KR920003227B1 - 내화성 조성물 및 내화 피복공법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

내화성 조성물 및 내와 피복공법

[도면의 간단한 설명]

제1 및 제2도는 본 발명 내화성 조성물을 철골면에 도포하고, 그 도포물이 경화되기 전에 시이트상 재료를 표면에 부착시키는 공법의 공정을 나타낸 것이다.

제3, 4 및 5도는 미이 시이트상 재료에 본 발명 내화성 조성물을 도포하고, 그 도포물이 경화되기 전에 철골면에 부착시키는 공법의 공정을 나타낸 것이다.

제6도는 철골 표면에 판재를 세트하고, 철골과의 공간부에 본 발명이 내화조성물을 충전하는 공법을 나타낸 것이다.

제7도는 기둥(주)의 1시간 내화성능에 상응하는 피복 두께를 구하기 위한 철골 승온 곡선을 나타낸 것이다.

제8도는 제3도로부터 내화피복두께(mm)와 철골온도가 350℃로 승온할때까지의 시간(분)과의 관계를 나타낸 것이다.

제9도는 실시예 및 비교예에 대하여 부피 밀도(g/㎠)와 1시간 내화 성능 두께(mm)와의 관계를 기재한 그래프

[발명의 상세한 설명]

[산업상의 이용분야]

본 발명은 내화성능이 뛰어난 내화피복용 조성물 및 내화피복공법에 관한 것이다.

[종래의 기술과 문제점]

철골 건축 구조물이나 플랜트 등에 사용되는 내화피복재에는 일정한 내화성능이 요구되고 있다. 예를들면 일본국 건설성은 내화구조로 될 수 있는 내화기준을 정하고 있으며, 건설성고시 제 2999호(소화 44년 5월 31일)의 「내화 구조의 지정의 방법」에는 구체적으로 내화시험방법이 정해져 있다. 그의 시험조건을 보면 철골주의 예에서는 약 1000℃ 가까운 온도의 노(爐)내에서 소정시간, 예를들면 1시간 내화성능 시험이면 1시간동안 가열하여 피복재료 씌워진 철골온도가 평균 350℃ 이상을 초과하여서는 안된다고 되어 있다. 이러한 조건을 충족시키고자 분무형이나 판재 등의 내화 피복재가 과거 여러 가지가 인정되어 왔다.

건축 구조를 설계하는 입장에서 보면 이와 같이 철골에 내화피복하는 재료에 대해서는 보다 경량이며, 또한 보다 얇은 재료가 요구되고 있다. 즉 피복 단위 면적당의 피복재 중량이 가볍게 되면 부하를 그만큼 경감할 수 있기 때문에 경우에 따라서는 사용 강재의 치수가 작은 것을 사용할 수도 있다. 특히 고층건조물로 될 수록 그 효과는 크다. 한편 내화 피복재의 두께를 보다 얇게 할 수가 있다면 피복공사 작업상 얇게 분무하는 것으로 족하기 때문에 단기간에 완성할 수가 있고, 또한 사용재료 용적도 적게되어 재료보관 공간의 저감화나 운송량이 소량화등 시공상에서 얻어지는 잇점은 큰 것이다. 또 피복층이 얇은 정도만큼 유효이용 용적이 증가하는 등의 이용상에서의 잇점도 나타나게 된다.

내화피복공법은 크게는 두가지로 분류된다. 하나는 규산 칼슘판, 석고판, 석면판 등과 같은 건식판을 철골에 붙여가는 공법이며, 건식공법이라고 칭한다. 또 하나는 물을 사용하여 현장에서 분무, 흙손으로 바르기, 콘크리트바르기 등의 수단으로 철골을 피복하는 습식공법이다.

건식공법은 이미 건조되어 있는 판재를 현장에서 붙이는 것으로 물을 사용하는 습식공법과 비교하여 현장에서의 건조공정을 필요로 하지 않기 때문에 즉시 다음의 공정으로 들어갈 수 있는 장점이 있다. 또 표면이 평활하기 때문에 화장하지로서 사용할 수 있다. 그러나 여러 가지 형상의 시공부위에 대하여 절단가공을 지나치게 손이가고 복잡한 취합부에 있어서는 틈이 생기기 쉬워 접속부의 처리가 필요하며 판이 흠이 생기거나 갈라지기 쉽기 때문에 그의 보수가 번거로운 단점이 있다. 또한 습식공법에서는 펌프등으로 비교적 용이하게 재료를 상층부로 압송할 수 있는데 비하여 이러한 판재를 상층부로의 반송 작업이 시간이 걸린다.

이러한 결점을 갖고 있기 때문에 비교적 형상이 복잡한 철골의 들보, 기둥 등에 대해서는 시공성이 뛰어난 습식공법 특히 분무공법이 채용되고 있다.

습식 내화피복 공법에 있어서, 종래의 내화피복재로서 이하의 것이 주로 사용되고 있다.

1) 모르타르 콘크리이트계

형틀을 철골 주위에 세트하고, 콘크리이트, 경량 콘크리이트, 기포 콘크리이트 등을 형틀과 철골 사이의 공간에 끼워넣거나 철골에 시공된 래드 베이스(lath base)위에 모르타르 또는 경량 모르타르를 흙손 도장하거나 한다. 이들 재료의 경화물은 그 자체의 열 용량이 크기 때문에 외부로 부터의 열이 피복재의 승온분에 소비되는 정조만큼 철골면체에 열이 전달되는 것을 지연시키는 성징을 내화재로서 이용하고 있다.

이 경우에는 예를들면 1시간 내화에서 30mm 또는 40mm 두께가 필요하고, 또한 단위 면적당의 중량이 무겁다.

