KR20210095302A - Composition Comprising Non-flammable Inorganic Coating Agent for Air Blocking and Electrically Insulating Wall Formation, and Application to Styrofoam and Cable - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a non-flammable inorganic coating composition which provides a product having air blocking and electrically insulating wall formation functions and, preferably, provides Styrofoam and a cable applied with the same. According to the present invention, the composition is a coating agent designed to block generation of toxic gas and propagation of flames generated during a combustion reaction of organic and polymeric materials when fire occurs, is manufactured by combining a curing agent (liquid sodium silicate) and an inorganic-based coating material, and is coated (coating thickness: 0.5 to 0.8 mm) on a surface of insulation Styrofoam to form an air blocking wall in a temperature range of 300 to 1,000℃ in case of fire. In this process, a heat-resistant inorganic wall formed hard and densely at high temperatures acts as a barrier simultaneously blocking air contact with an internal combustible Styrofoam material and propagation of fire. Accordingly, even when a fire occurs inside/outside a building, toxic gas is not generated by combustion of Styrofoam components, so that a golden time (5 minutes) for people to evacuate can be secured, thereby minimizing loss of life and property. In addition, the composition is formed on a surface of a wire by using the same method so that a wire or optical cable which does not cause a short circuit and the like can be manufactured. The inorganic coating composition comprises liquid sodium silicate, aluminum hydroxide, kaolinite, oyster shell powder, and broken glass powder.

Description

공기차단 및 절연체벽 형성 기능이 있는 불연성 무기 코팅용 조성물 및 이를 적용한 스티로폼 또는 전선 {Composition Comprising Non-flammable Inorganic Coating Agent for Air Blocking and Electrically Insulating Wall Formation, and Application to Styrofoam and Cable}{Composition Comprising Non-flammable Inorganic Coating Agent for Air Blocking and Electrically Insulating Wall Formation, and Application to Styrofoam and Cable}

본 발명은 액상 규산나트륨, 수산화알루미늄, 카올리나이트, 굴껍질 분말 및 깨진 유리분말을 함유하는 불연성 무기 코팅용 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 무기 코팅용 조성물을 적용한 공기차단 및 절연체벽 형성 기능이 있는 제품, 바람직하게는, 공기차단 및 절연체벽 형성 기능이 있는 스티로폼 또는 전선에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for non-combustible inorganic coating containing liquid sodium silicate, aluminum hydroxide, kaolinite, oyster shell powder and broken glass powder. In addition, the present invention relates to a product having an air blocking and insulating wall forming function to which the inorganic coating composition is applied, and preferably, to a styrofoam or electric wire having an air blocking and insulating wall forming function.

스티로폼(styrofoam)은 거품 폴리스틸렌(foam polystylene), 발포 폴리스틸렌(expanded polystyrene, EPS), 스티로폴(styropol) 등 여러 이름으로 불리며, 영문 머리글자를 따서 EPS로 약칭하기도 한다. 스티로폴은 독일의 종합화학회사인 바스프(BASF AG)의 상표명이고, 스티로폼은 미국 다우케미컬사(社)의 단열재 상표명으로, 한국에서는 스티로폼으로 널리 알려져 있다. 스티로폼은 희고 가벼우며, 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하기 때문에 주로 컵이나 그릇, 접시, 조개 모양의 용기, 육류 포장용기, 달걀 포장용기, 전자제품이나 기타 부서지기 쉬운 물품의 운송용 포장재, 나뭇결 무늬를 넣은 건축재료, 장식용 가구, 농수산물 상자 등으로 널리 사용된다. 이 밖에 식육 냉동창고의 벽재, 냉동 파이프의 외장, 조립식 주택의 벽이나 천장 재료, 텔레비전의 무대장치나 인공눈 등으로도 사용된다. 특히, 스티로폼은 건축물의 단열재로 널리 사용되고 있으며, 우리나라의 단열재 시장은 2016년 1조 200억원(2016년 기준) 규모로, 연평균 성장률 6.3%로 증가하여, 2022년에는 1조 5300억원에 이를 것으로 전망되며, 이 중 준불연 단열재 시장은 3800억원까지 확대할 것으로 예상하고 있다(조선일보, 2018년 6월 1일). Styrofoam is called by several names such as foam polystylene, expanded polystyrene (EPS), and styropol, and is sometimes abbreviated as EPS after an English initial. Styrofoam is a trade name of BASF AG, a German general chemical company, and Styrofoam is a trade name of insulation material of Dow Chemical of the United States, and it is widely known as Styrofoam in Korea. Styrofoam is white and light, and has excellent water resistance, insulation, sound insulation, and buffering properties, so it is mainly used as a packaging material for transporting cups, bowls, plates, shell-shaped containers, meat packaging containers, egg packaging containers, electronic products or other fragile items. , widely used as building materials with wood grain patterns, decorative furniture, and boxes for agricultural and marine products. In addition, it is also used as a wall material for meat freezing warehouses, for the exterior of a frozen pipe, as a wall or ceiling material for a prefabricated house, as a stage device for a TV or artificial snow. In particular, Styrofoam is widely used as an insulation material for buildings, and the Korean insulation market is expected to reach KRW 1.53 trillion in 2022, with an average annual growth rate of 6.3%, reaching KRW 1.2 trillion in 2016 (as of 2016). Among them, the semi-non-combustible insulation market is expected to expand to 380 billion won (Chosun Ilbo, June 1, 2018).

2018년도에 발간된 소방청 통계연보에 의하면 2017년도에 발생한 전국의 화재사고 건수는 44,178건에 달하며 이에 따른 인명 손실은 2,197명 이며, 화재의 원인별 분류는 전기적 화재(9,256건, 21.5%), 기계적(4,485건, 10.2%), 가스 누출(175건, 0.4%), 화학적(625건, 1.4%), 부주의(23,425건, 53.0%), 방화 및 기타실화(917건, 2.1%), 원인미상(43,24건, 9.8%) 등이다.According to the Statistical Yearbook of the National Fire Service published in 2018, the number of fire accidents across the country in 2017 amounted to 44,178, resulting in a loss of life of 2,197 people. (4,485 cases, 10.2%), gas leaks (175 cases, 0.4%), chemical (625 cases, 1.4%), carelessness (23,425 cases, 53.0%), arson and other misfires (917 cases, 2.1%), unknown cause (43,24 cases, 9.8%) and so on.

2015년도에 발생한 의정부시의 '대봉그린 아파트' 화재와 제천시의 '두손 스포리움' 화재, 2016년도에 발생한 광주 광역시 소재의 평동 2차 산업단지 내의 공장화재 사고에서의 화재는 가연성 단열재인 스티로폼이 건물 외벽에 사용했기 때문에 큰 피해를 입은 경우이다. 스티로폼은 불에 타기 쉬우므로 스티로폼으로 시공된 건물은 지속적으로 화재에 쉽게 노출되어 있다. 이러한 스티로폼을 이용한 외벽 기술은 '드라이비트' 공법을 이용한 것인데, '드라이비트'는 건물 외벽에 스티로폼 등의 상대적으로 불에 타기 쉬운 가연성 소재를 붙이고 석고나 시멘트 등을 덧붙이는 마감 방식이다. 드라이비트의 소재로서, 주로 사용되고 있는 스티로폼은 단열성이 뛰어나고 공사 기간을 획기적으로 줄일 수 있어 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라, 석재를 사용할 때에 비교하여 비용이 50% 이상 저렴하지만, 다년간의 화재에서 가장 큰 사고원인이 되었다. In the fires in the 'Daebong Green Apartment' fire in Uijeongbu City in 2015, the 'Duson Sporium' fire in Jecheon City, and a factory fire in the Pyeong-dong secondary industrial complex in Gwangju Metropolitan City in 2016 It is a case of great damage because it was used for Since Styrofoam is easily flammable, buildings constructed with Styrofoam are constantly exposed to fire. This exterior wall technology using Styrofoam uses the 'dry bit' method, which is a finishing method that attaches a relatively combustible material such as styrofoam to the exterior wall of a building and adds plaster or cement. Styrofoam, which is mainly used as a material for dry bits, is widely used because it has excellent thermal insulation properties and can dramatically reduce the construction period. it became

이에 정부는 2015년 7월 건축물 외벽을 불연, 또는 준불연 마감 재료를 사용해야 하는 대상 건축물 규모 기준을 기존 '30층 이상'에서 '6층 이상' 건축물로 확대 적용하였다. Accordingly, in July 2015, the government expanded the target building size standard, which requires the use of non-combustible or semi-non-combustible finishing materials for exterior walls of buildings, from '30 stories or more' to '6 stories or more' buildings.

한편 이러한 화재예방을 위한 관련 불연성 조성물이나 난연성 제품 기술로서는, 대한민국 등록특허 제10-0659942호(난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법)의 실리카졸 100 중량부에 대하여 이산화규소 5~10 중량부, 규조토 3~5 중량부, 규회석 5~10 중량부, 삼산화안티몬 0.5~1 중량부, 계면활성제 0.5~3 중량부를 포함하는 전처리액에 스티로폼 패널을 함침시키는 함침공정과 압축-파공공정을 거친 후, 전처리액과 산화마그네슘이 혼합된 용액을 분사하는 과정으로 스티로폼 패널을 표면처리하여 난연성 스티로폼 패널을 제조하는 기술이 있다. 대한민국 등록특허 제10-1795750호(난연제 조성물, 난연성 스티로폼 및 그 제조방법)에서는 액상 규산나트륨 100 중량부를 기준으로 세라믹 중공체(실리카 또는 알루미나 등의 세라믹 물질) 60~80 중량부로 구성된 난연제를 스티로폼의 발포단계에서 첨가하여 난연성 스티로폼을 제조하는 기술을 보여주고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-1897228호(준불연 발포 스티로폼 제조용 준불연 비드 조성물의 제조방법)에서는 스티로폼 원료(노비드) 표면을 1차 조성액(톨루엔, 메틸렌클로라이드, 우레탄수지, 카바이드용액, 염화파라핀, 에탄올)으로 코팅하는 제1단계, 제1단계의 조성물의 표면에 흑연혼합물을 부착하는 제2단계, 제2단계의 조성물 표면을 2차 조성액(톨루엔, 인상흑연, 우레탄수지, 카바이트용액, 염화파라핀, 에탄올)으로 코팅하는 제3단계를 채택하면서, 발포 스티로폼 제조용 비드의 표면에 팽창흑연 막을 형성시킴으로써 불이 옮겨붙지 않고 준불연급의 방화 성능을 갖는 발포 스티로폼을 제조하는 방법을 제시하며, 이외에도 난연등급의 발포 스티로폼을 제조하는 기술은 많이 제시되어 있지만, 불연에 가까운 준불연급의 발포 스티로폼을 제조하는 기술은 아직 미미한 실정이다.On the other hand, as a related non-combustible composition or flame-retardant product technology for fire prevention, 5-10 parts by weight of silicon dioxide, 3 parts by weight of diatomaceous earth based on 100 parts by weight of silica sol of Korean Patent Registration No. 10-0659942 (flammable styrofoam panel and its manufacturing method) ~5 parts by weight, 5-10 parts by weight of wollastonite, 0.5-1 parts by weight of antimony trioxide, 0.5-3 parts by weight of surfactant After the impregnation process of impregnating the Styrofoam panel in the pretreatment solution and the compression-pore process, the pretreatment solution There is a technology for manufacturing a flame-retardant Styrofoam panel by surface-treating a Styrofoam panel by spraying a solution in which magnesium and magnesium oxide are mixed. Republic of Korea Patent No. 10-1795750 (flame retardant composition, flame-retardant styrofoam and its manufacturing method), based on 100 parts by weight of liquid sodium silicate, a ceramic hollow body (ceramic material such as silica or alumina) 60 to 80 parts by weight of a flame retardant composed of Styrofoam It shows the technology of manufacturing flame-retardant Styrofoam by adding it in the foaming step. In addition, in the Republic of Korea Patent No. 10-1897228 (Method for producing a semi-non-flammable bead composition for producing semi-inflammable foamed Styrofoam), the surface of the Styrofoam raw material (no bead) is coated with a primary composition solution (toluene, methylene chloride, urethane resin, carbide solution, chlorinated paraffin, The first step of coating with ethanol), the second step of attaching the graphite mixture to the surface of the composition of the first step, the second step of attaching the surface of the composition of the second step to the secondary composition solution (toluene, impression graphite, urethane resin, carbite solution, chlorinated paraffin , ethanol) by forming an expanded graphite film on the surface of the expanded Styrofoam bead while adopting the third step of coating with ethanol). Although many technologies have been proposed for producing graded foamed Styrofoam, the technology for producing semi-nonflammable foamed Styrofoam close to non-combustible is still insignificant.

