KR20130048742A - 액상 경화성 조성물 - Google Patents

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KR20130048742A
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Abstract

본 발명은 에어로젤 등 나노 물질을 응용, 활용하고 이를 복합화 하여 시트화한 것으로 자연 건조 및 열 건조 경화 등으로 진행되며 절연성, 발열성 등이 증대하여 그 성능을 극대화한 것으로 다용도로 적용될 수 있다. 종래의 침지코팅 등의 기술 대비 본 출원은 나노 물질과 기타 점착, 경화성 혼합물을 액상 화합화한 후 실리카 페이퍼 포대 봉투 등에 바로 주입하여 건조, 경화 방식을 채택한 것으로 나노 물질이 온전히 보존되며 박리 및 비산 현상이 전혀 없으며 제품의 안정성이 최대한 향상 된다. 또한, 나노 물질과의 기타 혼합 재료의 점착성, 결속력, 압축성, 지지력 등의 재료적 역할이 매우 중요하며 그 성능 및 기능을 한층 살려 효용성 및 효율성을 극대화한 액상 경화성 조성물에 관한 것이다.
[색인어]
에어로젤 그래핀 풀러렌 판상형 열경화 시트

Description

액상 경화성 조성물{LIQUID CURABLE COMPOSITION}
본 발명은 절연성 및 발열성이 향상되고 강도, 지지력, 부착성 등이 크게 증가된 물성을 가지는 액상 경화성 조성물에 관한 것이다.
지금까지 사용하고 있는 에어로젤 응용 복합체의 경우 강도 및 지지력이 부족하여 고형체가 부실하고 박리 및 날림성이 심해 성능이 낮아지고 그 특성을 기대할 수 없어 대중적인 실적용으로의 문제점이 지적되고 있다.
이를 보완하여 여러 제조 방법 및 실적용하기 위한 응용 조성물이 개발되어 왔다.
그러나, 나노 물질 중 실리카 에어로젤의 응용 시트화의 실적용은 단열용으로의 기존의 제품과 비교 시 분산기술 및 결합기술, 압축기술 등의 결여로 인해 차별성을 갖지 못하는 기술적인 문제 등으로 인하여 실용화가 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 나노 물질과 기타 결합 재료와의 박리 및 분리 현상이 심하여 제품상 안정성이 떨어지는 문제도 발생하고 있다.
본 발명의 목적은 절연성, 발열성 등이 우수하고 나노 물질과 고형체의 지지력이 매우 견고하여 박리 및 균열, 비산 현상이 없는 내구성이 크게 증가된 물성을 가지는 다용도 액상 경화성 조성물을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따르면,
실리카 에어로젤, 탄소 에어로젤, 알루미나 에어로젤, 티타니아 에어로젤, 폴리이미드 에어로젤, 실리카-티타니아 에어로젤, 바나디아 에어로젤, 지르코니아 에어로젤, 아세테이트 셀룰로오스 유기에어로젤, 탄소나노튜브 에어로젤, 실리센, 나노 와이어, 탄소 나노 와이어, 에어로그라파이트, 그래핀, 풀러렌, 산화그래핀, 탄소나노튜브, 질화붕소 나노튜브, 산화니켈 나노튜브, 산화텅스텐 나노튜브, 산화구리-산화텅스텐 나노튜브, 산화세륨 나노튜브, 산화망간 나노튜브, 티탄산염 나노튜브, 질화붕소 나노튜브, 산화구리-산화티타늄 나노튜브 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.01～88중량％,
이산화티타늄, 산화아연, 제올라이트계 항균제 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～3중량％,
마이크로시멘트 2～20중량％,
석고 4～20중량％,
석회 2～10중량％,
실리카 흄 0.1～2중량％,
칼슘설포알루미네이트 0.5～10중량％,
폴리아크릴산 에스테르 0.1～7중량％,
규산칼륨, 규산리튬, 규산알루미늄 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.05～5중량％,
탈크 0.1～3중량％,
오산화인, 인산아연, 인산마그네슘, 인산알루미늄 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～7중량％,
붕소화합물, 붕사, 붕산 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.3～12중량％,
산화마그네슘 0.2～10중량％,
실리카섬유, 알루미나섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에스테르섬유, 티탄산칼륨섬유, 실리카섬유 페이퍼, 알루미나섬유 페이퍼, 탄소섬유 페이퍼, 유리섬유 페이퍼, 종이, 알루미늄 포일 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～40중량％,
폴리아크릴아마이드 0.08～5중량％,
라우르산나트륨, 어닐린수지염산염, 폴리소르베이트, 알루민산나트륨, 염소화코퍼러스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.05～3중량％,
폴리나프탈렌설포네이트, 폴리멜라민설포네이트, 변성리그닌설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.08～4중량％,
