KR102305712B1 - 인장력 및 열 차단 성능이 우수한 차열 방수 도막, 이의 제조 방법 및 이의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하면서 얇은 두께를 가지는 효과가 있고, 서로 다른 물리적 특성을 가지는 층들이 적층되어 있음에도 계면간 분리, 크랙 등의 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 직사광선이 지속적으로 내리쬐는 열악한 조건에서도 초기 우수한 차열 특성 및 기계적 물성의 저하를 최소화할 수 있는 높은 내구성 및 내후성을 가지는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 열반사 차열 도막의 제조 방법 및 시공 방법은 작업 단계 및 작업 시간이 종래 대비 현저히 짧고, 시공 시 사용되는 액상 조성물의 사용 함량을 현저히 감소시킬 수 있으며, 시공 완료 후 도막의 불량률 및 하자 발생률을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

인장력 및 열 차단 성능이 우수한 차열 방수 도막, 이의 제조 방법 및 이의 시공 방법{Heat reflection waterproof film with excellent tensile strength and thermal barrier performance, its manufacturing method and its construction method}

본 발명은 열반사 차열 도막에 관한 것으로, 상세하게는, 인장력 및 열 차단 성능이 우수한 열반사 차열 도막, 이의 제조 방법 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도시 열섬 현상의 가장 큰 원인은 태양열에 의해 달궈진 건물의 지붕이나 도로 포장체(콘크리트 또는 아스팔트)에서 발생되는 복사열에 의한 것이며, 이를 해결하기 위해 태양광 반사를 적용한 열반사 도료가 최근 각광받고 있다.

그러나 기존의 열반사 도료는 태양광 중 가시광선을 주로 반사하는 경우가 대부분이었기 때문에 차열 성능 자체가 좋지 못하였으며, 도료 도포 후 표면의 오염이나 내구성/내후성 저하 등의 환경요인 및 기타 작용에 의해 차열 성능이 급격히 저하되는 한계가 있었다. 또한 초기 우수한 차열 효과를 구현하기 위해서는 주기적인 재도포가 요구되는 등 유지 관리에 비용 및 시간이 많이 소요되는 문제까지 있었다. 이와 같이 종래의 열반사 도료는 초기 성능 자체도 우수하지 못한 것은 물론, 조금만 시간이 경과하면 그 성능이 급격히 퇴보되어, 장기적인 관점에서 매우 성능이 떨어지는 단점이 있는 것이 현실이다. 따라서 기존 차열 소재의 장점을 확보하는 동시에 열화 등의 내구성/내후성 저하를 유발할 수 있는 환경요인에서도 초기 성능을 최대한 유지할 수 있어야 하는 등 근본적인 문제점을 해결할 수 있어야 한다.

이러한 차열 도막은 방수 특성을 가지며, 종래까지는 방수재의 재료적 성질에 따라 인장력이 한계가 있기 때문에 도막의 인장강도 및 장기 내구성을 향상시키기 위해 도막의 두께를 두껍게 하여 도막을 시공하였다. 실제로 필드의 많은 현장에서는 시공 이후 하자 관리의 편의성을 고려하여 제조사에서 권장하는 도막 두께보다도 더 두껍게 시공하는 것이 일반적이다.

그러나 폴리우레탄, 폴리우레아 등의 대부분의 방수재료들은 석유계 물질을 포함하는 것으로서, 도막의 두께가 증가할수록 열 교차에 의한 경화가 쉽게 일어나고, 도막의 두께가 증가할수록 시공 단계 및 시공 시간이 늘어나 하자 발생 가능성이 급격히 증가한다. 또한 도막의 두께를 두껍게 하는 것은 결국 도장 횟수의 증가로 이어져 전체 공사비가 증가하며, 도장 횟수를 줄이고 시공 단계 및 시공 시간의 감소를 위해 한 번에 재료를 시공면에 붓고 레기(정한 두께가 형성되도록 만들어주는 도구)로 밀어서 요구 두께가 되도록 시공을 하는 것이 대부분이다. 하지만 이는 시공 과정에서 도막 층 내에 침입한 기포가 빠져나가지 못하고 건조되어 불량인 도막이 형성되는 문제를 유발한다. 기포가 있는 상태에서 도막이 시공 완료될 경우, 여름철 도막이 열을 받게 되면 도막 내 기포는 부피가 증가하여 결국 도막의 크랙 및 파괴로 이어진다. 뿐만 아니라, 도막의 두께를 두껍게 하여 시공하기 위해, 도막을 여러 번에 나누어 시공하는 등의 도장 횟수를 증가시킬 경우, 건조가 충분히 이루어지기 어려움에 따라 재료가 완전 경화되지 않고 벗겨지거나 들뜨는 현상을 유발하며, 이는 하자 발생의 원인이 되기도 한다.

이 같은 이유로, 도막의 두께를 감소시키는 것이 중요하며, 도막의 두께를 감소시킬 경우, 시공 단계 및 시공 시간을 최소화하여 기포 형성, 불완전한 건조 등의 도막의 불량 및 하자 발생률을 최소화할 수 있다. 그러나 도막의 두께를 감소시킬 경우, 도막 자체의 인장강도, 인장신율, 탄성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제 때문에 종래까지는 열반사 차열 도막을 시공함에 있어 높은 두께가 요구되고 있는 것이 현실이다.

이와 같이 종래까지 두껍게 시공될 수밖에 없었던 도막은 특히 폴리우레탄, 폴리우레아 등으로 제조된 방수층을 포함할 경우, 태양광에 지속적으로 노출되면, 방수층은 태양광의 적외선에 의한 열이 흡수되고 누적되어 도막의 변형을 유발함에 따라 하자 발생 및 유지 보수비용이 크게 소요되는 단점이 있다.

또한 단열 성능을 높이기 중공 안료를 혼합하여 도막을 제조하는 경우가 있으나, 이는 중공안료의 함량이 증가할수록 재료간의 분리현상 및 도막 분리가 일어나며, 도막의 압축강도도 현저히 저하되는 문제가 발생한다.

