KR102239423B1 - 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법 - Google Patents

식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액상 무기바인더 및 고기능성 분말을 포함하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물에 관한 것으로, 상기 액상 무기바인더는 식물 추출물을 염화마그네슘과 혼합한 것이고; 상기 고기능성 분말은 실리카 분말, 탄산칼슘 분말, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 백토 및 이산화티타늄을 포함하는 것을 사용하여;
건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분의 농도를 저감 및 차단하고, 실내의 습도 조절, 결로방지, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과와 단열효과, 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방출할 수 있는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법에 관한 것이다.

Description

식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법{FUNCTIONAL PAINT COMPOSITIONS FOR ECO-FRIENDLY CONSTRUCTION FINISHING COMPRISING THE PLANT EXTRACT AND ECO-FRIENDLY CONSTRUCTION FINISHING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분의 농도를 저감 및 차단하고, 실내의 습도 조절, 결로방지, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과와 단열효과, 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방출할 수 있는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법에 관한 것이다.
오늘날의 건축물에는 대부분 시멘트 콘크리트가 사용되고 있다. 그러나 이러한 시멘트에는 폐암을 유발하는 세계보건기구(WHO) 지정 1군 발암 물질인 라돈과 시멘트 독성의 주원인인 암모니아, 질소 등 유독성 가스가 방출되는 것으로 조사되었다.
또한, 건축마감재란 시멘트 콘크리트, 뿐만 아니라 목재, MDF, 석고보드 등으로 이루어진 건축물의 내벽, 바닥면, 외벽의 표면에 부착되어 외관적 미려함이나 단열, 방수 등의 기능을 수행하기 위하여 사용되는 통상의 건축 내외장 자재를 말한다. 이러한 건축마감재는 통상적으로 접착제에 의해 접착되어 사용되는데, 이러한 접착제는 용매 대부분이 두통과 호흡기 질환 등 건강에 해를 미치는 포름알데히드와 톨루엔, 자일렌 등의 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함하고 있다.
즉, 시멘트 콘크리트 및 건축마감재용 접착제에 함유된 중금속 및 유해성분의 독성 때문에 오늘날의 건축물은 실내 주거공간으로서의 기능을 위협받고 있는 실정이다. 특히 냉난방 효율의 향상과 에너지의 효율적인 이용을 목적으로 건물의 밀폐성이 강조되고 있는데, 그에 따라 세균, 곰팡이 등이 왕성하게 번식하게 되고, 그로 인해 천식 등의 기관지 질환, 아토피성 피부염 등의 알러지 질환 등이 증가하고 있다.
이에 따라 최근 아파트를 비롯한 주거공간에 친환경 소재에 대한 관심이 어느 때 보다 높아지고 있다. 아토피나 각종 알러지, 천식, 두통 등으로 소위 "새집증후군"을 없애기 위해 벽지, 가구 등의 건축마감재에 대한 친환경 제품들이 많이 출시되고 있다.
이러한 요구에 부응하기 위하여 최근에는 건축마감용 재료로서 바이오 세라믹계, 천연황토, 또는 각종 광물을 혼합하여 사용하였으나, 이러한 재료들은 장시간 보관시 침전이 발생하기 쉽고, 동절기에는 동결의 우려가 있었다. 또한, 액상 세라믹 건축마감용 재료로서 황토, 숯, 맥반석 등의 분말을 유기 바인더와 혼합하여 붓칠이나 뿜칠을 하여 사용하는 경우도 있었으나, 건축물 실내에서 발생하는 시멘트 콘크리트의 독성을 제거 및 차단하기에는 무리가 있었고, 이 역시 제품자체에서 휘발성 유기화합물이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분의 농도를 저감 및 차단할 수 있는 친환경 도료 조성물에 대한 필요성이 절실한 실정이다. 동시에, 실내의 습도를 조절하고 결로현상을 방지하여 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과를 부여할 수 있으며, 단열효과를 부여함으로써, 에너지 효율도 높일 수 있고, 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 효과도 부수적으로 얻을 수 있는 건축마감용 도료 조성물이 필요한 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-1266838호 대한민국 등록특허 제10-1254579호 대한민국 등록특허 제10-1502457호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분의 농도를 저감 및 차단하고, 실내의 습도 조절, 결로방지, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과와 단열효과, 뿐만 아니라, 인체에 유익한 원적외선을 방출할 수 있는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 이 구현 예는 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 이용한 친환경 건축마감 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예는 액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 50 내지 100 중량부를 포함하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물에 관한 것으로,
상기 액상 무기바인더는 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘과 1 내지 5: 1 중량비율로 혼합한 것이고;
상기 고기능성 분말은 실리카 분말 5 내지 50 중량%, 탄산칼슘 분말 5 내지 50 중량%, 산화마그네슘 5 내지 50 중량%, 산화알루미늄 1 내지 20 중량%, 백토 1 내지 20 중량% 및 이산화티타늄 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것인 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 제공한다.
상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 혼합 및 숙성하는 단계; 상기 혼합 및 숙성이 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 150 내지 200 ℃의 온도에서 15 내지 20 시간 동안 열처리하는 단계; 및 상기 열처리가 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 평균입경이 0.1 내지 2 μm가 되도록 분쇄하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것일 수 있다.
