KR102061446B1 - 스프레이 분사 공정을 이용한 석재무늬 도료의 도장 방법 - Google Patents

스프레이 분사 공정을 이용한 석재무늬 도료의 도장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스프레이 분사 공정을 이용하여 건축물, 플라스틱, 금속 등의 표면에 천연 석재 질감을 나타낼 수 있도록 하는 석재무늬 도료를 도장하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법은, (a) 피도장물에 하도층 도료를 도포하여 하도 도장을 수행하는 단계; (b) 중도층 도료를 스프레이 도장 방법으로 도포하여 중도 도장을 수행하는 단계; 및 (c) 상도층 도료를 스프레이 도장 방법으로 도포하여 상도 도장을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

스프레이 분사 공정을 이용한 석재무늬 도료의 도장 방법{Method for coating stone pattern paint using spray coating process}
본 발명은 스프레이 분사 공정을 이용하여 건축물, 플라스틱, 금속 등의 표면에 천연 석재 질감을 나타내는 석재무늬 도료를 도장하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 석재는 외관이 장중하고 미려한 광택을 띄는 장점이 있어 콘크리트 또는 철골구조물 등 건축용 내외장재로 사용되고 있다. 특히, 천연 석재는 미적 효과가 뛰어나 건축물을 장식하기 위한 용도로 많이 사용되고 있다.
하지만, 천연 석재는 하중이 크고, 강도가 약하며, 관리가 어렵고, 수급이 원활하지 못할 뿐만 아니라, 비용이 높다는 단점이 있어, 천연 석재의 단점들을 보완하고 천연 석재의 질감을 나타낼 수 있도록 하는 다양한 형태의 인조 석재를 개발하여 도입하고 있다.
인조 석재는 대리석, 사문암, 화강암 등의 석분을 백색시멘트, 광물질 안료 등과 혼합하여 성형시켜 제조한 것으로, 천연 석재에 비해 두께는 얇으나 강도가 높아 벽체를 보호할 수 있고, 장식의 효과를 나타내도록 하는 장점이 있어 사용량이 증가하고 있다. 특히, 최근에는 건축용 내장재로 단열, 부식 억제 및 방염 등의 기능적인 특성이 매우 중요한 요소로 인식되면서 인조 석재와 같은 기능적인 특성을 발휘하는 내장재에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 인조 석재를 형성하는 재료 중의 하나로서 석재뿜칠재가 이용되고 있다.
석재뿜칠재는 스톤건(stone gun) 등의 스프레이(spray) 장치를 사용하여 벽면, 천장 등에 도장한 다음 일정 시간 건조시키면 석재 질감을 나타내도록 하는 건축 마감재로서, 천연석재 분말이나 고분자 수지 칩 등을 고분자 수지에 혼합한 혼합물을 사용하고 있다.
하지만, 기존의 석재뿜칠재는 조성물의 혼합이 쉽지 않고, 색감을 부여하는 입자가 쉽게 파괴되어 천연 석재의 색감을 충분히 나타내지 못한다는 단점이 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허 제10-1004657호 (공개일 : 2011.01.04) 한국등록특허 제10-1579125호 (공개일 : 2015.12.21)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 석재 패턴 입자의 파손을 최소화하고, 조성물의 혼합이 용이한 석재무늬 도료의 도장 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 스프레이 분사 방법을 이용하는 중도층 도장을 통해서 엠보싱 효과에 의한 입체적인 질감을 부여하고, 상도층 도장을 통해서 입체적인 석재의 질감 무늬를 형성시키도록 하여 천연 석재의 색채와 질감 특성이 잘 나타나도록 하면서도, 내구성, 내오염성, 내후성 등의 특성이 향상되어 건축물 외벽 등에 고품격의 마감 창출이 가능한 석재무늬 도료의 도장 방법에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 하도층 도료를 도포하여 피도장물의 표면에 하도층을 형성시키는 단계; (b) 스프레이 도장 방법으로 중도층 도료를 도포하여 상기 피도장물에 형성된 하도층의 상면에 중도층을 형성시키는 단계; 및 (c) 스프레이 도장 방법으로 상도층 도료를 도포하여 상기 피도장물에 형성된 중도층의 상면에 상도층을 형성시키는 단계를 포함하되, 상기 중도층 도료는 제1 바인더 혼합물 30 내지 70 중량부 및 제2 바인더 혼합물 30 내지 70 중량부를 포함하고, 상기 제1 바인더 혼합물은 수성 아크릴 에멀젼 수지 10 내지 30 중량부, 규조토 5 내지 15 중량부, 충진재 30 내지 50 중량부, 아타풀자이트(attapulgite) 5 내지 20 중량부, 분산제 0.1 내지 2 중량부, 소포제 0.1 내지 2 중량부, 방부제 0.1 내지 2 중량부 및 물 50 내지 80 중량부를 포함하며, 제2 바인더 혼합물은 수성 아크릴 에멀젼 수지 40 지 60 중량부, 벤토나이트 1 내지 10 중량부, 증점제 2 내지 20 중량부, 착색안료 1 내지 10 중량부, 분산제 0.1 내지 2 중량부, 소포제 0.1 내지 2 중량부, 방부제 0.1 내지 2 중량부 및 물 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 석재무늬 도료의 도장 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 