KR20160142178A

KR20160142178A - 건축자재용 불연성 조성액

Info

Publication number: KR20160142178A
Application number: KR1020150078186A
Authority: KR
Inventors: 오준환
Original assignee: 오준환
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-12
Also published as: KR101844572B1

Abstract

본 발명은 건축자재에 불연성을 부여하기 위한 불연성 조성액에 관한 것으로서, 보다 상세하면 드라이비트 공법에서 사용되는 불연성 단열재, 샌드위치 판넬의 충진재 또는 방화문의 충진재 등과 같은 건축자재의 제조시에 원재료와 혼합되어 사용될 수 있는 불연성 조성물에 관한 것이다. 또한 주된 불연성 조성물인 염화마그네슘을 포함하고, 천연수지인 송진과 아교가 혼합되어 불연성 조성액을 이용하여 만들어진 건축자재가 우수한 물리적 강도를 확보할 수 있으며, 더욱 우수한 불연성 실현을 위하여 불연성 조성액에 제올라이트계 규산염 수화물이 포함되는 건축자재용 불연성 조성액에 관한 것이다.
또한 본 발명은 염화마그네슘에 열이 가해질 경우 제1용액에 포함된 송진 및 아교가 염화마그네슘이 다른 조성물을 손상시키며 건축자재의 외부로 튕겨져 나오는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있고; 열이 가해져도 불연성 조성액의 염화마그네슘에 의하여 건축자재의 다른 조성물 및 구성이 손상되지 않아, 스티로폼과 같은 건축자재의 부피가 축소되는 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

건축자재용 불연성 조성액{Noncombustible composition for construction material}

본 발명은 건축자재에 불연성을 부여하기 위한 불연성 조성액에 관한 것으로서, 보다 상세하면 드라이비트 공법에서 사용되는 불연성 단열재, 샌드위치 판넬의 충진재 또는 방화문의 충진재 등과 같은 건축자재의 제조시에 원재료와 혼합되어 사용될 수 있는 불연성 조성물에 관한 것이다. 또한 주된 불연성 조성물인 염화마그네슘을 포함하고, 천연수지인 송진과 아교가 혼합된 불연성 조성액을 이용하여 만들어진 건축자재가 우수한 물리적 물성을 확보할 수 있으며, 더욱 우수한 불연성 실현을 위하여 불연성 조성액에 제올라이트계 규산염 수화물이 포함되는 건축자재용 불연성 조성액에 관한 것이다.

건물이 대형화, 고층화 되어감에 따라 건물에 화재가 발생하면 대형사고로 이어지는 경우가 많다. 이 때문에 소방기준이 강화되고 있는 추세이며, 건축 내장재를 비롯한 기타 설비들의 불연성 및 난연성에 대한 기준도 강화되고 있다.

방화도료는 목재, 발포 스폰지, 플라스틱 등 가연성 물질에 도포하여 착화를 방지하거나 착화시간을 지연시키는 도료이다. 이러한 방화도료에는 불연성 또는 난연성 재료에 의한 것과, 가열되면 발포하여 가연성 재료와의 사이에 차단층을 만들어 불꽃을 차단하고, 열이 전도되는 것을 지연시키는 것의 두 종류가 있다.

전자는 물유리, 각종 난연 또는 불연성 수지, 염소화합물 등의 난연재료에 각종의 안료나 불연 분말 등을 첨가한 것이다. 후자는 합성수지를 바인더로 하고 각종 내화제, 발포제, 단열탄화 형성제, 탄화촉진제 등을 첨가하여 가열에 의해 도막이 열분해하여 불연성 가스를 발생하는 것과 수 cm 두께의 스폰지 모양으로 발포된 단열층을 형성함으로써 가연물에 화염 및 열이 전달되는 것을 지연하는 것이다.

다음은 건축자재용으로 사용가능한 불연성 조성물에 관한 대표적인 종래기술이다.

국내등록특허 제10-0996720호는 불연성 도막 형성용 조성물 및 이로부터 얻어진 불연성 도막에 관한 것으로서, (a) 수용성 또는 수분산성 아크릴계 수지 및 수용성 또는 수분산성 비닐계 수지에서 선택된 적어도 1종의 바인더 수지 50.4 ~ 64.8중량%; (b) 물 19.6 ~ 25.2중량%; (c) 팽창성 흑연 6 ~ 26중량%; 및 (d) 백등유 2 ~ 4 중량%를 포함하는 불연성 도막 형성용 조성물이 제시한다.

