KR102227423B1 - 열차단 코팅제 조성물, 코팅 기구 및 방법 - Google Patents

Abstract

즉시 현장에 적용되고 하자 없는 도막 품질을 얻을 수 있는 가장 최적의 물질과 배합비를 제시한 열차단 코팅제, 코팅 기구 및 코팅 방법이 제공된다. 열차단 코팅제 조성물은 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 60 내지 65 중량%;텅스텐 산화물 15 내지 20 중량%; 증점제로서 폴리아크릴산 0.8 내지 1.2 중량% 및 실록세퀴옥산 12 내지 19 중량%; 및 점착제로서 다이메틸폴리실록산 7.2 내지 8.2 중량%를 포함한다.

Description

열차단 코팅제 조성물, 코팅 기구 및 방법{HEAT BLOCKING COATING AGENT, COATING TOOL AND METHOD}

본 발명은 열차단 코팅제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열차단을 위한 코팅제 조성물, 코팅 기구 및 코팅 방법에 관한 것이다.

국내외 여러 연구자들에 의해 유리용 열차단 코팅제가 개발되고 실제로 제품화되기는 했지만, 그 중 상당수는 여름철 건물 유리 창호를 통해 건물 내부로 침입하는 태양열 파장을 차단 또는 감소시키는 차열 기능 또는 반대로 겨울철 난방열이 창호 유리를 통해 외부로 손실되는 현상을 방지하기 위한 단열 효과 중 어느 한 가지만 발휘하고 있다. 특히, 상당한 시장을 형성하고 있는 틴틴(썬팅) 필름은 화재시 급격한 유독 가스 방출 및 낮은 경도로 인한 잦은 손상 등 관리상 어려움으로 차츰 시장으로부터 배제되고 있는 추세이다. 또한 특허를 취득한 제품 또는 시중에 출시된 제품의 작업성, 도막의 투명성, 도막면의 평활도 측면에서 상당한 하자를 보임으로써 실제로 상업화되지 못하고 문서로만 존재하는 경우가 많다. 결국 커튼 월(통 유리창)을 통한 여름철 냉방비 손실, 겨울철 난방비 손실에 대한 문제를 사회가 충분히 인식하고 있음에도 신축 건물에 고효율 창호 유리가 적용되는 외에 에너지 절감 성능이 거의 없는 기존 건물에 대해서는 현실적 대책이 없어 창호 유리용 열차단 코팅 제품 및 시공 시장이 태동, 성장하지 못하고 있다.

제1 종래 방법은 우레탄 스폰지를 대개 1m 길이로 절단하여 시공하고자 하는 면에 필요한 용량을 흡수시켜 상단에서 하단까지 멈추지 않고 내려 바르는 방식으로, 우레탄 스폰지가 용액을 다시 내놓는 성질이 부족해 자재 로스가 발생하였으며, 일정한 크기 이하 즉, 1m를 넘지 않을 경에는 시공에 큰 문제가 없으나, 그 보다 넓은 유리면에 시공할 경우 각 도포회당 경계선이 선명하게 남기 때문에 도막의 마감면에서 한게가 있었다. 또한 도포 시작점과 종료점 간의 용액 도포량에 차이가 커서 이를테면 유리 위쪽은 많은 양이 도포되고 아래 쪽은 매우 적은 양이 도포되어 열차단 코팅의 효과에 포인트별 차이가 크게 발생하였다.

제2 종래 방법은 코팅 용액을 롤러에 흡수시켜 시공하고자 하는 유리면에 굴려 도포하는 방식으로 작업 속도는 빠르지만 도막의 표면 돌기가 다량 발생하여 코팅면이 매끄럽지 않고 코팅액이 건조된 후 투명도가 떨어져 창 유리를 통한 외부 풍경이 흐리게 보이는 단점이 지속적으로 보고되어 고객 클레임이 발생하고 있다.

제3 종래 방법은 코팅 용액을 공기를 압축하여 분사하는 전용 장비를 이용하여 시공하고자 하는 유리의 상단에서 액체를 분사하면 그 분사된 용액이 유리면을 타고 하단으로 내려가며 코팅막을 형성하는 방법이다. 이 방법은 용액 분사 시점인 상부와 하부의 도막 두께 차이가 대단히 크게 발생하여 심지어 높이가 2m 이상일 경우 상부는 도막이 거의 형성되지 못하기도 한다. 하부로 떨어진 잉여 코팅액은 수거하여 재사용할 수 없을 정도로 불순물에 의해 오염되어 자재의 손실율이 매우 크게 발생한다. 실제로 일부 현장 경험상 자재 로스율이 약 30% 정도였다.

