KR100371972B1

KR100371972B1 - 단섬유 도료 및 다채 무늬 도료의 제조 방법

Info

Publication number: KR100371972B1
Application number: KR10-2000-0013826A
Authority: KR
Inventors: 조종수
Original assignee: 알비페인트 주식회사
Priority date: 2000-03-18
Filing date: 2000-03-18
Publication date: 2003-02-14
Also published as: US20030073776A1; KR20010091784A; WO2001070890A1

Abstract

본 발명은 건축물의 내·외부 마감용 단섬유 도료 및 다채 무늬 도료의 제조 방법에 관한 것으로, 수용성 폴리머 착색 화합물의 입자 구조를 단섬유화시켜 도장 후 건조 도막의 구조가 단섬유 구조로 형성시킬 수 있게 하거나, 또는 이를 다색 조성하여 1회 도장으로 벽지나 대리석과 같은 다색 무늬 구조를 형성시킬 수 있는 환경 친화성 단섬유 도료 및 다채 무늬 도료의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의해 제조되는 단섬유 도료 또는 다채 무늬 도료는 외관이 수려하고, 투습·방수가 가능하고, 침투 부착력 및 내옥외 폭로성이 뛰어나며, 환경친화적이고, 다양한 용도로 사용될 수 있다.

Description

단섬유 도료 및 다채 무늬 도료의 제조 방법{MANUFACTURING METHODS OF SHORT FILAMENT AND MULTI-COLOR PATTERN COATING MATERIALS}

본 발명은 건축물의 내·외부 마감용 단섬유 도료 및 다채 무늬 도료의 제조 방법에 관한 것으로, 수용성 폴리머 착색 화합물의 입자 구조를 단섬유화(短纖維化)시켜 도장 후 건조 도막의 구조가 단섬유 구조로 형성시킬 수 있게 하거나, 또는 이를 다색 조성하여 1회 도장으로 벽지나 대리석과 같은 다색 무늬 구조를 형성시킬 수 있는 환경 친화성 단섬유 도료 및 다채 무늬 도료의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 섬유 공업에서 단섬유란 짧은 길이의 섬유사를 말하며, 단섬유 도료란 짧은 단섬유사 구조의 형태를 갖는 단섬유 입자 도료를 의미한다. 따라서, 종래에는 진정한 의미의 단섬유 도료는 없었으며, 단지 면사 등을 잘게 절단한 것을 현장에서 바인더와 혼합하여 인테리어 장식용으로 사용하는 제품만이 있었을 뿐이다.

또한, 다채 무늬 도료로서는 락카계 유기 용액을 물에 응고시켜 사용하거나, 또는 무늬 형성용 폴리머 코팅 조성물(특허등록번호 제 185199호와 제 215141호)과같이 폴리우레탄 등의 점성 용액을 무기질과 견련하여, 난용성으로 만든 후 2색 이상으로 조성하여 사용하거나, 또는 전해질을 응결원으로 하여 소수성 폴리머 용액을 응결체로 구성하고, 이를 응결 반응시켜 다채색 입자를 구성하여 사용하는 무늬 형성용 폴리머 조성물을 제조하는 방법이 있다.

그러나 상기 도료 제조 방법들은 그 성능과 외관면에서 많은 문제점을 갖고있다. 우선, 종래의 면사를 이용하는 단섬유 코팅물은 외부 도장이 불가능하고, 면섬유 단계에서 이미 많은 비용이 드는 고가의 제품이며, 또한 염색에 따른 원가 부담과 폐수에 의한 환경 공해의 문제가 야기되고, 단섬유와 바인더를 현장에서 배합해야 하는 불편함이 있다. 뿐만 아니라 도막이 거칠게 형성되고, 무늬가 단조롭다는 문제점도 갖고 있다.

또한, 락카계 다채 무늬 도료는 그 자체로는 내구성이 약하고 오염성이 커서, 표면 보호를 위하여 투명 도막이 밀폐 필름 형태로서 형성되고, 이것은 내부에서 발생하는 습기 및 가스를 외부로 원활히 배출시킬 수 있는 기능이 적어 건축물의 구체 및 철근 등의 노화를 촉진하는 역기능이 발생되고 있으며, 도막의 박리 현상을 조기에 발생하게 하였다. 또 무늬 도막 형성용 다채 무늬 도료로서는 대체적으로 톨루엔, 엠.이.케이, 엠.아이.비.케이, 아세트산 에틸 등의 유기 용액 혼합형으로서, 제조시 유기 용제의 사용하으로 인해 자원 낭비가 크고, 위험물 취급에 따른 화재 위험, 인체 유해 직업병 등의 부담이 있으며, 도장 시 휘발성 유기 용제의 비산으로 인하여 도장공과 공사 현장의 타작업자, 인근 주민 등에게 인체 위해를 가하게 되고, 또 대기 오염 등의 환경 공해가 발생되고 있다.

