선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이러한 문제를 해결하기 위해 판상형의 무기소재를 적용하여 표면의 광택성 및 균일성으로 인한 적외선 반사율을 향상시킴과 동시에 판상소재 표면에 착색안료를 코팅함으로써 색상을 제어할 수 있는 적외선 반사안료를 연구하였다. 일반적으로 금속 또는 금속산화물이 균일하게 표면에 코팅된 판상소재 중에 특수안료인 진주광택안료가 잘 알려져 있다.
제안 방법
- 가 코팅된 Mica의 표면에 수열합성방법으로 코팅하여 적외선 반사용 청색안료를 제조하였다. Fe4[Fe(CN)6]3가 코팅된 Mica기재의 입자표면에 TiO2의 코팅 유무 및 TiO2의 코팅층 두께에 따라 제조된 안료를 도료로 적용할 때 도막의 은폐력 및 청색 간섭색상을 이용한 색도의 영향을 연구하였다. 판상기재에 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3 적외선 반사안료와 아크릴 우레탄 수지 내에 적외선 반사안료가 복합된 도막에 대한 적외선 반사 특성은 일사반사율(TSR) 및 차열평가를 통하여 적외선 반사특성을 비교 관찰하였다.
- 1(b) 및 (e)에서는 판상기재 M, TM(w)의 표면에 Fe4[Fe(CN)6]3 입자가 99% 이상 흡착되어 균일하게 코팅되며, 청색안료로서 색도도 가장 우수하였다. Fe4[Fe(CN)6]3입자가 판상 기재에 코팅되는 메커니즘은 pH 변화에 따른 입자의 표면전하를 제타전위로 측정하여 관찰하여 보았다. 특히, 코팅하기 위한 최적조건인 pH 4.
- Fig. 3은 Mica 또는 TiO2/Mica 기재에 청색안료인Fe4[Fe(CN)6]3 입자가 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3 작용기를 분석 하기 위해 FT-IR 스펙트럼을 관찰하였다. Fig.
- 특히, Fe4[Fe(CN)6]3 코팅조건은 같고 판상기재가 다른 M-2, TM(w)-2. TM(b)-2와 코팅에 사용된 Fe4[Fe(CN)6]3 청색 착색안료에 대한 도막의 색좌표, 일사반사율(TSR) 및 차열특성을 평가하였다. TSR은 Fe4[Fe(CN)6]3 < M-2 < TM(b)-2 < TM(w)-2 순으로 나타났으며, 착색안료 단독은 TSR 값이 8.
- Table 2는 판상기재에 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3의 코팅 함량의 증가에 따라 제조된 청색안료들에 대한 CIE 색좌표 및 일사반사율(TSR)을 정리하였다.
- 청색안료가 코팅된 판상기재 입자형태와 표면 미세구조 확인 및 코팅된 양을 보기 위해서 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하였다. 가속전압은 10 kV에서 수천 배로 확대하여 표면 미세구조를 관찰하였다. 또한 Fe4[Fe(CN)6]3가 코팅된 두께를 알아보기 위하여 입자의 단면을 관찰하였다.
- 원료 혼합을 거친 후 안료의 고른 분산을 하기 위하여 약 2,000 rpm으로 20분 분산을 하였다. 고속 분산 후에 안정화 과정을 거쳐 최종적으로 어플리케이터로 균일하게 청색 도막을 형성 후에 상온에서 24시간 건조 시켜 제조하였다. 도막의 두께는 100 µm(± 10)로 조정하였다.
- 일반적으로 차열도료는 열전도 및 대류를 최소화 할 수있는 중공구 소재를 도료 내에 복사 에너지를 최소화 할수 있는 적외선 반사안료와 복합화하여 차열특성을 극대화할 수 있다. 그러나 본 연구에서는 Fig. 5에서와 같이 적외선 반사안료의 차열특성만 고려하여 비교하였다. Fig.
- 도막의 표면온도 변화는 20분 동안 측정하였으며, 초기 5분 동안은 20초 간격으로 그 이후에는 1분 간격으로 온도를 측정하였다.
