KR20110089243A - 일라이트-에어로젤 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원적외선의 다량 방출로 주변 공기를 음이온화하는 기능 및 항곰팡이, 탈취 등의 특성을 갖고 있는 일라이트와 자외선 차단 기능의 이산화티타늄, 방균 기능의 제올라이트계 무기질 항균제를 주요 기능성 재료로 하고 여기에 마이크로 시멘트 등의 수경성 재료로 복합화한 세라믹 도료 조성물에 관한 것이다. 전체 재료간 결합력을 증대하여 치밀한 공극 형성으로 내구성을 한층 높이며 전반적으로 수경화 진행된다. 또한 교반 시 혼화성이 좋고 도포 후 도막의 표면이 미려하고 평활하며 은폐력이 매우 우수하다. 0.2밀리미터 내외의 1회 도포로 압축, 치밀화되며 강도 및 부착력이 향상된 고강도 도료의 도막이 형성된다. 일반 주거지의 내·외장 도료로 적용되며 화재 시 유독가스가 발생되지 않고 자기 소화성이 있다. 통기성으로 결로현상을 억제하며 도포 후 자연적으로 상온에서 자연건조, 경화된다. 필요시 열건조 진행한다. 내구성이 증대된 환경친화적인 고압축화된 불투명성 일라이트 도료 조성물에 관한 것이다.
[색인어]
일라이트, 이산화티타늄, 제올라이트계 항균제, 에어로젤, 탄소나노튜브

Description

일라이트-에어로젤 도료 조성물{ILLITE-AEROGEL PAINT COMPOSITIONS}

본 발명은 일라이트 등의 기능성 재료를 마이크로 시멘트 등의 무기질 재료와 기타 재료로 복합화하여 치밀한 공극을 형성하여 도료화한 세라믹 도료에 관한 것으로써 기존의 유성 페인트의 인체 유해성 등을 극복하고 내화성, 내구성 등을 한층 높이며 기능성을 부여한 수경성의 도료로 기본적으로 상온에서 건조, 경화되는 무기질이 다량 함유된 부착성이 향상된 다기능성의 고강도의 일라이트-에어로젤 도료 조성물에 관한 것이다.

현재 기존의 일반적인 페인트는 인체유해성, 난연성, 내구성 등의 복합적인 여러 문제를 안고 있어 2002년도 이후 '친환경' 이 대두되면서 인체에 무해하고 자연친화적인 일반적인 공산품 및 친환경 페인트의 기술 개발이 이루어지고 있는 실정이다. 본 출원인도 이에 편성하여 2001년도의 '다기능성의 수경화성 바름재 조성물', 2006년도의 '다기능성의 수경화 분말 도료 조성물' 에 관한 특허출원, 등록을 하였으며 이에 부족한 부분을 보완하여 본 출원에 이르게 되었다. 또한 고기능성의 실리카 에어로젤 및 탄소나노튜브의 복합체 관련 기술 개발을 하며 여러 시험 과정을 겪고 본 출원에 이르게 되었다. 또한 인산염, 탈크, 소디움 알루미네이트 등의 적용으로 윤활성 및 이온결합력을 증대하여 고압축화를 진행하고 이로 인한 성능의 향상을 기대한다.

종래의 친환경적인 '천연 페인트' 기술은 기존의 일반적인 유성 페인트 대비 매우 친환경적이나 도막의 견고성 및 내구성의 부실로 2000년대 초반 한시적으로 실적용이 되었으나 전체 구성 요소가 해조류, 오동나무 추출액 등의 100％ 천연적 요소가 강해 인체에는 무해하나 천연재료로 구성되어 있어 화재 시 유독가스의 발생으로 인한 2차적으로 인명 손상을 초래하고 통기성이 부족하여 결로현상 등의 기술적 문제 발생으로 이를 재고해야 하는 결과가 있었다. 그 외 일반 '친환경 페인트' 의 경우 무기물과 일부 유기물의 적용으로 도료화하여 실용화한 경우가 있으나 작업성, 내구성 및 은폐력이 낮은 경우가 많아 2회 이상 도장을 하고 도장의 지지력이 좋지 않아 수명이 짧고 도장 표면 상태 등의 부실로 더 새롭고 친환경적인 기술 개발이 요구되고 있다. 이에 본 출원인도 수 년간의 개발과정을 거쳐 내구성이 한층 증대되고 강도 및 단열 등의 기능성을 더 추가한 기능성의 일라이트-에어로젤 도료 조성물을 제공하고자 본 출원에 이르게 되었다.

