KR100975355B1

KR100975355B1 - 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제

Info

Publication number: KR100975355B1
Application number: KR1020100047084A
Authority: KR
Inventors: 김영용; 정상철
Original assignee: 주식회사 드림웨이; 정상철
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2010-08-11

Abstract

본 발명은 아스콘, 투수콘 및 보도블록과 같은 바닥 표면에 사용하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제에 관한 것으로, 바닥재의 물리 화학적 성질을 변화시키지 않으면서도 도시 미관을 아름답게 꾸미기 위해 다양한 색상을 표현하고 미끄럼방지 기능을 하며, 항균, 항곰팡이 작용을 하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제에 관한 것이다.이를 위하여 본 발명은 상기 컬러 코팅제는 3급아민 함유 단량체, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 스티렌 단량체, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체로 이루어지는 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 반응개시제 0.5~1중량부와, 반응성 유화제 1~3중량부를 80~85℃로 유지되는 이온교환수에 2시간 내지 4시간 동안 적하하고, 2시간 내지 3시간 더 중합시켜 유리전이온도 -10~10℃, 점도 5~20Poises 범위를 갖는 불휘발분 48%인 아크릴 에멀젼 수지 조성물과; 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 50~70중량부가 첨가되는 충전재와; 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 착색안료와; 경화제로서 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1.5~5중량부가 첨가되는 에폭시 에멀젼 수지와; 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 천연 복합 미네랄 광물;로 이루어지고, 상기 단량체 혼합물은 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 3급아민 함유 단량체 1~10중량부, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 65~87중량부, 스티렌 단량체 10중량부, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~5중량부, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~10중량부가 함유되도록 한 것을 특징으로 하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제를 제공한다.

Description

도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제{Eco-friendly color coating material for coating floor}

본 발명은 아스콘, 투수콘 및 보도블록과 같은 바닥 표면에 사용하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바닥재의 물리 화학적 성질을 변화시키지 않으면서도 도시 미관을 아름답게 꾸미기 위해 다양한 색상을 표현할 수 있고, 미끄럼방지가 가능하며, 항균, 항곰팡이 작용을 하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제에 관한 것이다.

도막형 바닥재는 아스콘, 투수콘 및 보도블록과 같은 바닥 표면에 접착성을 위하여 프라이머를 코팅한 후, 컬러 코팅제 등을 도포하여 도막을 형성하여 그 외관이 미려한 바닥표면을 나타내는데 사용된다.

이러한 도막형 바닥재는 최근 도료도장산업이 국내에서도 환경법규의 강화로 인해 규제가 시작됨에 따라 환경을 고려하여 다양한 용도와 특성을 갖는 고성능ㆍ고기능성 컬러 코팅제를 개발하는 방향으로 진행되고 있으며, 이에 따라 수성 컬러 코팅제의 사용이 증가하는 계기가 될 것으로 예측된다.

그러나, 수성 컬러 코팅제는 물의 큰 표면장력과 높은 증발잠열로 인하여 피막형성 중 기후조건의 영향을 크게 받아 건조 특성이 불량하다는 단점을 갖고 있다. 또한 유성 컬러 코팅제에 비하여 선영성, 내오염성이 부족하고, 구조 중에 카르복시기나 폴리에틸렌옥사이드 등과 같은 친수성 물질을 내포하고 있어 이를 중화하게 되는데, 중화된 형태의 염은 피막에 남게 되어 내수성, 내알카리성 및 내후성이 저하하는 문제가 있었다.

또한, 도막형 바닥재 시공시 그 바닥표면은 모두 콘크리트를 사용하고 있기 때문에 하지 콘크리트의 함수율에 따라 컬러 코팅제의 부풀음 현상이 발생할 수 있다. 따라서 콘크리트 타설 후 충분한 양생시간을 필요로 하는데, 콘크리트를 사용한 바닥표면이 신설이거나 기존 바닥표면에 상관없이 수성 컬러 코팅제를 적용하기 위해서는 부착성이 우수한 프라이머의 사용이 필요로 한다.

또한 수성 컬러 코팅제의 건조시간을 단축하기 위해 수성 컬러 코팅제 전체 함량중 충전재의 함량을 50% 이상으로 올릴 필요가 있기 때문에 자체경화성을 갖고 있는 규산염이나 시멘트 등과 같은 충전재의 사용이 불가피하다. 그런데 이러한 규산염이나 시멘트는 알카리 물질의 존재로 인하여 코팅제의 내수성 불량, 도막의 박리, 백화문제 등이 발생할 우려가 크다는 문제점이 있었다. 이로 인하여 종래의 도막형 바닥재용 수성 컬러 코팅제는 충전재를 50% 이상 적용하기가 곤란하였다.

