KR100791052B1 - 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법에 관한 것으로, 규산염혼합물 40~90중량부, 발수제혼합물 5~25중량부, 아크릴에멀젼혼합물 1~10중량부, 이온교환수 5~25중량부, 분산제 1~7중량부, 증점제 1~7중량부를 포함하는 방염도료용 조성물을 이용하여 2~3시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료가 형성되도록 구성한다.

방염도료, 규산염, 도막, 유해가스, 방충효과, 수용성무기질재료

Description

방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법 {Fireproof Paint Composition and Manufacturing Method of using thereof for Fireproof Paint}

본 발명은 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유리의 주성분으로 인체에 무해한 규산염을 이온교환수와 혼합시킨 혼합물과 발수제 혼합물 및 아크릴에멀젼 혼합물이 일정비율로 형성된 조성물을 적정한 온도에서 교반, 가열, 냉각 및 숙성하여 방염도료를 형성시켜 화재 시에 유해가스 발생없이 확산을 방지하고, 수용성 무기질 재료로 유해물질이 없으며, 내산성, 내알칼리성과 방오, 방충, 내공팡이성, 내마모성 등이 우수하여 환경친화적이면서 도료의 보존수명이 증대된 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법을 제공하는데 있다.

일반적으로, 방염처리는 건물 및 지하시설물의 내부, 외부 재질에 화재의 발생과 확산을 원천적으로 봉쇄하는 물질로 표면을 처리하는 것으로, 화재의 발생과 확산을 저지하여 안전을 도모하도록 한다.

현대와 같이, 고층빌딩의 증가, 지하철과 같은 지하시설물의 확충 및 주택의 밀집 등에 의해 화재가 발생하면 대형으로 확산되기 쉽고, 화재 발생장소의 접근이 어려워 화재진압에 어려움이 있으며, 화재발생 지역에서 대피하기도 어려워 인명피해가 많이 발생되는 문제점이 있었다.

이에, 화재를 관리하는 소방법은 화재의 발생과 확산을 저지하도록 방염처리대상을 법으로 지정하여 방염 선처리 대상품인 각종 설치 막, 신내 장시물 및 카펫트 등은 제조 또는 생산과정에서 방염처리를 하거나, 난연성 소재로 제조 또는 생산하도록 규정하고 있다.

또한, 후처리대상인 고층건물(지하층을 제외한 층수가 11층 이상 인 것을 말 한다), 안마 시술소, 헬스클럽 장, 특수목욕장, 관람집회 및 운동시설(건축물의 옥내에 있는 것에 한하되 수영장은 제외 한다), 일반 숙박시설, 관광숙박시설, 종합병원 (입원실이 있는 것에 한함), 방송국, 촬영장, 전시장, 다중 이용업소, 청소년 시설 (숙박 시설이 있는 시설에 한 한다), 노유 자 시설, 일반음식점으로는 영업장의 바닥 면적이 100㎡ 지하층은 66㎡ 이상인 것과 같이, 주재료를 난연성으로 제작하기 힘든 곳은 방염도료와 같이 표면에 화재를 억제하는 처리를 하도록 소방법 시행령 제 11조에 규정하고 있습니다.

상기와 같이, 법에서 규정한 시설물에는 방염도료와 같은 난연성 제품을 의무적으로 사용하여 화재의 피해를 최소화 하도록 하고 있다.

이와 같은, 종래기술의 화재의 초기발생을 지연하는 방염도료는 대한민국 등록특허번호 제 10-0495159호에서 개시된 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.

염소기의 함량이 64-66 중량%인 염화고무계 수지 18-36 중량%, 부틸페놀포름 알데히드 성분으로 이루어진 페놀계수지 7-14 중량%, 염화비닐 및 이소부틸에테르를 공중합시킨 비닐계 공중합체 수지 5 -10 중량%, 액상의 염화파라핀 5-10 중량%, 열안정제 0.3-0.6 중량%, 소포제 0.2-0.4 중량% 및 유기 용제 40-50 중량%를 포함하고, 상기 페놀계 수지는 유리전이온도가 약 70℃이고 산값이 40-60인 고형편상형 화합물이고, 상기 비닐계 공중합체 수지는 유리전이온도가 약 80℃인 것을 특징으로 한다.

