KR102374675B1 - 수도관용 항균성 코팅 및 Anti Slime 코팅 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 경화제, 디시안디아미드, 항균성 금속 입자 및 불소계 실란 화합물을 포함함으로써, 배관의 내벽에 코팅 시, 배관 내벽에 불순물이 흡착되더라도 유체의 흐름만으로 쉽게 세척될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 배관의 실사용 시간 동안 내벽에 흡착될 수 있는 불순물에 박테리아가 서식할 수 없도록 하여 박테리아에 의한 슬러지 형성을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 용제 접촉, 내산성, 내알카리성 등의 내화학성이 우수하고, 배관 매설 전 자외선 노출 등에 의한 내후성이 우수하며, 수분에 의한 내식성이 매우 우수할 뿐만 아니라 온수에도 견딜 수 있는 온도 저항성을 가지는 효과가 있다.

Description

수도관용 항균성 코팅 및 Anti Slime 코팅{Antimicrobial coating and anti slime coating for water pipes}
본 발명은 수도관의 내오염 향상을 위한 코팅 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 배관은 수도관 또는 기타 유체의 수송관으로 주로 사용되며, 이의 재질로 주철이 통상 사용되며, 도막층을 내벽에 도장한 후 지하, 건물 벽 또는 건물 바닥 내부에 매설되어 사용된다. 따라서 분체 도료 조성물은 매설 전의 도막에 요구되는 특성과 매설 후의 도막에 요구되는 특성을 모두 만족하여야 한다. 이러한 특성은 배관을 이어주는 이음 부재, 엘보관 등의 부재에도 마찬가지로 적용되어야 한다.
구체적으로, 매설 전의 도막에 요구되는 특성은 배관의 이동 또는 조립 중에 발생하는 외부 충격으로부터 견딜 수 있는 내충격성이 높아야 하고, 용제 접촉, 내산성, 내알카리성 등의 내화학성이 좋아야 하며, 자외선 노출 등에 의한 내후성이 우수하여야 한다. 특히 매설 후의 도막에 요구되는 특성은 매우 중요하며, 예를 들어 수분에 의한 내식성이 매우 우수하여야 하고, 온수에도 견딜 수 있는 온도 저항성을 가져야 한다.
그러나 배관의 내부는 다양한 불순물을 함유하는 유체와 직접 접촉하는 부분이기 때문에 내벽에 오염물이 쉽게 부착되는 문제가 발생하며, 이를 방지하기 위해 배관의 내벽에 도막층을 형성하여 사용한다. 그러나 배관이 장기간 사용되어 노후화될 경우, 배관의 내벽에 불순물이 흡착하고 미생물에 의해 강하게 흡착되어 일단 매설되면 다시 보수하기 어려운 배관 특성상 보수가 매우 어렵다. 구체적으로, 불순물을 포함하는 유체는 배관 내부를 통과하면서 내벽에 불순물이 쌓이고 박테리아의 서식을 도와 슬러지를 형성하며, 이러한 슬러지는 배관의 내벽에 강하게 흡착되어 화학적/물리적 세척으로도 잘 제거되지 않는 문제가 발생한다.
따라서 배관 특성상 한번 매설되면 다시 보수하기 어려우므로, 배관의 실사용 수명 동안 불순물과 박테리아에 의한 슬러지 형성을 반영구적으로 방지할 수 있는 수도관용 코팅 도료 조성물의 연구가 요구된다.
한국공개특허 제10-2015-0027206호
본 발명의 목적은 배관의 내벽에 코팅 시, 배관 내벽에 불순물이 흡착되더라도 유체의 흐름만으로 쉽게 세척될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 배관의 실사용 시간 동안 내벽에 흡착될 수 있는 불순물에 박테리아가 서식할 수 없도록 하여 박테리아에 의한 슬러지 형성을 방지할 수 있는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배관의 내벽에 코팅 시 용제 접촉, 내산성, 내알카리성 등의 내화학성이 우수하고, 배관 매설 전 자외선 노출 등에 의한 내후성이 우수하며, 수분에 의한 내식성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 온수에도 견딜 수 있는 온도 저항성을 가는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 경화제, 디시안디아미드, 항균성 금속 입자 및 불소계 실란 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 불소계 실란 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다. 하기 화학식 1에서, R1은 직접결합 또는 C1-C6알킬렌이고, R2는 C1-C12알킬이며, n은 1 이상의 자연수이다.
