KR100669843B1 - Absorbent composition of radiant heat energy and product manufactured by coating the same on a surface of the product - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복사열 에너지 흡수제 조성물을 제공하고 이를 열 복사에 의한 열 교환이 이루어지는 금속판재, 파이프, 핀(fin) 등의 가열 부위(열 교환 장치)나, 고온 가열로(加熱爐) 등의 내벽면에 코팅하여 복사열 에너지 흡수 및 열 전도율을 향상시켜 열효율 향상 및 재료의 내구성을 높이고자 한 것이다.The present invention provides a radiant heat energy absorbent composition, and heat-exchanging parts (heat exchange devices) such as metal sheets, pipes, and fins, in which heat exchange is performed by heat radiation, and inner wall surfaces of high-temperature heating furnaces and the like. It is intended to improve radiant heat energy absorption and thermal conductivity by improving the thermal efficiency and thermal durability.

복사열 흡수제 조성물, 금속산화물, 메칠트리메톡시실리케이트, 알루미늄포스페이트Radiant Heat Absorber Composition, Metal Oxide, Methyltrimethoxysilicate, Aluminum Phosphate

Description

복사열 에너지 흡수제 조성물 및 이를 표면에 도포하여 제조된 복사열 에너지 흡수제품{Absorbent composition of radiant heat energy and product manufactured by coating the same on a surface of the product}A radiant heat energy absorbent composition and a radiant heat energy absorbent product manufactured by coating the same on a surface of the product {Absorbent composition of radiant heat energy and product manufactured by coating the same on a surface of the product}

도 1은 본 발명 흡수제 조성물 동 파이프 외부에 코팅하고 내부에 물을 채워 외부 가열에 의한 물의 온도 변화 비교실험결과이다.1 is a comparative experiment result of the temperature change of water by external heating by coating the absorbent composition copper pipe of the present invention and filled with water inside.

도 2는 알루미늄 후라이팬의 바닥에 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅하여 가열하였을 경우 용기 내부의 물 온도 상승 변화 비교실험 결과이다.Figure 2 is a comparative experiment result of the water temperature rise change inside the container when the heating by coating the radiant heat energy absorbent composition of the present invention on the bottom of the aluminum fry pan.

도 3은 알루미늄 판재에 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅하여 가열하였을 경우 판재의 표면 온도 상승 변화 비교실험 결과이다.3 is a comparison test result of the surface temperature rise change of the plate when heated by coating the radiant heat energy absorbent composition of the present invention on an aluminum plate.

도 4는 알루미늄 판재를 표면 샌드 블러스팅(sand blusting)하여 도3과 동일한 실험을 하였을 때의 비교실험 결과이다.FIG. 4 is a comparative test result when the same test as in FIG. 3 was performed by sandblasting an aluminum plate. FIG.

도 5는 스테인레스 파이프 내부에 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅하여 바닥에서부터 가열 하였을 경우 높이에 따른 온도 상승 변화 비교실험 결과이다.5 is a comparative experiment result of the temperature rise change according to the height when heated from the bottom by coating the radiant heat energy absorbent composition of the present invention in a stainless steel pipe.

일반적으로 고온 조업의 가열로(加熱爐)에서 방사(radiation) 전열(heat transfer)량을 증가시키기 위해 열 방사성 도료를 사용하며, 이들 재료로는 탄화규소를 미분발로 분쇄하여 결합제나 기타 첨가제를 가하여 물 또는 알콜로 슬러리 상태를 만들어 스프레이 건 등으로 로의 내벽에 도포 한다. 한편 800℃이상의 산화성 분위기에서는 탄화규소는 산화되어 백색의 산화물로 변함으로 복사율이 저하되는 단점이 있어 1200∼1300℃의 산화 혹은 환원성 분위기의 가열 로에는 내구성이 있는 크롬철광을 분쇄하여 결합제, 분산제 및 내열용 프리트 등을 배합한 열 방사성 조성물을 만들고 이를 스프레이 건 등으로 로의 내벽에 도포 하여 사용한다(일본공개특허공보 1998-274482, 소57-109868).In general, a thermally radioactive paint is used to increase the amount of radiation heat transfer in a heating furnace of a high temperature operation. These materials are pulverized silicon carbide with fine powder to add a binder or other additives. Slurry with water or alcohol and apply to the inner wall of the furnace with a spray gun. On the other hand, in an oxidizing atmosphere of 800 ° C. or higher, silicon carbide is oxidized and turned into a white oxide, which lowers the emissivity. Therefore, in a furnace of 1200 to 1300 ° C., a durable chromite is pulverized by pulverizing durable chromite. A heat-radiating composition containing heat-resistant frit is prepared and applied to the inner wall of the furnace with a spray gun or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 1998-274482, SO 57-109868).