물, 물유리, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸, 지르코니아졸, 에탄올, 부틸알코올, 알콕시실란, 이소프로필알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 부틸셀로솔브, 톨루엔, 자이렌, 아세톤, 에틸셀로솔브, 부틸파라벤, 페닐 글리옥실레이트, 이소프로필 팔마네이트, 플루오르화케톤계화합물, 폴리에테르에테르케톤, 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄, 페놀, 멜라민, 우레아, 퓨란, 실란, 실록산, 실리콘-알키드, 실리콘, 부틸티타네이트, 아미노케톤, 바니쉬, 아미노, 폴리염화비닐, 푸루푸랄알코올, 멜라민변성아크릴, 알키드, 아미노알키드, 폴리카보네이트, 포스타인 옥사이드, 플루오르, 하이드록시케톤, 할로겐화합물, 프탈산, 에나멜, 아크릴실리콘, 아세트산비닐, 메타크릴, 폴리비닐부틸렌, 벤조구아나민, 폴리아세탈, 불포화폴리에스테르, 푸루푸랄, 스티렌-부타디엔고무, 스틸고무, 부틸고무, 니트릴고무, 폴리클로로프렌고무, 부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무, 실리콘고무, 불소고무, 하이파론고무, 이소프렌고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리카르보실란, 폴리벤즈이미다졸, 실란 실록산중합체, 옥타페닐시클로테트라실록산 중 수분산상 또는 자체 분말상 또는 자체 액상 또는 수지상으로 구성되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.5～70중량％의 혼합물로 이루어지는 액상 경화성 조성물을 제시할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
여기에
섭씨 1～550도에서 500～2,000rpm, 1～30분 교반 후 액상 화합물화 하고,
여기에
실리카섬유 페이퍼(직물, 편직물의 섬유질 종이 형태) 포대 봉투, 알루미나섬유 페이퍼 포대 봉투, 탄소섬유 페이퍼 포대 봉투, 유리섬유 페이퍼 포대 봉투, 알루미나-실리카섬유 페이퍼 포대 봉투, 티탄산칼륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 지르코니아섬유 페이퍼 포대 봉투, 탄화규소섬유 페이퍼 포대 봉투, 케블라섬유 페이퍼 포대 봉투, 아라미드섬유 페이퍼 포대 봉투, 이트륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 하프니아섬유 페이퍼 포대 봉투, 산화세륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 폴리에틸렌섬유 페이퍼 포대 봉투, 폴리프로필렌섬유 페이퍼 포대 봉투, 종이 포대 봉투, 아크릴 포대 봉투, 폴리카보네이트 포대 봉투, 알루미늄 포일 포대 봉투 중 1종 이상 선택 하여 액상화된 화합물을 상부 개구부로 주입하고 상부 포대 봉투 주입구를 박음질 밀봉하고 밀봉된 포대 봉투를 가로로 눕혀 가압 및 두께 조절용의 로울러를 통과하고,
여기에
섭씨 1～550도, 1～180분의 조건에서 상온 건조, 스팀건조, 가열건조, 열풍건조, 마이크로웨이브 조사, 자외선 조사 건조 중 1종 이상 선택하여 건조, 경화되고 시트화로 이루어지는 액상 경화성 조성물을 제시할 수 있다.
본 발명의 액상 경화성 조성물을 구성하는 성분에 대해서 설명한다. 단위는 중량％이다.
실리카 에어로젤, 탄소 에어로젤, 알루미나 에어로젤, 티타니아 에어로젤, 폴리이미드 에어로젤, 실리카-티타니아 에어로젤, 바나디아 에어로젤, 지르코니아 에어로젤, 아세테이트 셀룰로오스 유기에어로젤, 탄소나노튜브 에어로젤, 실리센, 나노 와이어, 탄소 나노 와이어, 에어로그라파이트, 그래핀, 풀러렌, 산화그래핀, 탄소나노튜브, 질화붕소 나노튜브, 산화니켈 나노튜브, 산화텅스텐 나노튜브, 산화구리-산화텅스텐 나노튜브, 산화세륨 나노튜브, 산화망간 나노튜브, 티탄산염 나노튜브, 질화붕소 나노튜브, 산화구리-산화티타늄 나노튜브 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.01～88중량％로 적용되며 초소수성 및 저밀도, 고비표면적 등을 보유하고 절연성, 발열성, 전도체 형성 등의 주요 기능성 재료로 적용된다. 상기 함량은 조성 범위 내가 바람직하며 그 함량이 0.01중량％ 미만이면 상기 기능적 역할을 할 수가 없고 88중량％ 초과 하면 지지력 및 강도가 부실해지고 결합력의 부재로 고형체의 형성이 매우 어렵게 된다. 이하, 나노 물질로 통칭한다.
이산화티타늄, 산화아연, 제올라이트계 항균제 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～3중량％는 자외선 차단 및 항균작용의 기능을 하며 상기 함량은 조성 범위 내가 바람직하며 0.1중량％ 미만이면 그 기능을 수행할 수 없고 3중량％ 초과 하면 기능은 일부 증가할 수 있으나 경제성 면에서 추천하지 않는 것이 바람직하다.
마이크로시멘트 2～20중량％는 미세한 마이크로미터 입자 시멘트로 흐름성 및 치밀한 공극을 형성하며 강도 및 지지력 향상 결합력 증대의 기능을 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 2중량％ 미만이면 강도 및 지지력이 부실해지고 20중량％ 초과 하면 기타 경화성 결합 재료와의 불균형으로 인해 오히려 강도가 낮아질 수 있다.
