KR100536568B1

KR100536568B1 - 난연성 발포체 조성물

Info

Publication number: KR100536568B1
Application number: KR10-2002-0016508A
Authority: KR
Inventors: 조병욱; 문성철; 최재곤
Original assignee: 조병욱; 문성철
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2005-12-14
Also published as: KR20030077686A

Abstract

본 발명은 화재발생시 유독가스 및 연기밀도를 최소화한 난연성 발포체 조성물에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 고무계수지를 베이스로 사용하고 여기에 난연제로 무기금속수산화물, 유기인화합물, 황토 등을 사용하고, 기타첨가제(발포제, 가교제 및 조제 등)를 혼합하여 만든 조성물로서, 특히 환경친화성 및 안정성이 우수하고 난연성과 기계적 물성이 우수하여 압출, 압축 또는 사출 성형에 의해 각종 건축자재와 자동차 부품, 철도 부품, 스포츠 용품, 기타 공산품 등의 광범위한 적용분야에 사용하는 경우 환경친화성과 안정성, 난연성 등이 확보되어 매우 유용하게 이용될 수 있는 새로운 조성의 유독가스 및 연기밀도를 최소화한 난연성 발포체 조성물에 관한 것이다. 따라서 본 발명품에는 화재발생시 유해가스를 배출시키는 할로겐화합물이 완전히 배제되었으며 상대적으로 챠(char)형성이 높아지도록 설게되었다.

Description

난연성 발포체 조성물{A COMPOSITION OF MODIFIED FLAME RETARDING FOAMS}

본 발명은 난연성 발포체 조성물에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 고무계수지를 베이스로 사용하고 여기에 난연제로 무기금속수산화물, 유기인화합물, 황토 등을 사용하고, 기타 첨가제(발포제, 가교제 및 조제 등)를 혼합하여 만든 조성물로서, 특히 환경친화성 및 안정성이 우수하고 난연성과 기계적 물성이 우수하여 압출, 압축 또는 사출 성형에 의해 각종 건축자재와 자동차부품, 철도부품, 스포츠용품, 기타 공산품 등의 광범위한 적용분야에 사용하는 경우 환경친화성과 안정성, 난연성 등이 확보되어 매우 유용하게 이용될 수 있는 새로운 조성의 유독가스 및 연기밀도를 최소화한 난연성 발포체 조성물에 관한 것이다. 따라서 본 발명품에는 화재발생시 유해가스를 배출시키는 할로겐화합물이 완전히 배제되었으며 상대적으로 챠(char)형성이 높아지도록 설게되었다.

기존 발포체의 경우 건축, 건설, 자동차, 철도, 스포츠용품 및 기타 분야에 광범위하게 사용되고 있는 성형조성물로서, 환경 및 안정성에 입각한 세계 각국 및 국내의 각종 규제로 인해 난연성 및 화재발생시의 인체유해성을 감안하여 유독가스 및 연기밀도의 최소화가 요구되어지고 있으나, 종래 제품의 경우 그 난연정도가 낮고, 할로겐계 난연제의 사용으로 인해 염화수소(HCl)와 같은 독성가스를 방출하여 인체 유해성이 높음에 따라 그 적용범위가 축소되어 가고 있는 실정이다.

종래 알려진 난연성 폴리올레핀 발포체로써 ASTM-D-2863에 의한 V-O 등급 또는 BS 476에 의한 등급(Class) 'O'의 난연성 발포체의 경우 그 조성은 니트릴 고무(NBR)와 폴리염화비닐(PVC)만을 블렌드한 수지에다 난연제 및 기타첨가제를 첨가하여 제조한 경우가 개시된 바 있다. 그리고 발포체는 아니나 단열 및 전선피복 등의 용도로 연기밀도를 줄인 재료의 경우 폴리염화비닐(PVC)에 염소화폴리염화비닐, molybdemum oxide, alumina trihydrate, isodecyl dipheyl phosphate와 기타첨가제를 첨가하여 제조한 경우가 개시된 바 있다.[(미국특허 제5187203호, Ronald S. Lenox, Lancaster, Pa.; Kim S. Boyd, Quincy, Mass.; William S. Vought, Jr., Landisville, Pa, Feb. 16, 1993), (미국특허 제4670494호, Gary Chemical Corp., Leominster, Mass, Jun. 2, 1987), (미국특허 제4245055호, Wayne E. Smith, Washington Boro, Pa, Jan. 13, 1981), (미국특허 제3993607호, David M. Florence, Lancaster, Pa, Nov. 23, 1976)].

