KR101855267B1 - 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물 및 이로부터 형성된 난연성 발포체 - Google Patents

폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물 및 이로부터 형성된 난연성 발포체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물 및 이로부터 형성된 난연성 발포체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 수지 조성물은 발포 성형시 높은 융착률과 낮은 수축률을 나타내면서도 우수한 난연성과 방염 특성을 갖는 발포체의 제공을 가능케 한다.

Description

폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물 및 이로부터 형성된 난연성 발포체{RESIN COMPOSITION FOR PREPARING POLYOLEFIN BASED FLAME RETARDANT FOAMED ARTICLES AND FLAME RETARDANT FOAMED ARTICLES THEREFROM}
본 발명은 난연성을 갖는 폴리올레핀계 발포체 제조용 수지 조성물과 이로부터 형성된 난연성 발포체에 관한 것이다.
수지 발포체는 밀도가 낮으면서도 적절한 화학적, 물리적 및 기계적 특성의 부여가 가능하여 자동차 분야, 건설 분야, 전자 분야 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
일반적으로 수지 발포체에 난연성을 부여하기 위해서는, 수지 발포체를 난연성 조성물로 코팅하거나, 난연제를 수지 조성물에 컴파운딩(또는 블렌딩)하여 발포체를 형성하는 방식이 고려될 수 있다.
상기 코팅 방식은 적은 양의 난연제를 사용하여 수지 발포체에 난연성을 부여할 수 있다는 점에서 상대적으로 유리하지만, 수지 발포체의 표면에 형성된 난연성 코팅층이 박리되기 쉽기 때문에 안정적인 난연 성능의 발현이 어려운 한계가 있다. 반면에, 상기 컴파운딩 방식은 상대적으로 많은 양의 난연제가 요구되어 수지 발포체의 밀도가 증가한다는 점에서 불리하지만, 안정적이고 장기적인 난연 성능을 발현할 수 있는 장점을 갖는다.
상기 컴파운딩 방식에 의해 난연성을 부여함에 있어서, 난연제는 환경 및 인체 유해성, 연소 특성, 조성물의 상용성, 공정 효율 등에 민감한 영향을 미치기 때문에, 난연제의 엄격한 사용이 요구된다. 특히, 난연성 발포체의 경우, 발포체로서의 낮은 밀도와 관련 기준에 따른 난연 등급을 동시에 확보하면서도, 수지 발포체의 제조 공정에서 적정 수준의 난연성과 발포 성형성을 유지할 수 있어야 한다.
하지만, 수지 발포체에 부여할 수 있는 난연성, 밀도, 성형성 등의 제반 특성은 양립하기 어려운 트레이드-오프(trade-off)의 관계에 있어, 적정 수준에서 물성을 타협할 수 밖에 없는 실정이다.
본 발명은 발포 성형시 높은 융착률과 낮은 수축률을 나타내면서도 난연성과 방염 특성이 우수한 발포체의 제공을 가능케 하는 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 상기 수지 조성물로부터 형성된 난연성 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면,
폴리올레핀 수지 94 내지 97 중량% 및 난연제 3 내지 6 중량%를 포함하고;
상기 난연제는 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제를 1: 0.6 내지 30: 0.6 내지 20의 중량비로 함유하는, 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물이 제공된다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 수지 조성물의 발포 성형물을 포함하는 폴리올레핀계 난연성 발포체가 제공된다.
이하, 발명의 구현 예들에 따른 상기 폴리올레핀 난연성 발포체 제조용 수지 조성물과 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에 사용되는 전문 용어는 단지 특정 구현 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
또한, 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.
한편, 본 발명자들의 연구 결과에 따르면, 폴리올레핀계 수지를 사용하여 발포체를 제조함에 있어서 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제가 특정 중량비로 처방된 난연제를 적용할 경우 발포 성형성이 우수하면서도 낮은 밀도와 우수한 난연성 및 방염 특성을 동시에 만족하는 발포체의 제공을 가능케 함이 확인되었다.
