KR102628924B1 - 단열 도료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단열 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내,외벽은 물론 단열처리가 필요한 부분에 도포되어 단열성을 증대시킨 단열 도료 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단열 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 내,외벽은 물론 단열처리가 필요한 부분에 도포되어 단열성을 증대시킨 단열 도료 조성물에 관한 것이다.
우리나라 여름철 태양열 에너지는 1일 평균 5,900㎉/㎡에 달하고, 이 태양열 에너지는 한낮의 철판지붕의 표면온도를 80℃ 전후까지 상승시키기도 한다.
이러한 온도의 상승은 열의 이동에 따라 발생되는 현상이며, 열이 이동하는 매커니즘은 다음의 3가지로 구분된다. 즉, 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 직접 물체를 통하여 열이 이동하는 전도(conduction), 유동성 매체인 기체 또는 액체의 흐름이나 이동을 통하여 열이 전달되는 대류(convection), 별도의 매개체를 통하지 않고 열원에서 직접 방사된 열 파장이 물체의 표면에 닿아 분자의 진동을 유발하여 열에너지가 발생되는 복사(radiation)가 있다.
태양광은 전자파의 일종으로 건축물의 표면에 흡수되어 분자의 진동을 유발해 열에너지를 발생시키며, 이에 따라 건축물의 표면의 온도가 상승한다.
이렇게 건축물의 표면의 온도가 상승하는 것에 의해서 더운 여름철 냉방에 필요한 에너지의 소비 증가를 초래한다. 따라서, 건축물이 태양광선을 미리 반사하거나 건물외부 표면에 흡수된 적외선에 의한 열에너지의 건물내부로의 이동을 차단(단열)하도록 하여 건축물 표면 온도 변화를 최소화하고, 그를 통해 건축물 내의 냉방 등에 사용되는 에너지 소비를 줄일 필요가 있다.
이에, 다양한 단열 도료들이 개시되어 있다.
그 중에서도 아크릴 바인더에 중공체, 이산화티타늄을 주배합하고, 여기에 각종 첨가제를 보조배합한 형태가 가장 보편적으로 사용되고 있다.
그런데, 이러한 종래 단열 도료, 특히 중공체를 사용하는 단열 도료는 아래 그림과 같이 일률적인 크기의 중공체를 사용하다보니 공극이 커 단열성이 떨어지는 단점이 있다.
때문에, 단열 도료의 성능을 높이기 위해 도막 두께를 두껍게해야 하는 불가피한 선택을 할 수 밖에 없고, 이것은 비용상승, 작업시간 증대, 작업 효율 저하를 불러 일으킨다.
특히, 중공체의 크기가 동일하기 때문에 반데르 발스 힘이 균일해서 편차가 없으므로 도료 건조 후 표면 경도가 높아지지 않아 내구성이 떨어지는 단점도 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 건축물의 내,외벽은 물론 단열처리가 필요한 부분에 도포되어 단열성을 증대시킨 단열 도료 조성물을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 크기가 다른 중공 세라믹 미소구체(Hollow Ceramic Microspheres) 20-30중량%와, 이산화티타늄 10-15중량%와, 첨가제 2-3중량% 및 나머지 아크릴수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 단열 도료 조성물을 제공한다.
이때, 상기 중공 세라믹 미소구체는 115㎛ 입도의 미소구체와, 105㎛ 입도의 미소구체와, 70㎛ 입도의 미소구체 및 23㎛ 입도의 미소구체가 4:3:2:1의 중량비로 혼합 조성될 수 있다.
또한, 상기 아크릴수지는 146nm 이하 입도만 사용되는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 조성물은 날판 상에 다수의 구멍이 있는 교반날을 이용하여 1200-1500rpm으로 혼합 교반되는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 도료 조성물 100중량부에 대해, 텍산올(Texanol Ester Alcohol) 10중량부, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 5.5중량부, 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine) 5.5중량부를 더 첨가한 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 건축물의 내,외벽은 물론 단열처리가 필요한 부분에 도포되어 단열성을 증대시킨 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 단열 도료 조성물은, 크기가 다른 중공 세라믹 미소구체(Hollow Ceramic Microspheres) 20-30중량%와, 이산화티타늄 10-15중량%와, 첨가제 2-3중량% 및 나머지 아크릴수지로 이루어진다.