상기 고기능성 분말은 실리코알루미노포스페이트 0.1 내지 10 중량% 및 질화규소 나노섬유 0.1 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고;
상기 실리코알루미노포스페이트는 알코올을 포함하는 유기용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 용해시켜 제1 템플레이트 용액을 합성하는 단계; 증류수에 피페리딘 및 테트라메틸암모늄 염화물(TMACl)을 용해시켜 제2 템플레이트 용액을 합성하는 단계; 상기 제1 템플레이트 용액 및 제2 템플레이트 용액을 1: 2 내지 5 중량비율로 혼합한 혼합 템플레이트 용액 100 중량부에, 규산나트륨, 유사-보헤마이트(pseudo-bohemite) 및 하기 화학식 1로 표시되는 알킬포스포닉에시드 화합물을 각각 50 내지 80 중량%, 15 내지 45 중량% 및 1 내지 10 중량%의 함량범위로 혼합한 소스혼합물 20 내지 50 중량부를 혼합하여 수화젤을 제조하는 단계; 상기 제조된 수화젤을 30 내지 90 ℃의 온도에서 2 내지 24 시간 동안 교반하여 숙성한 후, 150 내지 200 ℃의 온도에서 5 내지 48 시간 동안 교반하여 수열반응시켜 고체 생성물을 형성하는 단계; 및 상기 수득된 고체 생성물을 0.2 내지 2 ℃/min의 승온 속도로 800 내지 1000 ℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 소성한 후 서냉하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것이고;
상기 질화규소 나노섬유는 SiCl4 및 NH3를 기상 반응시켜 Si(NH)2를 제조하는 단계; 상기 제조된 Si(NH)2를 열분해하여 무정형 Si3N4를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 무정형 Si3N4에 비산화성 분위기에서 열처리하여 결정형 질화규소 나노섬유를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020129691576-pat00001
상기 식에서, R1은 선형 또는 분지된 C1 내지 C4의 알킬기이고, x는 0 또는 1이다.
상기 액상 무기바인더는 젤라틴-아파타이트를 식물 추출물 및 염화마그네슘과 0.01 내지 0.3: 1 내지 5: 1 중량비율로 더 혼합한 것이고;
상기 젤라틴-아파타이트는 젤라틴에서 [Ca]/[P]의 몰비율이 1.2 내지 1.9 범위가 되도록, Ca(NO3)2·4H2O와 (NH3)2HPO4을 침전반응시켜 젤라틴-아파타이트 졸을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 젤라틴-아파타이트 졸을 동결건조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 이용한 친환경 건축마감 시공방법으로서, 피 시공면의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 단계; 상기 피 시공면에, 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 도포하여 마감층이 0.3 내지 1.5 mm의 두께로 형성되도록 하는 단계; 및 상기 피 시공면에 시공된 마감층을 건조시키는 단계;를 포함하는 친환경 건축마감 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법에 따르면, 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분의 농도를 저감 및 차단할 수 있는 효과가 있다. 동시에, 실내의 습도를 조절하고 결로현상을 방지하여 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과를 부여할 수 있으며, 단열효과를 부여함으로써, 에너지 효율도 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 인체에 유익한 원적외선을 방출할 수 있어, 고기능성을 갖는 효과가 있다.
또한, 시멘트 콘크리트, 뿐만 아니라 목재, MDF, 석고보드 등으로 이루어진 건축물의 표면에 0.3 내지 1.5 mm의 얇은 두께로 도포하여 사용할 수 있어, 도배공사 등의 후속공정 작업시 들뜸현상과 같은 하자의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 얇은 두께에도 부착강도가 우수하고, 상기한 고기능성을 효과적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 쾌적한 실내공기, 주거 및 생활환경을 조성하여, 인체의 건강을 유지하는데 매우 유용한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현 예는 액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 50 내지 100 중량부를 포함하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물에 관한 것으로,
상기 액상 무기바인더는 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘과 1 내지 5: 1 중량비율로 혼합한 것이고;
상기 고기능성 분말은 실리카 분말 5 내지 50 중량%, 탄산칼슘 분말 5 내지 50 중량%, 산화마그네슘 5 내지 50 중량%, 산화알루미늄 1 내지 20 중량%, 백토 1 내지 20 중량% 및 이산화티타늄 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것인 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 50 내지 100 중량부를 포함한다.
이러한 본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 식물 추출물을 함유하는 액상 무기바인더 및 고기능성 분말을 포함하여, 종래의 일반적인 합성수지 에멀젼 도료와는 달리, 그 자체로서 유기용매를 필요로 하지 않아, 인체에 해로운 휘발성 유기용매를 포함하지 않는 장점이 있다.
또한, 이러한 본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법에 따르면, 종래의 일반적인 합성수지 에멀젼을 함유한 도료와는 달리, 내부의 미세 기공을 통해 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분을 흡착 및 분해시켜 이들의 농도를 저감 및 차단할 수 있는 효과가 있다. 동시에, 습기를 흡수 및 방출함으로써 실내의 습도를 조절하고 결로현상을 방지하고, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과를 부여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시멘트 콘크리트 구조물과의 유사 또는 동일한 열팽창계수를 가져 온도변화나 기타 외부조건의 변화에 따른 내구성이 우수하고, 효과적으로 단열효과를 부여함으로써, 에너지 효율도 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 인체에 유익한 원적외선을 방출할 수 있어, 고기능성을 갖는 효과가 있다.
또한, 시멘트 콘크리트, 뿐만 아니라 목재, MDF, 석고보드 등으로 이루어진 건축물의 표면에 0.3 내지 1.5 mm의 얇은 두께로 도포하여 사용할 수 있어, 도배공사 등의 후속공정 작업시 들뜸현상과 같은 하자의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 얇은 두께에도 부착강도가 우수하고, 상기한 고기능성을 효과적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 쾌적한 실내공기, 주거 및 생활환경을 조성하여, 인체의 건강을 유지하는데 매우 유용한 효과가 있다.
