KR102426609B1

KR102426609B1 - 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 또는 마감재 조성물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR102426609B1
Application number: KR1020220057924A
Authority: KR
Inventors: 김종기
Original assignee: 김종기
Priority date: 2022-05-11
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2022-08-01

Abstract

본 발명의 도료 조성물은 극히 미세한 나노 실리카와 아크릴 수지가 나노 구조의 마이셀을 형성한 상태로 분산되어 있으므로, 강도가 극히 우수하고 치밀하여 내후성 및 내균열성이 기존 제품에 비해 현저히 우수한 건물 내부용 도료 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 도료 조성물은 특정 구성성분들의 조합 및 최적 구성비율에 의해 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성, 항균성 등 대부분의 도료 특성들이 시판되는 제품들에 비하여 현저히 우수한 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질(포름알데히드, APEO) 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 또는 마감재 조성물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

Description

극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 또는 마감재 조성물 및 그 시공방법 {High-performance paint or finishing material composition for interior construction with excellent harmful substances reduction and antibacterial performance by forming nano-sized micelles with ultrafine nano silica and acrylic resin, and its construction method}

본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로, 나노세라믹 물질과 고성능 유기계열 수지의 2가지 상이 균형을 이루는 백본 설계를 기반으로 독특한 나노구조를 형성하여 투습성 및 내열성이 기존제품에 비해 현저히 우수한 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 또는 마감재 조성물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 도료는 태양광, 온도, 습도, 바람 등 환경에 대하여 내구성이 필수적이며, 외부도료에 대한 주요 열화 인자는 광·열·수의 3가지 요소를 들 수 있다.

태양광의 경우 변색이나 분화현상(초킹)이 있고, 열의 경우 그 변화에 따른 소재의 팽창·신축, 수분의 경우 비에 의한 가수분해·침식이 있을 수 있으며, 더 나아가 밤낮의 온도차에 의한 결로로부터 고온 상태에서의 가수분해, 산화 등이 발생할 수 있다.

이와 더불어 실내에 적용되는 도료는 건물의 사용자, 거주자와 밀접한 연관이 있어 진균, 세균, 바이러스와 같이 각종 미생물에 대한 저항성이 필수적이고, 최근에는 새집증후군을 유발할 수 있다는 위험성으로부터 휘발성 유기화합물을 최대한 적게 사용하거나 이를 방지하는 도료에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

이와 관련한 선행기술로 한국 등록특허 제10-1213353호 ‘새집증후군 저감과 항균 및 항곰팡이 특성을 가지는 석회 도료 조성물’이 공지되어 있으며, 이는 소석회 또는 수화 경소 백운석 슬러리 20 내지 75중량%(고형분 함량 기준), 수계 접착제 수지 5 내지 45중량%, 이산화티탄 5 내지 20중량%, 에틸렌비닐알콜 1 내지 15중량%, 백운석 5 내지 25중량%, 고유동화제 1 내지 15중량%, 소포제 1 내지 15중량%, 수분안정제 1 내지 15중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 새집증후군 저감, 항균 및 항곰팡이 특성을 갖는 석회 도료 조성물에 관한 것이다.

또한, 상기 선행기술은 계면활성제를 사용하고 있는데, 계면활성제는 세척력, 유화력, 분산력, 침투력, 기포력 등의 특성으로부터 세제로 사용되고 있으며, 이러한 특성으로부터 도료산업, 섬유산업 등 다양한 분야에서 응용되고 있고, HLB 값에 따라 소포제, 습윤제, 가용화제 등의 용도로 나눌 수 있으며, 계면활성제 중 알킬페놀 에톡실레이트(APEO)는 비이온성 계면활성제로 다른 이온성에 비해 우수한 세정력 및 저렴한 가격 등의 장점이 있어 다양한 산업에 널리 사용되고 있다.

다른 선행기술로는 한국 등록특허 제10-1724709호 ‘휘발성 유기물질 저감용 수성 도료 조성물’이 공지되어 있으며, 이는 수분산형 폴리우레탄 수지 30중량％, 아크릴 수지 20중량％, 말레인산 변성 폴리올레핀 수지 20중량％, 광촉매 안료 5중량％, 경화제 5중량％, 에틸렌 글리콜 7중량％, 탈이온수 11중량％, 소포제 0.5중량%, 소광제 0.5중량%, 증점제 0.5중량% 및 자외선 안정제 0.5중량%를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도료 및 이를 이용한 도장방법에 관한 것이다.

상기 선행기술들은 조성물을 통해 발암물질 제거 및 항균성에 대하여 특화된 도료로, 발암물질 제거 및 항균성에 대하여 효과를 나타내고 새집증후군을 막기 위한 구성성분들로 이루어져 있으나, 도료의 주요 열화인자인 열에 대한 저항성을 나타내는 구체적인 성분이 없어 화재에 취약해질 수 있다는 단점이 있다.

