KR100953827B1 - 극고온 차열성 수성 세라믹 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극고온에서 열을 차단하는 기능을 가진 수성 세라믹 도료 조성물에 관한 것으로, 조성물의 구성성분으로 차열을 위해 가시광선, 적외선(열선), 자외선을 반사하는 백색의 산화티탄, 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화안티몬 미세입자의 혼합물을 포함하며, 흡수한 열의 내부전달을 최소화하고 외부로의 유출을 최대화하기 위해 열복사율이 높고, 열전도율(Coduction) 및 열대류율(Convection)이 낮은 세라믹 성분으로 백색 크로마이트(FeCr₂O₄), SiC, SiO₂-Al₂O₃의 혼합물을 추가로 포함한 극고온에서 차열성이 우수한 수성 세라믹 도료 조성물에 관한 것이다.

도료, 극고온, 차열성, 수성도료, 세라믹도료, 세라믹 조성물.

Description

극고온 차열성 수성 세라믹 도료 조성물 {Watersoluble ceramic paint composition having improved heat-block quality at high temperature}

본 발명은 열반사율을 극대화하고, 열전달율은 극소화시켜 극 고온에서 열을 효율적으로 차단할 수 있는 세라믹계 수성도료 조성물에 관한 것이다.

근래 고온으로 조업되는 공업용 요로, 전기로, 내화로 등의 열차단 내화물, 일생생활용품을 생산하는 도자기의 코팅재료, 혹은 항공산업이나 우주산업과 같은 첨단산업분야에서 공기와의 고속마찰로 극고온이 발생하는 비행물체의 외면을 감싸는 재료로 차열성 도료가 활발하게 연구되고 있다.

그러나 아직도 열을 차단하는 차열성 재료의 결정성 구조나 도막의 구조에 근거하여 가시광선, 적외선(열선), 자외선을 반사하거나 열복사, 열전도, 열대류 현상을 메카니즘적으로 규명하여 설계된 차열성 세라믹 도료는 전무한 실정이다. 현재 일부 산업에서 소량으로 수입하여 사용하고 있는 차열성 세라믹 도료들은 그 구성성분 및 제조방법이 외국 판매사가 자사의 노하우로 특허출원하지 않거나, 혹은 특허출원한다 하더라도 핵심 구성성분이나 도막의 구조는 공개하지 않고 출원하 는 실정이어서 극고온 차열성 세라믹 도료 조성물에 대해서는 알려진 기술이 거의 없는 실정이다.

종래부터 알려진 극고온에서의 차열성 재료의 기본 구성성분들을 설명하면 다음과 같다. 철강산업이나 요업의 내화로, 항공분야, 우주산업분야는 극고온의 차열성이 요구되는 분야이므로 통상의 탄화수소계 유기수지, 유기성분을 함유한 색소, 유기성분이 결합된 안료, 심지어 도자산업에서 사용되는 무기계 유약조차도 극고온의 열을 차단하지 못하고 유약 자체가 녹아내리는 현상이 발생하므로, 종래 사용되어온 통상의 차열성 재료들은 극고온 차열성 재료로는 적합하지 못하다는 것을 알 수 있다.

따라서 상기와 같은 방법을 적용하지 않은 새로운 차열 메카니즘은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 차열성 도막이 극고온에서의 열흡수는 최소화하고, 열반서는 최대화 시키는 메카니즘이다. 둘째는 이미 흡수된 열은 열복사로 외부로 되반사시키거나 혹은 내부로의 열전도 및 열대류를 최소화하는 메카니즘이라고 할 수 있다. 그러나 이상의 설명은 어디까지나 이론적인 메카니즘일 뿐이며, 실제 극고온 차열성 도료의 개발에서 어떠한 재료가 상기와 같은 메카니즘에 부합하며, 또는 건조나 경화후 어떠한 도막의 구조가 상기한 메카니즘으로 내부로의 열전달을 최소화시키는 것인지에 실제 적용가능하고 알려진 기술은 극히 미미한 실정이다.

