KR101260708B1 - 무용제형 전도성 도료수지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무용제형 전도성 도료수지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 새집 증후군 등을 발생시켜 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염까지 발생시키는 휘발성 유기화합물이 혼합되어 있는 유기용제 등의 용제를 사용하지 않았기 때문에 인체에 유해하지 않음으로써, 작업자의 작업환경을 보다 용이하게 개설할 수 있고, 환경오염의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 특히, 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제와, 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제와, 반응성 희석제가 혼합되어 이루어지기 때문에 전도성 등 전기적 성질이 우수하고, 도막의 충격강도가 우수한 무용제형 전도성 도료수지에 관한 것이다.

Description

무용제형 전도성 도료수지{SOLVENTLESS CONDUCTIVE COATING COMPOUND}
본 발명은 유기용제 등의 용제를 사용하지 않고, 전도성 등 전기적 성질이 우수하고, 도막의 충격강도가 우수한 무용제형 전도성 도료수지에 관한 것이다.
일반적으로, 인간이 생활하고 있는 환경 대부분에 사용되고 있는 도료(Paint)는 미관적인 효과를 위해 건축물 마감재나 자동차 외관을 도색하는 데 이용되고 있다. 도료원액에 혼합하여 사용하는 용제(Solvent)는 도색작업의 용이함을 위해 일정비율 혼합하여 사용한다. 용제(Solvent)로 사용하는 물질은 대부분 휘발성 유기화합물(VOCs)를 포함하고 있으며, 이러한 휘발성 유기화합물은 인체에 해를 주거나 환경오염의 원인이 되어 세계적으로 그 사용량을 제한하고 있는 상황이다. 우리나라의 경우 친환경정책 추진과정에서 2005년 이후 매년 휘발성 유기화합물에 대한 기준을 강화하고 있는 상황이며, 기존 도료제조업체의 경우 용제의 사용량을 줄인 친환경적인 제품을 개발하여 판매가 진행되고 있다. 하지만, 정부규제 및 제조업체의 자발적인 노력에도 불구하고 휘발성 유기화합물의 배출량의 감소는 극히 미미하게 진행되고 있는 것 또한 사실이다. 해외기술과 국내기술을 비교하여 볼 때 전체 도료량 중 용제가 차지하는 비중은 외국의 경우 9%이내이나 국내의 경우 43%이상으로 도료의 절반정도를 차지하고 있으며 외국제품에 비해 약 5배정도 높다.
특수 도료란 특수 목적을 위해 생산되는 도료로 방염/내염 도료, 전자파 차폐(또는 흡수) 도료, 전도성 도료, Pre-coating 도료, 광촉매 초미분체 도료, 난연 도료, 발열 도료, 항균 도료, 자기 세정성 도료 등 기능성이 부여된 도료이다.
이중 전도성 도료는 대전방지를 목적으로 하는 도료로 화학공장, 반도체 생산라인, 탄약고 등 정전기 발생에 의해 화재의 위험이나 제품생산의 방해요인을 제거하기 위해 사용한다. 전도성 도료의 가장 중요한 특징은 표면저항이며 이 표면저항이 104~107Ω/sq 사이의 값을 가질 경우 가장 뛰어난 대전방지능력을 나타내는 것으로 알려져 있다. 현재 국내에서 사용되고 있는 대전방지용 도료는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 국내 제조기술의 경우 도료 내에 전기적 특성을 나타낼 수 있는 물질 즉, 전도성 충전제를 일부분 혼합하여 전도성을 부여하고 있다. 이러한 전도성 충전제는 금속화합물, 흑연, 카본블랙 등이 사용되고 있다.
한편, 전도성 도료와 관련하여 공개특허 제1997-0707250호(도전성 도료), 일본국 특개평10-168502(고열전도율 복합재) 등이 제안된 바 있다. 공개특허 제1997-0707250호의 도전성 도료의 경우 유기용제를 사용함에 따라 작업환경이 좋지 못하고 인체에 유해하며 환경오염을 유발할 수 있는 문제가 있다. 그리고 일본국 특개평10-168502의 고열전도율 복합재에는 유기용제 등이 사용되지 않으나 핫 프레스 성형함에 따라 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높은 문제가 있다.
1.공개특허 제1997-0707250호 2.일본국특개평10-168502
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 유기용제 등의 용제를 사용하지 않고 전도성 등 전기적 성질이 우수하고 도막의 충격강도가 향상된 무용제형 전도성 도료수지를 제공함이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제, 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제 및 반응성 희석제가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 무용제형 전도성 도료수지를 제공한다.
