KR100573492B1 - 기능성 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능성 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 주요 수지인 아크릭우레탄 수지 100중량부, 보조 수지 25~50중량부, 안료 100~250중량부, 필러(filler) 20~40중량부 및 분산제 3~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 도료 조성물은 범용 도료 조성물에 비해 침투성이 우수하고, 하도ㆍ중도를 한번에 할 수 있어서 경제적이며, 온도ㆍ습도에 강해 연돌, 터빈, 보일러 등의 표면 온도가 섭씨 200도 이상의 시설물을 도장하는데 유용하다.
도료, 조성물, 침투성

Description

기능성 도료 조성물 {Functional Paint Composition}
본 발명은 기능성 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 주요 수지인 아크릭우레탄 수지 100중량부, 보조 수지 25~50중량부, 안료 100~250중량부, 필러(filler) 20~40중량부 및 분산제 3~10중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 도료란, 물체 표면 보호, 물체의 외관이나 형상의 변화, 그 밖에 파장의 발산, 반산 및 흡수, 전자파 차단 등의 목적을 위하여 사용하는 재료의 일종으로, 물체의 표면에 도포하여 건조된 피막층을 형성시킴으로써 물체에 소기의 성능을 부여하는 유동상태의 화학제품을 말한다.
또한, 일반적으로 도장이란, 물체의 표면에 도료를 사용해서 도막 또는 도막층을 만드는 작업을 총칭한다. 도료 그 자체는 화학 제품으로 불리우고 있으나, 도료의 가치는 도장되어 소기의 성능을 가진 도막이 형성되어야만 발휘되는 것이다.
또한, 중방식 도료는 Heavy Duty Coatings 또는 High Performance Coatings으로 사용되어 왔으며, 교량, 철탑, 해상구조물, 각종 발전소의 대형물, 선박 또는 부식 환경에 놓여있는 기타 철구조물을 부식으로부터 보호하는 도료 및 도장 방법으로 장기간에 걸쳐 심한 부식 환경에 견딜 수 있는 도료 방법을 말한다.
일반 도장 또는 중방식 도장의 경우, 통상적으로 부착력이 우수한 에폭시 도료를 사용하여 하도 도장의 과정을 거친 후, 일정한 간격을 두고, 중도 도장 및 내후성이 우수한 우레탄 도료를 사용하여 상도 도장의 과정을 거쳐야만 하며, 도장 횟수도 롤러 도장의 경우 7회 이상이고, 스프레이 도장의 경우 2회 이상을 해야 한다. 또한, 기존의 중방식 도료의 경우에는 철 구조물에만 적용할 수 있고, 아연도금 및 콘크리트에는 별도 사양의 도료를 적용해야 한다.
또한, 기존의 도료는 온도 및 습도에 약하여 고온, 고습한 환경에서 페인트가 벗겨지는 문제점이 있고, 철 구조물 부식 방지에 한계가 있어서 기대 내후성이 5년 내외라는 문제점이 있다.
따라서, 당업계에서는 범용 도료 조성물에 비해 온도ㆍ습도에 강하고, 시공 과정이 간편하여 시공 기간이 짧으며, 침투력이 우수하고, 구조물의 부식 방지 기능이 우수한 도료 조성물의 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자들은 기존 도료 조성물에 비해 침투력 양호하고, 시공 과정이 간편하며, 구조물의 부식 방지 기능 및 내후성이 우수한 기능성 도료 조성물을 개 발하기 위하여 예의 노력을 기울인 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 주된 목적은, 주요 수지인 아크릭우레탄 수지, 보조 수지, 안료, 필러(filler) 및 분산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 도료 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 주요 수지인 아크릭우레탄 수지 100중량부, 보조 수지 25~50중량부, 안료 100~250중량부, 필러(filler) 20~40중량부 및 분산제 3~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 보조 수지는 실리콘 수지, 에폭시수지 및 페놀릭 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 안료는 TiO2 40~60중량부, Al2O3 20~50중량부, SiO2 40~70중량부, 폴리스티렌(polystylene) 10~30중량부 및 Fe2O3 5~15중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 필러(filler)는 활석(Talc) 또는 운모(Mica)인 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 주요 구성 성분인 아크릭우레탄 수지는 아크릴 수지와 이소시아네이트를 주성분으로 하며, 부착성, 내후성, 내약품성, 재도장성, 평활성, 광택 및 색유지성이 매우 우수하여, 가전 제품, 산업용 기계, 일반 공업용 등의 각종 목적을 위한 도료의 주성분으로 많이 사용되고 있는 수지를 말한다.
