KR101342568B1

KR101342568B1 - 무기질 도료 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101342568B1
Application number: KR1020120132284A
Authority: KR
Inventors: 이석주
Original assignee: 이성진; 이석주
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-12-17

Abstract

본 발명의 도료 조성물은 포타슘 실리케이트(K₂O:SiO₂몰비 3.5~5.5) 60 내지 79중량%; 포타슘실리케이트 파우더(K₂O:SiO₂몰비 3.2~3.4) 1 내지 5중량%; 소디움실리케이트(Na₂O:SiO₂몰비 2.4~2.6) 5 내지 10중량%; 리듐실리케이트(Li₂O:SiO₂몰비 7.5~8.5) 5 내지 15중량% 및 물 10 내지 20중량%로 구성되며, 냄새가 없으며, 중금속이나 휘발성 유기물질이 전혀 포함되지 아니하므로 인체에 무해하여 실내용 도료로 유용하게 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 도료조성물은 도장 후 불연성 시험에서 질량감소율(%)이 20분 기준으로 ‘0’일 정도로 극히 우수하여 불연성 소재로 사용될 수 있다. 이 외에 부착성과 시공성이 우수하여 다양한 용도의 각종 도료로 널리 사용될 수 있다.
색인어
무기질, 도료, 투명, 포타슘 실리케이트, 소디움 실리케이트, 불연성, 질량감소율, 리듐 실리케이트, 친수성

Description

무기질 도료 조성물 및 그 제조방법 {Inorganic coating composition and production method thereof}

본 발명은 무기질 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하기로는 친수성이며 불연성인 무기질 도료 조성물에 관한 것이다.

도료는 철도 차량, 선박, 도로시설, 전자, 전기 등과 같은 각종 산업분야는 물론 주방, 거실 등과 같은 가정용으로도 널리 사용되고 있다.

그러나 종래의 도료는 알콜이나 기타 유기용제를 사용하므로 실내 환경오염의 문제와 내열성이 부족하다는 문제점을 공통적으로 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로 한국특허등록 제10-0888700호를 들 수 있다. 이 기술은,“변성 포타슘실리케이트 20 내지 30중량%와; 분산제 0.5 내지 1중량%와; 소포제 0.5내지 1중량%와; 메틸 메타크릴레이트(MMA) 1 내지 5중량%와; 메틸셀룰로이즈 및 레벨링메틸셀룰로이즈 1 내지 3중량%와; 탄산칼슘 21 내지 57중량%와; 물 15 내지 25중량%;“로 구성된다.

이 기술에 의한 도료 조성물은 비교적 우수한 내열성을 가지지만 “메틸 메타크릴레이트(MMA)”와 같은 유기물질이 첨가됨으로 인하여 본 발명에서 목적으로 하는 수준의 높은 내열성을 가지지는 못한다.

한국특허 제10-0804402호는, 천연광물질이 함유된 무기질 도료에 있어서, 포타슘 실리케이트 15 내지 50중량%와; 콜로이달 실리카 20 내지 50중량%와; 보조수지 5 내지 20중량%와; 안료 20 내지 40중량%와; 분말 제올라이트 1 내지 15중량%와; 발수제 0.3 내지 2중량%와; 용매제 0.5 내지 2중량%와; 기타 첨가제 0.3 내지 3중량%”를 포함하는 천연 무기질 도료가 개시되어 있다.

이 기술의 도료는 우수한 접착력과 유연성 등을 가지지만 보조수지(수성 에멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합체)가 첨가됨에 따라 역시 높은 수준의 내열성을 가지지는 못한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내열성이 극히 우수한 불연성 무기질 도료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 부착력과 경도가 높은 무기질 도료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 내약품성과 내곰팡이성이 우수한 무기질 도료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 환경에 무해하고 내오염성이 우수한 무기질 도료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 물을 용매로 사용하는 무기질 도료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 열경화 또는 상온 경화 도장이 가능한 무기질 도료를 제공하는 것이다.

본 발명의 도료 조성물은, 포타슘 실리케이트(K₂O:SiO₂몰비 3.5~5.5) 60 내지 79중량%; 포타슘실리케이트 파우더(K₂O:SiO₂몰비 3.2~3.4) 1 내지 5중량%; 소디움실리케이트(Na₂O:SiO₂몰비 2.4~2.6) 5 내지 10중량%; 리듐실리케이트(Li₂O:SiO₂몰비 7.5~8.5) 5 내지 15중량% 및 물 10 내지 20중량%로 구성된다.

