KR20150100833A - 발포성 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열층을 형성하는 조성물에 관한 것으로, 조성물은 알콕시 작용화된 실란 기를 지니는 알콕시실란 작용화된 중합체에 기초한 결합제, 물 및 단열 형성 첨가제를 함유한다. 본 발명에 따른 조성물로 인해, 이의 팽창률은 비교적 높고, 개별 내화 기간에 요구되는 층 두께를 갖는 코팅은 단순 및 신속하게 적용될 수 있으며, 여기서 층 두께는 최소로 감소될 수 있고, 그럼에도 불구하고 상당한 단열 효과가 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 내화 기간을 증가시키기 위한, 방화, 특히 강철 부품, 예컨대 기둥, 비임, 프레임 부재의 코팅에 특히 적합하다.

Description

발포성 조성물 및 그의 용도{DAMP COURSE-FORMING COMPOSITION AND USE THEREOF}
본 발명은 발포성 조성물(intumescent composition), 특히 발포성을 가지며, 알콕시 작용화된 실란을 갖는 알콕시실란 작용화된 중합체에 기초한 결합제를 지니는 2성분 또는 다성분 조성물 및, 특히 내화 기간을 증가시키기 위하여 부품, 예컨대 기둥, 비임 또는 프레임 부재의 코팅을 위한 방화를 위한 그의 용도에 관한 것이다.
단열 조성물로도 공지된 발포성 조성물은 일반적으로 부품의 표면에 적용되어 코팅을 형성하여 화염으로부터 또는 화염의 결과인 강한 열 노출로부터 이들을 보호한다. 현재 강철 구조물은 강화된 콘크리트에 비하여 뚜렷한 단점을 갖기는 하나, 현대 건축 양식의 핵심 부분이다. 약 500℃를 초과하는 온도에서, 강철의 내력 능력은 50%까지 감소되며, 즉, 강철은 그의 안정성 및 내력 능력을 상실한다. 이러한 온도는 종종 구조물의 내력 성능의 손실을 초래하는 상황인, 예를 들면 약 1,000℃의 화염에 직접 노출시 약 5 내지 10 분 후 화재 하중에 의존하여 변동될 수 있다. 방화, 특히 강철의 방화를 위한 목적은 사람의 생명과 귀중한 자산을 구하기 위하여 강철 구조물이 화재시 내력 성능을 상실하는 데 걸리는 시간을 가능한 한 길게 지연시키고자 한다.
다수의 국가의 건축 규제에서, 특정 강철 구조물에 대하여서는 적절한 내화 기간이 요구된다. 이들 기간은 이른바 F 등급, 예컨대 F 30, F 60, F 90(DIN 4102-2에 따른 내화성 등급) 또는 ASTM 등에 따른 미국 등급에 의하여 정의된다. 예를 들면 DIN 4102-2에 의하면, F 30은 정상 조건 하에서 화재시, 지지 강철 구조물은 30 분 이상 동안 화염을 견디어야 한다는 것을 의미한다. 이는 일반적으로 예를 들면 강철 구조물을 발포성 코팅으로 피복하여 강철의 가열 속도를 지연시켜 달성된다. 이는 화재 발생시 발포되어 고체 미세다공성 탄소 폼(foam)을 형성하는 성분을 갖는 코팅을 포함한다. 이러한 경우, 미세한 공극을 가지며, 두꺼운 폼 층인 이른바 애쉬 크러스트(ash crust)가 형성되며, 이는 조성에 따라 높은 단열성을 가져 성분의 가열을 지연시키며, 그리하여 약 500℃의 임계 온도가 빨라도 30, 60, 90, 120 분 또는 240 분 후에나 도달된다. 적용된 코팅층 또는 이로부터 발생되는 애쉬 크러스트의 두께는 필수 내화 기간을 달성하는데 있어서 중요하다. 필적하는 견고성을 갖는 폐쇄된 프로파일, 예컨대 파이프는 2중 T 프로파일을 갖는 개방 프로파일, 예컨대 비임과 비교시 약 2배의 양을 필요로 한다. 내화성의 요구되는 시간을 달성하기 위하여, 코팅은 특정 두께를 지녀야만 하며, 열에 노출시 가능한 한 부피가 커서 단열성이 우수한 애쉬 크러스트를 형성하는 능력을 지녀야만 하며; 화염에 노출되는 시간에 대하여 기계적 안정성을 유지해야 한다.
이를 위하여, 당업계에서는 다양한 시스템이 존재한다. 본질적으로, 100% 시스템 및 용매 또는 물에 기초한 시스템 사이에는 구분이 존재한다. 용매계 또는 수계 시스템의 경우에서, 결합제, 일반적으로 수지는 용액, 분산액 또는 에멀젼으로서 성분에 적용된다. 이들은 단일 성분 시스템 또는 다성분 시스템으로서 표시될 수 있다. 적용 후, 용매 또는 물이 증발되고, 시간이 경과함에 따라 건조되어 막을 남긴다. 이러한 경우에서, 본질적으로 코팅의 건조 중에 더 이상 코팅이 변경되지 않는 시스템 및, 증발 후 예를 들면 대기 중 산소에 의하여 유발되는 산화 및 중합 반응에 의하여 결합제가 주로 경화되는 시스템은 구분될 수 있다. 100% 시스템은 용매 또는 물 없이 결합제의 성분을 함유한다. 이들은 성분에 적용되며, 코팅의 "건조"는 결합제 성분끼리의 반응에 의하여서만 실시된다.
용매계 또는 수계 시스템은 또한 경화로 지칭되기도 하는 건조 시간이 길며, 또한 더 많은 층이 적용되어 필수 층 두께를 달성하기 위하여 여러 작업 단계를 필요로 하는 단점을 갖는다. 각각의 층은 그 다음 층을 적용하기 이전에 적절하게 건조되어야 하므로, 이는 우선은 상당량의 노동 및 그에 따른 높은 비용 및 건물 완성의 지연을 초래하는데, 이는 요구되는 두께를 달성하기 위한 반복된 적용이 기후 조건에 의존하며, 일부 경우에서는 수일이 소요될 수 있기 때문이다. 또 다른 단점은 건조 중에 또는 열의 노출 중 코팅이 중력을 받아서 요구되는 층 두께의 균열을 형성하거나 또는 박편이 되는 경향이 있으며, 최악의 경우에는 특히 용매 또는 물의 증발 후 결합제가 경화되지 않는 시스템에서는 표면이 부분 노출될 수 있다는 점이다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 거의 용매를 필요로 하지 않는 에폭시-아민에 기초한 2성분 시스템 또는 다성분 시스템이 개발되었으며, 그리하여 경화는 더 신속하게 발생되며, 더 두꺼운 층이 단일 작업 단계로 적용될 수 있어서 요구되는 층 두께가 더 신속하게 형성될 수 있다. 그러나, 이들은 폼 형성제에 의한 폼의 형성을 방해하는, 종종 높은 연화 범위로, 결합제가 매우 안정하고 경질인 중합체 매트릭스라는 단점을 갖는다. 그러므로, 두꺼운 층을 적용하여 단열에 충분한 폼 두께를 생성하여야 한다. 이는 다시 많은 물질을 필요로하므로 이롭지 않다. 이러한 시스템을 적용하기 위하여, +70℃ 이하의 처리 온도가 종종 요구되는데, 이는 이들 시스템의 사용이 노동 집약적이며 설치에 비용이 많이 들게 한다. 추가로, 사용되는 결합제 성분의 일부, 예를 들면 에폭시-아민 시스템에 사용되는 아민 또는 아민 혼합물의 경우 독성이거나 또는 그렇지 않다면 치명적(예를 들면 자극성, 가성)이다.
