KR20160051459A - 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명의 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료는 실리카, 세라믹 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코어(core)와 상기 코어 표면을 둘러싸고 있는 시온안료를 포함하는 쉘(shell)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물{TEMPERATURE-SENSITIVE COLOR CHANGE COMPLEX PIGMENT WITH CORE-SHELL STRUCTURE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND SMART COLOR CHANGING PAINT COMPOSITION USING THE SAME}
본 발명은 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차열소재 및 시온안료를 코어-쉘 구조로 형성하여 이를 도료에 첨가함으로써 기온이 높은 하절기에는 쉘 부분이 투명한 색으로 변하면서 코어 부분의 차열소재에 의해 반사효과를 극대화하여 차열 효과를 상승시키고 기온이 낮은 동절기에는 쉘 부분이 짙은색으로 변하여 복사열에 대한 흡수 효과를 상승시켜서 에너지 효율을 증대시킬 수 있는 코어-셀 구조의 온도감응색변화 복합안료, 이의 제조방법 및 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물에 관한 것이다.
최근 에너지 효율 증대 및 절약에 대한 관심이 집중되면서 빌딩, 주택, 차량 등에서 외부로부터의 태양 열선의 투과를 차단(차열)할 뿐만 아니라, 실내 열량 손실을 최소화하여 냉방 및 난방 에너지의 소비 부담을 획기적으로 경감시킬 수 있는 에너지 절약에 대한 요구가 새로운 도료 소재의 개발 니즈로 대두되고 있다.
실내로 유입되는 열을 차단하는 것은 냉방과 관련된 에너지 효율을 높여 에너지 절감에 큰 효과를 나타내는데, 이러한 이유로 개발된 차열도료는 열반사 효율이 우수하여 일반 도료 대비 하절기 실내 온도를 낮추어 주는 기능성 도료이다. 반사에 의한 효율을 높이기 위하여 색상도 백색계통으로 사용된다. 그러나 차열도료는 반사에 성능을 극대화하여 열반사 성능은 우수하나 단열성능은 떨어져 겨울철에는 오히려 에너지 절감 효과가 없다.
이에 필요 시 태양의 열을 이용하여 실내 온도를 높이거나 유지함으로써 난방에 관련된 에너지 효율을 높이기 위해서는 단열 도료를 사용해야 한다. 단열을 주 목적으로 하는 도료는 세계적으로 상업화 사례가 적으며 펄프섬유 암면 등의 단열재를 단순 바인더와 혼합된 형태로 사용한다. 종래 한국특허등록 제0989369호에서는 단열 도료 조성물에 이산화규소, 산화알루미늄, 마그네슘 화합물 및 탄산칼슘 등의 무기화합물을 안료로 적용하여 열 전도율을 저하시키고, 단열효과를 극대화시킨 기술에 관해 개시되어 있으며, 한국특허등록 제0679769호에서는 무기질 파우더, 펠라이트, 제올라이트, 중공세라믹, 산화규소 등의 세라믹 충전재를 통해 단열 성능을 구현하는 도료 조성물에 관해 개시되어 있다.
상기한 바와 같은 일반적인 차열도료는 온도 상승의 주원인이 되는 태양광 근적외선 영역의 빛에 대한 높은 반사율로 표면온도의 상승을 막아주는 한편 근본적으로 열 축적을 차단하여 내부 온도의 상승을 완화시켜준다. 그러나 대부분 흰색의 차열도료가 가지는 태양열의 차단기능은 저온에서도 복사열을 차단하여 실내 온도를 저감시키는 문제가 있어 동절기 실내 온도를 유지하기 위한 에너지 소모량을 증가시킬 수 있다.