한편, 2018년 11월 24일에 발생한 서울특별시 서대문구 아현동 소재의 KT-아현지사의 지하 통신구내의 광케이블에서 화재가 발생하여 심각한 통신 대란이 일어난 사고에서 알 수 있듯이 전선/케이블의 불연성화는 매우 중요한 사안이라 할 수 있다. 건물에 화재가 발생하면 전도체인 구리선을 둘러싸고 있는 절연체인 폴리머 재질은, 화재 시 300℃ 이상의 온도에서 가연성 가스로 분해되기 시작하며 주변의 산소와 반응하여 급격한 산화(연소) 반응을 하게 된다. 이러한 현상을 막기 위해 폴리머 자체에 난연 및 내열성을 부여하기 위한 여러 가지 시도들이 이루어져 왔다. 그 중에서도 PVC(poly vinyl chloride)는 내열성을 강화시킨 폴리머 조성으로, 일반적인 폴리머보다 우수한 내열성으로 전선은 물론 일상용품으로 다양하게 사용되고 있으나, 500℃ 정도의 발화점 이상의 고열하에서는 염화수소 같은 유독성 가스를 발산하여 인체와 환경에 치명적인 문제를 발생하게 된다. 이와 같은 문제를 방지하기 위한 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0855766호(난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선)에는 메틸아크릴레이트의 함량이 9~36 중량%인 에틸렌 메틸 아크릴레이트 공중합체 수지를 포함하여 이루어지는 기본수지(100 중량부)와 기본수지 100 중량부에 대해, 난연제인 금속수산화물(30~150 중량부) 및 가교제로서, 과산화물(1~15 중량부)로 구성된 난연 수지 조성물로 전선을 제조할 수 있음을 제시한다. 대한민국 등록특허 제10-0935153호(내화 코팅 피복 형성용 조성물)에서는 수성 에멀젼 수지분말, 가교제, 모노머 및 가소제(유기 및 고분자 물질, 46 wt%)와 무기 난연제(금속 수산화물 및 탄산칼슘, 37 wt%), 충진제(유리섬유 및 알루미늄 인산염, 17 wt%)를 사용하여 내화 피복 형성용 조성물을 제조한 후, PVC 전선에 도포하여 내화성 전선을 제조하는 기술을 선보이고 있다. On the other hand, as can be seen from the accident that occurred on November 24, 2018, a serious communication disruption occurred due to a fire in the optical cable of the KT-Ahyeon branch in Ahyeon-dong, Seodaemun-gu, Seoul. can be said to be the case. When a fire occurs in a building, the polymer material, which is the insulator surrounding the copper wire, which is a conductor, starts to decompose into combustible gas at a temperature of 300°C or higher during a fire, and reacts with surrounding oxygen to cause a rapid oxidation (combustion) reaction. In order to prevent this phenomenon, various attempts have been made to impart flame retardancy and heat resistance to the polymer itself. Among them, PVC (polyvinyl chloride) is a polymer composition with enhanced heat resistance, and it is widely used for electric wires as well as daily necessities because of its superior heat resistance than general polymers. and catastrophic environmental problems. As a technique for preventing such a problem, Korean Patent Registration No. 10-0855766 (flame retardant resin composition and electric wire manufactured using the same) discloses an ethylene methyl acrylate copolymer resin having a methyl acrylate content of 9 to 36 wt%. With respect to the base resin (100 parts by weight) and 100 parts by weight of the base resin comprising suggest that it can be manufactured. Republic of Korea Patent No. 10-0935153 (composition for forming a fire resistant coating coating) describes an aqueous emulsion resin powder, a crosslinking agent, a monomer and a plasticizer (organic and polymeric substances, 46 wt%) and an inorganic flame retardant (metal hydroxide and calcium carbonate, 37 wt%). ) and a filler (glass fiber and aluminum phosphate, 17 wt%) to prepare a composition for forming a fire resistant coating, and then apply it to a PVC wire to manufacture a fire resistant wire.

그러나, 현재까지, 단열재로 사용되는 스티로폼 등의 건축자재들에서의 난연성 및 불연성화가 비효율적인 이유로, 아직까지 상용화가 되지 않는 실정이며, 내화성 전선/케이블 또한, 후속적인 연구/개발이 필요한 실정이다. However, until now, flame retardancy and incombustibility in building materials such as styrofoam used as insulators are not commercially available due to inefficient reasons, and fire-resistance wires/cables also require subsequent research/development.

이에, 본 발명에서는 건축자재로 사용하는 단열재인 스티로폼의 표면에 불연성의 무기물질 기반의 코팅물질을 얇게(0.5~0.8 mm) 코팅하여, 화재발생 시의 고온(300~1,000℃)에서, 코팅물질 간의 고상반응에 의해, 공기 차단벽을 형성하게 함으로써 스티로폼이 공기와의 접촉에 의해 발생하는 연소반응을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 화염이 전파되지 않도록 설계된 난연성 무기 코팅제를 개발하였다. 또한, 상기 난연성 무기 코팅제가 화재발생 시, 열반응에 의해 생성되는, 구리 도선을 감싸고 있는 세라믹 형태의 얇은 피막(0.5~0.8 mm)의 전기 전도성을 절연체로 유도할 수 있도록 코팅물질의 조성을 선택하여 누전 및 합선으로 인한 화재가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 화재발생 시, 구리 도선을 감싸고 있는 고분자 재질의 피복이 완전-연소되어도 절연체인 코팅물질의 피막이 세라믹 형태로 잔존하므로, 누전현상이 방지되며 구리전선의 기능성이 온전하게 유지될 수 있는 난연성 무기 코팅제로 이용될 수 있음을 제시하였다. Therefore, in the present invention, a thin (0.5 to 0.8 mm) coating material based on non-combustible inorganic materials is coated on the surface of Styrofoam, which is an insulating material used as a building material, at a high temperature (300 to 1,000° C.) in case of a fire, the coating material A flame-retardant inorganic coating agent designed to prevent the flame from spreading as well as to prevent the combustion reaction caused by the contact of the Styrofoam with air by forming an air barrier by the solid phase reaction of the liver was developed. In addition, the composition of the coating material is selected so that the flame-retardant inorganic coating agent induces the electrical conductivity of the ceramic-type thin film (0.5 to 0.8 mm) surrounding the copper wire, which is generated by thermal reaction when a fire occurs, to the insulator. In addition to not causing fire due to short circuit or short circuit, in the event of a fire, the coating material, which is an insulator, remains in the form of ceramic even if the polymer material covering the copper wire is completely burned, thus preventing short circuit and preventing the copper wire from being short circuited. It was suggested that it can be used as a flame-retardant inorganic coating agent that can maintain its functionality intact.

대한민국 등록특허 제10-0659942호 (난연성 스티로폼 패널 및 그 제조방법)Republic of Korea Patent Registration No. 10-0659942 (flame retardant styrofoam panel and its manufacturing method) 대한민국 등록특허 제10-1795750호 (난연제 조성물, 난연성 스티로폼 및 그 제조방법)Republic of Korea Patent No. 10-1795750 (flame retardant composition, flame retardant styrofoam and manufacturing method thereof) 대한민국 등록특허 제10-1897228호 (준불연 발포 스티로폼 제조용 준불연 비드 조성물의 제조방법)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1897228 (Method for producing semi-non-combustible bead composition for producing semi-non-flammable foamed Styrofoam)

Elizabeth Erasmus, Hem. ind., The influence of thermal treatment on properties of kaolin 2016, 70 (5), 595~601.Elizabeth Erasmus, Hem. ind., The influence of thermal treatment on properties of kaolin 2016, 70 (5), 595~601. SUZANNE SELEEM et. al.,'Comparison of Thermal Decomposition of Polystyrene Products vs. Bio-Based Polymer Aerogels', OHIO J SCI., 2017, 117(2), 50-60.SUZANNE SELEEM et. al.,'Comparison of Thermal Decomposition of Polystyrene Products vs. Bio-Based Polymer Aerogels', OHIO J SCI., 2017, 117(2), 50-60. Rigoberto Lopez-Juaez et. al., Synthesis of α-Al2O3 from aluminum cans by wet-chemical methods, Results in Physics, 2018, 11, 1075~1079.)Rigoberto Lopez-Juaez et. al., Synthesis of α-Al2O3 from aluminum cans by wet-chemical methods, Results in Physics, 2018, 11, 1075~1079.)

본 발명의 목적은 액상 규산나트륨, 수산화알루미늄, 카올리나이트, 굴껍질 분말 및 깨진 유리분말을 함유하는 불연성 무기 코팅용 조성물을 제공하는 데에 있다. 또 다른 본 발명의 목적은 상기 무기 코팅용 조성물을 적용한 공기차단 및 절연체벽 형성 기능이 있는 제품, 바람직하게는, 공기차단 및 절연체벽 형성 기능이 있는 스티로폼 또는 전선을 제공하는 데에 있다. It is an object of the present invention to provide a composition for non-combustible inorganic coating containing liquid sodium silicate, aluminum hydroxide, kaolinite, oyster shell powder and broken glass powder. Another object of the present invention is to provide a product having air blocking and insulating wall forming functions to which the inorganic coating composition is applied, preferably, Styrofoam or electric wire having air blocking and insulating wall forming functions.

본 발명은 액상 규산나트륨, 수산화알루미늄, 카올리나이트, 굴껍질 분말 및 깨진 유리분말을 함유하는 불연성 무기 코팅용 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a composition for non-combustible inorganic coating containing liquid sodium silicate, aluminum hydroxide, kaolinite, oyster shell powder and broken glass powder.

상기 코팅용 조성물에 고분자 성분의 접착제(폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴 에스테르 공중합체 등)를 더 첨가할 수 있다. 상기 접착제는 점도가 1,000 cps 이하, 바람직하게는 500~1,000 cps 일 수 있으며, 중량평균 분자량은 6,000~10,000일 수 있다.A polymer adhesive (such as polyvinyl acetate or acrylic ester copolymer) may be further added to the coating composition. The adhesive may have a viscosity of 1,000 cps or less, preferably 500-1,000 cps, and a weight average molecular weight of 6,000-10,000.

상기 불연성 무기 코팅용 조성물은 액상 규산나트륨 100 중량부 기준으로 수산화알루미늄 40~60 중량부, 카올리나이트 30~50 중량부, 굴껍질 분말 10~30 중량부 및 깨진 유리분말 10~30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 액상 규산나트륨은 물을 20~25 중량%를 함유하고 규산나트륨 고형분 75~80 중량%를 함유한 것을 사용할 수 있다. The composition for non-flammable inorganic coating contains 40-60 parts by weight of aluminum hydroxide, 30-50 parts by weight of kaolinite, 10-30 parts by weight of oyster shell powder, and 10-30 parts by weight of broken glass powder based on 100 parts by weight of liquid sodium silicate characterized. The liquid sodium silicate may contain 20-25% by weight of water and contain 75-80% by weight of sodium silicate solid content.

또한 상기 고분자 성분의 접착제(폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴 에스테르 공중합체 등)를 상기 코팅용 조성물 100 중량부 기준으로 10~30 중량부 더 첨가할 수 있다. In addition, 10 to 30 parts by weight of the polymeric adhesive (such as polyvinyl acetate or acrylic ester copolymer) may be further added based on 100 parts by weight of the coating composition.

상기 굴껍질 분말과 깨진 유리분말은 입자크기가 100 ㎛ 이하인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 50~100 ㎛인 것이 좋은데, 100 ㎛를 초과하면 입자크기가 커서 코팅 조성물 내에 혼합이 잘 되지 않고, 50 ㎛ 미만이어도 괜찮지만 더 작은 크기로까지는 굳이 분쇄할 필요는 없다. The oyster shell powder and the broken glass powder may have a particle size of 100 μm or less. Preferably, it is good that it is 50 to 100 μm, but if it exceeds 100 μm, the particle size is large, so it is not well mixed in the coating composition, and it is okay to be less than 50 μm, but it is not necessary to pulverize it to a smaller size.

이에 본 발명은 상기 코팅 조성물을 코팅한 화재 차단용 제품을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a fire protection product coated with the coating composition.

상기 제품은 발포 폴리스틸렌, 전선 또는 광케이블일 수 있다. 이들 제품은 불연성 또는 난연성의 특징을 가져 화재 차단의 기능을 가질 수 있다. The product may be expanded polystyrene, electric wire or optical cable. These products may have the function of blocking fire by having non-combustible or flame retardant characteristics.

발포 폴리스틸렌(스티로폼)의 제조에 대한 일 예로서, 발포 폴리스틸렌의 외부에 코팅 조성물을 0.5~0.8 mm 두께가 되도록 도포하여 코팅한 후 12~48시간 10~35℃에서 건조하여 제조할 수 있다. As an example for the production of expanded polystyrene (Styrofoam), the coating composition is applied to the outside of the expanded polystyrene to have a thickness of 0.5 to 0.8 mm, and then dried at 10 to 35° C. for 12 to 48 hours.

전선 또는 광케이블의 제조에 대한 일 예는 다음과 같다. An example for manufacturing an electric wire or optical cable is as follows.

먼저, 선형의 도체 또는 광케이블에 압출성형으로 플라스틱 피복 코팅을 한 후, 플라스틱 코팅이 된 선형의 도체 또는 광케이블을 상기 코팅 조성물에 침지하고 3~4회 회전하여 코팅막이 형성되게 하고, 10~70℃에서 8~24시간 동안 건조한다. 이 후 다시, 최종적으로 플라스틱 피복 코팅을 하여 전선 또는 광케이블을 제조할 수 있다. First, a plastic coating coating is applied to a linear conductor or optical cable by extrusion molding, and then the plastic-coated linear conductor or optical cable is immersed in the coating composition and rotated 3 to 4 times to form a coating film, 10 to 70 ℃ dried for 8-24 hours. After that, it is possible to manufacture an electric wire or an optical cable by finally coating the plastic coating.

또 다른 양태에서 상기 제품은 각종 자동차 용품의 내외장재 또는 건축자재의 내외장재일 수 있다. In another embodiment, the product may be an interior and exterior material for various automobile products or interior and exterior materials for building materials.

상기 제품이 화재로 인해 연소된 후, 코팅 조성물이 공기차단 및 절연체벽을 형성하는 것을 특징으로 한다. After the product is burned due to a fire, the coating composition is characterized in that it forms an air barrier and an insulator wall.

본 발명은 불연성 무기 코팅용 조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물과 함께 이를 적용한 제품, 바람직하게는, 스티로폼 또는 전선을 제공한다. The present invention relates to a composition for non-combustible inorganic coating, and provides a product to which the composition is applied together with the composition, preferably, Styrofoam or an electric wire.

