KR100865176B1

KR100865176B1 - 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법

Info

Publication number: KR100865176B1
Application number: KR1020070028302A
Authority: KR
Inventors: 임영진
Original assignee: 리머스(주)
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-24
Also published as: KR20080086294A

Abstract

본 발명은 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은 인산티탄마그네슘 수용액, 벤토나이트, 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 올레인산, 디메틸아민을 포함한 염기, 및 인산마그네슘암모늄 수용액으로 이루어지는 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물을 제공한다.

본 발명은 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물에 인산마그네슘암모늄 수용액을 혼합하여 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물을 제조하는 방법과 상기 제조방법에 의하여 제조된 난연제 조성물을 건축자재 또는 마감재에 도포, 건조하는 난연 처리 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물은 인과 질소, 그리고 수산화마그네슘, 티탄, 벤토나이트, 베이킹파우더 등에 의한 난연성 상승효과와 단일약품으로 여러 종류의 건축재에 난연처리를 할 수 있어 경제적이고, 내열, 내수, 저독성, 내화기능이 우수하고, 환경공해를 유발하지 않는 친환경적인 난연제로서 그 성능이 뛰어나며, 인체에 무해하다.

수용성, 난연제, 인산티탄마그네슘, 인산마그네슘암모늄, 벤토나이트, retardant, flameproof

Description

수용성 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법{Flame retardant composition soluble in water, method for preparing the same, and flameproof process using the same}

도 1은 본 발명에 따른 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 수용성 난연제 조성물의 제조방법을 나타내는 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따른 난연제 조성물을 도포한 목재의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이고, 도 3은 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 목재의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이다.

도 4는 본 발명에 따른 난연제 조성물을 도포한 무늬목MDF의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이고, 도 5는 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 무늬목MDF의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이다.

도 6은 본 발명에 따른 난연제 조성물을 도포한 무늬목우레탄코팅MDF의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이고 도 7은 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 무늬목우레탄코팅MDF의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이다.다.

도 8은 본 발명에 따른 난연제 조성물을 도포한 PVC필름MDF의 난연성 실험결 과를 나타낸 사진이고, 도 9는 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 PVC필름MDF의 난연성 실험결과를 나타낸 사진이다.

본 발명은 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조되는 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인산티탄마그네슘 수용액, 벤토나이트, 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 올레인산, 디메틸아민을 포함한 염기, 및 인산마그네슘암모늄 수용액으로 이루어지는 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물, 그 제조하는 방법, 및 그 제조방법에 의해 제조된 난연제 조성물을 건축자재 또는 마감재에 도포, 건조하는 난연 처리 방법에 관한 것이다.

천연물인 목재, MDF(또는 합판), 무늬목부착 MDF(또는 합판), PVC필름 MDF(또는 합판)등의 가연물질에 사용되고 있는 기존 난연제는 각각에 대한 단일 난연제로서 목재용, MDF(또는 합판) 무늬목용, MDF(또는 합판) 무늬목우레탄코팅용, MDF(또는 합판) PVC필름부착용 등으로 나뉘어 개별적인 난연제를 사용함으로써 경제적으로 부담이 클 뿐만 아니라, 난연제가 종류별로 난해하여 선택이 복잡한 점과, 연소시 발화를 늦추고 발연 및 유독가스량을 적게 발생하거나 억제하는 기능이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

또한 최근 화학제품의 건축자재 보급이 빠르게 확산됨에 따라, 화재시 엄청난 유독가스와 연기발생을 일으키게 된다. 화학제품의 건축자재가 탈 때는 목재류가 탈때보다 10~25배 이상의 연기가 발생하고, 시안화수소, 염화수소, 포스겐, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 유독가스가 발생하는 문제점이 있다.

