KR101725188B1 - 친환경 세라믹 수지 도료 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 기술은 ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물 10~40 중량%; 및 ⅱ) 바인더 60~90 중량%를 포함하며, 상기 기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 바인더는 실리카겔, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 천연 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 분말 혼합물은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 기능성 분말 1~97 중량%를 포함하는 친환경 세라믹 수지 도료 조성물에 관한 것이다. 본 기술에 따르면, 도막의 건조 과정에서 발생되는 휘발성 유기 화합물을 현저하게 저감시킬 뿐 아니라, 도막 형성 이후 발생되는 외부 자극에 의한 도막의 손상 등에 의해 생성되는 2차적인 오염 물질의 배출을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 도막 상태의 변형을 최소화하고 건조시간을 단축시킴으로써 다양한 분야에 효율적으로 적용될 수 있다.

Description

친환경 세라믹 수지 도료 조성물 및 그 제조방법{ECO-FRIENDLY CERAMIC PAINT COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 친환경 세라믹 수지 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도료의 고형분 함량을 크게 증가시켜 도료의 시공 과정에서 발생되는 휘발성 유기 화합물 및 2차적인 오염 물질의 배출을 현저하게 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 도막 상태의 변형을 최소화하고 건조시간을 단축시킬 수 있어 다양한 분야에 효율적으로 이용될 수 있는 친환경 세라믹 수지 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축물의 내외부에 적용되는 도료는 그 사용 목적 및 적용 현장에 따라 다양한 형태로 개발되었으며, 유성 도료와 수성 도료로 크게 구분될 수 있다. 일반적으로, 수성 도료는 친환경이 우수하여, 건축물의 내부나 친환경성이 특히 요구되는 현장에 이용되며, 유성 도료는 내스크래치성, 내오염성, 내약품성 등의 물성이 우수하여, 악조건의 환경인 건축물의 각종 내외부에 이용된다.
근래, 생활 수준의 향상 및 건강과 환경에 대한 관심이 증가하면서 도료 분야에 있어서도 친환경성이 이슈가 되고 있으며, 이에 따라 유성 도료의 장점인 우수한 물성을 보유하면서도 수성 도료의 장점인 친환경성을 접목시킬 수 있는 기술들이 개발되고 있다.
이러한 기술들은 대부분 기존의 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 등으로 이루어진 유성 도료에 친수성 바인더를 배합하여 도료의 시공 후 건조시에 발생하는 휘발성 유기 화합물의 배출량을 감소시키는 것을 주된 특징으로 한다.
그러나, 이는 도료의 시공 후 발생되는 휘발성 유기 화합물의 배출량만을 일부 저감시킨 것일 뿐이며, 도료가 가지는 본질적인 오염원에 대한 직접적인 저감 효과는 나타내지 못한다.
도료의 경우, 도료의 시공 후 건조 시 발생하는 휘발성 유기 화합물뿐 아니라, 건조 이후 각종 풍화 작용에 의해 도막이 미세하게 깍여서 발생되는 미세 분말과 각종 배기 가스, 산성비 등에 의한 도막 손상에 의해 발생되는 2차 오염이 더 심각한 문제를 야기한다. 그러나, 이러한 2차 오염에 있어서의 오염 물질 저감에 대해서는 아직 실용적으로 논의되고 있는 대응 방안이 없는 실정이다.
또한, 친환경성 천연 도료로, 황토, 규조토, 숯 등의 분말, 수지 분말 등의 수용성 접착제 분말, 충진제 분말, 첨가제 분말을 배합한 친환경 도료용 분말(특허문헌 1), 제1 기능성 첨가제와 제2 기능성 첨가제를 천연 수지 조성물에 첨가한 고탄성을 갖는 외부용 천연 페인트(특허문헌 2) 등이 알려져 있다.
