KR101561206B1 - 단열 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 단열재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 규산소다, 규산칼륨, 계면활성제, 제올라이트, 천매암 분말, 아크릴 에멀젼, 활성탄, 황토, 기포제 및 물을 포함하는 제1조성물; 및 아크릴 에멀젼, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말, 무기 안료 및 물을 포함하는 제2조성물을 포함하는 단열 코팅제 조성물; 및 기재의 표면에 상기 단열 코팅제 조성물을 코팅함으로써 형성되는 코팅층을 포함하는 단열재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단열 코팅제 조성물은 열손실 및 열유입을 효율적으로 차단하여 에너지를 절약할 수 있고 기재의 표면 온도 하강으로 형성되는 결로를 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 단열 코팅제 조성물은 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹, 보드, 탱크, 배관 등의 다양한 기재 상에 일정 두께로 코팅층을 형성함으로써 단열성, 접착성, 불연성, 방수성, 절연성, 흡음성, 방음성, 결로 방지 특성, 부식 방지 특성, 오염 방지 특성, 자외선 차단성 등이 우수한 단열재를 제공할 수 있으며, 상기 단열재는 공장, 아파트, 주택, 사무실, 선박, 저온창고, 컨테이너, 배관, 탱크, 기타 건축물 등에 널리 사용될 수 있다.

Description

단열 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 단열재{An insulation coating composition and insulation materials containing the same}
본 발명은 단열 코팅제 조성물 및 이를 포함하는 단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 규산소다, 규산칼륨, 계면활성제, 제올라이트, 천매암 분말, 아크릴 에멀젼, 활성탄, 황토, 기포제 및 물을 포함하는 제1조성물; 및 아크릴 에멀젼, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말, 무기 안료 및 물을 포함하는 제2조성물을 포함하는 단열 코팅제 조성물; 및 기재의 표면에 상기 단열 코팅제 조성물을 코팅함으로써 형성되는 코팅층을 포함하는 단열재에 관한 것이다.
단열재는 일정한 온도가 유지되도록 하려는 부분의 바깥쪽을 피복하여 외부로의 열손실이나 내부로의 열의 유입을 작게 하는 재료로서, 열손실 및 열유입을 효율적으로 차단하여 에너지를 절약할 수 있고 기재의 표면 온도 하강으로 형성되는 결로를 방지하는 역할을 수행한다.
단열을 수행하는 재료는 사용온도에 따라 100℃ 이하의 보냉재, 100~500℃의 보온재, 500~1,100℃의 단열재, 1,100℃ 이상의 내화단열재 등으로 나뉘는데, 열전도율을 작게 하기 위하여 통상적으로 다공질의 재료를 사용한다.
단열재는 공장, 아파트, 주택, 사무실, 선박, 저온창고, 컨테이너, 배관, 탱크, 기타 건축물 등에 널리 사용되며, 단열재를 구성하는 성분에 따라 크게 유기계 단열재와 무기계 단열재로 구분된다.
유기계 단열재로는 스티로폼 계열과 폴리우레탄 폼 계열이 주로 사용되고, 무기계 단열재로는 유리면, 암면, 석면, 펄라이트 등이 널리 사용된다.
그러나 유기계 단열재는 화재 발생 시 화염 확산속도가 빠르고 열 발생율이 높을 뿐 아니라 다량의 유독가스가 발생하여 치명적인 인명손실 및 재산손실을 초래하는 문제점을 안고 있다.
또한 무기계 단열재는 불연재이고 단열성능도 우수한 편이나 인체에 접촉하거나 흡입할 경우 암을 유발할 수 있기 때문에 그 사용이 금지되고 있는 추세이다.
이러한 문제를 개선하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있는데, 한국공개특허 제10-2000-0037956호는 입도가 0.08~3.0mm인 퍼라이트 12~25중량%; 시멘트 25~45중량%; 시멘트용 급결제 1.1~2.7중량%; 흡열재 5~10중량%; 수용성 합성수지형 결합제 25~45중량%; 기공 안정제인 코코낫 디에타놀 아미드 및 기공 형성제 0.5~1.2중량%; 및 카복시메틸 셀룰로즈 소다 2.0~3.0중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 내화 단열 피복 조성물을 개시하고 있다.
