밀폐된 실내 공간에 장시간 있다보면 두통, 현기증, 집중력 감퇴, 천식 같은 각종 질환이 일어나게 되며, 이러한 밀폐된 공간의 오염된 공기로 인하여 발생되는 빌딩증후군은 현대인이 흔히 경험하게 되는 것이다.
이는, 각종 건축자재 등에서 방출되는 유해물질이 주원인으로 그 예로는 라돈, 포름알데히드, 석면 등이 있다.
이에 따라 시공되는 건축물의 표면, 건축자재, 내장재 등에 다양한 재료의 도료 또는 코팅제를 도포하여 유해 물질 발산을 억제하는 친환경적 건축용 도료 또는 코팅제가 개발되고 있다.
또한, 맥반석과 같은 물질을 이용하여 인체에 이로운 영향을 미친다는 원적외선을 방사시키도록 하거나, 무기물과 항곰팡이제를 혼합한 인조세라믹 등을 이용하여 항균 기능을 갖도록 하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 코팅제는 한정된 기능만을 수행할 뿐, 친환경적이면서 항균, 원적외선 방사 등의 복합적인 기능을 가지지는 못하고 있는 실정이다.
또한, 종래 코팅제를 철(탄소강) 재질의 코팅 대상물에 코팅하는 경우, 열처리 단계에서 코팅 대상물로부터 방출되는 탄소에 의해 코팅층의 표면에 손톱자국 형태의 자국이 형성되어 균일한 코팅층을 이루기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 친환경적이면서, 항균 기능, 원적외선 방사 기능 등의 복합적인 기능을 가지며, 균일한 코팅층을 이룰 수 있는 코팅제 및 이를 이용한 코팅방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 코팅용 조성물은, 규산칼륨을 유효성분으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 규산칼륨은 세라믹 원석을 1200~1800℃의 온도로 가열하여 용융시키고, 상기 용융된 세라믹으로부터 추출된 것을 특징으로 한다.
또한,
40 ~ 58 wt%,
1.5 ~ 2.5 wt%,
12.5 ~ 18.5 wt%,
2.5 ~ 3.5 wt%,
2 ~ 2.5wt%,
1.5 ~ 2 wt%,
5.5 ~ 8.5wt%,
0.5 ~ 1wt%,
8 ~ 12 wt%,
0.1 ~ 0.2 wt% 및
7.5 ~ 11 wt% 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한,
8 ~ 23 wt%,
0.5 ~ 1 wt%,
2.5 ~ 7.5 wt%,
0.5 ~ 1.5 wt%,
0.5 ~ 1 wt%,
0.5 ~ 1 wt%,
1 ~ 3.5wt%,
0.1 ~ 0.5 wt%,
1.5 ~ 5 wt%,
0.02 ~ 0.1 wt% 및
1.5 ~ 4.5 wt%,
1 ~ 5 wt%,
1 ~ 5 wt%, 규석 10 ~ 20 wt%, 소다회 5 ~ 10 wt%, 붕사 15 ~ 20 wt%, 칠레초석 5 ~ 10 wt%, 형석 3 ~ 5 wt% 및 산화코발트 1 ~ 5 wt% 로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제는 코팅용 조성물을 물과 1:1 내지 2:1의 비율로 혼합하여 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 코팅방법은, 규산칼륨과 물을 일정 비율 혼합하여 코팅제를 생성하는 코팅제 생성단계; 상기 코팅제로 코팅될 대상물을 예열하는 예열단계; 상기 코팅제를 상기 대상물에 코팅하는 코팅단계; 및 상기 코팅단계에서 코팅된 대상물을 가열하는 가열단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예열 단계는, 상기 대상물을 100~180℃의 온도로 예열시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코팅단계는, 상기 코팅제를 상기 대상물에 스프레이 방식으로 코팅하거나, 담금(deeping) 방식으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열단계는, 상기 코팅된 대상물을 750~850℃의 온도로 15~25분 간 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열단계는, 상기 코팅된 대상물을 200~250℃의 온도로 15~25분간 가열하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅제는, 규산칼륨을 물과 적정비율로 혼합하여 생성되는 것으로, 인체에 이로운 원적외선을 방사하고, 항곰팡이 및 항균 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 코팅제는, 인체에 유해한 포름알데히드 및 총유기성화합물의 수치가 법적 허용치보다 매우 낮아 코팅제에 의한 실내공기의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 코팅방법은, 코팅될 대상물을 적정 온도로 예열하여 코팅층의 부착성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 코팅된 대상물을 적정 온도로 가열함으로써 코팅제와 대상물이 이온화 결합을 이루게 되어 코팅층의 부착성, 내마모성, 고인성, 고경도성 등을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 코팅 대상물로부터 탄소가 방출되는 것을 제한함으로써 코팅층이 균일하게 형성되도록 하는 효과가 있다.
또한,
과 같은 세라믹 계열의 물질과 철 계열의 물질의 접합력을 증대시켜서 열 충격이나 물리적 충격에 의해 코팅 대상물과 코팅층이 박리되는 것을 방 지하는 효과가 있다.