연소시 건축마감재에 불이 붙으면 소재인 나무가 불쏘시게 역할을 하며 PVC시트가 타면서 유독가스와 연기를 방출하게 되어 인명의 사상이 늘어난다는 문제점을 내포하고 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 저유독성가스, 저발연성, 내열성 등의 기능을 가진 난연제 제조와 난연화 처리 공법 연구가 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 저유독성가스, 저발연성 및 내열성이 우수한 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조되는 난연제 조성물을 이용하여 건축자재 또는 마감재를 난연 처리 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물에 본 발명자에 의해 특허 출원된 인산마그네슘암모늄 수용액(대한민국 특허출원 제 2006-28243호)을 혼합하여 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물을 제조함으로써 달성할 수 있다.

본 발명은 수용성 난연제 조성물, 그 제조방법, 및 그 제조방법에 의해 제조되는 난연제 조성물을 이용한 난연 처리 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 난연제 조성물은 연소하기 쉬운 천연물인 목재, 무늬목이 부착된 MDF 또는 합판(이하, 무늬목MDF(합판)), 무늬목에 우레탄코팅을 하여 부착된 MDF 또는 합판(이하, 무늬목우레탄코팅MDF(합판)), 및 PVC 필름을 부착한 MDF 또는 합판(이하, PVC필름MDF(합판))류에 인산과 질소 그리고 금속화합물등의 난연성이 큰 화합물을 도포함으로써 발화를 늦춰주고, 연소확대를 막아 발연 및 유독가스의 발생을 억제하는데 그 특성이 있다.

위와 같은 특성은 상기 난연제 조성물을 인산티탄마그네슘 수용액 5~13 중량%, 벤토나이트 0.1~1.0 중량%, 콩기름 0.01~0.5 중량%, 베이킹파우더 0.01~0.5 중량%, 유화제 0.1~1.0 중량%, 올레인산 0.01~0.5 중량%, 디메틸아민을 포함한 염기 1~5 중량%, 및 인산마그네슘암모늄 수용액 85~93 중량%로 조성함으로써 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 난연제 조성물은 인과 질소성분에 무기계의 수산화마그네슘 및 티탄금속을 반응시켜 제조된 것이므로 수산화마그네슘 및 티탄금속의 상승작용으로 기존의 난연제보다 난연성이 훨씬 높다. 수산화마그네슘은 연소시 물을 발생시켜 수증기로 변화한다. 이렇게 변화된 수증기는 연소성 유독가스를 희석감소시킨다. 또한 연소물질인 목재나 건축내장재 등의 표면을 희석가스로 도포하여 산소의 접근을 방지하여 소화작용을 한다. 동시에 고체상 표면에서 흡열반응을 통하여 냉각 및 열분해 생성물의 생성을 감소시키는 효과가 높다. 티탄(Ti)은 물을 분해하여 수소와 티탄산을 생성하여 발수 역할을 하며 연소를 지연, 저지시키는 역할을 한다. 또한 티탄(Ti)은 커플링제로 난연물질의 부착을 도와 난연효과를 증대시킨다.

인산티탄마그네슘 수용액의 함량은 특별히 제한되지 않으나 5~13 중량%인 것이 바람직하다. 인산티탄마그네슘 수용액의 함량이 5 중량% 미만인 경우 티탄의 효과가 미비하고, 13 중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 나머지 조성물의 함량이 상대적으로 줄어들어 난연성이 떨어지기 때문이다.

첨가제인 벤토나이트는 연소시 다공성 스폰지처럼 팽창하게 되어, 연소시 불이 붙는 것을 막고 다공성스폰지 형태의 공간에 유독가스를 끌어당겨 견고하게 가두는 역할을 한다.

베이킹파우더는 식품용 합성팽창제로서 가스발생량이 70mL/g 이상이며, 연소시 열을 받으면 난연제가 도포된 표면을 발포시켜 연소를 저지하는 역할을 한다. 콩기름은 목재, 무늬목MDF(합판), 무늬목우레탄코팅MDF(합판), 또는 PVC필름MDF(합판) 등의 코팅성 및 내수성을 증대시키고, 유화제(예: sodium lauryl sulfate)는 위한 콩기름 첨가시 분산을 원활하게 하고 난연성 조성물을 난연처리 대상기질에 도포할 때, 보다 잘 침투하여 부착될 수 있도록 한다. 또한 올레인산(Oleic acid)은 수용성 난연제 조성물을 건축자재에 도포시 건조를 촉진시킨다.