또한, 계면활성제 중 APEO는 분해산물로 독성이 큰 알킬페놀류를 생성하며 이는 내분비계 교란물질(Endocrine Disruptors), 일명 환경호르몬 물질로, 여성 불임의 증가, 남성 정자수 감소 등의 문제를 가져 사용규제에 직면하고 있고, 피부를 자극하고 호르몬계에 영향을 주는 등 인체 건강에 악영향을 미치며, 그 특유의 독성과 함께 자연에서 파괴하기 어렵다는 특성으로부터 유럽 연합 국가에서는 소비자에게 제공되는 것이 금지됨은 물론, 여러 국가에서 생산과 사용을 금지 및 제한하고 있다.

우리나라에서는 노닐페놀 및 옥틸페놀을 내분비계 장애물질로 분류하고, 세척제에 사용할 수 없는 성분으로 규정하고 있으므로, 노닐페놀, 옥틸페놀, 알킬페놀 등을 대체할 수 있는 계면활성제를 사용해야하며, 만약 도료제품에 포함될 경우 사용자에게 상기와 같은 문제점을 유발시킴과 함께, 실제 소비가 이루어지기 어렵다는 단점이 발생한다.

본 발명의 발명자는 상기의 단점을 해소하기 위해, 나노 세라믹과 아크릴 수지 백본(Backbone)을 기반으로, 습윤제, 항균제, 보존제 등으로부터 완성되는 도료조성물을 통해, 화재저항성은 물론, 이외 실내에서 사용되는 도료에 필수적인 항균성, 항곰팡이성 및 발암물질 제거 효과를 갖고, 유해물질인 APEO를 무함유하여 인체건강 및 자연환경에 영향을 주는 물질을 최소화한 도료를 개발하는 것을 목표로 하였으며 본 발명을 완성하였다.

대한민국 등록특허 제10-1213353호 대한민국 등록특허 제10-1724709호

본 발명은 우수한 투습성을 제공하며, 화재에 강한 특성을 포함하고, 활성화요소(Activation Component)의 첨가로 항균, 항곰팡이 성능 및 새집증후군 유발요소 방출을 최소화하며, 발암물질(폼알데히드)을 제거하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질(포름알데히드, APEO 등) 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 또는 마감재 조성물 및 그 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.

구체적으로는 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성, 항균성 등 대부분의 도료 특성이 시판되는 제품들에 비하여 현저히 우수한 신규도료 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

현재 시판되는 건물 내부용 도료 조성물의 구성성분들은 이미 알려져 있는 것으로, 국내에서 출원되거나 등록된 특허의 도료 조성물은 구성이 종래와 현저히 상이한 것이 아니라 동일한 특성을 나타내는 구성성분의 공급처(원료 납품처)를 달리하거나 구성비율을 달리하여 통상의 기술자가 예측하지 못한 도료 특성을 나타내는 경우가 대부분이다.

수성 도료 조성물의 수지로 널리 사용되고 있는 아크릴 수지를 예로 들면, 아크릴 수지 대신에 다른 화학구조의 고분자 수지로 대체하는 것이 아니라 아크릴 수지의 분자량, 분자도, 관능기의 종류, 관능기의 함량, 이종 반복단위의 비율 등에 따라 다양한 종류의 아크릴 수지를 수많은 업체에서 납품하는데, 통상 도료 제조업체는 수많은 아크릴 납품업체의 아크릴 수지를 입수한 후 반복실험을 통해 가장 도료 특성이 우수한 아크릴 수지를 최적의 수지로 선택하는 방식으로 신규한 도료 조성물을 연구 및 생산하는 것이다.

따라서 대부분의 화학 조성물의 발명과 마찬가지로 도료 조성물 분야는 동일한 기능을 나타내는 구성성분의 미세한 화학적 변경, 구성비율에 따라 예측하지 못한 도료 특성이 나타나는 경우가 많고, 그러한 도료 특성을 나타내는 구체적인 이유 내지 메커니즘을 명확히 규명하는 것은 불가능한 실정이다.

본 발명자들은 동일한 기능을 나타내는 무수한 구성성분들을 반복실험한 후, 선정된 구성성분들에 대하여 추가 반복실험을 통해 본 발명의 구성성분 및 구성비율에 의한 도료 조성물이 현재 시판되고 있는 도료 조성물들에 비해 현저히 우수한 도료 특성을 나타냄을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 신규한 도료 조성물의 구성성분들 및 구성비율은 종래 특허 등의 문헌이나 시판되고 있던 도료 조성물과는 그 구성성분들의 조합 및 구성비율이 현저히 상이한 것이다.

현재 시판되는 건물 내부용 도료 조성물이나 특허 등으로 공개된 도료 조성물들은 종래 사용되고 있던 도료 조성물에 내후성, 내균열성 내지 내산성 등을 나타내는 일부 성분들을 소량 첨가함에 의해 도료 특성을 다소 개선하는 정도가 대부분이었다.