또한 한국공개특허 제10-2009-0066173호는 물 100~150중량부, 실리카 분말 50~100중량부, 천연옥 분말 30~50중량부, 일라이트 분말 50~80중량부, 분산제로서 폴리카르복실산 암모늄계 0.1~1중량부, 소포제 0.05~0.3중량부, 분산용 세라믹 볼을 넣어 분산 후 아크릴-스티렌계 에멀젼수지 50~100중량부, 소포제 0.01~0.1중량부, 방부제 0.05~0.3중량부를 넣어 제조한 기능성 바이오 단열 코팅제 조성물을 개시하고 있다.
한편 한국공개특허 제10-2014-0085248호는 방향족 비닐계 수지, 올레핀계 수지 및 우레탄계 수지를 1종 이상 포함하는 열가소성 수지; 평균 크기가 5 내지 10μm인 제1단열성 물질 및 평균 크기가 100 내지 3,000nm인 제2단열성 물질을 포함하는 단열성 물질; 및 발포제를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포성 수지 조성물을 개시하고 있다.
그러나 상기 문헌에 개시된 기술을 사용하여 단열재를 제조하는 경우 시간의 경과에 따라 접착강도, 충격강도 및 전단강도가 감소하여 단열 특성이 급격히 저하되며, 작업 시 피복면의 처짐 현상이 발생하여 코팅제 조성물을 수회에 걸쳐 분무해야 하므로 작업성이 불량한 문제점이 있다.
또한 상기 단열재는 단열, 방수, 부식 방지, 흡음, 방음, 불연성, 자외선 차단, 결로 방지, 오염 방지 등의 특성을 동시에 만족시킬 수 없는 문제점을 안고 있다.
한국공개특허공보 10-2000-0037956A 한국공개특허공보 10-2009-0066173A 한국공개특허공보 10-2014-0085248A
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열손실 및 열유입을 효율적으로 차단하여 에너지를 절약할 수 있고 기재의 표면 온도 하강으로 형성되는 결로를 방지하는 단열 코팅제 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 단열성, 접착성, 불연성, 방수성, 절연성, 흡음성, 방음성, 결로 방지 특성, 부식 방지 특성, 오염 방지 특성, 자외선 차단성 등이 우수한 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 규산소다, 규산칼륨, 계면활성제, 제올라이트, 천매암 분말, 아크릴 에멀젼, 활성탄, 황토, 기포제 및 물을 포함하는 제1조성물; 및 아크릴 에멀젼, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말, 무기 안료 및 물을 포함하는 제2조성물을 포함하는 단열 코팅제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1조성물은 제1조성물 100중량%를 기준으로 규산소다 20~60중량%, 규산칼륨 10~30중량%, 계면활성제 1~5중량%, 제올라이트 1~5중량%, 천매암 분말 1~5중량%, 아크릴 에멀젼 1~10중량%, 활성탄 1~5중량%, 황토 1~5중량%, 기포제 1~10중량% 및 물 1~20중량%를 포함하고, 상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 아크릴 에멀젼 10~50중량%, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말 10~50중량%, 무기 안료 1~10중량% 및 물 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1조성물과 제2조성물은 60~90:10~40의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 다공성 세라믹 분말 1~10중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 실란 커플링제 1~10중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구 형상의 세라믹 분말 및 다공성 세라믹 분말은 실란 커플링제로 표면 처리되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 단열 코팅제 조성물을 포함하는 단열용 코팅제를 제공한다.
아울러 본 발명은 기재; 및 상기 기재의 표면에 코팅되는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 상기 단열 코팅제 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재를 제공한다.
