KR102512003B1 - 무기질 불연 페인트 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 무기질 불연 페인트 조성물은, 규산칼륨(Potassium silicate), 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithium silicate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 필러 60 내지 85 중량부; 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 폴리메틸페닐실록산(Polymethylphenylsiloxane), 폴리메틸하이드로실록산(Polymetylhydrosiloxane) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 첨가제 5 내지 15 중량부; 정제수를 포함하는 용매 5 내지 20 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무기질 불연 페인트 조성물에 따르면, 무기질 소재를 기반으로 하여 내수성, 난연성, 내열성 등의 우수한 기능을 구현할 수 있으며, 나아가 인체와 환경에 유해하지 않아 사용과 취급이 보다 용이해져 작업의 편의성이 증진됨과 동시에 친환경적인 특성을 부가할 수 있도록 한 효과가 있다.
본 발명의 무기질 불연 페인트 조성물에 따르면, 무기질 소재를 기반으로 하여 내수성, 난연성, 내열성 등의 우수한 기능을 구현할 수 있으며, 나아가 인체와 환경에 유해하지 않아 사용과 취급이 보다 용이해져 작업의 편의성이 증진됨과 동시에 친환경적인 특성을 부가할 수 있도록 한 효과가 있다.
Description
본 발명은 무기질 불연 페인트 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 공해를 일으키지 않는 소재를 기반으로 인체와 환경에 무해하면서도 우수한 성능을 겸비한 페인트 조성물로서, 학교 교실, 아파트, 사무실 등 무독성, 무취성, 무해성을 필요로 하는 다양한 장소에서 이용될 수 있는, 무기질 불연 페인트 조성물에 관한 것이다.
최근 기후변화 및 환경보호에 대한 관심이 높아짐에 따라 세계 각국의 환경보호를 위한 규제와 정책적인 노력이 확산되는 추세를 보이고 있다. 이에 환경보호에 적극 동참하는 기업이 증가하고 있으며, 자원과 에너지를 절약하고 온실가스 배출 및 환경오염의 발생을 최소화하기 위해 다양한 시도가 이어지고 있다.
휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)은 고농도의 미세먼지와 오존 발생을 유발하는 대기오염의 원인 물질로 알려져 있으며, 근래에 들어 해당 물질의 유해성이 지적되고 발생원 관리가 강화되면서 친환경 페인트 개발에 총력을 기울이는 양상이 나타나고 있다.
그에 따라, 친환경 페인트 시장이 지속적으로 확장될 것으로 전망되면서 기존의 석유화학 소재를 무기질 소재로 대체한 환경 친화적인 페인트를 제조하려는 시도들이 이루어졌으나, 페인트로서의 성능이 다소 결여되었거나 유해 물질을 일부 함유하고 있어 아직까지 경쟁 우위를 선점하지 못하는 실정이다.
이와 같은 무기질 페인트에 대한 선행 기술로, 한국 등록특허 제 10-1086638호에‘무기질 방수 페인트 제조방법 및 그 시공방법’이 등록되어 있다.
상기 발명은 무기질 방수 페인트 제조방법과 그 시공방법에 관한 것으로, (a) 교반기에 폴리비닐알콜(Polyvinyl Alcohol) 분말 10중량부와, 아크릴계수지 2중량부와, 물 15중량부를 첨가하여 75℃로 가열하면서 25~40RPM으로 천천히 감압 교반하는 단계; (b) 교반기에 아크릴산(Acrylic Acid) 20중량부와, 촉매 2중량부를 넣고, 에틸렌옥사이드(Ethylene Oxide)를 기체상태로 1중량부를 주입하여 2-히도록시에틸아크릴레이트(2-Hydroxy Ethyl Acrlyate)를 얻는 단계; (c) 교반기에 아크릴산에틸(Acrylic Acid Ethyl) 4중량부와, 메타크릴산에스테르(Ethyl Metha Crylic) 5중량부와, 아크릴산이소부틸(Isobutyl Acrylate) 3중량부와, 아크릴로니트릴(Acrylonitrile) 4중량부와, 아크릴 메타크릴산(Acrylic Methacrylic Acid) 10중량부를 첨가하여 25~85℃에서 가열하면서 25~120RPM으로 천천히 감압 유화중압하고, 벤조구아나민(Benzoguanamine) 3중량부를 첨가하고, 라우릴산(Lauric Acid) 2중량부 2-에틸핵산산(2-Ethyl Hexoic Acid)0.5중량부 노닐페놀(Nonyl Phenol)0.5중량부 폴리이소부틸렌(Polyisobutylene) 1중량부를 첨가하여 65℃로 가열하면서 45~80RPM으로 천천히 감압 교반하고, 이에 중합성인 비닐기와 친수성의 술폰기를 가진 모노머로서 아크릴로니트릴(Acrylonitrile), 아크릴아미드(Acrylamide), 아크릴산(Acrylic Acid)과 같은 수용성 모노머 및 스티렌, 염화비닐, 메틸메타크릴레이드인 비수용성 모노머을 공중합시킬 수 있는 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산(2-Acrylamido-2-Methyl Propane Sulfonic Acid)을 첨가하여 35℃에서 40~60RPM으로 혼합 믹서하면서 얻어지는 아크릴산디메틸아미노에틸(NN-Dimethylaminoethylacrylate) 10중량부의 에멀젼(Emulsion)을 형성하는 단계; (d) 교반기에 액상고무(Liquid Rubber), 에피클로로히드린고무(Epichlorohydrin Rubber), 하이스티렌고무 SBE라텍스(트라이버), SBR(Styrene Butadiene Rubber)을 고형분에 따라 7중량부를 첨가하면서 65℃에서 가열하면서 70~80RPM으로 천천히 감압 교반하는 단계; (e) 상기 (a)~(d) 단 계에서 각각 추출한 조성물을 교반기에 순서대로 첨가하여 35~65℃ 올려가면서 70~80RPM으로 천천히 감압 교반한 후에 제조된 완전한 제품을 50~80m2/Hgd의 질소를 주입하면서 진공 포장하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.
