KR100773394B1 - 방염성 코팅액 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전체 코팅액 조성물 기준으로 40 내지 56중량%의 방염제, 5 내지 7중량%의 항균제, 5 내지 7중량%의 탈취제 및 30 내지 50중량%의 용매를 포함하는 방염성 코팅액 조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면, 방염성 코팅액 조성물에 항균제 및 탈취제가 포함되어 있으므로 코팅시 코팅층에 방염성뿐만 아니라 항균성 및 탈취기능을 함께 제공할 수 있는 효과가 있다.

방염, 내염, 난연성, 코팅액

Description

방염성 코팅액 조성물 및 그 제조방법{Fire Prevention Coating Composition and Preparation Method Thereof}

본 발명은 방염성 코팅액 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용매에 방염제, 항균제 및 탈취제를 혼합하여 방염성 및 내염성에 효과적인 동시에 항균 및 탈취기능을 발휘할 수 있는 방염성 코팅액 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축내장재로서 각종 목재판, 스티로폼 및 합성수지 몰딩 등 다양한 종류의 가연성 물질이 사용되며, 이러한 가연성 내장 또는 외장재는 화재 발생시 급속한 발화가 이루어짐은 물론 다량의 가스가 발생되므로 대형사고의 직접적인 원인이 된다. 특히, 열가소성 수지는 화학적 구조상 산소, 수소와 탄소 등의 가연성 물질로 구성되어 있는 유기물로서 화재발생의 요인이 될 뿐만 아니라, 연소시 높은 발연 농도를 갖고 있으므로 화재가 발생할 경우 유독가스를 함유한 연기를 다량 발생시켜 이차적인 인명피해를 유발하게 된다.

최근에는 화재 발생시에 대형사고를 미연에 방지하기 위하여 다양한 종류의 내염(耐炎) 및 방염(防炎)에 관한 연구가 진행되고 있으며, 그 용도 또한 건축자재 용, 전자·전기 제품, 전선 케이블 등 불길의 전개를 억제하기 위한 용도로 다양하게 개발되고 있으며, 이러한 연소하기 쉬운 성질을 가지고 있는 대부분의 연소성 재질을 물리적 또는 화학적으로 개선하여 잘 타지 못하도록 하는 물질을 방염제 또는 난연제라고 한다.

일예로서, 미국특허 제5,326,800호는 알카리 금속, 암모늄염 등이 첨가된 폴리카보네이트를 포함하는 유리섬유를 이용한 난연제의 제조방법이 기술되어 있으며, 대한민국특허공보 특1999-0036727호는 수산화 마그네슘 입자, 수산화 알루미늄 입자를 포함하는 난연성 수지 조성물이 기술되어 있다. 그러나 상기 난연제들은 수지 조성물에 첨가하여 난연성 제품을 제조하기 때문에 제조공정이 복잡하다는 문제점이 있다.

이러한 복잡한 공정을 필요로 하지 않고 단지 난연성 코팅 조성물을 제품에 코팅하여 난연성 제품을 제조하기 위하여 대한민국특허공보 특2002-0003925호에서는 산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 산화칼슘, 산화마그네슘 및 산화나트륨으로 이루어진 건축용 난연성 코팅제가 개시되어 있다.

한편, 미국특허 제4,532,287호는 유기물질로 된 천이나 수지 플레이트 등의 표면에 할로겐화합물을 포함하는 내염 조성물을 도포하여 유기물질로 된 소재에 방염성 및 내염성을 부여토록 하는 방법이 개시되어 있다.

그런데, 전술한 방법은 환경오염 물질인 할로겐화합물의 사용으로 인하여 생산, 사용 및 폐기 등의 순환과정에서 다량의 환경 오염물질을 발생시킬 수 있는 문 제점이 있다.

전술한 문제점을 극복하기 위하여 미국특허 제5,500,480호는 수산화알루미늄 등과 같은 금속 수산화물을 이용한 방법이 기술되어 있으나, 이는 다량의 금속 수산화물을 사용함으로써 제품의 기계적 특성과 내열노화 특성의 저하를 초래할 뿐만 아니라 가공성에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

한편, 최근 들어 물질문명의 발달로 인하여 삶의 질이 향상됨으로써 보다 환경친화적인 생활을 영위하고자하는 욕구가 증대되고, 제품을 구입하는 소비자의 경우 하나의 제품에 다양한 기능이 부가된 제품을 선호하고 있는 실정이다.

