KR20230063180A - 친환경 선박용 난연 바닥재 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 난연제를 적용한 선박용 난연 바닥재 조성물에 관한 것으로, 에폭시 수지 12 내지 49 중량부, 가소제 3 내지 14 중량부, 제 1 첨가제 0.3 내지 2.8 중량부, 수산화 알루미늄 12 내지 56 중량부, 수산화 마그네슘 12 내지 56 중량부, 나노 포어형 하이드록시아파타이트 0.6 내지 14 중량부, 및 제 2 첨가제 3 내지 14 중량부를 포함하는 주제; 및 경화제;를 포함하는 난연 바닥재에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 난연 바닥재에 관한 것으로, 특히 친환경 난연제를 적용한 선박용 난연 바닥재 조성물에 관한 것이다.
선박용 난연 도료는 육상 구조물과 달리 혹독한 환경에 잘 견뎌야 함은 물론, 연성 및 안정성 확보 등 선체의 일부분 파손에도 유지 보수가 쉬워야 한다. 또한, 선박과 같이 폐쇄적이고 협소적인 구조는 화재에 매우 취약하여 선박을 건조하는 데 사용하는 소재는 난연성이 특히 강조된다. 선박용 바닥재 도료에 사용되는 난연제는 가연성 물질에 첨가되어 점화에 대한 저항성을 향상시키고 연소를 억제하거나 지연시키는 역할을 하며, 화재 시 치명적 피해를 피할 수 있도록 한다.
일반적으로 난연제로 사용되는 재료는 인계 난연제, 무기계 화합물 난연제, 질소계 화합물 난연제 등이 있다. 여기서 인계 난연제로는 암모늄 폴리포스페이트가 가장 많이 사용되고, 질소계 난연제로는 멜라민 시아누레이트가 주로 사용된다. 암모늄 폴리포스페이트는 다량 사용할 경우 화재 시 표면이 부푸는 현상과 불완전 연소로 검은 연기가 많이 발생되어 화재 시 피해를 발생시킬 수 있으며, 멜라민 시아누레이트는 연소 시 독성 가스를 발생시킬 수 있다. 한편, 무기계 난연제는 독성가스 발생이 없으며, 연소 시 표면이 부푸는 현상도 발생하지 않는 장점이 있다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제 10-2263546 호는 선박용 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서 무기 수산화물 난연제와 인계 난연제를 혼합하여 내충격성과 난연성을 향상시키고 있고, 한국공개특허 제 10-2021-0054476 호는 할로겐계 난연제와 무기계 난연제를 포함하는 치수안정층 위에 할로겐계 난연제를 포함하는 다른 층을 적층한 난연성 바닥재를 제시하고 있다.
그러나 종래 제시된 친환경 난연 도료는 난연성에 대하여만 검증하고 있고, 화재 시 발생하는 유독성 물질 저감에 대한 기능에 대하여는 언급하지 않는다. 특히 최근 강하게 성장하고 있는 선박시장에 기인하여 선박용 난연제의 수요가 필연적으로 증가하고 있으므로 화재 시 치명적인 피해를 가져오는 연기 및 독성물질을 저감할 수 있는 친환경 선박용 기능성 난연 바닥재에 대한 개발이 절실히 요구된다.
본 발명의 난연 바닥재는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에폭시 수지 12 내지 49 중량부, 15 내지 43.75 중량부, 또는 18 내지 38.5 중량부, 가소제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부, 제 1 첨가제 0.3 내지 2.8 중량부, 0.37 내지 2.5 중량부, 또는 0.45 내지 2.2 중량부, 수산화 알루미늄 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부, 수산화 마그네슘 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부, 나노 포어형 하이드록시 아파타이트 0.6 내지 14 중량부, 0.75 내지 12.5 중량부, 또는 0.9 내지 11 중량부, 및 제 2 첨가제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 포함하는 주제; 및 경화제;를 포함하는 난연 바닥재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
본 발명의 난연 바닥재는 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
에폭시 수지 12 내지 49 중량부, 15 내지 43.75 중량부, 또는 18 내지 38.5 중량부,
가소제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부,
제 1 첨가제 0.3 내지 2.8 중량부, 0.37 내지 2.5 중량부, 또는 0.45 내지 2.2 중량부,
수산화 알루미늄 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부,
수산화 마그네슘 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부,
나노 포어형 하이드록시아파타이트 0.6 내지 14 중량부, 0.75 내지 12.5 중량부, 또는 0.9 내지 11 중량부, 및
제 2 첨가제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 포함하는 주제; 및 경화제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주제 및 경화제의 중량비는 70:30 내지 99:1, 80:20 내지 98:2, 또는 85:15 내지 95:5일 수 있다.
