KR20160028602A

KR20160028602A - 적색셰일 분말과 ｍｓｍ 이 포함된 기능성 도료 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160028602A
Application number: KR1020140117148A
Authority: KR
Inventors: 이일범; 홍옥현
Original assignee: 주식회사 에스에스케이바이오
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-14

Abstract

본 발명은 적색셰일 분말과 MSM(Methyl Sulfonyl Methane)이 포함된 도료 조성물에 관한 것으로, 더 상세하게는 무기재료인 적색셰일과 식이유황인 MSM을 포함하는 도료를 조성하여 내화기능을 제공하여 화재시 피도물의 연소시간을 지연시켜 대피시간을 확보하고, 평상시에는 다공질의 적색셰일에 의해 흡착기능을 제공하면서 인체에 무해한 MSM으로 항균기능까지 제공하되 내화기능이 저하되지 않는 범위에서 최대의 항균기능이 제공되도록 하며, 팽창질석을 더 혼합하여 항균기능을 유지하면서 내화기능을 더욱 보강한 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

적색셰일 분말과 ＭＳＭ 이 포함된 기능성 도료 조성물 및 그 제조방법{THE FUNCTIONAL FIREPROOF PAINT COMPOSITION COMPRISING POWDERED RED SHALE AND METHYL SULFONYL METHANE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

소방 산업기술의 발달로 화재의 가능성이 있는 건축자재 또는 소방 대상물을 전기적, 기계적 또는 화학적으로 예방을 하고 있다. 그러나 화재의 발생은 더욱 빈번히 일어나고 있으며 더욱 크게 발생되고 있다. 이에 제도적으로도 화재시 심한 피해를 주거나 화재 진압에 어려움을 줄 수 있는 물체는 방염을 하거나, 방염의 기능을 인정받은 물건만 사용할 수 있도록 법적으로 정하고 있어 각종 건축자재는 내화도료를 도포하여 화염으로부터 보호되도록 하고 있다.

아울러 근래에는 새집증후군의 원인이 되는 휘발성 유기화합물에 대한 관심이 증가됨에 따라 화학성분의 사용량을 최소화하거나 발산되는 휘발성 유기화합물을 제거하는 제품에 대한 요구가 증가되고 있다. 일부에서는 실내공기의 정화를 위해 광촉매를 도료에 혼합하여 사용하는 방안을 제시하고있으나, 광촉매는 빛이 잘 들어오지 않는 장소에서는 유해물질을 제거할 수 없는 단점이 있어 지하장소의 경우 곰팡이 제거에는 부적합하다. 또한 다공질 무기재료를 사용하여 흡착에 의한 공기정화기능을 제공하고 있으나, 재료의 공급이 한정되어 생산비용이 증가됨으로 재료비용을 낮출수 있는 새로운 무기재료의 공급이 필요하다.

우리나라에서 쉽게 수취할 수 있는 셰일(shale)은 이암(泥岩)의 일종으로서, 혈암(頁巖)이라고도 한다. 셰일은 일정 방향으로 엷게 벗겨지는 성질을 갖는데, 이 성질은 층리(層理)나 엽리(葉理)와 평행으로 입자의 배열 상태에 기인하는 1차적인 것이다. 이것에 대하여 퇴적 후에 압력 등에 의하여 2차적으로 박리면을 만든 것은 점판암이라고 한다. 셰일은 색깔에 따라 흑색셰일, 적색셰일 등으로 구분하며, 함유된 성분에 따라 부식셰일(휴믹셰일[humic shale, humus shale]이라고도 함, 휴믹산을 다량 함유함)로 구분하는 것도 있다. 흑색셰일은 동물성 유기물의 양이 풍부하며, 적색셰일에 비해 산화가 거의 진행되지 않았기에 흑색을 띈다. 흑색셰일은 원유 매장량이 풍부한 지역에 주로 분포되어 있다. 부식셰일은 산이나 들판에서 퇴적된 토양이 굳어져 형성된 것이기 때문에 식물성 유기물의 양이 풍부하다. 이에 부식셰일은 비료 첨가제로서 많이 이용되기도 한다. 적색셰일은 주로 바다에서 퇴적된 토양이 굳어져 형성된 것으로서, 유기물의 양이 적고 산화가 많이 진행되어 붉은색을 띈다. 우리나라에 분포하는 셰일이 주로 적색셰일에 속한다. 적색셰일은 다공질의 미세한 분말로 매우 강한 흡착력을 가지며, 활성탄의 표면적에 비해 약 2만배 넓은 표면적을 갖는 것으로 알려져 있어 각종 유해가스는 물론 중금속도 흡착제거하는 기능을 제공하며 주로 무기물로 이루어져 내화성을 제공한다. 상기 적색셰일(경북 의성군에서 수취)의 분말 조성은 실리카(SiO₂)를 약 58.1 중량%, 알루미나(Al₂O₃)를 약 14.2 중량%, 산화제2철(Fe₂O₃)을 약 4.55 중량%, 산화칼슘(CaO)을 약 7.55 중량%, 산화마그네슘(MgO)을 약 1.58 중량%, 작열감량(IgIoSS)을 약 7.84 중량%, 산화칼륨(K₂O)을 약 4.06중량%, 기타 미량 성분을 약 2.12 중량% 함유한다.

