KR102286625B1 - 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물은,
카제인을 포함하는 바인더 20 내지 30 중량부, 숯 파우더 및 포졸란을 포함하는 무기 필러 25 내지 40 중량부, 정제수 20 내지 30 중량부, 옥틸페놀 에톡실레이트(Octyl Phenol Ethoxylate), 폴리소르베이트 60(Polysorbate 60), 수크로오스 라우레이트(Sucrose laurate) 중 어느 하나를 포함하는 계면활성제 0.1 내지 1 중량부, 미네랄 오일(mineral oil), 디메틸폴리실록산(dimethylpolysiloxane), 글리세릴모노올레이트(glyceryl monooleate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소포제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물{Composition of Eco-friendly Charcoal Paint with Enhanced Flame Retarding Capabilities and Antibiosis with Using Casein}

본 발명은 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물에 관한 것으로서, 카제인을 통해 내수성 및 부착력을 높이고, 우레탄 및 아크릴계열 바인더에서 발생할 수 있는 휘발성 유기화합물의 발생을 차단하며, 숯을 통해 친환경성을 높이면서도 숯의 흡착 및 흡습으로 인한 세균 번식에 대한 우려를 보완한, 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 페인트 및 미장 도료(이하 통칭하여 페인트라 함)은 유동성의 물질로 물체의 표면에 넓게 도포하여 얇은 층을 형성하고 시간의 경과에 따라 건조, 경화되면서 연속적인 피막의 상태를 이루고 물체 표면에 부착되어, 물체의 표면을 보호하고 겉모양이나 형상의 변화 등 미장의 기능을 갖도록 한 것이다.

이러한 페인트는 인체에 유해한 휘발성 유기 화합물 등을 포함하고 있어 각종 실내 및 실외 환경오염의 원인이 되고 있으며, 사람의 호흡기를 통해 휘발성 유기 화합물이 침투하여 각종 환경성 질환을 야기하는 것이 현실이다.

이러한 휘발성 유기 화합물로는 포름알데이드, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 스티렌이 포함되며, 페인트에 포함된 이러한 휘발성 유기 화합물로 인해 두통, 어지러움, 알레르기, 아토피, 천식 등이 유발될 수 있다.

이에 대한 단점을 해결하고자, 한국 공개특허 10-2012-0008876에 ‘황토 페인트 조성물 및 그의 제조방법’이 게시되어 있다. 상기 발명은 황토 페인트 조성물 및 그의 제조방법, 특히 인체에 무해하며 황토 고유의 특성을 갖는 황토 페인트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 상기 발명에 따른 황토 페인트 조성물은 황토 20 내지 25 중량부, 일라이트 분말 10 내지 15 중량부, 식물성 수지 14 내지 24 중량부, 물 20 내지 25 중량부, 고령토 9 내지 11 중량부 및 천연 보존제 3 내지 5 중량부를 포함하여 페인트로서의 기본 물성(주도, 은폐율 및 내세척성)을 유지 또는 오히려 상승시키면서 인체에 무해하고 항균 기능을 크게 개선하고자 하였다.

또다른 해결 방법으로서, 한국 등록특허 10-0585522에 ‘쑥향을 발산하는 수용성 페인트 조성물 및 그 제조 방법’이 게시되어 있다. 상기 발명은 석유화학제품인 아크릴 에멀젼을 포함하는 수용성 페인트 조성물에서 발생하는 석유화학제품의 냄새를 중화시키고, 아로마테라피 효과가 우수한 자연향기가 발산하도록 하는 쑥향 페인트 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 페인트 조성물은 아크릴 에멀젼 10 내지 20 중량부, 착색안료 10 내지 20 중량부, 체질안료 30 내지 50 중량부가 종속 교반되어 혼합된 무기질 조성물에 쑥향용액 추출물 30 내지 50 중량부를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 쑥향용액은 물 70 내지 80 중량부에 건조쑥 20 내지 30 중량부를 반응기에 투입하여 혼합하여 가열하고, 가열온도를 95 내지 100℃로 하여 약 3시간 내외로 끓인 다음 냉각 여과하여 얻는다. 이와 같이 아로마테라피 효과가 매우 우수하고 자연색을 가지는 쑥향용액을 이용하여 수성도료를 조성함으로써 석유화학제품의 고유 냄새를 제거함과 동시에 아로마 테라피 효과를 꾀하며, 자연색의 색상을 얻는 것을 목적으로 한다.

그러나 상기 발명은 페인트에 포함되는 휘발성 유기화합물의 방출을 억제하는 것이 아닌, 페인트 조성물에 포함된 쑥의 향을 이용해 석유화학제품의 냄새를 중화한 것이며, 석유화학 제품인 아크릴을 그대로 사용하고 있으며, 쑥향용액의 특유의 색으로 인하여 페인트 조색에 있어 한계가 있다는 문제점을 수반한다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 휘발성 유기화합물의 발생을 차단할 수 있도록 하는 친환경성을 가짐과 동시에 바인더 자체를 친환경적으로 개량하고, 부착성 및 내수성이 우수한 페인트의 조성물을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 친환경적인 바인더 조성을 통해 휘발성 유기화합물의 발생을 방지하고 친환경페인트의 단점이 될 수 있는 내수성 및 부착력을 오히려 높였으며, 유해물질의 흡착 뿐 아니라 건강에 좋은 원적외선의 방출까지 도모할 수 있는, 친환경적인 페인트 조성물을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 본 발명의 친환경 숯페인트 조성물로 하여금 난연성을 겸비할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 숯페인트 조성물로 하여금 혼합성을 높이고 안정성을 겸비하도록 함과 동시에 결빙을 방지하도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 제조되는 숯페인트 조성물을 통해 형성되는 도료층의 광택성을 증진시킬 수 있는 추가 조성을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 난연성 첨가제로 인하여 숯이 가지고 있는 가연성을 억제하며 발포제를 추가하여 고온에서 열팽창 및 발포를 이루어지게 하여 그를 기반으로 한 자기소화성을 겸비하게 하여 난연성을 극대화하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물은, 카제인을 포함하는 바인더 20 내지 30 중량부, 숯 파우더 및 포졸란을 포함하는 무기 필러 25 내지 40 중량부, 정제수 20 내지 30 중량부, 옥틸페놀 에톡실레이트(Octyl Phenol Ethoxylate), 폴리소르베이트 60(Polysorbate 60), 수크로오스 라우레이트(Sucrose laurate) 중 어느 하나를 포함하는 계면활성제 0.1 내지 1 중량부, 미네랄 오일, 디메틸폴리실록산, 글리세릴모노올레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소포제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 숯페인트 조성물은, 삼산화몰리브덴, 수산화알루미늄, 붕산아연, 인계 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 난연성 첨가제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 숯페인트 조성물은, 탄산암모늄 및 에틸렌글라이콜을 포함하는 물성 강화제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바인더를 제조하는 단계는, 정제수 80 내지 90 중량부 및 카제인 10 내지 20 중량부를 혼합하고 1 내지 3시간 동안 교반 처리하여 제 1 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제 1 혼합물 90 내지 99 중량부와 탄산암모늄 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제 2 혼합물 90 내지 99 중량부와, 아마인유를 포함하는 광택성 첨가제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 바인더를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물은,

1) 카제인을 포함하는 바인더를 통해 아크릴계 및 우레탄계 수지 바인더에서 발생할 수 있는 휘발성유기화합물의 발생을 근본적으로 억제하여 친환경적이고 인체에 무해할 뿐 아니라 숯을 이용한 음이온 방출 및 겔라이트 포졸란을 통한 원적외선 방출을 통해 건강에 도움이 될 수 있는 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물을 제공하며,

2) 난연성 첨가제를 포함하여 난연성을 높임으로써 화재를 예방함과 동시에 건축 구조물에 대한 보호가 가능케 하였고,

3) 탄산암모늄 및 에틸렌글리콜을 포함하는 물성 강화제를 포함함으로써 혼합성 및 유화안정성을 높이고 결빙을 방지할 수 있도록 하였을 뿐 아니라,

4) 아마인유를 포함하는 광택성 첨가제를 포함하여 도료층의 광택성을 높임과 동시에 건조성을 겸비할 수 있도록 하였으며,

5) 난연성 첨가제를 자기소화성을 갖는 열팽창성 마이크로캡슐화하여 난연성을 극대화함과 동시에 자기소화가 가능케 하였다.

