KR101036799B1 - 오르가노폴리실록산을 주재료로 하는 코팅조성물 - Google Patents

오르가노폴리실록산을 주재료로 하는 코팅조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오르가노폴리실록산을 주재료로 하는 코팅조성물로서, 보다 상세하게는 발수성이 우수하여 표면의 오염방지 및 표면보호기능이 뛰어나고 인체에 무해한 무색, 무취의 친환경 표면 보호제로 사용되는 코팅조성물로, 60~80나노크기의 입자분포를 가지는 오르가노폴리실록실산 수지 100중량부에 대하여: 평균입경이 300 내지 500㎚㎛의 크기를 가지는 산화방지제 0.5 내지 5.0중량부; 평균입경이 100 내지 300㎚의 크기를 가지는 무기계 자외선 흡수제 0.1 내지 5.0중량부; 은나노 0.1 내지 1.0중량부; 경화촉진제 5 내지 10중량부를 포함하여 되는 코팅조성물이 개시된다.

Description

오르가노폴리실록산을 주재료로 하는 코팅조성물 {Organopolysiloxane Coat-ing Composition}
본 발명은 오르가노폴리실록산을 주재료로 하는 코팅조성물로서, 보다 상세하게는 나노크기의 입자분포를 가지는 오르가노폴리실록실산 수지에 산화방지제, 자외선 흡수제, 항균제, 경화촉진제를 혼합하여 되는 조성물로 발수성이 우수하여 표면의 오염방지 및 표면보호기능이 뛰어나고 인체에 무해한 무색, 무취의 친환경 표면 보호제로 사용되는 코팅조성물에 관한 것이다.
현재 사용되어지는 일반적인 분체도료 조성물은 크게 다음의 세 가지 종류로 구분된다. 먼저 폴리에스테르 수지(카르복실기 폴리에스테르 수지)에 경화제로 트리그리시딜 이소시아뉴레이트(T.G.I.C), 하이드록시알킬아미드 등을 사용하여 제조되는 시스템으로 상기 제조되는 분체도료는 고온(180℃∼200℃)에서 경화하여 내후성, 내약품성은 양호하나 낮은 경화온도(140℃∼150℃)에서는 기계적 물성 뿐만 아니라 내후성, 내용제성이 저하되는 단점이 있다.
다음으로 에폭시계 분체도료로서, 에폭시 수지와 다가 산의 경화 시스템 또는 산성 폴리에스테르와 에폭시 수지와 경화 시스템(폴리에스테르-에폭시 하이브리드계)으로, 일반적으로 고온(180 ℃정도)에서 경화시키는 경우 일반적으로 기계적 강도와 접착성이 양호하고 방청성 및 내약품성은 우수하나 내후성이 떨어지는 단점이 있고, 저온(140℃∼150℃) 경화시에는 기계적 물성 및 내용제성은 우수하지만 방청성 및 내후성이 취약하다.
마지막으로 기존의 아크릴계 분체도료는 아크릴의 관능기에 따라 아크릴 수지를 자가경화 하거나, 말단에 존재하는 반응기에 따라 폴리에스테르수지를 반응시키거나, 이소시아네트와 같은 별도의 경화제를 써서 도막을 형성한다. 상기의 조건으로 경화시 고온(180℃ 정도)에서 도막을 형성할 경우 내후성, 내약품성은 우수하나 기계적 물성이 떨어지고, 낮은 경화온도(140℃∼150℃)에서 도막을 형성할 경우 기계적 물성이 뿐만 아니라 내후성, 내용제성, 내식성, 내열성이 떨어진다.
기존의 내후성이 요구되는 도료는 일반적으로 산성의 폴리에스테르수지와 트리그리시딜이소시아뉴레이트의 경화제, 하이드록시기를 갖는 폴리에스테르와 우레 탄기가 부가반응을 한 우레탄도료 또는 글리시딜기를 갖는 아크릴수지와폴리에스테르 수지의 반응 및 하이드록시기를 갖는 아크릴수지에 우레탄 경화제를 경화시킨 형성된 도막이었다. 상기 이들 모두는 고온(180℃∼200℃)의 경화 온도에서만 반응하여 내후성 및 내약품성 등이 양호한 도막의 물성을 나타내었으며, 상기 폴리에스테르 수지의 내후성을 보다 향상시키기 위해서 아크릴수지를 일부 체인에 변성시킬 경우 보다 나은 내후성을 나타내었다.
그러나 상기와 같이 내후성을 가진 폴리에스테르 도료는 경화반응시에 경화제가 저온에서 반응 진행속도가 느리기 때문에 저온에서 완전한 도막형성이 불가한 문제점이 있어 기존의 저온형 분체도료는 하이브리드계로 변환반응을 실시하는 방법으로 카르복실기를 갖는 폴리에스테르 수지와 에폭시 수지의 반응에서 폴리에스테를 수지를 반응시켜 도막형성을 가능하게 하였다.
