KR102009213B1

KR102009213B1 - 셀룰로우즈를 포함하는 태양열 차단 코팅용 조성물

Info

Publication number: KR102009213B1
Application number: KR1020170088015A
Authority: KR
Inventors: 최무웅
Original assignee: 최무웅
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-08-09
Also published as: KR20190006817A

Abstract

50 내지 350 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 아갈마톨라이트 분말, 돌로마이트 분말 및 산화 아연을 포함하는 주제 및 수계 바인더를 포함하는 태양열 차단 코팅용 조성물로서, 상기 주제와 수계 바인더는 태양열 차단 코팅용 조성물의 총량을 기준으로 각각 10 내지 50 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 차단 코팅용 조성물을 제공한다.

Description

셀룰로우즈를 포함하는 태양열 차단 코팅용 조성물{Coating Composition Having Cellulose Powder for Blocking Solar Heat}

본 발명은 차열 효과가 뛰어나고, 작업성이 높은 친환경 태양열 차단 코팅용 조성물에 관한 것이다.

친환경 에너지 자원의 개발에도 불구하고, 여전히 탄소 기반의 화석 연료가 주요한 에너지 자원으로 활용되고 있으며, 이는 지구온난화를 가속화하는 주 원인이 되고 있다.

에너지가 풍부한 선진국 또는 중진국의 경우, 지구온난화의 여파로 인한 극단적인 기후 변화에 대한 대응으로, 화석 연료를 사용하여 대처하고 있는 실정이다. 화석 연료의 연소에 따라 최종 산물로서 발생되는 이산화탄소 가스는 다시 지구온난화를 심화시키고, 이는 탄소 연료 사용의 증가로 이어져 끊임없이 지구온난화가 심화되는 악순환의 반복이 이어지고 있다.

별도의 에너지를 사용하여 지구온난화를 가중시키는 방법 대신에, 최근에는 실내 온도 상승의 주 원인이 되는 태양열을 차단하기 위해 건물의 외벽에 외부의 열을 차단하기 위한 부재를 부가하거나, 건물 외벽에 추가 코팅을 입혀 태양으로부터의 열을 차단하여 실내의 기온을 조절하는 방법이 제시되고 있다. 이 중 건물 외벽에 추가 코팅을 입히는 방법은 건물 외벽에 태양열 차단용 부재를 설비하는 것에 비해, 건물 외벽에 시공하는 것이 용이하고, 향후 유지보수에 있어서도 매우 간단한 시공이 가능한 점에서 각광을 받고 있다.

등록특허공보 제10-0966125호에서는 졸-겔 유무기 복합수지와 소정의 크기를 갖는 나노 금속 산화물을 포함하는 태양열차단 코팅액과 이를 이용하여 코팅된 태양열 차단 코팅 유리를 개시하고 있으나, 희석용제로서 비극성 용매를 포함하여야 하는 바, 톨루엔을 비롯한 다양한 비극성 용매는 환경오염을 유발하는 원인이 되는 점에서, 수계용매를 활용한 친환경 코팅액에 대한 개발의 필요성이 제기되고 있는 상황이다.

등록특허공보 제10-1583762호는 단열 코팅 조성물과 이를 포함하는 단열재에 관해 개시하고 있으나, 작업성이 향상된 차열 코팅 조성물에 관해서는 개시하고 있지 않다.

한편, 등록특허공보 제10-1025332호에서는 자외선 및 적외선 차단제 조성물로서, 아크릴실리콘을 바인더로 사용하여 자외선 차단제 및 적외선 차단제를 일정비율로 포함하여 내후성과 시공성이 우수한 친환경 코팅제를 개시하고 있으나, 유리 코팅용으로 한정되어 있어 평평하고 매끈한 표면에 코팅되는 경우만을 상정하고 있으므로, 유리를 제외한 다양한 부재의 표면에 사용하기에는 적합한 접착성을 확보하기 어렵고, 접착력이 떨어지는 경우에는 유지보수 측면에서 시간과 비용상의 낭비가 있는 바, 다양한 건축 자재의 표면에서도 우수한 접착력을 가지고, 내수성과 내마모성이 향상된 태양광 차단 코팅용 조성물에 대한 개발이 절실한 상황이다.