그러나 기존의 방염성 제품들은 방염성을 갖는 화합물 및 방염효과를 상승시키기 위한 기타 첨가물만을 이용하여 오직 방염성을 증대시킬 목적으로 제조하기 때문에 부가적인 기능, 예를 들면 항균 및/또는 탈취기능 등을 더 포함하는 방염제의 개발을 소홀히 하였는바, 보다 환경친화적이고 다양한 기능이 함께 공존하는 제품을 요구하는 시장동향에 부합하기 위해 상술한 제품의 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 용매에 방염제, 항균제 및 탈취제를 혼합하여 방염성 뿐만 아니라 항균 및 탈취기능을 갖는 방염성 코팅액 조성물을 제공하는 것에 그 기술적 과제가 있다.

한 가지 관점에서 본 발명은 전체 코팅액 조성물 기준으로 40 내지 56중량%의 방염제, 5 내지 7중량%의 항균제, 5 내지 7중량%의 탈취제 및 30 내지 50중량%의 용매를 포함하는 방염성 코팅액 조성물을 제공한다.

또 다른 관점에서 본 발명은 전체 코팅액 조성물 기준으로 40 내지 56중량%의 방염제, 5 내지 7중량%의 항균제, 5 내지 7중량%의 탈취제 및 30 내지 50중량%의 용매을 제조하는 단계; 상기 제조된 난연성 코팅액 조성물을 기재에 코팅하는 단계; 상기 방염성 코팅액 조성물이 코팅된 기재를 상온에서 건조시키는 단계를 포함하는 코팅방법을 제공한다.

여기서, "방염성 "이란 방염, 난연 및 내염 등을 의미한다.

본 발명에 따른 방염제는 통상 용매, 바람직하게는 물에 용해되거나 분산될 수 있는 방염제를 지칭하는 것으로서, 사용 가능한 방염제로는 당업계에 통상적으로 알려진 방염제, 바람직하게는 수용성 방염제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 암모니움, 암모니움 염, 암모늄 브로마이드, 암모늄 모노포스페이트, 암모늄 설페이트, 보락스, 붕산 소듐 실리케이트, 포스페이트, 설페이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 전체 코팅액 조성물 기준으로 40 내지 56중량%, 바람직하게는 45 내지 50중량%를 사용하는 것이 좋다.

특히, 본원 발명에 따른 방염제는 가연성 물질에 미리 분무과정을 통해 뿌려놓으면 발화에 필요한 산소를 차단함으로써, 화재를 원천 봉쇄하는 방염 기능과 물 등의 용매를 혼합하여 화재현장에 살포할 경우 높은 화재 진압 능력을 갖는 것이 좋다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 방염성 코팅액 조성물은 필요에 따라 자체적으로 방염 효과는 없지만 방염제와 함께 사용하면 방염제를 단독으로 사용하였을 경우 보다 방염효과를 상승시켜 적은 양의 방염제로 충분한 방염효과를 나타낼 수 있는 방염 보조제를 사용할 수 있는바, 그 사용량은 전체 방염성 코팅액 조성물중량 대비 8 내지 20중량%, 바람직하게는 10 내지 15중량%를 사용하는 것이 좋고, 사용 가능한 방염 보조제로는 삼산화 안티몬, 오산화 안티몬, 붕산아연(zinc borate), 카본 블랙, 붕산, 파라핀 왁스 등이 사용될 수 있고, 추천하기로는 삼산화 안티몬과 붕산아연이 좋다.

여기서, 상기 방염 보조제는 단순히 자체적으로 방염효과를 나타내는 것이 아니라 방염제와 혼용하였을 경우 효과를 나타내는 것이므로 첨가제 형태로 가능한 적은 양을 사용하는 것이 좋다. 따라서 사용되는 방염제의 1/3 내지 1/2중량%를 사용하는 것이 일반적이다.

본 발명에 따른 항균제는 방염성 코팅액 조성물의 코팅시 코팅된 표면에 항균성 및 항진균성 등의 성질 즉, 항균기능을 부여하기 위한 것으로서, 당업계의 통상적인 항균제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 은-제올라이트계 또는 은나노계 항균제, 보다 바람직하게는 은나노계 항균제, 특히 바람직하게는 5 내지 400nm, 추천하기로는 1 내지 6nm 크기의 은나노계 항균제를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 방염성 코팅액 조성물 기준으로 5 내지 7중량%를 사용 하는 것이 좋다.

이때, 상기 항균제는 방염성 코팅액 조성물에 균일하게 용해되는 것이 바람직하므로, 상기 방염성 코팅액 조성물내에서 은이온 형태로 존재하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 탈취제는 방염성 코팅액 조성물의 코팅시 코팅된 표면에 탈취 성질 즉, 탈취기능을 부여하기 위한 것으로서, 당업계의 통상적인 탈취제, 예를 들면 천연물질로부터 추출한 천연 탈취제 및/또는 합성 탈취제 등 이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 천연 탈취제, 보다 바람직하게는 파인애플, 사과, 레몬 또는 복숭아 등의 과실 또는 각종 야채 및/또는 이들에 준하는 식물들로부터 추출된 천연 탈취제, 식초 또는 소다 등을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 방염성 코팅액 조성물 기준으로 5 내지 7중량%를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 용매는 방염제, 항균제 및 탈취제와의 상용성과 용해도, 휘발성을 고려하여 선택되어야 하며, 바람직한 용매로는 물 및/또는 에탄올 등이 있다.

