KR100768746B1

KR100768746B1 - 기능성 ｕｖ 도료, 이를 사용한 건축 자재 및 상기 도료의제조방법

Info

Publication number: KR100768746B1
Application number: KR1020050115907A
Authority: KR
Inventors: 예성훈; 이민정; 강석구; 민일홍; 정재열
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-10-19
Also published as: KR20060111353A; JP5208728B2; CN101163765A; JP2008537003A; TWI355406B; TW200637895A

Abstract

본 발명은 기능성 UV 도료로서, 플라보노이드계 화합물, 스테로이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 UV 도료를 개시한다.

본 발명의 기능성 UV도료 조성물은 도료 자체의 VOCs 및 HCHO를 감소시킬 뿐 아니라, 이 UV도료가 사용된 제품의 VOCs도 감소시키는 효과를 갖는다.

플라보노이드계 화합물, 스테로이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, UV 도료, VOC

Description

기능성 ＵＶ 도료, 이를 사용한 건축 자재 및 상기 도료의 제조방법 {Functional UV paint, Construction material using the same, and method for preparing the paint}

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 식물 건조 분말 또는 식물박편 분말을 함유하는 UV 도료의 제조 공정도이다.

도 2a 내지 2c는 UV도료가 사용된 건축 자재의 외관 평과 결과를 나타낸 사진들이다.

도 3a 내지 3c는 UV도료가 사용된 건축 자재의 내수변색성 평가 결과를 나타낸 사진들이다.

본 발명은 기능성 UV 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 UV 경화형 도료의 구성 성분들 중에서 첨가제, 체질안료 중 선택된 1종을 식물 건조 분말 등로 대체함으로써, 각종 휘발성 유기화합물(VOC)을 저감시키고 포름알데히드(HCHO)를 제거시켜 환경 친화적인 도료 조성물을 제공함과 동시에, 이를 활용한 건축자재에서 발생되는 유해화합물의 방산량을 최소화시킴으로써 인간 주거에 대한 삶의 질을 향상시킬 수 있는 UV 도료, 이를 사용한 건축자재 및 상기 도료 제조방법에 관한 것이다.

실내 공기질에 영향을 미치는 다양한 오염물질 중 VOCs 및 HCHO는 표 1 (실내에서 발생되는 VOCs 물질과 그 영향) 및 표 2(포름알데히드의 위해성)에 나타난 바와 같이, 인간의 호흡기와 순환기 뿐만 아니라 신경계에도 영향을 주어 말초신경계의 감각능력을 저하시키고, 발암성 및 독성을 내포하고 있어 한국, 미국, 일본, 유럽 등지에서 규제화하고 있다.

오염물질	인체영향
휘발성 유기화합물 (벤젠, 톨루엔, 크실렌, 스틸렌, 벤즈알데히이드, 등)	호흡곤란, 졸림, 혼수상태, 두통, 현기증, 피로, 의식불명 등

농도(ppm)	인체영향
0.1~5	눈의 자극, 최루성, 상부기도의 자극
1 또는 그 이하	눈, 코, 목의 자극
0.25~5	기관지천식이 있는 사람에게서 심한 천식발작
10~20	기침, 폐의 압박, 머리가 무거움, 심장박동이 빨라짐
50~100	폐 체액의 집적, 폐의 염증, 사망, 입으로 마실 경우, 구강, 목, 복부의 맹렬한 고통, 구토, 설사, 현기증, 경련, 의식불명

현재까지 실내 공기질을 개선하기 위해 TiO₂(광촉매), 토르마린(무기물), 음이온, ZnO-MnO₂(신물질) 등을 합성수지에 혼합하여 제조한 도료를 이용하거나, 주택 또는 상업용 건물내 공조시설을 설치하여 실내 공기질을 해결하고 있으나, 가격적인 부분 및 증명되지 못한 효과로 인해 그 실효성이 높지 않았다.

또한, 시간이 경과함에 따라 VOCs 및 HCHO의 분해 또는 흡착 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 대부분 무기물이거나 합성물질들이라서 화학적인 반응에는 한계가 있었다.

