KR20100130307A

KR20100130307A - 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100130307A
Application number: KR1020090048915A
Authority: KR
Inventors: 김석춘
Original assignee: 삼화페인트공업주식회사
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-13
Also published as: KR101173837B1

Abstract

본 발명은 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 도료 내에 은나노 입자를 균일하게 분산시켜 항균 및 살균 기능을 향상시키고, 수도강관 및 식수탱크 내면에 스프레이 도장이 가능한 도료를 제공하기 위한 것이다. 본 발명은 주제부의 총 중량에 대해서 에폭시 수지 20~30 중량%와 액상 은나노 0.1~1 중량%를 함유하는 주제부와, 주제부와 1:0.4~0.7의 부피비로 혼합된 경화제부를 포함하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법을 제공한다. 이때 액상 은나노는 농도가 1000~10000 ppm이며, 5~10 nm 크기의 은나노 입자를 함유한다. 본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 액상 은나노를 함유하기 때문에, 도료 내에서 균일하게 분산시킬 수 있다. 이로 인해 도장된 도료층에도 은나노가 균일하게 분포하기 때문에, 은나노에 의한 항균 및 살균 기능을 더욱 향상시킬 수 있다. 액상 은나노에 함유된 5~10nm 크기의 은나노 입자는 최소억제농도(Minimal Inhibitory Concentration; MIC)가 10ppm으로 낮기 때문에, 소량을 사용하여 높은 항균 및 살균 효과를 기대할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 증감제로 40~50℃에서 활성화가 되는 피마자유 유도체 흐름방지제를 사용함으로써, 도료의 점도를 낮추어 희석제 없이 스프레이 도장용 도료로 사용할 수 있다.

액상, 은나노, 무용제, 도료, 수도강관

Description

액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법{Solvent free epoxy paint composition containing liquid silver nano and manufacturing method thereof}

본 발명은 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상의 은나노를 함유함으로써 세균에 대한 항균 및 살균 기능을 발휘하여 수도강관 및 식수탱크 내면의 도장용으로 사용할 수 있는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

에폭시 도료 조성물은 에폭시 수지에 경화제 수지를 적절히 배합하여 다양한 용도로 널리 사용되는 도료 조성물 중에 하나이다. 에폭시 도료 조성물은 우수한 부착성을 가지며, 철재를 보호하기 위한 다른 수지 타입의 도료에 비해 낮은 수축성을 가진다. 그리고 에폭시 도료 조성물은 기계적 및 화학적 내성이 커서 고기능성 도료로 널리 사용되고 있다.

에폭시 도료 조성물은 용제형과 무용제형으로 나눌 수 있다. 종래에는 용제형 에폭시 도료 조성물이 많이 사용되었지만, 친환경적인 도료 조성물의 적용 요구에 따라 점차적으로 무용제 에폭시 도료 조성물의 사용이 늘고 있는 추세이다. 특 히 이와 같은 에폭시 도료 조성물은 수도강관, 식수탱크, 밸브 등과 같은 수도용 부재의 내면을 코팅하는 용도로 널리 사용되고 있다. 수도용 부재의 내면에 에폭시 도료 조성물로 코팅된 도료층은 수도용 부재의 내면을 보호한다.

하지만, 수도용 부재를 통과하는 유체(식수)에 포함된 이물질, 예컨대 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 대장균 등이 도료층의 표면에 잔류할 수 있다. 도료층에 잔류하는 이물질은 이차적으로 수도용 부재를 통과하는 유체를 오염시키기 때문에, 위생 상에 각종 문제를 일으킬 수 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 10~100nm의 입자 크기를 갖는 분말 은나노를 함유한 에폭시 도료 조성물이 소개되고 있다. 하지만 분말 은나노를 함유한 에폭시 도료 조성물은 분말 은나노의 입자가 크기 때문에, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 조성물 내에서 균일하게 분산되지 못하고 뭉침현상이 발생되는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해 도장된 도료층에 은나노가 균일하게 분포하지 못하고 편중되어 분포하기 때문에, 분말 은나노에 의한 항균 및 살균 효과가 떨어진다. 분말 은나노를 포함하는 에폭시 도료 조성물의 최소억제농도(Minimal Inhibitory Concentration; MIC) 또한 200~250 ppm으로 높게 나타난다.

