KR100475557B1

KR100475557B1 - 중방식 코팅용 조성물

Info

Publication number: KR100475557B1
Application number: KR1020040012197A
Authority: KR
Inventors: 이성호; 박복순
Original assignee: 박복순; 이성호
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-03-14

Abstract

불포화폴리에스테르 혼합 수지가 주성분인 주제(A)와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제(B)로 구성되어지는 중방식 코팅용 조성물에 있어서,

불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 경화촉진제로서 코발트 옥타에이트 0.9 내지 1.1 중량부, 백색안료로서 산화티탄 8 내지 12 중량부, 충진제로서 탄산칼슘 90 내지 110 중량부와, 유리 플레이크 18 내지 22 중량부, 유리섬유 분말 27 내지 33 중량부, 벤토나이트 2 내지 3 중량부가 함유된 주제(A)와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제(B)로 구성되고, 상기 주제(A) 및 경화제(B)가 95 내지 99 중량% : 1 내지 5 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 불포화폴리에스테르 혼합 수지가 주성분인 주제에 충진제로 유리 플레이크 및 유리섬유 분말을 사용함으로써, 도막 내에 수십 여개의 층으로 적층된 유리 플레이크가 모재와 평행되게 배열되고 그 공간에 열팽창계수가 동일 또는 거의 유사한 유리섬유 분말을 채워줌으로서 완전한 불활성 필라층을 형성하기 때문에 열팽창계수의 차이에 따른 크랙 현상이 발생하지 않아 모재와의 접착력이 우수하고, 약품이나 바닷물 등과 같은 외부 물질의 침투를 완전 차단할 수 있으므로 내부식성 및 내침식성 등과 같은 화학적 성능과 내마모성, 아이조드 충격강도 등과 같은 기계적 성능도 대단히 뛰어난 효과가 있다.

Description

중방식 코팅용 조성물{Composition of Heavy Duty Coating}

본 발명은 중방식 코팅용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 금속 또는 콘크리트 구조물의 부식 및 침식을 방지하기 위한 중방식 코팅용 조성물에 있어서, 주성분이 불포화폴리에스테르 혼합 수지인 주제와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드의 경화제로 구성되어지고, 내부식성 및 내침식성의 성능을 향상시키기 위해 불포화폴리에스테르 수지 성분의 주제에 열팽창계수가 동일 또는 거의 유사한 유리 플레이크 및 유리섬유 분말을 사용한 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 각종 금속 또는 콘크리트 구조물의 부식 및 침식을 방지하기 위하여 주로 에폭시계 수지를 이용한 코팅제가 사용되어 왔으나, 상기와 같은 에폭시계 수지의 코팅제는 모재에 대한 강한 접착력과 내구력 향상과 함께 부식 및 침식 등을 방지하기 위하여 지르코늄, 아연 분말 등과 같은 금속성 필라를 첨가시키는데, 이와 같은 충진제들은 코팅 도막에서 완전한 층을 형성시키지 못하기 때문에 코팅 후 침식 및 부식으로부터 완전한 보호가 되지 않아 도막층과 금속 또는 콘크리트 구조물과의 접착력의 저하 등과 같은 문제점뿐만 아니라, 상기와 같이 종래의 코팅제에 금속성 필라 또는 불활성 필라 등과 같은 충진제를 첨가시킬 경우에는 코팅제에 함유된 충진제들에 의해 기계적 가공이나 작업성이 떨어지는 등의 문제점들도 발생되었다.

상기와 같은 문제점들을 해결하고자 금속성 필라와 함께 불활성 필라를 첨가시킨 기술에 관한 특허로서, 대한민국 공개특허공보 특2000-0014966호에 실리카와 아연더스트를 사용하고, 대한민국 특허공보 제10-0395228호에 금속 분말, 알루미나, 실리카, 흄드 실리카 등을 사용한 기술들이 출원되었으나 상기와 같은 특허들은 충진제로서 금속성 필라와 불활성 필라를 함께 사용함에 따라 상기 필라들의 열팽창계수가 서로 차이가 남에 따라 모재의 표면으로부터 코팅 도막의 분리 현상이 일어날 가능성이 있었다.

