KR100988839B1 - 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 운모, 멜라민 및 폴리아크릴산 수지를 수성코팅제에 적용하되, 운모, 멜라민, 폴리아크릴산 수지 및 각종 첨가제의 최적 조성비를 도출하고 이를 바탕으로 수성 코팅제를 제조함으로써, 단열 및 결로방지 기능을 극대화시켜 에너지효율을 높이고, 파이프의 부식, 파손 및 파단 등을 방지할 뿐만 아니라 상기 코팅제를 수성화시킴으로써, 파이프에 적용되는 엘보, 밸브 등을 효율적으로 도포할 수 있도록 하는 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물에 관한 것이다.

Description

단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물{Water-based coating agent for heat insulating and dew condensation protecting}
본 발명은 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운모, 멜라민 및 폴리아크릴산 수지를 수성코팅제에 적용하되, 운모, 멜라민, 폴리아크릴산 수지 및 각종 첨가제의 최적 조성비를 도출하고 이를 바탕으로 수성 코팅제를 제조함으로써, 단열 및 결로방지 기능을 극대화시켜 에너지효율을 높이고, 파이프의 부식, 파손 및 파단 등을 방지할 뿐만 아니라 상기 코팅제를 수성화시킴으로써, 파이프에 적용되는 엘보, 밸브 등에 코팅제를 효율적으로 도포할 수 있도록 하는 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 파이프는 상,하수도관 또는 배관 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있다. 하지만 종래 파이프는 내,외부의 온도차에 의한 열손실율이 높아 에너지 낭비의 큰 요인이 되고 있을 뿐만 아니라 이는 파이프의 외면에 결로를 생성시켜 파이프의 부식, 파손 및 파단 현상을 유발시키는 문제점이 있었다.
따라서, 파이프의 외면에 발포폴리스티렌, 클래스울 등과 같은 단열재를 사용하고 있지만, 단열재의 두께에 비례하여 파이프의 두께가 두꺼워져 파이프의 설치에 많은 제한이 있을 뿐만 아니라 파이프와 파이프를 연결하는 엘보, 밸브 등 그 형상이 곡선을 가지거나 복잡할 경우, 단열재를 설치하지 못하는 문제점이 있었다.
아울러, 파이프에 단열재를 감싸는 작업을 하기 위해 공장 전체의 가동을 중지시켜야하는 번거로움이있었을 뿐만 아니라 상기 단열재를 유지,보수하는데도 많은 시간이 소모되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-1997-0010899호, 제10-2003-0087450호, 제10-2001-0012007호 등에는 단열을 위한 도료(코팅제)를 수성화시켜 파이프에 용이하게 도포할 수 있도록 하는 결로방지용 도료를 제안하였다.
본 발명자들은 상기와 같은 선행기술 이외에, 종래 파이프의 외면을 코팅하기 위한 코팅제에 사용된 적이 없는 운모, 멜라민 및 폴리아크릴산 수지를 이용하여 수성 코팅제를 제조할 경우, 우수한 단열 및 결로방지 성능을 구현할 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 멜라민, 운모를 수성코팅제에 적용하되, 운모, 멜라민, 폴리아크릴산 수지 및 각종 첨가제의 최적 조성비를 도출하고 이를 바탕으로 수성 코팅제를 제조함으로써, 단열 및 결로방지 기능을 극대화시켜 에너지효율을 높이고, 파이프의 부식, 파손 및 파단 등을 방지할 뿐만 아니라 상기 코팅제를 수성화시킴으로써, 파이프에 적용되는 엘보, 밸브 등에 코팅제를 효율적으로 도포할 수 있도록 하는 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물을 제공함을 과제로 한다.
본 발명은 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물에 있어서, 운모를 포함하여 이루어지는 수성 코팅제 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
아울러, 상기 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물은, 멜라민을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물은, 폴리아크릴산 수지를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물은, 운모 1~5중량%, 멜라민 55~70중량%, 폴리아크릴산 수지 15~20중량%, 소포제 0.5~1.0중량%, 분산제 1.0~1.5중량%, 침강방지제 1.5~2중량%, 증점제 1.0~1.5중량% 및 물 10~14중량%를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 운모는, 입경 100~500㎛ 크기의 분말형태로 교반되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 운모는, 백운모, 소다운모, 금운모, 홍운모, 진발다이트 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 본 발명은 운모, 멜라민 및 폴리아크릴산 수지를 수성코팅제에 적용하되, 운모, 멜라민, 폴리아크릴산 수지 및 각종 첨가제의 최적 조성비를 도출하고 이를 바탕으로 수성 코팅제를 제조함으로써, 단열 및 결로방지 기능을 극대화시켜 에너지효율을 높이고, 파이프의 부식, 파손 및 파단 등을 방지할 뿐만 아니라 상기 코팅제를 수성화시킴으로써, 공장 전체의 가동을 중지시키지 않고도 파이프 및 파이프에 적용되는 엘보, 밸브 등에 코팅제를 효율적으로 도포할 수 있으며, 도포된 코팅제의 유지,보수 시간도 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하며, 일반적인 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물의 제조분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 언급은 간략히 하거나 생략하였다.
