KR100605004B1 - 일라이트 담체를 함유하는 수용성 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량%, 이산화티탄 5∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수용성 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 수성 도료 조성물은 일라이트 담체 특히, 나노은이 치환된 일라이트 담체 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체의 혼합형태를 도료에 이용함으로써, 일라이트 담체로 인한 항균탈취력의 지속성이 우수하고 시공이 간편할 뿐만 아니라, 이산화티탄의 성분으로 인한 라돈 방사선의 차단효과를 향상시킨 것으로서, 적용용도에 따라 그의 혼합비율을 최적화시켜 공동주택용, 산업용, 준주거용 및 의료시설용 친환경마감재로서 유용하게 활용될 수 있다.
일라이트 담체, 은치환된 일라이트 담체, 이산화티탄, 도료, 라돈차단율

Description

일라이트 담체를 함유하는 수용성 도료 조성물{WATER-SOLUBLE PAINT COMPOSITION CONTAINING ILLITE POWDER}
본 발명은 일라이트 담체를 함유하는 수용성 도료 조성물에 관한 것으로서, 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량% 및 이산화티탄 5∼15중량%를 주성분으로 함유하여 항균탈취 기능뿐만 아니라 라돈 방사선의 차단효과가 우수한 수성 도료 조성물에 관한 것이다.
아파트를 비롯한 공동주택의 신증축시 또는 리모델링시, 인테리어 마감재 또는 가구 등의 자재에서는 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 아세톤, 스틸렌 등의 발암물질과 같은 휘발성 유기화합물(VOC)이 배출된다. 이러한 유해물질로 인해 거주자들이 느끼는 건강상 문제와 불쾌감을 유발하는 "새집증후군(sick house syndrome)"이라는 신종 증후군까지 발생하게 되었다.
이러한 새집증후군은 상기 유해물질 이외에도 석면, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물, 미세 먼지, 부유 세균과 같은 오염물질이 밖으로 배출되지 못하고 실내에 축적되어 나타나는 공해로서, 짧은 기간동안 오염원에 노출되면 두통, 눈, 코, 목의 자극, 기침, 가려움증, 현기증, 피로, 집중력 저하 등의 증상이 생길 수 있으며, 오랜 기간 노출되면 천식과 같은 호흡기질환, 아토피성 피부염 등의 알레르기성 질환, 천식, 심장병, 암 등의 질병이 나타날 수도 있다.
또한, 시멘트 콘크리트의 가옥구조가 주류를 이루고 있는 현 상황에서, 최근 건축용 골재나 시멘트 콘크리트에서 라돈방사선 방출 또는 유해 중금속 물질인 '6가 크롬'이 검출된다고 보고된 바, 새집증후군 이외에도 현재 실내 주거환경의 안정성이 위협받고 있다.
상기에서 라돈은 자연방사성 물질이지만 환기를 포함한 저감화 방법으로 충분히 농도를 낮출 수 있기 때문에 선진국가에서는 이미 관리기준치를 설정하여 관리하고 있다. 우리나라의 경우는 2003년 4월에 제정된 "다중이용시설 등의 실내공기질 관리법"을 근거로 하여 4 pCi/ℓ를 관리기준치로 정한 바 있다. 실내의 라돈농도를 줄이기 위한 방법에는 환기횟수를 증가시키는 것이 가장 효과가 높다고 할 수 있으며 실내에서 공기를 빼내는 형태보다는 실내에 공기를 주입하는 형태의 환기가 바람직하다. 그러나 환기량을 높일 수 없는 경우에는 시공시에 라돈차단제를 콘크리트에 첨가하여 라돈의 방출속도를 억제시키거나 라돈자핵종의 제거효율이 높은 공기청정기를 설치하는 방법을 사용하고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 이의 가장 큰 문제요인인 휘발성 유기화합물의 최소화나 이를 제거하기 위한 탈취기능 또는 항균기능이 부여되어야 한 다. 건물 안팎의 환경조건과 건축자재와 마감재, 가구의 종류, 환기시설에 따라 큰 차이가 나므로, 화학물질을 함유하고 있는 마감재 대신에 친환경 소재를 사용함으로써 주거공간의 웰빙 움직임이 활발하다.