또한 종래의 에폭시-폴리에스테르 하이브리드계 분체도료 조성물은 고온-저온의 다양한 경화 온도를 가지며, 비교적 안정한 물성을 가지고 있었음에도 내후성이 열악하여 옥내용으로만 사용이 제한되었다.
본 발명의 목적은 오르가노폴리실록실산을 주재료로 하여 자외선 흡수 및 차단성이 우수하고, 발수성이 우수하여 표면시공 후 오염방지 및 표면보호가 뛰어난 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성한 본 발명의 오르가노폴리실록실산을 주재료로 한 코팅조성물은 60~80나노크기의 입자분포를 가지는 오르가노폴리실록실산 수지 100중량부에 대하여: 평균입경이 300 내지 500㎚의 크기를 가지는 산화방지제 0.5 내지 5.0중량부; 평균입경이 100 내지 300㎚의 크기를 가지는 무기계 자외선 흡수제 0.1 내지 5.0중량부; 은나노 0.1 내지 1.0중량부; 경화촉진제 5 내지 10중량부를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제, 티오에스터계 산화방지제 중에서 선택되는 1종 이상을 것임을 특징으로 한다. 또한, 상기 자외선 흡수제는 세륨, 티타늄, 바나듐 중에서 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
그리고, 상기 경화촉진제는 디메틸아닐린(Dimethyl Aniline), 메틸헥센하이드로프탈릭안하이드라이드(Methyl hexen hydro phtalic anhydride), 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드(Hexa hydro phtalic anhydride), 이미다졸(Imidazole) 중에서 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 코팅조성물은 경화된 후 피막이 3H 정도의 뛰어난 경도에 가짐으로써 잔 기스가 생기지 않으면서도 유연성이 탁월해 천이나 종이같이 부드러운 소재에도 잘 흡착하는 유연함도 있다. 또한 본 발명의 코팅조성물은 내열성, 내후성, 내마모성, 내약품성, 경화 후 내구성 등이 우수하다. 그리고 상온에서 경화되기 때문에 가열 등 별도의 설비가 필요 없다. 한편, 발수 성능으로 인하여 비나 물에 의한 미끄럼 방지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 코팅조성물은 오르가노폴리실록실산을 주재료로 하는 것으로서, 상기 오르가노폴리실록실산 수지 100중량부에 대하여: 산화방지제 0.5 내지 5.0중량부; 무기계 자외선 흡수제 0.1 내지 5.0중량부; 은나노 0.1 내지 1.0중량부; 경화촉진제 5 내지 10중량부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 사용되는 상기 오르가노폴리실록실산은 나노크기의 입자분포를 가지는 것이 좋은데, 바람직하게는 60~80나노크기의 입자분포를 가지는 오르가노폴리실록실산 수지를 사용하는 것이 더욱 좋다.
본 발명에 사용되는 상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제, 티오에스터계 산화방지제 중 선택되는 1 종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 산화방지제는 나노크기의 입자분포를 가지는 것이 좋은 데, 바람직하게는 평균입경이 300 내지 500㎚의 크기를 가지는 산화방지제를 사용하는 것이 더욱 좋다. 그 사용량은 0.5 내지 5.0중량부를 포함하게 되는데, 만일 사용량이 0.5중량부 미만일 경우에는 산화방지의 효과를 얻기 어려운 단점이 있고, 5.0중량부를 초과하여 사용할 경우에는 산화방지효과는 우수하나 주재료의 성능저하를 초래할 수 있는 단점이 있다.