이에 상술한 문제를 해결하고 이를 극복하기 위해 기능성 물질의 추가적 첨가와 더불어 마이크로 시멘트와의 결합 소재를 부가하고 교반 시의 혼화성 및 부착력, 내화성, 강도, 지지력 등을 향상하여 내구성이 한층 증대된 세라믹 도료 조성물을 제공하여 일반적인 천연 페인트 및 일반적인 친환경 무기질 도료의 문제점을 해결하고자 한다.

전체 도료의 조성물과 조성비는 중량비(wt％)로 조성되며 이를 기재한다.

일라이트, 이산화티타늄, 제올라이트계 항균제 중 1종 이상 선택 0.05∼40％.

마이크로 시멘트, 에어로젤, 티탄산칼륨, 지르코늄티탄산염, 티탄산바륨, 탄소나노튜브, 탄소나노튜브에어로젤, 질화알루미늄, 소석회, 나노클레이, 알루미나, 알루미나세라믹볼(버블), 질화티탄, 탄화티탄, 실리카세라믹볼(버블), 티탄산리튬 중 1종 이상 선택 18∼65％.

실리콘페라이트, 이트륨-바륨-구리산화물, 니켈페라이트, 코발트페라이트, 헥토라이트, 폴리크리스털린실리콘 중 1종 이상 선택 0.1∼20％.

소디움 알루미네이트 0.1∼5％.

CSA 팽창재 3∼9％.

실리카 흄, 흄드 실리카 중 1종 이상 선택 2∼20％.

붕규산 유리분말, 인산아연, 산화세륨, 염화암모늄, 인산암모늄, 황산암모늄 중 1종 이상 선택 0.1∼50％.

알카리성 실리케이트계 금속산화물 0.1 ∼25％.

인산칼륨, 인산알루미늄, 인산마그네슘, 오산화인, 알루미늄인산나트륨, 인산나트륨 중 1종 이상 선택 0.1∼12％.

폴리아크릴산 에스테르 분말 3∼15％.

산화지르코늄분말, 산화지르코늄세라믹볼(버블), 실리콘카바이드나노분말, 탄화규소분말, 산화코발트, 산화이트륨, 탄화이트륨, 산화크롬, 제련마그네슘분말, 산화하프늄, 질화붕소, 탄화붕소분말, 그래핀, 산화그래핀, 풀러렌, 질화규소분말, 질화규소세라믹볼(버블) 중 1종 이상 선택 0.1∼ 30％.

나노실리카에멀젼, 콜로이달 실리카, 알루미나 졸, 지르코니아 졸, 티타니아 졸 중 1종 이상 선택 5∼50％.

폴리아크릴아마이드 0.01∼2.5％.

폴리나프탈렌설포네이트, 폴리멜라민설포네이트 중 1종 이상 선택 0.01∼2％.

탈크 0.2∼15％.

액상 실리콘, 폴리카르보실란, 액상 수분산 아크릴계 폴리우레탄, 실란실록산중합체, 실란, 액상 수분산 실리콘계 폴리우레탄, 폴리스티렌 아크릴, 아크릴코폴리머, 우레탄, 페놀, 멜라민, 우레아, 에폭시, 실록산, 카제인, 카라기난 중 1종 이상 선택 0.1∼45％로 구성됨을 특징으로 한다.

