KR100931618B1

KR100931618B1 - 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법과 그 조성물

Info

Publication number: KR100931618B1
Application number: KR1020090053422A
Authority: KR
Inventors: 우기석; 김차근; 이상효; 정승훈
Original assignee: 건설화학공업주식회사
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2009-12-14
Also published as: KR20090074010A

Abstract

본 발명은 나노은을 포함하여 항균, 방식의 기능을 갖춘 강관용 도료 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시 수지에 고밀도 나노은 분말을 투입하여 습윤분산제, 지방족 증점제, 실리콘레벨링제, 산화타타늄, 탈크 등 다양한 구성요소들을 혼합하여 제조한 강관용 도료 조성물 제조방법과 그 조성물에 관한 것이다.

따라서 본 발명으로서 나노은 선정에 따라 항균성능이 탁월한 도료를 공급함으로서 기존 강관내면의 문제점이 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.

산화티탄, 나노은, 도료 조성물

Description

나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법과 그 조성물{The painting matter and product method of painting matter}

일반적으로 최근에 환경문제가 심각하게 대두됨에 따라 강관산업에서 항균에 대한 많은 연구가 진행되고 있는 추세에 있다. 그러나 종래의 항균 코팅 제조는 불소계 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 외관면에서 소비자들의 불만을 야기하였다.

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 있으며, 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 대장균 등과 같이 인체에 미치는 유해 미생물이 활성화되어 위생상에 심각한 문제를 일으킬 수 있으며, 또한 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. 또한 항균 및 방식성 효과를 얻기 위하여 바인더 주 사슬에 나노은을 투입하여 변성시켜야 함으로 이에 따른 지속성 문제가 발생하였다. 즉, 도료 제조시 분산성이 떨어지고, 크레이터링(Cratering)현상, 침강성 등 물성에서 많은 문제점이 나타났다.

본 발명은 나노은을 포함하여 항균, 방식의 기능을 갖춘 강관용 도료 조성물과 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지는 에폭시 수지에 고밀도 나노은 분말을 투입하여 습윤분산제, 지방족 증점제, 실리콘레벨링제, 산화타타늄, 탈크 등 다양한 구성요소들을 혼합하여 제조한 강관용 도료 조성물 제조방법과 그 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명은 강관용 도료 조성물 제조방법에 있어서, 제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제를 분산용기에서 250-600rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계와; 제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 700-1200rpm으로 10-50분간 교반하면서 습윤시키는 단계와; 제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 50마이크론 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 700-1200rpm으로 교반하면서 30-70℃로 온도 상승시키는 단계와; 제4단계: 3단계 후에, 0.1-5%의 메틸에틸케톤과, 0.1-5%의 키실렌을 투입하고 300-500rpm으로 저속 교반 을 유지하는 단계와; 제5단계: 4단계 후에, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 숙성시키는 단계들로; 이루어져 강관의 내부에 도포되는 도료 조성물을 제작하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법이다.

본 발명에 따라 상기 제2단계에서 투입되는 나노은은, 10-100nm 이고, 순도는 99.99%인 것을 특징으로 하는 나노은을 포함하고; 상기 제2단계의 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 제2단계의 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법이다.

또한 본 발명은 강관용 도료 조성물에 있어서, 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 0.1-5%의 메틸에틸케톤, 0.1-5%의 키실렌, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제가 화합된 도료 조성물인 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물이다.

본 발명에 따라 상기 나노은은, 10-100nm 이고, 순도는 99.99%인 것을 특징으로 하는 나노은을 포함하고; 상기 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물이다.

본 발명으로서 나노은 선정에 따라 항균성능이 탁월한 도료를 공급함으로서 기존 강관내면의 문제점이 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, 강관용 도료 조성물 제조방법에 있어서, 제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제를 분산용기에서 250-600rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계와; 제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 700-1200rpm으로 10-50분간 교반하면서 습윤시키는 단계와; 제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 50마이크론 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제 를 가하고, 700-1200rpm으로 교반하면서 30-70℃로 온도 상승시키는 단계와; 제4단계: 3단계 후에, 0.1-5%의 메틸에틸케톤과, 0.1-5%의 키실렌을 투입하고 300-500rpm으로 저속 교반을 유지하는 단계와; 제5단계: 4단계 후에, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 숙성시키는 단계들로; 이루어져 강관의 내부에 도포되는 도료 조성물을 제작하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법을 제공한다.

