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KR102576734B1 - 활성탄을 포함하는 불연성 조성물 - Google Patents

활성탄을 포함하는 불연성 조성물 Download PDF

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KR102576734B1
KR102576734B1 KR1020220097131A KR20220097131A KR102576734B1 KR 102576734 B1 KR102576734 B1 KR 102576734B1 KR 1020220097131 A KR1020220097131 A KR 1020220097131A KR 20220097131 A KR20220097131 A KR 20220097131A KR 102576734 B1 KR102576734 B1 KR 102576734B1
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carbide
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이기영
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이기영
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Abstract

본 발명은 활성탄을 포함하는 불연성 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 규산나트륨, 규산칼륨, 활성탄, 황토 및 물을 포함하는 불연성 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 화재발생 시 연소속도를 지연시키고 유독성 가스의 발생을 최소화시키며 난연성, 불연성, 단열성, 내구성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 불연성 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 건축 내외장재 상에 불연성 조성물을 일정 두께로 코팅함으로써 장기간 사용하더라도 코팅층의 박리가 없으며, 난연성, 불연성, 단열성, 내구성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 불연성 코팅제를 제공할 수 있다.

Description

활성탄을 포함하는 불연성 조성물{A non-flammable composition comprising activated carbon}
본 발명은 활성탄을 포함하는 불연성 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 규산나트륨, 규산칼륨, 활성탄, 황토 및 물을 포함하는 불연성 조성물에 관한 것이다.
효율적인 에너지 관리를 위해 건축물의 벽, 천장, 바닥 등에는 단열성, 기밀성, 내충격성 등이 우수한 단열재가 널리 사용되고 있다.
단열재로서는 비용, 경량성, 단열성, 작업성 등의 특성이 우수한 발포 폴리스티렌, 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리우레탄 등의 유기계 폴리머 소재가 많이 사용된다.
그러나 유기계 폴리머 소재는 대부분 가연성이어서 여러 가지 착화원에 의하여 연소가 쉽게 일어나고, 일단 연소가 개시되면 그 진행이 폭발적이며 추가적으로 건물의 화재 및 폭발을 유발시킬 수 있다.
또한 상기 유기계 폴리머 소재는 연소 시 일산화탄소, 염화수소, 시안화가스 등의 유독가스를 발생시켜 인명피해를 초래한다.
한편 상기 유기계 폴리머 소재의 연소에 따른 문제점을 보완하기 위하여 유기계 및 무기계 난연제가 첨가제로 널리 사용되고 있다. 유기계 난연제로는 할로겐 화합물, 인계 화합물 등이 있고, 무기계 난연제로는 안티몬계 화합물, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등이 있다.
그러나 상기 난연제는 연소 시 난연성을 향상시키기는 하지만 온난화 유발, 유독성 가스 방출, 발암 물질 생성 등의 다양한 환경문제를 초래할 수 있다.
따라서 난연성이 우수하고 인체에 무해하며 작업성이 뛰어난 환경친화적인 불연성 조성물의 개발이 필요하다.
한국공개특허 제10-2008-0086293호 한국등록특허 제10-0762540호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화재발생 시 연소속도를 지연시키고 유독성 가스의 발생을 최소화시키며 난연성, 불연성, 단열성, 내구성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 불연성 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 건축 내외장재 상에 불연성 조성물을 일정 두께로 코팅함으로써 장기간 사용하더라도 코팅층의 박리가 없으며, 난연성, 불연성, 단열성, 내구성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 불연성 코팅제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 규산나트륨, 규산칼륨, 활성탄, 황토 및 물을 포함하는 불연성 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 규산나트륨 100중량부에 대하여 규산칼륨 30~70중량부, 활성탄 5~20중량부, 황토 5~20중량부 및 물 1~20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 공중합체 1~10중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 활성탄은 (a) 왕겨를 탄화하여 1차 탄화물을 제조하는 1차 탄화단계;
(b) 상기 1차 탄화물을 탄화하여 2차 탄화물을 제조하는 2차 탄화단계;
(c) 상기 2차 탄화물을 탄화하여 3차 탄화물을 제조하는 3차 탄화단계; 및
(d) 상기 3차 탄화물을 분쇄하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 불연성 조성물을 포함하는 불연성 코팅제를 제공한다.