등록특허공보 10-0966125 (2010. 06. 17.) 등록특허공보 10-1583762 (2016. 01. 04.) 등록특허공보 10-1025332 (2011. 03. 21.)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 발명자는 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 소정의 입자 크기를 갖는 셀룰로우즈 분말과 석분을 포함하고, 에폭시 수지를 포함하는 경우, 차열효과가 우수하면서도 내수성과 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 작업성이 향상된 효과를 가짐을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 셀룰로우즈를 포함하는 태양열 차단 코팅용 조성물은,

50 내지 350 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 아갈마톨라이트 분말, 돌로마이트 분말 및 산화 아연(ZnO)을 포함하는 주제; 및 수계 바인더;

를 포함하는 태양열 차단 코팅용 조성물로서,

상기 주제와 수계 바인더는 태양열 차단 코팅용 조성물의 총량을 기준으로 각각 10 내지 50 중량%로 포함한다.

이하에서는 각 구성을 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물은 건축물의 외벽에 코팅함으로써 태양열이 건축물의 내부로 전달되는 것을 방지하는 차열 코팅을 위한 조성물이다. 이는 이미 설치되어 있는 건축물의 외벽을 코팅하는 것에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물을 건축자재에 코팅하고 이를 이용하여 건축하는 것도 가능하다. 다만, 본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물은 작업성이 우수하여 이미 건축되었거나 설치된 건축물의 외벽에 코팅하는 것이 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물은 셀룰로우즈 분말을 포함함으로써 물을 용매로 사용하는 수계 바인더의 점도를 용이하게 조절할 수 있고, 시공에 적합한 점도로 조절하는 것이 용이하다.

특히, 상기 셀룰로우즈 분말은 50 내지 350 메쉬의 입자 크기를 가질 수 있고, 바람직하게는 150 내지 250 메쉬의 입자 크기를 가질 수 있다.

또한, 이와는 독립적으로 본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물의 주제에 포함되는 석분으로서, 아갈마톨라이트 분말과 돌로마이트 분말도 또한 각각 상기 범위의 입자 크기를 가질 수 있다.

상기 아갈마톨라이트와 돌로마이트는 내열성이 우수한 재료이다. 오존층을 통과한 태양광은 자외선과 가시광선 및 적외선을 포함하는데, 아갈마톨라이트와 돌로마이트는 다른 광물들에 비해 자외선과 가시광선을 반사하는데 특히 탁월한 광물이자 장기간 사용에도 태양광에 의해 변성되지 않아, 상기의 석분을 포함함으로써 코팅층의 내구성을 향상시키고 우수한 태양광 차단효과를 가진다.

상기 주제에 포함되는 분말의 크기가 상기 범위를 만족하는 경우, 태양열 차단 효과가 더욱 우수하게 나타나고, 건축자재의 외면의 표면거칠기에 큰 영향을 받지 않고 우수한 접착력을 유지하는 효과를 갖는다.

이는, 본 발명의 태양열 차단 코팅용 조성물을 제조하는 과정에서 유사한 입자 크기를 갖는 상기 주제를 혼합하여 조성물을 제조하기 때문에 각 분발이 고르게 섞이는 것이 가능하게 하며, 대상 기재에 도포된 코팅액에서도 균일하게 분산된 상태가 유지됨에 기인한 효과이다.

일반적으로 수계 바인더의 경우, 용제형 바인더에 비해 내수성, 내열성 등이 낮은 편이고, 특히, 건물 외벽 코팅에 사용되는 경우에는 수분에 의해 변성될 가능성이 크고, 내열성이 낮아 태양열 차단 코팅으로서는 부적합한 면이 있다.

그러나, 본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물의 경우에는 소정의 입자 크기를 가지는 셀룰로우즈, 아갈마톨라이트 분말, 돌로마이트 분말 및 산화 아연을 포함하는 주제와 수계 바인더를 각각 10 내지 50 중량%로 포함함으로써 내열성이 우수한 효과를 가지며, 광 경화성 재료를 더 포함함으로써 내수성과 내마모성이 강화된 효과를 가진다.

본 발명에 있어서 태양열 차단 코팅용 조성물을 구성하는 주제와 바인더는 10 내지 50 중량%로 포함될 수 있지만, 더욱 바람직하게는 주제를 30 내지 40중량%로 포함하고, 수계 바인더를 20 내지 30 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 산화 아연은 1 내지 5 중량%의 범위 내로 첨가될 수 있다.

이 외의 성분은 하기에 설명할 바와 같이 광 경화성 재료나 추가적인 기능성을 확보하기 위한 첨가제 성분으로 구성될 수 있다.

가능한 첨가제의 성분은 분산제, 안료, 방청제, 충진제 및 완충제 등일 수 있고, 가능한 첨가 범위 내에서는 종류나 첨가 비율이 특별히 제한되지 아니한다.

