미네랄계 난연제의 적용 사례
수산화알루미늄(ATH) 또는 수산화마그네슘(MDH)을 함유한 무기 난연제는 일반적으로 배합에 높은 비율로 첨가됩니다. 어느 정도까지 첨가할 수 있는지는 가공 과정에 따라 결정되며, 예를 들어 EVA 기반의 무할로겐 케이블 피복재 압출 시와 같은 경우가 있습니다. ATH 또는 MDH로 이루어진 소수성 표면 코팅은 충전된 반죽의 점도에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 산업 분야에 따라 다양한 방식으로 나타납니다.
왜 플라스틱에 ATH나 MDH를 첨가하는가
무기질 난연제는 화재 발생과 화재 확산을 지연시킵니다
많은 플라스틱은 탄화수소를 기본 골격으로 하고 있어 쉽게 불이 붙습니다. ATH와 MDH를 첨가하면 화재 발생 시점을 늦추고 화재 확산 속도를 늦출 수 있습니다. 이러한 처리가 된 제품은 화재 확산을 덜 촉진하며, 방출되는 열량과 연기 밀도를 낮출 수 있습니다. 그 결과, 대피 및 구조 경로를 더 오랫동안 이용할 수 있게 됩니다.
이러한 효과는 두 수산화물의 결정 내에 결합되어 있으며, 그 질량의 약 3분의 1을 차지하는 물에서 비롯됩니다. 약 200 °C 이상에서 ATH는 이 물을 방출하고, MDH는 약 300 °C 이상에서 방출합니다. 분해 과정이 흡열 반응이므로 화재로부터 열을 흡수하여 플라스틱의 열분해 속도가 느려집니다. 수증기는 가연성 가스를 희석시키고 화재 구역에서 산소를 밀어냅니다. 잔류물로 남는 금속 산화물은 보호층을 형성하여 열 유입과 산소 유입을 차단합니다.
Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG의 무기 난연제는 모두 할로겐이 함유되어 있지 않습니다. 화재 발생 시 ATH와 MDH 자체에서는 독성 가스나 부식성 가스가 발생하지 않습니다. 완제품의 경우, 전체적으로 할로겐 프리로 간주되는지는 모든 배합 성분에 의해 결정됩니다.
게다가 ATH와 MDH는 환경에 무해합니다. 화재 후 제품에 남아 있는 금속 산화물 잔류물조차도 무해합니다.
이러한 효과는 두 수산화물의 결정 내에 결합되어 있으며, 그 질량의 약 3분의 1을 차지하는 물에서 비롯됩니다. 약 200 °C 이상에서 ATH는 이 물을 방출하고, MDH는 약 300 °C 이상에서 방출합니다. 분해 과정이 흡열 반응이므로 화재로부터 열을 흡수하여 플라스틱의 열분해 속도가 느려집니다. 수증기는 가연성 가스를 희석시키고 화재 구역에서 산소를 밀어냅니다. 잔류물로 남는 금속 산화물은 보호층을 형성하여 열 유입과 산소 유입을 차단합니다.
Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG의 무기 난연제는 모두 할로겐이 함유되어 있지 않습니다. 화재 발생 시 ATH와 MDH 자체에서는 독성 가스나 부식성 가스가 발생하지 않습니다. 완제품의 경우, 전체적으로 할로겐 프리로 간주되는지는 모든 배합 성분에 의해 결정됩니다.
게다가 ATH와 MDH는 환경에 무해합니다. 화재 후 제품에 남아 있는 금속 산화물 잔류물조차도 무해합니다.
적용 분야
ATH 및 MDH의 적용 분야는 케이블에서 전자 부품 하우징에 이르기까지 다양합니다.
용도 분야별 대표적인 적용 사례
| 적용 분야 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|
| 케이블 및 전선 | 전력 및 배선 케이블, 데이터 케이블, 자동차용 케이블 |
| 건축 자재 | 프로파일, 건축용 패널, 케이블 덕트 |
| 기술용 컴파운드 | 전자 부품 하우징, 자동차용 제품, 엘라스토머 제품 |
EVA 기반의 무할로겐 케이블 피복재를 압출할 때, 미네랄의 충전율과 표면 코팅 등은 충전된 용융물의 가공성에 영향을 미칩니다. 케이블의 충전재 및 피복 혼합물에는 여러 가지 미세한 ALFRIMAL® 타입과 ALFRIMAL® MG가 사용되며, 해당 타입의 분류는 ‘제품 라인’ 섹션의 타입 개요에서 확인할 수 있습니다.
