KR20210065813A - 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법 - Google Patents

차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 고속 교반 장치가 부착된 디졸버에 물 및 인산아연을 첨가하여 1000 내지 1500rpm으로 10분 내지 100분 동안 고속 교반하는 단계; b) 상기 a)단계에서 수득된 배합물에 이산화티탄을 첨가하고 1000 내지 1500rpm으로 30분 내지 60분 동안 고속 교반하여 상기 이산화티탄 및 인산아연의 평균 입경이 5 내지 20㎛가 되도록 교반하는 단계; c) 상기 b)단계에서 수득된 배합물에 바인더 수지 및 첨가제를 첨가하여 100 내지 1000rpm으로 30분 내지 60분 동안 교반하는 단계; 및 d) 중공 세라믹, 글라스 버블 및 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말을 100 내지 1000rpm으로 30분 내지 60분 동안 교반하여 혼합한 혼합물을 제조한 후, 상기 c) 단계에서 수득된 배합물에 첨가하는 단계;를 포함함으로써, 도포성 및 부착성이 우수하고, 차열 및/또는 단열 효과가 우수하여 단일 도포 만으로도 우수한 내구성을 발휘할 뿐만 아니라 우수한 차열 및/또는 단열 효과를 발휘하는 차열 또는 단열 도료 조성물을 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다..

Description

차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HEAT SHIELD OR INSULATION COATING COMPOSITION}
본 발명은 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
대한민국을 기준으로, 여름철 태양열 에너지는 1일 평균 5,900 kcal/m2에 달하고, 이 태양열 에너지는 한낮의 철판 지붕의 표면온도를 80℃전 후까지도 상승시킨다. 이러한 온도의 상승은 열의 이동에 따라 발생되는 현상으로, 열이 이동하는 매커니즘은 다음의 3가지로 구분된다. 즉, 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 직접 물체를 통하여 열이 이동하는 전도(conduction), 유동성 매체인 기체 또는 액체의 흐름이나 이동을 통하여 열이 전달되는 대류(convection), 별도의 매개체를 통하지 않고 열원에서 직접 방사된 열 파장이 물체의 표면에 닿아 분자의 진동을 유발하여 열에너지가 발생되는 복사(radiation)가 있다.
태양광은 전자파의 일종으로 건축물의 표면에 흡수되어 분자의 진동을 유발해 열에너지를 발생시키며, 이에 따라 건축물의 표면의 온도가 상승하게 되고, 이는 곧 건축물 내부의 온도를 상승시키는 원인이 된다. 이와 같이, 건축물의 내부 온도가 상승하게 되면, 온도를 낮추기 위해 냉방에 필요한 에너지의 소비가 증가하는 결과를 초래한다. 따라서, 건축물이 태양광선을 미리 반사하거나 건물외부 표면에 흡수된 적외선에 의한 열에너지가 건물내부로 이동하는 것을 차단(단열)함으로써 건축물의 표면 온도 변화를 최소화하고, 그를 통해 건축물 내의 냉방 등에 사용되는 에너지 소비를 줄일 필요가 있다.
이를 위하여 차열 또는 단열 도료를 건축물에 도포함으로써, 태양광 중에서 열에너지를 발생시키는 적외선을 효과적으로 반사시켜 적외선이 열에너지로 전환되는 것을 억제하고, 또한 적외선이 미처 반사되지 못하고 흡수되어 열에너지가 발생된 경우 이 열에너지가 내부로 전도되는 것을 차단하는 방법이 개발되고 있다.
