KR20070088981A - 기능성 도료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로서, 주원료로 400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 45 ∼ 55 중량부와 바인더 15 ∼ 25 중량부 및 우레탄수지 5 ∼ 10 중량부로 조성되는 바인더 혼합물 95 중량%에 부원료로서 첨가제 5 중량%를 혼합하여 이루어진 것으로 콘크리트가 가지는 열화를 방지하고, 방수, 방청 효과가 뛰어나며, 염분에 대한 저항성이 강한 장점이 있다.
또한 콘크리트의 열화를 방지하여 사용수명을 연장시킴과 동시에 내부 벽면에 서식하는 각종 미생물의 부착을 막아주는 항균성이 있을 뿐만 아니라 통기성이 우수하여 콘크리트 내부의 수분을 환경에 따라 조절하는 능력이 있어 부풀음, 박리 및 탈락현상이 일어나지 않는 장점이 있다.
또한 난연성이 우수하여 화재의 위험성이 없을 뿐만 아니라 기존의 우레탄 도포막과 접합성이 우수하여 기존의 우레탄 도포막을 제거하지 않고 사용할 수 있으므로 시공이 용이하여 적은 비용으로 시공할 수 있는 각별한 장점이 있을 뿐만 아니라 항균, 탈취기능이 뛰어나고, 원적외선의 다량 방출로 혈액순환촉진, 신진대사촉진 및 노폐물 배출 등의 생체 기능으로 조절해 주는 탁월한 효능이 있다.
도료 조성물, 바인더, 세라믹, 우레탄, 원적외선, 항균작용.
Description
본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바인더와 세라믹 및 우레탄을 적절히 배합하여 도료 조성물을 조성함으로써 건강에 유익한 원적외선과 음이온을 방출하면서도 탈취 및 항균작용과 단열 및 결로방지효과를 갖는 기능성 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 도료는 그 조성물의 종류에 따라 천연수지도료와 합성수지도료, 수성도료 및 기타도료로 분류할 수 있으며, 조성성분의 함량에 따라 건조, 광택, 경도, 부착성, 휨성, 발화성 등 도막의 특성이 달라지게 된다.
최근에는 쾌적한 주거환경을 제공하기 위하여 기능성 도료에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어져 숯도료나 세라믹도료 등 기능성 도료의 개발이 활발해 지고 있는 실정이다.
기능성 도료중 숯도료는 수성바인더에 숯분말을 첨가하여서 제조한 것으로 숯도료를 건축물의 실내를 구성하는 콘크리트, 석고보드, 목재, 합판, 도배지 등에 발라 숯에서 발산되는 인체에 이로운 성분을 충분히 쪼일 수 있도록 하고 있다.
이러한 숯도료로서 대한민국 특허공개 2005-26152호 공보에 개시되어 있는 숯도료는 200 ∼ 300 매쉬(Mesh)로 분쇄된 숯분말을 수성바인더에 1 : 3 비율이 되게 혼합하고, 여기에 목초액 1 ∼ 2 중량%와 분산제 1 ∼ 2 중량%를 함께 첨가하여서 이루어지는 것으로서, 건강에 유익한 원적외선이 방출되고, 살균 및 항균효가가 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 상기한 숯도료는 도료에 함유되는 숯분말을 얻기 위해서는 먼저 숯 제조용 목재를 벌목해야 하고 나무를 벌목하기 위해서 많은 인력을 필요로 함은 물론 물류비가 많이 소요되어 숯의 생산원가가 상승되어 숯도료의 생산원가가 상승하게 되는 결점이 있을 뿐만 아니라 숯도료에 함유된 숯분말이 비난연성 재료이기 때문에 화재에 취약하다고 하는 결점이 있다.
또한 기능성 도료로서 대한민국 특허공개 2005-92829호 공보에 개시되어 있는 무기질 세라믹 도료는 바인더로서 기능하는 규산카리 100중량부에 대하여 원적외선 방사물질 5 ∼ 40중량부, 음이온 방출 물질 1 ∼ 30중량부, 광촉매분말 0.5 ∼ 10중량부 및 항균분말 0.1 ∼ 5중량부중 적어도 하나 이상을 첨가하여서 이루어진 것으로서, 무기질 세라믹 도료를 도포한 건물의 분열과 부식을 예방하고, 곰팡이와 같은 균류와 해조류의 발생을 방지하며, 화재를 예방할 수 있고, 내광성이 우수하고 산에 대한 저항력도 뛰어나며, 도료의 박리현상을 방지할 수 있는 장점이 있는 것이지만, 기존의 우레탄 도포막에 사용할 수 없다고 하는 문제가 있다.