본 발명에서 벤토나이트는 0.1~1.0 중량%, 콩기름은 0.01~0.5 중량%, 베이킹파우더는 0.01~0.5 중량%, 유화제는 0.1~1.0 중량%, 올레인산은 0.01~0.5 중량%인 것이 바람직하다. 상기의 중량% 범위 밖에서는 각 조성물의 시너지 효과가 떨어진다.

디메틸아민은 본 발명에 따른 난연제 조성물의 제조시 미반응된 찌꺼기를 용해시키고, 난연제 조성물을 투명하게 하는 역할을 한다. 디메틸아민의 함량은 1~5 중량%인 것이 바람직하다. 디메틸아민의 함량이 1~5 중량%인 경우 난연제 조성물의 pH가 5~6으로 유지되기 때문이다.

본 발명에 따른 난연화 도포제 조성물을 구성하는 인산마그네슘암모늄 수용액은 난연성을 강화시키고, 도포성을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에 따른 난연제 조성물은 암모늄이온과 같은 질소성분을 함유하고 있어, 폴리인산의 열적 중축합을 촉진시키고 고분자 폴리인산을 생성시켜 숯 형성에 도움을 주는데, 이는 탄소가 산화되어 유독가스인 일산화탄소 및 이산화탄소가 생성되는 것을 억제한다. 그리고 인산, 질소의 상승효과는 저독성과 고성능 난연제가 되며, 화재시 연기에 대한 안정성이 크다. 또한 탈수작용에 의한 탄소피막의 형성때문에 산소를 막아 연소를 방지하는 효과도 크다.

인산마그네슘암모늄 수용액의 함량은 85~93 중량%인 것이 바람직하다. 인산마그네슘암모늄 수용액의 함량이 85 중량% 미만인 경우 난연성이 떨어지고, 93 중량%를 초과하는 경우에는 나머지 조성물의 효과가 거의 발현되지 않기 때문이다.

본 발명에 따른 난연제 제조방법은 도 1과 같이

a) 인산 수용액에 상기 인산 중량 대비 26~32 중량%의 티탄을 첨가하고 교반, 가열시켜 인산티탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액을 제조하는 단계;

b) 상기 인산티탄 수용액에 벤토나이트 및 수산화마그네슘을 첨가하고 교반, 가열하여 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물을 제조하는 단계;

c) 상기 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물에 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산을 첨가하는 단계;

d) 디메틸아민을 포함한 염기를 이용하여 상기 c) 단계 후의 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물의 pH를 5~6으로 조정하는 단계;

e) 상기 d) 단계 후의 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물에 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하고 혼합시키는 단계; 및

f) 상기 e) 단계 후의 혼합물을 여과하여 미용해된 찌꺼기를 걸러주는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 난연제 조성물의 제조방법에서, 상기 a) 단계의 인산티 탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액은 인산 농도가 15~25 중량%인 것이 바람직하다. 인산 농도가 15 중량% 미만인 경우 난연제 조성물의 고형분 함량이 적어 효과적인 난연 처리를 위하여 너무 많은 도포 또는 분무의 회수를 필요로 한다.

본 발명에 따른 난연제 조성물의 제조방법에서, 상기 a) 단계의 교반 및 가열은 70~90℃의 온도에서 2~4시간 동안 교반, 가열시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 난연제 조성물의 제조방법에서, 상기 b) 단계의 벤토나이트 첨가량 및 수산화마그네슘 첨가량은 상기 a) 단계의 인산티탄 수용액 중량 대비 2~4 중량% 및 0.1~0.5 중량%인 것을 특징으로 하고, 상기 c) 단계의 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산의 첨가량은 상기 a) 단계의 인산티탄 수용액 중량 대비 1~2 중량%, 0.4~1.2 중량%, 2~3 중량%, 및 0.4~0.8 중량%인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 난연제 조성물의 제조방법에서, 상기 e) 단계의 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물의 양은 상기 인산마그네슘암모늄 수용액의 중량 대비 10~15 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물의 제조방법에서, 상기 d)단계의 인산마그네슘암모늄 수용액은 본 출원인에 의해 특허출원된 발명으로서 대한민국 특허 출원 제 2006-0028243호에 개시되어 있다.