[화학식 1]
CnF(2n+1)-R1-Si(OR2)3
본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 40 내지 70 중량%, 상기 비스페놀 F형 경화제 3 내지 30 중량%, 상기 디시안디아미드 0.05 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 상기 항균성 금속 입자 0.1 내지 5 중량% 및 상기 불소계 실란 화합물 2 내지 15 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 항균성 금속 입자와 상기 불소계 실란 화합물의 중량비는 1:2~10일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 황산바륨 입자 및 이산화티탄 입자 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 황산바륨 입자 0.05 내지 3 중량% 및 상기 이산화티탄 입자 0.05 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 표면 조정제, 왁스, 안료 및 무기 충전제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 상온에서 분체상일 수 있다.
본 발명에 따른 내오염성 수도관은 상기 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물이 도포 및 열경화되어 형성되는 도막층이 내관에 코팅된 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 도막층의 평균두께는 0.2 mm 이상일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 도막층의 표면에 대한 수접촉각이 70도 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 내오염성 수도관의 내벽에 도막층을 형성하는 방법은 수도관의 내관에 도포된 상기 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 열경화하는 경화 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 경화 단계는 상기 수도관의 외관을 가열한 후에 내관에 상기 조성물을 도포하여, 외관의 열이 내관으로 전도되어 상기 내관에 분체상의 조성물이 도포됨과 동시에 용융되어 도막층을 형성하면서 열경화되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 배관의 내벽에 코팅 시, 배관 내벽에 불순물이 흡착되더라도 유체의 흐름만으로 쉽게 세척될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 배관의 실사용 시간 동안 내벽에 흡착될 수 있는 불순물에 박테리아가 서식할 수 없도록 하여 박테리아에 의한 슬러지 형성을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 용제 접촉, 내산성, 내알카리성 등의 내화학성이 우수하고, 배관 매설 전 자외선 노출 등에 의한 내후성이 우수하며, 수분에 의한 내식성이 매우 우수할 뿐만 아니라 온수에도 견딜 수 있는 온도 저항성을 가지는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.
본 명세서에서 언급되는 “층” 또는 “막”의 용어는 각 재료가 연속체(continuum)를 이루며 폭과 길이 대비 두께가 상대적으로 작은 디멘젼(dimension)을 가짐을 의미하는 것이다. 이에 따라, 본 명세서에서 “층” 또는 “막”의 용어에 의해, 2차원의 편평한 평면으로 해석되어서는 안 된다.
종래까지 상하수도용 배관은 장시간 사용될 경우, 내벽에 불순물이 잘 흡착되게 되고, 흡착된 불순물에 박테리아가 장기간 서식하여 형성되는 슬러지, 물때 등은 배관 내벽에 강하게 흡착되어 제거가 어려웠다. 따라서 배관 내벽에 박테리아에 의한 슬러지가 강하게 흡착될 경우, 바닥 또는 벽 내부에 매설되는 배관의 특성상 통상적인 방법으로는 보수 시공이 매우 어렵기 때문에 대부분은 수명이 다 할 때까지 그대로 방치되어 사용되었다.