따라서 건조가 느리고 바닥면과의 부착성 및 내마모성이 불량하며 미끄럼저항치가 낮아 유성 컬러 코팅제로 제조된 것이 대부분일 수 밖에 없었다. 이들 유성 컬러 코팅제는 에폭시나 아크릴수지 혹은 불포화폴리에스테르수지와 같은 유기계 바인더와 유색안료를 사용하여 코팅하는 방법이 시도되고 있다.

여기에서 에폭시 타입은 바닥면과 부착성 및 내마모성은 우수하나 건조가 느리고 내후성이 불량하여 쉽게 변색, 탈색되는 문제점이 발생한다. 아크릴 타입은 건조가 빠르고 내후성이 우수하나 바닥면과 부착성 및 내마모성이 부족하고 유기용제를 과량 함유하고 있어 인체 및 환경에 부적합하다.

아울러 불포화폴리에스테르 타입은 초속경화성으로 작업시간이 짧은 장점이 있으나, 내후성과 수축변형성이 불량하여 쉽게 변색, 탈색되는 문제점이 발생한다. 또한, 이 타입은 미끄럼방지 기능을 부여하기 위해 제강슬래그와 같은 입도가 큰 골재를 젖은 상태의 도막에 살포하여 미끄럼방지 기능을 부여하고 있으나, 여기에 사용된 바인더가 불포화폴리에스테르수지이기 때문에 자외선에 쉽게 열화하여 표면이 쉽게 변색되는 문제점이 발생하고 있다.

즉, 상기와 같은 유성 컬러 코팅제들은 모두 유기계 바인더를 사용함에 따른 문제점이 쉽게 발생하여 수시로 재도장을 해야만 하는 단점이 있다. 뿐만 아니라 이들은 모두 환경친화형 바닥용 컬러 코팅제가 아니었다.

이에 따라 건조시간, 내수성, 내용제성, 부착성, 내마모성, 내후성 등이 우수하면서 미끄럼방지 기능이 양호하고, 항균, 항곰팡이 기능이 우수한 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제에 대한 연구한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여,

건조시간이 빠르고, 우수한 내수성, 내용제성, 부착성, 내마모성, 내후성을 갖으며, 미끄럼방지가 가능하고, 항균, 항곰팡이 작용을 할 수 있는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

프라이머가 도포된 바닥면의 상부에 코팅되는 컬러 코팅제에 있어서,

상기 컬러 코팅제는 3급아민 함유 단량체, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 스티렌 단량체, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체로 이루어지는 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 반응개시제 0.5~1중량부와, 반응성 유화제 1~3중량부를 80~85℃로 유지되는 이온교환수에 2시간 내지 4시간 동안 적하하고, 2시간 내지 3시간 더 중합시켜 유리전이온도 -10~10℃, 점도 5~20Poises 범위를 갖는 불휘발분 48%인 아크릴 에멀젼 수지 조성물과;

상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 50~70중량부가 첨가되는 충전재와; 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 착색안료와; 경화제로서 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1.5~5중량부가 첨가되는 에폭시 에멀젼 수지와; 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 천연 복합 미네랄 광물;로 이루어지고,

상기 단량체 혼합물은 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 3급아민 함유 단량체 1~10중량부, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 65~87중량부, 스티렌 단량체 10중량부, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~5중량부, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~10중량부가 함유되도록 한 것을 특징으로 하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제를 제공한다.

