KR102294159B1 - 수용성 코팅 불연도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용성 코팅 불연도료 조성물에 관한 것으로, 폴리에스테르폴리올 수지 25~30중량%, 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼 20~25중량%, 아크릴레이트 수지 15~20중량%, 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지 5~10중량%, 실리카 에어로겔 5~10중량%, 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체 1~5중량%, 난연제 1~5중량%, 혼합수 20~25중량% 및 첨가제 1~3중량%를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 실내 환경 오염물질을 감소시킬 뿐만 아니라 불연성능, 내구성, 내충격성, 피도면과의 접착성, 항균성능 및 탈취성능이 우수한 장점이 있다.

Description

수용성 코팅 불연도료 조성물{Watersoluble Fire Proof Paint for Coating}
본 발명은 수용성 코팅 불연도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내 공기질을 개선할 뿐만 아니라 불연성능, 내구성, 내충격성, 피도면과의 접착성, 항균성능 및 탈취성능이 우수한, 수용성 코팅 불연도료 조성물에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOC)은 자동차 배기가스와 함께 또 다른 오염물질인 오존을 지속적으로 발생시켜 공기 중 오존 농도를 상승시키는 원인이 된다. 오존은 휘발성 유기화합물이 햇빛과 반응하여 생성되므로 휘발성 유기화합물의 저감 없이는 오존 생성을 억제하기 어려운 상황이다. 이와 같은 휘발성 유기화합물로는 아세트알데히드, 아세틸렌, 벤젠, 부탄, 1,3-부타디엔, 메탄올, 에틸렌, 포름알데히드 등이 있으며, 이는 우리 일상에서 많이 쓰이는 유기용제에 다량 포함되어 있다.
특히, 페인트, 유성도료 등에서 이와 같은 휘발성 유기화합물이 많이 발생하고, 이 중 벤젠, 할로겐화 탄화수소 등 일부는 발암성을 가지고 있으며, 휘발유 등 유류에 다량 함유된 벤젠 및 1,3-부타디엔의 경우에는 백혈병을 유발하기도 한다.
이에 환경부는 수도권 대기환경 개선과 친환경 도료의 개발 및 활성화를 조기에 정착시키기 위해 현행 기준을 대폭 강화하였고, 국민 건강을 위한 국토교통부의 실내공기질 관리법에 따른 휘발성 유기화합물, 톨루엔, 포름알데히드의 규제를 강화하고 있다. 따라서 이 기준을 만족하는 환경 친화형 도료가 필요한 상황이다.
한편, 가구 제조나 건물 인테리어 공사에 사용되는 패널(panel)로서 원목을 사용하게 되면, 일반적으로 원가가 상승하게 되고 가공함에 어려움이 발생하게 된다. 따라서 비용 절감이나 자원 재활용 측면에서 파티클 보드(particle board, PB), 파티클 보드 치장판, 중밀도 섬유판재(medium density fibreboard, MDF), 중밀도 섬유판재 치장판, 합판 등의 가공 합성판재에 도장이나 각종 시트류를 본드로 접착하여 사용하게 된다. 그런데, 파티클 보드, 중밀도 섬유판재 및 합판 등을 제조하는 과정에서도 접착제로 본드가 사용되고 있고, 표면처리용 시트를 접착할 때에도 본드를 사용하고 있으므로, 본드에 포함된 휘발성 유기화합물이 방출되어 새집증후군 등과 같은 문제가 발생되고 있다.
따라서, 각 제조업체들은 친환경 접착제 개발 및 친환경 제조방법을 통해 가구 및 건물 인테리어 내장재로 사용되는 PB, PB 치장판, MDF, MDF 치장판, 합판 등의 합성목재를 생산하고 있으나, 친환경 접착제를 사용함에 따라 합성목재의 제조 시, 원가가 상승하는 문제와 생산성이 저하되는 문제점이 대두되고 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1141046호(2012.07.11.)에는 친환경 수용성 코팅용 도료 및 이를 사용한 표면 코팅방법이 개시되어 있다.
상기 친환경 수용성 코팅용 도료는 인체에 유해한 영향을 끼치지 않는 장점이 있지만, 불연 성능이 미흡한 단점이 있다.
KR 10-1141046 B1 2012.07.11.
