KR101648498B1 - 이끼 또는 조류 방지용 항균성 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수족관과 같이 물과 접하는 소정의 물체 표면에 도포하여 그 물체에 이끼나 조류(藻類) 또는 박테리아나 곰팡이가 생기지 않도록 하는 무공해 항균성 도료 조성물에 관한 것이며, 수계에폭시 수지 10~45중량%, 경화제 10~35중량%, 복합세라믹조성물분말을 10-70중량% 및 물 1-10중량%로 이루어진 이끼 또는 조류 방지용 항균성 도료 조성물이다.

Description

이끼 또는 조류 방지용 항균성 도료 조성물{COMPOSITION OF ANTIBIOTIC PAINT CAPABLE OF PREVENTING MOSS OR ALGAL}

본 발명은 물과 접하는 소정의 물체 표면에 도포하여 그 물체에 이끼나 조류(藻類) 또는 박테리아나 곰팡이가 생기지 않도록 하는 무공해 항균성 도료 조성물에 관한 것이며, 더 상세하게는 상수도, 정수장, 가정용 수조, 대형건물의 물탱크, 산업장의 저수조, 양식장, 수족관 등에 설치 사용하는 항균성 도료에 관한 것이며, 특히 수족관 및 저수조의 바닥이나 벽면에 도포하는 항균성 도료에 관한 것이다.

본 발명은 수분산성의 에멀션 에폭시 수지에 박테리아, 곰팡이 등의 이끼 및 조류의 미생물 발생과 부착을 억제하는 항균 기능이 뛰어나고, 원적외선 방사, 음이온 방출 등의 기능을 갖는 성분을 첨가하여 균질하게 혼합한 후 여기에 수용성 아민 경화제를 첨가하여 수조 및 저장탱크의 벽면에 도포하고 상온에서 경화시킴으로써, 이끼 부착방지 및 내수성, 내마모성, 접착력, 내약품성, 항부착성 등이 우수하고 아울러 장기간 연속유량이 있는 수중에서도 내구성이 뛰어나 청소, 관리, 운영에 경제적인 효과를 가지는 것을 특징으로 하는 이끼 또는 조류 방지용 항균성 도료에 관한 것이다.

국내의 호수와 하천에는 조류가 과다하게 발생하여 수질이 악화됨으로써 상수원의 수질관리 뿐만 아니라 취수 및 정수 공정의 운전을 어렵게 하고 있다. 조류는 정수 과정에서 탁도를 떨어뜨릴 뿐만 아니라 응집침전의 장애를 일으키고, 여과지를 조기에 폐색시켜 여과지속시간의 단축에 따른 역세척 횟수를 증가시키는 원인 의 하나로 되고 있다.

이끼, 조류는 수족관에서 발생한 후 광합성과 호흡을 하며, 일반적으로 C₅H₈O₂N으로 표시되어 탄소(C), 수소(H), 산소(O) 그리고 질소(N) 분자들로 구성된 일종의 유기합성물질과 같다. 이들은 광합성과 호흡으로 끊임없이 CO₂를 섭취하고 O₂를 발생시켜 수족관의 알칼리도에 영향을 주며 산소의 공급원이기도 하다. 그러나 이들은 빛이 존재하지 않을 때는 광합성 작용없이 용존산소를 섭취하므로 물고기의 생존에 위협이 될 수도 있다. 또 이끼류의 수명이 끝나면 이들의 사체로부터 많은 질소화합물이 생성되고 이들의 성장이 극치에 달할 경우에는 녹조 현상이 두드러지게 된다.

조류는 그 세포의 비중이 낮기 때문에 조류 플럭의 침강성이 저하되거나 재부상되어 침전효율이 떨어지며 또한 조류가 늘어나면 물의 수소이온농도(pH)가 상승하면 응집지에서 응집효율이 떨어져 플럭(floc)의 형성이 떨어지며 조류 세포의 높은 표면전하와 많은 조류 부산물로 인해 응집제 소요량이 늘어난다. 침전지에서 제거되지 못한 조류는 여과지로 넘어가 수두손실을 가져와 여과지속시간을 단축시킨다. 정상 상태에서 여과지 지속시간은 30-100시간 범위이지만 조류가 대량 발생하는 기간에는 10시간 이하로 떨어져 역세척 주기가 짧아지게 된다. 결과적으로 조류의 대발생은 정수효율을 저하시키고 식수원 수질을 악화시키는 주원인이 되고 있다.

