KR102250727B1

KR102250727B1 - 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102250727B1
Application number: KR1020190137117A
Authority: KR
Inventors: 성준학
Original assignee: 주영산업 주식회사
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-12
Also published as: KR20210051623A

Abstract

본 발명은 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물에 관한 것으로, 실리콘 아크릴 폴리올 수지를 합성하여 불소비닐 수지를 혼용함으로 차열 성능을 장기간 유지할 수 있도록 하는 상도도료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열상도 도료 조성물은 실리콘 아크릴 폴리올 수지 20~70 중량부, 불소 비닐 수지 1~20 중량부, 착색안료 15~30 중량부와, 체질안료 1~20 중량부와, 중공형안료 0.1~10 중량부와, 유동성 조정 첨가제 0.1~5 중량부와, 습윤분산제 0.1~1 중량부와, 에폭시계 부착증진제 0.1~5 중량부와, 반응 촉진제 0.01~0.1 중량부와, 자외선 흡수제 0.1~1 중량부와, 자외선 안정제 0.1~1 중량부와, 주제용 용제 5~40 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및 경화제용 수지로 구성되는 경화제 8~25 중량부를 포함한다.

Description

고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법{Fluorine and silicone urethane topcoat compositions having high weather resistance and heat shielding and methods for preparing the same}

본 발명은 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물의 벽체 및 지붕에 외장용 상도로 도장되는 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이며, 상업화되어 있는 우레탄 차열 도료의 장기 차열성을 유지하는 것을 특징으로 하는 외장용 차열 상도 도료의 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 우리나라(대한민국)도 지구온난화와 열섬 효과로 인하여 도심을 중심으로 평균 기온 상승으로 인한 에너지 절약 방안들이 연구되고 있다. 특히 건축물의 벽체나 옥상에는 차열기능을 강화하기 위한 코팅제들의 개발들이 요구되고 있다.

태양광 중 52%를 차지하는 근적외선은 복사열로 전환되어 건축물의 온도를 높이는 원인이 되므로, 이를 억제하기 위한 방편으로 차열성 기능의 도료를 콘크리트면에 도장하여 근적외선을 반사시켜 복사열이 전달되는 것을 억제하도록 하고 있다.

이러한, 도료들은 최근 국내에서도 다수의 업체들이 개발하고 있으나, 이들 대부분이 1액형 아크릴(아크릴 에멀젼 포함) 차열도료, 2액형 차열 우레탄 도료 등으로 개발되어 있으며, 이는 장시간 외부폭로 시 내오염성과 내후성이 떨어져서 차열 효과가 떨어지는 문제점을 갖는다.

특히, 최근 개발되는 대부분의 도료는 수성 에멀젼 형태로 개발되고 있으나, 에멀전 수지의 작은 입자가 도막을 형성하기 때문에 실제 용제형에 비하여 내구성이 확연히 떨어지는 단점을 가지고 있다.

대한민국 등록특허 제10-2028349호에서는 고성능 차열 도료로서 아크릴 공중합 에멀젼 및 코아-쉘 불투명 아크릴 공중합체를 합성수지로 사용하여 차열성을 높이려 하였으나, 이는 아크릴 공중합체 자체의 장기 노출 시 내오염성이 좋지 않기 때문에 시간 경과 후 차열성은 현저히 떨어진다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0128496호에서는 내후성 및 내오염성를 갖는 건축물 상도용 차열도료 조성물 및 그 제조방법에 대한 내용으로서, 실리콘 아크릴 에멀젼을 포함하는 내오염성을 개선하려 하였으나, 실리콘 아크릴 에멀젼 수지(5~15중량%) 이 외에 아크릴 에멀젼 수지의 사용량이 많아 기존 아크릴 에멀젼에 비하여 내오염성은 어느 정도 개선할 수 있으나, 도료 내에 실제 실리콘의 함량이 적어서, 이 또한 장기 노출 시에는 지속적인 차열성을 보장하기 어렵다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1401959호에서는 내오염성, 내수성, 차열 성능이 우수한 도료 조성물에 관한 내용으로 불소계 아크릴 수지, 에폭시 에스테르계 수지 및 폴리올 주쇄를 가진 불소수지의 주제와 이소시아네이트 수지를 경화제로 사용한 2액형 도료로 이전에 특허들에 비하여, 내오염성이 현저히 개선된 특허로 볼 수 있다. 다만, 에폭시 에스테르계 수지의 사용은 자외선에 취약한 문제점을 가지고 있다.

