KR20190130717A - 방열용 불연 시이트가 부착된 h-빔 및 그 시공 방법 - Google Patents

방열용 불연 시이트가 부착된 h-빔 및 그 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 방열용 불연 시이트(100)는 건축물에 시공되는 H-빔의 표면을 접착하여 감싸기 위한 것으로, 상기 불연 시이트는 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 사이에 하나 이상의 팽창흑연층(30)을 포함한다. H-빔(200)의 표면을 따라 접착된 불연 시이트(100)의 외관을 미려하게 하고 광물성 울(20)의 섬유를 지지하거나 고정하기 위하여 불연 시이트(100)의 한쪽 표면에 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다. 본 발명의 다른 구체예로 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 광물성 울(20) 부직포를 사용할 수 있다. 또다른 구체예로 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 한쪽 표면에 팽창흑연층(30)을 형성시킨 광물성 울(20) 부직포를 사용할 수 있다.

Description

방열용 불연 시이트가 부착된 H-빔 및 그 시공 방법{H-beam Coated with Nonflammable Sheet for Heat Protection and Method of Same}
본 발명은 각종 건축물의 시공에 사용되는 H-빔(H-형 강)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 건축물에 시공된 H-빔을 화재로부터 보호하기 위하여 열을 차단하여 H-빔이 가열되지 않도록 H-빔 표면에 방열용 불연 시이트를 부착하는 시공 방법 및 그 방법에 의해 시공된 H-빔에 관한 것이다.
빌딩을 비롯한 각종 건축물에는 하중을 지지하기 위한 기둥과 보로서 H-빔을 사용한다. 화재시에는 이 기둥과 보가 가열되어 건축물 자체의 하중에 의하여 휘어지거나 무너진다. 기둥과 보가 무너지면 건물 전체가 붕괴되어 대형 사고로 이어진다. 따라서 건축물의 기둥과 보로 사용되는 H-빔은 반드시 난연 또는 불연 조성물로 그 외부를 코팅하여 H-빔이 화염과 열에 의하여 가열되지 않도록 처리한다. 건축물에 시공된 H-빔을 화염과 열로부터 보호하도록 다양한 난연성 도료 조성물이 개발되어 사용되고 있다.
특허등록 제10-0996720호에는 바인더 수지, 물, 팽창흑연 및 백등유를 포함하는 불연성 도막 형성용 조성물을 개시한다. 이 조성물은 건조속도, 장기 보관성이 우수할 뿐만 아니라, 피도물 표면에 치밀한 수지-팽창성 흑연 복합체 불연성 도막을 간편하게 형성함으로써 불연성뿐만 아니라 내수성, 내열성 및 기계적 강도가 우수한 불연성 도막을 형성할 수 있는 것으로 개시된다.
특허등록 제10-1726987호는 비스페놀-A 에폭시계 공중합체 수지, 내화성능을 향상시키는 실리콘변성 아크릴계 수지, 탄화제, 발포제, 산촉매제, 착색안료, 및 첨가제로 구성되는 저밀도 친환경 무용제 내화도료 조성물을 개시한다. 이 조성물은 실리콘변성 아크릴계 수지가 비스페놀-A 에폭시계 수지 사이에 분산되어 화재발생 시에 초기 발포체의 고른 형성을 도와주며 과다발포에 의한 탄화층의 탈리현상을 막아주고 탄화층 내부의 밀도를 높여주어 2시간의 내화성능을 갖는 내화도료 조성물을 개시한다.
특허등록 제10-1536527호는 H-형 강에 도포되는 방청도료층, 상기 방청도료층 위에 도포되는 제1 내화도료층, 내화타일, 상기 내화타일 위에 도포되는 제2 내화도료층, 및 상기 제2 내화도료층 위에 도포되는 마감도료층으로 구성된 H-형 강을 개시한다.