이와 같이 열 방사성 도료의 도포에 의해 로 내 벽면의 복사능(열 흡수능)이 증대되어 이 도료의 도포 전에 비해 로의 승온 시간이 단축되고 피 가열물의 방사 전열량이 증가하며 로 외로 방출되는 열량을 절감시킬 수 있어 연료 소비량을 줄일 수 있다. 연료 절약율은 로의 형태나 운전조건 등에 따라 약 2∼20%의 효과를 나타내는 것으로 보고되어 있다. 그러나 이들 열 방사성 도료 조성물은 일반적으로 로 벽의 세라믹 층 표면에 도포하여 사용하는 것으로 금속판 등에 도포하여 사용하기 위해서는 고온에서 금속판과 열 방사성 도료와의 열 팽창계수의 차이 등으로 탈리(脫離) 현상이 일어나기 쉬우며 그 부착성 등에 문제점이 있어 일반 금속제품의 판재나 파이프 또는 보일러 버너 등의 동제품 또는 고열에 사용되는 알루미늄 금속 매립 히터 및 알루미늄 조리기 등에는 적용이 불가능하다. Thus, the radiation capacity (heat absorption capacity) of the inner wall of the furnace is increased by the application of the thermally radioactive paint, which shortens the temperature rise time of the furnace, increases the radiant heat of the heated object, and reduces the amount of heat emitted outside the furnace. Can reduce fuel consumption. The fuel saving rate is reported to have an effect of about 2 to 20% depending on the shape of the furnace and the operating conditions. However, these thermally radioactive coating compositions are generally applied to the surface of the ceramic layer of the furnace wall. In order to be applied to a metal plate or the like, desorption phenomenon occurs due to a difference in thermal expansion coefficient between the metal plate and the thermally radioactive paint at high temperature. It is easy to occur and has a problem in its adhesiveness, so it is not applicable to a plate of general metal products, copper products such as pipe or boiler burners or aluminum metal embedded heaters and aluminum cookers used for high heat.

따라서 본 발명에서는 복사열 에너지 흡수제 조성물을 개발하고 이 복사열 에너지 흡수제 조성물을 철, 스테인레스, 비금속 판재(동, 알루미늄) 및 세라믹 재료 등 어떤 종류의 기재에도 고온(약 800℃)에서의 부착성이 양호하고 열 전도 및 복사열 에너지 흡수성이 우수하며 고온에서의 열팽창계수의 차이로 인한 금속과 금속에 도포된 본 발명의 복사열 에너지 흡수제와의 탈리(脫離) 현상을 감소시켜 본 발명의 복사열 흡수제 조성물을 코팅한 금속판재나 파이프 등으로 제조한 열 교환 제품 등의 열 효율을 향상시킴은 물론 제품의 내구성을 연장시킬 수 있는 방안을 강구하고자 하였다.Therefore, in the present invention, the radiant heat energy absorbent composition is developed, and the radiant heat energy absorbent composition has good adhesion at a high temperature (about 800 ° C.) to any kind of substrate such as iron, stainless steel, nonmetal plate (copper, aluminum) and ceramic material. Metal coated with the radiant heat absorbent composition of the present invention having excellent heat conduction and radiant heat energy absorption and reducing the desorption of the radiant heat energy absorbent of the present invention applied to the metal and the metal due to the difference in coefficient of thermal expansion at high temperature. In addition to improving the thermal efficiency of heat exchange products made of plates or pipes, etc., it was intended to find ways to extend the durability of the products.

본 발명에서는 여러 가지 금속산화물과 기재인 금속재료와의 결합제로 금속알콕사이드의 혼합물 혹은 이들 금속산화물의 콜로이드상 물질이나 금속인산염을 혼합하여 복사열 에너지 흡수제 조성물을 구성한다. 이와 같은 복사열 에너지 흡수제 조성물을 금속재료에 코팅하여 중합반응이 일어나면 금속판 표면에 견고하게 부착하며 중합 후에 열을 가하면 이 복사열 에너지 흡수층은 서서히 유기물이 증발하여 세라믹스로 변하여 안정되고 고온에서 열 충격에도 금속재료와 복사열 에너지 흡수층과의 탈리(脫離) 현상이 발생하지 않는 치밀한 도막 성능을 나타낸다.In the present invention, a radiant heat energy absorbent composition is formed by mixing a mixture of metal alkoxides or a colloidal substance or metal phosphate of these metal oxides with a binder of various metal oxides and a metal material as a base material. When the radiant heat energy absorbent composition is coated on a metal material and the polymerization reaction occurs, it is firmly attached to the surface of the metal plate. When the heat is applied after the polymerization, the radiant heat energy absorbing layer is gradually evaporated to organics, which is converted into ceramics. It exhibits a dense coating performance in which no desorption phenomenon occurs with and the radiant heat energy absorbing layer.