일반적으로 페놀계 산화방지제는 벤젠 고리에 하이드록시기가 결합된 화합물로서 산화방지제를 말하는 것으로, 화학구조적 측면에서 아민계, 유황계, 인계 등과 함께 1차 산화방지제로 분류된다. 그리고, 티오에스터계 산화방지제는 화합물로서 유기 포스파이트류와 함께 2차 산화방지제로 분류되며, 특히 티오에스터계 산화방지제는 티오에스터(thioester)가 페놀계 또는 아민계 산화방지제에 첨가된 화합물로서 산화방지제를 말하는 것으로, 그 첨가로 인하여 산화방지에 대한 상승효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.

알려진 산화방지제 중에서 페놀계로는 알드리치사의 BHT 및 하이드로퀴논, 시바사의 iganox 및 irganox 시리즈, 스미토모화학사의 sumilizer GA-80 등이 있으며, 티오에스터계로는 켐투라사의 Naugard 412, 시바사의 irganox 1035, 스미토모화학사의 sumilizer TPL 등이 있으며, 본 발명에서는 이들 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 무기계 자외선 흡수제는 세륨, 티타늄, 바나듐 중에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 자외선 흡수제는 나노크기의 입자분포를 가지는 것이 좋으며, 그 입자분포는 평균입경이 100 내지 300㎚의 크기를 가지는 것을 사용하는 것이 더욱 좋다.
상기 무기계 자외선 흡수제는 주재료 대비 0.1 내지 5.0중량부를 포함하게 되는데, 만일 0.1중량부 미만으로 사용할 경우 흡수제의 자외선 흡수능이 현저히 떨어지는 단점이 있고, 5.0중량부를 초과하여 사용할 경우에는 자외선 흡수능은 우수해지나 최종 코팅조성물의 물성저하를 초래할 수 있는 단점이 있다.
본 발명에 사용되는 상기 경화촉진제는 무색투명한 액상의 물질로 코팅조성물 시공 후, 경화속도를 높여주기 위하여 사용되며, 상기 경화촉진제로는 디메틸아닐린(Dimethyl Aniline), 메틸헥센하이드로프탈릭안하이드라이드(Methyl hexen hydro phtalic anhydride), 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드(Hexa hydro phtalic anhydride), 이미다졸(Imidazole) 중에서 선택되는 1종 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 경화촉진제는 주재료 대비 5 내지 10중량부를 포함하게 되는데, 만일 5중량부 미만으로 사용할 경우에는 경화촉진제의 효과를 얻기 어려운 단점이 있고, 10중량부를 초과하여 사용할 경우에는 경화속도는 빨라지나, 그로 인하여 코팅조성물 시공후 코팅층의 내후성, 내마모성, 내구성 등 각종 물성의 저하를 초래할 수 있는 단점이 있다.
한편, 본 발명에서는 은나노를 포함하므로써 코팅조성물 시공 후의 경화표면의 항균성을 높여주게 된다. 즉, 종래에 잘 알려져 있듯이 은나노는 친환경 소재로 내항균성이 우수한 것으로 잘 알려져 있다.
상기 은나노는 0.1 내지 1.0중량부를 포함하게 되는데, 만일 0.1중량부 미만으로 사용할 경우에는 내항균성을 얻기 어려우며, 1.0중량부를 초과할 경우에는 내항균성은 높아지나 제조원가가 상승하게 되며, 또한 코팅조성물 시공 후 경화시 각종 물성저하를 초래할 수 있는 문제점이 있다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기의 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
60나노크기의 입자분포를 가지는 오르가노폴리실록실산 수지 100중량부에 대하여 평균입경이 300㎚의 크기를 가지는 페놀계산화방지제 1.0중량부; 평균입경이 200㎚의 크기를 가지는 세륨 0.5중량부; 은나노 0.5중량부; 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드 5중량부를 포함하도록 코팅 조성물을 제조한 후, 종래의 표면 보호재들과 각종 물성시험을 비교분석하였다. 그 결과는 하기의 표 1 내지 표 4에 개시하였다.
1. 온도별 경화시간
기온(℃) 지촉건조시간(min) 사용가능시간(hr) 경화시간(hr)
0 45 24이상 40
5 35 8~16 32
10 25 6 20~32
20 25 4 10
30 20 3 20
2. 물의 접촉각, 전락각 시험결과
피복재명 접촉각(Dag) 전락각(Dag)
실시예 코팅조성물 105~110 7~10
타사 발수 코팅제 85~95 10~15
유리용 발수제 70~85 10~15
일반 외장재 50~70 20~30
상기 결과로 본 발명에 따른 코팅조성물의 발수성이 종래의 표면보호재에 비해 우수함을 알 수 있었다.
3. 촉진내후성 시험결과
시험재 시간 500h 1000h 2000h 3000h
아크릴
우레탄		 E변환수치 0.82 측정불가 측정불가 측정불가
외관변화 변화없음 쵸킹확인 쵸킹확인 쵸킹확인
불소 E변환수치 1.4 1.5 3.05 3.54
외관변화 변화없음 변화없음 변색퇴색확인 변색퇴색확인
아크릴