도 1은 본 발명의 포름알데히드 탈취시험 결과를 나타낸 표.
도 2는 본 발명의 페인트 물성시험 결과를 나타낸 표.
도 3은 본 발명의 바인더를 제조하는 단계를 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 광택성 첨가제를 제조하는 단계를 도시한 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

먼저, 본 발명의 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물은 기본적으로 바인더, 무기 필러, 정제수, 계면활성제, 소포제를 기본적으로 포함한다. 이때 중량부로서는 바인더 20 내지 30 중량부, 무기 필러 25 내지 40 중량부, 정제수 20 내지 30 중량부, 계면활성제 0.1 내지 1 중량부, 소포제 0.1 내지 1 중량부를 포함한다.

바인더는 유효 성분으로써 카제인을 포함하는데, 카제인(casein)은 유의 주요단백질로서 일종의 인 단백질이며, α-카제인, β-카제인, κ-카제인을 모두 통칭하여 본 발명에서는 카제인이라 한다.

이러한 카제인은 내수성이 좋고 부착력이 높아 식품, 의약, 공업용 접착제, 제지도포, 페인트 등의 원료로 사용되기도 하며, 바인더로써 카제인이 이용되는 경우 종래의 우레탄 계열 또는 아크릴 계열 바인더가 적용된 페인트 조성물 대비로 휘발성유기화합물(VOCs)의 발생 가능성을 차단할 수 있다는 효과가 있다.

더불어 무기 필러로써는 숯 파우더 및 겔라이트 포졸란을 포함한다. 이때 바람직하게는 무기 필러의 전체 중량(무기 필러 100 중량%)을 기준으로 하였을 때 숯 파우더가 무기 필러의 70 내지 80 중량%를 차지하며, 포졸란이 20 내지 30 중량%를 차지하게 된다.

숯 파우더(활성탄 파우더)는 구성물질이 탄소질로 된 물질로써 흡착성이 강하고, 흡착제로써 기체 및 습기를 흡수할 수 있는 특징이 있다. 더불어 무기 필러로써 이용되는 경우 유해 물질을 흡착할 수 있을 뿐 아니라 음이온을 발생시켜 새집증후군을 방지할 수 있으며 친환경적이고 인체 건강에 친화적인 물질이라 할 수 있다.

포졸란(Pozzolan)은 화산회, 화산암의 풍화물로, 가용성 규산을 많이 포함하고, 그 자신은 수경성(水硬性)은 없으나 물의 존재로 쉽게 석회와 화합하여 경화하는 성질의 것을 총칭해서 말한다. 나노 입자의 겔라이트와 천연 미네랄 광물의 배합이며 화산재, 규산백토, 규산토를 통칭하는 의미이며, 이러한 포졸란은 게르마늄 다량 함유하고 있다. 여기서 본 발명에서 바람직하게 포졸란이라 함은 겔라이트 포졸란(Gelite-Pozzolan)을 의미하며, 겔라이트는 포졸란 중에서도 대표적으로 게르마늄 함유량이 2.0ppm 이며 다량의 원적외선 미네랄을 함유하고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 겔라이트 포졸란은 수맥과 유해 전자파 차단 및 항균작용과 곰팡이 제거, 탈취작용, 유해물질 제거 및 중금속의 중화작용을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서 숯 파우더를 무기 필러로 포함했을 때 숯의 흡착성 및 흡습성으로 인하여 실내에 도포된 페인트 도료층이 일정 수준의 수분을 보유하게 되어 그에 인한 세균 번식이 가능한 점을 겔라이트 포졸란의 항균성을 통해 해결할 수 있다.

더불어 본 발명의 숯페인트 조성물은 용매로서 정제수를 포함하는데, 바인더의 경우 정제수 상에 균질하게 용해되나, 무기 필러의 경우 정제수 상에 분산된 형태를 갖는다. 따라서 본 발명의 친환경 숯페인트 조성물은 바람직하게는 콜로이드 상태라고 할 수 있다.

또한 포함된 물질 간의 혼합성을 높이고 페인트 조성물의 거품 발생을 억제하여 균질한 도료층 피막을 형성할 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 숯페인트 조성물은 계면활성제 및 소포제를 포함한다.

여기서 계면활성제로써는 옥틸페놀 에톡실레이트(Octyl Phenol Ethoxylate), 폴리소르베이트 60(Polysorbate 60), 수크로오스 라우레이트(Sucrose laurate) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.

옥틸페놀 에톡실레이트(Octyl Phenol Ethoxylate)은 방향족 탄화수소 친유성 또는 소수성 그룹을 갖는 비이온성 계면 활성제이다. 투명한 점성을 갖는 유체이며, 다양한 용매에 대해 혼합성이 좋고 본 발명의 숯페인트 조성물에 포함된 성분들의 혼합성을 높이기 위해 첨가될 수 있다.

폴리소르베이트 60(Polysorbate 60)은 소르비탄스테아레이트의 유리수산기에 산화에칠렌을 부가중합하여 얻은 비이온 계면활성제이며, 용해 보조 및 유화를 위해 첨가될 수 있다. 서로 잘 혼합되지 않는 액체나 고체를 액체에 균일하게 분산시킬 수 있는 특성이 있다.

수크로오스 라우레이트(Sucrose laurate) 역시 비이온성 계면활성제로써, 유화성이 우수한 것이 특성이며 인체 친화적인 특성을 지닌다. 본 발명의 숯페인트 조성물에 포함된 성분들의 혼합성을 높이기 위해 첨가될 수 있다.

소포제는 거품을 깨는 작용과 거품 발생을 억제하기 위해 첨가되는 것으로서, 숯페인트 조성물의 발림성을 좋게 하고 피막에서 거품이 생기는 것을 방지하여 균일한 도료층 형성이 가능하게끔 하는 역할을 수행한다. 이러한 소포제로써는 미네랄 오일, 디메틸폴리실록산, 글리세릴모노올레이트 중 적어도 어느 하나 또는 이의 혼합물이 이용될 수 있다.

미네랄 오일(mineral oil)은 광물에서 얻은 액체상태의 탄화수소류의 혼합물이며, 매우 대량으로 생산이 가능하며 경제성이 뛰어나다. 소포성이 뛰어나며 도료, 접착제, 건축용 퍼티 등에 광범위하게 사용 가능하다. 오랜 사용 역사가 있는 만큼 인체에 무해한 것이 널리 알려져 있다.