본 발명의 구성 성분인 보조 수지는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 페놀릭 수지 등을 사용할 수 있으며, 실리콘 수지는 내열성, 내한성, 내후성, 난연성, 전기특성, 슬립성, 이형성, 발수성이 뛰어난 재료로서, 각종 용도로 사용되고 있는 우수한 성분이며, 에폭시 수지는 에폭시결합을 갖고 있는 화합물을 총칭하며, 에피클로로히드린과 비스페놀 A를 중합하여 만든 것이 대표적이며, 경화가 되는 경우, 수축 정도가 매우 작고 휘발물을 발생하지 않는다는 특징이 있다. 또한, 경화 수지는 전기적 성질, 기계적 성질, 치수 안정성이 매우 우수하며, 내수성, 내 약품성이 우수하고, 금속, 목재, 시멘트, 유리, 플라스틱 등 거의 모든 것에 접착시킬 수가 있어, 각종 용도로 사용되고 있으며, 특히 자동차, 전기 가스기기, 기계, 선박 도료 성분으로 사용된다.
또한, 본 발명의 주요 구성 성분인 안료는 목적하는 도료에 원하는 색상을 연출하기 위하여 사용되는 것이며, 본 발명에서는 TiO2, Al2O3, SiO2, 폴리스티렌(polystylene) 및 Fe2O3 등을 포함한다. TiO2는 굴절율 및 백색도가 높아 불투명하며, 비중이 3.9~4.2이고, 굴절률이 2.5~2.7이다.
또한, 본 발명의 주요 구성 성분인 필러(filler)는 눈메꿈을 위해 사용되는 것으로, 본 발명에서는 활석(Talc) 또는 운모(Mica)를 사용한다. 활석(Talc)은 비중이 2.75이고, 유리전이온도가 섭씨 105도이며, 굴절률은 1.54~1.59이다. 주로 유기안료, 분산제, 내수화제(Insolubilizer), 윤활제(Lubricants), 보수성 향상제(Water retention agents), 점도조절제, 기포조절제 및 방부제로 사용된다. 운모(Mica)는 대개 화강암층에서 채취하는데 굳기는 2.5~4이고, 비중은 2.75~3.2이며, 용도는 다양하지만, 그중에 대표적인 용도로서는 화장품용, 요업용, 용접봉용 및 기타 각종 안료 및 도료의 첨가제용으로 사용된다.
또한, 본 발명의 주요 구성 성분인 분산제는 계면 활성제의 일종으로, 전색제 중에서 안료의 표면에 흡착되어서 안료의 전색제에 대한 습윤성을 증가시켜서 안료의 분산성을 쉽게 하는 첨가제이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1 : 기능성 도료 조성물 첨가량의 결정
본 발명의 도료 조성물은 표 1에 기재된 구성 및 함량으로 제조하고, 본 발명의 기능성 도료 조성물을 실리우레탄 도료로 명명하였다. 본 발명에서는 아크릭 우레탄 수지 100중량부에 대하여, 보조 수지를 25~50중량부 사용했는데, 그 이유는 25중량부 이하를 사용하게 되면, 그 사용량이 너무 적어 도료 형성에 어려움이 있었고, 50중량부 이상을 사용하게 되면 원료 가격이 높아진다는 문제점이 있었다. 또한, 기능성 안료는 100~250중량부를 사용했는데, 그 이유는, 100중량부 이하를 사용하게 되면, 원하는 색상의 표출이 어려웠고, 250중량부 이상을 사용하게 되면, 원료 가격이 지나치게 높아진다는 문제점이 있었다. 또한, 필러(Filler)는 20~40중량부를 사용하였는데, 20중량부 이하를 사용하게 되면, 자외선 차단 기능이 저하되었고, 40중량부 이상을 사용하게 되면, 원료 가격이 지나치게 높아지는 문제점이 있었다. 또한, 첨가제(분산제)는 그 기능과 경제성을 고려하여 3~10중량부를 사용했다.
구성 조성 함량
주요 수지 아크릭 우레탄 수지 100중량부
보조 수지 실리콘수지, 에폭시 수지, 페놀릭 수지 등 25~50중량부
기능성 안료 TiO2 40~60중량부
Al2O3 20~50중량부
SiO2 40~70중량부
폴리스티렌(polystylene) 10~30중량부
Fe2O3 5~15중량부
필러(Filler) Talc, Mica 20~40중량부
첨가제 분산제 3~10중량부
실시예 2 : 실리우레탄 도료 조성물의 제조
아크릭 우레탄 수지 1kg, 보조 수지 375g, 기능성 안료(TiO2 500g, Al2O3 350g, SiO2 550g, 폴리스티렌 200g 및 Fe2O3 100g) 1.7kg, 필러 300g 및 분산제 50g을 균일하게 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다. 본 실시예에서는 편의상 상기 보조 수지의 구성 성분인 실리콘수지, 에폭시 수지, 페놀릭 수지를 1:1:1로 혼합하여 도료 조성물을 제조하였고, 필러의 구성 성분인 Talc, Mica 역시 1:1로 혼합하여 도료 조성물을 제조하였으나, 필요에 따라 상기 비율을 달리할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
시험예 1 : 실리우레탄 도료의 효능
상기 실시예 2에서 제조된 본 발명에 따른 기능성 도료 조성물(실리우레탄 도료)을 실재 시설물(교량)에 처리하여 기존의 범용 도료(에폭시 도료, 우레탄 도료)와 그 기능을 비교하여 보았다(표 2).