실리콘		 E변환수치 0.81 1.03 측정불가 측정불가
외관변화 변화없음 변화없음 쵸킹확인 쵸킹확인
실시예
코팅조성물		 E변환수치 0.13 0.52 0.85 1.10
외관변화 변화없음 변화없음 변화없음 변화없음
4. UV차단율
실시예 조성물을 3개의 시료로 분리한 다음 도포방법을 달리하여 차단율을 측정하였다.
시료 도포방법 막두께
(㎛)		 280nm 300nm 350nm 400nm 550nm 비고
1 스펀지질+전용
헝겁없음		 6.5 58 63 67 95 98 차,유리전용품
2 스펀지질+전용
헝겁없음		 6.5 59 59 64 95 98 촉진
내후시험500hr조사
3 단모 롤러 12.5 9 13 16 87 96 건축,토목사양
이상의 결과로 볼 때, 본 발명에 따른 코팅조성물은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
가. 목재 또는 문화재에 적용
본 발명의 코팅조성물의 무기질 막은 물체고유의 색상과 기능을 보존해 준다. 또한, 발수기능은 목재의 호흡을 유지하여 재질이 썩는 것을 막아주고, 자외선 차단기능은 문화재 단청이나 탱화 등을 변색이나 탈색 없이 원래의 색상 그대로 유지시켜준다. 또한 유기 오염물로 인한 오염을 줄여줄 뿐 아니라 가벼운 물걸래질로 만으로 항상 깨끗하게 문화재를 유지할 수 있으며, 산성비 등으로 인한 피해도 막아 준다. 또한 섭씨600도까지 견디는 코팅막이 화재를 지연시켜 준다.
나. 석재에 적용
본 발명에 따른 코팅조성물은 인체에 무해한 친환경 제품으로 각종 석재에도 유용하게 사용할 수 있다. 장식용 대리석 또는 주방용 대리석 등에도 코팅을 할 수 있다. 코팅된 도막은 산성비, 커피, 김치국물 등 각종 오염원으로부터 대리석을 보호하고 깨끗하게 유지할 수 있다. 또한 외벽에 사용된 석재 또한 산성비 및 유기오염물로부터 보호할 뿐 아니라 물 청소 만으로 항상 깨끗한 상태를 유지할 수 있다.
다. 기차/배에 적용
교통수단의 성격상 깨끗하고 청결함이 중요한 기차의 고유의 색상과 광택이 오랫동안 유지하도록 해 준다. 본 발명의 코팅조성물의 코팅막은 오염물질의 흡착을 줄여 줄 뿐 아니라 부착된 오염물질도 물청소만으로도 쉽게 제거가 된다. 또한 바닷가 염분으로 인한 부식이나 겨울철 염화칼슘으로 인한 부식 방지에도 뛰어난 효과를 발휘한다.
라. 주택/아파트에의 적용
주택의 거의 모든 재질에 코팅이 가능하다. 산성비 및 자외선으로부터 손상이 쉬운 외벽, 오염물질이 붙으면 지우기 어려운 거실 통유리창, 오염이 쉬운 원목마루, 곰팡이가 피기 쉬운 실리콘이나 화장실, 주방 등 청결한 환경이 요구되는 모든 곳에 코팅을 할 경우 오염이 줄고 청소가 용이하다.
마. 각종 공공시설물에의 적용
다수의 대중이 이용하는 공공시설물을 항상 깨끗하게 유지하고 오염을 줄여준다. 공원 및 놀이시설처럼 강한 자외선으로 인한 변색, 탈색이 쉬운 외부 시설물의 색상을 항상 새 것처럼 유지하고 산성비로 인한 부식까지 막을 수 있다. 청소하기 힘든 쓰레기통도 깨끗하게 유지가 가능하고 변색되기 쉬운 차양막(캐노피)도 항상 원래의 색을 깨끗하게 유지할 수 있다.
바. 상수도정수장, 물탱크 등에의 적용
본 발명의 코팅조성물은 상수도 정수장이나 식수용 물탱크 내부에도 코팅이 가능하다. 또한 목욕탕, 사우나, 찜질방, 수영장 등 항상 젖어 있는 곳에 코팅 시 곰팡이와 물이끼 등을 예방하고 미끄러움을 줄여 주어 안전사고 예방에도 도움이 된다.
사. 간판에의 적용
본 발명의 코팅조성물의 자외선차단 기능과 방오염기능은 간판에서도 뛰어난 성능을 발휘한다. 강한 자외선으로 인한 간판 색상의 변색과 탈색을 막고 유기오염물 흡착으로 인한 지저분한 때를 간단한 물청소만으로 깨끗하게 간판을 유지할 수 있다.
이상에서 기대할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 코팅조성물은 다음과 같은 장점을 가지게 됨을 알 수 있다.
- 자외선으로부터 보호 : 무기질계 자외선흡수제를 배합, 자외선을 열에너지로 변환하여 확산시키기 때문에 UV차단 효과가 영구적으로 지속된다.
- 변색과 품질저하 방지 : 퇴색의 원인인 UV-B영역 뿐 아니라, 품질저하의 원인인 UV-A영역도 흡수하여, 시공 층의 품질이 시간의 경과에 따라 저하되는 것을 막는다.
- 정전기 대폭 감소 : 건조한 계절, 승하차시에 발생하는 정전기를 방지한다. 또한 최근 자주 일어나는, 정전기에 의한 주유시의 화재사고 등을 막는다.
- 색조를 손상시키지 않는다 : 고도분쇄된 UV차단제를 균일하게 분산시켜, 높은 투명성을 실현할 수 있다.
- 내열효과 : 완전무기질계이기 때문에 내열성이 탁월하다. 소음기와 브레이크 칼리파에 적용하여도 문제없이 효과를 발휘하여, 품질저하의 방지 효과를 얻을 수 있다.
- 어떠한 재질도 보호 :　도막(塗膜)의 경도를 조절할 수 있기 때문에, 어떠한 재질도 보호할 수 있다.
- 대오염성(對汚染性) : 발수성(撥水性), 침수성(浸水性)이 탁월하여 얼룩과 상처 등이 생기지 않으며, 또한 물세척에 의한 세정성도 뛰어나다.
- 속경화성(速硬化性) : 지촉(指觸)건조가 20분~1시간 이내, 표면경화는 48시간 이내로 충분한 경화가 이루어진다.

