KR20220107665A

KR20220107665A - 비산방지 방화 페인트 조성물

Info

Publication number: KR20220107665A
Application number: KR1020210010553A
Authority: KR
Inventors: 김희영
Original assignee: 김희영
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2022-08-02
Also published as: KR102487882B1

Abstract

본 발명에 따른 스프레이용 방화 수성 페인트는 기초수지 30∼50 중량%, 충진재 15∼40 중량%, 안료 7∼20 중량%, 난연제 10∼30 중량%, 고분자량 고무 고분자 15∼30 중량%, 및 기타 첨가제 3∼10 중량%로 이루어진다. 기초수지는 분자량이 10,000∼50,000이고, 고형분이 40∼60 중량%인 수성수지로서, 아크릴 수지, 우레탄 수지, EVA(에틸비닐아세테이트) 수지, SBR(스티렌-부타디엔 고무)-라텍스, 규산염 수지 등이 있다. 고분자량 고무 고분자는 페인트 입자가 비산되지 않고 도장하고자 하는 표면에 부착시키기 위하여 사용되는 성분으로 분자량이 높은 고무 고분자이다. 분자량은 50,000∼1.000,000 범위가 바람직하다. 사용되는 고분자량 고무 고분자로는 고형분이 40∼60 중량%인 수성수지로서, SBR 라텍스 에멀젼, EVA(에틸비닐아세테이트) 에멀젼 등이 있다. 고분자량 고무 고분자를 분산시키기 위하여 분산제가 0.2∼3.0 중량%로 첨가된다. 본 발명에 따른 스프레이용 방화 유성 페인트는 기초수지로서 수지를 물 대신에 용제에 용해시킨 유성수지를 사용하고, 고분자량 고무 고분자도 용제에 용해시킨 고무 고분자를 사용한다.

Description

비산방지 방화 페인트 조성물{Heat Resistant Paint Composition for Prevention of Fugitive Emission}

본 발명은 건물의 내벽 등에 스프레이(spray) 도장(塗裝)을 하는 스프레이 페인트에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 페인트를 스프레이 하는 경우에 비산 분진을 현저히 감소시킬 수 있는 페인트 조성물에 관한 것이다.

각종 건물이나 토목 건축물의 벽이나 천장 또는 산업현장에서 특정의 물체 등을 도장하는 경우에 액상의 페인트를 스프레이 하는 방법이 보편적으로 널리 알려져 있다. 특히 사무실 내벽이나 병원 내벽에는 대부분 페인트를 스프레이 하여 도장한다. 스프레이 페인트는 화재에 대비하여 방화 페인트가 사용된다.

스프레이 페인트는 액상의 페인트가 스프레이 건(spray gun)을 통하여 강한 압력으로 분사되어 내벽이나 천정 등에 부착된다. 그런데 페인트를 스프레이 하는 작업 중에 페인트 입자의 상당부분이 비산되어 분진이 발생한다. 비산되는 분진이 많을수록 페인트는 더 많이 소모되고, 그만큼 도장 비용은 상승하며, 공해물질은 더 발생한다.

페인트의 비산 입자는 페인트를 고압으로 분사할 때 도장하고자 하는 표면에 부착되지 않고 날아다니는 작은 입자를 말한다. 페인트의 종류에 따라 비산율은 달라지는데, 페인트와 공기를 혼합하여 분사하는 에어 어시스트(air assist) 방식의 도장은 비산율이 약 60%에 달하며, 페인트만 분사하는 에어리스(airless) 분사의 도장은 비산율이 약 35% 이상으로 보고된다. 다세대 주택의 외벽 및 내벽, 선박 구조물 등의 도장 작업은 옥상에 구비된 연결고리에 와이어를 연결한 후 와이어에 연결된 젠다이에 작업자의 몸을 의지하여 아파트의 벽체를 타고 내려오면서 상하좌우로 이동하면서 도색작업을 수행한다. 이때 비산 분진이 건물 주변에 주차된 차량과 주변 구조물의 외부에 페인트가 뭍거나 행인에게 피해를 주게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 작업에 사용하는 기존의 젠다이에 브라켓을 이용하여 경량의 페인트 비산 방지용 칸막이를 연결한 페인트 비산방지 장치가 개발되기도 하였다(특허 제2182303호: 2018.11.22. 출원).

스프레이 페인트 도장작업시 발생되는 페인트 분진을 충분히 여과하여 대기오염을 예방할 수 있도록 하는 페인트 분진 흡착필터가 개발되기도 하였다(실용신안등록 제0127024호: 1995.02.02. 출원).

