Journal of the Korean Ceramic Society Vol. 46, No. 1, pp. 47~5, 9. Development and Characterizations of Environment-friendly Lime Paint Dae Ju Hwang*, ***, Ho Sung Kim**, Seung Kwan Lee*, Moon Kwan Choi*, Hwan Kim*, and Jong Dae Lee*** *Korea Institute of Limestone & Advanced Materials, Chungbuk 395-93, Korea **Kwang Jin Mining Co., Ltd., Chungbuk 395-9, Korea ***Department Chemical Engineering of Chungbuk National University, Chungbuk 361-763, Korea (Received October 7, 8; Revised December 18, 8; Accepted December 31, 8) ey z p y *, *** Á½y **Á *Á *Á½ y*á *** *w z **Ÿ ( ) *** w ywœw (8 1 7 ; 8 1 18 ; 8 1 31 ) ABSTRACT Lime paint surpassing others in execution efficiency, anti-bacterial, anti-mold and small quantity emission of VOCs(Volatile Organic Compounds) characteristics was developed using a limestone as raw materials. The lime paint prepared by mixing slaked lime(37 ~ 4 wt%), PVA:EVA(9 wt%:1 wt%), talc(3 wt%), TiO (14 wt%), zeolite (3 wt%), antifoaming agent(5 wt%), wetting agent (5 wt%) was indicated over 99.8% of anti-bacterial and anti-mold characteristics. Also, the environment-friendly function of the lime paint was confirmed by detection of small amount of s(.1 mg/m h) and formaldehyde(.8 mg/m h). Execution efficiency, economy-and environment-friendly characteristics of this lime paint can make up for defects of established paints. And, it also presents the advantage of a limestone as high value added materials. Key words : Calcium hydroxide, Paint, s,, Anti-bacterial, Anti-mold 1. k,, ü w w w w š. w ew œ w. ù w» Á» û ù w ü ƒ ƒ wš, q ù ³ w. w w yw w { w ww {»yw (Volatile Organic Compounds) ü v» w. w y w» w ey» yw w ƒ Corresponding author : Dae Ju Hwang E-mail : hdj157@limestone.re.kr Tel : +8-43-4-5586 Fax : +8-43-4-5581 y š. 1-9) p, z w w ƒ x y w w š. ü ü z (lime plaster) ew y, w px w. 1-3) z z ù, s x, ü œ» z ƒ. ù z zƒ œ» yk w yw, y f ù» š, p Ë ew f w, e w. w, ü z yw y w ü» w š. ü z wš,» w y,» w z y w» wš w. 47
48 y Á½y Á Á Á½ yá. x.1. z w z w œ w. z CaO» 74% w š, Polyvinylalcohol(88 wt%) Ethylenevinylalcohol (98 wt%) w. ƒ y (Talc, ( ) fl), p(zeolite, ( )f lj), ypk (TiO, g yw( )), (Illite-Kaoline)/ (Monazite)(SM ( )), s (( ) e), (( ) e) w. z(4 wt%) 1 w, PVA:EVA(9 wt%:1 wt%), y 3 wt%, ypk 14 wt%, w p 3wt%, s 5wt%, 5wt% y ww ey z w (Sample 1). Sample z(37 wt%) 1 w, PVA:EVA(9 wt%:1 wt%), y 3 wt%, y pk 14 wt%, w p 3wt%, 3wt%, s 5 wt%, 5wt% yww ey z w. Sample 3 z(37 wt%) 1 w, PVA:EVA(9 wt%:1 wt%), y 3 wt%, y pk 14 wt%, w p 3 wt%, 3wt%, s 5 wt%, 5wt% yww ey z w... p..1. z y SEM ƒƒ z v s sw z y z FE-SEM(Field Emission-Scanning Electron Microscope, HITACHI S-43) e w w.... w³ x w w³ x Shake Flask ww. x ³ ³ Escherichia coli ATCC 59) ³(Pseudomonas aeruginosa ATCC 1544) w...3. w q x w q ASTM G-1 5 yw ³ (Aspergillus niger ATCC 964, Penicillium pinophilum ATCC 11797, Chaetomium globosum ATCC 65, Gliociadium virens ATCC 9645, Aureobasidium pullulans ATCC 1533) w p w...4. {»yw /s x {»yw (TVCOs, ) ü œ» œ x w p w. x x 4.3 ~ 5.3 o C, y»z.5z/h, 47 ~ 51%, w.4 m /m 3, x» ( ) 3, s 33 g/m w...5. / x ( xr :4 4 3 mm, xr ) KICM-FIR-16 FT-IR Spectrometer w Blank Body d w sample p w. d (Kobe Dempa KST-9) d œ», d 1 1 6 /CC