KR101877706B1 - 방식도료 조성물 및 이를 이용한 방식코팅층의 형성방법 - Google Patents

방식도료 조성물 및 이를 이용한 방식코팅층의 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방식도료 조성물에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 에폭시 수지 100 중량부; 아크릴계 수지 10~50 중량부; 경화제 5~25 중량부; 실란 커플링제 3~20 중량부; 알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~30 중량부; 및 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함한다.

Description

방식도료 조성물 및 이를 이용한 방식코팅층의 형성방법{Coating composition and method for forming a coating coat layer using the same}
본 발명은 방식도료 조성물 및 이를 이용한 방식코팅층의 형성방법에 관한 것이다.
자동차, 전자제품, 산업기계, 플랜트, 전력시설 등 각종 구조물에 사용되는 금속소재는 대기 중의 부식원인물질(SOx, NOx 및 염분 등) 및 악조건 하에서 쉽게 부식되기 때문에 방식처리가 요구되고 있다.
한편, 방식 도장의 경우에는 강판 등의 기재 표면에 수백~수천 ㎛ 두께의 방식 도막을 형성하도록 방식도료 조성물을 도포하여 강판 등의 표면을 그 방식 도막으로 차폐함으로써, 강판 기재와 산소, 염분 및 수증기 등의 접촉을 방지하여 부식을 방지하게 된다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1752581호(2017.06.23. 공개, 발명의 명칭: 방식도료 조성물, 방식 도막 및 기재의 방식방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 방식성, 항균성, 내화학성 및 기재와의 부착성이 우수한 방식도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상온 저장 안정성 및 작업성이 우수한 방식도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 방식코팅층의 형성시 내수성, 내스크래치성, 내화학성, 내열성, 및 강성 등의 기계적 물성이 우수한 방식도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방식도료 조성물을 이용한 방식코팅층 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 방식도료 조성물에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 에폭시 수지 100 중량부; 아크릴계 수지 10~50 중량부; 경화제 5~25 중량부; 실란 커플링제 3~20 중량부; 알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~30 중량부; 및 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함하며, 상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~10:1 중량비로 포함된다.
일 구체예에서 상기 에폭시수지는 비스페놀형 에폭시수지, 노볼락 에폭시수지, 다이머 지방산(Dimer Fatty Acid) 변성타입 에폭시수지 및 지방족 에폭시수지 중 하나 이상 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 경화제는 아민계 경화제를 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 기능성 성분은 상기 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 1:1~5:2~10 중량비로 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 에폭시 수지 및 아크릴계 수지를 6:1~3:1 중량비로 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 폴리에스테르 수지 15~65 중량부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 방식도료 조성물을 이용한 방식코팅층의 형성방법에 관한 것이다. 상기 방식코팅층 형성방법은, 산화아연 및 산화철 중 하나 이상; 에폭시수지; 실리카; 메틸에틸케톤 및 톨루엔을 포함하는 프라이머층 형성제를 비철금속 구조물 또는 철제 구조물 표면에 도장하는 단계; 상기 프라이머층 형성제를 20~50℃에서 6~12시간 동한 경화시켜, 프라이머층을 형성하는 단계; 상기 경화되어 형성된 프라이머층 표면에 에폭시 수지 100 중량부; 아크릴계 수지 10~50 중량부; 경화제 5~25 중량부; 실란 커플링제 3~20 중량부; 알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~40 중량부; 및 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함하며, 상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~10:1 중량비로 포함하는 방식도료 조성물을 도장하는 단계; 및 상기 도장된 방식도료 조성물을 20~40℃에서 3~15시간 동안 경화시켜, 방식코팅층 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 방식도료 조성물은 방식성, 내화학성 및 기재와의 부착성이 우수하고, 조성물의 상온 저장 안정성 및 작업성이 우수하고, 상기 방식도료조성물을 이용하여 형성되는 방식코팅층은 내수성, 내스크래치성, 내화학성, 내열성, 및 강성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 방식코팅층을 포함하는 성형품을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 방식코팅층 형성방법을 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
방식도료 조성물
본 발명의 하나의 관점은 방식도료 조성물에 관한 것이다. 일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 에폭시 수지; 아크릴계 수지; 경화제; 실란커플링제; 금속혼합물; 및 기능성 성분;을 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 방식도료 조성물은 에폭시 수지 100 중량부; 아크릴계 수지 10~50 중량부; 경화제 1~20 중량부; 실란 커플링제 3~20 중량부; 알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~30 중량부; 및 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함하며, 상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~10:1 중량비로 포함된다.
