KR102355547B1 - 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents

탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

우수한 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접합력을 갖는 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법에 대한 발명이 개시된다.
본 발명에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접합력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물은 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량%; 중공필러 10 ~ 20 중량%; 유동화제 0.1 ~ 3 중량%; 알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%; 나트라졸 0.1 ~ 1 중량%; 소포제 0.5 ~ 3 중량%; 덱스트린 1 ~ 5 중량%; 방부제 0.1 ~ 2 중량%; 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%; 유리섬유 3 ~ 5 중량%; 및 나머지 개질된 실란실리케이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법{NON-FLAMMABLE PAINT COMPOSITION FOR COATING CEILING-TYPE WARMER WITH EXCELLENT DEODORIZATION, ANTIBACTERIAL, ANTI-CONDENSATION AND ADHESION PROPERTIES, ANS METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 도포하고 경화시켜 불연성 도막을 형성하는 것에 의해 화염이 확산되는 것을 미연에 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 휘발성 유기물질(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 탈취 및 흡수 기능이 우수하고, 탈수 기능을 가져 습도를 조절할 수 있어 결로를 방지하고 우수한 항균성을 발휘할 수 있는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실내에는 실내 공간에 열을 공급하도록 난방장치가 설치된다. 난방장치에는 실내 공간에 복사열을 발산시키는 복사난방기가 있다. 복사낭방기는 주로 천장에 설치되는 천장형 온풍기이다. 천장형 온풍기는 케이스와, 케이스의 내측에 배치되는 열선과, 열선에서 발생되는 열기를 실내에 방출하는 방열판을 포함한다.
종래의 천장형 온풍기는 케이스의 내부면에 도료를 도포하고 있으나, 종래의 도료는 단지 도료의 기능을 갖는 일반적인 도료이고 결로 방지 효과를 갖는 기능성 도료는 아니다. 이러한 결로 방지용 도료는 일반적인 도료를 사용하고 결로 방지 효과를 주기 위하여 도료의 주성분인 수지와 첨가제의 종류 및 함량을 변화시켜서 도료를 제조하였으나, 이러한 방법으로 제조되는 도료는 결로 방지 효과가 우수하지 못하다는 문제가 있다.
아울러, 종래의 천장형 온풍기는 바이메탈 등의 안전장치의 이상으로 인해 전원이 계속 공급됨에 따라 발열 지속으로 온도가 상승하여 화염이 발생하는 문제가 있었다.
또한, 종래의 천장형 온풍기는 내부에 쌓인 먼지로 인한 기기 이상으로 스파크가 붙어서 화재가 발생할 수 있었다.
또한, 종래의 천장형 온풍기는 천장에 설치되어 있으므로, 천장 자재나 내장재 등에서 배출되는 유해한 화학물질에 의해 폼알데하이드 등의 유기성 휘발물질(Volatile Organic Compounds, VOCs) 또는 곰팡이 등이 발생할 수 있다. 이러한 화학물질의 농도는, 신축 주택인 경우에 더욱 심각하고, 온도 또는 습도가 높을수록 폼알데하이드 등의 배출 농도가 높아진다.
따라서, 천장형 온풍기의 케이스에 도포되어 사용되는 도료는 탈취성이 우수하면서, 화염을 차단할 수 있는 불연성 도료가 요구되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1342568호(2013. 12. 17 공고, 발명의 명칭: 무기질 도료 조성물 및 그 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 천장형 온풍기의 안전장치(바이메탈 등)의 이상으로 인해 전원이 계속 공급됨에 따라 발열 지속으로 온도가 상승하여 화염이 발생하거나, 또는 천장형 온풍기의 내부에 쌓인 먼지로 인한 기기 이상으로 스파크가 붙어서 화재가 발생하더라도, 천장형 온풍기의 케이스의 내부면에 불연성 도료를 도포하고 경화시켜 불연성 도막을 형성하는 것에 의해 화염이 확산되는 것을 미연에 차단할 수 있는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물은 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량%; 중공필러 10 ~ 20 중량%; 유동화제 0.1 ~ 3 중량%; 알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%; 나트라졸 0.1 ~ 1 중량%; 소포제 0.5 ~ 3 중량%; 덱스트린 1 ~ 5 중량%; 방부제 0.1 ~ 2 중량%; 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%; 유리섬유 3 ~ 5 중량%; 및 나머지 개질된 실란실리케이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다공성 세라믹 분말은 제올라이트, 알루미나, 지르코니아 및 실리카 중 선택된 1종 이상을 포함하며, 0.1 ~ 1㎛의 평균 직경을 갖는다.
