KR100730029B1

KR100730029B1 - 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법

Info

Publication number: KR100730029B1
Application number: KR1020070007427A
Authority: KR
Inventors: 정인영
Original assignee: (주)숲속의아침
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2007-06-21

Abstract

본 발명은 천연광물 및 이산화티탄을 포함하면서도 우수한 막질을 갖도록 하여 내구성을 높이기 위하여 활성탄소섬유를 더 포함하여 이루어지는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법에 관한 것으로서, (1) 토르말린과 납석의 분말을 혼합하되, 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.1 내지 10의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하는 1차혼합단계; (2) 상기 천연광물분말혼합물 0.01 내지 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 2차혼합단계; (3) 상기 원료혼합물을 섬유상으로 제조하는 섬유형성단계; (4) 섬유상으로 형성된 원료혼합물을 열경화시킨 후, 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 탄소섬유 제조단계; (5) 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 활성화단계; 및 (6) 상기 활성화된 활성탄소섬유 100중량부에 안료 0.1 내지 5중량부, 유화제 2 내지 3중량부, 분산제 10 내지 20중량부, 25% 농도의 암모니아수 0.1 내지 0.5중량부, 안정제 2 내지 3중량부, 에틸렌글리콜 0.8 내지 1.2중량부, 고형분 0.2 내지 0.3중량%의 아크릴수지에멀젼 40 내지 50중량부 및 용제인 물 80 내지 150중량부를 혼합하여 수성페인트를 수득하는 페인트조성단계;들을 포함하여 이루어진다.

토르말린, 납석, 이산화티탄, 음이온방출, 원적외선, 수성페인트

Description

천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법{Manufacturing method of a paint comprising natural mineral}

본 발명은 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 천연광물로서 음이온의 방출을 위한 토르말린 및 원적외선방사를 위한 납석을 포함하며, 상기 천연광물에 더해 광촉매효과를 갖는 이산화티탄을 더 포함하며, 특히 이들 천연광물 및 이산화티탄을 포함하면서도 우수한 막질을 갖도록 하여 내구성을 높이기 위하여 활성탄소섬유를 더 포함하여 이루어지는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법에 관한 것이다.

최근 건강증진 및 쾌적한 환경의 조성을 위하여 음이온을 발생시키는 제품들이 많이 개발되어 시판되고 있으나, 인위적으로 발생시키는 제품들 중에 적지 않은 제품들에서 오존이 발생한다고 알려지고 있다. 오존은 산소의 동소체로서, 특유한 냄새 때문에 '냄새를 맡다'를 뜻하는 그리스어 ozein을 따서 명명되었다. 이와 같이 발생한 오존은 강한 산화제로서의 특성으로 살균, 소독, 탈취 등에 우수한 효과가 있어 정수처리시설, 음료수의 소독, 식품저장, 공기정화, 폐수처리 등 다양한 분야에서 응용되고 있으나, 과량의 오존은 점막조대, 폐세포 및 호흡기 장애를 유 발하는 것으로 알려져 있다.

이를 개선하기 위하여, 자연발생적으로 음이온을 방출하는 것으로 알려져 있는 신소재인 토르말린은 규산염 광물로 물질 자체의 특이한 구조로 인하여 미약 전하가 발생하는 물질로 알려져 있다. 이와 같은 특성을 지닌 토르말린을 이용하여 제조된 종전의 제품들을 살펴보면,

(1) 토르말린 층 위에 라미네이팅 층을 순차적으로 증착시켜 제품을 구성함으로써, 내부의 우수한 토르말린의 효능이 외부로 발산되는 것을 막는 문제점이 있고,

(2) 실리콘의 같은 고분자물질과 혼합하여 제조된 제품류는 과량의 고분자물질을 사용함으로써 상대적으로 토르말린의 혼합량이 적어져 목적으로 하는 음이온방출효과가 떨어지는 단점이 있고, 또한 절연성을 지닌 고분자물질이 토르말린 표면을 코팅하는 것에 의해 토르말린 고유의 효능을 떨어뜨리는 문제가 있다.

