KR101845035B1 - 단열 및 결로 방지용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열 및 결로 방지용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 덕트 또는 파이프 등에 코팅하여 사용하는 단열 및 결로 방지용 조성물에 관한 것이다. 이를 위해 단열 및 결로 방지용 조성물은 바인더 수지, 세라믹 분말, 아파타이트 충진제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단열 및 결로 방지용 조성물{COMPOSITION FOR INSULATION AND ANTIDEW}

본 발명은 단열 및 결로 방지용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 덕트 또는 파이프 등에 코팅하여 사용할 수 있는 단열 및 결로 방지용 조성물에 관한 것이다.

통상 건축현장에 사용되고 있는 단열재는 외부로의 열의 손실을 줄이는 목적으로 사용되는 자재의 일종으로서 단열의 효과 외에 차음, 완충 혹은 보강의 효과를 겸하는 경우도 있다.

상기 단열재는 소재 자체의 열전도율이 작은 것이 바람직하나 대부분의 재료가 열전도율이 그다지 작지 않아 대부분의 경우에 열전도율을 작게 하기 위해서 다공질이 되도록 만들어 기공 속의 공기의 단열성을 이용하고 있다.

단열재의 소재는 유기질과 무기질로 크게 나눌 수 있고, 유기질로는 코르크, 면, 펠트, 탄화물, 고무류 등을 들 수 있고, 무기질로는 석면, 유리솜, 석열솜, 규조토, 탄산마그네슘 분물 등을 들 수 있는데, 건물의 내벽 및 외벽에는 스티로폼 등의 발포수지, 스펀지, 석면, 유리 섬유 등이 애용되고 최근에는 작은 나무 입자를 방수성 수지에 강하게 압착한 판넬 등도 사용되고 있다.

상기 스티로폼(발포 폴리스티렌)은 가장 널리 사용되는 단열재의 일종으로 체적의 95%가 공기이고 나머지 2% 정도가 수지인 자원 절약형 소재로서 부피에 비해 무게가 매우 가벼우면서 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나 상기스티로폼은 중량은 가볍지만 부피가 크기 때문에 취급과 이동이 불편하고 내구성이 매우 약해 시공 시에 취급 부주의로 인하여 손쉽게 파손될 뿐만 아니라 인화성 및 발화성이 매우 강하여 화재에 전혀 무방비한 상태로 놓이게 되는 치명적인 단점이 있다. 또한, 상기 스티로폼을 포함한 기존의 단열재는 온도 및 습도 차이에 의해 단열재의 내부에 결로가 발생하고, 이로 인해 곰팡이 등의 유해균이 번식하여 실내를 비위생적으로 만들 수 있으며 단열효과도 크게 만족스럽지 못하는 경우가 많다.

또한, 대부분의 단열재는 발포 등의 일정한 공정을 거쳐 완성된 것으로 자체의 부피가 있기 때문에 일부 소재의 경우 시공면적이 상당히 넓지만, 시공 대상물의 규격이 정형화되어 있지 않거나 소규모의 작업장에서는 소재의 낭비가 많아 비경제적이면서 작업성이 나쁜 점이 있다. 이와 같이 대부분의 단열재는 부피가 있는 소재이기 때문에 이러한 불편을 감수하고 작업하는 것이 일반적이었다.

그러나 최근에는 이러한 단점을 개선하는 것으로 시공 대상물에 그대로 바르는 도포형 단열재(예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0080239호)가 인기를 끌고 있으나, 아직까지는 기존의 유형의 단열재에 비하여 효과가 미미한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0080239호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 덕트 또는 파이프 등과 같은 장비를 코팅하여 장비의 내부 및 외부를 단열하여 결로를 방지하기 위한 단열 및 결로 방지용 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.

상기 목적은, 바인더 수지; 세라믹 분말; 아파타이트 충진제; 및 물;을 포함하는 단열 및 결로 방지용 조성물에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게, 바인더 수지는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 폴리비닐계 수지를 포함할 수 있다.

