KR20050047229A

KR20050047229A - 나노 은 입자가 첨가된 도료 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050047229A
Application number: KR1020030081026A
Authority: KR
Inventors: 강대삼; 김종국
Original assignee: 미지테크주식회사; 경도화학공업주식회사
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2005-05-20

Abstract

본 발명은 나노 은 입자가 첨가된 수지, 도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 도료는 대상 물체에 도포하여 그 물체의 표면을 보호하거나 외부의 미관향상을 위한 목적으로만 사용되어 왔다. 본 발명은 은의 항균작용을 이용하여 도료에 항균성을 부여하여, 도료가 도포된 표면이나 주위에 세균의 번식을 억제하는 효과를 부여한 것이다. 은을 초미립의 분체로 나노화하여 도료에 특별한 방법으로 분산하여 제조함으로써, 은의 항균 작용을 이용하여 세균 및 곰팡이의 증식을 억제하는 효과가 있다.

Description

나노 은 입자가 첨가된 도료 및 그 제조방법{PAINT ADDED NANO-Ag-PARTICLES AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 나노 은 입자가 첨가된 도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 합성수지 또는 도료에 나노 크기의 은입자를 첨가하여 수지나 도료의 유해성분을 제거하며, 세균 및 곰팡이, 유해물질 등을 흡착, 해독할 수 있는 나노 은 입자가 첨가된 수지, 도료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터 도료는 각종 건축물의 도장을 비롯하여 널리 사용되고 있는 것으로 최근 삶이 윤택해지면서 대상 물체에 도포하여 그 물체의 표면을 보호하거나 외부의 미관향상이라는 도료의 단순기능이외에 여러 가지 기능성을 부가한 도료가 개발되고 있다.

특히 상기 도료에 항균기능을 부가시킨 항균도료가 개발되고 있으며, 상기 항균도료에는 유기계 항균제를 사용하는 유기계 항균도료와, 무기계 항균제를 사용하는 무기계 항균도료가 있다.

상기 무기계 항균도료는 일반적으로 폴리에스테르수지, 실리콘 변성 폴리에스테르수지, 아크릴수지 등의 열경화성 수지 고형분에 내구력 및 내후성이 우수한 안료, 방청안료, 착색안료 등을 혼합하고 혼합용제와 무기 금속계 항균제를 미량 혼합하여 입도가 25㎛이하가 되도록 분산시켜 제조된다. 상기 유기계 항균도료는 상기 무기금속계 항균제 대신 유기계 항균제를 사용하여 제조된다.

그러나 상기 유기계 및 무기계 항균제는 그 항균성 및 유독성 등에 대한 단점들이 발견되면서 많은 문제점이 발생하였으며, 특히 유기제항균제는 항균력이 폭넓고, 가격이 저렴하며, 균이나 곰팡이 억제력이 높은 반면 항균지속력이 짧고 인체에 유해하며 열에 의해 황변이 되는 문제점이 있었다. 또한 무기계 항균제는 항균력이 반영구적이며, 내열성이 좋고, 인체에 독성이 거의 없으나 가격이 비싸고 수분과의 접족부위에서 항균효과가 감소되는 문제점이 있었다. 또한 기존의 항균제들은 도료제조에 사용되는 수지와의 상용성이 떨어서 층분리 현상이 발생하고, 건조도막의 경우 외관이 지저분할 뿐만 아니라 뭉침현상이 발생하는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 도료나 대상체의 유해물질을 흡착 및 해독하며, 세균 및 곰팡이의 번식을 방지할 수 있는 나노 은 입자가 첨가된 도료 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 도료에 첨가된 나노 크기의 은 입자가 도료에 완전하게 분산되어 수지의 층분리현상이 유발되거나 유해물질의 흡착 및 해독, 항균작용이 저하되는 것을 방지할 수 있는 나노 은 입자가 첨가된 수지, 도료 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수지 혹은 도료 제조공정중에 나노 크기의 은 입자를 분산 혼합하도록 구성됨에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 나노 크기의 은 입자의 표면이 실리콘 산화물로 코팅되도록 구성됨에 그 특징이 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 나노 은 입자를 제조하는 과정의 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 은 용액과 증류수 및 β-Alanine(알라닌)을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 단계(S11)와; 상기 혼합용액에 용매를 교반하는 단계(S12)와; 상기 혼합용액에 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체를 교반하는 단계(S13)와; 상기 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체의 가수분해가 완료되었는지 확인하여 완료되지 않았으면 상기 S13단계로 귀환하는 단계(S14)와; 상기 가수분해가 완료되었으면 트리에탄올아민 및/또는 암모니아수로 구성된 첨가제를 넣어 착화합물을 형성하는 단계(S15)와; 상기 착화합물이 형성된 용액에 하이드라이진 모노 하이드레이트(H₂NNH₂H₂O, hydrazine monohydrate)등의 환원제를 첨가하여 은 입자를 환원시키는 단계(S16)와; 상기 환원된 은 입자를 세정하는 단계(S18)와; 상기 은 입자를 동결 건조하여 실리콘 산화물로 코팅된 나노 크기의 은 입자를 획득하는 단계(S18)를 통해 본 발명에서 사용하는 실리콘 산화물이 코팅된 나노 크기의 은 입자를 획득하게 된다.

