(57)【要約】全体コーティング組成物に対して、１０〜５０重量％の水溶性樹脂、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂、１０〜３０重量％の難燃剤、８〜２０重量％の難燃補助剤、３０〜４５重量％の希釈剤、および０．１〜０．５重量％の添加剤を含む、難燃性コーティング組成物を開示する。本発明によると、火災の発生時、コーティング層に含有された不燃性材料により燃焼が遅延されるだけでなく、有害ガスの発生が最小化されるので、火災を初期に鎮圧し得る時間を確保することができ、人名被害を最小化することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体コーティング組成物に対して、１０〜５０重量％の水溶性樹脂、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂、１０〜３０重量％の難燃剤、８〜２０重量％の難燃補助剤、３０〜４５重量％の希釈剤、および０．１〜０．５重量％の添加剤を含むことを特徴とする、難燃性コーティング組成物。
【請求項２】
前記水溶性樹脂が、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシエステル樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の合成樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載の難燃性コーティング組成物。
【請求項３】
前記アクリル系樹脂が、ポリメタクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル−アクリル酸アルキルの共重合体、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の難燃性コーティング組成物。
【請求項４】
前記ウレタン樹脂が、イソシアネート、ポリオール、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の難燃性コーティング組成物。
【請求項５】
前記難燃補助剤が、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ホウ酸亜鉛、カーボンブラック、ホウ酸、パラフィンワックス、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の難燃性コーティング組成物。
【請求項６】
前記希釈剤が、メチルエチルケトン、トルエン、イソプロパノール、エチルアルコール、メチルアルコール、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の難燃性コーティング組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項の難燃性コーティング組成物を基材にコートする段階と、前記難燃性コーティング組成物がコートされた基材を８０〜１５０℃の温度範囲で加熱して乾燥させる熱処理段階とを含むことを特徴とする、難燃性製品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項の難燃性コーティング組成物がコートされたことを特徴とする、基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は難燃性コーティング組成物に係り、より詳しくは、水溶性樹脂、ウレタン系樹脂、またはアクリル系樹脂に、難燃剤、難燃補助剤、希釈剤および添加剤を混合して、防炎性および耐炎性に効果的な難燃性コーティング組成物を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建築内装材として、各種の木材板、発泡スチロール、合成樹脂モールディングなどの多様な種類の可燃性物質が使用される。このような内装材は、火災の発生時、急速に発火するとともに、多量のガスを発生するため、大型事故の直接的な原因となる。特に、熱可塑性樹脂は、化学的構造上、酸素、水素、炭素などの可燃性物質から構成される有機物であって、火災発生の原因となるだけでなく、燃焼の際、有毒ガスを含む煙を多量発生させて二次的な人名被害を引き起こす。
【０００３】
最近には、火災発生の際、大型事故を未然に防止するため、多様な種類の耐炎および防炎に関する研究が進んでおり、その用途においても、建築資材、電子電気製品、電線ケーブルなどに、火炎の展開を抑制するための用途に多様に開発されている実情である。
【０００４】
例として、米国特許第５，３２６，８００号は、アルカリ金属、アンモニウム塩などが添加されたポリカーボネートを含むガラス繊維を用いる難燃剤の製造方法を開示しており、大韓民国特許第１９９９−００３６７２７号は、水酸化マグネシウム粒子、水酸化アルミニウム粒子を含む難燃性樹脂組成物を開示している。しかし、前記のような難燃剤は樹脂組成物に添加して難燃性製品を製造するため、製造工程が複雑な問題点がある。
