KR20100085472A - 에어로겔을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트 - Google Patents

에어로겔을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열성, 내화성, 발수성 및 방수성이 우수하고 장기간 방치시에도 침전이 발생하지 않는 에어로겔 분말을 포함하는 초단열 에어로겔 함유 페인트에 관한 것이다. 본 발명의 일 견지에 의하면, 페인트 100중량부당 에어로겔 분말 10 내지 100중량%와 단열분말 0 내지 90중량%를 포함하는 단열 조성물을 1 내지 90중량부로 포함하는 에어로겔 함유 페인트가 제공된다. 본 발명의 일 구현에 의해 제공되는 에어로겔 분말을 포함하는 초단열 에어로겔 함유 페인트는 우수한 단열성, 내화성, 발수성, 방수성 및 내균열성을 나타낸다. 또한, 저밀도, 고다공성의 에어로겔이 페인트중에 고르게 분산되어 있으므로 장기간 방치시에도 에어로겔 분말의 침전이 발생하지 않으며, 페인트의 점도를 용이하게 조절할 수 있다.
에어로겔, 페인트, 단열 분말, 단열성, 방수성, 발수성, 내화성, 점도.

Description

에어로겔을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트{Super Insulating Paint Comprising Aerogel}
본 발명은 에어로겔 분말을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트에 관한 것이며, 보다 상세하게는 단열성, 내화성, 발수성, 방수성 및 내균열성이 우수하고 장기간 방치시에도 침전이 발생하지 않는 에어로겔 분말을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트에 관한 것이다.
기존의 단열 페인트로는 주로 SiO2와 Al2O3를 주성분으로 하는 세라믹 분말을 페인트에 혼합한 페인트가 주로 사용되어 왔다(대한민국 공개특허 제 2004-22985호 및 대한민국 공개특허 제 2001-372호). 이러한 종래의 단열페인트는 세라믹 분말을 페인트에 고르게 분산시키기 어려울 뿐만 아니라, 세라믹 분말이 배합된 페인트를 장기간 방치하는 경우에, 세라믹 분말이 침전되는 문제가 있다. 또한, 이러한 세라믹 물질들은 충분한 단열효과를 제공하지 못하므로 페인트의 단열특성이 미미한 실 정이다.
한편, 대한민국 공개특허 제 2007-117413호에는 무기바인더를 제조하여 무기바인더에 고형분(버미큘라이트 분말), 보조고형분(산화티타늄), 분산제 및 유동성조절제 등을 첨가하여 페인트에 단열성을 부여하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 제조방법이 까다롭고, 많은 시간 및 비용이 요구되지만, 단열성은 미미하므로 실효성이 떨어진다.
따라서, 단열성이 보다 우수한 페인트가 요구된다.
일 견지에 의하면, 본 발명은 에어로겔 분말을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트를 제공하는 것이다.
다른 견지에 의하면, 본 발명은 단열성, 내화성, 방수성, 발수성 및 내균열성이 우수한 초단열성 에어로겔 함유 페인트를 제공하는 것이다.
나아가, 또 다른 견지에 의하면, 본 발명은 장시간 방치시에도 침전이 발생하지 않는 초단열성 에어로겔 함유 페인트를 제공하는 것이다.
또 다른 견지에 의하면, 본 발명은 점도 조절이 용이한 초단열성 에어로겔 함유 페인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면,
페인트 100중량부당 에어로겔 분말 10 내지 100중량%와 단열분말 0 내지 90중량%를 포함하는 단열 조성물을 1 내지 90중량부로 포함하는 에어로겔 함유 페인트가 제공된다.
본 발명의 일 구현에 의해 제공되는 에어로겔 분말을 포함하는 초단열성 에어로겔 함유 페인트는 우수한 단열성, 내화성, 발수성, 방수성 및 내균열성을 나타낸다. 또한, 저밀도, 고다공성의 에어로겔이 페인트중에 고르게 분산되어 있으므로 장기간 방치시에서도 에어로겔 분말의 침전이 발생하지 않으며, 페인트의 점도를 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명은 페인트에 단열성이 우수한 에어로겔 분말을 배합하므로써 페인트의 단열성 및 내화성을 개선함을 기술적 특징으로 한다. 나아가, 에어로겔은 저밀도, 고다공성 물질로서 페인트중에 고르게 분산될 뿐만 아니라, 분산된 후에는 장기간 방치시에도 에어로겔 분말이 침전되지 않는 장점을 갖는다. 구체적으로, 에어로겔은 열전도도가 5~30mW/mk 그리고 밀도가 0.05~0.3g/cm3인 초단열성 및 저밀도 물질이다.
