KR101225069B1 - 복합기능성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법 - Google Patents

복합기능성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법 Download PDF

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Abstract

차열 및 단열 복합기능성 방수 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법이 개시되어 있다. 도료 조성물은 평균 입자 크기가 10~150㎛ 이고 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 갖는 분말 폴리머 0.3~5 중량%, 차열 유색안료 2~15 중량%, 수지 바인더를 고형분으로 40~75 중량%, 충진안료 10~45 중량% 및 첨가제 및 희석제 1~10 중량%를 포함하여 이루어진다. 형성된 도막은 각종 물성이 만족스러울 뿐 아니라 태양광선 중에서 특히 적외선을 효과적으로 반사시킬 수 있어서 차열성이 우수하다. 또한 열전도율이 저감되어 열의 유출을 줄여줄 수 있다.

Description

복합기능성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법{MULTI-FUNCTIONAL PAINT COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING PAINT FILM USING THE SAME}
본 발명은 복합기능성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법에 관한 것으로서, 상세하게는 태양열 반사 및 방열 효과가 우수하고 이에 따라 단열효과가 양호한 차열, 단열 복합기능성 방수 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법에 관한 것이다.
최근 에너지 문제는 산유국의 정책적 수급 조절 및 지속적인 가격 인상으로 그 영향력이 전세계적으로 미치고 있다. 특히 우리나라와 같이 에너지원을 전적으로 수입에 의존하고 있는 나라의 경우에는 에너지 절약의 필요성은 절대적일 수 밖에 없다. 에너지 절감을 위하여 건축을 포함한 다양한 분야에서 단열재를 많이 사용하고 있다. 단열재의 기능은 열의 흐름을 억제하는 것이고, 일상에서 인위적으로 제어가 가능한 전도와 복사에 의한 열의 이동을 통제할 수 있어야 한다.
열류의 차단을 주목적으로 하는 단열 원리는 크게 나누어 저항형 단열과 반사형 단열로 대별할 수 있다. 저항형 단열의 특징은 보통 내부에 미세한 다공질로 공기포를 형성시켜 열의 전도를 억제하는 효과를 가지고 있으며, 반사형 단열은 물체의 표면에 도달된 태양광을 반사시켜 열에너지로의 전환을 억제시키는 효과를 가지고 있다.
그렇지만 이런 종류의 단열재들은 시공에 많은 시간이 소요되고, 비용이 많이 들며 부피가 커서 공간 효율이 떨어질 뿐만 아니라 외관, 강도, 내구성 등에 문제점이 있어 최종 마감재로 사용하기에는 어려운 점이 있다.
무기안료인 규산 마그네슘 및 비정질 규산광염을 첨가하여 차열도료를 제조하는 방법이 한국공개특허 제2001-0016845호에 공개되었으나 이 방법에 의하면 단열 효과가 낮다는 단점이 있다.
또한 유색 차열안료를 첨가하여 차열도료를 제조하는 방법이 한국등록특허 0662602호에 개시되었으나 유색 차열안료는 색상별로 반사율의 차이가 심하며 태양열 반사에 한계를 가지고 있다.
또한 종래의 열차단 및 단열을 위한 차열도료는 대부분 상도에 국한하여 에너지 절감용 코팅제로 개발되었으며 중도에 적용하는 경우에는 도막의 크랙성, 작업성 등에 영향이 많아서 제품화에 어려움이 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 태양열 반사 및 방열 효과를 높이고 단열효과를 부여할 수 있어서 에너지를 절감할 수 있으며 차열성 및 방열성을 부여하여 내부로의 열에너지를 최소화할 수 있는 도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 도료 조성물을 사용하여 물성이 양호하면서도 방열성 및 차열성이 우수하고 열전도도가 낮은 도막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 도료 조성물은 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 평균 입자 크기가 10~150㎛ 이고 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 갖는 분말 폴리머 0.3~5 중량%, 차열 유색안료 2~15 중량%, 수지 바인더를 고형분으로 40~75 중량%, 충진안료 10~45 중량% 및 첨가제와 희석제 1~10 중량%를 포함하여 이루어진다.
일 실시예에 있어서, 상기 분말 폴리머는 스타이렌 아크릴릭 폴리머, 메틸 메타크릴릭 폴리머, 헥사메틸 메타크릴릭 폴리머 및 아크릴로니트릴 메타크릴로 니트릴 메틸메타크릴레이트 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분말 폴리머의 표면은 칼슘카보네이트로 코팅된 것일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수지 바인더는 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지 및 폴리에테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적은 중도용 주제부로서 주제부 총량을 기준으로 할 때 평균 입자 크기가 10~150㎛ 이고 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 갖는 분말 폴리머 0.3~5 중량%, 차열 유색안료 2~15 중량%, 수지 바인더를 고형분으로 40~75 중량%, 충진안료 10~45 중량% 및 첨가제와 희석제 1~10 중량%를 포함하는 도료 조성물을 사용하고, 상기 중도용 주제부에 대하여 무게비로 1:1.1~1.8의 비율로 중도용 경화제부를 혼합하여 중도 도료 조성물을 제조하는 단계;
기재상에 상기 중도 도료 조성물을 도포하여 중도 도막을 형성하는 단계; 및
상기 중도 도막 상부에 상도 도료 조성물을 도포하여 상도 도막을 형성하는 단계를 포함하는 도막의 형성방법에 의해 달성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 상도 도료 조성물은 상도용 주제부 및 상도용 경화제부를 무게비로 5:0.8~1.5의 비율로 혼합하여 제조될 수 있으며, 상기 상도용 주제부는 상도용 주제부 총량을 기준으로 할 때 차열안료 5~35 중량%, 방열안료 0.5~5 중량%, 아크릭우레탄 수지 바인더를 고형분으로 20~45 중량% 및 첨가제와 희석제 25~50 중량%를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중도 도막은 두께가 1,000~3,000㎛ 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상도 도막은 두께가 30~120㎛ 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방열안료는 산화알루미늄(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적은 중도용 주제부와 중도용 경화제부를 혼합하여 중도 도료 조성물을 제조하는 단계;
기재상에 상기 중도 도료 조성물을 도포하여 중도 도막을 형성하는 단계;
차열안료 5~35 중량%; 방열안료 0.5~5 중량%; 아크릭우레탄 수지 바인더를 고형분으로 20~45 중량%; 및 첨가제와 희석제 25~50 중량%를 포함하여 이루어지는 상도용 주제부를 상도용 경화제와의 무게비로 5:0.8~1.5의 비율로 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 중도 도막 상부에 상기 상도 도료 조성물을 도포하여 상도 도막을 형성하는 단계를 포함하는 도막의 형성방법에 의해서도 달성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 중도 도막은 두께가 1,000~3,000㎛ 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상도 도막은 두께가 30~120㎛ 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방열안료는 산화알루미늄(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
이러한 수성 도료 조성물을 사용하여 형성된 도막은 태양열 반사효과와 방열성이 우수하고 차열효과가 최적화되며 열전도도는 저감되어 열전달을 지연시킬 수 있어서 에너지 절감 효과가 뛰어나다.
