[go: up one dir, main page]

KR101896898B1 - 내화 실리콘 고무 조성물 - Google Patents

내화 실리콘 고무 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101896898B1
KR101896898B1 KR1020170096763A KR20170096763A KR101896898B1 KR 101896898 B1 KR101896898 B1 KR 101896898B1 KR 1020170096763 A KR1020170096763 A KR 1020170096763A KR 20170096763 A KR20170096763 A KR 20170096763A KR 101896898 B1 KR101896898 B1 KR 101896898B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
silicone rubber
parts
refractory
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020170096763A
Other languages
English (en)
Inventor
심상은
류현준
황소산
진성훈
박병천
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
그레이스 콘티넨탈 코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단, 그레이스 콘티넨탈 코리아 주식회사 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020170096763A priority Critical patent/KR101896898B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101896898B1 publication Critical patent/KR101896898B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/016—Flame-proofing or flame-retarding additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/017—Antistatic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14—Peroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/387—Borates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 내화 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로서, 본 발명인 내화 실리콘 고무 조성물을 이용하여 제조된 내화 실리콘 고무는 준불연성 재료의 내화 제품을 대체하여 생산성, 제품 가공 용이성 등을 증대시킬 수 있으며, 이는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane; 이하 'TPU'), 에틸렌프로필렌다이엔모노머(ethylene propylene diene monomer; 이하 'EPDM')와 같은 합성 고무, 플라스틱 및 열가소성 가황물질(Thermoplastic vulcanisate; 이하 'TPV') 분야 등에 적용될 경우 자동차, 공업, 철강, 건축 및 전기 전자 등으로 다양한 분야에 확대될 수 있는 장점이 있다.