따라서, 본 발명자는 상기와 같은 문제점들을 해결하고자 연구 개발한 끝에 주제인 불포화폴리에스테르 혼합 수지에 열팽창계수가 동일 또는 거의 유사한 유리 플레이크 및 유리섬유 분말을 사용함으로써, 모재와의 접착력이 뛰어날 뿐만 아니라 내부식성 및 내침식성의 성능이 우수한 중방식 코팅용 조성물을 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 불포화폴리에스테르 혼합 수지가 주성분인 주제에 유리 플레이크 및 유리섬유 분말을 사용함으로써, 도막 내에 수십개의 층으로 적층된 유리 플레이크가 모재와 평행되게 배열되고 그 공간에 열팽창계수가 동일 또는 거의 유사한 유리섬유 분말을 채워 완전한 불활성 필라층을 형성하기 때문에 열팽창계수의 차이에 따른 균열 등의 현상이 발생되지 않아 모재와의 접착력이 우수하고, 약품이나 바닷물 등과 같은 외부 물질의 침투를 완전 차단할 수 있으므로 내부식성 및 내침식성 등과 같은 화학적 성능과 내마모성 및 아이조드 충격강도 등과 같은 기계적 성능이 향상되는 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 중방식 코팅용 조성물은 불포화폴리에스테르 혼합 수지가 주성분인 주제(A)와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제(B)로 구성되어지는 중방식 코팅용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불포화폴리에스테르 혼합 수지에 경화촉진제, 안료, 충진제 등과 같은 각종 첨가제가 함유된 주제(A)와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제(B)로 구성되고, 상기 주제(A) 및 경화제(B)가 95 내지 99 중량% : 1 내지 5 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 중방식 코팅용 조성물에 있어서, 상기 주제(A)의 혼합비는 그 함량이 99 중량%를 초과할 경우에는 주제(A) 함량에 비해 상대적으로 경화제(B) 함량이 소량 첨가되기 때문에 주제(A)와 경화제(B)의 충분한 반응이 이루어지지 않아 코팅 도막이 완전 경화되지 아니하므로 내약품성, 내부식성 등과 같은 성능이 약화되게 되며, 그 함량이 95 중량% 미만일 경우에는 주제(A) 함량에 비해 상대적으로 경화제(B) 함량이 과량 첨가되기 때문에 주제(A)와 경화제(B)의 완전한 반응이 이루어지지 않거나 반응후 미반응의 경화제(B) 성분이 잔류하게 되어 도막의 성능이 저하하게 된다.

본 발명의 중방식 코팅용 조성물을 주제(A)와 경화제(B)로 구분하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주제(A)의 구성 성분에 대해 구체적으로 살펴보면,

상기 불포화폴리에스테르 혼합 수지는 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지와 노블락 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지가 1 : 1의 비율로 혼합된 수지로서, 상기 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 경화촉진제로서 코발트 옥타에이트 0.9 내지 1.1 중량부, 백색안료로서 산화티탄 8 내지 12 중량부, 충진제로서 탄산칼슘 90 내지 110 중량부와, 유리 플레이크 18 내지 22 중량부, 유리섬유 분말 27 내지 33 중량부, 벤토나이트 2 내지 3 중량부가 각각 함유된 것을 특징으로 하는 주제(A)로 구성되어진다.

본 발명의 주제(A)에 사용되는 수지로서 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지와 노블락 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지를 1 : 1의 비율로 혼합시킨 이유는 노보락 비닐에스테르 타입(Novolac Vinylester Type, 에폭시 아크릴레이트) 불포화폴리에스테르 수지가 내식성과 같은 화학적 성능이 우수할 뿐만 아니라 초내열성 높은 열변형 온도(160℃) 등을 갖기 때문에 기계적 성능도 대단히 우수하기 때문이며, 그리고 비닐에스테르 타입(Vinylester Type, 에폭시 아크릴레이트) 불포화폴리에스테르 수지가 말단 이중 결합에서 완전 균일한 경화가 이루어지기 때문에 내식성 등과 같은 화학적 성능과 내크랙성, 내충격성 등과 같은 기계적 성능이 우수할 뿐만 아니라 모재와의 접착력도 대단히 뛰어나기 때문이다.