바람직하게, 세라믹 분말은 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 탈크, 산화칼슘(CaO), 산화나트륨(Na₂O), 산화철(Fe₂O₃) 및 산화티탄(TiO₂)을 포함할 수 있다.

바람직하게, 아파타이트 충진제는 소뼈를 800~1000℃의 온도에서 1~2시간 소성하여 제조할 수 있다.

바람직하게, 물 100중량 기준으로 상기 바인더 수지는 100~120중량부, 상기 세라믹 분말은 10~30중량부, 상기 충진제는 10~30중량부일 수 있다.

본 발명에 따르면, 덕트와 파이프 등의 장치의 내부 및 외부를 단열하여 이를 통해 결로를 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 내부식성, 내균성 및 내곰팡이성이 우수하여 장치의 사용 기간을 지속시킬 수 있을 뿐만 아니라 연료 소모량을 절감할 수 있어 경제적이고, 유지 및 보수가 용이한 효과를 가진다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다.

본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.

본 발명의 일 양상에 따른 단열 및 결로 방지용 조성물은 바인더 수지, 세라믹 분말, 아파타이트 충진제 및 물을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 바인더 수지는 아크릴 수지, 폴리비닐계 수지, 에폭시 수지 및 페녹시 수지를 포함할 수 있다.

아크릴 수지는 아크릴산, 메타크릴산 등의 에스터로부터의 중합체로서, 피막 형성하고, 세라믹 분말 및 아파테이트의 접착 및 지지체 역할을 수행한다. 아크릴 수지는 특별히 제한되는 것은 아니나, 아크릴레이트 공중합체가 40~50중량%, 미반응 모노머가 0.03중량%인 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

에폭시 수지는 분자 내에 에폭시기를 가진 화합물을 의미하고, 접착력 및 강도를 유지하고 향상시키는 역할을 한다. 에폭시 수지는 비스페놀 A형, F형 및 페놀 노블락, 크레졸 노블락, 비스페놀 A-노블락, 다이클로로펜타디엔 노볼락, 트리페놀메탄 트리글리시딜이써, 트리글리시딜 파라 아미노페놀, 테트라글리시딜 메틸렌 다이아닐린 및 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사클로헥산 카르복실레이트 중 선택된 1종의 에폭시 수지 또는 2종 이상의 에폭시 수지를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

페녹시 수지는 화합물의 구조 내에 비스페놀 구조를 함유하는 화합물이라면 특별히 제한이 없고, 구체적으로, 비스페놀 A형 페녹시 수지, 비스페놀 F 형 페녹시 수지, 비스페놀 AF 형 페녹시 수지, 비스페놀 S 형 페녹시 수지, 브롬화비스페놀 A 형 페녹시 수지, 브롬화비스페놀 F 형 페녹시 수지 및 인 함유 페녹시 수지 중 선택된 1종의 페녹시 수지 또는 2종 이상의 페녹시 수지를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

폴리비닐계 수지는 에틸렌-비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐아세테이트(poly vinyl acetate) 등을 사용할 수 있고, 생성되는 피막의 지지체 및 세라믹 분말과 아파타이트의 접착제 역할을 한다.

바인더 수지는 아크릴 수지 100중량에 대해서 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 폴리비닐계 수지 각 40~60중량부를 사용하는 것이 바람직하고, 상술한 4종류의 합성 수지를 모두 사용하면 생성되는 피막의 지지체로서의 역할 및 세라믹분말과 아파타이트의 접착 및 혼합을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 이로부터 향상된 단열성을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 바인더 수지는 물 100중량에 대해 100~120중량부인 것이 바람직하다. 100중량부 미만인 경우, 내수성, 차열성, 부착성이 떨어지는 문제가 생긴다는 단점이 있고, 120중량부 초과할 경우, 은폐력이 떨어지고, 건조가 잘 되지 않는다는 단점이 있다.

