KR101942490B1 - 락카 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

락카 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101942490B1
KR101942490B1 KR1020180110830A KR20180110830A KR101942490B1 KR 101942490 B1 KR101942490 B1 KR 101942490B1 KR 1020180110830 A KR1020180110830 A KR 1020180110830A KR 20180110830 A KR20180110830 A KR 20180110830A KR 101942490 B1 KR101942490 B1 KR 101942490B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solvent
weight
modified alkyd
fatty acid
resin
Prior art date
Application number
KR1020180110830A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101942490B9 (ko
Inventor
노기영
Original Assignee
(주)부영산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66281458&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101942490(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by (주)부영산업 filed Critical (주)부영산업
Priority to KR1020180110830A priority Critical patent/KR101942490B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101942490B1 publication Critical patent/KR101942490B1/ko
Publication of KR101942490B9 publication Critical patent/KR101942490B9/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D167/00—Coating compositions based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D167/08—Polyesters modified with higher fatty oils or their acids, or with natural resins or resin acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/80—Processes for incorporating ingredients

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은 변성 알키드 아크릴 수지, 디메틸 카보네이트 및 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함하는 락카 조성물에 관한 것으로써, 락카 조성물의 용제로써 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound: VOC) 규제 면제 물질인 디메틸 카보네이트를 포함하고, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함하여 친환경적이고, 저온에서도 락카의 동결 및 도막의 품질 저하 문제가 발생하지 않으며, 우수한 성능을 갖는 락카 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

락카 조성물 및 이의 제조방법 {Lacquer composition and a method thereof}
본 발명은 건축물, 가구, 전선 등의 물체의 표면에 광택이 있는 피막을 형성하는 락카 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 락카 조성물의 용제로써 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound: VOC) 규제 면제 물질인 친환경 용제를 포함하여 친환경적인 동시에 우수한 품질의 도막을 형성할 수 있는 락카 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
락카는 건축물, 가구, 전선 등의 물체 표면에 칠해져 고체막을 형성함으로써 물체의 표면에 방오, 방청, 방염, 방수성 등의 기능과 광택 및 컬러로 인한 심미성을 부여하기 위하여 사용되는 것으로, 일반적으로 용매에 수지를 희석하여 제조되며, 여기에 사용되는 수지와 용매의 종류는 매우 다양하다.
수지로는 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 폴리 에틸렌 수지 및 폴리 아미드 이미드 수지 등의 열가소성 수지와 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리 설폰 수지 및 페놀 수지 등의 열경화성 수지를 모두 사용할 수 있다.
이때, 폴리 에틸렌과 같은 열가수성 수지는 다양한 용매에 용해가 가능하여 뛰어난 가공성을 갖는 반면, 용매가 휘발된 후 기질의 표면에서 상대적으로 낮은 물성을 나타내 도료로서의 성능이 저하되는 문제가 있고, 폴리 설폰 수지는 용매가 휘발된 후 우수한 물성을 가지는 반면 용해력이 높은 고성능 용매에서만 용해되므로 폴리 설폰 수지를 용해하기 위해 사용되는 용매의 종류에 제한이 있다.
한편, 용매로는 지방족 탄화수소계 용매, 방향족 탄화수소계 용매, 에스테르계 용매 또는 케톤계 용매 등 다양한 용매가 사용될 수 있으며, 주로 톨루엔 및 자일렌 등이 사용된다.
그러나 상술한 용매를 포함한 대부분의 용매는 휘발성으로, 휘발되는 과정에서 인체에 유해한 휘발성 유기 화합물을 방출하여 작업 환경의 악화 및 새집증후군과 같은 문제를 유발할 수 있다.
이러한 문제를 포함하여, 전세계적으로 이루어지고 있는 환경 유해 물질 규제 강화에 따라 도료 산업에서도 환경 규제에 대응하기 위한 도료의 연구 개발이 이루어지고 있으나, 친환경적이며 동시에 도료로서 요구되는 물성을 모두 갖춘 락카 제품의 개발은 아직 이루어지지 않고 있다.
국내 등록특허 제0918097호는 전선의 절연용 락카로 디메틸 테레프탈레이트와 트리스-2-히드록시 에틸 이소시아누레이트의 반응으로 제조된 폴리에스테르 락카를 제시하고 있는데, 종래의 에나멜 락카와 달리 방향족 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이나, 전선 피복 외의 범용적인 도료로 사용되기에는 적합하지 않은 물성을 갖는다.
국내 공개특허 제2017-0089186호는 무용제형 알키드 수지에 관한 것으로, 불포화 지방산, 다가산 및 다가알콜을 축합반응하고, 선택적으로 이소시아네이트 또는 아크릴 단량체를 부가 반응하여 제조된 무용제형 알키드 수지 또는 변성 알키드 수지에 계면활성제와 물을 부가하여 에멀젼화 한 도료를 제시하고 있으며, 용제를 사용하지 않아 도료 건조시 용매가 휘발되는 과정에서 발생되는 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound: VOC) 등의 유해 물질로부터 자유롭다는 장점이 있으나, 상술한 도료만으로는 적합한 물성을 얻기 힘들고, 가공성이 저하되는 문제가 있다.
기존 선행기술문헌에서 나타나듯이 친환경적 락카를 제조하기 위해 다양한 시도들이 이루어져 왔으나, 락카로서의 물성, 가공성 및 저독성의 특성을 모두 만족하는 락카 조성물은 아직 개발되지 않고 있다.
등록특허 제10-0918097호(2009.09.11등록) 공개특허 제10-2017-0089186호(2017.08.03공개)
본 발명에서는 변성 알키드 아크릴 수지와 용제로써 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound: VOC) 규제 면제 물질인 디메틸 카보네이트를 포함하여 친환경적이며, 우수한 품질의 도막을 형성할 수 있는 락카 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제, 또는 부틸 아세테이트와 아세톤의 혼합 용제를 함께 사용함으로써 디메틸 카보네이트로 인한 저온에서의 저장성과 도막 불량 문제를 해소할 수 있는 락카 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태는, 수지와 용제를 포함하는 락카 조성물에 관한 것으로, 상기 락카 조성물은 수지로 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%를 포함하고, 상기 용제는, 제1 용제로 디메틸 카보네이트 9~76 중량%와 제2 용제 5~64 중량%를 포함한다.
상기 제2 용제는, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함할 수 있다.
또는, 상기 제2 용제는, 부틸 아세테이트 3~23 중량%와 아세톤 2~15 중량%를 포함할 수 있다.
상기 변성 알키드 아크릴 수지는, 변성 알키드 수지;와 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 반응시킴으로써 얻어진 것일 수 있다.
