KR20170096528A

KR20170096528A - 내화 도료 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20170096528A
Application number: KR1020160018027A
Authority: KR
Inventors: 박노옥; 박인선
Original assignee: 박노옥; 박인선
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2017-08-24

Abstract

본 발명은 내화도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 물 10 내지 20 중량 %, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량%, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량% 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량 %를 포함하는 내화 도료용 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하며, 본 발명에 따른 내화도료는 종래의 내화도료보다 내화성능이 우수하다.

Description

내화 도료 조성물 및 이의 제조방법{Composition for antifire paint and methods of preparation thereof}

본 발명은 내화도료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

내화도료는 건축물 등을 화재로부터 보호하여 화재 발생시 고온의 열이 강재로 접근하는 것을 차단하거나 지연시킴으로써 화재를 진압할 시간을 제공하거나, 또는 인명을 구조할 수 있는 시간을 제공하는 조성물이다. 내화도료는 피도물에 도장되어 착화, 연소를 방지하거나 지연시키는 도료 또는 도막이 난연성과 단열성을 가진 도료로 수성 내화도료, 무기질 내화도료, 용제형 내화도료(발포성, 비발포성)로 구분된다. 이중 발포성 내화도료는 강구조용 건물 및 공장 등은 철강 구조체의 온도 상승으로 인하여 건물 붕괴 현상이 발생을 방지하기 위하여 수 mm이하 두께의 내화재료를 도포하여 평상시는 일반페인트와 같이 철강 판의 장식용 및 방식 역할을 수행하며 화재 시에는 수십 배로 팽창하면서 단열재를 형성하여 철강 판의 온도 상승을 지연시켜 줌으로써 재난방지 역할을 수행해주는 특수도료이다.

평상시에는 분자 상호간의 배열상태가 안정적이나 화재로 인한 불꽃의 접촉으로 표면온도가 200～250℃ 정도 상승하게 되면 구성요소 성분은 상호반응을 하게 되어 산촉매나 발포체등의 반응에 의하여, 내열도막 형성을 위한 수지는 유연한 막을 이루어 고온에서 단열 탄화층의 형성하고, 외장의 엷은 도막을 수십 배(50～100배)의 체적을 가지는 단열 탄화층을 형성하게 하여 열전도를 차단하게 된다.

내화 3시간용 변성 실리콘계 내화도료의 사용 용도로는 고층 건물용 철골내화 및 콘크리트 내화 이외에도 선박과 해양 플랜트 등의 내화에 사용이 가능하다.

최근 건축물들이 고층화, 대형화되어 감에 따라 철 구조물의 사용 비중이 증대되고 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 건축법상의 주요 구조부 중 기둥과 보의 내화성능이 2시간 이상 요구되는 건축물의 설계 및 시공이 증가 되고 있는 추세다. 건축물에 섭씨 800-1000도 정도의 고열이 발생하면 철골재료 자체는 불연재이지만 열의 전도가 빨라 강재내력이 급격히 저하됨으로써 구조물의 변형이나 붕괴를 초래할 수 있으므로 더 우수한 성능의 내화도료를 개발할 필요가 있다. 이에 따라 건축물에 화재가 발생하면 일정시간 구조성능을 유지하고 화재로부터 대피할 수 있는 여유시간을 제공하고 화재의 확산을 방지하는 등 건축물의 구조적 안전을 확보하기 위해 일정규모 이상의 건축물은 주요 구조부를 내화구조로 설계하도록 의무화하고 있으나, 국내 실상은 이에 준하는 내화도료가 없어 대체 재료인 석고, 질석 뿜칠 및 콘크리트 내화벽 등이 여러 가지 문제점과 단점에도 불구하고 사용되고 있는 실정이다.

국내 내화도료 관련 기술개발 현황을 살펴보면, 내화성능이 2시간을 초과하지 못하는 것은 물론 그나마 도료로서의 물성적 한계점 때문에 수성 type 보다는 유성 type으로 그 발전의 초점이 맞춰져 있어, 환경 친화 측면에서도 많은 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 내화성능이 우수한 내화도료용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 내화성능이 우수한 내화 도료용 조성물 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 위하여, 본 발명의 제 1 의 형태는 물 10 내지 20 중량%, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량%, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량% 및 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량%를 포함하는 내화 도료용 조성물을 제공한다.