그러나 상기한 열차단 메카니즘을 실제로 적용해보려는 시도가 일부 이루어지고 있으며, 특허로 출원된 기술들을 살펴보면, 첫째 열차단 메커니즘을 적용한 특허로는 대한민국 공개특허공보 10-2002-50708호에 상기한 첫번째 열차단 메카니 즘인 반사 메커니즘으로 열을 차단하기 위해 유기색소나 유기화합물을 결합시킨 안료를 사용하는 기술이 공개되어 있으나, 극고온 영역에서 유기색소나 유기화합물을 극히 일부라도 포함하는 차열성 도료는 인화, 탄화되거나 혹은 용융되어 흘러내리므로 극고온 차열성 도료의 구성성분으로는 사용할 수 없다. 또한 열흡수를 차단하기 위한 열반사 목적으로 백색의 안료를 사용하거나 세라믹 안료 표면에 반사를 위해 알류미늄, 은 등 반사율이 높은 금속 재료로 증착하는 기술도 알려져 있다.

그러나 이러한 기술들은 가시광선에 의한 열 흡수에는 어느 정도의 차열효과가 있는 것으로 보이나 대부분의 열선에 해당하는 근적외선이나 자외선의 흡수에 의한 온도상승은 차단하지 못한다는 치명적인 약점이 있는 것으로 보인다. 또한 대한민국 공개특허공보 10-2004-43612호에는 반사를 위해 굴절율이 상이한 두 가지의 글래스 비드나 증착한 글래스 비드를 차열도료의 구성성분으로 포함시키는 기술도 알려져 있으나, 극고온에서는 글래스 비드도 연화되어 흘러내림 현상이 발생하여 차열성 도막의 일부분이 극히 얇아져 홀(hole)이 발생하며 이러한 홀에 극고온이 집중되어 물체의 발화나 폭발이 발생하는 문제점이 있으며, 그밖에도 대한민국 공개특허공보 10-2004-465096호, 10-2007-87944호에 열 반사를 위한 재료들이 기재되어 있으나 극고온 영역의 차열성 도료 조성물의 구성성분으로 사용하는 데는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

또한, 두번째 열차단 메커니즘을 적용한 특허로는 일본 공개특허공보 소63-29712호에 열복사율이 높고 열전도도가 낮은 차열성 세라믹 재료로 크롬광을 개시하고 있으나 순수한 크롬광의 경우 열 차단율은 어느 정도 양호하나 크롬광이 고가 의 재료이므로 실제 산업에서 대량으로 사용하기는 어려운 실정이다. 포스코에서 출원한 특허로 대한민국 공개특허공보 10-2003-58174호에는 크롬광을 대체하는 차열 세라믹 재료로 폐마그트로연와(MgO-Cr₂O₃)를 분쇄하여 세라믹 열복사 재료로 사용한다는 것이 개시되어 있으나 차열성 도료의 가격적인 측면은 크롬광에 비해 크게 개선될 가능성이 있으나 크롬광에 비해 열복사율이 상대적으로 낮아 그 효과가 완전히 검증된 것으로도 보이지 않는다.

그밖에 극고온 열차단 세라믹 도료로써 요구되는 특성으로는 코팅성, 시공후의 도막안정성, 도료의 장기간 보존시 분산성의 악화와 같은 경시변화 안정성 등을 들 수 있으나 이러한 보조적인 물성에 대한 특허출원은 전무한 것으로 보인다. 극고온 차열성 도료는 사용분야가 첨단 기술분야인 경우가 대부분이어서 세라믹 도료의 보존안정성, 코팅성, 도막의 균일성 등도 극히 높은 수준으로 요구되며, 본 발명자는 최적의 차열성 재료를 찾아내기 위해 다수의 스크린 테스트 및 도막의 물성 평가를 통해 극고온에서 최적으로 작동하는 차열성 수성 세라믹 도료를 개발하였으며, 차열성 도막의 물성평가결과 종래의 차열성 도료에 비해 극히 우수한 차열성 효과를 달성하여 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 극고온에서 열차단 기능이 우수한 세라믹계 수성도료를 제공함을 목적으로 하며, 본 발명자는 많은 실험을 통해 상기 설명한 두 가지의 기본 열차단 메커니즘에 가장 적합한 재료를 선정하여 열차단효과를 극대화하였고, 세라믹 도료의 도포, 건조, 도막형성을 면밀히 관찰하여 열차단에 가장 효율적인 도막의 구조를 설계함과 동시에, 분산성을 향상시켜 도료의 코팅성, 저장안정성을 획기적으로 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 차열성 수성 세라믹 도료 조성물은 백색 TiO₂, 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화안티몬과 백색 크로마이트, 백색 SiC, 백색 SiO₂-Al₂O₃를 주성분으로 하고, 무기 세라믹계 주성분들의 결합제로 백색 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O 를 포함하는 도료 조성물임을 특징으로 한다.

