KR100368169B1 - Foam Resistant Paint Composition - Google Patents

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KR100368169B1 KR10-1998-0063136A KR19980063136A KR100368169B1 KR 100368169 B1 KR100368169 B1 KR 100368169B1 KR 19980063136 A KR19980063136 A KR 19980063136A KR 100368169 B1 KR100368169 B1 KR 100368169B1
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Abstract

본 발명은 내수성이 좋고, 내화성능이 뛰어난 비할로겐· 수성계 발포성 내화도료 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a non-halogen water-based foamable refractory coating composition having good water resistance and excellent fire resistance.

본 발명의 도료조성물은 다음 화학식 1로 표시되는 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체 5∼35중량%, 발포제 5∼25중량%, 촉매 13∼45중량%, 탄화제 5∼25중량%, 보강제 0.1∼7중량%, 안료 3∼15중량%, 첨가제 3∼15중량% 및 물 10∼40중량%로 이루어지며, 이는 수성계 발포성 내화도료이므로 양호한 작업환경과 환경오염을 줄이는 환경친화성을 제공할 수 있으며, 이를 광물면 보드, 케이블, 트레이, 콘크리트, 철강 및 목재 등에 도포하면 이들 표면에 내화성을 부여하여 화재 발생시 내화성능이 뛰어나고 할로겐화합물을 함유하지 않기 때문에 유독가스를 방출하지 않아 인명을 구조할 수 있는 충분한 시간을 제공할 수 있다.The paint composition of the present invention is 5 to 35% by weight of an alkyl-modified vinyl acetate copolymer represented by the following formula (1), 5 to 25% by weight blowing agent, 13 to 45% by weight catalyst, 5 to 25% by weight carbonizing agent, 0.1 to 7 reinforcing agent It is composed of weight percent, pigment 3-15 wt%, additive 3-15 wt% and water 10-40 wt%. This is an aqueous foaming refractory paint, which can provide good working environment and environmental friendliness which reduces environmental pollution. When applied to mineral wool boards, cables, trays, concrete, steel and wood, it gives fire resistance to these surfaces, which provides excellent fire resistance in the event of fire and does not contain halogenated compounds. Can provide sufficient time.

[화학식 1][Formula 1]

상기 식에서, x는 0.95∼0.30의 값을 가지며, y는 1-x이고, R1, R2는 서로 같거나 다른 것으로 탄소원자수 1∼15의 선상, 환상, 지상의 탄화수소기이다.In the above formula, x has a value of 0.95 to 0.30, y is 1-x, and R 1 and R 2 are the same or different and are linear, cyclic and tertiary hydrocarbon groups having 1 to 15 carbon atoms.

Description

발포성 내화도료 조성물Foam Refractory Paint Composition

본 발명은 발포성 내화도료 조성물에 관한 것으로서, 철구조물 표면에 도포하여 내화성능을 발휘할 수 있는 비할로겐· 수성계 발포성 내화도료 조성물 및 이를 이용하여 제조된 도막 조제에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a foamed refractory paint composition, and to a non-halogen-aqueous foamable refractory paint composition which can be applied to the surface of an iron structure to exhibit fire resistance, and a coating film preparation prepared using the same.

내화도료는 엄격히 말하면 좁게는 건축물을 화재로부터 보호한다는 기능으로부터, 더 넓게는 인명보호에 그 목적이 있다. 다시말해 화재발생시 고온의 열이 강재로 접근하는 것을 차단하거나 지연시킴으로써 화재를 진압할 수 있는, 혹은 인명을 구조할 수 있는 시간을 제공한다는 것이다.Refractory paints are strictly for the purpose of protecting the building from fire and, more broadly, for the protection of life. In other words, when a fire breaks out, the high temperature heat blocks or delays the access to the steel, providing time to extinguish the fire or to save lives.

특히, 건축물이 고층화되고 있음에 따라 내화구조는 필수요건이다. 내화구조란 건축물의 주요 구조부가 화재발생시 고온에 견디는 내화성능을 갖추고 있음은 물론 화재 후 간단한 수리로도 재사용이 가능한 구조를 말한다.In particular, as the buildings are getting higher, fireproof structures are essential. Fireproof structure refers to a structure that can be reused by simple repair after fire as well as having fire resistance to withstand high temperatures in case of fire.

철골내화피복에 사용되는 내화구조는 그 동안 라코트와 같은 암면계나 질석제 뿜칠재가 이 분야에 대명사를 이루었다. 그러나 구미 선진국에서 이미 암면계나 질석계에 대한 사용규제가 이루어지고 있으며, 이에 따라 환경친화적인 내화도료에 대한 기대가 점차적으로 높아지고 있다.Refractory structures used for steel fireproof coatings have been synonymous with rock wool and vermiculite materials such as la coats. However, in Western countries, the use of rock wool or vermiculite has already been regulated, and the expectation for environmentally friendly fire-resistant paints is gradually increasing.

그 중 발포성 내화도료는 열에 노출되면 건조도막층이 발포하여 탄화층을 형성하는 도료로서, 이 탄화층이 일정시간 동안 피도물(철골)을 화염 및 연소열로부터 보호한다. 탄화층 자체는 최종적으로 연소되지만, 연소될 때까지는 어느 정도 시간이 소요되므로 피도체가 받는 영향은 작게된다.Among these, the refractory refractory paint is a paint in which a dry coating layer foams when exposed to heat to form a carbonized layer. The carbonized layer protects the coating (steel) from flame and combustion heat for a predetermined time. The carbonized layer itself is finally burned, but it takes some time until it is burned, so the influence of the subject is small.

건축 철골구조물에 사용되는 저탄소강은 임계온도가 540℃ 정도로, 임계온도 이상에서는 내력이 통상 60%정도로 감소하기 때문에 건물의 화재시 철골의 내력저하 및 그로 인한 인명피해를 최대한 방지하기 위하여 철골 내화피복을 실시하고 있다. 암면 및 질석의 경우 작업환경이 열악하고, 미관이 불량하기 때문에 유럽 및 미주지역에서는 내화도료도 상당량 사용되고 있다.The low carbon steel used in the construction steel structure has a critical temperature of 540 ℃, and the strength of the low carbon steel is usually reduced to about 60% above the critical temperature. Is carried out. In the case of rock wool and vermiculite, the working environment is poor and the aesthetics are poor. Therefore, refractories are used in Europe and America.

내화도료의 장점은 철골구조의 하중부담을 감소시키고, 방청성을 증가시키며, 외부로 드러나는 철골부위의 미관을 미려하게 할 수 있을 뿐만 아니라 유지/보수에 드는 비용을 절감시킬 수 있다는 것 등을 들 수 있다.The advantages of fire-resistant paints include reducing the load on steel structures, increasing the rust resistance, enhancing the aesthetics of steel parts exposed to the outside, and reducing the cost of maintenance. have.

일반적으로 지금까지의 발포성 내화도료의 조성물에는 염소화된 물질을 혼합함으로써 내화성능의 향상을 도모하고 있으며 이러한 종류의 물질들은 환경오염, 특히 오존층 파괴의 주요물질로 분류됨에 따라 점차적으로 사용이 규제되어지고 있으며 최종적으로는 사용금지될 것으로 예상된다.In general, foamed refractory paints have been formulated to improve fire resistance by mixing chlorinated materials. These types of materials are gradually regulated as they are classified as main pollutants for environmental pollution, especially ozone layer destruction. It is expected to eventually be banned.

또한 염소화된 물질을 발포성 내화도료에 사용할 경우 화재 등에 의한 연소시에 발생되는 가스는 상당한 독성 및 부식성이 있으며, 따라서 화재시 인체에 매우 유해하며 철구조물 및 장비에 광범위한 손상을 발생시킨다는 것이다.In addition, when chlorinated materials are used in the foaming refractory paints, gases generated during combustion by fires are extremely toxic and corrosive, and therefore are very harmful to the human body in the event of fire and cause extensive damage to steel structures and equipment.

