KR101000041B1

KR101000041B1 - 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물

Info

Publication number: KR101000041B1
Application number: KR1020100032702A
Authority: KR
Inventors: 황상구
Original assignee: 주식회사 케이티씨
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2010-12-10

Abstract

본 발명은 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 저수조 또는 다용도로 사용되어 도막의 백화현상 및 크랙 현상을 방지하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물에 관한 것이다. 이를 위하여, 주제부와 경화제부로 이루어진 에폭시수지 도료 조성물에 있어서, 주제부는 주제부 100 중량%에 대하여 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지가 20 내지 50 중량%(불휘발성분 기준), 고무변성 에폭시수지가 5 내지 25 중량%(불휘발성분 기준), 반응성 실록산이 0.5 내지 5 중량%, 분산제가 0.05 내지 2 중량%, 안료가 10 내지 15 중량%, 충진제가 30 내지 40 중량%, 유기용제가 1.02 내지 5 중량%로 포함되고, 경화제부는 경화제부 100 중량%에 대하여 폴리아마이드수지가 60 내지 80 중량%, 폴리아민 어덕트가 20 내지 40 중량%로 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물{THICK FILM-TPYED COMPLEX AND HIGH FUNTIONALITY RESIN PAINT COMPOSITION}

본 발명은 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 콘크리트 저수조 또는 다용도로 사용되어 도막의 백화현상 및 크랙 현상을 방지하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물에 관한 것이다.

에폭시수지는 매우 오래전부터 제조되어 계속 사용되어온 열경화성수지로서 현재도 중요한 지위를 확보하고 있으며, 향후에도 계속 발전을 계속할 것으로 예상된다.

그 이유는 우수한 특성과 다양성에 의하여 각 시대의 요구에 적합하게 대응 가능할 수 있었기 때문이며, 에폭시수지가 아민류의 경화제로서 경화된 경화물은 강고하고 안정된 결합으로 가교된 구조를 갖기 때문에 기계적 특성, 열적 특성, 내수성, 내약품성, 전기특성 등이 우수한 특징이 있다.

또한, 개환에 의해 발생된 수산기로 인하여 접착성이 우수하고, 배합처방이나 개질기술을 다양하게 하여 물성을 광범위하게 조절할 수 있다.

그러나 에폭시수지 도료는 열경화성수지의 특성상 굴곡성이 부족한 유연성의 문제가 있어서 도막에 크랙이나 부풀어 오르는 등의 내구성 문제가 다수 발생하여 도막의 도막의 수명이 짧아지고, 또한 에폭시수지 도료의 물성 향상을 위하여 첨가시킨 각종 첨가제가 휘발 또는 용출되어 식수저수조에 사용된 도막의 경우에 식수를 오염시키는 요인이 되고 있는 실정이다.

또한, 에폭시수지 도료는 분자 쇄 내의 이중결합으로 인하여 태양의 자외선을 장기간 받을 경우에 도막의 표면이 황변과 함께 백화현상이 발생하여 외관과 도막의 수명에 나쁜 영향을 주고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지, 고무변성 에폭시수지, 폴리아민 어덕트가 포함된 에폭시수지 도료를 통해 황변, 백화현상 및 도막의 크랙현상을 방지하고, 유해 화학물질의 용출을 방지하여 장기적 내오염성을 증대시키고, 경화 속도와 도막의 물성을 높이는 에폭시수지 도료 조성물을 제공하는 데에 있다.

본 발명인 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물은 주제부와 경화제부로 이루어진 에폭시수지 도료 조성물에 있어서, 주제부는 주제부 100 중량%에 대하여 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지가 20 내지 50 중량%(불휘발성분 기준), 고무변성 에폭시수지가 5 내지 25 중량%(불휘발성분 기준), 반응성 실록산이 0.5 내지 5 중량%, 분산제가 0.05 내지 2 중량%, 안료가 10 내지 15 중량%, 충진제가 30 내지 40 중량%, 유기용제가 1.02 내지 5 중량%로 포함되고, 경화제부는 경화제부 100 중량%에 대하여 폴리아마이드수지가 60 내지 80 중량%, 폴리아민 어덕트가 20 내지 40 중량%로 포함되어 이루어진다.

본 발명은 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지, 고무변성 에폭시수지, 폴리아민 어덕트가 포함된 에폭시수지 도료를 통해 경화 속도가 빠르고, 경화된 도막은 굴곡성이 우수하여 콘크리트 저수조에 사용된 경우 콘크리트의 수축과 팽창에 대한 거동대등성이 탁월함에 따라 내구성이 우수한 효과가 있다.

또한, 반응성 실록산은 휘발되지 않고 도막형성에 참여하므로 저수소의 내용물인 식수에 용출되지 않으며, 장기간 동안 경과된 후에도 미끄럼성이 유지되어 도막의 세척이 용이하고 도막의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의한 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.

