KR20100002101A - Aerogel coating - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An aerogel-containing organic and inorganic composite composition is provided to maintain excellent property of aerogel by maximizing the content of aerogel, to reduce thermal and sound paths by minimizing the used amount of organic/inorganic components, and to improve adhesive force and strength. CONSTITUTION: An aerogel-containing organic and inorganic composite composition comprises silica aerogel powder 10~98 volume %, micro cement 3~7 volume %, filling reinforcing material 0.5~4 volume %, CSA expansion material 0.3~1.5 volume %, inorganic antibacterial agent 0.1~0.8 volume %, microsilica 0.5~4 volume %, acrylic acid ester-copolymerized re-emulsion powder 0.2~3 volume %, strength reinforcing material 0.3~2 volume %, absorbent polymer 0.02~1 volume %, thickening and viscosity control agent 0.3~1.5 volume %, visco-elastic material 0.3~2 volume %, zeolite 0.1~0.5 volume %, oxide inorganic pigment 0.1~0.6 volume %, fiber 0.5~5 volume %, fluidization material 0.03~0.35 volume % and hydration dilution material 5~25 volume %.

Description

단열 코팅 및 성형판 제조하기 위한 에어로젤 함유 유·무기계 복합체 조성물 { AEROGEL COATING }Air-gel-containing organic-inorganic composite composition for insulation coating and molding plate production {AEROGEL COATING}

실리카 에어로젤은 초소수성 및 초경량으로 단열 방음 충격 완충재의 용도로 적용이 가능한 친환경 신소재이나 그 자체적으로는 기계적 강도 및 기타 친수성인 유·무기질계와의 혼화성이 낮아 판상내에 분말 및 비드를 충진하는등 실용화 하는데 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 발명의 특징은 초소수성인 실리카 에어로젤을 물 및 수용성 유·무기질계 재료와 점착 혼화되게 일체화하여 일반 액상의 도료와 같은 방법으로 도장 하는 것이 특징이라 하겠다. 에어로젤의 소재 개발은 국외뿐아니라 최근 국내에서도 제조 시간 단축 및 저렴한 출발 물질로의 기술 개발로 양산이 되고 있는 실정이다. 그러나 2차적으로 응용 제품을 개발하는 기술 개발이 시급한 상태로 에어로젤 소재를 상용화하기 위한 많은 연구가 진행중에 있다.Silica aerogels are ultra-hydrophobic and ultra-light, eco-friendly new materials that can be used for thermal insulation sound-absorbing shock absorbers, but they are filled with powders and beads in plates due to their low mechanical strength and miscibility with other hydrophilic organic and inorganic systems. There is a lot of difficulties in practical use. The present invention is characterized in that the superhydrophobic silica airgel is integrated with water and a water-soluble organic / inorganic material to be adhesively mixed and coated by the same method as a general liquid paint. The development of materials for airgel has been mass-produced not only in foreign countries but also recently in Korea by shortening the manufacturing time and developing the technology as an inexpensive starting material. However, a lot of research is underway to commercialize the airgel material in the urgent state of technology development to develop application products.

최근들어 여러 형태의 에어로젤 관련 소재 및 이를 활용하기 위하여 국내외 대기업 및 공공 연구소등에서 특허 기술이 출원 등록된 상태이나 상용화한 경우는 매우 드문 상태이다 본 발명의 복합 조성물과 유사한 형태로 도료화하여 상용화 한 기술은 없는 상태이며 열을 전혀 사용하지 않고 간단하게 물 및 수용성 재료 등으로 습윤화 점착화하여 수경화 되게 한 것이 본 출원의 특징이다 또한 에어로젤 그 자체의 고유 특성을 그대로 유지하게 하며 취성인 기계적 강도를 기타 재료와 복합화 하여 한층 높이고 균질화 한 것이 특징이라 하겠다. 그리고 본원의 조성비로 이루어진 조성물은 지지력 강도 부착력 등을 동시에 갖고 있으므로 코팅 용도 외에도 단단한 형태의 판상형 및 신축성이 있는 유연한 형상의 보오드 타입등으로 제조가 가능하며 용도에 맞는 성형 몰드의 적정 사용으로 여러 형태의 제품군 주형이 가능하다. 기존의 합성수지 단열재 및 일반 무기질계 판상형 및 섬유질계 단열재에 비해 월등히 우수한 특성을 갖고 있어 이를 대체 할수 있다. 에어로젤을 함유한 도료를 상용화한 경우는 전무한 상태로 본 출원의 조성비로 된 조성물을 상용화 할 경우 단열 방음재 충격 흡수재 관련 시장에 많은 변화가 예상되며 환경 친화적 재료로서 환경 보존 및 에너지 절감에 기여 한다.Recently, patent applications have been filed or commercialized in domestic and foreign conglomerates and public research institutes to utilize various types of aerogel-related materials, and it is very rare. The technology has been commercialized by coating in a similar form to the composite composition of the present invention. It is a feature of the present application that it does not use any heat and is simply wetted and tackified with water and water-soluble materials to make it harden. It also maintains the intrinsic properties of the airgel itself and maintains brittle mechanical strength. It is characterized by a higher height and homogenization by complexing with other materials. And since the composition consisting of the composition ratio of the present application has a bearing strength, adhesive strength, etc. at the same time, in addition to the coating use, it can be manufactured in a rigid plate shape and a flexible flexible shape board type, etc. Family molds are available. Compared with the existing synthetic resin insulation and general inorganic plate-like and fibrous insulation, it has excellent characteristics and can be replaced. If there is no commercialization of a paint containing airgel, commercialization of the composition of the composition ratio of the present application is expected to change a lot in the market related to insulation sound absorbers shock absorbers and contribute to environmental conservation and energy saving as an environmentally friendly material.