특허 등록번호 제 10-1543266 호{등록일: 2015년 08월 04일}

본 발명은 즉시 현장에 적용되고 하자 없는 도막 품질을 얻을 수 있는 가장 최적의 물질과 배합비를 제시한 열차단 코팅제, 코팅 기구 및 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 열차단 코팅제 조성물은 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 60 내지 65 중량%;텅스텐 산화물 15 내지 20 중량%; 증점제로서 폴리아크릴산 0.8 내지 1.2 중량% 및 실록세퀴옥산 12 내지 17 중량%; 및 점착제로서 다이메틸폴리실록산 7.2 내지 8.2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 코팅 기구는 목재; 상기 목재에 결합되어 사용자가 파지하는 손잡이;

일단이 상기 목재의 상단에 결합되는 제1 패널; 및 일단이 상기 목재의 하단에 결합되고 상기 제1 패널에 대면하게 형성되어 상기 제1 패널과의 사이에 열차단 코팅액이 함침되는 멜라민 스폰지를 삽입하는 영역을 구성하는 제2 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열차단 코팅액은 상기 열차단 코팅제 조성물을 포함할 수 있다. 상기 목재는 경량 목재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 패널은 각각 아크릴 패널 또는 알루미늄 패널을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따른 코팅 방법은 (i) 창호용 유리면을 전처리하는 단계; 및 (ii) 상기 전처리된 창호용 유리면에 청구항 1의 조성물을 갖는 열차단 코팅제를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

단계 (i)은 수성 용제를 포함한 연마제를 이용하여 창호용 유리면을 연마하는 단계; 및 순수 물을 전기분해하여 제조한 가전수를 이용하여 상기 창호 유리를 세척하여 상기 창호용 유리의 표면에 남은 잔여 연마제 및 유분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

단계 (ii)는 상기 코팅 기구를 이용하여 수행할 수 있다.

본 발명은 도막의 투명성, 경화 시간의 단축, 도막면의 평활도 및 고경도 확보 및 열차단 성능과 가시광선 투과율이 충분히 확보된 열차단 코팅 도료(코팅)을 개발 및 문서로만 사장되지 않고 실제 시장 출시 숙원을 본 발명을 통해 해결하고자 한다. 즉, 본 발명의 목적은 사용할 수 있는 창호 유리용 열차단 도료를 개발하는 것이다.

본 발명은 적용 타겟 또한 불필요하게 광범위하지 않고 오직 창호 유리에 한정하며 창틀 및 벽체 전체를 개량할 수 없는 단겹 유리 및 2중 유리라고 해도 단열, 차열 기능이 사실상 거의 없는 노후 빌딩의 창호 유리에 직접 코팅하여 창호 유리를 통해 드나드는 열의 이동을 차단 및 감소 시키는데 목적이 있다.

기존 우레탄 스폰지의 경우 코팅액을 흡수한 후 피시공 유리면에 균일한 양을 토출하지 못하는 문제가 있다. 또한 흡수한 코팅액의 상당량을 시공 후에도 흡수한 상태로 있어, 제품의 로스율이 높아지나 본 발명에서 사용하는 멜라민 스폰지는 코팅액의 흡수율이 뛰어나고, 적은 힘만 가해도 흡수한 양의 90% 이상을 유리면에 토출해 낸다.

멜라민 스폰지는 기본 길이를 30cm로 함으로써 시공하고자 하는 유리면의 면적이 커지면 인원을 추가 투입하면 경계선을 발생시키지 않고 작업을 마무리 할 수 있다. 또한 길이를 더 확장하여 더 넓은 면적을 한 번에 도포할 수 있다.

멜라민 스폰지는 밀도를 자유로이 주문 제작하여 시공 면적에 대응해 재사용 횟수를 조절할 수 있고, 전용 카트리지 홀더를 제작하여 작업 시간, 효율, 평활도 확보 등을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 기구를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 코팅 기구의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 멜라민 스폰지의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열차단 코팅 차열 실험 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동절기 유리면에 대한 단열 실험 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 열차단 코팅제 조성물, 코팅 기구 및 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 열차단 코팅제 조성물은 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 60 내지 65 중량%, 텅스텐 산화물 15 내지 20 중량%, 증점제로서 폴리아크릴산 0.8 내지 1.2 중량% 및 실록세퀴옥산 12 내지 17 중량%, 및 점착제로서 다이메틸폴리실록산 7.2 내지 8.2 중량%를 포함한다.

에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트는 용제로서 너무 60 중량%보다 적으면 이 역시 건조 속도가 너무 빨라져서 작업하기 어렵다. 60 중량%보다 많으면 잘 마르지 않고 도막이 너무 얇아지면서 성능도 떨어진다.

텅스텐 산화물이 이 제품의 열파장을 차단하는 주성분인데 15 내지 20 중량%이고 15 중량%보다 낮으면 기존 일본산 또는 국내 제품들과 비슷한 수준으로 성능이 하락하고, 20 중량%보다 많으면 유리면이 열을 지나치게 품게 되어 파손될 수 있다.