위 조성물을 혼합하고 교반기를 통해 혼화합이 이루어지며 점도의 정도에 따라 전체 재료 1중량 대비 0.3∼5.8의 물이 일부 혼입되며 일반 유기 도장재와 동일한 방식으로 도포하여 도막을 형성한다. 위 기재한 조성물과 조성 비율로 구성됨을 특징으로 하는 수경성 일라이트-에어로젤 도료로 과제를 해결한다.

본 발명의 일라이트-에어로젤 도료 조성물은 기존의 천연 페인트 및 친환경 무기물 재료의 도료에 비해 치밀한 결합력의 증대로 그 기능이 효율적으로 이행되며 내구성을 극대화하여 재도장 수명을 높인 것이고 또한 압축강도를 한층 높이는 재료의 적용으로 전체 도료 도막의 표면경도 및 압축강도를 상승시킨 것이 주요 특징이라 하겠다. 사용처는 지하주차장 및 일반 주거지의 실내외 도장으로 적용되며 그 기능은 인체무해성과 아울러 원적외선의 다량 방출, 단열성, 발열성, 항곰팡이, 탈취기능, 통기성, 습도조절, 결로현상 억제, 방균, 자외선 차단 등의 기능으로 쾌적한 실내외 공간을 제공할 수 있다.

본 발명의 조성물에 대한 역할 및 작용으로 기재하며 실시 예 및 비교 예는 따로 표기하지 않으며 시험에 의한 각 재료의 과량(초과) 시 및 소량(미만) 적용 시의 문제점을 설명한다.

주요 기능 재료가 되는 일라이트는 그 자체가 원적외선의 다량 방출로 주변 공기를 음이온화하는 기능을 가지고 있으며 그 외 곰팡이 저항성, 탈취 등의 기능도 보유하고 있어 본 출원에 적극 도입하여 그 자체의 고형화된 경화체 형성의 부족된 부분을 마이크로 시멘트 등의 수경성 재료로 점착하고 결합력을 높여 고유 기능을 수행하게 한다. 그 외 이산화티타늄의 자외선 차단 기능 및 제올라이트계 항균제는 항균작용을 하는 재료로 적용된다. 과량 시는 기능의 효율성을 높일 수 있으나 결합력의 부족으로 지지력이 낮고 도막의 부실 및 균열을 초래한다.

소량 시는 그 효과를 기대할 수 없다.

마이크로 시멘트, 에어로젤, 티탄산칼륨, 지르코늄티탄산염, 탄소나노튜브, 탄소나노튜브에어로젤, 질화알루미늄, 소석회, 나노클레이, 알루미나, 알루미나세라믹볼(버블), 질화티탄, 탄화티탄, 실리카세라믹볼(버블, 비드), 티탄산리튬, 티탄산바륨은 주요 바인드로 적용되며 일반 포틀랜트 시멘트 대비 약 두 배 정도의 높은 분말도를 갖는 미세 분말형 마이크로 시멘트는 저독성으로 인체에 무해하고 교반 시 결합력을 증대하며 도료의 압축, 치밀성을 높이고 수경화로 기본적으로 상온 건조 된다. 에어로젤, 탄소나노튜브는 단열 및 발열용도로 적용로 적용된다.

침투성이 좋아 피도면과의 부착력의 증대 및 도료의 강도를 높이는 기능으로 적용된다. 그 외 재료는 부착력의 증대와 골 재료의 역할을 하고 점성을 부여하며 부착력의 증대 및 결합력을 높이는 기능으로 적용된다. 과량 시는 뭉침현상 및 교반불량을 가져오며 오히려 도막의 강도가 저하된다. 소량 시 또한 결합력의 부족으로 혼합력이 낮아지고 건조 후 도막의 균열이 발생될 수 있다. 특히 소석회는 고유 점성을 보유하고 있어 전체 재료를 점착하고 층간의 결합력을 높이며 도막 표면을 미려하게 한다. 일반적 석고의 적용은 수화 시 점도의 상승이 최대한 증가하여 과점성을 생성하며 재료 층간 분리현상이 과잉 발생될 수 있다. 석고에 비해 고유 피막의 적정 형성으로 도막의 표면을 평활하고 매끄럽게하며 결합력을 한층 높인다. 또한 그 피막이 일부 유동성을 보유하여 균질한 혼화성을 부여하는 역할을 한다. 과량 시는 점성력의 상승으로 도막이 부실해지고 소량 시는 교반 불량 및 점착력의 결여로 기능성 재료간 이격되어 균열이 발생될 수 있다.