상기 인산마그네슘암모늄 수용액의 제조방법은 a') 인산 및 수산화암모늄을 수용액상에서 1 : 0.2~0.7 몰비로 혼합하는 단계; 및 b') 인산에 대하여 0.1~0.5 몰비의 수산화마그네슘을 첨가하여 교반하여 인산마그네슘암모늄을 함유한 고형분 5 내지 30 중량%의 수용액을 제조하는 단계를 포함한다.

또한 상기 인산마그네슘암모늄 수용액의 제조방법은 상기 b') 단계 후 비이온성 계면활성제, 멜라민 수지, 또는 아크릴산 에스테르계 수지 및 이들의 혼합물을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 난연제 조성물의 제조방법은 a) 인산 수용액에 상기 인산 중량 대비 26~32 중량%의 티탄을 첨가하고 교반, 가열시켜 인산티탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액을 제조하는 단계; b) 상기 인산티탄 수용액에 벤토나이트, 수산화마그네슘, 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 올레인산, 인산마그네슘암모늄용액을 첨가하고, 교반, 가열시킨 후 디메틸아민을 포함한 염기를 이용하여 혼합물의 pH를 5~6으로 조정하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계 후의 혼합물을 여과하여 미용해된 찌꺼기를 걸러주는 단계; 로 구성되는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물을 건축자재 또는 마감재에 도포하는 단계 및 상기 도포된 난연제 조성물을 건조하는 단계;를 포함하는 난연 처리 방법을 제공한다.

상기 건축자재는 목재, 무늬목MDF(합판), 무늬목우레탄코팅MDF(합판), 또는 PVC필름MDF(합판) 등의 목재류이고, 상기 마감재는 종이벽지 또는 실크벽지 등의 벽지류를 포함한다. 이들 자재의 난연 처리는 본 발명에 따른 수용성 난연제 조성물을 분무기, 롤러, 또는 붓 등을 사용하여 도포시키는 방법에 의하며, 도포 회수는 2회 이상 해주어야 한다. 분무기를 사용할 경우는 약액이 건조된 후 2~3차례 반복하여 분무하여야 한다.

이렇게 난연제 조성물을 도포한 후 상온에서 3~4일 동안 완전건조시킨다. 건조실에서 건조시킬 경우는 60℃에서 1일 ~ 2일간 건조시킨다.

본 발명에 따른 난연제 조성물을 사용할 경우 난연성, 내수성, 내열성 및 내마모성이 우수한 장점이 있다. 또한 단일 약품 한가지로 목재, 무늬목MDF(합판), 무늬목우레탄코팅MDF(합판), 또는 PVC필름MDF 등의 목재류 및 종이벽지 또는 실크벽지 등의 벽지류에 적용이 가능하다. 본 발명에 따른 난연제 조성물을 종이벽지 및 실크벽지에 적용한 실험결과를 도 9와 도 10에 나타내었다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불과한 것으로서, 본 발명의 특허청구범위가 이에 따라 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 수용성 난연제 조성물의 제조

21 중량%의 인산수용액 50.3g과 티탄금속 2~3mm 조각 3g을 교반기가 장착된 가열 반응기에 투입한 후 80℃에서 3시간 용해시켰다. 이때 pH는 1.0 정도가 되며, 진한 가지색의 인산티탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액이 제조되었다.

다음 단계로 상기 용액 100cc(149.76g)에 벤토나이트(Bentonite) 4.73g과 수산화마그네슘 0.38g을 첨가하여 30분간 가열하여, 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물을 제조하였다.

상기 수용액에 콩기름 3cc(1.77g), 베이킹파우더 1cc(1.17g), 유화제(sodium lauryl sulfate) 3cc(4.03g), 및 올레인산(oleic acid) 1cc(0.99g)을 첨가하고 교반하여 혼합물 수용액을 제조하였다.