이하에서는 상기 실리콘 산화물이 표면에 코팅된 나노 크기의 입자를 획득하는 방법을 구체적인 예와 함께 보다 상세히 설명한다.

먼저, 실리콘 산화물이 코팅된 나노 크기의 은 입자를 획득하는 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

S11단계에서는 1m농도로 고정시킨 Ag용액 100㎖(0.1m)와 증류수 100㎖의 혼합용액에 β-Alanine(알라닌) 20g(1.22m)을 투입한 후 일차 용해시킨다.

그 다음, S12단계에서는 상기 용액에 알코올, 글리콜계 용매 혹은 물로 이루어진 군에서 선택된 용매를 넣은 후 교반한다.

그 다음, S13단계에서는 상기 용액을 완전히 교반한 후, 실리콘 화합물 혹은 실리콘 화합물 유도체를 넣고 다시 교반하여, 상기 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체를 가수분해 시킨다.

이때, 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체는 산소와 수소와 결합된 실리콘이다.

그 다음, S14단계에서는 상기 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체가 완전히 가수분해 되었는지 확인한다.

이때 완전히 가수분해가 되지 않으면, 그 실리콘 화합물 또는 실리콘 화합물 유도체가 불순물로 작용하게 되므로, 가수분해가 완전하지 않으면, 상기 S13단계의 교반과정을 반복한다.

그 다음, S15단계에서는 상기 가수분해가 완전히 완료된 상태에서 암모니아수, β-Alanine(알라닌), 트리에탄올아민으로 이루어진 군에서 선택된 첨가제를 넣어 착화합물을 만든다. 이들 첨가제는 금속 착이온을 형성시켜, 금속이온의 급속한 환원현상으로 인한 순간적인 입자의 성장형상을 방지한다.

그 다음, S16단계에서는 이 용액에 환원제를 첨가하여 금속화합물을 환원시킨다. 환원제로는 하이드라진 모노 하이드레이트(H₂NNH₂H₂O, hydrazine monohydrate); 하이드라진 모노 하이드레이트(H₂NNH₂H₂O)를 포함하는 화합물; 및 R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 알콕기시이며, n은 0 내지 3개의 정수인 R-NH_n 의 구조를 같은 유기 알칼리성 물질;로 이루어진 군에서 선택할 수 있으며, 바람직하게는 하이드라진 모노 하이드레이트 또는 알킬아민과 알콕시아민의 혼합제를 사용한다.

그 다음, S17단계에서는 환원된 은 입자를 여과시킨 후, 증류수 300㎖로 6회 세정을 하고, 에탄올과 증류수를 1:1로 혼합한 용재 300㎖로 3회 세척한 후, 에탄올 300㎖로 세정을 하여 불순물을 완전히 제거시킨다.

그 다음, S18단계에서는 상기와 같이 얻어진 습체 상태의 은 입자를 -70℃에서 50℃사이의 온도범위에서 동결 건조하여 순수한 단 분산 은 나노 초미립의 분체를 획득한다.