본 발명의 목적은 실내 공기질을 개선할 뿐만 아니라 불연성능이 우수한, 수용성 코팅 불연도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내구성, 내충격성, 피도면과의 접착성, 항균성능 및 탈취성능이 우수한, 수용성 코팅 불연도료 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은, 폴리에스테르폴리올 수지 25~30중량%, 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼 20~25중량%, 아크릴레이트 수지 15~20중량%, 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지 5~10중량%, 실리카 에어로겔 5~10중량%, 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체 1~5중량%, 난연제 1~5중량%, 혼합수 20~25중량% 및 첨가제 1~3중량%를 포함하되, 상기 난연제는 적인(Red Phosphorus) 50중량%, 질석 40중량% 및 붕산 10중량%를 포함하며, 상기 혼합수는 바이오세라믹 스톤 정제수 50~60중량%, 플라즈마 처리수 20~30중량% 및 원적외선 처리수 15~25중량%를 포함하며, 상기 바이오세라믹 스톤 정제수는 물 100중량부에 바이오세라믹 스톤 6~10중량부를 넣고 6~8시간 동안 방치한 것을 사용하며, 상기 바이오세라믹 스톤은 진주석 60~70중량%, 견운모 15~25중량% 및 황토 10~20중량%를 포함하는 혼합물을 물에 넣고 혼련한 후 숙성시킨 다음, 1,100~1,200℃의 온도에서 3~4시간 동안 소성시키는, 수용성 코팅 불연도료 조성물을 제공한다.
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 충격강도증진제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되, 상기 충격강도증진제는 스티렌-부타디엔 공중합체 40~50중량%, SIS(Styrene-Isoprene-Styrnene) 30~40중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 10~20중량% 및 클로로프렌 고무 1~5중량%를 포함한다.
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 접착증진제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되, 상기 접착증진제는 칼슘 설포 알루미네이트 40~50중량%, 이산화규소 20~30중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 10~20중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트 10~20중량% 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 1~5중량%를 포함한다.
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 난연성향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되, 상기 난연성향상제는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 30~40중량%, 삼산화안티몬 20~30중량%, 수화알루미늄실리케이트 10~20중량%, 수산화나트륨 10~20중량% 및 수산화마그네슘 1~5중량%를 포함한다.
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 항균향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되, 상기 항균향상제는 단삼발효물 40~50중량%, 어성초발효물 30~40중량%, 일라이트 10~20중량%, 벤토나이트 1~5중량% 및 맥반석 1~5중량%를 포함하며, 상기 단삼발효물은 단삼추출액 100중량부에 유산균 1~5중량부를 첨가하고 20~25℃에서 48~50시간 동안 발효시켜 제조하며, 상기 단삼추출액은 단삼 뿌리 100중량부에 95% 에탄올 800~900중량부를 가하고 4~5시간 동안 가열 환류 추출하고 여과하여 제조하며, 상기 어성초발효물은 어성초추출액 100중량부에 효모 1~5중량부를 첨가하고 40~45℃에서 4~5시간 동안 발효시켜 제조하며, 상기 어성초추출액은 어성초 잎 100중량부에 99% 메탄올 500~600중량부를 가하고 상온에서 12~14시간 동안 교반하여 추출하고 여과하여 제조한다.
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 탈취향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되, 상기 탈취향상제는 축분을 발효시킨 축산퇴비분말 50~60중량%, 이산화티탄 25~35중량% 및 목어석 분말 10~20중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 수용성 코팅 불연도료 조성물은 실내 공기질을 개선할 뿐만 아니라 불연성능, 내구성, 내충격성, 피도면과의 접착성, 항균성능 및 탈취성능이 우수한 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 수용성 코팅 불연도료 조성물을 설명한다.
본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은,
폴리에스테르폴리올 수지 25~30중량%, 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼 20~25중량%, 아크릴레이트 수지 15~20중량%, 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지 5~10중량%, 실리카 에어로겔 5~10중량%, 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체 1~5중량%, 난연제 1~5중량%, 혼합수 20~25중량% 및 첨가제 1~3중량%를 포함한다.
상기 폴리에스테르폴리올 수지는 3 관능기 이상의 다가알콜과, 카르복실기를 포함하는 산을 축합하여 제조되며, 상기 산의 카르복실기 1 당량당 0.5 내지 10.0 당량의 알콜기를 갖도록 포함될 수 있다. 다가알콜은 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 트리메틸올부탄 및 글리세린으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 트리메틸올프로판일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 산의 카르복실기와 결합가능한 알콜을 모두 포함할 수 있다. 사용되는 산은 바람직하게는 다가산이다. 또한, 이와 같이 축합된 폴리에스테르폴리올 수지는 이소시아네이트기를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 폴리에스테르폴리올 수지는 총 분자량이 1,000 내지 20,000일 수 있으며, 바람직하게는 2,000 내지 5,000 일 수 있다. 또한, 폴리에스테르폴리올 수지는 폴리에스테르폴리올 수지의 총 중량에 대하여 25 내지 45 중량%의 고형분을 포함할 수 있다. 고형분을 25 중량% 미만으로 포함하는 경우 도막을 형성하는데 필요한 경도가 낮아져 부착성 및 내마모성이 떨어지는 문제점이 있으며, 고형분을 45 중량% 초과하여 포함하는 경우에는 점도가 높아 도막의 스프레이 공정시 작업성이 저하되어 균일한 도막이 형성되지 않는 문제점이 있다.
