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KR101123807B1 - 변성 실리콘계 내화도료 조성물 - Google Patents

변성 실리콘계 내화도료 조성물 Download PDF

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KR101123807B1
KR101123807B1 KR1020100073440A KR20100073440A KR101123807B1 KR 101123807 B1 KR101123807 B1 KR 101123807B1 KR 1020100073440 A KR1020100073440 A KR 1020100073440A KR 20100073440 A KR20100073440 A KR 20100073440A KR 101123807 B1 KR101123807 B1 KR 101123807B1
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refractory coating
foamed refractory
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Abstract

본 발명은 내화도료 조성물로서, 바인더, 탄화제, 발포제, 산촉매제, 보강제 및 첨가제를 포함하고, 상기 바인더는 변성 실리콘계 수지로 이루어져 있으며, 고온에서 발포 팽창된 발포층이 우수한 내열성 및 단열성을 가지는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물을 제공한다.

Description

변성 실리콘계 내화도료 조성물 {Composite Contained by Modified Silicone Type Intumescent Fire-Resistant Coating Compositions}
본 발명은 내화도료 조성물로서, 바인더, 탄화제, 발포제, 산촉매제, 보강제 및 첨가제를 포함하고, 상기 바인더는 변성 실리콘계 수지로 이루어져 있으며, 고온에서 발포 팽창된 발포층이 우수한 내열성 및 단열성을 가지는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 관한 것이다.
최근 건축물들이 고층화, 대형화되어 감에 따라 철 구조물의 사용 비중이 증대되고 있다. 철골재료 자체는 불연재이지만, 열의 전도가 빨라 건축물에 800~1000℃ 정도의 고열이 발생하면 강재 내력이 급격히 저하되어 구조물의 변형이나 붕괴를 초래할 수 있다. 이로 인해, 건축법에 따라 주요 구조부 중 기둥과 보의 내화성능이 2시간 이상 유지될 것을 요구하는 건축물의 설계 및 시공이 증가되고 있다.
이에 따라, 건축물에 화재가 발생하면 대피할 수 있는 여유시간을 제공하고, 구조와 성능을 일정시간 이상 유지하여 화재의 확산을 방지하는 등 건축물의 구조적 안전을 확보하기 위하여, 일정규모 이상의 건축물은 주요 구조부를 내화구조로 설계하도록 의무화하고 있다. 그러나, 국내 실정상, 이에 준하는 내화도료가 없어 대체 재료인 석고, 질석 뿜칠 및 콘크리트 내화벽 등이 여러 가지 단점에도 불구하고 사용되고 있다.
철골 및 철근콘크리트 구조물에 내화성능을 부여하는 방법으로 내화도료의 사용을 들 수 있는데, 이는 피복두께가 얇아 구조물의 하중부담을 감소시키고, 외부로 드러나는 구조물에 미관을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 유지 및 보수에 소요되는 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 발포형 내화도료는 비화재시에는 수 내지 수십 mm의 건조 도막 두께를 갖지만, 열에 노출되면 건조도막이 탄화하면서 수십 내지 수백 배의 비율로 발포하여 두터운 단열층을 형성하고 불활성가스를 발생시켜, 구조물에 전달되는 열풍과 화염의 충격에도 견딜 수 있도록 발포도막의 견고성을 유지하고, 구조물이 임계온도에 도달하는 시간을 지연시켜 붕괴현상을 방지한다.
일반적으로 발포율이 높을수록 견고성이 떨어지므로, 이 두 가지 요소가 적절한 조화를 이루어, 가열하는 경우, 도막의 유연성에 의해 발포하여 단열성능을 발휘하면서도, 탄화도막의 형성시 강재 표면으로부터 탈락이나 균열이 발생하지 않는 견고성을 지닌 도료의 설계가 내화도료 기술 개발의 중요한 요소이다. 또한, 외관, 저장성, 내수성, 작업성 등 도료 자체로서의 기능이 만족된 경우에 고유의 열적 기능을 발휘할 수 있으므로, 상기 요소들의 복합적 작용을 이끌어내는 것이 중요하다.
