KR100993725B1 - 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제에 관한 것으로, 그 목적은 상용화된 중방식용 에폭시 도료에 대하여 우수한 용해도를 가지며, 도장 작업성 및 도막 물성 확보가 가능하도록 다양한 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 단일화된 범용 희석제를 제공하는 것이다.

본 발명은 자일렌(xylene) 20∼50중량%, n-부탄올(n-butanol) 20∼40중량%, 에틸 벤젠(ethyl benzene) 5∼20중량%, 트리메틸벤젠 (trimethyl benzene) 이성질체 5∼40 중량%를 포함하도록 되어 있다.

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Description

중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제{Universal Thinner for Heavy-duty Epoxy Coatings}

본 발명은 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제에 관한 것으로, 제조사별로 서로 다른 조성으로 이루어진 중방식용 에폭시 도료를 선박에 적용함에 있어 이들 에폭시 도료에 동절기 및 하절기 구분 없이 범용으로 적용될 수 있는 범용 희석제에 관한 것이다.

에폭시 도료는 내약품성 및 범용성이 높기 때문에 현장 시공형의 도료로 많이 사용되고 있다. 통상 에폭시 수지계 도료는 에폭시 수지 기제와 경화제를 시공현장에서 시공 직전에 2액 혼합하여 시공한다. 이때, 혼합된 에폭시 수지 기제와 경화제는 점도가 높기 때문에 미리 전용의 희석제를 이용하여 희석하여 작업하며, 특히 겨울철에는 시공 온도가 낮아 점도가 더욱 높으므로 시공을 용이하게 하기 위해서 더 많은 양의 전용 희석제 조성물로 희석하여 시공하여야 한다.

일반적으로 도료 제조사에서는 에폭시 수지 도료 고유의 배합(formulation)을 바탕으로 여러 성분의 용제를 혼합하여 도료에 적용되는 전용 희석제(thinner) 를 제조하고 있다.

각 제조사에서 제조된 희석제는 용제 조성과 도료 수지 특성에 따라 수지에 대한 용해력과 증발 속도 등에 차이가 있을 수 있고, 도막 층간 부착 불량 문제 및 평활성 (leveling) 불량, 과다한 분진(dust) 발생 등의 문제가 발생할 수 있으므로 희석제의 조성은 도료 제조사별로 다양하다.

이와 같은 연유로 인하여 자사의 전용 희석제가 아닌 상용성이 없는 타사의 전용 희석제가 혼합되어 도포되었을 경우 도장 작업 및 도막 품질 저하가 유발되기도 하는데, [표1]에서 보는 바와 같이 C사의 에폭시 도료 2종에 A사 희석제를 혼합하여 건조도막 두께 150㎛의 도막을 형성하여 저온 건조 조건 (5℃ 부근)에서 건조하였을 때 자사의 희석제를 혼합한 경우보다 건조시간이 4∼6 시간이나 지연되는 결과를 초래되었다.

[표1]

또한 타사의 희석제를 혼합하여 저온 건조 할 경우, 도 1 에 도시된 바와 같이, 도막 표면에 크랙의 일종인 체킹(checking) 현상이 나타나기도 하며, 조성이 다른 희석제는 도막 외관에 주름 현상(wrinkling)을 유발하기도 하고, 후속 도막과의 부착 불량 문제를 야기하기도 한다. 이때, 도 1 의 (a)는 A 사의 에폭시 도료에 B 사의 전용 희석제를, (b) 는 B 사의 에폭시 도료에 A 사의 전용 희석제를 혼합 하여 저온 건조한 것을 나타낸다.

그러나 조선소와 같이 다양한 제조사의 도료를 작업하는 대규모 사업장에서는 제조사별로 조성이 다른 전용 희석제를 구분하여 적용하는 것이 매우 번거롭고 도료 희석 후 남은 희석제에 대한 처분 문제, 운반 및 관리상의 번거로움으로 인해 도료별로 전용 희석제를 사용하기가 매우 어렵다.

