KR102231987B1 - 내후성이 우수한 옥외설치물 도장용 도료 조성물 - Google Patents

내후성이 우수한 옥외설치물 도장용 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내후성이 우수한 옥외설치물 도장용 도료 조성물에 관한 것으로서, 아크릴 수지, 아크릴 실란 수지, 폴리 에스테르 수지, 디메틸 카르보네이트, 솔벤트 나프타, 초산 부틸, 크실렌, α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일), 숙신산 디메틸, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산, 메틸 글루타르산, 안료, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산, 디메틸 아디페이트, 디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석, 및 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제를 포함하는 옥외설치물 도장용 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 도료 조성물을 이용하여 전자기기, 고압선로, 고압전기 장비 등에서 "접근금지," "위험" 등의 표지판의 글자에 적용한 경우 내크레이터성, 레벨링성, 내소포성을 강화시켜주면서, 내후성이 현저히 향상시킬 수 있다.

Description

내후성이 우수한 옥외설치물 도장용 도료 조성물{PAINT COMPOSITION FOR PAINTING OUTDOOR INSTALLATION WITH EXCELLENT WEATHER RESISTANCE}
본 발명은 도료 조성물, 보다 구체적으로, 옥외설치물, 특히 금속판에 도장하기 위한 도료 조성물에 관한 것이다.
고내후성 도료는 1980년대 이후 내구성, 내약품성, 내식성 등의 기능을 요하는 대형건축물, 옥외구축물, 대형교량과 같은 건설 분야와 더불어 관심을 갖기 시작하였다.
또한, 도로 확장 및 이에 따른 안전 표지를 위해 옥외에 설치되는 교통안전표지판으로 주의 표시, 규제 표시, 지시 표시, 보조 표시판 등의 사용이 급증하고 있으며, 전기기기, 고압선로, 고압전기 장비 등에 접근금지 또는 위험 등의 표지판의 설치가 늘어나고 있는 실정이다. 이에 대한 옥외에 설치 시 오랜 기간 동안 색이 변하지 않고 선명성을 오래 지속할 수 있는 더 강력한 내후성을 갖는 도료가 요구되고 있는 실정이다.
이러한 요구에 따라, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 세라믹 무기질계 수지의 개발이 지속적으로 이루어져 왔다.
첫째로, 상기 불소계 수지는 불화 폴리비닐리데닌(Polyvinylidene Fluoride)을 사용하여 개발되었다. 상기 불소계 수지는 내후성이 20년으로 가장 우수한 수지이지만 가격이 비싸고, 환경 변화에 따른 오염성 유발과 경도가 약하며 작업조건이 까다롭다는 단점을 가지고 있다.
둘째로, 상기 아크릴계 수지는 기계적 물성은 우수하나 내후성이 불소나 실리콘계보다 현저히 떨어지는 단점을 가지고 있다.
셋째로, 세라믹 무기질계 수지는 무기세라믹 원료를 사용하여 불연성 및 내오염성 내후성 등이 우수하나 도막 형성시 크랙이 발생하고 높은 온도에서 가열 건조하여 도막을 형성해야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서, 저렴한 비용으로 제조되면서 기계적 물성을 갖는 동시에 자연 경화가 가능한 도막을 형성하기 위한 신규한 수지가 요구되고 있다.
종래에, 아크릴수지를 이용한 도료 조성물은 대한민국 공개특허 제10-2004-0077987호에 개시된 바 있는데, 이에 따른 도료 조성물은 아크릴폴리올수지, 자외선 흡수제 및 이산화 티타늄 0.5 내지 5 중량%를 포함하고 있으나, 상기 도료 조성물은 우수한 내후성을 보이지만 내스크래치성은 향상시키지 못하는 단점이 있다.
또한, 이러한 도료 조성물은 대한민국 공개특허 제10-2004-0075154호에 개시된 바 있는데, 상기 도료 조성물은 자외선 흡수제를 함유한 아크릴 단량체, 비관능성 아크릴 단량체, 수산기를 갖는 아크릴 단량체, 카르복실기를 갖는 아크릴 단량체를 사용하고 있으나, 자외선에 대한 내후성은 우수하나 항구적인 내스크래치성을 발휘하지 못하는 단점이 있다.