상기 조성물은 화재발생 시에 유기 및 고분자 물질들의 연소반응 과정에서 발생하는 독성가스의 발생과 화염의 전파가 차단되도록 설계된 코팅제로서, 경화제(액상 규산나트륨)와 무기물 기반의 코팅물질을 조합하여 제조되며, 단열재 스티로폼의 표면에 코팅(코팅 두께: 0.5~0.8 mm)하여, 화재 발생시에 300~1000℃의 온도영역에서 공기 차단용 코팅벽이 형성되게 하며, 이러한 과정은 고온에서 단단하고 치밀하게 형성된 내열성 무기물 벽이 내부의 가연성 스티로폼 물질로의 공기 접촉과 화기의 전파를 동시에 차단하는 차단벽의 역할을 하게 한다. 이를 통해 건물의 내/외부에 화재가 발생할 시에도, 스티로폼 성분의 연소에 의한 독성가스가 발생하지 않기 때문에, 사람들이 대피할 수 있는 골든타임(5분)을 확보할 수 있으므로 화재 시에 인명과 재산의 손실을 최소화할 수 있다. 또한 같은 방법을 이용하여 상기 조성물을 전선 표면에 형성되도록 하여 화재로 인해 합선 등이 일어나지 않는 전선 또는 케이블의 제조가 가능하다.The composition is a coating agent designed to block the propagation of flame and the generation of toxic gas generated during the combustion reaction of organic and polymeric materials in the event of a fire, and is manufactured by combining a curing agent (liquid sodium silicate) and an inorganic based coating material. , coating (coating thickness: 0.5 to 0.8 mm) on the surface of the insulating Styrofoam to form a coating wall for air barrier in the temperature range of 300 to 1000 ° C in case of fire. The inorganic wall acts as a barrier to simultaneously block air contact and the propagation of fire to the combustible Styrofoam material inside. Through this, even when a fire occurs inside/outside a building, toxic gas is not generated due to the combustion of Styrofoam components, so it is possible to secure a golden time (5 minutes) for people to evacuate. property loss can be minimized. In addition, by using the same method to form the composition on the surface of the electric wire, it is possible to manufacture an electric wire or cable that does not cause a short circuit due to a fire.

따라서, 본 발명은 널리 사용되고 있는 단열성 건축자재 및 전선/케이블 등의 가연성 재료의 불연성화를 통하여 화재를 예방하고 화재로부터 안전한 생활을 영위할 수 있는 방안을 제공할 수 있다. Accordingly, the present invention can provide a way to prevent fire and lead a safe life from fire through incombustibility of combustible materials such as insulating building materials and wires/cables which are widely used.

도 1은 무기 코팅제가 코팅된 스티로폼 패널(70(W)×100(L)×20(T)㎜3)의 형상을 나타내는 사진이다.
도 2는 무기 코팅제의 조성 변화(표 1)에 따른 스티로폼 패널(70(W)×100(L)×20(T)㎜3) 시편들의 650℃ 열처리 후의 형상을 나타내는 사진이다.
도 3은 무기 코팅제의 조성 변화에 따른 스티로폼 패널(70(W)×100(L)×20(T)㎜3) 시편들의 1,000℃ 열처리 후의 형상을 나타내는 사진이다.
도 4는 #3, #4, #7, #8, #9 및 #10 코팅-스티로폼 패널(70(W)×100(L)×20(T)㎜3) 시편들에 대해 1,000℃, 5시간 동안 열처리 후, 공기 차단벽을 구성하는 무기물질의 구조변화를 분석하는 X-선 회절 분석결과 그래프이다.
도 5는 스티로폼(상용품) 및 코팅제 조성물을 100℃에서 건조하여 얻은 분말의 열중량 분석도(TGA-diagram)를 나타내는 그래프이다.
도 6은 코팅-스티로폼 패널(40(W)×40(L)×20(T)㎜3) 시편들의 열처리 후의 형상을 나타내는 사진이다.
도 7은 토치 불꽃(900℃) 하에서의 코팅-스티로폼 패널(100(W)×120(L)×30(T)㎜3) 시편들의 열처리 과정 및 형상을 나타내는 사진이다.
도 8은 토치 불꽃(900℃) 하에서의 코팅-스티로폼 패널(100(W)×120(L)×30(T)㎜3) 시편들의 열처리 과정 및 형상을 나타내는 사진이다.
도 9는 토치 불꽃(900℃) 하에서의 코팅-스티로폼 패널(100(W)×120(L)×30(T)㎜3) 시편들의 열처리 과정 및 형상을 나타내는 사진이다.
도 10은 토치 불꽃(900℃)하에서의 코팅-스티로폼 패널(100(W)×120(L)×30(T)㎜3) 시편들의 열처리 과정 및 형상을 나타내는 사진이다
도 11은 본 발명에서 제조한 3상의 코팅-구리전선의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 12는 플라스틱과 무기 코팅제가 2겹 코팅된 구리전선의 열처리 후의 형상을 나타내는 사진이다
도 13은 무기 코팅제가 코팅된 3상의 구리전선 제조과정을 나타내는 사진이다
도 14는 무기 코팅제가 코팅된 3상의 구리전선의 열처리 전/후의 상태변화를 나타내는 사진이다
도 15는 상용품인 3상의 구리전선의 열처리 전/후의 상태변화를 나타내는 사진이다
도 16은 900℃에서 5분 동안 열처리를 한 무기 코팅제가 코팅된 3상의 구리전선에서 융착된 외부 플라스틱 성분을 제거한 후의 형상을 나타내는 사진이다.
도 17의 좌측은 #9 코팅 조성물로 플라스틱 피복 구리선을 코팅한 후, C형으로 200회 휜 후의 구리전선의 형상, 우측은 #9 코팅 조성물 100g 기준 폴리비닐 아세테이트 접착제 30g을 첨가한 후, 구리전선 피복에 코팅하여 200회 휜 후의 형상을 나타내는 사진이다.
도 18은 #9 코팅 조성물 또는 이에 폴리비닐 아세테이트를 첨가한 코팅 조성물을 코팅한 구리전선(내부에 플라스틱 피복됨)을 900℃의 토치 불꽃 하에서 5분 동안 열처리한 결과를 나타내는 사진이다. 1 is a photograph showing the shape of a styrofoam panel (70(W)×100(L)×20(T)mm 3 ) coated with an inorganic coating agent.
2 is a photograph showing the shape of the Styrofoam panel (70(W)×100(L)×20(T)mm 3 ) specimens after heat treatment at 650° C. according to the compositional change of the inorganic coating agent (Table 1).
3 is a photograph showing the shape of the Styrofoam panel (70(W)×100(L)×20(T)mm 3 ) specimens after heat treatment at 1,000° C. according to the change in the composition of the inorganic coating agent.
Figure 4 is #3, #4, #7, #8, #9 and #10 coating-Styrofoam panel (70(W) × 100 (L) × 20 (T) mm 3 ) 1,000 ℃, 5 for specimens It is a graph of the X-ray diffraction analysis result to analyze the structural change of the inorganic material constituting the air barrier after heat treatment for a period of time.
5 is a graph showing a thermogravimetric analysis diagram (TGA-diagram) of a powder obtained by drying Styrofoam (commercially available) and a coating composition at 100°C.
6 is a coating-Styrofoam panel (40 (W) × 40 (L) × 20 (T) mm 3 ) A photograph showing the shape of the specimens after heat treatment.
7 is a coating under a torch flame (900 ° C.) - Styrofoam panel (100 (W) × 120 (L) × 30 (T) mm 3 ) A photograph showing the heat treatment process and shape of the specimens.
8 is a coating under a torch flame (900 ℃) - Styrofoam panel (100 (W) × 120 (L) × 30 (T) mm 3 ) A photograph showing the heat treatment process and shape of the specimens.
9 is a coating under a torch flame (900 ° C.) - Styrofoam panel (100 (W) × 120 (L) × 30 (T) mm 3 ) A photograph showing the heat treatment process and shape of the specimens.
Figure 10 is a coating under a torch flame (900 ℃) - Styrofoam panel (100 (W) × 120 (L) × 30 (T) mm 3 ) It is a photograph showing the heat treatment process and shape of the specimens.
11 is a schematic diagram showing a cross section of a three-phase coated-copper wire prepared in the present invention.
12 is a photograph showing the shape of a copper wire coated with two layers of plastic and inorganic coating agent after heat treatment;
13 is a photograph showing a manufacturing process of a three-phase copper wire coated with an inorganic coating agent;
14 is a photograph showing the state change before and after heat treatment of a three-phase copper wire coated with an inorganic coating agent;
15 is a photograph showing the change of state before and after heat treatment of a commercially available three-phase copper wire;
16 is a photograph showing the shape of a three-phase copper wire coated with an inorganic coating agent subjected to heat treatment at 900° C. for 5 minutes after removing the fused external plastic component.
The left side of FIG. 17 shows the shape of a copper wire after coating a plastic-coated copper wire with the #9 coating composition and then bending it 200 times in a C shape, and the right side shows the copper wire after adding 30 g of polyvinyl acetate adhesive based on 100 g of the #9 coating composition. It is a photograph showing the shape after being coated on the coating and bent 200 times.
18 is a photograph showing the result of heat-treating a copper wire coated with a #9 coating composition or a coating composition containing polyvinyl acetate added thereto (with a plastic coating inside) under a torch flame of 900° C. for 5 minutes.

본 발명의 조성물 제조를 위해 본 발명자들은 다음의 과정을 통해 불연성 조성물의 적합성을 확인하였다. For preparing the composition of the present invention, the present inventors confirmed the suitability of the non-flammable composition through the following process.

(A단계) 경화제로는 액상 규산나트륨을 사용하고, 무기물 기반의 불연성 물질은 카올리나이트(kaolinite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 굴껍질 분말(CaCO3) 및 깨진 유리분말(≤100 ㎛) 사용하며, 무기물 기반의 불연성 물질은 단일물질을 사용하거나, 2개 이상의 복합물질을 경화제와 적당한 중량비로 혼합하여 코팅용 조성물을 준비하는 단계;(Step A) Liquid sodium silicate is used as the curing agent, and inorganic non-combustible materials are kaolinite, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), oyster shell powder (CaCO 3 ) and broken glass powder (≤100 μm) ), and preparing a composition for coating by using a single material or mixing two or more composite materials with a curing agent in an appropriate weight ratio for the inorganic-based non-combustible material;

(B단계) 상기 코팅용 조성물을 적당한 크기의 스티로폼 패널에 코팅하여 상온 및 300~1000℃의 온도영역에서 공기 차단용 코팅벽의 형성 유/무 및 상태를 조사하여 최적의 무기물 코팅 조성을 선택하는 단계; 및,(Step B) Selecting an optimal inorganic coating composition by coating the coating composition on a styrofoam panel of an appropriate size and examining the presence/absence and state of the formation of an air barrier coating wall at room temperature and a temperature range of 300 to 1000 ° C. ; and,

(제C단계) A단계에서의 코팅용 조성물을 구리전선에 코팅하여 상온 및 300~900℃의 온도영역에서 열처리 하여 구리전선 표면에 형성된 코팅피막의 형성 유/무, 코팅피막의 상태 및 전기 저항치를 분석하여 최적의 구리전선용 무기물 코팅액 조성을 선택하는 단계;를 포함하는 공기차단 및 절연체 벽의 형성-메커니즘에 의한 불연성-무기 코팅제를 제조하여 단열재 스티로폼과 구리전선/케이블에 적용하는 단계.(Step C) Coating the composition for coating in step A on a copper wire and heat-treating it at room temperature and a temperature range of 300 to 900°C to form a coating film formed on the surface of the copper wire, the state of the coating film and the electrical resistance Analyze and select the optimal composition of inorganic coating solution for copper wire; air barrier and insulator wall formation including; non-combustible-by-mechanism to prepare an inorganic coating agent and apply it to insulation styrofoam and copper wire/cable.

본 발명의 코팅용 조성물에는 가연성의 유기 및 고분자 물질을 배제하며, 상기 코팅제 조성물의 원료들은 고온에서 분해 시, H2O 및 CO2를 발생하여 화재 시에 소화기능을 할 수 있을 뿐만 아니라, 공급이 용이하고 제조 비용 또한 매우 저렴하여 제조비용이 적게 드는 장점이 있다. In the coating composition of the present invention, combustible organic and polymeric substances are excluded, and when the raw materials of the coating composition are decomposed at a high temperature, H 2 O and CO 2 are generated to not only have a fire extinguishing function, but also supply It is easy to use and the manufacturing cost is also very low, so there is an advantage that the manufacturing cost is low.

먼저, 무기물 기반의 불연성 코팅제 조성물을 위한 후보물질들에 대해 살펴보면 아래와 같다. 경화제는 액상(수용액) 상태로 제조된 규산나트륨(Na2O-nSiO2-xH2O)으로서, Na2O-nSiO2 의 몰비와 농도에 따라 특성이 달라지는 것으로서, 규산나트륨의 몰비 = (SiO2/Na2O)의 중량비 x = 1.032로 계산되는 다양한 농도의 것을 사용할 수 있다. 액상 규산나트륨은 수분의 증발에 의해 경화되는 특성을 가지므로, 필름, 접착, 결합용의 바인더로 사용되고 있다. 또한, 가용성 규산염 필름이 완전히 탈수되면 고온에서 높은 저항을 나타낸다. 즉, 가용성 규산염 필름은 500℃ 부근에서 연화되어 820~870℃ 사이에서 녹는다. 따라서, 가용성 규산염과 금속 산화물(알루미나 등), 금속 탄산염(탄산칼슘 등) 등을 혼합하면 고온(≥1,000℃)에서의 고상반응에 의해 형성되는 세라믹 형태의 고온에서 높은 내열성과 전기 저항을 갖는 복합체 물질을 얻을 수 있다. First, the candidate materials for the inorganic-based non-combustible coating composition are as follows. The curing agent is sodium silicate (Na 2 O-nSiO 2 -xH 2 O) prepared in a liquid (aqueous solution) state, and its properties vary depending on the molar ratio and concentration of Na 2 O-nSiO 2 , and the molar ratio of sodium silicate = (SiO 2 /Na 2 O) can be used in various concentrations calculated by the weight ratio x = 1.032. Since liquid sodium silicate has a property of being hardened by evaporation of moisture, it is used as a binder for film, adhesion, and bonding. In addition, when the soluble silicate film is completely dehydrated, it exhibits high resistance at high temperatures. That is, the soluble silicate film is softened at around 500°C and melted between 820°C and 870°C. Therefore, when a soluble silicate is mixed with a metal oxide (alumina, etc.), a metal carbonate (calcium carbonate, etc.) material can be obtained.

