KR20200026843A - 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 건축물의 소지면의 보호 및 외관 미장기능을 제공함과 동시에 광촉매 기능에 의한 대기중의 미세먼지를 흡착 제거할 수 있는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료에 관한 것으로,
아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 물 5 내지 20 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 첨가제로 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량%를 포함하여 구성된다.

Description

미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료{Building water paint with fine dust removal}
본 발명은 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료에 관한 것으로 더욱 상세히는 콘크리트 건축물의 소지면의 보호 및 외관 미장기능을 제공함과 동시에 광촉매 기능에 의한 대기중의 미세먼지를 흡착 제거할 수 있는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료에 관한 것이다.
일반적으로 수성 도료라 함은 수성 도료는 희석용제로써 물을 사용하는 도료를 말하는 것으로 안료를 카세인 같은 수용성 호재 수용액과 혼합하여 만드는 것으로 에멀전(Emulsion)계, 골재를 넣은 에멀전(Emulsion)계, 수용성 합성수지계 등이 해당하며 도막 형성을 위해 사용한다.
상기와 같이 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 발생될 뿐만 아니라, 이를 결합재로 사용한 도료 역시 이들 유해물질을 다량 함유하는 문제점이 있다.
특히, 도료에서 발생되는 휘발성 유기화합물 및 기타 유해물질에 의한 "새집증후군(Sick House Syndrome)"은 시급하게 해결되어야 할 환경문제로 대두되고 있으며, 이러한 새집증후군은 화학물질 과민증의 일종으로 실내공기 오염물질 중에서 특정한 화학물질 혹은 여러 가지 화학물질이 복합적으로 작용하여 인체에 영향을 미치는 현상을 말하는데, 이러한 현상은 새 집이나 수리한 집에 들어가 살다가 전에 없던 두통, 구토, 천식, 아토피성 피부염, 피부발진 등의 알레르기성 질환을 일으키는 증상을 말한다.
이러한 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 있으며, 이 증상을 나타내는 사람은 세제, 향수, 비닐종이를 비롯한 실내환경을 구성하고 있는 물체에서 발생하는 화학물질 냄새에 매우 민감하게 반응하여 심각한 건강장애를 일으킬 수도 있다.
상기한 문제를 해결하기 위해 최근에는 가구, 접착제, 도료, 벽지 등도 휘발성 유기화합물을 함유하지 않은 친환경제품들이 속속 등장하고 있으며, 콘크리트, 벽지 및 도료가 도장된 실내 면에 도포하여 휘발성 유기화합물을 제거하며 인체의 기능을 활성화시키는 각종 바이오물성, 즉 원적외선, 음이온, 항균, 탈취기능을 발휘하는 도료 및 코팅제가 제안되어 사용되고 있으며, 이러한 제품으로는 바이오세라믹도료나 광촉매 코팅제 및 천연물질을 이용한 도료가 주류를 이루고 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 특허출원 제10-2005-0100050호(발명의 명칭 : 일라이트 담체를 함유하는 수용성 도료 조성물) 및 대한민국 특허출원 제10-2005-0002731호(발명의 명칭 : 건축용 도료의 제조방법) 및 대한민국 특허출원 제10-2004-0014291호(발명의 명칭 : 건축물 및 주거시설의 마감제 조성물)가 있으나 이들은 모두 천연물질을 이용하여 시멘트의 독성을 중화시켜 새집증후군을 억제시키는 것들인바, 본원 발명과는 상당한 차이가 있다.
그리고 미세먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질(粒子狀物質)로서, 일정한 배출구 없이 대기 중으로 직접 배출되는 물질로 정의되며, 이는 통상 비산분진 또는 날림먼지라고도 한다.
비산먼지는 일반 도로에서는 물론, 각종 산업현장 등의 인간 생활권 거의 전역에 걸쳐 발생된다. 비산먼지는, 예를 들어 시멘트, 석탄, 토사 및 골재 등의 공장(야적장), 운동장, 광산, 도로공사 현장 및 건설 현장 등에서 다량 발생된다.
대기 중에 부유하는 비산먼지는 마이크로미터 크기의 미세먼지(micro dust)를 포함하고 있으며, 일반적으로 입자 크기(직경)에 따라 50㎛ 이하인 총먼지, 10㎛ 이하인 미세먼지, 크기가 25㎛ 이하인 초미세먼지로 구분되며, 10㎛ 이하의 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 작기 때문에 호흡기를 거쳐 체내로 쉽게 유입될 수 있으며, 체내로 유입될 경우에는 기관지나 폐포 부위에 침착되어 폐의 기능을 떨어뜨리고, 인체의 면역 기능을 저하시킨다.