그러나, 이러한 천연 도료의 경우 내스크래치성, 내오염성, 내약품성 등이 취약하고, 외부 충격이나 강한 자외선에 장시간 노출되거나 온도차가 큰 경우 쉽게 박리되어 수명이 짧은 문제점을 갖고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2015-0114783호(2015.07.30.) 대한민국 특허공개공보 제10-2011-0104722호(2011.09.23.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도막의 건조 과정에서 발생되는 휘발성 유기 화합물을 현저하게 저감시킬 뿐 아니라, 도막 형성 이후 발생되는 외부 자극에 의한 도막의 손상 등에 의해 생성되는 2차적인 오염 물질의 배출을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 도막 상태의 변형을 최소화하고 건조시간을 단축시킴으로써 다양한 분야에 효율적으로 적용될 수 있는 친환경 세라믹 수지 도료 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물 10~40 중량%; 및 ⅱ) 바인더 60~90 중량%를 포함하며, 상기 기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 바인더는 실리카겔, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 천연 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 분말 혼합물은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 기능성 분말 1~97 중량%를 포함하는 친환경 세라믹 수지 도료 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물을 제조하는 단계; 및 ⅱ) ⅰ)단계에서 제조된 기능성 혼합물 10~40 중량%에 바인더 60~90 중량%를 배합하는 단계를 포함하며, 상기 ⅰ)단계는, - 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 기능성 분말을 혼합하는 단계; - 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 상기 기능성 분말 1~97 중량%을 혼합하여 분말 혼합물을 형성하는 단계; - 물을 배합 탱크에 넣고 회전시키면서, 상기 분말 혼합물을 투입하는 단계; - 상기 분말 혼합물의 투입이 완료된 후 교반하는 단계; 및 - 혼합물을 방치하여 숙성시키는 단계를 포함하며, 상기 ⅱ) 단계는, - 상기 기능성 혼합물에, 실리카겔, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지 및 천연 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 바인더를 첨가하여 혼합하는 단계; 및 - 상기 혼합물을 교반하는 단계를 포함하는 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 각종 기능성 분말을 함유하고, 도료의 고형분 함량을 크게 증가시켜, 도료의 시공 과정에서 발생되는 유해한 휘발성 유기 화합물의 양을 현저하게 저감시킴으로써, 인체 및 환경에 대한 유해한 효과를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 도막 형성 이후 각종 풍화작용으로 인해 도막이 미세하게 깍여서 생성되는 미세 분말 및 각종 배기가스로 인한 도막의 손상 등으로 인해 발생되는 2차 오염에 있어서도 종래 도료에 비해 오염 물질의 배출을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 도료에 의해 형성된 도막은 표면 균일성이 뛰어나고 갈라짐이나 뭉침 현상과 같은 결함 발생이 적어 장기간이 경과하더라도 우수한 내변형성 및 균일한 막질을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 도료의 시공 및 건조 과정에 있어서 건조 시간을 현저하게 감소시킬 수 있어 그 시공성이 우수하므로 다양한 건설 현장에서 광범위하게 효율적으로 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 도자기를 만드는 가마 공장에서 발생되는 폐기물인 세라믹 도기 분말 및 세라믹 자기 분말을 이용함으로써 가격경쟁력을 높일 수 있으며, 도기나 자기의 기본색인 흰색을 최대한 활용함으로써 높은 백색도를 나타내어 기존의 에폭시나 우레탄 등의 수지에 비하여 다양한 색을 쉽게 구현할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물은 ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물 10~40 중량%; 및 ⅱ) 바인더 60~90 중량%를 포함하며, 상기 기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 바인더는 실리카겔, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 천연 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 분말 혼합물은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 기능성 분말 1~97 중량%를 포함한다.
본 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물에 있어서, 분말 혼합물에 포함되는 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말은 내부에 무수하게 많은 미세 기공을 가지고 있어 이 기공들에 의해 유해 물질의 흡착 및 정화 작용을 한다. 이와 같은 분말들의 기능성을 최대한으로 발휘하기 위해서는 건조된 분말 형태가 가장 바람직하나, 분말 형태는 사용 및 취급이 곤란하고 실용성이 떨어지는 문제가 있다.
통상적으로 도료에 기능성 분말을 혼합하는 경우, 대부분 도료에 포함되는 수지에 기능성 분말을 혼합하는 것이 일반적이다. 이와 같은 방법으로 도료를 제조할 경우 형성된 도료는 상도의 기능성밖에 가지지 못한다. 또한, 이 경우 기능성 분말이 도료에 완전히 균일하게 혼합되지 않고 응집되는 경우가 많아 도료의 시공 완료후 건조가 되면 분말들이 떨어지는 현상이 빈번하게 발생한다.
본 실시예에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말에 실리카 퓸을 혼합하여 고르게 분포되도록 한다. 이와 같이 혼합한 후 물을 배합하여 교반하면 실리카 퓸의 친수성으로 인해 분말들의 응집 없이 고르게 물을 흡수할 수 있게 된다.
