KR101464306B1 - 첨가제를 함유하는 차열 및 단열 도료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차열 및 단열 도료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 차열 및 단열 도료에 첨가제로서 광물 분체를 첨가함으로써, 사무소 또는 식품 창고의 등 건축물의 지붕, 자동판매기, 건축재 등의 표면 및 이면, 자동차 상부의 안쪽, 가정용 냉난방기의 상부 등 광범위한 분야에 적용가능한 차열 및 단열 도료에 관한 것으로, 도료 조성물에 첨가제로서 제올라이트와 규조암의 광물 분체를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 차열 및 단열 효과가 우수한 아크릴, 우레탄 도료를 제공함으로써, 냉, 난방 비용을 절감함은 물론 그로 인한 환경문제를 야기시키지 않게 하는 효과가 있다.

Description

첨가제를 함유하는 차열 및 단열 도료{ADIABATIC AND INSULATIVEPAINT COMPOSITION}

본 발명은 차열 및 단열 도료에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 차열 및 단열 도료에 첨가제로서 광물 분체를 첨가함으로써, 사무소 또는 식품 창고의 등 건축물의 지붕, 자동판매기, 건축재 등의 표면 및 이면, 자동차 상부의 안쪽, 가정용 냉난방기의 상부 등 광범위한 분야에 적용가능한 차열 및 단열 도료에 관한 것이다.

종래, 주택 등의 건축물은 여름에는 덥고 겨울에는 춥기 때문에, 여름에는 별도의 냉방기를 이용하여 냉방하고, 겨울에는 액체 연료를 이용하여 별도의 난방을 해왔다. 이 때문에 전기 요금이나 액체 연료비가 증가하여, 회사나 일반 주택에 드는 유지비용이 증가했다. 또한 냉방 및 난방으로 인한 환경오염이 야기되는 등의 문제점이 있었다.

이들 비용이나 환경 문제의 타개책으로서, 공기의 유통을 향상시키는 연구나, 보온 효과를 향상시키기 위해서 주택의 창문을 이중으로 하고, 여름에는 시원하게 하기 위해서 차열 패널이나 차열 도료를 이용하여 냉방기의 온도를 낮추는 등 다양한 연구가 시도되었다.

그러나 상기 공기의 유통을 향상시키거나, 주택의 창문을 이중으로 하는 등의 방법은 시행상의 번거로움이 있음은 물론, 가격적인 측면이 너무 고가인 문제점이 있었다. 또한 상기 차열 패널이나 차열 도료를 이용하는 방법은 그 효과가 미미하였는 바, 상기 차열 도료로서는 아크릴 수지 및 우레탄 수지가 많이 이용되는 데, 상기 아크릴 수지는 별도의 애벌칠이 필요하기 때문에 시공성이 좋지 못한 문제점이 있었으며, 상기 우레탄 수지는 도막의 물집과, 들뜸 현상 등의 문제점과 외부 열에 대한 차단 및 차열 효과가 높지 않아서 건축물의 수명연장과 에너지 절감 측면에서 개선이 필요했다.

따라서 시공성이 우수함은 물론, 차열 및 단열 효과가 우수하면서도, 제조가 용이하고 가격이 저렴한 차열 및 단열 도료의 개발이 요구되고 있다.

일본공개특허공보 제2010-0041250호 (200년 11월 14일 공개)

따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 아크릴·우레탄 도료가 갖는 차단 및 차열효과가 높지 않고, 시공이 어려운 문제점을 해소하는 것이다.

또한 차열 및 단열 도료로서 그 비용이 높지 않아 광범위한 분야에 이용이 가능한 차열 및 단열도료를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차열 및 단열도료는, 도료 조성물에 광물 분체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 좀 더 구체적으로는 도료 조성물에 광물 분체 및 화산재가 포함되는 차열 및 단열 도료로서, 상기 광물 분체는 제올라이트 및 규조암을 1: 2 ~ 4 중량비로 포함하고, 상기 광물 분체의 평균 입경은 2 ~ 10 마이크론이며, 상기 도료 조성물은 아크릴계 도료 조성물, 우레탄계 도료 조성물, 아크릴우레탄계 도료 조성물, 실리콘계 도료 조성물 중 선택된 어느 하나의 도료 조성물이고, 상기 도료 조성물과 광물 분체 및 화산재의 혼합비는 100: 15~50: 3~15 중량비인 것을 특징으로 한다.
상기 광물 분체가 산화티탄을 더 포함할 수 있으며, 이러한 광물 분체는 제올라이트, 규조암 및 산화티탄이 1: 2~4: 0.5~1 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다.

