친환경페인트로 바꾸는 다목적 나노 첨가제

일반 세라믹 층의 분자구조는 하나의 분자가 다른 분자 위에 약간 수직으로 전치 되어 있고 세 번째 분자는 제일 위에 위치한 분자와 샌드위치 구조를 이루고 있다.

CURE-X PLUS가 갖고 있는 나노 점토 세라믹은 4층 기공(Dynamic Quad-Pore)구조의 분자는 4층 배열이며 수평적으로는 180도이며 하위 층과 상위 층은 약간의 수직으로 전치되어 있다. 이러한 상호배열 구조의 세라믹은 강도증가, 표면적 증가를 제공하며 이를 통하여 도막으로부터 휘발성 유기화합물을 격리 감소, 도막 강도 증대, 건조시간을 획기적으로 줄여 준다. 이러한 반응 표면적 증가는 휘발성 유기화합물이 흡착되는 정적 필터 매체 표면적을 늘려 주게 된다. 휘발성 유기화합물은 비가역중화를 하는 휘발성 유기화합물은 아센톤 알데히드, 암모니아, 에틸렌글리콜 같은 것들이 있다.

메탈 하이드록사이드 산화제는 EPA(미국 환경청)에서 지정한 수준까지 신속하고 정확하게 포름알데히드를 중화시킬 수 있다. 또한 다양한 기공 사이즈(2~50nm)는 큰 휘발성 유기화합물이나 작은 유기화합물 그룹을 격리 감소 시킬 수 있는 이상적인 필터구조이다.

미국 환경청(EPA)의 페인트 유기화합물 평가 방식인 EPA Method 8260b 와 Method 24에 따른 시험평가에서 99%와 31%의 결과가 나왔다.(평가 시에 가정용 수성 페인트에 중량대비 0.77%를 희석하였음)

CURE-X PLUS에 사용된 나노점토는 도막 안에 있는 공기와 접촉한 후 중합반응을 시작하며 도막의 건조가 빠른 시간에 이루어진다. 건조가 이루어지면서 도막 위에 필름 매트릭스(세라믹 중합 기질)을 만드는데 단단한 특질을 갖고 있으며 도막의 강도를 60%이상 증가시킨다. 도막의 강도 증대는 도막의 표면만 증가 시키는 것이 아니라 도막 내부의 강도도 같이 증가 시킨다. 이 필름 막은 마모 저항력, 화학적 불활성, 저 오일 흡수성, 저 비중의 특성을 갖고 있다. CURE-X PLUS를 수성 페인트에 첨가해서 갓 베어 낸 삼나무 원목에 칠한 결과 원목에서 수액이 많이 나온다는 삼나무 원목에서 수액이 배어 나오지 않았다.

세계적 관심사로 떠 오른 환경문제로 인해 기업의 산업 활동과 관련하여 환경친화적인 녹색상품 제조에 관한 지침이 마련되고 있다. 이러한 가이드 라인은 산업체에게 비친환경 화합물로 규정된 물질의 배출 감소를 담고 있다. 이 중의 하나가 휘발성 유기화합물인데 도료산업에서는 휘발성 유기화합물을 발생하는 화합물이 안료 운반체로 사용되었으며 또한 뛰어난 탈수성이 있어 운반체 기능과 경화 촉진의 이중작용의 구성물로서의 역할을 하기에 용제로 사용되고 있다.

많은 연구결과 휘발성 유기화합물이 방출되면 환경 안전위험에 문제가 있다고 지속적으로 제기되었다.

특히 수성 페인트에 있어서 텍사놀 방출은 수일간 계속되고 글리콜 방출은 몇 개월간 계속된다. 또한 알키드 계열 페인트(에나멜)는 칠한 후 10시간 후에도 메틸에틸케톡심이 검출된다.

미국의 SGA Advanced Solution Inc. 에서 독자적으로 코팅제(도료)에서 건조시간 증가나 운반체 기능의 감소 없이 효과적으로 도막에서 방출되는 휘발성 유기화합물을 포획, 경화된 도막에서는 방출되는 휘발성 유기화합물을 감소키는 기술을 개발하였다.

CURE-X PLUS가 휘발성 유기화합물을 중화시키기 위해 이용하는 것은 세라믹 재료로 조합된 물질이다. 이 세라믹 재료 조합을 나노 점토(Nano-Clays)라 부르며 전형적인 수소결합을 통해 두 층 사이에 8면체 공공을 이루며 금속이온에 의해 분리된 2층상 구조의 수산기 그룹과는 다른 4층상의 기공 구조(Dynamic Quad-Pore)로 되어 있다.

CURE-X PLUS의 나노필터 원리는 정지상을 이용한 크로마티그래피 분리방법이다.

