KR100541418B1 - 간섭 색상 도료용 안료 조성물 - Google Patents

Abstract

간섭 색상 도료 조성물 및 이를 이용한 도료 제조방법을 제공한다. 상기 도료 조성물은 500 내지 3000 ㎛의 크기를 갖는 운모상의 물질을 포함하는 합성 펄 안료를 전체 도료 조성물 중 3 내지 20 중량%로 함유한다. 500 내지 3000 ㎛의 크기를 갖는 운모상의 물질을 포함하는 합성 펄 안료를 준비하고 도료 조성물 총량 중 바인더를 30 내지 70 중량% 함유하는 도료 조성물에 상기 합성 펄 안료를 3 내지 20 중량%로 쉐이커 믹서를 이용하여 혼합하여 도료를 제조한다. 이와 같이, 일정 크기의 운모를 함유하는 도료 조성물을 갖는 도료를 제공함으로서 원 거리에 까지 반사 효과를 제공할 수 있다.

Description

간섭 색상 도료용 안료 조성물{PIGMENT COMPOSITION FOR INTERFERENCE COLOR PAINT}

본 발명은 간섭 색상 도료 조성물 및 이를 이용한 도료 제조방법을 제공에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운모를 함유하는 간섭 색상 도료 조성물 및 이를 이용한 도료 제조방법에 관한 것이다.

대부분의 다양한 공업품 및 건축물 등의 최종 마감재로 도료를 사용하고 있다. 산업 및 경제 전 분야가 발전하면서, 도료는 단순한 마감재의 역할 뿐 만이 아니라 미장 효과로서의 역할을 크게 담당하고 있다. 따라서, 도료는 단순한 색상을 표현하는 것에 그치지 않고 빛의 간섭에 의한 반사 효과를 유도하여 다채로운 색상을 표현하는 것이 요구된다. 그러나, 종래에 사용되던 도료는 용제 냄새 및 질산섬유소(Nitrocellulose) 형의 도료 또는 저취형 지방족 용매 기반(Aliphatic solvent)의 아크릭(acrylic) 도료와 같은 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds;VOC)을 다량 함유하여 인체에 유해하고, 환경 오염 등을 유발하였다.

일반적으로 도료를 표현할 때 사용하는 색상이라는 것은 태양광선이나 기타 인공광원에서 나오는 빛이 상기 도료를 도장한 도막에 전달되어 흡수 또는 반사될 때 눈의 망막 및 기타 시신경을 자극하여 감지되는 현상을 활용하는 것이다. 따라서 색상은 본질적으로 사물 자체의 특성이 아니라 빛의 특성이며 색채를 띄고있는 도장면 및 주변 환경의 영향을 받아 변하는 것이다.

종래의 도료들은 가시광선 영역대의 빛을 흡수하는 안료들 중 원하는 색상을 나타내는 안료들을 조합하여 사용하였다. 상기 안료들 보다 좀더 개선된 방법으로 독특한 색감 및 질감을 표현하는 도료를 제조하기 위하여 운모를 이용한 펄(Pearl) 도료를 제조하였다. 상기 펄 도료는 일부 가전 제품, 자동차 및 핸드폰 등에 활용되고 있다.

일반적으로 도료에 사용되는 운모로는 백운모 및 금운모가 있다. 대략적 조성은 M₂O, 3Al₂O₃, 6SiO₂ 및 2H₂O로 이루어졌다. 이때, 상기 식 중, M은 금속으로서 상기 M이 철인 경우에는 금색이 발현되고, 칼륨인 경우에는 백색이 발현된다. 운모의 미세입자는 가공하지 않은 상태로 이용되거나 금속 산화물로 피복하여 진주 안료로서 화장품, 합성수지, 벽지, 자동차 도료 및 페인트에 많이 이용된다. 금속 산화물로 피복된 운모는 금속 산화물의 종류에 따라 간섭색(interference color)을 갖거나 착색효과를 가지며 빛을 반사 또는 산란하여 유연한 광택성을 나타낸다.

운모는 천연상태에서는 입자가 불균일하나 안료로 사용하기 위해서는 습식 분쇄하여 미세한 박편상을 띠게 되며, 입도는 약 3 내지 150㎛이다. 분취에 따라 4 내지 5등급으로 나뉘며 안료로 이용하는 입도는 약 3 내지 60㎛ 이다. 입자 두께는 약 0.1 내지 1.0㎛이며, 굴절율은 약 1.50 내지 1.60이다. 또한, 비 표면적은 1 내 지 8㎡/g이고, 내열성, 내광성 및 내용제성 등이 우수하다.

