ATH 및 MDH를 기반으로 한 난연제
수산화알루미늄(ATH)과 수산화마그네슘(MDH)을 기반으로 한 난연제는 고온에서 결정에 결합된 수분을 방출하는데, 이 현상이 시작되는 온도에 따라 두 물질의 특성이 달라집니다. 따라서 소재를 선정할 때 가장 먼저 고려해야 할 점은 가공 과정에서 도달하는 온도가 얼마인지입니다. PP의 경우처럼 공정 온도가 ATH가 이미 수분을 방출하기 시작하는 온도에 도달한다면, MDH를 고려해 볼 수 있습니다.
분류
ATH 또는 MDH를 난연제로 분류하기
알파 칼사이트의 제품 포트폴리오에 포함된 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘
Alpha Calcit의 난연제는 두 가지 무기 수산화물, 즉 화학식 Al(OH)₃인 수산화알루미늄과 화학식 Mg(OH)₂인 수산화마그네슘을 기반으로 합니다. 약어인 ATH와 MDH는 각각 수산화알루미늄(Aluminiumtrihydroxide)과 수산화마그네슘(Magnesiumdihydroxide)에서 유래한 것입니다. ALFRIMAL® 브랜드로는 ATH를, ALFRIMAL® MG 브랜드로는 MDH를 취급하고 있습니다. 두 활성 성분 모두 소재가 특정 온도를 초과하면 수분을 방출하는 물리적 기전을 통해 작용합니다.
Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG의 알루미늄 수산화물과 마그네슘 수산화물에는 할로겐이 포함되어 있지 않습니다. 화재 방지 기능 외에도 ATH와 MDH는 충전재로서 배합에 부피를 더하고, 강성과 표면 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 당사는 두 제품 라인 모두 다양한 입도 및 표면 처리 형태로 공급하고 있습니다.
Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG의 알루미늄 수산화물과 마그네슘 수산화물에는 할로겐이 포함되어 있지 않습니다. 화재 방지 기능 외에도 ATH와 MDH는 충전재로서 배합에 부피를 더하고, 강성과 표면 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 당사는 두 제품 라인 모두 다양한 입도 및 표면 처리 형태로 공급하고 있습니다.
작용 원리
어떤 온도에서 ATH와 MDH가 화재 시 물을 방출하는가
두 가지 다른 분해 온도에서 나타나는 연소 과정의 세 단계
두 수산화물 모두 결정격자 내에 물 분자를 포함하고 있으며, 각각 질량의 약 3분의 1을 차지합니다. 수산화알루미늄은 약 200 °C부터 이 물을 방출하기 시작하는 반면, 수산화마그네슘은 약 300 °C까지 물을 유지하다가 그 온도부터 방출합니다. 결정 내에 결합된 물이 언제 방출되는지는 재료가 위치한 온도 범위에 따라 결정됩니다. ALFRIMAL®과 ALFRIMAL® MG는 분해 온도 범위가 좁아, 좁은 온도 범위 내에서만 물을 방출합니다.
화재 발생 시의 진행 과정은 세 단계로 나눌 수 있습니다. 이 과정에서 일어나는 물리적 현상은 ATH 또는 MDH가 어떤 용도로 사용되느냐와 무관하게 진행됩니다.
분해 온도까지 가열
재료 내부의 온도가 해당 수산화물의 분해 온도 이하로 유지되는 한, 물은 결정 내에 결합된 상태로 남아 있습니다. 이 임계값은 제품 제조 과정에서도 이미 적용됩니다. 예를 들어, PP 가공의 경우 제품이 완성되기 전에 이미 ATH가 수분을 잃게 되지만, MDH의 경우 이 임계값이 더 높습니다.
물 방출을 동반한 분해
화재가 분해 온도를 초과하면 수산화물은 물을 방출합니다. 이러한 분해 과정은 에너지를 소모하므로 화재에서 열을 빼앗아 열분해를 늦춥니다. 생성된 수증기는 가연성 가스의 농도를 낮추고 화재 발생 부위에서 산소를 밀어냅니다.
장벽으로서의 산화물 잔류물
수분이 증발한 후에는 금속 산화물이 남게 됩니다. 이 산화물들은 표면에 층을 형성하여, 그 아래에 있는 재료로의 열 전달과 산소의 침투를 차단합니다.
