KR102068927B1

KR102068927B1 - 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물

Info

Publication number: KR102068927B1
Application number: KR1020190047539A
Authority: KR
Inventors: 황정식
Original assignee: 황정식
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2020-01-21

Abstract

본 발명에 따른 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물 및 이의 제조 방법으로서, 전체 도료 조성물 중량 대비, 황토 30 내지 50중량%, 복합 수지 20 내지 35중량%, 안료 5 내지 15중량%, 용제 15 내지 25중량%, 기타첨가제 1 내지 15중량%의 혼합물로 이루어지되, 상기 기타첨가제는 전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 80중량%, 경화촉진제 20 내지 40중량%, 레벨링제 20 내지 70중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물{PAINT COMPOSITION FOR SHIP AND AIRCRAFT USING YELLOW SOIL}

본 발명은 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 선박 및 항공기용 도료 조성물에 황토를 포함함으로써 염분 및 수분의 노출로 인한 산화 및 부식으로부터 보호함과 동시에 항균 및 살균 작용과 공기 정화 효과를 제공할 수 있어 친환경적이며 습기를 흡수하였다가 건조할 때 습기를 방출할 수 있어 사계절 내내 쾌적한 온도를 유지하는데 도움이 될 수 있는, 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

선박은 강한 일광과 함께 염분이 포함된 바다에서 장시간 운전하기 때문에 산화 및 부식에 노출되어 있으며, 항공기는 높은 고도에서 장시간 비행하기 때문에 지상보다 더욱 강력한 자외선에 노출되며 비와 눈 같은 험한 기상 조건에 노출된다. 이때, 선박 및 항공기의 산화 및 부식을 방지하고, 물리적인 마찰에 의한 마모를 방지함과 동시에 내구성을 향상시키기 위해서는 선박과 항공기의 표면에 도장을 입히는 과정이 필요하다.

이러한 도장은 도료를 표면에 도포함으로써 진행할 수 있으며, 도장은 물리적인 보호뿐 아니라 군용으로 사용 시 위장이나, 선박과 항공기의 소유권을 나타내는 아이덴티티(Identity)로서 강조하고 싶을 때 적용될 수 있다.

이때, 황토를 이용한 페인트에 관한 선행기술로서 한국 등록 특허 제 10-0595382호(발명의 명칭 : 건축 자재용 황토 페인트 조성물)가 등록되어 있다.

상기 선행기술은 황토 100중량부에 대하여 셀룰로오스에 메틸기, 하이드록시 에틸기 또는 하이드록시 프로필기가 도입된 수용성 셀룰로오스 유도체 0.2∼5중량부, 펄프 1∼7.5중량부 및 물 80∼150중량부를 포함하며, 상기 황토ㅇ수용성 셀룰로오스 유도체 및 펄프로 구성된 3성분이 서로 망상구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 건축 자재용 황토 페인트 조성물을 제시하고 있다.