다음으로 MSM(Methyl Sulfonyl Methane)은 천연식이유황이라고도 하고,, 흰색 무취로 물에 잘 녹고 독성이 없어 안전하며, 분자식은 C₂H₆O₂S 이고, 구조식은

이다. 일반적으로 MSM은 소나무을 포함한 수목류에서 추출하는 것으로, 황성분은 바다에서 생성되어 자연순환된 것으로, 바다속의 플랑크톤이 황화합물 호흡을 통해 배출된 물질이 증발성이 강한 DMS물질로 변화하고, 산화에 의해 가스형태로 증발해 오존층에 존재하고, 자외선에 의해 MSM으로 변화한 다음 비나 눈에 섞여 육지로 내려오고, 이러한 물질을 식물이 흡수하여 축적한다. 이러한 순환과정을 거친 MSM은 펄프공장에서 나오는 수액에서 얻는 리그닌성분(DMSO)을 고온에서 연속으로 증류하여 얻거나, 식물성 오일 또는 에탄올을 생산과정에서 탄소화합물을 이용한 바이오공법을 통해 얻어질 수 있다. 이와같이 식물로부터 얻어지는 MSM은 1분자는 황34%, 산소34%, 탄소26% 및 수소6% 으로 이루어졌으며, 독성이 없기 때문에 인체 필수 미네랄로 섭취하는 건강보조식으로 많이 사용하고 있으며, 이외에 방사능물질 흡착과 중금속 중화기능 및 항균기능이 있다.

한편, 한국 공개특허공보 제10-2005-0092827호(2005.09.23.공개)의 무기질 세라믹 도료는 규산과 알칼리의 몰비(MR)(nSiO₂ / K₂O)가 2.5 ∼ 7.0이며 바인더로서 기능하는 규산카리 100중량부에 대하여, 원적외선 방사물질 5 ∼ 40중량부, 음이온 방출 물질 1 ∼ 30 중량부, 광촉매분말 0.5 ∼ 10 중량부 및 항균분말 0.1 ∼ 5 중량부중 선택된 적어도 하나 이상이 첨가된 것을 개시하였다. 개시된 도료는 음이온 방사물질과 광촉매를 이용하여 건축물의 분열과 부식을 예방하는 것으로, 빛이 없는 장소에서는 음이온에 의해 곰팡이 생성을 억제하는 효과를 제공하고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2006-0066182호(2006.06.16.공개)의 한방 페인트는 페인트제조를 위한 혼합물에 있어 그 중량을 100으로 하고 한방재료인 적석지(赤石指) 10중량부, 양기석(陽起石) 10중량부, 석웅황 5중량부, 경면주사(鏡面朱砂) 3중량부, 유황(乳香) 6.5 중량부, 몰약(沒藥) 5.5중량부, 모려(牡蠣) 3중량부, 용뇌(龍腦) 7중량부, 연옥(軟玉) 18중량부, 백반(白礬) 2중량부 및 접착제 20중량부, 착색안료 6중량부, 물 4중량부의 혼합물로 구성된 것을 개시하였다. 개시된 도료는 한방성분에 의해 항습, 항균 및 방충의 기능을 제공하고 있으나, 화재에 의한 내화성은 향상되지 못하였다.