특히, 상기 주제는 에폭시수지 40~90중량%와 액상고무 10~60중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 충전제에는 전도성 등의 전기적 성질을 향상시키기 위하여 그라펜이 포함되는 것이 좋고, 상기 충전제는 상기 주제 100중량부에 대해 0.5~3.0중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반응성 희석제는 2-HEMA, LGE 중 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 반응성 희석제는 상기 주제 100중량부에 대해 10~30중량부가 혼합되는 것이 좋다.
이하, 본 발명의 무용제형 전도성 도료수지에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제와, 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제와, 반응성 희석제가 혼합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
본 발명의 무용제형 전도성 도료수지는 도 1에서 보는 바와 같이 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제(10)와, 전도성을 부여하기 위한 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제(30)와, 도막(미도시)의 점도를 조절하기 위한 반응성 희석제(50)가 혼합되어 이루어진다.
한편, 상기 액상고무로는 상기 에폭시수지와 하이브리드화를 통하여 난연화가 가능할 뿐만 아니라 특히, 도막(미도시)의 충격강도가 향상됨으로써, 도막(미도시)에 충격이 가해지더라도 도막(미도시)이 훼손될 우려가 없는 CTBN(carboxyl-terminated butadiene acrylonitrile rubber)을 사용하는 것이 더욱 좋다.
상기 충전제(30)로 상기 탄소나노튜브를 사용할 경우 도막(미도시)의 표면을 리튬이온으로 표면개질함으로써, 분산성이 보다 향상되게 된다.
그리고, 상기 충전제(30)로 상기 전도성 카본블랙을 사용할 경우 아세톤을 이용하여 희석시킨 후 사용하게 되는데, 이로 인해 분산성이 보다 향상되게 된다.
여기서, 상기 주제(10)는 에폭시수지 40~90중량%와 액상고무 10~60중량%로 이루어지는 것이 좋다.
상기 에폭시수지가 40중량% 미만일 경우 도막(미도시)의 접착력이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
상기 에폭시수지가 90중량% 초과일 경우 경도가 향상되는 반면, 도막(미도시)의 충격강도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
그리고, 상기 액상고무가 10중량% 미만일 경우 도막(미도시)의 충격강도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
상기 액상고무가 60중량% 초과일 경우 도막(미도시)의 접착력이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 도막(미도시)의 접착력을 보다 현저하게 향상시킬 수 있음은 물론, 도막(미도시)의 충격강도를 보다 현저하게 향상시킬 수 있도록 하기 위해 상기 주제(10)는 에폭시수지 40~90중량%와 액상고무 10~60중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 2는 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제와, 그라펜이 포함된 충전제와, 반응성 희석제가 혼합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
여기서, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 충전제(30)에는 천연흑연을 염화철과 용제를 사용하여 전처리를 한 후 전자파를 이용하여 층분리를 함으로써, 전도성 등의 전기적 성질을 보다 현저하게 향상시킬 수 있는 판상의 그라펜(310)이 포함되는 것이 좋다.
여기서, 상기 충전제(30)는 상기 주제(10) 100중량부에 대해 0.5~3.0중량부가 혼합되는 것이 좋다.
상기 충전제(30)가 0.5중량부 미만 혼합될 경우 도막(미도시)의 전도성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
상기 충전제(30)가 3.0중량부 초과 혼합될 경우 상기 충전제(30)가 고가이기 때문에 제조비용이 상승하게 될 뿐만 아니라 분산도가 현저하게 저하됨은 물론, 도막(미도시)의 접착력이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 도막(미도시)의 전도성을 보다 현저하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 현저하게 절감할 수 있고, 분산도가 현저하게 향상됨은 물론, 도막(미도시)의 접착력이 현저하게 향상될 수 있도록 하기 위해 상기 충전제(30)는 상기 주제(10) 100중량부에 대해 0.5~3.0중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 반응성 희석제(50)는 도막(미도시)의 점도를 보다 용이하게 조절할 수 있도록 하기 위해 2-HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate) , LGE(Linear alkyl Glycidyl Ether) 중 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것이 좋다.
아울러, 상기 반응성 희석제(50)는 상기 주제(10) 100중량부에 대해 10~30중량부가 혼합되는 것이 좋다.
