KR20190121480A - 열교환 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크릴 수지 5 내지 15 중량부; 수용성 폴리우레탄 수지 25내지 35 중량부; 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지 8 내지 15 중량부; 경화제 5 내지 20 중량부; 안료 2 내지 10 중량부; 열전달 물질 3 내지 10 중량부; 용제 10 내지 30 중량부; 및 열교환 재료 3 내지 15 중량부를 포함하되, 상기 열교환 재료는 공동 구조의 고분자 재료 및 상기 고분자 재료의 표면에 형성된 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 도료 조성물은 아크릴 수지에 수용성 폴리우레탄 수지와 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 폴리카보네이트 수지의 장점을 모두 포함하게 되어 부착성, 내마모성 등의 도막 특성이 우수하고, 열에너지를 운동에너지로 전환할 수 있는 열교환 물질을 포함하여 차열효과, 단열효과가 효과가 우수하며 에너지 소모를 절감할 수 있다.

Description

열교환 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법{Paint composition comprising heat exchange materials and method for forming coating layer}

본 발명은 열교환 물질을 포함하는 도료 조성물과 이를 이용하여 구조물에 도막을 형성하는 방법에 관한 것이다.

무분별한 개발로 인해 오존층 파괴와 지구 온난화, 열대야 등 기후환경 문제가 빈번하게 발생하고 있으며, 이와 같은 기후환경 문제는 전 세계적으로 시급히 해결해야 할 문제로 부각되고 있어 정부, 기업, 환경단체 등 각 분야에서 다양한 해결방안을 모색하고 있다.

이에 따라, 최근 환경부의 온실가스 감축 범국민 실천운동 전개 등을 비롯하여 저탄소 녹색성장을 이루기 위한 정부의 많은 노력이 이루어지고 있고, 많은 기업에서 친환경, 친인간이라는 슬로건 아래 다양한 환경관련 신기술 제품들을 적용하기 위해 노력 하고 있으며, 특히, 도료업계에서도 에너지 절약과 CO₂ 절감 효과를 유도할 수 있는 기술 개발에 힘쓰고 있다.

일례로, 기존에는 벽면에 도포하여 반사와 단열을 중심으로 열을 차단하는 방식의 일반형 차열도료를 개발하여, 이를 벽면에 도포해 벽면이 뜨거워지는 것을 방지하기 위해 활용하고 있다.

구체적으로, 상기 일반형 차열도료는 온도 상승의 주원인이 되는 태양광 근적외선 영역의 파장(750 내지 2,500 nm)의 빛을 높은 반사율로 반사하여 벽면의 표면온도 상승을 막아주는 한편, 도막 내에 중공구체(hollow spheres)를 도입하여 수지로의 열전도를 방해함으로써 근본적으로 열 축적을 차단 또는 완화시켜 불필요한 에너지 소비를 절감시켜 주는 친환경적인 에너지 절감형 코팅 시스템 기술로 알려져 있다.

하지만, 상기 일반형 차열도료는 일정 시간이 경과하면 오염된 표면이 형성되어 반사 효과가 저감되는 문제가 있으며, 광택이 있거나, 백색 또는 백색에 가까운 색만을 이용하여야 만 차열효과를 얻을 수 있기 때문에 색상 선택의 폭이 좁고, 복사열의 감소에도 영향을 미치지 못하는 문제가 있고, 또한, 겨울철에는 일반형 차열도료의 온도가 일반 도료보다 낮아져 난방비가 상승하는 결과를 초래하여 사계절 모두의 경우에 경제적인 효과를 기대하기 어려운 문제가 있다.

한편, 열교환 도료는 전술한 일반형 차열도료가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 에너지 교환이라는 신기술을 집약하여 만든 도료로서, 도막 내에 특수한 열교환 물질이 도입되어 열에너지를 운동에너지로 변환하며, 표면층에서 이와 같은 에너지 교환작용에 의해 대부분의 열을 운동에너지로 소비하도록 하여 온도를 낮춰주는 도료이다.