이러한 차열 또는 단열 도료의 온도상승 억제효과와 가장 밀접한 관계가 있는 것은 적외선을 효과적으로 반사시켜 열에너지로의 전환을 억제하는 정도를 나타내는 일사반사율(solar radiation reflectivity)과 적외선이 미처 다 반사되지 못하고 흡수된 경우 전환된 열에너지가 전도되는 것을 막는 정도를 나타내는 전도열 차단율로서, 일사반사율과 전도열 차단율을 향상시키기 위한 도료의 개발이 필요한 실정이다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1561567호에는 0.5㎛ 이하의 초미립자 실리카 입자 5~7중량%, 루타일 이산화티탄 20~22중량%, 탄산칼슘 16~21중량%, 수지 바인더를 고형분으로 30~35중량%, 다가 알코올 2~4중량%, 첨가제 및 물을 포함하는 차열 도료 조성물에 대하여 기재되어 있지만, 이 역시 차열 또는 단열의 효과가 좋지 못하고, 도료의 차열 능력이 부족하고, 부착성이 좋지 못해 도료가 외벽에서 버티지 못하고 떨어져 나가는 등 지속력이 좋지 못한 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1561567호(2015.10.13.)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 부착성이 우수하고 차열 및/또는 단열 효과가 우수한 도료 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법은 a) 고속 교반 장치가 부착된 디졸버에 물 및 인산아연을 첨가하여 1000 내지 1500rpm으로 10분 내지 100분 동안 고속 교반하는 단계; b) 상기 a)단계에서 수득된 배합물에 이산화티탄을 첨가하고 1000 내지 1500rpm으로 30분 내지 60분 동안 고속 교반하여 상기 이산화티탄 및 인산아연의 평균 입경이 5 내지 20㎛가 되도록 교반하는 단계; c) 상기 b)단계에서 수득된 배합물에 바인더 수지 및 첨가제를 첨가하여 100 내지 1000rpm으로 30분 내지 60분 동안 교반하는 단계; 및 d) 중공 세라믹, 글라스 버블 및 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말을 100 내지 1000rpm으로 30분 내지 60분 동안 교반하여 혼합한 혼합물을 제조한 후, 상기 c) 단계에서 수득된 배합물에 첨가하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 차열 또는 단열 도료 조성물은 전술한 방법으로 제조되고, 조성물 전체 중량에 대하여, 중공세라믹 1 내지 20중량%, 글라스 버블 1 내지 20중량%, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말 1 내지 10중량%, 이산화 티탄 5 내지 15중량%, 인산아연 1 내지 10중량%, 바인더 수지 20 내지 60중량% 및 잔량의 물을 포함한다.
본 발명의 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법은 도포성 및 부착성이 우수하고, 차열 및/또는 단열 효과가 우수하여 단일 도포만으로도 우수한 내구성 및 우수한 차열 및/또는 단열 효과를 보이는 차열 또는 단열 도료 조성물을 제조할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 차열 또는 단열 도료 조성물은 본 발명의 제조방법으로 제조됨으로써, 전술한 바와 동일한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실험예 2의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실험예 3에서 도료 조성물을 도포하기 전 컨테이너를 대상으로 한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예 3에서 도료 조성물을 도포한 후 컨테이너를 대상으로 한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 한 양태에 따른 차열 또는 단열 도료 조성물은 상기 조성물 전체 중량에 대하여, 중공세라믹 1 내지 20중량%, 글라스 버블 1 내지 20중량%, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말 1 내지 10중량%, 이산화 티탄 5 내지 15중량%, 인산아연 1 내지 10중량%, 바인더 수지 20 내지 60중량% 및 잔량의 물을 포함함으로써, 도포성 및 부착성이 우수하고, 차열 및/또는 단열 효과가 우수하여 단일 도포 만으로도 우수한 내구성을 발휘할 뿐만 아니라 우수한 차열 및/또는 단열 효과를 발휘하는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도료 조성물은 조성물 전체 중량에 대하여, 중공세라믹 2 내지 15중량%, 글라스버블 3 내지 15중량%, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말 1 내지 8중량%, 이산화 티탄 5 내지 10중량%, 인산아연 1 내지 5중량%, 바인더 수지 30 내지 50중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 중공세라믹 4 내지 10중량%, 글라스 버블 5 내지 13중량%, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말 1 내지 5중량%, 이산화 티탄 8 내지 10중량%, 인산아연 1 내지 3중량%, 바인더 수지 35 내지 45중량% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다. 이와 같이 도료 조성물의 각 구성성분이 전술한 범위 내로 포함되는 경우 도포성 및 부착성이 보다 향상될 수 있고, 차열 및/또는 단열 효과가 보다 향상될 수 있는 이점이 있다. 특히, 상기 도료 조성물의 각 구성별 함량이 가장 바람직한 범위 내로 포함되는 경우 전술한 효과가 극대화될 수 있는 이점이 있다.