2) 석면, 암면계 분무재

석면, 암면과 같이 내부에 다량의 미세공기를 함유한 면상의 물질은 특히 단열성에 의해서 열의 전달을 지연시키는 작용에 의지하고 있다. 상기 1)의 재료에 비하여 보다 경량이기는 하나 그의 필요내화 두께는 1시간 내화에서 30mm정도이며 두껍다. 특히 이것들은 재료강도 및 부착강도가 극단적으로 약한 것이 많아서 응결수에 접촉하였을 때나 진동이 있었을 때, 결로되었을 때등에는 박기, 탈락, 파손이 생기기 쉽고 이것을 방지하기 위해서 하지에 철망을 병용하기도 하지만 만족할만한 결과는 얻어지지 않고 있다. 또 석면은 사회문제로서 표면화되어 있는「아스베스토스 공해」의 원인물질이며 주민의 건강을 저해한다고 하는 치명적 결함을 갖고 있다.

또 시공방법에 따라서는 석면, 암면 및 시멘트 등의 무기분의 혼합물을 공기로 호오스내를 압송하여 선단에서 물과 혼합한다고 하는 방식을 취하나 물과의 혼합이 불충분한 경우에는 재료의 비산으로 인한 분전을 일으켜서 작업환경을 심하게 오염시키는 경우가 있다.

또한 이것들은 섬유재료라고 하는 성질상 먼지등이 표면에 붙어 더러워지기 쉽다. 더욱이 한 번 더러워진 경우 물등으로 세척하면 재료강도나 부착력이 작기 때문에 탈락될 가능성이 크므로 더러워진 채로 놓아둘 수밖에 없다.

이상 1), 2)외에 질석계 재료도 있으나 상기 2)의 내화피복재와 유사하여 필요두께가 두껍고, 강도가 약하기 때문에 박리, 탈락 파손이 생기기 쉬운 등의 결점을 갖고 있다.

또 최근에는 건축 공정의 단축화, 조기완성에 대한 요구가 시공주나 건축공사업자로부터 심하게 되었다. 내화피복 공사에 있어서도 동일하며 가급적 현장에서의 공사 일정을 짧게할 필요가 있다. 그 해결책의 1안으로서 미리 철골에 내화피복재를 시공한 상태에서 반입하여 현장에서의 내화피복 공사를 가급적 생략하도록 하는 방법이 있다(프리코우트공법이라고 칭한다). 그러나 종래의 내화피복재료는 이 공법에 충분히 대응할 수 없었다.

예를 들면 암면 등의 분무재의 경우에는 부착력이 약하기 때문에 반송 및 조립시의 진동에 견딜 수 없어 박리 탈락이 생긴다. 또 재료 자체의 강도가 약하기 때문에 작업시에 사람이 위에 올라갈 수 없고, 또 비를 맞으면 탈락하기 때문에 우중에서도 사용할 수 없다.

시멘트 콘크리이트계의 것은 부착력의 문제점 외에 단위 면적당의 중량이 지나치게 무거워서 반송 및 매달아 올리는데 지장을 가져 온다.

한편, 규산 칼슘판 등의 건식판의 경우에는 물에 젖었을시와 강도저하가 심하기 때문에 강우에 견디기 어렵고, 또 일부 파손이 있었을 경우에는 그 전체를 모조리 교환할 필요가 있어 보수에 지나치게 시간이 걸린다. 이와 같이 종래 재료로는 대응할 수 없었던 내화피복재의 프리코우트공법에 대해서도 본 내화성 조성물을 응용해 가려는 것이다.

문제점을 해결하기 위한 수단

본 발명자는 지금까지 피복재료에 내화성능을 지니게 하기 위하여 여러 가지의 검토를 행하여 왔다. 예를들면, 일본국 특원소 제 59-199118호에서는 시멘트 경량골재, 수화도가 큰 물질의 일정범위에서의 조성물에 의해 내화성능이 좋은 재와 조성물을 얻고 있다.

본 발명자는 더욱 연구를 한 결과 부착력이 뛰어나고 고내후성이며, 경량, 박막화가 가능한 고내화 조성물을 완성하기에 이른 것이다.

또한 본 명세서에서 사용하는 ＂경량＂이란 부피 비중이 1.0이하인 것을 의미하고, 또 ＂박막＂이란 건설성 고시에 의거한 철골들보의 1시간 내화시험에서 합격 두께가 20mmm이하인 성능을 의미하는 것이다.

본 발명자는 수경성 시멘트와 재유화형 분말수지의 혼합물에 수산화알루미늄 분만, 300℃ 내지 1000℃에서 분해되는 탄산염물질, 및 연통기포가 50%이상인 경량골재를 특정량 배합함으로써 한층 뛰어난 내화성능을 가지며, 밀착성, 내후성이 뛰어난 내화피복을 형성할 수 있는 조성물이 얻어질 수 있음을 확인하였다. 이 내화피복재는 철골 구조물에 대한 중량부담을 저감하고, 보다 얇은 두께로 족하다. 또한 철골에 대한 부착력이 높기 때문에 박리, 탈락의 염려가 없으므로 내구성, 내후성이 높다. 또 재료를 백색계로 할 경우 얻어지는 내화피복재 자체에 화장성이 있고, 또 예를들면 무기고분자계의 플래트 페인트등으로 착색 마무리를 하는 것이 가능케 되는 등의 화장 마무리성도 아울러 갖는 종래에 없었던 것이다.

본 발명의 조성물은 구성요소가 모두 분입체이며, 건식혼합에 의해 혼합한 이 조성물을 백에 담아서 시공현장에 가져가서 현장에서 단순히 물을 가하여 혼연하는 것만으로 작업에 제공할 수가 있다. 이점 때문에 단순히 작업효율이 좋다는 잇점이 얻어지는데 그치지 않고 2포트 혹은 3포트형 등의 현장 조합으로 자주 문제로되는 현장조합시의 배합의 편차로 인한 성능의 불안정이라는 문제를 미연에 방지하는 것도 가능케 된다. 또한 제품은, 예를들면 방습성의 지대에 의해 공급하면 폐재의 처리도 극히 간편하다.

또 이것들의 내화 조성물을 혼합하여 가수혼연한 것을 철골에 도포할 경우, 특히 부착력에 뛰어나기 때문에 예를들면 건축현장에 철골을 반입하기전에 미리 그 철골을 피복해두는 것도 가능하다. 그런 경우에는 현장에서의 피복공사는 철골 접합부나 그 부재와의 취합부, 파손부 등의 일부만으로 끝낼 수가 있어 현장공사 공기의 대폭적인 단축화를 꾀할 수가 있다.

