KR100904279B1 - 열경화형 비스페놀 ｆ형 에폭시 분체도료 조성물 - Google Patents

열경화형 비스페놀 ｆ형 에폭시 분체도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 에폭시 당량이 30 내지 700 g/eq인 에폭시 경화제 5 내지 60 중량부, 경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부, 무기 충진제 5 내지 60 중량부, 및 착색 안료 5 내지 60 중량부를 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 도장 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분체도료 조성물로 이루어진 도막은 피도체와의 부착성이 우수하고, 내충격성, 내음극 박리성 및 내화학적 물성이 뛰어날 뿐만 아니라 도막의 용출시험에서도 환경유해한 성분이 전혀 검출되지 않는 잇점이 있다. 그 결과 식수관 용도의 피도체에도 바람직하게 적용가능하다.
비스페놀 F형 에폭시 수지, 분체도료, 환경호르몬

Description

열경화형 비스페놀 Ｆ형 에폭시 분체도료 조성물{COMPOSITION OF HEAT-CURABLE BISPHENOL F TYPE EPOXY POWDER COATING}
본 발명은 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 피도체와의 부착성이 우수하고, 내충격성, 내음극 박리성 및 내화학적 물성이 뛰어날 뿐만 아니라 도막의 용출시험에서도 환경유해한 성분이 전혀 검출되지 않아 식수관 용도에도 적용가능한 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 도장 방법에 관한 것이다.
'분체 도료'란 용제 물 등의 희석제를 포함하지 않는 100%의 고형분 도료로서 피도체(주로 금속표면)에 도장하여 가열시키면 용해되어 경화 반응하여 도막을 형성하는 것으로서 휘발성분이 없이 가루로 되어 있다는 것이 가장 큰 특징이며 무공해도료로서 최근 세계적인 에너지 절약과 자원 대책의 일환으로서 각광을 받고 있는 도료 중의 하나이다.
분체도료는 사용 전 중합제에 따라 열경화형과 열가소성으로 크게 분류할 수 있으나, 현재는 주로 열경화형 분체도료가 주로 사용되고 있다.
상기 열경화형 분체도료는 열가소성 분체 도료에 비하여 도막의 물성이 우수 하여 미장 마무리에 적합한 도막을 얻을 수 있으며 저분자량의 열경화성 수지를 사용하여 경화제로 가교함으로써 고분자량화가 이루어진다. 열경화형 분체도료의 종류에는 에폭시 분체도료, 폴리에스테르 분체도료, 에폭시 폴리에스테르 분체도료, 폴리우레탄 분체도료, 아크릴 분체도료 등이 있다.
열가소성 분체도료는 폴리에틸렌, 염화비닐, 폴리아미드 분체도료가 있으며 수지가 소결 공정에서 용융하여 평활한 도막면을 형성한다. 이러한 열가소성 분체도료는 내수성이 우수하나 밀착도가 떨어지고 가열 온도의 폭이 좁은 단점이 있다.
현재 닥타일 주철관, 강관 및 피팅(fitting)류는 부식방지 및 보호코팅제로서, 액상 역청질이나 비스페놀 A형(BPA)의 에폭시 분체도료가 이미 개발되어 널리 적용되고 있다. 이러한 비스페놀 A형 에폭시 분체도료는 내식성 및 피도체와의 접착력, 우수한 기계적 물성을 가진다.
비스페놀 A형 에폭시 분체도료에 사용되는 수지는 현재까지 상업적으로 가장 중요하게 많이 사용되는 에폭시 수지로서 비스페놀 A로 알려진 디페닐로프로판(diphenylopropane, DPP)과 에피클로로히드린(epichlorohydrin, ECH)과의 축합 반응에 의해 생산되는 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether)형 에폭시 수지이다.