그리고 종래의 무용제 도료 조성물은 에폭시 수지로 비스페놀 A형 에폭시 수지를 함유하는 고점도의 도료 조성물로서 스프레이 도장이 어렵기 때문에, 도장 작업의 작업성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 세균에 대한 항균 및 살균 기능을 발휘하여 수도강관 및 식수탱크 내면의 도장용으로 사용할 수 있는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스프레이 도장이 가능한 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 주제부의 총 중량에 대해서 에폭시 수지 20~30 중량%와 액상 은나노 0.1~1 중량%를 함유하는 주제부와, 상기 주제부와 1:0.4~0.7의 부피비로 혼합된 경화제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물을 제공한다.

이때 상기 액상 은나노는 농도가 1000~10000 ppm이며, 5~10 nm 크기의 은나노 입자를 함유할 수 있다.

본 발명은 또한, (a) 20~40 중량%의 에폭시 수지, 0.1~1 중량%의 액상 은나노, 30~40 중량%의 체질안료, 10~20 중량%의 비반응성 수지, 0.5~1 중량%의 기능성 실란, 1~1.5 중량%의 파마자유유도체 흐름방지제를 교반용기에 넣고 교반하여 주제부를 형성하는 단계와, (b) 70~87 중량%의 폴리아민 수지, 1~5 중량%의 경화촉진제, 10~25 중량%의 체질안료를 교반용기에 넣고 교반하여 경화제부를 형성하는 단계와, (c) 상기 주제부와 상기 경화제부를 1:0.4~0.7 부피비로 교반용기에 넣고 교 반하는 단계를 포함하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 액상 은나노를 함유하기 때문에, 세균에 대한 우수한 항균 및 살균 기능을 발휘한다. 이로 인해 본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물로 코팅된 수도용 부재의 도면의 도료층에 이물질이 잔류하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 5 내지 10nm의 입자 크기를 갖는 액상 은나노를 사용하기 때문에, 도료 내에 은나노 입자를 균일하게 분산시킬 수 있다. 이로 인해 도장된 도료층에도 은나노 입자가 균일하게 분포하기 때문에, 은나노에 의한 항균 및 살균 기능을 더욱 향상시킬 수 있다. 더욱이 액상 은나노에 함유된 5~10 nm 크기의 은나노 입자는 최소억제농도(Minimal Inhibitory Concentration; MIC)가 10 ppm으로 낮기 때문에, 소량을 사용하여 높은 항균 및 살균 효과를 기대할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 증감제로 40~50℃에서 활성화가 되는 피마자유 유도체 흐름방지제를 함유하기 때문에, 희석제 없이 스프레이 도장용 도료로 사용할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물은 주제부 와 경화제부로 구성된 이액형 조성물로서, 에폭시 수지와 액상 은나노를 함유한 주제부와, 주제부와 1:0.4~0.7의 부피비로 혼합된 경화제부를 함유한다. 이때 주제부는 주제부의 총 중량에 대해서 에폭시 수지 20~40 중량%와 액상 은나노 0.1~1 중량%를 함유한다. 액상 은나노는 농도가 1000~10000 ppm이며, 5~10 nm 크기의 은나노 입자를 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물을 이루는 각 성분들에 대해서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

주제부는 주제부의 총 중량에 대해서 에폭시 수지 20~40 중량%, 액상 은나노 0.1~1 중량%, 체질안료 30~40 중량%, 비반응성 수지 10~20 중량%, 기능성 실란 0.5~1 중량%, 파마자유유도체 흐름방지제 1~1.5 중량%를 함유한다.

에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지, 고무변형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지 중에 하나가 사용될 수 있다. 예컨대 에폭시 수지로는 에폭시 당량이 160~180인 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

액상 은나노는 도료층의 우수한 항균 및 살균 기능을 목적으로 사용되는 소재로서, 본 발명에서는 농도 1000~10000 ppm, 5~10nm 크기의 은을 함유하는 액상 은나노를 사용한다. 여기서 농도 1000~10000 ppm, 5~10nm의 은나노 입자를 함유하는 액상 은나노를 사용하는 이유는, 표1에 표시된 바와 같이, 소량을 사용하더라도 높은 항균 및 살균 기능을 발휘하기 때문이다.

