KR102399896B1

KR102399896B1 - 단열성 및 방음성이 향상된 다용도 도료 조성물

Info

Publication number: KR102399896B1
Application number: KR1020210128835A
Authority: KR
Inventors: 차지연
Original assignee: 차지연
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2022-05-18

Abstract

본 발명은 도장, 단열, 방음, 코팅, 페인팅, 미술, 염색 및 접착 등의 용도로 사용될 수 있는 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 도료 조성물은 유리세라믹과 고무 성분을 포함한 최적의 조성으로 배합되어 혼화성, 단열성, 방음성, 접착력, 심미성, 내구성 등이 향상되기 때문에, 건축물 표면에 도포되는 단열 및 방음용 도료는 물론, 미술용 페인트, 코팅제, 접착제 등 다양한 용도에 사용되기 매우 적합하다.

Description

단열성 및 방음성이 향상된 다용도 도료 조성물 {VERSATILE PAINT COMPOSITION WITH IMPROVED THERMAL INSULATION AND SOUND INSULATION PROPERTIES}

본 발명은 단열성 및 방음성이 향상된 도료 조성물에 관한 것으로서, 유리세라믹과 고무 성분을 포함한 최적의 조성으로 배합되어 단열성 및 방음성 뿐만 아니라 혼화성, 접착력, 내구성, 심미성 등도 향상되기 때문에, 건축물 표면에 도포되는 단열 및 방음용 도료는 물론, 미술용 페인트, 코팅제, 접착제 등 다양한 용도로 사용되기 매우 적합하다.

일반적으로 건축 구조물은 외부의 기온이나 날씨 조건에 영향을 받지 않고 실내의 온도를 일정하게 유지하기 위해 다양한 단열재를 적용하여 건축된다. 단열재에 의한 단열 효과가 높을수록 외부 기온의 영향을 적게 받기 때문에 에어컨이나 난방기 등 인위적인 냉, 난방 시설 사용 및 유지에 따르는 에너지 절감 효과가 증진되므로, 최근 지어지는 건축 구조물의 경우에는 특히 더 단열 시공의 중요성이 커지고 있다.

단열재는 크게 단열패널과 단열도료로 나뉘는데, 단열패널은 주로 성형 방식이나 충진 방식으로 제조된 것으로서 단열 작업이 용이하고 작업 시간이 적게 소요되는 장점이 있는 반면, 석면이나 그라스 울 등의 재료가 사용되는 경우 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있는 문제가 있다.

단열재로서 도료를 사용할 경우, 단열패널에 비해 저렴하고 시공이 용이한 장점이 있다. 그러나, 종래의 단열용 도료는 두껍게 시공하기 곤란하고 상대적으로 단열성능과 내구성이 떨어지며, 결로 현상에 의해 곰팡이가 발생할 수 있는 문제가 있었다.

특히, 기존의 단열용 도료는 세라믹 베이스로서 에어로겔, 탈크와 같은 성분을 사용하였는데, 에어로겔은 오픈셀 구조를 갖는 고가의 재료로서 다른 재료들과 혼합 시 단열성능이 저하되는 문제가 있으며, 탈크의 경우 밀도가 높아 도료 자체를 무겁게 함으로써 접착력이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 이러한 재료들은 교반 시 침전현상을 보이기 때문에, 교반 작업 시 고가의 교반 장비를 사용하여 별도로 교반을 해야 하는 문제가 있었다. 이는 시공시간이 길어지고 시공의 난이도를 높이는 원인이 되었다.

한편, 최근에는 층간 소음이 사회적인 문제로 대두됨으로써 건축 시 소음 기준을 충족해야 하기 때문에 방음 또는 흡음력을 갖는 소재에 관심이 집중되고 있으나, 패널과 같은 방음성 소재들은 공간을 많이 차지하여 건축물의 층고가 낮아지는 문제가 있기 때문에, 효율적으로 방음이 가능한 도료 소재의 개발이 필요한 실정이다.

