KR20010001186A

KR20010001186A - 내화 및 흡음용 피복 조성물

Info

Publication number: KR20010001186A
Application number: KR1019990020242A
Authority: KR
Inventors: 정상옥
Original assignee: 손연호; 주식회사 삼손; 주식회사 삼손퍼라이트
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2001-01-05
Also published as: KR100305908B1

Abstract

본 발명은 건축물의 철골구조 표면에 분무 피복하여 화재시 고열에 의한 철골구조의 강도 및 내력 저하를 방지할 수 있고, 또한 건축물의 벽면과 천장 등에 분무 피복하여 음향절연성을 부여할 수 있는 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것으로서, 이는 경량골재 25∼60 중량%, 결합재 20∼60 중량%, 흡열재 50 중량% 이하, 팽창재 5∼30 중량%, 및 탄화성 흡음섬유 2∼20 중량%로 조성되며, 선택적으로 계면활성제, 증점재, 강도보강재, 지연제 및 항균제를 1종 이상 더 포함하여 구성될 수 있는 것이다. 이와 같이 조성된 본 발명의 피복 조성물은 분무 피복시 건조되면서 수축, 균열 및 탈락이 발생하지 않으며, 화재시 마이크로 균열을 유도하여 화재 진압시까지 피복재가 피착면으로부터 탈락되지 않도록 함으로써 실질적인 내화성능이 충분히 발휘될 수 있음은 물론 흡음재로서도 우수한 효과를 얻을 수 있다.

Description

내화 및 흡음용 피복 조성물{Fireproofing and sound-absorbing composition}

본 발명은 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물의 철골구조물 표면에 분무 코팅하여 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력 저하를 방지할 수 있고 또한 건축물의 벽면이나 천장 등에 분무 코팅하여 음향절연성을 부여할 수 있는 내화 및 흡음용 피복 조성물에 관한 것이다.

현대사회가 빠르게 도시화되어 인구 밀집 지역이 늘어감에 따라 좁은 지역에서 많은 사람들이 살아가기 위한 방편으로 건축물의 고층화 및 대형화가 이루어지고 있으며, 그 수단으로는 대부분 철골구조가 적용되고 있다.

하지만 철골구조를 그대로 대형화된 고층건물에 적용하면, 건물 화재시 화염 및 내장재가 타면서 뿜어내는 유독가스 등에 의해 인명 피해가 발생할 위험이 있을 뿐 아니라 고열에 의해 철골구조물의 강도와 내력이 떨어져 건물이 자체 하중을 견디지 못하고 붕괴될 위험이 있다. 따라서 철골구조물의 표면에는 내화재를 피복하게 된다.

기존의 내화 피복재에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

내화 피복재는 주성분에 따라 퍼라이트계, 질석계, 암면계 및 이들의 혼합계로 구분될 수 있으며, 그 피복방법은 내화성 성형물을 설치하는 방법과 수성페이스트(슬러리)를 분무 코팅하는 방법으로 분류될 수 있다.

그 동안 내화 피복재는 내화 성능 면에서 큰 발전이 있었다. 특히 내열성 향상 위주의 기술적 발전, 즉 고온에서 흡열 기능을 가지는 재료들을 사용함으로서 내화성능이 크게 향상되었다. 여기서 고온에서 흡열 기능을 가지는 재료들은 화재시 주위의 열을 빼앗으면서 자체의 결합이 분해(결합수의 탈수 혹은 탄산가스의 발생)되는 것으로 화염이 철골로 전도되는 것을 방지하는 역할을 하여 내화 피복재의 내화 성능을 향상시키게 된다. 그러나 흡열 기능을 가지는 재료들은 고온에서 주위의 열을 빼앗는 반면에 결합수의 탈수 혹은 탄산가스로의 전환 등과 아울러 체적의 급격한 감소를 동반하게 된다. 이로서 피복재는 체적 변화에 의해 대형 균열 및 피착면으로부터 들뜨는 현상이 발생하고, 심한 경우에는 화재시 피복재가 탈락됨으로써 피착면 특히 철골이 화재에 노출되어 강도와 내력 저하를 가져오게 된다.

이러한 문제점 때문에 일부에서는 무기섬유를 사용하여 이를 해결코자 하였지만, 무기섬유중에 암면이나 유리섬유는 인체의 피부 등을 자극하여 심한 경우 발진의 원인이 되고, 세피오라이트 등은 고온에서 완전히 분해하지 않아 화재시 피복재에 작용하여 체적 변화를 일으키는 응력을 완전하게 제거하지 못하는 문제점을 갖고 있다.