이상과 같은, 종래기술의 방염도료용 조성물은 염화고무계 수지를 주수지로 사용하고 페놀계 수지 및 선택적으로 염화비닐/이소부틸에 테르계 비닐 공중합체를 부수지로 사용하여 제조된 방염도료용 조성물로서, 이를 가연성 물질인 목재에 건조 도막 두께 약80-100미크론이 되도록 도장하여 도막을 형성하면, 화재 발생시 상기 도막이 발포하여 단열층을 형성함으로써 초기 발화를 지연시킬 수 있는 것이다. 이는 뛰어난 방염 성능을 나타낼 뿐 아니라 목재와 같은 가연성 물질이 가지는 미관상의 장점을 발휘할 수 있도록 한다.

그러나, 종래기술의 방염도료용 조성물은 화재의 발생과 확산을 방지하도록 난연성이 큰 재질로 일반적인 도료와 용해성이 뛰어나도록 재질적으로 유사한 염화비닐계수지를 주수지로 사용하고 페놀계 수지 및 선택적으로 염화비닐/이소부틸에 테르계 비닐 공중합체로 형성함으로써, 석유화학제품으로 제작하여 주원료로 도료를 제작하여 내장 및 외장 측으로 도장되어, 화염의 발생이나 확산은 억제하지만 가열된 도료부분에서 유독가스가 발생함에 따라 유독가스에 노출된 인명의 피해가 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술의 방염도료용 조성물은 난연성이 뛰어난 석유화학제품으로 형성된 화학물질을 함유하고 있는 마감재임으로써, 유기화학물질에서 배출되는 각종 화학물질로 인체에 유해한 유해물질이 배출되는 문제점이 있었다.

그리고, 종래기술의 방염도료용 조성물은 난연성만을 강조하여 방오효과, 방충효과, 내곰팡이성, 내산성 및 내알칼리성과 같이 친환경적인 작용을 하기 위해서는 고가의 첨가제를 첨가하여야 하며, 고가의 첨가제도 석유화학제품인 염화비닐을 주수지로 형성된 방염도료의 화학물질과 작용하여 고유의 효과를 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

아울러, 종래기술의 방염도료용 조성물은 방염도료를 도포하기 위해서는 유기용제로 용해한 상태로 교반 사용함으로써, 유기용제 자체에서 발생되는 유해물질이 발산됨에 따라 방염도료 자체에 화학물질과 유기용제 내부의 화학물질이 같이 작용하여 인체에 유해한 유해물질이 지속적으로 도료 도포면에서 발생되고 화재 시에 유기용제에서 유독가스가 배출되어 안전성이 크게 저하시키는 문제점이 있었다.

이와 같은, 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주목적은 유리의 주성분으로 인체에 무해한 규산염을 이온교환수와 혼합시킨 혼합물과 발수제 혼합물 및 아크릴에멀젼 혼합물이 일정비율로 형성된 조성물을 적정한 온도에서 교반, 가열, 냉각 및 숙성하여 방염도료를 형성시켜 화재 시에 유해가스 발생없이 확산을 방지하고, 수용성 무기질 재료로 유해물질이 없으며, 내산성, 내알칼리성과 방오, 방 충, 내공팡이성, 내마모성 등이 우수하여 환경친화적이면서 도료의 보존수명이 증대시키는데 있다.

이와 같은, 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 방염도료용 조성물은 규산염혼합물 40~90중량부, 발수제혼합물 5~25중량부, 아크릴에멀젼혼합물 1~10중량부, 이온교환수 5~25중량부, 분산제 1~7중량부, 증점제 1~7중량부를 포함한다.