또한, 상기 천연 복합 미네랄 광물은 기약토를 사용하거나, 0.35~1㎛의 입자크기로 조절된 페그마타이트 미분쇄물을 함유하는 파우더를 바실러스 균주(Bacillus speciesSSA3)의 존재 및 35~45℃의 온도 조건 하에서 10~20일 동안 숙성시킨 후 건조시킨 기능성 분말을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 충전재는 입도가 0.2~1㎜인 골재와, 자체경화성이 있는 규산염과 시멘트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 에폭시 에멀젼 수지는 비스페놀 A형의 고상 에폭시수지(당량 470~530) 및 액상 에폭시수지(당량 190~210)를 비이온성 유화제로 강제 유화시킨 것을 사용하고, 그 점도는 10~100Poise이며, 불휘발분이 45~65%인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 3급아민기와 경화제의 에폭시기는 당량비로 1:1이 되도록 사용하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제는 천연 복합 미네랄 광물에 의한 항균, 항곰팡이 작용 및 중금속이나 각종 유해물질의 흡착제거로 보다 쾌적한 환경의 조성에 도움을 줄 수 있어 친환경적이고, 착색안료를 통해 다양한 색상의 구현이 가능하며, 건조시간이 빠르기 때문에 작업성이 좋고, 우수한 내수성, 내용제성, 부착성, 내마모성, 내후성을 갖고 있어 시공된 도막의 수명이 길며, 요철현상으로 인해 우천시 수막현상을 해소하여 미끄럼방지가 가능한 동시에, 프라이머와의 부착력이 향상되어 들뜸이 방지되는 효과를 갖는다.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제는 프라이머가 도포된 바닥면의 상부에 코팅되는 컬러 코팅제에 관한 것으로, 통상적으로 도막형 바닥재는 프라이머가 바닥표면에 그 건조 도막두께가 20~50㎛가 되도록 1회 코팅된 후, 컬러 코팅제가 건조 도막두께가 200~500㎛가 되도록 수회에 걸쳐 프라이머의 위에 도포됨으로써 시공이 완료된다.

본 발명의 컬러 코팅제는 아크릴 에멀젼 수지 조성물, 충전재, 착색안료, 에폭시 에멀젼 수지, 천연 복합 미네랄광물이 혼합되어 형성된 것으로, 건조시간이 빠르고, 우수한 내수성, 내용제성, 부착성, 내마모성, 내후성을 갖으며, 항균, 항곰팡이 작용을 할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 상기 컬러 코팅제의 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 3급아민 함유 단량체, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 스티렌 단량체, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체로 이루어지는 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 반응개시제 0.5~1중량부, 반응성 유화제 1~3중량부를 80~85℃로 유지되는 이온교환수에 2시간 내지 4시간 동안 적하하고, 2시간 내지 3시간 더 중합시켜 유리전이온도 -10~10℃, 점도 5~20Poises 범위를 갖는 불휘발분 48%인 것이다.

이때 상기 단량체 혼합물은 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 3급아민 함유 단량체 1~10중량부, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 65~87중량부, 스티렌 단량체 10중량부, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~5중량부, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~10중량부가 함유되도록 한 것이다.

여기서 상기 3급아민 함유 단량체는 경화제로 사용되는 에폭시 에멀젼 수지와의 가교결합을 하는 것으로, 상기 3급아민 함유 단량체로서 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 등에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 유리전이온도를 조정하여 사용할 수 있으며, 아크릴수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 ＋20℃의 범위이며 바람직하게는 -10℃ 내지 ＋10℃이다. 이러한 3급아민 함유 단량체는 만약 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 3급아민 함유 단량체가 1중량부보다 적게 함유되면 경화제인 에폭시 에멀젼 수지와의 가교밀도가 낮아 도막물성의 저하를 가져오며, 반대로 3급아민 함유 단량체가 10중량부보다 많이 함유된 경우에는 가교밀도의 과도한 증가로 도막의 경질화, 저장안정성 불량 및 황변현상이 발생할 수 있다.

상기 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체는 도막의 경도를 조정하고 광택 및 평활성을 부여하며 내스크래치성 향상에 기여하고, 유연한 단량체와 딱딱한 단량체를 적절히 조정하여 유리전이온도를 조절하게 되며, 이때 유리전이온도는 -20~20℃의 범위이며, 바람직하게는 -10~10℃의 범위이다. 그리고 이러한 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체로는 노말부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 노말프로필메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트 등에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 유리전이온도를 조정하여 사용할 수 있으며, 아크릴수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 ＋20℃의 범위이며 바람직하게는 -10℃ 내지 ＋10℃이다.

이러한 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체가 만약 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 65 중량부보다 적은양이 함유되면, 도막의 경도 조정이나 광택 및 평활성이 충분이 부여되기 어렵고, 반대로 87중량부를 초과하여 함유되면, 상대적으로 다른 단량체의 성분이 줄어들어 전체적인 물성의 균형이 맞지 않아 형성된 도막의 전체적인 물성이 저하될 수 있다.