그 결과, 본 발명에 따른 도료 조성물이 기존 도료 조성물에 비해서, 도장규격, 시공특성, 도료특성, 환경 피해 정도, 성능특성 및 경제적인 면 모두에서 우수한 효과를 나타냈음을 알 수 있었다. 또한, 기존 도료를 구조물 상에 도장한 경우, 도막 형성시 구조물 상부에 단순히 막을 형성하는 것과는 달리, 본 발명의 기능성 도료는 구조물과 단단한 화학 결합을 통하여 도막이 형성되어, 본 발명의 기능성 도료를 사용하여 도장한 경우, 구조물 상의 도막이 벗겨지지 않는 특성이 있었다.
구분 비교항목 본 발명에 따른 도료 조성물 종래 도료 조성물
1.도장규격 도장사양 1st(하도) 도장 : 없음 2nd(상도) 도장 : 실리우레탄도료 1st(하도) 도장 : 에폭시도료 2nd(상도) 도장 : 우레탄도료
도장횟수 1~2회:롤러-2회/스프레이-2회 2~10회:롤러-7회/스프레이-3회
도막두께 1st도장 : 없음 1st도장 : 약100㎛
2nd도장 : 75~100㎛ 2nd도장 : 약50㎛
합계 : 75~100㎛ 합계 : 약150㎛
바탕처리 EMFEMSS 구도막만 샌드페이퍼로 제거 철구조물(아연도금 및 콘크리트는 별도사양)
2.시공특성 도장 소요 일수 1일 3일 이상 : 하도, 중도, 상도 (각 1일 이상소요)
바탕처리 상대적으로 매우 수월 단계별 다른 종류의 도료 사용 및 단계별 도장
시공 편의성 한 종류의 도료 사용 및 1회 도장 마감
3.도료특성 도료형태 기능성 실리우레탄도료 일반 에폭시계 및 우레탄계 도료
기능성 안료 도료 중 35% 이상 포함 (산화금속계, 세라믹계 유기 폴리머계 기능성 안료) 거의 함유하지 않음
보유한 기능 -녹 및 부착산화물 안정화기능 -녹 등에 침투력 향상 기능 -모든 소재와의 부착력 향상 기능 -내후성 향상 기능 -에폭시 도료(부착력) -우레탄 도료(내후성)
적용대상 철구조물, 아연도금, 콘크리트 및 도장된 모든 시설물 철구조물
4.환경피해 정도 (상대적인 비교) 휘발성 유기용제 60 100
작업시 경관피해 및 교통 불편 50 100
5.성능특성 기대내후성 10년이상 (무기계 안료만 사용하여 내후 향상성이 우수함) 5~7년 (유기계 안료도 사용)
내화학성 2.5<PH<13 5.0<PH<10
방청성 매우양호 (기능성 안료 다량함유) 양호 (기능성 안료 거의 없음)
6. 경제성 인건비, 도료비 1회 도장 비용 2회~3회 도장 비용
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기능성을 현저히 증진시킨 기능성 도료 조성물을 제공하는 효과가 있다. 본 발명의 도료 조성물은 범용 도료 조성물에 비해 침투성이 우수하고, 하도ㆍ중도를 한번에 할 수 있어서 경제적이며, 온도ㆍ습도에 강해 연돌, 터빈, 보일러 등의 표면 온도가 섭씨 200도 이상의 시설물을 도장하는데 유용하고, 내화학성이 뛰어나, 기대 내후성이 우수하다는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 기능성 도료는 구조물과 단단한 화학 결합을 통하여 도막이 형성되어, 본 발명의 기능성 도료를 사용하여 도장한 경우, 구조물 상의 도막이 벗겨지지 않는다는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 주요 수지인 아크릭우레탄수지 100중량부, 보조 수지 25~50중량부, 안료 100~250중량부, 필러(filler) 20~40중량부 및 분산제 3~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조 수지는 실리콘수지, 에폭시수지 및 페놀릭수지로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안료는 TiO2 40~60중량부, Al2O3 20~50중량부, SiO2 40~70중량부, 폴리스티렌(polystylene) 10~30중량부 및 Fe2O3 5~15중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필러(filler)는 활석(Talc) 또는 운모(Mica)인 것을 특징으로 하는 조성물.
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