KR101306989B1 - 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료 - Google Patents

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KR101306989B1
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(주) 벽송하이텍
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Abstract

본 발명은 인체에 유해한 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이면서도 접착성, 화학적 강도, 기계적 강도가 탁월하며, 내후성, 절연성, 내오염성이 우수한 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료에 관한 것으로, 에폭시 수지 100 중량부, 실리콘 수지 20~50 중량부, 필러(Filler) 10~20 중량부, 안료 10~20 중량부, 소포제 0~1 중량부, 증점제 0~1 중량부, 레벨링제 1~3 중량부, 분산제 0~1 중량부, 흐름방지제 1~5 중량부 및 탈취제 1~5 중량부를 포함하며, 인체에 유해한 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며, 실리콘 에폭시 수지 도료의 희석이 방지되어, 접착성, 화학적 강도, 기계적 강도가 탁월하며, 내후성, 절연성, 내오염성이 우수하며, 하도ㆍ상도의 겸용사용이 가능하여 도장 공정의 단축을 꾀할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 모든 기존 도막 상에 보수 도장시에 접착성이 우수하여 흐름(Curtaining)이나 주름(Lifting) 등이 발생함 없이 균일한 도막을 형성할 수 있어, 상용성을 확보할 수 있으며, 방청성이 우수하고 침투력이 뛰어나, 녹(綠) 위에도 간단한 바탕처리 후 도장을 하여 새로운 도막을 형성할 수 있할 수 있기에, 선박, 해양구조물, 강교, 일반철교, 비철금속, 건축물 등과 같은 철재, 비철금속, 콘크리드 등에 두루 사용할 수 있다.

Description

무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료{NON SOLVENT TYPE THICK-FILM TYPED EPOXY SILICONE RESIN PAINTS}
본 발명은 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 유해한 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이면서도 접착성, 화학적 강도, 기계적 강도가 탁월하며, 내후성, 절연성, 내오염성이 우수한 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료에 관한 것이다.
일반적으로 도료란, 물체 표면 보호, 물체의 외관이나 형상의 변화, 그 밖에 파장의 발산, 반산 및 흡수, 전자파 차단 등의 목적을 위하여 사용하는 재료의 일종으로, 물체의 표면에 도포하여 건조된 피막층을 형성시킴으로써 물체에 소기의 성능을 부여하는 유동상태의 화학제품을 말한다.
또한, 일반적으로 도장이란, 물체의 표면에 도료를 사용해서 도막 또는 도막층을 만드는 작업을 총칭한다. 도료 그 자체는 화학 제품으로 불리우고 있으나, 도료의 가치는 도장되어 소기의 성능을 가진 도막이 형성되어야만 발휘되는 것이다.
또한, 중방식 도료는 Heavy Duty Coatings 또는 High Performance Coatings으로 사용되어 왔으며, 교량, 철탑, 해상구조물, 각종 발전소의 대형물, 선박 또는 부식 환경에 놓여있는 기타 철구조물을 부식으로부터 보호하는 도료 및 도장 방법으로 장기간에 걸쳐 심한 부식 환경에 견딜 수 있는 도료 방법을 말한다.
일반 도장 또는 중방식 도장의 경우, 통상적으로 부착력이 우수한 에폭시 도료를 사용하여 하도 도장의 과정을 거친 후, 일정한 간격을 두고, 중도 도장 및 내후성이 우수한 우레탄 도료를 사용하여 상도 도장의 과정을 거쳐야만 하며, 도장 횟수도 롤러 도장의 경우 7회 이상이고, 스프레이 도장의 경우 2회 이상을 해야 한다. 또한, 기존의 중방식 도료의 경우에는 철 구조물에만 적용할 수 있고, 아연도금 및 콘크리트에는 별도 사양의 도료를 적용해야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이 한국 공개특허 제10-2012-0032769호 이다. 상기 선행특허는 선박용 무용제 에폭시 방식 도료 조성물로서, 분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 당량이 200~220 g/eq인 에폭시 수지 30~50 중량부; 모노에폭사이드를 갖는 반응성 희석제 5 내지 20 중량부; 고령토(Kaolin) 4 내지 10 중량부; 백운모광석(Muscovite Mica) 16 내지 40 중량부; 및 클레이 타입 침강방지제 0.5 내지 5 중량부를 포함하여, 방식성, 방청성 및 내해수성이 우수하나, 강교, 일반철교, 비철금속, 건축물과 같이, 접착성, 화학적 강도, 기계적 강도, 내후성, 절연성, 내오염성을 필요로 하는 곳에는 적합하지 못하다는 문제점이 있다.
1. 한국 공개특허 제10-2012-0032769호 "선박용 무용제 에폭시 방식 도료 조성물" (공개일자 : 2012. 04. 06.)
