KR20210125668A - 고온표면용 단열페인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 100℃ 이상의 고온 표면에 직접 시공 및 적용이 가능한 내열성과 단열성을 갖는 고온표면용 단열페인트를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 발명의 고온표면용 단열페인트는, 실리카 입자 1~20 중량부와, 실리콘 수지 5~40 중량부와, 알루미늄 5~30 중량부와, 체질안료 5~30 중량부와, 유기용매 10~60 중량부를 포함하여 이루어지며, 본 발명의 고온표면용 단열페인트를 이용하면 100℃ 이상의 고온 표면에 내열성과 단열성을 동시에 갖춘 페인트를 시공하여 표면열손실을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 열에너지 집약적 산업의 연료 사용량이 감소할 수 있으며, 연료연소시 발생하는 온실가스 배출량 또한 동시에 감소될 수 있다.

Description

고온표면용 단열페인트 {Insulation paint for high temperature surfaces}

이 발명은 고온표면용 단열페인트에 관한 것으로서, 특히 100℃ 이상의 고온 표면에 직접 시공 및 적용이 가능한 내열성과 단열성을 갖는 고온표면용 단열페인트에 관한 것이다.

소성로와 같은 고온의 가스를 형성하는 산업에서는 표면의 열손실량이 열에너지 소비량의 상당부분을 차지하고 있다. 표면온도가 높을 수록 열손실량이 많아지며 따라서 100℃ 이상에서의 표면에서의 열손실량을 줄이기 위한 여러 시도들이 진행되어 왔다. 그러나 내화물에서 단열성능을 향상하기 위해서는 단가가 기하급수적으로 올라가 적용되기 어려우며, 블랭킷 등의 단열재는 단열 후 덕트 등의 기계장치 표면을 확인할 수 없고, 굴곡면에는 적용할 수 없는 단점이 있어 전체 표면의 열손실 저감에 적용할 수 없었다. 페인트는 도막의 두께에 따라 단열 성능이 조절이 자유로우며, 굴곡면 등에도 자유롭게 시공이 가능하므로 이를 이용한 단열페인트의 개발이 필요하게 되었으며, 특히 100~400℃ 의 기계장치 고온 표면에 가동중 직접 시공이 가능하고 충분한 단열성능으로 표면열손실을 줄일 수 있는 단열페인트의 개발이 필요한 상황이다.

이러한 단열페인트를 위한 종래의 기술로서, 특허문헌 1에서는 실리카 에어로젤, 실리카 크세로젤, 카본 에어로젤, 카본 크세로젤, 수성 에멀션, 난연제를 사용한 단열층을 위한 조성물이, 특허문헌 2에서는 실리카 에어로젤, 폴리비닐알콜계 화합물, 아크릴계 단량체, 가교제, 계면활성제, 물을 사용하는 페인트가 제시되고 있다.

그러나 특허문헌 1과 2에서의 바인더는 일반적인 에폭시, 우레탄 수지등을 포함하여 고온 표면이 아닌 일반적인 상온 상태의 건축물 표면에 적합한 바인더이며, 사용되는 무기질 안료 또한 체질안료 외에는 난연제 등의 연소과정의 에너지 및 라디칼을 흡수하는 것에 특화된 안료만을 사용함으로서 고온 표면에 시공하기 위한 내열성이 많이 떨어지는 문제점이 있었다.

KR 101142673 '단열층을 위한 조성물' KR 101960047 '방수 및 단열 성능이 우수한 페인트 및 그 제조방법'

이에 본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 특히 100℃ 이상의 고온 표면에 직접 시공 및 적용이 가능한 내열성과 단열성을 갖는 고온표면용 단열페인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고온표면용 단열페인트는,

실리카 입자 1~20 중량부와, 실리콘 수지 5~40 중량부와, 알루미늄 5~30 중량부와, 체질안료 5~30 중량부와, 유기용매 10~60 중량부를 포함하고, 상기 실리카 입자는 실리카 에어로젤인 것을 더 포함하고, 상기 실리콘 수지는 실리콘, 실록세인, 폴리실세스퀴옥세인, 다이메틸다이클로로실레인 중에 선택되는 것을 더 포함하고, 상기 체질안료는 탈크, 활석, 운모, 돌로마이트 중에 선택되는 것을 더 포함하고, 상기 유기용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 나프타, 메탄올, 에탄올 중에 선택되는 것을 더 포함하여 이루어 진다.

상기한 바에 의한 본 발명의 고온표면용 단열페인트에 따르면, 100℃ 이상의 고온 표면에 내열성과 단열성을 동시에 갖춘 페인트를 시공하여 표면열손실을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 열에너지 집약적 산업의 연료 사용량이 감소할 수 있으며, 연료연소시 발생하는 온실가스 배출량 또한 동시에 감소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고온표면용 단열페인트를 다양한 표면 온도에 시공하였을 때의 단열효과에 의한 표면 온도의 변화를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예의 의한 고온표면용 단열페인트를 시공결과와 열화상카메라에 의한 온도변화 측정결과를 나타낸다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 100℃ 이상의 기계장치 등의 고온 표면에 직접 시공과 양생이 가능한 고온표면용 단열페인트는, 실리카 입자 1~20 중량부와, 실리콘 수지 5~40 중량부와, 알루미늄 5~30 중량부와, 체질안료 5~30 중량부와, 유기용매 10~60 중량부를 포함할 수 있다.