상기 변성 알키드 수지는, 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산; 무수프탈산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올;의 반응을 통해 얻어질 수 있다.
상기 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제는, 메틸 사이클로헥산, 메틸 헥산, 디메틸 사이클로펜탄 및 헵탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태는, 락카 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산; 무수프탈산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린, 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올;을 반응시켜 변성 알키드 수지를 제조하는 제1 단계, 상기 변성 알키드 수지;와 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 반응시켜 변성 알키드 아크릴 수지를 제조하는 제2 단계, 및 변성 알키드 아크릴 수지와 용제를 혼합하는 제3 단계;를 포함하고, 상기 제3 단계를 통해 얻어진 락카 조성물은, 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%를 포함하고, 제1 용제인 디메틸 카보네이트 9~76 중량% 및 제2 용제 5~64 중량%를 포함하며, 상기 제2 용제는, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제, 부틸 아세테이트 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.
상기 제1 단계는, 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산 100 중량부에 대하여, 무수프탈산 4~71 중량부, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올 35~52 중량부를 혼합한 후, 200~220℃의 온도 범위로 승온하는 변성 알키드 수지 제조 단계; 온도를 100℃ 이하로 냉각하는 냉각 단계; 및 용제를 투입하는 희석 단계;를 포함하고, 상기 제2 단계는, 상기 제1단계에서 얻어진 변성 알키드 수지에 용제를 혼합하고 85~95℃의 온도 범위로 승온하는 승온 단계; 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 혼합하여 상기 변성 알키드 수지와 반응시키는 반응 단계; 및 용제를 투입한 뒤 일정 시간 유지하는 단계;를 포함하며, 상기 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제는, 메틸 사이클로헥산, 메틸 헥산, 디메틸 사이클로펜탄 및 헵탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 변성 알키드 아크릴 수지를 포함하는 락카 조성물을 제공함으로써 방오, 방청, 방염 및 방수성이 우수하고, 광택 및 컬러감이 뛰어난 락카 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 락카 조성물의 용제로써 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound: VOC) 규제에서 면제된 친환경 용제인 디메틸 카보네이트를 사용함으로써 작업자의 위생보건을 개선할 수 있다.
뿐만 아니라, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제, 또는 부틸 아세테이트와 아세톤의 혼합 용제를 디메틸 카보네이트와 함께 사용함으로써 디메틸 카보네이트로부터 기인하는 저장 안정성 및 저온 안정성 저하 문제가 해소될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)% 를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 락카 조성물 및 이의 제조방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 락카는 바니쉬와 동일한 것으로, 본 명세서 전체에서 락카로 명명된 구성은 락카 혹은 바니쉬를 의미한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 락카 조성물은, 수지와 용제를 포함한다. 이때, 수지로써 변성 알키드 아크릴 수지가 포함되고, 용제로써 제1 용제인 디메틸 카보네이트와 제2 용제가 포함되며, 상기 제2 용제는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함하거나, 또는 부틸 아세테이트와 아세톤이 포함된 혼합 용제일 수 있다.
상기 변성 알키드 아크릴 수지는 락카 조성물이 건축물, 가구, 전선 등의 물체 표면에 도포되어, 물체의 표면에 방오, 방청, 방염, 방수성 등의 기능과 광택 및 컬러로 인한 심미성을 부여하는 물질로서, 전체 친환경 락카 조성물에 대하여 18~53 중량%의 조성 범위로 포함될 수 있다.
변성 알키드 아크릴 수지가 18 중량% 미만으로 사용될 경우 락카 조성물에 충분한 물성을 부여하지 못해 락카 조성물의 부착성과 내식성이 현저히 저하될 수 있고, 53 중량%를 초과하여 사용될 경우 과도한 점도의 증가로 인해 작업성의 저하를 야기할 뿐만 아니라, 락카가 도표된 표면에 굴곡 및 요철이 형성되어 표면 평활성 및 심미성을 저하시키므로 상기 조성 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 변성 알키드 아크릴 수지는 변성 알키드 수지와 단량체와의 반응을 통해 얻어질 수 있다.
이때, 상기 변성 알키드 수지는 다가알코올과 다가산의 축합 반응으로 형성되는 고분자 물질인 알키드 수지를 베이스로 하여, 이를 유지 또는 지방산으로 변성시킴으로써 얻어질 수 있다.
알키드 수지의 원료인 다가산은 한 분자 내에 염기를 중화할 수 있는 수소 원자를 두 개 이상 함유하고 있는 산으로서, 예를 들어, 무수프탈산, 테트라하이드로 무수프탈산, 헥사하이드로 무수프탈산, 무수이타콘산, 3-메틸-테트라하이드로 무수프탈산, 4-메틸-헥사 하이드로 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수숙신산 및 무 말레산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 다가산이 사용될 수 있다.
알키드 수지의 또 다른 원료인 다가알코올은 한 분자 내에 하이드록시기를 2개 이상 갖는 알코올로서, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 이소펜틸디올, 펜틸렌글리콜, 1,2-헥산디올, 헥실렌글리콜, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택는 하나 이상의 다가알코올이 사용될 수 있다.
한편, 알키드 수지의 변성을 유도하는 유지 또는 지방산으로는, 예를 들어, 수베린지방산, 큐틴지방산, 대두지방산, 미강유지방산, 유채씨지방산, 해바라기유 지방산, 홍화유지방산, 마실유지방산, 면실유지방산, 톨유지방산, 올리브유지방산, 피마자유지방산, 탈수피마자유지방산, 린시드유지방산, 월넛유지방산, 아마인유지방산, 리놀레산 및 올레산 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 변성 알키드 수지는 다양한 원료의 조합으로 형성될 수 있으므로, 이들 원료의 종류 및 양을 조절함으로써 수지의 물성을 다양하게 변화시킬 수 있으며, 변성의 가능성이 크기 때문에 알키드 수지를 단독 사용하거나 다른 수지와 혼용하여 사용될 수 있다.
본 발명에서는, 다가산으로써 무수프탈산이 사용되고, 다가알코올로써 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이 사용되어 얻어진 알키드 수지가, 대두지방산, 미강유지방산 또는 탈수피마자유지방산으로 변성된 변성 알키드 수지를 사용한다.
보다 상세하게, 상기 변성 알키드 수지는, 대두지방산, 미강유지방산 또는 탈수피마자유지방산 100 중량부에 대하여, 무수프탈산 4~71 중량부, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올 35~52 중량부의 반응으로 제조된 것일 수 있다.
