KR100525564B1 - 내화 및 흡음용 피복 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석고와 시멘트 및 경량의 다공질 골재를 사용하여 건축물의 철골구조물 표면에 코팅함으로서 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력저하를 방지하며, 건물의 벽면이나 천정 등에 코팅하여 음향절연성을 부여할 수 있는 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은, 경량골재 3~50 중량%, 결합재 30~80 중량 %, 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유 2~20 중량%, 첨가제 1~30 중량%, 내열 성능을 향상시키기 위한 흡열재 및 건조에 의한 수축을 줄일 수 있는 수축저감재로서 칼슘설포알루미네이트 화합물(CSA 화합물)과 생석회를 2~30 중량% 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 분무시공 후 건조에 의한 수축, 균열 및 탈락이 없으며, 화재시 철골로의 열전달을 지연시키고, 마이크로 균열을 유도하여 대형균열을 방지하며, 피복재의 탈락을 방지하여 충분한 내화성능을 발휘할 수 있는, 내화 및 흡음용 피복 조성물이 제공된다.

Description

내화 및 흡음용 피복 조성물{COVERING COMPOSITE FOR FIRE RESISTANCE AND SOUND ABSORPTION}
본 발명은 석고와 시멘트를 결합재로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석고, 시멘트 및 경량의 다공질 골재를 사용하여 건축물의 철골구조물 표면에 코팅함으로서 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력 저하를 방지하거나, 건축물의 벽면이나 천장 등에 코팅하여 음향절연성을 부여할 수 있는 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것이다.
건축기술의 발전과 함께 건축물의 고층화와 대형화는 그 구조재료로서 콘크리트 대신 철골을 적용시키는 추세이다. 철골구조는 시공이 용이하고 공기를 줄이는 장점이 있지만 그대로 대형화된 고층건물에 적용하면, 건물 화재시 화염 및 내장재가 타면서 뿜어내는 유독가스 등에 의해 인명 피해가 발생할 위험이 있을 뿐 아니라 고열에 의해 철골구조물의 강도와 내력이 떨어져 건물이 자체하중을 견디지 못하고 붕괴될 위험이 있으므로, 철골구조물의 표면에는 반드시 내화재로 피복을 하여야 한다.
내화 피복재는 주성분에 따라 펄라이트계, 질석계, 암면계의 무기계와 발포스틸렌을 이용하는 유기계로 구분될 수 있으며, 그 피복방법은 내화성 성형물을 설치하는 방법과 수성페이스트(슬러리)를 분무 코팅하는 방법으로 분류될 수 있다. 이들 각 종 내화 피복재는 주로 내화 성능면에서 큰 발전이 있었다.
특히, 내열성 향상 위주의 기술적 발전, 즉 고온에서 흡열 기능을 가지는 재료들을 사용함으로서 내화성능이 크게 향상되었다. 여기서 고온에서 흡열 기능을 가지는 재료들은 화재시 주위의 열을 빼앗으면서 자체의 결합이 분해(결합수의 탈수 혹은 탄산가스의 발생)되는 것으로 화염이 철골로 전도되는 것을 방지하는 역할을 하여 내화 피복재의 내화 성능을 향상시키게 된다. 그러나, 흡열 기능을 가지는 재료들은 고온에서 주위의 열을 빼앗는 반면에 결합수의 탈수 혹은 탄산가스로의 전환 등과 아울러 체적의 급격한 감소를 동반하게 된다. 이로서 피복재는 체적 변화에 의해 대형 균열과 피착면으로부터 들뜨는 현상이 발생하고, 심한 경우에는 화재시 피복재가 탈락됨으로써 철골이 화재에 노출되어 강도와 내력 저하를 가져오게 된다.
따라서, 종래에는 무기섬유를 사용하여 이를 해결코자 하였지만, 무기섬유 중에서 암면이나 유리섬유는 인체의 피부 등을 자극하여 심한 경우 발진의 원인이 되므로 사용이 어려운 실정이다. 또한, 단열골재로서 팽창 펄라이트를 사용할 경우, 팽창 펄라이트의 낮은 열전도율과 최소의 열간체적변화로 우수한 내열특성을 얻을 수 있지만, 팽창 펄라이트의 높은 흡수율로 인하여 시공성 저하와 건조수축으로 인한 균열발생 등의 이유로 내화 및 흡음용 피복재의 적용에 어려움이 있었다.