한편, 함불소 수지와 이소시아네이트를 이용한 도료 조성물이 일본 공개특허 제2003-183591호에 개시된 바 있는데, 이에 따른 도료 조성물은 수산기를 갖는 함불소수지와 상기 수산기와 반응하는 경화제를 사용하고 있으나, 상기 도료 조성물은 내스크래치성 및 내후성을 향상시키지 못하는 단점이 있다.
이와 같은 이유로 내마모성 및 내후성을 필요로 하는 위험 표지판을 포함한 옥외설치물에 도장함으로써, 물리적 마찰에 의한 도막의 손상을 최소화하여 초기 도장면을 오랫동안 유지시켜 기존 도장물의 내스크래치성 및 내후성이 우수한 도료 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명자들은 내후성이 우수한 도료 조성물에 대해 연구하던 중, 본 발명의 청구항 제1항에 기술된 도료 조성물을 제조하였으며, 상기 도료 조성물을 이용하여 옥외설치물 뿐만 아니라 전자기기, 고압선로, 고압전기 장비 등에서 "접근금지," "위험" 등의 표지판의 글자에 적용한 경우 내크레이터성, 레벨링성, 내소포성을 강화시켜주면서, 내후성이 현저히 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 아크릴 수지, 아크릴 실란 수지, 폴리 에스테르 수지, 디메틸 카르보네이트, 솔벤트 나프타, 초산 부틸, 크실렌, α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일), 숙신산 디메틸, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산, 메틸 글루타르산, 안료, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산, 디메틸 아디페이트, 디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석, 및 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제를 포함하는 옥외설치물 도장용 도료 조성물을 제공한다.
도 1은 도료 조성물을 전자기기, 고압선로, 고압전기 장비 등에서 "관계자외출입금지"의 표지판의 글자에 적용한 일 예를 도시한 것이다.
본 발명은 옥외설치물 도장용 도료 조성물을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 옥외설치물 도장용 도료 조성물은 아크릴 수지, 아크릴 실란 수지, 폴리 에스테르 수지, 디메틸 카르보네이트, 솔벤트 나프타, 초산 부틸, 크실렌, α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일), 숙신산 디메틸, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산, 메틸 글루타르산, 안료, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산, 디메틸 아디페이트, 디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석, 및 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제를 포함한다.
이러한 옥외설치물 도장용 도료 조성물은 가장 바람직한 물리적 성질을 나타내기 위해 하기와 같이 최적의 혼합비를 가져야 한다.
옥외설치물 도장용 도료 조성물 100 중량%를 기준으로 하여,
아크릴 수지 25 내지 46 중량%,
아크릴 실란 수지 5 내지 10 중량%,
폴리 에스테르 수지 3 내지 7 중량%,
디메틸 카르보네이트 20 내지 40 중량%,
솔벤트 나프타 9 내지 13 중량%,
초산 부틸 10 내지 20 중량%,
크실렌 0.5 내지 1.5 중량%,
α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일) 1 내지 3 중량%,
숙신산 디메틸 0.5 내지 1.5 중량%,
프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산 3 내지 4 중량%,
메틸 글루타르산 0.5 내지 1.5 중량%,
안료 0.1 내지 0.5 중량%,
비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산 0.1 내지 0.5 중량%,
디메틸 아디페이트 0.1 내지 0.4 중량%,
디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석 0.01 내지 0.03 중량%, 및
불소함유 폴리머 실리콘 첨가제 0.5 내지 2 중량%.
더욱 바람직하게, 옥외설치물 도장용 도료 조성물 100 중량%를 기준으로 하여,
아크릴 수지 30 중량%,
아크릴 실란 수지 7 중량%,
폴리 에스테르 수지 5 중량%,
디메틸 카르보네이트 25 중량%,
솔벤트 나프타 11 중량%,
초산 부틸 12 중량%,
크실렌 1 중량%,
α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일) 2 중량%,
숙신산 디메틸 1.2 중량%,
프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산 3.7 중량%,
메틸 글루타르산 0.7 중량%,
안료 0.3 중량%,
비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산 0.3 중량%,
디메틸 아디페이트 0.25 중량%,
디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석 0.02 중량%, 및
불소함유 폴리머 실리콘 첨가제 0.53 중량%.
