KR100840891B1 - 소음 차단이 가능한 페인트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음 차단이 가능한 페인트 조성물에 관한 것으로, 이를 상세하게 설명하면, 아크릴 바인더, 실리콘 바인더, 골재, 분산제, 소포제, 안료, 물 등으로 구성된 소음 차단 페인트 조성물에 있어서, 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)를 경량골재로, 탄산칼슘을 중량골재로 사용한 것으로, 소음 차단 페인트 조성물의 전체중량에 대하여 경량골재 10중량%와 중량골재 20중량%의 비율로 모두 30중량%의 골재를 포함하여 구성 되어진 것으로, 상기의 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)의 단열, 보온, 방음의 특성을 이용하여 구성되어진 것을 특징으로 하는 소음 차단 페인트 조성물에 관한 것이다.

단열, 소음 페인트, 경량골재, 중량골재

Description

소음 차단이 가능한 페인트 조성물 {A paint composition for reducing noise}

도 1은 소음 차단이 가능한 페인트 제조 방법

본 발명은 소음 차단이 가능한 페인트 조성물에 관한 것으로, 이를 상세하게 설명하면, 아크릴 바인더, 실리콘 바인더, 골재, 분산제, 소포제, 안료, 물 등으로 구성된 소음 차단 페인트 조성물에 있어서, 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)를 경량골재로, 탄산칼슘을 중량골재로 사용한 것으로, 소음 차단 페인트 조성물의 전체중량에 대하여 경량골재 10중량%와 중량골재 20중량%의 비율로 모두 30중량%의 골재를 포함하여 구성 되어진 것으로, 상기의 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)의 단열, 보온, 방음의 특성을 이용하여 구성되어진 것을 특징으로 하는 소음 차단 페인트 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 소음차단을 위해서 차음(遮音), 흡음(吸音), 방진(防振), 제진(制振) 등의 형태로 이용할 수 있는 것으로, 종래로부터 자동차나 철도 차량류, 건 축이나 건재류, 자전제품(특히 스피커나, 플레이어, VTR, 텔레비전 등의 AV 제품, 세탁기, 청소기, 냉장고, 공기조화기, 식기세척기, 세이버(shaver)등) 산업기기, 엘리베이터, 덕트(duct)류 사무기기류(특히 프린터(printer), 도형작성기(plotter) 키보드(keyboard), 복사기 등 주방기기류, 스테이지 반사판 등에서 각종의 소음재가 사용되어 왔다.

그런데 소음에는 공기를 매개로 하여 전달하는 공기전파음과 고체를 개재한 고체전파음이 있다. 차음과 흡음은 공기전파음을 방진과 제진은 고체전파음을 대상으로 한 대책이다.

한편 소음을 방지하는 입장에서 보았을 경우 소리, 진동에너지를 흡수하는 것이 흡음과 제진이고, 반사하는 것이 차음과 방진이 된다.

소리와 진동에 관한 방음은 그 기구(mechanism)에 따라서 차음, 흡음, 제진, 방진으로 나눌 수 있다.

차음이라 함은 음차를 전파경로의 도중에서 차단, 입사음에 대하여 투과음을 작게 하므로서 투과에너지의 적은 재료가 차음재이고, 면밀도, 굽힘의 강성, 내부손실로 특성이 결정되며 일정주파수 영역에서는 질량이 클수록 차음효과를 발휘한다.

이러한 목적을 위하여 수지에 금속분이나 탄산칼슘 혹은 유리섬유를 대량으로 섞어넣은 고비중 수지나 아스팔트 계렬 시이트를 사용하여 왔다.

다음에 흡음이라 함은 음파의 반사를 작게 하기 위하여 재료자체의 점성저항이나 마찰저항으로 소리의 진동에너지를 열에너지로서 흡수하는 일이며 연속기포를 기닌 발포플라스틱 등 공극률이 큰 재료가 흡음재로 되며, 유리솜, 석면, 발포우레탄 등의 집합체나 보오드 등이 각종 표면형상하에서 사용되어 왔다.