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본 발명에 따르면 비용이 높지 않은 차열 및 단열 도료를 제공함으로써, 건축물의 지붕, 외벽, 차량의 내부, 냉방기의 외부 등 광범위한 분야에 적용이 가능한 차열 및 단열 도료를 제공한다.

또한 종래 아크릴 및 우레탄 도료가 갖는 제반 문제점인 단열 성능이 좋지 않은 점을 개선함으로써, 보다 안정적으로 아크릴 및 우레탄 도료의 사용이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한 우수한 차열 및 단열 효과로 인해, 난방 및 냉방을 줄일 수 있으므로, 냉방 및 난방으로 인한 지구 온난화 등의 환경문제를 야기시키지 않게 된다.

도 1은 시험1에서의 실시예1의 온도변화그래프.
도 2는 시험1에서의 비교예1의 온도변화그래프.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 차열 및 단열도료는, 종래 공지된 도료 조성물에 첨가제로서 광물 분체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 광물 분체로는 차열 및 단열 효과가 우수한 규산염 광물의 분체 또는 규산 광물의 분체를 이용하는 데, 구체적으로 제올라이트, 규조암(Diatomite) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 더욱 바람직하게는 상기 제올라이트와 규조암을 1:2~4중량비로 혼합하여 사용하는 것이다.

또한 산화티탄을 추가로 혼합하여 제올라이트, 규조암 및 산화티탄을 1: 2~4: 0.5~1 중량비로 혼합하여 사용할 수도 있는 것이다.

그리고 상기 광물 분체의 평균 입경은 2~10마이크론(micron)인 것이 바람직한 데, 상기 광물 분체의 입경을 제한하는 것은, 그 입경이 너무 크면 도료의 첨가물로서 사용할 경우 발림성 등이 좋지 못하고, 도료 표면이 매끄럽지 못하게 되는 문제점이 있으며, 너무 작을 경우 경제적이지 못하며 제조시 분체가 날리게 되는 등의 문제점이 있기 때문이다.

본 발명에서 사용되는 광물 분체인 제올라이트에 대해 설명하면, 상기 제올라이트는 경도 5.5이고, 비중이 2.27이다. 결정형은 편능 24면체로 생산하는 함유 원소는 Na₂O 14.1%, Al2O4 23%, SiO₂ 54.5%, H₂O 8.2%로 이루어진다. 상기 제올라이트는 전국의 여러 곳에서 산출되며, 색은 무색 투명, 백도, 회색 불투명으로 다양하다. 따라서, 제올라이트는 색이 백색에 가까워 반사율이 기타의 광물보다 월등히 높을 뿐 아니라, 미분화되더라도 다공질의 특징을 그대로 가지고 있기 때문인 데, 다공질의 특성으로 인하여 차열 및 단열효과를 갖는 것이다.

또한, 규조암은 현저하게 가벼울 뿐 아니라, 열의 절연체로서 우수하고, 보통의 내화 벽돌에 비해 수부(數部)의 절연효과를 갖는다. 이 성질을 이용하여 보온, 방열이 필요한 장소나 기구에 사용되고 있으며, 함유하는 원소는 SiO₂ 94%, H₂O 6%이다. 그리고, 상기 규조암은 현미경적으로는 미생물인 규조류의 규산질 유해가 퇴적되어 생긴 것으로, 규조는 퇴적될 때 점토, 모래, 화산재, 유기물 등의 불순물을 함유하는 경우가 많기 때문에 다종다양하나, 순수 양질인 것은 흰색이며, 융점이 높아(양질인 것에서는 약 1600℃) 내화재로서도 우수한 특징을 갖는다.