하지만, 현재까지 2시간 이상의 내화성능을 갖는 피복재로는 석고계 및 질석계 뿜칠재가 주종을 이루고 있으며, 최근에는 수성 무기질계 및 유성계가 인증을 받아 철골용으로 현장에 적용되고 있으나, 2시간 이상의 내화성능을 갖는 콘크리트용 내화도료는 아직 출시된 제품은 없다.
하지만, 상기 내화뿜칠재는 작업시 분진이 발생하고, 작업된 외관이 불량하며, 철골 구조물과의 부착력이 불량하여 시공 후 박리현상이 발생하고 있으며, 구조물의 공기정화, 유지관리 및 보수 등에 문제점이 발생하여 그 사용이 기피되고 있다.
따라서, 2시간 이상의 내화성능이라는 기술적 한계 등으로 인하여, 위에서 설명한 바와 같은 내화도료의 장점에도 불구하고 현재까지 내화뿜칠재가 내화 피복재 시장의 대부분을 차지하고 있다.
이를 해결하기 위하여, 대한민국 특허 등록 제590502호에는 무기계 규산염계 수지를 사용하여 2시간의 내화성능을 가진 조성물을 개시하고 있으나, 상기 무기계 수지를 사용하면 내수성이 불량하고 피도물과의 부착성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 특허 등록 제784738호에는 유성 스타이렌 변성 아크릴을 사용하여 건조가 빠르고 내후성이 우수하며 발포 탄화층의 탈리 현상이 없는 2시간의 내화성능을 가진 조성물을 개시하고 있으나, 상기 조성물은 피도물과의 부착성 및 내마모성이 부족하고 유기용제를 과량 함유하고 있어 인체 및 환경에 부적합하다.
상기 내화도료들은 모두 철골용 2시간의 내화성능을 지닌 것으로, 철근 콘크리트 구조물에 적용할 수 없으며, 3시간 등급까지 있는 내화뿜칠재를 대체할 수 없어 초고층 건축물 내화피복 재료에 사용하기 힘든 단점을 가지고 있다.
따라서, 얇은 피복두께와 3시간 이상의 내화성능을 가지면서도 환경친화적 특성을 동시에 발현할 수 있는 고기능성 발포성 내화도료의 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 변성 실리콘계 수지로 이루어진 바인더, 탄화제, 발포제, 산촉매제, 보강제 및 첨가제를 포함하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물을 사용하는 경우, 고온에서 발포 팽창된 발포층이 우수한 내열성 및 단열성을 가지는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물은,
바인더, 탄화제, 발포제, 산촉매제, 보강제 및 첨가제를 포함하고,
상기 바인더는 변성 실리콘계 수지로 이루어져 있으며,
고온에서 발포 팽창된 발포층이 우수한 내열성 및 단열성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 바인더로 사용되는 변성 실리콘계 수지는 상온에서 경화하여 우수한 내후성, 미장성, 가소성을 부여하고, 화재가 발생하여 고온에 노출시 도막에 유동성을 부여한다. 또한, 발포가스가 발생할 경우, 발포가스의 외부누출을 막아주며 효과적으로 발포층을 형성하여 탄화층의 밀도 강화 및 피도물과의 탈리 현상을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물은 1회에 4 mm 이상의 두께로 도장된 상태에서도 수직면에서 흘러내리는 현상이 없고, 한국 공업규격 KS F2257에 규정된 건축구조부분의 내화시험방법에 따라 건축물의 철근 보, 기둥 및 철근콘크리트 구조물에 3시간용 내화피복재로 적합한 내화도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 있어서, 상기 변성 실리콘계 수지는 폴리 실라놀에 에폭사이드 관능기가 2 내지 3개의 범위로 포함되어 있는 구조로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 변성 실리콘계 수지는 중량평균 분자량이 250 내지 1200의 범위인 것이 바람직하다.
상기 변성 실리콘계 수지는 폴리 실라놀 화합물에 에피클로로히드린을 반응시켜 분자량을 조정하면서 제조할 수 있으며, 에폭사이드 관능기를 2개 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2 내지 3개의 범위로 포함하고 중량 평균분자량이 250 내지 1200인 것이 바람직하다.