본 발명은 화재발생 시 연소속도를 지연시키고 유독성 가스의 발생을 최소화시키며 난연성, 불연성, 단열성, 내구성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 불연성 조성물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 건축 내외장재 상에 불연성 조성물을 일정 두께로 코팅함으로써 장기간 사용하더라도 코팅층의 박리가 없으며, 난연성, 불연성, 단열성, 내구성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 불연성 코팅제를 제공할 수 있다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 규산나트륨, 규산칼륨, 활성탄, 황토 및 물을 포함하는 불연성 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물은 규산나트륨 100중량부에 대하여 규산칼륨 30~70중량부, 활성탄 5~20중량부, 황토 5~20중량부 및 물 1~20중량부를 포함할 수 있다.
상기 규산나트륨은 난연성 및 접착성을 향상시키기 위해 사용되며, 고체상 또는 용액으로 사용될 수 있다.
상기 규산나트륨 용액은 규산나트륨에 물, 식물성 기름, 기계유, 그리스, 등유, 광유, 파라핀오일 및 초산화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 첨가한 후 교반하여 제조될 수 있다.
상기 규산칼륨은 접착성, 불연성, 단열성 및 내구성을 향상시키기 위하여 사용되며, 규산나트륨 100중량부에 대하여 30~70중량부 사용되는 것이 바람직하다.
규산칼륨의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 단열성 및 내구성이 극대화될 수 있다.
상기 활성탄은 불연성, 단열성 및 내구성을 향상시키기 위하여 사용되며, 규산나트륨 100중량부에 대하여 5~20중량부 사용되는 것이 바람직하다.
활성탄의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 단열성 및 내구성이 극대화될 수 있다.
상기 활성탄은 (a) 왕겨를 탄화하여 1차 탄화물을 제조하는 1차 탄화단계;
(b) 상기 1차 탄화물을 탄화하여 2차 탄화물을 제조하는 2차 탄화단계;
(c) 상기 2차 탄화물을 탄화하여 3차 탄화물을 제조하는 3차 탄화단계; 및
(d) 상기 3차 탄화물을 분쇄하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
상기 (a) 단계는 왕겨를 탄화하여 1차 탄화물을 제조하는 1차 탄화단계로서, 100℃에서 300℃까지 승온하고, 300℃에서 30분~3시간 유지하여 왕겨를 1차 탄화할 수 있다.
상기 1차 탄화단계는 비활성 기체 하에 수행될 수 있으며, 상기 비활성 기체로는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 등이 사용될 수 있다.
상기 비활성 기체는 10㎖/min~100㎖/min의 속도로 주입될 수 있으며, 주입속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 1차 탄화단계는 왕겨 내에 포함된 수분, 휘발성 성분, 불순물 등을 제거할 수 있다.
상기 1차 탄화단계의 승온속도는 1℃/min~10℃/min 인 것이 바람직하고, 승온속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
또한 본 발명은 활성탄의 원료로 왕겨 및 쌀겨를 동시에 사용할 수 있으며, 왕겨 및 쌀겨의 중량비는 100:1~20 인 것이 바람직하다.
왕겨 및 쌀겨의 중량비가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
아울러 본 발명은 활성탄의 원료로 왕겨, 쌀겨 및 볏짚을 동시에 사용할 수 있으며, 왕겨, 쌀겨 및 볏짚의 중량비는 100:1~20:1~10 인 것이 바람직하다.
왕겨, 쌀겨 및 볏짚의 중량비가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
또한 본 발명은 활성탄의 원료로 왕겨, 쌀겨, 볏짚 및 톱밥을 동시에 사용할 수 있으며, 왕겨, 쌀겨, 볏짚 및 톱밥의 중량비는 100:1~20:1~10:1~5 인 것이 바람직하다.
왕겨, 쌀겨, 볏짚 및 톱밥의 중량비가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 (b) 단계는 상기 1차 탄화물을 탄화하여 2차 탄화물을 제조하는 2차 탄화단계로서, 300℃에서 600℃까지 승온하고, 600℃에서 30분~3시간 유지하여 2차 탄화를 수행할 수 있다.