그러나 종래 도료 조성물은 건물 내부용 도료 조성물로서 요구되는 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성 및 항균성 등이 만족스럽지 못한 실정이었다.

본 발명의 도료 조성물이 포함하는 구체적인 구성성분 및 구성비율은 다음과 같다.

본 발명의 도료 조성물은 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성, 항균성 등 대부분의 도료 특성이 시판되는 제품들에 비하여 현저히 우수한 것이다.

본 발명의 도료 조성물은 극히 미세한 나노 실리카와 아크릴 수지가 나노 구조의 마이셀을 형성한 상태로 분산되어 있으므로, 강도가 극히 우수하고 치밀하여 내후성 및 내균열성이 기존 제품에 비해 현저히 우수한 특성을 나타낸다.

또한, 본 발명의 도료 조성물은 특정 구성성분들의 조합 및 최적 구성비율에 의해 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성, 항균성 등 대부분의 도료 특성들이 시판되는 제품들에 비하여 현저히 우수한 특성을 나타낸다.

또한, 코로나 시대로 인해 실내 생활시간이 많아짐에 따라 발생하는 각종 문제, 가령 공중보건상 위험이 되는 균류나 곰팡이의 발생, 새집증후군 증상 등이 완화, 개선되는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명에 따른 도료의 화염저항성을 테스트한 결과보고서이다.
도 2는 본 발명에 따른 도료의 발암물질 제거성능을 테스트한 결과보고서이다.
도 3은 본 발명에 따른 도료의 항곰팡이성 및 항균성을 테스트한 결과보고서이다.

본 발명에 사용되는 도료는 마감재로도 사용가능하며, 이하 상세한 설명에서는 도료로 기재하도록 한다.

본 발명은 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성, 항균성 등 대부분의 도료 특성이 시판되는 제품들에 비하여 현저히 우수한 건물 내부용 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 도료 조성물은 구성성분 및 구성비율이 아래 표에 나타낸 구성성분들을 포함하는 것이다.

이하, 구성성분들에 대하여 상세히 설명한다.

물은 수용성 도료 조성물의 매질로서, 그 함량은 도료 조성물의 분산성, 점도, 휘발성 등을 종합적으로 고려하여 통상의 기술자가 선정할 수 있는 것이나 본 발명의 도료 조성물에서는 도료 조성물에서 20∼25중량% 범위가 가장 바람직한 것으로 분산성, 점도, 휘발성 등의 특성이 가장 우수하였다.

세라믹(Nano Silica, 평균 직경 60∼300nm)은 본 발명의 특징적 구성성분으로서 도료 조성물의 물성을 강화시키기 위한 강도 개선제 이외에 별도로 극히 미세한 나노 실리카(평균 직경 60∼300nm)를 5.0∼10.0중량% 범위로 함유한다.

극히 미세한 나노 실리카는 강도 개선제(실리카)에 비해 그 크기가 극히 미세한 것으로 고분산에 의해 수지(아크릴 수지)와 나노구조를 형성한다. 즉, 극히 미세한 나노 실리카의 표면에 아크릴 수지 분자가 흡착하여 잔류하는 여분의 성분이 없이 마이셀(micelle) 구조를 형성함에 의해 우수한 도료 특성을 나타내는 것이다.

나노 실리카의 함량은 5.0∼10.0중량% 범위가 가장 바람직한데, 5.0중량% 미만이면 마이셀 구조를 형성하기 어려울 뿐만 아니라 여분의 아크릴 수지가 도료 조성물 중에 잔류하게 되고, 10.0중량%를 초과하여도 마찬가지로 마이셀 구조를 형성하기 어려울 뿐만 아니라 여분의 나노 실리카가 도료 조성물 중에 잔류하여 분산성이 극히 나빠진다.

수지는 아크릴 수지로서 수성 도료 조성물의 아크릴 수지는 널리 알려지고 사용되고 있으므로 통상적으로 사용되는 아크릴 수지면 채용할 수 있는데, 국내 제품 내지 외국제품(예 : 미국 DOW사) 모두 사용할 수 있으며 20.0∼25.0중량%가 가장 바람직하다.

아크릴 수지의 함량은 앞서 본 나노 실리카의 기술적 의의와 같은 것으로, 아크릴 수지의 함량이 20.0중량% 미만이면 나노 실리카가 도료 조성물 중에 잔존하여 분산성이 극히 나빠지고 25.0중량%를 초과하면 반대로 아크릴 수지가 과도하게 잔존하여 마이셀 구조를 형성하기 어렵다.

용제는 다이클로로메테인(Dichloromethane, DCM)을 사용하고 그 함량은 0.01~0.10중량%가 바람직하며, 0.01중량% 미만이면 비점이 낮아져 휘발성이 크게 증가하고, 피도면에 코팅 시 백화를 방지하고, 도막의 평활성 향상성을 얻기 힘들고, 0.10중량%를 초과할 경우 도료 조성물의 상용성이 저하될 우려가 있다.