따라서 재료, 시공, 유지보수 등에 소요되는 전체 비용을 최소로 할 수 있고, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하면서 동시에 얇은 두께를 가지는 열반사 차열 도막을 실현할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

한국등록특허 제10-1946050호

본 발명의 목적은 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하면서 얇은 두께를 가지는 열반사 차열 도막 및 이의 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 태양광에 의한 열섬 현상을 최소화할 수 있으며, 높은 차열 특성을 가지는 열반사 차열 도막 및 이의 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 서로 다른 물리적 특성을 가지는 층들이 적층되어 있음에도 계면간 분리, 크랙 등의 문제를 최소화할 수 있는 열반사 차열 도막 및 이의 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 직사광선이 지속적으로 내리쬐는 열악한 조건에서도 초기 우수한 차열 특성 및 기계적 물성의 저하를 최소화할 수 있는 높은 내구성 및 내후성을 가지는 열반사 차열 도막 및 이의 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작업 단계 및 작업 시간이 종래 대비 현저히 짧고, 시공 시 사용되는 액상 조성물의 사용 함량을 현저히 감소시킬 수 있으며, 시공 완료 후 도막의 불량률 및 하자 발생률을 최소화 할 수 있는 열반사 차열 도막의 제조 방법 및 시공 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은, 제1 방수층(10); 상기 제1 방수층(10) 상에 적층되며, 다수의 홀(21)을 포함하는 3차원 트러스 구조의 섬유층(20); 상기 섬유층(20) 상에 적층되는 제2 방수층(30); 및 상기 제2 방수층(30); 상에 적층되는 차열층(40);을 포함하며, 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)은 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 우레아계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지를 포함하는 방수 조성물이 건조되어 형성되며, 상기 차열층(40)은 아크릴계 수지, 실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 수지 및 아크릴-우레탄계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지, 광산란성 실리카 입자 및 루타일 이산화티탄 입자를 포함하는 차열 조성물이 건조되어 형성된다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 섬유층(20)은, 복수의 선형부재(21L)가 일면이 삼각형인 다면체를 구성하되, 복수의 다면체 중 서로 인접한 다면체가 하나 이상의 선형부재(21L)를 공유하는 3차원 트러스 구조를 가질 수 있으며, 상기 다면체는 선형부재(21L)들로 이루어져 형성되는 상기 홀(21)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 섬유층(20)의 홀(21)은 10 내지 50 mm의 평균 폭을 가질 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 섬유층(20)의 홀(21)들간 이격거리는 홀(21)의 평균 폭의 25 내지 75%일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 섬유층(20)에서, 선형부재(21L)는 섬유 상호간 결합된 웹을 형성한 부직포 재질이되, 0.1 내지 100 ㎛의 기공크기 및 10 내지 80%의 기공률을 가질 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 방수층(10)과 상기 제2 방수층(30)은 상기 섬유층(20)의 홀(21)을 통해 서로 접착되어 계면을 이루는 것일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)이 서로 접하는 계면은 상기 섬유층(20)과 접하지 않는 테두리부; 및 상기 섬유층(20)과 접하는 중심부;로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)은 상기 섬유층(20) 전체를 감싸 밀폐하도록 서로 접착된 것일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)의 평균 두께는 서로 독립적으로 0.2 내지 2 mm일 수 있으며, 상기 섬유층(20)의 평균 두께는 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)의 평균 두께의 합보다 작은 것일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 섬유층(20)의 평균 두께는 0.3 내지 1 mm일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 차열층(40)의 평균 두께는 50 내지 500 ㎛일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 차열 조성물은 상기 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 상기 광산란성 실리카 입자 3 내지 30 중량부 및 상기 루타일 이산화티탄 입자 10 내지 80 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 열반사 차열 도막의 제조 방법은, a) 기재면에 상기 방수 조성물을 도포하여 점성을 가지는 제1 방수층(10)을 형성하는 단계; b) 점성을 가지는 상기 제1 방수층 상에 상기 섬유층(20)을 적층하는 단계; c) 상기 섬유층 상에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 제2 방수층(30)을 형성하는 단계; d) 상기 제2 방수층(30) 상에 상기 차열 조성물을 도포하고 건조하여 차열층(40)을 형성하여 도막을 제조하는 단계; 및 e) 상기 기재면으로부터 도막을 탈착하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 열반사 차열 도막의 제조 방법은, a) 대상면에 상기 방수 조성물을 도포하여 점성을 가지는 제1 방수층(10)을 형성하는 단계; b) 점성을 가지는 상기 제1 방수층 상에 상기 섬유층(20)을 적층하는 단계; c) 상기 섬유층 상에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 제2 방수층(30)을 형성하는 단계; 및 d) 상기 제2 방수층(30) 상에 상기 차열 조성물을 도포하고 건조하여 차열층(40)을 형성하여 도막을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하면서 얇은 두께를 가지는 효과가 있다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 태양광에 의한 열섬 현상을 최소화할 수 있으며, 높은 차열 특성을 가지는 효과가 있다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 서로 다른 물리적 특성을 가지는 층들이 적층되어 있음에도 계면간 분리, 크랙 등의 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 직사광선이 지속적으로 내리쬐는 열악한 조건에서도 초기 우수한 차열 특성 및 기계적 물성의 저하를 최소화할 수 있는 높은 내구성 및 내후성을 가지는 효과가 있다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막의 제조 방법 및 시공 방법은 작업 단계 및 작업 시간이 종래 대비 현저히 짧고, 시공 시 사용되는 액상 조성물의 사용 함량을 현저히 감소시킬 수 있으며, 시공 완료 후 도막의 불량률 및 하자 발생률을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열반사 차열 도막의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 열반사 차열 도막의 섬유층(20)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 열반사 차열 도막의 섬유층(20)의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 열반사 차열 도막에 힘이 안가될 시, 섬유층(20)에 인가되는 힘의 분산 방향을 예로서 나타낸 것이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인장력 및 열 차단 성능이 우수한 차열 방수 도막, 이의 제조 방법 및 이의 시공 방법을 상세히 설명한다.

본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.

본 명세서에서 언급되는 “층”의 용어는 각 재료가 연속체(continuum)를 이루며 폭과 길이 대비 두께가 상대적으로 작은 디멘젼(dimension)을 가짐을 의미하는 것이다. 이에 따라, 본 명세서에서 “층”의 용어에 의해, 2차원의 편평한 평면으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 언급되는 “선”의 용어는 각 재료가 연속체(continuum)를 이루며 길이 대비 폭과 높이가 상대적으로 작은 디멘젼(dimension)을 가짐을 의미하는 것이다.

