KR102113863B1 - 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변성 알키드 수지 및 니트로셀룰로스 수지를 포함하는 에나멜 15~45 중량부, 용제 20~45 중량부, 캡슐형 소화약제 15~50중량부와, 유색안료 3 ~25 중량부, 체질안료 15~35 중량부 및 첨가제 0.1~10 중량부를 포함하여 락카 조성물을 형성하고, 상기 락카 조성물 100 중량부 기준으로 액화석유가스(LPG) 또는 디메틸에테르(DME)인 액화가스 분사제를 50~200 중량부 더 포함하고, 상기 캡슐형 소화약제는 코어-쉘 구조로 형성되고, 상기 코어는 플루오르화 케톤계 소화약제를 포함하고, 상기 쉘은 가교결합(Cross-link)된 고분자로 형성되는 것을 특징으로 하는, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물에 관하여 개시한다.

Description

초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물{Aersol type lacquer composition for suppressing early stage of fire}
본 발명은 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물에 관한 것이다.
종래의 화재진압은 소화기를 이용하여 직접 불을 끄는 소화방식이 전부였으나 기술의 발전으로 인하여 소화시스템이 개발되었으며, 이 소화시스템은 기체 소화 시스템, 분말 소화 시스템, 수계 소화 시스템 등 다양한 종류로 개발되어 널리 이용되고 있다. 상기 소화시스템의 메커니즘에 대해 간략히 설명하면, 기체 소화 시스템은 주로 물리적 소화로 화재 발생지의 산소 농도를 절감시킴으로써 소화시키고, 분말 소화 시스템은 가압 기체의 작용으로 분사되는 분말을 불꽃에 접촉시켜 물리 화학 억제 작용을 통하여 소화하며, 수계 소화 시스템은 물안개의 냉각, 질식, 열 복사의 차단 등 3가지 작용으로 화재를 억제한다.
아파트와 같은 집단시설의 화재, 지하도 및 지하철 화재 등의 경우 유독물질 및 가스 발생으로 인하여 직접 상기 소화시스템에 의한 소화가 어렵다. 이에 화재가 확산되는 것을 저지하기 위하여 위 시설에 난연성 재료나 도료가 사용되어 수동적으로 화재 확산을 저지하고 있다.
관련하여 대한민국 공개특허 제 10-2011-0051395호에 발포 내화도료에 대하여 개시하고 있다. 구체적으로 유성 및 수성 수지와 난연제, 불연성 무기화합물, 보강제, 발포제 및 팽창흑연을 포함함으로써, 단열성이 높고 발포 후 내화도료층이 풍압에 의해 탈락되는 것을 방지 할 수 있다고 개시하고 있으나, 화재가 확산되는 시간을 지연하는 기능을 가질 뿐 초기 화재를 진압하는 소화기능을 나타낼 수 없다는 한계가 있다. 이에 기존 소화시스템과 보다 초기 화재진압을 위한 소화기능과 화재예방이 가능한 소방기능을 가진 시스템이 요구되었다.
