KR102243914B1 - 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소수지의 특징인 오염방지기능의 효율성을 극대화하여 친환경성, 짧은 경화시간, 화학 및 마모저항, 내후성, 내식성, 내열성, 내습성 등 오염방지 불소수지의 특성을 최대한 유지하면서 추가로 우수한 단열성능을 확보하도록 개선된 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법에 관한 것이다.

Description

고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법{High insulation pollution prevention fluorine resin paint manufacturing method}
본 발명은 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소수지의 특징인 오염방지기능의 효율성을 극대화하여 친환경성, 짧은 경화시간, 화학 및 마모저항, 내후성, 내식성, 내열성, 내습성 등 오염방지 불소수지의 특성을 최대한 유지하면서 추가로 우수한 단열성능을 확보하도록 개선된 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트 시설물의 관리에 있어 중요한 요소중 하나인 방수공법에는 다양한 특허 및 기술들이 보급되고 있다.
콘크리트를 보호하는데 있어 가장 중요한 요소중 하나로 외부의 오염원과 콘크리트의 직접접촉면을 차단하여 콘크리트의 부식 및 노후화를 막는 다양한 방수공법은 그 성능이 우수하여 수많은 콘크리트의 수명을 연장하여 왔다.
그러나 이러한 기존의 방수공법이 콘크리트의 보호에는 우수하였으나, 도료 자체의 수명에는 도움이 되지 못하였다.
이것은 콘크리트면과 도장면의 사이에서 단열에 대한 별도의 대비책없이 기온차에 의한 데미지를 도장면이 온전히 감당하기 때문이다.
대한민국 등록특허 제10-1000069호(2010.12.03.), '항균성 제올라이트 및 항균성 수지 조성물'
본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 불소수지의 특징인 오염방지기능의 효율성을 극대화하여 친환경성, 짧은 경화시간, 화학 및 마모저항, 내후성, 내식성, 내열성, 내습성 등 오염방지 불소수지의 특성을 최대한 유지하면서 추가로 우수한 단열성능을 확보하도록 개선된 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 오염방지 친수성 불소수지를 제조하는 제1단계와, 제1단계에서 제조된 친수성 불소수지를 이용하여 폴리아민수지 원료를 만드는 제2단계와, 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 혼합하여 고단열, 내오존성 도료를 제조하는 제3단계로 이루어진 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법에 있어서;
상기 제1단계는 성분 계량과정과, 계량된 성분 혼합과정으로 이루어지되, 성분 계량과정은 폴리테트라플루오로에틸렌을 물 속에 분산시킨 수성분산액 5-30중량%, 폴리프론 PTFE(polytetrafluoroethylene) 1-5중량%, 폴리프론 PTFE-M(몰딩 파우더) 1-10%중량%, 아크릴수지 10-50중량%, 첨가제 0.3-4중량%, 안료 1-10중량% 및 나머지 용제로 이루어지고; 성분 혼합과정은 계량된 성분들을 교반조에 순차 투입된 후 30-40℃로 가열하면서 50-100rpm의 속도로 1-2시간 동안 저속교반하는 과정으로 이루어지며;
상기 제2단계는 폴리아민수지 100중량부에 대해, 상기 제1단계에서 제조된 친수성 불소수지 10-20중량부와, 디아조늄염 5중량부와, 메타크릴산 10중량부와, 아세트산에틸에스테르 1.0-1.5중량부와, 폴리프로필렌글리콜 4.5-6.5중량부와, 클로로프렌고무 20-25중량부, 소포제 0.1-0.2중량부, 자외선 안정제 0.1-0.2중량부 및 분산제 0.1-0.2중량부가 첨가된 조성물이 교반조에 순차 투입된 후 30-40℃로 가열되면서 50-100rpm의 속도로 1-2시간 동안 저속교반되는 단계이고;
상기 제3단계는 상기 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물을 만들고, 이 혼합물 100중량부에 대해 제올라이트 분말 5-10중량부와, 제1인산암모늄 2.5-5.0중량부와, 크실렌 25-30중량부와, 인슐래드 10-20중량부와, 가성소다 1-2중량부와, ATO(Antimony doped Tin Oxide) 1.5-2.5중량부 및 바나듐 옥사이드(V2O5) 1.5-2.5중량부 첨가되어 조성된 혼합물을 교반조에서 30분동안 150rpm의 속도로 교반하는 단계인 것을 특징으로 하는 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 불소수지의 특징인 오염방지기능의 효율성을 극대화하여 친환경성, 짧은 경화시간, 화학 및 마모저항, 내후성, 내식성, 내열성, 내습성 등 오염방지 불소수지의 특성을 최대한 유지하면서 추가로 우수한 단열성능을 확보하도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따라 제조된 도료는 기존의 우레탄 방수공법에 오염방지 기능을 추가하여 눈이나 비 등으로부터 부재를 안전하게 보호한다.