소포제는 변성 실록산 수지(Organo-modified Siloxane)를 사용하고 그 함량은 0.1∼1.0중량%가 가장 바람직하며, 0.1중량% 미만이면 소포작용이 불충분하여 도료 조성물 내부에 기포가 발생하고, 1.0중량%를 초과하면 소포작용의 증가는 없이 여분의 소포제만 잔류하게 된다.

동결안정제는 프로필렌글리콜(Propylene glycol)을 사용하고, 그 함량은 0.1∼2.0중량%가 가장 바람직하며, 0.1중량% 미만이면 겨울철 시공 시에 도료 조성물의 점도가 높아져 시공이 곤란하고 2.0중량%를 초과하면 동결작용의 증가는 없이 여분의 동결안정제가 도료 조성물에 잔류하여 도료의 특성이 나빠진다.

본 발명자들은 다양한 종류의 동결안정제를 반복 실험(SCREEN TEST)한 결과 건물 내부용 도료 조성물의 동결안정제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol)이 가장 적합함을 발견하고, 이에 따라 본 발명의 도료 조성물은 겨울철 시공 시에도 도료 조성물의 점도가 높지 아니하여 가열 없이 바로 건축의 외벽에 시공할 수 있는 특성을 나타낸다.

안료분산제는 Maleic acid sodium salt가 가장 바람직하고, 그 함량은 0.1~1.0중량%가 가장 바람직한데, 0.1중량% 미만이면 안료의 분산성이 나빠지고, 도막의 열에 의해 쉽게 손상될 수 있으며, 1.0중량%를 초과하면 과도하게 잔류하는 분산제로 인해 도료의 강도가 현저히 나빠진다.

습윤제는 Polyethylene glycol monooleyl ether가 가장 바람직하고, 수계 차광제와 표면 장력이 낮은 소재면과의 표면장력 차이를 없애며, 그 함량은 0.1∼1.0중량%가 가장 바람직한데, 0.1중량% 미만이면 습윤효과가 떨어지고 1.0중량%를 초과하면 내수성 불량과 도료 제조 시 과도한 기포가 생성되고 도포 시 분화구가 발생하게 되어 바람직하지 아니하다.

안료는 티타늄 옥사이드(Titanium Dioxide)를 채용하는데 이는 건물 외장용 도료 조성물에서 널리 사용되는 백색안료로서 그 함량은 10.0~20.0중량%가 바람직한데, 10.0중량% 미만이면 도료 시공 후 도막의 내충격성이 현저히 나빠지고 20.0중량%를 초과하면 도막의 내균열성이 현저히 나빠진다.

충진제(filler)는 탄산칼슘(Calcium Carbonate)을 채용하는데, 이는 건물 외장용 도료 조성물에서 널리 사용되는 충진제로서 조도의 조절 및 분산성을 쉽게 하기 위해 사용되며, 수지산으로 표면처리한 입자경 0.06-0.08㎛의 극미세 활성화 탄산칼슘을 사용한다.

상기 충진제는 그 함량이 20.0~30.0중량%가 바람직하며, 충진제의 함량이 20.0중량% 미만이면 도막의 강도가 나빠지고, 도료 사용 시 표면광택이 떨어지며, 구조점성이 나빠져 사용성이 떨어지고, 30.0중량%를 초과할 경우 원가가 상승하며, 도료의 조도가 나빠지고, 여분의 충진제가 잔류할 수 있으며, 내균열성이 나빠진다.

이하 항균제 및 보존제에 대하여 설명하며, 항균제 및 보존제의 경우 그 조합에 따라 인체에 직, 간접적인 부작용이 발생할 수 있으며, 본 발명은 이를 해소하기 위해, 다양한 항균제 및 보존제를 무수하게 혼합, 연구하였으며, 이로부터 부작용이 거의 없고, 진균, 세균, 바이러스 및 각종 유해 미생물을 효과적으로 억제할 수 있는 조합으로 Diuron, Thiabendazole 및 Zinc complex를 사용하는 것이 바람직하다는 결론에 이르렀다.

항균제는 Diuron을 사용하며, 그 함량은 0.1∼1.0중량%가 가장 바람직한데, 건물이 시공되는 주변 환경에 따라 다소 차이는 있으나 항균제의 함량이 0.1중량% 미만이면 항균 효과가 없고, 1.0중량%를 초과하면 항균효과의 증가는 없이 원가가 상승하게 된다.

상기 항균제는 항균효과를 높이기 위해 아연 혼합물(Zinc Complex)을 더 포함하며, 이때 아연이온을 반드시 포함하고, 은, 금, 칼슘 및 백금으로부터 선택된 어느 하나 이상의 이온과 결합하되, 그 함량이 0.1중량% 이하이면 항균 효과가 거의 없고, 1.0중량% 이상이면 항균효과의 증가는 없이 원가가 상승하게 된다.

