KR102275153B1 - 내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법 - Google Patents

내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 내열 내화 페인트 조성물은,
실란아민, 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 규산염유리용액 중 적어도 어느 하나를 포함하는 바인더 5 내지 20 중량부, 이산화티타늄 파우더, 질화붕소, 규조토, 알루미나 파우더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기 필러 20 내지 40 중량부, 정제수 및 이소프로필알코올을 포함하는 용매 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법{A Composition of Hear-Resisting and Fireproof Paint and Coating Method Thereof}
본 발명은 내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 실내 건축물의 내부 수성 도료 및 철골 구조물의 철골 내열 도장재로써 이용될 수 있는 것으로서, 내열성 및 내화성이 뛰어난 페인트의 조성물 및 이를 이용한 실내 건축물 및 철골 구조물의 도장 공법에 관한 것이다.
일반적으로 열전달은 전도, 대류, 복사에 의하여 이루어지는데 사계절이 분명하고 기후로 인한 온도변화가 큰 우리나라는 겨울철에는 단열의 미흡으로 인하여 내부 및 외부 온도 차이에 의한 습기 발생 원인으로 건축물의 결로로 인한 곰팡이 등이 발생하고, 여름철에는 대기 온도 상승으로 인한 냉방비용이 과다하게 드는 등 외부의 기후 및 열로부터 보호받아야할 건축물이 많다.
또한, 열을 방사, 방출하는 특수성질을 지닌 에어로젤 파우더라는 단열 재료를 도료에 첨가하여 건축물의 단열 및 결로 방지 효과를 최대한 부여하고자 개발된 불연 단열 코팅 기술이 알려졌으나 도료와의 융합이 어려워 원하는 기능을 구현하기가 어렵고, 다량 첨가하면 도장의 부착력이 떨어지거나 작업성이 떨어지는 문제점이 있었다.
나아가 실내 건축에 사용되는 도료는, 화재가 발생하였을 때 화재의 전이 속도를 증가시키는 역할을 하고, 유독가스를 생성하여 많은 인명 피해를 발생시켜, 화재에 매우 취약하다. 실내 건축에 있어서 화재 시에 도료에 의해 발생하는 유독가스를 미연에 방지하고, 화재 전이를 늦추는 데 총력을 기울이는 추세이다.
이에 대한 선행기술로써, 단열내열 기능의 단열도료조성물 기술이 국내특허등록 10-1296880호로 개발되었다. 이는 실리콘아크릴계수지, 티타니아, 탈크, 에어로겔, 진공세라믹분말, 소포제 실리케이트를 필수구성으로 개발된 것이며, 뛰어난 단열성능을 제공한다는 특징이 있다.
그러나 상기 발명은 페인트 조성물에 있어 경화 시간이 길 뿐 아니라 방수성이 떨어질 수 있으며, 페인트 조성물의 부착성에 있어 문제가 있을 수 있다는 한계점이 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 실내 건축물의 내부 수성 도료 및 철골 구조물의 철골 내열 도장재로 이용될 수 있는 것으로서, 충분한 내열성 및 내화성을 지니면서도 짧은 경화 시간 및 방수성을 겸비한, 내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 내열성과 내화성이 뛰어나면서도 동시에 경화 시간이 짧고 방수성이 뛰어난 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 페인트 조성물의 내화성을 극대화할 수 있는 추가적인 조성을 겸비하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 혼합성 및 작업성 향상을 위한 조성물을 첨가하는 것이다.