상기 구성의 불연성 도막 형성용 조성물은 팽창성 흑연의 작용에 의해 우수한 불연성을 가지는 효과를 실현하였다.

하지만 상기 종래기술에 의한 불연성 조성물은 흑연 또는 일반적으로 사용되는 염화마그네슘은 화염에 의하여 가열되면, 경화된 다른 조성물을 손상시키며 외부로 튕겨져 나오려는 성질을 가지기 때문에, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0996720호(2010.11.19) 대한민국 등록특허공보 제10-1306632호(2013.09.04)

본 발명은 건축자재용 불연성 조성액에 관한 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 건축자재용 불연성 조성물은 단순히 불연성을 실현하기 위한 조성물로서 염화마그네슘을 이용하였으나, 불연성 조성물에 포함된 염화마그네슘은 가열되면 스티로폼과 같은 건축자재의 다른 조성물을 손상시키며 건축자재의 외부로 튕겨져 나오려는 성질을 가지는 문제가 있었고;

불연성 조성액의 염화마그네슘에 의하여 손상된 건축자재는 부피가 급격하게 축소되어 불연성 단열재 또는 충진재로서의 기능성을 상실하는 문제가 있었으며;

불연성 조성물에 다수의 유독성 물질이 포함되기 때문에, 화재로 인하여 건축자재가 불에 타면서 발생되는 유독성 물질로 인하여 위급자가 화재현장에서 탈출하지 못하게 되는 문제가 발생하였기 때문에, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

액상의 송진 1.0~3.0중량%, 아교 1.0~4.0중량%, 수산화나트륨 5.0~9.0중량%, 제3인산나트륨 3.0~5.0중량%, 암모니아 0.1~1.0중량%, 유화제 7.0~12.0중량% 및 증류수 68.0~82.0중량%가 혼합되어 이루어진 제1용액과; 증류수 100중량부에 대하여, 상기 제1용액 1~10중량부, 염화마그네슘 85~99중량부 및 제올라이트계 규산염 수화물 1~10중량부를 혼합하여 이루어지는 건축자재용 불연성 조성액을 제시한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 불연성 조성물은 염화마그네슘에 열이 가해질 경우 제1용액에 포함된 송진 및 아교가 염화마그네슘이 다른 조성물을 손상시키며 건축자재의 외부로 튕겨져 나오는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있고;

열이 가해져도 불연성 조성액의 염화마그네슘에 의하여 건축자재의 다른 조성물 및 구성이 손상되지 않아, 스티로폼과 같은 건축자재의 부피가 축소되는 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있으며;

불연성 조성물에 유독성 물질이 포함되지 아니하여, 화재로 인하여 건축자재가 불에 타더라도 위급자가 유독가스를 덜 흡입하여, 화재현장에서 더욱 용이하게 탈출할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 건축자재용 불연성 조성액의 조성물을 나타내는 블럭도.

본 발명은 건축자재에 불연성을 부여하기 위한 불연성 조성액에 관한 것으로서, 액상의 송진 1.0~3.0중량%, 아교 1.0~4.0중량%, 수산화나트륨 5.0~9.0중량%, 제3인산나트륨 3.0~5.0중량%, 암모니아 0.1~1.0중량%, 유화제 7.0~12.0중량% 및 증류수 68.0~82.0중량%가 혼합되어 이루어진 제1용액과; 증류수 100중량부에 대하여, 상기 제1용액 1~10중량부, 염화마그네슘 85~99중량부 및 제올라이트계 규산염 수화물 1~10중량부를 혼합하여 이루어지는 건축자재용 불연성 조성액에 관한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 의한 불연성 조성액은 드라이비트 공법에서 사용되는 불연성 단열재, 샌드위치 판넬의 충진재 또는 방화문의 충진재 등과 같은 건축자재용으로 사용되는 단열재 또는 충진재의 원재료와 혼합되어 제조완료된 건축자재의 불연성을 향상시키기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 제1용액은 주된 불연성을 실현하는 염화마그네슘과 제올라이트계 규산염 수화물이 용이하게 분산 혼합될 수 있도록 하고, 제조완료된 불연성 조성물이 경화되었을 때 일정의 물리적인 강도를 발휘할 수 있도록 하는 구성이다.

