KR102575462B1 - 미세먼지 제거용 수성 도료 조성물 - Google Patents

미세먼지 제거용 수성 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 수성도료용 조성물로서, 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량% 및 잔량의 물을 포함하는, 수성도료 조성물을 제공한다.

Description

미세먼지 제거용 수성 도료 조성물{Water paint composition for removal of particulate matter}
본 발명은 수성도료 조성물에 관한 것으로 건축용 수성도료에 미세먼지 제거능을 부여할 수 있다.
유성도료, 수성도료, 천연수지도료, 합성수지 도료 등의 건축용 도료는 건축물 내부 및 외부표면의 물리화학적 보호와 미관을 위하여 사용된다.
도막 형성을 위해 사용되는 도료는 대부분 석유화학 제품으로 생산공정이 복잡하고 제조과정에서 환경오염을 야기시키는 미반응 모노머 및 휘발성 유기화합물(VOCs; Volatile Organic Compounds), 기타 유해물질이 필수적으로 발생하는 문제점이 있다.
특히, 도료에서 발생되는 휘발성 유기화합물 및 기타 유해물질에 의한 "새집증후군(Sick House Syndrome)"은 시급하게 해결되어야 할 환경문제로 대두되고 있다.
이러한 새집 증후군은 각종건물의 콘크리트, 가구, 접착제, 벽지, 페인트 등에서 발생 되는 유해물질, 전자파, 포름알데히드, 기타 유기용제, 가스, 먼지 및 각종 휘발성 유기화합물과 같은 환경오염물질을 비롯하여 화장품, 향수, 담배, 세탁된 의복, 염화비닐, 인쇄물의 잉크 등에서 배출되는 가스상 물질 등이 주요한 원인으로 제시되고 있다.
상기한 문제를 해결하기 위해 최근에는 가구, 접착제, 도료, 벽지 등도 휘발성 유기화합물을 함유하지 않은 친환경제품들이 등장하고 있으며, 콘크리트, 벽지 및 도료가 도장된 실내 면에 도포하여 휘발성 유기화합물을 제거하며 인체의 기능을 활성화시키는 도료 및 코팅제가 제안되어 사용되고 있다.
미세먼지는 대기 중에 부유하는 입자상 물질로서, 자동차의 배기가스, 화석 연료의 연소, 도로의 먼지 등의 일반 도로나, 시멘트, 석탄, 토사 및 골재 등의 공장 운동장, 광산, 도로공사 현장 및 건설 현장 등의 각종 산업현장을 포함하는 인간 생활권 거의 전역에 걸쳐 발생된다.
미세먼지는 마이크로미터 크기의 미세한 먼지(micro dust)를 포함하고 있으며, 일반적으로 입경에 따라, 입경 50 ㎛ 이하인 PM50, 입경 10 ㎛ 이하인 미세먼지(PM10), 입경 2.5 ㎛ 이하인 초미세먼지(PM2.5), 및 입경 1.0 ㎛ 이하인 극초미세먼지(PM1.0)로 구분된다. 입경 10㎛ 이하의 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 작기 때문에 호흡기를 거쳐 체내로 쉽게 유입될 수 있으며, 체내로 유입될 경우에는 기관지나 폐포에 침착되어 폐의 기능을 떨어뜨리고, 인체의 면역 기능을 저하시킨다.
미세먼지 억제를 위하여 대기 중으로 물이나 화합물을 분사하는 방법 등이 알려져 있으나, 불충분한 억제 효율 또는 환경오염 등의 문제가 있다.
이에, 효과적이고 환경친화적인 미세먼지 제거를 위한 수단의 요구가 존재한다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허공보 대한민국 특허출원 제10-2005-0100050호 에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미세먼지를 흡착하여 대기로부터 제거할수 있는 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 수성도료에 흡착된 미세먼지를 빗물 또는 물의 분사에 의하여 씻겨낼 수 있는 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 미세먼지 제거 기능이 우수하면서도 내후성, 내세척성, 내구성이 우수하며, 저장 안정성이 우수한 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는 소지면의 보호를 보장할 수 있는 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는 외관에 미감을 부여할 수 있는 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는 친환경적인 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또다른 과제는 제조 공정이 단순하여 경제적인 수성도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 수성도료 조성물로서, 조성물 총 중량을 기준으로 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량% 및 잔량의 물을 포함하는, 수성도료 조성물에 관한다.