특허등록 제10-1505854호는 원형관 및 H 형강에 방청도료를 도포하여 방청도료층을 형성하고, 상기 방청도료층 위에 1∼2 mm 두께의 내화도료를 도포하여 제1 내화도료층을 형성하고, 상기 제1 내화도료층 위에 9∼15 mm 두께를 갖는 내화타일을 부착하고, 상기 내화타일 위에 1∼2 mm 두께의 내화도료를 도포하여 제2 내화도료층을 형성하고, 상기 제2 내화도료층 위에 마감도료를 도포하는 마감도료층을 형성하는 원형관 및 H-형 강의 내화층 시공방법을 개시한다.
특허공개 제2017-0078581호는 고형분인 바인더, 에어로겔, 발포제, 및 첨가제를 포함하는 수성 내화도료 조성물로서, 상기 조성물 내 고형분 총량(100 중량%) 중, 바인더는 70∼95 중량%, 에어로겔은 1∼10 중량%, 발포제는 1∼3 중량%, 및 첨가제는 0.1∼5 중량%인 내화도료 조성물을 개시한다.
상기와 같은 종래의 내화도료 조성물은 H-빔에 직접 칠하거나 분사시켜 H-빔 표면에 조성물을 부착시키는 방식으로 사용된다. 이러한 작업 방법은 많은 인력을 필요로 하고 따라서 시공비의 상승으로 이어진다. 그러나 종래의 내화도료 조성물의 가장 문제점은 충분한 내화성능을 갖지 못한다는 점이다. 내화성능이란 화재시에 H-빔이 충분한 시간 동안 화염이나 열에 의하여 가열되지 않는 특성을 의미한다. 예를 들어 화재후 최소한 3시간 내에는 H-빔이 본래의 강도를 상실하여 무너지거나 휘어질 만큼 가열되어서는 안된다. 위의 선행 특허에서는 특허등록 제10-1726987호의 내화도료 조성물이 2시간의 내화성능을 갖는 것으로 개시되었지만, 이 또한 충분한 내화성능이 아니다. 바람직한 내화성능은 화재후 최소한 3시간 내에 H-빔이 본래의 강도를 상실할 만큼 가열되어서는 안된다. 더 바람직하기로는, 내화성능은 화재후 최소한 5시간 동안에 본래의 강도를 상실할 만큼 H-빔이 가열되어서는 안된다.
본 발명자는 H-빔에 직접 도포하거나 분사시켜 H-빔 표면에 조성물을 부착하는 종래의 내화도료 조성물과는 다른 개념의 방열용 H-빔 및 그 시공 방법을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 각종 건축물에 시공되는 H-빔에 부착하여 방열 및 불연 성능을 갖는 새로운 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각종 건축물에 시공되는 H-빔에 부착하여 최소 3시간 이상의 내화성능을 갖는 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 건축물에 시공된 H-빔이 최소 3시간 이상의 내화성능을 갖도록 함으로써 화재로 인한 건축물의 붕괴를 방지하여 인명과 재산을 보호할 수 있는 방열 및 불연 성능을 갖는 새로운 방열용 불연 시이트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 각종 건축물에 시공되는 H-빔에 방열용 불연 시이트를 시공하는 새로운 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 최소 3시간 이상의 내화성능을 갖고 H-빔에 간편하게 부착하여 인건비를 비롯한 시공비용을 절감할 수 있는 새로운 방열용 불연 시이트의 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 방열용 불연 시이트(100)는 건축물에 시공되는 H-빔의 표면을 접착하여 감싸기 위한 것으로, 상기 불연 시이트는 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 사이에 하나 이상의 팽창흑연층(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방열용 불연 시이트(100)는 H-빔(200)의 표면을 따라 접착제를 이용하여 접착한다. 접착제는 시판되는 상업용 접착제가 모두 사용가능하다.