석고 4～20중량％는 초기 교반 시 일부 부피 팽창을 불러와 기타 재료와 나노 물질과의 점착력의 증대를 불러오고 이로 인해 혼합성을 좋게 하며 교반 시간을 단축시킨다. 강도 발현에의 기능도 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 4중량％ 미만이면 점착력의 부족을 불러오고 전체 고형체의 강도 또한 부실해진다. 20중량％ 초과 하면 과잉 점도 상승으로 부피 팽창을 불러와 오히려 고형체의 균열 발생이 발생되고 강도가 약해진다.
석회 2～10중량％는 적정 피막의 형성으로 균열 방지 및 점착력 증대로 균열을 방지하는 기능을 한다. 조성 범위 내가 바람직하다. 주의할 점은 정확한 적용 비율이 필요 하며 2중량％ 미만이면 교반 불량 및 균열이 발생할 수 있고 10중량％ 초과 하면 과도한 피막의 생성으로 교반 시 생성된 기포 발산이 억제 되어 점도 상승 및 부피 팽창을 가져오고 나노 물질과 기타 재료와의 이격을 도와 오히려 결속력이 낮아지고 균열이 발생한다.
실리카 흄 0.1～2중량％는 자체 점도 상승으로 인한 초기 교반 혼화성을 좋게 하고 균열 방지 및 강도 향상에 기인한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.1중량％ 미만이면 교반 속도가 느리고 점착력이 낮아 혼합성이 낮고 고형체의 균열이 발생될 수 있다. 2중량％ 초과 하면 점도 상승으로 인해 재료 간 분리, 이격되어 부피 팽창으로 인해 균열이 발생한다.
칼슘설포알루미네이트 0.5～10중량％는 침상의 콜로이드 상을 형성하며 균열 방지 및 전체 고형체의 압축성을 부여하여 강도를 높이는 기능을 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.5중량％ 미만이면 압축성이 낮고 고형체의 균열이 발생될 수 있고 10중량％ 초과 하면 과잉 피막 형성으로 재료 간 이격되며 균열이 발생 한다.
폴리아크릴산 에스테르 0.1～7중량％는 점착력, 부착력의 증대로 균열 방지 및 고형체 표면의 상태를 팽윤하게 하고 미려하게 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.1중량％ 미만이면 부착력이 낮아지고 7중량％ 초과하면 내열성 문제 및 과잉 피막 형성으로 점도 상승 및 부피 팽창을 가져와 균열이 발생 한다,
규산칼륨, 규산리튬, 규산알루미늄 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.05～5중량％는 부착성 및 결속력, 강도를 높이는 기능을 한다. 이 또한, 조성 범위 내가 바람직하며 0.05중량％ 미만이면 부착력이 낮아지고 5중량％ 초과 하면 부피 팽창 및 점도가 상승 하며 재료 간 이격되어고 느슨한 공극을 형성 하여 부착력이 낮아지고 균열이 발생한다.
탈크 0.1～3중량％는 침전성이 낮은 경량성의 나노 물질과 비중이 높은 기타 재료와의 유착, 점착력의 증대로 침전에 의한 층 분리를 예방하며 전체 재료 간 점착성을 부여 하여 결합력을 높이고 이로 인해 강도가 높아지게 하는 역할을 한다. 밀도가 낮은 나노 물질과의 결합 정도는 부피 팽창 및 층 분리로 인한 강도 저하가 주요 해결 과제로 이를 최대한 억제하는 것이 매우 중요하다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.1중량％ 미만이면 층 분리가 생성될 수 있고 3중량％ 초과 하면 이 또한 유기물과의 점착력 증대로 점성이 과도하게 생성되어 교반 불량 및 재료 간 이격되어 균열을 초래한다. 나노 물질과의 혼합은 나노 물질이 매우 예민하게 반응하므로 물리적 점착, 혼합이 순조롭게 진행되기가 쉽지 만은 않다.
오산화인, 인산아연, 인산마그네슘, 인산알루미늄 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～7중량％은 알루미늄, 마그네슘과의 이온 결합력이 증대하여 침지되고 압축하는 기능을 한다. 가열하지 않으면 내수성을 얻기 힘들므로 산화마그네슘 등의 결합재를 병행 사용한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.1중량％ 미만이면 압축성이 낮아지고 7중량％ 초과 하면 점도 상승으로 인해 균열이 발생한다.
붕소화합물, 붕사, 붕산 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.3～12중량％는 피막 형성으로 부착력을 증대하며 균열을 방지하는 기능을 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.3중량％ 미만이면 고형체에 균열이 발생될 수 있고 12중량％ 초과 하면 과잉 피막 형성으로 이 또한 균열이 발생한다.
산화마그네슘 0.2～10중량％는 점도 조절 기능 및 강도 발현에 기인한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.2중량％ 미만이면 적정 필요 점도가 낮아 결속력이 낮아지고 10중량％ 초과 하면 부피 팽창으로 인해 강도가 저하하고 균열이 발생 한다.
