KR102133243B1 - 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법 - Google Patents

친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 내후성, 내구성, 내수성, 내습성, 내산성, 내알칼리성 등의 물성이 우수한 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 친환경 중방식용 수용성 도장재는 N,N-디메틸사이클로헥실아민 41~50중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 21~30중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 21~30중량부를 포함하는 제1혼합물과; 물 41 내지 50중량부와, 체질안료 1~10중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 1~10중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 1~10중량부와, 충진재 11~21중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.1~1중량부와, 트라이에탄올아민 1~10중량부를 포함하는 제2혼합물;로 이루어지고, 상기 제1혼합물과, 제2혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법{Eco-friendly water-soluble coating material for medium corrosion and spray-type medium corrosion coating method using the same}
본 발명은 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 내후성, 내구성, 내수성, 내습성, 내산성, 내알칼리성 등의 물성이 우수한 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법에 관한 것이다.
최근 강화되고 있는 대기환경 오염에 대한 국제적인 규제는 환경 친화성 도료의 개발을 요구하고 있다. 통상적으로 사용되어 왔던 유성도료의 수용성화 및 분체도료화 추세가 급속하게 이루어지고 있다. 최근 들어 작업장의 밀폐된 공간에서의 도장작업은 작업자들에게 유기용제의 무방비 노출에 의해서 유기용제에 의한 질식 등 작업자들의 건강을 위협하고 있을 뿐만 아니라 화재위험 등 위험요소가 산재되어 있어 더욱더 수성도료가 필요시 되고 있다.
일반적으로 철을 포함하는 구조물은 대부분 자연환경에 노출되어 부식되기 쉬우며 철구조물의 내후성을 증진하기 위해 부식을 방지할 수 있도록 철구조물 표면에 부식방지처리하는 것이 일반적이다.
철구조물의 부식은 건식, 습식부식으로 나누는데 건식부식은 고온가스 등에 의한 부식이며, 습식부식은 수중(담수, 해수 등), 대기중부식, 산, 알카리, 염 등에 의한 부식이 발생할 수 있으며, 땅속에서의 부식은 습식부식이 라고 표현할 수 있다.
상기와 같은 부식환경으로부터 철구조물을 보호할 수 있는 수성도료의 개발이 필요한 실정이다.
이러한 수성도료에 대한 선행특허의 일례로, 등록특허 제10-1371224호에서는 수용성 에폭시 수지 5~25중량부, 물 1~5중량부, 희석제 1~10중량부, 수용성 경화제 5~30중량부, 착색안료 1~10중량부를 포함하여 중방식 도료 조성물을 형성하되, 상기 중방식 도료 조성물 100중량부에 대하여 하이드록시 벤조페논(Hydroxy benzophenone), 또는 하이드록시페닐 벤조트리아졸(Hydroxyphenyl benzotriazole)로 이루어지는 자외선 안정제 0.1~1.0중량부, 자외선 차단제 0.1~1.0중량부를 더 혼합하며,상기 조성물 100중량부에 대하여 카본블랙, 카드뮴옐로우, 카드뮴레드, 코발트블루, 산화크롬, 탄산칼슘, 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 무기안료 2.0~10.0중량부를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 중방식 도료 조성물이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제10-1310615호에서는 방향족 디이소시아네이트 35~55wt%, 폴리옥시알킬렌글리콜 35~55wt%, 가소제 3~15wt%로 이루어지는 이소시아네이트 프리폴리머를 포함하는 주제; 및 작용기 2 내지 3, 분자량 200 내지 5000, 수산기가 20 내지 300인 폴리옥시프로필렌글리콜 및 작용기 3, 분자량 400 내지 5000, 수산기가 40 내지 700인 폴리옥시프로필렌트리올 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 폴리올 65~85wt%; 및 폴리에스테르폴리올 및 아민류 사슬확장제 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 사슬확장제 15~35wt%를 포함하는 경화제 혼합물을 포함하고, 상기 주제: 경화제 혼합물의 부피비는 1:0.9 내지 1: 1.1인 폴리우레탄 도막 방수재 조성물이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1371224호 대한민국 등록특허 제10-1310615호 대한민국 등록특허 제10-1170794호 대한민국 등록특허 제10-0764081호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,본 발명의 