KR20130089337A - 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기본 바인더로 비닐-바세테이트 에멀젼을 사용하고, 리그닌-포름알데히드 축합물과 점토질 미네랄 보강재를 포함하여 우수한 내열성 및 단열성을 발휘하는 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물에 관한 것이다.

Description

발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물{INTUMESCENCE FIREPROOF COATING COMPOSITION WITH LIGNEOUS CELLULOSE FIBER}
본 발명은 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기본 바인더로 비닐-바세테이트 에멀젼을 사용하고, 리그닌-포름알데히드 축합물과 점토질 미네랄 보강재를 포함하여 우수한 내열성 및 단열성을 발휘하는 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물에 관한 것이다.
내화피복재는 건축물 등을 화재로부터 보호하여 화재 발생시 고온의 열 또는 화염이 강재 또는 콘크리트 목재 등의 건축물 표면 피복체로 접근하는 것을 차단하거나 지연시킴으로써 화재를 진압할 시간을 제공하거나, 또는 인명을 구조할 수 있는 시간을 제공하는 피복재이다. 그리고 내화 구조란 건축물의 주요 구조부가 화재발생시 일정 시간동안 고온에 견디는 내화성능을 갖추고 있으면서 동시에 화재 후 간단한 수리로도 재사용이 가능한 구조를 말한다.
한편, 건축 철골구조물에 사용되는 저탄소강은 임계온도가 540℃ 정도로, 상기 임계온도 이상에서는 내력이 통상 60% 정도로 감소한다. 따라서 철골 구조물에 대해서는, 건물의 화재 시 철골의 내력저하 및 이로 인한 인명피해를 최대한 방지하기 위하여, 철골 내화피복을 실시하고 있다. 또한 콘크리트 구조물의 경우에도, 일정시간 동안 열에 의한 콘크리트 재료의 열화 저항성 또는 폭열 저항성 등의 물성이 필요하며, 화재 진압 후 콘크리트 구조물의 원래의 물성을 유지하는 것이 중요하므로, 내화피복을 실시하고 있다.
일반적으로 화재 시 포비성 내화피복재가 철골구조물 또는 콘크리트 구조물을 보호하는 기능을 제대로 발휘하기 위해서는 여러 가지 기본적 성능이 필요하다. 첫째로는, 충분한 단열성을 가지기 위하여 발포가 원활하게 이루어져 발포도막의 두께가 일정수준 이상 높아야 한다. 발포두께가 얇을 경우에는 충분한 단열성을 발현할 수가 없다. 둘째로, 효과적인 단열을 위하여 발포층의 밀도가 충분히 높아야 한다. 발포층의 두께가 두껍더라도 발포층의 밀도가 낮으면 외부로부터의 열의 침투를 효과적으로 막을 수 없게 된다. 셋째로, 발포 시 과다한 발포 또는 수축으로 인한 크랙의 발생없이 균일할 발포가 일어나야 한다. 발포도막에 크랙이 발생하게 되면 크랙 발생부위를 통하여 철골 또는 콘크리트로 열이 유입되어 요구되는 내화성능을 발휘할 수 없게 된다. 무엇보다 가장 중요한 것은 건축물의 철골 또는 콘크리트에 시공 후 오랜 기간 동안 수축팽창에 의한 도막상의 변화가 없어야 한다는 점이다.
한편, 일반적인 포비성 내화피복재 조성물로는 유기 고분자와 암모늄 폴리포스페이트 및 다가 알코올을 이용한 형태의 조성물이 주종을 이루고 있다. 이러한 형태의 내화피복재 조성물은, 화재 발생에 따른 발포 시 유독가스인 암모니아 가스또는 할로겐 가스가 부산물로 발생하고, 발포층이 탄화 층으로 이루어져 있어 화재 시 열풍에 의해 발포층이 쉽게 부서질 수 있다는 문제점이 있다. 즉, 이와 같이 내화성능에 한계가 있기 때문에, 그 사용 제품이나 용도가 한정적이다.
이러한 유기형태의 내화피복재 이외에, 규산염을 주 바인더로 하는 형태의 무기질계 내화피복재도 있다. 이는 유기 형태의 내화피복재가 가지고 있는 문제점들을 해결할 수 있으나, 유기 형태의 내화피복재에 비해 도막두께가 지나치게 두꺼워지고 시공 후 건조수축과정에서 도막에 균열이 발생하여 도막 박리 및 탈락 등 많은 문제점들이 야기될 수 있다.
