KR100348601B1 - 경량 내화피복재 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평상시에는 건설 구조물의 단열성을 높여주고, 화재 발생시에는 구조물의 내력저하나 붕괴를 방지하기 위하여 콘크리트나 철골표면에 바르는 경량 내화피복재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 포틀랜트 시멘트에 시라스 광물 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900∼1100℃ 정도로 가열하여 발포시킨 발포체 또는 펄라이트 발포체중 어느 하나와 적량의 아데나이트 광물질 섬유, 수산화칼슘 및 탄산칼슘을 강제 교반식 혼합기로 1∼3분동안 혼합시켜 1차 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 1차 혼합물을 적정량의 물과 수지 고형분이 50%정도가 되도록 조정하고, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합한 EVA(에틸렌 초산비닐수지)에멀션 또는, 아크릴수지 고형분이 50%정도가 되도록 MMA(메타 메틸아크릴레이트), BAM(부틸 아크릴레이트 모노머)을 첨가하여 프레 에멀션한 후, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합하여 제조한 아크릴 수지 에멀션중 어느하나를 1∼3분동안 강제 교반식 혼합기로 교반하여 경량의 내화피복재로 형성하는 단계로 이루어는 것에 특징이 있다.

Description

경량 내화피복재 및 그의 제조방법{LIGHT WEIGHT FIRE RESISTIVE COVERING MATERIALS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 경량 내화피복재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 건설 구조물의 에너지 절약을 위한 단열기능의 확보가 가능할 뿐만 아니라, 경량으로 시공의 합리화를 이룰 수 있으며, 균열발생 저감, 수밀성 향상 및 콘크리트 또는 철골과의 충분한 부착력 확보가 가능할 뿐만 아니라, 인체에 유해한 아스베스토스를 함유하는 석면을 사용하지 않고 있는 등 기존의 내화피복재가 가지는 단점을 극복할 수 있는 장점을 가진 경량 내화피복재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 건설현장에서는 화재 발생시 현저한 구조내력의 저하나 붕괴를 방지할 목적으로 내화피복재를 골조표면에 설치하도록 법령으로 정하고 있으며, 따라서, 이전부터 많은 내화피복재가 개발되어져 사용되고 있다. 이러한 내화피복재는 기본적으로 소재상호간을 결합하는 점결재와 내화력 향상을 위한 무기골재로 구성되며, 이와같은 내화피복재의 대표적인 예로는 무기골재인 시멘트, 규산칼슘과 석면을 혼합하여 뿜칠기로 바르는 내화피복재가 가장 널리 사용되어져 왔다.

그러나, 이러한 석면을 혼합하여 사용되는 내화피복재는 내화성능이 우수함에도 불구하고 골조와의 부착력이 떨어지고, 사용중에 공기중의 습기를 흡입하여 강도가 저하되거나 심할 경우에는 부착력이 저하되어 탈락하는 등의 결함이 자주 발생하고 있으며, 특히, 최근에는 석면에서 발생되는 아스베스토스가 인체의 건강과 환경을 저해할 우려가 있다고 판명되어 그 사용이 제한되고 있다.

따라서, 이러한 종래의 내화피복재를 구성하는 석면을 대체하기 위한 방안마련의 일환으로 이와 유사한 성능, 즉, 내화피복재의 인장력 증강을 위하여 암면을 사용하는 내화피복재가 많이 개발되어져 있으나, 종래의 내화피복재가 가지는 결함, 즉, 빈약한 골조와의 부착력, 흡습 등과 같은 내구성 저해요인을 극복하지는 못하고 있다.

한편, 최근에 들어서 이러한 단점을 극복하기 위한 내화피복재의 개발이 활발히 진행되어 인장력이나 결합력 증강을 위하여 첨가하는 점결재의 성능을 개선할 목적으로 종래의 시멘트와 암면에 더하여 플라스터를 혼입한 내화피복재가 개발되어져 사용되고 있다. 그러나, 플라스터 내부에 결합수로 존재하고 있는 수분은 화재시의 급격한 온도상승에 따라 서서히 증발하고, 이 부분에서 균열이 발생하며, 이 균열을 통하여 불길이 구조체에 전달되어져 내화성능이 급격히 저하되는 단점을 나타내고 있다. 특히, 철골표면에서는 기본적으로 이러한 물질의 접착력을 기대할 수 없는 만큼, 심할 경우에는 탈락하는 현상도 발생하고 있다.