상기 선행기술에 따르면 황토를 포함하여 건축 자재용 페인트를 제조함으로써 주거 환경의 오염 문제 해결에 도움이 될 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 증점제, 레벨링제 등의 기타 첨가물을 포함하지 않아 페인트의 흐름성, 두께 등의 도장 작업의 편리성을 고려하지 않았다는 단점이 있다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 증점제, 레벨링제 등의 기타첨가제를 포함한 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 선박 및 항공기용 도료 조성물에 황토를 포함함으로써 염분 및 수분의 노출로 인한 산화 및 부식으로부터 보호함과 동시에 항균 및 살균 작용과 공기 정화 효과를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 난연 또는 불연성을 가지는 도료 조성물을 제조함으로써 화재를 예방할 수 있고 화재의 발생 시 이의 확산을 방지할 수 있으며 보온과 단열 성능 또한 향상될 수 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 제 1 복합체와 제 2 복합체를 혼합하여 복합 수지를 제조함으로써 접착성 및 내구성, 물성과 열적, 기계적 성능이 향상된 도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 방청기능을 제공할 수 있는 안료를 제조함으로써 물과 공기의 빈번한 노출로 인한 산화 및 부식을 방지하는데 도움을 주는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 기타첨가제에 경화촉진제를 추가적으로 포함함으로써 도료 조성물이 선박 및 항공기에 도포되었을 경우 도막의 형성을 촉진하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 기타첨가제는 흡착제를 추가적으로 포함함으로써 선박 및 항공기 주변의 유해 공기를 효과적으로 저감시킬 수 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물 및 이의 제조 방법은, 전체 도료 조성물 중량 대비, 황토 30 내지 50중량%, 복합 수지 20 내지 35중량%, 안료 5 내지 15중량%, 용제 15 내지 25중량%, 기타첨가제 1 내지 15중량%의 혼합물로 이루어지되, 상기 기타첨가제는 전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 80중량%, 레벨링제 20 내지 70중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 복합체는, 전체 1차 물질 중량 대비, 에폭시 수지 95 내지 99중량%, 개질 탄소나노튜브 1 내지 5중량%를 혼합한 뒤 40 내지 70℃에서 5 내지 8시간 동안 가열한 후 1차 물질을 제조하는, 1차 물질 제조 단계; 전체 2차 물질 중량 대비, 상기 1차 물질 65 내지 80중량%, 경화제 20 내지 35중량%를 혼합한 후 70 내지 90℃에서 10 내지 30분 동안 가열하여 2차 물질을 제조하는, 2차 물질 제조 단계; 상기 2차 물질을 100 내지 150℃에서 1 내지 5시간 동안 가열하여 제 1 복합체를 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 개질 탄소나노튜브는, 전체 제 1 용액 중량 대비, 질산 95 내지 99.5중량%, 탄소나노튜브 0.5 내지 5중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는, 제 1 용액 제조 단계; 상기 제 1 용액을 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 동안 초음파를 주사한 뒤 물을 통해 2 내지 5회 세척 및 건조하여 제 1 물질을 수득하는, 제 1 물질 수득 단계; 전체 제 2 용액 중량 대비, 상기 제 1 물질 0.5 내지 5중량%, 질산 25 내지 50중량%, 황산 45 내지 70중량%을 혼합하여 제 2 용액을 제조하는, 제 2 용액 제조 단계; 상기 제 2 용액을 70 내지 90℃에서 4 내지 8시간 동안 초음파를 주사한 뒤 물을 통해 2 내지 5회 세척 및 건조하여 제 2 물질을 수득하는, 제 2 물질 수득 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 제 2 물질 수득 단계 이후에는, 전체 제 3 용액 중량 대비, 상기 제 2 물질 0.5 내지 5중량%, 다이메틸폼아마이드(DMF) 5 내지 25중량%, 티오닐클로라이드(thionyl chloride) 70 내지 90중량%를 혼합한 뒤 60 내지 90℃에서 60 내지 80시간 동안 가열하여 제 3 용액을 제조하는, 제 3 용액 제조 단계; 상기 제 3 용액을 여과하여 건조한 뒤 제 3 물질을 수득하는, 제 3 물질 수득 단계; 전체 제 4 용액 중량 대비, 상기 제 3 용액 20 내지 40중량%, 트리에탄올아민(TEA) 30 내지 50중량%, 에틸렌디아민(EDA) 30 내지 50중량%을 혼합한 뒤 100 내지 150℃에서 60 내지 80시간 동안 가열하여 제 4 용액을 제조하는, 제 4 용액 제조 단계; 상기 제 4 용액을 에탄올을 통해 5 내지 10회 세척한 뒤 20 내지 30℃에서 건조하여 개질 탄소나노튜브를 완성하는 단계;를 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물 및 이의 제조 방법은,

1) 염분 및 수분의 노출로 인한 산화 및 부식으로부터 보호함과 동시에 항균 및 살균 작용과 공기 정화 효과를 제공할 수 있으며 습기를 흡수하였다가 건조할 때 습기를 방출할 수 있어 사계절 내내 쾌적한 온도를 유지할 수 있도록 할 수 있고,

2) 난연 또는 불연성을 가지는 도료 조성물을 제조함으로써 화재를 예방할 수 있고 화재의 발생 시 이의 확산을 방지할 수 있으며 보온과 단열 성능 또한 향상될 수 있으며,

3) 접착성 및 내구성, 물성이 우수하고 열적, 기계적, 전기적 성능이 향상될 수 있고,

4) 방청기능이 부여되어 물과 공기의 빈번한 노출로 인한 산화 및 부식을 방지하는데 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라,

5) 도료 조성물이 선박 및 항공기에 도포되었을 경우 도막의 형성을 촉진함과 더불어,

6) 선박 및 항공기 주변의 유해 공기를 효과적으로 저감시킬 수 있고, 동시에 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 도료 조성물의 구성을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 복합 수지를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 경화촉진제를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 흡착제를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 조성물을 대상으로 실험을 수행한 결과를 나타낸 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

이때, 이러한 선박 및 항공기용 도료 조성물에 황토를 포함함으로써 황토 고유의 색을 냄과 동시에 친환경적인 도료를 제조할 수 있다.