상기 발명은 습기나 수분이 있는 곳에서도 방수 시공이 가능하고, 내용성, 내수성, 내약품성, 표면광택, 오염성, 통기성, 내곰팡이성, 내열성, 환경친화성 및 강력한 접착력 등의 성능이 탁월하여 신뢰성을 향상시키며, 누구나 손쉽게 페인트 작업을 할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
상기 선행기술에 의하면 무기질 페인트의 성능을 보다 강화하여 작업의 편의성을 증진시킬 수 있었으나, 첨가되는 바인더 수지의 속성, 함량, 비중에 따라 물성이 크게 달라질 수 있다는 한계점이 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 페인트 조성물 내 필러 함량 비율을 높임으로써 은폐력을 보다 강화하고 나아가 우수한 불연성을 겸비할 수 있도록 함과 동시에 친환경적이며 안정성이 뛰어난 물질을 이용하여 환경오염을 방지할 수 있도록 한, 무기질 불연 페인트 조성물을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 인체와 환경에 무해함과 동시에 독성의 염려가 없어 사용 안정성이 뛰어나면서도 페인트로서의 우수한 기능성을 겸비할 수 있도록 한 페인트 조성물을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 물성과 성질을 복합적으로 개선하고 나아가 부가적인 기능을 더함으로써 페인트 조성물의 고성능화에 기여할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 적절한 점도를 부여하고 보존력을 강화하여 페인트 조성물의 전반적인 품질 향상을 꾀할 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무기질 불연 페인트 조성물은, 규산칼륨(Potassium silicate), 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithium silicate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 필러 60 내지 85 중량부; 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 폴리메틸페닐실록산(Polymethylphenylsiloxane), 폴리메틸하이드로실록산(Polymetylhydrosiloxane) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 첨가제 5 내지 15 중량부; 정제수를 포함하는 용매 5 내지 20 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 첨가제는, 잔탄검(Xanthan gum)을 포함하는 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부, 글리세린(Glycerin)을 포함하는 습윤 분산제 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 증점 기능제는, 정제수 65 내지 75 중량부, 잔탄검(Xanthan gum) 5 내지 15 중량부, 메타인산나트륨(Sodium metaphosphate) 5 내지 10 중량부, 1, 2-헥산다이올(1. 2-Hexanediol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조하는 단계; 상기 1차 물질 60 내지 80 중량부, 사일리움씨드검(Psyllium seed gum) 10 내지 30 중량부, 소르비탄지방산에스테르(Sorbitan Esters of Fatty Acids) 5 내지 15 중량부, 페네칠알코올(Phenethyl alcohol) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 단계; 상기 2차 물질 60 내지 80 중량부, 카라야검(Karaya gum) 10 내지 30 중량부, 규소수지 1 내지 3 중량부, d-α-토코페롤(d-α-Tocopherol Concentrate)을 포함하는 물성 개선제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 증점 기능제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무기질 불연 페인트 조성물에 따르면,
1) 무기질 소재를 기반으로 하여 내수성, 난연성, 내열성 등의 우수한 기능을 구현할 수 있으며, 나아가 인체와 환경에 유해하지 않아 사용과 취급이 보다 용이해져 작업의 편의성이 증진됨과 동시에 친환경적인 특성을 부가할 수 있고,
2) 첨가제를 통해 물성을 개량함과 동시에 페인트로서의 성능을 보다 극대화할 수 있으며,
3) 잔탄검을 포함하는 증점 기능제로 하여금 적정한 점도를 부여하고 높은 보존성을 함께 제공할 수 있도록 하며, 그와 동시에 안정성 및 혼합성 개선을 목적으로 하는 유화 및 소포 성분들이 단계적으로 혼합되어 도막이 보다 고르게 형성될 수 있도록 한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 증점 기능제 제조 단계를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 물성 개선제 제조 단계를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 물성 개선제 제조 단계를 나타낸 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.
기본적으로, 본 발명의 무기질 불연 페인트 조성물은 필러 60 내지 85 중량부, 첨가제 5 내지 15 중량부, 용매 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 필러로써는 수용성 규산염(Soluble silicates)이 선택될 수 있다. 여기서 수용성 규산염이라 함은 이산화규소(SiO2)와 알칼리금속(M2O)로 구성된 무기화합물의 일종으로, 물에 대한 용해성을 나타내는 까닭에 물유리(Water glass)라고도 불린다.
수용성 규산염의 예시로는 규산칼륨(Potassium silicate), 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithium silicate), 규산칼슘(Calcium silicate), 규산마그네슘(Magnesium silicate) 등이 있으며, 이산화규소(SiO2) 대 알칼리금속(M2O)의 몰비(Mole ratio), 종류, 용액의 농도에 따라 성질이 달라진다.
더하여, 이와 같은 수용성 규산염은 내부식성, 내열성, 불연성 등이 우수하며, 인체에 무해한 소재로써 취급이 용이할 뿐만 아니라 환경적인 측면에서도 안정성이 뛰어나, 공해 문제를 유발하지 않는다는 장점을 갖고 있는 까닭에 폭넓은 분야에서 사용되고 있는 것으로 알려져 있다.
보다 바람직하게 필러로 이용되는 수용성 규산염은 규산칼륨, 규산나트륨, 규산리튬 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
규산칼륨은 이산화규소(SiO2)와 산화칼륨(K2O)이 결합하여 형성된 물질로, 수분이 증발됨에 따라 나트륨이 용출되는 백화현상이 발생하지 않으며 우수한 내열성의 특성을 포함하고 있다. 규산칼륨은 수용액 상태로 사용되는 것이 일반적이며, 세정제, 용접봉, 액상비료, 코팅제 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
규산나트륨은 규산의 나트륨염을 지칭하며, 고형, 액상, 결정체, 비정질 분말의 형태로 사용될 수 있으며, 높은 생산성을 가짐과 동시에 경제적이라는 점에서 수용성 규산염 중에서도 가장 널리 응용되고 있는 것으로 알려져 있다.
규산리튬은 이산화규소(SiO2)와 리튬알칼리(Li2O)로 구성된 화합물로, 강한 내수성과 열 저항성을 나타내며, 상술한 규산칼륨과 규산나트륨에 비해 높은 몰비에서도 우수한 유동성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 더하여, 규산리튬은 우수한 혼용성능을 가지고 있어 규산칼륨이나 규산나트륨과 병용하는 경우 내화 성질을 개선함과 동시에 접착성을 향상시킬 수 있다.
이때 본 발명의 필러는 규산칼륨, 규산리튬, 규산나트륨 중 어느 하나를 선택하여 단독으로 이용할 수도 있으나, 바람직하게는 규산칼륨, 규산리튬, 규산나트륨을 혼합하여 이용할 수 있다. 여기서 보다 상세하게 혼합 비율에 대해 설명하자면, 필러는 규산칼륨 60 내지 80 중량부, 규산나트륨 5 내지 15 중량부, 규산리튬 10 내지 30 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
이와 같은 필러는 규산염을 주원료로 사용함으로써 유해 성분이 함유되어 있지 않아 환경친화적이며, 강한 접착력을 제공함과 동시에 내수성, 난연성, 내열성 등의 고유 특성이 뛰어나 우수한 성능을 겸비할 수 있다.
더불어 첨가제는 본 발명의 페인트 조성물의 물성과 가공성을 개선하기 위해 첨가되는 것이라고 할 수 있다. 이때 첨가제는 실리콘 오일을 포함할 수 있는데, 실리콘 오일(Silicone oil)은 실록산 결합(Si-O-Si)으로 이루어진 사슬 모양의 구조를 가지는 무색 투명한 액체로서 내열성, 내한성, 내수성, 내약품성이 우수할 뿐만 아니라, 이형성, 발수성, 소포성의 특성을 포함하여 활용 가치가 높은 물질이다.