따라서 대한민국 공개특허 제10-2018-0043570호에 소방기능을 가지는 도료 조성물과 이를 이용한 소방기능을 가지는 시트가 개발되었으나, 이에 따르면 폴리우레탄수지, MMA 및 소화약제를 포함하도록 하고 있어, 다양한 소재의 표면에 사용하기에는 부착성에 문제가 발생 할 수 있다. 이에 상기 폴리우레탄 타입 도료의 도포 전에 사전 에폭시 하도 도장을 진행해야 하는 문제점이 있고, 소화약제가 직접 투입되는 경우에는 도료의 장기저장성에 문제점이 발생하게 된다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0051395호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0043570호
따라서 본 발명에서는 내화재료나 난연재 및 난연 도료의 사용으로 불에 타지 않고 고온에 견디도록 하는 수동적인 화재대비 방식과 달리, 소화물질이 함유된 캡슐형 소화약제가 주입되어 있는 도료를 화재발생 예상부위에 도장함으로써 화재시 발생되는 열에 의해 도료가 연소되는 과정에서 도료 조직 내부의 소화약제에 의하여 초기에 화재를 진압함으로써 능동적으로 화재를 예방할 수 있으면서, 소지면의 부착성을 높이고 장기저장성을 높인, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
변성 알키드 수지 및 니트로셀룰로스 수지를 포함하는 에나멜 15~45 중량부, 용제 20~45 중량부, 캡슐형 소화약제 15~50중량부와, 유색안료 3 ~25 중량부, 체질안료 15~35 중량부 및 첨가제 0.1~10 중량부 포함하여 락카 조성물을 형성하고, 상기 락카 조성물 100 중량부 기준으로 액화석유가스(LPG) 또는 디메틸에테르(DME)인 액화가스 분사제를 50~200 중량부 더 포함하고, 상기 캡슐형 소화약제는 코어-쉘 구조로 형성되고, 상기 코어는 플루오르화 케톤계 소화약제를 포함하고, 상기 쉘은 가교결합(Cross-link)된 고분자로 형성되는 것을 특징으로 하는, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 니트로셀룰로스 수지는, 상기 락카 조성물 전체 100중량부를 기준으로 1~20중량부로 포함되고, 상기 락카 조성물 전체 중량 대비 고형분용적비가 50~80%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 용제는 톨루엔 30~40 중량부, 자일렌 10~22중량부, 2-메틸아이소 부틸 케톤 20~30중량부, 이소프로필알코올 5~10중량부 및 디메틸카보네이트 5~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 캡슐형 소화약제는 크기가 50~150㎛ 인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 따른 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물은, 캡슐형 소화약제를 이용함에 따라 도장시 도막 내에 포함되었다가 화재 발생 초기에 90~230℃의 열에 의해 캡슐이 반응하여 소화약제가 분사됨으로써 화재를 초기에 진압하게 되는 효과를 나타낸다. 뿐만 아니라 소화약제가 캡슐형태로 포함됨에 따라 저장성을 높이게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물은 에나멜을 포함함으로써 소재면에 대한 부착성을 향상시켜 다양한 소재면에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 에어로졸형 락카 조성물은 락카도료 특성상 색상 구현이 자유롭고, 에어로졸형태로 제공되기에 사용이 용이하며, 니트로셀룰로스 수지와 변성 알키드 수지가 포함된 에나멜을 기본으로 하는 상온 건조형 락카 도료로 견고하고 강인한 도막을 형성하며 색채, 광택, 경도, 내구성이 우수한 도막을 형성하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기화재진압 실험 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 락카 조성물은 변성 알키드 수지 및 니트로셀룰로스 수지를 포함하는 에나멜 15~45 중량부, 용제 20~45 중량부, 캡슐형 소화약제 15~50중량부와, 유색안료 3 ~25 중량부, 체질안료 15~35 중량부 및 첨가제 0.1~10 중량부를 포함하여 락카 조성물을 형성한다.
또한, 상기 락카 조성물 100 중량부 기준으로 액화석유가스(LPG) 또는 디메틸에테르(DME)인 액화가스 분사제를 50~200 중량부 더 포함하여 초기 화재 진압용 에어로졸형 락카 조성물을 형성한다.
이러한 본 발명의 에어로졸형 락카 조성물은 건축물, 가구, 전선 등의 물체 표면에 도포하여 도막을 형성함으로써 물체의 표면에 방오, 방청, 방염, 방수성 등의 기능과 광택 및 컬러로 인한 심미성을 부여하면서도, 캡슐형 소화약제에 의하여 초기화재진압에 이용할 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 에어로졸 형태로 도료를 제조 함으로써 사용자가 쉽게 도포가능 하도록하여 작업성 향상에 용이한 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 변성 알키드 수지는 다가알코올과 다가산의 축합 반응으로 형성되는 고분자 물질인 알키드 수지를 베이스로 하여, 이를 유지 또는 지방산으로 변성시킴으로써 얻어질 수 있다.
