KR100440804B1 - 피막 단열도료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합성수지 에멀션을 전색제(展色劑;Vehicle)로 하는 1액형 수성 단열도료로서, 단열 입자 역할을 하는 무기안료와, 도막 형성후 광택도를 높힘으로써 광학적인 반사 및 차광효과를 통하여 단열효과를 극대화하고 도포작업시 부착성을 높힘으로써 작업성을 향상시키는 천연고무나 합성고무 등의 첨가제를 혼합하여 단열효과는 물론 우수한 작업성과 견고한 피막 효과 또한 얻을 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 단열효과가 필요한 다양한 피도체에 적용될 수 있고, 특히 건축 분야의 경우 건축물 자체는 물론 각종 냉난방 설비 및 배관에 적용시 높은 단열효과를 기대할 수 있으며, 건축물의 내구성에 심각한 영향을 주는 결로(結露)현상을 방지할 수 있어 건축물의 안전은 물론 쾌적한 주거환경 조성에도 이바지할 수 있다.

Description

피막 단열도료{ADIABATIC COATING PAINT}
본 발명은 합성수지 에멀션을 전색제(展色劑;Vehicle)로 하는 수성페인트에 관한 것으로, 열반사 및 차단 입자 역할을 하는 무기안료(無機顔料)와 천연고무 또는 합성고무등의 첨가제가 포함되어 단열효과는 물론 우수한 작업성과 견고한 피막 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.
도료란 물체의 표면에 도포하여 얇은 층을 형성하고 고화하여 그 물체를 보호하고 미관을 부여하는 기능을 가진 물질로서, 이러한 도료의 기능은 도장후 도막이 형성되면 비로소 발휘된다고 할 수 있으며, 최근 관련기술의 발전에 따라 전술한 도료의 기본 기능외에 피도체(被塗體)의 평활화 및 입체화 등의 외형상의 기능, 발광, 형광, 열선흡수 및 자외선차단 등의 광학적 기능, 발열, 내열, 내화 및 시온(示溫) 등의 열적 기능 및 항균, 방충 및 방오(防汚) 등의 생물학적 기능등 다양한 기능성 도료가 개발되어 활용되고 있다.
이러한, 다양한 기능성 도료 중에서 피도체(被塗體)에 단열 기능을 부여하는 단열도료는 대표적 대량 도료 수요처인 건설 및 설비 분야를 비롯한 각종 산업분야에서 그 수요가 계속하여 늘어나는 추세이다.
단열도료는 각종 건축물의 내, 외벽은 물론 배관, 지붕 등 단열효과가 필요한 곳 뿐 아니라, 각종 생산설비 및 냉난방기기, 가전제품 등 다양한 분야에 사용되며, 단열층 형성을 위한 별도의 공간이 필요하지 않으므로, 주 단열수단으로서 뿐 아니라 주 단열수단인 단열재 등을 보완하는 보조단열수단으로서도 널리 사용되고 있다.
종래의 단열도료는 피도체에 형성된 도막이 낮은 열전도율을 가지도록 함으로써 단열효과를 얻게되며, 이러한 열의 전도차단 도막확보를 위하여 까다로운 작업조건 및 반복도장 등이 필요하여 도포 공정이 복잡하고 불편한 문제점이 있었을 뿐 아니라, 일반 도료에 비하여 색상의 다양성이나 작업성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 합성수지 에멀션을 전색제(展色劑;Vehicle)로 하고, 단열 입자 역할을 하는 무기안료와, 부착성 향상으로 작업성을 확보할 뿐 아니라 도막 형성후 광택도를 높힘으로써 광학적인 반사 및 차광효과를 통하여 단열효과를 극대화하는 천연고무나 합성고무 등의 첨가물을 혼합하여 단열효과는 물론 우수한 작업성과 견고한 피막 효과를 얻을 수 있도록 하였다.
또한, 이산화규소, 산화알루미늄, 마그네슘화합물 및 탄산칼슘 등의 무기화합물을 안료로 적용함으로써 우수한 단열효과와 함께 색상의 다양성을 확보하여 단열페인트의 적용범위를 확대할 수 있도록 하였다.
도 1은 본 발명의 단열 성능시험 결과를 도시한 그래프
본 발명의 기본적 구성요소로는 전색제(展色劑), 기능성 안료(顔料) 및 첨가제를 들 수 있으며, 이들의 성상과 혼합에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
전색제(展色劑;Vehicle)는 도료의 최종 목적인 도막(塗膜)의 구조체 역할을 하는 것으로, 도포전 액체상태의 도료에 있어서는 도료를 구성하는 입자상 또는 액상의 각종 성분을 분산 또는 용해하게 되며, 도포후 건조되어 도막을 형성하게 되면, 이들 성분을 피도체에 고정하는 역할을 하게 된다.