한편, 자연에서 얻어지는 폴리페놀계 화합물, 플라보노이드계 화합물 및 스테로이드계 화합물은 소취작용, 중금속과 니코틴 해독작용, 항암효과, 환경호르몬 억제, 항산화 작용, 아질산염 분해작용, 카테킨 성분의 살균 등 많은 기능이 알려져 있으며, 현재 이러한 기능을 갖는 음료수, 화장품, 각종 식품 제조에 사용하고 있다.

대한민국 공개특허 제2002-46395호, 제2003-26710호, 제2003-72152호에는 목분, 왕겨분, 볏짚분 등의 천연 소재를 혼합한 도료가 개시되어 있으나, 상기 특허들은 도료에 입체적 질감, 원적외선 방사기능 등을 부여함을 요지로 하며, VOCs 및 HCHO에 대해서는 고려하지 않았다.

또한, 상기 도료들은 수성도료에 관한 것으로서, 본 발명에서 적용하고자 하는 UV경화형 도료와 일반도료와는 기술의 적용이나 물질의 구성이 근본적으로 다르다. 예를 들어, UV경화형 도료의 경우 접착제 성분이 없고 자외선에 의해 경화되는 것이므로 광개시제가 필수적인 반면에, 일반 도료의 경우 접착제 성분이 필수적이고 자외선 차단제가 들어가지 않는다.

이와 관련하여 UV도료에서 요구되는 조건은, 첫째 도료 자체의 VOCs 및 HCHO를 최소화시켜야 하고, 둘째 도장 용도로 적용시 작업성에 이상이 없어야 하며, 셋째 도막 물성에 영향을 주지 말아야 하고, 넷째 제조된 UV도료를 적용한 제품의 VOCs 또한 제거해야 한다는 것이다.

따라서 상기의 요구사항을 충족시킬 수 있는 새로운 기능성 UV 도료의 개발이 요구되고 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여,본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 작업성 및 도막물성에 영향을 주지 않으면서, 도료 자체 및 이를 적용한 제품의 VOCs 및 HCHO 방산량을 최소화시킬 수 있는 친환경적인 기능성 UV경화형 도료를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 기능성 UV 경화형 도료를 사용한 건축 자재를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 상기 기능성 UV 경화형 도료를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,

기능성 UV 도료로서,

폴리페놀계(Polyphenol)화합물, 플라보노이드계(flavonoid)화합물, 스테로이드계(steroid) 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며,

상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 UV 도료를 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 플라보노이드계 화합물 또는 이 폴리페놀계 화합물인 안토크산틴(anthoxanthins), 안토시아닌 (anthocyanins), 카테킨(catechins), 탄닌(Tannin) 및 카페인(Caffeine)으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 스테로이드계 화합물이 콜레스테롤, 사포닌, B-카로틴(Beta-Carotene)등인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 도료 전체 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 플라보노이드계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 천연 식물이 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎 등인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 형태가 식물의 건조 분말, 식물의 박편, 식물 추출물, 또는 상기 분말의 분산액 형태 등인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 식물의 건조 분말 또는 박편이 0.02 내지 125 ㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 식물의 건조 분 말 또는 식물의 박편을 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 식물의 건조 분말 또는 식물의 박편을 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 2.5 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료에서 상기 식물 추출물, 또는 상기 분말의 분산액에 사용되는 용매가 물, 알콜, 오일 및 수지 등인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 UV 도료가 도어, 창, 의자, 책상, 마루, 벽지, 장판, 천장재, 자동차 내장, 자동차 외장, 장롱, TV표면, 냉장고 표면, 김치냉장고 표면, 백색가전 표면, 벽장재 및 바닥재 등의 기재의 표면 도장용으로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,

상기에 따른 UV 도료로 도장된 것을 특징으로 하는 건축자재를 제공한다.

본 발명은 상기 세 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,

건조 식물을 분쇄한 후 0.02 내지 125 ㎛의 입도크기를 가지는 미분만을 선별하는 단계;

올리고머를 포함하는 도료 원료를 충분히 혼합하는 단계; 및

상기 혼합된 도료 원료에 상기 미분을 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 첨가하여 분산시키는 단계;를 포함하는 UV 도료의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 제조 방법에서 상기 미분 대신에 식물의 액상 추출물 또는 상기 미분의 분산액을 상기 도료 원료에 첨가하는 것이 가능하다.