종래까지, 방수 도막, 차열 도막을 제조 및 시공 시, 하자 보수의 용이성을 위해 도막의 두께를 권장 두께보다도 두껍게 하여 도막을 제조 및 시공해야 하는 한계가 있었다. 이는 시공 과정에서 도막 내 기포의 침입이 쉽고, 결국 도막 내에 침입한 기포가 빠져나가지 못하고 건조됨에 따라 주변 온도의 변화에 의해 도막의 들뜸, 벗겨짐, 크랙, 파괴를 일으키는 등의 도막의 불량률을 높이게 된다. 도막의 두께를 얇게 하여 도포 시간, 경화 시간 등에 걸리는 시간을 감소시켜 도막 내 기포의 침입을 줄이는 방법을 이용할 경우, 요구 기계적 물성의 충족이 어려워 종래까지는 현실적으로 두께를 감소시킬 수 없는 한계가 있었다.

이에, 본 발명은 특수한 구조의 섬유층을 수지층과 수지층 사이에 적층되도록 하는 후술하는 수단을 통해, 종래 대비 도막의 두께를 현저히 감소시킬 수 있으면서도 높은 방수 특성과 인장강도 등의 요구 기계적 물성을 충족할 수 있는 열반사 차열 도막을 제공한다. 또한 도막 시공 시 고상의 섬유층을 사용함에도 섬유층과 수지층간 이질감을 최소화하고, 수지층과 섬유층간의 계면 밀착력 및 계면 접착력을 현저히 향상시킬 수 있는 열반사 차열 도막을 제공한다. 따라서 본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 두께 대비 인장력이 현저히 높고, 각 층간 결합력 및 계면 접착력이 현저히 높으며, 보다 낮은 비용으로 두께 대비 높은 단열 성능 및 차열 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

전술한 효과를 구현하기 위한 수단으로, 본 발명에 따른 열반사 차열 도막은, 제1 방수층(10); 상기 제1 방수층(10) 상에 적층되며, 다수의 홀(21)을 포함하는 3차원 트러스 구조의 섬유층(20); 상기 섬유층(20) 상에 적층되는 제2 방수층(30); 및 상기 제2 방수층(30); 상에 적층되는 차열층(40);을 포함하며, 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)은 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 우레아계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지를 포함하는 방수 조성물이 건조되어 형성되며, 상기 차열층(40)은 아크릴계 수지, 실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 수지 및 아크릴-우레탄계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지, 광산란성 실리카 입자 및 루타일 이산화티탄 입자를 포함하는 차열 조성물이 건조되어 형성된다.

상기 섬유층(20)은 3차원 트러스(Truss) 구조를 가지며, 트러스 구조를 가지는 섬유층(20)이 제1 방수층(10)과 제2 방수층(30) 사이에 적층됨으로써, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하면서도 종래 대비 두께가 더 얇은 효과를 구현한다.

상기 3차원 트러스 구조를 갖는 섬유층(20)은, 구체적으로, 복수의 선형부재(21L)가 일면이 삼각형인 다면체를 구성하되, 복수의 다면체 중 서로 인접한 다면체가 하나 이상의 선형부재(21L)를 공유하는 것일 수 있으며, 이때 상기 다면체는 선형부재(21L)들로 이루어져 형성되는 상기 홀(21)을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 선형부재(21L)가 단일폐곡선(Simple closed curve)을 이루어, 그 내부에 상기 홀(21)이 형성된다. 상기 3차원 트러스 구조의 일 예로, 도 2의 구조와 도 3의 구조를 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 도 2의 구조를 들 수 있다.

상기 홀(21)을 포함하는 3차원 트러스 구조를 갖는 섬유층(20)이 제1 방수층(10)과 제2 방수층(30) 사이에 적층될 경우, 제1 방수층(10)과 상기 제2 방수층(30)은 상기 섬유층(20)의 홀(21)을 통해 서로 접착되어 계면을 이룬다. 따라서 도막의 각 층간 계면의 접합력이 현저히 증가하여, 마치 일체화된 하나의 도막과 같은 높은 구조 안정성이 부여된다. 상기 3차원 트러스 구조를 갖는 섬유층(20)이 제1 방수층(10)과 제2 방수층(30) 사이에 적층될 경우, 후술하는 시공 방법에서와 같이, 경화되지 않은 제1 방수층(10) 상에 섬유층(20)이 적층된 후 제2 방수층(30)이 상기 섬유층(20) 위에 도포되므로, 섬유층(20)과 차열층(10,30)간 계면 결합력이 증가된다.

특히 제1 방수층(10) 상에 섬유층(20)이 적층된 후 제2 방수층(30)이 상기 섬유층(20) 위에 도포되면서 섬유층(20)의 홀(21)에 제2 방수층(30)의 하부면이 전부 접촉하지 않고, 홀(21) 내부의 일부 영역에 도막의 하자를 발생시키지 않을 정도의 부피로 공기층이 형성되어 단열 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 종래에는 단열 성능 향상을 위해 중공 안료 등의 중공 물질을 조성물에 첨가하여 도막에 사용하였으나, 이는 조성물의 건조 및 경화 과정에서 하자 발생 확률을 증가시킬 뿐만 아니라, 압축강도, 인장강도 등의 기계적 물성을 크게 저하시키는 한계가 있다. 하지반 본 발명에서는 최종 제조된 도막의 섬유층(20)의 홀(21) 내에 공기층을 더 포함할 수 있음에 따라, 건조 및 경화 시 하자율을 최소화하고, 특히 압축강도, 인장강도 등의 기계적 물성이 우수하면서도 단열 성능을 극대화할 수 있으며, 섬유층이 사용됨에도 각 층간 결합력을 현저히 증대시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 방수층(10, 30)은 방수 특성을 가지면서 동시에 단열 특성도 가지는 단열층일 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 홀(21)은 홀 내부의 전체 부피의 1 내지 40%, 바람직하게는 1 내지 20%의 부피를 가지는 공기층을 더 포함할 수 있으며, 이를 만족할 경우, 시공 시 건조/경화 과정에서 공기층에 의한 크랙 등의 문제를 방지할 수 있다.

상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)이 서로 접하는 계면은 상기 섬유층(20)과 접하지 않는 테두리부; 및 상기 섬유층(20)과 접하는 중심부;로 이루어질 수 있다. 이를 만족할 경우, 도막의 측부에 강한 힘이 가해져도 섬유층(20)이 도막 외부로 노출되어 각 층이 박리되는 문제를 최소화할 수 있다. 즉, 더 바람직하게는, 섬유층(20)은 제1 방수층(10) 및 제2 방수층(30)의 크기보다 작을 수 있으며, 제1 방수층(10) 및 제2 방수층(30)은 섬유층(20) 전체를 감싸 밀폐하도록 서로 접착된 것일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도막 내부에 위치한 섬유층(20)은 상측 또는 하측으로 강한 힘이 인가되더라도 화살표 방향으로 도막에 가해지는 힘을 분산시키므로, 도막이 장기간 열악한 환경에 노출되더라도 파손되는 문제를 최소화할 수 있다.