이와 같이, 운모는 특성상 수미크론에서 수십미크론 정도의 크기를 갖기 때문에 조금만 시야에서 멀어질 경우에도 상기 운모의 입자 모서리 부분에서는 빛이 산란되어 반사 효과가 저하된다. 따라서, 도장면의 질감을 식별하기가 어렵게 될 뿐만 아니라 목적하는 간섭 효과를 갖는 도료 조성물을 제조하는데 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 제1목적은 일정 크기의 운모를 함유하여 원 거리에 까지 반사효과를 확대할 수 있는 간섭 색상 도료 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 일정 크기의 운모를 함유한 도료 조성물을 전체 도료 중 일정 비율로 함유하여 원 거리에 까지 반사효과를 확대할 수 있는 간섭 색상 도료 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 제1목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 500 내지 3000 ㎛의 크기를 갖는 운모상의 물질을 포함하는 합성 펄 안료를 전체 도료 조성물 중 3 내지 20 중량%로 함유하는 간섭 색상 도료 조성물을 제공한다.

상기 제2목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 500 내지 3000 ㎛의 크기를 갖는 운모상의 물질을 포함하는 합성 펄 안료를 준비하는 단계 및 도료 조성물 총량 중 바인더를 30 내지 70 중량% 함유하는 도료 조성물에 상기 합성 펄 안료를 3 내지 20 중량%로 쉐이커 믹서를 이용하여 혼합하는 단계를 포함하는 간섭 색상 도료 제조방법을 제공한다.

이와 같이, 일정 크기의 운모를 함유하는 도료 조성물을 갖는 도료를 제공함으로서 원 거리에 까지 반사 효과를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

우선, 500 내지 3000 ㎛의 크기를 갖는 운모상의 물질을 포함하는 합성 펄 안료를 전체 도료 조성물 중 3 내지 20 중량%로 함유하는 간섭 색상 도료 조성물을 설명한다.

상기 도료 조성물에 있어서, 포함하고 있는 운모상의 물질의 크기는 매우 중요한다. 상기 운모상의 물질의 크기는 약 500 ㎛ 미만이면, 시각적인 간섭효과가 저하되고, 약 3000㎛ 초과이면, 스프레이 도장시, 스프레이 건 내부가 상기 운모로 인해 막히는 현상 등이 발생하여 작업성이 저하된다. 따라서, 상기 운모상의 물질의 크기는 약 500 내지 3000 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 운모상의 물질은 상기 범위의 크기를 갖도록 합성된다.

상기 운모상의 물질은 펄 안료로서 색상의 질감 및 빛의 간섭 효과를 극대화하기 위해 코팅된다. 이때, TiCl₄를 약 수 내지 수십 ㎛의 두께로 코팅할 수 있으며, 일반 유기 안료를 코팅할 수 있다. 전체 도료 조성물 총량 중에서, 상기 코팅된 운모상의 물질로 이루어진 펄 안료는 약 3중량% 미만이며, 전체 도료 조성물의 총량에 비교하여 상대적으로 사용량이 너무 적으므로 입자 면의 반사에 의한 간섭 효과가 미미하고, 약 20중량% 초과이면, 도료의 광택이 저하되고 제반 물성이 저하되어 도료로써의 기능이 저하된다.

본 발명의 도료 조성물은 상기 도료를 이용하여 도장할 때, 연속적인 도막을 형성할 수 있도록 하기 위해 바인더(BINDER : Continuous Film Forming Binder)를 사용한다. 전체 도료 조성물 중 바인더가 약 30 중량% 미만이면, 균일한 도막이 형성되지 않고, 도막의 광택이 저하되어 빛에 의한 간섭효과가 줄어든다. 반대로, 약 70 중량% 초과이면, 도료 제조시 점도가 높아서 펄 안료를 참거할 수 있는 양이 줄어들게 되므로 간섭 효과가 저하된다. 따라서, 전체 도료 조성물 중 바인더는 약 30 내지 70 중량%인 것이 바람직하다. 상기 바인더는 수용성 우레탄 타입의 바인더를 기본으로 한다. 상기 수용성 우레탄 타입의 바인더는 종래의 질산섬유소(Nitrocellulose) 형의 도료 또는 저취형 지방족 용매 기반(Aliphatic solvent)의 아크릭(acrylic) 도료와 같은 휘발성 유기 화합물의 함량을 극소화시킬 수 있다. 상기 수용성 우레탄 바인더 외에도 아크릭에멀젼 타입, 아크릭우레탄 타입 및 열가소성 아크릴 바인더 등에서 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 본 발명의 펄 안료와 함께 배합되는 바인더수지는 안료를 기재상에 안정하게 밀착시킬 수 있는 수지이고, 안료 조성물을 기재상에 도장한 후에는 상기 조성물 속의 용제가 휘산하여 안료를 둘러싸 파묻히게한 상태에서 기재상에 피막을 형성하는 것이다. 상기 바인더 수지는 기재와의 상(state)이 조화되는 정도나 형성피막 피막강도, 막두께 등에 의해 선택되기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 통상 도료나 인쇄 잉크의 바인더로서 이용되는 것을 사용할 수 있다.