이에 본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 바인더로서 수용성 폴리머 등을 사용하여 외관이 수려하고, 투습·방수가 가능하고 침투 부착력과 내옥외 폭로성이 뛰어나며 용도가 다양한 환경 친화적인 고기능성 단섬유 또는 다채 무늬 도료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a는 본 발명의 고함수 조성물에 의하여 고함수 조성물에 의하여 완선 도료 상에서 함수 형성된 단섬유 입자 구조를 나타낸다.

11 … 함수 단섬유 입자 12 … 함수분

도 1b는 본 발명의 단섬유 도료의 도포 후 건조 도막의 구조를 나타낸다.

11' … 건조 도막에서의 단섬유 입자

12' … 건조 도막에서의 함수분의 증발 후에 형성된 공극

도 2a는 종래 수성 도료용 아크릴계 폴리머의 도막 형성도를 나타낸다.

21 … 다공질 피도체 22 … 공극

23 … 도료용 아크릴계 등의 도막 형성 상태

도 2b는 본 발명에서 사용되는 실리콘 폴리머의 도막 형성도를 나타낸다.

24 … 실리콘 폴리머의 도막 형성 상태

도 3는 본 발명의 단섬유 도료를 도포한 후 건조 도막에서의 투습 방수 형성도를 나타낸다. 여기서의 화살표는 물방울, 오염 물질 등의 부착, 침투되지 않고 이탈되는 것을 의미한다.

31 … 실리콘 도막의 방수·발수

32 … 형성된 공극으로의 투습

도 4는 본 발명의 다채 무늬 도료 도막의 형성도를 나타낸다.

11" … 일액 도장으로 형성되는 색상이 서로 다른 단섬유 입자

24' … 입자들의 보호막을 형성하는 실리콘 폴리머

본 발명은 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로스로 이루어진 고함수 조성물 54.6 내지 75.2 중량%, 착색 바인더 조성물 7.5 내지 10.9 중량% 및 폴리아크릴계 에멀젼(고형분 40 내지 50%) 7.5 내지 10.9 중량%를 혼합하고, 여기에 아황산 알루미늄으로 이루어진 금속 이온 촉매 수용액 4.5 내지 10.9 중량%를 3 내지 15분에 걸쳐 첨가하여 배위 결합 반응시키면서 동시에 응결 입자화하여 연속적으로 섬유화 견련 공정을 진행하고, 이어서 디메틸 실리콘 오일 0.7 내지 1.6 중량%를 첨가하여 회전 견련 시키고, 실리콘 폴리머 수용액, 나트륨 실리콘 수용액 또는 상기 실리콘계 폴리머에 아크릴계 폴리머를 사용하여 형성된 공중합체 수용액으로 이루어진 물성 보강용 폴리머 수용액 4.5 내지 10.9 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법인 것이다.

또한, 상기와 같이 제조된 단섬유 도료에 서로 다른 색상 또는 무늬들의 완성 조성액들을 임의의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 다채 섬유 도료의 제조 방법인 것이다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 고함수(高含水) 조성물은 물 95 내지 99.5 중량%에 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로스(C₆H₉OCH₂COONa) 0.5 내지 5 중량%를 회전 교반하며 서서히 첨가하는 것에 의해 제조된다. 이 고함수 조성물은 배위 결합(配位結合; coordinate bond) 반응의 반응체이고, 고함수성으로 인해 반응 중 과응결에 의한 탈수를 방지하여 유연한 체적의 입자 도료 상태를 유지하고, 건조 도막에서 탈수된 수분의 입자 내 자리가 공동화 되도록 하여 공극(minute porous)을 형성시킴으로서 투습이 가능한 구조를 형성하게 하는 주요한 물질이다.

상기 고함수 조성물은 본 발명의 단섬유 도료를 도포 후 건조 도막 형성시 일회 도장으로 최소한 30㎛이상의 두께를 형성시킬 수 있도록 하기 위하여, 54.6 내지 75.2 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 착색 바인더 조성물은 피도체의 은폐와 도막체를 형성시키기 위한 도료의 필수 재료로서, 아크릴계 폴리머 에멀젼(고형분 40 내지 45%) 10 내지 20 중량%, 은폐 착색 안료로서 산화 티타늄 10 내지 20 중량%, 조안료로서 알루미늄 실리케이트 2 내지 10 중량%, 체질 안료로서 탄산칼슘 10 내지 20 중량%, 탈크 5 내지 15 중량%, 무기물 분산제로서 나트륨 폴리아크릴레이트 0.1 내지 1 중량% 및 증점제로서 H.E.C 수용액(고형분 3%) 5 내지 15 중량%를 주원료로하고 기타 다종류(多種類)의 도료 첨가제를 첨가한 응결체이다. 상기 착색 바인더 조성물의 구체적인 배합예는 다음 표 1 및 표 2에 나타냈다.