단계 (a)에서는, 0.1 내지 1.0 kg/m2의 자재 사용량으로 피도장물에 하도층 도료를 도포할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 단계 (b)에서는, 구경이 3 내지 8 mm인 노즐이 구비된 내압식 본타일건을 이용하고, 분사압력 2 내지 10 kgf/cm2으로 분사하며, 0.5 내지 2 kg/cm2의 자재 사용량으로 1 내지 5회 반복하여 중도층 도료를 도포할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 단계 (c)에서는, 구경이 1 내지 5 mm의 스프레이 노즐이 구비된 압송식 본타일건을 이용하고, 분사압력 2 내지 10 kgf/cm2으로 분사하며, 0.5 내지 1 kg/m2의 자재 사용량으로 1 내지 2회 반복하여 상도층 도료를 도포할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 상도층 도료는 수성 겔 조성물 30 내지 70 중량부 및 제3 바인더 혼합물 30 내지 70 중량부를 포함하고, 상기 수성 겔 조성물은 실리카 10 내지 20 중량부, 증점제 1 내지 10 중량부, 소포제 0.05 내지 0.5 중량부 및 물 70 내지 90 중량부를 포함하고, 상기 제3 바인더 혼합물은 아크릴 에멀젼 수지 30 내지 60 중량부, 가소제 0.5 내지 5 중량부, 착색 안료 5 내지 15 중량부, 증점제 1 내지 10 중량부, 방부제 0.1 내지 5 중량부, 소포제 0.1 내지 5 중량부, 충진제 10 내지 20 중량부, 동결방지제 1 내지 5 중량부 및 물 30 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 제3 바인더 혼합물은 평균 길이가 100 내지 300 ㎚이고, 평균 직경이 3 내지 30 ㎚인 나노 셀룰로오즈를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 단계 (c)에서는, 상도 도장을 수행한 다음 마감 코팅재를 도포하는 마감 처리 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법에 따르면, 간단한 스프레이 분사 방법을 이용하여 천연 석재의 다양한 무늬를 연출할 수 있고, 중도층 도장을 통해서 엠보싱 효과에 의한 입체적인 질감을 부여하고, 상도층 도장을 통해서 석재의 질감 무늬를 부여하도록 하여, 천연 석재의 색채와 질감 특성이 잘 나타나는 도막을 형성시킬 수 있어 건축물 외벽 등에 고품격의 마감 창출이 가능하다.
또한, 도막은 내구성, 내오염성, 내후성 등의 특성이 우수하고, 도장 두께가 1 내지 5 mm의 비교적 얇은 두께로 우수한 입체 무늬를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 하자 발생률이 낮고 비산 먼지의 발생량을 저감시킬 수 있어 기존에 사용 중인 석재뿜칠재 대비 원가 및 시공 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법으로 형성시킨 도막은 오염시 물로 세척 가능하여 청결한 외관 유지가 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 석재뿜칠재의 시공 방법은 건축물 외벽 및 특화 부위, 필로티, 케노피, 주차장 램프, 엘리베이터 홀 등과 같은 아파트 특화 부위, 드라이비트 또는 스톤 등으로 마감 처리된 기존 도장 벽면의 보수 및 리모델링을 위해서도 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법은, 피도장물의 표면에 하도층 도료를 코팅하여 피도장물 표면에 하도층을 접착시키고, 하도층을 매개로 중도층이 피도장물의 표면에 중도층이 접착되도록 하며, 중도층은 표면에 요철(凹凸)이 형성되어 입체적인 엠보싱 효과를 나타내도록 하고, 중도층의 상면에 상도층 도료를 도포하여 석재 무늬 패턴을 형성시킴에 따라 천연 석재의 느낌을 그대로 표현하는 도막을 형성시킬 수 있다.
특히, 간단한 스프레이 분사 방식으로 중도층 도료와 상도층 도료는 피도장물의 표면에 도료 입자를 충돌시켜 접착되도록 하여 작업이 용이하고, 내구성, 내오염성, 내후성 등의 특성이 우수한 도막을 형성시킬 수 있고, 도장 두께가 1 내지 5 mm의 비교적 얇은 두께로 우수한 자연 석재의 입체적인 무늬를 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법을 나타낸 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법은, (a) 피도장물에 하도층 도료를 도포하여 하도 도장을 수행하는 단계; (b) 중도층 도료를 스프레이 분무 방식으로 도포하여 중도 도장을 수행하는 단계; 및 (c) 상도층 도료를 스프레이 분무 방식으로 도포하여 상도 도장을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 단계(a)는 피도장물과 도포되는 중도층 도료의 부착력을 향상시키기 위해서 피도장물의 표면에 하도층 도료를 도포하여 하도 도장을 수행하는 단계이다.
피도장물은 콘크리트, 합판, 원목, 칩보드, 섬유보드, 석고보드, 아크릴판, 유리, 강관, 강판 등의 금속 소재의 표면을 포함할 수 있으며, 붓 또는 롤러 등을 이용해 하도층 도료를 피도장물의 표면에 도포하거나, 스프레이건 등을 이용해 하도층 도료를 분사하여 도포할 수 있다.