따라서, 지속적인 차열효과를 얻기 위하여 내오염성 및 장기 내후성이 우수한 실리콘계 수지와 불소계 수지를 이용한 도료 개발이 요구되는 상황이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아크릴계 차열도료에 비교하여, 장기 외부 폭로에도 차열성능을 공급하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 실리콘 변성 수지를 합성하여 불소 비닐 수지와 혼용하여 내오염성이 좋으면서 장기 외부 폭로 시 차열성을 유지하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물은 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 20~70 중량부, 불소비닐수지 1~20 중량부, 착색안료 15~30 중량부와, 체질안료 1~20 중량부와, 중공형 안료 0.1~10 중량부와, 유동성 조정 첨가제 0.1~5 중량부와, 습윤분산제 0.1~1 중량부와, 에폭시계 부착증진제 0.1~5 중량부와, 반응 촉진제 0.01~0.1 중량부와, 자외선 흡수제 0.1~1 중량부와, 자외선 안정제 0.1~1 중량부와, 주제용 용제 5~40 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및 이소시아네이트 삼량체 중 이소시아누레이트(isocyanurate) 타입의 경화제용 수지로 구성되는 경화제 8~25 중량부; 를 포함한다.

상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 실록산 화합물 0.5-10 중량부와,

글리시딜 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 알킬 에스테르, 수산기를 포함하는 비닐모노머, 스티렌 모노머 중 1종 이상을 포함하는 비닐모노머 30-70 중량부와, 반응 개시제 1-7 중량부와, 작업성을 위해 용제 20-60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 불소비닐수지는 불소에틸렌 비닐 에테르 수지 60 중량부와, 용제 40 중량부를 포함하며, OH 함량 0.95 중량%, 분자량 20000인 것을 특징으로 한다.

상기 착색안료는 2000nm 영역에서 반사율 80%를 유지하고, 평균입자크기가 1 마이크론인 것을 특징으로 하며, 상기 체질안료는 백색도가 90% 이상인 입자크기 3마이크론 이하의 칼사이트(calcite)가 사용되며, 상기 중공형 안료는 평균입자크기 15~40 마이크론의 중공형 초저밀도 열가소성 필러가 사용되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 유동성 조정 첨가제는 폴리아마이드 왁스로 이루어진 유동성 조정 첨가제인 것을 특징으로 하며, 상기 습윤분산제는 고분자의 블록공중합체로 이루어진 습윤분산제인 것을 특징으로 하며, 상기 부착증진제는 하도도료와의 층간 부착력을 향상시키기 위하여 에폭시계 실란 부착증진제인 글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(γ-Glycidoxy propyl trimethoxy silane), 글리시독시 프로필 메틸 디에틸트리메톡시 실란(γ-Glycidoxy propyl methyl diethyltrimethoxy silane), 글리시독시 프로필 트리에톡시 실란(γ-Glycidoxy propyl triethoxy silane) 중 1종 이상이 사용되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 자외선 흡수제는 벤조트리아졸 타입(Benzotriazole type), 벤조페논 타입(Benzophenone type), 옥사닐리드 타입(Oxanilide tpye)과 트리아진 타입(Triazine type) 중 1종 이상을 포함하며, 상기 자외선 안정제로는 힌더드 아민 광 안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 경화제용 수지는 이소시아네이트 삼량체 중 isocyanurate를 포함하는 것을 특징으로 한다.