관련 공지기술로, 한국 특허공고 92-3227호, 일본 특허공개 평6-32666호 및 동6-32667호에 개시된 피복재는 재유화형 분말수지가 다량으로 함유되어 있어 건물의 화재시 피복재로부터 유독가스가 다량 발생되어 인체에 매우 유해하며, 재유화형 분말수지를 소량으로 사용하는 경우에는 마이크로 균열을 유도하기 어렵고 중ㆍ대형 균열이 발생키 쉽다는 단점이 있다.
한국특허출원 10-1999-0057383(내화성 피복 조성물)에서 피복재로 무기섬유(암면, 유리섬유 등)를 사용하므로 피부자극 등을 일으켜 인체에 유해하다.
본 발명의 출원인이 1999.06.02 선출원한 한국특허출원 10-1999-0020242(내화 및 흡음용 피복 조성물)에서는 황산알루미늄(Al2(SO4)3)과 생석회의 수화반응을 통해서 에트링자이트를 생성시킴으로써, 결정수함량 증가에 의한 내열성능을 크게 향상시켰으나, 황산알루미늄과 생석회의 빠른 수화반응으로 인해 시공시 믹싱 초기에 많은 양의 물이 수화반응에 소요되어 지므로, 유동성을 확보하기 위한 작업물량이 과잉으로 투입되야 하며, 이러한 과잉의 물은 결합재의 수화반응이 완료된 후 자유수분으로 남기 때문에 건조수축에 의한 균열발생의 원인이 될 수있다.
한편, 흡음 피복재는 시공 형태에 따라 건축물의 천장, 벽면 및 바닥 등에 매설하는 매트형과 분무 피복하는 분무형 피복재로 분류될 수 있다. 또한, 재료의 조성에 따라 고주파대에서 흡음율이 우수한 다공성 흡음재와 저주파대에서 흡음율이 우수한 판진동형 및 공명형 흡음재로 분류될 수 있다.
분무형 흡음재는 무기섬유, 결합제, 증점제, 광유 및 기타 유기 첨가제 등을 혼합하여 제조하거나, 질석 또는 식물성 화이버 등을 주재로 이용하여 제조한다. 그러나, 이들은 모두 일정한 흡음과 단열의 효과는 얻을 수 있지만, 전자는 무기섬유가 작업상 분진 발생의 위험이 있기 때문에 취급에 주의해야 함은 물론 분무 후 충분한 강도를 얻기 위해 다짐작업을 해야 하는 등 번거로움이 따른다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 시멘트와 석고에 건조에 의한 수축을 줄일 수 있는 수축저감재로서 칼슘설포알루미네이트 화합물(이하 CSA 화합물)을 첨가하여 결정수 함량을 늘이고 시공후의 건조수축에 의한 균열을 막을 수 있으며, 화재시 탄화성 흡음섬유에 의해서 마이크로 균열을 유도하여 결합재나 난연재의 수축에 의한 응력을 분산처리하여 대형균열을 방지하고, 피착면으로부터의 탈락을 방지하여 철골의 화재에 대한 안전성을 극대화하며, 최소의 피복두께로서 우수한 내화 및 흡음 성능을 발휘할 수 있는, 내화 및 흡음용 피복 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 석고와 시멘트 및 경량의 다공질 골재를 사용하여 건축물의 철골구조물 표면에 코팅함으로서 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력저하를 방지하거나, 건물의 벽면이나 천정 등에 코팅하여 음향절연성을 부여할 수 있는 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은, 경량골재 3∼50 중량%, 결합재 30∼80 중량%, 흡열재 및 수축저감재 2∼30 중량%, 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유 2∼20 중량%, 첨가제 1∼30 중량%으로 이루어지며, 특히 내열 성능을 향상시키기 위한 흡열재 및 건조에 의한 수축을 줄일 수 있는 수축저감재로서 CSA 화합물과 생석회를 2~30 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은 분무시공 후 건조에 의한 수축, 균열 및 탈락이 없으며, 화재시 단열골재와 복사열차단재에 의해 철골로의 열전달을 지연시키고, 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유에 의해서 마이크로 균열을 유도하여 결합재의 수축에 의한 응력을 분산처리함으로서 대형균열을 방지하고 피복재의 탈락을 방지하여 화재진압시까지도 피복재의 형태가 그대로 유지되어 충분한 내화성능을 발휘할 수 있다.