KR100976094B1 - 도장부스 순환수의 도료점성 제거 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

도장부스 순환수의 도료점성 제거 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도장부스 순환수의 도료 점성제거제 제조방법 및 조성물에 관한 것으로, a) 반응기에 pH가 8 ~ 9로 조절된 알칼리촉매 수용액을 넣고 가열하는 단계; b) 상기 반응기에 포름알데히드 또는 파라포름알데히드와 멜라민을 순차적으로 투입하여 조성물이 투명해질 때까지 반응시키는 단계; c) 상기 조성물을 냉각하고, 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합산을 첨가하여 교반하는 단계; 를 포함하는 도장부스 순환수의 도료 점성제거제의 제조방법에 관한 것이다.
도료, 순환수, 도장부스, 점성제거제, 멜라민, 포름알데히드, 가성소다, 트리에탄올아민

Description

도장부스 순환수의 도료점성 제거 조성물 및 이의 제조방법{Composition for paint detackification and method for manufacturing the same}
본 발명은 도료 습식 도장라인의 순환수 내에 존재하는 도료의 점성을 제거하는 도료 점성제거 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
모든 습식 스프레이 방식의 도장 공정, 예를 들면 자동차, 자동차부품, 전자제품, 전자부품 등을 도장하는데 일반적으로 피도물에 분사된 도료의 보유율은 50 ~ 90% 이며, 나머지 10 ~ 50%의 도료는 과잉 분사되어 제거되도록 처리해야 하는 폐기물로 발생된다. 이 과잉 분사된 도료는 순환수를 이용하여 포집 하는데 이 순환수는 일정시간이상 계속 순환하여 사용해야 하므로 과잉 분사된 도료를 처리하는 효율에 따라 순환수를 사용하는 기간이 길어지게 된다.
도료는 특성상 접착이 강하고 끈적임이 있어 스프레이 부스나 설비 표면을 오염시키게 된다. 특히, 과잉 분사되는 도료의 점착성으로 인하여 피트(Pit)의 하부나 배기 덕트(Duct), 그리고 스트레이너(Strainer) 등에 침전, 고화되므로 설비를 오염시켜 도장 부스의 안정 조업을 저해하는 요인으로 작용한다. 이런 문제를 해결하기 위해 부스에 순환수를 사용하여 과잉분사 되는 도료를 포집하여 처리하게 되는데, 이 순환수에 도료가 누적되면 설비 및 작업공정에 많은 문제를 야기하므로 점성제거 조성물이 필요하였다.
본 발명은 점성제거제의 성능을 향상시켜 순환수의 사용기간 증대와 부스내의 배관 펌프 등의 설비오염을 방지하고 공조균형의 유지, 도장불량 감소, 안전 및 환경개선, 청소인력 감소를 제공하는데 그 목적이 있다.
구체적으로 본 발명은 투명도가 높고, 저장안정성이 우수한 도료 점성 제거용 조성물을 제공하고자 한다. 투명도가 높으면 저장안정성이 우수하며 저장 중 침전물의 발생이 감소하여 점성제거효과가 저하되는 것을 방지한다.
또한 본 발명은 처리가 까다로운 고점성의 도료(자동차 중도, 프라이머 도료, 프탈산계 도료, UV도료, 수용성 도료 등)에도 효율이 우수한 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 멜라민-포름알데히드를 함유한 점성제거 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 멜라민 포름알데히드 수지의 초기 축합물과 첨가제를 이용하여 오버 분사되어 습식 부스 내에 적하되는 도료의 점성을 제거하기 위한 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 멜라민-트리에탄올아민-포름알데히드 수지의 초기 축합과정에서의 메티롤 멜라민을 알카리촉매 하에서 어느 정도 축합시키다가 반응을 정지 시킨 후, 초기 축합물인 메티롤 멜라민과 첨가제를 수용성의 콜로이드 상태로 제조한 도료 점성제거 조성물이다.
보다 구체적으로 본 발명은 멜라민 1 ~ 10 중량%, 포름알데히드 또는 파라포름알데히드 1 ~ 10 중량%, 트리에탄올아민, 수산화나트륨, 수산화칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알칼리촉매 0.01 ~ 3 중량%, 물 60 ~ 80 중량%, 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합산 2 ~ 8 중량%, 피막형성 방지제, 점성제거 향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제 1 ~ 5 중량%를 포함하는 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물에 관한 것이다.