이러한 종래의 난연성 조성물은 그 사양에 따라서 약간의 차이가 있기는 하지만, 그 중에서 한가지 조성을 대표로 예시해 보면 니트릴 고무 100 중량부에 대해 폴리염화비닐 15∼85 중량부 또는 1∼200 중량부, 가소제 10∼100 중량부, 난연제 100 중량부 (산화철 5∼75 중량부), 윤활제 10∼85 중량부, 안정화제 0.1∼10 중량부, 발포제 10∼20 중량부, 황 2.5 중량부, 산화아연(ZnO) 5 중량부, 스테아린산 2.1 중량부, 벤조티알 디설파이드(MBTS ; benzothial disulfides) 0.8 중량부, 테트라메틸틴람 모노설파이드(Monex ; tetramethylthinram monosulfide) 0.4 중량부로 이루어져 있다.

그리고 본 발명자가 폴리올레핀 및 고무계 수지를 블렌드하고 무기계 및 염소계 난연제, 기타첨가제를 첨가하여 종래의 난연성 조성물의 문제점을 개선한 개량된 조성의 난연성 폴리올레핀 발포체 조성물과 그를 제조하는 방법을 출원한 바 있다.[국내특허출원 제 1999-0047008호]

이러한 종래의 난연성 폴리올레핀 발포체 조성물은 어느 정도의 난연성이 확보되어 있기는 하지만 그 외의 물성이 좋지 않으며, 특히 화재발생시 유독가스 및 연기밀도가 다량 방출됨으로 환경친화적인 물질이라고 보기도 어려워서 개선의 여지가 많았다. 본 발명자가 출원한 난연성 폴리올레핀 발포체의 조성물 및 그 제조방법의 경우[국내특허출원 제 1999-0047008호] 난연성의 증진과 유독가스 및 연기밀도를 감소시킨 바 있다.

따라서, 본 발명에서는 종래의 난연성 폴리올레핀 발포체 조성에서의 단점을 대폭 개선하기 위하여, 특히 화재발생시의 인체유해성을 감안하여 유독가스 및 연기밀도를 최소화하기 위해, 그리고 본 발명자가 출원한 조성에서의 유독가스 최소화 및 연기밀도 감소를 극대화시키기 위해 종래와는 달리 할로겐화합물을 완전 배제하고 수지로 니트릴고무를 사용하고, 난연제와 기타 첨가제의 조성 등 일련의 조성을 새롭게 구성하여 종래의 조성물에 비하여 특히, 환경친화성 및 안정성이 우수하고 난연성 및 기계적 물성이 우수한 난연성 발포체 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 수지로 니트릴 고무를 사용하고 첨가제로서 난연제, 발포제, 안정화제를 포함하는 난연성 발포체 조성물에 있어서, 상기 니트릴 고무 100중량부에 대하여, 상기 난연제는 Al(OH)₃ 10∼300 중량부이고, 상기 발포제는 10~40중량부이며, 상기 안정화제는 5~20중량부이고, Mg(OH)₂ 10∼200 중량부, Sb₂O₃ 5∼30 중량부, P-FR(포스페이트류) 5∼100 중량부, 황토 5∼30 중량부, 가황제 1∼5 중량부, 가교촉진제 1∼5 중량부, 발포조제 1∼5 중량부로 함유되어 있고, 열전달촉진제 1∼5 중량부, 외부이형제 1∼10 중량부, 내부이형제 1∼10 중량부, 노화방지제 1∼10 중량부, 충전제 1∼20 중량부 중에서 1종 이상이 더 포함되고, 상기 가교촉진제는 2-멜캅트·벤조티아졸(M), 디·벤조티아딜·디설파이드(DM) 및 Zn-디메틸·디치오카아바메이트(PZ)인 것을 특징으로 한다.한편 본 발명의 상기 니트릴 고무는 아크릴로 니트릴 함량이 28∼34중량부인 것을 특징으로 한다.