구체적인 일 예로, 대한민국 특허공개 제1989-0010138호에는 액상 메탈실리케이트를 주바인더로 하는 포비성 내화무기질 방화재에 대한 기술이 공개되어 있다. 그러나, 이러한 조성물의 경우 포비성은 매우 우수하나 사용되는 메탈실리케이트의 내열성에 한계가 있어 약 600℃이상의 고온 하에서는 발포 도막층이 용융되어 아래로 흘러내리는 문제점이 있다.
또한 일본특허 공개평 5-86310호에는 발포제로서 폴리인산암모늄, 탄화재로서 멜라민, 그리고 바인더로서 변성에폭시 등을 이용한 포비성 내화피복재에 대한 피막 조성물이 개시되어 있다. 이러한 형태의 피복재는 피복재 조성물이 열을 받아 400℃ 부근에서 화학반응에 의하여 탄소층을 형성하도록 함으로써 열로부터 소재를 보호하는 형태의 피복재이다. 이러한 피복재는 포비성능은 우수하지만 도막이 발포되면서 다량의 암모니아 가스를 방출할 뿐만 아니라 발포층 자체가 아주 약한 탄화층으로 형성되어 있기 때문에 화재시 열풍에 의하여 발포층이 쉽게 부서지는 결점을 가지고 있다.
또한 대한민국 특허공개 제2005-0070809호에는 규산염에 몰비 조절제, 보강제, 체질안료, 팽창성 흑연 또는 캡슐화된 발포조제, 첨가제를 포함하는 포비성 내화도료 조성물이 개시되어 있다. 이러한 내화도료 조성물은 규산염의 몰비를 조절함과 동시에 보강제, 첨가제 등을 이용함으로써 내열성이 우수하다. 그러나 상기 조성물은 화염의 차단을 위하여 발포조제로 팽창성 흑연을 사용하는 바, 이 역시 이산화탄소에 의해 형성된 탄화층이 약하여 열풍에 의해 쉽게 발포층이 파괴됨으로써 파괴된 발포층 사이로 다시 화염이 침투되는 문제점이 있다. 또한 상기 조성물은 열분해에 의해 생성된 이산화탄소가 발포층 내에 남아있지 못하고 대기 중으로 방출되어 화염의 전파를 차단하는 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
한편 일반적인 규산염계 내화피복재의 발포/팽창 단열 메커니즘은 다음과 같다. 즉, 바인더로 사용되는 규산염은 40∼70중량%의 함수분을 가지고 있는데 이러한 함수분들은 70~130℃ 이상의 온도를 받으면 도막 내부에서 발포팽창하면서 여러 형태의 셀(cell)을 형성하여 단열효과를 나타내게 된다. 그러나 이러한 셀들은 피복재 제조시 함께 사용하는 체질안료 및 기타 충진제들에 의하여 그 밀도가 저하되고, 자체 내열성 부족으로 600℃ 이상의 고온 하에서는 발포 팽창한 도막이 용융된다. 따라서 고온 하에서 장시간 동안 우수한 내열성능을 유지하려면 수천 미크론 이상의 두꺼운 피복층을 형성해야만 한다.
대한민국 특허공개 제1989-0010138호 일본특허 공개평 5-86310호 대한민국 특허공개 제2005-0070809호
본 발명의 목적은 비닐-바사테이트 에멀젼을 기본 바인더로 하여, 300℃ 부근의 온도에서 크로스 링크(Cross-link)형 발포성 탄화층을 형성하는 리그닌-포름알데히드 축합물과, 500℃ 이상의 고온에서 허니컴(honey comb) 구조를 형성하거나 산소원을 흡착하는 특성의 점토질 미네랄에 의한 얇은 두께의 막의 형성으로 발포된 탄화층을 보호함으로써 우수한 내화성능 및 단열성능을 발휘할 수 있고, 열분해에 의해 생성된 이산화탄소의 대기 중 방출을 막아 화재의 3대 요소들인 산소 및 열 등의 차단에 의하여 지속적인 화염의 전파를 효과적으로 차단할 수 있는 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 리그닌-포름알데히드 축합물 25 ~ 58중량%; (b) 양친성 실리카 화합물 30 ~ 45중량%; (c) 점토질 미네랄 5 ~ 10중량%; (d) 칼슘계 보강재 5 ∼ 10중량%; 및 (e) 수산화물 첨가제 2 ~ 10중량%를 포함한, (a)~(e) 성분들의 총합 100 중량부 및, 혼합용제로써 비닐-바사테이트계 에멀젼 25 ~ 50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물을 사용하여 제조되는 내화보드를 제공한다.
