KR19990029643A - 고온다습한 조건하에서 안정한 발포성 방염 도료 - Google Patents

고온다습한 조건하에서 안정한 발포성 방염 도료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화재시 발포층을 형성하는 탄소 형성 물질, 막 형성 결합제, 발포제 및 통상적인 보조제와 첨가제를 기재로 하며 절연층을 형성하는 내화성 도료에 관한 것이며, 이때 도료는 발포제로서 멜라민 염 및/또는 구아니딘 염 및/또는 미세캡슐화 멜라민을 함유한다.
절연층을 형성하는 본 발명에 따르는 내화성 도료는 특히 고온다습한 조건(상대 습도 최대 100%, 약 75℃)하에서 안정하다. 즉, NH3을 매우 극소량만 방출한다.

Description

고온다습한 조건하에서 안정한 발포성 방염 도료
본 발명은 화재시 발포층을 형성하는 탄소 형성 물질, 막 형성 결합제, 발포제 및 통상적인 보조제와 첨가제를 기재로 하며 절연층을 형성하는 내화성 도료에 관한 것이다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 발포성 도료라고도 하며, 이는 화재시 적절한 열작용으로 인해 발포하고 이러한 내화성 도료의 발포작용의 결과로 철 구조물, 천장, 벽, 케이블 및 파이프 등에 열이 통과하는 것을 방지하거나 적어도 지연시킴을 특징으로 한다.
미국 특허 제4,965,296호에는 난연성 도료 및 전기전도성 재료로 구성되는 난연성 재료가 기재되어 있다. 난연성 도료는 기포 형성 및 탄소 형성 물질, 기체 생성 화합물, 막 형성 결합제 및 상응하는 용제를 포함한다. 임의로, 통상적인 추가 성분이 존재할 수 있다.
미국 특허 제4,879,320호에는 전도성 재료 대신 세라믹 섬유 재료가 첨가되는 것을 제외하고는 상기 문헌에서와 유사한 난연성 조성물이 기재되어 있다.
미국 특허 제5,225,464호에는 인산, 멜라민 및 모노암모늄 포스페이트의 반응 생성물을 기재로 하는 수성 발포성 제형물이 기재되어 있으며, 이 제형물은 펜타에리트리톨, 염소화 탄화수소 및 추가의 화합물, 특히 폴리비닐 아세테이트와 함께 개선된 팽창성 도료를 제공하는 것으로 보고되어 있다.
다수의 발포성 제형물이 문헌에 기재되어 있다[참조: Fire Retardants Formulations Handbook, 저자: Vijay Mohan Bhatnagar, 1972].
DE 42 18 184 A1에는 성분(b)의 존재하에 수용성 및/또는 수분산성이고 우레탄 그룹 및 차단된 이소시아네이트 그룹을 갖는 하나 이상의 NCO 프리폴리머(a)와 둘 이상의 1급 및/또는 2급 아미노 그룹을 갖는 하나 이상의 지방족(지환족) 폴리아민을 포함하는 폴리아민 성분(b)의 배합물의 수용액 및/또는 분산액을 포함하는 수성 결합제 혼합물이 기재되어 있다.
최종적으로, DE 43 43 668에는 필수적으로, 막 형성 결합제 4 내지 25중량%, 암모늄 폴리포스페이트 10 내지 4중량%, 열작용하에 탄화되는 하나 이상의 물질 8 내지 40중량%, 발포제 6 내지 25중량%, 분산제 0 내지 5중량% 및 충전재 0 내지 25중량%를 포함하는 발포성 방염 도료가 기재되어 있다.
상기한 난연성 도료의 단점은 이들이 통상 할로겐을 함유하거나 충분한 정도의 광범위한 용도를 갖고 있지 못하다는 점이다.
특히, 발포제로서 멜라민을 함유하는 제형의 경우, 이들 배합물은 승온 및 높은 대기습도하에서, 예를 들면, 열대 조건하에서 비교적 다량의 암모니아(NH3)를 방출하는 것으로 밝혀졌다.
그러므로, 본 발명의 목적은 절연층을 형성하며, 심지어 예를 들어 대기습도와 온도가 높은 열대 지역과 같은 기후조건에서도 극소량의 NH3을 방출하는 내화성 도료를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 절연충을 형성하고 발포제로서 멜라민 염 및/또는 구아니딘 염 및/또는 미세캡슐화 멜라민을 함유하는 명세서 초반부에 기재되어 있는 유형의 내화성 도료에 의해 성취된다.
도 1은 대조용 도료로 피복된 강철 시트(실시예 1)와 본 발명의 도료로 피복된 강철 시트(실시예 2 내지 9)가 동일 조건하에서 방출하는 NH3의 양을 비교 도시한 것이다.
멜라민 염은 바람직하게는 멜라민 포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 보레이트 및 멜라민 실리케이트이고, 구아니딘 염은 바람직하게는 구아니딘 포스페이트이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 미세캡슐화 멜라민 또한 적합하게 사용된다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 바람직하게는 막 형성 결합제 5 내지 30중량부, 발포층 형성 물질 15 내지 50중량부, 탄소 형성 물질 5 내지 25중량부, 멜라민 염 및/또는 구아니딘 염 5 내지 50중량부 및 통상적인 보조제와 첨가제 10 내지 50중량부를 포함한다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 특히 바람직하게는 막 형성 결합제 10 내지 20중량부, 발포층 형성 물질 25 내지 40중량부, 탄소 형성 물질 7 내지 15중량부, 멜라민 염 및/또는 구아니딘 염 7 내지 40중량부 및 통상적인 보조제와 첨가제 20 내지 40중량부를 포함한다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 바람직하게는, 막 형성 결합제로서, 비닐 아세테이트계 단독중합체; 비닐 아세테이트, 에틸렌 및 비닐 클로라이드의 공중합체; 장쇄 측쇄 카복실산의 비닐 에스테르와 비닐 아세테이트의 공중합체; 비닐 아세테이트와 디-n-부틸 말리에이트의 공중합체; 비닐 아세테이트와 아크릴산 에스테르의 공중합체; 스티렌과 아크릴산 에스테르의 공중합체 및/또는 아크릴산 에스테르계 공중합체; 비닐톨루엔/아크릴레이트 공중합체; 및 스티렌/아크릴레이트 중합체를 함유한다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 바람직하게는, 막 형성 물질로서, 인산 및/또는 폴리인산의 암모늄 염을 함유한다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 바람직하게는 탄소 형성 물질로서 탄수화물을 함유한다.