또한, 상기 주제는 안료 0.01 내지 7 중량부, 0.01 내지 6 중량부, 또는 0.01 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 안료는 이산화티탄 또는 벤토나이트계 안료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주제는 용제 0.01 내지 10 중량부, 0.01 내지 5 중량부, 또는 0.01 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 용제는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate) 또는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(propylene glycol methyl ether)일 수 있다.
그리고, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 지환족 에폭시를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 지환족 에폭시는 포화 화합물일 수 있다.
그리고, 상기 지환족 에폭시는 디글리시딜-1,2-시클로헥산디카복실레이트일 수 있다.
그리고, 상기 가소제는 라우릴글리시딜에테르 또는 도데실페놀일 수 있다.
또한, 상기 제 1 첨가제 및 제 2 첨가제는 레벨링제, 침강방지제, 증점제, 소포제, 습윤분산제, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수산화 알루미늄 및 수산화 마그네슘은 0.1 내지 50 ㎛, 0.5 내지 30 ㎛, 또는 1 내지 10 ㎛의 평균 크기를 가질 수 있다.
그리고, 상기 나노 포어형 하이드록시아파타이트는 0.1 내지 100 nm, 1 내지 50 nm, 또는 10 내지 20 nm의 나노 포어가 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 나노 포어형 하이드록시아파타이트는 동물의 뼈에서 유래한 것일 수 있다.
그리고, 상기 나노 포어형 하이드록시아파타이트는 소 뼈 또는 염기 처리된 소 뼈를 하소 처리한 후 분쇄 및 연마하여 제조한 것일 수 있다.
또한, 상기 경화제는,
아민 화합물 30 내지 98 중량부, 37. 5 내지 87.5 중량부, 또는 45 내지 77 중량부,
가소제 3 내지 21 중량부, 3.75 내지 18.75 중량부, 또는 4.5 내지 16.5 중량부,
에폭시 수지 12 내지 42 중량부, 15 내지 37.5 중량부, 또는 18 내지 33 중량부, 및
용제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화제는 첨가제 0.01 내지 7 중량부, 0.01 내지 7 중량부, 또는 0.01 내지 5.5 중량부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 첨가제는 소포제일 수 있다.
그리고, 상기 아민 화합물은 피페라진, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 폴리에테르아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
그리고, 상기 가소제는 도데실페놀, 스티레네이티드 페놀(styrenated phenol), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A 형 에폭시 수지일 수 있다.
그리고, 상기 용제는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(propylene glycol methyl ether)일 수 있다.
그리고, 상기 난연 바닥재는 선박용 난연 바닥재일 수 있다.
본 발명에 따른 난연 바닥재는 독성가스 흡착 성능이 우수하여 화재 시 발생될 수 있는 가스를 효과적으로 흡착함으로써 인명피해를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 난연 바닥재는 일산화탄소(CO)에 대한 흡착 효과가 매우 우수하여 바닥재로서의 안전성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 난연 바닥재는 친환경 난연제인 하이드록시아파타이트를 적용하여 환경친화적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 난연 바닥재를 적용한 시편이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연 바닥재를 적용한 시편이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 난연 바닥재를 적용한 시편이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
다만, 아래는 특정 실시예들을 예시하여 상세히 설명하는 것일 뿐, 본 발명은 다양하게 변경될 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에, 예시된 특정 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 설명되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 출원에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서, '포함하다', '함유하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소(또는 구성성분) 등이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 친환경 난연제인 나노 포어형 하이드록시아파타이트와 무기계 난연제를 혼합한 친환경 선박용 난연 바닥재에 관한 것이다. 본 발명의 난연 바닥재는 화재 시 독성가스와 연기를 흡착하여 인명피해와 화재 확산을 최소화할 수 있다. 또한 선박뿐만 아니라 화재 시 피해가 큰 밀폐 구조를 갖는 지하주차장, 타워형 아파트 등과 같은 건축물, 지하철 등에 사용하기 적합하다.
