KR102185826B1

KR102185826B1 - 단열 도료 조성물 및 이를 사용한 단열 시공 방법

Info

Publication number: KR102185826B1
Application number: KR1020200015758A
Authority: KR
Inventors: 최익준; 임현주; 김영진; 박다연
Original assignee: 주식회사 유진케미칼; 최익준
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2020-12-02

Abstract

본 발명은, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부 및 실리카졸 30~50 중량부를 포함하는 단열 도료 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 단열 도료 조성물은 단열 성능이 우수할 뿐만 아니라 접착력 및 내구성이 우수하여 외부 충격이나 단열 도료 조성물이 시공된 건축 구조물의 진동 등에 의해 쉽게 손상되지 않고 장기간 단열 성능을 나타낼 수 있다.

Description

단열 도료 조성물 및 이를 사용한 단열 시공 방법{Heat-insulating paint composition and heat-insulating method using the same}

본 발명은 중공구형 세라믹 분말을 포함하는 단열 도료 조성물 및 이를 사용한 단열 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 구조물은 외부의 기온이나 날씨 조건에 영향을 받지 않고 실내의 온도를 일정하게 유지하기 위해 다양한 단열재를 적용하여 건축된다.

단열재에 의한 단열 효과가 높을수록 외부 기온의 영향을 적게 받기 때문에 에어컨이나 난방기 등 인위적인 냉, 난방 시설 사용 및 유지에 따르는 에너지 절감 효과가 증진되므로, 최근 지어지는 건축 구조물의 경우에는 특히 더 단열 시공에 신경써서 건축되고 있다.

단열재는 크게 단열패널과 단열도료로 나뉘는데, 단열패널은 주로 성형 방식이나 충진 방식으로 제조된 것으로, 단열 작업이 용이하고 작업 시간이 적게 소요되는 장점이 있는 반면, 석면이나 그라스 울 등의 재료가 사용되는 경우에는 인체에 유해한 문제가 있고, 스티로폼이나 우레탄폼 등과 같은 재료가 사용되는 경우에는 패널 자체의 두께로 인한 내부 공간의 손실이 큰 문제가 있다. 뿐만 아니라, 단열재 자체의 수분 흡수로 인한 보온 효과 및 내구성 감소, 보온 시설에 대한 부식 발생 우려, 수송 및 보관의 문제 등 다양한 문제가 있었다.

단열도료의 경우에는 박막 형태로 건축물의 벽면에 도장되기 때문에 시공이 간편하고 내부 공간 사용에 있어서 유리한 장점이 있으며, 이와 같은 장점으로 인해 건축 구조물의 건축 과정에서 단열재로써 채택되어 사용되기도 하지만, 이미 지어져서 사용되고 있는 건축물에 추가로 단열 시공을 할 때 더욱 유리한 장점이 있다.

그러나, 단열도료는 단열패널과 달리 두껍게 시공하기 곤란하고, 스티로폼이나 우레탄폼과 달리 내부에 별도의 기공이 존재하지 않아 열전도율이 상대적으로 더 높기 때문에 단열패널에 비해 단열 효과가 떨어지는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 단열 도료에 의한 건축물의 내부와 외부의 온도차에 의해 결로 현상이 발생하여 생활의 불편 및 벽지 등의 손상을 야기할 뿐만 아니라 곰팡이가 발생될 우려가 있다. 또한, 이러한 결로와 곰팡이의 발생에 의해 단열 도막 자체의 내구성 및 접착력이 저하되어 단열재로써 기능이 저하되는 문제가 있다.

이에, 단열성이 우수하면서도 결로 현상을 방지할 수 있으며, 내구성, 접착력 등의 물성이 장기적으로 유지될 수 있는 단열도료의 개발이 필요하다.

등록특허 제10-1630400호(2016.06.08 등록)

본 발명에 따른 단열도료는, 다양한 입자크기를 가지며, 바림직하게는 구 내부의 진공도가 약 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말을 사용하고, 난연제, 차열제, 조습제 등 각종 첨가물을 포함함으로써, 단열 성능을 향상시키고자 한다.

이러한 다공성의 세라믹 구조는, 열 전달의 3가지 메커니즘(복사, 전도, 대류)을 전체적으로 차단하여 복사방지, 전도방지, 대류방지 등으로 얇은 두께로 높은 단열 효과를 나타낼 수 있다.