Description

내화 실리콘 고무 조성물{Silicone rubber composition with fire resistant}
본 발명은 상용성 및 내화성을 향상시킬 수 있는 내화 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.
종래, 난연 및 내화성을 갖는 실리콘 고무 복합체는 무정형실리카와 백색 다공질체인 펄라이트를 적용하여 난연 및 내화성을 부여하는 조성물이 제안되어 있다.
그러나, 펄라이트 실리콘 복합체를 1200℃에서 80분 동안 내화로에서 테스트시에 펄라이트의 함량이 15 ~ 20% 증가할수록 실리콘 고무와 펄라이트 결합력이 약화되어 실리콘 매트릭스가 붕괴되는 현상이 나타났다.
이는 펄라이트가 우수한 난연성과 내화성을 갖는 소재라 하더라도 소량의 펄라이트로는 우수한 성능을 기대하기 어렵다. 실리콘 고무와 펄라이트간의 상용성을 도울 수 있는 매개체가 빠져 있기 때문에 나타난 것이다.
상용성의 문제를 과량의 펄라이트를 첨가해서 발생되는 문제점으로 인식해서 펄라이트 적용량을 줄여 콘크리트의 난연 및 내화성을 살펴보았다.
그 결과 제한적인 난연 및 내화 성능이 나타났을 뿐만 아니라 상용성이 맞지 않는 콘크리트 구조물이 연소시 균열을 발생시켜 붕괴되면서 인명 피해를 초래할 수 있다는 것이 간접적으로 표현되어 있다.
따라서, 내화 실리콘 고무의 문제점인 연소시 실리콘 고무와 난연 및 내화 소재의 상용성을 향상시키면서도 열분해 억제, 자기소화성 부여를 위한 난연 성능, 세라믹화 특성 및 열 분해 방지 특성인 내화 성능을 향상시킬 수 있는 내화 실리콘 고무에 대한 연구 개발이 시급한 실정이다.
한국공개특허 제2016-0015212호
본 발명의 목적은 난연제 첨가로 인하여 열분해 억제, 자기 소화성의 난연성을 나타낼 수 있고, 내화제 및 내화 보조제 첨가로 단열성, 준불연성 등 내화성을 부여함으로써 주요 건축, 선박 등 자재로 적용시 우수한 내화 효과를 향상시킬 수 있는 내화 실리콘 고무 조성물을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실리콘 고무 100 중량부에 대하여, 경화제 0.5 내지 1.5 중량부; 내화제 30 내지 50 중량부; 난연제 2 내지 10 중량부; 및 내화 보조제 0.01 내지 1 중량부;를 포함하는 내화 실리콘 고무 조성물을 제공한다.
상기 실리콘 고무는 하기 화학식 1로 표시되는 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 실리카 보강제 5 내지 100 중량부 및 가소제 1 내지 20 중량부를 포함하여 이루어진 것임.
[화학식 1]
Figure 112017073539155-pat00001
상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 아미노알킬기, C1 내지 C10의 히드록시알킬기, C1 내지 C20의 할로알킬기, C3 내지 C15의 시클로알킬기, C6 내지 C12의 아릴기, C7 내지 C20의 아랄킬기, 및 C2 내지 C20의 알케닐기 중에서 선택되고, 상기 a, b와 c는 각각 1 내지 100의 정수이고, 상기 R1 내지 R8 중 적어도 하나 이상은 탄소수 2 내지 20의 알케닐기임.
또한 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리오가노실록산 100 중량부에 대해, 실리카 보강제 5 내지 100 중량부 및 가소제 1 내지 20 중량부를 혼합하고 제1혼련하여 실리콘 고무를 얻는 단계; 상기 실리콘 고무 100 중량부에 대해 내화제 30 내지 50 중량부와 난연제 2 내지 10 중량부를 혼합하고 제2혼련하여 제1혼합물을 얻는 단계; 상기 제1혼합물에, 실리콘 고무 100 중량부에 대해 경화제 0.5 내지 1.5 중량부와 내화 보조제 0.01 내지 1 중량부를 혼합하여 제2혼합물을 얻는 단계; 및 상기 제2혼합물을 압축 경화하는 단계;를 포함하는, 내화 실리콘 고무 성형물 제조방법을 제공한다.
본 발명인 내화 실리콘 고무 조성물을 이용하여 제조된 내화 실리콘 고무는 준불연성 재료의 내화 제품을 대체하여 생산성, 제품 가공 용이성 등을 증대시킬 수 있으며, 이는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Poly Urethane; 이하 'TPU'), 에틸렌프로필렌다이엔모노머(ethylene propylene diene monomer; 이하 'EPDM')와 같은 합성 고무, 플라스틱 및 열가소성 가황물질(Thermoplastic vulcanisate; 이하 'TPV') 분야 등에 적용될 경우 자동차, 공업, 철강, 건축 및 전기 전자 등으로 다양한 분야에 확대될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시예 18에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 성형물을 시편으로 하여 1200℃에서 2시간 동안 화염을 가하여 내화 테스트 결과를 나타낸 것으로서, 상부(화염 비접촉면, a) 및 하부(화염 접촉면, b)를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명인 내화 실리콘 고무 조성물을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 발명자들은 내화 실리콘 조성물에 대해 연구 개발 하던 중, 환경 친화적인 내화제를 포함함으로써 열분해 억제, 자기소화성 부여를 위한 난연 성능, 세라믹화 특성 및 열 분해 방지 특성인 내화 성능을 향상시킬 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 실리콘 고무 100 중량부에 대하여, 경화제 0.5 내지 1.5 중량부; 내화제 30 내지 50 중량부; 난연제 2 내지 10 중량부; 및 내화 보조제 0.01 내지 1 중량부;를 포함하는 내화 실리콘 고무 조성물을 제공한다.
상기 실리콘 고무는 하기 화학식 1로 표시되는 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 실리카 보강제 5 내지 100 중량부 및 가소제 1 내지 20 중량부를 포함하여 이루어진 것이다.
[화학식 1]
Figure 112017073539155-pat00002
상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 아미노알킬기, C1 내지 C10의 히드록시알킬기, C1 내지 C20의 할로알킬기, C3 내지 C15의 시클로알킬기, C6 내지 C12의 아릴기, C7 내지 C20의 아랄킬기, 및 C2 내지 C20의 알케닐기 중에서 선택되고, 상기 a, b와 c는 각각 1 내지 100의 정수이고, 상기 R1 내지 R8 중 적어도 하나 이상은 탄소수 2 내지 20의 알케닐기임.
실리콘 고무는 열경화성 실리콘 폴리오가노실록산 베이스 폴리머에 추가적으로 충전제, 경화제 등의 각종 첨가제로 구성된다. 폴리오가노실록산 베이스 폴리머는 실리콘 고무 형성재의 베이스 중합체가 되는 성분이며, 구조는 선형이거나 분지형일 수도 있다.
경화 후, 폴리오가노실록산과 첨가제 간의 기계적 특성과 유동성을 향상시켜, 복잡한 형상을 구현하기 위해서는 선형 폴리오가노실록산과 분지형 폴리오가노실록산을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 화학식 1에서 선형 또는 분지형의 C1 내지 C10의 알킬기로는 메틸, 에틸, 노말프로필, 이소프로필, 노말부틸, 이소부틸, 터셔리부틸, 노말펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 특히, 합성이 용이하며, 기계적 강도 및 경화 전의 유동성 등의 실리콘 고무의 특성이 우수한 메틸기를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 화학식 1에서 C1 내지 C10의 아미노알킬기로는 메틸아미노기, 디메틸아니모기, 에틸아미노기, 디프로필아미노기, 및 디부틸아미노기로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 화학식 1에서 C1 내지 C10의 할로알킬기로는 클로로메틸, 클로로에틸, 클로로프로필, 및 클로로부틸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리오르가노실록산의 비닐기 함량은 0.01 몰% ~ 2.00 몰% 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.10 몰% ~ 0.80 몰% 범위가 적합하다.
상기 폴리오르가노실록산의 중량평균분자량(MW)은 400,000 ~ 1,000,000 g/mol 범위일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 R1 내지 R8의 상기 R1 내지 R8 중 적어도 하나 이상은 탄소수 2 내지 20의 알케닐기인 폴리비닐실록산의 분자량은 500,000 ~ 700,000 g/mol인 것이 바람직하며, 선형의 것이 특히 바람직하게 사용되지만, 이것들에 한정되지 않고, 양 말단 작용기에 적어도 하나 이상의 비닐기를 포함한 분지상 또는 환상의 폴리오가노실록산 형태를 사용할 수 있다.
상기 실리카 보강제는 기계적 강도의 향상 및 난연성과 내화성을 향상시킬 목적으로 사용된다. 상기 실리카 보강제는 무정형 또는 결정형을 사용할 수 있다.
상기 실리카 보강제는 건식 실리카(Fumed Silica) 또는 습식 실리카(Precipitated Silica) 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실리카 보강제는 Brunauer-Emmett-Teller법에 의하여 측정된 비표면적(Surface Area BET)이 100 m2/g 내지 400 m2/g 범위일 수 있으며, 보다 상세하게는 200 m2/g 내지 300 m2/g 범위의 비표면적을 갖는 실리카 보강제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실리카 보강제는 평균 직경이 5 nm 내지 9 μm인 입자 크기를 가질 수 있으며, 바람직하게는 5 nm 내지 20 nm 범위이다.
상기 실리카 보강제는 친수성계, 소수성계로 구분될 수 있으며, 실란계(Silane) 또는 실라잔계(Silazane) 표면처리제로 표면처리된 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 실란계 표면처리제로는 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 헥사메틸디실록산, 트리메틸메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 비스(디메틸아미노)디메틸실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필메틸디메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란 및 디메틸디에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실라잔계 표면처리제로는 디비닐테트라메틸디실라잔, 옥타메틸사이클로테트라실라잔 및 헥사메틸디실라잔으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실란계 또는 실라잔계 표면처리제로 표면처리시 실리콘 고무의 투명성 및 황변 방지를 유지하면서 상기 실리카 보강제가 공기 중의 수분과 반응하여 수소결합이 형성되어 가소도 상승을 억제할 수 있으며, 또한 연소 시 탈수되면서 주변의 열을 감소시키고 세라믹 형성을 유발하여 난연성 및 내화성을 부여할 수 있다.
상기 실리카 보강제는 상기 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 5 중량부 내지 100 중량부가 포함할 수 있으며, 상기 실리카 충진제가 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 5 중량부 미만으로 포함되는 경우, 기계적 물성이 취약하며 난연 및 내화성을 기대할 수 없으며, 또한 상기 실리카 충진제가 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 100 중량부를 초과하여 포함되는 경우 생산성, 작업성, 난연 및 내화 성분과 혼합성이 저하될 수 있는 바, 실리카 보강제는 상기 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 5 중량부 내지 100 중량부가 포함하는 것이 바람직하다.
상기 가소제는 실리카, 난연 및 내화 성분과의 상용성과 분산성을 향상시키며, 실리콘 고무의 저장 안정성을 향상시킬 수 있으며, 또한 가소제는 실리콘 고무의 가소도를 조절하여 압축 몰딩/ 압출 제품 등 제품의 생산성과 가공성을 향상시킬 수 있다.
상기 가소제로는 양말단에 실라놀기를 포함하는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 가소제일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 폴리디메틸실록산 가소제는 25℃에서 측정된 점도가 5 cps 내지 500 cps 일 수 있으며, 구체적으로 10 cps 내지 50 cps의 점도인 것이 보다 바람직하다.
