KR101684249B1 - 유성 발수제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기존 유성 발수제에 비해, VOC 면제용제에 대한 높은 안정성 및 우수한 발수성, 높은 정전기 방지성 및 그로 인한 낮은 화재 발생 위험을 갖는, 유성 발수제 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 유성 발수제 조성물은, 폴리디메틸실록산 3∼6 wt%, 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%) 1.0∼1.5 wt%, 디메틸 카보네이트 85∼95 wt%, 및 부틸알코올, 또는 부틸알코올과 자일렌의 혼합물로 이루어진 용매로서, 부틸알코올을 유성 발수제 조성물에 대하여 적어도 2 wt% 함유하는, 용매 3∼6 wt%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 유성 발수제 조성물은, 폴리디메틸실록산 3∼6 wt%, 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%) 1.0∼1.5 wt%, 디메틸 카보네이트 85∼95 wt%, 및 부틸알코올, 또는 부틸알코올과 자일렌의 혼합물로 이루어진 용매로서, 부틸알코올을 유성 발수제 조성물에 대하여 적어도 2 wt% 함유하는, 용매 3∼6 wt%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 흡수성 재질인 각종 시멘트 제품, 콘크리트 건물의 외벽체, 벽돌로 마감된 외벽체, 타일로 마감된 외벽체등의 수분 침투를 방지하는 용도로 사용할 수 있는, 유성 발수제 조성물에 관한 것이다.
발수제는 수용성 발수제와 유성 발수제로 대별된다. 수용성 발수제의 경우 발수성능 및 내구력이 유성 발수제에 비하여 떨어지는 단점이 있으며, 유성 발수제의 경우 발수성능 및 내구력은 수용성 발수제에 비해 우수하나 낮은 인화점 및 정전기 발생에 의한 화재 위험성이 상대적으로 높은 단점이 있다. 따라서 안전한 정도의 인화점을 가지면서 정전기 발생에 의한 화재 위험성이 낮은 유성 발수제에 대한 필요성이 상존하였다.
안전한 정도의 인화점을 위해서, 유성 발수제가 포함하는 유기 용제는 휘발성 유기 용제 함량(VOC) 규제 기준에 적합할 것이 요구되고 있다. 이러한 기준에 맞추기 위해 VOC 면제용제를 사용하는 것을 고려하게 되나, 이때, 발수 성분으로서 사용하는 물질이 그 VOC 면제용제와 반응하지 않고 저장시에도 석출되지 않아야 하는, 화학적 및 물리적 안정성을 동시에 갖출 것이 요구된다.
VOC 면제용제를 사용하는 유성 발수제의 종래기술로서, 대한민국 특허등록 제10-1039839호 공보에 기재된, 폴리디메틸-메틸하이드로젠실록산 3∼10 wt%, 디올류 또는 트리올류 2∼6 wt%, 트리알콕시실란 0.3∼2.0 wt%, 알리파틱하이드로카본 3∼10 wt%, 식물성 오일 1∼8 wt%, 아세톤 20∼35 wt%, 디메틸카보네이트 40∼65 wt% 및 유기금속촉매 0.02∼0.5 wt%를 포함하는, 시멘트콘크리트 벽체 및 적벽돌 벽체용 유성 발수제 조성물이 있으며, 동 특허문헌은, 상기 조성물이, 물과의 친화성이 매우 높은 아세톤과 디올 또는 트리올류, 물과의 친화성을 갖는 다량의 디메틸 카보네이트, 및 요오드가가 100 이상인 불포화 식물성 오일(대두유 또는 아마인유 등)을 사용함으로써, 정전기 발생이 감소하고 그에 의해 화재 발생의 위험이 감소됨을 설명하고 있다. 그러나 대한민국 특허등록 제10-1039839호 공보의 유성 발수제 조성물은, 용제로서 아세톤을 사용하고 있어, 증발속도가 빠르고 인화점이 낮아져 화재 발생의 위험성이 존재하며, 또한 정전기 발생 감소를 위해 투입된 불포화 식물성 오일(대두유 또는 아마인유 등)이 발수제의 침투를 방해할 수 있으며 표면에 남아 내오염성이 불량해 질 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은, 발수성이 우수하며, 정전기 방지성이 우수하여 그로 인해 화재 발생 위험이 낮으면서도, 저장성 및 저온 안정성이 높은, 유성 발수제 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 구체적 수단은 다음과 같다.
<1> 폴리디메틸실록산 3∼6 wt%,
불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%) 1.0∼1.5 wt%,
디메틸 카보네이트 85∼95 wt%, 및
부틸알코올, 또는 부틸알코올과 자일렌의 혼합물로 이루어진 용매로서, 부틸알코올을 유성 발수제 조성물에 대하여 적어도 2 wt% 함유하는, 용매 3∼6 wt%
를 함유하는 것을 특징으로 하는 유성 발수제 조성물.