또한 습도 조절이 가능하여, 열섬 현상이나 결로 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 피착면에 대한 접착력 및 도막의 내구성이 우수하여 긴 수명을 갖는 단열 도료 조성물 및 이를 사용한 단열 시공 방법을 제공하고자 한다.

기존 건축물의 단열에서는 판형의 단열재를 사용함에 따라, 단열재가 만나는 이음부의 단열 효과가 미흡하여 열교(Heat bridge) 현상 발생하여 내부 표면이 이슬점 온도 이하로 형성될 수 있다. 이러한 기존의 단열 보강용 제품은 벽체와의 접착과 판형의 단열재 끼리의 접착부위에서 온도 변화에 따른 단열재와 접착재의 열팽창 선율의 차이에 따라 벽체와 단열재 사이에 틈이 발생하여 기밀성 유지가 될 수 없는 문제가 있다.

이러한 이유로 인해 벽체의 내부 모서리와 단열재의 접착부위, 단열재 안쪽의 벽체 표면에서 결로가 발생하고, 결로로 인한 곰팡이 서식 환경이 제공될 수 있는데, 이 같은 문제는 기존의 건축 단열에서 흔히 볼 수 있는 현상이다.

이에 본 발명은 도료처럼 적용하여 얇은 도막으로 이러한 단열 미흡을 해결하고, 기밀성 있는 표면 단열로 이슬점에 노출된 벽체의 내부 표면을 감쌀 수 있는 재료로서 쾌적하고 건강한 주거환경을 제공하고자 한다.

조합된 단열 도료 조성물의 단열 특성은, 흑체(black body) 모델의 공동 복사(cavity radiation)와 같은 특성이다. 예를 들어 흡수된 열을 외부로 방사되는 특성이 온도와 파장에 따라 제한되는 특징을 지니고 있고 기존의 단열재와는 차별될 수 있다. 이러한 기술적 특징으로 인해 도막 표면 위에서는 열화상 카메라로 측정된 표면 온도가 170℃에 이르러서야 물이 끓는 현상이 나타나며, 본 발명에서는 이러한 흡수된 열에너지의 제한적인 방출을 효과적으로 구현하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 형태는, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부 및 실리카졸 30~50 중량부를 포함하는 단열 도료 조성물에 관한 것이다.

상기 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말은, 소다라임 실리케이트, 보로실리케이트 및 알루미늄실리케이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 규산염 성분으로 이루어질 수 있다.

상기 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말은, 입자크기 70~120㎛인 제1 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 50~70㎛인 제2 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 30~50㎛인 제3 중공구형 세라믹 분말 및 입자크기 20~30㎛인 제4 중공구형 세라믹 분말이 혼합된 혼합물일 수 있다.

이때, 상기 제1 중공구형 세라믹 분말, 제2 중공구형 세라믹 분말, 제3 중공구형 세라믹 분말 및 제4 중공구형 세라믹 분말이 2 : 0.8~1.7 : 0.8~1.5 : 0.1~0.8의 중량 비율로 혼합된 혼합물일 수 있다.

상기 차열제는 산화아연, 이산화티타늄 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태는, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부 및 실리카졸 30~50 중량부 및 물을 포함하는 단열 도료 조성물을 대상물의 표면에 도포하고, 건조시켜 단열 도막을 형성하는 단열 시공 방법에 관한 것이다.

상기 단열 도막은 1~4층으로 형성될 수 있다.

본 발명의 단열 도료 조성물은 중공구형 세라믹 분말을 사용하고, 난연제, 차열제, 조습제 등 각종 첨가물을 포함하여 단열 성능이 우수하고, 습도 조절이 가능하며, 열섬 현상이나 결로 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 피착면에 대한 접착력이 우수하다.

뿐만 아니라, 다양한 입자크기를 갖는 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말을 사용하여 도막의 내구성을 향상시킴으로써 긴 수명을 갖는 단열 도막을 형성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 단열 도료 조성물의 용매로 물을 사용하기 때문에 유기 용매를 사용함에 있어서 수반되는 휘발성유기화합물(VOC) 발생이 없어 친환경적이며 인체에 안전하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

본 발명은 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말을 포함하는 단열 도료 조성물 및 이를 사용한 단열 시공 방법에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 도료 조성물은, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부 및 실리카졸 30~50 중량부를 포함한다.