또 본 발명의 내화조성물과 시이트재료를 조합함으로써 피복재의 표면보호, 화정성의 개선, 내구성향상등과 같이 기능을 보다 한층 향상시킬 수가 있다. 특히 본 발명의 내화조성물은 시경성 및 자기 접착성을 갖고 있으므로 도포물이 경화되기 전에 그 표면에 시이트상 재료를 붙일 경우에는 특별한 접착제를 필요로 하지 않는다.

앞서 설명한 프리코우트공법에 있어서는 이와 같은 시이트상 재료를 표면에 존재시키는 것은 표면의 보호, 피복물의 탈락방지 등의 점에서 얻는바가 크다.

한편, 이들 시이트상 재료중에서도 통기성이 없는 재질의 것을 표면에 사용하고 내화조성물중에 기화성 부식방지제를 첨가함으로써 철골내부에 녹이 형성되는 것을 장기간에 걸쳐 억제할 수가 있다. 일반적으로 철골에는 부식방지 페인트를 사용하는 일이 많으나 이 방법을 적용함으로써 내화물 재료를 직접 철골에 도포할 수가 있어 공정의 간략화에 이바지한다.

또 철골의 표면으로부터 소정간격을 두고 건식판을 붙이고 그의 공간부에 본 발명 내화조성물을 충전경화하여 일체화시키는 공법을 취함으로써 견고하고, 또한 표면 평활성이 뛰어난 내화피복 철골이 얻어진다.

또한, 본 발명 내화조성물을 철골에 대한 적용만으로 머무르지 않고 경량 철골 하지벽의 습식 미장이도공법용 재료로서도 유효하다. 이 공법에서는 경철 간주를 세워 그것에 판(board) 또는 래드(lath)를 붙이고 그의 표면으로부터 내화피복 조성물을 분무하거나 흙손 도장을 하는 공법을 취한다. 본 발명 조성물의 수혼연물은 하지에 대한 부착성이 뛰어나고, 또한 강도가 있기 때문에 벽으로서의 강도를 유지할 수가 있다. 본 발명의 내화성 조성물은 표면경도가 있고, 또한 표면 평활성이 있어서 그대로 페인트칠이나 벽지바르기가 가능하므로 화장성이 풍부하다. 또 얇게 도포하는 것으로 족하고 경량이기 때문에 벽 중량의 감소로 바닥고정 하중 부담을 현저하게 저감시킬 수 있는 등등의 잇점이 있다.

[본 발명의 구성]

본 발명에 사용되는 수경성 시멘트는 포오트랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 석회혼합 시멘트, 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이애시 시멘트, 메이슨리 시멘트, 고황산염 슬랙 시멘트 등의 일반적으로 알려져 있는 시멘트를 포함한다. 이것들은 내화 피복재에 강도를 부여하는 것이다.

다음에, 재유화형 분말수지란 유화중합에 의해서 수득되는 합성수지 유체를 입자상태로 건조하여 얻어진 것, 후유화하여 얻은 합성수지 유체를 입자상태로 건조하여 얻어진 것 등이 있으며 물에 첨가하면 용이하게 유화하는 것이다. 통상적으로 비닐수지계 합성수지 유제가 이와 같은 형태로 조정되고 아크릴산에스테르, 버어사틱 산에스테르, 스티렌, 염화비닐, 아세트산비닐 등이 대표적인 물질로서 예시할 수 있고, 특히 에틸렌-아세트산비닐계 및 아세트산비닐-비닐버어시테이트계의 수지가 수경성 시멘트와의 양호한 혼화성, 및 실제의 내화피복에 있어서의 뛰어난 작업성의 점에서 또는 공업제품으로서 입수하기 쉬운점 때문에 가장 바람직하다. 사용되는 분말의 입자경은 특별히 제한되지는 않으나 통상적으로 -60-메시입자들이 사용된다.

본 발명에서 재유화형 분말수지는 시공시의 경량골재의 비산을 방지시키는 동시에 시공 작업성을 향상시키고 밀착성을 향상시키며 내화피복재의 비교적 저온 가열하에서의 박리를 방지하고 화장 마무리재의 마무리 안정성을 장기간 유지하는 등의 여러 가지의 잇점을 부여한다.

또, 여기서 수산화 알루미늄이란 Al₂O₃·xH₂O인 화학식으로 표시되는 것을 의미하는데 산출상황 또는 제법에 따라서 수화도 x의 값이 달라진다. 천연광물로서는 배무석(boehmite), 기브스석(gibbsite), 다이아스포아(diaspor) 등이 있으며, 또 바이어법(Bayer process) 등에 의해서 만들어진 합성수산화 알루미늄도 사용된다. 특히 기브스석등과 같이 수화도가 큰 것이 바람직하다. 입도는 그의 최대경이 1mm이하이면 특히 한정되는 것은 아니다. 통상은 0.3mm이하의 것이 이용된다.

300℃∼400℃ 사이에서 분해되는 탄산염 물질의 구체적 예에는 석회석, 방해석, 대리석 등의 천연광물에서 수득되는 중질탄칼슘, 공업적으로 합성되는 경질탄산칼슘, 마그네사이트, 능철광, 능망간광, 돌로마이트등이 구체적으로 예시될 수 있고, 특히 중질탄산칼슘이 값이 싸고 또한 입수하기 쉬운 잇점을 갖는다. 그 바람직한 입자경은 1mm이하이면 특별히 한정되지 않는다.

