KR100358326B1

KR100358326B1 - 기능성 도료

Info

Publication number: KR100358326B1
Application number: KR1019990053881A
Authority: KR
Inventors: 이낙천
Original assignee: 이낙천
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2002-10-25
Also published as: KR20000047801A

Abstract

본 발명은 기능성 도료에 관한 것으로, 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지며 습도를 조절하고 전자파 흡수기능을 갖는 기능성 도료를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명의 기능성 도료는 미세분말 숯 30~60 중량%, 액상 바인더{메트릭스 폴리머(matrix polymer)}로써 클로로프렌, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 카르복실메틸셀룰로즈 및 에멀젼형의 수지 중 어느 하나 30∼70 중량% 및 색상과 향을 발현시키는 안료 10∼40 중량%의 혼합물로 구성된다. 이러한 구성에 의해 건축물의 벽면 등에 도포함으로서 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지며 습도를 조절하고 전자파 흡수기능을 갖는 숯으로 인하여 시멘트로부터 발생되는 악취를 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 유해 성분의 제거효율 또한 우수하게 할 수 있었다.

Description

기능성 도료{FUNCTIONAL PAINTS}

본 발명은 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지며 습도를 조절하고 전자파 흡수기능을 갖는 기능성 도료에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기능성물질로 숯 30 ~ 70중량%, 액상 바인더 30 ~ 70중량% 및 향과 안료 0 ~ 40중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 도료에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 각종 기능성 제품이 제조 판매되고 있고, 원적외선 방사기능과 같은 기능성을 갖는 많은 제품들이 연구 개발되고 있는 실정이며, 실제에도 많은 분야에 적용되고 있다.

일반적으로 건축물 등과 같은 각종 구조물에 외관을 미려하게 하고, 부식 등과 같은 손상을 방지하여 내구성을 향상시키기 위하여 각종 도료들이 사용되고 있음은 주지의 사실이다.

한편, 각종 건축물의 건축시 충분한 건조가 이루어지지 않았을 경우에는 시멘트로부터의 악취 발생 및 유해 성분의 배출이 심하게 일어나며, 이와 같은 문제점이 건축시 충분한 건조가 이루어지지 않았을 경우에는 더욱 심하게 발생하고, 건조가 완벽하게 이루어진다고 하여도 시멘트 특유의 냄새가 발생하며, 시멘트 가루가 묻어나는 등의 문제점이 있었다.

최근에 들어서는 상기와 같은 시멘트로 인한 피해를 최소화하고 인체에 유익한 특성을 발현시키기 위하여 시멘트로 형성된 벽면, 마루 및 천정면에 황토, 맥반석, 바이오세라믹 등의 성분이 함유된 혼합물을 도포하거나 시멘트에 혼합하여 건축물의 벽면 등을 형성하고 있다.

그러나, 황토, 맥반석, 바이오세라믹 등의 기능성 물질을 함유하는 혼합물을 벽면 등에 도포하거나 시멘트에 혼합하여 건축물에 있어서 벽면 등을 형성할 때 사용하는 방법은 건축물의 내구성을 저하시킬 뿐만 아니라 값이 비싸기 때문에 경제적이지 못하고 시멘트로부터 발생되는 문제점의 해결 효과 역시 만족스럽지 못한 단점이 있었다. 또한, 바이오세라믹, 게르마늄, 맥반석, 황토 등은 원적외선 방사기능 이외에 다른 기능성이 발현되지 않아 실제적으로는 많이 적용되지 않고 있는 실정이다.

또한, 각종 도료들은 건축물 등과 같은 각종 구조물에 외관을 미려하게 하고, 부식 등과 같은 손상을 방지하여 내구성을향상시키기 효과만 있을 뿐 다른 효능을 갖는 도료는 거의 개발된 바가 없다.

따라서, 본 발명은 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지고, 습도를 조절하고 전자파 흡수기능을 가지므로서 시멘트로부터 발생되는 악취를 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 유해 성분의 제거 효율이 우수하며, 각종 구조물에 외관을 미려하게 하고, 부식 등과 같은 손상을 방지하여 내구성을 향상시키기 효과를 갖는 기능성 도료를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 기능성 물질로 미세분말 숯 30~60 중량%, 액상 바인더{메트릭스 폴리머(matrix polymer)}로써 클로로프렌, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 카르복실메틸셀룰로즈 및 에멀젼형의 수지 중 어느 하나 30∼70 중량% 및 색상과 향을 발현시키는 안료 10∼40 중량%로 구성되는 기능성 도료를 각종 건축물은 물론 일반적인 구조물의 표면에 100~500ｇ/㎡의 양으로 도포하므로서 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지며 습도를 조절하고, 전자파 흡수기능을 갖는 숯으로 인하여 시멘트로부터 발생되는 악취를 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 유해 성분의 제거 효율이 우수하며 각종 구조물에 외관을 미려하게 하고, 부식 등과 같은 손상을 방지하여 내구성을 향상시키기 효과를 얻을 수 있었다.