이에 본 발명은 배관의 실 사용기간 동안 반영구적으로 배관 내벽에 박테리아에 의한 슬러지가 형성되지 않도록 하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 비스페놀 F형 에폭시 수지(Bisphenol F type epoxy resin), 비스페놀 F형 경화제(Bisphenol F type hardener), 디시안디아미드(Dicyandiamide), 항균성 금속 입자 및 불소계 실란 화합물(Fluorine-based silane compound)을 포함함으로써, 내벽에 흡착될 수 있는 불순물에 박테리아가 서식함에 따른 슬러지 형성을 지속적으로 방지하고, 용제 접촉, 내산성, 내알카리성 등의 내화학성이 우수하며, 배관 매설 전 자외선 노출 등에 의한 내후성이 우수한 효과가 있다. 또한 수분에 의한 내식성이 매우 우수할 뿐만 아니라 온수에도 내구성 감소 및 열화되지 않는 온도 저항성을 갖는 효과가 있다.
전술한 효과는 항균성 금속 입자와 불소계 실란 화합물이 비스페놀 F형 에폭시계 수지와 함께 혼합 및 경화되어 도막을 형성함으로써 구현된다. 즉, 박테리아에 의한 슬러지가 상기 도막 표면에 형성되지 않으며, 특히 항균성 금속 입자와 불소계 실란 화합물이 함께 사용됨으로써 상대적으로 얇은 도막에서도 도막의 변성을 억제하며 반영구적인 슬러지 흡착 방지 효과를 구현한다.
또한 본 발명에서는 매트릭스 수지로 비스페놀 F형 에폭시 수지가 사용됨에 따라 박테리아에 의한 슬러지 형성을 지속적으로 방지할 뿐만 아니라, 접착력, 치수 안정성, 경화에 의한 수축 최소화, 기계적 물성, 내수성, 내약품성이 우수하다. 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 대신 아크릴계 수지(Acrylic resin)가 사용될 경우, 열과 높은 반응성에 의해서 도료가 굳어지는 블록킹 현상이 일어날 수 있고, 장기적으로 유체 내 불순물 성분의 접촉에 의해 불순물 성분에 의한 오염 등에 취약할 수 있으며, 따라서 항균성 금속 입자와 불소계 실란 화합물이 함께 사용되더라도 반영구적인 슬러지 흡착 방지 효과의 구현이 불가능하다. 이 외에 폴리에스터계 수지(Polyester resin)가 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 대신 사용될 경우에도 내수성 및 내식성이 떨어져 수도관으로 사용이 어려우며, 수도관으로서 항균성 금속 입자와 불소계 실란 화합물이 함께 사용되더라도 반영구적인 슬러지 흡착 방지 효과를 구현할 수 없다.
특히 상기 에폭시 수지는 비스페놀 F형 에폭시 수지이어야 하며, 다른 타입의 에폭시 수지, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 수지가 대신 사용될 경우, 불소계 실란 화합물과의 반응성이 상대적으로 떨어져 불소계 실란 화합물과 항균성 금속 입자와의 시너지 효과로서 상대적으로 얇은 도막에서도 도막의 변성을 억제하며 반영구적인 슬러지 흡착 방지 효과의 구현이 상대적으로 미흡할 수 있다.
상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 상기 비스페놀 F형 경화제는 도료 분야에서 널리 공지된 물질이므로, 이의 구체적인 사항은 관련 문헌을 참고하면 무방하다. 구체적인 일 예로, 비스페놀 F형 에폭시 수지는 당량이 200 내지 1,000인 것이 사용될 수 있다. 구체적인 일 예로, 비스페놀 F형 경화제는 아마이드계 수지 등을 들 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 불소계 실란 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 전술한 성분들과 함께 상기 화학식 1로 표시되는 불소계 실란 화합물이 사용됨으로써 반영구적인 슬러지 흡착 방지 효과가 구현될 수 있다. 구체적으로, 항균성 금속 입자와 불소계 실란 화합물이 함께 사용됨으로써 불소계 실란 화합물이 열경화되어 형성된 도막층에 안정적으로 포함되어 탁월한 내크리닝성과 함께 초기 우수한 내크리닝성을 지속적으로 유지할 수 있는 효과가 있다. 따라서 내벽에 흡착될 수 있는 불순물에 박테리아가 서식함에 따른 슬러지 형성을 더욱 장기간 방지하고, 용제 접촉, 내산성, 내알카리성 등의 내화학성이 보다 우수해진다.