따라서, 인체에 무해한 재질을 혼합하여 화재시 피도물에 대한 내화성을 향상시키면서, 평상시에는 공기정화와 항균기능을 제공할 수 있는 복합적인 도료에 대한 연구가 필요한 실정이다.

한국 공개특허공보 제10-2005-0092827호(2005.09.23.공개) - 무기질 세라믹 도료 한국 공개특허공보 제10-2006-0066182호(2006.06.16.공개) - 한방 페인트

이에 본 발명의 도료 조성물은,

건축자재에 사용되는 나무, 철골조물, 건물 실내 등에 도포되어 내화성을 향상시켜 건물화재 발생시 화염이 피도면에 전달되는 시간을 지연시켜 건물 붕괴와 피도물의 손실을 막아 피해를 줄일 수 있으며, 평상시에는 주위 공기에 포함되어 있는 유해성분을 흡착제거하여 공기정화기능을 제공할 수 있는 도료 조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 도료 조성물은,

도료 조성물에 있어서, 100~1500메쉬(mesh)의 크기를 갖는 입자가 95%(w/w) 이상 분포하는 적색셰일 분말과, MSM(Methyl Sulfonyl Methane)을 함유한다.

상기 도료 조성물은 바인더수지, 적색셰일 분말, MSM 및 물로 이루어지며; 바인더수지 100중량부에 대해 적색셰일 분말 50~100 중량부, MSM 5~20 중량부 및 물 50~100중량부;로 혼합될 수 있으며, 바인더수지 100중량부에 대해 팽창질석이 50~100중량부가 더 혼합될 수 있다.

상기 도료 조성물은 적색셰일과 팽창질석을 혼합한 혼합물을 0.1~2mm 직경의 소성볼로 성형하고, 바인더수지 100 중량부에 대해 소성볼 100~200중량부, MSM 5~20중량부 및 물 50~100중량부를 혼합될 수 있다.

또한, 바인더수지 100중량부에 대해 난연제로 붕산아연이 20~50중량부가 더 혼합될 수 있으며, 상기 바인더 수지는 에폭시계수지, 수성 아크릴 수지, 수성 우레탄 수지, 초산비닐수지로 이루어진 군으로부터 일종 선택 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물의 제조방법은 (1공정)적색셰일 원석을 죠우크래셔로 1차 분쇄한 후 햄머 크래셔로 2차 분쇄하여 1~30㎜ 크기의 적색셰일 덩어리를 제조하는 단계; (2공정) 상기 2차 분쇄된 적색셰일 덩어리를 3차 스크린을 거쳐 3차 분쇄된 적색셰일 분말로 제조하고, 상기 3차 분쇄된 적색셰일 분말을 볼밀, 롤러밀 및 그라인더에서 선택되는 분쇄 장치를 이용하여 1~200메쉬의 입자 크기를 갖는 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 제조하는 단계; (3공정) 상기 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 레이몬드밀을 이용한 5차 분쇄과정을 거쳐, 100~1500메쉬의 입자 크기 범위에 95% 이상 분포하는 적색셰일 분말을 제조하는 단계; 및 (4공정) 바인더수지 100중량부에 대해 상기 3공정에서 제조된 적색셰일 분말 50~100 중량부, MSM 5~20 중량부 및 물 50~100중량부;로 혼합하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제4공정에는 바인더수지 100중량부에 대해 팽창질석이 50~100중량부가 더 혼합될 수 있다.