불연성 무기 코팅용 조성물의 후보물질로 선택한 카올리나이트(kaolinite)는 천연 점토광물 중의 하나로서, Al2Si2O5(OH)4의 화학적 조성식을 가지며, 카올린이라고도 한다. 카올리나이트는 물에서의 분산성이 뛰어나며 콜로이드성 입자로 존재한다. 이 물질은 500℃ 부근에서 수산화기들이 구조적으로 이탈되어 수증기 상태로 증발한다:Kaolinite, selected as a candidate material for a non-combustible inorganic coating composition, is one of natural clay minerals, and has a chemical formula of Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 , and is also called kaolin. Kaolinite has excellent dispersibility in water and exists as colloidal particles. At around 500 °C, the hydroxyl groups are structurally separated and evaporate to the vapor state:

Al2Si2O5(OH)4 → Al2Si2O7 (비정형, 메타카올린) + 2H2O↑ (1) Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 → Al 2 Si 2 O 7 (amorphous, metakaolin) + 2H 2 O↑ (1)

이렇게 생성된 메타카올린은 1,200℃에서 뮬라이트(mullite)와 크리스토발라이트(c-SiO2)로 변한다(Elizabeth Erasmus, Hem. ind., The influence of thermal treatment on properties of kaolin 2016, 70 (5), 595~601). Metakaolin thus produced is converted into mullite and cristobalite (c-SiO 2 ) at 1,200 ° C. (Elizabeth Erasmus, Hem. ind., The influence of thermal treatment on properties of kaolin 2016, 70 (5), 595~ 601).

또한 식 (1)에서 알 수 있듯이, 탈-수산화기들에 의해 발생하는 물의 증기가 화재가 발생할 때 화기를 억제하는 역할을 할 수 있을 것이며, 불연성 무기 코팅용 조성물 제조 시에도 첨가하는 다른 무기물질과의 열반응을 통하여 새로운 내열성 복합물질이 형성될 것이다. Also, as can be seen from Equation (1), the vapor of water generated by the de-hydroxyl group may play a role in suppressing the fire when a fire occurs, and other inorganic materials added during the preparation of the non-combustible inorganic coating composition Through the thermal reaction of the new heat-resistant composite material will be formed.

불연성 무기 코팅용 조성물의 후보물질로 선택한 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 중심에 알루미늄 원자가 있고 측면에 하이드록실기가 있는 팔면체 형태의 수산화알루미늄 층으로 구성되며 수소결합에 의해 층들이 유지된다. 깁사이트(Gibbsite)는 화학적으로 가장 안정적인 형태의 수산화알루미늄이다. 수산화알루미늄은 대략 300~500℃ 사이에서 다음과 같은 반응에 의해 수산화기가 이탈된 후 알루미나(Al2O3)로 변한다(Rigoberto Lopez-Juaez et. al., Synthesis of α-Al2O3 from aluminum cans by wet-chemical methods, Results in Physics, 2018, 11, 1075~1079): Aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) selected as a candidate material for a non-combustible inorganic coating composition is composed of an octahedral aluminum hydroxide layer with an aluminum atom in the center and a hydroxyl group on the side, and the layers are maintained by hydrogen bonding. Gibbsite is the most chemically stable form of aluminum hydroxide. Aluminum hydroxide is converted into alumina (Al 2 O 3 ) after the hydroxyl group is released by the following reaction between approximately 300 and 500 ° C. (Rigoberto Lopez-Juaez et. al., Synthesis of α-Al 2 O 3 from aluminum cans by wet-chemical methods, Results in Physics, 2018, 11, 1075~1079):

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O↑ (2)2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O↑ (2)

식 (2)에서 알 수 있듯이, 탈-수산화기들에 의해 발생하는 물의 증기가 화재 시 화기를 억제하는 역할을 할 수 있을 것이며, 불연성 무기 코팅용 조성물 제조 시 첨가하는 다른 무기물질과의 열반응을 통하여 새로운 내화성 복합물질이 형성될 것이다. As can be seen from Equation (2), the vapor of water generated by the de-hydroxyl group can play a role in suppressing the fire in case of fire, and the thermal reaction with other inorganic materials added during the preparation of the non-combustible inorganic coating composition is reduced. Through this process, a new refractory composite material will be formed.

불연성 무기 코팅용 조성물의 후보물질로 선택한 굴껍질 분말은 주성분이 CaCO3로서, 대략 700℃ 이상에서 다음과 같은 열-분해반응에 의해 이산화탄소(CO2)가 발생하므로 산화칼슘(CaO)으로 변한다:The oyster shell powder selected as a candidate material for the composition for non-combustible inorganic coating has a main component of CaCO 3 , and is converted into calcium oxide (CaO) because carbon dioxide (CO 2 ) is generated by the following thermal-decomposition reaction at about 700° C. or higher:

CaCO3 → CaO + CO2↑ (3)CaCO 3 → CaO + CO 2 ↑ (3)

식 (3)에서 알 수 있듯이, 방출되는 이산화탄소는 화재 발생 시 화기를 억제하는 역할을 할 수 있을 것이며, 불연성 무기 코팅용 조성물 제조 시 첨가하는 다른 무기물질과의 열반응을 통하여 다양한 구조와 특성을 갖는 내화성 복합물질이 형성될 것이다. As can be seen from Equation (3), the emitted carbon dioxide can play a role in suppressing fire in the event of a fire, and various structures and properties can be obtained through thermal reaction with other inorganic materials added during the manufacture of non-combustible inorganic coating compositions. A refractory composite material with

이 과정에서 스티로폼이 고분자 물질이므로 경화제(액상 규산나트륨)만 사용하여 코팅한다면 균일한 코팅층이 형성되지 않는다. 따라서, 혼합하는 무기물질이 바인더 또는 충진제 역할을 하므로 스티로폼의 표면에 균일한 코팅층이 형성될 수 있으며, 스티로폼 표면에 형성되는 코팅층의 도포성 및 균일성을 최적의 상태로 유지하기 위해서는 첨가하는 경화제의 함량 및 무기물질의 상대적인 함량이 적절해야 한다. In this process, since Styrofoam is a polymer material, a uniform coating layer is not formed if only a curing agent (liquid sodium silicate) is used for coating. Therefore, since the mixed inorganic material acts as a binder or filler, a uniform coating layer can be formed on the surface of Styrofoam. The content and the relative content of inorganic substances should be appropriate.

본 발명에서 무기물 기반의 불연성 물질은 단일물질을 사용하거나, 2개 이상의 복합물질을 경화제와 적당한 중량비로 혼합하여 적당한 크기의 스티로폼 패널에 코팅한 후, 건조하여 상온 및 300~1000℃의 온도영역에서 공기 차단용 코팅벽의 형성 유/무 및 상태를 조사하여 최적의 무기물 코팅 조성을 선택하였다. 이러한 과정은 고온에서 단단하고 치밀게 형성된 내화성 무기물 벽이 내부의 가연성 스티로폼 물질로의 공기 접촉을 차단하는 동시에 화기의 전파를 차단하는 차단벽의 역할을 할 수 있을 것이므로, 최적의 무기물 코팅 조성을 선택하는 것은 본 발명에서 매우 중요한 사안이다.In the present invention, the inorganic-based non-combustible material uses a single material or mixes two or more composite materials with a curing agent in an appropriate weight ratio and coats them on a styrofoam panel of an appropriate size, and then, dried at room temperature and a temperature range of 300 to 1000 ° C. The optimum inorganic coating composition was selected by examining the presence/absence and state of the formation of the air barrier coating wall. In this process, a hard and densely formed refractory inorganic wall at high temperature can act as a barrier to block the air contact to the internal combustible Styrofoam material and at the same time block the propagation of fire. This is a very important matter in the present invention.

이에, 본 발명에서 무기물 기반의 불연성 물질로서 최적 성분의 제조를 위해서는 카올리나이트(kaolinite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 굴껍질 분말(≤100 ㎛) 및 깨진 유리분말(≤100 ㎛)을 선택하였고, 이를 경화제와 적절한 중량비로 혼합하는 것이 좋음을 확인하였다. 이렇게 혼합된 조성물은 코팅대상 제품에 적절한 두께(0.5~0.8 mm)로 도포할 수 있다.Therefore, in the present invention, for the preparation of an optimal component as an inorganic material-based non-combustible material, kaolinite, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), oyster shell powder (≤100 μm) and broken glass powder (≤100 μm) were used. was selected, and it was confirmed that it is good to mix it with a curing agent in an appropriate weight ratio. The mixed composition can be applied to the product to be coated with an appropriate thickness (0.5 to 0.8 mm).

본 발명의 조성물은 코팅제품의 외부에 코팅하고 실온(10~35℃)에서 건조된 상태에서 300~1000℃의 온도영역에서 공기 차단용 코팅벽이 형성된다. 이 때, 경화제 성분인 규산나트륨(Na2O-nSiO2-xH2O)은 500℃ 부근에서 녹기 시작하며, 카오리나이트(Al2Si2O5(OH)4)는 500℃ 부근에서 수산화기들의 이탈에 의해 H2O 증기가 발생하며 메타카올린(Al2Si2O7)으로 변하며, 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 대략 300~500℃ 사이에서 수산화기가 이탈된 후, 알루미나(Al2O3)로 변한다. 굴껍질 분말은 대략 700℃ 이상에서 열-분해반응에 의해 이산화탄소(CO2)가 발생하면서 산화칼슘(CaO)으로 변한다. 또한 깨진유리 분말(입도 크기:≤100 ㎛)은 소다유리(Na2O-CaO-SiO2)로 400~500℃에서 녹으며, 상기 깨진유리로는 판유리, 창유리, 유리병 및 일반 용기류, 식기류 등에 사용되는 것을 분쇄하여 사용가능하다. The composition of the present invention is coated on the outside of the coated product, and a coating wall for air barrier is formed in a temperature range of 300 to 1000 ° C in a dried state at room temperature (10 to 35 ° C). At this time, sodium silicate (Na 2 O-nSiO 2 -xH 2 O), which is a curing agent component, starts to melt at around 500 ° C., and kaolinite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ) at around 500 ° C. H 2 O vapor is generated by the desorption, and metakaolin (Al 2 Si 2 O 7 ) is changed, and aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) is about 300 to 500 ° C. After the hydroxyl group is released, alumina (Al 2 ) O 3 ). Oyster shell powder is converted to calcium oxide (CaO) as carbon dioxide (CO 2 ) is generated by thermal-decomposition reaction at about 700° C. or higher. In addition, broken glass powder (particle size: ≤100 μm) is dissolved in soda glass (Na 2 O-CaO-SiO 2 ) at 400 to 500° C. It can be used by pulverizing what is used, etc.

이에 본 발명은 굴껍질 분말과 깨진 유리를 사용한다는 점에서 폐자원의 재활용을 하는 유익한 기술이라 할 수 있다. Accordingly, the present invention can be said to be a beneficial technology for recycling waste resources in that oyster shell powder and broken glass are used.

따라서, 본 발명의 코팅용 조성물을 이용할 경우, 코팅대상 제품(스티로폼,전선 등의 각종 실내외용/건축용/자동차용 내외장재)의 표면에 코팅된 물질들과의 열반응에 의해 소화성 기체성분들(H2O, CO2)이 생성될 뿐만 아니라, 경화제와 첨가하는 무기물질 간의 열반응에 의해 생성된 내화성 복합물질로 구성된 차단벽(공기 차단 역할)이 형성될 수 있다. Therefore, when the coating composition of the present invention is used, fire extinguishing gas components (H 2 O, CO 2 ) is generated, as well as a barrier wall (a role of blocking air) made of a refractory composite material generated by a thermal reaction between a curing agent and an inorganic material to be added.

특히 스티로폼을 코팅용 제품으로 이용할 경우, 연소 과정에서 형성된 공기 차단벽이 스티로폼 성분물질의 연소를 차단하며 화기의 전파를 차단하는 이중적인 효과를 나타낼 것이다. In particular, when Styrofoam is used as a coating product, the air barrier formed in the combustion process will block the combustion of the Styrofoam component material and have a dual effect of blocking the spread of fire.

본 발명의 조성물을 코팅할 코팅용 제품으로서 각종 전선을 사용할 수 있다. 상기 전선의 도체로서는 주로 구리를 사용하나, 그 종류에 크게 제한되지는 않는다. Various electric wires can be used as a coating product to be coated with the composition of the present invention. Copper is mainly used as the conductor of the electric wire, but the type is not significantly limited.

일 예로서, 구리전선에 본 발명의 코팅 조성물을 코팅하여 300~1000℃의 온도영역에서 구리전선 표면에 코팅피막이 형성되며, 높은 전기 저항치를 갖게 되어, 통신두절이나 전기합선, 화재의 확산을 막을 수 있다. As an example, by coating the coating composition of the present invention on a copper wire, a coating film is formed on the surface of the copper wire in a temperature range of 300 to 1000 ° C. can

전선은 주로 도체, 세퍼레이터, 절연체 및 외장피복으로 순차적으로 도포되어 구성되어 있고, 도체인 구리 외부의 세퍼레이터나 외장피복은 주로 플라스틱을 사용한다. 상기 플라스틱으로는 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 등을 사용할 수 있으며, 상기 폴리에틸렌은 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌은 단독중합체, 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀과의 랜덤 또는 블록 공중합체, 또는 이들의 조합일 수 있다.The electric wire is mainly composed of a conductor, a separator, an insulator, and an outer covering, which are sequentially applied, and a separator or outer covering of copper, which is a conductor, is mainly made of plastic. Polyethylene, polyolefin, polypropylene, polyvinyl chloride, etc. can be used as the plastic, and the polyethylene is ultra-low-density polyethylene (ULDPE), low-density polyethylene (LDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), medium-density polyethylene (MDPE), high-density polyethylene (HDPE), or a combination thereof. In addition, the polyethylene may be a homopolymer, a random or block copolymer of ethylene and an α-olefin such as propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, and 1-octene, or a combination thereof.

또한, 전선에 본 발명의 코팅용 조성물이 적용될 경우, 가교제를 포함할 수도 있는데, 가교 폴리올레핀(XLPO), 바람직하게는 가교 폴리에틸렌(XLPE)을 포함할 수 있고, 전선 피복을 위한 코팅용 조성물에는 산화방지제, 압출성향상제, 가교조제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.In addition, when the coating composition of the present invention is applied to an electric wire, a cross-linking agent may be included, and may include cross-linked polyolefin (XLPO), preferably cross-linked polyethylene (XLPE), and the coating composition for electric wire coating includes oxidation It may further include other additives such as an inhibitor, an extrudability improver, and a crosslinking aid.