착색 바인더 조성물의 배합예 - 일반형

작용효과	물질명 ㎏ / %
희석제	물 48.6 / 17.4689
동결안정제	프로필렌글리콜 5.4 / 1.94099
무기재료분산제	나트륨 폴리아크릴레이트 2.296 / 0.82528
바인더	폴리아크릴 에멀젼 48.6 / 17.4689
계면활성제	제 2급 고급 알코올 황산 에스테르염 0.972 / 0.3493
프리믹스 -1 10분/rpm 300
안료-1	루틸형-티타늄디옥사이드 47 / 16.8938
안료-2	알루미늄 실리케이트 16.48 / 5.9236
체질 안료-1	탄산칼슘 37 / 13.2992
체질 안료-2	탈크 32.9 / 11.8256
프리믹스-2 15분/rmp 200 내지 300
소포제	광화합물계 소포제 0.162 / 0.0582(NOPCO NXZ-KOREASAN NOPCO CO., LTD.)
프리믹스-3 20분/rpm 300 내지 400
유착제	2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이소부틸레이트 1.296 / 0.4658
중점/침강방지제	에이치.이.씨 3% 수용액 35.64 / 12.8205
요변성 증점제	아크릴졸(ACRYSOL RM-2020NPR ROHM HAAS) 1.2 / 0.4313
pH 조절	2-아미노-2-메틸-1-프로판올 5% 0.5 / 0.1797
소포제	광화합물계 소포제 0.162 / 0.0582(NOPCO NXZ-KOREASAN NOPCO CO., LTD.)
방부제	Kathon lx 1.5% (Rohm Hass) 0.222 / 0.08
프리믹스-4 20분/rpm 300 내지 400 … 완성 총 소요시간 : 65분
합계:278.208㎏/ 100.08927%
상기 배합에서의 프리믹스 1, 2, 3, 4의 구분은 조성물의 혼합상태에 따라 추가되는 시기를 결정하는 구분이며 연속적으로 회전교반하여 일회적으로 진행한다.

착색 바인더 조성물의 배합예-실크형

작용효과	물질명 ㎏ / %
희석제	물 48.6 / 17.4689
동결안정제	프로필렌글리콜 5.4 / 1.94099
무기재료분산제	나트륨 폴리아크릴레이트 2.296 / 0.82528
바인더	폴리아크릴 에멀젼 48.6 / 17.4689
계면활성제	제 2급 고급 알코올 황산 에스테르염 0.972 / 0.3493
프리믹스 -1 10분/RPM300
실크색 안료	펄 133.38 / 47.9422
프리믹스-2 15분/rpm 200 내지 300
소포제	광화합물계 소포제 0.162 / 0.0582(NOPCO NXZ-KOREASAN NOPCO CO.LTD.)
프리믹스-3 20분/rpm 300 내지 400
유착제	2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이소부틸레이트 1.296 / 0.4658
중점/침강방지제	에이치.이.씨 3% 수용액 35.64 / 12.8205
요변성 증점제	아크릴졸(ACRYSOL RM-2020NPR ROHM HAAS) 1.2 / 0.4313
pH 조절	2-아미노-2-메틸-1-프로판올 5% 0.5 / 0.1797
소포제	광화합물소포제 0.162 / 0.0582(NOPCO NXZ-KOREASAN NOPCO CO.LTD.)
방부제	Kathon lx 1.5% (Rohm Hass) 0.222 / 0.08
프리믹스-4 20분/rpm 300 내지 400 … 완성 총 소요시간 : 65분
합계:278.208㎏/ 100.08927%
상기 배합에서의 프리믹스 1, 2, 3, 4의 구분은 조물의 혼합상태에 따라 추가되는 시기를 결정하는 구분이며 연속적으로 회전교반하여 일회적으로 진행한다.