수산화 알루미늄 분말과 탄산염 물질과의 배합 비율은 수산화 알루미늄 분말과 탄산염 물질과으 혼합물 100중량부 중의 비가 15 내지 85 : 85 내지 15이어야 하는데 바람직하기로는 20 내지 80 : 80 내지 20이다. 수산화 알루미늄 분말 또는 탄산염 물질이 단독으로 사용된 경우, 경량이며 박막으로 충분한 내화성능을 얻는다고 하는 본 발명의 목적을 달성할 수는 없다. 수산화알루미늄 분말과 탄산염 물질을 상기한 특정비율로 배합한 경우에만 본 발명의 목적을 달성할 수가 있다. 그리고 이들 수산화알루미늄 분말 및 탄산염 물질의 합계중량은 수경성 시멘트 100중량부에 대하여 50∼600중량부로 할 필요가 있다. 50중량부 보다 적은 경우에는 목적하는 내화성능을 얻을 수가 없고, 또 600중량부 보다 많은 경우에는 결합재인 수경성 시멘트 및 재유화형 분말수지가 조성불중에 차지하는 비율이 상대적으로 작게되고 강도가 저하되어 실용에 적합하지 않게 된다.

본 발명의 특징적인 구성요소인 50%이상의 연통 기포를 갖는 경량골재란 천연광물 또는 합성물의 발포 또는 팽창에 의해 형성되는 물질이며, 입충전밀도가 1.2kg/l 이하의 것을 가르킨다. 또 입경은 특히 한정되는 것이 아니나 분무 등에 사용되는 경우를 고려하면 분무노즐이 막히지 않을 정도, 약 10mm이하의 것이 바람직하다. 구체적으로는 팽창 퍼어라이트, 팽창혈압, 팽창 버어미클라이트, 경석등 외에 실리카겔을 발포시킨 것이나 점토를 조립, 발포시킨 것등 중에서, 특히 전기포중의 연통 기포가 50% 이상을 점하는 경량골재를 말한다. 예를들어 진주암계의 팽창 퍼어라이트나 팽창 버어미클라이트가 있다. 또한 처음에는 독립 기포의 경량골재라 하더라도 파단이나 파쇄 등에 의에 외관상, 연통 기포상의 것이 50%이상으로 된 것도 사용할 수 있다.

이들 연통 기포가 50%이상인 경량골재의 조성물중에 차지하는 양은 수경성 시멘트 100중량부에 대하여 20∼300중량부이다. 20중량부 보다 적은 경우에는 본 발명의 목적하는 경량화를 달성할 수가 없고, 또 300중량부를 초과하면 피복재의 기계적 강도가 낮아지고 더욱이 부착성 불량, 표면강도 부족 등으로 인해 박리, 파손이 생겨 바람직하지 않다.

본 발명에서는 상술된 5성분 외에 필요에 따라 중량재로서의 내화점토, 내화성 산화물, 규사, 석회 등의 분말, 피복 경화층의 균열 방지재로서의 유리섬유, 암면, 펄프섬유 등의 섬유상물, 점성조정제로서의 셀룰로오스계 수가용성 수지분말, 유동조정제로서의 계면활성제, 착색제로서의 각종 안료 등을 내화성능을 저해하지 않고 기계적 강도나 부착성을 저하시키지 않는 범위내에서 적당량 배합시킬 수가 있다.

사용에 있어서는 상술한 각 성분들을 함유하는 본 발명 조성물에 물을 가하여 혼연한다. 물의 양은 조성물중의 각 성분의 비율, 채용하는 공법 등에 따라 변화되지만 통상적으로 본 발명 조성물 100중량부에 대하여 60 내지 180중량부 정도이다. 유입공법의 경우에는 높은 유동성을 필요로하므로 흙손도장, 분무공법의 경우에 비하여 5 내지 20중량% 증가한 양을 가한다. 혼연물은 통상은 펌프로부터 호오스로 압송하여 분무노즐의 선단으로부터 공기압으로 분무하여 소정의 두께로 도포한다. 또 흙손을 사용하여 도포하는 일도 있다. 일반적으로는 이런 작업은 건축 현장에서 철골이 조립된 후에 행해진다. 도포후는 그대로 경화 건조가 진행되어 내화피복층이 수득된다.

한편 건설현장에서의 공사기간 단축을 꾀하기 위한 공법으로서 철골 가공 공장등에서 미리 철골에 내화피복제를 분무해두고 이것을 건축 현장으로서 가져감으로써 현장에서의 분무공정을 생략한다고 하는 프리코우트 공법에 있어서 도포방법 자체는 상기와 거의 동일하게 해서 수행된다. 이 경우에는 물론 철골 접합부나 데크의 취합부 등의 도포해서는 않되는 부분을 미리 폴리에틸렌시이트 등으로 피복해둔다. 현장에서 철골이 조립된 후에 보수공사로서 필요부분에 현장에서 도포한다.

또 표면을 보다 한층 양호하게 보호하고 또한 미관을 아울러 갖게하는 공법으로서 시이트상 재료를 병용하는 방법은 극히 유용하다. 이 경우에는 두가지 방법이 있다.

먼저, 제1의 방법은 제1도에 표시한 바와 같이 본 내화피복 조성물의 혼연물을 철골에 도포한 후 아직 경화되지 않은 동안에 그 위에 시이트상 재료를 눌려 붙여가는 방법이다. 이때에 주의할 점은 내화피복 조성물이 아직 연한 상태에서 붙여야 하는 것이다. 경화건조가 진행된 상태에서는 시이트상 재료를 부착할 수가 없다. 가령 외관을 붙여졌다고 하더라도 실제로는 부착성이 떨어져서 후에 시이트상 재료가 벗겨진다는 사고를 일으키게 된다. 배합 비율에도 달렸으나 통상적으로 내화피복 조성물 도포 후 약 1시간 이내에 시이트상 재료를 붙이는 것이 바람직하다.

제2의 방법은 제2도에 표시한 바와 같이 표면재로 되는 시이트상 재료에 내화피복 조성 혼연물을 필요내화 성능에 걸맞은 소정두께로 도포하고, 도포물이 아직 연한 동안에 혼연물쪽을 철골면에 향하게해서 그대로 철골에 눌러서 부착시켜서 자연경화시키는 것이다. 이러한 공법이 채용될 수 있는 것도 본 발명의 내화피복 조성물이 물을 가한 상태에서 밀착성이 뛰어나기 때문이다. 복잡한 형상의 철골면에 분무하는 방법과 달라서, 이 방법은 평활한 면인 시이트상 재료의 면에 도포하게 되어 또한 재료의 비산으로 인한 손실이 적어진다는 잇점이 있다.