본 출원인이 원 적외선 및 음이온 수경성 분말 도료의 기술 개발 중 나노 실리카 및 흡수성 폴리머등을 적용한 개발 과정의 기술을 접목 한 것이고 또한 에어로젤이 함유된 관련 기술의 연구 및 특허 출원과 등록을 기초로 한다.Applicant combines the technology of the development process applying nano silica and absorbent polymer, etc. during the development of far infrared and anionic hydraulic powder coating technology, and is also based on the research and patent application and registration of related technologies containing aerogels.

등록 특허Registered patent

특허 제 10-0455622호/ 10-0803226호 /10-0818039호/ 10-0864783호 10-0864784호Patent No. 10-0455622 / 10-0803226 / 10-0818039 / 10-0864783 10-0864784

출원 특허Filed Patent

출원 번호 2008-0012697 / 2008-0023140 / 2007-0061025 / 2007-0062203Application Number 2008-0012697 / 2008-0023140 / 2007-0061025 / 2007-0062203

에어로젤의 특성상 기술적으로 해결 해야 할 첫 번째 우선 과제는 에어로젤을 기타 재료와 잘 혼화 되게 하는 것이 중요 하고 또한 도장 면 및 이를 활용할 성형판에 균일하게 점착 되게 하여 일체화 된 단열층이 형성 되게 하는 것이 매우 중요 하다.The first priority to be technically solved due to the characteristics of the airgel is to make the airgel well mixed with other materials, and to make it uniformly adhered to the painted surface and the molding plate to utilize the same, so that an integrated insulating layer is formed. .

에어로젤이 함유된 발포 우레탄 폼 같은 경우 에어로젤이 산포 하여 그 기능을 얻기가 어렵다. 결과적으로 전체 합성물의 치밀한 혼화로 체적 증가를 줄여 단열 벽 형성으로 열 통로 및 소리 통로를 차단 하는 것이 중요 과제 이다 최소의 함량으로 최대의 부착력 강도 지지력을 갖는 바인드를 사용하고 최대한 에어로젤을 많이 함유 하게 하는 것이 중요 과제 이다.In the case of a foamed urethane foam containing aerogels, it is difficult to obtain the function due to the scattering of the aerogels. As a result, it is important to block the heat passage and sound passage by forming a thermal insulation wall by reducing the volume increase due to the dense mixing of the entire composite. It is necessary to use a bind with the maximum adhesion strength support capacity with the minimum content and to contain as much aerogel as possible. It is an important task.

역설적으로 에어로젤 분말 함량을 극대화 하여 도장면에 도포 할수 있으면 최고의 그 성능을 발휘 하지만 소재의 특성상 그 자체적으로 적용하기가 어려운 상태로 단열성이 높으면 강도 및 부착력이 약하고 강도가 높으면 단열 방음 충격 흡수 성능이 낮은 상반의 관계로 에어로젤과 기타 재료와의 조성 비율 조정 또한 매우 중요 하다.Paradoxically, the best performance can be achieved by maximizing the content of aerogel powder and applying it to the painted surface.However, due to the characteristics of the material, it is difficult to apply by itself. Contrary to this, adjustment of composition ratio between aerogels and other materials is also very important.

에어로젤이 초경량 초소수성으로 인한 장점도 많으나 오히려 이로 인해 일반 기타 재료와 혼화가 잘 되지 않는 단점이 있다. 이를 극복 하고 기공 상태를 유지 한 상태로 일반 재료와 잘 혼화되게 하는 것이 중요 하고 해결해야 할 현재의 중요 과제로 여러 기관에서 많은 연구가 진행 중에 있다 본 발명에서는 이를 해결 하고 실용화 하기 위한 기술 개발로 본 발명에 이르게 되었다.Aerogels have many advantages due to their ultra-light weight hydrophobicity, but rather they do not mix well with other materials. It is important to overcome this problem and make it well mixed with general materials while maintaining the pore state, and many researches are underway as an important important task to be solved. It came to invention.

본 발명에 의한 조성비로 조성된 조성물은 에어로젤을 기타 혼화재에 점착 하게 하고 부피 팽창을 하지 않는 범위 내에서 최대한 밀착 압축 되게 하고 균질성을 부여 하고 팽윤화 하여 단열 방음 벽을 형성하게 한 것이 핵심 요소이다. 에어로젤 표면을 물리적으로 습윤화 점착화 하여 일체화 된 경화체를 형성하는 것이 중요 과제 이다. 이는 에어로젤 함량을 극대화 하여 그 고유 기능을 최대한 높이고 혼재 되는 기타 유·무기질계 성분의 최소 사용으로 열 통로 및 소리 통로를 줄임과 동시에 부착력 및 강도를 높여 내구성을 향상 시키는 것이 중요 하다.The composition of the composition ratio according to the present invention is to make the aerogels adhere to other admixtures and to be compressed as closely as possible within the range of not expanding the volume, to give homogeneity and swelling to form a thermal insulation sound insulation wall. It is important to physically wet tackify the surface of the airgel to form an integrated cured body. It is important to maximize the aerogel content to maximize its inherent function and to reduce heat passage and sound passage by minimizing the mixing of other organic and inorganic components, and to improve durability by increasing adhesion and strength.

본 발명에서는 실리카 에어로젤의 소수성 표면과 일반 혼화 재료의 친수성 수경성 표면과의 친화력이 낮은 것을 이를 습윤화 하고 점착 되게 하여 경화체를 형성 하게 하여 문제 과제를 해결 하게 되었다. 초경량이고 초소수성인 실리카 에어로젤을 극성이 다른 합성 수지 및 친수성인 기타 재료와의 혼화력 친화력을 높이는 것이 매우 중요 하며 본 출원의 조성물과 조성비 로 구성 되는 복합체를 개발 하여 실용화에 이르게 되었다In the present invention, a low affinity between the hydrophobic surface of the silica airgel and the hydrophilic hydraulic surface of the general mixed material is wetted and adhered to form a cured product to solve the problem. It is very important to increase the affinity of the ultra-light and superhydrophobic silica airgel with synthetic resins having different polarities and other materials that are hydrophilic, and to develop a composite composed of the composition and the composition ratio of the present application.