즉, 제1용액에 포함되는 액상의 송진은 불연성 조성물이 포함되어 제조되는 건축자재의 물리적인 강도를 향상시키고, 불연성 조성물에 혼합되는 염화마그네슘에 열이 가해졌을 경우, 염화마그네슘이 건축자재의 다른 조성물을 손상시키며 건축자재의 외부로 튀겨져 나오는 것을 방지하는 구성이다.

이때, 상기 송진은 소나무과에 딸린 나무의 줄기에서 나오는 누른색을 띤 갈색의 끈적끈적한 액체로서, 최초 나무의 손상부위에서 나왔을 때에는 무색 투명한 액체이나 시간이 지나면서 휘발성 물질이 증발되어 희뿌옇고 끈적끈적한 성질이 생긴다. 또한 송진은 에틸 알코올, 아세트산 또는 클로로포름 등에는 녹으나, 물에는 녹지 않는 성질을 가진다.

또한 액상의 송진은 제1용액에 대하여, 1.0~3.0중량%의 조성으로 포함되는 것이 바람직한데, 이때, 액상의 송진이 1.0중량% 미만으로 포함되면 액상의 송진에 의한 건축자재의 물리적인 강도 향상 효과 및 염화마그네슘의 튐방지 효과가 미흡해지는 문제가 발생하고, 3.0중량%를 초과하여 포함되면 송진이 오히려 화재를 가속화시킬 우려가 발생하므로, 액상의 송진은 상기 범위 내의 조성비로 제1용액에 포함되는 것이 바람직하다.

아울러 본 발명에 있어서의 액상의 송진은 상기와 같은 성질을 가진 액상의 것이면 다양한 처리방식에 의하여 만들어질 수 있으나, 정제송진 25.0~33.0중량%, 디에틸렌글리콜(DEG, diethylen glycol) 0.5~2.5중량%, 중쇄지방산(MCT, middle chain length triglyceride) 1.0~3.0중량%, 디옥틸테레프탈레이트(DOTP, dioctyl terephtalate) 1.5~3.5중량%, 이소프로필알코올(IPA,isopropyl alcohol) 37.0~50.0중량% 및 메탄올(Methanol) 15.0~30.0중량%를 교반혼합하여 만들어진 것을 이용하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 정제송진은 천연수지인 송진을 수집하여 증류시킨 것으로서, 수집한 송진을 증류시키면 송진에 포함된 저분자 물질이 보다 빠르고 효과적으로 휘발되어, 접착력, 응집력 및 방수력이 우수한 고분자 상태의 정제송진을 얻을 수 있다.

또한 정제송진은 액상의 송진에 대하여, 25.0~33.0중량%의 조성비로 혼합되는 것이 바람직한데, 이때, 정제송진이 25.0중량% 미만으로 혼합되면 액상의 송진에 대한 정제송진의 조성이 미미하여 정제송진에 의한 건축자재의 물리적인 강도를 향상효과 및 가열된 염화마그네슘에 의한 건축자재의 다른 조성물의 손상방지효과가 미흡해지고, 33.0중량%를 초과하면 정제송진에 의한 상기의 효과는 우수해지나 접착력이 과도해져 건축자재의 성형성이 떨어지는 문제가 발생하기 때문에, 정제송진은 상기 범위 내의 조성비로 액상의 송진에 포함되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 디에틸렌글리콜은 2가 알콜의 일종으로서, 정제송진, 중쇄지방산, 디옥틸테레프탈레이트, 이소프로필알코올 및 메탄올이 혼합된 액상의 송진을 안정화시키기 위한 구성이다. 이때, 디에틸렌글리콜은 액상의 송진에 0.5~2.5중량%의 조성비로 포함되는 것이 바람직한데, 디에틸렌글리콜이 0.5중량% 미만으로 포함되면 디에틸렌글리콜에 의한 액상 송진의 안정화 효과가 미흡해지고, 디에틸렌글리콜이 2.5중량%를 초과하여 포함되면 정제송진의 접착력, 응집력 및 방수력이 약해지는 문제가 발생하므로, 디에틸렌글리콜은 상기 범위 내의 조성비로 액상의 송진에 포함되는 것이 바람직하다.

또한 상기 중쇄지방산과 디옥틸테레프탈레이트는 액상의 송진이 포함된 본 발명에 의한 불연성 조성액을 이용하여 건축자재를 제조할 때, 가소제 역할을 하는 구성이다.

