KR20180043570A

KR20180043570A - 소화 기능을 가지는 도료 조성물과 이를 이용한 소방기능을 가지는 시트

Info

Publication number: KR20180043570A
Application number: KR1020160136425A
Authority: KR
Inventors: 이영규
Original assignee: (주)알엔씨
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-04-30

Abstract

본 발명의 소화 기능을 가지는 도료 조성물은 폴리우레탄수지; 메틸 메타크릴레이트(MMA); 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택되는 하나 이상의 아크릴레이트계 단량체 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA)중의 어느 하나; 및 화재진압을 위한 소화약제를 포함하는 것으로서, 화재 발생시의 고온에 의하여 대량으로 상기 소화약제가 방출되도록 하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 폴리 우레탄수지는 5 ~ 10 중량부; 상기 메타크릴레이트(MMA)는 40 ~ 90 중량부; 상기 아크릴레이트계 단량체 또는 상기 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA)중의 어느 하나 10 ~ 60중량부; 상기 소화약제 15 ~ 60 중량부인 것을 특징으로 하며, 상기 소화약제는 할로겐계 소화약제인 것을 특징으로 한다.

Description

소화 기능을 가지는 도료 조성물과 이를 이용한 소방기능을 가지는 시트{A Paint Composition with Fire-Extinguishing Function and a Sheet using the Same}

본 발명은 소화 기능을 갖춘 도료조성물에 관한 것으로서, 구체적으로는 도포 부위와 근접한 위치에 화재 발생시에 짧은 시간 내에 도료 조성물의 소화기능이 발휘되어 적극적인 화재 진압이 가능한 도료 조성물에 관한 것이다. 그리고, 상기 도료조성물이 도포되어 스마트폰 배터리, 컴퓨터, 전기 모터, 배전판 등 고온의 열이 발생하는 장치에 필름, 시트, 테이트 등으로 사용되는 소방 기능성 시트에 관한 것이다.

화재발생시의 소화시스템으로서 기체 소화 시스템, 분말 소화 시스템, 수계 소화 시스템 등이 널리 이용되고 있다. 기체 소화 시스템의 소화 메커니즘은 주로 물리적 소화로 화재 발생지의 산소 농도를 절감시킴으로써 소화시키고, 분말 소화 시스템에 의하면 가압 기체의 작용으로 분사되는 분말을 불꽃에 접촉시켜 물리 화학 억제 작용을 통하여 소화하고, 수계 소화 시스템에 의하면 물안개의 냉각, 질식, 열 복사의 차단 등 3가지 작용으로 화재를 억제하여 소화 목적을 실현한다.

그러나, 아파트와 같은 집단시설 화재, 지하도 및 지하철 화재 등의 경우 유독물질 및 가스 발생으로 인하여 직접 위 소화 시스템으로 소화하기가 용이하지 않다. 화재가 확산되는 것을 저지하기 위하여 위 시설에 난연성 재료나 도료가 사용되어 수동적으로 화재 확산을 저지하고 있기는 하지만, 기존 소화 시스템과 같이 적극적으로 화재를 진압할 수 있는 방안이 필요하다. 마찬가지로, 스마트폰 배터리, 컴퓨터, 전기 모터, 배전판 등 고온의 열이 발생하는 장치에는 난연성 필름이나 난연성 시트가 함께 채택되는 경우가 많지만, 이들 기구나 장치에도 보다 적극적인 소화 시스템이 필요하다.

따라서, 도료 자체에 소방 기능을 부여하여 화재 발생시 적극적인 화재 진압이 가능하도록 하는 것은 물론이고, 도료의 강도를 비롯한 기계적 물성이 유지되는 도료가 필요하다. 또한, 일반적으로 도료나 페인트 등을 제조할 때는 작업성을 높이기 위하여 희석제인 톨루엔 등의 시너(thinner)와 같은 휘발성 물질을 사용하여야만 작업할 수 있으나 소방기능을 발휘하기 위한 소화기능성 조성물을 제조할 때에는 톨루엔, 자일렌 등 휘발성 물질을 사용하지 않으면서도 도료의 물성을 유지시켜야 한다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 발명된 것으로 다음과 같은 목적을 가진다.

본 발명은 도료조성물로서 도포 부위와 근접한 위치에 화재 발생시에 짧은 시간 내에 도료 조성물의 소화기능이 발휘되어 적극적인 화재 진압이 가능한 도료 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명은 톨루엔, 자일렌 등 휘발성 물질을 희석제로 사용하지 않으면서도 도료의 물성을 유지되는 소화 기능을 가지는 도료 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명은 산성비나 염화칼슘 및 바닷물 등 염분에 강하여 부식이 방지되는 기능을 포함하는 내구성, 내후성이 뛰어난 소화 기능을 가지는 도료 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명은 스마트폰 배터리, 컴퓨터, 전기 모터, 배전판 등 고온의 열이 발생하는 장치에 필름, 시트, 테이프 등으로 사용되는 소방 기능성 시트나 산불 진화용 소화그물망을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 해결 수단에 의하여 구현된다.