우선 해결 수단은 에어로젤과 기타 혼화재와의 화학적 이온 결합이 아닌 물리적 표면 점착으로 그 고유의 특성을 유지되게 한 것이 특징이며 에어로젤을 균일 하게 밀착 압착시켜 단열 벽을 형성한 것이 중요한 것으로 액상의 바인더 내에 바로 혼화 하기에는 소수성 및 초 경량성으로 인하여 에어로젤의 특성상 어려운 상태이므로 이를 동일 무기질 형태의 혼화재에 산포 혼화 한 후 점착력이 높은 음이온 성 및 비 이온성 아크릴산 등의 흡수성 폴리머로 서서히 기타 바인더와 혼화 하여 수경화 시키는 기술이 핵심 기술 이다. 흡수성 폴리머는 수분을 당기면서 점성력이 상승 하고 이에 에어로젤 및 기타 재료들을 표면으로 끌어 당기고 마이크로 시멘트의 칼슘등 다 가의 금속 양 이온이 있는 수용액 상태에서 수분을 일부 배출 하는 성질이 있어 기타 친수성 수경성 재료와 에어로젤과의 점착으로 겔화를 시키며 윤활성 및 유동성의 기타 첨가 재료들의 반응으로 혼화성 및 유동성의 상승으로 균일 하게 기타 수경성 재료와 에어로젤을 표면에 고착 시켜 전체적 경화를 촉진 한다 이는 마이크로 시멘트와 기타 수경성 재료가 반응 하여 열적 성질이 향상 되어 수화 경화되며 에어로젤을 함유한 전체 도료의 도막 및 판상형의 단일체가 형성된다.First of all, the solution is to maintain its unique characteristics by adhesion of physical surface, not chemical ion bonding between airgel and other admixtures. Due to the hydrophobicity and ultra-light weight, it is difficult to mix, so it is dispersed and mixed in the same inorganic type of admixture, and then mixed with other binders by absorbent polymers such as anionic and nonionic acrylic acid with high adhesive force, and then hydrocured by other binders. Technology is the key technology. Absorbent polymers increase the viscosity as they attract moisture, attract airgel and other materials to the surface, and release some of the water in the aqueous solution with polyvalent metal cations such as calcium in micro cement. It gels by adhesion with other additives and promotes overall hardening by uniformly adhering other hydraulic materials and aerogels to the surface due to the increase of miscibility and fluidity by reaction of other additive materials of lubricity and fluidity. Therefore, the thermal properties are improved and hydrated and hardened to form a coating and a plate-shaped monolith of the entire coating containing airgel.

본 발명에 의한 복합체 조성물은 실리카 에어로젤의 우수한 특성을 그대로 유지 하고 기타 수경성 재료와 수화 반응 되고 쉽게 여러 소재에 도장 및 몰드 성형을 할수 있어 기존의 에어로젤 분말을 판상내에 충진 하는 등의 한계점을 극복 하고 강도 및 부착성 향상으로 내구성을 높임으로 인해 상용화가 촉진 될 것으로 기대 된다.The composite composition according to the present invention maintains the excellent properties of silica airgel as it is, hydrates with other hydraulic materials and can be easily painted and molded on various materials, thus overcoming limitations such as filling existing airgel powder in a plate and strength. And it is expected that the commercialization will be promoted by increasing the durability by improving the adhesion.

일반 주거용 뿐만 아니라 플랜트 장치산업 및 전기 전자 정밀기기 군수산업등 단열 방음 충격 완충재등의 용도로 다양한 분야에 적용 가능 하며 기존의 제품을 대체 할수 있다. 이는 화석 연료의 사용을 줄여 지구 온난화를 방지하며 친환경 소재로서 에너지 절감에 기여 한다.In addition to general residential use, it can be applied to various fields such as thermal insulation sound-absorbing shock absorbers such as plant equipment industry and electric / electronic precision equipment military industry, and can replace existing products. This reduces the use of fossil fuels to prevent global warming and contributes to energy savings as an environmentally friendly material.

