KR100879008B1

KR100879008B1 - 유기 및 무기질 복합도료의 제조방법

Info

Publication number: KR100879008B1
Application number: KR1020080063917A
Authority: KR
Inventors: 박창진; 이광준
Original assignee: 주식회사 웰빙내츄럴; 이광준
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2009-01-15

Abstract

아크릴 중합시에 사용되는 반응촉진제(촉매)로서 과산화 물 대신에 반응형의 계면활성제로서 인산계 계면활성제를 사용하여 반응시킨 중합체와 광물성 분말 및 첨가제에 실란카프링제를 첨가하여 반응시키므로서 통상의 유기 및 무기질 복합도료의 물성과 구비조건을 구비하면서도 전색제(중합체)의 함유량을 크게 줄일 수 있는 유기 및 무기질의 복합도료 제조방법에 관한 것이다.

Description

유기 및 무기질 복합도료의 제조방법{THE METHOD OF PREPARING COMPLEX PAINT CONSIST OF ORGANIC MATERIAL AND INORGANIC MATERAL}

본 발명은 유기질 및 무기질 복합도료의 제조방법에 관한 것으로 구체적으로는 메칠메타아크릴레이트(M·M·A) 또는 핵실메타아크릴레이트 중합시 사용되는 반응촉진제로서 과산화물 대신에 반응형의 계면활성제로서 인산계 계면활성제를 사용하여 중합시킨 중합체에 세리사이트, 스코리아(scoria) 및 황토의 광물기능성분말 및 아미노기, 에폭시기, 2중 결합 등의 관능기를 가진 실란커프링제, 통상의 첨가제를 첨가하여 온도 85~90℃로 유지된 상태에서 3~4시간 반응시킨 유기 및 무기질 복합도료의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지를 전색제로 하는 유기 및 무기질 도료에서 광물성분말과 같은 필라를 사용할 수 있는 범위는 50wt%이하의 범위로서 그 이상의 필라를 사용하면 도막성이 좋지않고 균열이 발생할 수 있으며 도막의 인장강도가 떨어지고 표면평활성이 나쁘며 방수성이 떨어지는 경향으로 나타난다 한편 유기물질인 합성수지를 비롯한 전색제가 차지하는 비율이 높아지면 도장 작업성이 용이하며 도막성 이 좋고 방수성 및 인장강도가 향상되나 경도가 약하고 내열성이 부족하며 고가의 전색제를 많이 사용하므로서 도료제조 원가가 상승된다.

종래 합성수지를 전색제로 하는 유기 및 무기질 복합도료의 구체적인 예를 들면 국내등록특허공보(등록번호 제10-0816552호)에 유기 및 무기 복합체 도료조성물이 소개되고 있으며 기술의 내용인즉 노블락 에폭시수지 20~50중량%, 비스페놀(A) 에폭시수지 5~15중량%, 변성 실리콘수지 10~30중량%, 판상형 무기충진제 10~35중량%, 비판상형 무기충진제 0.5~6중량%, 레벨링제 및 분산제 1~3중량% 및 용제 3~10중량%를 포함하는 유·무기 복합체 도료조성물이다.

조성물의 구성비를 보면 무기충진제의 비율이 약 20~26중량% 범위이고 나머지가 전색제로 구성된다.

다른 종래 실시 예로 국내특허공개공보(공개번호 제10-2008-0018291호)에는 백토를 이용한 도료 조성물 및 그 제조방법이 게재되어 있다. 기술내용은 은이온수, 물유리, 수용성 아크릴 등으로 구성되는 전색제에 백토, 전기석 및 이산화티탄 등의 광물성 충진제로된 도료라 할 수 있으며 광물성 충진제의 총량이 약 50중량%에 해당한다.

그 밖에 종래기술로서 국내등록특허공보(등록번호 제10-0414551호)에 유·무기 복합체 도료조성물이 소개되고 있다. 기술구성으로는 불소고무 100중량부에 무기충진제 20~50중량부, 경화제 0.5~5중량부 및 경화 촉진제 01.~3중량부로 구성되는 유·무기 복합체 도료조성물이다.

