KR102122641B1 - 보온 단열재용 실리콘계 발수제 및 이를 이용한 보온 단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보온 단열재용 실리콘계 발수제 및 이를 이용한 보온 단열재에 대한 것으로서, 상기 보온 단열재용 실리콘계 발수제는 제1 실리콘 오일(silicone oil); 유화제 또는 이의 용액; 및 물을 포함하되, 상기 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성된 것이다.

Description

보온 단열재용 실리콘계 발수제 및 이를 이용한 보온 단열재{SILICONE-BASED WATER REPELLENT FOR THERMAL INSULATOR AND THERMAL INSULATOR USING THE SAME}

본 발명은 보온 단열재용 실리콘계 발수제 및 이를 이용한 보온 단열재에 관한 것이다.

유리섬유(glass fiber)는 무기 섬유의 일종으로, 불연성, 내열성, 고인장강도, 절연성 등이 우수하여 자동차, 건축, 전자제품 등의 각종 산업 분야에서 보온 단열재로 많이 사용되고 있다. 다만, 유리섬유의 수분 흡수성 때문에, 유리섬유로 이루어진 보온 단열재는 수분에 노출시 보온 단열성이 저하된다. 이를 해결하기 위해서, 유리섬유로 이루어진 보온 단열재는 발수제로 발수 처리된다.

유리섬유용 발수제로, 퍼플루오로알킬(perfluoroalkyl, Rf)기를 함유하는 불소 화합물을 이용한 C8 타입의 불소계 발수제가 많이 사용되고 있다. C8 타입의 불소계 발수제는 섬유, 종이 등의 각종 기재 표면에 발수성, 발유성, 내수성, 내유성, 방오성 등의 다양한 기능을 부여하는 표면 처리제로 널리 이용되고 있다.

다만, 최근 PFOA (perfluorooctanoic acid: C₇F₁₅COOH), PFOS (perfluorooctantanesulfonic acid: C₈F₁₇SO₃H) 등과 같이 특정 화학구조를 갖는 일부 불소 화합물의 독성 및 환경 문제가 보고되고 있다. 이에, 유럽, 미국 등의 주요 선진국뿐만 아니라 아시아에서도 C8 타입의 불소계 발수제의 사용을 규제하려는 움직임이 있다.

이러한 사용 규제를 피하기 위해서, C8 타입의 불소계 발수제 대신 C4 타입의 불소계 발수제나 C6 타입의 불소계 발수제를 개발하여 사용하고자 하였다. 그러나, C4, C6 타입의 불소계 화합물도 분해시 PFBS(perfluorobutane sulfonic acid)와 PFHxA (perfluorohexanoic acid)를 생성할 뿐만 아니라, 체내에 축적된다.

이에, 환경 및 인체에 무해하면서 발수성이 우수한 신규 발수제 물질에 대한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 환경 및 인체에 무해하면서 우수한 발수성, 고온 발수 지속성 및 세탁 내구성을 발휘할 수 있는 비(非)불소 실리콘계 발수제를 제공하는 것이다.

또, 본 발명은 전술한 실리콘계 발수제를 이용하여 보온성 및 단열성이 우수한 보온 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 보온 단열재용 실리콘계 발수제를 제공한다.

본 발명의 일례에 따르면, 보온 단열재용 실리콘계 발수제는 제1 실리콘 오일(silicone oil); 유화제 또는 이의 용액; 및 물을 포함하되, 상기 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성된 것이다.

본 발명의 다른 일례에 따르면, 보온 단열재용 실리콘계 발수제는 제1 실리콘 오일(silicone oil); 제1 실리콘 오일과 상이한 제2 실리콘 오일; 유화제 또는 이의 용액; 및 물을 포함하되, 상기 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성된 것이다.

또, 본 발명은 기재; 및 상기 기재에 전술한 실리콘계 발수제로 형성된 발수 코팅층을 포함하는 보온 단열재를 제공한다.

여기서, 상기 기재는 유리섬유를 함유하는 부재인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 실리콘계 발수제는 인체 및 환경에 무해한 물질로 구성되어 있으므로 친환경성이 우수할 뿐만 아니라, 발수성, 세탁 내구성, 내열성 및 고온 발수 지속성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 실리콘계 발수제를 이용하여 보온 단열재를 발수 가공 처리할 경우, 보온 단열재의 보온 단열 성능을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 보온 단열재를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일례에 따른 보온 단열재를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예 1-2에서 제조된 에멀젼 형태의 실리콘계 발수제 내 에멀젼 입자의 입도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1-1에서 제조된 실리콘 오일의 겔 투과 크로마토그래피를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실험예 2에 따른 wicking 테스트에서, 실시예 1 및 비교예 1~2의 보온재의 wicking 상태를 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

<실리콘계 발수제>

본 발명은 보온 단열재에 사용되는 에멀젼(emulsion) 형태의 실리콘계 발수제로서, 제1 실리콘 오일(silicone oil); 유화제 또는 이의 용액; 및 물을 포함하되, 상기 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성된 것이다. 또, 필요에 따라, 본 발명의 실리콘계 발수제는 제2 실리콘 오일을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실리콘계 발수제는 비(非)불소계인 실리콘 성분을 사용하므로, 인체나 환경에 무해하여 발수 가공에 의한 환경 피해를 완벽하게 방지할 수 있다. 또한 상기 실리콘 성분은 수 마이크로미터(㎛) 단위의 에멀젼 입자(유화 입자)를 이루고 있는데, 이러한 에멀젼의 미세입자는 기재의 표면에 잔존할 뿐만 아니라 기재 속(束)까지 깊숙이 침투하여 기재와 결합하기 때문에, 초기 발수성 및 발수 지속성이 우수하다. 또한, 본 발명의 실리콘계 발수제는 기재의 표면 및 내부까지 침투한 후 경화되어 기재와 견고하게 결합하고 있으므로, 내구성이 매우 높다.