그리고 이전의 발포성 내화도료는 유성계 수지와 용제를 주성분으로 하여 제조되어진 유성계 발포성 내화도료가 대부분이며 이러한 유성계 발포성 내화도료는 현장시공시 발생하는 휘발성 유기용제로 인해 환경오염 발생문제가 있으며 또한 환기조건이 불량한 상태에서의 시공시에는 이러한 휘발성 유기용제가 호흡을 통하여 작업자의 건강을 해치는 동시에 자연발생적인 정전기 또는 실수에 의한 불꽃에 의하여 화재가 발생하여 치명적인 악영향을 줄 수 있다는 것이다.In addition, most of the foamable refractory paints are oil-based foamed refractory paints made mainly of oil-based resins and solvents, and these oil-based foamed refractory paints have environmental problems due to volatile organic solvents generated during field construction. In the case of poor ventilation conditions, these volatile organic solvents can harm the health of workers through breathing and cause a fatal adverse effect due to a fire caused by natural static electricity or accidental sparks.

따라서 유기용제의 사용으로 인한 환경오염 및 작업조건불량의 문제를 발생시키는 유성계 내화도료의 휘발성 유기용제를 물로 대체한 수성계 발포성 내화도료의 개발이 시급한 실정이며, 이는 전세계적으로 환경오염문제로 인하여 휘발성 유기물질의 규제가 강화되고 있는 추세로 볼 때 필수적인 일이라 할 수 있다.Therefore, it is urgent to develop water-based foamable refractory paints that replace volatile organic solvents of oil-based refractory paints with water, which cause problems of environmental pollution and poor working conditions due to the use of organic solvents. As a result, the regulation of volatile organic substances is intensifying.

이와같은 요구에 부응하기 위해 일부 수성계 도료가 개발되기도 하였다. 이런 수성계 도료 중 바인더로는 에멀젼 타입인 아크릴 수지 또는 비닐아세테이트 수지가 발포성 내화도료에 적합한 것으로 알려져 있다.Some aqueous paints have been developed to meet these demands. Among such aqueous paints, an emulsion-type acrylic resin or vinyl acetate resin is known to be suitable for the foaming refractory paint.

일예로, 특허출원 96-29553호(우선권 주장 특허출원 제96-25322호)에서는 수성계 비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합체, 수용성 폴리에스테르 수지 등과 같은 수성계 수지를 활용한 발포성 내화도료에 관해 언급된 바 있으나, 이 경우 수지 구조의 아세테이트기가 물과 만나 가수분해반응을 하기 때문에 내수성이 저하되며 따라서 이 경우에는 발포율이 충분하지 못해(50배 이하) 뛰어난 내화성능을 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.For example, Patent Application 96-29553 (Priority Patent Application No. 96-25322) mentions a foamable refractory paint utilizing an aqueous resin such as an aqueous vinyl acetate-acrylate copolymer, a water-soluble polyester resin, or the like. However, in this case, since the acetate group of the resin structure meets with water and undergoes a hydrolysis reaction, the water resistance is lowered. Thus, in this case, the foaming rate is not sufficient (50 times or less), and thus there is a problem in that excellent fire resistance cannot be exhibited.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 염소화된 물질을 사용하지 않고, 유성계 수지와 휘발성 유기용제를 수성계 수지와 물로 대체하여 환경오염 및 작업환경의 문제가 없으면서, 일반적인 수성계 도료의 문제점인 내수성의 문제를 해결하여 내수성이 뛰어난 수성계 발포성 내화도료를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention does not use chlorinated materials to solve the above problems, and replaces the oil-based resin and volatile organic solvent with the water-based resin and water, there is no problem of environmental pollution and working environment, problems of general water-based paint The purpose of the present invention is to solve the problem of phosphorus water resistance and to provide an aqueous foamable refractory paint having excellent water resistance.

도 1은 실시예 및 비교예에 따라 제조된 내화도료 조성물에 대한 내화성 시험 측정에 있어서 KSF 2257의 온도상승곡선과 시험시 실제 온도상승곡선을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the temperature rise curve of the KSF 2257 and the actual temperature rise curve during the test in the fire resistance test measurement for the refractory coating composition prepared according to Examples and Comparative Examples.

본 발명에 따르면 도료의 도장이 완료된 후 건조시 건조도막의 형성 및 부착성등 내구성을 부여하는 다음 화학식 1로 표시되는 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체 5∼35중량%, 뛰어난 발포성능을 부여하는 발포제 5∼25중량%, 촉매 13∼45중량%, 탄화제 5∼25중량%, 발포도막의 강도를 강화시키는 보강제 0.1∼7중량%, 안료 3∼15중량%, 첨가제 3∼15중량% 및 물 10∼40중량%로 조성되는 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료 조성물이 제공된다.According to the present invention 5 to 35% by weight of the alkyl-modified vinyl acetate copolymer represented by the following formula (1), which gives durability, such as the formation and adhesion of a dry coating film when the coating of paint is completed after drying, a foaming agent for providing excellent foaming performance 5 25 wt%, 13 wt% -45 wt% catalyst, 5-25 wt% carbonization agent, 0.1-7 wt% reinforcing agent to strengthen the strength of the foam coating, 3-15 wt% pigment, 3-15 wt% additives, and water 10 A non-halogen, water-based foamable refractory coating composition is provided which is composed of -40 wt%.

화학식 1Formula 1

상기 식에서, x는 0.95∼0.30의 값을 가지며, y는 1-x이고, RWherein x has a value from 0.95 to 0.30, y is 1-x, and R is 1One , R, R 22 는 서로 같거나 다른 것으로 탄소원자수 1∼15의 선상, 환상, 지상의 탄화수소기이다.Are the same or different and are linear, cyclic, and tertiary hydrocarbon groups having 1 to 15 carbon atoms.

본 발명의 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료를 구성하는 조성물들은 구체적으로 다음과 같다.Compositions constituting the non-halogen, water-based foaming refractory paint of the present invention are specifically as follows.

(1)수지(1) resin

수지는 건조경화도막이 상온에서는 내구성을 발휘하고 고온의 열에 노출되었을 때는 도막을 유동상태로 변화시켜 가스가 발생될 때 적절하게 도막이 발포될 수 있는 역할을 수행한다.The resin is durable at room temperature and when the dry hardened film is exposed to high temperature heat, it changes the coating into a fluid state so that the coating film can be properly foamed when gas is generated.

본 발명에서는 이와같은 역할을 하는 수지로서, 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체를 사용하는 바, 이는 내약품성, 내후성, 유연성 등 내구성이 양호하고 특히, 발포성이 우수하고 또한 뛰어난 내수성을 발휘할 수 있고, 유리전이온도가 -30℃∼60℃의 범위이며 도막형성온도는 0℃∼30℃의 범위를 갖는 수성계 수지이다. 일반적으로 수성계 비닐아세테이트 수지는 내수성이 불량한 문제가 있는데, 본 발명에서는 상기 화학식 1과 같은 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체를 사용함으로써 내수성 문제를 해결하였다.In the present invention, as the resin having such a role, an alkyl-modified vinyl acetate copolymer is used, which has good durability such as chemical resistance, weather resistance, and flexibility, and in particular, excellent foamability and excellent water resistance, and glass transition. The temperature is in the range of -30 ° C to 60 ° C and the coating film formation temperature is an aqueous resin having a range of 0 ° C to 30 ° C. In general, the aqueous vinyl acetate resin has a problem of poor water resistance, the present invention solved the water resistance problem by using an alkyl-modified vinyl acetate copolymer as shown in the formula (1).