즉, 상기 중쇄지방산은 제1용액 또는 불연성 조성액을 만들 때 별도로 혼합할 수도 있으나, 정제 송진을 액상의 송진으로 만들 때 혼합되면, 정제 송진에 대한 가소성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.

이때, 중쇄지방산은 액상의 송진에 1.5~3.5중량%의 조성비로 혼합되는 것이 바람직한데, 액상의 송진에 중쇄지방산이 1.5중량% 미만으로 혼합되면 중쇄지방산에 의한 가소성 향상 효과가 미흡해지고, 3.5중량%를 초과하여 혼합되면 가소성은 향상되나 제조완료된 건축자재의 물성이 저하되는 문제가 발생하므로, 중쇄지방산은 상기 범위 내의 조성비로 액상의 송진에 포함되는 것이 바람직하다.

상기와 연관하여, 디옥틸테레프탈레이트 역시 제1용액 또는 불연성 조성액을 만들 때 별도로 혼합할 수도 있으나, 정제 송진을 액상의 송진으로 만들 때 혼합되면, 정제 송진에 대한 가소성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.

이때, 디옥틸테레프탈레이트는 액상의 송진에 1.5~3.5중량%의 조성비로 혼합되는 것이 바람직한데, 액상의 송진에 디옥틸테레프탈레이트가 1.5중량% 미만으로 혼합되면 디옥틸테레프탈레이트에 의한 가소성 향상 효과가 미흡해지고, 3.5중량%를 초과하여 혼합되면 가소성은 향상되나 제조완료된 건축자재의 물성이 저하되는 문제가 발생하므로, 디옥틸테레프탈레이트는 상기 범위 내의 조성비로 액상의 송진에 포함되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 이소프로필알콜과 메탄올은 정제송진을 녹여 액상의 상태로 만듬과 동시에 하기의 증류수에도 정제 송진이 용해될 수 있도록 하는 구성이다.

이때, 정제송진의 용매로 작용하는 알콜을 서로 다른 종류로 하여 혼합하는 것은 메탄올에 대한 정제송진의 용해성은 더 우수하나, 메탄올의 조성이 액상 송진의 30.0중량%를 초과하면 정제송진의 물성이 저하되기 때문에 이소프로필알콜을 혼합하여 사용한다.

즉, 이소프로필알콜이 액상의 송진에 37.0중량% 미만으로 혼합되면 상대적으로 메탄올이 30.0중량%를 초과하여 용매에 의하여 용해되는 정제송진의 물성이 저하되는 문제가 발생하고, 이소프로필알콜이 50.0중량%를 초과하면 상대적으로 메탄올이 15.0중량% 미만으로 혼합되어 정제송진이 미흡하게 용해되는 문제가 발생하기 때문에, 상기 이소프로필알콜은 37.0~50.0중량%, 상기 메탄올은 15.0~30.0중량%의 조성비로 액상의 송진에 혼합되는 것이 바람직하다.

아울러 상기와 같이 정제송진, 디에틸렌글리콜, 중쇄지방산, 디옥틸테레프탈레이트, 이소프로필알코올 및 메탄올이 혼합되어 만들어진 액상의 송진은 일반적인 방법으로 교반혼합하여 만들어질 수 있으나, 상기 조성물들이 혼합된 혼합물을 100~140℃의 온도로 가열하며 0.5~2시간 동안 교반혼합하여 액상의 송진으로 만들어 질 수 있다.

이때, 액상의 송진을 만들기 위한 혼합물의 가열온도가 100℃ 미만이면 가열온도가 낮아 가열시간이 2시간을 초과하기 때문에 경제성이 떨어지는 문제가 발생하고, 가열온도가 140℃를 초과하면 가열시간은 0.5시간 미만으로 단축되나 가열온도가 지나치게 높아 액상의 송진이 열화되어 손상될 우려가 발생하기 때문에, 액상의 송진을 만들기 위한 혼합물은 상기 범위 내의 온도로 상기 시간 동안 교반하며 가열처리되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 아교는 상기 액상의 송진과 더불어 불연성 조성물에 포함되어 제조되는 건축자재의 인장강도 및 압축강도 등과 같은 물리적인 강도를 향상시키기 위한 구성으로서, 동물의 가죽이나 뼈를 원료로 하여 얻어진 추출물이다.

