KR100478530B1

KR100478530B1 - 건축용 수용성 다채무늬 도료 조성물

Info

Publication number: KR100478530B1
Application number: KR1020040054926A
Authority: KR
Inventors: 조균제; 조장래
Original assignee: 무한금강고려건재유한공사
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2005-03-29
Also published as: CN1766017A

Abstract

본 발명은 건축용 수용성 다채무늬 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 수용성 다채무늬 도료 조성물에, 수지 성분으로 친수성 수지와, 운모, 이산화티탄 및 산화주석이 일정비로 혼합된 무기재 및 피톤치드를 일정비로 함유하여, 무기재의 반사, 굴절 및 투과 효과에 보는 각도에 따라 다양한 색상의 발현이 가능하고, 또한 유기용매 사용의 배제로 인체에 무해성과 동시에 항균, 소취 효과를 발휘하여, 건축용 내부 도료로서 특히 유용한 수용성 다채무늬 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

건축용 수용성 다채무늬 도료 조성물{The aqueous multi-colors coating composition for construction }

본 발명은 건축용 수용성 다채무늬 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 수성 수용성 다채무늬 도료 조성물에, 수지 성분으로 친수성 수지와, 운모, 이산화티탄 및 산화주석이 일정비로 혼합된 무기재 및 피톤치드를 일정비로 함유하여, 무기재의 반사, 굴절 및 투과 효과에 보는 각도에 따라 다양한 색상의 발현이 가능하고, 또한 유기용매 사용의 배제로 인체에 무해성과 동시에 항균, 소취 효과를 발휘하여, 건축용 내부 도료로서 특히 유용한 수용성 다채무늬 도료 조성물에 관한 것이다.

오늘날 건축물의 고급화 대형화 추세는 건물의 내부에 사용되는 도료의 색채에 크게 의존하며, 이들 중 수용성 다채무늬 도료는 공공시설, 상업시설 또는 주거용 내부장식 마감재로써 널리 사용된다. 특히, 수용성 다채무늬 도료는 미적감각을 창출하는 건축 마감재로서 소비자에게 선택의 폭을 보다 광범위하게 제공한다. 이러한 수용성 다채무늬 도료는 기술적인 구성에 따라 다음 표 1과 같이 구분할 수 있다.

구 분	외부상	내부상
수중유적식	수성졸	유기용제(니트로셀룰로스계, 아크릴계)
수중수적식	수성졸	수성겔
수중고체식	수성졸	유기착색입자

수중유적식의 수용성 다채무늬 도료는 외부상과 내부상간의 불상용성에 의해 색상의 입자가 설 섞이지 않아 2가지 이상의 색상을 나타내는 방법[대한민국 특허등록 제4367호]이며, 수중수중식은 비콜로이드 반응, 비이온성 반응, 이온반응 등을 이용하는 것이며 또한 수중고체식은 유기착색입자를 내부상으로 사용하는 것이다.

이들은 알킬아세테이트, 케톤과 같은 친유성 유기용제를 함유하는 래커나 휘발성 유기용제를 사용하여 서로 상이한 색으로 조색된 상들이 서로 분리되어 유지되도록 하여 도장시 수용성 다채무늬 피막이 만들어지도록 하기 때문에 운송, 저장, 사용상의 심한 제한을 갖고 있으며, 유기용제에 노출되어 작업자 뿐만 아니라 지속된 유해성으로 도료가 착색된 공간의 거주자에게도 새집증후군과 같은 증상을 보였다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 유기용제의 사용으로 인한 종래의 수용성 다채무늬 도료의 문제점을 해결함과 동시에 보는 시각에 따라 색이 변하는 새로운 개념의 수성의 수용성 다채무늬 도료 조성물을 제공하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 종래의 도료 조성물에 있어서, 수성상에서 친수성 수지를 분산시키고, 운모, 이산화티탄 및 산화주석이 혼합된 특정의 무기재 및 피톤치드를 일정량 첨가 사용하여, 특정의 반사각과 굴절율을 유지로 각도에 따라 색이 수시로 변하고, 유기용제의 사용이 배제되어 인체에 무해할 뿐만 아니라 항균·소취성을 가지게 된다는 것을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 인체에 무해하고, 항균·소취성을 가지면서, 시각에 따라 다양한 색을 발현하는 신개념의 수용성 다채무늬 도료 조성물 및 이를 함유하는 도료를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 친수성 수지, 수계 분산을 위한 분산제 및 다채발현제를 포함하여 이루어진 수성의 수용성 다채무늬 도료 조성물에 있어서, 상기 친수성 수지 20 ∼ 70 중량%, 다채발현제로 운모(mica), 이산화티탄 및 산화주석이 혼합된 무기재 5 ∼ 20 중량%, 피톤치드 0.1 ∼ 8 중량% 및 물 20 ∼ 60 중량%가 포함되어 이루어진 수용성 다채무늬 도료 조성물에 그 특징이 있다.