본 발명의 또다른 관점은 상기 아크릴 에멀전 수지는 순수 아크릴 에멀전 수지 및 스티렌-아크릴 에멀전 수지 중 1종 이상을 포함하는, 수성도료 조성물에 관한다.
본 발명의 또다른 관점은 상기 이산화티타늄은 루타일(Rutile)형 이산화티타늄 및 아나타제(Anatase)형 이산화티타늄 중 1종 이상을 포함하는, 수성도료 조성물에 관한다.
본 발명의 또다른 관점은 상기 조성물은 건축용인, 수성도료 조성물에 관한다.
본 발명의 또다른 관점은 상기 조성물은 미세먼지 제거능을 가지는, 수성도료 조성물에 관한다.
본 발명의 또다른 관점은 상기 수성도료 조성물을 포함하는, 건축용 수성도료에 관한다.
본 발명의 또다른 관점은 수성 도료의 JIS R 1703-2 에 따른 메틸렌블루 분해활성지수가 10 nmol(L·min) 이상인, 건축용 수성도료에 관한다.
본 발명의 수성도료 조성물은 미세먼지를 흡착하여 대기로부터 제거할 수 있는 수성도료 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 수성도료에 흡착된 미세먼지를 빗물 또는 물의 분사에 의하여 간단히 씻겨낼 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 미세먼지 제거 기능이 우수하면서도 내후성, 내세척성, 내구성이 우수하며, 저장 안정성이 우수한 수성도료를 제공할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 소지면의 보호를 보장하는 동시에 외관에 미감을 부여할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 친환경적인 수성도료를 제공할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 높은 광촉매활성을 나타내 우수한 미세먼지 흡착력을 제공할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 높은 광촉매활성과 동시에 안정적인 제형을 나타내는 수성도료를 제공할 수 있다.
본 발명의 수성도료 조성물은 구성 성분의 단순 혼합을 통하여 제조할 수 있어 제조 공정이 단순하며, 경제적인 수성도료 조성물을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시예의 수성도료 조성물에 대한 광촉매 특성 평가 시험성적서이다.
도 2 및 도 3은 본 발명 실시예의 수성도료 조성물에 대한 규격 물성 평가 시험 성적서이다.
이하, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 “수성도료”는 용제로 물을 사용하는 도료를 의미하며, 도막 형성에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수성도료 조성물은 아크릴 에멀전 수지, 실리콘 수지, 이산화티타늄, 방해석, 분산제, 소포제, 증점제 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.
아크릴 에멀전 수지
본 발명 일 실시예에 따른 아크릴 에멀전 수지는, 예를 들어 순수 아크릴 에멀전 수지, 스티렌-아크릴 에멀전 수지, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 아크릴 에멀전 수지를 포함하는 것에 의하여 유기용제를 배제하여 친환경적이며 내구성이 우수할 수 있다.
상기 순수 아크릴 에멀전 수지는 수성도료에 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 트리메타크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타크릴레이트, 알킬메타크릴레이트, 사이클로알킬 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 트리에틸프로판 트리메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸메타크릴레이트 중에서 선택되는 아크릴산 에스테르계 모노머의 공중합체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 시판되는 LUBRIZOL사의 CA-600 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 스티렌-아크릴 에멀전 수지는 수성도료에 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 아크릴산 에스테르계 모노머와 방향족 비닐계 모노머의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 아크릴산 에스테르계 모노머는 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 트리메타크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타크릴레이트, 알킬메타크릴레이트, 사이클로알킬 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 트리에틸프로판트리 메타크레이트, 트리메틸올프로판트리 메타크레이트, 2-히드록시에틸메타크릴에이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 방향족 비닐계 모노머는 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌, 트랜스-β-메틸스티렌, β-메틸스티렌, 및4-메틸스티렌 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.　