상기 2차 탄화단계는 비활성 기체 하에 수행될 수 있으며, 상기 비활성 기체로는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 등이 사용될 수 있다.
상기 비활성 기체는 10㎖/min~100㎖/min의 속도로 주입될 수 있으며, 주입속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 2차 탄화단계의 승온속도는 1℃/min~10℃/min 인 것이 바람직하고, 승온속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 2차 탄화단계는 수증기 또는 이산화탄소를 주입할 수 있으며, 상기 수증기 또는 이산화탄소는 0.1㎖/h~0.5㎖/h 의 속도로 주입될 수 있으며, 주입속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 수증기 또는 이산화탄소는 왕겨 내에 포함된 유기물, 무기물 등을 제거하여 활성탄의 기공 및 비표면적을 증가시킬 수 있다.
상기 (c) 단계는 상기 2차 탄화물을 탄화하여 3차 탄화물을 제조하는 3차 탄화단계로서, 600℃에서 900℃까지 승온하고, 900℃에서 30분~3시간 유지하여 3차 탄화를 수행할 수 있다.
상기 3차 탄화단계는 비활성 기체 하에 수행될 수 있으며, 상기 비활성 기체로는 질소, 아르곤, 네온, 헬륨 등이 사용될 수 있다.
상기 비활성 기체는 10㎖/min~100㎖/min의 속도로 주입될 수 있으며, 주입속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 3차 탄화단계의 승온속도는 1℃/min~10℃/min 인 것이 바람직하고, 승온속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 3차 탄화단계는 수증기 또는 이산화탄소를 주입할 수 있으며, 상기 수증기 또는 이산화탄소는 0.5㎖/h~1㎖/h 의 속도로 주입될 수 있으며, 주입속도가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 수증기 또는 이산화탄소는 왕겨 내에 포함된 유기물, 무기물 등을 제거하여 활성탄의 기공 및 비표면적을 증가시킬 수 있다.
또한 본 발명은 수증기 및 이산화탄소를 동시에 사용할 수 있으며, 수증기 및 이산화탄소의 부피비는 60~80:20~40 인 것이 바람직하다.
수증기 및 이산화탄소의 부피비가 상기 수치범위를 만족하는 경우 흡착성, 불연성, 단열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 (d) 단계는 상기 3차 탄화물을 분쇄하는 단계로서, 제조된 3차 탄화물을 냉각한 후, 공지의 분쇄수단을 사용하여 분쇄함으로써, 일정한 크기의 활성탄을 수득할 수 있다.
상기 분쇄된 활성탄은 공지의 건조수단을 통하여 건조될 수 있으며, 이를 통해 활성탄의 수분함량을 조절할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 (d) 단계 이후에, 상기 활성탄의 표면을 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 공중합체로 처리할 수 있으며, 상기 공중합체는 활성탄의 흡착특성 및 결합력을 향상시킬 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 중량비는 2~10:100:20~50인 것이 바람직하며, 상기 수치범위에서 결합력 및 흡착특성이 극대화될 수 있다.
상기 공중합체는 활성탄 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 비표면적이 저하된다.
또한 본 발명은 상기 (d) 단계 이후에, 상기 활성탄의 표면을 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산계 모노머, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 공중합체로 처리할 수 있으며, 상기 공중합체는 활성탄의 흡착특성 및 결합력을 향상시킬 수 있다.
상기 아크릴산계 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 카르복실 에틸아크릴레이트, 카르복실 에틸메타크릴레이트, 카르복실 펜틸아크릴레이트, 카르복실 펜틸메타크릴레이트, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산계 모노머, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 중량비는 2~10:30~60:100:20~50 인 것이 바람직하다.
상기 공중합체는 활성탄 100중량부에 대하여 2~10중량부 사용되며, 함량이 2중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 비표면적이 저하된다.
상기 활성탄은 불연성, 단열성, 흡착성, 소취특성 등이 우수하고 가격이 낮아 불연재, 단열재, 흡착제, 촉매 등의 분야에 효과적으로 사용될 수 있다.