본 발명에 따른 는 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물은 운모 1~5중량%, 멜라민 55~70중량%, 폴리아크릴산 수지 15~20중량%, 소포제 0.5~1.0중량%, 분산제 1.0~1.5중량%, 침강방지제 1.5~2중량%, 증점제 1.0~1.5중량% 및 물 10~14중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 운모는, 단사정계에 속하는 광물로서 열의 차단성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 교반을 통한 수성 코팅제의 조성이 가능하도록 미세한 입자(일 예로 입경 100~500㎛ 이하)의 분말 형태로 첨가되고, 전체 조성물 중량 대비 1~5중량%를 사용한다. 그 이유는 상기 함량 범위 미만에서는 열의 차단효과가가 충분히 발휘되지 못하는 문제점이 있으며, 상기 함량 범위를 초과하면 접착력이 떨어져 코팅막의 강도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용되는 멜라민은 코팅막의 치밀도를 높여 열차단성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 전체 조성물 중량 대비 55~70중량%를 사용하며, 상기 함량 범위 미만에서는 치밀도는 일부 높일 수 있으나 열차단성을 향상시키지 못하며, 상기 함량 범위를 코팅 작업성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용되는 폴리아크릴산 수지는 바인더 수지로서 첨가하는 것으로, 전체 조성물 중량 대비 15~20중량% 사용하며, 상기 함량 범위 미만에서는 내수성이 급감하는 문제점이 있으고, 상기 함량 범위를 초과하면 은폐력이 떨어지고, 건조가 원활하지 못하게 되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용되는 소포제는 코팅제의 도포 시, 기포의 생성을 억제하여 표면을 평활하게 유지하기 위해 첨가하는 것으로서, 전체 조성물 중량 대비 0.5~1.0중량%를 사용하며, 상기 함량 범위 미만에서는 기포 생성을 억제하기 어렵고 상기 함량 범위를 초과하면 경제적이지 못한 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용되는 분산제는 코팅제의 제조공정에서 혼합된 첨가물질이 분리되지 않으면서 균일하게 분산되도록 하기 위해 첨가하는 것으로서, 전체 조성물 중량 대비 1.0~1.5중량%를 사용하며, 상기 함량 범위 미만에서는 첨가 물질의 응집으로 인하여 도료의 점도가 상승되고, 상기 함량 범위를 초과하면 내수성, 부착성, 내마모성이 불량해지는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용되는 침강방지제는 상기 첨가되는 첨가제들이 용이하게 혼합되고, 적정한 분포도로서 그 상태를 유지시키기 위해 첨가하는 것으로서, 전체 조성물 중량 대비 1.5~2중량%를 사용하며, 상기 함량 범위 미만에서는 첨가 물질의 침강현상이 발생하고 상기 함량 범위를 초과하면 점도를 상승시켜 내수성, 부착성 등이 불량해지는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서 사용되는 증점제는 코팅제의 도포를 위한 적정 점도를 형성시키기 위해 첨가되는 것으로서, 전체 조성물 중량 대비 1.0~1.5중량%를 사용하며, 상기 함량 범위 미만에서는 작업불량의 문제점이 있고 상기 함량 범위를 초과하면 점도가 지나치게 높아지는 문제점이 발생하게 된다.
이하, 본 발명을 아래의 실시예를 통해 상세히 설명하지만, 실시예에 의해 반드시 한정하는 것은 아니다.
1. 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제의 제조
(실시예 1)
운모 3중량%, 멜라민 67중량%, 폴리아크릴산 수지 16중량%, 소포제(HDW®) 0.5중량%, 분산제(트립톤 X-100) 1.0중량%, 침강방지제(마이크로실리카) 1.5중량%, 증점제(니트라졸 250HBR) 1.0중량% 및 물 10중량%를 교반하여 수성 코팅제를 제조하였다.
(실시예 2)
운모 3중량%, 멜라민 63중량%, 폴리아크릴산 수지 20중량%, 소포제(HDW®) 0.5중량%, 분산제(트립톤 X-100) 1.0중량%, 침강방지제(마이크로실리카) 1.5중량%, 증점제(니트라졸 250HBR) 1.0중량% 및 물 10중량%를 교반하여 수성 코팅제를 제조하였다.
(비교예 1)
아크릴에멀전 30중량%, 규사 40중량%, 탄산칼슘 10중량%, 소포제(HDW®) 0.7중량%, 분산제(트립톤 X-100) 1.3중량%, 침강방지제(마이크로실리카) 2.0중량%, 중점제(니트라졸 250HBR) 1.0중량% 및 물 15중량%를 혼합하여 도료를 제조하였다.
(비교예 2)
아크릴에멀전 35중량%, 규사 40중량%, 탄산칼슘 8중량%, 소포제(HDW®) 0.5중량%, 분산제(트립톤 X-100) 1.0중량%, 침강방지제(마이크로실리카) 1.5중량%, 중점제(니트라졸 250HBR) 1.0중량% 및 물 13중량%를 혼합하여 도료를 제조하였다.