상기 실라놀과 에피클로로히드린의 당량비는 실라놀 분자량과 관계되는데 에폭사이드 관능기가 2 내지 3개의 범위로 부가되는 것이 바람직하다. 에폭사이드 관능기가 2개 미만일 경우, 경화제와의 가교밀도가 떨어져 내화학적 물성 및 탄화층의 밀도가 낮아질 수 있고, 에폭사이드 관능기가 3개 초과일 경우, 망목상 구조를 형성하여 점성이 높아지고 원하는 분자량을 훨씬 상회하므로 본 발명에서는 실라놀의 중량 평균 분자량을 120~600, 변성 실리콘계 수지의 중량 평균 분자량을 250~1200으로 하는 것이 바람직하다.
실라놀과 변성 실리콘계 수지의 분자량이 상기 값보다 작을 경우, 에폭사이드 관능기가 2개 미만이 되어 경화제와의 가교밀도가 떨어지므로 내화학적 물성 및 탄화층의 밀도가 낮아지는 문제점을 생기고, 상기 값보다 높을 경우, 설계된 실라놀의 화학적 구조가 가지 구조를 이루어 고점도화 혹은 겔화가 될 위험성이 크다. 따라서, 상기 변성 실리콘계 수지는 상기 분자량의 범위 내에서 에폭사이드 관능기를 2 내지 3개의 범위로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리 실라놀은 알콕시 실리케이트를 가수분해하여 얻어진 실라놀을 축합하여 얻어질 수 있다.
상기 알콕시 실리케이트는 메톡시 실리케이트, 에톡시 실리케이트, 노르말 부톡시 실리케이트, 이소 부톡시 실리케이트, 프로폭시 실리케이트, 이소 프로폭시 실리케이트 등의 실리케이트류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.
또한, 상기 폴리 실라놀은 폴리알콕시 실록산을 가수분해 하여 얻어질 수도 있다.
상기 폴리알콕시 실록산은 폴리 메톡시 실록산, 폴리 에톡시 실록산, 폴리 노르말 부톡시 실록산, 폴리 이소 부톡시 실록산, 폴리 프로폭시 실록산, 폴리 이소 프로폭시 실록산 등의 실록산류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.
상기 알콕시 실리케이트와 폴리 알콕시 실록산은 물을 이용하여 가수분해함으로써 관능기로 수산기를 갖는 폴리 실라놀을 형성하게 되는데 이때의 분자량은 축합반응의 반복단위에 의해 결정된다. 상기 축합반응의 반복은 1 내지 5인 것이 바람직하고, 이때의 분자량은 120 내지 600의 폴리 실라놀이 형성될 수 있다.
상기 폴리알콕시 실록산을 가수분해하는 경우, 알콕시와 물의 당량비가 1 : 1 내지 1 : 2의 범위인 것이 바람직하다.
상기 당량비가 1 : 1 미만, 즉, 알콕시 실리케이트 또는 알콕시실록산의 함량이 물보다 많을 경우, 본 발명이 원하고자 하는 변성 실리콘계 수지에 잔존하는 미반응의 알콕시 관능기로 인하여 가수분해가 쉽게 일어나므로 도료에서 내수성 및 내알카리성이 현저하게 저하된다.
상기 당량비가 1 : 2 초과, 즉, 물의 당량비가 알콕시 실리케이트 또는 알콕시실록산의 당량비의 2배 보다 클 경우, 실라놀의 내부 축합반응에 의해 고리상의 중합체를 형성하기 때문에 원하는 분자량의 실라놀을 합성하기가 곤란하고 유동성이 저하되어 점도가 증가하면서 급속히 겔화하거나 저장안정성이 불량해지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 있어서, 상기 탄화제는 고온에서 발포제와 반응하여 내화성능을 발휘하는 탄화층을 형성하는 역할을 한다.
이러한 탄화제로 사용되는 물질로는 모노펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 전분, 페놀포름알데히드 수지, 설탕 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있으나, 상기의 물질들로 제한되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예로, 상기 탄화제는 전체 도료 조성물 중에 5 내지 15 중량부로 사용하는 것을 들 수 있다. 상기 탄화제가 전체 도료 조성물 중 5 중량부 미만이면 발포제와 화합반응이 미약하여 탄화층의 형성이 미흡하게 되고, 15 중량부를 초과하면 발포효과를 현저하게 저하시켜 내화성능을 기대할 수 없다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 있어서, 상기 발포제는 고온에서 열분해되어 불활성 가스를 방출하여 내화도료 도막이 탄화된 탄화층을 발포시켜 단열효과를 지속시킬 수 있도록 하는 역할을 한다.