또한, 상기 제4공정은, 적색셰일 100중량부에 대해 팽창질석 50~200 중량부를 혼합하는 단계(제4-1공정); 적색셰일과 팽창질석 혼합물을 진동판에서 진동시키면서 2~10L/h 의 량으로 스팀을 공급하여 볼형태로 성형하는 단계(제4-2공정); 성형볼을 50~150℃에서 건조 및 소성시켜 0.2~2mm의 직경을 갖는 소성볼을 형성하는 단계(제4-3공정); 및 바인더수지 100 중량부에 대해 MSM 5~20중량부, 소성볼 100~200중량부 및 물 50~100중량부를 혼합하는 단계(제4-4공정);으로 이루어질 수 있다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 도료 조성물은,

다공성 재질인 적색셰일과 MSM 성분을 사용함으로 도포물 인근의 유해가스를 흡착제거하는 공기정화기능과 MSM의 황성분에 의한 살균기능이 제공되며, 특히 새집증후군을 유발하는 포름알데히드와 암모니아성분에 대한 탈취효과가 높아 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있다.

또한, 화재시에는 도료의 무기성분 또는 팽창질석에 의한 단열층 형성으로 화염과 열이 피도물에 전달되는 것을 일정시간 차단시켜 피도물이 연소되거나 열에 의해 구조변경이 이루어지는 것을 지연시켜 대피시간을 확보할 수 있게 하는 등 흡착 탈취 기능과 공기정화기능 및 살균성은 물론 내화성을 모두 구비한 복합기능을 제공하는 도료 조성물의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명이 실시예에 따른 도료 조성물을 제조하는 공정을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도료 조성물을 제조하는 공정을 나타내는 순서도.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하며 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 적색셰일 분말과, MSM(Methyl Sulfonyl Methane)을 함유한다. 상기 적색셰일 분말은 100~1500메쉬(mesh)의 크기를 갖는 입자가 95%(w/w) 이상 분포하는 분말로 이루어진다. 상기 적색셰일 분말의 분말도를 높여 균일한 혼합이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 도료조성물은 바인더수지, 적색셰일 분말, MSM 및 물을 혼합하여 이루어지며, 구체적으로는 바인더수지 100중량부에 대해 적색셰일 분말 50~100 중량부, MSM 5~20 중량부 및 물 50~100중량부;로 혼합하여 이루어진다.

상기 바인더수지로는 에폭시계수지, 수성 아크릴 수지, 수성 우레탄 수지, 초산비닐수지로 이루어진 군으로부터 일종 선택 사용할 수 있다.

상기 적색셰일의 혼합이 바인더수지 100중량부에 대해 50중량부 이하로 혼합되면 화재시 내화성 제공이 미비하고, 100중량부 이상으로 혼합되면 바인더수지에 의한 결합력이 약화되어 도포면으로부터 박리 또는 탈리될 수 있으므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 MSM이 바인더수지 100중량부에 대해 5 중량부 이하로 혼합되면 MSM성분에 의한 항균 및 중금속 성분 중화작용의 기능이 미비하고, 20중량부 이상으로 혼합되면 생산비용이 과다하게 증가됨으로 상기 범위로 혼합하되 바람직하다.

또한, 상기 물은 바인더수지의 점도를 조절하기 위해 혼합되는 것으로 피도물의 재질에 의해 혼합량이 가변될 수 있다 예컨대 나무 재질일 경우에는 90중량부로 혼합하고, 금속재질의 경우에는 60중량부로 혼합하여 피도물과 수지에 의한 도막층 사이에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

아울러 상기 도료조성물에는 팽창질석이 바인더수지 100중량부에 대해 팽창질석이 50~100중량부가 더 혼합될 수 있다.

상기 팽창 질석(vermiculite)은 천연상태에서 운모와 비슷한 외관을 지닌 편상함수 광물로, 100~1200℃로 가열시 8~30배로 팽창된다. 밀도는 0.07∼0.30g/㎤로 무수한 기공에 의한 다공질구조로 경량성이 있으며, 열전도율 0.06㎉/mh℃이하로 단열성을 가지고, 1,400℃±50℃의 내화성을 가지며, 절연성 등을 갖고 있다. 상기 질석은 최적의 절연 성질을 지니며 흡수력과 이온 교환 능력도 좋으며, 화학적으로 독성이 없으며 안정되어 있다.