광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울이 바람직하게 사용된다. 광물성 울(20)은 시이트 형상의 부직포로서 1~20 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
광물성 울(20) 부직포 사이에 형성되는 팽창흑연층(30)은 팽창흑연 입자를 바인더를 사용하여 광물성 울 섬유 표면에 접착시킨다. 사용되는 바인더로는 유기 바인더 또는 무기 바인더가 모두 사용가능하지만, 무기 바인더가 더 바람직하게 사용될 수 있다. 팽창흑연은 탄소 성분이 90 % 이상이고, 입자 크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포 배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다. 광물성 울(20) 부직포 사이에 형성된 팽창흑연층(30)은 0.1∼2.0 mm의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
H-빔(200)의 표면을 따라 접착된 불연 시이트(100)의 외관을 미려하게 하고 광물성 울(20)의 섬유를 지지하거나 고정하기 위하여 불연 시이트(100)의 한쪽 표면에 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다. 알루미늄 호일(foil) 또는 유리섬유 직물 같은 불연성 직물이 이 커버 시이트로 바람직하게 사용될 수 있다.
광물성 울(20) 부직포 사이에 팽창흑연층(30)을 형성하는 팽창흑연 액상 조성물은 실란 조성물(A), 물(B), 및 팽창흑연(C)의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실란 조성물은 100 중량부의 실란 화합물에 0.3∼3.0 중량부의 초산, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 제조된다.
상기 방열용 불연 시이트(100)의 다른 구체예로 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 광물성 울(20) 부직포를 사용할 수 있다. 이 경우에도, 접착된 불연 시이트(100)의 외관을 미려하게 하기 위하여 불연 시이트(100)의 한쪽 표면에 알루미늄 호일과 같은 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다. 상기 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 광물성 울(20) 부직포는 1∼20 mm 두께의 광물성 울(20) 시이트에 5∼200 중량%에 해당하는 팽창흑연 입자(31)를 균일하게 분포되도록 삽입시킨 것을 특징으로 한다.
상기 방열용 불연 시이트(100)의 또다른 구체예로 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 한쪽 표면에 팽창흑연층(30)을 형성시킨 광물성 울(20) 부직포를 사용할 수 있다. 이 경우에도, 팽창흑연층(30)은 팽창흑연 입자를 바인더를 사용하여 광물성 울 섬유 표면에 접착시킨다. 또한, 팽창흑연층(30)이 형성되지 않은 광물성 울(20) 부직포 표면에 알루미늄 호일과 같은 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 각종 건축물에 시공되는 H-빔에 부착하여 최소 3시간 이상의 내화성능을 갖는 방열용 불연 시이트를 제공하고, H-빔에 간편하게 부착하여 인건비를 비롯한 시공비용을 절감할 수 있는 새로운 방열용 불연 시이트의 시공방법을 제공하며, 화재로 인한 건축물의 붕괴를 방지하여 인명과 재산을 보호할 수 있는 방열 및 불연 성능을 갖는 새로운 방열용 불연 시이트를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 H-빔에 본 발명의 불연 시이트(100)를 접착시킨 상태를 도시하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 2개의 광물성 울(20a, 20b) 부직포 사이에 하나의 팽창흑연층(30)이 형성된 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 2a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것이고, 도 2b는 커버 시이트(10)가 부착된 것이다.
도 3은 3개의 광물성 울(20a, 20b, 20c) 부직포 사이에 2개의 팽창흑연층(30a, 30b)이 형성된 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 3a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것이고, 도 3b는 커버 시이트(10)가 부착된 것이다.
도 4는 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 다른 구체예의 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 4a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것이고, 도 4b는 커버 시이트(10)가 부착된 것이다.
도 5는 한쪽 표면에 팽창흑연층(30)을 형성시킨 광물성 울(20) 부직포로 이루어진 다른 구체예의 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 5a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것이고, 도 5b는 커버 시이트(10)가 부착된 것이다.
도 6은 도 2b의 불연 시이트(100b)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 3b의 불연 시이트(100d)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 H-빔(200)에 불연 시이트(100b)가 부착된 상태에서 외부 면에 토치(torch)를 접촉하여 팽창흑연층(30)이 발포되어 팽창된 흑연층(30E)을 형성한 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.
