KR20070006075A

KR20070006075A - 수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070006075A
Application number: KR1020050061083A
Authority: KR
Inventors: 김재열
Original assignee: 김재열
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-11
Also published as: KR100822455B1

Abstract

본 발명은 전색제, 안료, 용제 및 첨가제를 포함하여 제조되어지는 통상의 도료에 있어서,

상기 도료 100 중량부에 대하여,

수산화알루미늄 0.1 내지 5.0 중량부로 혼합하여 제조되어지는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료이다.

본 발명은 도료를 제조하기 위해 음이온 화합물인 수산화알루미늄 액상 및 분말을 첨가함으로써, 수산화알루미늄이 균등하게 분포된 도료를 제조하여 음이온 방출 및 원적외선 방출의 효과가 있으며, 특히 우수한 항균성 및 내곰팡이성과, 탈취력을 갖는 것이 장점이다.

또한, 본 발명에서는 다공성 항균탈취제인 제올라이트 등을 더 첨가하여 도료를 제조함으로써, 탈취력을 더욱 높일 수 있는 장점이 있다.

도료, 수산화알루미늄, 항균력, 탈취력

Description

수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법{Paint contained Aluminium hydroxide and Process for Preparation of the Same}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도료의 대장균에 대한 항균력 시험 비교 사진.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도료의 포도상구균에 대한 항균력 시험 비교 사진.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도료의 내곰팡이성 시험 비교 사진.

본 발명은 수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음이온 화합물인 수산화알루미늄을 첨가시켜 도료를 제조함으로써, 음이온 방출 및 원적외선 방출 효과뿐만 아니라, 우수한 항균력 및 내곰팡이성과, 탈취력을 갖는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 도료의 구성 요소는 크게 안료, 전색제, 용제, 보조제의 성분을 혼합하여 용해 분산시킨 것이며, 도료의 주성분이 되는 보일류, 아마인유, 합성수지, 천연수지 등 전색제(수지, 유지, 셀룰로오스)와, 도료의 은폐력, 색상, 중량효과를 나타내는 안료, 도료의 점도 상태를 조절하여 유용성을 주며 도장작업을 향상시키는 용제와, 가소제, 건조제, 경화제, 침강방지제 등 소량을 첨가하여 도료의 성능을 향상시키는 첨가제(보조제) 등으로 구성된다.

그러나 이러한 도료는 항균 기능을 별도로 가지지 않음으로써, 표면에 대한 적절한 세척이나 습기의 제거가 원할히 이루어지지 않을 경우 곰팡이나 세균과 같은 미생물이 번식하여 오염됨으로 악취를 내는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 많은 특허들이 출원되었으며, 대한민국공개특허 제10-2004-0068489호(공개일자 2004. 7. 31.)로 아크릴 술포네이트 에스테르 코폴리머 변성수지, 변성 폴리비닐아세테이트 수지, 소디엄도데실디페닐 변성 에테르 수지, 수성 이소시아네이트 폴리머, 카르복시 메틸셀룰로오스 변성 폴리머, 항균 항곰팡이제로서 나노실버 콜로이드를 포함하는 "항균성 친수제 도료 조성물 및 이러한 조성물을 코팅한 에어콘 열교환기용 알루미늄 합금제 핀재"와, 대한민국공개특허 제10-2005-0028418호(공개일자 2005. 3. 23.)로 폴리에스터 레진 및 에폭시 레진을 주성분으로 한 분체 도료에 있어서, 상기 분체 도료의 조성물에 나노 실버를 함유시킨 것을 특징으로 하는 "나노 실버를 이용한 분체 도료"가 공개되었으나, 고가의 실버를 사용하므로 경제성이 없기 때문에 일반 대중화를 시키는데는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명자는 음이온 화합물인 수산화알루미늄이 음이온 및 원적외선을 방출하는 특성을 가지고, 항균력 및 탈취력의 기능을 갖고 있음에도 불구하고 은보다 가격이 싸기 때문에 경제적이라는 점에 착안하여 나노 수산화알루미늄을 이용한 식품 포장재, 고무 장갑, 코팅 합섬직물, 합성섬유 방적사, 폴리우레탄 스폰지 및 에틸렌비닐아세테이트 스폰지를 출원한 바 있으며, 이러한 수산화알루미늄을 도료에 적용시킴으로서 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 음이온 화합물인 수산화알루미늄 액상 및 분말을 첨가시켜 도료를 제조함으로써, 음이온 방출 및 원적외선 방출의 효과가 있을 뿐만 아니라, 우수한 항균성 및 내곰팡이성과, 탈취력을 갖는 수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 다공성 항균탈취제인 제올라이트 등을 더 첨가하여 도 료를 제조함으로써, 탈취력을 더욱 높일 수 있는 수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 통상의 도료에 수산화알루미늄을 첨가하여 제조한 도료 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 음이온 화합물인 수산화알루미늄을 첨가시켜 도료를 제조함으로써, 음이온 방출 및 원적외선 방출 효과뿐만 아니라, 우수한 항균력 및 내곰팡이성과, 탈취력을 갖는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