일 실시예에 있어서, 세라믹 분말은 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 탈크, 산화칼슘(CaO), 산화나트륨(Na₂O), 산화철(Fe₂O₃) 및 산화티탄(TiO₂)을 포함할 수 있다.

세라믹 분말은 피막의 강도, 은폐력 향상 및 작업성 조절을 위해서 사용하고, 각 원료를 1000℃ 이상의 고온에서 소성한 다음 200~300 메쉬 이상의 입자 직경으로 분쇄하여 얻을 수 있고, 탄산칼슘(CaCO₃) 100중량에 대해서, 산화규소(SiO₂) 80~100중량부, 산화알루미늄(Al₂O₃) 40~60중량부, 탈크 40~60중량부, 산화칼슘(CaO) 20~30중량부, 산화나트륨(Na₂O) 20~30중량부, 산화철(Fe₂O₃) 5~10중량부, 산화티탄(TiO₂) 5~10중량부를 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 8종의 세라믹을 위 함량으로 혼합하여 사용할 경우, 생성된 피막은 우수한 강도 및 단열성을 확보하여 결로 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 탈취 효과, 내균성 및 내곰팡이성 등이 우수한 효과를 가진다.

일 실시예에 있어서, 세라믹 분말은 물 100중량에 대해 10~30중량부인 것이 바람직하다. 10중량부 미만인 경우, 단열 효과가 충분히 발현되지 않아 결로 현상을 방지할 수 없다는 단점이 있고, 30중량부 초과할 경우, 접착력이 저하되어 생성된 피막의 강도가 저하된다는 단점이 있다.

일 실시예에 있어서, 충진제는 제품의 형상을 유지하여 작업성을 향상시키고 강도 유지 및 내부식성을 향상시키기 위해 사용하는 것으로서, 아파타이트를 사용할 수 있다. 아파타이트(Apatite)는 뼈 안에 존재하는 무기물질로서, 충진제로 사용하기 위해서는 입자의 크기가 작고 탄산기의 잔존량이 높으며 결정도를 낮게 하는 것이 중요하다. 바람직하게 아파타이트 과립의 크기는 200~400㎛이다. 이를 위해 소뼈, 고래뼈 또는 산호를 500~1000℃에서 소결 과정을 거치는 것이 중요하다. 500℃ 미만에서 소결할 경우, 원하는 과립의 크기와 결정도를 얻을 수 없는 단점이 있고, 1000℃ 초과하여 소결할 경우에는 탄산기의 잔존량이 낮고, 결정도가 너무 높아진다는 단점이 있다. 또한, 보다 높은 순도의 아파타이트를 얻기 위해서는 800~1000℃의 온도에서 1~2시간 소성하여 제조하는 것이 바람직하다.

충진제는 물 100중량에 대해서 10~30중량부인 것이 바람직하다. 충진제가 물 100중량에 대해서 10중량부 미만인 경우, 내충격성 및 내부식성이 약화되는 단점이 있고, 30중량부 초과하는 경우, 접착 강도가 낮아지는 단점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열 및 결로 방지용 조성물은 퍼라이트(Perlite)를 더 포함할 수 있다. 퍼라이트 원석을 8 내지 12메쉬(mesh) 이하로 분쇄하고 1,000 이상의 고열을 급격히 가하면 퍼라이트내 함유된 휘발성분이 가스화하여 연화된 입자의 내부에서 팽창하면서 내부 기공이 형성된다. 입자의 표면에 형성된 것은 밖으로 분출되면서 퍼라이트 본래 부피의 약 10 내지 20배 정도로 팽창하게 된다. 이 때문에 팽창 퍼라이트는 가벼운 비중을 가지며 무수한 다공질로서 분체 간에 점접촉으로 연결되어 퍼라이트 자체의 고체 열전도는 매우 적게 되고 따라서 생성된 피막의 단열성도 향상된다. 퍼라이트는 0.15~0.35의 비중을 갖는 것이 바람직하며 퍼라이트의 비중이 0.15 이하인 경우 조성물에서의 강도 저하와 내구성능의 감소가 나타날 우려가 있으며, 비중이 0.35 이상인 경우 열전도가 높아져 단열성능이 감소하게 될 우려가 있다.