그러나, 친환경 소재의 사용은 화학물질을 함유하고 있는 마감재에 비해 최소 30 내지 300% 정도 비싸다는 단점으로 인하여 가격 경쟁력이 떨어진다.
다른 노력으로는, 마감재에 직접 촉매제를 도포하여 포름알데히드와 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 방법으로 산소에 의한 산화작용으로 대기중의 유해물질을 분해하는 산소촉매와 태양광 등의 광에너지를 통한 산화작용으로 대기중의 유해물질을 분해하는 광촉매 시공이 있다.
바이오세라믹을 이용한 마감재의 일례로, 대한민국 등록특허 제403488호에는 액상세라믹 건축마감재 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 액상세라믹 건축마감재를 개시하고 있다. 보다 구체적으로, 상기 액상세라믹 건축마감재 제조방법은 천연옥분말, 원적외선 세라믹분말 및 항균 세라믹분말 및 수용성 에멀션 및 수용성 콜로이달 실리카졸을 포함하는 액상 바인더를 혼합한 다음, 기포를 제거한 후 미세스크린을 이용하여 이물질 또는 325 메쉬 이상의 굵은 입자를 제거하는 것으로 이루어지며, 상기 방법으로 제조된 액상세라믹 건축마감재는 탈취성, 항곰팡이 특성 및 원적외선 방출기능 및 음이온 방출기능 등의 기능성 시험에서 효과를 제시하고 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제1999-64837호에는 기능성 액상 시멘트 마감재의 제조에 관한 것으로, 인체에 유익한 원적외선을 방출함으로써 쾌적한 주거환경을 조성할 뿐만 아니라, 항균기능, 탈취기능, 방충기능 및 축열효과를 제공하며 제조비 가 저렴하고 시공이 간편하며 다양한 용도로 사용할 수 있는 기능성 액상 시멘트 마감재의 제조방법을 제안하고 있다.
반면에, 국내에서 개발 판매되고 있는 미장용 모르타르가 여러 가지 세라믹스 분말을 첨가하여, 기능성에 대한 효능을 표방하지만 분말이 액상에 함유되어 있는 상태로 존재하기 때문에, 장시간 보관하는 경우 침전이 발생하거나 겨울철에는 동결의 우려가 있음을 지적하고, 다양한 기능성을 부여하면서도 보관이 안정한 액상-분말 분리형 세라믹 건축마감재 제조방법 및 이로부터 제조된 세라믹 건축마감재가 공지된 바 있다[대한민국 등록특허 제403488호].
그러나, 상기와 같은 바이오세라믹을 이용한 마감재는 살균 및 탈취력이 미약하여 새집증후군을 해소하기에는 미흡하다.
이외에, 광촉매[대한민국 등록특허 제427810호] 또는 공기 촉매를 이용한 경우도 있으나, 야간이나 흐린 날에는 효능이 무력하여 새집증후군의 완전한 해결책이 될 수 없다. 또한, 전통적인 탈취제로서 사용되어 온 활성탄의 경우, 유기성분에 대한 탈취력이 강력하나, 살균력이 없고, 효과의 지속성이 없는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 종래의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 항균탈취력이 우수하고, 그 효과가 지속될 수 있는 친환경마감재를 얻고자 노력한 결과, 일라이트 담체 특히, 나노은이 치환된 일라이트 담체 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체의 혼합형태, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 및 이산화티탄을 주성분으로 함유하고 그의 혼합비율을 최적화시킨 수성 도료 조성물을 제공하여, 항균 탈취 기능뿐만 아니라 우수한 라돈 방사선의 차단효과를 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량% 및 이산화티탄 5∼15중량%를 주성분으로 함유하는 수용성 도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 수성 도료 조성물을 적용용도에 따라 그의 혼합비율을 최적화시킨 공동주택용, 산업용, 준주거용 및 의료시설용 친환경마감재를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량%, 이산화티탄 5∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물을 제공한다.