실리카섬유, 알루미나섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에스테르섬유, 티탄산칼륨섬유, 실리카섬유 페이퍼, 알루미나섬유 페이퍼, 탄소섬유 페이퍼, 유리섬유 페이퍼, 종이, 알루미늄 포일 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～40중량％는 굴곡성 및 재료 간 연속 연결성을 부여하여 균열을 방지하는 역할을 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.1중량％ 미만이면 휨 작용에 의한 균열이 발생되고 10중량％ 초과 하면 재료 간 박리되어 비산되는 현상이 초래될 수 있다.
폴리아크릴아마이드 0.08～5중량％는 콜로이드를 형성하여 응집 작용을 하며 전체 재료를 물리적으로 표면 점착하며 지지력을 높이는 중요 기능을 한다. 음이온성, 비이온성, 양이온성이 적용될 수 있다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.08중량％ 미만이면 응집력의 결여로 고형체의 형성이 어려우며 5중량％ 초과 하면 점도 상승으로 인해 오히려 응집성이 저하되어 재료 간 분리가 심각하게 발생한다.
라우르산나트륨, 어닐린수지염산염, 폴리소르베이트, 알루민산나트륨, 염소화코퍼러스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.05～3중량％는 비이온성, 음이온성, 수용성의 양이온성 콜로이드 형성으로 재료 간 점착력을 증대하며 재료 별 단독 또는 병행 적용 한다. 응집력의 증대로 결합력 및 부착력 향상과 균열 방지를 하는 기능을 한다, 조성 범위 내가 바람직하며 0.05중량％ 미만이면 응집력이 부족하여 고형체의 균열이 발생되고 3중량％ 초과 하면 이 또한 과잉 점도 상승으로 균열이 발생한다.
폴리나프탈렌설포네이트, 폴리멜라민설포네이트, 변성리그닌설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.08～4중량％는 유동성 및 재료 간 활성도를 좋게 하여 혼입 수량의 감소를 불러 압축성을 증대하며 이로 인해 강도를 높이는 기능을 한다. 조성 범위 내가 바람직하며 0.08중량％ 미만이면 유동성의 감소로 혼입 수량의 증대를 불러오고 이로 인해 재료 간 이격되어 균열이 발생하고 강도가 약해진다. 4중량％ 초과 하면 유동성의 증대로 흘러내림 현상과 점도의 하락으로 뭉치는 정도가 약해지고 재료 간 이격되어 고형체의 전체 균열이 발생되며 고형체가 제대로 형성 되지 않는다.
물, 물유리, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸, 지르코니아졸, 에탄올, 부틸알코올, 알콕시실란, 이소프로필알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 부틸셀로솔브, 톨루엔, 자이렌, 아세톤, 에틸셀로솔브, 부틸파라벤, 페닐 글리옥실레이트, 이소프로필 팔마네이트, 플루오르화케톤계화합물, 폴리에테르에테르케톤, 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄, 페놀, 멜라민, 우레아, 퓨란, 실란, 실록산, 실리콘-알키드, 실리콘, 부틸티타네이트, 아미노케톤, 바니쉬, 아미노, 폴리염화비닐, 푸루푸랄알코올, 멜라민변성아크릴, 알키드, 아미노알키드, 폴리카보네이트, 포스타인 옥사이드, 플루오르, 하이드록시케톤, 할로겐화합물, 프탈산, 에나멜, 아크릴실리콘, 아세트산비닐, 메타크릴, 폴리비닐부틸렌, 벤조구아나민, 폴리아세탈, 불포화폴리에스테르, 푸루푸랄, 스티렌-부타디엔고무, 스틸고무, 부틸고무, 니트릴고무, 폴리클로로프렌고무, 부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무, 실리콘고무, 불소고무, 하이파론고무, 이소프렌고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리카르보실란, 폴리벤즈이미다졸, 실란 실록산중합체, 옥타페닐시클로테트라실록산 중 수분산상 또는 자체 분말상 또는 자체 액상 또는 수지상으로 구성되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.5～70중량％는 분산성, 방청성, 내한성, 기계적 강도, 내수성, 접착성, 인열 강도 및 신율, 굴곡 강도, 충격 강도, 소포성, 이형성, 압축성, 절연성 등의 기능을 하고 상기 함량은 조성 범위 내가 바람직하며 그 함량이 0.5중량％ 미만이면 상기 기능이 상실 될 수 있고 70중량％ 초과 하면 이 또한 나노 물질과의 점착력이 증대하여 점도 상승과 더불어 오히려 뭉침 현상이 발생될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 혼합물을
섭씨 1～550도에서 500～2,000rpm, 1～30분 교반 후 액상 화합물화 하고.