본 발명에 의한 단열 코팅 및 성형판 제조 하기 위한 에어로젤 함유 유·무 기계 복합체 조성물은 부피비로 실리카 에어로젤(Aerogel) 평균 입자 8마이크로 미터 및 0∼700마이크로 미터 이하 입자중 1종 이상 선택 하는 실리카 에어로젤 분말 10∼98부피％. 마이크로시멘트3∼7부피％. 반수석고, 이수석고, 소석회, 칼슘카보네이트, 일라이트, 페트라이트, 알루미늄실리게이트공중합분말(인슐래드), 알루미나, 벤토나이트, 나노실리카, 나노클레이, 카본블랙, 황산바륨중 1종 이상 선택 하는 충전 보강재0.5∼4부피％. CSA팽창재0.3∼1.5부피％. 산화아연, 이산화티탄, 은계무기항균제, 제올라이트계무기항균제중 1종 이상 선택 하는0.1∼0.8부피％. 마이크로실리카0.5∼4부피％. 아크릴산에스테르 공중합 재유화형 분말0.2∼3부피％.규산리듐, 규산칼륨, 규산알루미늄중 1종 이상 선택 하는 강도 강화재0.3∼2부피％. 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 소디움폴리아크릴레이트계, 폴리메타크릴산중 1종 이상 선택 하는 흡수성 폴리머0.02∼1부피％. 중질산화마그네슘, 덱스트린중1종 이상 선택 하는 증점 및 점도조절재0.3∼1.5부피％. 알긴산나트륨, 녹말중 1종 이상 선택 하는 점탄성재0.3∼2부피％. 제올라이트0.1∼0.5부피％. 옥사이드계무기질안료0.1∼0.6부피％. 유리섬유, 셀룰로스섬유, 탄소섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리아미드섬유, 실리콘카바이트섬유, 케블라섬유, 세라믹벌크섬유, 알루미나실리카계벌크섬유 중 1종 이상 선택 하는 0.5∼5부피. 글리콘산나트륨, 폴리나프탈렌설포네이트, 폴리카르본산계중 1종 이상 선택하는 유동화재0.03∼0.35부피％. 물, 실리카졸, 알루미나졸, 젤라틴, 아교, 카세인, 수용성음이온계우레탄, 수용성비이온계우레탄-아크릴, 실리콘아크릴코폴리머에멀젼, 폴리아크릴공중합에멀젼, 나노실리카콜로이드, 수용성에폭시, 수용성아크릴에폭시, 수용성액상하드너중 1종 또 는 2종 이상 선택 하는 수화 반응 희석 물질5∼25부피％로 구성 되는 단열 코팅 및 성형판 제조 하기 위한 에어로젤 함유 유·무기계 복합체 조성물.The aerogel-containing oil-free mechanical composite composition for preparing the thermal insulation coating and the molding plate according to the present invention is a silica airgel powder selected from silica microparticles of 8 micrometers and 0 to 700 micrometers or less of the average particle by volume. 10 to 98% by volume. Microcement 3-7% by volume. Hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum, hydrated lime, calcium carbonate, illite, petrite, aluminum silicate copolymer powder (insulin), alumina, bentonite, nanosilica, nanoclay, carbon black, barium sulfate -4 volume%. 0.3-1.5% by volume of CSA expander. 0.1 to 0.8% by volume selected from at least one of zinc oxide, titanium dioxide, silver inorganic antibacterial and zeolite inorganic antimicrobial. 0.5-4% by volume of microsilica. 0.2-3% by volume of acrylic ester copolymerized re-emulsifying powder. 0.3-2% by volume of strength reinforcing material selected from at least one of lithium silicate, potassium silicate and aluminum silicate. 0.02 to 1% by volume of an absorbent polymer selected from polyacrylamide, polyethylene oxide, sodium polyacrylate and polymethacrylic acid. 0.3 to 1.5% by volume of thickening agent and viscosity modifier selected from heavy magnesium oxide and dextrin. 0.3-2% by volume of viscoelastic material selected from sodium alginate and starch. Zeolite 0.1 to 0.5% by volume. Oxide-based inorganic pigments 0.1 to 0.6% by volume. 0.5 to 5 volumes selected from at least one of glass fiber, cellulose fiber, carbon fiber, polypropylene fiber, polyamide fiber, silicon carbide fiber, kevlar fiber, ceramic bulk fiber and alumina silica based bulk fiber. A fluidizing agent of 0.03 to 0.35% by volume selected from one or more of sodium glyconate, polynaphthalenesulfonate and polycarboxylic acid. Water, Silica sol, Alumina sol, Gelatin, Glue, Casein, Water-soluble anionic urethane, Water-soluble nonionic urethane-acrylic, Silicone acrylic copolymer emulsion, Polyacrylic copolymer emulsion, Nano silica colloid, Water soluble epoxy, Water soluble acrylic epoxy, Water soluble An airgel-containing organic-inorganic composite composition for producing a heat-insulating coating and a molding plate composed of 5 to 25% by volume of a hydration reaction diluent selected from one or two or more of the liquid hardeners.

본 출원의 주 성분이 되는 실리카 에어로젤(Aerogel)은 친수성 표면이 소수성 표면으로 개질된 에어로젤 분말로 초경량으로 단열 방음 충격 완충재의 용도로 사용 할수 있는 신소재 이다.Silica airgel (Aerogel), which is the main component of the present application, is a new material that can be used for the use of adiabatic soundproof shock absorber with ultra-light weight as an airgel powder whose hydrophilic surface is modified to a hydrophobic surface.

본 발명에서 주요 재료로 적용 된다. 평균 입자 8마이크로 미터 재료는 초 미세 분말로 평균 입자 0∼700마이크로 미터 이하에 비해 기타 재료와의 혼화성이 좋아 작업성이 좋으며 도장 표면이 미려 하여 전자 정밀 기기등의 용도에 적용이 가능 하다. 그러나 700마이크로 미터 이하의 적용에 비해 같은 부피로는 단열성이 낮고 많은 양을 사용 할 수가 없다. 에어로젤 외 기타 첨가 재료 1부피에 대해서 에어로젤의 양을 1 부피 이하로 사용 할 경우 강도 및 부착력은 좋으나 그 고유의 단열성이 낮고 6부피 이상 사용할 경우 균열이 발생 될수 있어 적정량을 사용 한다.It is applied as the main material in the present invention. The average particle 8 micrometer material is ultra fine powder, which has good miscibility with other materials compared to the average particle 0 ~ 700 micrometer or less, and its workability is good. However, compared to applications below 700 micrometers, the same volume is less insulating and cannot be used in large quantities. If the amount of airgel is less than 1 volume for 1 volume of airgel and other additives, the strength and adhesion are good, but its insulator is low and if it is used more than 6 volumes, an appropriate amount should be used.