삭제

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 조성물의 성분 구성의 한 예를 구체적으로 예시하면, 수지 성분이 니트릴 고무 100중량부에 대하여 난연제로서는 Al(OH)₃ 10∼300 중량부, Mg(OH)₂ 10∼200 중량부, Sb₂O₃ 5∼30 중량부, P-FR(포스페이트류) 5∼100 중량부, 황토 5∼30 중량부로 구성되어 있되 여기에 안정제 5∼20 중량부, 가황제 1∼5 중량부, 가교촉진제로서 2-멜캅트·벤조티아졸(M), 디·벤조티아딜·디설파이드(DM) 및 Zn-디메틸·디치오카아바메이트(PZ)가 각각 1∼5 중량부, 발포제 10∼40 중량부, 발포조제 1∼5 중량부, 열전달촉진제 1∼5 중량부, 외부이형제 1∼10 중량부, 내부이형제 1∼10 중량부, 노화방지제 1∼10 중량부, 충전제 1∼20 중량부를 포함하는 것으로 제조할 수 있다.

특히 본 발명에서 난연제 성분으로서 바람직하게 사용되는 황토는 카올린 광물(kaolin; Al₂O₃·2SiO₂·nH₂O)과 몬모릴로나이트(monmorillonite; Al₂O₃·4SiO₂·6H₂O), 피로필라이트(pyrophyllite; Al₂O₃·4SiO₂·H₂O), 일라이트(illite; KAl₂(OH)₂[AlSi₃(O,OH)₁₀]) 및 탈크(talc; 3MgO·4SiO₂·H₂O)중에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 지칭한다. 이들 황토는 종류에 따라 유기물질의 삽입(intercalation)이 가능하고 약 800 m²/g 이상의 극히 높은 비표면적을 갖기 때문에 흡수제의 역할을 하게되며 고도의 표면흡착으로 인해 효율적인 충전제로서의 역할도 할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에서는 환경 및 안전성을 고려하여 즉, 화재발생시 염화수소(HCl)와 같은 유독가스 방출에 따른 인체유해성을 감안하여 할로겐계 난연제를 사용하지 아니하고, 무기계 난연제(Al(OH)₃ 등) 및 인계 난연제를 사용함으로써 난연성을 극대화하였다. 일반적으로, 할로겐 화합물은 근본적으로 기체 상에서 발생하는 라디칼을 안정화시켜 난연 효과를 가지게 되는데, 그 매카니즘은 다음 반응식 1과 같은 화학반응으로 추론되고 있다.

HO· + HX ---> HOH + X· 금지반응

X· + RH ---> HX + R· 재생반응 (연쇄반응의 정지)

XO· + ·OH ---> HX + O₂ (활성 O·와 ·OH의 농도를 줄이고 연쇄반응을 정지시켜 난연효과)

X· + O·+ M ---> XO· + M·

X2 + O· ---> XO· + X·(분해시 불연성 가스를 발생 O₂를 차단하는 효과)

O· + ·OX ---> O₂ + X·

상기 화학식 1에서 연소시 ·OH 라디칼과 같은 활성화 라디칼은 화학반응을 통하여 열을 발생하게 되며, 이때 발생된 잠열은 주위 인화성 물질이 연소하는데 소요되는 에너지원으로 작용하게 된다.

한편, 난연제는 위 메카니즘처럼 활성 라디칼인 O· 및 ·OH의 농도를 줄이고 연쇄반응을 정지시켜 난연 효과를 부여하게 되는데 연소시 C-X 결합의 절단은 흡열반응으로 가연성 물질의 연소열을 감소시키는 효과가 있다. 또한 분해시 불연성 기체를 발생시켜 산소를 차단하는 효과도 있다. 그러므로, 실제적인 난연효과는 HX가 부여하게 되며 반응하여 저에너지원의 X라디칼로 전환된다. 또한, 할로겐 함유 난연제는 고체상에서도 난연효과를 나타내며, HX는 가연성 물질의 산화촉매로 작용하고 산화된 물질은 환 구조화되어 결과적으로는 탄소 화합물인 챠르(char)를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 탄소화합물은 산소 및 잠열을 차단하여 가연성 물질이 연소영역 이하에 있도록 도와주는 역할을 하게된다.

