KR102408744B1 - 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크릴 에멀젼 수지, 알루미늄 실리케이트 및 충전제의 혼합물에 첨가제로서 통상의 증점제, 동결방지제, 균열 방지제, 소포제, 방부제, 분산제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 도포형 단열 마감재 조성물에 흄드 실리카를 추가하여 시공 시에 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 에너지 절감 및 결로가 방지되며, 뛰어난 조습능력은 곰팡이방지가 가능해 지고, 인계의 난연제를 추가하여 준불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 본 발명의 준 불연 도포형 단열마감재 조성물은 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내결로성, 항곰팡이성, 준불연, 내균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 기능성 신소재를 제공 한다.

Description

준 불연 도포형 단열 마감재 조성물{Semi-non-combustible coating type insulation finish composition}

본 발명은 준 불연 도포형 단열 마감재에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 아크릴 에멀젼 수지, 알루미늄 실리케이트 및 충전제의 혼합물에 첨가제로서 통상의 증점제, 동결방지제, 균열방지제, 소포제, 분산제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 도포형 단열 마감재 조성물에 열전도율이 우수한 흄드 실리카를 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 친환경 인계 난연제를 추가하여 준 불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내 결로성, 항 곰팡이성, 난연성, 내 균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 준 불연 도포형 단열 마감재에 관한 것이다.

통상 건축현장에 사용되고 있는 단열재는 외부로의 열의 손실을 줄이는 목적으로 사용되는 자재의 일종으로서 단열의 효과 외에 차음, 완충 혹은 보강의 효과를 겸하는 경우도 있다.

이러한 단열재는 소재 자체의 열전도율이 작은 것이 바람직하나 대부분의 재료가 열전도율이 그다지 작지 않아 대부분의 경우에 열전도율을 작게 하기 위해서 다공질이 되도록 만들어 기공 속의 공기의 단열성을 이용하고 있고, 단열재의 소재는 유기질과 무기질로 크게 나눌 수 있고, 유기질로는 코르크, 면, 펠트, 탄화물, 고무류 등을 들 수 있고, 무기질로는 석면, 암면, 유리솜, 펄라이트, 탄산마그네슘 분물 등을 들 수 있는데, 건물의 내·외벽에는 스티로폼 등의 발포폴리스틸렌, 스펀지, 석면, 유리 섬유 등이 애용되고 최근에는 작은 나무 입자를 방수성 수지에 강하게 압착한 판넬 등도 사용되고 있다.

스티로폼(발포 폴리스티렌)은 가장 널리 사용되는 단열재의 일종으로 체적의 95%가 공기이고 나머지 2% 정도가 수지인 자원 절약형 소재로서 부피에 비해 무게가 매우 가벼우면서 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하기 때문에 널리 사용되고 있으나 상기 스티로폼은 중량은 가볍지만 부피가 크기 때문에 취급과 이동이 불편하고 내구성이 매우 약해 시공 시에 취급 부주의로 인하여 손쉽게 파손될 뿐만 아니라 인화성과 발화성이 매우 강하여 화재에 전혀 무방비한 상태로 놓이게 되고 화재 시에는 인체에 유해한 가스가 다량이 발생되어 이러한 유해가스를 흡입한 사람에게는 치명적인 유해성을 발생시키는 단점이 있어 현재 단열재로의 사용이 어려워지게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 한국특허 제10-1066076호로 '도포형 단열 마감재 조성물'이라는 발명을 등록받은 바가 있으며, 상기 특허는 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물에 알루미늄 실리케이트와 충전제를 더 첨가하여 혼합하였다.