본 발명의 구현을 위해, 앞서 설명한 바와 같이, 가시광선, 적외선, 자외선 영역의 전자기파의 흡수를 최소화시켜 물체 내부로의 열의 유입을 최소화하기 위해 수많은 세라믹계 무기재료에 대한 스크린 테스트를 반복한 결과, 재료표면이 백색인 백색 산화티탄(TiO₂), 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화안티몬 미세입자의 조합이 가장 높은 열반사 효과가 나타난다는 것을 발견하였다. 경우에 따라서는 알루미늄, 은 등 반사율이 높은 금속재료로 세라믹 재료의 표면을 증착할 수도 있으나, 이런 경우 증착금속과 대상 세라믹 입자간의 결합력이 취약하여 종종 증착층이 분리, 이탈하거나 혹은 열전도도나 열대류율에 악영향을 미치는 경우가 발생하므로, 본 발명에서는 백색안료 표면에 금속증착을 하지 않은 순수한 백색 산화티탄, 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화안티몬 미세입자의 조합을 사용하였다. 상기 세 가지의 백색 세라믹 재료는 내구성, 내열성, 경도가 극히 우수한 재료로 하나의 재료들이 별개로 사용되는 경우에 비해 조합하여 사용하는 경우 열반사 효과가 최대화되며, 특히 특정 구성비율 범위에서 최대의 열반사 효과를 나타냄을 발견하였다. 이는 세가지 백색안료가 특정 혼합비율 영역에서 입자들의 결정구조나 매크로 구조상의 이유로 인해 전자기파를 가장 효율적으로 반사하는 영역이 있다는 것으로 해석할 수 있다. 이는 종래 글래스 비드를 가시광선 반사용 차열성 재료로 사용한 경우 가시광선 굴절율이 상이한 여러 가지의 글래스 비드를 혼합하여 사용하는 경우 단일 굴절율의 글래스 비드를 사용한 경우보다 열반사율이 높아지는 경우와 유사한 메카니즘이 작동한 결과로도 보인다. 실험결과, 열반사용 백색 세라믹 재료의 혼합비에 있어서, 상기 세라믹 원료의 혼합비율이 중량비율로 백색 산화티탄(TiO₂)/백색 디크롬산안티몬/백색 3산화안티몬 = 30~50/10~50/15~50 wt%인 경우 가시광선, 적외선, 자외선에 대해 가장 양호한 열반사율을 나타내었으며, 더욱 바람직하게는, 백색 산화티탄(TiO2)/백색 디크롬산안티몬/백색 3산화안티몬 = 35~45/25~30/25~40 wt%인 경우 열반사 효과가 가장 우수하였다.

그러나 상기 열반사용 백색 세라믹 재료만을 사용하는 경우에는 세라믹 재료간의 결합력이 취약하지는 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 유기재료와 유기용매로 구성되던 종래의 도료와는 달리 무기계 세라믹 재료가 주성분인 수성 세라믹 도료에서는 도포 후, 혹은 열원에 노출되었을 경우 세라믹 구성성분들간의 결합력이 약해져, 크랙이 발생하거나 도막에 미세 홀이 발생하여 물체의 일부분에 극고온이 집중되어 물체의 전체 온도는 상승하지 않으나 극고온이 집중되는 홀이 발화점이 되어 전체가 폭발하거나 파괴되거나 안전문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들은 결정성이 아닌 무정형의 치밀성 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O를 결합제로 첨가하였다. 종래 일본 공개특허공보 97-141129호에는 결합제로 시멘트와 규산알칼리 등의 경화제 혼합물을 사용한 세라믹 도료가 개시되어 있고, 미국특허공보 US 5,968,602호에는 수경성 알루미나와 인산염 및 암모늄계 경화제를 사용한 세라믹 도료가 개시되어 있으나, 두 경우 모두 결합력이 완전하디 못하여 박리현상이 빈번히 발생하는 문제점이 발견되었다. 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 반사작용을 하는 백색 세라믹 안료들의 결합력 향상을 위해 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O를 결합제로 사용하였으며, Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O의 경우 중, 저온 영역에서보다 고온의 열원에 노출되는 경우에 공존하는 백색 산화티탄, 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화안티몬과의 결합력이 더욱 치밀해지는 장점이 발생한다. Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O의 첨가량은 열반사용 백색 세라믹 재료 100중량부에 대하여 5~30중량부를 첨가하는 경우 양호한 결합력을 나타내었다. 5중량부 이하인 경우 결합력이 약해지며, 30중량부 이상인 경우 차열성이 나빠진다. 바람직하게는 15~25중량부가 가장 적합하다.

