KR100401114B1

KR100401114B1 - 수성페인트조성물

Info

Publication number: KR100401114B1
Application number: KR10-1999-0052471A
Authority: KR
Inventors: 엄정철
Original assignee: 엄정철
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2003-10-10
Also published as: KR20010048010A

Abstract

본 발명은 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 이소부톡시 메틸올 메타크릴레이트를 55:40:5의 중량비로 혼합한 모노머혼합물 39-41중량%, 증류수 55-57중량%, 암모늄 퍼설페이트 0.07-0.09중량% 및 계면활성제 3.5-4.5중량%를 포함하는 수지에멀젼 45-55중량%; 탄산칼슘 27-33중량%; 분산제 0.4-0.5중량%; 안료 8-12중량%; 석유 0.2-0.3중량%; 아연화 9-10중량%; 멸균제 0.2-0.3중량%; 염화파라핀 9-10중량%; 암모니아수 0.2-0.3중량%; 방부제 0.2-0.3중량%; 증점제 0.2-0.3중량% 및 소량의 물을 포함하여, 방수 및 크랙형성방지효과가 우수한 수성페인트조성물에 관한 것이다.

Description

수성페인트조성물{Water paint composition}

본 발명은 페인트조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물을 매질로 사용하는 수성페인트조성물에 관한 것이다.

유성페인트를 사용함에 따라 유성페인트조성물에 첨가되는 유기용매에 의한 환경오염문제가 심각해지면서, 물을 매질로 사용하는 수성페인트를 제조하여 사용하게 되었으며 수성페인트에 대한 관심은 날로 높아지고 있다.

수성페인트를 제조하기 위해서는 기본수지로 수성 에멀젼 형태의 수지를 사용하고 있으며, 수성페인트조성물에서 기본수지는 입자의 형태로 물 속에 존재하게 된다.

수성페인트조성물에 사용되는 주원료인 수지에멀젼은 에멀젼 중합화 또는 현탁중합화에 의하여 기본수지의 입자를 물에 직접 형성하는 직접 에멀젼법이나, 용매상에서 기본수지 입자를 형성한 후 수성상으로 옮기는 간접 에멀젼법에 의하여 제조된다.

상기의 방법들에 의해 제조된 수지에멀젼을 기본물질로 하여 여러 가지 물성조절성분들을 첨가하여 수성페인트조성물을 제조하여 사용하고 있다.

이러한 수성페인트조성물은 물을 매질로 사용하여 유기용매의 사용을 감소시킴으로써 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 외관이 우수하고 비용이 저렴한 장점이 있다.

그러나 종래의 일반적으로 사용되고 있는 수성페인트조성물은 방수성이 낮아서 페인트를 도장했을 때 물이 스며들게 되는 문제가 발생하고 특히 콘크리트건물의 외벽에 도장한 경우에는 그 문제가 더욱 심각하다. 또한 도장 후에 표면에 크랙이 발생하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점들에 의하여 수성페인트는 유성페인트에 비하여 그 수명이 짧다는 심각한 문제가 발생하게 된다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 물을 매질로 사용함으로써 유기용매의 사용을 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 방수성 및 크랙형성방지특성이 우수한 수성페인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 이소부톡시 메틸올 메타크릴레이트를 55:40:5의 중량비로 혼합한 모노머혼합물 39-41중량%, 증류수 55-57중량%, 암모늄 퍼설페이트 0.07-0.09중량% 및 계면활성제 3.5-4.5중량%를 포함하는 수지에멀젼 45-55중량%; 탄산칼슘 27-33중량%; 분산제 0.4-0.5중량%; 안료 8-12중량%; 석유 0.2-0.3중량%; 아연화 9-10중량%; 멸균제 0.2-0.3중량%; 염화파라핀 9-10중량%; 암모니아수 0.2-0.3중량%; 방부제 0.2-0.3중량%, 증점제 0.2-0.3중량% 및 소량의 물을 포함하는 수성페인트조성물에 관한 것이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 수성페인트조성물을 제조하기 위한 원료로는 수지에멀젼, 탄산칼슘, 안료를 주성분으로 사용하고 기타성분으로 석유, 아연화, 멸균제, 염화파라핀, 방부제, 암모니아수, 분산제 및 증점제를 사용한다.

먼저 수성페인트조성물의 주원료인 수지에멀젼을 다음의 방법에 의하여 제조한다.

수지에멀젼의 원료가 되는 모노머로는 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 이소 부톡시 메틸올 메타크릴레이트(이하 "IBMA"라 함)를 사용한다.

에틸 아크릴레이트:메틸 메타크릴레이트:IBMA를 55:40:5의 중량비로 혼합하여 모노머혼합물을 제조한다. 모노머혼합물은 제조되는 수지에멀젼의 총중량에 대하여 39-41%를 사용하는 것이 바람직하고, 39.97중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

반응기에 증류수, 암모늄 퍼설페이트(ammonium persulfate) 및 계면활성제를 넣은 후 질소를 흘려주어 반응기 내의 하전을 제거한다. 이때 질소는 약 15분 정도흘려주는 것이 바람직하다. 하전을 제거한 반응기를 가열된 전해조에 넣고 55-65℃까지 가열한다.

