KR100915933B1

KR100915933B1 - 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로나노은을 포함한 ＢＰＡＦｒｅｅＴｙｐｅ의 무용제에폭시 도료 조성물 제조방법과 그 조성물

Info

Publication number: KR100915933B1
Application number: KR1020070100810A
Authority: KR
Inventors: 조동현; 우기석; 김차근; 정승훈
Original assignee: 건설화학공업주식회사
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-09-07
Also published as: KR20080026080A

Abstract

본 발명은 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함하여 항균, 방식의 기능을 갖춘 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 강관용 도료 조성물과 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하자면, 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시 수지에 고밀도 나노은 분말을 투입하여 산화티타늄, 황산바륨, 탈크, 실리카 등 다양한 구성요소들을 혼합하여 제조한 나노은을 포함한 BPA Free Type의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법과 그 조성물이다.

따라서 본 발명으로서 나노은 선정에 따라 항균성능이 탁월한 도료를 공급함으로서 기존 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 문제점인 박테리아, 바이러스, 기타 유해한 미생물에 대한 살균, 향균이되어 식수로서 활용이 증대됨과 동시에 부가적으로 방식성능도 우수하여 내구성 확보를 가져와 물에 대하여 안정적으로 사용이 가능하고 지하수를 사용할 때 관 내부에 물이 장기적으로 상태로 있을 때에도 항균의 지속적인 효과가 있다. 또한 반영구적임으로 교체주기가 길어져 경제적으로 관리비용 절감 등 효과가 있다.

나노은, 강관, 산화티탄, 탈크, 스타트계

Description

물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 ＢＰＡＦｒｅｅＴｙｐｅ의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법과 그 조성물{The paint matters and product method of nano-silver}

일반적으로 최근에 환경문제가 심각하게 대두됨에 따라 강관산업에서 물탱크 , 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 항균에 대한 많은 연구가 진행되고 있는 추세에 있다. 그러나 종래의 항균 코팅 제조는 염화고무계 수지 및 에멀젼 수지 등 사용 용도에 따라 다양한 종류가 있으나, 이들 수지는 도료 적용시 내수성, 방식성, 항균성 등의 물성이 떨어질 뿐만 아니라 도장작업성, 도장방법 및 도막 외 관 면에서 소비자들의 불만이 야기시켰다.

즉, 주철관이나 아연관 등의 금속재관은 장시간 사용할 때 물에 의하여 관 내벽이 쉽게 부식되는 현상이 일어나며, 그리하여 부식된 녹이 물과 혼합되어 오염물을 만들게 되는 재질로 구성되어 있다. 따라서 종래에는 급수, 식수, 청수 등의 물과 각종 음식 보관 등을 위해 사용되는 금속, 비금속 및 기타 합금 자재에 있어서 물, 기타음식 등을 이송 및 보관으로 오염이 발생할 경우가 있다. 또한 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 대장균 등과 같이 인체에 미치는 유해 미생물이 활성화되어 위생상에 심각한 문제를 일으킬 수 있으며, 금속의 부식일 경우 녹 및 기타 부착물이 물에 섞이게 됨으로써 인체에 큰 영향을 끼치고 여러 가지 부작용 현상이 발생하므로 깨끗한 물, 인체에 무해한 물을 최적의 상태로 공급해야 하는 어려움이 발생하게 되었다. 이에 따라

항균 및 방식성 효과를 얻기 위하여 바인더 주 사슬에 나노은을 투입하여 변성시켜야 함으로 이에 따른 지속성 문제가 발생하였다. 즉, 도료 제조 분산시 고점도로 인하여 도료의 교반에 어려움이 있는 것으로 작업에 많은 문제점이 나타났다.