바람직하게 사용되는 탄수화물은 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨 및/또는 펜타에리트리톨 중축합물이다.
절연층을 형성하는 내화성 도료는 바람직하게는, 보조제 및 첨가제로서, 유리 섬유, 무기 섬유, 카올린, 활석, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 침강 실리카, 실리케이트 및/또는 분말상 셀룰로즈를 함유한다.
절연층을 형성하는 본 발명에 따르는 내화성 도료는 할로겐을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
절연층을 형성하는 본 발명에 따르는 내화성 도료는 고온 다습한 조건[약 75℃, (대기 중의) 상대 습도 최대 100%]하에서 저장되는 동안 550ppm 미만의 NH3을 방출한다.
본 발명에 따르는 내화성 도료(발포성 도료)는 다양한 표면, 바람직하게는 강철, 목재, 전자 케이블 및 파이프를 보호하기 위한 도료로서 브러싱, 분무 또는 롤러에 의한 피복이 가능한 형태로 사용된다.
다음 실시예에서는, 발포성 도료를 제조하여 표준 강철 시트에 도포한 다음 이의 효능을 평가한다.
절연능은 DIN 4102, 파트 8(1986)에 따라 시험한다. 내수성 시험은, 절연능을 시험하기 전에, 피복된 강철 시트를 40℃, 95% 대기 습도의 컨디셔닝실에서 4주 동안 저장함으로써 수행한다.
다음 생성물을 실시예에서 사용한다:
R플리오리트(Pliolite)[고체, 제조원: Goodyear/France] ; 비닐톨루엔/아크릴레이트 공중합체 기재의 뉴우톤 거동의 열가소성 수지.
R호스타플람(Hostaflam) AP 462 [제조원: Clariant GmbH, Frankfurt am main] ; EP-B-0 180 795에 따라 제조되고 경화된 멜라민/포름알데히드 수지를 포함하는 캡슐 재료 약 10중량%를 함유하는R호스타플람 AP 422 기재의 미세캡슐화 암모늄 폴리포스페이트.
R호스타플람 AP 422 [제조원: Hoecst AG, Frankfurt am main] ; 화학식 NH4PO3의 자유 유동성, 분말상, 수난용성 암모늄 폴리포스페이트(여기서, n은 20 내지 1000, 특히 500 내지 1000이다). 입자 크기가 45μm 미만인 입자의 분율은 99% 이상이다.
실시예 1(대조용)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람(Hostaflam) AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
멜라민 8중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
피복된 시트를 DIN 4102에 따라 내화성 시험한 결과, 이의 내화성 등급은 F 30이다. 컨디셔닝실에서 저장한 후의 내화성 등급 또한 F 30이다.
실시예 2 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
멜라민 포스페이트 22중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 3 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
멜라민 시아누레이트 16중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 4 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
멜라민 보레이트 12중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 5 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
멜라민 실리케이트 21중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 6 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
구아니딘 포스페이트 10중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 7 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 422 27중량부;
R모윌리트(Mowilith) DM 510 20중량부;
멜라민 포스페이트 39중량부;
디펜타에리트리톨 13중량부;
이산화티탄 5중량부; 및
증점제, 가소화제 및 용제 20중량부.
실시예 8 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 422 27중량부;
R모윌리트 DM 510 20중량부;
미세캡슐화 멜라민 18중량부;
디펜타에리트리톨 13중량부;
이산화티탄 5중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 9 (본 발명)
다음 물질들을 연속적으로 혼합한 다음 시험될 시트에 적절하게 도포한다:
R호스타플람 AP 462 38중량부;
R플리오리트(고체) 10중량부;
미세캡슐화 멜라민 8중량부;
디펜타에리트리톨 8중량부;
이산화티탄 8중량부; 및
도합 100중량부가 되게 하는 양의 증점제, 가소화제 및 용제.
실시예 2 내지 9에서 시험되는 모든 시트는 내화성 등급 F 30을 달성한다.
NH 3 방출량의 측정
NH3방출량을 측정하기 위해, 건조된 샘플 시트를 밀폐된 유리 시스템에 둔다. 유리 시스템은 500ml의 유리 용기와 2개의 탭을 갖는 유리 커버를 포함한다. 대기의 습도(상대 습도 약 100%)를 모사하기 위해, 수돗물 10ml를 함유하는 유리 트레이를 유리 시스템 내에 둔다. 유리 시스템은 75℃의 외부적으로 송풍되는 건조 오븐 속에 탭 1개를 밀페시킨 채 둔다. 나머지 탭 역시 건조 오븐 속에 정치된 지 10분이 경과하면 밀폐시킨다. 건조 오븐 속의 용기의 체류시간은 120분이다. 이어서, 용기를 건조 오븐으로부터 회수하고, 탭 1개에 드레이저(Drager) 튜브를 어댑터로 장착시킨다. 질소를 시간당 5ℓ의 속도로 제2 탭에 공급한다. 용기를 30분 동안 송풍시키고 방출되는 암모니아의 양을 드레이저 튜브상에서 직접 판독한다.
상술한 측정 결과는 도 1에 도시하였으며, 이로부터 절연층을 형성하는 본 발명에 따르는 내화성 도료(실시예 2 내지 7)가 선행 기술에 따르는 내화성 도료(실시예 1)보다 NH3를 훨씬 적게 방출(약 8 내지 20배 적게 방출)한다는 사실이 명백하다.