프로파일, 건축용 패널, 케이블 덕트와 같은 건축 자재와 전자기기 하우징, 엘라스토머 제품과 같은 기술 제품에서 ATH와 MDH는 동일한 화재 방지 기능을 수행합니다. 이러한 제품에서 코팅이 가공성에 미치는 영향은 가공 공정 및 용도 등에 따라 달라집니다.
프로파일, 건축용 패널, 케이블 덕트와 같은 건축 자재와 전자기기 하우징, 엘라스토머 제품과 같은 기술 제품에서 ATH와 MDH는 동일한 화재 방지 기능을 수행합니다. 이러한 제품에서 코팅이 가공성에 미치는 영향은 가공 공정 및 용도 등에 따라 달라집니다.
표면 개질
소수성 코팅은 고충진 물질의 유동 특성을 변화시킬 수 있다
ATH 및 MDH의 표면 개질 및 가공 시 그 효과
ATH와 MDH는 충전제이자 난연제 역할을 동시에 수행합니다. 이 물질들은 배합에 부피를 더하고, 강성과 표면 특성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 화재 방지 기능도 수행합니다. 그 효과는 사용량에 따라 달라지기 때문에 일반적으로 높은 충전율을 적용합니다. 충진도가 높아지면 점도와 밀도가 증가하며, 가공 공정에서 반죽의 점성도 높아집니다. 입자가 미세한 유형은 비표면적을 늘리고 점도 상승을 가속화하는 반면, 입자가 굵은 유형은 더 조밀하게 채워져 가공을 용이하게 하지만 표면 품질은 떨어집니다. 표면 개질된 미세한 유형은 폴리머에 의한 습윤성을 향상시켜, 동일한 가공성을 유지하면서 더 높은 충전량을 허용할 수 있습니다. Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG는 배합 테스트에 대해 기꺼이 상담해 드립니다. 귀사와 함께 귀사의 용도에 코팅된 타입이 적합한지, 아니면 코팅되지 않은 타입이 적합한지, 그리고 어떤 입도 범위가 적합한지 명확히 파악해 드립니다.
처리되지 않은 ATH 및 MDH는 친수성 표면을 가지고 있어, 일반적으로 비극성 플라스틱에 대한 습윤성이 떨어집니다. 소수성 코팅을 적용하면 플라스틱 내에서의 습윤성과 분산성이 향상되어, 배합에 더 높은 비율로 첨가할 수 있습니다. 이것이 점도에 얼마나 큰 영향을 미치는지는 용도 등에 따라 달라집니다.
처리되지 않은 ATH 및 MDH는 친수성 표면을 가지고 있어, 일반적으로 비극성 플라스틱에 대한 습윤성이 떨어집니다. 소수성 코팅을 적용하면 플라스틱 내에서의 습윤성과 분산성이 향상되어, 배합에 더 높은 비율로 첨가할 수 있습니다. 이것이 점도에 얼마나 큰 영향을 미치는지는 용도 등에 따라 달라집니다.
| 유변학적 매개변수 | 치료되지 않은 ATH 또는 MDH | 소수성 처리된 ATH 또는 MDH |
|---|---|---|
| 입자 간의 상호작용 | 수소 결합을 통해 입자 간에 발생하는 강한 인력 | 입체 장애, 낮은 응집성 |
| 충전율이 높은 상태에서의 점도 | 매우 높음, 구조적 점성에서 페이스트 상태까지 | 온화하고 제어 가능하며, 거의 뉴턴 유동에서 약간 구조적 점성을 띤 유동 |
| 유동 한계 | 뚜렷하며, 유동하기 위해서는 높은 전단력이 필요하다 | 미미하거나 없음 |
| 최대 충전량 | 낮으며, 임계 색소 부피 농도에 빠르게 도달한다 | 더 높다 |
이 표는 일반적인 경향을 보여줍니다. 이러한 경향이 얼마나 뚜렷하게 나타나는지는 사용 용도와 배합 등에 따라 달라집니다.