상기 반응성 희석제(50)가 10중량부 미만 혼합될 경우 도막(미도시)의 점도가 현저하게 높기 때문에 작업성 또한 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
상기 반응성 희석제가 30중량부 초과 혼합될 경우 도막(미도시)의 인장강도 및 신장율 등의 물성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 도막(미도시)의 점도가 현저하게 향상됨으로써, 작업성 또한 현저하게 향상될 뿐만 아니라 도막(미도시)의 인장강도 및 신장율 등의 물성이 현저하게 향상될 수 있도록 하기 위해 상기 반응성 희석제(50)는 상기 주제(10) 100중량부에 대해 10~30중량부가 혼합되는 것이 바람직하다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 새집 증후군 등을 발생시켜 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염까지 발생시키는 휘발성 유기화합물이 혼합되어 있는 유기용제 등의 용제를 사용하지 않았기 때문에 인체에 유해하지 않음으로써, 작업자의 작업환경을 보다 용이하게 개설할 수 있고, 환경오염의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 특히, 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제(10)와, 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제(30)와, 반응성 희석제(50)가 혼합되어 이루어지기 때문에 전도성 등 전기적 성질이 우수하고, 도막(미도시)의 충격강도가 우수한 이점이 있다.
본 발명은 새집 증후군 등을 발생시켜 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경오염까지 발생시키는 휘발성 유기화합물이 혼합되어 있는 유기용제 등의 용제를 사용하지 않았기 때문에 인체에 유해하지 않음으로써, 작업자의 작업환경을 보다 용이하게 개설할 수 있고, 환경오염의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 특히, 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제와, 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제와, 반응성 희석제가 혼합되어 이루어지기 때문에 전도성 등 전기적 성질이 우수하고, 도막의 충격강도가 우수한 효과가 있다.
그리고, 상기 주제가 에폭시수지 40~90중량%와 액상고무 10~60중량%로 이루어지기 때문에 도막의 접착력을 보다 현저하게 향상시킬 수 있음은 물론, 도막의 충격강도를 보다 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 충전제에 천연흑연을 염화철과 용제를 사용하여 전처리를 한 후 전자파를 이용하여 층분리를 하는 그라펜이 포함됨으로써, 전도성 등의 전기적 성질을 보다 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 충전제가 상기 주제 100중량부에 대해 0.5~3.0중량부가 혼합되기 때문에 도막의 전도성을 보다 현저하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조비용을 현저하게 절감할 수 있고, 분산도가 현저하게 향상됨은 물론, 도막의 접착력이 현저하게 향상될 수 있는 효과가 있다.
더불어, 상기 반응성 희석제가 2-HEMA, LGE 중 선택된 1종 이상으로 이루어지기 때문에 도막의 점도를 보다 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 반응성 희석제가 상기 주제 100중량부에 대해 10~30중량부가 혼합되기 때문에 도막의 점도가 현저하게 향상됨으로써, 작업성 또한 현저하게 향상될 뿐만 아니라 도막의 인장강도 및 신장율 등의 물성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제와, 탄소나노튜브 및 전도성 카본블랙이 포함된 충전제와, 반응성 희석제가 혼합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 에폭시수지와 액상고무로 이루어진 주제와, 그라펜이 포함된 충전제와, 반응성 희석제가 혼합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 무용제형 전도성 도료수지를 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같고, 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
[실시예 1]
에폭시수지 30중량%와 CTBN 70중량%를 혼합하여 주제를 얻었다.
상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 탄소나노튜브 0.4중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 9.0중량부를 각각 혼합하여 실시예 1인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 2]
에폭시수지 60중량%와 CTBN 40중량%를 혼합하여 주제를 얻었다.
상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 탄소나노튜브 0.5중량부, 전도성 카본블랙 0.1중량부 및 그라펜 0.5중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 10중량부를 각각 혼합하여 실시예 2인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 3]
에폭시수지 90중량%와 CTBN 10중량%를 혼합하여 주제를 얻었다.
상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 탄소나노튜브 3.0중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 30중량부를 각각 혼합하여 실시예 3인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 4]
에폭시수지 95중량%와 CTBN 5.0중량%를 혼합하여 주제를 얻었다.
상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 탄소나노튜브 2.5중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 35중량부를 각각 혼합하여 실시예 4인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 달리 상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 전도성 카본블랙 0.5중량부와 반응성 희석제인 LGE(Linear alkyl Glycidyl Ether) 10중량부를 각각 혼합하여 실시예 5인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 달리 상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 전도성 카본블랙 2.0중량부와 반응성 희석제인 LGE(Linear alkyl Glycidyl Ether) 30중량부를 각각 혼합하여 실시예 6인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 달리 상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 그라펜 0.5중량부와 반응성 희석제인 BGE(Butyl Glycidyl Ether) 10중량부를 각각 혼합하여 실시예 7인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 달리 상기 주제 100중량부에 대해 충전제인 그라펜 2.0중량부와 반응성 희석제인 BGE(Butyl Glycidyl Ether) 30중량부를 각각 혼합하여 실시예 8인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[비교예 1]
에폭시수지 100중량부에 대해 금속화합물인 산화아연 15중량부와 신나 1.0중량부를 각각 혼합하여 비교예 1인 전도성 도료수지를 제조하였다.