이때 증류수는 제조되는 수지에멀젼의 총중량에 대하여 55-57중량%를 사용하는 것이 바람직하고, 55.95중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 암모늄 퍼설페이트는 제조되는 수지에멀젼의 총중량에 대하여 0.07-0.09중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.08중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 암모늄 퍼설페이트는 모노머혼합물의 반응을 유도하는 촉매(산화제)의 역할을 한다.

수지에멀젼의 제조시 계면활성제는 제조되는 수지에멀젼의 총중량에 대하여 3.5-4.5중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 4.0중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 수지에멀젼의 제조에 사용되는 계면활성제의 66%를 이 단계에서 사용한다. 계면활성제로는 31중량% 농도의 에어로졸 A-102{AEROSOL A-102: 어메리칸 시아나미드 컴퍼니(American Cyanamid Company)의 제품}를 사용하는 것이 바람직하다.

반응기의 온도가 55-65℃, 바람직하게는 60℃가 되면 반응기를 교반시키면서 사용될 총 모노머혼합물 중 10% 정도를 먼저 첨가하여 반응의 개시를 기다린다. 이때 250rpm의 속도로 교반시키는 것이 바람직하며, 반응의 개시여부는 반응혼합물에 푸른색의 발색이 일어나는 것 또는 약간의 발열이 일어나는 것을 통하여 확인할 수 있다. 반응이 개시되면 55-65℃, 바람직하게는 60℃에서 3시간 이상에 걸쳐 나머지 모노머혼합물을 한방울씩 첨가한다. 모노머혼합물을 모두 첨가한 후 55-65℃에서 1시간 - 1시간 30분 동안 다시 교반한다.

교반한 후 나머지 계면활성제를 첨가한다. 계면활성제를 첨가한 후 에멀젼을냉각하고 여과하여 수지에멀젼을 완성한다.

상기와 같이 제조된 수지에멀젼에 소량의 물, 탄산칼슘, 분산제를 순서대로 첨가하여 교반한다. 이때 수지에멀젼은 제조되는 페인트조성물에 대하여 45-55중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 50중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 사용될 수지에멀젼의 총량의 20% 정도만을 이 단계에서 사용하며, 교반은 30분 정도로 하는 것이 바람직하다.

탄산칼슘은 제조된 페인트의 번짐현상을 방지하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 27-33중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 30중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

분산제는 제조되는 페인트조성물에서 각 입자들이 균일하게 분산되도록 하여 물성을 균일하게 하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.4-0.5중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.48중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

교반한 혼합물에 다시 나머지 수지에멀젼을 첨가하고, 안료 및 기타 성분인 석유, 아연화, 멸균제, 염화파라핀, 암모니아수, 방부제, 증점제를 첨가한다.

안료는 페인트에 색을 부여하기 위하여 사용되며, 안료로는 은폐력이 우수한 백색안료인 이산화티타늄(TiO₂)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 안료는 제조되는 페인트조성물에 대하여 8-12중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 10중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

기타성분 중 석유는 페인트를 칠한 후 페인트가 건조되는 속도를 조절하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.2-0.3중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.24중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

아연화는 페인트성분에 탄력성을 부여하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 9-10중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 9.5중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

염화파라핀도 페인트의 탄성을 조절하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.9-1중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.95중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

멸균제는 페인트조성물에 또는 페인트를 칠한 후에 곰팡이 등의 균이 번식하는 것을 방지하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.2-0.3중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.24중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

암모니아수는 제품의 안정성을 높이고 분산제를 보조하여 물성을 조절하기 위하여 사용되는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.2-0.3중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.24중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

방부제는 제품의 보존성을 높이기 위하여 사용하는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.2-0.3중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.24중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

증점제는 제품의 점도를 조절하기 위하여 사용하는 물질로서, 제조되는 페인트조성물에 대하여 0.2-0.3중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 0.24중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

상기와 같은 물질들을 첨가한 혼합물을 다시 1시간 - 1시간 30분동안 교반하여 각 성분을 균일하게 혼합하고 분산시킨다.

교반한 후 조성물을 분쇄하여 조성물의 입자를 보다 균일하게 혼합하고 조성물에 탄력성을 부여한다. 분쇄를 위해서는 밀(mill)을 사용하는 것이 바람직하다. 분쇄가 완료되면 분쇄한 조성물에서 공기를 제거하여 페인트조성물을 완성한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

에틸 아크릴레이트 2.255㎏, 메틸 메타크릴레이트 1.640㎏, IBMA 0.205㎏을 혼합하여 모노머혼합물 4.1㎏을 제조하였다.

반응기에 증류수 150g, 암모늄 퍼설페이트 0.2g 및 31% 농도의 에어로졸 A-102 178.24g을 넣은 후 질소를 15분간 흘려주어 반응기 내의 전하를 제거하고, 전하를 제거한 반응기를 가열된 전해조에 넣고 60℃까지 가열하였다.