상기 액상 화합물을
실리카섬유 페이퍼(직물, 편직물의 섬유질 종이 형태) 포대 봉투, 알루미나섬유 페이퍼 포대 봉투, 탄소섬유 페이퍼 포대 봉투, 유리섬유 페이퍼 포대 봉투, 알루미나-실리카섬유 페이퍼 포대 봉투, 티탄산칼륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 지르코니아섬유 페이퍼 포대 봉투, 탄화규소섬유 페이퍼 포대 봉투, 케블라섬유 페이퍼 포대 봉투, 아라미드섬유 페이퍼 포대 봉투, 이트륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 하프니아섬유 페이퍼 포대 봉투, 산화세륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 폴리에틸렌섬유 페이퍼 포대 봉투, 폴리프로필렌섬유 페이퍼 포대 봉투, 종이 포대 봉투, 아크릴 포대 봉투, 폴리카보네이트 포대 봉투, 알루미늄 포일 포대 봉투 중 1종 이상 선택 하여 액상화된 화합물을 상부 개구부로 주입하고 상부 포대 봉투 주입구를 박음질 밀봉하고 밀봉된 포대 봉투를 가로로 눕혀 가압 및 두께 조절용의 로울러를 통과하고,
로울러를 통과한 포대 봉투를
섭씨 1～550도, 1～180분의 조건에서 상온 건조, 스팀건조, 가열건조, 열풍건조, 마이크로웨이브 조사, 자외선 조사 건조 중 1종 이상 선택하여 건조, 경화되고 정형 시트화로 이루어지는 액상 경화성 조성물을 제시할 수 있다.
결론적으로 나노 물질과 기타 첨가 재료를 혼합한 상태에서 섭씨 1～550도, 500～2,000rpm 1～30분으로 교반하여 액상화 하고 액상물을 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 등의 상부 개구부로 주입하고 주입 후 상부 개구부를 박음질 밀봉하여 압축 및 두께 조절을 위해 가로로 눕혀 로울러를 통과하고 섭씨 1-550도, 1～180분의 조건에서 스팀 건조, 열풍 건조 등으로 건조, 경화하여 고형화된 판상형의 시트를 간편하게 제조할 수 있다.
본 출원과 전체 조성물 및 제조 방법의 간단한 예를 들면, 일반 시멘트 제조 공정에서의 시멘트 분말을 종이 포대에 담고 포대의 상부 개구부를 박음질하여 제품화하는 형태로 볼 수 있고 다만, 본 조성물은 나노 물질과 기타 첨가 재료의 적용 및 액상화 후 압축 및 두께 조절용 로울러를 통과하고 건조 과정을 거치는 것이 다르다 하겠다.
나노 물질과 지지력, 균열 방지, 압축성, 보강을 위한 기타 첨가 재료를 혼합한 상태에서 이를 교반하고 포대 봉투(0.1～3mm두께)에 주입하고 박음질하며 가로로 눕혀 로울러를 거쳐 건조, 경화 된다. 적용 용도에 따른 맞춤형 길이 재단 및 장판상형 유연형의 두루마리형 시트화 방식 및 단판상형 보오드 형태 등 다양한 형태로 간편하게 재단할 수 있다.
본 출원은 간편하게 제조할 수 있어 통상의 기술자라면 바로 쉽게 이해할 것으로 판단된다. 또한, 기존 기술과의 차별성을 보면 나노 물질을 액상화 후 포대 봉투에 직접 투입하여 고형체 성능 및 내구성을 최대한 높인 것이 중요 핵심 기술이라 하겠다. 나노 물질 중 에어로젤의 예를 보면 초소수성, 경량성 등으로 인해 기타 재료와의 응용 복합화가 매우 어려운 상태로 인식되고 있고 나노 물질과 기타 첨가 재료와의 적절한 재료 선택 및 정량의 재료 투입 등이 제대로 되지 않아 지속적 연구과제로 남아 있는 상태로 조성물 및 조성 비율이 매우 중요하다. 일반 도료와 같이 적용될 수 있는 수준의 액상화 기술이 절실히 필요하고 강도, 부착성, 지지력, 압축성 등의 기술이 총괄적으로 완성되어야만 본 기술이 제대로 구현될 수 있다. 기술 완성도가 성숙되어야 만이 균열이 없고 지지력이 강한 도료는 물론 장판상형 시트 및 판상형 보오드 등의 실용, 정형 제품화가 가능하다.
나노 물질 중 실리카 에어로젤의 예를 보면 기타 첨가 재료와 동행 봉투 내로 투입 밀봉된 상태로 기타 첨가 재료는 견고한 결합력을 유지하며 이에 제조된 시트는 기존 제품의 단점인 결합력 부재로 인한 박리 및 날림 현상이 없고 나노 물질이 포대 내로 온전히 보존되어 그 성능이 그대로 유지되며 균열이 발생되지 않고 굽힘성, 내수성 보유 등의 장점을 다수 보유한 상태로 실용 대중성이 매우 높다 하겠다. 분말 단독 적용은 협소한 적용 범위 및 자체 이격 및 느슨한 공극 형성 등으로 그 특성의 기대성이 부족할 수 있다.
본 출원인의 종래의 기술은 액상 화합물에 지지물 섬유를 침지한 후 고형체를 만들고 침지코팅 하는 방식으로 전체 물성이 부실할 수 있어 본 출원에 이르렀고 또한, 종래의 타 기술은 침지 후 슬러리, 고형화를 한 다음 고형체 외부에 필름을 융착하는 방식으로 내구성을 높이려고 하는 기술을 구사하나 본 출원은 내열성 등을 갖춘 포대 봉투에 직접 액상 화합물을 내삽입하여 바로 나노 물질를 가두는 방식으로 고형물이 완성되므로 제품의 안정성 및 성능, 내구성 면에서 큰 차별성이 있다 하겠다. 열 건조, 경화도 병행 된다. 생산성을 높일 수 있다.
