KR102236172B1

KR102236172B1 - 도료 조성물

Info

Publication number: KR102236172B1
Application number: KR1020210000293A
Authority: KR
Inventors: 백재홍; 최지영; 주용준
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2021-04-05

Abstract

본 발명은 항바이러스, 항균 및 항곰팡이 성능을 갖는 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

도료 조성물{Coating Composition}

아크릴 수지는 내구성, 내약품성, 부착성, 광택 등 도막에 요구되는 물성이 전반적으로 우수하여, 자동차, 가전제품, 사무용 기기 등 다양한 제품의 도장용 도료로 널리 사용된다. 최근, 환경 및 보건과 관련된 규제가 엄격해지고, 친환경, 친보건 소재에 대한 수요가 증가하면서, 종래의 수성 도료의 친환경성 및 친보건성을 향상시키기 위한 기술 개발이 다양하게 진행되고 있다.

일례로, 대한민국 특허 제10-2112777호는 항균 분산액을 포함하는 항균성 분체도료 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 도료 조성물은 항균성 및 항곰팡이성을 발휘하나, 항바이러스성을 발취하지는 못하였다. 최근, COVID 19와 같은 바이러스로 인한 심각한 문제가 발생하면서, 항균 및 항곰팡이성 외에 항바이러스성을 갖는 도료에 대한 요구가 증가하고 있다.

본 발명은 도막에 요구되는 기본 물성이 우수한 동시에, 항바이러스, 항균 및 항곰팡이 성능을 갖는 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 산가 및 수산기가가 상이한 3종의 아크릴 수지 및 항바이러스제를 포함하는 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 내구성, 내약품성, 부착성, 광택 등 도막에 요구되는 기본 물성이 우수한 동시에, 항바이러스, 항균 및 항곰팡이 성능을 갖는 도료 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 도료는 의료장비, 협동 로봇, 가전 제품 등 사람과 접촉이 빈번하게 발생하는 제품에 도장 가능하며, 이 경우 바이러스 등의 전파 감염을 방지하는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용된 “유리전이온도”는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. “수평균분자량” 및 “중량평균분자량"은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. “산가” 및 “수산기”와 같은 작용기가는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정할 수 있다. 또한, "점도"는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 브룩필드 점도계(brookfield viscometer) 또는 가드너 점도계(기포점도계, 버블점도계, Bubble Viscometer)를 사용하여 측정할 수 있고, 일례로 상온(25 ℃)에서 가드너 점도계(기포점도계, 버블점도계, Bubble Viscometer)를 사용하여 측정할 수 있다.

본 발명에 따른 도료 조성물은 산가 및 수산기가가 상이한 3종의 아크릴 수지 및 항바이러스제를 포함한다. 본 발명에 따른 도료 조성물은 안료 및 용제를 더 포함할 수 있고, 필요에 따라 분산제, 표면 조정제, 촉매 등 해당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.

아크릴 수지

본 발명에 따른 도료 조성물은 아크릴 수지를 포함한다. 아크릴 수지는 내후성, 광택 및 색상 보유력이 특히 우수하고, 경도, 내충격성, 내수성, 연마성, 내약품성, 부착성, 살오름성 등, 도막에 일반적으로 요구되는 물성이 전반적으로 우수하다.

본 발명의 도료 조성물은 산가 및 수산기가가 상이한 3종 이상의 아크릴 수지를 포함한다. 산가 및 수산기가가 상이한 아크릴 수지를 혼용함으로써 무기계 항바이러스제의 활성을 극대화시켜 도료 조성물의 항바이러스 성능을 향상시킬 수 있다. 일례로, 본 발명의 도료 조성물은 산가 및 수산기가가 상이한 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지 및 제3 아크릴 수지를 포함한다.

상기 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지 및 제3 아크릴 수지는 각각 독립적으로 에틸렌성 불포화 단량체, 비관능성 아크릴 단량체, 카르복실기를 함유하는 아크릴 단량체 및 히드록시기를 함유하는 아크릴 단량체 중에서 선택되는 하나 이상의 단량체를 중합 또는 공중합하여 제조되는 것일 수 있다.

