KR101976555B1 - 불연, 방염, 차열, 단열 및 결로방지 효과를 갖는 기능성 수성 페인트 조성물 - Google Patents

불연, 방염, 차열, 단열 및 결로방지 효과를 갖는 기능성 수성 페인트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 수성 페인트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 페인트 조성물은 불연, 방염, 차열, 단열, 방수 및 결로방지 효과를 가지므로, 건축물의 마감, 단열, 방수 및 불연 소재로서 유용하게 이용될 수 있고, 1회 도포만으로도 현저히 두꺼운 도장 두께를 가지므로 도장 시 신속하고 간편하게 이용할 수 있다.

Description

불연, 방염, 차열, 단열 및 결로방지 효과를 갖는 기능성 수성 페인트 조성물{FUNCTIONAL WATER-BASED PAINT COMPOSITION HAVING FIRE-RETARDANT, FLAME RETARDANT, HEAT-SHIELDING, ADIABATIC AND ANTI-CONDENSATION EFFECT}
본 발명은 불연, 방염, 차열, 단열 및 결로방지 효과를 갖는 기능성 수성 페인트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 불연자재, 단열자재 및 방수자재로서 적용 가능한 수성 페인트 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 페인트는 피도물에 다양한 색상 및 광택을 부여하여 미려한 색상으로 아름답게 함은 물론 피도체가 도막에 의해 그 아름다움을 계속 유지시켜주는 환경미화, 환경보호의 기능을 부여하는 것 이외에 전기 절연, 방균, 방부, 방화, 내열 등의 특수 기능을 부여하기도 한다. 이러한 페인트의 종류는 다양하나 크게 수성과 유성 페인트로 나눌 수 있으며, 두 종류 모두 각기 고유의 특성과 용도를 가지고 있다.
통상적으로 외벽에 수성페인트 마감을 하지만, 수성페인트는 방수의 기능을 수행하는 내수성이 떨어져 빗물 등 외기의 영향에 의하여 도막의 손상, 탈락 등으로 주기적으로 추가비용을 투입하여 도포를 해야 하며, 수성페인트 상부에 방수성을 부여하기 위해 2~3년마다 도포하여야 하는 발수제를 도포하기 때문에 비용적 부담이 유발되었다. 이와 같이, 외벽에 도포된 페인트의 내수성을 확보하고 빗물의 침투를 방지하기 위하여 유성페인트를 도포하는 경우도 있으나, 화기의 위험, 바탕면의 상태, 유해유기화합물의 규제 등으로 인해 사용이 제한적이다. 또한, 보수공사시 기존 수용성 도막방수제의 피막을 손상시켜 기존의 도막을 전부 제거한 후 시공해야 하는 경우가 빈번하다. 아울러, 일부 유성방수제는 표면에 고무 피막을 형성하여 내외부의 통기성이 없어 벽면에 곰팡이 발생을 유발하기도 하는 문제점이 있어왔다.
이를 극복하기 위해 수용성 방수 페인트가 개발되어 왔으나, 최근 사용되는 일부 수용성 방수페인트는 조성물의 구성상 내부의 습기를 방출하는 통기성이 떨어지거나, 보수 공사시 접착력의 저하로 인하여 기존의 외장 마감재의 재질 종류에 따라 시공 후 탈락되는 현상이 발생하는 문제가 있어왔다.
한편, 건축물에 일반적으로 사용되는 단열재는 화재의 위험에 노출되어 있고 공간을 많이 차지하는 단점이 있어, 단열 기능성을 가지는 페인트가 개발되었으나, 기존의 단열페인트는 원하는 단열 효과를 얻기에는 단열성능이 떨어지는 문제점이 있어왔다. 또한, 페인트 특성상 단열 효과를 얻기 위한 적절한 도장 두께를 달성하기가 용이치 않으며, 이를 위해서는 수십 번의 도장을 해야하므로 경제적 및 시간적 손실이 막대하였다.