상기와 같이 실시예 1, 2는 본 발명에 따른 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제를 제조한 것이며, 비교예1, 2는 운모, 멜라민, 폴리아크릴산 수지가 함유되지 않은 통상적인 아크릴에멀전계 도료를 제조한 것으로서, 상기 각 실시예 및 비교예의 구성성분을 아래 [표 1]에 나타내었다.
구성성분 실시예 비교예
1 2 1 2
운모 3 3 - -
멜라민 67 63 - -
폴리아클린산 16 20 - -
아크릴에멀전 - - 30 35
규사 - - 40 40
탄산칼슘 - - 10 8
소포제1) 0.5 0.5 0.7 0.5
분산제2) 1.0 1.0 1.3 1.0
침강방지제3) 1.5 1.5 2.0 1.5
중점제4) 1.0 1.0 1.0 1.0
10 10 15 13
주)
1)HDW®,San Aopco Korea 제품
2)트립톤 X-100, ROHM & HAAS 제품
3)마이크로 실리카, Elkem ASA 제품
4)나트라졸 250HBR, Hercules incorporated 제품
2. 결로성능 평가
호퍼 건(hopper gun)을 이용한 스프레이 방식으로, 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2를 각각 도포한 파이프를 실내(34~38℃)에 위치시킨 후, 상기 파이프의 내부에 저온(-10~7℃)의 냉기를 순환시켜 파이프 표면의 결로발생여부를 측정하였으며, 그 결과를 아래의 [표 2]에 나타내었다.
시험항목
실시예 비교예
1 2 1 2
결로성능시험 결로발생없음 결로발생없음 결로발생 결로발생
상기에서 보는 바와 같이, 실시예 1,2는 시험결과 결로발생이 없는 것으로 나타났으며, 비교예 1,2는 미량의 결로가 발생하였다.
비교예 1,2에 많은 양이 아닌 미량의 결로가 발생한 이유는 비교예 1,2에 포함된 규사가 단열기능을 한 것으로 판단되지만, 규사만으로는 완벽한 결로방지 기능은 구현하지 못한다는 것 또한 알 수 있다.
아울러, 상기 실시예 1,2에 결로가 발생하지 않은 이유는 본 발명에 의한 수성 코팅제가 결로방지기능을 한다는 것을 증명한다.
3. 단열성능 평가
파이프의 내부에 고온(200~540℃)의 유체를 흘려보내고, 특정 시간에 파이프의 외부표면 온도를 측정(190℃, 240℃, 380℃)하였다. 이후, 상기 파이프와 동일한 소재, 길이를 가지는 새로운 파이프의 외부표면에 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2를 각각 5mm, 10mm의 두께로 도포한 후, 상기 파이프의 내부에 고온(200~540℃)의 유체를 흘려보내고, 상기의 온도 측정 시간과 같은 시간대에 파이프 외부표면의 온도를 측정하였으며, 그 결과를 아래의 [표 3]에 나타내었다.

두께
(mm)
코팅 전 표면온도(℃)
190 240 380
코팅 후 표면온도(℃)
실시1 실시2 비교1 비교2 실시1 실시2 비교1 비교2 실시1 실시2 비교1 비교2
5 33 36 114 117 34 40 122 123 43 46 185 188
10 32 35 111 114 33 39 121 122 42 45 184 187
상기에서 보는 바와 같이, 실시예 1,2는 시험결과 파이프 외부로 방출되는 열의 80%~90%를 차단함으로서, 단열기능이 우수함을 알 수 있으나, 비교예 1,2는 외부로 방출되는 열의 40%~50%만을 차단함으로서, 단열기능이 미비함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 멜라민, 운모를 수성코팅제에 적용하되, 운모, 멜라민, 폴리아크릴산 수지 및 각종 첨가제의 최적 조성비를 도출하고 이를 바탕으로 수성 코팅제를 제조함으로써, 단열 및 결로방지 기능을 극대화시켜 에너지효율을 높이고, 파이프의 부식, 파손 및 파단 등을 방지할 뿐만 아니라 상기 코팅제를 수성화시킴으로써, 파이프에 적용되는 엘보, 밸브 등에 코팅제를 효율적으로 도포할 수 있도록 하는 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물을 제공함을 과제로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상기의 실시예를 통해 단열 및 결로방지 성능의 우수성이 입증되었지만 본 발명은 상기의 구성에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (6)

  1. 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물에 있어서,
    입경 100~500㎛ 크기의 분말형태로 교반되는 운모 1~5중량%, 멜라민 55~70중량%, 폴리아크릴산 수지 15~20중량%, 소포제 0.5~1.0중량%, 분산제 1.0~1.5중량%, 침강방지제 1.5~2중량%, 증점제 1.0~1.5중량% 및 물 10~14중량%를 포함하여 이루어지되,
    상기 운모는,
    백운모, 소다운모, 금운모, 홍운모, 진발다이트 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 단열 및 결로 방지를 위한 수성 코팅제 조성물
  2. 삭제
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