또한, 가정용 수조, 대형 건물의 물탱크, 산업장의 저수조, 양식장, 수족관, 전시장 등의 경우에도, 흔히 물때라고 하는 이끼류와 조류 등이 벽면에 부착하여 수질을 악화시키고, 어류 양식에도 막대한 피해를 주고 있다.

이끼 조류도 유기물이고 산화제를 투입하면 분해될 수 있으나, 이를 제거하기 위한 화학약품의 투입은 물고기의 생명과도 직결되어 문제점이 발생하였다.

따라서 심각해지는 상수도 정수장, 가정용 수조, 대형건물의 물탱크, 산업장의 저수조, 양식장, 수족관, 전시장, 상수처리장 등에서 생기는 조류발생 문제에 대해 보다 효율적으로 대처하기 위해서는 기존의 상수처리장 공정을 향상시키고, 저수조 및 양식장의 수질을 향상시키기 위하여 조류 발생을 억제하거나 제거하는 기술개발이 필요하다. 이를 위해서는 기존 공정에 별다른 추가시설 없이 적용할 수 있으면서도 보다 경제적인 기술이 필요하다.

종래에는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 친수성 유기도료를 도포시켜 사용하여 왔는데 친수성 유기도료는 여러 유기 재료들을 물이나 유기 용매와 혼합시킨 도막 조성물이었다. 그러나 이 유기 재료들은 용매에 대한 분산성이 양호하지 못할 경우 도막 표면이 균일하지 못하고, 유기물질이 용출되어 2차적인 수질공해를 유발할 뿐만 아니라, 접착력과 내수성이 떨어지고, 내구성이 약하여 정기적으로 재시공하여 하는 등의 문제점을 가지고 있었다.

본 발명에서는 상수도 정수장, 가정용, 대형건물의 물탱크, 산업장의 저수조, 양식장, 수족관, 전시장 상수처리장의 등의 내부 벽면이나 바닥에 사용되는 도료가 가지는 종래 기술에서의 여러 가지 문제들 예컨대 도막의 비균질성, 낮은 내수성 및 내구성, 유기성분 용출의 문제 등을 해결하고자 안출된 것이다.

본 발명은 가정, 산업장, 양식장, 어류 박물관, 전시장 등에 설치 사용하는 수족관의 각종 벽면, 바닥재와 유리 등에 항균 기능과 음이온 및 원적외선 방사기능이 있으며, 내수성과 접착력이 우수하고 내구성이 뛰어난 기능성 도료의 코팅을 통하여 수족관의 재질인 유리판과 콘크리트 바닥재 내부에 박막을 형성시켜 이끼가 수족관 내에서 발생하지 않도록 하는, 이끼가 발생되지 않는 깨끗한 수족관을 소비자에게 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 a) 수계에폭시수지, b) 수용성 폴리아민계 경화제, c) 복합세라믹조성물 분말(무기항균세라믹, 원적외선 방사세라믹, 음이온 방출세라믹) 및 d) 물을 포함하여 균일하게 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이끼 및 조류 방지용 항균성 도료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 이끼 및 조류 방지용 항균성 도료가 도포된 수족관은 그 도료의 도포면에 대한 내수성과 접착력이 우수하고 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 그 도료가 항균기능 및 음이온, 원적외선 방사기능과 같은 기능성 도료여서 수족관의 재질인 유리판 및/또는 콘크리트 바닥재 내부에 이런 기능성 박막을 형성함으로써 이끼가 수족관 내에서 발생하지 않도록 하여 깨끗한 수족관을 소비자에게 제공할 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 a) 수계에폭시수지, b) 수용성 폴리아민계 경화제, c) 복합세라믹조성물 분말 d) 물을 포함하여 이루어지는 이끼 및 조류 방지용 항균성 도료 조성물을 제안한 것이며, 이하 그 구체적 구성을 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용하는 수계에폭시수지는 콘크리트 구조물 표면벽과 바닥에 대하여 기본적인 접착성 도료의 역할을 하는 재료로서, 통상적으로 이러한 접착 역할에 사용될 수 있는 수계에폭시수지라면 특별히 그 종류가 제한되지는 않는다.