태양에너지를 반사하는 경향은 색에 따라 다른 결과를 나타나는데, 자동차의 경우 색깔에 따른 반사율을 측정하면 흰색 차량은 60 % 이상, 검은색 차량은 5 % 정도라고 보고된다. 즉 검은색은 에너지의 흡수효과가 높으며 이로 인해 여름철 자동차 내부의 온도를 흰색차량의 경우 보다 높게 상승시키는 역할을 한다. 또한 표면색과 태양광 복사에너지(흡수에너지)를 살펴보면 백색은 10 W/m2 이하의 값을 나타내는 반면 흑색은 950 W/m2 이상으로 나타난다. 이에 따라 하절기 표면색에 따른 온도는 검은색의 경우 95 ℃ 이상이며, 백색은 40 ℃ 정도를 보이며 백색의 차열도료의 경우 27 ℃ 정도의 온도를 나타낸다. 이러한 색에 따른 에너지의 흡수 반사를 기존의 차열 도료에 결합시켜 사용하면 효과를 더 극대화 시킬 수 있는 가능성이 있다.
그렇지만 이러한 차열 또는 단열소재는 서로 상반되는 기능을 갖는 소재로 같이 혼합하여 사용하면 기능의 상쇄로 각 소재가 갖는 특성을 극대화하기 어렵다. 그러한 이유로 차열도료와 단열도료는 목적에 따라 주 기능을 원하는 도료를 선택하여 사용해 왔다.
그러나 온도의 변화가 없는 환경에서는 한가지 기능의 소재를 사용하는 것이 합리적이지만 계절의 변화에 따른 온도차가 큰 환경에서는 지속적인 차열이나 단열의 기능 한가지만 적용하는 것은 에너지 효율면에서 비효율적인 문제가 있다.
따라서 온도에 따른 차열의 기능이 부각되도록 하여 내부 온도 상승을 방지하고, 반대로 외부온도가 낮아졌을 때 태양에너지를 이용하는 기능이 부각되도록 하여 내부 온도 유지에 도움이 되는 도료를 개발하기 위한 연구가 필요하다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 차열소재를 코어로 하고, 상기 코어 표면을 시온안료로 감싸 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료를 형성하여 도료에 적용함으로써 하절기에는 쉘 부분이 투명한 색으로 변하여 코어 부분인 차열소재로 차열효과를 최대화하고, 동절기에는 쉘 부분이 시온안료 본래의 짙은 색상으로 변하면서 복사열을 효과적으로 흡수하여 에너지 절감 효과를 가진다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 저온 및 고온에서 태양열을 흡수 및 복사하여 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 별도의 색변환 장치를 요구하지 않으며 공정이 용이한 온도감응색변화 복합안료의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 빛에 의존하지 않아 에너지를 효율적으로 활용 가능한 스마트 색변환 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명은 실리카, 세라믹 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코어(core)와 상기 코어 표면을 둘러싸고 있는 시온안료를 포함하는 쉘(shell)로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료를 제공한다.
본 발명은 실리카 입자를 물에 교반한 후 초음파를 조사하여 실리카 수용액을 제조하는 단계; 고분자 전구체에 시온안료를 혼합하여 안료 코팅액을 제조하는 단계; 상기 실리카 수용액에 상기 안료 코팅액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 원심분리하여 코어-쉘 구조의 복합안료를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응색변화 복합안료의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 도료 100 중량부에 대하여, 상기 온도감응색변화 복합안료 1 내지 30 중량부, 산화아연 8 내지 12 중량부 및 경화제 10 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 색변환 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 온도감응색변화 복합안료 및 스마트 색변환 도료 조성물은 하기와 같은 이점들이 있다.
1) 본 발명에 따른 온도감응색변화 복합안료는 차열소재를 포함하는 코어와 상기 코어 표면을 시온안료로 감싸 코어-쉘 구조의 복합안료를 제조함으로써 저온 및 고온에서 태양열을 흡수 및 복사하여 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
2) 가역성의 시온안료를 적용함으로써 별도의 색변환 장치를 요구하지 않으며, 마이크로캡슐 크기로 기존의 차열소재와 혼합이 용이하여 공정의 용이성이 있다.
3) 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물은 온도에 따른 색변화 복합안료를 적용함으로써 여름철과 같은 고온에서는 흰색으로 변하여 차열 기능을 향상시키고, 겨울철과 같은 저온에서는 짙은색으로 변하여 태양의 복사열을 내부로 축적함으로써 내부의 실내온도를 환경에 맞게 조절할 수 있으며, 빛에 의존하지 않으므로 흐린 날에도 작용 가능한 장점이 있다.