상기 중공필러는 플라이애쉬 중공체, 세라믹 중공체, 시라스 발룬(Shirasu balloon), 실리카 발룬, 맥반석 발룬 및 미네랄 발룬 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
상기 유리섬유는 평균 직경이 1 ~ 5㎛이고, 평균 길이가 0.5 ~ 1mm인 것이 이용된다.
상기 불연성 도료 조성물은 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 0.5 ~ 3 중량%;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 제조 방법은 (a) 알콕시실란을 산 처리로 가수분해시켜 가수분해성 실란화합물을 형성한 후, 상기 가수분해성 실란화합물에 포타슘실리케이트 및 용매를 혼합하고, 80 ~ 100℃에서 1 ~ 2시간 동안 반응시켜 개질된 실란실리케이트를 형성하는 단계; (b) 상기 개질된 실란실리케이트에 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제 및 알루미늄 증점제를 첨가하고, 500 ~ 1,000rpm의 속도로 교반하면서 초음파 처리하여 1차 혼합하는 단계; 및 (c) 상기 1차 혼합된 혼합물에 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 및 유리섬유를 첨가하고, 1,500 ~ 2,500rpm의 속도로 교반하면서, 초음파 처리로 2차 혼합하여 불연성 도료 조성물을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계에서, 상기 1차 혼합의 초음파 처리는 15 ~ 20kHz 및 30 ~ 50W의 출력 전력 조건으로 1 ~ 3시간 동안 실시한다.
상기 (c) 단계에서, 상기 2차 혼합의 초음파 처리는 30 ~ 40kHz 및 210 ~ 230W의 출력 전력 조건으로 5 ~ 20분 동안 실시한다.
상기 (c) 단계에서, 상기 불연성 도료 조성물은 상기 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량, 중공필러 10 ~ 20 중량%, 유동화제 0.1 ~ 3 중량%, 알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 나트라졸 0.1 ~ 1 중량%, 소포제 0.5 ~ 3 중량%, 덱스트린 1 ~ 5 중량%, 방부제 0.1 ~ 2 중량%, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%, 유리섬유 3 ~ 5 중량% 및 나머지 개질된 실란실리케이트를 포함한다.
상기 (c) 단계에서, 상기 1차 혼합된 혼합물에 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 0.5 ~ 3 중량%를 더 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 불연성 도료 조성물은 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 도포하고 경화하는 것에 의해 불연성 도막을 형성하게 된다.
이에 따라, 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 형성된 불연성 도막은 천장형 온풍기의 안전장치(바이메탈 등)의 이상으로 인해 전원이 계속 공급됨에 따라 발열 지속으로 온도가 상승하여 화염이 발생하거나, 또는 천장형 온풍기의 내부에 쌓인 먼지로 인한 기기 이상으로 스파크가 붙어서 화재가 발생하더라도, 화염이 확산되는 것을 미연에 차단할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 불연성 도료 조성물은 휘발성 유기물질(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 탈취 및 흡수 기능이 우수하고, 탈수 기능을 가져 습도를 조절할 수 있으므로 결로를 방지할 수 있으며, 우수한 항균성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 불연성 도료 조성물은 고온 접착력이 우수하여 장기간 동안 사용하더라도 천장형 온풍기의 케이스 내부면에서 탈락되는 것 없이 안정적으로 부착된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 및 그 제조 방법의 실시예들을 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물
본 발명의 실시예에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물은 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 도포하고 경화하는 것에 의해 불연성 도막을 형성하게 된다.
이에 따라, 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 형성된 불연성 도막은 천장형 온풍기의 안전장치(바이메탈 등)의 이상으로 인해 전원이 계속 공급됨에 따라 발열 지속으로 온도가 상승하여 화염이 발생하거나, 또는 천장형 온풍기의 내부에 쌓인 먼지로 인한 기기 이상으로 스파크가 붙어서 화재가 발생하더라도, 화염이 확산되는 것을 미연에 차단할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 불연성 도료 조성물은 휘발성 유기물질(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 탈취 및 흡수 기능이 우수하고, 탈수 기능을 가져 습도를 조절할 수 있으므로 결로를 방지할 수 있으며, 우수한 항균성을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 불연성 도료 조성물은 고온 접착력이 우수하여 장기간 동안 사용하더라도 천장형 온풍기의 케이스 내부면에서 탈락되는 것 없이 안정적으로 부착된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물은 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량%, 중공필러 10 ~ 20 중량%, 유동화제 0.1 ~ 3 중량%, 알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 나트라졸 0.1 ~ 1 중량%, 소포제 0.5 ~ 3 중량%, 덱스트린 1 ~ 5 중량%, 방부제 0.1 ~ 2 중량%, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%, 유리섬유 3 ~ 5 중량% 및 나머지 개질된 실란실리케이트를 포함한다.