상기 스티렌 단량체는 딱딱한 단량체로 도막경도를 향상시키고, 광택을 부여하며 가격을 낮추는 역할을 한다. 이것은 아크릴수지의 고형분 기준으로 20 중량부 이상 사용하게 되면 도막의 내후성이 저하되어 황변현상이 발생할 수 있기 때문에 본 발명에서는 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체는 반응안정성, 도막경도, 및 접착성에 영향을 미치는 것으로, 아크릴산, 메타크릴산 등에서 단독 혹은 둘 이상을 선택하여 유리전이온도를 조정하여 사용할 수 있으며, 아크릴수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 ＋20℃의 범위이며 바람직하게는 -10℃ 내지 ＋10℃이다. 이러한 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체가 만약 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 1 중량부 이하로 사용할 경우 반응안정성, 저장안정성 및 접착성이 불량해질 수 있고, 5 중량부 이상을 사용하게 되면 반응안정성, 도막경도 및 접착성은 양호하나 점성도 상승이 심하고 내수성이 불량해질 수 있다.

상기 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체는 접착성, 내용제성, 점성도, 내수성, 내알카리성에 영향을 미치는 단량체로, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸메타크릴레이트 등에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 유리전이온도를 조정하여 사용할 수 있으며, 아크릴수지의 유리전이온도는 -20℃ 내지 ＋20℃의 범위이며 바람직하게는 -10℃ 내지 ＋10℃이다.

이러한 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체가 만약 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 10 중량부 이상 사용하게 되면 접착성과 내용제성은 양호하나 점성도 상승이 심하고 내수성, 내알카리성이 불량해지고, 1 중량부 이하로 사용할 경우 접착성이 불량해진다.

본 발명에서 사용되는 상기 컬러 코팅제의 반응개시제는 중합의 개시와 함께 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 분자량을 조절할 목적으로 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 통상적인 첨가범위내에서 첨가할 수 있으나 본 발명에서는 0.5중량부 내지 1.0중량부 범위내에서 첨가하였다. 사용 가능한 반응 개시제로는 포타슘퍼설페이트, 암모니움퍼설페이트, 소디움퍼설페이트, 포타슘퍼망가네이트, 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드 등의 수용성 과산화물등과 같은 라디칼 중합성 개시제에서 선택되는 1종 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

아울러 상기 에멀젼 수지 조성물 제조시 내수성이 우수한 반응성 유화제가 사용될 수 있다. 이러한 반응성 유화제는 자체의 분자구조 중에 불포화결합을 갖고 있고, 중합체의 연속상인 물에 용해되는 표면 활성모노머이다. 본 발명에서는 상기 반응성 유화제로 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 6]중에서 선택되는 어느 하나인 것이 사용될 수 있으며, 이러한 반응성 유화제는 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 1~3중량부가 되도록 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 반응성 유화제와, 반응개시제와 단량체 혼합물은 80~85℃로 유지되는 이온교환수에 2시간 내지 4시간 동안 적하하고, 2시간 내지 3시간 더 중합시켜 유리전이온도 -10~10℃, 점도 5~20Poises 범위를 갖는 불휘발분 48%인 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 제조할 수 있다.

이때 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조에서 유리전이온도를 조정하는 것은 이것이 도료의 도막형성성, 도료물성에 직접적인 관계가 있는 중요한 성질이기 때문이다. 만약 상기 유리전이온도가 상기 범위보다 낮아지면 오염성, 점착성, 내마찰성 등의 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위보다 높으면 도막형성성, 크랙성 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서 상기와 같이 유리전이온도를 -10~10℃로 조정하는 것이 더욱 바람직한 것이다.

이와 같이 제조된 아크릴 에멀젼 수지 조성물은 충전재, 착색안료, 경화제, 천연 복합미네랄 광물과 혼합되어 본 발명에 따른 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제가 제조될 수 있다.

이때 상기 충전재는 건조속도와 도막강도를 증진시키는 무기질 충전재로, 이러한 충전재는 도막형 바닥재 시공시 컬러 코팅제의 경화가 촉진되도록 하는 것은 물론, 미끄럼이 방지되도록 하기 위하여 충전재로서 미끄럼방지 기능을 하는 충전재는 입도 0.2~1.0㎜로 표면에 요철을 형성하는 골재와, 자체 경화성을 갖는 규산염 및 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.

이때 상기 골재의 입도가 1.0㎜보다 크면 정해진 건조 도막두께(200~500㎛)에서 표면에 골재가 많이 노출되기 때문에 보행시나 차량통행시 보행감과 승차감이 떨어지고, 도막 내에 잘 고착되지 않아 외부의 가벼운 충격에 의해 쉽게 탈락되는 문제점이 발생되고, 반대로 0.2㎜보다 작으면 표면에 요철이 거의 형성되지 않아 요구되는 미끄럼 저항값을 얻을 수 없다.