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상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 내열 내화 페인트 조성물은, 실란아민, 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 규산염유리용액 중 적어도 어느 하나를 포함하는 바인더 5 내지 30 중량부, 이산화티타늄 파우더, 질화붕소, 규조토, 알루미나 파우더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기 필러 20 내지 40 중량부, 정제수 및 이소프로필알코올을 포함하는 용매 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 페인트 조성물은, 우레아(Urea) 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 페인트 조성물은, 삼산화안티몬 및 카본블랙을 포함하는 내화성 강화제 5 내지 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 내화성 강화제는, 삼산화안티몬 10 내지 20 중량부와 염산 80 내지 90 중량부를 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계; 폴리에테르폴리올 30 내지 65 중량부와, 폴리에스테르폴리올 35 내지 70 중량부를 혼합하고 20 내지 40℃에서 10 내지 40분 간 교반하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계; 상기 제 2 혼합액을 20 내지 25℃로 냉각 처리하고, 상기 제 1 혼합액 45 내지 60 중량부와 상기 제 2 혼합액 30 내지 45 중량부 및, 카본블랙 10 내지 15 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조하는 단계; 상기 제 3 혼합액 60 내지 80 중량부와, 주석산아연 파우더 5 내지 10 중량부 및, 뷰톡시에톡시에틸아세트산 3 내지 10 중량부와, 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate)를 포함하는 레벨링 첨가제 10 내지 15 중량부를 혼합하여 내화성 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레벨링 첨가제는, 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate) 10 내지 20 중량부와 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(Polyoxyethylene Lauryl Ether) 5 내지 15 중량부 및 정제수 75 내지 85 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 단계; 상기 제 1 용액 70 내지 85 중량부와, 과망간산칼륨 10 내지 20 중량부 및, 폴리에틸렌글리콜(Poly-ethylene glycol) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 단계; 상기 제 2 용액 70 내지 85 중량부와, 셀로솔브아세테이트(Cellosolve Acetate) 10 내지 15 중량부 및, 아디프산(adipic acid) 5 내지 10 중량부와, 다이알릴에테르(Allyl Ether) 3 내지 10 중량부를 혼합하여 레벨링 첨가제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장공법은,
1) 바인더, 무기 필러, 용매를 포함하는 페인트 조성물을 통해 짧은 경화 시간 및 우수한 방수성 및 내열성, 내화성을 겸비한 내열 내화 페인트 조성물을 제공하고,
2) 삼산화안티몬 및 카본블랙을 포함하는 내화성 강화제를 통해 내화성을 극대화하였고,
3) 라우릴알콜에톡시레이트를 포함하는 레벨링 첨가제를 통해 페인트 조성물의 혼합성 및 작업성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
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도 1은 본 발명의 평가결과를 나타낸 표.
도 2는 본 발명의 내화성 강화제를 제조하는 단계를 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 레벨링 첨가제를 제조하는 단계를 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 페인트 조성물을 통해 도장이 완료된 단면을 도시한 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
기본적으로, 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물은 바인더 5 내지 30 중량부, 무기 필러 20 내지 40 중량부, 용매 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 바인더로써는 실란아민, 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 규산염유리용액 중 적어도 어느 하나 또는 이의 혼합물이 선택되어 이용될 수 있다.
실란아민(Silanamine)은 다른 명칭으로써 1,1,1-트리메틸-N-(트리메틸실릴)실란아민(1,1,1-Trimethyl-N-(trimethylsilyl)silanamine)이라고도 불리는 실란계 커플링제이다. 접착성을 높이고 본 발명의 무기 필러 및 바인더를 포함하는 페인터 조성물의 혼합성을 높이는 역할을 수행한다.
아크릴계 수지는 아크릴 에멀젼이라고도 할 수 있으며, 접착성이 뛰어난 수지이다. 기본적으로 아크릴산 에스테르나 메타크릴산 에스테르, 나아가 불포화 카르복실산, 아크릴 단량체 등을 포함하여 구성될 수 있다. 불포화 카르복실산으로서는 아크릴릭애씨드, 메타크릴릭애씨드, 크로토닉애씨드, 이타코닉애씨드, 말레익애씨드 중 적어도 하나 이상이 이용될 수 있다. 아크릴 단량체로써는 아크릴로니트릴, 아크릴아마이드, N-하이드록시아크릴아마이드, N-뷰톡시 메틸아크릴아마이드, 스티렌, 비닐아세테이트 중 적어도 어느 하나가 이용될 수 있다.
실리콘 수지(silicon resin)는 실리콘의 유기유도체가 중합되어 만들어지는 열경화성 합성수지로써, 가소물이나 금속을 성형할 때 이형제로 쓸 수 있을 정도로 피복력이 양호하고, 소포제로써의 기능을 동시에 하며, 무기물 및 유기물에 발수성을 주고, 생리적으로 무해하다는 특징이 있다. 예시로는 변성 실리콘 실란트 등이 있다.
규산염유리용액은 다른 말로써 물유리(waterglass)라고도 하며, 규산칼륨을 다양한 반응을 통하여 변성시키며 불에도 강하고 높은 접착력이 있으며, 물에 대해 용해성이 있는 규산염이다. 규산염유리용액은 친수성이 강한 알칼리금속을 함유하고 있어 점결력과 분산력이 우수하여 시멘트, 접착제, 코팅등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
여기서 본 발명의 바인더는 가장 바람직하게는 상술한 실란아민일 수 있으며, 혹은 실란아민에 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 규산염유리용액을 혼합하여 바인더로써 이용될 수 있다. 이때 실란아민이 바람직하게는 바인더 전체 중량(100 중량%) 내에서 60 내지 80 중량%를 차지하며, 그 외의 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 규산염유리용액 중 적어도 어느 하나가 20 내지 40 중량%를 차지할 수 있다.