EVA, PE 및 PP의 압출 공정에서
EVA, PE, PP와 같은 열가소성 수지의 경우, 코팅을 통해 용융 점도를 낮출 수 있습니다. EVA 기반의 무할로겐 케이블 피복재를 압출할 때, 이는 노즐 압력을 낮추고 피복 표면에 ‘샤크 스킨’ 형태로 나타나는 용융물 파단을 방지할 수 있습니다. 동시에 더 낮은 가공 온도에서도 더 높은 생산량을 달성할 수 있습니다.
도료 및 코팅 분야에서
페인트 및 래커의 경우, 코팅층이 높은 틱소트로피성 구조의 형성을 크게 억제할 수 있습니다. 소수성 처리된 ATH 또는 MDH를 사용하면, 높은 충전재 함량에도 불구하고 스프레이, 롤러, 브러시 도장이 가능한 고고형분 시스템을 조제할 수 있습니다. 또한 용기 내에서의 침전 안정성도 향상될 수 있습니다.
폴리우레탄 폼 단열재에서
폴리우레탄 폼의 경우, 충전제는 폴리올과 같은 액체 반응성 성분에 현탁되며, 이 안에서 균일하게 분포되어야 합니다. 현탁액의 점도가 낮게 유지되면, 혼합 헤드에서 미세하게 분산된 상태로 정량 공급할 수 있습니다. 이는 균일한 셀 구조와 완제품 폼의 일정한 단열 특성을 확보하는 데 기여할 수 있습니다.
페이스트형 실란트에서
페이스트형 밀봉재는 광물 표면의 기능화를 통해 제어 가능한 기본 점도를 얻을 수 있습니다. 이를 통해 유변학 첨가제를 더 정밀하게 첨가할 수 있으므로, 건축 또는 자동차 접합부의 안정성을 난연제와 무관하게 조절할 수 있습니다.
구조용 및 용융 접착제에서
구조용 및 용융형 접착제의 경우, 코팅 처리를 통해 접합 시 발생하는 조기 응집 현상을 방지할 수 있습니다. 점탄성 유동 특성이 유지된다면, 응집물이 없는 얇은 접착 틈새와 높은 접착력을 얻을 수 있습니다.
기술 제품 추천 요청하기
귀사의 적용 사례를 알려주시면, 당사의 제품 포트폴리오에서 적합한 품질과 제품군을 검토하고 초기 샘플 제공 과정을 지원해 드리겠습니다.
선택
귀하의 용도에 적합한 유형은 대상 시스템의 제품에서 확인할 수 있습니다.
코팅형 및 비코팅형 제품 선정 요점
ATH와 MDH 중 어느 것이 적합한 기질인지는 공정 범위, 달성 가능한 충진율, 그리고 제품의 광학적 및 기계적 요구 사항 등을 고려하여 결정됩니다. 두 물질의 비교 및 활성 성분 기반 선정 기준은 ATH와 MDH의 차이점 페이지에서 확인하실 수 있습니다. 난연제는 작용 원리를 제공하지만, 화재 거동은 매트릭스, 충전률 및 제품 형상과의 상호작용을 통해 비로소 결정됩니다. 따라서 평가 시에는 목표 시스템 내의 제품을 기준으로 진행됩니다. EVA 기반 케이블 피복의 경우, 귀사의 배합을 사용한 시험을 통해야만 코팅된 타입이 압출을 용이하게 하고 요구되는 화재 안전 시험을 통과하는지 확인할 수 있습니다.
제품 라인
두 ALFRIMAL® 제품 라인 모두에서 코팅 처리된 제품이 제공됩니다.
활성 성분 기반 및 표면 처리 방식의 매칭
ALFRIMAL®은 수산화알루미늄을 기반으로 한 당사의 제품 라인입니다. 이 라인 내에서는 표면 처리 방식 등이 다양합니다. 코팅 처리된 제품군에는 소수성 특수 코팅이 적용된 ALFRIMAL® 549 XS HS가 포함됩니다. 이 고순도 백색의 할로겐 프리 ATH는 점도를 낮출 수 있으며, 내화학성이 뛰어난 미네랄 소재 표면에 사용하도록 설계되었습니다.