예컨대, 스티렌-아크릴 에멀전 수지는 폴리(스티렌-프로필아크릴레이트), 폴리(스티렌-부틸아크릴레이트), 폴리(스티렌-부타디엔-아크릴산), 폴리(스티렌-부타디엔-메타크릴산), 폴리(스티렌-부틸아크릴레이트-아크릴산), 폴리(스티렌-부틸아크릴레이트-메타크릴산), 폴리(스티렌-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-부틸아크릴레이트-아크릴로니트릴-아크릴산) 및 스티렌/부틸아크릴레이트/카복실산 삼원공중합체, 및 스티렌/부틸아크릴레이트/베타-카복시에틸아크릴레이트 삼원공중합체 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
아크릴 에멀전 수지는 조성물 총 중량을 기준으로 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 16.5 중량% 이상, 17 중량% 이상, 17.5 중량% 이상, 18 중량% 이상, 18.5 중량% 이상, 19 중량% 이상, 19.5 중량% 이상, 또는 20중량% 이상이고, 30 중량% 이하, 29.5 중량% 이하, 29 중량% 이하, 28.5 중량% 이하, 28 중량% 이하, 27.5 중량% 이하, 27 중량% 이하, 26.5 중량% 이하, 26 중량% 이하, 25.5 중량% 이하, 25 중량% 이하, 24.5 중량% 이하, 24 중량% 이하, 23.5 중량% 이하, 23 중량% 이하, 22.5 중량% 이하, 22 중량% 이하, 21.5 중량% 이하, 21 중량% 이하, 20.5 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 아크릴 에멀전 수지는 조성물 총 중량을 기준으로 16 중량% 내지 30 중량%, 또는 18 중량% 내지 30 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 도막 경도가 우수하며, 외관이 우수하며, 내수성 및 내구성이 우수하고, 미세먼지 흡착 효능이 우수할 수 있다.
실리콘 수지
본 발명 일 실시예에 따른 실리콘 수지는 예컨대, 폴리실록산 수지이다. 실리콘 수지를 포함하여 경화 용이성, 도료의 밀착성, 내후성 및 발수 효과 등이 우수할 수 있다.
상기 폴리실록산 수지는 예를 들어 규소계 화합물의 가수분해 축합물을 포함할 수 있다. 상기 규소계 화합물은 예를 들어, 유기알콕시실란, 예컨대 메틸트리메톡시실란(MTMOS), 메틸트리에톡시실란(MTEOS), 디메틸디에톡시실란(DMDEOS), 페닐 트리에톡시실란(PTEOS), 디메틸디메톡시실란 및 페닐트리메톡시실란, 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS), 실록산, 메틸실록산, 폴리실록산, 페닐실록산, 디메틸실록산, 디페닐실록산, 메틸페닐실록산, 폴리페닐실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리메틸실록산, 실세스퀴옥산, 폴리실세스퀴옥산, 메틸실세스퀴옥산, 페닐실세스퀴옥산, 메틸페닐실세스퀴옥산, 폴리페닐실세스퀴옥산, 폴리메틸페닐실세스퀴옥산, 및 폴리메틸실세스퀴옥산 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 폴리실록산 수지는 예를 들어 폴리디메틸실록산, 유기변성 폴리실록산일 수 있으며, 에폭시 변성 폴리실록산, 폴리에테르 변성 폴리실록산, 에폭시/폴리에테르 변성 폴리실록산, 메타크릴 변성 폴리실록산, 아크릴 변성 폴리실록산, 페놀 변성 폴리실록산, 카르비놀 변성 폴리실록산, 메틸하이드로젠 변성 폴리실록산, 메틸스티릴 변성 폴리실록산, 폴리메틸알킬실록산 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
실리콘 수지는 조성물 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 13.1 중량% 이상, 13.2 중량% 이상, 13.3 중량% 이상, 13.4 중량% 이상, 13.5 중량% 이상, 13.6 중량% 이상, 13.7 중량% 이상, 13.8 중량% 이상, 13.9 중량% 이상, 14 중량% 이상, 14.1 중량% 이상, 14.2 중량% 이상, 14.3 중량% 이상, 14.4 중량% 이상, 14.5 중량% 이상, 14.6 중량% 이상, 14.7 중량% 이상, 14.8 중량% 이상, 14.9 중량% 이상, 또는 15 중량% 이상이고, 20 중량% 이하, 19.5 중량% 이하, 19 중량% 이하, 18.5 중량% 이하, 18 중량% 이하, 17.5 중량% 이하, 17 중량% 이하, 16.5 중량% 이하, 16 중량% 이하, 15.5 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어 실리콘 수지는 조성물 총 중량을 기준으로 13 중량% 이상 20 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 수지 상용성이 우수하고, 도막 경도, 도료 밀착성, 내후성, 발수효과가 우수하며, 외관이 우수하며, 미세먼지 흡착 효능이 우수하며, 도료에 흡착된 미세먼지의 탈거가 용이할 수 있다.