따라서 상기 섬유층(20)이 존재하지 않을 경우, 얇은 두께에서 높은 기계적 물성을 구현할 수 없으며, 상기 섬유층(20)이 존재하더라도 그 구조가 3차원 트러스 구조가 아닐 경우에도 얇은 두께에서 높은 기계적 물성을 구현할 수 없다. 예를 들어, 홀이 형성된 섬유층(20)을 사용하더라도, 측면 방향으로 형성된 홀이 없는 벌집 구조, 예를 들어 복수의 육각기둥이 나란히 배열된 벌집 구조를 갖는 섬유층(20)이 사용될 경우, 도막의 3차원 전 방향으로 힘을 분산시킬 수 없는 것은 물론, 섬유층(20)의 측면 방향에 형성된 홀(21)을 통한 제1 방수층(10)과 제2 방수층(30)의 접착 경로가 없으므로, 얇은 두께에서 높은 기계적 물성의 전술한 효과를 구현할 수 없다.

상기 섬유층(20) 홀(21)의 크기는 도막의 제조 및 시공 과정에서 제1 방수층(10)과 제2 방수층(30)을 형성하는 차열 조성물이 홀(21)에 충분히 침투하여 각 층이 서로 접착될 수 있으면서 요구 기계적 물성을 구현할 정도라면 무방하다. 바람직한 일 예로, 상기 홀(21)의 크기는 1 내지 100 mm, 좋게는 5 내지 50 mm, 보다 좋게는 10 내지 35 mm인 것이 바람직할 수 있다. 이때 상기 홀(21)은 복수의 선형부재(21L)로 이루어진 다면체 내부에 형성되므로, 상기 홀(21)의 크기는 상기 다면체를 이루는 선의 길이를 의미할 수 있다.

상기 선형부재(21)는 관 형상을 가질 수 있고, 이의 평균직경은 전술한 홀(21)의 크기 및 요구 기계적 물성을 만족할 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들면 선형부재(21)들이 이루는 홀(21)들간 이격거리가 홀(21)의 평균 크기의 25 내지 75%, 구체적으로 40 내지 60%가 되도록 선형부재(21)의 길이(너비)가 조절될 수 있다.

상기 섬유층(20)에서, 선형부재(21L)는 섬유 상호간 결합된 웹을 형성한 부직포 재질인 것이 바람직하며, 바람직한 일 예로, 선형부재(21L)는 0.1 내지 100 ㎛의 기공크기 및 10 내지 80%의 기공률을 가지는 부직포 재질인 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 섬유층(20)은 소정 크기의 기공 및 기공도를 갖는 부직포 재질의 선형부재(21L)가 일면이 삼각형인 다면체를 구성하되, 복수의 다면체 중 서로 인접한 다면체가 하나 이상의 선형부재(21L)를 공유하는 부직포층일 수 있다. 이때 상기 홀(21)은 상기 선형부재(21L)들이 다면체, 즉, 단일폐곡선를 이루어 그 내부에 형성되는 것이므로, 다수의 선형부재(21L)가 단일폐곡선을 이루어 형성하는 홀(21)과 선형부재(21L) 내부에 형성되는 기공은 서로 상이한 것이다.

상기 섬유층(20)의 섬유의 재질은 전술한 구조 안정성을 구현할 수 있는 기계적 물성을 만족하는 것이라면 크게 제한되는 것은 아니며, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리에스터, 레이온, 나일론, 면, 마, 양모, 석면 및 유리섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

상기 섬유층(20)의 평량은 전술한 구조 안정성을 구현할 수 있는 기계적 물성을 만족하는 것이라면 크게 제한되는 것은 아니며, 예컨대 10 내지 1,000 g/m²를 들 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

상기 섬유층(20)의 인장강도는 섬유층(20)의 후술하는 범위의 두께를 만족하는 수준에서 높을수록 좋으며, 예를 들어 0.5 내지 20 kg/cm(KS K 0860, Cut Stirip Method)일 수 있다.

상기 섬유층(20)의 평균 두께는 제1 방수층(10) 및 제2 방수층(30)이 섬유층(20)을 밀폐할 수 있도록 하면서 전술한 바와 같은 높은 인장강도를 가질 수 있을 정도라면, 무방하며, 예컨대 전술한 효과를 구현할 수 있는 측면에서 0.3 내지 1 mm인 것이 바람직할 수 있다.

상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)의 평균 두께는 도막 전체의 두께를 종래 대비 감소시킬 수 있으면서 요구 기계적 물성을 구현하도록 적절히 제어될 수 있으며, 예를 들어 서로 독립적으로 0.2 내지 2 mm, 구체적으로, 0.3 내지 1.5 mm인 것이 바람직할 수 있다. 또한 상기 제1 방수층 및 상기 제2 방수층의 두께 비는 전술한 효과를 구현할 수 있을 정도로 적절히 조절 될 수 있으며, 예를 들어 1:0.5~2인 것일 수 있다.

상기 차열층(40)의 평균 두께는 차열 특성, 즉, 적외선 반사를 장기간 잘 구현할 수 있으면서 제2 방수층(30)에 부착될 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 50 내지 500 ㎛인 것이 적절히 우수한 적외선 반사 특성을 가지면서 적은 비용으로 도막을 제조 또는 시공할 수 있다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 상술한 바와 같이 제1 방수층(10), 섬유층(20), 제2 방수층(30) 및 차열층(40)이 순차적으로 적층된 것으로서, 각 층들이 적층된 도막의 전체 두께는 도막 전체의 두께를 종래 대비 감소시킬 수 있으면서 요구 기계적 물성을 구현하도록 적절히 제어될 수 있으며, 예컨대 0.5 내지 5 mm, 구체적으로 1 내지 3 mm일 수 있다.

본 발명에서는 차열층(10, 30)에 광산란성 실리카 입자가 다른 성분들과 함께 포함됨에 따라, 태양광의 산란, 특히 가시광선뿐만 아니라 근적외선 파장대의 광의 산란이 현저히 증대되는 효과가 구현되며, 바람직하게는 후술하는 구체적 특성을 가지는 광산란성 실리카 입자가 사용됨에 따라 상기 효과가 구현될 수 있다.