또한, 내화성능을 향상시킬 목적으로 골재에 경석, 규조토, 실리카분말, 수산화 알루미늄, 탄산칼슘, 플라이애쉬 등과 같은 천연골재중 하나 이상을 혼합하여 내화성능 향상에는 기여하고 있으나 기타 성능, 예를들어, 내화의 기본이 되는 단열성능이나 경량화에는 기여하지 못하고 있다.

기타, 특수한 경우로 고온에서 발포하는 과정과 탄산화하여 세라믹이 되는 과정을 밟는 유기 합성고분자계 소재의 열적특성을 응용한 내화도료가 개발되어 골조가 되는 콘크리트나 철골과의 부착력은 상당히 뛰어나나, 법령에서 정하는 내화기준, 즉, 3시간 내화에는 턱없이 도달하지 못하는 내화성능을 나타내는 단점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위하여 노력한 각종 방안을 적절히 감안하여 창출된 것으로, 그 목적은 경량화와 단열및 내화효과를 더욱 향상시키는 수산화알루미늄과 탄산칼슘 및 펄라이트 발포체또는 시라스 광물 발포체의 어느 하나와, 압축강도와 인장강도 등과 같은 물성을 대폭적으로 개선하는 아데나이트 섬유상 광물질을 충전제로 하고, 포틀랜트 시멘트와 수밀성 향상 및 골조와의 부착력 확보와 고온에 의한 발포, 탄산화에 따른 세라믹화가 가능하도록 개조된 EVA 수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션중 어느하나를 물과 함께 투입하여 혼합기로 혼합한 다음에 솔, 붓, 흙손, 로울러 또는 뿜칠기와 같은 종래의 건설현장에서 범용적으로 사용되는 도구로 콘크리트나 철골의 골조표면에 바르는 것 만으로도 종래의 내화피복재가 가지는 문제점, 즉, 환경오염, 균열발생, 탈락, 장기간의 내구성 등을 극복할 수 있는 경량 내화피복재 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 경량 내화피복재의 제조방법은 포틀랜트 시멘트에 시라스 광물 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900∼1100℃ 정도로 가열하여 발포시킨 발포체 또는 펄라이트 발포체중 어느 하나와 적량의 아데나이트 광물질 섬유, 수산화칼슘 및 탄산칼슘을 강제 교반식 혼합기로 1∼3분동안 혼합시켜 1차 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 1차 혼합물을 물과 수지 고형분이 50%정도가 되도록 조정하고, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합한 EVA(에틸렌 초산비닐수지)에멀션, 아크릴수지 고형분이 50%정도가 되도록 MMA(메타 메틸아크릴레이트), BAM(부틸 아크릴레이트 모노머)을 첨가하여 프레 에멀션한 후, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합하여 제조한 아크릴 수지 에멀션중 어느하나를 1∼3분동안 강제 교반식 혼합기로 교반하여 골조 표면에 발라 경량의 내화피복재로 하는 단계로 이루어진다.

또한, 본 발명의 경량 내화피복재는 포틀랜트 시멘트 24∼60%와, 비중 0.2∼0.3 정도의 광물질 분체로 펄라이트 발포체 또는 900∼1100℃ 정도로 가열하여 발포시킨 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물 발포체중 어느하나를 15∼30%, 아데나이트 광물질 섬유 20∼30%, 수산화 알루미늄 2∼6%, 탄산칼슘 0.5∼2%에 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합한 EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션중 어느하나를 2.5∼8% 첨가하여 이루어지며, 여기에 적량의 물을 혼합하여 만들어진다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 경량 내화피복재 및 그의 제조방법을 실시예와 같이 상세하게 설명한다.