또한, 알카리와 산에 강한 성질을 가짐으로써, 공장폐수나 폐가스 등의 악조건에서도 견딜 수 있는 고내구성의 코팅층을 이룰 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하되, 중복되는 설명이나 자명한 사항에 대한 설명은 가급적 생략하거나 압축하기로 한다.
본 발명의 코팅제는 원적외선을 방출하고, 항균 기능을 가지며, 친환경적인 코팅제로써, 규산칼륨을 물과 일정비율 혼합하여 생성되며, 이때 규산칼륨과 물의 혼합비는 1:1 내지 2:1의 비율이 바람직하다.
한편, 본 발명에 코팅제에 적용되는 규산칼륨은 세라믹 원석으로부터 추출될 수 있으며, 세라믹 원석을 1200~1800ㅀC의 온도로 가열하여 용융시키고, 용융된 세라믹으로부터 규산칼륨을 분리하여 얻게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅제를 이용한 코팅방법을 도시한 흐름도이며, 이하 도 1을 참조하여 설명한다.
1. 규산칼륨 추출단계
세라믹 원석을 1200~1800℃의 온도로 가열하여 용융시키고, 용융된 세라믹으로부터 규산칼륨을 추출한다.
2. 코팅제 생성단계
세라믹 원석으로부터 추출된 규산칼륨을 물과 일정비율 혼합하여 코팅제를 생성하게 되며, 이때 규산칼륨과 물의 혼합비는 1:1 내지 2:1의 비율을 갖는다.
3. 대상물 예열단계
코팅제 생성단계에서 생성된 코팅제를 대상물에 코팅하기 전에 대상물을 예열하게 되는데, 이때 예열온도는 100~180℃의 온도가 적정하며, 바람직하게는 150℃로 예열시키는 것이 좋다.
이와 같이 대상물을 예열함으로써 코팅제를 대상물에 코팅하는 경우, 코팅제의 부착성을 향상시킬 수 있다.
4. 대상물 코팅단계
예열된 대상물을 코팅제로 코팅한다.
이때, 코팅제를 대상물에 스프레이 방식으로 코팅하거나, 담금(deeping) 방식으로 코팅할 수 있으며, 대상물은 철판, 알루미늄, 나무 등의 재질을 갖는 것으로, 건축자재, 건축내장물 등이 될 수 있다.
5. 대상물 가열단계
코팅단계에서 코팅된 대상물을 소정의 온도로 가열한다.
이때, 가열온도는 750~850℃ 온도가 적정하며, 바람직하게는 820℃온도로 15~25분간 가열하는 것이 좋다.
이와 같이 코팅된 대상물을 가열함으로써 코팅제와 대상물이 이온화되면서 서로 전자를 교환하게 되고, 이러한 이온화 결합을 통해 별도의 바인더(binder) 없이도 코팅층의 부착성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 대상물 가열단계를 통해 코 팅층의 내마모성 및 고인성, 고경도성 등을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 코팅층의 두께를 나노분자 사이즈의 두께로 코팅하는 경우에는, 200~250℃의 온도로 15~25분간 가열하는 것이 적절하다.
본 발명에 따른 코팅방법으로 코팅된 금속시편을 이하 polaris coating 금속시편이라 칭한다. 본 발명에 따른 polaris coating 금속시편에서 방사되어지는 원적외선 방사율은 표 1에 나타낸 바와 같다.
표 1
시험항목 |
시험결과 |
시험방법 |
원적외선 방출량(40°C) |
방사율 (5~20 ㎛) |
0.907 |
KICM-FIR-1005 |
방사에너지 (W/㎡) |
3.66×10 |
상기 시험결과는 한국건자재시험연구원에서 테스트한 결과이며, FT-IR Spectrometer를 이용한 Black Body 대비 측정 결과이다.
본 발명에 따른 polaris coating 금속시편에 대한 항균시험 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.
표 2
시험항목 |
시험결과 |
시험방법 |
초기농도 (CFU/40p) |
24시간후 농도 (CFU/40p) |
세균감소율 (%) |
대장균에 의한 항균시험 |
BLANK |
422 |
2841 |
- |
KICM-FIR-1003 |
polaris coating 금속시편 |
422 |
1 |
99.9 |
녹농균에 의한 항균시험 |
BLANK |
430 |
2937 |
- |
polaris coating 금속시편 |
430 |
1 |
99.9 |
상기 시험결과는 한국건자재시험연구원에서 테스트한 결과이며, 사용균주는 대장균( Escherichia coli Atcc 25922)과 녹농균(Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442)을 사용하였으며, 대장균 및 녹농균 모두 24시간 후의 균수가 감소하여 99.9%의 세균 감소율을 보였다.
본 발명에 따른 polaris coating 금속시편에 대한 항곰팡이시험 결과는 표 3에 나타낸 바와 같다.
