KR20100110560A - Fire resisting material for the protection of steel construction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철구조물 보호용 내화재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고열 조건에서도 내화성이 우수하여, 해양구조물에 적합한 내화재료층을 형성할 수 있는 철구조물 보호용 내화재료에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fire resistant material for protecting a steel structure, and more particularly, to a fire resistant material for protecting a steel structure, which is excellent in fire resistance even under high temperature conditions and can form a fire resistant material layer suitable for marine structures.
해양구조물에 사용되는 철구조물은 주로 저탄소강 재질로 이루어지는 데, 저탄소강은 540℃ 이상에서는 그 기능을 상실하기 때문에 화재 발생 시 임계온도(540℃) 이하로 일정시간 이상 유지시켜 철구조물의 붕괴를 예방하여야 한다. 소화기나 소화전 등을 이용하여 적극적으로 화재를 진압하는 방식을 능동적 방화(active fire-proofing)라고 하고, 철구조물에 부착되어 화재 발생 시 구조물을 단열시킴으로써 일정시간 철구조물의 붕괴를 예방하는 방식은 수동적 방화(passive fire-proofing)라고 한다. 예를 들어, 수동적 방화 방식으로는 내화재료를 사용할 수 있으며, 철구조물 등의 구조물에 상기 내화재료를 도포하여 형성시킨 도막이 장시간 동안 철구조물을 임계온도 이하로 유지시켜 철구조물의 붕괴를 막음으로써, 능동적 방화 수단이 작동할 수 있는 충분한 시간을 확보함과 동시에 인명대피시간을 확보할 수 있게 한다.The steel structure used for offshore structure is mainly made of low carbon steel material, and the low carbon steel loses its function above 540 ℃, so it keeps below the critical temperature (540 ℃) for more than a certain time in case of fire. Should be prevented. Active fire-proofing is a method of actively extinguishing a fire by using a fire extinguisher or a hydrant, and a method of preventing the collapse of a steel structure for a certain period of time by attaching it to the steel structure and insulating the structure when a fire occurs is passive. It is called passive fire-proofing. For example, a fireproof material may be used as a passive fire protection method, and a coating film formed by applying the fireproof material to a structure such as an iron structure maintains the iron structure below a critical temperature for a long time to prevent the collapse of the iron structure, It ensures sufficient time for active fire protection to operate and at the same time ensures evacuation time.
일반 건축물에서 발생하는 화재는 승온속도가 60분에 걸쳐 945℃까지 천천히 올라가는 데 반하여, 석유시추선 등 해양구조물에서 발생되는 탄화수소관련 화재는 5분 만에 945℃까지 급격히 올라가고, 최고온도는 1150℃까지 다다르게 되며, 불꽃압력이 강한 제트 파이어(jet-fire) 형태를 많이 나타내게 되므로, 탄화막(char)의 탈락을 유발하고 내화성능을 떨어뜨리는 결과를 초래한다. 따라서 해양구조물에 사용되는 내화재료는 일반건축물에 사용되는 내화재료에 비하여 훨씬 뛰어난 성능이 요구된다.While fires generated in general buildings rise slowly to 945 ℃ over 60 minutes, hydrocarbon-related fires generated from offshore structures such as oil drilling ships rapidly rise to 945 ℃ in 5 minutes, and the maximum temperature is 1150 ℃. As a result, a jet-fire type having a high flame pressure is exhibited, resulting in dropout of char and deterioration of fire resistance. Therefore, the refractory materials used in offshore structures are required to perform much better than the refractory materials used in general buildings.
해양구조물이나 부유식 시추선(floating production storage offloading: FPSO)의 경우, 하중을 견딜 수 있도록 튼튼하게 설계되어야 하므로, 하중이 무거울수록 시공비가 높아지게 되고, 이동에 의해 손실되는 내화재료를 유지하기 위한 유지비가 필요하다. 따라서, 상기 시공비 및 유지비를 절감하기 위해서는 저비중이면서도 적은 양으로 효과를 나타내는 고성능 내화재료가 요구된다.In the case of offshore structures or floating production storage offloading (FPSO), they must be robustly designed to withstand the load, so the heavier the load, the higher the construction costs and the maintenance costs to maintain the refractory material lost by movement. need. Therefore, in order to reduce the construction cost and maintenance cost, a high performance refractory material having a low specific gravity and low effect is required.
해양구조물 등에 사용되기 위한 내화재료는 상기 내화성, 비중 문제 외에도 충격강도, 굴곡강도, 접착성 및 도료의 점도 등이 중요한 물성으로 인식된다. 굴곡강도와 접착성은 바인더, 경화제 및 프라이머의 특성에 주로 의존하게 되지만, 충격강도와 점도는 첨가되는 내화재료에 따라 그 특성이 크게 좌우된다.Refractory materials for use in offshore structures, etc., in addition to the problems of fire resistance and specific gravity, impact strength, flexural strength, adhesiveness and the viscosity of the paint is recognized as important physical properties. Flexural strength and adhesion depend mainly on the properties of the binder, the hardener and the primer, but the impact strength and the viscosity depend greatly on the refractory material to be added.
1990년대 이전의 내화재료에 대한 기술은 경량화(저비중 및 적은 양의 내화 재료 사용)에 대한 관점을 중시하지 않고 있다. 예를 들어, 미국특허 제4,529,467호는 에폭시 수지, 경화제, 인계 난연제, 붕소화합물 및 열분해하여 팽창가스를 내는 물질로 구성된 해양구조물용 내화재료에 대하여 개시하고 있다. 상기 발명은 에폭시 수지를 사용함으로써, 미국특허 제3,755,223호의 단점인 탄화막 균열을 방지하는 특성을 지니며, 충분한 내화성을 가질 수 있으나, 최근의 환경에 부합하는 경량화가 이루어지지 않았으며, 인계 난연제를 다량 사용하게 될 경우, 화재 발생 시 생성되는 탄화막이 견고하지 못하여 흘러내리는 문제가 발생할 우려가 있다.Techniques for refractory materials prior to the 1990s do not focus on light weight (low specific gravity and small amounts of refractory materials). For example, U.S. Patent No. 4,529,467 discloses a refractory material for marine structures consisting of an epoxy resin, a hardener, a phosphorus flame retardant, a boron compound, and a pyrolysis-producing gas. The present invention has the property of preventing the cracks of the carbide film, which is a disadvantage of US Patent No. 3,755,223 by using an epoxy resin, and may have sufficient fire resistance, but has not been made lightweight in accordance with the recent environment, the phosphorus-based flame retardant If a large amount is used, there may be a problem in that the carbide film generated when a fire occurs is not strong and flows down.
미국특허 제4,069,075호는 상기 탄화막의 균열이나 흘러내림을 방지하기 위하여 와이어 메시(wire-mesh)를 사용하는 방법을 개시하였다. 그러나, 경량화가 이루어지지 않으며, 탄화막의 흘러내림 현상을 완전히 해결하지는 못한다.U.S. Patent No. 4,069,075 discloses a method of using a wire-mesh to prevent cracking or dripping of the carbide film. However, the weight reduction is not achieved and it does not completely solve the phenomenon of falling down of the carbide film.