액상 은나노는 금속염 또는 금속 산화물염과 (1-비닐 피롤리돈)-아크릴산 공 중합체, 폴리옥시에틸렌스테아레이트 및 (1-비닐 피롤리돈)-비닐 아세트산 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 고분자 안정제를 물 또는 비수계 용매에 용해시키고, 질소 퍼지(purge)한 후, 감마선을 조사한 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 콜로이드 용액이다. 은의 공급원으로서 AgNO₃, AgClO₄, Ag₂SO₄ 또는 CH₃COOAg와 같은 은염이 사용된다. 상기 언급된 은염은 물에 잘 녹아 결국 수용성 은 나노입자 콜로이드를 형성한다.

표1은 포항공대 내 (주)바이오플러스가 제공하는 액상 은나노의 MIC값을 나타낸다. 표2 내지 표5는 분말 은나노의 제조사별 MIC값을 나타낸다.

MICs of NANOVERTM to the clinical isolates and ATCC
Microorganisms	MIC(ㅅg/mL)	Microorganisms	MIC(ㅅg/mL)
Pseudomonas aeruginosa		Enterococcus faecails
ATCC 27853	10	ATCC 29212	10
K-PA 102	10	K-EF 160	10
K-PA 161	10	K-EF 200	10
K-PA 200	10	Vacomycin-resistant E.faecium
Staphylococus aureus		K-EFV 103	10
ATCC 29213	10	K-EFV 105	10
K-SAR (MRSA) 463	10	Candida albicans
K-SAR (MRSA) 571	10	K-CA 401	10
K-SAS (MSSA) 4157	10	K-CA 105	5
K-SAS (MSSA) 4168	10	P. vulgaris
Bacillus subtilis		K-PV 101	5
K-BS 107(Sore forming)	10	K-PV 102	10
K-BS 205 (non- Sore forming)	10	Salmonella enterica serovar Typhi
Escherichia coil		K-SET 8	10
ATCC 25922	10	Salmonella enterica serovar Paratyphi A
K-EC 1401	10	K-SEP 2	10
K-EC 1404	10
K-EC 1577	10

표1에서 ATCC(American type culture collection)

일반적으로 은(Ag)은 전자파 차단, 항균, 살균, 방취기능이 우수한 특징을 지니고 있으며, 특히 650가지 이상의 세균을 죽이는 것으로 알려져 있다. 나노기술의 영역은 1~100nm의 구간을 의미하며, 은의 항균 메커니즘을 살펴보면, 세균의 -SH, -COOH, -OH 등과 강하게 결합해 세균의 세포막을 파괴 혹은 세포의 기능을 교란하여 항균작용을 한다. 또한 은이 촉매작용을 하여 생성되는 산소가 활성산소 O₂ ^-, O₂ ⁺, O로 전환되어 박테리아의 세포막을 파괴하여 살균작용을 한다.

구체적으로 본 발명에서 분말 은나노를 사용하는 대신에 5~10nm의 은나노 입자를 함유하는 액상 은나노를 사용한 이유는 다음과 같다.

일반적인 에폭시 도료 조성물의 경우 고점도로서 10~100nm 입자 크기를 갖는 분말 은나노를 적용할 경우, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 도료 내에서 균일하게 분산되지 못하고 편중 또는 뭉침현상이 발생된다. 이와 같은 분말 은나노를 함유한 에폭시 도료 조성물로 도료층을 형성할 경우, 도료층에 분말 은나노가 편중되어 분포하기 때문에 균일한 항균성 및 살균성을 얻을 수 없다. 또한 에폭시 도료 조성물에서 분말 은나노가 뭉침현상이 발생되는 경우, 도료의 점도가 높거나 낮음에 관계없이 분말 은나노가 도료 내에서 균일한 분산성을 나타내기 어렵다는 증가가 될 수 있다. 이것은 도 3으로부터 쉽게 확인할 수 있다.

반면에 본 발명은 5~10nm의 입자 크기를 갖는 액상 은나노를 사용하기 때문에, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 도료 내에서 균일하게 분산시킬 수 있다. 이로 인해 도장된 도료층에 은나노가 균일하게 분포시킬 수 있기 때문에, 은나노에 의한 균일한 항균성 및 살균성을 얻을 수 있다. 그리고 도료층에 균일하게 은나노가 분포하기 때문에, 은나노와 이물질과의 접촉 범위가 넓어져 최소억제농도(Minimal Inhibitory Concentration; MIC)를 낮출 수 있기 때문이다. 본 발명에 따른 액상 은나노의 MIC는 10ppm정도로 분말 은나노의 MIC에 비해서 월등히 낮은 것을 확인할 수 있다.