상기에서 일라이트 담체는 나노은이 치환된 일라이트 담체 5∼15중량% 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체 10∼40 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기 일라이트 담체는 0.2∼20㎛의 평균입자경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체는 고형분 함량이 48∼52 중량%이고, 에멀젼 편균입자경이 50∼250 nm 범위이며, 최저 도막 형성온도(Minimum Film Forming Temperature)가 -5∼10℃ 범위인 것을 사용한다.
상기 수성 도료 조성물은 탄산칼슘 및 규조토로 이루어진 체질안료 5∼15중량%를 추가로 함유할 수 있다.
본 발명은 상기 수성 도료 조성물을 이용한 바람직한 제1 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 8∼10중량%, 일라이트 담체 27∼30중량%, 이산화티탄 10∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼10중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물을 제공하며, 공동주택용 친환경마감재(P)로 적합하다.
본 발명은 바람직한 구현을 위한 제2 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 5∼7중량%, 일라이트 담체 30∼32중량%, 이산화티탄 13∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 10∼13중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물을 제공하며, 산업용 친환경마감재(F)로 적합하다.
본 발명은 바람직한 구현을 위한 제3 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 8∼10중량%, 일라이트 담체 27∼30중량%, 이산화티탄 13∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 13∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물을 제공하며, 업무공간 공기질 개선용 친환경마감재(I)로 적합하다.
본 발명은 바람직한 구현을 위한 제4 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 12∼15중량%, 일라이트 담체 23∼25중량%, 이산화티탄 13∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 10∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물을 제공하며, 의료시설용 친환경마감재(M)로 적합하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량%, 이산화티탄 5∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 수성 도료 조성물은 일라이트 담체, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 및 이산화티탄을 주성분으로 함유하는데, 그 중에서 상기 일라이트 담체는 나노은이 치환된 일라이트 담체 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체의 혼합형태를 사용한다. 또한 본 발명의 일라이트 담체는 0.2∼20㎛의 평균입자경을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기에서 일라이트 담체는 그의 광물학적인 구조가 인편상(운모) 삼층구조를 갖고 있어 흡수하면 층간 간격이 1.8Å 정도로 확장되며, 2(-)가 전하를 가지므로, 용수 중 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발한다. 따라서, 각종 중금속을 흡착 분해시키는 기능이 있다. 이외에도 바이러스, 박테리아, 곰팡이 등의 정균작용 및 공기 중의 유독가스, 악취의 흡착, 탈취기능이 있는 광물로 알려져 있다. 그러나, 이러한 기능을 갖는 일라이트를 도료분야에 이용한 기술은 도료업계에서 그동안 착안하지 못하였던 것이다.
특히, 상기 나노은이 치환된 일라이트 담체는 상기 나노 은이온이 극미량으로도 각종 유해세균 및 곰팡이류에 대하여, 세포의 호흡을 차단하여 효과적인 항균력을 발휘함으로써, 담체와 더불어 항균탈취 기능에 대하여 상승효과를 부여한다.
하기 화학식 1에서와 같이, 나노 은이온은 세균표면에 운반 흡착되어 수중의 용해산소에 의하여 원형질의 산화를 유발시키면서, 산화원형질은 탈수소 작용으로 COOH, SH기를 생성한다. 이때 나노 은이온이 상기 COOH, SH기와 결합하여, 세균 활력을 무력화하면서 세균을 사멸시킨다[대한민국특허 제383454호].
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본 발명의 특징은 나노은이 치환된 일라이트 담체 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체의 혼합형태를 사용함으로써, 항균탈취력이 우수한 천연 복합소재를 사용함으로써 유기화합물질 사용자체를 배제하여 그로 인한 문제를 근본적으로 해소할 수 있다. 또한 상기 일라이트 담체를 도료에 적용함으로써, 분산력을 강화시 켜 일라이트 담체로 인한 항균탈취력에 대한 지속성이 탁월하고 시공성이 우수하다.