본 발명의 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물은, 리그닌-포름알데히드 축합물의 열분해에 의해 생성되는 발포성 탄화층과, 일정 온도 이상에서 실리카의 분해 및 변형에 의해 허니-컴(honey-comb)형 구조로 변화되는 양친성 실리카 화합물에 의하여 다공성을 형성함으로써 차열차염 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 조성물은 점토질 미네랄과 칼슘계 보강재를 사용함으로써 크로스 링크 형태의 규산칼슘 실리케이트계 수화물의 형성으로 도막의 건조강도 및 내열성, 그리고 다공성 발포층의 강도를 향상시킬 수 있고, 수산화물 첨가제를 사용함으로써 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물은 내열성 및 단열성이 우수하고, 발포효율 및 발포밀도 등이 우수하므로, 건축물의 철근 보 및 기둥 및 목재 보 및 기둥 등에 내화 피복재로 적합하다.
도 1은 일반적인 토치 램프에 의한 화염온도를 나타낸 도면이고,
도 2는 실시예 1의 차열성능 실험 결과를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은,
(a) 리그닌-포름알데히드 축합물 25 ~ 58중량%;
(b) 양친성 실리카 화합물 30 ~ 45중량%;
(c) 점토질 미네랄 5 ~ 10중량%;
(d) 칼슘계 보강재 5 ∼ 10중량%; 및
(e) 수산화물 첨가제 2 ~ 10중량%를 포함한, (a)~(e) 성분들의 총합 100 중량부 및, 혼합용제로써 비닐-바사테이트계 에멀젼 25 ~ 50중량부를 포함하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물을 제공한다.
보다 구체적으로 본 발명은 비닐-바사테이트 에멀젼을 바인더로 사용하며, 발포층의 형성을 위한 다공성 탄화층 생성용 리그닌-포름알데히드 축합물과 다공성 강화용의 양친성 실리카 화합물, 발포 밀도와 발포율의 향상, 발포층의 발포율, 발포밀도 및 화염 차단 성능을 높이기 위한 발포조제로써의 점토질 미네랄과 칼슘계 보강재 및 수산화물 첨가제를 포함하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물을 제공한다.
발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물이 우수한 발포성능을 발현하기 위해서는 리그닌-포름알데히드 축합물과 다공성 강화용의 양친성 실리카 화합물이 발포 팽창을 잘 하여야 하는데, 본 발명에서는 리그닌-포름알데히드 축합물과 다공성 강화용의 양친성 실리카 화합물의 성분비를 조절함으로써 발포 팽창성을 향상시키고, 탄화에 의한 발포층 내부의 발포밀도를 높임과 동시에, 열분해에 의해 발생된 이산화탄소의 방출을 막아 화염 전파의 차단성능을 증가시켰다.
상기 리그닌-포름알데히드 축합물은 목재 또는 펄프 폐액에서 추출된 리그닌과, 포름알데히드를 축합하여 생성된 화합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 펄프 폐액에서 추출된 리그닌과, 포름알데히드를 축합하여 생성된 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상기 리그닌-포름알데히드 축합물은 펄프 폐액에서 추출된 리그닌 성분을 포름 알데히드와의 축합에 의해 생성된 재료로써 이것에 포함된 탄소원을 이용하는 다양한 화학재료로 활용되고 있다. 리그닌과 포름알데히드에는 탄소원이 함유되어 있으며, 본 발명에서는 초기 연소에 의해 많은 량의 탄소가 이산화탄소로 전환되는 공정을 활용하는 것으로써, 화재 시 화재 화염의 온도에 의해 크로스 링크형 탄화층이 형성되고, 이는 다시 일정 온도에서 발포 및 포비의 특성을 갖는 양친성 실리카 화합물의 구조와 결합하여 다양한 형태의 기공을 갖는 포비성 재료로 이용될 수 있다.
