KR102337953B1 - 도포된 내화재료용 수성 에폭시 제형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화재료용 코팅 조성물, 키트 및 이를 도포하는 방법에 관한 것이다. 이러한 코팅 조성물은 내화재료의 건조 및 수축 속도를 조절하는 데에 효과적이다. 또한, 이러한 코팅 조성물은 이들 내화재료가 기질에 도포된 직후에 내화재료에 도포될 수 있다.

Description

도포된 내화재료용 수성 에폭시 제형{WATER-BASED EPOXY FORMULATIONS FOR APPLIED FIREPROOFING}

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 출원은 2014년 4월 15일 출원된 가 특허출원 일련번호 61/979,802로부터 35 U.S.C. § 119 (e) 하의 우선권의 이익을 주장한다. 전술한 가 특허출원의 전체 내용은 본 설명에 참조로써 포함된다.

<기술분야>

본 개시는 내화재료용 코팅 조성물, 키트 및 이를 도포하는 방법에 관한 것이다.

건설 산업에서, 구조물은 부동성 내화재료로 코팅될 수 있다. 내화재료는 건물의 철강 요소에 내화성을 제공한다고 알려져 있다. 이러한 재료는 대개 플라스터 또는 포틀랜드 시멘트와 같은 무기 바인더, 그리고 질석, 운모, 규산칼슘, 석고, 경량 폴리스티렌 비즈, 광물면, 유리섬유, 세라믹 섬유, 알루미늄광, 점토 및 석영 같은 다양한 충전제로 이루어진다. 플라스터 기반 내화 제품의 예는 아이솔라텍 인터내셔날(Isolatek International)의 캐프코(Cafco®) 300, 카르보라인(Carboline)의 파이로라이트(Pyrolite®) 15, 그리고 더블유 알 그레이스(W. R. Grace)의 모노코트(Monokote®) MK-6이다. 포틀랜드 시멘트계 내화 제품의 예는 아이솔라텍 인터내셔날의 펜도라이트(Fendolite®) MII, 카르보라인의 파이로크리트(Pyrocrete®) 241, 그리고 더블유 알 그레이스의 모노코트 Z-146형이다.

부동성 내화재료는, 일단 도포되면, 종종 코팅된다. 이러한 코팅은 특히 부식성 화학물질 또는 강수, 세척 및 염수로부터의 수분 침투에 의해 유발되는 부정적인 영향에 대해, 추가적인 내구성을 제공할 수 있다. 냉동-해동 사이클로부터의 물리적인 열화는 그러한 부정적인 영향의 예이다. 코팅으로 비 수성(즉, 유기계) 밀폐제를 이용하는 것은 당해 산업에서 흔한 일이다. 이러한 유기계 코팅은 밀폐제 및/또는 이후 페인트와 같이 기타 보호적 또는 장식적 코팅 도포를 위한 톱 프라이머(top-primer)로서 작용할 수 있다. 유기계 밀폐제의 예는 카르보가드(Carboguard®) 1340이다.

내화재료가 기질에 도포되자마자 코팅을 도포하는 것은 유리하다. 몇일 또는 몇 시간 내의 코팅 도포는 비계 또는 기타 건설 지지대의 비용을 줄일 수 있다. 일단 내화재료가 코팅되면, 이러한 건설 지지대가 제거될 수 있다. 코팅이 도포되기를 기다리는 시간의 지체 없이 건설을 진행할 수 있음은 임차료를 줄일 수 있고, 다른 용도를 위하여 해당 구역을 이용 가능하게 한다. 또한, 신속한 코팅은 조기 건조 속도를 감소시킬 수 있다. 또한, 신속한 코팅은 특히 덥고/덥거나 건조한 조건에서, 양호한 양생 및 강도 발현을 가능하게 할 수 있다.

대부분의 도포에 있어서, 코팅이 내화재료를 균일하게 코팅하는 편이 유리하다. 도포된 내화재료는 두꺼울 수 있고(예컨대, 1~2 인치 이상), 처음에는 상당한 물(예컨대, 30~70%)을 함유할 수 있다. 환경적 조건에 따라, 도포된 내화재료는 양생을 위해 여러 날을 필요로 할 수 있다. 카르보가드 1340과 같은 코팅은 내화재료가 도포되자마자 도포될 때, 충분히 균일한 코팅을 제공하지 않는다. 이러한 비 수성 및 친수성 액체는 높은 수분 함량으로 인해 도포될 때 고이거나 구슬 모양으로 되는 경향이 있으며, 이는 얼룩덜룩한, 균일하지 않은 코팅을 초래한다. 따라서, 이러한 균일하지 않은 코팅은 원하는 내구성 증진 및/또는 조기 건조 속도의 감소를 제공하지 못할 수 있다.

본 개시는 내화재료용 코팅 조성물, 키트 및 이를 도포하는 방법에 관한 것이다. 이러한 코팅 조성물은 내화재료의 건조 및 수축 속도를 조절하는 데에 효과적이다. 또한, 이러한 코팅 조성물은 이들 내화재료가 기질에 도포된 직후에 내화재료에 도포될 수 있다.

본 개시는 내화재료용 코팅 조성물, 키트 및 이를 도포하는 방법에 관한 것이다.

일 구현예에서, 본 개시는 내화재료에 코팅 조성물을 도포하는 것을 포함하는, 내화재료를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 이때, 내화재료는 적어도 약 20 wt%의 수분 함량을 가지고 있고, 코팅 조성물은 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성한다.

또 다른 구현예에서, 본 개시는 내화재료가 기질에 도포되고 한 시간 이내에 내화재료에 코팅 조성물을 도포하는 것을 포함하는, 내화재료를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 이때, 코팅 조성물은 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성한다.

또 다른 구현예에서, 본 개시는 에폭시 수지, 폴리아민 및 물을 포함하는, 수성 에폭시 코팅 조성물에 관한 것이다.

또 다른 구현예에서, 본 개시는 내화재료를 포함하는 제1층 및 수성 에폭시 코팅 조성물을 포함하는 제2층을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 조성물의 내화재료는 적어도 약 20 wt%의 수분 함량을 나타낼 수 있다. 조성물의 수성 에폭시 코팅은 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성할 수 있다.

또 다른 구현예에서, 본 개시는 에폭시 수지가 있는 제1 용액 및 폴리아민이 있는 제2 용액을 포함하는 코팅 조성물을 제조하는 키트에 관한 것으로, 이때, 용액 중 한 가지 또는 두 가지 모두는 물을 함유한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 예시적인 구현예를 보여준다. 이러한 도면들은 내화재료가 도포된 기질을 보여준다. 도 1은 아래에 비 극성 수성 에폭시 밀폐제 없이 코크로 보호된 내화재료와 기질의 경계면을 보여준다. 도 2는 코크 전에 그리고 코크 아래에 도포된 비 극성 수성 에폭시 밀폐제가 있는 코크로 보호된 경계면을 보여준다.

본 개시는 내화재료용 코팅 조성물, 키트 및 이를 도포하는 방법에 관한 것이다. 본 개시의 하나의 목적은 분무 도포된 내화재료, 특히 경량 골재 및 바인더(예컨대, 플라스터 또는 시멘트)를 함유하는 내화재료에서 건조 및 수축 속도를 감소시키는 것이다. 건조 속도를 늦춤으로써, 내화재료의 강도는 증가될 수 있다. 마찬가지로, 수축 속도를 늦춤으로써, 균열 가능성이 감소될 수 있다.

