KR102152749B1 - 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물 - Google Patents

도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경호로몬 등의 유해물질이 포함되지 않아 친환경적인 충격에 강한 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물에 관한 것으로, 체질안료 50 ∼ 60중량%, 비스페놀 F형 액상 에폭시수지 23 ∼ 31중량%, 가소제 5 ∼ 9중량%, 반응성 희석제 2 ∼ 5중량%, 용제 1 ∼ 3중량%, 침전방지제 0.5 ∼ 2중량%, 착색안료 1 ∼ 3 중량%, 기타 첨가제 1 ∼ 2 중량%로 이루어져 있어, 환경호르몬과 같은 유해물질이 포함된 비스페놀A형 에폭시수지와 유사한 물성을 가지면서도 유해물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 휘발성 유기 화합물을 최소화할 수 있어 작업성을 개선할 수 있고, 가소제가 유해물질이 포함된 프탈레이트계의 가소제를 대체하는 성분으로 이루어져 친환경적이면서 도막의 강도를 향상시킬 수 있으며, 다관능성 반응석 희석제를 사용하여 도막의 물성 저하를 방지할 수 있음은 물론, 용제로서 벤질알콜을 사용하여 시공시 냄새가 발생하지 않아 작업성을 향상시킬 수 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물을 제공한다.