구체적으로 상기 화학식 1과 같은 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체는 알킬변성, 즉 구조 중R 1 , R 2 로 인한 입체적 효과(steric effect)로 인해 아세테이트기(O-C=O)가 물과 만나는 것을 어렵게 한다. 수성계 도료는 물을 사용하게 되는 바, 수지와 물이 반응을 일으키게 되면 가수분해 반응을 하며 이로인해 내수성을 떨어뜨리는 역할을 한다. 그런데, 알킬변성의 비닐아세테이트 공중합체의 경우에는 구조식 중 R 1 , R 2 가 수지 중 아세테이트기(-C-C=O)와 물과의 가수분해 반응을 어렵게 만드는 역할을 하므로, 도막의 내수성을 크게 향상시키는 것이다. 또한, 건조도막의 구멍 등의 결합을 최소화하며 이로인해 발포시 기포가 빠져나가는 것을 막아 발포성능을 향상시킬 수 있다. Specifically, the alkyl modified vinyl acetate copolymer of Formula 1 makes it difficult for the acetate group (OC = O) to meet with water due to the alkyl modification, that is , the steric effect due to R 1 and R 2 in the structure . Water-based paints use water, which causes a hydrolysis reaction when the resin reacts with water, thereby lowering the water resistance. By the way, in the case of alkyl-modified vinyl acetate copolymer, R 1 , R 2 in the structural formula makes the hydrolysis reaction of the acetate group (-CC = O) and water in the resin difficult, thereby greatly improving the water resistance of the coating film. It is to let. In addition, it minimizes the bonding of the pores of the dry coating film and thereby can prevent the bubbles to escape during foaming can improve the foaming performance.

다시말해, 종래 수계 도료의 바인더로 사용된 비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합체와는 달리 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체는 상기 화학식 1과 같이 아크릴레이트에 일정한 크기의 알킬기가 변성되어 입체장애 효과에 의한 내수성 개량효과를 얻을 수 있도록 한다.In other words, unlike vinyl acetate-acrylate copolymers used as binders for water-based paints, alkyl-modified vinyl acetate copolymers have a fixed size of alkyl groups modified in acrylate as shown in Formula 1 to improve water resistance due to steric hindrance effects. Make it work.

내화 도료의 도막이 내수성 불량으로 인하여 장기간에 걸쳐 흡습이 일어나 도막 내에 다량의 수분을 함유하게 될 경우, 발포시 이러한 수증기의 기화로 인하여 발포도막의 균열 및 그로인한 발포도막의 조기탈락이 발생할 수 있어 일정시간 이상 내화성능을 발휘하는 데 있어서 저해요인으로 작용하게 된다.If the paint film of the refractory paint is absorbed for a long time due to poor water resistance and contains a large amount of water in the coating film, the vaporization of the water vapor during foaming may cause cracking of the foam coating film and thereby premature dropping of the foam coating film. It acts as an inhibitor in the fire resistance performance over time.

또한, 발포시 수분의 기화로 인한 균열이나 도막내의 기공으로 인하여 발포 반응시 도막을 발포시켜 일정한 두께로 도막을 부풀게 하는 작용을 하는 가스가 새어나가게 되어 발표율이 낮아지는 원인으로도 작용할 수 있다.In addition, due to cracks or pores in the coating due to the vaporization of moisture during foaming, the gas acting to foam the coating film during the foaming reaction to inflate the coating film to a certain thickness may leak, which may also act as a cause of lowering the release rate.

상기와 같은 발포도막의 저해요소들을 이러하 알킬변성 비닐아세테이트의 효과에 의해 개선할 수 있게 된 것이다.The inhibitory elements of the foamed coating as described above can be improved by the effect of alkyl-modified vinyl acetate.

이와같은 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체의 함량은 전체 도료 조성중 5∼35중량%, 바람직하게는 7∼25중량%이다. 만일, 수지의 함량이 전체 조성물의 총중량을 기준으로 5중량% 미만이면 건조경화도막의 내구성이 불량해지며, 35중량% 초과면 발포율이 떨어지고 발포중간에 도막이 박리되어 정상적인 내화성능을 발휘할 수 없게 되어 바람직하지 않다.The content of such alkyl-modified vinyl acetate copolymer is 5 to 35% by weight, preferably 7 to 25% by weight of the total coating composition. If the content of the resin is less than 5% by weight based on the total weight of the total composition, the durability of the dry cured coating film becomes poor. If the content of the resin exceeds 35% by weight, the foaming rate is lowered, and the coating film is peeled off during foaming, thereby preventing normal fire performance. Not preferred.

본 발명에서는 통상의 수성계 도료 조성에서 수지를 상기와 같은 구조를 갖는 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체를 사용함으로써 목적을 달성할 수 있게 된 것이다.In the present invention, it is possible to achieve the object by using an alkyl-modified vinyl acetate copolymer having a resin as described above in a conventional aqueous coating composition.

이와같은 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체를 포함하는 도료를 제조시 고체 총중량 기준으로 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체의 양은 10∼30중량%를 만족하는 것이 바람직하다. 그 이유는 10중량% 미만의 고체 함량이면 수지성분이 부족하여 발포시에 발포도막 형성이 불가능하고, 30중량% 초과면 기타 첨가되는 발포제나 탄화제의 성분이 적기 때문에 발포특성 자체에 문제가 발생할 수 있다.When preparing a paint including such an alkyl modified vinyl acetate copolymer, the amount of the alkyl modified vinyl acetate copolymer is preferably 10 to 30% by weight based on the total weight of the solid. The reason is that if the solid content is less than 10% by weight, it is impossible to form a foam coating film when foaming due to lack of resin components, and if it exceeds 30% by weight, the foaming property itself may cause problems due to the small amount of other added blowing agent or carbonizing agent. Can be.

이하에서는 상기와 같은 수지와 더불어서 내화도료를 조성하는 첨가물에 대해 설명하겠는 바, 여기에는 발포제, 촉매, 탄화제, 보강제, 안료, 첨가제, 그리고 수계 도료이므로 물을 포함할 수 있다. 이는 특별히 한정되는 것이 아니며, 통상의 내화도료를 조성하는 첨가물들을 사용할 수 있음은 물론이다.Hereinafter will be described with respect to the additives to form a refractory paint in addition to the resin as described above, which may include water because it is a blowing agent, a catalyst, a carbonizing agent, a reinforcing agent, a pigment, an additive, and an aqueous coating. This is not particularly limited, and of course, additives for forming a conventional refractory paint may be used.

(2)발포제(2) foaming agent

발포제는 고온에서 분해되어 탄화제 및 촉매와 반응하여 탄화층을 형성하며 반응중에 가스를 발생시켜 탄화층이 적절하게 발포할수 있도록 하는 역할을 수행하게 된다. 이러한 발포제로는 멜라민(Melamine), 디시안디아마이드(Dicyandiamide), 우레아(Urea), 글리신(Glycine) 등이 있다.The blowing agent decomposes at a high temperature to react with the carbonizing agent and the catalyst to form a carbonized layer and generates a gas during the reaction to serve to make the carbonized layer foam properly. Such foaming agents include melamine, dimethylanamide, urea, glycine, and the like.