알키드 수지의 원료인 다가산은 한 분자 내에 염기를 중화할 수 있는 수소 원자를 두 개 이상 함유하고 있는 산으로서, 예를 들어, 무수프탈산, 테트라하이드로 무수프탈산, 헥사하이드로 무수프탈산, 무수이타콘산, 3-메틸-테트라하이드로 무수프탈산, 4-메틸-헥사 하이드로 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수숙신산 및 무수말레산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 다가산이 사용될 수 있다.
알키드 수지의 또 다른 원료인 다가알코올은 한 분자 내에 하이드록시기를 2개 이상 갖는 알코올로서, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 이소펜틸디올, 펜틸렌글리콜, 1,2-헥산디올, 헥실렌글리콜, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택는 하나 이상의 다가알코올이 사용될 수 있다.
한편, 알키드 수지의 변성을 유도하는 유지 또는 지방산으로는, 예를 들어, 수베린지방산, 큐틴지방산, 대두지방산, 미강유지방산, 유채씨지방산, 해바라기유 지방산, 홍화유지방산, 마실유지방산, 면실유지방산, 톨유지방산, 올리브유지방산, 피마자유지방산, 탈수피마자유지방산, 린시드유지방산, 월넛유지방산, 코코넛유지방산, 아마인유지방산, 리놀레산 및 올레산 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 변성 알키드 수지는 다양한 원료의 조합으로 형성될 수 있으므로, 이들 원료의 종류 및 양을 조절함으로써 수지의 물성을 다양하게 변화시킬 수 있으며, 변성의 가능성이 크기 때문에 알키드 수지를 단독 사용하거나 다른 수지와 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 변성 알키드 수지는, 대두지방산, 미강유지방산, 탈수피마자유지방산 또는 코코넛유 지방산; 무수프탈산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올;의 반응을 통해 얻어질 수 있다. 보다 상세하게, 상기 변성 알키드 수지는, 코코넛유 지방산 100 중량부에 대하여, 무수프탈산 60~80 중량부, 글리세린 20~40 중량부의 반응으로 제조된 것일 수 있다.
다음으로, 에나멜 내에 포함된 상기 니트로셀룰로스 수지는 락카를 빠르게 건조시키며, 적절한 불휘발분 함량을 가지고 있기에 적은 횟수로도 충분한 두께의 도막을 형성하도록 하며, 고형분 함량이 높은 장점을 가지고 있다.
관련하여, 상기 니트로셀룰로스 수지는 고형분이 50~70%로 이루어진 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 락카도료의 경우 적절한 은폐력을 가지기 위해서는 여러번의 도장이 필요한데, 도료의 고형분을 높이기 위함에 있다. 따라서, 니트로셀룰로스 수지 고형분이 50% 미만인 경우 고고형분의 도료를 제조하기에 어려우며, 고형분이 70% 초과인 경우 불휘발분 함량이 높아 적절한 점도의 락카를 제조하기 위해서 유기용제의 사용량이 증가함으로써 VOCs(Volatile Organic Compounds)가 증가하기 때문이다.
한편, 상기 니트로셀룰로스 수지는 에나멜 100중량부 기준으로 1~20 중량부 포함되는 것이 바람직한데, 이는 1 중량부 미만의 경우 적은함량으로 인하여 수지의 기능을 제대로 발휘 하지 못하며, 20 중량부 이상의 경우 고분자량의 니트로셀룰로스를 용해시키기 위해 과량의 유기 용제가 필요하기에 락카의 고형분이 낮아질 수 있기 때문이다.