상기 에틸렌성 불포화 단량체로는 스티렌 및 이의 유도체, 부타디엔 및 탄소수 1 내지 12의 아크릴/메타크릴산 에스테르 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

상기 비관능성 아크릴 단량체의 비제한적인 예로는 알킬(메트)아크릴레이트, 시클로알킬(메트)아크릴레이트, 비시클로알킬(메트)아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이 있다. 예를 들어, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 터셔리부틸메타크릴레이트, 노말헥실메타크릴에이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 터셔리부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노말옥틸아크릴에이트, 이소보닐아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 카르복실기를 함유하는 단량체의 비제한적인 예로는 벤조산, 시클로헥산카르복실산, 2-에틸헥산산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 천연 및 합성 지방산, 아크릴산, 메타크릴산, 이량체 아크릴산, 크로톤산, 프탈산, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산, 시클로헥산 디카르복실산, 말레산, 푸마르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 피멜산, 수베르산, 세바신산, 도데칸이산, 또는 이들의 혼합물이 있다.

상기 히드록시기를 함유하는 단량체의 비제한적인 예로는 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 카두라아크릴레이트, 카두라메타크릴레이트, 카프로락톤아크릴레이트, 카프로락톤메타크릴레이트, 2,3-디히드록시기프로필아크릴, 2,3-디히드록시기프로필메타크릴레이트, 4-히드록시기메틸시클로헥실-메틸아크릴레이트, 또는 이들의 혼합물이 있다.

상기 제1 아크릴 수지는 고형분이 45 내지 55%이고, 가드너 점도(25 ℃)가 W 내지 Z이고, 유리전이온도가 45 내지 55 ℃이고, 산가가 1 내지 5 mgKOH/g이고, 수산기가가 20 내지 60 mgKOH/g이고, 수평균분자량이 5,000 내지 20,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 15,000 내지 40,000 g/mol일 수 있다.

상기 제1 아크릴 수지의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 건조성 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 충격성 및 부착성이 열세해 질 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 부착성이 저하될 수 있고, 도막의 낮은 산가로 인해 무기계 항바이러스제의 활성을 줄여 항바이러스 효과가 저하될 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 경화성이 저하될 수 있고, 도막의 경화가 완전히 이루어 지지 못하고 무기 항균제의 도막 표면 부상도 이루어지지 않아 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우 내화학성 및 내용제성이 저하될 수 있고, 항바이러스제 내 금속이온 성분의 활성을 온전히 발휘시키지 못해 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 충격성이 저하될 수 있고, 과량의 반응기로 인해 항바이러스제의 활성이 저하되어 항바이러스 성능이 저하될 수 있다.

상기 제1 아크릴 수지의 수평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 부착성, 건조성, 내화학성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 더스트 도장에 따른 작업성이 저하되거나, 경화성이 저하될 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 부착성, 건조성, 내화학성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 더스트 도장에 따른 작업성이 저하되거나, 경화성이 저하될 수 있다.

상기 제2 아크릴 수지는 고형분이 50 내지 60%이고, 가드너 점도(25 ℃)가 Z 내지 Z3이고, 유리전이온도가 10 내지 35 ℃이고, 산가가 6 내지 15 mgKOH/g이고, 수산기가가 70 내지 110 mgKOH/g이고, 수평균분자량이 3,000 내지 10,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 20,000 내지 30,000 g/mol일 수 있다.

상기 제2 아크릴 수지의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 건조성 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 충격성 및 부착성이 열세해 질 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 부착성이 저하될 수 있고, 도막의 낮은 산가로 인해 무기계 항바이러스제의 활성을 줄여 항바이러스 효과가 저하될 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 경화성이 저하될 수 있고, 도막의 경화가 완전히 이루어 지지 못하고 무기 항균제의 도막 표면 부상도 이루어지지 않아 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우 내화학성 및 내용제성이 저하될 수 있고, 항바이러스제 내 금속이온 성분의 활성을 온전히 발휘시키지 못해 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 충격성이 저하될 수 있고, 도막 형성 시 미세한 외관 파핑 현상이 발생되어 무기계 항바이러스계의 활성 성능을 방해하고, 그 결과 항바이러스 효과가 저하될 수 있다.

상기 제2 아크릴 수지의 수평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 부착성, 건조성 및 내화학성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 더스트 도장에 따른 작업성이 저하되거나, 경화성이 저하될 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 부착성, 건조성 및 내화학성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 더스트 도장에 따른 작업성이 저하되거나, 경화성이 저하될 수 있다.

