KR100928140B1 - 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100928140B1
KR100928140B1 KR1020090062364A KR20090062364A KR100928140B1 KR 100928140 B1 KR100928140 B1 KR 100928140B1 KR 1020090062364 A KR1020090062364 A KR 1020090062364A KR 20090062364 A KR20090062364 A KR 20090062364A KR 100928140 B1 KR100928140 B1 KR 100928140B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
modified alkyd
resin
weight
varnish composition
parts
Prior art date
Application number
KR1020090062364A
Other languages
English (en)
Inventor
노기영
Original Assignee
(주)부영산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)부영산업 filed Critical (주)부영산업
Priority to KR1020090062364A priority Critical patent/KR100928140B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100928140B1 publication Critical patent/KR100928140B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D167/00—Coating compositions based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D167/08—Polyesters modified with higher fatty oils or their acids, or with natural resins or resin acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은 변성 알키드 아크릴 수지와 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)를 사용하여 바니쉬를 제조하기 위한 것이다. 변성 알키드 아크릴 수지는 기존의 수지와 대비하여 알키드와 아크릴의 장점을 공유하고 있어서 경제적이며, 가공성이 우수하며, 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)는 기존의 톨루엔, 크실렌과 같은 용매와 비교하여 무독성으로 VOC의 방출로부터 자유로와 친환경적인 바니쉬를 제조할 수 있다.
바니쉬, 용매, 수지, 디메틸 카보네이트

Description

친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법 {An environmental-friendly varnish composition and a method thereof}
본 발명은 강관 혹은 철재류 등 기질의 표면에 광택이 있는 피막을 형성하는 바니쉬 (varnish) 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 기존의 일반적인 유기 용매 대신에 친환경성 용매를 사용하여 생분해성, 저독성, 저자극성 등을 향상시킨 친환경적인 바니쉬 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
바니쉬 (varnish)란 방청의 목적으로 광택이 있는 투명한 피막을 형성하는 도료로서, 천연수지 혹은 합성수지를 용매에 녹여서 제조된다. 이때 효과적인 반응을 위하여 촉매, 건조제, 소포제 등의 첨가제 등이 함께 사용된다. 바니쉬는 일반적으로 철재류, 강관, 가구나 선박, 차 나무 따위에 브러쉬 (brush), 롤러 (roller), 스프레이(spray) 등을 이용하여 기질의 표면에 바르면 용매가 휘발 되면서 표면에 막이 생겨 광택을 내고, 외관을 아름답게하며, 습기방지, 방청, 내후성을 향상시키는 역할을 하는 도료의 한 종류이다.
바니쉬는 통상적으로 수지와 용매 및 첨가제를 혼합시키고 촉매 등의 첨가제를 포함하는 반응으로 제조된다. 본 발명에서는 수지로서 변성 알키드 아크릴 수지를 사용하여 아크릴의 양호한 건조시간, 광택효과 등의 장점과 알키드 수지의 우수 한 화학적 물성을 조합하여 장점만 부각시키며, 용매로서는 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, 이하 DMC라 표기함)를 사용하여 생분해성, 저독성, 저자극성 등을 발휘하여 친환경적인 성능의 바니쉬를 제조하고자 한다.
바니쉬는 일반적으로 수지를 용매에 희석하여 만든 도료이다. 이때 안료 등이 첨가되어 색감을 발휘할 수도 있다. 바니쉬에 사용되는 수지와 용매의 종류는 매우 다양하다. 수지로서는 열가소성 및 열경화성 수지가 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 (Polyethylene)과 같은 열가소성 수지의 경우 저분자량으로 제조된다면 다양한 용매에 용해가 가능하므로 가공성이 뛰어난 대신에 용매가 휘발 된 후 기질의 표면에서 상대적으로 매우 낮은 물성을 발휘하게 되므로 도료로서의 성능이 떨어지게 된다. 반대로 폴리설폰 (Poly-sulfonate)과 같은 열경화성 수지는 상대적으로 고성능의 용매에서만 용해되어 가공성은 떨어지지만, 용매가 휘발 된 후 기질의 표면을 상대적으로 우수하게 보호할 수 있는 물성을 가진다.