실리콘페라이트, 이트륨-바륨-구리산화물, 니켈페라이트, 코발트페라이트, 헥토라이트, 폴리크리스털린실리콘은 접촉 표면을 증대하며 점성력을 부여하며 결합력을 배가하여 강도를 높이는 역할로 적용되며 과량 및 소량 시 지지력이 부실하여 강도의 저하가 따른다.

소디움 알루미네이트는 결합력의 증대로 빠른 건조를 진행하며 점결력 및 압축성을 높인다. 과,소량시 압축성이 낮아진다.

CSA 팽창재는 일반적인 셀룰로오스 계통의 전체적인 부피 팽창과 달리 수화 시 침상의 콜로이드를 형성하여 각 재료를 압축하고 팽윤화하며 신축성 부여 및 마이크로 시멘트의 건조 경화 시 수축에 의한 균열을 방지한다. 전체 도료의 압축성을 부여하여 치밀한 도막이 형성되게 한다. 과량 시는 팽창성의 과잉 생성으로 오히려 재료간 분리가 일어나 도막의 균열이 발생되고 소량 시는 압축성, 팽윤성의 결여로 이 또한 교반불량 및 균열이 발생될 수 있다.

실리카 흄, 흄드 실리카는 교반 시 뭉침성을 좋게 하며 건조 후 도막의 강도를 증대하는 역할을 한다. 과량 시는 점도상승 및 자체 부피의 과잉팽창으로 오히려 고형체 도막 형성에 방해가 되며 소량 시는 점성이 줄어들어 도막의 강도가 낮아진다.

붕규산 유리분말, 인산아연, 산화세륨, 염화암모늄, 인산암모늄, 황산암모늄은 교반 시 뭉침성을 좋게 하며 마이크로 시멘트 등의 층간에 존재하여 결합력을 배가하며 도막의 강도를 한층 더 높이는 역할을 한다. 층층간 연속 연결성을 가지며 고결성 및 내열성을 증대한다. 과량 시 기타 재료의 저량 적용으로 결합력이 낮아지고 소량 시는 결합적 부착 표면의 부족으로 강도가 매우 낮아진다.

알카리성 실리케이트계 금속산화물은 마이크로 시멘트와의 결합력을 증대하여 도료의 결속력을 배가하고 결합강도를 한층 높이는 역할을 한다. 과량 시 점도의 상승으로 결합력이 낮아져 균열이 발생되고 소량 시는 결속력의 부족으로 도료의 도막이 부실해지고 이 또한 균열이 발생될 수 있다.

인산칼륨, 인산알루미늄, 인산마그네슘, 오산화인, 알루미늄인산나트륨, 인산나트륨은 충진적 기능 및 도막의 강도를 높이는 역할을 하고 수화 시 칼슘, 마그네슘 등과의 이온증대와 더불어 균질한 분산과 압축강도를 높이는 기능을 한다. 과량 시 마이크로 시멘트 등의 기타 첨가 재료와 불균형으로 재료간 분리 및 균질한 혼화가 이루어지지 않고 도막의 두께가 부실하게 불균형 상승하며 균열이 발생되고 소량 시는 강도가 낮아질 수 있다.

폴리아크릴산 에스테르 분말은 교반 시 점착성을 부여하여 재료의 혼화성을 좋게 하며 건조 후 도료의 강도를 높이는 역할을 한다. 과량 시는 점성의 과잉 생성으로 교반이 불량하며 뭉침현상이 발생되며 재료간 이격되어 균질성이 낮고 강도가 낮아진다. 소량 시 또한 점성력의 부족으로 부착력 및 강도가 낮아진다.