보다 구체적으로, 상기 액상 무기바인더는 인체에 해로운 휘발성 유기용매없이도, 상기 고기능성 분말을 시멘트 콘크리트, 뿐만 아니라 목재, MDF, 석고보드 등으로 이루어진 건축물의 표면에 얇은 두께 및 우수한 부착강도로 부착되도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 액상 무기바인더는 우수한 부착력과 함께 항균 및 항곰팡이 효과를 매우 우수하게 구현할 수 있도록, 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘과 1 내지 5: 1 중량비율로 혼합한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 식물 추출물은 얇은 두께에도 우수한 부착력을 구현하고 이와 함께 항균 및 항곰팡이 효과와 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 효과를 매우 우수하게 구현하는 기능을 할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 식물 추출물은 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%를 혼합한 식물 혼합물을 사용함으로써 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기 식물 추출물은 상기 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합하여, 가열탱크에 넣고 2 내지 7 시간 동안 95 내지 110 ℃의 온도에서 가열함으로써, 얻어진 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 식물 추출물은 5 내지 10 μm의 여과공으로 된 부직포 여과지를 이용하여 압착여과를 진행함으로써 여과된 식물 추출물을 3,000 내지 4,000 rpm에서 원심분리하여 여분의 분말 찌꺼기를 침전시킨 후, 상층액만을 수거한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
한편, 상기 염화마그네슘은 산성의 바인더 물질로서, 상기 식물 추출물과 함께 얇은 두께에도 우수한 부착력을 구현하고, 건조 후에는 우수한 흡습성을 구현하는 기능을 할 수 있다.
상기 식물 추출물 및 염화마그네슘은 1 내지 5: 1 중량비율로 혼합하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있어, 바람직하다.
한편, 상기 액상 무기바인더는 특히, 시멘트 콘크리트, MDF, 석고보드 등으로 이루어진 건축물의 표면과의 수산화 반응을 통하여 별도의 접착수지가 없이도 우수한 부착력을 구현하고, 건조 후에는 습기를 우수하게 흡수 및 방출함으로써 실내의 습도를 조절하고 결로현상을 방지할 수 있도록, 젤라틴-아파타이트를 식물 추출물 및 염화마그네슘과 0.01 내지 0.3: 1 내지 5: 1 중량비율로 더 혼합한 것일 수 있다.
이때, 상기 젤라틴-아파타이트는 젤라틴에서 [Ca]/[P]의 몰비율이 1.2 내지 1.9 범위가 되도록, Ca(NO3)2·4H2O와 (NH3)2HPO4을 침전반응시켜 젤라틴-아파타이트 졸을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 젤라틴-아파타이트 졸을 동결건조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 젤라틴-아파타이트 졸을 제조하는 단계는 NH4OH를 이용하여 pH를 10으로 유지하면서, 35 내지 50 ℃의 온도에서 200 내지 700 rpm의 속도로 교반함으로써 수행될 수 있다. 또한, 상기 동결건조하는 단계는 -25 내지 -18 ℃의 온도 및 진공의 조건에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 동결건조된 젤라틴-아파타이트는 증류수 및 에탄올로 세척함으로써, 다시 동결건조하는 단계를 더 포함함으로써, 임의의 염 부산물을 제거할 수 있다.
한편, 상기 고기능성 분말은 내부의 다양한 크기의 미세 기공을 통해 얇은 두께에도 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분을 흡착 및 분해시켜 이들의 농도를 저감 및 차단하고; 동시에, 습기를 흡수 및 방출함으로써 실내의 습도를 조절하고 결로현상을 방지하고, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과를 부여하며; 또한, 시멘트 콘크리트 구조물과의 유사 또는 동일한 열팽창계수를 가져 온도변화나 기타 외부조건의 변화에 따른 내구성이 우수하고, 효과적으로 단열효과를 부여함으로써, 에너지 효율도 높일 수 있는 효과를 매우 우수하게 구현하는 기능을 할 수 있다.
이러한 상기 고기능성 분말은 실리카 분말 5 내지 50 중량%, 탄산칼슘 분말 5 내지 50 중량%, 산화마그네슘 5 내지 50 중량%, 산화알루미늄 1 내지 20 중량%, 백토 1 내지 20 중량% 및 이산화티타늄 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 실리카 분말은 우수한 흡착력으로, 중금속 및 유해성분의 흡착 및 분해 효과; 습기의 흡수 및 방출 효과, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과를 개선하는 기능을 할 수 있다. 이러한 상기 실리카 분말은 평균입경이 0.1 내지 2 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 실리카 분말은 상기 고기능성 분말에 대하여, 5 내지 50 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리카 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 실리카 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 상승하여 도막 두께가 두꺼워지는 등 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산칼슘 분말은 우수한 부착력, 단열 효과 및 조성물의 우수한 분산성을 개선하는 기능을 할 수 있다. 이러한 상기 탄산칼슘 분말은 평균입경이 0.1 내지 2 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 탄산칼슘 분말은 상기 고기능성 분말에 대하여, 5 내지 50 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼슘 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산칼슘 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 상승하여 도막 두께가 두꺼워지는 등 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은 상기 얇은 두께에도 우수한 부착력을 구현하고 이와 함께 항균 및 항곰팡이 효과와 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 효과를 매우 우수하게 구현할 수 있는 식물 추출물에 혼합 및 숙성한 후; 열처리; 및 분쇄한 것을 사용하여, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 혼합 및 숙성하는 단계; 상기 혼합 및 숙성이 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 150 내지 200 ℃의 온도에서 15 내지 20 시간 동안 열처리하는 단계; 및 상기 열처리가 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 평균입경이 0.1 내지 2 μm가 되도록 분쇄하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것일 수 있다.