상기 혼합비를 벗어나는 경우에는 본 발명의 도료 조성물을 옥외설치물, 특히 금속 표지판의 글자에 적용한 경우 얻고자 하는 내크레이터성, 레벨링성, 및 내소포성을 얻을 수 없으며, 특히, 내후성을 향상시키고자 하는 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
특히, 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제는 상기 범위 미만인 경우에, 이의 적정량에 비해 품질의 향상(소재 습윤, 분화구 방지효과, 슬립성)에 기여하지 못하고, 층간 부착성이 떨어지게 된다. 반면, 상기 범위를 초과하는 경우에, 실리콘 첨가제가 두 도막 사이에 잔존하게 되고, 이에 층간 부착성에 영향을 주게 되어, 도막의 내후성에 악영향을 미친다.
상기 구성성분들은 당해 분야의 일반적인 방법에 의해 합성할 수 있거나, 상업적으로 시판되는 것으로부터 얻을 수 있습니다.
상기 구성성분들 각각의 CAS 번호를 가질 수 있다:
아크릴 수지: KE-32277, KE-14-0024
아크릴 실란 수지: 2015-3-6981
폴리 에스테르 수지: KE-27927
디메틸 카르보네이트: 616-3-6
솔벤트 나프타: 64742-94-5, 64742-95-6
초산 부틸: 123-86-4
크실렌: 1330-20-7
α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일): 104810-47-1
숙신산 디메틸: 106-65-0
프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산: 108-65-6
메틸 글루타르산: 1119-40-0
비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산: 41556-26-7
디메틸 아디페이트: 627-93-0
디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석: 77-58-7
상기 각 성분들에 대해 기술하면 하기와 같다:
상기 성분 중 아크릴 수지(KE-32277, KE-14-0024)는 도료 조성물의 주제로서, 하나의 종류 또는 두 종류의 아크릴 수지의 혼합물을 사용할 수 있으며, 이 중 하나는 n-부틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 메타크릴산 코폴리머 중 하나 또는 둘 이상이다.
아크릴 실란 수지(2015-3-6981)는 도료 조성물의 주제로서, 스티렌, 알킬 메타크릴레이트, 말레이미드 및 [(치환된 메타크릴)C3 내지 C5 알킬]알콕시실란을 갖는 글리시딜 메타크릴레이트 폴리머이다.
폴리 에스테르 수지(KE-27927)는 경화제로서, 헵탄산, 카프릴산, 카프르산 및 이소노난산의 펜타에르스리톨 에스테르이다.
디메틸 카르보네이트(616-3-6), 솔벤트 나프타, 초산 부틸(123-86-4), 및 크실렌(1330-20-7)은 용제로서, 사용되는 것이며, 이중 솔벤트 나프타는 솔벤트 나프타(석유), 중질 방향족 화합물(64742-94-5) 및/또는 솔벤트 나프타(석유), 경질 방향족 화합물(64742-95-6)이다.
α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일)(104810-47-1) 및 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산(41556-26-7)은 은 광안정화제로서, 숙신산 디메틸은 안정화제로서 사용되며, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산, 메틸 글루타르산, 디메틸 아디페이트는 용제로서 사용된다.