이러한 발명의 일 구현 예에 따르면,
폴리올레핀 수지 94 내지 97 중량% 및 난연제 3 내지 6 중량%를 포함하고;
상기 난연제는 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제를 1: 0.6 내지 30: 0.6 내지 20의 중량비로 함유하는, 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물이 제공된다.
본 발명에 따른 상기 수지 조성물은 수지 조성물에 포함되는 난연제의 총 함량이 6 중량% 이하로 낮아 우수한 발포 성형성의 발현과 발포체에 요구되는 낮은 밀도의 확보에 유리하다. 특히, 상기 수지 조성물에 포함되는 난연제의 총 함량이 낮음에도 불구하고, 상기 특정 중량비로 조절된 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제의 조합은 관련 기준에 따른 우수한 난연 등급과 방염 특성을 충족하는 난연성 발포체의 제공을 가능하게 한다.
이하, 상기 수지 조성물에 포함될 수 있는 각 성분들에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 폴리올레핀 수지는 발포체를 이루는 베이스 수지로서, 표면 경도가 낮고 유연성이 우수하며, 피포장체의 표면 보호 성능이 우수하여 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것이 별다른 제한 없이 적용될 수 있다. 발명의 구현 예에 따르면, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리아이소부틸렌, 폴리메틸펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 및 프로필렌-부텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지일 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 10,000 내지 600,000, 또는 10,000 내지 300,000의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는 것이 사용될 수 있다. 발포체에 요구되는 기본적인 기계적 물성의 확보를 위하여, 상기 폴리올레핀 수지의 중량 평균 분자량은 10,000 이상인 것이 바람직할 수 있다. 다만, 분자량이 너무 클 경우 조성물의 상용성과 발포 성형성이 저하될 수 있으므로, 상기 폴리올레핀 수지의 중량 평균 분자량은 600,000 이하인 것이 바람직할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 수지 조성물 전체 중량의 60 중량% 이상, 또는 80 중량% 이상, 또는 90 중량% 이상, 또는 90 내지 97 중량%, 또는 94 내지 97 중량%로 포함될 수 있다. 발포체에 요구되는 기본적인 기계적 물성의 확보를 위하여, 상기 폴리올레핀 수지는 수지 조성물 전체 중량의 60 중량% 이상, 또는 80 중량% 이상, 또는 90 중량% 이상, 또는 94 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 상기 난연제의 첨가에 따른 난연성의 발현을 위하여, 상기 폴리올레핀 수지는 수지 조성물 전체 중량의 97 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 발명의 구현 예에 따르면, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물에는 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제로 이루어진 난연제가 포함된다.
특히, 상기 난연제는 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제를 1: 0.6 내지 30: 0.6 내지 20의 중량비로 함유할 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 난연제는 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제를 1: 0.6: 0.6, 또는 1: 0.6: 20, 1: 0.67: 0.67, 또는 1: 1: 1, 또는 1: 2: 1, 또는 1: 2.5: 1.25, 또는 1: 2.5: 2.5, 또는 1: 5: 10, 또는 1: 30: 0.6, 또는 1: 30: 20의 중량비로 함유할 수 있다.
상술한 중량비 범위 내에서 조절된 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제는 적은 함량으로도 수지 조성물의 발포체에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
바람직하게는, 상기 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제로 이루어진 난연제는 수지 조성물 전체 중량에 대하여 6 중량% 이하, 또는 3 내지 6 중량%로 포함될 수 있다. 즉, 상술한 중량비 범위 내에서 조절된 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제는 총 함량 6 중량% 이하로도 우수한 난연성의 발현을 가능하게 한다. 보다 바람직하게는, 상기 난연제의 함량은 3 중량% 이상 또는 3.5 중량% 이상일 수 있고; 6 중량% 이하, 5.5 중량% 이하 또는 5.1 중량% 이하일 수 있다.
