WO2010008182A2 - 불연성 알루미늄 복합판넬 심재용 조성물 - Google Patents

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WO2010008182A2
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Definitions

  • the present invention relates to a composite composition for an aluminum composite panel core material, and more specifically, a thermoplastic polyolefin is mixed with a non-halogen-based flame retardant and a thermally expandable microcapsule, which is a foaming agent, to prepare flame retardant class 2 and flame retardant class 3 of [KS F4737 aluminum composite panel].
  • the present invention relates to a non-combustible polyolefin composition characterized by lowering the specific gravity of an aluminum composite panel core material to 1.35 or less by foaming thermally expandable microcapsules.
  • Aluminum composite panels used in building materials and exterior materials have a multilayer structure in which aluminum, an adhesive layer, a core material (non-flammable resin composition), an adhesive layer, and aluminum are sequentially formed, and the multilayer structure is thin to reduce the use of expensive aluminum discs.
  • the non-flammable resin composition generally has a high specific gravity by using a large amount of flame retardant, as well as a problem that the extrusion processability is significantly lowered by using a compatibilizer to improve physical properties.
  • Korean Patent Publication Nos. 2002-0049444 and 2002-0036291 disclose nonflammable polyolefin resin compositions comprising 15 to 25% by weight of low density polyethylene, 65 to 80% by weight of magnesium hydroxide and 5 to 10% by weight of a compatibilizer, and The manufacturing method of the used aluminum composite panel is disclosed.
  • Korean Patent Registration No. 10-0680822 shows an example of using a lightweight filler in place of a compatibilizer for the problem of extrusion processing and material weight.
  • the extruder screw Another problem that the wear problem of the screw
  • the resulting extrusion amount is non-uniform was produced.
  • thermoplastic polyolefin composition In order to overcome the above-mentioned problems, the present inventors have continuously studied the non-combustible thermoplastic polyolefin composition and use a blowing agent [Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D] to dramatically increase the specific gravity compared to the conventional composition.
  • a flame retardant grade 2 or higher product was prepared according to KS F2271 (a method for testing flame retardancy of embedded materials and structures of buildings) which was lowered and solved the extruder wear problem fundamentally and can be easily extruded in a conventional extruder.
  • the present invention is to solve the drawbacks of the conventional non-combustible resin composition, that is, not only high specific gravity using a large amount of flame retardant, but also a problem that the extrusion processability is significantly reduced by using a compatibilizer to improve physical properties,
  • the second problem is to solve the problem of wear of the extruder screw (Screw) and the resulting non-uniformity of the extrusion amount, which is a problem when using a lightweight filler instead of a compatibilizer.
  • the present invention is 15 to 35% by weight thermoplastic polyolefin to solve the above problems; 60 to 80% by weight of non-halogen flame retardant; Thermally expandable microcapsules as blowing agents;
  • the flame retardant polyolefin resin composition which is composed of 0.1 to 5.0% by weight and is characterized by lowering the specific gravity of the aluminum composite panel core to 1.35 or less, is an important means for solving the problem.
  • the present invention is a non-halogen flame retardant selected from magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, magnesium carbonate, melamine cyanurate (MC), red, ammonium polyphosphate (APP), melamine phosphate (MP), melamine polyphosphate (MPP) Or to solve the above problems by providing a flame retardant polyolefin resin composition for aluminum composite panel core, characterized in that more than two.
  • the thermally expandable microcapsules which are used in the present invention, have a structure in which a liquid low boiling hydrocarbon is wrapped with a thermoplastic shell, and when heated, the shell of the polymer softens and the liquid hydrocarbon inside changes into a gas.
  • the capsule expands 50 ⁇ 100 times under the pressure to form hollow particles.
  • the hydrocarbon used for foaming is trapped inside the shell, so it can be introduced into the cell. It not only prevents serious damage to flame retardancy, but also provides a characteristic that can significantly lower the specific gravity.
  • thermoplastic polyolefin composition of the present invention significantly reduced specific gravity compared to conventional materials by sufficiently impregnating a high content of a non-halogen flame retardant and a foaming agent (thermally expandable microcapsules) in a polyolefin resin and then foaming it in a closed cell form in an extrusion process.