상기 리그닌-포름알데히드 축합물은 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 25∼58 중량%가 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30∼50중량%로 포함될 수 있다. 상기 리그닌-포름알데히드 축합물의 함량이 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 25 중량% 미만일 경우에는 완전 연소에 의해 탄화층의 형성이 곤란해지며, 58 중량% 초과하여 포함될 경우에는 피복재의 부착력이 저하된다.
상기 양친성 실리카 화합물은 일정 온도 이상에서 실리카의 분해 및 변형에 의해 허니-컴(honey-comb)형 구조로 변화되어 다공성을 형성함으로써 차열차염 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 양친성 실리카 화합물은 나노 실리카 졸(Sol)에 친수기인 수산기(OH-) 또는 카르복실기(COOH-);및 소수성 관능기를 함유하는 양친성 실리카 화합물인 것이 바람직하다. 상기 소수성 관능기를 함유하는 양친성 실리카 화합물은 보다 바람직하게는 페닐기를 함유하는 양친성 실리카 화합물을 사용할 수 있다.
상기 양친성 실리카 화합물은 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 30∼45 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 양친성 실리카 화합물의 함량이 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 30중량% 미만일 경우에는 생성되는 탄화층 보호막의 형성이 부족하게 되고, 45중량%를 초과하여 포함될 경우에는 팽창성이 저하된다.
또한, 본 발명의 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물은 포비 도막의 건조강도(내구성)를 높이고, 화재 시 보다 효과적인 기능을 발휘하기 위하여 보강재를 사용할 수 있다. 이러한 보강재를 사용함으로써, 피복층을 건축물에 시공 후 상온에서 오랜 시간 경과함에 따른 수분증발에 의한 도막의 균열을 방지할 수 있고, 화재시 포비층의 강도를 높일 수 있으며, 포비층의 내열성 증가 및 균열 방지를 달성할 수 있다. 또한 화재 시, 온도 상승에 의한 열분해에 의해 이산화탄소가 배출되어, 무기질 섬유상 재료의 공극에 존재하여 산소원을 차단함으로써, 지속적인 화염의 전파를 차단할 수 있다.
본 발명에서는 보강재로써, 점토질 미네랄 및 칼숨계 보강재를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 점토질 미네랄은 토보모라이트, 몬모랄로나이트, 제오라이트, 소디움 벤토나이트, 규조토 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상인 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 점토질 미네랄은 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 5∼10중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 6~8중량%로 포함될 수 있다. 상기 점토질 미네랄의 함량이 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 5중량% 미만으로 포함되면 보강재로서의 효과가 미미하고, 10중량% 초과이면 사용 시 외관 및 작업성 불량, 피복재 제조 시 분산성이 나빠 생산효율을 저하시킬 수 있다.
상기 칼슘계 보강재는 점토질 미네랄인, 규산염 화합물과 반응하여 다공성 섬유상의 칼슘 실리케이트 수화물을 생성하는 것으로써, 생성된 칼슘 실리케이트 수화물의 섬유사이 및 공극에 탄화된 이산화탄소를 저장함으로써 화재 시 차열성능을 발휘하게 된다. 또한 규산염 화합물과 함께 사용되어 피복재 초기 사용시 부착강도 등을 향상시키는 역할을 하게 된다.
상기 칼슘계 보강재는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 어느 것이나 이용가능하나, 화염에 의한 반응성을 고려할 때 입자 크기 범위가 50 ㎛ 내지 100 ㎛ 인 석회석, 탄산칼슘 및 방해석 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 칼슘계 보강재의 함량은 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여, 5∼10중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 6~8중량%로 포함될 수 있다. 상기 칼슘계 보강재의 함량이 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여, 5중량% 미만이면 보강재로서의 효과가 미미할 뿐 아니라 섬유상의 규산칼슘 실리케이트 수화물의 생성이 약하게 되고, 10중량% 초과이면 피복재의 부착성능을 약화시킬 뿐 아니라 섬유상 규산칼슘 실리케이트의 생성도 저하 시키게 된다.