상기 혼합물 수용액은 pH가 1.0 정도로 강산이었으며, 디메틸아민(dimethyl amine) 50cc(44g)을 첨가하여 pH를 5~6 정도로 조정하였다.

다음 단계로 상기 제조된 혼합물 수용액 10cc(14.27g)와 인산마그네슘암모늄(대한민국 특허출원번호 10-2006-28243) 수용액 100cc(115.55g)를 혼합하여 수용성 난연제 조성물을 제조하였다.

비교예 1 : 인산마그네슘암모늄 수용액이 첨가되지 않은 난연제 조성물의 제조

실시예 1에서 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않았고, 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 난연제 조성물을 제조하였다.

비교예 2 : 콩기름 등이 첨가되지 않은 난연제 조성물의 제조

실시예 1에서 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산을 첨가하지 않았고, 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 난연제 조성물을 제조하였다.

콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산이 미첨가된 난연제 조성물을 가지고 목재, 무늬목MDF, 무늬목우레탄코팅MDF, PVC필름MDF의 표면을 도포하는 경우 도포된 표면이 장시간 건조되지 않고 끈적끈적한 성분이 잔류하게 되는 현상이 발생하였다. 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산이 미첨가되는 경우 난연제 조성물의 내수성, 부착성, 및 건조성이 결여되어 인산이 끈적끈적한 상태로 존재하기 때문이라고 사료된다.

실험예 : 수용성 난연제 조성물의 난연성 평가 실험

실시예 1 및 비교예 2에서 제조한 난연제 조성물을 가지고 "한국소방검정공사"에서 제공하는 "합판 목재용 난연제의 형식승인 및 검정기술기준"에 따라서 난연성 실험을 실시하였다. 난연제 조성물 수용액을 목재, 무늬목MDF, 무늬목우레탄코팅MDF, PVC필름MDF, 종이벽지, 및 실크벽지에 분무기를 이용하여 각각 3회에 걸쳐 분무하여 드라이오븐에 각 도포 회마다 60℃에서 1시간씩 건조하였다.

시료의 크기는 가로 29cm, 세로 19cm로 절단된 시편을 45℃온도의 마이크로 버너법에 근거한 실험장치인 연소시험기(극동방염사, 한국)에 넣고 실험하였다.

난연성능기준은 잔염시간 10초이내, 잔신시간 30초이내, 탄화면적 50cm²이 내, 탄화길이 20cm이내이어야 한다. 잔염시간은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간이며, 잔신시간은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리지 아니하고 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간을 의미한다.

실험예 1 : 목재의 난연성 실험

목재의 난연성 실험결과는 표 1과 도 2 및 도 3에 나타내었다. 본 발명에 따른 난연제 조성물을 도포한 목재의 경우 잔염시간과 잔신시간이 0초이었으며, 탄화길이는 7cm, 탄화면적은 26.97cm²로 아주 양호하였다. 반면, 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 목재의 경우 탄화길이는 17㎝로 10㎝의 차이가 났으며, 탄화면적도 52㎠로 2배가량의 차이가 났다.

구분	기준치	실시예 1	비교예 1
잔염시간	10초이내	0	0
잔신시간	30초 이내	0	0
탄화길이	20cm 이내	7cm	17cm
탄화면적	50cm²이내	26.97cm²	52cm²

실험예 2 : 무늬목MDF의 난연성 실험

무늬목MDF의 난연성 실험결과는 표 2와 도 4 및 도 5에 나타내었다. 본 발명에 따른 난연성 조성물을 도포한 무늬목MDF의 경우 잔염시간과 잔신시간이 0초이었으며, 탄화길이는 9.2cm, 탄화면적은 33.5cm²로 아주 양호하였다. 반면, 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 무늬목MDF의 경우 탄화길이는 18㎝로 2배가량의 차이가 났으며, 탄화면적도 54㎠로 1.6배가량의 차이가 났다.