본 발명의 일 구현에 의해 제공되는 초단열성 에어로겔 함유 페인트(이하, 편의상 ‘에어로겔 페인트’라 한다.)는 페인트와 단열조성물을 포함한다. 상기 단열조성물은 에어로겔 분말과 단열분말을 포함한다.
본 발명에서 에어로겔 함유 페인트에 단열조성물로서 배합되는 에어로겔 분말로는 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 졸-겔 공정으로 제조되는 어떠한 에어로겔 분말이 사용될 수 있다. 상기 졸-겔화공정은 이 기술분야에 알려진 어떠한 적합한 졸-겔기술[R.K.Colloid Chemistry of Silica and Silicates 1954, chapter 6; C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel Science, 1990, Chaps 2 and 3을 참고바람]을 기초로 하여 행할 수 있다.
즉, 에어로겔 전구체의 졸-겔화 공정으로 습윤겔을 제조하고 습윤겔을 건조하므로써 에어로겔 분말이 얻어진다. 습윤겔은 구체적으로는 졸-겔화 공정도중의 에어로겔 전구체와 물의 반응에 의한 가수분해, 축합반응 및 숙성과정을 거쳐 얻어진다. 예를들어, 알코올 용매중에서 에어로겔 전구체와 물에 촉매를 첨가하므로써 가수분해가 진행되며, 가수분해물의 축합반응이 진행되어 "졸"상태의 화합물이 형성된다. 이때, 축합반응은 염기 또는 산 촉매 존재하에서 행할 수 있으나, 메탈알콕사이드를 사용하는 경우에는 염기 촉매를 사용하는 것이 좀더 바람직하다. 졸 상태의 용액이 겔화된 후에 충분한 시간동안 숙성시켜 습윤겔로 제조된다.
이로써 한정하는 것은 아니지만, 보다 구체적으로 예를들면, 실리카 에어로겔은 실리카 에어로겔 전구체를 사용하여 습윤겔을 제조하는 공정과 습윤겔을 건조시키는 공정에 의해 제조될 수 있다. 습윤겔 제조시, 졸-겔화 공정이 이용된다. 졸-겔화 공정에서는 먼저, 실리카 에어로겔 전구체의 가수분해에 의한 수화반응 및 축합반응이 진행(1 단계)되고 그 후, 겔화 및 숙성과정을 거쳐 습윤겔이 형성(2 단계)된다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 1 단계에서는 에탄올에 용해된 실리카 에어로겔 전구체 용액에 촉매로서 염산등을 가하고 증류수를 적하하여 부분 가수분해시킨다. 그 후, 2 단계에서는 1 단계에서 생성된 용액에 증류수와 메탄올을 첨가하고 암모니아수등의 촉매를 사용하여 습윤겔을 형성할 수 있다.
이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 에어로겔 전구체로는 물유리 또는 알킬기가 1 내지 6개인 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 금속 알콕사이드가 사용될 수 있다. 상기 금속알콕사이드는, 이로써 제한하는 것은 아니나, 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TMOS), 테트라-n-프로폭시실란, 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄-sec-부톡사이드, 세륨 이소프로폭사이드, 하프늄 tert-부톡사이드, 마그네슘 알루미늄 이소프로폭사이드, 이트륨 이소프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드 및 지르코늄 이소프로폭사이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종이 단독으로 혹은 혼합하여 사용될 수 있다. 특히, 실란을 포함하는 테트라에톡시 실란(TEOS) 및/또는 테트라메톡시실란(TMOS)이 가장 바람직한 금속 알콕사이드이다.
소수성화 실리카 에어로겔은 예를들어, 상기 습윤겔을 소수성화 처리하여 제조할 수 있다. 소수성화 처리는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 습윤겔을 실릴화제등과 반응시켜 습윤겔의 표면을 실릴화(소수성화)하여 제조할 수 있다. 실릴화제로는 일반적으로 헥사메틸디실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 트리에틸에톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 메톡시트리메틸실란, 트리메틸클로로실란, 트리에틸클로로실란등이 사용될 수 있다.
