KR101452158B1 - 열 차단 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 등으로부터 기인한 고열을 적극 차단할 수 있도록 제공되는 수지 조성물에 관한 것으로, 어느 특정 기재에 국한된 형태로 사용되던 종래 기술사상을 적극 개선하고자 소정의 기능성 성분을 부가 함유시켜 도포 또는 분사 실시되게 함으로써 대상 기재에 대한 열 차단 성능은 물론, 점착력의 극대화를 유도할 수 있게 구성되는 열 차단 수지 조성물에 관한 것이다.
이를 위해, 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체, 물, 비닐아세테이트모노머의 혼합으로 생성된 제1혼합물 및 아크릴에멀젼, 이산화티탄, 탄산칼슘, 물, 수용성 안료의 혼합으로 생성된 제2혼합물을 상호 교반함으로써 획득되는 수용성 수지 바인더 65~70 중량부;와, 근적외선 반사 세라믹으로 선택된 차열소재 20~23 중량부;와, 티타튬옥사이드[TitaniumOxide]로 선택된 자외선 차단제 3~4 중량부;와, 폴리카르복실산 아민염으로 선택된 분산제 2~3 중량부;와, 글리세린 지방산 에스테르로 선택된 소포제 3~4 중량부;와, 글리세린으로 선택된 동결방지제 1~2 중량부;로 이루어진다.

Description

열 차단 수지 조성물{RESIN COMPOSITION}

본 발명은 적외선 등으로부터 기인한 고열을 적극 차단할 수 있도록 제공되는 수지 조성물에 관한 것으로, 어느 특정 기재에 국한된 형태로 사용되던 종래 기술사상을 적극 개선하고자 소정의 기능성 성분을 부가 함유시켜 도포 또는 분사 실시되게 함으로써 대상 기재에 대한 열 차단 성능은 물론, 점착력의 극대화를 유도할 수 있게 구성되는 열 차단 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 적외선은 여름철 온도 상승의 원인으로 작용하고 있는바, 이러한 적외선을 차단하거나 반사시킬 수 있는 다양한 방식 내지 수단이 제시되고 있다.

즉, 근래 들어서는 적외선 차단과 관련한 각종 제품들이 제공되고 있으나, 이는 대부분 건물 중심의 단열재 및 차열도료 등일 뿐이거나 그외 바닥재 등에 적용할 수 있는 형태에 그치고 있다.

따라서, 보다 범용으로 다양한 대상 기재에 적용할 수 있는 열 차단 제품은 전무한 실정이다.

상기에서 전술한 바와 같이, 적외선의 조사로 기인하는 고열로부터 벗어나기 위하여 적외선을 차단 및 반사시키는 방식이 제기될 수 있고, 또한 적정 방식 및 수단에 의해 해당 기재의 내부온도를 최소화하도록 유도함으로써 열섬현상으로 인한 대기권의 온도 변화 또한 최소화하는 것이 바람직한데, 이는 에너지원의 수입 의존도가 지나치게 높은 우리나라의 실정상 가장 선행되어야 할 필수불가결한 사항이다.

이와 관련하여, 예컨대 도심지에는 대기권의 온도를 줄이기 위해서 수 그루의 나무를 심는 등 원초적인 여러 방법이 동원되고 있으나, 온도를 상승케 하는 열의 차단을 위한 근본적이 해결책이 제시되지 못하고 있으므로, 이를 위한 개선책의 필요성이 절실하다 하겠다.

한편, 종래에는 등록특허 제10-0386007호 "일광차단 조성물" 등이 개시되고 있다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 안출된 것으로, 자체 보유 특성 중 열의 차단성에서 보다 우수한 물성을 갖는 수지 바인더를 그 소재로 채택함으로써 대상 기재에 대한 열 차단 기능이 극대화될 수 있도록 한 수지 조성물의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

이와 더불어, 기능성 성분을 적정 비율로 부가하여 점착성 또한 우수한 형태로 실시함으로써 어느 특정된 대상 기재에 국한되지 않고 보다 광범위한 적용 대상을 갖도록 하는 것이 다른 해결 과제이다.