그러나 상기 비스페놀 A는 환경호르몬(내분비 교란물질)의 일종으로 환경유해성 및 인체 유무해 논란이 끊임없이 제기되어지고 있는 물질이다. 비스페놀A는 세계보전기구에서 규정한 대표적인 내분비계장애물질 환경호르몬 67종 중 하나로써 다이옥신과 같은 성호르몬 유사물질로써 인체가 비스페놀 A를 접하게 되면 인체는 비스페놀 A가 진짜 성호르몬인줄 착각하여 비스페놀 A를 받아들이게 되어 인체에 내분비장애와 돌연변위 등을 유발하게 되는 것이다
이에 비스페놀 A형의 수지를 대체하여 분체도료로써 바람직하게 사용될 수 있는 에폭시 수지 조성물의 대안이 요구된다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 비스페놀 A와 동등 이상의 물성을 가지며 인체에 유해한 물질을 배출하지 않는 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용하여 식수관 용도로도 사용 가능한 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 도장 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은
에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여,
에폭시 당량이 30 내지 700 g/eq인 에폭시 경화제 5 내지 60 중량부,
경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부,
무기 충진제 5 내지 60 중량부, 및
착색 안료 5 내지 60 중량부를 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물을 제공한다.
이때 상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 550 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지를 더욱 포함한다. 이때 에폭시 수지는 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지: 에폭시 당량이 200 내지 550 g/eq인 비스페놀 F 형 에폭시를 1:1 내지 9:1, 바람직하기로 5:1 내지 9:1의 중량비로 혼합 사용할 수도 있다.
또한 상기 경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물은 추가로 첨가제를 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부 더욱 포함한다.
첨가제는 분산제, 웨팅제(wetting agent), 광택 조절제, 접착력을 향상시키기 위한 첨가제, 난연제, 핀홀 방지제, 크래터링 방지제 및 이들의 혼합물로 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함한다.
또한 본 발명은 a) 상기 조성을 평량하는 단계; b) 평량된 물질을 예비 혼합(premixing)하는 단계; c) 예비 혼합된 혼합물을 용융 분산시켜 칩 형태로 제조하는 단계; d) 상기 제조된 칩을 소정 크기로 분쇄하는 단계; 및 e) 여과 및 포장하는 단계를 거쳐 제조되는 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 피도체를 전처리하는 단계, 전처리된 피도체를 예열하는 단계, 상기 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물을 예열된 피도체에 정전 스프레이 도장 및 경화하는 단계, 및 피도체를 냉각시키는 단계를 거쳐 이루어지는 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물의 도장 방법을 제공한다.
바람직하기로 상기 피도체는 닥타일 주철관, 강관, 또는 피팅(Fitting)류가 가능하다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 조성물은 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물로, 상기 조성물을 FBE(fusion bonded epoxy) 도장공정을 이용하여 주철관, 강관, 피팅(Fitting)류 내외부에 사용이 가능하며, 도막형성후 피도체와의 부착성, 내충격성, 내음극박리성, 내화학적 물성이 뛰어날 뿐만 아니라 도막의 용출시험에서도 환경유해한 성분이 전혀 검출되지 않는 잇점이 있다.
상기 조성물은 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지와 에폭시 당량이 30 내지 700 g/eq인 에폭시 경화제, 무기 충진제, 착색 안료, 경화 촉진제 및 추가로 첨가제를 포함한다.
이하 각 조성을 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 조성물에 사용하는 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용한다:
[화학식 1]
Figure 112007043642639-pat00001
(상기 화학식 1에서, n은 1 내지 10 의 정수이다)
상기 화학식 1의 비스페놀 F형 에폭시 수지는 디페닐로메탄(diphenylomethane)과 에피클로로히드린(epichlorohydrin)과의 축합 반응에 의해 생산되는 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether)형 에폭시 수지이다. 이러한 비스페놀 F형 에폭시 수지는 비스페놀 A형의 분자 가운데 메틸기(-CH3) 대신에 수소(H)가 있는 수지로, 비스페놀 A형에 비해 저점도이며, 고반응성이다. 그리고 다른 수 지와 상용성 또한 우수하며, 저온경화성, 내화학적 물성, 내식성이 우수하고, 가소성 또한 우수하다. 더욱이 종래 환경유해성 논란이 있는 비스페놀 A를 포함하고 있지 않다.
특히 본 발명에서는 상기 비스페놀 F형 에폭시 수지로 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용한다.