상기 실리카 입자는 실리카 에어로젤인 것을 더 포함할 수 있다. 에어로젤은 임계온도 초과의 온도 및 임계압력 초과의 압력에서 습식 졸-겔 건조에 의해 얻어지는 물질을 나타낸다. 이러한 조건하에서 생성된 다공성 구조체의 높은 다공성은 단열성능을 크게 향상시킨다. 실리카 성분은 녹는점이 매우 높아 내열 성능이 탁월하므로 이를 결합한 실리카 에어로젤을 도막의 주요 단열매개체로 이용할 수 있다.

상기 실리콘 수지는 실리콘, 실록세인, 폴리실세스퀴옥세인, 다이메틸다이클로로실레인 중에 선택되는 것을 더 포함할 수 있다. 실리콘 수지는 주로 Si-O 결합으로 이루어진 실록세인 단량체로 중합된 고분자로 내열성, 내수성, 내한성이 우수하다. 여러가지 유기기(Organic fuction group)를 포함하고 있으며, 이 유기기에 따라 내열성과 탄성, 발수성 등의 물성이 다소간 달라진다. 이러한 실리콘 수지는 내열성이 우수하여 고온표면용 단열페인트에서 바인더로 사용될 수 있다. 또한 변성 실리콘 수지인 폴리실세스퀴옥세인, 다이메틸다이클로로실레인 등에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

알루미늄 분말은 미소한 편상으로 리핑 현상을 일으켜 건조 중에 도막 표면에 여러 겹의 층을 형성하며 은백색의 광택 도막을 형성하여 물, 광선, 가스 침투성을 방지하여 내부보호성, 내구성, 내습성, 내가스성이 향상된다. 본 발명의 고온표면용 단열페인트는 주로 야외의 고온덕트, 고온구조물 등에 사용될 수 있으므로, 외부 환경으로부터 도막과 도장면을 보호하기 위하여 알루미늄을 사용할 수 있다. 이때 알루미늄은 단일 분말상태에서 물과 반응하여 수산화알루미나 등으로 변환될 수 있으므로, 유기용제에 바인더와 혼합하여 사용이 가능하다.

상기 체질안료는 탈크, 활석, 운모, 돌로마이트 중에 선택되는 것을 더 포함할 수 있다. 탈크는 함수 마그네슘 규산염 광물로서 삼팔면제(Triochahedral)형의 3층 구조 형 층상구조 광물로서 화학식은 함수규산 마그네슘(3MgO, 4SiO2, H20)로 표시된다. 탈크 사용 시 공극이 탈크에 의해 충전되어 페인트 조성물의 강도가 높아질 수 있다. 또한 체질안료는 활석, 운모, 돌로마이트 등에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 유기용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 나프타, 메탄올, 에탄올 중에 선택되는 것을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 고온표면용 단열페인트는 실리콘 수지를 바인더로 사용하는데, 실리콘 수지의 고점도 특성으로 페인트 조성물의 도장성이 저하될 수 있으므로, 점도를 낮추기 위해 유기용매를 이용하여 희석하여 사용할 수 있다. 이 때 실리콘 수지와 상용성이 높은 수지를 사용할 수 있는데, 이는 벤젠, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 나프타, 메탄올, 에탄올 등에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

실리카에어로젤 10 중량부, 실록세인 수지 25 중량부, 알루미늄 15 중량부, 탈크 20 중량부, 나프타 5 중량부, 자일렌 25 중량부를 혼합하고 교반하여 고온표면용 단열페인트를 제조하였다.

본 실시예의 고온표면용 단열페인트를 에어리스 도장기를 이용하여 150~300℃의 고온표면에 해당 기계장치 가동 중 직접 분사하였다. 도장면은 일정기간 후 0.7mm 수준의 두께를 유지하였다. 도 1은 본 실시예에 의한 고온표면용 단열페인트를 다양한 표면 온도에 시공하였을 때의 단열효과에 의한 표면 온도의 변화를 나타낸다. 도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 고온표면용 단열페인트의 표면온도 감소효과는 40~65℃로 나타났으며, 해당 표면의 도장 전 온도에 따라 온도감소폭은 선형적으로 나타났다.

또한 본 실시예의 고온표면용 단열페인트를 에어리스 도장기를 이용하여 187℃ 수준의 기계장치 고온표면에 직접 분사하였다. 도 2는 본 실시예의 의한 고온표면용 단열페인트를 시공결과와 열화상카메라에 의한 온도변화 측정결과를 나타낸다. 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 고온표면용 단열페인트의 표면온도 감소효과는 해당 표면온도 조건에서 최대 58℃로 나타났으며, 따라서 본 발명의 고온표면용 단열페인트는 100℃ 이상의 고온 표면에 직접 도장하여 충분한 단열효과를 가져오며, 내열성과 단열성, 도장성이 탁월한 것을 알 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 등의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (5)

1. 고온표면에서의 내열 및 단열 성능이 우수한 페인트에 있어서,
   실리카 입자 1~20 중량부와, 실리콘 수지 5~40 중량부와, 알루미늄 5~30 중량부와, 체질안료 5~30 중량부와, 유기용매 10~60 중량부를 포함하는,
   고온표면용 단열페인트.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 실리카 입자는 실리카 에어로젤인 것을 더 포함하는,
   고온표면용 단열페인트.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 실리콘 수지는 실리콘, 실록세인, 폴리실세스퀴옥세인, 다이메틸다이클로로실레인 중에 선택되는 것을 더 포함하는,
   고온표면용 단열페인트.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 체질안료는 탈크, 활석, 운모, 돌로마이트 중에 선택되는 것을 더 포함하는,
   고온표면용 단열페인트.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유기용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 나프타, 메탄올, 에탄올 중에 선택되는 것을 더 포함하는,
   고온표면용 단열페인트.

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