하도층 도료는 아크릴 에멀젼 수지, 아크릴-스티렌 에멀젼 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하는 통상적인 다양한 형태의 하도용 도료 조성물을 사용할 수 있으며, 피도장물의 소재에 따라 선택적으로 고분자 수지를 선별하여 도포할 수 있다.
하도층 도료는 투명색 또는 지정색 하도층 도료를 도포하도록 하여 충분한 석재 느낌을 부여하고 우수한 은폐력을 나타낼 수 있도록 구성할 수 있고, 갈색, 백색, 회색 등의 하도층 도료를 대표적인 예로 들 수 있다.
일례로, 피도장물이 콘크리트일 경우 콘크리트 표면에 도포하는 하도층 도료는 아크릴 에멀젼 수지 30 내지 50 중량부, 착색안료 3 내지 20 중량부, 규조토 10 내지 30 중량부, 증점제 3 내지 15 중량부, 소포제 5 내지 15 중량부, 습윤제 5 내지 15 중량부, 동결방지제 0.3 내지 0.8 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 방부제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 강판 등과 같이 피도장물이 금속 재질일 경우, 금속 표면에 도포하는 금속용 하도층 도료는 에폭시 수지 30 내지 45 중량부, 이소시아네이트 경화제 1 내지 2 중량부, 방청제 5 내지 10 중량부, 착색안료 3 내지 20 중량부, 용제 35 내지 50 중량부, 소포제 1 내지 3 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부, 탈응집제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다. 특히, 금속용 하도층 도료에 첨가되는 용제는 에스테르계 용제, 에테르계 용제 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 방청제는 알루미늄 실리케이트를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기와 같은 하도층 도료의 도포는 기온이 5 ℃ 이상이고, 습도가 85% 이하이며, 비와 눈이 내리지 않는 환경에서 시공하는 것이 좋으며, 시공은 바탕 처리 후 도장면에 충분히 침투되도록 롤러, 붓, 스프레이건 등을 이용하여 1 내지 3회 도장할 수 있고, 도장 조건에 따라 물을 1 내지 10%의 범위로 희석하여 점도를 조절한 다음 도포할 수 있다.
바람직하게는, 하도층 도료는 0.1 내지 1.0 kg/m2의 자재의 사용량으로 피도장물의 표면에 도포할 수 있고, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.3 kg/m2의 자재의 사용량으로 피도장물의 표면에 도포할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 피도장물의 표면이 젖어있을 경우 충분히 건조시키도록 하고, 표면에 먼지, 유분 등의 기타 오염 물질을 완전히 제거한 다음 하도층 도료를 도포하도록 구성하는 것이 바람직하며, 피도장물 표면에 형성된 균열, 홈 등을 퍼티 등의 보수재로 도포하여 표면을 균일하게 마감 처리하도록 구성할 수도 있다. 특히, 필요시 견출이 완성되지 않은 피도장물의 도포면은 선별하여 그라인딩 작업 등을 통해 고르게 마감 처리한 다음 도장할 수도 있다.
또한, 본 단계에서는, 하도층 도료를 도포하고 경화시켜 하도층을 형성시킨 다음 하도층 도료가 도포된 피도장물의 도포면에 줄눈 테이프를 미리 설정된 간격으로 부착하는 단계를 추가로 포함하도록 구성하여 석재 느낌을 부여하기 위해 줄눈 생성 작업을 수행할 수도 있다.
한편, 상기 단계(b)는, 하도층 도료가 도포된 하도층의 상면에 중도층 도료를 도포하여 중도 도장을 수행하는 단계이다.
본 단계에서 사용하는 중도층 도료는 피도장물의 표면에 미세한 패턴의 요철을 다량 형성시켜 엠보싱 효과를 부여하여 입체적인 천연 석재의 질감을 나타내도록 하고, 치수 안정성 및 내모마성이 우수한 중도층을 형성시키는 역할을 한다.
이를 위해, 중도층 도료는 수성 아크릴 에멀젼 수지, 규조토, 충진제 및 물을 포함하는 저점도의 제1 바인더 혼합물 및 수성 아크릴 에멀젼 수지, 규조토, 증점제 및 물을 포함하는 고점도의 제2 바인더 혼합물을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적으로, 제1 바인더 혼합물은 수성 아크릴 에멀젼 수지 10 내지 30 중량부, 규조토 5 내지 15 중량부, 충진재 30 내지 50 중량부, 아타풀자이트(attapulgite) 5 내지 20 중량부, 분산제 0.1 내지 2 중량부, 소포제 0.1 내지 2 중량부, 방부제 0.1 내지 2 중량부 및 물 50 내지 80 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
제2 바인더 혼합물은 수성 아크릴 에멀젼 수지 40 지 60 중량부, 벤토나이트 1 내지 10 중량부, 증점제 2 내지 20 중량부, 착색안료 1 내지 10 중량부, 분산제 0.1 내지 2 중량부, 소포제 0.1 내지 2 중량부, 방부제 0.1 내지 2 중량부 및 물 30 내지 50 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
제1 바인더 혼합물 및 제2 바인더 혼합물에 포함된 각 성분을 살펴보면, 수성 아크릴 에멀젼 수지는 중도층 도료에 접착력을 부여하는 역할을 하며, 0 내지 5 ℃의 저온에서도 작업이 가능하도록 하고, 내수성, 내후성 등이 우수한 특성을 갖는다.