또한, 폴리우레아에 불소수지를 추가하여 내오존성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 인슐래드와 탄산칼슘을 배합하여 도료에 단열성능을 강화시켰다.
이에 더하여, 제1인산암모늄을 첨가하여 도료에 난연기능을 부여하고. 충분한 단열기능을 더하여 부재와 접촉면의 공간온도가 다소 차이 나더라도 결로의 발생을 많이 억제한다.
이때, 기능성 파우더인 폴리테트라플루오로에틸렌과 제1인산암모늄이 고형분 비율을 높여주며, 높은 고형분 비율은 도료와 안료의 결합을 용이하게 하여 더욱 다양한 색상을 조색할수 있고 보다 적은량은 안료로 동일한 색상을 표현할 수 있다.
이러한 본 발명의 기본개념은 등록특허 제10-2204064호(2021.01.12.)에 개시된 구성 일부를 그대로 이용하며, 그 개념에서 내오존성과 항균성 및 고단열 특성을 구현하도록 더욱 개량한 것이다..
즉, 본 발명은 오염방지 친수성 불소수지를 제조하는 제1단계와, 제1단계에서 제조된 친수성 불소수지를 이용하여 폴리아민수지 원료를 만드는 제2단계와, 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 혼합하여 고단열 내오존성 도료를 제조하는 제3단계로 이루어진다.
먼저, 상기 제1단계는 등록특허 제10-2204064호에 개시된 것과 동일한 개념으로 성분 계량과정과, 계량된 성분 혼합과정으로 이루어진다.
이때, 성분 계량과정은 폴리테트라플루오로에틸렌을 물 속에 분산시킨 수성분산액 5-30중량%, 폴리프론 PTFE(polytetrafluoroethylene) 1-5중량%, 폴리프론 PTFE-M(몰딩 파우더) 1-10%중량%, 아크릴수지 10-50중량%, 첨가제 0.3-4중량%, 안료 1-10중량% 및 나머지 용제로 이루어지도록 계량된다.
여기에서, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)은 구조식(-CF2-CF2-)n인 폴리프론 PTFE-D(Dispersion)로서, 이를 물 속에 분산시켜 액체 상태를 유지함으로써 내열·내약품성을 갖도록 하며, 이를 사용한다.
또한, 폴리프론 PTFE는 저분자량의 PTFE(4F(사플루오린화) 에틸렌수지)이며, 미립자 분말로 불소의 특징을 활용한 윤활성을 증대시키기 위해 첨가된다.
아울러, 폴리프론 PTFE-M(몰딩 파우더)은 뛰어난 내열성, 내약품성, 내후성, 윤활성을 보유한 4F(4불화) 에틸렌수지이다. 특히, 용융 점도가 매우 높기 때문에 수지 분말을 압축한 후 융점 이상으로 가열(소성)해 분말끼리 융착시켜 성형하며, 불소수지 파우더로서 평균입경 300-1000마이크로미터 크기로서 기존 고형분을 대체함과 동시에 불소수지로서의 역할도 겸하기 위해 첨가된다.
특히, 폴리프론 PTFE-M은 탈크보다 뛰어난 오염방지 효과를 나타낸다.