본 발명은 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시 수지에 고밀도 나노은 분말을 투입하여 산화티타늄, 황산바륨, 탈크, 실리카 등 다양한 구성요소들을 혼합하여 제조한 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법과 그 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용 도료 조성물 제조방법에 있어서, 제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%로 투입되는 비반응성 저점도수지를 분산용기에서 600-800rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계와; 제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량%인 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0.1-5중량% 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 1000-1200rpm으로 10-30분간 교반하면서 습윤시키는 단계와; 제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 90마이크로미터 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-10중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 1000-1200rpm으로 교반하면서 50-60℃로 온도 상승시키는 단계와; 제4단계: 3단계 후에, 조성물 100중량%의 중량비에서 부족분의 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 상온숙성시키는 단계들로; 이루어져 강관, 밸브, 탱크의 내부에 도포되는 도료 조성물을 제작하는 나노은을 포함한 BPA Free Type의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라 상기 제2단계에서 투입되는 나노은은, 크기가 10-100nm이고, 순도는 99.99중량%이고; 상시 제2단계의 황산바륨은, 침강성 황산바륨계를 사용될 수 있으며; 상기 제2단계의 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 제2단계의 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 나노은을 포함한 BPA Free Type의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 도료 조성물에 있어서, 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type의 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%의 비반응성 저점도 수지, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량%인 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0.1-5중량%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-10중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 조성물 100중량%에서 부족분은 경화제가 혼합된 도료 조성물인 나노은을 포함한 BPA Free Type의 무용제 에폭시 강관용 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따라 상기 나노은은, 크기가 10-100nm이고, 순도는 99.99중량%이고; 상기 황산바륨은, 참강성 황산바륨계를 사용될 수 있으며 ; 상기 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 나노은을 포함한 BPA Free Type의 무용제 에폭시 강관용 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명으로서 나노은 선정에 따라 항균성능이 탁월한 도료를 공급함으로서 기존 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 문제점인 박테리아, 바이러스, 기타 유해한 미생물에 대한 살균, 향균이되어 식수로서 활용이 증대됨과 동시에 부가적으로 방식성능도 우수하여 내구성 확보를 가져와 물에 대하여 안정적으로 사용이 가능하고 지하수를 사용할 때 관 내부에 물이 장기적으로 상태로 있을 때에도 항균의 지속적인 효과가 있다. 또한 반영구적임으로 교체주기가 길어져 경제적으로 관리비용 절감 등 효과가 있다.

본 발명의 제1목적에 의하면, 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 도료 조성물 제조방법에 있어서, 제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%로 투입되는 비반응성 저점도수지를 분산용기에서 600-800rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계를 거치고, 제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량%인 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0.1-5중량% 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 1000-1200rpm으로 10-30분간 교반하면서 습윤시키는 단계를 거치며, 제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 90마이크로미터 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-10중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 1000-1200rpm으로 교반하면서 50-60℃로 온도 상승시키는 단계를 거친다. 그리고 제4단계: 3단계 후에, 조성물 100중량%에서 부족분은 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 상온숙성시키는 단계를 거쳐 강관, 밸브, 탱크의 내부에 강관용에 도포되는 도료 조성물을 제작하는 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법과 그 조성물을 상세히 설명한다.

본 발명은 제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type의 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%로 비반응성 저점도 수지를 분산용기에서 600-800rpm으로 20분간 혼합 교반한다. 즉, 즉, BPA Free Type의 에폭시수지, 침강방지제, 비반응성 저점도수지를 교반하는 것이다.

이때 상기 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지의 경우 바인더를 칭하는 것으로 1분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지며, 에폭시 당량이 160-200의 에폭시 수지를 1종 이상 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 에폭시 수지를 바인더로 사용하게 되면, 본 발명의 최종생산물인 도료가 도포되고 페인팅 되었을 때, 그 견고한 접착력과 내구성을 향상시킬 수 있다. 상기 BPA Free Type의 BPA(Bisphenol A)의 방출을 억제시킬 수 있는 에폭시 수지를 칭한다. 일반적인 에폭시 수지의 경우 어느 정도의 BPA(Bisphenol A)를 방출하기에 특수한 목적으로 사용할 경우에는 환경호르몬으로 규제대상이 되어 사용을 억제된다. 따라서 발명에서는 이러한 규제 대상에서 벗어날 수 있는 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지를 특별히 한정함으로서 본 발명의 우수성을 높인 것이다. 그리고 본 발명에서 상기 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지의 경우, 전체 도료 조성물의 중량비 대비 10-30중량%를 투입하는데, 30중량% 이상 투입시 상대적으로 체질안료 및 첨가제의 함량이 작아져 점도 조정이 어려우며, 에폭시 10중량% 이하 투입시는 도료의 혼합성 불량 및 유동성이 떨어져 부착성이 약하게 된다.

상기 침강방지제를 같이 투입되는 각각의 구성요소들이 용이하게 혼합되고, 적정한 분포도로서 그 상태를 유지시킬 수 있도록 해주는 역할을 하는데 본 발명에서는 안료의 침강성에서 양호한 첨가제를 사용하며, 그 함량은 1-5중량% 이내가 바람직하다. 비반응성 저점도 수지는 페인트 중의 안료의 침강을 방지하고 유동성을 주어 적절한 점도를 유지하기 위해 투입한다. 페인트란 페인팅되는 벽면의 환경에 따라 적정한 점도가 필요하다. 이유는 페인팅 작업시 흘러내리는 것을 방지하고 뭉치는 현상을 방지하기 위한 것이다.