상기 중공세라믹은 자외선 등의 빛을 반사, 분산 또는 산란시켜 차열효과를 향상시키기 위한 것으로서, 그 무게가 가벼워 제품 취급에 용이하고, 시공의 편의성이 높으며, 상온에서 빠르게 건조되는 특징이 있다. 상기 중공세리막은 당 업계에서 사용되는 통상적인 중공세라믹이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 비중이 적은 원형 소다석회 보로실리카(Soda-lime borosilica)를 주 성분으로 하는 중공 구조의 마이크로스피어(microsphere) 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 글라스 버블은 외부로부터 조사되는 빛, 구체적으로는 자외선 또는 적외선 등의 빛을 반사, 분산 또는 산란시켜 열반사하는 열저감 반사제로서, 당 업계에서 동일한 목적으로 사용되는 글라스 버블을 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면, 굴절율이 2.2 이상인 글라스에 알루미늄, 구리 또는 아연 등의 금속을 진공증착 코팅한 글라스 비드를 사용할 수 있는데, 이 경우 자외선뿐만 아니라 적외선 영역에서의 빛의 반사, 분산 또는 산란 현상을 보다 증가시킬 수 있어 차열 효과가 보다 향상될 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명에서와 같이 상기 글라스 버블은 상기 중공세라믹과 함께 사용하는 경우, 미끄럼 저항성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말(통상 '인슐래드'라 하기도 함, 마이크론 사이즈)은 폐쇄 공기층의 열차폐, 열반사와 열저항을 갖는 유해 중금속은 물론 휘발성 유기화합물이나 독성이 전혀 없는 환경 친화적인 소재이다. 상기 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말은 알루미늄 실리케이트(Alumino Silicate)를 주성분으로 한 세라믹 미세원형 중공 분말로 미국항공우주국(NASA)에서 우주왕복선 외피에 침투하는 태양의 복사열을 차단하기 위해 개발한 최첨단의 신소재이다. 상기 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말은 독립된 공동으로 된 구, 즉 폐쇄된 셀 구조를 가져 내부에 진공을 형성하는 구조적 특성 상 내구성 및 온도저항성이 높고, 습기 침입에 강한 저항을 가질 뿐만 아니라, 표면에 기밀성이 강한 표피를 형성하여 내수성 및 내습성이 강한 단열층을 형성하며, 산과 알칼리에 아주 강한 효과를 갖고 있어 내화학성 또한 우수하고, 주재료 및 분자구조가 화학적으로 매우 안전하여 수명이 반영구적인 이점이 있다. 따라서, 본 발명의 도료 조성물은 상기 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말을 포함함으로써, 피착체에의 부착성이 우수하므로 내구성이 우수하고, 탁원한 열반사와 열저항 성능을 발휘함은 물론, 낮은 열전도율을 갖고 있어 차열 및/또는 단열 효과가 우수한 이점이 있다.
상기 이산화 티탄은 미분체(微粉體)로서 사용이 가능하며, 나노상태 즉 콜로이드 상태로서의 사용은 물론, 액체상태로서의 사용 역시 가능한 것으로 그 종류를 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 본 발명의 도료 조성물은 상기 이산화 티탄을 포함함으로써, 항균, 항곰팡이, 경화성을 갖게 되므로, 차열 도료로서 장기간 안정성을 갖는 등 내구성이 우수한 이점이 있으며, 백색도가 향상됨으로써 태양광의 열반사 효과가 우수하여 차열 효과가 우수한 이점이 있다.
상기 인산아연은 방청 안료의 일종으로, 본 발명의 도료 조성물은 인산 아연을 포함함으로써, 도료를 도포하여 형성된 피막에 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 피막이 장시간 유지되는 등 내구성이 향상되는 이점이 있다.