도 1 은 암모니아를 이용한 시간 경과에 따른 가스농도 곡선.

도 2 는 기능성 도료의 온 습도 측정결과(25℃, 65% → 30℃,65%)를 나타내는 그래프.

도 3 은 기능성 도료의 온 습도 측정결과(30℃, 65% → 30℃,50%)를 나타내는 그래프.

도 4 는 기능성 도료의 이산화탄소 가스 측정결과를 나타내는 그래프.

도 5 는 기능성 도료의 휘발성 유기화합물 측정결과를 나타내는 그래프.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 기능성 도료는 숯 30~60 중량%, 액상 바인더 30~70 중량% 및 색상과 향을 발현시키는 안료 10~40 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 기능성 물질인 숯은 원적외선 방사기능이 있고, 음이온을 방출하며, 온도와 습도의 조절기능이 우수하고, 전자파와 수맥파 등과 같은 인체에 유해한 자기파의 흡수기능이 있으며, 탈취 효과가 우수하고 곰팡이 및 유해세균의 발생을 방지하는 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 원적외선은 신체 내부 깊숙이 작용하여 몸을 따듯하게 하고, 혈액순환 촉진 및 피로 회복과 노폐물 배출 효능을 도와주는 작용을 한다.

전술한 숯의 주요 성분은 탄소(C¹⁴)와 무기질인데 나무가 흙으로부터 Ca, K, Na, Mg 등을 흡수하고 나무로 숯을 구울 때 유기산과 수분은 증발되고 탄소와 무기질만 남게 되며, 이들 성분 중에서 흙으로부터 흡수된 게르마늄(Ge)성분 등의 미량광물질에 의해서 원적외선이 방출되는 것으로 추정되고 방사율은 93%에 이른다. 음이온은 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 흡착, 중화시켜서 신체의 신진대사를 원활하게 해주는 작용을 하는 것으로, 숯의 성분 중 85% 이상인 탄소에서 많은 양의 음이온이 발생되는데 숯에서 발생하는 음이온은 매우 활발한 전자이기 때문에 주변의 물질이 잃기 쉬운 전자(음이온)를 공급하여 양이온의 작용으로 인한 부패, 부식, 산화 등의 현상을 방지한다.

또한, 숯은 1g당 내부 표면적이 300㎡ 정도의 기공을 가지고 있기 때문에 주변이 다습할 경우에는 습기를 흡수하고, 건조한 경우에는 수분을 발산하는 호환적 특성을 가지고 있어 쾌적한 실내 환경을 조성함으로서 인체의 생활리듬을 최적으로 만들어 주어 건강 유지에 큰 도움을 줄뿐만 아니라 기공이 유해한 각종 미생물 및 냄새를 흡착하여 부패 방지는 물론 방취, 방부의 효과가 있는 것이고, 외부의 온도를 차단하는 효과가 발생되어 초배지에 적용될 경우 실내의 온도를 일정 기간 유지해 줄 수 있는 효과가 있다.

한편, 숯은 pH 8∼9의 약알칼리성이어서 곰팡이 및 유해 세균 등의 생육 조건이 맞지 않을 뿐만 아니라 습도의 조절기능이 병행되어 곰팡이 및 유해 세균 등은 물론 바퀴벌레도 서식할 수 없게 되고, 각종 전기, 전자 제품에서 나오는 인체에 유해한 전자파와 지하의 수맥 흐름이 차단되어 부패한 물로부터 발생하는 것으로 알려져 있는 수맥파를 숯이 흡수하여 사람의 신체를 유해 전자파로부터 보호하게 된다.

숯은 30~60 중량%를 사용하는 것이 효과적이며, 사용량이 30중량% 미만일 경우에는 원적외선 방사효율 등과 같은 숯으로부터 발현되는 효과의 발현 정도가 미약한 단점이 있고, 60 중량%를 초과할 경우에는 제조되는 도료를 도포한 도포층으로부터 숯이 탈리될 가능성이 높으며, 각종 구조물의 표면과의 접착이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명에서 사용되는 액상 바인더로는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 액상 바인더가 사용가능하며, 유동성을 가져 고체 표면을 적셔 고화할 수 있고, 고화할 때 체적수축이 작으며, 온 습도에 의해 발생하는 내부응력에 의한 접착의 안정성이 손상되지 않고, 장기부하에 클리프하지 않는 내충격성이 우수한 것이 특히 효과적이다. 액상 바인더는 숯의 분산과 도포층으로부터 숯이 탈리되는 것을 방지하며 각종 구조물의 표면에 접착이 용이하게 하는 역할을 하는 것으로, 클로로프렌, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 카르복실메틸셀룰로즈 등과 같이 용액 및 에멀젼형의 합성수지재 액상 바인더를 사용하는 것이 효과적이다.