또한 세라믹 도막 표면에서 반사되지 않고 흡수된 열이 물체 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 세라믹 재료로, 열복사율이 높고 열전도도 및 열대류율이 낮은 백색 크로마이트(FeCr₂O₄), 백색 SiC, 백색 SiO₂-Al₂O₃를 추가로 세라믹 도료의 구성성분으로 포함하였다. 상기 재료들도 최적의 차열성 재료를 찾아내기 위한 수많은 스크린 테스트로 발견하였으며, 상기 열반사의 경우와 마찬가지로 단독으로 사용하는 경우에 비해 세 가지 재료를 특정 범위의 혼합비율로 사용하는 경우 최상의 차열효과를 나타냄을 발견하였다. 크로마이트(FeCr₂O₄), SiC, SiO₂-Al₂O₃ 는 흡수한 열을 외부로 복사하는 비율이 높고, 열전도도가 낮으므로 세라믹 도막의 표면에서 열을 흡수하더라도 내부로의 전도율이 낮아서 내부온도의 상승이 거의 발생하지 않는다. 표면에서 흡수된 열이 열대류 메커니즘으로 열이 내부로 유입되는 현상을 차단하기 위해서는 세라믹 재료만으로는 완전하게 차단할 수가 없으며, 세라믹 재료 입자의 구조 및 도막의 구조설계가 필요하다. 즉, 열대류는 세라믹 입자 사이에 포함되어 있는 유체, 즉, 공기나 수분에 의해 발생하므로, 열대류를 차단하기 위해서는 세라믹 입자들이 이루는 빈 공간인 공극을 최소화하거나, 고도의 기술로는 미세한 입자들이 밀폐된 공간을 형성하고 있는 경우를 들 수 있다. 본 발명에서는 세라믹 안료에 포함되는 결합제의 작용으로 세라믹 입자들이 이루는 공극을 최소화 시킬 수 있는 것을 발견하였다. 세라믹 입자의 입자구조와 건조 조건의 조절로 미세입자 사이에 밀폐된 공간을 형성시키는 기술이 있으나 이러한 기술은 열대류 차단 효과는 비약적으로 상승하나, 극고온 환경 등에서 열차단도막의 변형이 발생하는 경우에는 밀폐된 공간이 개방이 되어 공극율이 지극히 높아져 열차단 효과가 매우 낮아지는 현상이 발생할 수 있다. 본 발명자들은 상기 백색 산화티탄, 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화안티몬혼합물에 백색 크로마이트. 백색 SiC, 백색 SiO₂-Al₂O₃를 추가로 첨가하고 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O를 결합제로 사용하는 경우 구성성분의 혼합비율에 따라 도막의 밀도가 최대가 되는, 즉 공극율이 최소가 되는 영역을 발견하여 열대류에 의한 열대류율을 최소화하였다.

백색 크로마이트, 백색 SiC, 백색 SiO₂-Al₂O₃는 백색 크로마이트/백색 SiC/백색 SiO₂-Al₂O₃=1/1/1 중량비율로 혼합한 후, 열반사용 백색 세라믹 재료 100중량부에 대하여 85~115중량부를 첨가하는 경우 양호한 차열성을 나타내며, 85중량부 이하인 경우 열반사에 의한 차열성은 높아지나 열복사, 열전도 및 열대류에 의한 차열성이 나빠지며, 115중량부 이상인 경우에는 반대의 현상이 발생한다. 대부분의 경우 열반사를 위한 차열성 재료의 함량과 열복사, 열전도 및 열대류를 위한 차열성 재료의 함량은 중량기준으로 1:1의 비율로 하는 것이 무난하다.

