KR101006392B1

KR101006392B1 - 유리막 도료 조성물

Info

Publication number: KR101006392B1
Application number: KR1020100066863A
Authority: KR
Inventors: 이동철
Original assignee: 주식회사 하이씨엔피
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2011-01-12

Abstract

유리막 도료 조성물이 개시된다. 본 발명에 따른 유리막 도료 조성물은 하기 화학식 1로 표시되고 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더, 하기 화학식 2로 표시되고 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더, 경화제, 안료, 및 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]

[화학식 2]

[위 화학식 1 및 2에서 R1, R2, R3는 탄소수가 1 ~ 3 개인 알킬기이고, n은 1 내지 50 사이의 정수이며, m은 1 내지 5 사이의 정수임]
본 발명에 의한 유리막 도료 조성물은 종래의 도료 조성물에 비하여 도막의 건조성, 광택도, 부착성, 내염수 분무성, 내용제성, 내산성, 내알칼리성, 내충격성, 내마모성, 및 내오염성의 도막 특성이 우수하여 도막의 전체적인 신뢰성 물성이 향상된 유리막 도료를 제조할 수 있다.

Description

유리막 도료 조성물{Glass coating paint composition}

본 발명은 유리막 도료 조성물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더, 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더, 경화제, 유기용제, 안료, 첨가제등으로 구성되는 도료 조성물에 있어서 상기 규소, 티타늄, 지르코늄으로 구성된 무기결합 구조를 갖는 제1 바인더는 하기화학식 1로 표시되고, 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더는 하기 화학식 2로 표시되며 이러한 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리막 도료 조성물에 관한 것이다.

기존의 유리막특성을 나타내는 무기도료 및 세라믹도료에서는 소듐실리케이트, 포타슘실리케이트, 실리카졸, 알루미나졸등이 포함된 무기바인더를 이용하여 유리막특성을 나타내고자 하였으나 이러한 세라믹도료등의 단점으로 무기결합구조를 갖으므로 고온에서 탈수 건조과정을 거쳐야 하고 건조에도 많은 시간이 소요되기 때문에 저온 속건성이 요구되는 분야에 적용이 난이할 뿐만 아니라 금속표면등에의 부착 및 도막신뢰성이 나빠서 다양한 응용이 어려웠고 또한 저장안정성이 결여되어 장시간 보관시 어려움등으로 도장 공정상 가능한 분야에 제한적으로 사용할 수 밖에 없었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 규소,티타늄, 지르코늄등의 수산화물 중합체의 당량을 적절히 제어하여 최적화한 무기바인더를 코어구조로 가지며 에폭시등의 관능기를 실리콘화합물에 공중합 가수분해시켜 유무기 복합바인더를 하이브리드화 함으로써 내부의 무기바인더를 유무기 복합바인더가 감싸는 코어-셀구조의 조성물 형태로 만들고자 하였다. 이러한 구조는 저온에서 매우 신속하게 경화가 이루어지는 저온 속건성을 발현시킬 수가 있으며 유리막 도료에서 나타나는 표면평탄성, 고경도, 내마모, 내지문 오염방지, 내산성, 내마모성 내알카리성 및 뛰어난 내충격성 및 내약품성을 나타내는 유리막 도료 조성물을 제공한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 유리막 도료 조성물은 하기 화학식 1로 표시되고 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더, 하기 화학식 2로 표시되고 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더, 경화제, 안료, 및 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[위 화학식 1 및 2에서 R1, R2, R3는 탄소수가 1 ~ 3 개인 알킬기이고, n은 1 내지 50 사이의 정수이며, m은 1 내지 5 사이의 정수임]

또한, 상기 제1 바인더는 전체도료 조성물에 대해 20 ~ 60 중량부 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 바인더는 전체도료 조성물에 대해 10 ~ 50 중량부 함유되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 경화제는 알콕시 아미노실란류인 것으로서 전체 도료 조성물에 대해 1 ~ 10 중량부 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 유리막 도료 조성물은 종래의 도료 조성물에 비하여 도막의 건조성, 광택도, 부착성, 내염수 분무성, 내용제성, 내산성, 내알칼리성, 내충격성, 내마모성, 및 내오염성의 도막 특성이 우수하여 도막의 전체적인 신뢰성 물성이 향상된 유리막 도료를 제조할 수 있다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면 (a) 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더 (b) 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더 (c) 경화제 (d) 유기용제 (e) 안료 (f) 첨가제로 구성되는 도료 조성물에 있어서 상기 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더는 하기 화학식 1로 표시되고, 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더는 하기화학식 2로 표시되어 유리막 도료 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 유리막 도료 조성물을 제공한다.