국내등록특허공보 제10-2113031호

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유리세라믹과 고무 성분을 포함한 최적의 조성으로 배합되어 단열성 및 방음성 뿐만 아니라 혼화성, 내구성, 접착력, 심미성 등도 향상됨으로써, 건축물 단열용 도료를 포함한 다양한 목적 및 용도에 활용될 수 있는 도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 도료 조성물은 유리세라믹 3-30 wt%; 고무 20-50 wt%; 석고 0 또는 1-15 wt%; 첨가제 20-70 wt%; 및 잔량의 수분을 포함하되, 상기 고무는 20-120 메쉬(mesh)의 EPDM고무 및 NBR고무 중 하나 이상을 포함하고, 상기 첨가제는, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 EVA계 수지 중 하나 이상을 포함하는 수지 첨가제; 산화철, 이산화티타늄 및 실리카 중 하나 이상을 포함하는 무기 첨가제; 및 벤즈이소티아졸리논, 프로필렌 글리콜 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 중 하나 이상을 포함하는 유기 첨가제를 포함한다.

상기 유리세라믹은 글라스버블 및 유리섬유 중 하나 이상을 포함하되, 상기 글라스버블은 하기 (1) 내지 (3) 중 하나 이상을 만족할 수 있다.

(1) 밀도: 0.12-0.60 g/cc

(2) 충격강도: 200-27,000 psi

(3) 평균입도: 15-65 μm

상기 EPDM고무 또는 NBR고무는 -300-10 ℃에서 저온 분쇄방식 또는 맷돌 분쇄방식에 의해 제조된 것일 수 있다.

상기 도료 조성물은 하기 (1) 내지 (4) 중 하나 이상을 만족할 수 있다.

(1) 방음성: 4 dB 이상

(2) 접착강도: 2 MPa 이상

(3) 인장강도: 10 MPa 이상

(4) 밀도: 3.0 g/cm³ 이하

상기 도료 조성물은 도장, 단열, 방음, 코팅, 페인팅, 미술, 염색 및 접착으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용도로 사용될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 도료 조성물은 유리세라믹과 고무 성분을 포함한 최적의 조성으로 배합되어 단열성 및 방음성 뿐만 아니라, 혼화성, 접착력, 내구성, 심미성 등이 향상되기 때문에, 건축물 표면에 도포되는 단열 및 방음용 도료는 물론, 미술용 페인트, 코팅제, 접착제 등 다양한 용도에 사용되기 매우 적합하다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1 및 2는 본 발명의 실험예에 따른 도료 조성물의 질감 및 두께감을 갖는 외관과 발림성을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 도료 조성물의 고온단열 및 저온단열 평가 과정을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 도료 조성물의 결로성능시험 성적서 및 도료를 도포한 시료를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 도료 조성물의 독성물질 시험확인서이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 도료 조성물의 화재안전성 시험결과이다.
도 7은 본 발명의 실험예에 따른 도료 조성물의 방음성 평가실험 과정을 나타낸 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '-' 또는 '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 다른 언급이 없는 한 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

그리고 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도료 조성물은 유리세라믹 3-30 wt%, 고무 20-50 wt%, 석고 0 또는 1-15 wt% 및 첨가제 20-70 wt%를 포함하며, 잔량의 수분을 포함한다. 상기 첨가제는 수지 첨가제, 무기 첨가제 및 유기 첨가제를 포함하며, 바람직하게는 40-70 wt% 또는 50-70 wt%, 보다 바람직하게는 55-70 wt% 또는 50-60 wt%로 포함될 수 있다.

유리세라믹

유리세라믹은 본 발명의 도료 조성물에 우수한 단열성능을 부여하고 교반을 용이하게 할 수 있다. 또한 가벼워서 도료를 물품이나 건물 외관에 도포 시의 접착력, 발림성 등을 향상시킬 수 있다.

유리세라믹은 글라스버블 또는 유리섬유와 같은 글라스 중공체를 포함할 수 있다. 글라스 중공체와 같은 클로즈드셀은 종래의 세라믹 재료인 에어로겔과 같은 오픈셀과 달리 다른 재료들과 혼합되더라도 단열성능이 저하되지 않으며, 에어로겔보다 훨씬 저렴하여 원가경쟁력이 높다는 장점이 있다.