구분	기준치	실시예 1	비교예 1
잔염시간	10초이내	0	0
잔신시간	30초 이내	0	0
탄화길이	20cm 이내	9.2cm	18cm
탄화면적	50cm²이내	33.5cm²	54cm²

실험예 3 : 무늬목우레탄코팅MDF의 난연성 실험

무늬목우레탄코팅MDF의 난연성 실험결과는 표 3과 도 6 및 도 7에 나타내었다. 본 발명에 따른 난연성 조성물을 도포한 무늬목우레탄코팅MDF의 경우 잔염시간과 잔신시간이 0초이었으며, 탄화길이는 8.9cm, 탄화면적은 30.16cm²로 아주 양호하였다. 반면, 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 무늬목우레탄코팅MDF의 경우 탄화길이는 22㎝로 2.4배가량의 차이가 났으며, 탄화면적도 60.2㎠로 2배가량의 차이가 났다.

구분	기준치	실시예 1	비교예 1
잔염시간	10초이내	0	0
잔신시간	30초 이내	0	0
탄화길이	20cm 이내	8.9cm	22cm
탄화면적	50cm²이내	30.16cm²	60.2cm²

실험예 4 : PVC필름MDF의 난연성 실험

PVC필름MDF의 난연성 실험결과는 표 4와 도 8 및 도 9에 나타내었다. 본 발명에 따른 난연성 조성물을 도포한 무늬목우레탄코팅MDF의 경우 잔염시간과 잔신시간이 0초이었으며, 탄화길이는 7.2cm, 탄화면적은 26.46cm²로 아주 양호하였다. 반면, 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 PVC필름MDF의 경우 탄화길이는 22㎝로 3배가량의 차이가 났으며, 탄화면적도 51.3㎠로 2배가량의 차이가 났다.

구분	기준치	실시예 1	비교예 1
잔염시간	10초이내	0	0
잔신시간	30초 이내	0	0
탄화길이	20cm 이내	7.2cm	22cm
탄화면적	50cm²이내	26.46cm²	51.3cm²

실험예 5 : 종이벽지의 난연성 실험

종이벽지의 난연성 실험결과는 표 5에 나타내었다. 본 발명에 따른 난연성 조성물을 도포한 종이벽지의 경우 잔염시간과 잔신시간이 0초이었으며, 탄화길이는 6.4cm, 탄화면적은 20.4cm²로 아주 양호하였다. 반면, 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 종이벽지의 경우 탄화길이는 28㎝로 4.3배가량의 차이가 났으며, 탄화면적도 52㎠로 2.5배가량의 차이가 났다.

구분	기준치	실시예 1	비교예 1
잔염시간	10초이내	0	0
잔신시간	30초 이내	0	0
탄화길이	20cm 이내	6.4cm	28cm
탄화면적	50cm²이내	20.4cm²	52cm²

실험예 6 : 실크벽지의 난연성 실험

실크벽지의 난연성 실험결과는 표 6에 나타내었다. 본 발명에 따른 난연성 조성물을 도포한 실크벽지의 경우 잔염시간과 잔신시간이 0초이었으며, 탄화길이는 6.5cm, 탄화면적은 28cm²로 아주 양호하였다. 반면, 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하지 않은 난연제 조성물을 도포한 실크벽지의 경우 탄화길이는 21㎝로 3배가량의 차이가 났으며, 탄화면적도 38㎠로 1.3배가량의 차이가 났다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물은 난연성, 내수성, 내열성 및 내마모성이 우수한 장점이 있다.

또한, 단일 약품 한가지로, 즉 단일 난연제 조성물을 이용하여 목재, 무늬목MDF, 무늬목우레탄코팅MDF, 또는 PVC필름MDF 등의 여러종류의 건축자재를 난연 처리함으로써, 연기 및 유독가스의 발생을 감소시키고 연소확산을 막아 인명과 재산의 피해를 줄일 수 있다.

또한, 국내 난연제 업계의 대외 의존도가 심각하여 90%가량을 해외로부터 수 입하고 있는 실정을 감안하여 볼때, 본 발명에 따른 난연제 조성물은 수입대체효과가 클 것으로 기대된다.