개질된 실란실리케이트는 불연성 도료 조성물의 주 성분으로 결합제로 사용된다. 이러한 개질된 실란실리케이트는 이중 유-무기 반응성을 통해 공유결합을 형성함으로써 금속 재질의 천장형 온풍기의 케이스에 대한 접착력을 강화시키는 역할을 한다.
이러한 개질된 실란실리케이트는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 20 ~ 60 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 30 ~ 40 중량%를 제시할 수 있다. 개질된 실란실리케이트가 20 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 천장형 온풍기의 케이스와의 접착력 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 개질된 실란실리케이트가 60 중량%를 초과할 경우에는 개질된 실란실리케이트의 다량 첨가로 인하여 기계적 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다.
다공성 세라믹 분말은 유기성 휘발물질(Volatile Organic Compounds, VOCs) 또는 곰팡이 등의 번식을 억제하여 탈취성을 향상시킴과 더불어, 불연성 도막의 강도를 보강하는 역할을 한다.
다공성 세라믹 분말은 불연성 도료 조성물 전체 중량의 20 ~ 40 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 25 ~ 35 중량%를 제시할 수 있다. 다공성 세라믹 분말이 20 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 탈취성 및 강도 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 다공성 세라믹 분말이 40 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 고분자의 경화 반응에 방해가 되어 오히려 강도를 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
이러한 다공성 세라믹 분말은 제올라이트, 알루미나, 지르코니아 및 실리카 중 선택된 1종 이상을 포함한다. 이때, 다공성 세라믹 분말은 0.1 ~ 1㎛의 평균 직경을 갖는 입자상 또는 섬유상인 것을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 다공성 세라믹 분말의 평균 직경이 0.1㎛ 미만일 경우에는 불연성 도료 조성물의 표면에 직접적으로 노출될 우려가 있으므로 바람직하지 못하다. 반대로, 세라믹 분말의 평균 직경이 1㎛를 초과할 경우에는 분산 안정화를 이루기 어려운 문제가 있다.
여기서, 다공성 세라믹 분말은 실란 커플링제에 의해 코팅된 것을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 실란 커플링제는 다공성 세라믹 분말과 개질된 실란실리케이트 간의 계면친화력을 향상시켜 분산성을 개선시키게 된다. 실란 커플링제로는 아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란, 비스[(3-트리에톡시실릴)프로필]아민, N-(트리에톡시실릴메틸)아닐린, 트리에톡시실릴메틸)디에틸아민, 1-[3-(트리에톡시실릴)프로필]우레아 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 분말은 서로 상이한 직경을 갖는 제1 다공성 세라믹 분말 및 제2 다공성 세라믹 분말을 2 : 1 ~ 4 ~ 1의 중량비로 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 제1 다공성 세라믹 분말은 0.1 ~ 0.4㎛의 평균 직경을 갖고, 제2 다공성 세라믹 분말은 0.5 ~ 1㎛의 평균 직경을 가질 수 있다.
이와 같이, 상대적으로 평균 직경이 작은 제1 다공성 세라믹 분말을 평균 입경이 큰 제2 다공성 세라믹 분말 보다 많은 함량 비율로 첨가하는 것이 바람직한데, 이는 제1 다공성 세라믹 분말이 제2 다공성 세라믹 분말 보다 표면적이 크므로 평균 직경이 작은 제1 다공성 세라믹 분말과 개질된 실란실리케이트 간의 계면 친화력이 우수하여 분산 안정성이 보다 향상될 수 있게 된다. 이와 같이, 제2 다공성 세라믹 분말의 함량이 증가할수록 분산 안정성이 나빠질 수 있으므로, 제2 다공성 세라믹 분말은 제1 다공성 세라믹 분말 보다 적은 함량으로 첨가되어야 한다.