상기 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말은 내부에 중공을 갖는 구형의 입자로, 중공에서의 열전도율이 낮아 단열 도료의 열전도율을 낮춰 단열 기능을 부여하기 위해 사용된다.

상기 세라믹 분말로 소다라임 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미늄실리케이트 등의 규산염 물질이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 나열된 규산염 물질 중 특히 내열성, 내산성, 내알칼리성, 내수성이 우수하며 열전도도가 낮아 단열 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 가공성이 양호하여 중공구형으로 제작하기 용이한 보로실리케이트가 사용될 수 있다.

입자성 물질인 중공구형 세라믹 분말의 입도가 일정한 경우에는 입자가 차지하는 영역에 대한 입자 사이 공간의 비율이 높아 중공구형 세라믹 분말로 인한 단열 효과가 미미할 뿐만 아니라, 도료를 도포하고 건조하는 과정에서 입자 사이에 공동이 형성되어 건조 후 도막의 접착력 및 내구성을 저하시키거나, 건조하는 과정에서 용매가 증발하며 바인더의 부피가 감소하여 입자성 물질간의 접착력을 저하시키는 문제가 발생한다.

본 발명에서는 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말의 입도를 조절함으로써 입자 사이의 빈 공간에 상대적으로 작은 입자를 배치시켜 각 입자들이 서로를 견고하게 지지하면서 바인더에 의해 접착됨으로써 단열 효과와 건조 후 도막의 내구성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로 상기 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말은 서로 다른 입자크기를 갖는 입자들이 혼합된 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 입자크기 70~120㎛인 제1 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 50~70㎛인 제2 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 30~50㎛인 제3 중공구형 세라믹 분말 및 입자크기 20~30㎛인 제4 중공구형 세라믹 분말이 혼합된 혼합물일 수 있다.

구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말의 최대 입자크기가 120㎛를 초과하는 경우에는 입자의 크기가 과도하게 커져 건조 도막 표면에 요철이 발생하거나, 입자가 탈리되는 문제가 발생할 수 있고, 최소 입자크기가 20㎛ 미만인 경우에는 입자의 크기가 과도하게 작아 건조 후 비산 문제가 발생할 수 있으므로, 상술한 입자크기를 갖는 중공구형 세라믹 분말들을 함께 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 제1 중공구형 세라믹 분말, 제2 중공구형 세라믹 분말, 제3 중공구형 세라믹 분말 및 제4 중공구형 세라믹 분말이 2 : 0.8~1.7 : 0.8~1.5 : 0.1~0.8의 중량 비율로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다. 이 중량 비율은 임계 안료 부피 농도(CPVC : Critical Pigment Volume Concentration), 혹은 이에 근접한 것으로, 큰 입자 사이의 공간에 작은 입자가 위치하여 서로를 지지하는 지지력이 최대로 견고해져 도막의 내구성을 높이고, 동시에 중공구형 세라믹 분말에 의한 단열 성능을 높일 수 있는 중량 비율로, 각 중공구형 세라믹 분말은 상술한 중량 비율로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하다.

상기 수용성 고분자 수지는 바인더로써 단열 도료 조성물에 포함되는 성분들을 결합시키고, 단열 도료 조성물을 피시공면에 접착시켜 도막 형태로 형성시키기 위해 첨가되는 것이다.

수용성 고분자 수지는 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 100 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 충분한 결합력 및 접착력이 형성되지 않아 입자성 물질이 탈리되고, 건조 후 도막의 접착력 및 내구성이 저하되는 문제가 있고, 200 중량부를 초과하는 경우에는 과도한 수용성 고분자 수지의 함량으로 인해 건조 도막의 단열 성능 및 내구성이 저하되는 문제가 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

이러한 수용성 고분자 수지로, 수용성 폴리비닐알콜 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 알키드 수지 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 투명하여 원하는 색상의 부여가 가능하고, 건조 후 도막의 내수성, 내열성, 내구성이 우수하며 그 자체로 열전도도가 낮은 수용성 아크릴 수지가 사용되는 것이 바람직하다.

이때 사용되는 수용성 아크릴 수지는 중량평균분자량 50,000~100,000 g/mol인 고분자량의 아크릴 수지가 사용되는 것이 바람직한데, 이와 같이 분자량이 높은 경우 투명성이 더욱 우수하고, 스크래치 저항성, 접착성 및 충격 강도가 향상되어 도막의 내구성 향상에 기여할 수 있기 때문이다. 수용성 아크릴 수지는 입자크기는 100~200㎚인 분말상일 수 있으며, 사용시 물과 같은 용매에 분산되어 사용될 수 있다.