본 발명의 가장 큰 특징은, 내열 성능을 향상시키기 위한 흡열재이면서 동시에 건조에 의한 수축을 줄일 수 있는 수축저감재로서 칼슘설포알루미네이트 화합물(CSA 화합물)과 생석회를 사용하여 내화 성능을 크게 향상시켰다는 점이다.흡열재 및 수축저감재로서 CSA 화합물은 주광물로 4CaO 3Al2O3 SO3를 함유하는데 이는 생석회(CaO) 및 황산칼슘(CaSO4)의 수화반응을 통해 에트링자이트(3CaO 3Al2O3 3CaSO4ㆍ32H2O)를 생성하고 결정이 성장되면서 팽창을 일으켜 경화체의 건조수축을 줄일 수 있다. 즉, CSA 화합물의 수화속도는 석고와 비슷하며, 시멘트와의 수화속도의 차이가 적기 때문에 배합시 첨가되는 물이 초기에는 유동성에 기여하고, 일정시간경과 후 수화반응에 사용되어지게 되어 경화체 내부의 자유수분이 줄면서 건조에 의한 수축을 줄일 수 있다.CSA 화합물과 CaO 및 CaSO4의 반응식은 다음과 같다.[반응식 1]4CaO 3Al2O3 SO3 + 6CaO + 8CaSO4 + 90H2O ⇒ 3(3CaO 3Al2O3 3CaSO4ㆍ32H2O)[반응식 2]4CaO 3Al2O3 SO3 + 6CaO + 2CaSO4 + 30H2O ⇒ 3(3CaO 3Al2O3 CaSO4ㆍ12H2O)반응식 1에서, 1몰의 4CaO 3Al2O3 SO3가 수화하여 에트링자이트를 생성하기 위해 6몰의 CaO와 8몰의 CaSO4가 요구된다.반응식 2와 같이, CaSO4가 부족할 경우 수화생성물은 모노설페이트로 되는데, 모노설페이트는 육각판상의 미세구조를 가지므로 수화생성물이 치밀하지 못하고, 팽창성이 없으며, 결정수의 양도 적어서 내화 피복재에서 요구되는 건조수축의 방지와 내열성의 향상을 기대하기가 어렵다. 따라서, CSA 화합물을 사용하여 건조수축을 막고, 내열성을 얻기 위해서는 충분양의 CaO 와 CaSO4를 반응시켜 에트링자이트의 생성을 유도하여야 한다. 여기서 CSA 화합물의 수화반응에 필요한 CaO 와 CaSO4 성분은 흡열재 및 수축저감재로 사용되는 생석회나 결합재로 사용되는 시멘트나 석고에서 얻을 수 있다.CSA 화합물의 수화반응에 필요한 CaO의 양은, 결합재로 사용되는 시멘트가 보통포틀랜드시멘트의 경우 CSA 화합물 100 중량%에 대해 0∼75 중량%가 필요하며, 플라이애쉬나 슬래그가 첨가된 시멘트를 사용할 경우는 55∼125 중량%가 필요하다.흡열재 및 수축저감재로서 CSA 화합물과 생석회를 본 발명의 조성물에 대하여 2 중량% 이하로 사용하면 상대적인 함량이 적기 때문에 주결합재의 건조수축을 줄일 수 있는 속경성 및 팽창성을 기대하기가 어렵고, 30 중량% 이상 사용하면 내열성은 좋아지지만, 원료비의 상승으로 경제성이 맞지 않을 뿐만 아니라, 조기응결과 이상팽창으로 인한 균열의 위험성이 있으므로, 전체 조성물에 대하여 2∼30 중량%로 사용한다.본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은, 상기 흡열재 및 수축저감재 외에 경량골재, 결합재, 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유, 첨가제를 포함하는데 이하에서는 이들의 작용에 대해 상세히 설명한다.
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경량골재로는 크기 4∼200 메쉬의 것으로, 팽창 혹은 미팽창된 펄라이트, 경석, 질석, 화산재, 부석 등과 같이 천연의 광물질과, 입상발포폴리스티렌과 파쇄발포폴리스티렌으로 구성된 유기질 골재, 및 인공적으로 유리계나 광물질에 기공을 함유케하여 제조한 중공구체를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.