본 발명에서는 이와 같은 조성비로 제조된 변성 알키드 수지와 단량체와의 반응을 통해 얻어진 변성 알키드 아크릴 수지를 사용한다.
이러한 변성 알키드 아크릴 수지는, 상기 변성 알키드 수지 100 중량부에 대하여, 단량체 44~350 중량부가 반응하여 얻어진 것일 수 있다. 이와 같은 조성비로 제조된 변성 알키드 아크릴 수지를 포함하는 락카 조성물은, 락카 조성물로서 요구되는 표면 경도, 방오성, 방청성, 방염성, 방수성 및 광택성 등의 기능이 특히 더 뛰어날 뿐만 아니라, 경제적 측면에서도 유리한 장점이 있다.
변성 알키드 아크릴 수지를 얻기 위해 사용되는 단량체는 일반적으로 아크릴계 도료에 사용되는 성분이면 특별히 제한 없이 모두 사용 가능하다. 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸메타 아크릴레이트, 에틸메타 아크릴레이트, n-부틸메타 아크릴레이트, 이소부틸메타 아크릴레이트, n-헥실메타 아크릴레이트, 라우릴메타 아크릴레이트, 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레익산, 이타콘산, 2-하이드록시에틸메타 아크릴레이트, 하이드로프로필메타 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 아크릴 아마이드, n-메틸올라크릴 아마이드, 디아세톤아크릴 아마이드, 글리시딜메타 아크릴레이트 및 스티렌 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 스티렌, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 메틸메타 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체가 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 변성 알키드 아크릴 수지는 변성 알키드 수지와 단량체의 반응으로 제조되며, 반응시 개시제 및 첨가제 중 적어도 어느 하나 이상의 물질을 더 포함하여 제조될 수 있다.
상기 개시제는 변성 알키드 아크릴 수지의 합성 개시제로서, 변성 알키드 수지 100 중량부에 대하여, 2~43 중량부가 첨가될 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우, 즉 2 중량부 미만으로 첨가되는 경우 합성이 충분히 일어나지 않아 변성 알키드 아크릴 수지의 물성이 저하될 수 있고, 43 중량부를 초과하여 포함되는 경우 부반응을 유도해 오히려 변성 알키드 아크릴 수지의 변형을 일으킬 수 있으므로, 상기 범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다.
개시제로는 AIBN(Azo bis iso-butyro nitril), 벤조일 퍼옥사이드, 디터트부틸 퍼옥사이드 및 터트부틸 퍼벤조에이트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되어 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 특히 바람직하게는, 벤조일 퍼옥사이드가 사용될 수 있다.
상기 첨가제는 수지의 물성을 변화시키거나 추가적인 물성을 부여하기 위해 첨가될 수 있는데, 예를 들어, 가소제, 분산제, 소포제 또는 이 중 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
첨가제가 사용되는 경우, 첨가제의 바람직한 사용 범위는 변성 알키드 수지 100 중량부에 대하여, 5~30 중량부이며, 가소제로는 예를 들어, NEO-T(애경유화) 또는 ECO-DEHCH(한화케미칼)가, 소포제로는 예를 들어, Depol CFC-165A(청우씨에프씨) 또는 BYK-065(BYK)가 사용될 수 있으나, 이는 바람직한 예시로써 나열한 것일 뿐, 사용될 수 있는 가소제나 소포제의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 수지와 용제를 포함하는 락카 조성물은 수지로써 앞서 설명한 방법으로 얻어진 변성 알키드 아크릴 수지를 포함하고, 용제로써 제1 용제인 디메틸 카보네이트와 제2 용제를 포함한다. 이때, 상기 제2 용제는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함할 수 있고, 또는 부틸 아세테이트 및 아세톤을 포함하는 혼합 용제일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 락카 조성물은 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%, 제1 용제인 디메틸 카보네이트 9~76 중량% 및 제2 용제를 5~64 중량%를 포함한다.
상기 제2 용제는, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함할 수 있으며, 또는 부틸 아세테이트 3~23 중량% 및 아세톤 2~15 중량%를 포함하는 혼합 용제일 수 있다.
제1 용제인 디메틸 카보네이트는 환경부에서 고시한 휘발성 유기 화합물 (Volatile organic compound: VOC) 규제 면제 물질로서, 기존에 락카 조성물의 용제로 사용되던 톨루엔과 달리 휘발성 유기 화합물의 배출량이 적으므로, 디메틸 카보네이트를 사용함으로써 대기 오염 문제가 개선될 수 있으며, 락카 제품의 생산자 및 사용자의 보건 위생 수준이 개선될 수 있다.
또한, 디메틸 카보네이트는 인화점이 높아 화재의 위험이 없고, 자극적인 냄새를 유발하지 않으며, 용해도와 휘발성이 우수하며, 건조 시간이 짧아 작업성을 향상시킬 수 있다.
디메틸 카보네이트는 9~76 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 9 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 변성 알키드 아크릴 수지를 충분히 희석시킬 수 없어, 상대적으로 많은 양의 제2 용제를 사용해야 한다. 그러나, 이러한 경우에는 락카 조성물의 건조 속도가 불량해지는 문제가 있다.
반면에 76 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 락카 조성물의 초기 건조 단계에서의 급격한 휘발로 인한 요철과 백탁현상이 유발되어, 건조된 고체막의 기능과 심미성이 저하된다. 또한, 디메틸 카보네이트의 높은 어는점으로 인해 겨울철과 같은 저온 환경에서 작업할 때 휘발되지 못하고 오히려 동결되어 작업이 곤란한 문제가 있으며, 저온에서 형성된 도막의 물성이 급격히 불량해지는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 상온이나 고온 환경에서는 디메틸 카보네이트가 쉽게 증발하여 저장 안정성이 떨어지고, 변성 알키드 아크릴 수지와 용제의 비율이 쉽게 바뀌어 공정 신뢰도가 감소할 수 있으므로, 상기 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상술한 디메틸 카보네이트의 동결 및 저장 안정성 문제를 해소하고 공정 신뢰도를 향상시키기 위해 본 발명의 락카 조성물에는 제1 용제인 디메틸 카보네이트와 함께 제2 용제가 사용될 수 있다. 이때, 상기 제2 용제는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함하거나, 또는 부틸 아세테이트와 아세톤을 포함하는 혼합 용제일 수 있다.
제2 용제로써 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제가 사용되는 경우, 전체 락카 조성물 내에 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제가 5~64 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제는 약 -90℃의 어는점을 가져, 디메틸 카보네이트의 동결 문제를 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 디메틸 카보네이트보다 낮은 휘발 속도를 가지므로, 휘발로 인한 저장 안정성 문제가 개선될 수 있고, 도막 형성시 용제의 급격한 휘발로 인한 락카 도막 표면의 요철과 백탁 현상을 방지할 수 있다.