이산화티타늄
본 발명 일 실시예에 따른 이산화티타늄은 광촉매 활성을 가지는 것으로, 광촉매로서의 이산화티타늄을 포함하여 미세먼지 흡착, 유기성 오염물질 분해, 미생물 분해, 탈취 등의 효과를 나타낼 수 있다.
상기 이산화티타늄은 루타일(Rutile)형 이산화티타늄 및 아나타제(Anatase)형 이산화티타늄 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 예컨대 아나타제(Anatase)형 이산화티타늄을 포함할 수 있다.
상기 이산화티타늄은 예를 들어 나노 사이즈의 입자 크기를 가지는 분말일 수 있으며, 예컨대 평균 입자 크기가 1 nm 내지 150 nm 일 수 있다. 상기 범위 내에서 도포 용이성 및 광촉매 활성이 보다 우수할 수 있다.
이산화티타늄은 조성물 총 중량에 대하여 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상, 18 중량% 이상, 19 중량% 이상, 20 중량% 이상, 21 중량% 이상, 22.0 중량% 이상, 22.1 중량% 이상, 22.2 중량% 이상, 22.3 중량% 이상, 22.4 중량% 이상, 22.5 중량% 이상, 22.6 중량% 이상, 22.7 중량% 이상, 22.8 중량% 이상, 22.9 중량% 이상, 23.0 중량% 이상, 23.1 중량% 이상, 23.2 중량% 이상, 23.3 중량% 이상, 23.4 중량% 이상, 23.5 중량% 이상, 23.6 중량% 이상, 23.7 중량% 이상, 23.8 중량% 이상, 23.9 중량% 이상, 24.0 중량% 이상, 24.1 중량% 이상, 24.2 중량% 이상, 24.3 중량% 이상, 24.4 중량% 이상, 24.5 중량% 이상, 24.6 중량% 이상, 24.7 중량% 이상, 24.8 중량% 이상, 24.9 중량% 이상, 또는 25.0 중량% 이상이고, 30.0 중량% 이하, 29.5 중량% 이하, 30.0 중량% 이하, 29.5 중량% 이하, 29.0 중량% 이하, 28.5 중량% 이하, 28.0 중량% 이하, 27.5 중량% 이하, 27.0 중량% 이하, 26.5 중량% 이하, 26.0 중량% 이하, 25.5 중량% 이하, 또는 25.0 중량% 이하로 포함될 수 있다. 예를 들어 이산화티타늄은 조성물 총 중량에 대하여 22 내지 30 중량%, 또는 23 내지 30 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 도료의 저장 안정성이 우수하고, 광촉매 활성이 우수하며, 도료에 색감을 부여할 수 있으며, 도료에 은페력을 부여할 수 있다.
방해석
본 발명 일 실시예에 따른 방해석은 분쇄된 방해석일 수 있다. 상기 방해석은 충전제로서 포함될 수 있으며, 휘발성 유기화합물을 방출하지 않아 친환경적이다. 방해석은 조성물의 나머지 성분과의 상용성이 우수하여 효과를 저해하지 않으면서 충전제로서의 기능이 우수하다.
상기 분쇄된 방해석 분말은 입도가 300 메쉬(mesh) 내지 1500 메쉬(mesh) 일 수 있다. 상기 범위 내에서 도료의 도포 용이성이 보다 우수할 수 있으며, 충전제의 분산 안정성이 우수할 수 있다.
방해석은 조성물 총 중량에 대하여 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 또는 10 중량% 이상이고, 20 중량% 이하, 19 중량% 이하, 18 중량% 이하, 17 중량% 이하, 16 중량% 이하, 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하, 12 중량% 이하, 11 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 방해석은 예를 들어 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 조성물의 효과를 저해하지 않으면서 충전제로서의 기능이 우수할 수 있으며, 미세먼지 제거 기능이 우수할 수 있다.
