KR0170089B1 - 축광도료 조성물 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

도막이 태양광 또는 인위적인 조명의 빛을 받아 이를 축적한 후 빛이 제거된 어두운 상황에서 일정한 시간동안 도막을 시인할 수 있도록 빛을 발하는 과정이 오래도록 반복되는 축광도료 조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 상기 축광도료 조성물은 소량의 희토류 금속의 이온으로 활성화된 알칼리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료 10~90중량%를 바인더가 함유된 전색제 10~90주량%에 분산되여 얻는다. 이러한 축광도료 조성물은 도막의 잔광효과가 월등하고 내후성이 뛰어나 옥내는 물론 옥외에서 장기간 사용할 수 있으며 방사선 물질이 함유되어 있지 않으므로 무독성이고 안전하게 사용할 수 있다.

Description

축광도료 조성물 및 그의 제조방법

본 발명은 축광도료 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도막이 태양광 또는 인위적인 조명의 빛을 받아 이를 도막에 축적한 후 빛이 제거된 어두워진 상황에서 일정 시간 동안 도막을 시인할 수 있도록 빛을 발하는 과정이 오래도록 반복되며 잔광효과가 월등하고 잔광휘도가 높으며 내후성이 뛰어날 뿐만 아니라 인체에 무해한 축광도료 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

태양광이나 인위적인 조명이 없는 어두운 상황에서 스스로 빛을 발하여 시인할 수 있는 야광재료에 대한 필요성은 일상생활 곳곳에 존재한다. 야간이나 지하공간에서의 갑작스런 정전으로 빛의 공급이 중단되어 시인할 수 없는 경우에 위치인식표시, 위험방지표시, 장식품 등의 다양한 용도로 사용할수 있고 잔광효과가 탁월하며 인체에 무해한 축광도료 조성물의 개발이 요구되고 있다.

종래의 축광안료(KS M 5014)는 미량의 구리를 가한 황화아연을 주성분으로하는 황화아연계 축광안료(Phosphorescent pigments KS M 5014)로서, 이는 잔광효과가 매우 낮다. 즉, 빛을 받아 축적한 후 어두운 곳에서 스스로 빛을 발하는 잔광휘도 낮을 뿐만아니라 잔광시간도 1시간 내외로 극히 짧다. 보다 중요한 결함은 3 옥외에 사용했을 때 내후성이 나빠 1~2주일 이내에 잔광효과를 상실한다는 것이다. 따라서 황화아연계 축광안료는 예외적인 경우를 제외하고는 상품성이 없어서 실생활에서 거의 사용되지 않고 있다.

한편, 잔광효과를 장시간 유지시켜야 하는 경우에는 종래의 축광안료(KS N 5014)에 방사선 물질인 트리튬, 프로메튬-147, 라늄-266 등을 혼합 사용하여 제조한 발광도료(Radio luminous paints: KS M 5334)를 사용할수 있다. 그러나 이것은 방사선 물질을 사용하기 때문에 인체에 노출시켰을 때 심각한 손상을 입힐 수 있으므로 취급에 엄격한 주의가 요구된다. 또한 사용 도구나 세정폐수 등을 처분하는데 많은 비용이 들기 때문에 이의 사용영역이 극히 한정되어 있다.

본 발명의 목적은 위에서 언급한 종래의 축광안료(KS M 5014)와 종래의 축광안료에 방사선 물질을 혼합하여 제조한 종래의 발광도료(KS M 5334)가 갖고 있는 단점을 혁신적으로 제거하여 옥외나 옥내를 가리지 않고 실생활에서 안전하고 손쉽게 사용할 수 있으며 방사선 물질이 함유되어 있지 않아 인체에 무해하고 잔광효과와 내후성이 우수하며 어떤 피도물도에나 적용할 수 있도록 도료화한 축광도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 축광도료 조성물을 제조하는 데 적합한 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 희토류 금속의 이온으로 활성화된 알카리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료 10~90중량%: 및 상기 축광안료와 피도물간이 접착성을 부여하기 위한 바이더가 함유된 전색제 10~90중량%로 구성되고, 상기 축광안료가 상기 전색제에 분산된 상태로 이루어진 것을 특징으로 하는 축광도료 조성물이 제공된다.

