4.0. 4.2 4.2
압축강도 ㎏f/㎠ 1.2 이상 1.9 2.3 2.4 2.4
흡수량 g/㎠ 1 이하 0.03 0.03 0.04 0.03
연소성 s 3 이하 1 1 0.9 0.9
시험항목 KSM3808 2종 단위 적합기준 실시예 5 실시예 6 실시예 7
밀도 ㎏/㎥ 25.00 25.4 25.17 25.6
열전도율(평균온도 23±℃) w/(m.k) 0.032 이하 0.031 0.031 0.031
굴곡강도 ㎏f/㎠ 3.0 이상 3.9 4.4 4.3
압축강도 ㎏f/㎠ 1.2 이상 1.9 2.9 1.9
흡수량 g/㎠ 1 이하 0.04 0.02 0.05
연소성 s 3 이하 1 0.5 0.3
시험항목 KSM3808 2종 단위 적합기준 비교예 1 비교예 2 비교예 3
밀도 ㎏/㎥ 25.00 25.1 25.2 25.03
열전도율(평균온도 23±℃) w/(m.k) 0.032 이하 0.032 0.032 0.032
굴곡강도 ㎏f/㎠ 3.0 이상 3.20 3.24 3.25
압축강도 ㎏f/㎠ 1.2 이상 1.44 1.45 1.50
흡수량 g/㎠ 1 이하 1.6 1.5 1.3
연소성 s 3 이하 15 17 14
시험항목 KSM3808 2종 단위 적합기준 비교예 4 비교예 5
밀도 ㎏/㎥ 25.00 25.2 25.34
열전도율(평균온도 23±℃) w/(m.k) 0.032 이하 0.032 0.032
굴곡강도 ㎏f/㎠ 3.0 이상 2.23 2.25
압축강도 ㎏f/㎠ 1.2 이상 1.4 1.3
흡수량 g/㎠ 1 이하 1.5 1.5
연소성 s 3 이하 12 14
상기의 표 1 내지 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 7에 따라 제조된 스티로폼은 종래의 방법에 따라 제조된 비교에 1 내지 5의 스티로폼에 비하여 열전도율 및 기타물성과 난연성 등이 우수한 것으로 확인되었고, 특히, 발포성 폴리스티렌 입자에 메틸에틸케톤을 분사한 실시예 6의 경우 열전도율이나 난연성이 가장 뛰어난 것으로 확인되었다.

Claims (9)

  1. 입경 1~70μm의 흑연, 에어로겔, 팽창질석, 규조토 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합한 단열성 분말 0.1~10중량부를 염소화파라핀 0.1~5중량부로 코팅하여 발포성 폴리스티렌 입자 100중량부와 혼합하고, 물 0.1~5중량부를 포함시켜서 20~500rpm으로 압착 교반하면서 마이크로웨이브를 조사하여 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 침투 코팅시키는 것을 특징으로 하는 단열성과 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단열성 분말은 흑연 100중량부에 대하여 카본, 에어로겔, 팽창질석 및 규조토가 각각 1 내지 50중량부 혼합된 것을 특징으로 하는 단열성 및 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    흑연은 인상흑연, 팽창흑연 또는 카본인 것을 특징으로 하는 단열성 및 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단열성 분말과 염소화파라핀의 비율은 1~3 : 1인 것을 특징으로 하는 단열성 및 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  5. 입경 1~70μm의 흑연, 에어로겔, 팽창질석, 규조토 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합한 단열성 분말 0.1~10중량부를 염소화파라핀 0.1~5중량부로 코팅하여 발포성 폴리스티렌 입자 100중량부와 혼합하고, 물 0.1~5중량부를 포함시켜서 20~500rpm으로 압착 교반하면서 마이크로웨이브를 조사하여 발포성 폴리스티렌 입자 표면층에 침투 코팅한 입자 100중량부를 20~500rpm으로 교반하면서 용매 0.1~5중량부를 분사하여 마이크로웨이브를 조사하는 것을 특징으로 하는 난연성 및 단열성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    용매는 방향족 탄화수소, 케톤류, 아세테이트류 또는 에테르류 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단열성 및 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 용매는 MEK(메틸에틸케톤), 톨루엔. 스티렌모노마, 에틸벤젠 1종 또는 2종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 단열성 및 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자의 제조방법.
  8. 제1항의 방법에 따라 제조된 단열성과 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자.
  9. 제5항의 방법에 따라 제조된 단열성과 난연성이 향상된 발포성 폴리스티렌 입자.


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