KR101963574B1 - 천연 원료로 제조한 친환경 천연페인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연 원료만으로 이루어진 천연 페인트에 관한 것으로서, 천연 수지 조성물; 오일 조성물; 이산화티타늄(Titanium Dioxide), 고령토(China Clay), 탄산칼슘(Calcium Carbonate), 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)을 포함하는 안료 조성물; 증류수; 첨가제를 포함다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 천연 수지 등 천연 원료만을 사용하여 천연 페인트를 제조함으로써, 인체에 무해하고 환경 친화성이 높으면서도 기존의 천연 페인트에 비해 은폐율 및 내세척성 그리고 내염성 등이 우수한 천연 페인트를 제조할 수 있다.

Description

천연 원료로 제조한 친환경 천연페인트{ECO-FRIENDLY NATURAL PAINT MADE FROM NATURAL RAW MATERIALS}

본 발명은 천연 페인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연 수지 등 천연 원료만을 사용하여 페인트를 제조함으로써 인체에 무해하고 환경 친화성이 높으면서도 기존의 천연 페인트에 비해 은폐율 및 내세척성 그리고 내염성이 뛰어난 천연 페인트에 관한 것이다.

건축물 내부에 사용되는 건축자재는 페인트, 접착제, 벽지, 마루판 등 다양하며, 실내 건축자재에서 발생하는 포름알데히드(HCHO) 등과 같은 중금속, 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 다양한 유해화학물질들이 실내 공간에서 외부로 배출되지 못해 사람들을 공격하고 있다. 실내 환경을 오염시키고 새집증후군, 천식 및 아토피 질환을 유발시키는 원인으로 지목되고 있는 것은 페인트와 접착제이며, 특히 페인트는 다양한 유기화합물로 구성되고, 휘발성이 강하므로 건축물 실내의 환경오염의 주범으로 인식되고 있다. 이러한 페인트는 크게 수성도료와 유성도료로 대별되며 대부분 건조성을 확보하기 위하여 인체에 유해한 중금속 성분과 휘발성을 갖는 유기 화합물(VOC ;Volatile Organic Compounds)를 다량 함유한 건조제를 포함하고 있으므로 건조과정에서 독성물질과 휘발성 유기 화합물을 지속적으로 외부로 방출함으로써 심각한 환경문제 뿐만 아니라 이러한 독성물질과 휘발성 유기 화합물에 직접적으로 장기간 노출되는 경우 아토피나 각종 암 등 인체에 심각한 질병을 유발시키는 것으로 알려져 있다.

이러한 화학 페인트의 문제점이 대두됨과 동시에 최근에는 산업발전의 고도화 및 환경오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 페인트의 기본적인 기능 외에 새로운 기능성이 점점 요구되고 있는 실정이며 그 중에서도 유기 화합물 및 중금속을 함유하지 않은 무공해 천연원료로 제조하여 인체에 무해하고 유해폐기물이 없는 환경친화성이 우수한 천연페인트에 대한 관심이 고조되고 있는 추세에 있다.

최근 소득 수준의 향상과 건강에 대한 관심의 고조로 인하여 천연 원료를 이용한 천연페인트가 제조되고 있고 천연페인트의 경우 환경친화성이 높고 무독성이라 인체와 환경에 무해하며 석유화학 페인트와 달리 지속생산이 가능한 원료로 제조하는 장점을 가지고 있다. 그러나 페인트로써의 제반기능과 작업성, 건조속도, 도막강도와 내세척성, 은폐율, 내후성과 내염성, 보관 안정성 등을 확보해야 하는 어려움이 있다.

하지만, 대부분의 천연페인트는 기술력이 우수한 독일에서 제조되어 비싼 가격으로 수입되고 있으며, 국내에서 제조되는 천연페인트는 성능 및 효과 검증에 있어서 못 미치는 실정이다.

한국등록특허 제10-1062479호

본 발명의 목적은, 천연 수지 등 천연 원료만을 사용하여 페인트를 제조함으로써, 인체에 무해하고 환경 친화성이 높으면서도 기존의 천연 페인트에 비해 은폐율 및 내세척성 그리고 내염성이 뛰어난 천연 페인트를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 천연 수지 조성물; 오일 조성물;

이산화티타늄(Titanium Dioxide), 고령토(China Clay), 탄산칼슘(Calcium Carbonate), 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)을 포함하는 안료 조성물; 증류수; 첨가제를 포함하는 천연페인트를 제공한다.