특히, 상기 열교환 도료는 여름철에는 외부 표면온도와 실내온도를 낮추는 효과를 유도하여 쾌적한 환경을 유지시켜 줄 뿐만 아니라, 표면의 복사열 또한 저감시켜 주변 온도를 낮춰주는 효과가 있고, 동절기에도 단열효과 및 결로현상을 방지하여 냉난방비용 절감은 물론 온실가스(CO₂)를 감축하는 효과를 또한 유도할 수 있어 친환경 도료로서 관심이 증가하고 있다.

하지만, 기존에는 수성 열교환 도료에 대한 연구는 미비하여 이에 대한 연구가 필요하다.

(문헌 01) 한국공개특허 제10-2009-0093128호 (공개일 : 2009.09.02.) (문헌 02) 한국등록특허 제10-1461172호 (공개일 : 2014.12.04.) (문헌 03) 한국등록특허 제10-0909785호 (공개일 : 2009.07.27.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 발명자들은 도막 특성이 우수하고, 차열효과 및 단열효과가 우수하며 에너지 소모를 절감할 수 있는 열교환 도료 조성물에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 아크릴 수지 5 내지 15 중량부; 수용성 폴리우레탄 수지 25내지 35 중량부; 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지 8 내지 15 중량부; 경화제 5 내지 20 중량부; 안료 2 내지 10 중량부; 열전달 물질 3 내지 10 중량부; 용제 10 내지 30 중량부; 및 열교환 재료 3 내지 15 중량부를 포함하되, 상기 열교환 재료는 공동 구조의 구형 고분자 재료 및 상기 고분자 재료의 표면에 형성된 구형 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물을 제공한다.

또한, 상기 열전달 물질은 질화 알루미늄, 질화 붕소 및 산화 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 도료 조성물은 경화촉진제, 소포제, 슬립제, 광안정제, 습윤제를 포함하는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 도료 조성물을 이용하여 도막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 도막의 형성방법을 제공한다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 아크릴 수지에 수용성 폴리우레탄 수지와 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 폴리카보네이트 수지의 장점을 모두 포함하게 되어 부착성, 내마모성 등의 도막 특성이 우수하고, 열에너지를 운동에너지로 전환할 수 있는 열교환 물질을 포함하여 차열 및 단열 효과가 효과가 우수하여 냉난방 유지를 위한 에너지 소모를 절감할 수 있다.

상기 도료 조성물은 부착성이 우수하여 건축물, 도로, 아스팔트, 운동장, 트랙, 금속 판재 등 모든 구조물 표면에 도막 형성이 가능하며, 열팽창에 의한 변형을 줄여 건축물, 도로 등의 노화를 방지할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 방법으로 제조한 도료 조성물, 대조군과 참고예의 열교환 효과를 분석한 결과이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 아크릴 수지, 수용성 폴리우레탄 수지, 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지, 경화제, 수용성 안료, 용제, 촉매 및 열교환재료를 포함한다.

상기 아크릴 수지는 도포되는 바탕면과의 부착력을 향상시키고, 도막의 기계적 물성, 수지간의 결합력, 내구성 등을 향상시키는 역할을 하며, 아크릴레이트 단량체와 같이 건조성과 내후성이 우수한 소재를 사용하여 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기 아크릴 수지는 단량체와 개시제를 이용한 통상적인 다양한 방법을 이용해 제조한 투명 아크릴 수지라면 제한받지 않고 사용할 수 있다. 일례로, 상기 아크릴 수지는 단량체, 개시제, 중합제를 용제와 혼합하고, 중합하여 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기 단량체는 카르복실기를 포함하는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 또는 이들을 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 개시제는 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide) 또는 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile) 등과 같은 라디칼 개시제를 사용할 수 있으며, 상기 중합제는 트리에탄올아민(triethanol amine), 디메틸에탄올아민(dimethyl ethanol amine), 디에탄올아민(diethanol amine), 암모니아(ammonia) 등과 같은 아민계 중합제를 사용할 수 있다.