원단 비교
수산화알루미늄과 수산화마그네슘의 차이점
두 활성 성분 기반의 입증된 특성, 행별로
| 특성 | 수산화알루미늄 (ATH) | 수산화마그네슘 (MDH) |
|---|---|---|
| 화학식 | Al(OH)₃ | Mg(OH)₂ |
| 알파 칼사이트의 브랜드 | ALFRIMAL® | ALFRIMAL® MG |
| 급수 개시 | 약 200 °C부터 | 약 300 °C부터 |
| 결합수 | 질량의 약 3분의 1 | 질량의 약 3분의 1 |
| 열적 안정성 | 약 200 °C까지 | ATH보다 높은 수준 |
| 표면 캐릭터 | 양성 | 알칼리성 |
| 점도와 유동 특성 | 조성 및 용도에 따라 | 조성 및 용도에 따라 |
| 화재 가스 및 연기 | 할로겐이 포함되어 있지 않아 유독 가스가 발생하지 않습니다 | 할로겐이 포함되어 있지 않아 유독 가스가 발생하지 않습니다 |
| 평균 입자 크기 d₅₀ | 1.3~20 µm, 유형에 따라 다름 | 2~8 µm, 유형에 따라 다름 |
| 백색도 Ry | 94에서 98까지, 모델에 따라 다름 | 93에서 95까지, 모델에 따라 다름 |
| 설명 | 입자 크기와 표면 처리가 각기 다른 제품들, 그중에는 두 가지 침전형 제품도 포함됨 | 소수성 표면 코팅 처리 여부에 따라, 그리고 다양한 입자 크기로 제공됩니다 |
d₅₀ 및 백색도는 법적 구속력이 없는 평균값입니다.
두 물질 중 하나를 선택할 때는 일반적으로 ‘수분 방출’ 항목이 출발점이 되는데, 이는 난연제가 귀사의 가공 온도를 견딜 수 있는지 여부를 보여주기 때문입니다. 예를 들어 PP 가공의 경우, 이 수분 방출 특성은 MDH를 선택하는 데 유리합니다. 그 다음으로는 표면 특성이 배합 내 첨가제의 작용 방식과 점도 및 유동 특성의 조절에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 귀사의 원료를 사용한 실험을 통해서만 확인할 수 있습니다.
절단된 ALFRIMAL® 제품, 코팅 처리된 제품 및 코팅되지 않은 제품의 비교
| 실행 | 유형 | 평균 입자 크기 d₅₀ | 백색도 Ry | 특징 |
|---|---|---|---|---|
| 마음에 든다 | ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 1.4 µm 및 1.3 µm | 98 또는 97 | 입자가 매우 미세하며, 제품의 색상, 표면 또는 촉감을 해치지 않으면서 난연 및 연기 저감 효과가 있습니다. |
| 코팅되지 않음, 매우 미세함 | ALFRIMAL® 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | 미세 입자 ATH의 대체재; 폭넓은 적용 범위 |
| 소수성 표면 처리 | ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 4 µm 및 2 µm | 흰색, Ry 미기재 | 발수성 표면; 매트릭스와의 소수성 상호작용이 필요한 제형에 적합 |
세 가지 제품 모두 케이블 혼합물, 고무 제품 및 엘라스토머 폼에 사용하도록 설계되었습니다. 이 중 침전 처리된 유형이 평균 입자 크기가 가장 작습니다. 표면 처리된 유형은 비극성 성분이 많은 배합에서 광물의 습윤성을 높여야 할 때 적합합니다. 솔리드 서피스(Solid Surface)의 경우, 매우 미세한 비코팅 타입을 다른 ATH 타입과 함께 사용할 수도 있습니다. 어떤 제품이 귀사의 배합에 적합한지는 시료를 활용한 공동 시험을 통해 확인할 수 있습니다.
사용
ATH 또는 MDH를 사용한 무할로겐 난연 처리가 적합한 경우
적용 분야 및 목표 화재 안전 등급을 출발점으로 삼음
제품에 할로겐이 함유되지 않은 무기 난연제가 필요한지, 아니면 무기 충전재만으로도 충분한지는 용도 및 달성하고자 하는 화재 방지 등급 등에 따라 달라집니다. 용도에 따라 화재 발생 시 반응이 다르며, 경우에 따라 적용되는 화재 방지 등급도 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 플라스틱은 미장재보다 더 쉽게 타는 경향이 있습니다. 더 높은 화재 방지 등급을 달성하려면 ATH나 MDH와 같은 난연제를 배합에 포함시켜야 합니다.
귀사의 용도에 맞춤형 솔루션이 적합한지 여부는 기술 상담을 통해 확인할 수 있습니다.