따라서 우수한 가공성을 지니면서 용매의 제거 후에 기질의 표면을 보호할 수 있는 수지와 적절한 용매의 선정 또한 더욱 중요하다. 이때 용매 선정의 중요성은 수지와의 반응으로 인한 가공성뿐만 아니라, 대부분의 용매가 휘발되면서 발생하는 오염물질로 인한 공해의 발생 때문이다. 대부분의 용매는 휘발 되는 과정에서 휘발성 유기화합물 (Volatile Organic Compound, VOC)을 방출할 뿐만 아니라, 인체에 해로운 유독성 물질을 방출한다. 더욱이 바니쉬의 용매 제거는 대부분 공기 중에서 휘발성에 의해 이루어진다. 따라서 용매의 유독성은 작업환경의 악화와 같은 환경문제를 발생시킬 수 있다.
기존에 사용되는 수지로서는 열가소성 수지 및 열경화성 수지가 모두 이용가능하며, 더욱 상세하게는 방향족 폴리설폰 수지, 폴리아미드 이미드 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지 등이 사용된다. 용매로는 지방족 탄화수소계 용매, 방향족 탄화수소계 용매, 에스텔계 용매 혹은 케톤계 용매 등이 사용된다. 구체적으로는 톨루엔, 자일렌 등이 주로 사용된다.
국내 공개특허 제2006-0003604호에 의하면 바니쉬의 내수성을 증가시키기 위하여 폴리아미드이미드를 수지로 사용하였다. 상기 폴리아미드이미드 수지는 언하이드라이드와 디이소시아나이트로부터 제조되었으며, 내수성을 향상시키기 위하여 디아미노 실록산 화합물을 사용하여 제조된 바니쉬의 흡습성을 낮추었다. 이때 제조된 바니쉬는 절연 재료의 피복물질로 사용되어 절연체의 신뢰성을 높이는데 사용되었다.
바니쉬의 수지로서 폴리아미드이미드를 사용한 발명은 국내 공개특허 제2005-0070290호 및 제2004-0013691호에서도 나타난다. 이들 발명은 공통적으로 폴리아미드이미드를 수지로 사용한 바니쉬를 제조하여 내열성, 내굴곡성 및 고접착성을 갖는 절연코팅재료로 사용하고자 하였다. 그러나 폴리아미드이미드를 수지로 사용하는 바니쉬의 경우 수지의 합성과정이 매우 복잡하며, 수지를 제조하기 위한 원료들이 고가로서 전선의 코팅재료로 사용되기에는 적합하나, 그 이외의 범용적인 도료로 사용되기에는 경제적으로나, 공정상으로나 적합성이 매우 미흡하다.
고가인 폴리아미드이미드 수지의 경제적인 약점을 극복하기 위하여 국내 공 개특허 제2000-0060473호에서는 폴리우레탄 에나멜 수지를 사용하여 바니쉬를 제조하였다. 폴리우레탄 에나멜 수지를 사용한 바니쉬의 경우 내열성이 강화되어 고열이 발생하기 쉬운 전선의 피복재로 사용하기에 적합하다. 국내 공개특허 제2003-0040069호의 경우에는 열경화성 수지와 방향족 폴리설폰 수지를 혼합하여 열 가공 후 바니쉬를 제조함으로써 경제적인 절감효과뿐만 아니라, 용매에 의하여 수지가 편리하게 희석되게 함으로써 경제적인 효과뿐만 아니라, 가공성까지 증가시키는 효과가 있었다.
그러나 이러한 수지들은 바니쉬를 기질의 표면에 도포한 후 적합한 물성을 유지하기 위해서는 가공성이 떨어지거나, 높은 가격 때문에 그 적용범위에 한계가 있다. 또한, 상기 사용된 수지들을 희석시키기 위해서는 지방족 탄화수소계 용매, 방향족 탄화수소계 용매, 에스텔계 용매 혹은 케톤계 용매 등이 사용되며, 구체적으로는 톨루엔, 자일렌 등이 주로 사용된다.
