KR101769891B1 - Flame retardant polyvinyl alcohol foam and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 난연성 폴리비닐알코올계 폼(foam) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 난연성을 가지면서 물에 대한 취성(brittleness) 등이 향상된 스폰지(sponge) 구조의 난연성 폴리비닐알코올계 폼 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a flame-retardant polyvinyl alcohol foam having a sponge structure Foam and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 건축용 내장재 및 외장재 등의 건축 자재는 폴리비닐클로라이드(PVC)나 폴리스티렌(PS) 제품이 많이 사용되고 있다. 예를 들어, 건물의 바닥이나 벽면에 설치되는 단열재의 경우에는 주로 폴리스티렌(PS) 발포 제품이 주로 사용되고 있다. Generally, polyvinyl chloride (PVC) and polystyrene (PS) products are widely used as building materials such as building interior materials and exterior materials. For example, polystyrene (PS) foaming products are mainly used for insulation materials installed on the floor or walls of a building.
또한, 대부분의 건축 자재는 열에 취약하여 난연제가 첨가되고 있다. 난연제는 주로 할로겐계 화합물이나 인계 화합물 등이 사용된다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2001-0072979호, 대한민국 등록특허 제10-0305711호 및 대한민국 등록특허 제10-0991189호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다. In addition, most building materials are vulnerable to heat and flame retardants are added. The flame retardant is mainly a halogen-based compound or a phosphorus-based compound. For example, Korean Patent Publication No. 10-2001-0072979, Korean Patent No. 10-0305711, and Korean Patent No. 10-0991189 disclose techniques related to the above.
그러나 종래의 건축 자재는 고가의 난연제의 사용으로 인해 가격이 높고, 또한 연소 시에는 유독가스 등이 발생되는 문제점이 있다. 이에 따라, 폴리비닐알코올(PVA ; Polyvinyl Alcohol)을 건축용 내/외장재 등의 건축 자재로 사용하는 기술이 시도되었다. However, conventional building materials are expensive due to the use of expensive flame retardants, and toxic gases are generated during combustion. Accordingly, attempts have been made to use polyvinyl alcohol (PVA) as a building material for building interior / exterior materials.
폴리비닐알코올(PVA)은 비닐알코올을 약 50 중량% 이상 함유하는 중합체로서, 이는 일반적으로 비닐아세테이트 모노머를 중합하여 폴리비닐아세테이트(PVAC)를 합성하고, 이후 알칼리 가수 분해 반응을 통하여 제조된다. 이러한 폴리비닐알코올(PVA)을 건축 자재로 사용하기 위해서는 난연성을 가져야 한다. 이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2005-0001583호에는 폴리비닐알코올(PVA)을 포함하는 난연성 수지조성물이 제시되어 있다. Polyvinyl alcohol (PVA) is a polymer containing about 50% by weight or more of vinyl alcohol, which is generally prepared by polymerizing a vinyl acetate monomer to synthesize polyvinyl acetate (PVAC), and then through an alkali hydrolysis reaction. In order to use such polyvinyl alcohol (PVA) as a building material, it should have flame retardancy. In this connection, Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0001583 discloses a flame retardant resin composition containing polyvinyl alcohol (PVA).
건축 자재는 그 사용 목적에 따라 다를 수 있지만, 대부분의 경우 완충성 및 단열성을 필요로 한다. 예를 들어, 바닥이나 벽면의 마감재나 보온 단열재 등이 그러하다. 그러나 종래 기술에 따른 폴리비닐알코올(PVA)계 제품은 완충성 및 단열성 등이 없거나 미미한 문제점이 있다. Building materials may vary depending on the intended use, but in most cases they require buffering and insulation. For example, such as floor or wall finishes or thermal insulation. However, the polyvinyl alcohol (PVA) -based products according to the prior art have no or only insufficient buffering and heat insulation properties.
또한, 폴리비닐알코올(PVA)은 화학 구조적으로 수분과 수소결합을 형성할 수 있는 하이드록시기(-OH)를 다량 함유하고 있어, 일반적으로 물에 대한 취성(brittleness)이 약하다. 예를 들어, 저분자량의 폴리비닐알코올(PVA)은 상온에서 물에 쉽게 용해되며, 고분자량의 폴리비닐알코올(PVA)의 경우에는 물에 의해 팽윤된다. 이에 따라, 폴리비닐알코올(PVA)은 물에 대한 취성(내성)이 약해 건축용 내/외장재 등의 건축 자료로 범용되기 어렵고, 별도의 방수 처리를 필요로 하는 문제점이 있다. In addition, polyvinyl alcohol (PVA) contains a large amount of hydroxyl groups (-OH) capable of chemically structurally forming water and hydrogen bonds, and generally has low brittleness to water. For example, low molecular weight polyvinyl alcohol (PVA) is readily soluble in water at room temperature, and in the case of high molecular weight polyvinyl alcohol (PVA), it is swollen with water. Accordingly, polyvinyl alcohol (PVA) is weak in brittleness (water resistance) against water and is difficult to be widely used as building materials such as interior / exterior materials for construction, and there is a problem that separate waterproof treatment is required.
이에, 본 발명은 우수한 난연성을 가지면서 물에 대한 취성(내성) 등이 향상되고, 또한 스폰지(sponge) 구조로서 우수한 완충성 및 단열성 등을 가지는 난연성 폴리비닐알코올계 폼(foam) 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a flame retardant polyvinyl alcohol-based foam having excellent flame retardancy and improved brittleness (resistance) to water and having excellent cushioning and thermal insulation as a sponge structure, And the like.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, According to an aspect of the present invention,
포어(pore)를 가지는 다공성 구조이고, 폴리비닐알코올과 메틸렌 다리 유도제의 탈수 축합반응에 의해 생성된 불수용성의 폴리비닐알코올계 폼과; A water-insoluble polyvinyl alcohol-based foam formed by a dehydration condensation reaction of a polyvinyl alcohol and a methylene bridge inducing agent, the porous structure having a pore;
지방산 에스테르염을 포함하는 난연성 폴리비닐알코올계 폼을 제공한다. A flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam comprising a fatty acid ester salt is provided.
이때, 상기 지방산 에스테르염은 상기 불수용성의 폴리비닐알코올계 폼 내부에 분산되거나, 상기 불수용성의 폴리비닐알코올계 폼에 코팅될 수 있다. At this time, the fatty acid ester salt may be dispersed in the water-insoluble polyvinyl alcohol-based foam or may be coated on the water-insoluble polyvinyl alcohol-based foam.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
폴리비닐알코올과 전분을 혼합하고, 상기 폴리비닐알코올과 전분의 혼합물에 메틸렌 다리 유도제 및 지방산 에스테르염을 혼합하여 촉매 존재 하에서 반응시키는 반응 단계; 및 A reaction step of mixing polyvinyl alcohol and starch, mixing a mixture of polyvinyl alcohol and starch with a methylene bridge inducing agent and a fatty acid ester salt and reacting in the presence of a catalyst; And
상기 반응에서 얻어진 반응 생성물에 포함된 상기 전분을 가온된 물을 이용하여 제거하는 전분 제거 단계를 포함하는 난연성 폴리비닐알코올계 폼의 제조방법을 제공한다. And a starch removing step of removing the starch contained in the reaction product obtained in the above reaction with warm water. The present invention also provides a method for producing a flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam.
본 발명에 예시적인 실시 형태에 따라서, 상기 반응 단계는 폴리비닐알코올 100 중량부에 대하여 전분 5 내지 60 중량부, 메틸렌 다리 유도제 20 내지 120 중량부, 및 지방산 에스테르염 5 내지 40 중량부를 사용할 수 있다. 또한, 상기 지방산 에스테르염은 불수용성인 것으로부터 선택되는 것이 좋다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the reaction step may use 5 to 60 parts by weight of starch, 20 to 120 parts by weight of methylene bridge inducer, and 5 to 40 parts by weight of fatty acid ester salt, based on 100 parts by weight of polyvinyl alcohol . In addition, the fatty acid ester salt is preferably selected from those which are insoluble in water.
아울러, 본 발명은, Further, according to the present invention,
폴리비닐알코올과 전분을 혼합하고, 상기 폴리비닐알코올과 전분의 혼합물에 메틸렌 다리 유도제를 혼합하여 촉매 존재 하에서 반응시키는 반응 단계; A reaction step of mixing polyvinyl alcohol and starch, mixing a mixture of polyvinyl alcohol and starch with a methylene bridge inducing agent, and reacting in the presence of a catalyst;
상기 반응에서 얻어진 반응 생성물에 포함된 전분을 가온된 물을 이용하여 제거하는 전분 제거 단계; 및 A starch removing step of removing the starch contained in the reaction product obtained by the reaction using warm water; And
상기 전분이 제거된 반응 생성물에 지방산 에스테르염을 코팅하는 코팅 단계를 포함하는 난연성 폴리비닐알코올계 폼의 제조방법을 제공한다. And a coating step of coating a fatty acid ester salt on the reaction product from which the starch has been removed. The present invention also provides a method for producing a flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam.
본 발명에 따르면, 폴리비닐알코올계 폼에 분산(또는 코팅)된 지방산 에스테르염에 의해 우수한 난연성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 폴리비닐알코올이 메틸렌 다리 유도제와의 결합에 의해 네트 구조(고리 구조)를 포함하면서 불수용성으로 개질되어 물에 대한 취성(내성)은 물론 물리/화학적 특성이 향상된 효과를 갖는다. 아울러, 본 발명에 따르면, 다수의 미세 포어(pore)를 가지는 스폰지(sponge) 구조로서 우수한 완충성 및 단열성 등을 가져 건축용 내/외장재 등의 건축 자재로 유용하게 사용될 수 있는 효과를 갖는다. According to the present invention, it has an excellent flame retardancy due to a fatty acid ester salt dispersed (or coated) on a polyvinyl alcohol-based foam. Further, according to the present invention, polyvinyl alcohol is modified to be water-insoluble including a net structure (ring structure) by bonding with a methylene bridge inducing agent, thereby improving not only the brittleness (resistance) to water but also the physical / . In addition, according to the present invention, a sponge structure having a plurality of fine pores can be effectively used as a building material for interior / exterior materials such as a building with excellent buffering properties and heat insulating properties.