도 1은 여름철 옥상 온도의 변화를 나타내는 그래프로서 대기온도(a) 및 콘크리트 온도(b)를 비교하여 나타내었다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 콘크리트/아스팔트 기재상에 도막을 형성하였을 때 태양열 반사 및 단열 효과를 설명하기 위하여 나타낸 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 도료 조성물은 기존의 우레탄 방수공법을 대체할 수 있는 정도의 차열 및 단열 성능을 갖는 복합기능성 방수 도료 조성물이다. 이러한 조성물은 건물의 옥상 또는 내부 바닥층에 도포하여 도막을 형성하는 데 용이하게 사용될 수 있다.
태양광은 열복사의 복사에너지로서 전자기파의 한 형태로 계절과 지역에 따라 차이가 있으나 자외선 3~7%, 가시광선 47~50%, 적외선 43~50%로 나누어진다. 태양광선의 절반을 차지하는 적외선은 물체의 표면에 닿아 분자의 진동을 유발하여 열에너지를 발생시킨다. 이 열에너지로 인하여 물체의 온도가 상승되고 전도와 대류를 통하여 건물의 실내온도가 상승하게 된다. 실내 온도가 상승되면 냉방을 위하여 많은 에너지를 소비하게 된다.
특히 우리나라는 사계절을 가지고 있어서 계절별로 에너지 소비에 특징이 있는데 여름철과 겨울철이 점점 길어져서 냉방과 난방을 위한 비용이 지속적으로 증가하고 있다. 현재까지 냉난방을 위한 비용은 사무실 기준 냉방비 약 40~50%, 난방비 약 50~60%로서 냉난방 효과를 모두 겸한 소재의 사용이 요구된다.
도 1에는 여름철 옥상 온도의 변화를 알아보기 위하여 대기온도 및 콘크리트 온도를 비교하여 그래프로 나타내었다. 그래프 a는 대기 온도(℃)를 나타내며 그래프 b는 콘크리트 온도(℃)를 나타낸다. 옥상은 외기에 직접 노출되므로 태양열에 의한 영향을 크게 받으며 그 영향이 내부로 전달되어 냉난방기의 과잉 사용을 유발한다. 냉난방기의 과잉 사용은 열손실율을 높이고 CO2 배출량을 증가시켜 더 나아가 지구온난화를 가속화시키게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 차열 및 단열 복합기능성 도료 조성물은 햇빛 반사율이 높고 열전도율이 낮은 불투명 폴리머 분말과 유색 및 충진 안료, 바인더 수지 및 여분의 첨가제가 혼합된 조성을 갖는다.
구체적으로 중도 도료 조성물의 제조를 위한 중도용 주제부로서 평균 입자 크기가 10~150㎛ 이고 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 갖는 분말 폴리머 0.3~5 중량%, 차열 유색안료 2~15 중량%, 수지 바인더를 고형분으로 40~75 중량%, 충진안료 10~45 중량% 및 첨가제 및 희석제 1~10 중량%를 포함하는 조성물을 제공한다.
분말 폴리머는 불투명하며 햇빛 반사율이 높고 열전도율이 낮은 물질로서, 평균 입자 크기가 약 10~150㎛ 범위이다. 이의 입자 크기가 10㎛ 보다 작으면 제조 비용이 증가하고 평균 입자 크기의 균일성 제어가 어렵다는 문제가 있으며 만약 이의 크기가 150㎛ 보다 크면 도료의 제조시 표면적이 작아져서 차열성이 저감되기 때문에 상기한 범위가 되도록 한다. 바람직하게는 약 80㎛ 정도 이다. 이는 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 가지기 때문에 열전도도가 낮으면서 양호한 단열 효과를 제공해 줄 수 있으며 부피가 크기 때문에 경제적이다.
상기한 불투명 분말 폴리머로서는 스타이렌 아크릴릭 폴리머, 메틸 메타크릴릭 폴리머, 헥사메틸 메타크릴릭 폴리머 및 아크릴로니트릴 메타크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 바람직하게 사용될 수 있다. 구체적인 예로서는 익스판셀 디이(스타이렌 폴리머)(악조노벨 사제) 등을 들 수 있다. 이러한 폴리머는 열전도율이 낮은 유기계 폴리머를 사용하여 제조되는데, 도료에 적용되어 코어에 공기가 들어간 불투명도가 높은 분말로 제조되어 표면적이 커서 부피가 커지게 된다.
상기 불투명 분말 폴리머는 무기물로 표면이 코팅된 것이 내비산성 및 내구성이 우수하기 때문에 바람직하게 적용된다. 예컨대 칼슘 카보네이트로 코팅된 분말 폴리머(EMC(Sankyo Seifun,일본))를 사용할 수 있다.
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불투명 분말 폴리머는 함량이 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.3~5 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 첨가량이 0.3 중량% 미만일 경우 형성된 도막의 단열 능력이 충분하지 못하며 만약 이의 함량이 5 중량%를 초과하면 저장성 및 도료 자체 평활성이 떨어지고 표면 부유로 인한 상층 신장율이 저하되는 등 도료의 제반 물성이 적절한 값으로 얻어지지 못하고 오히려 저하되는 문제점이 초래될 수 있기 때문이다. 바람직하게는 첨가량이 0.4~2 중량% 범위가 되도록 한다.
상기 중도용 도료 조성물의 제조를 위한 주제부에는 각종 차열 유색안료를 단독 또는 둘 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 차열 유색안료의 구체적인 예로서는 TiO2 R902+ (dupont 사제), 진한 고동색 안료로서 IR BLACK V-778(FERRO CORPORATION) 등을 들 수 있다. 상기 차열 유색안료는 중도 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 2~15 중량% 범위로 사용하도록 한다. 만약 이의 사용량이 2 중량% 미만이면 도막의 착색력이나 차열성이 부족하게 되고 만약 이의 사용량이 15 중량%를 초과하면 가격이 상승하고 수지 등의 사용량이 상대적으로 적게 되어 부착력이 감소되는 문제가 초래될 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는 5~15 중량% 범위로 사용하도록 한다.
충진안료는 고형분을 증가시키고 도막형성을 보조하는 역할을 한다. 구체적인 예로서는 탈크-325(일신산업 사제), 바라이트 파우더 NB-0030 (성분: 황산바륨) (한국반도체 사제), OMYACARB-10(성분: 칼슘카보네이트)(OMYA 사제) 등을 들 수 있다. 상기 충진안료는 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 10~45 중량% 범위로 사용하도록 한다. 만약 이의 사용량이 10 중량% 미만이면 인장력이 떨어지고 가격이 상승하여 바람직하지 못하고, 45 중량%를 초과하면 도막의 탄성이 약해지고 보관중 저장성이 떨어져서 바람직하지 못하기 때문이다.