이상의 도료조성물에 있어서도 60중량%에 가까운 전색제를 사용하고 있다.

이상에서와 같이 일반적으로 유기·무기질로 구성되는 복합도료에 광물질 또는 무기질 충진제를 사용할 수 있는 범위는 40% 이하에서 25%까지가 적정범위라 할 수 있고 그 이상을 사용하면 전술한 바와 같이 도막성이 좋지않고 균열이 쉽게 발생할 수 있고 인장강도가 떨어지고 표면평활성이 나빠지며 방수성이 떨어진다. 반면에 전색제의 량이 많아지면 도장작업이 용이하며 도막성이 좋고 방수성 및 인장강도가 향상되나 경도가 약하고 내열성이 부족하며 고가인 전색제의 높은 함량으로 도료 제조원가가 상승 된다.

본 발명은 종래 유기 및 무기질의 복합도료에 있어서 광물질(무기질)물질의 충진제를 많이 사용할 경우 발생하는 문제점을 해결하기 위해 1차 반응으로 아크릴레이트의 중합과정에서 유동성, 분산성, 침투성을 높힌 중합체를 얻고 2차 반응으로 전기한 중합체와 세리사이트, 스코리아(scoria) 및 황토의 광물성물질을 결합시킴에 있어 아미노기, 에폭시기, 2중결합의 관능기를 갖는 실란카프링제를 첨가하여 반응시키므로서 카프링기능으로 유기물질인 아크릴 중합체와 광물질분말을 강력하게 결합시키므로 도료 도막 조직간의 접착력과 조직의 치밀성을 향상시키므로서 통상의 유무기 복합도료가 갖는 수준의 물성과 조건을 구비하면서 전색제의 사용량을 크게 줄일 수 있는 유기 및 무기물 복합도료의 제조방법을 제공함에 있다.

전색제로서 메칠메타 아크릴레이트 및 핵실메타 아크릴레이트 중합반응시 반응촉진제로 사용되는 과산화 벤조일과 같은 과산화물 대신에 반응형의 인산계 계면활성제를 사용하여 중합시키므로서 중합체의 유동성, 분산성 및 침투성을 높히고 상기 중합체와 광물질의 충진제에 실란계 카프링제를 첨가 반응시키므로서 전색제인 중합체와 광물질분말, 그리고 상호 입자간을 강력하게 접착시키므로서 도막의 인장강도를 높히고 피도장체와의 접착력을 향상시킬 수 있으며 도막의 방수성, 기밀성 및 표면조직의 치밀성을 높힐 수 있으며 상기 방법으로 발현된 제반물성의 향상으로 고가의 전색제 사용량을 크게 줄일 수 있는 유기 및 무기질의 복합도료를 얻을 수 있었다.

본 발명에 의해 제조된 유기 및 무기질의 복합도료는 복합도료를 구성하는 중합체가 접착력, 분산성 및 침투성이 우수하여 피도장체에 강력하게 접착되고 상기 충합체의 특성과 실란캅프링제의 캅프링성 때문에 도료조성물 특히 유기물질과 무기물질을 강력하게 결합하므로서 조직간의 강력한 접착력과 침투에 의한 결착력으로 조직이 치밀하게 되어 표면 평활성이 좋고 방수성, 인장강도, 압축강도 내열성이 좋고 특히 아크릴 중합체와 같은 전색제량을 크게 줄일 수 있는 복합도료의 제조방법이라 할 수 있다.