또한, 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서, 본 발명은 분산제, 증점제, 소포제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열 및 결로 방지용 조성물은 상술한 각 재료들을 혼합하여 제조할 수 있는데, 이때 조성물 전체에 세라믹 분말, 아파타이트 등이 골고루 분산될 수 있도록 하기 위해 교반기를 사용하는 것이 바람직하다. 교반기로는 약 1.5 마력의 고속 교반기를 사용하는 것이 좋고, 2,000 ~ 3,500rpm으로 약 30분 이상 교반하는 것이 바람직하다. 교반 후에는 10 ~ 25에서 1일 정도 숙성시키는 것이 바람직하며, 사용시 500 ~ 1,000rpm에서 5 ~ 10분간 교반하여 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

하기 표 1의 조성대로 각 구성성분을 교반기에 투입하고 이를 교반하여 단열 및 결로 방지용 조성물을 제조하였으며, 이를 실시예로 하였다. 교반기는 1.5 마력의 고속 교반기를 사용하였고, 3,500rpm으로 30분 교반하였다. 교반 후에는 25에서 24시간 숙성시켰다.

[비교예]

아파타이트를 첨가하지 않은 것만 제외하고, 실시예와 동일하게 하여 단열 및 결로 방지용 조성물을 제조하였고, 이를 비교예로 하였다.

[표 1]

(단위 : 중량부)

[실험예 1: 단열성 평가]

파이프의 내부에 고온(200~540℃)의 유체를 흘려보내고, 파이프의 외부표면 온도가 200℃, 300℃, 400℃인 시간을 측정(각 T1, T2, T3)하였다. 이후, 상기 파이프와 동일한 소재, 길이를 가지는 새로운 파이프의 외부표면에 상기 실시예와 비교예를 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 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물을 도포할 경우, 단열 효과가 우수함을 알 수 있다.

[실험예 2: 결로방지 성능 평가]

0.5mm 두께의 동판 위에 300㎛ 두께의 피막을 형성한 다음 완전 건조시켰다. 이 동판을 고깔 모양으로 만든 다음 완전히 틈을 제거하고 그 내부에 물과 얼음을 채워 2~4℃ 정도의 온도를 유지하였다. 25℃, 90% 습도 조건의 항온항습기에 넣고 최초의 결로 생성시간 및 결로량을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물을 도포할 경우, 단열 효과가 우수하여 상당한 시간이 흐른 후에 결로 현상이 발생하였을 뿐만 아니라 그 양도 미미하였다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 바인더 수지; 세라믹 분말; 아파타이트 충진제, 물 및 내부 기공이 형성된 퍼라이트를 포함하고,
   상기 바인더 수지는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 폴리비닐계 수지를 포함하고,
   상기 세라믹 분말은 탄산칼슘(CaCO₃), 산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 탈크, 산화칼슘(CaO), 산화나트륨(Na₂O), 산화철(Fe₂O₃) 및 산화티탄(TiO₂)을 포함하고,
   상기 아파타이트 충진제는 소뼈를 800~1000℃의 온도에서 1~2시간 소성하여 제조되고,
   상기 물 100중량부 기준으로 상기 바인더 수지는 100~120중량부, 상기 세라믹 분말은 10~30중량부, 상기 충진제는 10~30중량부이며,
   상기 바인더 수지는 아크릴 수지 100중량부에 대해서 에폭시 수지, 페녹시 수지 및 폴리비닐계 수지 각 40~60중량부를 사용하는 것을 특징으로 하는, 단열 및 결로 방지용 조성물.
   
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