상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 열 차단 수지 조성물을 구성함에 있어서,

상기 열 차단 수지 조성물은 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체, 물, 비닐아세테이트모노머의 혼합으로 생성된 제1혼합물 및 아크릴에멀젼, 이산화티탄, 탄산칼슘, 물, 수용성 안료의 혼합으로 생성된 제2혼합물을 상호 교반함으로써 획득되는 수용성 수지 바인더 65~70 중량부;와, 폴리메틸메타 아크릴레이트(PMMA)로 선택된 차열소재 20~23 중량부;와, 티타튬옥사이드[TitaniumOxide]로 선택된 자외선 차단제 3~4 중량부;와, 폴리카르복실산 아민염으로 선택된 분산제 2~3 중량부;와, 글리세린 지방산 에스테르로 선택된 소포제 3~4 중량부;와, 글리세린으로 선택된 동결방지제 1~2 중량부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1혼합물은 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체 50~60 중량부와 물 38~50 중량부와 비닐아세테이트모노머 1~2 중량부의 혼합으로 이루어지고, 상기 제2혼합물은 아크릴에멀젼 25~30 중량부와 이산화티탄 10~25 중량부와 탄산칼슘 30~40 중량부와 물 25~35 중량부와 수용성안료 0.5~1 중량부의 혼합으로 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 상기 제1혼합물과 제2혼합물의 상호 교반 실시로 획득된 수지 바인더에 소포제의 선 투입을 실시한 후 차열소재, 자외선 차단제, 분산제, 동결방지제의 순차 투입으로 구성되는 것에 특징이 있다.

상술한 구성으로 구현되는 본 발명의 열 차단 수지 조성물에 의하면, 어느 특정 대상물에 국한된 형태로 사용되던 종래와 달리 자외선 차단을 목적으로 하는 모든 대상 기재에 적용 가능하게 됨으로써 보다 광범위한 사용을 도모할 수 있는 효과가 있다.

특히, 이를 위하여 열의 차단을 적극 유도하고자 소정의 수지 바인더를 해당 구성요소들의 혼합으로 구현하는 것은 물론, 자체 보유 특성 중 점착성의 증대를 야기할 수 있도록 기능성 성분을 적정 비율로 부가 채용함에 따라 보다 개선된 형태의 열 차단 수지 조성물을 획득할 수 있게 되므로 더욱 효과적이다.

이하, 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명의 상세 구성에 관해 기술하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 적외선 등으로부터 기인한 고열을 적극 차단할 수 있도록 제공되는 열 차단 수지 조성물에 관련된 것임을 주지한다.

다만, 본 발명에서 제시하는 열 차단 수지 조성물은 어느 특정 기재에 국한된 형태로 사용되던 종래 기술사상을 적극 개선하고자 소정의 기능성 성분을 부가 함유시켜 도포 또는 분사 실시되게 함으로써 대상 기재에 대한 열 차단 성능은 물론, 점착력의 극대화를 유도할 수 있게 구성하는데 주된 특징이 있다.

보다 상세하게 기재하면, 상기 열 차단 수지 조성물은 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체, 물, 비닐아세테이트모노머의 혼합으로 생성된 제1혼합물 및 아크릴에멀젼, 이산화티탄, 탄산칼슘, 물, 수용성 안료의 혼합으로 생성된 제2혼합물을 상호 교반함으로써 획득되는 수용성 수지 바인더 65~70 중량부;와, 폴리메틸메타 아크릴레이트(PMMA)로 선택된 차열소재 20~23 중량부;와, 티타튬옥사이드[TitaniumOxide]로 선택된 자외선 차단제 3~4 중량부;와, 폴리카르복실산 아민염으로 선택된 분산제 2~3 중량부;와, 글리세린 지방산 에스테르로 선택된 소포제 3~4 중량부;와, 글리세린으로 선택된 동결방지제 1~2 중량부;로 이루어진다.

상기 수지 바인더는 전술한 바와 같이 제1혼합물과 제2혼합물의 상호 교반으로 구성되는바, 이때의 제1혼합물은 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체 50~60 중량부와 물 38~50 중량부와 비닐아세테이트모노머 1~2 중량부의 혼합으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2혼합물은 아크릴에멀젼 25~30 중량부와 이산화티탄 10~25 중량부와 탄산칼슘 30~40 중량부와 물 25~35 중량부와 수용성안료 0.5~1 중량부의 혼합으로 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명에서는 상기 제1혼합물과 제2혼합물의 상호 교반 실시로 획득된 수지 바인더에 소포제의 선 투입을 실시한 후 차열소재, 자외선 차단제, 분산제, 동결방지제의 순차 투입으로 구성된다.