중공필러는 단열성 및 내화성능을 향상시키기 위해 첨가된다. 이러한 중공필러는 플라이애쉬 중공체, 세라믹 중공체, 시라스 발룬(Shirasu balloon), 실리카 발룬, 맥반석 발룬 및 미네랄 발룬 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
이러한 중공필러는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 10 ~ 20 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 14 ~ 18 중량%를 제시할 수 있다.
중공필러의 첨가량이 10 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 단열성 및 내화성능 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 중공필러의 첨가량이 20 중량%를 초과할 경우에는 중공 구조로 이루어진 중공필러가 다량 첨가되는데 기인하여 강도를 저해하는 요인으로 작용할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
유동화제는 불연성 도료 조성물의 유동 특성을 향상시켜 형성되는 불연성 도막의 평탄성을 증가시키고, 불연성 도막을 형성하기 위한 작업성을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 유동화제는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 0.1 ~ 3 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 1 ~ 2 중량%를 제시할 수 있다. 유동화제의 첨가량이 0.1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유동성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 유동화제의 첨가량이 3 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 강도를 저하시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
알루미늄 증점제 및 나트라졸(natrasol)은 점도를 유지시켜 일정한 크기의 알갱이 입자 형성과 안정성에 큰 역할을 하며, 이외에도 다양한 증점제를 추가로 사용함으로써 각 성분의 장점을 적용하면서 비용을 절감시킬 수 있다. 이러한 알루미늄 증점제 및 나트라졸 각각은 불연성 도료 조성물 전체 중량의 0.1 ~ 1 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 0.3 ~ 0.6 중량%를 제시할 수 있다.
소포제는 불연성 도료 조성물 제조 과정이나, 스프레이 코팅으로 불연성 도막을 형성하는 과정시, 기포 제거 또는 기포 생성을 억제하기 위한 목적으로 첨가된다.
소포제는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 3 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 1.5 ~ 2.0 중량%를 제시할 수 있다. 소포제의 첨가량이 0.5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 기포 제거 또는 기포 생성 억제 효과가 미미하여, 불연성 도막에 분화구 현상이 나타나거나, 불연성 도막의 강도를 약화시켜 표면결함을 일으킬 수 있으므로, 바람직하지 못하다. 반대로, 소포제의 첨가량이 3 중량%를 초과할 경우에는 다량 첨가로 인해 불순물로 존재하여 강도를 저하시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
덱스트린은 불연성 도막의 내스크래치성 및 스크래치 복원성을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 덱스트린은 불연성 도료 조성물 전체 중량의 1 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 2 ~ 3 중량%를 제시할 수 있다. 덱스트린의 첨가량이 1 중량% 미만일 경우에는 불연성 도막의 탄성, 유연성 및 내스크래치성 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 덱스트린의 첨가량이 5 중량%를 초과하여 과다하게 첨가될 경우에는 불연성 도막의 경도를 저하시킬 우려가 있다.
방부제는 불연성 도료 조성물이 부패되거나 불연성 도막의 붕괴를 막아주는 역할을 한다.
이러한 방부제는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 0.1 ~ 2 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 0.5 ~ 1.0 중량%를 제시할 수 있다. 방부제의 첨가량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 부패도가 빨라 불연성 도료 조성물의 유통기한의 단축을 가져올 수 있다. 반대로, 방부제의 첨가량이 2 중량%를 초과할 경우에는 접착력 저하를 야기할 수 있다.
에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지는 개질된 실란실리케이트와 함께 접착력을 강화함과 더불어, 강도를 향상시키는 역할을 한다.
이러한 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 10 ~ 30 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 15 ~ 20 중량%를 제시할 수 있다. 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지의 첨가량이 10 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 접착력 및 강도 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지의 첨가량이 30 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지의 과다 첨가로 인하여 기계적 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다.
유리섬유는 규산염을 주성분으로 하는 유리를 용융 및 가공하여 섬유 모양으로 가공한 것으로, 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다. 이러한 유리섬유는 극히 미세한 직경의 노즐을 통하여 융해 상태의 유리를 그대로 급격히 잡아 뽑아 순간적으로 결정화되지 않도록 급냉 및 고화하여 제조될 수 있다.