【０００５】
このような複雑な工程を必要とせず、ただ難燃性コーティング組成物を製品にコートして難燃性製品を製造するため、大韓民国特許第２００２−０００３９２５号は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、および酸化ナトリウムからなった建築用難燃性コーティング剤を開示している。
【０００６】
一方、米国特許第４，５３２，２８７号は、有機物質からなった布または樹脂プレートなどの表面に、ハロゲン化合物を含む耐炎組成物を塗布して、有機物質からなった素材に難燃性および耐炎性を付与する方法を開示している。
【０００７】
ところが、前述したような方法は、環境汚染物質であるハロゲン化合物の使用により、生産、使用および廃棄などの循環過程で多量の環境汚染物質を発生させ得る問題点がある。
【０００８】
前述した問題点を克服するため、米国特許第５，５００，４８０号は、水酸化アルミニウムなどのような金属水酸化物を用いる方法が開示しているが、これは、多量の金属水酸化物を使用することにより、製品の機械的特性および耐熱老化特性の低下をもたらすだけでなく、加工性によくない影響を及ぼすことになる。
【０００９】
一方、既存の難燃性製品は、難燃性を有する化合物を用いて難燃剤を製造するため、工程が複雑であり、既に生産された製品に難燃性を付与し難く、加工し難いといった問題点がある。
【発明の開示】
【００１０】
したがって、本発明は前述したような問題点を解決するためになされたもので、水溶性樹脂、ウレタン系樹脂、またはアクリル系樹脂に、難燃剤、難燃補助剤、希釈剤、および添加剤を含む難燃性コーティング組成物を提供することにその目的がある。
【００１１】
また、本発明は前記難燃性コーティング組成物を基材にコート処理することにそのほかの目的がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、全体コーティング組成物に対して、１０〜５０重量％の水溶性樹脂、ウレタン系樹脂、またはアクリル系樹脂、１０〜３０重量％の難燃剤、８〜２０重量％の難燃補助剤、３０〜４５重量％の希釈剤、および２〜３重量％の添加剤を含む難燃性コーティング組成物に関連する。
【００１３】
また、本発明は、前記水溶性樹脂、ウレタン系樹脂、またはアクリル系樹脂に、難燃補助剤、希釈剤、および添加剤を均一に混合して難燃性コーティング組成物を製造する段階と、前記製造された難燃性コーティング組成物を基材にコートする段階と、前記難燃性コーティング組成物がコートされた基材を８０〜１５０℃の温度範囲で加熱して乾燥させる熱処理段階とを含む難燃性製品の製造方法に関連する。
【００１４】
ここで、“難燃性”とは、防炎または耐炎を意味する。
本発明による水溶性樹脂は、通常水に溶解または分散可能な合成樹脂を示し、その代表的なものとしては、レゾール型フェノール樹脂、ウレア樹脂初期縮合物、メラミン樹脂初期縮合物、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシエステル樹脂などがあり、使用可能な水溶性樹脂としては、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシエステル樹脂、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種以上の合成樹脂などがあり、好ましくは低重合度を有する合成樹脂があり、使用可能な量は全体コーティング組成物に対して、１０〜５０重量％、好ましくは１５〜３０重量％である。
【００１５】
一方、本発明によるアクリル系樹脂はポリアクリル酸エステルおよびポリメチル酸エステルの総称であるが、普通はポリメチル酸メチルの略称として使用され、その使用量は、全体コーティング組成物に対して、１０〜５０重量％、好ましくは１５〜３０重量％を添加し、使用可能な物質としては、ポリメタクリル酸アルキル、またはメタクリル酸アルキルーアクリル酸アルキルの共重合体などがある。この際、前記メタクリル酸アルキルとアクリル酸アルキルの共重合体において、メタクリル酸アルキル単位の含有量はおよそ５０〜９９重量％であり、アクリル酸アルキル単位の含有量はおよそ１〜５０重量％である。
【００１６】
メタクリル酸アルキルとしては、たとえばメタクリル酸メチルなどがある。アクリル酸アルキルにおけるアルキル基としては、たとえば、炭素原子数２〜１０のアルキル基が好ましく、このようなアクリル酸アルキルとしては、具体的にアクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチルなどがある。
【００１７】