상기 조성물에 첨가 혼합되는 구성물은 아크릴 에멀젼 수지 28~58중량%, 물 15~20중량%, 첨가제 2~7중량%일 때에 알루미늄 실리케이트는 20~30중량%, 충전제는 5~15중량%으로 조성된 '도포형 단열 마감재 조성물'로서, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내 결로성, 내 균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적이라는 장점은 있으나, 상기 발명은 접착제로서 아크릴 에멀전 수지를 사용하게 되므로 난연성이 없어서 화재 시 발생되는 열에 대한 저항력이 작은 단점이 있으며, 단열소재로 사용되는 알루미늄 실리케이트의 단열성으로는 합당한 단열을 제공하기 위해서는 두꺼운 두께로 도포되어야 하므로 원가가 상승되고 시공시간이 오래 걸리게 되는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-1066076호

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아크릴 에멀젼 수지, 알루미늄 실리케이트 및 충전제의 혼합물에 첨가제로서 통상의 증점제, 동결방지제, 균열방지제, 소포제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 도포형 단열 마감재 조성물에 열전도율이 우수한 단열재 소재인 흄드 실리카를 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 친환경 인계의 난연제를 추가하여 준불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내 결로성, 난연성, 내 균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 결로 발생 시 부수 되는 곰팡이 발생을 억제하기 위한 조습능력을 작은 두께로도 구현 하고, 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 준불연 도포형 단열 마감재를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물이고, 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 물 25~35중량%, 첨가제 2~5중량%일 때에 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~20중량% 와 흄드 실리카 5~15중량%, 인계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량% 이 혼합된 본 발명에 따른 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물이고, 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 물 25~35중량%, 첨가제 2~5중량%일 때에 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~20중량% 와 흄드 실리카 5~15중량%, 인계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량% 이 혼합되어, 열전도율이 우수한 단열재 소재인 흄드 실리카를 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 친환경 인계의 난연제를 추가하여 준불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내 결로성, 난연성, 내 균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 결로 발생 시 부수 되는 곰팡이 발생을 억제하기 위한 조습능력을 작은 두께로도 구현 하고, 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 실시예4와 비교예6,7의 불연성 연소 실험 사진

본 발명은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물이다.

본 발명에서는 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 물 25~35중량%, 첨가제 2~5중량%일 때에 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~20중량% 와 흄드 실리카 5~15중량%, 인계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량% 이 혼합된 준 불연 도포형 단열 마감재를 제공하려는 것이다.

즉, 본 발명에서는 주성분으로서 아크릴 에멀젼 수지, 인계 난연제, 알루미늄 실리케이트, 흄드 실리카 및 무기질 충전제를 사용하고 여기에 첨가제로서 증점제, 동결방지제, 균열방지제, 소포제, 분산제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 준 불연 도포형 단열 마감재이다.

상기 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴레이트 공중합체가 40~50중량%에 미 반응한 단량체가 0.03중량% 이하인 수성 아크릴 에멀젼 폴리머로서, 아크릴 레진 함량이 28중량% 미만이면 바인더로서 기능이 어렵고, 반대로 58중량%를 넘게 되면 비용만 추가되고 다른 성분이 상대적으로 적게 들어가야 하므로 좋지 않다.

인계 난연제는 방염제로 기능하며 탈수작용에 의해 탄화물 형성을 용이하게 하여 화재가 진행되는 것을 억제한다.

상기 알루미늄 실리케이트(aluminum silicate)는 산화규소(SiO₂) 73%, 산화알루미늄(Al₂O₃) 17%, 산화칼륨(K₂O) 5%, 산화나트륨(Na₂0) 3%, 산화칼슘(CaO) 1%로 이루어진 불활성 무독성 무기물이 가장 바람직하다. 여기서, 상기 알루미늄 실리케이트의 함량이 10중량% 미만이면 첨가의 효과가 적어 특히 단열성이 부족하게 되고, 반대로 함량이 30중량%를 넘게 되면 가격만 상승될 뿐 추가 첨가의 효과가 없다.

한편, 본 발명에서는 상기 알루미늄 실리케이트 대신에 이와 동일 군에 속하는 인슐래드(Insuladd)등의 시판중인 각종 알루미늄 실리케이트도 사용 가능하다.