또한, 디메틸 카보네이트보다 낮은 점도를 가지므로, 락카 조성물의 점도를 낮춰 락카 조성물의 도포성을 향상시키고, 원하는 두께를 갖는 락카 도막의 형성을 가능하게 한다.
탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제가 5 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 디메틸 카보네이트로 인한 저온 환경에서의 동결 및 도막 불량 문제, 저장 안정성 저하 문제 및 급격한 휘발로 인한 표면 불량 문제를 해소하기 곤란할 수 있다. 반면, 64 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 락카 조성물의 점도가 과도하게 낮아져 기재에 도포했을 때 락카 조성물이 흘러내리는 문제가 발생할 수 있으며, 건조 시간의 과도한 증가로 인해 실질적으로 현장에서 사용이 불가능하므로, 상기 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 효과를 나타내는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제는 메틸 사이클로헥산 30~46 중량%, 메틸 헥산 31~47 중량%, 디메틸 사이클로펜탄 6~18 중량% 및 헵탄 1~5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 메틸 헥산은, 3-메틸 헥산과 2-메틸 헥산이 1:0.6 내지 1:1.2의 중량비로 혼합된 혼합물인 것이 바람직하고, 상기 디메틸 사이클로 펜탄은, 1,2-디메틸 사이클로펜탄과 1,3-디메틸 사이클로펜탄이 1:0.3 내지 1:3.5의 중량비로 혼합된 혼합물인 것이 바람직하며, 상기 헵탄은 n-헵탄인 것이 바람직하다.
한편, 디메틸 카보네이트로 인한 상술한 문제를 해소하기 위해 제2 용제로써 부틸 아세테이트와 아세톤이 포함된 혼합 용제가 사용되는 경우, 전체 락카 조성물 내에 부틸 아세테이트 3~23 중량% 및 아세톤 2~15 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
부틸 아세테이트와 아세톤은 디메틸 카보네이트와 함께 VOC 규제 면제 물질로 지정된 친환경 용제로, 본 발명의 용제로써 디메틸 카보네이트와 함께 사용되어, 디메틸 카보네이트로 인한 동결 및 저장 안정성 문제를 해소할 수 있다.
이때, 부틸 아세테이트만 사용하는 경우, 건조가 늦어지고, 유동성이 오래 유지되어 도막의 표면이 고르게 형성되지 않고 흘러내리는 현상이 발생한다. 흘러내린 도료는 반원상, 고드름상, 액상 등의 형태로 굳어지게 되는데, 이는 도막의 두께를 불균등하게 형성하는 요인으로, 결과적으로 이러한 도막 두께 불균등에 의해 도막의 물성이 저하되는 문제가 있다.
반면, 아세톤만 사용하는 경우, 용제의 증발 속도가 과도하게 빨라지게 되고, 용제의 휘발로 인해 대류 현상이 생기는 중에 수지의 경화가 이루어져 도막 표면에 오렌지 껍질과 같은 요철이 형성되는 문제가 있다.
또한, 아세톤의 용해력이 강하여, 건조 과정에서 도막 표면층과 내부층의 뒤틀림에 의해 도막 표면에 주름이 형성되는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해 상대적으로 용해력과 휘발성이 약한 부틸 아세테이트와 용해력과 휘발성이 강한 아세톤을 함께 사용함으로써 상술한 도막 불량 문제를 해소할 수 있다.
특히, 부틸 아세테이트가 3 중량% 미만으로 포함되거나, 아세톤이 15 중량%를 초과하여 사용되는 경우 앞서 설명한 것과 같이 과량의 아세톤에 의한 요철 및 주름이 형성되는 문제가 있고, 부틸 아세테이트가 23 중량%를 초과하여 포함되거나, 아세톤이 2 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 흐름 문제로 인해 도막 물성이 저하되므로, 상술한 함량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2 용제는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함할 수 있고, 또는 부틸 아세테이트와 아세톤을 모두 포함할 수 있으나, 제2 용제 내에 상술한 종류의 용제 외에, 불순물 수준 이상의 양으로 추가적인 용제가 더 포함될 수 있다. 이러한 추가적인 용제로 예를 들어, 알코올, 에틸 아세테이트 또는 자일렌 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 락카 조성물의 물성을 저해하지 않는 수준에서 그 종류와 양에 제한되지 않고 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는 락카 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 변성 알키드 수지를 제조하는 제1 단계, 제1 단계에서 제조된 변성 알키드 수지를 사용하여 변성 알키드 아크릴 수지를 제조하는 제2 단계; 및 제2 단계에서 얻어진 변성 알키드 아크릴 수지에 용제를 혼합하는 제3 단계;를 포함한다.
먼저, 제1 단계는, 무수프탈산; 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올을 혼합한 후, 교반하여 변성 알키드 수지를 제조하는 단계이다.
상기 제1 단계는, 무수프탈산; 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올을 혼합한 뒤, 200~220℃의 온도 범위로 승온하는 변성 알키드 수지 제조 단계, 온도를 100℃ 이하로 냉각하는 냉각 단계 및 용제를 혼합하는 희석 단계를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 변성 알키드 수지 제조 단계에서, 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산 100 중량부에 대하여, 무수프탈산 4~71 중량부, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올 35~52 중량부가 혼합될 수 있다. 이때 질소 블로잉을 통해 교반하는 동시에 200~220℃의 온도 범위로 승온하는 것이 바람직하고, 생성물인 변성 알키드 수지의 수율을 증가시키기 위해 온도를 일정하게 유지하며 환류시키는 것이 바람직하다.
이어서 온도를 일정하게 유지하며 자일렌을 투입하여 변성 알키드 수지 제조시 생성된 물을 제거하고, 반응이 종료되면 진공상태로 만듦으로써 자일렌을 일부 또는 전량 제거하는 단계를 추가로 더 포함할 수 있다. 반응 종료 시점은 변성 알키드 수지를 포함하는 조성물의 산가가 5~6의 범위에 있을 때로 판단할 수 있다.
이후 온도가 100℃ 이하로 될 때까지 냉각하고, 용제를 첨가함으로써 변성 알키드 수지를 희석하는 단계가 수행될 수 있으며, 희석된 변성 알키드 수지는 상온에서 가드너 점도 D~H를 가지는 것이 바람직하다.
각 단계에서 사용될 수 있는 용제는 디메틸 카보네이트, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제 또는 이 둘을 모두 포함하는 혼합물일 수 있다. 또는, 디메틸 카보네이트, 부틸 아세테이트 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
다음으로, 제2 단계는, 제1 단계를 통해 얻어진 변성 알키드 수지;와 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 반응시켜 변성 알키드 아크릴 수지를 제조하는 단계이다.