本発明によるウレタン系樹脂の使用量は、全体コーティング組成物に対して、１０〜５０重量％、好ましくは１５〜３０重量％添加し、使用可能な物質としてはイソシアネートとポリオールなどがある。ここで、イソシアネートとしては、ＴＤＩ（Ｔｏｌｕｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ＭＤＩ（Ｄｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ＨＤＩ（１，６−Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ＰＰＤＩ（Ｐ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、ＨＭＤＩ（４，４−Ｄｉｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｍｅｔｈａｎｅ ｄｉｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）、変性イソシアネートなどがある。ポリオールとしては、分子中に水酸基（−ＯＨ）を２以上有する化合物であるポリエステルポリオール、ＰＨＤポリオール、アミン変性ポリオール、シリコン変性ポリオール、ウレタン変性ポリオールなどがある。
【００１８】
本発明による難燃剤は、全体コーティング組成物に対して、１０〜３０重量％、好ましくは１２〜２０重量％使用され、使用可能な難燃剤としては、当業者に通常に知られた難燃剤であればどんなものであっても使用可能であるが、好ましくは燐系、ハロゲン系、無機系難燃剤を使用することがよい。
【００１９】
本発明による難燃補助剤は、単独では難燃効果がないが、難燃剤とともに使用すると、難燃剤を単独で使用する場合に比べ、難燃効果を上昇させるので、少量の難燃剤でも十分な難燃効果を奏し得るものであって、本発明による全体難燃性コーティング組成物に対して、８〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％を使用することがよく、使用可能な難燃補助剤としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ホウ酸亜鉛、カーボンブラック、ホウ酸、パラフィンワックスなどがあるが、好ましくは三酸化アンチモンとホウ酸亜鉛がある。
【００２０】
ここで、前記難燃補助剤は単独で難燃効果を表すものではなく、難燃剤とともに使用したときに効果を表すものであるので、添加剤形態としてできるだけ少量を使用することができる。したがって、使用される難燃剤の１／３〜１／２重量％を使用することが一般的である。
【００２１】
本発明による希釈剤としては、樹脂との相溶性、溶解度、揮発性を考慮して選択しなければならなく、好ましい希釈剤としては、メチルエチルケトン、トルエン、イソプロパノール、エチルアルコール、メチルアルコールなどがある。
【００２２】
この際、前記希釈剤は、全体難燃性コーティング組成物に対して、３０〜４５重量％添加して使用することがよい。ここで、前記組成比より少なく使用すると、前記難燃性コーティング組成物を対象にコートする場合、コーティング層が厚くなるかまたは表面がきれいにならなく、あまり多量が添加されると、難燃効果が減少する。
【００２３】
一方、前記添加剤は、本発明による難燃性コーティング組成物の表面レベリングをよくしてコーティングを容易にするだけでなく、基材の表面にきれいにコートされるようにし、分散力をよくして製品の貯蔵性および使用を容易にする。
【００２４】
ここで、前記表面レベリングをよくするとは、コーティング液を対象物体にコートするときに頻繁に発生する表面欠陥を防止して、前記表面欠陥によりコーティング層の外観が美麗にならないことと保護力が弱くなることを防止するという意味である。
【００２５】
このような添加剤として使用可能な物質としては、アクリラート共重合体、酸性ポリマーのアルキルアンモニウム塩、不飽和ポリアミンアミド塩、極性酸エステル、カルボン酸エステル、ポリエーテル変性ジメチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサン、アルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリアクリラート共重合体などがある。
【００２６】
反面、表面湿潤を円滑にする機能の添加剤として使用可能な量は、全体難燃性コーティング組成物に対して、０．１〜０．５重量％、このましくは０．１〜０．３重量％であり、添加剤中の分散剤は固形分の１．０〜１．５重量％または５〜６重量％であって、使用される固形分によってその使用量の変動があり得、本発明による好ましい使用量は１．０〜１．２重量％である。
【００２７】
前述したような難燃性コーティング組成物は、難燃性コーティング液を製造する段階と、前記難燃性コーティング液を基材にコートする段階と、前記難燃性コーティング液がコートされた基材８０〜１５０℃の温度範囲で加熱して乾燥させる熱処理段階とにより、基材にコートされる。
【００２８】