종래의 동일 목적 제품과 달리 유사한 기능을 하는 성분들을 광범위하게 제시하지 않고 가장 최적의 건조 시간, 도막 경도, 도막의 평활도를 얻을 수 있는 폴리아크릴산(POLYACRYLIC ACID)과 Silsesquioxanes(실록세퀴옥산)을 병용한 증점제로, 다이메틸폴리실록산(DIMETHYLPOLYSILOXANE)을 점착제로 이용함으로써 기존 개발 제품, 특허에서 해결할 수 없었던 코팅 표면의 품질을 획기적으로 개선하였으며, 이에 따라 비중이 높은 텅스텐옥사이드의 함량을 올려도 코팅제가 쉽게 흘러버려 도막형상을 방해하는 기존 제품의 치명적인 단점을 해결할 수 있다.

폴리아크릴산(POLYACRYLIC ACID)은 전체 조성물에 대하여 0.8 중량% 내지 1.2 중량%를 포함한다. 한정 이유는, 만약 0.8 중량%보다 적게 되면 비중이 높은 텅스텐 산화물이 도막을 형성하기 전에 흘러버리게 되며 1.2 중량%보다 많아지면 코팅액이 유리면에 균일하게 퍼져 도막을 형성하지 못한 채 건조되므로 하자로 처리되기 때문이다.

이와 같이 증점제의 함유량을 특정 수치에 한정하지 않고 범위를 두게 된 이유는 코팅 작업시 실내 및 유리면의 온도가 계절에 따라 달라지면 그에 연동하여 건조 속도에 차이가 발생하는데, 위 중량%의 범위 내에서 함유량을 조정함으로써 도막형성이 원활하게 할 수 있기 때문이다. 또 다른 증점제로 병용하고 있는 Silsesquioxanes(실록세퀴옥산)과 달리 본 발명품의 작업성에 있어 이 폴리아크릴산(POLYACRYLIC ACID)는 함량 변화에 민감하게 반응함으로 본 발명품의 품질 확보에 키워드로 작용한다.

증점제 용도로 병용하는 Silsesquioxanes(실록세퀴옥산)는 12중량% 내지 17중량%가 가장 바람직하며, 가장 바람직하게는 16 중량% 내지 17 중량%이다. 이는 열차단 효과를 발휘하는 텅스텐 산화물의 나노 분말이 효과적으로 결합하여 균일한 코팅막을 형성하도록 한다. 이 역시 12 중량%보다 적게 되면 텅스텐 산화물의 나노 분말이 균일하게 결합하지 못해 도막 형성 후 열차단 성능이 부분적으로 크게 차이를 보이는 결함이 발생하며, 19 중량%보다 많아지게 되면 텅스텐 산화물의 나노 분말이 뭉치게 되어 도막 형성을 하지 못하게 되기 때문이다.

점착제로서 사용되는 다이메틸폴리실록산(DIMETHYLPOLYSILOXANE)은 적정하게 배합된 코팅액이 유리 표면에 도포된 후 본 발명의 코팅막이 균열, 박리 없이 기대 수명인 10년 또는 그 이상 유지될 수 있도록 하는 역할을 하며 7.2 중량% 내지 8.2 중량%가 바람직한데, 만약 7.2 중량%보다 적어지면 유리면에 엠보싱 또는 반투명 연마 처리가 된 가공유리에 시공하였을 때 도막이 쉽게 박리되는 하자를 발생시키고, 8.2 중량%보다 많아질 경우 도막이 균일하게 형성되기 전에 경화해 버리거나 경도가 지나치게 높아져 단일 면적이 약 4㎡ 이상의 큰 유리판에 시공되었을 경우 태풍, 주변 발파 공사 등에 의한 횡충격파가 가해질 경우 폭발형 파손을 유발할 수 있기 때문이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코팅 기구를 나타낸 정면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 코팅 기구의 평면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 코팅 기구는 목재(100), 손잡이(200), 제1 패널(300), 및 제2 패널(400)를 포함한다.

상기 목재(100)는 경량 목재를 포함할 수 있다. 손잡이(200)는 상기 목재(100)에 결합되어 사용자가 파지한다. 제1 패널(300)는 일단이 상기 목재(100)의 상단에 결합된다.

제2 패널(400)은 일단이 상기 목재(100)의 하단에 결합되고 상기 제1 패널(300)에 대면하게 형성되어 상기 제1 패널(300)과의 사이에 열차단 코팅액이 함침되는 멜라민 스폰지(10)를 삽입하는 영역을 구성한다. 상기 제1 패널(300) 및 상기 제2 패널(400)는 아크릴 패널 또는 알루미늄 패널을 포함할 수 있다.