본 발명은 각종 건축물의 시공에 사용되는 H-빔(H-형 강)에 관한 것으로, 건축물에 시공된 H-빔을 화재로부터 보호하기 위하여 열을 차단하여 H-빔이 가열되지 않도록 H-빔 표면에 방열용 불연 시이트를 부착하는 시공 방법 및 그 방법에 의해 시공된 H-빔에 관한 것이다.
본 발명의 방열용 불연 시이트(100)는 건축물에 시공되는 H-빔의 표면을 접착하여 감싸기 위한 것으로, 상기 불연 시이트는 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 사이에 하나 이상의 팽창흑연층(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 H-빔에 본 발명의 불연 시이트(100)를 접착시킨 상태를 도시하기 위한 개략적인 사시도이다. 종래에는 시공된 H-빔 표면에 난연성 도료 조성물을 도포하거나 발포성 물질과 혼합하여 홈(foam) 형태의 조성물을 H-빔 표면에 발사하여 부착시키는 방법으로 시공하였다. 하지만, 본 발명에서는 방열용 불연 시이트(100)를 제작하고, 그 방열용 불연 시이트(100)를 H-빔(200)의 표면을 따라 접착제를 이용하여 접착한다. 접착제는 시판되는 상업용 접착제가 모두 사용가능하다. 롤(roll) 형태로 제작된 방열용 불연 시이트(100)를 H-빔(200)의 표면을 따라 접착제로써 접착하기 때문에 종래의 도포방식이나 발포분사방식에 비하여 작업이 용이하고 따라서 작업비용과 작업시간을 절감할 수 있다.
광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울이 바람직하게 사용된다. 광물성 울(20)은 시이트 형상의 부직포로서 1∼20 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
글라스 울(glass wool)은 건축물 내벽, 외벽, 샌드위치 판넬 등 다양한 용도의 단열, 불연, 흡음재로 전세계에서 광범위하게 사용되고 있는 소재로, 파유리(깨진유리)와 같은 유리원료를 용융하여 만든 무기질 섬유이다. 글라스 울은 유연하고 부드러운 섬유가 섬세하게 집면되어 단열 및 흡음성능이 뛰어나며, 불연성이 뛰어난 인조광물 섬유로 화재에 강하고 건축용도에 따라 다양한 형태로 생산, 사용되기 때문에 불연, 단열, 보온, 보냉, 흡음을 요구하는 건축물에 다양하게 사용되고 있다. 글라스 울은 800 ℃ 정도에서 용융되어 녹아내린다.
미네랄 울(mineral wool)은 규산칼슘계의 광석을 1600 ℃의 고온에서 용융시켜 만든 무기질의 인조광물섬유 단열재로, 섬유가 유연하고 복원력이 우수하며 열전도율이 낮아 에너지절감이 우수하여 건축물의 내화, 흡음, 단열은 물론 보온, 보냉 용도로 또는 농업용에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
초고온 내화 단열재인 세라크 울(cerak wool)은 최첨단 섬유화 설비를 이용해 스피닝(spinning) 공법으로 제조하며 세라믹 파이버(ceramic fiber)라고 부른다. 주원료인 고순도의 실리카(모래), 알루미나를 용융해 섬유화시킨 제품으로 단열 성능이 매우 뛰어나다. 주로 발전소 및 제철, 제강, 화학제품을 생산하는 플랜트의 고온 부위 단열재로 사용된다. KCC사의 친환경 세라믹 파이버인 세라크울 뉴바이오(Cerakwool New-Bio: 상품명)는 국내 최초로 최고 사용 온도가 1,260 ℃에 이르며, 특히 고온에서 제품 안정성과 열전도율이 우수한 KCC 세라크울 New-Bio α 1200 제품도 시중에서 이용가능하다.