나아가서 제진이라 함은 진동이나 소리가 재료에 전달되었을 경우, 그 에너지를 재료자체의 층밀리기 변형이나 압축변형으로 열에너지로서 흡수하는 것이며 제진재로서는 손실계수와 탄성률이 높은 것이 바람직하다. 따라서, 제진재는 진동판에 부친다거나 도포하여 사용하는 것이 일반적이며 제진재의 위에 패널을 부치는 구속형과 부치지 않는 비구속형이 있다.

구속형의 대표적인 것에 각종 제진강판이 있으며, 또 수지중에 페라이트, 금속, 세라믹등의 분말업자나, 활석, 마이카(mica)등의 플레이크(flake), 활라스트나이트나 유리섬유등의 각종섬유를 다량으로 섞어 넣은 제진기가 있었다.

다음에 방진이라 함은 진동을 절연하는 일이며 진동원과 피진동면 사이에 적절한 스프링을 삽입함에 상당한다. 이러한 스프링에 해당하는 것이 방진재이고, 방진고무는 이의 대표적인 것이었다.

그러나 현재에 와서 소음차단 효과에 대한 요구가 특히 엄격하여 방음효율이 좋은 방음재가 요구되어 왔다.

따라서, 무기 에어로겔인 실리카(silica) 에어로겔은 가장 열전도율이 낮은 우수한 초단열(super-insulation) 성능에 대하여 사람들의 이목을 집중시킨 바 있다.

에어로겔은 80~99% 정도의 높은 기공도(porosity)와 낮은 굴절률(refractive index 1.01~1.1) 및 높은 투명도(transparency ＞90%), 높은 비표면적(specific surface area ＞1000 m2/g)과 매우 낮은 열전도도(thermal conductivity ~ 0.02 W/mK)를 갖는 첨단소재이며, 특히, 실리카 에어로겔은 특유의 열적, 전기적, 광학적 특성으로 인해 에너지 및 환경소재, 전자산업의 고도화를 위한 소재로서 응용성이 높이 평가되어 앞으로 초단열재, 음파지연재, 촉매담지체 및 차세대 반도체의 고속회로용 층간 절연물질로의 응용된다. 그러나 현재까지는 이러한 방대한 활용분야에 비해 그 사용이 극히 제한적이며, 국내에서 실리카 에어로겔이 하나의 제품으로 시장에 나온 예가 없다는 것 또한 부인할 수 없는 사실이다.

또한, 퍼라이트는 화산 활동으로 발생한 용암이 급속히 냉각되어 생성된 유리질 암석으로 약3~5%의 결정수를 함유하고 있으며, 보통 회색 혹은 푸르스름한 색을 띄나 갈색이나 청색 혹은 적색을 띄는 것도 있다. 퍼라이트라 불리는 광물에는 흑요석(Obsidian), 진주암(Perlite), 송지암(Pitch stone)등이 있으나, 일반적인 퍼라이트란 앞서 나온 암석을 정석 가공 후 871℃ ~ 1000℃ 의 고열로서 소성, 발포하여 얻어지는 경량의 팽창 퍼라이트(Expanded Perlite, 이하 퍼라이트)로 입경은 약 150~3,000um, 비중은 0.04~0.20g/㎤, 열전도도 0.04kcal/mh℃ 이며, 내부가 벌집 모양의 기공으로 이루어져 단열성이 뛰어나므로, 산업용 및 건축용 자재로서 흡음, 단열, 보온, 방음용 또는 내화피복재 등으로 다양하게 사용된다.

퍼라이트의 팽창 원리는, 퍼라이트가 500℃ 에 이르면 표면층의 수소이온이입자 밖으로 확산하고, 수축하기 때문에 균열이 발생되어지며, 900℃가 되면, 원료내의 알카리 성분의 차이에 의하여 입자내부가 표면층보다 빨리 연화하여 결정질이나 마이크로포레(micro pore) 등의 이물질을 핵으로 하여 기포가 발생되고, 온도가 상승하면 글라스(glass)의 점성이 낮아지고, 동시에 기포내 가스압력이 높아지기 때문에 기포가 계속 팽창하게 되며, 1000℃에 이르면 표면의 두꺼운 층이 발포체의 표면층이 되고 또 표면층만 단단해지기 때문에 구형으로 되어지는 원리로서, 휘발성 성분을 포함하고 있는 퍼라이트 정석이 갑작스런 고온의 열을 받으면 정석의 외부가 용융상태가 되는데, 이 때 미처 외부로 빠져나오지 못한 휘발성 물질이 계속되는 고온의 열에 의하여 가스화가 되면서 용융상태인 정석의 체적을 팽창시키는 것이다.

