KR101065796B1

KR101065796B1 - 불연성 도장재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101065796B1
Application number: KR1020090038042A
Authority: KR
Inventors: 조용선
Original assignee: (주)유창
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2011-09-19
Also published as: KR20100119099A

Abstract

개시된 내용은 불연효과를 갖는 도장강판을 제공하기 위한 도료조성물에 관한 것이다. 본 발명은 난연급 바인더에 안료, 세라믹 입자, 고분자 분산제, 표면조정제, 소포제, 초미립자상의 무수실리카를 첨가 혼합하여 이루어진 불연성 도장재를 제공한다. 따라서, 본 발명의 불연성 도장재를 피복한 도장강판은 KSF 1182와 KSF 2271에서 규정하는 불연성과 유해가스를 발생하지 않는 효과를 제공한다.

불연, 도료, 가스유해성

Description

불연성 도장재 및 그 제조방법{Noninflammable coating materials and a manufacturing method thereof}

본 발명은 건축물 내부마감재에 페인팅되는 도장재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 불연성을 갖는 도장강판을 제공하기 위한 도료 조성물에 관한 것이다.

강판은 강도가 우수하고 가공이 용이하여 건자재용으로 많이 사용되고 있다. 그러나 강판은 쉽게 부식되는 단점이 있어 이를 보완하고자 강판 표면에 아연이나 알루미늄 등을 도금하고 크롬산염처리를 하고 있으나 이것은 보조적인 수단으로 근본적인 내구력과 미려함을 향상시키기 위하여 도장을 하는 경우가 많다.

하지만, 통상의 도장재는 경도가 낮아 표면 손상이 쉽고, 불연성 및 내화성을 가지고 있지 않아 건축물들에 화재가 발생하면 기존 건축물의 건축자재와 함께 불에 타버려, 화재를 더욱 가속화시키고 유독가스를 발생시킨다는 문제점을 가지고 있다.

그래서, 건축물의 화재 부하를 저감(화재 확산방지, 피난, 방화 등)을 위한 기술적 기준을 법령으로 정하여 시험한 결과에 따라 난연 1급에 해당하는 것을 불 연, 난연 2급에 해당하는 것을 준불연, 난연 3급에 해당하는 것을 난연이라 등급을 책정하고 있다. 하지만, 대부분 온전한 불연기능을 하지 못하여 화재시 오히려 무방비 상태라 할 수 있다.

종래 사용된 불연 및 난연제는 국내 등록특허 제 121983(1997. 9. 1)호에서 보는 바와 같이 일정비율의 MEK(Methletyl Ketone), 아세톤, DEF(Dinethyl Formanide)으로 용제를 조성한 후 이를 염화고무, 염화파라핀, 페놀수지, 무수마레인산, E.V.A(Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer)로 각각의 공정을 통해 용해시킨 다음 재차 혼합하여 교반하여 투명한 유성 발포성 불연도료를 제조하고, 백색을 표출하기 위해 일정비율의 산화티탄을 첨가하며, 기타 유색을 표출하기 위해 유색 유기안료를 첨가한 후 반광 및 무광택 공정을 처리하여 제조된 유색 유성 발포성 불연도료를 예로 들 수 있다.

종래에 사용된 또 다른 난연 도료는 국내 등록특허 제 555443(2006. 2.21)호에서 보는 바와 같이 폐스티로폼을 방향족 유기용매인 크실렌 또는 톨로엔에 용해시키고 완전히 용해된 용액에 염화고무와 염화파라핀을 용해시킨 다음 변성용 오일을 첨가하고 교반하여 제조된 투명한 도료를 예로 들 수 있다.

이러한 기존의 난연도료는 할로겐화합물이 첨가되어 화재시 오히려 유독가스를 발생하여 인명에 치명적인 영향을 주기 때문에 선진국에서는 사용이 규제되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해소하기 위해, 난연급 바인더에 불연재료인 세라믹 입자를 첨가한 불연성 도장재를 조성하여 불연기능을 얻을 수 있도록 한 불연성 도장재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불연성 도장재는, 건축물의 내장재에 도장되는 도료에 있어서, 난연급 바인더, 안료, 세라믹입자, 고분자분산제, 표면조정제, 소포제 및 초미립자상의 무수실리카로 이루어진 조성물을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 불연성 도장재 제조방법은, 불연성 도장재 제조방법에 있어서, (1) 난연급 바인더에 안료, 세라믹입자, 고분자분산제를 넣고 1000∼1500rpm의 속도로 0.5∼3시간 동안 분산하는 단계와, (2) 상기 분산된 난연급 페인트에 표면조정제 및 소포제를 첨가하여 500∼700rpm의 교반속도로 10분간 혼합하는 단계, 및 (3) 상기 혼합물에 초미립자상의 무수실리카를 첨가하여 1000∼1500rpm의 교반속도로 10분간 분산하여 완제품을 만드는 단계를 포함한다.