더불어 무기 필러는 내열성 및 내화성을 높이고 은폐력을 높이며 단열특성을 높이기 위해 도료에 첨가된다. 일반적으로 무기 필러의 첨가에 따라 난연성, 나아가 준불연성 또는 불연성을 가질 수 있어야 한다. 이러한 무기 필러로써는 이산화티타늄 파우더, 질화붕소, 규조토, 알루미나 파우더 중 적어도 어느 하나 또는 그의 혼합물이 이용될 수 있다.
이산화티타늄 파우더는 티타니아 파우더라고도 하며, 은폐력이 우수한 특성이 있어 일반적으로 수성 도료로 사용된다. 이산화티타늄 첨가에 따라 화재 전이 속도를 늦추는 내화성 향상을 기대할 수 있다.
질화붕소(Boron Nitride)는 흑연과 유사한 결정 구조를 갖는 붕소와 질소의 화합물로써, 전기 절연성이고 백색을 나타낸다. 고온 하에서의 강도, 전기 절연성의 저하가 적은 것이 특징이다. 또 열전도율이 크고, 영률이 작기 때문에 내열 충격성도 우수하다. 뛰어난 내열성, 전기 절연성을 나타내어 절연재로 사용된다.
규조토는 단세포 생물인 규조가 죽은 후 그 유해가 쌓여서 형성된 암석이나 퇴적물을 말한다. 규조는 호수나 바다에 서식하는 미세한 생물로 골격의 성분이 주로 규산(SiO2)로 이루어져 있다. 일반적으로 여과보조제, 연마제, 첨가제, 살충제, 단열재, 흡착제 등 다양한 분야에 사용된다.
알루미나 파우더는 산화알루미늄, 보크사이트로부터 알루미늄을 제련하는 과정에서의 중간 제품으로 알려져 있지만 알루미늄 제련용 이외의 용도가 주목되고 있다. 단단해서 내마모성이 있는 외에 내열성, 내식성, 전기절연성, 정밀가공성 등이 뛰어나 전자부품, 내화물, 연마제, 촉매 등으로 용도가 확대되고 있다.
여기서 가장 바람직하게는 무기 필러로써 이산화티타늄 파우더 및 질화붕소가 혼합되어 이용될 수 있으며, 이때 가장 바람직하게는 이산화티타늄 파우더가 무기 필러 전체 중량(100 중량%) 내에서 60 내지 70 중량%를 차지하며, 질화 붕소가 무기 필러의 전체 중량 내에서 30 내지 40 중량%를 차지할 수 있다.
이러한 바인더 및 무기 필러는 정제수와 이소프로필알코올을 포함하는 용매로 하여 혼합되는데, 이때 무기 필러 및 내화성 첨가제는 정제수에 완전 용해될 수도 있으나, 바람직하게는 정제수 내에 분산된 형태를 갖는다. 따라서 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물은 일종의 콜로이드 상태를 유지한다고 할 수 있다.
더불어 용매는 정제수와 이소프로필알코올의 혼합물이므로 무기 필러 및 수지(바인더)에 대한 혼합성을 동시에 겸비할 수 있다. 여기서 정제수와 함께 첨가되는 이소프로필알코올은 물과 혼합성이 좋으며, 결빙 및 동결 방지의 기능이 있어 저온에서 본 발명의 페인트 조성물이 보관된다 하더라도 페인트 조성물이 결빙되는 것을 막아줄 수 있다. 가장 바람직하게는 정제수가 용매 전체 중량(100 중량%) 내에서 30 내지 60 중량%를 차지하며, 이소프로필알코올이 용매의 전체 중량 내에서 40 내지 70 중량%를 차지할 수 있다.
이러한 상기의 내열 내화 페인트 조성물은 무기 필러에 포함된 난연재를 통해 화재 전이 속도를 늦추고 내열성, 내화성이 뛰어날 뿐 아니라 준불연 또는 불연에 상응하는 성능을 나타낼 수 있다.