상기 본 발명에 따라 상기 투입되는 나노은은, 10-100nm, 순도는 99.99%이고; 상기 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제2목적에 따라 강관용 도료 조성물에 있어서, 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 0.1-5%의 메틸에틸케톤, 0.1-5%의 키실렌, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제가 화합된 도료 조성물인 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물을 제공한다.

상기 본 발명에 따라 상기 나노은은, 10-100nm, 순도는 99.99%인 것을 특징으로 하는 나노은을 포함하고; 상기 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있으며; 상기 실리카는, 크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용될 수 있는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법과 그 조성물을 상세히 설명한다.

발명은 그 제조방법에 있어서, 제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제를 분산용기에서 250-600rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계를 거친다.

즉, 에폭시수지, 분산제, 증점제 및 실리콘 첨가제를 교반하는 것이다.

이때 상기 에폭시 수지의 경우 바인더를 칭하는 것으로 1분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지며, 에폭시 당량이 160-600의 에폭시 수지를 1종 또는 2종 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. 그리고 본 발명에서 상기 에폭시수지의 경우, 전체 도료 조성물의 중량비 대비 10-40%를 투입하는데, 40% 이상 투입시 상대적으로 체질안료 및 첨가제의 함량이 작아져 점도 조정이 어려우며, 에폭시 10% 이하 투입시는 도료의 유동성이 떨어져 부착성이 약하게 된다.

상기 분산제는 같이 투입되는 각각의 구성요소들이 용이하게 혼합되고, 적정한 분포도로서 그 상태를 유지시킬 수 있도록 해주는 역할을 하는데 본 발명에서는 안료와의 친화력이 우수한 블록화된 공중합수지계열 첨가제를 사용하며, 그 함량은 0.1-2.0 중량부 이내가 바람직하다. 증점제는 페인트 중의 안료의 침강을 방지하고 적절한 점도를 유지하기 위해 투입하는데, 용제를 이용하여 점도를 맞추기는 어려울 경우가 발생시 상기 증점제를 투입한다. 페인트란 페인팅되는 벽면의 환경에 따라 적정한 점도가 필요하다. 이유는 페인팅 작업시 흘러내리는 것을 방지하고 뭉치는 현상을 방지하기 위한 것이다. 실리콘첨가제는 0.1-5%로 투입되는데, 도료의 도장작업시 레벨링성을 좋게 해주는 도막 표면조절제 기능을 한다.

그리고 본 발명은 다음으로 제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 700-1200rpm으로 10-50분간 교반하면서 습윤시키는 단계를 거친다. 즉, 상기 제1단계를 거치며 교반된 교반물에 산화티타늄, 탈크, 실리카, 알루미늄 트리포스 페이트, 나노은 및 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 다시 교반을 한다. 따라서 이때 투입되는 구성요소들의 물적 특성을 살펴본다.

먼저 산화티타늄은 백색안료로 사용되고, 탈크는 함수규산마그네슘계, 스티타트계가 사용되는데, 하나 이상이 선택적으로 혼합되어 사용이 가능하다. 그리고 방청안료로 알려진 징크포스페이트와 알루미늄 트리포스페이트는 인산화안료가 적당하다. 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 99.99%로 구성된 나노은 0.1-5%의 중량부 이내의 조성으로 적용한다. 이때 상기 고밀도 나노은이 5 중량부 이상 투입된다면 항균효과는 좋은 반면에 경제성이 떨어지고, 0.5% 중량부 이하로 적용시에는 항균효과가 전혀 나타나지 않는다. 그리고 상기 벤토나이트 침강방지제의 경우 퀘트메리 암모늄 화합물계 벤토나이트를 키시렌에 팽윤시킨 침강방지제가 가장 바람직하다. 이 침강방지제는 중량비 1-10%로 투입되는데, 10% 이상이면 침강방지효과가 좋으나 칙소성이 증가하고 점도가 상승하여 작업성이 떨어진다. 또한 1% 이하이면 장기간 도료 보관시 도료가 침강할 뿐만 아니라 케이크가 형성되어 유동성을 잃어버린다.