상기에서 제1혼합물의 생성시 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체 50~60 중량부와, 물 38~50 중량부와, 비닐아세테이트모노머 1~2 중량부를 상호 혼합하는데, 각 성분의 구성 및 함량은 후술되는 실시예 1 내지 실시예 2를 포함한 수차례에 걸친 실험을 통하여 최적의 비율을 도출해 낸 결과이다.

상기 비닐아세테이트는 도료나 접착제 등에 사용되는 수지의 원료가 되는 화합물로써 에틸렌과 비닐아세테이트모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체를 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체(VAE)라고 한다. 비닐아세테이트모노머의 함유량에 따라 탄성을 가지게 되므로 내충격성, 내스트레스성이 우수해지고 크랙에 견딜 수 있도록 하며 고농도로 사용할 시에는 접착력이 증가하게 된다. 물과 함께 혼합하여 제1혼합물을 생성한다.

상기에서 제2혼합물의 생성시 아크릴에멀젼 25~30 중량부와, 이산화티탄 10~25 중량부와, 탄산칼슘 30~40 중량부와, 물 25~35 중량부와, 수용성안료 0.5~1 중량부를 상호 혼합하는데, 제1혼합물과 마찬가지로 각 성분의 구성 및 함량은 후술되는 실시예 1 내지 실시예 2를 포함한 수차례에 걸친 실험을 통하여 최적의 비율을 도출해 낸 결과이다.

상기 아크릴에멀젼은 물과 계면활성제 및 수성 아크릴계 수지 등을 섞어서 혼합한 것으로 내충격성, 내마모성, 내후성 등을 보강해 주며 피막을 형성하여 우수한 방수 효과를 제공해 준다. 후술되는 탄산칼슘과 혼합하면 기포를 발생시키므로 크림과 같이 작업성을 부드럽게 하는 효과가 있으며, 소포제를 투입하여 기포의 양을 적절히 조절해주도록 하는 것이 바람직하다.

상기 탄산칼슘은 주로 시멘트의 주원료로 사용되는데 충진제의 용도로 사용하되 물에 잘 녹지 않고 수용액 상에서 침전되기 때문에 입도를 고르게 구성하여 전체적으로 부드러운 작업성을 부여하기 위해 사용되고, 상기 이산화티탄은 무색 또는 백색 분말의 형태로 물이나 알코올 및 산에도 쉽게 용해되지 않고 음폐력이 크며 열에도 안정적이므로 외부용 착색제로써 적합하다.

상기 수용성 안료는 방수액에 색상을 부여하기 위함인바, 본 실시예에서는 회색 또는 녹색 중에서 선택하여 사용하였으나 통상의 외부용 수성페인트를 사용하여 색상을 조절할 수 있음은 자명한 사실이다. 상기한 성분들을 물과 함께 혼합하여 제2혼합물을 생성하였다.

삭제
(비교예 1)

비닐아세테이트 에틸렌 공중합체의 함량을 상기에서 제시한 범위 이하, 특히 총중량 대비 50 중량부 이하의 함량으로 제1혼합물을 생성할 경우 접착력이 현저하게 떨어졌다.

삭제
(비교예 2)

1) 아크릴에멀젼의 함량을 상기에서 제시한 범위 이하로 구성하여 제1혼합물을 생성할 경우, 아크릴계 수지가 가지는 특성인 내수성이 약화되어 물성이 안정화되지 않고 피막이 제대로 형성되지 않았다.

2) 상대적으로 탄산칼슘의 함량이 증대되어 침전물이 발생함에 따라 교반의 실시에 어려움이 있었고 완성 이후에도 많은 양의 침전물이 남아 있었다.

3) 반대로, 탄산칼슘의 함량을 상기 범위(30 중량부) 이하로 부여할 경우 물성이 희석되어 작업성이 좋지 않았다.

4) 이산화티탄 및 수용성 안료를 상기 범위 이하로 부여할 경우 착색도가 떨어지고 해당 안료의 색상이 제대로 발색되지 않았다.

결과적으로, 상기에서 제시한 구성 성분비율의 범위에서 제2혼합물을 생성하는 것이 바람직하였다.