이와 같은 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 친수성 수지를 함유한 도료 조성물에, 특정의 무기재를 일정량 첨가하여 하여 보는 각도에 따라 다양한 색을 발현하면서, 동시에 피톤치드를 일정량 첨가 하여 소취 및 항균성을 가지는 신개념의 수성의 수용성 다채무늬 도료 조성물에 관한 것이다. 종래의 수용성 다채무늬 도료 조성물의 경우 각기 다른 안료를 내부상과 외부상에 첨가하는 방법으로 제조되며, 또한 상기 도료가 색을 발현하도록 래커나 휘발성 유기용제를 사용하므로, 한정된 색상으로만 색을 띄게 되고 저장, 운송 제약 및 인체에 유해하다는 단점이 있었다.

이에 반하여 본 발명은 안료를 사용하는 것이 아니라 특정의 무기재 입자와 빛의 특성을 이용한 새로운 개념의 도료 조성물이다. 일반적으로 눈으로 본다는 것은 가시광선이 물체에 닿아 반사하거나 투과하여 눈에 닿아 물체, 색상 및 밝기를 보게되는데, 본 발명의 도료 조성물은 운모, 이산화티탄 및 산화주석이 혼합된 무기재를 함유하여 특정 범위의 반사각, 굴절율 및 투과도를 가지므로 미세한 시각변화에서도 색상의 발현에 차이가 나게되는 것이다. 즉, 단순히 반짝인다는 개념이 아니라 금, 은, 옥, 적, 청, 자 등의 6가지의 은은한 색상을 최대한 아름답게 발현하는 것이다. 상기 무기재 중 운모와 이산화티탄이 혼합된 운모티탄펄을 사용하여 색상의 발현의 효과를 가진 도료 조성물[대한민국 특허공개 제2001-0111721호]이 공지된 바 있으나, 본 발명은 여기에 산화주석을 첨가 사용하여 색상의 발현효과를 극대화시킨 것이다. 뿐만 아니라 수목들이 주위의 해충이나 미생물로부터 자기를 방어하기 위해 공기 중 또는 땅 속에 발산하는 방향성의 항생 물질인 피톤치드를 일정량 함유하여 항균 및 소취의 효과도 가지게 되는 것이다.

본 발명에 사용된 수용성 다채무늬 도료 조성물의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수지 성분으로 친수 특성을 가져 상온에서도 짧은 건조시간을 가지는 친수성 수지로 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지 등을 선택 사용할 수 있다.

상기 친수성 수지는 55 ∼ 70 중량% 사용하는 것이 좋으며, 사용량이 55 중량% 미만이면 접착력, 세척력 및 내구성 저하의 문제가 발생하고 70 중량%를 초과하여 다량 함유하는 경우에는 다채무늬 발현에 문제가 있다.