이때, 본 발명은 상기 중공 세라믹 미소구체가 각기 서로 다른 크기를 갖는 것으로 조성했다는 점이 매우 특징적인 것이다.
통상적으로 첨가되는 중공체는 입도 115㎛ 크기의 단일체이다.
이와 달리, 본 발명은 115㎛ 입도의 미소구체와, 105㎛ 입도의 미소구체와, 70㎛ 입도의 미소구체 및 23㎛ 입도의 미소구체가 4:3:2:1의 중량비로 혼합 조성된다.
즉, 상기한 4개의 미소구체가 상기 비율로 혼합되어 본 발명 중공 세라믹 미소구체를 구성하며, 이렇게 혼합된 미소구체 20-30중량%가 첨가된다.
이렇게 미소구체를 혼합구성하는 이유는 아래 그림과 같이,
크기가 다른 미소구체를 적절한 혼합비율로 혼합배치함으로써 중공체들 사이의 공극이 거의 없어지기 때문에 단열성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
이는 아래 표 1과 같이 온도별로 도료 표면에 접촉식 온도계를 일정시간 방치하여 열안정화를 시킨 후 계측한 결과로부터 확인된다.
| 온도별 테스트 | 120℃ | 130℃ | 140℃ | 150℃ | |
| 도막 2mm | 기존단열도료 | 110℃ | 122℃ | 131℃ | 138℃ |
| 발명단열도료 | 104℃ | 112℃ | 120℃ | 128℃ | |
상기 표 1과 같이, 본 발명에 적용된 미소구체 혼합물 형태의 것이 훨씬 더 높은 단열효과를 얻었음을 확인하였다.
또한, 이산화티타늄은 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2개가 결합된 분자로서 무색무취의 백색가루 형태이고, 공기중에 노출되었을 때 쉽게 산소와 반응하여 피막을 형성함으로써 도포면에서의 단열성, 차열성을 강화시킨다.
그리고, 첨가제는 중화제, 증점제, 분산제, 침강방지제를 사용할 수 있으며, 이들의 총합이 상기 범위내가 되도록 첨가사용된다.
이러한 첨가제는 당해 분야에 공지된 것이고, 상용품을 구매하여 사용할 수도 있기 때문에 더 이상 구체적인 설명은 생략한다.
아울러, 아크릴수지의 경우에도 기존은 200-450nm 입도를 갖는 것을 사용함으로써 도포 후 건조시 수축율이 커 도막 두께가 현저하게 줄어드는 단점이 있었다.
하지만, 본 발명에서는 아크릴수지의 입도를 146nm 이하로 제한함으로써 도막 두께의 변화를 최소화시키고 이를 통해 도장 품질도 높이도록 구성하였다.
또한, 교반날의 경우에도 아래 그림과 같이,
본 발명에서는 종래와 달리 날판 상에 다수의 구멍을 형성하고, 이를 기존 700-900rpm과 달리 1200-1500rpm으로 상술한 조성물을 혼합 교반함으로써 날의 회전방향과 구멍을 통한 수직방향의 교차 간섭으로 마이크로버블이 극심하게 형성되고, 이 마이크로버블은 교반중 생기는 공기를 도료상부로 띄워 소멸시킴으로써 단열성능을 강화시킨다.
다만, 1600rpm을 초과하게 되면 중공체가 깨져 버리기 때문에 반드시 그 미만으로 회전시켜 교반해야 한다.
이와 같이 만들어진 도료 조성물의 도막 두께 변화를 관측한 결과, 아래 표 2와 같은 결과를 얻었다.
| 건조 후 도막 2mm | ||||||
| 날짜경과별 | 2일차 | 5일차 | 7일차 | 10일차 | 15일차 | 30일차 |
| 발명단열도료 | 1.98mm | 1.96mm | 1.93mm | 1.9mm | 1.9mm | 1.9mm |
| 기존단열도료 | 1.91mm | 1.84mm | 1.75mm | 1.61mm | 1.4mm | 1.21mm |
상기 표 2를 통해 확인되듯이, 본 발명에 따른 단열 도료의 경우 건조 후 도막 두께가 줄어든 비율이 기존 단열 도료에 비해 현저히 적었다.