발명의 구현 예에 따르면, 상기 난연제는, 상술한 총 함량 범위 내에서, 수지 조성물 전체 중량에 대하여0.05 내지 1.75 중량%, 또는 0.1 내지 1.75 중량%, 또는 0.1 내지 1.5 중량%의 브롬계 난연제; 0.5 내지 3.25 중량%, 또는 1 내지 3.25 중량%, 또는 1 내지 3 중량%의 인계 난연제; 그리고 0.5 내지 2.25 중량%, 또는 1 내지 2.25 중량%, 또는 1 내지 2 중량%의 질소계 난연제를 포함할 수 있다.
한편, 상기 브롬계 난연제는 할로겐화 난연제의 일종으로 함량 대비 우수한 난연성을 나타낼 수 있다. 다만, 상기 할로겐화 난연제는 연소시 다이옥신 유도체 및 수소산과 같은 유해 가스를 발생시킬 수 있고, 이의 잔류성과 생물축적성으로 인해 환경 및 인체에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 이와 관련하여, 유럽 연합의 REACH 규정이나 RoHS 지침에서는 할로겐화 난연제의 사용량을 엄격히 제한하고 있다. 따라서, 상기 브롬계 난연제는 관련 규정이나 지침에 따른 함량 범위 내로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 브롬계 난연제의 대표적인 예로는 1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 하이드로브로마이드(1,3,5-triazine-2,4,6-triamine hydrobromide; CAS # 29305-12-2), 폴리브로미네이티드 디페닐 에테르(polybrominated diphenyl ethers; PBDEs), 폴리브로미네이티드 비페닐 (polybrominated biphenyls; PBBs), 테트라브로모 비스페놀 A(tetrabromo bisphenol A; TBBP-A), 헥사브로모 사이클로도데칸(hexabromo cyclododecane; HBDC) 등을 들 수 있다. 다만, 상기 예시된 브롬계 난연제는 관련 규정이나 지침에 따라 그 사용이 제한되거나 금지될 수 있다. 범용성의 측면에서, 상기 브롬계 난연제로는 1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민 하이드로브로마이드(1,3,5-triazine-2,4,6-triamine hydrobromide)가 바람직하게 사용될 수 있다.
무기계 난연제는 대부분 무해한 난연 메커니즘을 보이지만, 상대적으로 밀도가 높고 함량 대비 열악한 난연성을 나타내기 때문에, 경량화가 요구되는 발포체에 상기 무기계 난연제를 과량으로 적용하는 것은 적합하지 않다. 특히, 상기 무기계 난연제가 과량으로 적용되면 수지 조성물의 점도가 증가하여 공정 효율이 저하될 수 있고, 미세화 셀의 발현으로 발포체의 구조 유지에 악영향을 초래할 수 있다.
상기 인계 난연제는 무기계 난연제보다 적은 함량으로 난연 성능의 발현이 가능하고 다른 난연제보다 연기의 발생이 적지만, 이의 단독 사용만으로는 난연성 발포체 입자를 제조하기 위한 미니 펠렛(mini pellet)의 형성이 어려울 수 있다.
상기 미니 펠렛은 발포 입자 제조를 위한 수지 입자의 일종으로서, 일반적으로 압출 가공을 통해 형성되는 펠렛보다 입자의 크기 및 개당 중량이 작다 (바람직하게는 1.2 내지 1.5 mg/개). 발포 입자의 제조시 균일한 성능의 발현이 가능한 미니 펠렛을 얻기 위해서는 혼합물의 분산도를 높일 수 있는 고-전단 조건의 미니 펠렛용 압출 설비를 이용해야 한다. 그런데, 인계 난연제를 단독으로 사용하는 경우 고-전단이 가해지는 압출 조건으로 인해 데그리데이션(degradation)이 발생하는 등 미니 펠렛의 제조에 어려움이 있을 수 있다.