상기 팽창 질석은 50중량부 이하로 혼합될 경우 화재시 팽창에 의한 공기층 형성으로 단열효과가 발생되는 것이 미비하고, 100중량부 이상으로 혼합될 경우에는 단열팽창층의 구조강도가 저하로 팽창된 질석이 탈거될 수 있으므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 도료조성물에는 바인더수지 100중량부에 대해 난연제로 붕산아연이 20~50중량부가 더 혼합될 수 있다.

상기 붕산아연(Zinc-Borate)은 인체에 무해한 난연제로서 250~280℃의 고온에서도 결정을 유지하여 난연효과를 제공한다. 상기 붕산아연을 20 중량부 이하로 혼합할 경우에는 난연효과가 미비하고, 50중량부 이상으로 혼합될 경우에는 난연효과의 증진정도가 미비함으로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 도료조성물은 적색셰일과 팽창질석을 혼합한 혼합물로 소성볼을 성형하고, 소성볼을 바인더수지와 MSM 및 물과 혼합하여 조성될 수 있다.

상기 소성볼은 0.1~2mm 의 직경으로 성형하는 것으로 건조 및 소성을 통해 다공질을 볼로 형성하여 바인더수지와의 결합성을 유지하면서 풍부한 다공질 표면을 제공해 탈취 및 흡착성을 향상시킬 수 있다.

이와같이 소성볼로 성형할 경우 도료조성물은 바인더수지 100 중량부에 대해 소성볼 100~200중량부, MSM 5~20중량부 및 물 50~100중량부를 혼합하여 이루어질 수 있다.

한편 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 도료 조성물의 제조방법을 살펴보면,

적색셰일 원석을 죠우 크래셔로 1차 분쇄한 후 햄머 크래셔(Hammer crasher)로 1~30mm 크기의 적색셰일 덩어리로 2차 분쇄하는 제1공정과;

상기 2차 분쇄된 적색셰일 덩어리를 3차 스크린을 거쳐 3차 분쇄된 적색셰일 분말로 제조하고, 상기 3차 분쇄된 적색셰일 분말을 볼밀, 롤러밀 및 그라인더에서 선택되는 분쇄 장치를 이용하여 1~200메쉬의 입자 크기를 갖는 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 제조하는 제2공정과;

상기 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 레이몬드밀을 이용한 5차 분쇄과정을 거쳐, 100~1500메쉬의 입자 크기 범위에 95% 이상 분포하는 적색셰일 분말을 제조하는 제3공정 및;

바인더수지 100중량부에 대해 상기 3공정에서 제조된 적색셰일 분말 50~100 중량부, MSM 5~20 중량부 및 물 50~100중량부;로 혼합하는 제4공정으로 이루어진다.

여기서 상기 제4공정에는 팽창질석 50~100중량부를 더 혼합하여 화재시 단열층이 형성되도록 할 수 있다.

또한, 도 2를 참조한 바와같이, 상기 팽창질석을 혼합하는 제4공정은, 적색셰일 100중량부에 대해 팽창질석 50~200 중량부를 혼합하는 단계(제4-1공정); 적색셰일과 팽창질석 혼합물을 진동판에서 진동시키면서 2~10L/h 의 량으로 스팀을 공급하여 볼형태로 성형하는 단계(제4-2공정); 성형볼을 50~150℃에서 건조 및 소성시켜 0.1~2mm의 직경을 갖는 소성볼을 형성하는 단계(제4-3공정); 및, 바인더수지 100 중량부에 대해 MSM 5~20중량부, 소성볼 100~200중량부 및 물 50~100중량부를 혼합하는 단계(제4-4공정);으로 세분화하여 이루어질 수 있다.

여기서 상기 제4-2공정은 진동판 이외에 혼합물을 판상으로 가압한 다음 일정크기로 절단하고 절단물을 진동기로 수시간 진동시켜 볼 형태로 성형할 수 있다.

