KR20170105505A - 포비성 메시 코팅 - Google Patents

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KR20170105505A
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friable
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KR1020177018636A
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로버트 폴 크레
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유나이티드스테이트즈미네랄프로덕츠캄파니
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Abstract

본 발명은 포비성 방화 코팅, 및 이러한 코팅을 적용하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에폭시-기반 포비성 방화 코팅, 및 메시 보강재를 갖는 이러한 코팅을 적용하는 방법에 관한 것이다.

Description

포비성 메시 코팅{INTUMESCENT MESH COATING}
본 발명은 포비성 방화 코팅(intumescent fireproofing coating), 및 이러한 코팅을 적용하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에폭시-기반 포비성 방화 코팅, 및 메시 보강재(mesh reinforcement)를 갖는 이러한 코팅을 적용하는 방법에 관한 것이다.
방화재(fireproofing)는 화재 발생 시에 화재 지연(fire retardation) 및/또는 열 보호(thermal protection)를 제공하기 위해 다양한 구조 셋팅(construction setting)에서 사용되고 있다. 다양한 연소 가능한 또는 열 민감성 기판들은 방화재에 의해 보호된다. 이러한 예에는 목재, 포움 단열재(foam insulation), 구조용 강재(structural steel), 벽 및 바닥이 있다.
하나의 방화재 타입은 포비성 코팅(intumescent coating)으로서, 여기에서, 화재 동안에, 코팅은 팽창하고, 화염-안정한 단열 포움 "차르(char)"를 형성시킨다. 포비성 코팅은 여러가지의 상이한 수지 타입, 예를 들어, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 및 에폭시 수지를 기반으로 할 수 있다. 에폭시-기반 포비성 코팅은 종종 환경적 영향(environmental challenge), 예를 들어, 비, 염수, 극한 온도 및 물리적 남용(physical abuse)에 대한 우수한 안정성을 제공하기 위해 사용된다. 또한, 에폭시-기반 포비성 코팅은 화재 동안 강력한 차르를 형성시켜, 매우 높은 온도, 불꽃 침식(flame erosion) 및 차르 새깅(char sagging)에 대한 내성을 제공한다. 예를 들어, 이러한 코팅은 빠른 극한 온도 상승 및 강력한 침식 불꽃을 갖는 화염에 대해 방화 보호(fireproof protection)를 제공할 수 있다(예를 들어, UL 1709 스탠다드(standard) 및 "제트 화재(jet fire)"). 이러한 타입의 화재는 석유화학 플랜트(petrochemical plant), 가스 저장 설비 및 연안 오일 설비(off-shore oil facility)에서 일어나는 것으로 알려져 있다. 이러한 코팅은 또한, 셀룰로오스 또는 플라스틱에 의해 발생한 더 가벼운 화재(milder fire)에 대하여 방화 보호(fireproof protection)를 제공할 수 있다. 방화재의 표준 평가는 ASTM E119 스탠다드를 이용하여 수행될 수 있다.
에폭시-기반 포비성 코팅이 강력하고 내구성 있는 차르를 형성할 수 있지만, 이러한 차르는 잘 부서질 수 있는데, 이는 차르 내에서 크랙(crack) 및 열극(fissure)을 야기할 수 있다. 이러한 결함들이 확장되고 기판까지 연장되는 경우에, 단열재는 훼손될 수 있어서, 기판의 빠른 온도 상승을 야기한다. 이는 특히, 둥근 기판 상에 그리고 기판의 "외부" 에지(edge)에서 문제가 된다. 예를 들어, 포비성 코팅은 직사각형 기판의 모서리에 그리고 와이드-플랜지 컬럼(wide-flange column) 또는 빔(beam)의 첨단 상에서 파괴되기 쉽다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 통상의 해법은 에폭시 코팅 내에서 고온 내성 메시(high-temperature-resistant mesh)의 배치이다. 메시 물질의 예는 금속 와이어 메시, 유리 섬유 메시, 소결된/열분해된 탄소 섬유 메시 및 내화 미네랄 섬유 메시(예를 들어, 현무암(basalt))를 포함한다. 메시는 일반적으로, 전체 코팅 두께의 1/3 내지 2/3의 깊이에 배치된다. 화재 동안에, 차르-분열(char-splitting)이 방화재를 통해 기판 쪽으로 하향 이동할 때, 이는 메시에 의해 중지되어, 하부 차르가 분열되는 것을 방지한다. 단열 정도는 메시가 존재하는 경우에 이러한 차르 틈(char split)에서 유지될 수 있다.
상기에 주지된 바와 같이, 메시는 대개 열에 대한 메시의 직접 노출을 방지하기 위하여 방화재의 중간에(예를 들어, 1/3 내지 2/3 깊이에) 배치된다. 이는 또한, 상부의 외측 방화재가 메시에 의해 제한되지 않는 차르 성장을 나타내게 하기 위해 중간에 배치된다. 메시 아래로의 차르 확장은 일반적으로 메시 위로의 확장 보다 적다.
전문이 본원에 참고로 포함되는 미국특허 제5,433,991호에는 에폭시 방화 층에서 메시 설비(mesh installation)의 전통적인 엠베딩(embedding)이 기재되어 있다. 메시를 엠베딩시킴으로써, 메시는 에폭시-포비성 물질에 접착되고 이러한 에폭시-포비성 물질에 캡슐화된다. 이는 화재 이전 또는 동안 중 어느 하나에서 층들 사이의 박리 또는 슬리피지(slippage)와 같은 부작용을 야기할 수 있는 메시와 접촉한, "외래" 물질, 또는 제2 방화 물질의 도입을 방지한다. 또한, 방화재 내에 또는 메시와 접촉하여 두 가지 상이한 화학물질의 도입은 경화 및/또는 포비(intumescence)를 위해 필요한 화학적/물리적 반응에 대한 부작용을 가질 수 있다.
메시를 갖는 포비성 방화 코팅을 적용하기 위한 통상적인 절차가 알려져 있다. 경화되지 않은 에폭시 물질의 하부 층의 적용 후에, 소정 시간이 경과될 수 있으며, 그 동안에, 하부 층은 "겔"화된다. 메시가 이러한 층 또는 메시의 과도한 변형 없이 하부 에폭시 물질 층에 밀어 넣어질 수 있도록 점도가 충분히 높은 동안 메시가 적용된다. 동시에, 점도는 메시가 일부-경화된 층을 침투할 수 있을 정도로 충분히 낮다. 이러한 단계의 적절한 시간을 확보하는 것은 어플리케이터(applicator)에 부담을 주는 것으로서, 사용되는 물질 및 환경 조건에 따라 달라진다. 충분한 엠베드먼트(embedment) 및 표면의 평탄화(leveling)가 또한 필요하다. 이는 일반적으로, 용매-액침된 "페인팅(painting)" 롤러로 메시/에폭시 표면을 롤링시킴으로써 달성된다. 용매는 롤러의 표면에 대한 일부-경화된 에폭시의 점착화(sticking)를 방지하기 위해 사용된다. 고도로 휘발성인(그리고 가연성인) 용매, 예를 들어, 아세톤은 다음 에폭시 층의 적용 이전에 증발하도록(대개 수 시간 후에) 사용된다. 이러한 시간(timing)의 관리는 어플리케이터 상에 추가적인 부담을 나타낸다. 용매 증기의 방출은 또한, 작업자 건강 및 환경에 대해 잠재적인 부작용으로 인해 요망되지 않는다.