상기 주제(A)에 사용되는 경화촉진제로 바람직한 것은 코발트 옥타에이트(Cobalt octoate)로서 그 사용량에 따라 원하는 경화시간을 조절하는 역활을 하는데 상온(20±5℃)에서 일반 경화 시간은 4시간이 소요된다. 그 사용량은 주제(A)의 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 대하여 0.9 내지 1.1 중량부이다. 경화촉진제는 상기 범위 내의 사용량에 따른 경화시간의 변화는 거의 없으나 그 사용량이 0.9 중량부 미만인 경우에는 경화시간이 지체되게 되며, 그 사용량이 1.1 중량부를 초과할 경우에는 경화촉진제의 사용량 증가에 따른 경화시간의 단축에 특별한 효과가 없다.

본 발명에서 코발트 옥타에이트 대신 사용 가능한 경화촉진제로는 나트텐산코발트, 도데실메르캅탄, 디메틸아닐린, 디에틸아닐린 등에서 한가지를 선택하여 사용할 수도 있다.

상기 주제(A)에 사용되는 백색안료인 산화티탄은 그 사용량이 주제(A)의 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 대하여 8 내지 12 중량부이다. 그 사용량이 상기 범위 내에서는 백색도에 의한 은폐율이 가장 좋고, 상기 사용량의 범위 미만이면 백색도에 의한 은폐율이 낮아지고, 그리고 그 사용량이 상기 범위 이상일 경우에는 특별히 백색도의 향상에 따른 은폐율이 증가되지 않는다.

본 발명에서 산화티탄 대신 사용 가능한 안료로는 백색안료로서 산화아연, 리토폰(Lithopone) 등이며, 도막의 색상이 필요할 경우에는 유색을 내기 위한 안료를 사용할 수 있다.

상기 주제(A)에 사용되는 충진제인 탄산칼슘은 콜로이달 상태로, 주제에 점성을 부여하고, 강도를 높여주는 역할을 하며, 그 사용량이 주제(A)의 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 대하여 90 내지 110 중량부이다. 그 사용량이 90 중량부 미만이면 점성이 부족하여 부착강도가 저하되고, 그 사용량이 110 중량부 초과하게 되면, 점성이 높아지므로 작업이 불편하여 작업성이 저하된다.

상기 주제(A)에 사용되는 유리 플레이크는 통상 유리 플레이크의 두께가 4 내지 6㎛, 입자 직경이 50㎛ 내지 3.4 ㎜인 것을 사용하는데, 유리 플레이크는 도막층 내에서 비늘 조각의 유리 플레이크가 수십 여층 정도로 적층되어 모재와 평행으로 배열되어 불활성 필라 층을 형성시키는 역활을 하는데, 그 사용량은 주제(A)의 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 대하여 18 내지 22 중량부이다. 그 사용량이 상기 사용량 범위를 벗어나게 될 경우에는 원하고자 하는 적층의 두께보다 얇아지게되거나 또는 너무 두꺼워져 도리어 도막 적층의 기계적 성능이 약화될 우려가 있다.

그리고 유리 플레이크와 함께 사용되는 유리섬유 분말은 그 직경이 통상 6㎛이하의 미분말의 구슬형으로 유리 플레이크가 구성하고 있는 층의 공간을 채워주는 역활을 하는데, 그 사용량이 주제(A)의 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 대하여 27 내지 33 중량부이다. 그 사용량이 27 중량부 미만이 되면 상기 유리 플레이크 적층체에 형성된 공간을 충분히 메울 수가 없으며, 그 사용량이 33 중량부를 초과하게 되면, 유리섬유 분말이 적층체에 형성된 공간을 메우고 남게 되므로 초과 사용에 따른 특별한 효과가 발생되지 않는다.

따라서, 본 발명의 중방식 코팅용 조성물은 상기 유리 플레이크에 의해 수십 여층으로 모재와 평행으로 층을 이루게되고, 그 공간을 유리섬유 분말이 메워줌으로서, 완전한 층을 이루게 되므로 물 또는 수증기나 약품 등의 확산, 투과를 저지할 수 있고, 또한 도막의 강도, 내마모성 등을 향상시켜 경화 수축을 적게하고, 열팽창계수의 차이로 인한 크랙, 박리현상 등이 일어나지 않게 된다.

상기 주제(A)에 사용되는 벤토나이트는 주제에 함유된 각종 첨가제들의 침강을 방지하는 역활을 하는데, 그 사용량이 주제(A)의 불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 대하여 2 내지 3 중량부이다. 사용량이 상기 사용량의 범위를 벗어나게 될 경우에는 주제에 함유되어 있는 각종 첨가제들에 대한 침강 방지의 효과가 감소하게 된다.