여기서, 상기 규산염혼합물은 규산나트륨 15~50중량부, 규산칼륨 20~50중량부, 이온교환수 10~60중량부, 첨가제 2~15중량부, 규산 에멀젼 5~30중량부를 포함한다.

그리고, 상기 발수제혼합물은 액상발수제 30~85중량부, 분말발수제 10~50중량부, 솔벤트 5~20중량부, 증점제 1~5 중량부를 포함한다.

또한, 상기 아크릴에멀젼혼합물은 아크릴에멀젼 55~97중량부, 이온교환수 5~45중량부를 포함한다.

아울러, 방염도료용 조성물을 이용한 방염도료 제조방법은 규산나트륨 15~50중량부, 규산칼륨 20~50중량부, 이온교환수 10~60중량부, 첨가제 2~15중량부, 규산 에멀젼 5~30중량부를 혼합하여 55℃로 가열한 상태에서 3~5시간 교반하여 12~15시간 냉각숙성하여 형성된 규산물혼합물 형성하고, 액상발수제 30~85중량부, 분말발수제 10~50중량부, 솔벤트 5~20중량부, 증점제 1~5 중량부를 혼합하여 완전 분산시켜 발수제혼합물을 형성하며, 아크릴에멀젼 55~97중량부, 이온교환수 5~45중량부를 혼합시켜 아크릴혼합물을 형성하여 규산염혼합물 40~90중량부, 발수제혼합물 5~25중량부, 아크릴에멀젼혼합물 1~10중량부, 이온교환수 5~25중량부, 분산제 1~7중량부, 증점제 1~7중량부를 혼합하여 2~3시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료가 형성되도록 구성한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 방염도료용 조성물은 진흙의 주 성분인 규산염(SiO₃; Silicate)은 요업의 주체인 유리, 내화물, 시멘트, 도자기 등에 사용되는 것으로, 수질의 유기성 물질을 분해하는 자정능력을 가진 무공해 규석을 주체로 하는 청정제로써, 식품첨가제로 사용될 정도로 인체에 무해한 성분으로 규산나트륨(Sodium Silicate) 15~50중량부와 규산칼륨(Potassium Silicate) 20~50중량부의 규산성분을 물에 이온을 제거한 이온교환수 10~60중량부, 첨가제 2~15중량부, 규산 에멀젼 5~30중량부를 혼합하여 55℃로 가열한 상태에서 3~5시간 교반하여 12~15시간 냉각숙성하여 형성된 규산염혼합물 형성한다.

또한, 규산혼합물과 혼합되어 내부 방수처리되는도록 액상발수제 30~85중량부, 분말발수제 10~50중량부, 솔벤트 5~20중량부, 증점제 1~5 중량부를 혼합시켜 완전 분산하여 발수제혼합물을 형성한다.

그리고, 규산염혼합물과 혼합되어 도료의 접착성을 향상시키는 아크릴에멀젼 55~97중량부, 이온교환수 5~45중량부를 혼합한 아크릴에멀젼혼합물을 형성한다.

상기와 같이, 규산염혼합물, 방수제혼합물 및 아크릴에멀젼혼합물을 형성한 상태에서 규산염혼합물 40~90중량부, 발수제혼합물 5~25중량부, 아크릴에멀젼혼합물 1~10중량부, 이온교환수 5~25중량부, 분산제 1~7중량부, 증점제 1~7중량부를 혼합하여 2~3시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료를 형성하여 일정한 온도로 가열되면 규산염이 세라믹화 되어 유독가스를 발생하지 않으면서 화재의 확산을 저지하고, 수용성 무기질 재료로 유해물질이 발산되지 않는 친환경적인 도료를 제공한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 방염도료용 조성물 및 그 제조방법에 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

규산나트륨 15~50중량부, 규산칼륨 20~50중량부, 이온교환수 10~60중량부, 첨가제 2~15중량부, 규산 에멀젼 5~30중량부를 혼합하여 55℃로 가열한 상태에서 3~5시간 교반하여 12~15시간 냉각숙성하여 형성된 규산물혼합물 형성하고, 액상발수제 30~85중량부, 분말발수제 10~50중량부, 솔벤트 5~20중량부, 증점제 1~5 중량부를 혼합하여 완전 분산시켜 발수제혼합물을 형성하며, 아크릴에멀젼 55~97중량부, 이온교환수 5~45중량부를 혼합시켜 아크릴혼합물을 형성하여 규산물혼합물과 발수제 혼합물 및 아크릴 혼합물을 형성한다.