발포제의 함량은 전체 도료 조성 중 5∼25중량%, 바람직하게는 8∼20중량%이다. 만일, 발포제의 함량이 전체 조성물의 총중량을 기준으로 5중량% 미만이면 탄화층 형성이 불량해지며 발생되는 가스도 불충분하여 탄화층의 발포가 미약하며, 25중량% 초과면 가스의 발생이 너무 많아지게 되어 탄화층의 발포 이전에 가스의 과량분출로 인하여 탄화층이 갈라져 정상적인 내화성능을 발휘할 수 없게 되어 바람직하지 않다.The content of the blowing agent is 5 to 25% by weight, preferably 8 to 20% by weight of the total paint composition. If the content of the blowing agent is less than 5% by weight based on the total weight of the entire composition, the formation of the carbonized layer is poor and the gas generated is insufficient, so that the foaming of the carbonized layer is weak. It is not preferable because the carbonized layer is cracked due to excessive ejection of gas before foaming of the carbonized layer, so that it is impossible to exhibit normal fire resistance.

(3)촉매(3) catalyst

그리고, 촉매는 고온에서 분해되어 가스를 방출하면서 탄화제 및 발포제의 반응을 촉진시키고 동시에 반응에 참여하여 탄화층을 형성하는 역할을 수행하게 된다. 이러한 촉매로는 1급 암모늄 포스페이트(Primary Ammonium Phosphate), 2급 암모늄 포스페이트(Secondary Ammonium Phosphate), 암모늄 포스파이트(Ammonium Phosphite), 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium Polyphosphate), 멜라민 포스페이트(Melamine Phosphate), 디멜라민 포스페이트(Dimelamine Phosphate), 멜라민 피로포스페이트(Melamine Pyrophosphate) 및 트리크레실 포스페이트(Tricresyl Phosphate) 등이 있다.In addition, the catalyst decomposes at a high temperature to promote the reaction of the carbonizing agent and the blowing agent while releasing the gas and at the same time participates in the reaction to form a carbonized layer. Such catalysts include Primary Ammonium Phosphate, Secondary Ammonium Phosphate, Ammonium Phosphite, Ammonium Polyphosphate, Melamine Phosphate, Dimelamine Phosphate (Dimelamine Phosphate), Melamine Pyrophosphate and Tricresyl Phosphate.

이와같은 촉매의 함량은 13∼45중량%, 바람직하게는 15∼35중량%이다. 만일, 발포제의 함량이 전체 조성물의 총중량을 기준으로 13중량% 미만이면 탄화제 및 발포제와의 반응이 원할하지 못하게 되고, 45중량% 초과면 오히려 발포율이 떨어져 내화성능이 저하되므로 바람직하지 않다.The content of such a catalyst is 13 to 45% by weight, preferably 15 to 35% by weight. If the content of the blowing agent is less than 13% by weight based on the total weight of the total composition, the reaction with the carbonizing agent and the blowing agent is undesired. If the content of the blowing agent is more than 45% by weight, the foaming rate is lowered, and thus the fire resistance is lowered.

(4)탄화제(4) carbonization

탄화제는 고온에서 발포제와 반응하여 내화성능을 발휘하는 탄화층을 형성시키는 역할을 한다. 이러한 탄화제로는 펜타에리트리톨(Pentaerythritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 솔비톨(Sorbitol), 트리메틸올프로판(Trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(Trimethyloletane) 및 디트리메틸올프로판(Ditrimethylolpropane) 등이 있다.The carbonizing agent serves to form a carbonized layer that exhibits fire resistance by reacting with the blowing agent at a high temperature. These carbonizing agents include pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, tripentaerythritol, sorbitol, trimethylolpropane, trimethylolpropane, and trimethyloletane. (Ditrimethylolpropane).

탄화제가 전체 조성물의 총중량을 기준으로 5중량% 미만이면 발포제와의 화학반응이 불충분하여 적합한 탄화층 형성이 어려워지며, 25중량% 초과면 발포율이 떨어져 내화성능이 저하되므로 바람직하지 않다. 상기 탄화제를 5∼25중량%, 바람직하게는 7∼17중량%로 사용한다.If the carbonizing agent is less than 5% by weight based on the total weight of the entire composition, the chemical reaction with the blowing agent is insufficient, making it difficult to form a suitable carbonized layer. If the carbonizing agent is more than 25% by weight, the foaming rate is lowered, which is not preferable because the fire resistance is lowered. The carbonizing agent is used at 5 to 25% by weight, preferably at 7 to 17% by weight.

(5)보강제(5) reinforcing agents

보강제는 건조경화도막이 고온에서 발포되어 탄화층을 가지는 발포도막으로 형성되었을 때 탄화층의 강도를 증가시켜 주위의 화염 등으로부터 발포도막이 박리되거나 부분적으로 날리는 현상을 방지하여 내화성능을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 보강제로는 삼산화 몰리브덴, 이산화 지르코늄, 수산화 알루미늄 등 금속산화물 및 금속수화물, 아연 보레이트 등 금속화합물, 유리분말, 규소계 안료 등 무기물 등이 있다.The reinforcing agent increases the strength of the carbonized layer when the dry hardened film is foamed at a high temperature and forms a foamed coating film having a carbonized layer, thereby improving the fire resistance by preventing the foamed film from peeling or partially blowing from surrounding flames. . Such reinforcing agents include metal oxides such as molybdenum trioxide, zirconium dioxide, aluminum hydroxide, metal compounds such as metal hydrates, zinc borate, inorganic materials such as glass powder, and silicon pigments.

보강제의 함량은 전체 도료조성 중 0.1∼7 중량%, 바람직하게는 0.2∼5중량%이다. 만일, 보강제의 함량이 전체 조성물의 총중량을 기준으로 0.1중량% 미만이면 발포층의 강도부여 효과가 미약하며, 5중량% 초과면 탄화층의 강도가 너무 단단해져 가스발생시 탄화층이 갈라지며 또한 발포율을 현저히 감소시키게 되어 내화성능이 매우 불량해지게 되므로 바람직하지 않다.The content of the reinforcing agent is 0.1 to 7% by weight, preferably 0.2 to 5% by weight of the total paint composition. If the content of the reinforcing agent is less than 0.1% by weight based on the total weight of the entire composition, the strength-improving effect of the foamed layer is insignificant. If the content of the reinforcing agent is more than 5% by weight, the strength of the carbonized layer is so hard that the carbonized layer cracks when gas is generated, It is not preferable because it significantly reduces the fire performance is very poor.

(6)안료(6) Pigment

안료는 일반적으로 모든 도료에 색상을 부여하기 위하여 사용되어지고 있으며 내화도료에는 색상의 부여목적 이외에 내화성능의 향상을 위한 역할을 한다.Pigments are generally used to impart color to all paints. In addition to the purpose of color, refractory paints play a role in improving the fire resistance performance.

안료의 함량은 3∼15중량%, 바람직하게는 4∼10중량%이다. 만일, 안료의 함량이 전체 조성물의 총중량을 기준으로 3중량% 미만이면 착색력이 부족하며 또한 발포과정에서 발포도막 내부에 균일한 기공층의 형성이 어려워 단열성능이 떨어지게 되며, 15중량% 초과면 발포율이 불량해 내화성능이 저하되므로 바람직하지 않다. 상기 안료를 3∼15중량%, 바람직하게는 4∼10중량% 사용한다.The content of the pigment is 3 to 15% by weight, preferably 4 to 10% by weight. If the content of the pigment is less than 3% by weight based on the total weight of the total composition, the coloring power is insufficient, and it is difficult to form a uniform pore layer inside the foam coating during the foaming process. It is not preferable because the rate is poor and the fire resistance falls. 3 to 15% by weight of the pigment, preferably 4 to 10% by weight is used.

(7)첨가제(7) additive

첨가제로서 동결방지제, 융합제, 증점제, 분산제, 소포제, 방부제 및 pH조절제 등이 최적의 도료 및 도막성능을 발휘하도록 적정비율로 혼합되어 있으며 첨가제는 전체 조성물의 총중량을 기준으로 3∼15중량%를 사용한다.As an additive, cryoprotectants, fusing agents, thickeners, dispersants, antifoaming agents, preservatives, and pH adjusting agents are mixed at an appropriate ratio to achieve optimum paint and coating performance.The additive is 3 to 15% by weight based on the total weight of the total composition. use.