실시예 1

포틀랜트 시멘트 24∼60%와, 비중 0.2∼0,3 정도의 광물질 분체로 펄라이트 발포체 또는 시라스 광물 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900∼1100℃ 정도로 가열하여 발포시킨 발포체중 어느하나를 15∼30%, 아데나이트 광물질 섬유 20∼30%, 수산화 알루미늄 2∼6%, 탄산칼슘 0.5∼2%를 첨가하여 강제교반식 혼합기로 1∼3분 혼합하면 서로 비중이 다른 각 무기질 분체가 골고루 혼합되어지며, 여기에 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합한 EVA수지 에멀션 또는 아크릴수지 고형분이 50%정도가 되도록 MMA(메타 메틸아크릴레이트), BAM(부틸 아크릴레이트 모노머)을 첨가하여 프레 에멀션한 후, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합하여 제조한 아크릴 수지 에멀션중 어느 하나를 2.5∼8% 첨가하고, 적량의 물과 함께 혼합하면, 종래로부터 건설현장에서 범용적으로 사용하고 있는 솔, 흙손, 붓, 로울러나 뿜칠기로 콘크리트나 철골표면에 바를 수 있는 적정 점성과 연도를 가진 경량 내화피복재를 만들 수 있다.

이렇게 만들어진 경량 내화피복재는 평상시에는 콘크리트나 철골표면에서 EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션이 가지는 접착력과 수밀성으로 종래의내화피복재의 단점인 수분흡수와 이로 인한 탈락현상을 방지하며, 또한, 함께 혼입한 펄라이트 발포체 또는 시라스광물 발포체가 가지는 탁월한 단열성이 건물의 단열향상에 기여한다.

한편, 화재 발생시에는 구조체 표면온도의 추정 최고온도인 약 1,200℃의 고온에 도달하는 동안에 EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션은 수산화 알루미늄과 탄산칼슘과 함께 내화피복재 내부에서 발포, 탄화되어 불길의 침입을 방지하며, 또한, 함께 혼입한 용융온도 약 2000℃의 펄라이트 발포체 또는 시라스광물 발포체가 화재로 인한 급격한 온도상승을 저지한다.

특히, 이때 에데나이트 광물질 섬유는 EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션의 탄화로 인한 광물질 상호간의 결합력을 시멘트 경화체와 함께 보충하는 역할을 담당하여 화재로 인한 구조체의 내력저하나 균열발생을 저지하는 단열성, 내구성, 내열성 및 물리적 성질이 뛰어난 경량 내화피복재를 제조할 수 있다.

실시예 2

실시예 1 과 같은 적정 배합으로, 포틀랜트 시멘트를 24∼60%로 혼합되는 권리 범위보다 적거나 많이 투입하게 되면, 소재간의 부착력 향상에 크게 기여하는 EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션중 어느 하나의 화재시의 탄산화에 따른 부착력 감소를 보완하는 시멘트 결합체로써의 기능을 제대로 발휘할 수 없어 균열발생이나 탈락과 같은 결함이 발생할 수 있으며, 시멘트 결합체가 가지는 물리적 기능과 내화기능도 발휘할 수 없게 된다.

또한, 반대로 초과하는 범위에서 혼입하면, 함께 본 발명을 구성하는 단열 및 내화성능을 상호 보완하는 무기질 소재의 첨가량이 상대적으로 줄어들어 소정의 성능을 이룰 수 없게 된다.

실시예 3

실시예 1 와 동일한 방법으로, 본 발명에서, EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션중 어느 하나를 2.5%, 수산화 알루미늄 2%와 탄산칼슘 0.5% 보다 적은 범위에서 혼합하면, 접착력이 현저하게 떨어져 탈락 등의 결함이 발생되고, 특히, 함께 혼입하는 수산화 알루미늄과 탄산칼슘과의 고온에서의 발포반응과 탄산화과정이 충분하지 않아 내화성능이 떨어진다.

또한, 반대로 초과하는 범위에서 혼합하면 탄산화 과정에서 유해가스가 발생하거나, 점성이 증가하여 시공에 필요한 적정한 점성이나 연도를 얻을 수 없게 된다.

실시예 4

실시예 1 와 동일한 방법으로, 본 발명에서, 아데나이트 광물질 섬유 20∼30%보다 적거나 많이 첨가된 범위에서는 충분한 인장강도와 균열의 분산효과를 얻을 수 없어 화재로 인한 고온환경에서 본 발명의 내화피복재의 급격한 수분증발로 인한 균열발생을 억제할 수 없어 불이 관통할 수 있는 큰 균열을 만들 수 있으며, 또한 아데나이트 광물질 섬유가 가지는 내열성능이 본 발명의 내화피복재의 내화성능에 기여하는 가능성이 작아지는 문제점이 있다.