본 발명의 난연 바닥재는 에폭시 수지 12 내지 49 중량부, 15 내지 43.75 중량부, 또는 18 내지 38.5 중량부, 가소제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부, 제 1 첨가제 0.3 내지 2.8 중량부, 0.37 내지 2.5 중량부, 또는 0.45 내지 2.2 중량부, 수산화 알루미늄 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부, 수산화 마그네슘 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부, 나노 포어형 하이드록시아파타이트 0.6 내지 14 중량부, 0.75 내지 12.5 중량부, 또는 0.9 내지 11 중량부, 및 제 2 첨가제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 포함하는 주제; 및 경화제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주제 및 경화제의 중량비는 70:30 내지 99:1, 80:20 내지 98:2, 또는 85:15 내지 95:5일 수 있다. 주제 대비 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 충격 성능, 방청 성능, 접착 성능이 저하될 수 있다. 반면에, 상기 범위를 초과할 경우 아민 수지와의 경화도가 떨어지고 아민 블러싱이 발생하여 층간 부착 성능 저하 또는 박리를 일으킬 수 있으며, 도막 표면이 진득한(tacky) 상태를 가지게 될 수 있다.
또한, 상기 주제는 안료 0.01 내지 7 중량부, 0.01 내지 6 중량부, 또는 0.01 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 안료의 함량이 상기 범위 미만인 경우 안료부피농도(Pigment Volume Concentration, PVC) 감소로 도막의 강도가 떨어질 수 있고, 반면에 상기 범위를 초과할 경우 PVC 증가로 도막이 브리틀(brittle)해지고 내수성과 방청 성능이 떨어질 수 있다.
상기 안료는 이산화티탄 등의 색상 안료 또는 기능성 안료로서 벤토나이트 점증제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주제는 용제 0.01 내지 10 중량부, 0.01 내지 5 중량부, 또는 0.01 내지 2 중량부를 포함할 수 있다. 용제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 점도가 높아져 도장 작업성이 나빠지고, 반면에 상기 범위를 초과할 경우 무용제 도료(Solvent free)에 부합하지 않게 되며, 무용제 도료로서 최소한의 용제만 사용되어야 하기 때문이다.
상기 용제는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol methyl ether acetate, PMA) 또는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(Propylene glycol methyl ether, PM)일 수 있다.
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 등 액상 에폭시 수지, 지환족 에폭시, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 비스페놀 A형 디글리시딜에테르일 수 있고, 에폭시 당량 140 내지 220 g/eq, 160 내지 200 g/eq, 또는 180 내지 190 g/eq인 것일 수 있다. 상기 지환족 에폭시는 디글리시딜 화합물일 수 있고, 디글리시딜 디카복실레이트 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 디글리시딜 1,2-시클로헥산디카복실레이트(Diglycidyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate) 또는 이의 유도체일 수 있다.
에폭시 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 후술하는 아민 수지와의 경화도가 떨어질 수 있다. 또한 아민 블러싱이 발생하여 층간 부착 성능 저하 또는 박리를 일으킬 수 있고 도막 표면이 진득한 상태를 가지게 될 수 있다. 반면에 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 초과할 경우에도 충격 성능, 방청 성능, 및 접착 성능의 저하를 일으킬 수 있다.
바람직하게는 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 등 액상 에폭시 수지 및 지환족 에폭시의 혼합물일 수 있으며, 이 경우 상기 에폭시 수지는 액상 에폭시 수지 100 중량부 및 지환족 에폭시 20 내지 70 중량부, 30 내지 60 중량부, 또는 40 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 상기 지환족 에폭시는 포화 화합물로서, 이중결합이 없어 연소 시 잘 타면서 연기가 나지 않도록 도움을 주는 역할을 한다. 지환족 에폭시의 함량이 상기 범위 미만인 경우 연소 시 연기가 더 많이 발생할 수 있고, 반면에 상기 범위를 초과할 경우 도막의 기계적 강도가 약해질 수 있다.