이하, 본 발명에 따른 실리콘계 발수제의 각 성분 및 조성에 대해 설명한다.

(a) 제1 실리콘 오일

본 발명의 실리콘계 발수제에서, 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 제1 실리콘 오일 형성용 조성물로 형성된 비(非)불소계 실리콘 고분자로, 기재에 발수성, 내수성, 세탁 내구성 등을 부여할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 실리콘 오일 형성용 조성물로 형성된 본 발명의 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란 중 어느 1종이나 2종으로 형성된 실리콘 오일과 달리, 소수성을 가지면서, 3차원 네트워크 구조를 갖는다. 특히, 제1 실리콘 오일은 분자 내 긴 알킬기로 인해 소수성을 갖기 때문에, 발수성이 극대화될 수 있다. 또, 제1 실리콘 오일은 테트라알콕시실란 때문에 3차원 네트워크 구조를 갖는다. 또한, 제1 실리콘 오일은 측쇄의 에폭시기 때문에 발수제의 부착성을 증진시킬 수 있다. 이러한 제1 실리콘 오일을 포함하는 본 발명의 실리콘계 발수제는 내열성 및 발수성이 우수할 뿐만 아니라, 200 ℃ 이상의 고온에서도 발수성을 유지할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 실리콘계 발수제로 처리된 보온 단열재는 고온에 노출되더라도 안정적으로 발수성을 유지할 수 있고, 따라서 약 200 ℃ 이상의 고온에서 가공할 수 있다. 게다가, 제1 실리콘 오일이 비(非)불소계 실리콘 고분자이다. 따라서, 비(非)불소계 실리콘 고분자인 제1 실리콘 오일을 포함하는 본 발명의 실리콘계 발수제는 분해시 불소-함유 물질을 방출하지 않을 뿐만 아니라, 탄소로 이루어진 왁스계 발수제나 불소 프리(free)-아크릴계 발수제와 달리, 고온의 열에 의해 CO₂, SiO₂, H₂O로 분해되기 때문에, 고온 가공시 유독 가스가 발생하지 않는다.

상기 제1 실리콘 오일 형성용 조성물에서, 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란 및 테트라알콕시실란의 사용 비율(혼합 비율)은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 1 : 0.5~2 : 0.5~2 중량 비율일 수 있다. 만약, 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란 및 테트라알콕시실란의 사용 비율이 전술한 범위일 경우, 발수제의 상온 보관 안정성의 저하 없이 제1 실리콘 오일에 의한 발수제의 발수성, 내열성, 부착성 및 고온 발수 지속성이 우수하다.

상기 에폭시기-함유 알콕시실란은 제1 실리콘 오일의 측쇄에 에폭시기를 부여하는 모노머로서, 보온 단열재를 고온에서 본 발명의 발수제로 발수 처리시 분자 내 에폭시기가 개환되어 히드록시기(-OH)로 변환된다. 이로 인해, 본 발명의 발수제는 보온 단열재와의 부착성이 증진된 발수 코팅층을 형성할 수 있다.

이러한 에폭시기-함유 알콕시실란으로는 말단에 에폭시기를 함유하는 알콕시실란이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의(구체적으로, 1개~2개의) 에폭시기와 1~12개의 탄소원자를 갖는 적어도 하나의 알콕시기가 실리콘 원자에 직접 결합된 화합물을 사용할 수 있다.

구체적으로, 에폭시기-함유 알콕시실란의 예로는 에폭시알킬알콕시실란[바람직하게, 에폭시기 함유-(C₁~C₆)알킬(C₁~C₆)알콕시실란 등], 글리시독시알킬알콕시실란[바람직하게, 글리시독시(C₁~C₆)알킬 (C₁~C₆)알콕시실란 등] 등이 있다.

더 구체적으로, 에폭시기-함유 알콕시실란의 예로는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyl trimethoxysilane), 글리시독시메틸 트리메톡시릴란(glycidoxymethyl trimethoxysilane), 글리시독시메틸트리에톡시실란(glycidoxymethyltriethoxysilane), 글리시독시메틸 트리프록시실란(glycidoxymethyltripropoxysilane), 글리시독시메틸 트리부톡시실란(glycidoxymethyl-tributoxysilane), 글리시독시에틸 트리메톡시릴란(glycidoxyethyl trimethoxysilane), 글리시독시에틸트리에톡시실란(glycidoxyethyltriethoxysilane), 글리시독시에틸 트리프록시실란(glycidoxyethyltripropoxysilane), 글리시독시에틸 트리부톡시실란(glycidoxyethyl-tributoxysilane), 글리시독시프로필트리에톡시실란(glycidoxypropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필트리프록시실란(glycidoxypropyltripropoxysilane), 글리시독시프로필트리부톡시실란(glycidoxypropyl tributoxysilane) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란은 6~20개의 탄소원자를 갖는 적어도 하나의 알킬기와 1~2개의 탄소원자를 갖는 적어도 하나의 알콕시기가 실리콘 원자에 직접 결합된 화합물로, 실리콘 오일에 소수성을 부여하여 발수성을 극대화시킬 수 있다. 일례로, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란은 6~12개의 탄소원자를 갖는 적어도 하나의 알킬기와 1~2개의 탄소원자를 갖는 적어도 하나의 알콕시기가 실리콘 원자에 직접 결합된 화합물이다.

이러한 알킬기-함유 트리알콕시실란의 비제한적인 예로는 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 헵틸트리메톡시 실란, 헵틸트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 노닐트리메톡시실란, 노닐트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, 운데실트리메톡시실란, 운데실트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡실란 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 테트라알콕시실란은 실리콘 원자에 1~10개의 탄소원자를 갖는 알콕시기 4개가 직접 결합된 화합물로, 다른 알콕시실란과 가수 분해 및 응축 반응함으로써, 제1 실리콘 오일은 3차원 네트워크 구조를 가질 수 있다. 이로써, 본 발명의 실리콘계 발수제는 발수성 및 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 고온에서 발수 지속성이 우수하다.