상기 난연제는 도막에 난연 성능을 부여하기 위해 첨가되는 것으로, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 20~30 중량부로 포함될 수 있으며, 이러한 중량 범위로 포함될 때 건조 도막의 물성 저하를 예방하면서 우수한 난연 성능을 부여할 수 있다.

난연제로는 할로겐계 난연제, 인계 난연제, 무기계 난연제 등 다양한 난연제가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 난연 효과가 우수하고, 환경 및 인체 독성이 없는 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 내열성이 우수하고 폴리인산의 열적 축중합을 촉진시켜 탈수소촉매로 작용하는 고분자 폴리인산을 생성함으로써 화재시 숯 형성을 유도하는 질소 포함 인계 난연제가 사용되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 멜라민 포스페이트나 암모늄 폴리 포스페이트 등이 사용될 수 있다.

상기 차열제는 건축 구조물이 외부의 태양 복사열을 흡수하지 않고 반사시켜 건축 구조물 내부의 냉방 부하를 최소화하고 난방 효율을 향상시키며, 도시의 열섬(heat island) 현상을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 5~10 중량부로 포함될 수 있으며, 이러한 중량 범위로 포함될 때 가장 우수한 차열 효과가 나타나며 동시에 건조 도막의 내구성 저하를 예방할 수 있다.

상기 차열제로는 산화아연, 이산화티타늄 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 혼합물이 사용되는 경우 산화아연과 이산화티타늄은 1 : 0.8~1.7 중량 비율로 혼합되어 사용되는 것이 가장 바람직하다.

차열제의 입자크기는 100~200㎚일 수 있으며, 이와 같이 입자크기가 나노 스케일로 형성됨으로써 마이크로 스케일의 중공구형 세라믹 분말을 포함하는 단열 도료 조성물 내에 균일하게 분산되어, 전체 영역에서 일정한 차열 효과를 발현할 수 있다. 또한, 차열제의 입자크기가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 균일한 분산이 곤란해지거나 입자크기가 과도하게 작아 차열 효과가 미미해지므로, 상술한 입자크기를 갖는 차열제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 조습제는 단열 도막이 시공된 건축 구조물의 습도를 조절하고, 내부와 외부의 온도차로 인한 결로 현상을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 조습제로 제올라이트와 같은 다공성의 세라믹 분말이 사용될 수 있으며, 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 5~10 중량부로 포함될 수 있다.

상기 내수성증진제는 단열 도막의 내수성을 높여 수분으로 인한 도막의 내구성이나 접착력 저하 문제 등을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 내수성증진제로는 카올린, 탈크, 클레이, 벤토나이트, 탄산칼슘과 같은 무기질 분말이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

내수성증진제는 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 10~20 중량부로 포함될 수 있으며, 10 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 내수성 증진 효과가 미미하고, 20 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 중공구형 세라믹 분말의 임계 안료 부피 농도를 과도하게 초과하여 단열 성능 및 도막의 내구성을 저하시킬 수 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

상기 실리카졸은 도막 강도를 높여 외부 충격이나 건축 구조물의 진동 등에 의한 도막의 손상을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여 30~50 중량부로 포함될 수 있으며, 이 중량 범위 내에서 사용될 때 도막의 강도 증진 효과가 최대화되고, 단열성능 저하, 내구성 저하, 접착력 저하 등의 물성 저하 문제가 발생되지 않는다.

이때 사용되는 실리카졸은, 30~100nm의 입자크기를 갖는 실리카 분말이 30~40 중량%의 농도로 물에 분산되어 있는 것을 사용할 수 있다. 이때, 실리카 분말이 분산되어 졸(sol) 상태를 유지하고 겔(gel) 상으로 변화하는 것을 방지하기 위해, 실리카 분말이 분산되는 물에는 수산화 나트륨과 같은 1A족 알칼리 금속 수산화물이 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열 도료 조성물은 건조 도막의 피착면에 대한 접착력과 강도를 향상시키기 위한 물성향상제를 추가로 더 포함할 수 있으며, 물성향상제는 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 1~4 중량부로 추가로 더 포함될 수 있고, 물성 향상제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 물성향상제에 의한 물성 향상 효과가 미미하며, 4 중량부를 초과하는 경우에는, 추가되는 함량에 따른 도막의 강도 향상 효과가 미미할 뿐만 아니라 오히려 탄성이 저하되어 피착면의 거동에 따라 도막에 손상이 발생하는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

