KR102493875B1 - 구조물의 열차단 성능 및 단열 효과가 우수한 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법 - Google Patents

구조물의 열차단 성능 및 단열 효과가 우수한 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구조물의 열차단 성능 및 단열 효과가 우수한 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 자외선 차단 성능이 있는 아크릴 도료 조성물을 대상물인 콘크리트 구조물 등 구조물에 도포하여 자외선 차단성, 단열성, 내후성, 내구성 등의 성능과 부착성이 뛰어나고, 태양에너지를 분산시켜 차열 성능도 향상시킬 수 있는 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 피도체인 콘크리트 구조물 등에 대한 방수 및 방식성이 뛰어할 뿐만 아니라, 자외선 차단성능이 우수하고, 부착성 및 내구성 등 물리적 성능이 우수함으로써 구조물의 수명을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있으며, 발수성, 강도, 부식 및 내산성도 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 콘크리트 구조물을 장수명화할 수 있고 방수 효과를 증대시킬 수 있는 동시에 해안 또는 해양 구조물의 경우는 염해 방지 특성을 강화하고, 내산성을 향상시켜 구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있으며, 자외선에 대한 내구성이 우수하여 오랜 시간이 경과해도 아파트나 건물의 외벽 색상이 탈색되지 않는 효과가 있으므로, 재도장을 자주해야 하는 문제점을 해결하여 유지관리 비용을 절감할 수 있으므로 경제성이 향상될 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 동절기 온도가 낮은 경우에는 태양열 에너지를 통과시켜 구조물로 에너지를 공급할 수 있는 특성이 있어 열효율을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.

Description

구조물의 열차단 성능 및 단열 효과가 우수한 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법 {Heat exchange paint composition with excellent heat shielding performance and insulation effect of structure, and construction method of insulation of the outer wall of the structure using the same}
본 발명은 구조물의 열차단 성능 및 단열 효과가 우수한 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 자외선 차단 성능이 있는 아크릴 도료 조성물을 대상물인 콘크리트 구조물 등 구조물에 도포하여 자외선 차단성, 단열성, 내후성, 내구성 등의 성능과 부착성이 뛰어나고, 태양에너지를 분산시켜 차열 성능도 향상시킬 수 있는 열교환 도료 조성물 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법에 관한 것이다.
아파트나 건물의 지붕 옥상 등 옥외 구조물은 외관을 미려하게 하기 위한 목적, 방수 목적 등으로 유색 또는 무색의 도료를 이용하여 외면을 도색하고 있다.
이러한 도료는 단순히 심미적인 효과 외에도 다양한 기능성을 갖는 도료가 요구되고 현장에서 많이 사용되고 있는데, 그 중에 하나로 단열 성능 및 차열 성능을 갖는 열 교환 도료이다.
현재 시중에서 판매되고 있는 열교환 도료 내지 차열 도료는 구조물의 벽면이나 바닥 면에 도장을 한 후에 태양광을 반사 또는 차단하는 방식의 도료이다. 이러한 도료는 하절기에는 열을 차단하여 주변으로 반사시키는 효과는 있으나, 동절기에는 열을 흡수하는 것이 바람직하나 동절기에도 열을 반사시켜 열 효율성을 높이지 못하는 한계가 있다.
또한, 기존의 열교환 도료 내지 차열 도료는 시간이 경과함에 따라 도료 층의 부식이 일어나기 쉬워 제 기능을 발휘하기 어려운 문제가 있었다.
즉, 현재 사용되는 열교환 도료는 수명이 길지 않기 때문에 잦은 재도장이 필요한데, 도장 작업의 경우 인건비가 과다하므로 도장의 회수와 간격이 유지관리 비용을 결정하는 요인이 되고 있다.
따라서, 옥외 콘크리트 구조물에 도장된 도료의 내구성 및 내후성을 증대시켜 수명을 연장시키는 것이 중요 과제가 되고 있다.
기존에도 도료의 내후성, 내수성을 향상시켜 수명을 연장시키기 위한 기술들이 제안된바 있다.