또한, 상기 제4-3공정에서 150℃ 이상으로 열을 가하면 팽창질석의 팽창됨으로 상기 온도 이하로 가열하여야 하며, 50℃ 이하의 온도는 건조 및 소성시간이 오래 소요됨으로 상기 범위로 열을 가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4-4공정에서의 물 혼합량은 도포되는 피도물의 재질의 표면 매끄러움 정도에 따라 점도를 조절하여 균일한 도포가 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 피도물의 표면이 불균일할 경우 물의 혼합량을 높여 불균일한 면에 도료가 침투되도록 하여 피도물과 도료가 형성하는 도막층 사이에 공기가 형성되는 것을 차단함으로써 도포후 도막층이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 도료 조성물을 설명한다.

<실시예 1-적색셰일 분말 준비>

실리카(SiO₂) 58.1 중량%, 알루미나(Al₂O₃) 14.2 중량%, 산화제2철(Fe₂O₃) 4.55 중량%, 산화칼슘(CaO) 7.55 중량%, 산화마그네슘(MgO) 1.58 중량%, 작열감량(IgIoSS) 7.84 중량%, 산화칼륨(K₂O) 4.06 중량%, 기타 미량 성분을 2.12 중량% 함유하는 적색셰일 원석(경북 의성군에서 수취)을 죠우 크래셔로 1차 분쇄한 후 햄머 크래셔(Hammer crasher)로 2차 분쇄하여 1~30㎜ 크기의 적색셰일 덩어리로 만들었다. 상기 2차 분쇄된 적색셰일 덩어리를 3차 스크린을 거쳐 3차 분쇄된 적색셰일 분말로 만들고, 상기 3차 분쇄된 적색셰일 분말을 볼밀, 롤러밀, 그라인더로 순차적으로 분쇄하는 과정을 거쳐 1~200메쉬의 입자 크기를 갖는 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 제조하였다. 상기 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 레이몬드 밀(raymond mill)을 이용한 5차 분쇄과정을 거쳐, 100~2000메쉬의 입자 크기의 적색셰일 분말로서, 100~1500메쉬의 크기를 갖는 입자가 95%(w/w) 이상 분포하는 적색셰일 분말을 제조하였다.

<실시예 2-바인더수지, MSM, 팽창질석, 난연제 준비>

바인더수지로는 초산비닐수지로 준비하였다.

MSM(Methyl Sulfonyl Methane)은 시중에 판매되는 식이유황을 사용하였다.

팽창질석은 적색셰일 분말과 동일한 방식으로 분쇄하여 분말로 준비하였다.

난연제로는 붕산아연을 준비하였다.

<실시예 3-적색셰일분말, MSM, 바인더수지, 난연제 및 물을 함유하는 도료 조성물을 제조>

각 실시예에서는 초산비닐수지와 붕산아연과 물의 조성을 동일하게 하고, 적색셰일과 MSM만 비율을 달리하여 도료조성물을 제조하였다.

< 실험예 1-도료 조성물의 내화시간 측정>

시험체로 H-형강(300×300×10×15)을 길이 3000(mm)로 하고, 상기 표 1의 배합으로 조성된 내화도료를 도포하여 준비하였다.

각 시험체는 KS F 2257-1과 KS F 2257-7(건축구조부재의 내화시험방법)에 의한 내화시험을 시행하였다. 또한, 가열은 KS F 2257-1의 가열온도곡선에 의해 시행하였다.

내화는 시험체의 강재 평균온도가 540℃ 이하유지, 강재 최고온도가 650℃ 이하유지 중 둘 중 하나의 기준을 초과하여도 내화성능이 상실한 것으로 판단하였다.

상기 실시예 3-1 내지 실시예 3-10의 도료가 도포된 시험체의 내화시간을 측정한 결과 실시예 3-10에서 내화시간이 76분으로 가장 길게 나타났고, 실시예 3-1 내지 실시예 3-6과, 실시예 3-9에서도 내화시간이 71~73분으로 유사하게 나타났으며, 실시예 3-8에서는 내화시간이 55분으로 낮았고, 실시예 3-7에서는 내화시간이 비교예1과 거의 유사한 24 분으로 나타났다.