본 발명은 하나의 형태에 따라서 난연성 폴리비닐알코올계 폼(foam) 및 그 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 다른 형태에 따라서, 상기 본 발명의 난연성 폴리비닐알코올계 폼을 포함하는 건축 자재 및 이의 제조방법을 제공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam and a method for producing the same. According to another aspect of the present invention, there is provided a building material comprising the flame-retardant polyvinyl alcohol foam of the present invention and a method of manufacturing the same.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다. 또한, 본 발명에서, "난연"은 화재의 발생이 어려운 것, 화재(화염)의 퍼짐을 방지하는 것, 연기의 발생을 억제(방염)하는 것, 및/또는 불연 등의 의미를 포함한다. As used herein, the term "and / or" is used to include at least one of the preceding and following elements. The term "one or more" as used in the present invention means one or more than two. In the present invention, "flame retarding" includes a meaning that it is difficult to generate a fire, prevention of spread of a fire (flame), suppression of generation of smoke (flame retardation), and / or fire retardation.
본 발명에 따른 난연성 폴리비닐알코올계 폼(foam)은 폴리비닐알코올계 폼과, 지방산 에스테르염을 포함한다. 본 발명에 따라서, 상기 폴리비닐알코올계 폼은 불수용성이고, 폴리비닐알코올(PVA)과 메틸렌 다리 유도제의 탈수 축합반응에 의해 생성되며, 이는 다수의 포어(pore)를 가지는 다공성의 스폰지(sponge) 구조를 갖는다. 또한, 상기 지방산 에스테르염은 폴리비닐알코올계 폼의 내부에 균일하게 분산되거나, 및/또는 폴리비닐알코올계 폼의 표면에 코팅된 형태로 포함될 수 있다. The flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam according to the present invention includes a polyvinyl alcohol-based foam and a fatty acid ester salt. According to the present invention, the polyvinyl alcohol-based foam is water-insoluble and is produced by a dehydration condensation reaction of a polyvinyl alcohol (PVA) and a methylene bridge inducing agent, which is a porous sponge having a large number of pores, Structure. In addition, the fatty acid ester salt may be uniformly dispersed in the polyvinyl alcohol-based foam, and / or coated on the surface of the polyvinyl alcohol-based foam.
상기 폴리비닐알코올계 폼은, 구체적으로 폴리비닐알코올(PVA)과 메틸렌 다리 유도제의 탈수 축합반응에 의해 형성된 메틸렌 다리 결합을 분자 내에 적어도 하나 이상 포함한다. 폴리비닐알코올계 폼은, 보다 구체적으로 하기 구조식으로 표시되는 구조 단위를 포함할 수 있다. 이때, 폴리비닐알코올계 폼은 분자 내에 하기 구조식의 구조 단위를 적어도 1개 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 하기 구조식의 구조 단위는 폴리비닐알코올계 폼의 분자 구조에 2 이상 반복 단위로 포함될 수 있다. Specifically, the polyvinyl alcohol-based foam contains at least one methylene bridge bond formed by dehydration condensation reaction of polyvinyl alcohol (PVA) and a methylene bridge inducing agent in the molecule. The polyvinyl alcohol-based foam may more specifically include a structural unit represented by the following structural formula. At this time, the polyvinyl alcohol-based foam may contain at least one structural unit of the following structural formula in the molecule. For example, structural units of the following structural formulas may be included in the molecular structure of the polyvinyl alcohol-based foam as two or more repeating units.
[구조식][constitutional formula]
상기 구조식에서, R은 수소(H), 탄소수가 C1 ~ C20인 탄화수소 화합물(알킬 그룹) 또는 고리 화합물로부터 선택된다. 이때, 상기 구조식에서, R이 고리 화합물인 경우, 이는 헤테로 고리 유기화합물 또는 벤젠 고리 유기화합물(방향족 탄화수소 화합물)로부터 선택될 수 있다. In the above structural formula, R is selected from a hydrogen (H), a hydrocarbon compound (alkyl group) having a carbon number of C1 to C20, or a cyclic compound. In this case, when R is a cyclic compound, it may be selected from a heterocyclic organic compound or a benzene ring organic compound (aromatic hydrocarbon compound).
상기 폴리비닐알코올계 폼은, 예시적인 실시 형태에 따라서, 하기 화학식 1 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. The polyvinyl alcohol-based foam may include at least one selected from compounds represented by the following general formulas (1) and (2), according to an exemplary embodiment.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
상기 화학식 1 및 2에서, R은 상기한 바와 같이 수소(H), 탄소수가 C1 ~ C20인 탄화수소 화합물(알킬 그룹) 또는 고리 화합물로부터 선택된다. 그리고 상기 고리 화합물은 헤테로 고리 유기화합물 또는 벤젠 고리 유기화합물(방향족 탄화수소 화합물)일 수 있다. In the general formulas (1) and (2), R is selected from hydrogen (H), a hydrocarbon compound (alkyl group) having a carbon number of 1 to 20, or a cyclic compound as described above. And the cyclic compound may be a heterocyclic organic compound or a benzene ring organic compound (aromatic hydrocarbon compound).
또한, 상기 화학식 1 및 2에서, n은 1 이상의 정수이다. 상기 화학식 1 및 2에서, n의 상한치가 클수록 폴리비닐알코올계 폼의 물리/화학적 특성 및/또는 물에 대한 취성 등이 향상될 수 있으므로 n의 상한치는 한정되지 않는다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 상기 화학식 1 및 2에서, n은 예를 들어 2 내지 500의 정수일 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 5 내지 200의 정수일 수 있다. In the above formulas (1) and (2), n is an integer of 1 or more. In the above formulas (1) and (2), the larger the upper limit value of n, the better the physical / chemical properties and / or brittleness of the polyvinyl alcohol-based foam. Although not particularly limited, in the above general formulas (1) and (2), n may be an integer of, for example, 2 to 500, and more specifically, may be an integer of 5 to 200, for example.
상기 폴리비닐알코올계 폼은 폴리비닐알코올(PVA)과 메틸렌 다리 유도제의 탈수 축합반응에 의한 메틸렌 다리(-CHR-) 결합을 포함하여, 상기 구조식 및 화학식에 보인 바와 같이 적어도 하나 이상의 네트 구조(고리)를 포함할 수 있다. 즉, 두 개의 산소(O)가 메틸렌 다리(-CHR-)에 의해 연결되어 적어도 하나 이상의 네트 구조(고리)를 포함할 수 있다. The polyvinyl alcohol-based foam comprises at least one net structure (ring (s)) as shown in the above structural formulas and chemical formulas, including a methylene bridge (-CHR-) bond by a dehydration condensation reaction of polyvinyl alcohol ). That is, two oxygens O may be connected by a methylene bridge (-CHR-) to include at least one or more net structures (rings).
본 발명에 따른 난연성 폴리비닐알코올계 폼(이하,"PVA계 폼"으로 약칭한다.)은 불수용성으로서의 상기 폴리비닐알코올계 폼을 베이스(base)로 하되, 다수의 포어(pore)가 형성된 다공성을 가지며, 난연성을 위한 지방산 에스테르염을 포함한다. 상기 포어는 폴리비닐알코올계 폼에 균일하게 분산 형성되어 있다. 또한, 상기 지방산 에스테르염은 폴리비닐알코올계 폼에 분산 및/또는 코팅되어 있다. 구체적으로, 상기 지방산 에스테르염은 폴리비닐알코올계 폼의 내부에 균일하게 분산, 및/또는 폴리비닐알코올계 폼의 적어도 표면에 코팅되어 있다. The flame retardant polyvinyl alcohol foam (hereinafter abbreviated as "PVA foam") according to the present invention comprises a polyvinyl alcohol foam as a water-insoluble base as a base and a porous And includes fatty acid ester salts for flame retardancy. The pores are uniformly dispersed in a polyvinyl alcohol-based foam. The fatty acid ester salt is dispersed and / or coated on a polyvinyl alcohol-based foam. Specifically, the fatty acid ester salt is uniformly dispersed in the polyvinyl alcohol-based foam and / or coated on at least the surface of the polyvinyl alcohol-based foam.
본 발명에 따른 PVA계 폼은 다양한 형상(형태) 및 크기 등을 가질 수 있으며, 이의 형상(형태) 및 크기 등은 제한되지 않는다. 형상은, 예를 들어 적용 용도에 따라 시트(sheet), 소정 두께의 판넬(panel), 바(bar), 비드(bead), 펠릿(pellet) 및/또는 이들 이외에 소정의 입체적 형상(형태)를 가질 수 있다. The PVA foam according to the present invention may have various shapes (shapes), sizes, etc., and its shape (shape) and size, etc. are not limited. The shape may be, for example, a sheet, a panel of a predetermined thickness, a bar, a bead, a pellet, and / or a predetermined three- Lt; / RTI >
또한, 본 발명에 따른 PVA계 폼에 형성된 포어의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 상기 포어는, 예를 들어 수 나노미터(nm) 이상, 수 밀리미터(mm) 이하일 수 있다. 상기 포어는, 구체적인 예를 들어 0.1 마이크로미터(㎛) 내지 500 ㎛의 미세 셀(cell)을 포함할 수 있다. 이때, 미세 셀(cell)은 오픈 셀(open cell) 및/또는 닫힌 셀(close cell)을 포함할 수 있다. The size of the pores formed in the PVA foam according to the present invention is not particularly limited. The pores may be, for example, several nanometers (nm) or more, and several millimeters (mm) or less. The pores may include, for example, fine cells of 0.1 micrometer (m) to 500 m. At this time, the fine cell may include an open cell and / or a closed cell.