본 발명에서는 난연제로서 상기 언급한 바와 같이 인체유해성을 감안하여 할로겐계를 완전 배제하고 무기계 및 인계를 사용하는 바, 무기계 난연제로서는 예컨대, 수산화알루미늄, 산화안티몬, 수산화마그네슘 등이 사용될 수 있고, 인계 난연제로서는 P-FR(포스페이트류) 등이 사용될 수 있다. 유기계 난연제와는 다르게 무기계 난연제는 열에 의해 휘발되지 않으며 분해되어 H₂O, CO₂, SO₂, HCl과 같은 불연성 기체를 방출하고 대부분 흡열반응이다. 또, 기체상에서는 가연성 기체를 희석시키며 플라스틱 표면을 도포하여 산소의 접근을 방지하게 된다. 동시에, 고체상 표면에서 흡열반응을 통하여 플라스틱 냉각 및 열분해 물의 생성을 감소시키는 효과가 있다. 예컨대, 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘은 다음 반응식 1과 같이 분해 후 물을 생성시키며, 이 때 다량의 흡열이 동반되어 난연성을 부여하게 된다.

2Al(OH)₃ + 가열 ------> Al₂O₃ + 3H₂O -298kJ/mol

Mg(OH)₂ + 가열 ------> MgO + H₂O -328kJ/mol

그리고, 산화안티몬으로는 삼산화안티몬 및 오산화안티몬이 사용될 수 있으며 그 자체로는 사용치 않고 할로겐 함유 난연제의 난연 상승효과를 나타내는 보조제로 사용되고 있는 바, 그 매카니즘은 다음과 같이 추론되고 있다. 즉, 다음 반응식 2의 각 단계 반응에서 생성된 SbCl₃는 흡열반응을 통하여 플라스틱의 온도를 낮추는 효과가 있으며, HCl 및 HBr과 같이 라디칼 인터셉터로 작용한다. 일부에서는 SbCl₃ 및 SbOCl 모두 연소영역에서 할로겐 방출속도를 낮추어 라디칼 인터셉터로 작용하는 시간을 늘려줌으로써 난연 상승 효과를 나타낸다고 보는 견해도 있다.

또한, 발생되는 무거운 기체는 고체상 표면을 감싸게 되므로 산소 접근을 차단하여 난연효과를 나타내게 된다. 이러한 반응 매카니즘은 다음 반응식 2와 같이 정리할 수 있다.

Sb₂O₃ + 2HCl(∼250℃ 유지) ----------> 2SbOCl +H₂O

5SbOCl (245∼280℃ 유지)----------> Sb₄O₅Cl₂ + SbCl₃↑

4Sb₄O₅Cl₂ (410∼475℃ 유지)----------> 5Sb₃O₄Cl + SbCl₃↑

3Sb₃O₄Cl (475∼565℃ 유지)----------> 4Sb₂O₃ + SbCl₃↑

Sb₂O₃(S) ( 685℃ 유지) ----------> Sb₂O₃(I)

그리고, 인계난연제는 하이드록시기를 많이 갖는 고분자에 특히 우수한 방염효과를 줄 수 있다. 이러한 매카니즘은 다음 반응식 3과 같이 첨가된 인(P) 화합물이 모재 고분자의 탈수반응을 촉진시키고 이로 인한 가교(crosslink)가 일어나 불연성의 탄화성 챠르(carbonaceous char)를 생성하기 때문으로 알려져 있다(condensed-phase mechanism).

이 때 표면에 존재하는 피로인산(pyrophosphoric acid)과 메타포스포산(metaphosphoric acid)등은 탈수효과를 통해 챠르형성을 증진시키는 역할을 하고, 메타인산은 쉽게 반응이 일어난다. 그리고 생성된 챠르 때문에 재료의 내부에는 열이 침투하기 어렵게 되어 자체 절연층이 생성되는 것이다. 또 탈수반응으로 발생한 물은 가연성 기체의 농도를 희석시키는 효과를 가져와 방염효과를 증진시키게 되며 생성된 탄화성 중간체가 챠르로 전환됨으로서 매연 발생량이 현저히 줄어든다.