이러한 황토는 항균 및 살균 작용과 공기 정화 효과를 제공할 수 있어 친환경적이며 습기를 흡수하였다가 건조할 때 습기를 방출할 수 있어 사계절 내내 쾌적한 온도를 유지하는데 도움이 될 수 있는 물질이다.

더하여, 황토는 무기질로서 불연 또는 난연성의 성질을 가지게 되어 선박 및 항공기에 적용되었을 경우 화재를 예방할 수 있으며, 화재의 발생 시 이의 확산을 방지할 수 있게 된다. 더하여, 황토는 보온과 단열 성능을 가지고 있어 항공기 및 선박의 열 보존성을 향상시킬 수 있다.

따라서 본 발명에서는 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물을 제조하기로 한다.

도 1은 본 발명의 도료 조성물의 구성을 나타낸 개념도이다.

본 발명의 도료 조성물은 전체 도료 조성물 중량 대비, 황토 30 내지 50중량%, 복합 수지 20 내지 35중량%, 안료 5 내지 15중량%, 용제 15 내지 25중량%, 기타첨가제 1 내지 15중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.

여기서, 황토는 원적외선 음이온 배출이 탁월하며 항균 및 살균 작용과 공기정화 효과가 좋아 친환경적인 재료이며, 항습 효과가 있어 결로나 곰팡이의 서식을 방지할 수 있다. 또한, 복합 수지는 점성이 있는 물질로서 도료 조성물의 접착성을 부여하는 역할을 수행하고, 경화되어 광택을 내는 코팅층을 형성시킬 수 있는 물질이며, 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다. 더하여, 안료는 도료 조성물에 색(色)을 부여하는 물질로서 도료 조성물의 접착력 향상에 도움을 주며 산화 방지 및 내구성 향상에 도움을 줄 수 있는 물질이며, 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다. 또한, 용제는 상술한 성분들을 용해하는 성질을 가진 물질로, 도료 조성물의 점도를 조정하는 역할을 수행한다. 이러한 용제는 탄화수소계 용제인 백동유, 톨루엔(Toluene), 크실렌(Xylene) 및 에스테르계 용제인 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 부틸아세테이트(Butyl acetate), 아밀아세테이트(Amyl acetate)가 사용될 수 있으며, 단독으로 사용되거나 복수개 이상의 혼합으로 사용될 수도 있다.

이때, 상술한 기타첨가제는 전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 80중량%, 레벨링제 20 내지 70중량%의 혼합물로 이루어 질 수 있다. 여기서, 증점제(Viscosifier agent)는 유기벤토나이트(Organic Bentonite), 알루미늄스테아레이트(Aluminium stearate), 알루미늄옥테이트(Aluminium octate) 등이 사용될 수 있고, 도료 조성물의 흐름성을 낮출 수 있는 물질로서 도료 조성물의 성분들을 그물의 구조를 이루게 하여 점성을 낮추며, 이로 인해 도료 조성물의 도장 시 흐름이나 맺힘을 방지하고 도막의 두께를 두껍게 조절할 수 있고 도장 작업 시 작업성을 개량할 수 있다. 또한, 레벨링제(Leveling agent)는 도료 조성물의 건조 과정 중 발생하는 용제 증발, 고분자량화에 따른 점성의 변화, 표면장력의 변화에 의한 붓 자국, 분화구현상, 핀 홀 등의 도막 결함이 생길 수 있는데 이를 방지하기 위한 것으로서 도막의 표면을 조정할 수 있는 표면 조정제이며, 폴리아크릴산알킬(Poly alkyl acrylate), 폴리알킬비닐에테르(Polyalkyl vinyl ether), 셀룰로오즈 아세테이트 부틸레이트(Cellulose acetate butylate), 디메틸 폴리실록산(di-methyl polysiloxane), 메틸페닐 폴리실록산(Methyl phenyl polysiloxane)이 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 복합 수지를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.

상술한 복합 수지는 전체 수지 중량 대비, 제 1 복합체 30 내지 70중량%, 제 2 복합체 30 내지 70중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.