일 예로 대한민국 공개특허 제10-2020-0043362호는 차열안료, 백색안료, 아크릴계 바인더 수지, 희석제 및 기타 첨가제를 물에 용해 또는 분산시킨 수성 차열 페인트 및 중공안료, 백색안료, 체질안료, 탄성 바인더 수지, 희석제 및 기타 첨가제를물에 용해 또는 분산시킨 수성 단열 페인트로 된 옥상 또는 지붕용 2-코트형 수성 차열성 방수 도료에 관하여 개시한다. 이 기술에서는 옥상 또는 지붕용 2-코트형 수성 차열성 방수 도료를 이용하여 친환경적이고 작업성이 우수하며, 일광 및 기후변화에 직접 노축되는 환경에서 물성 및 내구성의 저하없이 차열성 및 단열성을 우수하게 확보할 수 있다고 개시한다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2009-0112813호는 극고온에서 열을 차단하는 차열성이 우수함과 동시에, 발화나 유해가스 방출을 억제하는 내화성이 우수한 수성 세라믹 도료 조성물에 관한 것으로, 상기 차열성 도료 조성물은 열반사 기능을 하는 백색의 산화티탄, 백색 디크롬산안티몬, 백색 3산화 안티몬 미세입자의 혼합물을 포함하며, 또한 흡수한 열의 내부전달을 최소화하기 위한 구성성분으로 백색 크로마이트(FeCr2O4), SiC, SiO2-Al2O3의 혼합물을 포함하며, Na2·3SiO2/이산화규소=55~95중량%/5~45중량% 혼합물과 텅스텐 카바이드를 포함함으로써 고온에서의 차열성 및 내화성이 우수한 차열성 도료 조성물 및 내화성 도료 조성물을 개시한다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2018-0029147호는 자외선 차단 성능이 우수한 수성 열반사 보온 단열도료에 관한 것으로서, 하도용 도료와 상도용 도료로 조성되는 도료 세트에 있어서, 상기 하도용 도료는, 물, 아크릴 에멀젼, 보온재료, 티타늄 분말, 경질 탄산칼슘 분말 및 보조제로 조성되고, 상기 상도용 도료는, 물, 수성 불소수지 에멀젼, 실리콘 아크릴 에멀젼, 나노 산화물 단열입자, 티타늄 분말, 경질 탄산칼슘 분말 및 보조제로 조성되되, 상기 보온재료는, 진공 유리 알갱이, 붕소 규산염 진공 유리 알갱이, 진공 유리 섬유 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 중 선택되는 어느 하나이고, 상기 나노 산화물 단열입자는, 나노 이산화규소, 금홍석계(金紅柯謹)열 나노 이산화티타늄, 나노 산화아연, 나노 산화알루미늄 또는 이들의 1종 이상의 혼합물 중 선택되는 어느 하나이며, 상기 보조제는, 소포제, 분산제, 습윤제, 유평제, 곰팡이 방지제/살균제, pH 조절제, 도막형성제, 점도 조절제 또는 방동제 중 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자외선 차단 성능이 우수한 수성 열반사 보온 단열 도료 세트를 개시하며, 상기 도료들을 함께 시공할 시 보온과 단열 기능을 구비하고 있는 동시에 도막이 우수한 내오염성과 장기적인 내후성을 가져 총체적 미적 효과가 우수하고, 환경 우호적인 수용성 에멀젼 도료로서 안전하고 오염이 없으며 도막이 매우 얇아 건축물의 하중을 감소시킬 수 있다고 개시한다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2012-0032697호는 물을 용매로 하여 제조된 자외선 및 적외선 차단 코팅제 및 이를 이용한 코팅막에 관한 것으로서, 아미노실란을 포함하는 유기실란 화합물을 산성 수용액에 분산, 가수분해 및 축중합시켜 제조된 유기-무기 하이브리드 형태의 폴리실록산 바인더 자외선 차단제 적외선 차단제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 자외선 및 적외선 동시차단 코팅제를 제공한다. 본 발명에 따르면, 친수성이면서 동시에 폴리실록산의 강한 결합을 유도할 수 있는 아미노 실란을 이용하여 코팅제의 바인더를 제조함으로써, 기존의 수용성 폴리머 레진 계열의 코팅제 바인더에 비해 차단제 입자의 분산성이 우수하면서도, 광학적 특성이 우수하고, 막의 경도가 높아 자외선 및 적외선을 동시에 차단할 수 있는 코팅막을 개시한다.