상기 광 경화성 재료는 광 경화성 수지와 광중합 개시제를 포함하며, 상기 광 경화성 수지는 지환성 에폭시 수지, 글리시딜에테르 에폭시 수지, 에폭시 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있다.

상기 광중합 개시제는 디아조늄염, 요오드염, 술포늄염 및 메탈노센화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있다.

본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물의 경우, 광 경화성 재료를 포함하므로, 시공단계에서 건물 외벽에 도포한 후에, 태양광에 포함된 자외선에 의해 경화되어 다른 추가 성분을 첨가하는 과정이나 자외선 조사과정을 거치지 않고도 우수한 코팅막을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 수계 바인더는 라텍스계 접착제, 수성 아크릴 접착제 및 수성 우레탄 접착제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있고, 바람직하게는 라텍스계 접착제로서 스티렌-부타디엔 러버 접착제일 수 있다.

라텍스계 접착제를 사용하는 경우, 고무 입자가 셀룰로우즈 및 석분 입자와의 점접촉이 가능하여 접착력이 보다 향상되고, 주제를 구성하는 입자들과의 접촉과 동시에 코팅 대상 기재와의 접촉이 가능한 효과를 가져, 수계 바인더임에도 용제형 바인더에 비해 동등 내지 우수한 효과를 가진다.

더욱이, 본 발명과 같이 수계 바인더를 포함하는 코팅 조성물은 휘발성 유기가스(VOC)가 발생되지 않아 인체에 무해하고 자연친화적인 재료이다.

본 발명에 따른 태양열 차단 코팅용 조성물은 물을 용제로 사용하여 유기용제의 사용에 따른 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 새집증후군을 유발하는 각종 유해성분이 발생될 우려가 없는 장점이 있다.

또한, 우수한 차열효과를 가지며, 내수성과 내마모성이 우수하여 코팅지속력이 뛰어난 효과를 가지고, 작업성이 우수하여 대규모의 건물이나 시설에 시공하는 것이 용이한 효과를 가진다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

200 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 230 메쉬의 아갈마톨라이트 분말, 180 메쉬의 돌로마이트 분말 및 산화 아연 분말을 분체 혼합기에 넣고 충분히 혼합하였다.

25 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 바인더와 분산제 및 경화지연제를 첨가한 뒤, 상기 혼합분말을 38 중량%로 첨가하고 교반하여 태양열 차단 코팅용 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1에서 25 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 바인더와 분산제 및 경화지연제를 첨가한 뒤, 상기 혼합분말을 38 중량%로 첨가한 뒤에 이를 교반하기 전 글리시딜에테르 에폭시 수지와 루이스산 디아조늄 광개시제를 첨가하고 교반한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 1>

200 메쉬의 셀룰로우즈 분말 대신 400 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 230 메쉬의 아갈마톨라이트 분말 대신 400 메쉬의 아갈마톨라이트 분말 및 180 메쉬의 돌로마이트 분말 대신 400 메쉬의 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 2>

200 메쉬의 셀룰로우즈 분말 대신 400 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 230 메쉬의 아갈마톨라이트 분말 대신 400 메쉬의 아갈마톨라이트 분말 및 180 메쉬의 돌로마이트 분말 대신 400 메쉬의 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 3>

25 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 바인더 대신 15 중량% 첨가하고, 혼합 분말을 38 중량%로 첨가하는 대신 48 중량%로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 4>

200 메쉬의 셀룰로우즈 분말 대신 400 메쉬의 셀룰로우즈 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 5>

아갈마톨라이트 분말 및 돌로마이트 분말을 첨가하는 대신 산화아연 분말을 38 중량%로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 6>

25 중량%의 스티렌-부타디엔 고무 바인더 대신 40 중량% 첨가하고, 혼합 분말을 38 중량%로 첨가하는 대신 23 중량%로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 7>

아갈마톨라이트 분말 및 돌로마이트 분말을 첨가하는 대신 대리석 분말을 38 중량%로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<비교예 8>

200 메쉬의 셀룰로우즈 분말 대신 50 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 230 메쉬의 아갈마톨라이트 분말 대신 50 메쉬의 아갈마톨라이트 분말 및 180 메쉬의 돌로마이트 분말 대신 50 메쉬의 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

<실험예 1>

실시예 및 비교예에 따른 코팅용 조성물을 직경 22 mm 크기를 가지며 두께 10 mm인 코인형상으로 성형한 후 자외선을 조사하고 건조하여 굳힌 후 중량을 측정하고, 증류수에 24시간 침지한 후의 중량 및 부피 변화를 관찰하였다.