액상 바인더의 사용량은 30~70 중량%로 하는 것이 효과적이고, 숯과의 혼합비율은 도포될 구조물의 표면 특성, 액상 바인더의 종류 및 특성 등에 따라 반복실험을 통하여 결정될 수 있으며, 액상 바인더의 사용량이 적을 경우에는 숯의 균일한 분산이 이루어지지 않아 도포층이 형성된 후에 가벼운 충격에 의해서도 숯이 특히 많이 함유되어 도포된 부분이 손상될 염려가 있고, 숯의 탈리가 쉽게 이루어지며, 도포층 표면에 크랙이 발생되는 등의 단점이 있고, 사용량이 많을 경우에는 상대적으로 숯의 사용량이 감소되어 숯으로부터 발현되는 기능성이 미약한 단점이 있다.

색상과 향을 발현시키는 안료는 소비자의 취향에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 사용량이 40중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 기능성 물질인 숯의 사용량이 감소되거나 액상 바인더의 사용량이 감소되어 기능성 발현이 미약하거나 도포층 형성이 용이하지 못한 문제점이 발생된다.

먼저, 숯 30~60 중량%, 액상 바인더 30~70 중량% 및 안료 10~40 중량%를 균일하게 혼합하여 본 발명의 기능성 도료를 제조한다. 이때, 숯은 가능한 한 미분으로 분쇄하여 첨가하는 것이 효과적이며, 가능한 한 320메쉬 이하의 입도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 기능성 도료는 수성 또는 유성으로 모두 제조가 가능하며, 통상의 도료 제조시에 숯 분말을 30~60 중량% 혼합하는 방법으로도 제조될 수 있으며, 수성은 실내용으로 사용될 수 있고, 유성은 실내·외용으로 모두 사용 가능하다.

도포방법은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이 모두 사용 가능하며, 도포량은 각종 구조물 표면 1㎡당 100~500ｇ으로 하는 것이 효과적이며, 도포량이 100ｇ/㎡ 미만이면 구조물 표면에 도포되는 숯의 양이 적어 원적외선 방사효율 등과 같은 숯으로부터 발현되는 효과의 발현 정도가 미약한 단점이 있고, 500ｇ/㎡을 초과할 경우에는 구조물 표면에 본 발명의 기능성 도료를 도포하기가 용이하지 못할 뿐만 아니라 도포층이 형성된 후에 가벼운 충격에 의해서도 숯이 특히 많이 함유되어 도포된 부분이 손상될 염려가 있고, 숯의 탈리가 쉽게 이루어지며, 도포층 표면에 크랙이 발생되는 등의 문제점이 있다.

제조된 본 발명의 기능성 도료는 시멘트로 형성된 벽면 등과 같은 각종 구조물의 표면에 1차적으로 도포하거나 1차 도포후 공지의 도료로 2차 도포하므로서 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지며 습도를 조절하고 전자파 흡수기능을 갖는 숯으로 인하여 시멘트로부터 발생되는 악취를 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 유해 성분의 제거 효율이 우수하며 각종 구조물에 외관을 미려하게 하고, 부식 등과 같은 손상을 방지하여 내구성을 향상시키기 효과를 얻을 수 있었다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

숯 45 중량%, 폴리비닐초산 45 중량%와 공지의 안료 10 중량%를 균일하게 혼합하여 본 발명의 기능성 도료를 제조하였다. 그 다음에 이를 시멘트로 건축된 가옥의 벽면, 천정 및 마루에 1㎡당 300ｇ의 양이 되도록 도포하였다.

제조된 기능성 도료를 한국건자재시험연구원에 의뢰하여 KICM-FIR-1042의 방법 즉, 전하입자 측정 장치를 이용하여, 실내온도 22℃, 습도 55%, 대기중 음이온수 80/cc 조건에서 음이온 발생정도를 측정하고 측정대상물에서 방출되는 음이온을 측정하여 단위체적당 이온수로 표시한 결과, 178/cc이었으며, KICM-FIR-1004의 방법으로 탈취효과를 시험한 결과 표 1과 같은 결과를 얻었으며, 탈취 효과에 대한데이타를 도 1에 그래프로 도시하였다.

