KR100240296B1 - 분무성포틀랜드시멘트기제내화조성물 - Google Patents

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Abstract

강철 칼럼과 같은 구조적 부재에 대한 분무성 내화 조성물 뿐만 아니라 그의 피복을 다수회 도포하는 방법이 제공된다. 본 조성물은 포틀랜드 시멘트 기제 물질, 스터코우 및 급결제를 포함한다. 이 조성물은 포틀랜드 시멘트 기제 물질의 전형적인 긴 경화시간 문제를 제거하고 또 그의 접착성도 개선시킨다. 생성물은 포틀랜드 시멘트의 혼합물, 스터코우(황산 칼슘 반수화물) 및 경우에 따라 스터코우 완경제 및 조각난 폴리스티렌 응집물을 건식 혼합하여 제조한다. 물을 부가하면, 도포지점 까지 펌핑될 수 있는 분무성 슬러리가 형성된다. 급결제는 주입지점과 근접하여 부가될 수 있다. 녹말, 접착제 및 시멘트 강도 향상제와 같은 다른 첨가제를 또한 포함할 수 있다. 슬러리는 슬러리화된 상태로 구조적 부재에 접착되고 응결된 후 우수한 내화 및 내열성을 제공한다. 분무 도포시 슬러리의 비교적 신속한 응결시간으로 인하여 동일한 작업일 안에 다수회 피복할 수 있다.

Description

분무성 포틀랜드 시멘트 기제 내화 조성물
본 발명은 분무성 내화 조성물에 관한 것이다.
금속 구조부재 위에 내열성 피복을 제공하기 위해 수경 시멘트 슬러리를 분무도포하는 것은 널리 알려져 있다. 미합중국 특허 제3,719,513호 및 동 제3,839,059호에는 석고 결합제 이외에 질석과 같은 가벼운 무기 응집물, 셀룰로오스와 같은 섬유상 물질 및 공기연행제를 함유하는 석고 기제 배합물이 기재되어 있다. 이러한 슬러리는 일반적으로 지면에서 제조하고 펌프질해서 물질에 분무도포되는 지점 까지 보낸다. 고층 건물인 경우 도포지점이 20층 또는 30층을 흔히 초과한다. 따라서 슬러리의 펌핑성능이 배합 및 제조에 있어서 중요 요인이다. 그러므로 이들은 아주 높은데 까지 용이하게 펌프질될 수 있도록 다량의 물을 포함해야하지만, 성분분리 또는 고착을 방지하고 또 소정 두께로 적합한 물질의 피복물을 수득하기에 충분한 반죽질기를 유지해야한다. 피복혼합물은 슬러리 상태 및 건조상태로 물질에 접착될 수 있어야한다. 또한 피복 혼합물은 건조 피복의 단열정도를 심하게 방해하는 균열형성을 초래할 수 있는 과도한 팽창 또는 수축 없이 응결되어야한다.
미합중국 특허 제4,751,024호에는 가벼운 응집물인 조각난 폴리스티렌을 내화 조성물에 함유하는 분무성 시멘트 조성물이 기재되어 있는데 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함되어 있다. 시멘트 결합제는 바람직하게는 석고이지만, 그대신 포틀랜드 시멘트일 수 있다. 사실 포틀랜드 시멘트는 석고보다 더 강하기 때문에 교통량이 많은 지역을 포함한 분야등에서 결합제로서 전형적으로 사용된다.
그러나 포틀랜드 시멘트 기제 내화 조성물과 관련된 한가지 문제는 석고 기제 조성물과 비교하여 접착성(hangability)이 비교적 불량(일회 도포시 도포될 수 있는 물질의 두께)한 점인데, 이는 비교적 느린 수화공정으로 인하여 포틀랜드 시멘트 혼합물에서 물이 분리되는 경향이 있기 때문이다. 또한 포틀랜드 시멘트가 응결되는데 비교적 긴 시간이 걸리기 때문에 하루에 오직 일회만 소정 물질에 분무도포할 수 있다. 분무도포 피복 두께가 불충분한 곳에서는 제1도포 피복이 응결되기전에 제2도포를 실행할 수 없다. 너무 빨리 제2도포 피복하면 탈락된다. 전형적인 8시간의 하루 작업동안에 다수회 도포할 수 없다면 인건비가 필수적으로 증가되고 작업을 완성하는 소요시간도 증가된다.