본 발명에 따른 PVA계 폼은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 이하에서 설명되는 본 발명의 제조방법을 통해 제조될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 난연성 폴리비닐알코올계 폼의 제조방법(이하, "PVA계 폼의 제조방법"으로 약칭한다.)을 설명한다. 이하에서는 본 발명에 따른 PVA계 폼의 제조방법을 설명하되, 이의 예시적인 실시 형태의 설명을 통하여, 본 발명에 따른 PVA계 폼의 구체적인 실시 형태를 함께 설명한다. The PVA foam according to the present invention can be produced by various methods, and preferably can be produced through the production method of the present invention described below. Hereinafter, a method for producing a flame-retardant polyvinyl alcohol-based foam according to the present invention (hereinafter abbreviated as "a method for producing a PVA-based foam") will be described. Hereinafter, a method for producing a PVA foam according to the present invention will be described, and a specific embodiment of a PVA foam according to the present invention will be described together with explanations of exemplary embodiments thereof.
[제1형태에 따른 제조방법][Manufacturing method according to the first embodiment]
본 발명에 따른 PVA계 폼의 제조방법은, 본 발명의 제1형태에 따라서 지방산 에스테르염과 전분(starch)이 분산된 폴리비닐알코올계 불수용체를 생성하는 반응 단계와; 상기 폴리비닐알코올계 불수용체에 포함된 전분을 제거하는 전분 제거 단계를 포함한다. 이때, 상기 반응 단계에서는 폴리비닐알코올(PVA)과 전분(starch)을 혼합하고, 상기 폴리비닐알코올(PVA)과 전분(starch)의 혼합물에 메틸렌 다리 유도제 및 지방산 에스테르염을 혼합하여 촉매 존재 하에서 반응시킨다. 또한, 상기 반응 단계에서는 반응물에 용매로서 물을 더 포함시켜 반응시킬 수 있다. A method for producing a PVA foam according to the present invention comprises: a reaction step of producing a polyvinyl alcohol-based nonreceptor in which a fatty acid ester salt and a starch are dispersed according to the first aspect of the present invention; And a starch removing step of removing the starch contained in the polyvinyl alcohol-based nonreceptor. At this time, in the reaction step, polyvinyl alcohol (PVA) and starch are mixed, a mixture of the polyvinyl alcohol (PVA) and starch is mixed with a methylene bridge inducing agent and a fatty acid ester salt, . In addition, in the reaction step, water may be further added as a solvent to the reaction product.
본 발명에서, 원료로 사용되는 상기 폴리비닐알코올(PVA)은 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 비닐알코올을 50 중량% 이상 함유한 중합체, 구체적인 예를 들어 비닐알코올을 50 내지 98 중량%, 또는 55 내지 95 중량%으로 함유한 중합체로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 폴리비닐알코올(PVA)은, 예를 들어 120 내지 5만, 구체적인 예를 들어 200 내지 2만의 중량평균분자량을 가지는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the polyvinyl alcohol (PVA) used as a raw material is not particularly limited, and examples thereof include a polymer containing 50% by weight or more of vinyl alcohol, specifically, 50 to 98% by weight of a vinyl alcohol, Lt; / RTI > to 55% by weight to 95% by weight. The polyvinyl alcohol (PVA) may have a weight average molecular weight of, for example, 120 to 50,000, specifically 200 to 20,000, but is not limited thereto.
본 발명에서, 상기 메틸렌 다리 유도제는 폴리비닐알코올(PVA)과 탈수 축합반응하여 메틸렌 다리(-CHR-) 결합을 유도(형성)할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 메틸렌 다리 유도제는, 예를 들어 알데히드계 화합물 및/또는 알데히드계 화합물의 유도체 등으로부터 선택될 수 있다. In the present invention, the methylene bridge inducing agent is not particularly limited as long as it can induce (form) a methylene bridge (-CHR-) bond by a dehydration condensation reaction with polyvinyl alcohol (PVA). The methylene bridge inducing agent may be selected from, for example, aldehyde-based compounds and / or derivatives of aldehyde-based compounds.
상기 알데히드계 화합물은 분자 내에 적어도 하나 이상의 알데히드기(-CHO)를 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 알데히드계 화합물은 R1-CHO의 화학 구조식을 가질 수 있다. 여기서, 상기 R1는 수소(H), 지방족 탄화수소 화합물(알킬 그룹), 또는 고리 화합물 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 상기 지방족 탄화수소 화합물(알킬 그룹)은, 예를 들어 탄소수가 C1 ~ C20일 수 있다. 상기 고리 화합물은 헤테로 고리 유기화합물 또는 벤젠 고리 유기화합물(방향족 탄화수소 화합물)로서, 예를 들어 탄소수가 C5 내지 C20일 수 있다. 상기 알데히드계 화합물은, 구체적인 예를 들어 포름알데히드, 아세트알데히드(에틸알데히드), 부틸알데히드 및/또는 벤즈알데히드 등으로부터 선택될 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 알데히드계 화합물의 유도체는 알데히드계 화합물로부터 유도된 것으로서, 이는 예를 들어 헥사메틸렌테트라민 등으로부터 선택될 수 있다. The aldehyde-based compound is not particularly limited as long as it has at least one aldehyde group (-CHO) in the molecule. The aldehyde-based compound may have a chemical structure of R 1 -CHO. Here, R 1 may be selected from hydrogen (H), an aliphatic hydrocarbon compound (alkyl group), or a cyclic compound. At this time, the aliphatic hydrocarbon compound (alkyl group) may have, for example, C1-C20 carbon atoms. The cyclic compound may be a heterocyclic organic compound or a benzene ring organic compound (aromatic hydrocarbon compound), for example, the carbon number may be C5 to C20. Specific examples of the aldehyde-based compound may be selected from formaldehyde, acetaldehyde (ethylaldehyde), butylaldehyde and / or benzaldehyde, but are not limited thereto. The derivative of the aldehyde-based compound is derived from an aldehyde-based compound, and can be selected from, for example, hexamethylenetetramine and the like.
상기 메틸렌 다리 유도제는 촉매 존재 하에서 폴리비닐알코올(PVA)과 탈수 축합반응에 의해 폴리비닐알코올계 불수용체를 생성시킨다. 즉, 상기 반응 단계에서, 수용성의 폴리비닐알코올(PVA)은 메틸렌 다리 유도제와의 결합(탈수 축합반응)에 의해 불수용성의 폴리비닐알코올계 화합물로 개질된다. 또한, 상기 반응을 통해 생성된 불수용성의 폴리비닐알코올계는 메틸렌 다리 유도제로부터 유래된 네트 구조(고리)를 포함한다. 즉, 상기 반응을 통해 생성된 불수용성의 폴리비닐알코올계는 폴리비닐알코올(PVA)과 메틸렌 다리 유도제의 탈수 축합반응에 의한 메틸렌 다리(-CHR-) 결합을 가지며, 이러한 메틸렌 다리(-CHR-) 결합에 의해 형성된 네트 구조(고리)를 포함한다. 이에 따라, 반응 생성물로서의 폴리비닐알코올계 화합물은 불수용성을 가지면서 네트 구조(고리)를 포함하여 물에 대한 우수한 취성(내성) 등을 가짐을 물론 물리/화학적 특성이 개선된다. The methylene bridge inducing agent produces a polyvinyl alcohol-based nonreceptor by dehydration condensation reaction with polyvinyl alcohol (PVA) in the presence of a catalyst. That is, in the reaction step, the water-soluble polyvinyl alcohol (PVA) is modified into a water-insoluble polyvinyl alcohol-based compound by bonding with a methylene bridge inducing agent (dehydration condensation reaction). Further, the water-insoluble polyvinyl alcohol system produced through the above reaction includes a net structure (ring) derived from a methylene bridge inducing agent. That is, the water-insoluble polyvinyl alcohol system produced through the reaction has a methylene bridge (-CHR-) bond by a dehydration condensation reaction of polyvinyl alcohol (PVA) and a methylene bridge inducing agent, and the methylene bridge (-CHR- Lt; RTI ID = 0.0 > (rings). ≪ / RTI > As a result, the polyvinyl alcohol-based compound as a reaction product has water-insoluble properties and has improved physical / chemical properties as well as excellent brittleness (resistance) to water including a net structure (ring).
하나의 예시에서, 상기 메틸렌 다리 유도제로서 포름알데히드(HCHO)를 사용하는 경우, 상기 반응 단계에서는 아래의 반응식 1에 따라 폴리비닐알코올계 불수용체(PVA 폼)가 생성될 수 있다. 이때, 아래의 반응식 1에 따라 생성된 폴리비닐알코올계 불수용체(PVA 폼)은 상기 화학식 1에 따른 화합물을 포함할 수 있다. 아래의 반응식 1에 보인 바와 같이, 폴리비닐알코올(PVA)은 포름알데히드(HCHO)와의 탈수 축합반응에 의해 메틸렌 다리(-CH2-)를 통해 연결되어 네트 구조(고리)를 가지는 PVA계 화합물로 합성되면서, 이는 또한 불수용성으로 개질된다. In one example, when formaldehyde (HCHO) is used as the methylene bridge inducing agent, a polyvinyl alcohol-based nonreceptor (PVA foam) may be produced according to the following reaction formula 1 in the above reaction step. At this time, the polyvinyl alcohol-based nonreceptor (PVA foam) produced according to the following Reaction Scheme 1 may contain a compound according to the above formula (1). As shown in the following reaction formula (1), polyvinyl alcohol (PVA) is a PVA compound having a net structure (ring) connected through methylene bridge (-CH 2 -) by dehydration condensation reaction with formaldehyde As synthesized, it is also modified to be water-insoluble.