<2> 단락 <1>에 있어서,
상기 부틸알코올이 이소부틸알코올 또는 노르말부틸알코올인 것을 특징으로 하는 유성 발수제 조성물.
본 발명의 유성 발수제 조성물은, 발수성이 우수하며, 정전기 방지성이 우수하여 그로 인해 화재 발생 위험이 낮으면서도, 저장성 및 저온 안정성이 높은 효과를 갖는다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(폴리디메틸실록산)
본 발명의 조성물에 발수제 성분으로서 사용하는 폴리디메틸실록산으로서는 다음 식(1)으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
식(1)에서 n은 30∼50인 것이, 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올 암모늄염의 이소부탄올 용액과의 반응성이 안정하다는 점에서 바람직하다.
폴리디메틸실록산의 함유량은 전체 유성 발수제 조성물 중의 3∼6 wt%으로서, 상기 함유량에 미달할 경우 발수 성능이 불량하고, 상기 함유량을 초과할 경우 내오염성이 불량하게 된다.
(불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%))
본 발명의 조성물은 정전기 방지 성분으로서 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염이 이소부탄올에 농도 80 wt%로 용해된 용액을 사용한다. 본 발명의 유성 발수제 조성물은 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%)을 포함함으로써, 저항값이 낮아져 정전기 발생의 위험이 낮아짐으로써 화재 발생의 위험이 낮아진다.
불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%)의 함유량은 전체 유성 발수제 조성물 중의 1.0∼1.5 wt%으로서, 상기 함유량에 미달할 경우 도료의 저항값이 높아져 정전기 발생의 위험이 높아지고, 상기 함유량을 초과할 경우 본 성분이 폴리디메틸실록산과 반응성이 있기 때문에 그에 기인하여 저장성이 불량하게 되고 침전 현상이 발생하게 된다.
(디메틸 카보네이트)
본 발명의 조성물은 VOC 면제용제인 디메틸 카보네이트를 85∼95 wt% 함유하며, 85wt% 이상 함유하는 것이 VOC 함유량 규제치를 만족시킴에 있어서 바람직하지만, 95 wt%를 초과하는 경우에는 저온에서 동결 현상이 발생하게 된다.
(부틸알코올, 또는 부틸알코올과 자일렌의 혼합물로 이루어진 용매)
본 발명의 조성물은 부틸알코올, 또는 부틸알코올과 자일렌의 혼합물로 이루어진 용매를 3∼6 wt% 함유하되, 부틸알코올을 유성 발수제 조성물에 대하여 적어도 2 wt% 함유한다. 부틸알코올의 함유량이 상기 규정된 범위 미만인 경우에는, 그 발수제 조성물을 사용하여 도장 시 대전압이 높아져 정전기 발생의 위험성이 높아진다. 부틸알코올의 함유량, 또는 부틸알코올과 자일렌의 합계 함유량이 상기에서 정하는 범위를 초과하는 경우에는, VOC 함유량 규제치를 넘어버리게 되어 적절하지 않다.
부틸알코올로서는 이소부틸알코올도 노말부틸알코올도 사용할 수 있다.
[실시예]
[실시예 1]
폴리디메틸실록산(유효성분 100%) 5.0 wt%, 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%)으로서 시판의 BYK-ES 80(BYK-Chemie GmbH 제) 1.5 wt%, 디메틸 카보네이트 89.5 wt%, 부틸알코올 4.0 wt%를 혼합하여 발수제 조성물 1을 제조하였다.
상기 발수제 조성물 1에 대하여, 한국화학시험연구원 품질인증규격 QF-2451-03이 규정하는 바에 따라 발수성, 내후성, 통기성을 테스트한 결과, 저장성, 도장 후 외관 상태 등 규격에 만족하였고, 침전 현상도 발생 되지 않았다.
[실시예 2]
실시예 1의 부틸알코올의 함량을 4.0 wt%에서 2.0 wt%로 줄이는 대신 자일렌을 2.0 wt% 더 함유하는 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 발수제 조성물 2를 제조하고, 실시예 1과 마찬가지로 테스트한 결과, 저장성, 도장 후 외관 상태 등 규격에 만족하였고, 침전 현상도 발생 되지 않았다.
[비교예 1]
실시예 1의 부틸알코올 4.0 wt%를 함유하지 않고 디메틸 카보네이트 4.0 wt%를 더 함유하는 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 발수제 비교조성물 1을 제조하고, 실시예 1과 마찬가지로 테스트한 결과, 조성물의 저항값이 높아져 정전기 발생 위험성이 높아지고, 0℃에서 동결 현상이 발생하여 적용이 불가하였다.