이러한 발포제로는 멜라민, 구아니딘, 우레아, 글리신 및 디시안아미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 질소 화합물이 사용될 수 있으나, 상기의 물질들로 제한되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예로, 상기 발포제는 전체 도료 조성물 중에 5 내지 15 중량부로 사용하는 것을 들 수 있다. 상기 발포제가 전체 도료 조성물 중에 5 중량부 미만이면 생성되는 가스량이 적기 때문에 탄화층을 발포시키기에 미흡하여 바람직하지 않고, 15 중량부를 초과하게 되면 가스의 발생량이 많아져 탄화층의 발포 이전에 가스의 과량 분출로 인하여 균일한 탄화층의 형성이 어렵게 되어 내화성능을 기대할 수 없다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 있어서, 상기 산촉매제는 고온에서 열분해되어 가스를 방출하면서 탄화제의 반응을 촉진시켜 탄화층을 형성하는 동시에 탄화층의 발포에도 영향을 미친다.
이러한 산촉매제로는 1급 암모늄포스페이트, 2급 암모늄포스페이트, 암모늄포스파이트, 아민설페이트, 멜라민포스페이트, 디멜라민포스페이트, 멜라민파이로포스페이트, 멜라민폴리포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리클로로알킬포스페이트 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있으나, 상기의 물질들로 제한되는 것은 아니다.
하나의 바람직한 예로, 상기 산촉매제는 전체 도료 조성물 중에 15 내지 40 중량부로 사용하는 것을 들 수 있다. 상기 산촉매제가 전체 도료 조성물 중에 15 중량부 미만이면 탄화제, 발포제와 반응이 잘 일어나지 않아 무기산의 형성이 미흡하여 탄화층의 생성이 적어져서 바람직하지 않고, 40 중량부를 초과하게 되면 탄화층의 발포효과를 저해하여 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 있어서, 상기 보강제는 도막의 강도 및 내마모성을 향상시키고, 경화수축을 적게 하여 크랙 현상을 방지한다.
이를 위하여, 바람직한 하나의 예로, 열전도율이 낮아 고온안정성이 우수한 유리 플레이크(glass flake)를 보강제로 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 보강제는 장축의 길이가 20 내지 300 ㎛이고, 두께가 0.1 내지 5 ㎛인 판상형 유리 플레이크인 것을 들 수 있다. 또한, 상기 판상형 유리 플레이크의 평균 종횡비(aspect ratio)가 30 내지 300인 것을 들 수 있다.
상기 판상형 유리 플레이크는 피도물과 평행으로 배열됨으로써, 물, 수증기의 확산, 투과를 저지할 수 있다.
하나의 바람직한 예로, 상기 판상형 유리 플레이크는 전체 도료 조성물 중에 5 내지 10 중량부로 사용하는 것을 들 수 있다. 상기 판상형 유리 플레이크가 전체 도료 조성물 중에 5 중량부 미만이면 상기 언급한 기능을 제대로 발휘하지 못하고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 점도가 상승하여 작업성이 불량해진다.
본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 요변성제로 무정형 흄실리카와 흐름방지제로 수화 마그네슘실리케이트 유도체를 사용할 수 있으나, 상기의 물질로 제한되는 것은 아니다.
상기 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물은 1회에 4 mm 이상의 두께로 도장하는 경우, 수직면에서 흘러내리지 않는 것이 바람직하다.