이를 기존에 공개된 문헌을 통해 살펴보면 다음과 같다.

한국 특허공고 94-9412호, 한국 특허공고 89-4281호, 일본 특허공개 평6-32666호, 일본 특허공개 평6-32667호, 일본 특허공개 평6-80909호 및 일본 특허공고 평6-99177호에 등에 개시된 피복재는 무기섬유(암면, 유리섬유 등)를 사용하므로 피부자극 등을 일으켜 인체에 유해하다.

한국 특허공고 92-3227호, 일본 특허공개 평6-32666호 및 동 6-32667호에 개시된 피복재는 재유화형 분말수지가 다량으로 함유되어 있어 건물의 화재시 피복재로부터 유독가스가 다량 발생되어 인체에 매우 유해하며, 재유화형 분말수지를 소량으로 사용하는 경우에는 마이크로 균열을 유도하기 어렵고 중,대형 균열이 발생키 쉽다는 단점이 있다. 또한 일본 특허공개 평6-32666호의 미소성 질석을 사용하는 경우에는 화재시 팽창되는 질석의 응력을 제어하기가 어렵기 때문에 이 또한 중,대형 균열의 원인으로 작용할 수 있다.

일본 특허공개 평3-100243호에 개시된 피복재는 흡열재의 양이 적어 내화 성능이 떨어지므로 내화시간 1시간에 요구되는 두께가 30mm로 매우 두껍고, 일본 특허공고 평5-20375호는 흡열재의 양이 많아 내열 성능은 향상되었으나 밀도가 0.7로 높고 고온에서 흡열재에 의한 수축이 커서 팽창재로 코팅된 입상의 규산소다를 사용하였지만 팽창재의 과다 사용으로 고온에서 팽창 및 수축의 균형을 이루지 못해 수축 팽창에 의한 피복재의 탈락이 발생함은 물론 코팅된 입상의 규산소다의 제조가 용이치 않아 경제성에도 문제가 있다.

아울러 일본 특허공고 평7-13380호에는 일본 특허공고 평5-20375호에서의 문제점을 개선키 위하여 피복재에 유리섬유를 사용하고 있고, 유럽 특허공고 661241호에 개시된 결합수를 포함한 골재를 제조하여 사용하는 형태의 피복재 조성물에서도 시멘트를 40% 이상 사용함으로서 건조수축 및 열간에서 결합수가 탈락되어 수축을 유발하면서 발생하는 피복재의 탈락 및/또는 박리 현상을 해결하기 위하여 인체에 유해한 유리섬유를 사용하고 있어 현장 작업자가 기피하는 문제점을 가지고 있다.

이와 같이 종래의 내화 피복재는 건조 수축 및 열간 수축에 대한 해결책으로서 암면 혹은 유리섬유 등 무기섬유를 사용하여 이를 해결코자 하였지만, 이러한 무기섬유들은 인체에 유해하고, 다른 방법으로 섬유류를 사용하지 않은 경우에는 팽창재를 사용하여 수축에 의한 균열을 방지코자 하였지만 그 균형을 이루기가 용이치 않은 문제점을 가지고 있다.

한편, 흡음 피복재(흡음재)는 시공 형태에 따라 건축물의 천장, 벽면 및 바닥 등에 매설하는 매트형과 분무 피복하는 분무형 피복재로 분류될 수 있다. 또한 재료의 조성에 따라 고주파대에서 흡음율이 우수한 다공성 흡음재와 저주파대에서 흡음율이 우수한 판진동형 및 공명형 흡음재로 분류될 수 있다.

이중에 분무형 흡음재는 무기섬유, 결합제, 증점제, 광유 및 기타 유기 첨가제 등을 혼합하여 제조하거나, 질석 또는 식물성 화이버 등을 주재로 이용하여 제조한다. 그러나 이들은 모두 일정한 흡음과 단열의 효과는 얻을 수 있지만, 전자는 무기섬유가 작업상 분진 발생의 위험이 있기 때문에 취급에 주의해야 함은 물론 분무 후 충분한 강도를 얻기 위해 다짐작업을 해야 하는 등 번거로움이 따른다.

최근에는 각종 소음으로부터 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위한 흡음재의 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며 이러한 흡음재의 개발은 내화 및 단열의 효과를 함께 얻을 수 있는 방향으로 이루어지고 있다.