또한, 충전재는 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 50~70중량부가 첨가되는 것이 바람직하다. 이러한 충전재가 만약 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 50중량부 미만으로 첨가되면 바닥 소재면과의 부착성, 건조 도막의 내마모성 및 내수성은 양호하나 경화속도가 느리고 미끄럼 저항성이 불량해진다. 70중량부를 초과하여 첨가되면 경화속도가 빠르고 미끄럼 저항성이 우수하나, 바닥 소재면과의 부착성, 건조 도막의 내마모성 및 내수성이 불량해진다.

상기 착색안료는 컬러 코팅제가 다양한 색상의 구현이 가능하도록 하기 위하여 컬러 코팅제를 이루는 성분들을 착색시키는 것으로, 상기 착색안료로는 내후성이 우수한 산화물, 유화물, 유산염, 탄산염, 수산화물, 크롬산염 등과 같은 무기 안료와, 선영성 및 내후성이 우수한 유기안료인 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계 등이 바람직하게 사용될 수 있다.

이때 착색안료는 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 것이 바람직한데, 만약 상기 범위보다 많을 경우에는 색상발현과 은폐력이 양호하나 가격이 올라가는 문제점이 있고, 부족할 경우에는 착색효과와 은폐력이 불량해진다.

본 발명에 사용되는 경화제는 에폭시 에멀젼 수지가 사용될 수 있으며, 이러한 에폭시 에멀젼 수지는 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1.5~5중량부가 첨가되어 사용될 수 있다.

이때 상기 에폭시 에멀젼 수지는 비스페놀 A형의 고상 에폭시수지(당량 470~530) 및 액상 에폭시수지(당량 190~210)를 비이온성 유화제로 강제 유화시킨 것을 사용하고, 그 점도는 10~100Poise이며, 불휘발분이 45~65%인 것이 바람직하다.

아울러 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 3급아민기와 경화제의 에폭시기는 당량비로 1:1이 되도록 사용하는 것이 더욱 바람직한데, 만약 이들의 당량비가 1:1이 아닌 경우에는 서로 반응하지 않고, 유리되는 반응성기에 의해 건조가 느려지고 가교밀도가 낮아져 내수성, 내후성 등의 물성이 불량해질 수 있다.

상기 천연 복합 미네랄 광물은 항균, 항곰팡이 작용을 하고, 각종 유해물질이나 중금속의 흡착제거 능력을 갖추고 있어 도막에서 발산될 수 있는 인체에 유해한 물질을 발산을 억제하고, 세균이나 곰팡이의 발생을 방지할 수 있어 쾌적한 환경의 조성이 가능하도록 하는 것으로, 상기 천연 복합 미네랄 광물은 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

만약 상기 천연 복합 미네랄 광물이 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1중량부 미만으로 첨가되면, 전술한 바와 같은 기능성 효과가 충분히 발휘되기 어렵고, 5중량부를 초과하여 첨가되면 그 효과의 향상없이 사용량만 증대되는 동시에 도막의 전체적인 물성을 떨어트릴 수 있다.

이때 본 발명에서는 상기 천연 복합 미네랄 광물로서 기약토를 사용하거나, 0.35~1㎛의 입자크기로 조절된 페그마타이트 미분쇄물을 함유하는 파우더를 바실러스 균주(Bacillus speciesSSA3)의 존재 및 35~45℃의 온도 조건 하에서 10~20일 동안 숙성시킨 후 건조시킨 기능성 분말을 사용할 수 있다.

상기 기약토는 오래전 화산이 분출하여 특정지역에 흙이 퇴적되어 광석이 된 후 미네랄 흙으로 바뀐 미네랄 복합광물로, 약 오천만년 이전의 태고에 용암이 물과 온도, 압력등의 물리적, 화학적 작용에 의하여 생성된 것이고, 특이한 결정을 지니고 있다.

이러한 기약토는 수분이나 가스 분자를 강력하게 흡착하는 특성이 있는 동시에 양이온치환능(Cation Exchange Capacity, CEC)을 지니고 있어 수중에서 기약토가 전리하여 다른 전해질이온으로 치환하는 작용을 한다. 이에 따라 생체에 유해한 중금속 이온이나 양이온을 흡착하고 유익한 미네랄과 산소를 용출하는 특성이 있다.