또한, 이러한 실리콘 오일은 유기 측쇄의 종류에 따라 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 폴리메틸페닐실록산(Polymethylphenylsiloxane), 폴리메틸하이드로실록산(Polymetylhydrosiloxane), 폴리오르가노실록산(Polyorganosiloxane), 폴리메틸알킬실록산(Polymethylalkylsiloxane) 등으로 구분될 수 있다.
이때 바람직하게, 본 발명의 첨가제로써는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리메틸하이드로실록산 중 적어도 어느 하나가 선택되어 이용될 수 있다.
폴리디메틸실록산은 메틸기(CH3-)를 포함하는 단량체가 사슬처럼 연결된 물질로, 화학적으로 매우 안정된 상태에 속하는 불활성의 성질을 가짐과 동시에 열적 안정성이 훌륭하다. 또한, 분자량에 따라 물성이 달라지는 다양성과 특성으로 인해 유압장치의 유체, 윤활유, 소포제 등 광범위하게 이용될 수 있다. 폴리메틸페닐실록산은 폴리디메틸실록산의 메틸기 일부를 페닐기로 치환한 구조의 물질로 내열성 및 내한성이 우수하며, 폴리메틸하이드로실록산은 발수성이 뛰어나 발수제, 분체의 유동성 향상제로 이용되는 것으로 알려져 있다.
정리하자면, 본 발명의 첨가제로써 실리콘 오일이 포함되어 부가적인 성능을 부여함으로써 수분의 침투로 인해 내구성이 저하되는 것을 방지함과 동시에 은폐력을 보다 강화하도록 한 효과가 있다. 이에 더하여 불필요하게 발생하는 기포 생성을 억제하여 품질을 향상시킬 수 있어 창출되는 부가가치를 보다 극대화하는 효과를 제공할 수 있다.
이러한 필러와 첨가제는 정제수를 포함하는 용매로 하여 혼합될 수 있다. 다시 말해, 용해된 이온, 미생물, 고체입자 등의 불순물이 제거된 정제수를 용매로써 사용하여 페인트 조성물의 오염 또는 변질의 우려를 최소화할 수 있다. 이때 정제수를 제조하는 방법은 종래의 증류, 활성탄 흡착, 이온효과, 역삼투, 자외선 살균램프 등을 이용할 수 있으므로 생략하도록 한다.
더불어, 본 발명의 페인트 조성물의 혼합성을 보다 개선하기 위한 목적으로 용매는 양쪽성의 특성을 포함하는 에탄올(Ethanol) 또는 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol)을 포함할 수 있다. 즉, 용매로서 정제수와 함께 에탄올 및 이소프로필알코올을 혼합하여 이용할 수 있음은 물론이다. 다시 말해, 용매로써 선택되는 가짓수 또는 종류에 있어서 어떠한 제한도 두지 않는다.
이와 같은 본 발명의 페인트 조성물은, 인체와 환경에 유독한 가스 또는 유해한 물질을 배출하지 않아 독성의 염려가 없으며 나아가 취급에 있어서도 용이하다는 장점을 가진다. 따라서 학교 교실, 아파트, 사무실, 식료품 제조공장 등 무독성, 무취성, 무해성을 포함하는 친환경적인 특성을 필요로 하는 장소에서도 이용될 수 있음은 물론이다. 이에 더하여, 훌륭한 강도 및 내구성을 가지면서도 내부식성, 내열성, 불연성, 내화성 등의 우수한 기능성을 겸비하도록 한 효과가 있다.
나아가 본 발명의 첨가제는 실리카졸(Silica sol) 5 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다. 실리카졸은 무정질 실리카 미립자가 수중에서 균일하게 분산된 콜로이드 상태를 이룬 것을 의미하며, 콜로이드 실리카(Colloid silica)라고도 불린다. 실리카졸은 화학적으로 안정한 무기 소재로 비표면적과 표면 물성이 우수할 뿐 아니라 pH에 대한 안정성을 보이며 결합제, 연마제 등의 역할을 수행할 수 있는 것으로 알려져 있다.
이와 같은 실리카졸은 본 발명의 첨가제에 포함되어 충분한 강도를 가지는 도막을 형성함과 동시에 점착성, 내마모성, 견고성을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.
여기서 바람직하게, 첨가제는 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부, 습윤 분산제 1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 첨가제는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리메틸하이드로실록산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 주제 80 내지 90 중량부 및 잔탄검(Xanthan gum)을 포함하는 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부, 글리세린(Glycerin)을 포함하는 습윤 분산제 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 혼합비를 상술한 범주 내에서 조절할 수 있음은 물론이다.
증점 기능제는 점도를 부여하여 흘러내림 현상과 침강을 방지하고 나아가 접착성을 향상시켜 도막의 내구도를 증진시키기 위해 첨가되는 것으로서, 유효성분으로 잔탄검(Xanthan gum)을 포함할 수 있다. 이때 증점 기능제는 잔탄검 이외에도 추가적인 재료를 더 포함할 수 있으나 이는 후술하기로 한다.
여기서 잔탄검은 Xanthomonas campestris의 발효에 의해 생산되는 고분자다당류검물질을 이소프로필알코올에 정제 및 건조하여 얻은 물질로, 증점제 또는 안정제로써 기능할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 용해 온도에 따른 점도차가 거의 없을 뿐만 아니라 뛰어난 내열성을 가지고 있음과 동시에 pH에 의한 점도 저하 현상이 나타나지 않는다는 장점을 갖고 있다.
습윤 분산제는 입자 표면장력을 감소시켜 습윤되는 속도를 가속화시키고, 입자가 재응집되는 것을 방지함으로써 조성물의 분산 안정성을 향상시킬 수 있으며 나아가 착색력, 저장성, 내수성 강화에 도움을 줄 수 있다.
이때 습윤 분산제는 글리세린(Glycerin)을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 글리세린은 강한 흡습성을 나타내며, 유기용매에는 잘 용해되지 않으나 물 또는 알코올과는 잘 혼합되는 특성을 포함하는 무색의 액체이다. 유지에 들어 있는 글리세린을 정제하거나 탄수화물 발효, 수소분해, 프로필렌을 통해 합성되어 제조될 수 있으며, 상술한 증점 기능제를 통한 점도 증가 효과를 보조함과 동시에 분산성을 개선하는 기능을 수행할 수 있다. 나아가 동결 방지 기능을 더함으로써 저온의 환경에서도 본 발명의 페인트 조성물이 결빙되지 않도록 하는 효과가 있다.
따라서 이와 같은 첨가제는 점도, 흐름성, 혼합성을 포함하는 물성 및 성질을 복합적으로 개선해주는 역할을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상술한 물질들이 본 발명의 페인트 조성물 내에서 쉽게 풀려 흩어질 수 있으며, 나아가 고르게 분포된 상태를 유지함으로써 균일한 조성비를 가지도록 한 효과가 있다.
나아가 상술한 첨가제는 본 발명의 페인트 조성물을 착색하기 위해 별도의 안료를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 첨가제는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리메틸하이드로실록산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 주제 80 내지 90 중량부, 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부, 습윤 분산제 1 내지 5 중량부, 안료 0.1 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.