이때 본 발명은 5~10nm의 입자 크기를 갖는 액상 은나노를 사용한 이유는 다음과 같다. 먼저 액상 은나노로서 1~100nm의 입자 크기를 갖는 액상 은나노를 사용할 수 있다. 하지만 5nm 이하의 입자 크기를 갖는 액상 은나노를 사용할 경우, 5~10nm의 입자 크기를 갖는 액상 은나노에 비해서 MIC값이 감소하기 때문에 사용량은 줄일 수 있지만, 고가이기 때문에 도료의 제조 비용을 상승시키는 요인으로 작용할 수 있다. 반면에 10nm 이상의 액상 은나노를 사용할 경우, 5~10nm의 입자 크기를 갖는 액상 은나노에 비해서 MIC값이 증가하기 때문에, 많은 양을 사용해야 한다.

무용제 에폭시 조성물의 고점도 단점을 보완하기 위해서, 본 발명에서는 증점제로 40℃의 배합물에서 활성화가 잘 이루어지는 피마자유 유도체 흐름방지제를 사용한다. 따라서 본 발명에 따른 무용제 에폭시 조성물은 별도의 희석제 없이 희석제 없이 스프레이 도장용 도료로 사용할 수 있다.

경화제부는 경화제부의 총 중량에 대해서 폴리아민 수지 70~87 중량%, 경화촉진제 1~5 중량%, 체질안료 10~25 중량%를 함유한다.

폴리아민 수지로는 개질 환형지방족 아민(modified cycloaliphatic amine)을 함유한 수지를 사용할 수 있다. 이유는 개질 환형지방족 아민 수지는 에폭시 수지와 반응하여 고형분 도료에 적합하며, 내화학성이 우수하며, 수분에 의한 도료의 아민블러싱(amine blushing) 발생을 차단하는 장점을 갖고 있기 때문이다. 경화촉진제로는 도료의 경화건조 시간을 촉진시키면서 도막경도를 향상시킬 수 있는, 3급 아민인 트리-디메틸아미노에틸 페놀(tri-dimethylaminoethyl phenol)을 사용할 수 있다. 그리고 체질안료로는 경화제부의 점도 조절 및 도료의 살오름성을 위하여 탈크를 사용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 20~40 중량%의 에폭시 수지, 0.1~1 중량%의 액상 은나노, 30~40 중량%의 체질안료, 10~20 중량%의 비반응성 수지, 0.5~1 중량%의 기능성 실란, 1~1.5 중량%의 파마자유유도체 흐름방지제를 교반용기에 넣고 교반하여 주제부를 형성한다.

다음으로 70~87 중량%의 폴리아민 수지, 1~5 중량%의 경화촉진제, 10~25 중량%의 체질안료를 교반용기에 넣고 교반하여 경화제부를 형성한다. 즉 경화제부는 70~87 중량%의 폴리아민 수지, 1~5 중량%의 경화촉진제, 10~25 중량%의 체질안료를 교반용기에 투입하여 1500~2000 rpm으로 5~10분간 교반하여 형성할 수 있다. 이때 체질안료로는 탈크를 사용할 수 있다.

그리고 형성한 주제부와 경화제부를 1:0.4~0.7의 부피비로 교반용기에 넣고 교반함으로써 본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물을 제조할 수 있다. 즉 주제부와 경화제부를 1:0.4~0.7 부피비로 교반용기에 투입하여 1500 rpm으로 5~10분간 교반하여 본 발명에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물을 제조할 수 있다.