상기 불소계 실란 화합물은 하기 화학식 1에서, R1은 직접결합 또는 C1-C6알킬렌, 바람직하게는 C1-C4알킬렌일 수 있고, R2는 C1-C12알킬, 바람직하게는 C1-C4알킬일 수 있으며, n은 1 이상의 자연수, 구체적으로 1 내지 6의 자연수일 수 있다.
[화학식 1]
CnF(2n+1)-R1-Si(OR2)3
상기 화학식 1로 표시되는 불소계 실란 화합물로 플루오로알킬실란(fluoroalkylsilane)이 있으며, 구체적인 일 예로, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리에톡시실란 또는 3,3,3-트리플루오로프로필트리(β-메톡시에톡시)실란 등을 들 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 항균성 금속 입자는 항균 특성을 가지는 은 나노 입자인 것이 바람직하며, 입자의 크기는 크게 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면 2 내지 200 nm, 구체적으로 5 내지 100 nm인 것이 항균성을 더 향상시킬 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 디시안디아미드는 비스페놀 F형 에폭시 수지와 비스페놀 F형 경화제와 함께 사용됨으로써, 기계적 물성 및 내화학성을 향상시킴과 동시에 수도관 내벽에 높은 부착성을 부여한다.
상기 조성물의 조성비는 전술한 효과를 구현할 수 있을 정도라면 적절히 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 효과는 조성물 총 중량에 대하여 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 40 내지 70 중량%, 상기 비스페놀 F형 경화제 3 내지 30 중량%, 상기 디시안디아미드 0.05 내지 3 중량%를 포함함으로써 잘 구현될 수 있다. 또한 조성물 총 중량에 대하여 상기 항균성 금속 입자 0.1 내지 5 중량% 및 상기 불소계 실란 화합물 2 내지 15 중량%를 포함함으로써 상기 효과가 잘 구현될 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
보다 바람직하게는, 상기 항균성 금속 입자와 상기 불소계 실란 화합물의 중량비가 1:2~10인 것이 상대적으로 얇은 도막에서도 도막의 변성을 억제하며 반영구적인 슬러지 흡착 방지 효과를 구현할 수 있는 측면에서 좋다.
본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 황산바륨 입자 및 이산화티탄 입자 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 조성물이 황산바륨 입자를 더 포함할 경우, 내식성이 더 향상될 수 있다. 이때 황산바륨의 사용 함량은 전술한 효과를 구현하면서 내식성이 향상될 수 있을 정도라면 크게 제한되는 것은 아니며, 예컨대 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 3 중량%로 조성물에 포함될 수 있다.
상기 조성물이 이산화티탄 입자를 더 포함할 경우, 항균성과 함께 전술한 효과가 더 향상될 수 있다. 이때 이산화티탄 입자의 사용 함량은 전술한 효과를 구현하면서 항균성 및 전술한 효과가 향상될 수 있을 정도라면 크게 제한되는 것은 아니며, 예컨대 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 3 중량%로 조성물에 포함될 수 있다.
상기 황산바륨 입자 및 상기 이산화티탄 입자는 그 크기에 크게 제한을 두는 것은 아니지만, 전술한 효과를 더 잘 구현할 수 있는 측면에서 일 예로 1 내지 100 ㎛, 구체적으로 3 내지 50 ㎛인 것이 사용될 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 다양한 종류의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로, 본 발명의 일 예에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 표면 조정제, 왁스, 안료 및 무기 충전제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 사용 함량은 첨가제의 기능성이 구현될 수 있을 정도라면 크게 제한되는 것은 아니며, 예컨대 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 조성물에 포함될 수 있다.