상기 조성물의 최종 pH는 1.5 ~ 6인 것이 바람직하다. 또한 농도(당도계 기준 농도; 굴절율을 당도로 환산)가 4 ~ 20%인 것이 바람직하다.
또한 필요에 따라 상기 조성물은 하기 화학식 1의 항곰팡이제가 0.1 ~ 5 중량% 더 포함될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112008040765217-pat00001
(상기 식에서, R1은 C1~8의 알킬기이고, R2는 수소, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, R3는 수소 또는 염소원자이다.)
또한 필요에 따라 상기 조성물에 동결방지제, 소포제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제가 더 포함될 수 있다.
또한 본 발명은 도장부스 순환수의 과잉분사도료의 점성을 제거하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법에 있어서,
a) 반응기에 pH를 8 ~ 9로 조절된 알칼리촉매 수용액을 가열하는 단계;
b) 상기 반응기에 포름알데히드 또는 파라포름알데히드와 멜라민을 순차적으로 투입하여 조성물이 투명해질 때까지 반응시키는 단계;
c) 상기 조성물을 냉각하고, 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합산을 첨가하여 교반하는 단계;
를 포함하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 c) 단계 후, d) 상기 조성물에 피막형성 방지제, 점성제거향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 투입하여 교반하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이하는 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 도료 점성제거 조성물은 친수기와 친유기를 가진 계면활성제의 역할을 할 수 있는 원료의 조합으로 이루어지며, 여기에 반응촉매와 물에 콜로이드화 시키는 원료를 첨가하여 제조되는데 이의 원료들로는 멜라민(C3H6N6) 1몰(mole)에 대하여 포름알데히드(OCH2; 포르말린) 또는 파라포름알데히드(CH2O)n) 0.8 ~ 3몰, 트리에탄올아민(Tri-ethanol amine; C6H15NO3), 수산화나트륨, 수산화칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알칼리촉매 0.005 ~ 0.07몰, 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합산 0.5~1.5몰의 조합으로 제조된다.
더욱 상세하게는 멜라민 1 ~ 10 중량%, 포름알데히드 또는 파라포름알데히드 1 ~ 10 중량%, 트리에탄올아민, 수산화나트륨, 수산화칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알칼리촉매 0.01 ~ 3 중량%, 물 60 ~ 80 중량%, 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합산 2 ~ 8 중량%, 피막형성 방지제, 점성제거 향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제 1 ~ 5 중량%를 포함한다.
상기 몰비는 중량%에 우선하며 반응농도와 최종희석농도는 조절이 가능하므로 이 중량%는 물의 량을 가감하여 조절이 가능함을 의미한다.
각 원료의 기능을 상술하면 멜라민은 친유기의 성분을 가지고 있어 도료의 표면에 흡착되는 효과를 가지며, 그 함량은 1 ~ 10 중량% 범위로 사용한다.
상기 포름알데히드 혹은 파라포름알데히드는 친수기의 성분을 가지고 있어 흡착된 도료와 점성제거 조성물이 순환수에 분산되도록 하는 기능을 가진다. 그 함량은 1 ~ 10 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 포름알데히드의 첨가량이 1 중량% 미만이거나 멜라민의 첨가량이 10 중량%를 초과하는 경우 최종 반응물의 투명도가 떨어지고, 겔화가 쉽게 일어나며, 포름알데히드의 첨가량이 10 중량%를 초과하거나 멜라민의 함량이 1 중량% 미만으로 사용되는 경우 미반응 포름알데히드에 의해 자극적인 냄새가 많이 나고, 저장 중 포름알데히드 자체의 중합으로 침전물이 많이 발생하게 된다. 따라서 상기 함량 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 트리에탄올아민, 수산화나트륨, 수산화칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알칼리촉매는 전체 조성물의 pH를 8 ~ 9로 조절하도록 함으로써, 합성반응을 촉진시키는 기능을 가지며, 그 함량은 0.01 ~ 3 중량%범위로 사용하는 경 우 상기 pH 범위를 달성할 수 있다.