본 발명은 아크릴레이트 중합과정에서 반응촉진제로서 과산화물 대신에 반응형의 인산계 계면활성제를 사용하여 중합시키므로서 중합체의 유동성, 분산성, 침투성 및 접착성을 향상시키고 이 중합체와 광물성분말에 아미노기, 에폭시기, 2중결합의 관능기를 갖는 실란계 카프링제를 첨가하므로서 유기물질인 아크릴레이트 중합체와 광물질분말을 강력하게 결합시킴과 동시에 조직을 치밀하게 한 도료조성체에 통상의 첨가제를 첨가하여서되는 전색제의 사용량을 크게 줄일 수 있는 유기 및 무기질 복합도료의 제조방법에 관한 것으로 이를 구체적으로 설명하면,

아크릴산 메칠에스테르와 아크릴산 핵실에스테르의 중량비를 7:3으로 혼합한 것에 반응형 인산계 계면활성제 1.5~3wt%를 첨가하여 10~12시간 중합시켜 아크릴혼합 중합체를 제조하거나 아크릴산 메틸 에스테르 또는 아크릴산 헥실 에스테르 각각에 반응형 인산계 계면활성제 1.5~3wt%를 첨가하여 10~12시간 중합시킨 각각의 중합체를 중량비 7:3으로 혼합한 혼합중합체를 제조하는 단계,

상기 중합체 34~37wt%, 세리사이트, 스코리아 황토로된 광물질분말 60~63%, 실란캅프링제(silan coapling agent) 1~1.5wt% 및 분산제, 레벨링제, 소포제, 얼룩방지제, 동결방지제 중에서 선택되는 하나 이상의 통상적인 첨가제 1~3%를 첨가교반하는 2단계 공정을 포함하는 전색제 사용량을 크게 줄일 수 있는 유기 및 무기물의 복합도료의 제조방법이라 할 수 있다.

상기 방법으로 제조된 메칠메타아크릴레이트 및 핵실 메타 아크릴레이트는 종래 과산화물의 반응촉진제를 사용한 아크릴레이트보다 유동성과 분산성, 침투성, 접착성이 향상되어 광물질분말과 혼합시 전기한 기능이 발휘되어 광물질분말과의 혼합성이 향상되어 보다 많은 광물질분말과 결합되는 것으로 추정된다.

여기에서 사용되는 반응성의 인산계 계면활성제로는 고급알킬인산에스텔(

PO)이며 예로서 2-메틸-헥실 알콜의 인산에스텔이라 할 수 있고 소포작용이 있으며 분산성과 습윤침투성이 우수하다. 한편 상기 중합체와 광물성분말에 첨가되는 실란캅프링제((silan coapling agent)는 아미노기, 에폭시기, 2중결합 등의 관능기를 가진 실란이 아크릴수지와 같은 유기질의 합성수지와 금속분말, 유리, 모래, 광물질분말과 같은 무기질재료를 강력하게 결합하는 캅프링기능이 있어 상기 중합체와 세리사이트(sericite), 스코리아(화산석 또는 화산석 찌꺼기) 및 황토의 분말들을 강력하게 결합시키게되고 더욱이 중합체의 향상된 침투성으로 광물성분말입자 속으로 깊이 침투하므로서 발생되는 결착현상과 접착력으로 조직이 치밀해진다. 이로서 도막의 인장강도가 증가하고 기밀성과 수밀성이 증가한다.

그밖에 첨가제로서는 분산제, 레벨링제, 소포재, 중점제, 얼룩방지제, 동결방지제 등으로 이 중에서 하나 이상의 첨가제를 선택사용할 수 있다. 이는 피도장 소재의종류, 계절, 사용목적에 따라 하나 이상을 선택하여 사용하게 되며 분산제로는 알킬나프탈렌슬폰산염, 고급알콜황산에스텔염, 리그닌슬폰산염, 폴리에티렌글리코올 비이온계면활성제, 아민류 수용성고분자를 사용할 수 있고 소포제로는 실리콘, 트리부틸포스페이트, 소리움옥틸포스페이트, 노닐셀루솔브, MIBC, 아세티렌 글리콜 등이 있으며 레벨링제로는 계면활성제, 실리콘 등이며 증점제로는 메칠셀루로오스, 히드록시셀루로스가 있고 얼룩방지제로는 계면활성제, 실리콘, 레시틴을 사용할 수 있으며 동결방지제로는 글리콜류가 있다.

