KR100918623B1 - 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터 제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연환기장치 코팅용 조성물로서, (ⅰ) 아크릴계 중합체; (ⅱ) 발수제; (ⅲ) 항균제; (ⅳ) 근적외선 흡수제; (ⅴ) 자외선 흡수제; (ⅵ) 실란계열 계면활성제; 및 (ⅶ) 용매를 포함함으로써, 자연환기장치의 표면에 코팅시 건축물의 외부 공기와의 온도차이 및 결로현상으로 인해 발생하는 수분을 차단하여 자연환기장치의 물성과 형태의 변화를 최소화하며, 수분으로 인해 세균이 증식하는 것을 억제하여 실내공기의 오염을 방지함과 동시에 건축물 외부의 태양광으로 인한 자연환기장치의 색상변화를 방지할 뿐만 아니라 접착성이 우수하고 영구적으로 사용가능하여 친환경적이고 경제적인 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터 제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자연환기장치, 코팅, 항균성, 방수성, 발수제, 결로방지

Description

자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터 제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법{ANTIBIOTIC AND WATERPROOF COMPOSITION FOR COATING NATURAL VENTILATING DEVICE, NATURAL VENTILATING DEVICE PREPARED THEREFROM AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 건축물의 자연환기장치의 표면에 코팅시 건축물 외부 공기와의 온도차이 및 결로현상으로 인해 발생하는 수분을 차단하여 자연환기장치의 물성과 형태의 변화를 최소화하며, 수분으로 인해 세균이 증식하는 것을 억제하여 실내공기의 오염을 방지함과 동시에 건축물 외부의 태양광으로 인한 자연환기장치의 색상변화를 방지하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터 제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근들어 건축물 부문 에너지 절약 기준이 강화됨에 따라 건축물의 밀폐 성능은 향상되고 있는 반면에 이로 인하여 건축물 내의 공기의 오염도는 악화되어 가고 있다. 이러한 문제점이 대두되면서 공공주택 건물의 신축시 세대내 단위시간당 실내공기의 환기량을 법제화하고 있다.
종래 실내공기를 환기시키기 위한 방법으로는 창문을 열어 건축물의 바람이 불어오는 쪽 창문으로부터 실외공기를 유입시키고 반대쪽 창문으로 실내공기를 유출시켜 교환시키는 강제식 환기방법이 주로 사용되었다.
그러나, 강제식 환기방법은 열에너지를 함께 유출시키므로 동절기에는 열손실을 일으켜 실내온도를 급격하게 낮추고 하절기에는 냉방시 실내온도를 급격하게 높이게 되므로 에너지 사용량과 비용이 증가되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 외부인의 침입이 가능하며, 먼지, 황사 등의 외부 오염물질이나 소음이 여과없이 실내로 유입되며 갑자기 비가 내리는 경우에는 빗물이 실내로 유입되는 문제점이 있다.
따라서, 창문을 개방할 필요없이 간단한 조작만으로 실내공기의 환기를 가능하게 하는 자연환기장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
자연환기장치는 실외의 자연풍과 실내의 온도 및 기압의 차이를 이용하여 공기를 환기시키기 위한 장치로, 일정한 환기량을 유지하기 위하여 기하학적인 구조로 설계되어 있다. 또한, 자연환기장치의 실외공기 유입통로에는 각종 오염물질의 유입을 방지하기 위한 필터가 구비되어 있으며 이러한 필터는 청소 및 교환이 가능하여 편리하다.
이와 같이, 자연환기장치를 이용하는 경우에는 창문을 개방할 필요가 없어 에너지의 사용량과 비용을 감소시키며 외부인의 침입을 방지할 수 있다.
그러나, 실내공기와 실외공기의 온도차이, 결로현상 및 장마철에 유입된 빗물로 인해 자연환기장치의 구조물에 수분이 발생되며, 수분으로 인하여 자연환기장치의 구조물이 녹슬게 되며 각종 세균이 증식하게 되어 실내로 유입되는 공기를 오 염시키게 되는 문제점이 있다. 이러한 현상은 최근들어 주택의 발코니(balcony) 확장하여 실내공간을 연장하는 경우 더욱 심각해지고 있다.
