KR20160149474A - 건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중량 평균 분자량이 10만 이상인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 포함하는 건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물에 관한 것이다.

Description

건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물{Fireproof structure coating composition for steel frame structure of building}

본 발명은 건축물의 철골 구조물에 피복되어 내화 구조체를 형성할 수 있는 조성물에 관한 것이다.

내화 도료는 건축물 등을 화재로부터 보호하여 화재 발생 시 고온의 열이 강재로 접근하는 것을 차단하거나 지연시킴으로써, 화재를 진압할 시간을 제공하거나, 또는 인명을 구조할 수 있는 시간을 제공하는 도료이다.

그리고, 내화 구조란 화재 발생 시 고온에 견디는 내화 성능을 갖추고 있는 구조로서 건축법에 따라, 문화 및 집회시설, 의료시설, 공동주택 등 대통령령으로 정하는 건축물은 국토교통부령으로 정하는 기준에 따라 주요구조부를 내화구조로 하여야 한다.

한편, 건축 철골 구조물에 사용되는 저탄소강은 임계 온도가 540℃ 정도로서, 임계 온도 이상에서는 내력이 통상 60% 정도로 감소하기 때문에, 건물의 화재 시 철골의 내력 저하 및 이로 인한 인명 피해를 최대한 방지하기 위하여 철골 내화 피복을 실시하고 있다.

그런데, 현재까지 철골 내화 피복에 사용되는 내화 구조는 라코트와 같은 암면계나 질석계 뿜칠재가 이 분야에 있어서 대표적인 것이었다. 그러나, 최근에 이르러 암면계나 질석계에 대한 사용 규제가 예상되고 있으며, 작업 시 분진이 발생되는 점, 미관이 불량한 점 및 작업환경이 열악한 점 등으로 인해, 사용자들이 이들 뿜칠재의 사용을 기피하고 있다. 따라서, 상대적으로 환경 친화적인 내화 도료의 사용량이 점점 늘고 있는 추세이다.

발포성 내화 도료는 열에 노출되면 건조 도막층이 발포하여 탄화층을 형성하는 도료로서, 이 탄화층이 일정 시간 동안 피도물(철골)을 화염 및 연소열로부터 보호한다. 탄화층 자체는 최종적으로 연소되지만, 연소될 때까지는 어느 정도 시간이 걸리므로, 피도체가 받는 영향은 작게 되는 것이다.

일반적으로 화재 시 발포성 내화 도료가 철골 구조물을 보호하는 기능을 제대로 발휘하기 위해서는 여러 가지 기본적 성능이 필요하다. 그 첫째로는, 충분한 단열성을 가지기 위하여 발포가 원활하게 이루어져 발포 도막의 두께가 일정 수준 이상 높아야 한다. 발포 두께가 얇을 경우에는 충분한 단열성을 낼 수가 없다. 둘째로, 효과적인 단열을 위하여 발포 도막의 밀도가 충분히 높아야 한다. 발포 도막의 두께가 두껍더라도 도막의 밀도가 낮으면, 외부로부터의 열의 침투를 효과적으로 막을 수 없게 된다. 셋째로, 발포 시 수축으로 인한 크랙의 발생 없이 고른 발포가 일어나야 한다. 발포 도막에 크랙이 발생하게 되면, 크랙 발생 부위를 통하여 철골로 열이 유입되어 타 부위의 단열이 소용없게 된다.

한편, 일반적인 유성계 발포성 내화 도료는 유성 아크릴계 수지 등과 같은 수지에 발포제, 촉매, 탄화제, 안료, 첨가제 및 유성용제를 포함하여 조성된다.

그런데, 이와 같은 유성계 발포성 내화 도료는 발포율과 발포 도막 밀도에 있어서는 만족할만하나, 발포 시 수축 현상이 발생되고 이로 인해 크랙이 발생되는 문제가 있었다.

또한, 기존의 내화 도료는 평균 분자량이 낮은 수지를 사용하여 고온에서의 용융 점도가 낮았고, 이에 따라 화재 발생 시 내화 도막이 흘러내리거나(슬럼핑: Slumping) 탈락되는 현상이 발생하였으며, 또한 발포 탄화층이 불균일하게 형성되어 화재 발생 시 화원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 차단할 수 없었다.