여기서 말하는 시이트상 재료란 다음과 같은 것을 가르킨다. 먼저 소재가 무기계의 것으로서 유리섬유, 세라믹섬유, 탄소섬유, 금속섬유 등의 천, 부직포, 망상의 것, 또 알루미늄, 철, 스테인레스 등의 금속박등이 있고, 유기계 소재의 것으로서는 지류외에 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐리덴등으로 만든 필름, 시이트나 나일론, 폴리에스테르 등의 합성섬유나 면, 마, 양모, 견 등의 천연섬유로 만든 직포, 부직포 등을 들 수 있다.

또 이상에 열거한 재료를 조합하거나 적층한 것, 예를들면 이면에 종이를 붙인 폴리염화비닐제 직물 등도 들 수 있다. 필름상과 같이 표면이 평활한 것 보다는 망상, 직포상, 부직포상과 같이 표면에 요철이 많은 편이 내화 피복재와의 얽힘이 양호하므로 접착이 보다 견고하게 되어 바람직하다. 또 내화성성이라는 점에서는 내화성 피복재 자체로 충분히 그 작용을 지니고 있으므로 표면에 사용하는 시이트의 재질은 무기, 유기의 구별을 묻지않으나 굳이 말한다면 불연성 또는 난연성을 갖는 소재가 바람직하다.

한편 상기 시이트상 재료와의 조합공법에 있어서는 예를들면 제5도와 같이 피복재 내부에 공간이 있는 구조로 되는 일이 있다. 이 경우에는 그 공간 부분의 철골 표면은 알칼리성의 피복재와 밀착되어 있지 않으며, 또한 습기가 많은 분위기와 접촉하기 때문에 알칼리성의 피복재와 밀착되어 있는 철골면보다 표면이 녹슬기 쉽다.

이런점을 해결하기위한 공법으로서 상기 시이트상 재료중에서도 통기성이 없는 것을 선택하고, 그것과 기화성 부식방지제를 조합시키는 방법을 채용할 수가 있다.

통기성이 없는 시이트 재료의 예에는 왁스지, 폴리염화비닐필름, 폴리에틸렌필름, 알루늄박등이 있는데 투습저항이 100㎡·hr·mmHg/g 이상인 것이다. 이것들을 단독 또는 적층의 형태로 사용한다.

기화성 부식방지제란 상온에서 기화성을 갖는 금속 부식 억제제를 말하고 특히 철에 대하여 유효한 것으로서는 아민류의 아질산염, 아민류의 크롬산염, 아민의 카르복실사염, 카르복실산의 에스테르류 및 이것들의 혼합물을 들 수 있다.

구체적으로는 디시클로헥실암모늄·나이트라이드(DICHAN), 디시클로헥실암몬늄·카프리레이트, 시클로헥실암모늄·카르보네이트(CHC), 시클로헥실암모늄·라우레이트, 디이소프로필암모늄·나이트라이트(DIPAN), 니트로나프탈린암모늄·나이트라이트(NITAN), DICHAN 80%+DIPAN 20%의 혼합물, 모노옥탄올아민 벤조에이트+요소+아질산나트륨의 혼합물, 디시안디아미딘·나이트라이트, 모르풀린·라우레이트 등을 들 수 있다. 이것들은 어느것이나 본 발명의 목적에 부합된다. 특히 장기간의 보호를 목적으로할 경우에는 증기압이 작은 DICHAN계가 보다 바람직하다. 사용에 있어서는 분말 또는 수용액 상태로 본 발명 조성물에 배합된다. 부식방지제의 바람직한 첨가량은 내화피복 조성물 고형분 100중량부에 대하여 0.05 내지 5.0중량부이다. 0.05중량부 보다 적은 경우에는 장기 부식방지 효과를 기대할 수 없고, 또 첨가량이 많으면 효과상의 불이익은 없으나 가격의 점에서 불리하게 된다.

상기 공법 외에 제6도에 표시한 바와 같이 철골(a)의 표면으로부터 소정 공간을 두고 패널(f)을 붙이고 본 발명 내화물(b)을 충전함으로써 얻어지는 내화피복공법이 있다.

먼저 장설재(d)를 붙인다. 철골(a)이 H형 강이 아니고 각상강(角狀鋼)의 경우에는 물론 이것은 필요치 않다. 다음에 철골면에 일정간격마다 스페이서(e)를 접착제로 붙인다. 이 스페이서(e)로 충전 두께의 조정을 한다. 스페이서(e)에 접착제를 사용하여 판을 붙이고 그의 4개의 모서리는 코오너 비이트(g)로 고정시킨다. 그리하여 그의 공간부에 내화혼연물을 흘려넣는 등의 방법으로 충전하여 그대로 경화시킨다.

장설재(d)로 유용한 물질로는 종래부터 사용되어 왔던 것을 광범위하게 사용할 수 있는데 예를들면 철망, 석고판, 석면 슬레이트, 목모 시멘트판, 펄프 시멘트판, 하아드보오드 등을 예시할 수 있다.

이 장설재(d)의 치수는 H형강에 맞추어서 적절히 결정하면 된다. 접착제로서도 특별히 제한은 없고 유기질 및 무기질 어느 접착제도 사용할 수 있는데 전자로서는 예를들면 에폭시 수지 등을, 후자로서는 물-유리계 접착제 및 인산염계 접착제를 예시할 수 있다. 스페이서(e)는 철골(a)과 패널에 의해 공간을 형성하기 위한 유지제이며, 무기질로 비교적 내화 단열성이 뛰어난 것이 좋고, 구체적으로는 규산칼슘판, 경량 발포콘크리이트판, 모르타르판, 석고판 등이 있다. 사용되는 스페이서는 통상적으로 20mm×20mm 정도이며, 그 두께는 내화성 조성물의 두께에 따라 달라지는데 예를들면 10 내지 40mm 정도이다.