본 발명에서는 상기 설명한 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)를 경량골재로 사용하여 소음을 차단하는 페인트 조성물에 대하여 연구한 것으로 혁신적인 소음차단 페인트를 제공하고자 하였다.

따라서, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성에 사용되는 소음차단 페인트에는, 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)를 경량골재로 사용하는 것으로, 실리카 에어로겔(silica aerogel)은 열전도율이 낮은 우수한 초단열(super-insulation) 성능을 가지며, 80~99% 정도의 높은 기공도와 낮은 굴절률 및 높은 투명도, 높은 비표면적과 매우 낮은 열전도도를 갖지는 특성이 있어, 특유의 열적, 전기적, 광학적 특성으로 인해 에너지 및 환경소재, 전자산업의 고도화를 위한 소재로서 응용성이 높이 평가되어 초단열재, 음파지연재, 촉매담지체, 소음차단재 등의 물질로 응용하고자하였으며, 퍼라이트(perlite)는 흑요석(Obsidian), 진주암(Perlite), 송지암(Pitch stone)등의 암석을 정석 가공 후, 고열로서 소성, 발포하여 얻어지는 경량의 팽창 퍼라이트(Expanded Perlite, 이하 퍼라이트)로 입경은 약 150~3,000um, 비중은 0.04~0.20g/㎤, 열전도도 0.04kcal/mh℃ 이며, 내부가 벌집 모양의 기공으로 이루어져 흡음, 단열, 보온, 방음의 특성을 이용하여 소음차단 페인트의 조성물을 구성하고자 한 것으로, 상기의 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)를 포함하는 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 소음 차단이 가능한 페인트 조성물(이하, “소음 차단 페인트”로 기재함)에 관한 것으로, 이를 상세하게 설명하면, 아크릴 바인더, 실리콘 바인더, 분산제, 소포제, 안료, 물 등으로 구성된 소음 차단 페인트 조성물에 있어서, 소음 차단 페인트 조성물의 전체중량에 대하여 경량골재 10중량%와 중량골재 20중량%의 비율로 모두 30중량%의 골재를 포함하여 구성 되어진 것을 특징으로 하는 소음 차단 페인트 조성물에 관한 것이다.

먼저, 본 발명에서 소음 차단 페인트를 제조하는 과정을 살펴보면, 원료인 아크릴 바인더, 실리콘 바인더를 정량 계산하여 제조 탱크에 첨가하고, 배합분산용 교반조를 설치하고 그 내부에 회전속도를 임의로 조절 할 수 있는 교반기를 설치하여 회 전 RPM을 저속 또는 고속으로 조작하여 교반 하면서 분산재, 소포재를 정량투입하고, 경량골재와 중량골재를 투입하여 강력 교반 하여 교반시킨다. 이때 골재의 비산을 방지하기 위하여 덮개를 씌우고 실시함이 좋다.

그리고 상기의 분산재는 용액 내 미분체의 경량골재[실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)]와 중량골재의 분산을 위하여 사용 되어지며, 이들의 원료를 급속 교반 분산시 발생하는 거품을 제거하기 위하여 소포재의 사용량을 소량으로 제한하여 사용하는 것이 효과적이며, 상기의 원료가 완전히 교반되어 분산이 잘 되었는지 분산 정도를 확인한다.

분산된 원료의 탱크에 증점제와 점착제를 서서히 하면서 교반시킨다. 이때 컴파운더(Compound)의 점도가 높으면 물을 첨가하여, 점도를 낮추고, 점도가 낮으면 증점제를 추가 투입하여 적정 점도를 맞춘다.

