KR100625688B1 - 숯 분말을 주요 성분으로 함유하는 도료 첨가제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 숯(목탄) 분말을 주요 성분으로 함유하는 도료 첨가제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 숯 분말 60-90중량%; 세피오라이트 분말 5-20중량%; 및 실리카분말 5-20중량%을 혼합한 도료 첨가제 조성물을 제공하는 것이다.

숯, 세피오라이트, 실리카

Description

숯 분말을 주요 성분으로 함유하는 도료 첨가제 조성물{Paint additives composition comprising charcoal powder as a main ingredient}

본 발명은 숯(목탄) 분말을 주요 성분으로 함유하는 도료 첨가제 조성물에 관한 것이다.

신축건물인 가옥이나 빌딩에 있어서는 시멘트의 독성이 완전 배출되지 아니한 상태이고, 더구나 건물 내부에 도포된 도료로 인하여 유해성분이 계속 방출되기 때문에, 신축 건물에 입주하는 사람들은 대부분 소위 '새집증후군'을 앓게 된다. 그리고 이러한 '새집 증후군'은 심한 경우, 노약자의 건강을 치명적으로 손상시킬 수도 있는바, 최근에는 '새집 증후군'이 커다란 사회문제로 대두되기도 하였다.

이러한 이유로, '새집 증후군'을 해소하기 위하여 많은 연구와 노력들이 행해졌으며, 그 중에는 시멘트의 독성을 완화시키기 위하여 시멘트 벽면이나 바닥 위에 황토, 맥반석, 세라믹 등의 성분이 함유된 혼합물을 도포하거나, 또는 아예 시멘트에 이러한 성분들을 섞어 사용하는 방법이 제안되기도 하였다. 그러나 황토, 맥반석, 세라믹 등의 성분들은 단순히 원적외선을 방출하는 기능만 있을 뿐, '새집 증후군'의 가장 주된 문제인 시멘트 또는 페인트에서 방출되는 유해성분을 제거 또 는 완화시키는 기능을 수행하지는 못하므로, '새집 증후군'을 해소하는 근본적인 대책이 되지 못하였다.

한편, 숯은 그의 구조적, 화학적 특성으로 인하여 유해성분을 흡수하는 기능이 있는바, 이러한 숯의 특성으로 살려, '새집 증후군' 해소를 위하여 숯을 이용하는 연구가 많이 행해졌다. 예로부터 음양 오행적인 측면에서, 숯은 나무에 불의 기운을 가하여 나무 본래의 기운을 극도로 농축시킨 것으로서 잡귀와 병마를 방지하는 힘을 가진 것으로 이해되어 왔다. 숯을 현미경으로 관찰하면 무수한 미세 다공질의 탄소 덩어리로 이루어져 있음을 알 수 있으며, 이러한 구조적, 화학적 특성으로 인하여 습기 흡수기능, 악취 탈취기능 및 살균기능 등을 갖는바, 우리 조상들은 이러한 숯의 기능들을 일상생활에 많이 적용하여 왔다. 근자에는 종래 알려진 숯의 기능들 이외에 원적외선 및 음이온을 방출한다는 점이 발견되었고, 나아가 유해전자파와 수맥을 차단하는 효과가 있다는 등의 연구보고가 있는바, 이로 인하여 숯의 효용성은 현대에 들어 더욱 강조되고 있다.

1999. 2. 2. 공개된 일본국 특개평11-29742호에는 숯 분말을 도료에 홉하여 사용하는 방법이 소개되어 있는데, 구체적으로는 폴리아미드수지와 용제에 대하여 숯 분말을 1-50% 혼합하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물을 소개하고 있다. 이 도료 조성물은 그 속에 함유된 숯으로 인하여, 숯의 고유 기능인 흡습, 방취, 살균, 음이온 발생, 원적외선 발생 등의 효과를 가져 올 수 있다. 따라서 이 발명은 소위 '새집 증후군'을 해소하는데 상당히 효과가 있는 것이라 할 수 있다.

그러나 위 일본 특허의 도료 조성물의 경우는, 단순히 폴리아미드 및 용제에 숯 분말만을 섞어 벽체에 도포하는 것이어서, 그 도료 조성물을 벽면 등에 도포하면 그에 포함된 숯 분말의 표면이 도료에 의하여 감싸지기 때문에 숯의 기능인 습기 흡수기능, 악취 탈취기능 및 살균기능 등을 충분히 발휘할 수가 없다.

도료조성물(특히, 페인트)이 벽체에 도포되고 시간이 경과하여 그에 포함된 용제가 모두 휘발되면, 도료조성물 표면이 미세하게 갈라져 육안으로 구별하기 어려울 정도의 미세 틈새가 형성되고, 그 틈새를 통하여 습기나 냄새가 숯으로 흡수될 수 있다. 그러나 도료표면에 형성되는 틈새는 극히 미세하여 실내의 습기나 냄새를 흡수하기에 충분하지 않을 수 있다. 숯 분말을 많이 포함시키면 이러한 문제점을 해결할 수 있겠으나, 숯 분말은 도료와의 결합력이 약하기 때문에, 숯을 도료(바인더)에 비하여 지나치게 많이 사용하는 것은 도료의 접착력을 손상시키는 문제점을 발생시킬 수 있다.