특히 주제부를 형성하는 단계는 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다. 먼저 20~30 중량%의 에폭시 수지, 5~10 중량%의 비반응성 수지, 0.5 중량%의 탈포제를 교반용기에 투입하여 1000~2000 rpm으로 5~10분간 교반한다. 다음으로 교반용기에 8.5 중량%의 백색안료, 2.5 중량%의 가소제, 40~50 중량%의 체질안료, 5~10 중량%의 비반응성 수지를 투입하여 2000~2500 rpm으로 교반한다. 다음으로 배합물의 온도가 40℃로 상승하면, 교반용기에 1~1.5 중량%의 파마자유유도체 흐름방지제를 투입하여 2000~2500 rpm으로 30~40분간 교반하여 온도를 40~50℃로 상승시킨다. 그리고 배합물에 0.5~1 중량%의 기능성 실란, 0.1~1 중량%의 액상 은나노를 투입하여 1000~2000 rpm으로 3~5분간 교반하여 주제부를 형성한다. 이때 주제부를 형성할 때 사용되는 체질안료로는 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, MICA가 사용될 수 있다. 기능성 실란으로는 에폭시 실란이 사용될 수 있다.

실시예 및 비교예

이하 실시예 및 비교예를 참고하여 본 발명에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 및 그의 제조방법을 보다 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[실시예1]

실시예1에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 주제부는 다음과 같은 방법으로 제조한다. 비스페놀 F형 에폭시 수지(국도화학, YDF-170) 37 중량%, 탈포제(BYK, BYK-A501) 0.5 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7 중량%을 배합용기에 투입하고 고속교반기를 이용하여 1,000~2,000rpm으로 약 5분 균일하게 교반한다. 다음으로 이 배합물에 백색안료(DU PONT, TiO2) 8.5 중량%, 체질안료 탈크(경기실업㈜, KJA-325) 8.5 중량%, 체질안료 탄산칼슘(우진케미칼㈜, NAC-600) 13.5 중량%, 체질안료 황산바륨(㈜한국반도체소제, NB-0070) 5 중량%, 체질안료 MICA(㈜서경CMT, SM-400) 8 중량%, 가소제(애경유화㈜, D.I.D.P) 2.5 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7 중량%를 순서대로 투입하고 배합물의 온도가 40℃가 될 때까지 2,000~2,500rpm으로 교반한다. 이어서 배합물의 온도가 40℃로 상승하면, 증점제(HS CHEM, MONORAL 8500) 1.5 중량% 투입하여 배합물의 온도가 50℃가 되도록 약 30분 동안 교반한다. 그리고 도료 점도가 상승한 이 배합물에 기능성 실란으로 에폭시실란(Silquest, Silane A-187) 0.5 중량%, 은나노(포항공대 ㈜바이오플러스, 나노버TX-EA13A) 0.5 중량%을 투입하여 1,000 ~ 1,500rpm으로 약 5분 균일하게 교반하여 주제부를 제조한다.

이때 무용제 에폭시 조성물의 고점도 단점을 보완하기 위해서, 실시예1에서는 증점제로 40℃의 배합물에서 활성화가 잘 이루어지는 피마자유 유도체 흐름방지제를 사용한다. 따라서 실시예1에 따른 무용제 에폭시 조성물은 별도의 희석제 없이 희석제 없이 스프레이 도장용 도료로 사용할 수 있다.

다음으로 경화제부를 다음과 같은 방법으로 제조한다. 즉 경화제부는 폴리아민 수지(삼화페인트공업㈜, KAD-3214) 86 중량%, 경화촉진제(㈜금정, Curing Agent K-54) 2 중량%, 체질안료 탈크(㈜코츠, KCM-6300) 12 중량%을 순서대로 투입하여 고속교반기를 이용하여 1,500~2,000rpm으로 약 10분 정도 균일하게 교반하여 제조한다.

그리고 제조된 주제부와 경화제부를 1:0.5 부피비로 1,500rpm으로 약 5분간 교반하여 실시예1에 따른 무용제 에폭시 경화 조성물을 얻었다.

[실시예2]

실시예2에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 주제부는 다음과 같은 방법으로 제조한다. 비스페놀 F형 에폭시 수지(국도화학, YDF-170) 37 중량%, 탈포제(BYK, BYK-A501) 0.5 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7 중량%을 배합용기에 투입하고 고속교반기를 이용하여 1,000~2,000rpm으로 약 5분 균일하게 교반한다. 다음으로 배합물에 백색안료(DU PONT, TiO2) 8.5 중량%, 체질안료 탈크(㈜코츠, KCM-6300) 9 중량%, 체질안료 탄산칼슘(우진케미칼㈜, NAC-600) 13.5 중량%, 체질안료 황산바륨(㈜한국반도체소제, NB-0070) 5 중량%, 체질안료 MICA(㈜서경CMT, SM-400) 8 중량%, 가소제(애경유화㈜, D.I.D.P) 2 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7 중량%를 순서대로 투입하고 배합물의 온도가 40℃가 되도록 2,000~2,500rpm으로 교반한다. 이어서 배합물의 온도가 40℃로 상승하면 증점제(HS CHEM, MONORAL 8500) 1.5 중량% 투입하여 배합물의 온도가 50℃가 되도록 약 30분 동안 교반한다. 그리고 점도가 상승한 배합물에 기능성 실란으로 에폭시실란(Silquest, Silane A-187) 0.5 중량%, 은나노(포항공대 ㈜바이오플러스, 나노버TX-EA13A) 0.5 중량%을 투입하여 1,000~1,500rpm으로 약 5분 균일하게 교반하여 주제부를 제조한다.