  • a foaming agent thermally expandable microcapsules
  • the degradation of the flame retardant (or flame retardant) performance that occurs in the open cell does not occur.
  • the elasticity of the thermally expandable microcapsules not only has excellent bending properties, but also prevents wear of the extruder screw, which has occurred in existing lightweight materials.
  • the present invention relates to a non-flammable polyolefin composition
  • a non-flammable polyolefin composition comprising heat-expandable microcapsules [Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D] as a non-halogen-based flame retardant and a blowing agent in thermoplastic polyolefin.
  • a thermoplastic polyolefin composition having a specific gravity of 1.35 or less and satisfying flame retardant secondary and flame retardant tertiary standards of [KS F4737 aluminum composite panel].
  • thermoplastic polyolefin used in the present invention, a thermoplastic resin, a thermoplastic rubber, a thermoplastic elastomer alone or a mixture of two or more thereof is suitable, and the usable thermoplastic resin is 160 in a differential scanning calorimetry (DSC) measurement according to ASTM D 3417.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • a Tm value of less than or equal to, preferably less than or equal to 140 ° C for example polyethylene (PE), polypropylene (PP), polybutene (PB-1), ethylene-propylene copolymer (EPR), propylene alpha olefin air Copolymer (trade name: Versify), ethylene-butene copolymer (trade name: Tafmer), ethylene-hexene copolymer, ethylene-octene copolymer, ethylene vinyl acetate (EVA), ethylene ethyl acrylate (EEA), ethylene methyl acrylate (EMA), or modified (acrylic acid or maleic anhydride) resins thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PB-1 polybutene
  • EPR ethylene-propylene copolymer
  • propylene alpha olefin air Copolymer trade name: Versify
  • ethylene-butene copolymer trade name: Tafmer
  • EVA
  • the usable thermoplastic rubbers and thermoplastic elastomers may have a density of 0.840 g / cm 3 to 0.930 g / cm 3 in the density measurement of ASTM D 1505.
  • examples thereof include SBS (Styrene-Butadiene-Styrene copolymer) and SIS.
  • thermoplastic polyolefin used in the dynamic crosslinking of ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) / polyolefin resin or modified (such as acrylic acid or maleic anhydride) is preferably 25 to 35% by weight in the total compound composition. .
  • the non-halogen flame retardant according to the present invention is used at 60 to 80% by weight, preferably 70 to 75% by weight relative to the total composition, and any flame retardant that can be used as long as it is commonly known to those skilled in the art may be used.
  • any flame retardant that can be used as long as it is commonly known to those skilled in the art may be used.
  • the preferred particle size is 1 to 70 ⁇ m, specific surface area (BET) 0.4 to 35 m 2 / g is good.
  • the flame retardancy is reduced, for example, flame retardant grade 2 or less based on KS F2271, if the content is higher than 80% by weight, the workability due to the increase in extrusion load It becomes difficult and it is difficult to manufacture an optimum object.
  • the foaming agent according to the present invention is included in the resin composition to reduce the specific gravity of the resin composition. Any foaming agent may be used as long as it is used for this purpose, but it is preferable to form a closed cell.
  • thermally expandable microcapsules containing low-boiling hydrocarbons are effective, and in particular, it is preferable to maintain an initial decomposition temperature of at least 150 ° C and a maximum degree of foaming at 210 ° C to 240 ° C. 0.1 to 5% by weight or less, preferably 1 to 3% by weight relative to the total resin composition.
  • thermally expandable microcapsules used in the present invention [Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D] does not cause the wear problem of the screw when forming the sheet (SHEET) due to the elasticity of the shell material and flexible to the foam It also has a feature of providing (bending property).
  • the non-halogen-based non-flammable polyolefin composition according to the present invention is a compatibilizer, antioxidant, processing aid, inorganic filler (Mica, fly ash, graphite powder, calcium carbonate, talc, etc.), filler dispersant and / or dehumidifying agent in addition to the above components , Colorants and the like can be further added in small amounts.
  • a compatibilizer antioxidant, processing aid, inorganic filler (Mica, fly ash, graphite powder, calcium carbonate, talc, etc.), filler dispersant and / or dehumidifying agent in addition to the above components , Colorants and the like can be further added in small amounts.