더욱 도막 성능을 높이기 위해서는 금속재료의 표면을 샌드 블러스팅 등으로 표면을 거칠게 처리하여 부착성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물은 안정한 금속산화물로 이루어져 있으므로 산 및 알카리 등의 화합물에 내식성을 나타내며 따라서 가정용 보일러 등의 동판, 핀 및 파이프 등으로 구성된 열 교환기의 가열 부위에 코팅하면 연료인 가스나 기름 등에 함유된 부식성 황 화합물 등에 대해 방식성을 나타내어, 복사열 에너지 흡수 성능에 따른 열효율의 향상은 물론 금속재료의 부식을 방지하여 보일러 등의 수명을 연장할 수도 있다. 또한 알루미늄 제품인 냄비나 후라이팬 등의 밑바닥 가열면에 코팅하면 빠른 복사열 전달로 물의 비등 시간이 단축되어 열 효율 향상을 기할 수 있다.Further, in order to increase the coating performance, the surface of the metal material may be roughened by sand blasting or the like to improve adhesion. In addition, since the radiant heat energy absorbent composition of the present invention is composed of a stable metal oxide, it exhibits corrosion resistance to compounds such as acids and alkalis, and thus, when coated on a heating part of a heat exchanger composed of copper plates, fins, and pipes, such as a domestic boiler, Corrosive sulfur compounds and the like contained in oil, etc., exhibit anticorrosive properties, and not only improve the thermal efficiency according to the radiant heat energy absorption performance, but also prevent corrosion of metal materials, thereby extending the life of the boiler and the like. In addition, coating on the bottom heating surface of an aluminum pot or frying pan can reduce the boiling time of water through rapid radiant heat transfer, thereby improving thermal efficiency.

본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물의 재료들은 금속산화물, 탄화물, 질화물, 불화물, 또는 규소화합물 등의 단일 또는 복합 화합물이다. 대표적인 것으로는 Cr2O3, Al2O3, Fe3O4, SiO2, TiO2, ZrO2, CuO, MnO2, NiO, ZrSiO4, SiC, TiN, TiC, C 등이 있다.The materials of the radiant heat energy absorbent composition of the present invention are single or complex compounds such as metal oxides, carbides, nitrides, fluorides, or silicon compounds. Typical examples include Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , Fe 3 O 4 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , CuO, MnO 2 , NiO, ZrSiO 4 , SiC, TiN, TiC, C, and the like.

결합제로 금속알콕사이드나 콜로이드 화합물을 사용함으로서 일반적으로 분말제품의 금속판이나 세라믹 표면의 도포에 이용되는 규산염 코팅이나 열 용사법에 의한 도포 방법에 비해 많은 양의 복사열 에너지 흡수제 재료를 혼합할 수 있어 열 효율을 향상시킬 수 있다.By using a metal alkoxide or colloidal compound as a binder, it is possible to mix a large amount of radiant heat energy absorber material compared to a silicate coating or a thermal spraying method, which is generally used for coating metal plates or ceramic surfaces of powder products. Can be improved.

본 발명에서 사용한 금속알콕사이드는 일반식 R1M(OR2)n으로 표시되는 것으로 R1은 탄소원자 0∼3개의 알킬기, R2는 수산기, 메톡시, 에톡시 치환기이며 M은 실리카 또는 다른 금속이다. 대표적인 것으로는 (CH3)3SiOC2H5, Si(OC2H5)4, Ti(OC2H5)4, Al(OC2H5)4, Zr(OC2H5)4 등이 있다. 금속인산염으로는 알루미늄포스페이트(Al2(H3PO4)nH2O를 사용하였다.The metal alkoxide used in the present invention is represented by the general formula R 1 M (OR 2 ) n wherein R 1 is an alkyl group having 0 to 3 carbon atoms, R 2 is a hydroxyl group, methoxy, ethoxy substituent and M is silica or other metal to be. Typical examples include (CH 3 ) 3 SiOC 2 H 5 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Ti (OC 2 H 5 ) 4 , Al (OC 2 H 5 ) 4 , and Zr (OC 2 H 5 ) 4 . have. Aluminum phosphate (Al 2 (H 3 PO 4 ) nH 2 O was used as the metal phosphate.