또한, 글라스버블의 밀도는 0.12-0.60 g/cc로서 다른 종래의 재료인 탈크(2.7 g/cc)에 비해 훨씬 가볍기 때문에 접착력, 발림성, 교반성 등이 크게 향상될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 본 발명의 도료 조성물은 하기 (1) 내지 (3) 중 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상, 보다 바람직하게는 모두 만족하는 글라스버블을 포함할 수 있다.

(1) 밀도: 0.12-0.60 g/cc, 바람직하게는 0.4-0.6 g/cc

(2) 충격강도: 200-27,000 psi, 바람직하게는 5,000-20,000 psi

(3) 평균입도: 15-65 μm, 바람직하게는 33-55 μm

유리섬유의 경우, 굵기가 0.2-0.5 mm거나 길이가 5-15 mm인 유리섬유를 사용할 수 있다. 굵기 및 길이가 상기 범위를 벗어나면 단열성능의 실질적인 발현이 어렵거나 다른 재료들과의 균일한 혼합이 어려울 수 있다.

유리세라믹은 본 발명의 도료 조성물에 3-30 wt%, 바람직하게는 5-20 wt%, 보다 바람직하게는 5-15 wt%로 포함될 수 있다. 유리세라믹의 함량이 상기 범위 미만이면 단열성능, 교반성 등이 떨어질 수 있고, 상기 범위를 초과하면 접착력 등이 떨어질 수 있다.

고무

고무로서 EPDM고무, NBR고무, NR고무, SBR고무 및 실리콘고무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 EPDM고무 및 NBR고무 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 고무는 고무 입자, 고무칩, 고무 미분 등의 형태로 사용할 수 있다. 고무는 20-120 메쉬(mesh), 바람직하게는 40-80 메쉬의 입도를 갖는 것을 사용할 수 있다. EPDM고무 및/또는 NBR고무는 -300-10 ℃에서 저온 분쇄방식에 의해 제조된 것을 사용할 수 있다. 다만 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 고무는 상온에서 맷돌에 의해 분쇄된 것을 사용할 수도 있다.

EPDM고무와 NBR고무는 내후성, 내구성 등이 우수하며, 본 발명의 도료 조성물의 단열성능을 극대화하고 방음성을 향상시킬 수 있다. 또한, 고무가 필러 역할을 함으로써 도료 조성물의 두께감 형성에 용이한 장점이 있다.

고무는 본 발명의 도료 조성물에 20-50 wt%, 바람직하게는 20-40 wt%, 보다 바람직하게는 20-30 wt%로 포함될 수 있다. 고무의 함량이 상기 범위 미만이면 단열성능, 방음성 등이 떨어질 수 있고, 상기 범위를 초과하면 접착력, 교반성 등이 떨어질 수 있다.

석고

석고는 반수석고(CaSO₄. 1/2H₂O), 이수석고(CaSO₄. 2H₂O) 또는 이들이 혼합된 석고를 사용할 수 있으며, 단열성능 및 방음성 등을 향상시킬 수 있다. 석고는 석고 분말의 형태로 사용할 수 있으나, 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

석고는 본 발명의 도료 조성물에 0 또는 1-15 wt%로 포함될 수 있다. 즉, 석고는 사용될 수도 있고 생략될 수도 있는데, 석고가 사용되는 경우 1-15 wt%, 바람직하게는 5-10 wt%로 포함될 수 있다.

수지 첨가제

수지 첨가제는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 EVA계 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 수지를 포함할 수 있다.

아크릴계 수지는 도료 조성물에 우수한 가공성, 알칼리성, 경도, 내식성 및 고휘도 외관 특성을 부여할 수 있다.

