KR102532212B1

KR102532212B1 - 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물

Info

Publication number: KR102532212B1
Application number: KR1020210110808A
Authority: KR
Inventors: 장동원; 최승호
Original assignee: 주식회사 후손; 장동원; 최승호
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-05-16
Also published as: KR20230005710A

Abstract

본 발명에 따른 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물로, 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 첨가제 2~5중량%, 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~15중량% 와 에어로젤 3~5중량%, 펄 분말 6~10중량%, 멜라민계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량%, 나머지 물이 혼합되어, 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 시공되는 단열 마감재 도막에 크랙의 발생이 방지되도록 펄(pearl)분말이 포함되어 크랙의 발생이 방지되고 바탕색상이 은폐되는 은폐성이 우수하게 되며 점성이 낮아지게 되어 도포가 용이하여 시공시간이 단축되었다.

Description

크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물{Thin film insulation finish composition with small crack generation}

본 발명은 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 아크릴 에멀젼 수지, 알루미늄 실리케이트 및 충전제의 혼합물에 첨가제로서 통상의 증점제, 균열방지제, 소포제, 분산제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 '도포형 단열 마감재 조성물'에 열전도율이 우수한 에어로젤을 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 흐름성이 좋아서 도포가 용이하게 되면서 시공되는 단열 마감재 도막에 크랙의 발생이 방지되도록 편상형의 펄(pearl)분말이 포함되어 크랙의 발생이 방지되고 바탕색상이 은폐되는 은폐성이 우수하게 되며, 친환경 멜라민계 난연제를 추가하여 준 불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 도포작업이 용이하고, 사용 후에는 단열성, 내 결로성, 항 곰팡이성, 난연성, 내 균열성 및 방음성이 뛰어날 뿐만 아니라 크랙의 발생이 방지되어 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물에 관한 것이다.

건물에서 소비되는 에너지 중 절반 이상을 차지하는 것이 냉난방 에너지이고, 그 대부분이 창호와 벽체를 통해 손실되는데 그 손실량이 무려 40% 이상이며, 건축물의 단열성능 향상은 건물에너지 절감의 중요한 열쇠라고 할 수 있다. 단열재 시장의 주축을 이루는 건축용 단열재 시장은 화재에 대한 안전성, 친환경성과 함께 가격이 중요 변수여서 가격경쟁력을 확보한 제품이 필수적이다.

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 있다.

단열재의 소재는 유기질과 무기질로 크게 나눌 수 있고, 유기계 단열소재로는 코르크, 면, 펠트, 탄화물, 고무류 등을 들 수 있고, 무기계 단열소재로는 석면, 암면, 유리솜, 펄라이트, 탄산마그네슘 분물 등을 들 수 있는데, 건물의 내벽과 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.

따라서 화재에 안전하며, 보다 친환경적인 무기계 단열소재의 필요성이 대두되고 있으며, 무기계 단열소재는 단열성능, 불연성 등에서 탁월한 성능을 발휘하여 단열재 시장을 점유할 충분한 잠재력이 있음에도 불구하고, 현장에서의 작업성, 재질의 유연성부족, 유기계단열재에 비해 가격경쟁력이 떨어져 그 한계를 보이고 있어 이러한 단점을 극복 할 수 있는 제품의 출현이 필요한 상황이다.

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.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 특허출원번호 제 10-2020-0038892 호의 '준 불연 도포형 단열 마감재 조성물'이라는 명칭의 단열 마감재 조성물을 제안한 바가 있으나, 상기 발명은 겔 상태로서 조성물의 상태가 걸죽하게 되어 도포 작업이 어렵고 도포시간이 오래 걸리게 되어 일반인들의 셀프 시공이 어렵게 되고, 여타의 다른 회사의 대부분의 단열 관련 제품들의 경우 0.5mm 이상의 두께로 도포 시에는 그 표면에 크랙이 발생되게 되어 외관이 미려하지 않으며, 이러한 발생된 크랙을 제거하기 위해서는 다시 그 위에 많은 양의 제품을 여러 번 반복 도포하여야 하므로, 많은 시공비용과 아울러 과다한 재료를 낭비하게 되는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1066076호