즉, 상기 제올라이트와 규조암은 전국의 여러 곳에서 산출되므로 그 가격이 저가이고, 색이 백색에 가까워 반사율이 높을 뿐 아니라, 현저하게 가볍고, 열의 절연체로서 우수하며, 보통의 내화 벽돌에 비해 몇 배의 절연효과를 갖는 것으로, 이러한 효과를 이용하여 본 발명에서는 단열 및 차열 도료의 첨가제로서 사용하는 것이다. 또한 우수한 공극률을 갖는 것으로, 전체에 대한 간극의 비율이 크고, 흡착성도 뛰어나기 때문에 차열 및 단열재료로서의 활용이 가능한 것이다.

또한 상기 산화티탄(TiO₂)은 미분체(微粉體)로서 사용가능하며, 나노상태 즉 콜로이드상태로서의 사용은 물론, 액체상태로서의 사용 역시 가능한 것으로, 상기 산화티탄의 혼입을 통해 항균, 항곰팡이, 경화성을 갖게 되므로 차열 및 단열도료로서 장기간 안정성을 갖게 된다. 그리고 상기 산화티탄 역시 평균 입경이 2~10마이크론(micron)이 되도록 사용할 수도 있다.

그리고 상기 광물 분체로는 제올라이트와 규조암, 산화티탄 이외에도, 석회암, 고회암, 처트(Chert), 흑운모 편마암, 각섬 편마암, 방비석, 석영 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있는 바, 그 종류를 제한하지 않는다. 또한 상기한 종류 이외의 규산염 광물 또는 규산 광물도 본 발명의 광물 분체로서 사용가능함은 당연하다.

한편, 상기 도료 조성물과 광물 분체의 혼합비는 100: 15~50 중량비인 것이 바람직하다. 이는 상기 광물 분체가 15 중량비 미만일 경우 그 차열 및 단열 효과가 미미하게 되고 50 중량비를 초과할 경우 과량이 되어 도료로서의 기능에 문제가 있을 수 있기 때문이다.

또한 본 발명에서의 도료 조성물이란 종래 공지된 사항으로서, 그 종류로는 아크릴계 도료 조성물, 우레탄계 도료 조성물, 아크릴우레탄계 도료 조성물, 실리콘계 도료 조성물 중 선택된 어느 하나의 도료 조성물을 사용할 수 있으며, 이외에도 공지된 도료 조성물의 어떠한 것이라도 사용가능하다.

그리고 본 발명은 도료 조성물로서 종래의 아크릴 도료를 사용하더라도 광물 분체를 첨가제로 혼합하기 때문에 별도의 애벌칠이 필요치 않으며, 우레탄 도료의 경우 광물 분체로 인해 우수한 단열 및 차열효과를 나타낼 수 있게 되어 종래의 아크릴 도료 및 우레탄 도료의 문제점을 모두 해소한 것이다.

그리고 본 발명에 따른 첨가제를 함유하는 도료 조성물의 사용량은 사용되는 종래의 도료 조성물의 사용량에 따르는 것으로, 그 사용량을 한정하지 않는다.

한편, 본 발명의 도료 조성물은 광물 분체 이외에 화산재를 추가로 포함할 수 있는 데, 상기 도료 조성물과 광물 분체 및 화산재의 혼합비는 100: 15~50: 3~15 중량비인 것이 바람직하다.

상기 화산재는 열에 강하고, 내구력도 있으며, 산성이고, 다공질이다. 따라서 상기 공질 내에 공기를 담고 있기 때문에 열전도율을 낮출 수 있어 우수한 단열효과를 발휘하므로, 단열 및 차열도료로서 적합한 성질을 갖는다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(시험 1)

먼저 토탄판(35cm×35cm, 두께 4mm) 2장을 준비하고, 타사(S사) 아크릴 수지(비교예1)와 상기 아크릴 수지에 평균 입경이 5 마이크론인 광물 분체를 100: 15중량비로 혼합한 수지 조성물(실시예1)을 준비하였다. 여기서 상기 광물 분체로는 규조암과 제올라이트를 7:3 중량비로 혼합하여 사용하였다.

