KR101744165B1 - 피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판 - Google Patents

피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판에 관한 것으로서, 피씨엠 주름 매트에 항균제를 적용하더라도 도막의 주름 및 텍스쳐 질감이 저하되지 않고, 기존의 경화력, 내약품성, 기계적 물성 등을 유지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 수지, 경화제, 안료, 용제, 필러(Filler), 첨가제를 포함하여 이루어지는 피씨엠(PCM: Pre Coated Metal)용 도료 조성물에 있어서, 상기 수지는, 우레탄 변성 폴리에스터 수지와 멜라민 수지를 주성분으로 하고, 상기 우레탄 변성 폴리에스터 수지는 산가(Acid Value)가 3~8인 폴리머 수지가 전체 조성물에 대하여 40~45 중량% 범위로 함유되며, 상기 도료 조성물에 항균제가 더 포함되고, 상기 항균제는, Ag+,Zn2 +,Cu2 +등의 금속 이온을 함유한 세라믹계 항균제로서, 전체 도료 조성물에 대하여 3~4 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.

Description

피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판{Coating Composition for PCM Steel Sheet and Antibacterial Matt Steel Sheet Using the Same}
본 발명은 피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도막 표면층의 건조 속도차를 이용하여 주름(Wrinkle) 및 부드러운 텍스쳐(Texture) 질감을 구현함으로써 항균제의 첨가에 의한 주름 질감 및 도막 경화성의 저하를 방지할 수 있고수 있고, 세라믹계 항균제의 적용으로 강력한 항균, 살균 성능을 확보하여 세균, 바이러스 및 곰팡이 등의 서식을 억제할 수 있음과 동시에 기존의 주름 매트의 물성을 그대로 유지할 수 있는 피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판에 관한 것이다.
강판을 도장하는 방법으로는, 강판을 성형 및 가공한 후 도장을 하는 포스트 코팅(Post Coating) 방식과, 강판을 성형 가공하기 전에 도장을 하는 프리 코팅(Pre Coating) 방식이 있다.
상기 포스트 코팅방식은, 설비비가 저렴하고 소량 생산에 유리하지만, 균일한 제품의 생산 및 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다.
상기 프리 코팅방식은, 균일한 제품을 생산할 수 있고 도료의 손실이 적으면 단시간 내에 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
상기한 프리 코팅방식으로 도장한 강판을 통상 피씨엠(Pre Coated Metal) 강판이라 하고, 이러한 프리 코팅방식에 사용되는 도료를 피씨엠 도료라 부르고 있다.
상기한 피씨엠 강판은 그 자체를 성형 및 가공하면 바로 완제품을 제조할 수있으며, 강판소재로는 아연도금강판이 주로 사용되고 있다.
상기한 피씨엠 강판은, 품질을 확보할 수 있고 연속생산에 의해 생산량을 증대시킬 수 있으며 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
다만, 피씨엠 강판에 도장되는 피씨엠용 도료는 도장 후 별도의 가공과정을 거치게 되므로, 우수한 가공성, 접착성, 내후성, 내식성, 경화성 등의 조건을 만족하여야 한다.
상기 피씨엠용 도료는 건축용 내/외장재용과 가전용으로 구분할 수 있는데, 건축용 피씨엠 도료로는 무광도료가 많이 사용되고, 가전용으로는 광택이 높은 유광도료가 주로 사용된다.
상기한 피씨엠용 도료는 일반적으로 투명하므로, 색상을 갖는 컬러 강판을 제조할 경우에는 피시엠 도료에 색상 안료를 첨가한다.
일반적으로 피씨엠 강판의 도장공정은 연속적으로 이루어지는데, 냉간 압연된 코일인 소지강판을 풀면서 아연이나 크로메이트 또는 유기피막을 도포하여 전처리층을 형성한 후에, 오븐을 통과시켜 건조시킨다.
이어서 코팅 롤의 전사에 의해 하도 도료를 일정 두께로 도포하여 하도 도막층을 형성한 후 오븐을 통과시켜 건조시킨다.
이어서 상도 도료를 도포하여 상도 도막층을 형성한 후, 오븐을 통과시켜 건조시킨다. 또한, 상도 도막층의 배면에는 배면층을 형성한다.
그런데 상기한 통상의 방식에 의해 제조되는 피씨엠 주름 매트(Wrinlkle Matt)는, 항균성이 없으므로 축사나 작물 재배창고에 사용시 곰팡이, 대장균 등의 세균이 번식하게 된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 도료에 항균제를 첨가하게 되면, 도막의 주름 질감 및 경화력이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 종래의 피씨엠 주름 매트는 축사나 작물 재배창고에 사용하기에 부적합하다는 문제가 있다.
한국 등록특허 제10-1432175호 한국 공개특허 제10-2015-0015162호 한국 공개특허 제10-2015-0036883호
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 피씨엠 주름 매트에 항균제를 적용하더라도 도막의 주름 및 텍스쳐 질감이 저하되지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피씨엠 주름 매트에 항균제를 적용하더라도 기존의 도료와 동등한 경화력, 내약품성, 기계적 물성을 유지할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피씨엠 도료에 세라믹계 항균제를 적용하여 활성산소의 생성과 메탈-이온에 의한 살균작용을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 도막 표면층과 내층의 건조차를 확대함으로써 기존의 피씨엠 주름 매트 도장강판의 물성을 유지함과 동시에, 인체 및 동식물에 해가 되지 않으면서 우수한 항균, 살균 효과를 얻을 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 피씨엠 도료 조성물에 의하면, 수지, 경화제, 안료, 용제, 필러(Filler), 첨가제를 포함하여 이루어지는 피씨엠(PCM: Pre Coated Metal)용 도료 조성물에 있어서, 상기 수지는, 우레탄 변성 폴리에스터 수지와 멜라민 수지를 주성분으로 하고, 상기 우레탄 변성 폴리에스터 수지는 산가(Acid Value)가 3~8인 폴리머 수지가 전체 조성물에 대하여 40~45 중량% 범위로 함유되며, 상기 도료 조성물에 항균제가 더 포함되고, 상기 항균제는, Ag+,Zn2+,Cu2+등의 금속 이온을 함유한 세라믹계 항균제로서, 전체 도료 조성물에 대하여 3~4 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경화제는, NV(Non-Volatile Content: 불휘발분)가 98% 이상인 헥사메톡시메틸멜라민(Hexamethoxymethylmelamine)계 수지로서, 전체 도료 조성물에 대하여 5~7 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안료는, 피복 조성물 분야에서 사용되는 티타늄 옥사이드 등의 무기계 안료로서, 전체 도료 조성물에 대하여 10~20 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용제는, 고비점 용제인 지방족 글리콜에스테르계로서, 전체 도료 조성물에 대하여 20~25 