또한, 중요한 사항으로 액상 화합물이 적절히 균형 있게 구비 되어 시트의 정형화 및 안정된 제품화를 제대로 구현하며 기존 제품과의 성능 면에서 차별성이 극대화 되어 에너지 절감 등의 실적용 제품으로 실용, 대중화할 수 있다.
본 액상 경화성 조성물은 지지력, 강도, 점착성 등이 우수하여 나노 물질의 특성인 단열 및 발열성, 전도체 형성 등이 극대화 되며 다용도 및 적용 범위가 넓고 내구성 및 성능이 크게 증가되고 박리 및 비산 현상이 없으며 나노 물질의 성능이 그대로 유지되고 층 분리 및 침전을 방지하여 제품의 안정성이 향상된다. 단열 및 방음, 발열, 전도체 형성 등을 필요로 하는 일반주거지 및 산업 시설 전반에 다양한 형태로 적용 될 수 있다.
이하, 본 발명은 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재 하지 않는 내용은 이 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있을 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
[실시 예] 1
적용 나노 물질 중 실리카 에어로젤의 적용한 예를 설명한다.
미국 캐보트 코포레이션(상품명: ENOVA AEROGEL IC 3100, (구, 상품명) Nanogel TLD 201)의 실리카 에어로젤을 적용하여 실시하였다.
평균 입자 분포: 40마이크로미터 이하
기공 사이즈: 20나노미터 이하
초소수성
밀도: 120～140kg/m3
열전도도: 0.012W/m.k at 20℃
비표면적: 600～800m2/g
CAS RN: 126877-03-0
A:기타 전체 재료 85중량％에 상기 실리카 에어로젤 15중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 상온 20도, 상대습도 40％에서 2일 간 방치하여 건조, 경화를 하였다.
B:기타 전체 재료 85중량％에 상기 실리카 에어로젤 15중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 100도의 스팀으로 20분 간 건조하여 경화를 하였다.
[실시 예] 2
미국 캐보트 코포레이션(상품명: ENOVA AEROGEL IC 3110, (구, 상품명) Nanogel TLD 101)의 실리카 에어로젤을 적용하여 실시하였다.
평균 입자 분포: 0.1～0.7마이크로미터 이하
기공 사이즈: 20나노미터 이하
초소수성
밀도: 120～140kg/m3
열전도도: 0.012W/m.k at 20℃
CAS RN: 126877-03-0
A:기타 전체 재료 85중량％에 상기 실리카 에어로젤 15중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 상온 20도, 상대습도 40％에서 2일 간 방치하여 건조, 경화를 하였다.
B:기타 전체 재료 85중량％에 상기 실리카 에어로젤 15중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 100도의 스팀으로 20분 간 건조하여 경화를 하였다.
[실시 예] 3
미국 캐보트 코포레이션(상품명: ENOVA AEROGEL IC 3120, (구, 상품명) Nanogel TLD 302)의 실리카 에어로젤을 적용하여 실시하였다.
평균 입자 분포: 0.1～1.2마이크로미터 이하
기공 사이즈: 20나노미터 이하
초소수성
밀도: 120～140kg/m3
열전도도: 0.012W/m.k at 20℃
CAS RN: 126877-03-0
A:기타 전체 재료 85중량％에 상기 실리카 에어로젤 15중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 상온 20도, 상대습도 40％에서 2일 간 방치하여 건조, 경화를 하였다.
B:기타 전체 재료 85중량％에 상기 실리카 에어로젤 15중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 100도의 스팀으로 20분 간 건조하여 경화를 하였다.
[비교 예] 1
미국 캐보트 코포레이션(상품명: ENOVA AEROGEL IC 3100, (구, 상품명) Nanogel TLD 201)의 실리카 에어로젤을 적용하여 실시하였다.
평균 입자 분포: 40마이크로미터 이하
기공 사이즈: 20나노미터 이하
초소수성
밀도: 120～140kg/m3
열전도도: 0.012W/m.k at 20℃
비표면적: 600～800m2/g
CAS RN: 126877-03-0
A:기타 전체 재료 80중량％에 상기 실리카 에어로젤 20중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 상온 20도, 상대습도 40％에서 2일 간 방치하여 건조, 경화를 하였다.
B:기타 전체 재료 80중량％에 상기 실리카 에어로젤 20중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 100도의 스팀으로 20분 간 건조하여 경화를 하였다.
[비교 예] 2
미국 캐보트 코포레이션(상품명: ENOVA AEROGEL IC 3110, (구, 상품명) Nanogel TLD 101)의 실리카 에어로젤을 적용하여 실시하였다.