본 발명의 목적은 화재 발생 시 내화 도막이 흘러내리거나 탈락되는 현상을 완화시킬 수 있고, 또한 발포 탄화층이 균일하게 형성되어 화재 발생 시 화원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 차단할 수 있는 건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 중량 평균 분자량이 10만 이상인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 포함하는 건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물을 제공한다.

본 발명에서 상기 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 스타이렌 모노머 및 아크릴계 모노머의 공중합체일 수 있다.

본 발명에서 상기 아크릴계 모노머는 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트 및 하이드록시프로필메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.

본 발명에서 상기 스타이렌 모노머의 함량은 모노머 전체 중량에 대하여 50 내지 90 중량%이며, 아크릴계 모노머는 모노머 전체 중량에 대하여 10 내지 50 중량%일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 아크릴계 모노머로서 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA)가 0.1 내지 20 : 5 내지 45의 중량 비율로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태에 따르면, 상기 아크릴계 모노머로서 부틸아크릴레이트(BA), 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA)가 5 내지 30 : 0.1 내지 20 : 1 내지 10의 중량 비율로 사용될 수 있다.

본 발명에 건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물은 평균 분자량이 10만 이상인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 사용함으로써, 분자량이 그보다 낮은 수지를 사용할 경우에 비해, 고온에서의 용융 점도가 높아서, 화재 발생 시 내화 도막이 흘러내리거나 탈락되는 현상을 완화시킬 수 있다(슬럼핑 개선). 또한, 발포 탄화층이 보다 균일하게 형성되어 화재 발생 시 화원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 차단할 수 있다(내화 성능, 발포율 개선).

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 건축물의 철골 구조물용 내화 구조체 피복 조성물에 관한 것으로, 발포성 내화 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 조성물은 수지, 발포제, 촉매, 탄화제, 안료, 용제 및/또는 첨가제를 포함할 수 있다.

(1) 수지

수지는 건조 도막 내에서 상온에서는 내구성을 발휘하고, 고온의 열에 노출되었을 때에는 도막을 유동 상태로 변화시켜 가스가 발생될 때 적절하게 도막이 발포되도록 하는 역할을 한다.

본 발명에서는 수지로서 바람직하게는 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 사용할 수 있다. 스타이렌 모노머를 수지합성시 사용하게 되면, 일반적으로 도막의 광택, 경도, 내후성, 내용제성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 본 발명에서의 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 유성 알킬 변성 아크릴계 공중합체 수지보다 내화 성능을 더욱 개선할 수 있다.

유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 스타이렌(Styrene) 모노머(SM) 및 아크릴계 모노머의 공중합체일 수 있고, 스타이렌 모노머는 모노머 전체 중량에 대하여 50 내지 90 중량%를 사용할 수 있고, 아크릴계 모노머는 모노머 전체 중량에 대하여 10 내지 50 중량%를 사용할 수 있다.

아크릴계 모노머로는 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate, MMA), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexylacrylate, 2-EHA), 부틸메타크릴레이트(Butylmethacrylate, BMA), 부틸아크릴레이트(Butylacrylate, BA), 에틸아크릴레이트(Ethylacrylate, EA), 아크릴산(Acrylic acid, AA), 메타크릴산(Methacrylic acid, MAA), 하이드록시에틸아크릴레이트(Hydroxyethylacrylate, HEA), 하이드록시에틸메타크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate, HEMA), 하이드록시프로필메타크릴레이트(Hydroxypropylmethacrylate, HPMA) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 아크릴계 모노머로서 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA)가 0.1 내지 20 : 5 내지 45의 중량 비율로 사용될 수 있다. 예를 들어, 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 모노머 전체 중량에 대하여 스타이렌 모노머(SM) 50 내지 90 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 0.1 내지 20 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 5 내지 45 중량%의 공중합체, 바람직하게는 스타이렌 모노머(SM) 60 내지 80 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 1 내지 10 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 15 내지 35 중량%의 공중합체일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시형태에 따르면, 상기 아크릴계 모노머로서 부틸아크릴레이트(BA), 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA)가 5 내지 30 : 0.1 내지 20 : 1 내지 10의 중량 비율로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 모노머 전체 중량에 대하여 스타이렌 모노머(SM) 50 내지 90 중량%, 부틸아크릴레이트(BA) 5 내지 30 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 0.1 내지 20 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 1 내지 10 중량%의 공중합체일 수 있다.