WO 2010/131037 A1에는 적합한 가소제 및 발포성 첨가제와 함께 결합제로서 실란-말단 폴리우레탄 또는 실란-말단 폴리에테르에 기초하는 조성물이 개시되어 있다. 이러한 조성물은 습기에 의하여 경화된다. 따라서, 조성물의 경화는 표면에서 시작된다. 그러나, 이는 경화가 습도 및 층 두께에 크게 의존하는 단점이 되며, 이는 일반적으로 긴 경화 시간을 초래하거나 또는 매우 건조한 상태에서 경화가 전혀 발생하지 않게 된다. 또 다른 단점은 경화가 매우 불균질하면서 가교 밀도도 또한 크게 변동될 수 있다는 점이다.
그래서, 본 발명은 전술한 단점을 배제하며, 특히 용매계 또는 수계가 아니며, 신속하며 균일한 경화를 제공하며, 높은 발포성, 즉 유효 애쉬 크러스트 층의 형성으로 인하여 작은 층 두께만을 필요로 하는 전술한 유형의 단열 형성 코팅 시스템을 제공하는 과제에 기초한다.
이러한 과제는 물의 첨가에 의하여 해결된다. 특히, 그러한 과제는 청구범위 제1항에 따른 조성물에 의하여 해결된다. 바람직한 실시양태는 종속 청구항에 개시되어 있다.
그러므로, 본 발명은 하기 화학식 I의 알콕시 실란 기를 말단에 갖고/갖거나 하기 화학식 I의 알콕시 실란 기를 측쇄 기로서 중합체 쇄를 따라 포함하는 알콕시실란 중합체를 함유하는 성분 A, 물을 함유하는 성분 B, 및 단열 형성 첨가제를 함유하는 성분 C를 갖는 발포성 조성물에 관한 것이다:
-Si(R1)m(OR2)3 -m (I)
상기 화학식에서, R1은 선형 또는 분지형 C1-C16 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸 또는 에틸 라디칼이고, R2는 선형 또는 분지형 C1-C6 알킬 라디칼이며, m은 0 내지 2의 정수이다.
본 발명에 의하면, 중합체는 6개 이상의 반복 단위를 갖는 분자이며, 이는 선형, 분지형, 성상형, 권취형, 과분지형인 구조를 가질 수 있거나 또는 가교될 수 있다. 중합체는 단일 유형의 반복 단위를 가질 수 있거나("단독중합체") 또는 1개 초과의 유형의 반복 단위를 가질 수 있다("공중합체"). 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합체"는 2-5개의 반복 단위를 갖는 올리고머를 또한 포함할 수 있는, 예컨대 물의 존재 하에서 서로 반응하여 Si-O-Si 결합을 형성하는 알콕시실란 화합물을 성분 A로서 사용하는 예비중합체뿐 아니라, 전술한 반응에 의하여 형성된 중합체 화합물 둘 다를 포함한다.
그래서, 성분 A 및 B는 조기에 서로 접촉되어 경화가 조기에 개시되지 않으며, 성분 A 및 성분 B는 임의의 반응을 억제하도록 서로 분리되는 것이 이롭다.
본 발명에 따른 조성물을 사용함으로써, 코팅을 적용하여 단순 신속한 방식으로 개별 내화 기간에 대하여 요구되는 층 두께를 달성할 수 있다. 본 발명에 의하여 달성된 이점은 본질적으로 그의 고유한 느린 경화를 갖는 용매계 또는 수계 시스템과 비교시뿐 아니라, WO 2010/131037 A1에 의한 조성물과 비교시, 작업 시간은 상당히 단축될 수 있으며, 용매를 사용하지 않는다는 점에서 알 수 있다. 특히 2010/131037 A1에 의한 조성물에 관하여, 본 발명에 따른 조성물의 경화는 조성물이 적용되는 환경의 습도와는 무관한 것이 이롭다.
추가의 이점은 해로운 물질 및 예컨대 유해한 아민 화합물로 라벨링되는 것이 대개 또는 완전히 필요 없다는 점이다.
에폭시아민계 시스템에 비하여 중합체 매트릭스의 낮은 가소 범위로 인하여, 팽창율에 관하여 발포성이 비교적 커서 심지어 얇은 층으로도 높은 단열 효과를 달성한다. 방화 첨가제를 갖는 가능한 조성물은 높은 정도의 충전에 기여한다. 따라서, 물질의 비용이 감소되며, 특히 대규모 적용에서 물질의 비용에 대하여 이로운 효과를 갖는다. 이는 특히 물리적으로 건조되지 않지만, 가수분해 및 차후의 중축합에 의하여 화학적으로 경화되는 반응성 시스템의 사용을 통하여 달성된다. 그래서, 수계 시스템의 경우 용매 또는 물의 건조에 의하여서는 작은 부피 손실만이 나타난다. 그래서, 통상의 시스템에서는 약 25%의 용매 함유량이 통상적이다. 이는 10 ㎜ 층의 경우 보호되는 기재 위의 실제의 보호층으로서 7.5 ㎜만이 남는다는 ㄱ것을 의미한다. 본 발명에 따른 조성물에서 코팅의 93% 초과가 보호되는 기재 위에 남아 있다.
프라이머 없이 적용시 용매계 또는 수계 시스템에 비하여, 본 발명에 따른 조성물은 각종 금속 및 비금속 기재에 대한 우수한 접착력뿐 아니라, 우수한 응집력 및 내충격성을 나타낸다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위하여, 본원에 사용된 용어의 하기와 같은 설명은 유용할 것으로 여겨진다. 본 발명을 위하여:
- "화학적 발포성"은 열에 노출시 서로 반응하는 배위결합된 화합물을 통한 애쉬 크러스트의 부피가 큰 단열층의 형성을 의미한다.
- "물리적 발포성"은 화학 반응 없이 화합물의 팽창에 의하여 부피가 큰 단열층의 형성이 2종의 화합물 사이에 발생하며, 열에 노출시 기체를 배출하여 화합물의 부피가 초기 부피의 수배로 증가되는 것을 의미한다.
- "단열층 형성"은 화재시 고체 미세다공성 탄소 폼이 생성되며, 그리하여 형성된 미세한 공극 및 두꺼운 폼 층, 이른바 애쉬 크러스트가 조성에 의존하여 열로부터 기재를 단열시킨다는 것을 의미한다.
- "탄소원"은 불완전 연소에 의하여 탄소 네트워크를 남기며, 이산화탄소 및 물을 생성하도록 완전 연소되지 않는 (탄화) 유기 화합물이며; 이들 화합물은 또한 "탄소 네트워크 형성제"로 지칭된다.
- "산 형성제"는 약 150℃ 초과의 열의 영향 하에서 예를 들면 분해를 통하여 비휘발성 산을 형성하며, 그리하여 탄화에 대한 촉매로서 작용하는 화합물을 의미하며, 게다가 이는 결합제의 용융물의 점도를 저하시키는데 기여할 수 있는 화합물을 의미하며, 이에 따라 용어 "탈수소화 촉매"는 동의어로 사용된다.