또한, 원적외선 방사제품들을 살펴보면, 원적외선은 이미 1800년 경에 그 존재가 발견되었으며, 산업적으로 이용하기 시작한 것은 1980년 경에 그 존재가 발견되었으며, 산업적으로 이용되기 시작한 것은 1930년대 미국의 포드 자동차의 도장건조공정에서 시작되었고, 그 특징은 열에너지를 멀리까지 전달하는 기능이 우수하므로 균일가열, 가열시간의 단축, 에너지 절감효과, 열분해 억제 등에서 우수한 효과가 있으며, 조사 대상체의 표면을 파괴하지 않고, 물체 내부까지 흡수 및 침투되어 공명을 일으키므로 물체의 구성분자를 활성화하여 세포활성화, 혈행촉진, 발한 및 대사기능 촉진 작용 등에 효과가 있다고 공개되어 있고, 주로 원적외선을 방사 시키는 원소는 알루미늄이나 실리콘 등이 과량 함유된 광물질이 우수한 것으로 보고되고 있다.

따라서 이들을 이용한 제품들에 대한 요구가 증대되고, 또 끊임없이 연구되며, 일부 제품들에서 이들 토르말린을 이용하는 음이온방출기능 등을 꾀하는 것이 나타나고 있기도 하다.

그러나 특히 페인트와 같은 마감재의 경우에서는 접착을 위한 고분자물질에 이러한 토르말린 등의 무기물질들을 혼합하여 도포하는데, 이 경우, 무기물질의 함량이 높아질 수록 마감재로서의 기능은 떨어지며, 이를 방지하기 위해서 무기물질의 함량을 낮추면 원래 의도한 음이온방출기능 등이 저하되는 상반된 특성으로 인하여 상업적으로 성공한 제품의 개발이 이루어지지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 천연광물로서 음이온의 방출을 위한 토르말린 및 원적외선방사를 위한 납석을 포함하며, 상기 천연광물에 더해 광촉매효과를 갖는 이산화티탄을 더 포함하며, 특히 이들 천연광물 및 이산화티탄을 포함하면서도 우수한 막질을 갖도록 하여 내구성을 높이기 위하여 활성탄소섬유를 더 포함하여 이루어지는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법은, (1) 토르말린과 납석의 분말을 혼합하되, 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.1 내지 10의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하는 1차혼합단계; (2) 상기 천연광물분말혼합 물 0.01 내지 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 2차혼합단계; (3) 상기 원료혼합물을 섬유상으로 제조하는 섬유형성단계; (4) 섬유상으로 형성된 원료혼합물을 열경화시킨 후, 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 탄소섬유 제조단계; (5) 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 활성화단계; 및 (6) 상기 활성화된 활성탄소섬유 100중량부에 안료 0.1 내지 5중량부, 유화제 2 내지 3중량부, 분산제 10 내지 20중량부, 25% 농도의 암모니아수 0.1 내지 0.5중량부, 안정제 2 내지 3중량부, 에틸렌글리콜 0.8 내지 1.2중량부, 고형분 0.2 내지 0.3중량%의 아크릴수지에멀젼 40 내지 50중량부 및 용제인 물 80 내지 150중량부를 혼합하여 수성페인트를 수득하는 페인트조성단계;들을 포함하여 이루어진다.

상기 (5)의 활성화단계에서 수득된 활성탄소섬유를 백색으로 탈색시키는 탈색단계가 더 수행될 수 있다.

상기 (1)의 1차혼합단계에서 이산화티탄의 분말을 더 혼합하되, 토르말린 : 이산화티탄이 중량비로 1 : 0.1 내지 1의 비율로 더 혼합될 수 있다.