상기 도료 100 중량부에 대하여,

그리고 상기 수산화알루미늄은 액상, 분말 또는 액상 및 분말을 혼합한 형태를 사용할 수 있으며, 분말을 사용할 경우, 바람직하기로는 그 입자의 크기가 100 ㎚ 내지 2 ㎛인 것을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 수산화알루미늄은 음이온 화합물로서 음이온과 원적외선이 방출되는 특성을 가지고, 항균 및 항진균 효과와 탈취 효과를 나타낼 수 있다. 그리고 수산화알루미늄 분말을 사용할 경우, 그 입자의 크기가 분산력에 중요한 영향을 미치게 된다. 따라서 본 발명에서 사용되는 수산화알루미늄 분말의 입자의 크기는 100 ㎚ 내지 2 ㎛가 바람직하다. 수산화알루미늄 분말의 입자의 크기가 100 ㎚ 미만이 될 경우에는 분산력은 증대되나 입자를 나노화시키는데 비용이 증대되므로 경제성이 떨어지고, 2 ㎛를 초과할 경우에는 도료와의 혼합이 불안정하여 균일하게 분산되지 않으므로 항균성 및 탈취 효과가 저하되고, 또한, 원적외선 방출 특성을 충분히 가지지 못하게 된다.

상기에서 수산화알루미늄의 함량이 0.1 중량부 미만이 될 경우에는 도료의 함량에 비해 상대적으로 수산화알루미늄의 함량이 적기 때문에 원적외선 방출 효과, 항균력 및 탈취력이 저하되며, 수산화알루미늄의 함량이 5.0 중량부를 초과할 경우에는 도료의 도막성능이 저하되고, 특히 사용되는 수산화알루미늄 분말의 입자가 나노의 단위로 미세해질수록 수산화알루미늄 분말이 고가이므로 초과 첨가에 따른 단가 상승으로 인해 경제성이 저하되게 된다.

그리고 본 발명에서 탈취력을 더욱 높이기 위하여 다공성 항균탈취제로서 제올라이트(zeolite)를 상기 도료 100 중량부에 대하여 1.0 내지 3.0 중량부 더 포함할 수 있는데, 이러한 제올라이트는 인체에 유익한 음이온 방출 및 전자파를 차단, 산화 방지 및 환원 작용의 기능을 가지고, 흡습성을 향상시키며, 특히 미생물의 번식으로 인한 오염 및 악취를 방지하여 항균과 탈취 효과를 나타낸다. 사용 함량이 1.0 중량부 미만이면, 그 효과가 미미하고, 사용 함량이 3.0 중량부 초과하면, 사용 함량의 증가에 따른 현저한 효과가 나타나지 않을 뿐만 아니라 사용량의 증가에 따른 경제성만 저하된다.

또한, 상기의 다공성 항균탈취제는 제올라이트 대신 퍼라이트(perlite), 셀라이트(celite), 화이트 카본(white carbon), 활성탄(active carbon) 및 알긴산으로 이루어진 그룹으로부터 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 전색제는 안료를 균일하게 분산시켜 도막에 광택, 경도, 부착성, 내구성 등을 부여시키는 것으로서, 보일류, 아마인유, 합성수지, 천연수지 등을 사용한다.