여기서 미국에서 개발한 인슐래드 분말은 모든 종류의 페인트에 간편히 혼합하여 사용할 수 있도록 고안된 독특하고 혁신적인 첨가제로서 알루미늄 실리케이트를 주성분으로 하여 30~100 마이크론 크기의 미세 중공체(Microscopic hollow sphere)분말로서 폐쇄 공기층의 세라믹 피막을 형성하여 탁월한 열 반사와 열 저항 효과를 발휘하고 있다.

또한, 8대 유해 중금속은 물론 휘발성 유기화합물(VOC) 및 독성이 전혀 없는 환경 친화적인 소재로서, 용융점이 약 1,800℃인 불연소재이며, 피막의 압축강도가 3,000N/c㎥ 정도로서 매우 단단한 구조로 이루어져 있어 내구성이 뛰어나며, 반영구적인 단열 효과를 발현하는 소재이다.

이는 여름철 태양 복사열 차단 효과(유리섬유 200mm, 우레탄폼 100mm와 대등)는 물론 겨울철 실내 대류에 의한 열손실 차단 효과(유리섬유 50mm, 우레탄폼 25mm와 대등)가 매우 탁월하며, 또한 겨울철 실내외 온도차에 의한 결로 방지 효과도 매우 우수하다.

이 밖에 자외선을 약 89% 차단시켜 주고, 자외선에 의한 체감온도 상승을 억제하며, 페인트 노화를 억제한다.

또한, 물성 측면에서는 부식방지 성능(내산성, 내알칼리성 및 내후성)이 탁월하며, 난연성, 향균성, 방음성, 내마모성, 내충격성 등이 우수하며, 페인트와 혼합사용 시 페인트 자체의 물성 및 색상 변화가 발생하지 않으며, 페인트 수명을 연장시켜 반영구적인 수명을 갖게 하는 제품이다.

본 발명에서는 특징적으로 함유되는 성분으로서 흄드 실리카(Aerogel)이 추가된 것이다.

흄드 실리카(aerogel)은 공기를 뜻하는 에어(air)와 고체화된 액체를 의미하는 젤(gel)의 합성어이며, 머리카락의 1만분의 1 굵기인 규소산화물(SiO2)실이 성글게 얽혀 이루어지며, 실과 실 사이에는 공기 분자들이 들어 있는데 전체 부피의 98%를 공기가 차지한다. 밀도가 공기밀도(0.001g/m3)의 3배인 약 0.003g/m3 으로, 지구상에 존재하는 고체 중에서 가장 가볍다. 에어로젤의 구멍은 공기 입자의 평균 이동 거리보다 짧아 공기가 잘 통하지 않아 열전도를 효과적으로 막을 수 있다. 에어로젤을 손바닥 위에 올려놓고 1,000℃ 이상의 불꽃을 갖다 대어도 온도가 잘 전달되지 않을 정도로 열전도율이 매우 낮다. 또한 에어로젤은 높은 강도를 가지고 있어 손바닥 크기의 에어로젤 4개위에 자동차를 올려놓아도 부서지지 않는 장점이 있어, 단열 소재로 적합하다 상기 에어로젤은, 열전도율이 11~15 mW/mK (38℃/760torr 기준)으로 대단히 낮으므로 단열성이 우수하고, 밀도가 0.10~0.17 g/㎤ 으로 매우 낮은 밀도를 가지므로 견고 하고, 구조가 오픈 셀 구조라서 다른 단열재로 사용되는 상기 알루미늄 실리케이트의 클로즈 셀 구조와 혼합 시에도 용이하게 혼합되면서 조밀하게 혼합될 수가 있으며, 발수성이 우수하여 습기를 흡입하지 않게 되어 건조한 상태를 유지할 수가 있게 되며, 비결정질의 실리카겔의 사분으로 무독성이고 안전한 성분을 갖는 것이다. 상기 에어로젤의 함량이 5중량% 미만이면 첨가의 효과가 적어 특히 단열성이 부족하게 되고, 반대로 함량이 30중량%를 넘게 되면 가격만 상승될 뿐 추가 첨가의 효과가 없다.