경과시간(분)	블랭크농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
초기	500	500	-
30	480	170	65
60	470	140	70
90	450	120	73
120	440	110	75

1) 블랭크(Blank): 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임

2) 시험가스명 : 암모니아

3) 가스농도측정 : 가스검지관

실험예 1

실시예 1에서 제조된 기능성 도료에 대한 온도 및 습도 조절능력, CO₂가스 흡착성능 및 휘발성 유기 화합물(VOCs)의 흡착성능을 평가하였다.

즉, 실시예 1에서 제조된 기능성 도료를 테스트용 챔버{온도(10 ∼ 40℃) 및 상대습도(45∼75%)의 조절이 가능} 내부에 도포하고, 기능성 도료를 도포하지 않은 동일한 챔버를 이용하여 실험을 행하였다.

먼저, 초기에 온 습도를 25℃, 65%로 세팅한 후, 30℃, 65%로 온도를 상승시켰으며, 이 후 다시 30℃, 50%로 상대습도를 낮추어 실내공기환경 실험실의 조건을 변화시키면서 온 습도를 측정하되 각 챔버의 내부에 온 습도 센서(SATO사제 온 습도계; 모델명 SK_L200TH)를 넣고 5분 간격으로 데이터를 연속으로 획득하여 그 결과를 도 2 및 도 3의 그래프로 도시하였다.

또한, 각각의 챔버내에 농도 11.1%인 CO₂가스를 5ℓ씩 주입하고, 약 2분 간격으로 챔버내의 이산화탄소 농도 변화를 멀티가스모니터(Multi-gas Monitor : BK-Type 1302)와 샘플러 앤 도서(Sampler Doser : BK-Type 1303)를 사용하여 측정하고 분석(BK의 7620 프로그램)한 후, 그 결과를 도 4 및 표 2 에 도시 및 기재하였다.

	초기농도(ppm)	4시간후농도(ppm)	감소량(ppm)	감쇄율(%)
기능성 도료도포 챔버	2876	2289	587	20.41
기능성 도료미도포 챔버	3100	2584	516	16.64

뿐만 아니라, 톨루엔, 에틸벤젠, 오르소-크실렌 각각 500㎕씩 취하여 바이얼(Vial)에 넣고 혼합하여 제작한 시약을 각 챔버에 넣고 경과시간별로 샘플링 튜브(AMETEK-ALPHA-2)에 흡착시키고 열탈착장비 및 가스크로마토그래피(GC/MSD : HP 5973)를 이용하여 분석(켐스테이션(Chemstation) 프로그램)하므로서 휘발성 유기화합물 흡착성능 평가를 행하고, 그 결과를 도 5 에 도시하였다.

습공기선도로 확인한 결과, 25℃, 65%의 공기를 30℃로 가열하면 상대습도는 48%까지 떨어지게 되지만, 기능성 도료를 도포한 챔버의 상대습도는 기능성 도료가 도포되지 않은 챔버에 비해 약 상대습도 7% 정도 높은 결과를 보여 조습능력이 있는 것으로 나타났으며, 상대습도를 변화시킨 경우에도 기능성 도료가 도포된 챔버와 도포되지 않은 챔버의 상대습도 차이가 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 기능성 도료의 이산화탄소 농도 초기값과 4시간 경과후의 값을 비교한 결과, 기능성 도료가 도포된 챔버에서의 감쇄율은 20.41%로 기능성 도료를 도포하지 않은 챔버의 16.64% 보다 높은 감쇄율을 나타냄을 알 수 있었고, 챔버내에 휘발성 유기화합물의 발생량이 동일한 경우 기능성 도료를 도포한 챔버의 휘발성 유기화합물 농도가 낮게 측정되었으며, 이는 기능성 도료에 휘발성 유기화합물을 흡착하는 성질이 있기 때문으로 판단된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 미세분말 숯 30~60 중량%, 액상 바인더 30~70 중량% 및 색상과 향을 발현시키는 안료 10~40 중량%로 구성되는 기능성 도료를 각종 건축물은 물론 일반적인 구조물의 표면에 100~500ｇ/㎡의 양으로 도포하므로서 원적외선 방사기능 및 음이온 방출기능을 가지며 습도를 조절하고 전자파 흡수기능을 갖는 숯으로 인하여 시멘트로부터 발생되는 악취를 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 유해 성분의 제거 효율이 우수하며 우수하며 각종 구조물에 외관을 미려하게 하고, 부식 등과 같은 손상을 방지하여 내구성을 향상시키기 효과를 얻을 수 있었다.

Claims

미세분말 숯 30~60 중량%, 액상 바인더{메트릭스 폴리머(matrix polymer)}로써 클로로프렌, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 카르복실메틸셀룰로즈 및 에멀젼형의 수지 중 어느 하나 30∼70 중량% 및 색상과 향을 발현시키는 안료 10∼40 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 기능성 도료.