먼저 본 발명인 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물은 주제부와 경화제부로 이루어진 에폭시수지 도료 조성물에 있어서, 주제부는 주제부 100 중량%에 대하여 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지가 20 내지 50 중량%(불휘발성분 기준), 고무변성 에폭시수지가 5 내지 25 중량%(불휘발성분 기준), 반응성 실록산이 0.5 내지 5 중량%, 분산제가 0.05 내지 2 중량%, 안료가 10 내지 15 중량%, 충진제가 30 내지 40 중량%, 유기용제가 1.02 내지 5 중량%로 포함되고, 경화제부는 경화제부 100 중량%에 대하여 폴리아마이드수지가 60 내지 80 중량%, 폴리아민 어덕트가 20 내지 40 중량%로 포함되어 이루어진다.

본 발명의 다른 실시예로 상기 주제부와 상기 경화제부의 혼합비율은 5 : 1~1.5인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 비스페놀 A형 에폭시수지는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 고무변경 에폭시수지는 하기 화학식 2의 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 반응성 실록산은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예로 상기 폴리아민 어덕트는 하기 화학식 4의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.

본 발명인 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물에 포함되는 성분들을 살피면 다음과 같다.

수소 첨가된(Hydrogenated) 비스페놀 A형 에폭시수지는 기본 분자구조를 개량하여 지환족형(Cyclo-aliphatic) 구조로 변경시킨 에폭시수지로서, 기존의 지환족형 구조와 비교했을 때 이중결합이 없어서 태양광의 자외선에 의한 이중결합 개환에 따른 색상의 변화가 없다. 에폭시 당량은 220 내지 240 정도인 것이 물성적인 측면에서 바람직하다.

고무변성 에폭시수지는 카르복시 터미네이티드 부타디엔 아크로니트릴(Carboxyl Terminated Butadiene Acrylonitrile, CTBN) 변성 에폭시수지로서 종전의 가소제 첨가방식에 의한 유연성 부여방식과는 근본적으로 물성의 차이가 크고, 특히 가소제에 의한 유연성 부여와는 달리 에폭시분자 자체를 탄성체로 한 분자구조이므로 안정적이고 장기간 경과 후에도 처음의 탄성을 그대로 보유하여 물성을 저하시키지 않는다. 에폭시 당량은 370 내지 430 정도인 것이 물성적인 측면에서 바람직하다.

반응성 실록산은 에폭시 관능기와 폴리옥시알킬렌 관능기를 가질 수 있고, 종래 무용제형 에폭시나 용제형 에폭시 조성물에서도 실리콘계열의 소포제, 레벨링제 등이 사용되었지만 이는 유리된 상태로 단순 혼합되는 것이므로 에폭시도막 형성 후에는 공기 중으로 휘발되거나 물속으로 용출되는 것이었지만, 반응성 실록산은 에폭시도료의 분자구조에 가교연결망으로 반응하면서 원래의 첨가제 역할을 수행할 수 있기 때문에 휘발이나 용출을 구조적으로 방지한다.

충진제는 유성 에폭시 도료 주제에서 사용되고, 탄산칼슘, 마그네슘 실리케이트, 황산바륨, 탈크 등이 사용될 수 있으며, 전체 100 중량%에 대하여 수분함량이 0.1 중량% 이하인 것으로 선택하는 것이 좋다. 충진제의 입도는 10~20㎛ 범위 이내의 것이 바람직하다.

안료는 유성 에폭시 도료 주제에서 사용되고, 시아닌 계통의 안료를 사용하는 것이 색상표현이나 물성측면에서 바람직하며, 산화철 계통의 안료는 색상이나 소포성, 레벨링성 등에서 불리할 수 있으므로 바람직하지 않다.

분산제는 유성 에폭시 도료 주제에서 사용되고, 산가 산성관능기를 가진 공중합체가 안료의 분산과 색분리 방지 측면에서 바람직하다.

폴리아마이드수지는 고분자량의 폴리아마이드로서 아민가가 280 내지 340인 것이 바람직하다.

폴리아민 어덕트(adduct)는 변성지방족으로 활성수소수가 1 내지 3으로 맞춰지고 분자량은 1000 내지 2000이며, DETA(Diethylene triamine), TETA(Triethylene tetraamine), TEPA(Tetraethylene pentaamine)과 같은 지방족 아민과 반응하여 아민의 활성수소를 브로킹 할 수 있는 관능기(Butyl glycidyl ether) 반응시켜 아민과 어덕트 시킨 것으로 제조한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 이해를 돕기 위하여 비교예와 함께 설명하기로 한다. 하기 설명은 일실시예일 뿐이고 본 발명은 이것에 국한되지 않는다.