고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물을 제조하는 방법은실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 제조하는 단계(S10); 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하여 주제를 제조하는 단계(S20); 경화제를 준비하는 단계(S30); 상기 주제와 상기 경화제를 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하는 단계(S40); 를 포함한다.

이때, 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조단계(S10)는 온도 조절 및 교반이 가능한 플라스크에 용제를 투입하여 100~120℃까지 승온시키는 단계(S11)와, 상기 플라스크에 개질제, 비닐모노머, 개시제를 3~4시간에 걸쳐 투입하는 단계(S12)와, 상기 플라스크를 3~5시간동안 100~120℃에서 교반하는 단계(S13)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하는 주제 제조 단계(S20)는 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지와, 불소비닐 수지, 착색안료, 체질안료, 습윤 분산제를 샌드밀기기로 분산하는 단계(S21)와, 상기 분산단계를 거친 혼합물에 습윤 분산제를 첨가하고 70~80℃로 승온시키는 단계(S22)와, 상기 승온단계 후 중공형 안료를 첨가하고 혼합물을 고속분산하는 단계(S23)와, 상기 고속분산 단계를 거친 혼합물에 반응촉진제, 자외선 안정제, 자외선 흡수제, 에폭시계 부착증진제, 용제를 첨가하여 최종적으로 주제를 제조하는 단계(S24)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조방법은 실리콘 변성 수지를 합성하여 불소 비닐 수지와 혼용하여 내오염성이 좋으면서 장기 외부 폭로 시 차열성을 유지하며, 내후성, 발수성이 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하는 주제 제조 방법에 대한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 제조 방법에 대한 순서도이다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 및 이의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.

본 발명은 기본적으로 주제와 경화제가 첨가되는 2액형 도료 조성물로서, 고내후성 및 발수성 목적을 달성하기 위해서 개질제로 실록산 화합물을 부가시킨 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 실록산 화합물을 개질제로 사용하며 그 함량은 0.5-10중량부이고, 작업성과 적절한 가교를 위하여 고형분이 40~70중량%, 수산기 함량이 0.5~5중량%, 수평균분자량 1,000~20,000을 가진다.

본 발명에 있어 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 주제 100 중량부를 기준으로 20~70 중량부를 사용한다.

실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지의 수산기 함량은 0.5~5중량%가 바람직한데, 수산기의 함량이 0.5중량% 미만이면 가교 밀도가 낮아 도막이 약하며, 수산기의 함량이 5중량%를 초과하면 반대로 가교 밀도가 너무 높아 가교 시 수축에 의한 피도체와의 부착성이 좋지 않은 결과를 나타낸다, 따라서, 본 발명에 있어 폴리올 수지의 수산기 함량은 0.5~5중량%가 바람직하다.

실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지의 수평균분자량은 1,000~20,000을 가진다. 수평균분자량이 1,000 미만에서는 도막이 물러 외부의 충격에 의한 도막이 손상되기가 쉽고, 분자량 20,000 초과하면 수지의 체인을 연장시켜 점도가 높아져 도료화 작업에 어려움이 있다. 따라서, 본 발명에 있어 폴리올 수지의 수평균분자량은 1,000~20,000이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조 방법에 대한 순서도이다. 도 2를 참조하여 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조 단계(S10)에 대해 설명하도록 한다.

실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 폴리올 수지 100중량부 기준으로 비닐모노머 30~70 중량부, 실록산 화합물이 0.5-10중량부, 반응 개시제 0.5~5 중량부, 작업성을 위해 용제 20~60 중량부를 포함한다. 여기서, 용제는 탄소수 2~10개를 가지는 지방족, 지환족 또는 방향족 용제이다.