또한, 자연환기장치는 건출물의 외관을 고려하여 고급스러운 형태로 제조되고 있는데 태양광에 장시간 노출되는 자연환기장치 외부의 색상이 탈색 또는 변색되어 미관을 저해시키는 문제점이 있다.
따라서, 자연환기장치에 항균성, 방수성 및 탈색을 방지하는 물성을 부여하는 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 아크릴계 중합체, 발수제, 항균제, 근적외선 흡수제, 자외선 흡수제 및 용매를 포함하는 조성물을 자연환기장치에 담지하여 코팅하는 경우, 항균 및 방수성이 향상되고 태양광에 의한 변색 및 탈색이 방지되는 것을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 자연환기장치의 표면에 코팅시 수분을 차단하여 자연환기장치의 물성과 형태의 변화를 최소화하며, 수분으로 인해 세균이 증식하는 것을 억제하여 실내공기의 오염을 방지함과 동시에 건축물 외부의 태양광으로 인한 자연환기장치의 색상변화를 방지하는 자연환기장치 코팅용을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물을 도포하여 제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 자연환기장치 코팅용 조성물로서, (ⅰ) 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000인 아크릴계 중합체 15 내지 50 중량%; (ⅱ) 불소계 수지, 실란계 화합물 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 발수제 3 내지 10 중량%; (ⅲ) SiO2, Al2O3, ZnO 및 Ag2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 항균제 0.5 내지 7 중량%; (ⅳ) 프로탈시아닌, 나프탈로시아닌 및 안트라퀴논으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 근적외선 흡수제 2 내지 5 중량%; (ⅴ) 벤조트리아졸, 벤조페논, 환상 이미노에스테르, 아릴화 시아노아크릴레이트, 트리아진, 이산화티탄, 산화아연 및 이산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제 2 내지 5 중량%; (ⅵ) 아미노실란, 비닐벤질실란 및 머캅토실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란계열 계면활성제 0.5 내지 2.5 중량%; 및 (ⅶ) 용매 30 내지 60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 자연환기장치의 표면에 제1항 또는 제2항의 조성물로부터 형성된 항균 및 방수성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 제1항 또는 제2항의 코팅용 조성물을 제조하는 제1단계; 제조된 조성물을 3 내지 7 ℃로 냉각시키고 5 내지 60분 동안 숙성시키는 제2단계; 숙성된 조성물을 20 내지 40 ℃로 승온시키고 초음파를 1 내지 30분 동안 가하여 분산시키는 제3단계; 분산된 조성물에 초음파를 가하며 자연환기장치를 1 내지 30초 동안 담지시키는 제4단계; 및 담지된 자연환기장치를 20 내지 90 ℃의 송풍으로 1 내지 60분 동안 건조시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 자연환기장치의 표면을 항균 및 방수성 조성물로 코팅함으로써 건축물의 외부공기와의 온도차이 및 결로현상으로 인해 발생하는 수분을 차단하여 자연환기장치의 물성과 형태의 변화를 최소화하며, 수분으로 인해 세균이 증식하는 것을 억제하여 실내공기의 오염을 방지한다. 또한 건축물 외부의 태양광으로 인한 자연환기장치의 색상변화를 방지한다. 뿐만 아니라 자연환기장치 완제품에 간단한 방법으로 적용할 수 있으며, 접착성이 우수하고 영구적으로 사용가능하여 친환경적이고 경제적이다.