내화재료의 경량화에 대한 기술은 해양구조물 분야 보다는 건축물 분야에서 많이 시도되고 있다. 예를 들어, 미국특허 제5,356,446호는 팽창진주암(expanded perlite)과 플라이 애쉬(fly ash)를 이용한 경량 콘크리트 조성물을 개시하였고, 미국특허 제3,957,501호는 다공성(porous) 또는 중공형(hollow) 무기발포체와 물유리(water glass)를 이용한 경량 내화조성물을 개시하였다. 본 발명자들이 확인한 바에 따르면, 팽창진주암은 흡유성이 커서 점도를 지나치게 높이게 되어 사용량이 크게 제한되는 단점이 있고, 중공형 무기발포체는 흡유성이 작아 사용량의 제한을 크게 받지 않으나 발포율에 따라 충격강도와 단열성의 차이가 커서 신중한 선택을 요한다.Techniques for reducing the weight of refractory materials have been attempted in the field of buildings rather than in the field of offshore structures. For example, US Pat. No. 5,356,446 discloses a lightweight concrete composition using expanded perlite and fly ash. US Pat. No. 3,957,501 discloses a porous or hollow inorganic foam. And a lightweight fireproof composition using water glass was disclosed. According to the inventors, the expanded pearl cancer has a disadvantage in that the amount of oil absorption is large, so that the viscosity is excessively high, and the amount of use is largely limited, and the hollow inorganic foam is not limited by the amount of use because of its low oil absorption. Because of the large difference in insulation properties, careful selection is required.
한편, 단열성은 전체 내화재료의 발포율에 크게 의존하게 되는데, 발포율이 크면 단열성도 비례해서 높아진다. 특히, 발포율은 인계 난연제와 발포제의 종류 및 사용량에 크게 관계된다. 인계 난연제는 연소 시 폴리인산막 형성과정에서 발포율이 높아지면 흘러내림 현상이 발생하고, 화재 시 생성되는 탄화막이 약하여 불꽃압력에 의해 이탈되고 충분한 시간동안 단열성을 부여하지 못하므로, 적절한 탄화막 강화제를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 탄화막 강화제로는 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트(Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate: THEIC)나 멜라민 등의 유기물과 붕소화합물 등의 무기물이 사용된다. 발포제는 멜라민, 요소 등이 사용되며, 사용하는 재료 중에서 발생되는 암모니아, 물 및 이산화탄소등도 발포제 역할을 할 수 있다. 발포율이 5배 이상 높을 경우 탄화막 강화제가 충분한 성능을 발휘하기 어려우므로 적절한 재료를 이용하여 발포속도와 발포율을 조절하여 흘러내림 현상을 방지하고 탄화막을 강화시키는 방안이 요구된다.On the other hand, the thermal insulation is highly dependent on the foaming rate of the entire refractory material, the larger the foaming rate is also proportionally higher. In particular, the foaming rate is highly related to the type and the amount of the phosphorus-based flame retardant and the blowing agent. Phosphorus flame retardant is a suitable carbon film reinforcement, because when the foaming rate is increased during the formation of the polyphosphate film during combustion, the falling phenomenon occurs, and the carbon film produced in the fire is weak and is released by the flame pressure and does not provide thermal insulation for a sufficient time. It is preferable to use together. Typically, as the carbide reinforcing agent, organic materials such as tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate (THIC) and melamine, and inorganic materials such as boron compounds are used. The blowing agent is melamine, urea, and the like, and ammonia, water, and carbon dioxide generated in the materials used may also act as a blowing agent. If the foaming rate is higher than 5 times, it is difficult for the carbon film strengthening agent to exhibit sufficient performance. Therefore, a method of preventing the flow down and strengthening the carbon film by controlling the foaming speed and the foaming rate using an appropriate material is required.
대한민국특허 10-2007-0070529호는 발포속도 조절방법으로 2단계 코팅방법을 개시하였다. 제1 중도층은 발포율을 낮게 유지시켜 기재와의 부착성을 높이고, 제2 중도층은 발포율을 높여 초기의 열전달을 신속히 차단하는 방법이다. 상기 방법은 제2 중도층에서 형성되는 탄화막이 약하여 장기간의 열풍에 견디지 못할 우려가 있어, 120분간의 내화 성능을 요구하는 경우(H-120 class)에는 적용이 곤란할 가능성이 있고, 발명의 실시예에서도 60분까지 내화 성능을 확보할 수 있음이 기재되어 있다.Republic of Korea Patent No. 10-2007-0070529 discloses a two-step coating method as a foaming rate control method. The first intermediate layer keeps the foaming rate low to increase adhesion to the substrate, and the second intermediate layer raises the foaming rate to quickly block initial heat transfer. In the above method, the carbonized film formed in the second intermediate layer is weak and may not be able to withstand the long-term hot air, and thus may be difficult to apply when 120 minutes of fire resistance is required (H-120 class). In addition, it is described that fireproof performance can be secured up to 60 minutes.
따라서, 본 발명의 목적은, 화재 발생 시 내화재료층의 발포속도와 발포율을 조절하여, 내화재료층으로부터 생성되는 탄화막의 균열 및 흘러내림 현상을 방지할 수 있는, 철구조물 보호용 내화재료를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a refractory material for protecting a steel structure, by controlling the foaming rate and the foaming rate of the refractory material layer in the event of a fire, to prevent cracking and dripping of the carbide film generated from the refractory material layer. It is.
본 발명의 다른 목적은, 충격강도는 유지하고 저비중을 갖는 조성물을 사용하여 철구조물의 경량화를 달성할 수 있는, 철구조물 보호용 내화재료를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fire resistant material for protecting a steel structure, which can achieve the weight reduction of the steel structure by using a composition having a low specific gravity while maintaining the impact strength.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 경화성 바인더 수지; 난연제; 불연성 무기화합물; 발포성 화합물; 보강제; 및 경화제를 포함하며, 상기 불연성 무기화합물은 평균입경 및 파쇄강도가 다른 2가지 이상의 중공형 무기화합물을 포함하는 것인 철구조물 보호용 내화재료를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, a curable binder resin; Flame retardant; Incombustible inorganic compounds; Effervescent compounds; Adjuvant; And a hardener, wherein the non-combustible inorganic compound includes two or more hollow inorganic compounds having different average particle diameters and fracture strengths.
본 발명은, 또한 경화성 바인더 수지; 난연제; 불연성 무기화합물; 발포성 화합물; 보강제; 및 경화제를 포함하며, 상기 보강제는 팽창흑연이 도포된 메시인 것인 철구조물 보호용 내화재료를 제공한다.The present invention also provides a curable binder resin; Flame retardant; Incombustible inorganic compounds; Effervescent compounds; Adjuvant; And a curing agent, wherein the reinforcing agent is a mesh to which expanded graphite is applied.