4) 색변환의 정도 및 색상을 다양화할 수 있기 때문에 건물의 외벽, 차량의 루프(roof) 등 다양한 응용처에 활용 가능하며, 실내 온도 유지를 위한 에어컨 및 전열기의 사용을 감소하게 함으로써 에너지 절감 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온도감응색변화 복합안료의 코어-쉘 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 색변화 도료 조성물에 대한 하절기(a)와 동절기(b)의 온도에 따른 색변화를 나타낸 모식도이다.
이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료는 차열소재인 실리카, 세라믹 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코어(core)와 상기 코어 표면을 둘러싸고 있는 시온안료를 포함하는 쉘(shell)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 온도감응색변화 복합안료는 코어-쉘 구조의 이중 캡슐구조로서, 바깥 온도가 -20 ℃인 저온(동절기)에서 쉘 부분인 시온안료가 짙은색으로 변하여 코어 부분인 차열소재의 차열 기능을 차단하며 태양의 복사열에 대한 흡수 효과를 상승시킬 수 있다. 반대로 바깥 온도가 70 ℃로 고온(하절기)이 되면 쉘 부분인 시온안료가 투명하게 변하여 코어 부분인 차열소재의 차열기능을 가능하게 하여 태양열을 반사함으로써 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다. 또한 가역성인 시온안료로 인하여 별도의 색변환 장치를 요구하지 않으며, 마이크로캡슐 크기로 기존의 차열소재와 혼합이 용이하다. 본 발명에서 상기 짙은색이라 함은 검은색, 청색, 남색 등을 일컫는 색으로서, 400 내지 500nm 의 흡수파장을 반사할 수 있는 색을 의미한다.
상기 세라믹은 차열소재로서 Y2O3, ZrO2, SiO2 및 Al2O3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 세라믹인 것을 사용할 수 있다.
상기 시온안료는 -20 내지 70 ℃에서 온도에 따라 저온에서는 짙은색을 나타내며, 고온에서 투명한 색을 나타내는 가역성의 온도감응색변화 안료를 사용할 수 있다. 상기 시온안료는 특정온도에서 명료가 변색하는 안료로 전자수용체와 공여체의 결합작용에 의해 색 변화가 나타나며, 일반적으로 온도가 높을수록 투명한 색으로 변하고, 온도가 낮을수록 짙은색으로 변한다. 이러한 상기 가역성 시온안료는 -20 내지 70 ℃의 온도범위에서 색 변화가 일어나는데, -20 ℃ 보다 낮은 온도와 70 ℃ 보다 높은 온도에서는 가역적 반응이 저하될 수 있다.
상기 복합안료는 코어 및 쉘의 함량비가 1:2 내지 5:7 중량비인 것이 바람직하다. 상기 코어 및 쉘은 상기와 같은 함량비를 벗어날 경우 쉘 코어 구조의 안정성 저하 및 기능 저하될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 코어 및 쉘 함량비가 3:5중량비인 것이 좋다.
상기 복합안료는 전체 입자크기가 최대 직경으로 5 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 복합안료의 입자크기가 5 ㎛ 보다 작으면 코어 쉘 구조 안정화가 저하될 수 있고, 10 ㎛ 보다 많으면 분산이 잘 일어나지 않을 수 있다. 구체적으로 상기 쉘은 상기 코어의 반지름 두께와 동일하거나, 작은 두께로 코팅하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 코어의 반지름 두께 이상으로 코팅하면 코팅층의 두께로 인하여 차열 기능이 발현되기 어렵고, 반대로 쉘의 두께가 너무 얇으면 짙은색 변화에 따른 복사열 흡수가 이루어지기 어렵다. 더욱 바람직하게는 상기 입자크기가 5 내지 7 ㎛인 것이 좋다.
한편, 상기와 같은 온도감응색변화 복합안료의 제조방법은 실리카 입자를 물에 교반한 후 초음파를 조사하여 실리카 수용액을 제조하는 단계; 고분자 전구체에 시온안료를 혼합하여 안료 코팅액을 제조하는 단계; 상기 실리카 수용액에 상기 안료 코팅액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 원심분리하여 코어-쉘 구조의 복합안료를 제조하는 단계;를 포함한다.