반응기의 온도가 60℃가 되면 교반기를 250rpm의 속도로 회전시키면서 모노머혼합물 0.41㎏을 첨가하여 반응의 시작을 기다린 후, 반응이 시작되면 60℃에서 3시간 이상에 걸쳐 나머지 모노머혼합물을 한방울씩 첨가하였다. 모노머혼합물을 모두 첨가한 후 60℃에서 1시간동안 다시 교반하였다.

31% 농도의 에어로졸 A-102 91.82g을 첨가한 후 냉각하고 여과하여 수지에멀젼을 제조하였다.

제조된 수지에멀젼 2kg에 소량의 물, 탄산칼슘 6.3kg, 분산제 100g을 순서대로 첨가하여 30분간 교반하였다.

교반한 혼합물에 다시 수지에멀젼 8.05kg을 첨가하고, 이산화티타늄 2.1kg, 석유 50g, 아연화 2kg, 멸균제 50g, 염화파라핀 200g, 암모니아수 50g, 방부제 50g, 증점제 50g을 첨가하였다.

상기와 같은 물질들을 첨가한 혼합물을 다시 1시간 10분 동안 교반하여 각 성분을 균일하게 혼합하고 분산시킨 후 다이노 밀을 사용하여 입자를 분쇄하였다.

분쇄가 완료된 후 탈포기를 사용하여 분쇄한 혼합물에서 공기를 제거하여 페인트조성물 21kg을 완성하였다.

(실시예 2)

실시예 1에서 제조된 페인트조성물에 대한 물성을 시험하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

항목	결과치
인장강도	30㎏f/㎤
신장율	235%
건조도막상태	이상없음
불휘발분	61%
안료분	37%
연화도	6NS
비중	1.34
주도	88Ku
은폐율	0.92
재도장시험	이상없음
촉진내후성	이상없음
흡수량	0.3g
내투수성	이상없음

(실시예 3)

실시예 1에서 제조한 본 발명의 페인트조성물의 물성과 시판중인 종래의 수성페인트의 물성을 비교하여 하기 표 2에 나타내었다.

항목	본 발명의 수성페인트조성물	종래의 수성페인트조성물
인장강도	△	○
신장율	○	×
건조도막상태	이상없음	이상없음
불휘발분	○	△
안료분	△	△
연화도	△	△
은폐율	△	△
흡수량	○	×
내수성	○	×

상기 표 2에서 ○는 우수, △는 보통, ×는 불량을 나타낸다.

상기 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 수성페인트조성물은 종래의 수성페이트조성물에 비해 인장강도면에서는 약간 떨어지지만, 신장율, 흡수성 및 내수성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.상기와 같은 결과를 얻기 위해서는 각 조성물의 조성성분의 비를 잘 지켜야 하는 데 그 이유는 예를들어 본 발명에 따른 수성 페인트를 제조하는 과정에서 9 내지 10중량%를 첨가하여야 하는 아연화를 만약 15중량%로 조정하는 경우 내구성은 상대적으로 좋아질지 모르나 탄성기가 상대적으로 없어짐에 의해 도막 건조 상태 후에 잔 크랙이 생기게 된다.따라서, 본 발명에 따른 수성 페인트를 제조하기 위해 혼합되는 각 조성물질의 조성비는 기대 효과를 만족시키기 위한 최적의 조성비율이며, 이러한 조성비율은 다수회의 시행착오 속에서 설정된 것이다.

상기와 같은 본 발명의 수성페인트조성물은 수성이어서 유기용매의 사용을 현저하게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 콘크리트건물의 외벽용으로 사용하여도 완벽한 방수 및 크랙방지효과를 낼 수 있으며, 이러한 방수 및 크랙방지효과에 의하여 수성페인트의 수명이 연장된다.

또한 다양한 색상배합이 용이하게 이루어질 수 있으며, 특히 내한성, 내수성 및 접착력도 우수한 효과가 있다.

Claims

삭제
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에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 이소부톡시 메틸올 메타크릴레이트를 55:40:5의 중량비로 혼합한 모노머혼합물이 40중량%를 차지하며, 56중량%를 차지하는 증류수와, 0.08중량%를 차지하는 암모늄 퍼설페이트 및 3.92중량%를 차지하는 계면활성제를 포함하는 수지에멀젼이 전체 중량에 대해 45중량%를 차지하며;

전체 중량에 대해 각각 탄산칼슘 27중량%, 분산제 0.4 중량% 안료 8중량%;

석유 0.2중량%, 아연화 9중량%, 멸균제 0.2중량%, 염화파라핀 9중량%, 암모니아수 0.2중량%, 방부제 0.2중량%, 증점제 0.2중량%, 물 0.6중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성페인트조성물.
삭제
제 4 항에 있어서,

상기 안료는 백색안료인 이산화티타늄(TiO2)를 사용하는 것을 특징으로 하는 수성페인트조성물.