[반응식 1] [Reaction Scheme 1]
본 발명에서, 상기 전분(starch)은 수용성으로서, 이는 포어 형성제로서 작용한다. 구체적으로, 전분은 폴리비닐알코올(PVA)와 균일하게 분산, 혼합되며, 이는 반응이 완료된 후, 물을 이용한 용해를 통해 제거된다. 이때, 전분이 제거된 자리에는 다수의 포어가 형성된다. 이러한 전분의 용해 제거에 의해, 본 발명에 따른 PVA계 폼 내에는 다수의 포어가 균일하게 형성된 스폰지 구조를 갖는다. In the present invention, the starch is water-soluble, which acts as a pore former. Specifically, starch is uniformly dispersed and mixed with polyvinyl alcohol (PVA), which is removed through dissolution with water after the reaction is completed. At this time, a plurality of pores are formed in the place where the starch is removed. By dissolving and removing such starch, the PVA foam according to the present invention has a sponge structure in which a plurality of pores are uniformly formed.
본 발명에서, 상기 지방산 에스테르염은 분자 내에 적어도 하나 이상의 에스테르기(-COO)와 금속 원소를 가지는 것으로서, 이는 난연제로서 작용한다. 상기 지방산 에스테르염은 폴리비닐알코올계 폼 내에 균일하게 분산되어 있으며, 이는 적어도 난연성을 구현한다. 즉, 지방산 에스테르염은 본 발명에 따른 PVA계 폼 내에 균일하게 분산된 형태로 포함되되, 이는 화재 시 난연성을 구현한다. In the present invention, the fatty acid ester salt has at least one ester group (-COO) and a metal element in the molecule, which serves as a flame retardant. The fatty acid ester salt is uniformly dispersed in a polyvinyl alcohol-based foam, which at least exhibits flame retardancy. That is, the fatty acid ester salt is contained in a uniformly dispersed form in the PVA foam according to the present invention, which realizes flame retardancy in case of fire.
상기 지방산 에스테르염은, 예를 들어 R2-COO-M의 화학 구조식을 가질 수 있다. 여기서, 상기 R2는 C1 내지 C20의 지방족 탄화수소 화합물 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 M은 K, Na, Ca 및 Mg 등의 금속 원소로부터 선택될 수 있다. 이러한 지방산 에스테르염은 수용성 및/또는 불수용성인 것으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 불수용성인 것으로부터 선택되는 것이 좋다. The fatty acid ester salt may have a chemical structure of, for example, R 2 -COO-M. The R 2 may be selected from C 1 to C 20 aliphatic hydrocarbon compounds, and M may be selected from metal elements such as K, Na, Ca, and Mg. Such fatty acid ester salts may be selected from those that are water-soluble and / or water-insoluble, and preferably those that are water-insoluble.
상기 지방산 에스테르염이 수용성인 경우, 반응 단계나 전분 제거 단계에서 사용(생성)된 물에 의해 일부가 용해 제거되어, 이의 사용에 따른 난연성이 떨어질 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 지방산 에스테르염은 불수용성인 지방산 금속염으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 구체적인 예를 들어 지방산 칼슘염 및/또는 지방산 마그네슘염 등을 사용할 수 있다. When the fatty acid ester salt is water-soluble, part of the fatty acid ester salt is dissolved and removed by the water (used) produced in the reaction step or the starch-removing step, and flame retardancy due to its use may be deteriorated. In consideration of this point, the fatty acid ester salt is preferably selected from a water-insoluble fatty acid metal salt, and specific examples thereof include a calcium salt of fatty acid and / or a fatty acid magnesium salt.
아울러, 상기 지방산 칼슘염은 R2-COO-Ca의 화학 구조식을 가지는 것으로부터 선택될 수 있다. 이러한 지방산 칼슘염은, 본 발명의 실시 형태에 따라서 하기 반응식 2을 통해 생성된 것을 사용할 수 있다. 하기 반응식 2에서, R3는 예를 들어 수소(H), 탄소수 C1 내지 C20의 지방족 탄화수소 화합물(알킬 그룹), 또는 탄소수 C5 내지 C20의 고리 화합물(헤테로 고리 또는 벤젠 고리 유기화합물) 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 지방산 칼슘염은 불수용성이고, 이는 또한 우수한 난연성을 가져 본 발명에 바람직하다. In addition, the fatty acid calcium salt may be selected from those having a chemical structure of R 2 -COO-Ca. These fatty acid calcium salts may be those produced through the following Reaction Formula 2 according to the embodiment of the present invention. In the following Reaction Scheme 2, R 3 may be selected from, for example, hydrogen (H), an aliphatic hydrocarbon compound (alkyl group) having a carbon number of C1 to C20, or a cyclic compound having a carbon number of C5 to C20 (a heterocyclic or benzene ring organic compound) . These fatty acid calcium salts are water-insoluble, which also has excellent flame retardancy and is preferable to the present invention.
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
R2-COO-R3 + NaOH --> R2-COO-Na + R3-OHR 2 -COO-R 3 + NaOH -> R 2 -COO-Na + R 3 -OH
R2-COO-Na + CaCl2 --> R2-COO-Ca + NaClR 2 -COO-Na + CaCl 2 -> R 2 -COO-Ca + NaCl
또한, 상기 반응 단계에서는 촉매가 사용되며, 상기 촉매는 예를 들어 산 및/또는 염기로부터 선택될 수 있다. 상기 촉매는, 구체적인 예를 들어 황상, 염산, 붕산, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및/또는 수산화칼슘 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 강산 및/또는 강염기가 사용될 수 있다. 아울러, 상기 반응 단계에서는 폴리비닐알코올(PVA)을 분산하기 위한 용매로서 물이 사용될 수 있다. Further, in the above reaction step, a catalyst is used, and the catalyst may be selected from, for example, an acid and / or a base. Specific examples of the catalyst include sulfur, hydrochloric acid, boric acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide and / or calcium hydroxide, and preferably strong acids and / or strong bases can be used. In addition, in the reaction step, water may be used as a solvent for dispersing polyvinyl alcohol (PVA).
상기 반응 단계에서는 촉매 존재 하에서 35℃ 내지 65℃에서 반응시킬 수 있다. 이때, 반응 온도가 35℃ 미만으로서 너무 낮으면, 반응 효율(생성율)이 미미해질 수 있다. 그리고 반응 온도가 65℃를 초과하여 너무 높은 경우, 전분이 미리 용해 제거되어 포어 형성율이 떨어질 수 있다. 즉, 반응 온도가 65℃를 초과하는 경우, 반응 과정(반응이 양호하게 진행되기 전)에서 승온된 물에 의해 전분이 용해 제거되어 포어 형성율이 떨어질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 반응 온도는 40℃ 내지 60℃가 바람직할 수 있다. 아울러, 반응 시간은, 예를 들어 5시간 내지 48시간 동안 진행될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 12시간 내지 36시간 동안 진행될 수 있으나, 이에 의해 한정되는 것은 아니다. In the reaction step, the reaction may be carried out at 35 ° C to 65 ° C in the presence of a catalyst. At this time, if the reaction temperature is too low as less than 35 占 폚, the reaction efficiency (production rate) may become insignificant. If the reaction temperature is too high, which is higher than 65 占 폚, the starch may be dissolved and removed beforehand and the pore formation rate may be lowered. That is, when the reaction temperature exceeds 65 ° C, the starch may be dissolved and removed by the water heated in the reaction process (before the reaction proceeds well), and the pore formation rate may be lowered. In consideration of this point, the reaction temperature may be preferably from 40 캜 to 60 캜. In addition, the reaction time may be, for example, 5 hours to 48 hours, and may be, for example, 12 hours to 36 hours, but is not limited thereto.
또한, 상기 반응 단계에서, 각 원료의 사용량은 특별히 제한되지 않으나, 예시적인 실시 형태에 따라서, 폴리비닐알코올(PVA) 100 중량부에 대하여 전분 5 내지 60 중량부, 메틸렌 다리 유도제 20 내지 120 중량부, 및 지방산 에스테르염 5 내지 40 중량부를 사용할 수 있다. In the reaction step, the amount of each raw material to be used is not particularly limited, but it is preferable that 5 to 60 parts by weight of starch, 20 to 120 parts by weight of methylene bridge inducing agent are added to 100 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA) , And 5 to 40 parts by weight of a fatty acid ester salt.
상기 각 원료의 사용량에 있어서, 상기 전분의 사용량이 5 중량부 미만인 경우에는 포어 형성율이 낮아져 완충성 및/또는 단열성 등이 미미할 수 있으며, 60 중량부를 초과하는 경우에는 포어 형성율이 높아 기계적 강도 등이 낮아질 수 있다. 그리고 상기 메틸렌 다리 유도제의 사용량이 20 중량부 미만인 경우에는 상기 반응 생성물, 즉 상기 폴리비닐알코올계 불수용체(예를 들어, 상기 화학식 1 및 2로 표시된 화합물)의 생성량이 낮아질 수 있고, 120 중량부를 초과하는 경우에는 메틸렌 다리 유도제의 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않고 미반응 메틸렌 다리 유도제의 잔류량이 많아 바람직하지 않을 수 있다. 아울러, 상기 지방산 에스테르염의 사용량이 5 중량부 미만인 경우에는 이의 사용에 따른 난연 효과가 미미할 수 있고, 40 중량부를 초과하는 경우에는 폴리비닐알코올계 불수용체(예를 들어, 상기 화학식 1 및 2로 표시된 화합물)의 합성 반응에 악영향을 끼칠 수 있다. When the amount of the starch used is less than 5 parts by weight, the pore formation rate may be low and the buffering property and / or the heat insulating property may be insignificant. When the amount of the starch is more than 60 parts by weight, And the like can be lowered. When the amount of the methylene bridge inducing agent used is less than 20 parts by weight, the amount of the reaction product, that is, the polyvinyl alcohol-based nonreceptor (for example, the compound represented by the above formulas 1 and 2) The synergistic effect of the excessive use of the methylene bridge inducing agent is not so large and the residual amount of the unreacted methylene bridge inducing agent is large, which may be undesirable. When the amount of the fatty acid ester salt is less than 5 parts by weight, the flame retardant effect may be insignificant. When the amount of the fatty acid ester salt is more than 40 parts by weight, a polyvinyl alcohol-based nonreceptor (for example, Compound) may be adversely affected.