상기 가소제는 실라놀기 함량이 1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 폴리오가노실록산 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 20 중량부 포함될 수 있으며, 구체적으로 2 중량부 내지 10 중량부를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 내화 실리콘 고무 조성물은 실리콘 고무 조성물 100 중량부에 대해 팽창제 3 내지 7 중량부를 더 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 내화 실리콘 고무에 열분해 고분자의 흡착과 단열 특성을 부여하기 위하여 팽창제(Expandable Filler)를 실리콘 고무에 적용함으로써, 내화 성능 향상을 기대할 수 있다.
팽창제가 함유된 내화 실리콘 고무가 팽창 개시 온도에 노출될 경우, 실리콘 고무의 표면에서부터 팽창제가 팽창되기 시작한다. 팽창제가 팽창된 내화 실리콘 고무 표면에 차르(Char) 층이 형성되면서 빈 공간이 생겨 외부 열과 공기를 차단시키며, 열전도의 확산을 막거나, 또는 내부로 열 전달을 제한함으로서 내화 특성을 부여할 수 있다.
상기 팽창제는 팽창흑연(Expandable Graphite) 또는 팽창질석(Expanded Vermiculite) 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 팽창질석은 산출되는 광물 중에서 유일하게 흡수수와 층간수 및 결정수의 3가지 수분을 함유하고 있는 특유의 광물이다. 열에 의해 팽창된 것은 비중이 매우 낮고 우수한 단열성, 불연성, 소음차단효과, 수분 흡수효과, 물리충격 흡수효과, 증량재 및 충진재의 효과가 있으며, 또한 양이온 치환능력(Cation exchange capacity)이 우수하여 오염 정화제 또는 유기물 흡착제로도 사용될 수 있다.
상기 팽창질석은 평균 직경이 0.3 ~ 4 mm인 입자 크기를 가질 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
팽창질석의 평균 직경이 4 mm를 초과할 경우 실리콘 고무와 상용성이 떨어지며, 팽창질석의 평균 직경이 0.3 mm 미만일 경우 재료비 상승이 유발되는 바, 팽창질석은 평균 직경이 0.3 ~ 4 mm인 입자 크기를 가지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 평균 직경이 0.3 ~ 0.7 mm인 입자 크기가 적절하다.
상기 팽창흑연은 200 내지 250℃의 팽창 개시온도 및 20 내지 350 cm3/g의 팽창율을 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 팽창흑연은 흑연 층간 사이에 산소가 고열을 받을 시에 수분이 기화되면서 팽창되며, 이 때 팽창율의 범위는 20 내지 350 cm3/g일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 200 내지 350 cm3/g이다.
구체적으로, 팽창흑연의 팽창율이 200 cm3/g 미만일 경우 연소시 실리콘 고무 표면에 팽창이 충분히 이루어지지 않아 열 확산 방지 및 외부 열과 공기를 차단시킬 수 없어 내화성능이 구현되지 않으며, 또한 팽창흑연의 팽창율이 350 cm3/g을 초과할 경우 재료비 상승을 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.
상기 경화제는 미경화된 실리콘 고무(Polydimethylsiloxane; 이하 'PDMS')의 비닐기와 화학적 결합인 라디칼 반응을 하여 실리콘 고분자 사슬끼리 가교를 형성할 수 있도록 75℃ ~ 220℃ 범위에서 적용될 수 있고, 또한, 열분해에 의하여 사용되는 경화제는 알킬계 경화제 또는 아실계 경화제를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 경화제는 3,3,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세판, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디부틸퍼옥시헥신-3, 디털트부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디털트부틸퍼옥시헥산 및 디털트부틸큐밀퍼옥사이드, 디털트부틸퍼옥시아이소프로필벤젠, 부틸 4,4디털트부틸퍼옥시발레이트, 및 털트부틸퍼옥시 2-에틸헥실 카르보네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 알킬계 경화제; 또는 디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 및 파라클로로벤조일 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 아실계 경화제; 중에서 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
압출, 사출, 압축 등의 성형방법에 경화제의 종류를 변경할 수 있다. 그러나, 경화제와 실리콘 고무 조성물의 혼합성과 상용성을 고려하여 액상 혹은 오일 상으로 되어 있는 경화제를 실리콘 고무와 혼합하여 적용하는 것이 바람직하다.
압축 성형방법에 따른 본 발명의 일실시예로 디쿠밀퍼옥사이드(실리콘 고무 순도 40 %이상)는 145℃ 내지 185℃, 보다 바람직하게는 155℃ 내지 175℃ 조건에서 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 0.9 중량부 내지 3.0 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 구체적으로 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 1.0 중량부 내지 2.0 중량부를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
압출 성형방법에 따른 본 발명의 일실시예로 디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드(실리콘 고무 순도 50%)는 75℃ 내지 140℃, 보다 바람직하게는 75℃ 내지 120℃ 조건에서 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 1.0 중량부 내지 1.6 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 구체적으로 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 1.0 중량부 내지 1.2 중량부를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
사출 성형방법에 따른 본 발명의 일실시예로 디쿠밀퍼옥사이드는 140℃ 내지 180℃, 보다 바람직하게는 150℃ 내지 170℃ 조건에서 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 0.3 중량부 내지 1.0 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 구체적으로 폴리오르가노실록산 100 중량부에 대해 0.5 중량부 내지 0.7 중량부를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 내화제는 천연광물, 불연재, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 내화제는 용융점이 높은 원료를 실리콘 고무에 혼합하여 내화성을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다.
상기 내화제는 천연광물과 불연재가 1 : (2.5 ~ 3.5)의 중량비의 조합으로 이루어진 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 천연광물은 운모, 규회석, 납석, 제올라이트, 및 규조토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 천연광물의 구성비는 SiO2 35 내지 60 중량%, Al2O3 0 내지 45 중량%, CaO 0 내지 60 중량%, MgO 1 내지 30 내지%, K2O 0 내지 15 중량%, H2O 0 내지 10 중량%, Fe2O3 0.1 내지 5 중량%, Na2O 0 내지 5 중량%, TiO2 0 내지 5 중량%, 및 BaO 0 내지 5 중량%를 가지는 광물을 의미한다.
상기 운모는 백운모(KAl2(Al,Si)4O10(OH,F)2) 또는 금운모(KMg3(Al,Si)4O10(OH,F)2일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 백운모는 SiO2 40 내지 60 중량%, Al2O3 25 내지 40 중량%, MgO 1 내지 5 중량%, K2O 5 내지 10 중량%, H2O 3 내지 8 중량%, Fe2O3 1 내지 4 중량%, Na2O 1 내지 3 중량%, 및 TiO2 0.5 내지 2 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미하며, 상기 금운모는 SiO2 35 내지 50 중량%, Al2O3 10 내지 25 중량%, MgO 20 내지 30 중량%, K2O 5 내지 15 중량%, H2O 1 내지 4 중량%, Fe2O3 0.1 내지 1 중량%, Na2O 0.5 내지 1 중량%, TiO2 0.1 내지 1 중량%, 및 BaO 0.1 내지 1 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미한다.
상기 운모 입자는 평균 직경이 10 내지 40 μm인 입자일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 평균 직경이 15 내지 30 μm인 입자일 수 있다.
상기 범위에서 실리콘 고무와 상용성이 높아지며, 상기 범위를 벗어나는 경우 실리콘 고무와의 상용성을 기대할 수 없으며, 상기 범위보다 낮을 경우에는 제조 가격 상승으로 인하여 가격 경쟁력 확보에 어려움이 있다.
상기 운모는 700 내지 1000℃의 용융온도를 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 백운모는 용융온도가 700 내지 800℃이고, 금운모는 900 내지 1000℃로 높은 내열 및 내화성을 가진다. 그러나, 백운모는 700 내지 800℃에서 생성되는데 반하여 금운모는 1000℃에서 매우 늦게 세라믹화가 생성되어 실리콘 고무의 열 손상을 가할 수 있다.
상기 운모는 1 내지 8 중량%의 물(H20)를 포함하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 또한 백운모는 3 내지 8 중량%의 물(H20)를 포함하고, 금운모는 1 내지 4 중량%의 물(H20)를 포함한다. 백운모가 금운모에 비해 H2O 함유량이 높아 연소시 탈수 반응을 통해 실리콘 고무의 온도 하락을 촉진시킬 수 있다.
상기 규회석은 SiO2 45 내지 60 중량%, CaO 35 내지 55 중량%, Al2O3 0.1 내지 1 중량%, MgO 0.01 내지 2.0 중량%, Fe2O3 0.1 내지 5 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미한다.
상기 규회석은 1500 내지 1600℃의 용융온도를 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 규회석은 3:1 ~ 15:1의 침상도를 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 규회석은 용융점이 1540℃로서, 높은 내열성과 내화성을 가지나 조립질의 엽편상 결정형태 집합체로 높은 침상 벽개를 가지며 벽개 방향으로 짤 쪼개지는 특성이 있다.
이에 침상도에 따라 높은 침상도(High Aspect Ratio; HAR)와 낮은 침상도(Low Aspect Ration; LAR)로 분류할 수 있다.
낮은 침상도의 경우에는 입자의 크기가 크고 표면적이 줄어 실리콘 고무와의 상용성이 떨어진다. 따라서 침상도는 3:1 ~ 15:1인 것이 바람직하고, 구체적으로 규회석의 침상도는 10:1 ~ 15:1인 것이 바람직하다.
상기 규회석은 평균 직경이 6 내지 40 μm의 입자일 수 있으며, 구체적으로 6 내지 10 μm인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위에서 실리콘 고무와 상용성이 높아 지며, 상기 범위를 벗어나는 경우 실리콘 고무와의 상용성을 기대할 수 없으며, 상기 범위보다 낮을 경우에는 제조 가격 상승으로 인하여 가격 경쟁력 확보에 어려움이 있다.
상기 불연재는 SiO2 25 내지 70 중량%, Al2O3 10 내지 30 중량%, Fe2O3 5 내지 15 중량%, CaO 10 내지 35 중량%, MgO 5 내지 15 중량%, Na2O 0.1 내지 2.5 중량%, 및 K2O 0.1 내지 2.5 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미한다.
상기 불연재는 1300 내지 1500℃의 사용가능온도를 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니며, 수분에 대한 내구성과 수축율이 낮아 고온에서 안정적으로 사용이 가능하며, 또한 열 충격에 강해 급가열, 급냉이 가능하며 가공이 용이하고 사용성이 우수하다.
섬유화된 불연재는 1 내지 30 mm 평균 섬유길이를 갖지만, 혼합 공정 동안에 더 작은 길이로 파괴되거나 실리콘 고무와 결합된다. 섬유화된 불연재는 작업시 분진 발생이 적으며, 인체에 안전한 생용해성 섬유이다.
상기 불연재는 광물섬유, 세라믹섬유, 무기섬유, 및 유리장섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광물섬유는 SiO2 30 내지 45 중량%, Al2O3 15 내지 22 중량%, Fe2O3 8 내지 12 중량%, CaO 15 내지 30 중량%, MgO 5 내지 15 중량%, Na2O 0.1 내지 2.5 중량%, 및 K2O 0.1 내지 2.5 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미한다.