이때, 상기 식물 추출물은 상기한 바와 같이, 상기 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합하여, 가열탱크에 넣고 2 내지 7 시간 동안 95 내지 110 ℃의 온도에서 가열함으로써, 얻어진 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 식물 추출물은 5 내지 10 μm의 여과공으로 된 부직포 여과지를 이용하여 압착여과를 진행함으로써 여과된 식물 추출물을 3,000 내지 4,000 rpm에서 원심분리하여 여분의 분말 찌꺼기를 침전시킨 후, 상층액만을 수거한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 혼합 및 숙성하는 단계는 상기 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 혼합한 혼합물에 유산균을 접종한 후, 32 내지 37 ℃의 온도에서 15 내지 30 시간 동안 유산균 발효시킴으로써, 숙성할 수 있다. 이로써, 식물 추출물이 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말에 더욱 효과적으로 흡착되도록 하는 효과가 있다. 이때, 상기 유산균의 종류 및 혼합량은 특별히 제한하지 않으나, 예를들면, 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei)를 5.0×107 CFU/ml의 혼합량으로 접종할 수 있다.
상기 산화마그네슘은 우수한 단열효과, 우수한 항균성 및 원적외선 방사능 및 우수한 흡착력을 개선하는 기능을 할 수 있다. 또한, 이와 같은 산화마그네슘이 산화알루미늄 및 이산화티타늄과 혼합 시 발열반응을 일으켜 온도상승을 가져온다. 이와 같은 온도상승이 다른 구성성분들의 결합을 도와주게 되고, 무기 분말들의 고화 내지 경화를 촉진시켜, 우수한 부착력을 더욱 개선하는 기능을 할 수 있다.
상기 산화마그네슘은 상기 고기능성 분말에 대하여, 5 내지 50 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화마그네슘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 산화마그네슘의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 산화알루미늄은 우수한 단열효과, 우수한 항균성 및 원적외선 방사능 및 우수한 흡착력을 개선하는 기능을 할 수 있다. 또한, 중금속의 이온치환을 용이하게 하고 강도에도 영향을 주는 것으로, 산화마그네슘과 발열반응을 일으켜 사용된 분말간 접착력을 강화시킴으로써 경화를 촉진하는 역할을 한다.
상기 산화알루미늄은 상기 고기능성 분말에 대하여, 1 내지 20 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화알루미늄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 산화알루미늄의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 백토는 우수한 항균성 및 원적외선 방사능, 우수한 흡착력 및 우수한 부착력을 개선하는 기능을 할 수 있다.
상기 백토는 상기 고기능성 분말에 대하여, 1 내지 20 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 백토의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 백토의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 이산화티타늄은 산화력이 커서 악취나 오염의 원인이 되는 유기물을 분해하고, 우수한 환경오염물질의 제거, 항균, 항곰팡이, 살균, 방오, 탈취 효과를 개선하는 기능을 할 수 있다. 또한, 산화마그네슘과 발열반응을 일으켜 사용된 분말간 접착력을 강화시킴으로써 경화를 촉진하는 역할을 한다.
상기 이산화티타늄은 상기 고기능성 분말에 대하여, 0.1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이산화티타늄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 이산화티타늄의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 고기능성 분말은 중금속 및 유해성분의 흡착 및 분해 효과; 습기의 흡수 및 방출 효과, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과; 단열효과; 원적외선 방출 효과; 및 우수한 부착력를 더욱 개선하기 위하여, 실리코알루미노포스페이트 0.1 내지 10 중량% 및 질화규소 나노섬유 0.1 내지 10 중량%를 더 포함하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로 상기 실리코알루미노포스페이트는 중금속 및 유해성분의 흡착 및 분해 효과; 습기의 흡수 및 방출 효과, 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과; 및 단열효과를 더욱 개선하는 기능을 할 수 있다. 상기 실리코알루미노포스페이트는 상기한 개선효과를 고려하여, 고기능성 분말에 대하여, 0.1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 실리코알루미노포스페이트는 알코올을 포함하는 유기용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 용해시켜 제1 템플레이트 용액을 합성하는 단계; 증류수에 피페리딘 및 테트라메틸암모늄 염화물(TMACl)을 용해시켜 제2 템플레이트 용액을 합성하는 단계; 상기 제1 템플레이트 용액 및 제2 템플레이트 용액을 1: 2 내지 5 중량비율로 혼합한 혼합 템플레이트 용액 100 중량부에, 규산나트륨, 유사-보헤마이트(pseudo-bohemite) 및 하기 화학식 1로 표시되는 알킬포스포닉에시드 화합물을 각각 50 내지 80 중량%, 15 내지 45 중량% 및 1 내지 10 중량%의 함량범위로 혼합한 소스혼합물 20 내지 50 중량부를 혼합하여 수화젤을 제조하는 단계; 상기 제조된 수화젤을 30 내지 90 ℃의 온도에서 2 내지 24 시간 동안 교반하여 숙성한 후, 150 내지 200 ℃의 온도에서 5 내지 48 시간 동안 교반하여 수열반응시켜 고체 생성물을 형성하는 단계; 및 상기 수득된 고체 생성물을 0.2 내지 2 ℃/min의 승온 속도로 800 내지 1000 ℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 소성한 후 서냉하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020129691576-pat00002
상기 식에서, R1은 선형 또는 분지된 C1 내지 C4의 알킬기이고, x는 0 또는 1이다.