각도에 따른 다양한 색상을 발현하기 위해 사용되는 무기재는 운모, 이산화티탄, 산화주석이 일정비로 혼합되어진 분말 또는 조립체 구조를 형성하는 것을 사용할 수 있는 바, 상기 운모는 20 ∼ 40 중량%, 이산화티탄 20 ∼ 40 중량% 및 산화주석 10 ∼ 30 중량%가 혼합된 혼합물로 입자가 분산 혼합되어 있거나 층상구조를 이루고 있다. 상기 운모는 알루미노규산염수화물광물의 하나로 그 구조가 층상으로 이루어져 있어 쪼개짐이 잘 발달되어 있으며, 이산화티탄은 여러 안료제 성분, 의약품의 보호제 및 자외선 방지제로 사용되고 있고, 미세하게 분말화된 것을 티탄화이트(티탄백)라고 한다. 또한, 상기 무기재에 추가로 유리광택을 가진 석영과 같은 통상의 무기재가 첨가 사용될 수 있다. 이러한 무기재는 입자 크기는 최대 30 ㎛ 이하로 사용하는 것이 바람직하며, 입자 크기가 30 ㎛를 초과하는 경우에는 도료의 두께가 두꺼워지고 다채발현을 저해시키는 효과가 있다. 본 발명에서는 운모(mica), 이산화탄소 및 산화주석이 일정비로 혼합되어 이루어져 있고 예로부터 미백, 세정 효과가 뛰어나 미용재료로 인체에 무해한 수용성인 천연소재인 진주분을 선택 사용한다. 상기 무기재는 5 ∼ 20 중량% 사용되며, 사용량이 5 중량% 미만이면 본 발명의 목적인 다채무늬 발현에 문제가 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 탁도가 증가하여 최적의 다채무늬 발현에 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명은 지속적인 소취 및 항균 효과 발현을 위하여 피톤치드를 일정성분비로 첨가 사용하는데 기술 구성상의 특징이 있다. 피톤치드란(Phytoncide)는 그리스어로 '식물'을 의미하는 Phyton(식물)과 '살균력'을 의미하는 Cide(살인자)를 합성한 말로서 "식물이 분비하는 살균 물질" 이라는 뜻으로, 1930년 레닌그라드대학의 B. P. 토킹(Tokin) 교수가 마늘이나 양파 소나무 등에서 나오는 냄새나는 물질이 아메바 등 원생동물과 장티푸스, 이질, 결핵균등을 죽인다는 사실을 발견하고, 이런 현상을 일으키는 물질을 피톤치드라고 명명한 이후 사용된 것으로 알려져 있다. 이러한 피톤치드는 동물의 날카로운 발톱이나 빠른 발, 새의 날개, 곤충의 딱딱한 껍데기나 보호색 등과 같이 저마다의 방식으로 자기 자신을 보호하는 도구가 있듯이 식물이 주위의 해충이나 미생물 및 환경의 변화로부터 자기를 방어하기 위해 공기 중에 또는 땅 속에 발산하는 방향성의 항생 물질을 총칭하는 말로 그 주성분은 휘발성이 있는 테르펜(terpene) 계통의 유기화합물이다.

상기 피톤치드는 자신을 위협하는 각종 해충, 병균, 곰팡이, 박테리아 등에게는 킬러의 역할을 하여 인간에게는 도리어 이롭게 작용하는데, 특히, 화학합성 물질이 아닌 천연물질로 인간의 신체에 무리없이 흡수되며, 인간에게 해로운 균들을 선택적으로 살균하는 항균작용, 소취작용, 진정작용, 스트레스 해소 작용 등 수많은 기능을 하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 피톤치드의 효과는 극히 일부분에 지나지 않는다.

피톤치드의 방출량은 식물종, 기후조건 및 토양의 상태에 따라 달라지는데, 일반적으로 침엽수종에서 많은 것으로 알려져 있으며, 특히 편백나무는 계절에 상관없이 일정하게 다량의 피톤치드를 방출하는 것으로 보고되고 있다. 본 발명에서는 상기 편백나무에서 발생되는 피톤치드를 통상의 추출하는 방법으로 수집하여 사용하며, 엔바이타(주)에서 시판되고 있는 피톤치드를 사용한다.

상기 피톤치드는 0.1 ∼ 8 중량% 사용하며, 사용량이 0.1 중량% 미만이면 그 량이 미비하여 항균, 소취, 항스트레스 등의 효과 발현이 이루어지지 않으며, 8 중량%를 초과하는 경우에는 다량의 첨가로 오히려 역효과를 일으켜 악취의 문제를 일으킬 우려가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수용성 다채무늬 도료 조성물은 수성으로, 분산매인 물에 분산제, 증점제, 방부제, 유평제, 섬유소, pH 조절제, 소포제 및 증조제 중에서 선택된 첨가제 0.1 ∼ 30 중량%를 도료 조성물에 통상적으로 첨가 사용되는 첨가제로 특별히 한정하지는 않으며, 이를 분산 혼합하는 통상의 방법으로 제조한다.