본 발명은 유리한 포비성 방화 코팅 조성물, 키트, 및 이를 적용하는 방법을 제공한다. 본 코팅 조성물은 공지된 코팅에 비해 안전하고, 환경 친화적이고, 적용하고 수행하는데 보다 덜 번거로울 뿐만 아니라, 더욱 양호하다.
본 발명은 포비성 방화 코팅 조성물, 키트, 및 이를 적용하는 방법에 관한 것이다.
일 구현예에서, 본 발명은 상단측(top side) 및 하단측(bottom side)을 가지고 제1 포비성 물질을 함유하는 제1 수지층, 제1 수지층의 상단측과 접촉한 메시(mesh), 제1 수지층의 상단측, 메시 또는 둘 모두와 접촉한 접착제, 및 제1 수지층의 상단측, 접착제, 메시, 또는 이들의 조합과 접촉하고 제2 포비성 물질을 함유한 제2 수지층을 갖는 포비성 조성물로서, 제1 수지층 및 제2 수지층, 또는 포비성 물질은 열 노출의 결과로서 팽창하는 포비성 조성물에 관한 것이다. 포비성 조성물은 유리하게 기판에 방화 코팅(fireproofing coating)으로서 적용될 수 있다. 제1 포비성 물질 및 제2 포비성 물질이 동일하거나 상이할 수 있는 것으로 이해된다. 상기에 언급된 층들이 하위-층들로 이루어질 수 있으며, 각각이 동일하거나 상이하고 하나 이상의 메시 층들을 함유할 수 있는 것으로 이해된다.
다른 구현예에서, 본 발명은 기판에 제1 포비성 물질을 함유한 제1 수지층을 적용하고, 제1 수지층에 접착제를 적용하고, 제1 수지층에 메시를 적용하되, 메시가 적용되기 전 또는 후에 접착제가 적용될 수 있고, 접착제 층, 메시, 또는 둘 모두에 제2 포비성 물질을 함유한 제2 수지층을 적용하여 포비성 조성물을 형성시키는 방법으로서, 제1 수지층 및 제2 수지층, 또는 포비성 물질이 열 노출의 결과로서 팽창하는 방법에 관한 것이다. 제1 포비성 물질 및 제2 포비성 물질이 동일하거나 상이할 수 있는 것으로 이해된다. 상기 언급된 층들이 하위-층들로 이루어질 수 있으며 각각이 동일하가나 상이하고 하나 이상의 메시층을 함유할 수 있는 것으로 이해된다.
다른 구현예에서, 본 발명은 기판에 제1 포비성 물질을 함유한 제1 수지층을 적용하고, 메시에 접착제를 적용하고, 제1 수지층에 메시를 적용하고, 접착제 층, 메시, 또는 둘 모두에 제2 포비성 물질을 함유한 제2 수지층을 적용하여 포비성 조성물을 형성시키는 방법으로서, 제1 수지층 및 제2 수지층, 또는 포비성 물질이 열 노출의 결과로서 팽창하는 방법에 관한 것이다. 제1 포비성 물질 및 제2 포비성 물질이 동일하거나 상이할 수 있는 것으로 이해된다. 상기에 언급된 층들이 하위-층들로 이루어질 수 있으며, 각각이 동일하거나 상이하고 하나 이상의 메시 층을 함유할 수 있는 것으로 이해된다.
본 발명과 관련된 추가적인 특징들, 기능들, 및 이득들은 하기에 기술되는 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 포비성 코팅 내에 보호 메시(protective mesh)의 적용을 위한 간단하고 안전한 방법을 제공하기 위한 것이다. 보호 메시의 적용은 접착제를 사용하여, 예를 들어, 다음 수지층의 적용까지 제1 수지층 상의 적소에 메시를 유지시키는 접착제의 얇은 층을 사용하여 달성될 수 있다. 메시 부착은 제1 층(예를 들어, 하부 에폭시-포비성 층)의 적용 사이의 임의 시간에, 또는 바람직하게, 제1 층의 충분한 경화가 일어난 후에, 또는 더욱 바람직하게, 제2 층(예를 들어, 상부 에폭시-포비성 층)의 적용 직전까지 수행될 수 있다. 접착제를 사용하여 메시를 부착시킴으로써, 적절한 시간에 제1 에폭시-포비성 층에 대한 메시 엠베드먼트(embedment)에 대한 필요, 뿐만 아니라, 메시를 엠베딩하는 것과 관련된 다른 문제점들이 현저하게 감소되거나 제거된다.
본원에서 사용되는 용어 "포비성 조성물(intrumescent composition)"은 포비성 물질을 함유한 조성물을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "층"은 다른 층들과 별도로 형성되는 균질한 조성을 갖는 소정 두께의 수지 및 포비성 물질을 의미한다. 본 발명의 다층 조성물의 층들 각각은 동일하거나 상이한 폭 및 두께를 가질 수 있다. 상이한 층들의 수지 및 포비성 물질은 동일하거나 상이할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "포비성 물질"은 충분한 양의 열 에너지에 노출될 때 확장하거나 발포하거나 팽창하는 물질을 의미한다.
일 구현예에서, 본 발명은 상단측 및 하단측을 갖고 포비성 물질을 함유하는 제1 수지층, 제1 수지층의 상단측과 접촉하는 메시, 제1 수지층의 상단측 및 메시와 접촉하는 접착제, 및 메시의 상단측과 접촉하고 포비성 물질을 함유하는 제2 수지층을 갖는 포비성 조성물로서, 제1 수지층 및 제2 수지층이 열 노출의 결과로서 팽창하는 포비성 조성물에 관한 것이다.
제1 수지층은 화재 발생시에 화재 지연 및/또는 열적 보호를 필요로 하는 기판에 적용될 수 있다. 제1 수지층의 두께는 기판, 수지, 포비성 물질, 및 요망되는 보호 정도에 따라 달라질 수 있다. 일 구현예에서, 제1 수지층은 약 0.5 mm 내지 약 20 mm의 건조 막 두께를 가질 수 있다. 보다 특히, 제1 수지층은 약 1 mm 내지 약 10 mm, 또는 약 2 mm 내지 약 6 mm의 건조 막 두께를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 건조 막 두께는 약 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm 및 20 mm일 수 있다. 이러한 값은 또한, 소정 범위의 두께, 예를 들어, 약 2 mm 내지 약 10 mm의 두께를 규정하기 위해 사용될 수 있다.