광물성 울(20)은 일반적으로 유연성이 좋지 않다. 따라서 불연 시이트에 유연성을 부여하기 위하여 함성수지 단섬유를 혼합하여 사용할 수 있다. 합성섬유 단섬유가 광물성 울과 혼합되어 불연 시이트에 유연성을 부여하는 것이다. 합성수지 단섬유는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스터 등의 단섬유가 사용될 수 있고, 30중량%까지 사용될 수 있다. 물론 화재시에는 합성섬유 단섬유가 연소되거나 용융되지만, 광물성 울이 불연 시이트의 형상을 유지하기 때문에 큰 문제가 없다. 합성섬유 단섬유가 연소되는 경우 유독가스도 발생하지만, 상대적으로 소량이기 때문에 치명적인 문제는 없다.
본 발명에서 사용되는 바인더는 광물성 울(20) 부직포 사이에 팽창흑연 입자를 접착시키기 위한 것으로 유기 바인더 또는 무기 바인더가 사용된다. 무기 바인더가 더 바람직하게 사용될 수 있다. 유기 바인더는 화재시 연소과정에서 유독가스가 발생할 수 있지만, 소량이기 때문에 치명적인 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 팽창흑연은 탄소 성분이 90 % 이상이고, 입자 크기가 30∼300 메쉬이며, 180∼400 ℃에서 150∼450 배의 발포 배율을 갖는 제품이 바람직하게 사용될 수 있다. 광물성 울(20) 부직포 사이에 형성된 팽창흑연층(30)은 0.1∼2.0 mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
H-빔(200)의 표면을 따라 접착된 불연 시이트(100)의 외관을 미려하게 하고 광물성 울(20)의 섬유를 지지하거나 고정하기 위하여 불연 시이트(100)의 한쪽 표면에 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다. 알루미늄 호일(foil) 또는 유리섬유 직물 같은 불연성 직물이 이 커버 시이트로 바람직하게 사용될 수 있다. 유리섬유 직물은 유리섬유 부직포 또는 평직으로 제직된 유리섬유 직물이 모두 사용가능하며, 10∼1,000 g/m2의 단위중량과 0.01∼5.0 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
도 2는 2개의 광물성 울(20a, 20b) 부직포 사이에 하나의 팽창흑연층(30)이 형성된 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 2a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것이고, 도 2b는 커버 시이트(10)가 부착된 것이다.
도 3은 3개의 광물성 울(20a, 20b, 20c) 부직포 사이에 2개의 팽창흑연층(30a, 30b)이 형성된 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 3a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것이고, 도 3b는 커버 시이트(10)가 부착된 것이다. 3개 또는 그 이상의 팽창흑연층이 형성된 불연 시이트가 사용될 수 있지만, 도 2 또는 도 3과 같이 하나 또는 2개의 팽창흑연층이 형성된 불연 시이트가 바람직하다.
한 구체예로, 본 발명의 도 2b의 불연 시이트(100b)는 한쪽 표면에 커버 시이트(10)가 접착된 광물성 울(20a, 20b) 사이에 팽창흑연 분말 입자가 바인더에 분산된 팽창흑연 액상 조성물을 도포 또는 주입시켜 제조된다. 팽창흑연 액상 조성물을 도포 또는 주입시켜 팽창흑연층(30)이 형성된 시이트를 건조시키기 위한 건조공정이 부가될 수 있다.