한편 용제는 20~45 중량부 포함되는 것이 바람직한데, 용제가 20 중량부 미만의 경우 락카도료의 점도가 높아 작업성이 나빠지기 때문이며, 45 중량부 초과된 경우 낮은 점도로 인하여 흐름성이 떨어질 뿐만 아니라, 고형분이 낮아 여러번 도장이 필요하기 때문이다.
관련하여 상기 용제는 톨루엔 30~40 중량부, 자일렌 10~22중량부, 2-메틸아이소 부틸 케톤 20~30중량부, 이소프로필알코올 5~10중량부 및 디메틸카보네이트 5~10중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
관련하여 상기 용제에 대해 추가적으로 설명하고자 한다.
먼저, 톨루엔과 자일렌의 경우 방향족 탄화수소 용제의 대표적인 물질로 에폭시, 우레탄 도료의 희석제 용도로 사용되며, 다른 용제와 우수한 상용성을 가지고 있기에 용제형 도료에 사용되는 경우가 많다.
2-메틸아이소 부틸 케톤은 MIBK(METHYL ISOBUTYL KETONE)로 불리우는 케톤 종류의 용제로 고분자량의 니트로셀룰로스 수지를 용해하기 위해서 20~30 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 만약 20 중량부 미만 포함되는 경우 니트로셀룰로스 수지의 용해가 어렵기에 락카도료의 점도가 높은 문제점이 있으며. 30 중량부 초과 포함되는 경우 도료의 저점도 현상 및 흐름성이 떨어지기에 도막형성에 어려움이 있다. 또한, 과량의 케톤류 사용으로 인하여 에어리스 작업시에는 더스트(Dust)가 다량 발생하여 매끈한 도막형성이 어렵다.
이소프로필알코올은 무극성의 용제로 용해력이 높아 안료 분산에 도움을 주기에 5~10 중량부 포함되는 것이 바람직한데, 5 중량부 미만의 경우 안료의 분산이 고루되지 않을 수 있으며, 10 중량부 초과인 경우 도막의 형성과정에서 건조성에 영향을 주기 때문이다.
다음으로, 디메틸카보네이트는 락카도료의 저장 안정성 및 저온 안정성 문제를 해소하며, 용제의 인화점이 높아 화재의 위험이 적은 장점을 가지고 있다. 또한 자극적인 냄새를 유발하지 않을 뿐만 아니라 용해도와 휘발성이 우수하며, 건조 시간이 짧아 작업성을 향상에 도움이 되기에 5~10 중량부 포한되는 것이 바람직하다. 만약 5 중량부 미만으로 포함되는 경우 변성 알키드 수지를 충분히 희석시킬 수 없어, 상대적으로 많은 양의 다른 용제를 포함되기에 고형분이 떨어지며, 건조성에도 영향을 줄 수 있다. 반면에 10 중량부 초과하여 포함되는 경우에는 락카 도료의 초기 건조 단계에서 급격한 휘발현상으로 인하여 요철 및 백탁현상을 유발 할 뿐만 아니라, 건조된 도막의 기능을 제대로 발휘하지 못하게 된다. 또한 높은 어는점으로 인하여 겨울철과 같은 저온 환경에서 작업할 때 휘발되지 못하고 오히려 동결되어 작업이 곤란한 문제가 있으며, 저온에서 형성된 도막의 물성이 급격히 불량해지는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 상온이나 고온환경에서 디메틸 카보네이트가 쉽게 증발하여 저장 안정성이 떨어지고, 변성 알키드 수지와 용제의 비율이 쉽게 바뀌기에 공정 신뢰도가 감소 할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 캡슐형 소화약제는 외부는 가교결합(Cross-Link)된 에폭시 수지가 쉘의 형태로 포함되며, 상기 캡슐형 소화약제 내부는 플루오르화 케톤계 소화약제를 포함한다. 관련하여, 상기 캡슐형 소화약제는 화재발생에 의해 약 120℃ 온도 교차에 의하여 에폭시 수지 쉘이 파괴되며, 상기 캡슐형 소화약제 내부의 나노크기의 소화제가 외부로 노출되면서 소화가 유도되는 원리를 가진다. 또한 상기 캡슐형 소화약제는 50~150㎛의 입자 크기를 가지도록 개발된 것으로, 이와 같은 축소된 마이크로 단위의 크기를 가짐에 따라 평활한 도막을 가진 초기화재진압용 도료에 효과적으로 적용시킬 수 있게 된다. 보다 바람직하게 락카 조성물의 특성상 상도로 사용되기 위해서는 50~70㎛ 입자 크기의 캡슐형 소화약제를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는 상기 캡슐형 소화약제는 15 내지 50 중량부 포함되도록 한다. 이는 상기 캡슐형 소화약제가 15 중량부 미만의 경우 소화 기능을 충분히 발휘 하지 못하고, 50 중량부를 초과하는 경우에는 저장성이 감소 할 뿐만 아니라, 점도가 상승하며, 심한 경우에는 도료가 겔화되는 현상이 발생하기 때문이다.