평균 입자 분포: 0.1～0.7마이크로미터 이하
기공 사이즈: 20나노미터 이하
초소수성
밀도: 120～140kg/m3
열전도도: 0.012W/m.k at 20℃
CAS RN: 126877-03-0
A:기타 전체 재료 80중량％에 상기 실리카 에어로젤 20중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 상온 20도, 상대습도 40％에서 2일 간 방치하여 건조, 경화를 하였다.
B:기타 전체 재료 80중량％에 상기 실리카 에어로젤 20중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 100도의 스팀으로 20분 간 건조하여 경화를 하였다.
[비교 예] 3
미국 캐보트 코포레이션(상품명: ENOVA AEROGEL IC 3120, (구, 상품명) Nanogel TLD 302)의 실리카 에어로젤을 적용하여 실시하였다.
평균 입자 분포: 0.1～1.2마이크로미터 이하
기공 사이즈: 20나노미터 이하
초소수성
밀도: 120～140kg/m3
열전도도: 0.012W/m.k at 20℃
CAS RN: 126877-03-0
A:기타 전체 재료 80중량％에 상기 실리카 에어로젤 20중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 상온 20도, 상대습도 40％에서 2일 간 방치하여 건조, 경화를 하였다.
B:기타 전체 재료 80중량％에 상기 실리카 에어로젤 20중량％ 혼합하고 섭씨 20도에서 1,200rpm으로 3분 간 교반을 하였다. 실리카섬유 페이퍼 포대 봉투 주입, 밀봉 후 로울러를 거쳐 5mm의 두께로 성형을 하고 섭씨 100도의 스팀으로 20분 간 건조하여 경화를 하였다.
[시험 예] 1. 단열성 평가
[실시 예] 3, [실시 예] 2, [실시 예] 1로 갈수록 단열성이 증가 하였다. 그 이유는 사이즈가 적은 실리카 에어로젤이 서로 견고하게 치밀한 공극을 형성하여 열 통로를 최대한 차단한 것으로 판정하였다. 각항, 공히 나노 물질의 비산이나 균열이 발생되지 않았고 휨성이 좋은 것으로 판정 하였다.
[실시 예] 3.2.1로 갈수록 단열성이 양호하고 또한, [비교 예] 3.2.1로 갈수록 단열성이 양호하다고 판정하였다. 그 이유는 실리카 에어로젤의 외경 입자 크기가 적을수록 열교 및 통기로 차단이 우수한 것으로 판정하였다.
[시험 예] 2. 강도 평가
[실시 예] 1, [실시 예] 2, [실시 예] 3으로 갈수록 강도가 증대 하였다. 그 이유는 외경이 클수록 기타 재료와의 점착 면이 증대하여 강도를 높인 것이고 교반 혼합 시간도 빨라진 것으로 판정하였다.
[시험 예] 3. [실시 예] 와 {비교 예]의 비교 시
[실시 예] 1과 [비교 예] 1 비교 시
[실시 예] 2와 [비교 예] 2 비교 시
[실시 예] 3과 [비교 예] 3 비교 시
각항, 공히 [실시 예]와 [비교 예]의 1:1 비교 시 실리카 에어로젤의 투입 함량이 증대할수록 열전도율은 낮게 유지되나 강도 및 지지력, 결속력이 약해서 전반적으로 고형체가 부실해지는 상반 관계로 에어로젤의 투입 함량이 증대할수록 열전도율은 낮게 유지되나 강도가 약해지는 상반 관계로 단열성과 내구성을 갖추기 위해서는 실리카 에어로젤과 기타 첨가 재료의 정량 적용이 요구된다고 판정하였다.
또한, 휨성 평가는 전체적으로 포대 봉투에 나노 물질이 가두어진 상태로 날림 현상이 전혀 없으며 160도 정도로 휨성이 좋게 판정 되었고 [비교 예] 1.2.3의 경우가 [실시 예] 1.2.3의 경우보다 휨성이 상대적으로 다소 양호하다고 판정하였다. 그 이유는 고형 경화 재료의 함량이 줄어 단단한 정도가 약해짐으로 인해 유연성이 증대한 것으로 판정하였다.
또한, [실시 예]와 [비교 예] 각, 공히 포대 봉투가 섬유질 형태로 원활한 통기로 형성으로 통기성이 양호 하다고 판정하였다.