본 발명의 기능성 UV 도료는 종래의 일반적인 UV 도료와 달리 흡착력을 가진 천연 화합물을 포함함으로써 도료 자체의 VOCs 및 HCHO를 감소시킬 뿐 아니라, 이 UV도료가 사용된 제품의 VOCs도 감소시킬 수 있다.

이하에서, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은, 기능성 UV 도료로서 플라보노이드계(flavonoid) 화합물, 폴리페놀계(Polyphenol)화합물, 스테로이드계(steroid) 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000 인 것을 특징으로 하는 UV 도료를 제공한다.

플라보노이드계 화합물은 식물에 널리 분포하는 황색 계통의 색소로서 그리스어로 황색을 의미하는 플라부스(flavus)에서 유래되었으며, 플라본(flavone)을 기본 구조로 갖는 식물 색소를 일컫는다. 동물에는 비교적 적고 식물의 잎, 꽃, 뿌리, 열매, 줄기 등에 많이 들어 있다.

폴리페놀계(Polyphenol) 화합물은 떪은 맛과 쓴맛이 나는 특정 식물에 분포하는 화학물질로 벤젠과 같은 방향족 화합물에 -OH기가 하나 이상 붙어 있는 화합물이고, 이에 대한 작용으로 항균, 항염, 피부진정, 콜레스테롤 저하 및 항알레르기 등의 약리기능이 잘 알려져 있다.

스테로이드계 화합물은 스테로이드 핵을 가지는 화합물로서 일반적으로 호르 몬 등이 많으나 치환기에 따라 다양한 구조를 가질 수 있으며 식물에 존재하는 것도 다수 존재한다.

이러한 화합물들 중에서 본 발명에 사용하기 적합한 것들로는 분자량 250 내지 1000 사이를 가지는 화합물들로서 분자량이 250 미만일 경우에는 휘발성이 증가하여 바람직하지 않으며 분자량이 1000 이상일 경우에는 올리고머를 형성하여 첨가되는 재료의 점도를 증가시키거나 유기 물질에 대한 흡착력을 상대적으로 저하시킨다.

본 발명에서 사용될 수 있는 플라보노이드계 화합물 또는 폴리페놀계 화합물로서 특별히 한정되지 않으나 안토크산틴(anthoxanthins), 안토시아닌(anthocyanins), 카테킨(catechins), 탄닌(Tannin) 등이 바람직하며, 특히 바람직하게는 카테킨 또는 탄닌이다.

카테킨은 입체구조에 따라 하기 화학식 1의 (-)-카테킨 및 하기 화학식 2의 (+)-카테킨의 구조를 가지며 상기 구조를 기본으로 한 많은 유도체가 알려져 있다.

<화학식 1> <화학식 2>

또한 카테킨은 여러가지 약리 효과를 가지는 것으로 알려진 기능성 화합물이다.

그리고, 본 발명에 사용될 수 있는 스테로이드계 화합물로서는 특별히 한정되지 않으나 콜레스테롤, 사포닌 등이 바람직하며, 특히 바람직하게는 사포닌이다.

사포닌은 스테로이드핵(애클리콘)에 당류가 붙어있는 구조로서 예를 들어 하기 화학식 3 및 4 로 표시되는 구조를 가질 수 있다. 당의 종류로는 D-글루코오스, D-갈락토오스, L-아라비노오스, D-람노스 등을 예로 들 수 있다.

<화학식 3> <화학식 4>

상기 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물은 도료 전체 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 0.01 중량% 미만인 경우에는 VOC 등을 흡착하는 효과를 기대하기 어렵고 2중량%를 초과하는 경우에는 첨가량 대비 효과의 증가가 미미하며 상기 화합물의 고유 색깔로 인하여 그 이상 첨가한 도료의 사용시 제품의 색상이 변하게 된다.