도 6은 도 2b의 불연 시이트(100b)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 롤(roll) 형태로 권취된 한 쌍의 광물성 울 섬유 직물(60a, 60b)을 한 쌍의 가이드 롤(51)을 통하여 팽창흑연층(30)의 두께에 해당하는 간격을 유지하면서 일정한 속도로 공급한다. 동시에 상기 한 쌍의 광물성 울 섬유 직물(60a, 60b) 사이에 팽창흑연층(30)을 형성하도록 바인더와 팽창흑연을 혼합한 액상의 조성물을 팽창흑연 액상 조성물 호퍼(56)로부터 공급한다. 액상 조성물은 호퍼(56)에 저장되어 일정한 속도로 공급된다. 상기 방법들은 모두 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
한 쌍의 광물성 울 섬유 직물(60a, 60b) 사이에 형성된 팽창흑연층(30)을 경화함으로써 본 발명의 불연 시이트(100b)가 제조된다. 불연 시이트(100b)는 다수개의 가이드 롤(53, 55) 및 필요한 경우 히터(54)가 구비된 히팅 챔버(도시되지 않음) 등을 통과하여 롤 형태로 권취된다. 필요시, 상기 히터(54)가 구비된 챔버에서 50∼150 ℃의 온도에서 5∼15분 동안 통과시켜 경화시킨다. 상기 방법들은 모두 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
도 7은 도 3b의 불연 시이트(100d)를 제조하는 한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7에서는, 연속적으로 공급되는 바깥쪽에 커버 시이트(10)가 접착된 원료 롤(60)의 광물성 울(20) 표면에 바인더 분사장치(61)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고, 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(62)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시킨다. 상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 커버 시이트가 접착되지 않은 원료 롤(70)을 연속적으로 접착시키고, 상기 원료 롤(70) 표면에 바인더 분사장치(71)로써 액상의 바인더 용액을 분사하고, 분사된 바인더 위에 팽창흑연 분사장치(72)로써 팽창흑연 분말 입자를 분사시킨다. 상기 분사된 팽창흑연 분말 입자 위에 커버 시이트가 접착되지 않은 원료 롤(80)을 연속적으로 접착시켜서 2개층의 팽창흑연층(30a, 30b)이 형성된 불연 시이트(100d)를 제조한다.
광물성 울(20) 부직포 사이에 팽창흑연층(30)을 형성하는 팽창흑연 액상 조성물은 실란 조성물(A), 물(B), 및 팽창흑연(C)의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 실란 조성물은 100 중량부의 실란 화합물에 0.3∼3.0 중량부의 초산, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 제조된다. 실란 화합물로는 메틸트리메톡시실란(CH3-Si-(OCH3)3) 또는 테트라에톡시실란(Si-(OC2H5)4)이 바람직하게 사용될 수 있다. 첨가제로는 페인트의 첨가물로 공지된 분산제, 소포제, 레벨링제 등이 사용될 수 있다. 물(B)은 실란 화합물, 초산, 및 첨가제를 균일하게 혼합하는 역할을 한다. 실란 조성물 100 중량부에 물 20∼60 중량부 및 팽창흑연 20∼150 중량부를 함유하는 것이 바람직하다. 실란 조성물(A) 100 중량부당 팽창흑연(C)을 20 중량부 이하로 포함시키면 화재시에 충분한 발포흑연층이 형성되지 않아서 열과 화염을 충분히 차단할 수 없다. 반면, 실란 조성물(A) 100 중량부당 팽창흑연(C)을 150 중량부 이상으로 포함시키면 팽창흑연을 불필요하게 많이 사용하게 되어 제조원가를 상승시킨다.
상기 물은 증점제를 더 포함할 수 있다. 즉, 물 대신에 증점제가 함유된 증점제 수용액을 사용할 수 있다. 증점제 수용액은 물 100 중량부에 증점제 3∼9 중량부를 포함한다. 증점제는 팽창흑연 입자를 균일하게 혼합하는 역할을 한다.
상기 팽창흑연 액상 조성물은 경화제 수용액을 더 함유할 수 있다. 경화제 수용액은 경화제와 물을 대략 1:1∼2로 혼합하여 제조한다. 경화제로는 알카리성 실란 화합물인 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(H2NC2H4HNC3H6-Si-(OCH3)3)이 바람직하게 사용된다. 경화제 수용액은 실란 조성물 100 중량부에 1∼7 중량부로 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방열용 불연 시이트(100)는 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 사이에 바인더를 사용하지 않고 팽창흑연 입자를 투입하여 팽창흑연층(30)을 형성할 수도 있다. 이 경우는 바인더를 사용하는 경우와 비교하여 팽창흑연 입자의 고착력은 저하되지만, 울 섬유가 복잡하게 얽혀서 적층되는 구조를 이루고 있기 때문에, 울 섬유 사이에서 대부분의 팽창흑연 입자들이 고정된다.
