KR102470801B1 - 단열판유리 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 단열판유리 제조방법은, 자성재료가 함유된 세라믹 분말을 준비하는 단계; 상기 세라믹 분말에 물과 수용성 수지를 교반하여 단열도료조성물을 얻는 단계; 상기 단열도료조성물을 판유리의 적어도 한 쪽 표면에 도포하는 단계; 및 상기 단열도료조성물을 도포하여 형성된 도포면에 자장을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단열판유리 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING INULATION PLATE GLASS}

본 개시는 단열판유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.

주택이나 빌딩의 외장용 판유리에 단열 도료를 도포하여 건물 등의 에너지 효율을 높이고자 하는 노력이 많이 시도되고 있다. 판유리에 적용되는 단열 도료에는 다공질의 세라믹 입자가 분산되어 있어 열을 차단하는 역할을 담당한다.

단열 도료 내의 세라믹 입자는 광투과성을 저하시킬 수 있기 때문에 가능한 적은 양의 세라믹 입자로 최대한의 단열효과를 얻는 것이 바람직하다. 종래 기술에서는 세라믹 입자들이 도료 기재에 비해 비중이 낮은 특성을 이용하여 표층으로 떠오르게 하는 방법을 채용하기도 하였다. 하지만 이 방법은 세라믹 입자가 충분히 이동하는 시간이 필요하고, 중력의 작용에 의존하기 때문에 응용하는 데 있어 제한이 크다.

본 개시의 목적은 보다 단열 도료의 도포 작업 효율이 높고 단열성이 우수한 단열판유리 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열판유리 제조방법은, 자성재료가 함유된 세라믹 분말을 준비하는 단계; 상기 세라믹 분말에 물과 수용성 수지를 교반하여 단열도료조성물을 얻는 단계; 상기 단열도료조성물을 판유리의 적어도 한 쪽 표면에 도포하는 단계; 및 상기 단열도료조성물을 도포하여 형성된 도포면에 자장을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

단열판유리 제조방법은, 적어도 하나의 추가의 단열도료조성물을 얻는 단계와, 상기 도포면 상에 상기 추가의 단열도료조성물을 도포하여 추가 도포면을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 추가의 단열도료조성물은 상기 단열도료조성물에 비해 상기 세라믹 분말의 함량이 더 높을 수 있다.

단열판유리 제조방법은, 상기 단열도료조성물에 광촉매 물질을 교반하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 판유리의 표면에 집중적으로 세라믹 분말 입자를 배치시킬 수 있으므로, 단열 효율이 더 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열판유리 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 단열판유리 제조방법에 따라 단열도료조성물이 도포된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열판유리 제조방법에 따라 단열도료조성물이 도포된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 광촉매를 포함하는 단열도료조성물을 도포한 모습을 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 단열판유리 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 먼저 자성재료가 함유된 세라믹 분말을 준비한다(S110).

본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분말은 알루미나(Al2O3), 산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC), 티탄산바륨(BaTiO3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4) 및 산화지르코늄(ZrO2) 등을 포함하고, 이들 중 어느 하나 혹은 이들의 조합이 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분말 입자는 구형의 다공성 구조를 가지며, 그 입도분포는 10㎛ 내지 50㎛ 범위를 갖는 것이 바람직하다. 입자 크기가 10㎛보다 작으면 충분한 단열 효과를 내기 어렵고 자성재료 입자의 흡착율이 낮다. 입자 크기가 50㎛보다 크면 코팅층의 내구 강도를 저하시킬 수 있다.

자성재료가 함유된 세라믹 분말은, 다공질의 세라믹 분말에 자성재료를 교반하여 자성재료를 세라믹 분말에 흡착시킴으로써 제조되는 것을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성재료는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 금속 또는 그 산화물을 포함하는 재료로서, 자장을 가하는 경우 이에 반응하는 재료이다. 자성재료는 다공질 구조를 가지는 세라믹 분말 입자의 기공에 흡착될 수 있도록, 세라믹 분말의 입도분포보다 현저히 작은 입도를 가지며, 바람직하게는 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 입도를 갖는다.

준비된 세라믹 분말은 물과 수용성 수지에 혼합 및 교반되어 단열도료조성물로 만들어진다(S120).