그러나, 상기 예시된 종래의 기술들은 주로 차열성능 및 단열성능은 일부 향상시키는 면이 있으나, 내후성, 내구성 등의 성능과 부착성을 향상시켜 수명을 연장시킬 수 있는 기술에 관해서는 제시하지 못하는 한계가 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피도체인 콘크리트 구조물 등에 대한 방수 및 방식성 뿐만 아니라 자외선 차단 성능 및 열교환 성능이 있는 도료 조성물을 대상물인 콘크리트 구조물에 도포하여 자외선 차단성, 내후성, 내구성 등의 성능과 부착성이 뛰어나고, 차열성능도 향상시킬 수 있는 열 교환 도료 조성물 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
아크릴 수지 10~25 중량부, 불소변성수지 10~30 중량부, 석회 1~10 중량부, 부틸산염 1~10 중량부, 디올 화합물 1~10 중량부, 자외선 안정제 0.1~5 중량부, 자외선 흡수제 0.1~10 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1~5.0 중량부, 프로피온산 0.5~5.0 중량부 및 암모니아 용액 0.1~10 중량부를 포함하며, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 구성된 세라믹 성분 1~20 중량부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 아크릴 수지는 메틸아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 중합체 및 아크릴산 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 불소변성수지는 중량평균분자량 1,000~50,000을 갖는 불소수지 및 중량평균분자량 5,000~100,000을 갖는 아크릴 우레탄 수지의 혼합으로 구성되며 상기 불소수지 및 상기 아크릴 우레탄 수지는 100 : 100~150의 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 부틸산염은 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디올 화합물은 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자외선 안정제는 SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 1~15 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비로 이루어진 수지 성분과 이산화티타늄 2~5 중량부, 운모 1~7 중량부, 탄산칼슘 1~5 중량부 및 규조토 1~10 중량부로 이루어진 무기성분을 포함하며, 상기 수지 성분은 중공의 구 형상을 이루고, 상기 수지 성분을 상기 무기성분이 외부에서 둘러싸서 비즈 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1 내지 5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1 내지 5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1 내지 10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1 내지 5 중량비의 비율로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자외선 흡수제는 히드록시벤조페논, 히드록시벤조트리아졸 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열교환 도료 조성물은 소포제, 분산제, 산화방지제, 표면장력 저하제, 레벨링제, 접착증진제, 항균제 및 무기안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1~5 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열교환 도료 조성물은 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 5~20 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열교환 도료 조성물은 시공 대상 표면에 페인팅, 롤링 또는 스프레이 방법을 이용하여 도포하고 경화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 피도체인 콘크리트 구조물 등에 대한 방수 및 방식성이 뛰어할 뿐만 아니라, 자외선 차단성능이 우수하고, 부착성 및 내구성 등 물리적 성능이 우수함으로써 구조물의 수명을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 발수성, 강도, 부식 및 내산성도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 콘크리트 구조물을 장수명화할 수 있고 방수 효과를 증대시킬 수 있는 동시에 해안 또는 해양 구조물의 경우는 염해 방지 특성을 강화하고, 내산성을 향상시켜 구조물을 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 자외선에 대한 내구성이 우수하여 오랜 시간이 경과해도 아파트나 건물의 외벽 색상이 탈색되지 않는 효과가 있으므로, 재도장을 자주해야 하는 문제점을 해결하여 유지관리 비용을 절감할 수 있으므로 경제성이 향상될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열교환 도료 조성물은, 동절기 온도가 낮은 경우에는 태양열 에너지를 통과시켜 구조물로 에너지를 공급할 수 있는 특성이 있어 열효율을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명에서는 아파트, 건물 등 옥외 콘크리트 구조물의 외면에 도포되어 내자외선 특성(자외선 차단 특성)을 향상시키는 동시에 내후성, 내구성 등의 성능과 부착성이 뛰어나고, 차열성능도 향상시킬 수 있는 도료를 제공한다.