열경화성 수지와 방향족 폴리설폰 수지를 혼합하여 바니쉬를 제조한 국내 공개특허 제2003-0040069호의 경우 유기 용매를 사용하였다. 특히 방향족 폴리설폰 수지가 분말 또는 펠릿과 같은 고체 형태로서 사용될 수 있으나, 바니쉬의 제조를 위하여 용매 중에 용해되어야 하므로 톨루엔, 크실렌, 디메틸 셀폭사이드 등과 같은 방향족 탄화수소계 용매를 사용하였다. 국내 등록특허 제1982-0000695호의 경우 폴리에칠렌계 수지를 용해 시키기 위하여 에스텔계 및 케톤계 용제를 혼합된 용매를 사용하였다. 국내 공개특허 제2002-0021287호의 경우에는 탄화수소, 케톤, 셀로솔부계를 용매로서 각각 사용하거나 이들의 혼합용액을 바니쉬의 제조에 사용하였 다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 바니쉬의 제조에는 수지를 용해시킬 수 있도록 극성의 유기 용매들이 주로 사용된 것을 알 수 있다. 대표적인 용매들로서는 톨루엔, 자일렌, 크실렌 등이 사용되었다. 그러나 이러한 용매들은 대표적인 발암물질로서 바니쉬의 제조 과정뿐만 아니라, 제조된 바니쉬를 작업현장에서 적용할 경우, 작업장의 환경에 극심한 피해를 발생시킬 수 있다.
본원 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 용매로서 무독성의 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)를 사용하여 인체 유해성을 감소시킴과 동시에 환경 친화적인 바니쉬를 제조하였다. 또한, 수지로서는 지방산 변성 알키드 수지를 사용하여 알키드 수지의 화학적 물성과 아크릴 수지의 가공성을 동시에 취득할 수 있도록 하였다.
본 발명과 관련된 선행기술들은 앞서 살펴본 바와 같이, 바니쉬의 제조를 위하여 필수 구성요소로 사용되는 수지로서는 바니쉬의 적용분야에 따라 다양한 합성 고분자들이 사용되며, 내열성 등을 향상시키기 위하여 폴리아미드이미드, 폴리설폰 등이 사용 가능하다. 이러한 수지를 적절히 용해 시키기 위한 또 다른 필수 구성요소인 용매로서는 톨루엔, 크실렌, 디메틸 셀폭사이드 등과 같은 방향족 탄화수소계 용매 혹은 케톤, 셀로솔부계를 용매로서 각각 사용하거나 이들의 혼합용액을 바니쉬의 제조에 사용할 수 있다.
그러나 이러한 수지와 용매의 사용은 경제적인 타당성이 현저히 떨어지며, 더욱이 유독성의 용매를 사용함으로서 바니쉬의 제조 시 작업성을 현격히 저하시키고, 바니쉬를 직접 사용하는 현장의 환경을 오염시키는 주된 역할을 한다. 그러므로 본 발명에서는 친환경적인 용매로서 무독성의 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)를 사용하여 인체 유해성을 감소시킴과 동시에 환경 친화적인 바니쉬를 제조함과 동시에 지방산 변성 알키드 수지를 사용하여 화학적인 물성과 경제적인 측면이 조화된 바니쉬를 제조하고자 한다.
바니쉬의 용매로 사용되는 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)는 친환경적인 용매로서 생분해 능력을 가지고 있다. 유사한 다른 종류의 용매에 비하여 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)는 무독성 희석제로서 알려져 있으며 특히, 미국 EPA 뿐만 아니라 국내에서도 VOC 발생 규제 대상에서 제외된 물질이다. 상온에서는 무색, 무취하여 인체에 다른 용매와 비교하여 매우 낮은 상태의 독성을 나타내며, 자연 상태에서 생분해될 수 있다. 따라서 바니쉬의 용매로 디메틸 카보네이트 (Dimethyl carbonate, DMC)를 사용함으로써 기존의 바니쉬와 비교하여 매우 향상된 물성을 지닌 친환경적인 바니쉬를 제조할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 친환경적인 바니쉬를 제조하기 위하여 먼저 변성 알키드 수지를 제조한다. 변성 알키드 수지는 알키드 수지 (Alkyd Resin)를 지방산 (Fatty acid) 혹은 오일 (Oil) 등과 반응시켜 변성 반응을 일으켜 제조된다. 본 발명에서는 대두지방산과 알키드 수지를 반응시켜 변성 알키드 수지를 제조한 후, 이를 아크릴 단량체와 반응시켜 알키드와 아크릴의 단점을 보강하고 물성을 향상시키도록 하였다.
먼저 알키드 수지를 제조하기 위하여 다가 알코올과 다가 산을 반응시킨다. 이때 사용되는 다가 산에는 테레프탈산, 테레프탈산 안하이드라이드, 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈로일 디클로라이드, 에스테르화된 테레프탈산, 이소프탈산 등이 있다. 다가 알코올로는 에틸렌글리콜, 글리세린, 펜타에리트리톨, 1,1,1-트리에틸올프로판, 1,1,1-트리메틸올프로판, 소르비톨, 마니톨, 디펜다에리드리톨, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-부텐-2디올 및 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 아밀, 헥실, 옥틸알코올 등이 있다.