본 발명 세라믹 도료는 수성도료로서, 상기 세라믹 재료를 모두 합한 고형분 함량을 전체 도료 조성물의 중량대비 40~60 wt% 고형분으로 포함하는 것이 분산성이나 저장안정성 등에서 유리하다. 즉, 상기 세라믹 재료와 물을 물/세라믹 재료= 60~40/40~60 wt% 비율로 혼합한다.

경우에 따라서는 무기첨가제를 첨가할 수 있으며, 유기첨가제는 세라믹 도료가 극고온에서 사용되므로 극고온 차열용 첨가제로는 부적합하다. 첨가제는 주로 분산성이나 저장 안정성을 위해 첨가하며, 분산성 향상을 위해서는 표면을 무기 수산기 공여체로 처리하여 표면에 -OH기를 다량으로 포함하는 하이드록시-실리카, 하이드록시-알루미나 등을 사용할 수 있다. 표면이 -OH기로 치환된 세라믹 입자들을 첨가제로 첨가하는 경우 물과 세라믹 재료들 간에 수소결합을 발생시켜 분산성이 향상되며, 따라서 코팅성이나 저장안정성이 향상된다.

본 발명의 세라믹 도료의 경우 유기도료와는 달리, 수분산 에멀젼 형태이므로 세라믹 재료가 수중에서 분산성이 불량한 경우에는 코팅성이 나빠지거나 장기간 보관시 세라믹 재료가 석출되어 저장용기의 바닥으로 가라앉아 엉기는 문제점이 발생할 수 있다.

이하, 본 발명 세라믹 도료의 제조방법을 설명한다. 먼저, 다이노밀이나 샌드밀에 고분산을 위해 비드를 용기의 25 vol% 장입하고, 물을 조성물 전체 중량대비 60~40중량% 투입한 다음, 백색 산화티탄, 백색 3산화안티몬과 결합제인 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O을 동시에 투입하고 회전속도 1500rpm으로 분산시키면서, 이후 10 분 간격으로 백색 디크롬산안티몬, 백색 크로마이트, 백색 SiC, 백색 SiO₂-Al₂O₃ 순서로 투입한 다음, 세라믹 재료를 모두 투입한 이후 2시간 정도 분산시킨다. 세라믹 도료의 분산도는 분산이 완료된 세라믹 도료를 핸드코터로 필름위에 5MIL 블레이드로 코팅하여 표면을 육안으로 확인한다. 입자의 덩어리가 존재하여 코팅면에 기다란 리크가 발생하는 경우나 블레이드 앞부분에 이물질이 응집되어 있는 경우에는 추가로 분산을 1~2시간 동안 더 진행하며, 코팅면이 깨끗한 경우에는 글로스미터로 표면의 광택도를 확인한다. 본 발명의 세라믹 도료는 용액이 아니라 수성 에멀젼이므로 시공시의 코팅 및 도료의 장기간 보관시 분산성이 매우 중요하므로 세라믹 도료의 제조시에는 분산제나 분산장치를 적합하게 선정하는 것이 매우 중요하다.

본 발명의 극고온 차열성 수성 세라믹 도료 조성물은, 차열성, 내화성, 도막평탄성, 경시변화, 분산안정성이 우수한 세라믹 도료를 제공하는 효과가 있다.

이하에는 본 발명 차열성 세라믹 도료의 실시예 및 내화성 세라믹 도막의 실시예를 기재하였으며, 실시예의 기재는 본 발명의 대표적인 사례를 상세하게 기재한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.

<실시예 1>

수성 차열성 세라믹 도료 고형분 40.5중량% 도료를 다음과 같이 제조하였다.

물 60중량부에 열반사를 위한 세라믹 재료인 백색 TiO₂, 백색 디트롬산안티몬, 백색 3산화안티몬과 열의 복사, 전도, 대류를 억제하기 위한 세라믹 재료인 백색 크로마이트, SiC, SiO₂-Al₂O₃, 그리고 세라믹 재료 결합제인 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O를 다음과 같은 함량으로 첨가하였다.