상기 축광도료 조성물은 희토류 금속의 이온으로 활성화된 알카리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료 10~90중량%를 상기 축광안료와 피도물간의 접착성을 부여하기 위한 바이더가 함유된 전색제 10~90중량%에 분산시켜 제조한다. 이 때, 상기 분산은 철을 함유하지 않는 분산용구를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 소량의 희토류 금속의 이온, 바람직하게는 유로피늄(Eu),가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터늄(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 활성화된 알카리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료를 사용한다. 상기 알칼리토금속 알루민산염 복합물로는 산화알루미늄(Al₂0₃)과 산화칼륨(CaO), 산화스트론튬(SrO) 또는 산화마그네슘(MgO)로 이루어진 염들의 복합체로서, Al₂O₃CaO, Al₂O₃MgO, SrAl₂O₄SrAl₂O₄(OH), Al₂O₃CaOSrOB₂O₃와 같은 염들의 복합물을 들 수 있다.

상기 축광안료는, 도료 조성물 배합중에 10~90중량%, 바람직하게는 30~60중량%를 사용한다. 이러한 축광안료는 종래의 황화아연계 축광안료보다 뛰어난 잔광효과를 보유하며 방사선 물질을 함유하지 않아서 안정적이고 무독성이며 우수한 내후성을 갖고 있다. 상기 축광안료를 10중량% 미만으로 사용하면 도료에서 축광안료의 밀도가 너무 낮아 충분한 잔광효과를 얻을 수 없으므로 비효율적이며, 90중량%를 초과하여 사용하면 축광안료의 밀도가 너무 높아 도료 조성물을 안정된 상태로 분산 제조하기가 어렵다.

상기 축광안료는 그 형상이 다각을 이루고 있으며 모스 경도가 6~7인 매우 단단한 미립자이다. 따라서 이를 전색재와 혼합 분산할 때, 본 발명에 사용되는 축광안료보다 강도가 낮은 재질로된 분산용구를 사용하면, 축광안료와의 마찰에 의해 분산용구 재질이 마모되어 그 미립자들이 본 발명의 축광도료 조성물과 섞이게 된다. 대부분의 도료 제조용 분산용구는 철을 함유한 금속제 분산용구를 사용하는데 이를 이용하여 본 발명의 도료를 제조하면 마모된 철을 포함한 금속 미립자들이 전색제의 투명도를 낮추게 된다. 이는 결과적으로 도막 형성시에 축광안료와 빛과의 접촉을 차단시키므로 잔광효과를 치명적으로 약화시킨다. 따라서 철을 함유한 금속제 분산용구는 사용하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 비금속계인 알루미나를 소성시켜 만든 세라믹 분산용구를 사용하여 도료를 분산 제조하였다. 이 세라믹 분산용구는 매우 단단하여 도료 제조 시에 마모 정도가 미약하다. 또한 약간의 마모가 있다 하더라도 세라믹 분산용구 주성분이 도료에서 체질안료와 빛과의 접촉을 차단시키는 효과가 적어 도막의 잔광효과에 미치는 영향은 미약하다.

본 발명의 도료 조성물 중 축광안료를 제외한 나머지 액상 부분인 전색제는 도료 조성물 배합중에 10~90중량%, 바람직하게는 40~70중량%를 사용한다. 본 발명에서는 도막을 형성하였을 때 잔광효과를 최대화하기 위해서 축광안료와 빛과의 접촉을 극대화시켜야 하므로 투명한 전색제를 사용하는 것이 좋다. 또한 잔광효과에 미치는 영향이 적은 반투명체로서 약간의 흰색, 녹색, 황색의 색조를 띠는 전색제를 사용하기도 한다. 그러나 전색제가 불투명하여 도막에 남아있는 경우에는 축광안료와 빛과의 접촉을 차단시켜 도막의 잔광효과를 감소시키므로 본 발명에서는 불투명한 전색제를 사용하지 않는다