- "발포제"는 고온에서 불활성, 즉 불연성 기체로 분해되며, 적절할 경우 연화 결합제를 부풀려서 폼을 형성하는(발포성) 화합물이며; 이 용어는 "기체 형성제"와 동의어로 사용된다.
- "애쉬 크러스트 안정화제"는 탄소원으로부터 탄소 형성 및 발포제로부터 기체의 상호작용 또는 물리적 발포성에 의하여 형성된 탄소 네트워크(애쉬 크러스트)를 안정화시키는 이른바 네트워크 형성 화합물이다. 이러한 작동의 원리는 이들이 자체에서 매우 연질의 생성된 탄소층이 무기 화합물에 의하여 기계적으로 결합된다는 것이다. 그러한 애쉬 크러스트 안정화제의 첨가는 화재시 발포성 크러스트의 상당한 안정화에 기여하게 되는데, 이는 이들 첨가제가 발포성 층의 기계적 강도를 증가시키고/증가시키거나 이러한 발포성 층이 낙하(dripping off)되는 것을 방지하기 때문이다.
본 발명에 의하면, 알콕시실란 작용성 중합체는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르 우레탄, 폴리에테르 우레탄, 폴리에테르/에스테르 우레탄, 폴리아미드 우레탄, 폴리우레아, 폴리아민, 폴리카르보네이트, 폴리비닐, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리술피드, 고무, 네오프렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민으로 이루어진 군으로부터 선택된 주쇄를 포함한다. 주쇄는 선형 또는 분지형(주쇄의 쇄를 따라 측쇄를 갖는 선형 주쇄)일 수 있으며, 선형 주쇄의 말단기로서 또는 선형 주쇄의 말단기 및 측쇄 기의 말단 기로서 말단 알콕시실란 기, 바람직하게는 2 이상의 알콕시실란 기를 포함한다.
알콕시 실란은 하기 화학식 I을 갖는다:
-Si(R1)m(OR2)3-m (I)
상기 화학식에서, R1은 선형 또는 분지형 C1-C16 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸 또는 에틸 라디칼이고, R2는 선형 또는 분지형 C1-C6 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸 또는 에틸 라디칼이며, m은 0 내지 2의 정수, 바람직하게는 0 또는 1이다. 2 이상의 알콕시 실란 기는 2작용성(m = 1) 또는 3작용성(m = 0)이며, 알콕시 기는 메톡시 또는 에톡시 기인 것이 가장 바람직하다.
바람직하게는, 주쇄에 결합된 알콕시실란 기는 그 자체가 기, 예컨대 추가의 작용기(예를 들면 X = -S-, -OR, -NHR, -NR2)에 의하여 전자 공여체 또는 원자로서 작용할 수 있어서 2개의 작용기, 즉 추가의 작용기 및 알콕시실란기가 메틸렌 가교에 의하여 서로 결합된다(-X-CH2-Si(R1)m(OR2)3 -m). 이러한 방식으로, 규소 원자 및 전자 공여체 사이의 전자 상호작용(역결합)이 야기되어 전자 밀도가 공여체로부터 규소 원자로 이동되며, 이는 Si-O 결합의 약화를 초래하며, 다시 Si-알콕시 기의 반응성을 크게 증가시킨다. 이는 이른바 α 효과이다. 그러한 화합물은 또한 α 실란으로 지칭된다.
알콕시실란 중합체가 우레탄에 의하여 실란 기가 주쇄의 말단에 있는 중합체, 예컨대 디메톡시-(메틸)실릴메틸카르바메이트-말단 폴리에테르, 디에톡시(메틸)실릴메틸카르바메이트-말단 폴리에테르, 트리메톡시실릴메틸카르바메이트-말단 폴리에테르, 트리에톡시실릴메틸카르바메이트-말단 폴리에테르 또는 그의 혼합물이 가장 바람직하다.
적절한 중합체의 예로는 실란-말단 폴리에테르(예, 와커 케미 아게(Wacker Chemie AG)로부터의 게니오실(Geniosil)® STP-E 10 및 게니오실® STP-E 30) 및 실란-말단 폴리우레탄(예, 에보닉 한세(Evonik Hanse)로부터의 중합체 ST61, 중합체 ST75 및 중합체 ST77, 바이엘(Bayer)로부터의 데스모실(Desmoseal)® S XP 2458, 데스모실® S XP 2636, 데스모실® S XP 2749, 데스모실® S XP 2821, 모멘티브(Momentive)로부터의 SPUR+*1050mm, SPUR+*1015LM, SPUR+*3100HM, SPUR+*3200HM)를 들 수 있다.
일반적으로, 이들 알콕시실란 작용성 중합체는 알콕시 기의 함유량이 0.20 내지 1.0 mmol/g, 바람직하게는 0.2 내지 0.85 mmol/g, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.80 mmol/g, 더 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.70 mmol/g, 더 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.70 mmol/g, 더 더욱 바람직하게는 0.35 내지 0.70 mmol/g, 특히 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.60 mmol/g이다.
대안의 중합체로서, 알콕시실란 기가 말단이 아니도록 중합체의 주쇄에 혼입된, 구체적으로는 주쇄의 쇄에 측면 분포된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 중요한 성질, 예컨대 가교 밀도는 혼입된 복수의 가교 단위를 통하여 제어될 수 있다. 이의 적절한 예로서, 에보닉 골드슈미츠 게엠베하(Evonik Goldschmidt GmbH)로부터의 테고팩(TEGOPAC)® 제품 라인, 예컨대 테고팩 본드(BOND) 150, 테고팩 본드 250 및 테고팩 시일(SEAL) 100을 들 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들면 DE 102008000360 A1, DE 102009028640 A1, DE102010038768 A1 및 DE 102010038774 A1을 참조한다.
일반적으로 이들 알콕시실란 작용성 중합체는 예비중합체 분자당 2 내지 8개의 알콕시 실란 작용기를 갖는다.
결합제의 가교도 및, 생성된 코팅의 강도뿐 아니라, 그의 탄성 모두는 중합체의 알콕시실란 기 작용가에 대하여 조절될 수 있다.
일반적으로 결합제의 양은 조성물에 대하여 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 6 내지 35 중량%, 더 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량%이다.
본 발명에 의하면, 조성물은 추가의 성분 B로서 물을 함유한다. 물은 가교제로서 또는 반응물로서 주로 작용한다. 이는 WO 2010/131037 A1에 의한 조성물에 비하여 결합제의 더욱 균질하며, 더 신속한 경화를 생성한다. 그러므로, 조성물의 경화는 대개 절대 습도와는 무관하며, 조성물은 매우 건조한 조건하에서조차 신뢰성 있게 신속하게 경화된다.
본 발명에 의하면, 조성물 중의 물의 양은 중합체의 양에 대하여 5 중량% 이하이며, 이에 의하여 함유량은 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%, 더 더욱 바람직하게는 0.6 내지 2 중량% 범위 내가 된다.
본 발명에 의하면, 성분 C는 1종의 단열 형성 첨가제를 함유하여 첨가제가 단일 화합물뿐 아니라, 수개의 화합물의 혼합물 모두를 포함할 수 있다.