상기 오일 조성물은 피마자 오일, 미네랄 오일, 레몬 오일을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 피마자 오일은 전체 천연 페인트 조성물 중량 대비 1 내지 10중량%, 상기 미네랄 오일은 1 내지 5중량%, 상기 레몬 오일은 1 내지 5중량%를 포함될 수 있다.

상기 천연 수지 조성물은 송진(Pine tree resin), 코팔 에멀젼(Copal Emulsion)을 포함할 수 있다.

상기 천연 수지 조성물은 전체 천연 페인트 조성물 중량 대비 22 내지 30중량%일 수 있다.

상기 첨가제는 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose), 계면활성제(Surfactant)를 포함할 수 있다.

상기 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose)는 전체 천연 페인트 조성물 중량 대비 1 내지 10중량%, 상기 계면활성제는 3 내지 15중량%를 포함될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 천연 수지 등 천연 원료만을 사용하여 천연 페인트를 제조함으로써, 인체에 무해하고 환경 친화성이 높으면서도 기존의 천연 페인트에 비해 은폐율 및 내세척성 그리고 내염성이 뛰어난 천연 페인트를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 형태에 따른 천연 페인트는 천연 수지 조성물; 오일 조성물; 이산화티타늄(Titanium Dioxide), 고령토(China Clay), 탄산칼슘(Calcium Carbonate), 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)을 포함하는 안료 조성물; 증류수; 첨가제를 포함한다.

상기 이산화티타늄(Titanium Dioxide)은 무색 무기 안료 중 백색 안료로써 높은 굴절률과 안료 중 가장 우수한 은폐력과 내후성 등의 물성을 나타내어 도료에 주로 사용되는데, 상기 천연 페인트의 전체 중량 대비 1 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 그리고 상기 고령토(China Clay)는 체질안료로 사용되어 도막의 살오름성, 기계적 성질, 점성 등을 개선하는 역할을 하는데, 상기 천연 페인트의 전체 중량 대비 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다.

상기 탄산칼슘(Calcium Carbonate)은 체질안료 중 백색도가 높으며 또한 독성이 없기 때문에 도료에 많이 쓰이고 있다. 천연의 석회석을 분쇄한 것과 화학적으로 합성한 것 2종류가 있는데, 상기 천연 페인트의 경우 전자인 중질탄산칼슘을 사용한다. 상기 탄산칼슘(Calcium Carbonate)의 경우 상기 천연 페인트의 전체 중량 대비 10 내지 20중량%로 포함될 수 있다.

상기 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)은 체질 안료로서 Al2O3와 SiO2의 다양한 조성비로 구성된 일군의 화합물로 화학적·열적으로 안정한 특성이 있다. 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)은 천연 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)과 합성 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)로 나뉘는데, 본 발명에 사용되는 상기 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)의 경우 전자에 해당한다. 상기 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)은 상기 천연 페인트의 전체 중량 대비 10 내지 18중량%로 포함될 수 있다. 일반 합성 유기 페인트가 도포된 기판 표면의 피부만 이루는 것에 반해 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)과 같은 규산염을 페인트의 안료로 사용하는 경우에는 도포된 기판의 미네랄과 화학반응을 하여 표면과 일체가 된다. 이 경우규산염 광물 페인트 자체가 본질상 결정질이므로 수증기의 투과성이 높은바 석조물에 존재하는 습기가 건물 구조물 밖으로 쉽게 배출되게 하고 건물의 통기성이 유지시킨다. 그리고 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)과 같은 규산염을 페인트의 안료로 사용하는 경우 규산 알루미늄자체가 화학적·열적으로 안정한 성질을 가지는바 기존의 천연 페인트에 비해 뛰어난 내염성능을 나타낼 수 있게 된다. 상기 규산 알루미늄이 천연 페인트 전체 중량 대비 10 중량% 미만인 경우에는 페인트가 도포된 도막면의 통기성이 유지되지 않고 내염성능이 발휘되지 못하는 문제가 있으며 전체 중량 대비 20중량%를 초과하는 경우에는 롤러 작업시 밀림 현상으로 평활한 도막을 얻을 수 없게 된다.