규조토는 밀도가 낮고 표면적이 넓은 다공성 소재로 층간 결합력을 향상시키고 경화시 중도층의 표면에 균열이 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다.
충진재는 석재 질감의 모양을 나태내기 위해서 중도층에 미세한 패턴의 요철을 다량 형성시켜 엠보싱 효과를 부여하여 입체 질감을 형성시키는 역할을 하며, 탄산칼슘을 대표적인 예로 들 수 있다.
아타풀자이트는 단사정계(또는 사방정계)에 속하는 마그네슘 알루미늄 규산염 광물((Mg,Al)2Si4O10(OH)ㅇ4H2O)로서, 제1 바인더 혼합물에 포함된 구성 성분의 결합력을 강화시키고, 길게 신장되는 형태의 열린 채널의 결정구조를 형성하여 스프레이 분무 방법을 통해 분무되는 중도층 도료의 복원력을 향상시켜 표면 거칠기가 증가하여 우수한 엠보싱 구조를 갖는 중도층을 형성시킬 수 있다.
특히, 아타풀자이트는 과량 첨가될 경우 작업성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있고, 소량 첨가될 경우 중도층 경화시 우수한 엠보싱 구조를 형성하기 힘든 문제가 발생할 수 있다.
충진재는 중도층에서 엠보싱 입체적 질감을 형성하고, 도막의 강도를 높이는 역할을 하며, 탄산칼슘, 실리카 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 충진재는 중도층 도료 100 중량부를 기준으로 30 내지 50 중량부의 비율로 혼합하도록 구성할 수 있으며, 충진제의 함량이 30 중량부 미만일 경우 중도층의 엠보 형성이 떨어지고, 40 중량부를 초과할 경우 도막의 강도가 떨어지고, 스프레이 작업 시 작업성이 떨어져 균일한 엠보싱 형성이 어려운 문제가 발생할 수 있다.
규조토는 다공성 세라믹 소재로서 표면적이 크고 밀도가 낮아 도막의 건조를 촉진시키고, 하도층 및 상도층 도료와의 접착력을 높여 벗겨짐을 방지할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 광택 발현을 억제하는 억제제로서의 기능을 한다.
분산제는 분산성을 향상시키는 역할을 하며, 소포제는 중도층 도료 도장시 발생되는 기공 형성을 방지하는 역할을 하고, 방부제는 중도층 도료의 방부성을 부여할 수 있다.
제2 바인더 혼합물에 포함되는 벤토나이트는 다공성, 흡습성 소재로서, 물을 흡수하여 팽윤되며 분산성과 저장 안정성을 향상시키고, 점도를 높이는 역할을 하고, 제1 바인더 혼합물과 제2 바인더 혼합물이 서로 잘 섞이지 않고 안정화되도록 하는 역할을 한다.
증점제는 셀룰로오스 증점제 및 아크릴 증점제를 대표적인 예로 들 수 있으며, 물을 흡수해 팽윤성 입자를 형성하여 중도층 도료의 점도를 높여 작업성을 조절하고 안정성을 향상시키는 역할을 한다.
착색안료는 중도층 도료에 색상을 부여하는 역할을 하며 통상적인 다양한 형태의 유기 안료 및 무기 안료를 도입하여 사용할 수 있다.
또한, 상기와 같은 제1 바인더 혼합물 및 제2 바인더 혼합물은 중도층 도료의 저온 저장성을 향상시킬 수 있는 동결안정제, 항균성을 부여하는 항균제 등을 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.
중도층 도료는 상기와 같이 아타풀자이트를 포함하는 제1 바인더 혼합물 30 내지 70 중량부와 벤토나이트를 포함하는 제2 바인더 혼합물 30 내지 70 중량부를 포함하며, 스프레이 분무 방식으로 하도층의 상면에 중도층 도료를 도포하여 벤토나이트의 팽윤성과 아타풀자이트의 복원성을 충분히 발현하도록 하는 중도층을 형성시킬 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 중도층 도료는 본타일건 등과 같이 공기압을 이용한 통상적인 스프레이 분사 장치를 이용해 하도층의 상면에 중도층 도료를 도포할 수 있으며, 이에따라 표면에 요철 구조가 형성된 중도층 도막을 형성시킬 수 있어 엠보싱(embossing) 효과를 부여할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 본 단계에서는, 구경이 3 내지 8 mm인 노즐이 구비된 내압식 본타일건을 이용하고, 분사압력 2 내지 10 kgf/cm2으로 분사하며, 1 내지 5회 반복하여 중도층 도료를 도포할 수 있고, 0.5 내지 2 kg/cm2의 사용량으로 중도층 도료를 분사할 수 있다. 보다 바람직하게는, 구경이 6 mm인 노즐이 구비된 내압식 본타일건을 이용하고, 분사압력 3 내지 5 kgf/cm2으로 분사하며, 1 내지 2회 반복하여 중도층 도료를 도포할 수 있고, 0.8 내지 1.2 kg/cm2의 사용량으로 중도층 도료를 분사할 수 있다.