상기 폴리에스테르폴리올 수지는 25~30중량% 포함되는 것이 바람직하며, 25중량% 미만 포함되면 도막형성에 문제가 있고, 30중량% 초과 포함되면 도막에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
상기 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼은 폴리우레탄 수지 내에 카보네이트기를 갖는 화합물을 의미하는 것으로, 수평균 분자량이 5000 ~ 30000이고, 연신율이 300 ~ 800%인 것을 사용한다. 수지의 연신률이 상기 범위 보다 낮을 경우 도막의 경도가 높아져 충격성에 열세하며, 높을 경우 점성이 낮아 내오염성, 내스크래치, 내마모성 등의 물성이 저하될 수 있다. 또한, 수평균 분자량이 5000 미만인 경우 분자간 결합력이 강하지 못하여 충격성, 인장강도 등이 떨어지고, 30000을 초과하는 경우 점도가 너무 높아 도료내 다른 원료와의 혼합이 어렵다.
상기 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼은 20~25중량% 포함되는 것이 바람직하며, 20중량% 미만으로 사용되는 경우에는 도막형성에 문제가 있고, 25중량%를 초과하는 경우에는 도막에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
상기 아크릴레이트 수지는 피착면에 대한 부착성을 제공하고 도막의 열 전도율을 최소화하는 역할을 수행한다.
상기 아크릴레이트 수지는 15~20중량% 포함되는 것이 바람직하며, 15중량% 미만 포함되면 피착면과의 접착력이 저하되는 문제가 있고, 20중량% 초과 포함되면 절연 성능이 떨어지는 문제가 있다.
상기 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지(styrene acrylate emulsion)는 치밀한 조직구조를 가지고 있으며, 그 결합력이 우수하여 피착면에 도포시 쉽게 떨어지지 않는 바인더이다.
상기 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지는 5~10중량% 포함되는 것이 바람직하며, 5중량% 미만 포함되면 결합력이 떨어지는 문제가 있고, 10중량% 초과 포함되면 불연 성능이 떨어지는 문제가 있다.
상기 실리카 에어로겔은 장기적으로 도막의 균열이 발생하는 경우에도 우수한 내구성을 나타내는 역할을 수행한다.
상기 실리카 에어로겔은 5~10중량% 포함되는 것이 바람직하며, 5중량% 미만 포함되면 내구성이 떨어지는 문제가 있고, 10중량% 초과 포함되면 도장 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
상기 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체는 실리카 에어로겔과 혼합수가 잘 결합할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
상기 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체는 1~5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 1중량% 미만 포함되면 실리카 에어로겔과 혼합수가 잘 결합되지 않는 문제가 있고, 5중량% 초과 포함되면 응집 현상으로 도장 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
상기 난연제는 1~5중량% 포함되는 것이 바람직하고, 1중량% 미만 포함되면 난연성이 떨어지는 문제가 있고, 5중량% 초과 포함되면 기계적 물성이 떨어지는 문제가 있다.
상기 난연제는 적인(Red Phosphorus) 50중량%, 질석 40중량% 및 붕산 10중량%를 포함한다.
상기 적인은 난연효과가 뛰어나며 시간이 오래 경과한 후에도 난연효과가 감소하지 않는 장점이 있다. 또한, 적인은 독성이 없고 열적으로 안정하다.
상기 질석은 화재시 팽창함으로써 도막에 공급되는 공기 차단막을 형성하여 강력한 난연작용을 한다.
상기 붕산은 화재시 난연제가 분진으로 이탈되어 날아가는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 혼합수는 바이오세라믹 스톤 정제수 50~60중량%, 플라즈마 처리수 20~30중량% 및 원적외선 처리수 15~25중량%를 포함한다.
상기 바이오세라믹 스톤 정제수는 물 100중량부에 바이오세라믹 스톤 6~10중량부를 넣고 6~8시간 동안 방치한 것을 사용한다.
상기 바이오세라믹 스톤은 진주석 60~70중량%, 견운모 15~25중량% 및 황토 10~20중량%를 포함하는 혼합물을 물에 넣고 혼련한 후 숙성시킨 다음, 1,100~1,200℃의 온도에서 3~4시간 동안 소성시킨다.