상기 조성물의 제조반응 시 pH는 8 ~ 9인 것이 바람직하다. 8 미만인 경우는 반응이 늦어지거나 이상반응이 일어날 수 있고, 9를 초과하는 경우는 반응이 촉진되어 모노의 메티롤멜라민이 균일하게 발생하지 않고, 디, 트리 또는 그 이상의 메티롤멜라민이 생성되어 점성제거 효율이 저하되고, 반응이나 저장 중 겔화가 쉽게 일어난다. 또한 상기 pH는 반응 초기부터 조절되어 반응성을 조절하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명은 상기 알칼리촉매를 반응 초기에 투입하여 pH를 조절함으로써, 반응성이 더욱 향상되고, 장기저장안정성이 향상된 조성물을 제조할 수 있다.
상기 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합산은 멜라민과 포름알데히드가 중합된 메티롤 멜라민을 물에 콜로이드 상태로 분산시켜 안정화하는 유화분산제 기능을 가진다. 구체적으로 예를 들면, 염산, 질산, 개미산, 초산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 그 함량은 2 ~ 8 중량% 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 2중량% 미만인 경우 투명한 반응물을 제조하기 어렵고, 8 중량%를 초과하는 경우는 부식성이 너무 강해 취급이나 사용 시 순환수에 악영향을 준다.
상기 산은 조성물 제조반응의 마지막 과정에서 첨가되는 것으로, 본 발명에 따른 조성물의 최종 pH는 1.5 ~ 6인 것이 바람직하다. pH가 1.5 미만인 경우는 부식성이 너무 강해 취급이나 사용 시 순환수에 악영향을 줄 수 있으며, 6을 초과하는 경우는 최종 조성물의 투명성이 저하되고 저장안정성이 떨어지게 된다.
상기 물은 반응을 시킴과 동시에 전체 조성물의 농도를 조절하는 것으로, 조 성물의 농도가 4 ~ 20%의 농도(당도계 기준 농도; 굴절율을 당도로 환산)가 되도록 제조하는 것이 바람직하다. 4% 미만인 경우는 너무 묽어 그 효과가 저하되며, 20%를 초과하는 경우 과량으로 사용되어 경제적이지 못하고 저장안정성이 나빠진다.
본 발명은 첨가제로서 피막형성 방지제, 점성제거 향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제 1 ~ 5 중량%로 사용한다. 1 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하여 사용하는 경우 경제적이지 못하다.
상기 피막형성 방지제는 피막이 형성되는 것을 방지하여 도료의 점성제거 효과 및 저장안정성이 더욱 향상되도록 사용되는 것으로, 보습기능이 있는 첨가제를 사용한다. 구체적으로 예를 들면, 프로필렌 글리콜, 히알론산, 세라마이드, 수용성 콜라겐, 피로리돈카르본산, 트리메틸글리신(베타인), 테아닌, 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 실리콘오일, 메틸에틸케톡심, 부틸알데히드옥심, 레시틴, 2,5-디-t-부틸-히드로퀴논, 히드로퀴논, 안트라퀴논의 메틸 에스테르에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용가능하다.
상기 점성제거 향상제는 점성제거의 기능을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 구체적으로 예를 들면, 폴리황산규산알루미늄(PASS, poly aluminium silicate sulfate), 폴리수산화규산알루미늄(PACS, poly aluminium silicate chloride), 폴리염화칼슘알루미늄(PACC, Poly aluminium calcium chloride), 폴리염화알루미늄(Hi-PAX), 염화알루미늄 6수화물(Aluminium chloride hexahydrate), 질산알미늄 9수화물(Aluminium nitrate), 키토산, 아디핀산, 말레인산, 아세트산, 초산, 개미산, 아크릴산, 메타크릴산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합 물을 사용한다.
상기 폴리황산규산알루미늄(PASS, poly aluminium silicate sulfate)은 음이온 활성규산을 안정화알루민산 소다에 반응시킨 음이온 결합체를 양이온성 물질과 신기술로 합성한 다전하성 고분자화합물로서, 고염기도물질로 화학식은 [Ala(OH)b(SiO2)c(SO4)d]n으로 표기되며, 분자량이 10 의5제곱까지의 고분자량을 가진다.