본 발명에 따른 천연 페인트는 천연 수성 페인트에 해당하므로 페인트의 용제로서 상기 증류수가 사용될 수 있는데, 상기 증류수는 상기 천연 페인트의 전체 중량 대비 30 내지 35중량%로 사용될 수 있다. 상기 증류수를 30중량% 미만으로 사용하는 경우 상기 천연 수지 조성물 및 오일 조성물, 안료 조성물, 첨가제가 충분히 용해되기 힘들고 상기 증류수를 35 중량%를 초과하여 사용하는 경우에는 페인트의 은폐율 및 내세척성이 떨어지고, 내염성이 발휘되지 못할 수 있다.

상기 천연 수지 조성물은 송진(Pine tree resin), 코팔 에멀젼(Copal Emulsion)을 포함일 수 있다. 수지란 바인더(Binder)라고도 하며 도료의 각 성분을 묶어서 필름을 형성하는 역할을 하는 것을 말한다. 그 중에서도 천연수지란 주로 식물에서 추출되거나 분비되는 것으로 구성된 수지를 말한다. 상기 송진은 소나무·잣나무 등의 줄기에서 내솟는 끈끈한 액체로서 천연 페인트를 이루는 천연수지의 주 원료로 쓰이고 있는데 접착능력이 탁월하여 부드럽게 도장되게 하며 페인트 도장 후 우수한 광택 효과를 발휘하게 한다. 상기 코팔 에멀젼은 지하광물이나 말라죽은 나무에서 석화된 지하 광물인 코팔 수지를 에멀젼화한 것을 말한다.

상기 천연 수지 조성물은 전체 천연 페인트 중량 대비 22 내지 30중량%일 수 있다. 상기 천연 수지 조성물이 22 중량% 미만인 경우에는 도료의 각 성분을 묶는 결합력이 약해져 페인트의 내세척성이 떨어지게 되고 상기 천연 수지조성물이 30 중량%를 초과하는 경우에는 은폐율이 낮아지게 된다.

상기 오일 조성물은 피마자 오일(Caster Oil), 미네랄 오일(Mineral Oil), 레몬 오일(Lemon Oil)로 이루어질 수 있다. 상기 오일들은 건성유로서 페인트에서 바인더역할을 한다. 보다 상세하게는 상기 피마자오일이 천연 페인트의 전체 중량 대비 1 내지 10중량%, 상기 미네랄 오일 1 내지 5중량%, 상기 레몬 오일 1 내지 5중량%로 포함될 수 있다.

상기 첨가제는 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose), 계면활성제(Surfactant)를 포함할 수 있다. 상기 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose)는 증점제로서 페인트의 점도 조절 뿐만 아니라 페인트의 저장성을 높이는 역할을 한다. 상기 계면활성제(Surfactant)에는 천연 유화제인 붕사(Borax)와 천연 계면 활성제인 레시틴(Lecithin)이 포함될 수 있다.

상기 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose)는 전체 천연 페인트 중량 대비 1 내지 10중량%, 상기 계면활성제는 3 내지 15중량%를 포함할 수 있다. 상기 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl Cellulose)를 1중량% 미만으로 사용하는 경우 저장 중에 도료의 층 분리가 발생하여 안정성을 확보할 수 없으며 도막의 흐름성이 떨어져 일정한 도막 두께를 나타내지 못하여 외관 불량이 발생하며, 10중량%를 초과하여 사용하는 경우 도료의 점도가 너무 커서 작업성이 떨어지고, 도막의 내구성 및 내수성을 저하시키게 된다. 그리고 상기 계면 활성제는 상기 붕사가 1 내지 5중량%, 상기 레시틴이 1 내지 5중량%, 그 외 천연 계면 활성제 1 내지 5중량%로 이루어질 수 있다.

이하, 실시예 및 측정예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예 및 측정예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 측정예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

천연 페인트 전체 중량 대비, 송진과 코팔 에멀젼을 포함하는 천연수지 22 내지 30 중량%, 피마자 오일 1 내지 10 중량% 및 미네랄 오일 1 내지 5 중량%와 레몬 오일 1 내지 5 량%를 포함하는 오일 조성물을 교반기에 넣은 후 이산화티타늄(TiO2) 1 내지 10 중량%를 투입하고 천천히 교반시킨다. 상기 이산화티타늄이 완전히 분산되면, 체질안료인 고령토 10 내지 20 중량%, 탄산칼슘 10 내지 20 중량%, 규산 알루미늄 10 내지 18 중량%를 넣고 증류수 30 내지 35 중량%를 넣어 페이스트 상태의 밀베이스를 제조한다.