그리고, 본 발명에서는 난연제로, 특히 인체유해성을 감안한 안정성 및 환경적인 면과 가공성에 미치는 영향을 고려하여 안정성이 확보된 환경친화적인 조성물을 제조하고자 할로겐계 난연제의 사용을 완전 배제하는 데, 바람직하게는 무기계 난연제인 Al(OH)₃, Mg(OH)₂, Sb₂O₃, 인계 난연제인 P-FR(포스페이트류) 그리고 황토 중에서 선택된 것을 사용하는 것이 인체유해성을 감안한 유독가스 및 연기밀도를 최소화함으로써 안정성 및 환경친화성을 확보하는데, 그리고 난연성을 증진하는 효과를 나타내도록 하는데 바람직하다. 본 발명에서는 난연제로서 상기 5종의 성분을 모두 사용하거나 그 중에서 하나 또는 그 이상의 성분을 선택하여 사용하는 것도 포함한다.

그리고, 발포제로는 아조계 화합물인 아조디카본아미드류(7000MC, 5000F, 3000F) 또는 N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N′-Dinitrosopenta -methylenetetramine; DPT)을 바람직하게 사용하는 것이 바람직하고, 가공성 및 생산성에 영향을 주게 될 발포성 및 온도를 조절하기 위해 발포조제로 요소계 발포조제(상품명 Cellex-A)를, 열전달촉진제로는 ZnO를 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 가황제로 황을, 가황촉진제로는 가황촉진효과, 스코치성, 내노화성, 활성화하는 온도, 분산성, 오염성 등을 고려하여 티아졸류로 비교적 스코치가 빠른 2-멜캅트·벤조티아졸(M) 및 비교적 스코치가 느린 디·벤조티아딜·디설파이드(DM), 디치오산염류로 스코치 및 가황이 빠른 Zn-디메틸 디치오카아바메이트(PZ)를 상기한 바와 같이 적정비율로 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 안정화제로는 다량의 충전제 사용에 따른 발포속도 및 균일한 셀(Cell)을 얻는데 미치는 영향을 고려하여 Ba-Zn계의 안정제를 사용하는 바, 예컨대 상품명 BZ-806F 및 BZ-119를 바람직하게 사용할 수 있다. 노화방지제는 가황에 미치는 영향을 고려하여 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴논(Kumanox RD), N-(1,3-Dimethylbutyl)- N'phenyl-ρphenylene diamine(Kumanox 13), N'-isopropyl-N-phenyl-ρ-Phenylene diamine(Kumanox 3C), Styrenated phenol(Kumanox SP, SP-N)을 바람직하게 사용할 수 있으며, 내부이형제는 고무가공향상제로 폴리에틸렌 왁스(LC-102N)를 , 외부이형제로는 압출성 등을 고려하여 스테아르산(Stearic Acid)을, 그리고 충전제는 색상 부여 및 광산화방지, 보강효과 및 원가 절감 등을 고려하여 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 조성물의 제조방법은 다음의 각 실시예를 통하여 본 발명의 예로서 설명하겠는 바, 이러한 본 발명의 실시예는 사용 용도에 따라 제조되는 사례를 예시한 것이지 본 발명을 제한하려는 것은 아니며, 실시예에서 조성물의 함량을 표시한 퍼센트(%)는 별도의 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.

실시예에서 사용된 성분의 약어는 NBR은 니트릴고무를 의미하는 것으로 한다.

실시 예 1.

수지/첨가제 블렌드의 조성비, 온도 및 시간에 따른 열 및 동력학적 거동를 관찰하고, 이를 난연성, 유독가스 방출 및 연기밀도(LOI; limiting oxygen index, cone-calorimeter, smoke density control system), 발포성(발포율, cell structure, 표면상태 등)과 관련지어 검토하였다. 특히 안정성 및 환경친화성(즉, 유독가스 및 연기밀도 최소화) 및 난연성을 고려하여 수지로 NBR를 사용하고 수지 조성비, 수지/난연제의 조성비, 난연제의 종류 및 함량, 기타 첨가제의 종류 및 함량을 조절하였다.