상기 표면 조정제는 각 성분들간 표면장력의 차이를 줄여 표면 유동성 불량, 분화구 현상, 버나드 셀 형성 및 색 분리 등의 문제를 방지할 수 있으며, 구체적으로, 아크릴계 고분자, 폴리알킬비닐에테르(polyalkyl vinyl ehter), 셀룰로오즈 아세테이트 부틸레이트(celulose acetate butylate;CAB) 등이 사용될 수 있다. 상기 표면 조정제로 아크릴계 고분자가 사용될 경우, 표면 유동성을 더 향상시킬 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. 상기 아크릴계 고분자의 구체적인 일 예로, 폴리아크릴산알킬(Poly alkyl acrylate) 등을 들 수 있으며, 이때 알킬은 탄소수 1 내지 6의 알킬일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 왁스는 폴리에틸렌계 왁스, 폴리프로필렌계 왁스 등의 다양한 것들이 사용될 수 있다.
상기 안료는 체질안료, 색상안료 등의 다양한 것들이 사용될 수 있다. 체질안료로 본 발명에 따른 조성물과 굴절률이 근사한 것들이 사용될 수 있으며, 상기 체질안료로 상기 조성물의 은폐력, 내광성 등을 향상시킬 수 있는 착색안료로서 유기계 색상안료 또는 무기계 색상안료가 사용될 수 있다. 이러한 각 안료의 구체적 사항은 도료 분야에서 공지된 문헌들을 참고하면 무방하다.
상기 무기 충전제는 다양한 기능성을 발휘하는 것들이 사용될 수 있으며, 예컨대 탄산칼슘, 실리카, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 클레이, 운모, 월라스토나이트 및 탈크 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
또한 본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 경화 촉진제를 더 포함할 수 있으며, 이의 사용 함량은 크게 제한되는 것은 아니나, 일 예로 0.05 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 경화 촉진제의 종류의 예로, 상기 조성물은 이미다졸류, 이미다졸 변성에폭시, 디비유 및 비비유염, 트리 페닐 포스핀 및 금속킬레이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 상온에서 분체상일 수 있으며, 따라서 수도관의 내벽에 상기 분말상의 조성물을 스프레이법 등으로 분사하여 도막층을 형성할 수 있다. 상기 상온의 예로 10 내지 35℃를 들 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 내오염성 수도관의 내벽에 도막층 형성 방법은 수도관의 내관에 도포된 상기 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 열경화하는 경화 단계를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 수도관은 상기 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물이 도포 및 열경화되어 형성되는 도막층이 내관에 코팅된 것일 수 있다.
상기 경화 단계에서, 열경화 온도는 상기 조성물이 용융되어 도막층을 형성할 수 있을 정도의 온도라면 무방하며, 예컨대 180℃ 이상, 구체적으로 180 내지 300℃를 들 수 있다.
본 발명에 따른 도막층 형성 방법은 상기 경화 단계 이전에 상기 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 수도관의 내벽에 도포하는 도포 단계를 더 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 수도관의 내벽에 상기 조성물을 스프레이법 등으로 분사하여 도막층을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 방법으로 코팅될 수 있음은 물론이다.
이때 분말상의 조성물을 도포한 후에 열경화하는 방법을 사용할 수도 있고, 조성물에 열을 가한 용융물을 도포하여 열경화하는 방법을 사용할 수도 있다. 좋게는 분말상의 조성물을 도포한 후에 열경화하는 방법, 구체적인 일 예로, 상기 수도관의 외관을 가열한 후에 내관에 상기 조성물을 도포하여, 외관의 열이 내관으로 전도되어 상기 내관에 분체상의 조성물이 도포됨과 동시에 용융되어 도막층을 형성하면서 열경화되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 도막층 형성 방법은 상기 열경화되어 형성된 도막층을 냉각하는 냉각 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각의 구체적 방법은 제한되지 않으며, 예를 들어 자연냉각, 수침냉각 등 다양한 수단이 사용될 수 있다.
상기 도막층은 전술한 효과를 구현할 수 있을 정도의 평균두께를 가지면 무방하나, 0.2 mm 이상인 것이 바람직하다. 상기 도막층의 평균두께가 0.2 mm 이상일 경우, 박테리아에 의한 슬러지 형성 억제 효과가 반영구적으로 구현될 수 있다. 상기 도막층의 평균두께는 두꺼울수록 상기 효과가 안정적으로 구현되나, 비용 상승, 효율 등을 고려하면 이의 상한 값은 3 mm, 구체적으로, 2 mm 보다 구체적으로 1 mm일 수 있다.