상기 방염도료를 조성하는 혼합물의 혼합비율에 따른 각 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

<실시예 1>

규산염혼합물 65중량부, 발수제혼합물 15중량부, 아크릴에멀젼혼합물 5.5중량부, 이온교환수 10중량부, 분산제 2.25중량부, 증점제 2.25중량부를 혼합하여 2시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료를 제조한다.

<실시예 2>

규산염혼합물 50중량부, 발수제혼합물 20중량부, 아크릴에멀젼혼합물 8중량부, 이온교환수 15중량부, 분산제 3.5중량부, 증점제 3.5중량부를 혼합하여 2시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료를 제조한다.

<실시예 3>

규산염혼합물 80중량부, 발수제혼합물 8중량부, 아크릴에멀젼혼합물 4중량부, 이온교환수 5중량부, 분산제 1.5중량부, 증점제 1.5중량부를 혼합하여 2시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료를 제조한다.

상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 조성물에 대한 방염 성능 및 도막 물성 을 관찰하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.

<실험예>

실시예 1-3에 따라 제조된 조성물을 합판상에 건조 도막 두께가 약 100미크론 정도 되도록 도장하고 건조하여 건조된 도막을 제조하였다. 도막의 방염 성능을 하기와 같은 방법으로 측정하였다. 방염 성능의 측정 항목으로 다음과 같은 네가지가 있다.

1) 잔염 시간: 버어너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간을 말하며, 기준치는 10초 이하이다.

2) 잔진 시간: 버어너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리지 아니하고 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간을 말하며, 기준치는 30초 이하이다.

3) 탄화 면적: 2분 동안 가열 시험후 합판이 연소되어 탄화된 면적을 말하며, 기준치는 50㎠ 이하이다.

4) 탄화 길이: 2분 동안 가열시험후 합판이 연소되어 탄화된 최장 길이를 말하며, 기준치는 20㎝ 이하이다.

각 조성물의 방염 성능은 KS F 3101(보통합판) 2급 합판(190㎜ㅧ90㎜, 4.4㎜t 이하)에 붓도장한 후 상온에서 7일 동안 건조하고 연소시험기로 2분 동안 가열 시험하여 측정하였으며, 탄화 면적은 최소 눈금 단위가 0.1㎠ 이하인 프라니메타를 사용하여 측정하였다. 시험 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

방염도료 조성물의 방염성능 측정결과 (건조도막두계 : 100㎛)

구분	실험예 1	실험예 2	실험예 3
잔염시간 (초)	0	0	0
잔진시간 (초)	0	0	0
탄화면적 (㎠)	20.7	41.2	37.1
탄화길이 (㎝)	6.7	9.2	7.2