패널은 내화성 조성물로 충전시 형틀로서의 작용을 나타낼 뿐아니라 내화 피복의 마무리면으로도 된다. 이것은 내화성 조성물의 두께에 따라 적절한 재질의 것이 선택 사용된다. 예를들면 내화성 조성물이 내화성능의 면에서 충분히 만족할 수 있을 정도의 두께가 있다면 이 패널의 재질로서는 특별히 내화성을 문제로할 필요는 없으므로 광범위하게 적절히 선택된다 : 구체적으로 예를들면 석고판, 석면 슬레이트, 목모시멘트판, 펄프시멘트판, 합판, 칩보오드, 하아드보오드 등이 있다.

또 코오너 비이드(g)는 패널(f)의 맞댄 부분의 모서리를 커버 및 보강하기 위하여 사용되는 것으로서 예를들면 스테인레스, 알루미늄 등으로 이루어진 것이 바람직하다.

물론, 이 공법에 있어서도 상술한 시이트상 재료 조합 공법과 마찬가지로 기화성 부식 방지제와의 병용도 행하여진다.

본 발명의 효과

본 발명에 의하면 하기의 효과가 수득된다.

1) 재료 형태는 분말 뿐이며 단일 포장물로 되어 있으므로 사용에 있어서는 물과 함께 혼합하면 되어 작업 효율이 크게 개선된다.

2) 분무작업의 경우, 물을 섞어 혼연한 것을 분무하므로 분진이 휘날리지 않고 작업환경을 더럽히지 않는다.

3) 도포물은 경량이고 얇은 두께일 경우에도 충분한 내화성능을 발휘하므로 단위면적당의 중량이 감소되어 구조물에 대한 중량부담이 줄어든다.

4) 종래의 내화 피복재 보다도 피복층을 얇게 할 수가 있으므로 건물 실내의 유효용적을 보다 넓게 취할 수가 있다.

5) 내수성 및 내후성에 뛰어나므로 풍우를 당하더라도 벗겨져 떨어지는 일이 없다.

6) 석면, 암면 등의 섬유상 내화 피복재는 그 표면이 섬유상으로 되기 때문에 더러움이 달라붙기 쉬우나 본 발명에 의한 피복은 표면이 치밀하므로 더러워지기 어렵다.

7) 더렵혀진 경우에도 섬유상 내화 피복재와 달라서 수세 등이 가능하므로 항상 아름다움이 유지된다.

8) 재료를 백색계로 할 수가 있으므로 마무리면이 희고 아름답다. 또한 필요하다면 안료 등을 배합함으로서 착색도 가능하다.

9) 연통기포가 많은 경량 골재를 사용하기 때문에 피복은 흡수성 및 흡습성이 우수하고 결로방지 효과를 발휘한다.

10) 또한 본 발명 조성물의 가수 혼연물은 부착성이 뛰어나고 그의 경화물은 경량이며 고강도이므로 대폭적인 현장 공기 단축화의 목적으로 미리 철골에 내화 피복물을 분무해두고 그것을 현장에서 조립한다는 프리코우트 공법이 가능케된다.

또 표면에 시이트상 재료를 병용할 경우에는 다음의 효과가 얻어진다.

11) 표면에 시이트를 붙이므로써 보다 견고하게 표면의 보호를 수행할 수 있으므로 충격에 기인하는 피복의 결여, 탈락이 없다.

12) 또한 시이트 자체에 무늬를 프린트해 둠으로써 간단한 공정으로 화장성이 우수한 마무리를 얻을 수 있다.

13) 미리 시이트에 내화 피복물을 도포하고 그것을 시이트마다 철골에 붙이는 공법에 의하면 복잡한 형상의 철골면에 분무할 경우와 비하여 재료의 비산손실이 적어도 된다.

14) 표면 시이트로서 통기성이 없는 재료를 선택하고 또한 기화성 부식방지제를 병행 사용한 경우 철골면에 부식방지 도료를 도포할 필요가 없이 장기에 걸쳐서 녹의 발생을 억제할 수가 있다.

15) 판재와 조합하는 공법에 의해 철골, 판재 및 내화피복재가 상호 밀착 일체화된 구조가 가능하고 강도가 향상된다.

16) 피복재의 표면이 평활하며 또한 두께의 치수 정밀도가 정확하므로 표면의 화장성이 풍부하고 또한 편차가 없는 균일한 내화성능이 얻어진다.

[실시예]

본 발명은 하기의 실시예 및 비교예로써 보다 상세히 설명한다.

A. 조성성능 비교

(1) 시험체 작성 방법

각각의 배합 분말을 개량한 후 모르타르 혼합기로 건식 반죽 혼합하여 균일한 혼합분말을 조제하였다. 이것에 분무 또는 흙손 도장작업이 가능하도록 물을 적당량 가하여 모르타르 믹서로 혼연하여 혼합 페이스트를 수득한다. 이 페이스트의 일부는 부피 밀도 및 압축 강도 측정을 위하여 JIS R 5201에 정해진 금형(40mm×40mm×160mm)에 넣은 후 온도 20℃ 및 습도 65%의 경화실에서 2일간 경화시킨다. 이어서 탈형하고 이어서 26일간 동일하게해서 경화시켜(합계 28일간 경화)시험체를 수득하였다.

한편, 내화성능 시험용의 시험체는 치수가 300mm×300mm×9mm×14mm이다. 길이 300mm의 H형 강에 10, 15, 20, 25, 30, 35mm의 6단계의 두께로 각각의 내화 피복재를 도포하고 온도 20℃, 습도 65%로 28일간 경화시켜 시험체로 하였다. 열간압연강판(75mm×150mm×3mm)에 두께 10mm로 도포하여 상기와 동일하게 경화시켜 부착강도를 시험체로 하였다.

(2) 부피 밀도

시험체의 부피 밀도는 상기 조건으로 경화하여 수득한 부피 밀도 시험체에 대하여 바깥 치수를 노기스로 측정하여 체적(V)을 구하는 동시에 중량(W)을 측정하고, 부피 밀도를 하기식에 의해 구하였다.

(3) 압축 강도

상기 (1)의 시험체를 40mm×40mm의 가압판으로 만든다. 가압속도는 원칙으로서 1 내지 2kg/초로하여 가압한다. 압축강도는 시험체가 파괴 되었을 시의 최대 하중으로부터 하기의 식에 의해 구하였다.