상기 Diuron과 Zinc complex를 동시에 사용하는 이유는 균체의 성장억제와 더불어 균체가 성장할 수 있는 환경을 억제하기 위함이며, Diuron은 항균을 필요로 하는 대상 표면에서 균체들의 증식환경에 필요한 물과 오염물질을 흡수함에 따라 오염을 야기시키는 균체들이 증식하지 못하는 환경을 조성하고, Zinc complex는 항균을 필요로 하는 대상에 직접적으로 증식하는 균체(곰팡이)의 세포막 단백질에 있는 유기물질과의 반응을 통해 세포막을 파괴하여 균체(곰팡이)의 증식을 억제하게 된다.

보존제는 진균 및 세균 이외 각종 기생물 및 오염물을 방지하기 위한 것으로 티아벤다졸(Thiabendazole)을 사용하되 그 함량이 0.01~0.10중량%를 포함하도록 한다.

또한, 보존제를 0.10중량% 이상 포함할 경우 피부과민증, 알레르기 반응 등을 일으킬 우려가 있고, 효과의 상승없이 원가가 상승하게 되며, 0.01중량% 미만 포함할 경우 항균효과가 없어지게 된다는 단점이 발생하는데, 보존제를 적게 포함할 경우 2가지 항균제를 통해 보완할 수 있도록 구성하였다.

증점제는 Triethylene glycol monobutyl ether를 사용하며, 이는 혼합된 도료의 점성을 높이기 위해 사용하고, 그 함량은 0.1∼5.0중량%가 가장 바람직한데, 그 함량이 0.1중량% 미만일 경우 도료가 균일한 색상을 얻지 못하고, 저장안정성이 나빠지며, 5.0중량% 초과일 경우 안료의 점성이 과도하게 높아져 도장 작업성이 나빠질 수 있다.

또한 본 발명의 도료 조성물에는 난연제를 별도로 첨가하지 않는데, 이하의 실시예 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 도료 조성물은 난연제를 별도로 첨가하지 아니하더라도 기존 제품과 현저한 차이를 보이는 화재저항성(난연성)을 나타낸다.

본 발명의 도료 조성물은 특정 구성성분들의 조합 및 구성비율이 종합적으로 결합된 전체 도료 조성물에 기술적 특징이 있는 것이다.

도료 조성물과 같은 화학 조성물 발명은 유사한 기능을 나타내는 구성성분은 이미 알려져 있고 동일한 기능을 나타내는 무수한 구성성분 중에서 특정 원료(구성성분)를 선택하는 것이 기술적 난제로서 이는 이미 공지된 구성성분들의 단순 조합이 아닌 것이다.

도료 조성물의 특성은 반복 실험을 통해 도료의 특성을 확인해 보기 전에는 결코 알기 어려운 것으로, 도료 조성물의 첨가제들(수지, 용제, 소포제, 동결안정제, 안료분산제, 습윤제, 항균제, 보존제, 증점제 등)의 원료 납품처를 변경하거나 구성비율을 미세하게 변경하여도 도료의 특성은 예측할 수 없는 범위로 변하기 때문이다.

따라서 신규한 도료 조성물을 개발하기 위해서는 무수한 반복 실험과 물성의 확인을 통해서만 가능한 것이며, 구성성분들의 통상적인 기능 내지 알려져 있는 구성성분들의 기술적 의의만으로는 도료 조성물의 특성을 예측하는 것은 거의 불가능에 가깝다고 할 수 있다.

본 발명의 도료 조성물은 상기 특정 구성성분들의 조합 및 최적 구성비율에 의해 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성, 항균성 등 대부분의 도료 특성에서 시판되는 제품들에 비하여 현저히 우수한 도료 특성을 나타낸다.

이하의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니고, 제3자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있게 하기 위한 하나의 참고예를 나타낸 것에 불과하므로, 제조과정, 측정방법 등은 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

[실시예 1] 실시예 1의 구성성분 및 구성비율은 다음과 같다.

도료 조성물의 제조는 먼저 호모믹서나 볼 밀 등의 분산기(혼합기)에 물과 수지를 투입한 후 충분히 용해시킨 후, 세라믹(Nano Silica, 60∼300nm)을 투입하여 적정 시간 동안 분산시킨다. 물, 수지, 세라믹이 충분히 분산된 에멀젼에 충진제(Calcium Carbonate, Silica)를 조금씩 투입하면서 충분히 분산시킨다.

상기 분산액에 미량 성분들인 소포제, 동결안정제, 분산제, 안료분산제, 충진제, 항균제, 보존제, 증점제를 투입한 후 추가 분산시켜 도료 조성물을 제조한다.

도료 조성물의 제조는 이 기술분야에 널리 알려져 있는 것이므로, 분산기의 종류, 투입 순서 등은 적절히 선택할 수 있는 것이다.