- 가속전압은 10 kV에서 수천 배로 확대하여 표면 미세구조를 관찰하였다. 또한 Fe4[Fe(CN)6]3가 코팅된 두께를 알아보기 위하여 입자의 단면을 관찰하였다. 청색안료 분말에 대한 CIE Lab 색차값은 색차계 (SPM, Spectrophotometer)를 통해 측정하였다.
- 또한, 도막의 적외선 반사에 의한 차열특성은 적외선 램프(필립스, 250 W), 온도 측정기(Tecpel, D307B), 상부가 개방된 밀폐형 사각상자로 구성된 측정 시스템에서 온도변화를 관찰하였다. 측정 시편인 도막이 코팅된 강철판(50 × 50 mm)을 사각의 밀폐상자 위에 설치를 하였다.
- 본 연구에서는 청색의 Fe4[Fe(CN)6]3를27) 착색안료로 사용하여 판상기재인 Mica 또는 TiO2가 코팅된 Mica의 표면에 수열합성방법으로 코팅하여 적외선 반사용 청색안료를 제조하였다. Fe4[Fe(CN)6]3가 코팅된 Mica기재의 입자표면에 TiO2의 코팅 유무 및 TiO2의 코팅층 두께에 따라 제조된 안료를 도료로 적용할 때 도막의 은폐력 및 청색 간섭색상을 이용한 색도의 영향을 연구하였다.
- 측정 시편인 도막이 코팅된 강철판(50 × 50 mm)을 사각의 밀폐상자 위에 설치를 하였다. 시편의 중앙하부에 온도센서를 부착하여 표면온도의 변화를 관찰하였다. 도막의 표면온도 변화는 20분 동안 측정하였으며, 초기 5분 동안은 20초 간격으로 그 이후에는 1분 간격으로 온도를 측정하였다.
- 적외선 반사용 청색도료는 청색 적외선 반사 무기 안료를 아크릴 우레탄 수지 내에 복합화하여 적외선 반사 기능을 지닌 차열도료를 제조하였다. 이 청색 안료를 고분자 수지내에 고분산 및 안정화시키기 위해 다양한 첨가제로 소포제, 침강방지제, 분산제를 이용하여 차열도료를 최적화하였다.
- 이때 도료 내에 첨가된 안료의 양은 수지 및 기타 첨가제 대비 20 wt%로 배합하였으며, 도막두께는 100 µm (± 10)이다, 특히, 제조된 도막 내에 사용된 상기의 세 가지 안료에 따른 도막의 은폐력, 색상, 일사반사율(TSR)에따른 차열특성과의 상관성을 연구하였다.
- 일사반사율(Total Solar Reflectance, TSR)은 JIS K 5602규격에 따라 은폐지 위에 적외선 반사용 도료의 도막형성 후 평가하였고, UV/VIS/NIR Spectophotometer (JASCO사, V-570)를 이용하여 전체 파장영역 300~2500 nm에서의 표준시편(STD)으로 베이스라인(Vaseline)을 잡은 후 반사율을 측정하여 식을 통해 연산하여 결과를 얻었다. 여기서, Rλ는 물체에 반사하는 파장, Iλ는 물체에 입사하는 파장으로 정의된다.
- 적외선 반사용 청색도료는 청색 적외선 반사 무기 안료를 아크릴 우레탄 수지 내에 복합화하여 적외선 반사 기능을 지닌 차열도료를 제조하였다. 이 청색 안료를 고분자 수지내에 고분산 및 안정화시키기 위해 다양한 첨가제로 소포제, 침강방지제, 분산제를 이용하여 차열도료를 최적화하였다.
- 적외선 반사용 청색안료를 제조하기 위해 Table 1의 실험조건에서 판상기재인 M, TM(w), TM(b)에 Fe4[Fe(CN)6]3 청색안료를 균일하게 코팅하기 위해 pH 변화에 따른 영향을 관찰하였다.
- 또한 Fe4[Fe(CN)6]3가 코팅된 두께를 알아보기 위하여 입자의 단면을 관찰하였다. 청색안료 분말에 대한 CIE Lab 색차값은 색차계 (SPM, Spectrophotometer)를 통해 측정하였다. 안료에 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3의 작용기와 코팅 여부를 확인하기 위해 FT-IR(Fourier Transform Infrared spectroscopy)을 사용하였다.