다음으로 경화제부는 폴리아민 수지(삼화페인트공업㈜, KAD-3214) 86 중량%, 경화촉진제(㈜금정, Curing Agent K-54) 3 중량%, 체질안료 탈크(㈜코츠, KCM-6300) 11 중량%을 순서대로 투입하여 고속교반기를 이용하여 1,500~2,000rpm으로 약 10분간 균일하게 교반하여 제조한다.

그리고 제조된 주제부와 경화제부를 1:0.5 부피비로 1,500rpm으로 약 5분간 교반하여 실시예2에 따른 무용제 에폭시 경화 조성물을 얻었다.

[실시예3]

실시예3에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 주제부는 다음과 같은 방법으로 제조한다. 비스페놀 F형 에폭시 수지(국도화학, YDF-170) 37 중량%, 탈포제(BYK, BYK-A501) 0.5 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7 중량%을 배합용기에 투입하고 고속교반기를 이용하여 1,000~2,000rpm으로 약 5분 균일하게 교반한다. 다음으로 배합물에 백색안료(DU PONT, TiO2) 8.5 중량%, 체질안료 탈크(경기실업㈜, SKT-400) 10 중량%, 체질안료 탄산칼슘(우진케미칼㈜, NAC-600) 13.5 중량%, 체질안료 황산바륨(㈜한국반도체소제, NB-0070) 5 중량%, 체질안료 MICA(㈜서경CMT, SM-400) 8 중량%, 가소제(애경유화㈜, D.I.D.P) 2 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 6 중량%를 순서대로 투입하고 배합물의 온도가 40℃가 되도록 2,000~2,500rpm으로 교반한다. 배합물의 온도가 40℃로 상승하면 증점제(HS CHEM, MONORAL 8500) 1.5 중량% 투입하여 배합물의 온도가 47℃가 되도록 약 30분 동안 교반한다. 그리고 도료 점도가 상승한 이 배합물에 기능성 실란으로 에폭시실란(Silquest, Silane A-187) 0.7 중량%, 은나노(포항공대 ㈜바이오플러스, 나노버TX-EA13A) 0.3 중량%을 투입하여 1,000~1,500rpm으로 약 5분 균일하게 교반하여 주제부를 제조한다.

다음으로 경화제부는 폴리아민 수지(삼화페인트공업㈜, KAD-3214) 78 중량%, 경화촉진제(㈜금정, Curing Agent K-54) 3 중량%, 체질안료 탈크(㈜코츠, KCM-6300) 19 중량%을 순서대로 투입하여 고속교반기를 이용하여 1,500~2,000rpm으로 약 10분 정도 균일하게 교반하여 제조한다.

그리고 주제부와 경화제부를 1:0.5 부피비로 1,500rpm으로 약 5분간 교반하여 실시예3에 따른 무용제 에폭시 경화 조성물을 얻었다.

[실시예4]