이러한 테트라알콕시실란의 예로는 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 테트라메톡시실란, 테트라키스[2-(2-메톡시에톡시)에톡시]실란, 테트라키스(메톡시에톡시)실란 등과 같은 C₁~C₁₀의 테트라알콕시실란 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

전술한 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란의 반응에 의해 형성된 제1 실리콘 오일의 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.

상기 화학식 1에서,

R₁은

이고, a 및 b는 각각 1 내지 5의 정수이고;

R₂는 C₆~C₂₀의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되며;

R₃ 및 R₄는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며;

n은 3 내지 10의 정수이다.

상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일의 예로는 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘 오일 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.

상기 화학식 2에서,

R₃ 및 R₄는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며;

n은 3 내지 10의 정수이다.

제 1 실리콘 오일은 약 270 내지 1500 g/㏖의 중량평균분자량, 1.0024 내지 1.1589의 다분산지수(PDI) 및 1.5 내지 1.8 cPs의 점도를 가질 수 있다.

본 발명의 실리콘계 발수제에서, 제1 실리콘 오일의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 당해 실리콘계 발수제의 총량을 기준으로 약 30 내지 70 중량%일 수 있다. 만약, 제1 실리콘 오일의 함량이 전술한 범위보다 작을 경우, 충분한 발수 효과를 발휘하기 어려우며, 발수 유효성분의 침투성이 감소하게 된다. 한편, 상기 실리콘 오일의 함량이 전술한 범위를 초과할 경우, 발수제 내의 유화 입자 크기를 최적화할 수 없어 발수제의 안정성이 감소하게 된다.

전술한 성분을 포함하는 본 발명의 제1 실리콘 오일은 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다.

일례로, 전술한 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 테트라알콕시실란, 유기용제, 산 성분 및 물을 포함하는 실리콘 오일 형성용 조성물을 가수분해 및 응축 반응시켜 제1 실리콘 오일을 얻을 수 있다.

구체적으로, 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 테트라알콕시실란 및 유기용제를 반응기에 투입한 후, 상기 반응기를 약 7 ~ 13 ℃의 온도로 냉각하여 약 7 ~ 13 ℃의 온도에서 염산 등의 산(acid) 성분 및 물을 투입하여 6~10시간 동안 교반함으로써 하이드록시실란(hydroxyl silane)으로 치환하고, 이후 가수분해(hydrolysis)와 응축 반응(condensation reaction)을 진행하기 위하여 내부 온도를 약 30 ~ 60 ℃ 정도로 승온시켜 14 ~ 18 시간 동안 환류교반하고 감압정제를 진행함으로써 무색의 제1 실리콘 오일(실리콘 고분자)을 얻을 수 있다.

상기 실리콘 오일 형성용 조성물에서, 유기용제는 당 업계에 알려진 통상적인 유기용제를 사용할 수 있다. 예를 들어, N-메틸 피롤리딘온, 디메틸포름아미드; 메탄올, 에탄올, 이소-프로판올(IPA), N-부탄올, 이소-부탄올, 2-부탄올, 1-펜탄올 등의 알코올류 등이 있다.

또, 물은 특별히 제한되지 않으며, 증류수, 정제수 또는 순수(D/I water) 등을 사용할 수 있다.

상기 실리콘 오일 형성용 조성물의 조성은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 실리콘 오일 형성용 조성물은 당해 실리콘 오일 형성용 조성물의 총량을 기준으로 에폭시기-함유 알콕시실란 5~25 중량%, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란 5~25 중량%, 테트라알콕시실란 10~40 중량%, 유기용제 1~10 중량%, 산 성분 0.1~1 중량%, 및 당해 조성물을 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함할 수 있다.

(b) 유화제 또는 이의 용액

본 발명의 실리콘계 발수제에서, 유화제는 당 기술분야에 알려진 통상적인 유화제 성분을 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 유화제는 음이온성 유화제, 비이온성 유화제, 양이온성 유화제 또는 양쪽이온성 유화제로부터 선택하여 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 일례에 따르면, 유화제는 폴리비닐알콜(Poly Vinyl Alcohol, PVA)계 유화제일 수 있다. 이 경우, 다른 유화제를 사용한 경우에 비해, 유화 안전성을 높일 수 있다.

본 발명의 실리콘계 발수제에서, 유화제의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 예컨대 당해 실리콘계 발수제의 총량을 기준으로 약 5 내지 35 중량%일 수 있다. 이때, 상기 유화제의 함량이 전술한 범위보다 작을 경우 안정적인 상태의 에멀젼을 얻기가 어려우며, 전술한 범위를 초과할 경우 상대적으로 발수 유효성분이 적게 되고 유화제(계면활성제)의 친수성기에 의해서 충분한 물 흡수 방지성능을 얻기 어려워지므로, 발수 성능이 저하되게 된다.

본 발명의 실리콘계 발수제에서, 유화제가 고상일 경우, 상기 유화제는 물이나 유기 용제와 같은 용제에 용해시켜 얻은 유화제 용액 상태로 사용될 수 있다. 이때, 유화제 용액 내 유화제의 함량(농도)은 유화제 용액의 총량을 기준으로 약 6 내지 17 중량%, 바람직하게 약 9 내지 12 중량%일 수 있다. 여기서, 유기 용제의 예로는 N-메틸 피롤리딘온, 디메틸포름아미드; 메탄올, 에탄올, 이소-프로판올(IPA), N-부탄올, 이소-부탄올, 2-부탄올, 1-펜탄올 등의 알코올류 등이 있다. 여기서, 본 발명의 실리콘계 발수제가 수중유형(O/W type) 에멀젼 상태인 점을 감안하면, 수용성 유화제를 물에 용해시켜 사용하는 것이 발수제 내 유화제의 분산성을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 일례로, 유화제가 폴리비닐알콜((Poly Vinyl Alcohol, PVA)계 유화제인 경우, 사용 가능한 용제는 물일 수 있다.