수지 바인더는 특히 외부 옥상 방수 도료용으로 사용하기에 적합한 내수성, 신율, 탄성 등의 기본 물성을 가지고 있으며 뛰어난 인장력을 나타낸다. 수지 바인더는 중도 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 40~75 중량% 범위로 사용하도록 한다. 만약 수지 바인더의 사용량이 40 중량% 보다 적으면 도막의 유연성과 탄성이 저하되어 바람직하지 못하고 75 중량% 보다 많으면 인장강도와 인열강도가 떨어져서 바람직하지 못하기 때문이다. 더욱 바람직하게는 55~70 중량% 범위 내에서 사용하도록 한다.
수지 바인더의 예로서는 폴리우레탄 폴리올 수지, 폴리우레아 수지 및 폴리에스테르 수지 등을 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 폴리우레탄 폴리올 수지로서는 KONIX PP-1000, PP-2000, PP-3000, PP-4000(폴리옥시 프로필렌 글리콜), GP-1000, GP-3000, GP-5000(폴리옥시 프로필렌 트리올)(KPX 케미칼 사제) 등을 예로 들 수 있고, 상기 폴리우레아 수지로서는 우레아레진(삼성정밀 사제) 등을 예로 들 수 있고 상기 폴리에스테르 수지로서는 M3-7385(노루페인트 사제) 등을 예로 들 수 있다.
첨가제로서는 안료 습윤제, 분산제, 소포제, 침강방지제, 도막평활제, 건조제, 산화방지제, 전기저항 조절제, 가소제 등을 예로 들 수 있다. 이들은 바람직하게는 적어도 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이들 첨가제는 목적하는 기능을 발휘하기 위하여 반드시 필요한 성분은 아니므로 그 종류나 사용량이 특별히 제한적이지 않으며 필요에 따라 적절한 성분을 적절한 함량으로 사용가능하다.
그 외 희석제로서 용제가 더 포함될 수 있다. 희석제의 구체적인 예로서는 디메틸카보네이트, 프로필렌글리콜 메틸레테르 아세테이트, 자일렌, 아세톤 등을 들 수 있다.
상기 각 성분들을 포함하는 도료 조성물을 주제부로 사용하고 여기에 경화제를 혼합하여 중도 도료 조성물을 제조하도록 한다. 중도 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 무게비로 1:1.1~1.8의 비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 중도 도료 조성물을 대상체에 도포한 후 건조시킴으로써 단열 및 차열 효과를 갖는 중도 도막을 형성할 수 있다. 이후 상도 도막을 형성하도록 한다.
이상과 같은 중도 도료 조성물을 사용하여 중도 도막을 형성하고 일반적인 공정에 따라 상도 도막을 형성하면 양호한 차열 효과 및 단열 효과를 얻을 수 있다. 그런데 더 우수한 효과를 얻기 위하여 중도 도막의 상부에 형성되는 상도 도막에도 차열안료 및 방열안료를 포함시킬 수 있다. 이러한 상도 도막을 형성하기 위하여 바람직하게 적용가능한 상도 도료 조성물의 주제부는 다음과 같이 제조할 수 있다.
즉, 상도 도료용 조성물의 주제부는 차열안료 5~35 중량%; 방열안료 0.5~5 중량%; 아크릭우레탄 수지 바인더를 고형분으로 20~45 중량%; 및 첨가제 및 희석제 25~50 중량%를 포함시켜 제조할 수 있다.
방열안료는 열반사 및 방사율을 높일 수 있는 물질로서 평균입자 사이즈가 0.1~45㎛ 범위인 것이 바람직하다.
유색 차열안료만을 사용하여 제조된 차열 도료 조성물은 색상별 반사율 차이에 따라 반사 효과가 떨어질 수 있는데, 방열안료를 포함시키면 반사율을 상승시키고 표면의 열을 공기중으로 방사시켜 내부로의 열전달을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 방열안료의 사용량은 상도 주제부용 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.5~5 중량% 범위로 하는 것이 좋다. 만약 이의 사용량이 0.5 중량% 미만이면 도료로 형성된 유색 도막의 차열 및 방열 능력이 만족스러울 만큼 충분히 발휘되기 어렵고 만약 이의 사용량이 5 중량%를 초과하면 도료 자체의 평활성이 떨어지고 점도가 증가하는 등의 문제가 초래될 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는 1~3 중량% 범위로 사용하도록 한다.
방열안료의 구체적인 예로서는 산화알루미늄(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 산화마그네슘(MgO) 등을 들 수 있으며 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 방열안료는 판상 구조로 되어 있어서 열전도율이 높고 열을 효과적으로 반사시킬 수 있다.
아크릭우레탄 수지는 수지의 특성상 자외선 차단 기능을 갖는 도막의 형성을 가능하게 하며, 형성된 도막은 장시간 동안 깨끗하게 유지되며 내후성이 우수하다.
상도 도료의 주제부 형성을 위한 성분 중에서 나머지 성분은 일반적으로 사용되는 성분이므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
제조되는 도료 조성물은 상도 도료 조성물의 제조를 위한 주제부이다. 주제부에 경화제를 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하도록 한다. 상도 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 무게비로 5:0.8~1.5의 비율로 혼합하여 제조할 수 있다.
제조된 상도 도료 조성물을 중도 도막의 상부에 코팅하고 건조시킴으로써 차열, 방열 특성을 갖는 상도 도막을 형성하도록 한다. 중도 도막은 약 1,000~3,000㎛ 두께로 형성하고 바람직하게는 약 2,000㎛ 두께로 형성하도록 한다. 상도 도막은 약 30~120㎛ 두께로 형성하고 바람직하게는 약 50㎛ 두께로 형성하도록 한다.
도막을 형성하기 위한 대상체 즉, 기재는 특별히 제한적이지 않으며 특히 햇빛을 직접 받는 건물의 옥상 콘크리트, 바닥 콘크리트, 철재 등의 각종 소지가 될 수 있다. 도막을 형성하는 방법으로는 롤러, 붓, 스프레이, 헤라 등 다양한 방식이 예외 없이 적용가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 콘크리트/아스팔트 기재상에 도막을 형성하였을 때 태양열 반사 및 단열 효과를 설명하기 위하여 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참고하면, 콘크리트/아스팔트 기재상에 하도 도막(100), 중도 도막(200) 및 상도 도막(300)이 차례대로 형성되어 있다. 외부로부터 입사된 태양열은 차열안료 및 방열안료를 포함하고 있는 상도 도막(300) 상에서 1차로 반사되고, 상기 상도 도막(300)을 통과한 빛은 단열입자 및 차열안료를 포함하는 중도 도막(200) 상에서 2차로 반사된다. 특히, 중도 도막(200)은 약 1,000~3,000㎛ 두께로 매우 두껍게 형성되므로 우수한 단열 및 차열 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 콘크리트/아스팔트 기재는 태양열로부터 단열 효과를 얻을 수 있는 것이다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 실시예 1~4 및 비교예 1에는 중도 도료 조성물을 제조하는 방법을 설명하였다. 제조예 1~4 및 비교제조예 1에는 상도 도료 조성물을 제조하는 방법을 설명하였다.