중도층 도료는 점도가 100 내지 150 KU인 것을 사용하는 것이 좋으며, 점도가 100 KU 미만 일 경우 피도장물의 표면이 지면에서 수직하는 수직면일 경우 충분한 엠보싱 효과를 부여할 수 없고, 도막의 두께가 두꺼워지면 중도층 도료가 흘러내리는 문제점이 발생할 수 있으며, 점도가 150 KU를 초과할 경우 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
중도층은 1 내지 3 mm의 평균 도막 두께를 갖도록 형성시킬 수 있으며, 이와 같은 중도층 도막은 표면거칠기가 증가하여 입체적인 석재 질감을 나타낼 수 있도록 엠보싱 효과를 부여할 수 있고, 상도층과의 층간 부착력 또한 증대시킬 수 있다.
상기 단계(c)에서는, 석재 무늬를 형성시키기 위해서 중도층 도료가 도포된 도포면의 상면에 상도층 도료를 도포하여 상도 도장을 수행하는 단계이다.
상도층 도료는 수성 겔 조성물 및 제3 바인더 혼합물을 포함하는 혼합물을 사용하여 상도층을 형성시킬 수 있으며, 이와 같이 수성 겔 조성물과 제3 바인더 혼합물을 포함하는 상도층 도료는 수용액 중에 유성 도료가 입자 상태로 분산된 상태로서, 다양한 색상의 유성 입자가 분산되어 천연 석재 질감의 무늬를 형성할 수 있다. 특히, 이와 같은 상도층 도료는 에멀젼화된 졸에 수성겔을 분산시켜 휘발성 유기 화합물 함량이 적어 인체에 덜 유해하고 저장성이 우수하다는 장점을 갖는다.
수성 겔 조성물은 실리카 10 내지 20 중량부, 증점제 1 내지 10 중량부, 소포제 0.05 내지 0.5 중량부 및 물 70 내지 90 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
제3 바인더 혼합물은 아크릴 에멀젼 수지 30 내지 60 중량부, 가소제 0.5 내지 5 중량부, 착색 안료 5 내지 15 중량부, 증점제 1 내지 10 중량부, 방부제 0.1 내지 5 중량부, 소포제 0.1 내지 5 중량부, 충진제 10 내지 20 중량부, 동결방지제 1 내지 5 중량부 및 물 30 내지 50 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
수성 겔 조성물에 포함되는 실리카는 경화된 다음 긁힘과 외부 충격에 대한 상도층 도막의 강도를 높여주고, 급격한 환경변화에도 안정하여 상도층 도막의 내구성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 제3 바인더 혼합물은 첨가제로 나노 셀룰로오즈를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 나노 셀룰로오즈는 셀룰로오즈 섬유의 평균 길이가 100 내지 300 ㎚이고, 평균 직경이 3 내지 30 ㎚인 것을 사용할 수 있으며 0.1 내지 5 중량부의 비율로 혼합할 수 있다.
이와 같은 나노 셀룰로오즈는 길이가 짧아 상도층 도료의 점도를 상승시키지 않으면서도 충진제를 서로 가교시키는 역할을 하여 얇은 도막을 형성시키더라도 물성이 우수한 도막을 형성시킬 수 있다. 그리고, 상도층 도료 입자의 결합력을 향상시키도록 하여 비산먼지의 발생량을 저감시킬 수 있고, 전동 믹서 등의 교반기를 이용하여도 입자가 쉽게 파손되지 않아 단시간에 상도층 도료를 제조할 수 있도록 한다.
상기와 같은 상도층 도료는 수성 겔 조성물 30 내지 70 중량부 및 제3 바인더 혼합물 30 내지 70 중량부를 포함하는 혼합물을 사용할 수 있으며, 첨가되는 착색 입자의 종류별로 다양한 색상의 입자를 형성하여 피도장물의 표면에 대리석, 화강암 등 다양한 색상 및 질감을 갖는 도막을 형성시킬 수 있다.
본 단계에서는 스프레이 분무 방식으로 상도층 도료를 도포하여 중도층의 상면에 천연 석재의 무늬를 부여하는 상도층을 형성시킬 수 있다.
스프레이 분무 방식으로 상도층 도료를 도포는 스프레이 분사 장비를 사용하여 수행할 수 있으며, 구경이 1 내지 5 mm의 스프레이 노즐을 사용하여 2 내지 10 kgf/cm2의 분사압력으로 1 내지 2회 압송식으로 스프레이 도장하도록 하며, 0.5 내지 1 kg/m2의 자재 사용량으로 분사하여 화강석 또는 대리석 등과 같은 석재 질감 무늬를 형성시킬 수 있으며, 필요시 물을 추가로 첨가하도록 구성하여 점도를 조절할 수 있다. 보다 바람직하게는, 2.5 mm의 스프레이 노즐을 사용하여 3 내지 5 kgf/cm2의 분사압력으로 1 내지 2회 압송식으로 스프레이 도장하도록 하며, 0.6 내지 0.8 kg/m2의 자재 사용량으로 분사하여 화강석 또는 대리석 등과 같은 석재 질감 무늬를 형성시킬 수 있다.