스타이렌 모노머(SM)의 함량이 50% 이하이면, 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 내구성이 저하되어 본 발명에서 목표로 하는 효과를 달성할 수 없다.

유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 평균 분자량은 중량 평균 분자량(Mw)으로서 10만 이상, 바람직하게는 10만 내지 50만, 더욱 바람직하게는 11만 내지 30만일 수 있다. 분자량 측정방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 GPC(Gel Permeation Chromatography) 등을 이용할 수 있다. 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 평균 분자량이 너무 작으면, 도막의 내마모성과 내수성이 불량해지고 고른 발포 도막을 얻을 수 없다. 반대로, 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 평균 분자량이 너무 크면, 도료의 작업성과 평활성 등이 불량해지고 발포 도막의 발포율이 저하될 수 있다.

본 발명에서는 평균 분자량이 10만 이상인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 사용함으로써, 분자량이 그보다 낮은 수지를 사용할 경우에 비해, 고온에서의 용융 점도가 높아서, 화재 발생 시 내화 도막이 흘러내리거나 탈락되는 현상을 완화시킬 수 있으며(슬럼핑 개선), 또한 발포 탄화층이 보다 균일하게 형성되어 화재 발생 시 화원으로부터 전달되는 열을 효과적으로 차단할 수 있다(내화성능, 발포율 개선). 슬럼핑(slumping)은 내화 도막이 흘러내리는 현상을 말한다.

유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 유리 전이 온도(Tg)는 -20 내지 70℃, 바람직하게는 36 내지 57℃일 수 있다. 유리 전이 온도의 측정방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 DSC(Differential Scanning Calorymeter) 등을 이용할 수 있다. 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 유리 전이 온도가 너무 낮으면, 열에 의해 수지의 점도가 저하되는 시점이 너무 빨라 충분한 발포율을 얻을 수 없다. 반대로, 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 유리 전이 온도가 너무 높으면, 점도 저하 시점이 너무 늦어 또한 충분한 발포율을 얻을 수 없게 된다.

유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%로 사용될 수 있다. 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 함량이 너무 적으면, 건조 경화 도막의 내구성이 불량해질 수 있다. 반대로, 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 함량이 너무 많으면, 발포율이 떨어지고 발포 중간에 도막이 박리되어 정상적인 내화 성능을 발휘할 수 없다.

한편, 최종 도막에 있어서, 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지의 고형분 함량은 전체 조성물의 고체의 총 중량을 기준으로 10 내지 30 중량%일 수 있다. 고형분이 이러한 범위의 양으로 존재하는 경우, 도료의 작업성, 흐름성, 저장성 및 건조 도막 형성 후의 내수성, 내마모성 등 일반 도막 물성을 확보할 수 있다.

(2) 발포제

발포제는 고온에서 분해되어 탄화제 및 촉매와 반응하여 탄화층을 형성하며, 반응 중에 가스를 발생시켜 탄화층이 적절하게 발포할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

발포제로는 멜라민(Melamine), 디시안디아마이드(Dicyandiamide), 우레아(urea), 글리신(glycine) 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

발포제의 함량은 전체 조성물의 총 중량 기준으로 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 8 내지 20 중량%일 수 있다. 발포제의 함량이 너무 적으면, 탄화층 형성이 불량해지고 발생되는 가스도 불충분하여 탄화층의 발포가 미흡할 수 있다. 반대로, 발포제의 함량이 너무 많으면, 가스의 발생이 너무 많아지게 되어 탄화층의 발포 이전에 가스의 과량 분출로 인하여 탄화층이 갈라져 정상적인 내화 성능을 발휘할 수 없다.

(3) 촉매

촉매는 고온에서 분해되어 가스를 방출하면서 탄화제 및 발포제의 반응을 촉진시킴과 동시에, 반응에 참여하여 탄화층을 형성하는 역할을 수행한다.