상기 실리콘 화합물 이온 또는 그 유도체 이온의 양이 은이온에 대하여 화학양론적 당량비가 0.5:1 내지 5:1 당량인 것이 바람직하다. 그 이유는 실리콘 산화물의 양이 그보다 많아지면 금속표면에 흡착된 실리콘 산화물의 막이 두꺼워져 금속본연의 특성인 전자기적 성질을 저하시키며, 실리콘 산화물의 양이 그보다 적으면 환원시에 생기는 1차입자경이 응집현상으로 인하여 입자의 성장(growing) 현상이 생기어 원하는 크기의 은 나노 입자를 얻을 수 없기 때문이다.

상기와 같이 얻어진 단 분산 은 나노 초미립자는 고른 입도 분포와 높은 전자기적 특성을 갖고 2차 분산 또한 용이하다.

이와 같이 획득된 나노 크기의 은 입자는 실리콘 산화물로 그 표면이 코팅되어 대기나 자외선 하에서도 산화되거나, 그 성질이 변경되지 않는다.

이하에서 상기 실리콘 산화물이 표면에 코팅된 나노 은 입자를 수지 및 도료의 제조과정에서 첨가하는 구체적인 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에서 따른 나노 은 함유 폴리에스테르수지의 제조공정을 나타내는 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 알코올과 산의 에스테르 반응 또는 지방산과 알코올과 산의 에스테르 반응으로 폴리에스테르수지를 제조하는 단계(S21); 나노 은 용액을 만드는 단계(S22); 나노은 용액을 용제와 수지에 분산 단계(S23); 안료, 분산제를 첨가한 수지의 분산단계(S24); 상기 수지에 나노 은 용액과 첨가제를 혼합 교반하는 단계, 다시 말해 S23, S24단계의 결과물에 첨가제를 혼합 교반하는 단계(S25)를 포함하여 제조된다.

먼저, S21단계에서 폴리에스테르수지를 합성한다. S22단계에서 도 1의 방법으로 획득된 나노 은 입자를 수지 및 도료에 적용하기 위하여 고농도의 은용액을 제조한다. 나노 은 입자와 에탄올을 5:95의 중량비율로 혼합하여 40℃에서 1시간 교반하면서 가열한다. 상기 혼합물이 완전히 용해가 되면 공중합체Polymer인 BYK-109(BYK-Chemie 사 제품)를 상기 혼합물의 0.01 중량비로 첨가하여 은 입자를 분산시킨다. 분산이 완료되면 냉각하여 5%의 나노은용액을 만든다. 상기 나노은용액을 얻는 S22단계는 본 발명 나노은입자가 함유된 항균도료를 제조하기 위한 전처리 과정에 해당한다.

S23단계에서 S22의 은용액에 메톡시에탄올(Methoxy Ethanol), 크실랜(Xylene), 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 메틸이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone), 초산부틸(Butylacetate) 중에서 선택된 용제와 수지의 일부를 첨가하여 다시 40℃에서 30분간 1000rpm 이하의 저속에서 교반한다. 이때 도료중의 메톡시에탄올 대비 크실랜과 톨루엔의 비율이 500%를 초과하지 않아야 한다. S24단계에서는 잔량의 수지에 안료와 분산제를 첨가하여 분산한다. S21과 S24단계의 폴리에스테르 수지의 제조방법, 안료, 분산제의 첨가방법은 공지의 방법에 의한다. S25단계에서 S23과 S24에 첨가제를 가해 교반한다. 상기 폴리에스테르수지 도료는 수지중의 수산기(-OH)가 폴리우레탄수지의 이소시아네이트기와 혼합하여 2액형 폴리우레탄 도료를 형성한다.

도 3은 본 발명에 따른 나노 은 함유 상온건조형 락카 도료의 제조공정을 나타내는 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 알키드 수지 제조 단계(S31); 나노 은 용액을 만드는 단계(S32); 나노은용액을 용제와 수지에 분산하는 단계(S33); 안료와 분산제를 수지에 혼합 분산하는 단계(S34); 니트로셀룰로오즈를 용제에 용해하는 단계(S35); 상기 S33, S34, S35의 결과물에 멜라민수지와 기타 첨가제를 혼합 교반하는 단계(S36)를 포함하여 제조된다.