상기 플라즈마 처리수는 정제수에 직접 플라즈마를 조사하여 제조한다.
플라즈마는 다양한 이온, 전자, 자유라디칼, 중성입자, 광자 등을 포함하여 창상, 혈전, 멸균 등에 효과가 있다.
정제수 표면에서 이격된 지점에 플라즈마 방전부를 배치하고 정제수에 플라즈마가 방전 조사되게 하며, 이때 정제수의 증발을 방지할 수 있는 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리시간은 35~40분 일 수 있다.
상기 원적외선 처리수는 물을 원적외선 처리장치로 처리하여 물의 분자구조를 변화시켜 물분자와 수지의 혼합을 빠르게 한다.
상기 혼합수는 20~25중량% 포함되는 것이 바람직하고, 20중량% 미만 포함되면 도막 형성이 잘 되지 않는 문제가 있고, 25중량% 초과 포함되면 점도 조절이 어려워지는 문제가 있다.
상기 첨가제는 분산제, 소포제, 증점제, 침강방지제, 계면활성제 및 산화방지제로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 사용할 수 있다.
상기 분산제는 분말 가루를 액체 속에 분산, 현탁시켜 사용할 때 입자가 용제 내에 고르게 분산되도록 하며, 특히 아크릴레이트 수지와 혼합수와의 혼용성을 이루어 작업성을 향상시킬 수 있는 물질을 의미한다. 상기 분산제는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 소포제는 건조도막에 분화구 현상이나 도막을 약하게 하는 등의 표면결함을 일으키는 거품발생을 억제하기 위하여 사용되며, 공기량을 조절하고 기포를 감소시킨다. 이로 인해 품질의 안정성을 확보할 수 있게 되며, 강도를 증진시키는 효과가 있다.
상기 증점제는 조성물의 점도를 증가시키는 물질을 의미하며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 침강방지제는 수지에 분산된 입자들의 재응집을 방지하여 조성물의 저장안정성을 유지하는 역할을 하는 것으로, 침강방지제는 공지의 침강방지제를 제한없이 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 계면에 흡착하여 표면장력을 감소시킴으로써 유기성 물질과 친수성 물질이 잘 혼합되도록 하는 물질을 의미하며, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용될 수 있다. 바람직하게 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬아민, 폴리옥시에틸렌 다이아민, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬아릴에테르 및 폴리옥시에틸렌 알킬페닐아릴에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 산화방지제는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 또는 2,6-di-t-부틸페놀 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은,
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 충격강도증진제 1~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 충격강도증진제는 스티렌-부타디엔 공중합체 40~50중량%, SIS(Styrene-Isoprene-Styrnene) 30~40중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 10~20중량% 및 클로로프렌 고무 1~5중량%를 포함한다.
상기 스티렌-부타디엔 공중합체 및 SIS는 낮은 온도에서도 유연성을 제공하여 크랙 발생을 감소시키고, 탄성을 증가시켜 내충격성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 클로로프렌 고무는 도막의 연성을 향상시켜 도막의 크랙 방지 성능을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은,
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 접착증진제 1~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 접착증진제는 칼슘 설포 알루미네이트 40~50중량%, 이산화규소 20~30중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 10~20중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트 10~20중량% 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 1~5중량%를 포함한다.
상기 접착증진제는 수용성 코팅 불연도료와 피도면과의 접착력을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은,
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 난연성향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 난연성향상제는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 30~40중량%, 삼산화안티몬 20~30중량%, 수화알루미늄실리케이트 10~20중량%, 수산화나트륨 10~20중량% 및 수산화마그네슘 1~5중량%를 포함한다.
상기 난연성향상제는 수용성 코팅 불연도료의 난연성능을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은,
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 항균향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 항균향상제는 단삼발효물 40~50중량%, 어성초발효물 30~40중량%, 일라이트 10~20중량%, 벤토나이트 1~5중량% 및 맥반석 1~5중량%를 포함한다.
상기 단삼발효물은 단삼추출액 100중량부에 유산균 1~5중량부를 첨가하고 20~25℃에서 48~50시간 동안 발효시켜 제조한다.
상기 단삼추출액은 단삼 뿌리 100중량부에 95% 에탄올 800~900중량부를 가하고 4~5시간 동안 가열 환류 추출하고 여과하여 제조한다.