(8)물(8) water

물은 도료의 안정한 상태를 유지시켜주고 도장작업성을 원할하게 하기 위하여 사용되어지며, 전체 조성물의 총중량을 기준으로 10중량% 미만이면 도장작업이 매우 어려우며, 40중량% 초과면 도료중의 고형분들이 침강하여 굳어지게 되며 또한 요변성(搖變性)이 떨어지게 되어 도장작업시 후도막을 올릴 경우 도료가 흘러내려 원하는 건조도막 두께를 얻기가 매우 힘들어진다. 물의 함량은 전체 조성물의 총중량을 기준으로 10∼40중량%, 바람직하게는 15∼30중량%이다.Water is used to maintain the stable state of the paint and smooth paintability. If it is less than 10% by weight based on the total weight of the total composition, painting is very difficult, and if it exceeds 40% by weight, solids in the paint Sedimentation hardens and thixotropy (떨어지 性) falls, so if you raise the back coat during painting, the paint flows down, making it very difficult to obtain the desired dry coat thickness. The content of water is 10 to 40% by weight, preferably 15 to 30% by weight, based on the total weight of the total composition.

한편, 상기와 같은 조성을 갖는 본 발명의 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료의 발포과정을 기술적으로 서술하면 다음과 같다.On the other hand, if the technical description of the foaming process of the non-halogen, water-based foaming refractory paint of the present invention having the composition as described above are as follows.

발포 1단계Foaming Stage 1

건조도막면에 화재 발생등에 의하여 열이 가해져 유기성분(특히 수성계 수지 등)의 연화점이상이 되면 도막은 유동 상태로 전환된다. 이 상태는 도막이 발포를 시작하기에 적합한 상태로 준비되어 있음을 의미한다.When heat is applied to the dry coating surface due to a fire or the like and the softening point of the organic component (particularly, an aqueous resin or the like) is higher, the coating film is converted into a fluid state. This state means that the coating film is prepared in a state suitable for starting foaming.

발포 2단계Foaming Stage 2

도막의 온도가 상승함에 따라 촉매, 발포제 및 탄화제와 그외 유기성분들이 분해되면서 여러 가지 가스를 방출하게 된다. 이 때 방출되는 가스는 도막내의 어느 성분으로부터 분해되어 나오는가에 따라 약간씩 다르기는 하지만 대개 수증기, 암모니아, 이산화탄소 등으로, 이들이 유동상태에 있는 수지 등의 성분을 밀고 나오게 됨으로써 자연히 도막내부에 발포층을 형성하면서 도막이 발포되기 시작한다.As the temperature of the coating rises, the catalyst, blowing agent and carbonizing agent and other organic components are decomposed and various gases are released. Although the gas emitted varies slightly depending on which component in the coating is decomposed, it is usually water vapor, ammonia, carbon dioxide, etc., and they push out components such as resin in a flow state, thereby naturally forming a foam layer in the coating film. As it forms, the coating film starts to foam.

발포 3단계Foaming Stage 3

도막의 발포가 계속되면서 동시에 발포도막의 표면층은 탄화되기 시작한다. 초기에는 팽창과 탄화가 동시에 진행되지만 시간이 지남에 따라 탄화되는 부분이 많아지면서 도막의 팽창도 서서히 둔화되어 어느 시간이 경과하면 더 이상 발포되지 않고 탄화만 진행되게 된다. 이렇게 형성되는 발포층의 두께는 초기 건조 도막 두께의 50∼150배가 되며, 발포의 결과로 탄화층의 밀도는 최초도막보다 낮아진다.As the foaming continues, the surface layer of the foamed coating starts to carbonize. Initially, expansion and carbonization proceed simultaneously, but as carbonization increases over time, the expansion of the coating gradually slows down, and after a certain time, only carbonization proceeds without foaming. The thickness of the foam layer thus formed is 50 to 150 times the initial dry coating thickness, and as a result of the foaming, the density of the carbonized layer is lower than that of the initial coating film.

발포 4단계Four stages of firing

발포층은 최종적으로 전체가 하얗게 될 때까지 계속 탄화가 되어 외부의 열이 피도물까지 전달되는 것을 막는다.The foam layer continues to carbonize until the entire white is finally white, preventing external heat from reaching the workpiece.

상기의 발포과정을 통하여 발포율이 50∼150배인 발포도막을 형성하며 부피가 팽창된 발포도막은 화염에 의한 발포도막의 탈락이나 날림이 없고 화재 등에 의한 주위의 고온의 열로부터 철구조물로의 열전달을 효과적으로 차단하는 주요한 인자인 것이다.Through the above foaming process, foaming film having 50 to 150 times of foaming rate is formed, and the expanded foaming film has no dropping or blowing off of the foamed coating due to the flame, and heat transfer from the surrounding high temperature heat to the iron structure by fire. It is a major factor that effectively blocks

본 발명에 따른 내화도료 조성물은 상기와 같이 뛰어난 발포율과 도막강도를 겸비함으로써 낮은 건조도막두께로서 효율적인 단열효과를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the refractory coating composition according to the present invention can exhibit an efficient thermal insulation effect as a low dry coating thickness by combining the excellent foaming ratio and the coating film strength as described above.

따라서 상기와 같은 각각의 원료들을 최적의 비율로 조절하여 혼합된 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료는 학교, 병원, 백화점 등 많은 사람이 이용하는 일반 건축물 및 공장건축물에 사용가능하여 선박 및 해양구조물 등의 내화성능이 요구되어지는 곳에 사용가능하고 또한 자동차용, 항공기용, 이동가옥 등 다양한 용도에 사용될 수 있다.Therefore, non-halogen and water-based foamed refractory paints mixed by controlling each raw material at an optimum ratio can be used in general buildings and factory buildings used by many people, such as schools, hospitals, department stores, and ships and marine structures. It can be used where fire resistance is required and can be used in various applications such as automobiles, aircrafts, mobile homes.

특히, 건설교통부고시 제1998-248호의 기준에 의거, 한국공업규격 KSF 2257(건축구조 부분의 내화시험 방법, 국립건설시험소 건축 제58842-207호)에 의한 내화시험방법에 의하여 공장건축물과 위험물 저장 및 처리시설의 기둥 및 보에 대하여 1시간용 내화피복제용 도료로서 사용 가능하다.In particular, factory buildings and dangerous goods are stored according to the fire resistance test method according to Korean Industrial Standard KSF 2257 (fire resistance test method of building structure part, National Construction Test Building No. 58842-207) in accordance with the standard of Ministry of Construction and Transportation Notice 1998-248. And paints for 1 hour fireproof coatings on columns and beams in processing facilities.

일반적인 발포성 내화도료의 경우 건조경화도막이 화재 등에 의하여 고온의 열에 노출되어 탄화층을 형성하며 발포된 후 계속적으로 고온의 열에 노출될 경우에 이 발포층은 백화되어 강도가 매우 약하게 되며 따라서 화염 등에 의하여 쉽게 박리되거나 날리게 된다.In the case of general foamed refractory paints, when the dry hardened coating film is exposed to high temperature heat by a fire or the like to form a carbonized layer, and if it is continuously exposed to high temperature heat after foaming, the foamed layer is whitened and the strength is very weak. Peeling or blowing.