<실시예 1>
폴리우레탄 폴리올(KPX 사제, 폴리올, 분자량 1,900~3,400) 32.7 중량부에 불투명 중공 폴리머로서 익스판셀 디이(성분:스타이렌 폴리머)(악조노벨 사제) 0.8 중량부, 충진안료로서 오미아카보 10(성분: 칼슘카보네이트) ((주)오미아사제, 평균 입경 9~11㎛) 18.5 중량부, 차열안료로서 백색 안료 TiO2 R902+(dupont 사제) 6 중량부 및 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778 (성분: 산화철, 3가 크롬 컴파운드) (Ferro corporation 사제) 0.5 중량부를 투입하였다. 약 2,000~3,000rpm 으로 약 30분 동안 고속으로 분산시킨 후에 첨가제로서 소포제인 BYK-066N (성분: 폴리실록산 용액)(BYK사제) 1.2 중량부와 희석제인 디메틸카보네이트(호남석유화학사제) 1.9 중량부를 투입하고 약 1,500~2,000 rpm으로 약 10분 동안 교반하여 주제부를 제조하였다.
이소시아네이트 Lupranate T80 (톨루엔 디 이소시아네이트)(BASF 사제) 11.5 중량부에 폴리프로필렌글리콜(SKT 사제, 폴리올, 분자량 2,000~3,000) 23.1 중량부 및 1,3-부틸렌글리콜(OXEA 사제) 1.5 중량부를 투입하였다. 약 90~150rpm 으로 교반하면서 약 90℃에서 약 4시간 동안 합성하였다. 냉각시켜 60℃ 이하에서 첨가제인 산화방지제 BHT(성분: 2.6-디-터셔리-브틸-파라-크레졸)(MURUTI CHEMICAL 사제) 0.8 중량부 및 가소제 LGFLEX BET (헥산, 벤조산과 트리메틸올프로판-트리에스테르 믹스)((주)LG화학) 1.5 중량부를 투입한 후 약 90~120rpm 으로 약 30분 동안 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 1:1.6의 비율로 혼합하고 약 1,500 rpm 으로 약 5분 동안 교반하여 중도 도료 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
폴리우레탄 폴리올(KPX 사제, 폴리올, 분자량 1,900~3,400) 31.5 중량부에 불투명 중공 폴리머로서 익스판셀 디이(성분:스타이렌 폴리머)(악조노벨 사제) 0.8 중량부, 충진안료로서 오미아카보 10(칼슘카보네이트) ((주)오미아사제, 평균 입경 9~11㎛) 19.7 중량부, 차열안료로서 백색 안료TiO2 R902+(dupont 사제) 6 중량부 및 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778 (성분: 산화철, 3가 크롬 컴파운드) (Ferro corporation 사제) 0.5 중량부를 투입하였다. 약 2,000~3,000rpm 으로 약 30분 동안 고속으로 분산시킨 후에 첨가제로서 소포제인 BYK-066N (성분: 폴리실록산 용액) (BYK사제) 1.2 중량부와 희석제인 디메틸카보네이트(호남석유화학사제) 1.9 중량부를 투입하고 약 1,500~2,000 rpm으로 약 10분 동안 교반하여 주제부를 제조하였다.
이소시아네이트 Lupranate T80 (톨루엔 디 이소시아네이트)(BASF 사제) 11.5 중량부에 폴리프로필렌글리콜(SKT 사제, 폴리올, 분자량 2,000~3,000) 23.1 중량부 및 1,3-부틸렌글리콜(OXEA 사제) 1.5 중량부를 투입하였다. 약 90~150rpm 으로 교반하면서 약 90℃에서 약 4시간 동안 합성하였다. 냉각시켜 60℃ 이하에서 첨가제인 산화방지제 BHT(성분: 2.6-디-터셔리-브틸-파라-크레졸)(MURUTI CHEMICAL 사제) 0.8 중량부 및 가소제 LGFLEX BET(헥산, 벤조산과 트리메틸올프로판-트리에스테르 믹스) ((주)LG화학) 1.5 중량부를 투입한 후 약 90~120rpm 으로 약 30분 동안 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 1:1.6의 비율로 혼합하고 약 1,500 rpm 으로 약 5분 동안 교반하여 중도 도료 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
폴리우레탄 폴리올(KPX 사제, 폴리올, 분자량 1,900~3,400) 34.6 중량부에 불투명 중공 폴리머로서 익스판셀 디이(성분:스타이렌 폴리머)(악조노벨 사제) 0.4 중량부, 충진안료로서 오미아카보 10(성분: 칼슘카보네이트) ((주)오미아사제, 평균 입경 9~11㎛) 17 중량부, 차열안료로서 백색 안료 TiO2 R902+(dupont 사제) 6 중량부 및 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778 (성분: 산화철, 3가 크롬 컴파운드)(Ferro corporation 사제) 0.5 중량부를 투입하였다. 약 2,000~3,000rpm 으로 약 30분 동안 고속으로 분산시킨 후에 첨가제로서 소포제인 BYK-066N(성분: 폴리실록산 용액) (BYK사제) 1.2 중량부와 희석제인 디메틸카보네이트(호남석유화학사제) 1.9 중량부를 투입하고 약 1,500~2,000 rpm으로 약 10분 동안 교반하여 주제부를 제조하였다.