그리고, 상기 질소계 난연제는 수지 조성물의 성분들과 상대적으로 우수한 혼련성을 나타내지만, 함량 대비 열악한 난연성을 보인다.
이처럼, 상기 인계 난연제와 질소계 난연제의 단독 사용으로는 수지 발포체에 부여할 수 있는 난연성, 밀도, 성형성 등의 제반 특성을 균형있게 향상시키기 어렵다. 그러므로, 상술한 발명의 구현 예와 같이, 폴리올레핀계 수지를 사용하여 난연성 발포체를 제조함에 있어서 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제가 특정 중량비로 처방된 난연제를 적용하는 것이 바람직하다.
상기 인계 난연제와 질소계 난연제로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 것이 특별한 제한없이 사용될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 인계 난연제로는 암모늄 폴리포스페이트 (ammonium polyphosphate; CAS # 68333-79-9), 포스포릭 애씨드 (phosphoric acid; CAS # 7664-38-2), 펜타에리스리톨 포스페이트(pentaerythritol phosphate; CAS # 5301-78-0) 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 비제한적인 예로, 상기 질소계 난연제로는 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate; CAS # 37640-57-6)가 바람직하게 사용될 수 있다.
한편, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물에는 발포에 필요한 성분들이 포함될 수 있다.
구체적으로, 발포에 필요한 성분들은 물리 발포제나 기포 조절제를 들 수 있고, 이들 이외에도, 필요에 따라 핵제, 염료, 염료 분산제, 열 안정제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 셀 안정제, 셀 조절제 등의 첨가제가 포함될 수 있다.
그 중, 상기 물리 발포제로는 프로판, 노말부탄, 이소부탄, 노말펜탄, 이소펜탄, 사이클로펜탄, 노말헥산, 이소헥산, 사이클로헥산, 이산화탄소, 산소, 질소 등이 사용될 수 있다. 이러한 발포제의 함량은 요구되는 발포 정도에 따라 조절될 수 있다. 다만, 발명의 구현 예에 따른 수지 조성물은 우수한 발포성을 가짐에 따라, 보다 낮은 압력과 발포제 함량 하에서도 동등한 배율의 달성이 가능하다.
한편, 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상술한 수지 조성물의 발포 성형물을 포함하는 폴리올레핀계 난연성 발포체가 제공된다.
상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는, 폴리올레핀 수지 94 내지 97 중량% 및 난연제 3 내지 6 중량%를 포함하고, 특히 상기 난연제로 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제를 1: 0.6 내지 30: 0.6 내지 20의 중량비로 함유하는 수지 조성물로부터 형성될 수 있다.
그에 따라, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 높은 융착률과 낮은 수축률을 나타내면서도 낮은 밀도와 우수한 난연성 및 방염 특성을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 UL 94 HBF Test(Horizontal Burning Foamed Material Test)에 따른 HF-1 등급의 우수한 난연 특성을 나타낸다.
나아가, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 대한민국 국민안전처 고시 제2015-1호의 '방염성능기준' 제 7 조(합성수지판, 합판 등의 방염 성능 측정 기준 및 방법)에 따른 15 cm 이하, 바람직하게는 10 내지 15 cm, 보다 바람직하게는 12 내지 15 cm의 탄화 길이를 충족하는 우수한 방염 특성을 나타낸다.
일반적으로 폴리올레핀계 건축 자재의 경우 불에 잘 타지 않는 난연 특성(UL 94 등급)만 요구되지만, 폴리올레핀계 포장재 등의 경우 상기 UL 94 등급의 난연 특성과 함께 불이 다른 곳으로 번지는 것을 막는 방염 특성(탄화 길이)이 필수적으로 요구된다. 이러한 견지에서, 우수한 난연 특성과 방염 특성을 동시에 충족하는 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 건축 자재, 포장재 등 다양한 분야에 적용 가능하다.