한편, 최근 소방법의 강화로 불연성 건축재에 대한 규제가 강화되고 있고, 이에 발맞춰 페인트, 즉 도료의 경우에도 불연성이 강화되고 있으나, 페인트의 특성상 두께가 얇기 때문에 많은 시간 화염으로부터 노출되면 건축물 또는 철골구조물이 보호를 받을 수 없으며, 종래의 철구조물의 불연재로 사용된 유성 페인트는 작업 시 냄새 및 화재위험에 노출되는 문제가 있었다.
이에, 불연, 차열, 흡습 또는 결로 방지 등의 기능성 페인트의 개발 필요성이 대두되어 왔다.
본 발명은 페인트의 마감재로의 용도뿐 아니라 불연자재, 열효율을 높이는 단열자재, 온도차에 의해 발생되는 결로 현상 방지자재 및 방수자재로서 이용가능한 기능성 수성 페인트 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
주원료 및 액체 원료를 1:1의 중량비로 포함하는 페인트 조성물로서, 상기 주원료는, 분말도 6,000 내지 12,000 cm2/g의 칼슘설퍼알루미네이트(3Ca3Al2O3CaSo4) 10-30 중량%, 팽창흑연 20-40 중량%, 탄산칼슘(CaCo3) 325mesh 통과분 10-40 중량%, 발포제 1-2 중량%, 유동화제 0.1-1 중량%, 방부제 0.1-1 중량%, 소포제 0.1-1 중량%, 점도 5,000 내지 30,000 cps의 메틸셀룰로오스 또는 히드록시메틸셀룰로스 0.01-0.5 중량%, 무수석고 10 이하 중량%, 325mesh 이하의 미세다공질 세라믹 30 이하 중량%, 인계 난연제 20 이하 중량% 및 TiO2 5이하 중량%를 포함하며, 상기 액체 원료는, 에폭시수지, EVA수지 및 아크릴수지 중 1종을 단독으로 또는 2종을 혼합한 혼합물 20-50 중량% 및 물 50-80 중량%를 포함하는, 페인트 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한,
a) 주원료 전체 중량에 대하여, 분말도 6,000 내지 12,000cm2/g의 칼슘설퍼알루미네이트(3Ca3Al2O3CaSo4) 10-30 중량%, 팽창흑연 20-40 중량%. 325mesh 이하의 탄산칼슘(CaCo3) 10-40 중량%, 발포제 1-2 중량%, 유동화제 0.1-1 중량%, 방부제 0.1-1 중량%, 소포제 0.1-1 중량부, 점도 5,000 내지 30,000cps의 메틸셀룰로오스 또는 히드록시메틸셀룰로스 0.01-0.5 중량%, 무수석고 10 이하 중량%, 325mesh 이하의 미세다공질 세라믹 30 이하 중량%, 인계 난연제 20 이하 중량% 및 TiO2 5 이하 중량%를 혼합하여 주원료를 제조하는 단계; b) 액체 원료 전체 중량에 대하여, 에폭시수지, EVA수지 및 아크릴수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 20-50 중량%, 및 물 50-80 중량%를 혼합하여 액체 원료를 제조하는 단계; c) 상기 주원료 및 액체 원료를 1:1의 중량비로 혼합하는 단계를 포함하는, 페인트 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물은 단열성 및 불연성을 향상시키고 방수성을 추가한 페인트 조성물로서, 불연성의 강화는 물론, 우수한 단열 및 차열 효과로 결로 현상 방지 및 방수 효과를 가져 냉, 난방비의 절감이 가능하다.
더불어, 상기 페인트 조성물은 한번의 도장만으로 원하는 두께의 확보가 가능함으로써, 종래 페인트가 갖는 한번에 두께를 올리지 못하는 단점을 보완할 수 있고, 경제적인 장점을 가진다.