즉, 종래 빌딩의 지하 주차장이나 옥상 또는 아파트의 지하 주차장, 경기장의 바닥에는 대부분 방수를 위해 우레탄 도료가 도포되어 있다. 이와 같이 우레탄 도료가 도포된 바닥이 노후되면 재시공하게 되는데 이때에는 노후된 우레탄 도포막 을 제거하고 새로운 도료를 도포하게 된다. 그런데 노후된 우레탄 도포막을 제거하는 것이 용이하지 않고 번거로울 뿐만 아니라 많은 시간과 시공비가 소요되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 노후된 우레탄 도포막을 제거하지 않고그대로 둔채 노후된 우레탄 도포막 상에 새로운 도료를 도포하면 되는데, 상기한 무기질 세라믹 도료를 우레탄 도포막 상에 도포할 경우에는 우레탄 도포막에 세라믹 도료의 도포막이 잘 접합되지 않아 세라믹 도포막의 박리 현상이 일어나 사용할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 숯도료나 무기질 세라믹 도료 등 기능성 도료의 여러 가지 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 콘크리트가 가지는 열화를 방지하고, 방수, 방청 효과가 뛰어나며, 염분에 대한 저항성이 강한 기능성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트의 열화를 방지하여 사용수명을 연장시킴과 동시에 내부 벽면에 서식하는 각종 미생물의 부착을 막아주는 항균성이 있는 기능성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통기성이 우수하여 콘크리트 내부의 수분을 환경에 따라 조절하는 능력이 있어 부풀음, 박리 및 탈락현상이 일어나지 않는 기능성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 난연성이 우수하여 화재의 위험성이 없을 뿐만 아 니라 기존의 우레탄 도포막과 접합성이 양호하여 기존의 우레탄 도포막을 제거하지 않고 사용할 수 있어 기존의 우레탄 도포막을 제거하는데 소요되는 경비를 대폭 절감할 수 있는 경제적인 기능성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 기능성 도료 조성물은 주원료로 400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 45 ∼ 55 중량부와 바인더 15 ∼ 25 중량부 및 우레탄수지 5 ∼ 10 중량부로 조성되는 바인더 혼합물 95 중량%에 부원료로서 첨가제 5 중량%를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 세라믹분말은 고령토 25 ∼ 35 중량%, 규산염실리케이트 15 ∼ 25 중량%, 견운모 10 ∼ 20 중량%, 생석회 5 ∼ 10 중량%, 맥반석 5 ∼ 10 중량% 를 혼합하여 이루어진 것으로서, 세라믹분말은 45 ∼ 55 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 45중량부 보다 적으면, 세라믹분말로부터 얻어지는 원적외선 방사효율이 낮아지게 되고, 55 중량부 보다 많은 경우는 상대적으로 바인더의 함량이 줄어들게 되어 도료의 접착력이 약해져 잔갈림, 벗겨짐 등이 발생하는 결점이 있다.
또한 세라믹분말의 입자가 지나치게 작으면, 분쇄가공에 소요되는 시간이 길어지고 비용이 증가하여 바람직하지 않고, 세라믹분말의 입자가 지나치게 클 경우에는 도료의 도포두께가 과도하게 두꺼워지고 바인더로 인한 갈라짐이 발생하므로 세라믹분말은 400 ∼ 450 매쉬의 입도를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 바인더는 수성도료인 경우 니트릴고무계 수성바인더 또 는 아크릴공중합체 바인더이며, 유성도료인 경우 에폭시수지계 바인더 또는 우레탄계 바인더이다. 바인더가 15 중량부 보다 적으면, 도료의 접착력이 약해 잔갈림, 벗겨짐 등이 발생할 우려가 있고, 25 중량부 보다 많은 경우는 상대적으로 세라믹이나 우레탄수지의 함량이 줄어들게 되어 세라믹과 우레탄의 효과를 얻을 수 없으므로 15 ∼ 25 중량부가 바람직하다.