이때, 상기 알코올을 포함하는 유기용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 용해시켜 제1 템플레이트 용액을 합성하는 단계는 상기 알코올을 포함하는 유기용매 100 중량부에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체 1 내지 10 중량부를 용해시킴으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 알코올을 포함하는 유기용매는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않지만, 예를들면, 탄소수 1 내지 15의 알킬 알코올을 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체는 폴리에틸렌옥사이드/폴리프로필렌옥사이드의 몰비율이 0.9 내지 1.1 범위인 것을 사용하여 높은 기공률에도 우수한 강도를 갖는 제1 템플레이트를 제공할 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 증류수에 피페리딘 및 테트라메틸암모늄 염화물(TMACl)을 용해시켜 제2 템플레이트 용액을 합성하는 단계는 상기 증류수 100 중량부에 피페리딘 0.1 내지 5 중량부 및 테트라메틸암모늄 염화물(TMACl) 1 내지 10 중량부를 용해시킴으로써 수행될 수 있다.
이로써, 서로 상이한 기공률을 갖는 제1 템플레이트 및 제2 템플레이트가 혼합된 혼합 템플레이트를 사용함으로써, 상기한 효과를 매우 개선할 수 있다.
또한, 상기 질화규소 나노섬유는 우수한 원적외선 방출 효과 및 우수한 부착력을 더욱 개선하는 기능을 할 수 있다. 상기 질화규소 나노섬유는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 고기능성 분말에 대하여, 0.1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 질화규소 나노섬유는 SiCl4 및 NH3를 기상 반응시켜 Si(NH)2를 제조하는 단계; 상기 제조된 Si(NH)2를 열분해하여 무정형 Si3N4를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 무정형 Si3N4에 비산화성 분위기에서 열처리하여 결정형 질화규소 나노섬유를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 질화규소 나노섬유는 SiCl4 및 NH3를 10 내지 30 ℃의 온도 및 0.1 내지 10 bar의 압력에서 기상 반응시켜 Si(NH)2를 제조하는 단계; 상기 제조된 Si(NH)2를 900 내지 1500 ℃의 온도에서 열분해하여 무정형 Si3N4를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 무정형 Si3N4에 H2 가스 분위기 및 1200 내지 1800 ℃의 온도에서 열처리하여 결정형 질화규소 나노섬유를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되어, 직경이 500 내지 900 nm이고, 길이가 10 내지 300 μm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 이용한 친환경 건축마감 시공방법으로서, 피 시공면의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 단계; 상기 피 시공면에, 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 도포하여 마감층이 0.3 내지 1.5 mm의 두께로 형성되도록 하는 단계; 및 상기 피 시공면에 시공된 마감층을 건조시키는 단계;를 포함하는 친환경 건축마감 시공방법을 제공한다.
우선, 상기 피 시공면의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 단계는 숏블라스트, 고압살수, 연삭방법 중에서 적합한 현장 처리 방법을 사용하여, 수행될 수 있다. 다만, 상기 피 시공면이 석고인 경우, 물에 젖으면 부서지므로 물청소 없이 건조한 상태에서 이물질만 제거함으로써, 수행될 수 있다.
이후, 상기 피시공면에, 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 도포하여 마감층이 0.3 내지 1.5 mm의 두께로 형성되도록 하는 단계는 상기 피시공면에, 스프레이(에어리스), 붓, 로라, 렛기, 미장칼 중에서 적합한 도구를 사용하여, 수행될 수 있다.
상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 상기 도포 전, 균일하게 혼합되도록 2 내지 3분 동안 교반하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도포는 원하는 두께를 얻을때까지 1 내지 3회 수행될 수 있고, 최종 도포두께는 마감층이 0.3 내지 1.5 mm의 두께로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 피 시공면에 시공된 마감층을 건조시키는 단계는 상온에서 48 시간 이상 수행될 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법에 따르면, 건축물 및 건축마감재 등에서 발생되는 중금속 및 유해성분의 농도를 저감 및 차단할 수 있는 효과가 있다. 동시에, 실내의 습도를 조절하고 결로현상을 방지하여 탈취, 항균 및 항곰팡이 효과를 부여할 수 있으며, 단열효과를 부여함으로써, 에너지 효율도 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 인체에 유익한 원적외선을 방출할 수 있어, 고기능성을 갖는 효과가 있다.
또한, 시멘트 콘크리트, 뿐만 아니라 목재, MDF, 석고보드 등으로 이루어진 건축물의 표면에 0.3 내지 1.5 mm의 얇은 두께로 도포하여 사용할 수 있어, 도배공사 등의 후속공정 작업시 들뜸현상과 같은 하자의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 얇은 두께에도 부착강도가 우수하고, 상기한 고기능성을 효과적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
이로써, 쾌적한 실내공기, 주거 및 생활환경을 조성하여, 인체의 건강을 유지하는데 매우 유용한 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
식물 추출물의 제조
수국꽃잎 4 중량%, 비자나무열매 3 중량%, 음양곽 6 중량%, 졸참나무 열매 7 중량%, 선학초 12 중량%, 황련 7 중량%, 오배자 1 중량%, 호장근 7 중량%, 토봉령 1 중량%, 소목 14 중량%, 매실 5 중량%, 연교 7 중량%, 솔잎 17 중량% 및 초피나무 8 중량%를 혼합하여, 식물 혼합물을 준비하였다.
상기 준비된 식물 혼합물을 17 배 중량의 물과 혼합하여, 가열탱크에 넣고 5 시간 동안 100 ℃의 온도에서 가열한 후; 10 μm의 여과공으로 된 부직포 여과지를 이용하여 압착여과를 진행함으로써 여과된 식물 추출물을 3,500 rpm에서 원심분리하여 여분의 분말 찌꺼기를 침전시킨 후, 상층액만을 수거함으로써, 식물 추출물을 제조하였다.