또한, 본 발명은 상기 소화 기능을 가지는 도료 조성물로 도포된 것을 특징으로 하는 소방기능을 가지는 시트이다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 화재 발생시에 짧은 시간 내에 도료 조성물의 소화기능이 발휘되어 적극적인 화재 진압이 가능하고, 톨루엔, 자일렌 등 휘발성 물질을 희석제로 사용하지 않으면서도 도료의 물성을 유지되는 소화 기능을 가지는 도료 조성물을 제공하는 효과가 있다. 또한 본 발명은 스마트폰 배터리, 컴퓨터, 전기 모터, 배전판 등 고온의 열이 발생하는 장치에 필름, 시트, 테이트 등으로 사용되어 소방 기능을 하는 시트를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 소화기능 실험 기구내에서 불꽃이 막 점화된 상태를 촬영한 사진.
도 2는 소화기능 실험 기구내에서 불꽃이 점화된지 25초 경과된 상태를 촬영한 사진.
도 3은 소화기능 실험 기구내에서 불꽃이 점화된지 50초 경과된 상태를 촬영한 사진.
도 4는 소화기능 실험 기구내에서 불꽃이 점화된지 52초 경과된 상태를 촬영한 사진.

출원인은 이하에서 앞서 본 과제의 해결수단을 상세하게 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지기술에 대한 상세한 내용은 생략한다.

폴리우레탄수지

이소시아네이트와 알코올류가 첨가 중합 반응하여 폴리우레탄의 견고한 피막을 만드는 점을 이용하는 것으로서, 일반적인 합성우레탄인 경우 쇄연장제를 수지 합성할 때 같이 첨가하여 합성하지만, 도료의 경우 쇄연장제가 많이 들어가면 폴리머릭 폴리올보다 쇄연장제와 먼저 반응이 진행되어 비교적 경질의 블록이 먼저 만들어지는 경우가 발생하게 되고 이러한 블록이 생성됨에 의해 원래 도료가 가지고자 하는 근본적인 물성이 나타나지 않는 수가 있으므로 일반적으로 도료배합에서는 쇄연장제를 첨가하지 않는 방식을 취한다. 본 발명의 조성물 중 폴리우레탄수지는 5 ~ 10 중량부를 사용한다.

2액형 도료의 경우 아래와 같은 성분으로 도료가 구성된다.

① 주제 : 폴리머릭 폴리올을 포함하는 안료, 첨가제가 혼합된 도료상태로, 도료는 크게 전색제와 안료의 두 가지 부분으로 구분한다.

전색제(vehicle)는 도료에 첨가되는 안료를 담기 위한 부분이며, 도막형성 주요소인 수지(2액형 도료에 대해서는 폴리머릭 폴리올), 부요소인 건조제, 가소제, 각종 첨가제, 조요소인 용제 등이 이에 속한다.

안료(Pigment)는 도료의 색상을 나타나게 해 주는 성분으로, 크게 유기안료와 무기안료로 구분된다.이 중 수지인 폴리머릭 폴리올은 2개 이상의 수산기(Hydroxy Group : -OH)를 가지고 있고, 분자량이 1000 ~ 4000 mol/g 정도의 고분 자량체(폴리머릭, Polymeric) 폴리올로서 디이소시아네이트와 반응해서 폴리우레탄 분자를 형성한다. 폴리에스터 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리아크릴 폴리올 등이 있다. 이 중 폴리에스터 폴리올의 경우 내열성이 우수하고 부드러운 질감의 부착성이 양호한 도막을 얻을 수 있다.

② 경화제

경화제에 들어가는 디이소시아네이트의 종류는 크게 방향족(아로마틱, Aromatic)계와 지방족(알리파틱, Aliphatic)계로 나뉜다. 방향족 디이소시아네이트로는 TDI(2,4-toluene-di-isocyanate), MDI(4,4-di-phenyl -methane-di-isocyanate), XDI(xylene-di-isocyanate) 등이 있으며, 지방족 디이소시아 네이트로는 IPDI(isophorone-di-isocyanate), HDI(hexa-methylene-di-isocyanate) 등이 있다.