유용한 발포성 첨가제로는 열의 영향하에서 방염성 물질의 팽창된 단열층을 형성하여 기재가 과열되는 것을 방지하여 열로 인한 구조 부재의 기계적 및 정적 성질에서의 변화를 방지 또는 적어도 지연시키는 것을 들 수 있다. 부피가 큰 단열층, 이른바 애쉬 크러스트의 층의 형성은 열에 노출시 서로 반응하는 적절하게 배위결합된 화합물의 혼합물의 화학적 반응에 의하여 영향을 받을 수 있다. 그러한 시스템은 용어 화학적 발포 하에 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 본 발명에 의하여 사용될 수 있다. 대안으로, 부피가 큰 단열층은 물리적 발포에 의하여 형성될 수 있다. 각각의 경우에서, 시스템 둘 다는 본 발명에 의하여 단독으로 또는 조합하여 함께 사용될 수 있다.
화학적 발포에 의한 발포성 층의 형성에는 예를 들면 결합제 중의 코팅에 함유되는 3종 이상의 성분, 즉 탄소원, 탈수소화 촉매 및 발포제가 필요하다. 가열시, 결합제는 연화되며, 방화 첨가제가 배출되어 화학적 발포시 서로 반응하거나 또는 물리적 발포시 팽윤될 수 있다. 탈수소화 촉매로부터 열 분해를 통하여 산이 형성되며, 탄소원의 탄화를 위한 촉매로서 작용한다. 동시에, 발포제는 분해되어 열적으로 불활성인 기체를 형성하여 탄화된(연소된) 물질 및 임의로 가소화된 결합제의 팽윤을 야기하여 부피가 큰 단열 폼을 형성한다.
단열층이 화학적 발포에 의하여 형성되는 본 발명의 한 실시양태에서, 발포성 첨가제는 결합제가 그와 같이 사용될 수 없는 한 1종 이상의 탄소 네트워크 형성제, 1종 이상의 산 형성제, 1종 이상의 발포제 및 1종 이상의 무기 매트릭스 형성제를 포함한다. 첨가제의 성분은 이들이 상승작용을 생성할 수 있도록 특수하게 선택되어 일부 화합물이 수개의 작용을 가질 수 있다.
발포성 난연제 중에 탄소원으로서 통상적으로 사용되며, 통상의 기술자에게 공지된 화합물, 예컨대 전분형 화합물, 예를 들면 전분 및 개질 전분 및/또는 다가 알콜(폴리올), 예컨대 당류 및 다당류 및/또는 열가소성 또는 열경화성 중합체 수지 결합제, 예컨대 페놀성 수지, 우레아 수지, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 폴리(메틸)아크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 실리콘 수지 및/또는 고무를 들 수 있다. 적절한 폴리올은 당, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 소르비톨, EO-PO 폴리올을 포함하는 군으로부터 선택된 폴리올이다. 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 또는 폴리비닐 아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다.
화재시, 결합제 자체가 또한 탄소원의 기능을 가질 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
팽창성 방화 제제화에서 탈수소화 촉매 또는 산 생성제로서 통상적으로 사용되며, 통상의 기술자에게 공지된 화합물은 예컨대 황산, 인산 또는 붕산 중에서 선택된 무기, 비휘발성 산의 염 또는 에스테르이다. 특히, 인-함유 화합물을 사용하며, 팔렛(pallet)이 매우 큰데, 이는 이들이 인의 복수의 산화 상태, 예컨대 포스핀, 포스핀 옥시드, 포스포늄 화합물, 포스페이트, 원소 적린, 아인산염 및 인산염에 이르기 때문이다. 인산 화합물로서, 예를 들면 인산모노암모늄, 인산이암모늄, 인산암모늄, 폴리인산암모늄, 멜라민 포스페이트, 멜라민 포스페이트, 인산칼륨, 폴리올 포스페이트, 예컨대 펜타에리트리톨 포스페이트, 글리세롤 포스페이트, 소르비톨 포스페이트, 만니톨 포스페이트, 둘세트(dulcet) 포스페이트, 네오펜틸 글리콜 포스페이트, 에틸렌 글리콜 포스페이트, 디펜타에리트리톨 포스페이트 등이 있다. 폴리포스페이트 또는 폴리인산암모늄이 인산 화합물로서 사용되는 것이 바람직하다. 화합물, 예컨대 라멜라이트(Lamelite) C(멜라민 포름알데히드 수지)와 인산의 반응 생성물은 멜라민 수지 포스페이트에 포함되는 것으로 이해한다. 황산 화합물의 예로는 황산암모늄, 술팜산암모늄, 니트로아닐린 중황산염, 4-니트로아닐린-2-술폰산 및 4,4-디니트로술파닐아미드 등이 있다. 붕산 화합물의 예로서 멜라민 보레이트를 들 수 있다.
적절한 발포제는 난연제로서 통상적으로 사용되며, 통상의 기술자에게 공지된 화합물이며, 그의 예로는 시아누르산 또는 이소시안산 및 그의 유도체, 멜라민 및 그의 유도체를 들 수 있다. 상기 발포제로는 시안아미드, 디시안아미드, 디시안디아미드, 구아니딘 및 그의 염, 비구아니드, 멜라민 시아누레이트, 시안산 염, 시안산 에스테르 및 아미드, 헥사메톡시메틸멜라민, 디멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 포스페이트를 들 수 있다. 바람직하게는 헥사메톡시메틸멜라민 또는 멜라민(시아누르산 아미드)을 사용한다.
또한, 그의 작용이 단일 작용으로 한정되지 않는 성분, 예컨대 산 형성제뿐 아니라, 발포제로서 작용되는 멜라민이 적절하다. 추가의 예는 GB 2 007 689 A1, EP 139 401 A1 및 US 3 969 291 A1에 기재되어 있다.
단열층이 물리적 발포에 의하여 형성되는 본 발명의 한 실시양태에서, 발포성 첨가제는 팽창성 그라파이트로서 공지되어 있는 그라파이트 층간 화합물로서 1종 이상의 열팽창성 화합물을 포함한다. 이는 또한 특히 결합제에서 균질하게 함유될 수 있다.
팽창성 그라파이트 층간으로서, 그라파이트에서 공지의 화합물, 예컨대 SOx, NOx, 할로겐 및/또는 강산이 있다. 이들은 또한 그라파이트 염으로 지칭한다. 팽윤시 예를 들면 120 내지 350℃의 온도에서 SO2, SO3, NO 및/또는 NO2를 배출하는 팽창성 그라파이트가 바람직하다. 팽창성 그라파이트는 예를 들면 0.1 내지 5 ㎜ 범위내의 최대 직경을 갖는 박편 형태로 존재할 수 있다. 바람직하게는 이러한 직경은 0.5 내지 3 ㎜ 범위 내에 포함된다. 적절한 팽창성 그라파이트는 본 발명에 이용 가능하다. 일반적으로, 팽창성 그라파이트의 입자는 본 발명에 의한 방화 부재에 균일하게 분포된다. 그러나, 팽창성 그라파이트의 농도는 또한 패턴형, 평면형 및/또는 샌드위치형으로 선택적으로 변경될 수 있다. 이와 관련하여, 본원에 참조로 포함되는 EP 1489136 A1을 참조한다.