상기 제3 아크릴 수지는 고형분이 45 내지 55%이고, 가드너 점도(25 ℃)가 T 내지 W이고, 유리전이온도가 10 내지 30 ℃이고, 산가가 1 내지 5 mgKOH/g이고, 수산기가가 65 내지 100 mgKOH/g이고, 수평균분자량이 11,000 내지 30,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 31,000 내지 55,000 g/mol일 수 있다.

상기 제3 아크릴 수지의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 건조성 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 충격성 및 부착성이 열세해 질 수 있다. 상기 제3 아크릴 수지의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 부착성이 저하될 수 있고, 도막의 낮은 산가로 인해 무기계 항바이러스제의 활성을 줄여 항바이러스 효과가 저하될 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 경화성이 저하될 수 있고, 도막의 경화가 완전히 이루어 지지 못하고 무기 항균제의 도막 표면 부상도 이루어지지 않아 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 상기 제3 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우 내화학성 및 내용제성이 저하될 수 있고, 항바이러스제 내 금속이온 성분의 활성을 온전히 발휘시키지 못해 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 충격성이 저하될 수 있고, 과량의 반응기로 인해 항바이러스제의 활성이 저하되어 항바이러스 성능이 저하될 수 있다.

상기 제3 아크릴 수지의 수평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 부착성, 건조성 및 내화학성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 더스트 도장에 따른 작업성이 저하되거나, 경화성이 저하될 수 있다. 상기 제3 아크릴 수지의 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 부착성, 건조성 및 내화학성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 더스트 도장에 따른 작업성이 저하되거나, 경화성이 저하될 수 있다.

본 발명의 도료 조성물은 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 아크릴 수지를 40 내지 75 중량%, 예들 들어 40 내지 60 중량% 포함할 수 있다. 일례로, 본 발명의 도료 조성물은 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 제1 아크릴 수지를 30 내지 50 중량%, 예들 들어 30 내지 40 중량% 포함하고, 제2 아크릴 수지를 5 내지 15 중량%, 예들 들어 5 내지 10 중량% 포함하고, 제3 아크릴 수지를 5 내지 10 중량%, 예들 들어 5 내지 7 중량% 포함할 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1 아크릴 수지, 상기 제2 아크릴 수지 및 상기 제3 아크릴 수지의 혼합비(중량비)가 4.5 내지 6 : 0.1 내지 2 : 1일 수 있다.

상기 제3 아크릴 수지에 대한 상기 제1 아크릴 수지의 배합비가 4.5 미만인 경우 아크릴 수지 내 반응기인 OH가 높아져 경화제 함량이 높아지고, 이로 인해 NCO와 많은 반응을 통해 가교도가 증가하기 때문에 충격성 및 부착성이 저하될 수 있고, 도막 표면에 유기수지 성분이 무기계 항바이러스제의 활성을 줄여 항바이러스 효과가 저하될 수 있다. 반면, 배합비가 6을 초과하는 경우 아크릴 수지 내의 반응기인 OH가 낮아져 가교도가 너무 낮아져 경도가 저하될 수 있고, 도막의 경화가 완전히 이루어지지 못하고 무기 항균제의 도막 표면 부상도 이루어지지 않아 항바이러스 성능이 저하될 수 있다.

상기 제3 아크릴 수지에 대한 상기 제2 아크릴 수지의 배합비가 0.1 미만인 경우 분산성이 저하되거나 색상 구현이 어려워질 수 있고, 항바이러스제 내 금속이온 성분의 활성을 온전히 발휘하지 못해 항바이러스 성능이 저하될 수 있다. 반면, 배합비가 2를 초과하는 경우 내화학성 및 내용제성이 저하될 수 있고, 도막 형성 시 미세한 외관 파핑 현상이 발생되어 무기계 항바이러스계의 활성 성능을 방해하여 항바이러스 효과가 저하될 수 있다.

항바이러스제

본 발명에 따른 도료 조성물은 항바이러스제를 포함한다. 항바이러스제는 유기계 및 무기계로 구분된다.