상기 용제는 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve), 에틸 셀로솔브(ethyl cellosolve), 2-부톡시에탄올(2-butoxyethanol), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필알코올(isopropyl alcohol), n-부탄올(nbutanol), 이소부탄올(isobutanol), 물, 증류수, 탈이온수 등과 같은 수용성 유기용제를 사용할 수 있으며, 상기 단량체, 개시제, 중합제를 용제와 혼합하고 중합하여 제조한 수용성 아크릴 수지를 사용할 수 있다.

상기 아크릴 수지는 상기 도료 조성물에 5 내지 15 중량부의 비율로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 아크릴 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우 조성물간의 결합력이 낮고 바탕면에 부착력이 떨어져 도막의 형성이 불량하게 이루어지는 문제가 발생할 수 있고, 15 중량부를 초과할 경우 도막이 경질화되어 내스크래치성이 약화되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 수용성 폴리우레탄 수지는 경화제와 경화 반응을 하여 도료 조성물의 내구성과 유연성 등을 향상시키는 역할을 한다.

상기 수용성 폴리우레탄 수지는 수용성 폴리우레탄 수지를 제조할 수 있는 단량체와 개시제를 이용한 통상적인 다양한 방법을 이용해 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 친수성 폴리올과 경화제를 이용해 제조한 것을 사용할 수 있다.

일례로, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 친수성 폴리올(polyol) 2 내지 10 중량부, 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol) 30 내지 60 중량부, 이소시아네이트계 경화제 5 내지 30 중량부, 용제 5 내지 25 중량부 및 중합제 1 내지 5 중량부를 포함하는 혼합물을 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기 수용성 폴리우레탄 수지를 제조하기 위해서 사용되는 이소시아네이트계 경화제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diiocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 상기 경화제 혼합물의 총중량을 기준으로 5 내지 30 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 경화제의 함량이 5 중량% 미만이면 기계적 물성 및 내화학성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 함량이 30 중량%를 초과하면 점도가 높아져서 합성하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.

상기 친수성 폴리올은 우레탄 작용기에 친수성을 부여하여 수용성을 나타내도록 하는 역할을 수행하며, 평균 관능기수가 2개 이상인 디메틸프로피오닉산(dimethyl propionic acid), 디메틸부타노익산(dimethyl butanoic acid), 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol), 폴리카프로락톤 디올(polycaprolactone diol), 폴리에테르 디올(polyether diol), 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.

그리고, 상기 친수성 폴리올은 상기 수용성 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여 2 내지 10 중량부의 비율로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 친수성 폴리올의 함량이 2 중량부 미만인 경우 수용성이 저감되는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 내수성이 저하될 우려가 있다.

특히, 상기 친수성 폴리올은 중량 평균 분자량(Mw)이 1000 내지 5000인 폴리에스테르 디올 포함 폴리올 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 이와 같이 저분자량의 폴리올을 사용하도록 하여 내화학성이 우수한 수용성 폴리우레탄 수지를 형성할 수 있다.

상기 용제는 아세톤(acetone), 메틸에틸케톤(methylethylketone), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 글리콜에테르에스테르(glycoletherester), 경화 퓨란(hydrogenated furan), N-메틸피롤리돈(N-pyrrolidone) 등을 대표적인 예로 들 수 있고, 수용성 폴리우레탄 수지의 총중량에 대하여 5 내지 25 중량부의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 중합제는 N-메틸디에탄올 아민(N-methylethanol amine), 트리에탄올 아민(triethanol amine) 등을 대표적인 예로 들 수 있으며, 트리에탄올 아민을 사용하는 것이 바람직하고, 수용성 폴리우레탄 수지의 총중량에 대해 1 내지 5 중량부의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 중합제의 함량이 1 중량부 미만일 경우 중합효과가 미미하고, 5 중량부를 초과하도록 포함할 경우, 냄새 및 변색을 일으키는 문제가 있을 수 있다.