이하, 본 발명에 따른 방식도료 조성물의 구성 성분을 보다 상세히 설명하도록 한다.
에폭시 수지
상기 에폭시 수지는 중량평균 분자량(Mw)이 5,000~50,000g/mol일 수 있다. 상기 중량평균 분자량 범위에서 상기 방식도료 조성물의 기계적 강도와 기재와의 부착성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 상기 에폭시 수지의 중량평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC) 법에 의해 측정한 표준 폴리스티렌 환산 값일 수 있다.
일 구체예에서 상기 에폭시 수지는 1 분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 가지며, 에폭시 당량이 150~500 g/eq 일 수 있다. 상기 에폭시 당량 조건에서 기계적 강도 및 기재와의 부착성이 우수할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 에폭시 수지는, 비스페놀형 에폭시수지, 노볼락 에폭시수지, 다이머 지방산(Dimer Fatty Acid) 변성타입 에폭시수지 및 지방족 에폭시수지 중 하나 이상 포함하여 사용할 수 있다.
예를 들면, 비스페놀형 에폭시 수지로, 비스페놀 A형의 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지를 포함시, 방식코팅층의 내구성 등의 기계적 강도 및 기재와의 부착성이 우수할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 비스페놀 A 폴리프로필렌 옥시드 디글리시딜 에테르, 비스페놀 A 에틸렌 옥시드 디글리시딜 에테르, 수소첨가 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 수소첨가 비스페놀 A 프로필렌 옥시드 디글리시딜 에테르 등의 비스페놀 A형 디글리시딜 에테르 등을 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 노볼락 에폭시 수지는 페놀노볼락형 에폭시 수지 및 크레졸노볼락형 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다.
아크릴계 수지
상기 아크릴계 수지는 본 발명의 방식코팅층의 가교밀도를 향상시키며, 내수성, 방식성 및 내식성을 향상시키는 목적으로 포함된다. 상기 아크릴계 수지는, 아크릴계 단량체를 공지된 방법으로 중합하여 제조할 수 있다.
예를 들면 상기 아크릴계 수지는, 아크릴계 단량체를 유기용제에 투입하고, 중합개시제를 첨가하여, 2~5시간 동안 중합 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 아크릴계 단량체로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 매크로 니트릴, 메타크로 니트릴,사이클로헥실 메타크릴레이트, 아크릴산, 타크릴산, 하이드록실 메타크릴레이트, 하이드록실 에틸 아크릴레이트,하이드록실 프로필 메타크릴레이트 및 하이드록실 프로필 아크릴레이트 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 유기용제는 n-헵탄, 톨루엔, 크실렌, 석유계 화합물 및 n-헥산 등의 비극성 용제, 에틸 아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 디베이직 에스테르, 3-메톡시 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기의 중합반응을 수행하기 위해서는 중합개시제가 사용되는데, 중합개시제로는 아조비스 이소부틸로니트릴, 벤조일 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸 퍼벤조에이트, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, p-메탄 하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 라우로일 퍼옥사이드, 디이소프로필 퍼옥시디카보네이트, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 디-2-에틸헥실 퍼옥시디카보네이트, t-부틸 퍼옥시아세테이트, t-부틸 퍼옥시피바레이트, t-부틸 퍼옥시아세테이트, 큐밀 퍼옥시네오디카보네이트, t-부틸 퍼옥실 2-에틸 헥사노에이트 및 t-부틸 퍼옥시벤조에이트 중 하나 이상 사용할 수 있다.
일 구체예에서 상기 아크릴계 수지는 중량평균분자량(Mw)이 3,000 내지 80,000 g/mol일 수 있다. 상기 중량평균분자량 조건에서 내식성, 내구성 및 내화학성이 우수할 수 있다. 일 구체예에서 상기 아크릴계 수지의 산가는, 40~60mgKOH/g일 수 있다. 상기 산가 범위에서 본 발명의 내화학성 및 혼합성이 우수할 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 10~50 중량부 포함된다. 상기 아크릴계 수지를 10 중량부 미만으로 포함시 본 발명의 내수성 및 내식성이 저하되며, 상기 아크릴계 수지를 50 중량부를 초과하여 포함시 상용성 및 혼합성이 저하되어, 방식코팅층의 내구성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다. 예를 들면 15~35 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 20~30 중량부 포함될 수 있다.