물성향상제로는, 2-설포벤조산사이클릭무수물 및 디소듐옥타보레이트 또는 이의 수화물이 1 : 2~3 중량비로 혼합된 혼합물이 사용될 수 있고, 상기 중량비를 벗어나는 경우에는 물성 향상 효과가 미미하거나, 오히려 물성이 불량해지는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단열 도료 조성물에는 도료 제조시 통상적으로 사용되는 첨가제 성분과 용매인 물이 포함될 수 있으며, 첨가제로는 분산제, 소포제, 가소제, 건조제 등이 사용될 수 있고, 용매로는 수돗물, 증류수, 정제수, 청수 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 앞서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 도료 조성물을 사용한 단열 시공 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 먼저, 구 내부의 진공도가 100~300 torr인 중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부, 실리카졸 30~50 중량부 및 용매인 물이 포함된 단열 도료 조성물을 준비한다.

다음으로, 제조된 단열 도료 조성물을 단열 시공하고자 하는 대상물의 표면에 롤러, 붓, 스프레이 등 다양한 방식을 이용하여 도포하고, 소정 시간 건조하여 단열 도막을 형성한다. 이때, 대상물의 종류는 콘크리트, 목재, 철재 등 특별히 제한되지 않는다.

이와 같은 단열 도막은 1회 도장만으로도 단열 성능이 우수하나, 2~4회 정도 도장하는 것이 단열 성능을 높이면서도 도막의 갈라짐이나 벗겨짐을 방지할 수 있으므로, 2~4회 도장하여 다층의 단열 도막을 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

[ 제조예 ]

먼저, 중공구형 보로실리케이트 분말을 입자크기가 70~120㎛, 50~70㎛, 30~50㎛, 20~30㎛ 범위인 네 개의 군으로 나눈 뒤, 순서대로 각각 2 : 1 : 0.8 : 0.5의 중량비로 혼합하여 준비하였다.

다음으로, 상기 중공구형 보로실리케이트 분말 혼합물 100 중량부, 중량평균분자량이 약 80,000 g/mol이고, 입자크기가 100~200nm인 수용성 아크릴 수지 175 중량부, 난연제인 암모늄 폴리포스페이트 22 중량부, 차열제 8 중량부, 조습제인 제올라이트 8 중량부, 내수성증진제인 탈크 13 중량부, 도막강화제인 실리카졸 47 중량부 및 용매인 청수 150 중량부를 혼합하여 실시예 1의 단열 도료 조성물을 제조하였다.

상기 차열제로는 입자크기가 100~200nm인 산화아연과 이산화티타늄이 1:1로 혼합된 차열제 혼합물을 사용하였고, 도막강화제인 실리카졸은 30~100nm의 입자 크기를 갖는 실리카 분말이 30 중량%의 농도로 포함된 것을 사용하였다.

[ 실험예 1]

제조예와 동일한 방법을 이용하여 단열 도료 조성물을 제조하되, 중공구형 보로실리케이트 분말의 입자크기별 중량 비율을 표 1과 같이 변화시켜가며 제조하였다.

(중량부)	입자크기(㎛)
(중량부)	70~120	50~70	30~50	20~30
실시예 1	2	1	0.8	0.5
실시예 2	2	1	1	0.5
실시예 3	2	1	1.4	0.5
비교예 1	2	1	-	0.5
비교예 2	2	1	0.6	0.5
비교예 3	2	1	1.6	0.5
비교예 4	-	1	1	0.5
비교예 5	2	1	1	-
비교예 6	2	-	-	0.5

다음으로, 하기의 방법에 따라 각 단열 도료 조성물의 인장강도를 측정하고, 단열, 결로 및 내수성 실험을 수행하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.인장 강도는 ASTM D1708-13 규격에 따라 측정하였고, 시편이 파단되는 시점에서 계산되는 인장 강도를 각 조건마다 최소 5개의 시료의 측정값에 대한 평균값으로 나타내었다.