상기 고분자 전구체는 멜라민, 포름알데히드 또는 이 둘의 혼합물인 것을 사용할 수 있다.
상기 안료 코팅액을 제조하는 단계에서 상기 시온안료의 함량은 상기 고분자 전구체 대비 0.1 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 시온안료의 함량이 0.1 중량% 보다 적으면 색 표현이 저하될 수 있고, 10 중량% 보다 많으면 쉘 코팅 입자가 크기 조절이 어려워질 수 있다.
상기 혼합물을 제조하는 단계에서 상기 안료 코팅액의 함량은 상기 실리카 수용액 대비 5 내지 20 중량%인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 안료 코팅액의 혼합비가 5 중량% 보다 적으면 표면 코팅이 저하될 수 있고, 20중량% 보다 많으면 반응 이외의 안료가 남아 불순물이 증가될 수 있다.
한편, 본 발명의 스마트 색변환 도료 조성물은 도료 100 중량부에 대하여, 상기 온도감응색변화 복합안료 1 내지 30 중량부, 산화아연 8 내지 12 중량부 및 경화제 10 내지 20 중량부를 포함한다. 구체적으로 상기 복합안료의 함량이 1 중량부 보다 적으면 색 표현이 저감될 수 있고, 30 중량부 보다 많으면 부착 등의 도료 특성이 저하될 수 있다. 여기서 상기 산화아연은 자외선에 의한 시온안료의 파괴특성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 스마트 색변환 도료 조성물이 코팅된 상태에서 코팅면의 열전도성을 좋게 하여 균일한 색변화를 가능하게 할 수 있다.
상기 도료 조성물에 자외선 차단제 1 내지 3 중량부, 소포제 1 내지 5 중량부 및 분산제 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 스마트 색변환 도료 조성물에 포함되는 구성성분들은 일반적인 도료에 사용되는 것을 그대로 사용할 수 있는데, 상기 도료는 에나멜계 유성 또는 수용성 도료를 사용할 수 있다. 또한 상기 소포제는 도료 제조 시 기포의 생성을 억제하거나 생성된 기포를 파괴할 수 있고, 상기 분산제는 다른 원료들과의 배합과정에서 원료들 간의 고른 분산과 저장 안정성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 온도감응색변화 복합안료는 차열소재를 포함하는 코어와 상기 코어 표면을 시온안료로 감싸 코어-쉘 구조의 복합안료를 제조함으로써 저온 및 고온에서 태양열을 흡수 및 복사하여 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다. 또한 가역성의 시온안료를 적용함으로써 별도의 색변환 장치를 요구하지 않으며, 마이크로캡슐 크기로 기존의 차열소재와 혼합이 용이하여 공정의 용이성이 있다.
또한, 이를 이용한 스마트 색변환 도료 조성물은 온도에 따른 색변화 복합안료를 적용함으로써 여름철과 같은 고온에서는 흰색으로 변하여 차열 기능을 향상시키고, 겨울철과 같은 저온에서는 짙은색으로 변하여 태양의 복사열을 내부로 축척함으로써 내부의 실내온도를 환경에 맞게 조절할 수 있으며, 빛에 의존하지 않으므로 흐린 날에도 작용 가능한 장점이 있다. 또한 색변환의 정도 및 색상을 다양화 할 수 있기 때문에 건물의 외벽, 차량의 루프(roof) 등 다양한 응용처에 활용 가능하며, 실내 온도 유지를 위한 에어컨 및 전열기의 사용을 감소하게 함으로써 에너지를 절감할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예: 코어 쉘 구조의 복합안료의 제조
실리카 입자 100 g을 물 300 ml에 혼합한 후 초음파 반응기 및 교반기가 연결된 500 mL의 반응기에 넣어 5 분간 초음파 조사하여 실리카 수용액을 제조하였다. 그 다음 멜라민(0.05 mole) 및 포름알데하이드(0.25 mole, 37 % solution)를 혼합하고 60 ℃에서 25 분간 반응시켜 반투명한 고분자 전구체를 제조하였다. 상기 제조된 고분자 전구체에 15 ℃ 이하에서 짙은색으로 변할 수 있는 시온안료 1.0 중량%를 첨가하여 500 rpm 속도로 교반 혼합하여 안료 코팅액을 제조하였다. 상기 초음파 조사된 실리카 수용액에 시온안료가 포함된 안료 코팅액 15 중량%를 혼합하여 80 ℃의 반응 온도에서 2 시간 동안 교반하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 원심분리하여 코어-쉘 구조로 캡슐화된 복합안료를 수득하였다. 이때 상기 복합안료는 코어 부분인 실리카 입자는 두께가 3 ㎛였으며, 쉘 부분인 시온안료는 2 ㎛의 두께로 총 두께는 5 ㎛였다.