본 발명은 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물, 이로부터 제조된 자연환기장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 자연환기장치 코팅용 조성물은 (ⅰ) 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000인 아크릴계 중합체 15 내지 50 중량%; (ⅱ) 불소계 수지, 실란계 화합물 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 발수제 3 내지 10 중량%; (ⅲ) SiO2, Al2O3, ZnO 및 Ag2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 항균제 0.5 내지 7 중량%; (ⅳ) 프로탈시아닌, 나프탈로시아닌 및 안트라퀴논으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 근적외선 흡수제 2 내지 5 중량%; (ⅴ) 벤조트리아졸, 벤조페논, 환상 이미노에스테르, 아릴화 시아노아크릴레이트, 트리아진, 이산화티탄, 산화아연 및 이산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제 2 내지 5 중량%; (ⅵ) 아미노실란, 비닐벤질실란 및 머캅토실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란계열 계면활성제 0.5 내지 2.5 중량%; 및 (ⅶ) 용매 30 내지 60 중량%를 포함한다.
보다 바람직하게, 본 발명의 자연환기장치 코팅용 조성물은 (ⅰ) 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000인 아크릴계 중합체 20 내지 45 중량%; (ⅱ) 불소계 수지, 실란계 화합물 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 발수제 4 내지 8 중량%; (ⅲ) SiO2, Al2O3, ZnO 및 Ag2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 항균제 1 내지 5 중량%; (ⅳ) 프로탈시아닌, 나프탈로시아닌 및 안트라퀴논으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 근적외선 흡수제 2.5 내지 4.5 중량%; (ⅴ) 벤조트리아졸, 벤조페논, 환상 이미노에스테르, 아릴화 시아노아크릴레이트, 트리아진, 이산화티탄, 산화아연 및 이산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제 2.5 내지 4.5 중량%; (ⅵ) 아미노실란, 비닐벤질실란 및 머캅토실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란계열 계면활성제 0.7 내지 2.2 중량%; 및 (ⅶ) 용매 35 내지 57 중량%를 포함한다.
본 발명의 조성물에 있어서 수지 성분인 (ⅰ) 아크릴계 중합체는 아크릴계 단량체로부터 중합된 고분자 또는 올리고머일 수 있으며, 본 발명의 발수제, 특히 실란계 화합물의 작용기와 상호결합을 형성할 수 있는 하이드록시기를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 발수제와의 상호결합을 통하여 건조 또는 경화되어 균일한 두께의 코팅층을 형성함으로써 원하는 물성을 균일하게 부여할 수 있다.
상기 아크릴계 중합체를 중합하기 위한 단량체로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트등을 사용할 수 있으며, 하이드록시기를 포함하는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페닐옥시프로필(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올모노(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시알킬(메타)아크릴로일포스페이트, 4-하이드록시사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올모노(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜모노(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄디(메타)아크릴레이트 등을 단독 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 중합체는 폴리스티렌아크릴로니트릴(PSAN) 등과 같은 공중합체일 수도 있다.
상기 아크릴계 중합체는 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 50,000 내지 100,000인 것이다. 중량평균분자량이 10,000 미만이거나 또는 200,000을 초과하는 경우에는 조성물의 점도 조절이 용이하지 않고, 자연환기장치 코팅 기재에 적용시 균일한 코팅층을 형성하기 어려워 시공성이 좋지 않다.
상기 아크릴계 중합체는 본 발명의 코팅용 조성물에 15 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 내지 47 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 15 중량% 미만 또는 50 중량%를 초과하는 경우에는 균일한 코팅층을 얻지 못하며, 이로 인해 최종 코팅층의 물성이 저하될 가능성이 있다.
본 발명의 조성물에 있어서 (ⅱ) 발수제는 방수성을 부여하여 수분을 차단하며, 수분으로 인해 세균이 증식하는 것을 방지하기 위한 것으로, 불소계 수지, 실란계 화합물 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 불소계 수지로는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 테트라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 또는 폴리불화비닐라덴(PVDF) 등을 사용할 수 있다.
상기 실란계 화합물로는 폴리디메틸실록산, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 이소옥틸트리메톡시실란 또는 이소옥틸트리에톡시실란 등을 사용할 수 있다.
상기 왁스로는 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 유동 파라핀, 카르보나 왁스, 마이크로 왁스, 밀납 또는 백납 등을 사용할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 발수제는 실란계 화합물과 불소계 수지가 8~9:2~1의 중량비로 혼합된 것을 사용하는 것이다.