상기 충전제는 통상의 충전제가 모두 사용 가능하나 특히 탈크 또는 규석이 바람직하고, 함량이 5중량% 미만이면 충전제로서의 첨가의 효과가 없고 반대로 15중량%를 넘게 되면 단열성에 영향을 주는 등 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 첨가제로는 통상의 증점제, 동결방지제, 균열방지제, 소포제, 분산제, 방부제 및 pH 조절제를 들 수 있다. 이들은 대부분 일반적으로 사용하고 있거나 시판 중인 것들로서, 증점제(점도 즉 끈끈한 정도를 증가시켜주는 물질)로는 아크릴계 혹은 우레탄계 증점제 모두 사용 가능하며, 에틸 아크릴레이트 단량체(Ethyl acrylate monomer)와 메타크릴산(Methacrylic acid)의 공중합체가 특히 바람직하다.

상기 동결방지제로는 제품의 내후성 개선을 위해 첨가되는 성분으로 부동액 등의 각종 동결방지제 모두 사용 가능하나, 본 발명에서는 특히 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)이 바람직하다.

상기 균열 방지제로는 시판되거나 사용 중인 노화 혹은 균열 방지제가 대부분 사용가능 하나 텍사놀(Texanol; 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentanediol Monoisobutyrate)이 특히 바람직하다.

상기 소포제로는 알코올류, 지방산 에스테르를 주성분으로 하는 계면활성제, 실리콘계 모두 가능하나, 액상 소포제로서 합성 라텍스, 아크릴 에멀젼을 베이스로 하는 도료나 접착제, 건축용 퍼티 등에 광범위하게 사용되는 광물성 소포제가 특히 바람직하다.

또한, 상기 분산제(분자 내에 친유성과 친수성의 상반되는 성질을 가지는 일종의 계면활성제이며, 액체 중에 분산하기 어려운 무기, 유기 안료 등의 고체 입자를 균일하게 분산시켜, 고체 입자의 침강이나 응집을 방지해, 안정적인 서스펜션을 형성하는 약제)로는 시판되고 있거나 사용 중인 것들 대부분 사용 가능하나 그 가운데 폴리카르복시산 나트륨이, 방부제로는 이소티아졸린 유도체가, 그리고 상기 pH 조절제로는 프로판올 계열이 특히 바람직하다.

상기 각 조성의 본 발명의 첨가제는 주성분에 첨가되어 각각의 고유의 기능을 수행하는 보조 성분들로서 첨가의 양은 미미한 정도이나, 각 조성 성분을 모두 포함하면서 함량은 전체적으로 2~5중량% 정도가 바람직하다.

상기 본 발명의 각 성분의 투입순서에는 특별한 주의가 필요 없으나, 반응의 원활한 진행을 위해서는 먼저 물과 아크릴 에멀젼 수지를 혼합하고, 증점제를 제외한 첨가제를 넣은 후 나중에 인계 난연제, 흄드 실리카, 알루미늄 실리케이트 및 충전제를 첨가하는 것이 좋고, 적정한 점도를 위해 증점제를 물에 희석 하여 맨 나중에 넣는 것이 좋다.

한편, 본 발명에서는 상기한 각 성분 이외에 필요에 따라 충전제로서 기능성 소재인 숯이나 황토, 게르마늄, 토르말린, 일라이트, 옥분, 맥반석분 등을 적절히 혼합함으로써 제품에 기능성을 추가할 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 사상에 따른 것으로 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.

또한, 본 발명의 주성분인 알루미늄 실리케이트와 흄드 실리카는 순백색을 띠고 있기 때문에 상기 본 발명으로부터 얻어지는 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물은 순백색에 가까운 색을 나타내고 있으나, 필요에 따라 조색제 등을 첨가하여 원하는 색감을 얻을 수 있다.

<실시 예>

교반기를 갖춘 반응기에 아크릴 에멀젼 수지(CAS No 141-32-2, 80-62-6) 3,180g과, 물 1,800g을 넣고 교반한다.