산화지르코늄분말, 산화지르코늄세라믹볼(버블), 실리콘카바이드나노분말, 탄화규소분말, 산화코발트, 산화이트륨, 탄화이트륨, 산화크롬, 제련마그네슘분말, 산화하프늄, 질화붕소, 탄화붕소분말, 그래핀, 산화그래핀, 풀러렌, 질화규소분말, 질화규소세라믹볼(버블)은 내열성 고강도 재료로 도막의 층간에 존재하며 이에 내열성을 한층 높이는 역할을 하며 표면경도 향상 및 도막의 압축적 강도를 배가하여 강도를 최대한 높이는 역할을 한다. 과량 시 마이크로 시멘트와의 부조화로 강도가 낮아지며 소량 시는 지르코니아 등의 내열성 골 재료의 결합성 면적의 부족으로 부착력 및 내열성이 낮아지고 전체 도료의 강도가 매우 낮아질 수 있다. 구성 재료 중 그래핀(graphene), 산화그래핀, 풀러렌(fullerene)은 고발열용 및 전도체형성, 강도향상 용도로 적용될 수 있다.

나노실리카 에멀젼, 콜로이달 실리카, 알루미나 졸, 지르코니아 졸, 티타니아 졸은 결합, 결속력을 최대로 증대하는 경질성의 액상 바인더의 역할을 하며 교반, 혼합성 및 도막의 강도를 한층 높인다. 과량 시 체적 증가를 불러와 재료간 이격되고 소량 시 또한 결속력의 부족으로 강도가 낮아진다,

폴리아크릴아마이드는 고분자 유기 응집제로 교반 시 점성력을 부여하며 결합력을 증대하여 빠른 혼화성을 가지며 유동성을 가져 붓칠 작업성을 좋게 한다. 교반 초기 점성의 과팽창으로 기타 재료를 점착하고 교반 중기에는 칼슘 등의 다가의 금속 양이온이 있는 수용액 상태에서 머금은 수분을 일부 배출하고 점성이 줄어 전체 재료를 결속한 상태에서 압축이 이루어져 균질하고 치밀화된 고형체가 형성되게 한다. 과량 시 점성의 과잉 생성으로 재료간 이격되고 소량 시는 점성력의 결여로 혼합성, 뭉침성이 낮고 재료간 이격되어 이로인해 결론적으로는 강도가 저하될 수 있다.

폴리나프탈렌설포네이트, 폴리멜라민설포네이트는 교반 시 유동성을 부여하며 투입 수량의 감수를 가져와 각 재료 간 치밀성, 압축성을 증대하며 도막의 느슨한 공극을 줄이고 밀착화를 진행하여 도막의 강도를 높인다. 과량 시는 유동성의 증대로 치밀성이 낮아져 조화를 위한 기타 첨가재료의 과 투입을 불러오며 결합재료의 불균형을 초래하여 균열이 발생될 수 있고 도포 시 흘러내림 현상으로 제대로 도막이 형성되지 않는다. 소량 시는 그 반대 개념으로 유동성 생성을 위한 과잉 혼입수량의 영향 등으로 이 또한 결합력이 낮아져 도막이 부실해질 수 있다.

탈크는 윤활성의 증대로 재료간 이격을 방지하며 유기물과의 점착력을 높이고 압축되어 치밀화한다. 과,소량 시는 기능을 상실한다.

액상 실리콘, 액상 수분산 아크릴계 폴리우레탄, 실란실록산중합체, 실란, 액상 수분산 실리콘계 폴리우레탄, 폴리카르보실란, 폴리스티렌 아크릴, 아크릴코폴리머, 우레탄, 페놀, 멜라민, 우레아, 에폭시, 실록산, 카제인, 카라기난은 신축성, 굴곡성의 액상바인더 및 미세분말상이 적용되고 수성 및 수용성으로 점착성의 증대로 재료의 결합력을 최대한 높이며 교반 혼합 시의 점착력 증대 및 도포 시의 부착력 증대, 도막 건조 시 균열을 방지하고 도막의 강도를 한층 높인다. 과량 시 자체 점성의 과보유로 인한 전체 재료간 이격되어 결합력의 부실을 가져오며 소량 시는 점착력의 부족으로 혼화 정도가 나쁘고 도포 후 도막의 치밀성이 낮아져 고형체의 균열이 발생될 수 있다.