상기 바인더 수지는 아크릴 수지를 의미하며, 구체적으로는 (메타)아크릴 화합물일 수 있고, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 바인더 수지는 상기 (메타)아크릴 화합물이 실리콘 변성된 실리콘-아크릴계 수지일 수 있다. 상기 실리콘-아크릴계 수지를 사용하는 경우, 실리콘 변성되지 않은 아크릴 수지와 비교하였을 때 내열성 또는 내UV성이 보다 향상될 수 있는 이점이 있다.
상기 (메타)아크릴 화합물은 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 아크릴 모노머, 아크릴 올리고머, 가교성 관능기 등을 갖는 아크릴 폴리머일 수 있다.
상기 (메타)아크릴 화합물로서는 예를 들어, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, n-헥실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 트리데실(메타)아크릴레이트, 에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 아릴(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴로일몰포린, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 1,3-비스(히드록시에틸)-5,5-디메틸히단토인, 3-메틸펜탄디올(메타)아크릴레이트, α,ω-디아크릴비스디에틸렌글리콜프탈레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리트(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리트헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리트모노히드록시펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 트리히드록시에틸이소시아누레이트의 트리(메타)아크릴레이트(토우아가세이사제의 상품명 M-315), 디펜타에리스리톨헥사(메타)아크릴레이트, 및 상기의 수산기를 갖는 (메타)아크릴레이트의 에틸렌옥시드 또는 프로필렌옥시드 부가물 등을 들 수 있다. 이들 (메타)아크릴 화합물은 각각 단독으로 사용될 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 도료 조성물은 전술한 구성 이외에 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 안료, 분산제, 증점제, 실리카 분말, pH 조절제, 도막 형성제, 항균제, 방부제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 안료는 차열 또는 단열 안료로서, 전술한 이산화 티탄과 인산 아연을 제외한 안료를 의미할 수 있다. 상기 차열 또는 단열 안료는 태양열의 적외선 반사 특성을 가지고 있는 안료를 의미한다. 상기 차열 또는 단열 안료는 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 태양열의 적외선 반사 특성을 갖는 무기계 차열안료(크롬계, 비크롬계), 유기계 차열안료(아조메틴-아조계, 페릴렌계), 감색 혼합 안료 단색계 등을 들 수 있다. 그 중에서도 본 발명의 일 실시형태에 따르면 태양광선 중에서도 특히 열에너지에 변환되기 쉬운 적외선을 반사하는 기능을 갖고 있는 산화 알루미늄을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 분산제는 안료를 포함하는 유색의 도료 조성물의 제조공정에서 액상의 바인더 수지에 고체 안료를 균일하게 분산시켜 연화성능의 향상 및 안료의 재응집을 방지하기 위해 포함되는 구성으로, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명의 도료 조성물이 분산제를 더 포함하는 경우 도료 조성물 내에서 안료의 분산성이 향상되어 이를 통해 형성된 도막의 시각적 효과 및 은폐력이 보다 향상될 수 있는 이점이 있다.
상기 증점제는 도료 조성물의 점도 조절, 증점 및 칙소성 부여, 입자의 침강 방지, 재분산성 개선, 흐름성 개선 등과 같은 입자의 저장 안정성을 보다 향상시키기 위해 포함되는 구성으로, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 예를 들면 히드록시에틸셀룰로오스 등을 들 수 있고, 본 발명의 도료 조성물이 증점제를 더 포함하는 경우 도료 조성물의 물성 및 저장성이 보다 향상될 수 있는 이점이 있다.
상기 실리카 분말은 자외선 및 각종 풍화작용에 강한 특성을 가지며, 이를 더 포함하는 경우 도료 조성물의 부착성 또는 강도가 우수해 지는 등 내구성이 보다 향상될 수 있는 이점이 있다.