실리카 퓸은 금속 실리콘 또는 규소 합금을 제조할 때 발생하는 초미립자 실리카(SiO2) 분말로서, 형상은 구상이며, 고강도 및 고내구성 혼합재로서 이용될 수 있다.
본 실시예에 있어서 실리카 퓸은 수분을 흡수함으로써 초미세 기공을 갖는 기능성 분말에 함유된 공기를 제거하여 도막의 질 및 수명을 향상시키고, 분말 혼합물에 포함하는 각종 기능성 분말을 균일하게 혼화시키고, 물성을 증강시키는 작용을 할 수 있다.
실리카 퓸의 함량은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 1~10 중량%인 것이 바람직하다. 실리카 퓸의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 기능성 분말과의 혼화성이 충분하지 않아 균일한 혼합물을 얻기 어려울 수 있고, 과도한 교반 시간을 필요로 하므로, 도료로 적용되는 경우 수분 흡수 효과를 충분하게 발휘하고 효과적인 작업 시간을 위하여 1 중량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 실리카 품의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 도료 자체에서 수분의 흡수를 가속화시킬 수 있어, 완전 건조된 도료의 수명에 중대한 영향을 미칠 수 있다.
세라믹 도기 분말 및 세라믹 자기 분말은 도료 조성물에 있어서 고형분 함량을 높여 친환경 도료로서 작용할 수 있도록 한다. 또한, 도자기 가마 공장에서 발생되는 폐기물, 예를 들면 완성도가 낮아 버려지거나 가공 중에 파손되어 폐기되는 폐기물을 이용함으로써 가격경쟁력을 높일 수 있다.
또한, 기존 수성 페인트의 경우 흰색을 내기 위해서 탈크를 수지에 첨가하여 사용하는데, 이 경우 접착력이 저하되어 품질이 낮아지는 단점이 있어 외부 환경이나 특수 환경에는 사용이 불가능한 문제가 있었다.
본 실시예에서는, 세라믹 도기 분말 및 세라믹 자기 분말을 이용함으로써 도기나 자기가 가지는 기본색인 흰색을 최대한 활용하여 백색도를 높여 기존의 에폭시나 우레탄 등의 수지에 비해 다양한 색을 용이하게 구현할 수 있다.
세라믹 도기 분말은 고령토를 1100℃ 이상 1300℃ 미만의 온도에서 소성하여 만들어진 도기를 0 초과 50 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어질 수 있다.
세라믹 자기 분말은 고령토를 1300℃ 이상 1350℃ 이하의 온도에서 소성하여 만들어진 자기를 0 초과 40 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어질 수 있다.
이 때, 도기 또는 자기로서 도자기 가마에서 발생되는 폐기물, 예를 들면, 완성도가 낮아 폐기되는 폐기물 또는 가공 중 파손되어 폐기되는 폐기물을 이용할 수 있다.
세라믹 도기 분말 및 세라믹 자기 분말의 함량은 분말 혼합물 총 중량을 기준으로 각각 1~97 중량%이 바람직하며, 더욱 효과적인 기능성을 위하여 50~80 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 세라믹 도기 분말 또는 세라믹 자기 분말의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 완성된 도료의 백색도가 미미하여 다양한 색상의 도료를 제조하기 곤란하며, 도료의 완성 후 고형분의 양이 충분하지 않아 그만큼 많은 유해물질이 배출될 우려가 있다. 또한, 세라믹 도기 분말 또는 세라믹 자기 분말의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 고형분의 양이 너무 많아 도료로서의 기능성이 저하되어, 각종 외부 환경에 적합하지 않다.
기능성 분말은 도료 조성물에 있어서 고형분 함량을 높여 친환경 도료로서 작용하도록 할 수 있다. 또한, 이들 기능성 분말은 초미세기공을 갖고 있어 도막을 형성한 후 내부에 잔류하거나 외부로부터 침투되는 수분을 흡수하여 외부로 배출시킬 수 있으며, 외부로부터 침투되는 각종 유해물질 등에 기인한 손상을 방지할 수 있으며, 오염 물질의 부착 내지 침투를 방지할 수 있고, 원적외선이나 음이온 방출 효과도 나타낼 수 있다.
기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
게르마늄 분말은 원적외선 및 음이온 방출 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 탈취 효과, 공기 정화 기능, 항균 효과도 발휘할 수 있다.
