KR100841607B1 - 상수도 금속관 방수방식용 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 수지 및 세라믹 성분으로 이루어진 2액형 방수방식재로 상수도 강관 또는 주철관을 부식으로부터 보호하는 에폭시수지 도료 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 비스페놀A형 에폭시수지, 무기안료, 세라믹 미분상 요변제 및 액상 요변제를 포함하는 주제와, 변성 지방족아민, 무기안료, 세라믹 미분상 요변제 및 액상 요변제를 포함하는 경화제로 이루어진 2액형 방수방식재에 관한 것이다. 본 발명의 고분자 도료 조성물은 주제와 경화제의 배합비율 조절에 따라 현장 여건에 알맞게 가사시간의 조절이 가능하며, 상수도 금속관과의 접착력이 뛰어나고, 강도 성능이 우수하며, 수밀성, 방식성 및 내화학성이 탁월하다. 상기 본 발명의 고분자 도료 조성물은 또한 기존 방수방식재와는 달리 신너(thinner)나 유기용제를 사용하지 않는 친환경적 자재로서, 물 속에 포함된 각종 유기물로부터 상수도 강관 또는 주철관을 완벽하게 보호할 수 있다.

고분자 도료, 방수방식재, 강관, 주철관, 상수도, 세라믹

Description

상수도 금속관 방수방식용 도료 조성물 {Paint Composition for Waterproof and Anticorrosion of Waterworks-Metal Pipe}

본 발명은 고분자 수지 및 세라믹 성분으로 이루어진 2액형 방수방식재로 상수도 강관 또는 주철관을 부식으로부터 보호하는 에폭시수지 도료 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 비스페놀A형 에폭시수지, 무기안료, 세라믹 미분상 요변제 및 액상 요변제를 포함하는 주제와, 변성 지방족아민, 무기안료, 세라믹 미분상 요변제 및 액상 요변제를 포함하는 경화제로 이루어진 2액형 방수방식재에 관한 것이다.

일반적으로 에폭시수지는 내수성, 접착성 및 내약품성이 우수하여 구조물의 접착제 및 코팅제 등으로 널리 사용되고 있는 바, 주제로 가장 많이 사용되고 있는 수지는 비스페놀A형, 비스페놀F형, 삼관능성 에폭시수지, 사관능성 에폭시수지, 노볼락 에폭시수지 및 가소성 에폭시수지 등이다.

상기의 에폭시수지들을 주제로 사용하는 종래의 에폭시 도료는 내약품성, 부착성 및 기계적 특성 등이 우수한 반면, 에폭시수지의 분산에 사용되는 유기 용제로 인하여 환기가 원활하지 않은 곳에서의 작업성이 저하되고, 화재나 폭발에 대한 위험성도 클 뿐만 아니라 유해 유기용제의 배출에 따른 환경오염 유발 등의 문제점이 있었다. 그리고, 상기 문제점의 해결을 위해 수용성 에폭시 도료가 연구된 바 있으나, 도막 물성이 유기용제를 사용한 경우에 미치지 못하여, 친환경성 에폭시 도료에 대한 산업계 요구는 몹시 큰 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상수관의 내면을 보호하고 상수관 내부 부식의 직접 원인인 물, 염화물, 및 유기물 등을 차단시킴과 아울러 관내를 흐르는 유량을 원활하게 소통시킴으로써, 상수관을 부식으로부터 보호하기 위해 고분자 수지 및 세라믹 성분으로 이루어진 2액형 방수방식용 고분자 도료 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,

(A) 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부;

무기안료 3.4 내지 10.8 중량부;

세라믹 미분상 요변제 3.6 내지 12.6 중량부;

액상 요변제 1.4 내지 4.4 중량부;

소포제 0.2 내지 0.6 중량부; 및

분산제 2.3 내지 6.3 중량부

를 포함한 주제; 및

(B) 변성 지방족아민 100 중량부;