안료는 무기 안료 및 무기 안료 모두를 사용할 수 있으며, 당해 분야에서 사용할 수 있는 모든 안료를 사용할 수 있다. 본 발명에서 안료로 필요한 색을 모두 사용할 수 있으며, 특히 적색 안료 및 흑색 안료를 주로 사용한다. 무기 적색 안료와 관련하여, 철도 차량에 사용되고 있는 산화철 계열의 안료가 사용되며, 자동차 도료에 사용되는 고내후성, 고착색력 성능을 보유한 퀴나크리돈 레드 및 마룬 계열의 도료가 사용될 수 있다. 일 예로서, 본 발명에서 안료로 카드뮴 레드(Cadmium Red), 스칼렛 크롬(Scarlet Chrome)-몰리브데이트 오렌지(Molybdate Orage), 레드 산화철(Red Iron Oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 적색 안료; 파라니트라닐린 레드(Paranitraniline Red), 톨루이딘 레드(Toluidine Red), 클로로니트라닐린(Chloronitraniline), 나프톨(Naphthol) 및 나프타닐리드 레드(Naphthanilides Red), 벤즈이미다졸론 레드(Benzimidazolone Red); 피라졸론(Pyrazolone), 축합 레드(Condensation Red); 리톨 레드(Lithol Red), 금속 BON 레드(Metal BON Red)를 포함한 칼슘, 바륨 및 망간 토너(Calcium, Barium and Manganese Toner) 및 마룬 토너(Maroon Toner); 티오인디고 레드(Thioindigo Red), 페릴렌 레드(Perylene Red), 안트라퀴논 레드(Anthraquinone Red), 피란트론(Pyranthrone), 디브로만트론(Dibromanthrone), 퀸아크리돈 레드 및 마룬(Quinacridone Reds and Maroon); 디케토-피롤로-피롤 안료(Diketo-Pyrrolo-Pyrrole Pigment) 및 C.I. 색소 적색 178로 이루어진 유기 적색 안료로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
본 발명에서 내후성을 보다 현저하게 증가시키기 위해 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제가 포함된다. 이러한 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제는 도료내 표면장력을 크게 낮추어서 내크레이터성, 레벨링성, 내소포성을 향상시키고, 또한 이러한 표면장력 저하 효과로 현장에서 작업하는 현장 작업성, 예를 들어, 층간 부착성의 개선 효과가 우수할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제는 당해 분야에서 사용될 수 있는 불소함유 폴리머 실리콘을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제는 폴리디메틸실록산(예를 들어, BYK-Chemie사의 BYK®-331), 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산(예를 들어, BYK-Chemie사의 BYK®-300, BYK®-301, BYK®-305, BYK®-307, BYK®-320, BYK®-325, BYK®-330, BYK®-331, BYK®-333, BYK®-335, BYK®-341 또는 BYK®-344), 폴리메틸알킬실록산(예를 들어, BYK®-322 또는 BYK®-323), 열안정성 변성 폴리실록산(예를 들어, BYK®-310, BYK®-322, BYK®-323, 또는 BYK®-315) 또는 반응성 실리콘(예를 들어, BYK®-370, BYK®-371, BYK®-373 또는 BYK®-375)에서 수소의 일부 또는 전부를 불소로 치환함으로써 수득된 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제를 포함한다. 이때, 불소의 치환율은 다양하게 조절할 수 있으며, 바람직하게 불소비함유 폴리머 실리콘의 수소의 중량을 기준으로 하여 5 내지 90%의 범위를 포함할 수 있다. 이러한 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제는 현재 시판되고 있는 것을 이용하거나, 이를 합성하여 사용할 수 있다. 이는 당업자에게 적절하게 선택될 수 있다.
이러한 구성성분들은 당해 분야에서 사용될 수 있는 일반적인 교반기에 모두 첨가하여 배합하여 교반기를 이용하여 교반하여 도료 조성물을 제조할 수 있다. 이러한 제조방법 및 장치에 대해서는 특별히 제한되지 않으며, 당업자에 의해 용이하게 제조될 수 있다.
이러한 도료 조성물은 피착 재질면의 먼지 및 이물질을 알코올 세척과 공기압을 이용하여 제거한 다음, 붓, 롤러, 브러쉬 또는 스프레이를 이용하여 도장하여 사용할 수 있다. 일 예로, 피착 재질면 위에 도료 조성물을 에어분무 방법을 이용하여 적절한 건조도막두께로 도장한 후 방치하거나 또는 열처리하여 건조 및/또는 경화시킨다. 일 예로, 도막의 경화 온도는 200℃ 내지 250℃이었다.