구체적으로, 상기 제2 단계는, 제1 단계에서 얻어진 변성 알키드 수지를 85~95℃의 온도 범위로 승온하는 승온 단계; 및 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체 및 메틸 메타 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체를 포함하는 반응 혼합물을 혼합하여 상기 변성 알키드 수지와 반응시키는 반응 단계; 및 용제를 더 혼합하여 희석시키는 희석 단계;를 포함할 수 있다.
상기 승온 단계에서, 변성 알키드 수지와 용제를 혼합하여 변성 알키드 수지의 유동성을 개선시킨 후 승온이 수행될 수 있으며, 이때 사용될 수 있는 용제는 디메틸 카보네이트 및 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 또는, 디메틸 카보네이트, 부틸 아세테이트 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 반응 단계는 상기 변성 알키드 수지(고형분) 100 중량부에 대하여, 상기 단량체 44~350 중량부가 혼합됨으로써 수행될 수 있으며, 구체적으로, 상기 단량체를 변성 알키드 수지에 2~5시간 동안 적하한 뒤 온도를 3~10℃ 더 승온하며 30분~2시간 동안 유지함으로써 수행되는 것이 바람직하다.
이때, 변성 알키드 수지에 적하되는 단량체에, 변성 알키드 수지(고형분) 100 중량부에 대하여, 2~43 중량부에 해당하는 양의 개시제가 균일하게 혼합되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 개시제로는 AIBN(Azo bis iso-butyro nitril), 벤조일 퍼옥사이드, 디터트 부틸 퍼옥사이드 및 터트 부틸 퍼벤조에이트로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 희석 단계는 용제를 더 혼합하여 희석시키는 단계로, 용제 혼합 후 일정 시간 유지함으로써 변성 알키드 아크릴 수지 합성 반응이 추가로 일어날 수 있다. 이때 사용될 수 있는 용제는 앞서 승온 단계에서 사용될 수 있는 용제와 동일하다.
희석 단계는, 용제 전량이 일시에 또는 2회 이상 나누어 첨가되어 수행될 수 있는데, 이때 용제는 개시제 및/또는 첨가제를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 다음과 같은 순서대로 수행될 수 있다.
첫째, 용제와 개시제가 균일하게 혼합된 혼합물을 첨가한 후 1~3시간 동안 유지한다. 이때 반응물들이 서로 엉기지 않고 균일하게 혼합되도록 상기 혼합물이 2회 이상, 바람직하게는 3~8회로 나뉘어 첨가되는 것이 바람직하다. 이때, 각 회차 사이에 충분한 반응이 이루어지도록 5~20분 동안 유지한다.
둘째, 개시제를 2회 이상, 바람직하게는 2~4회로 나누어 첨가하고, 각 혼합 회차 사이에 1~3시간 동안 유지 시간을 둔 뒤, 서서히 냉각하며 용제를 더 첨가한다.
셋째, 온도가 80℃ 이하로 떨어졌을 때 용제를 더 혼합하여 희석시킨다. 이때 변성 알키드 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 5~30 중량부가 더 혼합될 수 있다.
첨가제는 수지의 물성을 변화시키거나 추가적인 물성을 부여하기 위한 것으로, 앞서 언급한 첨가제들이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 락카의 성능을 향상시키기 위해 해당 기술 분야에서 사용되는 첨가제라면 어느 것이라도 사용 가능하다.
한편, 상기 제3 단계는, 상기 변성 알키드 아크릴 수지; 및 용제를 혼합하는 단계로, 이때 혼합될 수 있는 용제는, 이때 사용될 수 있는 용제는 디메틸 카보네이트 및 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 또는, 디메틸 카보네이트, 부틸 아세테이트 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
제3 단계를 통해 얻어진 락카 조성물은, 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%를 포함하고, 제1 용제인 디메틸 카보네이트 9~76 중량% 및 제2 용제 5~64 중량%를 포함하며, 상기 제2 용제는, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제, 부틸 아세테이트 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.
이때, 제2 용제는, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 포함할 수 있고, 또는, 아세톤 2~15 중량% 및 부틸 아세테이트 3~23 중량%를 포함할 수 있다.
디메틸 카보네이트는 환경부에서 고시한 휘발성 유기 화합물 규제 면제 물질로서, 기존의 락카 조성물의 용제로 사용되던 톨루엔, 자일렌과 달리 휘발성 유기 화합물의 배출량이 현저히 낮아 환경적이며, 작업자의 보건 위생 수준을 개선시킬 수 있다.
또한, 인화점이 높아 화재의 위험이 없고, 자극적인 냄새를 유발하지 않으며, 용해도와 휘발성이 우수하여 락카 조성물의 점도와 물성을 손쉽게 조절할 수 있으며, 빠른 건조가 가능한 장점이 있다.
그러나, 용제로써 디메틸 카보네이트가 단독으로 사용되는 경우에는 앞서 설명한 바와 같이, 디메틸 카보네이트의 과도하게 빠른 휘발 속도로 인한 도막의 요철, 백화현상 및 저장 안정성 저하 문제가 발생할 수 있으며, 높은 어는점으로 인한 저온 환경에서의 동결 및 도막 불량 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 디메틸 카보네이트와 함께 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제를 사용하거나, 또는 디메틸 카보네이트와 부틸 아세테이트 및 아세톤의 혼합 용제를 함께 사용함으로써 작업성, 저장성 및 도막 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제는, 메틸 사이클로헥산 30~46 중량%, 메틸 헥산 31~47 중량%, 디메틸 사이클로펜탄 6~18 중량% 및 헵탄 1~5 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 메틸 헥산은, 3-메틸 헥산과 2-메틸 헥산이 1:0.6 내지 1:1.2의 중량비로 혼합된 혼합물인 것이 바람직하고, 상기 디메틸 사이클로 펜탄은, 1,2-디메틸 사이클로펜탄과 1,3-디메틸 사이클로펜탄이 1:0.3 내지 1:3.5의 중량비로 혼합된 혼합물인 것이 바람직하며, 상기 헵탄은 n-헵탄인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 락카 조성물을 제조하고, 이를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[ 제조예 1]
반응기에 대두지방산 996g, 트리메틸올프로판 273g, 무수프탈산 94g 및 펜타에리트리톨 202g을 투입하고 질소 블로잉 하에서 교반한 뒤, 210℃의 온도로 승온시켜 변성 알키드 수지를 제조하였다. 이어서 자일렌 15g을 투입하고 환류시켜 탈수반응을 수행한 후, 산가가 5~6의 범위에 도달했을 때 반응기에 진공을 걸어 자일렌을 최대한 회수한 뒤, 반응기를 냉각하였다. 반응기의 온도가 100℃ 이하로 내려갔을 때 용제 460g을 투입하여 변성 알키드 수지를 희석하였다.