놀랍게도, 수성 에폭시 코팅은 습식 내화재료가 도포된 직후에 도포될 수 있음이 밝혀졌다. 수성 에폭시 제형은 내화재료의 수분에 의한 희석 때문에 실질적으로 젖은 내화재료 상에 효과적인 코팅을 제공할 수 없으며, 따라서 코팅을 형성하는 데 필수적인 아민/에폭시 반응을 망치리라고 예상되었다. 또한, 수성 에폭시 코팅의 친수적 성질은 너무 많은 수분 침투를 제공할 것이며, 원하는 건조 감속 및 수분 침투로부터의 보호를 제공하지 못하리라고 예상되었다. 본 개시의 코팅 조성물(예컨대, 수성 에폭시 제형)은 수분 침투에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는 균일하고도 효과적인 코팅을 형성한다.

카르보가드(Carboguard®) 1340 WB와 같은 수성 밀폐제는 공지되어 있다. 그러나 카르보가드 1340 WB 제품 자료 시트에 기술된 바와 같이, 카르보가드 1340 WB는 오직 콘크리트용으로 표시되어 있다. 그것은 내화재료에 유용하거나 도포 가능하다고 기술되어 있지 않다. 또한, 카르보가드 1340 WB는 새로운 콘크리트를 붓고 양생시켜 28일이 지난 후에만 사용하도록 표시되어 있다. 젖은 및/또는 양생되지 않은 콘크리트 또는 내화재료에 유용하거나 도포 가능하다고 기술되어 있지 않다.

본 설명에 사용된 용어 "건조 속도" 또는 "건조 시간"은 도포된 내화재료가 그것의 원래 또는 도포된 수분 함량(예컨대, 50 wt% 수분)으로부터 그것의 명목상의 또는 안정적인 수분 함량(예컨대, 5 wt% 수분)까지 건조되는 데에 걸리는 시간을 지칭한다.

본 설명에 사용된 용어 "수축" 또는 "수축 속도"는 건조/양생 중에 하나 이상의 방향으로의 재료 길이의 감소 속도를 지칭하며, 그에 의해 부피 감소 속도의 감소가 유발된다.

일 구현예에서, 본 개시는 내화재료에 코팅 조성물을 도포하는 것을 포함하는, 내화재료를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 이때, 내화재료는 적어도 약 20 wt%의 수분 함량을 가지고 있고, 코팅 조성물은 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성한다.

내화재료는 건설에 사용되는 공지된 내화재료일 수 있다. 이러한 재료는 플라스터 및 포틀랜드 시멘트와 같은 하나 이상의 무기 바인더를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 재료는 질석, 운모, 규산칼슘, 석고, 경량 폴리스티렌 비즈, 광물면, 유리섬유, 세라믹 섬유, 알루미늄광, 점토 및 석영과 같은 하나 이상의 충전제를 포함할 수 있다. 이러한 내화재료는 캐프코 300, 파이로라이트 15 및 모노코트 MK-6과 같은 플라스터 기반의 내화 제품 및 펜도라이트 MII, 파이로크리트 241 및 모노코트 Z-146형과 같은 포틀랜드 시멘트계 내화 제품을 포함할 수 있다.

이러한 코팅 조성물은 내화재료에 밀폐제 및 톱 코트를 도포하는 데에 사용되는 공지된 방법에 의해 도포될 수 있다. 일반적인 도포 방법으로는 스프레이, 롤러 또는 브러시에 의한 것을 포함한다. 특히, 이러한 코팅 조성물은 내화재료 위로 분무된다.

이러한 코팅 조성물은 에폭시계일 수 있다. 코팅은 에폭시 수지 및 경화제를 함유할 수 있다. 이러한 에폭시 수지는 공지된 에폭시 수지들로부터 선택될 수 있다. 이러한 에폭시 수지는 적어도 두 개의 에폭시 기를 함유하는 폴리에폭사이드 화합물일 수 있다. 그것은 포화 또는 불포화, 지방족, 지방족 고리, 방향족 또는 헤테로고리일 수 있고, 치환될 수 있다. 이러한 에폭시 수지는 단량체 또는 다량체일 수 있다.

일 구현예에서, 이러한 에폭시 수지는 디에폭사이드일 수 있다. 본 설명에 사용된 디에폭사이드는, 화합물들 중 적어도 하나가 두 개의 에폭시 기를 함유하는, 에폭사이드 화합물 또는 에폭사이드 화합물들의 혼합물을 지칭한다. 이러한 에폭시 수지는 10℃ 내지 50℃ 미만 범위의 온도에서 액체일 수 있다. 이러한 에폭시 수지의 지방족 형태의 예로는 트리메틸프로판 에폭사이드 및 디글리시딜-1,2-시클로헥산 디카르복실레이트를 포함한다.

이러한 에폭시 수지의 다른 예로는, 예를 들어, 폴리하이드릭 페놀의 글리시딜 에테르, 또는 에피할로하이드린 및 페놀 또는 페놀 유형 화합물로부터 제조된 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 페놀 유형 화합물은 분자당 평균 둘 이상의 방향족 하이드록실 기를 가지고 있는 화합물을 포함한다. 페놀 유형 화합물의 예로는 디하이드록시 페놀, 비페놀, 비스페놀, 할로겐화 비페놀, 할로겐화 비스페놀, 수소화 비스페놀, 알킬화 비스페놀, 트리스페놀, 페놀-알데히드 수지, 노볼락 수지(즉, 페놀 및 단순 알데히드, 바람직하게는 포름알데히드의 반응 생성물), 할로겐화 페놀-알데히드 노볼락 수지, 치환된 페놀-알데히드 노볼락 수지, 페놀-탄화수소 수지, 치환된 페놀- 탄화수소 수지, 페놀-하이드록시벤즈알데히드 수지, 알킬화 페놀-하이드록시벤즈알데히드 수지, 탄화수소-페놀 수지, 탄화수소-할로겐화 페놀 수지, 탄화수소-알킬화 페놀 수지, 또는 이의 조합을 포함한다.

에폭시 수지의 추가적인 예로는 레조르시놀, 카테콜, 하이드로퀴논, 비스페놀, 비스페놀 A, 비스페놀 AP(1,1-비스(4-하이드록실페닐)-1-페닐 에탄), 비스페놀 F, 비스페놀, 비스페놀 S, 테트라브로모비스페놀 A의 디글리시딜 에테르들, 페놀-포름알데히드 노볼락 수지, 알킬 치환된 페놀-포름알데히드 수지, 페놀-하이드록시벤즈알데히드 수지, 크레졸-하이드록시벤즈알데히드 수지, 디시클로펜타디엔-페놀 수지, 디시클로펜타디엔-치환된 페놀 수지, 테트라메틸비페놀, 테트라메틸-테트라브로모비페놀, 테트라메틸트리브로모비페놀, 테트라클로로비스페놀 A, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르이다.

비스페놀 A계 에폭시 수지의 예로는 다우 케미칼(The Dow Chemical Company)에서 상업적으로 이용 가능한 D.E.R.™ 300 시리즈(예컨대, D.E.R.™ 383)와 D.E.R.™ 600 시리즈와 같은, 상업적으로 이용 가능한 에폭시 수지들을 포함할 수 있다. 에폭시 노볼락 수지의 예로는 다우 케미칼에서 상업적으로 이용 가능한 D.E.N.™ 400 시리즈와 같은, 상업적으로 이용 가능한 수지들을 포함할 수 있다.