특히, 상기 폴리우레탄 수지를 제조하기 위해 사용되는 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)은 알코올 화합물과 산을 축합 반응시켜 제조할 수 있으며, 디에틸렌글리콜(diethylene glycol)과 아디픽산(adipic acid)을 모체로 하고 1,000 내지 5,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에스테르(polyester) 또는 메틸프로판 디올(methylpropane diol) 등의 알코올 화합물과 아디픽산(adipic acid), 이소프탈산(isophthalic acid) 등의 산을 축합 반응시킨 1,000 내지 5,000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에스테르 폴리올을 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 25 내지 35 중량부의 비율로 포함될 수 있으며, 상기 수용성 폴리우레탄 수지의 포함량이 25 중량부 미만일 경우 도막의 내구성과 유연성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 35 중량부를 초과할 경우 점도가 과도하게 증가하고 작업성 확보가 어려운 문제가 발생할 수 있다.

상기 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지는 분자 사슬 내의 긴 사슬구조와 우레탄 결합을 갖고 있기 때문에 도료 조성물에 의해 형성되는 도막의 유연성과 내스크래치성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 도료 조성물은 상기 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지를 10 내지 20 중량부의 비율로 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지의 함량이 8 중량부 미만일 경우 내스크래치성과 도장 작업성이 저하되는 문제가 발생되며, 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지의 함량이 15 중량부를 초과할 경우에는 내화학성이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 경화제는 수지의 수산기(-OH)와 반응하여, 가교구조를 형성함으로써, 도료의 도막을 생성하는 역할을 하며, 이러한 경화제는 우레탄 반응을 유도하는 것을 사용할 수 있고, 이소시아네이트계 경화제를 사용할 수 있다. 특히, 도료 조성물에 포함되는 경화제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diiocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 바람직하게는, 상기 경화제는 5 내지 20 중량부의 범위로 포함하는 것이 좋다. 상기 경화제의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 경화가 쉽게 발생되지 않아서 도막의 물성 확보가 어렵고, 20 중량부를 초과할 경우에는 경화제의 함량이 과도해 가사 시간이 단축되어 작업상 문제가 발생될 수 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 도료에 색상을 부여하기 위해서, 다양한 종류의 안료를 포함하도록 구성할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 안료는 무기 안료를 사용하는 것이 좋으며, 이산화티탄, 탄산칼슘, 탈크, 돌로마이트, 실리카, 알루미나 등의 무기 안료를 사용할 수 있다.

상기 무기 안료는 도료 조성물의 총중량을 기준으로 2 내지 10 중량부의 비율로 포함할 수 있으며, 상기 안료의 함량이 2 중량부 미만일 경우 안료의 함유량이 적어 점도가 낮아지고 부착성이 저하되며 도료의 색상이 불균일해질 수 있고, 10 중량부를 초과할 경우에는 도막이 두꺼워지고, 기공의 형성량이 과도하여 크랙 등이 발생하게 되는 문제가 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 태양빛에 노출되어 형성되는 열에너지의 전달을 촉진하여 후술할 열교환 재료에 의한 열에너지를 운동에너지로 변환을 촉진시키도록 유도할 수 있는 열전달 물질을 포함할 수 있다.

상기 열전달 물질은 질화 알루미늄 입자, 질화 붕소 입자, 산화 알루미늄 입자 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 본 발명에 따른 도료 조성물은 상기 열전달 물질은 3 내지 10 중량부의 비율로 포함할 수 있다.

상기 열전달 물질의 함량이 3 중량부 미만일 경우 열전달 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과할 경우 열전달 효과가 오히려 감소하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 상기와 같은 주제를 균일하게 용해시켜 혼합할 수 있는 용제를 포함할 수 있으며, 상기 용제는 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 부틸, 에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 부틸렌글리콜 메틸에테르, 디부틸렌글리콜 메틸에스테르, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.

바람직하게는, 상기 용제는 도료 조성물에 대하여 조성물 총량을 기준으로 할 때 10 내지 30 중량부의 범위로 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 용제의 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 부착성이 감소하고 쉽게 박리되어 표면 레벨링이 저하되는 문제가 있고, 30 중량부를 초과하는 경우에는 도료 조성물의 내스크레치성이 저감되는 문제가 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 열교환 재료를 포함하며, 상기 열교환 재료는 공동 구조의 구형 고분자 재료와, 고분자 재료의 표면에 형성된 구형 금속 산화물층을 포함하는 구조를 갖는다.