특히 기약토는 질소, 중금속 이온 Cd²+Cu²등의 흡착제거, 자동차 폐기가스등과 같은 각종 유해가스 성분, 악취 등을 흡착제거하는 효력이 뛰어나고, 토지의 산성화를 개선하는데에도 우수한 효과를 발휘하기 때문에 기약토가 함유된 도박형 바닥재용 컬러 코팅제로 도막을 형성하면, 도막이나 그 주변에서 발생될 수 있는 각종 유해가스들을 효과적으로 제거할 수 있어 보다 친환경적이고, 항균, 항곰팡이 능력이 우수하여 세균이나 곰팡이로 인한 피해가 방지될 수 있으며, 기약토에서 용출되는 미네랄과 산소 등으로 인하여 인체에 유익한 영향을 줄 수 있다.

이와 같은 기약토는 미분쇄되어 매우 고운 입자상태로 사용되는 것이 다른 성분 내에서 보다 고르게 분산될 수 있어 바람직하고, 이러한 기약토는 천연성분인 만큼 인체에 무자극성을 나타내며, 구체적인 조성은 하기 표 1과 같다.

성분	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O
함량(%)	67.2	3.03	18.8	1.34	2.27	2.72	4.11

아울러 상기 기능성 분말은 주성분인 페그마타이트에 함유된 인체에 유리한 9종의 성분으로 인하여 원적외선 방사 및 항균 탈취기능을 갖으며, 유해물질의 정화기능 등을 갖는 것으로, 이 기능성 분말은 숙성을 통해 전술한 다른 성분과의 혼합에도 그 기능성의 손실없이 그대로 발휘될 수 있다.

이러한 기능성 분말의 제조는 페크마타이트 광석을 공지의 폐쇄기를 이용하여 분쇄함으로써 0.35~1㎛의 입자크기로 조절된 페그마타이트 미분쇄물을 함유하는 파우더를 얻고, 이 파우더를 바실러스 균주(Bacillus speciesSSA3)의 존재 및 35~45℃의 온도 조건 하에서 10~20일 동안 숙성시킨 후 건조시키는 것으로, 상기 바실러스 균주는 수탁번호 KCTC 8488(1990.5.23)로 기탁된 균주를 사용할 수 있으며, 숙성은 공기의 입출입이 가능한 전통적인 옹기나 이와 유사한 환경을 유지하는 공간에서 이루어지며, 이와 같은 방법으로 숙성되어 제조된 기능성 분말은 예측치 못한 기능성을 발휘하게 되는데, 이는 숙성과정에 의한 것으로, 과학적으로 명확히 규명된 것은 아니나, 균주에 의한 생물원자극소의 원리로 추출된다.

전술한 바와 같은 성분으로 구성된 본 발명에 따른 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제는 천연 복합 미네랄 광물에 의한 항균, 항곰팡이 작용 및 중금속이나 각종 유해물질의 흡착제거로 보다 쾌적한 환경의 조성에 도움을 줄 수 있어 친환경적이고, 착색안료를 통해 다양한 색상의 구현이 가능하며, 건조시간이 빠르기 때문에 작업성이 좋고, 우수한 내수성, 내용제성, 부착성, 내마모성, 내후성을 갖고 있어 시공된 도막의 수명이 길며, 요철현상으로 인해 우천시 수막현상을 해소하여 미끄럼방지가 가능한 동시에, 프라이머와의 부착력이 향상되어 들뜸이 방지될 수 있다.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 하기한 설명에 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1 내지 제조예 4> - 아크릴 에멀젼 수지 조성물의 제조 -

3급아민 함유 단량체로 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 지방족기를 갖는 아크릴계 및 메타크릴계 단량체로 노말부틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트, 스티렌, 산기를 갖는 메타크릴계 단량체로 메타크릴산, 수산기를 갖는 메타크릴계 단량체로 하이드록시에틸메타크릴레이트를 각각 하기 표2에 나타낸 비율로 300g을 균일하게 혼합하여 준비하였다.