하나의 바람직한 예로, 상기 요변성제와 흐름방지제는 각각 전체 도료 조성물 중에 1 내지 8 중량부로 사용하는 것을 들 수 있다. 사용량이 1 중량부 미만이면 수직면에서의 내흐름성 및 유변학적 특성을 향상시키지 못하여 1회 도장으로 4 mm 이상의 후도막을 형성하기 어렵고, 8 중량부를 초과하는 경우에는 도료 조성물의 점도가 지나치게 증가하여 도막의 표면조도 및 작업성에 나쁜 영향을 미친다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물은 발포 탄화층 형성 시에 고밀도의 탄화층을 형성하여 발포 탄화층의 탈리 현상이 없으면서도 내수성 및 내화성이 우수하여 건축물의 철근 보, 기둥 및 철근콘크리트 구조물에 3시간용 내화피복재로 사용하기에 유용하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1>
온도계, 콘덴서, 수분분리기, 적하깔대기, 교반기가 장착된 4구 플라스크에 메톡시실리케이트 152.3 g, 물 72 g을 넣은 후, 질소가스로 치환시키고 교반하면서 80℃로 온도를 올린 후, 상기 온도에서 1시간 교반하면서 실라놀을 합성하였다. 이 후, 120℃로 온도를 올려 축합반응으로 분자량이 330인 실라놀을 합성하고 여기에 0.1 g의 테트라클로로티타네이트 촉매와 에피클로로히드린 370 g을 넣고 75℃에서 38% 가성소다 463 g을 3시간에 걸쳐 일정하게 적하하여 반응 부산물인 물과 소금을 제거하면 분자량 550인 변성 실리콘수지 160 g을 얻었다.
<제조예 2>
온도계, 콘덴서, 수분분리기, 적하깔대기, 교반기가 장착된 4구 플라스크에 프로폭시실리케이트 265 g, 물 72 g을 넣은 후, 질소가스로 치환시키고 교반하면서 80℃로 온도를 올린 후, 상기 온도에서 1시간 교반하면서 실라놀을 합성하였다. 이 후, 120℃로 온도를 올려 축합반응으로 분자량이 410인 실라놀을 합성하고 여기에 0.1 g의 테트라클로로티타네이트 촉매와 에피클로로히드린 280 g을 넣고 75℃에서 38% 가성소다 350 g을 3시간에 걸쳐 일정하게 적하하여 반응 부산물인 물과 소금을 제거하면 분자량 620인 변성 실리콘수지 170 g을 얻었다.
<제조예 3>
온도계, 콘덴서, 수분분리기, 적하깔대기, 교반기가 장착된 4구 플라스크에 폴리 메톡시실록산 576 g, 물 216 g을 넣은 후, 질소가스로 치환시키고 교반하면서 80℃로 온도를 올린 후, 상기 온도에서 1시간 교반하면서 실라놀을 합성하였다. 여기에 0.2 g의 테트라클로로티타네이트 촉매와 에피클로로히드린 370 g을 넣고 75℃에서 38% 가성소다 463 g을 3시간에 걸쳐 일정하게 적하하여 반응 부산물인 물과 소금을 제거하면 분자량 730인 변성 실리콘수지 580 g을 얻었다.
<제조예 4>
온도계, 콘덴서, 수분분리기, 적하깔대기, 교반기가 장착된 4구 플라스크에 폴리 에톡시실록산 674 g, 물 216 g을 넣은 후, 질소가스로 치환시키고 교반하면서 80℃로 온도를 올린 후, 상기 온도에서 1시간 교반하면서 실라놀을 합성하였다. 여기에 0.2 g의 테트라클로로티타네이트 촉매와 에피클로로히드린 231 g을 넣고 75℃에서 38% 가성소다 290 g을 3시간에 걸쳐 일정하게 적하하여 반응부산물인 물과 소금을 제거하면 분자량 650인 변성 실리콘수지 520 g을 얻었다.
<실시예 1 내지 4 >
상기 제조예 1-4에서 얻어진 변성 실리콘수지 조성물 각각을 바인더로 포함하고, 탄화제로 모노펜타에리트리톨, 발포제로 멜라민, 산촉매제로 1급 암모늄포스페이트, 보강제로 유리 플레이크(Nippon Glass Fiber 사의 Microglas RCF-015), 첨가제 중 요변성제로 무정형 흄실리카(Sourthern clay products Inc.사의 Tixogel MP250), 첨가제 중 흐름방지제로 수화마그네슘실리케이트 유도체(Grupo Tolsa사의 Pangel B20) 및 경화제로 펜알카민(Cardolite Corp.사의 Cardolite lite-2001)을 사용하여 내화도료 조성물(실시예 1-4)을 제조하였다. 하기 표 1에는 상기 구성요소의 조성비를 중량부 단위로 나타내었다.