Claims (11)

  1. 화재시 발포층을 형성하는 탄소 형성 물질, 막 형성 결합제, 발포제 및 통상적인 보조제와 첨가제를 기재로 하고, 멜라민 염, 구아니딘 염 및 미세캡슐화 멜라민으로 이루어진 그룹 중의 하나 이상을 발포제로서 함유하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  2. 제1항에 있어서, 멜라민 염이 멜라민 포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 보레이트 및 멜라민 실리케이트이고, 구아니딘 염이 구아니딘 포스페이트인, 절연층 형성 내화성 도료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 막 형성 결합제 5 내지 30중량부, 발포층 형성 물질 15 내지 50중량부, 탄소 형성 물질 5 내지 25중량부, 멜라민 염, 구아니딘 염 또는 이들 둘 다 5 내지 50중량부 및 통상적인 보조제와 첨가제 10 내지 50중량부를 포함하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 막 형성 결합제 10 내지 20중량부, 발포층 형성 물질 25 내지 40중량부, 탄소 형성 물질 7 내지 15중량부, 멜라민 염, 구아니딘 염 또는 이들 둘 다 7 내지 40중량부 및 통상적인 보조제와 첨가제 20 내지 40중량부를 포함하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비닐 아세테이트계 단독중합체; 비닐 아세테이트, 에틸렌 및 비닐 클로라이드의 공중합체; 장쇄 측쇄 카복실산의 비닐 에스테르와 비닐 아세테이트의 공중합체; 비닐 아세테이트와 디-n-부틸 말리에이트의 공중합체; 비닐 아세테이트와 아크릴산 에스테르의 공중합체; 스티렌과 아크릴산 에스테르의 공중합체, 아크릴산 에스테르계 공중합체, 또는 이들 둘 다; 비닐톨루엔/아크릴레이트 공중합체; 또는 스티렌/아크릴레이트 중합체를 막 형성 결합제로서 함유하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인산, 폴리인산 또는 이들 둘 다의 암모늄 염이 기포 형성 물질로서 존재하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄수화물이 탄소 형성 물질로서 존재하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  8. 제7항에 있어서, 사용되는 탄수화물이 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨 및 펜타에리트리톨 중축합물로 이루어진 그룹 중에서 하나 이상 선택되는, 절연층 형성 내화성 도료.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리 섬유, 무기 섬유, 카올린, 활석, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 침강 실리카, 실리케이트 및 분말상 셀룰로즈로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질이 보조제 및 첨가제로서 존재하는, 절연층 형성 내화성 도료.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 할로겐을 함유하지 않는, 절연층 형성 내화성 도료.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상대 습도가 최대 100%로 다습하고 약 75℃의 고온인 조건하에서 저장되는 동안 NH3을 550ppm 미만 방출하는, 절연층 형성 내화성 도료.
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