유기계 항바이러스제로는 메틸 이소티아졸리논(MIT), 클로로메틸 이소티아졸리논(CMIT), 벤즈 이소티아졸리논(BIT), 옥틸 이소티아졸리논(OIT), 디클로로옥틸 이소티아졸리논(DCOIT) 등이 있으나, 상기 물질에 포함되는 이소티아졸린은 인체에 유해한 것으로 알려져 있다. 또한, 포름알데히드, 3-아이오도-2-프로피닐 부틸카보메이트(IPBC), 3,4-디클로로페닐-N,N-디메틸우레아(Diuron) 등의 유기계 항바이러스제도 알려져 있으나, 이들은 내수성 및 장기 내구성이 열세하고, 오랜 기간에 걸쳐 항바이러스 성능을 유지하지 못하는 문제가 있다.

본 발명에서는 항바이러스제로서 무기계 항바이러스제를 사용하며, 일례로, 제올라이트에 항균 금속을 치환시킨 것을 사용할 수 있다. 상기 무기계 항바이러스제는 유기계 항바이러스제와 달리 고온에서도 안정하며, 휘발성 및 용출이 없기 때문에 항바이러스성이 장시간 지속된다. 따라서, 장기 내구성이 우수하고, 반영구적으로 우수한 항바이러스 효과를 발휘할 수 있다.

상기 무기계 항바이러스제는 제올라이트(zeolite), 아연 및 은을 포함한다. 구리 화합물의 경우 색상차를 발생하는 등 도막의 외관을 열세하게 만들 수 있으므로, 포함하지 않는 것이 바람직하다. 일례로, 상기 무기계 항바이러스제는 SiO₂, Al₂O₃, Ag 및 Zn을 포함할 수 있다.

상기 무기계 항바이러스제로는 제올라이트의 표면을 아연 및 은 등의 금속이온 성분으로 치환시킨 것을 사용할 수 있다. 상기 무기계 항바이러스제는 두가지 방법으로 항균/항바이러스 성능을 구현한다. 첫번째 방법으로, 제올라이트 부근에 세포성 물질인 세균이나 곰팡이 등이 위치하면, 금속이온 성분이 쉽게 해리하여 분산에 의해 세균과 곰팡이의 세포막에 도달하고, 이 세포막의 단백질에 흡착됨과 동시에 세포의 구조파괴를 일으켜 세균과 곰팡이 등의 에너지대사를 불능으로 만들어 균 자체를 사멸시킨다. 두번째 방법으로, 활성산소(Active oxygen)에 의한 살균 작용이 있다. 구체적으로, 상기 무기계 항바이러스제는 세라믹 무기질 소재인 제올라이트를 담체로 하여 제조되기 때문에 SiO₂, Al₂O₃등의 금속 산화물로 구성되어 있고, 골격 구조에 결합되어 있는 산소들이 부분적으로 활성산소로 전환된다. 이 활성산소는 항균 금속과 마찬가지로 세균이나 곰팡이의 세포막 등의 단백질 층에 흡착되어 강력한 살균효과를 나타낸다.

본 발명의 무기계 항바이러스제는 무기계 항바이러스제 총 중량을 기준으로, 은 성분을 0.05 내지 0.3 중량%, 예를 들어 0.07 내지 0.27 중량% 포함하고, 아연 성분을 10 내지 20 중량%, 예를 들어 14 내지 18 중량% 포함할 수 있다. 상기 금속이온 성분의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 항균/항바이러스 성능이 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 더 이상 항균력이 향상되지 않을 뿐 만 아니라, 제올라이트 표면에 불용성의 금속염이 석출되어 도료의 변색이 발생하고 외관 성능이 저하될 수 있다.

상기 무기계 항바이러스제로 입자 크기가 0.5 내지 20 ㎛이고, 비중이 1 내지 3인 것을 사용할 수 있다. 상기 무기계 항바이러스제의 입자 크기가 0.5 ㎛ 미만인 경우 항균/항바이러스 성능이 저하될 수 있고, 20 ㎛ 초과인 경우 도료 내 투입 시 분산성이 저하되어 외관이 열세해질 수 있다. 상기 무기계 항바이러스제의 비중이 1 미만인 경우 바이러스 및 박테리아의 사멸 효과가 저하될 수 있고, 비중이 3 초과인 경우 감광성 성분인 은(Ag)이 과량 포함되는 경우일 수 있고, 이 경우 도료의 변색이 생기거나, 작업성 및 외관 성능이 저하될 수 있다.

본 발명의 수성 도료 조성물은 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 무기계 항바이러스제를 1 내지 5 중량% 포함할 수 있다. 상기 무기계 항바이러스제의 함량이 1 미만인 경우 항균/항바이러스성 효과가 저하될 수 있고, 5를 초과하는 경우 도료에 황변 현상이 발생할 수 있다.