상기 (6)의 페인트조성단계에서 방부제가 0.1 내지 0.3중량부의 양으로 더 포함될 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법은, (1) 토르말린과 납석의 분말을 혼합하되, 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.1 내지 10의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하는 1차혼합단계; (2) 상기 천연광물분말혼합 물 0.01 내지 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 2차혼합단계; (3) 상기 원료혼합물을 섬유상으로 제조하는 섬유형성단계; (4) 섬유상으로 형성된 원료혼합물을 열경화시킨 후, 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 탄소섬유 제조단계; (5) 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 활성화단계; 및 (6) 상기 활성화된 활성탄소섬유 100중량부에 안료 0.1 내지 5중량부, 유화제 2 내지 3중량부, 분산제 10 내지 20중량부, 25% 농도의 암모니아수 0.1 내지 0.5중량부, 안정제 2 내지 3중량부, 에틸렌글리콜 0.8 내지 1.2중량부, 고형분 0.2 내지 0.3중량%의 아크릴수지에멀젼 40 내지 50중량부 및 용제인 물 80 내지 150중량부를 혼합하여 수성페인트를 수득하는 페인트조성단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 토르말린은 6각의 주상형 결정을 갖는 철, 마그네슘, 알칼리금속 등과 알루미늄의 복잡한 붕규산염으로 육방정계에 속하는 천연광물질이며, 지구상에 존재하는 광물 중에서 유일하게 0.06㎃의 전기를 발생하는 물질로서, 영구적인 전기특성을 갖고 있다. 따라서 토르말린은 결정 구조 자체에 끊임없이 전기를 띠는 특성을 갖고 있으며, 음이온의 계면활성효과도 있고, 온도가 10℃ 높아지면 그 효과는 배가되고, 그리고 미세한 분말이어도 그 성질은 바뀌지 않음으로 인하여 분말 하나하나가 전기적 특성을 발휘함으로써 그 효과가 배가된다. 또한 토르말린은 대기 중의 수분과 접촉할 때 더욱 효과가 극대화되는데, 토르말린의 마이너스 전극에 축적된 전자는 수분과 접촉하는 순간에 방전되고, 수분은 수소이온과 수산이온으로 전기분해된다. 그리고 수소이온은 토르말린이 방출한 전자와 결합하여 수소원자가 되어 방출된다. 반면에 수산이온은 물분자와 결합하여 계면활성물질을 발생시키는데, 이것이 바로 본 발명에서 추구하는 음이온이 된다.

상기 구성과 실시예에 따라 개발 생산된 천연광물을 이용한 음이온 방출 페인트에 대한 보다 정밀한 음이온 측정을 위하여 시험방법 KICM-FIR-1042로 실시한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 음이온 발생율 1734ions/cc로 측정됨에 비추어 보아 매우 우수한 효과를 가짐을 확인할 수 있다.

또한, 상기 납석의 정량 및 정성분석을 행한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 분석 결과, 이산화규소(SiO₂) 성분이 73.45%, 산화알루미늄(Al₂O₃) 20.5%로서, 두 성분의 함량이 매우 높음을 알 수 있었고, X-선 회절분석을 실시한 결과에서도, 납석의 주 구성광물은 엽납석(Pyrophylite, Al₂Si₄O₁₀(OH)₂), 석영(quartz, SiO₂)의 두 가지 화합물의 혼합물로 나타나는 것을 알 수 있으며, 이는 납석의 정량 및 정성분석 결과를 나타낸 하기 표 2의 결과와도 일치함을 알 수 있다. 본 발명에서 사용된 분말의 물리적 특성을 보면, 입자크기 43㎛ 이하, 흡습율은 0.24로 다소 높게 나타났으나, 본 발명의 요구치 0.3보다는 낮음으로 인하여 사용상 전혀 문제가 없었다.

상기 납석의 원적외선 방사효과의 유무를 퓨리에변환-적외선분광분석법(FT-IR Spectrometer method)으로 흑체(black body) 대비 40℃에서의 복사를 측정한 결과, 원적외선 방사율(5 내지 20㎛)은 약 0.91이며, 방사에너지는 3.65*10²W/㎡로 확인되었다.

상기 (1)의 1차혼합단계는 토르말린과 납석의 분말을 혼합하되, 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.1 내지 10의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하는 것으로 이루어진다. 이 단계에서는 종래에는 분말 그 자체로 접착제로 기능하는 합성수지 등과 혼합되거나 다른 유기 접착제 또는 무기 접착제 등에 혼합되어 사용되던 천연광물의 분말을 활성탄소섬유의 제조과정에 포함되도록 함으로써 별도의 접착제를 사용치 않고도 활성탄소섬유에 고정시키며, 그에 의하여 특히 합성수지 등에 매립되게 되어 제 기능을 충분히 발휘하지 못하던 상기 천연광물들의 본연의 기능, 특히 음이온방출기능을 충분히 발휘하도록 함에 있으며, 동시에 활성탄소섬유의 섬유 상 구조에 의해 페인트의 막의 물성을 강화시켜 천연광물 등의 다량의 무기물을 포함하면서도 우수한 도막을 얻을 수 있도록 한 점에 특징이 있다.