보다 바람직하게는 물 10 내지 20 중량%, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량%, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량% 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량%, 및 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane) 0.5 내지 5 중량%를 포함하는 내화도료 조성물이다. 보다 더 바람직하게는 물 10 내지 20 중량%, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량%, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량% 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량%, 및 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane) 0.5 내지 5 중량%, 소디움 헥사 메타 포스페이트(Sodium hexa-meta-phosphate) 0.5 내지 2 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스(Hydroxyethyl cellulose) 0.2 내지 2 중량%, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트(2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate; Texanol) 0.2 내지 2 중량%를 포함하는 내화도료 조성물이다. 상기 내화조성물은 이외에도 분산제 및 소포제를 추가적으로 더 포함할 수 있으며, 상기 분산제는 전체 조성물 대비 분산제 0.2 내지 2중량%, 상기 소포제는 전체 조성물 대비 0.2 내지 2 중량%를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

본 발명은 제 2 의 형태는 물, 소디움 헥사 메타 포스페이트, 에틸렌 글리콜, 분산제, 소포제, 이산화 티타늄, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트을 용기에 넣고 30 내지 40분 동안 교반하여 주는 단계; 암모니움 폴리포스페이트, 펜타에리트리톨, 멜라민을 넣고 10분간 교반하여 준다. 이후 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane)을 넣고 20 내지 30분간 교반하는 단계; 및 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion), 실리콘 수지, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)를 혼합하여 준 후 20 내지 30분간 교반하는 단계를 포함하는 내화도료용 조성물 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 내화도료는 종래의 내화도료보다 내화성능이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 내화도료를 처리한 후 950 ℃에서 1시간 동안 처리하는 과정(A) 및 상온에서의 결과(B)를 보인다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 이 발명이 속 하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

< 실시예 1> 내화 도료의 제조

암모니움 폴리포스페이트는 리더스켐으로부터 구매되었다. 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane)은 미국의 에보닉(EVONIK)사로부터 Dynaksylan AMEO^TM을 구매하여 사용하였다. 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane)은 커플링제로서 역할을 한다. 하이드록시에틸 셀룰로스(Hydroxyethyl cellulose)은 증점제로서 벨기에의 Hercules Doel BVBA의 NATROSOL^® 250을 구매하여 사용하였다. 이산화티타늄(Titanium dioxide)은 듀폰 ^TM으로부터 구매하였다. 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)는 Chemtura로부터 Reofos^® 35를 구매하여 사용하였다. 실리콘 수지는 다우코닝^TM의 RSN-0805 수지를 이용하였다. 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion)은 수성 난영 코팅제로서 한국의 리더스 켐으로부터 WS-202^TM을 구매하여 이용하였다. 소디움 헥사 메타 포스페이트(Sodium hexa-meta-phosphate)은 동원케미칼로부터 구매하여 이용하였다. 분산제로는 Evonic 사의 TEGO DISPERS 757 W을 구매하여 이용하였다. 소포제로서는 Evonic 사의 TEGO FOAMEX810을 구매하여 이용하였다.

사용되어진 내화 조성물에 대한 중량%에 따른 조성비는 표 1과 같다.

성분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
물	16	16	16
암모니움 폴리포스페이트	16	15	16
비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼	15	14	14
이산화티타늄	12	12	11
멜라민	12	12	11
펜타에리트리톨	12	12	11
실리콘수지	6	4	4
트리페닐포스페이트	5	4	4
에틸렌글리콜	5	4	4
3-아미노 프로필 트리에톡시실란		2	2
소디움 헥사 메타 포스페이트		2	2
하이드록시에틸 셀룰로스		2	2
2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트		1	1
분산제			1
소포제			1

< 실시예 2> 내화 도료 조성물의 제조

상기 표 1의 조성에 따라 물, 소디움 헥사 메타 포스페이트, 에틸렌 글리콜, 분산제, 소포제, 이산화 티타늄, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트을 용기에 넣고 30 내지 40분 동안 교반하여 준다. 이후 암모니움 폴리포스페이트, 펜타에리트리톨, 멜라민을 넣고 10분간 교반하여 준다. 이후 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane)을 넣고 20 내지 30분간 교반하였다. 이후 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion), 실리콘 수지, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)를 혼합하여 준 후 20 내지 30분간 교반하여 내화용 조성물을 제조하였다.