또한, 상기 반응에서는 촉매가 사용되는데, 상기 촉매는 폴리비닐알코올(PVA) 100 중량부에 대하여, 예를 들어 20 내지 120 중량부로 사용될 수 있다. 이때, 촉매의 사용량이 20 중량부 미만인 경우에는 상기 반응 생성물, 즉 상기 폴리비닐알코올계 불수용체(예를 들어, 상기 화학식 1 및 2로 표시된 화합물)의 생성량이 낮아질 수 있고, 120 중량부를 초과하는 경우에는 촉매의 과잉 사용에 따른 상승 효과가 그다지 크지 않을 수 있다. 아울러, 상기 반응물에는 물을 더 포함할 수 있는 데, 이때 물은 폴리비닐알코올(PVA)의 충분한 분산성을 고려하여, 예를 들어 폴리비닐알코올(PVA) 중량의 5배 내지 20배로 사용될 수 있다. In the above reaction, a catalyst is used. The catalyst may be used in an amount of, for example, 20 to 120 parts by weight based on 100 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA). If the amount of the catalyst used is less than 20 parts by weight, the amount of the reaction product, that is, the polyvinyl alcohol-based nonreceptor (for example, the compound represented by the above formulas 1 and 2) The synergistic effect due to the excessive use of the catalyst may not be very large. In addition, the reactant may further contain water, in which water may be used in an amount of 5 to 20 times the weight of polyvinyl alcohol (PVA), for example, in consideration of sufficient dispersibility of polyvinyl alcohol (PVA) .
위와 같은 반응은 반응 용기에서 진행되되, 상기 반응 용기는 본 발명에 따른 PVA계 폼의 사용 목적에 따라 소정의 형상을 가질 수 있다. 반응 용기는, 예를 들어 소정 두께의 판넬(panel)이나 바(bar) 등의 형상을 가지는 성형 몰드(mold)가 사용될 수 있다. 아울러, 반응을 완료한 후에는 탈수가 진행될 수 있다. The above reaction proceeds in a reaction vessel, and the reaction vessel may have a predetermined shape according to the purpose of the PVA foam according to the present invention. As the reaction vessel, for example, a mold having a shape such as a panel or a bar having a predetermined thickness may be used. In addition, dehydration may proceed after completion of the reaction.
또한, 상기 반응을 진행한 후에는 가온된 물을 이용하여 전분을 제거하는 전분 제거 단계를 진행한다. 즉, 상기 반응을 통해 생성된 폴리비닐알코올계 불수용체 내에는 지방산 에스테르염과 전분이 분산되어 있는데, 이때 가온된 물을 이용하여 상기 전분을 용해 제거한다. 이러한 전분의 제거에 의해 폴리비닐알코올계 불수용체는 다수의 포어가 형성된 다공성의 스폰지 구조를 갖는다. After the reaction, the starch is removed using heated water to remove starch. That is, in the polyvinyl alcohol-based nonreceptor produced through the reaction, fatty acid ester salt and starch are dispersed. In this case, the starch is dissolved and removed using heated water. By the removal of such starch, the polyvinyl alcohol-based nonreceptor has a porous sponge structure in which a plurality of pores are formed.
본 발명에서, 전분 제거를 위한 상기 가온된 물은 전분을 용해 제거할 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 60℃ 이상의 온도를 가질 수 있다. 이때, 온도가 60℃ 미만으로서 너무 낮으면, 전분의 용해 제거율(제거량 및 제거 시간)이 떨어질 수 있다. 구체적인 예를 들어, 60℃ ~ 95℃의 온도로 가온된 물을 이용하여 전분을 용해 제거할 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 65℃ ~ 95℃의 온도로 가온된 물을 이용하여 전분을 용해 제거할 수 있다. 이러한 전분 제거 후에는 탈수 단계를 더 진행하여, 본 발명에 따른 불수용성 및 난연성의 PVA계 폼이 완성될 수 있다. In the present invention, the warmed water for starch removal may be any one capable of dissolving and removing starch, and it may have a temperature of, for example, 60 DEG C or higher. At this time, if the temperature is too low as less than 60 占 폚, the dissolution removal rate (removal amount and removal time) of the starch may be lowered. For example, the starch may be dissolved and removed using heated water at a temperature of 60 ° C to 95 ° C. More specifically, starch may be dissolved and removed using heated water at a temperature of 65 ° C to 95 ° C can do. After the removal of such starch, the dehydration step is further carried out, whereby the water-insoluble and flame-retardant PVA foam according to the present invention can be completed.
또한, 본 발명에 따른 PVA계 폼은 건축 자재로 사용 시 완충성 및/또는 단열성 등을 고려하여, 예를 들어 45% 이상의 포어 형성율(기공도), 또는 50% 이상의 포어 형성율을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 PVA계 폼은, 상기 전분의 사용량 및/또는 전분의 제거율 등에 따라 다를 수 있지만, 구체적인 예를 들어 45% ~ 85%, 또는 50% 내지 80%, 는 60 내지 80%의 포어 형성율을 가질 수 있다. 본 발명에서, 포어 형성율(기공도)는 본 발명에 따른 PVA계 폼의 전체 체적 중에서 포어가 차지하는 체적 비율(%)을 의미한다. 이러한 포어 형성율(%)은 다양한 측정 방법을 통해 측정될 수 있으며, 일례를 들어 PVA계 폼의 단면 사진을 통해 PVA계 폼의 단면 전체의 면적을 측정하고, 단면 내에 존재하는 기공의 면적을 측정하여, 이들의 비율(%)로 평가될 수 있다. The PVA foam according to the present invention may have a pore formation rate (porosity) of 45% or more, or a pore formation rate of 50% or more, for example, in consideration of buffering property and / have. The PVA foam according to the present invention may vary depending on, for example, the amount of the starch used and / or the removal rate of the starch. For example, 45% to 85%, or 50% to 80% . In the present invention, the pore formation rate (porosity) means the volume percentage (%) of the pore among the whole volume of the PVA foam according to the present invention. The pore formation rate (%) can be measured by various measurement methods. For example, the area of the entire cross section of the PVA foam is measured through a cross-section photograph of the PVA foam, and the area of the pores , And can be evaluated as the ratio (%) thereof.
[제2형태에 따른 제조방법][Manufacturing method according to the second embodiment]
또한, 본 발명에 따른 PVA계 폼의 제조방법은, 본 발명의 제2형태에 따라서 전분이 분산된 폴리비닐알코올계 불수용체를 생성하는 반응 단계와; 상기 폴리비닐알코올계 불수용체에 포함된 전분을 제거하는 전분 제거 단계와; 상기 전분이 제거된 반응 생성물에 지방산 에스테르염을 코팅하는 코팅 단계를 포함한다. 이에 따라 제조된 본 발명의 PVA계 폼은 폴리비닐알코올계 폼에 상기 지방산 에스테르염이 코팅된 형태를 갖는다. The method for producing a PVA foam according to the present invention comprises a reaction step of producing a polyvinyl alcohol-based nonreceptor in which starch is dispersed in accordance with the second aspect of the present invention; A starch removing step of removing the starch contained in the polyvinyl alcohol-based nonreceptor; And a coating step of coating a fatty acid ester salt on the reaction product from which the starch has been removed. The PVA foam of the present invention thus prepared has a form in which the fatty acid ester salt is coated on the polyvinyl alcohol foam.
이때, 상기 반응 단계에서는 폴리비닐알코올(PVA)과 전분을 혼합하고, 상기 폴리비닐알코올(PVA)과 전분의 혼합물에 적어도 메틸렌 다리 유도제를 혼합하여 촉매 존재 하에서 반응시킨다. 이러한 반응 단계에서 사용되는 각 원료 및 이의 사용량 등은 상기 제1형태를 설명한 바와 같다. 또한, 상기 전분 제거 단계의 경우에도 상기 제1형태를 설명한 바와 같으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. At this time, in the reaction step, polyvinyl alcohol (PVA) and starch are mixed, and a mixture of the polyvinyl alcohol (PVA) and starch is mixed with at least a methylene bridge inducing agent and reacted in the presence of a catalyst. Each raw material used in the reaction step and the amount thereof used are the same as those described in the first embodiment. In the case of the step of removing starch, the first embodiment is also described, and a detailed description thereof will be omitted.
상기 코팅 단계에서는 전분이 제거된 반응 생성물에 지방산 에스테르염을 코팅한다. 이때, 제2형태에서는 상기 지방산 에스테르염으로서, 불수용성은 물론 수용성인 것도 제한없이 사용될 수 있다. 즉, 상기 코팅 단계에서 사용되는 지방산 에스테르염은 수용성 및/또는 불수용성의 지방산 금속염을 제한없이 사용할 수 있다. 상기한 바와 같이, 지방산 에스테르염은, 예를 들어 R2-COO-M의 화학 구조식을 가지되, 상기 M은 K, Na, Ca 및 Mg 등의 금속 원소로부터 선택될 수 있다. 이러한 지방산 에스테르염은 수용성 및/또는 불수용성인 등의 금속 원소로부터 선택될 수 있으며, 이는 하나의 예시에서 수용성의 지방산 나트륨염(R2-COO-Na) 및/또는 지방산 칼륨염(R2-COO-K)을 사용할 수 있다. In the coating step, the fatty acid ester salt is coated on the reaction product from which the starch has been removed. At this time, as the fatty acid ester salt in the second embodiment, water-insoluble as well as water-soluble can be used without limitation. That is, the fatty acid ester salt used in the coating step may be any of water-soluble and / or water-insoluble fatty acid metal salts. As described above, the fatty acid ester salt has a chemical structure of, for example, R 2 -COO-M, and M may be selected from metal elements such as K, Na, Ca and Mg. Such fatty acid ester salts can be selected from metal elements such as water-soluble and / or water-insoluble, which in one example is soluble in fatty acid sodium salt (R 2 -COO-Na) and / or fatty acid potassium salt (R 2 - COO-K) can be used.