여기서 안료라 함은 색을 입힐 수 있는 물질을 의미하는데, 즉 첨가제에 안료가 포함되어 도막에 색채와 불투명성을 부여할 수 있으며, 필요에 따라 원하는 색상의 페인트 조성물을 구현할 수 있음은 물론이다.
이때 바람직하게는 은폐력이 크고 내열성, 내광성이 우수한 무기안료를 사용할 수 있으며, 프탈로시아닌블루, 코발트블루, 한사옐로우, 퍼머넨트레드, 카본블랙 등 사용되는 안료의 종류와 가짓수는 어떠한 한정도 하지 않는다. 나아가 내광성, 내용제성, 형광/발광 등의 특수한 물성이 요구되는 경우, 그에 따른 추가적인 물질을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
더불어, 상술한 필러는 보다 다양한 기능을 부여하기 위해 보조 필러를 더 포함할 수 있다. 다시 말해 필러는 메인 필러와 보조 필러로 이루어질 수 있는데, 여기서 메인 필러와 보조 필러의 혼합 비율을 설명하자면, 본 발명의 필러는 메인 필러 20 내지 50 중량부 및 보조 필러 40 내지 70 중량부를 포함하는 혼합물로 이루어질 수 있다.
메인 필러는 상술한 필러의 기능을 제공하기 위해 첨가되는 것으로, 규산칼륨, 규산나트륨, 규산리튬 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이때 메인 필러의 설명은 상술한 필러의 설명을 참조하면 되므로 생략하도록 한다.
이때 보조 필러는 이산화규소(Silicon dioxide), 탈크(Talc), 이산화티타늄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게 보조 필러는 그 혼합 조성에는 제한을 두지 않으나 이산화규소, 탈크, 이산화티타늄, 산화아연의 혼합물로 이루어질 수 있다.
이산화규소는 실리카(Silica)를 지칭하며, 규소와 산소가 결합 되어 형성된 규소의 산화물로, 모래, 석영, 규조류의 세포벽 등 자연계에서 쉽게 찾아볼 수 있으며 접착제, 코팅, 내화재 등 다양한 용도로 널리 이용되고 있다.
탈크는 주성분으로 마그네슘을 포함하는 규산염 광물의 일종으로, 전기에 대한 절연성, 내화성, 내산성을 특징으로 포함하며, 페인트 조성물에 첨가됨으로써 불투명도를 향상시키고 방청 효과를 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
이산화티타늄은 타이타늄과 산소가 결합된 물질로, 빛을 산란하고 자외선을 차단하거나 흡수하는 역할을 수행할 수 있어, 주로 화장품 또는 자외선 차단제에 첨가되어 피부의 손상을 방지하고 노화를 예방하는 효과를 제공한다. 또한 은폐력이 뛰어남과 동시에 화재 전이 속도를 늦추는 내화성 향상을 기대할 수 있으며, 일반적으로 수성 도료로 사용되나 종이, 플라스틱, 페인트, 식품 등에서도 보편적으로 이용될 수 있다.
산화아연은 홍아연석이라는 광석을 연소 또는 가열시켜 얻을 수 있는 산소와 아연으로 이루어진 백색의 무기산화물로, 산과 염기에 모두 용해가 되는 특성을 나타내는 양쪽성 산화물에 속한다. 이에 더하여, 태양광을 반사시켜 자외선 A(UVA)와 자외선 B(UVB)를 효과적으로 차단하는 기능을 제공할 수 있어 상술한 이산화티타늄과 함께 태양광에서 기인한 자외선 등에 의해 도막이 변색되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
정리하자면, 다양한 구성 성분들로 이루어진 필러를 통해 내후성, 내산성, 내열성, 내화성 등의 기능을 전반적으로 향상시킬 수 있으며 나아가 본 발명의 페인트 조성물의 고성능화에 기여할 수 있음은 물론이다.
보다 바람직하게, 본 발명의 첨가제는 메틸메타크릴레이트(Methyl metacrylate, MMA)을 포함하는 아크릴 에멀젼(Acryl emulsion) 5 내지 10 중량부를 더 포함할 수 있다. 가장 바람직하게 아크릴 에멀젼을 포함하는 첨가제는, 주제 80 내지 90 중량부, 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부, 습윤 분산제 1 내지 5 중량부, 아크릴 에멀젼 5 내지 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
여기서 아크릴 에멀젼은 아크릴계 수지라고도 하며, 접착성이 뛰어난 수지이다. 아크릴 에멀젼은 기본적으로 아크릴산 에스테르나 메타크릴산 에스테르, 나아가 불포화 카르복실산, 아크릴 단량체 등을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 아크릴 에멀젼은 옥외에 노출시켜도 변색하지 않고, 내약품성도 좋으며, 전기절연성, 내수성이 모두 양호한 특징을 보이는 특징이 있다.
여기서 불포화 카르복실산으로서는 아크릴릭애씨드, 메타크릴릭애씨드, 크로토닉애씨드, 이타코닉애씨드, 말레익애씨드 중 적어도 하나 이상이 이용될 수 있다.
더불어 아크릴 단량체로써는 아크릴로니트릴, 아크릴아마이드, N-하이드록시아크릴아마이드, N-뷰톡시 메틸아크릴아마이드, 스티렌, 비닐아세테이트 중 적어도 어느 하나가 이용될 수 있다.
이러한 본 발명의 아크릴 에멀젼은 가장 바람직하게 메틸메타크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는데, 메틸메타크릴레이트은 무색 투명한 액체로, 뛰어난 강도를 가짐과 동시에 투명성, 내후성, 성형성, 가공성이 우수한 까닭에 코팅제, 접착제, 광학재, 조명, 도료 등에 널리 사용되는 것으로 알려져 있다.
이와 같은 메틸메타크릴레이트를 포함하는 아크릴 에멀젼은 접착성을 강화하는 역할을 수행할 수 있음은 물론이며, 본 발명의 페인트 조성물이 피도막 물질로부터 박리되거나 흘러내리는 현상을 방지하도록 한 효과가 있다.
더하여, 상술한 증점 기능제는 본 발명의 페인트 조성물의 점도를 부여함으로써 부착성을 강화시킴과 동시에 도막의 강도, 내구성, 유연성을 높이기 위한 목적으로, 잔탄검뿐 아니라 사일리움씨드검(Psyllium seed gum), 카라야검(Karaya gum)을 더 포함할 수 있다.
상술한 언급에서 잔탄검은 점도를 부여하여 도막의 내구성과 유연성을 강화하는 효과를 제공할 수 있다고 하였다. 사일리움씨드검은 질경이과 플랜트사일리움의 종자 외피를 분쇄함으로써 얻을 수 있는 다당류의 일종으로, 증점제 및 안정제로 기능할 수 있으며 특유의 냄새를 가지고 있다.
