The aim of this thesis was to develop a thermal insulation coating using acrylate copolymer binders with functional thermal insulation fillers and test different properties of prepared coatings. Coatings were developed for thermal insulation, cool roof and safe touch applications. Research methods used in the thesis were literature review and laboratory experiments.
Thermal insulation coatings have been available since 1960’s. NASA started developing these coatings for keeping very cold fuels cool and in liquid form in storage tanks. Thermal insulation coating blocks heat transfer with functional fillers which have nanosized pores filled with gas, usually air in them. These pores block heat by exploiting Knudsen effect because the pore size is smaller than the mean free path of the gas molecules.
Cool roof paints are also thermal insulation coatings. The main idea of these coatings is to keep heat from sun away from buildings by applying cool roof coating on ceilings and walls of buildings. Cool roof coating will reflect and emit the heat coming from the sun.
Other properties of thermal insulation coatings include for example anti-condensation properties which come from keeping wall temperature closer to the ambient temperature thus minimizing condensation. Sound reduction and reduction of corrosion under insulation is also possible with these types of coatings.
Raw materials included few different acrylate copolymers. Among tested binders were high solid acrylate dispersion, styrene acrylic emulsion, acrylate polyurethane dispersion and siloxane emulsion. Fillers used in this thesis were three different aerogels, two different microspheres, micro crystalline cellulose, and magnesium hydroxide.
Experimental part included mechanical testing, thermal conductivity and effusivity measurements, measuring of solar reflectance index and differential scanning calorimetry testing for glass transition temperatures.
Results were promising with quite simplified recipes. Best self-prepared coating sample had thermal conductivity of 0,061 W/m*K. For safe touch application effusivity value of 140,9 W*s0.5/(m2*K) was reached. Best cool roof coating had SRI value of 106 W/m2*K.
Tämän diplomityön tarkoituksena oli kehittää lämpöä eristävä maali käyttäen akrylaatti-kopolymeerejä sideaineena ja funktionaalisia lämpöä eristäviä täyteaineita. Maaleja tehtiin lämmöneristys, cool roof ja safe touch -applikaatioita varten. Tutkimusmenetelminä tässä diplomityössä käytettiin kirjallisuuskatsausta ja laboratoriotestejä.
Lämmöneristysmaaleja on ollut olemassa 1960-luvulta lähtien. NASA alkoi kehittää pinnoitteita pitääkseen erittäin kylmät polttoaineet kylminä ja nestemuodossa polttoainetankeissa. Lämmöneristysmaali estää lämmönjohtumisen funktionaalisten täyteaineiden avulla. Täyteainepartikkelit sisältävät nanoluokan huokosia, joissa on kaasua, useimmiten ilmaa. Huokoset estävät lämmönjohtumista käyttämällä Knudsen-ilmiötä hyväkseen. Huokosten koko on pienempi kuin kaasumolekyylin keskimääräinen vapaa matka.
Cool roof maalit ovat myös lämpöä eristäviä maaleja. Näiden maalien tarkoitus on pitää auringon heijastama lämpö rakennusten ulkopuolella. Cool roof maali heijastaa ja emittoi auringon lämmön pois rakennuksen pinnoilta.
Lämmöneristysmaaleilla on myös muita funktioita kuten antikondensaatio. Tämä saadaan aikaan maalaamalla seinä, jolloin sen lämpötila on lähempänä ympäröivän ilman lämpötilaa, jolloin saadaan minimoitua kondensaatio. Myös eristeen alla tapahtuvaa korroosiota saadaan vähennettyä sekä ääntä vaimennettua näillä maaleilla.
Käytetyt raaka-aineet olivat erilaisia akrylaattikopolymeerejä. Testattuja sideaineita olivat korkean kuiva-aine pitoisuuden akrylaattidispersio, styreeniakryyliemulsio, akrylaattipolyuretaanidispersio ja siloksaaniemulsio. Täyteaineina testattiin kolmea eri aerogeeliä, kahta erilaista mikrohelmeä, mikrokristalliselluloosaa ja magnesiumhydroksidia.
Testiosuus sisälsi mekaanisia testejä, lämmönjohtavuus ja effusiviteettimittauksia, SRI-indeksin mittauksen ja DSC-ajoja lasittumislämpötilan selvittämiseksi.
Tulokset olivat lupaavia, vaikka maalireseptit olivat yksinkertaistettuja. Paras valmistettu maali sai lämmönjohtavuustuloksen 0,061 W/m*K. Safe touch applikaatiota varten mitattu effusiviteetti oli parhaimmillaan 140,9 W*s0.5/(m2*K). Paras SRI-arvo cool roof maalille oli 106 W/m2*K.
Submit a publication
Browse
Statistics