그리고 본 발명은 다음으로 제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-20중량%로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량% 투입되는 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0.1-5중량% 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 1000-1200rpm으로 10-30분간 교반하면서 습윤시키는 단계를 거친다. 즉, 상기 제1단계를 거치며 교반된 교반물에 산화티타늄, 황산바륨, 탈크, 실리카, 알루미늄 트리포스페이트, 나노은 및 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 다시 교반을 한다. 따라서 이때 투입되는 구성요소들의 물적 특성을 살펴본다.

먼저 산화티타늄은 백색안료로 사용되고, 황산바륨은 침강성 황산바륨계가 사용되며, 탈크는 함수규산마그네슘계, 스티타트계가 사용되는데 도막의 내구성을 향상시키기 위해 사용되며, 하나 이상이 선택적으로 혼합되어 사용이 가능하다. 그리고 본 발명에서 아주 중요한 구성요소로서 사용된 나노은의 경우는 하나 또는 두 가지 이상의 혼합물로 사용할 수 있는데, 본 발명에서 나노은은 환경친화적이고 인체 및 자연환경에 대한 유익한 재료로 기능성이 우수하며, 고밀도 나노은으로 강력한 항균 및 살균력이 우수한 재료로서 입자의 크기는 10-50nm, 50-100nm이며 순도는 99.99중량%로 구성된 나노은 0.1-5중량% 이내의 조성으로 적용한다. 이때 상기 고밀도 나노은이 5중량% 이상 투입된다면 항균효과는 좋은 반면에 경제성이 떨어지고, 0.5중량% 이하로 적용시에는 항균효과가 전혀 나타나지 않는다. 그리고 상기 벤토나이트 침강방지제가 가장 바람직하다. 이 침강방지제는 0.1-10중량%로 투입되는데, 10중량% 이상이면 침강방지효과가 좋으나 칙소성이 증가하고 점도가 상승하여 작업성이 떨어진다. 또한 1중량% 이하이면 장기간 도료 보관시 도료가 침강할 뿐만 아니라 케이크가 형성되어 유동성을 잃어버린다. 방청안료로 알려진 이 징크포스페이트와 알루미늄 트리포스페이트는 인산화안료가 적당하다.

첨언하여 상기 산화티타늄은 그 조직이 치밀하고 견고하여 도색되는 상도층의 내구성을 향상시키고, 내충격성을 증진시킨다. 그리고 내수성 및 외부자극에 대한 반발력과 내성이 높아 본 발명에서는 도관의 층에 포함시켜 방사능의 방출을 차단한다. 황산바륨의 경우도 고순도 분말소재로서 비중이 높아 평활성이 뛰어나고 내 약품성이 우수하며, 도료의 마찰제 등 내구성을 향상시킬 수 있는 충진제로서 사용된다. 탈크는 치밀한 집합체로 산출되어 비누처럼 미끄러운 촉감을 주고 일정한 화학조성을 가지며, 도료의 내구성을 향상시킬 수 있는 충진제이고, 실리카의 경우 이산화규소라고도 하고 화학적으로 안정된 백색분말이며 무취의 내구성 높은 충진제이다.

다음으로 본 발명은 제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 90마이크로미터 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-5중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 700-1200rpm으로 교반하면서 50-60℃로 온도 상승시키는 단계를 거친다. 즉, 상기 제2단계를 통해 제조된 교반물을 분산기를 이용하여 90마이크로미터 이하의 입자로 분산시킨 상태에서 피마자유 유도체 흐름방지제를 첨가하고 700-1200rpm으로 회전시켜 교반하는 것이다. 이때 온도를 상승시켜 교반시키는 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명은 제4단계: 3단계 후에, 조성물 100중량%에서 부족분은 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 상온(20℃ 내외)숙성시키는 단계를 거쳐 도료 조성물로 완성된다. 즉, 경화제로는 폴리아마이드 아민을 적용하여 화학결합시키는 것이 바람직한데, 그 투입함량은 전술된 모든 구성요소를 선택 취합하여 투입하고, 조성물 100중량%에서 부족분에 한해서 투입되는 것이 바람직하다. 이 경화제의 경우 너무 많은 양이 투입되면 경화건조가 떨어지고, 너무 작은 양의 경화제가 투입되면 경화부족으로 견고한 도막을 얻을 수 없다. 그리고 이렇게 제조된 도료 조성물은 도관이나 강관의 내부 벽면에 페인팅되어 박테리아, 바이러스, 기타 유해한 미생물의 살균, 향균 작용을 할 수 있게 하는 것이다.