본 발명에 따른 철구조물 보호용 내화재료는, 해양구조물 등의 철구조물에 도포 등의 방법으로 내화재료층을 형성할 수 있는 것으로, 불연성 무기화합물로서 평균입경 및 파쇄강도가 다른 2가지 이상의 중공형 무기화합물을 혼합하여 사용할 경우, 압축강도의 감소 없이 내화재료를 경량화 시킬 수 있으며, 보강제로서 팽창흑연이 도포된 메시를 사용할 경우, 특히, 상기 메시의 설치위치를 화염이 접촉하게 되는 표층부에 가깝게 설치하면, 화재 시 내화재료의 발포에 의한 탈락을 방지할 수 있다. The fire resistant material for protecting a steel structure according to the present invention is capable of forming a fire resistant material layer by coating on steel structures such as marine structures, and the like. It is a non-flammable inorganic compound and has two or more hollow inorganic materials having different average particle diameters and breaking strengths. When the compound is used in combination, the refractory material can be reduced in weight without a decrease in compressive strength, and when the expanded graphite coated mesh is used as a reinforcing agent, in particular, when the mesh is installed close to the surface layer where the flame contacts In case of fire, it is possible to prevent the falling off due to foaming of the refractory material.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 철구조물 보호용 내화재료는, 해양구조물 등의 철구조물에 도포 등의 방법을 사용하여 내화재료층을 형성할 수 있는 것으로서, 경화성 바인더 수지, 난연제, 불연성 무기화합물, 발포성 화합물, 보강제 및 경화제를 포함한다. 상기 내화재료층은, 철구조물에 형성되어 화재 발생 시 장시간 동안 철구조물을 임계온도 이하로 유지시켜 철구조물의 붕괴를 막는 역할을 하는 것으로, 통상 10 내지 200mm의 두께로 형성되며, 내화재료층의 두께가 너무 얇으면, 단열 효과가 줄어들어 화재 발생 시 철구조물의 붕괴를 막지 못할 우려가 있으며, 너무 두꺼우면, 구조물의 하중이 증가되어 시공비가 상승할 우려가 있어 경제적이지 못하다.The fire resistant material for protecting a steel structure according to the present invention is capable of forming a fire resistant material layer using a method such as coating on steel structures such as marine structures, and the like, and includes a curable binder resin, a flame retardant, a non-flammable inorganic compound, a foamable compound, a reinforcing agent, and the like. Hardener. The refractory material layer is formed on the steel structure and serves to prevent the collapse of the steel structure by maintaining the steel structure below the critical temperature for a long time when a fire occurs, it is usually formed to a thickness of 10 to 200mm, If the thickness is too thin, there is a risk that the thermal insulation effect is reduced to prevent the collapse of the steel structure in the event of a fire, if too thick, the load of the structure is increased to increase the construction cost is not economical.
본 발명에 사용되는 경화성 바인더 수지는, 경화제와 함께 사용되어 상온에서 경화가 가능하고 내화재료층 내에서 내구성을 발휘하는 것으로, 예를 들어, 비 스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지 등의 에폭시계 수지를 사용할 수 있고, 바람직하게는 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 경화성 바인더 수지의 함량은 전체 내열재료 100중량부에 대하여, 10 내지 60중량부, 바람직하게는 20 내지 50중량부이며, 상기 함량이 10중량부 미만이면, 철 구조물과의 부착성 및 내화재료의 내구성이 떨어질 우려가 있고, 60중량부를 초과하면 정상적인 내화성능을 발휘하지 못할 우려가 있다. Curable binder resin used for this invention is used with a hardening | curing agent, can be hardened at normal temperature, and exhibits durability in a fireproof material layer, For example, Bisphenol F-type epoxy resin, Bisphenol-A epoxy resin, etc. The epoxy resin of this can be used, Preferably, a bisphenol F-type epoxy resin can be used. The content of the curable binder resin is 10 to 60 parts by weight, preferably 20 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total heat resistant material, and if the content is less than 10 parts by weight, adhesion to the steel structure and refractory materials There is a fear that the durability of the, and if it exceeds 60 parts by weight, there is a fear that the normal fire performance.
본 발명에 사용되는 난연제는, 내화재료 등에 사용되는 통상의 난연제를 제한 없이 사용할 수 있으나, 화재 시 탄화막(char)을 형성하여 단열성을 높이는 재료가 바람직하다. 예를 들어, 멜라민 폴리포스페이트(melamine polyphosphate: MPP), 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate: APP), 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate: MC) 등의 인 및/또는 질소 함유 물질을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 멜라민 폴리포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트를 사용할 수 있다. 상기 난연제의 함량은 전체 내화재료 100중량부에 대하여, 5 내지 40중량부, 바람직하게는 10 내지 30중량부이며, 상기 함량이 5중량부 미만이면, 내화재료의 발포율이 떨어져 내화성능이 저하될 우려가 있고, 40중량부를 초과하면, 발포율이 지나치게 높아져 흘러내리는 문제가 있다.The flame retardant used in the present invention can be used without limitation, ordinary flame retardants used in refractory materials, etc., a material that increases the thermal insulation by forming a carbon film (char) in the case of fire is preferred. For example, a phosphorous and / or nitrogen-containing substance such as melamine polyphosphate (MPP), ammonium polyphosphate (APP), melamine cyanurate (MC), or the like or a mixture of two or more kinds It can be used, preferably melamine polyphosphate, ammonium polyphosphate can be used. The content of the flame retardant is 5 to 40 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total refractory material. When the content is less than 5 parts by weight, the foaming rate of the refractory material is lowered and the fire resistance is lowered. There exists a possibility that it may become, and when it exceeds 40 weight part, there exists a problem of foaming ratio becoming too high and flowing down.
본 발명에 사용되는 발포성 화합물은, 고온에서 분해되어 난연제에 의해 형성된 탄화막을 팽창시켜 발포층을 만들 수 있도록 하는 것으로서, 내화재료 등에 사용되는 통상의 발포제를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 요소(urea), 티오요소(thiourea), 멜라민(melamine), 글리신(glycine) 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 요소 및/또는 티오요소를 사용할 수 있다. 상기 발포성 화합물의 함량은 전체 내화재료 100중량부에 대하여, 1 내지 20중량부, 바람직하게는 5 내지 15중량부이며, 상기 함량이 1중량부 미만이면, 발포율이 낮아 단열성이 부족해질 우려가 있고, 20중량부를 초과하면 형성된 탄화막의 내구성이 떨어질 우려가 있다.The foamable compound used in the present invention is such that it can decompose at high temperature to expand the carbonized film formed by the flame retardant to form a foamed layer, and any conventional foaming agent used in a refractory material or the like can be used without limitation. For example, urea, thiourea, melamine, glycine, or the like may be used alone or in combination of two or more, preferably urea and / or thiourea. . The content of the foamable compound is 1 to 20 parts by weight, preferably 5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total refractory material. If the content is less than 1 part by weight, the foaming rate is low, and there is a concern that the heat insulation may be insufficient. If it exceeds 20 parts by weight, the durability of the formed carbide film may be deteriorated.