일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 상기 에폭시 수지 및 아크릴계 수지를 6:1~3:1 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비로 포함시 본 발명의 혼합성이 우수하면서, 상기 방식코팅층의 내구성 등의 기계적 강도와, 내화학성 및 방식성이 우수할 수 있다.
경화제
상기 경화제는 아민계 경화제 및 카르복실산계 경화제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 아민계 경화제로는 폴리아민계 경화제, 폴리아미드계 경화제 및 변성 폴리아미드계 경화제 등을 들 수 있다.
예를 들면 상기 폴리아민계 경화제로는 알킬렌폴리아민 및 폴리알킬렌폴리아민 등을 들 수 있다. 상기 알킬렌폴리아민은 화학식：H2N-R-NH2로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 상기 식에 있어서 R은 탄소수 1~30의 2가의 탄화수소기이고, 분기를 가질 수 있다. 구체예에서 메틸렌디아민, 에틸렌디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 2-메틸펜타메틸렌디아민 및 트리메틸헥사메틸렌디아민 등을 들 수 있다.
상기 폴리알킬렌폴리아민은 화학식：H2N-(CnH2mNH)nH로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 상기 화학식에서, 상기 m은 1~10의 정수이고, n은 2~10의 정수이다. 구체예에서 디에틸렌트리아민, 디프로필렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 트리프로필렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 테트라프로필렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 노나에틸렌데카민 등을 들 수 있다.
구체예에서 상기 경화제는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5~25 중량부 포함된다. 상기 경화제를 5 중량부 미만으로 포함시, 상기 에폭시 수지의 경화가 용이하게 이루어지지 않아 방식코팅층의 기계적 물성이 저하되며, 25 중량부를 초과하여 포함시, 본 발명의 방식코팅층의 기재와의 부착성과, 내구성 등의 기계적 물성이 오히려 저하될 수 있다. 예를 들면 10~20 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 15~20 중량부 포함될 수 있다.
실란커플링제
상기 실란커플링제는 본 발명의 에폭시 수지 등의 수지 성분과, 금속혼합물 및 기능성 성분 등의 성분을 배합시, 혼합성 및 기재와의 부착성을 증진시키는 목적으로 포함된다.
일 구체예에서 상기 실란커플링제로는 에폭시 함유 실란, 아민기 함유 실란, 및 머캅토 함유 실란 등을 사용할 수 있다. 에폭시 함유 실란으로는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, γ-글리시독시트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리에톡시실란 등을 포함할 수 있다. 상기 아민기 함유 실란으로는 N-2-(아미노에틸)-3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등을 사용할 수 있다. 상기 머캅토 함유 실란으로는 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란 및 3-머캅토프로필트리에톡시실란 등을 포함할 수 있다.
상기 실란커플링제는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 3~20 중량부 포함된다. 상기 실란커플링제를 3 중량부 미만으로 포함시 기재와의 밀착성이 저하되고, 상기 방식도료 조성물의 상용성 및 혼합성이 저하되어 내구성 등 기계적 강도가 저하되며, 20 중량부를 초과하여 포함시 상기 방식도료조성물의 방식성 및 내구성이 저하될 수 있다. 예를 들면 5~15 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 5~10 중량부 포함될 수 있다.
금속혼합물
상기 금속혼합물은 본 발명의 방식성 및 항균성을 확보하기 위한 목적으로 포함된다. 상기 금속혼합물은 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 나노실버(nanosilver)를 포함한다.
상기 알루미늄 및 아연은 자기희생에 의한 양극작용으로, 철 소재보다 먼저 부식되어 철 등 금속 기재의 부식을 방지하는 역할을 하며, 상기 나노실버는 본 발명의 방식성 및 항균성을 확보하기 위한 목적으로 포함된다. 상기 나노실버는 0.1~500nm 크기의 실버 입자를 사용할 수 있다. 구체예에서 상기 알루미늄 및 아연은 10~200㎛ 크기로 사용할 수 있다. 한편, 상기 “크기”는, 상기 알루미늄, 아연 및 나노실버의 최대 길이인 것으로 정의하도록 한다.