  • the manufacturing method of the nonflammable polyolefin composition of this invention is as follows.
  • thermoplastic polyolefin 60 to 80% by weight of non-halogen flame retardant, 0.1 to 5.0% by weight of blowing agent [Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D] and thermal stabilizer 0.2% by weight of the mixture of the antioxidant and the Kneader or Banbury mixer was melt-dispersed at 150 °C or less, and then passed through a single screw extruder of 140 to 150 °C to prepare a non-halogen-based non-flammable polyolefin resin composition on the pellet.
  • blowing agent Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D
  • thermoplastic polyolefin composition thus prepared has a specific gravity of about 1.3 to 1.7 since the blowing agent is not decomposed, but the specific gravity after processing through a sheet extruder has a value of about 0.4 to 1.5 depending on the content of the blowing agent. do.
  • the foam It is very important to give the foam a suitable density, in order to increase the adhesive strength with the aluminum sheet. That is, if the ratio of the thermally expandable microcapsules in the foam is too high, the foam is not dense and brittle, and the adhesive strength with the aluminum sheet is low, which is not suitable for core materials.
  • SEM scanning electron microscope
  • the ratio of thermally expandable microcapsules in the cross section of the foam is 10% to 80%, preferably 20% to 75%, more preferably. Preferably from 40% to 65%. If the ratio of the thermally expandable microcapsules is less than 10%, it is difficult to expect economic feasibility. If the ratio of the thermally expandable microcapsules is 80% or more, the foam strength is low, and the foam collapses when measuring the adhesive strength with the aluminum sheet.
  • Table 1 Relation between the ratio and the density of thermally expandable microcapsules in the cross section of the core material
  • ⁇ S is the foam cross section
  • A is the foam cross section
  • Test method of this product is as known in the existing patent (Korean Patent Publication No. 2002-0049444) and will be described in more detail the present invention through the following examples, the following examples are for the purpose of explanation of the present invention It is not intended to limit this.
  • 68.00 wt% of magnesium hydroxide 5.00 wt% of calcium oxide
  • 5.00 wt% of dispersant, blowing agent [F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd 5.00% by weight was added to a kneader (75L) at 150 ° C. together with 0.20% by weight of a mixture of antioxidants and heat stabilizers, followed by melt kneading to prepare pellets through a single screw extruder.
  • a non-halogen flame retardant polyolefin resin composition on pellets was prepared by passing through a 150 mm single screw extruder [Fine Machine].
  • the blowing agent thermalally expandable microcapsules
  • the weight of the material can be effectively reduced without loss of non-combustibility, and the problem of screw wear due to the use of the existing lightweight filler can be effectively improved.
  • An example of a manufactured product including the composition according to the present embodiment is an aluminum composite panel used in a building material or as an exterior material.
  • the aluminum composite panel has a multilayer structure in which aluminum, an adhesive layer, a core, an adhesive layer, and aluminum are sequentially formed as mentioned in the prior art.
  • the core material is made to include the composition provided in the above-described embodiment is characterized by the present product.

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Abstract

본 발명은 난연성 알루미늄 복합판넬의 심재용 조성물에 관한 것으로 열가소성 폴리올레핀에 비할로겐계 난연제와 발포제를 혼합하여 니더 또는 반바리 믹서에서 컴파운딩 한 후, 시트 성형기를 통한 압출 공정에서 발포시켜 비중을 1.35 이하로 낮춘 것을 특징으로 하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 알루미늄 복합판넬 심재용 조성물은 우수한 불연성, 경량성, 압출 가공성, 밴딩 특성을 공한다.

Description

불연성 알루미늄 복합판넬 심재용 조성물
본 발명은 알루미늄 복합판넬 심재용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 폴리올레핀에 비할로겐계 난연제와 발포제인 열팽창성 마이크로캡슐을 혼합하여 [KS F4737 알루미늄복합패널]의 난연2급 및 난연3급 규격을 만족시킨 것으로 열팽창성 마이크로캡슐의 발포로 알루미늄복합패널 심재의 비중을 1.35 이하로 낮춘 것을 특징으로 하는 불연성 폴리올레핀 조성물에 관한 것이다.