평균 입자 0∼700마이크로 미터 이하의 경우 믹서기 교반을 통한 혼화 속도가 빠른 반면 기타 재료와의 혼화성이 낮은 성질이 있고 큰 입자로 인한 재료 분리가 일어날 수 있다. 0.5미리 미터 이하로 도장을 할 경우 표면이 매끄럽지 않고 굴곡이 생길 수 있다. 실제 단열 및 방음성을 얻기 위해서 도막 두께는 0.5미리 미터 이상 1미리 미터 이하가 적당한 것으로 보인다. 에어로젤을 기타 재료의 1부피 비 이하로 사용을 할 경우 이 또한 기능이 저하 된다. 많이 사용 할 경우 뭉침 현상 응집성이 좋아 오히려 평균 입자 8미리 미터에 비해 균열 발생이 적고 부착력이 나 쁘지 않으나 전체적인 강도 및 지지력이 약하므로 적정량 사용 한다.If the average particle is 0 to 700 micrometers or less, the mixing speed is high through the mixing of the mixer, while the miscibility with other materials is low, and material separation may occur due to large particles. Coating below 0.5mm may result in uneven smooth surface and curvature. In order to obtain actual insulation and soundproofing, the thickness of the coating film seems to be more than 0.5 mm and less than 1 mm. If airgel is used at less than one volume ratio of other materials, it also degrades. If it is used a lot, the cohesiveness of the aggregation is good. Rather, the amount of cracking is small and the adhesion is not bad compared to the average particle size of 8mm.

여러 용도로 사용 가능한 실리카 에어로젤은 전반적으로 기타 재료와 화학 반응을 하지 않으며 물리적으로 표면 점착 경화 되고 그 성능을 그대로 유지 한다.Silica aerogels, which can be used for various purposes, do not chemically react with other materials as a whole, and are physically adhesive-tacked and retain their performance.

화학 반응으로 이온 교환을 할 경우 소수성이 파괴 되어 그 기능을 상실 한다.In the case of ion exchange by chemical reaction, hydrophobicity is destroyed and its function is lost.

마아크로 시멘트는 일반 포틀랜드 시멘트에 비해 분말도가 높고 인체에 무해한 시멘트로 치밀성이 좋아 본 발명에 주 바인드로 적용이 된다. 마이크로 실리카와의 수화 반응으로 전체 복합체의 강도를 높인다. 적게 사용 할 경우 도료의 점성 및 지지력에도 관여가 되고 부착력 및 강도가 낮아진다. 많이 사용 할 경우 강도 상승은 하나 에어로젤의 층간에 기타 재료와 혼재 하여 열, 소리 통로를 발생 시켜 단열성 및 방음성이 저하 되어 본연의 기능을 상실 한다. 또한 점도가 증가해 믹서기 교반시 일부 생성 하는 기포가 소멸 되는 것 을 방해 한다.Macro cement is a powder that is higher than general portland cement and is harmless to human body and has good denseness and is applied as a main bind to the present invention. Hydration with micro silica increases the strength of the entire composite. When used less, it is also involved in the viscosity and bearing strength of the paint and lowers the adhesion and strength. When used a lot, strength is increased, but mixed with other materials between layers of airgel to generate heat and sound passages, resulting in a decrease in heat insulation and sound insulation, thus losing its original function. In addition, the viscosity increases, which prevents some bubbles from disappearing when the mixer is stirred.

충전 보강재는 전체 복합체의 충전 보강 작용을 한다. 마이크로 시멘트등이 에어로젤 표면에 점착 되어 수화 진행 될 경우 반응 물질로서 강도를 보완 한다.The filler reinforcement acts as a filler reinforcement of the entire composite. If micro cement is adhered to the surface of the airgel and hydrated, it will supplement the strength as a reactant.

믹서기 교반 후 도장을 할 경우 도장면 바로 위 1차 표면에 충전 보강재 및 무기질계 등이 우선 위치 하여 도장면과의 접착 부착력을 높이는 역할을 하며 2차면의 에어로젤 층 과의 연속 연결성을 부여 하고 모체 강도 강화 및 1차 단열 벽 을 형성 한다. 3차의 도막 상층 외부 표면에는 유기질계 층이 존재 한다.When painting after stirring the mixer, the filler reinforcement and inorganic materials are placed on the primary surface just above the coating surface to enhance the adhesive adhesion with the coating surface, and provide continuous connection with the aerogel layer on the secondary surface. Reinforce and form primary insulation walls. An organic layer is present on the outer surface of the upper layer of the third coating.

위의 설명은 도장 후 1미리 미터 이하의 도막 단층 구조 관찰시 모든 도장 면에 혼재되어 존재 하나 함량 비율 면에서 높은 것을 책정 하고 기준 으로 한 것 임.The above description is based on the fact that it is mixed in all coating surfaces but is high in terms of content ratio when observing the coating monolayer structure of less than 1mm after coating.

석고와 석회의 한 예로 보면 석고는 자체 수경성이 좋아 에어로젤 표면에 혼재 된 채로 에어로젤을 도장 내부로 끌어 당겨 압착 밀착 시킨다. 반면 석회는 기타 재료와의 결합력은 좋으나 자체 수경성이 석고에 비해 약하므로 부피 팽창이 되어 도료 도막 두께를 높이는 역할을 하므로 점성력이 증대 되어 에어로젤을 산포 시키므로 소량 사용으로 열 통로를 줄인다.As an example of gypsum and lime, gypsum has good hydroponic properties, and the airgel is pulled into the paint while being mixed on the surface of the aerogel. Lime, on the other hand, has good bonding strength with other materials, but its own hydraulicity is weaker than gypsum, so it expands in volume and increases the thickness of the coating film. Therefore, the viscosity increases and scatters the airgel, which reduces heat passage.

인슐래드 분말 또한 1차면에 많이 존재 하며 단열벽을 형성 하여 에어로젤의 단열 성능을 향상 시킨다. 많이 사용 할 경우 공중합 형태의 미세 구경으로 인해 도장 표면과의 미끄럼 현상으로 작업성이 좋지 않다. 위의 내용 시험 결과는 열 파이프의 내부열을 보온하는 목적으로 파이프의 외부에 코팅한 간접열을 기존 으로 함.Insulin powder is also present on the primary surface and forms an insulation wall to improve the insulation performance of the airgel. When used a lot, the workability is not good due to the sliding phenomenon with the painted surface due to the fine diameter of the copolymerized form. The above content test results are based on the existing indirect heat coated on the outside of the pipe for the purpose of insulating the heat inside the heat pipe.