구체예에서 상기 금속혼합물은 상기 알루미늄, 아연 및 나노실버를 10~20:10~50:1 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비로 포함시, 상기 방식도료 조성물의 저장 안정성, 작업성, 방청성 및 부착성이 모두 우수할 수 있다.
상기 금속혼합물은 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 5~40 중량부 포함된다. 상기 금속혼합물을 5 중량부 미만으로 포함시 내식성 및 방식성을 확보하기 어려우며, 40 중량부를 초과하여 포함시 상기 방식코팅층의 내구성 등의 기계적 강도가 저하되며, 저장 안정성 및 작업성이 저하될 수 있다. 예를 들면 10~35 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 10~20 중량부 포함될 수 있다.
기능성 성분
상기 기능성 성분은 본 발명의 방식성, 내수성 및 내스크래치성을 향상시키기 위한 목적으로 포함된다. 구체예에서 상기 기능성 성분은 산화세륨(CeO2), 탄화규소(SiC) 및 산화몰리브덴(MoO3)을 포함한다.
예를 들면 상기 기능성 성분은 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 1:1~5:2~10 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비로 포함시 상기 기능성 성분 사이에 예측할 수 없는 상승 효과가 나타나 상기 방식코팅층과 기재 사이의 부착성이 우수하면서, 내스크래치성, 내화학성, 내수성 및 방식성이 우수할 수 있다.
구체예에서 상기 기능성 성분의 크기는 0.1~200㎛일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 혼합성이 우수하며, 방식성 및 내스크래치성이 우수할 수 있다.
상기 기능성 성분은 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 1~15 중량부 포함된다. 상기 기능성 성분을 1 중량부 미만으로 포함시 방식코팅층과 기재 사이의 부착성이 저하되며, 15 중량부를 초과하여 포함시 방식코팅층의 혼합성 및 상용성이 저하되며, 기계적 물성이 저하될 수 있다. 예를 들면 2~10 중량부 포함될 수 있다. 다른 예를 들면 3~8 중량부 포함될 수 있다.
상기 방식도료 조성물은 상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~10:1 중량비로 포함한다. 상기 금속혼합물이 상기 기능성 성분에 대하여, 2:1 중량비 미만으로 포함시, 상기 방식도료 조성물의 내식성 및 내구성이 저하되며, 상기 금속혼합물이 상기 기능성 성분에 대하여, 10:1 중량비를 초과하여 포함시 상기 방식도료의 기재와의 부착성이 저하되고, 내화학성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다. 예를 들면 2:1~5:1 일 수 있다.
용제
일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 물은 상기 방식도료 조성물의 성형성 및 혼합성을 확보하기 위해 더 포함될 수 있다. 예를 들면 상기 용제는 알코올계 용제, 방향족 및 탄화수소계 용제, 염화탄화수소계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 및 케톤계 용제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 알코올계 용제는 부틸 알코올, 에틸 알코올, 메틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올 및 터셔리부틸 알코올 등을 포함할 수 있다. 상기 방향족 및 탄화수소계 용제는 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 등을 포함할 수 있다. 상기 염화탄화수소계 용제는 클로로벤젠, 클로로포름, 메틸렌클로라이드 및 테트라클로로에틸렌 등을 포함할 수 있다. 상기 에스테르계 용제는 부틸아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 메틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 셀로솔브아세테이트, 노말프로필아세테이트 및 카비톨아세테이트 등을 포함할 수 있다. 상기 에테르계 용제는 이소프로필에테르를 포함할 수 있다. 상기 케톤계 용제는 아세톤, 사이클로헥사논, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸프로필케톤 및 메틸아밀케톤 등을 포함할 수 있다.
상기 용제는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 20~300 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량으로 포함시 혼합성 및 작업성이 우수할 수 있다.