따라서 본 발명도 선행 기술에서 나타나는 내화 피복재와 흡음 피복재의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 그 목적은 화재시 피복재의 대형 균열이나 피착면으로부터의 탈락을 방지하여 철골의 화재에 대한 안전성을 극대화하며 최소의 피복두께로서 우수한 내화 및 흡음 성능을 발휘할 수 있도록 한 내화 및 흡음용 피복 조성물을 제공하는 데에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 내화 및 흡음용 피복 조성물은 경량골재 25∼60 중량%, 결합재 20∼60 중량%, 흡열재 50중량% 이하, 팽창재 5∼30 중량%, 및 탄화성 흡음섬유 2∼20 중량%를 포함하는 데에 특징이 있다.

아울러 본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은 선택적으로 분무 코팅 작업시 슬러리의 분산성, 공기 연행 효과 및 윤활성 등의 물리적 성질을 향상시키기 위한 계면활성제를 전체의 1.5 중량% 이내로, 그리고 시공 수율의 향상과 건조시 피복층 표면의 미미한 균열을 방지하기 위한 증점제를 전체의 5 중량% 이내로, 그리고 특별한 강도의 발현이 요구되어지는 장소에 사용키 위한 강도보강재를 전체의 2 중량% 이내로, 그리고 충분한 작업시간을 부여키 위한 지연제를 전체의 2 중량% 이내로, 그리고 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 항균제를 전체의 1 중량% 이내로 더 사용할 수 있다.

이와 같이 조성되는 본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은 분무시공 후 건조에 의한 수축, 균열 및 탈락이 없으며, 화재시 팽창재에 의해 수축을 방지함은 물론 탄화성 흡음섬유에 의해서 마이크로 균열을 유도하여 열용량이 큰 결합재나 흡열재의 수축에 의한 응력을 분산처리함으로서 대형 균열을 방지하고 피복재의 탈락을 방지하여 화재진압시까지도 피복재의 형태가 그대로 유지되어 충분한 내화성능을 발휘할 수 있다.

본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물의 원료 및 이들의 작용에 대해 상세히 설명한다.

경량골재로는 크기 4∼200 메쉬의 것으로, 팽창 혹은 미팽창된 퍼라이트, 경석, 질석, 화산재, 부석 등과 같이 천연의 광물질과; 인공적으로 유리계나 광물질에 기공을 함유케하여 제조한 중공구체; 및, 입상발포폴리스티렌과 파쇄발포폴리스티렌으로 구성된 유기질 골재를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.

위에 열거한 경량골재는 비중이 0.01∼0.8 g/cc로서 가볍기 때문에 건축물에 대한 하중 부담이 경감된다. 또한 경량골재는 무수히 많은 작은 기공들이 형성되어 있어 열전도율(0.03-0.04kcal/mh℃)이 낮고 이미 널리 알려진 바와 같이 흡음성, 단열성 및 강도 면에서 매우 뛰어나 피복재의 내화, 단열 및 흡음 성능을 향상시킨다. 특히 퍼라이트는 식물 첨가물로 쓰일 정도로 인체에 대한 유독성이 없으므로 보다 친화적이다.

이러한 경량골재는 본 발명의 피복 조성물에 60 중량% 이상 포함되면 분무 시공된 피복재의 밀도와 열전도율이 낮아지는 이점은 있으나 부착력과 강도가 떨어지고, 25 중량% 이하로 포함되면 부착력과 강도는 우수해지나 분무 시공된 피복재의 밀도 및 열전도율이 높아지게 되므로 전체에 대하여 25∼60 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

결합재는 경량골재 상호간 및 경량골재와 철골 구조물의 표면(또는 건축물의 천정이나 벽면 등 피착면)이 원활히 결합되도록 하는 재료로서, 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 알루미나 시멘트, 마그네시아 시멘트로 구성된 시멘트류 또는 이수석고, 반수석고, 석고플라스터로 구성된 석고류 또는 마그네시아, 황산마그네슘을 1종 이상 혼합하여 사용한다.

이러한 결합재는 본 발명의 조성물에 대하여 60중량% 이상 사용하면 피복재의 부착력과 강도는 우수해지는 반면 밀도와 열전도율이 높아져 내화성능이 떨어지며 또한 화재시 조성물의 응력 발생이 크고 국부적으로 응력이 집중되어 대형 균열의 요인으로 작용하게 되며, 20중량% 이하로 사용하면 피복재의 밀도 및 열전도율이 낮아지는 반면 부착력과 강도가 떨어지므로, 전체에 대하여 20∼60 중량%로 사용한다.