상기 구형 고분자 재료는 평균직경이 0.1 내지 50 ㎛의 크기를 갖는 구형상 입자로서, 방향족 비닐 화합물 또는 불포화 카르복실산 에스테르 화합물을 단량체로 하여 분산중합시켜 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, a-메틸 스티렌, a-클로로 스티렌, p-tert-부틸 스티렌, p-메틸 스티렌, p-클로로 스티렌, o-클로로 스티렌, 2,5-디클로로 스티렌, 3,4-디클로로 스티렌, 디메틸 스티렌 및 디비닐벤젠 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 상기 불포화 카르복실산 에스테르 화합물은 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.

상기 열교환 재료에 포함되는 구형 금속 산화물층은 적외선을 흡수하여 열에너지를 손쉽게 축적하고, 축적된 열에너지를 운동에너지로 전환시켜 열교환 작용을 활발하게 유도하는 역할을 한다.

상기 구형 금속 산화물층은 적외선을 흡수할 수 있도록 텅스텐(W), 세슘(Cs), 주석(Sn), 안티몬(Sb)을 각각 포함하는 구형 금속 산화물 입자를 포함할 수 있으며, 상기와 같은 구형 금속 산화물을 특정비율로 조합하여 제조한 금속 산화물 입자를 사용할 수 있다. 상기 구형 금속 산화물 입자는 자유전자의 활동을 극대화할 수 있는 정공(positive hole)을 최대한 확보하여 적외선을 흡수할 수 있고, 결합구조가 안정적이기 때문에 도료 조성물에 물성 변화를 유발하지 않는다.

특히, 상기 구형 금속 산화물층은 적외선을 다량 흡수하여 열교환 재료에 포함된 구형 고분자 재료에 열에너지를 단시간에 축적시킬 수 있고, 축적된 열에너지가 구형 고분자 재료의 진동을 유발하는 운동 에너지로 변환되도록 하여 우수한 단열 및 차열 효과를 유도할 수 있다.

일례로, 상기 구형 금속 산화물 입자는 산화텅스텐(WO₃) 분말 100 중량부에 대하여, 세슘 산화물(Cs₂O) 분말 2 내지 10 중량부, 산화 안티몬(Sb₂O₃) 분말 및 산화 주석(SnO₂) 분말 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 복합 금속 산화물 분말을 제조하고, 제조한 복합 금속 산화물 분말 10 내지 30 중량부를 알콜, 케톤, 아세트산 등의 유기용매 100 중량부와, 분산제를 혼합한 후 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 금속 산화물 입자를 상기 고분자 재료의 표면에 코팅하여 열교환 재료를 형성할 수 있다.

특히, 상기와 같은 열교환 재료는 3 내지 15 중량부의 비율로 포함될 수 있으며, 상기 열교환 재료의 함량이 3 중량부 미만일 경우 열교환 효과가 미미하고, 15 중량부를 초과할 경우 열교환 효율이 오히려 저하되고, 도막의 물성을 저하하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 도료 조성물은 경화촉진제, 소포제, 슬립제, 광안정제, 습윤제 등과 같은 첨가제를 추가로 포함하여 도료 조성물과 도막의 물성을 향상시킬 수 있다.