더불어 본 발명의 페인트 조성물은 우레아(Urea) 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있는데, 우레아는 요소라고도 하며, 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물에 첨가될 시 안정적이고 균일하게 도막을 형성 및 도막의 내구성을 증진시킬 수 있으며, 방수성을 향상시키고 경화 속도를 단축하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물의 구성에 따른 물성을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 바인더, 무기 필러, 우레아, 정제수를 포함하는 바람직한 실시예인 실시예 1 내지 3으로 구성되어 있고, 비교예는 공지의 페인트 조성물이다.
<실시예 1>
실란아민 12g, 아크릴 에멀젼 8g을 혼합하여 바인더 20g을 제조하였다.
무기 필러로써는 이산화티타늄 파우더 25g 및 질화붕소 10g을 혼합 처리하여 무기 필러 35g을 준비하였다.
이소프로필알코올 26g, 정제수 14g을 혼합 처리하여 용매 40g을 준비하였다.
이후, 마지막으로 준비된 바인더 20g, 무기 필러 35g, 용매 40g, 우레아 5g을 혼합하고 고속 교반하여 내열 내화 페인트 조성물을 제조하였다.
다시 말해, 실시예 1은 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물, 보다 구체적으로 설명하면 실란아민 및 아크릴계 수지를 포함하는 바인더와, 이산화티타늄 파우더, 질화붕소를 포함하는 무기 필러 및 정제수 및 이소프로필알코올을 포함하는 용매에 우레아를 포함하는 내열 내화 페인트 조성물을 제조한 것이다.
이와 같은 실시예 1의 도료를 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 도포하고 건조 후 화염(600℃ 미만, 600~800℃, 800~1200℃, 1200~1500℃)를 제공하여 화염 전이 여부를 판단함으로써 불연성을 확인하고, 화염을 받는 이면의 온도를 측정하여 단열성을 확인하였다.
<실시예 2>
실란아민 15g, 아크릴 에멀젼 10g을 혼합하여 바인더 25g을 제조하였다.
무기 필러로써는 이산화티타늄 파우더 25g 및 질화붕소 10g을 혼합 처리하여 무기 필러 35g을 준비하였다.
이소프로필알코올 26g, 정제수 14g을 혼합 처리하여 용매 40g을 준비하였다.
이후, 마지막으로 준비된 바인더 25g, 무기 필러 35g, 용매 40g을 혼합하고 고속 교반하여 내열 내화 페인트 조성물을 제조하였다.
다시 말해, 실시예 2는 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물, 보다 구체적으로 설명하면 실란아민 및 아크릴계 수지를 포함하는 바인더와, 이산화티타늄 파우더, 질화붕소를 포함하는 무기 필러 및 정제수 및 이소프로필알코올을 포함하는 용매를 포함하는 내열 내화 페인트 조성물을 제조한 것이다. 실시예 1에서 우레아를 빼고, 바인더의 함량을 높인 것이라 할 수 있다.
이와 같은 실시예 2의 도료를 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 도포하고 건조 후 화염(600℃ 미만, 600~800℃, 800~1200℃, 1200~1500℃)를 제공하여 화염 전이 여부를 판단함으로써 불연성을 확인하고, 화염을 받는 이면의 온도를 측정하여 단열성을 확인하였다.
<실시예 3>
실란아민 15g, 규산염유리용액 10g을 혼합하여 바인더 25g을 제조하였다.
무기 필러로써는 이산화티타늄 파우더 25g 및 알루미나 파우더 10g을 혼합 처리하여 무기 필러 35g을 준비하였다.
이소프로필알코올 26g, 정제수 14g을 혼합 처리하여 용매 40g을 준비하였다.
이후, 마지막으로 준비된 바인더 25g, 무기 필러 35g, 용매 40g을 혼합하고 고속 교반하여 내열 내화 페인트 조성물을 제조하였다.
다시 말해, 실시예 3은 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물, 보다 구체적으로 설명하면 실란아민 및 규산염유리용액을 포함하는 바인더와, 이산화티타늄 파우더, 알루미나 파우더를 포함하는 무기 필러 및 정제수 및 이소프로필알코올을 포함하는 용매를 포함하는 내열 내화 페인트 조성물을 제조한 것이다. 실시예 2의 내열 내화 페인트 조성물에서 바인더에 포함되는 아크릴 에멀젼을 규산염유리용액으로 대체하고, 무기 필러에 포함된 질화붕소를 알루미나 파우더로 대체한 것이다.