그리고, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 50 % 이상, 또는 60 % 이상, 또는 70 % 이상, 또는 80 % 이상, 또는 50 내지 80 %의 높은 융착율과; 2.5 % 이하, 또는 2.4 % 이하, 또는 2.3 % 이하, 또는 2.2 % 이하, 또는 2.1 % 이하의 낮은 수축율을 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 발포 성형 방법에 의해 얻어질 수 있다. 예들 들어, 상기 폴리올레핀계 난연성 발포체는 T 다이, 서큘러 다이 등을 장착한 압출기를 이용하는 압출 발포법에 의해 제조될 수 있다.
이때, 발포 온도는 폴리올레핀 수지의 결정화 온도 이상으로 조절될 수 있으며, 바람직하게는 폴리올레핀 수지의 결정화 온도보다 5 내지 30 ℃ 높은 온도로 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 수지 조성물은 발포 성형시 높은 융착률과 낮은 수축률을 나타내면서도 우수한 난연성과 방염 특성을 충족하는 발포체의 제공을 가능케 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 다만, 하기 실시예들은 발명의 예시로 제시된 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하려는 의도로 제시되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
하기 표 1 내지 표 3에 나타낸 성분들을 혼합하여 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물을 준비하였다. 수지 조성물의 제조에 사용된 각 성분들은 다음과 같다.
* PP: 폴리프로필렌 수지 (중량평균 분자량 248,600)
* Br-FR: 브롬계 난연제 (1,3,5-triazine-2,4,6-triamine hydrobromide)
* P-FR: 인계 난연제 (ammonium polyphosphate)
* N-FR: 질소계 난연제 (melamine cyanurate)
준비된 수지 조성물을 하기 표 4 내지 표 6에 나타낸 온도와 압력 조건 하에서 압출 발포하여 폴리올레핀계 비드를 얻었다.
그리고, 상기 비드를 사용하여 하기 표 7 내지 표 9에 나타낸 성형 압력 하에서 몰드 성형하여 폴리올레핀계 발포체의 시편을 얻었다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에 따른 비드와 발포체의 시편에 대하여 아래와 같은 방법으로 각각 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4 내지 표 9에 나타내었다.
[비드의 물성]
(1) 외관 상태: 비드의 표면을 육안으로 관찰하여 표면의 공극 유/무와 함몰 또는 수축 여부 등을 평가하여, 그 상태가 양호한 비드의 비율이 90 % 이상인 경우 '○', 70 % 이상 90 % 미만인 경우 '△', 70 % 미만인 경우 'X'로 표시한다.
(2) 밀도(g/L): 23℃ 온도의 물(부피 V1)이 들어간 메스 실린더에 약 200 ml의 발포 입자군를 채취하여 질량(W)을 측정하고 상기 메스 실린더에 담가 부피를 알고 있는 누름봉(V2)을 이용하여 발포 입자를 가라앉힌 후 전체 부피(V3)를 측정해, 채취한 발포 입자의 질량W(g)을 발포 입자군만의 부피(V3-V1-V2)(L)로 나누어 밀도를 구한다.
(3) 셀 사이즈(㎛): 임의로 선택된 3개의 발포 입자를 2등분으로 절단한 단면을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 20KV, 30배 배율로 관측한 이미지 얻은 후 이미지 분석 프로그램(Leica Application Suite)을 통해 평균 셀 사이즈를 구한다.
(4) 균일도: 비드를 육안으로 관찰하여 크기의 균일한 정도를 균일(○) 또는 불균일(X)로 평가한다.
[발포체의 물성]
(1) 수축율(%): 발포 성형 직후 50℃에서 6시간 동안 건조한 후 눈금자를 사용하여 발포체의 치수(가로, 세로)를 측정하고, 성형에 이용된 몰드의 크기와 비교하여 수축의 정도를 평가하는 방법으로 발포체의 수축율을 측정한다.