특히, 이러한 조성물의 에폭시 수지 성분은 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르를 약 70 내지 약 97 wt%, 또는 약 75 내지 약 96 wt%, 또는 약 80 내지 약 95 wt %, 그리고 용매(예컨대, 알킬 글리시딜 에테르)를 약 3 내지 약 30 wt%, 또는 약 4 내지 약 25 wt%, 또는 약 5 내지 약 20 wt% 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 에폭시 수지 성분은 아이솔라-가드(ISOLA-GUARD) WB 500™(A 파트)일 수 있다.

아이솔라-가드 WB 500™(A 파트)의 물리적/화학적 특성은 [끓는점(℉): > 300, 고형물 중량 % 100, 증기 밀도(공기=1): < 1, 휘발성 유기 화합물: < 0.19 lb./gal, 비중(물=1): 1.10-1.15, 증발률: N-부틸 아세테이트보다 느림, 외관 및 냄새: 황색 액체, 약한 냄새, 물리적 상태: 액체, 인화점(사용된 방법): >350℉(Setaflash 밀폐식), 반응성 안정성: 안정적, 배합금기(회피 물질): 강한 산화제, 위험한 분해생성물: CO, CO₂, 위험한 중합반응: 저절로 발생하지 않음. 1파운드가 넘는 덩어리를 지방족 아민과 혼합할 경우 열 축적을 유발할 수 있음, 회피 조건: 강한 산성 또는 염기성 물질과의 혼합 또는 노출]을 포함한다.

경화제는 공지된 경화제로부터 선택될 수 있다. 경화제, 또는 양생 화합물의 예로는 포름알데히드 경화제 및 폴리아민 경화제를 포함한다. 포름알데히드 경화제는 페놀-포름알데히드, 레조르시놀-포름알데히드, 카테콜-포름알데히드, 하이드로퀴논-포름알데히드, 크레졸-포름알데히드, 플로로글루시놀-포름알데히드, 피로갈롤-포름알데히드, 멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드 및 이의 혼합물 또는 유도체를 포함한다. 폴리아민 경화제는 에틸렌디아민(EDA), 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라민(TETA), 테트라에틸렌펜타민 (TEPA), 폴리옥시프로필렌디아민, 폴리옥시프로필렌트리아민, 이소포론 디아민, 메탄 디아민, 비스(4-아미노-3-메틸디시클로헥실)메탄과 같은 지방족 또는 지방족 고리 폴리아민 및 이의 혼합물 또는 유도체를 포함한다.

또한, 이러한 경화제는 하나 이상의 선형 또는 가지형 폴리알킬렌 폴리아민을 함유할 수 있다. 폴리알킬렌 폴리아민은 분자당 세 개 이상, 10개 이상까지의 아민 수소를 가질 수 있다. 알킬렌 기는 각각 2개 내지 8개의 탄소, 바람직하게는 2개 내지 6개의 탄소를 함유할 수 있고, 선형 또는 가지형일 수 있다. 폴리알킬렌 폴리아민은 최소 약 20 내지 최대 약 50의 아민 수소 당량을 가질 수 있다. 폴리알킬렌 폴리아민의 분자량은 500까지, 바람직하게는 200까지일 수 있다. 폴리알킬렌 폴리아민은 하나 이상의 3차 아미노 기를 함유할 수 있다. 이러한 폴리알킬렌 아민은 예를 들어, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 디아민, 테트라에틸렌펜타민, 고급 폴리에틸렌 폴리아민, N',N'-비스(2-아미노에틸)에탄-l,2-디아민, 2-메틸펜탄-l,5-디아민 및 이의 혼합물 또는 유도체를 포함할 수 있다.

경화제의 추가적인 예로는 디아미노시클로헥산, 아미노에틸피페라진, 디시안디아미드, 페닐렌 디아민(특히 메타 이성질체), 메틸렌 디아닐린, 비스(4-아미노-3,5-디메틸페닐)-l,4-디이소프로필벤젠, 비스(4-아미노-페닐)l,4-디이소프로필벤젠, 메틸렌 디아닐린과 폴리메틸렌 폴리아닐린 화합물의 혼합물(가끔 PMDA로 지칭됨. 에어 프로덕츠 앤드 케미칼(Air Products and Chemicals, Inc.)의 DL-50과 같은, 상업적으로 이용 가능한 제품을 포함함), 디에틸톨루엔디이소시아네이트, 메틸렌 비스(시클로헥실아민), 1,2-, 1,3- 및/또는 1,4-비스(아미노메틸)시클로헥산, 2- 및/또는 4-알킬시클로헥산-l,3-디아민, 디아미노디페닐설폰 및 다우 케미칼의 D.E.H.™ 52처럼 상업적으로 이용 가능한 것들과 같은 아민-에폭시 수지 부가물을 포함한다.

또한, 이러한 경화제는 아민 질소 원자들 중 일부 또는 전부가 차라리 아미드인 것들과 같은, 아미도-아민을 함유할 수 있다. 이들은 "지방산"의 하나 이상의 아민 질소 원자들과의 반응을 통해 얻어진 것의 대응물일 수 있다. 이러한 지방산은 8~24개의 탄소 원자들을 함유할 수 있고, 하나 이상의 카르복실기를 함유할 수 있다. 이러한 아민은 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민 등과 같은 지방족 폴리아민으로부터 유래될 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예는 에어 프로덕츠 앤드 케미칼이 판매한 안쿠아민(Anquamine) 401 및 안쿠아민 701이다.

일부 구현예에서, 저급 알킬 디티오카바메이트 아연 촉진제가 제1 촉진제로 이용될 수 있다. 이러한 물질은 염 형태의 아연과 연관되어, 즉, 디부틸 디티오카바메이트 아연, 디에틸 디티오카바메이트 아연, 디메틸 디티오카바메이트 아연 및 디아밀 디티오카바메이트 아연의 형태로 상업적으로 이용 가능하다. 제1 촉진제의 부재시, 더 높은 수준의 제2 촉진제가 이용될 수 있다.

특히, 이러한 조성물의 경화제 성분은 폴리아민 고분자를 약 5 내지 약 25 wt%, 또는 약 7.5 내지 약 20 wt%, 또는 약 10 내지 약 15 wt %, 그리고 약 3 wt%, 2 wt% 또는 1 wt% 이하의 용매(예컨대, 테트라에틸렌 펜타민)를 포함하는 수성 용액일 수 있다. 예를 들어, 이러한 에폭시 수지 성분은 아이솔라-가드(ISOLA-GUARD) WB 500™(B 파트)일 수 있다.

아이솔라-가드 WB 500™(B 파트)의 물리적/화학적 특성은 [끓는점(℉): > 212℉, 100℃, 고형물 중량 % 70, 휘발성 유기 화합물: < 0.16 lb./gal, 비중(물=1): 1.30-1.45, 증발률: N-부틸 아세테이트보다 느림, 외관 및 냄새: 회색-황갈색 액체, 약한 암모니아 냄새, 물리적 상태: 수성 분산액, 반응성 안정성: 안정적, 배합금기(회피 물질): 강한 산화제, 위험한 분해생성물: CO, CO₂, Nox, 암모니아, 위험한 중합반응: 저절로 발생하지 않음. 1파운드가 넘는 덩어리를 에폭시 화합물과 혼합할 경우 열 축적을 유발할 수 있음, 회피 조건: 강한 산성 물질과의 혼합 또는 노출]을 포함한다.

또한, 물은 조성물 내에서 에폭시 및/또는 경화제 부분에 존재할 수 있다. 이러한 에폭시 및/또는 경화제 부분은 물 호환성을 제공하고자 계면활성제 또는 적절한 화학적 개질을 포함할 수 있다.