w, d.4 cm /V sec sample 3 p w...6. r p x z (Sample 1) r p x w KS M 61-'4 x (K.U), { (%), š y ( ), y (45 o ), Ÿk(85 o ), s, ü, þ,»ü k, ü e, ý,, ü q w w. 3. š 3.1. w³ p Sample 1 w shake flask w w³ p Table 1 ùkü. w, ³ ³ w w³ x Fig. 1 Fig. ƒƒ ùkü. Fig. 1 ³ w w³ x, 4 z ³ 99.8% ³ š, Fig. ³ w w³ x Table 1. The Antibacterial Test Results - Sample 1 By E. coli, antibacterial test Initial concentration (CFU/4p) After 4 h the concentration (CFU/4p) Germ rate (%) Blank 44 89 - sample 1 44 1 99.8 By Pseudomonas aeruginosa, Blank 435 35 - antibacterial test sample 1 435 1 99.8 Using strain Escherichia coli ATCC 59 Pseudomonas aeruginosa ATCC 1544 KCIM-FIR-1 w wz
친환경성 석회 도료의 개발 및 특성 연구 49 Anti-mold Test Results - Sample 1 Anti-mold test the test period of Culture after 1 after after 3 after 4 ASTM G- 1 Table. (Totals Volatile Organic Compounds)/ (Formaldehyde) Test Results - Sample 1 Totals Volatile Organic Indoor air Compounds()(mg/mh).14 quality process Formaldehyde()(mg/mh).8 Table 3. Fig. 1. Photos by E. coli antibacterial test - sample 1. Environment-friendly Building Materials Certification Levels (Unit: mg/mh) Classification paint less than.1 best less than.3 more than.1~less than. Excellence more than.3~less than.5 more than.~less than.4 Good more than.5~less than.1 more than.4~less than. General I more than.1~less than.6 more than.~less than 4. General II more than.6~less than 1.5 Table 4. Fig.. Photos by Pseudomonas aeruginosa antibacterial test sample 1. 로, 4시간 후의 녹농균 분석 결과 99.8%의 세균 감소율 을 보여주고 있다. 이와 같은 결과는 석회 도료의 주성분인 CaO의 화학적 특성에 기인하는 것으로, 석회가 수용액 상에서 나타내게 되는 강한 알칼리성이 높은 항균 특성을 나타낸다. CaO 및 MgO 성분은 일반적인 무기계 항균제로 분류되며 특 히, 슬러리 상에서 강한 알칼리성을 나타냄으로써 항균 특성을 발휘한다. 본 연구의 sample 1이 나타내는 항균 특성은 Mendonca 외가 제시한 MgO 및 CaO의 항균 특성과도 일치하는 것 을 보여주고 있다. 항곰팡이성 특성 분석 Sample 1에 대하여 ASTM G-1방법으로 분석한 항곰 팡이성 특성을 Table 에 나타내었다. Fig. 3에는 시험편 에 대한 4주 동안의 균사 발육 시험 결과를 나타내었다. Fig. 3에 나타낸 것과 같이 4주가 지날 때 까지도 시험편 의 접종 부위에 균사의 발육이 발견되지 않았으며, 이 같 은 결과 역시 석회 도료의 주성분인 소석회의 강한 알칼 리성에 기인된다고 판단되며, 또한 부가적인 항곰팡이 특 성을 위해 첨가한 소량의 합성 제올라이트의 특성에 의 해 기인된다고 판단된다. 4) 3.. Fig. 3. Photos by anti-mold s - sample 1. 원적외선 음이온 방출 특성 분석 석회도료의 기능성을 부가하기 위하여 sample 1의 구성 비율에 원적외선 방출 소재(Illite-Kaoline)/음이온 방출소 재(Monazite)를 첨가하여 항균성, 항곰팡이성 이외에 원적 외선 방출 기능 과 음이온 방출 기능을 부가하였다. 제조 된 sample 는 원적외선 방출 소재를 첨가한 것으로 다 음 Table 5와 같이 원적외선 방출량은 원적외선 방출량 (4 C)일 때 방사율(5~ µm).915로 나타냈으며, 방사 에너지(W/m )는 3.69 1 로 나타냈다. 이는 Table 6의 원 적외선 방출 소재(Illite-Kaoline)의 방사율(5~ µm).93, 3.3. / o 제 46 권 제 1호(9)
5 y Á½y Á Á Á½ yá Table 5. The Far-infrared Radiation Emission Test Results - Sample Far infrared rays emissions (4 o C) emissivity (5~ µm) radiant energy (W/m ).915 3.69 1 KICM-FTR-15 Remarks)the s measured with the FT-IR spectrometer against blank Body. Table 6. The Far-infrared Radiation Emission Test Results Of The Far-infrared Radiation Emission Materials (Illite- Kaoline) - Sample Far infrared rays emissions (4 o C) emissivity (5~ µm) radiant energy (W/m ).93 3.73 1 KICM-FTR-15 Remarks)the s measured with the FT-IR spectrometer against blank Body. Table 7. The Anion Emission Test Results - Sample 3 anion emission Blank 75 KICM-FIR-14 (ION/cc) sample - 3 641 Table 8. The Anion Emission