(c) 물

본 발명의 실리콘계 발수제는 연속상(연속매)으로 물을 포함한다. 이로써, 본 발명의 실리콘계 발수제는 물 속에 실리콘 오일이 에멀젼 입자 형태로 분산되어 있는 수중유형(O/W type) 에멀젼 상태이다.

물은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 증류수, 정제수, 순수(D/I water), 수돗물 등이 있다.

본 발명의 실리콘계 발수제에서, 물은 당해 발수제가 100 중량%가 되도록 만족시키는 잔량일 수 있다.

(d) 제2 실리콘 오일

선택적으로, 본 발명의 실리콘계 발수제는 전술한 성분들 이외에, 제2 실리콘 오일을 더 포함할 수 있다.

제2 실리콘 오일은 제1 실리콘 오일과 상이한 실리콘 오일로, 실리콘계 발수제의 점도를 높일 수 있다.

이러한 제2 실리콘 오일은 당 분야에 일반적으로 알려진 실리콘 오일이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 제2 실리콘 오일도 제1 실리콘 오일과 마찬가지로, 비(非)불소계인 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS), 메틸페닐실록산, 아미노 변성 실리콘 오일, 고급 지방산 변성 실리콘 오일, 알킬 변성 실리콘 오일, 알킬아랄킬 변성 실리콘 오일, 에폭시 변성 실리콘 오일 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

제2 실리콘 오일은 약 40,000 내지 270,000 g/mol의 중량평균분자량 및 약 100 내지 200 cs의 동점도를 가질 수 있다.

제2 실리콘 오일의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 실리콘계 발수제의 요구되는 점도나 제1 실리콘 오일의 함량에 따라 조절하는 것이 적절하다. 예를 들어, 제1 실리콘 오일과 제2 실리콘 오일의 사용 비율은 1 : 0.3~0.7 중량비율일 수 있다. 이러한 제1 실리콘 오일과 제2 실리콘 오일의 전체 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 당해 실리콘계 발수제의 총량 대비 약 30 내지 70 중량%일 수 있다. 만약, 전술한 사용 비율로 혼합된 제1 실리콘 오일과 제2 실리콘 오일의 전체 함량이 전술한 범위일 경우, 본 발명의 실리콘계 발수제는 약 2.5 내지 5.5 cPs의 점도를 갖는다.

(e) 첨가제

본 발명에 따른 실리콘계 발수제는 당 분야에 알려진 통상적인 첨가제, 예컨대 에멀젼 보호콜로이드제, 내열안정제, pH조절제, 방부제, 방균제 및 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 실리콘계 발수제의 분산성 및 발수 성능에 역효과를 내지 않는 범위 내에서 선택적으로 포함할 수 있다.

상기 에멀젼 보호콜로이드제는 실리콘계 발수제 내 에멀젼의 증점 및 점탄성 개선용으로서 흄 실리카(Fumed Silica) 등이 있다. 이때, 상기 에멀젼 보호콜로이드제는 실리콘계 발수제의 저장안정성, 입자직경, 점도, 점탄성 등을 고려하거나, 또는 장기 저장안정성을 요구하지 않는 경우, 그리고 사용자의 요구에 따라 사용하지 않을 수도 있다.

상기 내열안정제는 실리콘계 발수제에 내열성을 부여하여 상온 이상(20℃ 이상)의 고온에서 장기간 보관에 따른 저장안정성을 갖도록 하기 위한 것으로, 일례로 우레아(urea)가 사용될 수 있다.

상기 pH조절제는 실리콘계 발수제의 pH를 조정함으로써 에폭시기-함유 알콕시실란, 알킬기-함유 트리알콕시실란 및 테트라알콕시실란의 가수분해를 방지하기 위하여 첨가된다. 이러한 pH 조절제는 유기 염기 및 무기 염기 그리고 이들의 염을 포함한 알칼리성 화합물이나 소디움 아세테이트(Sodium Acetate) 수용액과 같은 완충액으로부터 선택될 수 있다.

상기 방부제는 실리콘계 발수제가 변질되는 것을 막는 통상의 방부제로부터 선택된다. 예컨대, 1.2-벤조이소티아졸린-3 등이 있다.

상기 방균제는 항균, 항곰팡이 등의 효과를 갖는 통상의 방균제로부터 선택된다. 예컨대, 2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3 등이 있다.

상기 소포제는 실리콘계 발수제의 기포 발생을 억제하는 통상의 소포제를 사용할 수 있다.

본 발명에서는 전술한 에멀젼 보호 콜로이드제, 내열안정제, pH조절제, 방부제, 방균제, 소포제 이외에, 다른 첨가제를 추가로 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제로는 특별히 한정하지는 않으나, 일례로 안료, 난연제, 표면조절제, 경화촉진제, 레벨링제, 자외선흡수제, 스키닝 억제제, 분산제 등을 들 수 있다. 이때 상기 첨가제의 첨가량은 특별히 한정하지는 않으며, 실리콘계 발수제의 발수 성능이 저하되지 않는 범위 내에서 첨가될 수 있다.

본 발명에 따른 실리콘계 발수제는 에폭시기-함유 알콕시실란, 알킬기-함유 트리알콕시실란 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성된 제1 실리콘 오일; 유화제; 및 물과, 선택적으로 제2 실리콘 오일을 혼합한 후 교반하여 에멀젼화시킴으로써 얻어질 수 있다. 여기서, 유화제(예, PVA 10)를 이용하여 유화를 진행하면, 흰색 에멀젼 상태의 실리콘계 발수제를 얻을 수 있는데, 이때 에멀젼(유화 입자)의 평균 입경이 약 1 ~ 2.0 ㎛이 되도록 진행한다.