또 다른 구현예에서, 본 개시는 비스페놀 A계 에폭시 수지와 같은 에폭시 수지, 그리고 방향족 폴리아민 성분과 같은 경화제, 및 물을 포함하는 수성 에폭시 코팅 조성물에 관한 것이다. 추가적인 구현예에서, 본 개시는 내화재료를 포함하는 제1층 및 수성 에폭시 코팅 조성물을 포함하는 제2층을 포함하는 조성물에 관한 것이다.

코팅 조성물에서 경화제에 대한 에폭시 수지의 비율은 원하는 에폭시의 특성에 따라 달라질 수 있다. 코팅 조성물에서 경화제에 대한 에폭시 수지의 비율은 1:99 내지 99:1의 범위일 수 있다. 특히, 코팅 조성물에서 경화제에 대한 에폭시 수지의 비율은 1:10 내지 10:1, 또는 더욱 구체적으로는 1:5 내지 5:1의 범위일 수 있다.

또한, 코팅 조성물 내의 에폭시 수지와 경화제의 양은 원하는 특징에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 코팅 조성물 내의 에폭시 수지의 양은 약 5 wt% 내지 약 70 wt%, 그리고 특히 약 10 wt% 내지 약 60 wt% 범위일 수 있다. 다른 구현예에서, 코팅 조성물 내의 경화제의 양은 약 5 wt% 내지 약 70 wt%, 그리고 특히 약 10 wt% 내지 약 60 wt% 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 본 설명에 제공된 에폭시 대 경화제 비율 및 기타 그러한 양은 에폭시 및 경화제 그 자체를 지칭한다. 다른 구현예에서, 에폭시 대 경화제 비율 및 기타 그러한 양은 에폭시 및 경화제 성분들을 지칭하며, 이는 다른 재료, 용매, 색소 등을 포함할 수 있다.

이러한 코팅 조성물은 수성 또는 반수성 기반일 수 있다. 일 구현예에서, 조성물은 약 10 wt% 내지 약 90 wt%의 수분 함량을 나타낼 수 있다. 특히, 이러한 수분 함량은 약 10 wt%와 약 80 wt%, 또는 약 30 wt%와 약 70 wt% 사이일 수 있다. 일 구현예에서, 본 개시는 시멘트계 또는 플라스터계 내화물질 위의 코팅을 위한 수성 에폭시 조성물로서, 수성 에폭시 조성물의 수분 함량이 약 10 wt%와 약 90 wt% 사이인 수성 에폭시 조성물에 관한 것이다.

추가적인 성분들도 코팅 조성물에 함유될 수 있다. 이러한 추가적인 성분들은 무기 충전제, 산화 티타늄, 점토, 산화 아연, 황산 바륨, 석회석, 돌로마이트, 탈크, 카본 블랙, 실리카, 운모, 규회석, 석영, 마이크로스피어 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 추가적인 성분들은 비 극성, 또는 실질적으로 비 극성이다. 이러한 구현예에서, 산소와 같은 다른 극성 기는 회피된다. 다른 구현예에서, 본 개시는 반응성 성분들이 산소 원자를 함유하지 않고, 에폭시 기능성을 제공하는 나머지 성분들을 함유하는, 수성 조성물에 관한 것이다. 에폭시 기능성이 제공되었으므로, 산소를 함유하는 성분들은 에테르, 하이드록실 또는 에폭사이드 산소의 형태이다. 일부 구현예에서, 이러한 조성물은 에폭시 기능성을 제공하는 성분들 이외에도 산소 원자들이 있는 성분들을 함유할 수 있다. 이러한 추가적인 성분들은 에테르, 하이드록실 또는 에폭사이드 산소의 형태일 수 있다.

일 구현예에서, 본 개시는 적어도 10 wt%의 무기 충전제를 함유하는 수성 조성물에 관한 것이다. 또 다른 구현예에서, 본 개시는 적어도 5 wt% 산화 티타늄을 함유하는 수성 조성물에 관한 것이다. 또 다른 구현예에서, 본 개시는 적어도 5 wt%의 점토를 함유하는 수성 조성물에 관한 것이다. 본 개시는 소포제, 점도증가제, 습윤제, 계면활성제, 침전방지제, 색소, 염료, 부식 저해제, 산화 아연, 산, 아인산염 또는 3차 아민과 같은 촉진제, 에틸렌 글리콜, 부틸 에테르 같은 용매, 이스트맨(Eastman)의 텍사놀(Texanol™) 또는 솔루티아(Solutia)의 솔루솔브(Solusolv™) 2075와 같은 합착제(coalescent) 및 비닐 및 아크릴 고분자와 같은 추가적인 수지를 포함하는 기타 성분들을 함유할 수 있다.

또한, 본 개시의 코팅 조성물은 염료 또는 색소를 함유할 수 있다. 염료 및 색소의 존재는 균일한 코팅의 도포를 도울 수 있다. 코팅 조성물이 도포되는 동안, 코팅 조성물의 색을 관찰하여 적절하고 균일한 코팅이 도포됨을 확실히 할 수 있다. 적절한 코팅의 색은 부분적으로는, 사용된 염료의 농도 및 원하는 코팅의 두께를 기초로 하여 달라질 수 있다. 특정 구현예는 건조시, 임의의 심각하지 않은 향후의 손상이 못마땅한 외관을 제시하지 않도록, 내화재료의 코팅되지 않은 색과 조화되는 색이다.

이러한 코팅 조성물은 높은 수분 함량을 나타내는 도포된 내화재료 상에 도포될 수 있다. 이러한 코팅 조성물은 눅눅하고/눅눅하거나 젖은 내화재료 표면에 도포될 때 효과적인 코팅을 제공할 수 있다. 이러한 코팅 조성물은 내화재료의 표면층에서 수분에 의해 발생할 수 있는 임의의 희석에 의해 손상되지 않는다. 이러한 코팅 조성물은 적어도 약 20 wt% 수분을 나타내는 도포된 내화재료에 도포될 수 있다. 특히, 이러한 코팅 조성물은 적어도 약 20 wt%, 또는 약 25 wt%, 또는 약 30 wt%, 또는 약 35 wt%, 또는 약 40 wt%, 또는 약 50 wt%, 또는 약 60 wt%, 또는 약 70 wt% 수분을 나타내는 도포된 내화재료에 도포될 수 있다. 이러한 코팅은 수성이지만, 일단 양생되면, 그것들은 수분 침투에 대해 충분한 저항성, 그리고 충분한 건조를 가능하게 하는 필수적인 지체 및 부수되는 수축 속도의 감소를 제공한다.

이러한 코팅 조성물은, 도포되는 경우, 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성할 수 있다. 균일한 코팅은 다음을 포함할 수 있다: 재료에 코팅이 없는 부분이 없음, 코팅의 각 부분이 실질적으로 동일한 두께를 나타냄, 코팅 조성물의 성분들 전부가 코팅에 골고루 분포됨 및/또는 코팅된 내화재료 전반에 걸쳐 코팅이 실질적으로 동일하게 수행함(예컨대, 보호함, 지지함, 감소시킴).