본 발명에 따른 단열 코팅제 조성물은 열손실 및 열유입을 효율적으로 차단하여 에너지를 절약할 수 있고 기재의 표면 온도 하강으로 형성되는 결로를 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 단열 코팅제 조성물은 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹, 보드, 탱크, 배관 등의 다양한 기재 상에 일정 두께로 코팅층을 형성함으로써 단열성, 접착성, 불연성, 방수성, 절연성, 흡음성, 방음성, 결로 방지 특성, 부식 방지 특성, 오염 방지 특성, 자외선 차단성 등이 우수한 단열재를 제공할 수 있으며, 상기 단열재는 공장, 아파트, 주택, 사무실, 선박, 저온창고, 컨테이너, 배관, 탱크, 기타 건축물 등에 널리 사용될 수 있다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 규산소다, 규산칼륨, 계면활성제, 제올라이트, 천매암 분말, 아크릴 에멀젼, 활성탄, 황토, 기포제 및 물을 포함하는 제1조성물; 및 아크릴 에멀젼, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말, 무기 안료 및 물을 포함하는 제2조성물을 포함하는 단열 코팅제 조성물에 관한 것이다.
상기 제1조성물은 제1조성물 100중량%를 기준으로 규산소다 20~60중량%, 규산칼륨 10~30중량%, 계면활성제 1~5중량%, 제올라이트 1~5중량%, 천매암 분말 1~5중량%, 아크릴 에멀젼 1~10중량%, 활성탄 1~5중량%, 황토 1~5중량%, 기포제 1~10중량% 및 물 1~20중량%를 포함할 수 있다.
상기 규산소다는 단열성, 난연성 및 접착성의 부여를 위해 사용되며, 고체상 또는 용액으로 사용될 수 있다.
상기 규산소다 용액은 규산소다에 물, 식물성 기름, 기계유, 그리스, 등유, 광유, 파라핀오일 및 초산화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 첨가한 후 교반하여 제조된다. 상기 식물성 기름은 콩기름, 옥수수기름, 피마자유, 해바라기유, 면실유, 유채유, 쌀겨유, 올리브유, 야자유 등을 포함하고, 상기 초산화합물은 초산에틸, 초산암모니아수, 초산염 등을 포함한다. 상기 식물성 기름은 특별히 제한되지 않으나, 식물성 기름에 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 이소프로판올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 첨가하고 교반시켜 제조되는 개질 식물성 기름인 것이 바람직하다.
규산소다의 함량은 20~60중량%인 것이 바람직하며, 함량이 20중량% 미만인 경우 기재에 코팅 시 기재와의 융착성이 저하되고, 60중량%를 초과하는 경우 단열재의 단열성 및 난연성이 오히려 저하된다.
규산칼륨은 접착성이 우수하여 조성물의 혼화성 및 기재와의 융착성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 단열재의 단열성을 개선할 수도 있다.
규산칼륨의 함량은 10~30중량%인 것이 바람직하며, 함량이 10중량% 미만인 경우 기재 상에 코팅 시 기재와의 융착성이 저하되고, 30중량%를 초과하는 경우 조성물의 혼화성이 저하되며 균일한 코팅층이 형성될 수 없게 된다.
계면활성제는 조성물의 혼화성을 증가시키고, 기재와의 계면 특성을 향상시키기 위하여 사용된다.
계면활성제로는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 등이 있으며, 그 종류에 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 양이온 계면활성제로는 암모늄염, 피리디늄염, 이미다졸리늄염, 아민염 등이 있고, 음이온 계면활성제로는 황산염, 술폰산염, 인산염 등이 있으며, 양쪽성 계면활성제로는 이미다졸린, 베테인, 아미노산 등이 있고, 비이온성 계면활성제로는 지방산 에스테르, 에톡실레이티드 알콜, 아민 유도체, 산화에틸렌 등이 있다.
계면활성제의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 조성물의 혼화성이 불량하고 기재 상에 코팅 시 기재와의 융착성이 저하되고, 5중량%를 초과하는 경우 기재와의 계면 특성이 오히려 저하된다.
제올라이트는 단열재의 단열성, 난연성, 흡음성 등을 향상시키기 위하여 사용된다. 제올라이트의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 단열성, 난연성 등의 효과가 미미하고, 5중량%를 초과하는 경우 균일한 조성물을 형성할 수 없으며 기재와의 계면 특성이 저하된다.
천매암 분말은 단열재에 원적외선 방사, 탈취, 항균, 보온 특성 등을 부여하기 위하여 사용된다. 천매암 분말의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 탈취 특성, 항균 특성 등의 효과가 미미하고, 5중량%를 초과하는 경우 균일한 조성물을 형성할 수 없으며 가공성 및 코팅성이 저하된다.