제1 수지층의 두께는 조성물 전반에 걸쳐 일정할 수 있다. 예를 들어, 기판 또는 기판 섹션 위의 제1 수지층의 두께의 편차는 약 5% 내지 약 10% 미만으로 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 수지층은 또한, 일정하지 않는 두께를 가질 수 있다. 유사하게, 제1 수지층은 기판 또는 기판 섹션 위에서 연속적일 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 수지층은 또한 비-연속적일 수 있다. 예를 들어, 평평한 표면 상의 제1 수지층은 연속적이거나, 일정한 두께를 가지거나, 둘 모두일 수 있다. 다른 예에서, 불균일한 표면 상의 제1 수지층은 불연속적이거나, 가변적인 두께를 가질 수 있거나, 둘 모두일 수 있다. 제2 수지층은 또한, 동일한 두께 편차 및 연속적인 특성을 가질 수 있다.
제1 수지층 및 제2 수지층을 위해 사용되는 수지는 포비성 조성물에서 사용되는 당업자에게 공지된 수지들로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 특히, 제1 층 및 제2 층에서 사용되는 수지는 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 일 구현예에서, 수지는 에폭시 수지이다. 에폭시 수지는 당업자에게 알려진 타입들로부터 선택될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 에폭시 수지는 기판에 적용된 후에 약간의 경화가 일어나는 두 부분(two part)을 갖는다. 한 부분은 에폭시 작용성을 가지며, 다른 한 부분은 상기 에폭시와 반응한다. 이러한 제2 부분은 종종 하드너(hardener)로서 지칭된다. 바람직한 구현예에서, 하드너는 아민 작용성을 갖는 하나 이상의 화학물질로 이루어진다. 바람직한 구현예에서, 에폭시는 점도 감소를 위한 하나 이상의 화학물질을 함유한다.
제1 수지층 및 제2 수지층은 또한 동일한 수지를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 수지층 및 제2 수지층은 에폭시 수지일 수 있다. 일 구현예에서, 제1 수지층 및 제2 수지층은 또한 상이한 수지들을 함유할 수 있다.
조성물에서 제1 수지층의 양은 기판, 수지, 포비성 물질, 및 요망되는 보호 정도에 따라 달라질 수 있다. 일 구현예에서, 조성물에서 제1 수지층의 양은 약 10중량% 내지 약 90중량%일 수 있다. 보다 특히, 조성물에서 제1 수지층의 양은 약 30중량% 내지 70중량%일 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 수지층의 양은 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 또는 90중량%일 수 있다. 이러한 값들은 또한, 소정 범위의 양, 예를 들어, 약 25중량% 내지 약 65중량%를 한정하기 위해 사용될 수 있다.
마찬가지로, 조성물에서 제2 수지층의 양은 기판, 수지, 포비성 물질, 및 요망되는 보호 정도에 따라 달라질 수 있다. 일 구현예에서, 조성물에서 제2 수지층의 양은 약 10중량% 내지 약 90중량%일 수 있다. 보다 특히, 조성물에서 제2 수지층의 양은 약 30중량% 내지 70중량%일 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 수지층의 양은 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 또는 90중량%일 수 있다. 이러한 값들은 또한, 소정 범위의 양, 예를 들어, 약 25중량% 내지 약 65중량%를 한정하기 위해 사용될 수 있다. 상기에서 언급된 층들이 하위 층들로 이루어질 수 있으며, 각각이 동일하거나 상이하고 하나 이상의 메시 층을 함유할 수 있는 것으로 이해된다.
제1 수지층 및 제2 수지층은 각각 독립적으로 포비성 물질을 함유한다. 포비성 물질은 얻어진 포비성 수지층 및 조성물에 열에 노출될 때 팽창하는 능력을 부여한다. 포비성 물질은 당해 분야에 공지된 포비성 물질들, 및 특히, 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 에틸렌디아민 포스페이트, 붕산, 석회석, 티타니아, 미네랄 고형물, 세라믹 고형물, 유리 고형물, 섬유, 포스페이트 에스테르, 보레이트, 실리카, 멜라민, 트리스(히드록시에틸)이소시아누레이트, 클레이, 폴리히드록시 유기 화학물질, 탄소, 팽창 흑연, 벤질 알코올, 알루미나, 페놀, 폴리설파이드, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀 및 유사한 화학물질들로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
제1 수지층 또는 제2 수지층 중 어느 하나에서 포비성 물질의 양은 기판, 수지, 포비성 물질, 및 요망되는 보호 정도에 따라 달라질 수 있다. 일 구현예에서, 제1 수지층 또는 제2 수지층 중 어느 하나에서의 포비성 물질의 양은 독립적으로 약 20중량% 내지 80중량%일 수 있다. 보다 특히, 제1 수지층 또는 제2 수지층 중 어느 하나에서의 포비성 물질의 양은 독립적으로 약 30중량% 내지 70중량%일 수 있다. 일부 구현예에서, 어느 하나의 층에서의 포비성 물질의 양은 독립적으로 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 및 80중량%일 수 있다. 이러한 값들은 또한, 소정 범위의 양, 예를 들어 약 5중량% 내지 약 35중량%를 한정하기 위해 사용될 수 있다.
적합한 수지-포비성 물질(즉, 포비성 물질을 함유한 수지)은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 에폭시-포비성 물질, 예를 들어, NanoChar, CHARTEK™ VII, Pyroclad X1, Pittchar 및 Firetex M90이 당해 분야에 공지되어 있다. 이러한 적합한 수지-포비성 물질은 통상적으로, 2-부분 시스템으로 이루어진다. 예를 들어, 2-부분 에폭시 시스템이 기술된다. 제1 부분은 에폭시 수지(결합제) 및 첨가제이다. 제2 부분은 하드너 및 첨가제이다. 두 가지 부분들이 혼합되고 기판을 코팅하기 위해 사용된다. 일부 구현예에서, 제1 포비성 물질을 함유한 제1 수지층, 제2 포비성 물질을 함유한 제2 수지층, 또는 둘 모두는 이러한 적합한 수지-포비성 물질들로부터 선택된다. 적합한 수지-포비성 물질들의 추가적인 예는 미국특허 제6,069,812호 및 미국특허 제5,070,119호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들 각각은 전문이 본원에 참고로 포함된다.
제1 수지층 및 제2 수지층은 공지된 기술들에 의해 적용될 수 있다. 특히, 제1 수지층 및 제2 수지층은 분무, 흙손(trowel), 브러시에 의해, 그리고 유사한 수단에 의해 적용될 수 있다. 일부 경우에서, 적합한 수지-포비성 물질은 적용되고, 적용 후에 경화시킨다. 경화 시간은 달라질 수 있다. 통상적인 경화 시간은 약 1시간 내지 24시간이다. 고-점도 조성물, 속 경화 수지층(예를 들어, 약 1시간 내지 6시간)에 대하여, 또는 두꺼운 수지층(예를 들어, 약 3 mm 내지 7 mm)을 적용할 때, 적용은 가열된 복수의 시스템을 이용할 수 있으며, 여기서, 부분들은 적용되기 전에 인-라인(in-line)으로 혼합된다.