미합중국 특허 제4,904,503호 및 동 제4,934,596호(그 내용은 본 명세서에 참고로 포함되어 있다)에 설명되어 있는 바와 같이 분무 노즐과 근접하여 있는 명반을 사용하여 용이하게 급결될 수 있는 석고 기제 조성물과는 달리, 명반은 하루에 다수회 도포를 가능하게 하는 충분한 시간으로 포틀랜드 시멘트를 급결시키지 않는다. 또한 알루민산 나트륨은 그의 부식특성 때문에 열간압연된 강철판을 심하게 부식시킬 수 있으므로 급결제로 사용되어서는 안된다.
따라서, 내화공업에서는 강철과 같은 물질에 하루에 다수회 도포될 수 있고 또 다수회 도포되더라도 개선된 접착성을 나타내는 포틀랜드 시멘트 기제 분무성 내화물질이 요청되어왔다.
종래 기술의 문제는 긴 응결시간과 같은 상술한 문제를 해결하고 또 포틀랜드 시멘트 기제 조성물의 접착성을 향상시키는 분무성 내화 물질을 제공하는 본 발명에 의해 극복될 수 있다. 대체로, 본 발명의 분무성 내화 조성물은 통상의 패들 혼합기로 물과 혼합되어 다양한 유형의 장치를 통하여 펌핑되는 포틀랜드 시멘트 기제 물질을 포함한다. 이 물질을 강철 비임 및 칼럼에 분무 도포한다. 포틀랜드 시멘트의 혼합물, 스터코우(여기서는 황산 칼슘 반수화물로 정의됨), 및 조각난 팽창 폴리스티렌, 녹말 접착제 및 시멘트 강도 향상제와 같은 다른 첨가제와 건식 혼합하여 생성물을 제조한다. 물을 부가하면, 건조 조성물은 펌프가능한 분무성 슬러리를 형성한다. 가장 바람직하게는 주입지점에 근접하여 급결제를 부가한다.
본 발명의 발명자는 포틀랜드 시멘트 기제 내화물을 급결시키면 다수회 도포할 수 있고 접착성도 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 즉 약 0 내지 약 1.0중량%의 조성물, 바람직하게는 약 0 내지 0.6% 양의 완경제, 바람직하게는 단백질성 고강도 완경제(미합중국 Gypsum사로 부터 구입할 수 있음)와 함께 펌프와 분무를 허용하도록 충분히 완경될 수 있는 스터코우를 부가함으로써 급결될 수 있다. 완경제의 양은 사용된 특정 시멘트 및 스터코우의 양에 따라서 다양할 수 있다. 급결은 포틀랜드 시멘트/스터코우 매트릭스가 초기에 신속하게 굳어지는 것에 의해 확인될 수 있다. 미합중국 특허 제4,904,503호 또는 미합중국 특허 제4,934,596호에 기재된 방법 및 장치에 따라서 바람직하게는 주입지점에 근접하여 황산 알루미늄을 부가하면 응결공정을 가속시킨다. 이러한 신속한 응결은 수 시간 내에 물질의 제2도포를 가능하게 한다. 특히 포틀랜드 시멘트/스터코우 배합물을 명반과 함께 주입하면, 스터코우가 응결되어 포틀랜드 시멘트 매트릭스의 고화를 유발하고 또 조성물의 응집강도의 증가를 신속하게 한다. 또한 스터코우가 응결되면 물질에 대한 기계적 접착을 더 빠르게 한다. 이 접착은 제2도포 피복이 탈락되지 않게 할 정도로 충분히 강하다. 주입지점에 근접하여 명반을 주입하면 특정 지점에서 신속한 응결을 가능하게 한다(즉 조성물이 혼합되는 호퍼에서 보다 물질상에서 응결).
본 발명의 내화 조성물은 바람직하게는 응집물인 조각난 팽창 폴리스티렌을 함유한다. 본 조성물의 접착성은 조성물중에서의 조각나지 않은 팽창 폴리스티렌의 양을 최소화하는 것에 따라 부분적으로 상이하다. 팽창된 폴리스티렌의 “조각도”는 미합중국 특허 제4,989,464호(이 문헌은 본 명세서에 참고문헌으로 포함됨)에 기재된 방법에 따라서 측정된 바와 같이 표준 #12 체(0.0661 인치 홀을 가짐)에 보유되는 입자의 양, 및 표준 #30 체를 통과하는 입자의 양 및 #325 체에 보유되는 입자의 양으로 표시되는 특정 입도분포와 일치하는 것이 바람직하다. 중량%로 표시된, #12 체 상에 보유되는 적당한 입자량은 약 0 내지 약 20%이고, 약 0 내지 약 10%가 바람직하다. #30체(0.0234인치 홀을 가짐)를 통과하고 또 #325체(0.0017인치 홀을 가짐)상에 보유되는 입자의 적당양은 약 40중량% 미만, 바람직하게는 약 30중량% 미만이다.