2002. 10. 22. 등록된 한국특허 제358326호 역시 숯 분말 30-60%를 액상 바인더인 클로로프렌, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스테르, 폴리비닐알콜, 카르복실메틸셀룰로즈 또는 에멀젼형의 수지 30-70%와 혼합하여 사용하는 것으로, 그 효과와 문제점은 위 일본 특허와 동일하다.

본 발명은 앞서 본 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 숯 분말 이외에, 도료와의 결합력이 좋은 다공성 물질들을 함께 포함시킴으로써, 습기와 독성 및 냄새 흡수기능을 강화시킬 수 있도록 하는 것이다. 한편으로 다공성 물질들을 함께 포함시키면, 상기의 효과이외에도 소음방지 또 는 차음효과와, 축열 및 단열에 의한 보온효과를 가져 올 수 있으며, 추가적으로 (실내외의 온도 차이로 인하여 발생되는) 결로(結露)를 방지할 수 있음으로써 실내 구석부위에 곰팡이가 서는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 종래 기술들의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 숯 분말에 세피오라이트(Sepiolite) 분말 및 실리카(Silica) 분말을 혼합하여 제조하는 첨가제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은, 숯 분말 60-90중량%; 세피오라이트 분말 5-20중량%; 및 실리카분말 5-20중량%을 혼합한 것이다.

본 발명에서 숯 분말 입자의 크기는 20-30 마이크론으로 하는 것이 도료와의 혼합에 가장 적합하다. 그러나 이러한 입자 크기가 필수적인 것은 아니고, 경우에 따라 입자의 크기를 다소 조정할 수 있다. 세피오라이트 및 실리카 분말의 입자 크기는 약 2-5mm 정도가 바람직하다. 이들 물질은 분말 입자가 2mm 이하이면 내부 공극이 파손되어 오히려 비표면적이 줄어들 가능성이 있고, 5mm 이상이면 도료와 혼합하여 도포하였을 때 외부로 표출되어 미관을 상하게 할 염려가 있기 때문이다.

세피오라이트는 마그네슘과 실리케이트의 수화물로서 침상구조를 가진 다공성 광물질이며 높은 수분 흡수성과 유동성을 갖는 특성이 있다. 이 물질은 구조 내부에 많은 모세관을 가지고 있으며 또한 내부의 미세 공극(micro pore)에 의해 높은 가스 흡착능을 가진다. 이 물질은 점토 중에서 가장 높은 비표면적(약 300m²/g)을 지니며, 고분자 물질과 결합하여 요변성(thixotropic)을 나타내므로, 이 물질은 다공성이면서도 도료와의 결합력이 우수하다. 다만, 이 물질은 숯에 비하여 원적외선이나 음이온 방출이나 독성중화, 탈취의 기능이 떨어지고 가격이 비싸기 때문에, 본 발명에서는 숯에 대한 보조적인 물질로 사용하는 것이 좋다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 세피오라이트를 5-20중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

실리카는 SiO₂가 99%인 다공성 물질로서 비표면적(약 300m²/g)이 매우 크기때문에 차음 또는 방음 기능이 우수한 물질이다. 이러한 이유로, 이 물질은 공동주택의 층간 소음을 흡수하기 위한 건축자재로도 많이 사용된다. 실리카는 매우 화학적으로 안정된 물질로서 타 물질과의 결합력이 우수하고, 흡습성이 뛰어난 물질이나, 이 역시 숯에 비하여 원적외선이나 음이온 방출이나 독성중화, 탈취의 기능이 떨어지고 가격이 비싸기 때문에, 본 발명에서는 숯에 대한 보조적인 물질로 사용하는 것이 좋다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 실리카 분말을 5-20중량%로 사용하는 것이 바람직하다.

숯은 비표면적이 가장 큰 물질로 알려져 있으며(600-700m²/g), 흡습, 탈취, 결로 방지, 축열 및 단열에 의한 보온 효과가 뛰어나고, 나아가 전자파차단, 수맥차단, 음이온 방출 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 다만, 앞서 보았듯이, 숯은 도료 등과의 결합력이 약하여 많은 양의 숯을 사용하면 도료 등의 접착력을 약화시킨다는 문제점이 있다. 따라서 위와 같은 기능을 보다 강화시키기 위하여, 본 발명은 숯 분말에 세피오라이트 및 실리카 분말을 보조적으로 첨가하여 사용하는 것이다.

