KR20000017699A - 단열도료조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 Void를 함유하고 있어 열전도도가 낮고 내후성과 내수성이 우수한 스티렌 아크릴 공중합체 에멀젼 수지, 또 무기질 진공체 형상의 실리케이트 화합물과 그 형상이 판상이기 때문에 단열·내약품성·흐름성·방청성 등이 우수한 특성을 부여해주는 운모를 주성분으로 제조한 수계단열도료 조성물로서 종래의 단열재나 단열도료에 비해 낮은 도포량으로 단열효과가 뛰어날뿐 아니라 도막의 평활성이 우수하고 건조되면서 균열이 발생하지 않으며 또한 화학적으로 안정하기 때문에 내수성, 내후성이 뛰어난 단열도료 조성물이다.

Description

단열 도료 조성물{A compisite by insulated paint a formation of paint substance for thermal insulation}

본 발명은 스티렌과 아크릴계 단량체를 공중합하여 유화시킨 에멀젼과 평균입경이 0.4∼0.5㎛의 미세입자로서 이 미세 입자 내부가 액상에서는 물로 채워져 있으나 건조되면서 물이 증발후 열전도도가 낮은 공기로 채워지는 특수에멀젼 수지를 병용하여 바인더로 사용하고 충진제로서는 고온에서 열처리한 초경량, 불활성의 무기질 미립중공체로서 열전도도가 아주 낮은 것과 판상의 입자 형상으로 인해 차단효과및 평활성의 효과를 주는 운모를 충진제로 사용한 단열 도료 조성물에 관한 것이다. 종래에는 포리스티렌 foam, 포리우레탄 foam, 유리섬유등의 재질을 단열재로 사용하여 왔는데 이것들은 시공시에 단열을 시키고자 하는 부위에 부착시키기 위한 frame이 필요할 뿐 아니라 두께도 두꺼워서 내외부 공간이 줄어드는 문제점과 단열시키고자 하는 부위의 형태가 복잡할 경우에는 시공하기가 어려운 단점도 있었다.

또한 종래의 단열도료는 내수성과 내알카리성이 약한 비닐 아세테이트계 에멀젼을 바인더로 하고 여러가지의 실리케이트 조성물을 혼합하여 제조한 단열도료가 일부사용되고 있었는데 폴리비닐아세테이트는 근본적으로 내알카리성이 약하기 때문에 콘크리트 조성물이 강알카리이면서 내부에 수분을 함유하고 있다는 점에 있어서 문제점이 있고 또 내부에 공기를 함유하고 있지 않은 실리케이트 조성물은 단열효과가 떨어지기 때문에 시공비가 많이 소요된다는 단점이 있을 뿐아니라 건조시에 균열이 생기는 단점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 사용한 수계 수지는 내수성과 내알카리성이 우수한 스티렌을 아크릴계 단량체와 공중합시킨 고분자량의 에멀젼수지 이면서 내부에 물을 함유하고 있어서 건조시에 물이 증발됨과 동시에 내부에 Void가 생겨 우수한 단열효과를 나타내는 특수에멀젼 수지를 바인더로 사용하였고 충진제로서는 무기질 실리케이트를 고온(약 1000℃)에서 특수 열처리하여 내부에 공기를 함유시켜서 만든 초경량, 불활성이면서 열전도도가 낮은 무기질을 사용하였고 또한 그 형상의 특성으로 인해 우수한 단열효과뿐만 아니라 치수안정성이 우수하며 균열방지 효과도 큰 운모를 사용하여 단열도료조성물을 제조하였다.

본 발명도료조성물의 에멀젼 수지는 스티렌을 아크릴계 단량체와 유화중합에 의한 공중합시에 고형분으로 10∼35중량％가 바람직하며 그 이상 첨가시는 내수성 내알카리성은 증가하지만 내후성측면에서 자외선에 의해 황변의 정도가 커지게 되고 Tg가 증가하며 도막형성 온도도 높아진다. 또, 건조후에 도막이 지나치게 취성을 가져 균열의 발생 가능성이 높고 각종 소재에 대한 부착성도 감소하게 된다. 아크릴 단량체는 부틸 아크리레이트, 2-에칠 헥실 아크리레이트, 에틸 아크리레이트 등과 같이 Tg가 낮고 유연한 단량체를 사용한 에멀젼 수지를 이용했으며 수지 고형분은 45∼55중량％가 적당하며 도료에 대한 수지 첨가량은 30∼45중량％가 적당하다. 백색 안료로서는 Rutile type의 TiO₂를 사용하였는데 첨가량은 2∼5중량％이면 500㎛∼1200㎛의 건조도막두께에 충분한 은폐력을 나타낸다.