상기 에멀젼화하는 방법은 당 분야에 알려진 통상적인 에멀젼화기를 사용할 수 있으며, 일례로 호모믹서(homomixer), 또는 고속교반기 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 실리콘계 발수제는 수중유형(O/W type, oil-in-water type) 에멀젼로, 에멀젼 내 유화 입자(오일 입자)를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 제1 실리콘 오일이 1.0 ~ 2.0 ㎛ 범위의 평균 입경을 갖는 액적 상태로 입자화되어 있는 수중유형(O/W type) 에멀젼일 수 있다.

상기 실리콘계 발수제 내의 유화 입자의 크기가 약 1.0 ~ 2.0 ㎛의 평균 입경을 갖는 경우, 발수 유효 성분인 실리콘 고분자가 물에 의한 가수분해가 거의 일어나지 않아서 유화 입자가 안정적으로 분산되고, 시간이 경과하여도 유화 입자가 균일하게 분산된 상태로 안정하게 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실리콘계 발수제 내 유화 입자의 크기가 약 1.0 ~ 2.0 ㎛, 구체적으로 약 1.4 ~ 1.8 ㎛의 균일한 직경이 되도록 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 유화 입자의 크기는 실리콘계 고분자의 종류 및 함량, 유화기의 회전속도 또는 에멀젼화하는 시간 등의 에멀젼화 조건에 따라 적절히 조절될 수 있다.

상기와 같이 제조된 실리콘계 발수제는 제조된 농도를 그대로 사용하거나 또는 수계 용제나 물에 일정 농도로 희석하여 사용할 수 있다. 이때, 희석 농도는 사용자의 요구에 따라 적절히 조절될 수 있으며, 예컨대 약 1 내지 15 %일 수 있으며, 구체적으로 약 3 ~ 7%일 수 있다.

본 발명의 실리콘계 발수제는 산업, 자동차, 건축 등의 내부에 보온 단열재에 이용되어 우수한 발수성을 부여할 수 있다. 특히, 본 발명의 실리콘계 발수제는 유리섬유를 함유하는 보온 단열재에 우수한 발수성, 발수 지속성, 세탁 내구성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, 고온에서 안정적으로 발수성을 유지할 수 있다. 또, 본 발명의 실리콘계 발수제는 유리섬유의 표면에 발수 코팅층을 형성하여 유리섬유 자체에 발수성을 부여할 수 있다. 또, 본 발명의 실리콘계 발수제는 약 280 내지 600 ℃, 바람직하게 약 300 내지 400 ℃의 열분해 온도를 갖는다. 일례에 따르면, 본 발명의 실리콘계 발수제는 TGA(Thermogravimetric analysis) 시험에서 약 320 ℃의 열분해 온도를 갖는다. 이와 같이, 본 발명의 실리콘계 발수제는 내열성이 우수하다. 이 때문에, 본 발명의 발수제를 이용하여 보온 단열재, 특히 유리섬유로 된 보온 단열재를 발수 처리할 경우, 200 ℃ 이상의 고온에서 열경화할 수 있다. 일례에 따르면, 본 발명의 발수제가 E-glass로 된 보온 단열재를 발수 처리할 경우, 약 280 ℃ 이상, 바람직하게 약 280 내지 320 ℃에서 열경화하여 발수 코팅층을 형성할 수 있다.

<보온 단열재>

한편, 본 발명은 전술한 실리콘계 발수제를 이용한 보온 단열재를 제공한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 보온 단열재의 단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 보온 단열재(10)는 기재(11), 및 상기 기재 표면에 형성된 발수 코팅층(12)을 포함한다.

본 발명의 보온 단열재(10)에서, 기재(11)는 당 분야에서 보온 단열재의 베이스 부재로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유리섬유를 함유하는 부재일 수 있다. 일례에 따르면, 기재는 유리섬유를 함유하는 패브릭(fabric)일 수 있다.

구체적으로, 기재는 유리섬유를 함유하는 직물(woven), 유리섬유를 함유하는 부직포(non-woven), 유리섬유를 함유하는 매트(mat)[예, 촙 스트랜드 매트(chopped strand mat), 연속 필라멘트 매트(continuous filament mat), 서페이싱 매트(surfacing mat) 등]이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 일례에 따르면, 기재는 글라스울(glass wool)일 수 있다.

상기 유리섬유의 예로는 당 업계에 알려진 것이라면 제한 없이 사용될 수 있고, 예컨대 E-glass, C-glass, D-glass, S-glass, NE-glass, T-glass, Q-glass 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 보온 단열재(10)에서, 발수 코팅층(12)은 전술한 실리콘계 발수제로 형성된 코팅층으로서, 기재의 일면 또는 양면에 형성되어 있다. 이때, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 실리콘계 발수제가 기재 내부로 침투하여 형성되어 있을 수 있다.

전술한 보온 단열재는 당 업계에 알려진 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 침지법, 롤코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 스프레이 코팅법 등과 같은 코팅 방법을 이용하여 실리콘계 발수제를 기재 표면에 도포한 후 도포된 실리콘계 발수제를 경화시킴으로써 형성될 수 있다.

일례에 따르면, 보온 단열재는 (S100) 전술한 실리콘계 발수제에 기재를 침지한 후 패딩(padding)하는 단계; 및 (S200) 상기 패딩이 완료된 기재를 경화시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성될 수 있다. 다만, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.

이하, 전술한 보온 단열재를 제조하는 각 단계에 대해 설명하면 다음과 같다.

(S100) 단계: 기재를 실리콘계 발수제에 침지하고 패딩한다.

여기서, 실리콘계 발수제는 그대로 사용하거나 또는 수계 용제나 물에 일정 농도로 희석하여 사용할 수 있다. 이때, 실리콘계 발수제의 희석 농도는 사용자의 요구에 따라 적절히 조절될 수 있는데, 예컨대 약 1 내지 15%, 구체적으로 약 3 내지 7 %일 수 있다.