이소시아네이트 Lupranate T80 (톨루엔 디 이소시아네이트)(BASF 사제) 11.5 중량부에 폴리프로필렌글리콜(SKT 사제, 폴리올, 분자량 2,000~3,000) 23.1 중량부 및 1,3-부틸렌글리콜(OXEA 사제) 1.5 중량부를 투입하였다. 약 90~150rpm 으로 교반하면서 약 90℃에서 약 4시간 동안 합성하였다. 냉각시켜 60℃ 이하에서 첨가제인 산화방지제 BHT(성분: 2.6-디-터셔리-브틸-파라-크레졸)(MURUTI CHEMICAL 사제) 0.8 중량부 및 가소제 LGFLEX BET (헥산, 벤조산과 트리메틸올프로판-트리에스테르 믹스)((주)LG화학) 1.5 중량부를 투입한 후 약 90~120rpm 으로 약 30분 동안 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 1:1.6의 비율로 혼합하고 약 1,500 rpm 으로 약 5분 동안 교반하여 중도 도료 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
폴리우레탄 폴리올(KPX 사제, 폴리올, 분자량 1,900~3,400) 32.7 중량부에 불투명 중공 폴리머로서 익스판셀 디이(성분: 스타이렌폴리머)(악조노벨 사제) 0.8 중량부, 충진안료로서 오미아카보 10(성분: 칼슘카보네이트) ((주)오미아사제, 평균 입경 9~11㎛) 18.5 중량부, 차열안료로서 백색 안료 TiO2 R902+(dupont 사제) 6 중량부 및 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778 (성분: 산화철, 3가 크롬 컴파운드)(Ferro corporation 사제) 0.5 중량부를 투입하였다. 약 2,000~3,000rpm 으로 약 30분 동안 고속으로 분산시킨 후에 첨가제로서 소포제인 BYK-066N(성분: 폴리실록산 용액) (BYK사제) 1.2 중량부와 희석제인 디메틸카보네이트(호남석유화학사제) 1.9 중량부를 투입하고 약 1,500~2,000 rpm으로 약 10분 동안 교반하여 주제부를 제조하였다.
이소시아네이트 Lupranate T80(톨루엔 디 이소시아네이트) (BASF 사제) 12.7 중량부에 폴리프로필렌글리콜(SKT 사제, 폴리올, 분자량 2,000~3,000) 21.9 중량부 및 1,3-부틸렌글리콜(OXEA 사제) 1.5 중량부를 투입하였다. 약 90~150rpm 으로 교반하면서 약 90℃에서 약 4시간 동안 합성하였다. 냉각시켜 60℃ 이하에서 첨가제인 산화방지제 BHT(성분: 2.6-디-터셔리-브틸-파라-크레졸)(MURUTI CHEMICAL 사제) 0.8 중량부 및 가소제 LGFLEX BET (헥산, 벤조산과 트리메틸올프로판-트리에스테르 믹스)((주)LG화학) 1.5 중량부를 투입한 후 약 90~120rpm 으로 약 30분 동안 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 1:1.6의 비율로 혼합하고 약 1,500 rpm 으로 약 5분 동안 교반하여 중도 도료 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
폴리우레탄 폴리올(KPX 사제, 폴리올, 분자량 1,900~3,400) 32.7 중량부에 충진안료로서 오미아카보 10(성분: 칼슘카보네이트) ((주)오미아사제, 평균 입경 9~11㎛) 19.3 중량부, 안료로서 백색 안료 TiO2 CR-50-2(이시하라 사제) 6 중량부 및 흑색 안료로서 CARBON MA-100(성분: 카본블랙) (MITSUBISHI 사제) 0.5 중량부를 투입하였다. 약 2,000~3,000rpm 으로 약 30분 동안 고속으로 분산시킨 후에 첨가제로서 소포제인 BYK-066N(폴리실록산 용액)(BYK사제) 1.2 중량부와 희석제인 디메틸카보네이트(호남석유화학사제) 1.9 중량부를 투입하고 약 1,500~2,000 rpm으로 약 10분 동안 교반하여 주제부를 제조하였다.
이소시아네이트 Lupranate T80 (톨루엔 디 이소시아네이트)(BASF 사제) 11.5 중량부에 폴리프로필렌글리콜(SKT 사제, 폴리올, 분자량 2,000~3,000) 23.1 중량부 및 1,3-부틸렌글리콜(OXEA 사제) 1.5 중량부를 투입하였다. 약 90~150rpm 으로 교반하면서 약 90℃에서 약 4시간 동안 합성하였다. 냉각시켜 60℃ 이하에서 첨가제인 산화방지제 BHT(성분: 2.6-디-터셔리-브틸-파라-크레졸)(MURUTI CHEMICAL 사제) 0.8 중량부 및 가소제 LGFLEX BET(헥산, 벤조산과 트리메틸올프로판-트리에스테르 믹스) ((주)LG화학) 1.5 중량부를 투입한 후 약 90~120rpm 으로 약 30분 동안 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 1:1.6의 비율로 혼합하고 약 1,500 rpm 으로 약 5분 동안 교반하여 중도 도료 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1~4 및 비교예 1에서 제조된 중도 도료 조성물의 각 성분의 종류 및 이의 첨가량을 요약하여 하기 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112012004681185-pat00001
상기 실시예 1~4 및 비교예 1에서 제조된 중도 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하였다. 건조 도막의 두께가 약 0.9~1.1mm 로 도장하여 20℃에서 7일 동안 자연 건조시킨 다음 하기 방법으로 물성을 측정하고 결과를 측정하여 표 2에 나타내었다.
1-1. 인장강도의 측정 방법
KSF 3211: 2008 의 시험 방법에 따라 인장시험기로 도막의 인장 강도를 측정한다.
1-2. 인열강도 측정 방법
KSF 3211: 2008 의 시험 방법에 따라 인장시험기로 도막의 인열 강도를 측정한다.
1-3. 신장율 측정 방법
KSF 3211: 2008 의 시험 방법에 따라 인장시험기로 도막의 신장율을 측정한다.
1-4. 저장성 측정 방법
오븐(60℃)에 각각 액상의 도료를 0,5L 용기에 95% 채운 후 4주간 저장한 후에 안료의 침강성을 측정 한다.
1-5. 경도 측정 방법
KSM 6784:2009 듀로미터경도(A Type)를 이용하여 경도를 측정한다.
1-6. 레벨링성 측정 방법
SEGMETA를 이용하여 메꿔지는 것을 레벨링의 정도로 육안 확인하여 수치로 나타낸다. 수치가 작을수록 레벨링이 우수하다.
<표 2>
Figure 112012004681185-pat00002
상기 표 2에 나타난 결과를 통하여 조성물의 구성비에 따른 물성의 변화는 크지 않음을 확인할 수 있다. 다만, 레벨링성에서 실시예 1~4에 따른 조성물을 사용하여 제조한 도막이 비교예 1에 따른 조성물을 사용하여 제조한 도막 보다 자체 평활성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
이하, 상도 도료 조성물을 제조하기 위한 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
<제조예 1>
아크릴 수지((주)노루페인트사제) 37.5 중량부, 폴리에스테르 수지((주)노루페인트사제) 6.67 중량부 및 분산제로서 BYK-P104(성분: 불포화 폴리카르복실산 폴리머) (BYK사제) 0.4 중량부를 케틀에 투입하였다. 고속 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약40분 이상 분산 교반하였다.