먼저 S31단계에서 지방산과 알코올류의 에스테르결합으로 알키드 수지를 합성한다. S32단계에서 고농도의 나노은용액을 얻고 S33단계에서 용제와 수지에 분산한다. S32와 S33의 은용액 제조방법은 도2의 S22와 S23과 동일하다. S34단계에서는 전량의 수지에 안료와 분산제를 혼합하여 분산한다. S35단계에서는 니트로셀룰로오즈를 용제에 녹인다. S31, S34, S35의 알키드수지 제조방법, 안료 분산방법 및 니트로셀룰로오즈의 용해방법은 공지의 방법에 의한다. S36단계에서 S33, S34, S35와 멜라민 수지, 기타 첨가제를 가해 교반한다.

도 4는 본 발명에 따른 나노 은 함유 불포화폴리에스테르수지 도료의 제조공정을 나타내는 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 불포화결합을 함유한 염기산과 알코올의 에스테르 반응으로 불포화폴리에스테르수지를 제조하는 단계(S41); 나노 은 용액을 만드는 단계(S42); 안료, 분산제를 첨가한 수지의 분산단계(S43); S42, S43단계의 결과물에 스티렌단량체와 기타 첨가제를 혼합하여 교반하는 단계(S44)를 포함하여 제조된다.

먼저 S41단계에서 불포화폴리에스테르수지를 합성하고 S42단계에서 수지에 은입자와 에탄올을 5:95의 중량비율로 첨가하여 40℃에서 1시간 교반한다. 상기 혼합물이 완전히 용해가 되면 공중합제Polymer인 BYK-108을 상기 혼합물에 0.01 중량비로 첨가하여 은 입자를 분산시킨다. 분산이 완료되면 냉각하여 5%의 나노은용액을 만든다. S43단계에서는 수지에 흐름방지용 안료를 혼합하여 30분간 고속 교반한다. S44단계에서는 S42, S43단계의 결과물에 스티렌단량체와 첨가제를 첨가하여 저속 교반한다. 이 불포화폴리에스테르수지 도료는 금속촉매와 과산화물에 의해 경화한다.

도 5는 본 발명에 따른 나노 은 함유 자외선경화형 도료의 제조공정을 나타내는 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 수산기(-OH)를 가진 아크릴단량체와 이소시아네이트의 반응에 의한 우레탄아크릴레이트수지, 에폭시수지와 아크릴산류의 에스테르반응에 의한 에폭시아크릴레이트 수지, 폴리에스테르아크릴레이트 수지, 불포화폴리에스테르 수지 중에서 선택된 올리고머(Oligomer)의 제조단계(S51); 상기 수지에 은입자를 첨가하여 분산하는 나노은 용액 제조단계(S52); 안료, 분산제를 첨가한 수지의 분산단계(S53); S52, S53단계의 결과물에 아크릴단량체, UV개시제, 기타 첨가제, 유기용제를 혼합 교반하는 단계(S54)를 포함하여 제조된다.

먼저 S51단계에서 선택된 수지를 공지된 방법으로 제조한다. S52단계의 나노은 용액 제조방법은 S42단계와 동일하다. 선택된 수지에 나노은 입자와 알코올을 혼합하여 40℃에서 1시간 교반한다. S53단계에서 수지 잔량에 안료와 분산제를 첨가하여 분산한다. S54단계에서 S52, S53단계의 결과물에 아크릴 단량체와 기타 첨가제를 가해 교반한다.

도 6은 본 발명에 따른 나노은 함유 수용성 도료의 제조공정을 나타내는 순서도로서, 수용성 우레탄 또는 수용성 아크릴 수지의 제조단계(S61); 상기 수지에 은입자를 첨가하여 분산하는 나노은 용액 제조단계(S62); 나노은 용액과 수지, 수용성 첨가제, 물을 혼합 교반하는 단계(S63)를 포함하여 제조된다.

먼저 S61단계에서 수용성 수지를 합성한다. S62단계에서 수지에 은입자와 에탄올을 혼합하여 나노은 용액을 만든다. 제조방법은 S42단계와 동일하다. S63단계에서 잔량의 수지에 안료와 분산제를 첨가하여 분산한다. S64단계에서 S62, S63의 결과물에 물과 기타 첨가제를 가해 교반한다.