본 발명에서 상기 자외선 차단 특성을 갖는 열교환 도료 조성물은 아크릴 수지 10~25 중량부, 불소변성수지 10~30 중량부, 석회 1~10 중량부, 부틸산염 1~10 중량부, 디올 화합물 1~10 중량부, 자외선 안정제 0.1~5 중량부, 자외선 흡수제 0.1~10 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1~5.0 중량부, 프로피온산 0.5~5.0 중량부 및 암모니아 용액 0.1~10 중량부를 포함하며, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 구성된 세라믹 성분 1~20 중량부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 아크릴 수지는 유화중합으로 제조될 수 있으며, 음이온이 부여된 음이온성 아크릴 수지인 것이 바람직하다. 상기 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 아크릴 모노머는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 히드록시메틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 히드록시메틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 사용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 상기 아크릴 수지는 아크릴산 중합체 또는 공중합체로서, 예를 들어 메틸아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 중합체 및 아크릴산 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 불소변성수지는 불소수지와 아크릴우레탄 수지의 혼합으로 구성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 불소수지는 분자 중에 하기의 화학식 1과 같이 불소(F) 분자를 2개 함유한 열가소성, 결정성 고분자인 불화 비닐리덴 수지(PVdF, Poly-Vinyliden di-Fluoride)로서, 불화 비닐리덴은 수지의 분자량이 상당히 크고 내용제성이 우수하여 상온에서 용제에 쉽게 용해하지 않는 안정한 구조를 지니는 특징이 있다.
Figure 112022020712505-pat00001
따라서 본 발명에서는 불소수지가 내후성, 자외선차단성, 내오존성, 약품성 등 도료의 기본 물성을 좌우하는 주수지이므로 별도의 변경이 없이 사용할 수 있으며, 장기간의 외부 노출에 의해서도 색 안정성이 우수하며 내구력이 우수하도록 하는 특성이 있다.
본 발명에서는 상기 불소수지를 중량평균분자량 1,000~50,000을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크릴 우레탄 수지는 아크릴폴리올을 주제로 하는 아크릴우레탄 100 중량부를 기준으로 용매로서 에탄올이 130 중량부, 폴리이소시아네이트 경화제(아크리탄 경화제)가 12 내지 13 중량부가 되는 비율로 균일하게 교반·혼합하여 형성된 아크릴우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로는 중량평균분자량이 5,000~100,000인 아크릴 우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 불소변성수지를 구성하는 불소수지와 아크릴 우레탄 수지는 각각 100 : 100~150의 중량비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 석회는 부착성능 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 부틸산염은 상기 아크릴 수지를 안정화시키는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 디올 화합물은 조성물의 분산성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 자외선 안정제는 아크릴 수지, 불소변성수지 등 도료를 구성하는 고분자의 분해를 막거나 지연시키는 기능을 하며, 본 발명에서 사용하는 자외선 안정제는 SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 1~15 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비로 이루어진 수지 성분과 이산화티타늄 2~5 중량부, 운모 1~7 중량부, 탄산칼슘 1~5 중량부 및 규조토 1~10 중량부로 이루어진 무기성분을 포함하며, 상기 수지 성분은 중공의 구 형상을 이루고, 상기 수지 성분을 상기 무기성분이 외부에서 둘러싸서 비즈 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 SBR 고무는 탄성을 유지하기 위해 고형분이 50% 이상인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 용매로는 에틸렌 글리콜계의 2가 알코올을 사용할 수 있다.