맥반석 분말은 유해물질 흡착 효과가 우수하고, 중금속과 이온 교환작용을 할 수 있으며, 원적외선 방출 효과도 우수하다.
실리카 분말은 자외선 및 각종 풍화작용에 강한 특성을 가지며, 도료 조성물에 접착력과 강도를 부여할 수 있다.
화산석 분말은 잔류 수분 흡수, 원적외선 방출 효과, 유해물질이나 세균에 대한 흡착 살균 효과를 갖는다.
토르말린 분말은 원적외선 및 음이온 방출 효과, 공기 정화 효과, 탈취 및 살균 효과, 금속 부식 방지 효과를 갖는다.
기능성 분말의 함량은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 1~97 중량%인 것이 바람직하며, 더욱 효과적인 기능성을 위하여 10~40 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 기능성 분말의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 생성되는 도료의 고형분 함량을 충분히 증가시키기 곤란하고 기능성 분말 각각이 갖는 효과를 충분히 발휘하기 어려우며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 지나친 분말 함량으로 인해 실리카 퓸에 의해 균일하게 혼화되기 어려운 문제가 있다.
기능성 분말은 초미세 기공을 갖고 있으므로 물로 희석하더라도 기공 내에 일정 공기를 함유하고 있다. 이와 같이 기능성 분말 자체가 공기를 함유하고 있고 또한 기공을 보유하고 있으므로 도막 형성시 온도차에 의한 결로 현상에 의해 녹이 발생되고 손상되기 쉬운 취약점을 갖고 있다.
본 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수분 흡수가 우수한 실리카 퓸을 기능성 분말과 배합함으로써, 기능성 분말에 잔류하는 공기를 제거하여 도막의 질 및 수명을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 분말 혼합물은 석회 분말, 황토 분말, 규조토 분말, 옥 분말, 숯 분말 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 분말 혼합물은 이소프로필알코올, 에틸에테르 또는 그 조합을 더 포함할 수 있다.
이소프로필알코올 또는 에틸에테르는 분말 혼합물에 포함되는 각각의 분말이 서로 응집되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이소프로필알코올, 에틸에테르 또는 그 조합의 함량은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 2~5 중량%인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물에 포함되는 기능성 혼합물은 실리카 퓸 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물 및 분말 혼합물 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함할 수 있다.
기능성 혼합물은 분말 혼합물의 기공 내부에 물이 완전히 침투하여 기공 내부의 공기가 제거된 상태로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 기능성 혼합물은 칼륨 백반을 더 포함할 수 있다.
칼륨 백반은 본 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물이 수지 도료로서 작용할 수 있도록 하기 위한 것으로, 도포시에 포함된 각종 분말들이 안정한 상태를 유지할 수 있도록 하고, 건조 속도를 빠르게 할 수 있다.
칼륨 백반의 함량은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 1~5 중량%가 바람직하다.
바인더는 분말 혼합물과 배합되어 친환경 도료 조성물로 작용하도록 할 수 있다.
바인더는 실리카겔, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 및 천연 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물은 도료 조성물 총중량을 기준으로 기능성 혼합물 10~40 중량% 및 바인더 60~90 중량%를 포함할 수 있다.
기능성 혼합물의 함량이 10 중량% 미만인 경우 생성된 도료 조성물의 고형분 함량이 충분히 높지 않을 수 있으며, 친환경 부여 효과가 충분하지 않을 수 있고, 도료의 휘발분 함량이 높아 갈라짐이나 탈착의 우려가 있으며, 40 중량%를 초과하는 경우에는 함량 증가에 따른 더 이상의 효과 증진을 기대하기 어렵고, 도료로서의 접착이 곤란할 수 있다.
바인더의 함량이 60 중량% 미만인 경우에는 결합력이 약하여 도료로서 적용되기 어려울 수 있으며, 90 중량%를 초과하는 경우에는 생성된 도료 조성물의 고형분 함량이 충분히 높지 않을 수 있으며, 친환경 부여 효과가 충분하지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 바인더는 바인더 총중량을 기준으로 실리카겔 1~10 중량%, 아크릴 수지 1~97 중량%, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 1~97 중량%, 및 천연 수지 1~97 중량%로 이루어진 혼합물일 수 있다.