[비교예 2]
에폭시수지 100중량부에 대해 금속화합물인 은 30중량부와 톨루엔 1.0중량부를 각각 혼합하여 비교예 2인 전도성 도료수지를 제조하였다.
이와 같이 제조된 실시예 1~8의 전도성 도료수지 및 비교예 1~2의 전도성 도료수지에 대하여 표면저항(Ω/sq)과 점도(cps)를 측정하였다.
이때, 각 측정은 상기 실시예 1~8의 전도성 도료수지 20개와 상기 비교예 1~2의 전도성 도료수지 20개를 대상으로 실시한 후 평균값을 측정하였다.
[평균 표면저항(Ω/sq) 측정]
평균 표면저항(Ω/sq) 측정은 표면저항 측정기(일본 SIMCO사(社)를 이용하여 측정하였고, 그 결과는 표 1과 같다.
평균 표면저항 측정 결과
평균
표면
저항		 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7		 실시예 8 비교예 1 비교예
2
Ω/sq 108 106 106 107 107 108 108 108 1012 1013
이와 같이 상기 실시예 2 및 3의 전도성 도료수지의 평균 표면저항이 106Ω/sq인 것으로 가장 낮게 측정되었고, 상기 비교예 1 및 2의 전도성 도료수지의 평균 표면저항은 각각 1012Ω/sq, 1013Ω/sq인 것으로 높게 측정되었다.
이는 상기 실시예 2의 전도성 도료수지는 에폭시수지 60중량%와 CTBN 40중량%를 혼합하여 얻은 주제 100중량부에 충전제인 탄소나노튜브 0.5중량부, 전도성 카본블랙 0.1중량부 및 그라펜 0.5중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 10중량부를 각각 혼합하였고,
상기 실시예 3의 전도성 도료수지는 에폭시수지 90중량%와 CTBN 10중량%를 혼합하여 얻은 주제 100중량부에 대해 충전제인 탄소나노튜브 3.0중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 30중량부를 각각 혼합하였기 때문에 전도성 등 전기적 성질 및 도막의 충격강도가 우수해짐으로써, 상기 실시예 2 및 실시예 3의 전도성 도료수지의 평균 표면저항이 106Ω/sq인 것으로 가장 낮게 측정된 것으로 사료된다.
[평균 점도(cps) 측정]
평균 점도 측정은 점도계(Brookfield Viscometer LV model)를 이용하여 측정하였고, 그 결과는 표 2와 같다.
평균 점도 측정 결과
평균
점도		 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7		 실시예 8 비교예 1 비교예
2
cps 6,000 5,000 5,000 6,500 6,500 6,000 6,000 6,000 60,000 63,000
이와 같이 상기 실시예 2 및 3의 전도성 도료수지의 평균 점도가 5,000cps인 것으로 가장 낮게 측정되었고, 상기 비교예 1 및 2의 전도성 도료수지의 평균 점도는 각각 60,000cps, 63,000cps인 것으로 높게 측정되었다.
이는 상기 실시예 2의 전도성 도료수지는 에폭시수지 40중량%와 CTBN 60중량%를 혼합하여 얻은 주제 100중량부에 충전제인 탄소나노튜브 0.5중량부, 전도성 카본블랙 0.1중량부 및 그라펜 0.5중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 10중량부를 각각 혼합하였고,
상기 실시예 3의 전도성 도료수지는 에폭시수지 80중량%와 CTBN 20중량%를 혼합하여 얻은 주제 100중량부에 대해 충전제인 탄소나노튜브 2.0중량부와 반응성 희석제인 2-HEMA 30중량부를 각각 혼합하였기 때문에 전도성 등 전기적 성질 및 도막의 충격강도가 우수해짐으로써, 상기 실시예 2 및 실시예 3의 전도성 도료수지의 평균 점도가 5,000cps인 것으로 가장 낮게 측정된 것으로 사료된다.
10; 주제, 30; 충전제,
310; 그라펜, 50; 반응성 희석제

Claims (6)

  1. 에폭시수지 40~90중량%와 액상고무 10~60중량%로 이루어진 주제 100중량부와, 탄소나노튜브, 전도성 카본블랙 및 그라펜이 포함된 충전제 0.5~3.0중량부와, 반응성 희석제 10~30중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 무용제형 전도성 도료수지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 충전제는 상기 주제 100중량부에 대해 탄소나노튜브 0.5중량부, 전도성 카본블랙 0.1중량부 및 그라펜 0.5중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 무용제형 전도성 도료수지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 반응성 희석제는 2-HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate), LGE(Linear alkyl Glycidyl Ether) 중 선택된 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무용제형 전도성 도료수지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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