나아가, 본 단계에서는 상기와 같이 상도층 도료를 도포하여 석재 무늬를 형성하는 상도층을 형성시킨 다음, 상도층의 상면에 마감 코팅재 조성물을 도포하여 마감 처리하는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.
마감 코팅재 조성물은 중도층 및 상도층이 자외선과 외부 충격으로 인한 손상을 방지하고, 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 폴리우레탄계 아크릴 풀리우레탄계 아크릴 클리어 코팅액을 사용할 수 있으며, 투명한 색상의 마감 코팅재 조성물을 도포할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 하도층, 중도층, 상도층을 형성시켜 시공을 완료한 다음에는 줄눈을 제거하는 단계를 포함하도록 구성할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법에 따르면, 간단한 스프레이 분사 방법을 이용하여 천연 석재의 다양한 무늬를 연출할 수 있고, 중도층 도장을 통해서 엠보싱 효과에 의한 입체적인 질감을 부여하고, 상도층 도장을 통해서 석재의 질감 무늬를 부여하도록 하여, 천연 석재의 색채와 질감 특성이 잘 나타나는 도막을 형성시킬 수 있어 건축물 외벽 등에 고품격의 마감 창출이 가능하다.
또한, 도막은 내구성, 내오염성, 내후성 등의 특성이 우수하고, 도장 두께가 1 내지 5 mm의 비교적 얇은 두께로 우수한 입체 무늬를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 하자 발생률이 낮고 비산 먼지의 발생량을 저감시킬 수 있어 기존에 사용 중인 석재뿜칠재 대비 원가 및 시공 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 석재무늬 도료의 도장 방법으로 형성시킨 도막은 오염시 물로 세척 가능하여 청결한 외관 유지가 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 석재뿜칠재의 시공 방법은 건축물 외벽 및 특화 부위, 필로티, 케노피, 주차장 램프, 엘리베이터 홀 등과 같은 아파트 특화 부위, 드라이비트 또는 스톤 등으로 마감 처리된 기존 도장 벽면의 보수 및 리모델링을 위해서도 활용이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 하도층 도료 제조
아크릴 에멀젼 수지 40 중량부, 백색 안료(TiO2) 5 중량부, 규조토 15 중량부, 증점제 8 중량부, 소포제 7 중량부, 습윤제 10 중량부, 동결방지제 0.5 중량부, 분산제 0.3 중량부 및 방부제 0.2 중량부를 각각 순차적으로 혼합하고, 300 rpm으로 교반하여 용해시켜 하도층 도료 조성물을 제조하였다.
(2) 중도층 도료 제조
수성 아크릴 에멀젼 수지 20 중량부, 규조토 10 중량부, 탄산칼슘 40 중량부, 아타풀자이트(attapulgite) 15 중량부, 분산제 0.5 중량부, 소포제 0.5 중량부, 방부제 0.2 중량부 및 물 60 중량부를 혼합하고, 300 rpm으로 교반하여 제1 바인더 혼합물을 제조하였다.
수성 아크릴 에멀젼 수지 50 중량부, 벤토나이트 5 중량부, 잔탄검 10 중량부, 착색안료 5 중량부, 분산제 0.2 중량부, 소포제 0.2 중량부, 방부제 0.2 중량부, 동결방지제 1 중량부 및 물 40 중량부를 혼합하고, 500 rpm으로 교반하여 제2 바인더 혼합물을 제조하였다.
상기 제1 바인더 혼합물 40 중량부 및 제2 바인더 혼합물 60 중량부를 각각 혼합하고, 500 rpm으로 교반하여 중도층 도료를 제조하였다.
(3) 상도층 도료 제조
합성 실리카 15 중량부, 분산제 1 중량부, 물 80 중량부, 소포제 0.1 중량부 및 잔탄검 5 중량부를 순차적으로 혼합하고, 800 rpm으로 교반하여 수성 겔 조성물을 제조하였다.
아크릴 에멀젼 수지 50 중량부, 물 40 중량부, 가소제 1 중량부, 착색 안료(TiO2 및 Fe2O3 1:1 중량비 혼합) 10 중량부, 하이드록시메틸셀룰로오즈 5 중량부, 방부제 0.5 중량부, 소포제 0.5 중량부, 탄산칼슘 15 중량부, 동결방지제 1 중량부를 순차적으로 혼합하고, 500 rpm으로 교반하여 제3 바인더 혼합물을 제조하였다.
상기 수성 겔 조성물 50 중량부 및 제3 바인더 혼합물 50 중량부를 각각 혼합하고, 500 rpm으로 교반한 다음 메시 망을 상하로 이동시켜 상도층 도료를 제조하였다.
<실시예 2>
합성 실리카 15 중량부, 분산제 1 중량부, 물 80 중량부, 소포제 0.1 중량부, 잔탄검 5 중량부 및 나노 셀룰로오즈 0.5 중량부를 순차적으로 혼합하고, 800 rpm으로 교반하여 수성 겔 조성물을 제조하였다. 나노 셀룰로오즈는 섬유의 평균 길이가 100 내지 120 ㎚이고, 평균 직경이 10 내지 20 ㎚인 것을 사용하였다.