<실험예 2>

실시예 및 비교예에 따른 코팅용 조성물을 95*95 mm 크기이고 두께 10 mm를 갖는 자기질 타일 표면, 대리석 표면, 벽돌 표면, 유리 및 PP판넬 표면에 도포하고 태양광을 조사하기 전과 1 시간 조사한 후의 코팅용 조성물이 도포되지 않은 타면의 온도를 레이저 온도계를 이용하여 측정하였다.

	실험 전 후의 온도 변화 평균값(%)
실시예 1	~10
실시예 2	~8
비교예 1	45~60
비교예 2	27~45
비교예 3	30~50
비교예 4	측정 불가
비교예 5	25~40
비교예 6	측정 불가
비교예 7	70~
비교예 8	25~40

<실험예 3>

25℃에서 실시예 및 비교예에 따른 코팅용 조성물의 점도를 측정하였다.

	점성(cP)
실시예 1	20,000~30,000
실시예 2	35,000~45,000
비교예 1	100,000~130,000
비교예 2	120,000~150,000
비교예 3	220,000~300,000
비교예 4	측정 불가
비교예 5	25,000~35,000
비교예 6	측정 불가
비교예 7	25,000~35,000
비교예 8	50,000~70,000

실험예 1을 참조하면, 비교예 1의 원통형 시편은 증류수를 흡수하여 부피와 중량이 증가한 반면, 실시예 1은 약간의 중량이 증가한 변화가 있었고, 실시예 2의 경우, 중량 및 표면 상의 어떠한 변화도 없이 유지되었다.

비교예 2와 3의 경우에는, 상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 점도가 매우 높아 원하는 모양으로 성형하는 것이 용이하지 않았다.

실험예 2와 3을 참조하면, 실시예의 시편에서 우수한 열 차단 효과를 확인할 수 있고, 코팅용 조성물의 경우 작업성을 확보하기 위해서는 점도가 매우 크거나 낮지 않아야 하는데, 글리세롤의 점도가 1200 cP이고, 꿀의 점도가 20,000 cP인 점을 감안할 때, 실시예에 따른 코팅용 조성물의 경우에 꿀과 비슷한 점도이거나 이보다 약간 높은 값을 가지므로 지상과 수직하게 위치하는 건축물의 외벽에의 시공이 용이하여 높은 작업성을 가질 것으로 기대된다.

한편, 비교예 4 및 6의 경우, 조성물을 제조하는 과정에서 분말이 부분적으로 뭉치고 입자들이 균일하게 분산되지 않아 코팅용 조성물을 제조할 수 없었다. 이는 수지 또는 바인더가 과량 첨가됨에 따라 고형분의 양이 과다하여 얻어진 결과로 예상된다.

비교예 7은 본 발명의 입자 크기를 갖는 대리석 분말을 포함하고 있으나, 같은 입자 크기의 아갈마톨라이트와 돌로마이트의 혼합분말을 포함하는 코팅용 조성물과 유사한 점도를 가지는 반면, 차열 효과는 거의 없는 것을 확인할 수 있다.

실시예 1과 비교예 1 및 비교예 8을 비교하여 보면, 200 메쉬 전후의 입자 크기를 갖는 셀룰로우즈 분말과 석분을 포함하는 경우에, 가장 작업성이 우수한 점도를 가지면서도 태양열 차단 효과가 높음을 확인할 수 있었다.

Claims

150 내지 250 메쉬의 셀룰로우즈 분말, 아갈마톨라이트 분말, 돌로마이트 분말 및 산화 아연(ZnO)을 포함하는 주제; 및 수계 바인더; 를 포함하는 태양열 차단 코팅용 조성물로서,
상기 주제와 수계 바인더는 태양열 차단 코팅용 조성물의 총량을 기준으로 각각 10 내지 50 중량%로 포함하고,
상기 아갈마톨라이트 분말 및 돌로마이트 분말은 각각 150 내지 250 메쉬이고,
상기 주제는 광 경화성 재료를 포함하며,
상기 광 경화성 재료는 광 경화성 수지 및 광중합 개시제를 포함하고,
상기 광 경화성 수지는 에폭시 수지, 글리시딜에테르 에폭시 수지, 에폭시 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 수계 바인더는 라텍스계 접착제, 수성 아크릴 접착제 및 수성 우레탄 접착제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 차단 코팅용 조성물.

삭제

제 1 항에 있어서,
상기 광중합 개시제는 디아조늄염, 요오드염, 술포늄염 및 메탈노센화합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 차단 코팅용 조성물.

삭제