<비교제조예 1>
비교용 식물 추출물의 제조
수국꽃잎 15 중량%, 솔잎 78 중량% 및 초피나무 7 중량%를 혼합하여, 식물 혼합물을 준비하였다.
상기 준비된 식물 혼합물을 15 배 중량의 물과 혼합하여, 가열탱크에 넣고 5 시간 동안 100 ℃의 온도에서 가열한 후; 10 μm의 여과공으로 된 부직포 여과지를 이용하여 압착여과를 진행함으로써 여과된 식물 추출물을 3,500 rpm에서 원심분리하여 여분의 분말 찌꺼기를 침전시킨 후, 상층액만을 수거함으로써, 비교용 식물 추출물을 제조하였다.
<실시예 1>
액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 50 내80 중량부를 혼합함으로써, 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 액상 무기바인더는 상기 제조예 1 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘과 2.3 : 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
또한, 상기 고기능성 분말은 실리카 분말 25 중량%, 탄산칼슘 분말 30 중량%, 산화마그네슘 28 중량%, 산화알루미늄 8 중량%, 백토 8 중량% 및 이산화티타늄 1 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
이때, 상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은 상기 제조예 1에서 제조된 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 상기 함량 비율로 혼합한 후, 35 ℃의 온도에서 17 시간 동안 숙성한 후; 상기 혼합 및 숙성이 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 180 ℃의 온도에서 20 시간 동안 열처리한 후; 상기 열처리가 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 평균입경이 1.0 μm가 되도록 분쇄함으로써 준비된 것을 사용하였다.
<실시예 2>
액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 50 내80 중량부를 혼합함으로써, 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 액상 무기바인더는 상기 제조예 1 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘 및 젤라틴-아파타이트와 3: 1: 0.1 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
이때, 상기 젤라틴-아파타이트는 젤라틴에서 [Ca]/[P]의 몰비율이 1.8 범위가 되도록, Ca-젤라틴 용액 및 P-젤라틴 용액을 혼합한 후, NH4OH를 이용하여 pH를 10으로 유지하면서, 40 ℃의 온도에서 500 rpm의 속도로 교반함으로써 젤라틴-아파타이트 졸을 제조한 후; 상기 제조된 젤라틴-아파타이트 졸을 -20 ℃에서 동결건조한 후; 증류수 및 에탄올로 세척함으로써, 임의의 염 부산물을 제거하고, 이를 다시 동결건조하여 준비된 것을 사용하였다.
또한, 상기 고기능성 분말은 실리카 분말 25 중량%, 탄산칼슘 분말 30 중량%, 산화마그네슘 28 중량%, 산화알루미늄 8 중량%, 백토 8 중량% 및 이산화티타늄 1 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
이때, 상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은 상기 제조예 1에서 제조된 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 상기 함량 비율로 혼합한 후, 여기에 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei) 5.0×107 CFU/ml를 접종하여, 35 ℃의 온도에서 17 시간 동안 숙성한 후; 상기 혼합 및 숙성이 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 180 ℃의 온도에서 20 시간 동안 열처리한 후; 상기 열처리가 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 평균입경이 1.0 μm가 되도록 분쇄함으로써 준비된 것을 사용하였다.
<실시예 3>
액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 80 중량부를 혼합함으로써, 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 액상 무기바인더는 상기 제조예 1 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘 및 젤라틴-아파타이트와 2.5: 1: 0.25 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 상기 젤라틴-아파타이트는 상기 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
또한, 상기 고기능성 분말은 실리카 분말 25 중량%, 탄산칼슘 분말 30 중량%, 산화마그네슘 27 중량%, 산화알루미늄 8 중량%, 백토 8 중량%, 이산화티타늄 1 중량%, 실리코알루미노포스페이트 0.7 중량% 및 질화규소 나노섬유 0.3 중량%를 혼합한 것을 사용하였다. 이때, 상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은 상기 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
또한, 상기 실리코알루미노포스페이트는 이소프로필알코올 100 중량부에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체(폴리에틸렌옥사이드/폴리프로필렌옥사이드의 몰비율= 1.0) 5 중량부를 용해시켜 제1 템플레이트 용액을 합성한 후; 상기 증류수 100 중량부에 피페리딘 3 중량부 및 테트라메틸암모늄 염화물(TMACl) 7 중량부를 용해시켜 제2 템플레이트 용액을 합성한 후; 상기 제1 템플레이트 용액 및 제2 템플레이트 용액을 1: 2 중량비율로 혼합한 혼합 템플레이트 용액 100 중량부에, 규산나트륨, 유사-보헤마이트(pseudo-bohemite) 및 하기 화학식 1-1로 표시되는 알킬포스포닉에시드 화합물을 각각 70 중량%, 25 중량% 및 5 중량%의 함량범위로 혼합한 소스혼합물 35 중량부를 혼합하여 수화젤을 제조한 후; 상기 제조된 수화젤을 70 ℃의 온도에서 5 시간 동안 교반하여 숙성한 후, 150 ℃의 온도에서 26 시간 동안 교반하여 수열반응시켜 고체 생성물을 형성한 후; 및 상기 수득된 고체 생성물을 0.8 ℃/min의 승온 속도로 950 ℃의 온도에서 2 시간 동안 소성한 후 서냉하여로 준비된 것을 사용하였다.
[화학식 1-1]
Figure 112020129691576-pat00003
상기 식에서, R1은 메틸기이고, x는 1이다.