구체적인 실시 형태에 따라서, 상기 코팅 단계에서는 지방산 에스테르염과 분산 용매를 포함하는 분산 용액을 이용할 수 있다. 또한, 상기 분산 용액에는 경우에 따라 선택적으로 바인더(binder)를 더 포함할 수 있다. 상기 분산 용매는 물 및/또는 유기 용제로부터 선택될 수 있다. 그리고 상기 바인더는 접(점)착성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 아크릴 수지 등의 접(점)착성 수지 등으로부터 선택될 수 있다. 아울러, 상기 분산 용액은, 예를 들어 수용성의 지방산 에스테르염을 포함하되, 이러한 수용성의 지방산 에스테르염을 예를 들어 5 내지 40 중량%으로 포함할 수 있다. According to a specific embodiment, in the coating step, a dispersion solution containing a fatty acid ester salt and a dispersion solvent can be used. In addition, the dispersion solution may optionally further include a binder. The dispersion solvent may be selected from water and / or an organic solvent. The binder is not particularly limited as long as it has tackiness, and may be selected from, for example, a tacky resin such as acrylic resin. In addition, the dispersion solution includes, for example, a water-soluble fatty acid ester salt, and the water-soluble fatty acid ester salt may be contained, for example, in an amount of 5 to 40% by weight.
또한, 상기 코팅 단계에서는 분산 용액(지방산 에스테르염이 분산된 용액)에 상기 전분이 제거된 반응 생성물(PVA계 폼)을 함침(침지)하거나, 상기 분산 용액을 전분이 제거된 반응 생성물(PVA계 폼)의 표면에 분사(spray)하는 방법으로 코팅할 수 있다. 이러한 코팅에 의해, 분산 용액이 스폰지 구조의 반응 생성물(PVA계 폼)의 표면에는 물론 심부까지 침투하여 지방산 에스테르염이 코팅되어 우수한 난연성이 구현될 수 있다. In the coating step, the reaction product (PVA type foam) from which the starch has been removed is impregnated (immersed) in a dispersion solution (solution in which the fatty acid ester salt is dispersed) Foam) on the surface of the substrate. By such a coating, the dispersion solution penetrates into the surface of the reaction product (PVA-based foam) of the sponge structure, of course, to the deep portion, and the fatty acid ester salt is coated to realize excellent flame retardancy.
아울러, 위와 같은 코팅 단계를 진행한 후에는 건조 단계를 더 진행하여, 코팅되는 분산 용액의 용매를 제거(휘발)할 수 있다. 이때, 상기 건조는, 예를 들어 자연 건조, 열풍 건조 및/또는 복사열 건조 등으로부터 선택될 수 있다. In addition, after the coating step is performed, the drying step may be further performed to remove (volatilize) the solvent of the dispersion solution to be coated. At this time, the drying may be selected from, for example, natural drying, hot air drying and / or radiant heat drying.
한편, 본 발명의 제2형태에 따른 제조방법은, 상기 지방산 에스테르염으로서 수용성의 지방산 에스테르염을 사용하는 경우, 상기 코팅 단계에 후속하여 진행되는 치환 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅 단계에서 수용성의 지방산 에스테르염과 분산 용매(예, 물)를 포함하는 분산 용액을 이용하여 상기 전분이 제거된 반응 생성물에 함침이나 분사 등을 통해 수용성의 지방산 에스테르염을 코팅한 다음, 치환 반응을 통해 수용성의 지방산 에스테르염을 불수용성의 지방산 에스테르염으로 전환시킬 수 있다. 불수용성의 지방산 에스테르염은 난연성에 유리할 수 있다. Meanwhile, the production method according to the second aspect of the present invention may further include a substitution step subsequent to the coating step when a water-soluble fatty acid ester salt is used as the fatty acid ester salt. Specifically, in the coating step, a water-soluble fatty acid ester salt is coated on the reaction product from which the starch has been removed by impregnation or spraying using a dispersion solution containing a water-soluble fatty acid ester salt and a dispersion solvent (e.g., water) Subsequently, the water-soluble fatty acid ester salt can be converted into a water-insoluble fatty acid ester salt through a substitution reaction. Water-insoluble fatty acid ester salts may be advantageous for flame retardancy.
또한, 상기 치환 단계는 2가의 금속 이온을 포함하는 치환 용액을 이용할 수 있다. 상기 치환 용액은, 예를 들어 칼슘염 및/또는 마그네슘염 등의 2가 금속염이 용해된 수용액을 사용할 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 염화칼슘(CaCl2) 및/또는 염화마그네슘(MgCl2) 등의 금속염 수용액을 사용할 수 있다. The substitution step may use a substitution solution containing a divalent metal ion. As the substitution solution, for example, an aqueous solution in which a divalent metal salt such as a calcium salt and / or a magnesium salt is dissolved may be used. More specifically, for example, calcium chloride (CaCl 2 ) and / or magnesium chloride (MgCl 2 ) Aqueous metal salt solution can be used.
상기 코팅 단계를 진행한 반응 생성물을 위와 같은 치환 용액에 함침하게 되면, 반응 생성물에 코팅된 수용성의 지방산 에스테르염은 치환 반응에 의해 불수용성의 지방산 에스테르염으로 전환될 수 있다. 일례를 들어, 상기 코팅 단계에서, 수용성의 지방산 에스테르염으로서 지방산 나트륨염(R2-COO-Na)을 사용한 경우, 이를 염화칼슘(CaCl2) 수용액에 함침하게 되면, 치환 반응(R2-COO-Na + CaCl2 --> R2-COO-Ca + NaCl)에 의해 수용성의 지방산 나트륨염(R2-COO-Na)은 불수용성의 지방산 칼슘염(R2-COO-Ca)으로 전환될 수 있다. 이러한 치환 반응은, 예를 들어 30℃ 내지 60℃에서 진행될 수 있다. When the reaction product that has undergone the coating step is impregnated with the replacement solution as described above, the water-soluble fatty acid ester salt coated on the reaction product can be converted into a water-insoluble fatty acid ester salt by a substitution reaction. For example, when the fatty acid sodium salt (R 2 -COO-Na) is used as the water-soluble fatty acid ester salt in the coating step, if it is impregnated with an aqueous solution of calcium chloride (CaCl 2 ), the substitution reaction (R 2 -COO- (R 2 -COO-Na) can be converted into a water-insoluble fatty acid calcium salt (R 2 --COO - Ca) by Na + CaCl 2 -> R 2 --COO - Ca + NaCl have. Such a substitution reaction can be carried out, for example, at 30 캜 to 60 캜.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 PVA계 폼은, 전술한 바와 같이 폴리비닐알코올계 폼에 분산(또는 코팅)된 지방산 에스테르염에 의해 우수한 난연성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 PVA계 폼은 메틸렌 다리 유도제와의 결합에 의해 네트 구조(고리 구조)를 포함하면서 불수용성으로 개질되어 물에 대한 취성(내성)은 물론 물리/화학적 특성이 향상된 효과를 갖는다. 아울러, 본 발명에 따른 PVA계 폼은 다수의 미세 포어를 가지는 스폰지 구조로서 우수한 완충성 및 단열성 등을 갖는다. The PVA foam according to the present invention described above has excellent flame retardancy due to the fatty acid ester salt dispersed (or coated) on the polyvinyl alcohol foam as described above. Further, the PVA foam according to the present invention is modified to be water-insoluble by incorporating a net structure (ring structure) by bonding with a methylene bridge inducing agent, thereby improving not only brittleness (resistance) to water but also physical / chemical properties . In addition, the PVA foam according to the present invention has a sponge structure having a plurality of fine pores and excellent buffering property and heat insulating property.
이에 따라, 본 발명에 따른 PVA계 폼은 난연성 및 물에 대한 취성(내성) 등은 물론, 우수한 완충성 및 단열성 등을 가져 건축용 내/외장재 등의 건축 자재로 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 PVA계 폼은, 예를 들어 건물의 바닥, 벽면 및/또는 천장 등에 설치되는 마감재, 보온 단열재 및 차음재 등으로 사용될 수 있다. Accordingly, the PVA foam according to the present invention can be usefully used as a building material for interior / exterior materials for construction, as well as flame retardancy and brittleness (resistance) to water as well as excellent buffering property and heat insulation property. The PVA foam according to the present invention can be used, for example, as a finish material to be installed on a floor, a wall surface and / or a ceiling of a building, a thermal insulating material and a sound insulating material.
한편, 본 발명에 따른 건축 자재는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 PVA계 폼을 포함하는 것이면 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 건축 자재는 건축용 내/외장재 등으로서, 이는 상기 본 발명에 따른 PVA계 폼을 적어도 포함하는 것이라면 다양한 형태 및/또는 구조 등을 가질 수 있다. The building material according to the present invention is not limited as long as it includes the PVA foam according to the present invention as described above. The building material according to the present invention is a building interior / exterior material, and the building material may have various shapes and / or structures as long as it includes at least the PVA foam according to the present invention.