폴리에스테르 수지
일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 폴리에스테르 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지를 포함시, 상기 방식코팅층과 기재와의 부착성 및 내구성이 더욱 향상될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지는 글리콜 및 산을 탈수 축합 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 중 글리콜 성분으로서는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 네오펜틸 글리콜, 메틸프로판디올, 사이클로헥산디메탄올 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 폴리에스테르 수지 중 에스테르 결합 및 친수성 성분을 그래프트화 시킬 산성분으로서는 아디프산, 이소프탈산, 이소프탈릭산, 아젤라익산, 세바스산, 테레프탈산, 프탈릭 언하이드라이드, 트리멜리틱 언하이드라이드, 헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드, 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
일 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지는 수평균 분자량이 2000~8000g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 혼합성 및 기재와의 부착성이 우수할 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지는 산가가 10~50 mgKOH/g일 수 있다. 상기 조건에서 내약품성, 혼합성 및 기재와의 부착성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 폴리에스테르 수지는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 15~65 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량범위로 포함시, 본 발명의 부착성 및 내구성이 더욱 우수할 수 있다.
첨가제
본 발명의 다른 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 일 구체예에서 상기 첨가제는 분산제, 요변제, 경화촉진제, 가소제, 소포제, 증점제, 침강방지제, 산화방지제, 광안정제, 습윤제, 중합제 및 안료 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
일 구체예에서 상기 첨가제는 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1~20 중량부 더 포함될 수 있다.
방식도료 조성물을 이용한 방식코팅층 형성 방법
본 발명의 다른 관점은 상기 방식도료 조성물을 이용한 방식코팅층 형성 방법에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 방식코팅층 형성방법을 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 방식코팅층 형성방법은 (S10) 프라이머층 형성제 도장단계; (S20) 프라이머층 형성단계; (S30) 방식도료조성물 도장단계; 및 (S40) 방식코팅층 형성단계;를 포함한다.
일 구체예에서 상기 방식코팅층의 두께는 0.01~5mm일 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명 방식코팅층의 기계적 강도, 부착성, 내구성 및 방식성이 우수할 수 있다.
일 구체예에서 상기 방식코팅층 형성방법은, (S10) 산화아연 및 산화철 중 하나 이상; 에폭시수지; 실리카; 메틸에틸케톤 및 톨루엔을 포함하는 프라이머층 형성제를 비철금속 구조물 또는 철제 구조물 표면에 도장하는 단계; (S20) 상기 프라이머층 형성제를 20~50℃에서 6~12시간 동한 경화시켜, 프라이머층을 형성하는 단계; (S30) 상기 경화되어 형성된 프라이머층 표면에 에폭시 수지 100 중량부; 아크릴계 수지 10~50 중량부; 경화제 5~25 중량부; 실란 커플링제 3~20 중량부; 알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~40 중량부; 및 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함하며, 상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~10:1 중량비로 포함하는 방식도료 조성물을 도장하는 단계; 및 (S40) 상기 도장된 방식도료 조성물을 20~40℃에서 3~15시간 동안 경화시켜, 방식코팅층 형성하는 단계;를 포함한다.
일 구체예에서 상기 방식코팅층 형성시, 상기 방식도료 조성물의 도장 및 경화 공정은 2회 내지 4회 반복하여 형성될 수 있다.
일 구체예에서 상기 프라이머층 형성제 및 방식도료 조성물은, 각각 0.15~0.5kg/㎡을 사용하여 도장할 수 있다. 상기 사용량 조건에서 본 발명의 우수한 내구성, 내수성, 내열성 및 기계적 강도를 확보할 수 있다.
일 구체예에서 상기 방식도료 조성물은 딥-스핀(DIP-SPIN), 딥-드레인(DIP-DRAIN) 및 스프레이(SPRAY) 등의 방법으로 상기 기재 표면에 도포될 수 있다.
일 구체예에서 상기 프라이머층 형성제 및 상기 방식도료 조성물의 도장은 각각 0.015~0.020mm 구경의 분사기를 사용하여, 2000PSI 내지 3000PSI의 압력으로 분사하는 방식으로 이루어질 수 있다.
방식도료 조성물을 이용하여 형성된 방식코팅층을 포함하는 성형품
본 발명의 또 다른 관점은 상기 방식도료 조성물을 이용하여 형성된 방식코팅층을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 방식코팅층을 포함하는 성형품을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면 상기 성형품은 기재(10); 및 상기 기재의 적어도 일면에 형성되는 방식코팅층(30);을 포함하며, 방식코팅층(30)은 상기 기재의 적어도 일면에 전술한 방식도료 조성물을 도포 및 건조하여 형성된다.
일 구체예에서 상기 기재(10)는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 비철금속 및 철제 구조물일 수 있다.