상기 가소제는 라우릴글리시딜에테르(Lauryl glycidyl ether, LGE) 또는 도데실페놀(Dodecylphenol)일 수 있다. 가소제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 충격 성능이 저하되고 도막 갈라짐(크랙)의 위험성이 높아질 수 있다. 반면에 가소제의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 방청 성능이 저하될 수 있고, 도막 표면이 진득한 상태를 가지게 될 수 있다.
상기 제 1 첨가제 및 제 2 첨가제는 레벨링제, 침강방지제, 증점제, 소포제, 습윤분산제, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 소포제와 습윤분산제를 혼합하여 사용할 수 있다. 제 1 첨가제와 제 2 첨가제는 서로 동일하거나 상이한 물질일 수 있다. 다만 난연 바닥재 제조 시 따로 첨가되는 것일 수 있다.
첨가제(제 1 첨가제 및 제 2 첨가제)의 함량이 상기 범위 미만인 경우 습윤 분산제, 소포제의 함량이 낮아짐에 따라 분산성이 떨어지고 기포가 많이 발생하여 기공 형성에 의해 도막 강도가 저하되고 외관 상 문제가 발생할 수 있다. 반면에 첨가제의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 층간 부착 성능이 저하되고 박리를 일어날 수 있다.
구체적으로 상기 첨가제는 BYK-110, BYK-111, Anti terra 204, BYK-063, BYK-A-501, FLOWLEN AC-1160, BYK-320, BYK-333, EFKA-2722, BYK-066N, AFCONA 2040, 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 수산화 알루미늄 및 수산화 마그네슘은 무기 난연제로서 난연성을 부여한다. 상기 수산화 알루미늄 또는 수산화 마그네슘의 함량이 상기 범위 미만인 경우 난연성의 저하로 화재 시 쉽게 불이 붙거나 도막 연소로 인한 연기 밀도가 높아지게 될 수 있고, PVC 감소로 도막의 강도가 떨어질 수 있다. 반면에 수산화 알루미늄 또는 수산화 마그네슘의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 PVC 증가로 상대적으로 수지 함량이 낮아짐에 따라 도막이 브리틀(brittle)해지고 내수성, 방청 성능이 떨어질 수 있다.
상기 수산화 알루미늄 및 수산화 마그네슘은 0.1 내지 50 ㎛, 0.5 내지 30 ㎛, 또는 1 내지 10 ㎛의 평균 크기를 가질 수 있다. 수산화 알루미늄 및 수산화 마그네슘의 크기가 상기 범위 미만일 경우 입자의 비표면적 증가로 도료의 점도가 상승하여 작업성이 떨어질 수 있고, 반면에 상기 범위를 초과할 경우 큰 입도 사이즈로 인해 도막의 외관이 불량할 수 있다.
상기 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 난연성을 갖는 친환경 난연제이다. 상기 하이드록시아파타이트의 함량이 상기 범위 미만인 경우 난연성의 저하로 화재 시 쉽게 불이 붙거나 도막 연소로 인한 연기 밀도가 높아질 수 있고, PVC 감소로 도막의 강도가 떨어질 수 있다. 반면에 상기 범위를 초과할 경우 PVC 증가로 상대적으로 수지 함량이 낮아짐에 따라 도막이 브리틀(brittle)해지고 내수성, 방청 성능이 떨어질 수 있다. 또한, 화재 시 도막 터짐 정도가 심해질 수 있다.
본 발명의 난연 바닥재는 동물의 뼈로부터 유래한 난연성 하이드록시아파타이트를 포함할 수 있다. 특히 식품 가공 후 버려지는 소 뼈로부터 얻은 나노 포어형 하이드록시아파타이트를 친환경 난연제로 적용하여 선박용 난연 바닥재를 제조한 것일 수 있다. 나노 포어형 하이드록시아파타이트는 표면에 나노 포어를 가지는 하이드록시아파타이트로서 0.1 내지 100 nm, 1 내지 50 nm, 또는 10 내지 20 nm의 나노 포어가 형성된 것일 수 있다. 난연 도료에 나노 포어형 하이드록시아파타이트를 적용할 경우 우수한 독성가스 흡착 성능으로 화재 시 발생되는 가스를 효과적으로 흡착할 수 있는 것을 발견하였으며, 특히 일산화탄소(CO)에 대한 흡착 효과가 매우 우수한 것으로 확인되었다. 일산화탄소는 중독될 경우 산소 차단 및 폐 손상을 일으켜 사망에 이르게 할 수 있는 위험한 독성가스로서, 본 발명에 따른 난연 바닥재를 통해 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 나노 포어형 하이드록시아파타이트는 소 뼈 또는 염기 처리된 소 뼈를 하소 처리한 후 분쇄 및 연마하여 제조한 것일 수 있다. 구체적으로는, 뼈를 하소 처리하는 단계; 상기 하소 처리된 뼈를 분쇄하여 뼈 분말을 제조하는 단계; 및 상기 뼈 분말을 용매에 분산하여 습식 연마하는 단계;를 포함하는 하이드록시아파타이트 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 하소 처리는 500 내지 2000 ℃, 800 내지 1400 ℃, 또는 1000 내지 1200 ℃에서 처리하는 것일 수 있다.