본 발명에서는 전술한 바와 같이 보일러나 가열로 등의 열 방사 효율을 높이기 위해 가열부의 표면에 도포하는 것으로 상기한 금속산화물 중 SiO₂18중량%, Al2O3 34중량%, Cu(Cr,Fe)2O4 28중량%, (Al2O3+SiO2) 불순물을 최대 3중량% 함유하고 92~96중량% 범위의 Fe2O3를 함유한 검은색 안료로서 (주)바이엘社 Bayferrox Schwarz/Black 306, 316, 318, 318M 또는 그 동등안료 6중량% , TiO2 5중량%, (Co,Ni,Zn)2(TiAl)O4 9중량%로 구성된 입자크기가 10㎛이하의 산화물 혼합체 25~35 중량%에, 콜로이드금속산화물 40~45중량%, 금속알콕사이드 20~30%, 금속인산염 5~10%, 물 1~10%, 알콜 20~30%로 조성된 합성무기결합체 65~75%로 조성된 슬러리로 만들어 스프레이 건 등을 이용해 기재(동, 스테인레스, 알루미늄 판재) 상에 도포 한 후 자연 건조시키고 이를 다시 약 300℃에서 40분간 가열하여 유기물 등을 휘발시켜 기재 표면에 치밀하고 안정한 복사열 에너지 흡수층을 고착시킨다.In the present invention, as described above, in order to improve the heat radiation efficiency of a boiler or a heating furnace, it is applied to the surface of the heating unit, 18 wt% SiO2, 34 wt% Al 2 O 3 , Cu (Cr, Fe) 2 Black pigment containing 28 wt% O 4 and up to 3 wt% (Al 2 O 3 + SiO 2 ) impurities and Fe 2 O 3 in the range of 92 to 96 wt% Bayerrox Schwarz / Black 306, 316, 318, 318M or equivalent pigment 6 wt% , TiO 2 5 wt%, (Co, Ni, Zn) 2 (TiAl) O 4 9 wt% To 35% by weight, 40 to 45% by weight of colloidal metal oxide, 20 to 30% of metal alkoxide, 5 to 10% of metal phosphate, 1 to 10% of water, 65 to 75% of synthetic inorganic binder composed of 20 to 30% of alcohol It is made of the prepared slurry and applied to the base material (copper, stainless steel, aluminum plate) by using a spray gun, etc., and then dried naturally and heated at about 300 ℃ for 40 minutes to organic matter. To thereby a precise and stable fixation of radiation energy-absorbing layer on the surface of the base material evaporates.

이하 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물에 관한 구체적인 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, specific examples of the radiant heat energy absorbent composition of the present invention will be described.

<실시예 1><Example 1>

상기한 복사열 에너지 흡수제 조성물에 있어서 약 10㎛이하의 입도를 가진 SiO₂18%, Al2O3 34%, Cu(Cr,Fe)2O4 28%, Fe2O3(Al2O3+SiO2) 6%, TiO2 5%, (Co,Ni,Zn)2(TiAl)O4 9%를 혼합한 조성물 29중량%와 콜로이달실리카 42중량% 및 알루미늄포스페이트 5중량% 되게 혼합하고 트리메톡시실란, 알콜, 물로 합성된 바인더 첨가하여 약 71% 슬러리 상태의 조성물을 준비하였다. 이와 같이 준비된 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 동 파이프 외부에 코팅하고 상온에서 건조시킨 후 약 200℃로 가열하여 도막을 고착 시켰다. In the above radiant heat energy absorbent composition, SiO 2 18%, Al 2 O 3 34%, Cu (Cr, Fe) 2 O 4 28%, Fe 2 O 3 (Al 2 O 3 + SiO 2 ) having a particle size of about 10 μm or less. 6%, TiO 2 5%, (Co, Ni, Zn) 2 (TiAl) O 4 9% by weight of the composition mixed with 42% by weight of colloidal silica and 5% by weight of aluminum phosphate and trimethoxy A binder synthesized from silane, alcohol, and water was added to prepare a composition in a slurry state of about 71%. The radiant heat energy absorbent composition of the present invention thus prepared was coated on the outside of the copper pipe, dried at room temperature, and heated to about 200 ° C. to fix the coating film.

도 1은 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 동 파이프(지름 22㎜ × 길이 500㎜) 외부에 코팅하고, 동 파이프 내부에 물을 채워 외부 가열에 의한 물의 온도 변화를 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅하지 않은 경우와 상호 비교한 실험결과이다.1 is coated with a radiant heat energy absorbent composition of the present invention on the outside of the copper pipe (diameter 22 mm × length 500 mm), and filled the water inside the copper pipe to change the temperature change of the water by external heating without coating the radiant heat energy absorber composition Experimental results compared with the case.