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아크릴 에멀젼 수지, 알루미늄 실리케이트 및 충전제의 혼합물에 첨가제로서 통상의 증점제, 균열방지제, 소포제, 분산제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 '도포형 단열 마감재 조성물'에 열전도율이 우수한 에어로젤을 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 시공되는 단열 마감재 도막에 크랙의 발생이 방지되도록 펄(pearl)분말이 포함되어 크랙의 발생이 방지되고 바탕색상이 은폐되는 은폐성이 우수하게 되며 점성이 낮아지게 되어 도포가 용이하게 되어 시공이 편리하고 시공시간이 단축되고 친환경 멜라민계 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 시공시간이 단축되고 크랙의 발생이 방지되어 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물로, 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 첨가제 2~5중량%, 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~15중량% 와 에어로젤 3~5중량%, 멜라민계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량%, 펄 분말이 포함되고, 바람직하게는 펄분말 6~10중량%이 포함되고, 나머지 물이 혼합된 본 발명에 따른 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물로, 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 첨가제 2~5중량%, 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~15중량% 와 에어로젤 3~5중량%, 멜라민계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량%, 펄 분말이 포함되고, 바람직하게는 펄 분말 6~10중량%이 포함되고 나머지 물이 혼합되어, 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 시공되는 단열 마감재 도막에 크랙의 발생이 방지되도록 펄(pearl)분말이 포함되어 크랙의 발생이 방지되고 바탕색상이 은폐되는 은폐성이 우수하게 되며 점성이 낮아지게 되어 도포가 용이하여 시공시간이 단축되고 친환경 멜라민계 난연제를 추가하여 준 불연의 요구조건을 만족시켜 난연성을 확보하는 것이 가능하게 되며, 단열이 필요한 부위에 도포하는 방식으로 사용함으로써 취급과 작업이 용이하고, 습도 조절이 가능해 지며, 사용 후에는 단열성, 내 결로성, 항 곰팡이성, 난연성, 내 균열성, 방음성 및 조습기능이 뛰어날 뿐만 아니라 도포가 용이하여 시공시간이 단축되고 크랙의 발생이 방지되어 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적인 우수한 효과가 있다.

도 1a, 1b, 1c 및 1d는 본 발명의 실시 예4에 따른 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물이 1mm 두께로 도포된 준 불연 연소실험 사진과, 비교 예6 및 비교 예 7에 대한 준 불연 연소실험 사진 및 3개가 합해져 비교된 사진
도 2a, 2b, 2c는 본 발명의 실시 예5에 따른 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물이 3mm 두께로 도포된 상태와 비교 예 8, 9의 동일두께로 도포된 다른 조성물의 표면의 도포 후 크랙발생 시험 사진

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

본 발명에서는 상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 첨가제 2~5중량%, 알루미늄 실리케이트는 10~15중량% 와 에어로젤 3~5중량%, 펄분말 6~10중량%, 멜라민계 난연제 10~15중량% 와 충전제 5~15중량%, 나머지 물이 혼합되어 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물을 제공하려는 것이다.

본 발명에서는 주성분으로서 아크릴 에멀젼 수지, 멜라민계 난연제, 알루미늄 실리케이트, 펄 분말, 에어로젤 및 무기질 충전제를 사용하고 여기에 첨가제로서 증점제, 동결방지제, 균열방지제, 소포제, 분산제, 방부제 및 pH 조절제를 포함하여 이루어지는 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물이다.

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.

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 15중량%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, 상기 알루미늄 실리케이트는 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.

상기 에어로젤(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 3중량% 미만이면 첨가의 효과가 적어 특히 단열성이 부족하게 되고, 반대로 함량이 5중량%를 넘게 되면 가격만 상승될 뿐 추가 첨가의 효과가 없다.

본 발명에서는 한 가지 특징적으로 함유되는 성분으로서 펄 분말이 추가된 것이다.

상기 펄 분말은 진주조개류 내부에서 생성되는 진주가 분말화된 고형물질이며, 주요성분은 CaCO₃ 91.7%, 기타 유기물 5.7% 및 수분 2.2%이다. 유기물은 대부분이 골격성 단백질로 알려진 콘키올린이 차지하고 있다

상기 펄 분말은, 용도에 따라 다양한 함량이 추기되는 것이 가능하지만 바람직하게는 펄 분말 6~10중량%을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 펄 분말은 채취된 진주를 분쇄한 것만을 의미하지 않고, 다양한 변형, 예컨대 산화철로 코팅된 티타늄 운모, 비스무트 옥시클로라이드로 코팅된 운모, 산화크롬으로 코팅된 티타늄 운모, 및 또한 비스무트 옥시클로라이드 기재의 진주층 안료를 포함한다고 할 것이다.