CSA팽창재는 에트린 쟈이트 생성으로 도료 및 성형판의 건조 수축시 발생 하는 응력을 완화 시켜 균열을 방지 한다. 소량 사용시 전체 도막에 많은 영향을 미치지는 않으나 대량 사용 할 경우 오히려 균열이 발생 될 수 있다.The CSA expander prevents cracks by relieving the stress generated during dry shrinkage of paints and molding plates by the formation of ethrin jits. Small amount of use does not affect the whole coating much, but large amount of use may cause cracking.

마이크로 실리카는 시멘트 수화 반응 시 수산화 칼슘의 포졸란 반응을 빠르게 하고 수화 반응을 촉진 한다. 수 미크론으로 간극을 채우며 전체 복합체의 강도를 향상 시킨다. 소량 사용시 시멘트 및 기타 재료와의 경화체 형성이 약해 부착력이 약하며 내구성이 좋지 않고 전체 복합체가 박리 될 수 있다. 대량 사용 시 는 강도는 향상 되나 전체 도료에 혼재 되므로 단열성이 저하 된다.Micro silica accelerates the pozzolanic reaction of calcium hydroxide during cement hydration and promotes the hydration reaction. It fills the gap with several microns and improves the strength of the entire composite. When used in small amounts, the formation of hardened materials with cement and other materials is weak, so that the adhesion is weak, the durability is poor, and the entire composite may be peeled off. In the case of mass use, the strength is improved, but since it is mixed in the whole paint, the insulation is degraded.

아크릴계 폴리머 분말은 에멀젼 조성물을 분무 건조 하여 제조 된 아크릴계 공중합체 재유화형 분말로 물에 재 유화시키면 액상 수지가 되어 시멘트등 에어로젤 및 기타 재료와의 접착력을 높이고 유연성과 신축성을 갖고 있어 도막의 표면을 평활 하게 한다. 고온용으로 제품 군 적용시 탄화되어 주변 재료와의 일부 경화가 이루어지나 소량 사용으로 분말 수지가 타는 것 을 최소로 낮추고 저온용 적용시 조성비 내에서 대량 사용 하여 부착력 및 지지력을 높인다. 그러나 수지가 증발 하여 경화 되는 것이 아니고 고착 하여 수경화 진행 되므로 단열 성을 20％이상 저하 시킬수 있으므로 적정량을 사용 한다.Acrylic polymer powder is an acrylic copolymer reemulsifying powder prepared by spray-drying the emulsion composition, and when re-emulsified in water, it becomes a liquid resin, which increases adhesion to airgel and other materials such as cement, and has flexibility and elasticity to smooth the surface of the coating film. Let's do it. It is carbonized when the product group is applied for high temperature, but it hardens with the surrounding materials, but it minimizes the burning of powdered resin by using a small amount and increases the adhesion and supporting power by using a large amount in the composition ratio when applying the low temperature. However, since the resin does not evaporate and harden, but adheres to water and hardens, heat insulation may be reduced by 20% or more. Therefore, an appropriate amount should be used.

강도 강화재는 마이크로 시멘트와 반응 하고 소량으로 적용 된다. 대량 사용시는 이 또한 일반 재료와 화학 반응 하지 않는 소수성 에어로젤 층간 공간을 높여 오히려 강도 강화재가 결합력을 낮춘다. 점도가 증가 하여 단열성이 저하 될수 있다.Strength enhancers react with micro cement and are applied in small amounts. In high-volume use, this also increases the spacing of hydrophobic airgels that do not chemically react with ordinary materials. Increasing the viscosity may lower the insulation.

점착재는 고분자 공중합 분말로 부착력 및 결합력등 도장시 작업성을 좋게 하는 역할을 한다. 소량 사용시 기타 혼재 된 재료들을 겔화 할 수 없으며 에어로젤 표면에 기타 재들을 점착 하게 할수 없다. 대량 사용시는 점성력이 증대 되어 수량이 증가 하므로 전체 도료의 부피 팽창으로 단열 방음성이 저하 되고 균열이 발생 될 수 있다. 기타 첨가 재료와 실리카 에어로젤이 혼재 된 상태에서 수화 반응 시 수화 치밀성과 결합력을 높이는 역할을 한다. 이는 에어로젤 분말의 소수성 표면과 기타 재료의 친수성 표면과의 친화력이 낮은 것을 연결 하는 중요한 역할을 한다. 칼슘등 다 가의 금속 양 이온이 있는 수용액 상태에서 수분을 일부 배출 하는 성질이 있어 시멘트및 알루미나, 금속 산화물과도 반응 하고 실리카 에어로젤 표면에 점착 하여 기타 재료들과의 물리적 결합을 진행시켜 전체 도료 도막의 경화가 나타나며 일체화 시켜 단열 벽 을 형성 한다. 친수성 재료들은 표면에 수분을 당기고 에어로젤은 수분을 밀어 내는 상태로 흡수성 폴리머가 이를 연결 하는 중간 가교제의 역할을 한다.The adhesive material is a polymer copolymer powder and plays a role in improving workability during coating such as adhesion and bonding strength. When used in small amounts, other mixed materials cannot be gelled and other materials cannot adhere to the surface of the airgel. In the case of mass use, the viscous force is increased and the quantity is increased, so the thermal insulation sound insulation is degraded and the crack may be generated by the volume expansion of the whole paint. In the state where other additives and silica airgel are mixed, it acts to increase the hydration density and bonding strength during the hydration reaction. This plays an important role in linking the low affinity between the hydrophobic surface of the airgel powder and the hydrophilic surface of other materials. It has the property of discharging part of water in the state of aqueous solution with multivalent metal cations such as calcium.It reacts with cement, alumina and metal oxide, and adheres to the surface of silica airgel to promote physical bonding with other materials. Curing appears and integrates to form a thermal insulation wall. Hydrophilic materials attract moisture to the surface and aerogels push moisture away, acting as an intermediate crosslinker to which the absorbent polymer connects.