본 발명에서 수계에폭시수지의 사용량은 본 발명에 따라 조성되는 최종 도료 조성물 전체 중량 대비 10 ~ 45중량%인데, 이러한 사용량 내에서는 도료 조성물과 콘크리트 바탕면과의 접착력과 내수성이 우수하다.

본 발명에서 사용하는 수용성 폴리아민계 경화제는 수계에폭시수지의 경화제 역할을 하는 것으로서, 통상적으로 전술한 바와 같은 접착 역할에 사용될 수 있는 수용성의 폴리아민계 경화제의 경우라면 그 종류가 특별히 한정되지 않는다.

상기 수용성의 폴리아민계 경화제의 사용량은 본 발명에 따라 조성되는 최종 도료 조성물 전체 중량 대비 10 ~ 35중량%이며, 이 사용량 내에서는 도료와 복합세라믹분말 조성물과 콘크리트 바탕면과의 접착력이 우수하다.

또한 상기 복합세라믹조성물 분말의 사용량은 본 발명에 따라 조성되는 최종 도료 조성물 전체 중량 대비 10-70중량%이며, 나머지 물 1-10중량%로 하여 전체 100중량%를 맞춘다

여기서 상기 복합세라믹조성물분말의 제조법은 다음과 같다.

1. 박테리아, 곰팡이 등의 미생물에 항균 기능이 뛰어난 구리, 은, 아연, 붕소 등의 성분을 함유함으로써 항균 기능을 갖는 수용성의 금속화합물로서 구리, 은, 아연, 붕소 이들을 함유하는 금속산화물 또는 금속염이 있으며, 그 구체적인 종류로는 예를 들면 황산동, 질산동, 초산동, 염화제이동, 산화제2동, 질산은, 염화은, 산화아연, 질산아연, 황산아연, 염화아연, 과산화아연, 규불화아연, 산화붕소 등

2. 음이온 방출 기능이 있는 이산화토리움

3. 원적외선 방사 기능이 있는 산화마그네슘, 이산화티타늄, 활성탄, 숯, 흑연, 포졸란, 송이(제주도 화산석) 등

외와 같은 조성 중에서 특히, 질산동(Cu(NO₃)₂), 산화제2동(CuO/Black), 질산은(AgNO₃), 산화붕소(B₂O₃), 산화아연(ZnO), 이산화토리움(ThO₂)/Thorium, 송이, 포졸란 등의 조성이 더 바람직하다.

이들 함량은 조성되는 복합세라믹조성물 100중량%중에 질산동(Cu(NO₃)₂) /0.3-5중량%, 산화제2동(CuO/Black)/1-6중량%, 질산은(AgNO₃)/1-3중량%, 산화붕소(B₂O₃)/1-3중량%, 산화아연(ZnO)/1-5중량%, 이산화토리움(ThO₂)/1-7중량%, 송이/30-40중량%, 포졸란 /35-50중량%이다.

이들의 사용 범위에 있어서 질산동(Cu(NO₃)₂), 산화제2동(CuO/Black), 질산은(AgNO₃), 산화붕소(B₂O₃), 산화아연(ZnO) 등은 지정범위 안에서 충분히 항균력을 나타내며, 그 이하가 되면, 항균력이 저하되고, 그 이상이 되면 독성을 나타내어 어류에 유해할 수 있다. 이산화토리움(ThO₂)은 지정범위 안에서 음이온 기능의 적절한 방출량인 당 약 500-1500개의 음이온이 방출되며, 그 이하가 되면 음이온에 대한 효과가 미약하고, 그 이상이 되면 음이온의 방출량이 지나치게 높아 어류에 유해할 수 있다. 송이, 포조란은 그 양이 많아도 문제될 것은 없으나 앞에서 서술한 성분들을 조정한 잔량에 기준한 것이다.