상기 방열용 불연 시이트(100)의 다른 구체예로 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 광물성 울(20) 부직포를 사용할 수 있다. 이 경우에도, 접착된 불연 시이트(100)의 외관을 미려하게 하기 위하여 불연 시이트(100)의 한쪽 표면에 알루미늄 호일과 같은 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다.
도 4는 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 다른 구체예의 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 4a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것(100e)이고, 도 4b는 커버 시이트(10)가 부착된 것(100f)이다.
상기 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 광물성 울(20) 부직포는 1∼20 mm 두께의 광물성 울(20) 시이트에 5∼200 중량%에 해당하는 팽창흑연 입자(31)를 균일하게 분포되도록 삽입시킨 것을 특징으로 한다. 상기 팽창흑연 입자(31)가 균일하게 분포되도록 삽입된 광물성 울(20) 시이트에 액상의 바인더를 분사시켜 팽창흑연 입자(31)가 광물성 울 표면에 부착되게 할 수 있다. 액상의 바인더는 삽입된 팽창흑연과 동일한 중량으로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 방열용 불연 시이트(100)의 또다른 구체예로 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 한쪽 표면에 팽창흑연층(30)을 형성시킨 광물성 울(20) 부직포를 사용할 수 있다. 이 경우에도, 팽창흑연층(30)은 팽창흑연 입자를 바인더를 사용하여 광물성 울 섬유 표면에 접착시킨다. 또한, 팽창흑연층(30)이 형성되지 않은 광물성 울(20) 부직포 표면에 알루미늄 호일과 같은 커버 시이트(10)가 더 접착될 수 있다.
도 5는 한쪽 표면에 팽창흑연층(30)을 형성시킨 광물성 울(20) 부직포로 이루어진 다른 구체예의 불연 시이트의 개략적인 단면도로서, 도 5a는 커버 시이트가 부착되지 않은 것(100g)이고, 도 5b는 커버 시이트(10)가 부착된 것(100h)이다.
도 8은 H-빔(200)에 불연 시이트(100b)가 부착된 상태에서 외부 면에 토치(torch)를 접촉하여 팽창흑연층(30)이 발포되어 팽창된 흑연층(30E)을 형성한 상태를 도시한 개략적인 단면도이다. 불연 시이트(100b)가 가열되면 팽창흑연층(30)이 발포되어 팽창된 흑연층(30E)이 형성되는데, 이 팽창된 흑연층(30E)이 열을 차단하게 된다. 본 발명에 따른 모든 구체예의 불연 시이트(100)는 동일한 원리로 화재시에 팽창된 흑연층(30E)이 형성되어 열을 차단하는 것이다.