디메틸폴리실록산(dimethylpolysiloxane)은 기포 제거라는 소포제의 기본 특성이 뛰어날 뿐 아니라 숯페인트 조성물에 첨가될 시 도료층의 표면을 부드럽게 하고, 식품첨가물로도 사용 가능할 정도로 인체에 무해한 특성을 지닌다.

글리세릴모노올레이트(glyceryl monooleate)는 친수성의 지질로써 소포성이 뛰어나고 인체에 무해하고 생체친화적이라 약물 전달 물질로도 이용되기도 하는 물질이다.

따라서 이와 같이 카제인, 숯 파우더, 겔라이트 포졸란을 포함하는 친환경 숯페인트 조성물은 카제인을 기반으로 하여 휘발성 유기화합물을 발생시키지 않는 친환경 바인더를 이용한 페인트이며, 나아가 무기 필러로써 숯 파우더 및 겔라이트 포졸란을 포함하여 숯이 발생하는 음이온을 통해 건강에 도움이 될 수 있으며, 나아가 흡착성을 통해 새집 증후군을 방지할 수도 있다.

더불어 포졸란을 통해 항세균성, 전자파 차단 효과, 나아가 겔라이트 포졸란이 방출하는 게르마늄을 통해 해당 숯페인트 조성물이 도포된 환경에 있는 사용자들의 건강에 도움을 줄 수도 있다.

또한 본 발명의 숯페인트 조성물은 난연성 첨가제 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있는데, 이러한 난연성 첨가제는 숯페인트 조성물에 난연성을 겸비하도록 하기 위해 첨가된다. 이러한 난연성 첨가제로써는 삼산화몰리브덴, 수산화알루미늄, 붕산아연, 인계 난연제 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.

삼산화몰리브덴(molybdenum trioxide)은 백색의 미수용성 분말 결정이며, 난연성이 있어 숯페인트 조성물에 첨가 시 난연성을 부여할 수 있는 특징이 있다.

수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide) 역시 무기계 난연 충전재로써, 비용이 저렴하여 경제성이 뛰어난 특성을 가진다. 열분해가 일어날 시 많은 열을 흡열하여 도료의 온도 상승 및 발화를 억제할 수 있다.

붕산아연(Zinc Borate)은 저독성 난연제 및 억연제이며, 고온에서 투명한 보호막을 형성하고 산소의 투입을 제한하여 탄소의 산화를 막아 연기 형성을 억제한다. 더불어 300℃ 이상에서는 수분을 배출하기도 하여 표면의 온도를 낮추고 흡열 반응을 일으켜 유독가스의 배출을 억제시키기도 한다.

인계 난연제(Phosphorous flame retardant)는 인을 포함하는 난연제로써, 예시로는 오산화인(Phosphorous pentoxide), 삼염화인(Phosphorous trichloride), 옥시염화인(Phosphorous oxychloride) 등이 있을 수 있으며 그 외에도 인을 포함하며 난연성을 나타내는 경우 모두 인계 난연제로 이용될 수 있다. 이러한 인계 난연제는 난연성이 뛰어나 난연 효과를 높이기 위해 첨가될 수 있다.

따라서 이와 같은 난연성 첨가제 첨가를 통해 숯의 가연성을 보완함과 동시에 건축물에 화재 발생 시 유독가스 방출로 인한 생명을 보호하고, 재산상의 손실을 방지하기 위하여 난연성을 부가할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 숯페인트 조성물은, 물성 향상을 위해 다양한 물질을 포함하는 물성 강화제 1 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있는데, 기본적으로 이러한 물성 강화제는 탄산암모늄 및 에틸렌글라이콜을 포함하여 제조된다.

바람직하게 본 발명의 물성 강화제의 전체 중량(100 중량%) 대비로, 에틸렌글라이콜이 물성 강화제의 85 내지 95 중량%를 차지하며, 탄산암모늄이 5 내지 15%를 차지한다. 여기에 물성 강화제는 추가적인 구성을 더 포함할 수도 있으나, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

탄산암모늄은 용해 시 암모니아를 방출하여 숯페인트 조성물의 산도를 조절하고, 그와 함께 용액을 안정시키는 유화안정제로써 첨가되며, 더불어 에틸렌글라이콜은 혹한기에 숯페인트 조성물이 어는 것을 방지하기 위해 동결방지제로써 첨가된다.

따라서 이와 같은 물성 강화제 첨가를 통해 제조된 친환경 숯페인트의 유화안정성을 높이고 산도를 조절할 수 있을 뿐 아니라, 나아가 혹한기에도 동결을 방지하여 작업성을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 친환경 숯페인트 조성의 구성에 따른 물성을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 바인더, 무기 필러, 정제수, 계면활성제, 소포제 및 추가적으로 난연성 첨가제와 물성 강화제를 포함하는 바람직한 실시예인 실시예 1과, 본 발명의 바인더, 무기 필러, 정제수, 계면활성제, 소포제 및 추가적으로 난연성 첨가제를 포함하는 실시예 2 및, 본 발명의 바인더, 무기 필러, 정제수, 계면활성제, 소포제를 포함하는 실시예 3으로 구성되어 있고, 비교예는 공지의 페인트 조성물이다.

<실시예 1>

바인더로써 카제인 25g을 준비하였다.

무기 필러로는 숯 파우더 23g 및 겔라이트 포졸란 7g을 혼합하여 무기 필러 30g을 제조하였다.

물성 강화제로써 탄산암모늄 0.2g과 에틸렌글라이콜 2.8g을 혼합하여 물성 강화제 3g을 준비하였다.

바인더 25g을 정제수 30g과 혼합하여, 혼합된 액상 조성물에 옥틸페놀 에톡실레이트 0.4g 및 디메틸폴리실록산 0.2g을 첨가하였다. 그 후, 무기 필러 30g을 첨가하고 3500rpm으로 5분간 고속 교반하였다.

더불어 난연성 첨가제로써 삼산화몰리브덴 3g을 첨가하였고, 여기에 물성 강화제 3g을 첨가하고 4000rpm으로 3분간 고속 교반하여 실시예 1의 숯페인트 조성물을 완성하였다.

이와 같은 실시예 1의 페인트 조성물을 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 젖은 도막 두께 65마이크로미터가 되도록 도포하고, KICM-FIR-1085에 따라 탈취시험을 수행하였으며, 일반적인 KS 규격인 <KS M 6010 2종> 수성페인트의 규격에 따라 페인트의 물성을 실험하였으며, 주도 실험은 KS M 5000의 시험방법에 따라 주도시험측정기를 통해 실시하였다. 은폐율의 경우 KS M ISO 2814에 따라 시험하였으며, 은폐율은 상술한 도막에 대해 KS M 5000의 시험방법 3351에 따라 24시간 자연 건조 후에 그 벗겨짐 정도를 관찰하여 실시하였다.

<실시예 2>

바인더로써 카제인 25g을 준비하였다.

무기 필러로는 숯 파우더 23g 및 겔라이트 포졸란 7g을 혼합하여 무기 필러 30g을 제조하였다.

바인더 25g을 정제수 30g과 혼합하여, 혼합된 액상 조성물에 옥틸페놀 에톡실레이트 0.4g 및 디메틸폴리실록산 0.2g을 첨가하였다. 그 후, 무기 필러 30g을 첨가하고 3500rpm으로 5분간 고속 교반하였다.