이때, 제 1 복합체는 1차 물질 제조 단계(S100), 2차 물질 제조 단계(S110), 제 1 복합체 완성 단계(S120)를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 1차 물질 제조 단계(S100)는 전체 1차 물질 중량 대비, 에폭시 수지 95 내지 99중량%, 개질 탄소나노튜브 1 내지 5중량%를 혼합한 뒤 40 내지 70℃에서 5 내지 8시간 동안 가열한 후 1차 물질을 제조하는 과정이다. 이때, 에폭시 수지는 시중에 파는 에폭시 수지를 사용할 수 있으며, 제 1 복합체의 기지로서 역할을 수행한다. 더하여, 개질 탄소나노튜브는 탄소나노튜브를 개질한 것으로서 준금속(semi-metal)의 성질을 가지며, 제 1 복합체의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 물질이다. 이러한 개질 탄소나노튜브의 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다.

다음, 2차 물질 제조 단계(S110)는 전체 2차 물질 중량 대비, 1차 물질 65 내지 80중량%, 경화제 20 내지 35중량%를 혼합한 후 70 내지 90℃에서 10 내지 30분 동안 가열하여 2차 물질을 제조하는 과정이다. 여기서, 경화제는 4.4′-Diamino diphenyl methane(DDM)이 사용될 수 있으며, 1차 물질을 경화시킴으로써 점도성을 부여할 수 있는 물질이다.

마지막으로, 제 1 복합체 완성 단계(S120)는 2차 물질을 100 내지 150℃에서 1 내지 5시간 동안 가열하여 제 1 복합체를 완성하는 과정이다.

이러한 과정을 통해 제조된 제 1 복합체는 에폭시의 물성에 나노 복합재료를 더하여 접착성 및 내구성, 물성이 우수하고 따라서 선박, 항공기를 포함한 전기, 전자, 토목, 건축 등의 다양한 분야에서 도료의 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.

기본적으로, 탄소나노튜브는 열적, 기계적, 전기적 성질이 매우 우수한 물질로서 높은 복원력과 낮은 중량 밀도를 갖고, 기계적 성질로는 강철보다 뛰어나며, 열전도율은 다이아몬드와 유사한 전도성을 가지고, 구리에 비해 우수한 전기 전도도를 갖는 물질이다. 이때 후술할 과정을 통해 탄소나노튜브를 개질하게 되면 탄소나노튜브의 열적, 기계적, 전기적 성질이 향상될 수 있다.

이러한 개질 탄소나노튜브는 제 1 용액 제조 단계, 제 1 물질 수득 단계, 제 2 용액 제조 단계, 제 2 물질 수득 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 제 1 용액 제조 단계는 전체 제 1 용액 중량 대비, 질산 95 내지 99.5중량%, 탄소나노튜브 0.5 내지 5중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 과정이며, 제 1 물질 수득 단계는 제 1 용액을 50 내지 70℃에서 1 내지 3시간 동안 초음파를 주사한 뒤 물을 통해 2 내지 5회 세척 및 건조하여 제 1 물질을 수득하는 과정이다. 이러한 과정은 탄소나노튜브에 관능기를 도입하기 위하여 깨끗하게 정제하여 전처리하는 과정이며, 여기서 탄소나노튜브는 상술한 제 1 복합체를 기계적으로 강화시킬 수 있는 강화제로서 역할을 수행한다.

다음, 제 2 용액 제조 단계는 전체 제 2 용액 중량 대비, 제 1 물질 0.5 내지 5중량%, 질산 25 내지 50중량%, 황산 45 내지 70중량%을 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 과정이며, 제 2 물질 수득 단계는 제 2 용액을 70 내지 90℃에서 4 내지 8시간 동안 초음파를 주사한 뒤 물을 통해 2 내지 5회 세척 및 건조하여 제 2 물질을 수득하는 과정이다. 이 과정은 제 1 물질에 강산(질산, 황산)을 혼합함으로써 산 처리하는 과정으로서 제 1 물질의 표면에 카복실 그룹(Carboxyl group)의 기능기가 도입될 수 있다.

이러한 과정을 통해 탄소나노튜브의 표면에 카복실 그룹을 도입함으로써 기존의 탄소나노튜브보다 열적, 기계적 성능이 더 향상될 수 있도록 할 수 있다.

이에 더하여, 상술한 제 2 물질 수득 단계 이후에는 제 3 용액 제조 단계, 제 3 물질 수득 단계, 제 4 용액 제조 단계, 개질 탄소나노튜브 완성 단계를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

먼저, 제 3 용액 제조 단계는 전체 제 3 용액 중량 대비, 제 2 물질 0.5 내지 5중량%, 다이메틸폼아마이드(DMF) 5 내지 25중량%, 티오닐클로라이드(thionyl chloride) 70 내지 90중량%를 혼합한 뒤 60 내지 90℃에서 60 내지 80시간 동안 가열하여 제 3 용액을 제조하는 과정이며, 제 3 물질 수득 단계는 제 3 용액을 여과하여 건조한 뒤 제 3 물질을 수득하는 과정이다. 여기서, 티오닐클로라이드는 수분에 약하기 때문에 THF를 이용하여 충분히 희석한 뒤 상온의 진공 오븐에서 건조하여 사용하는 것이 바람직하며, 이 과정은 상술한 카복실 그룹(Carboxyl group)에 아민 그룹(amine group)이 잘 도입될 수 있도록 전처리하는 과정이다.