도 1 내지 도2는 본 발명에 따른 페인트 조성물의 단열 및 차열 효과를 나타내는 한국화학융합시험연구원의 공인시험성적서이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 기능성 수성 페인트 조성물을 제공하는 것으로, 불연성의 강화는 물론, 우수한 단열 및 차열효과로 결로 현상 방지 및 방수 효과를 갖도록, 연구 완성된 것이다.
이를 위해, 본 발명은 일 실시예에서,
주원료 및 액체 원료를 1:1의 중량비로 포함하는 페인트 조성물로서, 상기 주원료는, 분말도 6,000 내지 12,000 cm2/g의 칼슘설퍼알루미네이트(3Ca3Al2O3CaSo4) 10-30 중량%, 팽창흑연 20-40 중량%, 탄산칼슘(CaCo3) 325mesh 통과분 10-40 중량%, 발포제 1-2 중량%, 유동화제 0.1-1 중량%, 방부제 0.1-1 중량%, 소포제 0.1-1 중량%, 점도 5,000 내지 30,000 cps의 메틸셀룰로오스 또는 히드록시메틸셀룰로스 0.01-0.5 중량%, 무수석고 10 이하 중량%, 325mesh 이하의 미세다공질 세라믹 30 이하 중량%, 인계 난연제 20 이하 중량% 및 TiO2 5이하 중량%를 포함하며, 상기 액체 원료는, 에폭시수지, EVA수지 및 아크릴수지 중 1종을 단독으로 또는 2종을 혼합한 혼합물 20-50 중량% 및 물 50-80 중량%를 포함하는, 페인트 조성물을 제공한다.
본 발명의 페인트 조성물은, 기존의 페인트의 한번에 두께를 올리지 못하는 단점을 보완하기 위해, 상기 무기 첨가제 중에서 수경성 반응을 가진 무기 첨가물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 페인트 조성물은, 페인트의 경도, 방수성, 피도체와의 접착력 및 도포시 두께를 유지하기 위해, 무기질 바인더로서 칼슘설퍼알루미네이트 또는 알루미나시멘트를 포함하고, 추가적으로 무수석고를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 무기질 바인더는 물과 수화반응이 이루어짐으로써 페인트의 경도를 높이고, 물과 수지와 반응하여 방수성을 우수하게 하며, 수화물을 만들어 두께를 유지할 수 있다.
본 발명의 페인트 조성물은, 단열, 특히, 화재로 인한 발연 차단을 위해 팽창흑연을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 팽창흑연은 200 ℃ 이상의 열이 닿으면 흑연이 팽창함으로써, 화염이 건축물 또는 구조물에 전달되지 않게 보호할 수 있다.
본 발명의 페인트 조성물은, 발포성능의 향상을 위해 발포제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 페인트 조성물은, 초단열성을 제공하기 위해 고온에서 소성 발포된 미세다공질의 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 미세다공질 세라믹은 1200 내지 1400 ℃ 에서 소성 발포된 것일 수 있다. 상기 범위의 온도보다 낮은 온도에서 소성하는 경우, 세라믹이 소성이 안되거나 매우 느리게 소성될 수 있으며, 상기 범위의 온도보다 높은 온도에서 소성하는 경우, 불필요한 온도로 에너지 손실이 높고, 소성 장치에 좋지 않은 영향을 미치는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 페인트 조성물은, 피도체와 접착력을 높이고 발명 조성물 중의 무기질 바인더와 반응하여 방수성능을 높이는 효과를 위해, 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 특히, 철골구조물 등 접착력이 요구되는 경우에는 2액형 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 콘크리트 건축물 또는 적당한 접착력이 요구되는 경우에는 1액형 EVA수지 또는 아크릴수지를 포함할 수 있다.