이와 같은 실시예 3의 도료를 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 도포하고 건조 후 화염(600℃ 미만, 600~800℃, 800~1200℃, 1200~1500℃)를 제공하여 화염 전이 여부를 판단함으로써 불연성을 확인하고, 화염을 받는 이면의 온도를 측정하여 단열성을 확인하였다.
<비교예>
바인더로써 아크릴 에멀젼 25g을 준비하였다.
탈크 25g, 탄산칼슘 파우더 10g을 혼합하여 무기 필러 35g을 제조하였다.
용매로써는 정제수 40g을 준비하였다.
이후, 마지막으로 준비된 바인더 25g, 무기 필러 35g, 용매 40g을 혼합하고 고속 교반하여 페인트 조성물을 제조하였다.
다시 말해, 비교예는 공지의 페인트 조성물이라 할 수 있으며, 난연성을 나타내는 이산화티타늄 파우더 및 질화붕소, 알루미나 파우더 등을 포함하지 않은 종래의 탈크 및 탄산칼슘 필러를 포함한 것이다. 더불어 바인더 역시 공지의 아크릴 에멀젼 만을 이용하였다.
이와 같은 비교예의 도료를 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 도포하고 건조 후 화염(600℃ 미만, 600~800℃, 800~1200℃, 1200~1500℃)를 제공하여 화염 전이 여부를 판단함으로써 불연성을 확인하고, 화염을 받는 이면의 온도를 측정하여 단열성을 확인하였다.
도 1는 본 발명의 평가결과를 나타낸 표이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서 제조된 내열 내화 페인트 조성물로 제조된 도장층은 비교예 대비 불연성 및 단열성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 1, 2와 비교예를 비교하면 비교예는 600~800℃로 가열하자마자 화염 전이가 발생하여 구조물 표면의 물성 변화가 발생한 것을 확인할 수 있으며, 실시예 1, 2의 경우 1200~1500℃의 온도에서도 화염이 전이되지 않아 물성이 그대로 유지되고 있음을 확인할 수 있다.
실시예 1, 2 사이의 비교의 경우 우레아의 차이만 있어 불연성의 차이는 나타나지 않는 것으로 보여졌으므로, 우레아 첨가의 경우 불연성의 차이보다는 건조 속도 및 탄성에서의 차이만 나타나는 것을 알 수 있다.
실시예 1과 3, 그리고 비교예를 비교하면 실시예 1 대비 실시예 3은 질화붕소가 알루미나 파우더로 대체된 것이며, 따라서 질화붕소에 의한 단열성 감소로 인해 실시예 1 대비 실시예 3이 물성변화가 발생하는 온도가 낮은 것을 확인할 수 있으나, 그 역시 비교예에 비해선 높은 수준임을 확인할 수 있다.
나아가 본 발명의 페인트 조성물은 삼산화안티몬 및 카본블랙을 포함하는 내화성 강화제 5 내지 15 중량부를 더 포함할 수 있는데, 여기서 삼산화안티몬 및 카본블랙은 내화성을 높이기 위해 첨가된다.
삼산화안티몬은 금속 안티몬의 삼산화물로 주 용도는 섬유와 플라스틱의 내연제로써 이용된다. 타르타르 최토제 제조, 에나멜과 유리의 페인트 염료, 방연 가공이 필요한 섬유, 캔버스, 종이, 플라스틱의 내연제, 세라믹 불투명화제, 촉매, 철과 구리 염색의 중간체로 사용되기도 한다.
카본블랙은 흑색의 미세한 탄소분말인데 코올타르 등과 같은 석유 제품의 불완전 연소에 의해 생성되는 이른바 그을음에 상당하는 것으로 증강제나 내유성, 내열성 등의 성질을 주기 위해 사용될 수 있다.
따라서 이와 같은 삼산화안티몬 및 카본블랙을 포함하는 내화성 강화제는 내연성, 내화성, 내열성을 강화시킬 수 있을 뿐만 아니라 나아가 본 발명의 페인트 조성물을 이용한 도막의 강도 증진을 기대할 수 있게 된다. 더불어 이러한 내화성 강화제를 제조하는 단계에 대해 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 내화성 강화제를 제조하는 단계를 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 내화성 강화제는, 제 1 혼합액을 제조하는 단계(S11), 제 2 혼합액을 제조하는 단계(S12), 제 3 혼합액을 제조하는 단계(S13), 내화성 강화제를 완성하는 단계(S14)를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
(S11) 제 1 혼합액을 제조하는 단계
제 1 혼합액은, 삼산화안티몬 10 내지 20 중량부와 염산 80 내지 90 중량부를 혼합하여 제조된다. 여기서 삼산화안티몬은 상술한 바와 같이 금속 안티몬의 삼산화물로 주 용도는 섬유와 플라스틱의 내연제로써 이용되는 것이며, 염산을 용매로 하여 용해된다. 여기서 바람직하게 염산은 종래에 사용되는 1몰 농도(1M, 중량 퍼센트로써 약 3.65 wt%)의 묽은 염산이 선택될 수 있다.