또한, 초과하는 범위에서 사용하면 시공성이 현저히 저하되어 균질의 내화피복재를 완성할 수 없으며, 물리적 성능, 예를들어 인장성능이 저하될 우려가 있다.

실시예 5

실시예 1 와 동일한 방법으로, 본 발명에서, 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900℃∼1100℃정도로 가열시켜 시라스 광물 발포체를 형성시키는 단계에서, 이보다 작은 온도범위에서는 경량이나 단열 또는 내화성에 크게 기여하는 기체가 혼입되어 있는 구체형상의 발포체를 얻기 위한 충분한 가스가 발생되지 않아 구체형상의 발포체를 생성할 수 없어, 경량이나 단열 또는 내화성이 현저하게 저하된다.

또한, 초과하는 범위에서는 균일한 형상과 크기를 가지는 구체형상의 발포체를 얻을 수 없음은 물론, 이러한 불규칙적인 형상을 한 발포체를 사용하였을 때에는 본 발명에서의 경량 내화피복재로 하기 위한 소요 강도를 얻을 수 없으며, 오히려 공기중의 수분을 흡수하여 화재 발생시 기화되어 폭열형상을 일으킬 우려가 있다.

따라서, 실시예 1∼실시예 5 에 나타난 바와 같이, 적정한 비율로 혼합된 실시예 1에서는 가장 뛰어난 성질의 경량 내화피복재를 얻었으며, 혼합비를 달리한 실시예 2∼실시예 5 와 같이 배합비율 또는 온도의 범위에 의해 본 발명의 혼합 비율보다 적게하거나, 많이 혼합했을 경우에는 내화성능의 저하를 가져오거나,물리적 성능 또는 인장성능 등의 저하를 가져오는 등의 효과 부분에서 현저하게 좋지 않은 결과를 나타내고 있다.

따라서, 본 발명의 경량 내화피복재 및 그의 제조방법에 의해 건설 구조물의 에너지 절약을 위한 단열기능을 높이고, 경량으로 시공의 합리화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라 화재발생시 구조내력의 저하나 붕괴를 방지하는 내화피복재로서 종래의 내화피복재가 가지는 문제점을 충분히 극복하는 내화성능을 가질 수 있다.

또한, 종래의 건설현장에서 사용하고 있는 솔, 흙손, 붓, 로울러 또는 뿜칠기계로 간단하게 시공하여 완성할 수 있을 뿐 만 아니라, 경제성도 동시에 확보할수 있어 건설공사비 절감에도 기여하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 포틀랜트 시멘트에 시라스 광물 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900∼1100℃ 정도로 가열하여 발포시킨 발포체 또는 펄라이트 발포체중 어느 하나와 적량의 아데나이트 광물질 섬유, 수산화칼슘 및 탄산칼슘을 강제 교반식 혼합기로 1∼3분동안 혼합시켜 1차 혼합물을 형성하는 단계와,

   상기 1차 혼합물을 적정량의 물과 수지 고형분이 50%정도가 되도록 조정하고, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합한 에틸렌 초산비닐수지 에멀션 또는, 아크릴수지 고형분이 50%정도가 되도록 메타 메틸아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 모노머를 첨가하여 프레 에멀션한 후, 적량의 계면활성제 및 기타 첨가제 등을 혼합하여 제조한 아크릴 수지 에멀션 중 어느 하나를 1∼3분동안 강제 교반식 혼합기로 교반하여 경량의 내화피복재로 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량 내화피복재의 제조방법.
2. 제 1 항의 기재에 의해, 포틀랜트 시멘트 24∼60%와,

   비중 0.2∼0.3 정도의 광물질 분체로 펄라이트 발포체 또는 화산 글래스질 퇴적물인 시라스 광물을 900∼1100℃ 정도로 가열하여 발포시킨 시라스 광물 발포체 15∼30%,

   아데나이트 광물질 섬유 20∼30%와,

   수산화 알루미늄 2∼6%,

   탄산칼슘 0.5∼2%와,

   EVA수지 에멀션 또는 아크릴 수지 에멀션 2.5∼8%를 적량의 물을 첨가하여 혼합된 것을 특징으로 하는 경량 내화피복재.