상기 단삼은 인삼의 형태를 닮고 빛깔이 붉어서 단삼이라고 하며, 학명은 Salvia miltiorrhiza BUNGE이다. 단삼의 뿌리는 한약재로 쓰이고, 탄신논과 비타민 E가 함유되어 있으며, 동물실험에서는 말초혈관을 확장시키고 혈압을 내리는 작용이 인정되었다. 약성은 약간 차고 맛이 쓴데, 포도상구균·대장균·티푸스균·결핵균에 항균작용을 한다.
상기 어성초발효물은 어성초추출액 100중량부에 효모 1~5중량부를 첨가하고 40~45℃에서 4~5시간 동안 발효시켜 제조한다.
상기 어성초추출액은 어성초 잎 100중량부에 99% 메탄올 500~600중량부를 가하고 상온에서 12~14시간 동안 교반하여 추출하고 여과하여 제조한다.
상기 효모는 사카로마이세스 루시(Saccharomyces rouxii), 사카로마이세스 세레비시아에(Saccharomyces cereviciae), 사카로마이세스 오비폴미스(Saccharomyces oviformis) 및 사카로마이세스 스테이네리(Saccharomyces steineri)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 어성초 (Houttuynia cordata)는 삼백초과(Saururaceae)에 속하는 다년생 초본으로써, 잎과 줄기에서 생선비린내가 난다하여 어성초라 불리게 되었다.
상기 어성초 추출물은 혈압강하작용과 혈당강하작용, 항균작용, 항바이러스작용, 항염증작용 및 항 알레르기성 작용, 항산화 작용 효과가 있다.
상기 항균향상제는 수용성 코팅 불연도료의 항균성능을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은,
상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 탈취향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 탈취향상제는 축분을 발효시킨 축산퇴비분말 50~60중량%, 이산화티탄 25~35중량% 및 목어석 분말 10~20중량%를 포함한다.
상기 축분을 발효시킨 축산퇴비분말은 80~100mesh의 크기로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 축분은 우분, 돈분 및 계분 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 이산화티탄은 광촉매 효과를 통해 포름알데히드를 비롯한 휘발성 유기화합물(VOCs)을 제거한다. 또한, 광촉매에서 발생하는 슈퍼옥사이드 음이온(O2-)과 히드록시레디칼(-OH)은 박테리아 세포막에 달라붙어 세포막을 파괴해 항균, 살균 효과가 있다. 일반 항균제에 비해 박테리아와 접촉 가능성이 크고 박테리아의 잔해물까지 분해하는 뛰어난 항균 능력이 있다. 광촉매의 산화, 환원반응을 통해 실내에서 발생하는 악취의 원인이 되는 물질을 분해하는 탈취 효과가 있어 공기질을 개선한다. 이는 일반 탈취제에 비해 악취성분의 탈리 현상이 없고 2차 오염 방지와 교체 비용이 없어 경제적이다. 상기 이산화티탄은 표면에 부착된 유기물이나 NOx, SOx, Cl2, NH3 등의 분자들을 광촉매에 의해 발생된 활성산소로 분해하여 자연적으로 소멸하게 하는 셀프클리닝 효과가 있다.
상기 목어석은 고대 회목이라고 부르는 직경 3m 이상인 것으로서 히말라야산맥의 고산에서 자란 수령 400년 된 생목이 지각변동이나 지진으로 노목이 된 후 300년 이상을 화산이나 흙에 묻혀 잔재로 만든 매우 귀중한 화산석이다. 옛날부터 전해 내려오는 것으로 청건능시대에 대해 적혀 있는 서적에 의하면 태산남북쪽에서 생산된다고 하였고 본초강목에 의하면 목어석 학명은 태일여량이라고 했으며, 근대에는 1991년 태산산맥에서 지리학자들이 처음으로 목어석을 발견했다. 상기 목어석 분말은 목어석을 40~70mesh의 크기로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수용성 코팅 불연도료 조성물은 실내 공기질을 개선할 뿐만 아니라 불연성능, 내구성, 내충격성, 피도면과의 접착성, 항균성능 및 탈취성능이 우수한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 건축물 실내 인테리어에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 자동차 내장용 플라스틱에 도장되어 사용될 수 있다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되는 것은 아니다.