상기 발수제는 본 발명의 코팅용 조성물에 3 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 4 내지 8 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 3 중량% 미만인 경우에는 원하는 방수성을 기대하기 어려우며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 화학적인 안정성을 저하시킬 수 있으며 점도가 증가하고 투명도가 감소하여 완제품의 색상을 변화시킨다.
본 발명에 있어서 (ⅲ) 항균제는 발수제의 사용으로 인해 세균의 증식이 억제되는 효과와 더불어 항균성을 더욱 증가시켜 실내로 유입되는 공기의 오염을 방지하기 위한 것으로, SiO2, Al2O3, ZnO 및 Ag2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상을 사용할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 항균제는 Ag2O3와 SiO2가 1~9:9~1의 중량비로 혼합된 것을 사용하는 것이다.
상기 항균제는 본 발명의 코팅용 조성물에 0.5 내지 7 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 5 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 0.5 중량% 미만인 경우에는 원하는 항균성을 기대하기 어려우며, 7 중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 항균성을 얻기 어려워 비용만 더 소요된다.
본 발명에 있어서 (ⅳ) 근적외선 흡수제는 외부의 태양광으로부터 열작용을 하는 780 내지 2,000 ㎚ 영역의 근적외선을 차단함으로써 온도가 상승되는 것을 방지하여 자연환기장치 전반에 걸쳐 발생하는 온도차이를 완화시키고 결로를 방지하기 위한 것으로, 프로탈시아닌, 나프탈로시아닌 및 안트라퀴논으로 이루어지는 군 으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 근적외선 흡수제는 본 발명의 코팅용 조성물에 2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.5 내지 4.5 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 원하는 근적외선 차단효과를 기대하기 어려우며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 화학적인 안정성을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 있어서 (ⅴ) 자외선 흡수제는 외부의 태양광으로부터 화학작용을 일으키는 400 ㎚ 이하의 자외선을 차단함으로써 건축물 외부에 노출되는 자연환기장치의 색상이 탈색 또는 변색되는 것을 방지하기 위한 것으로, 벤조트리아졸, 벤조페논, 환상 이미노에스테르, 아릴화 시아노아크릴레이트, 트리아진, 이산화티탄, 산화아연 및 이산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 본 발명의 코팅용 조성물에 2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.5 내지 4.5 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 원하는 자외선 차단효과를 기대하기 어려우며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 화학적인 안정성을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 있어서 (ⅵ) 실란계열의 계면활성제는 수지 성분인 아크릴계 중합체가 분산성을 향상시켜 코팅층의 와관을 개선하기 위한 것으로, 아미노실란, 비닐벤질실란, 머캅토실란을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 실란계열의 계면활성제는 본 발명의 코팅용 조성물에 0.5 내지 2.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.7 내지 2.2 중량%로 포함되 는 것이다. 그 함량이 0.7 중량% 미만인 경우에는 분산 효과가 미미하여 균일한 코팅층을 형성하기 어려우며, 2.2 중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 시공성을 저하시킨다.
본 발명에 있어서 (ⅶ) 용매는 코팅용 조성물을 희석시키고 각 성분들을 확산 및 분산시키는 역할을 하는 것으로, 코팅 조성물에 통상적으로 사용되는 용매를 사용할 수 있다.
상기 용매는 부틸아세테이트, 메틸이소부틸케톤, 에틸렌글리콜모노부틸에테르가 30~40:20~30:2~4의 중량비로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 메틸이소부틸케톤은 코팅 조성물의 각 성분을 안정화시키며, 에틸렌글리콜모노부틸에테르는 코팅 조성물의 각 성분을 분산시켜 최종 코팅층의 항균성 및 방수성의 발현에 우수한 효과를 나타낸다.
상기 용매는 본 발명의 코팅용 조성물에 30 내지 60 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 35 내지 57 중량%로 포함되는 것이다.
본 발명의 자연환기장치 코팅용 조성물은 (ⅷ) 10시간 반감기 온도가 80 ℃ 이하인 열중합 개시제를 더 포함할 수 있다. 열중합 개시제는 조성물을 코팅 기재인 자연환기장치에 적용시 중합개시를 유도하여 코팅층 형성 시간을 단축시키고 코팅층의 물성과 시공성을 향상시킨다.