또한, 상기 하이드록실 아크릴레이트 모노머는 자외선 차단 성능을 보조하는 기능을 한다. 이러한 하이드록실 아크릴레이트 모노머로는 하이드록실 에틸아크릴레이트, 하이드록실 프로필아크릴레이트, 하이드록실 에틸메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 불포화 폴리에스테르는 산과 글리콜류 화합물의 축합 중합에 의해 형성되는 것으로서, 예를 들어 푸마르산과 디에틸렌글리콜의 반응에 의해 형성되는 산가 18~20mg/KOH의 범위에 드는 것을 사용할 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르는 도료의 내후성을 강화하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 이산화티타늄은 자외선 차단성, 내후성 및 내구성 향상을 위해 사용된다.
본 발명에서 상기 운모는 단열성, 열차단성 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 탄산칼슘은 단열성, 열차단성, 내마모성 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 규조토는 단열성, 결로방지특성 및 부착성을 향상시키는 기능을 한다.
본 발명에서 상기 수지 성분은 열 차단 성능 및 열 교환 성능을 발휘하도록 하며, 상기 무기성분은 상기 수지성분을 외부에서 둘러싸서 열교환 운동을 보조하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 자외선 흡수제는 고분자에 해로운 자외선을 흡수하여 열의 형태로 방출하여 고분자를 보호하는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에서 사용하는 자외선 흡수제는 히드록시벤조페논, 히드록시벤조트리아졸 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 세라믹 성분은 내마모성 및 내후성을 향상시키는 기능을 하는 것으로서, 탈크, 클레이, 실리카(콜로이덜 실리카), 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1~5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1~5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1~10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1~5 중량비의 비율로 포함하여 구성된다.
본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 본 발명에 따른 도료 조성물의 표면 강화 성분을 콘크리트 구조물 내부로 침투시켜 주는 역할을 함과 동시에 발수성을 증대시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 상기 실리코네이트계 도료 조성물 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 칼륨메틸실리코네이트의 함량이 0.1 중량비 미만이면 표면 강화 효과 및 발수 효과가 미미하고, 5 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다. 본 발명에서 상기 칼륨메틸실리코네이트는 고형분 함량이 30~40 중량%이고 pH 12~14인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 본 발명에 따른 도료 조성물에 사용될 경우 콘크리트의 각종 유해 성분들이 외부로 용출되는 것을 방지하여 환경 오염을 유발하는 것을 방지하는 효과가 있다. 본 발명에서 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트의 함량이 0.1 중량비 미만이면 콘크리트의 각종 유해 성분들의 외부 용출을 방지하는 효과가 떨어지고, 5 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 에폭시계 바인더 수지는 조성물의 각 성분들 간의 결합력을 증진시키며 콘크리트 내부의 기계적 강도 및 수밀성을 높이는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~10 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 본 발명에 따른 도료 조성물이 도포된 후 표면이 산성 조건에 노출될 경우 내산 특성을 강화시켜 산에 의한 콘크리트의 부식을 방지하는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 50~65:35~50의 중량비로 혼합된 혼합물로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알루미노 실리케이트의 함량이 상기 범위보다 적을 경우에는 강도 저하의 문제가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우에는 도료의 겉마름 현상으로 인해 크랙이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 플로오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머는 상기 실리코네이트계 액상 성분 중에 0.1~5 중량비의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량비 미만이면 내산 강화 효과가 미미하며, 5 중량비를 초과하면 상용성이 문제될 수 있다.
본 발명에서 상기 프로피온산은 자외선 차단 반응을 촉진하는 역할을 하며, 전체 도료 조성물 중에 0.5~5.0 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 암모니아 용액은 수지 성분과 세라믹 성분의 원활한 분산을 보조하는 역할을 하며, 전체 도료 조성물 중에 0.1~10 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 열교환 도료 조성물은 소포제, 분산제, 산화방지제, 표면장력 저하제, 레벨링제, 접착증진제, 항균제 및 무기안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1~5 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 열교환 도료 조성물은 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 5~20 중량부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 조성으로 얻어지는 열교환 도료 조성물은 적당량의 물을 혼합하여 사용할 수 있으며, 대상 구조물 표면(건물 외벽)에 페인팅, 롤링 또는 스프레이 등의 방법을 이용하여 도포하고 경화시킴으로써 시공이 완료될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 열교환 도료 조성물은 1회 도포만으로도 내자외선 특성, 내구성, 내후성, 표면 강도 및 내수성 강화 등의 효과가 뛰어나지만, 그 기능을 최적으로 발휘하기 위해서는 2~3회 재도포하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 열교환 도료 조성물은 20~1000g/m2로 도포하고 도포 두께는 경화 두께가 50㎛ ~ 5mm의 두께로 도포하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 열교환 도료 조성물을 시공 대상 표면에 도포하는 것은 페인팅, 롤링 또는 스프레이 방법을 사용할 수 있으며, 2회 이상 연속 도포할 경우 도포 사이에는 일정한 건조 및 경화시칸이 필요한데 하절기에는 보통 6시간, 동절기에는 보통 24시간 정도의 건조, 양생을 실시한다.