내화 조성물은 전형적으로 건조 혼합물로 시공 위치로 이동되고 또 적당량의 물을 부가하면 슬러리로 형성되기 때문에, 제조 및 도포공정 시간을 많이 단축하여 혼합물의 응결시간을 상당하게 지연시켜 수용할 수 있는 가사용 시간을 제공한다. 혼합물에서 응결지연은 분무 도포시에 신속한 응결시간을 필요로하는 것과 상충되므로 응결지연과 급결의 미묘한 균형을 맞추기가 곤란하다. 분명히 혼합물이 호퍼에서 실질적으로 굳어진다면 펌프질 될 수 없어 목적하는 도포 용도로 사용할 수 없게 된다. 완 경제를 스터코우에 부가함으로써 응결지연된 물질은 혼합기에서 신속하게 굳어지지 않고, 또 완경제는 노즐에서 재빨리 굳어지는 것에 중요한 영향을 갖지 않는다. 이들 이유 때문에 완경제의 부가가 바람직하다.
도포 처리되는 슬러리 또는 물질에 악영향을 주지 않으면서 슬러리의 응결지연을 충분히 상쇄할 수 있는 급결제가 사용될 수 있다. 바람직하게는 급결제는 분무도포하는 슬러리를 1.5시간 내에 충분히 응결시켜 탈락없이 제2분무 도포를 가능하게 하는데 충분한 양으로 사용된다. 특정 필요량은 급결제의 유형, 내화 조성물을 구성하는 다양한 다른 성분의 성질등에 따라서 다르다. 유용한 급결제의 예는 황상 알루미늄, 질산 알루미늄, 질산철, 황산철, 황산칼슘, 황산, 탄산나트륨, 중탄산나트륨 및 아세트산을 포함하고, 명반이 특히 바람직하다.
본 발명은 포틀랜드 시멘트 유형 1 내지 5에 적용가능하지만 유형 1이 특히 바람직하다. 건조 혼합물은 10 내지 18 pcf 범위, 바람직하게는 12 내지 15 pcf 범위의 부피 밀도를 갖고, 또 생성물의 최종 건조 밀도는 15 내지 30 pcf 범위, 바람직하게는 22 내지 26 pcf 범위이다. 건조 물질은 1.3 : 1 내지 1.6 : 1 (물 : 고형분) 범위로 물과 혼합될 수 있다. 적합한 생성물은 하기의 혼합물을 건식 혼합함으로써 본 발명에 따라 제조될 수 있다 :
바람직한 생성물은 하기범위의 성분을 포함한다.
살균제(아미칼/wp, 안구스 케미컬사 제품) 0.02%, 또는 유해한 세균 형성을 방지하기에 충분한 양
바람직하게는 황산 알루미늄 급결제 37% 용액으로 사용되고 또 분무 노즐에서 3%까지 슬러리에 주입된다.
수축을 방지하기 위한 유리섬유, 메틸 셀룰로오스 또는 당해 분야의 기술자에게 공지된 다른 적합한 중량제, 나트륨 라우릴 술페이트와 같은 공기연행제, 및 세균 형성을 억제하기 위한 살균제등의 성분이 추가로 부가될 수 있다.
본 발명에 따라서 내화 조성물을 적용하는 경우, 제2도포는 제1도포를 실행한 지 약 1 내지 2시간 내, 바람직하게는 약 1.5 시간 내에 탈락없이 분무도포될 수 있다. 접착성이 향상되기 때문에 단일 도포로도 전형적으로 약 3/4 내지 1인치 두께로 분무 도포될 수 있고 또 1.5인치 두께 까지 분무도포될 수 있으나 통상의 포틀랜드 시멘트 기제 조성물은 전형적으로 1/2 내지 5/8 인치의 두께로 도포될 수 있다.