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필러는, 아크릴계 또는 아마이드계로서 전체 도료 조성물에 대하여 7~9 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 첨가제는, 빠른 도막 표면의 건조를 유도할 수 있는 아민계 트리에틸아민(Triethylamine)으로서 전체 도료 조성물에 대하여 0.7~1.0 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 항균매트 도장강판은 상기한 피씨엠 도료 조성물을 코팅하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 피씨엠 주름 매트에 항균제를 적용하더라도 도막의 주름 및 텍스쳐 질감이 저하되지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 피씨엠 주름 매트에 항균제를 적용하더라도 기존의 도료와 동등한 경화력, 내약품성, 기계적 물성을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 피씨엠 도료에 세라믹계 항균제를 적용하여 활성산소의 생성과 메탈-이온에 의한 살균작용을 향상시킴으로써, 강력한 항균, 살균 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도막 표면층과 내층의 건조차를 확대함으로써 기존의 피씨엠 주름 매트 도장강판의 물성을 유지함과 동시에, 인체 및 동식물에 해가 되지 않으면서 우수한 항균, 살균 효과를 나타낼 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 바이오 항균매트 도장강판의 개략적인 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 종래 매트의 항균시험 성적서.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 항균매트의 항균시험 성적서.
이하, 본 발명에 따른 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명자들은 도료 조성물의 제반 물성과 항균, 살균 성능을 동시에 만족시킬 수 있는 피씨엠용 도료 조성물을 개발하기 위하여 연구 노력한 결과, 기존의 폴리에스터 대신 우레탄 변성 폴리에스터 (Urethane modified polyster)와 특수 필러를 사용하게 되면, 주름 및 부드러운 텍스쳐(Texture) 질감을 구현할 수 있음을 밝혀낼 수 있었다.
또한, 금속 세라믹계 항균제를 적용하여 활성산소의 생성과 메탈-이온에 의한 살균 작용을 향상시킴으로써, 강력한 항균, 살균 성능을 구현할 수 있었다.
이하, 본 발명에 따른 도료 조성물의 각 구성 성분에 대하여 설명한다.
<우레탄 변성 폴리에스터 수지>
본 발명에 사용되는 우레탄 변성 폴리에스터 (Urethane modified polyester) 수지는, 산가(Acid Value)가 3~8 mgKOH/g인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 우레탄 변성 폴리에스터 수지의 산가가 3보다 작거나 8보다 크면 도막 표면층의 건조차를 발생시키기가 어렵고, 주름(Wrinkle) 및 부드러운 텍스쳐 질감을 구현하기가 어려워진다.
따라서 우레탄 변성 폴리에스터의 산가는 3 ~ 8인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 수지 함량은 전체 도료 조성물에 대하여 40~45 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
상기 우레탄 변성 폴리에스터 수지의 함량이 40 중량% 미만이면 도막의 가공성이 저하되며, 45 중량%를 초과하면 도료내에 미반응 OH 관능기가 남게 되어 도막의 경화력 및 경도가 저하된다.
따라서 우레탄 변성 폴리에스터 수지의 함량은 전체 도료 조성물에 대하여 40~45 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
아래의 [표1]은 종래의 수지와 본 발명에 따른 수지의 평균 물성치를 비교 한 것이다.
종래의 수지와 본 발명에 따른 수지의 평균 물성치
종래의 수지 본 발명 수지
Solid % 70 60
OH Value 50 75
Viscosity(Strokes) 33.0 ~ 51.0 3.0 ~ 5.0
Acid Value 9 3 ~ 8
<항균제>
본 발명에서는 매트 도장강판에 항균, 살균 성능을 부여하기 위해 세라믹(Ceramic)계 항균제를 사용하였다.
상기 항균제는, Ag+,Zn2 +,Cu2 +등의 금속 이온을 함유한 것으로 전체 도료 조성물에 대하여 3~4 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
상기 항균제의 함량이 3 중량% 미만이면 항균력이 저하되고 4 중량%를 초과하면 도막의 경화력 및 주름 질감이 저하하게 된다.
따라서 상기 항균제는 전체 도료 조성물에 대하여 3~4 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
<안료>
본 발명에서 안료는 내후성과 착색력이 우수한 무기계 피그먼트(Pigment)를 사용하며, 전체 도료 조성물에 대하여 10~20 중량% 범위로 함유시킨다.
<용제>
본 발명의 도료 조성물은, 취급, 도장 작업 시의 특성 등을 고려하여 적당량의 유기용제를 함유한다.
상기 유기용제로는 고비점 용제인 지방족 글리콜에스테르계 사용하는 것이 바람직하며, 전체 도료 조성물에 대하여 20~25 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
<특수 Filler>
본 발명은 도막의 균일한 주름 질감과 내마모성의 특성을 구현하기 위해 적정량의 필러를 함유한다.
상기 필러로는 아크릴(Acryl)계 및 아마이드(Amide)계 계통의 필러를 7~9 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
<아민계 첨가제>
본 발명의 도료 조성물은, 도막 표면과 내부의 건조 속도차를 유도하기 위해 적정량의 아민계 첨가제를 함유한다.
상기 아민계 첨가제는 빠른 도막 표면의 건조를 고려하여 트리에틸아민(Triethylamine)을 사용하는 것이 바람직하며, 전체 도료 조성물에 대하여 0.7~1.0 중량% 범위로 함유시킨다.
실험 결과, 트리에틸아민을 위 범위로 첨가함으로써 도막 표면층과 내층의 건조차가 확대되는 것으로 나타났다.
아래의 [표 2]는 종래의 매트 도료와 본 발명에 따른 항균매트 도료의 조성을 비교한 것이다.
종래의 매트 도료와 본 발명에 따른 항균매트의 도료 조성
조성(중량%) 종래의 매트 본 발명의 항균매트
수지 40~ 45 40~ 45
안료 10 ~ 20 10 ~ 20
용제 30 ~ 35 20 ~ 25
특수 필러 7 ~ 9 7 ~ 9
아민계 첨가제 0.5 ~ 0.7 0.7 ~ 1.0
바이오 항균제 - 3 ~ 4
본 발명자들은 0.45T의 GI강판을 메틸에틸케톤으로 탈지하고, 위 [표 2]의 도료를 건조도막 두께 25㎛(하도 포함)가 되도록 물성 시험시편을 제조한 후, 각 물성치에 대한 시험을 실시하였다.
아래의 [표 3]은 그 시험결과를 나타낸 것이다.
시험시편의 도막 물성 시험결과
항목 종래의 매트 본 발명 매트 비 고
DFT(Pr+Top, μ) 5+20 5+25
광택 1.1% 3.6% 60 광택기
가공성 ○ ○ Taping
MEK 100회 이상 100회 이상 거즈 왕복
연필경도
 흠집 H H 미쯔비시 연필
파괴 3H 2H
CET ◎ ◎ 6mm
IMPACT ◎ ◎ 1/2”*1kg*50cm
내산성 ◎ ◎
내알칼리성 ◎ ◎
내비등수성 ◎ ◎
QUV-A (1,000Hrs) ◎ ◎
Salt Spray (1,000Hrs) ○ ○