본 발명에 사용되는 폴리아크릴계 에멀젼(고형분 40 내지 50%)은 소수성 콜로이드로서, 응결 반응 시 전해질에 의하여 전하가 중화되면 불안정해지고, 일정한 응결가에 도달하면 과응결에 따른 탈수가 급격하게 일어나며 순간적으로 침강하는 불안정한 물질이므로 7.5 내지 10.9 중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 폴리아크릴계 에멀젼은 응결가를 달리하면 입자 형태를 다르게 형성할 수 있는데, 즉 상기 폴리아크릴계 에멍젼의 첨가 비율에 따라 무늬를 다양하게 할 수 있다. 예를 들면 다음에 기재되어 있는 금속 이온 촉매 수용액을 적게 첨가하고, 폴리아크릴 에멀젼을 상대적으로 많은 비율로 첨가하게 되면 응결 입자의 면적이 넓게 형성되고, 금속 이온 촉매와 폴리아크릴 에멀젼 두 종류 모두의 조성비를 다른 재료들에 비하여 상대적으로 다량으로 첨가하게 되면 면적은 작고 입체성이 있는 입자를 형성시킬 수 있는 등 금속 촉매와의 상비례에 따라 무늬를 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명에 사용되는 금속 이온 촉매 수용액은 아황산 알루미늄(alumium sulphate/ Al₂(SO₄)₃ㆍxH₂O) 7 내지 12 중량%에 물 93 내지 88 중량%를 혼합 교반하여 제조된다. 상기 금속 이온 촉매 수용액은 응결체들에 대한 응결원이면서, 상기 고함수 조성물인 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로스를 배위 결합 반응에 이르게하여(친수성 물질→배위 결합 반응→배위 고분자(소수성 물질)) 치환시키는 역할을 한다. 또, 상기 금속 이온 촉매 수용액은 응결가에 따라 다양한 형태의 입자를 형성시킬 수 있는데, 예를 들면 입체감이 있고 원형의 점형태로 무늬를 구성하려면 응결가를 높이고, 입자의 면적이 넓고 입자의 모양이 갈기 형태의 자연스러운 모양을 얻고자 할 때는 저응결가로서 조성할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 금속 이온 촉매 수용액을 7.5 내지 10.9 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 디메틸 실리콘 오일은 응결 진행 또는 첨가되는 알카리성 물질들로부터 알칼리 분해를 정지시키고 장기 보관에 따른 경시 변화를 지연시키는 안정성을 확보하는 안정제로서, 0.7 내지 1.6 중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 물성 보강용 폴리머 수용액으로는 실리콘 폴리머 수용액, 나트륨 실리콘 수용액 또는 상기 실리콘계 폴리머 수용액에 아크릴계 폴리머를사용하여 형성되는 공중합체 수용액 등이 있다.

우선, 본 발명에 사용되는 실리콘 폴리머 수용액은 디메틸페닐실리콘 폴리머 50 내지 80 중량%에 용제로서 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이소부틸레이트 20 내지 50중량%을 혼합하고, 50 내지 90℃의 온도 하에서 6 내지 24시간 용해시켜 제조된다.

또, 본 발명에 사용되는 나트륨 실리콘 수용액은 하기 식으로 나타낸 디메틸 실리콘 폴리머 33 내지 50 중량%에 수산화 나트륨(NaOH) 40% 수용액을 50 내지 67 중량% 혼합하여 50 내지 90℃의 온도에서 12 내지 24시간 반응시켜 제조된다. 상기와 같은 나트륨 실리콘 수용액이 단섬유 도료의 제조에 사용되는 경우 환경 친화성 및 물과의 혼합성이 우수해지고, 완성 도료를 도포한 후 대기 중의 탄산 가스와의 반응에 의해 수산화나트륨은 중화되어 서서히 소멸되고, 수산화 나트륨에 의하여 파괴되어 단분자화 되었던 실리콘은 다시 중합되어 근본 물성이 회복되어 초발수성, 내옥외 폭로성이 형성된다.

또한, 상기 실리콘계 폴리머가 폴리아크릴 에멀젼 등의 아크릴계 폴리머와 함께 공중합체를 형성하기 위하여, 실리콘계 가교제인 아크릴 실란(Acryl silan) KBM-503(Shin-etsu Silicone제) 0.5 내지 3 중량% 및 반응 촉진제인 틴계촉매(tin-based catalyst; 송원산업 제품명 DBTO) 0.1 내지 0.5 중량% 첨가하여 조성한다.

본 발명에서는 상기 물성 보강용 폴리머 수용액은 4.5 내지 10.9 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 아크릴계 재료는 다음과 같다.

아크릴실란

메타크릴레이트

아크릴레이트

폴리아크릴레이트

폴리메타 아크릴레이트

본 발명에서는 상기와 같이 제조된 고함수 조성물(이하 (A) 성분이라 함), 착색 바인더 조성물(이하 (B) 성분이라 함), 폴리아크릴계 에멀젼(이하 (C) 성분이라 함), 금속 이온 촉매 수용액(이하 (D) 성분 이라 함), 디메틸 실리콘 오일(이하 (E) 성분이라 함) 및 물성 보강용 폴리머 수용액(이하 (F) 성분이라 함)을 사용하여 다음에 기재된 방법으로 단섬유 도료의 제조할 수 있다.

상기 (A) 성분 54.6 내지 75.2 중량%, (B) 성분 7.5 내지 10.9 중량% 및 (C) 성분 7.5 내지 10.9 중량%를 오픈 용기에서 통상의 회전 혼합 방법으로 1차 혼합한다. 이 혼합물을 연속적으로 회전시키며, 상기 (D) 성분을 4.5 내지 10.9 중량%를 3 내지 15분에 걸쳐서 서서히 첨가하면, 다음과 같은 배위 결합 화학 반응이 일어난다.