일부 적용에서, 용매는 또한, 혼합되는 부분들 중 하나 또는 둘 모두에, 또는 혼합된 생성물에 첨가될 수 있다. 혼합된 생성물/용매 조성물은 이후에, 예를 들어, 통상적인 "단일-다리(single-leg)" 페인트 분무기 또는 "페인트 분무화(paint spraying)"의 분야의 당업자에게 공지된 다른 분무-방법들을 통해 분무-적용될 수 있다. 바람직한 방법은 에어리스 분무(airless spray)이다. 바람직한 용매는 유기 화학물질이고, 지방족, 방향족, 케톤, 에테르 및/또는 히드록실 작용성을 함유할 수 있다.
메시는 조성물을 강화시키기 위해 수지층(들)에 적용될 수 있다. 메시의 사용은 차르가 형성되기 시작한 직후에 차르의 강화를 제공할 수 있다. 메시는 코팅이 열극을 균열시킬 기회를 감소시킬 수 있다. 열극이 열을 기판에 보다 용이하게 도달할 수 있게 하기 때문에, 열극은 코팅에 의해 제공된 보호를 감소시킨다. 메시의 사용은 형성된 임의 열극에 대한 깊이, 길이, 폭 또는 이들의 조합을 감소시킨다.
메시는 포비성 조성물에서 사용되는 당업자에게 공지된 메시들로부터 선택될 수 있다. 메시는 공지된 고온-안정한 메시들로부터 선택될 수 있고, 금속, 유리, 산화된 탄소 또는 내화성 무기물(refractory inorganic)의 섬유들/가닥(stand)들로부터 제조될 수 있다. 예로는 Zoltek PX30FS08X4-COAT(Panex 30: 스크림 직물(Scrim Fabric) 8 ×4 코팅됨) 메시, Internationa Paint로부터의 HK-1, 및 Intumescents Associates Group으로부터 입수 가능한 IR-107이 있다.
메시는 섬유 물질, 예를 들어, 고온-안정한 폴리머, 클래스(class), 무기 옥사이드, 탄소, 및 흑연 섬유를 사용하여 제조될 수 있다. 실리콘 카바이드 또는 티탄 카바이드와 같은 카바이드; 티탄 디보라이드와 같은 보라이드; 알루미나 또는 실리카와 같은 옥사이드; 또는 세라믹을 함유한 섬유가 사용될 수 있다. 섬유는 단일필라멘트, 다중필라멘트, 토우(tow) 또는 얀(yarn)의 형태로 사용될 수 있다. 상이한 구현예에서, 메시는 고온 섬유, 용접된 와이어 메시(welded wire mesh), 또는 이들의 조합을 함유할 수 있다.
메시의 양 및 성질들, 예를 들어, 밀도, 섬유의 크기, 신축성, 고온에서 인장 강도를 유지시키기 위한 능력은 Carboline Type 440, Thermo-Lag 2000, Thermo-Lag 3000, Pitt-Char XP, Pitt-char XP2, Firetex M90, Firetex M93, Chartek 4, Chartek 7, 및 Chartek 1709에 대한 Undewriters Laboratory 1709 디자인에 의해 제시된, 당업자에게 공지된 것들이다.
일 구현예에서, 메시는 제1 수지층의 상단측에 접촉될 수 있다. 메시는 제1 수지층의 표면 상에 위치될 수 있다(즉, 메시는 제1 수지층에 실질적으로 엠베딩되지 않는다). 메시는 또한, 제1 수지층에 일부 또는 전부 엠베딩될 수 있다. 메시는 수지층의 표면에 위치될 수 있고 수지의 표면 아래에 일부 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 메시의 일부는 또한, 수지층에 엠베딩될 수 있다(즉, 수지의 표면 아래에 위치될 수 있다). 메시가 엠베딩되는 거리는 다양할 수 있다. 단일 메시 피스(single mesh piece)는 엠베딩되지 않거나, 일부 엠베딩되거나, 엠베딩되거나, 이들의 조합인 섹션들을 가질 수 있다.
엠베딩되지 않거나 일부 엠베딩된 메시, 또는 메시의 부분에 대하여, 메시는 두 개의 수지층들 사이에 배치될 수 있다. 제2 수지층은 제1 수지층의 상부 상에 적용될 수 있다.
접착제는 제1 수지층 상에 메시를 유지시키거나 고정시키기 위해 사용될 수 있다. 접착제는 포비성 조성물을 위해 사용되는 분야의 당업자에게 또는 다공성 표면 및/또는 비-다공성 표면들을 함께 결합시키는 분야의 당업자에게 공지된 접착제일 수 있다. 일 구현예에서, 접착제는 고무상 폴리머(종종, 용이하게 적용하기 위해 유기 용매 중에 용해됨), 수계 라텍스 폴리머, 시아노아크릴레이트, 폴리우레탄, 에폭시 및 실리콘으로 이루어진 하기 타입들(또는 화학물질들)로부터 선택될 수 있다. 일 구현예에서, 접착제는 고무상 고형물일 수 있다. 고무상 고형물은 유기 용매 중에서 용해 가능할 수 있다. 다른 구현예에서, 접착제는 폴리머이다. 폴리머는 수계 에멀젼으로서 공급될 수 있다. 에폭시 접착제가 사용되는 경우에, 이는 포비성 성분들을 함유할 필요는 없다.
접착제가 (예를 들어, 어플리케이터(applicator) 또는 다른 수단에 의해 적소에 유지되지 않으면서) 메시를 적소에 효과적으로 유지하는 것을 개시하거나 시작하는데 소요되는 시간의 길이는 비교적 짧다. 예를 들어, 접착제는 약 1초, 약 2초, 약 5초, 약 10초, 약 30초, 약 1분, 약 2분 후에, 또는 약 5분 동안, 메시를 적소에(예를 들어, 제1 수지층 상에) 유지시키는 것을 개시할 수 있다. 이러한 시간은 또한, 약 1초 내지 약 30초, 또는 임의 유사한 범위와 같은, 접착제가 메시를 적소에 유지시키는 것을 개시하는데 소요될 수 있는 시간의 범위를 기술하기 위해 사용될 수 있다.