즉, 일반적으로 가죽을 이용하여 아교를 추출하는 경우에는, 가죽을 석회수 용액에 담근 후 열수추출하고, 추출된 용액을 농축ㆍ냉각시키면 응고된 아교가 만들어진다. 또한 뼈를 이용하여 아교를 추출하는 경우에는, 유기용제를 이용하여 뼈를 미리 탈지하고 열수추출한 후 추출된 용액을 농축ㆍ냉각시키면 응고된 아교가 만들어진다.

또한 아교는 제1용액에 대하여, 1.0~4.0중량%의 조성으로 포함되는 것이 바람직한데, 이때, 아교가 1.0중량% 미만으로 포함되면 아교에 의한 건축자재의 인장강도 및 압축강도 등과 같은 물리적인 강도 향상 효과가 미흡해지는 문제가 발생하고, 4.0중량%를 초과하여 포함되면 제조완료된 건축자재가 지나치게 딱딱해져 균열이 발생할 우려가 있으므로, 아교는 상기 범위 내의 조성비로 제1용액에 포함되는 것이 바람직하다.

아울러 수산화나트륨은 제1용액의 pH를 조절하여 액상의 송진 및 아교를 증류수 내에서 안정화시키기 위한 구성으로서, 제1용액에 대하여, 5.0~9.0중량%의 조성으로 포함되는 것이 바람직하다.

이때, 수산화나트륨이 5.0중량% 미만으로 포함되면 불연성 조성물의 염기성이 다소 약하여 액상의 송진 및 아교가 제1용액에 포함되는 증류수 내에 덜 용해되고 미흡하게 한정화되는 문제가 발생하고, 9.0중량%를 초과하여 포함되면 제조된 불연성 조성물의 염기성 정도가 지나치게 높아, 불연성 조성물과 함께 혼합되어 만들어지는 건축자재의 다른 조성물의 성질이 변형되는 문제가 발생하므로, 수산화나트륨은 상기 범위 내의 조성비로 제1용액에 포함되는 것이 바람직하다.

또한 제3인산나트륨은 상기 수산화나트륨과 더불어 제1용액의 pH를 조절하여 액상의 송진 및 아교를 증류수 내에서 안정화시키기 위한 구성으로서, 제1용액에 대하여, 3.0~5.0중량%의 조성으로 포함되는 것이 바람직하다.

이때, 제3인산나트륨이 5.0중량% 미만으로 포함되면 불연성 조성물의 염기성이 다소 약하여 액상의 송진 및 아교가 제1용액에 포함되는 증류수 내에 덜 용해되고 미흡하게 한정화되는 문제가 발생하고, 9.0중량%를 초과하여 포함되면 제조된 불연성 조성물의 염기성 정도가 지나치게 높아, 불연성 조성물과 함께 혼합되어 만들어지는 건축자재의 다른 조성물의 성질이 변형되는 문제가 발생하므로, 제3인산나트륨은 상기 범위 내의 조성비로 제1용액에 포함되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 수산화나트륨과 제3인산나트륨은 제1용액의 pH를 조절하기 위한 구성으로서, 증류수에 대한 액상의 송진과 아교의 용해성을 각각 적절하게 확보시키기 위하여 서로 다른 종류의 강염기를 제1용액에 포함되는 구성이다.

아울러 암모니아는 상기 수산화나트륨 및 제3인산나트륨에 의하여 염기성을 가지는 제1용액을 적절하게 중화시키기 위한 구성으로서, 제1용액에 포함된 수산화나트륨과 제3인산나트륨의 조성에 따라 0.1~1.0중량%의 조성비로 제1용액에 포함된다.

이때, 암모니아는 액상의 송진 및 아교가 수산화나트륨 및 제3인산나트륨이 포함된 증류수 내에서 적적히 용해된 이후에 제1용액에 혼합됨으로써, 제1용액의 최종 pH를 암모니아로서 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한 제1용액에 대한 암모니아의 조성비는 제1용액에 포함된 수산화나트륨과 제3인산나트륨의 조성비에 따라 달라질 수 있으나, 제1용액의 pH가 6~8 정도될 수 있도록 제1용액에 대하여 0.1~1.0중량%의 조성비로 혼합되는 것이 바람직하다.

아울러 유화제는 액상의 송진 또는 아교에 포함되어 있을 수 있는 기름성분을 증류수에 용해시키기 위한 구성으로서, 송진 또는 아교는 천연의 성분이기 때문에 정제된 것을 이용한다 하더라도 미미한 기름성분이 포함되어 있을 수 있다.