일 구체예에서 상기 기재(10)와 방식코팅층(30) 사이에는 프라이머층(20)이 더 형성될 수 있다. 상기 프라이머층(20)은, 상기 기재의 적어도 일면에 산화아연, 에폭시 수지, 실리카 및 용제를 포함하는 프라이머용 조성물을 도포 및 경화하여 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방식도료 조성물은 자동차, 전기 전자, 건설, 선박 등의 금속 구조물의 방식 코팅층 형성에 사용될 수 있다. 특히 자동차 차체, 자동차 내부 부품, 교량 및 그 구조물, 선박의 내/외장재, 가로등, 스틸하우스, 강관, 주철관, 철 구조물, 가전제품 부품 소재, 파이프 등 배관 시설의 방식성 확보를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 방식도료 조성물은 방식성, 내화학성 및 기재와의 부착성이 우수하고, 조성물의 상온 저장 안정성 및 작업성이 우수하고, 상기 방식도료조성물을 이용하여 형성되는 방식코팅층은 내수성, 내스크래치성, 내화학성, 내열성, 및 강성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
실시예 및 비교예에 사용된 성분은 하기와 같다.
(A) 에폭시 수지: 중량평균 분자량: 15,000~35,000g/mol이며, 에폭시 당량이 150g/eq인 비스페놀 A형 에폭시수지를 사용하였다.
(B) 아크릴계 수지: 중량평균 분자량: 30,000g/mol이며, 산가 40~60mgKOH/g인 아크릴계 수지를 사용하였다.
(C) 폴리에스테르 수지: 산가 5~20mgKOH/g, 수평균 분자량 2,500g/mol인 폴리에스테르 수지를 사용하였다.
(D) 아민계 경화제: 트리메틸헥사메틸렌디아민을 사용하였다.
(E) 실란 커플링제: γ-글리시독시프로필트리메톡시실란을 사용하였다.
(F) 금속혼합물
(F1) 평균 크기가 50㎛인 알루미늄(Al)을 사용하였다. (F2) 평균 크기가 100㎛인 아연(Zn)을 사용하였다. (F3) 평균 크기가 150nm인 나노실버(nanosilver)를 사용하였다.
(G) 기능성 성분
(G1) 산화세륨(CeO2)을 사용하였다. (G2) 탄화규소(SiC)를 사용하였다. (G3) 산화몰리브덴(MoO3)을 사용하였다.
(H) 용제: 톨루엔 및 메틸에틸케톤을 사용하였다.
실시예 1~3 및 비교예 1~5
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량을 포함하는 방식도료 조성물을 제조하였다.
Figure 112018023323400-pat00001
방식코팅층 형성
산화아연 및 산화철 중 하나 이상; 에폭시수지; 실리카; 메틸에틸케톤 및 톨루엔을 포함하는 프라이머층 형성제를 철제 구조물 표면에 도장하고, 상온에서 10시간 동안 경화하여 프라이머층을 형성하였다. 상기 프라이머층 표면에, 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 방식도료 조성물을 도장한 다음, 상온에서 15시간 동안 경화하는 공정을 4회 반복하여 두께 0.05mm의 방식코팅층을 형성하였다. 그 다음에, 상기 실시예 및 비교예 방식코팅층에 대하여 하기와 같은 물성평가를 실시하여 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.
(1) 방식성 시험(염수분무 폭로시험): 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 시편을 KS D 9502에 따라 5 중량% 농도의 NaCl 수용액이 35℃로 분사되는 솔트스프레이에 넣어 폭로시켜 1,000 시간 경과 후의 도막 상태를 조사하여, 발청 여부를 평가하였다.
(2) 접착성 및 층간밀착성 시험: ASTM D 3359 시험 방법에 따라, 상기 실시예 및 비교예 시편 표면에 칼로 흠집을 내고, 흡집이 난 부위가 고르게 부착되도록 셀로판 테이프를 밀착시킨 다음, 상기 셀로판 테이프를 박리시켜 흠집이 생긴 부위의 도막박리 상태를 육안으로 비교하여 5B 내지 0B로 구분하여 평가하였다. 이때, 상기 5B는 박리가 전혀 없는 상태를 나타내고 0B는 완전히 박리된 상태를 나타낸다.
(3) 내수성 시험: 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 시편을 청수에 1,000 시간 동안 침지한 다음, 발청, 부풀음 및 박리 등을 육안으로 관찰하여, ◎: 매우 우수, ○: 양호, △: 보통, 및 X: 불량의 4 단계로 구분하여 판정하였다.