상기 구성으로 완성된 도료에 있어서, 실내에 사용되는 도료의 주요 특성인 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성 및 항균성 검사를 진행하였다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 총열방출률(MJ/㎡), 열방출률이 200kW/㎡를 연속하여 초과한 시간(s) 및 심재의 전부 용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화에 대하여 높은 수준으로 적합 판정을 받았으며, 가스유해성에 있어 평균행동정지시간(min, s) 기준치 대비 3분 이상으로 적합판정을 받아 화재저항성에 있어서도 뛰어난 것으로 확인되었다.

발암물질인 폼알데하이드 흡착률의 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 1일차 85.1%, 3일차 79.6%, 5일차 73.5%, 7일차 69.5%, 적산흡착량의 경우 6.601μg/㎡을 보였으며, 재방출은 0.001mg/㎡·로 발암물질에 대하여 높은 흡착률을 보여 발암물질 제거에 있어서도 높은 효율을 보이는 것으로 확인되었다.

항균성에 있어서는 도 3에 도시된 바와 같이, 곰팡이 5개 균주(Aspergillus brasiliensis, Penicillinum fuciculosum, Chaetomium globosum, Trichoderma virens, Aureobasidium pullulans)에 대한 저항성 검사결과 곰팡이가 배양되지 않았고, 항균시험의 경우 대장균 및 황색포도상구균에 대한 항균력이 5.4~5.8의 로그값을 기록하여 항균성에서도 효과를 보이는 것으로 확인되었다.

상기 시험 결과로부터 본 발명에 따른 도료는 건물 내부물에 적용시 필요한 특성인 화재저항성, 발암물질 제거, 항곰팡이성 및 항균성에 있어서 모두 우수하거나 평균이상의 효과를 보인 것으로 확인되었다.

이하, 본 발명의 도료 조성물의 우수한 효과를 검증하기 위해 상기 실험결과를 현재 시판되고 있는 제품과의 대비하였으며, 측정방법은 도 1 내지 3의 기준과 동일하게 실시하였다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 도료 조성물을 시편에 측정항목별로 일정한 두께 크기로 시공(코팅)한 후 시편으로 각종 항목을 측정하되, 각 예시별로 5회 이상의 반복 측정하였다.

[표 1]에는 실시예 1의 특성을 기준으로 하였을 때의 비교예 1, 비교예 2 및 3의 도료 특성의 상대적인 특성을 나타내었으며, 납(Pb) 10mg/kg 이하, 카드뮴 5mg/kg 이하, 수은 1mg/kg 이하, 6가 크로뮴 1mg/kg, VACs-Toluene 0.01%이하, VACs-Ethylbenzene 0.01%이하, VACs-p-xylene 0.01%이하, VACs-Isopropylbenzene 0.01%이하, VACs-1,2,4-trimethylbenzene 0.01%이하, VACs-1,2,4,5-tetramethylbenzene 0.01%이하, 항균성(대장균) 로그값 2.0이상, 항균성(황색포도상구균) 로그값 2.0이상, 도 1에 따른 난연성 검사 기준값에 따라 측정하였다.

본 발명에 따른 기준값이 매우 우수하여, 비교예 1 내지 3의 도료로부터 일부 유해 성분이 검출됨을 확인하였으나, 비교예 1 내지 3은 도료 제조 공정에 따라 안정적으로 생산/판매되고 있는 도료만을 선별한 것으로 실제 제품이며, 사용함에 있어서 문제가 되지 않음을 명기한다.

또한, 각 실험결과의 검출 수치의 경우 반복실험 결과의 평균값을 기준으로 검출, 소량검출 및 불검출로 표기하였으며, 납, 카드뮴, 수은, 6가 크로뮴의 경우 10㎎/㎏미만일 경우 불검출, 9㎎/㎏이상 11㎎/㎏미만의 편차를 보일 경우 소량 검출, 어느 실시예의 모든 시편이 10㎎/㎏을 초과하는 결과값을 보일 경우 검출로 표기하였고, 휘발성 방향족탄화수소(VACs)의 경우 0.01%미만일 경우 불검출, 0.01%이상 0.015%이하의 편차치를 보일 경우 소량 검출로 표기하였다.

[표 1]

[표 1]에서 보는 바와 같이, 현재 시판되고 있는 기존 제품들(비교예 1, 2, 3)은 전 항목에서 유사한 특성을 나타내는 데 비해 본 발명의 도료 조성물은 전반적으로 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예 1은 비교예 1 내지 3과 대비하여, 엄격한 검출기준으로부터도 유해물질이 검출되지 않았음은 물론, 항균성에 있어서 타 제품 대비 훌륭한 특성을 보였고, 이와함께 난연성을 보이는 등 우수한 제품임을 확인할 수 있었다.

기존 비교예 중 가장 우수한 비교예 1의 경우 모두 우수하나 카드뮴, 수은 및 VACs-Toluene이 일부 검출되었고, 항균성에 있어서 실시예 1에 못미치는 결과를 확인할 수 있었다.