위 화학식 1 및 2에서 R1, R2, R3는 탄소수가 1 ~ 3 개인 알킬기이고 n은 1 내지 50 사이의 정수이며, m은 1 내지 5 사이의 정수이다. 이와 같은 본 발명의 유리막 도료 조성물은 소부건조시 매우 우수한 도막 신뢰성을 나타내어 다공성실리케이트 표면보호시스템,옥외건물 외벽 보호시스템을 비롯한 플라스틱코팅, 금속표면코팅등의 외장도료 유리코팅제, 디스플레이절연막, 반도체보호 절연막재료로도 사용할 수 있는 고성능의 유리막 도료를 제조할 수 있다. 상기와 같은 본 발명의 목적은 전체 유리막 도료 조성물 100 중량부에 대하여 본 발명의 화학식 1의 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더는 전체도료 조성물 100 중량부에 대하여 20 ~ 60 중량부를, 화학식 2의 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더는 전체 도료 조성물에 대하여 10 ~ 50 중량부, 경화제는 1 ~ 10 중량부, 안료 0 ~ 5 중량부, 유기용제 0 ~ 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리막 도료 조성물에 의하여 달성된다. 이하 본 발명에 제시된 유리막 도료 조성물 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명한다.

■ 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더

규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더는 표면에서 단단한 세라믹 구조를 형성시켜 도막의 신뢰성을 증가시키는 역할을 하는 것으로서 규소, 티타늄, 지르코늄등의 알콕시 화합물을 적정한 당량비로 공중합하여 무기결합 구조를 갖는 제1 바인더를 완성하였다. 본 발명에서의 무기결합 구조를 갖는 제1 바인더의 무기화합물 조성비로는 규소, 티타늄, 지르코늄 40 ~ 70 : 25 ~ 50 : 5 ~ 10 이 적당하며 결합제의 분자량은 1,000 ~ 10,000이 바람직하다. 규소가 40 이하인 경우 도막 경도가 낮아지며 규소가 70 이상인 경우 도막 강도가 지나치게 높아 충격강도가 떨어지고 막 부착성이 나빠지게 된다. 티타늄과 지르코늄의 비가 상기의 범위 내일 경우 가장 좋은 도막신뢰성을 나타내었다 이러한 무기결합을 이루는 바인더로서 일반적으로 사용되는 모노머류로는 실리콘알콕사이드, 티타늄알콕사이드, 지르코늄알콕사이드등을 들 수 있다 이와 같은 본 발명의 특징인 무기결합구조를 갖는 제1 바인더는 전체 도료 조성물에 100에 대해서 20 ~ 60 중량부가 포함되는 것이 바람직하며 30 ~ 50 중량부가 포함되는 것이 보다 바람직하다. 20 중량부 미만으로 사용하거나 60 중량부를 초과 사용시 도막신뢰성등 제반특성이 불량하게 된다.

■ 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더

유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더는 상기 화학식 2의 구조를 가짐으로써 무기바인더의 바깥쪽에서의 셀 구조를 형성하게 된다. 이와 같은 현상으로 유리막 도료의 도료 조성물의 부착을 증진시켜주며 에폭시 관능기의 가교에 의한 치밀한 막 구조를 형성하여 내식성 증가에도 좋은 영향을 줄뿐만 아니라 도막의 신뢰성을 더욱 증진시킨다. 이러한 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더는 에폭시실란과 알콕시실란의 가수분해에 의한 유리막 구조와 관능기로 에폭시기를 포함하는 분자구조를 형성하게 되는데 알콕시 실란 대 에폭시실란의 비는 4 ~ 5 : 1 정도가 적합하며 이와 같은 본 발명의 특징인 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더는 전체 도료 조성물에 100에 대해서 10 ~ 50 중량부가 포함되는 것이 바람직하며 20 ~ 40 중량부가 포함되는 것이 보다 바람직하다. 10 중량부 미만으로 사용하거나 50 중량부를 초과 사용시 광특성, 황변, 도막신뢰성등 제반특성이 불량하게 된다.