흡열재는 탄산칼슘, 소석회, 생석회 등의 석회류; 이수석고, 반수석고, 석고플라스터 등의 석고류; 수산화알루미늄; 황산알루미늄; 붕사; 탄산마그네슘; 수산화마그네슘; 몬모릴로나이트; 벤토나이트; 탄산수소나트륨; 규산나트륨; 혹은 가스화합물이나 혹은 상기 흡열재을 사용하여 1차 가공한 분말상 또는 골재상태의 인공흡열재를 1종 이상 혼합하여 사용한다. 상기에서 인공흡열재는 보다 흡열성을 높이기 위한 것으로 고온에서 결합수 혹은 탄산가스가 발생하여 외부의 열을 흡수토록 한 것이다.

이러한 흡열재는 내화 및 흡음용 피복 조성물이 철골이나 건축물의 피착면에 피복된 후 화재시 열을 흡수하여 결정수 혹은 탄산가스를 방출시키면서 철골구조물 혹은 건축물 피착면의 급격한 온도 상승을 저하시키는 데에 유효하게 작용한다. 즉, 흡열재는 다른 원재료와 함께 철골 구조물에 대한 열차단 효과를 가져오기 때문에 피복 조성물의 내화 성능을 한층 더 향상시키게 된다.

이러한 흡열재는 피복 조성물 전체의 50 중량% 이상으로 사용하면 내화 성능이 향상되는 반면 흡열재 이외의 피복 조성물 각각의 비율이 적어지게 되어 수축의 원인이 되며 나아가 직선적인 대형 균열의 원인이 되고 또한 피복재의 박리와 탈락의 원인이 된다. 따라서 흡열재는 피복재 조성물 전체의 50 중량% 이내로 사용하는 것이 바람직하다.

팽창재는 실리카, 마그네시아, 팽창성 미팽창 질석, 팽창성 미창팽 경석, 팽창성 미팽창 퍼라이트, 실리카, 마그네시아, 팽창성 미팽창질석, 팽창성 미창팽 경석, 팽창성 미팽창 퍼라이트, 마그네슘 카보네이트, 실리마나이트(silimanite), 남정석(kyanite), 홍주석(andalusite), 복사이트(bauxite), 파이로필라이트(pyrophylite), 돌로마이트(dolomite), 페릭옥사이드(ferric oxide), 페로페릭옥사이드(ferro-ferric oxide), 페로스 옥사이드(ferrous oxide), 일라이트(illite), 활석(talc), 정장석(orthoclase), 납석(agalmatolite), 지르콘, 탄화규소, 팽창성 미팽창 혈암(shale) 및 팽창성 미팽창 점토 등을 1종 이상 혼합하여 사용한다.

팽창재는 내화 및 흡음용 피복 조성물이 화재시 내화 및 흡음 조성물이 수축을 일으키는 경우, 이에 대한 체적 감소를 보상해줌으로써 철골이나 건축물의 피착면에 피복된 내화 및 흡음 조성물의 수축에 따른 체적 변화를 보상해주는 역할을 한다. 따라서, 피복재는 외형적 변화를 일으키지 않아 화재가 지속되는 동안 견고하게 철골 등의 피착면을 보호하게 되므로 피복재의 내화성능을 향상시키게 되는 것이다.

이러한 팽창재는 본 발명의 조성물에 대하여 5 중량% 이하로 사용하게 되면 화재시 충분한 역할을 기대할 수 없으며, 30 중량% 이상 사용하게 되면 화재시에 피복재에 응력을 발생시켜 피착면으로부터 피복재가 들뜨거나 박리되는 원인으로 작용하게 된다. 따라서 팽창재는 피복 조성물 전체에 대하여 5∼30 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

탄화성 흡음섬유는 펄프, 탄소섬유, 면사, 폴리에칠렌섬유, 폴리스틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 화학펄프 등을 1종 이상 혼합하여 사용한다.

탄화성 흡음섬유는 내화 및 흡음용 피복 조성물이 화재시 수축을 일으켜 대형 균열 및 탈락의 원인을 제거하는 것으로 탄화성 흡음섬유는 화재시 자체가 탄화함으로써 탄화된 공간을 따라 피복재에 아주 미세한 마이크로 균열이 거미줄 같이 발생하여 화재시 피복재에 생기는 응력을 분산시키는 역할을 함으로써 피복재가 피착면에 그대로 부착되어 있어 대형 균열이나 탈락에 의해 생긴 부분으로 열이 침투되어 철골 등 피착면의 온도가 상승하는 것을 방지하게 된다.