본 발명의 실시예에 적절히 사용될 수 있는 수용성 수지로서는 수용성 우레탄, 수용성 아크릴, 수용성 EVA(ethylene-vinylacetate copolymer) 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로 수용성 아크릴은 메타 아크릴레이트계 수지, 스티렌, 아크릴산, 메타아크릴산, 글리시딜메타아크릴레이트를 공중합하여 사용하는 것이 바람직하고, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 물과 수용성 수지에 자성재료가 흡착된 세라믹 분말을 교반하면, 수용성 수지는 세라믹 분말을 코팅하여 흡착된 자성재료가 빠져나가는 것을 방지한다. 혹은 세라믹 분말을 코팅하면서 미처 흡착되지 못한 자성재료가 코팅된 세라믹 분말에 흡착되도록 할 수 있다. 혹은 자성재료가 흡착된 세라믹 분말을 코팅하면서 추가로 광촉매 물질 등과 결합시킬 수 있다.

생성된 단열도료조성물을 판유리의 적어도 한 쪽 표면에 도포한다(S130).

이에 따라, 단열도료조성물은 외기에 노출되는 판유리의 외부면에 도포되거나, 판유리의 외부면과 내부면에 모두 도포될 수 있다.

단열도료조성물을 도포하여 형성된 도포면에 자장을 가하여 도포면을 경화한다(S140).

단열도료조성물을 도포하고 나서, 형성된 도포면에 자장을 가하는 경우, 단열도료조성물 내 자성재료가 흡착된 세라믹 분말 입자는 자장에 의해 표면으로 이동하여 위치한다. 이 때, 자장은 단열도료조성물이 건조될 때까지 유지시키는 것이 바람직하다. 또한 자장의 강도를 조절할 수 있으며, 자장의 극성 배치에 따라 자성재료가 흡착된 세라믹 분말 입자에 인력이나 척력을 가할 수 있다. 보다 빠른 건조를 위해, 도포면에 자장을 가하면서 광을 조사하거나 열을 쬐어주는 작업 등 경화 작업을 할 수 있다. 이 경우 작업 시간을 줄이고, 보다 많은 세라믹 분말 입자를 표층부에 위치시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래에는 세라믹 분말의 낮은 비중, 속이 빈 구형의 입자 형상으로 인해 도포 시 세라믹 분말 입자가 표면으로 떠오르는 원리를 이용한 것과 달리, 소정 강도와 극성으로 배치된 자장을 가하여 단열도료조성물의 도포면에서 자성재료가 흡착된 세라믹 분말 입자의 표면 배치를 용이하게 달성할 수 있다.

또한 지표면에 평행하게 배치되는 판유리 면에 도포하거나 유리창 등 높이 방향으로 존재하는 판유리 면에 도포하는 경우, 중력에 의해 세라믹 분말 입자가 아래로 내려가는 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 도포면의 표면에 집중적으로 세라믹 분말 입자를 배치시키므로, 판유리의 단열 효율이 더 높아진다.

도 2는 도 1의 단열판유리 제조방법에 따라 단열도료조성물이 도포된 모습을 도시한 도면이다.

도 2에서는 앞서 도 1에서 서술한 단열판유리 제조방법에 따라 판유리(210)의 일 측 표면에 단열도료조성물을 도포한 모습을 도시하고 있다.

본 도면에 도시된 판유리(210)와 도포면(220) 등은 발명의 작용 등을 두드러지게 나타내기 위해 과장되게 표현되었다. 이하 도 3, 도 4 모두 마찬가지이다.

단열도료조성물을 도포하여 도포면(220)을 형성한 후, 자장을 가하게 되면, 단열도료조성물 내 자성재료가 흡착된 세라믹 분말 입자가 도포면(220)의 표층부(221)에 배치된다.

이 때, 도포면은 도 2에 도시된 바와 같이 판유리(210)의 외부면에 형성될 수 있지만, 도포면은 내부면에 형성될 수도 있으며, 어느 하나에 한정된 것은 아니다. 또한, 도 2에서는 하나의 층만을 도포한 것으로 도시하였으나, 도장의 특성상 복수 회 도포할 수 있다.