카라야검은 인도에서 자라는 Sterculia 속의 나무에서 채취할 수 있는 물질로 약간의 초산 냄새를 가지며 갈락토스, 람노스와 갈락투론산을 주성분으로 포함하는 다당류이다. 상술한 사일리움씨드검과 함께 점착성과 점도를 증진시키는 증점제 또는 안정제의 역할을 수행할 수 있다.
따라서 이와 같은 증점 기능제는 식품에 첨가되는 증점제를 이용하여 페인트로서의 우수한 성능과 물성을 유지하면서도 공해를 일으키지 않는다는 환경친화적인 특성을 포함하며, 나아가 사용 안정성이 증진되고 취급이 보다 용이해짐으로써 제조의 편의성을 제공할 수 있다는 장점을 가진다.
보다 바람직하게, 본 발명의 증점 기능제는 상술한 잔탄검, 사일리움씨드검, 카라야검 이외에도 추가적인 조성물을 더 포함할 수 있는데, 이러한 증점 기능제를 제조하는 단계에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 증점 기능제 제조 단계를 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 상술한 증점 기능제는, 1차 물질을 제조하는 단계(S11), 2차 물질을 제조하는 단계(S12), 증점 기능제를 완성하는 단계(S13)를 통해 제조될 수 있다.
(S11) 1차 물질을 제조하는 단계
가장 먼저, 정제수 65 내지 75 중량부, 잔탄검(Xanthan gum) 5 내지 15 중량부, 메타인산나트륨(Sodium metaphosphate) 5 내지 10 중량부, 1, 2-헥산다이올(1, 2-Hexanediol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조한다.
정제수는 1차 물질의 용매로써 첨가되며, 잔탄검은 상술한 바와 같이 잔탄검은 미생물에서 유래한 천연검의 성분으로 점착성과 점도를 증가시킴과 동시에 유화 안정성을 증진시킬 수 있으며 나아가 본 발명의 페인트 조성물의 품질을 개량하는데 도움을 줄 수 있다.
메타인산나트륨은 백색의 분말로서, 1차 물질에 포함되는 각 성분의 혼합성을 높여주는 유화제의 기능을 수행할 수 있다. 더하여, 메타인산나트륨은 흡습성이 매우 강한 까닭에 공기 중에 포함되어 있는 수분을 흡수하여 시럽 상으로 변화할 수 있어, 밀폐용기에 보관하거나 공기 접촉을 최소화하여 이용하는 것이 가장 바람직하다고 할 수 있다.
1, 2-헥산다이올은 소수성기와 친수성기를 모두 포함하는 계면활성제의 구조를 가지고 있어 녹이는 성질이 강하게 나타나는 까닭에, 용제로써 주로 사용되는 물질이다. 더불어, 미생물의 생장을 억제시키거나 저해시키는 보존제의 대체재로 사용될 만큼 항균성이 우수함과 동시에 보습제로서의 역할을 수행할 수 있는 것으로 알려져 있다.
상술한 잔탄검은 부패되기가 쉬우며 미생물 오염에 취약한 까닭에 보존제 또는 방부제와 병용하여 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 잔탄검과 1, 2-헥산다이올을 혼합하여 이용함으로써 기능이 저해되거나 상실되는 것을 방지할 수 있다.
(S12) 2차 물질을 제조하는 단계
다음으로, 1차 물질 60 내지 80 중량부, 사일리움씨드검(Psyllium seed gum) 10 내지 30 중량부, 소르비탄지방산에스테르(Sorbitan Esters of Fatty Acids) 5 내지 15 중량부, 페네칠알코올(Phenethyl alcohol) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조한다.
상술한 언급에서 사일리움씨드검은 점성을 부여하는 역할을 수행할 수 있는 다당류의 일종이라고 하였다. 사일리움씨드검을 녹이는 경우 덩어리지기가 쉽기 때문에, 교반기를 이용하여 상술한 1차 물질에 천천히 수화시킴으로써 점성을 가지는 투명한 분산액을 형성하는 것이 바람직할 것이다.
소르비탄지방산에스테르는 70%의 소르비톨을 탈수하고 지방산을 가하여 에스테르화한 물질로, 결합하는 지방산의 종류, 수, 에스터화 정도에 따라 성질이 다르게 나타나는 유화제의 일종이다. 다시 말해, 상술한 사일리움씨드검의 첨가에 의해 혼합성이 저해되는 것을 상쇄시키는 역할을 수행할 수 있다.
페네칠알코올은 방향족 알코올 성분으로 특유의 향을 가지고 있어 불쾌한 냄새를 제거하고 향을 부여하는 역할을 수행할 수 있다. 더불어 세균과 곰팡이류에 대한 방부 능력이 있어 화장품에 첨가되어 미생물에 의한 변질 및 부패를 방지하는 살균보존제의 용도로 사용되는 것으로 알려져 있다. 따라서 2차 물질에 포함되는 성분들의 보존력을 보다 증진시키는 효과를 제공할 수 있다.
(S13) 증점 기능제를 제조하는 단계
마지막으로, 2차 물질 60 내지 80 중량부, 카라야검(Karaya gum) 10 내지 30 중량부, 규소수지 1 내지 3 중량부, d-α-토코페롤(d-α-Tocopherol Concentrate)을 포함하는 물성 개선제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 증점 기능제를 완성한다.
카라야검은 상술한 바와 같이 점착성을 높임과 동시에 도막 강도를 향상시키는데 기여할 수 있음과 동시에 안정제로서 기능함으로써 다양한 성분에 대한 혼합성을 보다 증진시키는 효과를 제공할 수 있다.
규소수지는 비결정성 함수규산중합물의 콜로이드상의 액체로, 거품의 생성을 방지하거나 감소시킬 수 있는 거품제거제의 용도로 사용될 수 있다. 다시 말해, 증점 기능제를 제조하는 과정에서 불필요하게 발생하는 기포를 제거함과 동시에 포말이 혼입되는 것을 방지하는 효과를 제공할 수 있다. 나아가 본 발명의 페인트 조성물을 구성하는 성분들이 보다 고루 배합되게 하여 매끄러운 도막을 형성하는데 도움을 줄 수 있다.
d-α-토코페롤은 식물유지에 함유되어 있는 비타민 E로서, 특이한 냄새를 가지는 투명하고 점조한 액체이다. 토코페롤은 산화 방지 기능을 제공할 수 있는 천연항산화제의 일종으로 부식을 방지하는 효과를 제공할 수 있어, 미관이 저해되거나 품질 저하 현상을 지연 및 억제시키는데 도움을 줄 수 있다.
일반적으로 검(Gum)류의 물질은 고유의 점성을 가지고 있는 까닭에 잘 용해되지 않는다는 특성을 가진다. 즉, 1차/2차 물질, 증점 기능제를 제조하는 과정에 있어서 혼합하는 방법에 있어서 제한을 두지는 않으나, 바람직하게는 교반기, 믹서 등을 이용하여 휘저어주면서 혼합할 수 있다. 더불어, 필요에 따라 혼합하는 시간은 달라질 수 있으나 완전히 섞일 수 있도록 충분한 시간을 가지는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 증점 기능제에 따르면, 점도 조절 기능을 부가하고 도막 강도를 높일 수 있는 잔탄검, 사일리움씨드검, 카라야검이 단계적으로 혼합되되 안정성 및 혼합성 개선을 위해 첨가되는 유화 및 소포 성분들이 단계적으로 함께 혼합되어, 급격한 점도 변화와 특정 공정이 부하되는 것을 방지함과 동시에 적정 수준으로 점도를 유지할 수 있도록 한 효과를 제공한다.
또한, 유화 및 소포 성분들이 증점 기능제에 첨가되어 다양한 성분들이 안정한 액상으로 유지될 수 있음과 동시에 균등한 조성을 가질 수 있으며 나아가 도막이 보다 고르게 형성되는데 도움을 줄 수 있다.
더불어, 식품 또는 화장품에 첨가될 수 있는 안정성이 뛰어난 물질을 이용하여 제조함으로써 환경친화적인 특성을 보다 증진시키고 나아가 유해한 물질을 방출하지 않아 인체에 무해하다는 장점을 가질 수 있다.
나아가 증점 기능제 그 자체만으로도 도막의 접착성을 향상시키고 보존력을 높일 수 있으나, d-α-토코페롤(d-α-Tocopherol Concentrate)을 포함하는 물성 개선제를 포함하여 제조 과정에서 발생할 수 있는 산화로 인한 기능 저하를 방지할 뿐 아니라 도막에 대한 표면 산화로 인한 변형 또는 노화 역시 예방하도록 한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 무기질 불연 페인트 조성물의 구성에 따른 물성을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 무기질 불연 페인트 조성물의 실시예 1 내지 4로 구성되어 있고, 비교예는 아크릴 수지를 포함하는 종래의 무기질 페인트 조성물이다.
<실시예 1>
1. 증점 기능제의 제조
정제수 70g, 잔탄검 10g, 메타인산나트륨 10g, 1, 2-헥산다이올 10g을 혼합하여 1차 물질 100g을 제조하였다.
1차 물질 70g, 사일리움씨드검 15g, 소르비탄지방산에스테르 10g, 페네칠알코올 5g을 혼합하여 2차 물질 100g을 제조하였다.
2차 물질 75g, 카라야검 15g, 규소수지 2g, d-α-토코페롤 8g을 혼합하여 증점 기능제 100g을 제조하였다.
2. 첨가제의 제조
폴리디메틸실록산 90g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 증점 기능제 5g, 글리세린 5g을 혼합하여 첨가제 100g을 제조하였다.
3. 조성물의 완성
규산칼륨 68g, 규산나트륨 14g, 규산리튬 18g을 혼합하여 필러 100g을 제조하였다.
상술한 필러 70g, 상술한 2.의 과정을 통해 제조된 첨가제 10g, 정제수 20g, 을 혼합하여 페인트 조성물 100g을 제조하였다.
<실시예 2>
1. 증점 기능제의 제조
정제수 70g, 잔탄검 5g, 사일리움씨드검 10g, 카라야검 15g을 혼합하여 1차 물질 100g을 제조하였다.
2. 첨가제의 제조
폴리디메틸실록산 90g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 증점 기능제 5g, 글리세린 5g과 혼합하여 첨가제 100g을 제조하였다.
3. 조성물의 완성
규산칼륨 68g, 규산나트륨 14g, 규산리튬 18g을 혼합하여 필러 100g을 제조하였다.
상술한 필러 70g, 상술한 2.의 과정을 통해 제조된 첨가제 10g, 정제수 20g, 을 혼합하여 페인트 조성물 100g을 제조하였다.
<실시예 3>
1. 증점 기능제의 제조
정제수 90g, 잔탄검 10g을 혼합하여 1차 물질 100g을 제조하였다.
2. 첨가제의 제조
폴리디메틸실록산 90g, 상술한 1.의 과정을 통해 제조된 증점 기능제 5g, 글리세린 5g과 혼합하여 첨가제 100g을 제조하였다.
3. 조성물의 완성
규산칼륨 68g, 규산나트륨 14g, 규산리튬 18g을 혼합하여 필러 100g을 제조하였다.
상술한 필러 70g, 상술한 2.의 과정을 통해 제조된 첨가제 10g, 정제수 20g을 혼합하여 페인트 조성물 100g을 제조하였다.
<실시예 4>
규산칼륨 68g, 규산나트륨 14g, 규산리튬 18g을 혼합하여 필러 100g을 제조하였다.
상술한 필러 70g, 폴리디메틸실록산 10g, 정제수 20g을 혼합하여 페인트 조성물 100g을 제조하였다.
<비교예 1>
아크릴 수지를 포함하는 종래의 무기질 페인트(한국 등록특허 제 10-1086638에 따른 조성의 페인트)
이때, 상술한 실시예 1 내지 3에 첨가된 증점 기능제의 조성은 다음의 표 1과 같다. 여기서 각 값의 단위는 중량%이다. 여기서 증점 기능제 1은 실시예 1에 첨가되었고, 증점 기능제 2는 실시예 2에 첨가되었으며, 증점 기능제 3은 실시예 3에 첨가되었다.
| 증점 기능제 1 | 증점 기능제 2 | 증점 기능제 3 | |
| 정제수 | 36.75 | 70 | 90 |
| 잔탄검 | 5.25 | 5 | 10 |
| 메타인산나트륨 | 5.25 | - | - |
| 1, 2-헥산다이올 | 5.25 | - | - |
| 사일리움씨드검 | 11.25 | 10 | - |
| 소르비탄지방산에스테르 | 7.5 | - | - |
| 페네칠알코올 | 3.75 | - | - |
| 카라야검 | 15 | 15 | - |
| 규소수지 | 2 | - | - |
| d-α-토코페롤 | 8 | - | - |
제조된 실시예 1 내지 4 및 비교예의 조성물을 가로 1m, 세로 1m, 두께 1cm의 구조물 표면에 도포하여 건조 후 제조된 페인트 조성물의 도막에 대한 시험을 실시하였다.
[실험예 1] 기본 물성 시험
1. 기계적 물성: 기계적 물성을 측정하기 위해 ASTM D638(50 mm/min)에 준하여 파산시의 인장강도 및 신장률을 측정하였다.
2. 인열강도: ASTM D624에 준하여, Tear Strength - ASTM D624 Plastic Test Standard" 중 Trouser 방법을 이용하여 인열강도를 측정하였다.
3. 은폐율: KS M ISO 2814에 따라 은폐율을 시험하였다.