촉매로는 1급 암모늄 포스페이트(primary ammonium phosphate), 2급 암모늄 포스페이트(secondary ammonium phosphate), 암모늄 포스파이트(ammonium phosphite), 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 디멜라민 포스페이트(dimelamine phosphate), 멜라민 파이로포스페이트(melamine pyrophosphate), 트리크레실 포스페이트(tricrecyl phosphate) 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

촉매의 함량은 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%일 수 있다. 촉매의 함량이 너무 적으면, 탄화제 및 발포제와의 반응이 원활하지 못할 수 있다. 반대로, 촉매의 함량이 너무 많으면, 오히려 발포율이 떨어져 내화 성능이 저하될 수 있다.

(4) 탄화제

탄화제는 고온에서 발포제와 반응하여 내화 성능을 발휘하는 탄화층을 형성시키는 역할을 한다.

탄화제로는 펜타에리트리톨(pentaerythritol), 디펜타에리트리톨(dipentaerythritol), 트리펜타에리트리톨(tripentaerythritol), 소르비톨(sorbitol), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(trimethylolethane), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane) 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

탄화제의 함량은 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 7 내지 17 중량%일 수 있다. 탄화제의 함량이 너무 적으면, 발포제와의 화학반응이 불충분하여 적합한 탄화층 형성이 어려워질 수 있다. 반대로, 탄화제의 함량이 너무 많으면 발포율이 떨어져 내화 성능이 저하될 수 있다.

(5) 안료

안료는 일반적으로 모든 도료에 색상을 부여하기 위하여 사용되고 있으며, 내화 도료에는 색상을 부여하는 목적 이외에 내화 성능을 향상시키는 역할도 한다.

안료로는 이산화 티타늄을 사용하며, 함량은 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 3 내지 15 중량%, 바람직하게는 4 내지 10 중량%일 수 있다. 안료의 함량이 너무 적으면 발포 과정에서 발포 도막 내부에 균일한 기공층의 형성이 어려워 발포 도막의 밀도가 떨어질 수 있다. 반대로, 안료의 함량이 너무 많으면, 발포율이 불량해져 내화 성능이 저하될 수 있다.

(6) 첨가제

첨가제로는 증점제, 보강제, 가소제, 분산제, 소포제 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

증점제로는 예를 들어 아마이드 왁스(amide wax) 등을 사용할 수 있다. 보강제로는 예를 들어 흄드 실리카(fumed silica) 등을 사용할 수 있다. 가소제로는 예를 들어 TCEP(tris(2-carboxyethyl)phosphine), 염화 파라핀(Chlorinated paraffin) 등을 사용할 수 있다. 분산제로는 폴리카르복실산의 알킬암모늄 염의 용액(Solution of an alkylammonium salt of a polycarboxylic acid) 등을 사용할 수 있다. 소포제로는 폴리디메틸실록산과 용매의 용액(Solution of polydimethyl siloxane and solvent) 등을 사용할 수 있다.

첨가제는 최적의 도료 및 도막 성능을 발휘하도록 적정 비율로 혼합할 수 있으며, 예를 들어 첨가제의 함량은 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 15 중량%일 수 있다.

(7) 용제

용제는 도료의 안정한 상태를 유지시켜 주고 도장 작업성을 원활하게 하기 위해 사용될 수 있다.

용제로는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 크실렌 등을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

용제의 함량은 전체 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 40 중량%일 수 있다. 용제의 함량이 너무 적으면, 도장 작업이 매우 어려워질 수 있다. 반대로, 용제의 함량이 너무 많으면, 도료 중의 고형분들이 침강하여 굳어지게 되고, 또한 요변성이 떨어지게 되어 도장 작업 시 후도막을 올릴 경우 도료가 흘러내려 원하는 건조 도막 두께를 얻기가 매우 힘들어질 수 있다.

상기와 같은 조성을 갖는 본 발명에 따른 유성계 발포성 내화 도료의 발포 과정을 기술적으로 서술하면 다음과 같다.

(발포 1단계)

건조 도막면에 화재 발생 등에 의하여 열이 가해져 유기 성분(특히 유성계 수지 등)의 연화점 이상이 되면 도막은 유동 상태로 전환된다. 이 상태는 도막이 발포를 시작하기에 적합한 상태로 준비되어 있음을 의미한다.