또한 본 발명에 있어서 상기 유색안료로는 산화티타늄, 산화철, 수산화철 및 산화크롬 등의 무/유기 안료를 모두 사용할 수 있으며, 유색안료가 3중량부 미만으로 포함시 은폐력이 감소하여 도료로써의 기능을 발휘하지 못하고, 25중량부 초과시 안료의 흡유량이 높아 점도가 높은 문제점이 있으므로, 충분한 색상을 구현하면서 작업성을 가지기 위해서는 3 내지 25 중량부 사용하는 것이 바람직인데, 도료 의 점도, 흐름성 및 은폐력을 고려하여 용제와 비율을 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명에 적용가능한 안료의 구체적인 예로서, 백색 안료는 이산화 티타늄이 적합하며, R-902 (제조사: DUPONT)가 대표적이다. 또한 레드 계열 안료는 퀴나크리돈 성분의 CINQUASIA MAGENTA RT-343 (제조사: CIBA)이, 황색/오렌지 계열 안료는 이소인돌리논 성분의 PALIOTOL YELLOW L-2140HD (제조사: BASF)이, 블루 계열 안료는 쿠퍼-프탈록시아민 계열의 IRGAZIN BLUE X-3367 (제조사: CIBA)이 적용 가능하나, 이는 바람직한 계시로써 나열한 것일 뿐, 사용 될수 있는 유색안료의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명에 있어서 상기 체질안료는 수지와 혼합되어 도막 형성 시 충분한 도막 두께를 형성할 수 있도록, 15 내지 35 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 체질안료는 일라이트-운모(Illite-Mica), 이산화티타늄, 제올라이트(Zeolite), 규사, 맥반석, 황토석, 감람석, 고령토, 규산염 광물, 규조토, 규회석, 납석, 돌로마이트, 리튬광물, 마그네사이트, 보크사이트, 벤토나이트, 세피오라이트, 산화철, 흑연, 탈크, 점토광물, 티타늄광물, 전기석, 플라이애쉬 및 고로슬래그 중 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 첨가제는 안료의 특성 및 도료의 용도에 맞게 포함하는게 바람직하며, 일반적으로는 가소제, 분산제, 소포제, 레벨링제 및 부착증진제를 포함한다. 관련하여 상기 첨가제는 0.1 내지 10 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 첨가제의 사용 비율이 0.1 중량부 미만의 겨우 첨가제의 효과를 제대로 발휘 할 수 없는데 예로 소포제의 경우 도료내 기포가 남아 있게되어 사용시 핀홀현상이 발생 할 수 있고, 분산제의 경우 안요 입자가 고루 분산이 되지 않아 도막 표면이 매끄럽지 않게 된다. 또한 첨가제 비율이 10 중량부 초과하는 경우 색분리, 버드나셀 및 건조불량 등의 문제점을 일으킬 수 있으며, 첨가제 중 가소제 비율이 높을 시 도막형성시 강도가 떨어지는 문제가 있기 때문이다.