본 발명에 사용되는 보강제는, 내화재료의 중간에 설치되어 물리적인 힘으로, 화재 시 형성되는 탄화막의 균열 및 탈락을 방지해주는 것으로, 와이어 메시(wire-mesh), 유리섬유 메시, 탄소섬유 메시 등을 사용하거나, 상기 메시(와이어 메시, 유리섬유 메시, 탄소섬유 메시 등)에 팽창흑연이 도포된 메시를 사용할 수 있다. 상기 보강제는, 보강제를 제외한 내화재료 조성물, 즉, 내화도료를 스프레이나 미장방식 등으로 철구조물에 적당량 도포하고 경화가 완전히 진행되기 전에 메시(보강제)를 내화도료층에 매립한 후, 나머지 내화도료를 도포하여 내화재료층에 포함시킬 수 있다. 여기서, 내화재료층에서의 상기 보강제의 위치조절은 설치 전후의 내화도료 도포량을 달리함으로써 가능하며, 상기 메시의 크기는 내화재료 내에 보강제가 안정하게 위치하고 보강기능을 유지하도록 적절히 설정될 수 있다.The reinforcing agent used in the present invention, which is installed in the middle of the refractory material, by physical force, to prevent cracking and dropping of the carbon film formed during fire, wire-mesh, glass fiber mesh, carbon fiber mesh, etc. Or a mesh coated with expanded graphite on the mesh (wire mesh, fiberglass mesh, carbon fiber mesh, etc.). The reinforcing agent is a refractory material composition excluding the reinforcing agent, that is, a refractory paint is applied to the steel structure by spraying or plastering, etc. in an appropriate amount, and the mesh (reinforcing agent) is embedded in the refractory paint layer before curing is completely proceeded, and then the remaining refractory paint May be applied and included in the refractory material layer. Here, the position adjustment of the reinforcement in the refractory material layer is possible by varying the amount of application of the refractory paint before and after installation, the size of the mesh can be appropriately set so that the reinforcement is stably located in the refractory material and maintain the reinforcement function.
상기 팽창흑연은 화재 시 고배율로 발포되어 단열효과를 부여함으로써 연소 가능한 재료를 보호하는 내화성이 우수한 물질이다. 통상적으로, 상기 팽창흑연은 인상흑연에 황산과 산화제를 함침시키고, 필요에 따라 중화와 세정공정을 거쳐 제조되는 것으로, 팽창흑연의 발포율은 제조조건에 따라 통상 50 내지 300배까지 다양하게 조절된다. 단열성은 발포율에 비례하여 높아지지만, 발포율이 너무 높을 경우, 작은 풍압 또는 제트 파이어(jet-fire)에 의해서 연소영역으로부터 쉽게 이탈되는 단점이 있다. 본 발명자들의 연구결과에 따르면 발포율이 100배 이상인 제품은 풍압을 견디지 못하여 사용이 곤란함이 확인되었다. The expanded graphite is a material having excellent fire resistance to protect the combustible material by foaming at a high magnification during a fire to give an insulating effect. Typically, the expanded graphite is prepared by impregnating sulfuric acid and an oxidizing agent in the impression graphite, and neutralizing and washing as necessary, the foaming rate of the expanded graphite is usually adjusted to 50 to 300 times according to the manufacturing conditions. . Insulation property is increased in proportion to the foaming rate, but when the foaming rate is too high, it is easily released from the combustion zone by a small wind pressure or jet-fire. According to the results of the present inventors, the product having a foaming rate of 100 times or more was found to be difficult to use because it can not withstand the wind pressure.
일본공개특허공보 특개평10-330108호는, 팽창흑연 제조 시, 팽창제인 황산과 산화제를 사용하면서, 인산을 적당량 첨가함으로써 발포율을 조절하고, 팽창온도를 높여 고온 가공을 요하는 고융점 수지에 사용할 수 있도록 하는 방법을 개시하였다. 본 발명자들도 상기 특허의 개념을 응용하여, 내화재료에 인계 난연제를 과량 사용할 경우, 화재 발생 시 팽창된 흑연의 풍압에 대한 저항성이 높아짐을 확인하였다. 그러나 상기 방법은 내화재료 전체의 발포율을 현저히 감소시킴으로써 단열성을 저하시키는 현상을 나타내었다. 이는 연소과정에서 생성되는 인산성분이 팽창된 흑연 속으로 침투되어 낭비됨으로써 폴리인산막의 형성을 저해하기 때문으로 풀이된다.Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-330108 discloses a high melting point resin that requires high temperature processing by adjusting the foaming rate by increasing the expansion temperature by adding an appropriate amount of phosphoric acid while using sulfuric acid and an oxidizing agent as the expanding agent when manufacturing expanded graphite. A method of making it available is disclosed. The present inventors also applied the concept of the patent, and it was confirmed that when the phosphorus-based flame retardant is used in the refractory material, the resistance to the wind pressure of the expanded graphite in the event of a fire increases. However, the above method exhibited a phenomenon of lowering thermal insulation by significantly reducing the foaming rate of the entire refractory material. This is solved because the phosphoric acid component generated in the combustion process penetrates into the expanded graphite and is wasted to inhibit the formation of the polyphosphate film.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명자들은 다양한 방안을 강구하였으며, 그 결과 유리섬유나 탄소섬유 등의 메시에 팽창흑연이 혼합된 수성 내화재료 혼합물을 도포하여 사용하는 방법이 단열성, 풍압에 대한 저항성 등 내화성능에 있어서 우수한 효과를 발휘함을 확인하였고, 특히 팽창흑연이 도포된 메시는 화염이 접촉 하는 표면(내화재료층 표층부)에 가깝게 설치될 경우 효과적임을 알 수 있었다. 내화재료의 중심부 또는 철구조물 가까이에 설치될 경우, 팽창흑연의 높은 발포율로 인하여 연소과정에서 메시를 설치한 부분에서 내화재료층의 탈락현상이 나타났다. 따라서, 상기 팽창흑연이 도포된 메시를 표면(내화재료층 표층부)에 가까이 설치함으로써, 내화재료의 연소생성물을 적게 하여 내화재료층의 탈락현상이 나타나지 않도록 하고(내화재료층 표층부 재(ash)의 양이 작아져 무게가 가벼워서 떨어져 나가지 않게 됨), 팽창된 흑연의 날림도 방지(상기 소량의 재(ash)가 팽창된 흑연의 날림을 방지)하는 것이 바람직하다. In order to solve the above problems, the present inventors have devised various methods, and as a result, a method of applying and applying an aqueous refractory material mixture in which expanded graphite is mixed to a mesh of glass fiber or carbon fiber is used as a fireproof material such as heat insulation and resistance to wind pressure. It was confirmed that it exhibits an excellent effect on the performance, in particular, the mesh coated with expanded graphite was found to be effective when installed close to the surface of the flame contact (refractory layer). When installed near the center of the refractory material or near the steel structure, due to the high foaming rate of the expanded graphite, the refractory layer of the refractory material layer was dropped in the portion of the mesh installed during the combustion process. Therefore, by installing the expanded graphite-coated mesh close to the surface (surface of the refractory material layer), the combustion products of the refractory material are reduced so that the dropout of the refractory material layer does not appear (refractory material layer surface ash) It is preferable to reduce the amount so that the weight is light so that it does not fall out, and the blowing of the expanded graphite is also prevented (the small amount of ash prevents the blowing of the expanded graphite).