다음으로 본 발명은 제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 50마이크론 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 700-1200rpm으로 교반하면서 30-70℃로 온도 상승시키는 단계를 거친다. 즉, 상기 제2단계를 통해 제조된 교반물을 분산기를 이용하여 50마이크론 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, 0.1-5%의 메틸에틸케톤과, 0.1-5%의 키실렌을 투입하고 300-500rpm으로 저속 교반을 유지하는 단계를 거친다. 즉, 상기 교반물에 메틸에틸케톤과 키실렌을 투입하고 교반시킴으로 충분히 혼합 및 화합될 수 있도록 한다.

다음으로 본 발명은 제5단계: 4단계 후에, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 숙성시키는 단계를 거쳐 도료 조성물로 완성된다. 즉, 경화제로는 메타키실렌디아민으로 이루어진 변성지방족폴리아민을 적용하여 화학결합시키는 것이 바람직한데, 그 투입함량은 전술된 모든 구성요소를 선택 취합하여 투입하고, 100%의 중량비에서 나머지 부분에 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 광관의 내부 벽면에 페인팅되어 박테리아, 바이러스, 기타 유해한 미생물의 살균, 향균 작용을 할 수 있게 하는 것이다.

그런데 본 발명에서 상기 제2단계에서 투입되는 나노은은, 10-100nm 이고, 순도는 99.99%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.

다음으로 상기 제2단계의 탈크는, 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용될 수 있다. 일반적으로 탈크는 도막의 내구성을 향상시키기 위해 사용되는데, 이때 함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용됨이 바람직하다.

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 수도 있고, 2개를 적당한 비율로 혼합하여 투입할 수도 있다.

또한 본 발명은 전술된 강관용 도료 조성물에만 그 특징이 있는 것은 아니고, 그 강관용 도료 조성물에도 특징이 있다. 따라서 본 발명의 도료 조성물도 아래에서 설명한다.

즉, 본 발명은 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1- 5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 0.1-5%의 메틸에틸케톤, 0.1-5%의 키실렌, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제가 화합된 도료 조성물이다. 물론 상기 투입되는 구성요소(건)은 모두 전술된 제조방법을 통해 상세한 설명을 한 상태이기에 이곳에서는 생략한다. 단 이러한 물성을 지닌 본 발명의 도료 조성물은 강관의 내부에 페인팅되어 사용될 수 있기 위해 제작된 것임을 분명히 한다.

물론 도료 조성물에서 설명된 상기 나노은은, 10-100nm 이고, 순도는 99.99%인 것이 바람직하고; 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.

<표 1>

(중량부)

순위	구 분 항 목	비 교 예
순위	구 분 항 목	1	2	3	4	5
1	에폭시 수지	28	28	28	28	28
2	분산제	0.7	0.7	0.5	0.7	0.5
3	지방족 증점제	0.8	0.8	0.7	0.5	0.7
4	폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
5	산화티타늄	5	5	5	9.5	5
6	탈크	5	4.7	10	5	10
7	실리카	31	30	25	25	23
8	징크포스페이트	5	-	5	2	3
9	알루미늄 트리포스페이트	-	5	-	3	2
10	나노은(Ⅰ)	-	0.5	1	1.5	2
11	벤토나이트 침강방지제	5	5	5	5	5
12	피마자유 유도체 흐름방지제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
13	메틸에틸케톤	0.4	0.5	0.5	0.5	0.5
14	키실렌	0.4	0.6	0.6	0.6	0.6
15	변성지방족폴리아민	17.4	17.4	17.4	17.4	17.4
계		100.0	100.0	100.0	100.0	100.0

1) 수지 : 에폭시 수지 당량 160~600

2) 색상안료 : 산화티타늄(TiO₂ R 900, 듀폰사)

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

4) 방청안료 : 징크 포스페이트(인산화아연계), 알루미늄 트리포스페이트

5) 나노은(Ⅰ) : 사르푸-20X(에비씨 나노테크)

6) 침강방지제 : 벤토나이트(퀘트메리 암모늄 화합물계)를 7%이상 함유

7) 변성지방족폴리아민 : 메타키실렌디아민으로 이루어진 변성지방족폴리아민

상기 <표 1> 에 표시한 것처럼 1～15의 조성물중 1～4의 조성물을 순서대로 분산용기에 가한 후 450 rpm으로 10분간 혼합 교반 후, 5～11를 투입하여 900rpm으로 30분간 교반하면서 습윤 시킨다. 그 후 분산기를 이용하여 입도가 50 마이크론 이하로 분산시킨 후, 12을 가하여 900rpm으로 50~60℃으로 승온시킨다.