필요에 따라, 소포제, 증점제, 무기안료, 체질, pH 조절제 등을 적절히 첨가할 수도 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

포타슘 실리케이트의 적절한 함량은 60 내지 79중량% 이며, 이 범위 미만의 경우에는 점도가 지나치게 낮아서 도료 형성 자체가 곤란한 문제점이 있고, 이 범위를 초과하는 경우에는 내수력이 저하하게 되는 문제점이 있다. 사용되는 포타슘실리케이트는 실리카(SiO₂)와 산화칼륨(K₂O)의 몰비가 3.5 내지 5.5인 것이 적절하며, 고형분 함량은 22~30중량%인 것이 적절하다.

포타슘실리케이트 파우더의 적절한 사용량은 1 내지 5중량%로, 이 범위 미만의 경우에는 부착력이 부족하게 되며, 이 범위를 초과하면 점도가 지나치게 상승하는 문제점이 발생하게 된다.

소디움 실리케이트의 적절한 사용량은 5 내지 10중량%이며, 이 범위 미만의 경우에는 강도가 부족하게 되며, 이 범위를 초과하면 추후 백화현상이 발생하게 된다.

리듐 실리케이트의 적절한 사용량은 5 내지 15중량%이며, 이 범위 미만의 경우에는 내수성과 내후성이 부족하게 되며, 이 범위를 초과하면 도료 조성물의 보관기간이 단축되고 조기 경화가 발생하게 된다.

물은 용매 역할을 하며, 그 적절한 사용량은 10 내지 20중량%이다.

상기와 같은 조성비로 혼합하고 500~800rpm의 속도로 5~8시간 교반하고 48~56시간 동안 숙성하게 되면 본 발명의 도료 조성물이 얻어지게 된다.

이 조성물은 투명하며 필요에 따라 각종 첨가제를 1 ~ 40중량% 범위에서 첨가할 수 있다.

예컨대 철판용인 경우에는 접착력 보강을 위하여 분말(고상) 규산칼륨을 적량 첨가할 수 있으며, 건조시간의 지연을 위해서는 글리세린을 첨가할 수도 있다. 또한, 백화방지를 위하여 pH를 조절하기 위해서는 KOH 또는 인산암모늄과 같은 pH 조절제를 첨가할 수도 있다. 색상을 부여하기 위해서는 안료를 첨가할 수도 있으며, 은폐력을 향상시키기 위해서는 TiO₂, 탄산칼슘, 카오린, SiO₂ 분말과 같은 체질 형성물질을 첨가할 수도 있다.

안료 등을 첨가한 유색 도료조성물은 광택성이 부족하므로 광택성이 필요한 경우는 투명 도료조성물을 추가로 코팅할 수도 있다.

본 발명의 도료 조성물은 냄새가 없으며, 중금속이나 휘발성 유기물질이 전혀 포함되지 아니하므로 인체에 무해하여 실내용 도료로 유용하게 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 도료조성물은 도장 후 불연성 시험에서 질량감소율(%)이 20분 기준으로 ‘0’일 정도로 극히 우수하여 불연성 소재로 사용될 수 있다. 이 외에 부착성과 시공성이 우수하여 다양한 용도의 각종 도료로 널리 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 도료 조성물은 유기 용제나 기타 유기물질이 일체 포함하고 있지 아니할 뿐만 아니라, 제조과정에서 에너지가 거의 투입되지 아니하므로 탄소의 배출이 극히 미미하여 매우 친환경적이다.

(실시예 1)

포타슘 실리케이트(K₂O:SiO₂몰비 5.1; 고형분 함량 23%) 72중량%, 포타슘실리케이트 분말(K₂O:SiO₂몰비 3.2~3.4; 고형분 함량 84%) 2중량%, 소디움 실리케이트(Na₂O:SiO₂몰비 2.4~2.6; 고형분 함량 50%) 5중량%, 리듐 실리케이트(Li₂O:SiO₂몰비 7.5~8.5; 고형분 함량 23중량%) 7중량% 및 물 14중량%를 혼합하고 700rpm의 속도로 6시간 동안 교반한 다음, 50시간 동안 숙성시켜 투명 도료 조성물을 얻었다.