덧붙여, 전선용 코팅용 조성물에는 고분자 성분의 접착제(폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴 에스테르 공중합체 등)를 상기 조성물 100 중량부 기준으로 10~40 중량부가 더 첨가될 수 있다. 고분자 접착제를 혼합하여 코팅할 수 있다. 이때, 첨가하는 고분자 접착제가 40 중량부를 초과하면, 고온에서 고분자 성분들의 완전 연소에 의해 치밀한 코팅피막이 형성되지 않으므로, 화재발생 시 누전현상이 발생할 수도 있어 바람직하지 않다. In addition, 10 to 40 parts by weight of a polymer adhesive (polyvinyl acetate or acrylic ester copolymer, etc.) may be further added to the composition for coating an electric wire based on 100 parts by weight of the composition. It can be coated by mixing a polymer adhesive. At this time, if the added polymer adhesive exceeds 40 parts by weight, since a dense coating film is not formed by complete combustion of the polymer components at high temperature, it is not preferable because an electric leakage phenomenon may occur in the event of a fire.

특히, 전선을 구성하는 요소 중, 절연체 자체의 저항값은 가와소텍셀사(일본)의 절연-애자의 저항값(≥100 MΩ)과 유사한 저항값을 가져야 함을 알 수 있으므로, 본 발명의 코팅용 조성물을 구리전선에 코팅하여 상온 및 300~900℃의 온도영역에서 열처리 한 후, 구리전선 표면에 형성된 코팅피막의 저항치를 측정할 때 이에 부합하는 결과를 만족한다. 또한 코팅피막 조직의 치밀함과 강도 특성도 전선을 제조하기에 적절하다. In particular, among the elements constituting the electric wire, it can be seen that the resistance value of the insulator itself must have a resistance value similar to the resistance value (≥100 MΩ) of the insulation-insulator of Kawasotexel (Japan), so the coating of the present invention After the composition is coated on a copper wire and heat-treated at room temperature and a temperature range of 300-900°C, the result corresponding to this is satisfied when measuring the resistance value of the coating film formed on the surface of the copper wire. In addition, the density and strength characteristics of the coating film structure are also suitable for manufacturing electric wires.

공장에서 공작기기를 사용하거나, 가정에서 전기/전자제품을 사용할 때, 전선에 과부하가 걸리는 경우에는 전선을 구성하는 고분자 재질의 피복이 연소되므로 화재 발생의 위험성이 커진다. 또한, 건물내부에 화재가 발생할 시에는 고분자 재질의 피복 연소에 의한 구리선의 합선이 일어나므로 비상구 표지등 등이 작동되지 않기 때문에, 이로 인한 인명 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 전선/케이블의 불연성화는 매우 중요한 사안이다. When a machine tool is used in a factory or when an electric/electronic product is used at home, if the electric wire is overloaded, the polymer material that composes the electric wire burns and the risk of fire increases. In addition, when a fire occurs inside a building, a short circuit of the copper wire occurs due to combustion of the polymer material, so that the emergency exit sign etc. do not operate, resulting in loss of life. Therefore, the incombustibility of wires/cables is a very important issue.

이상과 같은 방법들을 통해 본 발명은 널리 사용되고 있는 단열성 건축자재 및 전선/케이블 등의 가연성 재료의 불연성화를 통하여 화재를 예방하고 화재로부터 안전한 생활을 영위하는 방안을 제공한다. Through the above methods, the present invention provides a method for preventing fire and leading a safe life from fire through incombustibility of combustible materials such as insulating building materials and wires/cables which are widely used.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, it is provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

<실시예 1. 불연성 무기 코팅제의 단열재 스티로폼 제조><Example 1. Manufacture of Styrofoam Insulation Material of Non-Combustible Inorganic Coating Agent>

무기물 기반의 불연성 물질로서 액상규산나트륨(규산나트륨 80w%, 물 20w%), 카올리나이트(kaolinite), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 굴껍질(주성분, CaCO3) 분말(≤100 ㎛) 및 깨진 유리분말(≤100 ㎛) 중에서 단일물질 또는, 2개 이상의 복합물질을 선택하여, 경화제와 적절한 중량비로 혼합한 표 1의 조성물을 스티로폼 패널(70(W)×100(L)×20(T)㎜3)에 적당한 두께(0.5~0.8 mm)로 도포하였다. As an inorganic-based non-combustible material, liquid sodium silicate (sodium silicate 80w%, water 20w%), kaolinite, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), oyster shell (main component, CaCO 3 ) powder (≤100 μm) and Styrofoam panel 70(W)×100(L)×20(T ) mm 3 ) was applied to an appropriate thickness (0.5 to 0.8 mm).

이 때, 깨진 유리분말은 입자크기가 100 ㎛ 이하인 것을 사용하였는데, 이 입자크기는 여러번의 예비 실험을 통해 설정된 것으로서, 100 ㎛를 초과할 경우 코팅용 조성물의 균일한 혼합이 잘 되지 않으므로 열처리 단계에서 치밀한 코팅벽이 형성되지 않았다. 이러한 결과는 입자가 큰 유리분말은 열처리 단계에서 국부적인 녹는 현상이 일어나므로 벽의 깨짐현상을 유발한다는 관점에서 볼 때, 유리 분말 뿐만 아니라 코팅제 조성 물질의 입자크기는 가능한 한 작은 크기로 조절하는 것이 바람직하다고 할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명에서는 일련의 실험결과에서 볼 때 양호한 코팅벽이 형성되는 조건을 깨진 유리분말의 압자크기를 100 ㎛ 이하로 설정하였다. 굴껍질 분말 역시 이러한 방법으로 입자크기 조절을 하였다. 깨진 유리와 굴껍질의 분말화를 위해서는 이들을 분쇄기로 분쇄한 후 일정한 크기가 통과하는 다양한 종류(크기 별)의 체(mesh)를 통과시켜 분말의 입자 크기별로 수집하였다. 1At this time, the broken glass powder used a particle size of 100 μm or less, which was set through several preliminary experiments. A dense coating wall was not formed. These results show that, from the viewpoint that glass powder with large particles causes cracking of walls because local melting occurs during the heat treatment step, it is better to adjust the particle size of the coating material as well as the glass powder to as small as possible. may be said to be preferable. However, in the present invention, the size of the indenter of the broken glass powder was set to 100 μm or less as a condition for forming a good coating wall from the results of a series of experiments. The particle size of oyster shell powder was also controlled in this way. In order to pulverize broken glass and oyster shells, they were pulverized with a grinder and passed through various types of meshes (by size) through which a certain size passed, and the powder was collected by particle size. One

코팅 #coating # 액상 규산 나트륨 (g)Liquid sodium silicate (g) 수산화
알루미늄 (g)hydroxylated
Aluminum (g) 카올리
나이트 (g)kaoli
Night (g) 굴껍질 분말 (g)Oyster shell powder (g) SiO2
(g)SiO 2
(g) 깨진 유리
(g)broken glass
(g) 1One 3030 3535 00 00 00 00 22 3030 1818 00 1717 00 00 33 3030 00 00 3535 00 00 44 3030 1616 1212 77 00 00 55 3030 00 1818 00 00 00 66 3030 00 1010 99 1616 00 77 3030 00 1010 1010 00 1515 88 3030 1414 1111 00 00 1010 99 3030 1515 1212 55 00 55 1010 3030 00 12 12 1818 00 00

실험 결과, 무기물 코팅제가 코팅된 스티로폼 패널은 상온(25℃)에서 하루 동안 건조하였다. 건조된 코팅층은 치밀한 조직을 가지면서 스티로폼 표면에 강하게 부착된 것으로 확인된다(도 1). As a result of the experiment, the Styrofoam panel coated with the inorganic coating agent was dried at room temperature (25° C.) for one day. It is confirmed that the dried coating layer has a dense structure and is strongly attached to the surface of the Styrofoam (FIG. 1).

<실시예 2. 스티로폼 코팅부의 불연 기능 확인><Example 2. Confirmation of non-combustible function of Styrofoam coating part>

스티로폼의 표면에 형성된 코팅층이 고온에서 변화되는 상태를 고찰하기 위하여, 코팅제의 조성변화에 따른 10종의 시편(무기 코팅제가 도포된 스티로폼)을 제조하여 650℃(도 2)와 1,000℃(도 3)에서 각각 5시간 동안 열처리하였다. 도 2는 650℃에서 5시간 동안 열처리 후의 스티로폼의 외관을 나타내고 있다. In order to examine the state in which the coating layer formed on the surface of the Styrofoam changes at high temperature, 10 specimens (Styrofoam coated with an inorganic coating agent) were prepared according to the change in the composition of the coating agent, and 650°C (FIG. 2) and 1,000°C (FIG. 3) ) was heat-treated for 5 hours, respectively. 2 shows the appearance of Styrofoam after heat treatment at 650° C. for 5 hours.

스티로폼의 물질성분들은 650℃ 온도에서 연소되어 증발되므로 도 2의 사진들은 내부가 비어 있는 직육면체로 형성되어 있다. 상온에서 650℃까지의 열처리 과정에서 형성된 직육면체는 내부에 존재하는 스티로폼 성분 물질들의 공기접촉을 차단함으로서 연소반응에 의한 독성가스의 발생을 억제할 뿐만 아니라, 화염의 전파를 방지하는 공기 차단용 코틱벽으로서의 기능을 할 수 있다. Since the material components of Styrofoam are burned and evaporated at a temperature of 650° C., the photos of FIG. 2 are formed as a rectangular parallelepiped with an empty interior. The rectangular parallelepiped formed in the heat treatment process from room temperature to 650°C blocks the air contact of the Styrofoam component materials present inside, thereby suppressing the generation of toxic gas due to the combustion reaction as well as preventing the propagation of the flame. can function as

또한, 도 2의 사진들로부터, 650℃에서 5시간 동안 열처리 후, #3, #4, #7, #8, #9번 및 #10의 코팅제 조성으로 제조한 시편들의 공기 차단용 코틱벽이 양호하게 형성되었음을 알 수 있다. In addition, from the photos of FIG. 2, after heat treatment at 650° C. for 5 hours, the cotic walls for air blocking of the specimens prepared with the coating composition of #3, #4, #7, #8, #9 and #10 were It can be seen that it is well formed.

도 3은 코팅된 스티로폼 시편들을 1,000℃에서 5시간 동안 열처리 한 후의 시편들의 형상을 나타내는데, 1,000℃의 고온에서도 #4와 #9번 시료의 형상은, 도 2에서 나타낸, 650℃의 열처리 후의 시료와 동일한 형상을 갖는 온전한 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다. 그러나, #3번 시료는 경화제와 굴껍질 분말만을 사용하였기 때문에 1,000℃의 열처리 과정에서 CO2의 분해에 의해 심한 수축과 부분적인 균열이 발생하였다. 또한, #7과 #8번 시료는 수산화알루미늄(Al(OH)3), 카올리나이트(Al2Si2O5(OH)4), 굴껍질 분말 및 깨진 유리분말을 사용한 코팅제 조성이므로, 1,000℃의 열처리 과정에서 깨진 유리분말의 용융에 의해 직육면체 형상이 깨어지고 시편을 넣은 원통형 알루미나 용기의 내부표면에 심하게 융착되어 있었다. 3 shows the shapes of the coated Styrofoam specimens after heat treatment at 1,000° C. for 5 hours. Even at a high temperature of 1,000° C., the shapes of samples #4 and #9 are shown in FIG. 2, the samples after heat treatment at 650° C. It can be seen that the intact state with the same shape as However, since sample #3 used only the hardener and oyster shell powder, severe shrinkage and partial cracks occurred due to the decomposition of CO 2 during the heat treatment at 1,000°C. In addition, samples #7 and #8 are coating agent compositions using aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), kaolinite (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), oyster shell powder, and broken glass powder. The cuboid shape was broken by the melting of the broken glass powder during the heat treatment process, and it was severely fused to the inner surface of the cylindrical alumina container into which the specimen was placed.

위의 결과들을 종합하여 그 결과를 표 2에 코팅 스티로폼의 열처리 과정에서 형성된 공기 차단용 코틱벽의 상태로서 기재하였다. Combining the above results, the results are described in Table 2 as the state of the air barrier cortic wall formed in the heat treatment process of the coated Styrofoam.

스티로폼
(코팅 #)Styrofoam
(coating #) 650℃ 열처리 후 벽의 상태 State of the wall after heat treatment at 650℃ 1000℃ 열처리 후 벽의 상태Condition of the wall after heat treatment at 1000℃ 1One 나쁨bad 나쁨bad 22 나쁨bad 나쁨bad 33 양호 Good 나쁨bad 44 매우 양호very good 양호Good 55 나쁨bad 나쁨bad 66 나쁨bad 나쁨bad 77 양호Good 나쁨bad 88 양호Good 나쁨bad 99 매우 양호very good 매우 양호very good 1010 양호Good 양호Good

<실시예 3. 가열처리된 스티로폼 코팅부의 X-선 회절분석> <Example 3. X-ray diffraction analysis of heat-treated Styrofoam coating>

열처리 과정에서 첨가한 경화제와 코팅물질들 간의 고상반응에서 형성되는 물질들을 확인하기 위하여, 650℃에서 공기 차단용 코틱벽이 비교적 양호하게 형성된 6종의 시편(#3, #4, #7, #8, #9번 및 #10 시편)을 1,000℃에서 열처리하여 X-선 회절분석(XRD)을 수행하여 열처리 과정 중, 코팅제의 조성 성분 간의 열반응에 의해 새롭게 생성된 물질들을 확인하여 도 4에 나타내었으며, 도 4로부터 확인된 생성 물질들의 물리적 특성을 표 3에 나타내었다. In order to confirm the materials formed in the solid-phase reaction between the curing agent and the coating materials added during the heat treatment process, 6 specimens (#3, #4, #7, # 8, #9, and #10 specimens) were heat-treated at 1,000° C. and X-ray diffraction analysis (XRD) was performed to identify materials newly generated by thermal reaction between the components of the coating agent during the heat treatment process, as shown in FIG. was shown, and the physical properties of the product materials identified from FIG. 4 are shown in Table 3.