이때, 혼합시, 바람직한 함량은 전체 조성물에 대하여, 나노은이 치환된 일라이트 담체 5∼15중량% 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체 10∼40중량%이다. 상기 나노은이 치환된 일라이트 담체의 함량이 5중량% 미만이면, 부유균에 대한 항균력이 떨어지고, 15중량%를 초과하면 항균 및 탈취력이 별 영향을 못 미치면서 비경제적이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 일라이트의 평균입자경은 0.2㎛ 내지 20㎛가 바람직하며, 도료 조성물의 건조 도막 상태를 위해서는 평균입자경이 작을수록 좋지만 0.2㎛ 미만의 분말을 투입시 흡유량이 높아져 저장안정성이 불량하게 되고, 20㎛ 초과 사용시 건조 도막이 거칠어져 인테리어용 도료로 부적합하고 저장 중에 침전이 발생하는 문제가 있을 뿐만 아니라 높은 흡유량으로 인하여 도료 제조시 분산 베이스의 제조가 어려워 도료의 제조 자체가 불가능해진다.
수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체(butyl acrylate/stylene copolymer)는 상기 일라이트 담체를 도료에 적용하기 위한 수용성 바인더로서, 재료 상에 연속적인 도막을 형성하도록 하는 기능을 수행한다.
특히, 상기 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체는 고형분 함량이 48∼52 중량%이고, 에멀젼 평균입자경이 50∼250 nm 범위이며, 최저 도막 형성온도(Minimum Film Forming Temperature)가 -5∼10℃ 범위인 것을 사용한다. 가장 바람직하게는 고형분 함량이 50중량%이고, 에멀젼 평균입자경이 150 nm이며, 최저 도막 형성온도(MFFT)가 약 3℃인 부틸아크릴/스티렌 공중합체를 사용한다.
본 수지 조성물은 휘발성 유기화합물질(VOCs)의 도막형성조제를 사용하지 않고, 상기 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체를 함유함으로써, 저온에서 도막을 형성할 수 있을 뿐 아니라 냉동안정성 또한 우수하여 배합 중 동결안정제의 배합 없이 동절기 도료의 결빙으로 인한 손실을 막을 수 있다. 또한, 휘발성 유기화합물질(VOCs)로 인한 종래의 문제점을 근본적으로 배제할 수 있다.
본 발명의 수성 도료 조성물 중, 상기 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체는 8∼15중량%를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10∼13중량%를 사용하는 것이다. 이때, 8중량% 미만이면 도장작업성이 저하될 뿐만 아니라 도막의 백화현상이 생기거나 초기 내수성이 저하되므로 바람직하지 않고, 15중량%를 초과하면, 콘크리트 소지로의 침투성이 떨어지고 통기성이 저하되면서 도막이 부풀어오르는 현상이 나타날 수도 있으므로 바람직하지 않다.
이산화티탄은 백색의 착색안료이며, 5∼15중량%를 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5∼10중량%를 사용한다. 본 발명은 수성 도료 조성물에 이산화티탄의 착색안료를 첨가함으로써, 현저한 라돈차단 효과를 입증하고 그 첨가량을 조절하여 라돈차단 효과를 극대화할 수 있다. 상기 착색안료로서 이산화티탄이 5중량% 미만이면, 도막의 백색도가 저하되거나 도막의 은폐효과가 떨어지고, 특히 라돈차 단 효과 및 중금속 차단효과에 미흡한 결과를 보이고 반면에, 15중량%를 초과하면, 도막이 견고하지 못하고, 작업성이 저하된다.
이외 도료산업에서 일반적으로 사용되는 탄산칼슘, 탈크, 알루미늄실리케이트, 규조토, 마이카 등의 체질안료 5∼15중량%를 추가 사용할 수 있다. 이들 중, 탄산칼슘을 주요 체질안료로 사용하고 규조토를 보조 체질안료로 사용하는 것이 백색도, 은폐력 및 측면광택 감소를 고려할 때 가장 바람직하다.
본 발명의 수성 도료 조성물은 상기 주성분이외에 도료 조성물에 용이하게 선택할 수 있는 첨가제를 첨가할 수 있다.
분산제는 안료의 분산을 돕는 역할을 하며, 바람직하게는 폴리아크릴레이트 나트륨염 또는 폴리카르본산 암모늄 수용액을 사용한다. 이때, 분산제는 전체 수성 도료 조성물에 대하여, 0.1∼1중량%를 함유한다.