실시예4에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 주제부는 다음과 같은 방법으로 제조한다. 비스페놀 F형 에폭시 수지(국도화학, YDF-170) 37 중량%, 탈포제(BYK, BYK-A501) 0.5 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7 중량%을 배합용기에 투입하고 고속교반기를 이용하여 1,000~2,000rpm으로 약 5분 균일하게 교반한다. 다음으로 배합물에 백색안료(DU PONT, TiO2) 8.5 중량%, 체질안료 탈크(㈜코츠, KCM-6300) 9 중량%, 체질안료 탄산칼슘(우진케미칼㈜, NAC-600) 13.5 중량%, 체질안료 황산바륨(㈜한국반도체소제, NB-0070) 5 중량%, 체질안료 MICA(㈜서경CMT, SM-400) 8 중량%, 가소제(애경유화㈜, D.I.D.P) 2 중량%, 비반응성 수지(하진켐텍, HJ EPIOL-ES 601) 7.5 중량%를 순서대로 투입하고 2,000~2,500rpm으로 배합물의 온도가 40℃가 되도록 교반한다. 이어서 배합물의 온도가 40℃로 상승하면 증점제(HS CHEM, MONORAL 8500) 1 중량% 투입하여 배합물의 온도가 47℃가 되도록 약 30분 동안 교반한다. 그리고 점도가 상승한 배합물에 기능성 실란으로 에폭시실란(Silquest, Silane A-187) 0.7 중량%, 은나노(포항공대 ㈜바이오플러스, 나노버TX-EA13A) 0.3 중량%을 투입하여 1,000~1,500rpm으로 약 5분간 교반하여 주제부를 제조한다.

다음으로 경화제부는 폴리아민 수지(삼화페인트공업㈜, KAD-3214) 75 중량%, 경화촉진제(㈜금정, Curing Agent K-54) 3 중량%, 체질안료 탈크(㈜코츠, KCM-6300) 22 중량%을 순서대로 투입하여 고속교반기를 이용하여 1,500~2,000rpm으로 약 10분간 교반하여 제조한다.

그리고 주제부와 경화제부를 1:0.5 부피비로 1,500rpm으로 약 5분간 교반하여 실시예4에 따른 무용제 에폭시 경화 조성물을 얻었다.

[비교예]

비교예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 10~100nm 입자 크기의 분말 은나노를 함유한다. 구체적으로 비교예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 도료 조성물의 총 중량에 대해서 비스페놀 F형 에폭시 수지 17 중량%, 백색안료 10 중량%, 체질안료 46.8 중량%, 비반응성 수지 8 중량%, 증감제 1.5 중량%, 분말 은나노 2 중량%, 경화제 14.7 중량%를 함유한다.

실시예1 내지 4, 비교예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물의 조성을 정리하면 아래의 표6과 같다.

성분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예
주 제 부	에폭시 수지	37	37	37	37	17
	탈포제	0.5	0.5	0.5	0.5
	백색안료	8.5	8.5	8.5	8.5	10
	체질안료	35	35.5	35.5	35.5	46.8
	비반응성 수지	14	14	13	14.5	8
	가소제	2.5	2	2	2
	증감제	1.5	1.5	1.5	1	1.5
	에폭시 실란	0.5	0.5	0.7	0.7
	은나노	0.5	0.5	0.3	0.3	2
경 화 제 부	폴리아민 수지	86	86	78	75	14.7
	경화촉진제	2	3	3	3
	체질안료	12	11	19	22

이와 같이 본 실시예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 액상 은나노를 함유하기 때문에, 세균에 대한 우수한 항균 및 살균 기능을 발휘한다. 이로 인해 본 실시예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물로 코팅된 수도용 부재의 도면의 도료층에는, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 이끼가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면에 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 은나노를 함유하지 않은 무용제 에폭시 도료 조성물로 코팅한 도료층에서는 이물질(이끼)이 발생하는 것을 확인할 수 있다.

본 실시예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 액상 은나노를 함유하기 때문에, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 도료 내에 은나노가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 반면에 비교예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 분말 은나노를 함유하기 때문에, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 도료 내에서 균일하게 분산되지 못하고 편중 또는 뭉침현상이 발생되는 것을 확인할 수 있다.

실시예 및 비교예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물의 물성을 비교하면 아래의 표7과 같다.

시험항목		실시예	비교예	비교
비중	주제부	1.47	1.09	23℃
비중	경화제부	1.17	1.52	23℃
점도 (KU)	주제부	120	측정불가	25℃
	경화제부	105	측정불가
	혼합	102	135
점도 (cPs)	주제부	23000	93000
	경화제부	9000	40000
	혼합	8000	50000

표7에 표시된 바와 같이, 비교예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 점도가 50000으로 희석제가 없이는 스프레이 도장이 불가능하다. 반면에 본 실시예에 따른 무용제 에폭시 도료 조성물은 점도가 8000으로 스프레이 없이 도장이 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물로 형성한 도료층과 은나노를 함유하지 않은 에폭시 도료 조성물로 형성한 도료층의 상태를 비교한 사진이다.