이때, 유리섬유는 평균 직경이 1 ~ 5㎛이고, 평균 길이가 0.5 ~ 1mm인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 유리섬유의 평균 직경이 1 ~ 5㎛의 범위를 가질 경우, 우수한 충격 보강의 효과를 얻을 수 있다. 아울러, 유리섬유의 평균 길이가 0.5 ~ 1mm 의 범위를 가질 경우, 압출기 등의 가공기기에 투입하는 것이 용이하며, 충격 보강 효과도 크게 개선될 수 있다.
유리섬유는 단면이 원형, 타원형, 직사각형 또는 두 개의 원형이 연결된 아령 모양의 것을 사용할 수 있다. 이때, 유리섬유는 단면의 종횡비(aspect ratio)가 1.5 미만의 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 단면의 종횡비가 1인 원형 모양의 것을 사용할 수 있다. 이때, 종횡비는 유리섬유의 단면에서 가장 작은 직경에 대한 가장 긴 직경의 비율로 정의된다. 단면의 종횡비 범위를 가진 유리섬유를 사용할 경우 가격적인 측면에서 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 단면이 원형인 유리섬유를 사용하여 치수 안정성 및 외관을 좋게 할 수 있다.
유리 섬유는 불연성 도료 조성물 전체 중량의 3 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 3.5 ~ 4.5 중량%를 제시할 수 있다. 유리 섬유의 첨가량이 3 중량% 미만일 경우에는 기계적 강도 향상 효과가 미미하여 내충격성 개선 효과를 기대하기 어렵다. 반대로, 유리 섬유의 첨가량이 5 중량%를 초과할 경우에는 유리 섬유의 다량 첨가로 인해 투명성이 저하될 뿐만 아니라, 작업성을 저해하는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물은2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판을 더 포함할 수 있다.
2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판은 불연성 도막의 강도는 저하시키지 않으면서, 접착력을 강화시킨다. 본 발명의 불연성 도료 조성물에2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판을 더 첨가할 시, 천장형 온풍기의 케이스와 천장형 온풍기의 내부면에 부착되는 불연성 도막 간의 접착력을 크게 향상시키는 것을 실험을 통하여 확인하였다.
2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판은 불연성 도료 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 3 중량%의 함량비로 첨가되며, 보다 바람직한 범위로는 1.0 ~ 2.0 중량%를 제시할 수 있다. 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판의 첨가량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 접착력 향상 효과가 미미하였다. 반대로, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판의 첨가량이 3 중량%를 초과하여 과다하게 첨가될 경우에는 기계적 강도를 저하시킬 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.
천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성 제조 방법은 개질된 실란실리케이트 형성 단계(S110), 1차 혼합 단계(S120) 및 2차 혼합 단계(S130)를 포함한다.
개질된 실란실리케이트 형성
개질된 실란실리케이트 형성 단계(S110)에서는 알콕시실란을 산 처리로 가수분해시켜 가수분해성 실란화합물을 형성한 후, 가수분해성 실란화합물에 포타슘실리케이트 및 용매를 혼합하고, 80 ~ 100℃에서 1 ~ 2시간 동안 반응시켜 개질된 실란실리케이트를 형성한다.
본 단계에서, 가수분해성 실란화합물은 반응온도 80 ~ 100℃를 유지하며, 알콕시실란 100 중량부에 강산 5 ~ 10 중량부, 물 20 ~ 30 중량부를 15 ~ 30㎖/min 속도로 적하하여 희석하여 1 ~ 3시간 동안 300 ~ 500rpm의 속도로 교반하는 것에 의해 제조될 수 있다. 이때, 산 처리는 황산, 염산, 불산, 인산 등에서 선택된 1종 이상의 산성 용액이 이용될 수 있다.
1차 혼합
1차 혼합 단계(S120)에서는 개질된 실란실리케이트에 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제 및 알루미늄 증점제를 첨가하고, 500 ~ 1,000rpm의 속도로 교반하면서 초음파 처리하여 1차 혼합한다.
본 단계에서, 1차 혼합의 초음파 처리는 15 ~ 20kHz 및 30 ~ 50W의 출력 전력 조건으로 1 ~ 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 초음파 출력 전력이 30W 미만이거나, 초음파 처리 시간이 1시간 미만일 경우에는 개질된 실란실리케이트, 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제 및 알루미늄 증점제가 용매에 균일하게 혼합되지 못할 우려가 있다. 반대로, 초음파 출력 전력이 50W를 초과하거나, 초음파 처리 시간이 3시간을 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조 비용 및 시간을 만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
2차 혼합
2차 혼합 단계(S130)에서는 1차 혼합된 혼합물에 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 및 유리섬유를 첨가하고, 1,500 ~ 2,500rpm의 속도로 교반하면서, 초음파 처리로 2차 혼합하여 불연성 도료 조성물을 형성한다.