상기 펄 분말은, 중량%가 6중량%의 이하로 포함될 경우에는 크랙감소의 효과가 반감되게 되고, 중량이 10중량%의 이상이 포함될 경우에는 너무 과다하게 투입되어 제조원가가 고가로 되고 점도가 증가되어 도포하는데 어려움이 있게 된다.

상기 펄 분말의 첨가로 인하여, 본 발명에 따른 크랙발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은 펄 분말이 추가되지 않을 때에 비하여, 크랙발생이 방지되어 내구성이 우수하게 되고 은폐력이 상승하고 은은한 광택이 생겨 미관성이 좋아 지며, 조성물의 전체적인 칙소성 및 흐름성이 개선되어 도포가 한층 용이하게 수행될 수가 있게 되는 것이다.

상기 멜라민계 난연제(1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온,화합물,함유1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민)는 비 할로겐계 난연제중 하나로서 근래 들어 주목 받고 있는 새로운 개념의 난연제 이다.

전통적인 난연제는 크게 할로겐계, 인계, 무기계 난연제로 나누어 볼 수 있으며, 할로겐계 난연제는 브롬계와 염소계 난연제로 나누어 볼 수 있다. 하지만 이들은 불과 맞닿으면 유독가스가 발생 되며, 폐기처리 소각 시 다이옥신이 발생 되는 등 인체에 유해 할뿐만 아니라 친환경적이지 못해 규제가 구체화 되어 기피 되고 있는 실정이다.

인계 난연제는 독성이 없고 열적으로 안정적이긴 하나 불과 접촉할 경우 독성이 강하고 밀폐공간에서 폭발 위험이 있는 포스핀 가스를 방출하는 등 취급에 어려움이 있다.

또한 무기계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등이 대표적이다. 무기계 난연제는 친환경적이며, 가격도 저렴한 장점이 있으나 난연성 부여 시 다량을 사용해야 하는 약점이 있다.

반면 멜라민계 난연제는 최근 각광 받고 있는 난연제로서 할로겐계 난연제에 비해 독성이 적으며 취급이 용이 하다. 멜라민은 열분해 시 독성 기체의 발생이 없으며, 여타 난연제 보다 연기 발생이 적다. 멜라민은 환경에 대한 독성의 위험 정도가 낮으며, 인체의 건강 및 환경에 역행하는 영향을 주는 증거가 없다는 연구 결과도 있다.

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

상기 충전제는 통상의 충전제가 모두 사용 가능하나 특히 탈크 또는 탄산칼슘이 바람직하고, 함량이 3중량% 미만이면 충전제로서의 첨가의 효과가 없고 반대로 5중량%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, 폴리우레탄계와 우레탄 변성에테르가 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 멜라민계 난연제, 에어로젤, 알루미늄 실리케이트, 펄 분말 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 에어로젤과 펄 분말은 백색을 띠고 있기 때문에 상기 본 발명으로부터 얻어지는 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은 백색에 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) 3,750g과, 물 3,000g을 넣고 교반한다.

여기에, pH 조절제로서 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액(상품명 AMP-95, 미국 ANGUS사 제품) 5.0g, 균열 방지제로서 텍사놀(미국 EASTMAN사 제품) 60.0g, 동결방지제로서 에틸렌글리콜 40.0g, 방부제로서 이소티아졸린 유도체(상품명 NOPCOCIDE SN-135S, 한국산노프코주식회사 제품) 13.0g, 분산제로서 폴리카르복실산나트륨 음이온계면활성제 수용액(상품명 SN-DISPERSANT 44S, 한국산노프코주식회사 제품) 36.0g, 그리고 소포제로서 광물성 소포제(상품명 NOPCO NXZ, 한국산노프코주식회사 제품) 60.0g을 각 첨가 하였다.

이어서, 본 발명의 주성분의 하나인 알루미늄 실리케이트(상품명 Sil-cell, 미국 Silbrico사 제품) 1,800g 및 에어로젤(상품명 AEROSIL 독일 EVONIK사 제품) 400g과, 독일 MERCK사의 펄 분말 1000g과 멜라민계 난연제(상품명 HELAMINE CYANURATE) 1,500g과 충전제로서 탈크(상품명 SA 400) 1,000g을 넣고, 계속 교반하면서 증점제를 2,000g의 물에 희석하여 가한 다음 계속 교반하였다.

이때 증점제는 칙소성이 우수한 폴리우레탄계(상품명 COEXEL-TH1009, 한국산노프코주식회사 제품) 70g과 흐름성이 우수한 우레탄 변성 에테르계(상품명 SN-THICKENER 622N, 한국산노프코주식회사 제품) 30g을 투입하였다.