상기의 다가 산과 다가 알코올의 중량비, 몰비 혹은 부피비 등을 조절한 후, 150 내지 250℃에서 2 내지 5시간 동안 반응시켜 알키드 수지를 제조한다. 이때 산과 알코올의 중량비는 산 100 중량부에 대하여 10 내지 150 중량부로 조절한다. 다가 산으로는 테레프탈산, 테레프탈산 안하이드라이드, 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈로일 디클로라이드, 에스테르화된 테레프탈산, 이소프탈산을 각각 하나씩 사용하거나 혹은 2 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 글리세린, 펜타에리트리톨, 1,1,1-트리에틸올프로판, 1,1,1-트리메틸올프로판, 소르비톨, 마니톨, 디펜다에리드리톨, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,4-부텐-2디올 및 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 아밀, 헥실, 옥틸알코올을 각각 하나씩 사용하거나 혹은 2 이상의 조합으로 첨가하여 반응시킬 수 있다.
알키드 수지를 제조하는 공정에서 첨가제로는 대두 지방산과 같은 지방산 (fatty acid)를 첨가하여 알키드 수지의 변성을 유도할 수 있다. 지방산은 산 100 중량부에 대하여 100 내지 250 중량부로 조절할 수 있다. 반응물의 점도를 조절하기 위하여 희석제로서 톨루엔, 자일렌 등을 사용하는 것도 가능하다. 이러한 희석제는 산 100 중량부에 대하여 150 내지 350 중량부로 첨가할 수 있다.
반응기에 다가 산과 다가 알코올, 지방산을 혼합한 후, 가열, 교반하고 희석제를 투입하여 환류 반응시키면 변성 알키드 수지를 제조할 수 있다. 이때 희석제의 첨가량에 따라 수지의 점도 조절이 가능하다.
변성 알키드 수지의 물성을 유지하면서 건조 시간을 감소시키고 광택을 유지하기 위하여 변성 알키드 수지를 아크릴과 반응시킨다. 아크릴과의 반응을 위해서 상기 제조된 변성 알키드 수지와 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer), 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)를 톨루엔의 존재 하에 반응시킨다. 이때 촉매로는 터셔리-부틸 페록시 벤조에이트 (t-Butyl Peroxy Benzoate, TBPB)와 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)가 사용된다.
변성 알키드 수지와 아크릴의 반응은 먼저 상기 제조된 변성 알키드 수지를 톨루엔과 함께 반응기에 투입한 후, 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer), 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)와 촉매로서 터셔리-부틸 페록시 벤조에이트 (t-Butyl Peroxy Benzoate, TBPB)와 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)와 함께 상기 반응기에 투입하여 교반한다. 이때 투여량은 변성 알키드 수지를 100 중량 부로 하였을 때, 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer), 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)는 각각 50 내지 150 중량부, 10 내지 100 중량부, 10 내지 100 중량부의 비율로 혼합되며, 톨루엔은 60 내지 250 중량부로 혼합된다. 촉매로 사용되는 터셔리-부틸 페록시 벤조에이트 (t-Butyl Peroxy Benzoate, TBPB)와 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)의 반응비는 변성 알키드 수지를 100 중량부로 하였을 때 각각 0.1 내지 5 중량부로 조절할 수 있다.
상기의 모노머들과 촉매들을 희석탱크에서 30분 동안 일정한 속도로 교반한다. 이때 교반 속도에 의한 영향을 극히 미미하므로 반응에 방해가 되지 않을 정도로만 조정하면 된다. 상기 반응기에 알키드 수지를 투입한 후, 반응기는 다시 100 내지 150℃ 정도의 온도로 조절되어 2 내지 4시간 동안 상기 교반된 모노머를 투입 교반 반응한다. 투입 후에는 30분 내지 2시간 동안 약 110 내지 130℃ 정도의 온도에서 유지된다. 그 후, 다시 온도를 100 내지 150℃ 정도의 온도로 조절하여 3 내지 7시간 동안 일정한 속도로 교반 반응한다. 이때의 교반 속도는 투하량에 의존하지만, 70 내지 120 RPM 범위로 한정된다. 이러한 과정을 거치게 되면 변성 알키드 수지와 결합된 아크릴 수지가 제조되어, 바니쉬의 제조에 사용될 변성 알키드 아크릴 수지가 완성된다.