얻어지는 배합물에 차열안료로서 백색안료 TiO2 R902+ (dupont 사제) 24 중량부와 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778 (산화철, 3가 크롬 컴파운드블랙)(Ferro corporation 사제) 1.8 중량부, 방열안료로서 판상의 Al2O3 ((주)석경) 1.7 중량부, 침강방지제로서 Monoral-410(성분: 폴리올레핀)(HS CHEM 사제) 0.20 중량부 및 희석제 1로서 CELLOSOLVE ACETATE (OXITENO 사제) 2.5 중량부를 투입하였다. 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반시켰다. 배합물을 연화기(다이노밀, DYNO MIL)에 투입하여 배합물 내의 안료입자 크기가 약 15㎛ 이하가 되도록 연화시켰다.
상기 연화물에 우레탄 촉매로서 DABCO 33LV(성분: 트리에틸렌디아민 1.4-디아자바이시클로(2.2.2)옥탄) (air product 사제) 0.01 중량부, 희석제 2로서 프로필렌 글리콜 메틸에테르아세테이트(ARCOSOLV PMA, DOW CHEMICAL 사제) 4.17 중량부, 레벨링제로서 BYK-333(성분: 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산) (BYK 사제) 0.30 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.3중량부, 희석제 3으로서 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 3.78 중량부를 투입하였다. 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반하여 주제부를 제조하였다.
데스모듀어N-3300(성분: 헥사메틸렌-1.6-디이소시아네이트)(BAYER 사제) 12.5 중량부, 희석제 2로 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 2.5 중량부, 희석제 3으로 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 1.5 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.17중량부를 교반기를 이용하여 약 1,000~1,500 rpm 으로 약 30분 동안 혼합, 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 5:1로 혼합하여 약 1,500 rpm 으로 약 5분간 교반하여 상도 도료 조성물을 제조하였다.
<제조예 2>
아크릴 수지((주)노루페인트사제) 34.2 중량부, 폴리에스테르 수지((주)노루페인트사제) 5.83 중량부 및 분산제로서 BYK-P104(성분: 불포화 폴리카르복실산 폴리머) (BYK사제) 0.25 중량부를 케틀에 투입하였다. 고속 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약40분 이상 분산 교반하였다.
얻어지는 배합물에 차열안료로서 백색안료 TiO2 R902+ (dupont 사제) 24 중량부와 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778(산화철, 3가 크롬 컴파운드블랙)(Ferro corporation 사제) 1.8 중량부, 방열안료로서 판상의 Al2O3 ((주)석경) 1.7 중량부, 침강방지제로서 Monoral-410(폴리올레핀)(HS CHEM 사제) 0.17 중량부 및 희석제 1로서 CELLOSOLVE ACETATE (OXITENO 사제) 4.2 중량부를 투입하였다. 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반시켰다. 배합물을 연화기(다이노밀, DYNO MIL)에 투입하여 배합물 내의 안료입자 크기가 약 15㎛ 이하가 되도록 연화시켰다.
상기 연화물에 우레탄 촉매로서 DABCO 33LV(성분: 트리에틸렌디아민 1.4-디아자바이시클로(2.2.2)옥탄) (air product 사제) 0.01 중량부, 희석제 2로서 프로필렌 글리콜 메틸에테르아세테이트(ARCOSOLV PMA, DOW CHEMICAL 사제) 4.17 중량부, 레벨링제로서 BYK-333(성분: 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산) (BYK 사제) 0.30 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.3 중량부, 희석제 3으로서 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 6.4 중량부를 투입하였다. 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반하여 주제부를 제조하였다.
데스모듀어N-3300(성분: 헥사메틸렌-1.6-디이소시아네이트)(BAYER 사제) 11.67 중량부, 희석제 2로 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 2.9 중량부, 희석제 3으로 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 1.8 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.3 중량부를 교반기를 이용하여 약 1,000~1,500 rpm 으로 약 30분 동안 혼합, 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 5:1로 혼합하여 약 1,500 rpm 으로 약 5분간 교반하여 상도 도료 조성물을 제조하였다.
<제조예 3>
아크릴 수지((주)노루페인트사제) 40 중량부, 폴리에스테르 수지((주)노루페인트사제) 8.75 중량부 및 분산제로서 BYK-P104(성분: 불포화 폴리카르복실산 폴리머) (BYK사제) 0.33 중량부를 케틀에 투입하였다. 고속 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약40분 이상 분산 교반하였다.
얻어지는 배합물에 차열안료로서 백색안료 TiO2 R902+ (dupont 사제) 21.5 중량부와 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778(산화철, 3가 크롬 컴파운드블랙)(Ferro corporation 사제) 1.5 중량부, 방열안료로서 판상의 Al2O3 ((주)석경) 1.7 중량부, 침강방지제로서 Monoral-410(폴리올레핀)(HS CHEM 사제) 0.17 중량부 및 희석제 1로서 CELLOSOLVE ACETATE (OXITENO 사제) 2.5 중량부를 투입하였다. 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반시켰다. 배합물을 연화기(다이노밀, DYNO MIL)에 투입하여 배합물 내의 안료입자 크기가 약 15㎛ 이하가 되도록 연화시켰다.
상기 연화물에 우레탄 촉매로서 DABCO 33LV(성분: 트리에틸렌디아민 1.4-디아자바이시클로(2.2.2)옥탄) (air product 사제) 0.01 중량부, 희석제 2로서 프로필렌 글리콜 메틸에테르아세테이트(ARCOSOLV PMA, DOW CHEMICAL 사제) 4.17 중량부, 레벨링제로서 BYK-333(성분: 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산) (BYK 사제) 0.25 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.25 중량부, 희석제 3으로서 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 2.2 중량부를 투입하였다. 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반하여 주제부를 제조하였다.
데스모듀어N-3300(성분: 헥사메틸렌-1.6-디이소시아네이트)(BAYER 사제) 13.3 중량부, 희석제 2로 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 1.67 중량부, 희석제 3으로 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 1.6 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.1 중량부를 교반기를 이용하여 약 1,000~1,500 rpm 으로 약 30분 동안 혼합, 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 5:1로 혼합하여 약 1,500 rpm 으로 약 5분간 교반하여 상도 도료 조성물을 제조하였다.
<제조예 4>
아크릴 수지((주)노루페인트사제) 36.67 중량부, 폴리에스테르 수지((주)노루페인트사제) 5 중량부 및 분산제로서 BYK-P104(성분: 불포화 폴리카르복실산 폴리머) (BYK사제) 0.33 중량부를 케틀에 투입하였다. 고속 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약40분 이상 분산 교반하였다.
얻어지는 배합물에 차열안료로서 백색안료 TiO2 R902+ (dupont 사제) 25 중량부와 진한고동색 안료로서 IR BLACK V-778(산화철, 3가 크롬 컴파운드블랙)(Ferro corporation 사제) 2.0 중량부, 방열안료로서 판상의 Al2O3 ((주)석경) 1.7 중량부, 침강방지제로서 Monoral-410(폴리올레핀)(HS CHEM 사제) 0.2 중량부 및 희석제 1로서 CELLOSOLVE ACETATE (OXITENO 사제) 2.5 중량부를 투입하였다. 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반시켰다. 배합물을 연화기(다이노밀, DYNO MIL)에 투입하여 배합물 내의 안료입자 크기가 약 15㎛ 이하가 되도록 연화시켰다.