본 발명에 사용되는 상기 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 것이 바람직하다. 이러한 식물로는 상기 화합물을 포함하는 식물이라면 특별히 한정되지 않으나, 떡갈나무, 맹그로브 나무, 마호가니, 아카시아, 감나무, 밤껍질, 복숭아, 사과, 포도, 감, 녹차, 홍차, 우롱차, 자스민차, 무이차, 철관음차, 봉로차, 유비차, 수선차, 오고차, 백차, 청차, 말차, 결명자차, 담배잎 등인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 플라보노이드계 화합물 폴리페놀계 화합물 또는 스테로이드계 화합물이 천연 식물에서 얻어지는 형태는 특별히 한정되지 않으나 식물의 건조 분말, 식물의 박편, 식물 추출물, 또는 상기 분말의 분산액 형태 등인 것이 바람직하다.

본 발명의 UV도료에 적용되는 식물의 하나인 녹차를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

녹차의 주요 성분으로는 카테킨(10~18%), 기타 플라보노이드(0.6~0.7%), 카페인(2~4%), 다당류(0.6%), 비타민C(150~250㎎%), 비타민 E(25~70㎎%), B-카로틴(13~29㎎%), GABA(γ-aminobutyric acid)(100~200㎎%), 사포닌, 불소(90~350ppm), 아연(35~75ppm), 셀렌(1.0~1.8ppm)이 있으며, 녹차의 성분 중 제일 많이 차지하는 성분인 카테킨은 화학 구조상 수산기(-OH)를 많이 가지고 있어 VOCs와 쉽게 결합하여 안정화를 취할 수 있다. 이러한 성질로서 체내 활성산소를 제거하는 항산화작용이나 비타민과 함께 지방의 산화를 촉진하는 기능이 있고, 폴리페놀기의 Ortho-, Para- 부분에 HCHO를 화학적으로 흡착하는 기능이 있다. 폴리페놀기에서 일어나는 대부분의 반응은 발열반응으로 한번 화학적으로 결합되어지면 강한 결합력을 같게 된다. 따라서, 화학반응이 일어난 물질의 재방출은 일어나지 않는다. 사포닌은 스테아린, 알코올, 페놀 등과 결합하여 난용성 분자화합물을 형성하는 작용이 있다. 인체내에서 각종 유기화합물과 반응 작용하는 원리와 동일하게 녹차분말은 VOCs 및 HCHO를 포획(Catching)하는 역할을 지니고 있다.

본 발명에서 상기 녹차를 사용하여 제조한 녹차 또는 녹차 박편의 추출물은 녹차 또는 녹차 박편을 물, 알콜 등의 유기용매를 사용하여 추출한 액상 추출물이며, 총휘발성유기물(TVOC, total volatile organic compound)는 ISO 6000-3, ISO 6000-6에서 지칭하고 있는 GC/MS 분석시에 헥산(Hexane)에서부터 헥사데칸(Hexadacane) 사이에 나오는 휘발성 유기화합물들을 통틀어 일컫는다.

한편, 본 발명에서 상기 식물의 건조 분말 또는 박편의 크기는 0.02 내지 125 ㎛인 것이 바람직하다. 크기가 0.02㎛ 미만인 경우에는 분진에 의한 도료와의 혼합 및 배합의 어려움이 있고, 125㎛ 를 초과하는 경우에는 도료와 혼합시 균일한 분산의 어려움이 있다. 그리고, 상기 식물의 건조 분말 또는 식물의 박편의 함량은 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 2.5중량% 이다. 상기 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 상기 분말에 포함된 유효성분의 양이 작아 소정의 효과를 기대하기 어려우며, 상기 함량이 5중량%를 초과하는 경우에는 함량 대비 효과의 증가량이 미미하며 특히 상기 분말 고유의 색으로 인하여 도료의 색상을 저하시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 식물 추출물, 또는 상기 분말의 분산액에 사용되는 용매는 유기물의 추출에 사용되는 일반적인 용매가 모두 사용될 수 있으나 환경 수돗물, 증류수, 초순수를 포함한 물; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로필알콜, 헥산올과 같은 알콜류; 아마인유, Wood oil, 페릴라유와 같은 건성유 등의 오일류; 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 에스테르계, 실리카계, 멜라민계, 페놀계, 요소계 등의 수지류 등이 바람직하다.