표 3
시험항목 |
항곰팡이 시험 |
배양시험의 기간 |
1주후 |
2주후 |
3주후 |
4주후 |
시험결과 |
0 |
0 |
0 |
0 |
시험방법 |
ASTM G-21 (2002) |
상기 시험결과는 한국건자재시험연구원에서 테스트한 결과이며, polaris coating 금속시편에 Aspergillus niger ATCC 9642, Penicillium pinophilum ATCC 11797, Chaetomium globosum ATCC 6205, Gliosiadium uirens ATCC 9645, Aureobasidium pullulans ATCC 15233 와 같은 곰팡이 균주(혼합균주)를 접종한 결과 균사의 발육이 인지되지 않았다.
본 발명에 따른 polaris coating 금속시편에 대한 한국건자재시험연구원에서 테스트한 내구성 시험결과는 표 4에 나타낸 바와 같다.
표 4
시험항목 |
결과 |
시험방법 |
촉진 내후성 (WS-A, 1000h) |
외관 |
이상없음 |
KS F 2274 : 2002 KS A 0063 : 2006 |
색차 |
0.94 |
염수분무시험 |
외관 |
이상없음 |
KS D 9502 : 2007 |
본 발명에 따른 polaris coating 금속시편에 대한, 내산성, 내알카리성 및 유해시험 결과는 표 5에 나타낸 바와 같다.
표 5
시험항목 |
결과 |
시험방법 |
광택 (60 °) |
96 |
KS M ISO 2813 : 2007 |
내산성 [5%, , (23±2) °C, 30일 침지] |
이상없음 |
KS M ISO 2812-1 : 2007 |
내알카리성 [5%, , (23±2) °C, 30일 침지] |
이상없음 |
KS M ISO 2812-1 : 2007 |
총휘발성유기화합물 (TVOC) (mg/㎡h) |
0.001 |
실내공기질공정시험기준 (환경부고시 제2008-73호) |
포름알데히드 (HCHO) (mg/㎡h) |
0.007 |
상기 시험결과는 한국건자재시험연구원에서 테스트한 결과이며, 본 발명에 따른 polaris coating 금속시편은 내산성 및 내알카리성에 이상이 없는 것을 알 수 있으며, polaris coating 금속시편에서 검출된 포름알데히드의 수치는 현재 법적허용치(1.15~4 mg/
)의 7/1000 수준이며, 총유기성화합물의 수치는 현재 법적허용치(4~10 mg/
)의 1/1000에 수준에 불과하여 매우 친환경적인 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코팅용 조성물은
및
로 마련되는 규산칼륨과,
와,
와,
와,
와,
와,
와,
와,
와,
를 혼합 및 교반하여 마련될 수 있다.
여기서,
는 철(탄소강) 재질을 갖는 코팅 대상물로부터 탄소가 방출되는 것을 제한함으로써 코팅층이 균일하게 형성되도록 함과 동시에,
과 같은 세라믹 계열 물질과 철 계열 물질의 접합력을 증대시키는 기능을 수행한다.
그리고
와,
와,
와,
와,
와,
는 음이온이 방출되도록 하여 코팅용 조성물의 향균 기능을 증대시킬 수 있게 된다.
또한,
와,
는 이온화 결합을 촉진시켜 코팅층의 부착성을 향상시키게 된다.
본 실시예에 따른 코팅용 조성물의 구체적인 중량비는
40 ~ 58 wt%,
1.5 ~ 2.5 wt%,
12.5 ~ 18.5 wt%,
2.5 ~ 3.5 wt%,
2 ~ 2.5wt%,
1.5 ~ 2 wt%,
5.5 ~ 8.5wt%,
0.5 ~ 1wt%,
8 ~ 12 wt%,
0.1 ~ 0.2 wt% 및
7.5 ~ 11 wt% 로 이루어질 수 있다.
이러한 코팅용 조성물은 물과 1:1 내지 2:1의 비율로 혼합되어 코팅제로 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코팅용 조성물은 규석, 소다회, 붕사, 칠레초석, 형석, 산화코발트, 산화니켈, 이산화망간을 더 포함할 수 있는데, 상기 물질들을 통해 코팅층이 메탈(metal)의 느낌을 갖도록 구현할 수 있다.
본 실시예에 따른 코팅용 조성물의 구체적인 중량비는
8 ~ 23 wt%,
0.5 ~ 1 wt%,
2.5 ~ 7.5 wt%,
0.5 ~ 1.5 wt%,
0.5 ~ 1 wt%,
0.5 ~ 1 wt%,
1 ~ 3.5wt%,
0.1 ~ 0.5 wt%,
1.5 ~ 5 wt%,
0.02 ~ 0.1 wt% 및
1.5 ~ 4.5 wt%,
1 ~ 5 wt%,
1 ~ 5 wt%, 규 석 10 ~ 20 wt%, 소다회 5 ~ 10 wt%, 붕사 15 ~ 20 wt%, 칠레초석 5 ~ 10 wt%, 형석 3 ~ 5 wt% 및 산화코발트 1 ~ 5 wt% 로 이루어질 있으며, 본 실시예에 따른 코팅용 조성물은 물과 1:1 내지 2:1의 비율로 혼합되어 코팅제로 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.