또 다른 구현예에서, 본 개시는 내화재료가 기질에 도포되고 1시간 이내에 내화재료에 코팅 조성물을 도포하는 것을 포함하는, 내화재료를 코팅하는 방법으로, 이때, 이러한 코팅 조성물은 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성하는, 내화재료를 코팅하는 방법에 관한 것이다. 전형적으로는, 코팅이 내화재료에 도포될 수 있기 전에 긴 시간 또는 더 오랜 시간이 지나야만 한다. 더 오랜 시간이 필요한 것은, 부분적으로는, 도포된 내화재료가 높은 수분 함량(예컨대, 눅눅한 표면)을 가지고 있고, 비 수성 코팅 조성물이 눅눅한 표면과 양립할 수 없기 때문이다. 그러한 비 수성 코팅 조성물을 눅눅한 내화재료 표면에 도포하면 균일하지 않은 코팅을 초래한다.

전형적으로는, 도포된 내화재료의 수분 함량은 기질에 도포된 직후에 가장 높다. 또한, 이러한 코팅 조성물은 내화재료가 기질에 도포되고 약 1시간 이내와 같이, 건조의 조기 단계에서 도포된 내화재료에 도포될 수 있다. 이러한 코팅 조성물은 수성 또는 반수성 기반이므로, 코팅 조성물은 도포된 내화재료 상에 균일한 코팅을 형성한다. 특히, 이러한 코팅 조성물은, 내화재료가 기질에 도포되고 약 192시간, 또는 약 168시간, 또는 약 120시간, 또는 약 96시간, 또는 약 80시간, 또는 약 72시간, 또는 약 50시간, 또는 약 48시간, 또는 약 40시간, 또는 약 36시간, 또는 약 24시간, 또는 약 16시간, 또는 약 12시간, 또는 약 8시간, 또는 약 6시간, 또는 약 4시간, 또는 약 2시간, 또는 약 1시간 이내에, 도포된 내화재료에 도포될 수 있다. 이러한 코팅 조성물은 예를 들어, 약 1시간과 약 80시간 사이와 같이, 이러한 시간들 중 임의의 것, 또는 제공된 바와 같은 임의의 조합을 기초로 한 시간대 내에서 도포될 수 있다. 일 구현예에서, 본 개시는 내화재료가 도포된 시간으로부터 8일 이내에 코팅이 도포되는 수성 조성물에 관한 것이다.

이러한 코팅의 두께는 적절한 건조 및 수분 침투로부터의 보호뿐만 아니라 본 설명에 기술된 기타 성질들을 제공하기에 충분해야 한다. 이러한 코팅의 두께는 건조 도장두께로 측정될 수 있다. 건조 도장두께는 약 0.25와 약 10 밀, 또는 약 0.5와 약 8 밀, 또는 약 0.75와 약 6 밀, 또는 약 1과 약 6 밀 사이, 또는 이의 임의의 조합일 수 있다(1 밀 = 25 마이크로미터). 일 구현예에서, 본 개시는 0.5-8 밀의 건조 도장두께를 나타내는 수성 에폭시 조성물에 의해 생성된 수성 코팅 조성물에 관한 것이다.

내화재료에 제대로 도포되기 위해서, 이러한 코팅 조성물은 적절한 점도를 나타내야 한다. 일 구현예에서, 이러한 조성물은 23℃, 10 rpm 및 스핀들 3의 RVT 브룩필드(Brookfield) 상에서 측정했을 때, 약 500 내지 약 2,000센티포아즈의 점도를 나타낼 수 있다.

본 개시의 코팅 조성물을 도포된 내화재료에 도포함으로써, 도포된 내화재료의 건조 속도 및/또는 수축 속도가 조절(예컨대, 감소)될 수 있다. 허용 가능한 건조 속도는 첫 7일에 걸친 속도가 코팅되지 않은 재료에 비해 10~50% 또는 더욱 구체적으로는 20~40% 감소된 것이다. 도포된 내화재료의 건조 속도가 너무 빠른 상황에서는, 내화재료는 감소된 강도, 효과, 수명, 균열 또는 이의 조합을 나타낼 수 있다. 건조한 날씨 조건, 과도한 온도, 태양 노출, 높은 공기 움직임 또는 이의 조합으로 인해, 증가된 건조 속도가 발생할 수 있다.

본 개시의 코팅 조성물은 도포된 내화재료의 건조 속도를 코팅 조성물 없이 도포된 내화재료의 건조 속도에 비해 적어도 약 10% 감소시킬 수 있다. 특히, 이러한 건조 속도는 코팅 조성물 없이 도포된 내화재료의 건조 속도에 비해 적어도 약 20%, 또는 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 50%, 또는 적어도 약 60%, 또는 적어도 약 70%, 또는 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90% 감소될 수 있다.

건조 속도는 주 단위로 측정될 수 있다. 일 구현예에서, 코팅 조성물은 첫째 주에 걸쳐 건조 속도를 적어도 약 5%, 또는 적어도 약 10%, 또는 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%, 또는 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 50%, 또는 이러한 값들 중 임의의 범위로(예컨대, 10~50% 또는 20~40%) 감소시키는 코팅을 제공할 수 있다.

허용 가능한 수축 속도는 건조 첫째 주 동안 속도가 코팅 없는 속도의 80% 미만, 또는 더욱 구체적으로는 코팅 없는 속도의 60% 미만인 것이다. 도포된 내화재료의 수축 속도가 너무 빠른 상황에서는, 내화재료는 균열을 형성할 수 있고, 감소된 강도, 효과, 수명, 또는 이의 조합을 나타낼 수 있다. 건조한 날씨 조건, 과도한 온도, 바람, 태양 노출, 또는 이의 조합으로 인해, 증가된 수축 속도가 발생할 수 있다.

본 개시의 코팅 조성물은 도포된 내화재료의 수축 속도를 코팅 조성물 없이 도포된 내화재료의 수축 속도에 비해 적어도 약 10% 감소시킬 수 있다. 특히, 이러한 수축 속도는 코팅 조성물 없이 도포된 내화재료의 수축 속도에 비해 적어도 약 20%, 또는 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 50%, 또는 적어도 약 60%, 또는 적어도 약 70%, 또는 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90% 감소될 수 있다.

건조 속도 및 수축 속도 이외에도, 본 개시의 코팅 조성물은 코팅 사이로 수분이 침투하는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 코팅 조성물은, 처리되지 않은 내화재료에 비해, 내화재료로의 수분 침투를 적어도 약 5%, 또는 적어도 약 10%, 또는 적어도 약 15%, 또는 적어도 약 20%, 또는 적어도 약 30%, 또는 적어도 약 40%, 또는 적어도 약 50%, 또는 이러한 값들 중 임의의 범위로 감소시킬 수 있다.

특히, 본 개시의 하나의 구현예로서, 아이솔라-가드 WB 500™의 도포 방법이 기술된다. 아이솔라-가드 WB 500™은 고성능의, 두 파트로 이루어진 수성 에폭시 코팅으로, 내화재료 도포 후, 아이솔라텍의 캐프코(Cafco^®) 펜도라이트(Fendolite^®) M-II, 캐프코 펜도라이트 TG 또는 캐프코 펜도라이트 M-II/P 시멘트계 방화 시스템으로 도포될 때, 또는 아이솔라텍의 캐프코 펜도라이트(Fendolite^®) M-II, 캐프코 펜도라이트 TG 또는 캐프코 펜도라이트 M-II/P 시멘트계 방화 시스템 위에 직접적으로 도포될 때, 경화제, 방수제 및 침투성 프라이머로 기능할 수 있다.

기질 준비: 표면은 깨끗해야 하고, 적절한 접착을 확실히 하기 위해 먼지나 헐거운 물질이 없도록 해야 함. 모든 오일, 그리스, 때, 먼지, 생물학적 곰팡이 또는 흰곰팡이의 흔적들 또는 아이솔라-가드 WB500™의 접착을 손상시킬 것 같은 조건들을 제거하시오.