본 발명에 사용하는 우레탄수지는 수성도료인 경우 수성우레탄계수지를 사용하고, 유성도료인 경우는 유성우레탄계수지를 사용한다. 우레탄수지는 5 ∼ 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 5중량부 보다 적으면, 기존의 우레탄 도포막과의 접착력이 낮아져 기존의 우레탄 도포막을 제거하지 않고 사용할 수 없게 되고, 10 중량부 보다 많은 경우는 상대적으로 세라믹분말의 함량이 줄어들게 되어 세라믹분말로부터 얻어지는 원적외선 방사효율이 낮아지게 되므로 바람직하지 않다.
그리고 첨가제는 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 동결방지제와 가소제, 분산제, 증점제, 소포제, 방부제 및 희석제를 혼합하여 5 중량%가 되도록 한 것으로서, 동결방지제로는 에틸렌글리콜을 사용하고, 가소제로는 디옥틸아지페이트(DOA)나 디옥틸세바케이트(DOS)를 사용하며, 분산제로는 DANIEL 사의 "DISPERSE AYDW-22'제품, 증점제로는 하이드로세틸 셀룰로즈(Hydroxyethyl Cellulose), 메틸셀룰로즈(Methyl Cellulose), 카르복시 - 메틸 셀룰로즈(Carboxy - Methyl Cellulose) 중 어느 하나를 사용하고, 소포제로는 실리카나 불화실리콘을 사용하며, 방부제로는 아크릴 에스테르를 사용한다.
| 첨가제 | 중량비(중량부) |
| 동결방지제 | 0.7 ~ 0.8 |
| `가소제 | 2.0 ~ 2.6 |
| 분산제 | 0.3 ~ 0.4 |
| 증점제 | 0.6 ~ 0.9 |
| 소포제 | 0.3 ~ 0.5 |
| 방부제 | 0.3 ~ 0.6 |
| 희석제 | 0.6 ~ 0.8 |
도포방법은 붓, 롤러, 스프레이등 통상적인 방법이 모두 가능하며, 도포량은 건조도막두께 200㎛ 기준으로 1㎡ 당 0.16 ∼ 0.36㎏으로 하는 것이 바람직하다. 도포량이 0.16㎏ 보다 적으면, 도포되는 세라믹분말의 양이 너무 적어 원적외선의 방사효율이 낮아지는 단점이 있고, 도포량이 0.36㎏ 보다 많으면 건조속도가 떨어져 도도작업에 걸기는 시간이 길어져 바람직하지 않다.
이하 본 발명 기능성 도료 조성물을 실시예로서 상세하게 설명한다.
실시예 1
400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 45중량부와 바인더로 니트릴고무계 수성바인더 25 중량부 및 우레탄수지로 수성우레탄계수지 10 중량부를 교반기에 투입 30분간 교반하여 혼합한 바인더 혼합물 95 중량%에 첨가제 5 중량%를 추가로 투입하여 80분간 교반하고, 50분간 정치시켜 수성도료로서 기능성 도료를 제조하여 용기에 충진하였다.
이 경우 첨가제로는 하기 표 2에 나타낸 비율의 첨가제 들을 순차 투입하였다.
| 첨가제 | 중량비(중량부) |
| 동결방지제 | 0.7 |
| `가소제 | 2.0 |
| 분산제 | 0.3 |
| 증점제 | 0.6 |
| 소포제 | 0.3 |
| 방부제 | 0.3 |
| 희석제 | 0.6 |
실시예 2
400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 50 중량부와 바인더로 니트릴계 수성바인더 20 중량부 및 우레탄수지로 수성우레탄계수지 8 중량부를 교반기에 투입 30분간 교반하여 혼합한 바인더 혼합물 95 중량%에 첨가제 5 중량%를 추가로 투입하여 80분간 교반하고, 50분간 정치시켜 수성도료로서 기능성 도료를 제조하여 용기에 충진하였다.
이 경우 첨가제로는 하기 표 3에 나타낸 비율의 첨가제 들을 순차 투입하였다.
| 첨가제 | 중량비(중량부) |
| 동결방지제 | 0.8 |
| 가소제 | 2.6 |
| 분산제 | 0.4 |
| 증점제 | 0.6 |
| 소포제 | 0.3 |
| 방부제 | 0.3 |
실시예 3
400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 55중량부와 바인더로 니트릴계 수성바인더 15 중량부 및 우레탄수지로 수성우레탄계수지 5 중량부를 교반기에 투입 30분간 교반하여 혼합한 바인더 혼합물 95 중량%에 첨가제 5 중량%를 추가로 투입하여 80분간 교반하고, 50분간 정치시켜 수성도료로서 기능성 도료를 제조하여 용기에 충진하였다.