주제부에서 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지는 통상의 DGEBA형 에폭시수지에서 수소로서 이중결합을 제거한 에폭시 당량 220 내지 240 인 것을 주제부 100 중량%에 대하여 20 내지 50중량%(불휘발성분 기준)로 혼합한다.

고무변성 에폭시수지는 말단에 카르복실기가 붙은 부타디엔 아크릴로 나이트릴로서 변성시킨 에폭시 당량 370 내지 430인 고무변성에폭시수지를 주제부 100 중량%에 대하여 5 내지 25 중량%(불휘발성분 기준)로 혼합하는 것이 바람직하다. 고무변성 에폭시수지를 5 중량% 이하로 혼합하게 되면 도막의 잠재적인 유연성 향상 역할은 가능하지만, 콘크리트 저수조에 사용된 경우 콘크리트의 반복적이고 주기적인 수축과 팽창에 대한 거동대응성이 발휘되기가 어렵다. 고무변성 에폭시수지를 25 중량% 이상으로 혼합하게 되면 거동대응성은 우수하지만, 도막의 강인함이 발휘되기가 어렵다.

종래에는 딱딱한 에폭시도막에 다소나마 유연성을 부여하기 위하여 경화제부에서 탄소체인이 긴 아마이드류의 수지 사용량을 증량하여 유연성을 부여했지만, 이 방법은 유연성이 증가되는 것과 비례하여 에폭시 특유의 특징적인 물성의 후퇴를 초래하기 때문에 사용상에 한계가 있어서, 본 발명은 경화제부의 조정 없이 주제부에서 고무변성 에폭시수지를 도입하고 그 혼합비를 5 내지 25 중량% 범위에서 조절함으로서 충분하게 되었다.

반응성 실록산은 주제부 100 중량%에 대하여 0.5 내지 5 중량% 사용 시 도막 내부기포의 소포, 도막표면의 자체 레벨링성, 미끄럼성, 소수성, 장기간 세척성 등의 효과를 동시에 나타낼 수 있다. 그러나 0.5 중량% 이하로 사용하거나, 5 중량% 이상으로 사용하게 되면 상기 효과를 얻기 어렵게 된다.

종래 무용제형 에폭시나 용제형 에폭시 제품에도 실리콘소포제나 실리콘 레벨링제, 실리콘 슬립핑제가 광범위하게 사용하고 있으나 이는 도막 경화과정에서 관여하여 발생기포의 소포, 최외부 표면의 평활화, 최종 경화도막의 미끄럼성 등을 부여하는 것으로만 홀로 유리된 상태로 작용하고, 도막이 완전경화된 후는 공기 중으로 휘발되거나 물속으로 용출되기 때문에 본 발명의 반응성 실록산과 완전히 구별된다.

충진제는 광택, 가격, 첨가제사용량 등을 고려할 때 주제부 100 중량%에 대하여 30 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

안료는 은폐력과 가격 등을 고려할 때 주제부 100 중량%에 대하여 10 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

분산제는 주제부 100 중량%에 대하여 0.05 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

유기용제는 주제부 100 중량%에 대하여 1.02 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명은 에폭시수지 도료의 주제부를 제조하기 위한 방법에 있어서는 특별히 한정하지 않지만, 일 실시예를 들어 설명한다.

먼저 에폭시 수지에 분산제로 분산시킨 후에 안료와 충진제를 넣어 분산기(다이노밀, 3롤밀 등)로 일정시간 분쇄시켜 안료와 충진제를 골고루 분산 및 안정화시킨다. 분산기로 교반하면서 반응성 실록산과 나머지 에폭시수지를 넣은 다음에 유기용제를 넣어서 점도와 상태를 조정한 후 종료한다.

다른 실시예로서, 에폭시 수지에 분산제로 분산시킨 후에 안료를 넣고 분산기(다이노밀,3롤밀 등)로 일정시간 분쇄시켜 안료를 골고루 분산 및 안정화시킨 용액을 준비한다. 상기 용액에 나머지 재료를 모두 투입하여 고속교반을 한 다음 유기용제를 넣어서 점도와 상태를 조정한 후 종료한다. 이 경우에는 교반 시 고속회전속도, 회전수, 내용물 온도 등을 체크하여 조절해야 한다.

경화제부에서 폴리아마이드는 경화제부 100 중량%에 대하여 60 내지 80 중량%로 혼합하고, 활성수소수가 1 내지 3으로 맞추어진 폴리아민 어덕트는 경화제부 100 중량%에 대하여 20 내지 40 중량%로 혼합하여 제조된다.