이상과 같이 조성된 복합세라믹조성물분말은 혼합하여 볼밀에서 300메쉬 이하로 분쇄하여 균일하게 하고, 위의 수성 에폭시수지 및 물에 혼합하여 1차 용액 제조를 완성한다.

단, 수용성의 폴리아민경화제는 도료의 사용 직전에 혼합하여 균일하게 혼합하여 사용한다. 이것은 수용성의 폴리아민경화제 미리 혼합되어 있으면 사용전에 경화하여 도료로서의 물성을 나타낼 수 없기 때문이다.

또한, 이미 혼합한 도료도 혼합 후 약 수 시간 내에 사용하여야 하며, 하절기에는 특히 사용을 빨리하여야 하며, 바로 사용하지 않을 경우에는 냉장고에 보관하여 경화를 지연시켜야 한다.

이와 같이 조정된 도료는 유리막이나 콘크리트 면에 로울러 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법으로 코팅하여도 무방하나, 치밀하게 도장하기 위해서는 붓으로 코팅하는 것이 바람직하다.

이와 같이 코팅된 도료는 상온에서 수시간 이내에 경화가 완료되며, 완전한 경화를 위하여 통상 24시간 건조 및 경화를 유지시켜 주는 것이 바람직하다.

(실시예 1)

수계에폭시수지 15중량%, 수용성의 폴리아민계 경화제 10중량% 복합세라믹조성물 분말은 65중량% 및 물 10중량%를 혼합 교반 분산하여 균질하게 하여 이끼 및 조류 방지용 항균성 도료 조성물을 완성하여 10cm×10cm 크기의 유리판 양면에 본 발명의 도료를 약 30㎛ 정도의 두께로 붓으로 코팅한 후, 상온에서 24시간 건조 및 경화한다.

상기 도료조성물 100중량%에 대한 복합세라믹분말 65중량%의 조성은,

그 복합세라믹분말 100중량% 중에

질산동(Cu(NO₃)₂)/2중량%,

산화제2동(CuO/Black)/2중량%,

질산은(AgNO₃)/2중량%,

산화붕소(B₂O₃)/2중량%,

산화아연(ZnO)/5중량%,

이산화토리움(ThO₂)/7중량%,

송이/35중량%,

포졸란 /45중량%,

(실시예 2)

실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조한다.

수계에폭시수지의 25중량%,

수용성의 폴리아민계 경화제 25중량%,

복합세라믹조성물 분말 45중량%,

물 5중량%

이때 상기 도료조성물 100중량%에 대한 복합세라믹분말 45중량%의 조성은,

그 복합세라믹분말 100중량% 중에

질산동(Cu(NO₃)₂)/0.5중량%,

산화제2동(CuO/Black)/1.5중량%,

질산은(AgNO₃)/1중량%,

산화붕소(B₂O₃)/1중량%,

산화아연(ZnO)/1중량%,

이산화토리움(ThO₂)/5중량%,

송이/40중량%,

포졸란 /50중량%

(실시예 3)

실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조한다.

수계에폭시수지 20중량%,

수용성의 폴리아민계 경화제 20중량%,

복합세라믹조성물 분말 55.3중량%,

물 4.7중량%

이때 상기 도료조성물 100중량%에 대한 복합세라믹분말 55.3중량%의 조성은,

그 복합세라믹분말 100중량% 중에

질산동(Cu(NO₃)₂)/0.3중량%,

산화제2동(CuO/Black)/1.7중량%,

질산은(AgNO₃)/1중량%,

산화붕소(B₂O₃)/1중량%,

산화아연(ZnO)/5중량%,

이산화토리움(ThO₂)/7중량%,

송이/35중량%,

포졸란 /49중량%,

(대조구)

10cm×10cm 크기의 유리판 양면에 시멘트 몰타르를 양면에 코팅한 후, 양생하여 대조구 시편으로 사용하였다.