혼합: 제품은 2개 성분의 사전에 계량된 용기에 제공될 수 있다. 제공된 바와 같이 부피 기준 혼합비는 약 3:1(B 파트 대 A 파트)일 수 있다. B 파트: 반드시 임의의 침전물이 완전히 분산되도록 B 파트를 페인트 스타일 드릴 믹서로 미리 혼합할 수 있다. A 파트의 경우, A 파트와 B 파트 전부를 함께 첨가하고, 페인트 스타일 드릴 믹서로 짧은 시간, 예컨대, 3분 동안 완전히 혼합할 수 있다. 결정화가 A 파트 성분에 존재할 경우, 짧은 시간, 예컨대, 30분 동안 또는 더 이상 결정화가 존재하지 않을 때까지 약 100℉(38℃)까지 A 파트를 가열할 수 있다. 결정화는 모래 같은 느낌과 외관을 나타내는, 액체의 부분적인 고체화이다. 일부 구현예에서, 성분들을 묽게 만들어서는 안 된다. 혼합물을 통틀어 균일한 색이 변함없을 때까지 성분들을 계속해서 혼합할 수 있다.

도포 장치: 스프레이: 펌프에 필터, 예컨대, 60메시의 필터가 있는, 고압, 예컨대, 3000 psi(1.25 gpm)를 유지할 수 있는 그라코(Graco) 1595 또는 등가물이 이용될 수 있다. 특히, 3/8" I.D. 호스 50' 및 Y4" I.D. 휩 호스 최대 6'가 이용될 수 있다. 또한, 디퓨저 팁이 제거된, 그라코 HD 텍스쳐 플러스 스프레이 건 모델 #241-705 또는 등가물을 이용할 수 있다. 팁 크기는 디퓨저가 제거된 것으로 0.019" 또는 이와 비슷한 것일 수 있다. 브러시: 부드러운/중간 합성 브리슬 브러시를 이용할 수 있다. 롤러: 3/16" 매끄러운 마무리 냅 롤러를 이용할 수 있다.

도포 두께: 캐프코 펜도라이트 M-II 또는 펜도라이트 M-II/P 도포 후 최소한 24시간이 허용될 수 있다. 습식 도장두께(WFT): 약 3.0 내지 5.0 밀(0.08 내지 0.13 mm)의 평균 WFT가 단일 코트에 도포될 수 있다. 방울짐 또는 흐름 현상이 발생하는 경우, 이들을 코팅되지 않은 구역으로 퍼뜨려야 한다. 건조 도장두께(DFT): 약 1.5 내지 2.5 밀(0.04 내지 0.07 mm)의 평균 DFT가 도포될 수 있다.

도포 온도: 주변 공기 온도가 50℉(10℃) 내지 100℉(38℃)일 때 제품을 도포할 수 있다. 도포 전, 도포 중, 그리고 도포 후 최소한의 시간, 예컨대, 24시간, 최소한의 기질 및 50℉(10℃)의 주위 온도가 유지될 수 있다.

청소: 가용 시간이 만료된 후(예컨대, 제형에 따라 1-3시간, 1-2시간, 1시간 등) 짧은 시간(예컨대, 10분) 내에 모든 장치와 용품의 청소가 이루어져야 한다. 짧은 시간, 예컨대, 10분 내에, 물질은 양생 또는 셋업되어 장치를 막거나 손상시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 사용 후 10분 이내에 장치와 용품에서 물질이 청소된다.

고형물 함량: 도포된 물질의 고형물 함량은 약 40 내지 약 80 wt%, 특히 약 62%(±2% 중량 기준)일 수 있다.

일부 구현예에서, 본 개시는 A 파트 성분(예컨대, 약 9.5 lbs, 1 갤런)과 B 파트 성분(예컨대, 35.5 lbs., 3.1 갤런)을 가지고 있는 키트에 관한 것이다. 이러한 키트는 50℉-100℉(10℃-38℃) 온도의 건조한 환경에 보관될 수 있고, 운송 및 보관 중 강한 복사 태양광으로부터 보호될 수 있다.

일부 구현예에서, 추가적인 라텍스 코팅이 내화재료 위의 코팅 조성물 위로 도포될 수 있다. 이러한 라텍스 코팅은 아크릴산 또는 비닐 알코올의 에스테르를 기초로 한 고분자 또는 공중합체를 함유할 수 있다. 일 구현예에서, 이러한 라텍스 코팅은, 코팅 조성물을 도포하고 1일 이내에, 코팅된, 도포된 내화재료에 도포될 수 있다. 특히, 이러한 라텍스 코팅은, 코팅 조성물을 도포하고 2일, 또는 약 4일, 또는 약 7일, 또는 약 10일, 또는 약 14일, 또는 약 21일, 또는 약 28일, 또는 약 30일 이내에, 코팅된, 도포된 내화재료에 도포될 수 있다.

다른 구현예에서, 추가적인 코크 코팅이 내화 재료의 코팅 조성물 위에 도포될 수 있다. 코크는 실리콘, 폴리우레탄, 다황화물, 폴리아크릴 중합체 또는 공중합체뿐만 아니라, 당업자에 공지된 기타 코크로 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 이러한 코크 코팅은 코팅 조성물 도포 4시간, 또는 약 1일, 또는 약 2일, 또는 약 4일, 또는 약 7일, 또는 약 14일, 또는 약 21일, 또는 약 28일 이내에 코팅된, 도포된 내화재료에 도포될 수 있다.

코크는 둘 이상의 상이한 재료 간의 접합부 또는 심을 밀봉하는 데 흔히 적용된다. 코크는 기질과 내화재 사이의 계면을 밀봉하는 데 사용될 수 있다. 코크는 기질 상의 내화재 종료 지점에 적용될 수 있다. 기질은 강철, 아연도금강 등을 포함할 수 있다. 기질은 당업자에게 알려진 적절한 프라이머로 코팅될 수도 있다. 일부 경우에, 코크는 액체, 특히 그 중에서도 물이 내화재/기질 계면으로 침투하는 것을 방지하거나 저감한다. 코크의 도포 이전에 본 개시의 코팅 조성물을 도포하면 계면에서 액체 침투를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 코크와 내화재 간 결합을 증가시킬 수 있다. 도 1 및 2는 본 발명의 예시적 구현예를 도시한다. 도 1은 내화재가 도포된 기질을 도시한다. 계면은 기질과 내화재의 계면에 도포된 코크에 의해 보호된다. 도 2는 내화재가 도포된 기질을 도시한다. 기질과 내화재의 계면에 코크를 도포하기 전에 본 발명의 조성물로 계면 영역이 코팅된다.

또 다른 구현예에서, 본 개시는 비스페놀 A계 에폭시 수지와 같은 에폭시 수지가 있는 제1 용액 및 지방족 폴리아민과 같은 경화제가 있는 제2 수용액을 포함하는 코팅 조성물을 제조하기 위한 키트에 관한 것이다.

출판물, 특허 및 특허 출원을 포함하는 모든 인용된 참고문헌에 개시된 내용은 그 전체가 본 설명에 참조로써 명백히 포함된다.

양, 농도, 또는 기타 값 또는 매개변수가 범위, 바람직한 범위, 또는 바람직한 상한값과 바람직한 하한값의 목록으로 주어진 경우, 이는 범위들이 별도로 개시되는지와는 무관하게, 임의의 상한 범위 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위들을 명확하게 개시하는 것으로 이해된다. 수치의 범위가 본 설명에 인용되는 경우, 달리 언급되지 않는 한, 이러한 범위는 이의 종말점, 그리고 범위 내의 모든 정수와 분수들을 포함하고자 한 것이다. 본 발명의 범위가 범위를 정의할 때 인용된 특정 값들에 한정되는 것으로 의도된 것은 아니다.