무기안료 1.7 내지 3.8 중량부;

세라믹 미분상 요변제 1.6 내지 10.2 중량부;

액상 요변제 1.6 내지 7.0 중량부; 및

분산제 3.0 내지 11.3 중량부

를 포함한 경화제

로 이루어지고, 상기 주제:경화제의 중량비가 1:1 내지 5:1인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변성 지방족아민 100 중량부 당 소포제 0.4 내지 0.8 중량부를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 상기 비스페놀A형 에폭시수지의 에폭시 당량은 180 내지 195 g/eq인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비스페놀A형 에폭시수지의 점도는 25 ℃에서 11000 내지 14000 cps인 것이 바람직하다.

또한, 상기 주제를 구성하는 무기안료는 방청안료인 것이 바람직하다.

또한, 상기 세라믹 미분상 요변제는 친수성 실리카 미분, 친유성 클레이 미분, 또는 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친수성 실리카 미분의 평균 입경은 5 내지 10 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친수성 실리카 미분의 비표면적(BET)은 250 내지 350 m²/g인 것 이 바람직하다.

또한, 상기 친유성 클레이 미분의 평균 입경은 1 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친유성 클레이 미분의 벌크 밀도는 250 내지 500 g/ℓ인 것이 바람직하다.

또한, 상기 액상 요변제는 변성 우레아(urea)의 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 용액인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변성 지방족아민의 아민 당량은 70 내지 80 g/eq인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변성 지방족아민의 겔 타임은 6 내지 10 분인 것이 바람직하다.

또한, 상기 경화제를 구성하는 무기안료는 코발트 복합 산화물인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물은 에폭시수지와 변성 지방족아민의 중합으로 형성된 고분자 도막 베이스에 무기안료 및 미분상 요변제의 세라믹이 첨가되어, 유기용제의 도입 없이도 우수한 물성을 나타내는 것이 가장 큰 특징이다. 이는 친환경 에폭시수지, 세라믹계 요변제, 방청안료 등의 성분이 수밀한 피막층을 형성함과 아울러 수중에서도 방식성, 내화학성, 내마모성, 경도 등 물성을 보장하는 특징이 있다.

먼저, 본 발명의 주제를 구성하는 에폭시수지는 대표적인 에폭시수지라 할 수 있는 비스페놀A형 에폭시수지 중 에폭시 당량이 180 내지 195 g/eq의 것을 사용한다. 상기 당량 범위의 에폭시수지를 사용함으로써 목적하는 도막 물성을 확보할 수 있고, 도막의 외관 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 에폭시수지는 25 ℃에서의 점도가 11000 내지 14000 cps인 것이 상기 목적 달성 및 생산성을 담보할 수 있다. 이러한 당량 및 점도 범위를 만족시키는 비스페놀A형 에폭시수지는 후술할 변성 지방족아민 경화제와 혼합시 신너나 유기용제 없이도 방식성, 수밀성, 내화학성 등이 우수한 도막을 형성할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 주제를 구성하는 안료는 일반적인 색상안료 외에 방청안료를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 특히, 본 발명이 목적하는 친환경성을 담보하기 위해 중금속 성분이 배제된 방청안료를 사용하는 것이 매우 바람직하다. 상기 무기안료는 주제를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 3.4 내지 10.8 중량부를 첨가하는 것이 바람직한데, 3.4 중량부 미만에서는 선명한 색을 발현시키지 못하고, 10.8 중량부를 초과하면 도막이 경화하는 데 시간이 지나치게 길어져 경제성이 현저히 떨어지며, 도막의 표면조도가 거칠어지는 등 물성에 나쁜 영 향을 줄 수 있다.