[비교예 2]
실시예 2의 자일렌 2.0 wt%를 함유하지 않고 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%)으로서 시판의 BYK-ES 80(BYK-Chemie GmbH 제)를 2.0 wt% 더 함유하는 외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 발수제 비교조성물 2를 제조하고, 실시예 1과 마찬가지로 테스트한 결과, 저장 중(60℃)에 침전 현상이 발생하여 적용이 불가하였다.
| 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 발수제 조성물1 |
발수제 조성물2 |
발수제 비교조성물1 |
발수제 비교조성물2 |
|
| 폴리디메틸실록산 (wt%) | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%) (wt%) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 3.5 |
| 디메틸 카보네이트 (wt%) | 89.5 | 89.5 | 93.5 | 89.5 |
| 부틸알코올 (wt%) | 4.0 | 2.0 | 2.0 | |
| 자일렌 (wt%) | 2.0 | |||
| 합계 (wt%) | 100 | 100 | 100 | 100 |
| VOC 함유량 (g/L) | 83 | 83 | 56 | 87 |
| 저항값(mΩ) | 83 | 97 | 287 | 67 |
| 대전압(kV) | 0 | 0.1 | 3 | 0 |
| 저장성(60℃*7일) | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 |
| 저온안정성(0℃) | 양호 | 양호 | 불량 | 양호 |
| 발수성 (평균흡수량)(%) |
0.7 | 0.7 | 0.8 | 1.5 |
| 내후성 (평균흡수량)(%) |
1.2 | 1.3 | 1.3 | 2.8 |
| 통기성 (수분손실)(%) |
68 | 68 | 67 | 52 |
| 백화저항성 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 |
(1) 환경부 대기환경보전법에서 제시하는 용도분류 내에서 규정하는 VOC 규제에 따라, VOC 함유량은 100g/L 이하여야 한다.
(2) 정전기 방지를 위해 대전압(kV)를 0.5이하로 관리하여야 함에 따라, 저항값은 100 mΩ이하여야 한다.
(3) 한국화학시험연구원 품질인증규격 QF-2451-03에 따라 발수성, 내후성, 통기성, 백화저항성은 다음을 만족하여야 한다.
·발수성: 평균흡수량 1% 이하
·내후성: 평균흡수량 2% 이하
·통기성: 수분손실 50% 이상
·백화저항성: 백화 현상이 없을 것
(4) 저장성과 저온안정성의 평가 기준은 다음과 같다.
·저장성 : 60℃*7일 경과 후에 침전이나 외관이 뿌옇게 변하지 않을 것.
·저온안정성 : 0℃*24시간 경과 후에 동결 현상이 없을 것.
(실시예 1, 2와 비교예 1, 2의 검토 결과)
디메틸 카보네이트를 92 wt%를 초과하여 함유하는 경우(비교예 1), 0℃에서 동결 현상이 발생하였다. 또한 저항값도 100 mΩ이상으로 대전압 측정 시에 3kV로 정전기 발생 위험성이 높아졌다.
불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%)을 1.5 wt%를 초과하여 함유하는 경우(비교예 2) 저장 중 침전현상이 발생하였다.
불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액(농도 80 wt%)을 1.5 wt% 이하로 함유하고, 부틸알코올을 4 wt% 함유하는 경우 (실시예 1), 또는 부틸알코올 2 wt%와 자일렌 2 wt%를 함유하는 경우(실시예 2)는, 저장성 및 저온 안정성에 문제 없이 발수제의 저항값을 낮추는 우수한 효과를 나타내었다.
Claims (2)
- 폴리디메틸실록산 3∼6 wt%,
불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액 1.0∼1.5 wt%,
디메틸 카보네이트 86.5∼93 wt%, 및
부틸알코올과 자일렌의 혼합물로 이루어진 용매로서, 부틸알코올을 유성 발수제 조성물에 대하여 적어도 2 wt% 함유하는, 용매 3∼6 wt%
로 이루어진 것을 특징으로 하는 유성 발수제 조성물.
상기 폴리디메틸실록산으로서는 하기 식(1)으로 표시되는 화합물이며,
(여기서, n은 30∼50)
상기 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염의 이소부탄올 용액은, 상기 불포화 산성 카르복시산 에스테르의 알킬올암모늄염이 상기 이소부탄올에 농도 80 wt%로 용해된 용액이며,
상기 부틸알코올이 이소부틸알코올 또는 노르말부틸알코올인 것을 특징으로 하는 유성 발수제 조성물. - 삭제
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-
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