증점재는 소량 사용 하면 도료가 흘러 내릴수 있고 대량 사용 하면 부피 팽창 하여 에어로젤 및 기타 재료가 산포 되어 성능이 저하 될 수 있다. 적정량 사용으로 강도 강화를 한다.Thickening materials can cause the paint to flow down if used in small amounts, and volume expansion if they are used in large quantities, resulting in the dispersion of aerogels and other materials, which can degrade performance. Strengthen by using proper amount.

옥사이드계 무기 안료는 알카리성 시멘트와 반응성을 보이고 혼화성이 좋으며 부피 팽창을 하지 않는다. 경우에 따라 조성 비 내에서 소량 및 대량을 사용 하나 단열성에 크게 영향을 주지는 않는다.Oxide-based inorganic pigments are reactive with alkaline cements, have good compatibility, and do not expand in volume. In some cases, small and large quantities are used within the composition ratio but do not significantly affect the thermal insulation.

점탄성재는 에어로젤과 기타 재료와의 탄성 및 신축성을 부여 하여 균열 방지 및 내구성을 향상 시킨다.Viscoelastic material gives elasticity and elasticity of aerogel and other materials to improve crack prevention and durability.

제올라이트는 결합이 느슨한 미세 기공으로 실리카 알루미늄 성분의 다공성 결정 구조를 갖고 있어 에어로젤과 기타 재료의 미세 분자들을 흡착 하여 산포를 방지 하고 균일 하게 혼화 되게 하는 역할을 한다.Zeolite is a porous microporous structure with a loose bond, and has a porous crystal structure of silica aluminum, so that it adsorbs fine molecules of airgel and other materials to prevent scattering and to mix uniformly.

별지 1Exhibit 1

기능성 물질은 피막보호와 열화에 의한 복사열 및 자외선을 차단하고 일반 세균의 번식을 억제하여 복합체의 내구성을 높인다.The functional material blocks the radiant heat and ultraviolet rays caused by film protection and deterioration and suppresses the propagation of ordinary bacteria to increase the durability of the composite.

유동화재는 수량 저감 및 유동성의 증대로 에어로젤과의 혼화성을 좋게 하고 수량의 감소로 강도를 높인다. 소량 사용시는 에어로젤을 포함한 전체 체적 증가로 교반시 작업성이 좋지 않고 부피 팽창으로 단열성이 저하 된다. 대량 사용시는 유동성의 증가로 도장시 흘러 내림 현상이 생기고 재료 분리가 일어 날 수 있다. 이로 인해 점착재 사용이 증가 하고 동시에 수량의 증가로 도막 형성이 되지 않으므로 적정량을 사용한다.Fluidized fire improves the miscibility with aerogels by reducing the quantity and increasing the fluidity, and increases the strength by reducing the quantity. When using a small amount, due to the increase in the total volume including the airgel, workability is poor when stirring, and thermal insulation is degraded due to volume expansion. In the case of mass use, the fluidity may increase due to the increase of fluidity, and material separation may occur. Because of this, the use of pressure-sensitive adhesives increases and at the same time, an appropriate amount is used because a coating film is not formed due to an increase in the yield.

섬유 보강재는 직경 및 축 방향 길이는 50마이크로 미터 및 1미리 미터 이하로 사용을 하고 기본적으로는 소량 위주로 적용을 하며 균열 방지에 기여 한다. 벌크 섬유는 유연한 형태의 단열판을 형성 할때 사용 된다.Fiber reinforcements are used with diameters and axial lengths of less than 50 micrometers and less than 1 millimeter and are basically applied in small quantities, contributing to crack prevention. Bulk fibers are used to form flexible insulating boards.

물 및 무·유기 에멀젼형 수화 반응 희석 물질은 전반적으로 단독 사용 및 수용성으로 이루어진다. 기본적으로 지금 까지 기술된 내용들은 에어로젤이 함유된 분말 형상의 도료로 조성 되고 도장시 물을 사용 하여 수경화 진행 되며 용도에 따라 유무기 에멀젼을 사용 하여 고온 및 상온 저온 등에 적용이 된다. 100도 이상 고온 적용시는 물 및 무기질계통의 에멀젼으로 택일 하고 100도 이하 상온 및 저온시는 물 및 수용성 우레탄 실리콘 에폭시등과 혼합 희석 사용 한다.Water and organic-inorganic emulsion-type hydration dilution materials generally consist of sole use and water solubility. Basically, the contents described so far are composed of aerogel-containing powder-like paint, and the water is cured by using water when coating, and it is applied to high temperature and room temperature and low temperature by using organic-inorganic emulsion depending on the use. When applying at high temperature above 100 ° C, it is an alternative to water and inorganic emulsion.When using at low temperature below 100 ° C, use dilution with water and water-soluble urethane silicone epoxy.

본 발명의 조성비로 된 조성물은 기본적으로 코팅재의 용도로 적용을 하고 또한 그 조성물들은 에어로젤의 물성을 그대로 유지를 하고 있어 강도 지지력 부착력 면에서 매우 우수하므로 믹서기를 통해서 교반한 그 혼합물은 성형판에 부어 여 러 형태의 판상형 제작에도 사용이 된다.Composition of the composition ratio of the present invention is basically applied to the use of the coating material and also the composition is maintained in the physical properties of the airgel as it is very excellent in terms of strength bearing capacity adhesion, the mixture stirred through a blender is poured into a molding plate It is also used for the production of various plate shapes.