접착제가 메시를 적소에 유지시키기 위한 시간의 길이는 수지 물질의 제2 층을 여전히 적소에 메시를 갖는 제1 메시-수지층에 적용하는데 충분하다. 바람직하게, 이러한 시간은 30초 초과, 더욱 바람직하게, 60초 초과, 및 더욱 바람직하게, 5분 초과이다. 일부 구현예에서, 접착제는 약 30초, 약 1분, 약 2분, 약 5분, 약 10분, 약 30분 동안, 또는 약 1시간 이상 동안 메시를 적소에(예를 들어, 제1 수지층 상에) 유지시킬 수 있다. 이러한 시간은 또한, 약 30초 내지 약 30분, 또는 임의 유사한 범위와 같은, 메시를 적소에 유지시킬 수 있는 시간의 범위를 기술하기 위해 사용될 수 있다.
접착제는 공지된 기술들에 의해 적용될 수 있다. 일 구현예에서, 접착제는 분무-적용될 수 있다. 접착제는 메시의 특정 섹션에 적용될 수 있으며, 메시의 다른 섹션에는 접착제가 적용되지 않을 수 있다. 접착제의 비-연속 층은 메시, 제1 수지층, 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 비-연속 접착제 층의 경우에, 메시를 관통하거나 메시 주변에 인접한 수지층들의 일부 직접 접촉이 존재할 수 있다.
일 구현예에서, 접착제는 포비성 물질을 함유할 수 있다. 다른 구현예에서, 접착제는 포비성 물질를 함유하지 않는다(예를 들어, 임의 포비성 성분들이 존재하지 않는다). 특히, 접착제는 포비성 성분들이 없는, 에폭시, 고무상 고형물 또는 수계 에멀젼일 수 있다.
메시를 유지시키거나 고정시키기 위해 사용되는 접착제의 양은 다양할 수 있다. 일 구현예에서, 조성물에서 접착제의 양은 1% 미만이다. 보다 특히, 조성물에서 접착제의 양은 0.1% 미만일 수 있다.
메시 적용 이전에 제1 수지층(예를 들어, 접착제 층)에 적용되거나 메시에 적용되거나(예를 들어, 접착제가 메시에 사전-적용됨) 또는 메시 적용 동안의 접착제의 두께는 다양할 수 있다. 특히, 접착제 층의 두께는 20 mil, 15 mil, 10 mil, 8 mil, 5 mil, 3 mil, 2 mil 또는 1 mil 미만일 수 있다. 이러한 값들은 또한 소정 범위의 접착제 층 두께, 예를 들어, 약 1 mil 내지 3 mil을 규정할 수 있다.
본 발명의 포비성 조성물은 다양한 기판들을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 포비성 조성물은 에지 또는 측면을 갖는 기판을 보호하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서, 엣지 또는 측면은 포비성 조성물을 함유한 비-메시를 사용하여 보호하기 더욱 어려우며, 이에 따라, 고온 환경으로부터 손상되기 더욱 쉽다. 보호될 물질의 타입은 과열 및/또는 연소(burning)의 효과에 대한 열 배리어(thermal barrier)를 필요로 하는 금속, 목재 및 발포된, 고체 폴리머 물질, 또는 페이퍼를 포함할 수 있다. 금속은 알루미늄, 철, 및 강철(steel)을 포함할 수 있다. 보호될 기판은 I-빔(예를 들어, 강철 I-빔), 와이드 플랜지 컬럼, 둥근 컬럼 또는 직사각형 컬럼의 형태를 가질 수 있다. 보다 큰 면적의 기판이 또한 보호될 수 있다. 예에는 벽, 천장, 바닥 및 단열 물질이 있다.
제1 수지층, 제2 수지층, 또는 이러한 두 수지층 모두는 열 노출의 결과로서 팽창할 수 있다. 팽창하는 정도는 열 노출의 수준 및 속도 및/또는 층 기판의 조성, 등에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 포비성 조성물은 기판이 이의 임계 파괴 온도(critical failure temperature)에 도달하는데 소요되는 시간을 연장시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 포비성 조성물은 강철이 표준 시험 조건 하에서 이의 임계 파괴 온도(예를 들어, 550℃)에 도달하는데 소요되는 시간을 연장시킬 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 포비성 조성물은 기판이 이의 임계 파괴 온도에 도달하는데 소요되는 시간이 15 내지 300분이 될 수 있게 한다. 특정 값은 30, 60, 75, 120, 150, 또는 240분이다.
본 발명은 또한, 기판 상에 본원에 기술된 바와 같은 포비성 조성물을 적용하는 방법으로서, 기판에 포비성 물질을 함유하는 제1 수지층을 적용하고, 제1 수지층에 접착제를 적용하고, 제1 수지층에 메시를 적용하되, 메시가 접착제로 제1 층에 부착되고, 메시 층에 포비성 물질을 함유한 제2 수지층을 적용하여 포비성 조성물을 형성시키는 것을 포함하며, 제1 포비성 물질 및 제2 포비성 물질이 열 노출의 결과로서 팽창하는 방법에 관한 것이다.
제1 수지층 및 제2 수지층, 및 접착제는 공지된 기술들에 의해 적용될 수 있다. 특히, 제1 수지층 및 제2 수지층은 분무, 흙손, 브러시에 의해, 및 유사한 수단에 의해 적용될 수 있다. 접착제는 롤러에 의해, 브러시에 의해 적용될 수 있거나, 분무-적용될 수 있다.
메시는 공지된 기술들에 의해 적용될 수 있다. 특히, 메시는 접착제가 제1 층에 또는 메시에 적용된 후에, 제1 수지층 중에 또는 제1 수지층 상에 메시를 가압시키거나 유지시킴으로써 수작업으로 또는 기계적으로 적용될 수 있다. 일 구현예에서, 메시는 수지층에 메시를 부착시키거나 엠베딩시키는데 도움을 주기 위해 용매의 사용 없이 적용될 수 있다(예를 들어, 조성물은 용매-부재임). 메시는 또한, 제1 수지층 위에 별도의 피스들로서 적용될 수 있다. 예를 들어, 메시는 I-빔 또는 컬럼의 각 첨단 둘레에 별도의 피스로서 적용될 수 있다.
전통적으로, 메시는 경화 시간 전 또는 동안에 제1 수지층에 적용된다. 메시는 제1 수지층에 접촉되고, 이러한 층에 엠베딩된다. 그러나, 메시를 엠베딩시키는 것은 간단하지는 않다. 수지층이 메시를 수용하고 엠베딩 후에 메시를 적소에 배치시키기에 충분히 굳어지거나 경화된 후에 메시가 엠베딩되어야 한다. 상기 굳어짐(hardening)은 (분무 동안 발생되는 감소된 점도에 비해) 운동의 부재, 등으로 인해, 용매 증발, 냉각, 경화, 점도 증가를 통해 일어날 수 있다. 즉, 점도는 메시가 굳어지지 않거나(un-hardened) 일부 굳어진 층을 침투할 수 있을 정도로 충분히 낮아야 한다. 메시를 엠베딩하는데 가해진 힘이 수지층을 손상시켜서 불충분한 엠베딩, 약한 부착을 야기하거나 어플리케이터에 너무 부담을 줄 정도로 수지층이 너무 많이 경화된 후에 메시가 엠베딩될 수 없다. 동시에, 점도는 층 또는 메시 중 어느 하나의 과도한 변형 없이 메시를 에폭시 물질에 밀어 넣을 수 있을 정도로 충분히 높아야 한다. 상이한 적합한 수지-포비성 물질에 대한 굳어지는 시간(hardening time)이 다르기 때문에, 메시의 정확한 적용은 종종 부정확하거나 이상적이지 않다. 본 발명은 이러한 문제들을 제거하거나 감소시키는 방법 및 최종 조성물을 제공한다. 본 발명의 방법 및 조성물은 굳어지는 속도(rate of hardening)와는 무관하게 실질적으로 모든 적합한 수지-포비성 물질에 적용 가능하다.