상기 경화제는, 아민 화합물 30 내지 98 중량부, 37. 5 내지 87.5 중량부, 또는 45 내지 77 중량부, 가소제 3 내지 21 중량부, 3.75 내지 18.75 중량부, 또는 4.5 내지 16.5 중량부, 에폭시 수지 12 내지 42 중량부, 15 내지 37.5 중량부, 또는 18 내지 33 중량부, 및 용제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화제는 첨가제 0.01 내지 7 중량부, 0.01 내지 7 중량부, 또는 0.01 내지 5.5 중량부를 포함할 수 있다. 경화제에 있어서 첨가제는 소포제일 수 있고, 바람직하게는 실리콘계 소포제일 수 있다. 또한 경화제에 있어서 첨가제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 습윤 분산제, 소포제의 함량이 낮아짐에 따라 분산성이 떨어지고 기포가 많이 발생하여 기공 형성에 의해 도막 강도가 저하되고 외관 상 문제가 발생할 수 있다. 반면에 첨가제의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 층간 부착 성능이 저하되고 박리를 일어날 수 있다.
상기 경화제의 구성요소로서 가소제, 에폭시 수지, 용제, 또는 첨가제는 상기 주제의 가소제, 에폭시 수지, 용제, 또는 첨가제와 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 아민 화합물은 피페라진, 알킬피페라진, 아미노피페라진, 아미노알킬피페라진, 폴리에테르아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 아미노알킬피페라진은 1-(2-아미노에틸)피페라진일 수 있다. 상기 폴리에테르아민은 말단에 아민기가 있는 폴리에테르로서, 예컨대 폴리프로필렌글리콜 비스(2-아미노프로필 에테르)(Poly(propylene glycol) bis(2-aminopropyl ether))일 수 있다. 상기 폴리에테르아민은 중량평균분자량 200 내지 300, 210 내지 260, 또는 220 내지 240인 것일 수 있다. 상기 범위의 분자량을 가질 때 에폭시 경화제로서 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
아민 화합물의 함량이 상기 범위 미만인 경우 충격 성능, 방청 성능, 접착 성능의 저하를 일으킬 수 있다. 반면에 상기 범위를 초과할 경우 경화도가 떨어질 수 있고, 아민 블러싱이 발생하여 층간 부착 성능 저하 또는 박리를 일으킬 수 있으며, 도막 표면이 진득한 상태를 가지게 될 수 있다.
그리고, 상기 경화제의 일 구성인 가소제는 도데실페놀 등 알킬페놀, 스티레네이티드 페놀(styrenated phenol), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 스티레네이티드 페놀은 2,4-Bis(Ethenyl)Phenol 또는 2,4,6-Tris(1-phenylethyl)phenol일 수 있다. 상기 경화제에 있어서 가소제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 충격 성능이 저하되고 도막 갈라짐(크랙)의 위험성이 높아진다. 반면에 가소제의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 방청 성능이 저하되고, 도막 표면이 진득한 상태를 가지게 될 수 있다.
그리고, 상기 경화제에 있어서 에폭시 수지는 비스페놀 A 형 에폭시 수지일 수 있다. 상기 경화제에 있어서 에폭시 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 아민 수지와의 경화도가 떨어지고, 아민 블러싱이 발생하여 층간 부착 성능 저하 또는 박리를 일으킬 수 있으며 도막 표면이 진득한 상태를 가지게 될 수 있다. 반면에 경화제에 있어서 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 초과할 경우 충격 성능, 방청 성능, 접착 성능이 저하될 수 있다.