이에 대하여, 상기 유화제는 증류수와 기름성분을 유화시켜 제1용액에 기름성분이 부유되는 것을 방지하는 효과를 실현하다. 이때, 유화제는 제1용액에 대하여 7.0~12.0중량%의 조성비로 혼합되는 것이 바람직하고, 액상의 송진에 포함된 송진의 순도 및 아교의 순도에 따라 상기 조성비의 범위 내에서 자유롭게 조절가능하다.

또한 유화제는 일반적으로 알려진 유화제의 어느 하나 이상을 선택하여 이용가능하나, 본 발명에 있어서는 아세톤, hexan-3-one 또는 3-bromo-cyclohexanone 중 어느 하나 이상의 것을 이용할 수 있다. 상기와 같은 케톤계열의 유화제는 송진과 아교의 본연의 성질을 손상시키지 않으며 송진과 아교에 포함된 기름성분을 증류수와 안정적으로 유화시킬 수 있는 효과를 발휘한다.

아울러 상기와 같이 액상의 송진, 아교, 수산화나트륨, 제3인산나트륨, 암모니아 및 유화제가 포함되어 구성되는 제1용액은 증류수를 용매로 하여, 상기 조성물들을 용해시킨다. 이때, 증류수는 제1용액에 대하여, 상기 조성물들의 조성비를 제외한 나머지 조성비로 제1용액에 포함될 수 있으나, 68.0~82.0중량%의 조성으로 포함되는 것이 바람직하다.

또한 상기와 같은 조성으로 만들어진 제1용액은 증류수, 염화마그네슘 및 제올라이트계 규산염 수화물과 혼합되어 건축자재용 불연성 조성액으로 만들어진다.

즉, 상기에서 설명한 제1용액은 주된 불연성을 실현하는 염화마그네슘과 제올라이트계 규산염 수화물이 용이하게 분산 혼합될 수 있도록 하고, 제조완료된 불연성 조성물이 경화되었을 때 일정의 물리적인 강도를 발휘하는 구성이다.

아울러 염화마그네슘은 건축자재의 조성물에 포함될 경우 불연성을 실현하는 물질로 알려져 있고, 본 발명에 있어서는 제올라이트계 규산염 수화물과 더불어 불연성을 실현하는 주된 조성물이다.

이때, 염화마그네슘의 조성비에 따라 불연성 조성액의 염도가 달라지게 되는데, 본 발명에 의한 불연성 조성액은 20~30‰의 염도를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 불연성 조성액에 염화마그네슘이 다량 포함되면 염화마그네슘에 의한 불연성을 향상되나 과도하게 포함된 염화마그네슘의 조성으로 인하여 화재시에 염화마그네슘이 가열되어 다른 조성물을 손상시키며 건축자재의 외부로 튕겨져 나올 우려가 커지는 문제가 발생하기 때문에, 염화마그네슘은 불연성 조성액의 염도가 30‰ 이하를 가지도록 포함되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 불연성 조성액에 포함되는 증류수 100중량부에 대하여 염화마그네슘은 85~99중량부의 조성비로 혼합되는 것이 바람직한데, 염화마그네슘이 85중량부 미만으로 포함되면 염도가 20‰ 미만으로 유지되어 염분에 의한 건축자재의 다른 조성물 손상을 방지할 수 있으나, 염화마그네슘이 미미하게 포함되어 불연성이 미흡해지는 문제가 발생하고, 99중량부를 초과하여 포함되면 염화마그네슘에 의한 불연성은 향상되나, 염도가 30‰을 초과하여 염분에 의하여 건축자재의 다른 조성물이 손상되는 문제가 발생하므로, 염화마그네슘은 상기 범위 내의 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.

아울러 불연성 조성액에 포함되는 제올라이트계 규산염 수화물은 무기광물이기 때문에 화재로 인하여 발생하는 열에 발화되지 않아 매우 우수한 불연재로 이용된다. 또한 제올라이트 규산염 수화물은 종류에 따라 다양한 구조와 세공의 크기를 가지고 있고, 본 발명에 있어서는 불연성 조성액이 포함되어 제조되는 건축자재의 종류에 따라 다양한 종류의 제올라이트 규산염 수화물을 이용할 수 있다.

상기와 연관하여, 제올라이트계 규산염 수화물의 표면(세공을 포함함.)에 노출되는 수산화기와 같은 작용기를 금속으로 치환한 제올라이트계 규산염 수화물을 이용하여 보다 우수한 불연성을 실현할 수도 있다.