접착제, 메시, 또는 둘 모두는, 제1 수지층이 실질적으로 경화되기 전에 적용될 수 있다. 접착제, 메시, 또는 둘 모두는 또한, 메시가 접착제의 부재 하에 수지층에 부착되지 않도록 수지층이 실질적으로 경화된 후에 적용될 수 있다. 접착제, 메시 또는 둘 모두는 제1 수지층이 적용된 직후(또는 이러한 적용을 지지하기 위해 충분한 점도를 갖은 직후), 또는 1분, 2분, 5분, 10분, 20분, 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 8시간, 16시간, 1일, 2일, 1주, 또는 보다 긴 시간 후에 적용될 수 있다. 이러한 시간은 또한, 접착제, 메시 또는 둘 모두가 제1 수지층에 적용될 수 있을 때의 범위, 예를 들어, 10분 내지 1주를 규정할 수 있다.
다른 구현예에서, 적용된 접착제는 여기에 부착되는 에폭시 층을 완전히 덮지 않으며, 이에 따라, 제2 수지층은 제1 수지층을 접착제로 덮혀진 구역들 사이에서, 침투하고 제1 수지층과 접촉할 수 있게 한다.
본 발명은 또한, 기판 상에 본원에 기술된 바와 같은 포비성 조성물을 적용하는 다른 방법으로서, 기판에 포비성 물질을 함유하는 제1 수지층을 적용하고, 메시에 접착제를 적용하고, 제1 수지층에 메시를 적용하고, 접착제 층에 포비성 물질을 함유한 제2 수지층을 적용하여 포비성 조성물을 형성시키는 것을 포함하고, 포비성 물질은 열 노출의 결과로서 팽창하는 방법에 관한 것이다. 메시에 접착제를 사전 적용하는 것은 보다 적은 접착제의 사용을 가능하게 하고 제1 포비성 층과 제2 포비성 층 간에 보다 큰 직접 접촉 면적을 제공할 수 있다. 그러나, 이는 메시의 조작을 더욱 어렵게 만들 수 있다.
본 발명의 포비성 조성물의 적용 이전에, 기판은 프라이머(primer)로 프라이밍될 수 있다(예를 들어, 프라이밍된 표면(primed surface)을 나타낸다). 기판은 또한 프라이밍되지 않은 기판일 수 있다(예를 들어, 포비성 조성물은 기판 상에 직접적으로 적용된다). 프라이머의 몇몇 장점들은 기판에 대한 부식 억제 및 향상된 접착력이다. 프라이머는 바람직하게, 비-수성, 및 더욱 바람직하게, 에폭시 프라이머이다. 유사하게, 본 발명의 포비성 조성물로 코팅된 기판은 포비성 조성물의 상부 상에 상부 코트(top coat)로 추가로 코팅될 수 있다. 상부 코트는 물리적 또는 환경적 영향(challenge)에 대한 추가적인 내구성을 제공할 수 있다. 특히, 상부코트는 마모, 충격, 약품, 물, 극한 온도(temperature extremes) 및 태양광에 대한 보호를 제공할 수 있다.
공개문헌, 특허, 및 특허출원을 포함하는 모든 인용된 참조문헌들의 내용은 이의 전문이 본원에 참고로 명확하게 포함된다.
양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 소정 범위, 바람직한 범위, 또는 바람직한 상한치 및 바람직한 하한치의 리스트 중 어느 하나로서 제공될 때, 이는 범위들이 별도로 기술되는지의 여부와는 무관하게, 임의 상한 범위 한계 또는 바람직한 값 및 임의 하한 범위 한계 또는 바람직한 값의 임의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 상세하게 기술하는 것으로서 이해될 것이다. 소정 수치 범위가 본원에 인용되는 경우에, 달리 기술하지 않는 한, 그러한 범위는 그러한 범위의 종결점들, 및 그러한 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하도록 의도된다. 본 발명의 범위가 소정 범위를 규정할 때 인용된 특정 값들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 하기 실시예에서 추가로 규정된다. 이러한 실시예들이 본 발명의 바람직한 구현예들을 명시하지만, 단지 예시로서 제공되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예
실시예 1 내지 실시예 3에서, 높이가 16 인치인 신규한 와이드 플랜지 W8x28 컬럼을 사용하였다. 강철 표면을 아세톤으로 사전-처리하였다(예를 들어, 아세톤으로 닦아내었다). 그러한 표면을 건조시키고, 이후에, 컬럼의 모든 표면을 상업적으로 입수 가능한 에폭시 포비성 제품(Intumescent Associates Group으로부터의) NanoChar의 층으로 균일하게 흙손-코팅하였다. 각 컬럼에서, 약 1900 그램을 코팅에 적용하였다. 층의 깊이는 대략 4.5 mm이었다. 다음으로, 메시가 사용되지 않거나(실시예 1), 공지된 기술을 이용하여 메시를 사용하고 엠베딩하거나(실시예 2), 본 발명에 기술된 바와 같은 방법을 이용하여 메시를 사용하고 적용하였다(실시예 3). 각 컬럼에, 제1 코트와 동일한 제2 에폭시 포비성 코트를 이후에 각 실시예에서 메시 위에 적용하였다.
이러한 실시예에서 사용되는 메시는 Zoltek PX30FS08X4-COAT(Panex 30: 스크림 직물 8 × 4 코팅됨) 메시이었다.
코팅을 120℉에서 4일 이상 동안 완전히 경화시킨 후에, 컬럼을 고온 로(high temperature furnace)에서 냉각시키고 시험하였다. UL 1709에 명시된 바와 같이 5분 대신에, 30분에 2000℉에 도달시키는 것을 제외하고, 로의 시간/온도 프로파일을 UL 1709 스탠다드(standard)에 따르게 하였다.
실시예 1 - 메시 없음(대조군)
본 실시예(대조군)에서, 제1 에폭시 포비성 층과 제2 에폭시 포비성 층 사이에 메시를 사용하지 않았다. 로 시험에서 26분 후에, 모두 4개의 플랜지 첨단에서 차르가 분리되었으며, 강철 기판이 보였다. 시험을 60분에 중지하였으며, 그 때에, 외부 플랜지의 상부 절반 상에서 강철로부터 차르가 또한 벗겨졌다. 이는 메시 없이 불량한 성능을 나타내는 것이다.