크로마토그래피는 혼합물이이동상(mobile phase)의 영향하에서 정지상(stationary phase)을 통과할 때 일련의 속도차이에 의한 결과로 혼합물을 분리시키는 방법으로서 기본적인 크로마토그래피의 진행과정은 두상(이동상, 정지상) 사이에서 시료분자들의 분배로 구성된다. 시료분자들이 이동상으로 존재하는 동안은 컬럼 아래로 이동하며, 정지상과 결합하면 이동하지 못한다.

실리카 같은 점토나 다른 물질이 정지상으로 존재하고 이동상이 주어지면 휘발성 유기화합물이 용해되는 것이 증명되었다. 만약 코팅제의 다른 운반체가 없다면 더 이상의 휘발성 유기화합물의 감소는 없다.

나노 점토를 이용한 이러한 방식의 휘발성 유기화합물 제거 방식을 Nano-Filtration System이라고 한다.

나노점토(Nano-Clays)는 여러 세라믹 조합으로 이루어졌다. 연속활동에 기초를 둔 세라믹 반응은 경화된 도막에서 수분을 감소시키고 이에 반하여 다른 세라믹들은 무기산을 중화시키고 또한 촉매로 작용하여 휘발성 감소시켜 준다. 남아 있는 비반응의 아종 유기화합물은 환경에 해롭지 않지만 도막의 압축에 의해 제거되거나 물질의 고형물에 결합하게 되어 휘발되는 것을 막아준다.

휘발성 유기화합물 제거나 감소는 소비자나 산업체에게는 중용한 관심사다. 소비자에게 도료 냄새는 얼마나 많은 휘발성 유기화합물이 있는 가를 알아내는 직접적인 실마리이다.

올림픽 스테인 제품 Semi gloss 33702에 중량대비 0.77%의CURE-X PLUS를 혼합 한 후 시험한 결과 후각에 민감한 화합물인 엔부틸 아세테이트, 엔부틸 프로피온에스테르, 엔부틸 에테르가 49% 정도 감소 되었다.

소비자 의견에 영향을 미치는 다른 요소는 방부제 사용 여부이다. 기술혁신 시대에 방부제를 Anti-microbial(항균제), Anti-fungal(살균제), Biocides(살생물제)로 이름만 바꾸어 부르고 있지만 현재 코팅제에 포함되어 있는 방부제나 살균제는 구리, 비소, 이황화물, 페놀, 포름알데히드, 트리코산, 제4암모늄 등이 포함되어 있다. 이런 성분들은 그 자체가 휘발성유기화합물이고 저량 이라도 인체에 유독한 물질이다.CURE-X PLUS의 나노점토(Nano-Clays)는 활성 경화촉진제이며 수분 흡수성을 이용해 곰팡이 발생을 막아주는 천연의 녹색 곰팡이 방지제이다. 또한 나노 필터 시스템은 또한 방부제 성분들을 도막의 기질 안에 가두어 두며 무해도료 포뮬레이션이 되게 한다.

도막의 신축성과 안정성은 시간이 지나면서 도막이 지녀야 할 중요한 특성이다. ASTM(미국재료시험협회규격)의 D3359(테이프 부착 시험), D4511(장력 부착 시험), D4060(마모 시험)에 따른 시험결과 도막 강도 증대가 60% 이루어 지는 것이 확인되었다. 이는 도막에 포함된 나노점토(Nano-Clays)가 건조가 시작되면서 중합반응과 중합 체인이 교차연결 되면서 세라믹 중합체 기질을 만들고 이를 통해 도막 강도 증대와 휘발성 유기화합물 제거 기능을 발생시킨다.

물성

냉동성 : 얼지 않음

가연성 : 불에 타지 않음

사용 온도 4℃ 이상

색상 및 냄새: 무색 무취

희석비율 0.77~1.54%(중량대비)

고형성분 : <10%(중량대비) , <15%(체적대비)

밀도 : 1.08 kg/L

pH Level: 6.5-7.5

보관기한 : 1~2년

사용 방법 : 사용 전 코팅제에 첨가해서 코팅제 완전히 희석되도록 한다. 희석 후 사용하다 남은 코팅제는 잘 밀봉해서 보관한다.

주의:

사용 후 CURE-X PLUS 용기는 정부나 지자체의 환경 지침에 따라 폐기하면 된다.

취급 시 마시거나 눈에 들어가거나 피부에 닿지 않도록 합니다.

보관 및 취급 :

CURE-X PLUS 취급시 열을 가하거나 얼리면 안된다. 보관 시에는 50℃ 이하에서 보관

참고자료

수산기

유기화학에서 1가의 기 －OH의 명칭. 무기물일 때에는 수산기라고 한다. 이것을 가진 화합물에는 알코올·페놀·카르복시산 등이 있고 작용기로서의 반응에 따라 알코올성 히드록시기, 페놀성 히드록시기라고 한다. 화합물 속의 특성기 －OH를 접두사로 명명할 때는 히드록실 또는 히드록시라고 한다. 예를 들면 암모니아 NH의 H 1개를 －OH로 치환한 NHOH를 히드록시아민이라고 한다.