실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조단계(S10)는 온도 조절 및 교반이 가능한 플라스크에 용제를 투입하여 100~120℃까지 서서히 승온하는 단계(S11)와, 상기 플라스크에 실록산화합물, 비닐 모노머, 반응 개시제를 3~4시간에 걸쳐 일정한 속도로 투입하는 단계(S12)와, 상기 플라스크를 3~5시간 동안 100~120℃에서 교반하는 단계(S13)를 포함한다.

상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지의 개질제로 사용되는 실록산 화합물은 아미노변성 실리콘으로 아모디메티콘, 아미노프로필디메티콘 등이 사용되며, 0.5-10중량부가 바람직한데, 0.5중량부 미만을 포함하면 내후성과 발수성 역할이 충분치 못하여 원하는 기능성을 얻기 쉽지 않고, 10중량부 이상의 사용은 polymer의 주사슬의 아크릴 성분과 상용에 문제가 있어 저장성에 영향을 줄 수 있으므로 0.5~10중량부 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 방향족 성분이 30 중량부 이상이면 내후성이 취약하므로 30중량부 미만을 포함하는 것이 바람직하며, 고형분은 40~70중량%이 바람직한 데, 40중량% 미만이면 도료의 분산 작업에 적합한 점도를 맞추기 어렵고, 고형분이 70중량%를 초과하면 수지의 점도가 너무 높아 수지 생산 작업성에 어려움이 있다.

상기 비닐모노머는 글리시딜 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 알킬에스테르, 수산기를 포함하는 비닐 모노머, 스틸렌 모노머 중 1종 이상이 사용되며, 유리전이온도(Tg)가 0~70℃ 범위 내에서 적절하게 조절되어 사용되는 데, Tg가 0℃ 미만이면 도막이 물러 외부의 충격에 의한 도막이 손상되기가 쉽고 Tg가 70℃ 초과하면 도막이 부스러지기(brittle) 쉽게 된다.

상기 반응 개시제는 과산화물 및 아조화합물을 포함하는 라디칼 반응 개시제가 사용되며, 바람직하게는 0.5~7중량부가 사용된다.

상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지의 합성에 있어 사용되는 상기 용제는 탄소수 2~10개를 가지는 지방족, 지환족 또는 방향족 용제를 사용한다.

이상과 같이, 제조된 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 주제 100중량부를 기준으로 20~70 중량부를 포함한다.

다음은 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하는 주제 제조 단계(S20)이다.

본 발명에 따른 상도 도료 조성물의 주제에는 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 이외에 불소비닐 수지 1~20 중량부와, 착색안료 15~30 중량부와, 체질안료 1~20 중량부와, 중공형 안료 0.1~10 중량부와, 유동성 조정 첨가제 0.1~5 중량부와, 습윤분산제 0.1~1 중량부와, 에폭시계 부착증진제 1~5 중량부와, 반응 촉진제 0.01~0.1 중량부와, 자외선 흡수제 0.1~1 중량부와, 자외선 안정제 0.1~1 중량부를 포함하여 제조된다.

실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하는 주제 제조 단계(S20)는 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

주제는 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 20~70중량부와, 불소 비닐 수지 1~20중량부와, 착색안료 13~30 중량부와, 체질안료 1~20중량부와, 습윤 분산제 0.1~1중량부를 샌드밀기기로 분산하여 최대 20마이크론 이하가 되도록 분산한다.(S21)

상기 분산단계를 거친 혼합물에 습윤 분산제 0.1~1중량부를 첨가한 후 70~80℃로 승온 한다.(S22)

상기 승온된 혼합물에 중공형안료 0.1~10중량부를 투입하여 혼합물을 50마이크론 이하로 고속분산한다.(S23)

상기 고속 분산 단계를 거친 혼합물에 반응촉진제, 자외선 안정제, 자외선 흡수제, 에폭시계 부착증진제, 용제를 첨가하여 최종적으로 주제를 제조한다.(S24)