< 실시예 3> 실시예 1에 따른 조성물의 내화성능의 확인

1. 실험 방법

1) 가열로를 750℃로 올린 후 시험체를 가열로에 넣고 30분동안 가열한다.

2) 가열로 내 열전대의 평균온도를 10분동안 750℃에서 ±5℃로 유지한다.

3) 시험체의 질량을 측정하고 시험체 홀더에 삽입 후 가열로 내에 투입한다.

4) 30분 가열한 후 시험체 홀더를 가열로 내에서 제거한다.

5) 데시케이터 내에서 시험체를 냉각시킨 후 질량을 측정한다.

6) 시험체의 질량 손실 평균을 백분율로 환산하여 기록

2. 불연성의 인정기준

1) 아래 수식1에 따라 계산된 가열로 온도용 열전대의 평균온도상승은 30℃를 초과하여서는 아니된다.

2) 아래 수식2에 따라 계산된 표면 온도용 시험체 열전대의 평균 온도상승은 30℃를 초과하여서는 아니된다.

3) 평균 지속연소시간이 10초를 초과하여서는 아니된다.

4) 시험체 질량손실 평균의 평균 질량손실이 50%를 초과하여서는 아니된다.

3. 실험결과

상기 실시예 1 내지 3의 내화도료에 대한 내화성능 시험결과는 다음과 같다.

실험 결과 착화가 없음을 확인하였으며, 질량감소율 역시 기준에 합당한 결과를 나타내었다.

< 실시예 4> 내화도료의 성능확인

H 빔에 1mm로 도포한 후 950 ℃의 온도로 정비로에서 1시간 동안 가열하였다. 1시간 후에 H 빔의 열화 정도를 확인하였다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 내화도료로 처리된 H 빔의 경우에는 950 ℃에서 1시간 동안 붕괴되지 않아 내화성능이 우수한 것이 확인되었다(도 1 참조).

Claims

물 10 내지 20 중량%, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량%, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량% 및 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량%를 포함하는 내화 도료용 조성물.
물 10 내지 20 중량%, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량 %, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량 % 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량 %, 및 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane) 0.5 내지 5 중량 %을 포함하는 내화도료 조성물.
물 10 내지 20 중량 %, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량 %, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량 %, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량 %, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량 %, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량 %, 실리콘 수지 2 내지 8 중량 %, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량 % 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량 %, 및 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane) 0.5 내지 5 중량 %, 소디움 헥사 메타 포스페이트(Sodium hexa-meta-phosphate) 0.5 내지 2 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스(Hydroxyethyl cellulose) 0.2 내지 2 중량%, 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트(2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate; Texanol) 0.2 내지 2 중량%를 포함하는 내화도료 조성물.
물 10 내지 20 중량 %, 암모니움 폴리포스페이트 15 내지 30 중량%, 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion) 10 내지 20 중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 5 내지 15 중량%, 멜라민(Melamine) 5 내지 15 중량%, 펜타에리트리톨(Pentaerythritol) 5 내지 15 중량%, 실리콘 수지 2 내지 8 중량%, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 2 내지 8 중량% 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 2 내지 8 중량 %, 및 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane) 0.5 내지 5 중량%, 소디움 헥사 메타 포스페이트(Sodium hexa-meta-phosphate) 0.5 내지 2 중량%, 하이드록시에틸 셀룰로스(Hydroxyethyl cellulose) 0.2 내지 2 중량%, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트(2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate; Texanol) 0.2 내지 2 중량%, 분산제 0.2 내지 2중량 %, 및 소포제 0.2 내지 2 중량%를 포함하는 내화도료 조성물.
물, 소디움 헥사 메타 포스페이트, 에틸렌 글리콜, 분산제, 소포제, 이산화 티타늄, 하이드록시 에틸 셀룰로오스 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타에디올 모노이소부티레이트을 용기에 넣고 30 내지 40분 동안 교반하여 주는 단계; 암모니움 폴리포스페이트, 펜타에리트리톨, 멜라민을 넣고 10분간 교반하여 준다. 이후 3-아미노 프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxylsilane)을 넣고 20 내지 30분간 교반하는 단계; 및 비닐 아세테이트-공중합체 에멀젼(Vinyl acetate acryl-copolymer emulsion), 실리콘 수지, 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate)를 혼합하여 준 후 20 내지 30분간 교반하는 단계를 포함하는 내화도료용 조성물 제조 방법.