상기 차열 소재는 근적외선 반사 세라믹 및 폴리메틸메타 아크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군에서 적어도 하나를 선택한다. 차열 소재가 20 중량부 이하일 경우 열 차단 성능이 떨어지며, 23 중량부 이상일 경우 차열 소재의 증가에 따른 효과의 상승이 미미하고, 조성물의 제조 비용이 증가하므로, 본 발명에서의 차열 소재는 조성물의 총 중량을 기준으로 하였을 때 20~23 중량부가 바람직하다. 이는, 제1혼합물과 제2혼합물의 조합으로 제공되는 수지 바인더의 성분 특성상 가장 이상적인 구성 비율임을 확인하였다.

상기 자외선 차단제는 페닐벤지미다졸설포닉애씨드[Phenylbenzimidazole Sulfonic Acid], 티타늄옥사이드[Titanium Oxide], 부틸메톡시디벤조일메탄[Butyl Methoxydibenzoylmethane], 시녹세이트[Cinoxate], 및 벤조페논[Benzophenone]계 로 이루어진 군에서 적어도 하나를 선택한다. 자외선차단제가 3 중량부 미만일 경우 자외선을 차단하는 성능이 현저히 떨어지고, 4 중량부 이상일 경우 더 이상 자외선 차단 효과의 증대가 미비하기 때문에 조성물 제조비용이 증가하므로, 본 발명에서의 자외선 차단제는 총 중량을 기준으로 하였을 경우 3~4 중량부가 바람직하다. 이 또한, 제1혼합물과 제2혼합물의 조합으로 제공되는 수지 바인더의 성분 특성상 가장 이상적인 구성 비율임을 확인하였다.

상기 분산제는 폴리카르복실산 소다염, 폴리카르복실산 암모늄염, 폴리카르복실산 아민염, 고분자량 계면활성제, 에스테르형 비이온계로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것을 선택한다. 분산제가 2 중량부 이하일 경우 분산성능의 저하로 인한 물성의 변화를 가져오며, 3 중량부 이상일 경우 분산성능은 우수하나 부착성이 떨어지고, 조성물의 전체적인 물성이 저하되므로, 분산제는 조성물의 총 중량을 기준으로 하였을 때 2~3 중량부가 바람직하였는바, 제1혼합물과 제2혼합물의 조합으로 제공되는 수지 바인더의 성분 특성상 가장 이상적인 구성 비율임을 확인하였다.

상기 소포제는 소르비탄 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 프로필 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌프로필렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것을 선택한다. 소포제가 3 중량부 이하일 경우 수지 바인더의 혼합시 생성되는 기포 제거가 어렵고, 4 중량부 이상일 경우 기포제거 효과는 뛰어나지만 그 성능변화가 미비하고, 조성물의 제조비용이 증가하므로, 조성물의 전체적인 물성의 안정성을 위하여 소포제는 3~4 중량부가 바람직하다. 마찬가지로, 이러한 성분비는 제1혼합물과 제2혼합물의 조합으로 제공되는 수지 바인더의 성분 특성상 가장 이상적인 구성 비율임을 확인하였다.

상기 동결방지제는 에틸렌글리콜등 글리콜계 및 글리세린로 이루어진 군에서 적어도 하나를 선택한다. 동결방지제가 1 중량부 이하일 경우 동결방지 효과가 떨어지고 2 중량부 이상일 경우 더 이상 효과의 증대가 이루어지지 않는다.

따라서, 동결방지제는 조성물의 총 중량을 기준으로 하였을 때 1~2 중량부가 바람직하고, 이 또한 제1혼합물과 제2혼합물의 조합으로 제공되는 수지 바인더의 성분 특성상 가장 이상적인 구성 비율임을 확인하였다.

하기 표 1에서 개시된 원료를 아래 중량부로 혼합하여 본 발명에 따른 열 차단 수지 조성물을 제조하였다.