한편, 본 발명의 또 하나의 커다란 특징을 이루는 것은 친환경성 제고를 위해 후술할 세라믹계 색상안료에 더하여, 요변제 역시 세라믹 미분상 요변제를 사용하였다는 것이다. 본 발명의 주제를 구성하는 세라믹 미분상 요변제는 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분의 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 친수성 실리카 미분은 특히 평균 입경 5 내지 10 nm 범위의 것이 바람직하며, 비표면적(BET)은 250 내지 350 m²/g 범위의 것이 본 발명의 목적 구현을 위해 바람직하다.

그리고, 친유성 클레이 미분은 평균 입경 1 내지 5 ㎛ 범위의 것이 바람직하며, 벌크 밀도는 250 내지 500 g/ℓ 범위의 것이 바람직하다.

상기 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분의 총량은 본 발명의 주제를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 3.6 내지 12.6 중량부를 함유하는 것이 도막의 흐름성 및 유변학적 특성을 향상시킬 수 있어 도막의 강도, 경도 및 표면조도의 발현을 위해 바람직하다. 상기 함량이 3.6 중량부 미만인 경우 상기 효과를 기대할 수 없으며, 12.6 중량부를 초과하는 경우 도막의 표면조도 및 작업성에 나쁜 영향을 미치며, 심하면 도막이 아예 형성되지 않고 페이스트 형태로 남는다.

상기 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분은 각각 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 1.5 내지 6.3 중량부, 및 2.1 내지 6.3 중량부를 함유하는 것 이 특히 바람직하다.

본 발명의 주제는 특히 상기 세라믹 미분상 요변제 외에 액상 요변제를 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 주제로 사용한 비스페놀A형 에폭시수지 및 세라믹 미분상 요변제와의 조화를 위해 변성 우레아(urea)의 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 용액을 사용하는 것이 바람직하고, 그 함량은 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 1.4 내지 4.4 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 액상 요변제의 함량이 1.4 중량부 미만인 경우 도막의 유변학적 특성을 향상시킬 수 없고, 4.4 중량부를 초과하는 경우 도막의 표면조도에 나쁜 영향을 미친다.

본 발명에서는 또한 주제 제조시 발생하는 기포의 제거를 위해 소포제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소포제의 첨가량은 상기 비스페놀A형 에폭시수지 10 중량부 당 0.2 내지 0.6 중량부가 바람직한데, 0.2 중량부 미만에서는 소포기능이 나타나지 않으며, 0.6 중량부를 초과하면 도막의 열화 및 블러싱 현상이 나타난다.

그리고, 상기 제 성분의 균일한 분산을 위해 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 분산제는 주제를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지 및 무기안료를 고려하여 안료친화기를 갖는 고분자량의 블록공중합체 용액을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 주제에 사용되는 분산제의 첨가량은 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 2.3 내지 6.3 중량부가 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 안료의 응집, 광택저하 및 접착의 결함이 발생되고, 도막의 견고성이 떨어질 뿐만 아니라 황화 등이 발생하는 문제가 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 경화제는 도막의 베이스를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지와의 반응성을 고려하여 변성 지방족아민을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 특히 상수도에 적용됨을 고려하여, 습한 환경 나아가 물 속에서도 경화가 가능한 저온경화형을 구비하는 것이 바람직하다.

이를 위해서는 상기 경화제의 아민 당량이 70 내지 80 g/eq이며, 겔 타임은 6 내지 10 분 범위의 것이 특히 바람직하다. 나아가, 점도는 350 cps 정도로 낮은 것이 바람직하다. 이를 통해 신너나 유기용제 없이도 요구조건을 충족시키는 도막을 형성할 수 있으며, 특히 상수도 강관이나 주철관에의 적용시 뛰어난 물성을 확보할 수 있다.

그리고, 본 발명의 경화제에는 주제와 마찬가지로 무기안료, 특히 세라믹 안료를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서는 특히 코발트금속의 복합 산화물 (CoO 및 Co₃O₄의 혼합물)인 세라믹 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 경화제에 대한 무기안료의 첨가량은 1.7 내지 3.8 중량부인 것이 바람직하며, 첨가량이 1.7 중량부 미만이면 선명한 색을 발현시키지 못하고, 3.8 중량부를 초과하면 경화에 장시간이 소요되어 경제성이 떨어지며, 도막의 표면조도가 거칠어지는 문제점이 있다.