화재 예방 분야에서 ATH와 MDH의 장점
ATH와 MDH의 장점 중 하나는 할로겐이 포함되지 않은 조성에 있습니다. 화재 발생 시 난연제 자체에서 할로겐화수소가 방출되지 않습니다. 화재 시 독성이나 부식성 가스가 발생하지 않습니다.
또한 이 두 물질은 연기 발생을 크게 줄일 수 있습니다. ATH와 MDH는 환경에 무해하며, 화재 후 남는 산화층 역시 안전합니다.
레시피에서 ‘충진율’이 의미하는 바
두 수산화물의 효과는 사용량에 따라 달라지므로, 일반적으로 충전율이 높은 편입니다. 귀사의 배합에서 충전율을 어느 정도로 설정해야 하는지는 용도, 화재 방지 시험에서 요구되는 결과, 원하는 가공성, 그리고 최종 제품이 갖춰야 할 표면 상태 등에 따라 결정됩니다. 일반적인 충전율 범위를 명시하지 않는 이유는 가능한 충전율이 귀사의 배합에 따라 달라지기 때문입니다. 충진도가 높아질수록 점도와 밀도가 증가하며, 가공 시 혼합물의 점성이 높아집니다. 따라서 더 높은 충진도가 귀사의 공정에서 어떤 영향을 미치는지는, 귀사와 협의하여 진행할 시료 테스트를 통해서만 확인할 수 있습니다.
ATH를 적용하기에 적합한 상황
가공 온도가 수산화알루미늄이 수분을 방출하는 온도 범위보다 낮을 경우, ATH를 활성 성분 기반으로 사용할 수 있습니다. 이는 주로 케이블, 고무 및 열가소성 수지 산업에서 사용됩니다. ATH는 제품의 색상, 표면 또는 촉감을 손상시키지 않으면서 난연 효과를 발휘할 수 있습니다. ALFRIMAL® 제품군 중 매우 미세한 타입은 주로 케이블 배합에 사용되며, 입자가 굵은 타입은 수지, 페인트, 코팅 및 광물성 소재 등에 사용됩니다. ALFRIMAL® 제품군은 pH 값에 관계없이 효과를 발휘합니다. ATH가 귀사의 배합에 포함된 첨가제와 어떻게 상호작용하는지는 실험을 통해 귀사와 함께 확인해 드립니다.
MDH를 적용하기에 적합한 상황
PP 가공은 MDH의 대표적인 사례입니다. ATH는 이 과정에서 이미 수분을 방출하는 반면, ALFRIMAL® MG는 약 300 °C가 되어야 비로소 수분을 방출하기 때문입니다. ALFRIMAL® MG는 케이블 피복 혼합물, 엘라스토머 및 TPE, 백색 제품용 절연 플라스틱, 지붕 시트 등에 사용될 예정입니다. 소수성 코팅이 적용된 제품과 적용되지 않은 제품 중 어느 것이 적합한지는 귀사의 용도에 따라 확인해 드립니다.
선택
ATH와 MDH 중 하나를 선택하기 위한 기준
예선 선정 범위를 좁혀주는 기준
가공 온도 이하에서 수분 방출이 시작되는 난연제는 제품이 완성되기 전에 그 효과를 잃게 됩니다. 이는 가공 과정에서 불량품 발생이나 표면 결함으로 이어질 수도 있습니다. 따라서 먼저 믹서나 압출기에서 공정이 도달하는 온도를 확인하십시오. 예를 들어, PP 가공의 경우 이 검사를 통해 MDH를 확인할 수 있습니다. 표의 나머지 행들은 선택한 활성 성분 기반 내에서 어떤 유형이 귀하의 배합에 적합할지 범위를 좁혀줍니다.