건축재 내, 외장재로 사용되는 알루미늄복합판넬은 알루미늄, 접착층, 심재(불연성 수지조성물), 접착층, 알루미늄이 순차적으로 형성된 다층 구조를 갖는 바, 상기 다층 구조는 고가인 알루미늄 원판의 사용을 감소시키기 위해 얇은 알루미늄, 바람직하게는 0.5mm 이하의 두께를 갖는 알루미늄판을 구비한 후 심재로서 불연성 폴리올레핀 수지 조성물을 상기 알루미늄판에 접착시키는 구성을 갖는다.
그러나 상기 불연성 수지 조성물은 일반적으로 다량의 난연제를 사용하여 비중이 높을 뿐만 아니라 물성 개선을 위해 상용화제를 사용함으로써 압출 가공성이 현저히 저하되는 문제점 등이 있다.
이러한 일례로서 대한민국특허공개 특2002-0049444호 및 특2002-0036291호에는 저밀도 폴리에틸렌 15 내지 25 중량%, 수산화마그네슘 65 내지 80 중량% 및 상용화제 5 내지 10 중량%를 포함하는 불연성 폴리올레핀 수지 조성물 및 이를 이용한 알루미늄 복합 판넬의 제조 방법이 개시되어 있다.
또한 이러한 압출 가공상의 문제와 소재 경량화를 위하여 대한민국특허 등록번호 10-0680822에는 상용화제를 대신하여 경량 필러를 사용한 예가 나와 있으나 경량화가 미흡할 뿐만 아니라 경량 필러의 과도한 입자 크기와 경도로 인하여 압출기 스크류(Screw)의 마모 문제와 이로 인한 압출량이 불균일하다는 또 다른 문제점을 양산하였다.
이에 본 발명자는 전술한 문제점을 극복하기 위하여 불연성 열가소성 폴리올레핀 조성물에 대하여 지속적으로 연구하던 중 발포제[Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D]를 사용하여 종래의 조성물에 비하여 비중을 획기적으로 낮추고 압출기 마모 문제를 근본적으로 해결하였으며 통상적인 압출기에서 용이하게 압출 가공할 수 있는 KS F2271(건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험 방법)에 의거한 난연 2급 이상의 제품을 제조하였다.
본 발명은 종래의 일반적인 불연성 수지 조성물의 단점 즉, 다량의 난연제를 사용하여 비중이 높을 뿐만 아니라 물성 개선을 위해 상용화제를 사용함으로써 압출 가공성이 현저히 저하되는 문제점을 해결하고자 함을 첫번째 과제로 삼고, 또한 상용화제를 대신하여 경량 필러를 사용할 때의 문제점인 압출기 스크류(Screw)의 마모 문제와 이로 인한 압출량 불균일 문제를 해결하고자 함을 두번째 과제로 삼는다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 열가소성 폴리올레핀 15~35 중량%과; 비할로겐계 난연제 60~80 중량%와; 발포제로 열팽창성 마이크로캡슐; 0.1 ~ 5.0 중량%로 구성되며 알루미늄복합판넬 심재의 비중을 1.35 이하로 낮춘 것을 특징으로 하는 난연성 폴리올레핀 수지 조성물을 과제 해결을 위한 중요한 수단으로 삼는다.
또한 본 발명은 비할로겐계 난연제로서 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 탄산마그네슘, 멜라민시아누레이트(MC), 적인, 암모늄폴리포스페이트(APP), 멜라민포스페이트(MP), 멜라민폴리포스페이트(MPP) 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 알루미늄복합판넬 심재용 난연성 폴리올레핀 수지 조성물을 제공하여 상기한 과제를 해결하고자 한다.
한편, 본 발명에 사용된 발포제인 열팽창성마이크로캡슐은 열가소성 고분자껍질(Shell)로 액상의 저비점 탄화수소를 감싼 구조를 가지고 있으며, 가열하면 고분자의 껍질이 연화하고 내부의 액상 탄화수소가 기체로 변화하기 때문에 그 압력으로 캡슐이 50~100배 팽창하여 중공입자를 형성하는 소재로 발포에 사용된 탄화수소가 껍질(Shell) 내부에 갇혀 있어 독립기포(Cloese Cell) 도입이 가능하여 이로인해 Open Cell 도입 시에 나타나는 난연성의 심각한 훼손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 비중을 획기적으로 낮출 수 있는 특징을 제공한다 .