더불어 난연성 첨가제로써 삼산화몰리브덴 3g을 첨가하고 4000rpm으로 3분간 고속 교반하여 실시예 2의 숯페인트 조성물을 완성하였다.

따라서 실시예 2는 실시예 1 대비 물성 강화제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조되었다 할 수 있다.

이와 같은 실시예 2의 페인트 조성물을 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 젖은 도막 두께 65마이크로미터가 되도록 도포하고, KICM-FIR-1085에 따라 탈취시험을 수행하였으며, 일반적인 KS 규격인 <KS M 6010 2종> 수성페인트의 규격에 따라 페인트의 물성을 실험하였으며, 주도 실험은 KS M 5000의 시험방법에 따라 주도시험측정기를 통해 실시하였다. 은폐율의 경우 KS M ISO 2814에 따라 시험하였으며, 은폐율은 상술한 도막에 대해 KS M 5000의 시험방법 3351에 따라 24시간 자연 건조 후에 그 벗겨짐 정도를 관찰하여 실시하였다.

<실시예 3>

바인더로써 카제인 25g을 준비하였다.

무기 필러로는 숯 파우더 23g 및 겔라이트 포졸란 7g을 혼합하여 무기 필러 30g을 제조하였다.

바인더 25g을 정제수 30g과 혼합하여, 혼합된 액상 조성물에 옥틸페놀 에톡실레이트 0.4g 및 디메틸폴리실록산 0.2g을 첨가하였다. 그 후, 무기 필러 30g을 첨가하고 3500rpm으로 5분간 고속 교반하여 실시예 3의 숯페인트 조성물을 완성하였다.

따라서 실시예 3는 실시예 1 대비 물성 강화제 및 난연성 첨가제를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조되었다 할 수 있다.

이와 같은 실시예 3의 페인트 조성물을 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 젖은 도막 두께 65마이크로미터가 되도록 도포하고, KICM-FIR-1085에 따라 탈취시험을 수행하였으며, 일반적인 KS 규격인 <KS M 6010 2종> 수성페인트의 규격에 따라 페인트의 물성을 실험하였으며, 주도 실험은 KS M 5000의 시험방법에 따라 주도시험측정기를 통해 실시하였다. 은폐율의 경우 KS M ISO 2814에 따라 시험하였으며, 은폐율은 상술한 도막에 대해 KS M 5000의 시험방법 3351에 따라 24시간 자연 건조 후에 그 벗겨짐 정도를 관찰하여 실시하였다.

<비교예>

바인더로써 아크릴 에멀젼 25g을 준비하였다.

탈크 20g, 탄산칼슘 파우더 10g을 혼합하여 무기 필러 30g을 제조하였다.

용매로써는 정제수 30g을 준비하였다.

바인더 25g을 정제수 30g과 혼합하여, 혼합된 액상 조성물에 무기 필러 30g을 첨가하고 3500rpm으로 5분간 고속 교반하여 비교예의 페인트 조성물을 완성하였다.

다시 말해, 비교예는 공지의 페인트 조성물이라 할 수 있으며, 무기 필러로써 공지로 이용되던 탄산칼슘 파우더 및 탈크를 이용하였다. 더불어 바인더 역시 공지의 아크릴 에멀젼 만을 이용하였다.

이와 같은 비교예의 페인트 조성물을 가로 세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 젖은 도막 두께 65마이크로미터가 되도록 도포하고, KICM-FIR-1085에 따라 탈취시험을 수행하였으며, 일반적인 KS 규격인 <KS M 6010 2종> 수성페인트의 규격에 따라 페인트의 물성을 실험하였으며, 주도 실험은 KS M 5000의 시험방법에 따라 주도시험측정기를 통해 실시하였다. 은폐율의 경우 KS M ISO 2814에 따라 시험하였으며, 은폐율은 상술한 도막에 대해 KS M 5000의 시험방법 3351에 따라 24시간 자연 건조 후에 그 벗겨짐 정도를 관찰하여 실시하였다.

도 1은 본 발명의 포름알데히드 탈취시험 결과를 나타낸 표이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물의 조성에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 숯페인트 조성물이 비교예의 공지의 페인트 조성물을 대비하여 우수한 탈취율이 나타남을 확인할 수 있다.

더불어 실시예 1 내지 3의 숯페인트 조성물 비교 처리를 통해, 난연성 강화제 첨가 또는 물성 강화제 첨가에 의해서도 탈취율이 감소하지 않는 것을 확인할 수 있어 기타 첨가제 첨가 시에도 우수한 탈취율이 유지되는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 본 발명의 페인트 물성시험 결과를 나타낸 표이다.

도 2를 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 카제인을 통해 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물의 조성에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 숯페인트 조성물이 비교예의 공지의 페인트 조성물을 대비하여 주도, 은폐율 및 내세척성에 있어서 물성이 더 좋은 것을 확인할 수 있다.

더불어 실시예 1 내지 3의 비교 처리를 통해 난연성 첨가제 및 물성 강화제 첨가로 인해 주도, 은폐율, 내세척성이 강화되는 것을 확인할 수 있어, 난연성 첨가제 및 물성 첨가제의 첨가가 본 발명의 친환경 숯페인트 조성의 물성에 긍정적인 효과를 가져옴을 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바인더를 제조하는 단계를 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 바인더는 바람직하게 카제인을 포함한다고 하였는데, 카제인에 기타 첨가제를 포함하여 부착력을 보다 강화한 바인더를 제조할 수 있는데, 이러한 바인더는 기본적으로 제 1 혼합물을 제조하는 단계(S11), 제 2 혼합물을 제조하는 단계(S12), 바인더를 완성하는 단계(S13)을 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(S11) 제 1 혼합물을 제조하는 단계

먼저, 정제수 80 내지 90 중량부 및 카제인 10 내지 20 중량부를 혼합하고 1 내지 3시간 동안 교반 처리하여 제 1 혼합물을 제조한다. 카제인은 상술한 바와 같이 친환경적인 접착 성분으로써 첨가되는 것이며, 카제인은 정제수를 용매로 하여 분산 처리된다. 여기서 카제인과 정제수의 혼합 처리를 위해서는 2500 내지 4500 rpm의 환경에서 교반 처리가 이루어짐이 바람직하다.

(S12) 제 2 혼합물을 제조하는 단계

제 1 혼합물의 준비가 완료되면, 제 1 혼합물 90 내지 99 중량부와 탄산나트륨 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조한다. 여기서 제 2 혼합물 생성 시에 바람직하게는 1 내지 4시간의 교반이 이루어짐이 바람직하다.

여기서 첨가되는 탄산나트륨(sodium carbonate)은 산도조절제로써 바인더에 첨가되는 것이며, 산도를 조절하고 용해된 바인더를 안정시킬 수 있는 유화안정제로써의 기능을 함께한다.

(S13) 바인더를 완성하는 단계

마지막으로, 제 2 혼합물 90 내지 99 중량부와, 아마인유를 포함하는 광택성 첨가제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 바인더를 완성한다. 여기서 광택성 첨가제로써 아마인유가 첨가되는데, 아마인유 첨가에 의해 제조된 친환경 숯페인트 조성물로 제조된 도료층의 광택감을 증진시킬 수 있다.

아마인유(linseed oil)은 아마의 씨에 함유된 건성 지방유로써, 도로용의 건성유로써 매우 중요하게 쓰인다. 건조성이 매우 높으며 광택감을 제공할 수 있어 아마인유를 첨가하는 광택성 첨가제를 바인더에 첨가할 시 건조속도를 늦추지 않으면서도 도료층에 광택감을 더해 심미적인 아름다움을 부가시킬 수 있다.