일 실시예에서, 바인더는 아크릴 수지; 우레탄 수지 또는 에폭시 수지; 및 천연 수지 중 어느 하나의 수지를 88 중량% 이상 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 친환경 세라믹 수지 도료 조성물은 소포제, 분산제, 고유동화제, 침강방지제, 습윤제, 조막제, 셀프 레벨링제, 수축저감제 및 방부제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 제조방법은 ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물을 제조하는 단계; 및 ⅱ) ⅰ)단계에서 제조된 기능성 혼합물 10~40 중량%에 바인더 60~90 중량%를 배합하는 단계를 포함한다.
상기 ⅰ) 단계 및 ⅱ) 단계를 각각 구체적으로 설명한다. 전술한 친환경 세라믹 수지 도료 조성물에 관한 실시예와 중복되는 부분은 설명의 편의를 위하여 반복을 생략한다.
ⅰ) 단계
먼저, 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 기능성 분말을 혼합한다.
다음으로, 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 상기 기능성 분말 1~97 중량%를 혼합하여 분말 혼합물을 형성한다.
세라믹 도기 분말은 고령토를 1100℃ 이상 1300℃ 미만의 온도에서 소성하여 만들어진 도기를 0 초과 50 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어질 수 있으며, 세라믹 자기 분말은 고령토를 1300℃ 이상 1350℃ 이하의 온도에서 소성하여 만들어진 자기를 0 초과 40 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어질 수 있다.
일 실시예에서, 분말 혼합물 형성 시에 이소프로필알코올, 에틸에테르, 또는 그 조합을 더 첨가하여 혼합할 수 있다.
이소프로필알코올 또는 에틸에테르는 분말 혼합물에 포함되는 각각의 분말이 서로 응집되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이소프로필알코올, 에틸에테르, 또는 그 조합의 함량은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 2~5 중량%인 것이 바람직하다.
다음으로, 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 배합 탱크에 넣고 회전시키면서, 분말 혼합물을 투입한다.
이 경우, 분말 혼합물의 응집을 방지하고 물과 충분히 혼화되도록, 회전은 1분당 10~50 회전, 바람직하게는 20~40 회전의 속도로 저속회전하는 것이 바람직하다.
분말 혼합물의 투입은 분말의 응집을 방지하고, 균일한 혼합물을 형성하기 위하여 서서히 이루어지는 것이 바람직하다.
분말 혼합물의 투입이 완료된 후 혼합물을 계속 교반한다.
교반은 분말 혼합물에 포함되는 각각의 분말이 물과 충분히 혼화되고, 분말이 서로 응집하지 않도록 1~10 시간 동안, 바람직하게는 2~6 시간 동안, 더욱 바람직하게는 4~6 시간 동안 이루어질 수 있다.
교반 속도는 분당 30~60 회 정도가 바람직하다.
일 실시예에서, 분말 혼합물의 투입이 완료된 후 교반 시에, 혼합물에 칼륨 백반을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
칼륨 백반은 본 실시예에 따른 친환경 도료 조성물이 수지 도료로서 작용할 수 있도록 하기 위한 것으로, 도포시에 포함된 각종 분말들이 안정한 상태를 유지할 수 있도록 하고, 건조 속도를 빠르게 할 수 있다.
칼륨 백반의 함량은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 1~5 중량%가 바람직하다.
다음으로, 혼합물을 방치하여 숙성시킨다.
숙성은 교반이 완료된 혼합물을 4일 내지 10일 동안 유지시킴으로써 이루어질 수 있다.
이와 같이, 충분한 시간 동안 혼합물을 방치하여 숙성시킴으로써, 분말 혼합물의 기공 내부에 물이 완전히 침투하여 기공 내부의 공기가 제거된 상태로 기능성 혼합물을 형성할 수 있다.
ⅱ) 단계
ⅰ) 단계에서 생성된 기능성 혼합물 10~40 중량%에, 실리카겔, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지 및 천연 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 바인더 60~90 중량%를 첨가하여 혼합한다.
일 실시예에서, 바인더는 바인더 총중량을 기준으로, 실리카겔 1~10 중량%, 아크릴 수지 1~97 중량%, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 1~97 중량%, 및 천연 수지 1~97 중량%를 혼합함으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 소포제, 분산제, 고유동화제, 침강방지제, 습윤제, 조막제, 셀프 레벨링제, 수축저감제 및 방부제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 더 첨가하여 혼합할 수 있다.