목적은 내후성, 내구성, 내수성, 내습성, 내산성, 내알칼리성 등의 물성이 우수한 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 친환경 중방식용 수용성 도장재는 N,N-디메틸사이클로헥실아민 41~50중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 21~30중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 21~30중량부를 포함하는 제1혼합물과; 물 41 내지 50중량부와, 체질안료 1~10중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 1~10중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 1~10중량부와, 에틸렌-아크릴산 공중합체 1~10중량부와, 실란화합물 1~10중량부와, 충진재 11~21중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.1~1중량부와, 트라이에탄올아민 1~10중량부를 포함하는 제2혼합물;로 이루어지고, 상기 제1혼합물과, 제2혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스프레이형 중방식용 도장방법은 도장대상 구조물의 표면에 하도층을 형성하는 S1단계와; 상기 하도층의 표면에 중도층을 형성하는 S2단계와; 상기 중도층의 표면에 상도층을 형성하는 S3단계;를 포함하며, 상기 하도층 및 중도층은 수용성 에폭시계 방청 도장재로 이루어지고, 상기 상도층은 수용성 폴리우레탄 수지 도장재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스프레이형 중방식용 도장방법에 있어서, 상도층은 N,N-디메틸사이클로헥실아민 41~50중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 21~30중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 21~30중량부를 포함하는 제1혼합물과; 물 41 내지 50중량부와, 체질안료 1~10중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 1~10중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 1~10중량부와, 에틸렌-아크릴산 공중합체 1~10중량부와, 실란화합물 1~10중량부와, 충진재 11~21중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.1~1중량부와, 트라이에탄올아민 1~10중량부를 포함하는 제2혼합물;로 이루어지고, 상기 제1혼합물과, 제2혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 친환경 중방식용 수용성 도장재 및 이를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법에 의하면, 내후성, 내구성, 내수성, 내습성, 내산성, 내알칼리성 등의 물성이 우수하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 친환경 중방식용 수용성 도장재는 크게 제1혼합물과, 제2혼합물로 이루어지는 2액형 수용성 폴리우레탄 수지도료로서, 기존의 유성도료에 비해 건조성, 내수성, 내약품성, 내후성 및 광택보존력이 우수하고 강인하며 단단한 도막을 형성한다. 이러한 본 발명의 도장재는 화학약품공장, 제지공장, 각종 파이프라인, 탱크외부, 교량 연결판 및 볼트와 같이 중방식용 구조물의 마감용 상도도료로 이용되는 것을 예시할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 친환경 중방식용 수용성 도장재는 N,N-디메틸사이클로헥실아민 41~50중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 21~30중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 21~30중량부를 포함하는 제1혼합물과, 물 41 내지 50중량부와, 체질안료 1~10중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 1~10중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 1~10중량부와, 에틸렌-아크릴산 공중합체 1~10중량부와, 실란화합물 1~10중량부와, 충진재 11~21중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.1~1중량부와, 트라이에탄올아민 1~10중량부를 포함하는 제2혼합물로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
여기서, 체질안료는 황산바륨이고, 상기 충진재는 석영, 이산화티타늄 중 적어도 하나인 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 실란화합물은 에탄올과 증류수의 중량비가 1:1인 수용액 100중량부에 methacryloxypropyl 80~100중량부와, glycidoxypropyl trimethoxysilane 30~40중량부와, 에틸렌 디아민 1~5중량부를 혼합한 것이며, 상기 에틸렌-아크릴산 공중합체는 에틸렌, 아크릴산을 1 : 0.5~0.7의 중량비로 공중합한 것을 예시할 수 있다.
상기 제1혼합물과, 제2혼합물은 4~5 : 1의 부피비, 보다 바람직하게는 4.5 : 1의 부피비로 혼합된다.