실시예 2 - 대조군
본 실시예(대조군)에서, 제2 에폭시 포비성 층을 적용하기 전에, 대략적으로 제1 층을 적용하고 3시간 후에, 제1 에폭시 포비성 층에 메시를 엠베딩하였다. 웹과 내부 플랜지 사이의 모서리에서 시작하고 플랜지 첨단 둘레에 그리고 외부 플랜지 상에서 2.5" 연장되어 각 플랜지 첨단 둘레에 높이가 16"인 한 조각의 메시를 랩핑시켰다. 이는 각 외부 플랜지의 중간 아래에 메시가 없도록 1.5" 스트립을 남겨두었다. 제1 에폭시 층은 메시가 적용된 시간에 완전히 경화되지 않았다. 일부-경화된 에폭시에 메시의 침투는 아세톤-액침된 "페인트-타입" 롤러에 의해 공급된 압력으로 달성되었다. 에폭시의 추가적인 경화 후에, 제2 에폭시 포비성 코트를 적용하였다.
로 시험을 60분 동안 진행하였으며, 그러한 시간 동안, 차르의 외부 층은 플랜지 첨단에서 분리되었지만, 하부 층은 메시에 의해 함께 유지되었다. 강철은 노출되지 않았으며, 차르는 컬럼 상의 모든 구역에서 잔류하였다. 이는 포비성 에폭시에 엠베딩된 메시를 갖는 경우에 예상된(양호한) 성능을 나타내기 위한 대조 실행(control run)이었다. 유해한 효과들은 통상적인 "엠베드먼트(embedment)" 기술과 비교하여 메시 부착을 위한 본 발명의 방법을 이용하는 것으로부터 발견되지 않았다.
실시예 3 - 접착제 조성물 및 방법
메시가 포비성 에폭시에 엠베딩되는 것을 제외하고 실시예 2의 절차를 반복하였다. 제1 포비성 에폭시 층을 제2 층의 적용 이전 일반적인 시간 동안 경화시켰으나, 이러한 제2 층의 적용 이전에, 메시를 하기와 같이 부착시켰다. 접착제(Loctite, 300 Heavy, Henkel Corporation(One Henkel Way, Rocky Hill, CT 06067)으로부터)를 웹을 제외한 모든 표면들 위에 빠르게 분무하였다. 각 구역을 기판으로부터 대략 6인치의 분무 첨단으로, 각각 대략 0.5초 시간의 2회의 빠른 통과로 수행하였다. 1분 내지 2분 사이에 대기시킨 후에, 메시를 수작업으로 가볍게 두드리고, 이후에, 제2 포비성 에폭시 층을 적용하였다. 용매-액침된 "페인트" 롤러의 사용이 제거되었기 때문에 유기 용매를 필요로 하지 않는다.
로 시험을 60분 동안 진행하였으며, 그러한 시간 동안에, 플랜지 첨단에서 차르의 외부 층이 분리되었지만, 하부 층은 메시에 의해 함께 유지되었다. 강철은 노출되지 않았으며, 컬럼 상의 모든 구역에서 차르가 잔류하였다. 이는 접착제에 의해 고정된 메시를 갖는 경우의 성능이 포비성 에폭시에 엠베딩된 메시와 동일하게 수행되었음을 입증한 것이다. 유해한 효과들이 통상적인 "엠베드먼트" 기술과 비교하여 메시 부착을 위한 본 발명의 방법을 이용하는 것으로부터 발견되지 않았다.
실시예 4 및 실시예 5에서, 높이가 48 인치인 새로운 와이드 플랜지 W10x49 컬럼을 사용하였다. 아세톤으로 닦아냄으로써 강철 표면을 사전-세정하였다. 이후에, 표면을 2-부분 에폭시 페인트, Sherwin Williams로부터의 Macropoxy 646으로 프라이밍하고, 건조시켰다. 이후에, 표면을 2개의 코트(즉, 2개의 층)의 상업적으로 입수 가능한 포비성 에폭시 제품, Intumescent Associates Group으로부터의 NanoChar로 균일하게 흙손-코팅하였다. 각 컬럼에, 약 8400 그램을 각 코팅에 적용하였다. 각 코팅의 깊이는 대략 5.5 mm이었다. 다음으로, 공지된 기술을 이용하여 메시를 사용하고 엠베딩하거나(실시예 4), 본 발명에 기술된 바와 같은 방법을 이용하여 메시를 사용하고 적용하였다(실시예 5). 이후에, 제1 코트 및 제2 코트와 동일한, 제3 포비성 에폭시 코트를 각 실시예에서 메시 위에 적용하였다.
이러한 실시예에서 사용된 메시는 Zoltek PX30FS08X4-COAT(Panex 30: 스크림 직물 8 × 4 코팅됨) 메시이었다.
코팅을 70 내지 100℉에서 14일에 걸쳐 완전히 경화시킨 후에, Underwriters Laboratories(Northbrook, Illinois 소재)에서의 고온 로에서 컬럼을 냉각시키고 시험하였다. 시험의 시간/온도 프로파일은 UL 1709 스탠다드를 따랐다.
실시예 4 - 대조군
이러한 실시예(대조군)에서, 제3 포비성 에폭시 층을 적용하기 전에 메시를 제2 포비성 에폭시 층에 엠베딩하였다. 높이가 48"인 2 조각의 메시를, 웹과 내부 플랜지 사이의 모서리에서 시작하고 플랜지 첨단 둘레에 그리고 외부 플랜지 위로, 제2 플랜지 첨단 둘레에 그리고 인접한 내부 플랜지 위에서 웹과 내부 플랜지 사이의 모서리까지 연장되어 두 개의 플랜지 첨단 둘레에 랩핑시켰다. 제2 층을 일부 경화시켰으며, 그러한 시간에 메시를 적용하였다. 경화되지 않은 에폭시에 메시의 침투는 아세톤-액침된 "페인트-타입" 롤러에 의해 공급된 압력으로 달성되었다. 에폭시가 메시 둘레에 추가로 경화된 후에, 제3 포비성 에폭시 코트를 적용하였다.
로 시험을 147분 동안 진행하였으며, 그러한 시간에 컬럼의 평균 온도는 1000℃에 도달하였다. 그러한 시간 동안에, 플랜지 첨단에서 차르의 외부 층이 분리되었지만, 하부 층은 메시에 의해 함께 유지되었다. 강철은 노출되지 않았으며, 컬럼 상의 모든 구역에서 차르가 잔류하였다. 이는 포비성 에폭시에 엠베딩된 메시와 함께 예상된 (양호한) 성능을 입증하기 위한 대조군 실행(control run)이었다.