여기에, pH 조절제로서 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액(상품명 AMP-95, 미국 ANGUS사 제품) 10.5g, 균열 방지제로서 텍사놀(미국 EASTMAN사 제품) 29.5g, 동결방지제로서 에틸렌글리콜 38.5g, 방부제로서 이소티아졸린 유도체(상품명 NOPCOCIDE SN-135S, 한국산노프코주식회사 제품) 12.5g, 분산제로서 폴리카르복실산나트륨 음이온계면활성제 수용액(상품명 SN-DISPERSANT 44S, 한국산노프코주식회사 제품) 15.5g, 그리고 소포제로서 광물성 소포제(상품명 NOPCO NXZ, 한국산노프코주식회사 제품) 31.5g을 각 첨가 하였다.

이어서, 본 발명의 주성분의 하나인 알루미늄 실리케이트(상품명 Sil-cell, 미국 Silbrico사 제품) 1,650g 및 FUMED SILICA(상품명 AEROSIL 독일 EVONIK사 제품) 750g과, 인계 난연제 1,000g과 충전제로서 탈크(상품명 SA 400) 600g을 넣고, 계속 교반하면서 증점제인 아크릴계 공중합체의 에멀전(상품명 SN-THICKENER 641, 한국산노프코주식회사 제품) 30g을 1,500g의 물에 희석하여 가한 다음 계속 교반하였다.

상기 혼합 교반 공정은 상온에서 이루어지는 것으로, 혼합 반응 중에 특별히 온도나 압력의 변화는 없었으며 30분 정도 혼합하여 통상 사용되고 있는 퍼티(putty) 정도의 점도를 유지하지만 퍼티 보다는 월등히 가벼운 본 발명의 준 불연 도포형 단열 마감재를 얻었다.

상기 <실시예>에서 얻은 조성을 갖는 준 불연 도포형 단열 마감재를 크기가 300mm×300mm×2mm인 밤 라이트 시편에 건조도막 두께로 500 마이크론으로 도장하여 실시예1로 하고 비교예1 로서 한국특허등록 제10-1066076호의 '도포형 단열 마감재'를 동일한 시편에 동일한 두께로 도장하여 열전도율을 평가하였다.

<실험예1>

열전도율 시험

KS L 9016에서 정하는 방법 중에서 오차가 비교적 적은 평판 열류계법을 이용하여 측정하였다.

크기가 300mm×300mm×2mm인 밤 라이트 시편에 건조도막 두께로 500 마이크론으로 도장하여 25℃ 조건하에서 2주일 동안 건조시키고, 50℃에서 3일 동안 건조시켜 실시예1의 시료를 마련하고, ANTER사의 Unitherm Thermo Instruments를 이용하여 측정단위인 W/MK를 기준으로 측정한 후, 비교예1로 한국특허등록 제10-1066076호의 '도포형 단열 마감재'를 동일한 시편에 동일한 두께로 도장된 제품으로 하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

표 1. 열전도율 측정

<실험예2>

결로 성능 시험

결로 성능 시험 테스트 방법은 두께 3mm의 투명 유리판(가로 150mm, 세로 250mm)에 시료를 유리판 한쪽 면에 도막제조기(에플리케이터)를 이용하여 250㎛(습도막)가 되도록 도장하여 실시예2의 시험편을 마련하고, 상온(23±5℃, RH 60±10 %)의 실내에서 5일간 정치 후 건조기 60℃에서 30분 건조 후 항온항습 시험장치의 저온부 온도 -5±0.5℃로 하고 고온부의 온습도는 25±0.5℃, 상대습도 60±5%로 유지하여 시험 측정한 후 비교예2로 한국특허등록 제10-1066076호의 '도포형 단열 마감재'를 동일한 시편에 동일한 두께로 도장된 제품으로 하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

표 2. 결로 성능 실험

상기 표2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 결로 방지 효과 테스트를 통하여 기왕의 발명 등록 제품에 비하여 결로 성능에는 차이가 없었다. 그러나, 하기의 <실험예3>의 시험에 의하여 알 수 있듯이, 도포 두께 대비 단열성에서 차이가 나는 것으로 확인되었으며, 본 발명에서 제공되는 알루미늄 실리케이트와 흄드 실리카의 합성에 의하여 부여된 우수한 보온 단열성은 수분 응축의 발생원인이 되는 내 외부 온도차를 작게 하여 도막 표면의 온도가 이슬점 온도에 도달하는 것을 지연시켜주는 효과를 부여하게 되므로 실시예2가 비교예2보다 뛰어난 결로 방지 효과를 얻을 수 있다고 할 것이다.