도 1의 실험 결과를 참조하면, 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 동 파이프 내부의 물의 온도 상승이 코팅하지 않은 동 파이프의 경우와 비교하여 월등히 빠른 상승 효과를 나타내고 있음을 알 수 있다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 가열 후 2분 경과 시에는 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 것이나 코팅하지 않은 것이나 거의 비슷한 온도인 20℃를 나타낸다. 하지만 가열 후 10분 경과 후에는 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 동 파이프의 물의 온도는 약 80℃까지 상승하나, 코팅하지 않은 파이프내의 물의 온도는 약 50℃ 정도 밖에는 상승하지 않고 있음을 알 수 있다. Referring to the experimental result of Figure 1, it can be seen that the temperature rise of the water inside the copper pipe coated with the radiant heat energy absorbent composition of the present invention shows a significantly faster synergistic effect than the case of the copper pipe without coating. As can be seen in FIG. 1, after 2 minutes of heating, the temperature of 20 ° C., which is almost the same as that of the present invention, is coated or uncoated. However, after 10 minutes of heating, the temperature of the water of the copper pipe coated with the radiant heat energy absorbent composition of the present invention increases to about 80 ° C., but the temperature of the water in the uncoated pipe only rises to about 50 ° C. Can be.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1과 동일한 조성의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 가스 온수기(제품명:Rinnai RUS-55FT)의 열교환 핀과 파이프에 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 스프레이 건으로 약 30∼50㎛두께로 도포 한다. 도포 후 자연 건조시키고 약 200℃의 산화성 분위기의 머플로에서 1시간 가열하여 유기물 등을 휘발시켜 열 교환기 표면에 형성된 복사열 에너지 흡수층을 고착시킨다.The radiant heat energy absorbent composition having the same composition as in Example 1 is applied to the heat exchanger fin and the pipe of the gas water heater (product name: Rinnai RUS-55FT) with a spray gun at a thickness of about 30 to 50 μm. After coating, the film is dried naturally and heated for 1 hour in a muffle furnace of about 200 ° C. in an oxidizing atmosphere to volatilize an organic material and the like to fix the radiant heat energy absorbing layer formed on the surface of the heat exchanger.

열 효율 향상 여부를 판별하기 위하여 상기 복사열 에너지 흡수제 조성물을 도포한 가스 보일러와 이 흡수제 조성물을 도포하지 않은 가스 보일러를 동일한 가동 조건에서 운전하여 배출되는 온수(溫水) 및 배기가스의 온도 등을 관찰하여 상호 비교하여 본 발명의 복사열 에너지 흡수제의 효능을 비교 검토하였다.In order to determine whether the thermal efficiency is improved, the gas boiler coated with the radiant heat energy absorbent composition and the gas boiler not coated with the absorbent composition are operated under the same operating conditions to observe the temperature of hot water and exhaust gas discharged. Compared to each other, the efficacy of the radiant heat energy absorber of the present invention was compared and examined.

표 1은 상기한 두 보일러의 가동 결과를 나타낸 것으로 동일한 가동 조건 즉 급수량을 일정하게 유지하고 일정량의 가스를 연소시켰을 때 배출 온수의 온도는 복사열 에너지 흡수제 조성물을 도포한 가스 보일러의 경우 도포하지 않은 가스 보일러에 비해 3℃ 가량 높아지고 배기가스 온도는 153℃로 코팅하지 않은 가스 보일러의 배기가스 온도(225℃)보다 72℃정도 낮아짐을 알 수 있다.Table 1 shows the operation results of the above two boilers. When the same operation condition is maintained, that is, when the water supply is kept constant and a certain amount of gas is combusted, the temperature of the discharged hot water is not applied in the case of the gas boiler coated with the radiant heat energy absorbent composition. It can be seen that it is about 3 ℃ higher than the boiler and the exhaust gas temperature is 153 ℃ 72 ℃ lower than the exhaust gas temperature (225 ℃) of the uncoated gas boiler.

