KR20080112520A - 단열성 시트의 조성물 - Google Patents

Abstract

주 재료는 경화된 실리콘 및 아크릴계 실리콘 수지를 미립자한 것으로 입자가 매우 고르고 형상은 구상인 단열성과 유연성을 갖는 실리콘 수지 미분말 및 아크릴계 실리콘수지 미 분말, 신소재의 생산 단계이고 공기보다 3배밖에 무겁지 않아 미래의 단열재 충격 완화재 방음재 등으로 주목받고 있으나 강도 및 신축성이 약해서 단독으로는 실용화하기에 많은 문제점을 갖고 있는 에어로젤(Aerogel), 미립 분자 간 혼화성 및 퍼짐성이 좋고 유동성과 분산성이 우수하고 에어로젤 과의 혼화성을 높인 마이크로 실리카, 각 입자간 결합력을 높일수 있는 나노 입자 크기와 일차 입자 크기로 구성된 합성 실리카인 흄드 실리카, 자체 무게의 수십배 정도 수분을 흡수하는 천연 고분자 및 우레탄 폼과 같은 흡수성 고분자와는 달리 대량의 물을 흡수하고 유지하는 성질의 폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머, 미립 상태의 경우 공기를 많이 함유하고 있어서 내화 단열 역할을 하고 분자간 결합력을 높이며 수축 저항성이 적고 조기 강도및 화학 저항성이 작은 알루미나이트계 알루미나, 분자간 부착력을 향상 시키고 강도와 치밀성을 갖는 알카리금속 실리게이트, 친수성 섬유로 부착성 및 분산성이 우수하고 비중이 높아 물에 뜨지 않으며 재료간 수축 팽창에 의한 균열을 억제할 수 있는 친수성 보강 섬유, 내열성 전기절연성 난연성 윤활성 소포성이 우수한 디메틸 실리콘 오일, 고성능 감수제로써 분자간 입자를 분산시켜 유동성을 향상시키는 나프탈렌 설폰산염 포르말린 축합물, 자외선 차단 및 유분산성이 좋고 백색도와 착색력이 뛰어난 이산화 티타늄, 항균 효과가 지속적이고 유 기용매에 녹지 않고 내열성이 탁월한 무기 항균제로 구성되고 수경화성으로서 에어로젤"을 합성복합체로 일체화한 단열성 시트의 조성물에 관한 것이다.

단열성 실리카 에어로젤 시트 실리콘 아크릴 폴리머

Description

단열성 시트의 조성물 {THE COMPOSITION OF ADIABATIC SHEET}

본 발명은 단열성능이 우수한 단열 시트의 조성물에 관한 것으로 내열성과 유연성 신축성 등이 우수한 실리콘 미 분말 수지 , 아크릴계 실리콘 미 분말 수지 및 아크릴계 폴리머를 단열성과 방음성이 높은 실리카 에어로젤로 합성 시킨 것으로 에어로젤의 물성을 그대로 유지하고 강도와 유연성을 향상시킨 단열 시트의 조성물에 관한 것임.

플라스틱 성분과 실리카 에어로젤을 합성시키고 혼화제 및 경화제 유동화제 등으로 구성되는 단열 시트에 관한 것으로서 초 단열성과 방음성을 갖는 실리카 에어로젤, 수경화성으로 내열성,단열성능 및 밀폐성과낮은비중을가지며 타 재료와 반응해서 수밀성과 장기 강도를 발현하고 비슷한비중으로에어로젤과의 혼화성 및 분자 각 치밀성을 높이며 타 재료와도 반응 하며 부착력 및 점착력을 높인 마이크로 실리카. 각 재료와의 층 층간 혼화성을 높여 단일시트의 전체적인 강도를 높이는 흄드 실리카. 실리카 분자와의 반응과 각 재료와의 접착성과 조기 강도 발현을 위한 알루미나 분말. 혼화된 각 재료의 분자 간 이음 관계를 향상 시켜 균열을 방지하고 굴절성 및 강도를 높인 친수성의 보강 섬유. 알루미나와 접촉하여 접착력을 높여 강도와 부착력을 향상시킨 각 금속 실리게이트 화합물. 실리콘 특유의 성질을 그대로 유지하고 재료와의 혼화성을 향상시키고 이형 성 소포성을 가지는 변성실리콘 오일. 실리콘 오일과 물의 첨가로 각 재료 간 수경성을 진행하고 한편으로 물의 첨가로 느슨해진 각 분자 사이에서 물을 최대한 흡수하며 수경화성의 치밀화를 향상 시킨 폴리 아크릴산계 고 흡수성 플리머. 혼화시 유동성을 증가시켜 재료의 혼화성과 성형화를 향상 시킨 나프탈렌 설폰산 염 포르말린 축합물. 자외선 차단 및 착색력 은폐력을 높인 이산화티타늄. 단열 시트상으로 시공했을시 곰팡이등에 의한 색 바램과 항균성을 높인 무기계 항균제로 구성되는"실리카 에어로절"로 합성된 단열성 시트의 조성물에 관한 것이다.