그러나, 본 발명의 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료는 보강제가 도료 중에 적정한 비율로 혼합되어 있기 때문에 이 보강제가 상기와 같은 백화층의 강도를 효과적으로 부여하기 때문에 화염 등에 의하여 박리되거나 날리지 않음으로서 내화성능을 지속적으로 장시간동안 유지시켜주게 된다.However, the non-halogen and water-based foamed refractory paints of the present invention have a fireproof performance because the reinforcing agent is effectively mixed with the paint in an appropriate ratio so that the reinforcing agent effectively exerts the strength of the whitening layer as described above and does not peel off or fly off by a flame or the like. Maintain a long time continuously.

이와같은 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료 조성물을 광물면 보드, 케이블, 트레이, 콘크리트, 철강 또는 목재 표면에 도장하면 건조경화도막이 형성되며, 가열시에 이 도막은 발포층을 형성하여 단열효과를 발휘할 수 있다.When the non-halogen and water-based foaming refractory paint composition is coated on the surface of mineral wool board, cable, tray, concrete, steel, or wood, a dry hardening film is formed, and when heated, the coating film forms a foam layer to exert an insulating effect. Can be.

이때, 건조된 피막의 두께는 0.5∼3mm인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the thickness of the dried film is 0.5-3 mm.

도장방법은 붓도장, 에어 스프레이도장, 에어리스 스프레이도장, 롤러도장 등을 사용할 수 있다.The painting method may be brush painting, air spray painting, airless spray painting, roller painting, or the like.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 효과를 상세히 설명하지만, 하기예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예 및 비교예에서의 함량은 중량부를 의미한다.Hereinafter, the effects of the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples, but the scope of the present invention is not limited to the following Examples. The content in the following Examples and Comparative Examples means parts by weight.

실시예 1Example 1

도료의 제조가 가능한 용기에 물 23부를 넣고 저속교반하면서 증점제 나트로솔 250HBR(Natrosol 250HBR, Aqualon UK Ltd 제품) 0.1부, 분산제 디스퍼빅 190(Disperbyk 190, Byk-Chemie 제품) 1.1부, 소포제 비크 019(Byk 019, Byk-Chemie 제품) 0.5부, 방부제 엑티사이드 AS(Acticide AS, Thor Chemie GMBH 제품) 0.2부, 동결방지제 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol) 3.5부, 융합제 텍사놀(Texanol, Honeywill & Stein Ltd 제품) 0.5부를 순차적으로 투입후 균일한상태가 될 때까지 저속교반한다. 균일한 상태에 도달하면 저속교반 상태에서 안료로서 이산화 티타늄(TiO2) 4.3부, 보강제로서 삼산화 몰리브덴(MoO3) 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 24.4부, 디펜타에리트리톨 7.8부, 멜라민 7.1부를 순차적으로 투입하여 균일한 상태가 될 때까지 교반시킨후에 고속 분산시켰다. 분산이 완료되면 고형분 함량이 55중량%인 알킬변성 비닐아세테이트 공중합 에멀젼수지(화학식 1중 x=0.8이고, y=0.2이며, R 1 =CH 2 CH 3 , R 2 =CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 인 공중합체) 26부를 저속교반하면서 투입하여 균일한 상태가 될 때까지 교반하여 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료를 제조하였다(최종 도막 중 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체 고형분 함량 15.4중량%).23 parts of water was added to a container capable of preparing paint, and 0.1 parts of thickener Natrosol 250HBR (Natrosol 250HBR, manufactured by Aqualon UK Ltd) and 1.1 parts of dispersant 190 (byk-Chemie), antifoam beaker 019 (Byk 019, manufactured by Byk-Chemie) 0.5 parts, 0.2 parts of preservative Actiside AS (product of Thor Chemie GMBH), 3.5 parts of cryoprotectant Propylene Glycol, fusing agent Texanol, Honeywill & Stein Ltd Product) After 0.5 parts are sequentially added, it is stirred at low speed until it becomes uniform. When the uniform state is reached, 4.3 parts of titanium dioxide (TiO 2 ) as a pigment, 1.5 parts of molybdenum trioxide (MoO 3 ) as a reinforcing agent, 24.4 parts of ammonium polyphosphate, 7.8 parts of dipentaerythritol, and 7.1 parts of melamine are added in a slow stirring state. The mixture was added and stirred until it became a uniform state, followed by high speed dispersion. When the dispersion is completed, the alkyl-modified vinyl acetate copolymer emulsion resin having a solid content of 55% by weight ( x = 0.8 in Formula 1, y = 0.2, R 1 = CH 2 CH 3 , R 2 = CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 parts copolymer ) 26 parts was added while stirring at low speed, and it stirred until it became a uniform state, and the non-halogen, water-based foaming refractory paint was produced (15.4 weight% of alkyl-modified vinyl acetate copolymer solid content in final coating film).

실시예 2Example 2

삼산화 몰리브덴(MoO3) 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 24.4부, 디펜타에리트리톨 7.8부, 멜라민 7.1부를 사용하는 것 대신에 아연 보레이트 1.3부, 암모늄 폴리포스페이트 23.6부, 펜타에리트리톨 8.5부, 멜라민 7.4부를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료를 제조하였다.1.5 parts of molybdenum trioxide (MoO 3 ), 24.4 parts of ammonium polyphosphate, 7.8 parts of dipentaerythritol, 7.1 parts of melamine, instead of 1.3 parts of zinc borate, 23.6 parts of ammonium polyphosphate, 8.5 parts of pentaerythritol, 7.4 parts of melamine A non-halogen and water-based foamable refractory paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was used.

실시예 3Example 3

삼산화 몰리브덴(MoO3) 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 24.4부, 디펜타에리트리톨 7.8부, 멜라민 7.1부를 사용하는 것 대신에 수산화 알루미늄 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 23.6부, 디펜타에리트리톨 8.4부, 멜라민 7.3부를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료를 제조하였다.1.5 parts of molybdenum trioxide (MoO 3 ), 24.4 parts of ammonium polyphosphate, 7.8 parts of dipentaerythritol, 7.1 parts of melamine instead of using 1.5 parts of aluminum hydroxide, 23.6 parts of ammonium polyphosphate, 8.4 parts of dipentaerythritol, melamine 7.3 A non-halogen and water-based foamable refractory paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that parts were used.

실시예 4Example 4

삼산화 몰리브덴(MoO3) 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 24.4부, 디펜타에리트리톨 7.8부, 멜라민 7.1부를 사용하는 것 대신에 이산화 지르코늄 1.7부, 암모늄 폴리포스페이트 18.7부, 디펜타에리트리톨 6.1부, 멜라민 4.5부를 사용하고 추가로 멜라민 피로포스페이트 9.8부를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비할로겐, 수성계 발포성 내화도료를 제조하였다.Instead of using 1.5 parts of molybdenum trioxide (MoO 3 ), 24.4 parts of ammonium polyphosphate, 7.8 parts of dipentaerythritol, 7.1 parts of melamine, 1.7 parts of zirconium dioxide, 18.7 parts of ammonium polyphosphate, 6.1 parts of dipentaerythritol, melamine 4.5 A non-halogen, water-based, foamable refractory paint was prepared in the same manner as in Example 1, except for using parts and using 9.8 parts of melamine pyrophosphate.

비교예 1Comparative Example 1

삼산화 몰리브덴(MoO3) 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 24.4부, 디펜타에리트리톨 7.8부, 멜라민 7.1부, 알킬변성 비닐아세테이트 공중합 에멀젼수지 26부를 사용하는 것 대신에 클로리네이티드 파라핀(염소함량 70%) 3.0부, 암모늄 폴리포스페이트 24.1부, 디펜타에리트리톨 7.6부, 멜라민 7.0부, 아크릴레이트 공중합 에멀젼 수지 25부를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 수성계 발포성 내화도료를 제조하였다.Chlorinated paraffin (chlorine content 70%) instead of using 1.5 parts of molybdenum trioxide (MoO 3 ), 24.4 parts of ammonium polyphosphate, 7.8 parts of dipentaerythritol, 7.1 parts of melamine, and 26 parts of alkyl-modified vinyl acetate copolymer emulsion resin. An aqueous based fire-resistant fire-resistant paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0 parts, 24.1 parts of ammonium polyphosphate, 7.6 parts of dipentaerythritol, 7.0 parts of melamine, and 25 parts of acrylate copolymer emulsion resin were used.