본 발명은 다음 실시예에서 더 정의된다. 이러한 실시예들은 본 발명의 바람직한 구현예를 지시하면서 오로지 설명적으로 주어진다고 이해되어야 한다.

실시예

실시예 1 -내화재료

내화재료를 일련의 강철판에 도포하였다. 패들 믹서를 이용하여 50자루의 펜도라이트 MII(아이솔라텍 인터내셔날)를 40파운드의 시수와 혼합하였다. 그런 다음, 이 혼합물을 12" x 12" 강철판에 1.5인치의 습식 두께까지 분무하였다. 도포된 내화물질이 있는 이러한 강철판들을 상이한 코팅 조성물을 시험하는 데 이용하였다.

실시예 2 -비 극성 수성 에폭시 밀폐제

비 극성 수성 에폭시 밀폐제를 제조하였다.

A 파트: 강철 컵에 다음 성분들을 혼합하였다:

B 파트: 강철 컵에 다음 성분들을 혼합하였다:

A 파트와 B 파트를 함께 혼합하고, 실시예 1의 내화재료를 코팅하는 데 이용하였다. 혼합물을 브러시로 도포하여 2 밀 또는 4 밀의 건조 도장두께를 나타내는 균일한 코팅을 얻었다.

실시예 3 - 비 수성, 비 극성 밀폐제 : 카르보가드 ( Carboguard ®) 1340

실시예 1의 내화물질을 코팅하기 위하여 상업적인 비 수성 에폭시 밀폐제인 카르보가드(Carboguard®) 1340을 이용하였다. 이러한 밀폐제를 브러시로 2~4밀의 건조 도장두께까지 도포하였다. 24시간에 도포된 코팅은 젖은/축축한 표면 위에 비 극성 물질이 고인 탓에 얼룩덜룩했다.

실시예 4 - 극성 수성 에폭시 밀폐제

극성 수성 에폭시 밀폐제를 제조하였다.

A 파트: 강철 컵에 다음 성분들을 혼합하였다:

B 파트: 강철 컵에 다음 성분들을 혼합하였다:

A 파트와 B 파트를 함께 혼합하고, 실시예 1의 내화재료를 코팅하는 데 이용하였다. 혼합물을 브러시로 도포하여 2밀 또는 4밀의 건조 도장두께를 나타내는 균일한 코팅을 얻었다.

실시예 5 - 수성 라텍스 톱 코트

수성 라텍스 톱 코트를 제조하였다. 강철 컵에 다음 성분들을 혼합하였다.

라텍스 톱 코트를 이용하여 실시예 1의 내화재료를 코팅하였다.

실시예 6 - 건조 연구

건조 연구에서 실시예 2~5의 코팅된 판들을 시험하였다. 다양한 건조 도장두께(dft)와 내화재료가 도포된 후의 다양한 시간(시간)에 각각의 코팅을 도포하였다. dft는 12" x 12" 구역에 대해 계산하였으며, 이러한 dft가 임의의 표면 거칠기를 설명하지는 않았다. 7일의 수분 손실을 측정하였다. 어떠한 밀폐제도 없는 내화재료(없음)에 대해 수분 손실을 결정하였다. 각 시료를 최소한의 공기 이동으로 약 73-75℉와 약 30-40% 상대습도에서 건조시켰다. 건조 연구 결과를 아래에 제시하였다.

목표 건조 속도는 밀폐되지 않은 대조군의 약 70-90% 사이였다. 약 70-90% 사이의 건조 속도는 완전한 건조를 위한 과도한 시간 없이 (양생을 향상시키기 위한) 조기 건조 속도를 감소시키는 것 사이에 양호한 균형을 제공한다. 이 연구는, 선행 기술(예컨대, 카르보가드 1340)이 비 극성, 수성 에폭시 밀폐제의 경우 요구된, 겨우 2 밀에 비해, 건조 속도의 원하는 감소를 제공하기 위해서는 4 밀이 필요함을 보여준다. 마찬가지로, 비 극성, 수성 에폭시 밀폐제는 극성, 수성 에폭시 밀폐제에 비해 더 나은 성능을 보여준다. 그러나 극성, 수성 에폭시 밀폐제는 톱 코트가 그 위에 도포될 수 있는(즉, 표의 마지막 두 줄) 프라이머로서 유용하다. 예를 들어, 건조를 상당히 지체시키지 않고서 톱 코트도 도포될 수 있도록 극성, 수성 에폭시 밀폐제를 2 밀로 이용하였는데, 이는 건조 속도의 적은 감소 덕분이다. 비 극성, 수성 에폭시 밀폐제 1 밀에 뒤이은 라텍스 톱 코트 2 밀로 동일한 것이 달성될 수 있다.

실시예 7 - 수분 침투에 대한 보호 연구

수분 연구에서 실시예 2~5의 코팅된 판들을 시험하였다. 다양한 건조 도장두께(dft)와 내화재료가 도포된 후의 다양한 시간(시간)에 각각의 코팅을 도포하였다. Dft는 12" x 12" 구역에 대해 계산하였으며, 이러한 dft가 임의의 표면 거칠기를 설명하지는 않았다. 수분 침투 퍼센트를 측정하였다. 수분 침투는 상업용 페인트 분무기로부터 연속적으로 3분 동안 물을 분무하는 한편, 건조된 판을 수직 위치로 유지시켜, 여분의 수분이 표면을 흐를 수 있도록 하여 결정하였다. 어떠한 밀폐제도 없는 내화재료(없음)에 대한 수분 증가를 결정하였다. 물 분무 중의 주변 조건은 최소한의 공기 이동으로 약 73-75℉와 약 30-40% 상대습도였다. 수분 연구 결과를 아래에 제시하였다.

목표 수분 침투값은 20% 미만, 그리고 이상적으로는 10% 미만이었다. 일부 구현예에서, 본 개시는 3분 물 분무 도중 수분 침투량이 코팅, 예를 들어, 수성 에폭시 조성물에 의해 생성된 코팅이 없는 경우의 80%를 초과하여, 또는 90%를 초과하여 감소되는 코팅 조성물에 관한 것이다. 이 연구는 내화재료가 분무되고 24시간 후에 코팅이 도포될 때, 비 극성, 수성 에폭시 밀폐제가 2밀 또는 4밀에서 수분 침투를 80%를 초과하여 감소시킴을 보여준다. 선행 기술(예컨대, 카르보가드 1340)은 그렇지 않다.

실시예 8 - 코크 연구, 수분 침투

코크의 도포 전에 본 개시의 조성물을 언더코팅하는 것에 대한 효과를 평가하기 위해 발수성 연구를 수행하였다. 강철판의 표면에 Fendolite® MII 코팅을 가진 강철판 샘플을 사용하여 발수성을 시험하였다. 샘플은 12" x 12" 강철판 상의 10" x 12"의 M-II 샘플(1.5" 두께)로 이루어졌다. 이는 각 샘플의 한 면에 2" 부분의 강철이 노출되도록 한다. 노출되지 않은 각 샘플의 상면과 측면은 파라핀 왁스의 3 코팅으로 덮여 이 표면들을 통해 샘플로 수분이 유입되는 것을 막는다. 강철판이 노출된 유일한 M-II 미코팅 면은 종료점을 나타내는 샘플의 부분이었다. 코크 및/또는 비 극성 수계 에폭시 밀폐제 비드가 도포된 것은 이 면이었다. 세 가지 다른 세트의 샘플을 준비하였다. 한 세트의 샘플은 코크로 처리하지 않았다. 두 번째 세트의 샘플은 코크로 처리하였다(도 1 참조). 마지막 세트의 샘플은 비 극성 수계 에폭시 밀폐제 및 이에 이어 코크로 처리하였다(도 2 참조). 밀폐제의 배합은 실시예 2에 언급하였다. 본 연구에 사용된 코크는 "GE Silicone II* Window & Door 100% Silicone"이었다.