본 발명에 사용된 전색제에는 피도물의 종류에 따른 피도물과의 부착 또는 도막이 반드시 갖추어야할 내구성과 같은 기본물성을 충족시키기위해 바인더가 함유되어 있다. 이 바임더로는 아크릴 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 석유 수지, 불소 수지, 합성 수지 에멀젼, 염화고무 수지, 비닐 수지등 종래의 도료에 사용되는 제반 천연 및 합성수지 모두가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 이들 바인더를 피도물의 종류나 도막의 요구물성에 따라서 단독으로 또는 복합물로서 선택적으로 사용한다. 본 발명에서 전색제의 일부로서 사용되는 바인더는 도막에 불투명하게 남아 축광안료의 잔광효과에 치명적인 결함을 발생시키지 않는 한 어떠한 종류의 바인더도 그 사용이 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 전색제는 예컨대, 축광안료 조성물 배합량을 기준으로 할 때 안료와 피도물과의 기본적인 접착성을 부여하는 상기한 바인더 5~50중량%, 안료의 분산 및 습윤을 돕는 조제인 습윤 분산제 0.1~1중량%, 저장중에 안료의 침강을 방지하는 침강방지제 0.5~5중량%, 도료의 제조시 및 도막을 형성시킬 때 발생하는 기포를 제거하기 위해 사용하는 소포제 0.1~1중량%, 바인더의 용해제로 사용되는 용제 4.3~40중량%로 이루어질 수 있다. 본 발명의 도료 조성물의 조성을 하기 표 1에 나타낸다.

이하, 하기 실시예로 본 발명을 구체적으로 기술하지만, 본 발명이 이에 의해서 제한되는 것은 아니다.

[실시예]

소량의 희토류 금속의 이온으로 활성화된 알카리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료를 사용하였다. 바인더는 아크릴 수지로서 고형분이 44중량%인 대한페인트ㆍ잉크 (주)의 Norucylic-1001(상품명)을 사용하였다. 습윤분산제는BKY-chemie(독일)의 Anti-terra-P(상품명)을 사용하였고, 침강방지제는 쿠수모토화학(주)(Kusumoto chemicals,Ltd., 일본)의 Disparlon #6900-20X(상품명)을 사용하였다. 소포제는 BYK-chemie(독일)의 BYK-066(상품명)을 사용했고, 용제는 톨루엔을 사용하였다.알루미나를 소성하여 만든 분산용 세라믹 볼과 용기를 이용하여 이들을 혼합분산하여 본 발명의 축광도료 조성물을 제조하였다.

구체적인 성분에 따라 조성은 하기 표 2.에 나타낸다.

[비교예]

종래의 미량의 구리를 가한 황화아연을 주성분으로 하는 축광안료(KS M 5014)를 사용한 것을 제외하고는 실시예에서와 동일한 조성을 사용하였다.

구체적인 성분에 따라 조성은 하기 표 3.에 표기되었다.

[물성실험]

실시예와 비교예에서 수득한 축광도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하고 형성된 도막의 물성을 하기와 같이 평가하였다.

잔광효과 시험 및 결과

실내에 보관하여 건조시킨 도막을 광을 차단하여 보관하였다. 이렇게 준비한 시편을 23W의 등기구로 20cm의 거리에서 20분간 투사한 후 암실에서 시간경과에 따른 빛의 밝기를 나타내는 잔광휘도를 측정하였다. 결과는 하기 표 4에 나타낸다.