상기 경화 촉진제는 경화를 촉진시킬 수 있으며, 상기 경화촉진제는 트리메틸렌디아민, 테리에틸아민, 유기 금속 촉매(stannous octoate), 디부틸주석 디라우레이트, 옥칠산(2-ethyl hexoic acid) 등을 대표적인 예로 들 수 있고, 바람직하게는, 상기 도료 조성물은 상기 경화촉진제를 0.01 내지 1 중량부의 비율로 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 건조시간이 길어지며 내약품성, 내습성, 마모성 등의 물리적 특성이 저하되며, 1 중량부를 초과할 경우 경화가 급격히 촉진되어 도장 작업시 도막에 팝핑 현상이 발생하거나 도막의 수축이 발생되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 습윤제는 도료 조성물의 표면장력을 조절할 수 있고, 슬립성, 도포성 등을 확보하도록 하며, 도료의 표면장력을 강하게 저하시켜 습윤성을 향상시키고, 슬립성을 부여하기 위해 폴리에테르 실록산 공중합체, 폴리디메틸실록산, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산 등을 포함하는 습윤제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 도료 조성물은 습윤제를 도료 조성물의 총중량에 대하여 0.1 내지 5 중량부 범위로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 습윤제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 도장 표면의 먼지로 인한 외관 불량 문제가 발생하며, 5 중량부를 초과하면 부착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 광안정제는 장시간 빛에 노출되어 발생하는 도막의 노화, 색변화 등을 방지하는 효과가 있으며, 자외선 차단, 빛에너지 흡수 및 전환, 자유 라디칼 제거기능 등을 수행한다.

상기 광안정제는 벤조페논계, 옥사아닐리드계, 벤조트리아졸계, 트리아진계 등 다양한 종류를 사용할 수 있으며, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸비페리딘, 2,4-디-tert-부틸페닐-3,5-디-tert-부틸-하이드록시벤조이드 등을 사용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 광안정제는 도료 조성물의 총중량에 대하여 0.1 내지 2 중량부의 범위로 포함하는 것이 바람직하며, 상기 광안정제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 시간이 지남에 따라 도막이 쉽게 황변되고 광택이 저하되는 문제가 있고, 2 중량부를 초과하면 도료 저장성이 불안정하게 된다는 문제가 있다.

상기 슬립제는 도막 표면의 내스크래치성, 내오염성 등의 물성을 더욱 향상시키는 역할을 하며, 상기 슬립제로 폴리디메틸 실리콘 등과 같은 실리콘계 슬립제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 도료 조성물의 충중량에 대해 상기 슬립제를 0.1 내지 3 중량부의 범위로 포함하도록 구성할 수 있다. 상기 슬립제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 내마모성 및 내스크래치성 등의 물리적 특성이 저하되며, 3 중량부를 초과하면 부착성이 저하되는 문제점가 발생할 수 있다.

상기 소포제는 도료 조성물을 생산하는 과정 등에서 생성될 수 있는 기포를 방지하는 역할을 하며, 상기 소포제는 실리콘계 소포제, 비실리콘계 폴리머 소포제를 대표적인 예로들 수 있다. 바람직하게는, 상기 도료 조성물에 대하여 0.01 내지 2 중량부의 범위로 포함하도록 구성할 수 있다. 상기 소포제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 기포 제거 효과가 미흡하며, 2 중량부를 초과할 경우 도막 형성시 크레터링(cratering) 현상이 발생되는 문제가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 도료 조성물은 아크릴 수지 8 중량부, 수용성 폴리우레탄 수지 28 중량부, 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지 11 중량부, 안료 5 중량부, 슬립제 0.4 중량부, 소포제 0.1 중량부, 광안정제 1.5 중량부, 질화 알루미늄 분말 5 중량부, 열교환 재료 9 중량부, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 물 포함 용제 25 중량부를 혼합하고, 경화제 6.5 중량부, 경화 촉진제 0.5 중량부를 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 도료 조성물은 아크릴 수지에 수용성 폴리우레탄 수지와 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지를 혼합하여 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 폴리카보네이트 수지의 장점을 모두 포함하게 되어 부착성, 내마모성 등의 도막 특성이 우수하고, 열에너지를 운동에너지로 전환할 수 있는 열교환 물질을 포함하여 차열효과, 단열효과가 효과가 우수하며 에너지 소모를 절감할 수 있다.

상기 도료 조성물은 부착성이 우수하여 건축물, 도로, 아스팔트, 운동장, 트랙, 금속 판재 등 모든 구조물 표면에 도막 형성이 가능하며, 열팽창에 의한 변형을 줄여 건축물, 도로 등의 노화를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 도료 조성물을 도포하여 도막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 도막의 형성방법을 제공한다.