본 발명의 불연성 도장재 및 그 제조방법은, 난연급 바인더에 불연재료인 세라믹입자를 첨가하여 불연성 도료를 조성함으로써, 이를 피복한 도장강판 등의 건자재를 제공할 수 있어 인 또는 할로겐화합물을 추가 설치하지 않아도 불연기능을 얻을 수 있고, 경도도 향상되는 효과를 갖는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

본 발명의 일실시예에서 건축물의 내부마감재 또는 외장재에 도장되는 불연성의 무독성 도료의 제조 방법은, 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 불연성 도장재 조성방법을 설명하기 위한 공정이다.

먼저, 기존의 난연급 바인더에 안료(pigment), 세라믹입자, 고분자분산제를 넣고 샌드밀(Sand Mill) 또는 고속디졸바로 1000∼1500rpm의 속도로 0.5∼3시간 동안 분산한다. 난연(難燃)급 페인트는 불이 잘 타지 아니하는 성능을 가진 도료이지만, 기존의 할로겐화합물이 혼입되어 있는 난연페인트는 불이 붙으면 대량의 유해가스를 배출시키거나 건설교통부령이 정하는 기준에 적합하지 않은 경우가 대부분이다.

그래서, 기존의 난연급 바인더에 안료, 세라믹입자, 고분자분산제를 넣고 샌드밀(Sand Mill) 또는 고속디졸바로 1000∼1500rpm의 속도로 0.5∼3시간 동안 분산하여 제 1혼합물을 형성한다.

난연급 바인더는 아크리릭 올리고머(Acrylic Oligomer)와 알콕시 실란(≡SiOR)의 성분으로 구성되며, 결합에너지가 높은 시리콘 결합을 도료에 사용할 시 우수한 내열성 및 내후성을 발현한다는 물리화학적 특성을 갖는다. 아크리릭 올리고머의 일반 화학식은 다음과 같다.

R1, R2, R3 : H, C_1∼5H_3∼11 Mn : 2000∼5000

고분자분산제(Polymeric Dispersant)는 안료 분산성과 도료액의 점성을 적절하게 하여 안정된 도료를 얻는 기능을 한다. 본 실시예에서는, 시바가이기(Ciba Geigy)사(社)에서 생산되는 변성폴리우레탄계수지형태의 유·무기 안료 및 충전제(Filler)를 안정화시키는 분산제로, EFKA 4009 등이 사용되었다. 이는 분산기간의 단축, 광택향상, 색분리 및 색얼룩 현상 방지, 착색력 향상 등의 기능을 한다.

그 다음, 상기 제 1혼합물인 상기 분산된 난연급 페이트에 표면조정제, 소포제를 넣고 500∼700rpm의 속도로 10분간 교반한다. 여기에 초미립자상의 무수(無水)실리카를 첨가하여 1000∼1500rpm의 교반속도로 10분간 분산하여 불연성의 무독성 도장재로서의 완제품이 조성된다.

여기서 말하는 표면조정제는 도료가 도장 및 경화건조과정에서 표면의 평활성과 건조후 표면의 내오염성 및 내스크래치성을 증대시키기 위해 사용하는 첨가제이다. 본 실시예에서는, 시바가이기(Ciba Geigy)사(社)에서 생산되는 변성폴리실록산 또는 불소변성 폴리머로서, 스립 및 레벨링제(Slip & levelling agent)인 EFKA 3236, 3777로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용한다. 이는 도막표면의 특성 향상, 평활성 향상, 오렌지필과 크레터링 방지, 버나드셀형성 방지, 스립성과 내마모성 향상 등의 기능을 한다.

통상, 소포제(Defoamer)는 도료 제조시 혼입되는 공기를 제거하거나 도장공정에서 발생하는 기포를 제거하는 기능을 발휘한다. 특히, 실리콘을 함유한 것으로서 소포제는 기포의 억제 기능을 하는데, 기포는 도료의 생산과 도장 과정 중에 바람직하지 않은 부작용을 일으키며 생산시간을 길어지게 하고 적정한 양의 도료를 용기에 충전하는 것을 어렵게 한다. 또한, 건조도막에 분화구 현상이나 도막 강도가 떨어지는 등의 표면 결함을 발생시키며, 순수한 액체에서는 기포가 안정되지 않는다. 기포는 단지 습윤제와 같은 계면활성제류의 물질을 함유하는 시스템에서 안정하거나 혹은 어떤 표면조절제들은 도료의 중요한 물성을 개선하는데 필요하다. 이 모든 계면활성제들은 일반적으로 공기와 액체의 접촉면으로 이동하여 표면장력을 낮춘다. 본 실시예에서는, 소포제로 EFKA 2022, 2020으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용한다.