코 팅 coating 생성 화합물 (녹는점[℃])Product (Melting Point [℃]) #3#3 CaO (2,613), Ca2SiO4 (2,130)CaO (2,613), Ca 2 SiO 4 (2,130) #4#4 Al2O3 (2,054), CaSiO3 (1,544), NaAlSiO4 (1,550)Al 2 O 3 (2,054), CaSiO 3 (1,544), NaAlSiO 4 (1,550) #7#7 CaSiO3 (1,544)CaSiO 3 (1,544) #8#8 Al2O3 (2,054), SiO2 (1,723), NaAlSiO4 (1,550)Al 2 O 3 (2,054), SiO 2 (1,723), NaAlSiO 4 (1,550) #9#9 Al2O3 (2,054), NaAlSi2O8 (1,120), CaSiO3 (1,544)Al 2 O 3 (2,054), NaAlSi 2 O 8 (1,120), CaSiO 3 (1,544) #10#10 CaSiO3 (1,544), Ca2SiO4 (2,130), Ca2Al2SiO7 (1,596), NaAlSiO4 (1,550)CaSiO 3 (1,544), Ca 2 SiO 4 (2,130), Ca 2 Al 2 SiO 7 (1,596), NaAlSiO 4 (1,550)

도 4와 표 3의 실험결과에서 알 수 있듯이, 경화제와 5종의 무기물질로 구성된 코팅제의 조성 중, 양호한 공기 차단벽을 형성하는 #4, #9, #10 조성은 공통적으로 경화제와 2종 이상의 무기물질간의 조합으로 구성되어 있으며, 특히, 3종(#4, #9, #10)의 조성에서 점토광물인 카올리나이트가 포함되어 있음을 알 수 있다. 경화제는 수용성 소듐실리케이트가 용매인 물에 녹아있는 80% 농도를 사용하였다. 카올리나이트는 물에서 콜로이드(입자크기≤0.001 mm) 형태로 분산되는 특성을 가지므로, 물에서의 분산성이 매우 우수하며, 물질의 흡착력 또한 뛰어난 점토광물이다. 따라서, 천연의 점토광물인 카올리나이트는 코팅조성 물질간의 균일한 혼합상태를 유지하여 고분자 성분인 스티로폼의 표면에 균일한 코팅층이 형성하는 데에 중요한 역할을 한다는 것을 잘 알 수 있다. 또한 카올리나이트 물질은 500℃ 부근에서 수산기의 이탈에 의한 수증기 발생 후, 1,200℃ 부근에서 뮬라이트(mullite)와 크리스토발라이트 (c-SiO2)로 변하므로, 물질 자체의 내열 특성도 매우 우수하다. 실시예의 결과에서 알 수 있듯이, 열처리 과정에서 일정한 면적의 공기 차단용 코틱벽이 치밀하게 형성되기 위해서는, 예를 들면, 2종의 단일 물질들이 서로 열반응하여 새로운 구조를 갖는 하나의 단일 물질이 생성되어야 한다:As can be seen from the experimental results in FIG. 4 and Table 3, among the compositions of the coating agent consisting of a curing agent and five kinds of inorganic materials, the compositions #4, #9, and #10, which form a good air barrier, are in common with the curing agent and two kinds. It is composed of a combination of the above inorganic substances, and in particular, it can be seen that kaolinite, a clay mineral, is included in the composition of three types (#4, #9, #10). As the curing agent, 80% concentration of water-soluble sodium silicate dissolved in water as a solvent was used. Since kaolinite is dispersed in the form of colloids (particle size ≤0.001 mm) in water, it has excellent dispersibility in water and is a clay mineral with excellent adsorption capacity. Therefore, it can be seen that kaolinite, a natural clay mineral, plays an important role in forming a uniform coating layer on the surface of Styrofoam, which is a polymer component, by maintaining a uniform mixing state between the coating composition materials. In addition, since the kaolinite material changes to mullite and cristobalite (c-SiO 2 ) at around 1,200° C. after the generation of water vapor due to the release of the hydroxyl group at around 500° C., the heat resistance property of the material itself is also very excellent. As can be seen from the results of the examples, in order to form a dense cortic wall for blocking air of a certain area during the heat treatment process, for example, two types of single materials are thermally reacted with each other to generate one single material having a new structure. should be:

A(단일 물질) + B(단일 물질) → C(단일 물질) (4)A (Single Substance) + B (Single Substance) → C (Single Substance) (4)

따라서, 코팅 조성물을 구성하는 다종의 무기물질들이 열반응에 의해 새로운 구조를 갖는 물질들이 식(4)와 같이 생성되면서 치밀한 형태의 공기 차단용 코틱벽이 형성된다는 것이다.Accordingly, as the various inorganic materials constituting the coating composition are thermally reacted, materials having a new structure are generated as shown in Equation (4), thereby forming a dense air barrier cortic wall.

또한, 코팅제 조성용 무기물질의 조합과정에서 분해가 일어나는 물질(예, CaCO3 → CaO + CO2↑)을 과도하게 사용하면 분해과정에서 공기 차단용 코틱벽이 심한 수축에 의해 깨어지게 되므로 공기 차단용 코틱벽의 형성에서 부정적인 요소가 될 것이다.In addition, if you use excessively a material that decomposes in the process of combining inorganic materials for coating composition (eg CaCO 3 → CaO + CO 2 ↑), the cortic wall for air blocking is broken by severe contraction during the decomposition process. It will be a negative factor in the formation of the nasal wall.

따라서, 300 내지 500℃ 부근에서 부분적으로 녹는 경화제 성분 (소듐실리케이트)과 수산화 알루미늄(Al(OH)3)을 첨가하면서, 굴껍질(주성분, CaCO3)을 소량 첨가하고, 500℃ 이상에서 녹는 깨진유리 분말을 소량 첨가하는 것에 더해, 코팅 시의 균일한 도포를 위해 카올리나이트를 적당량 첨가한 #9 조성의 코팅 조성이 650℃와 1,000℃에서 매우 양호한 공기 차단용 코틱벽이 형성된다는 사실을 알 수 있었다. 다만, 경화제와 5종의 무기물질을 사용한 본 실시예 에서의 조합(표 1 참조) 외의 다른 조합도 양호한 공기 차단용 코틱벽을 형성할 수 있다는 점도 상기해야 한다(이후의 표 6 참조). Therefore, while adding a curing agent component (sodium silicate) and aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) that partially melts at around 300 to 500°C, a small amount of oyster shell (main component, CaCO3) is added, and broken glass that melts at 500°C or higher In addition to adding a small amount of powder, it was found that the coating composition of #9 composition with kaolinite added in an appropriate amount for uniform application during coating formed very good air barrier cortic walls at 650°C and 1,000°C. However, it should be remembered that combinations other than the combination in this example (see Table 1) using a curing agent and five inorganic materials can also form a good air barrier cortic wall (refer to Table 6 below).

이러한 사실로부터 화재발생 시 코팅벽 내부의 가연성 물질은 내열성 물질로 구성된 공기 차단용 코틱벽에 의해 열과 공기가 차단되므로 독성가스의 발생과 화염의 전파가 차단된다. 따라서 불연성 무기 코팅제로 처리한 단열재(스티로폼 등의 가연성 건축자재)를 건축자재로 사용한다면 화재발생 시 인명과 재산의 손실을 최소화 할 수 있음을 잘 알 수 있다. From this fact, in the event of a fire, the inflammable material inside the coating wall is blocked from heat and air by the air-blocking cortic wall made of heat-resistant material, so the generation of toxic gas and the propagation of flame are blocked. Therefore, it is well known that the loss of life and property in the event of a fire can be minimized if insulation materials treated with non-combustible inorganic coatings (combustible building materials such as Styrofoam) are used as building materials.

<실시예 4. 가열처리된 스티로폼의 열분석도 및 중량변화 확인><Example 4. Confirmation of thermal analysis diagram and weight change of heat-treated Styrofoam>

스티로폼 자체의 열-분해에 대한 연구결과 문헌(SUZANNE SELEEM et. al., 'Comparison of Thermal Decomposition of Polystyrene Products vs. Bio-Based Polymer Aerogels', OHIO J SCI., 2017, 117(2), 50-60)에서 알 수 있듯이 폴리스틸렌은 420℃ 부근에서 완전 연소되어 공기 중으로 증발됨을 알 수 있다. Research results on thermal decomposition of Styrofoam itself (SUZANNE SELEEM et. al., 'Comparison of Thermal Decomposition of Polystyrene Products vs. Bio-Based Polymer Aerogels', OHIO J SCI., 2017, 117(2), 50- 60), it can be seen that polystyrene is completely burned at around 420°C and evaporated into the air.

따라서 본 발명에서는 스티로폼 패널(40(W)×40(L)×20(T)㎜3)을 사용하여 무기 코팅제의 코팅 전/후의 시편을 열처리하여 무게 변화를 측정함으로써 스티로폼 표면에 형성되는 공기 차단용 코틱벽이 스티로폼 물질의 연소에 미치는 영향을 고찰할 것이다. 이를 위하여, 650℃의 온도에서 열처리 후, 공기 차단용 코틱벽이 제일 양호하게 형성된 코팅 스티로폼 시편 #4 및 #9를 선택하였다. Therefore, in the present invention, using a Styrofoam panel (40(W)×40(L)×20(T)mm 3 ), the specimen before and after coating of the inorganic coating agent is heat-treated to measure the weight change, thereby blocking air formed on the surface of the Styrofoam. The effect of the cortic wall on the combustion of Styrofoam materials will be considered. To this end, after heat treatment at a temperature of 650° C., coated styrofoam specimens #4 and #9 having the best air barrier cortic wall were selected.

이 실험을 위해서 각 코팅 스티로폼 시편은 30분간 각 온도별로 가열처리하였고, 도 2 및 도 3에서와 같은 형상의 결과가 나오는 것을 확인하였다. For this experiment, each coated Styrofoam specimen was heat-treated at each temperature for 30 minutes, and it was confirmed that the result of the shape as in FIGS. 2 and 3 was obtained.

도 5에는 스티로폼을 150℃에서 열처리하여 압착된 스티로폼 시편을 분쇄하여 얻은 스티로폼 분말과 코팅제 자체를 건조하여 얻은 분말에 대한 열중량 분석(TGA-1000 모델, Navas Instruments, USA) 결과를 나타내었는데, 도 5의 스티로폼에 대한 열분석도를 통해 스티로폼이 300~430℃ 사이의 온도영역에서 완전히 연소되어 증발됨을 알 수 있다. 5 shows the results of thermogravimetric analysis (TGA-1000 model, Navas Instruments, USA) of the Styrofoam powder obtained by pulverizing the compressed Styrofoam specimen by heat-treating the Styrofoam at 150° C. and the powder obtained by drying the coating agent itself. Through the thermal analysis diagram of Styrofoam in Fig. 5, it can be seen that Styrofoam is completely burned and evaporated in a temperature range between 300 and 430°C.

코팅제 조성물질들은 코팅제의 구성물질인 Al(OH)3(수산화알루미늄), Al2Si2O5(OH)4(카올리나이트), CaCO3(탄산칼슘)의 존재 유/무에 따라 온도에 따른 중량 감소의 정도가 달라진다. 즉, 350℃의 온도 영역까지는 Al(OH)3의 수산화기들의 이탈로 인한 중량감소이며, 400에서 650℃ 사이는 Al2Si2O5(OH)4의 수산화기들의 이탈로 인한 중량감소이며, 650에서 800℃ 사이는 CaCO3의 CO2 분해에 의한 중량감소에 해당한다.The coating composition materials are Al(OH) 3 (aluminum hydroxide), which is a component of the coating agent, Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 (kaolinite) , CaCO 3 (calcium carbonate) The degree of weight reduction according to the temperature varies depending on the presence/absence. That is, up to a temperature range of 350 ° C. is a weight reduction due to the release of the hydroxyl groups of Al(OH) 3 , and between 400 and 650 ° C. is a weight reduction due to the release of the hydroxyl groups of Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 , 650 Between 800 °C and CaCO 3 corresponds to the weight loss due to the decomposition of CO 2 .

이에, 표준물질들의 온도에 따른 열-중량 분석도를 참고하여, 스티로폼 패널(40(W)×40(L)×20(T)㎜3)에 각각의 코팅제를 코팅한 후 건조하여 전기로에서 300에서 600℃ 사이에서(50℃ 간격의 처리 온도 설정) 열처리 전/후의 시편의 무게 변화는 표 4에 스티로폼 성분의 중량 변화율(%)을 나타내었으며, 열처리 후의 시편 형상을 도 6에 나타내었다.Therefore, referring to the thermogravimetric analysis diagram according to the temperature of the standard materials, each coating agent is coated on the styrofoam panel (40(W)×40(L)×20(T)mm 3 ) and dried in an electric furnace 300 The weight change (%) of the Styrofoam component is shown in Table 4 for the weight change of the specimen before and after heat treatment between 600 ° C.

코 팅coating 중량감소 (%)Weight loss (%) 300℃300℃ 350℃350℃ 400℃400℃ 450℃450℃ 500℃500℃ 550℃550℃ 600℃600℃ 스 티 로 폼Styrofoam 33 1717 7373 100100 100100 100100 100100 #4#4 -- 1212 4949 7474 9191 9595 100100 #9#9 -- 99 4646 7272 8888 9292 9696

스티로폼은 450℃에서 100%의 중량감소가 일어나는 반면에, 코팅된 시편에서는 450℃ 이상의 온도에서도 공기 차단용 코틱벽의 내부에 스티로폼 성분들이 잔존하고 있음을 알 수 있으며, 특히, 코팅된 시편의 스티로폼 성분의 중량 변화율(%)로부터, 코팅 #9의 시편이 제일 우수함을 알 수 있었으며, 이러한 결과로부터, 스티로폼 성분을 감싸고 있는 내열성의 공기 차단벽은 스티로폼 성분을 외부공기로부터 차단함으로써 급격한 연소를 방지하여 독성가스의 발생을 막아주는 역할을 할 뿐만 아니라 화재발생 시의 열기류에 의한 화염의 전파를 방지하는 이중적인 기능을 갖는다는 것을 잘 알 수 있다. While Styrofoam loses 100% of its weight at 450°C, it can be seen that Styrofoam components remain inside the air-blocking cortic wall even at a temperature of 450°C or higher in the coated specimen. From the weight change rate (%) of the component, it was found that the specimen of coating #9 was the best. It is well known that it not only serves to prevent the generation of toxic gas, but also has a dual function of preventing the propagation of flames by hot air in case of fire.