상기 혼합 교반 공정은 상온에서 이루어지는 것으로, 혼합 반응 중에 특별히 온도나 압력의 변화는 없었으며 30분 정도 혼합하여 통상 사용되고 있는 페인트(paint)) 정도의 점도를 유지하지만 페인트 보다는 월등히 가벼운 본 발명의 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물을 얻었다.

상기 <실시 예>에서 얻은 조성을 갖는 크렉 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물을 크기가 300mm×300mm×25mm 에 건조도막 1 mm 의 두께로 도장하여 실시 예1로 하고 비교 예 1 로서 한국특허등록 제10-1066076호의 '도포형 단열 마감재 조성물'을 동일한 두께 1㎜ 로 도장하여 열전도율을 평가하였다.

<실험 예1 >

◆ 열전도율 시험

KS L 9016(보온재의 열전도율 측정 방법)에서 정하는 방법 중에서 오차가 비교적 적은 평판 열류계법을 이용하여 측정하였다.

크기가 300mm×300mm×25mm인 건조도막 1 ㎜ 두께로 도장하여 25℃ 조건하에서 2주일 동안 건조시키고, 50℃에서 3일 동안 건조시켜 실시 예1의 시료를 마련하고, ANTER사의 Unitherm Thermo Instruments를 이용하여 측정단위인 W/MK를 기준으로 측정한 후, 비교 예1로 한국특허등록 제10-1066076호의 '도포형 단열 마감재 조성물'을 동일한 두께 1 ㎜ 로 도장된 제품으로 하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

<열전도율 측정>

항 목	실 시 예1	비 교 예1
열전도율(W/MK)	0.035	0.058

<실험 예2 >

◆ 항 곰팡이 실험

항 곰팡이 실험은 객관적인 신뢰성을 확보하기 위하여 바로 사용 가능한 상태로 원재료를 배합하여 사용 하였으며, 시험방법 및 세부사항은 KS M 6010 : 2014에 따라 시행 되었다.

위 시험 방법에 의해 시험한 결과 곰팡이 생성의 평가는 표준 사진에 의해 0에서 10까지 4주간의 시험 기간 동안 매주 평가 하였고, 곰팡이에 의한 변색의 원인에 의문이 있을 때는 50배나 100배의 표준 현미경 사진을 이용하여 곰팡이 형태를 비교하고 평가하는 방식으로 시행 되었으며, 평가 시 결과치 10은 피막의 변색이나 변형이 전혀 없는 것을 의미 하며, 이를 하기 표 2에 나타내었다.

<항 곰팡이 시험>

시험항목	결 과 치	시험방법
항 곰팡이 시험	10	KS M6010 : 2014

<실험 예3 >

◆ 결로 성능 시험

결로 성능 시험 테스트 방법은 두께 3mm의 투명 유리판(가로 200mm, 세로 250mm)에 시료를 유리판 한쪽 면에 도막제조기(에플리케이터)를 이용하여 250㎛(습도막)가 되도록 도장하여 실시 예2의 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 비교 예2로 한국특허등록 제10-1066076호의 '도포형 단열 마감재 조성물'을 동일한 시편에 동일한 두께로 도장된 제품으로 하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

<결로 성능 실험>

시험항목	실 시 예2	비 교 예2
결로 성능(-)	물기가 묻어나지 않음 (이상 없음)	물기가 묻어나지 않음 (이상 없음)

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 결로 방지 효과 테스트를 통하여 기왕의 발명 등록 제품에 비하여 결로 성능에는 차이가 없었다.

<실험 예4 >

◆ 단열성 시험

본 발명의 단열성능 시험방법은 가로 15cm, 세로 20cm의 철판(철판두께 2.3mm)를 제작하여 철판 표면에 <실시 예1>의 조성을 갖는 본 발명의 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물을 도포하여 실시 예3을 마련하고, 판매업계에 널리 알려져 있는 제품들 중 비교 예3으로서 온새미로사의 노팡 제품과 비교 예4로는 지오스 에어로젤사의 로바쉴드 그린 제품, 비교 예5로는 ㈜노루페인트사의 수성 단열 도료인 듀프리 코트 제품을 각각 동일 크기의 철판표면에 도포한 다음, 시간에 따라 변화 되는 도포면 표면의 온도를 각각 10분간 온열테스트는 실시하고 비교하였다. 이때 온도측정에는 비접촉식 적외선 표면온도계를 사용하였다.