이상에서와 같이 각각의 기능을 갖는 물질들이 상호중복되어 있어 상기 물질중에서 적당한 물질을 선택하면 복수의 기능을 발휘할 수 있다.

상기 제조방법을 좀더 분명하게 나타내기 위해 아래와 같이 구체적인 실시예를 들기로 한다.

<실시 예1>

아크릴산 메틸에스테르와 아크릴산 헥실 에스테르를 7:3의 중량비로 혼합한 혼합에스테르에 2wt%의 고급알킬인산에스테르를 첨가하여 온도 80~100℃범위를 유지한 상태에서 10~12시간 반응하여 중합체를 얻고,

이 중합체 35kg 세리사이트, 스코리아, 황토를 동일량으로 혼합한 광물질분말 62kg, 실란카프링제 1.5kg, 분산제 1kg, 소포제 0.5kg을 충분히 균질화 시킨 다음 온도 85~90℃로 유지한 상태에서 3~4시간 반응시켜 본 발명의 유기 및 무기질의 복합도료(A)를 제조하였다.

<비교실시 예2>

실시 예1에서 반응촉진제로 종래에 사용한 과산화 벤조일을 첨가하여 실시 예1과 같은 조건으로 반응시켜 중합체를 얻고 실시예1의 실란카프링제를 사용하지 않은 대신에 상기 중합체의 량을 실란카프링제 만큼 중량하여 동일한 조건으로 처리하여 유기 및 무기질의 복합도료(B)를 얻었다.

상기 복합도료(A)와 (B)의 물성을 시험한 결과 아래와 같은 표(1)을 얻었다.

표(1) 복합도료 (A)와 (B)의 물성시험 결과표.

항목＼구분	복합도료(A)	복합도료(B)
접착력(kg/㎠)	32	24
압축강도(kg/㎠)	940	820
인장강도(kg/㎠)	480	460
흡수력(%)	1.13	1.12
모아경도	2.8	1.8

표(1)의 물성시험결과 실시 예1의 본 발명에 의한 복합도료(A)의 물성이 종래 방법으로 제조한 복합도료(B)의 물성보다 우수함을 알 수 있고 이는 반응 촉진제의 대체와 도료조성물에 실란카프링제로 반응시킨 결과라 할 수 있다.

그 밖에도 광물성분말로서 견운모의 일종인 세리사이트(sericite), 스코리아(화산석:scoria), 황토 등은 잘 알려진 바와 같이 원적외선 방사기능이 우수한 광물질이고 세라사이트, 스코리아는 다공성물질로서 탈취성, 항균성, 항곰팡이성이 있고 황토는 인체에 유익한 미생물과 효소를 갖고 있는 물질로서 시멘트 특유의 냄새와 알카리성 물질을 차단하고 시멘트의 독성을 분해제거하는 기능이 있는 것으로 알려져 있어 상기 광물질 분말들은 다기능성을 갖는 친환경적인 광물질분말이라 할 수 있다.

Claims

아크릴 중합체를 제조함에 있어 반응촉진제로서 반응형 인산계 계면활성제를 첨가하여 중합시킨 아크릴 혼합중합체 34~37wt%, 세리사이트, 스코리아 및 황토를 동량으로 혼합한 혼합광물질분말 60~63wt% 및 제1~3wt%에 실리카프링제 1~1.5wt%를 첨가하여 반응시켜서된 유기 및 무기질의 복합도료 제조방법.
청구항 제 1항에 있어서 아크릴 혼합중합제는 아크릴산 메틸에스테르와 아크릴산 핵실에스테르의 중량비를 7:3으로 혼합한것에 인산계 계면활성제 1.5~3wt%를 첨가하여 10~12시간 중합시킨 아크릴 혼합중합체임을 특징으로 하는 유기 및 무기질의 복합도료 제조방법.