그리고, 아크릴수지는 점착성을 확보하기 위해 첨가되며, 첨가제는 통상적으로 흔히 쓰는 분산제나 광안정제, 소포제를 말하며, 각각 0.1-1중량% 범위 내에서 첨가될 수 있다.
또한, 용제는 이소포론, 이세테이트, 시클로헥사논, 자일렌, 크실렌, 셀로솔보, 아세테이트, 톨루엔등, 메텔에틸케톤 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
이렇게 계량된 성분들은 교반조에 순차 투입된 후 30-40℃로 가열되면서 50-100rpm의 속도로 1-2시간 동안 저속교반된다.
이것은 각 성분들이 충분히 분산되면서 교합되게 하여 자외선 및 적외선에 대한 강한 저항성을 가지면서 빗물이나 눈 등의 수분에 대한 방습, 발수 기능이 구현되도록 하기 위함이다.
이와 같은 방식으로 오염방지 친수성 불소수지가 제조되면, 이어 폴리아민수지 원료를 만드는 제2단계가 수행된다.
상기 제2단계는 폴리아민수지 100중량부에 대해, 상기 제1단계에서 제조된 친수성 불소수지 10-20중량부와, 디아조늄염 5중량부와, 메타크릴산 10중량부와, 아세트산에틸에스테르 1.0-1.5중량부와, 폴리프로필렌글리콜 4.5-6.5중량부와, 클로로프렌고무 20-25중량부, 소포제 0.1-0.2중량부, 자외선 안정제 0.1-0.2중량부 및 분산제 0.1-0.2중량부가 첨가되어 조성된다.
이때, 디아조늄염은 경화를 촉진하고, 메타크릴산은 도장면의 균열과 크랙을 방지한다.
특히, 아세트산에틸에스테르(Acetic Acid Ethyl Ester)는 폴리프로필렌글리콜과 폴리아민수지 사이에서 반응하면서 내산화성을 강화시켜 내오존성을 증대시킨다.
또한, 클로로프렌고무는 오존의 산화력을 억제하여 수지의 변성을 막기 위해 첨가된다.
이들 원료도 교반조에 순차 투입된 후 30-40℃로 가열되면서 50-100rpm의 속도로 1-2시간 동안 저속교반되어 내오존성 및 결로방지 특성을 얻도록 제조된다.
아울러, 본 발명에서 첨가되는 소포제, 자외선 안정제, 분산제는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 공지된 성분들로서 미량 첨가되는 단순 성분들이므로 구체적인 성분명에 대해서는 생략한다.
이렇게 제2단계가 완료되면, 이어 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 혼합하여 고단열 내오존성 도료를 제조하는 제3단계가 수행된다.
상기 제3단계는 상기 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물을 만들고, 이 혼합물 100중량부에 대해 제올라이트 분말 5-10중량부와, 제1인산암모늄 2.5-5.0중량부와, 크실렌 25-30중량부와, 인슐래드 10-20중량부와, 가성소다 1-2중량부와, ATO(Antimony doped Tin Oxide) 1.5-2.5중량부 및 바나듐 옥사이드(V2O5) 1.5-2.5중량부 첨가되어 조성된다.
여기에서, 제올라이트는 천연 항균제로서의 역할을 담당하며, 제1인산암모늄(NH4H2PO4)은 인산암모늄으로 고유한 특징으로 인해 도료의 난연성을 강화시킨다.
그리고, 크실렌은 안정적인 용제 역할을 담당하며, ATO는 안티몬이 도핑되어 자외선 차단율 99%를 유지시키는 물질로서, 나노 파우더 형태로 첨가되어 자외선 차단 효과를 높이게 된다.
아울러, 인슐래드는 알루미노 실리케이트(Alumino silicate)를 주성분으로 하는 세라믹의 미세한 원형 중공체 분말(Ceramic Microscopic Hollow Spheres)로서 고단열성 강화 기능을 수행한다. 이는 우주선의 외피 재료로 사용될 정도로 높은 단열특성이 있다.