(S12) 제 2 혼합액을 제조하는 단계
다음으로, 폴리에테르폴리올 30 내지 65 중량부와, 폴리에스테르폴리올 35 내지 70 중량부를 혼합하고 20 내지 40℃에서 10 내지 40분 간 교반하여 제 2 혼합액을 제조한다.
폴리에테르폴리올 및 폴리에스테르폴리올은 폴리우레탄 계열 수지 재질에 필수적인 원료로써, 폴리에테르폴리올은 접착제 및 코팅용, 엘라스토머의 역할로서 이용되고, 폴리에스테르폴리올은 액상을 갖는 것으로써 우레탄 폼 용으로 범용적으로 사용된다. 따라서 혼합 비율에 대해서는 넓은 범위의 혼합이 가능하지만 가장 바람직하게는 폴리에스테르폴리올의 중량부가 폴리에테르폴리올의 중량부보다 높은 것이 바람직하다. 폴리에테르폴리올 및 폴리에스테르폴리올 모두 상온에서 액상을 나타내므로 상온 범위에서 교반 처리하는 경우 액상의 제 2 혼합액을 얻을 수 있다.
(S13) 제 3 혼합액을 제조하는 단계
제 1 혼합액 및 제 2 혼합액의 준비가 완료되면, 제 2 혼합액을 20 내지 25℃로 냉각 처리하고, 제 1 혼합액 45 내지 60 중량부와 제 2 혼합액 30 내지 45 중량부 및, 카본블랙 10 내지 15 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조한다.
여기서 제 1 혼합액 및 제 2 혼합액이 혼합 처리되며, 나아가 상술한 바오 같이 내열성 및 강도 증진 효과가 있는 카본블랙이 함께 첨가되어 제 3 혼합액이 제조되는 것이다.
(S14) 내화성 강화제를 완성하는 단계
마지막으로, 제 3 혼합액 60 내지 80 중량부와, 주석산아연 파우더 5 내지 10 중량부 및, 뷰톡시에톡시에틸아세트산 3 내지 10 중량부와, 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate)를 포함하는 레벨링 첨가제 10 내지 15 중량부를 혼합하여 내화성 강화제를 완성한다.
여기서 첨가되는 주석산아연 파우더는 난연재로써의 역할을 수행하며, 친환경적이고, 가격이 저렴하며 가공기계의 부식성이 적고 전기절연성도 우수하여 일반적인 화재에서 나타나는 온도 범위 내에서의 안정성이 높은 특성을 보인다.
뷰톡시에톡시에틸아세트산(2-(2-butoxyethoxy) -ethanol acetate)는 용액에 점도성을 부여하는 역할로써 첨가되며, 따라서 뷰톡시에톡시에틸아세트산 첨가에 따라 내화성 강화제를 포함하는 페인트 조성물의 부착성이 향상된다.
레벨링 첨가제는 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate)를 포함하는데, 여기서 라우릴알콜에톡시레이트는 유화제로써의 역할을 하여 레벨링 첨가제의 유효 성분으로써 포함되는 경우 페인트 조성물에 포함된 각 물질의 혼합성을 높이는 효과가 있다.
따라서 이와 같은 내화성 강화제를 포함하는 페인트 조성물의 경우 난연성 및 내열성이 증대될 뿐 아니라, 부착성이 향상되어 도막의 내구도가 증대될 수 있으며 나아가 혼합성이 높아질 수 있다. 더불어 상술한 레벨링 첨가제는 라우릴알콜에톡시레이트 외에도 추가적인 조성을 더 포함할 수 있는데, 이러한 레벨링 첨가제를 제조하는 단계에 대해 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 레벨링 첨가제를 제조하는 단계를 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 레벨링 첨가제는 제 1 용액을 제조하는 단계(S21), 제 2 용액을 제조하는 단계(S22), 레벨링 첨가제를 완성하는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
(S21) 제 1 용액을 제조하는 단계
제 1 용액은 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate) 10 내지 20 중량부와 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(Polyoxyethylene Lauryl Ether) 5 내지 15 중량부 및 정제수 75 내지 85 중량부를 혼합하여 제조된다.