다음, 제 4 용액 제조 단계는 전체 제 4 용액 중량 대비, 제 3 용액 20 내지 40중량%, 트리에탄올아민(TEA) 30 내지 50중량%, 에틸렌디아민(EDA) 30 내지 50중량%을 혼합한 뒤 100 내지 150℃에서 60 내지 80시간 동안 가열하여 제 4 용액을 제조하는 과정으로서, 상술한 카복실 그룹(Carboxyl group)에 아민 그룹(amine group)을 도입하기 위해 진행된다. 여기서, 트리에탄올아민과 에틸렌디아민은 개질 탄소나노튜브의 제조 속도를 촉진하는 촉매로서 역할을 수행할 수 있다.

마지막으로, 개질 탄소나노튜브 완성 단계는 제 4 용액을 에탄올을 통해 5 내지 10회 세척한 뒤 20 내지 30℃에서 건조하여 개질 탄소나노튜브를 완성하는 과정이다. 이러한 단계들을 통해 제조된 개질 탄소나노튜브는 기존의 탄소나노튜브에 카복실 그룹(Carboxyl group)에 아민 그룹(amine group)가 추가적으로 포함되어 열적, 기계적, 전기적 성질이 향상될 수 있다. 따라서 제 1 복합체의 재료로 사용되어 제 1 복합체의 물리적 성질을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

이어서, 제 2 복합체는 1차 용액 제조 단계, 2차 용액 제조 단계, 제 2 복합체 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 1차 용액 제조 단계는 전체 1차 용액 중량 대비, 폴리비닐아세테이트 에멀젼 10 내지 25 중량%, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 75 내지 90 중량%을 혼합한 뒤 30 내지 60℃에서 10 내지 40분 간 교반하여 1차 용액을 제조하는 과정으로서, 이 단계를 통해 에틸렌초산비닐 공중합체와 폴리비닐아세테이트 에멀젼이 반응하여 점성을 가지게 된다. 이때, 1차 용액의 제조 편의성 및 혼합성을 높이기 위해 1차 용액의 제조 전에 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 먼저 반응기에 투입하고 20 내지 40℃에서 10 내지 30분 간 교반하는 전처리 과정을 수행할 수도 있다.

다음, 2차 용액 제조 단계는 전체 2차 용액 중량 대비, 1차 혼합물 60 내지 80 중량%, 라우릴메타크릴레이트(LMA) 20 내지 40 중량%를 투입하고 20 내지 50℃에서 30 내지 50분 간 교반하여 2차 용액을 제조하는 과정이다.

이러한 라우릴메타크릴레이트(LMA)의 첨가를 통해 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)와 폴리비닐아세테이트 에멀젼의 낮은 기계적 강도를 보완하며, 결과적으로 도료 조성물에 포함되어 기계적 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

마지막으로, 제 2 복합체 완성 단계는 전체 제 2 복합체 중량 대비 2차 용액 80 내지 95 중량% 및, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 5 내지 20 중량%를 투입하고 30 내지 50℃에서 30 내지 200분 간 교반하여 제 2 복합체를 완성하는 과정이다. 여기서, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)은 발수 및 발유성을 보유한 물질로서 강도 향상 및 내열성, 발수성, 발유성의 성질을 제공한다.

이러한 과정을 통해 제조된 제 2 복합체는 제 1 복합체와 혼합되어 도료 조성물에 포함됨으로써 도료 조성물의 접착성을 향상시킴과 동시에 기계적 강도 및 내구성 또한 향상시킬 수 있다.

본 발명이 적용될 선박 및 항공기는 물과 공기에 빈번하게 노출되기 때문에 표면이 부식될 위험이 높다. 따라서 도료 조성물의 안료에 방청 기능(anticorrosive, 금속에 녹이 발생하는 것을 방지하는 것)을 할 수 있는 안료를 제조하여 함유함으로써 이러한 부식 현상을 방지할 수 있다.