발포율이 높고, 생성되는 탄화막이 약하여 흘러내림이 발생하는 내화재료층을 형성하는 내화재료의 경우에도 상기 팽창흑연이 도포된 메시를 포함시켜 내화재료층을 형성하면, 화재 발생 시 상기 메시가 설치된 위치 안쪽에서 내화재료층 표층부 쪽으로 발포되어 흘러나오는 인산성분을 팽창된(발포된) 흑연이 흡수하여 탈락을 방지해 주게 된다. 암모늄 폴리포스페이트 등 인계 난연제는 연소과정에서 인산성분으로 변한 다음, 다시 탈수과정을 거쳐 폴리인산막을 만들게 되는데, 상기 인산성분(오르트인산, 메타인산 등)은 액상이어서 쉽게 흘러내리게 된다. 발포율을 높이기 위해 사용량을 높인 경우, 상기 인산성분은 표층부부터 흘러내리기 시작하는데, 팽창흑연이 도포된 메시가 표층부 가까이에 설치되어 있으면, 팽창된 흑연이 인산성분을 흡수해서 흘러내림을 방지해주고, 한편으로는 팽창된 흑연이 단열효과를 나타내어 상기 메시의 안쪽인 철판(철구조물) 쪽 내화재료층에서는 완만한 팽창이 이루어지도록 하여 발포층의 탈락을 방지한다. 반면, 내화재료 전체에 인계 난 연제와 팽창흑연을 섞어 사용하는 경우, 화재 시 생성되는 인산성분이 팽창된 흑연 속으로 대부분 흡수되어서 발포율이 극히 낮아지므로, 단열효과가 많이 떨어지게 된다. 상기 메시는 가장자리 부분을 철구조물 등의 고정물에 볼트 등을 이용하여 견고히 고정시키는 것이 화재 발생 시 탄화막의 탈락을 방지해주는데 효과적이다.In the case of a refractory material having a high foaming rate and forming a refractory material layer in which the generated carbon film is weak and flowing down, when the refractory material layer is formed by including the expanded graphite coated mesh, the mesh is installed when a fire occurs. The expanded (foamed) graphite absorbs the phosphoric acid component that flows from the inside of the location toward the surface of the refractory material layer, thereby preventing the dropping. Phosphorus-based flame retardants such as ammonium polyphosphate are converted into phosphoric acid components during combustion, and then dehydrated to form a polyphosphate film. The phosphoric acid components (orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, etc.) are liquid and easily flow down. When the amount of use is increased to increase the foaming rate, the phosphate component starts to flow down from the surface layer. If a mesh coated with expanded graphite is installed near the surface layer, the expanded graphite absorbs the phosphoric acid component and prevents it from flowing down. On the other hand, the expanded graphite exhibits a heat insulating effect, so that the expansion of the foam layer is performed in the refractory layer on the iron plate (iron structure) side of the mesh to prevent the foam layer from falling off. On the other hand, when a mixture of phosphorus-based flame retardant and expanded graphite is used throughout the refractory material, since most of the phosphoric acid produced in the fire is absorbed into the expanded graphite and the foaming rate is extremely low, the thermal insulation effect is much lowered. The mesh is firmly fixed to the edge portion using a bolt or the like to the fixture such as steel structure is effective to prevent the fall of the carbide film in the event of fire.
상기 보강제는, 메시(mesh)에 팽창흑연이 혼합된 수성 내화재료 혼합물을 도포하여 제조할 수 있으며, 상기 메시는 와이어 메시(wire-mesh), 유리섬유 메시, 탄소섬유 메시 등을 사용할 수 있다. 상기 수성 내화재료 혼합물은 팽창흑연을 상기 메시에 코팅할 수 있고, 내화성을 가지는 것이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 접착 성분으로서 수성 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate: EVA) 수지, 수성 우레탄 수지 등을 사용하고, 내화성을 위해 난연 보강제로서 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 탈크 등을 사용하고, 가공 및 보존성을 위해 분산제, 소포제, 증점제 등을 더욱 사용하여 제조할 수 있다. The reinforcing agent may be prepared by applying an aqueous refractory material mixture in which expanded graphite is mixed to a mesh, and the mesh may be a wire mesh, a glass fiber mesh, a carbon fiber mesh, or the like. The aqueous refractory material mixture may be coated with expanded graphite on the mesh, and may be used without limitation as long as it has fire resistance, for example, an aqueous ethylene vinyl acetate (EVA) resin, an aqueous urethane resin as an adhesive component. And the like, melamine cyanurate, talc, and the like as flame retardant reinforcing agents for fire resistance, and dispersing agents, antifoaming agents, thickeners, and the like may be prepared for processing and storage properties.
상기 보강제에 도포되는 팽창흑연의 양은, 화재 시 팽창하여 전체 내화재료 표면을 덮을 수 있을 정도가 되어야 하고, 설치 시에는 보강제(메시)의 각 눈(그물의 구멍)이 완전히 막히지 않아야, 보강제를 내화재료층에 매립하는데 문제를 발생시키지 않는다. 보강제는 통상 10 내지 50 mesh(가로 세로 각 1인치당 눈의 개수)의 것이 사용되고, 상기 보강제의 mesh가 10 mesh 미만이면, 화재 시 팽창흑연이 발포되어도 내화재료 전체 면을 덮지 못할 우려가 있고, 50 mesh를 초과하면, 줄 사이의 간격이 좁아 수성 내화재료 도포 시 그물눈이 막힐 우려가 있다. 도포되는 수성 내화재료 혼합물의 양은 보강제의 mesh에 따라 다르지만, 통상 100 내지 600g/m2(그램/미터제곱), 바람직하게는 150 내지 500g/m2이고, 상기 수성 내화재료 혼합물 중 팽창흑연의 함량은 5 내지 30중량부, 바람직하게는 8 내지 20중량부이며, 상기 팽창흑연의 함량이 5중량부 미만이면, 충분한 단열성능을 발휘하기 어렵고, 30중량부를 초과하면, 보호재 역할을 하는 기타성분의 양이 부족하여 풍압에 의한 날림현상이 심해질 우려가 있다.The amount of expanded graphite applied to the reinforcement should be such that it expands in case of fire to cover the entire refractory material surface, and at the time of installation, each eye (net hole) of the reinforcement (mesh) should not be completely blocked. There is no problem in embedding in the material layer. If the reinforcing agent is usually 10 to 50 mesh (the number of eyes per 1 inch vertically), if the mesh of the reinforcing agent is less than 10 mesh, even if the expanded graphite is foamed in the fire, there is a fear that the entire surface of the refractory material may not be covered, 50 If the mesh is exceeded, the spacing between the strings is narrow, which may cause the mesh to become clogged when the aqueous refractory material is applied. The amount of the aqueous refractory material mixture to be applied depends on the mesh of the reinforcing agent, but is usually 100 to 600 g / m 2 (grams / meter square), preferably 150 to 500 g / m 2 , and the content of expanded graphite in the aqueous refractory material mixture. Silver is 5 to 30 parts by weight, preferably 8 to 20 parts by weight, when the content of the expanded graphite is less than 5 parts by weight, it is difficult to exhibit sufficient thermal insulation performance, and when it exceeds 30 parts by weight, Due to the lack of quantity, the blowing phenomenon due to wind pressure may be aggravated.