상기한 습윤겔 또는 소수성화 습윤겔을 건조하므로써 에어로겔이 얻어진다. 건조는 상압건조 또는 초임계 건조등의 방법으로 행할 수 있다. 필요에 따라, 습윤겔 또는 소수성화 습윤겔을 건조하기 전에 용매치환할 수 있으며, 용매치환은 소수성화처리와 동시에 행할 수도 있다.
상기 에어로겔 분말로는 바람직하게는, 입자 크기가 약 1~2,000㎛인 에어로겔 분말이 사용될 수 있다. 에어로겔 분말의 입자크기가 1㎛보다 작으면 너무 가벼워 페인트 도료중에 고르게 분산되기 어렵다. 또한, 에어로겔 분말의 입자크기가 1㎛보다 작으면 입자내부에 존재하는 기공도가 저하되어 단열효과가 미비해질 수도 있다. 에어로겔 분말의 입자크기가 2,000㎛를 초과하는 경우에는 입자가 너무 커서 얇은 도막의 경우에 표면이 거칠게 되므로 바람직하지 않다. 상기 에어로겔 분말로는 실리카 에어로겔 분말이 사용될 수 있으며, 또한, 소수성화된 에어로겔 분말이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 에어로겔 표면이 소수성화된 실리카 에어로겔 분말이 사용될 수 있다. 이는 소수성화된 실리카 에어로겔 분말을 포함하는 에어로겔 페인트는 우수한 발수성 및 방수성을 나타내기 때문이다. 상기한 바와 같 이, 소수성화된 실리카 에어로겔은 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 것으로, 특히 한정하는 것은 아니며, 일반적으로 알려져 있는 어떠한 종류의 에어로겔이 사용될 수 있다. 예를들어, 실리카 에어로겔은 표면을 실릴화하므로써 소수성화 할 수 있다.
한편, 단열재 조성물을 구성하는 단열 분말로는 이 기술분야에서 페인트에 일반적으로 배합하여 사용할 수 있는 것으로 알려져 있는 어떠한 단열재가 사용될 수 있다. 이로써 한정하는 것은 아니지만, 단열 분말의 예로는 버미귤라이트, 펄라이트, 글라스 버블(Glass bubble), 알루미늄 실리케이트, 규조토, 금홍석, 보오크사이트, 규산 Ca계 (규암+규석+백규사+규조토 등으로 구성된 수화물), 제올라이트, Al 금속 발포 단열재, 석면 솜, 유리솜, 유리섬유, 탄산마그네슘 분말, 마그네시아 분말, 발포체 슬래그(Formed slag), 부석(pumice)과 같은 무기계 단열재 또는 목재분말(Wood powder), 코르크 분말, 목면, 거품고무, 펠트(felt) 등의 유기계 단열재를 들 수 있다. 페인트에 상기 단열 분말이 배합되는 경우에, 단열분말은 후술하는 배합비를 만족하도록 에어로겔 분말과 단열분말의 혼합물(단열 조성물)로 페인트에 첨가되거나, 페인트에 에어로겔 분말이 첨가된 후에 단열분말이 별도로 첨가되거나, 혹은 페인트에 단열분말이 첨가된 후에 별도로 에어로겔 분말이 첨가될 수 있다. 상기 단열 분말은 에어로겔 분말과 마찬가지로 입자크기가 1 내지 2000㎛ 범위인 것이 단열성, 점도조절, 도장작업면에 유리하므로 바람직하다.
상기 단열 조성물은 에어로겔 분말 10 내지 100중량%와 단열분말 0 내지 90중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 에어로겔 분말 50 내지 100중량%와 단열성분 0 내지 50중량%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 단열재 조성물은 에어로겔 분말만으로 이루어질 수도 있다. 상기 단열재 조성물은 단열분말의 함량이 90중량%를 초과하면 에어로겔 분말의 함량에 비하여 단열분말의 함량이 과다하게 많아지게 되므로 페인트의 단열성능 발현면에서 바람직하지 않으며, 장기간 방치시 단열분말이 침전하여 침전물이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 일 구현에 의해 제공되는 에어로겔 페인트는 페인트 100중량부에 대하여 상기 단열 조성물을 1 내지 90중량부, 바람직하게는 5 내지 90중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 50중량부로 포함할 수 있다. 페인트 100중량부에 대하여 단열 조성물의 배합량이 1중량부 미만이면 페인트의 단열성이 충분하게 발현되지 않으며 단열 조성물의 배합량이 90중량부를 초과하면 페인트의 점착력이 저하되어 시공이 불가능해질 수 있다.