배출수 온도(℃)Effluent temperature (℃) 배기 온도(℃)Exhaust temperature (℃) 비고Remarks 흡수제 조성물 코팅Absorbent composition coating 6464 153153 평형에 도달하였을 때의 온도Temperature when equilibrium is reached 코팅하지않음Uncoated 6161 225225

삭제delete

※가동조건: 동일량의 급수 및 가스량 공급※ Operational condition: Supply same amount of water and gas

<실시예 3><Example 3>

실시예 1의 복사열 에너지 흡수제 조성물로 된 슬러리를 만들어 알루미늄 후라이팬(2000㎖) 바닥에 약 10∼30㎛의 두께로 코팅하여 자연건조하고 다시 약 200℃에서 1시간 가량 가열하여 휘발성분을 제거하여 치밀한 도막을 형성한다. 상기한 실시예와 같이 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 도포한 후라이팬(A)과 도포하지 않은 후라이팬(B)에 동일량의 물을 첨가하고 동일 가열조건 하에서 물을 증발시켜 시간 경과에 따른 물의 온도 상승과 그 증발 속도를 상호 비교하였다. 그 실험 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 후라이팬(A)의 물의 온도가 물이 비등하는 온도에 접근 할 때까지 코팅하지 않은 후라이팬(B)의 경우 보다 높으며 동일한 가열 조건에서 1000㎖의 물을 수증기로 증발시키는데 필요한 시간은 A의 경우 90분이 소요 된데 비하여 B의 경우에는 90분 경과 이후에도 242㎖의 물이 남아 있어 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 후라이팬의 성능이 우수함을 알 수 있다. A slurry made of the radiant heat energy absorbent composition of Example 1 was made and coated on the bottom of an aluminum fry pan (2000 ml) to a thickness of about 10 to 30 μm, and then dried naturally and heated at about 200 ° C. for 1 hour to remove volatile components. Form a dense coating film. As described above, the same amount of water is added to the frying pan (A) and the unapplied frying pan (B) to which the radiant heat energy absorbent composition of the present invention is applied, and the water is evaporated under the same heating conditions. The temperature rise of water and its evaporation rate were compared. The experimental result is shown in FIG. As can be seen in Figure 2 the temperature of the water of the frying pan (A) coated with the radiant heat energy absorbent composition of the present invention is higher than the case of the frying pan (B) uncoated until the temperature of boiling water approaches the same In heating conditions, the time required to evaporate 1000 ml of water to steam is 90 minutes in case of A, whereas 242 ml of water remains after 90 minutes in case of B, and the fry pan coated with the radiant heat energy absorbent composition of the present invention. It can be seen that the performance is excellent.

<실시예 4><Example 4>

실시예 3과 같은 복사열 에너지 흡수제 조성물을 조제하여 슬러리를 만들어 알루미늄 판재에 약 10∼30㎛의 두께로 코팅하여 자연 건조하고 다시 약 200℃에서 1시간 가량 가열하여 휘발성분을 제거하여 치밀한 도막을 형성하였다. 한편 알루미늄 판재의 표면을 샌드 블러스팅하여 거칠게 한 후 상기한 바와 같은 동일한 흡수제 조성물을 코팅하였다. 판재의 크기를 같게 하고 흡수제를 코팅한 부분을 히터와 일정거리를 두고 가열하여 판재의 표면 온도 상승 변화를 비교 관찰하였다.A radiant heat energy absorbent composition as in Example 3 was prepared to make a slurry, coated on an aluminum plate with a thickness of about 10 to 30 μm, dried naturally, and heated at about 200 ° C. for about 1 hour to remove volatiles to form a dense coating film. It was. Meanwhile, the surface of the aluminum sheet was sand blasted to be rough, and then coated with the same absorbent composition as described above. The plate size was the same and the absorber coated portion was heated at a certain distance from the heater to observe the change in surface temperature rise of the plate.

도 3은 알루미늄 판재를 샌드 블러스팅하지 않고 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 것과 코팅하지 않은 경우를 비교한 실험 결과이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅한 판재의 온도는 1시간 경과 후 90℃에서 5시간 경과 후에는 약 200℃까지 상승하나, 복사열 에너지 흡수제 조성물을 코팅하지 않은 판재의 경우에는 1시간 경과 후 60℃에서 5시간 경과 후 약 140℃ 까지만 상승함을 나타내어 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물에 의한 열 전달 효과가 우수함을 알 수 있다. 도 4는 판재의 표면을 샌드 블러스팅 하지 않은 경우이며 도 3과 유사한 결과를 나타내고 있음을 알 수 있다.3 is an experimental result comparing the case where the aluminum plate is coated with the radiant heat energy absorbent composition without sand blasting and without coating. As can be seen in FIG. 3, the temperature of the plate coated with the radiant heat energy absorbent composition is increased to 90 ° C. after 5 hours from 90 ° C. after 1 hour, but in the case of a plate not coated with the radiant heat energy absorbent composition, After 1 hour has elapsed from 60 ℃ to about 140 ℃ after 5 hours, it can be seen that the heat transfer effect by the radiant heat energy absorbent composition of the present invention is excellent. FIG. 4 shows that the surface of the plate is not sandblasted and shows similar results as in FIG. 3.