아크릴 에멀젼은 접착성 및 탄성을 부여하기 위하여 사용되며, 사용되는 아크릴계 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 아크릴 공중합체 등이 있다.
아크릴 에멀젼의 함량은 1~10중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 단열재의 접착성 및 탄성이 충분히 발현될 수 없고, 10중량%를 초과하는 경우 단열재의 단열성이 오히려 저하된다.
활성탄은 흡착 특성, 음이온 방출 특성, 독소 제거 특성 등을 부여하기 위하여 사용된다. 활성탄의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 단열재의 흡착 특성, 음이온 방출 특성 등의 효과가 미미하고, 5중량%를 초과하는 경우 단열재의 접착성 및 가공성이 저하된다.
황토는 원적외선 방사, 탈취, 항균 특성 등을 부여하기 위하여 사용된다. 황토의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 단열재의 탈취 특성, 항균 특성 등의 효과가 미미하고, 5중량%를 초과하는 경우 단열재의 접착성 및 가공성이 저하된다.
기포제는 코팅층 내에 기포를 생성시키는 역할을 할 뿐 아니라 상기 조성물이 기재의 표면에 코팅될 때 기재의 내부로 조성물이 침투할 수 있도록 함으로써 단열재의 단열성, 난연성, 흡음성 등을 향상시킨다.
기포제로는 계면활성제계 기포제, 동물성계 기포제(동물의 혈액, 카제인, 젤라틴 등), 고분자 기포제(폴리아크릴레이트 등), 광물성계 기포제(도데실 벤젠계 화합물, 알루미늄 분말, 탄화규소, 탄산수소나트륨, 아연 분말, 철분 등) 등이 있다.
기포제의 함량은 1~10중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 생성되는 기포의 양이 매우 적어 단열성, 난연성 등의 효과를 나타낼 수 없고, 10중량%를 초과하는 경우 과량의 기포가 생성되어 기재와의 접착 특성이 저하된다.
물은 조성물의 농도를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 1~20중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 균일한 조성물을 형성할 수 없어 가공성 및 코팅성이 저하되고, 20중량%를 초과하는 경우 균일한 코팅층을 형성할 수 없어 단열성이 오히려 저하된다.
본 발명의 제올라이트, 천매암 분말, 활성탄 및 황토의 입경은 바람직하게는 1~500μm이고, 보다 바람직하게는 10~200μm이다. 분말의 입경이 1μm 미만인 경우 가공성이 저하되어 균일한 조성물을 형성할 수 없고 500μm를 초과하는 경우 접착성 및 단열성이 오히려 저하된다.
또한 입경이 서로 다른 두 종류의 분말이 동시에 사용될 수 있는데, 입경이 10~50μm인 분말과 입경이 100~200μm인 분말이 혼합 사용될 수 있다. 서로 다른 입경의 분말이 사용됨으로 인해 균일한 조성물이 형성될 수 있으며 기재재의 접착성 및 단열성도 향상될 수 있다.
상기 분말은 규산소다 수용액으로 코팅될 수 있으며, 코팅 분말을 사용함으로써 규산소다와의 혼합 시 가공성 및 결합성이 향상되어 균일한 조성물을 생성할 수 있으며, 기재의 접착성 및 단열성 또한 향상될 수 있다.
코팅의 두께는 규산소다 수용액 및 분말의 함량비를 변화시킴으로써 적절히 조절될 수 있다. 코팅 방법으로는 일정 크기의 분말을 규산소다 수용액에 침지하는 방법, 분말 상에 규산소다 수용액을 분사하여 피복하는 방법 등이 있다.
가공성 및 단열성을 향상시키기 위해 규산소다 수용액으로 코팅된 코팅 분말 및 코팅되지 않은 분말이 동시에 사용될 수도 있다.
또한 상기 조성물은 기포 안정제 1~5중량%를 추가로 포함할 수 있다. 상기 기포안정제는 조성물 내의 거대 기공을 제거하여 기재와의 접착성, 단열성 및 외관 특성을 향상시키기 위하여 사용된다.