멜라민 스폰지(10)는 초극세사 섬유질폼으로 밀도가 100,000분의 1 mm로 수축 가공되어서 밀도가 조밀하며 흡착력과 보습력, 살균력 그리고 물의 흡,배수력 통풍성이 일반 스폰지보다 탁월하다. 멜라민 스폰지(10)의 흡착력을 강화하기 위하여 식용 물엿 6과 물 4의 비율로 희석된 용기에 멜라민 스폰지(10)를 담근 후 짜서 건조하여 코팅되게 하여 필터 소재로 사용하였기 때문에 물엿의 끈적임 성분이 황사 입자나 분진 입자의 흡착 효율과 보습력을 더욱 좋아지게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 창호 유리 코팅 방법을 단계별로 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 단계 (i)는 창호용 유리면을 전처리하는 단계이다.

단계 (i)는 (i-1) 수성 용제를 포함한 연마제를 이용하여 창호용 유리면을 연마하는 단계; 및 (i-2) 순수 물을 전기분해하여 제조한 가전수를 이용하여 상기 창호 유리를 세척하여 상기 창호용 유리면에 남은 잔여 연마제 및 유분을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 단계 (ii)는 상기 전처리된 창호용 유리면에 열차단 코팅제 조성물을 갖는 열차단 코팅제를 코팅하는 단계이다.

실시예 1

시험 조건으로 유리면의 온도 20℃, 50 ㎠의 면적에 표준 사용량 10g의 열차단 코팅제를 코팅하였을 경우, 폴리아크릴산의 중량비에 따른 1, 2차 코팅제 펼침 작업 가능 시간 실험 결과는 다음 표 1과 같다. 즉, 폴리아크릴산의 중량인 0.8 내지 1.2%인 경우 하자 발생시에도 보수가 가능한 것을 알 수 있다.

중량%	0.4	0.8	1.2	1.6
1차 펼침후 2차 펼침가능시간	10분 이상 (시공후 먼지 다량 흡착 및 흐름 현상 발생)	5분 내지 7분 (하자 발생시 보수 가능)	3분 내지 5분 (하자 발생시 보수 가능)	1분 이내 (하자 발생시 대응 여유 없음)

위 실험에서 확인하고자 하는 점은 코팅액을 펼쳐 바른 후 경화되는 시간에 따라 다시 수정할 수 있는 지 여부이다. 이는 재작업을 하게 되는 시간적, 인적, 자재비 손실 방지와 양질의 작업 품질 확보와 직접 연관이 있다.

실시예 2

도 4는 3mm 유리면 두 장 중 한 장은 본 발명품 코팅을, 다른 한 장은 코팅하지 않고 적외선 램프에서 10cm 떨어진 곳에 설치하고 각각의 유리면에 온도센서를 부착한 후 그 온도측정 결과 그래프이다. 도 4를 참조하면, 열차단 코팅 유리면이 태양열을 품고 있어 안으로 들여 보내지 않기 때문에 실내의 온도가 하강하는 효과를 볼 수 있다.

실시 예3

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동절기 유리면에 대한 단열 실험 그래프이다. 도 5를 참조하면, 실외 온도 3℃, 실내 온도 22℃로 19℃ 차이가 있는 방의 유리면에 접착식 온도 센서(미도시)를 부착하고 난방을 실시하여 실내 온도가 상승함에 따라 본 발명에 따른 열차단 코팅제를 시공한 유리면과 시공하지 않은 유리면의 온도 변화를 측정한 결과 코팅면의 유리는 열을 품고 있어 코팅하지 않은 유리면보다 표면 온도가 높은 결과를 통해 열을 외부로 내보내지 않는 단열 효과가 있음을 확인 하였다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 멜라민 스폰지
100: 목재
200: 손잡이
300: 제1 패널
400: 제2 패널

Claims (7)

1. 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 60 내지 65 중량%;
   텅스텐 산화물 15 내지 20 중량%;
   증점제로서 폴리아크릴산 0.8 내지 1.2 중량% 및 실록세퀴옥산 12 내지 17 중량%; 및
   점착제로서 다이메틸폴리실록산 7.2 내지 8.2 중량%를 포함하는 열차단 코팅제 조성물.
2. 목재;
   상기 목재에 결합되어 사용자가 파지하는 손잡이;
   일단이 상기 목재의 상단에 결합되는 제1 패널; 및
   일단이 상기 목재의 하단에 결합되고 상기 제1 패널에 대면하게 형성되어 상기 제1 패널과의 사이에 열차단 코팅액이 함침되는 멜라민 스폰지를 삽입하는 영역을 구성하는 제2 패널을 포함하며,
   상기 열차단 코팅액은 청구항 1의 열차단 코팅제 조성물을 포함하는 코팅 기구.
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