이하 본 발명을 하시한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[제조예 1] : 본발명에 사용된 나노 은 입자의 제조방법

1m농도로 고정시킨 Ag용액 100㎖(0.1m)와 증류수 100㎖, β-Alanine(알라닌) 20g(1.22m)을 투입한 후 용해시킨다. 여기에 메탄올 400㎖, 에톡시 에탄올 200㎖, 디 에틸린글리콜 200㎖를 넣은 후 교반한다 용액을 완전히 Clear하게 교반한 후, 실리콘 화합물 혹은 실리콘 화합물 유도체를 넣은 후 Clear하게 될 때까지 교반한다. 실리콘 화합물 혹은 실리콘 화합물 유도체의 가수분해가 완료되면 트리에탄올아민 10g을 넣은 후 암모니아수 100g를 넣어 착화합물을 만든다. 이 용액에 하이드라진 모노 하이드레이트(H₂NNH₂H₂O, hydrazine monohydrate) 100㎖(2.0m)을 넣어 Ag금속입자를 환원시킨다.

환원된 Ag입자는 여과를 한 후 증류수 300㎖로 6회 세정을 하고, 에탄올과 증류수를 1:1로 혼합한 용재 300㎖로 3회 세척한 후, 에탄올 300㎖로 세정을 하여 불순물을 완전히 제거시킨다. 이렇게 얻어진 습체상태의 Ag 입자를 -70℃에서 50℃사이의 온도범위에서 동결 건조하여 순수한 단 분산 Ag 나노 초미립의 분체를 얻는다. 위의 방법으로 얻어진 단 분산 Ag 나노 초미립자는 고른 입도 분포와 높은 전자기적 특성을 갖고 2차 분산 또한 용이하다.

[실시예1] : 본 발명에 사용된 나노은입자가 함유된 2액형 폴리우레탄 도료의 제조방법

산과 알코올류를 적정 비율로 반응하여 폴리에스테르수지(반응 종말에 초산부탄을 폴리에스테르수지의 50 중량비로 첨가하여 희석)1kg을 만든다.

제조예 1의 은입자 10g에 에탄올 190g을 가해 40℃에서 1시간 1000rpm이하로 저속 교반한다. 제조된 은용액 2g에 메틸에틸케톤 10g, 크실랜 50g, 메틸이소부틸케톤 100g, 초산부틸 100g과 수지 100g을 가해 40℃에서 30분 1000rpm 이하로 저속 교반한다. 여기에 수지 잔량 900g과 실리콘수지계 첨가제 0.5g을 가해 교반하여, 나노은입자가 첨가된 2액형 폴리우레탄 주제 1262.5g을 만든다. 이를 경화제로 사용되는 폴리우레탄 수지 420g과 혼합하여 경화시킨다.

[실시예2] : 본 발명에 사용된 나노은입자가 함유된 불포화폴리에스테르 도료의 제조방법

불포화 결합을 가진 염기산과 알코올류를 적정 비율로 반응시켜 불포화폴리에스테르수지(반응 종말에 스티렌단량체를 30% 중량비로 첨가하여 희석)1Kg을 만든다. 수지 100g에 제조예1의 은입자 0.1g과 에탄올 1.9g을 넣고 40℃에서 1시간 교반한 후 공중합체 Polymer인 BYK-108을 0.0002g을 첨가하여 은입자를 분산시킨다. 다른 용기에 수지 잔량 900g과 실리카계 흐름방지용 안료 9g을 혼합하여 3000rpm으로 30분간 고속 교반한다. 그 후 상기한 은용액과 스티렌단량체 50g, 아크릴수지계 첨가제 1g을 넣고 교반하여 나노은이 첨가된 불포화폴리에스테르수지도료 1062g을 만든다. 여기에 6%나프텐산코발트용액(CO-Naph) 10g과 메틸에틸케톤퍼옥사이드 10g을 혼합하여 경화시킨다.

본원발명이 가지는 항균력과 방미도는 한국원사직물시험연구원에 의뢰한 시험결과에서 그 효과를 입증할 수 있다.