■ 경화제

본 발명에 사용되는 경화제로는 이제까지 널리 알려진 알콕시아미노실란류를 사용할수가 있다. 구체적인 예로는 N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-2-아미노에틸-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-비닐벤질-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란하이드로클로라이드 등을 들 수 있다. 상기 경화제는 1 종 또는 2 종이상을 혼합하여 사용할수 있으며 전체도료 조성물에대하여 1~ 10 중량부 범위에서 사용하는 것이 바람직하다 1중량부 미만을 사용하게 되면 경화가 이루어지지 않으며 10 중량부 이상을 사용하게 되면 신뢰성이 현저하게 저하되게 된다.

■ 유기용제

유리막 도료 조성물을 희석, 용해시키기 위한 유기용제는 지금까지 일반적으로 잘 알려진것을 사용할 수가 있다. 구체적으로 예를 들면 이소프로필알코올, 부탄올, 메틸에틸키톤, 3-메톡시프로피온산메틸에스테르, 부틸아세테이트, 톨루엔, 프로필렌글리콜모노알킬에테르등을 들 수 있다. 상기 유기용제는 1 종 또는 2 종이상을 혼합하여 사용할 수 있으며 전체도료 조성물 대비 0~ 50 중량부 범위에서 사용하는 것이 좋다. 이 범위 이상인 경우 건조 및 도막특성이 현저히 떨어지게 된다.

■ 안료

본 발명에 사용되는 안료는 색상을 구현하는 안료가 아닌 광특성을 저하시켜 도료의 투명도를 조절시키며 내스크래치성을 향상시키는 용도의 안료를 사용할 수 있다, 구체적인 예를 들면 실리카, 알루미나, 징크옥사이드등을 들 수 있으며 20 ~ 80 nm 입자크기가 본 도료 조성물에 적합하다. 또한 전체도료 조성물 대비 0 ~ 5 중량부 범위내에서 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위를 초과하는 경우에는 도막의 광특성이 저하될 수 있다.

실시 및 비교예

표 1에 나타난 도료 조성물 배합에 따라 혼합분산 교반기를 이용하여 조성물을 매우 균일하게 혼합하여 유리막 도료 조성물을 제조하고 서스강판에 20㎛ 스프레이 도장후 80도에서 30분 건조 후 표 2의 방법에 의하여 평가하였다.

성 분	실시예 (1)	실시예 (2)	실시예 (3)	실시예 (4)	비교예 (1)	비교예 (2)	비교예 (3)
규소, 티타늄, 지르코늄 바인더(화학식-1)	40	45	48	50	-	-	10
실리카졸 무기바인더	-	-	-	-	65	81	60
유무기 복합 바인더 (화학식-2)	25	25	28	30	-	-	-
경화제	6.5	7.0	7.6	7.8	6.5		5
부탄올	27.5	22.0	15.4	11.2	27.5	18.0	24.0
실리카	1	1	1	1	1	1	1
합 계	100	100	100	100	100	100	100

① 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더 : 본 실시예에서 제1 바인더는 핵실렌글리콜 용매하에서 규소, 티타늄,지르코늄 알콕사이드 성분조성이 50 : 30 : 7 비율이 되도록 칭량하여 반응기에 넣고 50℃에서 4 시간동안 산촉매하에서 반응시켜 분자량 5,000의 바인더를 제조하였다.