상기 (1)의 1차혼합단계에서 이산화티탄의 분말을 더 혼합되 수 있으며, 이 경우, 토르말린 : 이산화티탄이 중량비로 1 : 0.1 내지 1의 비율로 더 혼합될 수 있다. 여기에서의 이산화티탄은 광촉매기능을 하며, 광촉매는 자외선 등 광의 조사에 의하여 유기물의 분해 등을 촉진하는 것을 의미하는 것으로서, 이산화티탄의 주요 기능으로 널리 알려진 것이다. 상기 토르말린을 기준으로 하여 납석이나 이산화티탄의 혼합비를 포함하여 특별히 달리 언급하지 않는 한 본 발명에서 사용되는 모든 혼합비들은 백분율과 같은 상대적인 비율이 아닌, 전체 조성에서의 함량비를 의미하는 것으로서, 본 발명자들이 반복되는 실험을 통하여 최적의 페인트의 조성을 얻기 위하여 결정된 것으로서, 그 상한이나 하한에 어떤 특별한 제한을 두고자 함이 아니며, 단지 본 발명을 실현하기에 최적의 비율로서 본 발명자들의 실험에 의하여 결정된 비율이다.

상기 이산화티탄은 반도체 물질로써 밴드갭(band gap) 에너지 이상의 빛을 조사받게 되면 전자와 홀의 분리가 유도되고, 이들의 강한 산화반응과 환원 반응에 의해서 난분해성 유기물의 분해, 대기 정화, 수질 정화, 항균 작용 등 여러 적용 분야에 널리 이용되고 있다. 뿐만 아니라, 이산화티탄은 다른 광촉매에 비하여 활성이 우수하고, 무독성이며, 산이나 염기 등에 의해 침식되지 않기 때문에 환경친화적 재료로써 각광을 받고 있다. 순수한 이산화티탄 입자는 자외선 빛에 의해서만 광 활성을 보인다. 아나타제 결정의 경우, 밴드갭 에너지가 3.2eV로써 전자 여기(charge separation)를 위해서 387㎚ 보다 더 단파장의 빛을 요구하게 된다. 광촉매는 유기물질을 흡착하여 광촉매가 코팅된 표면에서 빛을 받아 분해하는 표면반응이므로 초박막이라해도 표면에 고르게 코팅하는 것이 중요하다. 다만, 유기물을 표면에 흡착하려면 광촉매의 두께가 두꺼울수록 흡착이 유리하지만, 오염물의 농도에 따라 그 흡착율도 정비례하기 때문에 광촉매가 처리할 수 있는 만큼의 오염물질을 지속적으로 흡착분해할 수 있는 수준의 두께가 적당하다. 즉, 실내의 오염농도는 수 ppm에서 수백ppb 농도로 존재하고 있고, 이 정도의 오염물질이라면 약 200㎚ 정도의 두께가 최적두께가 될 수 있다. 그 정도의 두께라면 육안으로 확인하기 어려울 정도로 얇은 박막이 코팅되어 내, 외장재의 색상과 질감을 그대로 보존할 수 있는 두께이기도 하다. 광촉매 코팅액이 아닌 광촉매 분말의 경우는 일반적인 방식으로 코팅할 경우 수백㎚ 수준의 박막으로 코팅할 수 없다. 파우더의 일차입자는 나노사이즈 수준이지만 이차입자(응집입자) 크기가 보통 수백㎚ 크기가 되기 때문에 파우더를 코팅하면 마이크로미터(㎛) 수준으로 코팅을 할 수 밖에 없다. 따라서 파우더를 코팅(고정화)하게 되면 반드시 바인더가 필요하게 된다. 이때 주로 사용되는 바인더는 코팅하려는 소재별(플라스틱, 유리, 목재, 철재 등)로 다르지만 가능한 한 유해성 유기물질 바인더 보다는 인체에 무해한 무기물 바인더를 사용한다. 파우더 코팅은 주로 고농도의 오염물질을 처리해야 하는 수처리나 대기처리장치, 페인트, 백색계통의 소재 등에 주로 응용되고 있다. 상기한 이산화티탄은 높은 환원력을 갖고 있어, 인체에 유해한 아황산가스(SO₃), 질소산화물(NO_x), 휘발성유기화합물(VOCs) 및 각종 악취 정화에 탁월한 효과를 나타내고, 항균효과가 우수하다는 것이 공지되어 있다.