<실험예3>

단열성 시험

본 발명의 단열성능 시험방법은 가로 15cm, 세로 20cm의 철판(철판두께 2.3mm)를 제작하여 철판 표면에 <실시예>의 조성을 갖는 본 발명의 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물을 도포하여 실시예3을 마련하고, 비교예3 으로서 비교예1의 조성을 갖는 도포형 단열 마감재와 비교예4로는 (주)노루페인트사의 수성단열 도료인 듀프리 코트를 비교예5로는 판매업계에 널리 알려져 있는 (주)온새미로사의 노팡 제품을 각각 동일 크기의 철판표면에 도포한 다음, 시간에 따라 변화 되는 도포면 표면의 온도를 각각 온열테스트는 8분간, 냉열테스트는 180초간 실시하고 비교하였다. 이때 온도측정에는 비접촉식 적외선 표면온도계를 사용하였다.

한편, 단열성능 시험 시에는 다음과 같은 시험조건을 엄격히 준수하였다.

먼저 실시예3과 비교예3의 시료 도포 두께를 통상적으로 시공 되어 지는 두께인 각각 3mm와 5mm로 하였고, 비교예4의 시료는 일반적인 시공 방법에 따라 수성단열 도료의 도장 시 철판면에 1차 사비도장 작업을 0.1mm 이상 도포하고 완전 건조된 후 수성단열 도료를 1,000㎛이 되도록 4회 도장하여 준비하고, 비교예5 역시 제조사의 추천 두께인 4회 도장 1,000㎛이 되도록 준비 하여 이를 아무 처리도 하지 않은 철판(이하 '기준철판'이라 함)과 비교 하여 단열성능 실험을 실시하였다.

온열 기구로는 전기스토브를 이용하여 온도는 반강제적인 조건에서 철판 후면을 직접 가열하여 테스트하였으며, 냉열 테스트 방법으로는 가로400mm, 세로 500mm 높이 60mm의 MDF 상자를 만들어 드라이아이스(-76℃)를 균일 하게 채워 넣고 철판 면을 직접 닿게 하여 반대편 시료의 표면 온도를 하기 표3, 표4에 기재된 바와 같이 측정하였다.

다만 냉열테스트 시 온도계의 측정 한계치인 -60℃까지 측정 하였다.

하기 표3, 표4는 온열과 냉열을 가열하여 시료면의 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

시간 및 표면 온도의 변화

표 3. 온열테스트

표 4. 냉열테스트

상기 표3, 표4에서 확인할 수 있는 바와 같이 비교예4와 비교예5의 수성단열 도료에서는 온열과 냉열테스트 결과 단열성을 확인하기에는 차이점이 너무 미미하여 단열재로서 성능을 확인하기 어렵다. 하지만 단열 성능 시험을 통하여 실시예3의 본 발명품과 비교예3의 온열과 냉열테스트에서는 단열성능이 뚜렷하게 나타나고 있음이 확인 되었고, 실시예3과 비교예3 간의 두께별 실험 수치에서도 두 시편 간 차이가 온열테스트의 경우 3mm 시편은 평균 3.2℃, 5mm 시편의 경우 평균 2.5℃가 차이가 났으며, 냉열테스트의 경우 3mm 시편은 평균 5℃, 5mm 시편은 평균 2℃의 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었다.

하기 표5는 실시예3과 비교예3의 두께별 온도 차이를 비교 정리하여 나타낸 것이다.