표1은 나노 은 입자가 첨가된 도료들의 에체리시아 콜리(Escherichia coli ATCC 25922)에 대한 항균력(세균수/㎖, 세균감소율 %)에 대한 시험(접수번호 41-41-03-20803)결과이며, 시료 #1 내지 #8은 각각 #1은 무처리 우레탄도료, #2는 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 우레탄도료, #3은 무처리 폴리도료, #4는 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 폴리도료, #5는 무처리 락카도료, #6은 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 락카도료, #7은 무처리 UV도료, #2는 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 UV도료를 나타낸다. 항균력은 필름밀착법((FC-TM-20)-2001)에 따라 시험하였으며, 표준피복필름은 Stomacher^?? 400 POLY-BAG을 사용하였으며, 시험균액을 35 ± 1℃, RH90 ± 5%에서 24시간 정치 배양후 균수를 측정하였다. 각 시료의 표면적은 25㎠인 것을 사용하였다.

대조시편의 균수 - 항균시편의 균수

세균감소율(%) = ------------------------------------ * 100

대조시편의 균수

시험결과, 본 발명에서 적용하는 나노 은 입자가 포함되지 않은 대조군의 세균이 45배 증가함에 비하여, 본 발명에 따라서 제조된 도료의 세균감소율은 99.9%로 뛰어난 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.

구분	BLANK	#1	#2	#3	#4	#5	#6	#7	#8
초기균수	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵	1.5*10⁵
24시간후	6.8*10⁶	5.5*10⁶	<10	5.2*10⁶	<10	6.0*10⁶	<10	5.7*10⁶	<10
세균감소율	---	18.5	99.9	24.1	99.9	12.4	99.9	15.6	99.9

표2는 나노 은 입자가 첨가된 도료들의 스태필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus ATCC 6538 : 균주1)와 살모넬라 티시머리움(Salmonella typhimurium KCTC 1925 : 균주2)에 대한 항균력(세균수/㎖, 세균감소율 %)에 대한 시험(접수번호 41-41-03-22855)결과이며, 시료 #1 내지 #5는 각각 #1은 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 UV도료, #2는 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 락카도료, #3은 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 우레탄도료, #4는 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 폴리도료, #5는 나노 은 수용액 50ppm이 첨가된 폴리도료를 나타낸다. 항균력 시험조건과 계산방법은 표1과 동일하다. 시험결과, 본 발명에서 적용하는 나노 은 입자가 포함되지 않은 대조군의 세균이 균주1의 경우 46배, 균주2의 경우 44배 증가함에 비하여, 본 발명 나노 은 입자가 포함된 도료의 시료는 거의 99.9%의 세균감소율을 보임을 알 수 있다.

	구분	BLANK	#1	#2	#3	#4	#5
균주 1	초기균수	1.6*10⁵	1.6*10⁵	1.6*10⁵	1.6*10⁵	---	1.6*10⁵
	24시간후	7.4*10⁶	<10	<10	2.7*10⁵	---	<10
	세균감소율	---	99.9	99.9	96.3	---	99.9
균주 2	초기균수	1.3*10⁵	1.3*10⁵	1.3*10⁵	1.3*10⁵	1.3*10⁵	---
	24시간후	5.7*10⁶	<10	<10	7.1*10⁵	<10	---
	세균감소율	---	99.9	99.9	87.6	99.9	---

표3은 나노 은 입자가 첨가된 도료들의 방미도(등급)에 대한 시험(접수번호 41-41-03-22856)결과이며, 시료 #1 내지 #8은 각각 #1은 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 UV도료, #2는 무처리 UV도료, #3은 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 락카도료, #4는 무처리 락카도료, #5는 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 우레탄도료, #6은 무처리 우레탄도료, #7은 나노 은 수용액 100ppm이 첨가된 폴리도료, #8은 무처리 폴리도료를 나타낸다. 본 시험에서 사용된 균주는 Aspergillus niger, Chaetomium globosum, Penicillium pinophilum, Gliocladium virens, Aureobasidium pullulans이다. 방미도의 등급 0은 시편위에 곰팡이균이 전혀 자라지 못하는 상태를, 등급 1은 시편위에 곰팡이 균이 10%이하로 자라는 상태를 나타낸다.