폴리에스테르폴리올 수지 25중량%, 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼 20중량%, 아크릴레이트 수지 15중량%, 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지 7중량%, 실리카 에어로겔 5중량%, 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체 2중량%, 난연제 5중량%, 혼합수 20중량%, 분산제 0.5중량%, 증점제 0.3중량% 및 계면활성제 0.2중량%를 혼합하고 2,000rpm으로 3시간 동안 교반하여 수용성 코팅 불연도료 조성물을 제조하였다. 상기 난연제는 적인(Red Phosphorus) 50중량%, 질석 40중량% 및 붕산 10중량%를 혼합하여 제조하였다. 상기 혼합수는 바이오세라믹 스톤 정제수 50중량%, 플라즈마 처리수 30중량% 및 원적외선 처리수 20중량%를 혼합하여 제조하였다. 상기 바이오세라믹 스톤 정제수는 물 100중량부에 바이오세라믹 스톤 10중량부를 넣고 8시간 동안 방치한 것을 사용하였다. 상기 바이오세라믹 스톤은 진주석 60중량%, 견운모 25중량% 및 황토 15중량%를 포함하는 혼합물을 물에 넣고 혼련한 후 숙성시킨 다음, 1,200℃의 온도에서 4시간 동안 소성시켜 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물(시편 두께:0.55mm(습도막))에 대하여 흡착시험(KS I 3547:2012)을 실시하였으며, 그 결과는 아래 표 1과 같다.
항목 단위 시험결과 비고
1일 폼알데하이드 흡착율 % 76.4 (25.0±0.3)℃
(50±2)% R.H.
3일 폼알데하이드 흡착율 % 72.9
5일 폼알데하이드 흡착율 % 70.4
7일 폼알데하이드 흡착율 % 68.3
적산흡착량 ㎍/㎡ 6,585
재방출 ㎎/(㎡·h) 0.005
표 1에서 같이, 실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 흡착율과 적산흡착량에서 건강친화형주택건설기준에 부합하는 결과를 나타냈다.
[실험예 2]
실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물에 대하여 실내공기질공정시험(환경부고시제2010-24호)을 실시하였으며, 시험 결과를 표 2에 나타내었다.
항목 단위 결과 비고
총취발성유기화합물
(TVOC)		 ㎎/(㎡·h) 0.005 도포량: 302g/㎡
온도: 24.8~25.2℃
상대습도 49~52%
시료부하율 0.4㎡/㎥
환기횟수 0.5회/h
경화시간 180분
톨루엔(Toluene) 불검출
(검출한계 0.001)
폼알데하이드
(Formaldehyde)
표 2에서 같이, 실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 환경표지기준에 부합하는 결과이다.
[실험예 3]
실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물에 대하여 4대 중금속시험을 실시하였으며, 시험 결과를 표 3에 나타내었다.
항목 단위 시험방법 결과
납(Pb) ㎎/㎏ KS M ISO 3856-1: 2007 불검출(검출한계 5)
카드뮴(Cd) KS M ISO 3856-4: 2007 불검출(검출한계 1)
수은(Hg) KS M ISO 3856-5: 2007 불검출(검출한계 1)
육가크롬(Cr6+) KS M ISO 3856-7: 2007 불검출(검출한계 1)
표 3에서 같이, 실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 환경표지기준에 부합하는 결과이다.
[비교예 1]
폴리우레탄 폴리머 50중량%, 나노세라믹 폴리머 25중량% 및 물 25중량%를 교반하여 수용성 코팅용 도료 조성물을 제조하였다.
[실험예 4]
실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물 및 비교예 1의 수용성 코팅용 도료 조성물을 20×20㎝ 철판에 50㎛ 두께로 도포하고 24시간 동안 건조하여 도막을 제조하였다. 상기 도막을 태양광이 비추는 야외에 60일 동안 방치하고, 도막 표면을 관찰하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
박리여부 박리가 일어나지 않음 박리가 일어남
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 비교예 1의 수용성 코팅용 도료 조성물에 비하여 내구성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 1에서 제조한 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 충격강도증진제 5중량부를 혼합하였다.
상기 충격강도증진제는 스티렌-부타디엔 공중합체 50중량%, SIS(Styrene-Isoprene-Styrnene) 30중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 15중량% 및 클로로프렌 고무 5중량%를 혼합하여 제조하였다.
[실험예 5]
실시예 2의 수용성 코팅 불연도료 조성물 및 비교예 1의 수용성 코팅용 도료 조성물을 상온에서 규정화된 시험편에 0.8㎜로 도포하고 3시간 방치한 후, 높이 50㎝에서 500g의 추를 자유낙하시켜 충격을 가한 후, 시료의 상태를 관찰하여 표 5에 나타내었다.
실시예 2 비교예 1
내충격성 ○ ×
판단 ○ : 양호 × : 균열 또는 박리
상기 표 5에서 보는 바와 같이, 실시예 2의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 비교예 1의 수용성 코팅용 도료 조성물에 비하여 내충격성이 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 1에서 제조한 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 접착증진제 5중량부를 혼합하였다.
상기 접착증진제는 칼슘 설포 알루미네이트 50중량%, 이산화규소 25중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 10중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트 10중량% 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 5중량%를 혼합하여 제조하였다.