본 발명에 적용가능한 첨가제의 구체적인 예로서, 가소제로 예를 들어, NEO-T(애경유화) 또는 ECO-DEHCH(한화케미칼)가, 소포제로는 예를 들어, Depol CFC-165A(청우에프씨) 또는 BYK-065(BYK)가 사용될 수 있으나, 이는 바람직한 계시로써 나열한 것일 뿐, 사용 될 수 있는 가소제나 소포제의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 락카 조성물 100 중량부와, 상기 조성물 100 중량부를 기준으로 액화석유가스(LPG) 또는 디메틸에테르(DME)인 액화가스 분사제 50~200 중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 액화가스 분사제가 50 중량부 미만의 경우 분사가스의 양이 적어 도료가 제대로 분사되지 않아 도막의 두께가 얇아지게 되고, 그 만큼 도막의 기계적, 화학적 물성을 발휘하지 못하는 문제점이 발생하고, 200중량부 초과시에는 도료가 과량 분사되어 원하는 도막의 두께를 형성하기가 어려운 문제점이 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서 락카 조성물의 고형분용적비는 락카 조성물 전체 중량 대비 50~80%인 바람직하다. 이는, 최소한의 도장을 통한 충분한 도막형성이 가능하기 때문이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 캡슐형 소화약제가 포함된 락카 도료 조성물
변성 알키드 수지와 니트로셀룰로오스를 주체로 한 에나멜 20 중량부와, 톨루엔 11.5 중량부, 자일렌 5.3 중량부, 2-메틸아이소 부틸 케톤 8.2 중량부, 이소프로필아코올 2.5 중량부, 디메틸카보네이트 2.5 중량부, 캡슐형 소화약제(RUSINTECH社) 15 중량부, 백색 안료인 이산화티탄(TiO2) 15 중량부와 탈크(Talc) 10 중량부, 마이카(Mica) 7 중량부 및 첨가제인 가소제(인산) 1.5 중량부, 분산제 0.5 중량부, 레벨링제 0.5 중량부 및 소포제 0.5 중량부를 혼합 및 교반하여 제조하였다.
<비교예 1> 일반 소화약제가 포함된 락카 도료 조성물
변성 알키드 수지와 니트로셀룰로오스를 주체로 한 에나멜 20 중량부와, 톨루엔 11.5 중량부, 자일렌 5.3 중량부, 2-메틸아이소 부틸 케톤 8.2 중량부, 이소프로필아코올 2.5 중량부, 디메틸카보네이트 2.5 중량부, 탄산수소칼륨 15 중량부, 백색 안료인 이산화티탄(TiO2) 15 중량부와 탈크(Talc) 10 중량부, 마이카(Mica) 7 중량부 및 첨가제인 가소제(인산) 1.5 중량부, 분산제 0.5 중량부, 레벨링제 0.5 중량부 및 소포제 0.5 중량부를 혼합 및 교반하여 제조하였다.
<비교예 2> 일반 락카 도료 조성물
변성 알키드 수지와 니트로셀룰로오스를 주체로 한 에나멜 20 중량부와, 톨루엔 11.5 중량부, 자일렌 5.3 중량부, 2-메틸아이소 부틸 케톤 8.2 중량부, 이소프로필아코올 2.5 중량부, 디메틸카보네이트 2.5 중량부, 백색 안료인 이산화티탄(TiO2) 15 중량부와 탈크(Talc) 17.5 중량부, 마이카(Mica) 14.5 중량부 및 첨가제인 가소제(인산) 1.5 중량부, 분산제 0.5 중량부, 레벨링제 0.5 중량부 및 소포제 0.5 중량부를 혼합 및 교반하여 제조하였다.