바람직한 일 예로, 상기 광산란성 실리카 입자는 무공질 입자, 예를 들어 공극률이 0.1 부피% 이하인 치밀 입자인 것이 좋다. 이를 만족할 경우, 치밀 입자가 아닌 중공형 입자의 축열에 기인하는 열 노화에 의한 내구성 저하, 차열 및 단열 효과를 위한 두꺼운 도막 형성, 중공형 입자임에 따른 높은 흡수성 및 이에 의한 겨울철 입자 중공 내 수분의 응고에 따른 부피 팽창에 의한 도막 구조 붕괴 등을 방지할 수 있다. 또한 이와 동시에, 대상면에 대한 높은 접착력을 구현할 수 있으며, 태양광(태양복사열)에 대한 높은 반사(차단) 특성을 가질 수 있다.

바람직한 일 예로, 상기 광산란성 실리카 입자의 평균 입경은 100 내지 2,500 nm, 구체적으로 200 내지 1,200 nm일 수 있다. 바람직한 일 예로, 광산란성 실리카 입자의 비표면적은 5 내지 9 m²/g, 구체적으로 5.2 내지 8 m²/g일 수 있다. 바람직한 일 예로, 광산란성 실리카 입자의 구형도는 0.8 이상, 구체적으로 0.9 이상일 수 있다. 이러한 광산란성 실리카 입자가 상기 광 산란층에 전술한 성분들과 함께 포함될 경우, 태양광의 가시광선은 물론, 특히 근적외선 파장대의 광의 산란이 현저히 증대될 뿐만 아니라, 강한 물리적 압력과 태양광에 지속적 노출되는 열악한 환경에서도 초기 우수한 성능을 장기간 유지할 수 있다.

상기 루타일 이산화티탄 입자는 열반사 및 차열 특성을 잘 구현할 수 있는 측면에서 평균 입경이 0.1 내지 10 ㎛, 구체적으로 0.2 내지 0.7 ㎛, 보다 구체적으로 0.2 내지 0.55 ㎛일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

상기 차열층(40)은 전술한 성분들과 함께 용매(분산매)를 포함하는 차열 조성물이 대상면 또는 층에 도포되고 건조되어 용매(분산매)가 증발 및 제거되는 과정을 거쳐 도막이 제조 또는 시공된다.

상술한 바와 같이, 상기 방수 조성물 또는 상기 차열 조성물은 아크릴계 수지, 실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 수지 및 아크릴-우레탄계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지를 포함하며, 시공의 용이성 측면에서 상기 수지는 에멀젼 수지인 것이 바람직할 수 있다.

실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 에멀젼 수지는 당업계에서 사용되는 통상적인 것이 사용되면 무방하며, 예컨대 아크릴계 단량체 혼합물과 실란기를 포함하는 반응형 실리콘 수지를 유화중합을 통해 공중합시켜 제조된 것일 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 실란기는 고분자의 주쇄에 결합된 잔기로서 말단에 -Si(OR)₃를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 R은 메틸 또는 에틸일 수 있다.

상기 아크릴-우레탄계 에멀젼 수지는 당업계에서 사용되는 통상적인 것이 사용되면 무방하며, 예컨대 우레탄 수지를 물에 수분산시킨 후 아크릴 모노머를 공중합하여 제조될 수 있다.

상기 아크릴계 에멀젼 수지는 상업적으로 입수 가능한 것이거나, 유화중합법과 같은 공지된 방법에 의해 제조된 것이 사용될 수 있다. 구체적으로, 아크릴계 에멀젼 수지는, 예를 들어 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 이소부틸메타아크릴레이트, t-부틸메타아크릴레이트, 트리에틸프로판트리메타아크레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크레이트, 2-히드록시에틸메타크릴에이트, 2-히드록시프로필메타아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸 메타크릴레이트, 알킬아크릴릭산, 하이드록시프로필메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타아크릴레이트, 부틸렌글리콜트리메타아크릴레이트, 펜타아크릴디올트리메타아크릴레이트, 사이클로알킬메타아크릴레이트의 중합체, 이들의 공중합체 및 이들과 기타 아크릴 모노머와의 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것이 에멀젼화된 것일 수 있다.

바람직한 일 예로, 상기 조성물은 아크릴-우레탄계 수지 또는 실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 수지와 함께 당업계에서 통상적으로 사용되는 아크릴계 수지, 구체적으로 아크릴계 에멀젼 수지를 포함할 경우, 각 층간 계면 접착력이 더 향상될 수 있다. 바람직한 일 예로, 아크릴계 수지가 더 사용될 경우, 그 사용 함량은, 예를 들어, 실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 수지 또는 아크릴-우레탄계 수지 100 중량부에 대하여 아크릴계 수지가 50 내지 500 중량부로 사용될 수 있다.

상기 수지의 중량평균분자량은 도료 분야에서 통상적으로 사용되는 수지의 것을 이용하면 무방하며, 예컨대 5,000 내지 100,000 g/mol을 들 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

종래의 도료는 대부분 유성 도료가 이용되어 왔으나, 이는 시공 시 건조를 위하여 휘발성 용제를 포함함에 따라 환경에 유해한 유기 휘발 성분이 많이 발생되는 문제점을 가진다. 반면에, 본 발명에 따른 조성물은 수용성으로서, 환경에 유해한 휘발성 유기용제를 포함하지 않으면서도 향상된 차열 성능 및 발수 특성을 가질 수 있으며, 이에 더하여 우수한 시공성을 더 가질 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 조성물은 물을 더 포함할 수 있고, 이의 사용 함량은 적절히 조절될 수 있으며, 예컨대 상기 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 물이 10 내지 400 중량부, 구체적으로 20 내지 200 중량부, 보다 구체적으로 30 내지 150 중량부로 사용될 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

상기 조성물의 조성비는 전술한 효과를 구현할 수 있을 수준으로 적절히 조절될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 차열 조성물은 상기 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 상기 광산란성 실리카 입자 3 내지 30 중량부 및 상기 루타일 이산화티탄 입자 10 내지 80 중량부를 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

상기 조성물은 무기 충진재를 더 포함할 수 있으며, 무기 충진재를 더 포함할 경우, 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부, 구체적으로 0.1 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 무기 충진재는 탄산칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 삼산화이알루미늄, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 산화아연, 산화지르코늄, 운모, 활석 및 고령토 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

상기 조성물은 조막제, 분산제, 강도 증진제, 증점제, 점도 안정화제, 소포제, 방부제, 항균제, 침강방지제, 동결방지제 및 pH 조절제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제가 더 사용될 경우 그 사용 함량은 적절히 조절될 수 있으므로 크게 제한되지 않으며, 일 예로 상기 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 구체적으로 0.05 내지 5 중량부로 사용될 수 있다. 상기 조막제의 일 예로 트리메틸히드록시펜틸이소부틸레이트 등의 부틸레이트계 제품 등을 들 수 있고, 상기 분산제의 일 예로 계면활성제 등을 들 수 있으며, 상기 증점제의 일 예로 폴리우레탄계 증점제, 친수성 층상 규산염(Phyllosilicate)계 증점제, 전분(starch)계 증점제 등을 들 수 있다.