상기 반응기에 용제 1740g을 투입하고 95℃로 승온한 뒤, 반응기에 스티렌 단량체 2320g과 벤조일퍼옥사이드 385g을 약 3시간 동안 적하한 후, 적하가 완료된 시점에서 1시간 동안 온도를 유지하였다.
이후 벤조일퍼옥사이드 45g과 용제 250g의 혼합물을 반응기에 10분 간격으로 4회로 나누어 투입한 뒤, 1시간 30분간 온도를 유지하며 반응을 진행하였다. 재차 벤조일퍼옥사이드 20g을 1시간 반 간격으로 2회에 걸쳐 투입하고 2시간 동안 온도를 유지한 뒤 변성 알키드 아크릴 수지 합성 반응을 종료하였다.
다음으로 상기 반응기를 냉각하고 용제 730g을 투입한 뒤, 온도가 80℃ 이하로 내려갔을 때 가소제, 소포제 등의 첨가제 168g 및 용제 1072g을 투입하고 교반함으로써 희석된 변성 알키드 아크릴 수지를 얻었다.
이후 반응기에 용제를 추가로 투입하고 교반하여 하기 표 1의 조성을 갖는 락카 조성물을 얻었다.
이때 각 단계에서 용제로 디메틸 카보네이트, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제 또는 이 둘의 혼합물이 사용되었으며, 상기 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제로 메틸 사이클로헥산 38 중량%, 3-메틸 헥산 23 중량%, 2-메틸 헥산 19 중량%, 1,2-디메틸 사이클로펜탄 8 중량%, 1,3-디메틸 사이클로펜탄 8 중량% 및 n-헵탄 4 중량%를 포함하는 용제를 사용하였다.
구분 변성 알키드
아크릴 수지		 디메틸 카보네이트 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제
실시예 1 32.5 9.5 58.0
실시예 2 18.0 75.0 7.0
실시예 3 32.5 62.5 5.0
실시예 4 24.5 12.5 63.0
비교예 1 32.5 8.0 59.5
비교예 2 18.0 77.0 5.0
비교예 3 32.5 64.0 3.5
비교예 4 24.5 10.5 65.0
(단위:중량%)
[ 실험예 1]
제조예 1에서 제조된 락카 조성물들의 용해성, 건조된 도막 표면의 백탁 형성 유무, 건조시간, 저온 저항성 및 저온 부착성을 아래와 같은 방법으로 측정한 후, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
용해성 측정
락카 조성물 내의 침강물 또는 응집물의 형성 여부를 육안으로 확인하고 아래와 같은 평가 기준에 따라 용해성을 판단하였다. 침강물과 응집물이 전혀 형성되지 않는 경우, 용해성이 우수한 것으로 볼 수 있으며, 용해성이 우수하면 균일한 두께와 내구성, 내식성을 갖는 도막의 형성이 가능하므로 락카 조성물의 용해도가 우수한 것이 바람직하다.
○: 침강물 또는 응집물이 전혀 형성되지 않음 (우수)
X: 침강물 또는 응집물이 형성됨 (불량)
백화유무 확인
강판(치수: 15×7×0.23cm)을 준비하고, 도막의 평균 막두께가 20㎛가 되도록 에어 스프레이 건을 사용하여 각 락카 조성물을 강판에 도포한 뒤, 온도 25℃, 상대습도 50%의 항온실 내에서 1주간 건조시켜 시험편을 제조하였다. 이후, 제조된 시험편의 표면을 관찰하여 백화현상이 발생하지 않은 경우에는 X로, 백화현상이 발생한 경우에는 O로 기재하였으며, 백화현상이 발생하는 경우에는 락카 도막의 외관이 불량한 것으로 판단할 수 있으며, 백화현상이 발생함에 따라 락카 도막의 물성이 저하되므로, 백화현상이 발생하지 않는 것이 바람직하다.
건조시간 측정
각 락카 조성물을 강판에 도포한 후 도막 표면을 손가락으로 가볍게 눌렀을 때 접착성은 있으나 손가락에 도료가 묻어나지 않는 최초의 시간(지촉건조시간)을 측정하였다. 지촉건조시간은 240초 이하일 때 바람직한 것으로 판단하며, 240초를 초과하는 경우에는 최종 건조까지 소요되는 작업 시간이 길어질 수 있으므로, 240초 이하의 지촉건조시간을 갖는 것이 바람직하다.
저온 저항성 시험
영하의 항온실 내에서 각 락카 조성물을 사용하여 형성된 도막의 외관을 관찰하여, 크랙이나 부풀음과 같은 외관 결함 없이 평탄한 도막이 형성되는 경우에는 ○로, 크랙, 부풀음 등의 외관 결함이 있는 경우에는 X로 표시하였다.
도막이 형성된 각 시험편은, 도막의 평균 막두께가 20㎛가 되도록 에어 스프레이 건을 사용하여 각 락카 조성물을 강판(치수: 15×7×0.23cm)에 도포한 뒤, 온도 -10℃, 상대습도 50%의 항온실 내에서 1주간 건조시켜 제조되었다.
저온 부착성 (Cross cut) 측정
상기 저온 저항성 시험에 사용된 시험편에 형성된 락카 도막을 2mm 간격으로 10행×10열의 바둑판 모양으로 자른 뒤 셀로판 테이프(등록상표)를 이용하여 탈착 실험을 수행하고 아래와 같은 평가 기준에 따라 평가하였다. 이때, 탈착된 락카 피막 조각이 9개 이하인 경우, 부착성이 우수한 것으로 판단한다.
◎: 탈착된 락카 피막 조각이 0~9개인 경우 (우수)
○: 탈착된 락카 피막 조각이 10~29개인 경우 (양호)
X: 탈착된 락카 피막 조각이 30개 이상인 경우 (불량)
구분 용해성 백화유무 건조시간(sec) 저온 저항성 저온 부착성
실시예 1 ○ X 210 ○ ◎
실시예 2 ○ X 140 ○ ◎
실시예 3 ○ X 170 ○ ◎
실시예 4 ○ X 230 ○ ◎
비교예 1 X X 220 ○ ◎
비교예 2 ○ X 130 X X
비교예 3 ○ X 160 X X
비교예 4 X X 250 ○ ◎
표 2에 기재된 실험 결과를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4의 경우, 각 실험 결과에서 우수 또는 양호한 판정을 받은 것으로 확인되었다.