본 발명에서 안료는 도료의 은폐력, 색상, 중량효과를 나타내는 안료, 무기 안료와 유기 안료를 사용할 수 있으며, 대표적으로 무기 안료인 산화티탄(TiO₂)을 흔히 사용한다.

본 발명에서 용제는 피도장물에 도포할 때 도장막을 양호하게 하며, 도료를 도장방법에 따라 점도를 알맞게 조절하여 작업성을 편리하게 하는 역활을 한다.

또한, 도료의 성능을 향상시키는 첨가제(보조제)로서 가소제, 건조제, 경화제, 침강방지제 등 소량을 첨가하게 된다.

상기 가소제는 도막에 유연성, 부착성, 내한성, 내충격성 등을 부여하고, 디옥틸프탈레이트(DOP), 디부틸 프타레이드(DBP), 트리클레질 포스페이트(TCP)나 피마자유 등을 사용한다.

상기 건조제는 유성도료나 유변성 합성수지도료에 첨가되어 산화중합을 촉진시켜 경화건조를 빠르게 하는 역활을 하며, 보통 코발트(Co), 망간(Mn), 납(Pb) 등의 나프탈렌산염(나프탈렌산코발트, 나프탈렌산연(납), 나프탈렌산망간, 나프탈렌산 아연) 또는 인산염이 주로 사용되고 있다. 그중 코발트염은 도막의 표면을 건조촉진시키고, 납은 내부조건에 효과가 있고 망간염은 양쪽의 중간효과를 준다.

상기 경화제는 사용되는 수지의 종류에 따라 우레탄계 도료용 경화제, 에폭시계 경화제로는 DETA, TETA등이 사용되며, 또는 아민을 변성시켜 용도에 맞게 사용하기도 하고, 불포화 폴리에스테르계(퍼티) 경화제로는 과산화 벤조익산이 대표적이나 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(MEKPO),싸이크로 헥사논사이드(CHPO)가 사용된다.

상기 침강방지제는 도료 중의 안료가 저장 중에 침강하여 용기바닥에서 케이크(cake)상이 되는 것을 방지하는 역활을 하며, 스테아린산 알루미늄, 실리카, 오가노클레이(Organoclay), 폴리아마이드(polyamide), 왁스(wax) 등을 사용한다.

그리고 본 발명에 따른 수산화알루미늄이 함유된 도료의 제조 방법은 전색제, 안료, 용제 및 첨가제를 포함하여 제조되어지는 통상의 도료의 제조 방법에 있어서,

상기 도료 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄 0.1 내지 5.0 중량부를 혼합하는 단계를 더 포함하여 제조되어지는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 수산화알루미늄은 액상, 분말 또는 액상 및 분말을 혼합한 형태를 사용할 수 있으며, 분말을 사용할 경우, 바람직하기로는 그 입자의 크기가 100 ㎚ 내지 2 ㎛인 것을 사용하여 제조한다.

그리고 이 때, 탈취력을 더욱 높이기 위하여 다공성 항균탈취제로서 제올라이트(zeolite)를 상기 도료 100 중량부에 대하여 1.0 내지 3.0 중량부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 도료는 통상의 도료를 제조하는 방법으로 제조된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3)

(실시예1)

아크릴에멀젼이 주성분인 수성 도료¹⁾ 1㎏, 수산화알루미늄 분말 1g을 첨가하여 도료를 제조하였다.

(실시예 2)

아크릴에멀젼이 주성분인 수성 도료 1㎏, 제올라이트 10g, 수산화알루미늄 분말 30g을 첨가하여 도료를 제조하였다.

(실시예 3)

아크릴에멀젼이 주성분인 수성 도료 1㎏, 수산화알루미늄 분말 50g을 첨가하여 도료를 제조하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1과 동일한 아크릴에멀젼이 주성분인 수성 도료를 사용하였다.

(비교예 2)

아크릴에멀젼이 주성분인 수성 도료 1㎏, 제올라이트 10g, 수산화알루미늄 분말 0.5g을 첨가하여 도료를 제조하였다.