또한 필요에 따라 에폭시 당량이 200 내지 550 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지를 사용한다. 이러한 에폭시 수지는 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지: 에폭시 당량이 200 내지 550 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시를 1:1 내지 9:1, 바람직하기로 5:1 내지 9:1의 중량비로 혼합 사용하여 도막의 외관저하를 방지하고, 생산성을 높이며 도막의 물성을 확보할 수 있도록 한다.
경화제는 에폭시 수지를 경화시키기 위해 사용되며, 에폭시 수지의 경화는 150 내지 240℃ 이상의 경화시간을 필요로 하는데, 경화촉진제를 사용함으로써 이러한 경화 온도 및 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 경화제로는 에폭시 경화제를 사용하며, 대표적으로, 상기 에폭시 경화제는 디시안 디아마이드계 에폭시 경화제, 이미다졸계 에폭시 경화제, 산무수물계 에폭시 경화제, 페놀릭계 에폭시 경화제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택하여 사용한다.
바람직하기로, 본 발명에서는 에폭시 경화제로 에폭시 당량이 30 내지 700 g/eq인 에폭시 경화제를 사용한다. 만약, 에폭시 경화제의 당량이 상기 범위 미만이면 분산성이 떨어져 생산성이 저하되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과한 것을 사용하면 경화성이 저하된다.
상기 에폭시 경화제는 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 60 중량부로 사용한다. 만약 상기 경화제의 함량이 상기 범위 미만이면 미경화의 문제가 발생되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하여 사용하면 도막 물성이 저하되므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.
경화 촉진제는 에폭시 수지의 경화를 촉진시키기 위해 사용되며, 말단기에 경화를 촉진 시키는 효과가 있는 말단기가 함유된 것을 사용한다.
이러한 촉진 효과가 있는 말단기로는 -OH, -COOH, -SO3H, -CONH2, -SO3NH2 등이 있으며, 이들을 포함한 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-운데실이미다졸 등의 이미다졸류, 이미다졸 변성에폭시, 디비유 및 디비유염, 부틸트리페닐포스포늄브로마이드, 부틸트리페닐포스페이트옥살산염, 부틸트리페닐포스포늄클로라이드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택이 가능하다.
상기 경화 촉진제는 에폭시 수지 100 중량부에 대해 0.1 내지 5 중량부로 사용한다. 만약 상기 경화 촉진제의 함량이 상기 범위 미만이면 경화 시간이 길어지고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하여 사용하더라도 효과상의 큰 차이가 없어 비경제적이므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.
무기 충진제는 본 발명에 따른 도료 조성물로 제조된 도막의 기계적 특성을 향상시키기 위해 사용된다.
상기 무기 충진제는 통상적으로 사용되는 충진제가 가능하며, 대표적으로 바 륨 설페이트, 탄산칼슘, 실리카, 수산화마그네슘, 수산화알루미나, 티타늄 디옥사이드, 크레이, 알루미나, 운모, 월라스토나이트, 탈크 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택이 가능하다. 더욱 바람직하기로 상기 무기 충진제는 입경이 1 내지 20 ㎛인 것을 사용한다. 만약, 상기 입경의 크기가 상기 범위 미만이면 조성물 제조시 혼합 과정에서 응집이 발생하여 분산성이 좋지 않고, 이와 반대로 상기 크기를 초과한 것을 사용하면 도막의 분산성 저하 및 티끌로 발생되어 도막 특성이 저하된다.
이러한 무기 충진제는 에폭시 수지 100 중량부에 대해 5 내지 60 중량부를 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 도막의 흐름(sagging) 현상 및 은폐력 저하의 문제가 발생되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하여 사용하면 혼합 시 점도가 상승하여 혼합이 어려워지고 상대적으로 에폭시 수지의 함량이 줄어들어 도막 특성 또한 저하된다.
착색 안료는 본 발명에 따른 도료 조성물에 다양한 색상을 부여하기 위해 사용된다. 이러한 착색 안료는 이 분야에서 공지된 모든 안료 종류가 사용가능하며, 대표적으로 티타늄 디옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 등이 사용 가능하다.