이때, 상기 용매는 전체 방염성 코팅액 조성물 기준으로 30 내지 50중량%로 첨가하여 사용하는 것이 좋다. 이때, 만약 상기 조성비 보다 적게 사용하면 상기 방염성 코팅액 조성물을 대상에 코팅할 경우 코팅층이 두껍게 되거나 표면이 깨끗하지 않게 되고, 너무 많은 양이 첨가되면 방염효과, 항균효과 및/또는 탈취효과가 감소된다.

또한, 본 발명에 따른 방염성 코팅액 조성물은 방염제에서 발생할 수 있는 냄새를 제거하기 위하여 별도의 아로마, 바람직하게는 천연 아로마를 더 첨가할 수 있는바, 사용 가능한 아로마는 향을 발생시켜 방염제의 냄새를 제거할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 식물에서 추출한 천연향유, 예컨대 허브, 라벤더, 라임, 레몬, 로즈, 로즈마리, 만다린, 유칼립투스 등으로부터 추출된 천연향유를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 방염성 코팅액 조성물 중량에 대비 0.1중량%를 사용하는 것이 좋다.

한편, 본 발명에 따른 방염성 코팅액 조성물은 필요에 따라 첨가제를 첨가할 수 있는바, 상기 첨가제는 방염성 코팅액 조성물의 표면 레벨링을 좋게 함으로써 코팅을 용이하게 할 뿐만 아니라, 기재의 표면에 깨끗이 코팅되게 하며, 분산력을 좋게 하여 제품의 저장성 및 사용을 용이하게 한다.

여기서, 상기 표면 레벨링을 좋게 한다는 의미는 코팅액을 대상 물체에 코팅할 경우 흔히 발생되는 표면 결함을 방지하여 상기 표면 결함에 의하여 유발되는 코팅층의 외관이 미려하지 않게 되는 것과 보호력에 약해지는 것을 방지하는 것이다.

이와 같은 첨가제로 사용 가능한 물질로는 아크릴레이트 공중합체, 산성 폴리머의 알킬암모늄염, 불포화 폴리아민 아마이드염, 극성 산에스테르, 카르복실릭 산에스테르, 폴리에테르 변성 디메틸폴리실록산, 폴리에스테르 변성 디메틸폴리실록산, 폴리메틸알킬실록산, 아랄킬 변성 폴리메틸알킬실록산, 폴리아크릴레이트 공중합체 등이 있다.

반면, 표면 습윤을 원활하게 하는 기능의 첨가제로 사용 가능한 양은 전체 방염성 코팅액 조성물 중량대비 0.1 내지 0.5중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.3중량%가 좋고, 첨가제 중 분산제는 고형분의 1.0 내지 1.5중량% 또는 5 내지 6중량%로서 사용되는 고형분에 따라 그 사용량에 변동이 있을 수 있으며, 본 발명에 따른 바람직한 사용량은 1.0 내지 1.2중량% 이다.

전술한 구성을 갖는 방염성 코팅액 조성물은 방염성 코팅액 조성물을 제조하는 단계, 상기 방염성 코팅액 조성물을 기재에 코팅하는 단계 및 상기 방염성 코팅액 조성물이 코팅된 기재를 건조시키는 열처리 단계를 거처 기재에 코팅될 수 있다.

여기서, 상기 "기재"란 연소시 유해가스를 발생시키는 고형물을 의미하며, 대표적으로 포장재료, 벽지, 바닥재, 벽재, 마감재 등의 건축재료, 부력재, 장식품, 절연제 및 일용품 등에 사용되는 발포폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리염화비닐 등을 포함하는 플라스틱류, 연소시 유해가스를 발생시키는 물질이 포함된 전자·전기 제품의 하우징, 전선 케이블 등을 의미하는 것으로 코팅처리가 가능한 것이라면 어느 것이라도 상기 기재에 해당될 수 있으며, 상기 방염성 코팅액이 코팅되어 상기 기재에 방염성을 부여하게 된다. 또한, 경우에 따라서 본 발명에 따른 방염성 코팅액 조성물에는 안료 등을 첨가하여 색상을 부여할 수 있다.

한편, 상기 방염성 코팅액 조성물을 제조하는 단계는 본 발명에 따른 방염제와 항균제, 탈취제 및 용매를 혼합하여 균질화하는 것을 의미한다.