상기 보강제의 함량은 전체 내화재료 100중량부에 대하여, 0.1 내지 5중량부, 바람직하게는 0.5 내지 2중량부이며, 상기 함량이 0.1중량부 미만이면, 탄화막의 균열 및 흘러내림 현상을 방지하지 못할 우려가 있고, 5중량부를 초과하면, 철구조물의 하중이 증가되고 시공비가 상승할 우려가 있다.The content of the reinforcing agent is 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total refractory material. If the content is less than 0.1 parts by weight, cracking and dripping of the carbide film may not be prevented. There exists a possibility of exceeding 5 weight part, and there exists a possibility that the load of an iron structure may increase and a construction cost may increase.
상기 보강제의 설치위치는 철구조물의 반대쪽인 내화재료층 표층부로부터 전체 내화재료층 두께 길이의 30% 이내, 바람직하게는 5 내지 15% 위치에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어날 경우, 탄화막의 균열 및 흘러내림 현상을 방지하지 못할 우려가 있다.The installation position of the reinforcing agent is preferably located within 30%, preferably 5 to 15% of the total length of the fireproof material layer thickness from the surface layer of the fireproof material layer opposite to the steel structure. There is a possibility that it will not be prevented from cracking and dripping.
본 발명에 사용되는 불연성 무기화합물은, 내화재료층의 압축강도를 유지하면서, 내화재료층이 포함된 철구조물의 경량화를 이루기 위한 것이다. The non-combustible inorganic compound used in the present invention is intended to reduce the weight of the steel structure containing the refractory material layer while maintaining the compressive strength of the refractory material layer.
경량골재로 흔히 사용되는 무기물(불연성 무기화합물)은 개방형 구조의 다공성(porous) 재료와 폐쇄형 구조의 중공형(hollow) 재료가 있다. 그 중, 팽창 퍼라 이트(expanded perlite)등의 개방형(다공성) 재료는, 내화재료에 사용될 경우, 바인더 성분 및 용매를 흡수함으로써 내화재료의 점도를 크게 높이고 작업성을 현저히 떨어뜨릴 우려가 있다. 따라서, 상기 개방형 재료는 그 사용량이 한정된다. 글라스버블(glass bubble) 등의 중공형 재료는 폐쇄형 셀 구조를 가지므로, 내화재료에 사용될 경우, 바인더 성분 및 용매를 거의 흡수하지 않으므로 무기물로 인한 내화재료의 점도 상승이 거의 없다. 따라서, 내화재료로서 유용하고 경량화에 크게 기여한다. 단열성 측면에서는 발포율이 높은, 즉, 유효비중이 작은 재료의 사용이 바람직하지만 이 경우, 파쇄강도(crush strength)가 약한 결점이 있다. 반면, 발포율이 작은 재료는 파쇄강도는 크지만 단열성이 떨어지는 단점을 지닌다. 해양구조물에서는 무거운 장비들의 사용이 흔히 있으므로, 파쇄강도는 중요한 물성중의 하나이다. 본 발명자들은 이들 양립하기 힘든 파쇄강도와 경량성의 문제를 동시에 해결하기 위한 수단으로서, 평균입경 및 파쇄강도가 다른, 두 가지 이상의 중공형 무기물을 혼합하여 사용하였다.Inorganic materials (non-combustible inorganic compounds) commonly used as lightweight aggregates include porous materials of open structure and hollow materials of closed structure. Among these, open type (porous) materials, such as expanded perlite, when used in a refractory material, may greatly increase the viscosity of the refractory material and significantly reduce workability by absorbing a binder component and a solvent. Therefore, the amount of the open material is limited. Since the hollow material such as glass bubble has a closed cell structure, when used in the refractory material, since the binder component and the solvent are hardly absorbed, there is almost no increase in the viscosity of the refractory material due to the inorganic material. Therefore, it is useful as a fireproof material and contributes greatly to weight reduction. In terms of heat insulation, the use of a material having a high foaming rate, that is, a small effective specific gravity is preferable, but in this case, there is a drawback of weak crush strength. On the other hand, a material with a low foaming rate has a disadvantage in that the breaking strength is high but the insulation is inferior. Since the use of heavy equipment is common in offshore structures, fracture strength is one of the important properties. The present inventors used a mixture of two or more hollow inorganic materials having different average particle diameters and breaking strengths as a means for simultaneously solving the problems of incompatible breaking strength and light weight.
이상적인 방법은 발포율이 낮아 파쇄강도가 크면서 입자크기는 상대적으로 큰 성분과, 발포율이 높아 파쇄강도가 작고, 입자크기는 상대적으로 작은 성분을 조합하여 사용하는 것이다. 즉, 파쇄강도가 작은 재료가 파쇄강도가 큰 재료의 공극사이에 위치해야 파쇄강도를 잘 유지할 수 있기 때문이다. 일반적으로는 발포율이 높은 재료가 입도가 큰 경우가 대부분이기 때문에 가장 이상적인 효과를 얻기는 힘들다. 그러나 통상의 재료들은 넓은 입도분포를 가지기 때문에, 각 재료를 단독 사용한 것에 비해서는 뛰어난 파쇄강도와 경량성을 나타내게 된다. The ideal method is to use a combination of a component having a relatively high particle size with a low foaming rate and a relatively large particle size, and a component having a low foaming strength with a high foaming rate and a relatively small particle size. In other words, the material having a low breaking strength must be located between the pores of the material having the high breaking strength to maintain the breaking strength well. In general, it is difficult to obtain the most ideal effect because the material having a high foaming rate is most often a large particle size. However, since the conventional materials have a wide particle size distribution, they exhibit excellent fracture strength and light weight as compared to using each material alone.
통상의 시판되는 해양구조물용 내화재료의 압축강도(파쇄강도)는 2000psi 이상이다. 따라서, 중공형 재료를 혼합 사용하여 2000psi 이상의 압축강도를 나타내면서 충분히 경량화된 내화재료를 얻기 위해서는, 파쇄강도가 2500psi 이상, 바람직하게는 2500 내지 5000psi이고, 평균입경이 30 내지 300㎛, 바람직하게는 40 내지 200㎛인 제1 중공형 재료와, 파쇄강도가 1500psi 이하, 바람직하게는 500 내지 1500psi이고, 평균입경이 10 내지 200㎛, 바람직하게는 20 내지 100㎛인 제2 중공형 재료를 중량비 1 : 0.1 내지 10(제1 중공형 재료 : 제2 중공형 재료), 바람직하게는 1 : 0.3 내지 3, 더욱 바람직하게는 1 : 0.5 내지 1.5로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중공형 재료의 파쇄강도 및 평균입경의 범위와 혼합 비율이 상기 범위를 벗어나면, 압축강도의 향상이 불충분하게 될 우려가 있다. The compressive strength (crushing strength) of the conventional refractory materials for offshore structures is at least 2000 psi. Therefore, in order to obtain a refractory material sufficiently light while exhibiting a compressive strength of 2000 psi or more using a mixture of hollow materials, the fracture strength is 2500 psi or more, preferably 2500 to 5000 psi, and the average particle diameter is 30 to 300 탆, preferably 40. A first hollow material having a thickness of 1 to 200 μm and a second hollow material having a breaking strength of 1500 psi or less, preferably 500 to 1500 psi, and an average particle diameter of 10 to 200 μm, preferably 20 to 100 μm, are weight ratio 1: It is preferable to mix and use 0.1-10 (1st hollow material: 2nd hollow material), Preferably it is 1: 0.3-3, More preferably, it is 1: 0.5-1.5. If the range and mixing ratio of the crush strength and the average particle diameter of the hollow material are out of the above ranges, there is a fear that the improvement of the compressive strength will be insufficient.