4. 연필경도: SHINTO Scientific사의 HEIDON-14EW 기기를 사용하여 연필경도를 측정하였다. 연필경도 측정 시, 연필은 MITSUBISHI사의 연필을 사용하고, speed: 60mm/min, scale: 10.0mm, force: 19.6N, 하중 1kg, 연필과 도막 간의 각도: 45°로 측정하였다. 동일 경도의 연필로 5회 반복하여 연필경도를 측정하여 도막에 흠집이 보이지 않는 연필경도 중 연필경도가 가장 큰 값을 연필경도로 하였다.
| 인장강도 (psi) |
신장율 (%) |
인열강도 (pli) |
은폐율 (%) |
연필경도 | |
| 실시예 1 | 1853 | 400 | 275 | 97 | 9H |
| 실시예 2 | 1847 | 397 | 270 | 94 | 9H |
| 실시예 3 | 1830 | 395 | 263 | 91 | 9H |
| 실시예 4 | 1824 | 380 | 255 | 87 | 9H |
| 비교예 | 1811 | 373 | 251 | 85 | 7H |
상술한 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 페인트 조성물은 비교예의 페인트 조성물에 비하여 인장강도, 신장율, 인열강도, 은폐율, 연필경도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 나아가 실시예 1 내지 4의 비교 처리를 통해 증점 기능제 및 습윤 분산제 첨가에 의해 기본 물성이 향상되는 경향을 확인할 수 있다.
[실험예 2] 성능 평가 시험
1. 부착성: JIS K5600-5-6 시험 방법에 따라 바둑판 모양으로 가로X세로 1mm 간격으로 100개의 칸으로 칼로 크로스 컷(cross-cut) 한 후 압력 감지 테이프로 밀착하여 떼어냈을 때 떨어진 정도를 확인하였다.
2. 내후성: ASTM D-4587 규정에 따라 제조된 도막의 색차(△E)를 측정하였다. △E는 2,000시간 동안 도포 후의 도막 변색 정도를 정량화하여 측정하였다.
3. 변색성: 315~400nm의 파장을 방출하는 15W의 자외선 램프를 도막과 20cm거리에서 20일 간 조사 후 색상 변색 여부를 확인하였다.
4. 질량감소율: KS F IOS 1182:2004에 따라 가열 종료 후 도막의 질량감소율을 측정하였다.
| 부착성 | 촉진내후성(△E) | 변색성 | 질량감소율(%) | |
| 실시예 1 | ○ | 0.3 | ○ | 0.0 |
| 실시예 2 | ○ | 0.5 | ○ | 0.0 |
| 실시예 3 | ○ | 0.6 | △ | 0.0 |
| 실시예 4 | △ | 1.1 | △ | 0.0 |
| 비교예 | × | 1.7 | × | 1.3 |
상기 표 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 페인트 조성물은 비교예의 페인트 조성물에 비하여 부착성, 내후성, 변색성, 질량감소율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
더하여 실시예 1 내지 4의 비교를 통해 본 발명의 증점 기능제가 첨가되었을 때, 부착성, 내후성이 우수해지는 경향성을 나타냈음을 확인할 수 있으며, 페인트 조성물의 고성능화에 도움을 줄 수 있음을 보여줄 수 있다.
나아가 실시예 1 내지 3 사이의 비교 처리를 통해, 잔탄검을 단독으로 사용한 실시예 3보다 다양한 물질의 혼합 조성으로 이루어진 실시예 1의 증점 기능제가 페인트 조성물의 성능을 보다 향상시키는데 있어 월등하게 우수함을 알 수 있다.
[실험예 3] 불연성 시험
1. 불연성: 화염(600℃ 미만, 600~800℃, 800~1200℃, 1200~1500℃)을 제공하여 화염 전이 여부를 판단함으로써 불연성을 확인하였다.
| 600℃ 미만 | 600~800℃ | 800~1200℃ | 1200~1500℃ | |
| 실시예 1 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 |
| 실시예 2 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 |
| 실시예 3 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 |
| 실시예 4 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 | 물성변화없음 |
| 비교예 | 물성변화없음 | 물성변화발생 | - | - |
표 4의 결과를 보면 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 4와 비교예를 비교하면 비교예는 600~800℃로 가열하자마자 화염 전이가 발생하여 구조물 표면의 물성 변화가 발생한 것을 확인할 수 있으며, 실시예 1 내지 4의 경우 1200~1500℃의 온도에서도 화염이 전이되지 않아 물성이 그대로 유지되고 있어 불연성을 나타냄을 확인할 수 있다.
[실험예 4] 내산성 시험
1. 내산성: KS M ISO 2812-1 :2007에 따라 (24±2)℃, (50±3)% R.H., 168H 처리하여 도막 박리, 도막 부풀음 등 도막 결함을 확인하였다.
| 염산 (35%) |
수산화 나트륨 (20%) |
황산 (20%) |
크롬산 (40%) |
인산 (85%) |
질산 (30%) |
|
| 실시예 1 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 실시예 2 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 실시예 3 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 실시예 4 | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 비교예 | × | △ | △ | × | △ | × |
표 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 페인트 조성물은 비교예의 무기질 페인트 대비 내산성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
보다 바람직하게는, 증점 기능제에 포함된 각 물질의 보존력을 높이고 혼합성을 증진시키기 위해, 본 발명의 물성 개선제는 d-α-토코페롤 이외에도 추가적인 조성물을 더 포함할 수 있는데, 이러한 물성 개선제를 제조하는 단계에 대해 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 물성 개선제 제조 단계를 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 상술한 물성 개선제는, 1차 혼합물을 제조하는 단계(S21), 2차 혼합물을 제조하는 단계(S22), 물성 개선제를 완성하는 단계(S23)를 통해 제조될 수 있다.
(S21) 1차 혼합물을 제조하는 단계
먼저, 에탄올(Ethanol) 30 내지 50 중량부, d-α-토코페롤(d-α-Tocopherol Concentrate) 10 내지 20 중량부, 에캄슐(Ecamsule) 5 내지 15 중량부, 세틸알코올(Cetyl alcohol) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조한다.
1차 혼합물의 용매로써 에탄올이 첨가되며, d-α-토코페롤은 상술한 바와 같이 조성물의 산화를 저해시키고 나아가 품질 저하 현상을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다.
에캄슐은 자외선 차단제에 첨가되어 자외선 A(UVA)를 차단하는 기능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 즉, 본 발명의 페인트 조성물에 첨가되어 자외선으로부터 내부를 보호하고, 나아가 자외선으로 인한 변질 또는 변색 현상을 방지하는 효과를 제공할 수 있다.
세틸알코올은 지방족 알코올의 일종으로, 코코넛과 팜유에서 추출할 수 있으며, 점도 조절과 혼합성을 개선하는 효과를 제공할 수 있어 유화안정제의 역할을 수행할 수 있는 것으로 알려져 있다.
(S22) 2차 혼합물을 제조하는 단계
이어서, 1차 혼합물 60 내지 80 중량부, 포도종자추출물 10 내지 20 중량부, 옥시벤존(Oxybenzone) 5 내지 10 중량부, 아보벤존(Avobenzone) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조한다.