그 후 13~14를 가하여 450 rpm으로 저속교반 한다. 이렇게 해서 제조한 에폭시 항균 및 방식 도료는 기포를 함유하고 있어 일정한 시간동안 방치한 후 도료를 안정화시킨 다음 15항의 경화제를 가하여 혼합하고 20분간 숙성 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 마이크론이 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 고형분이 중량비로 75～80%로써, 크레브스(Krebs-Unit) 점도계로 120KU 이상 점도를 갖고 있었고, 비중은 1.40～1.60 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 방식도료임이 확인되었다.

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

이와 같은 방법으로 형성된 에폭시 항균 및 방식도료 및 미쓰비시 연필로 실험한 결과 H 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(%)	86.2	86.7	87.9	85.9	86.5
점도(25℃, KU)	130	135	128	120	125
비중(25℃)	1.46	1.48	1.57	1.48	1.47
입도(㎛)	50	50	50	50	50
용기내에서의 상태	○	○	○	○	○
지촉건조(20℃)	3시간	2시간	3시간	3시간	2시간
경화건조(20℃)	16시간	14시간	16시간	14시간	13시간
흐름성(원액, ㎛)	1000	800	1000	800	700
도장 작업성(Airless)	◐	◐	◐	○	○
연필경도(UNI)	1H	1H	HB	1H	2H
부착성	○	○	○	◎	◎
내충격성	○	○	○	○	○
내염수분무성	◐	○	◎	◎	◎
도료 저장안정성	△	△	△	◐	○
상도 적응성	◐	○	○	○	◎

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

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

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

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

4) 내염수분무성 : 5%-NaCI, 35℃×500시간 분무, 도막에 이상이 없고 부착성이 양호한 상태

5) 도료 저장안정성 : 40℃×1개월 및 점도 측정시 점도변화 15% 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. 25922 )을 사용하여 초기 접종균 농도 6.0±0.1×10⁴/㎖로 시험균액 35±1℃에 24시간 진탕 배양 후 균수를 측정한 시험결과는 아래 <표 3>과 같다.

<표3>

황색 포도상구균에 대한 항균력 시험은 접종균주 ( American Type Culture Collection No. 6538 )을 사용하여 초기 접종농도 5.5±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>

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 조성물을 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	28	28	28	28	28	28
2	분산제	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
3	지방족 증점제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
4	실리콘 용액 표면조절제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
5	산화티타늄	5	5	5	5	5	5
6	탈크	5	5	5	5	5	5
7	실리카	30.6	30.1	29.6	30.6	30.1	29.6
8	징크포스페이트	5	5	5	-	-	-
9	알루미늄 트리포스페이트	-	-	-	5	5	5
10	나노은(Ⅱ)	1.0	1.5	2.0	-	-	-
11	나노은(Ⅲ)	-	-	-	1.0	1.5	2.0
12	벤토나이트 침강방지제	5	5	5	5	5	5
13	피마자유 유도체 흐름방지제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
14	메틸에틸케톤	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
15	키실렌	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
16	변성지방족폴리아민	17.4	17.4	17.4	17.4	17.4	17.4
계		100.0	100.0	100	100.0	100.0	100.0

1) 수지 : 에폭시 수지 당량 160~600

2) 색상안료 : 산화티타늄(TiO₂ R 900, 듀폰사)

5) 나노은(Ⅱ) : 사루푸-엠비/피씨(에비씨 나노테크)

6) 나노은(Ⅲ) : 사루푸-엠비/피이티(에비씨 나노테크)