ここで、前記“基材”とは、燃焼時に有害ガスを発生させる固形物を意味し、代表的には、包装材料、壁紙、床材、仕上げ材などの建築材料、浮力材、装飾品、絶縁材、および日用品などに使用される発泡ポリスチレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルなどを含むプラスチック類、燃焼時に有害ガスを発生させる物質が含まれた電子、電気製品のハウジング、電線ケーブルなどを意味するものであって、コーティング処理可能なものであればどんなものであっても前記基材として使用でき、前記難燃性コーティング液がコートされて前記基材に難燃性を付与する。また、場合によっては、本発明による難燃性コーティング組成物に顔料などを添加して色相を付与することができる。
【００２９】
一方、前記難燃性コーティング液を製造する段階は、本発明による水溶性樹脂、ウレタン系樹脂、またはアクリル樹脂と、難燃剤、難燃補助材、希釈剤、および添加剤を混合して均質化することを意味する。
【００３０】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。しかし、下記の実施例は本発明を具体的に説明するためのもので、これらの実施例により本発明の範囲が限定されるものではない。
［実施例１］
アクリル系樹脂Ａ−９５４０［愛敬化学社製、韓国］６ｇと希釈剤ＭＥＫ［徳山化学社製、韓国］５ｇを十分に撹拌して混合させた後、難燃剤ＴＢＢＡ［日本化学社製, 日本］５ｇを入れ、さらに撹拌した。
【００３１】
その後、添加剤である表面湿潤剤ＢＹＫ−３０６［ＢＹＫ社製、ドイツ］０．０６ｇと希釈剤ＭＥＫ［徳山化学社製、韓国］５ｇを混合し、徐々に滴加しながら撹拌させた。
その後、分散剤Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６１［ＢＹＫ社製、ドイツ］０．４５ｇを希釈剤で希釈して１５％溶液にし、徐々に配合させた後、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］３ｇを混合して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例２］
実施例１と同一方法で実施するが、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］３ｇの代わりに、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］４ｇを使用して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例３］
実施例１と同一方法で実施するが、アクリル系樹脂Ａ−９５４０［愛敬化学社製、韓国］の代わりに、アクリル系樹脂Ａ−８８１［愛敬化学社製、韓国］を使用して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例４］
ウレタン系樹脂１２−４０６［愛敬化学社製、韓国］６ｇと希釈剤ＭＥＫ［徳山化学社製、韓国］５ｇを十分に撹拌して混合させた後、難燃剤ＴＢＢＡ［日本化学社製, 日本］５ｇを入れ、さらに撹拌した。
【００３２】
その後、添加剤である表面湿潤剤ＢＹＫ−３０６［ＢＹＫ社製、ドイツ］５ｇと希釈剤ＭＥＫ［徳山化学社製、韓国］５ｇを混合し、徐々に滴加しながら撹拌させた。
その後、分散剤Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１６１［ＢＹＫ社製、ドイツ］０．４５ｇを希釈剤で希釈して１５％溶液にし、徐々に配合させた後、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］３ｇを混合して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例５］
実施例４と同一方法で実施するが、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］３ｇの代わりに、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］４ｇを使用して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例６］
実施例４と同一方法で実施するが、難燃補助剤ＴＢＢＡ［日本化学社製、日本］の代わりに、難燃剤Ｍｇ（ＯＨ）2［Ｋｙｏｗａ 化学社製、日本］を使用して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例７］
実施例４と同一方法で実施するが、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］の代わりに、難燃補助剤ホウ酸亜鉛［ＢＯＲＡＸ社製、米国］を使用して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例８］
実施例４と同一方法で実施するが、難燃補助剤Ｓｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］の代わりに、難燃補助剤ホウ酸亜鉛［ＢＯＲＡＸ社製、米国］１．５ｇおよびＳｂ2Ｏ3［日星アンチモン社製、韓国］１．５ｇを共に使用して難燃性コーティング組成物を製造した。