[시험 예] 4. 발수성 평가
[실시 예] 1.2.3의 발수성이 [비교 예] 1.2.3의 발수성에 비해 다소 낮게 평가되었다. 그 이유는 실리카 에어로젤의 함량이 높을수록 발수성이 증대된다고 판정하였다. 그러나 실리카 에어로젤의 과량 적용은 전체 지지력의 약화로 인해 고형체가 부실하여 무너질 수 있다. 지지력 및 강도를 최대 보유하며 단열성 등의 특성을 최대로 유지하는 정량 적용 비율이 매우 중요하다고 판정하였다

Claims (1)

  1. 실리카 에어로젤, 탄소 에어로젤, 알루미나 에어로젤, 티타니아 에어로젤, 폴리이미드 에어로젤, 실리카-티타니아 에어로젤, 바나디아 에어로젤, 지르코니아 에어로젤, 아세테이트 셀룰로오스 유기에어로젤, 탄소나노튜브 에어로젤, 실리센, 나노 와이어, 탄소 나노 와이어, 에어로그라파이트, 그래핀, 풀러렌, 산화그래핀, 탄소나노튜브, 질화붕소 나노튜브, 산화니켈 나노튜브, 산화텅스텐 나노튜브, 산화구리-산화텅스텐 나노튜브, 산화세륨 나노튜브, 산화망간 나노튜브, 티탄산염 나노튜브, 질화붕소 나노튜브, 산화구리-산화티타늄 나노튜브 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.01～88중량％,
    이산화티타늄, 산화아연, 제올라이트계 항균제 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～3중량％,
    마이크로시멘트 2～20중량％,
    석고 4～20중량％,
    석회 2～10중량％,
    실리카 흄 0.1～2중량％,
    칼슘설포알루미네이트 0.5～10중량％,
    폴리아크릴산 에스테르 0.1～7중량％,
    규산칼륨, 규산리튬, 규산알루미늄 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.05～5중량％,
    탈크 0.1～3중량％,
    오산화인, 인산아연, 인산마그네슘, 인산알루미늄 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～7중량％,
    붕소화합물, 붕사, 붕산 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.3～12중량％,
    산화마그네슘 0.2～10중량％.
    실리카섬유, 알루미나섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에스테르섬유, 티탄산칼륨섬유, 실리카섬유 페이퍼, 알루미나섬유 페이퍼, 탄소섬유 페이퍼, 유리섬유 페이퍼, 종이, 알루미늄 포일 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.1～40중량％,
    폴리아크릴아마이드 0.08～5중량％,
    라우르산나트륨, 어닐린수지염산염, 폴리소르베이트, 알루민산나트륨, 염소화코퍼러스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.05～3중량％,
    폴리나프탈렌설포네이트, 폴리멜라민설포네이트, 변성리그닌설폰산염, 폴리카르본산염 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.08～4중량％,
    물, 물유리, 실리카졸, 알루미나졸, 티타니아졸, 지르코니아졸, 에탄올, 부틸알코올, 알콕시실란, 이소프로필알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 부틸셀로솔브, 톨루엔, 자이렌, 아세톤, 에틸셀로솔브, 부틸파라벤, 페닐 글리옥실레이트, 이소프로필 팔마네이트, 플루오르화케톤계화합물, 폴리에테르에테르케톤, 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄, 페놀, 멜라민, 우레아, 퓨란, 실란, 실록산, 실리콘-알키드, 실리콘, 부틸티타네이트, 아미노케톤, 바니쉬, 아미노, 폴리염화비닐, 푸루푸랄알코올, 멜라민변성아크릴, 알키드, 아미노알키드, 폴리카보네이트, 포스타인 옥사이드, 플루오르, 하이드록시케톤, 할로겐화합물, 프탈산, 에나멜, 아크릴실리콘, 아세트산비닐, 메타크릴, 폴리비닐부틸렌, 벤조구아나민, 폴리아세탈, 불포화폴리에스테르, 푸루푸랄, 스티렌-부타디엔고무, 스틸고무, 부틸고무, 니트릴고무, 폴리클로로프렌고무, 부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무, 실리콘고무, 불소고무, 하이파론고무, 이소프렌고무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리카르보실란, 폴리벤즈이미다졸, 실란 실록산중합체, 옥타페닐시클로테트라실록산 중 수분산상 또는 자체 분말상 또는 자체 액상 또는 수지상으로 구성되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물 0.5～70중량％의 혼합물,
    여기에
    섭씨 1～550도에서 500～2,000rpm, 1～30분 교반 후 액상 화합물화 하고,
    여기에
    실리카섬유 페이퍼(직물, 편직물의 섬유질 종이 형태) 포대 봉투, 알루미나섬유 페이퍼 포대 봉투, 탄소섬유 페이퍼 포대 봉투, 유리섬유 페이퍼 포대 봉투, 알루미나-실리카섬유 페이퍼 포대 봉투, 티탄산칼륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 지르코니아섬유 페이퍼 포대 봉투, 탄화규소섬유 페이퍼 포대 봉투, 케블라섬유 페이퍼 포대 봉투, 아라미드섬유 페이퍼 포대 봉투, 이트륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 하프니아섬유 페이퍼 포대 봉투, 산화세륨섬유 페이퍼 포대 봉투, 폴리에틸렌섬유 페이퍼 포대 봉투, 폴리프로필렌섬유 페이퍼 포대 봉투, 종이 포대 봉투, 아크릴 포대 봉투, 폴리카보네이트 포대 봉투, 알루미늄 포일 포대 봉투 중 1종 이상 선택 하여 액상화된 화합물을 상부 개구부로 주입하고 상부 포대 봉투 주입구를 박음질 밀봉하고 밀봉된 포대 봉투를 가로로 눕혀 가압 및 두께 조절용의 로울러를 통과하고,
    여기에
    섭씨 1～550도, 1～180분의 조건에서 상온 건조, 스팀건조, 가열건조, 열풍건조, 마이크로웨이브 조사, 자외선 조사 건조 중 1종 이상 선택하여 건조, 경화되고 시트화로 이루어지는 액상 경화성 조성물.
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