안료

본 발명에 따른 도료 조성물은 안료를 포함할 수 있다. 안료는 도막의 방청성, 내충격성, 연마성, 내수성 및 분산성을 우수하게 하는 역할을 한다.

상기 안료로는 체질안료, 레드 계열, 황색/오렌지 계열, 블루 계열, 녹색 계열, 블랙 계열, 백색 계열, 펄 및 메탈릭 계열 안료 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 황산바륨, 중정석, 탄산칼슘, 클레이(점토, Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O), 골석분(3MgO·4SiO₂·H₂0), 규석분(SiO₂), 규조토(SiO₂·nH₂O), 실리카, 벤토나이트, 탈크, 알루미늄 실리케이트 등의 체질안료; 산화티탄, 산화아연, 리토폰(Lithopon), 황화아연, 연백(2PbCO₃·Pb(OH)₂), 산화안티몬 등의 백색 안료; 카본블랙, 흑연, 철흑(Fe₃O₄) 등의 흑색 안료; 황연(PbCrO₃), 징크크로메이트, 카드뮴 옐로(CdS), 리드 시안아미드(PbCN₂), 티타늄 옐로(TiO₂-NiO-Sb₂O₃), 스트론튬 옐로(SrCrO₄) 등의 황색 안료; 철적(Fe₂O₃), 연단(Pb₃O₄), 은주(HgS), 카드뮴 레드(CdS와 HgS와의 혼합결정), 모리브덴 레드(PbCrO₄와 PbMoO₄, PbSO₄의 혼합결정), 아산화동(Cu₂O) 등의 적색 안료; 감청(MFe[Fe(CN)₆], M=K, NH₄, Na), 군청(2(Al₂Na₂Si₃O₁₀)·Na₂S₄), 코발트 블루(CoO·nAl₂O₃) 등의 청색 안료; 크롬녹(PbCrO₄과 감청 KFe[Fe(CN)₆]의 혼합물), 산화크롬(Cr₂O₃), 수산화크롬(Cr₂O₃·2H₂O) 등의 녹색 안료; 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder) 등의 금속 분말 안료; 및 천연 펄 에센스, 합성 펄 안료 등의 펄 안료로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

이 외에, 도장의 녹을 방지하기 위하여 징크 포스페이트(zinc phosphate)와 같은 방청 안료를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 도료 조성물은 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 안료를 1 내지 55 중량%, 예를 들어 1 내지 50 중량% 포함할 수 있다. 상기 안료의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 방청성, 내충격성, 살오름성, 연마성 등의 물성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 도막의 외관이 저하(투명 광택 소실)되고, 분산성이 불량해질 수 있다.

용제

본 발명에 따른 수성 도료 조성물은 용제를 포함할 수 있다. 용제는 도료 조성물의 점도를 조절하여 도막의 건조성을 조절하는 역할을 한다.

상기 용제는 탄화수소계 용제, 케톤계 용제 및 에스테르계 용제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 용제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 시클로헥산 등과 같은 탄화수소계 용제, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤, 에틸프로필케톤, 메틸이소부틸케톤 등과 같은 케톤계 용제, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸에톡시프로피오네이트 등과 같은 에스테르계 용제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

상기 용제는 도료 조성물의 총 중량 100 중량%를 만족시키는 양으로 포함될 수 있고, 일례로, 도료 조성물 총 중량을 기준으로 10 내지 30 중량% 포함될 수 있다.

기타 성분

본 발명의 도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 도료 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 표면 조정제, 안료배향제, 촉매 등이 있다. 상기 첨가제는 해당 기술분야에 알려진 함량 범위로 포함될 수 있고, 예를 들어 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 각각 0.01 내지 10 중량% 포함될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1-8]

하기 표 1 및 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 혼합하여, 각 실시예의 도료 조성물을 제조하였다. 하기 표 1 및 표 2에서의 각 성분의 사용량 단위는 중량부이다.

[비교예 1-4]

하기 표 3에 기재된 조성에 따라 각 성분을 혼합하여, 각 비교예의 도료 조성물을 제조하였다. 하기 표 3에서의 각 성분의 사용량 단위는 중량부이다.