본 발명에서는 곰팡이 및 미생물 등으로 인한 오염으로부터 보호하여 순환수의 사용 기간을 증가시키기 위하여 추가적으로 항곰팡이제를 사용할 수가 있다. 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 이소티아졸론 유도체를 사용하여 항곰팡이성을 부여할 수 있으며, 그 함량은 0.1 ~ 5 중량%이다. 0.1 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하는 경우 항곰팡이성은 우수하나 경제성이 떨어지고, 다른 첨가제와의 혼화성이 저하된다.
[화학식 1]
Figure 112008040765217-pat00002
(상기 식에서, R1은 C1~8의 알킬기이고, R2는 수소, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, R3는 수소 또는 염소원자이다.)
또한 본 발명은 상기 조성물에 동결방지제, 소포제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제가 더 포함될 수 있다. 이 밖에도 상기 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위에서 다른 첨가제들이 더 추가될 수 있으며, 이들의 종류는 제한되지 않는다. 그 함량은 0.1 ~ 5 중량%이다. 0.1 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하고, 5 중량%를 초과하는 경우 경제성이 저하된다.
상기 동결방지제는 동결융해에 대한 내구성을 향상시키기 위한 것으로, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 소포제는 양이온성 계면활성제, 비이온성계면활성제, 음이온성 계면활성제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며 이들에 제한되는 것은 아니다. 상기 비이온성 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬알릴에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 또는 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 중합체로부터 선택되는 에테르형 비이온성 계면활성제; 폴리에틸렌글리콜 지방산 에스터 또는 폴리옥시에틸렌소비탄 지방산 에스터로부터 선택되는 에스터에테르형 비이온성 계면활성제; 글리세린 지방산 에스터, 소비탄 지방산 에스터, 자당 지방산 에스터로부터 선택되는 에스터형 비이온성 계면활성제; 또는 지방산 알칸올 아마이드의 알칸올 아마이드형 비이온성 계면활성제;가 있다. 구체적인 예를 들면, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐 에테르 또는 폴리옥시에틸렌도데실페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌올레일 에테르 또는 폴리옥시에틸렌라우릴 에테르, 폴리에틸렌 글라이콜 올레산 에스터, 폴리옥시에틸렌 소비탄 모노팔미트산 에스터, 글리세린 모노스테아르산 에스터, 소비탄 모노스 테아르산 에스터, 자당 스테아르산 에스터 또는 라우르산 다이에탄올아마이드가 있다. 더욱 바람직하게는 폴리옥시에틸렌알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르 등의 에테르형 비이온성 계면활성제를 사용한다. 상기 음이온성 계면활성제는 인산 에스터계 음이온성 계면활성제, 황산 에스터계 음이온성 계면활성제, 설폰산계 음이온성 계면활성제 또는 카르복실산계 음이온성 계면활성제로부터 선택되며, 양이온성 계면활성제는 아민염계 또는 제4급 암모늄염계 계면활성제로부터 선택되고, 양성 계면활성제는 카르복시베타인계 또는 글리신계 계면활성제로부터 선택되어진다.
다음으로 본 발명의 도료 점성 제거 조성물을 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하면,
a) 반응기에 pH가 8 ~ 9로 조절된 알칼리촉매 수용액을 넣고 가열하는 단계;
b) 상기 반응기에 포름알데히드 또는 파라포름알데히드와 멜라민을 순차적으로 투입하여 조성물이 투명해질 때까지 반응시키는 단계;
c) 상기 조성물을 냉각하고, 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합산을 첨가하여 교반하는 단계;
를 포함한다.
또한, 상기 c) 단계 후, d) 상기 조성물에 피막형성 방지제, 점성제거향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 투입하여 교반하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 제조방법은
a) 반응기에 물 30 ~ 35 중량%와 알칼리촉매 0.01 ~ 3 중량%를 넣어 pH를 8 ~ 9로 조절한 상태에서, 온도가 75 ~ 95℃가 될 때까지 가열한 후, 가열을 중지하는 단계;
b) 상기 반응기에 포름알데히드 또는 파라포름알데히드 1 ~ 10 중량% 및 멜라민 1 ~ 10 중량%를 순차적으로 첨가하여 조성물이 투명해질 때까지 30 ~ 90분간 교반하면서 75 ~ 95℃에서 반응시킨 후, 메티롤멜라민이 합성되면 60 ~ 70℃로 냉각시키는 단계;
c) 상기 반응기에 다시 물 35 ~ 45 중량%를 넣어 조성물의 온도가 35 ~ 50℃가 되도록 냉각하고, 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합산을 2 ~ 8 중량% 첨가하여 교반하는 단계;
d) 상기 조성물의 온도가 40℃이하가 되도록 한 후, 사용목적에 따라 원하는 농도의 최종제품이 되도록 물을 사용하여 4 ~ 20%의 농도(당도계 기준 농도; 굴절율을 당도로 환산)로 제조하고, 피막형성 방지제, 점성제거향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 1 ~ 5 중량% 투입하여 교반하는 단계;
를 포함한다.