상기 열중합 개시제로는 이소부티릴퍼옥사이드(10시간 반감기 온도:33℃), 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드(54 ℃), ο-클로로벤조일퍼옥사이드(54 ℃), 비스-3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드(60 ℃), 라우로일퍼옥사이드(61 ℃), 벤조일퍼 옥사이드(72 ℃), ρ-클로로벤조일퍼옥사이드75 ℃) 등의 디아실퍼옥사이드; 2,4,4-트리메틸펜틸퍼옥시네오데카노에이트(41 ℃), α-큐밀퍼옥시네오데카노에이트(38 ℃), t-부틸퍼옥시네오데카노에이트(47 ℃), t-부틸퍼옥시네오헥사노에이트(54 ℃), t-부틸퍼옥시피발레이트(56 ℃), 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(64 ℃), t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(70 ℃), t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(74 ℃), t-부틸퍼옥시이소부틸레이트(78 ℃) 등의 퍼옥시에스테르; 디-3-메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트(43 ℃), 디-2-에틸헥실퍼옥시디카르보네이트(44 ℃), 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트(44 ℃), 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트(45 ℃) 등의 퍼옥시카르보네이트; 2,2′-아조비스이소부티로니트릴(64 ℃), 2,2′-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(52 ℃) 및 2,2′-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(64 ℃) 등의 아조화합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 개시제는 본 발명의 코팅용 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 코팅용 조성물은 점증제, 방부제, 충전제, 안료 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 자연환기장치는 본 발명의 코팅 조성물로부터 형성된 항균 및 방수성 코팅층을 포함하는 건축물의 창호에 사용되는 자연환기장치이다.
본 발명의 항균 및 방수성 자연환기장치의 제조방법은 본 발명의 자연환기장치 코팅용 조성물을 제조하는 제1단계; 제조된 조성물을 3 내지 7 ℃로 냉각시키고 5 내지 60분 동안 숙성시키는 제2단계; 숙성된 조성물을 20 내지 40 ℃로 승온시키고 초음파를 1 내지 30분 동안 가하여 분산시키는 제3단계; 분산된 조성물에 초음파를 가하며 자연환기장치를 1 내지 30초 동안 담지시키는 제4단계; 및 담지된 자연환기장치를 20 내지 90 ℃의 송풍으로 1 내지 60분 동안 건조시키는 제5단계를 포함한다.
상기 제3단계 및 제4단계는 코팅 조성물에 초음파를 가하여 줌으로써 코팅 조성물에 함유된 항균제를 분산시켜 자연환기장치에 균일한 코팅층을 형성한다.
상기 제5단계는 40 내지 80 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 제5단계는 최대 40 %의 습도 하에서 수행되며, 송풍의 세기를 강에서 약으로 조절하면서 수행되는 것이 바람직하다.
도 1에 본 발명의 실시예 1에 따른 항균 및 방수성 코팅층을 포함하는 자연환기장치의 일례를 나타내었다. 도 1에 나타낸바와 같이, 자연환기장치는 일정한 환기량을 유지하기 위하여 기하학적인 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명에서는 자연환기장치를 코팅용 조성물에 담지시켜 코팅함으로써 자연환기장치의 표면 뿐만 아니라 내부의 기하학적인 구조 전반에 걸쳐 코팅층을 형성함으로써 항균 및 방수성 효과를 극대화한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양 한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
<자연환기장치 코팅용 조성물의 제조>
중량평균분자량이 78,000인 아크릴계 중합체 35 중량%, 이소부틸트리메톡시실란과 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)이 8:2의 중량비로 혼합된 발수제 4 중량%, Ag2O3와 SiO2가 9:1의 중량비로 혼합된 항균제 3 중량%, 프로탈시아닌 3.5 중량%, 벤조트리아졸 3 중량%, 아미노실란 1 중량%, 부틸아세테이트, 메틸이소부틸케톤 및 에틸렌글리콜모노부틸에테르가 35:25:3의 중량비로 혼합된 용매 50.5 중량%를 혼합하고 교반하여 자연환기장치 코팅용 조성물을 제조하였다.