본 발명에서 실리카 에어로겔 분말과 배합되는 페인트는 특히 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 사용되는 어떠한 페인트가 사용될 수 있다. 또한, 수성 페인트 및/또는 유성 페인트가 모두 사용될 수 있다. 한편, 에어로겔 페인트의 방수성 및 발수성 향상을 위해 소수성화된 실리카 에어로겔 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 에어로겔의 우수한 단열성, 저밀도 및 다공성 및 이로 인하여 발현되 는 페인트의 우수한 단열성, 내화성, 및 침전방지성이 유지되도록 하기 위해서는 에어로겔과 페인트가 혼합된 상태에서도 에어로겔의 다공성이 유지되어야 한다. 따라서, 에어로겔의 소수성 공극의 손상 방지면에서 수성 페인트를 사용하는 것이 바람직하다.
페인트의 종류는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 아미노 알키드 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지를 수용화한 수성 페인트, 비닐수지 페인트, 폴리우레탄수지 페인트, 주정 페인트 등을 포함하는 유성 페인트, 스티렌 부타디엔 공중합체 에멀션 페인트, 폴리초산비닐 에멀션 페인트 및 폴리아크릴산 에스테르 에멀션 페인트등을 들 수 있다.
한편, 적용처, 사용용도 및/또는 시공방법등에 따라 상기 에어로겔 페인트에 물 및/또는 희석용제를 첨가하여 에어로겔 페인트의 점도를 조절할 수 있다. 구체적으로는, 일 예로서, 스프레이, 롤러 또는 붓을 사용하는 등의 시공방법에 적합한 점도로 조절할 수 있다.
이로써 한정하는 것은 아니지만, 물 또는 희석용제는 페인트 100중량부에 대하여 최대 200중량부의 양으로 사용될 수 있다. 물 및/또는 희석용제의 배합량이 페인트 100중량부에 대하여 200중량부를 초과하면 페인트 적용시 페인트의 부착력이 저하되어 벽이나 천장등에 페인트 시공시 페인트가 흘려내리는 현상이 발생하는 점에서 바람직하지 않다.
희석용제로는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 희석용제가 사용될 수 있으며, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 미네럴 스피릿(Mineral spirit), 테레빈유, 알코올, 구체적으로는 C1-C8 알코올, 에스테르, 아세톤, 시너, 톨루엔, 크실렌등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현에 의한 에어로겔 페인트를 사용하는 경우에도 에어로겔이 포함되지 않은 일반적인 페인트를 사용한 경우와 마찬가지로 0.1~3mm 두께의 우수한 도막으로 시공할 수 있다. 본 발명에 의한 에어로겔 페인트는 종래의 세라믹 및/또는 무기바인더가 배합된 단열 페인트에 비하여 단열특성이 극대화될 뿐만 아니라, 우수한 내화성, 방수성, 발수성 및 건조 후 균열 방지성을 나타내는 것으로 다양한 페인트 적용분야에 적합하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현에 의한 에어로겔 페인트는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 예를들어, 건축물의 외벽 및 내벽 단열보강, 건축물의 옥상, 바닥 방수 및 단열, 결로 발생이 심한 창호 틀 부위, 아파트 베란다 및 지하실 벽, 건축물의 기둥부위 단열보강등과 같은 일반건축분야; 유리 커튼벽 시공시 옹벽부위 단열보강, 알미늄 판넬 시공시 단열재 대체용, 공장 조립식 건축물의 방수 및 단열부위등과 같은 특수 건축분야; 및 옥외 저장탱크의 단열보강, 공조실, 기계실, 배관 등의 산업 플랜트 및 조선분야에 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 이로써 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
발명예 1
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 NEB-217TM((주)넵의 소수성 실리카 에어로겔 분말, 밀도 0.05~0.3g/ml, 열전도율 5~30mW/mK, 입자크기 10~ 100 ㎛) 50g을 혼합한 혼합물에 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.45mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트(hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.047kcal/mh℃였다.