본 발명의 UV 도료는 그 용도가 특별히 한정되지 않으나 도어, 창, 의자, 책상, 마루, 벽지, 장판, 천장재, 벽장재 및 바닥재 등의 가구, 건축물, 건축 자재, 자동차 내장재 및 외장재, TV 표면, 냉장고 표면, 김치냉장고 표면, 백색가전 등 기재의 표면 도장용으로 사용되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 UV 도료로 도장된 건축자재를 제공한다. 상기 UV 도료로 도장된 건축자재는 특별히 한정되지 않으나 천장재, 벽장재, 바닥재 등을 예로 들 수 있으며, 특히 바람직하게는 바닥용 온돌마루, 장판, 타일이다.

본 발명에 따라 녹차성분을 함유하는 UV경화형 도료는 밀폐된 실내공간이나 지하공간의 공기질을 개선하기 위한 건축용 도료로 사용됨은 물론 천장재, 바닥재, 벽재 등의 제품의 도장에 사용함으로써, VOCs 및 HCHO 최소화시키는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 UV도료의 제조방법을 각 공정에 따라 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

상기 본 발명의 UV 경화형 도료를 제조하는 방법은, 건조 식물을 분쇄한 후 0.02 내지 125 ㎛의 입도크기를 가지는 미분만을 선별하는 단계; 올리고머를 포함하는 도료 원료를 충분히 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 도료 원료에 상기 미분을 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 첨가하여 분산시키는 단계를 포함한다. 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말을 함유하는 UV 도료의 제조공정도로서, 상기 제조공정은 1단계 미세분말가공, 2단계 도료원료의 혼합, 3단계 배합, 4단계 조정, 5단계 검사 순으로 이루어진다.

상기 1단계 미세분말 가공공정에서는 분쇄기를 이용하여 강한 회전력으로 녹차잎이나 녹차줄기의 입자를 분쇄한다. 분쇄가 완료되면, 분쇄기에서 토출된 공기와 분쇄된 입자를 송풍기 바람을 이용하여 입도 차이에 따라 분리하며, 이중에서 0.02 내지 125 ㎛ 크기의 입도를 가지는 미분만을 선별하여 이용한다.

그리고, 상기 방법에서 상기 미분 대신에 식물의 액상 추출물 또는 상기 미분의 분산액을 상기 도료 원료에 첨가하는 것도 가능하다. 상기 분말 자체를 도료원료 조성물에 첨가할 수 있고, 또한 이 분말을 유기용매로 추출한 후 이 액상 추출물을 도료원료에 첨가하거나, 상기 분말을 용매에 용해시키거나 분산시킨 액체를 도료원료에 첨가할 수 있다.

상기 2단계 원료의 혼합공정은 UV 경화형 도료의 주원료인 올리고머와 모노머를 혼합하여 녹차분말을 배합하기 전에 충분히 섞어주는 공정이다.

일반적으로 사용되는 UV도료에는 무용제계 UV도료와 용제계 UV도료가 있으며, 주요 구성성분은 표 3(일반적인 용제계 UV도료와 무용제계 UV도료)과 같다.

	용제계 UV 도료	무용제계 UV 도료
주성분	올리고머 50??60중량%, 용제(신너, 알코올, 물) 30??40중량%, 광개시제	올리고머 60??80중량%, 단량체 20??30중량%, 광개시제
부성분	소포제, 체질 안료, 첨가제	단량체, 소포제, 체질 안료, 첨가제
올리고머 성분	우레탄 아크릴레이트 에폭시 아크릴레이트 폴리에스텔 아크릴레이트 실리콘 아크릴레이트	우레탄 아크릴레이트 에폭시 아크릴레이트 폴리에스텔 아크릴레이트 실리콘 아크릴레이트

상기 UV 도료에서 첨가제는 기능성 제품 개발시에 첨가되는 물질로서, 레벨링제(Leveling), 소포제, 중합금지제, 분산제, 침전방지제 등이 있으며, 예를 들어 불소수지를 첨가시킬 경우 내오염성이 증가하고, 특수 실리콘 성분을 첨가시킬 경우 고경도가 되며, 맥반석을 첨가시킬 경우 원적외선이 방출된다.