교반기가 장착된 1L 4구 플라스크에 이온교환수를 고형분 48%로 만들기 위해 이온교환수 318g을 넣고, 반응성 유화제(일본 제일약품공업주식회사 상품명 하이테놀 BC-10) 4.5g, 완충제로 소피움비카보네이트 0.3g을 각각 넣은 후, 질소가스로 치환시키고 교반하면서 70℃까지 온도를 올린 다음 반응개시제로 산화제인 암모늄퍼설페이트 1.8g, 단량체 혼합액의 5%를 가하면 반응이 개시된다. 반응 개시 후 80∼85℃에서 단량체 혼합액의 나머지 95%를 균일하게 2시간 내지 4시간 동안 적하하고, 2시간 내지 3시간 동안 숙성반응을 시킨 후 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드 0.1g과 소디움포름알데히드설폭시레이트(2%) 3g의 혼합액을 30분간 적하하고 30분 유지시킨 다음 암모니아수(25%) 2g으로 pH 7∼8로 조정하여 유리전이온도 0℃, 점도 5 Poises 내지 20 Poises, 불휘발분 48%인 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 제조하였다. 상기 수지를 제조예 1 내지 제조예 4로 명명하였다.

	노말부틸아크릴레이트(g)	메틸메타크릴레이트(g)	스티렌(g)	메타크릴산(g)	하이드록시에틸메타크릴레이트(g)	디메틸아미노에틸메타크릴레이트(g)	유리전이온도(℃)
제조예1	52.6	34.4	10	1	2	-	0
제조예2	52.4	34.1	10	1	2	0.5	0
제조예3	51.0	32.0	10	1	2	4	0
제조예4	46.5	25.5	10	1	2	15	0

<실시예 1 내지 실시예 4> - 컬러 코팅제의 제조 -

상기에서 합성한 제조예 1 내지 제조예 4의 아크릴 에멀젼 수지 조성물을 표 3과 같이 주제와 경화제를 사용하여 적색의 컬러 코팅제를 제조하였다.

원료	함량	비고
주제(Base)
아크릴 에멀젼 수지 조성물	31~34.5	제조예 1 내지 제조예 4
Bayferrox 130	2.5	Bayer사 상품명, 적색안료
Koremul NP-8	0.2	한농화성사 상품명, 습윤제
Orotan 1288	0.4	Rohm&Haas사 상품명, 분산제
HDW 848	0.3	흥산화성사 상품명, 소포제
Acrysol ASE-60	0.6	Rohm&Haas사 상품명, 증점제
경화제(Curing agent)
경화제	1.5~5.0	에폭시 에멀젼 수지
충전재(Inorganic filler)
충전재	60	자체경화성 무기질충전재 및 미끄럼방지용 규사
계	100.0

<실험예>

실시예 1 내지 실시예 4의 컬러 코팅제로 형성된 도막의 특성을 알아보기 위하여 여러가지 소재에 도장한 후 7일간 자연건조시켜 시험도막을 얻은 후 도막성능을 조사하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 이때 도막 성능시험은 하기와 같이 일반적인 도막물성 평가방법에 따라 평가하였다.

1. 건조시간 측정

건조시간은 KS M 5000-2511의 도료의 건조시간시험 방법에 따라 도료를 젖은 도막 두께가 0.038 ㎜가 되도록 Doctor film applicator(0.003 inch)로 유리판에 코팅을 한 다음 수평으로 놓고 자연건조시켰다. 평가방법은 고화건조법(dry-hard method)을 사용하여 건조시간을 측정하였다.

2. 접착성 시험

접착성 시험은 KSF 2761의 콘크리트용 접착제의 접착강도 시험방법에 따라 아스팔트 표면에 컬러 코팅제를 도포하고 20℃에서 7일 동안 양생한 후, 10cm 직경의 코어 채취기로 홈을 파고 컬러 코팅제층 윗면에 접착판을 붙인 후 유압식 인장 시험기로 접착 강도를 측정하였다.

3. 내마모성 시험

내마모성 측정은 ASTM D-4060의 도료의 내마모성 시험방법에 따라 시편은 냉간압연강판(KS D 3512)을 전처리(KS M 5000-1111. 4.4) 방법으로 처리하여 Abrasion Tester(Toyoseiki Seisakusho Co.)의 CS-10 wheel을 사용하여 1Kg의 하중을 주고서 1,000회전 하였을 때의 무게감량을 측정하는 방법으로 시험전의 시편중량과 마모 후의 중량차(mg loss/1,000 cycle)로써 내마모성을 결정하였다.

4. 미끄럼저항성 시험

미끄럼저항성 측정은 KSF 2375의 미끄럼저항성 시험방법에 따라 British Pendulum Tester(BPT)를 사용하여 시편에 수막이 형성될 정도로 충분한 물을 뿌린 후 연속적으로 4번 시험을 반복하고 그 결과를 기록한다. 이때 매번 시험마다 물을 뿌리고 접촉길이(125±1.6mm)가 변함없는지 확인한다. 각 지점의 4회 BPN(British Pendulum Number) 측정치의 평균치를 BPN값으로 평가하였다.