상기 제조된 변성 알키드 아크릴 수지는 바니쉬를 제조하기 위하여 용매와 결합하여 희석된다. 이때 사용하는 용매는 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate, DMC)이다. 상기 수지와 용매의 혼합량은 수지를 100 중량부로 하였을 경우, 용매는 80 내지 150 중량부로 한다. 이러한 상기의 과정을 거쳐 친환경성 바니쉬가 제조된다.
상기의 과정을 거쳐 제조된 바니쉬는 25℃에서 0.9 내지 1.2의 비중을 가지며, 불 휘발분은 20 내지 40 중량％를 포함하고, pH는 7 이하이다. 또한, 바니쉬를 기질 상에 적용하였을 경우, 유광 투명하거나 엷은 유색을 띠게 되며, 신체 중 손가락에 의해 측정한 건조 속도인 지촉 건조는 25℃에서 2분 30초 이내이다. 휘발 성분이 제거된 후 측정한 건조된 도막의 두께는 최소한 14㎛ 이상이다. 제조된 바니쉬를 기질에 적용하기 위해서는 스프레이, 롤러붓, 혹은 디핑 등 다양한 형태로 도장할 수 있다.
상기와 같은 공정을 거쳐 제조된 바니쉬는 선행기술에 의해 제조된 바니쉬와는 달리 친환경적인 용매인 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate, DMC)를 사용함으로써 발암 물질의 방출을 억제할 수 있으므로, 제조 과정 뿐만 아니라, 제조된 바니쉬를 기질에 적용할 때도 친환경적인 작업 환경을 제공할 수 있다. 디메틸 카보네이트는 무독성의 용매로서 미국 EPA에서는 VOC 규제 대상에서 제외된 물질이며, 자연 상태에서는 생분해가 가능한 용매이다. 상온에서는 무색, 무취하며 인체에 저독성을 가질 뿐만 아니라, 상기와 같은 공정을 거쳐 바니쉬로 제조되며, 바니쉬의 건조 속도가 향상되고, 염수성이 향상되며, 내알카리성, 내수성, 부착성 등이 매우 향상된다.
또한, 변성 알키드 아크릴 수지를 바니쉬의 수지로 사용함으로써 광택 및 외 관이 매우 우수하며, 건조 후에도 기질을 충분히 보호할 수 있는 도막을 형성할 수 있다.
.
변성 알키드 수지의 제조
바니쉬의 수지로 사용되는 변성 알키드 아크릴 수지를 제조하기 위하여 먼저 변성 알키드 수지를 제조한다. 변성 알키드 수지를 제조하기 위해서 무수프탈산 (Phthalic anhydride), 글리세린 (Glycerine), 펜타에리트리톨 (Pentaerythritol) 및 대두 지방산 (Soya fatty acid)을 반응기에서 혼합한다. 이때 각 조성물의 조성비는 무수프탈산 (Phthalic anhydride)을 100 중량부로 하였을 경우 글리세린 (Glycerine)은 20 내지 40 중량부, 바람직하게는 30 내지 35 중량부, 펜타에리트리톨 (Pentaerythritol)은 40 내지 60 중량부, 바람직하게는 45 내지 55 중량부 및 대두 지방산 (Soya fatty acid)은 120 내지 180 중량부, 바람직하게는 140 내지 170 중량부로 이루어진다.
상기 무수프탈산 (Phthalic anhydride), 글리세린 (Glycerine), 펜타에리트리톨 (Pentaerythritol) 및 대두 지방산 (Soya fatty acid)을 반응기에 투입하여 가열, 교반하면서 혼합한다. 이때 반응기의 온도는 190 내지 230℃, 바람직하게는 200 내지 220℃로 조절하며, 교반 속도는 70 내지 100 RPM, 바람직하게는 80 내지 90 RPM으로 조절한다. 반응시간은 2 내지 5시간, 바람직하게는 3 내지 4시간 사이 에서 조절된다.
상기 반응기 내 반응이 완료된 후, 반응기는 냉각되고, 상기 반응물의 점도를 조절하기 위하여 톨루엔을 첨가한다. 이때 톨루엔의 조성비는 무수프탈산 (Phthalic anhydride)을 100 중량부로 하였을 경우 150 내지 250 중량부, 바람직하게는 190 내지 220 중량부로 이루어진다.