평활성와 소포제는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 변성시킨 디메틸 폴리실록산을 주성분으로 되어 있으며 첨가량은 각각 0.1∼0.5중량％가 바람직하다. 첨가량이 과잉일 경우 표면장력에 의한 도막결함이 발생하거나 기포가 안정화되어 소포가 되지 않은 경우가 발생할 수도 있다.

분산제는 노닐페놀에톡시레이트를 주성분으로 하는 비이온성 분산제를 사용했으며 그 첨가량은 0.2∼0.7중량％가 적당하다. 충진제의 침강 방지를 위해 사용한 증점제는 친수성과 소수성기를 동시에 가지고 있는 회합성 우레탄 증점제를 사용하였으며 첨가량은 1∼2중량％이다. 그 이상 첨가시는 도료가 지나치게 증점하여 paste상으로 되어 사용하기가 불편하다.

열전도도에 결정적인 역할을 하는 충진제로서는 중공체인 무기질실리케이트와 운모를 사용하였는데 무기질 실리케이트는 고온(약 1000℃)에서 특수열처리하여 내부에 void를 형성시켜 초경량화한것을 사용하였으며 이것은 건조시에 도막표면에 단열층을 형성시키는 장점이 있다.

그 첨가량은 5∼15중량％이 적당하다. 과잉으로 첨가시에는 미세분말 입자의 겉보기 비중이 낮고 표면적이 커서 흡유량이 높기 때문에 도료의 점도가 지나치게 상승하여 도료를 사용하기가 여려운 단점이 생긴다. 또 소량 첨가시에는 단열효과가 급격히 감소하는 문제점이 있다.

운모의 경우 형상이 판상으로 도막내에 충진되게 되므로 열의 차단 효과와 치수 안정성이 뛰어나며 도장작업시에 평활성을 증진시켜 건조후에 미려한 외관을 부여하게 된다. 그 첨가량은 25∼35중량％를 사용하였다. 그외에 도료의 용기내에서의 저장안정성을 위해 PH조절용으로 3급아민을 0.1∼0.5중량％ 사용하였고 단열도료의 도막형성온도를 낮추기 위해 조용제를 1∼5중량％ 동결방지제로서 에칠렌그리콜을 1∼2중량％, 방부제를 0.1∼0.3중량％ 점도조절용으로 물을 8∼15중량％ 사용하였다.

표1은 본 발명 도료의 일반적인 조성비를 나타내었다.

원 료	조성비(단위 : 중량％)
에멀젼 수지	30∼45
백색안료	3∼8
평활제	0.1∼0.5
소포제	0.1∼0.5
분산제	0.2∼0.7
증점제	1∼2
무기질실리케이트중공체	5∼15
운모	25∼35
동결 방지제	1∼2
방부제	0.1∼0.3
PH 조정제	0.1∼0.5
조용제	1∼5
물	8∼15
합 계	100

표2는 본 발명도료 조성물의 실시예1을 도시한 조성비를 나타내었다.

원 료	배합량(단위 : 중량％)
에멀젼 수지(1)	30
에멀젼 수지(2)	10
백색안료	5
평활제	0.2
소포제	0.2
분산제	0.5
증점제	1.5
무기질실리케이트중공체	13
운모	21
동결 방지제	2
방부제	0.1
PH 조정제	0.2
조용제	2
물	14.3
합 계	100

에멀젼 수지(1)은 Tg가 20℃ 도막형성온도가 30℃이고 고형분이 50중량％인 스티렌 아크릴 공중합체이고 에멀젼 수지(2)는 입자경이 0.4∼0.5㎛으로 고형분이 37∼38중량％이며 액상에서는 내부에 물로 채워져 있다가 건조 중에 물의 증발에 따라 내부에 void가 생기는 스티렌 아크릴 공중합체를 사용하였다.

백색안료는 Rutile type의 TiO₂함량이 94％인 것을 사용하였으며 평활제와 소포제는 폴리에칠렌 옥사이드나 폴리프로필렌 옥사이드를 도입한 폴리디메칠 실록산을 주성분으로 하는 기존 상품을 이용하였다.

분산제는 노닐페닐 에톡시레이트와 같은 비이온성 분산제를 사용하였으며 증점제는 회합성 우레탄 증점제를 사용하였다.

중공제인 무기질실리케이트는 평균입자가 40㎛ 비중이 0.32인것은 사용하였고, 운모는 평균입자가 42㎛ 비중이 2.72인것을 사용하였다.

동결 방지제는 에칠렌글리콜, PH 조정제는 3급아민류, 조용제는 부틸셀로솔브, 방부제는 기존 상품을 사용하였다.