비교예 2Comparative Example 2

삼산화 몰리브덴(MoO3) 1.5부, 암모늄 폴리포스페이트 24.4부, 디펜타에리트리톨 7.8부, 멜라민 7.1부, 알킬변성 비닐아세테이트 공중합 에멀젼수지 26부를 사용하는 것 대신에 클로리네이티드 파라핀(염소함량 70%) 3.0부, 암모늄 폴리포스페이트 24.1부, 디펜타에리트리톨 7.6부, 멜라민 7.0부, 비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합 에멀젼수지 25부를 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 수성계 발포성 내화도료를 제조하였다.Chlorinated paraffin (chlorine content 70%) instead of using 1.5 parts of molybdenum trioxide (MoO 3 ), 24.4 parts of ammonium polyphosphate, 7.8 parts of dipentaerythritol, 7.1 parts of melamine, and 26 parts of alkyl-modified vinyl acetate copolymer emulsion resin. A water-based foamable fire-resistant paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.0 parts, 24.1 parts of ammonium polyphosphate, 7.6 parts of dipentaerythritol, 7.0 parts of melamine, and 25 parts of vinyl acetate-acrylate copolymer emulsion resin were used.

실험예 1Experimental Example 1

본 발명의 실시예 1∼4에서 제조된 비할로겐, 수성계 내화도료와 비교예 1∼2에서 제조된 수성계 내화도료를 내화성능 시험용은 H빔에, 내수성 시험용은 일반 철시편에 건조경화도막의 두께 0.9± 0.05mm 되도록 도장하여 건조경화도막의 내화성능 시험 및 내수성 시험을 아래의 방법에 의하여 실시하였다.The non-halogen, aqueous refractory paints prepared in Examples 1 to 4 of the present invention and the aqueous refractory paints prepared in Comparative Examples 1 to 2 were dried on an H beam for fire resistance performance test, and on a general iron specimen for dry resistance coating. Was coated so that the thickness of 0.9 ± 0.05mm, fire resistance performance test and water resistance test of the dry cured coating film was carried out by the following method.

내화성능 시험Fire resistance test

본 시험은 일반건축물, 공장건축물, 위험물 저장 및 처리시설 등의 보, 기둥, 벽 등의 구조부분에 내화피복재로 도장 후 시험하여 이 내화피복재의 내화성능을 확인하기 위한 것이다. 구체적으로는, H빔에 6개의 열전대를 균일한 간격을 두고 설치한 후 내화도료를 도장하여 KSF 2257의 표준가열 조건으로 1시간 가열시험을 실시하여 내화도료의 발포도막이 주위의 열로부터 시험체로의 열전달을 어느 정도 효율적으로 차단하는 성능이 있는가를 평가하는 것이다.This test is to confirm the fire resistance performance of fire resistant coatings by coating them with fireproof coatings on structural parts such as beams, columns and walls of general buildings, factory buildings, hazardous materials storage and treatment facilities. Specifically, after installing six thermocouples at equal intervals on the H-beam, paint the refractory paint and conduct a heating test for 1 hour under the standard heating conditions of KSF 2257, and the foam coating of the refractory paint is transferred from the surrounding heat to the test body. It is to evaluate how efficiently the heat transfer is blocked.

표준가열시험은 표준가열 온도조건을 충족할 수 있는 규정된 가열로에서 실시해야 하며 KS F 2257에 명기된 것처럼 표준가열온도는 KS C 1602에 규정된 0.75급 이상의 성능을 가진 지름 1mm의 CA열전대로 측정하며 보와 기둥의 시험시에는 열전대를 최소 3개에서 8개를 설치하여 각 부위별 온도를 측정한다.The standard heating test shall be carried out in a specified furnace that can meet the standard heating temperature conditions.The standard heating temperature shall be a CA thermocouple with a diameter of 1 mm with a performance of not less than 0.75 specified in KS C 1602, as specified in KS F 2257. When testing beams and columns, install at least three to eight thermocouples and measure the temperature at each site.

본 시험은 상기와 같이 시험체에 6개의 열전대를 균일한 간격으로 설치하여 각 부위의 온도를 측정하였다.In this test, six thermocouples were installed at equal intervals on the test body, and the temperature of each site was measured.

또한 표준가열 조건의 시간에 따른 온도변화와 그와 같은 조건으로 시험시 가열로 내의 시간에 따른 실제가열온도를 표 1에 비교하였으며, 상기의 두 가지 시간에 따른 온도상승곡선을 도 1에 나타내었다.In addition, the temperature change with time of the standard heating conditions and the actual heating temperature with time in the furnace in the test under such conditions were compared in Table 1, and the temperature rise curves according to the above two times are shown in FIG. .

내화성능 시험은 한국공업규격 KSF 2257에 규정된 건축구조부분의 내화시험 방법에 따르며 보와 기둥에 대해서는 일반건축물일 경우 평균온도 350℃이하, 최고 온도 450℃이하이며, 1994년에 신설된 국립건설시험소 건축 제 58842-207호에 의하면 공장건축물과 위험물저장 및 처리시설의 경우 평균온도 538℃이하, 최고온도 649℃이하로 규정되어 있다.The fire resistance performance test is based on the fire resistance test method of the building structure part specified in Korean Industrial Standard KSF 2257. For general buildings, the average temperature is 350 ℃ or less and the maximum temperature is 450 ℃ or less. According to laboratory building No. 58842-207, factory buildings and dangerous goods storage and treatment facilities are set at an average temperature of 538 ° C or below and a maximum temperature of 649 ° C or below.

[표 1]TABLE 1

본 시험은 공장건축물과 위험물저장 및 처리시설에 적용가능한 1시간 내화성능 시험을 나타낸 것이며 한국공업규격 KSF 2257에 규정된 건축구조부분의 내화시험방법에 따라 1시간동안 시험하여 평균온도 538℃이하, 최고온도 649℃이하가 유지되어야 공장건축물과 위험물저장 및 처리시설에 적용가능한 1시간용 내화피복재로서 적용가능한 내화도료가 되는 것이다.This test is a one hour fire resistance test that can be applied to factory buildings and hazardous materials storage and treatment facilities. It is tested for one hour in accordance with the fire resistance test method of the building structure part specified in Korean Industrial Standard KSF 2257. The maximum temperature of 649 ℃ or less should be maintained to be a fireproof coating applicable as a one-hour fireproof coating applicable to factory buildings and hazardous materials storage and treatment facilities.

내수성 시험Water resistance test

철시편에 내화도료를 도장하여 충분히 건조시킨후 공기가 충분히 공급되는 물이 담겨진 수조에 시험용 시편을 완전히 침적시키고서 부풀음, 갈라짐, 벗겨짐 등의 이상현상이 발생되는 시간을 기록한다.After coating the iron specimen with refractory paint, dry it sufficiently and completely deposit the test specimen in a tank containing water with sufficient air supply and record the time when abnormal phenomena such as swelling, cracking, and peeling occur.