<자연환기장치의 코팅>
제조된 코팅용 조성물을 중앙에 열전달 장치가 구비된 용기에 넣고 5 ℃로 냉각시켜 20분 동안 숙성시켰다. 숙성된 조성물을 열전달 장치를 이용하여 30 ℃로 승온시키고 초음파를 30분 동안 가하여 가라앉은 항균제를 고르게 분산시키고, 초음파를 계속 가해주면서 자연환기장치 완제품(필터 제외)을 조성물에 10초 동안 담지하였다. 담지된 자연환기장치를 꺼내어 80 ℃의 송풍으로 60분 동안 건조시켰다. 이때, 습도는 35 %를 유지하였으며, 30분 동안 강한 송풍으로 건조하고 나머지 30분 동안은 약한 송풍으로 건조하여 코팅된 자연환기장치를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 조성물 100 중량부에 대하여 이소부티릴퍼옥사이드(10시간 반감기 온도:33℃) 0.07 중량부를 더 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 이소부틸트리메톡시실란과 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)이 8:2의 중량비로 혼합된 발수제 7 중량%, Ag2O3와 SiO2가 9:1의 중량비로 혼합된 항균제 5 중량%와 용매 45.5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 이소부틸트리메톡시실란과 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)이 8:2의 중량비로 혼합된 발수제 10 중량%와 용매 44.5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 발수제로 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 발수제로 이소부틸트리메톡시실란을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 이소부틸트리메톡시실란과 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)이 8:2의 중량비로 혼합된 발수제 2 중량%와 용매 52.5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 이소부틸트리메톡시실란과 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)이 8:2의 중량비로 혼합된 발수제 12 중량%와 용매 42.5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 SiO2 0.4 중량%와 용매 53.1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 SiO2 8 중량%와 용 매 45.5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 5
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 프로탈시아닌을 사용하지 않고 용매를 54 중량%로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 6
상기 실시예 1에서 자연환기장치 코팅용 조성물의 제조시 벤조트리아졸을 사용하지 않고 용매를 53.5 중량%로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 7
상기 비교예 1에서 자연환기장치의 코팅시 숙성된 조성물을 열전달 장치를 이용하여 30 ℃로 승온시키고 초음파를 0.5분 동안 가한 후, 여기에 자연환기장치를 담지한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
시험예 1. 항균성 시험
대장균(E.coli 0157)을 배양하기 위한 통상의 배지에 실시예 1에서 제조된 코팅용 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하고, 형성된 코팅층에 대장균을 접종하여 25 ℃에서 24시간 동안 배양하였다. 이를 코팅층을 형성하지 않은 배지에 대장균을 접종하여 배양한 것과 비교하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 코팅층을 형성하지 않은 배지(a)에서는 대장균이 성장한 반면, 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 도포하여 코팅층을 형성한 배지에서는 대장균이 성장하지 않아 항균성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
시험예 2. 방수성 시험
(1) 자연환기장치 소재의 표면 관찰
상기 실시예 1에서 제조된 코팅용 조성물을 자연환기장치의 소재에 코팅하여 코팅층을 형성하고, 여기에 증류수를 떨어뜨려 물방울이 형성되는 모양을 관찰하였다. 또한, 코팅층이 형성되지 않은 자연환기장치의 소재에서도 상기와 동일한 방법으로 시험하여, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅용 조성물을 도포하여 코팅층을 형성한 자연환기장치의 소재(a)에서는 물방울이 퍼지지 않고 볼록한 형태로 존재하였으며, 코팅층을 형성하지 않은 자연환기장치의 소재(b)에서는 물방울이 볼록한 형태가 아닌 옆으로 퍼진 형태로 존재하는 것을 확인할 수 있었다.