경량골재는 비중이 0.01∼0.1 g/cc로서 가볍기 때문에 건축물에 대한 하중 부담이 경감되며, 경량골재는 무수히 많은 작은 기공들이 형성되어 있어 열전도율(0.03∼0.04 kcal/mh℃)이 낮고 이미 널리 알려진 바와 같이 흡음성, 단열성 및 강도 면에서 매우 뛰어나 피복재의 내화, 단열 및 흡음 성능을 향상시킨다. 특히 팽창 펄라이트는 내열, 단열 및 열간 체적안정성이 우수하므로 유기질 골재나 다른 무기질 골재에 비해 내열재료로서 가장 유리하며, 식품 첨가물로 사용되는 인체에 무해한 재료이고, 화재시 유독성 물질이 발생되지 않는 점에서 환경친화적인 재료이다.
경량골재는 본 발명의 피복 조성물에 50 중량% 이상 포함되면 분무 시공된 피복재의 밀도와 열전도율이 낮아지는 이점은 있으나 부착력과 강도가 떨어지고, 3 중량% 이하로 포함되면 부착력과 강도는 우수해지나 분무 시공된 피복재의 밀도 및 열전도율이 높아지게 되므로 전체에 대하여 3∼50 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
결합재로서 시멘트는 보통포틀랜드시멘트, 고로슬래그시멘트, Fly Ash 시멘트를 사용할 수가 있고, 알루미나시멘트, 마그네시아시멘트도 필요에 따라 사용할 수 있다. 결합재로서 석고는 이수석고, 반수석고, 석고플라스터 등의 석고를 사용한다.
결합재를 본 발명의 조성물에 대하여 80 중량% 이상 사용하면 피복재의 부착력과 강도는 우수해지는 반면 밀도와 열전도율이 높아져 내화성능이 떨어지며 또한 화재시 조성물의 응력 발생이 크고 국부적으로 응력이 집중되어 대형 균열의 요인으로 작용하게 되며, 30 중량% 이하로 사용하면 피복재의 밀도 및 열전도율이 낮아지는 반면, 부착력과 강도가 떨어지므로, 전체에 대하여 30∼80 중량%로 사용한다.
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일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유는 펄프, 탄소섬유, 면사, 폴리에칠렌섬유, 폴리스틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 화학펄프 등을 1종 이상 혼합하여 사용하거나, 이들 원료에 난연 처리한 것을 1종 이상 혼합하여 사용한다.
일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유는 내화 및 흡음용 피복 조성물이 화재시 수축을 일으켜 대형 균열 및 탈락의 원인을 제거하는 것으로 자체가 탄화함으로써 탄화된 공간을 따라 피복재에 아주 미세한 마이크로 균열이 거미줄 같이 발생하여 피복재에 생기는 응력을 분산시키는 역할을 함으로써 피복재가 피착면에 그대로 부착되어 있어 대형 균열이나 탈락에 의해 생긴 부분으로 열이 침투되어 철골 등 피착면의 온도가 상승하는 것을 방지하게 된다. 탄화섬유는 분해온도가 350∼450℃로서 다른 구성원료에 비해 낮은 편이지만, 난연처리를 통해 어느정도 분해온도를 높일 수 있다.
일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유를 본 발명의 조성물에 대하여 2 중량% 이하로 사용하게 되면 충분한 마이크로 균열을 유도하기 어려울 뿐만 아니라 흡음 성능을 확보키 어렵고, 20 중량% 이상 사용하게 되면 제품의 강도가 현저히 떨어지는 원인이 되기 때문에 피복 조성물 전체에 대하여 2∼20 중량%로 사용한다.
흡음성 섬유는 길이가 30 mm 이상이면 시공시 피복재가 제대로 형성되지 않으므로 30 mm 이내의 것이 좋다.
이하 첨가제로서 난연재, 복사열 차단재, 계면활성 및 유동화제, 증점제, 강도보강제, 지연제, 항균제, 열간팽창재에 대해 설명한다.
난연재는 소석회, 탄산칼슘, 돌로마이트 등의 석회류, 석고플라스터, 수산화알루미늄, 황산알루미늄, 붕산, 붕사, 망초, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 탄산수소나트륨, 황산나트륨, 규산나트륨, 안티몬화합물, 할로겐화물, 인산화물, 혹은 가스화합물이나 혹은 상기 난연재를 사용하여 1차 가공한 분말상 또는 골재상태의 인공난연재를 1종 이상 혼합하여 사용하며, 시멘트, CSA 화합물, 생석회, 이수석고, 반수석고 등도 사용할 수 있다. 이때, 인공난연재는 보다 흡열성을 높이기 위한 것으로 고온에서 결합수 혹은 탄산가스가 발생하여 외부의 열을 흡수토록 한 것이다.