아크릴계 수지는 (메타)아크릴레이트 단량체 및 비닐 단량체를 중합하여 제조된 것일 수 있다. (메타)아크릴레이트 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 N-메틸올 아크릴아미드, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디사이클로펜테닐 옥시에틸 메타크릴레이트, 아크릴산 다이머, 헥산디올 디아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 트리이소프로필실릴 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트 프탈레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 디아세톤 아크릴아미드, 이소부틸 메타크릴레이트, 히드록시이소프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 트리이소프로필 실릴 메타크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, t-부틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, t-부틸 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 메타크릴산, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 클로로스티렌, 사이클로헥실비닐에테르에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

비닐 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로 헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 아크릴계 수지의 고형분 함량(NV)은 25 내지 55%, 예를 들어 35 내지 45%일 수 있고, 유리전이온도(Tg)는 70 내지 100 ℃, 예를 들어 80 내지 90 ℃일 수 있고, 산가는 -10 내지 10 mgKOH/g, 예를 들어 -5 내지 2 mgKOH/g일 수 있고, 수평균분자량은 10,000 내지 50,000 g/mol, 예를 들어 25,000 내지 35,000 g/mol일 수 있다.

상기 아크릴 수지의 유리전이온도(Tg)가 70 ℃ 미만일 경우 내열탕성 및 경도가 저하될 수 있고, 100 ℃ 초과일 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다. 상기 아크릴 수지의 산가가 -10 mgKOH/g 미만일 경우 내약품성 및 내후성이 저하될 수 있고, 10 mgKOH/g 초과일 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다. 상기 아크릴 수지의 수평균분자량이 10,000 g/mol 미만일 경우 외관 및 경도가 저하될 수 있고, 50,000 g/mol 초과일 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

우레탄 수지는 폴리올과 이소시아네이트의 반응에 의해 제조된 것을 사용할 수 있다.

폴리올로는 당 분야에서 우레탄 수지 합성에 사용되는 통상적인 폴리올을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 폴리올의 비제한적인 예로는, 폴리에테르(polyether) 폴리올, 폴리에스테르(polyester) 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르 디올, 폴리부타디엔 디올(polybuthadiene diol), 폴리테트라메틸렌에테르(polytetra methylene ether) 디올, 폴리프로필렌 옥사이드(polypropylene oxide) 디올, 폴리부틸렌옥사이드(polybutyleneoxide) 디올, 트리올(triol) 등이 있다. 전술한 성분을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.

이소시아네이트로는 당 분야에서 우레탄 수지 합성에 사용되는 통상적인 이소시아네이트 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate, TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexa Methylene Di-isocyanate, HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Di-isocyanate, IPDI), 메타 자일렌 디이소시아네이트(MXDI), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(TMXDI), 상기 MDI의 벤젠 고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(H12 MDI), 자일렌 디이소시아네이트(XDI)의 벤젠 고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(수첨 XDI) 등이 있다. 전술한 성분을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.

우레탄 수지의 점도(23 ℃)는 1,000 내지 7,000 mPa.s, 예를 들어 2,800 내지 5,800 mPa.s일 수 있고, 고형분 함량(NV)은 60 내지 90%, 예를 들어 70 내지 80%일 수 있고, 수평균분자량은 500 내지 3,000 g/mol, 예를 들어 1,000 내지 1,500 g/mol일 수 있고, 중량평균분자량은 1,000 내지 5,000 g/mol, 예를 들어 1,700 내지 2,300 g/mol일 수 있고, 이소시아네이트 당량은 200 내지 600 g/eq, 예를 들어 350 내지 450 g/eq일 수 있다.

우레탄 수지의 수평균분자량이 500 g/mol 미만일 경우 내열탕성 및 내후성이 저하될 수 있고, 3,000 g/mol 초과일 경우 내식성 및 내후성이 저하될 수 있다. 우레탄 수지의 이소시아네이트 당량이 200 g/eq 미만일 경우 내식성 및 내후성이 저하될 수 있고, 600 g/eq 초과일 경우 내열탕성이 저하될 수 있다.

수지 첨가제는 첨가제 중에 20-90 wt%, 바람직하게는 30-80 wt%, 보다 바람직하게는 40-70 wt%로 포함될 수 있다. 수지 첨가제의 함량이 상기 범위 미만이면 혼화성, 접착력, 질감 등이 약화될 수 있고, 상기 범위를 초과하면 단열성능, 방음성 등이 떨어질 수 있다.