선박이나 대형 건물 등의 내외벽을 도장할 때 발생하는 페인트 분진을 효과적으로 집진할 수 있는 페인트 분진 집진장치도 개발되어 특허되었다(특허 제1548332호: 2015.02.03. 출원).

에어레스(airless) 도장 또는 에어-어시스트 도장에 있어서, 공기압을 이용하여 분사페인트 가장자리에 고압공기층 블럭을 형성하고 그 사이 공간에 저압공기층 회전기류 구역을 확보하여 회전력이 있는 송풍으로 비산페인트를 도막 표면에 이송시켜 강제적으로 페인트가 도막에 부착되게 하는 비산페인트 방지를 위한 스프레이 도장 공법도 개발되었다(공개특허 제2007-0045163호).

한편, 비산 분진이 발생하지 않는 페인트를 개발하고자 하는 연구도 계속되었다. 본 발명자는 스프레이용 페인트에 혼합하여 사용함으로써 비산 분진을 방지할 수 있는 비산 분진 방지제 조성물을 개발하여 특허받은 바 있다(특허 제619100호: 2006.02.20.출원). 이 비산 분진 방지제 조성물은 고무 고분자, 충진제, 점착부여제, 커플링제, 안정제, 및 상기 성분들을 용해시키기 위한 용제로 이루어진다. 이 비산 분진 방지제 조성물을 혼합한 페인트는 비산율이 약 20% 까지 개선되는 효과를 가져왔다. 하지만 여전히 약 20%에 해당하는 분진이 발생하고 있으며, 도장 작업시에 페인트에 혼합해야 하는 번거로움이 있다.

따라서, 본 발명자는 스프레이 도장 작업시 분진의 비산율을 약 5% 이내로 감소시킬 수 있는 본 발명의 새로운 비산방지 페인트 조성물을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 스프레이 도장 작업시 분진의 비산율을 약 5% 이내로 감소시킬 수 있는 새로운 비산방지 페인트 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스프레이 도장 작업시 비산 분진을 최대한 방지하여 공해오염물질 발생을 최소화할 수 있는 비산방지 페인트 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 스프레이 도장 작업시 비산 분진을 최대한 방지하여 비산으로 인한 페인트의 손실을 줄임으로써 도장 원가를 절감할 수 있는 비산방지 페인트 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 각종 건물의 내외벽에 도장되기 때문에 충분한 방화성을 갖는 동시에 도장 작업시 비산 분진을 최대한 방지할 수 있는 비산방지 방화 페인트 조성물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명은 건물의 내벽 등에 스프레이(spray) 도장(塗裝)을 하는 스프레이 페인트에 관한 것으로, 페인트를 스프레이 하는 경우에 비산 분진을 현저히 감소시킬 수 있는 페인트 조성물에 관한 것이다.

스프레이용 방화 페인트는 수성 페인트와 유성 페인트로 분류된다. 본 발명의 수성 페인트에 대해 우선 설명한다.

기존의 스프레이용 페인트는 기초수지, 충진재, 안료, 난연제, 및 기타 첨가제로 이루어진다. 본 발명에 따른 스프레이용 방화 수성 페인트는 비산방지를 위하여 기존의 스프레이용 페인트 조성물에 고분자량의 고무 고분자를 함유시킨다.

본 발명에 따른 스프레이용 방화 수성 페인트는 기초수지 30∼50 중량%, 충진재 15∼40 중량%, 안료 7∼20 중량%, 난연제 10∼30 중량%, 고분자량 고무 고분자 15∼30 중량%, 및 기타 첨가제 3∼10 중량%로 이루어진다.

기초수지는 분자량이 10,000∼50,000이고, 고형분이 40∼60 중량%인 수성수지로서, 아크릴 수지, 우레탄 수지, EVA(에틸비닐아세테이트) 수지, SBR(스티렌-부타디엔 고무)-라텍스, 규산염 수지 등이 있다.

충진재는 기초수지 대용으로 사용되는 성분으로 경비중 탄산칼슘, 중비중 탄산칼슘, 탈크 등이 있다.

안료는 색상을 부여하기 위하여 원하는 색상에 따라 안료를 선택하여 사용한다.

난연성을 부여하기 위하여 난연제가 사용된다. 난연제는 유해가스를 배출하지 않는 인계 난연제가 바람직하게 사용된다.