이러한 안료는 서브 용액 제조 단계, 안료 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 서브 용액 제조 단계는 전체 서브 용액 중량 대비, 물 95 내지 99.9중량%, 마이카(mica) 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 서브 용액을 제조하는 과정이다. 여기서, 마이카는 나노 수준의 크기를 가지는 물질로서 표면 광택도가 뛰어날 뿐만 아니라 진주광택 효과를 제공할 수 있는 물질로서 고급 안료 많이 사용되는 물질이다.

다음, 안료 완성 단계는 전체 안료 중량 대비, 서브 용액 65 내지 80중량%, 질산아연 10 내지 25중량%, 인산 5 내지 15중량%, 0.5M 수산화칼륨을 혼합한 후 60 내지 80℃에서 1 내지 3시간 동안 가열하여 안료를 완성하는 과정이다. 이때, 0.5M 수산화칼륨은 안료의 pH 조절을 위하여 첨가되었으며, 안료의 pH는 5.5 내지 6.0이 바람직하다.

여기서, 서브 용액 내의 마이카와 인산이 먼저 반응하게 되고, 이러한 인산과 질산아연이 반응하여 인산아연이 되는 것이다. 최종적으로, 마이카의 표면에는 인산과 질산아연이 반응한 결과인 인산아연이 코팅되게 되는 것이다. 이러한 인산아연은 부식을 방지할 수 있는 방청 성능을 부여할 수 있다. 더하여, 인산과 반응하지 못한 미반응 물질인 질산아연은 0.5M 수산화칼륨과 반응하여 산화아연을 생성하게 되고, 이러한 산화아연 또한 방청기능을 부여할 수 있다.

도 3은 본 발명의 경화촉진제를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.

다른 실시예로서, 상술한 기타첨가제는 경화촉진제를 추가적으로 포함하여 도료 조성물이 선박 및 항공기에 도포되었을 경우 도막의 형성을 촉진할 수 있다.

구체적으로, 기타첨가제는 경화촉진제를 추가적으로 포함하되, 전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 60중량%, 레벨링제 20 내지 40중량%, 상기 경화촉진제 20 내지 40중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.

이러한 경화촉진제는 중간 용액 제조 단계(S200), 중간 물질 수득 단계(S210), 경화촉진제 완성 단계(S220)를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 중간 용액 제조 단계(S200)는 전체 중간 용액 중량 대비, 테트라하이드로퓨란(THF) 70 내지 85중량%, MDI(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate) 1 내지 15중량%, 페놀 1 내지 15중량%, DBTDL(Dibutyltin dilaurate) 0.01 내지 5중량%을 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 4 내지 8시간 동안 가열하여 중간 용액을 제조하는 과정으로서, 아르곤 공기의 주입 하에 과정이 진행되는 것이 바람직하다.

여기서, THF는 유기 용매로서 역할을 수행하며, 이소시아네이트계의 대표적인 물질인 MDI는 이소시아네이트기(-NCO)를 가지고 있어서 페놀의 하이드록시기(-OH)와 반응하여 후술할 중간 물질이 생성되게 된다. 더하여, DBTDL는 경화촉진제의 제조 속도를 촉진하는 촉매로서 역할을 수행한다.

이후, 중간 물질 수득 단계(S210)는 중간 용액을 여과한 뒤 여과물을 수득한 후 물로 1 내지 3회 세척한 뒤 60 내지 80℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하여 중간 물질을 수득하는 과정이다. 상술하였듯이, 생성된 중간 물질은 MDI와 페놀의 반응으로 인한 생성물이다.

마지막으로, 경화촉진제 완성 단계(S220)는 전체 경화촉진제 중량 대비, 중간 물질 10 내지 40중량%, 디에틸렌트리아민(DETA) 60 내지 90중량%를 혼합하여 경화촉진제를 완성하는 과정이다. 여기서, 디에틸렌트리아민은 도료 조성물을 경화시킬 수 있는 경화 보조제로서 사용되었으며, 중간물질과 혼합되어 도료 조성물의 경화 속도를 효과적으로 촉진시킬 수 있다. 이러한 과정을 통해 제조된 경화촉진제는 도료 조성물에 추가적으로 포함됨으로써 도료 조성물의 경화 반응을 촉진할 수 있으며, 경화 반응을 더욱 촉진하기 위해서는 질소 분위기 하에 110 내지 130℃로 가열하며 혼합해 주는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 흡착제를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.