사용하고자 하는 용도 및 목적에 따라 종류 및 사용량을 조절하며, 상기 바인더의 종류에 따라 기타 첨가제를 부가적으로 구비한다.

상기 간섭 색상 도료 조성물을 이용하여 도료를 제조하기 위해, 약 500 내지 3000 ㎛의 크기를 갖는 운모상의 물질을 포함하는 합성 펄 안료를 준비한다. 도료 조성물 총량 중 바인더를 약 30 내지 70 중량% 함유하는 도료 조성물에 상기 합성 펄 안료를 약 3 내지 20 중량%로 쉐이커 믹서를 이용하여 혼합한다.

본 발명의 도료 조성물에 적용하는 운모는 일반적인 펄(Pearl) 안료 보다 크기가 크다. 따라서, 일반적인 도료 제조 설비를 사용하여 제조하게 되면, 크기가 큰 운모가 도료 혼합 과정에서 기계적인 힘에 의해서 입자 크기가 작아질 수 있다. 즉, 간섭 효과가 저하될 우려가 있다. 따라서, 쉐이커 믹서(Shaker Mixer)를 이용하여 도료에 펄(Pearl) 안료를 혼합하여 입자 크기를 유지하면서 간섭 효과를 극대화 시킨다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

실시예 1

도료 혼합 용 플라스크에 약 34.45 중량%의 물, 약 0.7 중량%의 분산 습윤제(독일 Tego사의 Dispers 735W), 약 2 중량%의 동결 방지제(에틸렌 글리콜), 약 0.2 중량%의 소포제(독일 BYK사의 BYK-024), 약 0.15 중량%의 방부제(영국 제네카사의 Proxel XL-2), 약 6 중량%의 펄안료, 약 55 중량%의 수용성 우레탄 바인더, 약 1.2 중량%의 증점제(미국 코넬브로스사의 Natrosol 250HHR) 및 약 0.3 중량%의 pH 조절제(미국 앤거스사의 Amp-95)를 투입하였다. 상기 펄안료의 운모는 약 740㎛이며, 상기 도료 조성물들을 쉐이커 믹서로 혼합하였다.

실시예 2

도료 혼합 용 플라스크에 약 23.45 중량%의 물, 약 0.8 중량%의 분산 습윤제(독일 Tego사의 Dispers 735W), 약 2 중량%의 동결 방지제(에틸렌 글리콜), 약 0.2 중량%의 소포제(독일 BYK사의 BYK-024), 약 0.15 중량%의 방부제(영국 제네카사의 Proxel XL-2), 약 12 중량%의 펄안료, 약 60 중량%의 수용성 우레탄 바인더, 약 1.1 중량%의 증점제(미국 코넬브로스사의 Natrosol 250HHR) 및 약 0.3 중량%의 pH 조절제(미국 앤거스사의 Amp-95)를 투입하였다. 상기 펄안료의 운모는 약 740㎛이며, 상기 도료 조성물들을 쉐이커 믹서로 혼합하였다.

비교예 1

도료 혼합 용 플라스크에 약 34.45 중량%의 물, 약 0.7 중량%의 분산 습윤제(독일 Tego사의 Dispers 735W), 약 2 중량%의 동결 방지제(에틸렌 글리콜), 약 0.2 중량%의 소포제(독일 BYK사의 BYK-024), 약 0.15 중량%의 방부제(영국 제네카사의 Proxel XL-2), 약 6 중량%의 펄안료, 약 55 중량%의 수용성 우레탄 바인더, 약 1.2 중량%의 증점제(미국 코넬브로스사의 Natrosol 250HHR) 및 약 0.3 중량%의 pH 조절제(미국 앤거스사의 Amp-95)를 투입하였다. 상기 펄안료의 운모는 약 40㎛이며, 상기 도료 조성물들을 쉐이커 믹서로 혼합하였다.