변성 알키드 아크릴 수지의 제조
상기 제조된 변성 알키드 수지는 다시 아크릴 수지와 반응되어 변성 알키드 아크릴 수지로 제조된다. 이를 위하여 상기 제조된 변성 알키드 수지는 톨루엔 (Toluene)과 함께 반응기로 이송된다. 반응기 내에 투입된 변성 알키드 수지와 톨루엔의 조성비는 변성 알키드 수지를 100 중량부로 하였을 경우, 톨루엔은 60 내지 120 중량부, 바람직하게는 70 내지 90 중량부로 한다.
상기 반응기에 다시 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer), 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)를 아크릴 합성을 위하여 투입한다. 이때 각 조성물의 조성비는 상기 변성 알키드 수지를 100 중랴우로 하였을 경우, 스틸렌 모노머 (Styrene monomer)는 7 내지 13 중량부, 바람직하게는 9 내지 12 중량부로 조절하며, 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer)는 30 내지 50 중량부, 바람직하게는 35 내지 45 중량부로 한다. 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)의 경우에는 15 내지 40 중량부, 바람직하게는 20 내지 30 중량부로 정한다.
상기 반응기에 투입되는 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer), 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)와 함께 합성 반응을 위하여 촉매도 함께 투입된다. 이때 사용하는 촉매로는 터셔리-부틸 페록시 벤조에이트 (t-Butyl Peroxy Benzoate, TBPB)와 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)가 있다. 이들의 조성비는 상기 변성 알키드 수지를 100 중량부로 하였을 경우, 터셔리-부틸 페록시 벤조에이트 (t-Butyl Peroxy Benzoate, TBPB)는 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 2 내지 4 중량부로 정하며, 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)는 0.1 내지 5 중량부, 바람직하게는 1 내지 3 중량부로 정한다.
상기 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer), 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)와 터셔리-부틸 페록시 벤조에이트 (t-Butyl Peroxy Benzoate, TBPB)와 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)는 적절한 속도로 반응기에 투입된 후, 상기 반응기 안에서 가열, 교반된다. 가열온도는 100 내지 150℃, 바람직하게는 120 내지 130℃이며, 교반속도는 70 내지 100 RPM, 바람직하게는 80 내지 90 RPM으로 한다. 이때의 반응시간은 투입량에 따라 결정되나, 2 내지 4시간, 바람직하게는 3시간으로 한다.
상기 반응이 종료된 후, 반응기에 다시 톨루엔 (Toluene)과 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)를 투입하여 다시 교반한다. 이때의 조성비는 변성 알키드 수지를 100 중량부로 정한 경우, 톨루엔 (Toluene)은 5 내지 15 중량부, 바람 직하게는 7 내지 12 중량부로 정하며, 벤조일-퍼록사이드 (Benzoyl-Peroxide, BPO)는 0.5 내지 1.2 중량부, 바람직하게는 0.7 내지 1 중량부로 한다. 이때의 교반 시간은 20 내지 40분, 바람직하게는 25 내지 35분으로 한다.
상기 교반 시간이 종료되면, 반응기의 온도를 110 내지 130℃, 바람직하게는 120 내지 125℃로 조절하여 4 내지 6시간, 바람직하게는 5시간 동안 가열한다. 이때의 교반속도는 80 내지 100 RPM, 바람직하게는 90 내지 95 RPM으로 조절한다.
상기의 반응이 완료된 후, 바니쉬의 화학적 특성을 위하여 첨가제로서 통상적인 건조제, 피막 방지제, 소포제, 슬립제 및 가소제를 첨가한다. 건조제는 외부 건조제, 내부 건조제 및 내부 보조 건조제로 구성된다. 외부 건조제로는 코발트 (Cobalt)가 사용되며, 내부 건조제로는 지르코늄 (Zirconium), 내부 보조 건조제로는 칼슘 (Calcium)이 사용될 수 있다. 피막 방지제로는 메틸에틸케톤 (Methyl ethyl keton)이 주로 사용된다.
이상과 같은 과정을 통하여 변성 알키드 수지는 아크릴과 반응하여 변성 알키드 아크릴 수지로 전환된다.