메틸 메타크릴레이트 (MMA) 및 아크릴 중합체

메틸메타아크릴레이트(methylmethacrylate; MMA) 수지는 무색 투명한 액체로, C4 유분을 원료로 하여 제조된 터트-부틸 알코올(Tert-Butyl Alcohol; TBA)을 기체상태에서 산화시켜 메타아크릴산을 제조한 후, 메탄올로 에스테르화하여 제조할 수 있다. 또한 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 고분자 물질은 분자량에 따라 다른 성질을 갖지만, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 경질 타입이면서 유연성도 갖고 있으며, 저온에서 라디칼 중합하면 고분자 사슬구조가 연속된 규칙성을 나타내는 신디오탁틱(Syndiotactic) 구조의 비율이 증가하는 특성을 나타낸다. 일반적으로 아크릴 수지는 높은 열팽창 계수를 갖지만, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 안정성이 매우 높은 편에 속한다. 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 CH₂=C(CH₃)CO₂CH₃의 화학식을 갖는 것으로 알려져 있다.

또한, MMA수지는 수지량의 2~5% 정도 소량의 경화제를 첨가하면 경화를 시작하는데, 경화 개시 후 1시간 이내에 완전히 경화가 완료되는 초속경성 수지이고, 통상 작업 가능시간은 20분 내외로서 작업성이 우수하고, 이러한 MMA수지는 경화 후 그 강도가 대단히 우수하나 내균열성 및 휨추종성이 부족할 뿐만 아니라 바탕체와의 열팽창 특성이 상이함으로 인해, 실내가 아닌 야외에서 사용할 경우 균열이 발생하기 쉽다는 단점이 있었다.

본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고, MMA수지의 물성을 보다 향상시키고자 MMA 수지에 별도의 아크릴 수지를 혼합하여 개질함으로써, 접착성이 우수하고, 피복성 및 표면경화상태가 우수한 아크릴 수지를 사용하였다. 보다 상세하게, 본 발명에서는 메틸메타아크릴레이트(MMA) 40 ~ 90중량부와 아크릴 중합체 10~60 중량부를 혼합한 아크릴수지를 사용하므로써 피복성 및 표면경화상태 우수한 물성을 나타내었다. 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA)는 40 ~ 90 중량부의 범위로 하는 것이 바람직한데, 40중량부 미만으로 사용하면 피복작업성이 떨어지며, 90중량부를 초과하는 경우 경화성이 저하된다. 또한, 상기 아크릴 중합체의 사용은 10 ~ 60중량부가 바람직하며, 10중량부 미만으로 사용하는 경우 경화성이 저하되며, 60중량부를 초과하는 경우 피복 작업성이 저하된다. 여기서, 상기 아크릴 중합체는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택되는 1종 이상의 아크릴레이트계 단량체 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 중의 어느 하나이다.

할로겐계 소화약제

할로겐계 소화약제에는 브롬계 소화 재료, 염소계 소화 재료, 인-할로겐계 소화재료 등이 있다.

구체적으로, 브롬계 소화 재료는 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A 에테르, 1,2-비스(트리브로모페녹시) 에탄, 테트라브로모프탈산 무수물, 1,2-비스(테트라브로모프탈아미드) 에탄, 4-브로모프탈산 디메틸 에스테르, 테트라데카브로모-1,4-디페녹시벤젠, 1,2-비스(펜타브로모페닐) 에탄, 브로모 트라이메틸페닐 인단(BTMPI), 펜타브로모벤질 아크릴레이트, 헥사브로모벤젠, 펜타브로모톨루엔, 헥사브로모시클로도데칸, 에틸렌-비스(5,6-디브로모노보난-2,3-디카복시미드), 브롬화 스티렌 중합체, 테트라브로모비스페놀 A, 탄산 에스테르 올리고머, 폴리펜타브로모벤질 아크릴레이트 또는 폴리디브로모 페닐렌 에터 등이 있다.

염소계 소화 재료에는 데클로란 플러스(Dechloran Plus), 클로렌드산 무수물(chlorendic anhydride), 퍼클로로펜타시클로데칸, 테트라클로로비스페놀 A, 폴리염화올레핀, 염소화 폴리염화비닐, 염화비닐-염화비닐리덴 공중합체 또는 염소화 폴리에스테르, 등이 있다.