이러한 착색 안료는 에폭시 수지 100 중량부에 대해 5 내지 60 중량부를 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이거나 초과하게 되면 도료 조성물로 형성된 도막의 발색이 충분치 못하거나 과도한 문제가 발생한다.
또한 상기 경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물은 추가로 첨가제를 포함한다.
이러한 첨가제는 도료의 유동성 향상 및 도막에 조그만 분화구 모양의 구멍이 나타나는 분화구 현상(cratering) 방지, 핀홀(pinhole) 방지, 흐름성(sagging) 조절 등의 목적으로 사용된다. 또한 상기 첨가제는 수지와 안료와의 분산 효과를 높이기 위한 분산제, 에폭시 수지와 소재와의 밀착성을 높이기 위한 웨팅제(wetting agent), 도막의 광택을 조절하기 위한 광택 조절제, 접착력을 향상시키기 위한 첨가제, 난연성을 부여하는 난연제, 핀홀 방지제 및 크래터링 방지제 등이 있다.
상기 첨가제는 사용하고자 하는 용도에 따라 적절히 사용하며, 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하기로 0.1 내지 3 중량부로 사용한다. 만약 첨가제의 함량이 상기 범위 미만이면 첨가제 사용에 따른 적절한 효과를 얻을 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하더라도 효과상이 증가가 없어 비경제적이며, 경우에 따라 생산성 저하 및 도막외관에 문제를 발생시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제, 무기 충진제, 착색 안료와, 추가로 기타 첨가제를 포함한다. 이러한 분체도료 조성물은
a) 각 조성을 평량하는 단계;
b) 평량된 물질을 예비 혼합(premixing)하는 단계;
c) 예비 혼합된 혼합물을 용융 분산시켜 칩 형태로 제조하는 단계;
d) 상기 제조된 칩을 소정 크기로 분쇄하는 단계; 및
e) 여과 및 포장하는 단계를 거쳐 제조된다.
먼저, 단계 a)에서는 전술한 바의 조성비를 갖도록 에폭시 수지, 경화제, 경화 촉진제, 무기 충진제, 착색 안료, 및 기타 추가 첨가제를 전자저울 등의 측량기를 이용하여 계량한 다음, 예비 혼합기(premixer)에 주입한다.
단계 b)에서는 예비 혼합기에 주입된 조성을 교반하여 균일하게 혼합시킨다.
단계 c)에서는 예비 혼합된 혼합물을 용융 분산기(single screw, twin screw)를 이용하여 70 내지 130 ℃의 온도에서 용융 분산시키고, 적당한 두께의 칩 형태로 만든다.
단계 d)에서는 상기 제조된 칩을 고속 그라인더(grinder)를 이용하여 분쇄한다. 이때 분쇄 공정에서 분체도료의 입자 크기를 조절하여 30 내지 70 ㎛의 평균 입자를 갖도록 한다.
단계 e)에서는 상기 분쇄된 도료 입자를 70 내지 180 ㎛의 여과체(sieve)를 이용하여 여과하고, 검사 후 포장하면 분체도료 조성물을 제조한다.
이렇게 제조된 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물은 유리전이온도(Tg)가 45 내지 70 ℃, 바람직하기로 45 내지 55 ℃를 가지며, 겔화 시간이 20초 내지 2 분을 가진다. 상기 유리전이온도가 낮으면 흐름성은 좋아지나 저장성은 저하되기 때문에 유리전이온도의 제어가 중요하다. 본 발명에 따른 분체 도료는 상기 범위의 유리전이온도를 가져 도막의 흐름성이 도장 작업하기에 적절할 뿐만 아니라 양호한 저장성을 나타낸다.
이들 조성물은 도장 공정을 통해 주철관, 강관, 피팅(Fitting)류 내외부에 적용하여 도막을 형성한다. 이때 도장 공정은 피도체의 사용목적, 종류, 도장 조건 등을 고려하여 도료의 품종을 선정하고 선정된 도료와 피도체의 관계에 의해 도장의 방법 및 건조방법을 결정한다.