그 측정장치로는 K형 열전대, 서모그래피 CHINO형 CPA 8200, 데이터 레코더 YOKOGAWA제품 MV 1000를 사용하였으며, 항온항습실로는 ESPEC형 TBE-6H20W6PACK를 사용하였다. 시험방법으로는 상기 각각의 토탄판의 앞면에 비교예1과 실시예1의 수지를 도포(150g/㎡)하고, 상기 토탄판 2장을 일정 거리(8cm)에서 전구 60W로 조사하여 일정 온도가 되도록 하였다. 이때 전구의 조사 전 토탄판 이면에는 흑체 스프레이를 뿌렸다. 그리고 표면 온도를 열전대로, 흑체 스프레이를 도포한 판 이면의 표면 온도를 서모그래피 및 열전대로 측정하였다. 실험시의 항온도는 20℃로 설정하였다.

그리고 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다. 도 1은 실시예1의 온도변화그래프이고, 도 2는 비교예1의 온도변화그래프이다.

도 1 및 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예1의 표면 온도는 48.1℃였고, 이면 온도는 45.6℃였으며, 실시예1의 표면 온도는 34.4℃ 였고, 이면 온도는 32.2℃로, 그 표면 온도의 차이는 13.7℃로서, 본 발명의 실시예1이 우수한 차열 및 단열 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

(시험 2)

합판재(두께 4mm, 45cm×5cm) 2장을 준비한 후, 시험1과 같이 상기 실시예1 및 비교예1의 도료를 합판재의 표면에 각각 도포(150g/㎡)하였다. 그리고 상기 각각의 합판재 양면에 온도계를 장착하고, 일정거리(12cm)에서 전구 200W를 조사하여 온도가 일정해질 때까지 가온하였다.(60분간의 조사로 온도가 일정해졌다.)

그 온도 측정 결과 비교예 1의 표면 온도는 65.5℃이고, 이면 온도는 47℃이였고, 실시예 1의 표면 온도가 54.5℃이고 이면 온도는 39℃였다. 상기 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예1은 차열 및 단열 효과가 우수함을 확인할 수 있었다.

(시험 3)

슬레이트(두께 5mm, 35cm×35cm) 2장을 준비한 후, 시험2와 동일한 방법으로 실시예1 및 비교예1의 시험을 실시하였다.(시험3 역시 60분 조사로 온도가 일정하게 되었다.)

그 결과 비교예1의 표면 온도가 67℃이고, 이면 온도는 54.5℃이였으며, 실시예1의 표면 온도가 58℃이고, 이면 온도가 39℃로 계측되었다. 따라서 비교예1과 실시예1과의 표면 온도에서 9℃이고, 이면 온도와의 차이는 15.5℃로서, 실시예1의 차열 및 단열효과가 우수함을 확인할 수 있었다.

이상의 시험 1 내지 시험 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 첨가제, 즉 광물 분체를 포함하는 도료는 종래의 도료에 비해 우수한 단열 및 차열효과를 가짐을 알 수 있었다.

본 발명은 상기한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능함은 당연하다.

Claims (9)

1. 도료 조성물에 광물 분체 및 화산재가 포함되는 차열 및 단열 도료로서,
   상기 광물 분체는 제올라이트 및 규조암을 1: 2 ~ 4 중량비로 포함하고,
   상기 광물 분체의 평균 입경은 2 ~ 10 마이크론이며,
   상기 도료 조성물은 아크릴계 도료 조성물, 우레탄계 도료 조성물, 아크릴우레탄계 도료 조성물, 실리콘계 도료 조성물 중 선택된 어느 하나의 도료 조성물이고,
   상기 도료 조성물과 광물 분체 및 화산재의 혼합비는 100: 15~50: 3~15 중량비인 것을 특징으로 하는 첨가제를 함유하는 차열 및 단열 도료.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광물 분체가 산화티탄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제를 함유하는 차열 및 단열 도료.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광물 분체가 제올라이트, 규조암 및 산화티탄이 1: 2~4: 0.5~1 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 첨가제를 함유하는 차열 및 단열 도료.
   
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