본 단계에서, 2차 혼합의 초음파 처리는 1차 혼합의 초음파 처리 보다 고 출력 전력 조건으로 단 시간 내로 처리하는 것이 바람직한데, 이는 고출력 전력 조건으로 단 시간 내에 2차 혼합하여 분산성을 극대화하기 위함이다.
이를 위해, 2차 혼합의 초음파 처리는 30 ~ 40kHz 및 210 ~ 230W의 출력 전력 조건으로 5 ~ 20분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 1차 혼합된 혼합물에 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 및 유리섬유을 첨가하고 교반하는 과정에서, 2차로 고출력 초음파 처리를 수행하게 되면, 일정 시간의 경과 후 버블 붕괴(bubble collapse)가 될 때 국소적으로 5000K의 온도와 1000bar 정도의 압력 그리고 1010K/s의 가열비 및 냉각비 등이 극한의 조건(extreme condition)을 갖게 되어, 분산 효율을 극대화할 수 있게 된다.
이때, 초음파 출력 전력이 210W 미만이거나, 초음파 처리 시간이 5분 미만일 경우에는 고출력 전력을 공급했음에도 불구하고, 각 성분들 간이 균일하게 분산되지 못할 우려가 있다. 반대로, 초음파 출력 전력이 230W를 초과하거나, 초음파 처리 시간이 20분을 초과할 경우에는 고출력 전력에 과도한 시간이 노출되는데 기인하여 혼합물 내의 성분들이 손상될 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.
본 단계에서, 불연성 도료 조성물은 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량, 중공필러 10 ~ 20 중량%, 유동화제 0.1 ~ 3 중량%, 알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 나트라졸 0.1 ~ 1 중량%, 소포제 0.5 ~ 3 중량%, 덱스트린 1 ~ 5 중량%, 방부제 0.1 ~ 2 중량%, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%, 유리섬유 3 ~ 5 중량% 및 나머지 개질된 실란실리케이트 40 ~ 70 중량%를 포함하는 조성 및 조성비를 가질 수 있다. 아울러, 본 단계에서, 1차 혼합된 혼합물에 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 0.5 ~ 3 중량%를 더 첨가하는 것이 보다 바람직하다.
상기의 과정에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 제조 방법이 종료될 수 있다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 불연성 도료 조성물은 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 도포하고 경화하는 것에 의해 불연성 도막을 형성하게 된다.
이에 따라, 천장형 온풍기의 케이스 내부면에 형성된 불연성 도막은 천장형 온풍기의 안전장치(바이메탈 등)의 이상으로 인해 전원이 계속 공급됨에 따라 발열 지속으로 온도가 상승하여 화염이 발생하거나, 또는 천장형 온풍기의 내부에 쌓인 먼지로 인한 기기 이상으로 스파크가 붙어서 화재가 발생하더라도, 화염이 확산되는 것을 미연에 차단할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 불연성 도료 조성물은 휘발성 유기물질(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 탈취 및 흡수 기능이 우수하고, 탈수 기능을 가져 습도를 조절할 수 있으므로 결로를 방지할 수 있으며, 우수한 항균성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 불연성 도료 조성물은 고온 접착력이 우수하여 장기간 동안 사용하더라도 천장형 온풍기의 케이스 내부면에서 탈락되는 것 없이 안정적으로 부착된다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 불연성 도료 조성물 제조
실시예 1
알콕시실란 100 중량부에 강산 10 중량부, 물 30 중량부를 25㎖/min 속도로 적하하여 희석하여 1시간 동안 반응온도 85℃를 유지하면서 450rpm으로 교반하여 가수분해성 실란화합물을 수득한 후, 포타슘실리케이트 100 중량부에 대하여 가수분해성 실란화합물 8 중량부 및 물 10 중량부를 첨가하여 85℃에서 2시간 동안 반응시켜 개질된 실란실리케이트를 제조하였다.
다음으로, 표 1에 기재된 조성비로 실란실리케이트에 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제 및 알루미늄 증점제를 첨가하고, 700rpm의 속도로 교반하면서 17kHz 및 40W의 출력 전력 조건으로 2시간 동안 초음파 처리하여 1차 혼합하였다.