친환경성 바니쉬의 제조
상기와 같이 제조된 변성 알키드 아크릴 수지는 용매로 사용되는 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate, DMC)로 희석되어 바니쉬로 사용된다. 디메틸 카보네이트는 무독성으로 휘발성 유기 화합물 (Volatile Organic Compounds, VOC)의 방출이 없으며, 무색, 무취하여 기존에 사용되는 용매들과 비교하여 바니쉬의 제조과정 뿐만 아니라. 바니쉬를 기질에 도포하는 과정에서도 친환경적인 작용을 한다.
이때 상기 변성 알키드 아크릴 수지와 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate, DMC)의 조성비는 상기 수지를 100 중량비로 정한 경우 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate, DMC)는 80 내지 150 중량비, 바람직하게는 100 내지 135 중량비, 더욱 바람직하게는 120 내지 130 중량비로 한다. 상기 혼합된 수지와 용매는 희석 탱크에 투입되어 70 내지 110 RPM의 교반 속도, 바람직하게는 80 내지 100 RPM의 교반 속도로 1 시간 동안 혼합되어 친환경성 바니쉬로 제조된다.
본 발명에 의하여 제조된 바니쉬는 기존의 지방족 탄화수소계 용매, 방향족 탄화수소계 용매, 에스텔계 용매 혹은 케톤계 용매, 더욱 상세하게는 톨루엔, 자일렌과 같은 발암성 물질의 사용을 제한하는 대신에, 무독성의 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate, DMC)를 용매로 사용함으로써 친환경적인 바니쉬의 제조를 가능하게 한다.
또한, 바니쉬의 수지로서 경제적이면서, 적합한 화학적 물성을 유지함과 동시에 광택과 같은 시각적 효과를 갖는 변성 알키드 아크릴 수지를 사용함으로써 산업적 이용 가능성을 더욱 증진시킨다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 바니쉬 조성물에 있어서,
    상기 바니쉬 조성물은 무수프탈산 (Phthalic anhydride), 글리세린 (Glycerine), 펜타에리트리톨 (Pentaerythritol) 및 대두 지방산 (Soya fatty acid)의 반응으로 제조된 변성 알키드 수지를 포함하는 변성 알키드 아크릴 수지 100 중량부와 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate) 80 내지 150 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지는 상기 변성 알키드 수지와 스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer) 및 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)의 반응으로 제조되는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지와 상기 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate)를 80 내지 100 분당 회전수 (RPM)의 교반속도로 1시간동안 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지의 제조를 위한 반응 시 건조제, 피막 방지제, 소포제, 슬립제 및 가소제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물.
  6. 삭제
  7. 바니쉬 조성물의 제조방법에 있어서,
    무수프탈산 (Phthalic anhydride), 글리세린 (Glycerine), 펜타에리트리톨 (Pentaerythritol) 및 대두 지방산 (Soya fatty acid)을 반응기에서 가열 및 교반하고, 상기 반응기에 톨루엔을 첨가하여 점도를 조절하여 제조되는 변성 알키드 수지를 포함하는 변성 알키드 아크릴 수지 100 중량부 및;
    디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate) 80 내지 150 중량부를 상기 반응기 내에서 혼합, 교반함으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물의 제조방법
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지는
    상기 변성 알키드 수지 및;
    스틸렌 모노머 (Styrene monomer), 부틸 아크릴레이트 모노머 (Butyl Acrylate monomer) 및 메틸 메타 아크릴레이트 모노머 (Methyl Meta Acrylate monomer)를 반응기에 혼합한 후 가열 및 교반하여 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지와 상기 디메틸 카보네이트 (Dimethyl Carbonate)를 혼합하여 제조하는 단계에서 교반속도는 80 내지 100 분당 회전수 (RPM) 및 교반시간은 1시간으로 하는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지의 제조를 위한 반응 시 건조제, 피막 방지제, 소포제, 슬립제 및 가소제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 바니쉬 조성물의 제조방법.