본 발명예에서 얻어진 페인트의 사진(점도 조절전)을 도 1에 나타내었다. 나아가, 본 발명예의 에어로겔 페인트로 형성된 도막의 우수한 발수성을 나타내는 사진을 도 3에 나타내었다. 도 3의 물방울은 도 4 (비교예 1-2의 페인트로 형성된 건 조도막 두께가 0.45mm인 도막) 및 도 5(수성 페인트(SAMHWA, 스타텍스700, 백색, 단열재 또는 에어로겔 미함유)로 형성된 건조도막 두께가 0.45mm인 도막)의 물방울에 비하여 도막과 물방울 사이에 큰 접촉각을 형성하며, 이로부터 에어로겔 페인트로 형성된 도막은 종래의 페인트로 형성된 도막에 비하여 우수한 방수성 및 발수성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
비교예 1-1
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 INSULADDTM(TECH TRADERS INC., Al2O3/SiO2세라믹 복합체, 입도 30~100㎛, 구형) 50g을 혼합한 혼합물에 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.44mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트(hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.062 kcal/mh℃였다.
비교예 1-2
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 제올라이트 (입자크기 10~150㎛, 구형) 50g을 혼합한 혼합물에 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반 하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.45mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트(hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.088 kcal/mh℃였다. 본 비교예의 페인트로 형성된 도막의 발수성을 나타내는 사진을 도 4에 나타내었다.
발명예 2
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 NEB-217TM((주)넵의 소수성 실리카 에어로겔 분말, 밀도 0.05~0.3g/ml, 열전도율 5~30mW/mK, 입자크기 10~ 100 ㎛) 100g을 혼합한 혼합물에 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.47mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트(hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.039 kcal/mh℃였다.
비교예 2-1
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 INSULADDTM(TECH TRADERS INC., Al2O3/SiO2세라믹 복합체 , 입도 30~100㎛, 구형) 100g(수성 페인트 대비 20w%)을 혼합한 혼합물에 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.46mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조시킨 후에 열전도율을 핫-플레이트(hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.060kcal/mh℃였다.
비교예 2-2
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 제올라이트 (입자크기 10~150㎛, 구형) 100g을 혼합한 혼합물에 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.48mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조시킨 후에 열전도율을 핫-플레이트(hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였 다. 열전도율은 0.089 kcal/mh℃였다.
발명예 3
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 NEB-217TM((주)넵의 소수성 실리카 에어로겔 분말, 밀도 0.05~0.3g/ml, 열전도율 5~30mW/mK, 입자크기 10~100 ㎛) 100g을 혼합한 혼합물에 물 100g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.45mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트 (hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.040kcal/mh℃였다.
발명예 4
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 NEB-217TM((주)넵의 소수성 실리카 에어로겔 분말, 밀도 0.05~0.3g/ml, 열전도율 5~30mW/mK, 입자크기 10~ 100 ㎛) 250g을 혼합한 혼합물에 물 100g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위 해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.46mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트 (hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.026kcal/mh℃였다.
비교예 3
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 INSULADDTM(TECH TRADERS INC., Al2O3/SiO2세라믹 복합체 , 입도 30~100㎛, 구형) 250g을 혼합한 혼합물에 물 100g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.45mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트 (hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.058kcal/mh였다.
발명예 5
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 NEB-217TM((주)넵의 소수성 실리카 에어로겔 분말, 밀도 0.05~0.3g/ml, 열전도율 5~30mW/mK, 입자크기 10~100㎛) 400g을 혼합한 혼합물에 물 100g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 본 발명예에서 제조된 페인트(점도조절전)의 사진을 도 2에 나타내었다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.49mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트 (hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.034kcal/mh℃였다.