따라서 이와 같이 제조되는 바인더는 카제인을 유효 성분으로 포함하여 친환경적이면서 내수성 및 접착성이 뛰어난 바인더를 제공하며, 나아가 우수한 유화안정성을 나타낼 뿐 아니라 도료층에 광택감을 더할 수 있는 효과가 있다.

더불어 상술한 광택성 첨가제는 아마인유를 기본적으로 포함한다 하였는데, 아마인유 외에도 다른 성분을 더 포함하여 혼합성을 높임과 동시에 광택감을 보다 증진시킬 수 있는데, 이와 같은 광택성 첨가제를 제조하는 단계를 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 광택성 첨가제를 제조하는 단계를 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 광택성 첨가제는, 광택 오일을 준비하는 단계(S21), 송진 첨가액을 제조하는 단계(S22), 광택성 첨가제를 완성하는 단계(S23)를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(S21) 광택 오일을 준비하는 단계

먼저 광택성을 나타낼 수 있도록 기본 오일인 아마인유 50 내지 70 중량부와 첨가 오일 30 내지 50 중량부를 혼합하여 광택 오일을 준비한다. 여기서 첨가 오일이라 함은 포도씨유, 해바라기유, 비즈왁스(beeswax) 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 혹은 이들의 혼합물일 수 있다.

상술한 바와 같이 아마인유는 건조성이 뛰어나 도료에 널리 첨가되는 특징이 있으며, 도료층에 광택감을 더하여 심미감을 높일 수 있다고 설명하였다. 이러한 아마인유가 광택 오일의 베이스 물질이 된다.

첨가 오일로써 포함될 수 있는 포도씨유(grape seed oil)는 반건성유의 일종으로써, 다른 오일들과 블렌딩이 쉽게 가능한 특성이 있으며 광택감을 부가할 수 있는 특징이 있다. 과량 첨가 시 건조 속도가 늦춰질 수 있으므로, 첨가 오일로써 포도씨유가 블렌딩 되는 경우 아마인유 70 중량부와 첨가 오일 30 중량부가 혼합됨이 바람직하다.

해바라기유(sunflower oil)는 해바라기의 종자로부터 얻어지는 건성유이며, 리놀레산(60%), 올레산으로 이루어지는 트리글리세리드가 주성분이다. 질감이 가벼우나 도료층에 포함 시 산화되며 점성도가 커지고 단단하게 되어 얇은 피막을 만들 수 있다. 건조 속도에 영향을 미치지 않으므로 첨가 오일로써 해바라기유가 블렌딩 되는 경우 아마인유 50 내지 70 중량부와 첨가 오일 30 내지 50 중량부에서 자유롭게 혼합될 수 있다.

비즈왁스(beeswax)는 벌집에서 채취한 천연 동물성 고체랍으로 여러 화합물을 혼합하여 만들어졌다. 주성분은 팔미테이트(palmitate), 팔미토레이트(palmitoleate), 하이드록시팔미테이트(hydroxypalmitate) 로 약간의 점착성이 있는 비결정성 물질이다. 첨가 오일로써 비즈왁스가 첨가되는 경우 점착성이 높아져 광택성 첨가제 혼합에 따라 부착성이 증대되는 효과가 있을 수 있다.

(S22) 송진 첨가액을 제조하는 단계

다음으로, 광택 오일 첨가에 따라 숯페인트 조성물의 부착성이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 송진 15 내지 25 중량부, 에탄올 75 내지 85 중량부를 포함하는 송진 첨가액을 제조한다. 이때 송진이 원활하게 에탄올 상에 용해될 수 있도록 바람직하게는 30 내지 60℃로 가열이 이루어짐이 바람직하다.

송진(pine resin)은 소나무과의 나무가 손상을 입었을 때 분비되는 발삼으로 깨끗한 것은 무색 투명한 액체이나 시간이 지나면 희뿌옇고 끈질긴 성질이 생긴다. 성분은 수지분(로진)이 70∼75 중량%, 정유(精油: 테레빈유)는 18∼22중량%, 물 및 기타 불순물 5∼7 중량%인데, 그 중 송진산은 전체의 60∼65 중량%로 레보피마르산, 네오아비에틴산 등으로 구성되었다. 물에 녹지 않으므로 송진 첨가액은 에탄올을 용매로 하게 되어 송진 첨가액으로 제조된다.

(S23) 광택성 첨가제를 완성하는 단계

마지막으로, 광택 오일 15 내지 40 중량부와, 송진 첨가액 50 내지 80 중량부 및, 비이온성 계면활성제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 광택성 첨가제가 완성된다. 따라서 광택 오일에 송진 첨가액이 첨가되어 광택 오일에 의해 떨어질 수 있는 부착력이 송진에 의해 보충되므로 접착강도를 높이고 방수성 및 내수성을 향상시킬 수 있으며, 송진을 통해 항균성을 부가할 수 있다.

더불어 여기서 혼합성을 높이기 위해 비이온성 계면활성제가 첨가되는데, 이때 비이온성 계면활성제는 상술한 옥틸페놀 에톡실레이트(Octyl Phenol Ethoxylate), 폴리소르베이트 60(Polysorbate 60), 수크로오스 라우레이트(Sucrose laurate) 중 어느 하나가 이용될 수 있다.

따라서 이와 같은 광택성 첨가제에 따르면, 숯페인트 조성물의 건조 속도를 늦추지 않으면서도 도포된 도료층의 광택감을 높여 심미감을 높일 수 있을 뿐 아니라, 나아가 부착성의 저하를 방지하고 항균성을 보다 부가할 수 있게 된다.

더불어 본 발명의 친환경 숯페인트 조성물은 난연성 첨가제를 포함할 수 있다고 하였는데, 여기서 난연성 첨가제는 바람직하게는 삼산화몰리브덴일 수 있다. 이와 같은 삼산화몰리브덴은 800℃ 이상의 고온에 노출되면 액화되는 특성이 있는데, 삼산화몰리브덴이 액화될 정도로 높은 온도로 열에 노출되는 경우 난연성이 저하될 수 있다.

따라서 이러한 단점을 보완하기 위해, 난연성 첨가제로 하여금 마이크로캡슐 구조를 구현하여 800℃ 이상의 고온에서 마이크로캡슐의 쉘(shell)이 깨지고 발포가 일어나 코어(core) 성분이 노출되며 화재를 종식시킬 수 있는, 다시 말해 자기소화성(自己消火性)을 나타낼 수 있도록 할 수 있는데, 이러한 코어-쉘 구조의 자기소화성을 갖는 열팽창성 마이크로캡슐 구조의 난연성 첨가제는, 바람직하게 제 1 혼합액을 제조하는 단계(S31), 제 2 혼합액을 제조하는 단계(S32), 제 3 혼합액을 제조하는 단계(S33), 제 4 혼합액을 제조하는 단계(S34), 제 5 혼합액을 제조하는 단계(S35), 반응물을 수득하는 단계(S36), 난연성 첨가제를 완성하는 단계(S37)를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(S31) 제 1 혼합액을 제조하는 단계

제 1 혼합액은 β-사이클로덱스트린 수화물(β-Cyclodextrin hydrate) 10 내지 15 중량부와 정제수 85 내지 90 중량부를 혼합하고 75 내지 85℃에서 교반 처리하여 제조된다.