KR1020090062364A 2009-07-09 2009-07-09 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법 KR100928140B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090062364A KR100928140B1 (ko) 2009-07-09 2009-07-09 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090062364A KR100928140B1 (ko) 2009-07-09 2009-07-09 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100928140B1 true KR100928140B1 (ko) 2009-11-25

Family

ID=41605345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090062364A KR100928140B1 (ko) 2009-07-09 2009-07-09 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100928140B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952046A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 南宁市金双龙涂料有限公司 一种建筑环保热固性丙烯酸涂料及其制备方法
KR101477885B1 (ko) * 2013-01-09 2015-01-06 조광페인트주식회사 휘발성 유기화합물 저감형 도료 조성물 및 그의 제조방법
KR101736399B1 (ko) * 2016-09-28 2017-05-16 (주)부영산업 친환경 바니쉬 조성물 및 이의 제조방법
KR101882451B1 (ko) * 2018-02-09 2018-07-27 (주)부영산업 친환경 락카 조성물 및 이의 제조 방법
US11484935B2 (en) 2017-07-18 2022-11-01 Ha-International, Llc Compositions and methods for refractory coatings with ester carriers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060003604A (ko) * 2004-07-07 2006-01-11 주식회사 코오롱 내수성이 우수한 폴리아미드이미드 바니쉬
KR20060111554A (ko) * 2003-11-04 2006-10-27 바스프 악티엔게젤샤프트 다작용도, 다분지 폴리우레아

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060111554A (ko) * 2003-11-04 2006-10-27 바스프 악티엔게젤샤프트 다작용도, 다분지 폴리우레아
KR20060003604A (ko) * 2004-07-07 2006-01-11 주식회사 코오롱 내수성이 우수한 폴리아미드이미드 바니쉬

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101477885B1 (ko) * 2013-01-09 2015-01-06 조광페인트주식회사 휘발성 유기화합물 저감형 도료 조성물 및 그의 제조방법
CN103952046A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 南宁市金双龙涂料有限公司 一种建筑环保热固性丙烯酸涂料及其制备方法
CN103952046B (zh) * 2014-05-14 2016-05-11 玉渊 一种建筑环保热固性丙烯酸涂料及其制备方法
KR101736399B1 (ko) * 2016-09-28 2017-05-16 (주)부영산업 친환경 바니쉬 조성물 및 이의 제조방법
WO2018062713A1 (ko) * 2016-09-28 2018-04-05 (주)부영산업 친환경 락카 조성물 및 이의 제조방법
US9944819B1 (en) 2016-09-28 2018-04-17 Buyoung Industrial Co., Ltd. Eco-friendly lacquer compositions and methods for preparing the same
US11484935B2 (en) 2017-07-18 2022-11-01 Ha-International, Llc Compositions and methods for refractory coatings with ester carriers
US11712736B2 (en) 2017-07-18 2023-08-01 Ha-International, Llc Compositions and methods for refractory coatings with ester carriers
KR101882451B1 (ko) * 2018-02-09 2018-07-27 (주)부영산업 친환경 락카 조성물 및 이의 제조 방법
WO2019156312A1 (ko) * 2018-02-09 2019-08-15 (주)부영산업 친환경 락카 조성물 및 이의 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9624339B2 (en) Polyester resins based on fatty acids that have a short oil length, aqueous dispersions and associated coatings
Streitberger et al. BASF handbook basics of coating technology
Ang et al. Novel approach to convert non-self drying palm stearin alkyds into environmental friendly UV curable resins
US9567489B2 (en) Drier for auto-oxidisable coating compositions
KR100928140B1 (ko) 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법
AU2012357981B2 (en) Drier for auto-oxidisable coating compositions
CN102844390A (zh) 用于涂料组合物的锰络合物干燥剂
JP6618679B2 (ja) 液状の、付着を改善する添加物及びその製造方法
Dizman et al. Alkyd resins produced from bio-based resources for more sustainable and environmentally friendly coating applications
CA3035746A1 (en) Alkyd polymer compositions and product formulations formed therefrom
CN107108889B (zh) 多官能羟基邻苯二甲酰亚胺单体化合物的醇酸树脂组合物
CN110540795B (zh) 非异氰酸酯固化的溶剂型双组分涂料组合物
CN115466532B (zh) 可迈克尔加成固化的组合物、包含该组合物的涂料组合物以及涂布制品
KR100758201B1 (ko) 건축물 내부용 알키드계 유성 도료 조성물
Ren et al. Environmentally friendly coatings
WO2021009079A1 (en) A coating composition
ES2962868T3 (es) Composiciones que contienen éter cíclico e hidroxilo útiles para producir polímeros alquídicos de secado rápido y métodos para fabricar tales composiciones que contienen éter cíclico e hidroxilo
WO2019243546A1 (en) Coating composition
Tator et al. Alkyd Resins

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121031

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130828

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141209

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151110

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160920

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171110

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee