KR20170108044A - 내부식성 분무 적용 내화재 - Google Patents

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KR20170108044A
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KR1020177022706A
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로버트 폴 크레
칭화 리
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유나이티드스테이트즈미네랄프로덕츠캄파니
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Abstract

본 개시는 방화재로서 이용하기 위한, 내부식성 코팅 조성물, 키트 및 이의 적용 방법에 관한 것이다. 내부식성 분무 적용 내화재는 기저 기재의 부식을 감소시키거나 제거하기 위해 유기 부식 억제제, 예컨대 알돈산, 벤조산, 또는 이의 조합을 함유한다.

Description

내부식성 분무 적용 내화재
본 개시는 방화재로서 이용하기 위한, 내부식성 코팅 조성물, 키트 및 이의 적용 방법에 관한 것이다.
건설 산업에서, 구조물은 부동태 방화재로 코팅될 수 있다. 방화재는 화재에 취약한 기재, 예컨대 빔, 기둥, 지붕, 데크, 바닥 및 플레이트 등을 포함하는 건물의 철재 요소에 내화성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 이들 물질에는 구조 철재 건축 구성원에 대한 직접적 적용을 위해 이용될 수 있는 분무 적용 내화재(SFRM)가 포함된다. 이들은 주로 시멘트성 또는 회반죽-기반이다. 이들의 내화 품질 및 물리적 특징은 SFRM의 각 유형 간에 널리 변할 수 있다. 예를 들어, SFRM의 밀도는 일반 중량 콘트리트(예로, 140~150+ lbs/ft3) 및 경량(예로, 90~150 lbs/ft3)보다 낮다. SFRM이 초경량의 거친 응집물, 예컨대 박리된 질석, 운모, 저밀도 폴리스티렌 등으로 제조되므로, 물질은 매우 다공성이다. SFRM의 현장 밀도는 낮다(예로, 15~60 lbs/ft3).
SFRM은 무기 결합제, 예컨대 회반죽 또는 포트랜드(Portland) 시멘트, 및 다양한 충전제, 예컨대 질석, 운모, 석회, 석고, 경량 폴리스티렌 비드, 미네랄 울, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 알루미늄 원광, 점토 및 석영으로 구성될 수 있다. 포트랜드-시멘트-기반 방화 제품의 예로는 Isolatek International의 Fendolite® MII, Carboline의 Pyrocrete® 241 및 W. R. Grace의 Monokote® Type Z-146이 있다. 회반죽-기반 방화 제품의 예로는 Isolatek International의 Cafco® 300, Carboline의 Pyrolite® 15 및 W. R. Grace의 Monokote® MK-6이 있다.
SFRM 코팅 기재의 부식이 우려될 수 있다. 전형적으로, SFRM은 알칼리성 물질, 예컨대 포트랜드 시멘트를 포함하며, 이는 기저 기재의 부식을 최소화한다. 그러나, SFRM이 구조 철재에 직접 적용되는 경우, 주변 매질에 존재하는 공격성 제제, 예컨대 클로라이드 이온(Cl-) 또는 이산화탄소(CO2)가 침투하고 금속 기재 상의 보호성 산화물이 분해되도록 유도하여 철재 기재의 부식으로 이어질 수 있다.
부식 억제제는 콘크리트 내에 함유되는 금속의 부식 보호를 위해 일반 중량 및 경량 콘크리트에서 널리 적용되어 왔다. 억제 특성을 나타내는 여러 화학적 화합물이 존재한다. 그러나, 이들 중 무기 부식 억제제만이 고밀도 SFRM에서 부식 억제를 위해 상업적으로 이용되어 왔다. 칼슘 니트라이트는 W.R. Grace의 Monokote® Z-156T와 함께 이용되었다. Monolote Z-156T는 터널 및 가혹 환경 노출에 대한 고밀도(>50 lbs/ft3) 시멘트성 방화재이다.
그러나, 유기 부식 억제제는 부분적으로는 SFRM의 알칼리성 성질로 인해, 그리고 부분적으로는 업계에서 지침의 부재 및 불확실성으로 인해, SFRM에서 전통적으로 이용되지 않았다. SFRM 및 콘크리트는 모두 상당량의 포트랜드 시멘트를 함유하므로, 두 클래스의 제품은 보통 첨가제에 대해 상이한 특성을 나타낸다. 콘크리트에서 이용되는 부식 억제제는 일반 첨가제의 적용, 요건 및 상이한 효과에서의 차이로 인해 SFRM에 대해 시사되지 않는다. 콘크리트는 보통 사전캐스팅 또는 현장 캐스팅에 의해 적용된다. SFRM은 보통 30~80 psi 공기압 하에 호스를 통해 구조 철재 구성원 상으로 분무에 의해 적용된다. 효과적으로 되기 위해, SFRM은 우수한 펌핑성, 우수한 행잉성(hangability) 및 기재 상에서의 강한 접착을 필요로 한다.
또한, 콘크리트 및 SFRM 모두에서 상이한 첨가제의 효과가 유사하지 않다. 예를 들어, 콘크리트에서 수퍼가소화제의 첨가는 더 적은 물을 이용할 수 있도록 하며 콘크리트의 물리적 강도를 증가시킨다. SFRM에서 수퍼가소화제의 이용은 SFRM의 물리적 강도를 감소시킨다. 유사하게, 수축 감소제의 이용은 콘크리트에서 수축을 감소시키지만, SFRM에서는 그렇지 않다. 콘크리트에서 실리카 흄 충전제의 이용은 물리적 강도를 증가시킨다. SFRM에서도 실리카 흄 충전제는 물리적 강도를 증가시킨다. 그러나, 이들은 또한 경화 시간을 상당히 감소시키며(펌핑성 및 분무성에 문제를 일으킴), 접착을 감소시키고(층간박리 지점까지) 수축을 증가시킨다(균열로 이어질 수 있음). 최종적으로, 콘크리트에서 클래스 C 비산회의 이용은 수축을 감소시키고 물리적 강도를 증가시킨다. 그러나 SFRM에서, 클래스 C 비산회는 수축을 증가시키고 접착을 감소시킨다(층간박리 지점까지).
본 개시는 SFRM 코팅된 기재의 부식을 감소시키거나 제거하기 위한, 유기 부식 억제제, 예컨대 알돈산 또는 이의 염 또는 벤조산 또는 이의 염을 갖는 분무 적용 내화재에 대한 것이다.
본 개시는 방화재로서 이용하기 위한, 내부식성 코팅 조성물, 키트 및 이의 적용 방법에 관한 것이다.
하나의 구현예에서, 본 개시는 결합제, 예컨대 포트랜드 시멘트 또는 회반죽, 충전제, 예컨대 박리된 질석, 박리된 펄라이트, 운모, 저밀도 폴리스티렌 등, 및 적어도 하나의 유기 부식 억제제, 예컨대 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합을 갖는 방화 조성물에 관한 것이다. 조성물은 또한 알칼리 실리케이트를 함유할 수 있다.
방화 조성물에서 하나 이상의 유기 부식 억제제의 이용은 조성물, 예컨대 Fendolite® M-II 및 M-II/P와 같은 방화재의 부식 속도를 감소시키고 물리적 강도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 방화 조성물은 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사 방화물에 비해 약 10% 더 강할 수 있다. 방화 조성물에서 하나 이상의 유기 부식 억제제의 이용은 또한 조성물의 원래 경화 시간에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 방화 조성물은 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 경화 시간보다 약 50% 이하로 더 큰 경화 시간을 가질 수 있다.
본 개시는 또한 금속 기재 및 금속 기재 상에 상기 제공된 바와 같은 코팅 조성물을 갖는 물품에 관한 것이다. 물품은 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물에 비해, 약 10% 이상 감소된 금속 기재의 부식을 겪을 수 있다.
본 개시는 방화재로서 이용하기 위한, 내부식성 코팅 조성물, 키트 및 이의 적용 방법에 관한 것이다. 특히, 유기 부식 억제제, 예컨대 알돈산 및/또는 벤조산 화학물질의 이용이 SFRM 기저 기재, 예컨대 Fendolite® M-II 및 M-II/P 물질로 코팅된 철재 구성원의 부식 속도를 감소시킬 수 있음이 발견되었다. 이들 억제제는 SFRM의 원래 경화 시간을 유지하면서 부식을 감소시킬 수 있다. 이들은 또한 SFRM의 물리적 강도를 증가시킬 수 있다.
하나의 구현예에서, 본 개시는 결합제, 충전제, 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제를 포함하는 방화 조성물에 관한 것이다. 선택되는 결합제는 방화재 또는 SFRM에서 이용하기 위한 임의의 공지된 결합제일 수 있다. 특히, 결합제는 다양한 칼슘-알루미늄 실리케이트의 혼합물인 포트랜드 시멘트, 화산재, 소성 점토, 비산회, 실리카 흄, 겨재 등으로부터의 반응성 실리카 함유 천연 또는 인공 물질일 수 있는 회암, 포트랜드 시멘트 및 회암 물질의 혼합물인 회암 시멘트, 생석회 또는 수화 석회, 석고 회반죽 및 칼슘 알루미네이트 시멘트로부터 선택될 수 있다.
방화 조성물에서 결합제의 양은 기재, 요구되는 보호 수준 및 다른 유사한 요인에 따라 변할 수 있다. 방화 조성물에서 결합제의 양은 중량 기준으로 약 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 약 80% 초과일 수 있다. 이들 값은 또한 조성물 중 결합제의 범위, 예컨대 약 40% 내지 약 70%를 정의할 수 있다.
선택되는 충전제는 방화재 또는 SFRM에서 이용하기 위한 임의의 공지된 충전제일 수 있다. 특히, 충전제는 실리카, 규조토, 알루미나, 아연 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 철 옥사이드, 주석 옥사이드, 안티몬 옥사이드, 아철산염, 칼슘 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드, 염기성 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 아연 카보네이트, 바륨 카보네이트, 도소나이드(dawsonite), 하이드로탈사이트, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 석고 섬유, 칼륨 염, 예컨대 칼슘 실리케이트 등, 질석, 카올린, 운모, 활석, 점토, 운모, 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 활성화 점토, 해포석, 이모골라이드(imogolite), 견운모, 유리 섬유, 유리 비드, 세라믹 비드, 실리카 계열 풍선, 알루미늄 니트라이드, 붕소 니트라이드, 규소 니트라이드, 카본 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 풍선, 숯 분말, 다양한 종류의 금속 분말, 칼륨 티타네이트, 마그네슘 설페이트, 납 지르코네이트 티타네이트, 알루미늄 보레이트, 몰리브덴 설파이드, 규소 카바이드, 스테인레스 섬유, 아연 보레이트, 다양한 종류의 자기 분말, 산탄(slug) 섬유, 비산회, 무기 계열 인 화합물, 실리카-알루미나 섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 및 지르코니아 섬유로부터 선택될 수 있다.
방화 조성물에서 충전제의 양은 기재, 요구되는 보호 수준 및 다른 유사한 요인에 따라 변할 수 있다. 방화 조성물에서 충전제의 양은 중량 기준으로 약 10%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 약 80% 초과일 수 있다. 이들 값은 또한 조성물 중 충전제의 범위, 예컨대 약 35% 내지 약 70%를 정의할 수 있다.
SFRM에서의 부식 보호는, 부분적으로, 방화 조성물에서 적어도 하나의 유기 부식 억제제에 의해 제공된다. 하나의 구현예에서, 유기 부식 억제제는 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합이다. 알돈산 및 이의 염(예로, Na, K, Zn, 암모늄 등)은 공지된 부식 억제제이다. 그 개시의 전문이 본원에 참조로 포함되는 US 7,658,861은 제빙 조성물에서 부식 억제제로서의 알돈산의 용도를 기재한다. 상기 클래스의 산은 일반 화학식 CH2OH(CHOH)nCO2H를 가지며, 식 중 n=2~6이다. 알돈산의 예에는 비제한적으로 에리트론산, 글루콘산 및 글루코헵톤산이 포함된다. 구애받고자 하지 않고, 알돈산은 양극성 억제제인 것에 의해 부식을 감소시키는 것으로 여겨진다. 산화된 철과 상호작용하는 이의 능력으로 인해, 알돈산은 추가 산화가 감소되는 부동태 표면을 촉진한다.
방화 조성물에서 알돈산의 양은 기재, 요구되는 보호 수준 및 다른 유사한 요인에 따라 변할 수 있다. 방화 조성물에서 알돈산의 양은 중량 기준으로 약 0.001%, 0.002%, 0.005%, 0.010%, 0.025%, 0.050%, 0.075%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9% 또는 약 1.0% 초과일 수 있다. 이들 값은 또한 조성물 중 알돈산의 범위, 예컨대 약 0.03% 내지 약 0.3%를 정의할 수 있다.
벤조산 및 이의 염(예로, Na, K, Zn, 암모늄 등)은 또한 공지된 부식 억제제이다. 문헌[A. Akiyama and K. Nobe, J. Electrochem. Soc., 117, 999 (1970)]을 참고한다. 상기 클래스의 산은 일반 화학식 (R)nC6H(5-n)CO2H를 가지며, 식 중 n=0~5이다. 벤조산의 예에는 비제한적으로 아미노벤조산 및 하이드록시벤조산이 포함된다. 구애받고자 하지 않고, 벤조산도 양극성 억제제인 것에 의해 부식을 감소시키는 것으로 여겨진다.
방화 조성물에서 벤조산의 양은 기재, 요구되는 보호 수준 및 다른 유사한 요인에 따라 변할 수 있다. 방화 조성물에서 벤조산의 양은 중량 기준으로 약 0.0005%, 0.001%, 0.002%, 0.005%, 0.010%, 0.025%, 0.050%, 0.075%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9% 또는 약 1.0% 초과일 수 있다. 이들 값은 또한 조성물 중 벤조산의 범위, 예컨대 약 0.03% 내지 약 0.3%를 정의할 수 있다.
그 개시의 전문이 본원에 참조로 포함되는 U.S. 6,306,210은 콘크리트에서 항부식제로서 나트륨 글루코네이트 및 암모늄 벤조에이트의 용도를 기재함이 주지되어야 한다. 이러한 항부식제는 콘크리트의 내재적 강도에 영향을 미치지 않으며 오히려 실질적으로 변형하지 않고 놔둔다.
방화 조성물은 또한 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카를 함유할 수 있다. 일부 구현예에서, 방화 조성물은 결합제, 충전제 및 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카를 함유한다. 이들 조성물은 알돈산 또는 벤조산을 추가 함유할 수 있다. 알칼리 실리케이트(Na, K, 또는 Li)는 포트랜드 시멘트에 존재하여 불용성 칼슘 실리케이트를 생성하는 칼슘 하이드록사이드와 반응하는 것으로 알려져 있다. 칼슘 실리케이트는 부식 억제제를 위한 담체, 또는 흡착제로서 작용하는 것으로 여겨진다. 실리케이트는 또한 경화 포트란드 시멘트에 대한 경화제로서 이용된다. 구애받고자 하지 않고, 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카는 본 개시의 방화 조성물의 증가된 강도에 기여하는 것으로 여겨진다.
방화 조성물에서 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카의 양은 기재, 요구되는 보호 수준 및 다른 유사한 요인에 따라 변할 수 있다. 방화 조성물에서 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카의 양은 중량 기준으로 약 0.0005%, 0.001%, 0.002%, 0.005%, 0.010%, 0.025%, 0.050%, 0.075%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9% 또는 약 1.0% 초과일 수 있다. 이들 값은 또한 조성물에서 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카의 범위, 예컨대 약0.06% 내지 약 0.6%를 정의할 수 있다.
일부 구현예에서, 방화 조성물은 알돈산, 벤조산 및 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카를 함유한다. 서로에 대한 각각의 이들 성분의 양은 약 20% 내지 약 70% 알돈산, 약 10% 내지 약 50% 벤조산 및 약 20% 내지 약 60% 알칼리 실리케이트 또는 무정형 실리카의 범위일 수 있다. 하나 이상의 이들 성분을 함유하는 상업적 제품이 공지되어 있다. Cortec Corporation에서 이용 가능한 MCI®-2006 및 MCI®-2006 NS는 하나 이상의 이들 성분을 함유한다. 본 개시의 방화 조성물은 MCI®-2006 또는 MCI®-2006 NS를 함유할 수 있다. 방화 조성물은 상기 제공되는 바와 같이, 또는 상업적 제품, 예컨대 MCI®-2006 및 MCI®-2006 NS로 이용 가능한 바와 같이, 약 0.01% 내지 약 1.0%의 상기 성분 조합을 함유할 수 있다. 특히, 방화 조성물은 약 0.05% 내지 약 0.5%, 또는 약 0.1% 내지 약 0.3%의 상기 성분 조합을 함유할 수 있다.
방화 조성물은 저밀도, 예컨대 콘크리트보다 낮은 밀도를 가질 수 있다. 방화 조성물은 ASTM E605에 의해 결정되는 약 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25 또는 약 20 pcf 미만의 밀도를 가질 수 있다. 이들 값은 또한 범위, 예컨대 약 40 내지 약 80 pcf를 정의할 수 있다.
방화 조성물은 전형적으로 건조 혼합물로 공급된다. 이들은 적용 전에 적절한 양의 물의 첨가 시 슬러리로 형성된다. 제조 및 적용 간 시간은 수 시간에 걸칠 수 있다. 따라서, 혼합물의 고화 시간 또는 경화 시간이 중요하다. 대부분의 구현예에서, 본체에 방화성을 제공하기 위해 분무 적용 시 조성물의 신속한 고화 시간을 달성하는 것이 바람직하다. 혼합물이 믹서에서 실질적으로 경직되는 경우, 비펌핑성이 되고 이에 따라 의도되는 적용에 대해 쓸모없게 될 것이다. 혼합물이 적용 시 실질적으로 경직되지 않는 경우, 의도되는 적용에 대해 또한 쓸모없게 될 것이다.
본 개시의 부식 억제제의 이용은 방화 조성물의 경화 시간에 실질적으로 또는 부정적으로 영향을 미치지 않는다. 방화 조성물의 경화 시간은 지름 1인치 x 두께 1/2인치 받침을 갖는 200 g 실린더형 철재 플러그를 이용해서 측정되어 약 10, 15, 20, 25, 30, 35 또는 40분 초과일 수 있다. 경화 시간은 또한 약 180, 170, 160, 140, 150, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 70, 60 또는 약 50분 미만일 수 있다. 상기 값은 또한 범위, 예컨대 약 30 내지 약 60분을 정의하기 위해 이용될 수 있다. 방화 조성물의 경화 시간은 본 개시의 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 경화 시간과 약 50% 미만으로 상이하다(즉, 더 적거나 더 크다). 다른 구현예에서, 방화 조성물의 경화 시간은 본 개시의 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 경화 시간과 약 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% 또는 1% 미만으로 상이하다. 이들 값은 또한 본 개시의 억제제를 함유하지 않는 조성물 대비 범위, 예컨대 약 10% 초과로 적은 내지 약 15% 미만으로 적은 경화 시간을 정의할 수 있다.
유사하게, 방화 조성물의 포팅(pot) 시간은 본 개시의 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 포팅 시간과 약 50% 미만으로 상이하다(즉, 더 적거나 더 크다). 다른 구현예에서, 방화 조성물의 포팅 시간은 본 개시의 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 포팅 시간과 약 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 2% 또는 1% 미만으로 상이이다. 이들 값은 또한 본 개시의 억제제를 함유하지 않는 조성물 대비 범위, 예컨대 약 15% 초과로 적은 내지 약 20% 미만으로 적은 포팅 시간을 정의할 수 있다.
본 개시의 부식 억제제의 이용은 방화 조성물의 강도(예로, 압축 강도)를 실질적으로 개선하는 것으로 나타났다. 방화 조성물의 압축 강도는 물리적 성능의 척도이다. 방화 조성물의 압축 강도는 ASTM E761에 따라 평가되는 경우 약 40,000 또는 45,000 또는 50,000, 또는 55,000 또는 60,000, 또는 65,000 또는 70,000 또는 75,000 또는 약 80,000 psf 초과이다. 일부 구현예에서, 방화 조성물의 압축 강도는 본 개시의 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 압축 강도에 비해 약 2% 초과이다. 다른 구현예에서, 방화 조성물의 압축 강도는 본 개시의 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 압축 강도에 비해 약 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19% 또는 약 20% 초과이다. 이들 값은 또한 범위, 예컨대 약 5% 내지 약 15%의 압축 강도 증가를 정의할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 본 개시는 금속 기재, 및 금속 기재 상에 상기 제공된 바와 같은 방화 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다. 금속 기재에는 빔, 기둥, 지붕, 데크, 바닥 및 플레이트 등이 포함될 수 있다.
본 개시의 부식 억제제의 이용은 기저 기재의 부식을 실질적으로 감소시키는 것으로 나타났다. 부식은 내구성의 척도이다. 일부 구현예에서, 방화 조성물은 ASTM E937에 따라 평가되는 경우 방화물이 부식의 증거를 나타내지 않는 내부식성을 갖는다. 부식 정도는 또한 ASTM G61에 따라 사이클릭 동전위 분극화를 수행하여 측정될 수 있다. 구현예에서, 방화 코팅된 기재는 ASTM G61 평가를 통과한다. 추가 구현예에서, 기재 또는 물품은 이것이 ASTM G 5-87에 따라 평가되는 경우 약 1.3 mpy(년간 밀리 인치), 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6 또는 0.5 mpy 미만으로 부식되도록 하는 충분한 내부식성을 갖는다.
일부 구현예에서, 본 개시의 방화 조성물로 코팅된 물품은 ASTM G61에 따라 평가되는 경우 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물에 비해 약 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 또는 약 80%의 부식 감소를 겪는다.
또 다른 구현예에서, 본 개시는 방화 조성물의 제조 방법으로서, 결합제, 충전제, 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; 슬러리를 전형적으로 약 500 피트 미만인 호스 길이까지 운반하는 단계; 상기 슬러리가 발포하도록 유도하고 상기 발포체를 상기 호스 길이를 통해 운반하기에 충분한 유속 및 압력으로 상기 길이의 호스에서 상기 슬러리 내로 일정량의 기체(예로, 공기)를 도입하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 방법에는 또한 발포체를 기재에 분무 적용하는 단계 및 이것이 기재 상에 경화되도록 하는 단계가 포함될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 본 개시는 금속 함유 기재의 부식 감소 방법으로서, 금속 함유 기재를 제공하는 단계, 및 기재를 결합제, 충전제, 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제를 포함하는 방화 조성물로 코팅하여 방화 코팅된 금속 함유 기재를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 방화 코팅된 금속 함유 기재의 부식은 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물에 비해 적어도 약 10% 감소될 수 있다. 방화 코팅된 금속 함유 기재의 강도는 또한 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 방화물에 비해 적어도 약 10% 증가될 수 있다.
ASTM 방법, 공보, 특허, 및 특허 출원을 포함하는 모든 인용된 참고문헌의 개시는 본원에 이의 전문이 참조로 명시적으로 포함된다.
양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위, 또는 바람직한 상한치 및 바람직한 하한치의 목록으로 주어지는 경우, 이는 범위가 별도로 개시되는지 여부와 무관하게, 임의의 상한 범위 경계 또는 바람직한 값 및 임의의 하한 범위 경계 또는 바람직한 값의 임의의 페어로 형성되는 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해된다. 수치 값 범위가 본원에서 언급되는 경우, 달리 나타내지 않는 한, 범위는 이의 종결점, 및 범위 내의 모든 정수 및 분수를 포함하려는 것이다. 범위를 정의하는 경우 본 발명의 범위를 언급되는 특정한 값으로 제한하려는 것이 아니다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가 정의된다. 이러한 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예를 나타내지만, 단지 예시로서 주어지는 것임이 이해되어야 한다.
실시예
실시예 1
1000 그램의 Fendolite® MII 및 860 그램의 물을 4.5 QT 스탠드 믹서에서 혼합하여 Fendolite® M-II 샘플을 제조하였다. 하나의 Fendolite® M-II 샘플은 부식 억제제로서 1.0 wt% 칼슘 니트라이트를 함유하였다. 제2 Fendolite® M-II 샘플은 부식 억제제로서 0.2 wt% MCI®-2006을 함유하였다. Fendolite® M-II의 대조군 샘플을 또한 부식 억제제를 함유하지 않고 제조하였다. 샘플의 경화 시간에 대한 이들 부식 억제제의 효과를 측정하였다. 1인치 지름 x 1/2인치 두께 받침을 갖는 200 g 실린더형 철재 플러그를 이용해서 샘플 슬러리의 경화 시간을 측정하였다. 대조군 샘플의 경화 시간은 45분이다. MCI®-2006의 첨가는 이들이 약 44분의 경화 시간을 가졌으므로, Fendolite® M-II 샘플의 경화 시간에 영향을 미치지 않았다. 반면에 칼슘 니트라이트의 첨가는 Fendolite® M-II의 경화 시간을 45분에서 9분으로 크게 감소시켜, Fendolite® M-II을 적용할 수 없을 정도로 슬러리를 비-유동성 및 비-펌핑성으로 만들었다.
실시예 2
유기 부식 억제제를 함유하는 분무 적용된 내화재를 제조하고 내부식성에 대해 평가하였다. 1000 그램의 Fendolite® MII 혼합물 및 860 그램의 물을 4.5 QT 스탠드 믹서에 첨가하였다. 혼합물을 40 rpm 속도로 3분 동안 교반하였다. 슬러리를 이용하여 Fendolite® MII "롤리팝" 시편(MII 대조군으로 이용함)을 제조하였다.
Cortec Corp.에서 이용 가능한 1.0그램의 MCI®-2006 NS 분말, 및 첨가된 860그램의 물을 4.5 QT 스탠드 믹서에 첨가하여 제1 샘플을 제조하였다. MCI®-2006 NS 분말이 완전 용해될 때까지 혼합물을 교반하였다. 이어서 1000그램의 Fendolite® MII 혼합물을 용액에 첨가하고 40 rpm 속도로 3분 동안 혼합하였다. 슬러리를 이용하여 MCI®-2006 NS + Fendolite® MII "롤리팝" 시편(혼합물 "MCI1.0-MII")을 제조하였다.
2.0그램의 MCI®-2006 NS 분말 및 860그램의 물을 4.5 QT 스탠드 믹서에 첨가하여 제2 샘플을 제조하였다. MCI®-2006 NS 분말이 완전 용해될 때까지 혼합물을 교반하였다. 이어서 1000그램의 Fendolite® MII 혼합물을 용액에 첨가하고 40 rpm 속도로 3분 동안 혼합하였다. 슬러리를 이용하여 MCI®-2006 NS + Fendolite® MII "롤리팝" 시편(혼합물 "MCI2.0-MII")을 제조하였다.
각각의 MII 대조군, MCI1.0-MII 및 MCI2.0-MII “롤리팝" 시편의 2개 샘플을 "콘크리트 샘플 제조"에 대한 Cortec Corporation 작업 지침에 따라 전기화학적 임피던스 평가를 위해 제조하였다. 샘플 치수는 하부 2.6" 및 상부 3.0" 지름 그리고 3.8" 높이였다. 본 평가에서 이용된 보강 강철 바는 #3 보강 바이다. 모든 3가지 조제물의 경화 시간을 또한 관찰하였다.
"롤리팝" 샘플을 경화하고 60일 동안 주변 조건에서 건조한 뒤 분극화 저항 측정을 수행하였다. ASTM G 5-87 표준 평가 방법을 이용하였다. 표 2는 평가 결과를 기재한다. Fendolite® MII 혼합물 내로의 0.1~0.2 wt%의 MCI®-2006 NS 첨가가 56~80% 증가된 부식 보호를 제공하였음이 명확하다.
[표 1]
부식 평가 결과
Figure pct00001
실시예 3
유기 부식 억제제를 함유하는 분무 적용된 내화재를 제조하고 압축 강도에 대해 평가하였다. 드럼 믹서를 이용해서 95.3그램의 MCI®-2006 NS를 먼저 50 lbs의 Fendolite® MII와 혼합하였다. 5갤론의 물을 혼합물 내로 첨가하고, 스톤 믹서를 이용해서 40 rpm의 속도로 3분 동안 혼합하였다. Fendolite® MII 적용 지침에 따라 슬러리를 12"x12"x1" 프레임 내로 분무하였다. 분무된 Fendolite® MII 샘플을 경화하고 28일 동안 주변 조건에서 건조한 뒤 Com-Ten 압축기를 이용해서 압축 강도를 측정하였다. 각 샘플로부터 4개의 데이터 포인트를 수집하여 평균 값을 수득하였다. 유기 부식 억제제를 함유하지 않고 제조한 SFRM을 대조군으로 이용하였다. 두 SFRM 조제물의 경화 시간은 M2에 대해 43분 및 M2-2006 NS에 대해 44분으로 관찰되었다. 유기 부식 억제제의 이용은 경화 시간에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 표 1은 Fendolite® MII(대조군) 및 MCI®-2006 NS 첨가된 Fendolite® MII의 압축 강도를 기재한다. Fendolite® MII 혼합물 중 MCI®-2006 NS(0.3 wt%)의 첨가가 최종 산물의 압축 강도를 개선하는 것이 명확하다. 이들 억제제의 존재가 더 높은 강도의 경화 SFRM을 생성한다는 것은 예상치 못했고 놀라운 것이었다.
[표 2]
압축 강도 평가 결과
Figure pct00002
본 개시는 이의 예시적 구현예를 참조하여 구체적으로 나타내고 기재하였으나, 당업자에게는 첨부되는 청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 형태 및 상세사항에 있어서 다양한 변화가 여기에 수행될 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (18)

  1. (i) 결합제
    (ii) 충전제, 및
    (iii) 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제를 포함하는 방화 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    결합제가 포틀랜드 시멘트, 회암, 회암 시멘트, 생석회, 회반죽 및 칼슘 알루미네이트 시멘트로 구성되는 군으로부터 선택되는 방화 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    충전제가 실리카, 규조토, 알루미나, 아연 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 철 옥사이드, 주석 옥사이드, 안티몬 옥사이드, 아철산염, 칼슘 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드, 염기성 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 아연 카보네이트, 바륨 카보네이트, 도소나이드, 하이드로탈사이트, 칼슘 설페이트, 바륨 설페이트, 석고 섬유, 칼륨 염, 예컨대 칼슘 실리케이트 등, 질석, 카올린, 운모, 활석, 점토, 운모, 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 활성화 점토, 해포석, 이모골라이드, 견운모, 유리 섬유, 유리 비드, 세라믹 비드, 실리카 계열 풍선, 알루미늄 니트라이드, 붕소 니트라이드, 규소 니트라이드, 카본 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 풍선, 숯 분말, 다양한 종류의 금속 분말, 칼륨 티타네이트, 마그네슘 설페이트, 납 지르코네이트 티타네이트, 알루미늄 보레이트, 몰리브덴 설파이드, 규소 카바이드, 스테인레스 섬유, 아연 보레이트, 다양한 종류의 자기 분말, 산탄 섬유, 비산회, 무기 계열 인 화합물, 실리카-알루미나 섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 및 지르코니아 섬유로 구성되는 군으로부터 선택되는 방화 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    알돈산 또는 이의 염 및 벤조산 또는 이의 염을 모두 포함하는 방화 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    알칼리 실리케이트를 추가로 포함하는 방화 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    조성물이 세제곱 피트 당 약 90파운드 미만의 밀도를 갖는 방화 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    조성물이 세제곱 피트 당 약 65파운드 미만의 밀도를 갖는 방화 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    경화 시간이 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물의 경화 시간보다 약 50% 초과로 더 적은 방화 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    방화물의 강도가 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 방화물에 비해 적어도 약 5% 증가되는 방화 조성물.
  10. (i) 결합제
    (ii) 충전제, 및
    (iii) 알칼리 실리케이트를 포함하는 방화 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    알돈산 또는 이의 염, 또는 벤조산 또는 이의 염으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제를 추가로 포함하는 방화 조성물.
  12. (i) 금속 기재, 및
    (ii) 금속 기재 상에 제1항의 코팅 조성물을 포함하는 물품.
  13. 제12항에 있어서,
    금속 기재의 부식이 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물에 비해 적어도 약 10% 감소되는 물품.
  14. 방화 조성물의 제조 방법으로서,
    (i) 결합제, 충전제, 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제, 및 물을 포함하는 슬러리를 형성하는 단계;
    (ii) 슬러리를 호스 길이까지 운반하는 단계;
    (iii) 슬러리가 발포하도록 유도하고 호스 길이를 통해 발포체를 운반하기에 충분한 유속 및 압력으로 호스 길이에서 슬러리 내로 일정량의 기체를 도입하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    발포체를 기재에 분무 적용하는 단계 및 이것이 기재 상에서 경화되도록 하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 금속 함유 기재의 부식 감소 방법으로서,
    (i) 금속 함유 기재를 제공하는 단계;
    (ii) 결합제, 충전제, 알돈산 또는 이의 염, 벤조산 또는 이의 염, 또는 이의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기 부식 억제제를 포함하는 방화 조성물로 기재를 코팅하여 방화된 코팅 금속 함유 기재를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    방화 코팅된 금속 함유 기재의 부식이 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 조성물에 비해 적어도 약 10% 감소되는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    방화 코팅된 금속 함유 기재의 강도가 유기 부식 억제제를 함유하지 않는 유사한 방화물에 비해 적어도 약 5% 증가되는 방법.
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