기포 안정제로는 단백질 분해물, 사포닌, 카제인, 카제인 나트륨계 화합물, 모노에탄올아민, 트리에탄올아민, 라우릴디메틸아민옥사이드, 코코아미드, 코코아미노산염, 폴리에틸렌글리콜 등이 사용될 수 있다.
기포 안정제의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 거대 기공의 제거 효과를 나타낼 수 없고, 5중량%를 초과하는 경우 조성물의 점도 증가로 인하여 유동성 및 가공성이 저하된다.
본 발명은 색상 부여 및 단열성의 향상을 위해 안료를 추가로 첨가할 수 있으며, 안료로는 유기계 및 무기계 모두 사용가능하고, 특히 벤토나이트, 이산화티탄, 탄산칼슘, 산화아연, 실버화이트, 카본블랙, 황산구리 등이 바람직하다. 또한 안료의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하다.
상기 조성물의 점도를 증진시키기 위하여 유기계 및 무기계 증점제가 사용될 수 있으며, 특히 셀룰로오스유도체, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 황토, 실리카, 알킬산유도체, 폴리비닐알콜 등이 주로 사용된다. 증점제의 함량은 1~5중량%인 것이 바람직하다.
상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 아크릴 에멀젼 10~50중량%, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말 10~50중량%, 무기 안료 1~10중량% 및 물 1~20중량%를 포함할 수 있다.
아크릴 에멀젼은 접착성 및 탄성을 부여하기 위하여 사용되며, 사용되는 아크릴계 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 아크릴 공중합체 등이 있다.
아크릴 에멀젼의 함량은 10~50중량%인 것이 바람직하며, 함량이 10중량% 미만인 경우 단열재의 접착성 및 탄성이 충분히 발현될 수 없고, 50중량%를 초과하는 경우 단열재의 단열성이 오히려 저하된다.
상기 구 형상의 세라믹 분말은 내부에 진공상태의 중공을 포함하며, 분말의 직경은 1~500μm이고 주성분은 알루미노 실리케이트이다.
상기 구 형상의 세라믹 분말은 표면이 구형이므로 표면적이 최소화되어 입자 간의 접촉 면적이 작아지며 따라서 열전도가 낮을 뿐 아니라 표면이 매끄러운 구 형태이기 때문에 반사에 의해 복사를 최소화시킴으로써 효과적으로 열전달을 차단하여 우수한 단열 효과를 나타낼 수 있다.
또한 내부에 존재하는 진공상태의 중공은 열전도율을 낮추어 단열성을 획기적으로 향상시키고 음파의 이동을 저하시키는 역할을 한다.
상기 구 형상의 세라믹 분말의 함량은 10~50중량%인 것이 바람직하며, 함량이 10중량% 미만인 경우 단열 효과를 기대하기 어렵고, 50중량%를 초과하는 경우 가공성 및 접착성이 저하되어 단열성이 오히려 감소된다.
분말의 직경은 1~500μm인 것이 바람직한데, 직경이 1μm 미만인 경우 그 크기가 너무 작아서 단열성 및 반사 효율이 저하되고, 직경이 500μm를 초과하는 경우 도막의 균일성을 확보하기 어려워 단열성은 오히려 저하된다.
상기 무기 안료는 색상 부여 및 단열성의 향상을 위해 사용되며, 벤토나이트, 이산화티탄, 탄산칼슘, 산화아연, 실버화이트, 카본블랙, 황산구리 등이 사용된다.
무기 안료의 함량은 1~10중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 단열성이 충분히 발현될 수 없고, 10중량%를 초과하는 경우 가공성 및 접착성이 저하되어 단열성이 오히려 저하될 수 있다.
물은 조성물의 농도를 조절하는 역할을 하는 것으로서, 그 함량은 1~20중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 균일한 조성물을 형성할 수 없어 가공성 및 코팅성이 저하되고, 20중량%를 초과하는 경우 균일한 코팅층을 형성할 수 없어 단열성이 오히려 저하된다.
상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 다공성 세라믹 분말 1~10중량%를 추가로 포함할 수 있다.