믹서기 교반(3분이상, 500rpm)을 통하여 분말상에서 액상화로 되어 일반 페인트 처럼 이루어지고 일반 도장재와 같은 방법으로 도장 한다. 1미리미터 이상 도장시는 1미리 이하의 전 단계에서 단열 처리가 되므로 단열 성능 반감 및 효율성이 낮고 때론 균열이 발생 될수 있으므로 2미리미터 도장 필요 시 는 1회 1미리 이하로 하고 2회 도장 하는 것 이 효율적이다.Through agitator mixer (more than 3 minutes, 500rpm) is liquefied in the powder form and made like a general paint and paint in the same way as a general paint. When painting more than 1mm, it is insulated at all stages of less than 1mm, so the half of insulation performance and efficiency are low, and sometimes cracks may occur. This is efficient.

별지 2Exhibit 2

[실시예 1]Example 1

Figure 112009501927715-PAT00001
Figure 112009501927715-PAT00001

Claims (1)

단열 코팅 및 성형판 제조 하기 위한 에어로젤 함유 유·무기계 복합체 조성물은 부피비로 실리카 에어로젤(Aerogel) 평균 입자 8마이크로 미터 및 0∼700마이크로 미터 이하 입자중 1종 이상 선택 하는 실리카 에어로젤 분말 10∼98부피％. 마이크로시멘트3∼7부피％. 반수석고, 이수석고, 소석회, 칼슘카보네이트, 일라이트, 페트라이트, 알루미늄실리게이트공중합분말(인슐래드), 알루미나, 벤토나이트, 나노실리카, 나노클레이, 카본블랙, 황산바륨중 1종 이상 선택 하는 충전 보강재0.5∼4부피％. CSA팽창재0.3∼1.5부피％. 산화아연, 이산화티탄, 은계무기항균제, 제올라이트계무기항균제중 1종 이상 선택 하는0.1∼0.8부피％. 마이크로실리카0.5∼4부피％. 아크릴산에스테르 공중합 재유화형 분말0.2∼3부피％.규산리듐, 규산칼륨, 규산알루미늄중 1종 이상 선택 하는 강도 강화재0.3∼2부피％. 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 소디움폴리아크릴레이트계, 폴리메타크릴산중 1종 이상 선택 하는 흡수성 폴리머0.02∼1부피％. 중질산화마그네슘, 덱스트린중1종 이상 선택 하는 증점 및 점도 조절재0.3∼1.5부피％. 알긴산나트륨, 녹말중 1종 이상 선택 하는 점탄성재0.3∼2부피％. 제올라이트0.1∼0.5부피％. 옥사이드계무기질안료0.1∼0.6부피％. 유리섬유, 셀룰로스섬유, 탄소섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리아미드섬유, 실리콘카바이트섬유, 케블라섬유, 세라믹벌크섬유, 알루미나실리카계벌크섬유 중 1종 이상 선택 하는 0.5∼5부피. 글리콘산나트륨, 폴리나프탈렌설포네이트, 폴리카르본산계중 1종 이상 선택하는 유동화재0.03∼0.35부피％. 물, 실리카 졸, 알루미나졸, 젤라틴, 아교, 카세인, 수용성음이온계우레탄, 수용성비이온계우레탄-아크릴, 실리콘아크릴코폴리머에멀젼, 폴리아크릴공중합에멀젼, 나노실리카콜로이드, 수용성에폭시, 수용성아크릴에폭시, 수용성액상하드너중 1종 또는 2종 이상 선택 하는 수화 반응 희석 물질5∼25부피％로 구성 되는 단열 코팅 및 성형판 제조 하기 위한 에어로젤 함유 유·무기계 복합체 조성물.The aerogel-containing organic / inorganic composite composition for preparing an insulating coating and a molding plate is a silica airgel powder having a volume ratio of at least one of 8 micrometers of silica aerogel particles and particles of 0 to 700 micrometers or less. . Microcement 3-7% by volume. Hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum, hydrated lime, calcium carbonate, illite, petrite, aluminum silicate copolymer powder (insulin), alumina, bentonite, nanosilica, nanoclay, carbon black, barium sulfate -4 volume%. 0.3-1.5% by volume of CSA expander. 0.1 to 0.8% by volume selected from at least one of zinc oxide, titanium dioxide, silver inorganic antibacterial and zeolite inorganic antimicrobial. 0.5-4% by volume of microsilica. 0.2-3% by volume of acrylic ester copolymerized re-emulsifying powder. 0.3-2% by volume of strength reinforcing material selected from at least one of lithium silicate, potassium silicate and aluminum silicate. 0.02 to 1% by volume of an absorbent polymer selected from polyacrylamide, polyethylene oxide, sodium polyacrylate and polymethacrylic acid. 0.3 to 1.5% by volume of thickening agent and viscosity modifier selected from heavy magnesium oxide and dextrin. 0.3-2% by volume of viscoelastic material selected from sodium alginate and starch. Zeolite 0.1 to 0.5% by volume. Oxide-based inorganic pigments 0.1 to 0.6% by volume. 0.5 to 5 volumes selected from at least one of glass fiber, cellulose fiber, carbon fiber, polypropylene fiber, polyamide fiber, silicon carbide fiber, kevlar fiber, ceramic bulk fiber and alumina silica based bulk fiber. A fluidizing agent of 0.03 to 0.35% by volume selected from one or more of sodium glyconate, polynaphthalenesulfonate and polycarboxylic acid. Water, Silica sol, Alumina sol, Gelatin, Glue, Casein, Water-soluble anionic urethane, Water-soluble nonionic urethane-acrylic, Silicone acrylic copolymer emulsion, Polyacrylic co-polymer emulsion, Nano silica colloid, Water soluble epoxy, Water soluble acrylic epoxy, Water soluble An airgel-containing organic-inorganic composite composition for producing a heat-insulating coating and a molding plate composed of 5 to 25% by volume of a hydration reaction diluent selected from one or two or more of the liquid hardeners.
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