수산기는 우리들의 상온 상압 상태의 자연계 공기 중에서도 조금씩 만들어지고 있습니다.

그것들은 대기권의 오존(O3)이 자외선과 만나면 광화학 작용으로 오존이 깨어져 일어나는 전리 현상으로 산소 원자(O) 1개가 떨어져 나와 대기권 중에서 수증기(H2O)로부터 수소 원자(H+)와 결합하여 수산기를(OH)를 생성하게 됩니다.

이 수산기는 산화력(철에 녹을 슬게 하는 힘)이 오존과 염소보다도 무려 몇 배나 더 강력합니다.

또한 산화 속도는 오존보다는 2000배, 자외선보다는 180배 더 빠르게 작용합니다.

하지만 사람이나 동물에게는 전혀 해가 없는 천연물질입니다.

따라서 수산기는 곰팡이, 박테리아, 바이러스 등의 파괴에 이용할 수 있는 그 어떠한 소독제 중에서도 가장 효과적이며 안전합니다.

■ 크로마토그래피 원리

크로마토그래피는 혼합물이 이동상(mobile phase)의 영향하에서 정지상(stationary phase)을 통과할 때 일련의 속도차이에 의한 결과로 혼합물을 분리시키는 방법으로서 기본적인 크로마토그래피의 진행과정은 두상(이동상, 정지상) 사이에서 시료분자들의 분배로 구성된다. 시료분자들이 이동상으로 존재하는 동안은 컬럼 아래로 이동하며, 정지상과 결합하면 이동하지 못한다.

따라서 시료가 두가지 이상의 분자들로 구성되었다면 서로 다른 정도의 분포가 상사이에 생기게 되어 분리된다. HPLC는 solvent, pump, injector, column, detector, recorder로 구성된다. 분석하고자 하는 대상물질의 특성(분자량, 이온성, 용해도 등)에 따라 컬럼을 선택한 다음, 적합한 이동상을 사용하여 시료를 분리한다. 분리된 시료는 시료에 대한 높은 감도, 선택성을 가지며, 적당한 밴드폭, 낮은 검출한계 등을 가지는 검출기를 선택하여 분석한다. 여러 가지 검출기 중 자외선/가시선(UV/VIS) 검출기는 광원에서 특정 파장의 빛이 광이나 장치를 거쳐 Cell내의 시료에 투사되면 일부는 흡수되고 일부는 시료를 통과하게 되는데, 특정한 시료는 특정파장의 빛에 대한 흡광도가 높아서 시료를 투과하는 빛의 강도는 상대적으로 작아지게 된다. 이때 흡수되는 빛의 양은 용액내의 흡광시료의 농도, 빛의 파장과 빛의 시료를 통과하는 거리 등과 관계가 있다.

■ 특징

기체 크로마토그래피는 휘발성인 화합물을 분리분석하는데 그 신속성과 감도 때문에 널리 사용되어 왔다. 그러나 천연물, 생체성분, 합성물질 등의 화학물질의 약 80∼85%는 휘발성이 낮고, 기체 상으로 처리하기보다는 용액으로 취급하는 것이 더 편리하기 때문에 이들 물질은 액체 크로마토그래피의 대상이 된다. 즉, 적당한 용매에 녹일 수 있는 물질이라면 그것의 휘발성, 열에 대한 안정성, 무기화합물 또는 유기화합물 및 분자량에 관계없이 액체 크로마토그래피에 의해 분리분석이 가능하다.

액체 크로마토그래피에서 컬럼에 압력을 가하여 고속으로 용리시킬 뿐만 아니라 관 충전제의 입자크기가 수 ㎛되고 분리성능이 우수한 분리관을 개발하여 사용함으로써 관효율을 크게 향상시킨 액체 크로마토그래피를 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)라고 한다. HPLC는 높은 감도를 가지며 쉽고 정확하게 분석할 수 있고, 비휘발성 성분이나 열적으로 불안정한 물질을 빠르게 분석할 수 있기 때문에 모든 분리분석 중에서 가장 널리 응용된다.

본 실험실에서 보유하고 있는 PDA(Photodiode Array) 검출기는 512개의 Diode를 가지고 190∼800nm의 파장을 동시에 scan 할 수 있으므로 순도확인과 같은 목적으로 많이 사용한다.

폴리머란 분자가 중합하여 생기는 화합물 중합체라고도 한다. 이는 단위체(單位體:monomer)에 대응하는 말이다. 중합반응에는 중합체의 분자량이 단위체의 배수가 되는 중첨가나, 간단한 분자를 탈리하여 배수의 분자량이 되지 않는 중축합(重縮合) 등의 반응이 있다. 중합체 구조에는 사슬 모양 중합체, 다리걸침중합체[架橋重合體:사슬 모양 중합체가 간단한 분자에 의하여 결합된 것]나 그물 모양 중합체 등이 있다. 합성중합체(합성고분자)·천연중합체(고무·녹말·단백질 등) 등도 중요하다