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일본의 JST(과학기술 진흥기구)는 독창적 seeds 전개기술 위탁사업 개발과제로 “환경대응형 난연화 처리제의 제조”에 관한 성과를 발표하였다. 이 기술은 2008년 3월부터 2012년 3월까지 4년에 걸쳐서 이루이진 사업으로 총 3천만 엔의 자금이 투입되었다. 그 내용 요약은 다음과 같다.
일상생활에서 떼려야 뗄 수 없이 많이 사용하고 있는 플라스틱은 타기 쉬워, 특히 전기와 전자분야에서는 사용 환경에 따라서는 화재의 원인이 되기 때문에 가능한 난연가공이 필요하다. 여기에 플라스틱 수지에 불에 타기 어려운 난연제를 가하고 있으나, 지금까지 많이 사용해 오고 있는 할로겐계 난연제는 제품 폐기 때에 발생할 가능성이 있는 할로겐계 유해물질에 의한 환경오염 문제 때문에 유럽의 특정 유해물질 규제인 RoHS 지령 등에서 사용이 규제되어 할로겐계 난연제를 대체할 새로운 난연제의 조기개발이 요망되고 있다.
할로겐계를 대체할 것으로는 인계 화합물이 환경대응형 난연제로 주목받고 있으나, 대부분 액상이기 때문에 첨가하면 플라스틱의 내구성과 내수성을 저하시키고 만다. 또한 저분자의 인화합물을 고분자 쇄에 혼련하기 때문에 제품 폐기 시에 인화합물이 토양으로 서서히 방출되고 마는 문제가 남아 있다.
이번에 개발한 새로운 인계 난연제는 halogen free로 인을 고분자 골격에 직접 도입하기 때문에 안전하고, 플라스틱 본래의 성능을 손상시키지 않고 난연성을 갖도록 할 수 있다. 또 연구 과정에서 발견한 cationic nickel hydride 착체촉매를 이용하는 것으로, 안전성이 높은 원료를 사용한 1단계 공정의 연속제조기술 실현으로 고수율의 대량합성이 가능하게 되었다. 여기서 얻어진 난연제를 사용한 플라스틱은 난연성 평가 시험에서도 기존 난연제와 동등 이상의 난연성을 얻을 수 있다는 사실이 입증되었다.
이 난연제는 신규화학물질이기 때문에 인체에의 유해성 등에 대해서도 시험을 행해, 최종적으로 화심법에 준한 저생산량 신규화학물질 판정을 받았다. 그 결과 과거 예에서는 찾아볼 수 없는 vinyl phosphate계 난연제로서 플라스틱 용도 외 다른 용도에의 전개도 기대되고 있다. 본 기술 요약은 다음과 같다.
촉매의 활성 저하의 원인이 되는 산소의 영향이 적은 마이크로 리엑터를 사용함으로써 고효율의 vinyl phophonic acid ester 류를 연속적으로 제조가능하다는 것에 착안하였다. 또 리엑터 내부의 반응 튜브 경 및 개수를 최적화함으로서 연간 30톤까지 생산능력을 확대하였고, 향후 100톤까지 양산도 가능할 것으로 보인다.
난연화는, 아크릴 수지 원료인 메타크릴산 메틸(MMA)와 개발한 vinyl phosphate 화합물을 공중합하였고, 난연성은 UL94 시험법에 준해 최적평가 V-0을 달성하였다. 또 폴리에틸렌 기재의 경우 UL94 시험에서 A-0~V-2를 달성하였고, 그밖에 인장강도아 인장신도에 대해서는 전선피막용도에 사용하고 있는 무기계 난연제를 가한 난연화 폴리에틸렌 조성물과 동등 이상의 수준을 발휘, 논할로겐계 난연제의 저감 가능한 난연제로서의 적성이 확인되었다.
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출처 : http://www.jst.go.jp (일본 과학기술 진흥기구/2012. 6. 26)
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