Test Results Of The Anion Emission Materials (Monazite) - Sample 3 anion emission (ION/cc) Blank 75 anion emission materials (Monazite) 31558 KICM-FIR-14 (W/m ) 3.73 1 w û e ùkü sample s z y k» {ƒ q. sample 3». z sample 1 ƒw» ƒw. Table 7 sample 3 641ION/cc ùkû. (Monazite) Table 8 31558ION/cc. sample 3 sample 3 s z y k» {ƒ z y z p w š q w. 3.4. {»yw /s p ü œ» œ x (y š 4-8y) w sample 1 w {»yw s Table 3 ùkü. w {»yw ().1 mg/m h, s ().8 mg/m h ùkû, ey t š w (Table 4) ( ) w w. z» ù œw š., xk ƒ œ w ƒ w w w œ w ey q w. 3.5. z SEM z w p t 1z s z y» w FE-SEM w w. Fig. 4 z v s s z y. (a) sample 1 z š, (b) sample sample 1 w» ƒw z š, (c) sample 3 sample 1 w» ƒw z. Fig. 4 (a) sample 1 FE-SEM image e w š, (b) sample š (c) sample 3 FE-SEM image ƒƒ š. ƒƒ w z» w w sample 1 e w š. (a) sample 1 z w z 4 wt% š, (b) sample (c) sample 3 z w z 37 wt%» q. w š». z w v s s z y kƒ šw ùký. ù, z w w k e ù ƒ»š kƒ» š, s z y yk w x. 14,17), z w w w, ƒ p w» p w p j w e. 3.6. r p z (sample 1) r p ü xw, Table 9 r w wz
친환경성 석회 도료의 개발 및 특성 연구 Fig. 4. 51 SEM images of lime paint after curing lime paint - (a) sample 1, (b) sample, (c) sample 3. Water Paint Test Results - Sample 1 consistency (K.U) 87 nonvolatile (%) 3 drying time (min) 3 diffuse reflectance (45o) 86 gloss (85o) 3 hiding power.95 washability resistance 1 KS M 61-'4 low temperature stability (consistency change : 3K.U) condition in container alkaliproof odor storage stability fungus resistance 8 Table 9. 트 내부용의 1급 기준에 만족하였다. 그러나 불휘발분과 내세척성이 수성페인트 내부용 1급 기준(불휘발분 5%, 내세척성 :5회 이상 세척한 후 도막이 견디어야하고, 색 상의 차이가 없어야 한다)에 미달하였다. 이는 본 석회도 료가 중점도이기 때문에 시험에 적합하기 위해 7:3 wt% (석회도료 : 물) 비율로 희석하여 분석하였기 때문으로 판 단된다. 4. 결 론 국내 최대의 부존 광물인 석회석 자원을 활용하여 시 공성이 탁월하고 항균 및 항곰팡이 특성을 가지며 휘발 성 유기화합물이 적고 원적외선 방출과 같은 기능성이 뛰 어난 석회도료를 개발하였다. 소석회(4 wt%), PVA:EVA(9 wt%:1 wt%), 활석 3 wt%, 이산화티탄 14 wt%, 합성제올라이트 3 wt%, 소포제 5 wt%, 습윤제 5wt% 및 원적외선 방출 소재(Illite-Kaoline)/음이온 방출 소재(Monazite) 각각 3 wt%를 혼합하여 제조된 석회 도료는 피 도포물에 도포한 후 경화된 조직을 관찰한 결 과 치밀한 조직과 내구성을 보였으며, 99.8% 이상의 항 균 특성 및 뛰어난 항곰팡이 특성을 나타내었으며, 원적외 선 방출량은 원적외선 방출량(4 C)일 때 방사율(5~ µm) 이.915, 방사에너지(W/m )는 3.69 1 로 나타냈으며, 음 이온 방출량은 641ION/cc이다. 또한, 실내 공기질 공정 시 험법에 의하여 분석한 결과 휘발성 유기화합물()은.1 mg/m h, 포름알데히드()는.8 mg/m h이 검출 되어 친환경성 건축자재 품질 인증제에서 고시하는 최우 수 등급(도료 부분)에 해당하는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 본 도료는 기존의 일반 도료나 미네랄 도료의 단점을 보완하고 시공성, 경제성 및 친환경성 등이 우수 한 수성 도료로서의 기능성과 함께 국내의 비금속 광물 중 석회석 자원을 고부가가치 제품으로 활용할 수 있다 는 점을 확인하였다. o Acknowledgment 본 연구는 지식경제부의 6년 지원특화기술혁신선 도기업사업 지원 사업으로 수행되었으며, 이에 감사드립 니다. REFERENCES 1. Y.H.Cho, Development Status of the Automotive Paint Technology(in Korean), J. Kor. Ind. & Eng. Chemistry, [1] 1-7 (1993).. Broek, A.D., Environment-friendly Paints: Their Technical (Im)possibilities, Progress in organic coating: an international journal, [1] 55-68 (1993). 3. Nakayama, Takaomi ; Hosono, Hiroshi, Development of New Environment-friendly Metal Oxide Conversion Coating Chemical for Paint Base(in Jpn), J. Japan Soc. of Colour Mater., [9] 38-89 (6). 4. C.G. Lee and I.K. Hong, Physical Properties of Synthetic Acrylic Coating Containing Alkoxysilane(in Korean), J. 4 79 제 46 권 제 1호(9)
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