그 다음 상기 밀베이스를 분산기에 투입하여 2시간 이상 안료를 분산시킨다. 그 후 상기 분산된 밀베이스를 교반기에 넣은 후 첨가제로서 증점제인 카르복시메틸셀룰로오스 1 내지 10 중량%, 붕사 1 내지 5중량% 및 레시틴 1 내지 5중량%와 그 외 천연 계면활성제 1 내지 5 중량%를 포함하는 계면 활성제를 첨가하여 본 발명에 따른 천연페인트를 완성한다.

측정예 1

본 발명의 실시예에 따라 제조된 천연 페인트에 대해 유해물질 평가 시험을 하였고 그 결과는 하기 표 1과 같다.

상기 표 1을 보면, 본 발명에 따른 천연 페인트는 각종 휘발성유기화합물 및 중금속이 검출되지 않는바 인체와 환경에 무해함을 알 수 있다.

측정예 2

본 발명의 실시예에 따라 제조된 천연 페인트에 대해 은폐율 및 내세척성 시험을 하였고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다. 내세척성의 경우 페인트를 흑색 및 백색 면에 거의 동일한 젖은 도막 두께로 도장하여 상온에서 건조시킨 후 상기 백색면의 확산 반사율 대비 흑색면의 확산 반사율이 얼마나 되는지 로 결정되는데 본 발명에 따른 천연 페인트의 경우 92%의 높은 은폐율이 나왔다. 내세척성은 페인트를 칠한 도막 면을 브러쉬로 여러 번 문지른 후 세척 및 상온에서 건조시킨 다음 시험 전 후 도막면의 광택도 및 확산 반사율을 비교함으로써 결정된다. 본 발명에 따른 천연 페인트의 경우 500회 이상을 문질러도 도막이 벗겨지지 않았다.

시험항목	단위	시험방법	시험결과
은폐율	%	(1)	92
내세척성	회	(1)	500 이상

(1): KS M 6010:2014

따라서 상기 결과에 의하면 본 발명에 따른 천연 페인트의 경우 뛰어난 은폐율 및 높은 내세척성을 나타내는 것을 알 수 있다.

측정예 3

본 발명의 천연 페인트에 대해 내염성 시험(Ignition Test)을 하였고, 그 결과를 아래의 표 3 에 나타내었다. 내염성 시험은 페인트를 칠한 도막 면을 45°로 기울인 후 도박면의 특정위치에 불꽃을 2분 동안 접촉한 후 제거함으로써 수행되었다.

시험 항목	시험 기준	시험 결과
		1	2	3
잔염 시간	10 초 이내	0.0	0.0	0.0
잔신 시간	30 초 이내	0.0	0.0	0.0
탄화 면적	50 cm2이내	14.7	14.5	14.5
탄화 길이	20 cm 이내	4.5	4.5	4.5
접염 횟수	3회 이상	해당 없음

시험방법: 방염성능기준(소방청고시 제2017-1호)제7조

잔염 시간이란 상기 불꽃을 제거한 후에 불꽃이 잔존하는 시간이고, 잔신 시간은 불씨가 남아 있는 시간으로서 본 발명에 따른 천연 페인트를 칠한 도막면의 경우 모두 0.0 초로 나왔다. 따라서 도막면에 불이 붙지도 않고 불씨도 생기지 않음을 알 수 있다. 그리고 탄화 면적 및 탄화 길이란 불꽃에 의해 타버린 도막면의 면적 및 그 면적의 세로 길이를 나타내는데, 본 발명에 따른 천연 페인트를 칠한 도막면의 경우 샘플 1, 2, 3에 대해 모두 시험 기준보다 훨씬 적은 결과 수치를 나타내었다. 따라서 상기 결과에 의하면 본 발명에 따른 천연 페인트의 경우 뛰어난 내염 성능을 가지는 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (7)

1. 천연 수지 조성물;
   오일 조성물;
   이산화티타늄(Titanium Dioxide), 고령토(China Clay), 탄산칼슘(Calcium Carbonate), 규산 알루미늄(Aluminum Silicate)을 포함하는 안료 조성물;
   증류수;
   첨가제;를 포함하고, 상기 오일 조성물은 피마자 오일, 미네랄 오일, 레몬 오일을 포함하며, 상기 피마자 오일은 전체 천연 페인트 중량 대비 1 내지 10중량%, 상기 미네랄 오일은 1 내지 5중량%, 상기 레몬 오일은 1 내지 5중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 천연페인트.
   
   
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