단열 성능은 두께가 5mm이고, 변의 길이가 30cm인 정육면체를 준비하여, 각 정육면체의 표면에 각 단열 도료 조성물을 2mm 두께로 도포한 뒤, 정육면체 내부에 100℃의 물이 든 컵을 두고, 30분 경과후 물의 온도를 측정하여 확인하였다. 이 실험은 온도 18℃, 상대습도 47%인 실험실에서 수행되었다.

결로 방지 성능은, 0.5mm 두께의 동판을 준비하여 각 동판에 각 단열 도료 조성물을 도포하여 약 1mm 두께의 피막을 형성한 뒤 완전 건조시키고, 동판을 고깔 모양으로 만들어 틈을 완전히 제거하고, 내부에 물과 얼음을 채워 약 3±2℃의 온도를 유지하게 한 뒤, 22℃, 상대습도 90%의 항온항습기에 넣어 최초 결로 생성시간 및 2시간 경과 후 결로량을 측정하여 판단하였다.

내수성능은, 60℃의 열원이 있는 상태에서 물을 초당 두 방울씩 높이 50cm에서 1시간부터 168시간 동안 낙하시킨 다음, 표면의 변화를 확인하여 표면의 변화가 없는 경우에는 우수(○), 표면의 변화가 거의 없는 경우에는 양호(△), 표면의 변화가 눈에 띄게 있는 경우에는 불량(X)으로 평가하였다.

	인장강도(Mpa)	단열성능(℃)	최초 결로생성시간(분)	결로량(g)	내수성능
실시예 1	8.8	50	55	2.0	△
실시예 2	9.2	55	60	1.5	○
실시예 3	8.7	52	60	1.6	○
비교예 1	3.6	33	35	5.1	△
비교예 2	5.6	36	45	2.5	△
비교예 3	6.2	34	50	2.8	△
비교예 4	3.8	32	30	5.5	△
비교예 5	3.5	34	30	6.0	△
비교예 6	3.5	30	25	6.3	△

상기 표 2의 실험 결과를 살펴보면, 실시예 1 내지 실시예 3의 경우에는 단열성능 실험 결과 단열 도막이 형성된 밀폐 공간 내부의 물의 온도가 50℃ 이상으로 유지되는 것으로 나타나 단열 성능이 우수한 것으로 판단되고, 최초 결로생성까지 약 1시간이 소요되고, 2시간 경과 후 결로량도 2.0g 이하로 매우 적은 것으로 나타나 결로 성능이 우수한 것으로 확인되었다.반면, 비교예 1 내지 비교예 6의 경우에는 단열성능 실험 결과 물의 온도가 약 30~36℃로 유지되어 실시예들에 비해 단열 성능이 현저히 저하되는 것으로 확인되었을 뿐만 아니라, 결로 성능 또한 저하되는 것으로 확인되었다.

따라서, 상기 실험 결과로부터, 본 발명의 단열 도료 조성물의 단열성능과 결로방지성능 및 내수성능을 향상시키기 위한 측면에 있어서, 입자크기가 각각 70~120㎛, 50~70㎛, 30~50㎛, 20~30㎛ 범위인 중공구형 보로실리케이트 분말을 혼합하여 사용하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었고, 이들의 혼합 비율이 2 : 0.8~1.7 : 0.8~1.5 : 0.1~0.8인 것이 더욱 바람직함을 확인할 수 있었다.

[ 실험예 2]

상기 제조예와 동일한 방법을 이용하여 단열 도료 조성물을 제조하되, 추가로 물성향상제를 중공구형 보로실리케이트 분말 100 중량부에 대하여 2.5 중량부로 첨가하여 제조하였다. 물성향상제로 2-설포벤조산사이클릭무수물(A)과 디소듐옥타보레이트 4수화물(B)이 표 3에 기재된 중량비로 혼합된 혼합물을 사용하였다.

이후, 각 단열 도료 조성물의 인장강도, 접착강도, 표면품질 및 크랙 발생 유무를 평가하여 그 결과를 표 3에 함께 기재하였다.

인장강도는 실험예 1과 동일한 방법을 이용하여 측정하였고, 접착강도는 KS F 4919의 방법에 따라 측정하였다.

표면품질은 건조 도막 표면에 요철이 발생하지 않고 매끄럽고 평활하게 형성되는지를 육안으로 관찰하여 평가하였다. 요철이 거의 없고 매끄럽게 형성되는 경우에는 우수(○), 요철이 다수 있거나, 도막이 평활하지 않은 경우에는 불량(X)인 것으로 평가하였다.