이 경우 첨가제로는 상기 표 3에 나타낸 비율의 첨가제 들을 순차 투입하였다.
실시예 4
400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 45 중량부와 바인더로 에폭시수지계 바인더 25 중량부 및 우레탄수지로 유성우레탄계수지 10 중량부를 교반기에 투입 30분간 교반하여 혼합한 바인더 혼합물 95 중량%에 첨가제 5 중량%를 추가로 투입하여 80분간 교반하고, 50분간 정치시켜 유성도료로서 기능성 도료를 제조하여 용기에 충진하였다.
이 경우 첨가제로는 상기 표 2에 나타낸 비율의 첨가제 들을 순차 투입하였다.
실시예 5
400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 50 중량부와 바인더로 에폭시수지계 바인더 20 중량부 및 우레탄수지로 유성우레탄계수지 8 중량부를 교반기에 투입 30분간 교반하여 혼합한 바인더 혼합물 95 중량%에 첨가제 5 중량%를 추가로 투입하여 80분간 교반하고, 50분간 정치시켜 유성도료로서 기능성 도료를 제조하여 용기에 충진하였다.
이 경우 첨가제로는 상기 표 3에 나타낸 비율의 첨가제 들을 순차 투입하였다.
실시예 6
400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 55중량부와 바인더로 에폭시수지계 바인더 15 중량부 및 우레탄수지로 유성우레탄계수지 5 중량부를 교반기에 투입 30분간 교반하여 혼합한 바인더 혼합물 95 중량%에 첨가제 5 중량%를 추가로 투입하여 80분간 교반하고, 50분간 정치시켜 유성도료로서 기능성 도료를 제조하여 용기에 충진하였다.
이 경우 첨가제로는 상기 표 3에 나타낸 비율의 첨가제 들을 순차 투입하였다.
다음으로 상기 실시예 1 내지 실시예 6으로부터 얻어진 도료 조성물의 곰팡이균주 Apergillus niger Penicillium pinophilum Chaetomium globosum의 혼합균주에 대한 항균효과를 시험하고 그 결과를 하기 표 3에 나타냈다.
이 시험에서 시료로 정육면체 크기 50 ×50 ×50㎜의 콘크리트 시험체에 실시예 1 내지 실시예 6으로부터 얻어진 도료를 시공한 후 완전건조시킨 시험체에 ASTM G-21의 규정에 따라 항균력 측정을 하였다. 포테이토 텍스트로즈이가를 121℃에서 15분간 멸균한 후 50℃로 식히고, 멸균된 배양접시(Petri dish)에 분주후 굳힌 다음 곰팡이 포자액 Aspergillus niger Penicillium pinophilum Chaetomium globosum를 아가(Agar)위에 접종시킨 후, 시험체를 올려놓고, 26℃의 배양기에서 7∼ 28일 배양후 시편 주위의 균성장 저지 및 시편 자체의 곰팡이 발생 정도로 보아서 항균력을 측정하였다.
| 배양시험의 기간 | ||||
| 1주후 | 2주후 | 3주후 | 4주후 | |
| 실시예 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시에 2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 4 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 실시예 6 | 0 | 0 | 0 | 0 |
* 결과의 판독 0 : 시료에서 균의 성장을 인지할 수 없음.
표 4로부터 실시예 1 ∼ 실시예 6 어느 것에서도 곰팡이균의 성장을 인지할 수 없었다. 따라서 실시예 1 내지 실시예 6으로부터 얻어진 도료가 항균력이 있음을 알 수 있었다.
상기 실시예 1 내지 실시예 6으로부터 얻어진 도료 조성물의 탈취율을 가스검지관법으로 시험하고 그 결과를 하기 표 5에 나타냈다.
이 시험에서 시료로서 도료 1ℓ를 3ℓ의 용기에 넣고, 암모니아수를 5㎕ 주입후 기화시키고 각 시간 경과후 가스검지관을 사용하여 용기에 남아있는 암모니아의 농도를 측정하여 탈취율을 구하였다.
| 경과시간 (분) | Blank 농도 (ppm) | 탈취율(%) | |||||
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | ||
| 30 | 480 | 74.1 | 80.7 | 90.0 | 72.4 | 78.2 | 84.3 |
| 60 | 470 | 76.9 | 84.3 | 92.5 | 75.1 | 79.4 | 86.7 |
| 90 | 450 | 79.7 | 87.1 | 94.1 | 78.6 | 82.1 | 89.4 |
| 120 | 440 | 81.6 | 90.5 | 96.3 | 79.8 | 85.7 | 91.6 |
* Blank 농도(ppm)는 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.