다음으로 경화제(B)의 구성 성분에 대해 구체적으로 살펴보면,

본 발명의 경화제(B)는 그 구성 성분이 메틸에틸케톤 퍼옥사이드로서, 주제(A)와 반응하여 상기 화합물들의 혼합에 의해 형성된 도막을 3차원적 망상 구조로 변화시키는 역활을 하는데, 그 사용량은 주제(A) : 경화제(B)의 혼합비가 95 내지 99 중량% : 1 내지 5 중량%이다. 본 발명의 경화제(B)의 사용량이 1 중량% 미만일 경우에는 주제(A) 함량에 비해 상대적으로 경화제(B) 함량이 소량 첨가되기 때문에 주제(A)와 경화제(B)의 완전한 반응이 이루어지지 않게되고, 5 중량%를 초과하게 될 경우에는 반응후 미반응의 경화제(B) 성분이 잔류하게 되어 도막의 성능이 저하하게 된다.

본 발명에서 사용 가능한 경화제로는 상기 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 외에도 벤조일퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 큐멘 히드로퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥시벤조에이트, 아조비스이소부틸로니트릴 등으로 부터 한가지 또는 그 이상 선택하여 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 중방식 코팅용 조성물을 아래의 실시예 및 비교예를 통해 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4)

주제(A)

실시예 및 비교예는 모두 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지와 노블락 비닐에스테르 타입 불포화에스테르 수지를 1 : 1의 일정 비율로 혼합시킨 불포화폴리에스테르 혼합 수지를 사용하여 다음 [표 1]의 내용과 같이 제조하였다.

경화제(B)

실시예 및 비교예 모두 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제를 사용하였고, 다음 [표 1]의 내용과 같이 주제(A)와 경화제(B)를 혼합비를 달리 하였다.

[표 1]

(단위 : 중량부)

구 분		실시예				비교예
구 분		1	2	3	4	1	2	3	4
주제(A)	비닐에스테르타입 수지	50	50	50	50	50	50	50	50
	노블락비닐에스테르 수지	50	50	50	50	50	50	50	50
	경화촉진제	0.9	1.0	1.0	1.1	0.9	1.0	1.0	1.1
	산화티탄	8	10	10	12	8	10	10	12
	콜로이달 탄산칼슘	90	100	100	110	90	100	100	110
	유리 플레이크	18	20	20	22	18	20	20	22
	유리섬유 분말	27	30	30	33	-	-	-	-
	벤토나이트	2	2	3	3	2	2	3	3
	알루미늄	-	-	-	-	20	20	25	25
	지르코늄	-	-	-	-	30	30	40	40
경화제(B)	주제(A)와 경화제(B)의혼합비(중량%)	99:1	98:2	97:3	95:5	99:1	98:2	97:3	95:5

상기에서 주제(A)의 구성 성분 중 불포화폴리에스테르 혼합 수지로서 사용된 비닐에스테르 타입은 크레이밸리 코리아(주)의 RF-1001, 노블락비닐에스테르 타입의 수지는 크레이밸리 코리아(주)의 RF-1051EF, 경화촉진제로 사용된 코발트 옥타에이트는 (주)세인상사 수입(일본산), 산화티탄은 미국 듀퐁사의 R-902, 콜로이달 탄산칼슘은 유진실업(주)의 유영화SC(super colloidal calcium carbonate), 유리 플레이크는 일본판소자(주) 제품, 유리섬유 분말은 한국오웬스코닝 제품, 벤토나이트는 벤톤 #38(미국산), 알루미늄은 (주)선광금속 제품, 지르코늄은 동양화학(주)의 제품를 각각 사용하였으며, 경화제(B)인 메틸에틸케톤 퍼옥사이드는 호성케멕스(주)제품을 사용하였다.

시험편의 제작

시험편 크기 가로 × 세로를 7㎝ × 15㎝로 하고 도막두께 1,000㎛로 하여 통상 상온(20℃), 습도 50% 에서 168시간 동안 건조시켜 제작한 것을 사용하여 실험하였다.

상기의 [표 1]에 따라 제조되어진 중방식 코팅용 조성물을 시험편의 제작 방법에 따라 제조하여 시험한 결과는 아래 [표 2]와 같다.