N,N-디메틸사이클로헥실아민 45중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 27중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 26중량부를 포함하는 제1혼합물을 마련한다.
물 45중량부와, 황산바륨 5중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 5중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 5중량부와, 에틸렌-아크릴산 공중합체 7중량부와, 실란화합물 6중량부와, 석영 0.5중량부와, 이산화 티타늄 15중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.5중량부와, 트라이에탄올아민 5중량부로 이루어지는 제2혼합물을 마련한다.
상기 제1혼합물과 제2혼합물을 4.5 : 1의 부피비로 혼합하여 본 발명의 중방식용 수용성 도장재를 마련한다.
[실험예 1]
본 실험예는 실시예 1에 따른 중방식용 수용성 도장재의 물성시험에 대한 것으로서, 그 결과는 아래 표 1에 정리하였다.
항목 품질기준 측정결과 방법
광택(60 ˚, %) 70 이상 89 KS M ISO 2813
건조시간(경화,h,25℃) 24 이상 10 시간 -
가사시간(경화,h,20℃) 2 이상 4 시간 -
흐름성(혼합, ㎛) 175 이상 310 KS M 5980
은폐율(%),백색 90 이상 97.52 KS M ISO 2814
촉진 내후성
(300h, (%))		 90 이상 98 KS M ISO 11507
이하에서는, 본 발명에 따른 중방식용 수용성 도장재를 이용한 스프레이형 중방식용 도장방법을 살펴보도록 한다. 본 발명의 도장방법은 크게 도장대상 구조물의 표면에 하도층을 형성하는 S1단계와, 상기 하도층의 표면에 중도층을 형성하는 S2단계와, 상기 중도층의 표면에 상도층을 형성하는 S3단계를 포함하는 것으로서, S1단계 내지 S3단계는 에어리스 또는 일반 스프레이를 이용하여 도장할 수 있다. 여기에서 S3단계의 상도층은 앞서 살펴본 중방식용 수용성 도장재로 이루어지는 것이므로, 이하에서는 하도층과 중도층을 살펴보도록 한다.
상기 하도층은 물 21~30중량부와, 2-부톡시에탄올 11~20중량부와, 에폭시 수지 51~60중량부를 포함하는 제1하도혼합물과, 물 21~30중량부와, 체질안료 11~20중량부와, 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 중합체 1~10중량부와, 2,2-비스(4'-글리시딜옥시페닐)프로판 11~20중량부와, 충전재 3~30중량부와, 2-부톡시에탄올 0.1~1중량부와, 프로필렌글리콜메틸에테르 0.1~1중량부를 포함하는 제2하도혼합물로 이루어지고, 상기 제1하도혼합물과 제2하도혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 예시할 수 있다.
상기 중도층은 물 21~30중량부와, 2-부톡시에탄올 11~20중량부와, 에폭시 수지 51~60중량부를 포함하는 제1중도혼합물과, 물 21~30중량부와, 체질안료 11~20중량부와, 아미노프로필트리메톡시실란 5~10중량부와, 2,2-비스(4'-글리시딜옥시페닐)프로판 11~20중량부와, 충전재 3~30중량부와, 2-부톡시에탄올 0.1~1중량부와, 프로필렌글리콜메틸에테르 0.1~1중량부를 포함하는 제2중도혼합물로 이루어지고, 상기 제1하도혼합물과 제2중도혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 예시할 수 있다.
철판 표면에 하도혼합물, 중도혼합물 및 중방식용 수용성 도장재를 순차적으로 스프레이 도장하여 하도층 80㎛, 중도층 80㎛ 및 상도층 50㎛를 형성하였다.
여기서, 하도혼합물은 제1하도혼합물과 제2하도혼합물은 4.5 : 1의 부피비로 혼합하여 이루어진다. 제1하도혼합물은 물 25중량부와, 2-부톡시에탄올 15중량부와, 에폭시 수지 52중량부로 이루어지고, 제2하도혼합물은 물 25중량부와, 황산바륨 13중량부와, 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 중합체 5중량부와, 2,2-비스(4'-글리시딜옥시페닐)프로판 13중량부와, 탈크 5중량부와, 이산화티타늄 5중량부와, 운모 5중량부와, 2-부톡시에탄올 0.5중량부와, 프로필렌글리콜메틸에테르 0.5중량부로 이루어진다.