표 5로부터 수성도료에서 실시예 1,2 보다 세라믹분말의 함유량이 많은 실시예 3이, 유성도료에서 실시예 4,5 보다 세라믹분말의 함유량이 많은 실시예 6이 암모니아의 탈취율이 높게 나타났다. 또한 유성도료인 실시예 4,5,6 보다 수성도료인 실시예 1,2,3이 암모니아의 탈취율이 전반적으로 높게 나타남을 알 수 있었다.
상기 실시예 1 내지 실시예 6으로부터 얻어진 도료 조성물의 원적외선 방사율을 측정하고 그 결과를 하기 표 6에 나타냈다.
이 측정시험에서 FT-IR Spectrometer을 이용하여 BLACK BODY 대비 측정하였으며, 시료의 크기 30 ×30㎜, 또는 2 ~ 300g(분말)로 시료로에 시료를 밀착시켜 시료를 40℃로 가열하여 시료로부터 나오는 원적외선 방사율을 파장 5 ~ 20㎛의 범위에서 원적외선의 방사율 및 원적외선 방사강도를 측정하였다. 이때 시료의 표면온도는 표면온도측정기를 사용하여 측정하였다.
| 방사율(5~20㎛) | 방사에너지(W/㎡) | |
| 실시예 1 | 0.724 | 2.14 ×102 |
| 실시에 2 | 0.835 | 2.97 ×102 |
| 실시예 3 | 0.915 | 3.69 ×102 |
| 실시예 4 | 0.642 | 2.01 ×102 |
| 실시예 5 | 0.726 | 2.42 ×102 |
| 실시예 6 | 0.827 | 2.72 ×102 |
표 6로부터 세라분말의 함유량이 높을 수록 또한 유성도료 보다 수성도료에서 원적외선 방사율이 높게 나타남을 알 수 있었다.
상기한 본 발명 기능성 도료 조성물은 콘크리트가 가지는 열화를 방지하고, 방수, 방청 효과가 뛰어나며, 염분에 대한 저항성이 강한 장점이 있다.
또한 콘크리트의 열화를 방지하여 사용수명을 연장시킴과 동시에 내부 벽면에 서식하는 각종 미생물의 부착을 막아주는 항균성이 있을 뿐만 아니라 통기성이 우수하여 콘크리트 내부의 수분을 환경에 따라 조절하는 능력이 있어 부풀음, 박리 및 탈락현상이 일어나지 않는 장점이 있다.
또한 난연성이 우수하여 화재의 위험성이 없을 뿐만 아니라 기존의 우레탄 도포막과 접합성이 우수하여 기존의 우레탄 도포막을 제거하지 않고 사용할 수 있으므로 시공이 용이하여 적은 비용으로 시공할 수 있는 각별한 장점이 있을 뿐만 아니라 항균, 탈취기능이 뛰어나고, 원적외선의 다량 방출로 혈액순환촉진, 신진대 사촉진 및 노폐물 배출 등의 생체 기능으로 조절해 주는 탁월한 효능이 있다.
Claims (5)
- 주원료로 400 ∼ 450 매쉬의 세라믹 분말 45 ∼ 55 중량부와 바인더 15 ∼ 25 중량부 및 우레탄수지 5 ∼ 10 중량부로 조성되는 바인더 혼합물 95 중량%에 부원료로서 첨가제 5 중량%를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기능성 도료 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 분말이 고령토 25 ∼ 35 중량%, 규산염실리케이트 15 ∼ 25 중량%, 견운모 10 ∼ 20 중량%, 생석회 5 ∼ 10 중량%, 맥반석 5 ∼ 10 중량%를 총 100 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 기능성 도료 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 바인더로서 니트릴고무계 수성바인더 또는 아크릴공중합체 바인더를 사용하고, 상기 우레탄수지로서 수성우레탄계수지를 사용하여 수성도료인 것을 특징으로 하는 기능성 도료 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 바인더로서 에폭시수지계 바인더 또는 우레탄계 바인더를 사용하고, 상기 우레탄수지로서 유성우레탄계수지를 사용하여 유성도료인 것을 특징으로 하는 기능성 도료 조성물.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제가 동결방지제, 가소제, 분산제, 증점제, 소포제 및 방부제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 도료 조성물.
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