Description

도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물{Eco-friendly solvent-free epoxy flooring coating composition with improved coating strength}
본 발명은 환경호로몬 등의 유해물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 충격에 강한 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물의 바닥 마감재용 코팅제로 사용되어온 에폭시도료는 고체상의 비스페놀 A형 에폭시수지를 베이스로, 자이렌, 톨루엔과 같은 유기용제에 녹여서 주 전색제로 사용한다. 또한, 이와 반응하여 도막을 형성하는 경화제로 폴리아마이드를 사용하여 제조된다. 에폭시 바닥재용 코팅제에 사용되는 폴리아마이드 경화제 또한 점도가 매우 높은 반고체 상태이므로 휘발성 유기용제를 사용하지 않을 수 없다.
(특허문헌 0001) KR 10-0989942 B1 (2010.10.19.)
(특허문헌 0002) KR 10-1066146 B1 (2011.09.14.)
상기 주제와 경화제 모두 휘발성 유기용제를 사용하기 때문에 이를 이용한 에폭시 바닥재용 코팅제는 자이렌, 톨루엔 같은 휘발성 유기용제를 함유하고 있어 인체에 매우 유해하다 할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물은 환경호르몬과 같은 유해물질이 포함된 비스페놀A형 에폭시수지와 유사한 물성을 가지면서도 유해물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 휘발성 유기 화합물을 최소화할 수 있어 작업성을 개선할 수 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 가소제가 유해물질이 포함된 프탈레이트계의 가소제를 대체하는 성분으로 이루어져 친환경적이면서 도막의 강도를 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다관능성 반응석 희석제를 사용하여 도막의 물성 저하, 점도저하 및 체질안료를 효과적으로 첨가할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 용제로서 디메틸카보네이트를 사용하여 친환경적이면서 시공시 냄새가 발생하지 않아 작업성을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 나노클레이를 통한 난연성, 접착강도 향상, 기계적 물성 향상효과를 얻을 수 있도록 하는데 있다.
본 발명은 환경호르몬과 같은 유해물질이 포함된 비스페놀A형 에폭시수지와 유사한 물성을 가지면서도 유해물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 휘발성 유기 화합물을 최소화할 수 있어 작업성을 개선할 수 있다.
또한, 가소제가 유해물질이 포함된 프탈레이트계의 가소제를 대체하는 성분으로 이루어져 친환경적이면서 도막의 강도를 향상시킬 수 있다.
그리고 다관능성 반응석 희석제를 사용하여 도막의 물성, 저하 점도저하 및 체질안료를 효과적으로 첨가할 수 있다.
또한, 용제로서 디메틸카보네이트를 사용하여 친환경적이면서 시공시 냄새가 발생하지 않아 작업성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 나노클레이를 통한 난연성, 접착강도 향상, 기계적 물성 향상효과를 얻을 수 있는 유용한 발명이다.
우선, 본 발명에 따른 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물은 체질안료 50 ∼ 60중량%, 비스페놀 F형 액상 에폭시수지 23 ∼ 31중량%, 가소제 5 ∼ 9중량%, 반응성 희석제 2 ∼ 5중량%, 용제 1 ∼ 3중량%, 침전방지제 0.5 ∼ 2중량%, 착색안료 1 ∼ 3 중량%, 기타 첨가제 1 ∼ 2 중량%로 이루어진다.
이때에, 상기 체질안료는 탄산칼슘으로 이루어지고, 가소제는 가소제는 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트(DPGDB : Dipropylene Glycol Dibenzoate Esters), 다이아이소뷰틸 아디프산(DIBA : Diisobuthyl Adipate) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 반응성 희석제는 다관능성 반응성 희석제일 수 있다.
그리고 상기 용제는 디메틸카보네이트일 수 있고, 상기 침전방지제는 흄실리카일 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 마그네슘, 알루미나, 실리콘염산층으로 적층된 길이와 넓이가 10 ~ 200 나노미터이고, 두께는 0.5 ∼ 1 나노미터인 나노클레이 1 ∼ 5중량%가 더 포함되어 구성될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 체질안료는 도료의 원가를 낮추기 위해 많이 사용하는 것으로 용도에 따라 탈크, 실리카, 황산발륨, 인산아연 등이 많이 사용된다.
중방식 도료에서는 세라믹 안료인 실리카를 블랜딩하거나 단독으로 사용하여 내화학성 등의 물성을 높일 목적으로 이용된다.
본 발명에서는 제작비용을 절감하기 위해 탄산칼슘을 이용하게 되는데, 이를 임계치 미만으로 사용할 경우 물성이 저하되고, 임계치를 초과할 경우 점도가 상승하여 유동성이 감소함에 따라 레벨링을 충족하기 힘듬과 동시에 작업성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
다음으로, 일반적으로 무용제 에폭시 제품에는 4,4'-(1-methylethylidene)bisphenol polymer with (chloromethyl) oxirane (CAS 번호 1317-65-3)를 사용하고 있으나 이는 환경 호르몬의 일종인 비스페놀 A형 에폭시수지가 원료로 합성되며 이 비스페놀 A형 에폭시수지는 여성호르몬인 에스트로겐과 유사작용을 하여 정자수를 감소 시키는 물질로 알려져 있어 일부에서는 규제를 하고 있다.
에폭시 종류에는 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 노블락 에폭시, 아민 에폭시등이 있으나 본 발명에서는 환경호르몬과 같은 유해물질이 포함된 비스페놀A형 에폭시수지와 유사한 물성을 가지면서도 유해물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 휘발성 유기 화합물을 최소화할 수 있는 비스페놀 F형 액상 에폭시수지를 사용하여 작업성을 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 가소제는 탄성율과 유연성을 부여하여 용융점도를 저하해 가공성을 향상시키기 위해 사용된다.
하지만, 본 발명에서는 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트(DPGDB : Dipropylene Glycol Dibenzoate Esters), 다이아이소뷰틸 아디프산(DIBA : Diisobuthyl Adipate) 중 선택된 어느 하나를 사용한다.
상기 가소제는 유해물질인 프탈레이트계의 가소제를 대체하기 위한 것으로, 낮은 독성, 발암물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 가공성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 가소제는 임계치 미만일 경우 탄성율과 유연성을 부여가 어렵게 되고, 임계치를 초과할 경우 필요강도가 발현되지 않음은 물론, 점도가 낮아져 경화시 상부층으로 석출되는 현상이 발생할 수 있다.
다음으로, 희석제는 점도를 낮춰 흐름성을 개선하여 작업성을 향상시키고 체질안료를 효과적으로 첨가할 수 있도록 하기 위해 포함된다.
여기서, 희석제는 용제와 달리 휘발하지 않고 수지 경화시 경화물에 잔존하는 것으로 반응성과 비반응성의 희석제로 나뉘는데 반응성 희석제는 에폭시기를 한개 또는 그 이상을 가지고 있어 반응에 참여하여 경화물에 가교 구조로 들어가고 비반응성 희석제는 단지 경화물속에 물리적으로 혼합 및 분산만 되어있는 상태이기에 과량사용시 표면에 석출될 수 있다.
또한, 상기 반응성 희석제는 1관능기를 갖는 희석제와 다관능성 희석제로 구분되는데 1관능기의 희석제는 경화물의 기계적, 열적, 화헉적, 전기적 특성을 저하시키므로 점도저하 목적일 때에만 사용하여야고, 다관능성 희석제는 상기 1관능기에서의 물성 저하를 어느정도 막을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 점도저하 및 체질안료를 효과적으로 첨가하기 위해 반응성 희석제로서 다관성 희석제를 이용한다.
상기 반응성 희석제 중에는 부틸 글리시딜 에테르(Butyl Glycidyl Ether (BGE)), 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether(PGE)), 지방성 글리시딜 에테르(Aliphatic Glycidyl Ether(C12　-C14)), Modifide-Tert-Carboxylic Dlycidyl Ester가 있는데 본 발명에서는 지방성 글리시딜 에테르(Aliphatic Glycidyl Ether(C12　-C14))를 이용한다.
상기와 같은 희석제는 임계치 미만일 경우 점도저하 및 물성저하 현상을 방지할 수 없게 되고, 임계치를 초과할 경우 점도저하 효과는 있으나 오히려 단분자가 내부에 많아져 도막의 탄성저하현상을 발생할 수 있다.
다음으로, 용제는 점도저하 및 경화를 촉진하기 위한 것으로서 일반적인 용제는 Xylene이나 케톤 종류를 사용하기도 하나 본 발명에서는 무용제 에폭시 바닥재 특성상 디메틸카보네이트를 이용한다.
상기 디메틸카보네이트는 환경규제물질인 VOC가 전혀 포함되지 않아 친환경적인 특성을 가진다.
이러한 용제는 임계치 미만으로 혼합할 경우 점도저하 및 경화성을 기대하기 어렵고, 임계치를 초과할 경우 점도가 낮아져 작업성은 좋아지나 경화 후 수축 및 작업시 냄새로 인해 한번에 진행할 수 있는 작업량이 줄어들어 오히려 작업성이 저하되는 현상을 초래하게 된다.
다음으로, 침전방지제는 조성물을 구성하는 구성요소들의 침전에 의한 하드 케이킹을 방지하여 장기간 보관할 수 있도록 하기 위한 것으로 본 발명에서는 흄 실리카를 이용한다.
이러한 침전방지제는 임계치 미만일 경우 침전방지제로서의 역할을 수행할 수 없고, 임계치를 초과할 경우 도막의 요구 물성인 평활성을 잃어버려 도장면이 고르게 형성되지 않은 문제점이 발생하게 된다.
다음으로, 기타 첨가제는 분산제, 소포제 및 평활제를 포함하여 구성된된다.
한편, 본 발명에서는 나노클레이 1 ∼ 5중량%가 더 포함되어 구성된다.
상기 나노클레이는 마그네슘, 알루미나, 실리콘염산층으로 적층된 길이와 넓이가 10 ~ 200 나노미터이고, 두께는 0.5 ∼ 1 나노미터로 이루어진 것으로 난연성을 부여함은 물론, 에폭시수지가 다습한 환경에 노출시 접착강도가 낮아지는 현상을 방지함은 물론, 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이러한, 나노클레이는 임계치 미만으로 혼합할 경우 난연성이 저하 및 다습한 환경에서의 에폭시수지의 접착강도를 향상시킬 수 있는 효과가 미비하고, 임계치를 초과할 경우 에폭시수지의 분리현상이 발생하게 되어 접착성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
상기와 같은 물성으로 이루어진 본 발명에 따른 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물은 환경호르몬과 같은 유해물질이 포함된 비스페놀A형 에폭시수지과 유사한 물성을 가지면서도 유해물질이 포함되지 않아 친환경적이면서 휘발성 유기 화합물을 최소화할 수 있어 작업성을 개선할 수 있고, 유해물질이 포함되지 않은 가소제를 통해 친환경적이면서 도막의 강도를 향상시킬 수 있으며, 다관능성 반응석 희석제를 사용하여 도막의 물성 저하, 점도저하 및 체질안료를 효과적으로 첨가할 수 있으며, 용제로서 디메틸카보네이트를 사용하여 친환경적이면서 시공시 냄새가 발생하지 않아 작업성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있음은 물론, 나노클레이트를 통한 난연성, 접착강도 향상, 기계적 물성 향상효과를 얻을 수 있게 된다.
상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 대해 기재한 것이지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적인 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 본 발명에 속하는 통상의 기술자들에게 있어 명백한 것임을 명시한다.