첨가제
본 발명 일 실시예에 따른 조성물 분산제, 소포제, 및 증점제 등의 도료용 첨가제를 포함할 수 있다.
분산제는 도료 제조 시 안료와 수지의 분산을 돕고 재응고를 방지할 수 있으며, 수성도료에 통상적으로 사용되는 분산제를 사용할 수 있다. 분산제로 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 분산제로 폴리아크릴산나트륨, 무수말레인산 스티렌 공중합체의 검화물, 알킬나프탈렌 술폰산 나트륨-포르말린 축합체, 리그린 술폰산 나트륨, 폴리에틸렌 글리콜 페닐 에테르, 및 폴리 카르복실산 나트륨 등을 사용할 수 있으며, 예컨대 BYK사의 DISPERBYK 시리즈, TRITONTM CF-10, TRITONTM X-100 등의 TRITON 시리즈와 같은 시판 분산제 역시 사용할 수 있다.
소포제는 도료의 기포 발생을 억제할 수 있으며, 수성도료에 통상적으로 사용되는 소포제를 사용할 수 있다. 소포제로는 실리콘계 소포제, 비실리콘계 폴리머성 소포제 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 소포제로 지방산염류, 고급 알코올 황산염류, 액체 지방유 황산에스테르류, 지방족 아민 및 지방족 아미드의 황산염류, 지방족 알코올인산에스테르류, 2염기성 지방산에스테르의 술폰산염류, 지방산아미드술폰산염류, 알킬알릴술폰산염류, 포르말린 축합 나프탈린술폰산염류, 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬페놀에테르류, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르류, 소르비탄알킬에스테르류, 폴리옥시에틸렌소르비탄알킬에스테르류, 아크릴계 폴리머, 실리콘 혼합 아크릴계 폴리머, 비닐계 폴리머, 폴리실록산 화합물 등을 포함하는 소포제를 사용할 수 있으며, 예컨대, BYK-Chemie GmbH사의 BYK-028, BYK-034, BYK-011, BYK-024, BYK-022 등, SAN NPCO사의 Nopco NXZ, SN-DEFOAMER 1370, SN-DEFOAMER 1070 등, Surfynol 104E, Surfynol DF-58, TEGO사의 TEGO foamex 1488, TEGO Airex-901, TEGO foamex810, Dow Corning사의 DB-110A, ShinEtsu사의 KMK-73 등과 같은 시판 소포제 역시 사용할 수 있다.
증점제는 도료의 점도를 조정하여 도료의 제형 안정성을 향상시키고, 저장 안정성에 기여할 수 있으며, 수성도료에 통상적으로 사용되는 증점제를 사용할 수 있다. 증점제로는 폴리우레탄계 증점제, 아크릴계 증점제, 셀룰로오스계 증점제, 구아검(Guar Gum), 잔탄검, 알긴산나트륨(Sodium Alginate), 알루미늄옥테이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대 폴리우레탄계 증점제, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산나트륨, 폴리비닐알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 분산제, 소포제 및 증점제는 각각 조성물 총 중량에 대하여 0.1 중량% 이상, 0.2 중량% 이상, 0.3 중량% 이상, 0.4 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.6 중량% 이상, 0.7 중량% 이상, 0.8 중량% 이상, 0.9 중량% 이상, 1.0 중량% 이상, 1.5 중량% 이상, 2.0 중량% 이상, 2.5 중량% 이상, 3.0 중량% 이상, 3.5 중량% 이상, 4.0 중량% 이상, 4.5 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상이고, 10.0 중량% 이하, 9.5 중량% 이하, 9.0 중량% 이하, 8.5 중량% 이하, 8.0 중량% 이하, 7.5 중량% 이하, 7.0 중량% 이하, 6.5 중량% 이하, 6.0 중량% 이하, 5.5 중량% 이하, 또는 5.0 중량% 이하로 포함할 수 있다. 예를 들어 분산제, 소포제 및 증점제는 각각 조성물 총 중량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 첨가제 기능을 발휘하면서 도료의 안정성이 우수하며, 조성물 효과를 저해하지 않아 미세먼지 제거 기능이 우수할 수 있다.