무기 첨가제

무기 첨가제로서 산화철, 이산화티타늄, 실리카로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 무기 첨가제는 채움재 역할을 하여 본 발명의 도료 조성물의 내구성, 내충격성, 자외선 차단성 등을 향상시킬 수 있다.

예시적인 실시예에서, 산화철, 이산화티타늄 및 실리카는 1~5:1~5:1~5로 포함될 수 있으나, 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

무기 첨가제는 첨가제 중에 5-40 wt%로 포함될 수 있다. 무기 첨가제의 함량이 상기 범위 미만이면 내구성, 자외선 차단성 등이 약화될 수 있고, 상기 범위를 초과하면 접착성, 단열성능 등이 떨어질 수 있다.

유기 첨가제

유기 첨가제로서 방부제, 항균제, 용제, 유화제, 첨가제 등을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 유기 첨가제로서 벤즈이소티아졸리논, 프로필렌 글리콜 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(hydroxypropyl methylcellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 벤즈이소티아졸리논은 바람직하게는 1,2-벤즈아이소티아졸린-3-온일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 벤즈이소티아졸리논, 프로필렌 글리콜 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로스는 1~5:1~5:1~5로 포함될 수 있으나, 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 도료 조성물은 도료의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 도료 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 소포제, 탈포제, 레벨링제, 가소제, 조색제, 자외선 흡수제, 표면 조정제, 유연제, 부착증진제, 습윤제 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

분산제는 조성물을 구성하는 각 재료들을 분산시키고 거리 유지를 통해 재응집을 막아, 도막에 균일한 물성이 발현되도록 하는 역할을 한다. 상기 분산제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 일례로, 고분자량의 블록 공중합체 타입의 분산제 등을 사용할 수 있다.

소포제는 도장 시 발생되는 기포를 억제함으로써 도막의 외관 특성을 높여주는 역할을 하는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 소포제를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제를 사용할 수 있고, 일례로 폴리실록산 타입의 소포제를 사용할 수 있다.

레벨링제는 도료 조성물이 평탄하고 매끄럽게 코팅되도록 레벨링함으로써 조성물 내의 접착력을 증진시키면서 도막의 외관 특성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 레벨링제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 아민계 레벨링제 등이 있다.

가소제는 도료 조성물의 점도를 조절하고 저장안정성을 개선시키는 역할을 한다. 상기 가소제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로, 아크릴계 또는 폴리에스테르계 가소제를 사용할 수 있다.

조색제로서 당 분야에 알려진 통상적인 체질 안료, 유색 안료 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

체질 안료는 도막 내의 기공을 충전시키고, 도막 형성을 보완하며, 도막에 살오름성 또는 기계적 성질을 부여하는 역할을 한다. 따라서, 체질 안료를 포함할 경우, 양호한 도막 외관을 얻을 수 있는 동시에 경도, 내충격성 및 방청성 등을 향상시킬 수 있다. 상기 체질 안료로는 도료 조성물에 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 마그네슘 실리케이트, 카올린, 마이카, 실리카, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 하이드록사이드, 황산바륨 등이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.

유색 안료는 도료에 원하는 색상(유색)을 발현하거나 도막의 강도나 광택을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 안료로는 도료에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 메탈릭 안료, 알루미늄-페이스트(Al-paste), 펄(pearl) 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 사용 가능한 유색 안료의 비제한적인 예로는, 아조계, 프탈로시아닌계, 산화철계, 코발트계, 탄산염계, 황산염계, 규산염계, 크롬산염계 안료 등이 있으며, 예컨대, 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 있다.

유기 첨가제는 첨가제 중에 5-40 wt%로 포함될 수 있다. 유기 첨가제의 함량이 상기 범위 미만이면 혼화성, 부식성 등이 약화될 수 있고, 상기 범위를 초과하면 내구성 등이 떨어질 수 있다.