다음으로, 1차 혼합된 혼합물에 표 1에 기재된 조성비로 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 및 유리섬유을 첨가하고, 1,500rpm의 속도로 교반하면서, 35kHz 및 220W의 출력 전력 조건으로 10분 동안 초음파 처리로 2차 혼합하여 불연성 도료 조성물을 제조하였다.
여기서, 다공성 세라믹 분말은 0.5㎛의 평균직경을 갖는 제올라이트를 이용하였고, 유리섬유는 평균 직경이 3㎛이고, 평균 길이가 0.7mm인 것을 이용하였다.
실시예 2
표 1에 기재된 조성비로 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지, 유리섬유 및 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판을 첨가하고, 2,000rpm의 속도로 교반하면서, 35kHz 및 230W의 출력 전력 조건으로 15분 동안 초음파 처리로 2차 혼합하였고, 다공성 세라믹 분말로 0.2㎛의 평균직경을 갖는 제올라이트와 0.7㎛의 평균직경을 갖는 제올라이트를 3 : 1의 중량비로 혼합한 것을 이용한 것을 제외하고는 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 3
표 1에 기재된 조성비로 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지, 유리섬유 및 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판을 첨가하고, 2,500rpm의 속도로 교반하면서, 35kHz 및 210W의 출력 전력 조건으로 20분 동안 초음파 처리로 2차 혼합하였고, 다공성 세라믹 분말로 0.3㎛의 평균직경을 갖는 제올라이트와 0.6㎛의 평균직경을 갖는 제올라이트를 4 : 1의 중량비로 혼합한 것을 이용하고, 유리섬유로 평균 직경이 2㎛이고, 평균 길이가 0.6mm인 것을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 불연성 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 1
알콕시실란 100 중량부에 강산 10 중량부, 물 30 중량부를 25㎖/min 속도로 적하하여 희석하여 1시간 동안 반응온도 85℃를 유지하면서 450rpm으로 교반하여 가수분해성 실란화합물을 수득한 후, 포타슘실리케이트 100 중량부에 대하여 가수분해성 실란화합물 8 중량부 및 물 10 중량부를 첨가하여 85℃에서 2시간 동안 반응시켜 개질된 실란실리케이트를 제조하였다.
다음으로, 표 1에 기재된 조성비로 실란실리케이트에 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제, 알루미늄 증점제, 나트라졸, 소포제, 덱스트린 및 방부제를 첨가하고, 700rpm의 속도로 교반하면서 15kHz 및 30W의 출력 전력 조건으로 3시간 동안 초음파 처리하여 불연성 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 2
표 1에 기재된 조성비로 실란실리케이트에 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제, 알루미늄 증점제, 나트라졸, 소포제, 덱스트린 및 방부제를 첨가하고, 700rpm의 속도로 교반하면서 15kHz 및 40W의 출력 전력 조건으로 2시간 동안 초음파 처리한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 불연성 도료 조성물을 제조하였다.
[표 1] (단위 : wt%)
Figure 112021027919803-pat00001
2. 물성 평가
표 2는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 불연성 도료 조성물에 대한 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
1) 탈취성
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 불연성 도료 조성물에 대하여, KSM 0062 : 2003에 의거하여 NH3 투입한 후, 4주 경과 후 투입량에 대한 검출량을 측정하였다.
2) 결로방지성
직경 100mm, 높이 50mm의 원뿔형 금속판을 제작하고, 원뿔형 금속판에 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 불연성 도료 조성물을 각각 스프레이 코팅하고, 경화하여 300㎛ 두께의 불연성 도막을 형성한 후, 결로 유도를 위한 온도차를 주기 위해 얼음을 준비하고, 원뿔형 금속판을 뒤집어 준비된 얼음을 가득 채우고 15℃, 상대습도 70% 조건에서 5시간 동안 유지하면서 원뿔의 외부 표면에 결로 발생 여부를 육안으로 확인하였다.
3) 접착력
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 불연성 도료 조성물을 금속판에 각각 스프레이 코팅하고, 경화하여 200㎛ 두께의 불연성 도막을 형성한 후, KS M ISO4624:2016에 의거하여 부착강도를 측정하였다.