실시예 5 - 접착제 조성물 및 방법
두 조각의 메시를 포비성 에폭시에 엠베딩하지 않은 것을 제외하고, 실시예 4의 절차를 반복하였다. 이러한 것을, 웹과 내부 플랜지 사이의 모서리에서 개시하고 인접한 플랜지 첨단 둘레로 그리고 외부 플랜지 상에 4" 연장되어 각 플랜지 첨단 둘레로 랩핑하였다. 이는 각 외부 플랜지의 중간 아래에 메시 없이 2" 스트립을 남겨두었다. 제1 포비성 에폭시 층을 제3 층의 적용 이전에 일반적인 시간 동안 경화시켰지만, 이러한 제3 층의 적용 이전에, 메시를 하기와 같이 부착하였다. 접착제(Loctite, 300 Heavy, Henkel Corporation(One Henkel Way, Rocky Hill, CT 06067)으로부터)를 웹을 제외한 모든 표면 위에 빠르게 분무하였다. 각 구역을 기판으로부터 대략 6인치의 분무 첨단으로, 각각 대략 0.5초 시간의 2회의 빠른 통과로 수행하였다. 1분 내지 2분 사이에 대기시킨 후에, 메시를 제2 층 상에서 수작업으로 가볍게 두드리고, 이후에, 제3 포비성 에폭시 층을 적용하였다.
로 시험을 147분 동안 수행하였으며, 그러한 시간에, 컬럼의 평균 온도는 1000℉에 도달하였다. 그러한 시간 동안에, 차르의 외부 층은 플랜지 첨단에서 분리되었지만, 하부 층은 메시에 의해 함께 유지되었다. 강철은 노출되지 않았으며, 차르는 컬럼 상의 모든 구역에 유지되었다. 이는, 접착제에 의해 고정된 메시를 갖는 시스템이 포비성 에폭시에 엠베딩된 메시와 동일하게 수행함을 입증한 것이다. 추가적으로, 용매-액침 "페인트" 롤러의 사용이 제거되었기 때문에 만일 존재한다면, 최소한의 유기 용매가 생략될 수 있다는 것이 확인되었다. 통상적인 "엠베드먼트" 기술에 비해 메시 부착을 위한 본 발명의 방법을 사용하는 것으로부터 해로운 효과가 확인되지 않았다.
본 명세서가 이의 예시적인 구현예를 참조로 하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 형태 및 세부사항에 있어서 다양한 변형이 첨부된 청구항들에 의해 포함되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (22)

  1. (i) 상단측(top side) 및 하단측(bottom side)을 지니고 포비성 물질(intumescent material)을 포함하는 제1 수지층;
    (ii) 제1 수지층의 상단측과 접촉한 메시(mesh);
    (iii) 제1 수지층의 상단측, 메시 또는 둘 모두와 접촉한 접착제; 및
    (iv) 제1 수지층의 상단측, 메시 또는 둘 모두와 접촉하고 포비성 물질을 포함하는 제2 수지층을 포함하는 포비성 조성물(intumescent composition)로서,
    제1 수지층 및 제2 수지층이 열 노출의 결과로서 팽창하는, 포비성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 제1 수지 및 제2 수지가 호모폴리머, 코폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 포비성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 제1 수지 및 제2 수지가 에폭시 수지인, 포비성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 포비성 물질이 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 에틸렌디아민 포스페이트, 붕산, 석회석, 티타니아, 미네랄 고형물(mineral solid), 세라믹 고형물(ceramic solid), 유리 고형물(glass solid), 섬유, 포스페이트 에스테르, 보레이트, 실리카, 멜라민, 트리스(히드록시에틸)이소시아누레이트, 클레이(clay), 폴리히드록시 유기 화학물질, 탄소, 팽창 흑연(expanded graphite), 벤질 알코올, 알루미나, 페놀, 폴리설파이드, 및 트리스(디메틸아미노메틸)페놀로 이루어진 군으로부터 선택되는, 포비성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 메시가 탄소, 유리, 내화 무기물(refractory inorganic), 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 포비성 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 접착제가 고무상 고형물(rubbery solid), 폴리머 또는 에폭시로 이루어진 군으로부터 선택되는, 포비성 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 접착제가 비-연속 층의 형태인, 포비성 조성물.
  8. 에지(edge) 또는 측면(side)을 지니는 기판을 포함하는 물품으로서, 기판이 제1항의 포비성 조성물로 코팅되어 있는 물품.
  9. 제8항에 있어서, 기판이 강철(steel)을 포함하는 물품.
  10. 제8항에 있어서, 기판이 I-빔(I-beam), 와이드 플랜지 컬럼(wide flange column), 둥근 컬럼(round column) 또는 직사각형 컬럼(rectangular column)인, 물품.
  11. (i) 기판에 포비성 물질을 포함하는 제1 수지층을 적용하고;
    (ii) 제1 수지층에 접착제를 적용하고;
    (iii) 접착제로 덮혀진 제1 수지층에 메시를 적용하고;
    (iv) 제1 수지층, 메시, 또는 둘 모두에 포비성 물질을 포함하는 제2 수지층을 적용하여 포비성 조성물을 형성시키는 것을 포함하며,
    제1 포비성 물질 및 제2 포비성 물질이 열 노출의 결과로서 팽창하는, 방법.
  12. (i) 기판에 포비성 물질을 포함하는 제1 수지층을 적용하고;
    (ii) 메시에 접착제를 적용하고;
    (iii) 제1 수지층에 메시를 적용하고;
    (iv) 제1 수지층, 메시, 또는 둘 모두에 포비성 물질을 포함하는 제2 수지층을 적용하여 포비성 조성물을 형성시키는 것을 포함하며,
    포비성 물질이 열 노출의 결과로서 팽창하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 접착제가 롤러(roller)에 의해, 브러시(brush)에 의해 적용되거나, 분무-적용되는(spray-applied), 방법.
  14. 제11항에 있어서, 제1 수지층이 접착제의 적용 이전에 실질적으로 경화되는, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 접착제가 고무상 고형물 및 유기 용매로 이루어진, 포비성 조성물.
  16. 제11항에 있어서, 접착제가 고무상 고형물 및 유기 용매로 이루어진, 포비성 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 접착제가 수계 에멀젼(water-based emulsion)에 함유된 폴리머인, 포비성 조성물.
  18. 제11항에 있어서, 접착제가 수계 에멀젼에 함유된 폴리머인, 포비성 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 접착제가 포비성 성분(intumescing ingredient)이 없는 에폭시인, 포비성 조성물.
  20. 제11항에 있어서, 접착제가 포비성 성분이 없는 에폭시인, 포비성 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 접착제가 비-연속적이며, 제1 수지층 및 제2 수지층이 접촉되어 있는, 포비성 조성물.
  22. 제11항에 있어서, 접착제가 비-연속적이며, 제1 수지층 및 제2 수지층이 접촉되어 있는, 포비성 조성물.
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