Claims (4)

  1. 60~80나노크기의 입자분포를 가지는 오르가노폴리실록실산 수지 100중량부에 대하여: 평균입경이 300 내지 500㎚㎛의 크기를 가지는 산화방지제 0.5 내지 5.0중량부와; 평균입경이 100 내지 300㎚의 크기를 가지는 무기계 자외선 흡수제 0.1 내지 5.0중량부와; 은나노 0.1 내지 1.0중량부와; 경화촉진제 5 내지 10중량부를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 오르가노폴리실록실산을 주재료로 하는 코팅조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제, 티오에스터계 산화방지제 중에서 선택되는 1종 이상을 것임을 특징으로 하는 오르가노폴리실록실산을 주재료로 하는 코팅조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 흡수제는 세륨, 티타늄, 바나듐 중에서 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 오르가노폴리실록실산을 주재료로 하는 코팅조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경화촉진제는 디메틸아닐린(Dimethyl Aniline), 메틸헥센하이드로프탈릭안하이드라이드(Methyl hexen hydro phtalic anhydride), 헥사하이드로프탈릭안하이드라이드(Hexa hydro phtalic anhydride), 이미다졸(Imidazole) 중에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 오르가노폴리실록실산을 주재료로 하는 코팅조성물.
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CN107236446A (zh) * 2017-06-21 2017-10-10 天津宝兴威科技股份有限公司 一种导电膜的纳米涂布液

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JP2000026760A (ja) 1998-07-14 2000-01-25 Suzuki Sogyo Co Ltd 機能性コーティング剤組成物
KR20080002921A (ko) * 2005-04-26 2008-01-04 누플렉스 레진스 비브이 코팅 입자 및 코팅 입자를 포함하는 코팅 조성물

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