TiO₂ 6.7중량부, 디크롬산 안티몬 4.2중량부, 3산화안티몬 6.7중량부,

크로마이트 5.5중량부, SiC 5.5중량부, SiO₂-Al₂O₃ 5.5중량부,

Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O(결합제) 6.7중량부,

물 60.0중량부.

상기 세라믹 도료를 분산시키기 위해, 지르코늄 비드를 샌드밀의 용기대비 25 vol% 장입하고 물을 60중량부 투입한 다음, 백색 산화티탄, 백색 3산화안티몬과 결합제인 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O을 동시에 투입하고 회전속도 1500rpm으로 분산시키면서, 이후 10분 간격으로 백색 디크롬산안티몬, 백색 크로마이트, 백색 SiC, 백색 SiO₂-Al₂O₃ 순서로 투입한 다음, 2시간 정도 추가로 분산시킨다. 세라믹 도료의 분산도는 분산이 완료된 세라믹 도료를 핸드코터로 내열성 아라미드 필름위에 5MIL 블레이드로 코팅하여 표면을 육안으로 확인한다. 입자의 덩어리가 존재하여 코팅면에 기다란 리크가 발생하는 경우나 블레이드 앞부분에 이물질이 응집되어 있는 경우에는 추가로 분산을 1~2시간 동안 더 진행하며, 코팅면이 깨끗한 경우에는 글로스미터로 표면의 광택도를 확인하였다. 차열성의 평가는 극고온의 열원에 차열도막을 노출시키고 차열성 도막의 반대면에서 열전계 온도계로 물체의 온도를 측정하였다. 도막의 두께는 1.1 mm였다.

<실시예 2>

실시예 1에서, 고형분의 함량을 50중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 같다. 도막의 두께는 1.15mm였다.

<실시예 3>

실시예 1에서, 고형분의 함량을 60중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예1과 같다. 도막의 두께는 1.19 mm였다.

이상의 도료 조성물을 제조한 도막의 물성을 평가하였으며, 결과를 표2에 요약하였다. 물성은 차열성 도막에 대해서는 차열성을 평가하였으며, 차열성/내화성 적층 도막에 대해서는 내화성, 표면 평탄성을 평가하였고, 극고온에서의 경시변화를 평가하기 위해 1000℃에서 1시간 방치한 후 도막의 변형과 홀(hole) 발생여부를 평가하였다.

상기 실시예 1 내지 실시예 3의 조성물의 구성성분을 표 1에 나타내었다.

표 1. 실시예의 구성성분 (단위: 중량부)

	실시예 1	실시예 2	실시예 3
TiO2	7.00	8.40	9.00
디크롬산 안티몬	4.50	5.60	7.20
3산화안티몬	5.30	7.00	8.90
크로마이트	6.50	7.90	9.30
SiC	6.50	7.90	9.30
SiO2-Al2O3	6.50	7.90	9.30
Al2O3-MgO-SiO2-Na2O-K2O(결합제)	3.70	5.30	7.00
물	60.00	50.00	40.00

실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예의 도막에 대한 평가결과를 표 2에 나타내었다.

표 2. 실시예 및 비교예의 특성(비교예를 기준으로 한 상대비교)

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
차열성 (외부온도별 내부온도)	외부온도	내부온도
	1500℃	750℃	730℃	720℃	1100℃
	1250℃	600℃	580℃	570℃	950℃
	1000℃	550℃	540℃	535℃	800℃
	750℃	500℃	490℃	486℃	680℃
내화성	발화	극히미세발생	극히미세발생	극히미세발생	미세발생
	유해가스	극히미세발생	극히미세발생	극히미세발생	미세발생
도막평탄성	비교예 기준	145	140	135	100
경시변화	비틀림/홀	미발생	미발생	미발생	비틀림발생
분산 안정성		보통	보통	보통	보통

*비교예는 현재 시중에서 판매되고 있는 차열성 페인트에 대한 평가결과이며, 내화성에 대해서는 시중에서 판매되고 있는 내화성 도료에 대한 것임.