다음으로, 혼합물을 충분히 교반한다.
교반 단계는 바인더와 기능성 혼합물이 충분히 배합되어 균일한 조성물을 형성할 수 있도록 1~10 시간 동안, 바람직하게는 2~6 시간 동안, 더욱 바람직하게는 4~6 시간 동안 이루어질 수 있다.
이와 같이 제조된 본 실시예에 따른 친환경 세라믹 수지 도료 조성물은 기존 도료에 비하여 고형분 함량이 현저하게 증가되어 도료 도포시에 발생되는 휘발성 유기 화합물의 양을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 소포제나 분산제의 이용량을 낮출 수 있어 도료의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 도료의 고형분 함량을 증가시켜 중도 제품이 완전히 건조되기 전에 상도 도장이 가능하므로 작업 시간을 단축시킬 수 있다.
나아가. 도막 형성 이후 도막의 손상 등으로 인해 발생되는 2차 오염에 있어서도 종래 도료에 비해 오염 물질의 배출을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 본 발명에 따른 친환경 도료에 의해 형성된 도막은 표면 균일성이 뛰어나고 갈라짐이나 뭉침 현상과 같은 결함 발생이 적어 장기간이 경과하더라도 우수한 내변형성 및 균일한 막질을 유지할 수 있다
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1
(1) 친환경 세라믹 수지 도료 조성물(1)의 제조
실리카 퓸 5 중량%, 세라믹 도기 분말 50 중량%, 세라믹 자기 분말 40 중량%, 게르마늄 1 중량%, 맥반석 1 중량%, 실리카 분말 1 중량%, 화산석 분말 1 중량%, 토르마린 분말 1 중량%로 이루어진 분말 혼합물을 고속 혼합하고, 혼합시 분말 혼합물 총중량을 기준으로 2 중량%의 이소프로필알코올을 추가로 첨가하여 혼합하여, 분말 혼합물을 형성하였다.
세라믹 도기 분말은 고령토를 1100℃에서 소성하여 만들어진 도기 폐기물을 50메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 형성하였고, 세라믹 자기 분말은 고령토를 1300℃에서 소성하여 만들어진 자기 폐기물을 40메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 형성하였다.
배합 탱크에, 분말 혼합물 총부피를 기준으로 300 부피%의 물을 넣고 1분당 30회전 정도의 속도로 저속으로 회전시켰다. 저속회전 중에 분말 혼합물을 배합 탱크 내에 물에 조금씩 투입하였다. 투입이 완료된 후, 추가로 4시간 동안 천천히 분당 30회 내지 60회 정도의 속도로 교반하였다. 교반시에 분말 혼합물 총중량을 기준으로 3 중량%의 칼륨 백반을 첨가하여 혼합하였다.
교반이 완료된 후, 4일 동안 방치하여 숙성시킴으로써, 기능성 혼합물을 형성하였다.
바인더 총중량을 기준으로, 실리카겔 5 중량%, 아크릴 수지 1 중량%, 에폭시 수지 93 중량%, 및 천연 수지 1 중량%를 혼합하여 바인더를 형성하였다.
이후, 제조된 기능성 혼합물 40 중량%와 상기 제조된 바인더 60 중량%를 혼합한 후, 4시간 동안 저속 교반하여, 친환경 세라믹 수지 도료 조성물을 제조하였다.
(2) 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 기능성 평가
이와 같이 제조된 친환경 세라믹 수지 도료 조성물을 기존 제품(KCC사의 유니폭스)과 비교하여 기능성을 평가하였다. 본 실시예에 따른 도료 조성물 도장 시에 도료 조성물 총중량을 기준으로 에폭시 경화제 20 중량%를 추가로 혼합한 후 시험하였다. 시험결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물 기존 제품
(KCC사의 유니폭스)		 건조온도(℃)
지촉 건조 시간 40분 90분 10℃
지촉 건조 시간 30분 60분 20℃
경화 건조 시간 14시간 24시간 20℃
완전 건조시간 4일 7일 20℃
먼저, 고형분 용적비를 살펴보면, 기존 제품의 경우 고형분 용적비가 40% 정도이나(고고형분 제품일 경우 60% 정도), 실시예 1의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물을 이용한 도막의 경우 약 80%의 고형분 용적비를 나타내었다. 이와 같이 실시예 1의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 경우 고형분 함량이 현저하게 증가됨으로써 기존 제품에 비하여 건조 시간이 40% 이상 크게 감소하였다.