상기 (2)의 2차혼합단계는 상기 (1)의 1차혼합단계에서 수득되는 상기 천연광물분말혼합물 0.01 내지 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 것으로 이루어진다. 상기에서 천연광물분말혼합물이 0.01중량% 미만으로 혼합되는 경우에는 천연광물의 함량이 너무 낮아져서 목적하는 음이온방출기능 및 원적외선방사기능이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 15중량%를 초과하는 경우, 후속하는 섬유형성단계에서의 사절 등이 일어나거나 종국적으로 수득하고자 하는 활성탄소섬유의 물성, 특히 섬유로서의 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 그러나, 도막의 물성 향상을 희생하고서라도 상기한 음이온방출기능 또는 원적외선방사기능을 높이기 위하여는 상기 천연광물분말혼합물의 함량을 더 높일 수 있음은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있는 것이다. 상기 열경화성수지분말은 활성탄소섬유의 탄소원으로서 탄화공정에 의하여 탄화되어 활성탄소섬유로 화하는 원료물질이다. 이는 통상의 탄소화합물들은 모두 사용될 수 있기는 하나, 특히 공정의 안정성과 수득된 활성탄소섬유에서의 불순물 함량을 최소화시킬 수 있는 것이 사용되는 것이 바람직하며, 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 것으로 선택된 것으로서, 소결 또는 탄화 동안에도 변형되지 않으며, 불순물 함량이 적게 나타나는 것으로서, 예를 들면 노볼락형 페놀수지 등이 사용될 수 있다. 상기 페놀수지 이외에도 여러 종류의 열경화성수지들이 사용될 수 있음은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 이해될 수 있으며, 상기한 열경화성수지는 상용화된 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.

상기 (3)의 섬유형성단계는 상기 (2)의 단계에서 수득되는 상기 원료혼합물을 섬유상으로 제조하는 것으로 이루어지며, 상기 원료혼합물의 섬유상으로의 제조는 통상의 섬유제조공정과 동일 또는 유사한 것으로서, 당업자에게는 극히 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 섬유상으로의 방사는 원료혼합물을 약 250℃ 정도의 방사온도에서 통상 1.0mm 정도의 구경의 노즐을 통하여 방사하는 것으로 달성될 수 있다.

상기 (4)의 탄소섬유 제조단계는 섬유상으로 형성된 원료혼합물을 열경화시킨 후, 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 것으로 이루어지며, 상기 (5)의 활성화단계는 상기 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 것으로 이루어진다. 즉, 상기 섬유로 성형된 원료혼합물은 후속되는 탄소섬유 제조단계에 적용되며, 이 탄소섬유 제조단계는 열경화, 탄화 및 수증기 활성화처리로 이루어질 수 있다. 상기 열경화단계에서는 300 내지 400℃의 온도범위에서 가열되어 열경화된다. 이는 소결이라고도 할 수 있으며, 분말상태의 원료혼합물을 탄화시키기에 적절한 상태로 처리하는 단계이다. 상기 열경화단계 이후, 열경화된 원료혼합물은 계속해서 탄화단계에서 900 내지 1,000℃의 온도범위 및 무산소조건 또는 비산화조건에서 가열되어 탄화된다. 이 탄화에 의하여 비로소 상기 원료혼합물 중의 열경화성수지가 탄화되고, 후속하는 수증기 활성화 단계에서 활성탄소섬유로 화하게 된다. 상기 수증기 활성화단계에서의 수증기 처리는 800 내지 1,000℃의 온도범위에서 수증기를 적용시키는 것으로 이루어질 수 있다. 이때, 활성화를 위한 수증기의 압력은 0.4 내지 0.6atm의 범위가 될 수 있다. 상기에서의 온도범위 등은 모두 활성탄소섬유를 제조하는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 이해될 수 있을 정도로 공지된 것으로서, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 공지의 활성탄소섬유의 제조방법에 따라 제조될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 상기에서 무산소조건 또는 비산화조건이라 함은 산소가 없는 상태에서 가열되는 것을 의미하는 것으로서, 탄소화합물로서의 열경화성수지분말을 탄소로 전환시킴에 있어 탄소화율을 높일 수 있도록 작용하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 무산소조건 또는 비산화조건은 바람직하게는 질소분위기에서 수행되는 것으로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 (5)의 활성화단계에서 수득된 활성탄소섬유를 백색으로 탈색시키는 탈색단계가 더 수행될 수 있다. 이러한 백색으로의 탈색에 의해 후속하는 페인트의 제조에서 원하는 색상을 갖는 페인트의 제조가 보다 용이하게 될 수 있다. 특히, 섬유형성, 탄화, 활성화 등은 대한민국 공개특허공보 공개번호 제2001-96206호 등에서 공지된 바와 같이 당업자에게는 용이하게 실시할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다.