<실시예 5. 시판제품과의 비교> <Example 5. Comparison with commercial products>

본 실시예에서 실행한 결과들을 확인하기 위하여 스티로폼 패널(100(W)×120(L)×30(T)㎜3)에 무기 코팅제(#4, #9, #10 코팅 조성, 표 1 참조)를 코팅하여 900℃의 토치 불꽃 하에서 일정시간 동안 처리한 후 스티로폼 패널의 상태를 고찰하였다. In order to confirm the results performed in this example, the inorganic coating agent (#4, #9, #10 coating composition, see Table 1) on the Styrofoam panel (100(W)×120(L)×30(T)mm 3 ) was coated and treated for a certain period of time under a torch flame at 900°C, and then the state of the Styrofoam panel was examined.

도 7에는 상용 스티로폼(위)과 상용의 난연 스티로폼(B사, 아래)의 토치 불꽃처리 과정과 결과를 나타내었는데, 상용 스티로폼과 상용의 난연 스티로폼은 3초 이내에 순간적으로 완전 연소됨을 알 수 있다. 7 shows the torch flame treatment process and results of commercial styrofoam (top) and commercial flame-retardant styrofoam (company B, bottom).

반면, 도 8 내지 도 10을 참고할 때, #4 코팅-스티로폼, #9 코팅-스티로폼, #10 코팅-스티로폼이 각각 900℃에서 5분 동안 처리한 후에도 불꽃 접촉면과 뒷면의 상태가 온전하게 유지되어 있음을 알 수 있다. 한편, 도 10의 아래 사진은 #10 코팅-스티로폼에서 형성된 공기 차단용 코틱벽의 불꽃 접촉면을 제거한 후의 공기 차단용 코틱벽 내부의 형상을 나타낸 것이다. 이 같은 결과는 #4 코팅-스티로폼, #9 코팅-스티로폼에서도 동일하게 나타나며, 공기 차단용 코틱벽 내부는 거의 비어 있고 스티로폼 성분들이 녹은 상태로 공기 차단용 코틱벽의 표면에 부분적으로 융착되어 있음을 알 수 있다. On the other hand, when referring to FIGS. 8 to 10, #4 coating-Styrofoam, #9 coating-Styrofoam, and #10 coating-Styrofoam were each treated at 900 ° C. it can be seen that there is Meanwhile, the photo below of FIG. 10 shows the shape of the inside of the air blocking cortic wall after removing the flame contact surface of the air blocking cortic wall formed from #10 coating-Styrofoam. The same results are also found in #4 Coated-Styrofoam and #9 Coated-Styrofoam, indicating that the inside of the air barrier cortic wall is almost empty and the Styrofoam components are partially fused to the surface of the air barrier cortic wall in a melted state. Able to know.

이러한 사실은, 상온에서 건조된 코팅막이 온도가 상승함에 따라, 내열성의 공기 차단용 코틱벽으로 변형되며, 형성된 내열성의 공기 차단용 코틱벽이 가연성 스티로폼 성분의 공기 접촉을 완벽하게 차단한다는 것을 잘 알려주고 있다.This fact indicates that the coating film dried at room temperature is transformed into a heat-resistant air barrier cortic wall as the temperature rises, and the heat-resistant air barrier cortic wall formed perfectly blocks the air contact of the combustible Styrofoam component. there is.

<실시예 6. 불연성 무기 코팅제의 전선/케이블 적용><Example 6. Application of non-combustible inorganic coating agent to wire/cable>

도 11은 본 발명에서 구현하고자 하는 구리 전선의 단면도를 나타낸다. 11 shows a cross-sectional view of a copper wire to be implemented in the present invention.

보다 자세히 설명하면, 도전체의 표면에 절연체인 플라스틱 피복을 얇게 코팅(~0.2 mm)하여 도전체를 보호한 후, #9와 같은 불연성의 무기 코팅제(절연체)를 0.5~0.8 mm의 두께로 코팅하며, 최종적으로 무기코팅제 외부를 플라스틱 피복으로 감싸는 형태의 3상의 구리전선이다.More specifically, after protecting the conductor by thinly coating (~0.2 mm) a plastic coating, which is an insulator, on the surface of the conductor, a non-flammable inorganic coating agent (insulator) such as #9 is coated with a thickness of 0.5 to 0.8 mm Finally, it is a three-phase copper wire in the form of wrapping the outside of the inorganic coating material with a plastic coating.

이를 위해, PVC(poly vinyl chloride) 재질의 열수축 튜브를 이용하여 플리스틱 압출성형으로 구리전선을 피복한 후, 열수축 튜브가 피복된 구리선을 #9의 코팅용 조성물(페이스트 상태)에 담근 후 구리선을 3~4회 회전함으로서 균일한 코팅피막을 얻었다. 이러한 과정을 거친 구리전선은 건조과정(건조기, 65℃, 10h)을 거친 후, 450, 650, 900℃의 열처리 과정을 통하여 코팅피막의 제반특성을 분석하여 이에 대한 결과를 도 12에 나타내었다. To this end, a copper wire is coated by plastic extrusion using a heat-shrinkable tube made of PVC (polyvinyl chloride) material, and the copper wire coated with the heat-shrinkable tube is dipped in the coating composition (paste state) of #9, and then the copper wire is removed. A uniform coating film was obtained by rotating 3-4 times. After the copper wire that has undergone this process is dried (dryer, 65°C, 10h), various characteristics of the coating film are analyzed through heat treatment at 450, 650, and 900°C, and the results are shown in FIG. 12 .

도 12를 참고하면, #9와 같은 코팅제가 구리전선에 코팅된 코팅피막(0.5~0.8 mm 두께)은 열처리 전 뿐만 아니라, 450℃, 650℃, 900℃에서 각각 2시간 동안의 열처리 후에도 단단하고 치밀한 조직을 갖는 것으로 확인되며, 특히, 코팅피막의 저항은 보유하고 있는 저항측정기의 측정 범위를 초과하는 3,000 MΩ 이상인 것으로 확인되었다(가용전압 1 kV 하에서 저항 측정하였음). 전선을 구성하는 요소 중, 코팅피막 자체의 저항 값은 가와소텍셀사(일본)의 절연-애자(더블스커드형)의 저항값(≥100 MΩ)을 초과하므로, 화재 발생 시, 플라스틱 피복의 연소에 의한 구리전선과 코팅피막간의 누전현상은 방지되며, 화재가 발생하여도 구리전선에는 전류가 온전하게 흐를 수 있음을 이와 같은 결과가 입증한다. Referring to FIG. 12, the coating film (0.5-0.8 mm thick) coated with the same coating agent as #9 on the copper wire is hard not only before heat treatment, but also after heat treatment at 450°C, 650°C, and 900°C for 2 hours, respectively. It was confirmed to have a dense structure, and in particular, the resistance of the coating film was confirmed to be 3,000 MΩ or more, exceeding the measurement range of the resistance meter possessed (resistance was measured under an available voltage of 1 kV). Among the elements constituting the electric wire, the resistance value of the coating film itself exceeds the resistance value (≥100 MΩ) of the insulation-insulator (double scud type) of Kawasotexel (Japan). This result proves that the electric current between the copper wire and the coating film is prevented, and that the current can flow through the copper wire intact even in the event of a fire.

<실시예 7. 구리전선 코팅피막의 강도 확인><Example 7. Confirmation of strength of copper wire coating film>

판유리, 창유리, 유리병, 일반 용기류, 식기류 등에서 매우 광범위하게 이용되는 소다 석회 유리는 400~500℃의 온도에서 녹는다. 주방용품으로 사용되는 법랑은 구리, 철 및 알루미늄 등의 금속 표면에 유리질 재료를 코팅하고, 소성으로 융착시켜서 제조한 제품으로 금속의 표면에 유리질 유약을 코팅하여 코팅층이 형성되면 내부식성, 내열성, 내마모성이 향상된다. Soda-lime glass, which is widely used in plate glass, window glass, glass bottle, general container, and tableware, melts at a temperature of 400~500℃. Enamel used for kitchen appliances is a product manufactured by coating a glassy material on the surface of a metal such as copper, iron, and aluminum and then fusion by firing. This is improved.

따라서, 여러 가지 코팅제 조성 중, 전선을 구성하는 전도체인 구리와 융착이 용이한 깨진유리 분말(≤100 ㎛)이 어느 정도 포함되어야 구리선 전용 무기 코팅제 조성 성분으로 사용할 수 있는지 확인하였다. 무기 코팅제를 이용한 스티로폼의 외부 표면에서의 공기 차단용 코틱벽 형성에 대한 일련의 실험 결과를 토대로 무기 코팅제를 구리전선에 적용하였다. 특히, 깨진 유리 분말이 소량 혼합된 표 1의 #9 스티로폼 시편 결과를 통해 이러한 #9 스티로폼에 적용된 코팅 조성물이 구리전선에도 적합할지 확인하였다. Therefore, it was confirmed that copper, which is a conductor constituting an electric wire, and broken glass powder (≤100 μm), which is easy to fusion, must be included among various coating compositions to be used as an inorganic coating composition for copper wire only. An inorganic coating agent was applied to a copper wire based on the results of a series of experiments on the formation of a cortic wall for air barrier on the outer surface of Styrofoam using an inorganic coating agent. In particular, through the results of the #9 Styrofoam specimen in Table 1 in which a small amount of broken glass powder was mixed, it was confirmed whether the coating composition applied to the #9 Styrofoam would be suitable for copper wires.

표 5에는 구리전선 코팅용 무기 코팅제의 네가지 조성(표 1 참조)을 선택하여 코팅/건조 후, 코팅피막(0.5~0.8 mm)의 강도를 측정한 결과를 나타내었다. 코팅피막의 강도 측정은 80 g(m)의 원통형 추를 적당한 높이에서 구리전선에 떨어뜨린 후, 코팅피막이 깨어지는 높이(h)를 측정하여 원통형 추가 행한 일(W)을 계산하여 코팅피막의 강도를 비교하였다. 여기서, W = mgh(g: 중력가속도, 9.8 m/s2)이다. Table 5 shows the results of measuring the strength of the coating film (0.5-0.8 mm) after coating/drying by selecting four compositions (see Table 1) of the inorganic coating agent for copper wire coating. To measure the strength of the coating film, after dropping a cylindrical weight of 80 g(m) onto the copper wire from an appropriate height, measure the height (h) at which the coating film breaks, and calculate the work (W) of the cylindrical addition to determine the strength of the coating film were compared. Here, W = mgh (g: gravitational acceleration, 9.8 m/s 2 ).

코 팅coating 코팅피막이 깨지는 높이 (mm)The height at which the coating film breaks (mm) 원통형 추가 행한 일 (Joule)Cylindrical additional work done (Joule) #4#4 278278 0.2180.218 #7#7 305305 0.2390.239 #8#8 310310 0.2430.243 #9#9 315315 0.2470.247

표 5를 참고하면, 구리전선의 코팅피막이 깨지는 높이가 #9 코팅 전선에서 가장 높음을 확인할 수 있다. Referring to Table 5, it can be seen that the breaking height of the coating film of the copper wire is the highest in the #9 coated wire.

<실시예 8. 3상 구리전선의 내열성 확인><Example 8. Confirmation of heat resistance of three-phase copper wire>

도 11의 모식도에서 나타낸 바와 같은 3상의 구리전선을 제조하는 과정을 도 13에 나타내었는데, #9 코팅제로 제조한 3상의 구리전선과 상용품의 구리전선의 내열성을 비교하기 위하여 900℃의 토치 불꽃 하에서 5분 동안 열처리하였다. The process of manufacturing a three-phase copper wire as shown in the schematic diagram of FIG. 11 is shown in FIG. 13, a torch flame at 900° C. to compare the heat resistance of a three-phase copper wire manufactured with #9 coating agent and a commercial copper wire It was heat-treated for 5 minutes under

열처리 과정과 결과를 도 14와 도 15에 나타내었는데, #9 코팅제로 제조한 3상의 구리전선은 900℃에서 5분 동안 열처리를 한 후에도, 램프에 불이 들어오는 것을 알 수 있으며, 상용품의 구리전선은 구리선을 감싸고 있는 플리스틱류의 피복이 완전 연소되어 발생한 누전현상에 의해 단전되어 램프에 불이 켜지지 않는다는 것을 확인할 수 있다. The heat treatment process and results are shown in Figs. 14 and 15. It can be seen that the lamp is lit even after the three-phase copper wire made with #9 coating is heat-treated at 900°C for 5 minutes, and commercially available copper It can be seen that the electric wire is cut off due to a short circuit caused by the complete combustion of the plastic covering surrounding the copper wire, and the lamp does not turn on.

화재 발생 시에는 상당한 열기류 현상이 발생하므로 플라스틱 피복이 완전연소 되어 재(ash)가 된다면 발생하는 열기류에 의해 상대적으로 낮은 온도에서도 구리 전선 간의 합선 현상이 촉진되기에, 이러한 결과는 본 발명의 코팅제가 코팅된 구리전선은 합선으로 인한 화재피해를 줄이거나 전선 훼손으로 인한 통신두절 상태를 현저히 줄일 수 있는 용도로 사용하기에 적절함을 보여준다. In the event of a fire, a significant heat flow phenomenon occurs, so if the plastic coating is completely burned and becomes ash, the short circuit between the copper wires is promoted even at a relatively low temperature by the generated heat flow. Coated copper wire shows that it is suitable for use in applications that can reduce fire damage caused by short circuits or significantly reduce communication interruption due to wire damage.