본 발명의 첨가제 조성물을 도료에 첨가하여 혼합하는 경우에, 도료(용매를 제외한 바인더 성분만을 기준으로) 1 중량부에 대하여, 본 발명의 첨가제 조성물이 약 0.5-2.0 중량부인 것이 바람직하다. 이 경우, 도료에 대하여 본 발명의 첨가제 조성물의 혼합비율을 높이고자 하는 경우에는, 본 발명 첨가제의 구성 중에서 숯 분말의 비율을 낮추고 세피오라이트 및 실리카 분말의 비중을 높이는 것이 좋고, 반면에, 도료에 대하여 본 발명의 첨가제 조성물의 혼합비율을 낮추고자 하는 경우에는, 본 발명 첨가제의 구성 중에서 숯 분말의 비율을 높이고 세피오라이트 및 실리카 분말의 비중을 낮추는 것이 좋다. 그 이유는 도료의 접착력이 손상되지 않는 범위에서, 가능한 한, 숯 분말을 많이 사용하는 바람직하기 때문이다.

한편, 본 발명의 첨가제 조성물은 신축 건물의 내부의 벽면이다 바닥에 대한 시공 마감재인 시멘트 콘크리트(시멘트+모래+골재+물로 구성된 것) 또는 시멘트몰탈(시멘트+모래+물로 구성된 것으로 골재가 포함되지 않은 것)에 혼합하여 사용할 수도 있다. 다만, 이 경우에는 실리카를 분말상태가 아니라 겔 상태인 것을 사용하는 것이 좋다. 시멘트와 물이 혼합되는 경우에는 (분말상태보다) 겔 상태의 실리카가 기포를 많이 발생시키므로 콘크리트나 몰탈 내부에 많은 공극을 형성시킬 수 있기 때문이다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 설명한다.

(실시예 1)

참숯 8㎏, 세피오라이트 1㎏ 및 실리카 1㎏을 각각 미세 분말로 파쇄하여 이들을 혼합하여 본 발명의 첨가제 조성물을 제조하였다. 이때, 숯 분말의 입도는 약 20-30 마이크론가 되도록 하였고, 세피오라이트 및 실리카의 분말은 직경이 약 2-3mm가 되도록 하였다. 한편 PVA 5㎏에 물을 20㎏ 첨가하고 약 1시간 동안 잘 휘저으면서 65℃로 가열하여 도료를 제조하였다. 그리고 상기에서 제조된 본 발명의 첨가제 조성물 10㎏과, 도료 25㎏을 혼합하고, 이를 상온에서 24시간 어닐링하여 보관하였다..

본 실시예에서 제조된 숯 분말을 함유하는 도료 조성물을 신축 가옥의 벽면에 도포하여 측정한 결과, 숯 분말만을 함유시킨 도료 조성물에 비하여 흡수성, 방취성, 살균성, 음이온이나 원적외선 방출효과 등에 있어서 매우 우수하였으며, 일반 도료와 비교하여 접착력 등에 있어서 기능상 전혀 불편한 점이 없었다.

(실시예 2)

참숯 8㎏, 세피오라이트 1㎏ 및 실리카 1㎏을 혼합하여 본 발명의 첨가제 조성물을 제조하였다. 이때, 숯 분말의 입도는 약 20-30 마이크론가 되도록 하였고, 세피오라이트의 분말은 직경이 약 2-3mm가 되도록 하였으며, 실리카는 겔 상태인 것을 사용하였다. 이 첨가제 조성물을 모래와 시멘트 및 물로 구성된 시멘트몰탈 100㎏과 혼합하여, 신축 아파트의 바닥 면을 마감 시공하였다.

본 실시예의 혼합물을 사용하여 마감 시공한 바닥은 흡습성, 방취성, 살균성, 음이온이나 원적외선 방출효과 및 보온 단열효과 등에 있어서 우수하였으며, 아래층과의 관계에서 층간 차음성도 매우 우수하였다.

위에서 설명하였듯이, 본 발명은 숯 분말을 주요성분으로 함유하는 도료 첨 가제 조성물로서, 숯 분말만을 함유시킨 도료 조성물에 비하여 흡수성, 방취성, 살균성, 음이온이나 원적외선 방출효과 등에 있어서 매우 우수하였으며, 일반 도료와 비교하여 접착력 등에 있어서 기능상 전혀 불편한 점이 없도록 하는 것이고, 나아가 시멘트 콘크리트 또는 시멘트 몰탈과 혼합되어 건물 벽면이다 바닥의 마감 시공재로 사용될 수 있도록 하는 매우 유용한 것이라 하겠다.

Claims (4)

1. 숯 분말 60-90중량%; 세피오라이트 분말 5-20중량%; 및 실리카분말 5-20중량%을 포함하는 숯 분말을 주요 성분으로 함유하는 도료 첨가제 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 숯 분말은 평균 입자크기가 20-30마이크론이고, 세피오라이트 분말 및 실리카 분말의 평균 입자 크기가 2-5mm인 것을 특징으로 하는 숯 분말을 주요 성분으로 함유하는 도료 첨가제 조성물.
3. 숯 분말 60-90중량%; 세피오라이트 분말 5-20중량%; 및 실리카겔 5-20중량%을 포함하는 숯 분말을 주요 성분으로 함유하는 시멘트몰탈 첨가제 조성물.
4. 숯 분말 60-90중량%; 세피오라이트 분말 5-20중량%; 및 실리카겔 5-20중량%을 포함하는 숯 분말을 주요 성분으로 함유하는 시멘트 콘크리트 첨가제 조성물.