상기 피착 재질은 콘크리트벽, 콘크리트 구조물, 철구조물, 나무구조물, 나무벽, 가로수 등의 도로 시설물, 및 판상의 금속, 목재, 플라스틱에 도포한 부착방지 시설물 등을 포함할 수 있다. 또한, 판상 또는 시트상의 성형체에 본 발명의 도료 조성물을 도포한 후 열을 가하여 경화시킨 후, 연결부재 등을 이용하여 원하는 위치에 부착시키거나 이형지를 구비한 시트지에 도포하여 가로수, 콘크리트 구조물 등에 부착시키는 것도 가능하다. 이때 상기 이형지는 도안이 인쇄된 시트지를 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 도료 조성물은 적용 소재에 제한을 받지 않고 거의 모든 시설물에 적용할 수 있으며, 특히, 본 발명에 따른 도료 조성물은 전기기기, 고압선로, 고압전기 장비의 표면에 접근금지, 또는 위험의 표지판에 글자를 쓰기 위한 도료로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3 : 본 발명의 도료 조성물의 제조
교반용기에 하기 표 1에 기술된 구성성분들을 배합하여 300 rpm 교반기로 10분 동안 교반하여 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
아크릴 수지(KE-32277) 20 중량% 24.53 중량% 29.53 중량% 16.53 중량% 40.53 중량%
아크릴 수지(KE-14-0024 10 중량% 10 중량% 9 중량% 20 중량% 0 중량%
아크릴 실란 수지(2015-3-6981) 7 중량% 5 중량% 5 중량% 5 중량% 5 중량%
폴리에스테르 수지(KE-27927) 5 중량% 4 중량% 3 중량% 6 중량% 2 중량%
디메틸 카르보네이트(616-3-6) 25 중량% 25 중량% 20 중량% 20 중량% 20 중량%
솔벤트 나프타(석유), 중질 방향족 화합물(64742-94-5) 4 중량% 3 중량% 4 중량% 4 중량% 4 중량%
솔벤트 나프타(석유), 경질 방향족 화합물(64742-95-6) 7 중량% 6 중량% 7 중량% 7 중량% 7 중량%
초산 부틸(123-86-4) 12 중량% 12 중량% 12 중량% 12 중량% 12 중량%
크실렌(1330-20-7) 1 중량% 1 중량% 1 중량% 1 중량% 1 중량%
α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일)(104810-47-1) 2 중량% 2 중량% 2 중량% 2 중량% 2 중량%
숙신산 디메틸(106-65-0) 1.2 중량% 1.2 중량% 1.2 중량% 1.2 중량% 1.2 중량%
프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산(108-65-6) 3.7 중량% 3.7 중량% 3.7 중량% 3.7 중량% 3.7 중량%
메틸 글루타르산(1119-40-0) 0.7 중량% 0.7 중량% 0.7 중량% 0.7 중량% 0.7 중량%
비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산(41556-26-7) 0.3 중량% 0.3 중량% 0.3 중량% 0.3 중량% 0.3 중량%
디메틸 아디페이트(627-93-0) 0.25 중량% 0.25 중량% 0.25 중량% 0.25 중량% 0.25 중량%
디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석(77-58-7) 0.02 중량% 0.02 중량% 0.02 중량% 0.02 중량% 0.02 중량%
C.I. 색소 적색 178 0.3 중량% 0.3 중량% 0.3 중량% 0.3 중량% 0.3 중량%
불소함유 폴리머 실리콘 첨가제 0.53 중량% 1 중량% 2 중량% 0 중량% 0 중량%
본 실시예에서 사용된 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제는 불소함유 폴리메틸실록산이다.
실험예 1: 본 발명의 도료 조성물을 이용한 도막의 물성 실험
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에서 제조된 도료 조성물을 이용한 도막의 물성을 평가하기 위하여, 하기와 같은 방법을 수행하였다.