이와 같이 첨가제로서 식물 건조 분말 또는 박편 분말을 사용할 경우 VOCs가 감소하며, HCHO를 포획하는 기능성 도료가 된다. 또한 체질 안료인 Talc나 CaCO₃ 대신 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말을 사용할 경우, UV 도료에 식물 건조 분말 함량을 증대시킬 수 있어서 VOCs가 감소하며, HCHO 제거 효과 증대를 가져온다.

상기 3단계 배합공정은 주성분인 올리고머, 모노머, 광개시제 그리고 부성분인 소포제, 체질안료, 첨가제를 혼합하여 배합하는 단계로서, 잘 준비된 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말을 체질안료나 첨가제 대신 첨가하여 완전히 분산시킨다.

기존에 사용하고 있는 UV도료의 작업성을 유지시키기 위한 점도 및 도료의 색을 변화시키지 않는 범위 내에서 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말의 배합비는 5 중량% 이내에서 첨가한다. 상기 중량보다 많게는 10 중량%까지 배합하는 것이 가능하지만, 이 경우 제품의 기본색을 상실하고 식물색의 착색 효과가 나타나기 때문에 바람직하지 않다.

UV도료의 분산 그리고 제품에 적용시 도막 형성 및 모양에 영향을 주지 않기 위하여, 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말의 입자크기는 125 ㎛, 바람직하게는 100 ㎛ 이하이어야 한다. 입자크기가 125 ㎛ 이상일 경우, 식물 건조 분말이 뭉치는 현상과 침전현상이 발생하며, 제품에 적용시 균일한 식물 건조 분말의 도포가 힘들뿐 아니라 작업성에 있어서도 어려움이 발생된다.

UV도료에 첨가 혼합 시 분산도를 높이기 위해, 식물 건조 분말 또는 식물 박편 분말을 건성유(아마인유, Wood Oil, 페릴라유), 물, 알콜류(메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로필알콜, 핵산올 등), 합성수지(아크릴류, 에폭시류, 우레탄류, 에스테르류 등)에 용해 또는 분산시킨 후, 올리고머에 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 4단계 조정공정은 UV도료의 사용 용도에 따라 점도나 광택을 조정해야 할 경우 필요한 공정이다.

상기 5단계 검사공정은 UV도료가 규정된 규격에 맞추어졌는지를 판정, 표준화, 제품에 시험하는 공정이며, 이를 거쳐 최종적으로 본 발명에 따른 녹차성분을 함유하는 UV 도료가 만들어진다.

선택 발명의 요건을 만족하기 위해 분말 함량 1 내지 5 중량%에서 차별화되는 효과를 보여줄 수 있도록 표를 완성해 주시기 바랍니다.

상기 소취 효과 등을 보여주는 식물을 녹차외에 다른 식물도 기재하여 주시기 바랍니다.

실시예

UV 경화성 도료의 제조

실시예 1

녹차를 분쇄기를 이용하여 강한 회전력으로 분쇄하고, 송풍기 바람에 의해 분리된 분말 중에서 0.02 내지 125 ㎛ 크기의 입도를 가지는 미분만을 선별하였다. 이어서, 도료 원료를 충분히 잘 혼합한 후, 하기 표 4와 같은 배합비를 가지는 도료 원료에 녹차 분말을 첨가하여 분산켜 UV도료를 제조하였다. 하기 표 4에서 우레탄 아클리레이트(Urethane Acrylate)와 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylate)인 올리고머(60wt%), 스티렌계의 모노머 또는 디페나에스릴로 헥사아크릴레이트(Diphenaethrylo HexaAcrylate)를 포함한 아크릴레이트계 모노머 (25wt%), 2관능 이상의 광개시제는 (4wt%), 첨가제는(1wt%), 체질안료는(8wt%)를 사용하였다. 상기 UV도료는 AULEX 893FK-HV로써 No050404 녹차 2wt% 사용한 도료를 준비하여 실험하였다.