- 를 수열합성방법으로 코팅하여 제조하였다. 코팅의 최적화는 코팅소재인 헥사시아노철산칼륨/염화제2철(함량비 = 1.2/1.0)에서 초기 pH 4.5및 온도 70 ℃에서 교반하면서 판상기재 표면에 Fe4[Fe(CN)6]3 입자가 99% 이상 균일하게 코팅 및 분산된 안료를 제조하였다. 판상기재 표면에 Fe4[Fe(CN)6]3 함량이 증가할수록 안료의 색상은 연한 청색에서 진한 청색 및 어두운 청색으로 바뀜을 알 수 있었다.
- 판상기재에 따른 도막의 색상과 차열특성을 비교하기 위해서 Table 1, 2에서 제조된 다양한 청색안료 중에서도 Fe4[Fe(CN)6]3가 같은 양인 2.4 wt%로 코팅된 M-2, TM(w)-2, TM(b)-2 청색안료를 도료화시켰다. Table 3은그 중에 TM(w)-f과 TM(b)-f 도막에 대한 색좌표와 TSR 값을 정리하여 나타내었다.
- Fe4[Fe(CN)6]3가 코팅된 Mica기재의 입자표면에 TiO2의 코팅 유무 및 TiO2의 코팅층 두께에 따라 제조된 안료를 도료로 적용할 때 도막의 은폐력 및 청색 간섭색상을 이용한 색도의 영향을 연구하였다. 판상기재에 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3 적외선 반사안료와 아크릴 우레탄 수지 내에 적외선 반사안료가 복합된 도막에 대한 적외선 반사 특성은 일사반사율(TSR) 및 차열평가를 통하여 적외선 반사특성을 비교 관찰하였다.
- 판상기재에 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3 청색안료와 비교하기 위하여, Fe4[Fe(CN)6]3 청색안료는 증류수 300 ml를 사구 둥근플라스크에 넣고 혼합한 후 70 ℃ 온도에서 교반시키면서, 헥사시아노철(II)산칼륨과 염화제2철을 1.2 : 1의 함량비로 정량펌프를 사용하여 천천히 첨가시키며 반응시켰다.
대상 데이터
- 적외선 반사용 차열 도료를 제조하기 위해 적외선 반사용 청색안료 20 wt%, 아크릴우레탄수지(노루페인트) 60 wt%, 실리콘계 소포제 12 wt%, N-에틸피롤리돈 계 침강방지제 2 wt%, 아민계 분산제 6 wt%를 사용하였다. 이때, 소포제, 침강방지제, 분산제는 BYK 사 제품을 사용 하였다.
- 그리고 판상기재가 Mica 보다는 청색의 간섭색을 띄는 TiO2/Mica에 코팅할 경우 같은 양의 Fe4[Fe(CN)6]3를 코팅하여도 연한 청색에서 진한 청색으로 색을 제어하기가 용이하였다. 적외선 반사용 차열도료는 아크릴우레탄수지내에 적외선 반사용 청색안료 20 wt%와 첨가제의 복합화에 의해 제조하였다. 특히, Fe4[Fe(CN)6]3 코팅조건은 같고 판상기재가 다른 M-2, TM(w)-2.
- 적외선 반사용 청색안료는 판상기재인 Mica 또는 TiO2/ Mica에 착색안료인Fe4[Fe(CN)6]3를 수열합성방법으로 코팅하여 제조하였다. 코팅의 최적화는 코팅소재인 헥사시아노철산칼륨/염화제2철(함량비 = 1.
- 적외선 반사용 청색안료에 사용된 판상기재는 합성 Mica(입자크기 9~45 µm, M 표기), TiO2가 60 nm 두께로 코팅된 Mica(흰색의 간섭색을 띄는 TiO2/Mica, TM(w) 표기), TiO2가 130 nm 두께로 피복된 Mica(옅은 청색의 간섭색을 띄는 TiO2/Mica, TM(b) 표기)이며, 국내의 CQV 사에서 시료를 제공받았다.
- 측정 시편인 도막이 코팅된 강철판(50 × 50 mm)을 사각의 밀폐상자 위에 설치를 하였다.