상기 a)단계에서 알칼리 촉매로는 트리에탄올아민, 수산화나트륨, 수산화칼륨에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 투입할 수 있으며, 트리에탄올 아민을 단독으로 첨가하는 경우, 0.01 ~ 3 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 2.0중량% 범위로 첨가한다. 상기 수산화나트륨을 단독으로 첨가하는 경우 0.01 ~ 3 중량%, 보다 바람직하게는 0.05 ~ 1.0중량%의 범위로 사용한다. 이들을 2종 이상 혼합하여 사용하는 경우는 0.01 ~ 3 중량% 범위로 첨가하면 된다. 본 발명에서는 반드시 a)단계에서 알칼리 촉매가 첨가되도록 함으로써 반응 조성물을 pH를 8 ~ 9로 조절한 상태에서 나머지 메티롤멜라민을 제조함으로써, 조성물의 투명성이 향상되고, 장기보존안정성이 향상되는 것을 놀라운 효과를 발견하였다. 상기 알칼리촉매의 함량이 0.01 중량% 미만으로 사용되는 경우는 반응이 늦어지거나 이상반응이 일어날 수 있고, 3 중량%를 초과하는 경우 반응이 촉진되어 모노의 메티롤멜라민이 균일하게 발명하지 않고, 디, 트리 또는 그 이상의 메티롤멜라민이 생성되어 점성제거 효율이 저하되고, 반응이나 저장 중 겔화가 쉽게 일어난다.
a)단계에서 반응온도는 75 ~ 95℃인 것이 바람직하며, 75℃ 미만인 경우 반응속도가 너무 느려서 생산성이 저하되고, 95℃를 초과하는 경우 반응이 너무 빨라져 반응 중 겔(gel)화가 될 수 있다.
다음으로 b)단계에서 포름알데히드, 파라포름알데히드 또는 이들을 혼합하여 1 ~ 10 중량% 첨가한 후, 멜라민을 첨가하여 조성물이 투명 또는 반투명해질 때까지 30 ~ 90분간 교반하면서 75 ~ 95℃에서 반응시킨 후, 메티롤멜라민이 합성되면 60 ~ 70℃로 냉각시킨다. 이때 상기 포름알데히드의 첨가량이 적거나 멜라민의 첨가량이 많으면 최종 반응물의 투명도가 떨어지고, 겔화가 쉽게 일어나며, 포름알데히드의 첨가량이 많거나 멜라민의 함량이 적으면 미반응 포름알데히드에 의해 자극적인 냄새가 많이 나고, 저장 중 포름알데히드 자체의 중합으로 침전물이 많이 발생하게 된다. 따라서 상기 함량 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로 c) 단계에서 물을 넣어 조성물의 온도가 35 ~ 50℃가 되도록 냉각하고, 2 ~ 8 중량%의 산을 첨가하여 pH를 1.5 ~ 6로 조절하여 교반한다. 상기 온도가 35℃미만인 경우 투명한 반응물을 얻기가 어렵고, 침전물이 발생하며, 50℃를 초과하는 경우는 산 투입 시 발생되는 발열로 온도가 상승하여 겔화가 쉽게 일어날 수 있다. 또한 산은 무기산 또는 유기산을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 염산을 사용한다. 염산의 사용량이 2중량% 미만인 경우 투명한 반응물을 제조하기 어렵고, 8 중량%를 초과하는 경우는 부식성이 너무 강해 취급이나 사용 시 순환수에 악영향을 줄 수 있다.
다음으로 d) 단계에서 상기 조성물의 온도가 40℃이하가 되도록 한 후, 사용목적에 따라 원하는 농도의 최종제품이 되도록 물을 사용하여 4 ~ 20%의 농도(당도계 기준 농도; 굴절율을 당도로 환산)로 제조하고, 피막형성 방지제, 점성제거향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 1 ~ 5 중량% 투입하여 교반함으로써 목적으로 하는 도료 점성 제거용 조성물을 제조한다.