Claims

인산티탄마그네슘 수용액 5~13 중량%, 벤토나이트 0.1~1.0 중량%, 콩기름 0.01~0.5 중량%, 베이킹파우더 0.01~0.5 중량%, 유화제 0.1~1.0 중량%, 올레인산 0.01~0.5 중량%, 디메틸아민을 포함한 염기 1~5 중량%, 및 인산마그네슘암모늄 수용액 85~93 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연제 조성물.
a) 인산 수용액에 상기 인산 중량 대비 26~32 중량%의 티탄을 첨가하고 교반, 가열시켜 인산티탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액을 제조하는 단계;

b) 상기 인산티탄 수용액에 벤토나이트 및 수산화마그네슘을 첨가하고 교반, 가열하여 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물을 제조하는 단계;

c) 상기 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물에 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산을 첨가하는 단계;

d) 디메틸아민을 포함한 염기를 이용하여 상기 c) 단계 후의 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물의 pH를 5~6으로 조정하는 단계;

e) 상기 d) 단계 후의 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물에 인산마그네슘암모늄 수용액을 첨가하고 혼합시키는 단계; 및

f) 상기 e) 단계 후의 혼합물을 여과하여 미용해된 찌꺼기를 걸러주는 단 계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산티탄마그네슘암모늄 -벤토나이트계 난연제 조성물의 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 a) 단계의 인산티탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액은 인산 농도가 15~25 중량%인 것을 특징으로 하는 난연제 조성물의 제조방법.
제 3항에 있어서, 상기 a) 단계의 교반 및 가열은 70~90℃에서 2~4시간 동안 교반, 가열시키는 것을 특징으로 하는 난연제 조성물의 제조방법.
제 4항에 있어서,

상기 b) 단계의 벤토나이트 첨가량 및 수산화마그네슘 첨가량은 상기 a) 단계의 인산티탄 수용액 중량 대비 2~4 중량% 및 0.1~0.5 중량%인 것을 특징으로 하는 난연제 조성물의 제조방법.
제 4항에 있어서,

상기 c) 단계의 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 및 올레인산의 첨가량은 상기 a) 단계의 인산티탄 수용액 중량 대비 1~2 중량%, 0.4~1.2 중량%, 2~3 중량%, 및 0.4~0.8 중량%인 것을 특징으로 하는 난연제 조성물의 제조방법.
제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 e) 단계의 인산티탄마그네슘 수용액과 벤토나이트의 혼합물의 양은 상기 인산마그네슘암모늄 수용액의 중량 대비 10~15 중량%인 것을 특징으로 하는 난연제 조성물의 제조방법.
a) 인산 수용액에 상기 인산 중량 대비 26~32 중량%의 티탄을 첨가하고 교반, 가열시켜 인산티탄{Ti₂(PO₄)₃} 수용액을 제조하는 단계;

b) 상기 인산티탄 수용액에 벤토나이트, 수산화마그네슘, 콩기름, 베이킹파우더, 유화제, 올레인산, 인산마그네슘암모늄용액을 첨가하고, 교반, 가열시킨 후 디메틸아민을 포함한 염기를 이용하여 혼합물의 pH를 5~6으로 조정하는 단계; 및

c) 상기 b) 단계 후의 혼합물을 여과하여 미용해된 찌꺼기를 걸러주는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산티탄마그네슘암모늄 -벤토나이트계 난연제 조성물의 제조방법.
제 7항의 제조방법에 의해 제조되는 인산티탄마그네슘암모늄-벤토나이트계 난연제 조성물을 건축자재 또는 마감재에 도포하는 단계 및 상기 도포된 난연제 조성물을 건조하는 단계;를 포함하는 난연 처리 방법.
제 9항에 있어서,

상기 건축자재는 목재, 무늬목MDF(합판), 무늬목우레탄코팅MDF(합판), 또는 PVC필름MDF(합판)인 것을 특징으로 하는 난연 처리 방법.
제 9항에 있어서,

상기 마감재는 종이벽지 및 실크벽지를 포함하는 벽지류인 것을 특징으로 하는 난연 처리 방법.