또한, 본 발명에서는 도료 자체가 일정 정도의 방청 기능을 가지므로 별도의 하도제를 사용하지 않고서도 방청성을 발휘할 수 있으나, 표면 녹이 노출된 경우에는 하도제를 도포하고 본 발명에 따른 도료를 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 하도제로서는 고무 라텍스계 녹변환제를 사용할 수 있으며, 유기 용제를 포함하지 않은 녹변환제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 상기 열교환 도료 조성물을 도포한 후 발수 코팅제를 추가로 코팅할 수 있으며, 상기 발수 코팅제로는 아크릴우레탄계 또는 실록산계 발수제를 사용할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 구조물의 열차단 성능 및 단열 효과가 우수한 열교환 도료 조성물, 및 이를 이용한 구조물 외벽 단열 시공 공법에 관하여 상세히 설명하였다. 이하에서는 본 발명을 실시예예 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
메틸아크릴레이트 중합체 20 중량부에, 불소변성수지(불소수지(중량평균분자량 약 25,000) 및 아크릴우레탄 수지(중량평균분자량 약 50,000)의 100:100 혼합물) 20 중량부, 석회 5 중량부, 부틸산염(2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트) 5 중량부, 디올(에틸렌글리콜) 5 중량부, 자외선 안정제 2.5 중량부, 자외선 흡수제(히드록시벤조페논) 2.5 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 2.5 중량부, 프로피온산 2.0 중량부 및 암모니아 용액 5 중량부를 혼합하고, 탈크 10 중량부를 혼합하여 도료 조성물을 얻었다.
이때, 상기 자외선 안정제는 SBR 고무(15 중량비), 불포화 폴리에스테르 수지(20 중량비), 하이드록실 아크릴레이트 모노머(1 중량비)를 포함하는 수지 성분과 이산화티타늄 3 중량부, 운모 5 중량부, 탄산칼슘 2 중량부, 규조토 5 중량부로 이루어진 무기성분을 포함하여 이루어지되, 상기 수지 성분이 중공의 구 형상을 이루고, 상기 무기성분이 상기 수지 성분을 외부에서 둘러싸서 비즈(beads) 형상을 이룬 것을 사용하였으며, 상기 실리코네이트계 액상 성분으로는 칼륨메틸실리코네이트 1 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 2 중량비, 에폭시 바인더 수지 5 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머(알루미노 실리케이트와 플루오르 알칼리 실리케이트가 60:40의 중량비로 혼합된 혼합물) 1 중량비의 비율로 혼합하여 얻어진 실리코네이트계 액상 성분을 사용하여 도료 조성물을 얻었다.