상기 도장 공정으로는 침적도장(Dipping), 정전 도장 등이 있으며, 본 발명에서는 분체도료 조성물을 이용하여 용제를 사용하지 않는 정전 도장 공정, 구체적으로 FBE(fusion bonded epoxy) 도장 공정을 이용한다.
상기 FBE(fusion bonded epoxy) 도장 공정은 피도체를 전처리하는 단계, 전처리된 피도체를 예열하는 단계, 본 발명의 분체도료 조성물을 예열된 피도체에 정전 스프레이 도장 및 경화하는 단계, 및 피도체를 냉각시키는 단계를 거쳐 이루어진다.
부연하면, 먼저 도막을 형성하고자 하는 피도체를 표면 처리하거나, 이들과 함께 크로메이트, 인산 등의 약품으로 전처리하여 후속에서 형성되는 도막의 부착성을 증가시킨다.
다음으로, 전처리된 피도체를 가스오븐이나 인덕션 코일을 이용한 고주파 방식으로 예열시킨다. 이때 피도체의 예열 온도는 160 내지 240 ℃, 바람직하기로는 200 내지 230 ℃로 예열한다. 이러한 예열 온도는 도장 라인의 속도나, 온도 유지 정도(도장 후 냉각속도) 등에 따라 조절될 수 있다.
다음으로, 예열된 피도체에 본 발명에 따른 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물을 정전 스프레이 도장으로 70 내지 700 ㎛, 바람직하기로 70 내지 500 ㎛의 두께를 갖도록 도포한다. 이때 700 ㎛이상 도장시에는 유연성 및 충격성 등 기계 적 물성이 떨어질 수 있으며, 흐름(sagging) 현상이 발생할 수 있다. 상기 도포된 조성물은 1분 내지 10 분이 경과되면 피도체의 잠열에 의해 완전 경화가 가능해져 도막을 형성한다.
다음으로, 상기 도막이 형성된 피도체를 물로 급냉하거나 공기 중에 방치하여 서서히 냉각시킨다.
이렇게 피도체의 표면에 본 발명에 따른 분체도료 조성물로 이루어진 도막은 유리전이온도가 80℃이상으로써 피도체와의 부착성이 우수하고, 내충격성, 내음극 박리성 및 내화학적 물성이 뛰어날 뿐만 아니라 도막의 용출시험에서도 환경유해한 성분이 전혀 검출되지 않는 잇점이 있다. 그 결과 식수관 용도의 피도체에도 바람직하게 적용가능하다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하겠는 바, 이러한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예시일 뿐 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 4
하기 표 1의 조성을 이용하여 비스페놀 F형 분체도료 조성물을 제조하였다.
우선, 표 1에 기재된 배합비가 되도록 평량후 예비 혼합기에 주입하고, 1500 rpm의 저속에서, 4000 rpm의 고속에서 교차 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 용융 분산기(twin screw, ZSK-70)로 투입시켜 100 ℃로 용융 분산하였다.
상기 용융 분산기를 거쳐 얻어진 용융분산물은 냉각 롤러(chill roller)와 냉각 벨트(cooling belt)를 통해 냉각된 후, 두께 1 내지 3 mm, 길이 5 내지 40 mm 크기의 칩 형태로 제조했다. 상기 칩은 ACM60 그라인더를 이용하여 분쇄하고, 분쇄된 분말을 체에 걸러 평균 입자가 40 내지 50 ㎛인 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물을 제조하였다.
구분(중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
구성 성분 비스페놀 F형 에폭시 수지 PX 774① 100 - - 90
PX 474M② - 100 100 -
PX 105③ - - - 10
경화제 PX 432④ - - 43 60
PX 702⑤ 24 16 - -
경화촉진제 이미다졸⑥ 1 1 1 1
착색 안료 TiO2⑦ 7 6 8 7
무기 충진제 바륨설페이트⑧ - 27 30 26
탄산칼슘⑨ 21 13 - -
실리카⑩ 17 - 12 14
①비스페놀 F형 에폭시 수지-당량:900~1000 g/eq ②비스페놀 F형 에폭시 수지-당량:1200~1300 g/eq ③비스페놀 F형 에폭시 수지-당량:200~300 g/eq ④에폭시 경화제-당량:500~700 g/eq ⑤에폭시 경화제-당량:200~300 g/eq ⑥이미다졸계 경화촉진제 ⑦이산화티탄 ⑧바륨설페이트-평균입자 크기: 1~10 ㎛ ⑨탄산칼슘-평균입자 크기: 1~10 ㎛ ⑩실리카-평균입자 크기: 2~15 ㎛
비교예 1
당량이 600 내지 700 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비스페놀 A형 에폭시 분체도료 조성물을 제조하였다.