항균성
 황색포도상구균 불합격
(항균활성치: 1.7)		 합격
(항균활성치: 3.0)
항균 효과:
항균활성치 2.0
이상
대장균 합격
(항균활성치:
5.0)		 합격
(항균활성치:
2.9)
△보통, ○양호, ◎우수
위 [표 3]에서 알 수 있듯이, 종래의 매트는 황색포도상구균에 대한 항균성 시험에서 항균활성치가 1.7로서 불합격으로 나타났다.
이에 비해 본 발명에 따른 매트의 황색포도상구균에 대한 항균성은 3.0로서 합격으로 나타났다.
또한 본 발명에 의한 항균매트는, 종래와 동등한 물성을 유지였다는데 그 특징이 있다.
종래에는 도료 조성물에 항균제를 첨가할 경우 도막의 주름성이 저하되고 특히 도막의 경화력이 저하되는 문제가 있었다.
그러나 본 발명에 의하면 기존의 주름 매트가 가지고 있는 물성을 그대로 유지하면서도 항균성, 특히 황색포도상구균에 대한 항균성을 대폭 향상시킬 수가 있다.
한편, 아래의 [표 4]는 종래의 매트와 본 발명의 항균매트에 대해 FITI 시험연구원에 의뢰하여 시험한 항균 시험결과를 나타낸 것이다(도 2a 내지 도 2c 및 도 3a 내지 도 3c 참조).
종래의 매트와 본 발명 항균매트의 항균 시험결과
BLANK 종래의 매트 BLANK 본발명 매트
황색포도상구균(Staphylococcus aureus
ATCC 27853)		 초기균수 1.6x104 1.6x104 1.3x104 1.3x104
24시간 후 1.9x104 4.1x102 1.9x104 2.1x10
항균활성치 -
 1.7
 -
 3.0
대장균
(Escherichia coli ATCC 8739)		 초기균수 1.6x104 1.6x104 1.3x104 1.3x104
24시간 후 1.3x106 1.3x10 9.4x105 1.2x103
항균활성치
 -
 5.0
 -
 2.9
위 [표 4]에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 항균매트는 종래의 매트와 동즉, 본 발명에 의하면 주름 매트의 도료 조성물에 항균제를 첨가하면서도 매또한 본 발명은, 기존의 폴리에스터 수지 대신 우레탄 변성 폴리에스터 수지로써, 도막의 주름 질감이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
에 의한 주름 질감 및 도막 경화력 저하를 방지함과 동시에 우수한 항균, 살균 효이에 따라 곰팡이, 대장균 등의 번식을 방지할 수 있으므로 축사나 작물 재배창고 등에 적합한 항균매트를 제조할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 항균매트 도장강판을 단면을 개략적으로 도시한 것으로서, 도면부호 10은 소지강판, 20은 전처리층, 30은 하도 도막층, 40을 상도 도막층, 50은 배면층을 나타낸다.
소지강판에 도료 조성물을 코팅하는 방법은 종래의 기술에서 설명한 바 있는 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세할 설명은 생략하기로 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 소지강판
20: 전처리층
30: 하도 도막층
40: 상도 도막층
50: 배면층