본 발명의 열가소성 폴리올레핀 조성물은 고함량의 비할로겐계 난연제와 발포제(열팽창성 마이크로캡슐)를 폴리올레핀 수지에 충분히 함침시킨 후, 압출 공정에서 Closed Cell 형태로 발포시킴으로서 기존 소재에 비하여 비중을 획기적으로 줄였으며, Open Cell 에서 나타나는 불연(또는 난연) 성능의 저하가 발생되지 않는다. 또한 열팽창성 마이크로캡슐이 갖는 탄성에 의해 우수한 밴딩성을 가질 뿐만 아니라, 기존의 경량화 소재에서 발생했던 압출기 스크류의 마모 현상을 방지할 수 있다.
또한 KS F2271에 따르는 불연성, 가스유해성 실험에 대하여 안정적인 결과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 의하여 제조된 난연성 수지 조성물의 단면을 나타내는 그림이다.
본 발명은 열가소성 폴리올레핀에 비할로겐계 난연제와 발포제로 열팽창성 마이크로캡슐[Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D]을 포함하는 불연성 폴리올레핀 조성물에 관한 것으로 열팽창성 마이크로캡슐의 발포로 심재의 비중이 1.35 이하이면서 [KS F4737 알루미늄복합패널]의 난연2급 및 난연3급 규격을 만족시키는 열가소성 폴리올레핀 조성물을 제공한다.
본 발명에 사용된 열가소성 폴리올레핀으로는 열가소성 수지와 열가소성 고무, 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer)의 단독 또는 둘 이상의 혼합물이 적당하며 사용 가능한 열가소성 수지로는 ASTM D 3417에 따른 시차주사열량계(DSC) 측정에서 160℃ 이하, 바람직하게는 140℃ 이하의 Tm 값을 보이는 것으로 예를 들면 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부텐(PB-1), 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPR), 프로필렌 알파 올레핀 공중합체(상품명:Versify), 에틸렌-부텐 공중합체(상품명:Tafmer), 에틸렌-헥센 공중합체, 에틸렌-옥텐 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA), 에틸렌메틸아크릴레이트(EMA), 또는 이들의 변성(아크릴산 또는 무수말레인산 무수물 등) 수지 등이 사용 가능하다. 또한 사용 가능한 열가소성 고무 및 열가소성 탄성체로는 ASTM D 1505의 밀도 측정에서 밀도가 0.840 g/㎤ 에서 0.930 g/㎤를 가지는 것이 적당한데 이에 해당하는 것으로는 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene 공중합체), SIS(Styrene-Isoprene-Styrene 공중합체)와 이들의 수소첨가 제품인 SEBS(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene 공중합체), SEPS(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene 공중합체) 및HSBR(Hydrogenated Styrene-Butadiene Rubber), EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Monomer)/폴리올레핀수지의 동적가교물, 또는 이들의 변성(아크릴산 또는 무수말레인산 무수물 등)체 등으로 열가소성 폴리올레핀의 사용량은 전체 컴파운드 조성에서 25 중량% 내지 35 중량%가 좋다.
본 발명에 따른 비할로겐계 난연제는 전체 조성물 대비 60 내지 80 중량%, 바람직하게는 70 내지 75 중량%로 사용되며, 사용 가능한 난연제로는 당업자에게 통상적으로 알려진 난연제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 탄산마그네슘, 멜라민시아누레이트(MC), 멜라민포스페이트(MP), 멜라민폴리포스페이트(MPP), 암모늄폴리포스페이트(APP), 적인, 징크보레이트 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직한 입자크기는 1 내지 70㎛, 비표면적(BET) 0.4 내지 35 ㎡/g 이 좋다.