이러한 탄화성 흡음섬유는 본 발명의 조성물에 대하여 2 중량% 이하로 사용하게 되면 충분한 마이크로 균열을 유도하기 어려울 뿐만 아니라 흡음 성능을 확보키 어렵고, 20 중량% 이상 사용하게 되면 제품의 강도가 현저히 떨어지는 원인이 되기 때문에 피복 조성물 전체에 대하여 2∼20 중량%로 사용한다.

흡음성 섬유는 길이가 30mm 이상이면 시공시 피복재가 제대로 형성되지 않으므로 30mm 이내의 것이 좋다.

이하 기타 첨가제에 대해 설명한다.

계면활성제는 내화 및 흡음용 피복 조성물의 분무 코팅 작업시 슬러리의 분산성, 공기 연행 효과 및 윤활성 등의 물리적 성질을 향상시키기 위한 것으로, 나트륨계, 벤젠계, 리그닌계, 멜라민계 계면활성제 등으로부터 1종 이상 선택하여 피복 조성물 전체의 1.5 중량% 이내로 사용한다.

증점제는 시공 수율의 향상과 건조시 피복층 표면의 미미한 균열을 방지하기 위한 것으로, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 메칠셀룰로오스, 폴리에칠렌옥사이드, 당류, 팽윤성이 있는 점토류(벤토나이트, 규조토 등) 등으로부터 1종 이상 선택하여 전체의 5 중량% 이내로 사용한다.

강도보강재는 특별한 강도의 발현이 요구되어지는 장소에 사용키 위한 것으로 폴리비닐알콜(PVA), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 라텍스수지, 초산비닐수지, 초산염화비닐수지, 아크릴수지, 폴리우레탄, 에폭시, 페놀수지 등으로부터 1종 이상 선택하여 전체의 2 중량% 이내로 사용한다.

지연제는 충분한 작업시간을 부여키 위한 것으로 동물성 단백질류, 당류 등으로부터 1종 이상 선택하여 전체의 2 중량% 이내로 사용한다.

항균제는 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 사용하는 것으로 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아딘계, 제4급 암모니아염계, 할로겐화술포닐피리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 클로로나프탈렌류, 데하이드로아비에틸아민 펜타클로로페놀(dehydroabiethylamine pentachlorophenol), 펜타클로로라우레이트(pentachloro laurate) 등으로부터 1 종 이상 선택하여 전체의 1 중량% 이내로 사용한다.

이렇게 조성되는 본 발명의 내화 및 흡음 피복 조성물은 분무 시공시 1회에 60㎜ 이상의 피복 두께를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 자세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명의 바람직한 조성을 제시하기 위한 것으로서 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다. 실시예 1∼6과 비교예 1∼3은 본 발명의 피복 조성물을 내화 피복재 용도로 사용하는 경우이고, 실시예 7은 흡음재 용도로 사용한 경우에 대한 것이다.

실시예 1∼8

다음 표 1과 같은 조성으로, 퍼라이트, 시멘트, 석고플라스터, 실리카, 펄프 및 기타 첨가제를 혼합하고, 여기에 적정량의 물을 섞어 슬러리로 만든 다음, 이를 시편인 H형강(300 ×300 ×10 ×20mmt, L2000mm)의 표면을 코팅하였다. 피복재는 피착면에 대해서 30cm의 거리를 두고 분사기를 수직으로 하여 토출량 2㎥/hr로서 분무하였다. 피착면에 코팅된 피복재가 떨어지기 직전까지 시공하여 1회 분무 시공 두께를 측정하였다. 그리고 피착면에 코팅된 피복층을 시편의 중앙 부위에 수직으로 시편의 피착면까지 두께 측정기를 밀어 넣어 각 시편에 대하여 2회씩 두께를 측정하였다. 구체적으로, 두께 측정핀이 피착면에 닿았을 때 피복재 표면이 평면이 유지되도록 충분한 힘을 가하여 슬라이딩 디스크를 움직인 다음, 측정기를 피복층으로부터 이탈시켜 두께 지시기를 읽어 1mm 단위로 두께를 측정하였다. 제작된 시편을 4주 동안 방치하여 충분히 양생시킨 다음, 코팅된 피복재(피복층)의 두께와 밀도를 측정하고, 육안으로 피복재의 처짐, 박리 및 균열상태를 관찰하였다. 또한 내화 성능을 알아보기 위해 시편을 각각 가열로에 넣어 내부온도를 1000℃ (KS F 2257 및 ASTM E 119에 의한 가열온도)로 유지하면서 시편의 피복재 코팅면의 온도를 측정하였다. 온도 측정은 시편에 대해 피복재 코팅 전에 온도센서를 부착하여 이 센서에 의해 시간 경과에 따른 온도변화를 측정하였다. 그리고 내화성능시험이 종결된 후 가열로에서 꺼내어 균열의 길이, 균열의 폭, 균열의 수 및 균열 상태 등을 측정하였으며, 그 결과는 표 2에 나타냈다.