페인트의 점도를 증진시키는 목적으로의 증점제는 유기, 무기계 증점제가 사용가능하며, 따라서 셀룰로오스유도체(CMC, HPMC, HEMC, MC), 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 황토, 실리카, 전분계호제, 알킬산유도체, 폴리비닐알콜 등의 증점제가 사용 가능하다.

점도조정이 끝나면 안료를 첨가하여 조색을 맞추고, 물성을 측정한 후, 필요에 따라 사용되어 진다.

상기 안료의 경우는 주로 천연광물을 사용한 토계 안료로 황토, 벤토나이트와 금속류를 화학적으로 처리한 산화티탄을 사용하였다.

본 발명은 상기와 같은 제조방법에 의하여 제조 되어지며, 본 발명인 소음 차단 페인트의 조성물 구성을 살펴보면, 아크릴 바인더, 실리콘 바인더, 분산제, 소포제, 안료, 물 등으로 구성된 소음 페인트 조성물에 경량골재와 중량골재를 첨가하여 구성되어진 것으로, 소음 차단 페인트의 조성물을 더욱 상세하게 설명하면,

표 1에서 보는 바와 같이, 소음 차단 페인트의 조성물의 구성은 아크릴바인드 20중량%, 실리콘바인더 20중량%, 분산제 1중량%, 소포제 0.5중량%, 증점제 1 중량%, 안료 4 중량%, 물 21 중량%, 기타 2.5 중량%를 포함하는 소음 차단 페인트의 조성물로서, 소음 페인트 조성물의 전체중량 대비하여 경량골재 10 중량%, 중량골재 20 중량% 를 포함하여 구성 되어진 것을 특징으로 하며,

상기 경량골재는 퍼라이트(perlite) 30~60중량%와 실리카에어로겔(silica aerogel) 40~70 중량% 비율로 하여 포함되어지며, 상기의 중량골재는 탄산칼슘(CaC03)을 사용한 것을 특징으로 하는 소음 페인트 조성물에 관한 것이다.

그리고, 상기 경량골재에 이용되는 실리카에어로겔(silica aerogel)은 입자의 크기가 20~25 ㎛인 것을 특징으로 하며, 퍼라이트(perlite)는 입자의 크기가 30~50 ㎛ 인 것을 특징으로 하여 구성되어진 소음 페인트 조성물에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 소음 차단이 가능한 페인트 조성물의 효과를 보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 소음 차단 페인트 조성물은 실리카 에어로겔(silica aerogel)과 퍼라이트(perlite)를 포함하게 한 것으로, 에어로겔(silica aerogel)의 초단열, 높은 기공도, 낮은 굴절률및 높은 투명도, 높은 비표면적과 매우 낮은 열전도도를 갖지는 특성이 있어, 퍼라이트(perlite)는 고열로서 소성, 발포하여 얻어지는 경량의 팽창 퍼라이트로 열전도도 낮고, 내부가 벌집 모양의 기공으로 이루어져 단열, 보온, 방음의 특성을 이용하여 소음차단 페인트의 조성물로서, 특유의 열적, 전기적, 광학적 특성으로 인해 에너지 및 환경소재, 전자산업의 고도화를 위한 소재로서 이용성이 높아 초단열재, 음파지연재, 촉매담지체, 소음차단재 등의 물질로 사용될 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 아크릴 바인더, 실리콘 바인더, 분산제, 소포제, 안료, 물로 구성된 소음 페인트 조성물에 있어서, 소음 페인트 조성물의 전체중량에 대비하여 퍼라이트(perlite) 30~60중량%와 실리카 에어로겔(silica aerogel) 40~70중량% 비율로 구성된 경량골재 10중량%와 탄산칼슘(CaC03)을 사용하여 구성된 중량골재 20중량%의 비율로 골재를 첨가하여 구성되어 진 것을 특징으로 하는 소음 페인트 조성물
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 실리카에어로겔(silica aerogel)은 입자의 크기가 20~25 ㎛인 것을 특징으로 하는 소음 페인트 조성물
4. 제 1항에 있어서, 퍼라이트(perlite)는 입자의 크기가 30~50 ㎛인 것을 특징으로 하는 소음 페인트 조성물

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