C₆H₉O₄CH₂COONa + [Al₂(SO₄)₃]+ H₂O →

(C₆H₉O₄CH₂COONa)·Al₂(SO₄)₃(OH)₂·H₂SO₄

이 때 용기 내의 조성액이 금속 이온에 의하여 전하가 중화되고, 유기 고분자 물질들이 응결 반응을 일으키며 겔화되므로 점도가 급격히 상승하여 유동성이 낮아지므로, 15 내지 60분간 rpm 30 내지 400 회전속도로 상하 좌우로 회전 교반한다.

또한, 조성액이 겔 입자화되며 반복 회전에 따른 원심력과 교반 날개의 긁힘으로 입자를 견련함으로서 도 1a와 같은 구조의 단섬유 입자가 형성된다.

추가로, 견련 공정에서 형성된 단섬유 입자를 더욱 섬유화시키고 부드럽게형성하기 위하여 암모니아수 (암모니아함량: 0.5%) 3 내지 10 중량%를 첨가하여 수행되는 팽윤(swelling) 단계를 포함할 수 있다.

상기에서 형성된 단섬유 입자 간에 이형성을 부여하고, 알칼리 또는 기타 혼입되는 용해성 물질들로부터 침해를 방지하며, 산·염 등에 의한 불필요한 응결 등을 정지시키기 위해 (E) 성분(점도 10 내지 1000cs) 0.7 내지 1.6중량%를 첨가하여 10 내지 40분간 회전 견련시켜 입자의 섬유질 공극에 침입·부착시킨다.

이어서, (F) 성분으로서 실리콘 폴리머 수용액, 나트륨 실리콘 수용액 또는 상기 실리콘계 폴리머 수용액에 아크릴계 폴리머를 사용하여 형성되는 공중합체 수용액 중 어느 하나를 4.5 내지 10.9 중량%를 첨가한다. 만약 높은 물성을 필요로 하지 않는 내부용 도료인 경우, 원가 절감을 위하여 고가인 (F) 성분을 생략한 채 폴리아크릴 에멀젼만을 혼합하여 사용하기도 한다. 상기 (F) 성분은 도장된 피도체에 침투접착매 역할과 단섬유 입자의 보호막 역할을 하게 되며, 건조 도막의 내수성, 내오염성, 발수성, 옥외 폭로성 부여한다. 상기 공중합체 수용액을 조성하기 위해서는 실리콘 폴리머 (5) 내지 (15) 중량%에 공중합체 반응 폴리머로서 폴리 아크릴 에멀젼(고형분 40 내지 50%) (5) 내지 (15) 중량%를 사용한다. 이와 같이 공중합체를 형성하는 경우에는, 도포 후 건조 도막에서 실란과 틴촉매의 가교 작용으로인하여 실리콘 아크릴 공중합체가 형성되고, 건조 도막에서의 입자 수축 방지와 피도체에 침투 일체화 접착과 표면 보호층 형성 등의 효과를 얻게 된다(도 3 및 도 4 참조). 또, 다양한 형태의 무늬 종류의 도료를 제조하기 위해서는 상기의 조성물 간에 각각의 비율을 다르게 조절함으로서 다양한 종류의 무늬 형태의 도료를 조성할 수 있다. 상기 실리콘계 화합물과 아크릴계 공중합체의 구조는 다음과 같다.

상기 방법에 의하여 본 발명의 단섬유 도료를 제조할 수 있고, 필요에 따라 포장 전에 2 내지 5개의 서로 다른 색상이나 무늬들의 완성 조성액들을 백색을 기준으로 백색 25 내지 95 중량%에 유색 75 내지 5 중량%로 상기 제조방법으로 완성된 단섬유 도료들을 혼합하여 다채 무늬 도료를 제조할 수 있다(도 4 참조).

이하, 본 발명의 실시예에 의해 보다 상세하게 설명되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

단섬유 도료

고함수 조성물 … 6500g

착색 바인더 조성물 … 2500g

폴리아크릴 에멀젼 … 1000g

통상의 조색 안료(수분산 상태) … 100g

프리믹스 10분/RPM200 … 연속적으로 교반하며 서서히 10분간에 걸쳐서

금속 이온 촉매 … 1200g

커팅믹스 30분/rpm 400 … 연속적으로 섬유화 견련 교반하며

안정제 : 디메틸실리콘 오일(점도 500cs) … 150g

커팅- 견련 교반 20분 … 연속적으로 섬유화 견련 교반하며

희석제 : 물 … 2000g

침투 접착 및 표면층 형성 폴리머-1 … 1000g디메틸페닐실리콘 폴리머 조성물

침투 접착 및 표면층 형성 폴리머-2 … 1000g폴리아크릴 에멀젼 (50% 고형분)