비교예 1∼3

표 1의 조성에 따라 퍼라이트, 시멘트, 석고플라스터, 실리카, 펄프 및 기타 첨가제를 혼합하고 여기에 적정량의 물을 썩어 슬러리로 만든 다음, 이를 시편인 H형강(300×300×10×15mmt)의 표면을 각각 코팅하였으며, 양생 및 물성 측정은 실시예 1∼3과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 표2에 나타냈다.

조성	실시예	비교예
조성	1	2	3	4	5	6	7	8	1	2	3
경량골재	퍼라이트	35	28	35	24	30	30	28	28	40	37	35
경량골재	질석	-	-	-	20	-	20	-	-	-	-	-
결합재	시멘트	30	11	-	-	48	13	11	11	45	43	40
	마그네시아	-	12	20	20	-	12	12	12	-	-	-
	황산마그네슘	-	3	5	5	-	3	3	3	-	-	-
흡열재	석고플라스터	12	-	-	10	3	-	-	-	-	-	11.5
	석회	-	26	-	-	-	5	26	26	-	-	-
	수산화알루미늄	-	10	10	10	10	5	10	10	-	-	-
팽창재	실리카	15	7	27	6	6	6	-	-	-	-	12
	파이로필라이트	-	-	-	-	-	-	7	-	-	-	-
	페릭옥사이드	-	-	-	-	-	-	-	7	-	-	-
탄화성흡음섬유	펄프	8	3	3	15	3	3	3	3	2	8	1.5
첨가제	적정량
물	적정량

물성	실시예	비교예
물성	1	2	3	4	5	6	7	8	1	2	3
시공두께(㎜)	20	20	19	20	20	19	20	20	19	20	20
내화성능(℃)	198	185	198	196	193	211	189	187	-	-	531
밀도(㎏/㎥)	357	412	357	312	334	321	412	422	533	485	521
균열상태	길이(㎜)	7∼44	10∼110	7∼44	2∼34	8∼49	8∼95	10∼120	8∼90	55∼2000	76∼1450	42∼1200
	폭(㎜)	0.01∼0.20	0.01∼0.9	0.01∼0.2	0.01∼0.17	0.01∼1.2	0.01∼0.8	0.01∼0.7	0.01∼0.8	1∼4	1∼14	0.1∼2
	개수	400 이상	250 이상	400 이상	600이상	250 이상	300 이상	250 이상	300 이상	약 20	약 35	약 50
	상태	미세균열분산양호	미세균열분산양호	미세균열분산양호	미세균열분산양호	미세균열분산양호	미세균열분산양호	미세균열분산양호	미세균열분산양호	폭열대형 탈락	탈락	일부 탈락
1회시공두께(㎜)	67	38	85	76	58	35	40	40	12	16	11

상기 표 2에서 확인되듯이, 본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은 철골 구조물에 대한 내화 피복재로 사용되는 경우 대한민국 건축법상 요구되는 내화성능(1000℃에서 1시간; 350℃ 이하)을 충분히 만족시키며, 아울러 시공후 피복재의 균열, 박리 및 처짐이 발생하지 않았음을 알 수 있었다.

또한 피복층을 20mm 정도의 두께로 시공하는 경우에 있어서, 실시예 1∼8에서 제작된 시편, 즉 본 발명에 따른 피복 조성물을 사용한 경우에는 1000℃의 가열로 내에서 1시간 방치한 시편의 이면온도가 대체적으로 200℃ 이하인데 반하여, 기존에 공지된 피복 조성물을 사용한 경우에는 같은 조건에서 이면온도는 측정이 불가능하거나 500℃ 이상임을 알 수 있다. 이것은 종래의 경우 조성물 자체는 내화성능을 만족시키지만 화재시 피복재의 중대형 균열의 발생과 탈락이 발생하여 피복체에 열이 직접적으로 침투하기 때문인 것으로 보인다.