본 실시예에서 사용된 초미립자상의 무수실리카(Silicic Anhydride)는 에어로질(Aerosil) 200 이라는 품명의 순도 99.8％의 독일산 제품으로, 화학식은 SiO2 CAS.NO : 7631-86-9이다.

본 실시예에서 사용된 첨가제들은 모두 시바(CIBA)사에서 제조된 것들로, 이들은 분산력이나 표면물성을 향상시키는 기능을 한다.

완성된 불연성의 무독성 도료를 세라믹입자의 입자분포가 커서 75㎛, 25㎛, 15㎛의 여과포를 사용하여 3단계 여과를 하여 입자를 고루게 함으로써, 강판에 도장시 표면이 깨끗해질 수 있도록 한다. 불연성의 무독성 도료는 다음 표 1과 같은 조성비로 이루어지는 것이 바람직하다.

성 분	중량(g)
난연급 바인더	550 ∼ 800	아크릴 수지 유기실란
안료	200 ∼300	TiO2
세라믹입자	100∼300
고분자분산제	2 ∼ 4
표면조정제	4 ∼ 8
소포제	2 ∼ 4
무수실리카	4 ∼ 8

이렇게 조성된 불연성의 무독성 도료를 건축법령에 규정된 시험방법(건설교통부 고시 제 2006-476호, 건축물 내부 마감재로의 성능 기준)에 의하여 가스유해성 및 불연성 시험을 한국소방검정공사에 의뢰한 시험성적서를 각각 도 2 및 도 3에 도시하였다.

도 2는 가스 유해성 시험방법 및 결과이고, 도 3은 불연성 시험방법 및 결과를 보여준다.

한국산업규격 KSF 2271(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법)중 가스 유해성 시험 결과, 실험용 쥐의 평균행동정지 시간이 9분 이상이어야 한다. 본 발명에 의해 조성된 도료를 대상으로 가스 유해성 시험한 결과, 실험용 쥐들의 평균행동정지 시간이 각각 13분 54초 및 13분 22초로 나왔다.

한국산업규격 KSF ISO 1182(건축 재료의 불연성 시험 방법) 시험 결과, 가열시험 개시 후 20분간 가열로내 최고온도가 20K 초과하지 않을 것, 그리고 가열 종료 후 시험체의 질량감소율 30％ 이하이어야 한다. 본 발명에 의해 조성된 도료를 대상으로 불연성 시험한 결과, 가열로 내 최고온도가 최종평균온도를 1,3∼1.4K 초과하는 것으로 나왔고, 가열 종료 후 질량감소율도 0.3％로 거의 감소하지 않는 것으로 나왔다.

즉, 도 2 및 도 3 각각에서 볼 수 있듯이, 가스 유해성 및 불연성 시험기준을 충족하는 결과를 얻어내었다. 이러한 시험결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 의해 조성된 도료는 불연성이며 유해 가스도 거의 배출되지 않는다.

한편, 본 발명에 의해 조성된 불연성의 무독성 도료를 도장시, 경도 또한 5H 이상 8H까지 향상되었다.

도 1은 본 발명에 따른 불연성 도장재 제조공정을 설명하기 위한 도면,

도 2 및 도 3은 도 1의 불연성 도장재 가스유해성 및 불연성 시험 성적서를 보여주는 도면.

Claims

건축물의 내장재에 도장되는 도료에 있어서,

난연급 바인더, 안료, 세라믹입자, 고분자분산제, 표면조정제, 소포제 및 무수실리카로 이루어진 조성물을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 불연성 도장재.
제 1항에 있어서, 상기 난연급 바인더는 아크리릭 올리고머(Acrylic Oligomer)와 알콕시 실란(≡SiOR)으로 성분구성됨을 특징으로 하는 불연성 도장재.
불연성 도장재 제조방법에 있어서,

(1) 난연급 바인더에 안료, 세라믹입자, 고분자분산제를 넣고 샌드밀이나 고속디졸바로 1000∼1500rpm의 속도로 0.5∼3시간 동안 분산하는 단계;

(2) 상기 교반된 난연급 페인트에 표면조정제 및 소포제를 첨가하여 500∼700rpm의 교반속도로 10∼20분간 혼합하는 단계; 및

(3) 상기 혼합물에 초미립 무수실리카를 첨가하여 1000∼1500rpm의 교반속도로 10∼20분간 분산하여 완제품을 만드는 단계를 포함하는 불연성 도장재 제조방법.
제 3항에 있어서, 상기 완제품을 여과포를 사용하여 여과하여 입자를 고르게 하는 단계 (4)를 더 포함하는 불연성 도장재 제조방법.
제 3항에 있어서, 상기 난연급 바인더 550∼800 중량(g)에 대해, 안료 200∼300g, 세라믹입자 100∼300g, 고분자분산제 2∼4g, 표면조정제 4∼8g, 소포제 2∼4g, 초미립 무수실리카 4∼8g를 첨가함을 특징으로 하는 불연성 도장재 제조방법.