상기 분산제는 0.5 ∼ 5 중량%, 증점제 5 ∼ 15 중량%, 방부제 0.1 ∼ 1 중량%, 유평제 0.1 ∼ 1 중량%, 섬유소 0.1 ∼ 1 중량%, pH 조절제 0.1 ∼ 1 중량%, 소포제 0.1 ∼ 1 중량% 및 증조제 0.1 ∼ 1 중량% 정도 사용하는 것이 좋으며, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 본 발명이 목적으로 하는 수용성 다채무늬 도료 조성물의 효과를 발현할 수 없으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용된 첨가제는 통상의 이산화티탄, 고령토, 규산알루미늄, 중칼슘, 활석분, 프로페네디올, 폴리프로필렌나트륨, 벤즈이소티아졸론, 메틸아크릴산계, 셀룰로이드, 실리콘 수산화칼륨, 나노은(nano silver) 등을 사용하나, 이에 국한되지 않고 통상적인 성분의 사용이 가능하며 이외에 본 발명의 목적이 벗어나지 않는 범위에서 다른 효과 발현을 위해 다른 첨가제를 추가할 수 있다.

먼저, 정수된 물에 분산제, 소포제, 방부제 및 무기재를 고속분산기에서 20 분간 분산하고, 다른 고속분산기를 이용하여 물에 섬유소를 넣어 10분 동안 분산한 후, pH 조절제를 넣고 5분간 재분산 시킨다. 이후에 상기의 각각 분산시킨 원료를 제조용 분산기에 혼합하여 200 ∼ 250 rpm의 속도로 20분간 혼합한 후, pH 조절제로 pH 8 ∼ 9, 증조제로 점도를 조절한 후, 마지막으로 피톤치드를 첨가하여 수용성 다채무늬 도료 조성물을 제조하였다. 이러한 도료 조성물은 조색을 위해 통상적인 수성 안료와 혼합하여 사용될 수 있으며, 로울러, 스프레이 및 다양한 기구를 이용하여 문양의 연출이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 수용성 다채무늬 조성물은 친수성 수지, 무기재 및 피톤치드를 함유하여 반사, 굴절 및 투과에 효과에 의해 보는 각도에 따라 다양한 색상의 발현이 가능하고, 인체에 무해함과 동시에 항균, 소취 효과를 가지므로, 건축용 내부 상도용 도료로서 이용도가 높을 것으로 기대된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 3

다음 표 2에 나타낸 성분과 함량을 사용하여 수용성 다채무늬 도료를 제조하였다.

먼저, 정수된 물에 분산제, 소포제, 방부제 및 무기재를 고속분산기에서 20 분간 분산하였다.

또한, 다른 고속분산기를 이용하여 물에 섬유소를 넣어 10분 동안 분산한 후, pH 조절제를 넣고 5분간 재분산시켰다.

다음으로 상기 각각 분산시킨 원료를 제조용 분산기에 혼합하여 200 ∼ 250 rpm의 속도로 20분간 혼합한 후, pH 조절제로 pH 8 ∼ 9, 증조제로 점도를 조절한 후, 피톤치드를 첨가하여 수용성 다채무늬 도료를 제조하였다.