시편으로는 스테인레스 스틸 304종(SUS 304)과 PVC 시트를 사용하였으며, 시편의 크기는 10 ㎝(가로)×15 ㎝(세로)로 제작하였다. 시편을 간단한 알코올 세척과 공기압을 이용하여 먼지 및 이물질 등을 제거하여 전처리하였다. 상기 전처리된 시편에 상기 실시예에서 제조된 도료 조성물을 에어분무 방법을 이용하여 20 내지 30 ㎛의 건조도막두께(DFT)로 도장한 후 실온에서 2시간 상온건조하였다.
도막의 시험항목 및 시험평가방법은 다음과 같다.
1. 도료 초기 성상 및 도료 안정성
도료 초기 성상 실험은 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에서 제조된 상도 도료 조성물을 제조 후 즉시 상분리 및 헤이즈 상태를 육안으로 판정하였으며, 도료 안정성 실험은 상도 도료 조성물의 제조 후 8시간이 경과한 후 상분리 및 헤이즈 등의 외관 상태를 판정하였다.
2. 접착성, 상온 건조성
접착성, 상온 건조성 실험은 상기 1의 방법과 동일하게 하였다.
3. 도막 경도
도막 경도 실험은 25℃에서 손으로 문질러 도막이 벗겨지거나 밀리는 현상, 도막면이 뿌옇게 변하는 현상 등의 유무를 측정하였다.
4. 촉진 내후성
촉진 내후성 시험(QUV Accelerated weathering Test) 항목은 ASTM G-53의 촉진 내후성 시험기(QUV Accelerated weathering Tester)를 사용하였다. 구체적으로는, 자외선 형광등은 UV-B313 램프(280~315㎚)를 사용하여 148시간(7일) 및 720시간(30일)대 별로 광택 보존값 및 색상차를 평가하였다.
광택 보존값은 비와이케이(BYK)사의 광택계(glossmeter)를 사용하여 하기 수학식 1에 의해 계산하였다.
Figure 112020064388702-pat00001
또한, 색상차는 확산 반사율 측정장치인 분광비색계(spectrocolorimeter)를 사용하였다. 구체적으로는, 두 색의 차이를 시각적 개념에서 수치적 개념으로 표현하였다. 즉, 색공간 좌표에서 두 색의 기하학적인 거리를 수치로 표시하였으며, 하기 수학식 2에 의해 계산되었다.
Figure 112020064388702-pat00002
상기 수학식 2에서, L은 헌터(Hunter) 색표시계의 명도 지수이며, a 및 b는 헌터색표시계의 크로마네틱스 계수를 의미한다.
5. 빗물자국(rain mark) 방지성
세척호스를 이용하여 빗물 형태의 물줄기를 시편에 직하한 후 24시간 경과후 도막표면의 외관을 육안으로 관찰하였다.
도료 조성물을 이용한 도막의 물성은 표 2에 나타내었다.
시험항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
도료 초기 성상 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
도료 안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
초기 접착성(%) 80 90 100 100 100
7일 경과후 접착성(%) 80 95 100 100 90
도막 경도(rubbing성) ○ ○ ◎ ◎ ○
상온 건조성(지촉건조) 2시간 1시간 2시간 2시간 2시간
촉진 내후성(QUV) 148h 광택보존값(%) 90 90 97 95 95
색상차(△E) 3.1 3.0 4.7 4.8 4.7
720h 광택보존값(%) 85 85 91 93 95
색상차(△E) 6.5 6.0 7.8 6.9 6.5
빗물자국 방지성 시편 작성 후 즉시 △ △ ◎ ◎ ◎
6일 경과 후 □ □ ◎ ◎ ◎
[◎: 매우 양호, ○: 양호, □: 보통, △: 조금 불량]
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 도료 조성물(실시예 1 내지 3)은 본 발명의 도료 조성물은 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제를 포함함으로써 내후성이 향상되어 외부 충격이나 마찰, 스크래치에 강하게 하고, 도막 표면의 점착성을 없애주며, 내오염성 및 내수성, 빗물자국 방지성 등을 유지 또는 향상시켰다.
반면, 비교예 1 및 2는 내후성 및 다른 물리적 성능 또한 떨어지는 형상을 발견할 수 있다.