상기 pH 조절제는 도료 조성물의 산도를 안정한 범위로 조절하기 위해 첨가될 수 있는 구성이다. 상기 pH 조절제의 종류는 본 발명에서 특별히 한정하는 것은 아니고, 당 업계에서 사용하는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 휘발성의 염산, 암모니아, 아미노메틸프로판올 등을 사용할 수 있고, 완충제로서 중탄소염류, 인산염류 등을 사용할 수 있다.
상기 도막 형성제는 도료 조성물의 도막 형성성, 물성, 오염성, 점착성 등을 조절하기 위한 구성으로 포함될 수 있으며, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 예를 들면 트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부티레이트 등을 들 수 있다.
상기 항균제는 도료 조성물에 내 곰팡이성, 내 박테리아성 또는 방충성의 향상을 위한 목적으로 포함될 수 있는 구성으로, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 이를 더 포함하는 경우 도료 조성물의 보관성이 향상될 수 있고, 도막 형성 후 물성이 보다 장기간 유지될 수 있는 이점이 있다.
상기 방부제는 미생물(세균 또는 박테리아 등)의 작용에 의해 도료 조성물의 용기 속에서 부패되거나 도료 조성물에 의해 형성된 도막의 붕괴를 막아줄 수 있는 효과가 있어, 이를 더 포함하는 경우 도료 조성물을 보다 장기간 보전할 수 있고, 도료 조성물에 의해 형성된 도막의 내구성이 보다 향상될 수 있는 이점이 있다. 상기 방부제는 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 소포제는 도료 조성물의 도장 후 도막 형성 시에 발생할 수 있는 기포의 형성을 억제하거나, 발생한 기포를 제거하기 위해 더 포함될 수 있는 구성으로, 당 업계에서 사용되는 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 일 예를 들면 폴리프로필렌 글리콜계 화합물을 사용할 수 있다. 본 발명의 도료 조성물이 소포제를 더 포함하는 경우 도료 조성물의 제조나 도포 시 도료 조성물 내에 발생하는 기포가 제거됨으로써 도포 후 도막의 건조 시 도막의 외관을 양호하게 할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 도료 조성물의 제조방법은 당 업계에 통상적으로 알려진 방법이 적용될 수 있으나, 일 예를 들면 하기와 같은 방법으로 제조될 수 있다.
a) 고속 교반 장치가 부착된 디졸버에 물, 인산아연 및 필요에 따라 첨가제(분산제, 증점제, pH 조절제, 소포제, 산화 알루미나, 실리카 분말 등)를 첨가하여 1000 내지 1500rpm으로 10분 내지 100분 동안 고속 교반시킨다.
b) 상기 a)단계에서 수득된 배합물에 이산화 티탄을 서서히 첨가하고 1000 내지 1500rpm으로 30분 내지 60분 동안 고속 교반하여 상기 이산화 티탄 및 인산 아연의 평균 입경이 5 내지 20㎛가 되도록 완전히 분산될 때까지 교반한다.
c) 상기 b)단계에서 수득된 배합물에 바인더 수지 및 첨가제(도막형성제, 항균제, 방부제 등)를 첨가하여 100내지 1000rpm으로 30 내지 60분 동안 교반한다.
d) 중공 세라믹, 글라스 버블 및 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말을 차례로 가하며 100 내지 1000rpm으로 30 내지 60분 동안 교반하여 충분히 혼합하여 혼합물을 제조한 다음, 상기 c)단계에서 수득된 배합물에 상기 혼합물을 첨가한다.
e) 상기 d)단계에서 수득된 배합물에 필요에 따라 첨가제(소포제 등)를 더 첨가하고, 100 내지 1000rpm에서 20 내지 40분 간 저속 교반함으로써 도료 조성물을 제조한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. 이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1 내지 3: 도료 조성물의 제조
실시예 1
a) 단계
고속 교반 장치가 부착된 디졸버에 물 11.6중량%, 분산제(High molecular weight bolck copolymer, BYK사 제) 0.5중량% 및 증점제(하이드록시에틸셀룰로오스) 0.3중량%를 가하고 1000rpm에서 20분 동안 교반하였다. 그 후 수득된 배합물에 pH 조절제(아미노메틸프로판올) 0.5중량%와 소포제(폴리프로필렌 글리콜계 화합물, BYK사 제)를 넣고 30분 동안 교반을 계속하였다. 그 후 수득된 배합물에 산화 알루미나 3.0중량%, 실리카 분말 5.0중량% 및 인산아연 2.0중량%를 가하고 1000rpm에서 30분 동안 고속 교반하여 각 구성이 균일하게 혼합되도록 혼합하였다.