적색셰일 분말의 함유량이 높을수록 내화시간이 증가됨을 알 수 있다.

<실험예 2-도료 조성물의 항곰팡이 실험 측정>

ASTM G-21 규정에 따라 상기 표 1의 도료조성물을 이용하여 4주간의 배양시험 기간을 거쳐 확인된 항곰팡이 결과에서는

1주차에서는 비교예1과 MSM이 함유하지 않은 실시예3-1에 곰팡이가 배양되었다.

3주차에서는 MSM이 소량 함유된 실시예3-2에서 곰팡이가 배양되었다.

4주차까지 실시예3-3 내지 실시예3-10 모두 곰팡이가 배양되지 않았으므로, MSM이 일정량 이상의 혼합비로 혼합되면 항곰팡이 특성이 우수하게 나타남을 알 수 있다.

<실시예 4-적색셰일분말, MSM, 바인더수지, 팽창질석, 난연제 및 물을 함유하는 도료 조성물을 제조>

실험예1과 실험예2를 통해 가장 좋은 결과가 나타난 실시예3-4의 조성비로 도료 조성물을 제조하되, 팽창질석의 혼합비를 달리하여 하기 표2와 같이 도료 조성물을 제조하였다.

< 실험예 3-도료 조성물의 내화시간 측정>

실험예1과 동일한 시험체를 준비하여 상기 표2의 배합으로 조성된 내화도료를 도포하여 준비하였다.

팽창질석이 혼합되지 않은 실시예 4-1은 내화시간이 71분으로 나타났으나, 실시예 4-2는 87분으로 나타났다. 또한, 실시예 4-3은 118분, 실시예 4-4는 121분, 실시예 4-5는 128분, 실시예 4-6은 129분, 실시예 4-7은 130분으로 나타났다.

이와같이 팽창질석이 혼합되면 열에 의해 화염과 피도물 사이에 팽창질석이 공기층(단열층)을 형성하여 열을 차단시키는 것을 알 수 있으며, 실시예 4-5 이상의 배합에서는 내화시간 증가 정도가 미비하게 나타남을 알 수 있다.

<실험예 4-도료 조성물의 항곰팡이 실험 측정>

실험예 2와 동일하게 방식으로 상기 표2의 도료 조성물을 이용하여 실험하였다.

4주차까지 실시예4-1 내지 실시예4-7 모두에서 곰팡이가 배양되지 않았으므로, 팽창질석을 혼합하게 됨에 따라 항공팜이 특정이 낮아지지 않았음을 알 수 있다.

<실시예 5-적색셰일 분말과 팽창질석을 혼합하여 소성볼 준비>

실시예4-5 의 조성비에 따라 적색셰일 10kg과 팽창질석 10kg을 혼합하고, 혼합물을 진동판에 공급하여 진동시키면서 2~10L/h 의 량으로 스팀을 공급하여 볼형태로 뭉치게 하여 성형볼을 제조하였다.

제조된 성형볼을 50~150℃로 가열하여 건조 및 소성시켜 0.1~1mm의 직경을 갖는 소성볼을 제조하였다.

<실시예 6-소성볼을 이용한 도료 조성물 제조>

MSM, 초산비닐수지, 붕산아연 및 물은 실시예4-5 의 조성비와 동일하게 하였고, 소성볼은 적색셰일과 팽창질석의 혼합량과 동일하게 혼합하여 하기 표 3과 같이 도료조성물을 제조하였다.

< 실험예 5-도료 조성물의 내화시간 측정>

상기 표3의 배합으로 조성된 내화도료를 이용하여 실험예1과 동일한 실험을 시행하였다.

실험결과 실시예 6의 내화시간은 122분으로 소성볼을 사용하지 않고 분말로 혼합한 실시예4-5 보다 짧게 나타났으나, 거의 유사하여 소성볼 성형에 의해 내화시간이 크게 변화되지는 않았음을 확인할 수 있다.