나아가, 본 발명 일 실시예에 따른 조성물은 추가로 안료, 염료 등의 수성도료에 통상적으로 사용되는 성분을 추가로 포함할 수 있다.
물
본 발명 일 실시예에 따른 조성물은 물을 잔량으로 포함할 수 있다. 물은 수지를 용해하여 안료와 수지를 균일한 상태로 만들 수 있다.
상기 물은 나머지 성분 함량에 대한 잔량으로 포함할 수 있으며, 예를 들어 조성물 총 중량에 대하여 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상 또는 18 중량% 이상이고, 20 중량% 이하, 19 중량% 이하, 18 중량% 이하, 17 중량% 이하, 16 중량% 이하, 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하, 12 중량% 이하, 11 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 방해석은 예를 들어 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명 일 실시예에 따른 수성도료 조성물은 건축물용 일 수 있으며, 예컨대 콘크리트 건축물의 소지면 보호 및 외관 미장을 위하여 사용될 수 있다.
본 발명 일 실시예에 따른 수성도료 조성물은 광촉매 활성이 우수하며, 예컨대 본 발명 일 실시예에 따른 수성도료는 JIS R 1703-2 에 따른 메틸렌블루 분해활성지수가 10 nmol(L·min)이상일 수 있다.
또한, 광촉매를 포함하면서도 수성도료의 제형 안정성이 우수하며, 도막 경도가 우수하며, 외관이 우수하며, 내수성 및 내구성이 우수하며, 도료 밀착성, 내후성, 발수효과가 우수하다.
본 발명 일 실시예에 따른 수성도료 조성물은 미세먼지 제거능이 우수하다. 구체적으로 본 발명 일 실시예에 따른 수성도료 조성물은 상기 광촉매 활성에 더하여 내수성 및 발수 효과가 우수하기 때문에 미세먼지 흡착능이 우수하며, 도료에 흡착된 미세먼지의 물 또는 빗물 등에 의한 탈거 또한 용이할 수 있다.
즉, 본 발명 일 실시예에 따른 수성도료 조성물은 상기 특정 성분 및 특정 함량의 조합을 사용하는 것에 의하여 미세먼지 제거능이 우수하면서도, 광촉매의 첨가에 따라 수성도료의 도료로서의 물성이 저하되지 않아 도막 경도가 우수하며, 외관이 우수하며, 내수성 및 내구성이 우수하며, 도료 밀착성, 내후성, 발수효과가 우수한 조성물을 제공할 수 있다.
상기 수성도료 조성물은 상술한 성분들을 단순히 혼합하여 제조할 수 있으므로 제조 공정이 단순하여 경제적이다.
본 발명 일실시예에 따른 수성도료 조성물의 제조방법은 예를 들어 상기 아크릴 에멀전 수지, 실리콘 수지, 이산화티타늄, 방해석, 분산제, 소포제, 증점제 및 잔량의 물을 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명 일실시예에 따른 수성도료 조성물은 그 구성성분의 상용성이 우수하며 분산 혼합성이 우수하므로 각 성분의 혼합에 의하여 간단하게 제조될 수 있다.
예를 들어 상기 혼합은 교반에 의하여 수행될 수 있으며, 교반은 에컨대 통상적으로 사용되는 혼합장치를 사용할 수 있다. 혼합장치의 예는 호모믹서, 볼밀, 샌드밀, 롤밀 등을 들 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명 일실시예에 따른 수성도료는 본 발명 실시예에 따른 수성도료 조성물을 포함할 수 있다.
상기 수성도료는 예를 들어 수성도료 조성물의 구성성분을 75℃ 내지 85℃에서 혼합 교반하고, 75℃ 내지 85℃에서 60분 내지 150분 간 숙성한 후, 실온으로 냉각하여 제조할 수 있다. 상기 냉각 후 이물질 제거를 추가로 수행할 수 있다.
상기 수성도료는 건축물 소지면에 도막이 형성되도록 도포하여, 소지면을 보호하면서 다양한 색상에 따른 외관을 제공할 수 있다. 수성도료의 도포 후 형성된 도막은 광촉매 기능을 발휘하여 미세먼지를 그 표면에 흡착시킬 수 있다.