β-사이클로덱스트린 수화물(β-Cyclodextrin hydrate)은 사이클로덱스트린의 한 형태로써 일곱 개의 포도당이 고리를 이루는 베타-사이클로덱스트린을 수화물로써 물과 함께 결정화한 것이다. 용매로 이용되는 정제수와 쉽게 용해되는 특성이 있으며, 본 발명의 난연성 첨가제에 있어 β-사이클로덱스트린 수화물은 본 발명의 자기소화성을 갖는 열팽창성 마이크로캡슐 형성에 있어 유화제로 쓰여 후술할 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴의 중합을 돕는다.

(S32) 제 2 혼합액을 제조하는 단계

다음으로, 제 1 혼합물 75 내지 80 중량부와, 염화소듐(Sodium chloride) 5 내지 10 중량부와 아질산소듐(Sodium nitrite) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조한다.

여기서 첨가되는 염화소듐은 후술할 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴의 중합반응에서 분자량을 조절하여 고온에서 제조되는 마이크로캡슐의 쉘을 터지게 하여 발포가 가능하게 하기 위해 첨가된다.

더불어 아질산소듐은 첨가 시 후술할 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴의 중합 반응에 있어 소포제로써 첨가되며, 나아가 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴의 중합반응을 통해 제조된 마이크로캡슐의 쉘 부분의 녹는점을 낮추기 위해 첨가된다.

(S33) 제 3 혼합액을 제조하는 단계

다음으로, 마이크로캡슐 구조의 쉘(shell)을 이루는 두 모노머인 메타크릴로니트릴(methacrylonitrile) 30 내지 50 중량부, 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 50 내지 70 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조한다.

메타크릴로니트릴은 합성고무의 원료로서, 산, 아미드, 아민, 에스터 등의 합성원료로써 널리 사용된다. 본 발명에서는 마이크로캡슐의 쉘을 이루는 고분자의 모노머로써 첨가된다.

아크릴로니트릴 역시 플라스틱, 접착제 및 합성 고무 제조에 널리 사용되는 원료로써, 보 발명에서는 메타크릴로니트릴과 함께 마이크로캡슐의 쉘을 이루는 고분자의 모노머로써 첨가된다.

따라서 제 3 혼합액은 마이크로캡슐의 쉘을 이루는 고분자를 제조하는 두 단량체인 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴을 혼합 처리하여 중합 반응을 준비하는 과정이라 할 수 있다.

(S34) 제 4 혼합액을 제조하는 단계

다음으로, 제 3 혼합물 60 내지 80 중량부와 삼산화몰리브덴 20 내지 40 중량부 및, n-옥탄을 포함하는 발포성 첨가제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 제 4 혼합액을 제조한다. 여기서 바람직하게는 교반 중인 제 3 혼합물에 삼산화몰리브덴 및 발포성 첨가제가 일정 속도로 적가되어 제 3 혼합물이 삼산화혼합물 및 발포성 첨가제의 혼합물의 표면을 코팅하게 된다.

여기서 상술한 바와 같이 삼산화몰리브덴은 난연성을 부가하며 마이크로캡슐에 코어에 위치할 수 있도록 첨가되는 것이며, 나아가 발포성을 더할 수 있도록 마이크로캡슐의 코어에 함께 포함되는 n-옥탄(n-octane)을 포함하는 발포성 첨가제가 포함된다.

n-옥탄은 가솔린 냄새가 나는 무색의 액체로써, 밀도가 낮으며 물에 불용성을 나타낸다. 128℃ 내외에서 기화되므로 마이크로캡슐의 코어에 포함될 시 가열에 의해 기화되면서 마이크로캡슐의 쉘을 터뜨려 열팽창을 일으킨다.

(S35) 제 5 혼합액을 제조하는 단계

더하여, 본격적인 중합 반응을 위해 제 2 혼합물 20 내지 40 중량부와, 제 4 혼합물 50 내지 70 중량부 및, 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 1 내지 4 중량부와, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트(1,4-Butandiol dimethacrylate) 0.5 내지 2 중량부를 혼합하여 제 5 혼합액을 제조한다.

여기서 중합 반응을 위해 첨가되는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone)은 피커링 유화제의 기능을 수행하여 상술한 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴의 중합 반응을 도우며 상술한 베타사이클로덱스트린에 의한 피커링 유화 효과를 극대화하는 기능을 수행한다.

1,4-부탄디올 디메타크릴레이트(1,4-Butandiol dimethacrylate)는 가교제로써 첨가되며, 메타크릴로니트릴 및 아크릴로니트릴의 중합이 가능하도록 하는 가교 역할을 수행한다.

(S36) 반응물을 수득하는 단계

제 5 혼합액이 제조되면, 제조된 제 5 혼합액을 질소 분위기에서 4500 내지 6000 rpm으로 고속 교반하고 5 내지 10시간 동안 유지하여 메타크릴로니트릴-아크릴로니트릴의 중합을 통해 마이크로캡슐의 쉘을 형성한다. 따라서 상술한 삼산화몰리브덴 및 발포성 첨가제가 코어를 형성하고, 메타크릴로니트릴-아크릴로니트릴이 중합된 고분자가 쉘을 이루는 것이다.

(S37) 난연성 첨가제를 완성하는 단계

마지막으로, 중합에 의해 생성된 반응물을 필터링하고 과량의 에탄올로 2 내지 5회 반복 세척한 뒤 40 내지 70℃에서 24 내지 48시간 동안 건조 처리하여 난연성 첨가제를 완성하게 된다.

이와 같이 형성된 난연성 첨가제는 메타크릴로니트릴-아크릴로니트릴이 열가소성 고분자로써 마이크로캡슐의 쉘을 이룬 상태에서, 코어에 상술한 난연성을 부여하는 삼산화몰리브덴과 가열에 의해 열팽창되어 발포되는 n-옥탄을 포함하는 발포성 첨가제를 통해 가열 시 열팽창 및 발포되어 삼산화몰리브덴이 토출됨으로써 자기소화가 가능하게 된다.

더불어 여기서 발포성 첨가제의 발포성을 보다 강화시키기 위해, n-옥탄 뿐 아니라 발포성 첨가제는 추가적인 조성을 더 포함할 수 있는데, 이러한 발포성 첨가제는 1차 용액을 제조하는 단계(S41), 2차 용액을 제조하는 단계(S42), 발포성 첨가제를 완성하는 단계(S43)를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(S41) 1차 용액을 제조하는 단계

벤젠 50 내지 70 중량부와 n-옥탄 30 내지 50 중량부를 혼합하여 1차 용액을 제조한다. 여기서 벤젠은 n-옥탄의 용매로써 첨가되며, 상술한 바와 같이 n-옥탄은 고온에서 기화되어 마이크로캡슐의 열팽창을 가능케 한다.

(S42) 2차 용액을 제조하는 단계

1차 용액이 준비되면, 1차 용액 75 내지 85 중량부와, 아조디카본아마이드(azodicarbonamide) 5 내지 10 중량부와 탄산수소소듐(sodium bicarbonate) 10 내지 15 중량부를 혼합하여 2차 용액을 제조한다.

아조디카본아마이드는 유기 발포제로써, 무독성, 자기 소화성, 고온 발포 특성 및 높은 발포 가스량 특성을 가져 발포성 첨가제에 첨가 시 마이크로캡슐의 열팽창을 촉진시키며 자기 소화성을 강화하는 특징이 있다.