공정완료(본 공정은 연속적으로 진행된 단일 공정이다)

실시예 2

다채 무늬형 도료

고함수 조성물 … 7800g

착색 바인더 조성물 … 360g

폴리아크릴 에멀젼 … 1000g

통상의 조색 안료(수분산 상태) … 100g

프리믹스 10분/RPM200 … 연속적으로 교반하며 서서이 10분간에 걸쳐서

금속 이온 촉매 … 100g

커팅-섬유화 견련 교반 30분/rpm 400 … 연속적으로 교반하며

스웰링제(sewlling agents) : 암모니아수(0.5%) … 1000g

커팅-섬유화 견련 교반 20분/rpm 400 … 연속적으로 교반하며

안정제 : 실리콘 오일(점도 500cs) … 150g

커팅-섬유화 견련 교반 20분간 … 연속적으로 교반하며

희석제 : 물 … 2000g

공정 완료(본 공정은 연속적으로 진행된 단일 공정이다)

실시예 3

실크형 도료

고함수 조성물 … 7800g

실크형 조성물 … 1000g

폴리아크릴 에멀젼 … 1000g

통상의 조색 안료(수분산 상태) … 100g

프리믹스 10분/RPM400 … 연속적으로 교반하며 서서히 10분간에 걸쳐서

금속 이온 촉매 … 500g

커팅믹스 30분/rpm 400 … 연속적으로 섬유화 견련 교반하며

안정제 : 디메틸실리콘 오일(점도 500cs) … 150g

커팅- 견련 교반 20분 … 연속적으로 섬유화 견련 교반하며

희석제 : 물 … 2000g

침투 접착 및 표면층 형성 폴리머-2 … 1000g폴리아크릴 에멀젼(50% 고형분)

공정완료(본 공정은 연속적으로 진행된 단일 공정이다)

상기 실시예 1과 같이 제조된 본 발명의 단섬유 도료와 종래의 다채 무늬 도료에 대해 비교하여 다음 표 3에 나타냈다.

	실시예 1	종래의다채무늬 도료	비고
VOC(휘발성유기화합물) 비율	0.5% 이하	10 내지 20%	·종래의 다채 무늬 도료에는 MIBK, 톨루엔, 아세트산 에틸 등의 유기 용제가 혼합되어 있음.
인체 유해성	미독성	맹독성
용도	내부·외부	내부
투습성	있음	없음
내구년한	내부-10년이상외부-7년이상	내부-3년	·종래의 다채 무늬 도료는 내구성이 낮아 외부 도료로서 사용할 수 없음.·본 발명의 단섬유 도료는 내부 도료로서는 실리콘 화합물의 물성으로 내오염성, 내세척성이 우수하며 색상변색이 되지 않아 내구년한이 우수하며, 외부도료로서는 실리콘 화합물의 기본 옥외 폭로 내성이 10년 이상으로 우수하며 실리콘 화합물의 시멘트 등의 규소 성분과 일체 결합으로 박리 현상이 적고 투습 방수성으로 건축물의 수명을 연장시킬 수 있는 기능성이 있음.
건조도막의인화성	난연성, 내열성	인화성이 크다	·종래의 다채 무늬 도료는 니트로 셀룰로스를 주원료로 구성되어 발화 온도가 낮아서 인화되기가 쉬움.·본 발명의 내열성이 300℃ 이상이어서 인화가 쉽게 되지 않으며, 부분 인화 후 탄화층이 형성이 가능하게 설계되어 부분 인화 부위의 산소 부족 현상으로 소화될 수 있는 난연성을 부여하였음.

본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조함으로서 아래와 같은 특징을 갖게 된다.

1. 환경 친화성

종래에는 수용성 무늬 도료 개발 과정에서 필수 바인더를 수용성으로 사용하는 경우, 완성 도료 도막의 내수성이 낮아져 품질이 저하되어 상품화에 어려움이 많았다. 본 발명은 착체에 의한 배위 결합 반응에 의해 금속 이온으로 연결되어, 친수·함수성 재료인 카르복시 메틸 셀룰로스를 배위 고분자 물질로 치환하는 방법을 사용함으로서, 소수기가 큰 내수성이 높은 도료를 제조할 수 있는 방법을 발명하였다. 따라서, 환경 친화성 무늬 도료 제조가 가능하고, 내구성 바인더로서 상기와 같이 나트륨 실리콘 제법이 사용됨으로서 휘발성 유기 화합물(VOCs : Volatile Organic Compounds) 비율이 0.5 %이하로 환경 친화성이 우수하다(참조 ; 일본국 환경 친화 규정, 내부용 페인트의 VOC 비율 1%이하, 한국 환경마크협회 합성수지 에멀젼 페인트 VOC비율 마크인증치 3%이하).