[실시예 1]
하기 배합물을 제조한다 :
상기 뱃치에서의 시멘트는 유형 1 포틀랜드 시멘트이다. 각 뱃치는 미합중국 특허 제4,904,503호의 방법에 따라서 2.6% 명반을 부가하여 강철 구조부재에 분무도포된다. 12% 및 16% 뱃치는 1 내지 1.5시간내에 충분히 응결되어 제2도포가 가능하게 된다. 12% 및 16% 제1도포로 3/4" 내지 7/8" 두께를 수득하고, 제2도포를 행한후의 전체 평균 두께는 1.5 내지 2"에 달한다. 대조용을 보면, 제1도포량은 5/8 인치의 피복이다. 1.5시간 후에 제2도포(전체 피복 두께 1.5 인치에 달함)를 시행하지만 탈락이 관측된다. 특히 제2도포는 두번째 도포피복을 탈락시킬 뿐만아니라 제1도포 피복의 일부도 탈락시킨다. 이는 제1도포의 피복이 1.5 시간 내에 충분히 물질에 접착되지 않음을 나타낸다.
비카트 데이터는 물질의 유동성 및 굳기의 측도이다. 굳기는 일반적으로 생성물이 얼마나 잘 접착될 수 있는가를 나타낸다. 비카트 지수가 작을수록 생성물이 더욱 단단하다. 바람직하게는 비카트 수는 약 10mm 미만, 가장 바람직하게는 약 8mm 이하이다. 실시예 1에서의 배합물 번호 4의 비카트 수가 아주 우수하게 보이지만, 사실상 24% 스터코우를 함유하는 이 배합물은 호퍼에서 너무 굳어지는 것으로 밝혀졌다. 즉 워커빌리티가 불량하였다. 이러한 배합물이 상업적으로 유용하기 위해, 물을 부가할 필요가 있는데 이렇게 함으로써 사용가능한 조성물의 최종 비카트 수를 증가시킨다.

Claims (14)

  1. 포틀랜드 시멘트, 스터코우 및 급결제를 포함하는 포틀랜드 시멘트 기제 분무성 내화 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 스터코우 완경제를 포함하는 분무성 내화 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 조각난 폴리스티렌을 포함하는 분무성 내화 조성물.
  4. 물을 부가하면 강철물질에 분무 도포가능하고 또 분무 도포한 후 슬러리화된 상태로 물질에 접착되어 응결되는 응결성 슬러리를 제공하고; 상기 슬러리는 분무된 후 급결제를 포함하고; 상기 급결제 및 스터코우는 분무 도포된 후 슬러리의 제2분무 도포가 가능하도록 8시간 내에 슬러리를 충분히 응결시키는 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 포틀랜드 시멘트 및 스터코우를 포함하는 건조 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 스터코우 완경제를 포함하는 건조 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 급결제 및 상기 스터코우가 분무 도포후 슬러리의 제2분무 도포가 가능하도록 약 1 내지 2시간 내에 충분히 응결되는 양으로 존재하는 건조 조성물.
  7. 제4항에 있어서, 조각난 폴리스티렌 응집물을 더 포함하는 건조 조성물.
  8. 포틀랜드 시멘트 및 스터코우를 포함하는 혼합물을 건식 혼합하고; 그 혼합물에 물을 부가하여 분무성 슬러리를 형성하며; 이 슬러리를 분무 노즐로 이동시키고; 상기 이동전, 이동하는 동안 또는 이동 후에 상기 노즐과 근접하게 급결제를 도입하며; 상기 슬러리의 제1피복을 물질에 분무하고; 제2피복을 유지하기에 충분하게 제1피복을 응결시키고 ; 또 슬러리의 제 2 피복을 분무하는 것을 포함하는 분무성 내화 조성물의 피복을 강철물질에 다수회 도포하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 건식 혼합단계가 스터코우 완경제를 상기 혼합물에 부가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 슬러리가 이동되지 않을 정도로 응결되는 것을 방지하기에 충분한 양으로 스터코우, 완경제 및 급결제를 제공하는 한편, 물질에 도포되면 8시간 이내의 슬러리의 제2도포 피복이 탈락없이 상기 물질에 접착되기에 충분한 정도로 상기 슬러리를 응결시키는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 물질에 도포하면 1.5 시간 내에 응결되는 충분한 양으로 상기 스터코우, 완경제 및 급결제를 제공하는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 슬러리의 제1피복이 5/8인치를 초과하는 두께로 분무 도포되는 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 슬러리의 제1 및 제2피복의 전체 평균 두께가 약 1.5 내지 2 인치인 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 건식 혼합단계가 조각난 폴리스티렌을 상기 혼합물에 부가하는 단계를 더 포함하는 방법.
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