［実施例９］
実施例１で製造した難燃性コーティング液をＰＥ電線ケーブルに２０〜３０μｍの厚さにディープコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１０］
実施例４で製造した難燃性コーティング液をＰＥケーブルに２０〜３０μｍの厚さにディープコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１１］
実施例６で製造した難燃性コーティング液をＰＥ電線ケーブルに２０〜３０μｍの厚さにディープコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１２］
実施例７で製造した難燃性コーティング液をＰＥ電線ケーブルに２０〜３０μｍの厚さにディープコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１３］
実施例１で製造した難燃性コーティング液をＰＶＣフィルムに１０〜３０μｍの厚さにロールコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１４］
実施例４で製造した難燃性コーティング液をＰＶＣフィルムに１０〜３０μｍの厚さにロールコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１５］
実施例６で製造した難燃性コーティング液をＰＶＣフィルムに１０〜３０μｍの厚さにロールコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実施例１６］
実施例７で製造した難燃性コーティング液をＰＶＣフィルムに１０〜３０μｍの厚さにロールコートした後、１２０℃で２分間熱硬化させた。
［実験］
本発明により製造した難燃性コーティング組成物のコーティング時に発生する物性を調べるため、表面特性、燃焼時の流下程度、および難燃性に関する実験を行った。
【００３３】
まず、電線ケーブルの場合は、使用されるＵＬ−１５８１（ＶＷ−１）法を、ＰＶＣフィルムまたはプラスチック板の場合は４５°マイクロバーナー法を用いて実験した。
前記実施例１〜８で製造したコーティング組成物でコートしたケーブルをＵＬ−１５８１（ＶＷ−１）法で実験したところ、その結果を下記の表１に示す。
【００３４】
【表１】
2006508228.tif 000002
【００３５】
ここで、×：悪い、○：よし
前記表１に示すように、前記実験結果は電力ケーブルに使用されるＸＬＰＥケーブルの難燃性評価方法により、難燃剤含量による難燃性と表面物性を実験した結果であって、本発明により製造した難燃性コーティング組成物は、燃焼時に流下性がなく、ＵＬ−１５８１（ＶＷ−１）検査を通過した。
【００３６】
一方、前記４５°マイクロバーナー法の場合、実施例９〜１６で製造した難燃性コーティング液がコートされた対象物質を＃１２番のバーコーターを用いることにより３０μｍの厚さにＰＶＣフィルムにコートした後、横３５ｃｍ、縦２５ｃｍに切断した試片を三つずつ用意した後、用意した試片を４５°マイクロバーナーによる実験装置である燃焼試験機［極東防炎社製、韓国］にかけて実験を行ったところ、その結果を下記の表２に示す。
【００３７】
【表２】
2006508228.tif 000003
【００３８】
表２は韓国防炎公社で実施する方法と同一方法で実施した結果を示すものである。前記表２に示すように、全ての実施例でよい付着力を表し、燃焼時に流下がなく、４５°マイクロバーナー法を通過した。
【００３９】
このような結果により、本発明による難燃性コーティング組成物に対する防炎認証を受けた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明は、水溶性樹脂、ウレタン系樹脂またはアクリル系樹脂、難燃剤、難燃補助剤、希釈剤、および添加剤を混合して難燃性コーティング組成物を製造して、燃焼時に有害ガスを排出する基材の表面にコートすることにより、火災の発生時、コーティング層に含有された不燃性材料により燃焼が遅延されるだけでなく、有害ガスの発生が最小化されるので、火災を初期に鎮圧し得る時間を確保することができ、人名被害を最小化することができる。
【００４１】
さらに、本発明による難燃性コーティング組成物は液状で存在して、どんな形態の基材にもコートして難燃性を付与することができるので、既存の化合物形態の難燃剤に比べて加工性を向上させることができる。
【００４２】
以上、本発明を例示的に説明したが、ここで使用した用語は本発明を制限するよりは説明するためのものである。前記教示から本発明の多くの修正および変形が可能である。したがって、本発明は添付特許請求範囲内で前述したもの以外に実施可能である。
【国際調査報告】
2006508228.tif 000004
2006508228.tif 000005