수지성분의 조성비는 각각 다음의 표 1, 2와 같이 구성하였고, 블렌드는 rheomixer(HAAKE)에서 가교 및 가교촉진제를 첨가하지 않고 온도 110 ∼ 130℃, RPM50, 시간 20∼40분으로 한 다음, 가교 및 가교촉진제를 첨가하고 온도 60∼70℃, RPM 50, 시간 5∼10분으로, 그리고 압출은 미니맥스 몰더(Bau 915L)에서 온도 70∼80℃, Rs 5, 시간 1∼3분 이내로, 발포는 오븐(oven; HB-503M)에서 온도 120∼200℃로 시행하였다. 그리고, 발포성 조사는 발포 후 표면상태, 발포율, 셀 구조 등을 조사하였고, 난연성 및 유독가스 방출 조사는 LOI(Atlas) tester 및 cone-calorimeter를 이용하였고, LOI 테스트는 ASTM-D-2863에 의거하여 시편 크기를 넓이 6.5+/-0.5mm, 두께 2.0+/-0.25mm, 길이 70∼150mm로 하여 산소와 질소의 주입량을 임의로 조절하면서 한계산소지수(LOI; limiting Oxygen Index)를 측정하였고, 또 cone- calorimeter 테스트는 ASTM E 1354-94에 준하여 시편 크기를 가로 100mm, 세로 100mm, 두께 9mm로 하고 heat flux를 50 ㎾/m²로 하여 average HRR(Heat Release Rate), COY(CO yield), C₂Y(CO₂ yield) 등을 측정하였다. 그리고 연기밀도조사는 연기밀도측정시스템(Atlas smoke density control system)을 이용하여 빛투과율을 측정하였고, 모폴로지 조사는 전자현미경 SEM(JEOL JSM-840A, Hitachi S 4700)을 이용하여 시편의 파단면을 관찰하였다.

그 결과 시료 1∼10 모두 적정발포가 120∼165℃의 온도구간에서 일어나고, 이 때 소요되는 시간이 30분이며, 표면이 매끄럽고, 셀구조가 closed cell로써 균일하며, 발포율이 220∼280%를 갖는다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 LOI 테스트 결과 한계산소지수가 28∼30.3로써 높은 값을 보여주었다. 그리고 연기밀도, 즉 빛투과율을 측정한 결과 90.0∼94.8%로 기존 상업화된 발포체의 73.3% 보다 매우 높음을 확인하였다.

그리고 cone-calorimeter 측정은 대표적 조성인 시료 1∼6을 측정하였고 그 결과 heat flux 50㎾/m²에서 average HRR이 74, 75, 68, 67, 77, 75㎾/m², COY가 0.070, 0.051, 0.077, 0.045, 0.047, 0.049kg/kg, CO₂Y가 0.87, 0.98, 0.98, 0.97, 0.94, 1.00kg/kg임을 확인하였는데 반해 기존 상업화된 발포체의 경우 average HRR이 112㎾/m²로 35∼45㎾/m² 많음을, COY가 0.091kg/kg로 CO의 발생량이 0.014∼0.046kg/kg 많음을, CO₂Y가 1.07kg/kg로 C0₂의 발생량이 0.2∼0.07kg/kg 많음을 확인하였다. 따라서 기존 상업화된 발포체보다 난연도가 월등히 높고, 인체유해성이 현저히 감소함을 알 수 있었다.

이로써 발포율이 220∼280%를 갖고, 표면이 매끄럽고 셀구조가 clsed-cell로 균일하고, 인체유해성이 현전히 감소(연기밀도 낮고, 즉 빛투과율이 높고, 할로겐화합물의 완전배제에 따른 염화수소(HCl)와 같은 유독가스방출이 없고, 일산화탄소와 이산화탄소의 방출량이 현저히 감소)하고, 한계산소지수(LOI)가 28∼30.3으로 발포율 및 난연도가 우수하고 유독가스 및 연기밀도를 최소화한 발포체를 개발하였고, 또한 이를 위한 가공방법 및 조건을 규명할 수 있었다.

따라서, 규명된 배합 및 가공조건에 있어서 블렌드는 rheomixer (HAAKE)에서 가교 및 가교촉진제를 첨가하지 않고 온도 110 ∼ 130℃, RPM50, 시간 20∼40분으로 한 다음, 가교 및 가교촉진제를 첨가하고 온도 60∼70℃, RPM 50, 시간 5∼10분으로, 그리고 압출은 미니맥스 몰더(Bau 915L)에서 온도 70∼80℃, Rs 5, 시간 1∼3분 이내로, 발포는 오븐(oven; HB-503M)에서 온도 120∼200℃로 시행하였을 때 유독가스 및 연기밀도를 최소화한 그리고 발포성 및 난연성이 우수한 발포체를 얻을 수 있었다.