상기 광물섬유는 40 내지 150 kg/m3의 밀도, 0.044 W/m·k(70℃ 이하)의 열전도율 및 650℃ 이상의 열간수축 온도를 갖는 재료를 말한다. 광물섬유는 700℃ 이상에서 녹으며, 1100℃ 이상에서 안정적인 섬유상이 형성되어 내화성을 부여한다. 또한 생용해성을 높이기 위하여 Al2O3 함량이 15 내지 22 중량%인 낮은 함량인 것이 특징이다.
상기 세라믹섬유는 SiO2, Al2O3를 용융하여 섬유화시킨 제품으로 유연성과 내열충격성이 좋으므로 불연재로 상용된다. 섬유 굵기는 평균 직경이 3 μm 이며, 섬유 길이는 300 mm 이하의 평균 길이를 가지며, 충진 밀도는 130 내지 160 kg/m3이다. 최고 사용온도는 1430℃ 이하이며, 내화도는 SK38(1850℃)를 가진다.
상기 무기섬유는 SiO2 60 내지 70 중량%, CaO 25 내지 35 중량%, MgO 4 내지 7 중량%, 및 Al2O3 0.1 내지 1 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미한다.
상기 무기섬유는 섬유 굵기는 평균 직경이 0.1 내지 5 μm 이며, 섬유길이는 0.1 내지 30 mm의 평균 길이를 가지며, 최고 사용가능온도는 1300℃ 이하이고, 무해한 생용해성 섬유이다.
상기 유리장섬유는 SiO2 55 내지 70 중량%, Al2O3 15 내지 30 중량%, MgO 5 내지 15 중량%, ZnO 1 내지 10 중량%, 및 BeO 0.1 내지 2 중량%의 구성비를 가지는 것을 의미한다.
상기 유리장섬유는 강철보다 인장강도가 크며, 전기 절연성이 뛰어나고 불에 타지 않으며, 유해물질 방출이 없으며, 열팽창계수가 낮아 온도, 습도에 따른 치수 변형이 적다.
또한 상기 유리장섬유는 유연성과 내열충격성이 우수하므로 불연재로 상용된다. 섬유 굵기는 평균 직경이 9 내지 11 μm 이며, 섬유길이는 3 mm 이하의 평균 길이를 가진다.
상기 광물섬유는 650 내지 750℃의 용융온도를 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 천연광물과 불연재는 실리카(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 등의 주된 구성요소에 용융온도를 낮추는 역할과 내화제 구조를 안정화 시켜주는 특성을 가지는 산화칼륨(K2O), 산화철(Ⅱ)(Fe2O3), 산화나트륨(Na2O), 이산화티타늄(TiO2), 산화바륨(BaO), 산화아연(ZnO)을 함유한다.
상기 SiO2의 사용량이 미만일 경우 상대적으로 Al2O3, CaO, MgO 등의 주된 함유량이 줄어 재료비 상승을 유발시키고, 실리콘 고무의 기계적인 물성 저하 및 재결정화 온도가 상승되는 문제가 있으며, 사용량이 초과될 경우 연소시 용융이 어렵고, 고온에서 점도가 크게 상승되어 유리내 기포 잔존량이 커서 세라믹화가 되지 못해 내화성이 떨어진다.
상기 Al2O3의 사용량 미만으로 포함될 경우 내구성이 떨어지고 기계적인 물성 상승을 기대하기 어려우며, Al2O3의 사용량을 초과될 경우 용융 온도가 상승되어 세라믹화 특성이 떨어져 내화성이 떨어진다.
상기 CaO, MgO 등의 사용량이 미만일 경우 고온에서 점도가 상승되어 내화성이 떨어지며, 사용량이 초과될 경우 기계적인 물성 저하뿐만 아니라 재료비 상승을 유발시킨다.
상기 난연제는 통상의 것을 사용할 수 있으나, 난연성 부여 및 연기억제제 효과를 극대화하기 위하여 수화물기가 함유된 붕산아연이 적합하다.
구체적으로 수화물기가 함유된 붕산아연은 붕산아연(2ZnO·3B2O3), 붕산아연·1수화물(4ZnO·B2O3·H2O), 붕산아연·3수화물(2ZnO·2B2O3·3H2O), 붕산아연·3.5수화물(2ZnO·3B2O3·3.5H2O), 및 붕산아연·7수화물(2ZnO·3B2O3·7H2O)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 붕산아연·3.5수화물(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)은 290℃의 탈수반응온도를 가지며 화재 초기에 난연성 부여와 발연 억제에 의해 피난이나 구조, 소화 등에 도움을 주는 역할을 수행한다.
탈수반응온도인 290℃ 이상에서는 실리콘 고무 내 실리카, 내화제 등과 반응하여 실리콘 고무 표면에 복합 금속 산화물 세라믹을 생성하고 내화성을 부여한다.
붕산아연에 수화물기가 많이 있을 경우, 탈수온도가 낮아 복합 금속 산화물 세라믹 생성을 기대하기 힘들며, 수화물기가 없을 경우에는 난연성 및 연기 억제성 부여를 기대하기 힘들기 때문에 수화물기가 함유된 붕산아연 중에서도 특히 붕산아연·3.5수화물(2ZnO·3B2O3·3.5H2O)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 내화 보조제는 세라믹화를 위한 융제(Flux) 입자로서 사용된다.
구체적으로, 내화제가 혼합된 실리콘 고무에 화염을 가할 경우, 내화제 보다 녹는점이 낮은 내화 보조제가 먼저 용융되어 내화 충진제 입자와 결합하여 실리콘 고무 표면에 복합 금속 산화물 세라믹 상을 형성시킨다. 이러한 복합 금속 산화물 세라믹 상은 실리콘 고무에 내화성을 극대화 시켜준다.
상기 내화 보조제는 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O), 포타슘 테트라클로로플래티네이트(Ⅱ)(K2PtCl4), 디아미노디니트로 플라티늄(Ⅱ)([Pt(NH3)2(NO2)2]), 헥사아미노플라티늄(Ⅳ) 클로라이드([Pt(NH3)6Cl4)], 테트라아민 플라티늄(Ⅱ) 클로라이드, 하이드로전 헥사하이드록소플래티네이트(Ⅳ)(H2Pt(OH)6), 및 소디움 테트라클로로 플래티네이트(Ⅱ)(Na2PtCl4·6H2O)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 백금 복합체; 상기 백금 복합체를 포함하는 알코올 용액; 백금/올레핀 착물, 백금/알케닐실록산 착물, 백금/베타-디케톤 착물, 및 백금/포스핀 착물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 백금 착물류; 비스(1,5-사이클로옥타디엔)로듐(I)테트라플루오보레이트(Bis(1,5-cyclooctadiene)rhodium(I) tetrafluoroborate), 바이사이클로[2.2.1]헵타-2,5-디엔-로듐(I)클로라이드 다이머(Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-diene-rhodium(I) chloride dimer), 및 트리스(트리페닐포스핀)로듐(I)클로라이드(Tris(triphenylphosphine)rhodium(I) chloride)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 로듐 복합체; 벤젠루테늄(II) 클로라이드 다이머(Benzeneruthenium(II) chloride dimer) 또는 펜타메틸사이클로펜타디에닐트리스(아세토니트릴)루테늄(II)헥사플루오로포스페이트(Pentamethylcyclopentadienyltris (acetonitrile)ruthenium(II) hexafluorophosphate) 중 어느 하나인 루테늄 복합체; [플라티늄(0)-2,4,6,8-테트라메틸]-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록세인( [Platinum(0)-2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane), 디코발트옥타카보닐(Dicobalt Octacarbonyl), 아이언(0)펜타카보닐(Iron(0) pentacarbonyl), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드(Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디아세테이트(Bis(triphenylphosphine)palladium(II) diacetate), 비스(트리페닐포스핀)니켈(II)디클로라이드(Bis(triphenylphosphine)nickel(II) dichloride), 및 플라티늄(Ⅱ)아세틸아세토네이트(Platinum(Ⅱ) acetylacetonate)로 이루어진 군에서 선택된 전이금속 복합체; 상기 전이금속 복합체를 포함하는 알코올 용액; 및 올레핀 착물, 알케닐실록산 착물, 베타-데케톤 착물, 및 포스핀 착물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 착물류;로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 실리콘 고무 100 중량부에 대해 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O) 함유량은 0.005 내지 0.2 중량부이고, 바람직하게는 0.01 내지 0.1 중량부이다.
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O)의 함유량이 실리콘 고무 100 중량부에 대해 0.2 중량부를 초과할 경우, 재료비 상승이 발생하고, 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O)의 함유량이 실리콘 고무 100 중량부에 대해 0.005 중량부 미만일 경우 연소시 내화제와 결합 확률이 저해되면서 세라믹 특성이 구현되지 않아 내화 성능이 떨어지므로, 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O)의 함유량은 실리콘 고무 100 중량부에 대해 0.1 중량부인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리오가노실록산 100 중량부에 대해, 실리카 보강제 5 내지 100 중량부 및 가소제 1 내지 20 중량부를 혼합하고 제1혼련하여 실리콘 고무를 얻는 단계; 상기 실리콘 고무 100 중량부에 대해 내화제 30 내지 50 중량부와 난연제 2 내지 10 중량부를 혼합하고 제2혼련하여 제1혼합물을 얻는 단계; 상기 제1혼합물에, 실리콘 고무 100 중량부에 대해 경화제 0.5 내지 1.5 중량부와 내화 보조제 0.01 내지 1 중량부를 혼합하여 제2혼합물을 얻는 단계; 및 상기 제2혼합물을 압축 경화하는 단계;를 포함하는, 내화 실리콘 고무 성형물 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112017073539155-pat00003
상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 아미노알킬기, C1 내지 C10의 히드록시알킬기, C1 내지 C20의 할로알킬기, C3 내지 C15의 시클로알킬기, C6 내지 C12의 아릴기, C7 내지 C20의 아랄킬기, 및 C2 내지 C20의 알케닐기 중에서 선택되고, 상기 a, b와 c는 각각 1 내지 100의 정수이고, 상기 R1 내지 R8 중 적어도 하나 이상은 탄소수 2 내지 20의 알케닐기임.
상기 실리콘 고무를 얻는 단계는 폴리오가노실록산 100 중량부에 대해, 실리카 보강제 5 내지 100 중량부 및 가소제 1 내지 20 중량부를 혼합하고 25 내지 180℃에서 -1.5 내지 -0.1 atm으로 제1혼련하여 실리콘 고무를 얻는 단계일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1혼합물을 얻는 단계는 실리콘 고무 100 중량부에 대해 내화제 30 내지 50 중량부와 난연제 2 내지 10 중량부를 혼합하고 25 내지 100℃에서 제2혼련하여 제1혼합물을 얻는 단계일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제2혼합물을 얻는 단계는 제1혼합물에, 실리콘 고무 100 중량부에 대해 경화제 0.5 내지 1.5 중량부와 내화 보조제 0.01 내지 1 중량부를 혼합하여 20 내지 30℃에서 제3혼련하여 제2혼합물을 얻는 단계일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명인 내화 실리콘 고무 성형물 제조방법에서 이용하는 폴리오가노실록산, 실리카 보강제, 가소제, 내화제, 난연제, 내화 보조제 등에 대해서는 상기 내용과 동일한 내용이므로 그 설명을 생략한다.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 성형물을 제공한다.
상기 내화 실리콘 고무 성형물은 방화문 가스켓용일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 방화문 가스켓이란 방화문을 문틀에 고정하기 위해 탄성이 있는 소재를 문틀에 붙여 방화문을 고정시키는 역할을 하는 것이다. 그런데 건축물의 문에 불이 날 경우 일반 고무 가스켓의 경우에는 가스켓의 연소와 함께 고무의 유독가스가 발생될 뿐만 아니라 가스켓이 연소되어 발생한 틈새로 불길이 내부로 확산되고 도주로가 차단되는 등의 2차 화재를 일으킨다. 본 발명에 따른 실리콘 고무 방화문 가스켓을 이용함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있다.
상기 내화 실리콘 고무 조성물은 내화 내·외장재, 내화 코팅제, 내화 뿜칠재, 내화 도료, 방화 실란트, 내화 케이블, 또는 터널 내화재용일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
혼련단계
상기 단계는 전술한 실리콘 고무 조성물을 혼련한 단계이다.