도 1은 본 발명에 따른 온도감응색변화 복합안료의 코어-쉘 구조를 나타낸 모식도이다. 상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 코어 부분은 차열소재인 실리카로 인해 불투명한 흰색을 나타내는 것을 알 수 있다.
실시예: 복합안료를 함유한 스마트 색변환 도료 조성물의 제조
수성도료 100 중량부에 대하여, 산화아연 10 중량부, 상기 제조예에서 제조된 복합안료 10 중량부 및 자외선 차단제인 이산화티타늄 2 중량부를 배합하여 교반기로 15 분 교반하였다. 상기 배합물에 정해진 분량에 아민계 경화제 15 중량부를 첨가한 후 교반하여 스마트 색변환 도료 조성물을 제조하였다
비교예 1: 실리카를 함유한 도료 조성물의 제조
수성도료 100 중량부에 대하여, 산화아연 10 중량부, 차열도료인 두께가 5 ㎛인 실리카 10 중량부 및 자외선 차단제인 이산화티타늄 2 중량부를 배합하여 교반기로 15 분 교반하였다. 상기 배합물에 정해진 분량에 아민계 경화제 15 중량부를 첨가한 후 교반하여 도료 조성물을 제조하였다
비교예 2: 일반도료 조성물의 제조
수성도료 100 중량부에 대하여, 산화아연 10 중량부 및 자외선 차단제인 이산화티타늄 2 중량부를 배합하여 교반기로 15 분 교반하였다. 상기 배합물에 정해진 분량에 아민계 경화제 15 중량부를 첨가한 후 교반하여 도료 조성물을 제조하였다
실험예 1
상기 실시예 및 비교예 1, 2에서 제조된 도료 조성물의 색변화에 따른 표면 온도의 변화를 알아보기 위하여, 연두색 페인트가 칠해져 있는 베이스 강판 위에 상기 도료 조성물을 코팅하고 챔버온도를 30 ℃로 조절한 뒤 백열등으로 일정시간 동안 가열하면서 표면온도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.
시간/온도(℃) 실시예 비교예 1 비교예 2
색 흰색 기판 흰색 기판 회색 기판
10분 32 32 34
30분 34 35 43
1시간 41 40 56
상기 표 1의 결과에 의하면, 상기 비교예 2에서는 30 ℃(하절기때)의 온도에서 1 시간 가열할 경우 표면온도가 무려 22 ℃의 온도로 크게 상승한 반면에, 상기 실시예 및 비교예 1의 경우 상기 비교예 2에 비해 표면온도가 크게 상승하지 않은 것을 알 수 있었다. 특히 상기 실시예의 경우 온도감응색변화 복합안료의 쉘 부분인 시온안료가 투명한 색으로 변하면서 코어 부분인 흰색의 실리카로 인하여 열을 차단하여 내부온도의 상승을 방지하는 것임을 알 수 있었다.
실험예 2
상기 실시예 및 비교예 1, 2에서 제조된 도료 조성물의 색변화에 따른 표면 온도의 변화를 알아보기 위하여, 연두색 페인트가 칠해져 있는 베이스 강판 위에 상기 도료 조성물을 코팅하고 챔버온도를 10 ℃로 조절한 뒤 백열등으로 일정시간 동안 가열하면서 표면온도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.