비교예 2와 대비하여, 내후성 및 내균열성이 우수하며, 비교예 2 대비 항균성이 다소 낮으나 환경오염물질이 전혀 검출되지 않는 등 실시예 1을 사용시 오염물질로부터 발생하는 각종 질병 및 알레르기 반응이 없거나 극히 적을 것임을 알 수 있다.

비교예 3은 실시예 1과 대비하여, 항균성 및 난연성에 있어서 유사한 수치를 보였으나, 납, 카드뮴, 수은, VACs-Toluene, VACs-Ethylbenzene이 일부검출 되었다.

이러한 특징들은 실시예 1의 극히 미세한 나노 실리카와 아크릴 수지가 나노 구조의 마이셀을 형성한 상태로 분산되어 있으므로, 강도가 극히 우수하고 치밀하여 발생함과 동시에 유해물질을 최소화 혹은 배제하였기 때문이다.

또한 본 발명의 도료 조성물은 난연제의 첨가 없이도 기존 제품과 별다른 차이가 없는 화재저항성(난연성)을 나타내는데 이는 본 발명자들도 예측하지 못한 효과로서, 본 발명의 도료 조성물의 구성성분들의 유기적인 결합에 의해 나타나는 효과로 보이며, 필요한 경우에는 본 발명의 도료 조성물에 난연제를 추가로 첨가할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 건물 내부용 도료 조성물을 이용한 시공방법을 기재한다. 본 발명의 도료 조성물을 이용한 시공방법도 마감재를 이용한 시공방법으로 동일하게 사용가능하며, 이하 상세한 설명에서는 도료로 기재하도록 한다.

본 발명의 시공방법은 상기 실내도료를 배합하는 도료 배합단계; 도포면의 이물을 제거하는 바탕 정리단계; 및 상기 도료재를 이용하여 도포면을 도장하는 도장단계;를 포함한다.

여기서 상기 실내도료를 배합하는 도료 배합단계는 건물 내부용 도료 조성물의 제조방법과 동일하다.

상기 도료 배합단계는 물, 습윤제, 안료 분산제, 소포제 및 동결안정제를 혼합하여 10분 내지 30분, 바람직하게 20분간 교반시키고, 그 결과물에 Titanium Dioxide를 투입하여 Titanium Dioxide가 충분히 혼합될때까지 교반시키고, 이와 같은 작업을 충진제, 세라믹(나노 실리카) 순으로 진행하여 1차 교반을 완료한다.

1차 교반이 완료되면, RPM을 높여 800~900RPM으로 10분 내지 30분, 바람직하게 약 20분간 수행하며, 그 이후 수지, 용제, 항균제, 보존제를 순차적으로 투입하고, 10분 내지 30분, 바람직하게 20분간 교반을 수행하여 2차 교반을 완료하며, 2차 교반이 완료된 결과물은, 증점제를 통하여 물성을 조절하여 본 발명에 따른 도료를 완성하고, 도료 배합단계를 종료한다.

상기 바탕 정리단계는, 바닥, 벽면 등 도포면의 이물을 정리하고, 도장면 이외를 보호하기 위해 사전 작업을 수행하는 것이며, 현재 통상의 기술자 또는 당업자가 수행하는 방식을 그대로 사용한다.

상기 도장 단계는, 도료 배합단계로부터 완성된 도료를 통에 담아 도장작업을 수행하는 단계로, 상기 완성된 도료를 18L, 10L 또는 5L 중 어느 하나의 통에 주입하고, 색상별 안료를 주입하여 조색을 완료하여 벽면에 도포를 실시하되, 도료는 반복 작업에 따른 업무의 효율 감소, 과도한 도포 작업으로 인한 도료 흐름 및 두께 증가 등을 방지하도록 2회 도포하며, 최종 도포 결과물은 습도막 300㎛, 건도막 150~200㎛의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.