시험결과는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다.The test results are shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

상기 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 실시예 1∼4가 기존의 염소화합물을 사용하던 비교예 1∼2보다 1시간 내화성능 결과와 발포도막의 외관 및 강도가 훨씬 우수함을 알 수 있고 염소화합물을 사용하지 않음으로써 환경오염이 없으며 화재 등에 의한 연소시에 유해가스가 발생되지 않아 독성 및 부식성이 없고 따라서 화재시 인체에 전혀 무해하다는 장점이 있다. 또한 비교예 2는 비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합 에멀젼수지를 사용함으로써 내수성이 불량하나 본 발명품은 알킬변성 비닐아세테이트 공중합 에멀젼수지를 사용함으로써 내수성이 향상된 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, it can be seen that Examples 1 to 4 according to the present invention exhibited much better fire resistance performance and appearance and strength of the foamed coating film than those of Comparative Examples 1 to 2 using the conventional chlorine compound. By not using the compound, there is no environmental pollution, no harmful gas is generated during combustion by fire, etc., so it is not toxic and corrosive and therefore it is harmless to human body at the time of fire. In addition, Comparative Example 2 is poor in water resistance by using a vinyl acetate-acrylate copolymer emulsion resin, but the present invention can be seen that the water resistance is improved by using an alkyl-modified vinyl acetate copolymer emulsion resin.

이와같은 효과는 바인더로 사용된 알킬변성 비닐아세테이트의 구조에서 기인된 것으로서, 상기 화학식 1로 표시되는 알킬변성 비닐아세테이트의 RThis effect is due to the structure of the alkyl modified vinyl acetate used as the binder, the R of the alkyl modified vinyl acetate represented by the formula (1) 1One , R, R 22 로 인한 입체적 효과(steric effect)로 인해 수지 중의 아세테이트기(O-C=O)가 용제인 물과 만나는 것을 어렵게 하기 때문이다. 일반적으로 아세테이트기(O-C=O)는 물과 가수분해 반응을 하여 내수성을 떨어뜨리는 바, 이와같은 물과의 가수분해 반응을 어렵게 하므로 도막의 내수성을 크게 향상시키며, 건조도막의 구멍 등의 결합을 최소화하며 이로인해 발포시 기포가 빠져나가는 것을 막아 발포성능을 향상시킬 수 있다.This is because the acetate group (O-C = O) in the resin makes it difficult to meet the solvent water due to the steric effect. In general, the acetate group (OC = O) is a hydrolysis reaction with water to reduce the water resistance, making the hydrolysis reaction with water difficult, thus greatly improving the water resistance of the coating film, bonds such as holes in the dry coating film This minimizes the foam and prevents bubbles from escaping during foaming, thus improving foaming performance.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 비할로겐, 수성겐 발포성 내화도료는 한국공업규격 KSF 2257에 규정된 건축구조부분의 내화시험방법에 의한 공장건축물과 위험물저장 및 처리시설용으로서 1시간용 내화피복재로 적용가능한 우수한 내화성능을 발휘할 뿐만 아니라, 내화성 도료임에도 내수성 또한 우수하다.As described in detail above, non-halogen and water-based foaming refractory paints according to the present invention are fire resistant for one hour as a factory building and dangerous goods storage and treatment facility by the fire resistance test method of the building structure part specified in Korean Industrial Standard KSF 2257. Not only exhibits excellent fire resistance performance applicable to the coating material, but also excellent water resistance, even though it is a fire resistant paint.

Claims (5)

수지에 발포제 5∼25중량%, 촉매 13∼45중량%, 탄화제 5∼25중량%, 보강제 0.1∼7중량%, 안료 3∼15중량%, 첨가제 3∼15중량% 및 물 10∼40중량%을 첨가하여 이루어진 발포성 내화도료 조성물에 있어서,5 to 25% by weight of blowing agent, 13 to 45% by weight of catalyst, 5 to 25% by weight of carbonizing agent, 0.1 to 7% by weight of reinforcing agent, 3 to 15% by weight of pigment, 3 to 15% by weight of additive and 10 to 40% by weight of water In the foamable refractory paint composition by adding a%, 상기 수지는 다음 화학식 1로 표시되는 알킬변성 비닐아세테이트 공중합체이며 그 함량은 5∼35중량%이되, 단 고형분 함량이 도료 조성물 중 고체 총 중량을 기준으로 10∼30중량% 범위의 양으로 존재하는 것임을 특징으로 하는 발포성 내화도료 조성물.The resin is an alkyl modified vinyl acetate copolymer represented by the following formula (1) and the content is 5 to 35% by weight, except that the solid content is present in an amount ranging from 10 to 30% by weight based on the total weight of solids in the coating composition Foamable refractory paint composition, characterized in that. 화학식 1Formula 1 상기 식에서, x는 0.95∼0.30의 값을 가지며, y는 1-x이고, R1, R2는 서로 같거나 다른 것으로 탄소원자수 1∼15의 선상, 환상, 지상의 탄화수소기이다.In the above formula, x has a value of 0.95 to 0.30, y is 1-x, and R 1 and R 2 are the same or different and are linear, cyclic and tertiary hydrocarbon groups having 1 to 15 carbon atoms. 제 1 항에 있어서, 발포제는 멜라민(Melamine), 디시안디아마이드(Dicyandiamide), 우레아(Urea) 및 글리신(Glycine) 중에서 선택된 단독 또는 혼합물인 것임을 특징으로 하는 발포성 내화도료 조성물.The foaming fireproof coating composition according to claim 1, wherein the blowing agent is one or a mixture selected from melamine, dicyandiamide, urea, and glycine. 제 1 항에 있어서, 촉매는 1급 암모늄 포스페이트(Primary Ammonium Phosphate), 2급 암모늄 포스페이트(Secondary Ammonium Phosphate), 암모늄 포스파이트(Ammonium Phosphite), 암모늄 폴리포스페이트(Ammouium Polyphosphate), 멜라민 포스페이트(Melamine Phosphate), 디멜라민포스페이트(Dimeiamine Phosphate), 멜라민 피로포스페이트(Melamine Pyrophosphate) 및 트리크레실 포스페이트(Tricresyl Phosphate) 중에서 선택된 단독 또는 혼합물인 것임을 특징으로 하는 발포성 내화도료 조성물.The method of claim 1, wherein the catalyst is Primary Ammonium Phosphate, Secondary Ammonium Phosphate, Ammonium Phosphite, Ammonium Polyphosphate, Melamine Phosphate Dimelamine phosphate (Dimeiamine Phosphate), melamine pyrophosphate (Melamine Pyrophosphate) and tricresyl phosphate (Tricresyl Phosphate) is a foamable refractory paint composition characterized in that the one or a mixture. 제 1 항에 있어서, 탄화제는 펜타에리트리톨(Pentaerythritol), 디펜타에리트리톨(Dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(Tripentaerythritol), 솔비톨(Sorbitol), 트리메틸올프로판(Trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(Trimethyloletane) 및 디트리메틸올프로판(Ditrimethylolpropane) 중에서 선택된 단독 또는 혼합물인 것임을 특징으로 하는 발포성 내화도료 조성물.The method of claim 1, wherein the carbonizing agent is pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol, Tripentaerythritol, Sorbitol, Trimethylolpropane, Trimethyloletane And ditrimethylolpropane (Ditrimethylolpropane) is a foamable refractory coating composition, characterized in that the sole or mixture. 제 1 항에 있어서, 보강제는 삼산화 몰리브덴, 이산화 지르코늄, 수산화 알루미늄, 아연 보레이트, 유리분말 및 규소계 안료 중에서 선택된 단독 또는 혼합물인 것임을 특징으로 하는 발포성 내화도료 조성물.The foamable refractory coating composition according to claim 1, wherein the reinforcing agent is one or a mixture selected from molybdenum trioxide, zirconium dioxide, aluminum hydroxide, zinc borate, glass powder, and silicon pigments.
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