그리고, 상기 경화제에 있어서 용제는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(propylene glycol methyl ether)일 수 있다. 상기 경화제에 있어서 용제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 점도가 높아져 도장 작업성이 나빠지고, 반면에 상기 범위를 초과할 경우 무용제 도료(Solvent free)에 부합하지 않게 되며, 무용제 도료로서 최소한의 용제만 사용되어야 하기 때문이다.
본 발명의 난연 바닥재는 선박용 난연 바닥재일 수 있다. 그러나 이 외에도 난연성이 요구되는 도료에 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 난연 바닥재의 제조방법은,
(A) 에폭시 수지 12 내지 49 중량부, 15 내지 43.75 중량부, 또는 18 내지 38.5 중량부, 가소제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부, 및 제 1 첨가제 0.3 내지 2.8 중량부, 0.37 내지 2.5 중량부, 또는 0.45 내지 2.2 중량부를 혼합하는 단계,
(B) 혼합물에 수산화 알루미늄 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부, 수산화 마그네슘 12 내지 56 중량부, 15 내지 50 중량부, 또는 18 내지 44 중량부, 및 나노 포어형 하이드록시아파타이트 0.6 내지 14 중량부, 0.75 내지 12.5 중량부, 또는 0.9 내지 11 중량부를 투입하여 혼합하는 단계,
(C) 혼합물에 제 2 첨가제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 투입하여 혼합하여 주제를 제조하는 단계; 및
(D) 상기 주제와 경화제를 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단계 (B)는 안료 0.01 내지 7 중량부, 0.01 내지 6 중량부, 또는 0.01 내지 5 중량부를 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 단계 (C)는 용제 0.01 내지 10 중량부, 0.01 내지 5 중량부, 또는 0.01 내지 2 중량부를 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 난연 바닥재의 제조방법은,
아민 화합물 30 내지 98 중량부, 37. 5 내지 87.5 중량부, 또는 45 내지 77 중량부, 가소제 3 내지 21 중량부, 3.75 내지 18.75 중량부, 또는 4.5 내지 16.5 중량부, 에폭시 수지 12 내지 42 중량부, 15 내지 37.5 중량부, 또는 18 내지 33 중량부, 및 용제 3 내지 14 중량부, 3.75 내지 12.5 중량부, 또는 4.5 내지 11 중량부를 혼합하여 경화제를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 경화제를 제조하는 단계는, 첨가제 0.01 내지 7 중량부, 0.01 내지 7 중량부, 또는 0.01 내지 5.5 중량부를 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
[실시예]
실시예 1: HA 포함 난연 바닥재 제조
액상 에폭시 수지(YD-128, 국도화학)와 디글리시딜 1,2-시클로헥산디카복실레이트를 중량비 15:7로 혼합하여 혼합 에폭시 수지를 제조하였다. 상기 혼합 에폭시 수지 250 g, 라우릴글리시딜에테르 70 g, 첨가제 10 g을 혼합한 후 2000 rpm에서 10 분 이상 교반하였다. 여기에 수산화 알루미늄 250 g, 수산화 마그네슘 250 g, 하이드록시아파타이트(HA) 50 g, 안료 30 g을 투입하여 3000 rpm에서 30 분 동안 고속 분산하였다. 그 후 첨가제 80 g을 투입하여 2500 rpm에서 5 분 동안 교반하고, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 10 g를 투입하여 2500 rpm에서 5 분 동안 교반하여 주제를 제조하였다. 그리고, 1-(2-아미노에틸)피페라진 60 g, 가소제 10 g, 에폭시 수지(YD-128, 국도화학) 22 g, 첨가제 1 g, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 7 g을 혼합하여 경화제를 제조하였다. 상기 주제 900 g과 상기 경화제 100 g을 혼합하여 난연 바닥재를 제조하였다.
비교예 1: HA 미포함 난연 바닥재 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 난연 바닥재를 제조하되, 상기 하이드록시아파타이트(HA)를 제외하고 에폭시 수지를 300 g로 하여 주제를 제조하였다.