또한, 본 발명에 따른 방염성 코팅액 조성물은 별도의 용기, 바람직하게는 건스프레이(gun spray) 용기에 담아 일회용으로 사용할 수 있으며, 필요에 따라 콤프레서가 장착된 시공용기에 담에 스프레이 공법으로 기재 또는 건물 내부 및 외부를 도장하는데 사용할 수 있다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

증류수 10g에 난연제 NH-15[해동화학, 한국] 16g을 충분히 교반하여 혼합시킨 뒤 이를 증류수로 100배 희석시킨 천연탈취제 [성림바이오, 한국] 2g에 넣고 다시 교반하여 혼합시켰다.

그 다음, 증류수로 30배 희석시킨 천연살균제[성림바이오, 한국] 2g을 상기 혼합물에 천천히 적가하면서 교반시켰다.

그 다음, 상기 천연살균제가 혼합된 혼합물에 아로마향[한국아로마, 한국] 0.1g을 혼합시켜 방염성 코팅액 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 난연제 NH-15[해동화학, 한국] 16g 대신 난연제 NH-15[해동화학, 한국] 18g을 사용하여 방염성 코팅액 조성물을 제조 하였다.

<실시예 3>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 증류수로 30배 희석시킨 천연살균제[성림바이오, 한국] 대신 은나노 실버[성림바이오, 한국]을 사용하여 방염성 코팅액 조성물을 제조 하였다.

<실 험>

본 발명에 따라 제조된 방염성 코팅액 조성물의 코팅시 발생하게 되는 물성을 알아보기 위하여 방염성능 및 항균성에 관한 실험을 수행하였다.

방염성 실험.

기재로서 벽지에 대한 실험

기재로서 벽지의 방염성을 측정하기 위하여 한국방염공사에서 실시하는 방염성 기준 KOFEIS0201를 사용하여 실험하였다.

이에, 전술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 방염성 코팅액 조성물에 대한 KOFEIS0201의 실험결과를 표 1로 나타냈다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 방염성은 한국방염공사의 기준치에 부합되는 것으로 나타났다.

기재로서 천에 대한 실험

기재로서 천의 방염성을 측정하기 위하여 한국방염공사에서 실시하는 방염성 기준 KOFEIS0201를 사용하여 실험하였다.

이에, 전술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 방염성 코팅액 조성물에 대한 KOFEIS0201의 실험결과를 표 2로 나타냈다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 방염성은 한국방염공사의 기준치에 부합되는 것으로 나타났다.

기재로서 커텐에 대한 실험

기재로서 커텐의 방염성을 측정하기 위하여 한국방염공사에서 실시하는 방염성 기준 KOFEIS0201를 사용하여 실험하였다.

이에, 전술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 방염성 코팅액 조성물에 대한 KOFEIS0201의 실험결과를 표 2로 나타냈다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 방염성은 한국방염공사의 기준치에 부합되는 것으로 나타났다.

항균성 실험.

항균성을 측정하기 위하여 한국건자재시험연구원에서 실시하는 항균성 시험방법 KICM-FIR-1003을 사용하여 실험하였다.

이에, 전술한 실시예 3에 따라 제조된 방염성 코팅액 조성물에 대한 KICM-FIR-1003 실험을 수행하였다.

여기서, 사용된 균주는 Escherichia coli ATCC 15442, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442이며, 하기 표 4의 "Blank"는 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것을 의미한다.

그 결과를 표 4로 나타내었다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 항균성은 99% 이상인 것으로 나타났다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 방염성 코팅액 조성물에 항균제 및 탈취제가 포함되어 있으므로 코팅시 코팅층에 방염성뿐만 아니라 항균성 및 탈취능력을 함께 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 연소시 유해가스를 배출하는 기재 표면에 코팅 처리된 코팅층의 불연성 재료에 의하여 연소가 지연되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 방염성 코팅액 조성물은 액상으로 존재하기 때문에 어떠한 형태의 기재라도 코팅하여 방염성을 부여할 수 있으므로 기존에 화합물 형태의 방에 비하여 가공성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 전체 코팅액 조성물 기준으로 40 내지 56중량%의 방염제, 5 내지 7중량%의 항균제, 5 내지 7중량%의 탈취제 및 30 내지 50중량%의 용매를 포함하는 방염성 코팅액 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전체 코팅액 조성물 중량에 대하여 0.1중량%의 아로마를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방염성 코팅액 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전체 코팅액 조성물 중량에 대하여 8 내지 20중량%의 방염 보조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방염성 코팅액 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방염제가 암모니움, 암모니움 염, 암모늄 브로마이드, 암모늄 모노포스페이트, 암모늄 설페이트, 보락스, 붕산 소듐 실리케이트, 포스페이트, 설페이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방염성 코팅액 조성물.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 항균제가 은-제올라이트계, 은나노계 항균제 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방염성 코팅액 조성물.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방염성 코팅액 조성물이 코팅된 기재.