[실험예 6]
실시예 3의 수용성 코팅 불연도료 조성물과 비교예 1의 수용성 코팅용 도료 조성물에 대하여 부착강도 시험(KS M ISO 4624: 2007)을 실시하였으며 그 결과를 표 6에 나타내었다.
단위 실시예 3 비교예 1 비고
부착강도 N/㎟ 2.2 0.8 (23±2)℃
(45±5)% R.H.
표 6에 의하면, 실시예 3의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 비교예 1의 수용성 코팅용 도료 조성물에 비하여 부착강도가 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 1에서 제조한 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 난연성향상제 5중량부를 혼합하였다.
상기 난연성향상제는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 40중량%, 삼산화안티몬 25중량%, 수화알루미늄실리케이트 15중량%, 수산화나트륨 15중량% 및 수산화마그네슘 5중량%를 혼합하여 제조하였다.
[실험예 7]
실시예 4의 수용성 코팅 불연도료 조성물 및 비교예 1의 수용성 코팅 도료 조성물에 대하여 난연실험을 실시하여 그 결과를 표 7에 나타내었다.
실시예4 비교예 1 기준 측정방법
연기밀도 Ds(1.5min)=0.3
Ds(4min)=0.3
Ds(10min)=4.1		 Ds(1.5min)=0.36
Ds(4min)=0.36
Ds(10min)=6.5		 Ds(1.5min)≤75
Ds(4min)≤150
Ds(10min)≤300		 ISO 5660-1,2
표 7에 의하면 실시예 4의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 비교예 1의 수용성 코팅 도료 조성물에 비해 난연성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실시예 1에서 제조한 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 향균향상제 5중량부를 혼합하였다.
상기 항균향상제는 단삼발효물 50중량%, 어성초발효물 30중량%, 일라이트 10중량%, 벤토나이트 5중량% 및 맥반석 5중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기 단삼발효물은 단삼추출액 100중량부에 유산균 5중량부를 첨가하고 25℃에서 48시간 동안 발효시켜 제조하였다. 상기 단삼추출액은 단삼 뿌리 100중량부에 95% 에탄올 800중량부를 가하고 4시간 동안 가열 환류 추출하고 여과하여 제조하였다. 상기 어성초발효물은 어성초추출액 100중량부에 효모 5중량부를 첨가하고 40℃에서 4시간 동안 발효시켜 제조하였다. 상기 어성초추출액은 어성초 잎 100중량부에 99% 메탄올 500중량부를 가하고 상온에서 12시간 동안 교반하여 추출하고 여과하여 제조하였다.
[실험예 8]
실시예 5의 수용성 코팅 불연도료 조성물을 도장한 시편 및 비교예 1의 수용성 코팅 도료 조성물을 도장한 시편에 박테리아를 첨가하여 24시간 후 박테리아 수를 측정하였다. 박테리아는 황색포도상구균, 대장균, 녹농균, 고초균, 살모넬라균을 사용하였고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
박테리아 종류 단위(Unit) 초기 단계의
박테리아수		 24시간 후
박테리아 수		 박테리아
감소율
비교예 1 모든 박테리아 CFU/㎖ 1.6×105 9.3×105 4.8% 증가
실시예 5 박테리아-1 CFU/㎖ 5.8×106 〈10 99.9% 감소
박테리아-2 CFU/㎖ 7.4×106 〈10 99.9% 감소
박테리아-3 CFU/㎖ 6.9×106 〈10 99.9% 감소
박테리아-4 CFU/㎖ 6.2×106 〈10 99.9% 감소
박테리아-5 CFU/㎖ 6.6×106 〈10 99.9% 감소
박테리아-1: 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)
박테리아-2: 대장균(Escherichia coli)
박테리아-3: 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)
박테리아-4: 고초균(Bacillus subtilis)
박테리아-5: 살모넬라균(Salmonella typhimurium)
표 8에 의하면, 실시예 5의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 비교예 1의 수용성 코팅 도료 조성물에 비하여 항균특성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 1에서 제조한 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 탈취향상제 5중량부를 혼합하였다.
상기 탈취향상제는 축분을 발효시킨 축산퇴비분말 55중량%, 이산화티탄 30중량% 및 목어석 분말 15중량%를 혼합하여 제조하였다.