<실시예 5><Example 5>

실시예 1의 복사열 에너지 흡수제 조성물로 된 슬러리를 만들어 스테인레스 파이프(지름 120mm) 내부에 약 10∼30㎛의 두께로 코팅하여 자연 건조하고 다시 약 200℃에서 1시간 가량 가열하여 휘발성분을 제거하여 치밀한 도막을 형성하였다.A slurry made of the radiant heat energy absorbent composition of Example 1 was made and coated in a stainless pipe (diameter 120 mm) to a thickness of about 10 to 30 μm, dried naturally, and heated at about 200 ° C. for about 1 hour to remove volatiles, and thus, to prepare a slurry. A coating film was formed.

도 5는 상기한 스테인레스 파이프를 수직으로 세우고 스테인레스 파이프의 바닥에 히터를 설치하여 가열하였을 때 파이프의 높이에 따른 온도 분포를 조사한 실험결과이다. 도 5에서 A-40, B-40은 파이프의 바닥에서 40㎜ 높이에서 측정한 시간경과에 따른 온도 변화이며, A-160, B-160은 파이프의 바닥에서 1600㎜ 높이에서 측정한 시간경과에 따른 온도 변화이다.
도 5의 실험결과에 의하면 파이프의 바닥에서 40㎜ 높이의 온도상승은 흡수제를 코팅한 파이프(A-40)가 코팅하지 않은 파이프(B-40)에 비하여 매우 높게 나타난다. 즉 복사열 에너지 흡수제를 코팅한 파이프(A-40)의 경우 2분 경과 후 약 140℃에서 5분 경과 후 약 330℃까지 상승하나, 코팅하지 않은 파이프(B-40)의 경우 2분 경과 후 약 97℃에서 5분 경과 후 약 250℃ 상승하여 약 80℃의 차이를 나타내고 있음을 알 수 있다. 즉 복사열 에너지 흡수제 조성물을 내부에 코팅한 파이프의 히터에서 발생한 열을 흡수제를 코팅한 파이프의 바닥측면에서 흡수하고 있음을 알 수 있다.
한편 이와는 반대로 바닥에서 160㎜부분에서 측정한 온도는 복사열 에너지 흡수제를 코팅한 파이프(A-160)의 경우 2분 경과 후 약 60℃에서 5분 경과 후 125℃를 나타내며 흡수제를 코팅하지 않은 파이프(B-160)의 경우에는 2분 경과 후 약 90℃에서 5분 경과 후 185℃로 흡수제를 코팅한 파이프보다 온도 상승이 높음을 알 수 있다. 이와 같은 현상은 본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물의 열 흡수효과가 커서 일정한 열 에너지를 공급하였을 경우 바닥 부분(바닥에서 40㎜ 정도 부분)에서부터 열을 흡수하여 파이프 외부 공기중으로 방열하기 때문에, 파이프의 상부(바닥에서 160㎜ 정도 부분)로 전달되는 열 에너지량이 감소(파이프 아랫부분의 내측 코팅면에서 열을 흡수하여 외기로 이미 방열하였으므로)되므로 온도 상승이 낮아지고 있음을 증명하는 것이다.
5 is an experimental result of examining the temperature distribution according to the height of the pipe when the stainless pipe is erected vertically and installed by heating a heater on the bottom of the stainless pipe. In FIG. 5, A-40 and B-40 are temperature changes according to time measured at a height of 40 mm from the bottom of the pipe, and A-160 and B-160 are measured at a time of 1600 mm from the bottom of the pipe. Temperature change accordingly.
According to the experimental result of FIG. 5, the temperature rise of the 40 mm height at the bottom of the pipe is very high compared to the pipe B-40 without the pipe A-40 coated with the absorbent. In other words, the pipe (A-40) coated with a radiant heat energy absorber increases to about 330 ° C after about 5 minutes at about 140 ° C after 2 minutes, but after about 2 minutes after pipes (B-40) After 5 minutes at 97 ° C., the temperature was increased by about 250 ° C., indicating a difference of about 80 ° C. That is, it can be seen that the heat generated from the heater of the pipe coated with the radiant heat energy absorbent composition is absorbed by the bottom side of the pipe coated with the absorbent.
On the other hand, the temperature measured at 160mm from the bottom indicates that the pipe (A-160) coated with a radiant heat energy absorber shows about 60 ° C after 5 minutes and 125 ° C after 5 minutes has elapsed. In the case of B-160), it can be seen that the temperature rise is higher than the pipe coated with the absorbent at about 185 ° C. after 5 minutes at about 90 ° C. after 2 minutes. This phenomenon is because the heat absorbing effect of the radiant heat energy absorbent composition of the present invention is so large that when a constant heat energy is supplied, heat is absorbed from the bottom portion (about 40 mm from the bottom) to radiate heat into the outside air of the pipe. The amount of heat energy transmitted to the bottom (about 160 mm from the bottom) is reduced (because it has already absorbed heat from the inner coating surface of the bottom of the pipe and has already radiated to the outside air), thereby proving that the temperature rise is lowered.