다공성 세라믹 분말은 단열성 및 반사율을 향상시키고 원적외선 및 음이온의 방출을 위해 사용되며, 실리카, 알루미나, 제올라이트, 벤토나이트, 펄라이트, 알루미노 실리케이트 등이 있다.
다공성 세라믹 분말의 함량은 1~10중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 단열 효과를 기대하기 어렵고, 10중량%를 초과하는 경우 가공성 및 접착성이 저하되어 단열성이 오히려 떨어진다.
상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 실란 커플링제 1~10중량%를 추가로 포함할 수 있다.
실란 커플링제는 유기 화합물과 결합할 수 있는 유기 관능기 및 무기물과 반응할 수 있는 가수분해기를 가지며, 아크릴계 수지, 구 형상의 세라믹 분말, 무기 안료 및 다공성 세라믹 분말의 계면 접착력을 향상시켜 단열재의 접착성, 내수성 및 단열성을 증가시킬 수 있다.
실란 커플링제로는 알킬 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 비닐 실란, 클로로 실란, 실라잔 등이 사용된다.
실란 커플링제의 함량은 1~10중량%인 것이 바람직하며, 함량이 1중량% 미만인 경우 접착력 향상을 기대하기 어렵고, 10중량%를 초과하는 경우 과다한 실란 커플링제의 사용으로 오히려 계면 접착 특성 및 단열성이 저하된다.
상기 구 형상의 세라믹 분말 및 다공성 세라믹 분말은 실란 커플링제로 표면 처리될 수 있다.
상기 구 형상의 세라믹 분말 및 다공성 세라믹 분말을 실란 커플링제로 표면 처리함으로써 분말과 다른 성분 간의 계면 특성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 다공성 세라믹 분말의 기공 안으로 다른 성분이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
분말의 표면에 코팅되는 실란 커플링제의 함량은 분말 100중량부 대비 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하며, 함량이 1중량부 미만인 경우 접착력 향상을 기대하기 어렵고, 10중량부를 초과하는 경우 과다한 실란 커플링제의 사용으로 오히려 계면 접착 특성 및 단열성이 저하된다.
상기 제1조성물과 제2조성물의 함량은 60~90:10~40의 중량비인 것이 바람직하며, 중량비가 60:40 미만인 경우 가공성, 코팅성 및 접착성이 저하되어 단열성이 감소하며, 90:10을 초과하는 경우 균일한 코팅층을 형성할 수 없어 단열성 및 결로 방지 특성을 발현하기 어렵다.
또한 본 발명은 상기 단열 코팅제 조성물을 포함하는 단열용 코팅제에 관한 것이다.
상기 단열 코팅제 조성물은 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹, 보드, 탱크, 배관 등의 다양한 기재를 코팅하기 위한 코팅제로 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 단열 코팅제 조성물은 건축물의 벽, 바닥, 천장 등에 사용되는 벽지, 타일, 보드, 스티로폼, 목재 가구, 단열재, 방음재, 차음재, 흡음재 등의 내외장재를 코팅하기 위한 코팅제로 사용될 수 있다.
본 발명은 기재; 및 상기 기재의 표면에 코팅되는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 상기 단열 코팅제 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재에 관한 것이다.
기재 상에 일정 두께로 코팅층을 형성함으로써 단열성, 접착성, 불연성, 방수성, 절연성, 흡음성, 방음성, 결로 방지 특성, 부식 방지 특성, 오염 방지 특성, 자외선 차단성 등이 우수한 단열재를 제공할 수 있다.
상기 단열재는 공장, 아파트, 주택, 사무실, 선박, 저온창고, 컨테이너, 배관, 탱크, 기타 건축물 등에 널리 사용될 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시를 위하여 예시된 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
규산소다 45중량%, 규산칼륨 15중량%, 소듐 라우릴 설페이트 3중량%, 제올라이트 3중량%, 천매암 분말 3중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 에멀젼 5중량%, 활성탄 3중량%, 황토 3중량%, 탄산수소나트륨 5중량% 및 물 15중량%를 혼합하여 제1조성물을 제조하였다.
폴리메틸메타크릴레이트 에멀젼 40중량%, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말 40중량%, 이산화티탄 5중량% 및 물 15중량%를 혼합하여 제2조성물을 제조하였다.