실시예 1과 동일한 제3 바인더 혼합물 50 중량부과 상기 수성 겔 조성물 50 중량부를 각각 혼합하고, 500 rpm으로 교반한 다음 실시예 1과 동일한 눈크기(opening size)를 갖는 메시망을 상하로 이동시켜 0.5 내지 2 mm의 평균 입자 크기를 갖는 상도층 도료를 제조하였다.
<비교예 1>
아타풀자이트 및 벤토나이트를 모두 포함하는 중도층 도료를 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수성 아크릴 에멀젼 수지 70 중량부, 물 100 중량부, 규조토 10 중량부, 탄산칼슘 40 중량부, 아타풀자이트(attapulgite) 15 중량부, 벤토나이트 5 중량부, 잔탄검 10 중량부, 분산제 0.7 중량부, 소포제 0.7 중량부, 방부제 0.4 중량부 및 동결방지제 1 중량부를 혼합하여 중도층 도료를 제조하였다.
<실험예> 도막의 물성 평가
하기에 나타낸 바와 같은 방법을 통해서 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따른 방법으로 제조한 하도층 도료, 중도층 도료 및 상도층 도료를 각각 도포하여 피도장물의 표면에 도막을 형성시켰다.
기온이 5 ℃ 이상이고, 습도가 85% 이하이며, 비와 눈이 내리지 않는 환경에서 석재무늬 도료를 시공하도록 하였다.
하도층 도료를 도포하기 전에 피도장물의 표면에 잔존하는 먼지, 유분 등의 기타 오염 물질을 제거한 상태에서 도장을 수행하도록 하였고, 피도장물의 표면에 형성된 홈 또는 균열 등은 퍼티 등을 이용해 매움 보수하여 표면을 고르게 처리한 다음 도장하도록 하였으며, 견출이 완성되지 않은 곳은 선별하여 그라인딩 작업등을 통해 면을 고르게 한 다음 시공하였다. 피도장물의 표면은 충분히 건조한 상태에서 하도층 도료를 도장하도록 하였다. 시공은 바탕 처리 후 도장면에 충분히 침투되도록 롤러, 붓, 스프레이건을 이용하여 1 내지 3회 도장하도록 하였다.
석고 보드 시편(60 × 100 × 3 cm3) 상에 하도층 도료를 붓을 이용해 0.2 내지 0.3 kg/m2의 자재의 사용량으로 도포하고 5 ℃에서 충분히 건조 및 경화시켜 피도장물의 표면에 하도층을 형성시켰다.
하도층이 형성된 피도장물에 미리 설정된 간격으로 줄눈 작업을 수행하였으며, 스프레이 분사 방법을 통해 중도층 도료를 도포하고, 경화시켜 피도장물의 표면에 중도층을 형성시켰으며, 중도층이 형성된 피도장물의 상면에 스프레이 분사 방법을 통해 상도층 도료를 도포하고, 경화시켜 피도장물의 표면에 두께 0.3 mm의 하도층 도막을 각각 형성시켰다.
중도층은 구경이 6 mm인 노즐이 구비된 내압식 본타일건을 이용하고, 분사압력 3 내지 5 kgf/cm2으로 분사하며, 1 내지 3회 반복하여 중도층 도료를 도포하였고, 0.8 내지 1.2 kg/m2의 사용량으로 중도층 도료를 분사하고 5 ℃에서 충분히 건조 및 경화시켜 피도장물의 표면에 두께 1.2 mm의 중도층 도막을 형성시켰다.
상도층은 스프레이 분사 장비를 사용하여 수행할 수 있으며, 2.5 mm 이하의 노즐 구경, 25 mm 이하의 팁구경, 3 내지 5 kgf/m2의 분사압력으로 1 내지 3회 압송식으로 스프레이 도장하도록 하며, 0.6 내지 0.8 kg/m2의 자재 사용량으로 상도층 도료를 분사하고 5 ℃에서 충분히 건조 및 경화시켜 피도장물의 표면에 두께 0.9 mm의 상도층 도막을 형성시켰다.
(1) 중도층 도막의 조도 측정
실시예 1 및 비교예 1에 따른 방법으로 제조한 하도층 도료 및 중도층 도료를 각각 도포한 피도장물의 표면에 형성된 중도층 도막의 표면거칠기(surface roughness)를 측정하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
Figure 112019024159207-pat00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에 따른 방법으로 제조한 중도층 도료를 분사하여 경화시킨 중도층 도막은 평균 표면 거칠기가 69.7 ㎛인 것으로 확인된 반면에, 비교예 1에 따른 방법으로 제조한 중도층 도료를 분사하여 경화시킨 중도층 도막은 평균 표면 거칠기가 42.8 ㎛인 것으로 확인되었다.