크랙은 도막을 육안으로 관찰하여 크랙의 발생 유무 및 크랙의 수와 크기에 따라 평가하였다. 크랙이 발생하지 않는 경우 우수(○), 크랙 길이가 1cm 이하인 미세 크랙이 3개 이하인 경우 양호(△), 크랙 길이가 1cm를 초과하는 크랙이 1개 이상이거나, 1cm 이하인 미세 크랙이 4개 이상인 경우 불량(X)인 것으로 평가하였다.

	A:B의 중량비	인장강도(Mpa)	접착강도(Mpa)	표면품질	크랙방지
실시예 1	-	8.8	1.9	○	○
실시예 4	1:1	9.2	1.8	△	○
실시예 5	1:2	10.8	2.6	○	○
실시예 6	1:3	11.0	2.7	○	○
실시예 7	1:4	8.6	2.0	○	△

상기 표 3의 실험 결과를 참조하면, 물성향상제가 포함되지 않은 실시예 1과 비교하여 물성향상제를 첨가한 실시예 5와 실시예 6의 인장강도 및 접착강도가 현저히 향상되는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 물성향상제를 첨가한 실시예 4와 실시예 7의 경우에는 일부 물성이나 표면의 품질이 오히려 저하되는 것으로 확인되었는데, 이는 물성향상제로 사용된 2-설포벤조산사이클릭무수물과 디소듐옥타보레이트 4수화물이 적정 비율로 혼합되지 않아 물성향상 효과를 얻지 못하고 오히려 도막의 접착력 및 강도를 저하시키기 때문에 나타난 문제고 확인된다.

따라서, 본 발명의 단열 도료 조성물의 물성을 향상시키기 위해 2-설포벤조산사이클릭무수물과 디소듐옥타보레이트 4수화물이 혼합된 혼합물을 물성향상제로 사용하되, 1 : 2~3 중량비로 혼합된 혼합물을 사용하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims

중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여,
수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부 및 실리카졸 30~50 중량부를 포함하고,
상기 중공구형 세라믹 분말은, 입자크기 70~120㎛인 제1 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 50~70㎛인 제2 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 30~50㎛인 제3 중공구형 세라믹 분말 및 입자크기 20~30㎛인 제4 중공구형 세라믹 분말이 혼합된 혼합물이며,
상기 제1 중공구형 세라믹 분말, 제2 중공구형 세라믹 분말, 제3 중공구형 세라믹 분말 및 제4 중공구형 세라믹 분말이 2 : 0.8~1.7 : 0.8~1.5 : 0.1~0.8의 중량 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 단열 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 중공구형 세라믹 분말은, 소다라임 실리케이트, 보로실리케이트 및 알루미늄실리케이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 규산염 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 단열 도료 조성물.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 차열제는, 산화아연, 이산화티타늄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 단열 도료 조성물.
중공구형 세라믹 분말 100 중량부에 대하여, 수용성 고분자 수지 150~200 중량부, 난연제 20~30 중량부, 차열제 5~10 중량부, 조습제 5~10 중량부, 내수성증진제 10~20 중량부 및 실리카졸 30~50 중량부 및 물을 포함하는 단열 도료 조성물을 대상물의 표면에 도포하는 도포 단계; 및
도포된 단열 도료 조성물을 건조시켜 단열 도막을 형성하는 도막 형성 단계;를 포함하고,
상기 중공구형 세라믹 분말은, 입자크기 70~120㎛인 제1 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 50~70㎛인 제2 중공구형 세라믹 분말, 입자크기 30~50㎛인 제3 중공구형 세라믹 분말 및 입자크기 20~30㎛인 제4 중공구형 세라믹 분말이 혼합된 혼합물이며,
상기 제1 중공구형 세라믹 분말, 제2 중공구형 세라믹 분말, 제3 중공구형 세라믹 분말 및 제4 중공구형 세라믹 분말이 2 : 0.8~1.7 : 0.8~1.5 : 0.1~0.8의 중량 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 단열 시공 방법.
제6항에 있어서,
상기 도포 단계 및 도막 형성 단계가 1~4회 수행되어, 생성되는 단열 도막이 1~4층으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 단열 시공 방법.