상기 d)단계에서 조성물의 농도 조절 시 온도는 40℃이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 40℃를 초과하는 경우는 느리기는 하지만 반응이 계속 진행되므로 바람직하지 않다. 또한 최종제품의 농도는 4 ~ 20%가 되도록 제조하는 것이 바람직하며, 4% 미만인 경우는 농도가 너무 낮아 현장에서의 사용량이 많아져 운반 및 저장의 비용이 상승되고, 20%를 초과하는 경우는 저장성이 떨어져 저장 중 침전물이 다량 발생되며 단기간에 겔화하기 쉽다.
본 발명은 이밖에도 필요에 따라 상기 d)단계에서 첨가제 투입 시 하기 화학 식 1의 항곰팡이제가 0.1 ~ 5 중량% 더 투입될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112008040765217-pat00003
(상기 식에서, R1은 C1~8의 알킬기이고, R2는 수소, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, R3는 수소 또는 염소원자이다.)
또한, 상기 d)단계에서 첨가제 투입 시 동결방지제, 소포제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제가 0.1 ~ 5 중량% 더 투입될 수 있다.
본 발명은 상기의 a) ~ d) 단계를 순차적으로 제조함에 따라 저장안정성이 향상되고, 투명성이 우수한 도료 점성 제거 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명은 초기 축합과정에서의 메티롤멜라민을 알카리 촉매 하에서 어느 정도 축합시키다가 반응을 정지 시킨 후, 상기 초기 축합물을 산과 함께 수용성의 콜로이드 상태로 제조한다. 따라서 본 발명에 따른 조성물은 물에 용해되어 있다가 도장부스의 순환수에 첨가되면 멜라민의 친유기 성분이 도료를 감싸고, 이 입자들이 포름알데히드의 친수기의 작용으로 도장부스 순환수에 분산되어 도료의 점성파괴를 유도한다. 따라서 이 입자들을 수분산시킨 다음 응집제를 사용하여 응집 반응시켜 슬러지를 제거함으로써 도장 공장 내의 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 도료 점성 제거용 조성물은 고점성의 도료(자동차 중도, 프라이머 도료, 프탈산계 도료, U.V도료, 수용성 도료 등)에 사용하는 경우에도 효율이 우수하며, 순환수의 사용기간 증대와 부스내의 배관 펌프 등의 설비오염을 방지하고 공조균형의 유지, 도장불량 감소, 안전 및 환경개선, 청소인력 감소 등의 효과를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 도료 점성 제거용 조성물의 제조방법은 조성물의 투명성이 향상되고, 저장안정성이 더욱 향상되는 효과가 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하 제조된 조성물을 이용하여 다음의 측정방법에 의해 물성을 측정하였다.
1) 조성물의 투명성
조성물의 투명성을 육안을 이용하여 상대비교방법으로 측정하였다. 판단기준은 ◎:우수, ○:양호, △:보통, ×:불량으로 하였다.
2) 저장안정성
저장안정성은 35℃에서 기간에 따라 조성물의 겔화 현상이 발생하는지 여부를 육안으로 관찰하였다.
[실시예 1]
반응기에 물 30 중량%와 트리에탄올아민 0.5 중량%를 넣어 pH를 8로 조절한 상태에서, 온도가 90℃가 될 때까지 가열한 후, 가열을 중지하였다.
상기 반응기에 포름알데히드 10 중량%를 첨가한 후, 멜라민 5 중량%를 첨가하여 조성물이 투명해질 때까지 60분간 교반하면서 70℃에서 반응시켰다.
상기 반응기에 다시 물 35 중량%를 넣어 조성물의 온도가 50℃가 되도록 냉각하고, 염산을 6 중량% 첨가하여 교반하였다.
상기 조성물의 온도가 40℃이하가 되도록 한 후, 8.5 중량%의 물을 사용하여 13% 농도(당도계 기준 농도; 굴절율을 당도로 환산)로 제조한 후, 피막형성 방지제로 글리세롤을 2 중량%, 점성제거향상제로 폴리황산규산알루미늄(경기화학, PASS)을 3 중량% 투입하여 교반하였다.