폴리아민 어덕트가 20 중량% 이하로 혼합되면 저온경화성과 내황변성에서 효과를 얻기가 어렵고, 40 중량% 이상으로 혼합되면 주제부와 경화제부를 일정혼합비로 혼합하여 사용할 때 가사시간이 지나치게 짧아서 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명을 다른 실시예 및 비교예와 함께 비교하기 위하여 표 1과 같은 혼합비로 주제부와 경화제부를 조성하였다.

주제부는 에폭시 수지와 분산제를 균일하게 혼합하고, 안료와 충진제를 넣어 분산기로 0.5 내지 2시간 분쇄 및 분산시킨 다음에 안료를 잘게 부순 용액을 만든다. 상기 용액에 나머지 재료를 넣고 300 내지 500rpm으로 저속 교반한 뒤, 유기용제를 넣어 점도 조정을 하여 점도가 500~1000cps, 25℃일 때 종료하였다.

경화제부는 구성성분을 배합하고, 500rpm의 속도로 약 10분간 단순 교반하는 방법으로 경화제부를 조성하였다.

상기의 주제부와 경화제부는 5 : 1~1.5의 비율로 혼합하고 경화시켜서 에폭시 도막을 얻었다.

DGEBA형 에폭시수지㉮ : YD-128(국도화학) 에폭시당량 184~190

DGEBA형 에폭시수지㉯ : YD-134(국도화학) 에폭시당량 230~270

수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지 : ST-300(국도화학) 에폭시당량 220~240

고무변성 에폭시수지 : KR-818(국도화학) 에폭시당량 370~430

반응성 실록산 : DOW CORNING 8650(다우코닝)

분산제 : BYK 110(BYK)

유동성첨가제 : BYK 410(BYK)

소포제 : BYK 066(BYK)

백색안료 : TiO₂ R-902(듀퐁) 루타일형

탄산칼슘 : 경질탄산칼슘(입도 20㎛)

황산바륨 : 자연산(입도 5㎛)

유기용제 : 톨루엔

폴리아마이드수지㉮ : G A0533(국도화학) 아민당량 310~350

폴리아마이드수지㉯ :G A5022(국도화학) 아민당량 200~240

경화촉진제 : DMP-30(국도화학)

폴리아민 어덕트 :DETA와 BGE 반응물(활성수소수 2)

한편 상기 실시 예 및 비교 예로부터 얻어지는 에폭시도막에 대하여 다음 표 2에 나타낸 것과 같은 항목 및 평가방법으로 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타냈다.

상기 시험결과를 보면 주제부에 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지, 고무변성 에폭시수지, 반응성 실록산을 포함하고, 경화제부에 폴리아민 어덕트를 일정량 범위 포함하는 것이 포함하지 않은 것과 비교하였을 때 건조속도, 경화속도가 빠르고 동시에 내후성, 탄성, 세척성 및 내오염성이 우수한 것을 알 수 있다. 이는 이중결합구조가 없는 에폭시수지의 효과와, 자체탄성을 보유하는 고무변성 에폭시수지의 효과와, 반응성 실록산의 효과 및 반응성이 빠른 아민부분의 활성수소가 가교결합반응에 참여한 효과가 복합적으로 작용하여 발휘되는 것으로 도막의 용출성에도 그대로 반영된 것이다. 따라서 종래의 후막형 에폭시도료와 비교하여서는 도막의 수명, 청결성에 큰 차이가 있는 것으로 예상할 수 있다. 경화제부의 폴리아민 어덕트는 사용량이 증가할수록 가사시간이 짧아져 작업성이 저하되고, 접착력에도 악영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims

주제부와 경화제부로 이루어진 에폭시수지 도료 조성물에 있어서,
주제부는 주제부 100 중량%에 대하여 수소 첨가된 비스페놀 A형 에폭시수지가 20 내지 50 중량%(불휘발성분 기준), 고무변성 에폭시수지가 5 내지 25 중량%(불휘발성분 기준), 반응성 실록산이 0.5 내지 5 중량%, 분산제가 0.05 내지 2 중량%, 안료가 10 내지 15 중량%, 충진제가 30 내지 40 중량%, 유기용제가 1.02 내지 5 중량%로 포함되고,
경화제부는 경화제부 100 중량%에 대하여 폴리아마이드수지가 60 내지 80 중량%, 폴리아민 어덕트가 20 내지 40 중량%로 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 주제부와 상기 경화제부의 혼합비율은 5 : 1~1.5인 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 비스페놀 A형 에폭시수지는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.
[화학식 1]
청구항 1에 있어서,
상기 고무변경 에폭시수지는 하기 화학식 2의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.
[화학식 2]
청구항 1에 있어서,
상기 반응성 실록산은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.
[화학식 3]
청구항 1에 있어서,
상기 폴리아민아덕트는 하기 화학식 4의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 후막형 복합 고기능성 수지 도료 조성물.
[화학식 4]