난연재는 내화 및 흡음용 피복 조성물이 철골이나 건축물의 피착면에 피복된 후 화재시 열을 흡수하여 결정수 혹은 탄산가스를 방출시키면서 철골구조물 혹은 건축물 피착면의 급격한 온도 상승을 저하시키는 데에 유효하게 작용한다. 즉, 난연재는 다른 원재료와 함께 철골 구조물에 대한 열차단 효과를 가져오기 때문에 피복 조성물의 내화 성능을 한층 더 향상시키게 된다. 또한 난연재는 펄프와 같이 원료성분중에서 연소가 일어날 수 있는 성분이나 상대적으로 내열성이 약한 재료에 내열성을 보강하거나, 산화반응을 방해하여 전체재료의 내열성을 향상시킨다.
난연재를 피복 조성물 전체의 10 중량% 이상으로 사용하면 내화 성능이 향상되는 반면 난연재 이외의 피복 조성물 각각의 비율이 적어지게 되어 수축의 원인이 되며 나아가 직선적인 대형 균열의 원인이 되고 또한 피복재의 박리와 탈락의 원인이 된다. 따라서 난연재는 피복재 조성물 전체의 10 중량% 이내, 바람직하게는 0.1∼10 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
복사열 차단재는 화재시 내화피복재의 구성원료에서 발생되는 복사열을 차단 또는 분산함으로서 난연재와 함께 내열특성에 기여하기 위한 것으로, 산화철, 티타늄, 운모, 이산화티탄, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 등의 천연원료 또는 합성원료의 분말을 1종 이상 혼합하여 전체의 1∼7 중량% 사용한다.
계면활성 및 유동화제는 내화 및 흡음용 피복 조성물의 분무 코팅 작업시 슬러리의 분산성, 기포발생, 공기 연행 효과 및 윤활성 등의 물리적성질을 향상시키기 위한 것으로, 수지산염계, 알킬계, 올레핀계, 에테르계, 에스테르계, 나트륨계, 벤젠계, 리그닌계, 멜라민계, 나프탈렌계, 아미노술폰산계, 폴리카본산계, 폴리에테르계 등으로부터 1종 이상 선택하여 피복 조성물 전체의 1.5 중량% 이내로 사용한다.
증점제는 시공 수율의 향상과 건조시 피복층 표면의 미미한 균열을 방지하기 위한 것으로, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메칠셀룰로오스(MC), 폴리에칠렌옥사이드, 당류와 벤토나이트, 규조토 등의 팽윤성이 있는 점토류로부터 1종 이상 선택하여 전체의 5 중량% 이내로 사용한다.
강도보강재는 특별한 강도의 발현이 요구되어지는 장소에 사용키 위한 것으로, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 라텍스수지, 초산비닐수지, 초산염화비닐수지, 아크릴수지, 폴리우레탄, 에폭시, 페놀수지 등으로부터 1종 이상 선택하여 전체의 2 중량% 이내로 사용한다.
지연제는 충분한 작업시간을 부여키 위한 것으로, 동물성 단백질류, 당류 등으로부터 1종 이상 선택하여 전체의 2 중량% 이내로 사용한다.
항균제는 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 사용하는 것으로 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아딘계, 제4급 암모니아염계, 할로겐화술포닐피리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 클로로나프탈렌류, 데하이드로아비에틸아민 펜타클로로페놀, 펜타클로로 라우레이트 등으로부터 1 종 이상 선택하여 전체의 1 중량% 이내로 사용한다.
열간팽창재는 화재시 피복재의 열간수축으로 인한 응력을 줄임으로서 균열과 탈락을 막기 위한 것으로서 실리카, 마그네시아, 팽창성 미팽창 질석, 팽창성 미팽창 경석, 팽창성 미팽창 퍼라이트, 팽창성 미팽창 혈암, 팽창성 미팽창 점토, 마그네슘 카보네이트, 실리마나이트, 남정석, 홍주석, 보크사이트, 파이로필라이트, 돌로마이트, 산화제일철, 산화제이철, 사산화삼철, 일라이트, 활석, 정장석, 납석, 지르콘, 탄화규소에서 1 종 이상 선택하여 전체의 30중량 % 이내로 사용한다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 자세히 설명한, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
<실시예 1> 결합재와 골재의 조성비에 따른 물성평가
표 1과 같은 조성으로 펄라이트 및 파쇄발포폴리스티렌, 시멘트, 석고를 첨가하고 여기에 CSA 화합물 4 중량%, 생석회 5 중량%, 펄프 6 중량%, 그리고 기타 첨가제를 적당량 첨가하고, 적정량의 물을 혼합하여 슬러리를 만드 후, H형강(300 ×300 ×10 ×20mmt, L2000mm)의 표면을 코팅하였다.