인-할로겐계 소화 재료는 트리(2,2-비스(브로모메틸)-3-브로모프로필) 인산에스테르, 트리(2-브로모페닐)인산에스테르, 3,9-비스(트리브로모페닐)-2,4,8,10-테트라옥사헤테로-3,9-디포스파스피로[5,5]-3,9-디옥시운데칸, 3,9-비스(펜타브로모페닐)-2,4,8,10-테트라옥사헤테로-3,9-디포스파스피로[5,5]-3,9-디옥시운데칸, 1-옥소-4-트리브로모페닐-2,6,7-트리옥산-1-포스파 헤테로-비시클로[2,2,2]옥탄, p-페닐렌(2,4,6-트리브로모페닐)비스포스포네이트, 2,2-비스(클로로메틸)-1,3-프로필렌글리콜-비스(네오펜틸 글리콜)비스포스포네이트 또는 3,9-비스(트리브로모프로)-2,4,8,10-테트라옥사헤테로-3,9-디포스파스피로[5.5]-3,9-디옥시운데칸 등이 있다.

기타 소화약제

그 밖의 소화약제로는 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산코발트, 탄산아연, 염기성 탄산아연, 탄산망간, 탄산 제1철, 탄산스트론튬, 탄산나트륨칼륨 6수화물, 탄산칼슘, 돌로미테, 염기성 탄산동, 탄산지르코늄, 탄산베릴륨, 세스퀴탄산나트륨, 탄산세륨, 탄산란탄, 탄산구아니딘, 탄산리튬, 탄산 스칸듐, 탄산바나듐, 탄산크롬, 탄산니켈, 탄산이트륨, 탄산은, 탄산프레세오디뮴, 탄산네오디뮴, 탄산사마륨, 탄산유로퓸, 탄산가돌리늄, 탄산테르붐, 탄산디스프로슘, 탄산홀뮴, 탄산에르븀, 탄산툴륨, 탄산홀이테르븀, 탄산루테튬, 등이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 설명한다.

폴리우레탄수지 7 중량부; 메틸 메타크릴레이트(MMA) 60 중량부; 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA) 80 중량부; 소화약제로서 탄산수소나트륨 50 중량부의 비율로 제조된 소화기능의 도료조성물을 준비한 다음에, 앞면을 개방한 정육면체의 금속성 소재의 상자(부피: 30L, 본 실시예의 경우 cabinet을 개조하여 만든 금속성 소재의상자 이용함) 내부에 상기 도료조성물을 1mm의 두께로 도포하였다. 원통형의 소형 용기 내부에 휘발유를 투입하고 불꽃을 연소시켜 상기 상자 내부에 위치시킨 후에 불꽃이 꺼지는 시간을 측정하였다. 20초를 경과하면서 불꽃이 약해지기 시작하면서, 50초 경과시에 거의 꺼진 상태가 되었으며, 52초에 불꽃은 완전 꺼졌다(도 1 ~ 도 4의 사진 참조). 불꽃이 1분 30초이내 소멸되면 소공간내 소화기능이 있는 것으로 인정되고 있는데, 본 발명의 경우 50초 경과시에 거의 꺼진 상태가 되었으며, 52초에 불꽃은 완전히 꺼졌으므로, 그 소화기능이 현저히 우수하다.

Claims

폴리우레탄수지;
메틸 메타크릴레이트(MMA);
메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트에서 선택되는 하나 이상의 아크릴레이트계 단량체 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA)중의 어느 하나; 및
화재진압을 위한 소화약제를 포함하는 것으로서,
화재 발생시의 고온에 의하여 대량으로 상기 소화약제가 방출되도록 하는 소화 기능을 가지는 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리 우레탄수지는 5 ~ 10 중량부;
상기 메타크릴레이트(MMA)는 40 ~ 90 중량부;
상기 아크릴레이트계 단량체 또는 상기 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA)중의 어느 하나 10 ~ 60중량부;
상기 소화약제 15 ~ 60 중량부인 것을 특징으로 하는 소화 기능을 가지는 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 소화약제는 할로겐계 소화약제인 것을 특징으로 하는 소화 기능을 가지는 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 소화약제는 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산코발트, 탄산아연, 염기성 탄산아연, 탄산망간, 탄산 제1철, 탄산스트론튬, 탄산나트륨칼륨 6수화물, 탄산칼슘, 돌로미테, 염기성 탄산동, 탄산지르코늄, 탄산베릴륨, 세스퀴탄산나트륨, 탄산세륨, 탄산란탄, 탄산구아니딘, 탄산리튬, 탄산 스칸듐, 탄산바나듐, 탄산크롬, 탄산니켈, 탄산이트륨, 탄산은, 탄산프레세오디뮴, 탄산네오디뮴, 탄산사마륨, 탄산유로퓸, 탄산가돌리늄, 탄산테르붐, 탄산디스프로슘, 탄산홀뮴, 탄산에르븀, 탄산툴륨, 탄산홀이테르븀, 또는 탄산루테튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 소화 기능을 가지는 도료 조성물.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항의 소화 기능을 가지는 도료 조성물로 도포된 것을 특징으로 하는 소방기능을 가지는 시트.