(4) 내약품성 시험: 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 시편을, KS ISO 2812 규격에 의거하여 시험하였다. 내산성 시험의 경우 10% 황산 용액에 시편을 108 시간 동안 침지하였고, 내알칼리 시험은 10% 수산화나트륨 용액에 시편을 108 시간 동안 침지한 다음, 방식코팅층의 발청, 부풀음 및 박리 등을 육안으로 관찰하여, 이상 없음(◎), 발청, 부풀음 및 박리 발생(X)로 구분하여 판정하였다.
(5) 내열성(내열변색성) 시험: 내열변색성 시험은 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5의 시편을 적외선 노에서 500℃에서 30초간 유지하여 방식코팅층의 변색 여부를 육안으로 관찰하였으며, 변색 없음(◎), 매우 미세한 변색(○), 약간 변색(△), 완전 변색(X)으로 구분하여 판정하였다.
Figure 112018023323400-pat00002
Figure 112018023323400-pat00003
상기 표 2 및 표 3의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예 1~3의 경우, 염수 분무 시험 1000 시간 이상 기준을 통과하여 방식성이 우수하였으며, 기재와의 부착성이 우수하였고, 접착성, 내약품성 및 내열성이 우수하였음을 알 수 있었다.
반면, 본 발명의 아크릴계 수지와 기능성 성분 중 산화세륨 및 산화몰리브덴을 미포함하는 비교예 1의 경우, 실시예 1~3에 비해 방식 특성이 저하되고, 기재와의 부착성, 내수성 및 내열성이 저하되었으며, 본 발명의 금속혼합물을 일부 미적용한 비교예 2의 경우, 방식 특성이 저하되었으며, 본 발명의 경화제를 초과 적용한 비교예 3의 경우, 기재와의 부착성과, 내약품성 및 내열성이 저하되었으며, 본 발명의 금속혼합물 및 기능성 성분을 벗어난 비교예 4 및 비교예 5의 경우, 기재와의 부착성이 현저히 저하되거나, 내수성 및 내열성이 저하됨을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 기재 20: 프라이머층
30: 방식코팅층 100: 성형품

Claims (7)

  1. 에폭시 수지 100 중량부;
    아크릴계 수지 10~50 중량부;
    폴리에스테르 수지 15~65 중량부;
    경화제 5~25 중량부;
    실란 커플링제 3~20 중량부;
    알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~40 중량부; 및
    산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함하며,
    상기 기능성 성분은 상기 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 1:1~5:2~10 중량비로 포함하며,
    상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~5:1 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 방식도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시수지는 비스페놀형 에폭시수지, 노볼락 에폭시수지, 다이머 지방산(Dimer Fatty Acid) 변성타입 에폭시수지 및 지방족 에폭시수지 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 방식도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 경화제는 아민계 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방식도료 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 및 아크릴계 수지를 6:1~3:1 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 방식도료 조성물.
  6. 삭제
  7. 산화아연 및 산화철 중 하나 이상; 에폭시수지; 실리카; 메틸에틸케톤 및 톨루엔을 포함하는 프라이머층 형성제를 비철금속 구조물 또는 철제 구조물 표면에 도장하는 단계;
    상기 프라이머층 형성제를 20~50℃에서 6~12시간 동한 경화시켜, 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 경화되어 형성된 프라이머층 표면에 에폭시 수지 100 중량부; 아크릴계 수지 10~50 중량부; 폴리에스테르 수지 15~65 중량부; 경화제 5~25 중량부; 실란 커플링제 3~20 중량부; 알루미늄, 아연 및 나노실버를 포함하는 금속혼합물 5~40 중량부; 및 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 포함하는 기능성 성분 1~15 중량부;를 포함하며, 상기 기능성 성분은 상기 산화세륨, 탄화규소 및 산화몰리브덴을 1:1~5:2~10 중량비로 포함하며, 상기 금속혼합물 및 기능성 성분을 2:1~5:1 중량비로 포함하는 방식도료 조성물을 도장하는 단계; 및
    상기 도장된 방식도료 조성물을 20~40℃에서 3~15시간 동안 경화시켜, 방식코팅층 형성하는 단계;를 포함하는 방식코팅층의 형성방법.
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