한편, 단열성능 시험 시에는 다음과 같은 시험조건을 엄격히 준수하였다.

먼저 철판 면에 1차 사비도장 작업을 0.1mm 이상 도포하고 완전 건조 시켜 준비 하고 실시 예3과 비교 예3의 시료 도포 두께를 통상적으로 시공 되어 지는 두께인 1,000㎛로 하였고, 비교 예4의 시료 역시 일반적인 시공 방법에 따라 사비도장 작업을 0.1mm 이상 도포하고 완전 건조된 후 단열 도료를 1,000㎛이 되도록 4회 도장하여 준비 하고, 비교 예5 역시 제조사의 추천 두께인 4회 도장 1,000㎛이 되도록 준비 하여 제품 간 비교 단열성능 실험을 실시하였다.

온열 기구로는 전기스토브를 이용하여 온도는 반강제적인 조건에서 철판 후면을 직접 가열하여 테스트하였다.

하기 표 4는 전기스토브로 가열하여 시료면의 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

<시간 및 표면 온도의 변화>

시간/시편(℃)	실시 예3	비교 예3	비교 예4	비교 예5
0분	24.8	24.6	25.0	25.1
1분	39.6	44.3	48.8	51.4
2분	52.0	57.0	65.2	68.3
3분	63.0	66.6	72.4	76.6
4분	68.0	75.3	78.1	86.2
5분	75.1	81.6	85.7	90.6
6분	79.0	85.9	91.8	99.2
7분	83.0	90.5	94.2	99.8
8분	88.4	95.2	96.6	104.0
9분	91.3	96.3	100.4	108.0
10분	93.6	98.4	100.6	108.8

상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 단열 성능 시험을 통하여 본 발명품과 각 제품들 간의 단열성능이 뚜렷하게 나타나고 있음이 확인 되었고, 실시 예3과 비교 예3과는 평균 5.81℃의 차이가 실시 예3과 비교 예4와는 평균 10.08℃의 차이가 실시 예3과 비교 예5와는 평균 15.99℃의 온도 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었다.

하기 표 5는 실시 예와 비교 예의 각각의 온도 차이를 비교 정리하여 나타낸 것이다.

<실시 예와 비교 예의 시간 및 표면 온도의 변화 차이>

시간/시편(℃)	실시 예3	비교 예3	비교 예4	비교 예5
0분	24.8	-0.2	0.2	0.3
1분	39.6	4.7	9.2	11.8
2분	52.0	5.0	13.2	16.3
3분	63.0	3.6	9.4	13.6
4분	68.0	7.3	10.1	18.2
5분	75.1	6.5	10.6	15.5
6분	79.0	6.9	12.8	20.2
7분	83.0	7.5	11.2	16.8
8분	88.4	6.8	8.2	15.6
9분	91.3	5.0	9.1	16.7
10분	93.6	4.8	7.0	15.2
온도차 합계		58.1	100.8	159.0
평균 온도차		5.81	10.08	15.99

< 실험 예5 >

◆ 준 불연 시험

본 발명의 불연성 실험은 방화 석고 보드(두께12.5mm)를 각각 가로400mm, 세로400mm로 준비하여 제조된 크렉 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물 시료를 1,000㎛ 도포한 후 10일간 충분히 건조 시킨 후 실시 예4로 연소실험을 하였고, 비교 예6 내지 비교 예 7에 대해서도 동일한 연소실험을 하여 그 결과를 비교하였다.

비교 예6은 노루표 페인트사의 듀프리코트 제품을 동일크기의 방화 석고 보드에 동일두께로 도포하여 건조시키고 비교 예7은 ㈜삼화페인트사의 단열텍스를 동일 방법으로 사용하였다. 비교 예6은 위 규격의 방화 석고보드에 실시 예4와 동일하게 시료를 1,000㎛ 도포하였고, 비교 예7은 ㈜삼화페인트사의 단열텍스를 위 규격의 방화형 석고보드에 1,000㎛ 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 표 6에 나타낸다.