여기서, 중도혼합물은 제1중도혼합물과 제2중도혼합물은 4.5 : 1의 부피비로 혼합하여 이루어진다. 제1중도혼합물은 물 25중량부와, 2-부톡시에탄올 15중량부와, 에폭시 수지 52중량부로 이루어지고, 제2중도혼합물은 물 25중량부와, 황산바륨 13중량부와, 아미노프로필트리메톡시실란 10중량부와, 2,2-비스(4'-글리시딜옥시페닐)프로판 13중량부와, 탈크 5중량부와, 이산화티타늄 5중량부와, 운모 5중량부와, 2-부톡시에탄올 0.5중량부와, 프로필렌글리콜메틸에테르 0.5중량부로 이루어진다.
상도층은 실시예 1의 중방식용 수용성 도장재를 사용하였다.
[실험예 2]
실시예 2의 도막에 대하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 시험을 하였으며, 구체적으로 내식성(염해방지성능평가) 시험으로 1000시간 동안 염수를 분무하여 그 결과를 시험하였고, 도막의 부착강도, 신장률(내굴곡성), MVTR(습기투과성) 실험 결과이다.
항목 측정결과 방법
발청 0.1% 이하 ASTM D610
발청부위파단 0.2mm ASTM D1654-편측
발청부위 블리스터링 0.1mm 이하 ASTM D714
부착강도 41kgf/㎠ KSM6715-01
내산성(KSM
SIO2812-1-02)		 이상없음 KSM SIO2812-1-02
내굴곡성 이상없음 KS M 5000-03, Φ10㎜,180°굴곡
내수성 이상없음 KSM
SIO2812-2-02
위 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 중방식 도장방법은 내식성, 부착강도 및 내수성 등의 물성이 우수함을 알 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (3)

  1. 중방식용 수용성 도장재에 있어서,
    N,N-디메틸사이클로헥실아민 41~50중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 21~30중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 21~30중량부를 포함하는 제1혼합물과;
    물 41 내지 50중량부와, 체질안료 1~10중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 1~10중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 1~10중량부와, 에틸렌-아크릴산 공중합체 1~10중량부와, 실란화합물 1~10중량부와, 충진재 11~21중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.1~1중량부와, 트라이에탄올아민 1~10중량부를 포함하는 제2혼합물;로 이루어지고,
    상기 제1혼합물과, 제2혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 중방식용 수용성 도장재.
  2. 도장대상 구조물의 표면에 하도층을 형성하는 S1단계와;
    상기 하도층의 표면에 중도층을 형성하는 S2단계와;
    상기 중도층의 표면에 상도층을 형성하는 S3단계;를 포함하며,
    상기 하도층 및 중도층은 수용성 에폭시계 방청 도장재로 이루어지고,
    상기 상도층은 수용성 폴리우레탄 수지 도장재로 이루어며,
    상기 상도층은 N,N-디메틸사이클로헥실아민 41~50중량부와, 1,2-프로판디올디아세테이트 21~30중량부와, 폴리(헥사메틸렌디아이소시안산) 21~30중량부를 포함하는 제1혼합물과; 물 41 내지 50중량부와, 체질안료 1~10중량부와, 방향족 경질 나프타 용매 1~10중량부와, 1-부톡시-2-프로판올(1-butoxy-2-propanol) 1~10중량부와, 에틸렌-아크릴산 공중합체 1~10중량부와, 실란화합물 1~10중량부와, 충진재 11~21중량부와, 2-다이메틸아미노에탄올 0.1~1중량부와, 트라이에탄올아민 1~10중량부를 포함하는 제2혼합물;로 이루어지고, 상기 제1혼합물과, 제2혼합물은 4~5 : 1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 스프레이형 중방식용 도장방법.


  3. 삭제
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