(2) 접촉각 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 코팅용 조성물을 자연환기장치의 소재에 코팅하여 코팅층을 형성하고, 여기에 증류수를 떨어뜨려 물방울과 코팅층 사이의 각을 25 ℃에서 접촉각계로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 접촉각이 클수록 소수성을 나타내며, 접촉각이 작을수록 친수성을 나타낸다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7
접촉각(°) 115 115 117 120 111 113 101 115 113 112 110 114 101
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 코팅용 조성물로 형성된 코팅층은 방수성이 우수하였다. 반면, 발수제가 본 발명의 범위 미만으로 포함된 비교예 1은 방수성이 미미하였으며, 과량의 발수제를 포함하는 비교예 2는 방수성은 우수하였으나 조성물의 점도를 높여 시공성을 저하시키고 코팅층의 색상 변화를 유발하였다. 항균제가 본 발명의 범위 미만으로 포함된 비교예 3은 실시예에서와 유사한 방수성을 나타내었으나 항균성이 미미하였고, 과량의 항균제를 포함하는 비교예 4는 코팅층의 표면이 균일하지 않았다. 또한, 근적외선 흡수제를 포함하지 않는 비교예 5와 6은 각각 열작용과 화학작용의 차단효과가 다소 저하되어 방수성과 탈색방지 효과가 저하되었다. 뿐만 아니라, 초음파를 짧은 시간 동안 가해준 후 제조한 비교예 7은 가라앉은 향균제 및 조성물이 고루 분산되지 않아 항균성 및 방수성이 저하되었다.
시험예 3. 근적외선 및 자외선 차단율 시험
실시예 1에서 제조된 코팅용 조성물을 자연환기장치의 소재에 코팅하여 코팅층을 형성하고 분광광도계를 이용하여 근적외선 및 자외선 차단율을 측정하였다. 그 결과, 근적외선 차단율은 95.0 %이고 자외선 차단율은 99.5 %로 태양광의 열작용으로 인한 온도차이를 완화시키고 화학작용으로 인한 탈색 및 변색을 방지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 항균 및 방수성 자연환기장치의 일례를 나타낸 사진이다.
도 2는 통상의 대장균 배양 배지에 대장균을 접종하고 배양한 사진(a)과 본 발명의 실시예 1에 따른 코팅용 조성물로부터 형성된 코팅층을 포함하는 배지에 대장균을 접종하고 배양한 사진(b)이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 코팅용 조성물로부터 형성된 코팅층을 포함하는 자연환기장치 소재의 표면에 증류수를 떨어뜨린 후 물방울의 형태를 나타낸 사진(a)과 코팅층을 포함하지 않는 자연환기장치 소재의 표면에 증류수를 떨어뜨린 후 물방울의 형태를 나타낸 사진(b)이다.

Claims (15)

  1. 자연환기장치 코팅용 조성물로서,
    (ⅰ) 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000인 아크릴계 중합체 15 내지 50 중량%;
    (ⅱ) 불소계 수지, 실란계 화합물 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 발수제 3 내지 10 중량%;
    (ⅲ) SiO2, Al2O3, ZnO 및 Ag2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 항균제 0.5 내지 7 중량%;
    (ⅳ) 프로탈시아닌, 나프탈로시아닌 및 안트라퀴논으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 근적외선 흡수제 2 내지 5 중량%;
    (ⅴ) 벤조트리아졸, 벤조페논, 환상 이미노에스테르, 아릴화 시아노아크릴레이트, 트리아진, 이산화티탄, 산화아연 및 이산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제 2 내지 5 중량%;
    (ⅵ) 아미노실란, 비닐벤질실란 및 머캅토실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란계열 계면활성제 0.5 내지 2.5 중량%; 및
    (ⅶ) 용매 30 내지 60 중량%를 포함하는 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자연환기장치 코팅용 조성물은
    (ⅰ) 중량평균분자량이 10,000 내지 200,000인 아크릴계 중합체 20 내지 45 중량%;
    (ⅱ) 불소계 수지, 실란계 화합물 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 발수제 4 내지 8 중량%;
    (ⅲ) SiO2, Al2O3, ZnO 및 Ag2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종 이상의 항균제 1 내지 5 중량%;
    (ⅳ) 프로탈시아닌, 나프탈로시아닌 및 안트라퀴논으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 근적외선 흡수제 2.5 내지 4.5 중량%;
    (ⅴ) 벤조트리아졸, 벤조페논, 환상 이미노에스테르, 아릴화 시아노아크릴레이트, 트리아진, 이산화티탄, 산화아연 및 이산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제 2.5 내지 4.5 중량%;
    (ⅵ) 아미노실란, 비닐벤질실란 및 머캅토실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 실란계열 계면활성제 0.7 내지 2.2 중량%; 및