포도종자추출물은 포도 종자를 에탄올 또는 아세톤으로 추출한 것으로부터 얻어지는 물질로, 프로안토시아니딘(Proanthocyanidins)이 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 포도종자추출물은 강한 항산화 작용을 수행할 수 있어 물성 개선제에 포함된 다양한 성분들의 산화를 방지하는 효과가 있으며, 나아가 본 발명의 페인트 조성물의 보존성을 높이고 도막의 표면 산화를 방지하는 기능을 겸비할 수 있다.
옥시벤존은 뛰어난 광안정성을 가지고 있어 아보벤존과 병용하는 경우 상승 효과를 제공함과 동시에 자외선 B(UVB)를 흡수하는 역할을 수행할 수 있어 자외선 차단제, 화장품, 변색 방지제에 첨가되는 것으로 알려져 있다. 아보벤존은 우수한 자외선 A(UVA) 차단 기능을 가지고 있으며, 마찬가지로 자외선이 흡수되는 것을 억제하는 효과를 제공할 수 있다.
(S23) 물성 개선제를 제조하는 단계
마지막으로, 2차 혼합물 60 내지 80 중량부, 효소분해사과추출물 10 내지 30 중량부, 테레핀유(Turpentine oil) 1 내지 10 중량부, 아마인유(Linseed oil) 1 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 개선제를 완성하게 된다.
효소분해사과추출물은 사과를 착즙하여 얻어지는 상층의 맑은 부분을 효소처리 및 정제한 것으로 사과 고유의 향을 가지고 있음과 동시에 산화방지제로 기능할 수 있다. 따라서 2차 혼합물에 첨가된 포도종자추출물과 함께 산화를 지연시키고 나아가 페인트 조성물의 변색 또는 변질을 방지하는 데 도움을 줄 수 있어, 본래의 우수한 품질을 오래 유지할 수 있도록 한 효과가 있다.
테레핀유과 아마인유는 유화 보조제의 일종으로, 변색을 방지하고 완만한 건조에 도움을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다. 이때 건조 속도를 완만하게 조절하기 위해, 테레핀유 10 내지 30 중량부와 아마인유 60 내지 90 중량부를 혼합하는 것이 가장 바람직하다고 할 수 있다.
이와 같은 방식으로 제조되는 물성 개선제가 첨가되는 경우, 무기질 불연 페인트 조성물의 내자외선성이 강화되고, 물성이 보다 개선됨으로써 균등하면서도 평탄한 도장면을 얻을 수 있음과 동시에 작업성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 산화 방지 효과를 더하여 본 발명의 페인트 조성물을 통해 형성된 도막이 햇빛에 오래 노출되더라도 변질되는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 상술한 증점 기능제의 첨가에 따라 외부 오염물에 의한 산화에 따라 발생할 수 있는 변질을 1차적으로 억제하도록 하고, 물성 개선제의 첨가에 따라 자외선에 의한 변질을 2차적으로 억제할 수 있어 변질 방지 기능과 방부 성능을 보다 극대화할 수 있게 된다.
따라서 단순 증점 기능제만을 사용한 페인트 조성물과 비교했을 때 다양한 외부 환경 요인으로부터 내부를 보호함과 동시에 시간이 흐름에 따라 나타날 수 있는 품질 저하 현상을 방지하는 기능을 수행할 수 있어 본 발명의 페인트 조성물의 고부가가치화에 기여하도록 한 효과가 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무기질 불연 페인트 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 : 1차 물질을 제조하는 단계
S12 : 2차 물질을 제조하는 단계
S13 : 증점 기능제를 완성하는 단계
S21 : 1차 혼합물을 제조하는 단계
S22 : 2차 혼합물을 제조하는 단계
S23 : 물성 개선제를 완성하는 단계
S12 : 2차 물질을 제조하는 단계
S13 : 증점 기능제를 완성하는 단계
S21 : 1차 혼합물을 제조하는 단계
S22 : 2차 혼합물을 제조하는 단계
S23 : 물성 개선제를 완성하는 단계
Claims (8)
- 무기질 불연 페인트 조성물로서,
규산칼륨(Potassium silicate) 및 규산나트륨(Sodium silicate) 및 규산리튬(Lithium silicate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 필러 60 내지 85 중량부; 및,
첨가제 5 내지 15 중량부; 및,
정제수를 포함하는 용매 5 내지 20 중량부;를 포함하되,
상기 첨가제는,
폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane) 및 폴리메틸페닐실록산(Polymethylphenylsiloxane) 및 폴리메틸하이드로실록산(Polymetylhydrosiloxane) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 주제 80 내지 90 중량부 및, 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부 및, 글리세린(Glycerin)을 포함하는 습윤 분산제 1 내지 5 중량부를 포함하고,
상기 증점 기능제는,
정제수 65 내지 75 중량부 및 잔탄검(Xanthan gum) 5 내지 15 중량부 및 메타인산나트륨(Sodium metaphosphate) 5 내지 10 중량부 및 1, 2-헥산다이올(1, 2-Hexanediol) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 1차 물질을 제조하는 단계; 및,
상기 1차 물질 60 내지 80 중량부 및 사일리움씨드검(Psyllium seed gum) 10 내지 30 중량부 및 소르비탄지방산에스테르(Sorbitan Esters of Fatty Acids) 5 내지 15 중량부 및 페네칠알코올(Phenethyl alcohol) 1 내지 5 중량부를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 단계; 및,
상기 2차 물질 60 내지 80 중량부 및 카라야검(Karaya gum) 10 내지 30 중량부 및 규소수지 1 내지 3 중량부 및 d-α-토코페롤(d-α-Tocopherol Concentrate)을 포함하는 물성 개선제 5 내지 10 중량부를 혼합하여 증점 기능제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 무기질 불연 페인트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 첨가제는,
메틸메타크릴레이트(Methylmetacrylate)을 포함하는 아크릴 에멀젼(Acryl emulsion) 5 내지 10 중량부를 더 포함하여,
상기 주제 80 내지 90 중량부 및, 상기 증점 기능제 0.5 내지 10 중량부 및, 상기 습윤 분산제 1 내지 5 중량부 및, 상기 아크릴 에멀젼 5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무기질 불연 페인트 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 물성 개선제는,
에탄올(Ethanol) 30 내지 50 중량부 및 d-α-토코페롤(d-α-Tocopherol Concentrate) 10 내지 20 중량부 및 에캄슐(Ecamsule) 5 내지 15 중량부 및 세틸알코올(Cetyl alcohol) 5 내지 15 중량부를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 및,
상기 1차 혼합물 60 내지 80 중량부 및 포도종자추출물 10 내지 20 중량부 및 옥시벤존(Oxybenzone) 5 내지 10 중량부 및 아보벤존(Avobenzone) 5 내지 10 중량부를 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및,
상기 2차 혼합물 60 내지 80 중량부 및 효소분해사과추출물 10 내지 30 중량부 및 테레핀유(Turpentine oil) 1 내지 10 중량부 및 아마인유(Linseed oil) 1 내지 10 중량부를 혼합하여 물성 개선제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 무기질 불연 페인트 조성물. - 삭제
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