상기 (6)의 페인트조성단계는 상기 활성화된 활성탄소섬유 100중량부에 안료 0.1 내지 5중량부, 유화제 2 내지 3중량부, 분산제 10 내지 20중량부, 25% 농도의 암모니아수 0.1 내지 0.5중량부, 안정제 2 내지 3중량부, 에틸렌글리콜 0.8 내지 1.2중량부, 고형분 0.2 내지 0.3중량%의 아크릴수지에멀젼 40 내지 50중량부 및 용제인 물 80 내지 150중량부를 혼합하여 수성페인트를 수득하는 것으로 이루어진다. 상기에서 언급된 안료, 유화제, 분산제, 25% 농도의 암모니아수, 안정제, 에틸렌글리콜 및 고형분 0.2 내지 0.3중량%의 아크릴수지에멀젼들은 모두 페인트제조업자들, 특히 수성페인트를 제조하는 업자들에게는 공지된 것으로서, 국내외 유수의 업자들에 의해 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다.

특히, 상기 (6)의 페인트조성단계에서 방부제가 0.1 내지 0.3중량부의 양으로 더 포함될 수 있다. 상기 방부제 역시 통상의 페인트의 제조에서 수득되는 페인트의 장기보존 안정성을 향상시키기 위하여 특히 부패를 방지하기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있는 것이다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1

토르말린과 납석의 분말을 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.5의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하고, 이 천연광물분말혼합물 1중량%와 99중량%의 페놀 레진과 혼합하되, 상기 페놀 레진은 아세톤에 용해시킨 노볼락형 페놀 레진을 사용하였다. 이를 1.0㎜인 노즐을 통하여 약 250℃에서 방사하여 섬유상으로 제조하였다. 이렇게 제조된 섬유상을 다시 350℃에서 2시간 동안 열경화시킨 후, 950℃에서 30분간 질소분위기 중에서 열처리하여 탄화시켜 페놀레진계 탄소섬유를 제조하였다. 이 페놀 레진계 탄소섬유는 탄화과정에서 일부 활성화 작용을 수반하는 것으로 밝혀졌다. 이 섬유에 활성화 작용을 증대시키기 위하여 약 900℃에서 0.5atm의 압력으로 수증기를 적용시켜 활성화시켰다. 이와 같이 제조된 본 발명에 따른 증가된 항균성을 갖는 활성탄소섬유의 비표면적을 저온질소흡착방법인 시바타 피-850(Sibata P-850 ; 일본국 시바타사의 장치) 흡착장치를 이용하여 얻은 흡착등온곡선으로부터 활성탄소섬유의 비표면적을 구하였으며, 이때 흡착질로는 99.999%의 질소개스(일본국 소재 일본산소(주))를 사용하였으며, 이때 측정대상인 활성탄소섬유는 측정전 250℃에서 3시간 동안 고진공에서 탈기시킨 후 측정한 결과, 1685㎡/g임을 확인할 수 있었다.

실시예 2

토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 10의 비율로 혼합하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 활성탄소섬유를 수득하였으며, 그 비표면적을 상기 실시예1과 동일하게 측정한 결과, 1566㎡/g임을 확인할 수 있었다.

실시예 3

토르말린과 납석의 분말을 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.5의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하고, 이 천연광물분말혼합물 13중량%와 87중량%의 페놀 레진과 혼합하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 활성탄소섬유를 수득하였으며, 그 비표면적을 상기 실시예1과 동일하게 측정한 결과, 1622㎡/g임을 확인할 수 있었다.

실시예 4

토르말린과 납석의 분말을 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 10의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하고, 이 천연광물분말혼합물 13중량%와 87중량%의 페놀 레진과 혼합하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 활성탄소섬유를 수득하였으며, 그 비표면적을 상기 실시예1과 동일하게 측정한 결과, 1599㎡/g임을 확인할 수 있었다.