차열성은 극고온 온도별로 층의 외부면과 내부면의 온도를 얼전계 온도계로 측정하였으며, 내화성은 700℃에서 1시간 열원에 노출시킨 발화여부 및 유해가스 발생여부를 평가하였으며, 도막평탄성은 글로스미터로 측정한 글로스를 비교예와 비교한 상대치로 평가하였으며, 경시변화는 앞서 설명한 바와 같이, 1000℃에서 1시간 방치한 후 도막의 변형과 홀(hole) 발생여부를 평가하였고, 도료의 분산안정성은 분산후 도료를 데시리터에 3일 방치한 후 구성성분의 응집에 따른 혼탁도를 육안으로 판단하여 상대비교하였다.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명 조성물의 차열성은 기존 시중에서 판매되고 있는 차열성 페인트에 비해 극히 우수한 효과를 나타냄을 알 수 있다. 특히 극고온에서 실외와 실내의 차열효과가 더욱 극대화됨을 알 수 있으며, 이는 극고온에서 본 발명 세라믹 조성물의 효과가 증대된다는 것을 알 수 있다. 도막 표면이 연소되거나 유해가스를 발생시키는 등의 내화성에 있어서도 본 발명 조성물의 경우 연소가 발생하지 않으며, 유해가스의 방출도 극히 미세하게 발생하는 정도여서 기존 시중에서 판매되고 있는 내화성 도료에 비해 그 효과가 뛰어남을 알 수 있다. 기존의 내화성 도료의 경우 유기 고분자 물질을 포함시키는 경우가 대부분이나, 이러한 내화성 도료의 경우 고온에서 유기물질이 분해되거나 뒤틀림 현상이 발생하여 극히 일부분에 열점이 발생하여 연소가 발생하기 때문인 것으로 보인다. 도막 평탄성의 경우에도 본 발명의 경우 고분산 장치인 샌드밀에서 장시간 분산시켜 도료의 분사성이 매우 우수하여 도포, 건조한 건조도막의 평탄성도 매우 우수한 것으로 나타났다. 경시변화에 있어서도 기존의 제품은 고온에서 장시간 보관시 뒤틀림 현상이 나타나지만, 본 발명 조성물의 경우 1시간 100℃에서 1시간 이상 방치하여도 뒤틀림 현상이나 홀 발생 현상이 거의 발생하지 않았다. 도료를 장시간 보관시 구성성분들이 엉키는 분산 안정성에 있어서도, 본 발명 조성물의 경우 초기분산도가 높고 구성성분과 물간의 경합력이 우수하여 구성성분간의 엉김현상을 수분이 침투하여 엉김현상을 방지하는 효과가 높아 분산 안정성은 기존의 제품과 유사하였다. 분산안정성이 기존의 차열성 페인트와 유사한 이유는 기존 차열성 제품은 유기물질로 이루어진 분산제를 일부 첨가시켜 분산안정성을 유지하는 경우가 많기 때문인 것으로 보인다. 그러나 유기물질을 포함하는 도료의 경우 극고온에서는 연소나 발화등으로 도막의 변형이나 홀(hole)을 발생시켜 극고온의 열점을 발생시켜 발화를 유발시키므로 바람직한 것으로 보이지 않는다.

Claims (4)

1. 극고온에서 열을 차단하는 차열성 수성 세라믹 도료 조성물에 있어서,

   백색 TiO₂ 35~45중량%, 백색 디크롬산안티몬 25~30중량%, 백색 3산화안티몬 25~40중량%로 이루어진 혼합물 100중량부에 대하여,

   크로마이트, SiC, SiO₂-Al₂O₃를 1:1:1의 중량비로 혼합한 혼합물 85~115중량부와,

   물 145~330중량부를 혼합한 것을 특징으로 하는 극고온 차열성 수성 세라믹 도료 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 결합제로 백색 Al₂O₃-MgO-SiO₂-Na₂O-K₂O 15~25중량부를 포함하며, 조성물의 전체 고형분의 함량이 40~60중량%인 극고온 차열성 수성 세라믹 도료 조성물.
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항의 극고온 차열성 수성 세라믹 도료 조성물을 도포한 시트, 파이프, 건축내장재, 저장탱크 중 어느 하나의 형태인 물체.
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