또한, 상기 질화규소 나노섬유는 SiCl4 및 NH3를 30 ℃의 온도 및 7 bar의 압력에서 기상 반응시켜 Si(NH)2를 제조한 후; 상기 제조된 Si(NH)2를 1200 ℃의 온도에서 열분해하여 무정형 Si3N4를 제조한 후; 상기 제조된 무정형 Si3N4에 H2 가스 분위기 및 1800 ℃의 온도에서 열처리하여 결정형 질화규소 나노섬유를 제조함으로써, 직경이 약 670 nm이고, 길이가 약 12 μm인 것을 사용하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 제조예 1 얻어진 식물 추출물을 대신하여, 상기 비교제조예 1에서 얻어진 비교용 식물 추출물을 사용하여, 비교용 도료 조성물을 제조하였다.
<시험예>
부착강도 테스트
상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물을 콘크리트 벽에 도포 및 건조한 후, 형성된 도막에 대하여, KS F 4715:2007 방법으로 부착강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(N/㎟) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
부착강도
(표준)		 1.1 1.3 1.4 0.9
부착강도
(최대흡습)		 0.9 1.1 1.3 0.5
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 우수한 부착강도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
항균 테스트
상기 실시예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, ASTM E 2149: 2013a 방법으로 항균력을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
균주 1: Staphylococcus aureus ATCC 6538
균주 2: Escherichia coli ATCC 25922
(검사기관: FITI시험연구원)
( CFU/mL) Blank 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
균주1 초기균수 2.0×105 2.0×105 2.0×105 2.0×105 2.0×105
24시간 후 1.0×106 0.7×104 3.5×102 2.1×102 1.6×104
감소율(%) - 96.5 99.8 99.9 92.0
균주2 초기균수 2.0×105 2.0×105 2.0×105 2.0×105 2.0×105
24시간 후 1.0×106 5.6×103 7.2×102 0.9×102 0.6×104
감소율(%) - 97.2 99.6 99.9 97.0
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 우수한 항균력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
항곰팡이 테스트
상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, ASTM D 6329 방법으로 항곰팡이 저항력을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
균주: Aspergillus brasiliensis Varga ATCC 9642
( CFU/mL) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
곰팡이 포자수
( CFU/mL)		 < 10 < 10 < 10 < 10
항곰팡이 저항력
(로그값)		 1 1 1 1
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성은 모두 곰팡이가 성장하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
탈취 테스트
상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, KFIA-FI-1004 방법으로 탈취력을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
-. 시험가스명 : 암모니아
-. 가스농도측정 : 가스검지관
Blank
 실시예 1
 실시예 2
 실시예 3
 비교예 1
경과시간
(분)		 농도
(ppm)		 농도
(ppm)		 탈취율
(%)		 농도
(ppm)		 탈취율
(%)		 농도
(ppm)		 탈취율
(%)		 농도
(ppm)		 탈취율
(%)
0 500 500 - 500 - 500 - 500 -
30 470 170 64 140 70 140 70 350 25
60 450 150 67 110 75 100 77 310 31
90 440 130 70 100 77 90 79 290 34
120 430 120 72 90 79 85 80 270 37
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 우수한 탈취력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
흡방습량 테스트
상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, ISO 24353: 2008 방법으로 흡방습량(평균값)을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
(g/m2) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
흡방습량(평균값) 70.5 71.1 71.7 60.8
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 우수한 흡방습 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
원적외선 방출 테스트
상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, KFIA-FI-1005 방법으로 원적외선 방출량(37 ℃)을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
(g/m2) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
방사율(5~20μm) 0.884 0.891 0.903 0.652
방사에너지(W/m2) 3.41×102 3.68×102 3.99×102 1.85×102
상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 우수한 원적외선 방출 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
휘발성유기화합물 등의 흡수 성능 테스트
상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, 실내공기질공정시험기준(환경부고시 제2010-24호)에 따라, 시험항목으로 총휘발성유기화합물(TVOC), 톨루엔(Toluene) 및 포름알데히드(Formaldehyde)를 선정하여, 실내공기의 정화작용 실험을 진행하였고, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
(mg/(m2ㆍh)) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
총휘발성유기화합물 0.143 0.125 0.120 0.250
톨루엔 ND ND ND ND
포름알데히드 0.005 0.002 0.001 0.008
상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 우수한 휘발성유기화합물 등의 흡수성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
결로방지 테스트
콘크리트 시험체를 1000 x 1000 x 120 mm 크기로 제작한 후, 상기 제작된 콘크리트 시험체에 상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물을 각각 2회씩 도포하여, 약 0.5 mm의 두께가 되도록 마감층을 형성하였다. 상기 시험체에 대하여 KS규격에 의하여 결로를 측정하였다. 이때, 상기 제작된 콘크리트 시험체에 상기 실시예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교예에서 제조된 비교용 도료 조성물을 도포한 면(실내측; 항온항습실)은, 온도 20℃, 습도 50%의 항온, 항습조건을 유지되도록 하였다. 한편, 상기 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성물을 도포하지 않은 반대쪽 면(실외측; 저온실)은, 인위적으로 5℃, 0℃, -5℃, -10℃의 온도구배를 부여하였다. 각 온도구배시 실내측의 습도는 50%의 정상상태가 1시간 동안 유지되도록 하였다. 1시간이 경과한 시점에서, 표면의 결로상태를 관찰하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