[옥외폭로 시험 및 결과]

옥외폭로 시험은 45。경사면을 유지하며 정남향을 향하도록 제작설치 된 옥외폭로대에 시편을 고정시킨 후 2주일, 1개월, 3개월이 각각 경과된 후 시편의 외각변화를 관찰하고 잔광효과 시험을 실시하였다. 그 결과 비교예의 시편은 2주일 경과시부터 도막외관이 초기 미백색에서 암황색으로 변했고 잔광휘도는 나타나지 않았다. 그러나 실시예의 경우 2주일, 1개월, 3개월 경과시 모두 도막의 외관 변화가 없었으며 잔광효과 시험결과도 상기에서 언급한 실내에서 보관된 도막의 시험결과와 거의 동일하였다.

촉진내후성 시험 및 결과

건조된 시편을 도료의 촉진내후성 시험방법(KS M 5000 시험방법 3231)에 따라 카이본 아크 내후성 시험기계에서 200시간 동안 폭로시험을 한 후 시편의 외관변화를 관찰하고 상기의 잔광효과 시험을 실시하였다. 그 결과 비교예의 시편은 도막의 외관이 초기 미백색에 암흑색으로 변하고 잔광휘도는 나타나지 않았다. 실시예의 경우는 도막의 외관 변화가 없었으며 잔광효과 시험결과도 상기에서 언급한 실내에서 보관한 도막의 시험결과와 거의 동일하였다.

상기의 시험결과에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 축광도료 조성물을 사용하여 형성된 도막은 종래의 축광안료(KS M 5014)로 형성된 도막보다 월등히 잔광효과의 감소가 없는 것으로 나타났다.

따라서 본 발명에 따른 축광도료 조성물은 옥외나 옥내에 상관없이 태양광이나 인위적인 조명의 빛을 받아 이를 도막에 축적한 후 빛이 제거된 어두운 상황에서 일정 시간 동안 도막을 시인할 필요가 있는 어떤 곳에서나 사용할 수 있다. 또한 인체에 치명적인 방사선 물질이 함유되어 있지 않으므로 무독성이고 안정적이며 잔광효과와 내후성이 우수하여 옥외의 피도물에도 사용할 수 있다.

Claims (7)

1. 희토류 금속의 이온으로 활성화되고, 산화 알루미늄과 산화 칼슘, 산화 스트론튬 또는 산화 마그네슘으로 이루어진 염들의 복합체로 구성된 알카리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료 10~90중량%: 및 상기 축광안료와 피도물간의 접착성을 부여하기 위한 바인더가 함유된 전색제 10~90중량%로 구성되고, 상기 축광 안료가 상기 전색제에 분산된 상태로 이루어진 것을 특징으로 하는 축광도료 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 희토류 금속이 유로피움(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터븀(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로하는 축광도료 조성물.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 전색제는 상기 조성물의 배합량을 기준으로 할 때, 상기 바인더 5~50중량%, 상기 축광안료의 분산 및 습윤을 돕기 위한 조제인 습윤분산제 0.1~1중량%, 상기 조성물의 저장중에 상기 축광안료의 침강을 방지하기 위한 침강방지제 0.5~5중량%, 소포제 0.1~1중량% 및 용제 4.3~40중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 축광도료 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 전색제는 투명하거나 흰색, 녹색 또는 황색의 색조를 띠는 반투명체인 것을 특징으로하는 축광도료 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 축광안료의 양이 30~60중량%이고 상기 전색제의 양이 40~70중량%인 것을 특징으로하는 축광도료 조성물.
6. 희토류 금속의 이온으로 활성화되고, 산화 알루미늄과 산화 칼슘, 산화 스트론튬 또는 산화 마그네슘으로 이루어진 염들의 복합체로 구성된 알카리토금속 알루민산염 복합물인 무기계 축광안료 10~90중량%를 상기 축광안료와 피도물간의 접착성을 부여하기 위한 바인더가 함유된 전색제 10~90중량%에 분산시켜 제조하는 것을 특징으로하는 축광도료 조성물의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 축광도료의 분산을 상기 축광안료보다 강도가 높은 분산용구를 사용하여 수행되는 것을 특징으로하는 축광도료 조성물의 제조 방법.