1. 내약품성 : 10cm×10cm 크기의 유리판 양면에 본 발명의 도료를 약 30㎛ 정도의 두께로 붓으로 코팅한 후, 상온에서 24시간 경화 후, 각 시료마다 3개씩의 시편을 다음의 각각의 화학약품 용액에 담구어서 48시간 참적한 후, 표면의 경화막의 분해 및 침식 등의 이상 유무를 관찰 확인하였다.

No.	화학약품용액	판정	No.	화학약품용액	판정
1	10% 황산용액	이상무	6	에탄올	이상무
2	10% 염산용액	이상무	7	클로로포름	이상무
3	10% 질산용액	이상무	8	자일렌	이상무
4	10% 암모니아수용액	이상무	9	아세톤	이상무
5	10% 수산화나트륨용액	이상무	10	톨루엔	이상무

2. 이끼의 항부착성 시험 : 10cm×10cm 크기의 유리판 양면에 본 발명의 도료를 약 30㎛ 정도의 두께로 붓으로 코팅한 후, 상온에서 24시간 경화 후, 각 시료마다 3개씩의 시편을 다음의 지하수와 해수에 참적한 후, 표면의 경화막에 부착된 이끼류의 부착량을 측정한 후, 시편 3개를 평균하여 측정치로 하였다.

대조구는 유리표면에 시멘트 몰타르를 양면에 코팅한 후, 양생하여 시편으로 사용하였다.

시험조건 : 지하수와 해수를 25℃의 온도에서 30일간 방치하여 시험하였다.

부착량측정 : 시편을 꺼내어 상온에서 24시간 자연건조 후, 무게를 측정하여 침적전의 무게를 감하여 증량을 측정하였다.

침적, 건조후 무게 - 침적전 무게 = 부착된 이끼류의 무게 mg/200㎠

이끼 부착량	지하수				해수
	대조구	실시예 1	실시예 2	실시예 3	대조구	실시예 1	실시예 2	실시예 3
mg/200㎠	41.4	0.03	0.04	0.05	4.2	0.00	0.01	0.01

위 표로 정리한 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 도료를 코팅한 경우에는 이끼의 부착량이 극미하였으나 통상의 조건인 시멘트 몰탈을 코팅한 대조군에서는 수만배의 이끼가 부착된 것을 알 수 있다.

3. 음이온시험

1) 시험방법 : 위의 이끼의 항부착성 시험에 사용된 시편을 침적전의 표면에 측정기를 대어서 측정.

2) 측정기기 : COM-3010 PRO ION TESTER (일본 COM SYSTEM사 제품)

3) 대조구 : 위의 이끼의 항부착성 시험에 사용된 대조구 시편을 침적전의 표면에 측정기를 대어서 측정.

4. 원적외선시험

1) 시험방법 : KICM-FT-IR-Spectrometer를 이용한 Black Body 대비 측정 결과임.

2) 시험온도 : 40℃

3) 방사에너지 : 3.7410²(W/㎡)

4) 시료 : 위의 이끼의 항부착성 시험에 사용된 시편을 침적전의 표면을 측정.

시험항목	실시예1	실시예2	실시예3	대조구	결과 단위
음이온시험	1480	1030	420	38	음이온수(개/㎠)
원적외선	0.948	0.925	0.938	-	방사율(5-20㎛)

위 표로 정리한 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 도료를 코팅한 경우에는 음이온 방사개수가 대조군에 비해 10배 내지 30배 정도 높고 원적외전 방사율도 대조군에 비해 상대적으로 높은 것을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 수계에폭시 수지 10~45중량%, 경화제 10~35중량%, 복합세라믹조성물분말을 10-70중량% 및 물 1-10중량%로 이루어지며,
   상기 복합세라믹조성물분말은 그 조성되는 복합세라믹조성물 100중량% 중에, 질산동(Cu(NO₃)₂) 0.3-5중량%, 산화제2동(CuO/Black) 1-6중량%, 질산은 (AgNO₃) 1-3중량%, 산화붕소(B₂O₃) 1-3중량%, 산화아연(ZnO) 1-5중량%, 이산화토리움(ThO₂) 1-7중량%, 송이 30-40중량%, 포졸란 35-50중량% 배합되는 것을 특징으로 하는 이끼 또는 조류 방지용 항균성 도료 조성물
   
   
   
   
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