(2) 융착율(%): 발포체를 파쇄하여 그 단면을 현미경으로 촬영하여 비드가 융착된 면적을 계산하는 방법으로 발포체의 융착율을 측정한다. 융착이 잘 된 부분은 비드 표면이 보이지 않고 비드가 갈라지거나 쪼개진 형태로 관찰된다. 융착이 잘 되지 않은 부분은 비드의 표면이 노출되어 관찰이 가능하다.
(3) 방염 특성 - 탄화 길이(cm): 대한민국 국민안전처 고시 제2015-1호의 '방염성능기준' 제 7 조(합성수지판, 합판 등의 방염 성능 측정 기준 및 방법)에 의거하여, 가로 29 cm, 세로 19 cm 넓이의 시험편을 연소시험장치의 받침틀에 고정한 뒤 65 mm길이의 불꽃의 선단이 시험편 중앙 하단에 접하도록 발생시켜 2분간 가열하는 조건 하에서 불꽃에 의하여 탄화된 부분의 최대 길이를 측정한다.
※ 제 7 조 (합성수지판, 합판 등의 방염 성능 측정 기준 및 방법)
합성수지판, 합판, 인테리어필름 부착 합판 등의 방염성능측정기준 및 방법은 다음 각 호에 적합하여야 한다.
1. 연소시험장치는 [별도 1]의 연소시험함, [별도 5]의 시험체받침틀, [별도 3]의 전기불꽃발생장치 및 [별도 7]의 맥켈버너를 사용한다.
2. 시험에 사용하는 연료는 KS M 2150(액화석유가스)에 적합한 것이어야 한다.
3. 시험체는 1.6 ㎡ 이상의 측정대상물품에서 임의로 절취한 가로 29 ㎝, 세로 19 ㎝의 것으로 3개씩 만든다.
4. 시험체의 건조는 (40 ± 2) ℃ 항온건조기안에서 24시간 건조한 후 실리카겔을 넣은 데시케이터안에 2시간 동안 넣어둔다. 다만, 열에 영향을 받지 않는 것은 (105 ± 2) ℃의 항온건조기 안에서 1시간 건조한 후 실리카겔을 넣은 데시케이터 안에 2시간 동안 넣어둔 것으로 할 수 있다.
5. 성능시험측정은 다음의 방법에 의한다.
가. 시험체는 시험체받침틀에 고정할 것
나. 버너의 불꽃의 길이는 65 ㎜로 할 것
다. 불꽃의 선단이 시험체 중앙 하단에 접하도록 버너를 설치할 것
라. 가열은 각 시험체에 대하여 2분간 실시할 것
(4) 난연 등급: UL 94 HBF Test(Horizontal Burning Foamed Material Test)에 에 의거하여 불꽃을 가한 후의 연소 시간(afterflame time), 개별 연소시간 + 불똥이 맺힌 시간(after flame time plus Afterglow time for each individual specimen), 적하에 의한 탈지면의 발화(cotton ignition), 개별 연소 길이(damaged length for each individual specimen)를 각각 측정하였고, 그 기준에 따라 3 가지 등급 (HF-1 > HF-2 > HBF)을 부여한다.