즉, 본 발명에 있어서의 제올라이트계 규산염 수화물의 수산화기와 같은 작용기를 Cu, Co, Fe, Ni 또는 Zn으로 치환한 경우, 제올라이트계 규산염 수화물의 세공의 크기를 줄이는 효과와 상기 종류의 치환 금속 입자에 의한 불연성을 부가적으로 실현하여 불연성 조성액의 불연성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한 제올라이트계 규산염 수화물은 포자사이트(faujasite, FAU), 캐버자이트(chabazite, CHA) 또는 페리어라이트(ferrierite, FER) 구조 유형 중 어느 하나 이상의 것을 이용할 수 있다.

포자사이트형 제올라이트로는 치환 또는 미치환의 제올라이트 X, Y, 및 SAPO-37 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 캐버자이트형 제올라이트로는 치환 또는 미치환의 AlPO-34, CoAPO-44, CoAPO-47, SAPO-34, 및 SAPO-47 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 페리어라이트형 제올라이트로는 치환 또는 미치환의 ZSM-35, NU-23 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

즉, 상기 포자사이트형의 제올라이트계 규산염 수화물은 3차원 세공구조로서 대략 7~8Å 정도의 세공(Cell)을 가지고 있고, 상기 캐버자이트형의 제올라이트계 규산염 수화물은 3차원 세공구조로서 대략 7~8Å 정도의 세공을 가지고 있으며, 상기 페리어라이트형의 제올라이트계 규산염 수화물은 상기 포자사이트형 또는 캐버자이트형의 제올라이트계 규산염 수화물과 비교하여 2차원 구조를 가지고 있고, 또한, 상대적으로 작은 3~4Å 정도의 세공을 가지고 있다.

이때, 상기와 같은 구성을 하는 포자사이트(faujasite, FAU), 캐버자이트(chabazite, CHA) 또는 페리어라이트(ferrierite, FER) 구조 유형의 제올라이트계 규산염 수화물은 세공이 매우 작기 때문에, 건축자재의 다른 조성물이 발화되더라도 제올라이트계 규산염 수화물의 주변의 조성물에 대한 산소의 공급을 차단하여 건축자재의 발화를 차단하는 효과를 발휘한다.

아울러 제올라이트계 규산염 수화물은 불연성 조성액의 사용 용도에 따라 다양한 입자 크기의 것을 이용가능하나, 10~400㎛의 평균 입자직경을 가지는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

또한 제올라이트계 규산염 수화물은 불연성 조성액에 포함되는 증류수 100중량부에 대하여, 1~10중량부의 조성비로 혼합되는 것이 바람직하다. 이때, 제올라이트계 규산염 수화물이 1중량부 미만으로 혼합되면 제올라이트계 규산염 수화물에 의한 불연성 향상 효과가 미흡해지는 문제가 발생하고, 10중량부를 초과하여 혼합되면 제올라이트계 규산염 수화물에 의한 불연성은 우수해지나 불연성 조성액의 접착력, 점도 등의 물성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 제올라이트계 규산염 수화물은 상기 범위 내의 조성비를 유지하는 것이 바람직하다.

다음은 본 발명에 의한 건축자재용 불연성 조성액의 제조 및 제조된 불연성 조성액의 불연성 및 가스유해성 시험이다.

1. 액상의 송진 제조

① 정제송진(순도 99%) 29.7g, 디에틸렌글리콜 1.7g, 중쇄지방산 2.1g, 디옥틸테레프탈레이트 2.6g, 이소프로필알코올 42.6g 및 메탄올 21.3g을 혼합하고, 120℃로 1시간 동안 교반하며 가열하여 액상의 송진을 만든다.

2. 제1용액 제조

① 상기 1에서 만든 액상의 송진 2.0g, 아교 2.0g, 수산화나트륨 7.0g, 제3인산나트륨 4.0g, 암모니아 0.5g, 3-bromo-cyclohexanone 10.0g 및 증류수 74.5g을 교반 혼합하여 제1용액을 만든다.

3. 불연성 조성액 제조

① 증류수 100g, 상기 2에서 만든 제1용액 5g, 입자직경 평균 30㎛인 염화마그네슘 95g 및 입자직경 평균 30㎛인 Co-제올라이트 Y 5g을 혼합한 후, 교반기로 20분 동안 교반 혼합한다.