상술한 바와 같이 라우릴알콜에톡시레이트는 혼합성을 높이기 위해 첨가된다고 하였으며, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르 역시 우수한 계면활성 능력을 가져 혼합성을 증대시킬 수 있는 것으로서 유화제, 분산제, 가용화제로써 이용된다. 이러한 라우릴알콜에톡시레이트 및 폴리옥시에틸렌라우릴에테르는 정제수를 용매로 하여 혼합된다.
(S22) 제 2 용액을 제조하는 단계
제 1 용액이 준비되면, 제 1 용액 70 내지 85 중량부와, 과망간산칼륨 10 내지 20 중량부 및, 폴리에틸렌글리콜(Poly-ethylene glycol) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조한다.
과망간산칼륨은 경화 속도 조절제로써 첨가되며, 과망간산칼륨 첨가에 의해 경화 속도가 조절되어 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물의 작업성 조절을 위해 첨가될 수 있다.
폴리에틸렌글리콜은 점안액, 계면활성제, 화장품의 용매, 장세척제, 세포융합실험의 시약, 고분자 전해질의 폴리머 원료 등의 다양한 용도로 사용되며, 본 발명의 제 2 용액에 포함 시 제조되는 레벨링 첨가제의 혼합성을 높이고 각 성분의 용해도를 높이기 위한 목적으로 사용된다.
(S23) 레벨링 첨가제를 완성하는 단계
마지막으로, 제 2 용액 70 내지 85 중량부와, 셀로솔브아세테이트(Cellosolve Acetate) 10 내지 15 중량부 및, 아디프산(adipic acid) 5 내지 10 중량부와, 트리메틸올프로판다이알릴에테르(Trimethylolpuopane Diallyl Ether) 3 내지 10 중량부를 혼합하여 레벨링 첨가제를 완성한다.
셀로솔브아세테이트(Cellosolve Acetate)는 일반적으로 페인트의 용제 및 유기용제로 이용되는 것으로서, 첨가에 따라 레벨링 첨가제를 통해 기대할 수 있는 레벨링성, 즉 표면이 얼룩지지 않고 평탄한 표면을 쉽게 얻을 수 있다.
아디프산(adipic acid)은 가소제로써 첨가되며, 본 발명의 레벨링 첨가제로써 아디프산이 포함될 시 제조되는 내열 내화 페인트 조성물의 탄성을 높이고 유연성을 부여할 수 있는 효과가 있으며, 가공성이 향상되는 효과가 있다.
트리메틸올프로판다이알릴에테르(Trimethylolpuopane Diallyl Ether)는 열경화성 도료나 수지를 위한 아크릴레이트 에멀젼 및 수용액 폴리머의 개질제이자 난연제, 고기능성 모노머, 가소제 제조의 중간체 역할을 수행한다. 따라서 이와 같은 트리메틸올프로판다이알릴에테르 첨가에 따라 난연성이 증가되며, 가소성이 향상되어 가공성 역시 증대될 수 있다.
따라서 이와 같은 레벨링 첨가제가 첨가되는 경우, 내열 내화 페인트 조성물의 레벨링성이 향상되어 작업성이 향상되고 평탄한 도장면을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 나아가 경화 속도의 조절 및 가공성 향상, 도장의 탄성 및 유연성 향상 효과를 기대할 수 있다.
도 4는 본 발명의 페인트 조성물을 통해 도장이 완료된 단면을 도시한 단면도이다.
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도 4를 참조하여 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물을 이용한 도장 공법에 대해 설명하면, 본 발명의 도장 공법은, 도장면의 불순물을 제거하는 단계, 프라이머층을 형성하는 단계, 도장층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
먼저, 도장이 이루어질 면, 즉 건축물의 내벽이나 건축 구조물 또는 철골 구조물의 외면이 될 수 있는 도장면(1)의 불순물을 제거한다. 이때 불순물 제거라 함은 도장면(1) 표면에 붙어 있을 수 있는 먼지 등의 이물질을 제거하는 과정이며, 이때 물이나 기타 세정용 액상 등을 이용해 도장면의 불순물을 제거할 수도 있다. 이때 불순물 제거 과정은 1 내지 5회 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 불순물이 제거된 도장면(1)의 상면에 프라이머를 도포하여 프라이머층(2)을 형성한다. 이때 이용되는 프라이머는 종래의 페인트 프라이머일 수 있으며, 프라이머층(2) 형성에 의해 후술할 도장층(3)이 도장면(1)에 보다 원활히 부착될 수 있으며, 나아가 도장층(3)의 발색력을 높일 수 있게 된다. 더불어 이와 같이 생성된 프라이머층(2)은 1 내지 48시간 정도 경화가 이루어짐이 바람직하다.