발명예 6
수성 페인트 500g (SAMHWA, 스타텍스700, 백색)와 NEB-217TM((주)넵의 소수성 실리카 에어로겔 분말, 밀도 0.05~0.3g/ml, 열전도율 5~30mW/mK, 입자크기 10~ 100 ㎛) 50g과 INSULADDTM(TECH TRADERS INC., Al2O3/SiO2세라믹 복합체, 입도 30~100㎛, 구형) 50g을 혼합한 단열조성물을 혼합하면서 물 50g을 넣고 고르게 분산될 때까지 교반하여 에어로겔 페인트를 제조하였다. 이에 에어로겔 페인트의 점도가 20sec(DIN 4 at 20℃)로 되도록 물을 첨가하여 단열 페인트로 사용하였다. 한편, 열전도도 측정을 위해 시판(30㎝× 30㎝× 1㎝)에 에어로겔 페인트를 0.46mm의 건조두께가 되도록 붓으로 도포하고 건조한 다음에 열전도율을 핫-플레이트 (hot-plate) 방식 (KS L9106 규격방식)에 따라 HC-074-314 ((주) 태크녹스사 제품)을 사용하여 측정하였다. 열전도율은 0.045 kcal/mh℃였다.
상기 발명예 및 비교예의 페인트 조성비 및 열전도도를 하기 [표 1]에 정리하였다.
[표 1]
Figure 112009003742807-PAT00001
상기 발명예 및 비교예의 페인트 도막을 적용한 경우의 열전도도 결과로부터 실리카 에어로겔 분말을 포함하는 초단열 에어로겔 페인트가 Al2O3/SiO2 세라믹 복합체 혹은 제올라이트를 포함하는 종래의 단열재 페인트에 비하여 우수한 단열성을 나타냄을 확인 할 수 있었다. 또한, 본 발명에 의한 에어로겔 페인트는 페인트중에 소수성 실리카 에어로겔 분말이 고르게 분산되어 존재하므로 수분이 침투하지 않는 특성(방수성, 발수성)을 나타낸다. 또한, 에어로겔은 매우 가벼운 물질로서 장시간, 구체적으로는 1개월 이상 방치하여도 에어로겔이 침전되지 않았다.
도 1은 발명예 1에서 제조된 에어로겔 페인트(점도조절전)의 사진이며,
도 2는 발명예 5에서 제조된 에어로겔 페인트(점도조절전)의 사진이며,
도 3은 발명예 1의 에에로겔 페인트로 형성된 도막의 발수성을 보여주는 사진이며,
도 4는 비교예 1-2의 페인트로 형성된 도막의 발수성을 보여주는 사진이며,
도 5는 종래 페인트 (SAMHWA, 스타텍스700, 백색, 단열재 또는 에어로겔 미함유)로 형성된 도막의 발수성을 보여주는 사진이다.

Claims (7)

  1. 페인트 100중량부당 에어로겔 분말 10 내지 100중량%와 단열성분 0 내지 90중량%를 포함하는 단열 조성물을 1 내지 90중량부로 포함하는 에어로겔 함유 페인트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 에어로겔 분말은 입자크기가 1~2000㎛임을 특징으로 하는 에어로겔 함유 페인트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 에어로겔 분말은 실리카 에어로겔 분말임을 특징으로 하는 에어로겔 함유 페인트.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 에어로겔 분말은 소수성화된 에어로겔 분말임을 특징으로 하는 에어로겔 함유 페인트.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단열성분은 버미귤라이트, 펄라이트, 글라스 버 블(Glass bubble), 알루미늄 실리케이트, 규산 Ca계 (규암+규석+백규사+규조토 등으로 구성된 수화물), 규조토, 금홍석, 보오크사이트, 제올라이트, Al 금속 발포 단열재, 석면 솜, 유리솜, 유리섬유, 탄산마그네슘 분말, 마그네시아 분말, 발포체 슬래그(Formed slag), 부석(pumice), 목재분말(Wood powder), 코르크 분말, 목면, 거품고무, 펠트(felt)로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종임을 특징으로 하는 에어로겔 함유 페인트.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 페인트는 아미노 알키드 수지 수성 페인트, 에폭시 수지 수성 페인트, 아크릴 수지 수성 페인트, 비닐수지 유성 페인트, 폴리우레탄수지 유성 페인트, 주정 페인트 및 스티렌 부타디엔 공중합체 에멀션 페인트, 폴리초산비닐 에멀션 페인트 및 폴리아크릴산 에스테르 에멀션 페인트로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종임을 특징으로 하는 에어로겔 함유 페인트.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 에어로겔 페인트는 페인트 100중량부당 물 및 유기용제로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 일종의 용제를 최대 200중량부로 추가로 포함함을 특징으로 하는 에어로겔 함유 페인트.
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