이에 더하여, 기타첨가제는 흡착제를 추가적으로 포함하여 선박 및 항공기 주변의 유해 공기를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

일반적으로, 항공기나 선박의 내부는 매우 넓기 때문에 외부와의 환기가 잘 안되며 먼 거리를 장시간 운전하기 때문에 유해 방사 물질인 라돈을 포함한 여러 유해 공기에 노출될 위험이 높다. 따라서 흡착제를 기타첨가제에 추가적으로 포함함으로써 이러한 유해 물질을 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있다.

구체적으로, 흡착제를 포함한 기타첨가제는 전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 50중량%, 레벨링제 20 내지 30중량%, 경화촉진제 20 내지 30중량%, 상기 흡착제 10 내지 20중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.

이러한 흡착제는 준비 물질 제조 단계(S230), 흡착제 완성 단계(S240)를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 준비 물질 제조 단계(S230)는 전체 준비 물질 중량 대비, 제올라이트 분말 20 내지 50중량%, 이산화티탄 20 내지 50중량%, 산화칼슘 1 내지 15중량%, 게르마늄 1 내지 15중량%을 혼합하여 준비 물질을 제조하는 과정이다. 이때, 제올라이트는 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생겨난 무기 고분자 광물질로서 불포화 탄화수소 및 극성물질을 강하게 흡착하는 성질을 가지고 있으며, 세공경을 가지고 있기 때문에 미세 분자를 선택적으로 흡착하는 흡착제로서 역할을 수행한다. 또한, 이산화티탄(TiO₂)은 매우 안정하여 환경 및 인체에 무해한 물질로서 일반적으로 항균성이 있어 환경 개선제로서 많이 사용되는 물질이다. 더하여, 산화칼슘은 인체에 유해한 물질인 인과 황을 제거하는 기능을 제공할 수 있으며, 게르마늄은 중금속을 해독하는 작용을 수행할 수 있는 물질이다.

마지막으로, 흡착제 완성 단계(S240)는 전체 흡착제 중량 대비, 준비 물질 60 내지 80중량%, 물 20 내지 40중량%을 혼합한 후 0 내지 15℃에서 40 내지 80분 동안 혼합하여 흡착제를 완성하는 과정이다.

이러한 과정을 통해 제조된 흡착제는 도료 조성물에 포함되어 선박 및 항공기에 도포됨으로써 유해 물질 및 공기를 효과적으로 흡착하여 제거하는데 도움을 줄 수 있고, 동시에 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 대조예를 들어 비교함으로서 설명하기로 한다. 후술될 실시예 및 대조예에 대해서는 25명의 평가단이 본 발명의 도료 조성물을 관찰한 후 평가하여 본 발명의 도료 조성물의 도막과 시판 도료 조성물의 도막의 경화 속도 및 오염 물질 제거 효능을 각각 매우 좋음(5), 좋음(4), 보통(3), 나쁨(2), 매우 나쁨(1)의 5단계로 평가하여 그 평균점을 판정하였다.

이때 경화 속도는 평가단이 본 발명의 도료 조성물이 도포된 후 시간이 경과됨에 따라 도막이 형성되는 속도를 관찰한 뒤 평가한 것이고, 오염 물질 제거 효능은 본 발명의 도료 조성물의 도막이 도포되기 전 후의 주변 오염 공기를 측정한 뒤 오염 물질의 제거 효능을 평가한 것이다.

본 발명의 도료 조성물이 도포된 후 도막이 형성되는 속도(즉, 경화 속도)가 빠를수록 매우 좋음(5)에 가깝게, 도료 조성물이 도포된 후 도막이 형성되는 속도(즉, 경화 속도)가 느릴수록 매우 나쁨(1)에 가깝게 평가하도록 하였다.

또한, 본 발명의 도료 조성물이 도포되기 전 후의 오염 농도 변화가 클수록(즉, 오염 물질이 잘 제거되었을수록) 매우 좋음(5)에 가깝게, 도료 조성물이 도포되기 전 후의 오염 농도 변화가 작을수록(즉, 오염 물질이 잘 제거되지 않았을수록) 매우 나쁨(1)에 가깝게 평가하도록 하였다. (오염 물질 제거 효능)

<실시예 1>

황토 50g, 복합 수지 25g, 안료 10g, 용제 20g, 증점제 3g, 레벨링제 3g을 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.

도료 조성물에 경화촉진제 3g, 흡착제 3g을 추가적으로 포함하였다.

<실시예 2>

실시예 1에서 경화촉진제 3g을 첨가하는 과정을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도료 조성물을 제조한다.

<실시예 3>

실시예 1에서 흡착제 3g을 첨가하는 과정을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도료 조성물을 제조한다.