b) 단계
그 후 수득된 혼합물에 이산화 티탄 10.0중량%를 첨가하고 1500rpm에서 30분 동안 고속 교반하여 이산화 티탄 및 인산 아연의 평균 입경이 10㎛가 되도록 완전히 분산시켰다.
c) 단계
그 후 수득된 배합물에 바인더 수지(Silicon acryl hybride resin) 40.0중량%, 도막 형성제(트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부티레이트) 2.0중량%, 항균제(Acticide Pyrithione zinc) 0.1중량%, 및 방부제(1,2-Benzisothiazolin-3-one) 0.5중량%를 투입한 후 1000rpm에서 40분 동안 교반을 계속 하였다.
d) 단계
그 후 수득된 배합물에 중공세라믹(Ceramic Microsphere) 8.0중량%, 글라스 버블 12.0중량% 및 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말(인슐래드) 4.0중량%를 차례로 혼합하여 교반한 배합물을 첨가하여 1000rpm에서 30분 동안 교반을 계속 하였다.
e) 단계
그 후, 각 구성들이 균일하게 분산되었는지 확인한 후 서서히 저속 교반(100rpm에서 30분간) 하면서 소포제(폴리프로필렌 글리콜계 화합물, BYK사 제)를 0.5중량% 더 첨가하여 교반함으로써 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 중공세라믹의 함량을 4.0중량%로, 글라스 버블의 함량을 6.0중량%로, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말(인슐래드)의 함량은 2.0중량%로 변경하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 구성, 함량 및 방법으로 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 중공세라믹의 함량을 8.0중량%로, 글라스 버블의 함량을 12.0중량%로, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말(인슐래드)의 함량은 2.0중량%로 변경하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 구성, 함량 및 방법으로 도료 조성물을 제조하였다.
실험예 : 차열효과 실험
실험예 1
두께가 25mm인 목재를 이용하여 크기 500mm(가로) × 500mm(세로) × 500mm(높이)인 사각 박스 및 500mm(가로) × 500mm(세로) 크기의 두께 1mm의 아크릴 판을 준비하였다. 상기 아크릴 판의 일 면에 상기 실시예에서 제조된 각각의 도료 조성물을 도장용 붓을 이용하여 1회 도장 및 건조하였으며, 이 때, 도장된 도막의 두께는 각각 200㎛였다. 이 때 도장이 완료된 도막의 상태가 양호한 것을 육안으로 확인한 후, 상기 아크릴 판을 상기 목재 안에 거치하되, 상기 목재 안에 공간이 둘로 분리되도록 거치한 후, 아크릴 판에서 도장되지 않은 면이 향한 공간의 내부 초기 온도(실험 전)를 측정하였다. 그 후, 목재를 밀봉한 후 아크릴 판의 도장이 실시된 면이 향하는 공간에 할로겐 램프(12V, 100w)를 설치한 후, 할로겐 램프를 켜고 1,000초 동안 조사한 후, 아크릴 판이 도장되지 않은 면이 향하는 공간의 내부 온도(실험 후)를 측정하여 초기 온도와 그 차이를 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
항목별 온도(℃)
실험 전 실험 후 온도차
실시예1 26.3 31.1 4.8
실시예2 26.5 32.4 5.9
실시예3 26.4 33.0 6.6
상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 구성을 모두 만족하는 도료 조성물의 경우 실험 전/후의 온도차가 작은 것을 확인함으로써, 차열 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2
도장이 되지 않은 상태의 철제 사각통(SS 1T, 일반 철제, 두께 1mm), 500mm × 500mm × 500mm)과 상기 실시예 1의 도료 조성물을 도장용 붓을 이용하여 외부를 도장한 철제 사각통(SS 1T, 500mm × 500mm × 500mm)을 준비하였고, 도장 후 건조가 완료된 상태에서 도장 상태가 양호한 것을 확인하였으며, 이 때 도막의 두께는 각각 200㎛였다. 상기 미도장 철제 사각통과 도장된 철제 사각통을 야외에 두고 태양열 아래에서 실험을 진행하였으며, 외기 온도와 각각의 철제 사각통 내부 온도를 각 시간별로 측정하여 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 기재하였다.