② 유무기 복합바인더인 제2 바인더 : 본 실시예에서 사용한 제2 바인더는 이소프로필알코올 용매 존재하에서 3-에폭시프로필트리메톡시실란 1 당량에 테트라에톡시실란 4 당량을 반응기에 넣고 산 촉매 존재하에서 50℃에서 4 시간 반응시켜 제조하였다 .

③ 경화제 : 본 실시예에서 사용한 경화제는 N-2-아미노에틸-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란을 1: 1 로 혼합하여 경화제를 제조하였다

이렇케 하여 얻어진 도료 조성물을 표 2에 나타낸 바와 같은 평가 항목 및 평가 기준에 따라 평가하였으며 표 3에는 그 평가 결과를 나타내었다.

NO	평가항목	평가기준
1	연필경도	연필경도계 사용
2	도막건조성	외관관찰
3	광택도	60도 광택도 측정
4	부착성	1mm 눈금 100회
5	내염수분무	40℃ × 5% × 식염수 500시간
6	내용제성	MEK 러빙( 500g/10회), 에탄올,벤젠,에테르, 무연,락카신너 ( 500g/10회)
7	내산성	20℃× 24시간침적×5% 황산수용액
8	내알카리성	KOH 포화용액 Spot 24시간후 외관관찰
9	내충격성	낙구시험 ( 4.9뉴톤 * 30cm 높이)
10	내마모성	지우개마모시험 ( 4.9뉴톤, 2cm, 500회)
11	내오염성	도장반쪽면 CB 오염후 비교관찰

평가항목	실시예 (1)	실시예 (2)	실시예 (3)	실시예 (4)	비교예 (1)	비교예 (2)	비교예 (3)
도막의 경도	2H	2H	3H	4H	H	H	H
도막의 건조성	○	○	○	○	×	×	×
도막의 광택도	92	90	89	91	78	76	78
도막의 부착성	○	○	○	○	△	×	×
내염수분무성	○	○	○	○	△	△	△
내용제성	○	○	○	○	○	△	○
내산성	○	○	○	○	○	○	○
내알카리성	○	○	○	○	△	△	△
내충격성	○	○	○	○	×	×	×
내마모성	500↑	500↑	500↑	500↑	450	480	420
내오염성	○	○	○	○	△	△	△

표 3을 참조하면, 본 발명의 규소, 티타늄, 지르코늄의 분자결합 구조체를 갖는 제1 바인더, 유무기 복합구조를 갖는 제2 바인더, 경화제를 함유하는 유리막 도료 조성물은 종래의 도료 조성물에 비하여 도막의 건조성, 광택도, 부착성, 내염수 분무성, 내용제성, 내산성, 내알칼리성, 내충격성, 내마모성, 및 내오염성의 도막 특성이 우수함을 알 수 있다.

Claims

용매 존재하에서 규소, 티타늄, 지르코늄등의 알콕시 화합물을 반응기에 넣고 산 촉매 존재하에서 일정 온도에서 공중합하여 얻어지는 것으로 규소, 티타늄, 지르코늄의 무기결합 구조를 가지고 하기 화학식 1로 표시되는 분자결합 구조체인 제1 바인더와,
용매 존재하에서 에폭시실란 화합물과 에톡시실란 화합물을 반응기에 넣고 산 촉매 존재하에서 일정한 온도에서 반응시켜 얻어지는 것으로 유무기 복합구조를 가지고 하기 화학식 2로 표시되는 제2 바인더와,
경화제와, 안료, 및 유기용제를 포함하는 유리막 도료 조성물.
[화학식 1]

[화학식 2]

[위 화학식 1 및 2에서 R1, R2, R3는 탄소수가 1 ~ 3 개인 알킬기이고, n은 1 내지 50 사이의 정수이며, m은 1 내지 5 사이의 정수임]
제1항에 있어서, 상기 제1 바인더 100 중량부에 대하여 상기 제2 바인더는 50 ~ 65 중량부로 함유되는 것을 특징으로 하는 유리막 도료 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 경화제는 알콕시 아미노실란류인 것으로서 상기 제1 바인더와 제2 바인더의 합 100 중량부에 대하여 1 ~ 10 중량부 함유되는 것을 특징으로 하는 유리막 도료 조성물.