그러나, 비교예 1과 비교예 4는 용해성이 불량한 것으로 나타났으며, 비교예 4의 경우에는 지촉건조시간이 240초를 초과하여 작업성이 불량한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 디메틸 카보네이트의 함량이 부족하거나, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제의 함량이 필요 이상으로 첨가됨으로써 나타난 문제로 판단된다.
한편, 비교예 2와 비교예 3은 저온에서 도장하고 건조시켰을 경우에 도막에 크랙이 발생하였으며, 저온에서의 부착성 실험 결과, 부착성이 불량한 것으로 나타났는데, 이는 디메틸 카보네이트의 함량이 필요 이상으로 첨가되어 락카 도막의 저온에서의 물성이 저하되기 때문에 나타나거나, 이러한 문제를 해소할 수 있는 정도의 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제가 포함되지 않았기 때문에 나타난 문제로 확인되었다.
따라서, 작업성, 상온 및 저온에서의 물성이 우수한 락카 조성물을 얻기 위하여, 변성 알키드 아크릴 수지 21~53 중량%에 대하여, 디메틸 카보네이트 9~60 중량% 및 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제 18~64 중량%를 포함하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
[ 제조예 2]
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 각 단계에서 사용되는 용제로 디메틸 카보네이트, 부틸 아세테이트, 아세톤 또는 이 중 둘 이상을 포함한 혼합물을 사용하여 표 3의 조성을 갖는 락카 조성물을 제조하였다.
구분 변성 알키드
아크릴 수지		 디메틸 카보네이트 부틸 아세테이트 아세톤
실시예 5 30.5 59.5 4.0 6.0
실시예 6 30.5 39.0 22.0 8.5
실시예 7 30.5 59.5 7.5 2.5
실시예 8 30.5 43.0 12.5 14.0
비교예 5 30.5 59.5 2.0 8.0
비교예 6 30.5 39.0 24.0 6.5
비교예 7 30.5 59.5 9.0 1.0
비교예 8 30.5 43.0 10.5 16.0
(단위:중량%)
[ 실험예 2]
제조예 2에서 제조된 락카 조성물의 백화유무, 저온 저항성 및 저온 부착성을 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 4에 기재하였다. 또한, 락카 조성물을 강관 표면에 도포하고, 온도 25℃, 상대습도 50%의 항온실 내에서 1주간 건조시켜 제조된 시험편의 표면을 관찰하여, 그 결과를 표 4에 기재하였다.
구분 백화유무 저온 저항성 저온 부착성 표면 상태
실시예 5 X ○ ◎ 양호
실시예 6 X ○ ◎ 양호
실시예 7 X ○ ◎ 양호
실시예 8 X ○ ◎ 양호
비교예 5 X ○ ◎ 주름, 요철형성
비교예 6 X ○ ◎ 흐름 자국 형성
비교예 7 X ○ ◎ 흐름 자국 형성
비교예 8 ○ ○ ◎ 주름, 요철형성
표 4에 기재된 실험 결과를 참조하면, 실시예 5 내지 실시예 8을 이용하여 얻어진 도막에는 백화현상이나, 표면 불량이 나타나지 않았으며, 도막의 저온 저항성 및 저온 부착성이 우수한 것으로 확인되었다.
비교예 5 내지 비교예 7도 백화현상이 나타나지 않았고, 저온 저항성 및 저온 부착성이 우수한 것으로 나타났으나, 표면에 주름, 요철 또는 흐름 자국이 생기는 등의 표면 불량 문제가 발생한 것으로 나타났다.
비교예 5의 경우에는 부틸 아세테이트의 함량이 너무 적어, 상대적으로 용제의 초기 휘발 속도가 급격히 빨라지기 때문에, 도막 표면과 도막 내부의 건조 속도차로 인한 주름 및 요철이 형성된 것으로 판단된다.
비교예 6의 경우에는 부틸 아세테이트의 함량이 과도하게 많아, 도막의 건조 속도가 느려지기 때문에 물방울 형상의 흐름 자국이 형성되어 굳는 문제가 발생된 것으로 보이며, 비교예 7의 경우에는 아세톤의 함량이 상대적으로 부틸 아세테이트에 비해 현저히 부족하기 때문에 도막의 건조 속도가 느려져 비교예 6과 동일한 문제가 발생된 것으로 확인되었다.
한편, 비교예 8은, 도막의 건조 속도가 과도하게 빨라져 비교예 5와 마찬가지로 도막 표면에 주름 및 요철이 형성된 것으로 판단되며, 이와 같이 건조 속도가 과도하게 빨라지기 때문에 백화 현상이 발생한 것으로 확인되었다.
따라서, 친환경적이고, 용해성, 저온 저항성 및 저온 부착성이 우수하며, 백화현상, 주름, 요철과 같은 표면 불량이 나타나지 않고, 건조시간과 점도 또한 양호한 변성 알키드 아크릴 수지를 기반으로 한 락카 조성물을 얻기 위하여, 용제로써 디메틸 카보네이트를 사용하고, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제, 또는 부틸 아세테이트와 아세톤의 혼합 용제를 함께 사용하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 락카 조성물에 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%, 디메틸 카보네이트 9~76 중량%가 포함되고, 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제 5~64 중량% 또는, 부틸 아세테이트 3~23 중량% 및 아세톤 2~15 중량%가 혼합된 혼합 용제가 포함됨으로써, 더욱 우수한 용해성, 표면 품질, 부착성, 내식성 및 작업성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 락카 조성물에 비하여 적은양의 VOC를 방출하므로 작업자 또는 사용자의 보건 위생 환경을 개선할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (8)

  1. 수지와 용제를 포함하는 락카 조성물에 있어서,
    수지로 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%를 포함하고,
    상기 용제는, 제1 용제로 디메틸 카보네이트 9~76 중량%와 제2 용제 5~64 중량%를 포함하며,
    상기 제2 용제는, 메틸 사이클로헥산, 메틸 헥산, 디메틸 사이클로펜탄 및 헵탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제인 것을 특징으로 하는 락카 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변성 알키드 아크릴 수지는,
    변성 알키드 수지;와 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 반응시킴으로써 얻어진 것인, 락카 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변성 알키드 수지는,
    대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산; 무수프탈산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올;의 반응을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는, 락카 조성물.