<실험예 1> 도료 기본 물성 측정
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 수성도료 조성물을 점도, 비중 (Soild Volume Ratio(이하 SVR), 건조시간 및 재도장 간격을 측정하였다. 이 때, 상기 건조 시간은 건도막 50㎛ 기준으로 온도 27℃, 습도 54%의 상태에서 측정하였다.
초기
물성		 점도
(KU)		 비중 이론
SVR(%)		 흐름성
(㎛)		 건조
(분)
실시예 1 83 1.05 65.6 60 지촉 5
고화 32
비교예 1 85 1.08 70.6 60 지촉 8
고화 47
비교예 2 84 1.07 68.3 60 지촉 6
고화 35
상기 표 1을 참고하면, 캡슐형태의 소화약제를 사용한 본 발명의 실시예 1과 분말 소화약제를 사용한 비교예 1 및 일반 락카 도료인 비교예 2의 기본물성 확인 결과 초기 점도, 비중, SVR 및 흐름성의 결과가 크게 차이가 없음을 확임함.
<실험예 2> 도료 저장성 시험
상기 실험예 1과 동일한 도료 1,000g을 각각 밀폐상태의 PE용기에 담아 60℃ 오븐 및 상온의 환경에서 초기에는 1일 간격, 7~8일 간격으로 총 30일간 점도 및 Gel현상 도료의 변화를 관찰하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
저장성 온도 검사 1일
경과		 7일
경과		 15일
경과		 22일
경과		 30일
경과
실시예 1 60℃ 점도 83KU 86KU 92KU 95KU 98KU
Gel 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상온 점도 83KU 85KU 88KU 90KU 93KU
Gel 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
비교예 1 60℃ 점도 85KU 112KU 138KU 145KU 측정불가
Gel 이상없음 이상없음 Soft Gel Soft Gel Gel
상온 점도 85KU 100 KU 117KU 129KU 135KU
Gel 이상없음 이상없음 이상없음 Soft Gel Soft Gel
비교예 2 60℃ 점도 84KU 87KU 93KU 99KU 106KU
Gel 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상온 점도 84KU 89KU 91KU 95KU 99KU
Gel 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 2를 참고하면 캡슐형태의 소화약제를 사용한 본 발명의 실시예 1과 일반 락카 도료인 비교예 2는 장기저장성, 상온 및 60℃의 환경에서 무리없이 사용이 가능한 것을 확인하였으나, 분말 소화약제가 포함된 비교예 1의 경우 1주일 간격으로 점도가 약 10~20KU 상승하였으며, 2주 경과 후에는 도료의 Soft Gel현상이 발생하기 시작한 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 수성 도료 조성물의 경우 장기저장성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 도막 종류에 따른 도막 부착성(호환성) 시험
구도막과의 본 발명 수성 도료 조성물과의 부착성을 확인하기 위해 150mm × 150mm 크기의 2T 강판에 실시예 1을 이용한 도막, 에폭시도막(KCC, ET5740) 우레탄도막(노루페인트, 애니탄), 에나멜도막(삼화페인트, 속건에나멜 상도) 및 일반 강재에 100㎛ Spray 1회 도포한 뒤, 7일간 자연건조 하였다.
다음으로, 상기 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 락카도료 조성물을 50㎛ Spray를 통하여 도포하여 7시간 자연건조하여 시편을 제작 하였다.
제작된 시편은 ASTM D 3359에 의거하여 Cross Cut 방법을 통하여 부착성을 확인 하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타냈다.