상기 연화물에 우레탄 촉매로서 DABCO 33LV(성분: 트리에틸렌디아민 1.4-디아자바이시클로(2.2.2)옥탄) (air product 사제) 0.01 중량부, 희석제 2로서 프로필렌 글리콜 메틸에테르아세테이트(ARCOSOLV PMA, DOW CHEMICAL 사제) 4.17 중량부, 레벨링제로서 BYK-333(성분: 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산) (BYK 사제) 0.3 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.3 중량부, 희석제 3으로서 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 5.15 중량부를 투입하였다. 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반하여 주제부를 제조하였다.
데스모듀어N-3300(성분:헥사메틸렌-1.6-디이소시아네이트)(BAYER 사제) 12.5 중량부, 희석제 2로 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 1.67 중량부, 희석제 3으로 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 2.3 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.2 중량부를 교반기를 이용하여 약 1,000~1,500 rpm 으로 약 30분 동안 혼합, 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 5:1로 혼합하여 약 1,500 rpm 으로 약 5분간 교반하여 상도 도료 조성물을 제조하였다.
<비교제조예 1>
아크릴 수지((주)노루페인트사제) 37.5 중량부, 폴리에스테르 수지((주)노루페인트사제) 6.67 중량부 및 분산제로서 BYK-P104(성분: 불포화 폴리카르복실산 폴리머) (BYK사제) 0.4 중량부를 케틀에 투입하였다. 고속 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약40분 이상 분산 교반하였다.
얻어지는 배합물에 안료로서 백색안료 TiO2 CR-50-2(이시하라 사제) 26.6 중량부와 흑색 안료로서 CARBON MA-100(성분: 카본블랙)(MITSUBIXHI 사제) 0.9 중량부, 침강방지제로서 Monoral-410(폴리올레핀)(HS CHEM 사제) 0.2 중량부 및 희석제 1로서 CELLOSOLVE ACETATE (OXITENO 사제) 2.5 중량부를 투입하였다. 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반시켰다. 배합물을 연화기(다이노밀, DYNO MIL)에 투입하여 배합물 내의 안료입자 크기가 약 15㎛ 이하가 되도록 연화시켰다.
상기 연화물에 우레탄 촉매로서 DABCO 33LV(성분: 트리에틸렌디아민 1.4-디아자바이시클로(2.2.2)옥탄) (air product 사제) 0.01 중량부, 희석제 2로서 프로필렌 글리콜 메틸에테르아세테이트(ARCOSOLV PMA, DOW CHEMICAL 사제) 4.17 중량부, 레벨링제로서 BYK-333(성분: 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산) (BYK 사제) 0.3 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.3 중량부, 희석제 3으로서 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 3.78 중량부를 투입하였다. 교반기를 이용하여 약 1,200~1,800 rpm 으로 약 10분 정도 분산 교반하여 주제부를 제조하였다.
데스모듀어N-3300(성분: 헥사메틸렌-1.6-디이소시아네이트)(BAYER 사제) 12.5 중량부, 희석제 2로 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트 2.5 중량부, 희석제 3으로 자일렌(SK CHEMICAL 사제) 1.5 중량부, 소포제로서 MOUSSEX 388SL(성분: 변성폴리실록산) (SYNTHRON 사제) 0.17 중량부를 교반기를 이용하여 약 1,000~1,500 rpm 으로 약 30분 동안 혼합, 교반하여 경화제부를 제조하였다.
제조된 주제부 및 경화제부를 무게비로 5:1로 혼합하여 약 1,500 rpm 으로 약 5분간 교반하여 상도 도료 조성물을 제조하였다.
상기 제조예 1~4 및 비교제조예 1에 따라 제조된 상도 도료 조성물의 제조를 위해 사용된 성분 및 이의 사용량을 요약하여 하기 표 3에 나타내었다.
<표 3>
Figure 112012004681185-pat00003
상기 제조예 1~4 및 비교제조예 1에 따라 제조된 상도 도료 조성물을 사용하여 물성을 측정하였다. 건조 도막 두께 100㎛ 로 도장후 상온에서 7일 동안 자연건조시켰다. 결과를 표 4에 나타내었다.
각 물성의 측정 방법은 다음과 같다.
2-1. 광택(60ㅀ 광택도) 측정 방법
KS M 5000의 시험방법 3312에 따라 60ㅀ 광택도 측정기(Tri-Microgloss 20-60-85)로 도막의 광택도를 측정하여 수치로 나타내었다.
2-2. 촉진내후성 측정 방법
KS M 5000의 시험방법 3231에 따라 시험편을 촉진내후성기(ATLAS Ci5/DMC Weather-o-meter)에 500 시간 노출 시킨 후 도막 외관의 이상 유무를 육안으로 검사하였다.
2-3. 내수성 측정 방법
유리판(15mm x 15mm x 5mm)에 film applicator로 건조 도막 두께가 약 50㎛ 가 되도록 도장한 후 상온에서 7일 동안 자연 건조시켜 증류수에 168 시간 동안 침적시킨 후, 도막의 이상 유무를 육안으로 검사하였다.
2-4. 내알칼리성 측정 방법
유리판(15mm x 15mm x 5mm)에 film applicator로 건조 도막 두께가 약 50㎛ 가 되도록 도장한 후 상온에서 7일 동안 자연 건조시켜 수산화나트륨 5% 수용액에 168 시간 동안 침적시킨 후, 도막의 이상 유무를 육안으로 검사하였다.
2-5. 내용제성 측정 방법
유리판(15mm x 15mm x 5mm)에 film applicator로 건조 도막 두께가 약 50㎛ 가 되도록 도장한 후 상온에서 7일 동안 자연 건조시켜 크실렌에 168 시간 동안 침적시킨 후, 도막의 이상 유무를 육안으로 검사하였다.
2-6. 굴곡성 측정 방법
주석판(tin plate; 15mm x 15mm x 5mm)에 film applicator로 건조 도막 두께가 약 50㎛가 되도록 도장한 후, 실온에서 7일 동안 자연 건조시켜 시험편의 중간점을 만드렐 시험기(mandrel Tester) 1/8인치에 올려 놓고 1초 동안 완전히 꺽는다. 이 때 시험편의 꺽인 부분에서 육안 검사시 도막의 갈라짐과 박리가 발생하지 않으면 양호, 도막의 갈라짐과 박리가 발생하면 불량으로 하였다.