본 발명의 경화제에는 또한 전술한 평균 입경, 비표면적 및 벌크 밀도 범위를 갖는 세라믹 미분상 요변제를 포함할 수 있는데, 친수성 실리카 미분 및/또는 친유성 클레이 미분의 총량 기준으로, 본 발명의 변성 지방족아민 100 중량부 당 1.6 내지 10.2 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 1.6 중량부 미만인 경우 도막의 강도, 경도 및 표면조도가 요구조건을 충족시키지 못하고, 10.2 중량부를 초과하는 경우 도막의 표면조도 및 작업성에 나쁜 영향을 미친다. 상기 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분은 각각 변성 지방족아민 100 중량부 당 5.5 내지 10.2 중량부, 및/또는 1.6 내지 3.0 중량부를 함유하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 본 발명의 경화제는 상기 세라믹 미분상 요변제 외에 주제에 첨가된 것과 같은 액상 요변제를 추가로 함유하는 것이 바람직하다. 상기 액상 요변제의 첨가량은 변성 지방족아민 100 중량부 당 1.6 내지 7.0 중량부가 바람직하며, 함량이 1.6 중량부 미만인 경우 도막의 유변학적 특성을 향상시킬 수 없고, 7.0 중량부를 초과하는 경우 도막의 표면조도에 나쁜 영향을 미친다.

마지막으로, 본 발명의 경화제는 상기 주제에 첨가된 것과 같은 분산제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 분산제의 첨가량은 변성 지방족아민 100 중량부 당 3.0 내지 11.3 중량부가 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 안료의 응집, 광택저하 및 접착의 결함이 발생되고, 도막의 견고성이 떨어질 뿐만 아니라 황화 등이 발생하는 문제가 있다.

추가로, 본 발명의 경화제는 상기 주제에 첨가된 것과 같은 소포제를 더 포함하는 것이 바람직한데, 첨가량은 변성 지방족아민 100 중량부 당 0.4 내지 0.8 중량부가 바람직하며, 0.4 중량부 미만에서는 소포기능이 나타나지 않고, 0.8 중량부를 초과하면 도막의 열화 및 블러싱 현상이 나타난다.

본 발명의 상기 주제:경화제의 배합비율은 중량비 기준으로 1:1 내지 5:1인 것이 바람직하다. 주제:경화제 = 5:1 보다 경화제의 양이 적으면 에폭시기와 반응할 아민기가 절대적으로 부족하게 되어 도료로서의 성능을 발휘할 수 없으며, 1:1 보다 경화제의 양이 많으면 주제 조성물과 급격히 반응하거나, 미반응된 과잉의 아민 화합물이 조성물 내에 잔존하여 물성의 저하를 초래할 수 있다.

본 발명의 상수도 금속관 방수방식용 도료 조성물은 주제와 경화제가 대기 중 또는 물 속에서 서로 혼합될 때 10 분 이내에 경화되기 시작하여 일반적으로 3 시간 이내에 완전히 경화되므로, 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 조성물의 형태로 제조한다.

먼저, 주제는 비스페놀A형 에폭시수지와 소량의 분산제를 먼저 저속으로 혼합한 다음, 세라믹스 무기안료를 투입하여 고속으로 충분히 분산시킨다. 다음으로 요변제를 조금씩 투입하면서 4000 rpm 이상의 고속으로 30 분 이상 혼합한다. 최종적으로는 생성된 혼합물에 소량의 소포제를 넣고 저속으로 교반하여 방수방식용 도료 조성물 내부의 기포를 제거한 다음, 감압용기 내에서 감압하여 완전히 탈포 처리를 하여 주제 성분을 완성한다.