시험예 1: 불꽃전파성 시험
상기 실시예 1에 따라 제조된 바닥재를 SS400(탄소강)에 도포하고 2 주 동안 건조시켜 시편을 제조하였으며, 불꽃전파성 시험(IMO FTP code Part 5)을 실시하였다. 시험 결과는 하기 표 1과 같다.
| 시험 항목 | IMO FTP code Part 5 spec. | 시험결과 |
| CFE(kW/m2) | ≥7 | 12.932 |
| Qsb(MJ/m2) | ≥0.25 | 4.9 |
| Qt(MJ) | ≤2 | 1.554 |
| Qp(kW) | ≤10 | 4.254 |
표 1에 있어서 CFE는 소화 시의 임계열유속이고, Qsb는 지속연소열이고, Qt는 방출총열량이고, Qp는 최고 열방출률이다. 불꽃 전파성 시험 결과, 본 발명에 따른 난연 바닥재는 국제 해사 규격에서 제시하는 규격을 만족하여 화재 시 불이 붙더라도 연소가 잘 되지 않는 난연성을 가져 화재의 확산을 지연할 수 있는 조성물인 것으로 확인되었다.
시험예 2: 연기 밀도 및 독성가스 흡착 시험
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 바닥재를 SS400(탄소강)에 도포하고 2 주 동안 건조시켜 시편을 제조하였으며, 연기 및 독성물질 저감에 대한 시험(IMO FTP code Part 2)을 실시하였다(도 1 및 도 2). 시험 결과는 하기 표 2와 같다.
| 시험항목 | IMO FTP code Part 2 spec. (최대광학밀도) |
구분 | ||
| 비교예 1 | 실시예 1 | |||
| 50kW/m2 without pilot flame | Dm(ppm) (연기밀도) |
372.31 | 332.3 | |
| 50kW/m2 without pilot flame | CO(ppm) | 1450 이하 | 1042.2 | 520.33 |
| HBr(ppm) | 600 이하 | 0 | 0 | |
| HCl(ppm) | 600 이하 | 0 | 0 | |
| HCN(ppm) | 140 이하 | 35.36 | 38.43 | |
| HF(ppm) | 600 이하 | 0 | 0 | |
| SO2(ppm) | 120 이하 | 0 | 0 | |
| NOx(ppm) | 350 이하 | 0 | 0 | |
상기 실시예 1에 따라 제조된 HA가 포함된 제품의 일산화탄소 값이 상기 비교예 1에 따라 제조된 HA가 미포함된 제품에 비해 절반으로 줄어들었으며, 나노 포어 하이드록시아파타이트의 독성가스 흡착능을 확인하였다. 이를 통해 본 발명에 따른 난연 바닥재는 화재 시 인명피해를 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (9)
- 에폭시 수지 12 내지 49 중량부, 가소제 3 내지 14 중량부, 제 1 첨가제 0.3 내지 2.8 중량부, 수산화 알루미늄 12 내지 56 중량부, 수산화 마그네슘 12 내지 56 중량부, 나노 포어형 하이드록시아파타이트 0.6 내지 14 중량부, 및 제 2 첨가제 3 내지 14 중량부를 포함하는 주제; 및
경화제;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 나노 포어형 하이드록시아파타이트는 동물의 뼈에서 유래한 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 주제 및 경화제의 중량비는 70:30 내지 99:1인 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 주제는 안료 0.01 내지 7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 주제는 용제 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 첨가제 및 제 2 첨가제는 레벨링제, 침강방지제, 증점제, 소포제, 습윤분산제, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 수산화 알루미늄 및 수산화 마그네슘은 0.1 내지 50 ㎛의 평균 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 1에 있어서,
상기 경화제는, 아민 화합물 30 내지 98 중량부, 가소제 3 내지 21 중량부, 에폭시 수지 12 내지 42 중량부, 및 용제 3 내지 14 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재. - 청구항 8에 있어서, 상기 경화제는 첨가제 0.01 내지 7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난연 바닥재.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210054476A (ko) | 2019-11-05 | 2021-05-13 | (주)엘지하우시스 | 난연성 바닥재 및 이의 제조방법 |
| KR102263546B1 (ko) | 2019-12-31 | 2021-06-11 | 주식회사 삼양사 | 내충격성 및 난연성이 우수한 수송수단용 열가소성 수지 조성물 및 이를 포함하는 성형품 |
-
2021
- 2021-11-01 KR KR1020210148150A patent/KR20230063180A/ko not_active Application Discontinuation
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