이상의 재료를 교반기(300∼4000rpm, 3∼15분)를 통해 혼합하고 점도의 정도에 따라 전체 재료 중량 1대비 0.3∼5.8의 일부 물이 혼입되며 혼화된 에멀젼을 붓작업, 로울러작업, 에어리스 스프레이 코팅 및 도장, 기기를 통해 일반 유기 도장재와 동일한 방식으로 도포되며 자연 상온 건조되고 필요시 섭씨 60℃∼200℃의 열건조도 진행한다. 압축력, 지지력, 강도, 내열성, 부착력 및 기능이 한층 증대되고 고압축, 치밀화된 도료의 도막이 완성된다.

Claims (1)

1. 다음의 조성물과 조성비(중량％)를 갖는 세라믹 도료 조성물.
   일라이트, 이산화티타늄, 제올라이트계 항균제 중 1종 이상 선택 0.05∼40％.
   마이크로 시멘트, 에어로젤, 탄소나노튜브, 질화알루미늄, 티탄산칼륨, 지르코늄티탄산염, 소석회, 나노클레이, 탄소나노튜브에어로젤, 알루미나, 알루미나세라믹볼(버블), 질화티탄, 탄화티탄, 실리카세라믹볼(버블, 비드), 티탄산리튬, 티탄산바륨 중 1종 이상 선택 18∼65％.
   실리콘페라이트, 이트륨-바륨-구리산화물, 니켈페라이트, 코발트페라이트, 헥토라이트, 폴리크리스털린실리콘 중 1종 이상 선택 0.1∼20％.
   소디움 알루미네이트 0.1∼5％.
   CSA 팽창재 3∼9％.
   실리카 흄, 흄드 실리카 중 1종 이상 선택 2∼20％.
   붕규산 유리분말, 인산아연, 산화세륨, 염화암모늄, 인산암모늄, 황산암모늄 중 1종 이상 선택 0.1∼50％.
   알카리성 실리케이트계 금속산화물 0.1∼25％.
   인산칼륨, 인산알루미늄, 인산마그네슘, 오산화인, 알루미늄인산나트륨, 인산나트륨 중 1종 이상 선택 0.1∼12％.
   폴리아크릴산 에스테르 분말 3∼15％.
   산화지르코늄 분말, 산화지르코늄세라믹볼(버블), 실리콘카바이드나노분말, 탄화규소분말, 산화코발트, 산화이트륨, 탄화이트륨, 산화크롬, 제련마그네슘분말, 산화하프늄, 질화붕소, 탄화붕소분말, 그래핀, 산화그래핀, 풀러렌, 질화규소분말, 질화규소세라믹볼(버블) 중 1종 이상 선택 0.1∼ 30％.
   나노실리카 에멀젼, 콜로이달 실리카, 알루미나 졸, 지르코니아 졸, 타타니아 졸 중 1종 이상 선택 5∼50％.
   폴리아크릴아마이드 0.01∼2.5％.
   폴리나프탈렌설포네이트, 폴리멜라민설포네이트 중 1종 이상 선택 0.01∼2％.
   탈크 0.2∼15％.
   액상 실리콘, 폴리카르보실란, 액상 수분산 아크릴계 폴리우레탄, 실란실록산중합체, 실란, 액상 수분산 실리콘계 폴리우레탄, 폴리스티렌 아크릴, 아크릴코폴리머, 우레탄, 페놀, 멜라민, 우레아, 에폭시, 실록산, 카제인, 카라기난 중 1종 이상 선택 0.1∼45％로 구성됨을 특징으로 하는 일라이트-에어로젤 도료 조성물.