본 발명은 1액형 수용성 도료로서 합성수지 에멀션(Emulsion;乳濁液)을 전색제로 사용하였으며, 상기 합성수지는 아세트산비닐계 또는 아크릴계 수지 등을 예로 들 수 있으나, 천연 라텍스(Latex)나 올리고머(Oligomer)중합체 또한 사용될 수 있다.
통상 안료는 불투명성과 은폐력(隱蔽力)이 높은 고형물질로서, 도료의 색상을 결정하는 구성요소가 되며, 도막 형성시 피도체의 표면을 은폐하고 고유의 색상을 나타내게 된다.
본 발명에서는 전술한 안료의 기본적 기능외에 단열효과를 얻기위하여 열전도도가 낮은 동시에 전색제내에서의 분산성이 우수한 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화티탄, 마그네슘화합물 및 탄산칼슘 등의 무기화합물을 안료로 사용하였다.
실리카라고도 불리우는 이산화규소(二酸化硅素;Silicon dioxide)는 열팽창률이 매우 작은 결정상의 물질로서, 내열성이 우수하고 열전도도 또한 매우 낮은 특징이 있으며, 본 발명에 있어서는 순수 이산화규소 뿐 아니라 이산화규소를 주성분으로하는 양질의 규조토(硅藻土;Diatomaceous earth), 규사(硅砂, Quartz sand) 등의 천연광물을 사용할 수도 있다.
산화알루미늄(酸化알루미늄;Aluminum oxide)은 알루미나라고도 불리우고 산이나 알칼리에 강한 화학적 특성과 함께 우수한 단열성을 가지며, 이산화티탄(二酸化티탄;Titanium oxide)은 내산 및 내알칼리성과 함께 단열성은 물론 우수한 은폐력을 가진다.
이밖에도 마그네사이트(Magnesite), 돌로마이트(Dolomite) 및 석면(石綿;Asbestos)과 같은 마그네슘화합물과 탄산칼슘(炭酸칼슘;Calcium carbonate) 등의 단열성과 은폐성이 우수한 무기화합물을 안료로 사용한다.
이러한 무기안료의 전색제 내 분산이 용이하도록, 무기안료는 입경 200마이크로미터 이하의 입자로 분쇄하여 혼합하며, 이들의 혼합비는 도포전의 전체 도료대비 20중량% 내지 30중량%가 바람직하다.200마이크로미터 이하의 미세 입자로 분쇄된 무기안료는 완성된 도료 내에서 원활한 분산이 이루어지게 되지만, 지나치게 많은 양을 혼합할 경우 도료의 전체적인 점도를 증가시키므로 작업성을 저해하게 되며, 지나치게 적게 혼합할 경우 도막형성시 무기안료로 구성된 피막면의 연속적인 구성이 불가능하기 때문에 소기의 단열효과를 기대할 수 없으므로, 무기안료의 혼합비는 20중량% 내지 30중량%로 하는 것이 바람직하다.열전도성이 낮은 재료로 구성된 무기안료는 열전도 차단으로 인한 단열효과와 함께 열복사(熱輻射)의 반사효과를 가지게 되는데 물질별로 각기 다른 복사파장에 대한 민감성을 지니므로 전술한 바와 같이 다양한 무기화합물을 혼합하여 사용함으로써, 열복사 반사의 효과를 극대화 하게 된다.
첨가제는 작업성과 도색중 도막의 형성성 및 견고성을 확보하고, 특히 본 발명에 있어서는 도막이 완성된후 광택 및 열선 반사의 기능을 부여하는 역할을 하는것으로, 기존 수성도료의 약점인 저광택 및 작업중 도료가 흐르는 현상 등을 보완한 것이다.
이러한 첨가제로는 천연고무 또는 합성고무와 같은 고무질 물질을 사용하게 되며, 고체인 이들 첨가제를 암모니아수에 용해하여 첨가하게 된다.
고무-암모니아수용액은 고무와 암모니아수를 각각 1 대 2 정도의 질량비로 혼합하여 제조하게 되며, 천연고무는 물론 스티렌부타디엔고무(Styrene butadien rubber;SBR), 폴리클로로프렌고무(Polychloroprene rubber;CR), 니트릴고무(Acrylonitrile-butadiene rubber;NBR), 부틸고무(Isoprene-isobutylene rubber;IIR), 부타디엔고무(Butadiene rubber;BR), 이소프렌고무(Isoprene rubberp;IR), 에틸렌프로필렌고무(Ethylene propylene rubber;EPR), 다황화물계(多黃化物系)고무(Polysulfide rubber), 실리콘고무(Silicone rubber), 플루오로고무(Fluororubber), 우레탄고무(Urethane rubber) 및 아크릴고무(Acrylic rubber) 등의 합성고무 또한 사용될 수 있다.