본 발명에 따른 철구조물 보호용 내화재료에 있어서, 상기 불연성 무기 화합물의 함량은 전체 내화재료 100중량부에 대하여, 3 내지 20중량부, 바람직하게는 5 내지 15중량부이다. 상기 불연성 무기 화합물의 함량이 너무 적으면, 충분한 경량화를 이루지 못할 우려가 있고, 너무 많으면, 발포성 화합물 및/또는 바인더의 사용량이 상대적으로 작아져 충분한 내화성능을 나타내지 못하거나 굴곡강도가 부족해질 우려가 있다.In the fire resistant material for protecting a steel structure according to the present invention, the content of the non-combustible inorganic compound is 3 to 20 parts by weight, preferably 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total refractory material. If the content of the non-combustible inorganic compound is too small, there is a fear that it is not possible to achieve a sufficient weight, if too much, the amount of the foamable compound and / or binder is relatively small, there is a fear that it does not exhibit sufficient fire resistance or insufficient bending strength have.
본 발명에 따른 철구조물 보호용 내화재료는, 필요에 따라, 경화제, 난연 보조제 등을 더욱 포함할 수 있다. 상기 경화제는, 상기 경화성 바인더 수지를 경화시킬 수 있는 것으로, 통상의 경화제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 테트라에틸 렌펜타민(tetraethylenepentamine: TEPA), 트리에틸렌테트라아민(triethylene tetramine: TETA), 무수프탈산(phthalic acid anhydride: PAA) 등을 사용할 수 있다. 상기 경화제의 함량은 전체 경화성 바인더 수지 100중량부에 대하여, 5 내지 18중량부, 바람직하게는 8 내지 15중량부이다. 경화제의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 굴곡강도 등 내화재료의 성능과 경화속도 등 가공성이 떨어질 우려가 있다. 상기 난연 보조제는, 난연성을 더욱 높이기 위해 첨가할 수 있으며, 예를 들어, 펜타에리트리톨(pentaerythritol: PT), 디펜타에리트리톨(dipentaerythritol: DPT), 붕소화합물 등을 사용할 수 있다. 상기 난연 보조제의 함량은 전체 내화재료 100중량부에 대하여, 1 내지 10중량부, 바람직하게는 2 내지 8중량부이다. 난연 보조제의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 오히려 내화성능이 떨어지거나, 점도상승 등 가공성의 문제를 유발할 수 있다.The fire resistant material for protecting a steel structure according to the present invention may further include a curing agent, a flame retardant aid, and the like, as necessary. The curing agent, which can cure the curable binder resin, can be used a conventional curing agent, for example, tetraethylene pentamine (TEPA), triethylene tetramine (TETA), anhydrous Phthalic acid anhydride (PAA) may be used. The content of the curing agent is 5 to 18 parts by weight, preferably 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total curable binder resin. If the content of the curing agent is out of the above range, there is a fear that the performance of the refractory material such as flexural strength and workability such as the curing rate is lowered. The flame retardant auxiliary may be added to further increase the flame retardancy, for example, pentaerythritol (PT), dipentaerythritol (DPT), a boron compound, or the like may be used. The content of the flame retardant aid is 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total refractory material. When the content of the flame retardant aid is out of the above range, rather, the fire resistance may be lowered, or may cause problems such as workability such as viscosity increase.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples are intended to illustrate the invention, and the invention is not limited by the following examples.
[제조예] 팽창흑연이 도포된 메시의 제조 Preparation Example Preparation of Expanded Graphite Coated Mesh
고형분 50중량%의 수성 EVA(ethylene vinyl acetate) 바인더 42중량%, 고형분 30중량%의 수성 우레탄 바인더 14중량%, 팽창율 230배 팽창흑연(중국산) 18중량%, 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate) 14중량%, 탈크 6중량%, 분산제 1중 량%, 소포제 0.5중량%, 증점제 0.5중량% 및 물 4중량%를 섞은 용액을 교반하여 메시 코팅용 수성 내화재료를 준비하였다. 메시 도포 시에는 작업의 용이성을 위하여 물을 적정량 추가하여 사용하였다. 약 36 mesh의 아크릴 수지로 세팅된 유리섬유 메시(약 200g/m2)에 상기 수성 내화재료를 붓으로 고르게 칠하고 망목이 막힌 부분은 가벼운 공기압으로 불어 개방이 되도록 하였다. 상온에서 1시간 건조한 후, 상기 메시 반대편도 같은 방법으로 도포하였다. 내화재료의 도포량을 늘리기 위하여 상기 작업을 1회 반복한 후, 80℃ 건조오븐에서 1시간 건조하였다. 얻어진 팽창흑연이 도포된 메시의 무게는 약 670g/m2로서, 상기 수성 내화재료의 도포량은 470g/m2이 되었다.42% by weight of aqueous EVA (ethylene vinyl acetate) binder with 50% by weight of solid content, 14% by weight of aqueous urethane binder with 30% by weight of solid content, expansion rate 230 times expanded graphite (from China) 18% by weight, melamine cyanurate 14 Aqueous refractory material for mesh coating was prepared by stirring a solution in which weight%, talc 6 weight%, dispersant 1 weight%, antifoam 0.5 weight%, thickener 0.5 weight%, and water 4 weight% were mixed. In the mesh coating, an appropriate amount of water was added and used for ease of operation. The aqueous refractory material was evenly applied with a brush to a glass fiber mesh (about 200 g / m 2 ) set with an acrylic resin of about 36 mesh, and the blocked portion of the mesh was blown with light air pressure to be opened. After drying for 1 hour at room temperature, the other side of the mesh was applied in the same manner. In order to increase the coating amount of the refractory material, the above operation was repeated once, followed by drying for 1 hour in an 80 ° C. drying oven. The weight of the obtained expanded graphite-coated mesh was about 670 g / m 2 , and the coating amount of the aqueous refractory material was 470 g / m 2 .