<불연성 연소 실험>

	화염발생시간(초)	잔염시간(초)	탄화길이(mm)	발생 연기 양
실시 예4	발생하지 않음	0	70	발생 안함
비교 예6	10초 후 발생	25	100	조금 발생
비교 예7	즉시발생	85	160	아주 많이 발생

표 6에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 크렉 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은 1분의 연소실험 후 잔염이 없을 정도로 불 번짐이 없고 탄화길이도 작았으며 발생 연기 양도 거의 없어 불연재로서 뛰어난 성능을 가짐을 확인할 수 있었다. 한편 비교 예6의 경우 1분의 연소실험이 종료된 후에도 25초 동안 잔염이 남아 있는 상태였고 탄화길이도 다소 큰 편이었으며. 불꽃이 가열된 표면이 깨지는 현상이 나타났고, 비교 예7의 경우는 남아 있는 잔염시간이 85초이고, 발생 연기양도 아주 많았고 표면이 부풀어 오르며 깨짐 현상이 나타났으며, 비교 예6의 경우보다도 불연 성능이 더 떨어짐을 알 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시 예4에 따른 크렉 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물의 불연 성능이 기존의 제품들 보다 뛰어남을 알 수 있다. 이러한 연소실험의 사진은 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예 4는 비교 예6,7과 비교하여 불연재로서 뛰어난 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.

<실험 예6 >

◆ 도포 후 크랙발생 시험

상기 <실시 예>에서 얻어진 조성을 갖는 본 발명의 크렉 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물을 건물의 내장 콘크리트 벽면에 골고루 0.2mm도포하고, 3시간 경과후 상태를 확인하고, 다시 여기에 1.0mm 로 덧칠하여 3시간 경과 후 상태를 확인하고, 최종적으로 통상의 도포 용구를 사용하여 두께 3mm 정도의 도포 막을 형성하고 3시간 경과 후 상태를 확인하였다. 이와 같이 하여 도포 후 크랙의 발생을 관찰한 바, 크랙 발생이 없이 평탄한 상태를 유지하는 것을 확인 하였다. 이를 토대로 하여 두께 9mm 의 MDF(가로 300mm, 세로 300mm)에 상기 방법과 두께로 준비하여 본 발명의 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물 시료를 실시 예 5로 하고, 비교 예 8 로는 노루표 페인트사의 '듀 프리코트 제품'과 비교 예 9로 (주)삼화페인트사의 '단열텍스'를 동일하게 실시하였다. 이와 같이 하여 도포 후 크랙의 발생을 관찰한 바, 본 발명의 실시 예 5는 크랙 발생이 없이 평탄한 상태를 유지 하였으나, 다른 비교 예 8과 비교 예9의 시편에서는 모두 크랙이 발생되어 재시공이 필요한 상태임을 알 수 있다.

<도포 후 크랙 발생 여부 실험>

실험항목	실시 예 5	비교 예 8	비교 예 9
크랙 발생	없음	있음	있음

이상과 같이, 본 발명에 따른 크랙발생이 작은 박막형 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 조성물'에 열전도율이 우수한 단열재 소재인 에어로젤을 추가하여 요구되는 단열두께를 작게 하면서도 단열효과를 확보하여 시공성이 향상되고 재료비가 절감되며, 시공되는 단열 마감재 도막에 크랙의 발생이 방지되도록 펄(pearl)분말이 포함되어 크랙의 발생이 방지되고 바탕색상이 은폐되는 은폐성이 우수하게 되며, 점성이 낮아지게 되어 도포가 용이하게 되어 시공이 편리하고 시공시간이 단축되고, 친환경 멜라민계의 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, 난연성, 내 균열성 및 방음성이 뛰어나고, 그 자체가 마감재로 사용되어 후 공정이 필요 없는 경제적이고 친환경적이라고 할 것이다.

본 발명에 따른 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은 일반적인 수용성 단열 마감재를 제조하는 산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

Claims

크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물에 있어서,
상기 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물은, 아크릴 에멀젼 수지와 물의 혼합물에 증점제ㆍ에틸렌글리콜인 동결방지제ㆍ균열 방지제ㆍ광물성 소포제ㆍ폴리카르복시산 나트륨인 분산제ㆍ이소티아졸린 유도체인 방부제ㆍ 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 용액인 pH 조절제로 된 첨가제를 첨가하여 이루어지는 조성물로,
상기 조성물에 첨가 혼합되는 아크릴 에멀젼 수지 25~40중량%, 첨가제 2~5중량%, 단열소재로서 알루미늄 실리케이트는 10~15중량% 와 에어로젤 3~5중량%, 충전제 5~15중량%와 난연제, 펄 분말이 혼합되고 나머지 물이 혼합된 것을 특징으로 하는 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 펄 분말은 6~10중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 난연제는 멜라민계 난연제가 10~15중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 크랙 발생이 작은 박막형 단열 마감재 조성물.