(비교예 3)

아크릴에멀젼이 주성분인 수성 도료 1㎏, 수산화알루미늄 분말 55g을 첨가하여 도료를 제조하였다.

여기서 상기의 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3에서 사용되는 수산화알루미늄 분말은 입자의 크기가 150 ㎚인 것을 사용하였으며, 통상의 도료를 제조하는 방법으로 제조하였다.

여기서, 주) 1)은 월드텍스 플러스(백색, 삼화페인트공업(주))를 사용하여 실험하였다.

상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 항균력과 탈취력 및 원적외선 방출을 측정하여 [표 1]에 나타내었으며, 작업성, 건조도막의 상태, 내마모성 및 내곰팡이성을 측정하여 [표 2]에 나타내었다.

그리고 실시예 2와 비교예 1의 대장균과 포도상구균 항균력을 시험한 사진을 도 1과 2에 나타내었고, 도 3은 내곰팡이성을 비교하기 위해 시험한 사진을 나타내 었다.

[표 1]

구 분		실시예			비교예
구 분		1	2	3	1	2	3
항균력 (%)	대장균 (E.coli)	99.70	99.76	99.84	-	96.94	99.89
항균력 (%)	포도상구균 (S.aureus)	99.82	99.90	99.91	-	97.61	99.92
탈취력(%)		34	44	37	-	29	36
방사율(5~20㎛)		0.893	0.893	0.898	-	0.887	0.899
방사 에너지(W/㎡)		3.87×10²	3.87×10²	3.88×10²	-	3.84×10²	3.89×10²

(측정 방법)

1) 항균성 평가 : 대장균, 포도상 구균

35℃ 일반 배양기에서 대장균 및 포도상 구균을 16~20시간 배양하고, 배양액을 멸균인산 완충액으로 20,000배로 희석한 다음 상기 실시예 및 비교예로 처리된 가로 2 cm ×세로 2 cm로 절단한 시편에 1 ml 적하하고, 25℃에서 24시간 보존 후 꺼낸다. 그 후 이를 멸균된 한천배지에 다시 48시간 배양하고 석평판 배양법(35℃, 2일간배양)으로 조사하여 생균수를 측정한다. 그리고 하기식에 따라 멸균율(%)을 계산하였다.

멸균율(%)=[(희석액의 생균수-24시간 보존후의 생균수)/희석액의 생균수] ×100

2) 탈취력 : KFIA-F1-1004 방법으로 탈취율을 측정하였고, 가스농도측정은 가스검지관을 이용하였고, 측정용 시험 가스는 암모니아 가스였으며, 120분 후에 측정한 결과를 나타내었다.

3) 원적외선 방출 평가

45℃에서 시험하여 FT-IR 스펙트로미터를 이용한 블랙 바디(black Body) 대비 측정 결과를 나타내었다.

[표 2]

구분	실시예			비교예
구분	1	2	3	1	2	3
작업성	양호	양호	양호	양호	양호	양호
건조도막의 상태	양호	양호	양호	양호	양호	양호
내마모성	1	1	1	1	1	1
내곰팡이성	0	0	0	3	2	0

상기 작업성, 건조도막의 상태, 내마모성 및 내곰팡이성은 KS M 5000 에 준하여 실험하였다.

1) 내마모성 : 5,000±25㎖ 모래를 깔대기에 붇고, 낙하시켜 마모정도를 판단하였다.

1 : 흔적이 안 보이는 수준

2 : 자세히 보아야 흔적이 조금 보이는 수준(0.30m 에서 식별가능)

3: 흔적이 보이는 수준(0.75m 거리에서 식별 가능)

4: 흔적이 잘 보이는 수준(1.5m 에서 식별가능)

2) 내곰팡이성

0 : 자라지 못함.

1 : 시험편 위 10% 이하로 자라남.

2 : 시험편 위 10~30% 이하로 자라남.

3 : 시험편 위 30~60% 이하로 자라남.

4 : 시험편 위 60% 이상 자라남.