7) 침강방지제 : 벤토나이트(퀘트메리 암모늄 화합물계)를 7% 이상 함유

8) 변성지방족폴리아민 : 메타키실렌디아민으로 이루어진 변성지방족폴리아민

상기 <표 5>에 표시한 것처럼 1～16의 조성물중 1～4의 조성물을 순서대로 분산용기에 가한 후 450 rpm으로 10분간 혼합 교반 후, 5～12를 투입하여 900rpm으로 30분간 교반하면서 습윤 시킨다. 그 후, 분산기를 이용하여 입도가 50 마이크론 이하로 분산시킨 후, 13을 가하여 900rpm으로 50~60℃으로 승온시킨다. 그 후 14~15를 가하여 450 rpm으로 저속교반 한다. 이렇게 해서 제조된 에폭시 항균 및 방식도료는 기포를 함유하고 있어 일정한 시간동안 방치한 후 도료를 안정화시킨 다음 16항의 경화제를 가하여 혼합하고 20분간 숙성 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 마이크론이 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(%)	85.8	86.7	88.0	87.1	86.5	86.1
점도(25℃, KU)	124	130	125	120	125	120
비중(25℃)	1.45	1.45	1.58	1.57	1.47	1.46
입도(㎛)	50	50	50	50	50	50
용기내에서의 상태	○	○	○	○	○	○
지촉건조(20℃)	3시간	2시간	3시간	3시간	2시간	2시간
경화건조(20℃)	11시간	13시간	13시간	12시간	12시간	11시간
흐름성(원액, ㎛)	800	900	800	800	900	800
도장 작업성(Airless)	○	○	○	○	○	○
연필경도(UNI)	1H	2H	H	2H	2H	2H
부착성	○	○	○	○	○	○
내충격성	○	○	○	○	○	○
내염수분무성	◐	○	○	○	◎	◎
도료 저장안정성	◐	◐	◐	○	◐	○
상도 적응성	◐	○	○	○	◎	◎

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

(항균성 시험 2)

상기와 같이 제조한 항균활성을 갖는 에폭시 항균 및 방식도료를 코팅하여 상온 방치 후 도막에 대한 세균의 생육효과를 시험하는 방법인 쉐이크 플라스크 테 스트법으로 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. 25922 )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 (CFU/㎖)		감소율(%)
No.		나노은 함량	접촉 초기	24시간 후	감소율(%)
대조편		0.0%	2.7±0.1×10⁵	5.3×10⁵	-
비교예	6	1.0%		5.0×10³	99.1
	7	1.5%		4.9×10³	99.1
	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>

상기 실시예 1. 2. 3.의 결과와 같이 고밀도 나노은은 대장균, 황색포도상구 균에 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

강관용 도료 조성물 제조방법에 있어서,

제1단계: 도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제를 분산용기에서 250-600rpm으로 2-20분간 혼합 교반하는 단계와;

제2단계: 상기 1단계에서 교반된 교반물에, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제를 투입하여 700-1200rpm으로 10-50분간 교반하면서 습윤시키는 단계와;

제3단계: 그 후 분산기를 이용하여 입도가 50마이크론 이하의 입자로 분산시킨 후, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제를 가하고, 700-1200rpm으로 교반하면서 30-70℃로 온도 상승시키는 단계와;

제4단계: 3단계 후에, 0.1-5%의 메틸에틸케톤과, 0.1-5%의 키실렌을 투입하고 300-500rpm으로 저속 교반을 유지하는 단계와;

제5단계: 4단계 후에, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제를 투입하고 교반하여, 10-40분간 숙성시키는 단계들로; 이루어져 강관의 내부에 도포되는 도료 조성물을 제작하는 것을 특징으로 하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계에서 투입되는 나노은은,

10-100nm 이고, 순도는 99.99%인 것을 특징으로 하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 탈크는,

함수규산마그네슘계나 스티타트계가 사용되는 것을 특징으로 하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 제2단계의 실리카는,

크리스토발라이드계나 무수규산계가 사용되는 것을 특징으로 하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물 제조방법.
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강관용 도료 조성물에 있어서,

도료 조성물 전체 중량비 대비 10-40%로 투입되는 바인더인 에폭시 수지, 0.1-5%로 투입되는 분산제, 0.1-5%로 투입되는 지방족 증점제, 0.1-5%로 투입되는 폴리에스테르실록산계 실리콘 첨가제, 1-15%의 중량비로 투입되는 산화티타늄, 1-15%인 함수규산마그네슘계나 스티타트계의 탈크, 10-40%인 실리카, 1-10%의 알루미늄 트리포스페이트, 0.1-5%의 나노은, 1-10%의 벤토나이트 침강방지제, 0.1-5%의 피마자유 유도체 흐름방지제, 0.1-5%의 메틸에틸케톤, 0.1-5%의 키실렌, 100%의 중량비에서 부족분의 경화제가 화합된 도료 조성물인 것을 특징으로 하는 나노은을 포함한 강관용 도료 조성물.
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