이론/모형
- Fe4[Fe(CN)6]3 청색안료가 코팅된 판상기재 입자형태와 표면 미세구조 확인 및 코팅된 양을 보기 위해서 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하였다. 가속전압은 10 kV에서 수천 배로 확대하여 표면 미세구조를 관찰하였다.
- 청색안료 분말에 대한 CIE Lab 색차값은 색차계 (SPM, Spectrophotometer)를 통해 측정하였다. 안료에 코팅된 Fe4[Fe(CN)6]3의 작용기와 코팅 여부를 확인하기 위해 FT-IR(Fourier Transform Infrared spectroscopy)을 사용하였다.
성능/효과
- 4(b)의 M-2f 도막은 Fig. 4(a) 도막보다 적외선 파장에서 낮은 반사율을 보였다. 이는 Mica와 Fe4[Fe(CN)6]3안료의 굴절율이 1.
- 1,2) 그 중에 차열방지는 건물 콘크리트, 도로 아스팔트 등의 광범위한 산업 분야에 적용하여 태양 에너지의 열 흡수 저감에 의한 도심 열섬(heat island) 현상 방지 및 건물 내의 에너지 효율을 높일 수 있다. 도심내의 열섬 현상의 주 원인 가운데 태양광은 자외선(295~400 nm) 약 5%, 가시광선(400-700 nm) 약 50%, 적외선 (700-2500 nm) 45.
- 9-11) 그 중에는 백색안료인 루타일 TiO2가 대표적으로 많이 사용되고 있으며, 적외선 태양반사율이 약 87% 이상의 높은 효율을 보인다.6) 적외선 차열도료는 복사, 전도, 대류를 효과적으로 제어할 수 있는 TiO2와 중공구 소재가 체질 안료와 고분자 수지에 복합화된 형태로 제조되고 있다. 특히, 유색도료는 다양한 색상을 지닌 착색안료를 첨가 하여 도료를 제조하고 있다.
- 결과적으로 초기 pH 4.5의 조건에서 Fig. 1(b) 및 (e)에서는 판상기재 M, TM(w)의 표면에 Fe4[Fe(CN)6]3 입자가 99% 이상 흡착되어 균일하게 코팅되며, 청색안료로서 색도도 가장 우수하였다. Fe4[Fe(CN)6]3입자가 판상 기재에 코팅되는 메커니즘은 pH 변화에 따른 입자의 표면전하를 제타전위로 측정하여 관찰하여 보았다.
- 4와 5에서 보는 바와 같이 적외선 반사용 차열도료는 TSR 값이 클수록 차열특성이 우수하였다. 그리고 청색의 착색안료 단독보다는 판상기재에 코팅된 착색안료를 코팅할 경우 Fe4[Fe(CN)6]3 안료와 판상기재와의 시너지 효과에 의해 적외선 영역에서 반사율을 향상 시킬 수 있음을 알 수 있었다. 청색안료로서의 색상을 구현하기 위해서는 판상기재로 사용된 Mica 단독보다는 굴절율이 높고 청색의 간섭색을 띄는 TM(b) 기재를 사용 하는 것이 진한 청색도료를 제조하기에 용이하였다.
- 5%으로 높게 얻어져졌다. 또한 차열 평가에 의한 도막의 표면온도 역시 TSR 값에 비례하여 온도가 낮아지는 효과가 있었다. 착색안료 단독의 경우 표면온도가 52 ℃였으나 Fe4[Fe(CN)6]3 코팅 판상기재가 적용된 도막은 42~48 ℃로 차열효과가 있음을 확인하였다.
- Table 3은 이 안료를 도료화 후에 측정한 도막은 brilliant blue (#177) 색을 나타내며, 진한청색의 색구현이 용이한 것으로 보인다. 일반 적으로 반사율은 재료가 가지는 굴절율 값이 커짐에 따라 증가하며, 이는 본고에서 TiO2코팅층과 크게 의존됨을 알 수 있었다. 반사안료 중 2번째로 높은 TiO2 anatase 결정상의 굴절율은 2.
- 즉 TSR 값이 높을수록 표면온도가 낮아짐을 알 수 있 으며, TSR 값이 가장 높은 TM(w)-2의 청색안료가 가장 낮은 표면온도 42 ℃를 나타냄을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.