비교예 2
당량이 600 내지 700 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 비스페놀 A형 에폭시 분체도료 조성물을 제조하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 비스페놀 F형 에폭시 분체도료의 입자크기 및 물성 결과를 측정하고, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 평균입자 크기 겔화 시간(gel time) 도료의 유리전이온도(Tg)
실시예 1 40~50 ㎛ 30~45초 50℃
실시예 2 40~50 ㎛ 30~40초 53℃
실시예 3 40~50 ㎛ 35~50초 52℃
실시예 4 40~50 ㎛ 30~50초 52℃
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 비스페놀 F형 에폭시 분체도료는 입자 크기가 40 내지 50 ㎛으로, 도장작업성에 적합한 범위를 갖는다. 이러한 분체 도료의 겔화시간은 최소 30에서 최대 50초 사이로 도장 작업성이 우수하고, 제조된 도막이 충분한 물성을 가진다. 더욱이 상기 분체 도료의 유리전이온도가 50 내지 53 ℃ 범위를 가진다. 이때 유리전이온도가 낮으면 흐름성은 좋아지나 저장성은 저하되기 때문에 유리전이온도의 제어가 중요하다. 본 발명에 따른 분체 도료는 상기 범위의 유리전이온도를 가져 도막의 흐름성이 도장 작업하기에 적절할 뿐만 아니라 양호한 저장성을 나타낸다.
실험예 2
본 발명의 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 비스페놀 F형 에폭시 분체도료조성물과, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비스페놀 A형 에폭시 분체도료 조성물을 이용하여 시편을 제작하고, 다음과 같은 방법으로 물성 시험을 실시하여 얻어진 결과를 표 3에 나타내었다.
1) 도장시험편의 제작
① 시편조건- 100mm × 100mm × 6mm 두께 철판
- 60mm × 400mm × 6mm 두께 철판
② 도장방법-상기의 시편을 적정한 방법에 의해 Shot blast 처리한 후 고주파 가열기를 이용하여 230 ℃로 예열한 후 정전 스프레이 도장법을 이용하여 도막두께 400 내지 500 ㎛로 도장후 3분 이상 경과 후 수냉시킴.
2) 물성 시험 방법
① 충격성: CAN/CSA 245.2 12.12 시험방법(캐나다 규격 시험방법)에 준함.
② 밀착성: KSD 4317 시험방법에 준함.
③ 굴곡성: CAN/CSA 245.2 12.11 시험방법에 준함.
④ 비등수성: CAN/CSA 245.2 시험방법에 준함.
⑤ 음극박리성: CAN/CSA 245.2 시험방법에 준함.
⑥ 유리전이온도(Tg): CAN/CSA 245.2 시험방법에 준함.
⑦ 용출시험: KSD 4317, KSD 8502 시험방법에 준함.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
충격성 ○ ○ ○ ○ ○ ○
밀착성 ○ ○ ○ ○ ○ ○
비등수성(rating) 2 2 2 2 2 2
음극박리성(mm) 3 mm이내 3 mm이내 3 mm이내 3 mm이내 3 mm이내 3 mm이내
도막 Tg(℃) 83 85 87 85 98 99
굴곡성 -30℃ ○ ○ ○ ○ ○ ○
25℃ ○ ○ ○ ○ ○ ○
용출시험 ○ ○ ○ ○ × ×
o:양호, △:부족, ×:불량, 비등수성:rating1~5(숫자 작을수록 양호)
상기 표 3과 같이, -30℃에서 1.5j로 가한 충격에 대하여 양호한 결과가 나왔으며, 98± 2℃물에서 1시간 가열한 후 측정한 비등수성(부착성능)에서 rating 2로서 양호한 결과를 나타내었다.