도 16에는 900℃에서 5분 동안 열처리를 한 상기 #9 코팅제로 제조한 3상의 구리전선에서 융착된 외부 플라스틱 성분을 제거한 구리전선의 형상을 나타내었는데, 열처리 과정 중, 구리전선과 코팅피막을 감싸는 플라스틱 성분들은 완전 연소되어 제거되며, 구리도체와 절연성 코팅피막이 남아 있음을 확인할 수 있다. 도 16에서 나타난 무기물 기반의 절연체 피막은 실시예 3에서의 XRD 분석 방법을 통해 분석한 바, #9 코팅 스티로폼 시편과 유사한 결과를 얻었다.16 shows the shape of the copper wire from which the external plastic component fused from the three-phase copper wire made with the #9 coating agent was heat-treated at 900° C. for 5 minutes. During the heat treatment process, the copper wire and the coating film were The plastic components are completely burned and removed, and it can be seen that the copper conductor and insulating coating film remain. The inorganic material-based insulator film shown in FIG. 16 was analyzed through the XRD analysis method in Example 3, and results similar to those of the #9 coated Styrofoam specimen were obtained.

따라서 화재발생 시에는 900℃ 열처리 후에 형성된 무기물 절연체 피막이 도 16의 나타낸 뮬라이트 재질의 원통형의 절연애자와 동일한 기능을 함을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that in the event of a fire, the inorganic insulating film formed after heat treatment at 900° C. performs the same function as the mullite cylindrical insulator shown in FIG. 16 .

<실시예 9. 고분자 성분이 추가된 구리전선 코팅용 조성물의 특징><Example 9. Characteristics of the composition for coating a copper wire with a polymer component added>

한편, 본 발명에서 구리전선에 코팅하는 무기물 기반의 코팅피막은 세라믹 특성을 가지므로 구리전선이 휘어질 때, 코팅피막이 깨어지는 현상이 발생할 수 있다. On the other hand, since the inorganic material-based coating film coated on the copper wire in the present invention has ceramic properties, when the copper wire is bent, the coating film may be broken.

이러한 단점을 개선하기 위하여, 고분자 성분의 접착제를 무기 코팅제의 총량을 100 중량부로 할 때, 10~30 중량부로 고분자 접착제인 폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴 에스테르 공중합체를 혼합하여 코팅할 수 있다. 이때, 첨가하는 고분자 접착제가 30 중량부를 초과하면, 고온에서 고분자 성분들의 완전 연소에 의해 치밀한 코팅피막이 형성되지 않으므로, 화재발생 시 누전현상이 발생할 수도 있어 불연성 절연체 코팅피막의 기능을 할 수 없다. In order to improve this disadvantage, when the total amount of the inorganic coating agent for the polymer adhesive is 100 parts by weight, 10 to 30 parts by weight of the polymer adhesive polyvinyl acetate or acrylic ester copolymer may be mixed and coated. At this time, if the added polymer adhesive exceeds 30 parts by weight, since a dense coating film is not formed by complete combustion of the polymer components at high temperature, an electric leakage phenomenon may occur in the event of a fire, so that it cannot function as a non-combustible insulator coating film.

따라서, 이를 확인하기 위해, 도 17에 무기 코팅제가 코팅된 구리전선의 휘어짐 특성에 대한 실험결과를 나타내었다. 도 17의 좌측은 #9 코팅 조성으로 구리선 피복에 코팅한 후, C형으로 200회 휜 후의 구리전선의 형상이며, 우측은 #9 코팅 조성물 100g 기준 폴리비닐 아세테이트 접착제(영일화성(주), 점도 1,000 cps 이하, 분자량 8,000) 30g을 첨가한 후, 구리전선 피복에 코팅하여 200회 휜 후의 형상을 나타낸다. 이 때, 폴리비닐 아세테이트 접착제가 첨가된 코팅제를 사용한 구리전선은 첨가되지 않은 것과 비교하여, 구리전선의 휘는 조작의 초기단계에서 매우 깨끗한 원형의 금이 생겼으며, 생성된 금은 200회 조작중에 지속적으로 유지되며 다른 깨어진 금이 생기지 않았다. 반면에, 폴리비닐 아세테이트 접착제를 첨가하지 않은 코팅 조성물을 사용한 구리전선은 200회 조작의 초기단계에서 원형의 깨어진 금이 생기면서 부분적으로 코팅피막의 미세한 깨어짐 현상이 발생하지만, 200회 휘는 조작 중에서는 대체적으로 심한 깨어짐 현상은 일어나지 않았다. 폴리비닐 아세테이트 접착제가 첨가된 구리전선은 매우 양호한 상태를 유지하며, 폴리비닐 아세테이트가 첨가되지 않은 구리전선도 양호한 상태를 유지하였다. 실제의 제조공정에서는 최종적으로 코팅피막을 플리스틱 피복으로 감싸기 때문에 구리전선을 휘는 조작에 의해 발생하는 코팅피막의 손상은 크게 방지될 것이다. Therefore, in order to confirm this, the experimental results for the bending characteristics of the copper wire coated with the inorganic coating agent are shown in FIG. 17 . The left side of FIG. 17 is the shape of the copper wire after being coated on the copper wire coating with the #9 coating composition, and then bent 200 times in the C shape. After adding 30 g of 1,000 cps or less, molecular weight 8,000), it is coated on a copper wire coating to show the shape after bending 200 times. At this time, compared to the copper wire using the coating agent to which the polyvinyl acetate adhesive was added, a very clean circular crack was generated in the initial stage of the bending operation of the copper wire, compared to the one without the addition of the polyvinyl acetate adhesive, and the generated gold is continuous during 200 operations was maintained and no other cracks were formed. On the other hand, in the copper wire using the coating composition without the addition of polyvinyl acetate adhesive, circular cracks were generated at the initial stage of 200 operations, and microscopic cracks of the coating film occurred partially, but during the 200 bending operations, In general, no severe cracking occurred. The copper wire to which the polyvinyl acetate adhesive was added maintained a very good condition, and the copper wire to which polyvinyl acetate was not added also maintained a good condition. In the actual manufacturing process, since the coating film is finally wrapped with a plastic coating, damage to the coating film caused by bending the copper wire will be greatly prevented.

다음으로는 도 18에 #9 코팅 조성물의 폴리비닐 아세테이트 접착제의 첨가 유/무에 따른 코팅피막의 형상을 나타내었는데, 도 18의 하단의 구리전선은 #9 코팅 조성물 만을 사용하여 코팅한 후 900℃의 토치 불꽃 하에서 5분 동안 열처리한 결과 매우 양호한 코팅피막이 형성됨을 알 수 있었으며, #9 코팅 조성물 100g 기준 폴리비닐 아세테이트 접착제가 첨가된 코팅피막 역시 양호한 형태로 형성되는 것을 알 수 있다. 반면, 도 19에서 #9 코팅 조성물 100g 기준 폴리비닐 아세테이트 접착제가 50g 첨가된 구리전선에서는 전선의 기능을 할 수 없을 정도로 코팅피막이 형성되지 않고 구리전선이 노출되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 토치불꽃 처리 시, 연소되어 재(ash)가 되는 고분자 성분이 상대적으로 증가하므로 고온에서 단단하고 치밀한 코팅피막이 형성하지 못하기 때문이다. Next, the shape of the coating film according to the presence/absence of addition of polyvinyl acetate adhesive of the #9 coating composition in FIG. 18 was shown. The copper wire at the bottom of FIG. 18 was coated using only the #9 coating composition, It was found that a very good coating film was formed as a result of heat treatment for 5 minutes under a torch flame of On the other hand, in FIG. 19 , it can be seen that in the copper wire to which 50 g of polyvinyl acetate adhesive is added based on 100 g of the #9 coating composition, the coating film is not formed to such an extent that it cannot function as the wire, and the copper wire is exposed. This is because, during torch flame treatment, a hard and dense coating film cannot be formed at a high temperature because the polymer component that is burned and becomes ash is relatively increased.

따라서, 구리전선의 휘어지는 기능을 개선하기 위한 고분자 접착제의 첨가율은 코팅 조성물 100 중량부에 대하여 30 중량부 이하가 적절한 것으로 판단된다.Therefore, it is determined that the addition rate of the polymer adhesive to improve the bending function of the copper wire is 30 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the coating composition.

<제조예 1 내지 5, 비교제조예 1 내지 4. 각 원료 함량에 따른 코팅 조성물 제조 및 이를 코팅한 스티로폼과 전선의 성능 비교> <Preparation Examples 1 to 5, Comparative Preparation Examples 1 to 4. Preparation of a coating composition according to the content of each raw material and comparison of the performance of the coated Styrofoam and the electric wire>

표 1의 #9 조성물을 다음과 같이 제조예 1로 하고, 같은 방법으로 원료만 달리하여 원료의 배합비(표 6)에 따른 스티로폼, 전선을 제조하고 이의 불연성(실시예 2 참고) 및 전기흐름도(실시예 5 참조)를 확인하여 표 7과 표 8에 나타내었다.The composition #9 in Table 1 was prepared as Preparation Example 1 as follows, and only the raw materials were changed in the same way to prepare styrofoam and wires according to the mixing ratio of the raw materials (Table 6), and their non-combustibility (refer to Example 2) and electrical flow diagram ( Example 5) was confirmed and shown in Tables 7 and 8.

그 결과 불연성 무기 코팅용 조성물은 액상 규산나트륨 100 중량부 기준으로 수산화알루미늄 40~60 중량부, 카올리나이트 30~50 중량부, 굴껍질 분말 10~30 중량부 및 깨진 유리분말 10~30 중량부를 포함하는 조건에서 가장 좋은 효과를 얻는 것임을 알 수 있다. As a result, the composition for non-flammable inorganic coating contains 40-60 parts by weight of aluminum hydroxide, 30-50 parts by weight of kaolinite, 10-30 parts by weight of oyster shell powder, and 10-30 parts by weight of broken glass powder based on 100 parts by weight of liquid sodium silicate. It can be seen that the best effect is obtained under the conditions.

코팅 조성물
조건coating composition
condition 액상
규산나트륨
(g)liquid
sodium silicate
(g) 수산화
알루미늄
(g)hydroxylated
aluminum
(g) 카올리나이트
(g)kaolinite
(g) 굴껍질 분말 (g)Oyster shell powder (g) 깨진유리
(g)broken glass
(g) 제조예 1Preparation Example 1 100100 5050 4040 1717 1717 제조예 2Preparation 2 100100 6060 3939 1010 1515 제조예 3Preparation 3 100100 4040 3434 3030 2020 제조예 4Preparation 4 100100 5656 3030 2828 1010 제조예 5Preparation 5 100100 4040 4444 1010 3030 　 　 　 　 　 　 비교제조예 1Comparative Preparation Example 1 100100 3030 4848 4040 1010 비교제조예 2Comparative Preparation Example 2 100100 5858 2020 55 4545 비교제조예 3Comparative Preparation Example 3 100100 5050 6868 55 55 비교제조예 4Comparative Preparation Example 4 100100 7070 1818 2020 2020

스티로폼 코팅재styrofoam coating 650℃ 열처리 후 벽의 상태 State of the wall after heat treatment at 650℃ 1000℃ 열처리 후 벽의 상태Condition of the wall after heat treatment at 1000℃ 제조예 1Preparation Example 1 매우 양호very good 매우 양호very good 제조예 2Preparation 2 매우 양호very good 매우 양호very good 제조예 3Preparation 3 매우 양호very good 매우 양호very good 제조예 4Preparation 4 매우 양호very good 매우 양호very good 제조예 5Preparation 5 매우 양호very good 매우 양호very good 　 비교제조예 1Comparative Preparation Example 1 나쁨bad 나쁨bad 비교제조예 2Comparative Preparation Example 2 나쁨bad 나쁨bad 비교제조예 3Comparative Preparation Example 3 양호Good 양호Good 비교제조예 4Comparative Preparation Example 4 나쁨bad 나쁨bad

구리전선 코팅재Copper wire coating material 전구 불빛light bulb 제조예 1Preparation Example 1 켜짐on 제조예 2Preparation 2 켜짐on 제조예 3Preparation 3 켜짐on 제조예 4Preparation 4 켜짐on 제조예 5Preparation 5 켜짐on 　 비교제조예 1Comparative Preparation Example 1 켜짐on 비교제조예 2Comparative Preparation Example 2 켜지지 않음not turned on 비교제조예 3Comparative Preparation Example 3 켜지지 않음not turned on 비교제조예 4Comparative Preparation Example 4 켜지지 않음not turned on

Claims (8)

액상 규산나트륨, 수산화알루미늄, 카올리나이트, 굴껍질 분말 및 깨진 유리분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 불연성 무기 코팅용 조성물.A composition for non-flammable inorganic coating comprising liquid sodium silicate, aluminum hydroxide, kaolinite, oyster shell powder and broken glass powder. 제1항에 있어서,
상기 코팅용 조성물에 고분자 성분의 접착제로서 폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴 에스테르 공중합체를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 불연성 무기 코팅용 조성물.According to claim 1,
A composition for non-combustible inorganic coating, characterized in that polyvinyl acetate or acrylic ester copolymer is further added to the coating composition as an adhesive of a polymer component. 제1항의 코팅 조성물을 코팅한 것을 특징으로 하는 난연성 화재 차단용 제품.A flame retardant fire protection product, characterized in that the coating composition of claim 1 is coated. 제3항에 있어서,
상기 제품은 발포 폴리스틸렌인 것을 특징으로 하는 난연성 화재 차단용 제품.4. The method of claim 3,
The product is a flame retardant fire protection product, characterized in that the expanded polystyrene. 제3항에 있어서,
상기 제품은 전선 또는 광케이블인 것을 특징으로 하는 난연성 화재 차단용 제품.4. The method of claim 3,
The product is a flame-retardant fire-blocking product, characterized in that it is an electric wire or an optical cable. 제3항에 있어서,
상기 제품은 자동차용품의 내외장재인 것을 특징으로 하는 난연성 화재 차단용 제품. 4. The method of claim 3,
The product is a flame retardant fire protection product, characterized in that the interior and exterior materials of automobile products. 제3항에 있어서,
상기 제품은 건축자재의 내외장재인 것을 특징으로 하는 난연성 화재 차단용 제품. 4. The method of claim 3,
The product is a flame retardant fire blocking product, characterized in that it is an interior and exterior material of a building material. 제3항에 있어서,
상기 제품이 화재로 인해 연소된 후, 코팅 조성물이 공기차단 및 절연체벽을 형성하는 것을 특징으로 하는 난연성 화재 차단용 제품.4. The method of claim 3,
Flame-retardant fire protection product, characterized in that after the product is burned due to fire, the coating composition forms an air barrier and an insulator wall.
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