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 에폭시 수지와 실리콘 수지를 유기용제를 사용하지 않고도 혼합함으로써, 접착성, 화학적 강도, 기계적 강도가 향상됨과 동시에 내후성, 절연성, 내오염성이 우수하며, 플랫(Flat)형 아연을 사용하여 방청성을 높인 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료는 에폭시 수지 100 중량부, 실리콘 수지 20~50 중량부, 필러(Filler) 10~20 중량부, 안료 10~20 중량부, 소포제 0~1 중량부, 증점제 0~1 중량부, 레벨링제 1~3 중량부, 분산제 0~1 중량부, 흐름방지제 1~5 중량부 및 탈취제 1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료는 에폭시 수지와 실리콘 수지를 혼합할 시에, 인체에 유해한 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이라는 이점이 있다.
또한, 실리콘 에폭시 수지 도료의 희석이 방지되어, 접착성, 방청성, 화학적 강도, 기계적 강도가 탁월하며, 내후성, 절연성, 내오염성이 우수하다는 이점이 있다.
또한, 하도ㆍ상도의 겸용사용이 가능하여 도장 공정의 단축을 꾀할 수 있어 비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 모든 기존 도막 상에 보수 도장시에 접착성이 우수하여 흐름(Curtaining)이나 주름(Lifting) 등이 발생함 없이 균일한 도막을 형성할 수 있어, 상용성을 확보할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 방청성이 우수하고 침투력이 뛰어나, 녹(綠) 위에도 간단한 바탕처리 후 도장을 하여 새로운 도막을 형성할 수 있기에, 선박, 해양구조물, 강교, 일반철교, 비철금속, 건축물 등과 같은 철재, 비철금속, 콘크리드 등에 두루 사용할 수 있다는 이점이 있다.
이하, 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료를 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료는 에폭시 수지 100 중량부, 실리콘 수지 20~50 중량부, 필러(Filler) 10~20 중량부, 안료 10~20 중량부, 소포제 0~1 중량부, 증점제 0~1 중량부, 레벨링제 1~3 중량부, 분산제 0~1 중량부, 흐름방지제 1~5 중량부 및 탈취제 1~5 중량부를 포함하여 이루어진다.
여기서, 본 발명의 주요 구성 성분인 에폭시 수지는 범용 에폭시 수지로, 에폭시 당량(g/eq)이 184~194, 점도(cps@ 25℃)가 12000~15000, 연화점이 60~70℃, 비중(20℃)이 1.17인 에폭시 수지 또는 에폭시 당량(g/eq)이 450~500, 점도(cps@ 25℃)가 12000~15000, 연화점이 60~70℃, 비중(20℃)이 1.16~1.20인 에폭시 수지 중 어느 한 종 또는 이들의 혼합물이 사용된다. 이러한 에폭시 수지는 에폭시 결합을 갖고 있는 화합물을 총칭하며, 에피클로로히드린과 비스페놀 A를 중합하여 만든 것이 대표적이며, 경화가 되는 경우, 수축 정도가 매우 작고 휘발물을 발생하지 않는다는 특징이 있다
또한, 실리콘 수지는 내열성, 내한성, 내후성, 난연성, 전기특성, 슬립성, 이형성, 발수성이 뛰어난 재료로서, 각종 용도로 사용되고 있는 우수한 성분이며,본 발명에서는 오르가노클로로실란 100%을 사용한다.
또한, 필러는 눈메꿈을 위해 사용되는 것으로, 활석 또는 가장 큰 변의 길이가 13㎛ 이하인 플랫형 아연을 사용한다. 이러한 활석은 비중이 2.75이고, 유리전이온도가 섭씨 105도이며, 굴절률은 1.54~1.59이다. 주로 유기안료, 분산제, 내수화제(Insolubilizer), 윤활제(Lubricants), 보수성 향상제(Water retention agents), 점도조절제, 기포 조절제 및 방부제로 사용된다.
또한, 안료는 목적하는 도료에 원하는 색상을 연출하기 위해 사용되는 것으로, 이산화티탄(TiO2)과 같은 소성안료를 사용한다. 이러한 TiO2는 굴절율 및 백색도가 높아 불투명한 TiO2 이며, 비중이 3.9~4.2이고, 굴절률이 2.5~2.7이다.
또한, 소포제는 유해한 기포를 제거하는 데 사용되며, 일반적으로 휘발성이 적고 확산력이 큰 기름상의 물질, 또는 수용성의 계면활성제가 이용되며, 본 발명에서는 실란계가 사용된다.
또한, 증점제는 점도를 증진시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 셀룰로오스계 또는 우레탄계가 사용된다.
또한, 레벨링제는 평활성을 증진시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 변성 실론산이 사용된다.