여기서, 상기 비할로겐계 난연제의 함량이 60 중량% 이하이면 난연성이 감소, 예를 들면 KS F2271에 의거한 난연 2급 이하로 감소되고, 그 함량이 80 중량% 보다 높으면 압출부하 상승으로 인한 가공성이 용이하지 않게 되어 최적 목적물을 제조하는 것이 곤란하다.
본 발명에 따른 발포제는 수지조성물에 포함되어 수지조성물의 비중을 감소시키기 위한 것으로서, 이러한 목적으로 사용되는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 Closed Cell을 형성하는 것이 좋다.
이는 Open Cell이 형성될 경우, Open Cell 내부의 산소로 인해 불연성(또는 난연성)이 급격히 훼손될 뿐만 아니라 알루미늄 판재와의 접착강도가 낮아지는 원인이 되기 때문이다.
그러므로 본 발명에 따른 발포제로는 저비점의 탄화수소를 내포하는 열팽창성 마이크로캡슐(Microcapsule)이 효과적이며, 특히 150℃ 이상의 초기 분해 온도와 210℃ 내지 240℃에서 최대 발포도를 유지하는 것이 좋으며, 사용량은 전체 수지 조성물 대비 0.1~5 중량% 이하, 바람직하게는 1 내지 3 중량%를 사용하는 것이 좋다.
상기 발포제의 함량이 전체 수지조성물 중량 대비 5 중량% 이상으로 첨가되면 난연성이 저하될 뿐만 아니라 심재의 강도가 약화되어 부스러질 수 있는 문제점이 발생되기도 한다.
또한, 본 발명에 사용된 열팽창성 마이크로캡슐[Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D]은 Shell Material의 탄성으로 인해 쉬트(SHEET) 성형시 Screw의 마모 문제가 발생하지 않으며 발포체에 유연성(밴딩성)을 제공하는 특징도 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 비할로겐계 불연성 폴리올레핀 조성물은 전술한 성분 이외에 상용화제, 산화방지제, 가공조제, 무기필러(마이카, 플라이 애시, 흑연분말, 칼슘카보네이트, 탈크 등), 필러분산제 및/또는 제습제, 착색제 등을 추가로 소량 더 첨가할 수 있다.
본 발명의 불연성 폴리올레핀 조성물의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저 전체 조성물 중량 대비 15 내지 35 중량%의 열가소성 폴리올레핀과 60 내지 80 중량%의 비할로겐계 난연제, 0.1~5.0 중량%의 발포제[Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., F-190D] 및 열안정제와 산화방지제의 혼합물 0.2 중량% 를 니더 또는 반버리믹서에 넣고 150℃ 이하에서 용융 분산시킨 후, 140 내지 150℃의 단축 압출기를 통과시켜 펠렛 상의 비할로겐계 불연성 폴리올레핀 수지 조성물을 제조한다. 이렇게 제조된 열가소성 폴리올레핀 조성물은 발포제가 분해되지 않아 그 비중이 1.3 내지 1.7 정도의 값을 갖으나 쉬트 성형기(SHEET EXTRUDER)를 통하여 가공한 후의 비중은 발포제의 함량에 따라 0.4 내지 1.5 정도의 값을 갖게 된다.
발포체에 적당한 치밀도를 부여하는 것은 알루미늄 판재와의 접착강도를 높이기 위하여 매우 중요하다. 즉, 열팽창성 마이크로캡슐이 발포체에서 차지하는 비율이 지나치게 높으면 발포체가 치밀하지 못해 부스러지게 되며 알루미늄 판재와의 접착 강도가 낮아 심재용으로 적당치 못하게 된다. 주사전자현미경(SEM)으로 발포체의 단면을 관찰한 결과 심재로서의 적당한 치밀도를 갖기 위해서는 발포체 단면에서 열팽창성 마이크로캡슐이 차지하는 비율은 10% 내지 80%, 바람직하게는 20% 내지 75%, 보다 바람직하게는 40% 내지 65% 이어야 한다. 열팽창성 마이크로캡슐의 비율이 10% 미만인 경우에는 경제성을 기대하기 어렵고 80% 이상인 경우에는 발포체의 강도가 낮아서 알루미늄 판재와의 접착강도 측정 시에 발포체가 부스러지게 된다.