본 발명에 따른 건축 자재는 상기 본 발명에 따른 PVA계 폼으로 구성되거나, 상기 본 발명에 따른 PVA계 폼과 기능성 부재(층)를 더 포함하는 구성을 가질 수 있다. 이때, 상기 기능성 부재(또는, 층)은 본 발명에 따른 PVA계 폼의 어느 한 면 또는 양면에 형성될 수 있다. 상기 기능성 부재(층)는, 예를 들어 인쇄 시트, 점(접)착층 및/또는 보호층 등으로부터 선택될 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것이며, 이는 당 업계(건축 분야)에서 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 건축 자재는 건축용 내장재 및 외장재 등으로서, 이는 건물의 바닥, 벽면 및/또는 천장 등에 설치되는 마감재, 보온 단열재, 차음재 등으로부터 선택될 수 있다. The building material according to the present invention may be composed of the PVA foam according to the present invention or may further include the PVA foam according to the present invention and the functional member (layer). At this time, the functional member (or the layer) may be formed on one or both surfaces of the PVA foam according to the present invention. The functional member (layer) may be selected from, but is not limited to, for example, a printing sheet, a point contact layer and / or a protective layer, which is commonly used in the art ≪ / RTI > The building material according to the present invention is a building interior material and exterior material, which can be selected from a finish material installed on a floor, a wall surface and / or a ceiling of a building, a thermal insulation material, a sound insulating material and the like.
또한, 본 발명에 따른 건축 자재의 제조방법은, 상기 본 발명에 따른 PVA계 폼의 제조공정을 포함하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 건축 자재의 제조방법은 상기 본 발명에 따른 PVA계 폼의 제조에서의 반응 단계 및 전분 제거 단계를 적어도 포함하는 것이면 여기에 포함한다. 아울러, 본 발명에 따른 건축 자재의 제조방법은 상기 PVA계 폼에 기능성 부재(층)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a building material according to the present invention is not particularly limited as long as it includes the manufacturing process of the PVA foam according to the present invention. That is, the method of manufacturing a building material according to the present invention includes those including at least a reaction step in the production of the PVA foam according to the present invention and a starch removal step. In addition, the method of manufacturing a building material according to the present invention may further comprise forming a functional member (layer) on the PVA foam.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다. Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be exemplified. The following examples are provided to illustrate the present invention in order to facilitate understanding of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto. In addition, the following comparative example is not meant to be a prior art, but is provided for comparison with an embodiment only.
[실시예 1][Example 1]
PVA(비닐알코올 함량 약 64.5 중량%, 중량평균분자량 약 700의 저분자량) 1.25kg을 준비하고, 여기에 전분 약 0.3kg을 넣은 다음, 교반기가 달린 반응 용기에서 균일하게 혼합하였다. 다음으로, 반응 용기에 물(증류수) 약 13kg, 포르말린(포름알데히드) 약 1.15kg, 지방산 에스테르염 약 0.12g, 촉매(95wt%의 진한 황산 수용액) 약 1.1kg을 넣은 다음, 50℃의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 1.25 kg of PVA (low molecular weight having a vinyl alcohol content of about 64.5% by weight and a weight average molecular weight of about 700) was prepared, about 0.3 kg of starch was added thereto, and the mixture was uniformly mixed in a reaction vessel equipped with a stirrer. Next, about 13 kg of water (distilled water), about 1.15 kg of formalin (formaldehyde), about 0.12 g of a fatty acid ester salt and about 1.1 kg of a catalyst (95 wt% aqueous solution of concentrated sulfuric acid) And reacted for 24 hours.
이후, 탈수를 진행하고, 반응 생성물을 약 90℃의 뜨거운 물에 약 5시간 동안 침적(침지)하여 전분을 용해 제거한 다음, 탈수를 진행하여 스폰지 구조의 PVA계 폼을 제조하였다. 이때, 상기 지방산 에스테르염은 수용성의 지방산 금속염으로서, 스테아린산에 수산화나트륨(NaOH)을 반응시켜 얻은 스테아린산 나트륨염을 사용하였다. Thereafter, the dehydration proceeded and the reaction product was immersed (immersed) in hot water at about 90 ° C for about 5 hours to dissolve and remove the starch, and dehydration proceeded to prepare a PVA foam having a sponge structure. At this time, the fatty acid ester salt used was sodium stearate obtained by reacting sodium hydroxide (NaOH) with stearic acid as a water-soluble fatty acid metal salt.
[실시예 2][Example 2]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 지방산 에스테르염을 불수용성인 것으로 달리하였다. 구체적으로, 지방산 에스테르염으로서 불수용성의 지방산 금속염을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여, 본 실시예에 따른 스폰지 구조의 PVA계 폼을 제조하였다. 이때, 상기 불수용성의 지방산 금속염은 스테아린산에 수산화나트륨(NaOH)을 반응시켜 스테아린산 나트륨염을 얻은 다음, 여기에 염화칼슘(CaCl2)을 반응시켜 얻은 스테아린산 칼슘염을 사용하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that the fatty acid ester salt was water-insoluble. Specifically, a PVA foam of the sponge structure according to this example was produced in the same manner as in Example 1, except that a water-insoluble fatty acid metal salt was used as a fatty acid ester salt. At this time, the water-insoluble fatty acid metal salt used was calcium stearate obtained by reacting stearic acid with sodium hydroxide (NaOH) to obtain sodium stearate, followed by reaction with calcium chloride (CaCl 2 ).
[실시예 3][Example 3]
상기 실시예 1과 대비하여, 포르말린(포름알데히드) 대신에 헥사메틸렌테트라민을 사용하고, 지방산 에스테르염은 반응 후에 코팅을 통해 적용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 반응 용기에서 PVA 1.25kg에 전분 약 0.3kg을 넣고 잘 혼합한 다음, 여기에 물(증류수) 약 13kg, 헥사메틸렌테트라민 약 1.15kg, 촉매(95wt%의 진한 황산 수용액) 약 1.1kg을 넣은 후, 50℃의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 이후, 탈수를 진행하고, 반응 생성물을 약 90℃의 뜨거운 물에 약 5시간 동안 침적(침지)하여 전분을 용해 제거한 다음, 탈수를 진행하여 스폰지 구조의 PVA계 폼을 얻었다. In contrast to Example 1 above, hexamethylenetetramine was used in place of formaldehyde (formaldehyde), and fatty acid ester salts were applied in the same manner except that the coating was applied after the reaction. Specifically, about 0.3 kg of starch was added to 1.25 kg of PVA in a reaction vessel and mixed well. Then, about 13 kg of water (distilled water), about 1.15 kg of hexamethylenetetramine, about 1.1 kg of catalyst (95 wt% aqueous solution of concentrated sulfuric acid) And the mixture was reacted at a temperature of 50 캜 for 24 hours. Thereafter, the dehydration proceeded and the reaction product was immersed (immersed) in hot water at about 90 캜 for about 5 hours to dissolve and remove the starch, and dehydration proceeded to obtain a PVA foam having a sponge structure.
다음으로, 지방산 에스테르염이 분산된 분산 용액을 상기 얻어진 PVA계 폼의 표면에 분사하고, 90℃에서 24시간 동안 건조시켜 본 실시예에 따른 스폰지 구조의 PVA계 폼을 제조하였다. 이때, 상기 분산 용액은 물에 수용성의 스테아린산 나트륨염을 용해한 20wt%의 수용액을 사용하였으며, 총 사용량은 0.6kg이다. Next, the dispersion solution in which the fatty acid ester salt was dispersed was sprayed onto the surface of the obtained PVA foam, and dried at 90 캜 for 24 hours to prepare the PVA foam of the sponge structure according to this example. At this time, the dispersion solution used was a 20 wt% aqueous solution of water-soluble sodium stearate dissolved in water, and the total amount was 0.6 kg.
[실시예 4][Example 4]
상기 실시예 3과 대비하여, 지방산 에스테르염을 반응 후에 코팅한 후에 치환 반응을 통해 불수용성으로 전환시킨 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 반응 용기에서 PVA 1.25kg에 전분 약 0.3kg을 넣고 잘 혼합한 다음, 여기에 물(증류수) 약 13kg, 헥사메틸렌테트라민 약 1.15kg, 촉매(95wt%의 진한 황산 수용액) 약 1.1kg을 넣은 후, 50℃의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 이후, 탈수를 진행하고, 반응 생성물을 약 90℃의 뜨거운 물에 약 5시간 동안 침적(침지)하여 전분을 용해 제거한 다음, 탈수를 진행하여 스폰지 구조의 PVA계 폼을 얻었다. In contrast to Example 3 above, the same procedure was carried out except that the fatty acid ester salt was coated after the reaction and then converted to a water-insoluble state through a substitution reaction. Specifically, about 0.3 kg of starch was added to 1.25 kg of PVA in a reaction vessel and mixed well. Then, about 13 kg of water (distilled water), about 1.15 kg of hexamethylenetetramine, about 1.1 kg of catalyst (95 wt% aqueous solution of concentrated sulfuric acid) And the mixture was reacted at a temperature of 50 캜 for 24 hours. Thereafter, the dehydration proceeded and the reaction product was immersed (immersed) in hot water at about 90 캜 for about 5 hours to dissolve and remove the starch, and dehydration proceeded to obtain a PVA foam having a sponge structure.
다음으로, 수용성의 스테아린산 나트륨염이 분산된 수용액에 상기 얻어진 PVA계 폼을 침적하여 코팅한 다음, 이를 20wt%의 염화칼슘(CaCl2) 수용액에 50℃에서 3시간 동안 함침하여 치환 반응시켜 불수용성의 스테아린산 칼슘염으로 전환시켰다. 이후, 90℃에서 24시간 동안 건조시켜 본 실시예에 따른 스폰지 구조의 PVA계 폼을 제조하였다. Next, the obtained PVA foam was coated and immersed in an aqueous solution of 20 wt% of calcium chloride (CaCl 2 ) at 50 ° C for 3 hours to effect a substitution reaction to form a water-insoluble Stearic acid calcium salt. Thereafter, it was dried at 90 캜 for 24 hours to prepare a PVA foam of the sponge structure according to this example.