실험예 2: 본 발명의 도료 조성물을 이용한 도막의 내크레이터성 및 레벨링성 실험
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에서 제조된 도료 조성물을 이용한 도막의 물성을 평가하기 위하여, 하기와 같은 방법을 수행하였다.
내크레이터성
상기 실험예 1에서 제조된 시편을 300 mm의 높이에서 강구를 시편위에 떨어뜨린 후 도막에 박리 또는 균열 발생 유무를 검토하였다.
레벨링성 시험
상기 실험예 1에서 제조된 시편을 시중제품과 비교시험하였다.
시험항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3
내크레이터성 △ △ ◎ ◎ ◎
레벨링성 △ △ ◎ ◎ ◎
[◎: 양호, △: 보통, X: 불량)
상기 표 3의 실험 결과, 실시예 1 내지 3이 적용된 시편에 대해서는 내크레이터성 및 레벨링성 둘 모두에 대해 양호한 결과를 나타낸 반면, 비교예 1 및 2에서는 이러한 성질의 저하를 나타내었다.
산업상 이용 가능성
본 발명에 따른 도료 조성물은 외부충격이나 마찰, 스크래치에 강하게 하고, 도막표면의 점착성을 없애주며, 장시간의 옥외 폭로시 각종 오염물에 대한 내오염성, 눈과 비 등에 의한 내수성, 빗물자국 방지성 등을 현저히 향상시키는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 도료 조성물은 옥외설치물 뿐만 아니라 전자기기, 고압선로, 고압전기 장비 등에서 "접근금지," "위험" 등의 표지판의 글자에 적용한 경우 내크레이터성, 레벨링성, 내소포성을 강화시켜주면서, 내후성이 현저히 향상된 특성을 가지고, 기존 공공 시설물에 붓이나 롤러 도장으로 바로 적용할 수 있어 적용 확대의 폭을 획기적으로 확대할 수 있는 여건을 충족시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 아크릴 수지,
    아크릴 실란 수지,
    폴리 에스테르 수지,
    디메틸 카르보네이트,
    솔벤트 나프타,
    초산 부틸,
    크실렌,
    α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일),
    숙신산 디메틸,
    프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산,
    메틸 글루타르산,
    안료,
    비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산,
    디메틸 아디페이트,
    디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석, 및
    불소함유 폴리머 실리콘 첨가제를 포함하는 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 옥외설치물 도장용 도료 조성물 100 중량%를 기준으로 하여,
    아크릴 수지 25 내지 46 중량%,
    아크릴 실란 수지 5 내지 10 중량%,
    폴리 에스테르 수지 3 내지 7 중량%,
    디메틸 카르보네이트 20 내지 40 중량%,
    솔벤트 나프타 9 내지 13 중량%,
    초산 부틸 10 내지 20 중량%,
    크실렌 0.5 내지 1.5 중량%,
    α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일) 1 내지 3 중량%,
    숙신산 디메틸 0.5 내지 1.5 중량%,
    프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산 3 내지 4 중량%,
    메틸 글루타르산 0.5 내지 1.5 중량%,
    안료 0.1 내지 0.5 중량%,
    비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산 0.1 내지 0.5 중량%,
    디메틸 아디페이트 0.1 내지 0.4 중량%,
    디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석 0.01 내지 0.03 중량%, 및
    불소함유 폴리머 실리콘 첨가제 0.5 내지 2 중량%를 포함하는 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 옥외설치물 도장용 도료 조성물 100 중량%를 기준으로 하여,
    아크릴 수지 30 중량%,
    아크릴 실란 수지 7 중량%,
    폴리 에스테르 수지 5 중량%,
    디메틸 카르보네이트 25 중량%,
    솔벤트 나프타 11 중량%,
    초산 부틸 12 중량%,
    크실렌 1 중량%,
    α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥소프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일) 2 중량%,
    숙신산 디메틸 1.2 중량%,
    프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세트산 3.7 중량%,
    메틸 글루타르산 0.7 중량%,
    안료 0.3 중량%,
    비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)데탄디온산 0.3 중량%,