증점제는 도료의 점도를 증가시키는 역할을 하며, 사용될 수 있는 증점제의 일례로는 에틸 하이드록시 에틸 셀룰로오스, 하이드록시메틸셀룰로오스, 카르복실 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 이때, 증점제는 전체 수성 도료 조성물에 대하여, 0.1∼1중량%를 함유한다.
소포제는 도료의 제조 중이나 도포 시에 기포가 발생하는 것을 방지하며, 광물유, 테레빈유, 지방산 저급 알콜 에스테르, 고급 알콜, 고급 지방산, 고급 지방산 글리 세라이드 및 변성 실리콘 수지에서 선택 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 본 발명에서 사용되는 소포제는 실리콘 오일 0∼0.3중량%를 사용한다.
본 발명의 수성 도료 조성물은 적용 공간에 따라, 조성비율을 달리하여 효율을 높일 수 있다.
그의 바람직한 제1 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 8∼10중량%, 일라이트 담체 27∼30중량%, 이산화티탄 10∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼10중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물로서, 공동주택용 친환경마감재(P)로 적합하다.
상기 수성 도료 조성물은 초배나 도배를 하기 전 시멘트나 콘크리트 벽에 바르는 마감재로서, 아파트 콘크리트 독성을 방지하고, 새집증후군 유발물질을 탈취하는 성질과 더불어, 이산화티탄 10∼15중량%를 함유함으로써, 폐암발병원인 라돈 방사선을 효율적으로 차단할 수 있다.
바람직한 제2 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 5∼7중량%, 일라이트 담체 30∼32중량%, 이산화티탄 13∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 10∼13중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물로서, 대표적으로 공장 내 황화수소 등의 악취 물질을 항균탈취하기 위한 산업용 친환경마감재(F)로 적합하다.
바람직한 제3 실시형태로서, 나노은이 치환된 일라이트 담체 8∼10중량%, 일라이트 담체 27∼30중량%, 이산화티탄 13∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 13∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물로서, 준 주거용 사무공간, 오피스텔, 공동생활에 대한 탈취 항균 효능과 색깔의 다양성을 부여하기 위한 업무공간 공기질 개선용 친환경마감재(I)로 적합하다.
또한, 바람직한 제4 실시형태로는 나노은이 치환된 일라이트 담체 12∼15중량%, 일라이트 담체 23∼25중량%, 이산화티탄 13∼15중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 10∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 수성 도료 조성물로서, 항균효능의 극대화가 요구되는 의료시설용 친환경마감재(M)로서 적합하다. 바람직하게는 병원, 장례식장, 또는 세균번식이 많은 비위생공간에 적용될 수 있는 도료용 마감재이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 나노은이 함유된 천연 무기질 수성도료의 제조
하기 표 1과 같은 조성으로 구성되는 나노은이 함유된 천연 무기질 수성도료를 제 조하였다.
Figure 112005060038534-pat00002
<실험예 1>
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 수성 도료 조성물에 함유되어 있는 환경오염물질에 대한 함유량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
수성 도료 조성물 내 환경오염물질에 대한 함유량 측정결과
항목 환경 기준 시험방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
휘발성 유기화합물 함량 아세톤 50 g/L ISO 11890-2 0.005 0.005 0.005 0.005
메탄올 0.005 0.005 0.005 0.005
메틸에틸케톤 0.001 0.001 0.001 0.001
에탄올 0.005 0.005 0.005 0.005
벤젠 0.001 0.001 0.001 0.001
2-프로판올 0.005 0.005 0.005 0.005
메틸이소부틸케톤 0.001 0.001 0.001 0.001
이소부탄올 0.005 0.005 0.005 0.005
톨루엔 0.001 0.001 0.001 0.001
아세트산부틸 0.001 0.001 0.001 0.001
1-부틸알코올 0.005 0.005 0.005 0.005
셀로솔브 0.005 0.005 0.005 0.005
o-자일렌 0.001 0.001 0.001 0.001
m-자일렌 0.001 0.001 0.001 0.001
p-자일렌 0.001 0.001 0.001 0.001
스티렌 0.001 0.001 0.001 0.001
부틸셀로솔브 0.005 0.005 0.005 0.005
휘발성탄화수소(VOCs) (중량%) 0.15 이하 ASTM D 3960 불검출 불검출 불검출 불검출
납(Pb) 0.1 mg/kg 이하 ISO 3856-7 불검출 불검출 불검출 불검출
카드뮴(Cd) ISO 3856-1 불검출 불검출 불검출 불검출
수은(Hg) ISO 3856-4 불검출 불검출 불검출 불검출
6가 크롬(Cr6+) ISO 3856-5 불검출 불검출 불검출 불검출
암모니아 화합물 중량기준 3%이하 불검출 불검출 불검출 불검출
본 발명의 수성 도료 조성물은 천연 무기소재인 일라이트 담체를 사용하고, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체를 바인더로 함유하여 휘발성 유기화합물질을 함유하지 않음으로써, 종래 휘발성 유기화합물의 성분인 도막 형성 조제를 사용하여 제조된 경우 발생되는 환경문제를 해소할 수 있음을 확인하였다. 또한, 납, 카드뮴, 수은 및 6가 크롬의 중금속이 검출되지 않았으므로, 친환경 마감재로 적합하다.