또한, 실시예 1의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물로 2회 도장시 지촉 건조인 30분 경과후 재도장(50 마이크로미터)하더라도, 도장된 표면이 균일하여 갈라짐이나 뭉침 현상이 발생하지 않는 것을 확인하였다. 반면, 기존 제품의 경우 도막 불균일을 발생시키지 않기 위해서는 2회 도장시 재도장 간격이 최소 6시간 이상이어야만 하였다.
따라서, 실시예 1의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물이 기존 제품에 비해 작업 시간 및 도막 특성 측면에서 현저하게 향상된 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
이와 같이, 실시예 1의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 경우 고형분 함량을 현저하게 증가시켜 휘발성 유기 화합물의 발생을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 도막 상태의 변형을 최소할 수 있고, 2차 오염물질 배출을 감소시킬 수 있으며, 건조 시간 단축으로 다양한 분야에 효율적으로 가능하다.
실시예 2
(1) 친환경 세라믹 수지 도료 조성물(2)의 제조
실리카 퓸 10 중량%, 세라믹 도기 분말 40 중량%, 세라믹 자기 분말 40 중량%, 맥반석 2 중량%, 실리카 분말 5 중량%, 화산석 분말 3 중량%로 이루어진 분말 혼합물을 고속 혼합하고, 혼합시 분말 혼합물 총중량을 기준으로 3 중량%의 이소프로필알코올을 추가로 첨가하여 혼합하여, 분말 혼합물을 형성하였다.
세라믹 도기 분말은 고령토를 1100℃에서 소성하여 만들어진 도기 폐기물을 50메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 형성하였고, 세라믹 자기 분말은 고령토를 1300℃에서 소성하여 만들어진 자기 폐기물을 40메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 형성하였다.
배합 탱크에, 분말 혼합물 총부피를 기준으로 300 부피%의 물을 넣고 1분당 30회전 정도의 속도로 저속으로 회전시켰다. 저속회전 중에 분말 혼합물을 배합 탱크 내에 물에 조금씩 투입하였다. 투입이 완료된 후, 추가로 4시간 동안 천천히 분당 30회 내지 60회 정도의 속도로 교반하였다. 교반시에 분말 혼합물 총중량을 기준으로 5 중량%의 칼륨 백반을 첨가하여 혼합하였다.
교반이 완료된 후, 10일 동안 방치하여 숙성시킴으로써, 기능성 혼합물을 형성하였다.
바인더 총중량을 기준으로, 실리카겔 5 중량%, 아크릴 수지 1 중량%, 우레탄 수지 93 중량%, 천연 수지 1 중량%를 혼합하여 바인더를 형성하였다.
이후, 제조된 기능성 혼합물 20 중량%와 상기 제조된 바인더 80 중량%를 혼합한 후, 4시간 동안 저속 교반하여, 친환경 세라믹 수지 도료 조성물을 제조하였다.
(2) 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 기능성 평가
이와 같이 제조된 친환경 세라믹 수지 도료 조성물을 기존 제품(KCC사의 모아코트만능우레탄)과 비교하여 기능성을 평가하였다. 본 실시예에 따른 도료 조성물 도장 시에 도료 조성물 총중량을 기준으로 우레탄 경화제 20 중량%를 추가로 혼합한 후 시험하였다. 시험결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 2의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물 기존 제품(KCC사의 모아코트만능우레탄) 건조온도(℃)
지촉 건조 시간 30분(현장상황에 따라 지촉건조 이후 재도장 가능) 50분 10℃
지촉 건조 시간 20분 25분 20℃
고화 건조 시간 8시간 12시간 20℃
재도장 간격 4시간 이후(권장) 최소 12시간 20℃
먼저, 고형분 용적비를 살펴보면, 기존 제품의 경우 고형분 용적비가 40% 정도이나(고고형분 제품일 경우 60% 정도), 실시예 2의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물을 이용한 도막의 경우 약 80%의 고형분 용적비를 나타내었다. 이와 같이 실시예 2의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 경우 고형분 함량이 현저하게 증가됨으로써 기존 제품에 비하여 건조 시간이 20% 이상 크게 감소하였다.