상기 [표 1]에서 보는 바와 같이 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3은 도료 제조시 수산화알루미늄 분말이 함유되어 있기 때문에 원적외선 방출 효과와 항균력 및 탈취력에 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 실시예 1 내지 3은 도료의 제조시 도료 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄 분말을 0.1 내지 5.0 중량부의 범위 내로 혼합한 것으로 항균력과 탈취력이 비교예 1 내지 2에 비해 탁월한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 실시예 2는 제올라이트를 더 포함하여 도료를 제조함으로써, 탈취력이 더욱 향상됨을 나타내었다.

반면에 비교예 1은 수산화알루미늄 분말을 첨가하지 않은 일반적인 도료를 사용하여 실험한 것으로 원적외선 방출 효과가 없었으며, 대장균과 포도상구균의 항균력 실험에서도 항균력을 전혀 나타내지 못하였고, 탈취력도 나타내지 못하였다. 그리고 비교예 2는 수산화알루미늄 분말을 사용 함량 범위 미만으로 첨가하여 항균력이 저조하게 나타났으나, 제올라이트를 더 포함하여 탈취력은 우수한 결과를 나타내었으며, 비교예 3은 수산화알루미늄 분말을 사용 함량 범위를 초과되어 첨가된 경우로서, 향균력과 탈취력이 매우 우수한 것으로 나타났으나, 사용되는 수산화알루미늄이 고가이므로 초과 첨가에 따른 단가 상승으로 인해 경제성이 저하되었다.

그리고 상기 [표 2]에서와 같이 실시예 1 내지 3 및 비교예 2, 3은 일반적인 도료인 비교예 1의 물성인 작업성 건조도막의 상태 및 내마모성의 시험 결과가 유사하게 나타났는데, 이는 도료 내에 수산화알루미늄 분말이 응집되지 않고 골고루 균일하게 분포되어 함유되므로써, 물성에 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 또한, 실시예 1 내지 3은 수산화알루미늄 분말을 첨가하여 우수한 항균력을 발휘함으로써, 내곰팡이성도 매우 우수한 결과를 나타내었다.

그러나 상기 비교예 1은 수산화알루미늄 분말을 첨가하지 않아 항균력을 전혀 발휘하지 못하므로 내곰팡이성도 저조한 시험 결과를 나타내었으며, 비교예 2 또한 수산화알루미늄 분말을 사용 함량 범위 미만으로 첨가하여 항균력이 저조하여 내곰팡이성도 저조한 시험 결과를 나타내었다.

그리고 상기 이러한 항균성과 내곰팡이성은 도 1 내지 3에서 대표적으로 제시한 (a) 실시예 2와 (b) 비교예 1을 비교한 실험 사진에서도 (a) 실시예 2의 대장균 및 포도상구균에 대한 항균력과, 내곰팡이성이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims

전색제, 안료, 용제 및 첨가제를 포함하여 제조되어지는 통상의 도료에 있어서,

상기 도료 100 중량부에 대하여,

수산화알루미늄 0.1 내지 5.0 중량부로 혼합하여 제조되어지는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료.
제 1항에 있어서, 상기 수산화알루미늄은 액상, 분말 및 액상과 분말의 혼합으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 상기 분말은 그 입자의 크기가 100 ㎚ 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료.
제 1항에 있어서, 상기 도료 100 중량부에 대하여 다공성 항균탈취제로서 제올라이트(zeolite)를 1.0 내지 3.0 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료.
제 3항에 있어서, 상기 다공성 항균탈취제는 퍼라이트(perlite), 셀라이트 (celite), 화이트 카본(white carbon), 활성탄(active carbon) 및 알긴산으로 이루어진 그룹으로부터 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료.
전색제, 안료, 용제 및 첨가제를 포함하여 제조되어지는 통상의 도료의 제조 방법에 있어서,

상기 도료 100 중량부에 대하여 수산화알루미늄 0.1 내지 5.0 중량부를 혼합하는 단계를 더 포함하여 제조되어지는 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료의 제조 방법.
제 5항에 있어서, 상기 수산화알루미늄은 액상, 분말 및 액상과 분말의 혼합으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 상기 분말은 그 입자의 크기가 100 ㎚ 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는 수산화알루미늄이 함유된 도료의 제조 방법.