본 발명에서는 화재 시 발포한 포비층의 내화성능을 향상시키기 위한 첨가제로 수산화물을 사용한다. 상기 수산화물 첨가제는 난연 및 내열성 첨가제로서, 화재 발생시 340℃ 이상의 온도에서 탈수되며 열간 흡열반응을 함으로써 강재에 전달되는 열을 자체 소진하여 강재의 온도상승을 지연시킨다. 또한, 상기 수산화물 첨가제는, 규산염이 발포 팽창한 발포층에서 규산염에 탈수되어 수산기를 잃은 금속이 들어가 축합반응을 하여 망목구조를 더욱 강화함으로써 포비층의 강도를 증가시켜 1000℃ 이상의 고온에서도 포비층이 용융되어 흘러내리지 않도록 하여 내화성능을 향상시킨다.
상기 수산화물 첨가제는 수산화마그네슘, 수산화칼슘 및 수산화알루미늄 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 것을 사용할 수 있나, 이에 한정하지는 않는다.
소량으로 효과를 보기 위해서는 상기 수산화물 첨가제의 평균 입경의 크기가 중요하며, 본 발명에서 상기 수산화물 첨가제의 평균입경은 1 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.
상기 수산화물 첨가제는 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 2∼10중량%으로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3∼8중량%로 포함될 수 있다. 상기 수산화물 첨가제의 함량은 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량에 대하여 2 중량% 미만일 경우에는 사용목적을 달성하기에 효과가 미미하며, 10 중량% 초과하여 포함될 경우에는 피복재 제조 시 분산효율이 나빠지고, 화재 발생 시 규산염 발포층의 강도가 급격하게 강화되어 도막의 발포율에 악영향을 초래하게 된다.
상기 리그닌-포름알데히드 축합물, 양친성 실리카 화합물, 점토질 미네랄, 칼슘계 보강재 및 수산화물 첨가제에, 혼합용제로써, 중량비로 30 중량%의 고형분을 유지하도록 물로 희석한 비닐 바사테이트계 에멀젼을 더 혼합하면 본 발명에 따른 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물을 완성할 수 있다. 이때, 상기 비닐 바사테이트계 에멀젼은 상기 (a)~(e) 성분들의 총 중량의 합 100 중량부에 대하여, 25~50 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30~35 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 비닐 바사테이트계 에멀젼은 상기 범위로 포함될 때 피복체에의 부착력 면에서 우수하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물은, 화재 시 화염에 의해 팽창성 탄화층이 형성되는 리그닌-포름알데히드 축합물, 일정 온도에서 발포 및 포비의 특성을 갖는 양친성 실리카 화합물, 포비 도막의 건조강도(내구성)를 높이고 화재시 보다 효과적인 기능을 발휘하기 위한 점토질 미네랄, 이산화탄소 등을 흡수 저장할 수 있는 다공성 섬유상 규산칼슘 실리케이트 화합물 생성을 위한 보강재 및 피복체에 대한 부착력 강화를 위한 혼합용제가 적절한 비율로 혼합되어 있어, 발포층의 균열 및 내열성 부족현상을 효과적으로 제어하기 때문에 매우 뜨거운 고온에서도 장시간의 내화성능을 유지시켜주게 된다.
또한 본 발명에 따라 얻어진 발포성 탄화층 구조의 내화피복재는 일반 건축물 및 공장 건축물, 위험물 저장 및 처리시설의 기둥 및 보에 대하여 우수한 내화피복재용 피복재로서 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 실험예를 예시한다. 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
리그닌-포름알데히드 축합물 38 중량%, 실리카 함량이 80 중량% 이상이고 섭씨 500도 이상에서 발포막 구조로 바뀌는 양친성 실리카 화합물 42 중량%, 점토질 미네랄로써 섭씨 600도 이상에서 허니-컴 구조로 바뀌는 규조토 8 중량%, 평균 입자 크기가 70 ㎛이며 순수한 산화칼슘의 함량이 51 중량%인 탄산칼슘 6 중량%, 수산화물 첨가제로써 평균입자의 크기가 5 ㎛인 수산화칼슘 6 중량%, 및 상기 투입된 모든 성분들의 합 100 중량부 및, 혼합용제로써 고형분 함량이 30 중량%인 비닐-바사테이트 에멀젼 32 중량부를 순서대로 더 투입 후, 20∼30분간 1,500 rpm 이상의 속도로 Dissolver 등을 이용 교반하여 본 발명의 내화피복재 조성물을 제조하였다.
상기 실시예에 따라 제조한 내화피복재 조성물에 대하여 내화성능시험을 다음과 같이 수행하였다.