종 류	중 량 부	원 료 명
수용성 수지 바인더	68	제1,2혼합물
차열소재	22	폴리메틸메타 아크릴레이트(PMMA)
자외선 차단제	3	티타늄옥사이드[Titanium Oxide]
분산제	2	폴리카르복실산 아민염
소포제	3.5	글리세린 지방산 에스테르
동결방지제	1.5	글리세린

상기 열 차단 수지 조성물을 실험하기 위해 50㎝ 정사각형 나무판에 높이 15㎝의 아스콘을 타설하여 가운데 온도계를 눈금이 보이도록 묻어 만든 시편 두 개에 하나는 본 발명으로 만든 열 차단 수지 조성물 1ℓ를 분무기로 골고루 도포하여 15분 동안 건조시키고, 또 다른 하나는 만든 처음 상태로 두고 공간이 밀폐된 시험기에 파장 영역이 넓은 적외선 전구인 네른스튼 전구 두 개를 설치하고 시험기안의 내부온도의 변화에 따른 아스콘의 내부온도를 측정하여 표 2와 같은 온도 변화의 시험치를 얻을 수 있었다.

시료종류	시험기 내부온도	아스콘 내부온도	비 고
시료 1	18℃	18.5℃	각 온도마다 100시간 노출 시켰을 경우
	25℃	26.3℃
	30℃	33.7℃
	35℃	38.4℃
	40℃	43.6℃
시료 2	18℃	19.4℃
	25℃	30.8℃
	30℃	42.9℃
	35℃	51.7℃
	40℃	56.2℃

시료 1 : 발명된 수지 조성물로 도포한 상태의 아스콘

시료 2 : 발명된 수지 조성물로 도포하지 않은 상태의 아스콘

본 실험은 시험기에서의 온도변화 결과치이므로 실제 자연현상에 의한 온도변화의 수치와는 차이가 있을 수 있으며, 실제로 올해에 보도된 바가 있는 아스팔트의 내부온도는 30℃일 때 45℃, 35℃일 때 55℃로 나타났음이 보도된 바 있다.

결과적으로, 상기에서는 본 발명의 열 차단 수지 조성물이 적외선을 차단함에 기인하여 내부 온도의 변화가 초래됨을 아스팔트에 한해 살펴보았지만, 이밖에 다른 다양한 기재에 적용하여 온도 변화의 시험치를 확인할 수 있음은 물론이다.

상술한 구성으로 구현되는 본 발명의 열 차단 수지 조성물에 의하면, 어느 특정 대상물에 국한된 형태로 사용되던 종래와 달리 자외선 차단을 목적으로 하는 모든 대상 기재에 적용 가능하게 됨으로써 보다 광범위한 사용을 도모할 수 있는 효과가 있다. 특히, 이를 위하여 열의 차단을 적극 유도하고자 소정의 수지 바인더를 해당 구성요소들의 혼합으로 구현하는 것은 물론, 자체 보유 특성 중 점착성의 증대를 야기할 수 있도록 기능성 성분을 적정 비율로 부가 채용함에 따라 보다 개선된 형태의 열 차단 수지 조성물을 획득할 수 있게 되므로 더욱 효과적이다.

본 발명은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체, 물, 비닐아세테이트모노머의 혼합으로 생성된 제1혼합물 및 아크릴에멀젼, 이산화티탄, 탄산칼슘, 물, 수용성 안료의 혼합으로 생성된 제2혼합물을 상호 교반함으로써 획득되는 수용성 수지 바인더 65~70 중량부;와, 폴리메틸메타 아크릴레이트(PMMA)로 선택된 차열소재 20~23 중량부;와, 티타튬옥사이드[TitaniumOxide]로 선택된 자외선 차단제 3~4 중량부;와, 폴리카르복실산 아민염으로 선택된 분산제 2~3 중량부;와, 글리세린 지방산 에스테르로 선택된 소포제 3~4 중량부;와, 글리세린으로 선택된 동결방지제 1~2 중량부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열 차단 수지 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1혼합물은 비닐아세테이트 에틸렌 공중합체 50~60 중량부와 물 38~50 중량부와 비닐아세테이트모노머 1~2 중량부의 혼합으로 이루어지고,
   상기 제2혼합물은 아크릴에멀젼 25~30 중량부와 이산화티탄 10~25 중량부와 탄산칼슘 30~40 중량부와 물 25~35 중량부와 수용성안료 0.5~1 중량부의 혼합으로 이루어지는 것을 포함하는 열 차단 수지 조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1혼합물과 제2혼합물의 상호 교반 실시로 획득된 수지 바인더에 소포제의 선 투입을 실시한 후 차열소재, 자외선 차단제, 분산제, 동결방지제의 순차 투입으로 구성되는 것에 특징이 있는 열 차단 수지 조성물.