상기 도료 조성물은 1회 이상 도포하여 벽면, 바닥면 등에 도막을 형성하도록 하는 것이 좋으며, 0.2 내지 0.5 kg/m²의 도포량으로 도포하여 물성이 우수한 도막을 벽면, 바닥면 등의 표면에 형성시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.

제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<실시예>

아크릴 수지 8 중량부, 수용성 폴리우레탄 수지 28 중량부, 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지 11 중량부, 안료 5 중량부, 슬립제 0.4 중량부, 소포제 0.1 중량부, 광안정제 1.5 중량부, 질화 알루미늄 분말 5 중량부, 구형 열교환 재료 9 중량부, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 물 포함 용제 25 중량부를 혼합하고, 경화제 6.5 중량부, 경화 촉진제 0.5 중량부를 혼합하고, 지속적으로 교반하여 수용성 도료를 제조하였다.

<실험예 1> 도막의 물성 평가

제조한 수용성 도료를 시료로 바닥면에 20 내지 40㎛ 두께로 도장하고 상온에서 대략 2시간 건조하여 40 내지 50 ㎛ 두께의 도막을 형성시켰다. 그 후, 형성된 도막의 물성을 평가하였고, 또한, 시판되는 열교환 도료(M-47 체인지코트, 메가멕심)를 참고예로 하여 실시예와 참고예의 물성의 차이를 비교하였다. 물성 평가는 테이버식 마모 시험기를 이용해 도막을 연마륜(CS-17)으로 1,000회 회전시켜 도막의 내마모성을 분석하였고, 스크레치 경도 시험기를 이용해 도막의 내스크레치성을 분석하였으며, 건연식 접착력 시험기를 이용해 접착력을 분석하여 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 제조한 열교환 도료는 시판되는 도료에 비해 내마모성과 접착력이 우수하여 도막의 물성이 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다.

또한, 제조한 수용성 도료의 가사 시간을 측정한 결과, 30 내지 90분의 가사 시간이 필요한 것으로 확인되어, 작업자의 작업시간을 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

<실험예 2> 열교환 도료의 열교환 효과 분석

제조한 수용성 도료를 아스팔트의 표면에 롤러 브러쉬로 도장시공하고, 3일 동안 특정 시간에 표면온도를 측정하여 제조한 열교환 도료의 열교환 효과를 분석하였으며, 그 결과를 도 1 및 표 2에 나타내었다. 이때, 도장시공하지 않은 아스팔트 표면의 온도(대조군)와 시판되는 열교환 도료를 동일한 방법으로 롤러 브러쉬 도장시공한 경우를 참고예로 하여 실시예에 따른 도료 조성물의 열교환 효과를 분석하였다.

도 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 아스팔트 표면의 온도에 비해 실시예 및 참고예를 도포한 아스팔트의 온도가 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 실시예에 따른 수용성 도료의 물성이 햇빛이 강한 시간대에 현저히 우수한 효과를 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다. 이는, 실시예에 따른 도료 조성물에 포함된 열전달 물질과, 열교환 재료에 의해 이와 같이 우수한 효과가 유도된다고 판단되었다.

Claims (4)

1. 아크릴 수지 5 내지 15 중량부; 수용성 폴리우레탄 수지 25내지 35 중량부; 우레탄 변성 폴리카보네이트 수지 8 내지 15 중량부; 경화제 5 내지 20 중량부; 안료 2 내지 10 중량부; 열전달 물질 3 내지 10 중량부; 용제 10 내지 30 중량부; 및 열교환 재료 3 내지 15 중량부를 포함하되,
   상기 열교환 재료는 공동 구조의 구형 고분자 재료 및 상기 고분자 재료의 표면에 형성된 구형 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전달 물질은 질화 알루미늄, 질화 붕소 및 산화 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
3. 제1항에 있어서,
   경화촉진제, 소포제, 슬립제, 광안정제, 습윤제를 포함하는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도료 조성물을 이용하여 도막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 도막의 형성방법.

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