부착성 결과 구도막 종류
일반강재 우레탄 에폭시 에나멜
실시예 1 5B 5B 5B 5B
비교예 1 2B 3B 2B 4B
비교예 2 5B 5B 5B 5B
상기 표 3을 참고하면, 캡슐형태의 소화약제를 사용한 본 발명 실시예 1과 일반 락카 도료인 비교예 2는 5B로 양호한 부착성능을 보였으나, 일반 소화약제가 포함된 비교예 1의 경우에는 2B~3B의 부착력으로 애나멜 도막을 제외하고는 도막이 일부 떨어짐을 확인 하였다. 따라서 본 발명의 락카 도료 조성물의 경우 구도막과의 부착성도 우수한 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 4> 소화성 시험
상기 실시예 1 및 비교예 1,2에서 제조된 도료를 150mm × 150mm 크기의 2T 강판에 건도막 100㎛ 도장하여 상온에서 7일간 건조하여 시편을 제작하였다.
상기 제작된 시편은 부피 30L의 문개방이 가능한 철재 실험상자 내부에 상기 제조된 시편과 가로 80mm × 세로 80mm × 높이 50mm(소재: 철, 두께: 3mm)의 소화모형에 노르말헵탄(n-heptane)을 높이 30mm까지 채워 넣고 철재 실험상자에 같이 위치 시켰다. 다음으로 노르말헵탄(n-heptane)에 점화하여 30초간 예비연소 후 문을 닫고 소화되는 시간을 총 5번 측정하였다. 그 결과는 하기 표 4 및 도 1에 나타냈다.
소화성 시간 (sec)
실시예 1 30~90
비교예 1 100~150
비교예 2 소화되지 않음
측정결과 일반 락카 도료인 비교예 2는 초기 화재에 대응하여 소화가 이루어지지 않았고, 분말형 소화약제를 사용한 비교예 1의 경우 짧게는 100초에서 길게는 150초 정도 소화시간이 필요하였으며, 본 발명의 캡슐형 소화약제를 사용한 실시예 1의 경우네는 짧게는 30초 길게는 90초에 소화가 완료된 것을 확인할 수 있었다. 이로써 본 발명의 수성도료 조성물이 초기화재에 대응하여 소화가 가능한 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 소화물질이 함유된 캡슐형 소화약제를 포함하고, 주입되어 있는 도료를 화재발생 예상부위에 도장함으로써 화재시 발생되는 열에 의해 도료가 연소되는 과정에서 도료 조직 내부의 소화약제에 의하여 초기에 화재를 진압함으로써 능동적으로 화재를 예방할 수 있으면서, 소지면의 부착성을 높이고 장기저장성을 높인, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 락카 조성물을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 본 발명의 본직적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능 할 것이다. 따라서 본 발명에 개신된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 변성 알키드 수지 및 니트로셀룰로스 수지를 포함하는 에나멜 15~45 중량부, 용제 20~45 중량부, 캡슐형 소화약제 15~50중량부와, 유색안료 3 ~25 중량부, 체질안료 15~35 중량부 및 첨가제 0.1~10 중량부 포함하여 락카 조성물을 형성하고,
    상기 락카 조성물 100 중량부 기준으로 액화석유가스(LPG) 또는 디메틸에테르(DME)인 액화가스 분사제를 50~200 중량부 더 포함하고,
    상기 캡슐형 소화약제는 코어-쉘 구조로 형성되고, 상기 코어는 플루오르화 케톤계 소화약제를 포함하고, 상기 쉘은 가교결합(Cross-link)된 고분자로 형성되는 것을 특징으로 하는, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물
  2. 제1항에 있어서,
    상기 니트로셀룰로스 수지는, 상기 락카 조성물 전체 100중량부를 기준으로 1~20중량부로 포함되고
    상기 락카 조성물 전체 중량 대비 고형분용적비가 50~80%인 것을 특징으로 하는, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용제는 톨루엔 30~40 중량부, 자일렌 10~22중량부, 2-메틸아이소 부틸 케톤 20~30중량부, 이소프로필알코올 5~10중량부 및 디메틸카보네이트 5~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐형 소화약제는 크기가 50~150㎛ 인 것을 특징으로 하는, 캡슐형 소화약제를 이용한 초기화재진압용 에어로졸형 락카 조성물.
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