경화제는 소포제가 첨가되지 않는 경우를 제외하고는 상기 주제의 제조방법과 동일한 방법으로 제조된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

실시예

실시예 1 및 2: 상수도 금속관 방수방식용 도료 조성물

실시예 1 및 2는 표 1의 함량에 따라 혼합하여 조성물을 제조하였다.

시험예 : 물성 측정

상기 실시예 1 및 2에서 제조한 2액형 조성물로 이루어진 상수도 금속관 방수방식용 도료 조성물의 주제와 경화제를 혼합하고 강관 시편에 스프레이 도포한 후 경화시켜 시험한 결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 방수방식용 도료 조성물은 신너나 유기용제를 사용하지 않아 친환경성이 높음에도 불구하고, 상수도 금속관에서 요구되는 각종 강도 및 내충격성, 내습성, 투수성, 내유성, 내화학성, 경도가 높고, 결과적으로 방식성 또한 뛰어남을 확인할 수 있었다. 나아가, 주제 및 경화제의 배합비율 조절을 통해 가사시간을 조절할 수 있어, 현장에서의 작업성 또한 대단히 뛰어난 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명의 고분자 도료 조성물은 주제와 경화제의 배합비율 조절에 따라 현장 여건에 알맞게 가사시간의 조절이 가능하며, 상수도 금속관과의 접착력이 뛰어나고, 강도 성능이 우수하며, 수밀성, 방식성 및 내화학성이 탁월하다. 상기 본 발명의 고분자 도료 조성물은 또한 기존 방수방식재와는 달리 신너(thinner)나 유기용제를 사용하지 않는 친환경적 자재로서, 물 속에 포함된 각종 유기물로부터 상수도 강관 또는 주철관을 완벽하게 보호할 수 있다.

Claims (14)

1. (A) 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부;

   무기안료 3.4 내지 10.8 중량부;

   친수성 실리카 미분 1.5 내지 6.3 중량부;

   친유성 클레이 미분 2.1 내지 6.3 중량부;

   변성 우레아(urea)의 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 용액으로 이루어진 액상 요변제 1.4 내지 4.4 중량부;

   소포제 0.2 내지 0.6 중량부; 및

   분산제 2.3 내지 6.3 중량부

   를 포함한 주제; 및

   (B) 변성 지방족아민 100 중량부;

   무기안료 1.7 내지 3.8 중량부;

   변성 우레아(urea)의 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone) 용액으로 이루어진 액상 요변제 1.6 내지 7.0 중량부; 및

   분산제 3.0 내지 11.3 중량부

   를 포함하고, 추가로 친수성 실리카 미분 5.5 내지 10.2 중량부, 친유성 클레이 미분 1.6 내지 3.0 중량부, 또는 친수성 실리카 미분 5.5 내지 10.2 중량부 및 친유성 클레이 미분 1.6 내지 3.0 중량부를 더 포함한 경화제

   로 이루어지고, 상기 주제:경화제의 중량비가 1:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변성 지방족아민 100 중량부 당 소포제 0.4 내지 0.8 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 비스페놀A형 에폭시수지의 에폭시 당량은 180 내지 195 g/eq인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 비스페놀A형 에폭시수지의 점도는 25 ℃에서 11000 내지 14000 cps인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 주제를 구성하는 무기안료는 방청안료인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 친수성 실리카 미분의 평균 입경은 5 내지 10 nm인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 친수성 실리카 미분의 비표면적(BET)은 250 내지 350 m²/g인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 친유성 클레이 미분의 평균 입경은 1 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 친유성 클레이 미분의 벌크 밀도는 250 내지 500 g/ℓ인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
11. 삭제
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 변성 지방족아민의 아민 당량은 70 내지 80 g/eq인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 변성 지방족아민의 겔 타임은 6 내지 10 분인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 경화제를 구성하는 무기안료는 코발트 복합 산화물인 것을 특징으로 하는 상수도 금속관 방수방식용 고분자 도료 조성물.