1. 액상의 송진 제조

2. 제1용액 제조

3. 불연성 조성액 제조

① 증류수 100g, 상기 2에서 만든 제1용액 5g, 입자직경 평균 30㎛인 염화마그네슘 95g 및 입자직경 평균 30㎛인 HZSM-35 5g을 혼합한 후, 교반기로 20분 동안 교반 혼합한다.

[시험]

건설교통부 고시 제2006-476호(KS F ISO 1182: 2004) 및 건설교통부 고시 제2006-476호(KS F 2271:2006)에 따라 한국건자재 시험연구원에서 실험한 결과를 나타낸 것으로서, 불연성 시험에서는 지름 44mm, 높이 50mm인 콘크리트 시편에 불연성 조성액을 약 80㎛의 두께로 전면 도포하여 그 전면을 20분간 가열함으로써 테스트하였으며, 가스유해성 시험에서는 무게 19g, ICR 혈통의 쥐를 실험체로 하여 행동정지시간을 측정하였다.

상기 표 1과 같이 본 발명에 의한 건축자재용 불연성 조성액은 불연성 시험 및 가스유해성 시험의 기준을 모두 만족한다.

아울러 상기의 불연성 및 가스유해성 시험과는 별개로 콘크리트 시편의 표면에 형성된 불연성 조성액에 의한 도포층을 육안 관찰한 결과, 실시예 1 및 2에 의한 도포층 모두 표면 미세한 돌출이 거의 없는 것으로 확인되었다. 이는 제1용액에 포함된 송진 및 아교가 염화마그네슘이 다른 조성물을 손상시키며 도포층의 외부로 튕겨져 나오는 것을 방지하는 효과를 발휘하였음을 알 수 있다.

또한 실시예 1과 2를 비교하면, 실시예 1의 불연성 조성물과 실시예 2의 불연성 조성물은 제올라이트계 규산염 수화물을 제외한 모든 조성물이 동일하기 때문에, 질량감소율, 최고온도와 최종평형온도의 차이 및 쥐의 행동정지시간 차이는 포자사이트형 제올라이트계 규산염 수화물(Co-제올라이트 Y)와 페리어라이트형의 제올라이트계 규산염 수화물(HZSM-35)의 차이에서 생긴 것임을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 불연성 조성액에 포함되는 제올라이트계 규산염 수화물은 불연성 및 가스유해성에 영향을 미치고, 제올라이트계 규산염 수화물의 유형에 따라 불연성 및 가스유해성의 차이가 나타남을 알 수 있다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

Claims

액상의 송진 1.0~3.0중량%, 아교 1.0~4.0중량%, 수산화나트륨 5.0~9.0중량%, 제3인산나트륨 3.0~5.0중량%, 암모니아 0.1~1.0중량%, 유화제 7.0~12.0중량% 및 증류수 68.0~82.0중량%가 혼합되어 이루어진 제1용액과;
증류수 100중량부에 대하여, 상기 제1용액 1~10중량부, 염화마그네슘 85~99중량부 및 제올라이트계 규산염 수화물 1~10중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건축자재용 불연성 조성액.
제1항에 있어서,
상기 제올라이트계 규산염 수화물은,
수산화기가 Cu, Co, Fe, Ni 또는 Zn 중 어느 하나 이상의 것으로 치환된 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축자재용 불연성 조성액.
제2항에 있어서,
상기 제올라이트계 규산염 수화물은,
포자사이트(faujasite, FAU)형, 캐버자이트(chabazite, CHA)형 또는 페리어라이트(ferrierite, FER)형 중 어느 하나 이상의 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축자재용 불연성 조성액.
제1항에 있어서,
상기 액상의 송진은,
정제송진 25.0~33.0중량%, 디에틸렌글리콜(DEG, diethylen glycol) 0.5~2.5중량%, 중쇄지방산(MCT, middle chain length triglyceride) 1.0~3.0중량%, 디옥틸테레프탈레이트(DOTP, dioctyl terephtalate) 1.5~3.5중량%, 이소프로필알코올(IPA,isopropyl alcohol) 37.0~50.0중량% 및 메탄올(Methanol) 15.0~30.0중량%를 교반혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축자재용 불연성 조성액.
제1항에 있어서,
상기 유화제는,
아세톤, hexan-3-one 또는 3-bromo-cyclohexanone 중 어느 하나 이상의 것을 구성되는 특징으로 하는 건축자재용 불연성 조성액.