- BPN : 미끄럼 마찰저항을 BPT를 이용하여 정량화한 값으로 이 값이 클수록 마찰력이 크다.

5. 촉진내후성

촉진내후성 시험은 ASTM G-53에 따라 QUV accelerated weathering tester(The Q-Panel Co.)를 사용하였으며 자외선 형광등은 UV-B313 lamp(280～315 ㎚)를 사용하여 각각 냉간압연강판을 사용하여 500 시간 경과 후의 색상차를 평가하였다.

- 색상차 측정(ASTM G-154)

색상차(color difference)는 2색의 차이를 시각적 개념에서 수치적 개념으로 표현한 것이다. 즉 색공간 좌표에서 두색의 기하학적인 거리를 수치로 표시하게 된다. 확산반사율 측정장치인 Spectro Color Meter(Nippon Denshoku Kogyo Co., SZ-∑80형)를 사용하여 측정하며 색상차는 아래의 식에 의해 계산되었다.

색상차(ΔE) = [ (ΔL)² + (Δa)² + (Δb)²]^1/2

여기에서 L = Hunter 색표시계의 명도지수

a , b = Hunter 색표시계의 크로마틱네스 계수

	실시예1	실시예2	실시예 3	실시예 4
건조시간(Hrs)	3.5	2.5	1.75	2.0
접착강도(㎏f/㎠)	4.7	10.7	16.7	21.7
내마모성(mg loss)	203	103	83	70
미끄럼저항성(BPN)	69	70	69	70
촉진내후성QUV(500hrs),△E	0.4	0.6	1.4	4.4

상기 표 4에서 보는 바와 같이 컬러 코팅제에 3급 아민기를 사용하지 않은 실시예 1은 3급 아민기를 사용한 실시예 2 내지 실시예 4에 비하여 건조성, 접착강도, 내마모성이 불향함을 알 수 있었다.

그러나 소량의 3급 아민기가 사용된 실시예 2의 경우 촉진내후성과 미끄럼저항성은 우수하나, 건조성 및 접착강도 및 내마모성이 조금 불량한 것으로 나타났으며, 과량의 3급아민기가 사용된 실시예 4의 경우 건조성, 내마모성, 미끄럼저항성은 우수하나, 촉진내후성이 불량함을 확인할 수 있었다.

반면, 본 발명에서 제시한 범위에 따라 적정량의 3급 아민기가 사용된 실시예 3의 경우 건조성, 내마모성, 미끄럼저항성, 촉진내후성 모두에서 우수한 물성이 나타남을 알 수 있다.

Claims

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프라이머가 도포된 바닥면의 상부에 코팅되는 컬러 코팅제에 있어서,
상기 컬러 코팅제는 3급아민 함유 단량체, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 스티렌 단량체, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체로 이루어지는 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 반응개시제 0.5~1중량부와, 반응성 유화제 1~3중량부를 80~85℃로 유지되는 이온교환수에 2시간 내지 4시간 동안 적하하고, 2시간 내지 3시간 더 중합시켜 유리전이온도 -10~10℃, 점도 5~20Poises 범위를 갖는 불휘발분 48%인 아크릴 에멀젼 수지 조성물과;
상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 50~70중량부가 첨가되는 충전재와;
상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 착색안료와;
경화제로서 상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1.5~5중량부가 첨가되는 에폭시 에멀젼 수지와;
상기 아크릴 에멀젼 수지 조성물 100중량부에 대하여 1~5중량부가 첨가되는 천연 복합 미네랄 광물;로 이루어지고,
상기 단량체 혼합물은 총 단량체 혼합물 100중량부에 대하여 3급아민 함유 단량체 1~10중량부, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 65~87중량부, 스티렌 단량체 10중량부, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~5중량부, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체 1~10중량부가 함유되도록 하며,
상기 천연 복합 미네랄 광물은 기약토를 사용하거나, 0.35~1㎛의 입자크기로 조절된 페그마타이트 미분쇄물을 함유하는 파우더를 바실러스 균주(Bacillus speciesSSA3)의 존재 및 35~45℃의 온도 조건 하에서 10~20일 동안 숙성시킨 후 건조시킨 기능성 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 도막형 바닥재용 친환경 컬러 코팅제.
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