[비교예 1][Comparative Example 1]
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 지방산 에스테르염을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 구체적으로, 반응 용기에서 PVA 1.25kg에 전분 약 0.3kg을 넣고 잘 혼합한 다음, 여기에 물(증류수) 약 13kg, 포르말린(포름알데히드) 약 1.15kg, 촉매(95wt%의 진한 황산 수용액) 약 1.1kg을 넣은 후, 50℃의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 이후, (탈수를 진행하고), 반응 생성물을 약 90℃의 뜨거운 물에 약 5시간 동안 침적(침지)하여 전분을 용해 제거한 다음, 탈수를 진행하여 본 비교예에 따른 스폰지 구조의 PVA계 폼을 제조하였다. The same procedure as in Example 1 was carried out except that no fatty acid ester salt was used. Specifically, about 0.3 kg of starch was added to 1.25 kg of PVA in a reaction vessel and mixed well. Then, about 13 kg of water (distilled water), about 1.15 kg of formalin (formaldehyde), about 1.1 kg, and the reaction was carried out at a temperature of 50 ° C for 24 hours. Thereafter, the reaction product was immersed (immersed) in hot water at about 90 캜 for about 5 hours to dissolve and remove the starch, and then dehydration was carried out to obtain a PVA foam of the sponge structure according to this comparative example .
< 난연성 평가 > ≪ Evaluation of flame retardancy &
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 스폰지 구조의 PVA계 폼 시편을 밀폐 가능한 챔버(chamber) 내에 넣고, 착화기(토치)를 통해 각 시편을 착화시킨 다음 , 챔버 내의 온도 변화(△T)를 측정하였다. 이때, 상기 온도 변화(△T)는 착화 10초 후의 온도에서 착화 전(초기)의 온도를 뺀 값이다. 또한, 착화기(토치)의 제거 후, 불꽃 존재시간을 측정하였다. PVA foam specimens having the sponge structure according to each of the above Examples and Comparative Examples were placed in a sealable chamber and each specimen was ignited via an igniter (torch). Then, the temperature change (DELTA T) in the chamber was measured Respectively. At this time, the temperature change? T is a value obtained by subtracting the temperature before ignition (initial) from the temperature after 10 seconds from ignition. Further, after the igniter (torch) was removed, the flame existence time was measured.
비 고
Remarks
PVA
PVA
전분
Starch
C1
C1
C2
C2
Fatty acid ester salts
(지방산-Na)receptivity
(Fatty acid-Na)
(지방산-Ca)Water-insoluble
(Fatty acid-Ca)
[△T]Temperature change
[DELTA T]
[초]Flame Time
[second]
(분산)0.12kg
(Dispersion)
(분산)0.12kg
(Dispersion)
(코팅)0.12kg
(coating)
(코팅)0.12kg
(coating)
(연소)Does not disappear
(Combustion)
* C1 : 포르말린(포름알데히드)
* C2 : 헥사메틸렌테트라민
* C1: Formalin (formaldehyde)
* C2: Hexamethylenetetramine
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 실시예들에 따른 시편의 경우 지방산 에스테르염에 의해 난연성을 보임을 알 수 있다. As shown in Table 1, the test pieces according to the Examples show flame retardancy due to fatty acid ester salts.
또한, 실시예 1과 2를 대비해 보면, 지방산 금속염을 분산 적용 시에는 불수용성의 지방산 금속염(지방산-Ca)을 사용한 경우(실시예 2)가 수용성의 지방산 금속염(지방산-Na)를 사용한 경우(실시예 1)보다 우수한 난연성을 갖게 함을 알 수 있다. 실시예 1의 경우, 반응 과정에서 수용성 지방산 금속염(지방산-Na)의 일부가 물에 용해 제거되어 난연성이 낮게 평가된 것으로 판단된다. In contrast to Examples 1 and 2, when a water-soluble fatty acid metal salt (fatty acid -Na) was used in the case of using a water-insoluble fatty acid metal salt (fatty acid-Ca) (Example 2) It can be seen that the flame retardancy is better than that of Example 1). In Example 1, a part of the water-soluble fatty acid metal salt (fatty acid -Na) was dissolved and removed in water, and it was judged that the flame retardancy was evaluated to be low.
아울러, 실시예 1과 3을 대비해 보면, 수용성의 지방산 금속염(지방산-Na)은 코팅을 통해 적용하는 경우(실시예 3)에는 우수한 난연성을 갖게 함을 알 수 있다. 그리고 코팅의 경우, 실시예 4에서와 같이 수용성의 지방산 금속염(지방산-Na)을 치환 반응을 통해 불수용성의 지방산 금속염(지방산-Ca)으로 전환시킨 경우, 난연성이 더 향상됨을 알 수 있다. In contrast to Examples 1 and 3, it can be seen that water-soluble fatty acid metal salt (fatty acid -Na) has excellent flame retardancy when applied through coating (Example 3). In the case of coating, when the water-soluble fatty acid metal salt (fatty acid -Na) is converted into a water-insoluble fatty acid metal salt (fatty acid-Ca) through a substitution reaction as in Example 4, flame retardancy is further improved.
[실시예 5 내지 7][Examples 5 to 7]
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 각 실시예에 따라 반응 온도를 달리하였다. 구체적으로, 반응 용기에 각 원료들을 넣은 다음, 24시간 동안 반응시키되, 각 실시예에 따라 60℃(실시예 5), 65℃(실시예 6), 및 75℃(실시예 7)로 반응 온도를 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하여 스폰지 구조의 PVA계 폼을 제조하였다. The reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the reaction temperature was varied according to each example. Specifically, the raw materials were placed in a reaction vessel and reacted for 24 hours, and the reaction temperature was adjusted to 60 ° C (Example 5), 65 ° C (Example 6), and 75 ° C (Example 7) Was prepared in the same manner as in Example 2 to prepare a PVA foam having a sponge structure.
< 포어 형성율(기공도) 평가 > ≪ Evaluation of pore formation rate (porosity) >
상기 각 실시예에 따른 PVA계 폼 시편에 대하여 포어 형성율(기공도)(%)을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다. 이때, 포어 형성율(%)은 각 실시예에 따른 PVA계 폼 시편의 단면 사진(주사현미경 사진)을 통해, 시편의 단면 전체 면적과 단면 내에 존재하는 포어(pore)의 면적을 측정하고, 아래의 수학식에 따라 산출하였다. 또한, 상기 실시예 2의 PVA계 폼 시편에 대하여 포어 형성율(%)을 평가하고, 그 결과를 하기 [표 2]에 함께 나타내었다. The porosity (porosity) (%) of the PVA foam specimens according to each of the above Examples was evaluated, and the results are shown in Table 2 below. The pore formation rate (%) was determined by measuring the total area of the cross section of the specimen and the area of the pores existing in the cross section through cross-sectional photographs (scanning micrographs) of the PVA foam specimens according to each example, . ≪ / RTI > The pore formation rate (%) of the PVA foam sample of Example 2 was evaluated, and the results are shown in Table 2 below.
[수학식] [Mathematical Expression]
포어 형성율(%) = (Sp/S) x 100 Pore formation rate (%) = (Sp / S) x 100
(위 수학식에서, S는 PVA계 폼 시편의 단면 전체 면적이고, Sp는 PVA계 폼 시편의 단면에 형성된 포어(pore)의 전체 면적이다.)(Where S is the total cross-sectional area of the PVA foam specimen and Sp is the total area of the pores formed in the cross section of the PVA foam specimen).
Remarks
[℃]Reaction temperature
[° C]
[%]Pore formation rate
[%]
상기 [표 2]에 보인 바와 같이, 반응 온도에 따라 포어 형성율(기공도)가 달라짐을 알 수 있다. 즉, 반응 온도가 증가할수록 포어 형성도가 낮아짐(포어의 수가 낮아지거나 포어의 크기가 작아짐)을 알 수 있다. 이는 반응 과정에서, 반응이 완료되기 전에 물의 온도에 의해 전분의 일부가 물에 용해되었기 때문인 것으로 판단된다. As shown in Table 2, the pore formation rate (porosity) varies depending on the reaction temperature. That is, as the reaction temperature increases, the pore formation becomes lower (the number of pores becomes lower or the pore size becomes smaller). This is because the starch was dissolved in water by the water temperature before the reaction was completed in the course of the reaction.
Claims (6)
상기 반응에서 얻어진 반응 생성물에 포함된 전분을 가온된 물을 이용하여 제거하는 전분 제거 단계; 및
상기 전분이 제거된 반응 생성물에 지방산 에스테르염을 코팅하는 코팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리비닐알코올계 폼의 제조방법.
A reaction step of mixing polyvinyl alcohol and starch, mixing a mixture of polyvinyl alcohol and starch with a methylene bridge inducing agent, and reacting in the presence of a catalyst;
A starch removing step of removing the starch contained in the reaction product obtained by the reaction using warm water; And
And coating a fatty acid ester salt on the reaction product from which the starch has been removed.
상기 반응 단계에서는 폴리비닐알코올 100 중량부에 대하여 전분 5 내지 60 중량부 및 메틸렌 다리 유도제 20 내지 120 중량부를 사용하여 반응시키고,
상기 전분 제거 단계에서는 60℃ ~ 95℃의 온도로 가온된 물을 이용하여 전분을 용해 제거하는 것을 특징으로 하는 난연성 폴리비닐알코올계 폼의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the reaction step, 5 to 60 parts by weight of starch and 20 to 120 parts by weight of a methylene bridge inducing agent are reacted with 100 parts by weight of polyvinyl alcohol,
Wherein the starch is dissolved and removed using warmed water at a temperature of 60 ° C to 95 ° C in the step of removing starch.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| R401 | Registration of restoration |