축분 75중량%, 수분조절제 20중량% 및 고초균 5중량%를 발효조에 투입하고, 하루에 한번씩 교반하면서, 지속적으로 공기를 공급하여 60일 동안 발효시켜 축산퇴비를 만들었다. 상기 축분은 우분 70중량%, 돈분 10중량% 및 계분 20중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 수분조절제는 톱밥을 사용하였다. 상기 축산퇴비로부터 수분조절제를 분리하였다. 상기 수분조절제가 분리된 축산퇴비를 건조기에 투입하고 150℃에서 2시간 동안 건조시켰다. 상기 건조기는 내부 교반설비가 부착되어 상기 축산퇴비를 지속적으로 교반시켜 주고, 상기 교반설비에 구비된 교반드럼 외부에 열매유를 이용하여 열을 공급하였다. 건조시 발생되는 수증기를 주기적으로 강제 배출시켰다. 상기 건조된 축산퇴비를 분쇄기를 이용하여 100mesh로 분쇄하여 축산퇴비분말을 만들었다. 상기 목어석 분말은 목어석을 70mesh의 크기로 분쇄하여 사용하였다.
[실험예 9]
실시예 6에서 제조된 수용성 코팅 불연도료 조성물 및 비교예 1에서 제조된 수용성 코팅 도료 조성물에 대해 시험가스(NH3)에 대한 처리효율(단위: PPM / V)을 측정하고 얻어진 결과를 하기 표 9에 나타내었다. 이때 시험 방법은 공지된 가스검지관법을 사용하였으며, Blank는 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것이며, 시험편은 40 X 40 X 10 (mm)의 크기로 제작하였다.
실시예 6 비교예 1
결과시간
(분)		 Blank농도
(ppm)		 시료 농도
(ppm)		 탈취율
(%)		 결과시간
(분)		 Blank농도
(ppm)		 시료 농도
(ppm)		 탈취율
(%)
초기 500 500 - 초기 500 500 -
30 480 90 81 30 480 140 71
60 470 70 85 60 470 100 79
90 450 50 89 90 450 80 82
120 440 20 95 120 440 70 84
표 9에 의하면, 실시예 6의 수용성 코팅 불연도료 조성물은 비교예 1의 수용성 코팅 도료 조성물에 비하여 탈취성능이 매우 우수한 것을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 폴리에스테르폴리올 수지 25~30중량%, 폴리카보네이트폴리우레탄 디스퍼젼 20~25중량%, 아크릴레이트 수지 15~20중량%, 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지 5~10중량%, 실리카 에어로겔 5~10중량%, 2-프로펜산 나트륨 2-프로펜아마이드 중합체 1~5중량%, 난연제 1~5중량%, 혼합수 20~25중량% 및 첨가제 1~3중량%를 포함하되,
    상기 난연제는 적인(Red Phosphorus) 50중량%, 질석 40중량% 및 붕산 10중량%를 포함하며,
    상기 혼합수는 바이오세라믹 스톤 정제수 50~60중량%, 플라즈마 처리수 20~30중량% 및 원적외선 처리수 15~25중량%를 포함하며,
    상기 바이오세라믹 스톤 정제수는 물 100중량부에 바이오세라믹 스톤 6~10중량부를 넣고 6~8시간 동안 방치한 것을 사용하며,
    상기 바이오세라믹 스톤은 진주석 60~70중량%, 견운모 15~25중량% 및 황토 10~20중량%를 포함하는 혼합물을 물에 넣고 혼련한 후 숙성시킨 다음, 1,100~1,200℃의 온도에서 3~4시간 동안 소성시키는,
    수용성 코팅 불연도료 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 충격강도증진제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되,
    상기 충격강도증진제는 스티렌-부타디엔 공중합체 40~50중량%, SIS(Styrene-Isoprene-Styrnene) 30~40중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 10~20중량% 및 클로로프렌 고무 1~5중량%를 포함하는,
    수용성 코팅 불연도료 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 접착증진제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되,
    상기 접착증진제는 칼슘 설포 알루미네이트 40~50중량%, 이산화규소 20~30중량%, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 10~20중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트 10~20중량% 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 1~5중량%를 포함하는,
    수용성 코팅 불연도료 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 난연성향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되,
    상기 난연성향상제는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 30~40중량%, 삼산화안티몬 20~30중량%, 수화알루미늄실리케이트 10~20중량%, 수산화나트륨 10~20중량% 및 수산화마그네슘 1~5중량%를 포함하는,
    수용성 코팅 불연도료 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수용성 코팅 불연도료 조성물 100중량부에 대하여 탈취향상제 1~5중량부를 추가적으로 포함하되,
    상기 탈취향상제는 축분을 발효시킨 축산퇴비분말 50~60중량%, 이산화티탄 25~35중량% 및 목어석 분말 10~20중량%를 포함하는,
    수용성 코팅 불연도료 조성물.
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