또한, 분산제는 계면 활성제의 일종으로, 전색제 중에서 안료의 표면에 흡착되어서 안료의 전색제에 대한 습윤성을 증가시켜서 안료의 분산성을 쉽게 하는 첨가제로서, 본 발명에서는 음이온성 화합물, 양이온성 화합물, 또는 전기적 중성 화합물중에서 선택된 어느 한 화합물 또는 이들의 혼합물이 사용된다.
또한, 흐름방지제는 점도를 증진시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 다이머산 또는 알킬설페이트 금속염이 사용된다.
또한, 탈취제는 유기용제에 대한 탈취효과를 제공하기 위한 것으로, 본 발명에서는 (Ce, La)PO4, BaSO4, 또는 벤토나이트(Bentonite) 중에서 선택된 어느 한 성분이나 또는 이들의 혼합물이 사용된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예1: 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료의 제조
본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료는 이하 표 1에 기재된 구성 및 함량으로 제조된다. 본 발명에서는 에폭시 수지 100 중량부에 실리콘 수지가 20~50 중량부가 사용되는데, 이때 실리콘 수지가 20 중량부 미만이면, 내후성, 절연성 및 내오염성이 저하되며, 실리콘 수지가 50 중량부를 초과하면, 원료 가격이 너무 높아지는 문제점이 있다.
또한, 필러는 10~20 중량부가 사용되는데, 이때, 필러가 10 중량부 미만이면, 그 사용량이 너무 적어 도료 형성에 어려움이 있고, 필러가 20 중량부를 초과하면, 원료 가격이 너무 높아지는 문제점이 있다.
또한, 안료는 10~20 중량부가 사용되는데, 이때, 안료가 10 중량부 미만이면, 그 사용량이 너무 적어 원하는 색상의 표출이 어려우며, 안료가 20 중량부를 초과하면, 원료 가격이 너무 높아지는 문제점이 있다.
또한, 첨가제로서 소포제 0~1 중량부, 증점제 0~1 중량부, 레벨링제 1~3 중량부, 분산제 0~1 중량부, 흐름방지제 1~5 중량부 및, 탈취제 1~5 중량부가 그 기능과 경제성을 감안하여 사용되었다.
구성 조성 함량
주요수지 에폭시 수지 100 중량부
보조수지 실리콘 수지 20~50 중량부
필러 활석 또는 가당 큰 변의 길이가 13㎛ 이하인 플랫형 아연 10~20 중량부
안료 TiO2 10~20 중량부
첨가제



 실란계(소포제) 0~1 중량부
셀룰로오스계, 우레탄계(증점제) 0~1 중량부
변성 실론산(레벨링제) 1~3 중량부
음이온성 화합물, 양이온성 화합물, 전기적 중성 화합물(분산제)
0~1 중량부
다이머산, 알킬설페이트 금속염(흐름방지제) 1~5 중량부
(Ce, La)PO4, BaSO4, 벤토나이트(Bentonite)
(탈취제)
1~5 중량부
또한, 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료에서 실리콘 수지를 제외한 나머지 구성의 용량/용량(v/v)은 이하 표 2와 같다(단, 실리콘 수지는 오르가노클로로실란 100% 임).
구성 v/v
에폭시 수지 50%
안료 20%
필러 20%
첨가제 10%
시험예1: 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료의 성능에 대한 테스트
상기 실시예1에서 제조된 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료의 성능에 대한 테스트 결과는 이하 표 3와 같다.
시험항목 조건 및 단위 결과 시험방법
내충격시험 800g 철구, 1M 낙하 이상없음 JISK 5600-5-3
내알칼리성시험 수산화칼슘포화용액 이상없음 KSH 5000-3411
내산성시험 황산 5% 이상없음 KSH 5000-3411
염수분무시험 NaCl 5%/35℃ 720 시간 이상없음 KSD 9502
부착성시험 - 0 KSM ISO 2409
내오염성시험 - 이상없음
내수성시험 40℃ 이상없음 40℃ 항온조에 10일간 침지
냉열반복시험 -20℃~80℃ 2싸이클 이상없음 KSM 6030 4.6.2
내산화시험 과산화수소 5% 이상없음
내후성시험 ΔE 0.30 야외폭로 40일간
경도시험 H 5H KSM 6020
상기 표 3에서 내충격 시험은 1M 높이에서 지름 50mm, 800g 철구를 떨어뜨려 충격을 주었다.
또한, 내알칼리성 시험은 슬레이트 평판에 도장하여 수산화칼슘 포화용액에 18시간 침지한 후, 10일 동안 더 침지하였다.
또한, 내산성 시험은 슬레이트 평판에 도장하여 황산 5% 용액에 18시간 침지후, 황산 10% 용액에 10일 동안 더 침지하였다.