[표 2]
Figure 112021027919803-pat00002
표 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 3에 따른 불연성 도료 조성물을 사용할 경우, 94% 이상의 높은 탈취성을 나타내었다. 반면, 비교예 1 ~ 2에 따른 불연성 도료 조성물을 사용할 경우, 76% 이하의 탈취성을 나타내었다.
또한, 실시예 1 ~ 3에 따른 불연성 도료 조성물을 이용한 시편의 경우, 5시간 경과후에도 육안상으로 표면결로가 발생하지 않은 것을 확인하였다. 반면, 비교예 1 ~ 2에 따른 불연성 도료 조성물을 이용한 시편의 경우, 3시간 이내에 모두 표면결로가 발생한 것을 육안으로 확인하였다.
아울러, 실시에 1 ~ 3에 따른 불연성 도료 조성물을 이용하여 제조된 불연성 도막은 2.5N/㎟ 이상의 높은 부착강도를 나타내었다. 특히, 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판이 더 첨가된 실시예 2 ~ 3가 실시예 1에 비하여 부착강도가 크게 증가한 것을 확인하였다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
S110 : 개질된 실란실리케이트 형성 단계
S120 : 1차 혼합 단계
S130 : 2차 혼합 단계

Claims (10)

  1. 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량%;
    중공필러 10 ~ 20 중량%;
    유동화제 0.1 ~ 3 중량%;
    알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%;
    나트라졸 0.1 ~ 1 중량%;
    소포제 0.5 ~ 3 중량%;
    덱스트린 1 ~ 5 중량%;
    방부제 0.1 ~ 2 중량%;
    에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%;
    유리섬유 3 ~ 5 중량%; 및
    나머지 개질된 실란실리케이트;를 포함하며,
    상기 불연성 도료 조성물은
    2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 0.5 ~ 3 중량%;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 분말은
    제올라이트, 알루미나, 지르코니아 및 실리카 중 선택된 1종 이상을 포함하며, 0.1 ~ 1㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중공필러는
    플라이애쉬 중공체, 세라믹 중공체, 시라스 발룬(Shirasu balloon), 실리카 발룬, 맥반석 발룬 및 미네랄 발룬 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유는
    평균 직경이 1 ~ 5㎛이고, 평균 길이가 0.5 ~ 1mm인 것이 이용되는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물.
  5. 삭제
  6. (a) 알콕시실란을 산 처리로 가수분해시켜 가수분해성 실란화합물을 형성한 후, 상기 가수분해성 실란화합물에 포타슘실리케이트 및 용매를 혼합하고, 80 ~ 100℃에서 1 ~ 2시간 동안 반응시켜 개질된 실란실리케이트를 형성하는 단계;
    (b) 상기 개질된 실란실리케이트에 다공성 세라믹 분말, 중공필러, 유동화제 및 알루미늄 증점제를 첨가하고, 500 ~ 1,000rpm의 속도로 교반하면서 초음파 처리하여 1차 혼합하는 단계; 및
    (c) 상기 1차 혼합된 혼합물에 나트라졸, 소포제, 덱스트린, 방부제, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 및 유리섬유를 첨가하고, 1,500 ~ 2,500rpm의 속도로 교반하면서, 초음파 처리로 2차 혼합하여 불연성 도료 조성물을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 불연성 도료 조성물은
    상기 다공성 세라믹 분말 20 ~ 40 중량, 중공필러 10 ~ 20 중량%, 유동화제 0.1 ~ 3 중량%, 알루미늄 증점제 0.1 ~ 1 중량%, 나트라졸 0.1 ~ 1 중량%, 소포제 0.5 ~ 3 중량%, 덱스트린 1 ~ 5 중량%, 방부제 0.1 ~ 2 중량%, 에피클로로히드린 변성 페놀포름알데히드 수지 10 ~ 30 중량%, 유리섬유 3 ~ 5 중량% 및 나머지 개질된 실란실리케이트를 포함하며,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 1차 혼합된 혼합물에 2,2-비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)프로판 0.5 ~ 3 중량%를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 1차 혼합의 초음파 처리는
    15 ~ 20kHz 및 30 ~ 50W의 출력 전력 조건으로 1 ~ 3시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 2차 혼합의 초음파 처리는
    30 ~ 40kHz 및 210 ~ 230W의 출력 전력 조건으로 5 ~ 20분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 탈취성, 항균성, 결로방지성 및 접착력이 우수한 천장형 온풍기 코팅용 불연성 도료 조성물 제조 방법.
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