마지막으로, 프라이머층(2)의 상면에 본 발명의 내열 내화 페인트 조성물을 도포하여 도장층(3)을 형성한다. 이때 바람직하게 프라이머층(2)의 상면에는 내열 내화 페인트 조성물이 1 내지 5회 도포될 수 있으며, 바람직하게 피막 두께는 30 내지 70㎛일 수 있다. 더불어 페인트 조성물의 도포 과정에 있어, 각각의 도포 시마다 1 내지 48시간의 경화가 이루어짐이 바람직하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내열 내화 페인트 조성물 및 이를 이용한 도장 공법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
1 : 도장면 2 : 프라이머층
3 : 도장층

Claims (10)

  1. 내열 내화 페인트 조성물으로서,
    실란아민(Silanamine), 아크릴계 수지, 실리콘 수지, 규산염유리용액 중 적어도 어느 하나를 포함하는 바인더 5 내지 30 중량부,
    이산화티타늄 파우더, 질화붕소, 규조토, 알루미나 파우더 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기 필러 20 내지 40 중량부,
    정제수 및 이소프로필알코올을 포함하는 용매 30 내지 50 중량부,
    삼산화안티몬 및 카본블랙을 포함하는 내화성 강화제 5 내지 15 중량부를 포함하되,
    상기 내화성 강화제는,
    삼산화안티몬 10 내지 20 중량부와 염산 80 내지 90 중량부를 혼합하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계;
    폴리에테르폴리올 30 내지 65 중량부와, 폴리에스테르폴리올 35 내지 70 중량부를 혼합하고 20 내지 40℃에서 10 내지 40분 간 교반하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 제 2 혼합액을 20 내지 25℃로 냉각 처리하고, 상기 제 1 혼합액 45 내지 60 중량부와 상기 제 2 혼합액 30 내지 45 중량부 및, 카본블랙 10 내지 15 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조하는 단계;
    상기 제 3 혼합액 60 내지 80 중량부와, 주석산아연 파우더 5 내지 10 중량부 및, 뷰톡시에톡시에틸아세트산 3 내지 10 중량부와, 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate)를 포함하는 레벨링 첨가제 10 내지 15 중량부를 혼합하여 내화성 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 내열 내화 페인트 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 페인트 조성물은,
    우레아(Urea) 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내열 내화 페인트 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레벨링 첨가제는,
    라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate) 10 내지 20 중량부와 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(Polyoxyethylene Lauryl Ether) 5 내지 15 중량부 및 정제수 75 내지 85 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 단계;
    상기 제 1 용액 70 내지 85 중량부와, 과망간산칼륨 10 내지 20 중량부 및, 폴리에틸렌글리콜(Poly-ethylene glycol) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 단계;
    상기 제 2 용액 70 내지 85 중량부와, 셀로솔브아세테이트(Cellosolve Acetate) 10 내지 15 중량부 및, 아디프산(adipic acid) 5 내지 10 중량부와, 트리메틸올프로판다이알릴에테르(Trimethylolpuopane Diallyl Ether) 3 내지 10 중량부를 혼합하여 레벨링 첨가제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 내열 내화 페인트 조성물.
  4. 내열 내화 페인트 조성물을 이용한 도장 공법으로서,
    도장면의 불순물을 제거하는 단계;
    불순물이 제거된 상기 도장면에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계;
    제 1항의 내열 내화 페인트 조성물을 상기 프라이머층의 상면에 도포하여 도장층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내열 내화 페인트 조성물을 이용한 도장공법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 도장층을 형성하는 단계는,
    상기 내열 내화 페인트 조성물을 상기 프라이머층의 상면에 1 내지 5회 도포하며,
    상기 도장층은,
    피막 두께가 30 내지 70㎛인 것을 특징으로 하는, 내열 내화 페인트 조성물을 이용한 도장공법.
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