시간/온도(℃) 실시예 비교예 1 비교예 2
색 군청색 흰색 기판 회색 기판
10분 17 11 12
30분 25 17 19
1시간 36 22 26
상기 표 2의 결과에 의하면, 상기 비교예 1, 2의 경우 10 ℃(동절기때)의 온도에서 1 시간 가열할 경우, 표면온도가 각각 11, 14 ℃로 온도가 상승하였으나, 상기 실시예의 경우 같은 조건에서 표면온도가 19 ℃로 크게 온도가 상승한 것을 알 수 있다. 이는 상기 실시예에서 온도감응색변화 복합안료의 쉘 부분인 시온안료가 군청색으로 변하면서 복사열을 흡수하여 내부 온도를 상승시키는 것임을 알 수 있었다.
따라서 상기 실험예 1, 2로 보아 상기 실시예의 경우 30 ℃ 및 10 ℃의 온도에서 차열 및 단열 온도변화 효과를 모두 만족하는 것을 알 수 있었다. 이와 관련하여 도 2는 본 발명에 따른 스마트 색변화 도료 조성물에 대한 하절기(a)와 동절기(b)의 온도에 따른 색변화를 나타낸 모식도이다. 상기 도2에서 확인할 수 있듯이, 바깥 온도가 30 ℃인 하절기(a)일 때는 쉘 부분이 투명한 색으로 변하여 코어 부분인 흰색의 실리카로 인해 열을 차단하여 내부온도를 저감시키고, 바깥 온도가 10 ℃인 동절기(b)일 때는 쉘 부분이 군청색으로 변하여 복사열을 흡수함으로써 내부 온도를 상승시키는 것을 보여준다.
이와 같이 상기 실시예에서 제조된 스마트 색변환 도료 조성물은 저온 및 고온에서 태양열을 흡수 및 복사하여 에너지를 효율적으로 활용할 수 있으며, 실내 온도 유지를 위한 에어컨 및 전열기의 사용을 감소하게 함으로써 에너지를 절감할 수 있다.

Claims (12)

  1. 실리카, 세라믹 또는 이들의 혼합물을 포함하는 코어(core)와 상기 코어 표면을 둘러싸고 있는 시온안료를 포함하는 쉘(shell)로 이루어진 것을 특징으로 하는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹은 Y2O3, ZrO2, SiO2 및 Al2O3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 세라믹인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시온안료는 -20 내지 70 ℃에서 온도에 따라 저온에서는 짙은색을 나타내며, 고온에서 투명한 색을 나타내는 가역성의 온도감응색변화 안료인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합안료는 코어 및 쉘의 함량비가 1:2 내지 5:7 중량비인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복합안료는 전체 입자크기가 최대 직경으로 5 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 구조의 온도감응색변화 복합안료.
  6. 실리카 입자를 물에 교반한 후 초음파를 조사하여 실리카 수용액을 제조하는 단계;
    고분자 전구체에 시온안료를 혼합하여 안료 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 실리카 수용액에 상기 안료 코팅액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합물을 원심분리하여 코어-쉘 구조의 복합안료를 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응색변화 복합안료의 제조방법.
  7. 상기 제6항에 있어서,
    상기 고분자 전구체는 멜라민, 포름알데히드 또는 이 둘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 온도감응색변화 복합안료의 제조방법.
  8. 상기 제6항에 있어서,
    상기 안료 코팅액을 제조하는 단계에서 상기 시온안료의 함량은 상기 고분자 전구체 대비 0.1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 온도감응색변화 복합안료의 제조방법.
  9. 상기 제6항에 있어서,
    상기 혼합물을 제조하는 단계에서 상기 안료 코팅액의 함량은 상기 실리카 수용액 대비 5 내지 20 중량%인 것을 특징으로 하는 온도감응색변화 복합안료의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복합안료는 전체 입자크기가 최대 직경으로 5 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 온도감응색변화 복합안료의 제조방법.
  11. 도료 100 중량부에 대하여, 제1항 내지 제5항 중에서 선택된 어느 한 항의 온도감응색변화 복합안료 1 내지 30 중량부, 산화아연 8 내지 12 중량부 및 경화제 10 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 색변환 도료 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도료 조성물에 자외선 차단제 1 내지 3 중량부, 소포제 1 내지 5 중량부 및 분산제 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 색변환 도료 조성물.
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