본 발명의 추가의 실시양태에서, 단열층은 화학적 발포뿐 아니라, 물리적 발포 둘 다를 통하여 형성되어 발포성 첨가제가 탄소원, 탈수소화 촉매 및 발포제뿐 아니라, 열적 팽창성 화합물 모두를 포함하도록 한다.
화재시 형성된 애쉬 크러스트는 일반적으로 너무 불안정하며, 그의 밀도 및 구조에 의존하여 기류에 의하여 취입될 수 있으며, 코팅의 단열 효과에 불리하게 영향을 미치므로, 1종 이상의 애쉬 크러스트 안정화제가 전술한 성분에 첨가되는 것이 바람직하다.
애쉬 크러스트 안정화제 또는 매트릭스 형성제로서 방화 제제화에 통상적으로 사용되며, 통상의 기술자에게 공지된 화합물로는 팽창성 그라파이트 및 미립자 금속, 예컨대 알루미늄, 마그네슘, 철 및 아연을 들 수 있다. 미립자 금속은 분말, 소판, 스케일, 섬유, 실 및/또는 휘스커의 형태로 존재할 수 있으며, 그리하여 분말, 박편 또는 스케일 형태의 미립자 금속은 ≤50 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 10 ㎛의 입도를 갖는다. 섬유, 필라멘트 및/또는 휘스커 형태의 미립자 금속을 사용할 경우, 0.5 내지 10 ㎛의 두께 및 10 내지 50 ㎛의 길이가 바람직하다. 대안으로 또는 추가로, 알루미늄, 마그네슘, 철 또는 아연 군으로부터의 금속의 산화물 또는 화합물, 특히 철 산화물, 바람직하게는 산화제2철, 이산화티타늄, 붕산염, 예컨대 붕산아연 및/또는 바람직하게는 400℃ 이상의 용융 온도를 갖는 저 융점 유리로 생성된 유리 프릿, 포스페이트 또는 술페이트 유리 멜라민 폴리아연 술페이트, 페로 유리 또는 붕규산칼슘이 애쉬 크러스트 안정화제로서 사용될 수 있다. 상기 애쉬 크러스트 안정화제의 첨가는 화재시 애쉬 크러스트의 상당한 안정화에 기여하는데, 이들 첨가제는 발포성 층의 기계적 강도를 증가시키며 및/또는 그의 낙하를 방지하기 때문이다. 상기 첨가제의 예는 US 4 442 157 A, US 3 562 197 A, GB 755 551 A 및 EP 138 546 A1에서 찾아볼 수 있다.
게다가, 애쉬 크러스트 안정화제, 예컨대 멜라민 포스페이트 또는 멜라민 보레이트를 포함할 수 있다.
임의로, 1종 이상의 반응성 난연제를 본 발명에 따른 조성물에 첨가할 수 있다. 그러한 화합물은 결합제 중에 혼입된다. 본 발명에 의한 예로는 반응성 유기인 화합물, 예컨대 9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥시드(DOPO) 및 그의 유도체, 예컨대 DOPO-HQ, DOPO-NQ 및 부가물을 들 수 있다. 상기 화합물은 예를 들면 문헌[S. V. Levchik, E. D. Weil, Polym . Int. 2004, 53, 1901-1929]에 기재되어 있다.
발포성 첨가제는 조성물 중에 30 내지 99 중량%의 양으로 함유되며, 그 양은 조성물의 적용 유형(분무, 브러쉬 등)에 실질적으로 의존한다. 성분 C의 비율은 최고의 가능한 발포율을 달성하기 위하여 총 제제 중에 가능한 한 높게 설정된다. 바람직하게는, 총 제제 중의 성분 C의 비율은 35 내지 85 중량%, 특히 바람직하게는 40 내지 85 중량%이다.
한 실시양태에서, 본 발명에 따른 조성물은 가소제, 가교제, 물 스캐빈저, 유기 및/또는 무기 집합체 및/또는 기타 첨가제로부터 선택된 기타 성분 1종 이상을 더 포함한다.
가소제는 경화된 중합체 네트워크를 부드럽게 하는 기능을 갖는다. 추가로, 가소제는 추가의 액체 성분을 투입하는 기능을 지녀서 충전제가 완전히 습윤화되고, 코팅이 가공될 수 있도록 점도를 조절한다. 가소제는 조성물 중에서 상기 기재된 기능을 충분하게 수행할 수 있는 양으로 포함될 수 있다.
적절한 가소제로는 벤조산, 프탈산의 유도체, 예를 들면 프탈레이트, 예컨대 디부틸, 디옥틸, 디시클로헥실, 디이소옥틸, 디이소데실-, 디벤질- 또는 부틸 벤질 프탈레이트, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 아디프산, 세바스산, 푸마르산, 말레산, 이타콘산, 카프릴산 및 시트르산, 알킬 포스페이트 에스테르 및, 폴리에스테르와 폴리에테르의 유도체, 에폭시드화 오일, 페놀의 C10-C21-알킬 술폰산 에스테르 및 알킬 에스테르를 들 수 있다. 가소제는 테레프탈산의 에스테르 유도체, 카프릴산의 트리올 에스테르, 글리콜 디에스테르, 지방족 디카르복실산의 디올 에스테르, 시트르산의 에스테르 유도체, 2차 알킬 술폰산 에스테르, 에폭시 기를 갖는 글리세롤 유도체의 에스테르 및 포스페이트의 에스테르 유도체가 바람직하다. 가소제는 비스(2-에틸헥실)테레프탈레이트, 트리히드록시 메틸 프로필 아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜-비스(2-에틸헥사노에이트), 1,2-시클로헥산디카르복실산-디이소노닐 에스테르, 75-85%의 2차 술폰 알칸, 15-25%의 2차 및 알칸 디술폰산 디페닐 에스테르, 2-3%의 비-술폰화 알칸, 트리에틸 시트레이트, 에폭시드화 대두유, 트리-2-에틸헥실 포스페이트의 혼합물 또는, n-옥틸 및 n-데실숙시네이트의 혼합물이 가장 바람직하다.
가소제의 시판예로는 이스트만(EASTMAN)® DOTP 가소제(이스트만 케미칼 컴파니(Eastman Chemical Company)), 에스테렉스(Esterex)® NP 343(엑손 모빌 코포레이션(Exxon Mobil Corporation)), 솔루솔브(Solusolv)® 2075(솔루시아 인코포레이티드(Solutia Inc.)), 헥사몰(Hexamoll)® 딘치(DINCH)(바스프 에스이(BASF SE)), 메사몰(Mesamoll)® 11(란세스 저머니 게엠베하(Lanxess Germany GmbH)), 트리에틸시트레이트(시그마 알드리치(Sigma Aldrich)), 파라플렉스(Paraplex)® G-60(홀스터 컴파니(Hallstar Company)), 디스플라몰(Disflammol)® TOF(란세스 저머니 게엠베하) 및 TP LXS 유니플렉스(Uniplex)® ODS(란세스 저머니 게엠베하)를 들 수 있다.
조성물에서, 가소제는 전체 조성물에 관하여 바람직하게는 0.1 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 35 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
추가로, 조성물은 1종 이상의 촉매 또는 추가의 가교제를 함유할 수 있으며, 이에 의하여 존재할 경우 성분 B로부터 별도로 반응을 억제하도록 설계된다. 가교제는 다양한 성질, 예컨대 기재에 대한 접착력, 첨가제의 더 우수한 습윤 및 조성물의 경화를 최적화하고, 주문 제작할 수 있게 한다.