<비교예 1>
비교예 1은 에폭시 당량이 187인 액상의 비스페놀에이형 에폭시 수지를 바인더로 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예와 동일하게 내화도료 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
비교예 2는 당량이 171인 액상의 페놀노볼락에폭시 수지를 바인더로 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예와 동일하게 내화도료 조성물을 제조하였다.
<표 1>
Figure 112010049201618-pat00001

<실험예 1: 내화 성능 시험>
본 내화성능 시험은 일반건축물, 공장건축물, 위험물저장 및 처리시설 등의 철골 보 및 기둥과 철근콘크리트 등의 내화구조 부분에 내화도료로 도장한 후 내화성능을 확인하기 위한 것으로, 한국공업규격 KS F 2257-6, 7의 부속서 2에 명시된 3 시간용 내화성능은 시험체 각 단면별 평균온도가 538℃ 이하, 시험체의 최고허용온도 649℃ 이하가 3 시간 동안 유지되어야 3 시간용 내화피복재로 적용이 가능한 내화도료가 된다.
H-beam에 12개 열전대를 KS F 2257-6, 7의 규정대로 설치한 후 내화도료를 도장하여 KS F 2257-1에 규정된 표준 가열조건으로 3시간 동안 가열 시험하여 내화도료의 발포 탄화층이 외부의 온도를 피도물인 H형강에 어느정도 효과적으로 차단시키는 효과가 있는지를 평가하며, 각 시험체에 12개의 열전대를 KS F 2257-6, 7의 규정대로 설치하여 각 부위의 온도를 측정하여 표 2에 나타내었고, 내화 성능 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
<표 2>
Figure 112010049201618-pat00002

<실험예 2: 내수성 시험>
일반 철판에 건조도막두께가 12 mm가 되도록 내화도료를 3회 도장하여, 상온에서 약 1 개월 이상 건조시킨 후 청수가 담겨진 수조에 시험용 시편을 완전히 침지시켜, 건조도막의 부풀음, 갈라짐, 벗겨짐 등의 도막결함 현상이 발생하는 시간을 측정하여 내수성 시험 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
<표 3>
Figure 112010049201618-pat00003

상기 표 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 4에 따른 변성 실리콘계 수지와 유리플레이크를 포함한 고밀도의 발포형 내화도료 조성물이 변성 실리콘계 수지를 사용하지 않은 비교예 1 내지 2의 도료 조성물에 비하여 3시간의 내화성능 시험, 발포 탄화층의 밀도, 강도 및 탄화층의 크랙 부분에서 매우 우수한 것을 알 수 있다. 특히 건조도막의 발포 탄화층의 형성시에 탈리 현상이 발생하지 않아 철골구조물 및 콘크리트 구조물을 3시간 동안 단열하는 효과가 뛰어난 것을 알 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 내화도료 조성물로서,
    바인더, 탄화제, 발포제, 산촉매제, 보강제 및 첨가제를 포함하고,
    상기 바인더는 변성 실리콘계 수지로 이루어져 있으며,
    고온에서 발포 팽창된 발포층이 우수한 내열성 및 단열성을 가지는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변성 실리콘계 수지는 폴리 실라놀에 에폭사이드 관능기가 2 내지 3 개의 범위로 포함되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 변성 실리콘계 수지는 중량평균 분자량이 250 내지 1200의 범위인 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리 실라놀은 알콕시 실리케이트를 가수분해하여 얻어진 실라놀을 축합반응시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리 실라놀은 폴리알콕시 실록산을 가수분해하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 폴리알콕시 실록산을 가수분해하는 경우, 알콕시와 물의 당량비가 1 : 1 내지 1 : 2의 범위인 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보강제는 장축의 길이가 20 내지 300 ㎛, 두께가 0.1 내지 5 ㎛인 판상형 유리 플레이크(glass flake)인 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 판상형 유리 플레이크는 평균 종횡비(aspect ratio)가 30 내지 300인 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가제는 요변성제 및/또는 흐름방지제를 사용하는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 내화도료 조성물은 1회에 4 mm 이상의 두께로 도장하는 경우, 수직면에서 흘러내리지 않는 것을 특징으로 하는 변성 실리콘계 발포형 내화도료 조성물.
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