2-7. 부착성 측정 방법
ASTM D3359의 Test Method B의 테스트 방법에 따라 건조된 도막을 2cm 간격으로 6개씩 서로 교차되게 칼로 긁어 25개의 칸을 만들고 3M 투명 테이프로 그 부위에 접착을 시킨 후 그 떨어진 정도에 따라 다음과 같이 6단계로 평가하였다.
5B: 도막 박리가 전혀 없음
4B: 도막 박리 5% 미만
3B: 도막 박리 5~15%
2B: 도막 박리 15~35%
1B: 도막 박리 35~65%
0B: 도막 박리 65% 이상
<표 4>
Figure 112012004681185-pat00004
상기 표 4에 나타난 결과를 통하여 상도 도료 조성물의 성분에 따른 물성 변화는 크지 않은 것을 확인할 수 있다.
또한 상기 제조예 1~4 및 비교제조예 1에 따라 제조된 상도 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하고 이에 대한 반사율을 측정하여 결과를 표 5에 나타내었다. 반사율은 광학 장비인 spectrophotometer JASCO V-670을 이용하여 측정하였다.
<표 5>
Figure 112012004681185-pat00005
상기 표 5에 나타난 결과를 통하여 차열안료 및 방열안료를 사용한 상도 도료 조성물을 사용하여 제조한 도막의 경우 반사율 효과가 크다는 것을 확인할 수 있다.
상기 중도 도료 조성물 및 상도 도료 조성물을 모두 적용하여 에너지절감형 도막을 형성하고 이에 대한 효과를 확인하였다. 실험은 옥상방수용 도료로 적용하고 옥상표면 온도와 내부온도를 측정하여 비교하는 방식으로 수행하였다. 상도 도료 조성물은 제조예 1에 따라 제조된 조성물을 적용하였다.
MDF 합판(300mm x 300mm x12mm)에 헤라, 붓, 스프레이를 이용하여 중도 도료 조성물을 건조 도막 두께가 3mm 로 도장한 후 상도 조성물을 건조 도막 두께가 100㎛이 되도록 도장하였다. 이후 상온에서 7일 동안 자연 건조시킨 후 시험편을 스치로폼의 재질로 지붕이 열리게 모형집(290mm x 290mm x 300mm)을 제작하였다.
지붕이 열리게 만든 모형집의 옥상면과 300mm 위에 적외선 램프(PHILIPS, 250W)를 30분 동안 조사하여 시간대별로 옥상 표면온도와 내부 온도를 디지털 온도계로 측정하였다. 시작 온도(0분 온도)와 최종 온도(30분 온도)의 온도차로서 차열 성능을 측정하였다. 이 때, 차열 성능을 측정하는 모든 기기(모형집, 적외선 램프, 디지털 온도계)는 온도, 습도가 유지되는 밀폐된 장소에 설치하였다. 결과를 다음 표 6에 나타내었다.
<표 6>
Figure 112012004681185-pat00006
상기 표 6에 나타난 결과를 보면, 실시예 1~4에 따른 중도 도료 조성물을 사용한 경우에 비교예 1에 따른 중도 도료 조성물을 사용한 경우 보다 30분 동안 옥상표면온도차 및 내부 온도차가 더 작은 것으로 나타났다. 그리고 불투명 중공폴리머의 사용량을 다르게 하여 제조한 실시예 1과 실시예 3에 따른 중도 도료 조성물을 적용한 경우를 비교하면, 불투명 중공폴리머 2중량부를 투입한 실시예 1의 차열/단열 효과가 더 우수한 것을 확인할 수 있다.
상기 도막에 대한 열전도율을 측정하기 위하여 KSL 9018: 2010 시험 방법 중 평판열류계법을 이용하였다. 결과를 표 7에 나타내었다. 단, 시험편 제작은 표 2에 나타난 결과를 얻기 위한 경우와 동일하게 하였으며 상도 도료 조성물은 제조예 1에서 얻어진 조성물을 사용하였다.
<표 7>
Figure 112012004681185-pat00007
상기 표 7에 나타난 결과를 통하여 불투명 중공폴리머를 2중량부 투입하여 제조한 중도 도료 조성물인 실시예 1, 2 및 4의 경우 열전도율이 우수함을 확인할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하면 신장율, 인장강도, 인열강도, 경도 등의 물성이 만족스러울 뿐 아니라 태양광선 중에서 특히 적외선을 효과적으로 반사시킬 수 있도록 차열성이 부가된다. 또한 열전도율이 저감되어 겨울철에는 건축물 내부로부터 옥외로 유출되는 열을 줄여줄 수 있고 여름철에는 건축물 옥상으로부터 내부로 유입되는 열을 줄여줄 수 있다. 따라서, 건축물의 냉방 및 온방 에너지를 동시에 절감시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 평균 입자 크기가 10~150㎛ 이고 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 가지면서 그 표면이 칼슘카보네이트로 코팅된 분말 폴리머 0.3~5 중량%;
    차열 유색안료 2~15 중량%;
    수지 바인더를 고형분으로 40~75 중량%;
    충진안료 10~45 중량%; 및
    첨가제와 희석제 1~10 중량%를 포함하는 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분말 폴리머는 스타이렌 아크릴릭 폴리머, 메틸 메타크릴릭 폴리머, 헥사메틸 메타크릴릭 폴리머 및 아크릴로니트릴 메타크릴로 니트릴 메틸메타크릴레이트 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 수지 바인더는 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지 및 폴리에테르 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  5. 중도용 주제부로서 주제부 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 평균 입자 크기가 10~150㎛ 이고 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 갖으면서 그 표면이 칼슘카보네이트로 코팅된 분말 폴리머 0.3~5 중량%;, 차열 유색안료 2~15 중량%, 수지 바인더를 고형분으로 40~75 중량%, 충진안료 10~45 중량% 및 첨가제와 희석제 1~10 중량%를 포함하는 도료 조성물을 사용하고, 상기 중도용 주제부에 대하여 무게비로 1:1.1~1.8의 비율로 중도용 경화제부를 혼합하여 중도 도료 조성물을 제조하는 단계;
    기재상에 상기 중도 도료 조성물을 도포하여 중도 도막을 형성하는 단계; 및
    상기 중도 도막 상부에 상도 도료 조성물을 도포하여 상도 도막을 형성하는 단계를 포함하는 도막의 형성방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상도 도료 조성물은 상도용 주제부 및 상도용 경화제부를 무게비로 5:0.8~1.5의 비율로 혼합하여 제조되며, 상기 상도용주제부는 주제부 총량을 기준으로 할 때
    차열안료 5~35 중량%;
    방열안료 0.5~5 중량%;
    아크릭우레탄 수지 바인더를 고형분으로 20~45 중량%; 및
    첨가제와 희석제 25~50 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 형성방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방열안료는 산화알루미늄(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 형성방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 중도 도막은 두께가 1,000~3,000㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 형성방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 상도 도막은 두께가 30~120㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 형성방법.

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