Claims (7)

  1. 체질안료 50 ∼ 60중량%, 에폭시 수지로서 비스페놀 F형 액상 에폭시수지 23 ∼ 31중량%, 가소제 5 ∼ 9중량%, 희석제로서 반응성 희석제 2 ∼ 5중량%, 용제 1 ∼ 3중량%, 침전방지제 0.5 ∼ 2중량%, 착색안료 1 ∼ 3 중량%, 기타 첨가제 1 ∼ 2 중량%를 포함하여 이루어지되,
    상기 용제는 디메틸카보네이트인 것에 특징이 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 체질안료는 탄산칼슘으로 이루어진 것에 특징이 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가소제는 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트(DPGDB : Dipropylene Glycol Dibenzoate Esters), 다이아이소뷰틸 아디프산(DIBA : Diisobuthyl Adipate) 중 선택된 어느 하나인 것에 특징이 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반응성 희석제는 다관능성 희석제인 것에 특징이 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 침전방지제는 흄실리카인 것에 특징이 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 마그네슘, 알루미나, 실리콘염산층으로 적층된 길이와 넓이가 10 ~ 200 나노미터이고, 두께는 0.5 ∼ 1 나노미터인 나노클레이 1 ∼ 5중량%가 더 포함되어 구성되는 것에 특징이 있는 도막강도를 향상시킨 친환경 무용제 에폭시 바닥재 도료 조성물.
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