상기 점도 안정화제로 다가알코올 등의 친수성 비전해질계 화합물을 예로 들 수 있으며, 구체적인 일 예로, 상기 다가알코올은 환경 오염물질의 방출을 방지하기 위한 관점에서 지방족 다가 알코올, 구체적으로 지방족 2가 알코올, 지방족 3가 알코올, 지환식 2가 알코올 및 방향족 2가 알코올 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 지방족 2가 알코올은 에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-도데칸디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜 등의 직쇄 알코올; 1,2-, 1,3- 또는 2,3-부탄디올, 2-메틸-1,4-부탄디올, 디프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 네오펜 틸글리콜, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디 올, 2-메틸-1,6-헥산디올, 3-메틸-1,6-헥산디올, 2-메틸-1,7-헵탄디올, 3-메틸- 1,7-헵탄디올, 4-메틸-1,7-헵탄디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 3-메틸-1,8-옥탄디올 및 4-메틸옥탄디올 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 지방족 3가 알코올은 글리세린 및 트리메틸올프로판 등에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 지환식 2가 알코올은 1,4-시클로헥산디올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디올, 1,3-시클로펜탄디올, 1,4-시클로헵탄디올, 2,5-비스(히드록시메틸)-1,4-디옥산, 2,7-노보난디올, 테트라히드로푸란디메탄올, 1,4-비스(히드록시에톡시)시클로헥산, 1,4-비스(히드록시메틸)시클로헥산 및 2,2-비스(4-히드록시시클로헥실)프로판 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 방향족 2가 알코올은 m-크실릴 렌글리콜, p-크실릴 렌글리콜, 비스(히드록시에틸)벤젠 및 비스(히드록시에톡시)벤젠 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 전술한 바와 같이 얇은 두께에서도 높으 인장강도를 가져 높은 온도 변화, 잦은 충격 등의 열악한 환경에 장기간 노출되어 사용되더라도 높은 방수 특성 및 높은 내구성을 가진다. 예를 들어 본 발명에 따른 열반사 차열 도막의 인장강도 2.2 N/mm² 이상, 바람직하게는 2.4 N/mm² 이상, 보다 바람직하게는 3.5 N/mm² 이상일 수 있다.

본 발명은 열반사 차열 도막의 제조 방법도 제공한다.

제1 양태로서, 열반사 차열 도막의 제조 방법은, a) 기재면에 상기 방수 조성물을 도포하여 점성을 가지는 제1 방수층(10)을 형성하는 단계; b) 점성을 가지는 상기 제1 방수층 상에 상기 섬유층(20)을 적층하는 단계; c) 상기 섬유층 상에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 제2 방수층(30)을 형성하는 단계; d) 상기 제2 방수층(30) 상에 상기 차열 조성물을 도포하고 건조하여 차열층(40)을 형성하여 도막을 제조하는 단계; 및 e) 상기 기재면으로부터 도막을 탈착하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 양태의 제조 방법은 제조된 열반사 차열 도막은 대상면에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 양태의 제조 방법을 통해 기 제조된 열반사 차열 도막을 대상면으로 운송하여 상기 대상면에 적층할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 예에 따른 열반사 차열 도막은 적층 구조체로서 별도의 장소에서 기 제조된 것이 시공 장소에 이송되어 사용될 수 있다. 상기 기재는 종이, 목재, 금속, 플라스틱, 세라믹 등 다양한 것들이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않음은 물론이다.

제2 양태로서, 열반사 차열 도막의 제조 방법은, a) 대상면에 상기 방수 조성물을 도포하여 점성을 가지는 제1 방수층(10)을 형성하는 단계; b) 점성을 가지는 상기 제1 방수층 상에 상기 섬유층(20)을 적층하는 단계; c) 상기 섬유층 상에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 제2 방수층(30)을 형성하는 단계; 및 d) 상기 제2 방수층(30) 상에 상기 차열 조성물을 도포하고 건조하여 차열층(40)을 형성하여 도막을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. 즉, 제1 양태와는 다르게 대상면에 조성물을 직접 코팅하여 도막을 형성하는 시공 방법일 수 있다.

상기 a) 단계 및 상기 c) 단계는 방수 조성물을 도포하여 각 층을 형성하는 단계로, 도포 수단은 널리 알려져 있으므로 관련한 공지문헌을 참고하여 각 층이 적층된 도막을 시공하면 무방하다.

상기 b) 단계는 상기 a) 단계에서 방수 조성물이 도포되어 형성된 점성을 가지는 상기 제1 방수층(10) 상에 섬유층(20)을 적층하는 단계로, 상기 제1 방수층(10)이 완전히 건조되지 않은 상태, 즉, 방열 조성물의 초기 점도에서 크게 벗어나지 않는 점도를 가지는 상태에서 섬유층(20)이 적층되는 것이 좋다. 이와 같이, 기재면 또는 대상면에 도포된 제1 방수층(10)이 완전히 건조되지 않은 상태에서 섬유층(20)이 적층된 후, 방수 조성물이 도포되어 제2 방수층(30)이 형성될 수 있다. 그리고 건조 과정을 거쳐 최종적으로 완전히 건조 및 경화된 열반사 차열 도막이 형성된다. 이때 각 단계 사이에 제1 방수층(10)이 완전히 건조 및 경화되지 않는 수준으로 (반)건조 과정을 더 거칠 수 있다. 상기 건조 및 경화는 자연 건조, 온풍 건조, 저온 건조 등 다양한 수단을 이용할 있으며, 본 발명에 따른 방수 조성물은 자연 건조로도 전술한 효과를 충분히 구현할 수 있는 이점이 있다.