[표 2]

구 분		실시예				비교예
성 능	단위	1	2	3	4	1	2	3	4
경도(H_D)	-	88	89	89	89	84	85	85	85
내마모성	mg	75.4	75.6	76.0	76.2	52.6	52.7	52.8	53.1
아이조드충격강도	kJ/㎡	2.2	2.1	2.1	2.0	1.6	1.7	1.7	1.8
열전도율	W/mk	0.189	0.186	0.184	0.182	0.190	0.191	0.193	0.194
흡수율	%	0.149	0.146	0.143	0.141	0.211	0.209	0.207	0.206
비중(23/23℃)	-	1.704	1.706	1.706	1.708	1.716	1.719	1.723	1.726
용기 내에서의 상태	-	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
부착강도	N/㎠	195	198	199	201	178	180	181	182
외관 :염수분무시험(20h)	-	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상있음	이상있음	이상있음	이상있음

시험방법

상기 성능에서 경도는 ASTM D 2240, 내마모성(CS-17, 1,000g, 1,000 cycles)은 ASTM D 4060, 아이조드 충격강도(2호 A 시험편)는 KS M 3055, 열전도율(평균온도 25 ± 5 ℃)은 ASTM C 518, 흡수율(증류수에 24h 침수)은 ASTM D 570, 비중은 ASTM D 792, 용기 내에서의 상태는 KS M 5000, 부착강도는 ASTM D 4541, 외관(염수분무시험)은 KS D 9502의 시험 방법을 각각 따랐다.

상기 [표 2]를 살펴보면, 실시예 1 내지 4의 경우는 충진제로서 유리 플레이크와 유리섬유 분말을 사용함으로써, 모재와의 접착력이 우수하여 높은 부착강도를 나타내었으며, 염수분무시험에서도 외부 물질의 침투의 차단력이 뛰어나 외관의 내부식성과 내침식성이 뛰어남을 나타내었다. 또한, 내마모성 및 아이조드 충격강도 등의 기계적 물성도 우수하였다.

그러나 비교예 1 내지 4는 충진제로 유리 플레이크와, 유리 플레이크와 열팽창계수가 서로 다른 알루미늄 및 지르코늄을 사용함으로써, 크랙 현상이 발생하므로 모재와의 접착력이 저하되어 낮은 부착강도를 나타내었으며, 염수분무시험에서는 외관에 부식과 침식이 나타났다. 또한, 내마모성 및 아이조드 충격강도 등의 기계적 물성도 실시예 1 내지 4에 비하여 저조한 결과를 나타내었다.

Claims

불포화폴리에스테르 혼합 수지가 주성분인 주제(A)와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제(B)로 구성되어지는 중방식 코팅용 조성물에 있어서,

불포화폴리에스테르 혼합 수지 100 중량부에 경화촉진제로서 코발트 옥타에이트 0.9 내지 1.1 중량부, 백색안료로서 산화티탄 8 내지 12 중량부, 충진제로서 탄산칼슘 90 내지 110 중량부, 유리 플레이크 18 내지 22 중량부, 유리섬유 분말 27 내지 33 중량부, 벤토나이트 2 내지 3 중량부가 각각 함유된 주제(A)와 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 성분의 경화제(B)로 구성되고, 상기 주제(A) 및 경화제(B)가 95 내지 99 중량% : 1 내지 5 중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 불포화폴리에스테르 혼합 수지는 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지와 노블락 비닐에스테르 타입 불포화폴리에스테르 수지가 1 : 1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 경화촉진제는 코발트 옥타에이트 대신 나트텐산코발트, 도데실메르캅탄, 디메틸아닐린, 디에틸아닐린으로 부터 한가지를 선택하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 백색안료는 산화티탄 대신 산화아연, 리토폰(Lithopone)으로 부터 한가지를 선택하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 경화제는 메틸에틸케톤 퍼옥사이드 대신 벤조일퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, 큐멘 히드로퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥시벤조에이트, 아조비스이소부틸로니트릴로 부터 한가지를 선택하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 유리 플레이크는 두께가 4 내지 6㎛, 입자 직경이 50㎛ 내지 3.4 ㎜인 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 유리섬유 분말은 그 직경이 6㎛ 이하의 미분말의 구슬형인 것을 특징으로 하는 중방식 코팅용 조성물.