성분

올리고머

모노머

광개시제

첨가제

체질안료

녹차분말

배합비

60중량%

25중량%

4중량%

1중량%

8 중량%

2 중량%

실시예 2

체질 안료를 7중량%, 녹차 분말을 2.5 중량% 사용한 것을 제외하고는 (AULEX 893FK-HV No050418) 실시예 1과 동일한 방법으로 UV 도료를 제조하였다.

실시예 3

체질 안료를 7중량%, 녹차 분말을 3 중량% 사용한 것을 제외하고는 (AULEX 893FK-HV No050418) 실시예 1과 동일한 방법으로 UV 도료를 제조하였다.

실시예 4

체질 안료를 5중량%, 녹차 분말을 5 중량% 사용한 것을 제외하고는 (AULEX 893FK-HV No050422) 실시예 1과 동일한 방법으로 UV 도료를 제조하였다.

비교예 1

상기 녹차분말을 전혀 첨가하지 않고 체질안료만 10 중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로제조하였다.

비교예 2

녹차 분말을 0.1 중량%, 체질 안료를 9.9중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 3

녹차 분말을 9중량%, 체질 안료를 1중량% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.

비교예 4

녹차 분말 대신에 체질안료 5wt%, 신선초 분말을 5wt% (AULEX 893FK-HV GD430169) 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 UV 도료를 제조하였다.

비교예 5

녹차 분말 대신에 체질안료 5wt%, 캐일 5wt% (AULEX 893FK-HV GD560072) 분말을 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 UV 도료를 제조하였다.

시험예

UV 도료의 TVOC 농도 및 방산속도 측정

16.5㎝×16.5㎝ 유리 위에 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 UV도료를 6.32㎝×6.32㎝의 면적으로 1.2 g 도포하고 212mj/cm² UV 램프에 10m/min Line 속도로 조사 시킨 후, 작은 챔버(Small Chamber)와 방산셀법(Flec)을 이용하여 UV 도료 자체의 TVOC 방산량과 방산 속도를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 5 에 나타내었다.

구분	농도(㎍/㎥)	방산속도(㎎/㎡hr)
실시예 1	171.29	0.057
실시예 2	160.04	0.053
실시예 3	159.46	0.053
실시예 4	120.90	0.040
비교예1	326.21	0.11
비교예2	310.03	0.10
비교예 3	229.25	0.07
비교예 4	406.00	0.14
비교예 5	236.12	0.08

UV 도료가 사용된 건축자재의 TVOC 방산속도 측정

건축자재로 사용되고 있는 LG화학에서 생산하고 있는 바닥재(수목원 온돌마루)에 적용하여, 그 표면에 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 UV도료를 도장한 후, 작은 챔버(Small Chamber)를 통해 건축자재에 도장 적용 후, TVOC의 방산속도를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

	방산속도(㎎/㎡hr)
실시예 1	0.079
실시예 2	0.077
실시예 3	0.073
실시예 4	0.072
비교예 1	0.106
비교예 2	0.108
비교예 3	0.102
비교예 4	0.128
비교예 5	0.103

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 실시예들의 경우에 UV도료 자체의 TVOC 농도 및 방산속도에 있어서 비교예 1의 약 1/3 수준에 불과하였으며, 녹차분말 대신 신선초 분말이나 캐일을 첨가한 비교예 4~5의 경우 오히려 TVOC 농도 및 방산속도가 증가하였다. 또한 비교예 2 내지 3의 경우에 실시예들에 비하여 TVOC 농도 및 방산 속도가 증가하여 상기 실시예의 농도 범위가 가장 적합한 농도 범위임을 보여주었다. 따라서, 본 발명에 적용되는 천연 식물에서 얻어지는 화합물들의 TVOC 저감효과가 우수함을 확인할 수 있다.또한, 상기 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 UV도료는 건축자재에 적용한 후에도 TVOC 방산속도를 감소시키는 것을 확인할 수 있다. 따라서 종래의 건축 자재와 달리 실질적인 유해 물질 차단의 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

UV 도료가 사용된 건축자재의 외관 평가

상기 TVOC 방산속도 측정에 사용된 건축자재인 바닥재(수목원 온돌마루)의 외관을 평가하였다.