(4) 기둥 1시간 내화성능에 상응하는 피복 두께

이 시험은 다음같이 행하였다.

프로판가스를 사용한 노속에 상기 (1)의 시험체를 설치하고 JIS A 1304의 표분 가열곡선에 의거하여 가열하였다. 그때에 미리 철골에 구멍을 뚫어서 묻어놓은 열전대(크로멜-알루멜)으로 각각 두께가 다른 시험체에 대해서 철골의 승온곡선을 측정하였다. 또한 각각의 철골온도가 내화성능 합격기준인 350℃로 될 때까지의 가열시간(분)을 측정하였다. 그 결과를 제7도에 나타내었다.

다음에 횡축을 내화 피복두께(mm), 종축을 350℃에의 도달시간(분)으로하고 각각의 측정치를 차례로 기입한 다음 선으로 연결하였다. 그선에 따라 기둥 1시간(60분)내화성능에 상응하는 피복두께를 구하였다. 이것을 제8도에 나타내었다.

(5) 필요 단위면적 중량

필요 단위면적 중량은 1시간 내화성능에 상응하는 두께M(mm)와 그의 부피 비중(C)으로부터 산출한다. C×M×(mm)×(1/10)×(100×100)×(1/1000)(kg/㎡)

(6) 부착강도

부착에 대해서는 40mm×40mm의 시각 지지체를 에폭시 수지로 표면에 부착시켜서 하중속도 150 내지 200kgf/분으로 인장시험을하여 파단될때까지의 최대 하중을 측정한다. 부착강도는 하기식에 의해 산출되었다 :

표 1에는 각 실시예에서 사용한 각 성분을 표시하였다. 그것들을 사용하여 배합한 실시예를 표 2에, 비교예를 표 3, 표 4에 표시하였다.

[실시예 1]

표 2의 조성물로부터 얻어진 시험체의 특성을 특정하였다. 시험체는 내화 두께가 16mm로 얇고, 단위면적당 중량이 12.8kg/㎡로 가볍고, 부착강도가 2.2kgf/㎠로 충분한 내화성이 뛰어난 내화 피복 조성물이 얻어졌다.

[실시예 2]

실시예 1의 배합중 팽창 버미큐라이트를 연통성의 팽창 퍼어라이트로 대체하여 가한 바, 실시예 1과 같은 우수한 내화성 피부 조성물이 얻어졌다.

[실시예 3]

수지분말을 30부로 늘리고 또한 수산화알루미늄 및 탄산칼슘을 감량하였다.

[실시예 4]

탄산칼슘 대신에 탄산마그네슘을 사용한 배합이다.

[실시예 5]

수지분말을 40부로 늘려 사용하고 팽창 버미큐라이트 및 연통기포성의 팽창 퍼어라이트의 혼합물을 사용하였다.

실시예 3, 4 및 5중 어느 것에 있어서나 본 발명의 목적에 합치되는 뛰어난 내화 피복 조성물이 얻어졌다.

[비교예 1]

실시예 1의 조성으로부터 경량 골재를 제외한 것이며, 내화 두께가 18mm로 얇으나 밀도가 높고 단위 면적당의 중량이 28.8kg/㎡로 무겁기 때문에 구조에 대한 무담이 크다.

[비교예 2]

실시예 1의 배합에 있어서 경량 골재로서 독립 기포계의 팽창 퍼어라이트를 사용한 것이지만 내화 두께는 그다지 얇게되지 않았다.

[비교예 3]

탄산염 물질을 사용하지 않고 수산화알루미늄만을 배합한 예이며, 마찬가지로 내화 두께가 두꺼웠다.

[비교예 4]

수산화 알루미늄을 사용하지 않고 탄산칼슘만을 사용한 예이며, 비교예 3과 동일하게 내화 두께가 두꺼웠다.

비교예 1, 2, 3 및 4에 의한 내화 피복재는 실시예에 의한 것과 비교하여 어느것이나 단위면적 중량이 무거웠다.

[비교예 5, 6]

수산화알루미늄 및 탄산칼슘의 배합비율의 차가 큰 예이다. 어느 것이나 내화 두께는 그다지 얇지 않았다.

[비교예 7]

수지분말을 첨가하지 않았을 경우에는 극단적으로 무착력이 저하하였다.

[비교예 8]

과량의 수지분말을 사용한 결과 내화성능이 저하하고 필요 두께는 두꺼웠다. 또 가열하에서의 연기의 발생을 약간 볼 수 있었다.

[비교예 9, 10]

암면제 및 시멘트 모르타르계를 각각 비교로서 사용하였다. 암면계에서는 필요 두께가 가장 두껍고, 시멘트 모르타르계에서는 단위 면적당의 중량이 가장 무거웠다.

이상의 실시예 및 비교예에 대하여 부피 밀도(g/㎠)와 1시간 내화 성능 두께(mm)와의 관계를 기재한 그래프를 제9도에 표시하였다.

B. 시이트계 재료의 병용 공법

[실시예 6]

실시예 1의 배합을 사용하여 모르타르 혼합기로 물과 혼연하여 200mm×400mm×7mm×10mm의 치수로 길이 3mm의 H형강에 직접 모르타르 펌프를 사용하여 평균 두께 16mm로 분무하였다. 그후 즉시 1.5m의 길이에 걸쳐서 절단 유리섬유를 에폭시수지로 결합한 질량 300g/㎡의 유리섬유의 부직포를 분무한 내화 피복 조성물의 위에 누르도록해서 직접 붙이고 그대로 2주간 경화하여 1시간 내화성능의 피복 철골을 얻었다. 그후 이 철골을 트럭에 적재하여 약 50km 주행하여 박리 탈락 상태를 조사하였다. 피복의 박리는 없었다.

다음에 철골의 표면에 5kg의 쇠구슬을 1m의 높이에서 낙하시킨 바 유리섬유제 부직포를 입힌 부분은 만입되었으나 유리섬유제 부직포를 입히지 않은 면에는 만입이 되었을뿐만이 아니라 또한 일부가 갈라져서 낙하하였다.