이러한 실리콘계 발수제의 이용시, 최종 제품의 요구되는 물성에 따라 실리콘계 발수제의 고형분 함량을 조절하여 함침량을 조절하거나 또는 경화 정도를 조절할 수 있다. 예컨대, 기재의 함침 용이성 및 경화도 측면에서 실리콘계 발수제의 고형분 함량을 약 15 내지 45 중량%로 조절하는 것이 바람직하다. 만약, 실리콘계 발수제의 고형분 함량이 15 중량% 미만이면 수분 함량이 너무 많아서 함침되기 어려우며, 또 건조되어도 경화되는 정도가 부족할 수 있다. 한편, 실리콘계 발수제의 고형분 함량이 45 중량% 초과이면, 점도 상승이 유발되어 수(水)분산성이 떨어진다.

상기 패딩(Padding) 공정은 기재의 종류나 실리콘계 발수제의 농도 등에 따라 패딩 압력 및 속도, 공정 반복 횟수를 조절한다. 예컨대, 유리섬유로 이루어진 패브릭(예, 부직포)을 7%의 실리콘계 발수제 내에 약 1 내지 5분(바람직하게, 약 1 내지 2분) 동안 함침시킨 다음, 약 0.3 내지 1.0 MPa의 압력하에서 약 0.5 내지 2 rpm의 속도로 패딩(Padding)한다. 이때, 상기 과정을 1회 이상 반복 실시할 수 있다.

상기 패딩 공정 후, 패딩된 기재의 픽업율(pick-up ratio)은 특별히 제한되지 않으며, 기재의 재료에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예컨대, 기재가 유리섬유를 함유하는 부재, 구체적으로 유리섬유를 함유하는 패브릭일 경우, 실리콘계 발수제의 평균 픽업율은 70 내지 100 %, 구체적으로 약 98 % 내지 100 %일 수 있다. 이와 같이, 실리콘계 발수제는 유리섬유를 함유하는 부재에 대한 침투성이 우수하기 때문에, 유리섬유를 함유하는 부재의 내부에도 침투하여 우수한 발수성을 부여하고, 따라서 보온 단열재의 보온 단열 성능이 향상될 수 있다.

(S200) 단계: 패딩이 완료된 기재를 건조하고 경화시킨다.

본 단계에서는 패딩이 완료된 기재의 표면에 존재하거나, 또는 기재의 내부 기공 구조까지 침투한 실리콘계 발수제를 경화시켜 기재에 견고하게 결합된 발수 코팅층을 형성한다. 이로써, 발수성 및 세탁 내구성이 우수하고, 고온에서안정적으로 발수성을 유지할 수 있는 보온 단열재를 얻을 수 있다.

상기 경화 조건은 특별히 한정되지 않는다. 일례에 따르면, (S100) 단계에서 패딩이 완료된 기재를 약 약 170 ℃ 이상, 구체적으로 약 190 내지 300 ℃의 온도에서 약 40 내지 80분간 열경화시켜 기재(11)의 모든 표면 및 내부에 발수 코팅층(12)을 형성할 수 있다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 보온 단열재에서, 발수 코팅층(12)은 발수성 및 세탁 내구성이 우수하고, 고온에 노출되더라도 발수성을 안정적으로 유지할 수 있다. 일례에 따르면, 본 발명의 보온 단열재는 AATCC 시험법 197-2013: Vertical wicking of Textiles에 따른 최대 위킹(wicking) 저항성 시험에서, 물의 흡수 시작 시간은 50분 경과한 후부터이고, 이때 물의 흡수 높이가 0.2 ㎜이다. 이러한 본 발명의 보온 단열재는 건축 내장재뿐만 아니라, 자동차의 내장재 등과 같이 다양한 산업 분야에 이용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시한 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[준비예]

하기 실시예 1에서 사용된 물질 중에서, 실리콘 오일의 제조에 사용된 원료인 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (SG007), triethoxyoctylsilane (SM008) 및 tetraethoxysilane (TEOS)은 각각 알드리치(Aldrich)사에서 구매하여 사용하였고, 발수제의 제조에 사용된 원료인 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)[PDMS-200X(100 cs)]은 새한실리켐에서 구매하여 사용하였다.

또, 반응 중에 사용된 메탄올(methanol, MeOH) 및 35%의 HCl은 각각 대정화금에서 구매하여 사용하였고, 구매한 시약은 따로 처리 하지 않고 바로 사용하였다. 반응에 사용된 물은 순수(Deionization water, D/I water)를 사용하였다. 유화에 사용된 유화제는 PVA 205 MB(Kuraray사)를 순수(D/I water)와 혼합(PVA 205 MB:D/I water=1:9의 중량 비율)한 다음, 80 ℃에서 가열하여 제조된 물질(PVA 10)을 사용하였다.

[실시예 1]

1-1. 실리콘 오일의 제조

2 L 이중 자켓 반응조에 SG007 200.75 g, SM008 196.86 g, TEOS 201.76 g 및 MeOH 56 g을 투입한 다음, 반응기의 내부 온도가 10 ℃가 되도록 냉각하였다. 반응기의 내부 온도가 10 ℃가 되면, 반응기에 HCl 1 g 및 D/I water 343.63 g을 투입한 다음, 8 시간 정도 교반하였다. 8 시간 경과 후, 반응기 내부 온도가 45 ℃가 되도록 온도를 승온한 후, 내부 온도가 45 ℃가 되면, 16 시간 정도 환류교반하였다. 환류교반이 완료된 후, 회전 증발기(rotary evaporator)를 이용하여 감압 정제를 진행하여 무색의 실리콘 오일 400 g을 제조하였다.