Claims

건물 내부용 도료 조성물에 있어서,
물, 아크릴 수지 및 평균직경 60~300nm의 나노 실리카를 포함하고, 용제로 Dichloromethane, 소포제로 Organo-modified Siloxane, 동결안정제로 Propylene glycol, 안료분산제로 Maleic acid sodium salt, 습윤제로 Polyethylene glycol monooleyl ether, 안료 및 은폐력 개선을 위해 Titanium Dioxide, 충진제로 Calcium Carbonate, 보존제로 Thiabendazol, 항균제로 Diuron, 또 다른 항균제로 Zinc Complex 및 증점제로 Triethylene glycol monobutyl ether를 포함하는 것을 특징으로 하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 조성물.
제1항에 있어서,
건물 내부용 도료 조성물의 구성성분들의 구성비율은 물 20.0~25.0중량%, 평균직경 60~300nm의 나노 실리카 5.0~10.0중량%, 아크릴 수지 20.0~25.0중량%, Dichloromethane 용제 0.01~0.10중량%, Organo-modified Siloxane 소포제 0.1~1.0중량%, Propylene glycol 동결안정제 0.1~2.0중량%, Maleic acid sodium salt 안료 분산제 0.1~1.0중량%, Polyethylene glycol monooleyl ether 습윤제 0.1~1.0중량%, 안료 및 은폐력 개선제 Titanium Dioxide 10.0~20.0중량%, Calcium Carbonate 충진제 20.0~30.0중량%, Thiabendazol 보존제 0.01~0.10중량%, Diuron 항균제 0.1~1.0중량%, 또 다른 항균제인 Zinc Complex 0.01~0.10중량% 및 Triethylene glycol monobutyl ether 증점제 0.1~5.0중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 조성물.
제1항의 건물 내부용 도료 조성물의 제조방법에 있어서,
호모믹서 또는 볼 밀에 물, 습윤제, 안료 분산제, 소포제 및 동결안정제를 넣고 혼합하여 10분 내지 30분간 교반시키고, 그 결과물에 Titanium Dioxide를 투입하여 Titanium Dioxide가 충분히 혼합될때까지 교반시키고, 이와 같은 작업을 충진제, 세라믹(나노 실리카) 순으로 진행하여 1차 교반을 완료한 후 RPM을 높여 800~900RPM으로 10분 내지 30분간 수행하며, 그 이후 수지, 용제, 항균제, 보존제를 순차적으로 투입하고, 10분 내지 30분간 교반을 수행하여 2차 교반을 완료하며, 2차 교반의 결과물을 증점제를 통하여 물성을 조절하여 완성되는 것을 특징으로 하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 도료 조성물 제조방법.
건물 내부용 마감재 조성물에 있어서,
물, 아크릴 수지 및 평균직경 60~300nm의 나노 실리카를 포함하고, 용제로 Dichloromethane, 소포제로 Organo-modified Siloxane, 동결안정제로 Propylene glycol, 안료분산제로 Maleic acid sodium salt, 습윤제로 Polyethylene glycol monooleyl ether, 안료 및 은폐력 개선을 위해 Titanium Dioxide, 충진제로 Calcium Carbonate, 보존제로 Thiabendazol, 항균제로 Diuron, 또 다른 항균제로 Zinc Complex 및 증점제로 Triethylene glycol monobutyl ether를 포함하는 것을 특징으로 하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 마감재 조성물.
제4항에 있어서,
건물 내부용 마감재 조성물의 구성성분들의 구성비율은 물 20.0~25.0중량%, 평균직경 60~300nm의 나노 실리카 5.0~10.0중량%, 아크릴 수지 20.0~25.0중량%, Dichloromethane 용제 0.01~0.10중량%, Organo-modified Siloxane 소포제 0.1~1.0중량%, Propylene glycol 동결안정제 0.1~2.0중량%, Maleic acid sodium salt 안료 분산제 0.1~1.0중량%, Polyethylene glycol monooleyl ether 습윤제 0.1~1.0중량%, 안료 및 은폐력 개선제 Titanium Dioxide 10.0~20.0중량%, Calcium Carbonate 충진제 20.0~30.0중량%, Thiabendazol 보존제 0.01~0.10중량%, Diuron 항균제 0.1~1.0중량%, 또 다른 항균제인 Zinc Complex 0.01~0.10중량% 및 Triethylene glycol monobutyl ether 증점제 0.1~5.0중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 마감재 조성물.
제4항의 건물 내부용 마감재 조성물의 제조방법에 있어서,
호모믹서 또는 볼 밀에 물, 습윤제, 안료 분산제, 소포제 및 동결안정제를 넣고 혼합하여 10분 내지 30분간 교반시키고, 그 결과물에 Titanium Dioxide를 투입하여 Titanium Dioxide가 충분히 혼합될때까지 교반시키고, 이와 같은 작업을 충진제, 세라믹(나노 실리카) 순으로 진행하여 1차 교반을 완료한 후 RPM을 높여 800~900RPM으로 10분 내지 30분간 수행하며, 그 이후 수지, 용제, 항균제, 보존제, 항균제를 순차적으로 투입하고, 10분 내지 30분간 교반을 수행하여 2차 교반을 완료하며, 2차 교반의 결과물을 증점제를 통하여 물성을 조절하여 완성되는 것을 특징으로 하는 극미세 나노 실리카와 아크릴 수지로 나노 크기의 마이셀을 형성하여 유해물질 감소 및 항균 성능이 우수한 건물 내부용 고성능 마감재 조성물의 제조방법.
제1, 2, 4, 5항 중 어느 한 항에 따른 도료 또는 마감재를 사용하는 시공방법에 있어서,
실내도료를 배합하는 도료 배합단계; 도포면의 이물을 제거하는 바탕 정리단계; 및 상기 도료재를 이용하여 도포면을 2회 도장하는 도장단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시공방법.