[실시예 2]
상기 반응 초기에 트리에탄올아민 대신 0.1중량% 양의 수산화나트륨을 사용하고, 물을 0.4 중량% 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
[실시예 3]
상기 반응 초기에 트리에탄올아민 대신 트리에탄올 아민과 수산화나트륨을 1:0.2중량비로 혼합하여 0.3 중량%로 사용하고, 물을 0.2중량% 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
[비교예 1]
우리나라 공개특허 제10-2002-0045647호에 기재된 방법으로 조성물을 제조하였다. 즉, 염산과 트리에탄올 아민을 반응 마지막 단계에서 첨가하였으며, 첨가제를 사용하지 않았다.
구체적으로 반응기에 30 중량%의 물을 넣고 온도가 70℃가 될 때까지 40분간 가열한 후 가열을 중지하고, 5 중량%의 멜라민과 10 중량%의 포름알데히드를 투입하여 수용액이 투명해질 때까지 대략 1시간 동안 교반, 가열하였다.
이어서 40 중량%의 물, 5 중량%의 염산, 2 중량%의 트리에탄올아민을 넣고 농도가 13%가 되도록 8 중량%의 물을 첨가하여 20분간 교반하였다.
[표 1]
Figure 112008040765217-pat00004
상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 조성물은 투명성이 우수하고, 30일 이상 저장안정성이 우수한 것을 알 수 있었다. 반면 비교 예에 의해 제조된 것은 차츰 겔화되어 점도가 상승하였으며, 10일 이내에 완전히 겔화되어 사용이 불가능하였다.
점성제거의 효율을 판단하기 위하여 500㎖의 유리 비이커에 400㎖의 물을 넣고 교반을 실시하였다.(교반은 계속 실시) pH 8이 되도록 수산화나트륨 용액을 이용하여 조절한 후, 비교예 1 및 실시예 1 ~ 3의 점성제거 조성물을 각각 1㎖ 첨가하였다. 이 후 도료(자동차 상도용 실버도료)를 4㎖ 넣고, 점성제거정도와 도료의 분산 상태를 판단하였다. 응집제(물에 양이온성 폴리아크릴아마이드 2.5중량% 혼합)를 0.5㎖를 넣고 30초 후 교반을 정지하였다. 응집된 상태와 점성제거 정도를 판단하였다.
분산상태는 비이커 표면의 도료부착상태를 관찰한 결과이며, ◎:우수, ○:양호, △:보통, ×:불량으로 하였다.
점성제거 및 응집성은 비이커 표면의 도료부착상태 및 응집된 슬러지를 손으로 비벼보아 끈적임과 응집의 모양과 상태를 확인하였으며, ◎:우수, ○:양호, △:보통, ×:불량으로 하였다.
응집 후 처리수 탁도는 응집후 순환수를 채취하여 탁도계(기기명: 2020 TURBIDIMETER CODE1799, 제조사: LaMotte)를 이용하여 3회 측정하여 평균치로 나타 냈다.(단위:NTU)
실험한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112008040765217-pat00005
상기 표에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 순환수내의 분산상태가 우수하고, 점성 제거 효과가 우수하며, 응집성이 우수하고 응집 후 처리수의 탁도가 매우 낮은 것을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 도장부스 순환수의 과잉분사도료의 점성을 제거하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법에 있어서,
    a) 반응기에 pH가 8 ~ 9로 조절된 알칼리촉매 수용액을 넣고 75 ~ 95℃로 가열하는 단계;
    b) 상기 반응기에 포름알데히드 또는 파라포름알데히드와 멜라민을 순차적으로 투입하여 조성물이 투명해질 때까지 75 ~ 95℃에서 반응시킨 후, 메틸올멜라민이 합성되면 60 ~ 70℃로 냉각시키는 단계;
    c) 상기 조성물에 물을 넣어 35 ~ 50℃로 냉각하고, 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합산을 첨가하여 교반하는 단계;
    를 포함하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 c) 단계 후, d) 상기 조성물에 피막형성 방지제, 점성제거향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 투입하여 교반하는 단계;를 더 포함하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 첨가제 투입 전에 상기 조성물의 온도를 40℃이하가 되도록 한 후, 물을 첨가하여 최종제품의 농도를 4 ~ 20%(당도계 기준 농도)로 제조하는 단계를 더 포함하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 a) ~ d)단계에 의해 제조되는 조성물은 전체 조성물에 대하여 멜라민 1 ~ 10 중량%, 포름알데히드 또는 파라포름알데히드 1 ~ 10 중량%, 트리에탄올아민, 수산화나트륨, 수산화칼륨에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 알칼리촉매 0.01 ~ 3 중량%, 물 60 ~ 80 중량%, 유기산, 무기산 또는 이들의 혼합산 2 ~ 8 중량%, 피막형성 방지제, 점성제거향상제에서 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제 1 ~ 5 중량%를 포함하는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 d)단계에서 첨가제 투입 시 하기 화학식 1의 항곰팡이제가 0.1 ~ 5 중량% 더 투입되는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112008040765217-pat00006
    (상기 식에서, R1은 C1~8의 알킬기이고, R2는 수소, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, R3는 수소 또는 염소원자이다.)