비교예 1
SBR 라텍스 수지 35 중량부, 세라믹 성분 50 중량부, 자외선흡수제(히드록시벤조페논) 0.5 중량부를 혼합하고, 여기에 분산제, 수축저감제, 지연제, 무기안료, 충진제 등의 첨가제를 일정량 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 2
아크릴계 라텍스 수지 35 중량부, 세라믹 성분 50 중량부, 자외선흡수제(히드록시벤조페논) 0.5 중량부를 혼합하고, 여기에 분산제, 수축저감제, 지연제, 무기안료, 충진제 등의 첨가제를 일정량 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 3
스티렌모노머 30 중량부, t-부틸퍼옥시벤조에이드 5 중량부 및 글리세린지방산에스테르 5 중량부를 혼합하고 여기에 세라믹 성분 50 중량부, 자외선흡수제(히드록시벤조페논) 0.5 중량부를 혼합하고, 여기에 분산제, 수축저감제, 지연제, 무기안료, 충진제 등의 첨가제를 일정량 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
1. 방수, 방식 성능 실험
상기 실시예 및 비교예에 따른 도료 조성물을 이용하여 ASTM F-1249의 방법에 의해 투습도를 측정하고, KSM ISO 11997-1의 방법에 의거하여 염화물 이온 침투 저항성 및 복합 사이클 내식 저항성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
투습도(g/m2, day) 염화물이온 침투저항성(coulombs) 복합사이클
내식저항성(600hr, %)
실시예 1.2 2.0 2.1
비교예 1 6.9 15.0 6.8
비교예 2 5.7 12.0 5.6
비교예 3 7.5 16.0 7.2
표 1의 결과로부터 본 발명에 따른 도료 조성물을 사용하여 콘크리트 구조물 표면을 도장한 경우 방수 및 방식 성능이 매우 우수한 것에 비해, 비교예에 따른 도료의 경우는 비교적 그 성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
2. 기계적 성능 평가
1) 내후성 평가
ASTM G 155에 따라 400시간 측정하였다.
2) 표면 경도 평가
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다.
3) 내수성 평가
90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다.
상기 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
4) 부착성 평가
ASTM D3359의 Test Method B의 테스트 방법에 따라 건조된 도막을 2 ㎝간격으로 6개씩 서로 교차되게 칼로 긁어 25개의 칸을 만들어 3M 투명 테이프로 그 부위에 접착을 시킨 후 그 떨어진 정도에 따라 6단계로 평가한다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
5B: 도막 박리가 전혀 없음
4B: 도막 박리 5% 미만
3B: 도막 박리 5 ∼ 15%
2B: 도막 박리 15 ∼ 35%
1B: 도막 박리 35 ∼ 65%
0B: 도막 박리 65% 이상
내후성(백색) 표면경도 내수성 부착성
실시예 △E10 3H 810hr 5B
비교예 1 △E17 2H 500hr 4B
비교예 2 △E15 3H 650hr 3B
비교예 3 △E14 3H 720hr 4B
상기 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 도료 조성물을 사용하여 콘크리트 구조물 표면을 도장한 경우 비교예의 경우에 비하여 내후성, 표면 경도, 내수성이 현저하게 우수하고 부착성능을 우수함을 확인할 수 있다.
3. 도막 균일성 및 표면 균열 평가
상기 실시예 및 비교예에 의한 도막 형성 후 1개월 경과 후에 도막의 균일성 및 표면 균열 발생 여부를 육안으로 평가하여 최상의 경우는 ◎, 우수한 정도는 ○, 보통의 경우는 △, 열악한 경우는 X로 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
도막 균일성 표면 균열
실시예 ◎ ◎
비교예 1 △ ○
비교예 2 × ×
비교예 3 × ×
표 3의 결과로부터 본 발명에 따른 도료 조성물을 사용하여 콘크리트 구조물 표면을 도장한 경우 도막 균일성이 우수하고 표면 균열도 발생하지 않는데 비해, 비교예에 따른 도료의 경우는 도막 균일성이 비교적 떨어지고 표면 균열도 일부 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
4. 자외선 차단율, 적외선 차단율 특성 평가
상기 실시예 및 비교예에 의한 도막 형성 후 도막에 대해 UV-VIS-NIR spectrophotometer를 이용하여 250nm ~ 2500nm 범위의 분광특성을 측정하여, 자외선차단율 및 적외선차단율을 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
자외선 차단율(%) 적외선 차단율(%)
실시예 98.1 89.2
비교예 1 85.0 80.1
비교예 2 75.1 75.0
비교예 3 70.5 76.2
상기 표 4의 결과로부터 본 발명에 따른 도료 조성물은 자외선 차단 성능 및 적외선 차단 성능에 있어서 비교예의 경우와 비교하여 월등이 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 도료 조성물은 자외선에 대한 안정성이 우수하고 차열 성능도 우수하다는 것을 알 수 있다.