항온항습실 저온실 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
온도 20℃
습도 50%		 5℃ 결로없음 결로없음 결로없음 결로없음
0℃ 결로없음 결로없음 결로없음 결로없음
-5℃ 결로없음 결로없음 결로없음 작은 물방울 발생
-10℃ 작은 물방울 발생 결로없음 결로없음 작은 물방울 발생
상기 표 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물은 비교예에서 제조된 비교용 도료 조성물과 비교하여, 결로방지성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
중금속 검출 테스트
상기 실시예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교예에서 제조된 비교용 도료 조성물에 대하여, SPS-KPIC 2000-1546:2008 방법으로 중금속 검출 테스트를 수행하였고, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
(mg/kg) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
납(pb) 불검출 불검출 불검출 불검출
바륨(Ba) 불검출 불검출 불검출 불검출
비소(As) 불검출 불검출 불검출 불검출
셀레늄(Se) 불검출 불검출 불검출 불검출
수은(Hg) 불검출 불검출 불검출 불검출
안티몬(Sb) 불검출 불검출 불검출 불검출
카드뮴(Cd) 불검출 불검출 불검출 불검출
크롬(Cr) 불검출 불검출 불검출 불검출
상기 표 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시 예에서 제조된 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 비교 예에서 제조된 비교용 도료 조성은 모두 중금속이 검출되지는 않는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 액상 무기바인더 100 중량부 및 고기능성 분말 50 내지 100 중량부를 포함하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물에 관한 것으로,
    상기 액상 무기바인더는 수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물을 염화마그네슘과 1 내지 5: 1 중량비율로 혼합한 것이고;
    상기 고기능성 분말은 실리카 분말 5 내지 50 중량%, 탄산칼슘 분말 5 내지 50 중량%, 산화마그네슘 5 내지 50 중량%, 산화알루미늄 1 내지 20 중량%, 백토 1 내지 20 중량% 및 이산화티타늄 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말은
    수국꽃잎 1 내지 20 중량%, 비자나무열매 1 내지 20 중량%, 음양곽 5 내지 30 중량%, 졸참나무 열매 5 내지 30 중량%, 선학초 7 내지 40 중량%, 황련 1 내지 20 중량%, 오배자 0.1 내지 10 중량%, 호장근 5 내지 30 중량%, 토봉령 0.1 내지 10 중량%, 소목 7 내지 40 중량%, 매실 5 내지 30 중량%, 연교 5 내지 30 중량%, 솔잎 7 내지 40 중량% 및 초피나무 5 내지 30 중량%의 식물 혼합물을 10 내지 30 배 중량의 물과 혼합한 후, 열수추출하여 얻어진 식물 추출물에 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 혼합 및 숙성하는 단계;
    상기 혼합 및 숙성이 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 150 내지 200 ℃의 온도에서 15 내지 20 시간 동안 열처리하는 단계; 및
    상기 열처리가 완료된 실리카 분말 및 탄산칼슘 분말을 평균입경이 0.1 내지 2 μm가 되도록 분쇄하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것을 특징으로 하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고기능성 분말은
    실리코알루미노포스페이트 0.1 내지 10 중량% 및 질화규소 나노섬유 0.1 내지 10 중량%를 더 포함하는 것이고;
    상기 실리코알루미노포스페이트는
    알코올을 포함하는 유기용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 용해시켜 제1 템플레이트 용액을 합성하는 단계; 증류수에 피페리딘 및 테트라메틸암모늄 염화물(TMACl)을 용해시켜 제2 템플레이트 용액을 합성하는 단계; 상기 제1 템플레이트 용액 및 제2 템플레이트 용액을 1: 2 내지 5 중량비율로 혼합한 혼합 템플레이트 용액 100 중량부에, 규산나트륨, 유사-보헤마이트(pseudo-bohemite) 및 하기 화학식 1로 표시되는 알킬포스포닉에시드 화합물을 각각 50 내지 80 중량%, 15 내지 45 중량% 및 1 내지 10 중량%의 함량범위로 혼합한 소스혼합물 20 내지 50 중량부를 혼합하여 수화젤을 제조하는 단계; 상기 제조된 수화젤을 30 내지 90 ℃의 온도에서 2 내지 24 시간 동안 교반하여 숙성한 후, 150 내지 200 ℃의 온도에서 5 내지 48 시간 동안 교반하여 수열반응시켜 고체 생성물을 형성하는 단계; 및 상기 수득된 고체 생성물을 0.2 내지 2 ℃/min의 승온 속도로 800 내지 1000 ℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 소성한 후 서냉하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것이고;
    상기 질화규소 나노섬유는
    SiCl4 및 NH3를 기상 반응시켜 Si(NH)2를 제조하는 단계; 상기 제조된 Si(NH)2를 열분해하여 무정형 Si3N4를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 무정형 Si3N4에 비산화성 분위기에서 열처리하여 결정형 질화규소 나노섬유를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것을 특징으로 하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112020129691576-pat00004

    상기 식에서, R1은 선형 또는 분지된 C1 내지 C4의 알킬기이고, x는 0 또는 1이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액상 무기바인더는 젤라틴-아파타이트를 식물 추출물 및 염화마그네슘과 0.01 내지 0.3: 1 내지 5: 1 중량비율로 더 혼합한 것이고;
    상기 젤라틴-아파타이트는
    젤라틴에서 [Ca]/[P]의 몰비율이 1.2 내지 1.9 범위가 되도록, Ca(NO3)2·4H2O와 (NH3)2HPO4을 침전반응시켜 젤라틴-아파타이트 졸을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 젤라틴-아파타이트 졸을 동결건조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비된 것을 특징으로 하는 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 이용한 친환경 건축마감 시공방법으로서,
    피 시공면의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 단계; 상기 피 시공면에, 상기 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물을 도포하여 마감층이 0.3 내지 1.5 mm의 두께로 형성되도록 하는 단계; 및 상기 피 시공면에 시공된 마감층을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 건축마감 시공방법.
KR1020200165392A 2020-12-01 2020-12-01 식물 추출물을 함유한 친환경 건축마감용 기능성 도료 조성물 및 이를 이용한 친환경 건축마감 시공방법 KR102239423B1 (ko)

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