심재의 단면에서 열팽창성마이크로캡슐이 차지하는 비율과 밀도와의 관계는 하기의 표에 기재된 바와 같다.
[표 1: 심재의 단면에서 열팽창성마이크로캡슐이 차지하는 비율과 밀도와의 관계]
표 1
구분 (1) (2) (3) (4) (5)
밀도(ρ) 1.003 0.875 0.818 0.759 0.702
비율(A/S) ~40 ~50 ~65 ~70 ~75
※ S는 발포체 단면적, A는 발포제 단면적
본 제품의 시험 방법은 기존 특허(대한민국 공개번호 특2002-0049444)에 공지된 바에 따르며 이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
실시 예 1
저밀도 폴리에틸렌(한화석화, LDPE 737, Tm=103℃)와 에틸렌비닐아세테이트(한화석화, EVA 1125, Tm=80℃)의 혼합물 20.30 중량%와 수산화마그네슘 70.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 3.00 중량%, 발포제[F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 1.50 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 140℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
실시 예 2
저밀도 폴리에틸렌(한화석화, LDPE 737, Tm=103℃)와 에틸렌비닐아세테이트(한화석화, EVA 1125, Tm=80℃)의 혼합물 19.30 중량%와 수산화마그네슘 70.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 3.00 중량%, 발포제[F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 2.50 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 140℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
실시 예 3
에틸렌비닐아세테이트(한화석화, EVA 1159, Tm=71℃) 21.70 중량%와 멜라민시아누레이트(Melamine Cyanurate) 70.00 중량%, 분산제 5.00 중량%, 발포제[F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 3.00 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.30 중량%와 함께 125℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
실시 예 4
폴리부텐(PB-1, Tm=135℃, MI=27.5)와 프로필렌-α-올레핀 공중합체(Dow, Versify 2300, Density=0.867g/㎤)의 혼합물 20.30 중량%와 수산화마그네슘 70.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 3.00 중량%, 발포제[F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 1.50 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 150℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
실시 예 5
폴리프로필렌(대한유화, 8088, Tm=136℃)와 스티렌계 열가소성고무(Kuraray, Hybra 7311, Density=0.89g/㎤)의 혼합물 20.80 중량%와 수산화마그네슘 70.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 3.00 중량%, 발포제 [F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 1.00 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 150℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련 시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
실시 예 6
저밀도 폴리에틸렌(한화석화, LDPE 737, Tm=103℃)와 에틸렌비닐아세테이트(한화석화, EVA 1125, Tm=80℃)의 혼합물 16.80 중량%와 수산화마그네슘 70.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 3.00 중량%, 발포제[F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 5.00 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 140℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
실시 예 7
열가소성 폴리올레핀(Basell, Softell CA02A, Density=0.870g/㎤) 16.80 중량%와 수산화마그네슘 68.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 5.00 중량%, 발포제[F-190D, Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.] 5.00 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 150℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
비교 예 1
저밀도 폴리에틸렌(한화석화, LDPE 737, Tm=103℃)와 에틸렌비닐아세테이트(한화석화, EVA 1125, Tm=80℃)의 혼합물 21.80 중량%와 수산화마그네슘 70.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 3.00 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 140℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
비교 예 2
전체 수지조성물 중량 기준으로 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, MI=20, 밀도=0.924)[JL210, SK㈜] 10중량%와 에틸렌공중합체[Engage 8200, 듀폰-다우] 20중량%로 이루어진 폴리올레핀수지 및 난연제인 수산화마그네슘[Magshield S] 65중량%를 온도가 150℃로 맞춰져 있는 110리터 용량의 니더믹서[화인기계]에 넣은 후 약 13분 동안 용융 혼련시켰다. 그 다음, 상기 혼합물에 경량필러(Bulk Density 0.16~0.20g/㎤, 평균입도 90㎛)[SB407, 삼손㈜] 5중량%를 투입하여 약 2분간 혼련시킨 뒤 배출하여 150~170℃로 유지되는 150mm 단축압출기[화인기계]를 통과시켜 펠렛 상의 비할로겐계 난연성 폴리올레핀 수지조성물을 제조하였다.