세계보건기구(WHO)는 미세먼지(PM10, PM25)에 대한 대기질 가이드라인을 1987년부터 제시해 왔고, 2013년에는 세계보건기구 산하의 국제 암연구소(IARC, InternationalAgency for Research on Cancer)에서 미세먼지를 1군 발암물질(Group 1)로 지정하였으며, 미세먼지는 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등에서 의해 생기는 자연적 발생원과, 연료를 태울 때 발생하는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말형태의 원자재, 부자재 취급공정에서의 가루성분 및 소각장 연기 등에서 발생하는 인위적 발생원이 있다.
이러한 비산먼지를 억제하는 방법으로는 물을 분사(살수)하는 방법이 전형적이면서 저렴한 반면, 살수는 물 사용량에 비해 비산먼지 억제 효과가 떨어지고, 겨울철에는 분사 후 결빙하여 작업자들에게 낙상 등의 위험성이 증가되며, 여름철에는 물의 빠른 증발로 인해 지속적으로 다량을 분사하여야 하는 불편함이 있다.
이를 감안하여 염화마그네슘(MgCl2)이나 염화칼슘(CaCl2) 등의 무기계 화합물을 주성분으로 하는 비산먼지 억제제를 분사하는 방법이 제안되고 있으며, 관련 선행기술로는 특허등록 제10-0494538호(발명의 명칭 : 비포장 지면의 비산먼지를 억제하는 먼지억제 시공방법 및 그 먼지 억제제), 등록특허 제10-1057107호발명의 명칭 : 먼지 억제제 조성물 및 이를 이용한 먼지 억제 방법) 및 등록특허 제10-1561583호발명의 명칭 : 구연산 및 염화마그네슘을 이용한 먼지 억제제 조성물 및 이를 이용한 먼지 억제 방법)가 있으며, 염화마그네슘(MgCl2)이나 염화칼슘(CaCl2)을 주성분으로 하여 비산먼지를 제거하는 방법을 제시하고 있으나, 이는 토양의 산성화를 야기시킬 수 있는 등의 환경을 오염시키는 등의 문제가 있다.
1. 대한민국 특허출원 제10-2005-0100050호(발명의 명칭 : 일라이트 담체를 함유하는 수용성 도료 조성물) 2. 대한민국 특허출원 제10-2005-0002731호(발명의 명칭 : 건축용 도료의 제조방법) 3. 대한민국 특허출원 제10-2004-0014291호(발명의 명칭 : 건축물 및 주거시설의 마감제 조성물) 4. 특허등록 제10-0494538호(발명의 명칭 : 비포장 지면의 비산먼지를 억제하는 먼지억제 시공방법 및 그 먼지 억제제) 5. 특허등록 제10-1057107호발명의 명칭 : 먼지 억제제 조성물 및 이를 이용한 먼지 억제 방법) 6. 특허등록 제10-1561583호발명의 명칭 : 구연산 및 염화마그네슘을 이용한 먼지 억제제 조성물 및 이를 이용한 먼지 억제 방법)
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점의 인식과 요구에 의해 안출한 것으로 환경 친화적이면서 대기 중에 비산하는 미세먼지를 광촉매기능으로 흡착한 후 빗물에 의해 씻겨 내려가도록 하거나 또는 물을 분사하여 제거함은 물론, 소지면의 보호와 수려한 외관을 보장할 수 있는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료는 조성물 전체 중량 중 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 물 5 내지 20 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 첨가제로 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크릴 에멀전 수지는 스타이렌-아크릴계 에멀전수지 및 순수 아크릴계 에멀전 수지 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실리콘 수지는 폴리실록산 수지인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이산화티타늄은 RUTILE계, ANATASE계 이산화티타늄 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본원 발명의 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료는 도료 본연의 기능인 도막 및 수려한 외관의 제공과 더불어 대기 중에 비산하는 미세먼지를 광촉매 기능으로 흡착 후 빗물에 의해 자연적으로 씻겨 내려가도록 함으로써 공기질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본원 발명의 조성물에 대한 광촉매 특성 평가 시험성적서
도 2, 3은 본원 발명의 조성물에 대한 시험 성적서
본원 발명에서 제공하는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료는 조성물 전체 중량 중 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 물 5 내지 20 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 첨가제로 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량%를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 아크릴 에멀전 수지는 스타이렌-아크릴계 에멀전수지 및 순수 아크릴계 에멀전 수지 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 구성할 수 있으며, 상기 실리콘 수지는 폴리실록산 수지인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이산화티타늄은 루틸(RUTILE)계, 아나타제(ANATASE)계 이산화티타늄 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 구성할 수 있다.