적절한 촉매는 순수한 주석-함유 화합물로부터 선택된다. 적절한 추가의 가교제는 반응성 알콕시실란 또는 올리고머 유기작용성 알콕시실란으로부터 선택된다. 촉매는 주석-함유 화합물인 것이 바람직하다. 추가의 가교제는 올리고머 비닐 작용성 알콕시실란, 올리고머 아미노 작용성/알킬 작용성 알콕시실란, 올리고머 아미노 작용성 알콕시실란, 아미노 작용성 알콕시실란, 알킬 작용성 알콕시실란, 에폭시 작용성 알콕시실란, 비닐 작용성 알콕시실란, 비닐 작용성/알킬 작용성 알콕시실란, 머캅토 알콕시실란, 메타크릴 작용성 알콕시실란 또는 규산 에스테르인 것이 바람직하다.
적절한 촉매 또는 기타 가교제의 예로는 디부틸주석 디라우레이트(DBTL), 그의 독성이 적어서 DBTL보다 바람직한 디옥틸주석(DOTL), 헥사데실트리메톡시실란, 이소-부틸트리에톡시실란, 이소-부틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 옥틸트리클로로실란, 옥틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)아민, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)아민, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 2-아미노에틸-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 2-아미노에틸-3-아미노-프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리에톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로빌트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸-메틸디메톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리아세톡시실란, 에틸폴리실리케이트, 테트라에틸 오르토실리케이트, 테트라메틸 오르토실리케이트, 테트라-n-프로필 오르토실리케이트, 비닐트리클로로실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-시클로헥실아미노메틸트리에톡시실란, 시클로헥실-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노메틸아미노)프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노-프롤리메틸디메톡시실란, 3-우레이도프로필트리메톡시실란, N-메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]카르바메이트, N-트리메톡시실릴 메틸-O-메틸 카르바메이트, N-디메톡시(메틸)실릴-메틸-O-메틸카르바메이트, 트리스-[3(트리메톡시실릴)프로필]이소시아누레이트 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
이의 시판중인 예로는 다이나실란(Dynasylan)® 1146, 다이나실란® 6490, 다이나실란® 6498, 다이나실란® SIVO 210, 다이나실란® SIVO 214, 다이나실란® 9116, 다이나실란® IBTEO, 다이나실란® IBTMO, 다이나실란® MTES, 다이나실란® MTMS, 다이나실란® OCTCS, 다이나실란® OCTEO, 다이나실란® OCTMO, 다이나실란® PTEO, 다이나실란® PTMO, 다이나실란® 1122 다이나실란® 1124, 다이나실란® 1133, 다이나실란® 1204, 다이나실란® 1505, 다이나실란® 1506, 다이나실란® AMEO, 다이나실란® AMEO-T, 다이나실란® AMMO, 다이나실란® 1411, 다이나실란® DAMO, 다이나실란® DAMO-T, 다이나실란® GLYEO, 다이나실란® GLYMO, 다이나실란® MTMO, 다이나실란® MEMO, 다이나실란® 40, 다이나실란® A, 다이나실란® M, 다이나실란® P, 다이나실란® VTC, 다이나실란® VTEO, 다이나실란® VTMO, 다이나실란® VTMOEO, 다이나실란® 6598(각각 에보닉 인더스트리즈 아게(Evonik Industries AG)), 게니오실® GF9, 게니오실® GF 91, 게니오실® GF 92, 게니오실® XL 926, 게니오실® GF 93, 게니오실® GF 94, 게니오실® GF 95, GF 96 게니오실®, 게니오실® GF 98, 게니오실® XL 10, 게니오실® XL 12, 게니오실® GF 56, 게니오실® GF 62, 게니오실® GF 31, 게니오실® XL 32, 게니오실® XL 33, 게니오실® GF 39, 게니오실® GF 60, 게니오실® XL 63, 게니오실® XL 65, 게니오실® GF 69, 게니오실® GF 80 및 게니오실® GF 82(각각 와커 케미 아게)를 들 수 있다.
추가의 가교제는 개별적으로 또는 수개의 물질의 혼합물로서, 결합제에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5-7 중량%, 가장 바람직하게는 1-5 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
물 스캐빈저는 일반적으로 조성물 성분, 특히 충전제 및/또는 첨가제 중에 존재할 수 있는 잔류 수분 또는 습기로 인하여 중합체와 알콕시실란의 조기 반응을 방지하기 위하여 조성물에 첨가된다. 제제 중의 습기는 포획된다. 물 스캐빈저는 유기작용성 알콕시실란 또는 올리고머 유기작용성 알콕시실란, 더욱 바람직하게는 비닐 작용성 알콕시실란, 올리고머 비닐 작용성 알콕시실란, 비닐 작용성/알킬 작용성 알콕시실란, 올리고머 아미노 작용성/알킬 작용성 알콕시실란, 아세톡시 작용성/알킬 작용성 알콕시실란, 아미노 작용성 알콕시실란, 올리고머 아민 작용성 알콕시실란, 카르바마토실란 또는 메타크릴옥시 작용성 알콕시실란인 것이 바람직하다. 물 스캐빈저는 디-tert-부톡시디아세톡시실란, 비스(3-트리에톡시실릴프로필)아민, 비스(3-트리메톡시프로필)아민, 3-아미노프로필 메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, 비닐-트리에톡시실란, 비닐-트리메톡시실란, 비닐-트리스(2-메톡시에톡시)실란, N-시클로헥실아미노메틸트리에톡시실란, 비닐-디메톡시메틸실란, 비닐트리아세톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸메틸디트리메톡시실란, 메타크릴옥시메틸트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리아세톡시실란, N-메트[3-(트리메톡시실릴)프로필]카르바메이트, N-트리-O-메틸 카르바메이트 메톡시실릴메틸, N-디메톡시(메틸)실릴 메틸-O-메틸카르바메이트 또는 그의 조합인 것이 가장 바람직하다.
이의 시판 중인 예로는 다이나실란® 1146, 다이나실란® 6490, 다이나실란® 6498, 다이나실란® BDAC, 다이나실란® 1122, 다이나실란® 1124, 다이나실란® 1133, 다이나실란® 1204, 다이나실란® 1505, 다이나실란® 1506, 다이나실란® AMEO, 다이나실란® AMEO-T, 다이나실란® VTEO, 다이나실란® VTMO, 다이나실란® VTMOEO, 다이나실란® 6598(각각 에보닉 인더스트리즈 아게), 게니오실® XL 926, 게니오실® XL 10, 게니오실® XL 12, 게니오실® GF 56, 게니오실® GF 62, 게니오실® GF 31, 게니오실® XL 32, 게니오실® XL 33, 게니오실® GF 39 게니오실®, GF 60, 게니오실® XL 63 및 게니오실® XL 65(각각 와커 케미 아게)를 들 수 있다.