<실험예 2>
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 수성 도료 조성물에 대한 특성을 하기와 같이, 실시하여 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
1. 탈취시험
가스검지관법(Gas detection tube method)을 이용하였으며, 본 발명의 수성 도료 조성물로 코팅한 시편을 각각 10×10 ㎠ 크기로 성형하여 탈취시험용 시험편으로 하고, 충분히 경화시켜 사용하였다. 시험방법은 2ℓ 삼각플라스크 2개를 깨끗이 세척한 다음 바탕시험용 플라스크 1개와 시료 1개를 넣은 플라스크에 각각 암모니아수(28%)를 5 ㎕가 되도록 정밀히 투입하고 가열 플레이트를 사용하여 플라스크 바닥을 가열하여 투입된 암모니아수를 기화시켰다. 기화 후, 120분이 경과한 다음 바탕시험용 플라스크 농도(Cb)와 시료를 투입한 플라스크 농도(Cs)를 각각 가스검지관을 사용하여 하기 수학식 1을 이용하여 탈취율을 구하였다.
Figure 112005060038534-pat00003
여기에서, Cb : 120 분 경과 후의 바탕시험용 플라스크의 농도이고, Cs : 120분 경과후에 시료가 투입된 플라스크의 농도이다.
그 결과를 하기 표 3에 기재하였으며, 평균 52%의 탈취력을 보였으며, 바람직하게는 실시예 1의 수성 도료 조성물의 경우, 85.4%의 탈취율을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 수성 도료 조성물은 적용분야의 요구되는 기능에 따라 조성 및 그 성분비율을 최적화시킬 수 있다.
2. 항균시험
시멘트 모르타르에 본 발명의 수성 도료 조성물을 코팅한 후 충분히 경화시켜 10×10 ㎠ 크기로 시편을 제조하고, 상기 시편을 고체 배지 위에 놓고 균을 고르게 분무하여 4 주일 후 균의 성장정도를 측정하였다. 이때, 항균시험을 시험규격 KS K 0693-2001 방법으로 실시하였으며, 사용한 균주로는 황색포도상 구균(Staphylcoccus aureus ATCC 6538), 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352) 및 대장균(Escherichia coli KCTC 1682)을 37℃에서 24시간 배양한 균을 접종원으로 사용하였다. 그 결과, 상기 균의 성장이 99.9%로 억제됨을 확인하였다.
3. 라돈 차단 시험
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 수성 도료 조성물을 콘크리트 표면에 부착시킨 후, 알파트랙과 같은 고체비적검출기를 이용하여 약 1달 경과시킨 다음 라돈에서 방출된 알파선의 비적으로부터 계산하였다.
그 결과, 상기 실시예 1의 조성물에서 이산화티탄을 함유하지 않은 경우와 함유한 경우를 동일조건에서 실시한 결과, 이산화티탄을 함유하지 않은 조성물은 라돈차단율이 25%인 반면에, 이산화티탄을 함유한 조성물은 라돈차단율이 51%를 관찰되었다(미도시). 따라서, 이산화티탄이 라돈 방사선의 차단효과에 대한 직접적인 연관성을 입증하고, 이산화티탄의 함량을 최적화하였다.