(발포 2단계)

도막의 온도가 상승함에 따라 촉매, 발포제, 탄화제 및 그 외의 유기 성분들이 분해되면서 여러 가지 가스를 방출하게 된다. 이때 방출되는 가스는 도막 내에서 분해되어 나오는 성분에 따라 약간씩 다르기는 하지만, 대개 수증기, 암모니아, 이산화탄소 등이고, 이들이 유동 상태에 있는 수지 등의 성분을 밀고 나오게 됨으로써, 자연히 도막 내부에 발포층을 형성하면서 도막이 발포되기 시작한다.

(발포 3단계)

도막의 발포가 계속되면서 동시에 발포 도막의 표면층은 탄화되기 시작한다. 초기에는 팽창과 탄화가 동시에 진행되지만, 시간이 지남에 따라 탄화되는 부분이 많아지면서, 도막의 팽창도 서서히 둔화되어 어느 시간이 경과하면, 더 이상 발포되지 않고 탄화만 진행된다. 이렇게 형성되는 발포층의 두께는 초기 건조 도막 두께의 20 내지 150배가 되며, 발포의 결과로 탄화층의 밀도는 최초 도막보다 낮아진다.

(발포 4단계)

발포층은 최종적으로 전체가 하얗게 될 때까지 계속 탄화되어 외부의 열이 피도물까지 전달되는 것을 막는다. 상기와 같은 발포 과정을 통하여 발포율 20 내지 150배로 부피가 팽창된 발포 도막은 화염에 의한 발포 도막의 슬럼핑과 탈락 및 날림이 없고, 화재 등에 의한 주위의 고온의 열로부터 철골 구조물로의 열 전달을 효과적으로 차단하는 주요한 인자가 된다.

본 발명은 상기와 같이 슬럼핑 없이 뛰어난 발포율과 도막의 균일성을 겸비함으로써, 낮은 건조 도막 두께로서 효율적인 단열 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명에 따라 얻어진 유성계 발포성 내화 도료는 학교, 병원, 백화점 등 많은 사람이 이용하는 일반 건축물 및 공장 건축물에 사용 가능하다.

특히, 본 발명에 따른 조성물은 한국산업규격 KS F 2257(KS F 2257-1: 일반 요구 사항, KS F 2257-6: 보의 성능 조건, KS F 2257-7: 기둥의 성능 조건)에서 규정된 건축 부재의 내화 시험방법으로 시험할 경우, 철골 보의 경우 내화 도료의 도막 두께 3.60 mm 이하, 철골 기둥의 경우 내화 도료의 도막 두께 2.85 mm 이하로 도장하여, 2시간 내화 성능을 발휘할 수 있다.

본 발명에 따라 얻어진 유성계 발포성 내화 도료는 경우에 따라 광물면 보드, 케이블, 트레이, 콘크리트, 철강 목재 등과 같은 표면에 도포하여 내화성을 부여할 수 있다. 이때, 건조된 피막의 두께는 0.1 내지 4.0 mm가 되도록 도포하는 것이 바람직하다. 도장 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 붓 도장, 에어스프레이 도장, 에어리스 스프레이 도장, 롤러 도장 등의 방법 등을 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 상세히 설명하지만, 이들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

[제조예 1]

모노머 전체 중량에 대하여, 스타이렌 모노머(SM) 70 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 5 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 25 중량%를 사용하여, 중량 평균 분자량이 약 11만이고, Tg가 35℃인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지(수지 1)를 제조하였다.

[제조예 2]

모노머 전체 중량에 대하여, 스타이렌 모노머(SM) 60 중량%, 부틸아크릴레이트 20 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 15 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 5 중량%를 사용하여, 중량 평균 분자량이 약 17만이고, Tg가 42℃인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지(수지 2)를 제조하였다.

[제조예 3]

모노머 전체 중량에 대하여, 스타이렌 모노머(SM) 44.5 중량%, 메틸메타크릴레이트(MMA) 36 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 19.5 중량%를 사용하여, 중량 평균 분자량이 약 8만이고, Tg가 42℃인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지(수지 3)를 제조하였다.