상기 제1조성물과 제2조성물을 80:20의 중량비로 혼합하여 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(실시예 2)
제1조성물과 제2조성물을 50:50의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(실시예 3)
제1조성물과 제2조성물을 95:5의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(실시예 4)
폴리메틸메타크릴레이트 에멀젼 35중량%, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말 35중량%, 이산화티탄 5중량%, 메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란 5중량%, 다공성 제올라이트 5중량% 및 물 15중량%를 혼합하여 제2조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(실시예 5)
폴리메틸메타크릴레이트 에멀젼 40중량%, 메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란으로 표면 처리된 구 형상의 세라믹 분말 35중량%, 이산화티탄 5중량%, 메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란으로 표면 처리된 다공성 제올라이트 5중량% 및 물 15중량%를 혼합하여 제2조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(비교예 1)
제2조성물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(비교예 2)
제1조성물을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
(비교예 3)
내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열 코팅제 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 조성물의 단열성 및 결로 방지 특성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
단열성을 측정하기 위하여 파이프 위에 상기 조성물을 2mm의 두께로 코팅한 후 코팅 전과 코팅 30분 후의 파이프의 온도 변화를 열화상 감지 측정기로 측정하였다. 코팅 전 파이프의 온도는 300℃이었다.
결로 방지 특성을 확인하기 위하여 파이프 위에 상기 조성물을 2mm의 두께로 코팅한 후 주변 온도 25℃, 상대 습도 61% 및 chiller 온도 5℃인 조건에서 코팅 전과 코팅 30분 후의 파이프의 온도 변화를 측정하였다. 코팅 전 파이프의 온도는 8℃이었다.
구분 단열성 결로 방지 특성
파이프의 온도(℃) 파이프의 온도(℃)
실시예 1 155 16
실시예 2 179 12
실시예 3 182 13
실시예 4 145 17
실시예 5 142 18
비교예 1 212 10
비교예 2 219 10
비교예 3 216 11
상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 5의 단열 코팅제 조성물은 파이프 상에 균일한 코팅층을 형성함으로써 파이프의 열전달을 효과적으로 차단하여 파이프의 온도를 현저히 감소시킨다. 또한 실시예 1 내지 5의 단열 코팅제 조성물은 저온의 파이프 온도를 상승시켜 결로 방지에 효과적임을 확인할 수 있다.
반면 비교예 1 내지 3은 매우 열등한 단열성 및 결로 방지 특성을 나타내었다.

Claims (8)

  1. 규산소다, 규산칼륨, 계면활성제, 제올라이트, 천매암 분말, 아크릴 에멀젼, 활성탄, 황토, 기포제 및 물을 포함하는 제1조성물; 및 아크릴 에멀젼, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말, 무기 안료, 다공성 세라믹 분말 및 물을 포함하는 제2조성물을 포함하는 단열 코팅제 조성물에 있어서,
    상기 제1조성물은 제1조성물 100중량%를 기준으로 규산소다 20~60중량%, 규산칼륨 10~30중량%, 계면활성제 1~5중량%, 제올라이트 1~5중량%, 천매암 분말 1~5중량%, 아크릴 에멀젼 1~10중량%, 활성탄 1~5중량%, 황토 1~5중량%, 기포제 1~10중량% 및 물 1~20중량%를 포함하고,
    상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 아크릴 에멀젼 10~50중량%, 내부에 진공상태의 중공을 포함하는 구 형상의 세라믹 분말 10~50중량%, 무기 안료 1~10중량%, 다공성 세라믹 분말 1~10중량% 및 물 1~20중량%를 포함하고,
    상기 구 형상의 세라믹 분말 및 다공성 세라믹 분말은 실란 커플링제로 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 단열 코팅제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1조성물과 제2조성물은 60~90:10~40의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 단열 코팅제 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2조성물은 제2조성물 100중량%를 기준으로 실란 커플링제 1~10중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 코팅제 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항의 단열 코팅제 조성물을 포함하는 단열용 코팅제.
  8. 기재; 및 상기 기재의 표면에 코팅되는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 제1항의 단열 코팅제 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재.
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