그런데 본 발명에서 상기 제2단계에서 투입되는 나노은은, 크기가 10-100nm 이고, 순도는 99.99중량%인 것이 가장 바람직하다. 일반적으로 도료에 투입되어 페인팅되어야 하기에 미세한 분말의 형태이어야 함은 당연한 것이고, 그 순도가 높으면 높을 수록 항균 항취 효과가 뛰어나기에 그러하다.

그리고 본 발명에 있어서, 상기 제2단계의 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있다. 즉, 실리카란 크리스토발라이드계나 무수규산계 등의 체질안료를 병행하여 사용하는 것이 바람직한데, 이때 각각 하나씩만 투입할 수 도 있고, 2개를 적당한 비율로 혼합하여 투입할 수도 있다.

또한 본 발명은 전술된 강관용 도료 조성물에만 그 특징이 있는 것은 아니고, 그 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 도료 조성물에도 특징이 있다. 따라서 본 발명의 도료 조성물도 아래에서 설명한다.

즉, 본 발명은 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)인 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%로 투입되는 비반응성 저점도 수지, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0-5중량% 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-5중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 100중량%에서 부족분은 경화제가 혼합된 도료 조성물이다. 물론 상기 투입되는 구성요소은 모두 전술된 제조방법을 통해 상세한 설명을 한 상태이기에 이곳에서는 생략한다. 단 이러한 물성을 지닌 본 발명의 도료 조성물은 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면에 페인팅되어 사용될 수 있기 위해 제작된 것임을 분명히 한다.

물론 도료 조성물에서 설명된 상기 나노은은, 10-100nm 이고, 순도는 99.99중량%인 것이 바람직하고; 상기 황산바륨은, 침강성 황산바륨계를 사용될 수 있으며; 상기 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 것도 당연하다. 즉, 전술된 도료 조성물과 동일한 기술적 사상인 것이다.

다음으로는 본 발명을 실시한 실시예와 실험을 한 실험예시를 설명한다.

[실시예]

<표 1>

(중량부)

순위	구 분 항 목	비 교 예
순위	구 분 항 목	1	2	3	4	5
1	에폭시 수지	17	17	17	17	17
2	비반응성 수지	10	8	8	10	10
3	지방족 증점제	0.8	0.8	1.0	1.3	1.0
4	산화티타늄	8	10	12	10	11
5	황산바륨	15	17	15	15	12
6	탈크	14	14.5	10.8	15	12
7	실리카	20	14	18	15	16.8
8	알루미늄 트리포스페이트	-	3	2	-	3
9	나노은(Ⅰ)	-	0.5	1.0	1.5	2.0
10	벤토나이트 침강방지제	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
11	피마자유 유도체 흐름방지제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
12	폴리아마이드 아민	13.7	13.7	13.7	13.7	13.7
계		100.0	100.0	100.0	100.0	100.0

1) 수지 : 에폭시 수지 당량 160~200

2) 색상안료 : 산화티타늄(TiO₂ R 900, 듀폰사)

3) 체질안료 : 황산바륨, 탈크(함수규산마그네슘계), 실리카(크리스토발라이드계),

4) 방청안료 : 알루미늄 트리포스페이트

5) 나노은(Ⅰ) : 사르푸-20X(에비씨 나노테크)

6) 침강방지제 : 벤토나이트(퀘트메리 암모늄 화합물계)

7) 폴리아마이드 아민 : 폴리아마이드 아민으로 이루어진 수지

상기 <표 1> 에 표시한 것처럼 1~12의 조성물중 1~3의 조성물을 순서대로 분산용기에 가한 후 600-800 rpm으로 20분간 혼합 교반 후, 4~10을 투입하여 1000-1200rpm으로 30분간 교반하면서 습윤 시킨다. 그 후 분산기를 이용하여 입도가 90 마이크로미터 이하로 분산시킨 후, 11을 가하여 700-1200rpm으로 50~60℃으로 승온시킨다.