또한 제품별로 지정된 희석제만을 사용하다보면 처분해야 할 폐 희석제 양이 많아지게 되므로, 환경 처리비용 또한 적지 않게 소요되고 있다. 특히 대형 조선소의 경우 공기 중으로 또는 폐 희석제로 배출되는 희석제의 양이 1일 기준 12 ton에 달하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 희석제를 사용하지 않아도 작업이 가능한 무용제형 도료 (Solvent free paint)와 물을 희석제로 사용하는 수용성 도료 (Waterborne paint)에 대한 연구가 진행되고 있으나, 이러한 도료는 작업성이 매우 좋지 않아 생산성이 낮으며, 별도의 가열 장치가 요구되므로, 대규모 작업을 수행하는 조선 산업에는 적합하지 않으며 방청성 및 균열 저항성 등 도막 성능이 기존 용제형 에폭시 도료에 비해 현저히 낮아 선박의 보호 도장을 위한 목적으로 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서 다양한 도료 제조사의 중방식용 에폭시 도료에 대해 우수한 용해도를 가지며, 우수한 도장 작업성 및 물성 확보가 가능한 중방식용 에폭시 도료의 범용 희석제 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 상용화된 중방식용 에폭시 도료에 대하여 우수한 용해도를 가지며, 도장 작업성 및 도막 물성 확보가 가능하도록 다양한 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 사용되는 방향족 나프타 용제를 대신하여 트리메틸벤젠 이성질체의 함량을 증가시킴으로써, 이를 통해 도막 표면의 평활성을 조절함과 동시에, 저온 건조 조건에서도 체킹 현상 없이 미려한 도막 외관을 구비할 수 있는 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일화된 희석제를 통해 에폭시 도료 작업을 용이하게 하고, 작업시간을 단축시키며, 폐 희석제로 인한 환경오염을 방지함과 동시에, 희석제의 구입에 따른 경제적 손실을 방지할 수 있는 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상용성이 없는 타 제조사의 희석제를 적용하였을 경우 발생하는 도장 작업성 및 품질 저하 문제를 해결하고 관리상의 번거로움을 해결할 수 있는 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제를 제공하는 것이다.

본 발명은 자일렌 20∼50중량%, n-부탄올 20∼40중량%, 에틸 벤젠 5∼20중 량%, 트리메틸벤젠 이성질체 5∼40 중량%를 포함하도록 되어 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명은 다양한 종류의 에폭시 도료에 대해 우수한 용해도를 가지며, 흐름 저항성, 건조성, 도료 미립화 특성이 우수하고, 도막 외관 및 장기간 옥외 노출에도 도막 변색이 없어 중방식용 에폭시 도료의 범용 희석제로 적합하다.

특히, 본 발명은 후속 도막에 대한 상용성, 장기간 해수에 침적된 후에도 도막 내구성 및 방청성이 우수하여 일부 도료에 대해서는 지정된 희석제보다 더 우수한 물성을 구비한다.

또한 상기 범용 희석제를 사용할 경우 물류 관리 비용 절감 및 도장 작업성과 생산성 향상에 기여하고 폐 희석제 양을 획기적으로 감소시켜 최근 부각되는 VOC (Volatile Organic Compound) 저감 문제에도 적극적으로 대처할 수 있다.

따라서 도장 작업 시 희석제 선별 및 혼합에 소요되는 시간 절감 및 물류 관리에 드는 노동력을 절감할 수 있고, 신뢰성 높은 도막을 경제적으로 구현할 수 있게 되므로 전체적인 도장 공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있고 환경오염 방지를 위한 비용이 절감된다. 이는 결국 모든 조선 및 해양 구조물 등 중방식용 에폭시 도료가 사용되는 대규모 작업장에 적용할 수 있는 경쟁력 있는 기술이다.

본 발명의 희석제는 자일렌, n-부탄올, 에틸 벤젠, 그리고 트리메틸벤 이성질체를 포함하도록 이루어져 있다.

즉, 본 발명은 자일렌 20∼50중량%, n-부탄올 20∼40중량%, 에틸 벤젠 5∼20중량%, 트리메틸벤젠 이성질체 5∼40 중량%를 포함하도록 되어 있다.

또한, 본 발명은 상기 혼합 용제 외에도 필요에 따라, 첨가제로, 경화촉진제(DETA, TETA 등의 아민계, 산무수물계, Isocyanate계 및 Mercaptan계 등등), 변성우레아 용액 등의 요변제(thixotropic agent), 폴리실록산 변성물 등의 평활성 첨가제(levelling agent)를 더 첨가한다.

상기 트리메틸벤젠 이성질체는 도막 표면의 평활성(leveling성)을 조절하기 위한 것으로, 도막 표면의 체킹 현상은 도막 내 상부와 하부의 건조 속도 차이로 인해 표면이 먼저 수축하면서 발생하는데, 특히 차가운 철 소지면에 도장되었을 경우 내부 건조는 느리고 표면 건조가 먼저 일어나면서 발생한다. 따라서 도막 내부 건조성을 향상시키기 위하여 휘발속도가 느린 방향족 나프타 (aromatic naphtha)의 함량을 줄이고 대신 휘발 속도가 방향족 나프타보다는 빠르지만 휘발 속도가 느린 편에 속하는 트리메틸벤젠을 첨가하고, 그 함량을 조절하여 도막 표면의 평활성을 조절하도록 되어 있다.

특히 본 발명은 방향족 나프타 용제 대신 트리메틸벤젠의 함량을 증가시켰으며, 이러한 본 발명의 범용 희석제를 다양한 에폭시 도료에 혼합하여 평가한 결과 저온 건조 조건에서도 체킹 현상 없이 미려한 도막 외관을 갖는 것으로 관찰되었 다.

상기 n-부탄올의 함량이 20 중량%에 미달되면 에폭시 도료의 경화제로 주로 사용되는 아민계(amine type) 및 아마이드계(amide type)의 경화제와 상용성이 확보되지 않아 도료 점도를 낮추기 위해서는 과량의 희석제를 혼합해야 할 우려가 있다.