고분자량 고무 고분자는 페인트 입자가 비산되지 않고 도장하고자 하는 표면에 부착시키기 위하여 사용되는 성분으로 분자량이 높은 고무 고분자이다. 분자량은 50,000∼1.000,000 범위가 바람직하다. 사용되는 고분자량 고무 고분자로는 고형분이 40∼60 중량%인 수성수지로서, SBR 라텍스 에멀젼, EVA(에틸비닐아세테이트) 에멀젼 등이 있다.

고분자량 고무 고분자를 분산시키기 위하여 분산제가 0.2∼3.0 중량%로 첨가된다.

페인트 조성물로서 피막방지제, 동결방지제 등의 첨가제가 필요에 따라 더 첨가될 수 있다. 이들은 각각 0.2∼5,0 중량의 범위에서 사용된다. 대표적인 피막방지제로는 MEK(메틸에틸케톤)-Oxime이 있고, 동결방지제로는 MEG(메틸에틸렌글리콜), IPA(이소프로필알콜), 핵산올 등이 있다.

본 발명에 따른 스프레이용 방화 유성 페인트는 기초수지로서 수지를 물 대신에 용제에 용해시킨 유성수지를 사용하고, 고분자량 고무 고분자도 용제에 용해시킨 고무 고분자를 사용한다. 본 발명에 따른 스프레이용 방화 유성 페인트는 기초수지 30∼50 중량%, 충진재 15∼40 중량%, 안료 7∼20 중량%, 난연제 10∼30 중량%, 고분자량 고무 고분자 15∼30 중량%, 및 기타 첨가제 3∼10 중량%로 이루어진다.

기초수지는 분자량이 10,000∼50,000이고, 40∼60 중량%의 수지가 자일렌, 톨루엔, MIBK(메틸이소부틸 케톤), 시클로헥사논 등과 같은 용제에 용해된 수지이다. 유성 페인트 수지로는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지 등이 사용된다.

충진재, 안료, 및 난연제는 수성 페인트와 동일하게 사용된다.

고분자량 고무 고분자는 분자량이 50,000∼1.000,000 범위인 수지를 자일렌, 톨루엔, MIBK(메틸이소부틸 케톤), 시클로헥사논 등과 같은 용제에 용해시킨 것으로, 수지로는 NR(Natural Rubber), CR(Chloroprene Rubber), NBR(Nitrile Butadiene rubber), BR(Butyl Rubber), 아크릴 수지, 우레탄 수지 등이 사용된다.

이하 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 스프레이 도장 작업시 분진의 비산율을 약 5% 이내로 감소시킬 수 있고, 비산 분진을 최대한 방지하여 공해오염물질 발생을 최소화할 수 있고, 비산으로 인한 페인트의 손실을 줄임으로써 도장 원가를 절감할 수 있으며, 방화성을 갖는 비산방지 방화성 페인트 조성물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

스프레이용 방화 페인트는 수성 페인트와 유성 페인트로 분류된다. 최근에는 공해오염 배출이 없는 수성 페인트가 일반적으로 사용된다. 따라서 수성 페인트에 대해 우선 설명한다.

기존의 스프레이용 페인트는 기초수지, 충진재, 안료, 난연제, 및 기타 첨가제로 이루어진다. 본 발명에 따른 스프레이용 방화 수성 페인트는 비산방지를 위하여 기존의 스프레이용 페인트 조성물에 고분자량의 고무 고분자를 함유시킨다. 페인트 내에서 고무 고분자의 분산을 위하여 분산제가 첨가된다.

충진재는 기초수지 대용으로 사용되는 성분으로 수지 보다 저렴하기 때문에 가격을 인하하는 효과를 가져온다. 충진재로는 경비중 탄산칼슘, 중비중 탄산칼슘, 탈크 등이 있다.

안료는 색상을 부여하기 위한 것이다. 원하는 색상에 따라 안료를 선택하여 사용한다.

고분자량 고무 고분자는 페인트 입자가 비산되지 않고 도장하고자 하는 표면에 부착시키기 위하여 사용되는 성분으로 분자량이 높은 고무 고분자이다. 분자량은 50,000∼1.000,000 범위가 바람직하다. 분자량이 낮을수록 분진이 많이 비산되기 때문에 최소한 50,000 이상의 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 분자량이 클수록 비산 분진은 감소되지만, 가격을 고려할 때 1,000,000 이상의 분자량은 불필요하다. 사용되는 고분자량 고무 고분자로는 고형분이 40∼60 중량%인 수성수지로서, SBR 라텍스 에멀젼, EVA(에틸비닐아세테이트) 에멀젼 등이 있다.