본 발명의 도료 조성물은 유리세라믹 3-30 wt%, 고무 20-50 wt%, 석고 0 또는 1-15 wt%, 첨가제 20-70 wt% 및 물 잔량을 혼합 후 교반 및 숙성하여 제조할 수 있다. 이때 고무는 잘게 분쇄하는 파우더링 작업을 통해 제조된 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 도료 조성물을 이용한 도장방법은 다음과 같을 수 있다.

먼저 하도 도장 방법으로서 표면처리가 끝난 후에 프라이머를 하도재(잿소)로 도장할 수 있다. 소지면의 흡수가 심한 부분은 추가로 1회 재도장 할 수 있다.

상도 도장 방법으로서, 하도 도장 후에 20 ℃기준, 최소 3시간 이상 경과 후에 완전 건조가 완료된 후 상도과정을 진행할 수 있다. 단열 성능을 더 강화하기 위해 2회이상 재도장을 할 경우, 최소 도장 후 20 ℃에서 최소 3시간 이상 완전경화가 끝난 후 재도장할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 도료 조성물은 하기 (1) 내지 (4) 중 둘 이상, 바람직하게는 셋 이상, 보다 바람직하게는 모든 특성을 만족할 수 있다.

(1) 방음성: 4 dB 이상, 바람직하게는 5 dB 이상, 보다 바람직하게는 6 dB 이상 (하기 실험예 1 의거)

(2) 접착강도: 2 MPa 이상, 바람직하게는 2.5 MPa 이상, 보다 바람직하게는 3 MPa 이상 (KS F 4919 의거)

(3) 인장강도: 10 MPa 이상, 바람직하게는 10.5 MPa 이상, 보다 바람직하게는 11 MPa 이상 (ASTM D1708-13 의거)

(4) 밀도: 3.0 g/cm³ 이하, 바람직하게는 2.5 g/cm³ 이하, 보다 바람직하게는 1-2 g/cm³

이하에서는 제조예 및 실험예를 통해 본 발명에 대하여 설명하나, 본 발명의 효과가 하기 실험예에 의해 제한되지 아니함은 자명하다.

제조예 1

입도 약 33-55 μm의 글라스버블 100 g, 저온 분쇄방식으로 제조된 약 40-80 메쉬(mesh) EPDM고무 미분 300 g, 석고 분말 50 g, 메타크릴산 수지 270 g, 산화철, 이산화티타늄 및 실리카 혼합물 30 g, 1,2-벤즈아이소티아졸린-3-온, 프로필렌 글리콜 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 혼합물 100 g, 안료 10 g, 물 140 g을 교반기에 투입하고 상온에서 약 20분 동안 100-200 rpm으로 교반 및 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다. (실시예)

실험예 1

제조된 실시예의 도료 조성물에 대하여 심미성, 발림성, 단열성, 결로성능, 화재안전성, 방음성, 교반성, 접착강도 및 인장강도를 평가하였다. 각 항목은 다음과 같은 방식으로 평가하였다.

- 심미성: 도료의 외관 표현 기능으로서의 질감 및 두께감을 관능평가

- 발림성: 미장 도구로 도료를 물품 외관에 도포 시의 발림성을 관능평가

- 단열성: 두께 3㎜의 투명 유리판(가로 150 ㎜, 세로 250 ㎜)에 도료를 유리판 한쪽 면에 도막제조기(애플리케이터, 도장폭 75 ㎜)를 이용하여 250 ㎛(습도막)가 되도록 도장한다. 도장 후 상온(23±5 ℃, RH 65±10%)의 실내에서 5일간 정치 후 건조기 60 ℃에서 30분 건조한 다음 데시게이터에서 30분 이상 정치한 시료를 시험편으로 사용한다. 시료의 일측에 열원을 놓고 반대측면의 온도를 측정함으로써 고온단열 및 저온단열을 평가한다.

- 결로성능: 가. 두께 3㎜의 투명 유리판(가로 150 ㎜, 세로 250 ㎜)에 결로보완용페인트 시료를 유리판 한쪽 면에 도막제조기(애플리케이터, 도장폭 75 ㎜)를 이용하여 250 ㎛(습도막)가 되도록 도장한다. 도장 후 상온(23±5 ℃, RH 65±10%)의 실내에서 5일간 정치 후 건조기 60 ℃에서 30분 건조한 다음 데시게이터에서 30분 이상 정치한 시료를 시험편으로 사용한다. 시험편의 수는 1개로 한다.