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 d)단계에서 첨가제 투입 시 동결방지제, 소포제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제가 0.1 ~ 5 중량% 더 투입되는 도료 점성제거용 조성물의 제조방법.
  8. a) 반응기에 물 30 ~ 35 중량%와 알칼리촉매 0.01 ~ 3 중량%를 넣어 pH를 8 ~ 9로 조절한 상태에서, 온도가 75 ~ 95℃가 될 때까지 가열한 후, 가열을 중지하는 단계;
    b) 상기 반응기에 포름알데히드 또는 파라포름알데히드 1 ~ 10 중량% 및 멜라민 1 ~ 10 중량%를 순차적으로 첨가하여 조성물이 투명해질 때까지 30 ~ 90분간 교반하면서 75 ~ 95℃에서 반응시킨 후, 메티롤멜라민이 합성되면 60 ~ 70℃로 냉각시키는 단계;
    c) 상기 반응기에 다시 물 35 ~ 45 중량%를 넣어 조성물의 온도가 35 ~ 50℃가 되도록 냉각하고, 무기산, 유기산 또는 이들의 혼합산을 2 ~ 8 중량% 첨가하여 교반하는 단계;
    d) 상기 조성물의 온도가 40℃이하가 되도록 한 후, 사용목적에 따라 원하는 농도의 최종제품이 되도록 물을 사용하여 4 ~ 20%의 농도(당도계 기준 농도; 굴절율을 당도로 환산)로 제조하고, 피막형성 방지제, 점성제거향상제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제를 1 ~ 5 중량% 투입하여 교반하는 단계;
    를 포함하여 제조되는 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 조성물의 최종 pH는 1.5 ~ 6인 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 조성물은 하기 화학식 1의 항곰팡이제가 0.1 ~ 5 중량% 더 포함되는 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112008040765217-pat00007
    (상기 식에서, R1은 C1~8의 알킬기이고, R2는 수소, 할로겐 원자 또는 탄소수 1 ~ 4의 알킬기이며, R3는 수소 또는 염소원자이다.)
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 산은 염산, 질산, 개미산, 초산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 피막형성 방지제는 프로필렌 글리콜, 히알론산, 세라마이드, 수용성 콜라겐, 피로리돈카르본산, 트리메틸글리신(베타인), 테아닌, 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 실리콘오일, 메틸에틸케톡심, 부틸알데히드옥심, 레시틴, 2,5-디-t-부틸-히드로퀴논, 히드로퀴논, 안트라퀴논의 메틸 에스테르에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 점성제거향상제는 폴리황산규산알루미늄(PASS, Poly aluminium silicate sulfate), 폴리수산화규산알루미늄(PACS, Poly aluminium silicate chloride), 폴리염화칼슘알루미늄(PACC, Poly aluminium calcium chloride), 폴리염화알루미늄(Hi-PAX), 염화알루미늄 6수화물(Aluminium chloride hexahydrate), 질산알루미늄 9수화물(Aluminum nitrate nonahydrate), 키토산, 아디핀산, 말레인산, 아세트산, 초산, 개미산, 아크릴산, 메타크릴산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 조성물에 동결방지제, 소포제 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 첨가제가 더 포함되는 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 동결방지제는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 소포제는 양이온성 계면활성제, 비이온성계면활성제, 음이온성 계면활성제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 도장부스 순환수의 도료 점성제거용 조성물.
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