1-2. 실리콘계 발수제의 제조

실시예 1-1에서 제조된 실리콘 오일 400 g, 유화제(PVA 10) 250 g, PDMS 180 g, 및 D/I water 170 g을 호모믹서(homomixer)를 사용하여 혼합하였고, 평균 입경이 약 1.0 ~ 2.0 ㎛일 때 유화를 정지하여 흰색의 에멀젼(emulsion) 형태의 실리콘계 발수제 1000 g(고형분 함량: 32±2 중량%)를 제조하였다.

도 3은 실시예 1-2에서 제조된 발수제 내 유화입자의 평균 입경을 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1-2의 발수제 내 유화입자의 입경은 가우시안 분포(Gaussian distribution)의 형태를 유지하고 있었고, 이때 유화입자의 평균 입경이 약 1.7 ㎛ 정도였다. 구체적으로, 발수제 내 유화입자는 입도 d90이 약 2.65 ㎛, 입도 d50이 약 1.64 ㎛, 입도 d10이 약 0.86 ㎛인 입도 분포를 가졌다.

1-3. 보온 단열재의 제조

유리섬유 원단(세운티엔에스社)을 25mm X 150 mm의 크기로 잘라서 준비하였다. 실시예 1-2에서 제조된 실리콘계 발수제 70 g에 물 1000 g을 투입하여 희석시킨 다음, 여기에 준비된 원단을 2분 동안 침지시킨 후, 0.6 MPa의 압력에서 1 rpm의 속도로 패딩기(padding machine)의 패더(padder)를 통해 원단을 패딩(padding)하였다. 전술한 과정을 3회 반복 실시하여 원단에 발수제를 고착시켰다. 이후, 패딩이 완료된 원단을 190 ℃에서 60 분간 oven에서 경화(curing)를 진행하여 발수층이 형성된 보온 단열재를 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1-3에서 사용된 실시예 1-2의 발수제 대신 발수제 NR-7080 (Nicca社, JP)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-3과 동일하게 수행하여 발수층이 형성된 보온 단열재를 제조하였다.

[비교예 2]

실시예 1-3에서 사용된 실시예 1-2의 발수제 대신 발수제 RHP-700 (Huntsman 社, US)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1-3과 동일하게 수행하여 발수층이 형성된 보온 단열재를 제조하였다.

[실험예 1: 실리콘 오일의 평균분자량 및 분자량 분포 측정]

실시예 1-1에서 제조된 실리콘 오일에 대하여 겔 투과 크로마토그래피(Gel permeation chromatography, GPC)를 하기와 같이 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.

겔 투과 크로마토그래피 분석 시스템[㈜영린기기의 YL9100 HPLC, 검출기: YL9170 RI 디텍터]을 이용하여 실시예 1-1에서 얻은 실리콘 오일에 대한 겔 투과 크로마토그래피를 실시하였다. 이때, 실리콘 오일의 이동 용매로 HPLC Grade THF를 사용하였고, 표준 고분자로 Shodex standard polystyrene를 사용하여 환산 분자량을 하기 표 1에 나타내었다.

Max. RT	Start RT	End RT	Flow rate Correction	Mn	Mw	PD	Height [mV]	Height [%]	Area [mV.s]	Area [%]
23.34	20.63	25.13	1.000	1213	1406	1.1589	1.85	2.37	269.57	15.94
25.59	25.13	26.17	1.000	548	555	1.0124	1.60	2.05	73.69	4.36
26.49	26.17	26.82	1.000	373	374	1.0032	4.09	5.23	79.85	4.72
27.23	26.82	27.73	1.000	277	278	1.0024	48.40	61.91	814.02	48.14
28.28	27.82	28.74	1.000	178	178	1.0021	15.55	19.89	258.34	15.28
30.38	29.95	31.02	1.000	72	72	1.0052	2.18	2.79	43.76	2.59
31.92	31.46	32.94	1.000	36	37	1.0093	4.50	5.76	151.81	8.98

표 1 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1-1에서 제조된 실리콘 오일은 분자량의 분포가 1213 ~ 1406 [15.94%], 그리고 277 ~ 278 [48.14%]이다.

[ 실험예 2: 픽업율 (pick-up ratio) 평가]

실시예 1의 실리콘계 발수제 및 비교예 1 및 비교예 2의 발수제에 대한 픽업율을 하기와 같이 각각 평가하였다.

각 발수제에 물 1000 g을 투입하여 희석시킨 다음, 여기에 유리섬유 원단(세운티엔에스社, 크기: 25mm X 150 mm)을 2분 동안 침지시킨 후, 0.6 MPa의 압력에서 1 rpm의 속도로 패딩기(padding machine)의 패더(padder)를 통해 원단을 패딩(padding)하였다. 전술한 과정을 3회 반복 실시한 후, 이들의 평균 픽업율을 하기 수학식 1에 따라 계산하여 표 2에 기재하였다.

[수학식 1]

(수학식 1에서,

W₁은 초기 원단의 무게이고,

W₂는 발수제에 젖은 원단의 무게임)

	실시예 1	비교예 1	비교예 2
픽업율(%)	98	92	94

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 발수제는 98% 정도의 평균 픽업율을 나타내었다. 이는 비교예 1 및 2의 발수제의 평균 픽업율과 유사한 결과라는 것을 알 수 있었다.

[실험예 3: wicking 저항성 평가]

실시예 1과 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 발수제를 이용하여 유리섬유원단을 코팅하여 얻은 보온 단열재에 대하여, 하기와 같이 wicking 저항성 평가를 실시하였다. 평가 결과는 하기 표 3 및 도 5에 나타내었다.