    (ⅶ) 용매 35 내지 57 중량%를 포함하는 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (ⅰ) 아크릴계 중합체는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페닐옥시프로필(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올모노(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시알킬(메타)아크릴로일포스페이트, 4-하이드록시사이클로헥실(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올모노(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜모노(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메타)아크릴레이트 및 트리메틸올에탄디(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 아크릴계 단량체가 중합된 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (ⅱ) 발수제는 폴리테트라플루오르에틸렌, 테트라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체, 테트라플루오르에틸렌-페르플루오트 알킬비닐에테르 공중합체 및 폴리불화비닐라덴으로 이루어지는 불소계 수지; 폴리디메틸실록산, 이소부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 이소옥틸트리메톡시실란 및 이소옥틸트리에톡시실란으로 이루어지는 실란계 화합물; 및 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 유동 파라핀, 카르보나 왁스, 마이크로 왁스, 밀납 및 백납으로 이루어지는 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (ⅱ) 발수제는 실란계 화합물과 불소계 수지가 8~9:2~1의 중량비로 혼합된 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (ⅲ) 항균제는 Ag2O3와 SiO2가 1~9:9~1의 중량비로 혼합된 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (ⅶ) 용매는 부틸아세테이트, 메틸이소부틸케톤 및 에틸렌글리콜모노부틸에테르가 30~40:20~30:2~4의 중량비로 혼합된 것임을 특징으로 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자연환기장치 코팅용 조성물은 (ⅷ) 10시간 반감기 온도가 80 ℃ 이하인 열중합 개시제를 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부로 더 포함 하는 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열중합 개시제는 이소부티릴퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, ο-클로로벤조일퍼옥사이드, 비스-3,5,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, ρ-클로로벤조일퍼옥사이드, 2,4,4-트리메틸펜틸퍼옥시네오데카노에이트, α-큐밀퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오헥사노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트, 디-3-메톡시부틸퍼옥시디카르보네이트, 디-2-에틸헥실퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 2,2′-아조비스이소부티로니트릴, 2,2′-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 및 2,2′-아조비스(2-메틸부티로니트릴)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 자연환기장치 코팅용 항균 및 방수성 조성물.
  10. 자연환기장치의 표면에 제1항 또는 제2항의 조성물로부터 형성된 항균 및 방수성 코팅층을 포함하는 것임을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자연환기장치는 건축물 창호에 사용되는 것을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치.
  12. 제1항 또는 제2항의 코팅용 조성물을 제조하는 제1단계;
    제조된 조성물을 3 내지 7 ℃로 냉각시키고 5 내지 60분 동안 숙성시키는 제2단계;
    숙성된 조성물을 20 내지 40 ℃로 승온시키고 초음파를 1 내지 30분 동안 가하여 분산시키는 제3단계;
    분산된 조성물에 초음파를 가하며 자연환기장치를 1 내지 30초 동안 담지시키는 제4단계; 및
    담지된 자연환기장치를 20 내지 90 ℃의 송풍으로 1 내지 60분 동안 건조시키는 제5단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제5단계는 40 내지 80 ℃에서 수행되는 것임을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제5단계는 최대 40 %의 습도 하에서 수행되는 것임을 특징으로 하는 항 균 및 방수성 자연환기장치의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제5단계는 송풍의 세기를 강에서 약으로 조절하여 수행되는 것임을 특징으로 하는 항균 및 방수성 자연환기장치의 제조방법.
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