  6. 삭제
  7. 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산; 무수프탈산; 및 펜타에리트리톨, 글리세린, 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올;을 반응시켜 변성 알키드 수지를 제조하는 제1 단계,
    상기 변성 알키드 수지;와 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 반응시켜 변성 알키드 아크릴 수지를 제조하는 제2 단계, 및
    변성 알키드 아크릴 수지와 용제를 혼합하는 제3 단계;를 포함하고,
    상기 제1 단계는, 대두지방산, 미강유지방산 혹은 탈수피마자유지방산 100 중량부에 대하여, 무수프탈산 4~71 중량부, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 다가알코올 35~52 중량부를 혼합한 후, 200~220℃의 온도 범위로 승온하는 변성 알키드 수지 제조 단계; 온도를 100℃ 이하로 냉각하는 냉각 단계; 및 용제를 투입하는 희석 단계;를 포함하고,
    상기 제2 단계는, 상기 제1단계에서 얻어진 변성 알키드 수지에 용제를 혼합하고 85~95℃의 온도 범위로 승온하는 승온 단계; 스티렌 단량체, 부틸 아크릴레이트 단량체, 메틸 메타 아크릴레이트 단량체 및 2-에틸헥실 아크릴레이트 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 단량체;를 포함하는 반응 혼합물을 혼합하여 상기 변성 알키드 수지와 반응시키는 반응 단계; 및 용제를 투입한 뒤 일정 시간 유지하는 단계;를 포함하며,
    상기 제3 단계를 통해 얻어진 락카 조성물은, 변성 알키드 아크릴 수지 18~53 중량%; 제1 용제인 디메틸 카보네이트 9~76 중량%; 및 메틸 사이클로헥산, 메틸 헥산, 디메틸 사이클로펜탄 및 헵탄으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 탄소수 5~8의 지방족 포화 탄화수소계 용제인 제2 용제 5~64 중량%를 포함하는, 락카 조성물의 제조방법.
  8. 삭제
KR1020180110830A 2018-09-17 2018-09-17 락카 조성물 및 이의 제조방법 KR101942490B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180110830A KR101942490B1 (ko) 2018-09-17 2018-09-17 락카 조성물 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180110830A KR101942490B1 (ko) 2018-09-17 2018-09-17 락카 조성물 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR101942490B1 true KR101942490B1 (ko) 2019-04-17
KR101942490B9 KR101942490B9 (ko) 2024-01-08

Family

ID=66281458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180110830A KR101942490B1 (ko) 2018-09-17 2018-09-17 락카 조성물 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101942490B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273368B1 (ko) 2021-04-22 2021-07-06 (주)부영산업 친환경 그린 락카 조성물 및 이의 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100918097B1 (ko) 2007-10-09 2009-09-22 현대피앤씨 주식회사 전선의 절연용 수용성 폴리에스테르 바니쉬
CN103408740A (zh) * 2013-08-26 2013-11-27 庆元县新正大漆业有限公司 一种改性醇酸树脂、制备方法及在铅笔用黑色抽条涂膜硝基漆中的应用
KR20170089186A (ko) 2016-01-26 2017-08-03 (주)노루페인트 수성 알키드에멀젼수지 및 이의 제조방법, 수성 알키드에멀젼수지를 포함하는 수성 에나멜 도료
KR20170120531A (ko) * 2017-10-11 2017-10-31 (주)부영산업 친환경 락카 바니쉬 조성물 및 이의 제조방법
KR101882451B1 (ko) * 2018-02-09 2018-07-27 (주)부영산업 친환경 락카 조성물 및 이의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100918097B1 (ko) 2007-10-09 2009-09-22 현대피앤씨 주식회사 전선의 절연용 수용성 폴리에스테르 바니쉬
CN103408740A (zh) * 2013-08-26 2013-11-27 庆元县新正大漆业有限公司 一种改性醇酸树脂、制备方法及在铅笔用黑色抽条涂膜硝基漆中的应用
KR20170089186A (ko) 2016-01-26 2017-08-03 (주)노루페인트 수성 알키드에멀젼수지 및 이의 제조방법, 수성 알키드에멀젼수지를 포함하는 수성 에나멜 도료
KR20170120531A (ko) * 2017-10-11 2017-10-31 (주)부영산업 친환경 락카 바니쉬 조성물 및 이의 제조방법
KR101882451B1 (ko) * 2018-02-09 2018-07-27 (주)부영산업 친환경 락카 조성물 및 이의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273368B1 (ko) 2021-04-22 2021-07-06 (주)부영산업 친환경 그린 락카 조성물 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101942490B9 (ko) 2024-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0599478B1 (en) Coating composition
KR101882451B1 (ko) 친환경 락카 조성물 및 이의 제조 방법
US20080302694A1 (en) Radiation curable coating composition derived from epoxidized vegetable oils
WO2005116154A1 (en) Coating composition comprising a vinyl modified alkyd resin
BRPI0613519B1 (pt) composição de revestimento aquosa
CN106459655B (zh) 2k热固性粉末涂料组合物
JPS6162570A (ja) アクリル官能ウレタンアルキド樹脂被覆組成物
JPH0586435B2 (ko)
JP2015506404A (ja) 水分散性、自己架橋性プレポリマー組成物
KR101942490B1 (ko) 락카 조성물 및 이의 제조방법
US7566759B2 (en) Non-aqueous coating formulation of low volatility
KR20170120531A (ko) 친환경 락카 바니쉬 조성물 및 이의 제조방법
CN109554056B (zh) 一种功能性自阻燃涂料
Tator Protective Organic Coatings
US9540538B2 (en) Drier for alkyd resin compositions
KR100928140B1 (ko) 친환경성 바니쉬 조성물 및 그 제조방법
KR102273368B1 (ko) 친환경 그린 락카 조성물 및 이의 제조방법
KR101911901B1 (ko) 락카 조성물 및 이의 제조방법
EP0669383A1 (en) Curable compositions with improved adhesion and their use for coating substrates
KR20240135159A (ko) 고형분 함량이 높은 락카 조성물 및 이의 제조방법
US20240093054A1 (en) Crosslinkable acrylic-modified epoxy coating composition
IL175673A (en) Method for production of thermally cured coatings
KR102698098B1 (ko) 속건 원코트 방청 도료 조성물 및 이의 제조방법
US11912820B2 (en) Cyclic ether- and hydroxyl-containing compositions useful for producing fast dry alkyd polymers and methods for making such cyclic ether- and hydroxyl-containing compositions
JPS601901B2 (ja) 塗料用空気硬化性不飽和ポリエステル樹脂組成物

Legal Events

Date Code Title Description
J204 Request for invalidation trial [patent]
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2021100001380; TRIAL DECISION FOR INVALIDATION REQUESTED 20210510

Effective date: 20230908