구분 외기 온도
(℃)		 미도장 철제 사각통 내부온도
(℃)		 도장된 철제 사각통
내부온도
(℃)		 △T
(℃)		 확인시간
1 21.4 22 19 3 11:00
2 21.3 22 19 3 11:05
3 21.4 22 19 3 11:15
4 21.6 23 19 4 11:20
5 21.9 23 19 4 11:35
6 22.5 25 20 5 11:50
7 27.4 34 25 9 12:20
8 28.3 34 24 10 12:25
9 28.0 35 24 11 12:30
10 30.1 41 28 13 12:45
11 35.9 42 29 13 13:00
12 33.3 42 29 13 13:05
13 35.4 43 30 13 13:10
14 37.4 42 29 13 13:15
15 36.7 43 30 13 13:25
16 35.8 42 29 12 13:30
17 33.6 42 29 13 13:45
18 31.2 39 27 12 13:50
19 29.9 38 27 11 14:05
20 32.0 38 26 12 14:10
21 31.0 37 26 11 14:20
22 31.0 38 27 11 14:30
23 30.4 37 26 11 14:35
24 28.9 36 26 10 14:40
25 27.0 32 24 8 15:00
26 25.3 30 23 7 15:15
27 24.5 29 23 6 15:25
28 23.0 28 22 6 15:30
29 22.0 24 20 4 15:45
상기 표 2 및 도 1을 참고하면, 본 발명의 구성을 모두 만족하는 도료 조성물을 도장한 철제 사각통의 내부 온도가 도료 조성물을 도장하지 않았을 때의 철제 사각통의 내부 온도보다 약 10℃ 이상 크게 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 도료 조성물의 차열 및 단열 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3
하기 조건의 컨테이너를 준비한 뒤, 야외에서 차열 실험을 실시하였다.
먼저, 도료 조성물을 도포하기 전 컨테이너를 대상으로, 컨테이너의 내부 및 외부의 주요 부분(내부 천장 T1, 내부 T2, 외부 T3, 외부 지붕 T4) 에 각각 온도 감지용 데이터 로거(Data logger)를 설치하여 5일 동안 매 5분 간격으로 각각의 온도를 측정한 후, 그 결과를 도 2에 기재하으며, 각 부분의 평균 온도 및 최고 온도를 하기 표 3(A)에 기재하였다.
상기 온도측정이 완료된 후, 상기 컨테이너에 상기 실시예 1에서 제조된 도료 조성물을 소량의 물로 희석한 뒤(조성물:물 = 95:5, 중량기준), 도막의 두께가 300㎛가 되도록 에어리스건, 로울러, 도장용 붓을 이용하여 1회 도장하였다. 이 때 도료 조성물이 완전히 건조된 후, 도막이 양호하게 형성된 것을 확인하고, 컨테이너의 내부 및 외부의 주요 부분(내부 천장 T1, 내부 T2, 외부 T3, 외부 지붕 T4)에 각각 온도 감지용 데이터 로거(Data logger)를 설치하여 5일 동안 매 5분 간격으로 각각의 온도를 측정한 후, 그 결과를 도 3에 기재하였으며, 각 부분의 평균 온도 및 최고 온도를 하기 표 3(B)에 기재하였다.
또한, 상기 조성물을 도포한 후 각 부분의 평균 온도 및 최고 온도(B)와 상기 조성물을 도포하기 전 각 부분의 평균 온도 및 최고 온도(A)의 차(B-A)를 계산하여 하기 표 3에 기재하였다.