구체적으로, 폴리오르가노실록산, 실리카 보강제, 가소제, 내화제, 난연제 및 팽창제를 포함하여 함께 혼련할 수 있으며, 또한 폴리오르가노실록산, 실리카 보강제, 가소제를 25 내지 180℃, -1.5 내지 -0.1 기압(atm)에서 혼련하여 실리콘 고무를 제조한다.
혼련을 180℃를 초과하는 온도로 -1.5 기압 미만에서 혼련할 경우 실리콘 고무의 기계적 성질 하락을 유발할 수 있으며, 또한 25℃ 미만의 온도로 -0.1 기압을 초과하는 조건에서 혼련할 경우 혼합 및 생산성 저하를 초래하는 문제가 발생한다. 따라서, 25 내지 180℃, -1.5 내지 -0.1 기압(atm)에서 혼련하는 것이 바람직하며, 구체적으로 25 내지 150℃에서 -1.0 내지 -0.5 기압(atm) 하에서 혼련하는 것이 보다 바람직하다.
제조된 실리콘 고무에 내화제, 난연제 및 팽창제를 각각 3회에 거쳐 25 내지 100℃ 하에서 혼련을 시켜준다. 구체적으로, 25℃ 미만에서 혼련할 경우 혼합성의 저하로 인하여 기계적 성질 및 내화 성능 하락을 유발할 수 있으며, 또한 100℃를 초과하는 온도에서 혼합할 경우 수화물이 휘발되면서 내화성능의 하락을 유발 할 수 있는 문제점이 발생할 수 있는 바, 25 내지 100℃ 하에서 혼련하는 것이 바람직하며, 구체적으로 50 내지 80℃ 에서 혼련을 시키는 것이 보다 바람직하다.
제조된 내화 실리콘 고무에 유기과산화물과 내화 보조제를 산화방지하기 위하여 롤밀에서 상온(25℃) 상태에서 혼련한다.
가교단계
가교단계는 제조된 내화 실리콘 고무에 가교하는 단계이다. 본 발명에서 상기 가교는 사출,압출 및 압축 성형하고 열풍건조하여 제품을 만들수 있다.
이하, 하기 실시예에 의해 본 발명인 내화 실리콘 고무 조성물을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
평균 중합도 700, 메틸비닐실록산 단위 0.01 ~ 2.00 몰%를 갖는 비닐기 함유 폴리디메틸오가노실록산 100 중량부에 비표면적 200~300 m2/g인 친수화 처리된 건식 실리카(A-200, A-300 닛폰에어로실 제조) 25 중량부와 말단 실라놀의 폴리디메틸실록산 3 중량부를 150℃, -1.0 기압 하에서 제1혼련을 거쳐 실리콘 고무를 얻었다.
이후에 실리콘 고무 100 중량부에 대하여, 운모(구매처 : 렉셈(주)) 40 중량부와 붕산아연·3.5수화물 4 중량부를 혼합하고 50℃에서 제2혼련하여 제1혼합물을 준비하였다.
준비된 제1혼합물에, 실리콘 고무 100 중량부에 대하여 디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드(순도 50 %) 1.2 중량부와 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O) 0.1 중량부를 혼합하고 상온(25℃)에서 제3혼련하여 제2혼합물을 준비하였다.
준비된 제2혼합물을 120℃에서 5분 동안 압축 경화를 통해 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 2> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석(구입처 : 동양소재산업(주))을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 3> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 광물섬유(구입처 : KCC)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 4> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 세라믹섬유(구입처 : KCC)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 5> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 무기섬유(구입처 : Morgan Advanced Materials)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 6> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 유리장섬유(구입처 : KCC)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
실리콘 고무 100 100 100 100 100 100
운모 40
규회석 40
광물섬유 40
세라믹섬유 40
무기섬유 40
유리장섬유 40
붕산아연·3.5수화물 4 4 4 4 4 4
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
<비교예 1> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 실리카(이하 'SiO2')를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 2> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 산화알루미늄(이하 'Al2O3')을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 3> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 산화칼륨(이하 'CaO')을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 4> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 산화마그네슘(이하 'MgO')을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
실리콘 고무 100 100 100 100
실리카 40
산화 알루미늄 40
산화칼슘 40
산화 마그네슘 40
붕산아연·3.5수화물 4 4 4 4
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 0.1 0.1 0.1
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2
<비교예 5> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 규회석 30 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 6> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 20 중량부와 규회석 20 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 7> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 30 중량부와 규회석 10 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 8> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 광물섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 붕산아연·3.5수화물 4 중량부 대신에 2 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 9> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석을 사용하고, 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O) 0.1 중량부 대신에 0.05 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
실리콘 고무 100 100 100 100 100
운모 10 20 30 10
규회석 30 20 10 40
광물섬유 30
붕산아연·3.5수화물 4 4 4 2 4
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
<실시예 7> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 광물섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 붕산아연·3.5수화물 4 중량부 대신에 6 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 8> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석을 사용하고, 헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O) 0.1 중량부 대신에 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 9> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 광물섬유 30 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 10> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 20 중량부와 광물섬유 20 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 11> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 30 중량부와 광물섬유 10 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11
실리콘 고무 100 100 100 100 100
운모 10 10 20 30
규회석 40
광물섬유 30 30 20 10
붕산아연·3.5수화물 6 4 4 4 4
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 1.0 0.1 0.1 0.1
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
<실시예 12> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 세라믹섬유 30 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 13> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 무기섬유 30 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 14> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 운모 10 중량부와 유리장섬유 30 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 15> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 광물섬유 30 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 16> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 20 중량부와 광물섬유 20 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 17> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 30 중량부와 광물섬유 10 중량부를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 실시예 17
실리콘 고무 100 100 100 100 100 100
운모 10 10 10
규회석 10 20 30
광물섬유 30 20 10
세라믹섬유 30
무기섬유 30
유리장섬유 30
붕산아연·3.5수화물 4 4 4 4 4 4
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
<실시예 18> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 광물섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창질석 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 19> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 세라믹섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창질석 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 20> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 무기섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창질석 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 21> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 유리장섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창질석 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 22> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 광물섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창흑연 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 23> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 세라믹섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창흑연 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 24> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 무기섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창흑연 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<실시예 25> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 40 중량부 대신에 규회석 10 중량부와 유리장섬유 30 중량부를 혼합하여 사용하고, 팽창흑연 5 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