[실시예 7]

실시예 1의 배합물 모르타르 믹서로 물화 혼연하여 질량 200g㎡, 두께 약 0.18mm로 짠 유리천 위에 흙손으로 두께 16mm로 되도록 폈다. 이것을 즉시 실시예 6에서 사용한 것과 같은 치수의 철골의 표면에 손으로 누르면서 유리천마다 부착시키고 그대로 경화시킨다. 표면이 유리천으로 씌워지고 화장성이 뛰어난 1시간의 내화성능을 갖는 철골을 얻었다.

실시예 6과 동일한 반송성 시험 및 충격시험을 한 바, 어느것이나 표면에서의 탈락이나 하지로부터의 박리 등을 볼 수 없었다.

C. 기화성 부식방지제와의 병용 공법

[실시예 8]

실시예 1의 배합물 100부에 대하여 DICHAN을 0.5부 혼합하여 실시예 6과 동일한 방법으로 같은 치수의 철골에 길이 1.5m에 걸쳐서 전제 둘레를 분무하였다. 그리고 바로 그 표면에 이면에 유리천을 라미네이트한 두께 0.5mm의 폴리염화비닐제의 시이트를 눌러서 부착시켜 전면을 씌웠다. 나머지의 1.5m의 부분에 대해서는 DICHAN을 혼입하지 않은 조성의 내화 피복 조성물을 도포하여 같은 시이트재로 전면을 씌웠다. 이것을 옥외에 1년간에 걸쳐서 방치한 후 내화 피복 조성물을 벗긴다. DICHAN이 함유되어 있지 않은 철골면에서는 그 면적의 약 2분 1이 녹이나 있었다. 반면에 DICHAN이 혼입된 철골면에서는 녹의 발생은 전혀 볼 수 없었다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

※) 비교예 9 및 10의 배합성분은 별표(표 4)에 표시함

[표 4]

Claims (12)

1. (i) 수경성 시멘트 100중량부, (ii) 재유화형 분말수지 3 내지 50중량부, (iii) 수산화 알루미늄 분말 15 내지 85중량% 및 300 내지 1000℃의 온도에서 분해하는 탄산염 85 내지 15중량%로 이루어진 혼합물 50 내지 600중량부, 및 (iv) 연통기포가 전기포의 50% 이상인 경량 골재 20 내지 300중량부를 함유하는 내화성 조성물.
2. 제1항에 있어서, 재유화형 분말수지가 비닐계 수지 분말인 내화성 조성물.
3. 제2항에 있어서, 재유화성 분말수지가 에틸렌-아세트산 비닐계 공중합체분말 및/또는 아세트산 비닐-비닐 버어사테이트계 공중합체 분말인 내화성 조성물.
4. 제1항에 있어서, 수산화 알루미늄 분말과 탄산염과의 중량비가 20 내지 80 : 80 내지 20인 내화성 조성물.
5. 제1항에 있어서, 경량 골재가 팽창 퍼어라이트 및/또는 팽창 버미큐라이트인 내화성 조성물.
6. (i) 수경성 시멘트 100중량부, (ii) 재유화형 분말수지 3 내지 50중량부, (iii) 수산화 알루미늄 분말 15 내지 85중량% 및 300 내지 1000℃의 온도에서 분해하는 탄산염 85 내지 15중량%로 이루어진 혼합물 50 내지 600중량부, 및 (iv) 연통기포가 전기포의 50% 이상인 경량 골재가 20 내지 300중량부를 함유하는 내화성 조성물에 물을 첨가하고, 혼연하여 철골 표면에 도포하는 내화 피복공법.
7. 제6항에 있어서, (i) 수경성 시멘트 100중량부, (ii) 재유화형 분말수지 3 내지 50중량부, (iii) 수산화 알루미늄 분말 15 내지 85중량% 및 300 내지 1000℃의 온도에서 분해하는 탄산염 85 내지 15중량%로 이루어진 혼합물 50 내지 600중량부, 및 (iv) 연통기포가 전기포의 50의 이상인 경량 골재 20 내지 300중량부를 함유하는 내화성 조성물에 물을 첨가하고 혼연하여 철골 표면에 도포한 후 도포물이 경화되기전에 시이트상 재료를 표면에 부착시키는 내화 피복공법.
8. 제7항에 있어서, 내화성 조성물에 기화성 부식 방지제를 배합하는 내화 피복공법.
9. 제6항에 있어서, (i) 수경성 시멘트 100중량부, (ii) 재유화형 분말수지 3 내지 50중량부, (iii) 수산화 알루미늄 분말 15 내지 85중량% 및 300 내지 1000℃의 온도에서 분해하는 탄산염 85 내지 15중량%로 이루어진 혼합물 50 내지 600중량부, 및 (iv) 연통기포가 전기포의 50의 이상인 경량 골재가 20 내지 300중량부를 함유하는 내화성 조성물에 물을 첨가하고 혼연하여 시이트상 재료에 도포한 후 도포물이 경화되기전에 도포물을 절골 표면에 부착시키는 내화 피복공법.
10. 제9항에 있어서, 내화성 조성물에 기화성 부식 방지제를 배합하는 내화 피복 공법.
11. 제6항에 있어서, 패널 및 철골 표면 사이에 소정의 공간이 형성되도록 철골 주위에 패널을 붙이고, 이공간에 (i) 수경성 시멘트 100중량부, (ii) 재유화형 분말수지 3 내지 50중량부, (iii) 수산화 알루미늄 분말 15 내지 85중량% 및 300 내지 1000℃의 온도에서 분해하는 탄산염 85 내지 15중량%로 이루어진 혼합물 50 내지 600중량부, 및 (iv) 연통기포가 전기포의 50% 이상인 경량 골재 20 내지 300중량부를 함유하는 내화성 조성물의 수 혼연물을 충전하고, 이를 경화시키는 내화 피복공법.
12. 제11항에 있어서, 내화성 조성물에 기화성 부식 방지제를 배합하는 내화 피복공법.

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