아크릴 수지 1-1: 고형분 49%, 가드너 점도(25 ℃) W, Tg 53 ℃, Av 2 mgKOH/g, OHv 30 mgKOH/g, Mn 11,000 g/mol, Mw 26,000 g/mol

아크릴 수지 1-2: 고형분 48%, 가드너 점도(25 ℃) Z, Tg 47 ℃, Av 4 mgKOH/g, OHv 50 mgKOH/g, Mn 17,500 g/mol, Mw 39,000 g/mol

아크릴 수지 1-3: 고형분 50%, 가드너 점도(25 ℃) W, Tg 50 ℃, Av 10 mgKOH/g, OHv 10 mgKOH/g, Mn 25,000 g/mol, Mw 50,000 g/mol

아크릴 수지 2-1: 고형분 53%, 가드너 점도(25 ℃) Z, Tg 18 ℃, Av 8 mgKOH/g, OHv 100 mgKOH/g, Mn 5,000 g/mol, Mw 22,000 g/mol

아크릴 수지 2-2: 고형분 55%, 가드너 점도(25 ℃) Z, Tg 25 ℃, Av 13 mgKOH/g, OHv 85 mgKOH/g, Mn 8,000 g/mol, Mw 28,500 g/mol

아크릴 수지 2-3: 고형분 52%, 가드너 점도(25 ℃) Z3, Tg 25 ℃, Av 18 mgKOH/g, OHv 50 mgKOH/g, Mn 15,000 g/mol, Mw 35,000 g/mol

아크릴 수지 3-1: 고형분 50%, 가드너 점도(25 ℃) W, Tg 17 ℃, Av 3 mgKOH/g, OHv 70 mgKOH/g, Mn 12,500 g/mol, Mw 33,000 g/mol

아크릴 수지 3-2: 고형분 49%, 가드너 점도(25 ℃) T, Tg 24 ℃, Av 5 mgKOH/g, OHv 100 mgKOH/g, Mn 22,000 g/mol, Mw 48,000 g/mol

아크릴 수지 3-3: 고형분 50%, 가드너 점도(25 ℃) W, Tg 27 ℃, Av 8 mgKOH/g, OHv 53 mgKOH/g, Mn 27,000 g/mol, Mw 60,000 g/mol

항바이러스제: 제올라이트 항균제(Silver zinc zeolite, 은 0.15 중량%, 아연 15 중량% 포함, 입자크기 12㎛, 비중 2)

PMA: Propylene glycol methyl ether acetate

안료배향제: CAB(Cellulose Acetate Butyrate)

분산제: Polyolefin anhydride

표면 조정제: 폴리에테르 실록산 공중합체

[물성 평가]

각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 도료 조성물의 물성을 하기의 방법으로 측정한 후, 그 결과를 하기 표 4 및 표 5에 나타내었다.

광택

ASTM D523에 따라, Gloss Meter(BYK)를 사용하여 60°에서 측정하였다.

내부착력

ASTM D3359-02에 따라 평가하였다.

내충격성

시편을 시험대에 올린 후 30 cm 위에서 500 g 볼(지름 1/2 inch)을 떨어뜨려 도막의 박리 유무를 관찰하였다.

내후성(W.O.M)

SAE J1960/J2527에 따라 측정하였다. 500시간 후 외관 및 블리스터 유무를 관찰하여 평가하였다.

내수성

시편을 증류수에 240시간 침적한 후, 외관 및 블리스터 유무를 관찰하여 평가하였다.

내온수성

시편을 증류수(40 ℃)에 240시간 침적한 후, 외관 및 블리스터 유무를 관찰하여 평가하였다.

내산성

시편을 5% H₂SO₄에 24시간 침적한 후, 외관 및 블리스터 유무를 관찰하여 평가하였다.

내알칼리성

시편을 5% NaOH에 24시간 침적한 후, 외관 및 블리스터 유무를 관찰하여 평가하였다.

항바이러스 성능

하기 2종의 바이러스를 사용하여 항바이러스 성능을 측정하였다.