도 2는 본 발명에 따른 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물과 분말 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 도료 내 은나노를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.

도 3은 분말 은나노를 함유한 저점도 무용제 에폭시 도료 조성물 내의 은나노를 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.

Claims

주제부의 총 중량에 대해서 에폭시 수지 20~40 중량%와 액상 은나노 0.1~1 중량%를 함유하는 주제부;

상기 주제부와 1:0.4~0.7의 부피비로 혼합된 경화제부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
제1항에 있어서,

상기 액상 은나노는 농도가 1000~10000 ppm이며, 5~10 nm 크기의 은나노 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
제2항에 있어서, 상기 주제부는,

상기 주제부의 총 중량에 대해서 체질안료 30~40 중량%, 비반응성 수지 10~20 중량%, 기능성 실란 0.5~1 중량%, 파마자유유도체 흐름방지제 1~1.5 중량%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
제3항에 있어서, 상기 경화제부는,

상기 경화제부의 총 중량에 대해서 폴리아민 수지 70~87 중량%, 경화촉진제 1~5 중량%, 체질안료 10~25 중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
제4항에 있어서, 상기 에폭시 수지는,

비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노블락형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지, 고무변형 에폭시 수지, 글리시딜 아민형 에폭시 수지를 포함하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
제4항에 있어서, 상기 에폭시 수지는,

에폭시 당량이 160~180인 비스페놀 F형 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
제6항에 있어서,

상기 폴리아민 수지는 개질 환형지방족 아민(modified cycloaliphatic amine)을 함유하고,

상기 경화촉진제는 3급 아민인 트리-디메틸아미노에틸 페놀(tri-dimethylaminoethyl phenol)이고,

상기 경화제부의 체질안료는 탈크인 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물.
(a) 20~40 중량%의 에폭시 수지, 0.1~1 중량%의 액상 은나노, 30~40 중량%의 체질안료, 10~20 중량%의 비반응성 수지, 0.5~1 중량%의 기능성 실란, 1~1.5 중량%의 파마자유유도체 흐름방지제를 교반용기에 넣고 교반하여 주제부를 형성하는 단계;

(b) 70~87 중량%의 폴리아민 수지, 1~5 중량%의 경화촉진제, 10~25 중량%의 체질안료를 교반용기에 넣고 교반하여 경화제부를 형성하는 단계;

(c) 상기 주제부와 상기 경화제부를 1:0.4~0.7의 부피비로 교반용기에 넣고 교반하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 액상 은나노는 농도가 1000~10000 ppm이며, 5~10 nm 크기의 은나노 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

(a1) 20~40 중량%의 에폭시 수지, 5~10 중량%의 비반응성 수지, 0.5 중량%의 탈포제를 교반용기에 투입하여 1000~2000 rpm으로 5~10분간 교반하는 단계;

(a2) 상기 교반용기에 8.5 중량%의 백색안료, 2.5 중량%의 가소제, 30~40 중량%의 체질안료, 5~10 중량%의 비반응성 수지를 투입하여 2000~2500 rpm으로 5~10분간 교반하는 단계;

(a3) 상기 배합물의 온도가 40℃로 상승하면, 상기 교반용기에 1~1.5 중량%의 파마자유유도체 흐름방지제를 투입하여 2000~2500 rpm으로 30~40분간 교반하여 온도를 40~50℃로 상승시키는 단계;

(a4) 상기 배합물에 0.5~1 중량%의 기능성 실란, 0.1~1 중량%의 액상 은나노를 투입하여 1000~2000 rpm으로 3~5분간 교반하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 (a2) 단계의 상기 체질안료는,

탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, MICA를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 (a3) 단계에서,

상기 기능성 실란은 에폭시 실란인 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

70~87 중량%의 폴리아민 수지, 1~5 중량%의 경화촉진제, 10~25 중량%의 체질안료를 교반용기에 투입하여 1500~2000 rpm으로 5~10분간 교반하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,

상기 체질안료는 탈크인 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 (c) 단계는,

상기 주제부와 상기 경화제부를 1:0.4~0.7 부피비로 교반용기에 투입하여 1500 rpm으로 5~10분간 교반하는 것을 특징으로 하는 액상 은나노를 함유한 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조 방법.