아울러 기존의 피복 조성물을 사용한 경우에는 피복층 두께가 20mm 이내이기 때문에 1시간, 2시간 및 3시간에 해당하는 충분한 내화 성능을 갖는 두께로 철골 구조물을 피복하기 위해서는 2∼5회에 걸친 분무 코팅 작업 및 코팅된 피복재의 경화의 과정을 거쳐야 함을 알 수 있다. 반면에 본 발명에 의해 1회 분무 코팅 작업으로 충분한 두께의 피복층을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한 시간당 피복재의 분무량을 종래보다 2배 이상 정도까지 늘릴 수 있게 되어 피복재 시공의 경제성을 향상시킬 수 있다.

실시예 9

실시예 1과 같은 조성으로, 퍼라이트, 시멘트, 석고플라스터, 실리카, 펄프 및 첨가제 혼합물을 적정량의 물과 혼합하여 슬러리로 만든 후, 단위 시편으로는 10mm 두께, 1.2m ×1.2m 크기의 밤라이트(바탕재)와 50mm 두께, 1.2m ×1.2m 크기의 발포스틸렌폼을 바탕재로 사용하여 그 위에 피복 조성물을 코팅하였다.

밤라이트(바탕재)에 각각 10mm(시편1), 20mm(시편2), 30mm(시편3) 및 50mm(시편4) 두께로 피복 조성물을 분무 코팅하였고, 또한 발포스틸렌폼을 바탕재에 각각 10mm(시편5)와 20mm(시편6)의 두께로 피복 조성물을 분무 코팅하였다. 제작된 시편의 밀도는 320∼370 kg/㎥ 범위이었다.

상기 시편 1∼6을 흡음실로 운반하여 흡음 성능 측정을 위해 단위 시편을 조합하고, 흡음율 측정법 중에 잔향실법인 KS F 2805에 규정된 시편 크기에 적합하도록 2.93m ×3.63m, 전체면적 10.64㎡으로 흡음실 중앙에 설치한 후 철제 프레임으로 사변을 둘러싸고 그 틈은 테이프와 건축용 실런트로 밀봉한 후 흡음율을 측정하였다. 이 때 단위시편의 사이는 같은 재질로 충전하였으며, 잔향실법으로 측정한 NRC(Noise Reduction Cofficient : 평균흡음율)는 다음 표 3에 나타냈다.

시편번호	중심주파수(㎐)	평균흡음율(NRC 측정값)
시편번호	125	평균흡음율(NRC 측정값)	250	500	1000	2000	4000
1	0.05	0.19	0.36	0.51	0.61	0.70	0.42
2	0.11	0.23	0.46	0.54	0.65	0.72	0.47
3	0.17	0.36	0.64	0.68	0.73	0.72	0.60
4	0.26	0.60	0.78	0.72	0.76	0.75	0.72
5	0.09	0.19	0.42	0.43	0.56	0.68	0.40
6	0.12	0.32	0.58	0.61	0.69	0.72	0.55

상기 표 3의 실험 결과는 시편을 일체로 만들어 측정한 값이 아니다. 따라서 시편을 결합하지 않고 일체로 제작하였을 경우에는 이음매 부분이 없어지게 되어 평균흡음율은 더 좋아질 것이다.

표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 바탕재로 발포스틸렌폼을 사용한 경우에 흡음율이 약간 우수한 것으로 나타났으며, 바탕재로 발포스틸렌폼을 사용하지 않더라도 본 발명의 조성물은 50mm로 도포하는 경우 평균 흡음율이 0.72 이상으로 통상의 흡음재보다 우수하였다. 그러나 저주파대에서의 흡음율은 다공질 흡음재 모두가 그렇듯이 낮으므로 바탕재로 판진동형 흡음재, 예를 들면 합판, 밤라이트, 석고보드 등을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 발포스틸렌폼과 같은 스티로폴을 사용하면 더욱 좋을 것으로 보인다.