구체적으로, 실시예 1과 비교예 1 및 2의 발수제 농도를 7 % 정도로 조절한 다음, 각 발수제에 준비된 유리섬유 원단(세운티엔에스社, 크기: 25mm X 150 mm)을 2분 동안 침지시킨 후, 0.6 MPa의 압력에서 1 rpm의 속도로 패딩기(padding machine)의 패더(padder)를 통해 원단을 패딩(padding)하였다. 전술한 과정을 3회 반복 실시한 후, 패딩이 완료된 원단을 190 ℃에서 60 분간 oven에서 경화(curing)를 진행하여 발수층이 형성된 보온 단열재를 제조하였다. 이후, 발수성 평가는 AATCC test method 197-2013: Vertical wicking of Textiles를 참고하여, 각 보온 단열재를 물이 담긴 유리 플라스크에 침지한 후 10분씩 wicking 발생 여부와 wicking 발생시 흡수 높이를 측정하였고, 이는 wicking이 발생하는 시점까지 측정하였다. 하기 표 3에서 '×'는 wicking이 발생되지 않았음을 의미한다.

	보온 단열재의 침지 시간에 따른 wicking test
	10분 경과(㎜)	20분 경과(㎜)	30분 경과(㎜)	40분 경과(㎜)	50분 경과(㎜)
실시예 1	×	×	×	×	0.2 mm
비교예 1	0.6 mm	-	-	-	-
비교예 2	0.8 mm	-	-	-	-

1) 표 3에 나타낸 바와 같이, wicking 테스트를 10분 실행한 결과, 실시예 1의 보온 단열재는 wicking이 발생하지 않았다. 즉, 10분 경과 후, 실시예 1의 보온 단열재는 물의 흡수 높이가 0 ㎜로, 물을 전혀 흡수하지 않았다. 반면, wicking 테스트 10 분 경과 후, 비교예 1의 보온 단열재는 물을 0.6 ㎜ 정도 흡수하였고, 비교예 2의 보온 단열재는 물을 0.8 mm 정도 흡수하였다.

2) 실시예 1의 보온 단열재에 대해, 최대 wicking 저항성을 확인 하기 위하여 10분씩 50분 동안 wicking 발생 여부를 측정한 결과, 50분 경과한 후 물을 0.2 ㎜ 정도 흡수하였다(표 3 참조). 이는 비교예 1 및 2의 발수제에 비해 성능이 5 배 정도 우수하였다.

또, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 50분 경과 후의 실시예 1의 보온 단열재는 물의 흡수 높이가 10분 경과 후의 비교예 1 및 2의 보온 단열재에 비해 낮았다.

이와 같이, 본 발명에 따른 발수제를 이용하여 보온 단열재 원단(유리섬유 원단)을 코팅할 경우, 종래 발수제를 이용하는 경우에 비해 우수한 wicking 저항성을 발휘한다는 것을 확인할 수 있었다.

10: 보온 단열재, 11: 기재,
12: 발수 코팅층

Claims (13)

1. 제1 실리콘 오일(silicone oil); 유화제 또는 이의 용액; 및 물을 포함하는 에멀젼 형태의 보온 단열재용 실리콘계 발수제로서,
   상기 제1 실리콘 오일은 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일인, 보온 단열재용 실리콘계 발수제:
   [화학식 1]
   

   

   
   (상기 화학식 1에서,
   R₁ 은

   

   이고, a 및 b는 각각 1 내지 5의 정수이고;
   R₂는 C₆~C₂₀의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되며;
   R₃ 및 R₄는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며;
   n은 3 내지 10의 정수임).
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성되고,
   상기 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란 및 테트라알콕시실란의 혼합 비율은 1 : 0.5~2 : 0.5~2 중량 비율인, 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 화학식 1로 표시되는 실리콘 오일은 하기 화학식 2로 표시되는 실리콘 오일인, 보온 단열재용 실리콘계 발수제:
   [화학식 2]
   

   

   
   (상기 화학식 2에서,
   R₃ 및 R₄는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기이며;
   n은 3 내지 10의 정수임).
5. 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성된 제1 실리콘 오일(silicone oil);
   유화제 또는 이의 용액;
   물; 및
   상기 제1 실리콘 오일과 상이한 제2 실리콘 오일
   을 포함하는 에멀젼 형태의 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 실리콘 오일과 제2 실리콘 오일의 사용 비율은 1 : 0.3~0.7 중량비율인 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제1 실리콘 오일과 제2 실리콘 오일의 전체 함량은 당해 보온 단열재용 발수제의 총량 대비 30 내지 70 중량%인 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
8. 제1항에 있어서,
   상기 유화제 용액 내 유화제의 함량은 당해 유화제 용액의 총량을 기준으로 6 내지 17 중량%인 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
9. 제1항에 있어서,
   당해 발수제는 상기 제1 실리콘 오일이 1 내지 2 ㎛ 범위의 평균 입경으로 입자화된 수중유형(O/W type) 에멀젼인 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
10. 제1항에 있어서,
    평균 픽업율(pick-up ratio)이 70 내지 100 %인 보온 단열재용 실리콘계 발수제.
11. 기재; 및
    상기 기재에 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 실리콘계 발수제로 형성된 발수 코팅층
    을 포함하는 보온 단열재.
12. 제11항에 있어서,
    상기 기재는 유리섬유를 함유하는 부재인 보온 단열재.
13. 기재; 및
    상기 기재에 에멀젼 형태의 실리콘계 발수제로 형성된 발수 코팅층
    을 포함하는 보온 단열재로서,
    상기 실리콘계 발수제는 제1 실리콘 오일(silicone oil); 유화제 또는 이의 용액; 및 물을 포함하고,
    상기 제1 실리콘 오일은 에폭시기-함유 알콕시실란, C₆~C₂₀의 알킬기-함유 트리알콕시실란, 및 테트라알콕시실란을 포함하는 조성물로 형성되며,
    당해 보온 단열재는 AATCC 시험법 197-2013: Vertical wicking of Textiles에 따른 최대 위킹(wicking) 저항성 시험에서, 물의 흡수 시작 시간은 50분 경과 후부터이고, 물의 흡수 높이가 0.2 ㎜인 보온 단열재.

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