또한 케톤류(ketone)의 용제는 아민 계열 경화제와 가역 반응하여 케터민(ketamine)을 형성하는데, 이는 도료의 가사시간을 늘리기에는 유용하나 실제로 도막 건조 지연을 유발하고 후속 도막과의 부착 불량의 우려가 있으므로 범용 희석제 조성으로는 적합하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 희석제는 용해도 상수 9.4 ~ 9.8로 설계되어 있으며, 이는 용해도 상수가 에폭시 도료의 용해도 상수(비스페놀 A형 에폭시 도료 용해도 상수 8.9 ~ 12.0)와 유사할 때 가장 잘 용해되지만, 용해력이 높을 경우 도료 점도를 필요 이상으로 낮추어 수직면 부위에 적용된 도료의 흐름 저항성 저하를 유발하며, 반대로 용해력이 낮으면 기대 수준만큼의 도료 점도 저하 효과를 볼 수 없으므로 적절한 용해도 상수를 가지도록 조성을 조절하여야 하며, 용해도 상수 9.0 희석제 조성에서는 도료 점도를 필요 이상으로 낮추어 수직면 부위에 적용된 일부 도료에 대해 흐름 문제를 야기하였다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

상온에서 자일렌(40g), 부탄올(35g), 에틸벤젠(10g), 트리메틸벤젠 이성질체(15g)를 혼합하여 희석제를 제조하였다. 제조된 희석제를 다양한 중방식용 에폭시 도료 (A사 3종, B사 2종)에 혼합하여 도장 작업성 및 도막 물성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 [표2]에 나타내었다. (괄호 안의 수치는 각 도료 제조사의 지정된 전용 희석제를 사용했을 때의 평가 결과이다.)

[표2]

실시예 2

상온에서 자일렌(50g), 부탄올(20g), 에틸벤젠(10g), 트리메틸벤젠 이성질체(25g)를 혼합하여 희석제를 제조하였다. 제조된 희석제를 다양한 중방식용 에폭시 도료 (C사 2종, D사 2종)에 혼합하여 도장 작업성 및 도막 물성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 [표3]에 나타내었다.

[표3]

상기 [표2] 및 [표3]에서와 같이, 본 발명의 희석제를 혼합하여 다양한 종류의 중방식용 에폭시 도료에 적용한 경우 도료 미립화를 포함하여 우수한 도장 작업성 및 도막 물성 확보가 가능함을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 중방식용 에폭시 도료 희석제가 특정 도료에만 효과를 보이는 것이 아니라 다양한 도료에서 동일한 성능을 보이는 것으로, 다양한 종류의 중방식용 에폭시 도료에 대해 우수한 상용성과 용해성을 가진다는 것을 의미한다. 또한, 상기 실시예 1,2 의 용제 조합 외에도 본 발명의 범위 내의 다양한 용제를 혼합하여 실험한 경우에도 실시예 1 및 실시예 2 와 유사한 결과가 얻어졌다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 희석제의 용해도와 휘발 속도를 적절히 조절함으로써 다양한 종류의 중방식용 에폭시 도료에 대해 우수한 용해도를 가지며, 흐름 저항성, 건조성, 도료 미립화 특성이 우수하고, 도막 외관 및 장기간 옥외 노출에도 도막 성능이 유지되는 중방식용 에폭시 도료의 범용 희석제 배합을 설계하였다. 본 발명의 중방식용 도료의 범용 에폭시 희석제는 상용성이 없는 타 제조사의 희석제를 적용하였을 경우 발생하는 도장 작업성 및 품질 저하 문제를 해결하고 대규모 사업장에서 관리상의 번거로움을 해결하여 작업성 및 생산성 향상에 기여하며, 폐 희석제 양을 감소시켜 환경부담 문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 다른 제조사의 전용 희석제를 에폭시 도료에 혼합하여 저온 건조한 상태를 보인 예시도

Claims (4)

1. 자일렌 20∼50중량%,

   n-부탄올 20∼40중량%,

   에틸 벤젠 5∼20중량%,

   트리메틸벤젠 이성질체 5∼40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제.
2. 청구항 1 에 있어서;

   경화 촉진제, 요변제(thixotropic agent), 평활성 첨가제(levelling agent)가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제.
3. 청구항 2 에 있어서;

   상기 경화촉진제는 아민계 , 산무수물계, Isocyanate계 또는 Mercaptan계이고,

   상기 요변제는 변성우레아 용액이며,

   상기 평활성 첨가제는 폴리실록산 변성물인 것을 특징으로 하는 중방식 에폭 시 도료에 적용 가능한 범용 희석제.
4. 청구항 1 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서;

   희석제는 용해도 상수 9.4 ~ 9.8 을 구비하는 것을 특징으로 하는 중방식 에폭시 도료에 적용 가능한 범용 희석제.

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