실시예 18 실시예 19 실시예 20 실시예 21 실시예 22 실시예 23 실시예 24 실시예 25
실리콘 고무 100 100 100 100 100 100 100 100
규회석 10 10 10 10 10 10 10 10
광물섬유 30 30
세라믹섬유 30 30
무기섬유 30 30
유리장섬유 30 30
붕산아연·3.5수화물 4 4 4 4 4 4 4 4
팽창질석 5 5 5 5
팽창흑연 5 5 5 5
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
<비교예 10> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석을 사용하고, 팽창질석 2 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 11> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석을 사용하고, 팽창질석 8 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 12> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석을 사용하고, 팽창흑연 2 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
<비교예 13> 내화 실리콘 고무 성형물 제조
운모 대신에 규회석을 사용하고, 팽창흑연 8 중량부를 더 포함하여 제1혼합물을 준비한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실리콘 고무 성형물을 얻었다.
비교예 10 비교예 11 비교예 12 비교예 13
실리콘 고무 100 100 100 100
규회석 40 40 40 40
붕산아연·3.5수화물 4 4 4 4
팽창질석 2 8
팽창흑연 2 8
헥사클로로플래티네이트(Ⅳ) 0.1 0.1 0.1 0.1
디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 1.2 1.2 1.2 1.2
<실험예 1> 가소도 측정
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 ASTM D 926 규격(Williams plasticizer)에 준하여 가소도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다.
<실험예 2> 경도 측정
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 KS M 6784 규격에 준하여 A 타입의 듀로미터로 경도(쇼어 A)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다.
<실험예 3> 인장강도 측정
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 KS M 6782 규격에 준하여 인장강도(kgf/㎠)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다.
<실험예 4> 파단신율 측정
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 KS M 6783 규격에 준하여 파단신율(%) 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다.
<실험예 5> 인열강도 측정
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 KS M 6783 규격에 준하여 인열강도(kgf/cm)를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다.
<실험예 6> 난연성 평가
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 난연성 평가를 수행하였다.
구체적으로, UL 94는 난연성을 평가하는 항목으로서, 난연성을 시험하는 방법으로 UL-94V(Vertical Burning Test)를 이용하였다.
UL-94V는 시편을 수직으로 세워놓고 버너로 시편에 불을 붙여 일정시간 내에 저절로 시편에 붙은 불이 꺼지는 시간을 측정하는 것이다. 시편의 불이 꺼지는 정도에 따라서 난연 정도가 V-0, V-1 및 V-2로 구분되며, 난연성 평가 결과는 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다.
<실험예 7> 내화성 평가
실시예 1 내지 실시예 25 및 비교예 1 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 내화성 평가를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 8 내지 표 10에 나타내었다. 상기 표 8 내지 표 10에서 내화성을 나타내는 수치로서, 1은 내화성이 좋지 못함을 의미하며, 숫자가 커질수록 내화성이 우수함을 의미한다.
도 1은 실시예 18에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트를 시편으로 하여 1200℃에서 2시간 동안 화염을 가하여 내화 테스트를 측정한 결과이다.
도 1을 참조하면, 천연광물 및 불연재가 함유되어 내화성이 확보되었으며 팽창 흑연이 실리콘 고무 표면에서 팽창되어 열의 확산 및 열의 전달을 억제하여 시편의 크랙(Crack) 현상이 발견되지 않았으며, 화염의 확산 현상도 발견되지 않았음을 알 수 있다.
<실험예 8> 열방출률 평가
실시예 18 내지 실시예 25 및 비교예 10 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 열방출률 평가를 수행하였다.
구체적으로, KS F ISO 5660-1 연소성능시험-열방출, 연기발생, 질량감소율-제1부 콘칼로리미터법에 규정된 내용으로 열방출률 평가를 수행하였고, KS F ISO 5660-1 시험방법에서 연소 시 열방출은 재료가 연소에 필요한 산소의 양에 비례한다는 점에 기초를 두고 있다.
가열시험 개시 후 10분 동안 총방출열량이 8 MJ/m2 이하 10분간 최대방출율이 10초 이상 연속으로 200 Kw/m2 초과되지 않을 때 우수한 열방출률을 가짐을 알 수 있고, 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.
표 10을 참조하면, 실시예 18 내지 25에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트는 모두 200 kW/m2 이하의 열방출률을 나타내는 반면, 비교예 10 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트는 200 kW/m2를 초과하는 열방출률을 나타내었다.
<실험예 9> 가스 유해성 평가
실시예 18 내지 실시예 25 및 비교예 10 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 가스 유해성 평가를 수행하였다.
KS F 2271 규격에 준하여 건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법 중에 가스 유해성시험 평가가 요구된다.
회전 바구니 상자 속에 실험용 흰 쥐(ICR계 암놈, 5주, 18~22g)를 8마리 넣은 다음 가열로 속에 시편(220 mm × 220 mm)을 넣고 6분 동안(프로판 3분, 복사열 3분) 가열 후, 시험체가 타면서 나온 연소가스가 교반상자를 거쳐 회전 바구니 상자까지 도달하여 흰 쥐에 미치는 영향을 살펴보았다.
하기 표 10을 참조하면, 실시예 18 내지 실시예 25에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트 모두에 대해 실험용 흰 쥐를 한 마리씩 넣은 회전 바구니 상자에서 평균행동 정지시간은 9분 이상으로 나타났다.
<실험예 10> T-VOC, 포름알데하이드, 및 톨루엔의 방출량 측정
실시예 18 내지 실시예 25 및 비교예 10 내지 비교예 13에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트에 대하여 T-VOC, 포름알데하이드, 및 톨루엔의 방출량을 측정하였다.
구체적으로, T-VOC, 포름알데하이드, 및 톨루엔은 ISO 16001-9 소형 챔버법에 의한 건축 자재의 휘발성유기화합물 방출량 측정을 뜻한다. 챔버 내의 공기농도, 통과한 공기 유량 및 시험편의 표면적을 구하여 시험대상 건축자재의 특정 시간(t)에 관한 단위 면적당 T-VOC, 포름알데하이드 및 톨루엔의 방출량을 측정하였다.
하기 표 10을 참조하면, 실시예 18 내지 실시예 25에 따라 제조된 내화 실리콘 고무 시트 모두에 대해 T-VOC, 포름알데하이드 및 톨루엔이 검출되지 않음을 확인하였다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
가소도 170 175 185 195 205 207 237 228 241 268
경도 64 62 61 60 61 63 64 65 64 64
인장강도 105 90 87 85 80 75 66 64 63 57
파단신율 601 502 441 456 511 402 361 284 344 247
인열강도 31 28 26 25 26 29 23 26 26 31
난연성 V-2 V-2 V-2 V-2 V-1 V-1 V-0 V-0 V-0 V-0
내화성 2 3 1 2 3 4 4 5 5 5
비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 실시예 17
가소도 205 200 209 239 207 249 209 230 225 219 239 231 245 240 237 240
경도 62 62 61 63 61 63 61 63 63 63 64 63 63 64 64 64
인장강도 78 75 76 65 79 61 78 68 70 72 69 67 66 73 71 68
파단신율 469 471 480 339 495 345 500 429 471 450 369 405 341 445 490 501
인열강도 27 27 26 24 26 24 26 23 24 25 25 24 25 25 25 25
난연성 V-1 V-1 V-1 V-0 V-1 V-0 V-0 V-0 V-0 V-1 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-1
내화성 4 3 3 4 3 5 5 5 4 4 5 5 5 5 4 4
비교예 10 비교예 11 비교예 12 비교예 13 실시예 18 실시예 19 실시예 20 실시예 21 실시예 22 실시예 23 실시예 24 실시예 25
가소도 219 235 209 230 232 235 234 249 237 239 230 240
경도 63 65 63 65 64 64 64 64 64 64 64 64
인장강도 72 70 74 72 65 60 57 54 67 62 57 61
파단신율 401 385 410 399 400 341 380 315 415 351 389 321
인열강도 25 23 26 24 21 23 21 22 22 24 23 24
난연성 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0
내화성 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
열방출률 273 243 283 244 173 168 188 169 189 165 195 175
가스유해성 10:19 10:33 10:11 9:43 9:55 10:35 10:49 10:53 9:40 10:15 10:40 10:20
T-VOC, 포름알데하이드, 톨루엔 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출 미검출
<실험예 11> 방화문 가스켓 제조용 실리콘 고무의 특성 분석
본 발명에 따른 내화 실리콘 고무 조성물을 이용하여 제조된 방화문 가스켓 제조용 실리콘 고무의 기계적 물성을 평가하였다.
구체적으로, 기계적 강도는 Williams 가소도(ASTM D 926)를 이용하여 측정하였고, 경도는 KS M 6784 기준에 의해 측정하였으며, 인장강도는 KS M 6782 기준에 의해 측정하였고, 파단신율은 KS M 6783 기준에 의해 측정하였으며, 인열 강도는 KS M 6783 기준에 의해 측정하였고, 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.
방화문 가스켓 제조용 실리콘 고무
가소도 180 ~ 280
경도 60 ± 5
인장강도 50
파단신율 300
구체적으로, 상기 표 11을 참조하면, 본 발명에 따른 내화 실리콘 고무 조성물을 이용하여 제조된 방화문 가스켓 제조용 실리콘 고무는 가스켓 제조에 적합한 기준을 충족함을 알 수 있다.
방화용 가스켓은 주로 건설 및 조선산업 분야에서 문 틈, 통로, 배관에 장착되어 발생 시 열에 의해 스스로 팽창하여 화염과 연기를 막아주고 차염 및 열 방출을 차단하는 역할을 하므로, 주요 적용분야는 건축 방화구획의 방화문 또는 방화셔터, 건축내 이음부분, 방화특성이 요구되는 건축 관통부에 사용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (19)