1. 바이러스: M13 bacteriophage (Non-envelope virus)

숙주: Escherichia coli (ER2738)

보관조건: 0-4 ℃ 2주 보관

2. 바이러스: Pseudomonas phi 6 (envelope virus)

숙주: Pseudomonas syringae (DSM-21482)

보관조건: 0-4 ℃ 1주 보관

각 실시예 및 비교예의 도료 조성물을 사용하여 60 X 15 mm petri dish에 도막을 형성한 후, 1 mL의 바이러스액(바이러스 투입량: 10^7 PFU/mL)을 처리하고 6시간 동안 상온 라커(rocker)에 방치하였다. 이후 2 mL의 버퍼 용액을 추가하여 바이러스를 용해시키고, 바이러스가 용해된 용액 1 mL을 마이크로튜브(microtube)에 넣어 바이러스를 분리하였다. 바이러스 사멸 효과를 확인하기 위해, 분리한 바이러스를 숙주 세포에 감염시킨 후 배양하여 플라크를 확인하는 플라크 어세이(plaque assay)를 진행하였다.

- 버퍼 용액

1. Tris-buffered saline (0-4 ℃ 보관)

2. M13 phage elution buffer (20-25 ℃ 보관)

3. Phi 6 phage buffer (20-25 ℃ 보관)

항균 성능

Staphylococcus aureus ATCC 6538P 및 Escherichia coli ATCC 8739의 2종 균을 사용하여, 용균반검사법으로 세균의 사멸 여부를 확인하였다.

상기 표 4의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-8의 도료 조성물을 적용한 경우, 내부착력, 내충격성, 내후성, 내수성, 내온수성, 내산성, 내알칼리성, 항바이러스성 및 항균성이 모두 우수하게 나타났다. 반면, 상기 표 5의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성을 벗어나는 비교예 1-4의 도료 조성물을 적용한 경우, 실시예의 도료에 비해 측정한 항목 전반적으로 열세한 물성을 나타냈다.

구체적으로, 본 발명에 따른 무기계 항바이러스제를 포함하지 않은 비교예 1의 도료 조성물을 적용한 경우, 항바이러스성 및 항균성 효과가 전혀 나타나지 않았다. 본 발명에 따른 아크릴 수지를 2종만 포함하는 비교예 2의 도료 조성물을 적용한 경우, 내충격성 및 내후성이 열세하게 나타났고, 본 발명에 따른 3종의 아크릴 수지를 사용하되, 이들의 배합비가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 3, 4의 도료 조성물을 적용한 경우, 내수성이 열세하게 나타났다.

Claims

산가 및 수산기가가 상이한 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지 및 제3 아크릴 수지와 무기계 항바이러스제를 포함하고,
상기 제1 아크릴 수지, 상기 제2 아크릴 수지 및 상기 제3 아크릴 수지의 혼합비(중량비)가 4.5 내지 6 : 0.1 내지 2 : 1이고,
상기 제1 아크릴 수지는 산가가 1 내지 5 mgKOH/g이고, 수산기가가 20 내지 60 mgKOH/g이고,
상기 제2 아크릴 수지는 산가가 6 내지 15 mgKOH/g이고, 수산기가가 70 내지 110 mgKOH/g이고,
상기 제3 아크릴 수지는 산가가 1 내지 5 mgKOH/g이고, 수산기가 65 내지 100 mgKOH/g인 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1 아크릴 수지는 고형분이 45 내지 55%이고, 가드너 점도(25 ℃)가 W 내지 Z이고, 유리전이온도가 45 내지 55 ℃이고, 중량평균분자량이 15,000 내지 40,000 g/mol이고, 수평균분자량이 5,000 내지 20,000 g/mol이고,
상기 제2 아크릴 수지는 고형분이 50 내지 60%이고, 가드너 점도(25 ℃)가 Z 내지 Z3이고, 유리전이온도가 10 내지 35 ℃이고, 중량평균분자량이 20,000 내지 30,000 g/mol이고, 수평균분자량이 3,000 내지 10,000 g/mol이고,
상기 제3 아크릴 수지는 고형분이 45 내지 55%이고, 가드너 점도(25 ℃)가 T 내지 W이고, 유리전이온도가 10 내지 30 ℃이고, 중량평균분자량이 31,000 내지 55,000 g/mol이고, 수평균분자량이 11,000 내지 30,000 g/mol인 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 무기계 항바이러스제가 SiO₂, Al₂O₃, Ag 및 Zn을 포함하고, 입자 크기가 0.5 내지 20 ㎛이고, 비중이 1 내지 3인 도료 조성물.
제1항에 있어서, 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지 및 제3 아크릴 수지의 혼합물 40 내지 75 중량% 및 상기 무기계 항바이러스제 1 내지 5 중량%를 포함하는 도료 조성물.