(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
PP 96.2 94.9 96.0 96.5
Br-FR 0.8 0.1 1.0 1.5
P-FR 2.0 3.0 2.0 1.0
N-FR 1.0 2.0 1.0 1.0
(중량%) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
PP 80.0 75.0 75.0 80.0 95.5
Br-FR - - - - 1.5
P-FR 20.0 20.0 25.0 - 3.0
N-FR - 5.0 - 20.0 -
(중량%) 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
PP 93.5 93.5 96.5 95.0
Br-FR 1.0 1.0 1.5 -
P-FR 3.5 3.0 - 3.0
N-FR 2.0 2.5 2.0 2.0
비드 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
발포온도(℃)
/압력(bar)		 151
/ 30		 151
/ 30		 151
/ 30		 151
/ 30
밀도(g/L) 59 60 63 61
셀 사이즈(㎛) 170 150 150 150
균일도 ○ ○ ○ ○
외관 ○ ○ ○ ○
비드 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
발포온도(℃)
/ 압력(bar)		 151
/ 35		 151
/ 35		 151
/ 35		 151
/ 35		 151
/ 30
밀도(g/L) 69 71 72 68 61
셀 사이즈(㎛) 70 70 45 65 150
균일도 X X X X ○
외관 △ △ △ △ ○
비드 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
발포온도(℃)
/압력(bar)		 151
/ 30		 151
/ 30		 151
/ 30		 151
/ 30
밀도(g/L) 58 58 58 58
셀 사이즈(㎛) 75 60 150 150
균일도 X X ○ ○
외관 △ △ ○ ○
발포체 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
성형 압력(bar) 3.0 3.0 3.0 3.0
수축율(%) 2.0 2.1 2.1 2.1
융착율(%) 80 80 80 80
탄화길이(cm) 13 15 12 13
난연 등급 HF-1 HF-1 HF-1 HF-1
발포체 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
성형 압력(bar) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.0
수축율(%) 2.7 2.9 3.0 2.8 2.0
융착율(%) 40 30 30 30 80
탄화길이(cm) 22 15 9 - -
난연 등급 HF-1 HF-1 HF-1 HBF fail
발포체 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
성형 압력(bar) 3.5 3.5 3.0 3.0
수축율(%) 3.0 3.0 2.1 2.2
융착율(%) 40 30 80 80
탄화길이(cm) 15 15 - -
난연 등급 HF-1 HF-1 fail fail
상기 표 4 내지 표 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예들에 따른 폴리올레핀계 난연성 비드는 비교예들에 의한 것에 비하여 상대적으로 밀도가 낮으면서도 150 ㎛ 이상의 셀 사이즈를 가지며 우수한 외관과 균일도를 나타내는 것으로 확인되었다.
그리고, 상기 표 7 내지 표 9를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예들에 따른 폴리올레핀계 난연성 발포체는 상기 비드를 사용하여 형성됨에 따라 비교예들에 의한 것에 비하여 높은 융착율과 낮은 수축율을 보였으며, 특히 짧은 탄화길이와 높은 난연 등급을 나타내어 난연성과 방염 특성이 우수한 것으로 확인되었다.

Claims (6)

  1. 폴리올레핀 수지 94 내지 97 중량% 및 난연제 3 내지 6 중량%를 포함하고;
    상기 난연제는 브롬계 난연제, 인계 난연제 및 질소계 난연제를 1: 0.6 내지 30: 0.6 내지 20의 중량비로 함유하는, 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 난연제는 수지 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 1.75 중량%의 브롬계 난연제, 0.5 내지 3.25 중량%의 인계 난연제 및 0.5 내지 2.25 중량%의 질소계 난연제로 이루어진, 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리아이소부틸렌, 폴리메틸펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐 공중합체, 및 프로필렌-부텐 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 수지인, 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 따른 수지 조성물의 발포 성형물을 포함하는 폴리올레핀계 난연성 발포체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    UL 94 HBF Test에 따른 HF-1 등급 및 대한민국 국민안전처 고시 제2015-1호의 '방염성능기준' 제 7 조(합성수지판, 합판 등의 방염 성능 측정 기준 및 방법)에 따른 15 cm 이하의 탄화 길이를 가지는, 폴리올레핀계 난연성 발포체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    50 내지 80 %의 융착율과 2.5 % 이하의 수축율을 가지는, 폴리올레핀계 난연성 발포체.
KR1020160119487A 2016-09-19 2016-09-19 폴리올레핀계 난연성 발포체 제조용 수지 조성물 및 이로부터 형성된 난연성 발포체 KR101855267B1 (ko)

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