따라서, 표층부(221)에 배치된 세라믹 분말 입자에 의해 단열효과가 발생하게 되어, 여름철에 냉방시스템을 가동하여 실내 온도가 시원하게 된 경우, 외부로의 냉기 유출 및 외부의 열 유입을 차단하여 실내 온도를 유지할 수 있고, 겨울철에 난방시스템을 가동하여 실내 온도를 따뜻하게 한 경우, 외부로의 온기 유출 및 외부의 찬 공기 유입을 차단하여 실내온도를 유지할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 이외에도, 판유리(210)의 내, 외부 각 표면에 단열도료조성물을 각각 도포할 수 있다. 따라서, 단열도료조성물을 도포하여 내, 외부 도포면(220)을 형성한 후, 자장을 가하게 되면, 단열도료조성물 내 세라믹 분말 입자가 내, 외부 도포면(220)의 표층부(221)에 배치된다.

이 과정은, 내부 도포면, 외부 도포면(220) 각각의 표층부에 세라믹 분말 입자를 배치하기 위해, 내, 외부 각 표면에 도포하는 과정을 별도로 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 판유리의 한 면에 도포면을 가지는 경우보다 안,밖으로 단열 효과를 발생시키므로 더욱 효과적인 단열 효과를 가진다.

이 경우에도, 빠른 건조 및 세라믹 분말 입자를 표층부에 위치시키기 위해, 추가 경화 작업을 할 수 있음은 앞서 설명한 바와 동일하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열판유리 제조방법에 따라 단열도료조성물이 도포된 모습을 도시한 도면이다. 도장의 경우, 단열 효과를 더 많이 나타내기 위해 여러 번 도포를 할 수 있다. 이 때, 앞서 설명한 표층부에 세라믹 분말 입자를 배치시키는 방법과 더불어 경제적이고, 단열 효과를 높이기 위한 방법을 제시한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 먼저 서로 다른 함량을 가지는 세라믹 분말에 물과 수용성 수지를 각각 교반하여 단열도료조성물을 획득한다. 예컨대, 제1함량을 가지는 세라믹 분말을 이용한 제1단열도료조성물, 제1함량보다 높은 제2함량을 가지는 세라믹 분말을 이용한 제2단열도료조성물, 및 제2함량보다 높은 제3함량을 가지는 세라믹 분말을 이용한 제3단열도료조성물을 제조한다. 이 때, 세라믹 분말에 자성재료가 함유된 것은 앞서 도 1에서 설명한 단열판유리 제조방법과 동일하다.

제조된 제1단열도료조성물, 제2단열도료조성물 및 제3단열도료조성물을 판유리의 적어도 한 쪽 표면에 순차적으로 도포한다.

단열도료조성물을 순차적으로 도포하는 일 예로, 세라믹 분말의 함량이 낮은 순서부터 한 층씩(혹은 단위층 마다) 차례대로 도포할 수 있다. 각 단열도료조성물을 도포하여 형성한 도포면에 자장을 가하여 경화시킨다. 이 때, 도포면을 단위층마다 형성한 후 자장을 가하는 것이 바람직하다. 세라믹 분말의 함량이 표층부에 가까이 도포될수록 높도록 도포하는 경우, 표층부에 배치되는 세라믹 분말 입자가 더 많아지므로 단열 효과는 더 높아질 수 있다.

예컨대, 도 3을 참조하여 보면 제1단열도료조성물을 도포하여 제1도포면(320)을 형성한 후, 자장을 가하여 제1도포면(320) 내 세라믹 분말 입자를 제1도포면(320)의 표층부(321)에 배치시킨다. 도포한 제1단열도료조성물이 건조(경화)되면, 제2단열도료조성물을 도포하여 제2도포면(330)을 형성한 후, 자장을 가하여 제2도포면(330) 내 세라믹 분말 입자를 제2도포면(330)의 표층부(331)에 배치시킨다. 마찬가지로, 도포한 제2단열도료조성물이 건조하게 되면, 제3단열도료조성물을 도포하여 제3도포면(340)을 형성한 후, 자장을 가하여 제3도포면(340) 내 세라믹 분말 입자를 제3도포면(340)의 표층부(341)에 배치시킨다.