상기 표면에 흡착된 미세먼지는 비에 의해 자연적으로 씻겨 제거되거나 물을 분사하여 제거할 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 시험예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예, 비교예 및 시험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 실시예, 비교예 및 시험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
아크릴 에멀전 수지, 이산화티타늄, 물, 실리콘 수지 및 방해석을 아래 표 1의 함량으로 교반용기에 투입한 후, 75℃ 내지 85℃에서 40분간 1차 교반하였다. 상기 교반용기에 분산제, 소포제, 및 증점제를 투입하고 2차 교반하였으며, 2차 교반 후 75℃ 내지 85℃에서 120분 간 숙성한 후, 혼합물의 온도가 30℃가 될 때까지 냉각하였다. 냉각 후 미세망에 혼합물을 통과시켜 각종 이물질을 제거하였으며, 이물질이 제거된 100kg 조성물을 제조하였다.
아크릴 에멀전 수지로는 폴리(스티렌-부틸아크릴레이트) 수지를 사용하였고, 실리콘 수지는 3-(2-아미노에틸아미노)프로필-트리메틸실릴옥시실리콘 (CAS No. 75718-16-0)를 사용하였으며, 분산제는 폴리카르복실산 나트륨 80중량%, 폴리에틸렌 글리콜 벤질(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페닐 에테르 17 중량%, 및 폴리에틸렌 글리콜 옥틸페틸 에테르 3 중량% 혼합물을 사용하였다. 소포제는 BYK-024 (BYK-Chemie GmbH사), 증점제는 폴리우레탄 수지 70 중량% 및 하이드록시에틸 셀룰로오스 30 중량%의 혼합물을 사용하였다.
함량 (kg)
아크릴 에멀전 수지 20
실리콘 수지 15
이산화티타늄 25
방해석 10
분산제 5
소포제 5
증점제 5
물 15
합계 100
시험예 1: 광촉매 특성 평가
상기 제조된 실시예 조성물을 사용하여 일본산업규격 JIS R 1703-2의 시험 분석 방법을 준용하여 아래와 같은 조건에서 광촉매 특성을 평가하였으며, 결과를 도 1에 나타낸다.
광조사 조건: SANKYO DENKI LAMP FL20SBLB, 1m/cm2 (12시간 이상)
전처리: 메틸렌블루 20 μmol/L 12시간 이상 컨디셔닝
시험용액: 메틸렌블루 10 mol/L
흡광도 측정: Termo scientific Genesys 150 UV meter
도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 조성물은 메틸렌블루 분해활성지수 12.1 nmol(L·min)을 나타내어, 일본 JIS 규정(5 이상)에 비하여 2배 이상의 현저하게 우수한 효과를 나타낸다.
시험예 2: 도료의 규격 물성 평가
상기 제조된 실시예 조성물을 사용하여 한국산업표준 KS M 6010 : 2014에 따른 수성도료의 규격 시험을 수행하였으며, 결과를 도 2에 나타낸다.
도 2에서 나타나는 바와 같이, 실시예 조성물은 모든 시험항목에 있어서 우수한 물성을 가져, 미세먼지 제거 기능이 우수하면서도 동시에 건축용 수성도료에 요구되는 물성인 내후성, 내세척성, 내구성, 저장 안정성 등이 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 수성도료 조성물로서,
    조성물 총 중량을 기준으로 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 폴리실록산 수지 13 내지 20 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 입도가 300 메쉬(mesh) 내지 1500 메쉬(mesh)인 방해석 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량% 및 잔량의 물을 포함하는, 미세먼지 제거능을 가진 수성도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 에멀전 수지는 순수 아크릴 에멀전 수지 및 스티렌-아크릴 에멀전 수지 중 1종 이상을 포함하는, 수성도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이산화티타늄은 루타일(Rutile)계 이산화티타늄 및 아나타제(Anatase)계 이산화티타늄 중 1종 이상을 포함하는, 수성도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 건축용인, 수성도료 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 수성도료 조성물을 포함하는, 건축용 수성도료.
  7. 제6항에 있어서,
    수성 도료의 JIS R 1703-2 에 따른 메틸렌블루 분해활성지수가 10 nmol(L·min)이상인, 건축용 수성도료.
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