2. 접착 박리 강도

단섬유 공정이 완료된 후 첨가되는 실리콘 폴리머 또는 실리콘-아크릴 공중합체 화합물은 유동성이 크고 침투력이 뛰어난 특별한 거동을 보이는(도 2b 참조) 투명 폴리머 상태로서 이미 액상 도료 조성에서 고체 상태의 섬유질 입자로부터 도포 직후 유동하여 시멘트 등의 피도체에 용이하게 깊숙히 침투된 후 시멘트 등의 주성분인 규소와 실리콘 폴리머가 동일계 성분으로서 화학적으로 친숙한 일체성 침투·접착을 일으키므로 강력한 내박리성을 갖게 된다. 또한 입자의 표면에 형성되는 투명 폴리머층(도 4의 (24') 참조)은 기계적 물성 저하를 일으키는 무기질을 포함하고 있지 않으므로 표면 긁힘 강도가 매우 우수하다.

3. 투습·방수

종래의 건축용 도료에 대한 사용 인식이 대부분 미장의 효과만을 목적하였으나, 이 때문에 투습·방수성 기능이 외면되거나 그 기능을 축소 인식하여 밀폐 필름 형성 도막 형태로 주로 도장 작업이 이루어져 왔다. 그러나 이러한 문제점은 건축물의 내부에서 발생되는 습기 및 산화 반응으로 인한 가스 등을 외부로 원활이 배출치 못하므로서 건축물의 내부로 침입하여 곰팡이의 발생이나 악취 등을 유발하고 노화를 촉진시키고 특히 철근 등의 부식성 골조에 습기가 다량 접촉되어 산화를 촉진하므로서 건축물의 수명을 단축시켜왔다. 그러므로 본 발명은 투습 방수 구조의 도막을 형성시키기 위한 방법으로서 섬유 구조 입자의 미세공극(도 1b의 (12') 참조)으로 가스 및 습기를 외부로 배출하고 섬유질 입자의 표면 보호층을 형성하고 있는 실리콘 폴리머의 우수한 방·발수성으로 인하여 다공성임에도 불구하고 물기를 흡수하지 않는 투습·방수의 유효한 구성을 가지고 있다. 또한, 접착 및 입자 보호 성분인 실리콘 폴리머의 도막 형성 상태는 피막을 형성하지 않고, 함몰 침입형으로 피도체나 본 발명의 단섬유 입자의 다공질을 모세 혈관 상태로 유지한다 (도 2b 및 도 3의 (22) 참조)

4. 다공질 피도체의 마감 도장

일반적으로 시멘트 구조물들은 대부분 다공질로서 단열결로성능을 정도에 차이를 지니고 있다. 특히 단열·결로 성능을 특징으로 하고 있는 자재인 경량기포 콘크리트는 높은 다공질성을 특성으로 하는 건축 자재로서 더욱 그 효과가 크다.

그러나, 마감 도장에서 미관과 방수성만 추구하다보니 밀폐 도막 형성을 함으로서 그 기능을 훼손하여 단열·결로에 효과적이지 못하였다.

또한 흡음재의 도장 시 흡음용 구멍이 막히는 것을 최소화 할수 있는, 본 발명은 유효한 공극을 형성하는 도막을 실현함으로서 다공질 소재의 도장에도 적합하다(도 1b, 도 2b 및 도 3 참조).

5. 외관의 우수성

단섬유 구조의 도막으로 인하여 섬유질감의 고감도 도막을 얻을 수 있으며, 서로 다른 색상의 무늬 입자들을 일액으로 조성하여 일회 도장으로 대리석이나 벽지 무늬 등을 손쉽게 표현할 수 있다.

특히 종이 위에 피.브이.씨 연질 도막을 형성 시켜 사용하는 벽지는 열 분해시 발암 물질인 유독성 다이옥신이 발생됨으로서 환경 공해가 우려되는데 이러한 제품들을 대체할 수 있는 환경 친화도료이다.

6. 난연성

기존의 도료들의 난연 성능 부여 구성은 주로 염소계 물질을 혼합하거나 공중합체하여 사용하고, 또는 할로겐 화합물을 사용하였다. 그러나, 이러한 재료들은 화재시 다이옥신 등의 유독 가스를 다량 발생시켜 질식 사고의 주요인이 되고 있어, 본 발명은 그 난연의 구성을 달리하여, 1차적으로 도막의 내열성을 높게 하여 작은 열량의 화재에는 인화·연소가 발생하지 않도록 내열성 구성을 하였는데 그 재료 구성을 보면 성분 (A)에서 카르복시 메틸셀룰로스는 펄프 원료가 주성분으로서 내열성이 400 내지 500℃으로 높고, 또한 성분 (F)의 실리콘 폴리머의 내열성은 열변형 온도가 300℃이상이며, 이에 더하여 불연성 소재인 산화티타늄·알루미늄 실리케이트 등의 무기 안료들은 내열성을 더욱 향상시켜주는 좋은원료가 된다.