표 1의 결과로부터 실시예 1 내지 4의 수성 도료 조성물에 대한 라단 차단결과가 50%이상임을 확인하였다. 이는 국내 시판되는 라돈 차단제의 차단율이 15∼30%인 것에 비하여, 효과가 탁월하였다.
4. 음이온 측정
상기 실시예 1의 수성 도료 조성물로 코팅한 시편을 각각 10×10 ㎠ 크기로 성형하여 탈취시험용 시편으로 하고, 상기 시편에서 방출하는 음이온을 단위 체적당 이온수로 측정하였다.
이때, 시험방법은 전하입자 측정 장치를 이용하여 실내온도 20℃, 습도 48%, 대기 중 음이온수가 106/cc 조건에서 실시한 결과, 실시예 1의 수성 도료 조성물을 실시한 경우, 312/cc의 음이온이 방출되는 것을 확인하였다. 이로부터, 본 발명의 수성 도료를 이용함으로써, 다량의 음이온을 방출시키면서 실내의 공기를 쾌적하게 만들어주고 인체의 건강에 도움을 줄 수 있으며 동식물의 성장에도 영향을 줄 것으로 판단된다.
5. 원적외선 방사율 및 방사에너지 측정
방사율의 측정방법은 흑체(black body)를 대비측으로 하여 37℃에 설정하였고, 상기 실시예 1의 수성 도료 조성물을 5∼20㎛ 파장범위와 8cm-1의 분해능으로 MCT 검출기를 장착한 적외분광계(FT-IR Spectrometer)를 이용하여 측정하였다.
측정온도는 실제 건축내장재에서 사용되는 37℃를 기준으로 측정하였으며 5∼20㎛ 파장영역에서의 방사율은 0.924를 보이고, 전파장 영역에서의 방사에너지는 3.56×102 W/㎡ㆍ㎛을 나타내었다.
수성 도료 조성물의 특성
구분 특성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
도료특성 분산성 100 100 100 90
내수변색성 - 100 90 30
상온변색성 - 100 90 30
탈취력(%) 포름알데히드 86 67 75 62
암모니아 85 56 63 56
VOCs(톨루엔) 21 20 20 20
항균력(%) 99.9 99.9 99.9 99.9
라돈차단력 50 52 52 52
음이온방출(ion/cc) 312 - - -
원적외선 방사율(%) 93 - - -
본 발명은 상술한 바와 같이, 본 발명의 수성 도료 조성물은
첫째, 해충을 포함한 강력한 살균력 및 6종의 VOCs와 포름알데히드에 대한 강력한 탈취력을 가진 일라이트 담체를 함유하고 이를 도료에 적용함으로써, 일라이트 담체로 인한 항균탈취력의 지속성이 우수하고 시공이 간편하고,
둘째, 이산화티탄의 성분으로 인한 라돈 방사선의 차단효과가 탁월함을 입증함으로써, 현행 실내 공기질 관리법 및 악취방지법의 모든 조건을 충족하는 친환경마감재로서 제공될 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. 일라이트 담체 25∼45중량%, 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체 8∼15중량%, 이산화티탄 5∼15중량%, 분산제 0.1∼1중량%, 증점제 0.1∼0.6중량%, 소포제 0∼0.3중량% 및 잔량의 물로 이루어진 것을 특징으로 하는 수성 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일라이트 담체가 나노은이 치환된 일라이트 담체 5∼15중량% 및 일라이트 단독으로 이루어진 일라이트 담체 10∼40중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 수성 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일라이트 담체가 0.2∼20㎛의 평균입자경을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 수성 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체가 고형분 함량이 48∼52 중량%이고, 에멀젼 평균입자경이 50∼250 nm 범위이며, 최저 도막 형성온도가 -5∼10℃ 범위인 것을 특징으로 하는 상기 수성 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 탄산칼슘 및 규조토로 이루어진 체질안료 5∼15중량%를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 수성 도료 조성물.
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