실리카 에어로젤은 고온에 견디는 우수한 내구성 단열성 및 방음성 등을 가지고 있으나 소재의 제조 기간이 길며 강도와 신축성이 약해서 수 십 년간 실질적인 생활에 적용하는데 많은 어려움이 있었음. 국내 및 해외 기술에서도 에어로젤 분말을 양쪽의 판상 내에 충진을 하거나 다른 물질과의 판상형 접착으로 단열성 폼을 만드는 등 기초 단열재 개발 단계에 있는 상태이고 에어로젤을 복합 합성제로 만들고 투명 단열재를 만드는 기술에 많은 어려움을 겪고 있는 상태임.

본 발명자 또한 이에 편성하여 에어로젤로 합성한 일체화된 단열재 개발을 하기에 이르게 되었다.

본 발명은 기초 소재의 생산 단계이고 실생활 적용을 하기에 어려운 실리카 에어로젤을 실용화하기 위해 개발된 것으로 신축성이 있는 플라스틱에 에어로젤을 함성하여 복합체를 만들고 일체화시켜 에어로젤의 단점인 강도와 신축성을 보완한 것으로서 실생활에 적용할수 있도록 개발된것임. 현재까지 에어로젤은 특수한 물성으로 판상내에 충진을 하는등 자체적으로는 사용을 할 수가 없어 단열재 및 신축성이 있는 판상의 단열재로 개발하는데 많은 어움이 있었음. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에이르게됨. 본 발명의 특징은 수용성 플라스틱에 실리카 에어로젤 분말을 합하여 일체화시켰으며 에어로젤의 초 단열성 및 방음성을 그대로 유지함은 물론이고 수경화성으로 열을 전혀 사용하지 않고 물을 25~35% 혼합하여 5분이내의 교반후 압축성형하여 여러 가지 형태 및 여러 두께(3,6,9MM등)로 쉽게 만들 수 있는 유연성과 강도를 갖춘 에어로젤로 합성된 단열 시트의 조성물을 제공함에 있다.

본 발명에 의한 단열성 스트의 제조 방법은 중량비로 A:수용성 미분말 수지 45%∼55% , B:에어로젤 분말 12%∼18% , C:마이크로 실리카 2%∼4% D:흄드 실리카:2%∼4% , E:알루미나:15%∼18% , F:폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머1%∼3% , G:보강 섬유:0.5%∼2% , H:알카리 금속 실리게이트5%∼8% I:변성 실리콘 오일:0.5%∼1,5% , J:나프탈렌 설폰산염 포르말린축합물(PNS): 0.1%~0.3%, K:이산화 티타늄:2%~5% , L; 무기질계 항균제:0.5%~1.3% 아크릴계로 구성되는 단열성 시트라 하겠다. A항:실리콘 미 분말수지, 아크릴계 실리콘 미 분말 수지, 아크릴계 폴리머 분말중 하나이상을 선택하는 수용성 미 분말 수지: 45∼55중량%

B항:실리카 에어로젤 분말:12∼18중량%

C항:마이크로 실리카:2∼4중량%

D항:흄드 실리카:2∼4중량%

E항:알루미나:15∼18중량%

F항:폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머:1∼중량3%

G항:폴리 비닐 알콜 섬유,탄소 섬유, 셀룰로스 섬유중 하나이상을 선택하는 섬유상:0.5∼2중량%

H항:규산 칼륨,규산 나트륨,규산 알루미늄,규산 마그네슘중 하나이상을 선택하는 실리게이트계 금속 분말:5∼8중량%

I항:디 메틸 실리콘 오일:0.5∼1.5중량%

J항:나프탈렌 설폰산염 포르말린 축합물:0.1∼0.3중량%

K항:이산화 티타늄:2∼5중량%

L항:인산 지로코늄계,제올라이트계,은계중 하나이상을 선택하는 무기질계 항균제:0.5~1.3중량%

상기 조성물중 실리콘 미 분말 수지와 아크릴계 실리콘 미 분말 수지는 실리콘 수지를 경화 시켜 분쇄한 미세 입자로 단일성 내열성 및 신축성이 뛰어나며 타 성분과의 혼화로 강도와 유연성을 향상 시키며 아크릴계 폴리머는 일반 시멘트 콘크리트의 균열 감소 및 신축성 향상등에도 사용되는 재료로 본 발명에서 주 바인드로 적용 되며 그 자체적으로 신축성, 통기성을 가지고 있어며 비중이 낮은 실리카 에어로젤과의 점착성을 높여 겔화시키며 부착력을 높이는 기능으로 사용된다.

실리카 에어로젤은 규소 화합물로 이루어지고 머리 카락의 일만분의 일의 굵 기로 전체 부피의 98%가 공기 분자로 이루어진 지구상에서 가장 가벼운 물질이다. 초 경량(보통 0.003∼0.8g/세제곱 미터)으로 공기무게의 3배에 달하지 않으며 높은 비표면적(최대2000제곱 미터/g)을 가지고 섭씨1400도의 고온에서 견디는 내구성 및 단열성이 우수한 재료이다.