구 분 (g)		실시예 1	실시예 2
친수성 수지	유액 559¹⁾	31	31
피톤치드		0.3	0.4
무기재	진주분²⁾	5	4.5
분산제	5027³⁾	1.2	1.2
증점제	8990⁴⁾	11.5	11.5
방부제	XL2⁵⁾	0.3	0.4
유평제	2020⁶⁾	0.5	0.6
섬유소	EF30000⁷⁾	0.25	0.35
pH 조절제	수산화칼륨	0.1	0.2
소포제	202⁸⁾	3.3	3.3
증조제	ASE-60⁹⁾	2	2
나노은(nano silver)		50 ppm	50 ppm
물		47.47	48.03
1): 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체2): KUNWEI PEARL PIGMENTS CO.,LTD.3): SAMNOPCO CIMITED.4); BASF (CHINA) COMPANY LIMITED.5); 프로셀 XL2(벤즈이소티아졸론)6); ROHM AND HAAS TAIWAN ING MIN-HSIVING PLANT.7); DOW CHEMICAL ASIA PACIFIC PTE.LTD.8); SHANG HAI HENG RI CHEMICAL CO.,LTD.9); ROHM AND HAAS TAIWAN ING MIN-HSIVING PLANT.

비교예

종래의 운모와 이산화티탄을 함유한 하도용 도료 조성물을 비교예로 두었다.

실험예 1

상기 실시예 1 ∼ 3에 제조한 수용성 다채무늬 도료의 반사각, 굴절율, 항균 및 기타 물성을 측정하여 다음 표 3에 나타내었다.

[물성측정방법]

상기에서 제조된 도료 조성물을 통상의 방법으로 도장하여 도막을 형성하고, 소부시킨 후, 다음의 방법으로 물성을 측정하였다.

1) 작업성 : KS M 5000

2) 건조도막상태 : KS M 5000

3) 은폐율 : KS M 6010

4) 광택 : KS M 6010

5) 재도장시험 ; KS M 5000

6) 연화도 : KS M 5000

7) 냄새 : KS M 6010

8) 항균성 : SHAKE FLASK METHOD KS M 0146-2003

구 분		실시예 1	비교예
작업성		양호	양호
은폐율		0.92	0.90
광택(85。)		9	8
재도장시험		양호	양호
건조도막상태		양호	양호
연화도		50	50
냄새		양호	심함
항균성	초기균수	1.3 ×10⁵	1.3 ×10⁵
	24시간 후(세균수/㎖)	<10	5.9 × 10⁶
	세균감소율(%)	99.9

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1 ∼ 2는 작업성, 건조도막상태, 내구성, 은폐율 등의 물성치가 도료로서의 기준에 적합하다는 것을 알 수 있었으며, 피톤치드의 첨가 사용으로 각 성분들로부터 비롯되어진 냄새가 저하되었으며, 항균성도 나타낸다는 것을 알수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 수용성 다채무늬 도료는 첨가된 무기재에 의해 반사, 굴절 및 투과 특성을 가져, 보는 각도에 따라 각기 다른 색이 다채롭게 변화됨을 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 수성의 수용성 다채무늬 조성물은 친수성 수지, 무기화합물 및 피톤치드를 일정비로 포함하여, 빛과 표면입자의 반사, 굴절 및 투과 등의 빛의 작용으로 보는 각도에 따라 다양한 색상의 발현이 가능하고, 또한 유기용매의 사용 배제로 인체에 무해함과 동시에 피톤치드 성분의 항균, 소취 효과를 발휘하여, 건축용 내부 도료로서 이용도가 높을 것으로 기대된다.

Claims

아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지 및 실리콘계 수지 중에서 선택된 친수성 수지 20 ∼ 70 중량%,

다채발현제로 운모(mica) 20-40 중량%, 이산화티탄 20-40 중량% 및 산화주석 10-30 중량%의 비율로 함유되어 이루어지고, 그 크기가 최고 30 ㎛인 무기재 5 ∼ 20 중량%,

피톤치드 0.1 ∼ 8 중량% 및

물 20 ∼ 60 중량%가

포함되어 이루어진 것임을 특징으로 건축용 수용성 다채무늬 도료 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 무기재는 혼합분말 또는 조립체 구조인 것임을 특징으로 하는 수용성 다채무늬 도료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 도료 조성물에 분산제, 증점제, 방부제, 유평제, 섬유소, pH 조절제, 소포제, 항균제 및 증조제 중에서 선택된 첨가제가 0.1 ∼ 30 중량% 포함되어 이루어진 것임을 특징으로 하는 수용성 다채무늬 도료 조성물.
제 4 항에 있어서, 항균제는 나노은(nano silver)인 것임을 특징으로 하는 수용성 다채무늬 도료 조성물.