  1. 실리콘 고무 100 중량부에 대하여, 경화제 0.5 내지 1.5 중량부; 내화제 30 내지 50 중량부; 난연제 2 내지 10 중량부; 및 내화 보조제 0.01 내지 1 중량부;를 포함하며,
    상기 실리콘 고무는 하기 화학식 1로 표시되는 폴리오가노실록산 100 중량부에 대하여 실리카 보강제 5 내지 100 중량부 및 가소제 1 내지 20 중량부를 포함하여 이루어진 것이고,
    상기 내화제는 천연광물과 불연재가 1 : (2.5 ~ 3.5)의 중량비의 조합으로 이루어진 것이고
    상기 천연광물은 운모, 규회석, 납석 , 제올라이트, 및 규조토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이며, 상기 불연재는 세라믹섬유, 무기섬유 및 유리장섬유로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인, 내화 실리콘 고무 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112018032697415-pat00004

    상기 화학식 1에서, 상기 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 선형 또는 분지형의 C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 아미노알킬기, C1 내지 C10의 히드록시알킬기, C1 내지 C20의 할로알킬기, C3 내지 C15의 시클로알킬기, C6 내지 C12의 아릴기, C7 내지 C20의 아랄킬기, 및 C2 내지 C20의 알케닐기 중에서 선택되고, 상기 a, b와 c는 각각 1 내지 100의 정수이고, 상기 R1 내지 R8 중 적어도 하나 이상은 탄소수 2 내지 20의 알케닐기임.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내화 실리콘 고무 조성물은,
    실리콘 고무 조성물 100 중량부에 대해 팽창제 3 내지 7 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 팽창제는,
    팽창흑연 또는 팽창질석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 팽창흑연은,
    200 내지 250℃의 팽창 개시온도 및 20 내지 350 cm3/g의 팽창율을 가지는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 경화제는,
    3,3,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세판, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디부틸퍼옥시헥신-3, 디털트부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디털트부틸퍼옥시헥산 및 디털트부틸큐밀퍼옥사이드, 디털트부틸퍼옥시아이소프로필벤젠, 부틸 4,4디털트부틸퍼옥시발레이트, 및 털트부틸퍼옥시 2-에틸헥실 카르보네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 알킬계 경화제; 또는 디2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드 및 파라클로로벤조일 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 아실계 경화제; 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 운모는,
    700 내지 1000℃의 용융온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 운모는,
    1 내지 8 중량%의 물(H20)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 규회석은,
    1500 내지 1600℃의 용융온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 규회석은,
    3:1 ~ 15:1의 침상도를 가지는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 불연재는,
    1300 내지 1500℃의 사용가능온도를 가지는 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  15. 삭제
  16. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 난연제는,
    붕산아연(2ZnO·3B2O3), 붕산아연·1수화물(4ZnO·B2O3·H2O), 붕산아연·3수화물(2ZnO·2B2O3·3H2O), 붕산아연·3.5수화물(2ZnO·3B2O3·3.5H2O), 및 붕산아연·7수화물(2ZnO·3B2O3·7H2O)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 내화 보조제는,
    헥사클로로플래티네이트(Ⅳ)(H2PtCl6·6H2O), 포타슘 테트라클로로플래티네이트(Ⅱ)(K2PtCl4), 디아미노디니트로 플라티늄(Ⅱ)([Pt(NH3)2(NO2)2]), 헥사아미노플라티늄(Ⅳ) 클로라이드([Pt(NH3)6Cl4)], 테트라아민 플라티늄(Ⅱ) 클로라이드, 하이드로전 헥사하이드록소플래티네이트(Ⅳ)(H2Pt(OH)6), 및 소디움 테트라클로로 플래티네이트(Ⅱ)(Na2PtCl4·6H2O)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 백금 복합체; 상기 백금 복합체를 포함하는 알코올 용액; 백금/올레핀 착물, 백금/알케닐실록산 착물, 백금/베타-디케톤 착물, 및 백금/포스핀 착물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 백금 착물류; 비스(1,5-사이클로옥타디엔)로듐(I)테트라플루오보레이트(Bis(1,5-cyclooctadiene)rhodium(I) tetrafluoroborate), 바이사이클로[2.2.1]헵타-2,5-디엔-로듐(I)클로라이드 다이머(Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-diene-rhodium(I) chloride dimer), 및 트리스(트리페닐포스핀)로듐(I)클로라이드(Tris(triphenylphosphine)rhodium(I) chloride)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 로듐 복합체; 벤젠루테늄(II) 클로라이드 다이머(Benzeneruthenium(II) chloride dimer) 또는 펜타메틸사이클로펜타디에닐트리스(아세토니트릴)루테늄(II)헥사플루오로포스페이트(Pentamethylcyclopentadienyltris (acetonitrile)ruthenium(II) hexafluorophosphate) 중 어느 하나인 루테늄 복합체; [플라티늄(0)-2,4,6,8-테트라메틸]-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록세인( [Platinum(0)-2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane), 디코발트옥타카보닐(Dicobalt Octacarbonyl), 아이언(0)펜타카보닐(Iron(0) pentacarbonyl), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드(Bis(triphenylphosphine)palladium(II) dichloride), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디아세테이트(Bis(triphenylphosphine)palladium(II) diacetate), 비스(트리페닐포스핀)니켈(II)디클로라이드(Bis(triphenylphosphine)nickel(II) dichloride), 및 플라티늄(Ⅱ)아세틸아세토네이트(Platinum(Ⅱ) acetylacetonate)로 이루어진 군에서 선택된 전이금속 복합체; 상기 전이금속 복합체를 포함하는 알코올 용액; 및 올레핀 착물, 알케닐실록산 착물, 베타-데케톤 착물, 및 포스핀 착물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 착물류;로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  18. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 내화 실리콘 고무 조성물은,
    방화문 가스켓용인 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
  19. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 내화 실리콘 고무 조성물은,
    내화 내·외장재, 내화 코팅제, 내화 뿜칠재, 내화 도료, 방화 실란트, 내화 케이블, 또는 터널 내화재용인 것을 특징으로 하는, 내화 실리콘 고무 조성물.
KR1020170096763A 2017-07-31 2017-07-31 내화 실리콘 고무 조성물 Active KR101896898B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170096763A KR101896898B1 (ko) 2017-07-31 2017-07-31 내화 실리콘 고무 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170096763A KR101896898B1 (ko) 2017-07-31 2017-07-31 내화 실리콘 고무 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101896898B1 true KR101896898B1 (ko) 2018-09-12