| Parameter | 기술적 의미 | 선발에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 공정의 가공 온도 | 분해 온도 이상에서는 이미 혼합기나 압출기 내에서 물이 분리되기 시작한다 | ATH와 MDH 간의 예비 선택을 결정합니다 |
| 유효 성분 기반 | 어떤 온도부터 물이 방출되는지 설정합니다 | ATH: 약 200 °C부터, MDH: 약 300 °C부터 |
| 표면 캐릭터 | ATH 양쪽 성질, MDH 염기성; 첨가제와의 상호작용에 영향을 미침 | 처방 내 첨가제를 사전 선택 항목에 포함시키기 |
| 입도 분포 | 분산, 표면 품질 및 달성 가능한 충전율 등에 영향을 미칩니다. | 점도가 더 크게 상승할 경우 표면이 더 균일해지도록 입자가 더 미세한 제품을, 부하가 더 클 경우 입자가 더 굵은 제품을 사용합니다. |
| 표면 처리 | 처리되지 않은 표면은 친수성이며, 코팅된 표면은 소수성이다. | 소수성 코팅은 분산성을 향상시키고 더 높은 충전률을 가능하게 할 수 있으며, 그 효과는 용도에 따라 달라집니다. |
| 충전율 | 미네랄의 효과는 사용량에 따라 달라지며, 해당 제형의 충전 정도나 사용 방법에 따라 달라집니다. | 두께는 용도, 시험 결과, 가공성 및 표면 상태 등을 고려하여 결정됩니다. |
| 결합제 및 기타 배합 성분 | 최종 제품에서 난연제가 언제, 어떻게 작용하는지에 영향을 미친다 | 귀사의 실험실과 알파 칼시트(Alpha Calcit) 실험실 간의 협력에 대한 평가 |
이 목록은 모든 사항을 포함하는 것은 아니며, 귀하의 배합 및 사용 방법에 따라 다른 영향 요인이 발생할 수 있습니다.
솔리드 서페이스를 예로 든 소수성 코팅
솔리드 서피스(Solid Surface), 즉 조리대, 벽면 마감재, 선반 또는 창턱에 사용되는 광물성 소재는 ATH의 소수성 코팅이 어떤 효과를 낼 수 있는지 보여줍니다. 특수 코팅을 적용하면 충전된 수지 혼합물의 점도를 낮추고, 내화학성이 뛰어나며 오염을 잘 막아주는 표면을 만드는 데 기여할 수 있습니다. 또한 분산성을 향상시킬 수 있기 때문에, 경우에 따라 혼합물에 더 많은 충전재를 첨가할 수 있습니다. 어떤 유형과 입도 크기를 선택해야 하는지에 대해서는 각 배합이 다르기 때문에 일률적으로 답할 수 없습니다.
기술 자문
기술 자문 분야에서 ATH와 MDH 중 어느 쪽을 선택할지 결정하기
예선 심사를 위해 필요한 정보는 다음과 같습니다.
기술 상담을 위해 귀사의 용도, 최고 온도가 발생하는 대략적인 가공 공정, 지금까지 사용된 충전재, 요구되는 화재 안전 시험 기준, 그리고 색상, 표면, 밀도에 대한 요구 사항 등의 정보가 필요합니다. 이러한 정보를 바탕으로 귀사와 함께 활성 성분 기반을 확정하고, 해당되는 ALFRIMAL® 제품군을 개별적으로 선별해 드리거나, 귀사의 용도에 맞춤화된 솔루션이 적합한지 검토해 드립니다. 이를 위해 귀사가 자체 배합으로 테스트해 볼 수 있도록 샘플을 보내드립니다. 귀사의 용도에 적합하다면, 코팅된 제품과 코팅되지 않은 제품을 나란히 비교 검토하실 수 있도록 샘플을 구성해 드립니다.
연락처: 영업팀 · 전화 +49 2236 8914-0 · 이메일 sales@alpha-calcit.de
제품 라인
ATH용 ALFRIMAL®, MDH용 ALFRIMAL® MG
어떤 라인이 어떤 유효 성분 기반에 속하는지
ALFRIMAL®은 알루미늄 하이드록사이드 기반의 당사의 난연제를 포괄합니다. 각 유형은 입자 크기와 표면 처리 방식 등에서 차이가 있습니다. 입자가 비교적 굵은 유형에는 입자 크기 분포가 최적화된 제품이 포함되며, 이는 고충진 시스템에서 높은 충진율과 향상된 가공성을 가능하게 합니다. 개요는 ‘알루미늄 하이드록사이드 기반 ALFRIMAL® 제품군’에서 확인하실 수 있습니다.
ALFRIMAL® MG는 수산화마그네슘을 기반으로 한 제품군으로, 소수성 표면 코팅이 적용된 제품과 적용되지 않은 제품이 있습니다. PP와 같이 가공 온도가 ATH의 온도 범위를 초과하는 경우에 이 제품을 고려할 수 있습니다. 구체적인 사양 및 유형은 ALFRIMAL® MG 항목의 수산화마그네슘 제품 페이지에서 확인하실 수 있습니다. 두 제품 라인 모두 당사는 엄격히 관리된 원료에서 제조합니다.
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자주 묻는 질문
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