상기 황토는 소취특성 및 항균성을 향상시키기 위하여 사용되며, 규산나트륨 100중량부에 대하여 5~20중량부 사용되는 것이 바람직하다.
황토의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 소취특성 및 항균성이 극대화될 수 있다.
상기 물은 조성물의 농도를 조절하고, 조성물을 경화시키기 위한 것으로서, 물의 함량은 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~20중량부인 것이 바람직하다.
물의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 내구성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 시멘트를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 알루미나 시멘트, 석고 시멘트, 플라스틱 시멘트 등의 공지의 시멘트가 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 시멘트는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하며, 시멘트의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 단열성 및 내구성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 모래를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 모래는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하다.
모래의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 단열성 및 내구성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 공중합체를 추가로 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 중량비는 2~10:100:20~50 인 것이 바람직하다.
상기 공중합체는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하며, 공중합체의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 접착성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산계 모노머, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 공중합체를 추가로 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 아크릴산계 모노머, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA)의 중량비는 2~10:30~60:100:20~50 인 것이 바람직하다.
상기 공중합체는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하며, 공중합체의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 접착성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 에폭시기 함유 실란 커플링제, 비스페놀 A(BPA) 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)를 반응시켜 제조되는 실란 커플링제 올리고머를 추가로 포함할 수 있다.
상기 에폭시기 함유 실란 커플링제로는 2-글리시독시에틸메틸디메톡시실란, 2-글리시독시에틸메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 2-글리시독시에틸트리메톡시실란, 2-글리시독시에틸트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸메틸디에톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필메틸디메톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필메틸디에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필트리메톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필트리에톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 에폭시기 함유 실란 커플링제, 비스페놀 A(BPA) 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트의 중량비는 2~10:100:10~30:20~50인 것이 바람직하다.
상기 올리고머의 중량평균분자량은 5,000~50,000g/mol 인 것이 바람직하다.
상기 올리고머는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하며, 올리고머의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 접착성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 석탄재를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 석탄재는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하다.
석탄재의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 내구성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 연탄재를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 연탄재는 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하다.
연탄재의 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 내구성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 패각 입자를 추가로 포함할 수 있으며, 패각으로는 굴패각, 고동패각, 바지락패각, 백합패각, 전복패각 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
패각 입자의 함량은 규산나트륨 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하며, 함량이 상기 수치범위를 만족하는 경우 불연성, 내구성 및 단열성이 극대화될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 불연성 조성물을 포함하는 불연성 코팅제에 관한 것이다.
상기 불연성 조성물은 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹, 보드, 탱크, 배관 등의 다양한 기재를 코팅하기 위한 코팅제로 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 불연성 조성물은 건축물의 벽, 바닥, 천장 등에 사용되는 벽지, 타일, 보드, 스티로폼, 목재 가구, 단열재, 방음재, 차음재, 흡음재 등의 내외장재를 코팅하기 위한 코팅제로 사용될 수 있다.
상기 조성물이 코팅된 건축 내외장재는 불연성, 단열성, 흡음성, 내구성 등이 우수하여 장기간 안정적으로 사용될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
왕겨를 건조하고 불순물을 제거하여 탄화장치에 투입한 후, 100℃에서 300℃까지 5℃/min의 속도로 승온하고, 300℃에서 1시간 유지하여 왕겨를 1차 탄화하였다. 이때 질소를 50㎖/min 로 주입하였다.
상기 1차 탄화물을 300℃에서 600℃까지 5℃/min의 속도로 승온하고, 600℃에서 1시간 유지하여 2차 탄화를 수행하였다. 이때 질소를 50㎖/min 로 주입하면서, 수증기를 0.3㎖/h 로 주입하였다.
상기 2차 탄화물을 600℃에서 900℃까지 5℃/min의 속도로 승온하고, 900℃에서 1시간 유지하여 3차 탄화를 수행하였다. 이때 질소를 50㎖/min 로 주입하면서, 수증기를 0.7㎖/h 로 주입하였다.
상기 3차 탄화물을 냉각한 후 분쇄하여 활성탄을 제조하였다.