이렇게 해서 제조한 에폭시 항균 및 방식 도료는 기포를 함유하고 있어 일정한 시간동안 방치한 후 도료를 안정화시킨 다음 12항의 경화제를 가하여 혼합하고 20분간 상온숙성 후 피도물에 도장한다.

도장 조건으로서는 소재에 흑피가 있는 경우가 많으므로 전처리 규격 SSPC SP-10으로 처리된 시험편 위에 상기 에폭시 항균 및 방식도료 도료를 건조 도막으로 1회로 200~250 마이크로미터가 되게 에어리스 스프레이 왕복 도장하고 에폭시 항균 방식도료 도막을 형성하였다.

상기와 같이 제조한 본 발명의 우수한 에폭시 항균 및 방식도료 조성물은 <표2> 에 나타낸 바와 같이 불휘발분이 95~99%로써, 크레브스(Krebs-Unit) 점도계로 Paste 점도를 갖고 있었고, 비중은 1.50~1.60 범위였으며, 상온에서 12개월간 저장한 후 침전 정도를 조사한 결과, 도료의 침전상태는 양호하였으며, 물론 도료의 점도 변화가 거의 일어나지 않아 매우 높은 안정성을 갖는 에폭시 항균 및 방식도료 임이 확인되었다.

본 발명의 에폭시 항균 및 방식도료 조성물의 도장 작업성 시험 방법은 에어리스 스프레이 장비를 사용하여 도료의 경화제에 신나를 가하여 교반한 후 주제와 혼합 교반하여 사용한다.

이와 같은 방법으로 형성된 에폭시 항균 및 방식도료 및 미쓰비시 연필로 실험한 결과 HB 이상의 경도를 가지는 단단한 도막성능과 및 부착성, 그리고 우수한 내식성 도막 물성 실험 결과는<표 2> 에 나타내었다.

<도료 및 도막물성 시험1>

<표 2 >

구 분 항 목	비 교 예
구 분 항 목	1	2	3	4	5
불휘발분(%)	96.5	97.8	98.2	97.3	97.9
점도(25℃, KU)	Paste	Paste	Paste	Paste	Paste
비중(25℃)	1.52	1.53	1.55	1.58	1.57
입도(㎛)	90	90	90	90	90
용기내에서의 상태	○	○	○	○	○
지촉건조(20℃)	4시간	3시간	4시간	3시간	4시간
경화건조(20℃)	16시간	14시간	16시간	14시간	13시간
흐름성(원액, ㎛)	1500	1200	1300	1500	1300
도장 작업성(Airless)	◐	◐	◐	○	○
연필경도(UNI)	HB	HB	HB	H	HB
부착성(Cross-Cut)	○	○	○	◎	◎
부착성(Pull-off test, ㎏f/㎠)	89	92	96	105	120
내충격성	○	○	○	○	○
내염수분무성	◎	○	◎	◎	◎
도료 저장안정성	△	△	△	○	○
상도 적응성	◐	○	○	○	◎

<범례> ◎ : 매우양호, ○ : 양호, ◐ : 보통, △ : 부족, × : 불량

1) 용기내의 상태 : 티끌, 이물질, 단단한 덩어리가 없고 균일하게 분산됨

2) 도장 작업성(Airless Spray) : 건조도막 두께를 200~250㎛으로 도장하여 평활한 도막이 얻어질 것

3) 부착성 : Pull-off Strength of Coatings Using Protable Adhesion Testers (ASTM D4541), 80㎏f/㎠ 이상

4) 내충격성 : 듀폰식 충격시험기로 ½″×500g×30㎝ 균열이 생기지 않는 상태

5) 내염수분무성 : 5%-NaCI, 35℃×1,000시간 분무, 도막에 이상이 없고 부착성이 양호한 상태

6) 도료 저장안정성 : 40℃×1개월 및 점도 측정시 점도변화 5% 이내의 상태

<항균성 시험 1>

상기와 같이 제조한 항균 활성을 갖는 에폭시 항균 및 방식도료를 코팅하여 상온 방치 후 도막에 대한 세균의 생육효과를 시험하는 방법인 쉐이크 플라스크 테스트법으로 항균력 시험을 하였으며, 그와 함께 저온 및 고온의 환경조건에 서 항균활성의 변화여부를 시험하기 위하여 도막 시험편을 냉열 반복시험( -20±2℃×1시간＋20℃×0.5시간 ＋80℃×1시간, 3사이클 ) 후 같은 방법으로 항균력 비교시험을 하였다.