또한, 염수분무 시험은 -35℃/NaCl 5% 용액에 168 시간 침지후, 552 시간 더 침지하였다.
또한, 부착성 시험은 KSM ISO 2409에 따르며 절단간격은 서로 다른 방향으로 격자형태로 11번 절단하되, 서로다른 방향의 절단간격은 2mm로 모두 동일해야 한다.
또한 내오염성 시험은 오염물을 10wt% 만큼 증류수에 첨가하여 믹서를 사용하여 균일한 부산물을 만들었는데, 오염물의 구성요소 및 질량비(%)는 하기의 표 4와 같다.
종류 질량비(%)
카본블랙 5.0
점토안료 67.5
황토모르타르 22.5
규사 5.0
이러한 오염물이 시편을 충분히 은폐하도록 도장하여 80℃ 항온조에서 1시간 동안 유지한 후, 1mW/㎠의 자외선을 24 시간 조사하였다.
시험예2: 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료의 효능
상기 실시예1에서 제조된 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료를 상기 표 3의 조건 및 단위에서 무용제 에폭시 수지 및 용제 에폭시 수지와 그 기능을 비교한 결과는 이하 표 5과 같다.
비교항목 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 무용제 에폭시 수지 용제 에폭시 수지
광택도 90~95 85~90 80~85
경도 5H 2H 2H
부착성 최우수 우수 우수
내충격성 최우수 우수 우수
내마모성 최우수 우수 우수
내수성 최우수 우수 우수
내염수성 최우수 우수 우수
내산성 우수 우수 우수
내알칼리성 최우수 우수 우수
내용제성 최우수 우수 우수
내오염성 최우수 우수 우수
내후성 최우수 약함 약함
내초크성 최우수 보통 보통
내방조성 최우수 보통 보통
방청성 최우수 없음 없음
침수성 최우수 보통 보통
도료의 상태 무용제 무용제 용제함유
작업성 일액성 일액성 일액성
가사시간 4 시간 30~50분 8~10 시간
안정성 최우수 우수 우수
상기 표 5를 살펴본 결과, 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료는 기존 도료에 비해서, 광택도, 경도, 부착성, 내충격성, 내마모성, 내수성, 내염수성, 내알칼리성, 내용제성, 내오염성, 내후성, 내초크성, 내방조성, 침수성, 안정성면에서 모두 우수한 효과를 나타냈음을 알 수 있다. 또한, 기존 도료를 구조물 상에 도장한 경우, 도막 형성시 구조물 상부에 단순히 막을 형성하는 것과는 달리, 본 발명에 따른 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료는 구조물과의 단단한 화학적 결합을 통하여 도막이 형성되어, 구조물 상의 도막이 벗겨지지 않는 특성이 있다.
또한, 인체에 유해한 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며, 실리콘 에폭시 수지 도료의 희석이 방지되어, 접착성, 화학적 강도, 기계적 강도가 탁월하며, 내후성, 절연성, 내오염성이 우수하며, 하도ㆍ상도의 겸용사용이 가능하여 도장 공정의 단축을 꾀할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 또한, 기존 도료에 의해 형성된 도막 상에 도장을 하여 새로운 도막을 형성하여도 접착성이 우수하여 흘러내리지 않아 균일한 도막을 형성할 수 있고, 방청성이 우수해 녹(綠) 위에도 도장을 하여 도막을 형성할 수 있기에, 선박, 해양구조물, 강교, 일반철교, 비철금속, 건축물 등에 두루 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지 100 중량부, 실리콘 수지 20~50 중량부, 필러(Filler) 10~20 중량부, 안료 10~20 중량부, 소포제 0~1 중량부, 증점제 0~1 중량부, 레벨링제 1~3 중량부, 분산제 0~1 중량부, 흐름방지제 1~5 중량부 및 탈취제 1~5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 에폭시 당량(g/eq)이 184~194, 점도(cps@ 25℃)가 12000~15000, 연화점이 60~70℃, 비중(20℃)이 1.17인 에폭시 수지, 또는 에폭시 당량(g/eq)이 450~500, 점도(cps@ 25℃)가 12000~15000, 연화점이 60~70℃, 비중(20℃)이 1.16~1.20인 에폭시 수지 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 수지는 오르가노클로로실란 100%인 것을 특징으로 하는 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필러는 활석 또는 가장 큰 변의 길이가 13㎛ 이하인 플랫(Flat)형 아연 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안료는 이산화티탄(TiO2)이고;
    상기 레벨링제는 변성 실론산이며;
    상기 흐름방지제는 다이머산 또는 알킬설페이트 금속염 중 어느 하나이고;
    상기 탈취제는 (Ce, La)PO4, BaSO4, 또는 벤토나이트(Bentonite) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무용제 후막형 실리콘 에폭시 수지 도료.
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