본 발명은 일 실시예에서, 상기 수지들 중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 본 발명의 페인트 조성물에 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 페인트 조성물은, 본 발명의 조성물에 첨가되어 있는 상기 수지가 화염의 영향을 입지 않게 하고, 불연성을 강화하기 위해 난연제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 페인트 조성물은, 첨가제로서 소포제, 유동화제, 방부제 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소포제는 건조도막에 분화구 현상이나 도막을 약하게 하는 등의 표면결함을 일으키는 거품발생을 억제하기 위하여 사용되며, 공기량을 조절하고 기포를 감소시킨다. 이로 인해 품질의 안정성을 확보할 수 있게 되며, 강도를 증진시키는 효과가 있다. 본 발명에서 사용된 상기 소포제는 예컨대, 일반적으로 알려진 Agitan 295, Agitan P803, Agitan P833 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 종류의 소포제가 사용될 수 있다.
상기 유동화제는 도료의 유동 특성을 향상시켜 부드럽게 하기 위한 혼합제로서, 페인트 조성물 입자의 분산을 위하여 사용되며, 입자 사이에 윤활막을 형성하여 각 성분들 사이의 상호 부착력을 저감시켜 배합된 페인트 조성물의 품질을 유지하면서 유동성을 개선시킨다. 또한, 형성되는 윤활막의 평탄성을 증가시키고, 윤활막을 형성하기 위한 작업성을 향상시킨다. 본 발명에서 사용된 상기 유동화제는 예컨대, 일반적으로 알려진 CMC-PC, Peramin SMF30, Peramin Conpac 149S 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 종류의 유동화제가 사용될 수 있다.
아울러, 상기 방부제는 제품의 보존성을 높여주기 위하여 사용된다.
본 발명의 페인트 조성물은, 도료에 색상을 부여하기 위하여 일반적인 안료를 더 포함할 수 있으며, 상기 안료는 유/무기 안료일 수 있고, 검정색 및 유색안료일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1> 기능성 수성 페인트 조성물의 제조
본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물은 주원료로서, 분말도 6,000 내지 12,000cm2/g을 만족하는 고분말 칼슘설퍼알루미네이트(3Ca3Al2O3CaSo4) 25중량%, 무수석고 7 중량%, 1300 ℃ 에서 소성 발포된 미세다공질의 세라믹 325mesh 통과분 20 중량%, 팽창흑연 30 중량%, 탄산칼슘(CaCo3) 325mesh 통과분 9 중량%, 발포제 1.5 중량%, 인계 난연제 5 중량%, 유동화제 0.2 중량%, 방부제 0.1 중량%, TiO2 2 중량%, 소포제 0.18 중량%, 및 점도 5,000 내지30,000 cps를 만족하는 메틸셀룰로오스 0.02 중량%를 혼합하여 준비하였다.
이어서, 본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물의 액체 원료로서, 아크릴수지 40 중량%과 물 60 중량%를 혼합하여 준비하였다.
상기 준비된 주원료와 액체 원료를 1:1의 중량비로 혼합함으로써, 최종적으로 본 발명의 기능성 수성 페인트 조성물을 제조하였다.
<실험예 1> 단열 효과 확인
본 발명의 일 실시예에서 제조된 기능성 수성 페인트 조성물의 단열 효과를 입증하기 위해, 한국화학융합시험연구원에서 시험방법 KS L9016:2010(평판열류계법)에 따라 단열 효과를 확인하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물은 열전도가 0.078 W/(mk)로 나타나는 것으로, 단열 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2> 차열 효과 확인
본 발명의 일 실시예에서 제조된 기능성 수성 페인트 조성물의 차열 효과를 입증하기 위해, 한국화학융합시험연구원에서 시험방법 KS L2514:2011에 따라 태양방사반사율을 확인하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물은 태양방사반사율이 91.5%로 나타나 차열 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.
<실험예 3> 불연성 확인
본 발명의 일 실시예에서 제조된 기능성 수성 페인트 조성물의 불연성을 확인하기 위해, 실험건축재료의 불연성 시험방법인 KS F ISO 1182 TEST를 수행하였다.
그 결과, 본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물은 불연재료 1급으로 판정되었다.