스프레이 도장작업에서 페인트 입자는 음전하(-)를 띠게 되고 피착물은 양전하(+)를 띠게 되어 이들이 서로 결합하여 페인트가 피착물에 도장된다. 기존의 일반 페인트도 토출(분사) 과정에서 극소량의 정전기가 발생하지만, 페인트 입자가 피착물에 도달하는 과정에서 습도(수분)와 공기의 저항 등으로 정전기가 사라져(방전) 무극성의 입자가 된다. 이때 무극성인 다량의 페인트 입자가 허공으로 날아가고 페인트의 손실분이 40~60%에 이른다. 이와 같은 문제점을 개선하고자 한 것이 현재 사용중인 정전도장이다. 그러나 이 정전도장은 작업환경의 제약을 받기 때문에 자동화 라인에 한정적으로 사용된다. 이 정전도장을 개선한 것이 본 발명의 분진없는 페인트(un-dust paint)이며, 페인트 입자가 충분한 정전기를 발생시키도록 높은 분자량을 갖는 수지가 사용되어야 한다. 본 발명에서는 최소 50,000 이상의 분자량을 가진 고무 고분자 수지를 사용한다. 본 발명에서는 스프레이 건(spray gun)에서 페인트가 분사될 때 페인트 입자의 확산 및 다른 입자들(안료, 수지, 충진재 등)과의 충돌에 의한 쿨롱력과 전계경도에 의한 힘 등으로 정전기가 100V 이상 발생되는 것으로 측정된다. 이 정도의 전기량은 페인트 입자가 피착물에 날아가면서 일부 전기가 손실되어도 자기장의 형태를 유지하는데 문제없이 분진을 잡아주고 40~60%가 손실되는 대신 손실율(비산율)이 5% 이내로 감소하여 환경오염을 개선하고 페인트를 절감하는 효과를 가져온다.

고분자량 고무 고분자는 전체 페인트 조성물에 대해 15∼30 중량%로 함유되는데, 15 중량% 이하로 내려가면 비산율이 5% 이상으로 증가하게 되고, 30 중량% 이상으로 올라가면 가격이 상승하게 될 뿐만 아니라 분산성이나 점착성 등의 물성이 나빠지게 된다.

고분자량 고무 고분자를 분산시키기 위하여 분산제가 0.2∼3.0 중량%로 첨가된다. 분산제로는 비이온계 계면활성제가 바람직하게 사용된다.

페인트 조성물로서 피막방지제 등의 첨가제가 필요에 따라 더 첨가될 수 있다. 이들은 각각 0.2∼5,0 중량의 범위에서 사용된다. 대표적인 피막방지제로는 MEK(메틸에틸케톤)-Oxime이 있다. 유성 페인트에서는 빙점이 낮기 때문에 동결방지제가 사용될 필요가 없다.

본 발명의 스프레이용 방화 페인트는 에어 어시스트(air assist) 방식 또는 에어리스(airless) 방식으로 도장하였을 때 비산율이 약 5% 이하로 나타나 종래의 스프레이용 페인트에 비해 비산방지 효과가 우수한 것으로 나타났다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 보다 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 예시 목적으로 제시될 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1A-1F 및 비교실시예 1G-1J: 수성 페인트 조성물의 조성 및 비산율

표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1A-1F 및 비교실시예 1G-1J의 스프레이용 방화 수성 페인트 조성물을 제조하였다. 사용된 각각의 물질은 다음과 같다:

기초수지: 고형분이 50 중량%인 수성 아크릴 수지,

충진재: 탈크,

안료: 이산화티탄(백색안료),

난연제: 인계 난연제,

고분자량 고무 고분자: 분자량이 100,000인 SBR 라텍스 에멀젼(고형분 50중량%),

분산제: 비이온계 계면활성제,

피막방지제로는 MEK(메틸에틸케톤)-Oxime.

실시예 1A-1F 및 비교실시예 1G-1J의 조성에 따라 제조된 페인트 1kg을 벽면에 스프레이 도장 후, 비산되어 바닥에 쌓인 분진을 측정하여 비산율을 계산하였다. 비산율은 표 1에 나타내었다.

고분자량 고무 고분자가 15∼30 중량% 범위인 실시예 1A-1F에서는 비산율이 약 5% 이하로 나타났다. 그러나 고분자량 고무 고분자가 15 중량% 이하이거나 30 중량% 이상인 비교실시예 1G-1J에서는 비산율이 5% 이상으로 높게 나타났다.