뿐만 아니라, 가성소다는 난연성 증대 및 내열성 강화를 위해 첨가된다.
또한, 바나늄 옥사이드는 적외선 차단율을 높여 내열성을 강화시키도록 첨가된다.
이렇게 조성된 혼합물은 교반조에서 30분동안 150rpm의 속도로 교반되어 분산유지됨으로서 불소수지 도료를 완성하게 된다.
이에 더하여, 고단열성 확보를 위해 상기 혼합물 100중량부에 대해, 팽창흑연(Exandable Graphite) 8.5중량부와, 우레아 5.5중량부 및 메틸실리코네이트 6.5중량부를 더 첨가할 수 있다.
이 경우, 팽창흑연은 단열 및 불연 특성을 강화시키는 물질로서, 그라파이트의 층상 구조를 갖기 때문에 그 층상 사이에 원자나 작은 분자를 집어 넣고 열을 가할 경우 아코디언처럼 분리가 되면서 입자가 수백배 팽창하게 되는 현상을 이용하여 방염성을 넘어 불연성 및 단열성을 강화시킨다.
뿐만 아니라, 우레아는 고형분의 용해성이 뛰어나 분산 결합력을 높임으로서 바인딩 기능을 강화하며 공융점 형성에 따른 잠열성 강화를 통해 강한 단열특성을 제공한다.
또한, 메틸실리코네이트는 강한 발수력을 제공하면서 오염되지 않도록 표면을 평활하게 유지하는 방오 기능도 확보하게 된다.

Claims (1)

  1. 오염방지 친수성 불소수지를 제조하는 제1단계와, 제1단계에서 제조된 친수성 불소수지를 이용하여 폴리아민수지 원료를 만드는 제2단계와, 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 혼합하여 고단열, 내오존성 도료를 제조하는 제3단계로 이루어진 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법에 있어서;
    상기 제1단계는 성분 계량과정과, 계량된 성분 혼합과정으로 이루어지되, 성분 계량과정은 폴리테트라플루오로에틸렌을 물 속에 분산시킨 수성분산액 5-30중량%, 폴리프론 PTFE(polytetrafluoroethylene) 1-5중량%, 폴리프론 PTFE-M(몰딩 파우더) 1-10%중량%, 아크릴수지 10-50중량%, 첨가제 0.3-4중량%, 안료 1-10중량% 및 나머지 용제로 이루어지고; 성분 혼합과정은 계량된 성분들을 교반조에 순차 투입된 후 30-40℃로 가열하면서 50-100rpm의 속도로 1-2시간 동안 저속교반하는 과정으로 이루어지며;
    상기 제2단계는 폴리아민수지 100중량부에 대해, 상기 제1단계에서 제조된 친수성 불소수지 10-20중량부와, 디아조늄염 5중량부와, 메타크릴산 10중량부와, 아세트산에틸에스테르 1.0-1.5중량부와, 폴리프로필렌글리콜 4.5-6.5중량부와, 클로로프렌고무 20-25중량부, 소포제 0.1-0.2중량부, 자외선 안정제 0.1-0.2중량부 및 분산제 0.1-0.2중량부가 첨가된 조성물이 교반조에 순차 투입된 후 30-40℃로 가열되면서 50-100rpm의 속도로 1-2시간 동안 저속교반되는 단계이고;
    상기 제3단계는 상기 제2단계에서 제조된 폴리아민수지 원료와 폴리이소시아네이트수지를 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물을 만들고, 이 혼합물 100중량부에 대해 제올라이트 분말 5-10중량부와, 제1인산암모늄 2.5-5.0중량부와, 크실렌 25-30중량부와, 인슐래드 10-20중량부와, 가성소다 1-2중량부와, ATO(Antimony doped Tin Oxide) 1.5-2.5중량부 및 바나듐 옥사이드(V2O5) 1.5-2.5중량부 첨가되어 조성된 혼합물을 교반조에서 30분동안 150rpm의 속도로 교반하는 단계인 것을 특징으로 하는 고단열 오염방지 불소수지 도료 제조방법.
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