<실험예 4> 도장 횟수에 따른 도장 두께 및 단열 효과 비교
본 발명의 일 실시예에서 제조된 기능성 수성 페인트 조성물의 1회 도장 두께와 시중에서 판매되는 단열 방수 페인트 조성물의 도장 두께 및 단열 효과를 비교 평가하였다.
본 발명의 페인트 조성물은 1회 도장만으로 약 10 mm의 두께를 확보하였으나, 시중에서 판매되고 있는 A사의 페인트 조성물 및 B사의 페인트 조성물은 각각 17회 및 18회에 걸쳐 도장해야 10 mm의 두께를 확보할 수 있었다.
아울러, 상기 10 mm의 두께를 확보한 후, 이 때의 단열 효과를 각각 비교하기 위하여, 한국화학융합시험연구원에서 시험방법 KS L9016:2010(평판열류계법)에 따라 열전도율을 분석하였다.
각 10 mm 두께로 도포한 본 발명의 페인트 조성물, A사의 페인트 조성물 및 B사의 페인트 조성물의 도장 횟수 및 열전도율 분석 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 A사 B사
10mm 두께 도달 도장 횟수 1회 17회 18회
열전도율 단위:N/(m.k) 0.65 0.74 0.68
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 수성 페인트 조성물은 1회 도장만으로도 종래의 페인트 조성물이 다회 도장해야 도달할 수 있는 도장 두께에 도달 가능하며, 우수한 단열 및 차열 효과를 갖는 것을 알 수 있다.

Claims (5)

  1. 주원료 및 액체 원료를 1:1의 중량비로 포함하는 페인트 조성물로서,
    상기 주원료는, 분말도 6,000 내지 12,000 cm2/g의 칼슘설퍼알루미네이트(3Ca3Al2O3CaSo4) 10-30 중량%, 팽창흑연 20-40 중량%, 탄산칼슘(CaCo3) 325mesh 통과분 10-40 중량%, 발포제 1-2 중량%, 유동화제 0.1-1 중량%, 방부제 0.1-1 중량%, 소포제 0.1-1 중량%, 점도 5,000 내지 30,000 cps의 메틸셀룰로오스 또는 히드록시메틸셀룰로스 0.01-0.5 중량%, 무수석고 10 이하 중량%, 325mesh 이하의 미세다공질 세라믹 30 이하 중량%, 인계 난연제 20 이하 중량% 및 TiO2 5이하 중량%를 포함하며,
    상기 액체 원료는, 에폭시수지, EVA수지 및 아크릴수지 중 1종을 단독으로 또는 2종을 혼합한 혼합물 20-50 중량% 및 물 50-80 중량%를 포함하는, 페인트 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세다공질 세라믹은 1200 내지 1400 ℃ 에서 소성 발포된 것인 페인트 조성물.
  4. a) 주원료 전체 중량에 대하여, 분말도 6,000 내지 12,000cm2/g의 칼슘설퍼알루미네이트(3Ca3Al2O3CaSo4) 10-30 중량%, 팽창흑연 20-40 중량%. 325mesh 이하의 탄산칼슘(CaCo3) 10-40 중량%, 발포제 1-2 중량%, 유동화제 0.1-1 중량%, 방부제 0.1-1 중량%, 소포제 0.1-1 중량%, 점도 5,000 내지 30,000cps의 메틸셀룰로오스 또는 히드록시메틸셀룰로스 0.01-0.5 중량%, 무수석고 10 이하 중량%, 325mesh 이하의 미세다공질 세라믹 30 이하 중량%, 인계 난연제 20 이하 중량% 및 TiO2 5 이하 중량%를 혼합하여 주원료를 제조하는 단계;
    b) 액체 원료 전체 중량에 대하여, 에폭시수지, EVA수지 및 아크릴수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 20-50 중량%, 및 물 50-80 중량%를 혼합하여 액체 원료를 제조하는 단계;
    c) 상기 주원료 및 액체 원료를 1:1의 중량비로 혼합하는 단계를 포함하는, 페인트 조성물의 제조방법.
  5. 삭제
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