    디메틸 아디페이트 0.25 중량%,
    디부틸비스((1-옥소데도킬)옥시)주석 0.02 중량%, 및
    불소함유 폴리머 실리콘 첨가제 0.53 중량%를 포함하는 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아크릴 수지가 n-부틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 메타크릴산 코폴리머 중 하나 또는 둘 이상인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아크릴 실란 수지가 스티렌, 알킬 메타크릴레이트, 말레이미드 및 [(치환된 메타크릴)C3 내지 C5 알킬]알콕시실란을 갖는 글리시딜 메타크릴레이트 폴리머인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리에스테르 수지가 헵탄산, 카프릴산 및 이소노난산의 펜타에리스리톨 에스테르인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 솔벤트 나프타가 솔벤트 나프타(석유), 중질 방향족 화합물 및/또는 솔벤트 나프타(석유), 경질 방향족 화합물인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 안료가
    카드뮴 레드(Cadmium Red), 스칼렛 크롬(Scarlet Chrome)-몰리브데이트 오렌지(Molybdate Orage), 레드 산화철(Red Iron Oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 적색 안료;
    파라니트라닐린 레드(Paranitraniline Red), 톨루이딘 레드(Toluidine Red), 클로로니트라닐린(Chloronitraniline), 나프톨(Naphthol) 및 나프타닐리드 레드(Naphthanilides Red), 벤즈이미다졸론 레드(Benzimidazolone Red); 피라졸론(Pyrazolone), 축합 레드(Condensation Red); 리톨 레드(Lithol Red), 금속 BON 레드(Metal BON Red)를 포함한 칼슘, 바륨 및 망간 토너(Calcium, Barium and Manganese Toner) 및 마룬 토너(Maroon Toner); 티오인디고 레드(Thioindigo Red), 페릴렌 레드(Perylene Red), 안트라퀴논 레드(Anthraquinone Red), 피란트론(Pyranthrone), 디브로만트론(Dibromanthrone), 퀸아크리돈 레드 및 마룬(Quinacridone Reds and Maroon); 디케토-피롤로-피롤 안료(Diketo-Pyrrolo-Pyrrole Pigment) 및 C.I. 색소 적색 178로 이루어진 유기 적색 안료로부터 선택된 하나 이상인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제가 폴리디메틸실록산, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산, 폴리메틸알킬실록산, 열안정성 변성 폴리실록산 또는 반응성 실리콘의 수소의 일부 또는 전부를 불소로 치환함으로써 수득된 불소함유 폴리머 실리콘 첨가제인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 폴리메틸실록산이 BYK-Chemie사의 BYK®-331을 포함하며,
    폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산이 BYK-Chemie사의 BYK®-300, BYK®-301, BYK®-305, BYK®-307, BYK®-320, BYK®-325, BYK®-330, BYK®-331, BYK®-333, BYK®-335, BYK®-341 또는 BYK®-344를 포함하며,
    폴리메틸알킬실록산이 BYK®-322 또는 BYK®-323을 포함하며,
    열안정성 변성 폴리실록산이 BYK®-310, BYK®-322, BYK®-323, 또는 BYK®-315를 포함하며,
    반응성 실리콘이 BYK®-370, BYK®-371, BYK®-373 또는 BYK®-375를 포함하는, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도료 조성물이 전기기기, 고압선로, 고압전기 장비의 표면에 접근금지, 또는 위험의 금속판 표지판에 글자를 쓰기 위한 도료인, 옥외설치물 도장용 도료 조성물.
KR1020200076265A 2020-06-23 2020-06-23 내후성이 우수한 옥외설치물 도장용 도료 조성물 KR102231987B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040077987A (ko) * 2003-03-03 2004-09-08 주식회사 금강고려화학 2액형 자동차용 투명 도료 조성물
JP2013213151A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Kansai Paint Co Ltd 水性塗料組成物及び塗膜形成方法
JP5583031B2 (ja) * 2009-01-15 2014-09-03 関西ペイント株式会社 複層塗膜形成方法

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