비교예 2

도료 혼합 용 플라스크에 약 23.45 중량%의 물, 약 0.8 중량%의 분산 습윤제(독일 Tego사의 Dispers 735W), 약 2 중량%의 동결 방지제(에틸렌 글리콜), 약 0.2 중량%의 소포제(독일 BYK사의 BYK-024), 약 0.15 중량%의 방부제(영국 제네카사의 Proxel XL-2), 약 12 중량%의 펄안료, 약 60 중량%의 수용성 우레탄 바인더, 약 1.1 중량%의 증점제(미국 코넬브로스사의 Natrosol 250HHR) 및 약 0.3 중량%의 pH 조절제(미국 앤거스사의 Amp-95)를 투입하였다. 상기 펄안료의 운모는 약 40㎛이며, 상기 도료 조성물들을 쉐이커 믹서로 혼합하였다.

도료 물성 시험

상기 실시예 1 및 비교예 1의 도료로 도장한 도막은 하부의 바탕면이 보이도록 도장되며, 상기 실시예 2 및 비교예 2의 도료로 도장한 도막은 하부의 바탕면이 보이지 않도록 불투명하게 도장되었다.

1. 도료의 초기 점도

한국 공업 규격인 KSM-5320 1급(내부용 합성수지 에멀젼 페이트)의 주도 항목에 의거하여 시험하였다.

2. 건조도막 외관

슬레이트판에 실시예 1 및 2의 도료를 스프레이 도장하여 외관을 육안으로 시험하였다.

3. 원거리 간섭효과

가로 약 40㎝이고 세로 약 50㎝인 슬레이트판에 실시예 1 및 2의 도료를 스프레이 도장한 후, 벽면에 수직으로 고정시키고 약 15m 떨어진 거리에서 육안으로 관찰하였다.

4. 색상

슬레이트판에 실시예 1 및 2의 도료 및 일반적으로 사용되는 안료로서 상기 실시예 1 및 2와 유사한 색상을 나타내는 안료를 도장한 후, 육안으로 비교 시험하였다.

5. 내수성

한국 공업 규격인 KSM-5320 1급(내부용 합성수지 에멀젼 페이트)의 내수성 항목에 의거하여 시험하였다.

6. 내알칼리성

한국 공업 규격인 KSM-5320 1급(내부용 합성수지 에멀젼 페이트)의 내알칼리성 항목에 의거하여 시험하였다.

시험항목	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
도료의 초기점도(K.U)	90	103	92	104
건조도막 외관	양호	양호	불량	불량
원거리 간섭효과	매우양호	매우양호	불량	불량
색상	간섭효과 양호	간섭효과 양호	간섭효과 없음	간섭효과 없음
내수성	양호	양호	양호	양호
내알칼리성	양호	양호	양호	양호

표 1을 참조하면, 실시예 1 및 2의 도료를 사용하여 바탕면이 보이도록 도장한 경우 및 불투명하게 도장한 경우 모두 전반적으로 양호한 특성을 나타내었다. 특히, 원거리 간섭효과 및 색상 면에 있어서, 간섭효과로 인해 색상이 뛰어났으며, 원거리에까지 색상을 그대로 전달할 수 있었다.

반면, 운모의 크기가 40㎛로 기존과 비슷한 크기를 사용한 비교예 1 및 2의 도료는 원거리 간섭효과가 거의 발생하지 않아 나타내고자 하는 색상을 표현할 수 없었다. 뿐만 아니라, 스프레이 도장시 막이 균일하게 형성되지 않아 외관이 중요시되는 도료로써 사용하기에 부적합하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 약 500 내지 3000 ㎛의 운모를 포함하 는 도료 조성물들을 쉐이커 믹서로 혼합하여 도료를 제조한다.

이와 같이, 일정 크기를 유지하도록 운모를 도료 조성물로 사용함으로서, 일반 건축물과 같이 규모가 큰 곳에 도장하여도 원거리에 까지 빛의 간섭 효과 및 도막의 질감 효과를 전달할 수 있다. 또한, 수용성 우레탄 바인더와 같은 바인더를 사용하여 유해성 및 환경 오염을 감소시킬 수 있다.

따라서, 환경 친화적이면서도, 도막의 투명도와 상관없이 원거리에까지 미장 효과를 전달할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 펄 안료 3 내지 20 중량%;

   바인더 수지 30 내지 70 중량%; 및

   여분의 물을 포함하는 도료 조성물에 있어서, 상기 펄 안료는 TiCl₄ 또는 유기안료로 코팅된 운모로 이루어지고 상기 운모는 500 내지 3000 ㎛의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 간섭 색상 도료 조성물.
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