이후 본 샘플을 수용성 염료, 페놀프탈레인을 함유한 물에 넣었다. 시험 절차는 ASTM 침투 습윤 계수 시험 표준 C1585와 유사하며, 이를 따랐다. 45분과 6시간, 두 가지 다른 노출 시간에 대해 시험하였다. 물에 노출 후, 샘플을 절단하고, 마커로서 염료를 사용하여 물의 침투 깊이에 대해 단면을 관찰하였다.

코크가 없는 샘플에서는, 45분에 MII 내로, 특히 MII-강철 계면을 따라, 물이 실질적으로 이동했다는 것이 관찰되었다. 45분에, 코크가 있는 샘플은 코크 상부에서 물 침투가 있었지만 물이 강철로 이동하지는 않았다. 동일한 샘플에서, 6시간에, 물 앞쪽은 MII-강철 계면으로 이동하였다. 비 극성 수계 에폭시 밀폐제 및 코크가 있는 샘플은 45분에 상당한 수분의 침투 또는 이동을 보이지 않았다. 6시간에, 이들 샘플은 수분 침투의 최소한의 징후를 보이고 MII-강철 계면으로 물은 전혀 이동하지 않았다. 이들 결과는, 비 극성 수계 에폭시 밀폐제 및 코크가 코크 단독보다 훨씬 더 잘 종료점에서 수분 침투를 막는다는 것을 나타낸다.

실시예 9 - 코크 연구, 결합 강도

실시예 8에서 기술한 바와 같이, 코크와 MII 코팅간의 결합 품질 및 강도를 강철 패널에 코팅된 MII를 이용하여 시험하였다. 3 세트의 샘플들을 다시 준비하였다. 한 세트의 샘플들은 코크로 코팅하지 않았고, 한 세트의 샘플들은 코크로 코팅하였으며, 3번째 세트의 샘플들은 본 개시의 비극성 수성 에폭시 밀폐제 및 밀폐제 상에는 코크로 코팅하였다. 샘플들은 90일간 경화/건조된 M-II 패널들(두께 1", 4" x 12")로 이루어졌다. 절반의 샘플들은 '건조' 샘플로서 코팅되었다. 나머지 절반의 샘플들은 '습식의/하루 지난' M_II처럼 보이도록 표면 상에 분사되었다. '습식' 샘플들은 각 패널에 10 그램의 물을 첨가하고 5분간 대기하며, 다시 각 패널에 10 그램의 물을 추가하고, 3분간 대기하여 만들었고, 이후 비극성 수성 에폭시 밀폐제 혹은 코크로 코팅하였다. 4 밀리의 습식 막두께(2 밀리 건조 막두께)인 비극성 수성 에폭시 밀폐제를 적절한 샘플에 도포하였다. 45 그램의 코크를 '코크로 코팅된 것'으로서 나열된 샘플들 상에 도포하였다. 비극성 수성 에폭시 밀폐제 및 코크 모두를 가지는 샘플들은, 비극성 수성 에폭시 밀폐제가 도포되고 2시간이 지난 후에 코크를 코팅하였다. 그런 후에 샘플들을 방치하여 결합 강도를 시험하기에 앞서 7일 간 경화하였다. 밀폐제용 제제는 실시예 2에 나열되었다. 본 연구에 사용된 코크는 "GE Silicone II* Window & Door 100% Silicone"이었다.

완전하게 경화하기 위해 충분한 시간을 부여한 후, 각 패널에 결합 강도 캡을 부착하였다. 일단 잡아당겨지면 결함 모드가 관찰되었다. 코팅이 없는 샘플은 MII 코팅 내에서 파단이 발생함을 보여줬다. 코크만 있는 샘플은 코크-MII 경계에서 파단이 발생함을 보여줬다. 이는 코크와 MII 사이에 약한 결합이 있음을 의미한다. MII와 코크 사이에 비극성 수성 에폭시 밀폐제를 가지는 샘플은 MII 내에 파단이 발생함을 보여줬는데, 이는 코크와 비극성 수성 에폭시 밀폐제 사이에 그리고 비극성 수성 에폭시 밀폐제 및 MII 사이에 강한 결합이 있음을 의미한다. MII 및 코크 사이에 비극성 수성 에폭시 밀폐제의 존재는, 파단이 코크-MII 경계 보다는 오히려 MII 내에 발생하는 지점까지 경합 강도를 증가시켰다. 이러한 강도의 증가는 코크 코팅을 보다 견고하고 물리적 붕괴에 보다 견딜 수 있게 한다. 본 연구에서 결합 강도는 평균 약 60% 정도 증가하였다. '건조' 샘플은 약 120% 향상된 반면에 '습식' 샘플은 약 25% 향상되었다. 일부 구현예에서, 본 개시는 결합 강도를 건조 샘플, 습식 샘플에 대해 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90%, 약 100%, 약 110%, 혹은 약 120% 혹은 이 값들의 평균치만큼 향상시킨다.

본 개시는 이의 예시적인 구현예를 참조로 하여 특별히 보여지고 기술되었지만, 당업자라면 첨부된 청구범위에 의해 포괄되는 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고도 형태와 세부사항의 다양한 변화가 그 안에서 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (17)

1. 코팅방법에 있어서,
   (i) 기질에 내화재료의 코팅을 직접 도포하는 단계, 여기서 상기 내화재료는 무기바인더와 골재를 포함하는 플라스터-기반 또는 시멘트-기반 내화재료이며, 여기서 상기 내화재료의 코팅은 적어도 20중량%의 수분함량을 가진다;
   (ii) 상기 내화재료의 코팅에 균일한 코팅조성물의 코팅을 직접 도포하는 단계, 여기서 상기 코팅조성물의 코팅은 1 내지 6밀의 두께를 가지고, 상기 코팅조성물은 에폭시 수지를 포함하는 수계 에폭시조성물, 지방족 폴리아민 경화제 및 물을 포함한다; 및
   (iii) 상기 코팅조성물의 코팅에 라텍스 코팅 또는 코크 코팅을 직접 도포하는 단계, 여기서 상기 라텍스 코팅은 아크릴산 또는 비닐 알코올의 에스테르를 기초로 한 고분자 또는 공중합체를 포함하며, 상기 코크 코팅은 실리콘, 폴리우레탄, 다황화물, 폴리아크릴 중합체 또는 폴리아크릴 공중합체를 포함하는 코팅방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 7일 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 5일 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 3일 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 48시간 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 24시간 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 8시간 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 4시간 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 균일한 코팅조성물의 코팅은 상기 내화재료가 상기 기질에 직접 도포된 후 1시간 이내에 상기 내화재료의 코팅에 직접 도포되는 코팅방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 내화재료의 코팅은 1인치 이상의 두께를 가지는 코팅방법.
11. 제1항에 따른 방법으로 제조된 물건.
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