이러한 고무-암모니아수용액의 혼합비는 도포전의 전체 도료대비 10중량% 내지 20중량%가 바람직하다.고무-암모니아수용액에 있어서 암모니아수는 고체인 고무를 혼합하기 위한 수단이고 실제 유효성분은 고무라 할 수 있는데, 고무는 도료에 최소한의 점도를 부여하여, 도포시 도료가 흘러내리는 것을 방지할 뿐 아니라, 도포후 도막의 형성시 도막에 탄성을 부여함으로써 도막의 균열을 방지하고, 내구성을 확보하는 역할을 수행하게 된다.따라서, 고무-암모니아수용액의 혼합시 혼합비를 지나치게 낮게하면 전술한 소기의 효과를 얻을 수 없으며, 지나치게 높게하면 도료의 점도가 높아져 작업성이 떨어지는 문제가 발생하므로 고무-암모니아수용액의 혼합비는 10중량% 내지 20중량%가 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 대하여 강철 상자를 이용한 단열성능 시험을 실시하였으며, 그 구체적 시험방법 및 결과는 다음과 같다.
시험은 아크릴계 에멀션 전색제 60중량%, 규조토 분말인 무기안료(無機顔料) 25중량% 및 농도 33%인 천연고무-암모니아수용액 15중량%를 혼합한 본 발명의 실시예를 두께 0.25mm의 강철판으로 제작된 폭 30cm의 정육면체 금속상자에 도포한 경우와, 비교예로서 일반 수성페인트 및 무도장 상태에 대하여 내부 가열시 내, 외부 온도를 7시간동안 측정하는 방식으로 이루어졌다.
다음의 표 1은 시험결과로서, 도장을 하지 않은 상태는 물론 일반 수성페인트를 도장하였을 경우에 비하여 월등한 단열 효과가 있음을 알 수 있으며, 이러한 사실은 표 1의 시험결과를 그래프로 도시한 도 1에서도 분명히 알 수 있다.
시간(hr) 0 1 2 3 4 5 6 7
상자내부온도(℃) 9 15.5 20.5 26.8 34 40.2 44.8 49.5
상자외부온도(℃) 본 발명 6.3 9.2 12.9 18.1 22.9 28.8 31.9 34.8
일반 수성페인트 8.6 12.8 17.4 23.2 29.1 35.9 41.2 46.5
무도장 상태 8.9 14.2 19.2 25.1 32.0 38.8 43.9 48
또한, 표 1 및 도 1에서 알 수 있듯 본 발명은 우수한 단열성능 뿐 아니라 내부온도가 고온상태일 경우 즉, 내외부의 온도차가 클경우 더욱 우수한 단열성능이 발휘됨을 알 수 있다.
결국 본 발명의 기술요지는 합성수지 에멀션(Emulsion)상(狀)의 전색제(展色劑)를 사용하는 도료에 있어서, 전색제 50중량% 내지 70중량%와, 입경 200마이크로미터 이하의 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화티탄, 마그네슘화합물 및 탄산칼슘이 혼합된 무기안료(無機顔料) 20중량% 내지 30중량%와, 고무-암모니아수용액 10중량% 내지 20중량%를 포함함을 특징으로 하는 피막 단열도료로서
상기 고무-암모니아수용액은 천연고무 또는 합성고무 10중량% 내지 50중량%와 암모니아수 50중량% 내지 90중량%가 혼합되어 구성됨을 특징으로 하는 피막 단열도료 이다.
본 발명은 별도의 용제가 필요 없는 1액형 수성 도료 형태의 단열도료로서 높은 단열효과는 물론 작업 안전성이 높고 친환경적일 뿐 아니라, 색상의 또한 다양한 장점이 있다.
특히, 단순한 전도열의 차단 뿐 아니라, 도막의 광학적 특성으로 인한 열선 반사효과로 복사열까지 차단함으로써 높은 단열효과를 얻을 수 있으며, 천연고무 또는 합성고무 등의 첨가로 작업성 및 도막의 견고성 또한 확보하였다.
본 발명을 통하여 건축물 자체는 물론 각종 냉난방 설비 및 배관의 단열효과를 높힘으로써, 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 특히 건축물의 내구성에 심각한 영향을 주는 결로(結露)현상을 방지할 수 있어 건축물의 안전은 물론 쾌적한 주거환경 조성에도 이바지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 합성수지 에멀션(Emulsion)상(狀)의 전색제(展色劑)를 사용하는 도료에 있어서, 전색제 50중량% 내지 70중량%와;
    입경 200마이크로미터 이하의 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화티탄, 마그네슘화합물 및 탄산칼슘이 혼합된 무기안료(無機顔料) 20중량% 내지 30중량%와;
    고무-암모니아수용액 10중량% 내지 20중량%로 이루어진 피막 단열도료.
  2. 제1항에 있어서 고무-암모니아수용액은 천연고무 10중량% 내지 50중량%와 암모니아수 50중량% 내지 90중량%가 혼합되어 구성됨을 특징으로 하는 피막 단열도료.
  3. 제1항에 있어서 고무-암모니아수용액은 합성고무 10중량% 내지 50중량%와 암모니아수 50중량% 내지 90중량%가 혼합되어 구성됨을 특징으로 하는 피막 단열도료.
  4. 삭제
  5. 삭제
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