특히 제1 방수층(10) 상에 섬유층(20)이 적층된 후 제1 방수층이(10)이 완전히 건조되지 않은 상태에서 섬유층(20)과 제2 방수층(30)이 적층되므로, 상기 섬유층(20)의 홀(21)에는 제2 방수층(30)의 방열 조성물이 100% 전부 충진되지 않고 일부 공기층을 형성할 수 있기 때문에 상기 공기층을 통해 단열 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 방수 조성물의 점도는 전술한 효과를 구현할 수 있을 정도라면 적절히 조절될 수 있으며, 예컨대 측정온도 25℃를 기준으로 10 내지 2,500 cPs, 구체적으로 500 내지 2,500 cPs, 보다 구체적으로 1,500 내지 2,500 cPs일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 열반사 차열 도막은 다양한 도료 분야, 건축/토목 분야, 내외장재 등 다양한 종류의 대상면에 적용 및 사용될 수 있다. 바람직하게는 태양광이 노출되는 환경에서 사용될 수 있으며, 도로 페인트, 건물 내/외벽 페인트, 제품의 표면에 칠하는 용도의 페인트, 건축/토목 소재, 내외장재, 바닥재, 천장재, 벽재, 보도블럭, 벽돌, 시트, 마감지, 콘크리트 조형물 등 다양한 용도로서 사용될 수 있다. 바람직하게는 바닥재 용도로 사용될 수 있는 분야일 수 있으며, 도로 용도로서 대상면은 콘크리트, 시멘트 또는 아스팔트일 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<방수 조성물 제조 단계>

아크릴-우레탄계 에멀젼 수지 32 g 및 아크릴계 에멀젼 수지 32 g을 배합하여 방수 조성물을 제조하였다.

<차열 조성물 제조 단계>

평균입경 500 nm의 광산란성 실리카 입자 5 g, 루타일 이산화티탄 입자 25 g 및 물 100 g을 혼합하고, 추가적으로 아크릴-우레탄계 에멀젼 수지 50 g, 아크릴계 에멀젼 수지 50 g 및 분산제를 추가적으로 혼합하여 차열 조성물을 제조하였다.

<도막 시공 단계>

20×20×5 ㎝의 콘크리트 시편에 상기 방수 조성물을 20×20 cm의 면적 및 0.5 mm의 두께로 도포하여 제1 방수층을 형성한 후, 건조되지 않고 방수 조성물의 점도를 유지한 상태에서 즉시 상기 제1 방수층 위의 중심부 상에 섬유층인 0.55 mm두께를 갖는 부직포를 적층하였다. 이때 상기 부직포는 도 2와 같은 트러스 구조를 가지는 것으로서, 상기 제1 방수층의 테두리 여백, 즉, 상하좌우 여백이 각각 2 cm가 되도록 16×16 cm로 재단된 부직포가 사용되었다. 또한 상기 부직포를 이루는 선형부재는 기공률이 약 60%인 폴리프로필렌 부직포가 사용되었다.

이어서 상기 제1 방수층을 반 건조하여 점도를 약 3 배 정도 증가시킨 후, 상기 방수 조성물을 20×20 cm의 면적 및 0.5 mm의 두께로 상기 제1 방수층과 상기 섬유층 위에 재도포하여 제2 방수층을 형성하였다. 이때 상기 제2 방수층은 상기 섬유층을 완전히 밀폐하도록 적층되었으며, 이어서 상기 제1 방수층 및 상기 제2 방수층이 완전히 건조 및 경화되도록 상온 건조하였다.

그 후, 상기 차열 조성물을 상기 제2 방수층 위에 100 ㎛ 두께로 도포하고 충분히 건조 및 경화하여 차열층을 형성함으로써 도막 시편을 제조하였다.

실시예 1에서, 도 2와 같은 트러스 구조 대신 도 3과 같은 트러스 구조의 부직포를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도막 시편을 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1에서, 도 2와 같은 3차원 와렌 트러스 구조의 부직포 대신 복수의 육각형이 서로 접하여 나란히 배열된 2차원 벌집 구조의 부직포를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도막 시편을 제조하였다. 상기 2차원 벌집 구조는 층의 측면에서 바라볼 때 홀이 보이지 않는 구조로, 단위 육각기둥이 기둥 외면끼리 서로 나란히 접촉 배열되어 육각형 2차원 형상으로 형성된 구조를 의미한다.

[비교예 2]

실시예 1에서, 섬유층을 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도막 시편을 제조하였다. 이때 도막의 두께는 실시예 1의 것과 동일하도록 제1 방수층과 제2 방수층의 두께를 조절하였으며, 이들의 두께 비가 1:1이 되도록 조절하였다.

[비교예 3]

실시예 1에서, 차열층을 형성하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도막 시편을 제조하였다.

[비교예 4]

실시예 1에서, 차열 조성물 제조 시 광산란성 실리카 입자를 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도막 시편을 제조하였다.

[비교예 5]

실시예 1에서, 차열 조성물 제조 시 이산화티탄 입자를 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 도막 시편을 제조하였다.

하기 표 1은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 제조된 도막 시편의 각 구성요소를 나타낸 것이다.

구성요소			실시예		비교예
			1	2	1	2	3	4	5
섬유층	3차원 트러스 구조	도 2	○	-	-	×	○	○	○
		도 3	-	○			-	-	-
	2차원 벌집 구조		-	-	○		-	-	-
차열층(g)	광산란성 실리카 입자 (평균 0.5 ㎛)		7.0	7.0	7.0	7.0	×	-	7.0
	이산화티탄 입자		23.0	23.0	23.0	23.0		23.0	-

<차열 및 단열 성능 시험>

실시예들 및 비교예들에서 제조된 도막 시편을 내부온도 50℃의 건조기 내부에서 3일 동안 열화시킨 후, 시편의 도막 표면 중앙 및 내부에 온도 측정 센서를 설치하여 적외선 램프의 조사 전과 후의 도막의 표면 및 내부의 온도 변화를 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 시험 전 도막의 표면 중앙 및 내부의 온도를 약 25℃로 유지하고, 시험 시 적외선 조사 시간을 30분으로 하여 시험하였다.

그 결과, 하기 표 2에서와 같이, 실시예와 비교예 실행 결과에 따라 섬유층이 있을 때와 없을 때의 내부온도차가 1~2도 가량 차이가 나면서 섬유층이 있을 때 단열성능이 확보된다는 것을 확인할 수 있었다.