탄산수소소듐 역시 종래에 이어지던 무기 발포제로써, 경제성이 뛰어남과 동시에 코어에 위치할 수 있는 분말의 특성을 가지며, 나아가 많은 양의 탄산가스를 방출할 수 있어 발포 효율이 뛰어난 특성이 있다.

(S43) 발포성 첨가제를 완성하는 단계

마지막으로, 2차 용액 90 내지 95 중량부와, 2, 2'-아조비스이소부티로니트릴(2, 2'-azobisisobutyronitrile) 3 내지 8 중량부와, 소듐도데실벤젠설포네이트(Sodium Dodecylbenzenesulfonate) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 발포성 첨가제를 완성한다.

여기서 첨가되는 2, 2'-아조비스이소부티로니트릴은 상술한 메타크릴로니트릴-아크릴로니트릴의 중합을 도울 수 있는 중합개시제로써, 발포성 첨가제가 단순히 발포를 위해 첨가되게 할 뿐 아니라 모노머의 중합을 개시하는 역할을 함께 도모할 수 있도록 하기 위해 첨가된다.

소듐도데실벤젠설포네이트의 경우 발포성 첨가제에 있는 다양한 물질의 혼합성을 높이기 위해 첨가되는 비이온성 계면활성제이며, 소듐도데실벤젠설포네이트 첨가에 따라 유화성 및 혼합성이 증대된다.

따라서 이와 같은 발포성 첨가제를 통해 마이크로캡슐에 코어에 포함된 물질들의 발포성이 극대화되고, 자기 소화성이 높아져 난연성에 더한 자기 소화성을 겸비할 수 있도록 할 뿐 아니라, 마이크로캡슐의 쉘에 대한 중합 개시의 역할을 도모할 수 있다.

더불어 상술한 물성 강화제는 기본적으로 탄산암모늄 및 에틸렌글리콜을 포함한다 하였는데, 여기서 물성 강화제로 하여금 산도 조절, 안정화, 동결 방지 외에도 보다 부가적인 역할을 수행하도록 하기 위해, 물성 강화제는 보다 다양한 조성을 포함할 수 있는데, 이를 위해 물성 강화제는 제 1 용액을 제조하는 단계(S51), 제 2 용액을 제조하는 단계(S52), 물성 강화제를 완성하는 단계(S53)을 통해 제조될 수 있다.

(S51) 제 1 용액을 제조하는 단계

물성 강화제를 제조하기 위해 첫 번째로 준비되는 제 1 용액은, 탄산암모늄 5 내지 10 중량부와, 정제수 90 내지 95 중량부를 혼합하여 제조된다. 여기서 탄산암모늄은 상술했다시피 숯페인트 조성물의 산도를 조절하며 유화안정제의 역할을 하기 위해 첨가된다. 더불어 탄산암모늄은 정제수 상에 용해되어 암모니아를 방출하고, 암모니아가 상술한 유화안정 및 산도조절의 역할을 수행하게 된다.

(S52) 제 2 용액을 제조하는 단계

제 1 용액이 준비되면, 제 1 용액 60 내지 80 중량부와, 수산화알루미늄 10 내지 15 중량부 및, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide) 10 내지 25 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조한다.

여기서 첨가되는 수산화알루미늄은 경제성이 겸비된 난연제로써 물성 강화제를 통해서도 난연성을 보다 겸비할 수 있도록 첨가되는 것이며, 수산화알루미늄은 제 2 용액 내에서 분산된 형태로 존재하기 된다.

테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide)는 제 2 용액 상에서 수산화알루미늄이 보다 잘 분산되도록 하기 위해 첨가되는 것이며, 양이온성 테트라에틸암모늄 하이드록사이드가 제 2 용액에 포함되면 테트라에틸암모늄 하이드록사이드의 우수한 상호 반발력 때문에 수산화알루미늄이 제 2 용액 상에서 응집되거나 가라앉지 않고 안정한 분산액의 형태를 갖게 된다.

(S53) 물성 강화제를 완성하는 단계

마지막으로, 제 2 용액 70 내지 85 중량부와, 에틸렌글리콜 10 내지 25 중량부 및, 소듐마그네슘실리케이트(Sodium Magnesium Silicate)를 포함하는 피막 강화제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 강화제를 완성한다.

여기서 상술한 바와 같이 에틸렌글리콜은 친환경 숯페인트 조성물이 혹한기에서 얼어붙는 것을 방지하는 동결방지제로써 첨가되며, 소듐마그네슘실리케이트를 포함하는 피막 강화제는 피막의 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

여기서 소듐마그네슘실리케이트는 몬트모릴로나이트계의 합성점토광물로써, 벌킹제 및 결합제로써 이용되어 점착성을 높임과 동시에 필러의 역할을 수행하여 피막 강화제로써 물성 강화제에 포함될 시 해당 물성 강화제가 포함된 숯페인트 조성물의 도막강도를 향상시키는 효과가 있다.

따라서 이러한 물성 강화제를 포함하는 경우 유화안정성, 산도 조절 효과, 동결방지의 효과가 있을 뿐 아니라 난연성이 부여됨과 동시에 난연성을 부여하는 물질이 액상 내에서 고르게 분산되게 할 수 있으며, 나아가 도막강도의 향상 역시 기대할 수 있다.

더불어 이러한 도막강도 향상을 위해 첨가되는 피막 강화제는 소듐마그네슘실리케이트 외에도 다른 물질을 더 포함하여 피막 강화 효과를 극대화할 수 있는데, 이러한 피막 강화제는 1차 혼합물을 제조하는 단계(S61), 2차 혼합물을 제조하는 단계(S62), 피막 강화제를 완성하는 단계(S63)을 통해 제조될 수 있다.

(S61) 1차 혼합물을 제조하는 단계

피막 강화제의 제조 과정에서 준비되는 1차 혼합물은, 프로판디올 60 내지 80 중량부와, 소듐마그네슘실리케이트 15 내지 30 중량부 및, 부틸렌글라이콜 5 내지 25 중량부를 혼합하여 제조된다.

여기서 소듐마그네슘실리케이트는 상술한 바와 같이 벌킹제 및 결합제의 역할을 수행하여 점착성을 높임과 동시에 도막강도를 높이기 위해 첨가되며, 프로판디올은 소듐마그네슘실리케이트에 대한 용매로써 첨가된다.

더불어 부틸렌글라이콜은 피막 강화제에 첨가될 다양한 강도 증진제에 의해 제조된 숯페인트 조성물을 통해 형성된 도료층이 쉽게 깨지거나 유연성이 떨어지는 것을 방지하기 위해 유연성을 겸비하기 위해 첨가된다. 따라서 부틸렌글라이콜 첨가에 의해 숯페인트 조성물을 통해 형성된 도료층의 유연성이 겸비된다.

(S62) 2차 혼합물을 제조하는 단계

다음으로, 1차 혼합물 60 내지 70 중량부와, 비스페놀A 에폭시 수지 10 내지 20 중량부 및, 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran) 15 내지 30 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조한다.

비스페놀A 에폭시 수지는 에폭시 계열 수지로서 테트라히드로푸란을 용매로 하여 2차 혼합물 내에서 보다 쉽게 용해되며, 피막 강화제에 포함되는 경우 내부식 특성이 강화된 도료층을 얻을 수 있는 효과가 있다.