또한 높은 충격 완충성과 우수한 방음성을 가지는 특유의 기공 구조의 우수한 물성을 갖고 있어 신소재로 주목을 받고 있다. 이러한 성능으로 단열성은 스티로 폼의 4배이상이고 석고 단열 내장재의 10배 정도임. 이러한 기능을 갖고 있음에도 강도와 신축성이 약해서 실생활에 적용이 어려운 상태로 본 발명에서는 합성 수지와 혼화하여 단열재로서 실 생활에 적용 될 수 있도록 함. 마이크로 실리카는 수 미크론의 구형 입자로 실리카 에어로젤의 간극을 채우며 혼화하여 강도를 높이는 기능을 하며 흄드 실리카 또한 매우 많은 실록산 입자들이 실록산 결합에 의해 혼화가 되며 실리카 및 실리콘 오일과도 흡착하여 부착력을 높이고 강도를 향상시키는 역할을 함. 알루미나 또한 다공질로 큰 표면적을 갖고 있어 실리콘과 실리카와의 흡착력의 증대로 치밀한 조직을 이룰수 있으며 내화성이 크고 화학 작용에 대한 저항성이 강하고 기계적 강도가 크며 열 충격에 대하여도 강한 우수한 저항성이 있어 강도 향상에 기여함.

폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머는 수화 반응시 수용성 미 분말 수지와 실리카 에어로젤등 모든 재료의 물과의 결합과 동시에 수분을 당기고 수분을 머물고 있으므로 각 재료의 수화 치밀성과 결합력을 높이는 역할을 하며 소량을 사용하여 최대한의 효과를 가진다.

보강섬유는 화학적 물리적으로 우수 접착성을 갖고 있으며 합성 섬유중 연소열이 낮으며 연소시 유독 가스를 발생 하지 않으며 우수한 분산력으로 각 재료와의 3차원 구조를 형성하여 균열 방지 및 강도등의 기능을 향상 시킴. 알카리 금속 실리게이트는 물에 용해 되면 화학적 작용에 의해 성분의 분자성을 띄게 되고 수화시 각 재료와의 피막을 형성함과 동시에 결합력을 높여 분자간 치밀성을 유지 할수 있다.

디 메틸 실리콘 오일은 물에 용해가 되지 않고 표면 장력은 일반 유기유나 용제에 비해 아주 작아서 소포성능과 이형성능이 있고 윤활성이 있으며 실리카와의 접촉으로 서서히 겔화가 되면서 점착성을 증대 시켜 고무화 시키므로 여러 재료간의 부착력을 높일수 있다.

나프탈렌 설폰산염 포르말린 축합물은 각 분자간의 유동성을 증가시켜 혼화성을 높이는 역할을 하며 이산화 티타늄은 자외선에 의한 열화 방지와 착색력을 높이는 기능을 하며 무기 항균제 또한 소량의 첨가로 시공후의 균에 의한 방균 기능을 한다

본 발명에 의한 단열성 시트의 제조 방법은 플라스틱이 갖고 있는 강도 및 유연성을 가지며 실리카 에어로젤의 단열성 방음성을 유지하고 보강 섬유 및 혼화제의 첨가로 부착성 및 강도를 높인 단열재로서 비행기 선박 자동차 유류및가스저장탱크 파이프라인등 실내외 및 단열을 필요로 하는 모든 곳에 적용 이 가능하며 판상의 시트로 제작하여 단열 판재로 사용 할수 있고 신축성 및 유연성이 있으므로 굴곡형태의 단열재로도 사용이 가능하다.

Claims (1)

1. 다음의 조성비를 갖는 단열성 시트의 조성물.

   조성물 조성비 (중량%)

   A; 실리콘 미 분말 수지

   아크릴계 실리콘 미 분말 수지

   아크릴계 폴리머 분말

   중 하나이상을 선택하는수용성 미 분말 수지 45∼55

   B;실리카 에어로젤 분말 12∼18

   C:마이크로 실리카 2∼4

   D:흄드 실리카 2∼4

   E:알루미나 15∼18

   F:폴리 아크릴산계 흡수성 폴리머 1∼3

   G:폴리 비닐 알콜 섬유

   탄소섬유

   셀룰로스 섬유중 하나이상을 선택하는 섬유상 0.5∼2

   H:규산 마그네슘

   규산 나트륨

   규산 알루미늄

   규산 칼륨중 하나이상을 선택하는 실리게이트계 금속 5∼8

   I:디 메틸 실리콘 오일 0.5∼1.5

   J:나프탈렌 설폰산염 포르말린 축합물 0.1∼0.3

   k:이산화 티타늄 2∼5

   L:인산 지로코늄계

   제올라이트계

   은계중 하나이상을 선택하는 무기 항균제 0.5~1.3