실시예 2A-2E 및 비교실시예 2F-2G: 고무의 분자량에 따른 수성 페인트 조성물의 조성 및 비산율

실시예 1A에서 고분자량 고무의 분자량을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1A와 동일한 조성으로 실시예 2A-2E 및 비교실시예 2F-2G를 실시하였다. 고무의 분자량과 비산율을 표 2에 나타내었다.

고무의 분자량이 50,000∼1,000,000 범위인 실시예 2A-2E에서는 비산율이 약 5% 이하로 나타났다. 그러나 고분자량 고무 고분자의 분자량이 50,000 이하인 비교실시예 2F-2G에서는 비산율이 5% 이상으로 높게 나타났다.

실시예 3A-3F 및 비교실시예 3G-3J: 유성 페인트 조성물의 조성 및 비산율

표 3에 나타난 조성에 따라 실시예 3A-3F 및 비교실시예 3G-3J의 스프레이용 방화 유성 페인트 조성물을 제조하였다. 사용된 각각의 물질은 다음과 같다:

기초수지: 고형분이 50 중량%가 톨루엔에 용해된 유성 아크릴 수지,

충진재: 탈크,

안료: 이산화티탄(백색안료),

난연제: 인계 난연제,

고분자량 고무 고분자: 톨루엔에 용해된 분자량이 100,000인 SBR 라텍스 에멀젼(고형분 50중량%),

분산제: 비이온계 계면활성제,

피막방지제로는 MEK(메틸에틸케톤)-Oxime.

실시예 3A-3F 및 비교실시예 3G-3J의 조성에 따라 제조된 페인트 1kg을 벽면에 스프레이 도장 후, 비산되어 바닥에 쌓인 분진을 측정하여 비산율을 계산하였다. 비산율은 표 3에 나타내었다.

고분자량 고무 고분자가 15∼30 중량% 범위인 실시예 3A-3F에서는 비산율이 약 5% 이하로 나타났다. 그러나 고분자량 고무 고분자가 15 중량% 이하이거나 30 중량% 이상인 비교실시예 3G-3J에서는 비산율이 5% 이상으로 높게 나타났다.

실시예 4A-4E 및 비교실시예 4F-4G: 고무의 분자량에 따른 유성 페인트 조성물의 조성 및 비산율

실시예 3A에서 고분자량 고무의 분자량을 변경한 것을 제외하고는 실시예 3A와 동일한 조성으로 실시예 4A-4E 및 비교실시예 4F-4G를 실시하였다. 고무의 분자량과 비산율을 표 4에 나타내었다.

고무의 분자량이 50,000∼1,000,000 범위인 실시예 4A-4E에서는 비산율이 약 5% 이하로 나타났다. 그러나 고분자량 고무 고분자의 분자량이 50,000 이하인 비교실시예 4F-4G에서는 비산율이 5% 이상으로 높게 나타났다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

기초수지 30∼50 중량%;
충진재 15∼40 중량%;
안료 7∼20 중량%;
난연제 10∼30 중량%;
분자량이 50,000∼1.000,000 범위이고 고형분이 40∼60 중량%인 고분자량 고무 고분자 15∼30 중량%; 및
첨가제 3∼10 중량%;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 수성 페인트.
제1항에 있어서, 상기 기초수지는 분자량이 10,000∼50,000이고, 고형분이 40∼60 중량%인 수성수지로서, 아크릴 수지, 우레탄 수지, EVA(에틸비닐아세테이트) 수지, SBR(스티렌-부타디엔 고무)-라텍스, 또는 규산염 수지인 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 수성 페인트.
제2항에 있어서, 상기 충진재는 경비중 탄산칼슘, 중비중 탄산칼슘, 또는 탈크인 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 수성 페인트.
제3항에 있어서, 상기 첨가제는 비이온계 계면활성제인 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 수성 페인트.
분자량이 10,000∼50,000이고, 40∼60 중량%의 수지가 자일렌, 톨루엔, MIBK(메틸이소부틸 케톤), 또는 시클로헥사논 용제에 용해된 수지로서, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 또는 알키드 수지인 기초수지 30∼50 중량%;
충진재 15∼40 중량%;
안료 7∼20 중량%;
난연제 10∼30 중량%;
분자량이 50,000∼1.000,000 범위이고 고형분이 40∼60 중량%인 고분자량 고무 고분자 15∼30 중량%; 및
첨가제 3∼10 중량%;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 유성 페인트.
제5항에 있어서, 상기 충진재는 경비중 탄산칼슘, 중비중 탄산칼슘, 또는 탈크인 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 유성 페인트.
제6항에 있어서, 상기 첨가제는 비이온계 계면활성제인 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이용 방화 유성 페인트.