도 2a 내지 도 2c에 보여지는 바와 같이, 실시예 1(도 2b)의 경우에는 비교예1(도 2a)과 동일한 제품 표면 상태를 유지하였으나, 비교예 3(도 2c)의 경우는 녹차에 의한 미색이 발생하여 외관상 흠결이 발생함을 확인하였다.

UV 도료가 사용된 건축자재의 내수변색성 평가

상기 TVOC 방산속도 측정에 사용된 건축자재인 바닥재(수목원 온돌마루)의 내수변색성을 평가하였다. 시편을 100(L)×50(W) 되게 자른후, 25℃되는 상온 수에 시편이 3cm 잠기게 담궜다. 1일, 3일, 5일, 7일 지속 관찰하여 시중에 판매되고 있는 기존 온돌마루 대비 새롭게 개발된 제품의 변색성 여부를 판별하였다. Hunter Lab의 Labscan XE 장비를 이용하여 가시광 영역에서의 명도 차이를 비교한 결과 도3d에 보여지는 바와 같이 실시예 1, 2 및 비교예 1의 경우에는 명도가 유사하였으나 녹차 함량이 5% 초과인 비교예 3(녹차 함량 9중량%) 에서부터 차이가 발생하는 것을 볼 수 있었다.

그리고, 도 3a 내지 도 3c에 보여지는 바와 같이, 실시예 1(도 3b)의 경우에는 비교예 1(도 3a)과 동일한 수준의 내수변색성을 보여주었으나 비교예 3(도 3c)의 경우에는 진한 녹색으로 변화함을 확인할 수 있었다.

Claims

기능성 UV 도료로서,

상기 도료의 구성 성분들 중에서 체질안료 함량의 일부 또는 전부를 녹차 건조 분말 또는 박편으로 대체하며, 상기 대체되는 녹차 건조 분말 또는 박편이 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 5중량% 첨가되며, 상기 녹차 건조 분말 또는 박편이 플라보노이드계 화합물, 폴리페놀계 화합물, 스테로이드계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하며, 상기 화합물들의 분자량이 250 내지 1000이며, 상기 화합물이 도료 전체 중량에 대하여 0.01 내지 1.135중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 기능성 UV 도료.
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삭제
삭제
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제 1 항에 있어서, 상기 녹차의 건조 분말 또는 박편이 0.02 내지 125 ㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 기능성 UV 도료.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 녹차의 건조 분말 또는 녹차의 박편을 도료 전체 중량에 대하여 1 내지 2.5 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 UV 도료.
제 1 항에 있어서, 상기 기능성 UV 도료가 올리고머 60중량%, 모노머 25중량%, 광개시제 4중량%, 첨가제 1중량%, 체질안료 5 내지 8중량% 및 녹차 분말 2 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 UV 도료.
제 1 항, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도료가 도어, 창, 의자, 책상, 마루, 벽지, 장판, 천장재, 벽장재 및 바닥재로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 기재의 표면 도장용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 기능성 UV 도료.
제 1 항, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 기능성 UV 도료로 도장된 것을 특징으로 하는 건축자재.
제 1 항, 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 기능성 UV 도료를 제조하는 방법으로서,

녹차를 건조시킨 것을 분쇄한 후 0.02 내지 125㎛의 입도 크기를 가지는 미분만을 선별하는 단계;

UV 도료 원료인 올리고머, 단량체, 체질 안료, 광개시제, 소포제 및 첨가제를 충분히 혼합하는 단계; 및

상기 혼합된 도료 원료에 상기 미분을, 상기 체질 안료 함량의 일부를 대체하여, 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 첨가하여 분산시키는 단계;를 포함하는 기능성 UV 도료의 제조방법.
제 14 항에 있어서, 상기 미분 대신에 녹차 추출액 또는 상기 녹차 미분의 분산액을 상기 도료 원료에 첨가하는 것을 특징으로 하는 기능성 UV 도료의 제조방법.