Claims (7)

  1. 수지, 경화제, 안료, 용제, 필러(Filler), 첨가제를 포함하여 이루어지는 피씨엠(PCM: Pre Coated Metal)용 도료 조성물에 있어서,
    상기 수지는, 우레탄 변성 폴리에스터 수지와 멜라민 수지를 포함하고, 상기 우레탄 변성 폴리에스터 수지는 산가(Acid Value)가 3~8 mgKOH/g인 폴리머 수지가 전체 조성물에 대하여 40~45 중량% 범위로 함유되며,
    상기 도료 조성물에 항균제가 더 포함되고,
    상기 항균제는, Ag+,Zn2+,Cu2+ 금속 이온을 함유한 세라믹계 항균제로서, 전체 도료 조성물에 대하여 3~4 중량% 범위로 함유되고,
    상기 경화제는, NV(Non-Volatile Content:불휘발분)가 98% 이상인 헥사메톡시메틸멜라민(Hexamethoxy methylmelamine)계 수지로서, 전체 도료 조성물에 대하여 5~7 중량% 범위로 함유되며,
    상기 안료는, 티타늄 옥사이드로서, 전체 도료 조성물에 대하여 10~20 중량% 범위로 함유되고,
    상기 용제는, 고비점 용제인 지방족 글리콜에스테르계로서, 전체 도료 조성물에 대하여 20~25 중량% 범위로 함유되며,
    상기 필러(Filler)는, 아크릴계 또는 아마이드계로서 전체 도료 조성물에 대하여 7~9 중량% 범위로 함유되고,
    상기 첨가제는, 빠른 도막 표면의 건조를 유도할 수 있는 아민계 트리에틸아민(Triethylamine)으로서 전체 도료 조성물에 대하여 0.7~1.0 중량% 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 피씨엠용 도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 기재된 피씨엠용 도료 조성물을 코팅하여 제조되는 것을 특징으로 하는 항균매트 도장강판.
KR1020150091985A 2015-06-29 2015-06-29 피씨엠용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 항균매트 도장강판 KR101744165B1 (ko)

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