본 발명의 복사열 에너지 흡수제 조성물은 열 복사 효율이 우수하여 이를 코팅한 고온 (약 300℃이상)에서 가동되는 보일러나 가열로의 열 효율을 향상시킴으로서 연료의 절약한다. 그리고 화학 약품에 안정한 금속산화물의 도포로 보일러 연소실 및 열교환기 등의 금속재료에 대한 내부식성을 향상시켜 수명을 연장시키는 장점이 있다.The radiant heat energy absorbent composition of the present invention is excellent in thermal radiation efficiency, thereby saving fuel by improving the thermal efficiency of a boiler or a furnace operating at a high temperature (about 300 ° C. or more) coated thereon. In addition, the application of stable metal oxides to chemicals has the advantage of extending the life by improving the corrosion resistance of metal materials such as boiler combustion chamber and heat exchanger.

Claims (3)

SiO₂18중량%, Al2O3 34중량%, Cu(Cr,Fe)2O4 성분의 (주)바이엘(Bayer)社 Bayferrox Fast Black 또는 그 동등안료 28중량%, (Al2O3+SiO2) 불순물을 최대 3중량% 함유하고 92~96중량% 범위의 Fe2O3를 함유한 (주)바이엘(Bayer)社 Bayferrox Black 또는 그 동등안료 6중량% , TiO2 5중량%, (Co,Ni,Zn)2(TiAl)O4 성분의 (주)바이엘(Bayer)社 Bayferrox Green 또는 그 동등안료 9중량%로 구성된 입자크기가 약 10㎛이하의 산화물 혼합체 25~35중량%; 및18 wt% SiO2, 34 wt% Al 2 O 3 , Bayferrox Fast Black of Bayer Co., Ltd. (28 wt% of Cu (Cr, Fe) 2 O 4 ) or its equivalent pigment, (Al 2 O 3 + SiO 2) ) impurities up to 3% by weight and 92-96% by weight of Fe 2 O 3 a (main) Bayer (Bayer)社Bayferrox Black or 6% by weight, its equivalent pigment containing, TiO 2 5% by weight, (Co, Ni-Zn) 2 (TiAl) O 4 Bayer Co., Ltd. Bayferrox Green or 25 to 35% by weight of the oxide mixture having a particle size of less than about 10㎛; And 콜로이달실리카 40~45중량%, 금속알콕사이드 20~30중량%, 금속인산염 5~10중량%, 물 1~10중량%, 알콜 20~30중량%로 조성된 합성무기결합체 65~75중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 복사열 에너지 흡수제 조성물.40 to 45% by weight of colloidal silica, 20 to 30% by weight of metal alkoxide, 5 to 10% by weight of metal phosphate, 1 to 10% by weight of water, and 65 to 75% by weight of synthetic inorganic binder composed of 20 to 30% by weight of alcohol. A radiant heat energy absorbent composition, characterized in that consisting of. 제1항의 복사열 에너지 흡수제 조성물을 동, 스테인레스, 알루미늄, 철 중어느 하나의 금속제품의 열 교환기 가열 부위(파이프, 핀 또는 그 주변 부위)에 스프레이 건으로 10∼30㎛ 두께로 도포하여 자연 건조시키고 약 200∼300℃의 머플로에서 가열하여 치밀한 복사열 에너지 흡수제 조성물을 도포한 열 교환기를 제조하는 것을 특징으로 하는 복사열 에너지 흡수제품.The radiant heat energy absorbent composition of claim 1 is applied to a heat exchanger heating part (pipe, fin or peripheral part) of any one of metal, copper, stainless steel, aluminum, and iron with a spray gun at a thickness of 10 to 30 μm, and dried naturally. A radiant heat energy absorbing product characterized by producing a heat exchanger coated with a dense radiant heat energy absorbent composition by heating in a muffle furnace at 200 to 300 ° C. 삭제delete
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