물 스캐빈저의 첨가량은 추가로 첨가된 물(성분 B)을 제외하고, 제제의 성분의 물 함유량에 의존하며, 일반적으로 약 1 중량% 범위 내이다. 총 조성물에 대하여, 물 스캐빈저는 0.1 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.8 중량%, 더 더욱 바람직하게는 0.25 내지 1.5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
조성물은 또한 상기 기재된 첨가제 이외에, 적절할 경우 통상의 보조제, 예컨대 습윤제, 예를 들면 폴리아크릴레이트 및/또는 폴리포스페이트 소포제, 예컨대 실리콘 소포제, 염료, 살진균제 및 각종 충전제, 예컨대 질석, 무기 섬유, 실리카 샌드 및 유리 미소구체, 운모, 실리카, 미네랄 울 등에 기초한 것을 함유할 수 있다.
추가의 첨가제, 예컨대 증점제 및/또는 유동 첨가제 및 충전제를 조성물에 첨가할 수 있다. 사용 가능한 유동 첨가제로는 침전방지제, 처짐방지제 및 요변화제, 바람직하게는 폴리히드록시카르본산 아미드, 우레아 유도체, 불포화 카르복실산 에스테르의 염, 산성 인산 유도체의 알킬 암모늄 염, 케톡심, p-톨루엔술폰산의 아민 염, 술폰산 유도체의 아민 염 또는 화합물의 수성 또는 유기 용액 또는 혼합물을 들 수 있다. 게다가, 유동 첨가제는 발열성 또는 침전된 실리카 또는 실란화 발열성 또는 침전된 실리카에 기초하여 사용될 수 있다. 유동 첨가제는 발열성 실리카, 변형 및 미변형 시트 실리케이트, 침전된 실리카, 셀룰로스 에테르, 다당류, 폴리우레탄 및 아크릴 증점제, 우레아 유도체, 피마자유 유도체, 폴리아미드 및 지방산 아미드 및 폴리올레핀, 이들이 고체 형태로 존재하는 한, 분말 셀룰로스 및/또는 현탁제, 예컨대 크산탄 검인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물은 2성분 또는 다성분 시스템으로서 제제화된다. 이것은 성분 A 및 성분 B가 반응을 억제하도록 성분 I 및 성분 II의 2성분으로 분배되는 2성분 시스템으로서 포장되는 것이 바람직하다.
조성물의 추가의 성분은 서로 및 조성물 중에 함유된 화합물과의 적합성에 의하여 분배되며, 2종의 성분 중 하나 또는 성분 둘 다 중에 존재할 수 있다. 물 스캐빈저 및 가교제를 첨가할 경우, 이들은 성분 B 중에 함유된 성분으로부터 별도로 제제화되어야만 한다.
추가로, 기타 성분, 특히 고체 성분의 분배는 조성물 중에 포함되는 양에 의존한다. 적절한 할당에 의하여, 총 조성물에 대하여 더 높은 비율이 가능하게 야기될 수 있다.
또한, 성분은 성분 B만을 함유할 수 있다. 대안으로, 성분 B는 기타 성분, 예컨대 가소제, 첨가제 및/또는 충전제와 함께 2성분 시스템의 한 성분 중에 포함될 수 있다.
성분 C는 성분 또는 복수의 성분 중의 개개의 성분으로서 또는 전체 혼합물로서 포함될 수 있다. 성분 C의 분포는 조성물 중에 함유된 화합물의 적합성에 관하여 실시되어 조성물 중에 함유된 화합물의 반응이 서로 실시될 수 없거나 또는 이들 화합물과 기타 성분의 화합물의 상호 반응도 실시될 수 없다. 이는 사용된 화합물에 의존한다.
1종 이상의 탄소원, 1종 이상의 발포제 및 1종 이상의 탈수소화 촉매를 포함하는 성분 C는, 성분 I 및 성분 II에서 이들 화합물(발포성 성분의 개개의 성분) 및 기타 성분, 즉 성분 (A) 및 (B)가 조성물의 반응을 억제하도록 분리되는 방식으로 분배되는 것이 바람직하다. 이는 충전제의 최고의 가능한 비율을 달성할 수 있다는 것을 보장한다. 이는 조성물의 낮은 코팅 두께의 경우에서조차 높은 발포도를 초래한다.
발포성 첨가제가 애쉬 크러스트 안정화제를 함유할 경우, 이는 성분 I 또는 성분 II 중에 포함될 수 있다. 대안으로, 애쉬 크러스트 안정화제는 또한 2종의 성분 I 및 II에 분배될 수 있다. 따라서, 애쉬 크러스트 안정화제는 성분 I 또는 성분 II가 애쉬 크러스트 안정화제의 적어도 일부분을 함유하도록 성분 I 및 성분 II에 분배되고 성분 I 또는 성분 II는 추가분의 애쉬 크러스트 안정화제를 임의로 함유한다.
조성물은 브러쉬, 롤러를 사용하여 페이스트로서 적용되거나 또는 기재, 특히 금속 기재에 분무하여 적용된다. 조성물은 무공기 분무 방법에 의하여 적용되는 것이 바람직하다.
용매계 및 수계 시스템 및 WO 2010/131037 A1에 의한 시스템과 비교시, 본 발명에 따른 조성물은 가수분해 및 관련 중축합 반응을 통한 비교적 신속한 경화를 특징으로 하며, 그리하여 물리적 건조가 불필요하게 된다. 게다가, 경화 성질 및 건조된(경화된) 조성물의 성질은 조성물 중의 물 함유량에 의하여 조절될 수 있다. 이는 코팅된 성분이 탑코트로 코팅에 의하여 또는 성분의 이동 또는 수송시 신속하게 로딩 또는 가공되어야만 할 경우 특히 중요하다. 그래서, 코팅은 용매계 또는 수계 시스템의 경우 수용성 성분, 예컨대 폴리인산암모늄의 침출을 초래할 수 있거나 또는 먼지를 흡수할 경우 발포도의 감소를 초래할 수 있는 (우수) 물 또는 먼지 및 오염에 의한 노출 등의 건축 현장에서의 외부 영향을 훨씬 덜 받게 된다. 결합제의 낮은 융점 및 높은 고체 함유량으로 인하여, 낮은 층 두께의 경우에서조차 열에 노출시 팽창율 그 자체가 높다.
그러므로, 본 발명에 의한 2성분 또는 다성분 코팅 조성물은 바람직하게는 금속 및 비금속 기재에 대한 분무 가능한 코팅의 형태로 난연성 코팅으로서 적절하다. 기재는 한정되지 않으며, 특히 부품, 특히 강철 부품 및 목재 부품뿐 아니라, 각각의 케이블, 케이블의 번들, 케이블 트레이 및 케이블 덕트 또는 기타 도관을 들 수 있다.
본 발명의 조성물은 코팅, 특히 강철 건축 부재를 위한 방화 코팅뿐 아니라, 기타 물질, 예컨대 콘크리트 또는 목재로 제조된 건축 부재를 위한 것뿐 아니라, 단일 케이블, 케이블의 번들, 케이블 트레이 및 케이블 덕트 또는 기타 도관을 위한 방화 코팅으로서 건축 산업에서 주로 사용된다.
그러므로, 본 발명의 추가의 주제는 코팅으로서, 특히 강철, 콘크리트, 목재 및 기타 재료, 예컨대 플라스틱을 위한 구조 부재 또는 부품을 위한 코팅으로서, 특히 방화 코팅으로서 본 발명의 조성물의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물의 경화시 보호되는 물체에 관한 것이다. 그러한 물체는 발포성이 우수하다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하고자 한다.