ALFRIMAL® MG는 수산화마그네슘을 기반으로 하며, 소수성 표면 코팅이 적용된 제품과 적용되지 않은 제품으로 제공됩니다. 이 제품군은 ATH가 이미 수분을 방출하기 시작하는 가공 온도에서도 사용이 가능합니다. 제품 유형 및 입도 정보는 코팅 유무에 따른 ALFRIMAL® MG 제품 페이지에서 확인하실 수 있습니다.
ALFRIMAL® MG는 수산화마그네슘을 기반으로 하며, 소수성 표면 코팅이 적용된 제품과 적용되지 않은 제품으로 제공됩니다. 이 제품군은 ATH가 이미 수분을 방출하기 시작하는 가공 온도에서도 사용이 가능합니다. 제품 유형 및 입도 정보는 코팅 유무에 따른 ALFRIMAL® MG 제품 페이지에서 확인하실 수 있습니다.
ALFRIMAL® 제품군 개요
| 유형 그룹 | 유형 | 평균 입자 크기 d₅₀ | 백색도 Ry | 예상 적용 분야 |
|---|---|---|---|---|
| ALFRIMAL® Finest | 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | 케이블, 고무 제품, 엘라스토머 폼, 솔리드 서페이스를 위한 충전재 및 코팅재 혼합물(다른 ATH 유형과 함께 사용) |
| ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 104 HS, 106 HS | 4 µm, 2 µm | 흰색, Ry 미기재 | 케이블, 고무 제품, 엘라스토머 폼 및 열경화성 수지용 충전재 및 특수 피복 혼합물 |
| ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 506 P, 509 P | 1.4 µm, 1.3 µm | 98, 97 | 케이블, 고무 제품, 엘라스토머 폼용 충전재 및 피복 혼합물 |
| ALFRIMAL® 440 S ~ 449 S | 440 S, 443, 444 S, 446, 447 S, 448, 449, 449 S | 6~18 µm | 94부터 97까지 | 플라스틱, 고무, 발포용 수지, 단열재, 밀봉재 및 코팅재, 페인트 및 래커, 바닥 및 도로 표시재, UP 수지 |
| ALFRIMAL® XS | 547 XS, 549 XS, 549 XS HS | 15 µm, 20 µm, 20 µm | 97, 96, 96 | 벽면 마감재, 선반, 조리대, 라디에이터 커버 및 창턱용 솔리드 서피스 |
| ALFRIMAL® MG | MG 2, MG-H 2, MG 4, MG-H 4, MG 8 | 2 µm, 2 µm, 4 µm, 4 µm, 8 µm | 94, 94, 93, 93, 95 | 케이블용 피복 혼합물, 엘라스토머 및 TPE, 백색 제품용 절연 플라스틱, 지붕 시트 |
d₅₀ 및 백색도는 법적 구속력이 없는 평균값이며, 적용 범위는 이에 국한되지 않습니다.
ALFRIMAL® 501 X, 802 및 849 S와 같은 기타 ATH 유형은 ‘알루미늄 수산화물 난연제’ 제품 페이지에서, MDH 유형은 ‘마그네슘 수산화물 난연제’ 제품 페이지에서 확인하실 수 있습니다. 각 레시피마다 사양이 다르기 때문에, 표만으로는 귀사의 레시피에 적합한 유형을 파악하기 어렵습니다.
기술 자문
귀사의 제형에 ATH 및 MDH를 첨가하는 과정을 지원해 드립니다.
기술 자문 및 시험용 샘플 제공
기술 상담 시 매트릭스, 가공 공정 및 목표 요구 사항을 대략적으로 설명해 주십시오. 이를 바탕으로 함께 적합한 유형을 선별하고, 귀사에서 직접 시험해 보실 수 있도록 샘플을 제공해 드리겠습니다. EVA 기반 케이블 피복의 경우, 이러한 정보에는 지금까지 사용된 충전재, 압출기 내 온도, 요구되는 화재 안전 시험 기준 등이 포함됩니다. 당사의 제품 유형 외에도 맞춤형 솔루션도 고려 대상이 됩니다. 귀사의 배합을 활용한 시험은 귀사 실험실에서 진행되며, 당사가 직접 재질을 분석하는 실험실과 협의를 통해 진행됩니다.
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