<대조예>

시판 도료 조성물.

<본 발명의 도료 조성물을 대상으로 실험을 수행한 결과를 나타낸 표>

도 5는 본 발명의 조성물을 대상으로 실험을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5에 나타난 바를 통해, 평가단이 실시예와 대조예를 관찰 및 측정한 후 경화 속도, 오염 물질 제거 효능을 평균 점수로 표현하여 표로 나타낸 것이며, 앞서 설명과 같이 실시예 1 내지 3는 대조예와 비교하여 높은 평가 점수를 얻었다. 따라서 본 발명의 도료 조성물(실시예 1 내지 3)은 대조예인 시판 도료 조성물 보다 경화 속도가 ????르며 오염 물질 제거 효능이 더욱 좋다는 것을 알 수 있다.

이를 통해 경화촉진제 및 흡착제를 제조하는 단계의 중요성을 파악할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물 및 이의 제조 방법을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

S100: 1차 물질 제조 단계 S110: 2차 물질 제조 단계
S120: 제 1 복합체 완성 단계 S130: 1차 용액 제조 단계
S140: 2차 용액 제조 단계 S150: 제 2 복합체 완성 단계
S200: 중간 용액 제조 단계 S210: 중간 물질 수득 단계
S220: 경화촉진제 완성 단계 S230: 준비 물질 제조 단계
S240: 흡착제 완성 단계

Claims

황토를 이용한 선박 및 항공기용 도료 조성물로서,
전체 도료 조성물 중량 대비, 황토 30 내지 50중량%, 탄소나노튜브를 포함한 복합 수지 20 내지 35중량%, 안료 5 내지 15중량%, 용제 15 내지 25중량%, 기타첨가제 1 내지 15중량%의 혼합물로 이루어지되,
상기 기타첨가제는 전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 80중량%, 레벨링제 20 내지 70중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 복합 수지는,
전체 복합 수지 중량 대비, 상기 탄소나노튜브를 포함한 제 1 복합체 30 내지 70중량%, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 포함한 제 2 복합체 30 내지 70중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.
삭제
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삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 안료는,
전체 서브 용액 중량 대비, 물 95 내지 99.9중량%, 마이카(mica) 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 서브 용액을 제조하는, 서브 용액 제조 단계;
전체 안료 중량 대비, 서브 용액 65 내지 80중량%, 질산아연 10 내지 25중량%, 인산 5 내지 15중량%, 0.5M 수산화칼륨을 혼합한 후 60 내지 80℃에서 1 내지 3시간 동안 가열하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 기타첨가제는,
경화촉진제를 추가적으로 포함하되,
상기 경화촉진제를 포함한 상기 기타첨가제는,
전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 60중량%, 레벨링제 20 내지 40중량%, 상기 경화촉진제 20 내지 40중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.
제 8항에 있어서,
상기 경화촉진제는,
전체 중간 용액 중량 대비, THF 70 내지 85중량%, MDI 1 내지 15중량%, 페놀 1 내지 15중량%, DBTDL 0.01 내지 5중량%을 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 4 내지 8시간 동안 가열하여 중간 용액을 제조하는, 중간 용액 제조 단계;
중간 용액을 여과한 뒤 여과물을 물로 1 내지 3회 세척한 뒤 60 내지 80℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하여 중간 물질을 수득하는, 중간 물질 수득 단계;
전체 경화촉진제 중량 대비, 중간 물질 10 내지 40중량%, 디에틸렌트리아민(DETA) 60 내지 90중량%를 혼합하여 경화촉진제를 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.
제 8항에 있어서,
상기 기타첨가제는,
흡착제를 추가적으로 포함하되,
상기 흡착제를 포함한 상기 기타첨가제는,
전체 기타첨가제 중량 대비, 증점제 30 내지 50중량%, 레벨링제 20 내지 30중량%, 경화촉진제 20 내지 30중량%, 상기 흡착제 10 내지 20중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.
제 10항에 있어서,
상기 흡착제는,
전체 준비 물질 중량 대비, 제올라이트 분말 20 내지 50중량%, 이산화티탄 20 내지 50중량%, 산화칼슘 1 내지 15중량%, 게르마늄 1 내지 15중량%을 혼합하여 준비 물질을 제조하는, 준비 물질 제조 단계;
전체 흡착제 중량 대비, 상기 준비 물질 60 내지 80 중량%, 물 20 내지 40 중량%를 0 내지 15℃에서 40 내지 80분 동안 혼합하여 흡착제를 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 선박 및 항공기용 도료 조성물.