피복재는 피착면에 대해서 30 cm의 거리를 두고 분사기를 수직으로 하여 토출량 2 ㎥/hr로서 분무하였다.
제작된 시편을 4주 동안 방치하여 충분히 양생시킨 다음, 코팅된 피복재(피복층)의 두께와 밀도를 측정하고, 육안으로 피복재의 처짐, 박리 및 균열상태를 관찰하였다.
간이 내열성능평가용 시편을 제작하기 위하여 Ø10 ㎜, L50 ㎜의 강봉에 온도센서를 부착하고, Ø150 mm의 실린더형 몰드 가운데 고정시킨 후 스프레이하면서 성형하였다.
4주간 양생 후 전기로에 넣고 15 ℃/min으로 승온시키면서 시간에 따른 강봉의 온도변화를 측정하였다.
[표 1] 골재와 결합재의 조성비에 따른 물성비교
No. 원료조합비(중량%) 시공두께(mm) 밀도(g/㎤) 640℃도달시간(min) 비고
펄라이트 파쇄발포 폴리스티렌 석고 시멘트
1 10 50 25 80 0.56 25 내열성불량
2 20 40 25 70 0.48 35
3 25 40 20 65 0.42 39
4 45 30 10 50 0.35 58
5 50 25 10 25 0.26 66
6 55 20 10 20 0.23 71 물량과다, 균열발생
7 3 55 27 60 0.33 48
8 8 52 25 55 0.25 45
9 15 47 23 55 0.21 41
표 1과 같이, 펄라이트 함량이 10 중량% 이하에서 내열성이 현저히 떨어졌고, 펄라이트가 55 중량% 이상에서 물량과다와 유동성 불량으로 시공이 곤란하고, 부착성능도 불량하였다.
경량골재로 파쇄발포스티렌을 사용할 경우 3∼15 중량% 범위에서 내열성과 시공성이 양호하였다.
<실시예 2> CSA 화합물 적용에 따른 물성평가
표 2과 같은 조성으로 CSA 화합물과 생석회를 첨가하고, 기타 첨가제를 적당량 첨가하고, 적정량의 물을 혼합하여 슬러리를 만든 후 실시예 1과 같은 방법으로 시공하고 4주간 양생한 샘플에 대해 길이변화율과 내열성능을 측정하였다.
[표 2] CSA 화합물과 생석회 함량변화에 따른 물성비교
No. 원료조합비(%) 길이변화율(×10-4) 경화시간(일) 649℃도달시간(min) 비고
CSA화합물 생석회 펄라이트 고로 슬래그 시멘트 석고 펄프
1 0 0 20 35 40 5 -25 5 47 크랙발생
2 1 1 20 33 40 5 -15 4 48 크랙없음
3 2 1 20 32 40 5 -9 3 49 크랙없음
4 5 3 20 27 40 5 -5 2 56 크랙없음
5 10 5 20 20 40 5 -1 2 67 크랙없음
6 20 10 20 10 35 5 0 0.5 80 크랙없음
표 2와 같이, 실험결과 CSA 화합물과 생석회를 2 중량% 이상 첨가된 조성은 경화시간이 짧고 건조수축에 의한 균열이 없는 것을 확인하였다.
또한, CSA 화합물의 첨가량에 비례하여 내열성능이 우수하게 나타났는데, 이는 에트링자이트 결정수 분해로 인한 흡열 때문인 것으로 보인다.
본 발명에 의해, 석고ㆍ시멘트ㆍCSA 화합물ㆍ생석회의 적절한 사용으로 시공성과 경화에 의한 결합력이 우수하고, 시공후의 건조수축에 의한 균열을 막을 수 있으며, 화재시 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유에 의해서 마이크로 균열을 유도하여 결합재나 난연재의 수축에 의한 응력을 분산처리하여 대형균열을 방지하고, 피착면으로부터의 탈락을 방지하여 철골의 화재에 대한 안전성을 극대화하며, 최소의 피복두께로서 우수한 내화 및 흡음 성능을 발휘할 수 있는, 내화 및 흡음용 피복 조성물이 제공된다.