표5. 실시예3과 비교예3의 시간 및 표면 온도의 변화 차이

<실험예4>

준 불연 시험

본 발명의 불연성 실험은 방화석고보드(두께12.5mm)를 각각 가로400mm, 세로400mm로 준비하여 제조된 준 불연 도포형 단열 마감재 시료를 5mm 도포한 후 10일간 충분히 건조 시킨 후 실시예4로 연소실험을 하였고, 비교예6 내지 비교예7에 대해서도 동일한 연소실험을 하여 그 결과를 비교하였다.

비교예6은 한국특허등록 제10-1066076호의 조성을 갖으며 동일크기의 방화 석고 보드에 동일두께로 도포하고 건조시키고 비교예7은 (주)삼화페인트사의 단열텍스를 사용하였다. 비교예6은 위 규격의 방화 석고보드에 실시예4와 동일하게 시료를 5mm 도포하였고, 비교예7은 (주)삼화페인트사의 단열텍스를 위 규격의 방화석고보드에 5mm 도포하여 10일간 충분히 건조 후 연소 실험을 하였다.

연소 실험에서 버너는 1000℃ 이상 온도를 올릴 수 있는 부탄가스 토치램프를 사용하였고 불꽃의 길이는 10센티미터로 하였으며 실험시간은 1분으로 하였다. 이와 같이 실험한 결과를 아래의 표6에 나타낸다.

표 6. 불연성 연소 실험

표6에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예4에 따른 준 불연 도포형 단열 마감재는 1분의 연소실험 후 잔염이 없을 정도로 불 번짐이 없고 탄화길이도 작았으며 발생 연기 양도 거의 없어 불연재로서 뛰어난 성능을 가짐을 확인할 수 있었다. 한편 비교예6의 경우 1분의 연소실험이 종료된 후에도 5초 동안 잔염이 남아 있는 상태였고 탄화길이도 다소 큰 편이다. 비교예7의 경우는 남아 있는 잔염시간이 135초였고, 발생 연기양도 아주 많았고 표면이 부풀어 오르며 깨짐 현상이 나타났으며, 비교예6의 경우보다도 불연 성능이 더 떨어짐을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예4에 따른 준 불연 도포형 단열 마감재의 불연 성능이 기존의 제품보다 뛰어남을 알 수 있다. 이러한 연소실험의 사진은 도1에 도시된 바와 같다.

<실험예5>

내 균열성 및 기타

상기 <실시예>에서 얻어진 조성을 갖는 본 발명의 준 불연 도포형 단열 마감재를 건물의 내장 콘크리트 벽면에 골고루 도포하되, 통상의 도포 용구를 사용하여 두께 3mm 정도의 도포막을 형성하였다. 상기 도포작업 후 하루 동안 건조, 양생시켜 살펴본바, 도포면은 완전히 견고하게 굳어 있고, 색상은 백색 계통으로 은은한 빛을 발하며, 후처리 공정 없이 그 자체 마감재로 사용할 수 있었다. 며칠 후 기존의 스티로폼 단열재와 비교하여 볼 때, 본 발명에 의한 조성물을 사용한 경우는 시공이 매우 간단하면서도 강도가 강하고 균열이 없으며 단열성, 내결로성(내습성), 내균열성 및 방음성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물은, 아크릴 에멀젼 수지, 알루미늄 실리케이트 및 충전제의 혼합물에 첨가제로서 통상의 증점제, 동결방지제, 균열방지제, 소포제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 도포형 단열 마감재 조성물에 열전도율이 우수한 단열재 소재인 흄드 실리카를 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 친환경 인계의 난연제를 추가하여 준불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내결로성, 난연성, 내균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 결로 발생 시 부수 되는 곰팡이 발생을 억제하기 위한 조습능력을 작은 두께로도 구현 하고, 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적이라고 할 것이다.

본 발명에 따른 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물은 일반적인 도포형 단열 마감재를 제조하는 산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

Claims (1)

1. 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물에 있어서,
   상기 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물은 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물이고,
   상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 물 25~35중량%, 첨가제 2~5중량%일 때에 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~20중량% 와 흄드 실리카 5~15중량%, 인계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량% 이 혼합된 것을 특징으로 하는 준 불연 도포형 단열 마감재 조성물

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