2차적으로 상기의 카르복시 메틸셀룰로스·실리콘 폴리머, 무기 안료군의 원료 들은 연소시 다량의 탄화(炭化)를 형성시키는 재료로서 일부 연소 후 연소 부위에 탄화막을 형성시켜 산소를 차단함으로서 소화되는 메카니즘을 형성시키는데 본 발명의 도료의 구성 물질 중에 상대적으로 내열성이 낮고 열분해가 쉽게 되고 기화되어 불에 잘타는 아크릴폴리머의 인화성을 제어할 수 있는 상대 비율을 다수의 난연 실험을 통하여 정립시킴으로서 불에 잘 타지 않는 환경 친화적인 난연성을 형성하였다.

6. 용도

인테리어 장식용, 건축물의 외부도장, 투습 방수성 도장, 경량 기포 콘크리트의 마감재, 흡음재의 마감재, 각종 건축자재 및 가구의 도장 등 다양한 용도에서 사용될 수 있다.

Claims

나트륨 카르복시 메틸 셀룰로스로 이루어진 고함수 조성물 54.6 내지 75.2 중량%, 착색 바인더 조성물 7.5 내지 10.9 중량% 및 폴리아크릴계 에멀젼 고형분 7.5 내지 10.9 중량%를 혼합하고, 여기에 아황산 알루미늄으로 이루어진 금속 이온 촉매 수용액 4.5 내지 10.9 중량%를 3 내지 15분에 걸쳐 첨가하여 배위 결합 반응시키면서 동시에 응결 입자화하여 연속적으로 섬유화 견련 공정을 진행하고, 이어서 디메틸 실리콘 오일 0.7 내지 1.6 중량%을 첨가하여 회전 견련 시키고, 실리콘 폴리머 수용액, 나트륨 실리콘 수용액 또는 상기 실리콘계 폴리머에 아크릴계 폴리머를 사용하여 형성된 공중합체 수용액으로 이루어진 물성 보강용 폴리머 수용액 4.5 내지 10.9 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 고함수 조성물은 물 95 내지 99.5 중량%에 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로스 0.5 내지 5 중량%를 회전 교반하며 서서히 첨가하는 것에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 착색 바인더 조성물은 아크릴계 폴리머 에멀젼(고형분 40 내지 45%) 10 내지 20 중량%, 은폐 착색 안료로서 산화 티타늄 10 내지 20 중량%, 조안료로서 알루미늄 실리케이트 2 내지 10 중량%, 체질 안료로서 탄산칼슘 10 내지 20 중량%, 탈크 5 내지 15%, 무기물 분산제로서 나트륨 폴리아크릴레이트0.1 내지 1 중량% 및 증점제로서 H.E.C 수용액(고형분 3%) 5 내지 15 중량%를 주원료로하고 기타 다종류의 도료 첨가제를 하는 것에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 금속 이온 촉매 수용액은 아황산 알루미늄 7 내지 12 중량%에 물 93 내지 88 중량%을 혼합 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 실리콘 폴리머 수용액은 디메틸페닐실리콘 폴리머 50 내지 80 중량%에 용제로서 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이소부틸레이트 20 내지 50 중량%을 혼합하고, 50 내지 90℃의 온도 하에서 6 내지 24시간 용해시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 나트륨 실리콘 수용액은 디메틸 실리콘 폴리머 33 내지 50 중량%에 수산화 나트륨 40% 수용액을 50 내지 67 중량% 혼합하여 50 내지 90℃의 온도에서 12 내지 24시간 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 공중합체 수용액은 상기 실리콘계 수용액 (5) 내지 (15)중량%에 폴리 아크릴 에멀젼(고형분 40 내지 50%)을 (5) 내지 (15)중량%, 실리콘계 가교제인 아크릴 실란 0.5 내지 3중량% 및 반응 촉진제인 틴계 촉매 0.1 내지 0.5중량% 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 디메틸 실리콘 오일을 첨가하기 전에, 암모니아수 (암모니아함량: 0.5%) 3 내지 10중량%를 첨가하여 수행되는 팽윤 단계를 추가로 포함하는 단섬유 도료의 제조 방법.
제 1항에서 제조된 단섬유 도료 중 서로 다른 색상 또는 무늬들의 완성 조성액들을 백색을 기준으로 하여 백색 25 내지 95 중량%에 유색 75 내지 5 중량%를 혼합하여 조성하는 것을 특징으로 하는 다채무늬 도료의 제조 방법.