<인장강도 시험>

실시예들 및 비교예들에서 제조된 도막 시편을 국가 표준 KS F 3211 : 2015 시험 방법에 의한 인장력 성능을 평가하였다.

그 결과, 실시예들 모두 인장강도가 3.9 N/mm² 이상으로 국가 표준 기준을 충족하여, 얇은 두께에서도 우수한 인장강도를 가지며, 열악한 환경에서도 장시간 더 높은 방수성 및 내구성을 가짐을 확인하였다. 그러나 비교예 2는 실시예 1과 비교하여 너무 약한 인장강도를 가짐에 따라 충격 등의 열악한 환경에 장시간 노출될 경우 금방 훼손되어 사용이 어려우며, 이로부터 섬유층의 유무에 따라 인장강도의 편차가 큼을 알 수 있다.

특히 비교예 1의 2차원 벌집구조 섬유층이 3차원 트러스 구조에 비해 약한 인장강도 결과가 나타남에 따라, 본 발명의 효과를 구현하기 위해서는 섬유층의 구조가 중요함을 매우 중요함을 알 수 있다. 따라서 이로부터 얇은 두께에서도 장시간 높은 방수성 및 내구성을 가져 실제 사용 가능하도록 하기 위해서는 트러스 구조의 섬유층이 사용되어야 함을 알 수 있다.

구분	실시예		비교예
	1	2	1	2	3	4	5
표면 온도 (℃)	39	40	39	41	58	50	46
실내 온도 (℃)	29	29	30.5	31	35	33	31.5
인장강도(N/mm2)	3.9	4.1	2.9	2.4	4.2	4.1	4.0

10 : 제1 방수층, 15 : 테두리부,
20 : 섬유층, 21 : 홀,
21L : 선형부재, 30 : 제2 방수층
40 : 차열층

Claims (14)

1. 제1 방수층(10);
   상기 제1 방수층(10) 상에 적층되며, 다수의 홀(21)을 포함하는 3차원 트러스 구조의 섬유층(20);
   상기 섬유층(20) 상에 적층되는 제2 방수층(30); 및
   상기 제2 방수층(30); 상에 적층되는 차열층(40);을 포함하며,
   상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)은 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 우레아계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지를 포함하는 방수 조성물이 건조되어 형성되며,
   상기 차열층(40)은 아크릴계 수지, 실란기를 포함하는 아크릴-실리콘계 수지 및 아크릴-우레탄계 수지 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수분산성 수지, 광산란성 실리카 입자 및 루타일 이산화티탄 입자를 포함하는 차열 조성물이 건조되어 형성되며,
   상기 섬유층(20)은, 복수의 선형부재(21L)가 일면이 삼각형인 다면체를 구성하되, 복수의 다면체 중 서로 인접한 다면체가 하나 이상의 선형부재(21L)를 공유하는 3차원 트러스 구조를 가지며,
   상기 다면체는 선형부재(21L)들로 이루어져 형성되는 상기 홀(21)을 포함하는 열반사 차열 도막.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 섬유층(20)의 홀(21)은 10 내지 50 mm의 평균 폭을 가지는 것인 열반사 차열 도막.
4. 제3항에 있어서,
   상기 섬유층(20)의 홀(21)들간 이격거리는 홀(21)의 평균 폭의 25 내지 75%인 열반사 차열 도막.
5. 제1항에 있어서,
   상기 섬유층(20)에서,
   선형부재(21L)는 섬유 상호간 결합된 웹을 형성한 부직포 재질이되, 0.1 내지 100 ㎛의 기공크기 및 10 내지 80%의 기공률을 가지는 것인 열반사 차열 도막.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 방수층(10)과 상기 제2 방수층(30)은 상기 섬유층(20)의 홀(21)을 통해 서로 접착되어 계면을 이루는 것인 열반사 차열 도막.
7. 제6에 있어서,
   상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)이 서로 접하는 계면은 상기 섬유층(20)과 접하지 않는 테두리부; 및 상기 섬유층(20)과 접하는 중심부;로 이루어진 열반사 차열 도막.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)은 상기 섬유층(20) 전체를 감싸 밀폐하도록 서로 접착된 것인 열반사 차열 도막.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)의 평균 두께는 서로 독립적으로 0.2 내지 2 mm이며,
   상기 섬유층(20)의 평균 두께는 상기 제1 방수층(10) 및 상기 제2 방수층(30)의 평균 두께의 합보다 작은 것인 열반사 차열 도막.
10. 제9항에 있어서,
    상기 섬유층(20)의 평균 두께는 0.3 내지 1 mm인 열반사 차열 도막.
11. 제1항에 있어서,
    상기 차열층(40)의 평균 두께는 50 내지 500 ㎛인 열반사 차열 도막.
12. 제1항에 있어서,
    상기 차열 조성물은 상기 수분산성 수지 100 중량부에 대하여 상기 광산란성 실리카 입자 3 내지 30 중량부 및 상기 루타일 이산화티탄 입자 10 내지 80 중량부를 포함하는 열반사 차열 도막.
13. 제1항, 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항의 열반사 차열 도막의 제조 방법으로서,
    a) 기재면에 상기 방수 조성물을 도포하여 점성을 가지는 제1 방수층(10)을 형성하는 단계;
    b) 점성을 가지는 상기 제1 방수층 상에 상기 섬유층(20)을 적층하는 단계;
    c) 상기 섬유층 상에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 제2 방수층(30)을 형성하는 단계;
    d) 상기 제2 방수층(30) 상에 상기 차열 조성물을 도포하고 건조하여 차열층(40)을 형성하여 도막을 제조하는 단계; 및
    e) 상기 기재면으로부터 도막을 탈착하는 단계를 포함하는 열반사 차열 도막의 제조 방법.
14. 제1항, 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항의 열반사 차열 도막의 시공 방법으로서,
    a) 대상면에 상기 방수 조성물을 도포하여 점성을 가지는 제1 방수층(10)을 형성하는 단계;
    b) 점성을 가지는 상기 제1 방수층 상에 상기 섬유층(20)을 적층하는 단계;
    c) 상기 섬유층 상에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 제2 방수층(30)을 형성하는 단계; 및
    d) 상기 제2 방수층(30) 상에 상기 차열 조성물을 도포하고 건조하여 차열층(40)을 형성하여 도막을 제조하는 단계;를 포함하는 열반사 차열 도막의 시공 방법.

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