이에 더하여, 본 발명에서는 상기 도료 조성물 100중량부에 대해, 텍산올(Texanol Ester Alcohol) 10중량부, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 5.5중량부, 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine) 5.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이때, 텍산올은 CAS No. 25265-77-4에 해당하는 물질로서, 화학명은 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate이다. 이러한 텍산올은 도막 표면에 피막을 형성하여 단열성, 방습성, 방수성, 내수압특성을 증대시킨다.
그리고, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)은 CAS No. 68083-19-2에 해당하는 물질로서, 윤활성을 증대시켜 실리콘테이프의 신율을 증대시키고, 고인열성을 강화시킨다.
또한, 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine) 5.5중량부를 함께 첨가함으로써 경화안정성, 표면 균일성 유지 및 내후성을 증대시킴이 특히 바람직하다.
다른 한편, 본 발명에서는 상기 아크릴수지를 준비할 때, 아크릴수지 100중량부에 대해, 아인산에스테르(phosphite ester) 3.5중량부, 나트륨크실렌설포네이트(Sodium Xylene Sulfonate) 2.5중량부, 2-페닐이미다졸(2-Phenylimidazole) 3.5중량부, 바나듐옥사이드(V2O5) 2.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이 경우, 아인산에스테르(phosphite ester)는 염소성분에 의한 침식방지력을 높여 내침식성, 내부식성을 강화시킨다.
그리고, 나트륨크실렌설포네이트(Sodium Xylene Sulfonate)는 도막 표면 잔재물 생성을 억제하여 표면 균일도를 증대시키고, 표면 보호막을 형성하여 단열성을 강화시킨다.
또한, 2-페닐이미다졸(2-Phenylimidazole)은 CAS No. 670-96-2에 해당하는 물질로서, 건조수축률을 적게 하여 접착력을 강화시킨다.
뿐만 아니라, 바나듐옥사이드(V2O5)는 자외선 차단에 의한 변색 방지 효과를 증대시킨다.
한편, 교반날에는 내후성, 내마모성을 향상하기 위하여 도포층이 형성될 수 있다.
이러한 도포층의 도포재료는 트리페닐 프로판 트리글리시딜에테르 29중량%, 하이드로시벤조트리아졸 22중량%, 하프늄 11중량%, 유기산마그네슘 14중량%, 산화티타늄(TiO2) 8중량%, 산화알루미늄(AIO2) 11중량%, 조용제 5중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성할 수 있다.
트리페닐 프로판 트리글리시딜에테르, 하이드로시벤조트리아졸은 부식 방지 및 내후성, 변색방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내마모성, 내후성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 내후성, 내마모성 향상 효과를 나타내었다.
Claims (5)
- 크기가 다른 중공 세라믹 미소구체(Hollow Ceramic Microspheres) 20-30중량%와, 이산화티타늄 10-15중량%와, 첨가제 2-3중량% 및 나머지 아크릴수지로 이루어지며;
상기 중공 세라믹 미소구체는 115㎛ 입도의 미소구체와, 105㎛ 입도의 미소구체와, 70㎛ 입도의 미소구체 및 23㎛ 입도의 미소구체가 4:3:2:1의 중량비로 혼합 조성된 것을 특징으로 하는 단열 도료 조성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴수지는 146nm 이하 입도만 사용되는 것을 특징으로 하는 단열 도료 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 조성물은 날판 상에 다수의 구멍이 있는 교반날을 이용하여 1200-1500rpm으로 혼합 교반되는 것을 특징으로 하는 단열 도료 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 도료 조성물 100중량부에 대해, 텍산올(Texanol Ester Alcohol) 10중량부, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 5.5중량부, 트리페닐포스핀(Triphenyl phosphine) 5.5중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 단열 도료 조성물.
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2023
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