Claims (14)

  1. 경량골재 3~50 중량%, 결합재 30~80 중량 %, 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유 2~20 중량%, 첨가제 1~30 중량%, 내열 성능을 향상시키기 위한 흡열재 및 건조에 의한 수축을 줄일 수 있는 수축저감재로서 칼슘설포알루미네이트 화합물(CSA 화합물)과 생석회를 2~30 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 경량골재는 팽창 혹은 미팽창된 펄라이트, 경석, 질석, 화산재, 부석으로 구성된 천연무기질 광물질, 입상발포폴리스티렌과 파쇄발포폴리스티렌으로 구성된 유기질 골재, 및 인공적으로 유리계나 광물질에 기공을 형성시켜 제조한 중공구체로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 결합재는 보통포틀랜드시멘트, 고로슬래그시멘트, Fly Ash 시멘트, 알루미나시멘트, 마그네시아시멘트, 이수석고, 반수석고, 석고플라스터로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 일반 또는 난연처리 된 탄화성 흡음섬유는 펄프, 탄소섬유, 면사, 폴리에틸렌섬유, 폴리스틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 화학펄프로부터 선택된 1종 이상 또는 이들 원료에 난연 처리한 것을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 첨가제는 난연재, 복사열 차단재, 계면활성 및 유동화제, 증점제, 강도보강제, 지연제, 항균제 및 열간팽창재로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서, 난연재는 소석회, 탄산칼슘, 돌로마이트, 석고플라스터, 수산화알루미늄, 황산알루미늄, 붕산, 붕사, 망초, 탄산마그네슘, 수산화마그네슘, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 탄산수소나트륨, 황산나트륨, 규산나트륨, 안티몬화합물, 할로겐화물, 인산화물, 규산칼슘수화생성물, 에트링자이트, 모노설페이트로 부터 선택된 1종 이상이 0.1∼10 중량%로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  8. 제 6 항에 있어서, 복사열 차단재는 산화철, 티타늄, 운모, 이산화티탄, 산화알루미늄, 수산화알루미늄에서 선택된 1종 이상이 0.1∼7 중량%로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  9. 제 6 항에 있어서, 계면활성 및 유동화제는 수지산염계, 알킬계, 올레핀계,에테르계, 에스테르계, 나트륨계, 벤젠계, 리그닌계, 멜라민계, 나프탈렌계, 아미노술폰산계, 폴리카본산계, 폴리에테르계 계면활성제로부터 1종 이상이 0.01∼1.5 중량%로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  10. 제 6 항에 있어서, 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스, 메칠셀룰로오스, 폴리에칠렌옥사이드, 당류, 팽윤성이 있는 점토류로부터 선택된 1종 이상이 0.1∼5 중량%로 첨가된 것을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  11. 제 6 항에 있어서, 강도보강재는 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 라텍스수지, 초산비닐수지, 초산염화비닐수지, 아크릴수지, 폴리우레탄, 에폭시, 페놀수지로부터 선택된 1종이 0.1∼2 중량%로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  12. 제 6 항에 있어서, 지연제는 동물성 단백질류, 당류에서 선택된 1종 이상이 0.1∼2 중량%로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  13. 제 6 항에 있어서, 항균제는 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아딘계, 제4급 암모니아염계, 할로겐화술포닐피리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 클로로나프탈렌류, 데하이드로아비에틸아민, 펜타클로로페놀, 펜타클로로 라우레이트에서 선택된 1종 이상이 0.1~1 중량%로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
  14. 제 6 항에 있어서, 열간팽창재는 실리카, 마그네시아, 팽창성 미팽창 질석, 팽창성 미팽창 경석, 팽창성 미팽창 퍼라이트, 팽창성 미팽창 혈암, 팽창성 미팽창 점토, 마그네슘 카보네이트, 실리마나이트, 남정석, 홍주석, 보크사이트, 파이로필라이트, 돌로마이트, 산화제일철, 산화제이철, 사산화삼철, 일라이트, 활석, 정장석, 납석, 지르콘, 탄화규소에서 선택된 1종 이상이 30 중량% 이하로 첨가된 것임을 특징으로 하는, 내화 및 흡음용 피복 조성물.
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