그리고, 위 결과에 대한 결과는 다음의 표 1, 2, 3과 첨부도면 도1(시료1), 도2(시료5), 도3(시료6)에 나타내었고, 이와 비교검토하기 위해 종래 알려진 난연성 폴리올레핀 발포체의 셀구조 및 첨가제의 분산정도를 도4(A사)에 나타내었다. 그리고 cone-calorimeter 측정결과는 도5, 도6, 도7에 나타내었다.

상기 표에서 난연제 및 기타첨가제[Al/Mg/P/Sb/Oc] / OT는 [Al(OH)₃/ Mg(OH)₂/ P-FR/ Sb₂O₃/ 황토] / 기타첨가제를 의미하고, C.F는 commercial foam을 의미한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래와는 달리 바탕수지로 니트릴고무(NBR)를 사용하고, 여기에 난연제로 화재발생시의 인체유해성을 감안하여 할로겐화합물을 완전배제하고, 무기금속수산화물, 유기인화합물, 황토 등을 사용하고, 기타첨가제(발포제, 가교제 및 조제 등)를 적정량 혼합하여 만든 조성물로서 난연성과 기계적 물성이 우수하고, 특히 유독가스 및 연기밀도를 최소화함으로써 환경친화성과 안정성이 우수한 특성을 가지므로, 압출, 압축 또는 사출 성형에 의해 각종 건축자재와 자동차 부품, 철도부품, 스포츠 용품, 기타 공산품 등의 광범위한 분야에 매우 유용하게 적용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도1a, 도1b는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 발포체 조성물(시료 1)에 대한 셀구조(A)와 첨가제 분산정도(B)를 확인한 전자현미경(SEM) 사진이고,

도2a, 도2b는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 발포체 조성물(시료 5)에 대한 셀구조(A)와 첨가제 분산정도(B)를 확인한 전자현미경(SEM) 사진이며,

도3a, 도3b는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 발포체 조성물(시료 6)에 대한 셀구조(A)와 첨가제 분산정도(B)를 확인한 전자현미경(SEM) 사진이고,

도4a, 도4b는 종래의 발포체에 대해 셀구조(A)와 첨가제 분산정도(B)를 확인한 전자현미경(SEM) 사진이며,

도5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 발포체 조성물에 대한 cone-calorimeter 측정결과인 average HRR을 나타낸 것이고,

도6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 발포체 조성물에 대한 cone-calorimeter 측정결과인 CO yield을 나타낸 것이고,

도7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 발포체 조성물에 대한 cone-calorimeter 측정결과인 CO2 yield을 나타낸 것이다.

Claims

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수지로 니트릴 고무를 사용하고 첨가제로서 난연제, 발포제, 안정화제를 포함하는 난연성 발포체 조성물에 있어서,

상기 니트릴 고무 100중량부에 대하여, 상기 난연제는 Al(OH)₃ 10∼300 중량부이고, 상기 발포제는 10~40중량부이며, 상기 안정화제는 5~20중량부이고, Mg(OH)₂ 10∼200 중량부, Sb₂O₃ 5∼30 중량부, P-FR(포스페이트류) 5∼100 중량부, 황토 5∼30 중량부, 가황제 1∼5 중량부, 가교촉진제 1∼5 중량부, 발포조제 1∼5 중량부로 함유되어 있고,

열전달촉진제 1∼5 중량부, 외부이형제 1∼10 중량부, 내부이형제 1∼10 중량부, 노화방지제 1∼10 중량부, 충전제 1∼20 중량부 중에서 1종 이상이 더 포함되고,

상기 가교촉진제는 2-멜캅트·벤조티아졸(M), 디·벤조티아딜·디설파이드(DM) 및 Zn-디메틸·디치오카아바메이트(PZ)인 것을 특징으로 하는 난연성 발포체 조성물.
제 2항에 있어서,

상기 니트릴 고무는 아크릴로 니트릴 함량이 28∼34중량부인 것을 특징으로 하는 난연성 발포체 조성물.
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