상온 방치한 도막 시험편은 크기 5㎝×5㎝의 정방형으로 각 5개 및 나노은 함량 및 항균 활성을 갖지 않는 시험편 크기 5㎝×5㎝의 정방형으로 5개를 대조편으로 하였으며, 대장균에 대한 항균력 시험은 접종균주( American Type Culture Collection No. 8739 )을 사용하여 초기 접종균 농도 5.4±0.1×10⁴/㎖로 시험균액 35±1℃에 24시간 진탕 배양 후 균수를 측정한 시험결과는 아래 <표 3>과 같다.

<표3>

1.상온방치

No.		나노은 함량	생균수 (CHF/㎖)		감소율(%)
No.		나노은 함량	접촉 초기	24시간 후	감소율(%)
대조편		0.0%	5.4 × 10⁴	2.4×10⁶	-
비교예	2	0.5%		2.2×10⁶	8.3
	3	1.0%		2.0×10⁶	16.7
	4	1.5%		1.9×10⁶	20.8
	5	2.0%		1.7×10⁶	29.2

시험원 : 한국원사직물연구소

2. 냉열반복

시험원 : 한국원사직물연구소

황색 포도상구균에 대한 항균력 시험은 접종균주 ( American Type Culture Collection No. 6538 )을 사용하여 초기 접종농도 5.7±0.1×10⁴/㎖으로 하였으며, 시험방법 등은 대장균에 대한 항균력 시험과 동일한 방법으로 하고 상온방치 및 냉열반복 시험을 실시한 시험편을 대조편과 항균력 시험을 실시하였다.

그 결과는 아래와 같이 상온방치 시험편은 <표 4> 및 냉열반복 시험편은 다음과 같다.

<표 4>

1.상온방치

No.		나노은 함량	생균수 (CHF/㎖)		감소율(%)
No.		나노은 함량	접촉 초기	24시간 후	감소율(%)
대조편		0.0%	5.7 × 10⁴	2.6×10⁶	-
비교예	2	0.5%		2.4×10⁶	7.7
	3	1.0%		2.3×10⁶	11.5
	4	1.5%		2.1×10⁶	19.2
	5	2.0%		2.0×10⁶	23.1

시험원 : 한국원사직물연구소

2. 냉열반복

시험원 : 한국원사직물연구소

상기 <표 3><표 4> 에 나타난 바와 같이 에폭시 항균 및 방식도료 조성물의 나노은(Ⅰ) 사르푸-20X를 적용한 시험에서 사용된 황색포도상구균과 대장균 모두가 나노은 함량에 따라 감소율로 항균성능이 입증되었지만, 우수한 나노은을 다르게 선택할 필요가 있다.

상기 측정결과를 바탕으로 나노은의 종류에 따른 항균 및 방식도료의 조성물를 하기<표 5>에 나타내었다.

<표 5>

(중량부)

순위	구 분 항 목	비 교 예			실 시 예
순위	구 분 항 목	6	7	8	1	2	3
1	에폭시 수지	17	17	17	17	17	17
2	비반응성 수지	10	8	8	10	8	8
3	지방족 증점제	0.8	0.8	1.0	0.8	0.8	1.0
4	산화티타늄	10	10	10	10	10	10
5	황산바륨	13	17	17	13	17	17
6	탈크	13	13.5	9.8	14	13.5	9.8
7	실리카	18	14	18	18	14	18
8	알루미늄 트리포스페이트	2	3	2	2	3	2
9	나노은(Ⅱ)	1	1.5	2	-	-	-
10	나노은(Ⅲ)	-	-	-	1	1.5	2
11	벤토나이트 침강방지제	1	1	1	1	1	1
12	피마자유 유도체 흐름방지제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
13	폴리아마이드 아민	13.7	13.7	13.7	13.7	13.7	13.7
계		100.0	100.0	100	100.0	100.0	100.0

1) 수지 : 에폭시 수지 당량 160~200

2) 색상안료 : 산화티타늄(TiO₂ R 900, 듀폰사)

3) 체질안료 : 황산바륨, 탈크(함수규산마그네슘계), 실리카(크리스토발라이드계)

4) 방청안료 : 알루미늄 트리포스페이트

5) 나노은(Ⅱ) : 사루푸-엠비/피씨(에비씨 나노테크)

6) 나노은(Ⅲ) : 사루푸-엠비/피이티(에비씨 나노테크)

7) 침강방지제 : 벤토나이트(퀘트메리 암모늄 화합물계)