예시의 실시양태
하기 제시된 성분을 본 발명에 따른 발포성 조성물의 제조에 사용하였다. 개개의 성분을 각각 용해기에 의하여 혼합하고, 균질화시켰다. 그 후, 이들 혼합물을 분무 이전에 또는 바람직하게는 분무 중에 혼합하고, 적용하였다.
조성물의 경화를 모니터하고, 발포성 지수 및 상대적 애쉬 크러스트 안정성을 측정하였다. 이를 위하여, 조성물을 각각 약 2 ㎜ 깊이 및 48 ㎜ 직경의 원형 테플론(Teflon) 몰드에 배치하였다. 샘플을 +22℃의 온도 및 35%의 상대 습도에서 경화시켰다.
경화 시간의 측정을 위하여 웨지 형상의 샘플(1-10 ㎜)을 성형시켰다. 경화 시간은 경화되는 층 두께 hA에 대하여 구한 시간에 해당하였다.
애쉬 크러스트의 발포성 지수 및 상대적 안정성을 결정하기 위하여, 머플 퍼니스를 600℃로 예열시켰다. 샘플 두께의 복수의 측정은 캘리퍼를 사용하여 실시하고, 평균 값 hM을 계산하였다. 그 후, 샘플을 각각 원통형 강철 몰드에 넣고, 30 분 동안 머플 퍼니스 내에서 가열하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 폼 높이 HE1을 우선 파괴적 방식(복수의 측정의 평균값)으로 측정하였다. 발포성 지수 I은 하기와 같이 계산하였다:
발포성 지수 I: I = hE1:hM
그 후, 정의된 추(m = 105 g)가 원통형 강철 몰드에서 정의된 높이(h = 100 ㎜)로부터 폼으로 낙하시켜, 이러한 부분 파괴 작용 후 남아 있는 폼 높이 HE2를 측정하였다. 상대적 애쉬 크러스트 안정성은 하기와 같이 계산하였다:
상대적 애쉬 크러스트 안정성(ACS): ACS = hE2:hE1
하기 조성물은 성분 C로서 생성하였으며, 혼합물은 각각의 경우에서 비교예 및 하기 실시예 1-3에 대하여 나타낸 양으로 사용하였다:
성분 C:
Figure pct00001
비교예 1
성분 A
Figure pct00002
성분 C
Figure pct00003
비교예 2
시판 중인 방화 제품(힐티(Hilti) CFP S-WB)에 기초한 수성 분산 기법을 비교에 사용한다.
비교예 3
발포성 혼합물로 60%까지 충전된 표준 에폭시-아민 시스템(제파민(Jeffamin)® T-403, 비스페놀 A 및 비스페놀 F에 기초한 저 분자량 에폭시 수지(에필록스(Epilox)® AF 18-30, 레우나-하르체 게엠베하(Leuna-Harze GmbH))로 이루어진 액체, 무용매 및 결정화-안정성 에폭시 수지 및 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르)을 추가의 비교로서 상기 실시예와 유사하게 테스트하였다.
비교예 4
발포성 혼합물로 60%까지 충전된 표준 에폭시-아민 시스템(이소포론디아민, 트리메틸올프로판 및, 비스페놀 A 및 비스페놀 F에 기초한 저 분자량 에폭시 수지(에필록스® AF 18-30, 레우나-하르체 게엠베하))로 이루어진 액체, 무용매 및 결정화-안정성 에폭시 수지)를 추가의 비교로서 상기 실시예와 유사하게 테스트하였다.
실시예 1
성분 A
Figure pct00004
성분 B
Figure pct00005
성분 C
Figure pct00006
실시예 2
성분 A
Figure pct00007
성분 B
Figure pct00008
성분 C
Figure pct00009
실시예 3
성분 A
Figure pct00010
성분 B
Figure pct00011
성분 C
Figure pct00012
실시예 4
성분 A
Figure pct00013
성분 B
Figure pct00014
성분 C
Figure pct00015
한편, 표 1에 제시된 결과는 본 발명에 따른 조성물의 경화가 비교용 조성물보다 더 신속하다는 것을 명백하게 나타낸다. 중합체를 기준으로 0.5 중량%의 물 함유량을 사용하면, 본 발명에 따른 조성물은 필적하는 두께의 비교용 조성물보다 약 5배 더 신속하게 경화된다. 1.5%의 물 함유량에서 경화는 8.5배 정도로 감소될 수 있다.
Figure pct00016
Figure pct00017

Claims (18)

  1. 하기 화학식 I의 알콕시 실란 기를 말단에 갖고/갖거나 하기 화학식 I의 알콕시 실란 기를 측쇄 기로서 중합체 쇄를 따라 포함하는 알콕시실란 중합체를 함유하는 성분 A, 물을 함유하는 성분 B 및, 단열 형성 첨가제를 함유하는 성분 C를 갖는 발포 형성(intumescence-forming) 조성물:
    -Si(R1)m(OR2)3 -m (I)
    상기 화학식에서, R1은 선형 또는 분지형 C1-C16 알킬 라디칼이고, R2는 선형 또는 분지형 C1-C6 알킬 라디칼이며, m은 0 내지 2의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서, 성분 A 및 성분 B는 반응을 방지하기 위하여 분리되는 것인 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중합체는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르 우레탄, 폴리에테르 우레탄, 폴리에테르에스테르우레탄, 폴리아미드우레탄, 폴리우레아, 폴리아민, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리이소부틸렌, 폴리술피드, 고무, 네오프렌, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 멜라민으로 이루어진 군으로부터 선택된 네트워크를 포함하는 것인 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 알콕시실란 중합체는 2개 이상의 알콕시 실란 기를 지니는 것인 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 알콕시실란 중합체는 2 내지 8개의 알콕시 작용성 실란 기를 지니는 것인 조성물.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 중합체의 알콕시 기의 함유량은 0.20 내지 0.85 mmol/g인 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물 중의 물의 함유량은 중합체에 대하여 3 중량% 이하인 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 발포성 첨가제는 1종 이상의 탄소원, 1종 이상의 탈수소화 촉매 및 1종 이상의 발포제를 임의로 포함하고/하거나, 1종 이상의 열팽창성 화합물을 포함하는 혼합물인 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 발포성 첨가제는 애쉬 크러스트(ash crust) 안정화제를 더 포함하는 것인 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물은 가소제, 가교제, 물 스캐빈저, 무기 충전제 및/또는 기타 첨가제로부터 선택된 추가의 성분 1종 이상을 더 함유하는 것인 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물은 2성분 또는 다성분 시스템으로서 제제화되는 것인 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 조성물은 2성분 시스템으로서 제제화되며, 성분 A 및 성분 B는 반응을 방지하기 위하여 성분 I 및 성분 II의 2성분으로 분배되는 것인 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 성분 C는 1종 이상의 탄소원, 1종 이상의 발포제 및 1종 이상의 탈수소화 촉매를 포함하며, 이들 화합물은, 조성물의 다른 성분으로부터 분리되어 반응을 방지하도록 성분 I 및 성분 II에 분배되는 것인 조성물.
  14. 코팅으로서의 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
  15. 제14항에 있어서, 강철 건축 부재의 코팅을 위한 용도.
  16. 제14항에 있어서, 비금속 성분의 코팅을 위한 용도.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 방화층으로서의 용도.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 경화시켜 얻은 경화물.
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