비교 예 3
저밀도 폴리에틸렌(한화석화, LDPE 737, Tm=103℃)와 에틸렌비닐아세테이트(한화석화, EVA 1125, Tm=80℃)의 혼합물 19.80 중량%와 수산화마그네슘 50.00 중량%, 경량필러(서경CMT, MSD-1000, Bulk Density 0.19g/㎤, 평균입도 5㎛) 20.00 중량%, 산화칼슘 5.00 중량%, 분산제 5.00 중량%를 산화방지제와 열안정제의 혼합물 0.20 중량%와 함께 140℃의 니더(75L)에 넣고 용융 혼련시킨 후, 일축 압출기를 통해 펠렛 상으로 제조하였다.
위의 실시예 및 비교예에 대하여 물성 분석과 Sheet 성형기를 이용하여 압출 성형성을 평가하였으며, 그 결과를 아래에 정리하였다.
[표2: 본 발명의 실시예 및 비교 실시예에 따른 조성물의 물성]
표 2
구 분 비중 인장강도 파단신율 굴곡성 압출생산성 열처짐 뱅크형성 난연2급
- ㎏f/㎠ %
실시예1 발포전 1.697 120.8 9.8 O O O O 합격
발포후 0.778 14.8 5.3
실시예2 발포전 1.707 131.8 7.1 O O O O 합격
발포후 0.588 17.4 6.8
실시예3 발포전 1.233 81.6 10.3 O O O O 합격
발포후 0.506 11.4 13.5
실시예4 발포전 1.655 54.3 69.5 O △ O O 합격
발포후 0.774 29.7 34.5
실시예5 발포전 1.685 83.3 43.1 O O O O 합격
발포후 1.118 31.5 50.2
실시예6 발포전 1.710 114.8 4.5 × × O × 합격
발포후 0.389 * *
실시예7 발포전 1.655 71.8 18.2 O O O △ 합격
발포후 0.570 7.1 5.6
비교예1 - 1.699 127.0 7.8 O O O O 합격
비교예2 - 1.460 O × O O 합격
비교예3 - 1.658 129.2 7.9 O O O O 합격
※ 시편제조
발포전 : 140℃/Press Molding, 발포후 : 200~230℃/Press Molding
* : 측정불가 O : 우수 △ : 적합 × : 부적합
표 2에 나타낸 바와 같이 발포제(열팽창성 마이크로캡슐)를 사용할 경우, 불연성에 손실 없이 효과적으로 소재를 경량화 할 수 있으며, 기존의 경량 필러의 사용으로 인한 Screw 마모 문제를 효과적으로 개선할 수 있다.
본 실시예들에 따른 조성물을 포함하여 만들어지는 제조물의 한 예로 건축재 내 또는 외장재로 사용되는 알루미늄복합판넬을 들 수 있다. 알루미늄복합판넬은 종래기술에서 언급하였듯이 알루미늄, 접착층, 심재, 접착층 및 알루미늄이 순차적으로 형성된 다층 구조를 갖는다. 여기서 심재는 전술한 실시예에서 제공되는 조성물을 포함하여 만들어지는데 본 제조물의 특징이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (5)

15~35 중량%의 열가소성 폴리올레핀과;
60~80 중량%의 비할로겐계 난연제와;
0.1 ~ 5.0 중량%의 발포제로 구성되며
상기 발포제가 발포되어 그 비중이 1.35 이하로 유지되는 것을 특징으로 한 열가소성 난연성 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 비할로겐계 난연제는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 탄산마그네슘, 멜라민시아누레이트, 적인, 암모늄폴리포스페이트, 멜라민포스페이트, 멜라민폴리포스페이트 중 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 열가소성 난연성 수지 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발포제는 열 팽창성 마이크로캡슐인 것을 특징으로 하는 열가소성 난연성 수지 조성물.
알루미늄, 접착층, 심재, 접착층 및 알루미늄 순으로 순차적으로 적층되는 성형물에 있어서, 상기 심재는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 조성물을 함유하여 성형되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 복합판넬 성형물.
제4항에 있어서, 상기 조성물은 최적의 발포도를 갖게 하기 위하여 210℃ 230℃를 유지하면서 상기 심재로 성형되는 알루미늄 복합판넬 성형물.
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