이하, 본 발명에 의해 제조되는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물의 구성에 대하여 상세히 설명하면 하기와 같다.
<아크릴 에멀전 수지>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 아크릴 에멀전 수지는 도막의 경도, 내후성, 부착성, 내구성 등의 물성을 발휘하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 10 내지 30 중량%가 투입된다.
<이산화티타늄 >
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 이산화티타늄은 안료로 사용되며, 도막의 색감을 부여하고 은폐가 나오도록 하고, 광촉매 기능에 의한 미세먼지 제거 효과 기능을 하는 하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 10 내지 30 중량%가 투입된다.
<물>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 물은 수지를 용해시켜 안료와 수지를 균일한 상태로 만들어 주는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 5 내지 20 중량%가 투입된다.
<방해석>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 방해석은 도료의 충진제 기능을 수행하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 1 내지 20 중량%가 투입된다.
<실리콘 수지>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 실리콘 수지는 첨가제로 사용되며, 도막의 내후성 및 발수효과, 접착 기능을 수행하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 1 내지 20 중량%가 투입된다.
<분산제>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 분산제는 도료 제조 시, 안료와 수지가 분산이 잘되도록 해주고 재응고가 되는 것을 방지하는 기능을 수행하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 0.1 내지 10 중량%가 투입된다.
<소포제>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 도료의 기포 발생을 억제하는 기능을 수행하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 0.1 내지 10 중량%가 투입된다.
<증점제>
본 발명에 따른 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물에 포함되는 증점제는 첨가제로 사용되며, 조료의 점도를 높여 저장안정성을 향상시키는 기능을 수행하는 것으로 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료 조성물 기준으로 전체 중량의 0.1 내지 10 중량%가 투입된다.
<실시예 1>
아크릴 에멀전 수지 20kg 이산화티타늄 25kg 물 15kg 실리콘수지 15kg 방해석 10kg을 교반용기에 투입한 다음 75 내지 85℃에서 40분동안 1차 교반을 하였으며, 그 교반용기에 분산제 5kg, 소포제 5kg, 증점제 5kg을 투입하여 2차 교반을 하였으며, 2차 교반 후 75 내지 85℃에서 120분 동안 숙성을 한 다음, 혼합물의 온도가 30℃가 될 때까지 냉각을 하였다.
또한, 냉각 후에는 미세망에 통과시켜 각종 이물질을 제거하였으며, 이물질이 제거된 100kg의 조성물을 제조완료 하였다.
상기와 같이 제조된 본원 발명의 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료는 콘크리트 건물의 소지면에 도막이 형성되도록 도포를 해주면 소지면을 보호하면서 다양한 색상에 따른 수려한 외관을 제공할 수 있으며, 도포 후에는 광촉매 기능을 발휘하여 미세먼지를 표면에 흡착되도록 하는 것이다.
표면에 흡착된 대기 중의 미세먼지는 물을 분사하여 인위적으로 씻겨내거나 비가 올 때까지 기다린 다음 비에 의해 자연적으로 씻겨 나가도록 함으로써 대기 중의 미세먼지를 조금이나 제거할 수 있게 되는 것이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 본원 발명의 조성물에서 기대할 수 있는 광촉매 기능은 일본 JIS규정(5이상)보다 2배 이상 결과가 나온 것으로 이는 기대 이상의 광촉매 효과를 제공받을 수 있는 것이며, 아울러 도 2, 3의 조성물에 대한 국내 규격 시험 결과에서도 일반 수성도료에 비해 상당히 양호한 결과를 확인할 수 있는바, 이러한 성적서 만으로도 현저한 진보성 있음을 간접으로 확인할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성 요소의 부가, 변경 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 물 5 내지 20 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 첨가제로 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 에멀전 수지는 스타이렌-아크릴계 에멀전수지 및 순수 아크릴계 에멀전 수지 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 수지는 폴리실록산 수지인 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이산화티타늄은 RUTILE계, ANATASE계 이산화티타늄 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 미세먼지 제거 기능을 구비한 건축용 수성도료.
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