단, 하기 표 3에 기재된 평가 내용은 새벽과 심야 시간대는 비교대상에서 제외하고 태양 복사열이 가장 강하고 온도가 높은 시간대인 오전 11시에서 오후 4시까지의 온도를 평가하여 작성하였다.
<컨테이너 조건>
재질: SS 1T(일반 철제, 두께 1mm)
규격: 2.4m(가로) × 9m(세로) × 2.6m(높이)
단열재: 천장(50mm 스티로폼) / 벽면(30mm 스티로폼)
마감재: 합판(3mm)
바닥마감: 18mm 일반합판 위 장판
항목별 내역
(단위: ℃)		 내부 천장
(T1)		 내부 온도
(T2)		 외부 온도
(T3)		 외부 지붕
(T4)
조성물 도포 전(A) 평균 온도 43 41 37 69
최고 온도 46 45 45 75
최저 온도 38 37 38 68
온도편차(최고-최저) 8 8 7 7
조성물 도포 후(B) 평균 온도 36 35 39 59
최고 온도 38 38 46 62
최저 온도 35 34 40 57
온도편차(최고-최저) 3 4 6 5
온도 차(B-A) 평균 온도 -7 -6 2 -10
최고 온도 -8 -7 1 -13
최저 온도 -3 -3 2 -11
온도 편차 5 4 1 2
도 2, 도 3 및 상기 표 3을 참고하면, 외부 평균 온도의 편차가 거의 없는 유사한 상황에도 불구하고, 본 발명의 차열 또는 단열 도료 조성물을 도포한 컨테이너의 내부 천장, 내부 및 외부 지붕의 온도(특히, 최고 온도)가 도료 조성물을 도포하지 않았을 경우 보다 현저하게 낮아졌으며, 컨테이너 내부 온도 편차가 보다 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. a) 고속 교반 장치가 부착된 디졸버에 물 및 인산아연을 첨가하여 1000 내지 1500rpm으로 10분 내지 100분 동안 고속 교반하는 단계;
    b) 상기 a)단계에서 수득된 배합물에 이산화티탄을 첨가하고 1000 내지 1500rpm으로 30분 내지 60분 동안 고속 교반하여 상기 이산화티탄 및 인산아연의 평균 입경이 5 내지 20㎛가 되도록 교반하는 단계;
    c) 상기 b)단계에서 수득된 배합물에 바인더 수지 및 첨가제를 첨가하여 100 내지 1000rpm으로 30분 내지 60분 동안 교반하는 단계; 및
    d) 중공 세라믹, 글라스 버블 및 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말을 100 내지 1000rpm으로 30분 내지 60분 동안 교반하여 혼합한 혼합물을 제조한 후, 상기 c) 단계에서 수득된 배합물에 첨가하는 단계;를 포함하는 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    e) 상기 d) 단계에서 수득된 배합물에 첨가제를 첨가하여 100 내지 1000rpm에서 20 내지 40분 간 교반하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계 또는 c) 단계에 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법.
  4. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가제는 안료, 분산제, 증점제, pH 조절제, 소포제, 산화 알루미나, 실리카 분말, 도막형성제, 항균제 및 방부제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물의 제조방법.
  5. 제1항의 제조방법으로 제조되는 차열 또는 단열 조성물은,
    조성물 전체 중량에 대하여, 중공세라믹 1 내지 20중량%, 글라스 버블 1 내지 20중량%, 알루미늄 실리케이트 미세 중공체 분말 1 내지 10중량%, 이산화 티탄 5 내지 15중량%, 인산아연 1 내지 10중량%, 바인더 수지 20 내지 60중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것인 차열 또는 단열 도료 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 실리콘-아크릴계 수지인 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 차열 또는 단열 도료 조성물은 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 첨가제는 안료, 분산제, 증점제, 실리카 분말, pH 조절제, 도막 형성제, 항균제, 방부제 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 안료는 산화 알루미늄인 것을 특징으로 하는 차열 또는 단열 도료 조성물.
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