8) 폴리아마이드 아민 : 폴리아마이드 아민으로 이루어진 수지

상기 <표 5>에 표시한 것처럼 1~13의 조성물중 1~3의 조성물을 순서대로 분산용기에 가한 후 600-800 rpm으로 10분간 혼합 교반 후, 4~11를 투입하여 1000-1200rpm으로 30분간 교반하면서 습윤 시킨다. 그 후, 분산기를 이용하여 입도가 90 마이크로미터 이하로 분산시킨 후, 12을 가하여 700-1200rpm으로 50~60℃으로 승온시킨다. 이렇게 해서 제조된 에폭시 항균 및 방식도료는 기포를 함유하고 있어 일정한 시간동안 방치한 후 도료를 안정화시킨 다음 13항의 경화제를 가하여 혼합하고 20분간 상온숙성 후 피도물에 도장한다.

도장 조건으로서는 소재에 흑피가 있는 경우가 많으므로 전처리 규격 SSPC SP-10으로 처리된 시험편 위에 상기 에폭시 항균 및 방식도료를 건조 도막으로 1회로 200~250 마이크로미터가 되게 에어리스 스프레이 왕복 도장하고 에폭시 항균 및 방식도료 도막을 형성하였다.

이와 같은 방법으로 형성된 항균 및 방식도료 및 도막물성 실험 결과는 <표 6>에 나타내었다.

<도료 및 도막물성 시험2>

<표 6>

구 분 항 목	비 교 예			실 시 예
구 분 항 목	6	7	8	1	2	3
불휘발분(%)	97.1	97.5	97.0	97.3	98.1	97.9
점도(25℃, KU)	Paste	Paste	Paste	Paste	Paste	Paste
비중(25℃)	1.57	1.59	1.60	1.58	1.57	1.59
입도(㎛)	90	90	90	90	90	90
용기내에서의 상태	○	○	○	○	○	○
지촉건조(20℃)	4시간	3시간	4시간	3시간	4시간	2시간
경화건조(20℃)	16시간	14시간	16시간	14시간	13시간	11시간
흐름성(원액, ㎛)	1300	1000	1100	1400	1100	1100
도장 작업성(Airless)	◐	○	◐	○	○	○
연필경도(UNI)	HB	HB	HB	H	HB	2H
부착성(Cross-Cut)	○	◐	○	◎	◎	○
부착성(Pull-off test, ㎏f/㎠)	115	117	121	125	135	135
내충격성	○	○	○	○	○	○
내염수분무성	◎	○	◎	◎	◎	◎
도료 저장안정성	△	△	○	○	○	○
상도 적응성	◐	◐	○	○	◎	◎

3) 내충격성 : 듀폰식 충격시험기로 ½″×500g×30㎝ 균열이 생기지 않는 상태

4) 부착성 : Pull-off Strength of Coatings Using Protable Adhesion Testers (ASTM D4541), 80㎏f/㎠ 이상

5) 내염수분무성 : 5%-NaCI, 35℃×1000시간 분무, 도막에 이상이 없고 부착성이 양호한 상태

<항균성 시험 2>

상기와 같이 제조한 항균활성을 갖는 에폭시 항균 및 방식도료를 코팅하여 상온 방치 후 도막에 대한 세균의 생육효과를 시험하는 방법인 쉐이크 플라스크 테스트법으로 항균력 시험을 하였으며, 그와 함께 저온 및 고온의 환경조건에서 항균활성의 변화여부를 시험하기 위하여 도막 시험편을 냉열 반복시험( -20±2℃×1시간＋20℃×0.5시간 ＋80℃×1시간, 3사이클 ) 후 같은 방법으로 항균력 비교시험 을 하였다.

상온 방치한 도막 시험편은 크기 5㎝×5㎝의 정방형으로 각 5개 및 나노은 함량 및 항균활성을 갖지 않는 시험편 크기 5㎝×5㎝의 정방형으로 5개를 대조편으로 하였으며, 대장균에 대한 항균력 시험은 접종균주 ( American Type Culture Collection No. 8739 )을 사용하여 초기 접종균 농도2.7±0.1×10⁵/㎖로 시험균액 35±1℃에 24시간 진탕 배양 후 균수를 측정한 시험결과는 아래 <표 7>과 같다.