[실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2] 내화재료 시편 제조 및 평가 Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 Preparation and Evaluation of Refractory Material Specimens
비스페놀-F(Bisphenol-F)형 에폭시 수지 44중량%, 멜라민 폴리포스페이트(melamine polyphosphate: MPP) 18중량%, 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate: APP) 10중량%, 티오요소(thiourea) 10중량%, 펜타에리트리톨(pentaerythritol: PT) 5중량%, 3mm 유리섬유(glass fiber) 1중량%, 제1 중공형 재료(단열재)(Q-cell 6048, 5-100㎛, 평균입경 50㎛, 파쇄강도 3000psi, 유효비중 0.19g/cm3) 6중량% 및 제2 중공형 재료(단열재)(Q-cell 5019, 5-100㎛, 평균입경 75㎛, 파쇄강도 500psi, 유효비중 0.48g/cm3) 6중량%의 혼합용액을 교반하여 내화재료 주제를 제조하였다. 44% by weight of bisphenol-F type epoxy resin, 18% by weight of melamine polyphosphate (MPP), 10% by weight of ammonium polyphosphate (APP), 10% by weight of thiourea, Pentaerythritol (PT) 5% by weight, 3mm glass fiber (1% by weight), first hollow material (insulation material) (Q-cell 6048, 5-100㎛, average particle diameter 50㎛, breaking strength 3000psi , Effective specific gravity 0.19g / cm 3 ) 6% by weight and second hollow material (insulation) (Q-cell 5019, 5-100㎛, average particle diameter 75㎛, breaking strength 500psi, effective specific gravity 0.48g / cm 3 ) 6 The refractory material base was prepared by stirring the wt% mixed solution.
상기 주제 40g에 경화제로 테트라에틸렌펜타민(tetraethylenepentamine, TEPA)을 상기 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 12중량부를 사용하여, 하단 지름 70mm의 폴리에틸렌 코팅 종이컵에서 교반하고, 60℃ 오븐에서 30분간 경화시켰다. 지름이 70mm가 넘는 부분과 높이가 10mm 넘는 부분은 전기 그라인더로 제거하여 지름 70mm, 높이 10mm인 원형 내화재료 시편(실시예 1)을 제작하였다. 상기 내화재료 시편의 비중은 1.04g/cm3으로 측정되었다. Tetraethylenepentamine (TEPA) was added to 40 g of the subject as a curing agent using 12 parts by weight of 100 parts by weight of the epoxy resin, and then stirred in a polyethylene coated paper cup having a diameter of 70 mm, and cured in an oven at 60 ° C. for 30 minutes. . The portion over 70 mm in diameter and the portion over 10 mm in height were removed with an electric grinder to produce a circular refractory material specimen (Example 1) having a diameter of 70 mm and a height of 10 mm. The specific gravity of the refractory material specimen was measured as 1.04g / cm 3 .
불연성 무기화합물(중공형 단열재)의 비율을 하기 표 1에 따라, 조성을 달리한 것을 제외하고는, 동일한 조성으로 하여 내화재료 시편(실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 2)을 제작하였다.Refractory inorganic compounds (hollow insulation material) according to the following Table 1, except that the composition was changed, the refractory material specimens (Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 2) were prepared in the same composition.
내화단열성을 측정하기 위하여, 상기 시편을 밴드클램프를 이용하여 수직으로 매달고 부탄가스가 연결된 토치를 이용하여 10cm 거리에서 화염에 의한 내화시험을 수행하였다. 부탄가스는 매회 새로운 통을 사용하고 토치의 가스밸브는 항상 같은 정도를 열어 화염 압력차에 의한 오차를 제거하였다. 120분이 지난 시점에서 화염 반대편(내화재료층 표층부 반대편), 즉, 이면의 온도를 적외선 레이저 온도계를 이용하여 시편중심부에 대하여 측정하였다(도 1 참조). 상기 결과를 압축강도 및 비중과 함께 하기 표 1에 나타내었다.In order to measure the insulation resistance, the specimen was suspended vertically using a band clamp and a fire resistance test by flame was performed at a distance of 10 cm using a torch connected with butane gas. Butane gas uses a new canister every time, and the torch's gas valve always opens to the same degree, eliminating errors due to flame pressure differentials. At 120 minutes, the temperature on the opposite side of the flame (opposite to the surface layer of the refractory layer), that is, on the back side, was measured with respect to the specimen center using an infrared laser thermometer (see FIG. 1). The results are shown in Table 1 together with the compressive strength and specific gravity.
result
이면온도 (℃)120 minutes later
Back temperature (℃)
[실시예 4 내지 6] 팽창흑연이 도포된 메시를 사용한 내화재료 시편 제조 및 평가 Examples 4 to 6 Preparation and Evaluation of Refractory Material Specimens Using Expanded Graphite Coated Mesh
보강제로서 유리섬유 대신 상기 제조예의 팽창흑연이 도포된 메시를 사용하고, 그 설치 위치를 하기 표 2에 따라, 다르게 설치한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 내화재료 시편 제작 및 평가를 하였다. 탄화막의 탈락 여부와, 20분 후의 이면 온도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 발포길이는 이면에서부터 전면(내화재료층 표층부)의 가장 발포가 많이 이루어진 부분까지의 길이로 측정하였다.Fabrication and evaluation of the refractory material specimens in the same manner as in Example 1, except that the expanded graphite of the manufacturing example was applied to the reinforcing agent as a reinforcing agent, and the installation position thereof was differently set according to Table 2 below. Was done. Whether the carbide film was dropped and the back surface temperature after 20 minutes were measured and shown in Table 2 below. The foaming length was measured from the back side to the length of the most foamed part of the front surface (surface layer portion of the refractory material layer).
(흘러내림)50
(Flowing down)
(메시 위치 분리)25
(Mesh location separated)
(메시 위치 분리)25
(Mesh location separated)
상기 표 1로부터, 유효비중이 서로 다른 두 가지 종류 이상의 불연성 무기화합물(중공형 단열재)을 혼합하여 사용하는 경우, 압축강도의 큰 손상 없이 내화재료의 경량화를 달성할 수 있음을 알 수 있다.From Table 1, it can be seen that when using two or more types of non-combustible inorganic compounds (hollow insulation materials) having different effective specific weights, weight reduction of the refractory material can be achieved without significant damage to compressive strength.
또한, 상기 표 2로부터, 팽창흑연이 도포된 메시를 사용하고, 특히, 메시의 설치위치를 화염이 접촉하게 되는 표층부에 가깝게 설치하면(실시예 6), 화재 시 내화재료의 발포에 의한 탈락을 예방할 수 있음을 알 수 있다.In addition, from Table 2, when the expanded graphite coated mesh is used, in particular, the installation position of the mesh is set close to the surface layer where the flames come into contact (Example 6). It can be seen that it can be prevented.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 내화재료층의 표층부 및 이면을 설명하기 위한, 내화재료층 및 철구조물의 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view of a refractory material layer and an iron structure for explaining the surface layer portion and the back surface of a refractory material layer according to an embodiment of the present invention.
Claims (4)
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| KR1020090028950A KR20100110560A (en) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | Fire resisting material for the protection of steel construction |
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| KR (1) | KR20100110560A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101365650B1 (en) * | 2012-06-18 | 2014-02-20 | 현대중공업 주식회사 | Cement type PFP construction method of onshore ＆ offshore structure |
| WO2020117029A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | (주)엘지하우시스 | Thermosetting foam, manufacturing method therefor, and insulator comprising same |
| KR20200070134A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-17 | (주)엘지하우시스 | Phenol foam, method of producing the same, and insulating material |
-
2009
- 2009-04-03 KR KR1020090028950A patent/KR20100110560A/en not_active Application Discontinuation
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