이상에서 상세히 설명하였듯이, 본 발명의 내화 및 흡음용 피복 조성물은 내화 성능에 있어서 대한민국 건축법상의 내화성능(350℃ 이하)을 발휘하기 위한 두께(1시간)가 20mm이면 충분하고, 종래의 내화 피복재를 사용한 것보다 내화 성능이 우수하다. 즉 경량골재의 무수한 기공에 의한 열 차단 효과 등, 다양한 내화 메카니즘에 의해 대한민국 건축법상의 내화기준으로 기준온도 한계를 유지할 수 있는 두께를 최소화할 수 있었다. 아울러 피복체로부터 피복재가 탈락되지 않게 함으로써 실질적인 내화성능이 보장되며, 흡음 효과가 뛰어나고, 작업성의 향상은 물론 주변 환경에 대한 악영향을 최대한 줄일 수 있다. 특히 본 발명은 화재시 피복재에 마이크로 균열을 유도하여 충분한 내화 성능이 화재 진압시까지 피복재가 피착면에 부착 유지될 수 있도록 함으로써 철골의 화재에 대한 안전성을 실질적으로 극대화 하였다.

Claims

경량골재 25∼60 중량%, 결합재 20∼60 중량%, 흡열재 50 중량% 이하, 팽창재 5∼30 중량%, 및 탄화성 흡음섬유 2∼20 중량%를 포함하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 1 항에 있어서, 경량골재는 팽창 혹은 미팽창된, 퍼라이트, 경석, 질석, 화산재, 부석으로 구성된 천연 무기질 광물질; 인공적으로 유리계나 광물질에 무수한 미세 기공을 형성한 중공구체; 및, 입상발포스치로폴과 파쇄발포스치로폴로 구성된 유기질 골재로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 1 항에 있어서, 결합재는 포틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 알루미나 시멘트, 마그네시아 시멘트, 석고, 석고플라스터, 마그네시아, 황산마그네슘으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 1 항에 있어서, 흡열재는 석회, 소석회, 생석회, 이수석고, 반수석고, 석고플라스터, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 황산알루미늄, 붕사, 몬로릴로나이트, 벤토나이트로, 탄산수소나트륨, 규산나트륨으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 1 항에 있어서, 팽창재는 실리카, 마그네시아, 팽창성 미팽창질석, 팽창성 미창팽 경석, 팽창성 미팽창 퍼라이트, 마그네슘 카보네이트, 실리마나이트(silimanite), 남정석(kyanite), 홍주석(andalusite), 복사이트(bauxite), 파이로필라이트(pyrophylite), 돌로마이트(dolomite), 페릭옥사이드(ferric oxide), 페로페릭옥사이드(ferro-ferric oxide), 페로스 옥사이드(ferrous oxide), 일라이트(illite), 활석(talc), 정장석(orthoclase), 납석(agalmatolite), 지르콘, 탄화규소, 팽창성 미팽창 혈암(shale) 및 팽창성 미팽창 점토로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 1 항에 있어서, 탄화성 흡음섬유는 펄프, 탄소섬유, 면사, 폴리에칠렌섬유, 폴리스틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 화학펄프로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 1 항에 있어서, 첨가제로서 선택적으로 계면활성제, 증점제, 강도보강제, 지연제 및 항균제를 1종 이상 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 7 항에 있어서, 계면활성제는 나트륨계, 벤젠계, 리그닌계, 멜라민계에서 선택된 1종 이상이 1.5 중량% 이하로 첨가된 것임을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 7 항에 있어서, 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스, 메칠셀룰로오스, 폴리에칠렌옥사이드, 당류, 팽윤성이 있는 점토류(벤토나이트, 규조토 등)로 부터 선택된 1종 이상이 5 중량% 이하로 첨가된 것임을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 7 항에 있어서, 강도보강재는 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이드, 라텍스수지, 초산비닐수지, 초산염화비닐수지, 아크릴수지, 폴리우레탄, 에폭시, 페놀수지로부터 선택된 1종 이상이 2 중량% 이하로 첨가된 것임을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 7 항에 있어서, 지연제는 동물성 단백질류 또는 당류에서 선택된 1종 이상이 2 중량% 이하로 첨가된 것임을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.
제 7 항에 있어서, 항균제는 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아딘계, 제4급 암모니아염계, 할로겐화술포닐피리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계,은계,클로로나프탈렌류,데하이드로아비에틸아민 펜타클로로페놀

(dehydroabiethylamine pentachlorophenol),

펜타클로로라우레이트(pentachloro laurate)에서 선택된 1종 이상이 1중량% 이하로 첨가된 것임을 특징으로 하는 내화 및 흡음용 피복 조성물.