이상의 실험 결과로부터 본 발명에 따른 도료 조성물은 피도체인 콘크리트 구조물에 대한 자외선 차단성, 차열성능, 방수 및 방식성이 뛰어할 뿐만 아니라, 부착성이 뛰어나고, 내구성, 내후성, 내수성 등의 물성도 우수하며, 아울러 도막 형성의 균일성과 표면 균열 발생 방지 성능도 매우 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (11)

  1. 아크릴 수지 10~25 중량부, 불소변성수지 10~30 중량부, 석회 1~10 중량부, 부틸산염 1~10 중량부, 디올 화합물 1~10 중량부, 자외선 안정제 0.1~5 중량부, 자외선 흡수제 0.1~10 중량부, 실리코네이트계 액상 성분 0.1~5.0 중량부, 프로피온산 0.5~5.0 중량부 및 암모니아 용액 0.1~10 중량부를 포함하며, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 구성된 세라믹 성분 1~20 중량부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물로서,
    상기 자외선 안정제는 SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량부, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 1~15 중량부, 불포화 폴리에스테르 수지 15~30 중량비로 이루어진 수지 성분과 이산화티타늄 2~5 중량부, 운모 1~7 중량부, 탄산칼슘 1~5 중량부 및 규조토 1~10 중량부로 이루어진 무기성분을 포함하며, 상기 수지 성분은 중공의 구 형상을 이루고, 상기 수지 성분을 상기 무기성분이 외부에서 둘러싸서 비즈 형상을 이루는 것을 특징으로 하되,
    상기 SBR 고무는 고형분이 50중량% 이상인 수지를 사용하며 용매로 에틸렌 글리콜계 2가 알코올을 사용하고,
    상기 하이드록실 아크릴레이트 모노머는 하이드록실 에틸아크릴레이트, 하이드록실 프로필아크릴레이트 또는 하이드록실 에틸메틸아크릴레이트를 사용하며,
    상기 불포화 폴리에스테르는 푸마르산과 디에틸렌글리콜의 축합 반응에 이해 형성되는 산가 18~20mg/KOH의 범위에 드는 것을 사용하고,
    상기 수지성분은 열차단성능 및 열교환성능을 발휘하도록 하며, 상기 무기성분은 상기 수지성분을 외부에서 둘러싸서 열교환 성능을 보조하도록 하는 것을 특징으로 하고,
    상기 열교환 도료 조성물은 소포제, 분산제, 산화방지제, 표면장력 저하제, 레벨링제, 접착증진제, 항균제 및 무기안료로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1~5 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴 수지는 메틸아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 중합체 및 아크릴산 공중합체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 불소변성수지는 중량평균분자량 1,000~50,000을 갖는 불소수지 및 중량평균분자량 5,000~100,000을 갖는 아크릴 우레탄 수지의 혼합으로 구성되며 상기 불소수지 및 상기 아크릴 우레탄 수지는 100 : 100~150의 중량비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 부틸산염은 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트인 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 디올 화합물은 에틸렌글리콜 또는 프로필렌글리콜인 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 실리코네이트계 액상 성분은 칼륨메틸실리코네이트 0.1 내지 5 중량비, 3-아이오도-2-프로피닐-N-부틸 카바메이트 0.1 내지 5 중량비, 에폭시계 바인더 수지 0.1 내지 10 중량비 및 플루오르(F)기를 함유한 무기계 폴리머 0.1 내지 5 중량비의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 자외선 흡수제는 히드록시벤조페논, 히드록시벤조트리아졸 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 열교환 도료 조성물은 도데실페놀, 벤질알콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르(Propylene glycol monomethylether) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 비반응성 희석제 5~20 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 열교환 도료 조성물은 시공 대상 표면에 페인팅, 롤링 또는 스프레이 방법을 이용하여 도포하고 경화시키는 것을 특징으로 하는 열교환 도료 조성물.
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