규산나트륨 100중량부, 규산칼륨 50중량부, 상기 활성탄 10중량부, 황토 10중량부 및 물 10중량부를 혼합하여 불연성 조성물을 제조하였다.
(실시예 2)
왕겨 대신에, 왕겨 100중량부 및 쌀겨 10중량부를 사용하여 제조된 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 조성물을 제조하였다.
(실시예 3)
3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 5중량부, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 100중량부 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA) 30중량부를 혼합하고 반응시켜 공중합체를 제조하였다.
활성탄을 상기 공중합체로 표면처리하였으며, 이때 활성탄 100중량부에 대하여 공중합체 5중량부를 사용하였다.
상기 표면처리된 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 조성물을 제조하였다.
(실시예 4)
3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 5중량부, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 100중량부 및 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA) 30중량부를 혼합하고 반응시켜 공중합체를 제조하였다.
상기 공중합체 5중량부를 추가로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 조성물을 제조하였다.
(실시예 5)
3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란 5중량부, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 100중량부, 비스페놀 A(BPA) 20중량부 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA) 30중량부를 혼합하고 반응시켜 올리고머를 제조하였다. 이때 상기 올리고머의 중량평균분자량은 30,000g/mol 이었다.
상기 올리고머 5중량부를 추가로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 조성물을 제조하였다.
(비교예 1)
왕겨를 100℃에서 900℃까지 5℃/min의 속도로 승온하고, 900℃에서 1시간 유지하여 왕겨를 탄화하였다. 이때 질소를 50㎖/min 로 주입하면서, 수증기를 0.3㎖/h 로 주입하였다.
상기 탄화물을 냉각한 후 분쇄하여 활성탄을 제조하였다.
상기 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 조성물을 제조하였다.
(비교예 2)
활성탄을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 조성물의 특성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
(불연성)
스티로폼에 상기 조성물을 코팅한 후, 한국산업규격 KS F 2271의 방법에 따라 불연성을 측정하였다.
(잔염시간)
스티로폼에 상기 조성물을 코팅한 후, KOFEIS 1001에 따라 방염성을 측정하였으며, 잔염시간은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠 때까지의 시간을 의미한다.
(내열성)
상기 조성물로부터 도막을 제조한 후, KS K ISO 3759에 의거하여 도막의 치수변화율을 측정하였다.
(내수성)
상기 조성물로부터 도막을 제조한 후, 상기 도막을 20℃의 물에 7일간 침지한 후, 도막의 상태를 관찰하여 탁월, 우수, 보통, 불량으로 표기하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 1 2
불연성
(난연 등급)		 1 1 1 1 1 3 3
잔염시간
(초)		 7 3 4 3 3 19 32
치수변화율
(%)		 2.2 1.4 1.2 1.3 1.1 8.2 9.4
내수성 우수 탁월 탁월 탁월 탁월 불량 불량
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 5는 불연성, 내열성, 내구성 및 내수성이 우수하며, 특히 실시예 2 내지 5는 상기 특성이 가장 우수하다.
반면 비교예 1 및 2는 상기 특성이 실시예에 비하여 열등함을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 규산나트륨; 규산칼륨; 활성탄; 황토; 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제, 에폭시기 함유 실란 커플링제, 비스페놀 A(BPA) 및 2-하이드록시에틸 아크릴레이트(HEA)를 반응시켜 제조되는 실란 커플링제 올리고머; 및 물을 포함하는 불연성 조성물에 있어서,
    상기 조성물은 규산나트륨 100중량부에 대하여 규산칼륨 30~70중량부, 활성탄 5~20중량부, 황토 5~20중량부, 상기 올리고머 1~10중량부 및 물 1~20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄은
    (a) 왕겨를 탄화하여 1차 탄화물을 제조하는 1차 탄화단계;
    (b) 상기 1차 탄화물을 탄화하여 2차 탄화물을 제조하는 2차 탄화단계;
    (c) 상기 2차 탄화물을 탄화하여 3차 탄화물을 제조하는 3차 탄화단계; 및
    (d) 상기 3차 탄화물을 분쇄하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
  5. 제1항의 불연성 조성물을 포함하는 불연성 코팅제.
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