또한, 실시예 2의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물로 2회 도장시 지촉 건조인 30분 경과후 재도장(50 마이크로미터)하더라도, 도장된 표면이 균일하여 갈라짐이나 뭉침 현상이 발생하지 않는 것을 확인하였다. 반면, 기존 제품의 경우 도막 불균일을 발생시키지 않기 위해서는 2회 도장시 재도장 간격이 최소 12시간 이상이어야만 하였다.
따라서, 실시예 2의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물이 기존 제품에 비해 작업 시간 및 도막 특성 측면에서 현저하게 향상된 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
이와 같이, 실시예 2의 친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 경우 고형분 함량을 현저하게 증가시켜 휘발성 유기 화합물의 발생을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 도막 상태의 변형을 최소화할 수 있고, 2차 오염물질 배출을 감소시킬 수 있으며, 건조 시간 단축으로 다양한 분야에 효율적으로 가능하다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (17)

  1. ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물 10~40 중량%; 및
    ⅱ) 바인더 60~90 중량%를 포함하며,
    상기 기능성 분말은 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
    상기 바인더는, 바인더 총중량을 기준으로 실리카겔 1~10 중량%, 아크릴 수지 1~97 중량%, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 1~97 중량%, 및 천연 수지 1~97 중량%로 이루어진 혼합물이며,
    상기 분말 혼합물은 분말 혼합물 총중량을 기준으로 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 기능성 분말 1~97 중량%를 포함하는
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 혼합물은 칼륨 백반을 더 포함하는
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 도기 분말은 고령토를 1100℃ 이상 1300℃ 미만의 온도에서 소성하여 만들어진 도기를 0 초과 50 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어진 것이며, 상기 세라믹 자기 분말은 고령토를 1300℃ 이상 1350℃ 이하의 온도에서 소성하여 만들어진 자기를 0 초과 40 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어진 것인
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도기 또는 자기는 도자기 가마에서 발생되는 폐기물인
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물.
  5. ⅰ) 실리카 퓸, 세라믹 도기 분말, 세라믹 자기 분말 및 기능성 분말을 포함하는 분말 혼합물; 및 상기 분말 혼합물의 총부피를 기준으로 100~500 부피%의 물을 포함하는 기능성 혼합물을 제조하는 단계; 및
    ⅱ) ⅰ)단계에서 제조된 기능성 혼합물 10~40 중량%에 바인더 60~90 중량%를 배합하는 단계를 포함하며,
    상기 ⅰ)단계는,
    - 게르마늄 분말, 맥반석 분말, 실리카 분말, 화산석 분말 및 토르마린 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 기능성 분말을 혼합하는 단계;
    - 실리카 퓸 1~10 중량%, 세라믹 도기 분말 1~97 중량%, 세라믹 자기 분말 1~97 중량% 및 상기 기능성 분말 1~97 중량%을 혼합하여 분말 혼합물을 형성하는 단계;
    - 물을 배합 탱크에 넣고 회전시키면서, 상기 분말 혼합물을 투입하는 단계;
    - 상기 분말 혼합물의 투입이 완료된 후 교반하는 단계; 및
    - 혼합물을 방치하여 숙성시키는 단계를 포함하며,
    상기 ⅱ) 단계는,
    - 상기 기능성 혼합물에, 바인더 총중량을 기준으로, 실리카겔 1~10 중량%, 아크릴 수지 1~97 중량%, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 1~97 중량%, 및 천연 수지 1~97 중량%를 혼합함으로써 이루어진 바인더를 첨가하여 혼합하는 단계; 및
    - 상기 혼합물을 교반하는 단계를 포함하는
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계의 교반 시에, 혼합물에 칼륨 백반을 첨가하여 혼합하는 단계를 더 포함하는
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계 및 ⅱ) 단계에 있어서, 교반은 각각 1~10 시간 동안 이루어지는
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 ⅰ) 단계에서, 혼합물을 방치하여 숙성시키는 단계는 교반이 완료된 혼합물을 4일 내지 10일 동안 유지시킴으로써 이루어지는
    친환경 세라믹 수지 도료 조성물의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 세라믹 도기 분말은 고령토를 1100℃ 이상 1300℃ 미만의 온도에서 소성하여 만들어진 도기를 0 초과 50 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어진 것이며, 상기 세라믹 자기 분말은 고령토를 1300℃ 이상 1350℃ 이하의 온도에서 소성하여 만들어진 자기를 0 초과 40 메쉬 이하의 크기로 분쇄하여 얻어진 것인
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