실험예 1. 차열/차염 성능실험
본 시험은 일반 건축물, 공장건축물, 위험물 저장 및 처리시설 등의 보, 기둥의 구조부분에 내화 피복재로 도장한 후 시험하여 이 내화 피복재의 내화성능을 확인하기 위한 것이다. 구체적으로는, 철판 및 합판에 열전대(thermocouple)를 균일한 간격을 두고 설치한 후 내화피복재를 도장하여 3시간 가열시험을 실시하여 내화피복재의 발포도막이 주위의 열로부터 시험체로의 열전달을 어느 정도로 효율적으로 차단하는가를 평가하는 것이다. 이 때, 열원으로는 토치 램프(torch lamp)를 사용하였다. 내화성능은 대한민국 산업 표준(KS)에서 차열성능과 차염성능으로 구분하여 관리하고 있으며, 차열성능의 경우 초기의 온도(T0)에 대해 평균온도는 T0+140 ℃ 이내이어야 하며, 최고온도는 T0+180℃를 넘지 않아야 한다. 또한 목재의 경우 이면에 화염의 전파가 없어야 한다.
실험예 1-1: 차열성능실험
철판에 대하여 상기 실시예 1의 내화피복재 조성물의 차열성능을 실험한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 구체적으로, 두께 1.6mm의 철판에 실시예 1에서 얻은 내화피복재 조성물을 각각 2mm 도포하여 차열성능을 시험하였다.
그 결과, 하기 표 1에서 보는 바와 같이, 상기 내화조건에 대한 기준의 차열성능을 만족하는 것으로 나타났다.
시중에서 일반적으로 구입할 수 있는 토치 램프(torch lamp)에 의한 화염온도는 도 1에 도시한 바와 같다.
실시예 1
To* 22.7
평균 온도 129.3
최고 온도 156.7
* To : 실험 시작 시 측정된 상온
실험예 2-2: 차염성능실험
합판에 대하여 실시예 1의 내화피복재 조성물의 차염성능을 실험한 후 그 결과를 도 2에 나타내었다. 구체적으로 상기 실시예의 내화피복재 조성물을 12mm 두께의 합판에 약 2mm씩 도포하여 차염성능을 시험하였다.
그 결과, 도 1에서 볼 수 있듯이, 토치 램프의 일반적인 화염온도는 평균 800℃ 범위이었으며, 800℃까지 도달하는 시간은 15분 이내 이었다. 그러나 실시예의 내화피복재 조성물을 적용한 합판의 경우, 도 2에서 볼 수 있듯이, 합판 후면의 온도가 최대 200℃를 넘지 않았으며, 화염을 가한 후 1시간 경과 후에도 목재에 화염이 전파되지 않아 차염성이 우수한 것을 확인하였다.
따라서 이상의 실험결과로부터, 본 발명에 따른 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물은 화재 시 화염의 차단 및 화재에 의한 온도 상승을 막을 수 있는 능력이 우수함을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. (a) 리그닌-포름알데히드 축합물 25 ~ 58중량%;
    (b) 양친성 실리카 화합물 30 ~ 45중량%;
    (c) 점토질 미네랄 5 ~ 10중량%;
    (d) 칼슘계 보강재 5 ∼ 10중량%; 및
    (e) 수산화물 첨가제 2 ~ 10중량%를 포함한, (a)~(e) 성분들의 총합 100 중량부 및
    혼합용제로써 비닐-바사테이트계 에멀젼 25 ~ 50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리그닌-포름알데히드 축합물은 목재 또는 펄프 폐액에서 추출된 리그닌과 포름알데히드를 축합하여 생성된 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 양친성 실리카 화합물은 나노 실리카 졸(Sol)에 친수기인 수산기(OH-) 또는 카르복실기(COOH-);및 소수성 관능기를 함유하는 양친성 실리카 화합물인 것을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 점토질 미네랄은 토보모라이트, 몬모랄로나이트, 제오라이트, 소디움 벤토나이트, 규조토 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 칼슘계 보강재는 입자 크기가 50 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위인 석회석, 탄산칼슘 및 방해석 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수산화물 첨가제는 평균입경이 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 수산화마그네슘, 수산화칼슘 및 수산화알루미늄 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 하는, 발포성 탄화층 구조의 내화피복재 조성물.
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