음극 박리성은 65 ℃에서 3% NaCl, -1.5V 전압을 48시간 동안 가하여 측정한 결과에서도 3 mm 이내로서 양호하였다.
또한 굴곡성 시험에서도 -30 ℃의 저온과 25 ℃의 상온에서 측정한 결과 모두 우수하였다.
이때 도막의 유리전이온도(Tg)는 모두 80 ℃ 이상을 나타내었으며, 용출시험결과 유해한 물질의 용출이 없었다.
본 발명은 당량 범위가 한정된 비스페놀 F형 에폭시 수지와 특수한 에폭시 경화제를 사용하여 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 각종 닥타일 주철관, 강관 및 피팅(fitting)류의 표면에 도막을 형성하였다. 상기 도막은 내충격성, 내비등수성, 음극박리성에서 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라 환경유해성 논란이 있는 비스페놀 A형의 에폭시를 함유하지 않음으로써, 식수관용에도 적용시킬 수 있어 분체도료의 사용 범위의 확대가 가능해진다.

Claims (13)

  1. 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지와 에폭시 당량이 200 내지 550 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지가 1:1 내지 9:1의 중량비인 비스페놀 F형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여,
    에폭시 당량이 30 내지 700 g/eq인 에폭시 경화제 5 내지 60 중량부,
    경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부,
    무기 충진제 5 내지 60 중량부, 및
    착색 안료 5 내지 60 중량부를 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 경화제는 디시안 디아마이드계 에폭시 경화제, 이미다졸계 에폭시 경화제, 산무수물계 에폭시 경화제, 페놀릭계 에폭시 경화제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화 촉진제는 이미다졸류, 이미다졸 변성에폭시, 디비유 및 디비유염, 트리 페닐 포스핀, 금속 킬레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진제는 바륨 설페이트, 탄산칼슘, 실리카, 수산화마그네슘, 수산화알루미나, 티타늄 디옥사이드, 크레이, 알루미나, 운모, 월라스토나이트, 탈크 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 착색 안료는 티타늄 디옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    추가로 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 첨가제를 포함하는 것인 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 첨가제는 분산제, 웨팅제(wetting agent), 광택 조절제, 접착력을 향상시키기 위한 첨가제, 난연제, 핀홀 방지제, 크래터링 방지제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물은 평균 입자 크기가 30 내지 70 ㎛이고, 유리전이온도(Tg)가 45 내지 70 ℃인 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물.
  11. a) 에폭시 당량이 600 내지 2000 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지와 에폭시 당량이 200 내지 550 g/eq인 비스페놀 F형 에폭시 수지를 1:1 내지 9:1의 중량비 인 비스페놀 F형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 에폭시 당량이 30 내지 700 g/eq인 에폭시 경화제 5 내지 60 중량부, 경화 촉진제 0.1 내지 5 중량부, 무기 충진제 5 내지 60 중량부, 및 착색 안료 5 내지 60 중량부를 평량하는 단계;
    b) 평량된 물질을 예비 혼합(premixing)하는 단계;
    c) 예비 혼합된 혼합물을 용융 분산시켜 칩 형태로 제조하는 단계;
    d) 상기 제조된 칩을 소정 크기로 분쇄하는 단계; 및
    e) 여과 및 포장하는 단계를 거쳐 제조되는 제1항의 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물의 제조방법.
  12. 피도체를 전처리하는 단계,
    전처리된 피도체를 예열하는 단계,
    제1항 내지 제7항 및 제10항 중 어느 한 항에 따른 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물을 예열된 피도체에 정전 스프레이 도장 및 경화하는 단계, 및
    피도체를 냉각시키는 단계를 거쳐 이루어지는 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물의 도장 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 피도체는 닥타일 주철관, 강관, 또는 피팅(Fitting)류인 것인 열경화형 비스페놀 F형 에폭시 분체도료 조성물의 도장 방법.
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