본 발명에 따른 조성물로 형성된 상기 도막층은 높은 소수성을 가지며, 층의 표면에 대한 수접촉각이 70도 이상, 구체적으로 75도 이상 보다 구체적으로 80도 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물은 물을 베이스로 하는 유체의 이송을 목적으로 사용되는 배관을 의미하며, 구체적으로, 상수도, 중수도, 하수도 등의 다양한 수도관으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상수도관으로 사용되는 것이 박테리아에 의한 슬러지 형성 방지에 따른, 매우 깨끗한 상태로 물의 이송을 도모할 수 있는 측면에서 그 효과가 현저할 수 있다. 또한 본 발명에서 언급되는 “수도관” 및 “배관”은 통상적으로 사용되는 주철 재질의 관인 것이 바람직할 수 있으나, 이 외에도 다양한 재질의 배관도 사용 가능함은 물론이며, 단위 배관들을 이어주는 이음관, 엘보(Elbow) 등의 이음 부재에도 적용 가능함은 물론이다. 즉, 주철 혹은 다른 재질의 이음관, 엘보(Elbow) 등의 이음부재의 내벽에도 본 발명에 따른 조성물이 도포되어 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<분체상 도료 조성물 제조 공정>
하기 표 1의 조성비로 각 원료를 혼합하여 분체상 도료 조성물을 제조하였다.
<수도관의 전처리 공정>
주철 재질의 수도관의 내벽을 쇼트볼로 SIS SA2.5 이상이 되도록 블라스트 처리하여 도막층이 잘 부착되도록 하였다.
<경화 공정>
내벽이 표면 처리된 수도관을 열처리하여 180℃를 유지한 후, 수도관의 내벽에 상기 분체상 도료 조성물을 분사하여 300 ㎛ 두께의 도막층을 형성하였다.
<냉각 공정>
도막층이 형성된 후, 수도관의 온도가 상온이 되도록 자연 냉각하여 도막층이 내벽에 코팅된 수도관을 수득하였다.
그리고 상기 수도관의 내벽에 코팅된 도막층의 수 접촉각, 항균성 및 내크리닝성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
하기 표 1의 조성비로 각 원료를 혼합하여 분체상 도료 조성물을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 수도관의 내벽에 도막층을 형성하고, 상기 도막층의 수 접촉각, 항균성 및 내크리닝성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
도막층 조성비(wt%) 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4
BPF형 에폭시 수지 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0 50.0
BPF형 경화제 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0
경화 촉진제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
디시안디아미드 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
항균성 금속 입자 1.0 1.0 - 1.0 - 1.0
불소계 실란 화합물 4.0 2.0 4.0 - - 4.0
이산화티탄 입자(50 ㎛) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
표면 조정제 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
왁스 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
안료 체질 안료 28.2 31.2 29.2 32.2 33.2 28.2
색상 안료 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2
도막층 두께(㎛) 200 200 200 200 200 100
- BPF(비스페놀 F)형 에폭시 수지 : 에폭시 수지(YDF-170, 국도화학)
- BPF(비스페놀 F)형 경화제 : 변성 아마이드 수지(고형분 100%, AHEW: 65~85 g/eq, HEXION 제품)
- 경화 촉진제 : 이미다졸 화합물(큐어졸 1B2PZ, 시코쿠 화성공업)
- 항균성 금속 입자 : 은나노 콜로이드(AccuSilverSol™ Silver Nano Colloid in water 10,000, eco, 바이오니아)(평균입경 : 17.2 nm)
- 불소계 실란 화합물 : 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란
- 표면 조정제 : 폴리아크릴레이트(DW-815, 대왕포리머)
- 왁스 : 폴리에틸렌 왁스(MONORAL 2000X, HSChem)
- 체질 안료 : 실리카 백(Silica White, Percipitated Silica)
- 색상 안료 : 조색제(Color Mix, 노루페인트)
시험 항목 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4
수 접촉각(도) 80 57 78 32 33 79
항균성 황색 포도상구균(log) 4.6 4.3 0.4 1.3 0.2 1.5
대장균(log) 6.1 5.8 2.1 2.7 1.6 2.9
항균 지속성 대장균(%) 100 64 - 72 - 81
내크리닝성 A B B C C B
내크리닝 지속성 A A B - - C
- 항균성 : JIS Z 2801 : 2010(황색 포도상구균 또는 대장균) 필름밀착법으로 항균활성치 측정.