나. 항온항습 시험장치의 저온부의 온도는 -5±0.5 ℃로 하고 고온부의 온습도는 25±0.5 ℃, 상대습도 60±5%로 유지한다. 다만, 고온부의 온습도 측정은 시험편 설치부위로부터 50 ㎝ 떨어진 지점에서 한다.

다. 데시게이터에서 시험편을 꺼내 즉시 저온부와 고온부사이에 공기가 통하지 않게 밀폐 고정하여 정치하고 시험시간을 측정한다.

라. 시험시작 30분 이내에 시험편 표면에 결로가 발생하지 않으면 합격, 발생하면 불합격으로 판정한다. 결로발생 여부는 도장면을 손으로 문질러 물기가 묻어나는지를 확인하는 방법으로 한다.

- 화재안전성: 1000 ℃의 토치로 10초 동안 불을 가하여 연소 정도 평가

- 방음성: 백색소음이 출력되는 스피커로부터 10 cm 간격을 두고 도료를 1번만 도포한 판넬을 세운 다음 반대편에서 음량을 측정하여, 도료가 도포되지 않은 판넬을 세운 경우와의 음량 차이를 평가, 판넬은 0.8 mm 두께의 10 x 10 cm 크기의 목재 판넬을 사용 (도 7 참조)

- 교반성(혼화성): 교반기에 재료를 투입하고 약 20분 동안 100-200 rpm으로 교반 후 조성물의 혼합 정도를 관능평가

- 접착강도: KS F 4919에 의거하여 측정 및 평가

- 인장강도: ASTM D1708-13에 의거하여 측정 및 평가. 시편이 파단되는 시점에서 계산되는 인장 강도를 각 조건마다 최소 5개의 시료의 측정값에 대한 평균값을 계산

- 독성물질: 총휘발성유기화합물, 톨루엔 및 폼알데하이드의 검출량을 측정

비교예로서 시중에서 구할 수 있는 T사의 도료 조성물을 사용하였다. T사 제품은 에어로겔, 탈크, 아크릴산, 무기 첨가제 및 조색제로 조성된 것으로 확인되었다. 실시예와 비교예의 평가 결과는 하기 표 1 및 도 1 내지 4와 같았다. 도 1 및 2는 실시예의 우수한 질감 및 두께감을 갖는 외관과 발림성을 나타낸 사진이고, 도 3은 실시예와 비교예의 고온단열 및 저온단열 평가 과정을 나타낸 사진이며, 도 4는 실시예의 결로성능시험 성적서 및 실시예의 도료를 도포한 시료를 나타낸 사진이고, 도 5는 실시예의 독성물질에 대한 시험확인서이며, 도 6은 실시예의 화재안전성 시험결과이고, 도 7은 방음성 평가실험 과정을 나타낸 사진이다.

평가항목	실시예	비교예
밀도	1.75	2.71
심미성(질감, 두께감)	◎	△
발림성	◎	○
고온단열 (℃)	44.1	40.6
저온단열 (℃)	21.1	19.7
결로성능	이상없음	-
화재안전성	화재 번짐 없이 자연연소	-
방음성 (dB)	6.4	3.7
교반성	◎	△
접착강도 (MPa)	3.1	1.7
인장강도 (MPa)	11.4	8.3
총휘발성유기화합물(mg/m²·h)	0.407 (기준: 2.5 이하)	-
톨루엔 (mg/m²·h)	불검출(기준: 0.08 이하)	-
폼알데하이드 (mg/m²·h)	0.007(기준: 0.02 이하)	-
◎: 우수, ○: 다소 양호, △: 보통

상기 표 1 및 도 1 내지 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 도료 조성물은 심미성이 좋을 뿐만 아니라 발림성, 단열성능, 방음성, 교반성, 접착력 및 내구성과 같은 기능적인 특성도 우수하였다.