본 발명의 방열용 불연 시이트(100)는 H-빔(200)의 표면을 따라 접착제를 이용하여 접착한다. 접착제는 시판되는 상업용 접착제가 모두 사용가능하다. 불연 시이트를 접착하는 방법으로, H-빔에 부착되는 불연 시이트 표면에 스티커(접착부)를 형성할 수 있다. 스티커는 불연 시이트 표면 전체에 형성될 수도 있고, 일정한 간격으로 형성될 수도 있다. 스티커를 보호하기 위하여 일시적으로 이형지를 접착시킬 수 있다. 강력한 스티커가 요구되는 경우에, H-빔에 부착되는 불연 시이트 표면에도 알루미늄 호일과 같이 커버 시이트가 추가로 부착될 수 있다. 이 경우에는, 커버 시이트 표면 전체에 또는 일정한 간격으로 스티커를 형성하고, 그 스티커 위에 이형지를 일시적으로 부착한다. 사용시에는 이형지를 제거한 후, 불연 시이트를 H_빔 표면에 직접 부착한다. H-빔에 부착되는 불연 시이트 표면에 스티커(접착부)를 형성하거나 이형지를 부착하는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
본 발명의 불연 시이트(100)는 H-빔(200)에 부착하여 사용되는 것으로 주로 설명하였지만, H-빔에 한정되는 것은 철판이나 기타 다른 형태의 철재 구조물에도 적용될 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (18)

  1. 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 사이에 하나 이상의 팽창흑연층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물에 시공되는 H-빔의 표면을 접착하여 감싸기 위한 방열용 불연 시이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광물성 울(20) 부직포는 3개층(20a, 20b, 20c)으로 구성되고, 상기 팽창흑연층(30)은 2개층(30a, 30b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광물성 울(20) 부직포는 1∼20 mm의 두께를 갖고, 상기 광물성 울(20)은 글라스 울, 미네랄 울, 또는 세라크 울이고, 상기 팽창흑연층(30)은 0.1∼2.0 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 불연 시이트의 한쪽 표면에 접착된 커버 시이트(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 커버 시이트가 알루미늄 호일(foil) 또는 유리섬유 직물인 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 팽창흑연층(30)은 팽창흑연 입자를 바인더를 사용하여 광물성 울 섬유 표면에 접착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 팽창흑연층(30)은 실란 조성물(A) 100 중량부에 물(B) 20∼60 중량부, 및 팽창흑연(C) 20∼150 중량부를 혼합한 팽창흑연 액상 조성물을 광물성 울(20) 부직포 사이에 주입하거나 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 실란 조성물은 100 중량부의 실란 화합물에 0.3∼3.0 중량부의 초산, 및 소량의 첨가제를 혼합하여 제조되고, 상기 실란 화합물은 메틸트리메톡시실란(CH3-Si-(OCH3)3) 또는 테트라에톡시실란(Si-(OC2H5)4)인 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  9. 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 내부에 팽창흑연 입자(31)를 분포시킨 광물성 울(20) 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물에 시공되는 H-빔의 표면을 접착하여 감싸기 위한 방열용 불연 시이트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광물성 울(20) 부직포는 1∼20 mm 두께를 갖고, 상기 광물성 울(20) 시이트 대비 5∼200 중량%에 해당하는 팽창흑연 입자(31)를 균일하게 분포되도록 삽입시킨 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  11. 제10항에 있어서, 상기 팽창흑연 입자(31)는 바인더에 의하여 광물성 울 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 불연 시이트의 한쪽 표면에 접착된 커버 시이트(10)로서 알루미늄 호일(foil) 또는 유리섬유 직물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  13. 시이트 형상의 광물성 울(20) 부직포 한쪽 표면에 팽창흑연층(30)을 형성시킨 광물성 울(20) 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물에 시공되는 H-빔의 표면을 접착하여 감싸기 위한 방열용 불연 시이트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 팽창흑연층(30)은 팽창흑연 입자를 바인더를 사용하여 광물성 울 섬유 표면에 접착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광물성 울(20) 부직포는 1∼20 mm 두께를 갖고, 상기 팽창흑연층(30)은 0.1∼2.0 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  16. 제15항에 있어서, 상기 불연 시이트의 광물성 울(20) 표면에 접착된 커버 시이트(10)로서 알루미늄 호일(foil) 또는 유리섬유 직물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열용 불연 시이트.
  17. 건축물에 시공된 H-빔의 표면에 제1항 내지 제16항에 따른 방열용 불연 시이트를 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물에 시공된 H-빔의 표면을 방열용 불연 시이트를 시공하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 방열용 불연 시이트를 접착하는 단계가 H-빔 또는 불연 시이트에 접착제를 도포하여 접착하거나 또는 불연 시이트에 형성된 스티커에 의하여 접착하는 것을 특징으로 하는 건축물에 시공된 H-빔의 표면을 방열용 불연 시이트를 시공하는 방법.
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