다만, 이와 같은 도포 순서는, 가장 높은 세라믹 분말의 함량을 가지는 제3단열도료조성물이 도포되어 형성된 제3도포면(340)이 표층부(341)에 존재하는 경우, 단열효과가 가장 높은 효과를 나타낼 것으로 예측하여 결정되었는 바, 어떤 순서로든 단열 효과가 가장 높게 나타난다면, 그 도포 순서는 한정되지 않는다.

본 도면에서는 세 번의 도포과정을 거쳤으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 도포과정을 추가 혹은 감소시킬 수 있다.

각 단열도료조성물을 도포하여 형성한 도포면에 자장을 가하여 경화시킨다. 이 때, 단위 층마다 도포면을 형성한 후 자장을 가하는 것이 바람직하다.

이는 동일한 함량을 가지는 세라믹 분말을 함유한 단열도료조성물을 복수 회 도포하는 경우와 비교하여 재료비는 경감시킬 수 있어 경제적이다.

도 4는 광촉매를 포함하는 단열도료조성물을 도포한 모습을 도시한 도면이다.

도 4는 자성재료를 함유한 세라믹 분말 입자(431)에 광촉매 물질(432)이 결합된 것을 도시하고 있다. 광촉매 물질은 태양광 등 빛 에너지를 받는 경우, 그 빛을 에너지원으로 촉매반응을 일으켜 도포면에 부착된 각종 세균 및 오염물질을 분해시켜주는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 물질은 TiO2, SrTiO3, ZnO, BaTiO3, ZrO2 등을 포함할 수 있다. 이 중에서도 분말상 또는 졸상의 아나테이즈형 산화티탄 TiO2가 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 단열판유리 제조방법은 광촉매 물질을 교반하는 단계를 더 포함한다. 이 때, 광촉매 물질은 세라믹 분말에 자성재료를 교반하는 단계에서 첨가되거나, 단열도료조성물을 얻는 단계에서 물, 수용성 수지와 함께 교반될 수 있으며, 광촉매 물질을 교반하는 순서는 어느 하나에 한정되는 것은 아니다. 교반된 광촉매 물질은 수용성 수지가 바인더 역할을 하여 세라믹 분말과 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광촉매 물질을 교반하는 단계는, 서로 다른 함량을 가지는 세라믹 분말 중 표층부에 위치하도록 정해진 세라믹 분말에 함께 교반하는 단계를 포함한다.

광촉매 물질을 포함한 단열도료조성물을 판유리(410)에 도포하는 경우, 광촉매 물질은 자성재료가 흡착된 세라믹 분말과 마찬가지로 단열도료조성물이 도포되어 형성된 도포면(420)의 표층부(421)에 배치될 수 있고, 외부 에너지원을 이용한 살균작용을 수행한다. 따라서, 앞서 도 3에서 서술한 바와 같이 단열효과가 가장 높은 효과를 나타낼 것으로 예측하여 결정되는 순서에 따라, 광촉매 물질은 표층부에 위치하도록 정해진 세라믹 분말에 함께 교반되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열판유리 제조방법은 단열효과와 더불어 살균효과를 함께 가질 수 있고, 세라믹 분말 입자와 광촉매 물질 모두 표층부에 배치시킬 수 있어 그 효과를 더욱 증대할 수 있다.

Claims (3)

1. 자성재료가 함유된 세라믹 분말을 준비하는 단계;
   상기 세라믹 분말에 물과 수용성 수지를 교반하여 단열도료조성물을 얻는 단계;
   상기 단열도료조성물을 판유리의 적어도 한 쪽 표면에 도포하는 단계; 및
   상기 단열도료조성물을 도포하여 형성된 도포면에 자장을 가하는 단계를 포함하며,
   적어도 하나의 추가의 단열도료조성물을 얻는 단계와,
   상기 도포면 상에 상기 추가의 단열도료조성물을 도포하여 추가 도포면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열판유리 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 추가의 단열도료조성물은 상기 단열도료조성물에 비해 상기 세라믹 분말의 함량이 더 높은 것을 특징으로 하는 단열판유리 제조방법.

Images