제조예 2

다양한 조성의 도료 조성물을 평가하기 위해, 하기 표 2와 같이 도료 조성물들을 제조하였다.

(단위: g)	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
글라스버블	50	-	200	-	50	200	100
유리섬유	50	100	-	-	-	-	-
에어로겔	-	-	-	100	-	-	-
EPDM고무	-	150	-	300	600	100	-
NBR고무	300	150	-	-	-	-	-
NR고무	-	-	-	-	-	-	150
SBR고무	-	-	-	-	-	-	150
석고분말	50	50	50	50	50	50	50
메타크릴산 수지	270	270	350	270	100	350	270
무기 첨가제	30	30	50	30	5	50	30
유기 첨가제	100	100	150	100	85	150	100
안료	10	10	10	10	10	10	10
물	140	140	190	140	100	90	140
무기 첨가제: 산화철, 이산화티타늄, 실리카 유기 첨가제: 1,2-벤즈아이소티아졸린-3-온, 프로필렌 글리콜, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스

실험예 2

제조된 실시예 및 비교예들의 도료 조성물에 대하여 상기 실험예 1과 같은 방법으로 심미성, 발림성, 단열성, 방음성, 교반성, 접착강도 및 인장강도를 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 3과 같았다.

평가항목	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
심미성	◎	◎	△	△	○	◎	○
발림성	◎	◎	○	○	◎	◎	○
고온단열 (℃)	42.5	43.6	43.2	40.2	43.1	43.7	41.5
저온단열 (℃)	20.7	20.8	20.5	20.3	19.9	21.2	20.9
방음성	6.1	5.9	4.8	4.1	5.5	5.6	5.7
교반성	◎	◎	○	△	○	○	◎
접착강도 (MPa)	2.6	3.1	2.2	2.5	2.5	3	2.6
인장강도 (MPa)	11.4	11.2	10.4	9.3	11	10.8	10.2
◎: 우수, ○: 다소 양호, △: 보통

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 유리섬유를 사용하거나 NBR고무를 혼합한 실시예의 도료 조성물은 마찬가지로 우수한 특성을 나타냈다. 반면 유리세라믹 대신 에어로겔을 사용하거나 고무 재료를 생략한 비교예의 도료는 단열성, 방음성, 접착강도 등이 다소 저하되었다. 고무 재료를 너무 많거나 적게 사용한 비교예의 도료 또한 물성들이 다소 저하되었다. EPDM과 NBR 이외의 고무를 사용한 비교예의 물성 또한 다소 저하되었다.이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

하기 (1) 내지 (3)을 만족하는 글라스버블을 포함하는 유리세라믹 5-20 wt%;
(1) 밀도: 0.12-0.60 g/cc
(2) 충격강도: 200-27,000 psi
(3) 평균입도: 15-65 μm
고무 20-50 wt%;
석고 0 또는 1-15 wt%;
첨가제 20-70 wt%; 및
잔량의 수분을 포함하되,
상기 고무는 20-120 메쉬(mesh)의 EPDM고무 및 NBR고무 중 하나 이상을 포함하고,
상기 첨가제는,
아크릴계 수지를 포함하는 수지 첨가제 20-90 wt%; 및
산화철을 포함하는 무기 첨가제 5-40 wt%; 및
벤즈이소티아졸리논을 포함하는 유기 첨가제 5-40 wt%를 포함하고,
밀도가 3.0 g/cm³ 이하인
도료 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 EPDM고무 또는 NBR고무는 -300-10 ℃에서 저온 분쇄방식 또는 맷돌 분쇄방식에 의해 제조된 것인
도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
하기 (1) 내지 (3) 중 하나 이상을 만족하는
도료 조성물.
(1) 방음성: 4 dB 이상
(2) 접착강도: 2 MPa 이상
(3) 인장강도: 10 MPa 이상
청구항 1에 있어서,
도장, 단열, 방음, 코팅, 페인팅, 미술, 염색 및 접착으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 용도로 사용되는
도료 조성물.