상기와 같은 결과를 통해서, 실시예 1에 따른 방법으로 제조한 중도층 도료를 분사할 경우 제1 바인더 혼합물 및 제2 바인더 혼합물을 각각 제조한 다음 제1 바인더 혼합물 및 제2 바인더 혼합물을 혼합하도록 하여 향상된 엠보싱 효과를 부여하는 중도층 도막을 형성시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
(2) 도막의 물성 평가
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따른 방법으로 제조한 하도층 도료, 중도층 도료 및 상도층 도료를 각각 도포한 피도장물의 표면에 형성된 도막의 물성을 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
Figure 112019024159207-pat00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따른 방법으로 도장한 도막의 물성 평가 결과, 실시예 2의 경우 물성이 가장 우수하며, 나노 셀룰로오즈를 포함함에 따라 부착성과 내마모성이 크게 향상되었다는 사실을 확인할 수 있었다. 나노 셀룰로오즈의 첨가로 인해 작업성이 저하되지 않아 스프레이 도장 방식에 적합하다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 2의 도막은 도막에서 석재 패턴을 형성하는 입자 크기가 실시예 1 및 비교예 1의 경우에 비해 2 내지 2.5배 이상 큰 것을 확인할 수 있어 나노 셀룰로오즈의 첨가로 인해 석재 패턴 입자의 파손이 줄어든다는 사실 또한 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 1에 비해 실시예 1의 도막의 물성이 더욱 우수하다는 사실을 확인할 수 있었으며, 제1 바인더 혼합물과 제2 바인더 혼합물을 각각 제조한 다음 중도층 도료를 제조하도록 하여 표면적 증가로 인해 물성이 향상되었다는 사실을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. (a) 하도층 도료를 도포하여 피도장물의 표면에 하도층을 형성시키는 단계; (b) 스프레이 도장 방법으로 중도층 도료를 도포하여 상기 피도장물에 형성된 하도층의 상면에 중도층을 형성시키는 단계; 및 (c) 스프레이 도장 방법으로 상도층 도료를 도포하여 상기 피도장물에 형성된 중도층의 상면에 상도층을 형성시키는 단계를 포함하되,
    상기 하도층 도료는,
    아크릴 에멀젼 수지 40 중량부, 백색 안료(TiO2) 5 중량부, 규조토 15 중량부, 증점제 8 중량부, 소포제 7 중량부, 습윤제 10 중량부, 동결방지제 0.5 중량부, 분산제 0.3 중량부 및 방부제 0.2 중량부를 포함하고,
    상기 중도층 도료는,
    제1 바인더 혼합물 40 중량부 및 제2 바인더 혼합물 60 중량부를 포함하고, 상기 제1 바인더 혼합물 및 제2 바인더 혼합물을 각각 혼합하여 제조하며, 표면에 요철(凹凸)이 형성되어 입체적인 엠보싱 효과를 나타내는 중도층을 형성시키도록 하며,
    상기 제1 바인더 혼합물은, 수성 아크릴 에멀젼 수지 20 중량부, 규조토 10 중량부, 탄산칼슘 40 중량부, 아타풀자이트(attapulgite) 15 중량부, 분산제 0.5 중량부, 소포제 0.5 중량부, 방부제 0.2 중량부 및 물 60 중량부를 포함하며, 상기 제2 바인더 혼합물은 수성 아크릴 에멀젼 수지 50 중량부, 벤토나이트 5 중량부, 잔탄검 10 중량부, 착색안료 5 중량부, 분산제 0.2 중량부, 소포제 0.2 중량부, 방부제 0.2 중량부, 동결방지제 1 중량부 및 물 40 중량부를 포함하고,
    상기 상도층 도료는,
    수성 겔 조성물 50 중량부 및 제3 바인더 혼합물 50 중량부를 포함하고, 상기 수성 겔 조성물은 실리카 15 중량부, 분산제 1 중량부, 물 80 중량부, 소포제 0.1 중량부, 잔탄검 5 중량부 및 나노 셀룰로오즈 0.5 중량부를 포함하고, 상기 제3 바인더 혼합물은 아크릴 에멀젼 수지 50 중량부, 가소제 1 중량부, 착색 안료 10 중량부, 하이드록시메틸셀룰로오즈 5 중량부, 방부제 0.5 중량부, 소포제 0.5 중량부, 탄산칼슘 15 중량부, 동결방지제 1 중량부 및 물 40 중량부를 포함하고,
    상기 나노 셀룰로오즈는 평균 길이가 100 내지 120 ㎚이고, 평균 직경이 10 내지 20 ㎚인 것을 특징으로 하는 석재무늬 도료의 도장 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서는, 0.1 내지 1.0 kg/m2의 자재의 사용량으로 피도장물에 하도층 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 석재무늬 도료의 도장 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서는, 구경이 3 내지 8 mm인 노즐이 구비된 내압식 본타일건을 이용하고, 분사압력 2 내지 10 kgf/cm2으로 분사하며, 0.5 내지 2 kg/cm2의 자재 사용량으로 1 내지 5회 반복하여 중도층 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 석재무늬 도료의 도장 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서는, 구경이 1 내지 5 mm의 스프레이 노즐이 구비된 압송식 본타일건을 이용하고, 분사압력 2 내지 10 kgf/cm2으로 분사하며, 0.5 내지 1 kg/m2의 자재 사용량으로 1 내지 2회 반복하여 상도층 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 석재무늬 도료의 도장 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서는, 상도 도장을 수행한 다음 마감 코팅재를 도포하는 마감 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 석재무늬 도료의 도장 방법.
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