시험결과, 본 발명에 따라서 제조된 도료의 방미도는 모두 0등급으로서, 뛰어난 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.

시료	#1	#2	#3	#4	#5	#6	#7	#8
등급	0	1	0	1	0	1	0	1

상기와 같이 제조된 도료는 피부 자극성 및 인체독성이 없어 안심하고 사용할 수 있으며, 특히 강한 살균작용으로 인체에 유해한 대장균, 녹농균, 황색포도상구균, 살모넬라균 등의 세균들의 생육을 억제하고 사멸시키는 특징을 가지고 있다. 또한 항균효과의 반영구적 지속성, 넓은 항균범위, 수분 존재하에서도 우수한 항균효과, 내열 황변성 우수 등으로 본 발명의 적용범위는 광범위하다는 이점이 있다. 또한 본 발명에 첨가된 나노 은 입자는 우수한 분산성과 다양한 도료에 대한 뛰어난 적응성을 가지고 있어 범용적으로 사용이 가능하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명은 실리콘 산화물이 표면에 코팅된 나노 크기의 은 입자를 수지 및 도료에 첨가하여 유해물질을 흡착 및 해독하며, 세균 등의 생육을 억제하고 사멸하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 도료에 첨가되는 은 입자의 표면에 실리콘 산화물 코팅막을 형성하여, 본 발명에 의한 도료를 도포한 후, 장기간 방치하는 경우에도 그 은 입자가 산화되는 등의 성질이 변화되는 것을 방지하여 장기간 뛰어난 살균효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 사용된 은 입자는 나노 분산체이므로, 다양한 도료에 별도의 공정을 추가함이 없이 은 입자가 골고루 분산되며 다양한 도료에 범용적으로 사용한 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 나노 은 입자의 제조공정 순서도.

도 2는 본 발명에 따른 나노 은 입자가 첨가된 이액형 폴리우레탄 도료의 제조공정 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 나노 은 입자가 첨가된 상온 건조형 락카 도료의 제조공정 순서도.

도 4는 본 발명에 따른 나노 은 입자가 첨가된 불포화폴리에스테르 도료의 제조공정 순서도.

도 5는 본 발명에 따른 나노 은 입자가 첨가된 자외선 경화형 도료의 제조공정 순서도.

도 6은 본 발명에 따른 나노 은 입자가 첨가된 수용성 도료의 제조공정 순서도.

Claims

(a) 나노 은입자와 에탄올을 혼합 교반하는 단계;

(b) 상기 은용액에 공중합체 Polymer인 BYK-108 또는 BYK-109를 첨가하는 단계;

(c) 상기 용액에 메톡시에탄올, 크실랜, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 초산부틸로 이루어진 군에서 선택된 용제와 수지를 첨가하여 교반하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료 제조방법
제 1항에 있어서, 상시 수지는 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 수용성 우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료 제조방법.
제 1항에 있어서, (a)단계의 은입자 대 에탄올의 중량비는 1 대 19이며, (c)단계에서 선택된 용제는 은용액 2중량인 경우, 메틸에틸케톤 10중량비, 크실랜 50중량비, 메틸이소부틸케톤 100중량비, 초산부틸 100중량비이며 수지는 폴리에스테르수지 1000중량비인 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료 제조방법.
(a) 나노 은입자와 에탄올을 혼합 교반하는 단계;

(b) 상기 은용액에 공중합체 Polymer인 BYK-108을 첨가하는 단계;

(c) 상기 용액에 메톡시에탄올, 크실랜, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 초산부틸로 이루어진 군에서 선택된 용제와 올리고머를 첨가하여 교반하는 단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료 제조방법
제 4항에 있어서, 상기 올리고머는 우레탄아크릴레이트 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 폴리에스테르아크릴레이트 수지, 불포화폴리에스테르 수지 중에서 선택된 올리고머인 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료 제조방법.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 나노 은입자는 실리콘 산화물에 의해 표면이 코팅된 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료 제조방법.
제 1 항 또는 제 4 항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 나노 은 입자가 첨가된 도료.