[실시예]

도료의 제조가 가능한 용기에 용제를 넣고 저속 교반하면서, 제조예 1 및 2에서 제조한 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지(수지 1 및 수지 2)와 가소제 등을 순차적으로 투입한 후 균일한 상태가 될 때까지 저속 교반하였다. 균일한 상태에 도달하면 저속교반 상태에서 안료, 촉매, 탄화제, 발포제 등을 순차적으로 투입하여 균일한 상태가 될 때까지 교반시킨 후에 고속 분산시켜 유성계 발포성 내화 도료를 제조하였다. 구체적인 성분 및 함량은 표 1에 나타내었다.

[비교예]

제조예 3에서 제조한 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지(수지 3)를 사용하고, 각 성분의 함량을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고 실시예와 동일하게 제조하였다. 비교예 2는 보강제를 증량한 경우이고, 비교예 3은 발포율을 증대한 경우이다.

[시험예]

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 내화 도료에 대하여, KS F 2257에 근거하여 내화 성능시험을 수행하였고, 도막의 슬럼핑 현상은 육안으로 관찰했으며, 발포율은 초기 건조 도막 두께 대비 발포된 도막의 두께를 실측하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

구성요소	원료명	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
수지 1	제조예 1	26.0	-	-	-	-
수지 2	제조예 2	-	26.0	-	-	-
수지 3	제조예 3	-	-	26.0	26.0	20.0
발포제	멜라민	11.1	11.1	11.1	12.6	12.1
촉매	암모늄 폴리포스페이트	18.0	18.0	18.0	16.0	19.0
탄화제 1	펜타에리트리톨	6.1	6.1	6.1	7.5	7.1
탄화제 2	디펜타에리트리톨	1.4	1.4	1.4	-	1.4
안료	이산화 티타늄	9.7	9.7	9.7	9.0	9.7
용제	크실렌	16.0	16.0	16.0	16.0	19.0
증점제	아마이드 왁스	4.3	4.3	4.3	4.3	4.3
보강제	흄드 실리카	0.2	0.2	0.2	1.4	0.2
가소제 1	TCEP	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
가소제 2	염화 파라핀	6.0	6.0	6.0	6.0	6.0
분산제	폴리카르복실산의 알킬암모늄 염의 용액	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
소포제	폴리디메틸실록산과 용매의 용액	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
계	기준	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0
슬럼핑	슬렁핑이 없을 것	없음	없음	발생	없음	발생
내화 성능 1	단면별 평균 온도 538℃ 미만	515	536	594	581	572
내화성능 2	센서별 최고 온도 649℃ 미만	550	619	672	600	658
발포율	20배 이상 (발포 두께/도막 두께)	27배	22배	29배	18배	30배

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 조성물은 중량 평균 분자량이 10만 이상인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 사용함으로써, 슬럼핑이 없고, 내화 성능 및 발포율이 우수하였다. 반면에, 중량 평균 분자량이 10만 미만인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 사용한 비교예의 경우, 슬럼핑이 발생하고, 내화 성능 및 발포율이 기준에 미달하였다.

Claims (6)

1. 중량 평균 분자량이 10만 내지 50만인 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지를 포함하는 내화 피복 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유성 스타이렌 변성 아크릴계 공중합체 수지는 스타이렌 모노머 및 아크릴계 모노머의 공중합체인 것을 특징으로 하는 내화 피복 조성물.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 아크릴계 모노머는 메틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트 및 하이드록시프로필메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 내화 피복 조성물.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 스타이렌 모노머의 함량은 모노머 전체 중량에 대하여 50 내지 90 중량%이고, 상기 아크릴계 모노머의 함량은 모노머 전체 중량에 대하여 10 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 내화 피복 조성물.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 아크릴계 모노머로서 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA)가 0.1 내지 20 : 5 내지 45의 중량 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 내화 피복 조성물.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 아크릴계 모노머로서 부틸아크릴레이트(BA), 메틸메타크릴레이트(MMA) 및 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA)가 5 내지 30 : 0.1 내지 20 : 1 내지 10의 중량 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 내화 피복 조성물.