<표 7>

1. 상온방치

No.		나노은 함량	생균수 (CHF/㎖)		감소율(%)
No.		나노은 함량	접촉 초기	24시간 후	감소율(%)
대조편		0.0%	2.7±0.1×10⁵	5.3×10⁵	-
비교예	6	1.0%		<10	99.9
	7	1.5%		<10	99.9
	8	2.0%		＜10	99.9
실시예	1	1.0%		＜10	99.9
	2	1.5%		＜10	99.9
	3	2.0%		＜10	99.9

시험원 : 한국원사직물연구소

2. 냉열반복시험

시험원 : 한국원사직물연구소

황색 포도상구균에 대한 항균력 시험은 접종균주 (American Type Culture Collection No. 6538 )을 사용하여 초기 접종농도 2.0±0.1×10⁵/㎖으로 하였으며, 시험방법 등은 대장균에 대한 항균력 시험과 동일한 방법으로 하고 상온방치 및 냉열반복 시험을 실시한 시험편을 대조편과 항균력 시험을 실시하였다. 그 결과는 아래와 같이 상온방치 시험편은 <표 8> 및 냉열반복 시험편은 다음과 같다.

<표 8>

1. 상온방치

No.		나노은 함량	생균수 (CHF/㎖)		감소율(%)
No.		나노은 함량	접촉 초기	24시간 후	감소율(%)
대조편		0.0%	2.0±0.1×10⁵	1.6×10⁷	-
비교예	6	1.0%		<10	99.9
	7	1.5%		<10	99.9
	8	2.0%		＜10	99.9
실시예	1	1.0%		＜10	99.9
	2	1.5%		＜10	99.9
	3	2.0%		＜10	99.9

시험원 : 한국원사직물연구소

2. 냉열반복시험

No.		나노은 함량	생균수 (CHF/㎖)		감소율(%)
No.		나노은 함량	접촉 초기	24시간 후	감소율(%)
대조편		0.0%	2.0±0.1×10⁵	1.6×10⁵	-
비교예	6	1.0%		<10	99.9
	7	1.5%		<10	99.9
	8	2.0%		＜10	99.9
실시예	1	1.0%		＜10	99.9
	2	1.5%		＜10	99.9
	3	2.0%		＜10	99.9

시험원 : 한국원사직물연구소

상기 실시예 1. 2. 3.의 결과와 같이 고밀도 나노은은 대장균, 황색포도상구균에 대한 항균효과는 99.9% 이상임을 알 수 있으며, 상온 방치한 시험편과 냉열반복시험을 실시한 시험편의 항균성능은 역시 그 차이가 없어 나노은이 저온 및 고온의 환경조건에서도 효과가 안정함을 알 수 있다.

Claims

물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 도료 조성물 제조방법에 있어서,

제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%로 투입되는 비반응성 저점도수지를 분산용기에서 600-800rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계와;

제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량%인 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0.1-5중량% 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 1000-1200rpm으로 10-30분간 교반하면서 습윤시키는 단계와;

제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 90마이크로미터 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-10중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 1000-1200rpm으로 교반하면서 50-60℃로 온도 상승시키는 단계와;

제4단계: 3단계 후에, 상기 조성물 전체 100중량%에서 부족분의 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 상온숙성시키는 단계들로; 이루어져 도료 조성물을 제작하는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계에서 투입되는 나노은은,

크기가 10-100nm이고, 순도는 99.99중량%인 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 황산바륨은,

침강성 황산바륨계가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 탈크는,

함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 실리카는,

크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물 제조방법.
물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면의 도료 조성물에 있어서,

도료 조성물 전체 중량비 대비 10-30중량%로 투입되는 바인더인 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 에폭시 수지, 1-5중량%로 투입되는 침강방지제, 1-20중량%의 비반응성 저점도 수지, 1-20중량%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-20중량%인 황산바륨, 1-20중량%인 탈크, 10-30중량%인 실리카, 0.1-5중량%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5중량%의 나노은, 0.1-10중량%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-10중량%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 상기 조성물 100중량%의 부족분은 경화제가 혼합된 도료 조성물인 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물.
제5항에 있어서,

상기 나노은은,

크기가 10-100nm이고, 순도는 99.99중량%인 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물.
제5항에 있어서,

상기 황산바륨은,

침강성 황산바륨계가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물.
제5항에 있어서,

상기 탈크는,

함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물.
제5항에 있어서,

상기 실리카는,

크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 물탱크, 강관 및 밸브 등 수도용 기자재 내면용으로 나노은을 포함한 BPA Free Type(Bisphenol A Free Type)의 무용제 에폭시 도료 조성물.