실시예1의 조성비대로 도료를 제조했을시 도료점도가 stomer 점도계(Kreb unit)로 140KU 이상의 고점도여서 붓또는 로라 작업을 하기 위해서는 과량의 물로 희석이 필요하고 작업시에 붓 작업성이 나빠서 후도막을 올리기 위해서는 많은 회수의 공수가 필요한 단점이 발생하였다. 또한 물 희석량이 많으므로 수직도장작업시 흐름의 문제점이 발생되었다. 상기의 문제점을 개선하기 위하여 표3)과 같이 실시예2)의 조성비로 도료를 다시 제조하였다.

표3은 본 발명의 단열도료 실시예2의 조성비를 나타내었다.

원 료	배 합 량(단위 : 중량％)
에멀젼 수지(1)	30
에멀젼 수지(2)	15
백색안료	5
평활제	0.2
소포제	0.2
분산제	0.3
증점제	1.0
무기질실리케이트중공체	10
운모	22
동결 방지제	2
방부제	0.4
조용제	2
물	12.2
합 계	100

상기 단열도료 실시예1,2의 도막의 물성을 시험하기 위한 시험방법은 아래와 같다.

실온에서 붓으로 2∼3회에 걸쳐서 건조도막이 800∼1200㎛되게 한후 3일간 완전히 건조후에 시험하였다.

도막광택은 독일BYK사의 광택기를 이용하여 입사각이 60°일때의 광택을 측정하였으며 내수성은 실온에서 수도물에 1주일간 침적 시킨뒤 도막의 외관에 부풀음이나 연화를 관찰하였다. 도막의 부착성은 KSM5981에 의해 몰타르, 철 등에 대한 부착성을 측정하였다.

열전도도의 측정은 KSL9016에 의해 측정하였으며 시험한 결과를 표4)에 나타내었다.

표4는 본 발명의 물성 시험 비교표를 나태내었다.

시험항목 구분	실시 예1)	실시 예2)
도막두께	800∼1,200㎛	800∼1,200㎛
건조시간(실온)	48시간	48시간
도막외관	불량	양호
광택(60°)	2％이하	3％이하
부착성	몰타르	양호	양호
	양호	양호
철
내수성	양호	양호
열안정성(7일간)60℃ 8시간후 상온에서16시간 방치	층분리	양호
냉동안정성(7일간)-20℃ 8시간후 상온에서16시간 방치	Gel 상태	양호
열전도도(Kcal/m,h,℃)	0.350	0.198

표4에 나타낸 시험 결과와 같이 본 발명도료는 외관이 미려하고 도막이 건조되면서 균열 발생이 없으며 내수성, 저장 안정성이 우수할뿐 아니라 도장작업성이 우수하고 특히 낮은 도막 두께로 열전도도가 낮아 단열효과가 뛰어나다.

이와 같이 본 발명 도료 조성물은 붓, 로라,스프레이등으로 건조도막이 800∼1200㎛ 정도로 도장하여 완전히 건조시킨뒤 그 위에 각종의 유색도료를 도장하면 미려한 색상의 외관을 나타낼수도 있다. 단지 내알카리성이 약한 도료를 본 도료 조성물에 도장하면은 건조, 부착등의 문제점을 유발시킬수도 있다.

사용 용도로서는 건축물 창호부위, 일반 건축물 보수, 단열재및 보온재가 사용되는 철재및 기타 소재 등에 사용하면 경제성, 공간 활용 미려한 외관등의 면에서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.

Claims (4)

1. 건조되면서 내부에 void를 가지는 에멀젼의 고형분을 5∼40중량％ 사용하면서 무기질 실리케이트를 사용한 도료 조성물
2. 제 1 항에 있어서,

   건조되면서 내부에 void를 가지는 에멀젼의 고형분을 5∼40중량％ 사용하고, 내부에 열전도도가 낮은 void를 가지는 진공체의 무기질 실리케이트를 5∼20중량％ 함유하는 화합물
3. 제 1 항에 있어서,

   건조되면서 내부에 void를 가지는 에멀젼의 고형분을 5∼40중량％ 사용하고 단열효과와 치수안정성이 우수한 운모를 10∼30중량％ 사용한 도료 조성물.
4. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항을 모두 포함하는 도료 조성물로서,

   건조되면서 내부에 void를 가지는 에멀젼의 고형분을 5∼40중량％ 사용하고 내부에 열전도도가 낮은 void를 가지는 진공체의 무기질 실리케이트를 5∼20중량％ 함유하고 단열효과와 치수안정성이 우수한 운모가 10∼30중량％ 함유한 도료 조성물.