실시예 5

상기 실시예 3에서 수득된 활성탄소섬유 100중량부에 안료 2중량부, 유화제 2.5중량부, 분산제 15중량부, 25% 농도의 암모니아수 0.3중량부, 안정제 2.5중량부, 에틸렌글리콜 1.0중량부, 고형분 0.25중량%의 아크릴수지에멀젼 45중량부 및 용제인 물 120중량부를 혼합하여 본 발명에 따른 수성페인트를 수득하였다.

비교예

활성탄소섬유 100중량부 대신 토르말린과 납석의 분말을 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.5의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하고, 이 천연광물분말혼합물 13중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.

실험예

상기 실시예 5 및 비교예에서 수득된 각 페인트를 일반 콘크리트 벽체에 통상의 방법에 따라 페인트 도포용 붓을 사용하여 수작업으로 2회씩 동일한 방법으로 도포하고, 48시간 방치하여 건조시킨 후, 못을 사용하여 10㎝ 길이의 선을 수직방향 및 수평방향 각각에서 5개씩 각 선의 간격을 1㎝의 간격으로 하여 격자상으로 선을 형성하도록 그어 도막의 안정성을 육안으로 확인하였다.

그 결과, 상기 실시예 5의 도막은 균일하게 못으로 형성된 선들만 보일 뿐 막의 박리나 선 주위의 막의 부분적인 손상 등이 보이지 않았다. 이에 비해, 상기 비교예의 도막은 역시 균일하게 못으로 형성된 선들이 보이는 것으로 나타나며, 막의 박리는 없었으나, 선 주위의 막의 부분적인 손상이 여러 개 나타나는 것이 관찰되었다.

상기한 결과로부터 본 발명에 따라 활성탄소섬유를 적용하여 천연광물을 도입하는 것에 의해 특히 막질이 우수한 페인트를 얻을 수 있음이 확인되었다.

따라서 본 발명에 의하면 천연광물로서 음이온의 방출을 위한 토르말린 및 원적외선방사를 위한 납석을 포함하며, 상기 천연광물에 더해 광촉매효과를 갖는 이산화티탄을 더 포함하며, 특히 이들 천연광물 및 이산화티탄을 포함하면서도 우수한 막질을 갖도록 하여 내구성을 높이기 위하여 활성탄소섬유를 더 포함하여 이루어지는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법을 제공하며, 그에 의해 우수한 도막을 얻을 수 있는 페인트를 제공하는 효과가 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

(1) 토르말린과 납석의 분말을 혼합하되, 토르말린 : 납석이 중량비로 1 : 0.1 내지 10의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하는 1차혼합단계;

(2) 상기 천연광물분말혼합물 0.01 내지 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 2차혼합단계;

(3) 상기 원료혼합물을 섬유상으로 제조하는 섬유형성단계;

(4) 섬유상으로 형성된 원료혼합물을 열경화시킨 후, 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 탄소섬유 제조단계;

(5) 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 활성화단계; 및

(6) 상기 활성화된 활성탄소섬유 100중량부에 안료 0.1 내지 5중량부, 유화제 2 내지 3중량부, 분산제 10 내지 20중량부, 25% 농도의 암모니아수 0.1 내지 0.5중량부, 안정제 2 내지 3중량부, 에틸렌글리콜 0.8 내지 1.2중량부, 고형분 0.2 내지 0.3중량%의 아크릴수지에멀젼 40 내지 50중량부 및 용제인 물 80 내지 150중량부를 혼합하여 수성페인트를 수득하는 페인트조성단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (5)의 활성화단계에서 수득된 활성탄소섬유를 백색으로 탈색시키는 탈색단계가 더 수행됨을 특징으로 하는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (1)의 1차혼합단계에서 이산화티탄의 분말을 더 혼합하되, 토르말린 : 이산화티탄이 중량비로 1 : 0.1 내지 1의 비율로 더 혼합됨을 특징으로 하는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (6)의 페인트조성단계에서 방부제가 0.1 내지 0.3중량부의 양으로 더 포함됨을 특징으로 하는 천연광물을 포함하는 페인트의 제조방법.
제 1 항 내지 제 4 항들 중 어느 한 항에 따라 수득되는 것을 특징으로 하는 페인트.