- 항균 지속성 : 상기 항균성과 동일하게 측정하되, 측정 시편(도막층)을 열화 환경(80℃, pH 10 알칼리 수용액)에 30일 동안 노출 시킨 후에 측정한 후, 초기 측정값 대비 30일 후의 측정값의 비로 계산(- : 초기 항균성 자체가 없어 측정 무의미).
- 내크리닝성 : 황토 및 상수를 2:1 중량비로 혼합한 오염원으로 도막층을 오염시킨 뒤, 상기 도막층을 수직(90도)으로 세운 후 스스로 오염이 닦여지는 정도를 측정(A : 매우 잘 닦여짐, B : 잘 닦여짐, C : 닦여지지 않음).
- 내크리닝 지속성 : 상기 내크리닝성과 동일하게 측정하되, 측정 시편(도막층)을 열화 환경(80℃, pH 10 알칼리 수용액)에 30일 동안 노출 시킨 후에 측정(열화 환경 전과 동일 : A, 열화 환경 전보다 닦임 정도가 감소, C : 닦여지지 않음, - : 초기 내크리닝성 자체가 없어 측정 무의미).

Claims (14)

  1. 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 경화제, 디시안디아미드, 항균성 금속 입자 및 하기 화학식 1로 표시되는 불소계 실란 화합물을 포함하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물:
    [화학식 1]
    CnF(2n+1)-R1-Si(OR2)3
    (상기 화학식 1에서, R1은 직접결합 또는 C1-C6알킬렌이고, R2는 C1-C12알킬이며, n은 1 이상의 자연수이다).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    조성물 총 중량에 대하여 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지 40 내지 70 중량%, 상기 비스페놀 F형 경화제 3 내지 30 중량%, 상기 디시안디아미드 0.05 내지 3 중량%를 포함하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    조성물 총 중량에 대하여 상기 항균성 금속 입자 0.1 내지 5 중량% 및 상기 불소계 실란 화합물 2 내지 15 중량%를 포함하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 항균성 금속 입자와 상기 불소계 실란 화합물의 중량비는 1:2 내지 10인 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    황산바륨 입자 및 이산화티탄 입자 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 황산바륨 입자 0.05 내지 3 중량% 및 상기 이산화티탄 입자 0.05 내지 3 중량%를 포함하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    표면 조정제, 왁스, 안료 및 무기 충전제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상온에서 분체상인 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물.
  10. 제1항 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물이 도포 및 열경화되어 형성되는 도막층이 내관에 코팅된 내오염성 수도관.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도막층의 평균두께는 0.2 mm 이상인 내오염성 수도관.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 도막층의 표면에 대한 수접촉각이 70도 이상인 내오염성 수도관.
  13. 수도관의 내관에 도포된 제1항 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 수도관용 항균성 코팅 도료 조성물을 열경화하는 경화 단계;를 포함하는 내오염성 수도관의 내벽에 도막층을 형성하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 경화 단계는 상기 수도관의 외관을 가열한 후에 내관에 상기 조성물을 도포하여, 외관의 열이 내관으로 전도되어 상기 내관에 분체상의 조성물이 도포됨과 동시에 용융되어 도막층을 형성하면서 열경화되는 것인 내오염성 수도관의 내벽에 도막층을 형성하는 방법.
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