<실험예 6-탈취 실험>

1) KICM-FIR-1085 규정에 따라 탈취실험을 수행하였고, 포름알데히드(HCHO) 탈취능역을 실험하였고, 실험결과를 하기 표 4에 나타내었다. 표 4를 참조한 바와같이 120분 경과되었을 때의 포름알데히드에 대한 탈취율이 81.5%로 높게 나타남을 알 수 있다.

*Blank:시료를 넣지 않은 상태에서의 측정값

2) KICM-FIR-1085 규정에 따라 탈취실험을 수행하였고, 암모니아 탈취능역을 실험하였고, 실험결과를 하기 표 5에 나타내었다. 표 5를 참조한 바와같이 120분 경과되었을 때의 암모니아에 대한 탈취율이 85.4%로 높게 나타남을 알 수 있다.

*Blank:시료를 넣지 않은 상태에서의 측정값

실험예 6의 탈취실험과 동일한 조건으로 실시예4-5의 탈취시험을 수행하였으며, 실험결과 실험예6보다는 탈취율이 2~4%정도 낮았으나 탈취율이 높게 나타남을 알 수 있다.

Claims

도료 조성물에 있어서,
100~1500메쉬(mesh)의 크기를 갖는 입자가 95%(w/w) 이상 분포하는 적색셰일 분말과, MSM(Methyl Sulfonyl Methane)을 함유하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 도료 조성물은
바인더수지, 적색셰일 분말, MSM 및 물로 이루어지며;
바인더수지 100중량부에 대해 적색셰일 분말 50~100 중량부, MSM 5~20 중량부 및 물 50~100중량부;로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제2항에 있어서,
상기 도료 조성물에는 바인더수지 100중량부에 대해 팽창질석이 50~100중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제3항에 있어서,
상기 도료 조성물은 적색셰일과 팽창질석을 혼합한 혼합물을 0.1~2mm 직경의 소성볼로 성형하고,
바인더수지 100 중량부에 대해 소성볼 100~200중량부, MSM 5~20중량부 및 물 50~100중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도료 조성물에는 바인더수지 100중량부에 대해 난연제로 붕산아연이 20~50중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바인더 수지는 에폭시계수지, 수성 아크릴 수지, 수성 우레탄 수지, 초산비닐수지로 이루어진 군으로부터 일종 선택 사용한 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
(1공정)적색셰일 원석을 죠우크래셔로 1차 분쇄한 후 햄머 크래셔로 2차 분쇄하여 1~30㎜ 크기의 적색셰일 덩어리를 제조하는 단계;
(2공정) 상기 2차 분쇄된 적색셰일 덩어리를 3차 스크린을 거쳐 3차 분쇄된 적색셰일 분말로 제조하고, 상기 3차 분쇄된 적색셰일 분말을 볼밀, 롤러밀 및 그라인더에서 선택되는 분쇄 장치를 이용하여 1~200메쉬의 입자 크기를 갖는 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 제조하는 단계;
(3공정) 상기 4차 분쇄된 적색셰일 분말을 레이몬드밀을 이용한 5차 분쇄과정을 거쳐, 100~1500메쉬의 입자 크기 범위에 95% 이상 분포하는 적색셰일 분말을 제조하는 단계; 및,
(4공정) 바인더수지 100중량부에 대해 상기 3공정에서 제조된 적색셰일 분말 50~100 중량부, MSM 5~20 중량부 및 물 50~100중량부;로 혼합하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 제4공정에는 바인더수지 100중량부에 대해 팽창질석이 50~100중량부가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 도료 조성물 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 제4공정은
적색셰일 100중량부에 대해 팽창질석 50~200 중량부를 혼합하는 단계(제4-1공정);
적색셰일과 팽창질석 혼합물을 진동판에서 진동시키면서 2~10L/h 의 량으로 스팀을 공급하여 볼형태로 성형하는 단계(제4-2공정);
성형볼을 50~150℃에서 건조 및 소성시켜 0.1~2mm의 직경을 갖는 소성볼을 형성하는 단계(제4-3공정); 및,
바인더수지 100 중량부에 대해 MSM 5~20중량부, 소성볼 100~200중량부 및 물 50~100중량부를 혼합하는 단계(제4-4공정);
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도료 조성물 제조방법.