상기 표 1에 나타난 결과를 통하여 본 발명에 따른 방염도료 조성물은 주어진 네가지 항목 모두에서 기준치 이내의 값을 나타내어 방염 성능이 매우 우수한 것임을 확인할 수 있다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법은 유리, 내화물, 시멘트 및 도자기 등의 주요재료인 규산염을 주원료로 방수성을 향상시키는 발수제혼합물과 도료용 접착물질인 아크릴혼합물을 물에 이온성분을 제거한 이온교환수, 분산제 및 증점제를 교반하여 분산시켜 일정한 분산입도로 형성하여 도포면에 화재와 같이 이상고온 현상이 발생되면 방염도료 표면이 가열되면서 규산염에서 수산기가 제거되어 발포되어 표면이 세라믹 같이 결정화 되면서 화기와 도료로 도포된 구조물 사이에 도기와 같은 세라믹층이 형성되면서 화재의 발생이나 확산을 차단하고, 유리나 도기의 주원료인 규산염의 특성상 온도가 고온으로 상승 될수록 더욱 경화되어 원천적으로 구조물과 화기와의 접촉을 차단함에 따라 고온에서도 열을 차단시키고 열전달을 봉쇄하여 방염성을 확보함에 따라 안전성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법은 주재료로 사용되는 규산염은 식품첨가제와 음용수 배관 및 방청재로 널리 사용될 정도로 인체에 무해하고 안전한 재료이고, 아크릴혼합물과 발수제혼합물도 물에 이온성분을 제거한 이온교환수로 용해시키는 수용성 무기질재료로 형성하여 수용성으로 외부에 화학물질이 방출되지 않는 친환경도료로써 방염 특성과 친환경 특성을 결합시켜 범용성을 확대하면서 안정성을 배가하는 효과를 제공한다.

그리고, 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법은 유기성 물질을 분해하는 자정능력을 가진 무공해 규석을 주체로 하는 청정재료인 규산염을 수용성무기질재료를 포함시켜 도료로 제조함으로써, 내산성, 내알칼리성, 방오효과, 방충효과, 내곰팡이성, 내마모성이 크게 향상되어 구조물에 도료가 도포되어 도막이 형성되면 각종 오염물질과 산성 및 알칼리 물질로부터 구조물을 보호하고 해충, 곰팡이와 같이 내부환경을 청정하게 유지함과 동시에 마모가 되지 않아 도막의 수명을 증대시키는 효과를 제공한다.

아울러, 본 발명의 방염도료용 조성물 및 이를 이용한 방염도료 제조방법은 용제를 물에 이온성분을 제거한 이온교환수를 사용함에 따라 도막이 형성된 상태에서 외부에 화학물질이 배출되지 않고 화재와 같은 이상고온현상이 발생하면 건조되어 증발하면서 화재를 약화시킴에 따라 용제에 따른 오염현상과 화재확산 현상을 축소시키는 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 방염도료에 있어서,

   규산나트륨 15~50중량부, 규산칼륨 20~50중량부, 이온교환수 10~60중량부, 첨가제 2~15중량부, 규산 에멀젼 5~30중량부로 혼합된 규산염혼합물과,

   액상발수제 30~85중량부, 분말발수제 10~50중량부, 솔벤트 5~20중량부, 증점제 1~5 중량부로 혼합된 발수제혼합물과,

   아크릴에멀젼 55~97중량부, 이온교환수 5~45중량부를 혼합된 아크릴에멀젼혼합물로 형성하여,

   규산염혼합물 40~90중량부, 발수제혼합물 5~25중량부, 아크릴에멀젼혼합물 1~10중량부, 이온교환수 5~25중량부, 분산제 1~7중량부, 증점제 1~7중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 방염도료용 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 규산나트륨 15~50중량부, 규산칼륨 20~50중량부, 이온교환수 10~60중량부, 첨가제 2~15중량부, 규산 에멀젼 5~30중량부를 혼합하여 55℃로 가열한 상태에서 3~5시간 교반하여 12~15시간 냉각숙성하여 형성된 규산물혼합물 형성하고,

   액상발수제 30~85중량부, 분말발수제 10~50중량부, 솔벤트 5~20중량부, 증점제 1~5 중량부를 혼합하여 완전 분산시켜 발수제혼합물을 형성하며,

   아크릴에멀젼 55~97중량부, 이온교환수 5~45중량부를 혼합시켜 아크릴혼합물을 형성하여

   규산염혼합물 40~90중량부, 발수제혼합물 5~25중량부, 아크릴에멀젼혼합물 1~10중량부, 이온교환수 5~25중량부, 분산제 1~7중량부, 증점제 1~7중량부를 혼합하여 2~3시간 동안 교반한 상태에서 분산기로 일정한 분산입도로 방염도료가 형성되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 방염도료용 조성물을 이용한 방염도료 제조방법.