(S63) 피막 강화제를 완성하는 단계

마지막으로, 2차 혼합물 85 내지 95 중량부와, 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate) 1 내지 5 중량부 및, (3-이소시아나토프로필)트리메톡시실란((3-isocyanatopropyl)trimethoxysilane) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 피막 강화제를 완성한다.

라우릴알콜에톡시레이트는 계면활성제로써 상술한 피막 강화제에 포함된 다양한 성분들의 혼합성을 높이고, 피막 강화제를 포함하는 숯페인트 조성물에 포함된 다양한 성분들이 안정적으로 혼합될 수 있도록 돕는 역할을 수행한다.

(3-이소시아나토프로필)트리메톡시실란은 실란계 화합물로서 유기물과 무기물이 혼합 처리된 하이브리드 물질에서의 계면 접착성을 높이고 이를 기반으로 하여 제조되는 피막 강화제를 포함하는 숯페인트 조성물을 통해 형성될 수 있는 도료층의 내부식성 향상 및 숯페인트 조성물의 피막 형성 능력을 향상시키기 위해 첨가된다.

따라서 이와 같은 피막 강화제를 포함하는 숯페인트 조성물의 경우, 제조되는 숯페인트 조성물을 통해 형성되는 도료층의 피막강도를 높일 수 있을 뿐 아니라 내부식성이 향상되고, 혼합성이 높을 뿐 아니라 유연성을 함께 겸비할 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

S11 : 제 1 혼합물을 제조하는 단계
S12 : 제 2 혼합물을 제조하는 단계
S13 : 바인더를 완성하는 단계
S21 : 광택 오일을 준비하는 단계
S22 : 송진 첨가액을 제조하는 단계
S23 : 광택성 첨가제를 완성하는 단계

Claims (9)

1. 카제인을 기초로 난연성 및 항균성을 강화한 친환경 숯페인트 조성물으로서,
   카제인을 포함하는 바인더 20 내지 30 중량부,
   숯 파우더 및 포졸란을 포함하는 무기 필러 25 내지 40 중량부,
   정제수 20 내지 30 중량부,
   옥틸페놀 에톡실레이트(Octyl Phenol Ethoxylate), 폴리소르베이트 60(Polysorbate 60), 수크로오스 라우레이트(Sucrose laurate) 중 어느 하나를 포함하는 계면활성제 0.1 내지 1 중량부,
   미네랄 오일(mineral oil), 디메틸폴리실록산(dimethylpolysiloxane), 글리세릴모노올레이트(glyceryl monooleate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소포제 0.1 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 숯페인트 조성물은,
   삼산화몰리브덴, 수산화알루미늄, 붕산아연, 인계 난연제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 난연성 첨가제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 숯페인트 조성물은,
   탄산암모늄 및 에틸렌글라이콜을 포함하는 물성 강화제 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 바인더를 제조하는 단계는,
   정제수 80 내지 90 중량부 및 카제인 10 내지 20 중량부를 혼합하고 1 내지 3시간 동안 교반 처리하여 제 1 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 제 1 혼합물 90 내지 99 중량부와 탄산나트륨 1 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 제 2 혼합물 90 내지 99 중량부와, 아마인유를 포함하는 광택성 첨가제 1 내지 10 중량부를 혼합하여 바인더를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 광택성 첨가제는,
   아마인유 50 내지 70 중량부와, 포도씨유, 해바라기유, 비즈왁스(beeswax) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 첨가 오일 30 내지 50 중량부를 포함하는 광택 오일을 준비하는 단계;와,
   송진 15 내지 25 중량부, 에탄올 75 내지 85 중량부를 포함하는 송진 첨가액을 제조하는 단계; 및,
   상기 광택 오일 15 내지 40 중량부와, 상기 송진 첨가액 50 내지 80 중량부 및, 비이온성 계면활성제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 광택성 첨가제를 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 난연성 첨가제는,
   삼산화몰리브덴을 포함하되,
   상기 난연성 첨가제를 제조하는 단계는,
   β-사이클로덱스트린 수화물(β-Cyclodextrin hydrate) 10 내지 15 중량부와 정제수 85 내지 90 중량부를 혼합하고 75 내지 85℃에서 교반 처리하여 제 1 혼합액을 제조하는 단계;
   상기 제 1 혼합물 75 내지 80 중량부와, 염화소듐(Sodium chloride) 5 내지 10 중량부와 아질산소듐(Sodium nitrite) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하는 단계;
   메타크릴로니트릴(methacrylonitrile) 30 내지 50 중량부, 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 50 내지 70 중량부를 혼합하여 제 3 혼합액을 제조하는 단계;
   상기 제 3 혼합물 60 내지 80 중량부와 삼산화몰리브덴 20 내지 40 중량부 및, n-옥탄을 포함하는 발포성 첨가제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 제 4 혼합액을 제조하는 단계;
   상기 제 2 혼합물 20 내지 40 중량부와, 상기 제 4 혼합물 50 내지 70 중량부 및, 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 1 내지 4 중량부와, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트(1,4-Butandiol dimethacrylate) 0.5 내지 2 중량부를 혼합하여 제 5 혼합액을 제조하는 단계;
   상기 제 5 혼합액을 질소 분위기에서 고속 교반하고 5 내지 10 시간 동안 유지하여 반응물을 수득하는 단계;
   상기 반응물을 필터링하고 세척한 뒤 40 내지 70℃에서 24 내지 48시간 동안 건조 처리하여 난연성 첨가제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 발포성 첨가제는,
   벤젠 50 내지 70 중량부와 n-옥탄 30 내지 50 중량부를 혼합하여 1차 용액을 제조하는 단계;
   상기 1차 용액 75 내지 85 중량부와, 아조디카본아마이드(azodicarbonamide) 5 내지 10 중량부와 탄산수소소듐(sodium bicarbonate) 10 내지 15 중량부를 혼합하여 2차 용액을 제조하는 단계;
   상기 2차 용액 90 내지 95 중량부와, 2, 2'-아조비스이소부티로니트릴(2, 2'-azobisisobutyronitrile) 3 내지 8 중량부와, 소듐도데실벤젠설포네이트(Sodium Dodecylbenzenesulfonate) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 발포성 첨가제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
8. 제 3항에 있어서,
   상기 물성 강화제를 제조하는 단계는,
   탄산암모늄 5 내지 10 중량부와, 정제수 90 내지 95 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 단계;
   상기 제 1 용액 60 내지 80 중량부와, 수산화알루미늄 10 내지 15 중량부 및, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide) 10 내지 25 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 단계;
   상기 제 2 용액 70 내지 85 중량부와, 에틸렌글리콜 10 내지 25 중량부 및, 소듐마그네슘실리케이트(Sodium Magnesium Silicate)를 포함하는 피막 강화제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 피막 강화제는,
   프로판디올 60 내지 80 중량부와, 소듐마그네슘실리케이트 15 내지 30 중량부 및, 부틸렌글라이콜 5 내지 25 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 1차 혼합물 60 내지 70 중량부와, 비스페놀A 에폭시 수지 10 내지 20 중량부 및, 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran) 15 내지 30 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 2차 혼합물 85 내지 95 중량부와, 라우릴알콜에톡시레이트(Lauryl Alcohol Ethoxylate) 1 내지 5 중량부 및, (3-이소시아나토프로필)트리메톡시실란((3-isocyanatopropyl)trimethoxysilane) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 피막 강화제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 숯페인트 조성물.

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