Family

ID=63593328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170096763A Active KR101896898B1 (ko) 2017-07-31 2017-07-31 내화 실리콘 고무 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101896898B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110256854A (zh) * 2019-05-17 2019-09-20 南昌大学 具有高分散性的光固化液体硅橡胶催化剂及其制备方法
CN110332501A (zh) * 2019-07-18 2019-10-15 成都硕屋科技有限公司 一种高强度耐火的防火罩
WO2022245015A1 (ko) 2021-05-20 2022-11-24 주식회사 케이씨씨실리콘 내화 성능이 우수한 실리콘 고무 조성물
CN117417638A (zh) * 2023-10-17 2024-01-19 合肥华城材料科技有限责任公司 耐高温阻燃型云母复合有机硅橡胶及其制备方法与应用
CN117887265A (zh) * 2023-12-25 2024-04-16 浙江凌志新能源科技有限公司 一种新能源电池用陶瓷化有机硅材料及制备方法
CN118421093A (zh) * 2024-05-27 2024-08-02 赛维精密科技(广东)有限公司 一种防火隔热云母复合材料及其制备方法
CN118725581A (zh) * 2024-07-12 2024-10-01 东莞市朗晟材料科技有限公司 一种陶瓷化耐火硅橡胶发泡带及其制备方法
US12157805B2 (en) 2022-01-28 2024-12-03 Meggitt Aerospace Limited Fire seals and methods of making same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08127716A (ja) * 1994-10-31 1996-05-21 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐火性シリコーンゴム組成物
KR20050039838A (ko) * 2002-08-01 2005-04-29 폴리머스 오스트레일리아 프로프라이어터리 리미티드 내화성 실리콘 폴리머 조성물
KR20160015212A (ko) 2013-05-23 2016-02-12 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드 내열성 실리콘 고무 조성물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08127716A (ja) * 1994-10-31 1996-05-21 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐火性シリコーンゴム組成物
KR20050039838A (ko) * 2002-08-01 2005-04-29 폴리머스 오스트레일리아 프로프라이어터리 리미티드 내화성 실리콘 폴리머 조성물
KR20160015212A (ko) 2013-05-23 2016-02-12 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드 내열성 실리콘 고무 조성물

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110256854A (zh) * 2019-05-17 2019-09-20 南昌大学 具有高分散性的光固化液体硅橡胶催化剂及其制备方法
CN110256854B (zh) * 2019-05-17 2022-04-12 南昌大学 具有高分散性的光固化液体硅橡胶催化剂及其制备方法
CN110332501A (zh) * 2019-07-18 2019-10-15 成都硕屋科技有限公司 一种高强度耐火的防火罩
WO2022245015A1 (ko) 2021-05-20 2022-11-24 주식회사 케이씨씨실리콘 내화 성능이 우수한 실리콘 고무 조성물
KR20220157185A (ko) 2021-05-20 2022-11-29 주식회사 케이씨씨실리콘 내화성능이 우수한 실리콘 고무 조성물
KR102536230B1 (ko) * 2021-05-20 2023-05-26 주식회사 케이씨씨실리콘 내화성능이 우수한 실리콘 고무 조성물
US12157805B2 (en) 2022-01-28 2024-12-03 Meggitt Aerospace Limited Fire seals and methods of making same
CN117417638A (zh) * 2023-10-17 2024-01-19 合肥华城材料科技有限责任公司 耐高温阻燃型云母复合有机硅橡胶及其制备方法与应用
CN117887265A (zh) * 2023-12-25 2024-04-16 浙江凌志新能源科技有限公司 一种新能源电池用陶瓷化有机硅材料及制备方法
CN118421093A (zh) * 2024-05-27 2024-08-02 赛维精密科技(广东)有限公司 一种防火隔热云母复合材料及其制备方法
CN118725581A (zh) * 2024-07-12 2024-10-01 东莞市朗晟材料科技有限公司 一种陶瓷化耐火硅橡胶发泡带及其制备方法
CN118725581B (zh) * 2024-07-12 2025-05-27 东莞市朗晟材料科技有限公司 一种陶瓷化耐火硅橡胶发泡带及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101896898B1 (ko) 내화 실리콘 고무 조성물
KR102043429B1 (ko) 실리콘 고무 조성물 및 그 경화물
EP1918320B1 (en) Flame retardant polymer compositions
US6239378B1 (en) Flame resistant silicone rubber wire and cable coating composition
EP1543091B1 (en) Fire-resistant silicone polymer compositions
CN101180369B (zh) 用阻燃性树脂处理过的制品
CA1172786A (en) Flame-retardant elastomers
KR102010146B1 (ko) 팽창흑연을 포함하는 실리콘 조성물 및 이 조성물을 포함하는 가스켓의 제조 방법
CN111378285A (zh) 一种高强度高阻燃有机硅泡沫材料及其制备方法
RU2665509C1 (ru) Огнестойкий силиконовый композиционный материал
CN104804440A (zh) 硅橡胶/蛭石复合材料的制法及其制得的硅橡胶/蛭石复合材料
Chen et al. Flammability, thermal stability, and mechanical properties of ethylene‐propylene‐diene monomer/polypropylene composites filled with intumescent flame retardant and inorganic synergists
KR102511529B1 (ko) 2액형 복층유리용 2차 실링 내화 실리콘 실란트 조성물
KR101772761B1 (ko) 셀 균일도와 난연성이 향상된 발포폴리스틸렌의 난연 마스터배치 및 그 제조방법
CN101220191A (zh) 一种耐油、耐热的膨胀型阻燃橡胶
CN110396297B (zh) 一种防火耐高温有机硅橡胶料及其制备方法
GB2360780A (en) Silicone Rubber Composition containing Wollastonite
CN118459995A (zh) 一种新型无卤阻燃硅橡胶材料及其制备方法
CN112094502A (zh) 一种耐高温混炼硅橡胶及其制备方法
CN117551351A (zh) 一种高效防火的硅橡胶混炼胶及其制备方法和应用
CN115851219A (zh) 建筑用硅酮阻燃密封胶
EP2420532B1 (en) Self hardening flexible insulation material showing excellent temperature and flame resistance
CN114231036A (zh) 一种高强度协效阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法
Kopylov et al. The thermal stabilisation and ceramifying of silicone rubbers
Tang et al. Flame Retardant Polymer–Halloysite Nanocomposites

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20170731

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20180213

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20180827

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20180904

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20180905

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210715

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230621

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240626

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20250626

Start annual number: 8

End annual number: 8