(실시예 2)

실시예 1에 의하여 얻어진 투명 도료 조성물 600중량부에 대하여 증점제(CMC) 2중량부, 분산제(폴리카르복실산 암모늄염계) 3중량부, 고상 규산칼륨 15중량부, 소포제(실리카 실리콘계) 1중량부, TiO₂ 120중량부, SiO₂ 분말 100중량부, 카오린 20중량부, 탈크 30중량부 안료(Cr₂O₃) 33중량부 및 순수(이온교환수) 76중량부를 각각 첨가하고 교반하여 초록 색상의 도료 조성물을 얻었으며, 이 도료 조성물을 철판에 코팅하여 시편을 얻었다. 도료 조성물 및 얻어진 시편에 대한 각종 시험결과는 아래의 표 1~3과 같았다.

* 기본 물성 시험(도료 조성물)

시 험 항 목	결 과	시 험 방 법
용기내에서의 상태	이상없음	KS M 5000 : 2003
냄새	이상없음	KS M 5000 : 2003
주도 (K.U)	81	KS M 5000 : 2003
저장안정성	이상없음	KS M 6010 : 2004
냉동안정성	이상없음 (주도변화 : 4 K.U)	KS M 6010 : 2004
촉진내후성 (300h)	이상없음 (황변도차 : 0.06)	KS M 6010 : 2004
염수분무시험 (200h)	이상없음	KS D 9502 : 2005
내알카리성 [포화 Ca(OH)₂, (23±2℃), 168h 참지]	이상없음	S M ISO 2812-1 : 2007
내산성 [5% HCI, (23±2℃), 168h 참지]	이상없음	KS M ISO 2812-1 : 2007
부착강도 (N/㎟)	2.2	KS M ISO 4624 : 2007
연필경도	9H	KS M ISO 15184 : 2002

* 불연성 및 가스유해성 시험

시 험 항 목			결 과			판 정 기 준	시 험 방 법
시 험 항 목			1	2	3		시 험 방 법
불연재료	불연성 시험	질량감소율(%)	0.0	0.0	0.0	30이하	건설교통부 고시 제2006-476호 (KS F IOS 1182:2004)
	불연성 시험	최고온도와 최종 평형온도의 차(℃)	2.0	1.7	1.9	20을 초과하지 않을 것	건설교통부 고시 제2006-476호 (KS F IOS 1182:2004)
	가스 유해성시험	행동정지시간 (min : s)	14:18	14:41	-	9:00이상	건설교통부 고 제2006-476호 (KS F 2271:2006)

*두께 5mm의 철판에 도료를 20μm의 두께로 코팅하여 경화시킨 시편을 사용하였음.

* 내후성 시험

시험항목		시험결과			시험방법
시험항목		1000시간	1500시간	2000시간	시험방법
촉진내후성시험 (WS, 2000 시간)	색차 ( )	0.1	0.2	0.2	KS A 0063 : 2006
촉진내후성시험 (WS, 2000 시간)	외관 (부풀음,갈라짐,벗겨짐	이상없음	이상없음	이상없음	KS M 5000 : 2003

Claims

포타슘 실리케이트(K₂O:SiO₂몰비 3.5~5.5) 60 내지 79중량%; 포타슘실리케이트 파우더(K₂O:SiO₂몰비 3.2~3.4) 1 내지 5중량%; 소디움실리케이트(Na₂O:SiO₂몰비 2.4~2.6) 5 내지 10중량%; 리듐실리케이트(Li₂O:SiO₂몰비 7.5~8.5) 5 내지 15중량% 및 물 10 내지 20중량%로 구성되는 무기질 투명 도료 조성물.
제1항 기재의 조성물 60 내지 99중량%와 안료, 체질 형성 물질, 소포제, 분산제 및 건조지연제와 pH조절제를 포함하는 기타 첨가제 1 내지 40중량%로 구성되는 무기질 도료 조성물.
포타슘 실리케이트(K₂O:SiO₂몰비 3.5~5.5) 60 내지 79중량%; 포타슘실리케이트 파우더(K₂O:SiO₂몰비 3.2~3.4) 1 내지 5중량%; 소디움실리케이트(Na₂O:SiO₂몰비 2.4~2.6) 5 내지 10중량%; 리듐실리케이트(Li₂O:SiO₂몰비 7.5~8.5) 5 내지 15중량% 및 물 10 내지 20중량%를 혼합하고 500~800rpm의 속도로 5~8시간 교반한 다음, 48~56시간 동안 숙성시키는 것을 특징으로 하는 무기질 투명 도료조성물의 제조방법.
제3항에 기재한 제조방법으로 얻어진 조성물 60 내지 99중량%에 안료, 체질 형성 물질, 소포제, 분산제 및 건조지연제와 pH조절제를 포함하는 기타 첨가제가 1 내지 40중량% 첨가되는 무기질 도료 조성물의 제조방법.