상기 불소비닐 수지는 불소 에틸렌 비닐 에테르 공중합체로 수지 고형분 함량 60 중량%, 불소비닐 수지 100 중량 % 중 OH 함량 0.95 중량 %, 분자량 20,000인 상온 및 가열 경화가 가능한 수지를 사용한다. 불소비닐 수지 내 OH 기는 경화제의 NCO 기와 결합하여 견고한 우레탄 결합을 하게 되며, 분자 내 C-F 분자는 탄소와 불소의 강한 결합으로 자외선에 잘 견디어 내구성이 우수한 특징을 가지므로 장기물성 유지가 요구되는 강교, 공장 및 건축물의 중방식용으로 이용된다.

상기 불소비닐 수지는 주제 100 중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만에서는 도막 물성에 영향을 주지 못하고, 20 중량부 이상에서는 경도가 높아 탄성이 나빠지므로 지붕용으로 사용하기 부적합하고, 경제성 또한 좋지 않다.

상기 백색안료는 가시광선 및 근적외선 영역 중 2000nm 까지 80% 이상의 높은 반사율을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하고, 평균입자크기가 2 마이크론으로 구성되어 있으며, 백색안료를 포함하는 도료의 도막은 2000nm까지 80% 이상의 높은 반사율을 유지하여 콘크리트 표면 온도를 낮추는 효과를 가지며, 분산 시 입도가 최대 20 마이크론 이하로 분산이 가능한 안료를 선별하여 사용하여야 한다.

상기 백색안료는 주제 100중량부를 기준으로 15 내지 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 15 중량부 미만에서는 착색력이 부족하고, 30 중량부 이상에서는 도료의 점도를 상승시켜 도료 취급에 어려움을 주며 기타 첨가제가 부족하여 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 체질안료는 칼사이트(calcite)를 사용하되, 기존 칼사이트(일반적인 칼사이트 체질안료)의 백색도(Brightness) 87%에 비하여 본 특허에 사용된 칼사이트의 백색도는 최소 90%으로 반사율이 높고, 평균 입자크기가 3 마이크론 이하를 사용하고, 분산 시 입도는 반드시 20 마이크론 이하로 분산이 가능한 안료를 선별하여 사용하여야 한다. 상기 체질안료의 첨가는 도막의 살오름과 기계적 물성(도막의 경도, 인장강도 및 탄성) 및 백색도가 높아서 도막의 반사율을 높여 준다. 또한, 상기 체질안료로 백색도가 90% 이상인 칼사이트를 사용하여 반사율을 높임에 따라 근적외선 반사율이 높아져 차열성을 향상시킬 수 있다.

상기 체질안료는 주제 100중량부를 기준으로 바람직하게는 1~20 중량부가 사용된다. 상기 체질안료를 1 중량부 이하로 사용하면 도막물성에 영향을 주지 못하고, 20 중량부 이상을 사용하면 오히려 백색도가 떨어져서 반사율을 낮추고 도료 점도가 상승되는 문제점이 있다.

상기 중공형 안료는 속이 빈(hollow) 초저밀도 열가소성 구상(球狀)의 재료로, 태양광의 반사는 정반사와 확산반사(또는 난반사)를 모두 포함하고 있으며, 중공형 안료를 포함하는 도막에서는 확산반사가 발생된다. 태양광이 중공형 안료의 표면에서 1차적으로 확산반사가 발생되고 중공형 안료가 겹친 안료 층(안료 간의 계면)을 통과하면서 2차 반사로 인한 확산반사가 발생되어 빛의 반사율을 높이는 효과가 있다. 이와 같이 반사율을 높이는 효과는 표면온도를 떨어뜨리는 효과를 줌으로 차열효과를 높이게 된다.

상기 중공형 안료는 0.1 중량부 이하로 사용하면 차열 효과에 영향을 주지 못하고, 10 중량부 이상을 사용하면 도료 점도가 상승되어 작업성을 나쁘게 하는 문제점이 있다.

상기 유동성 조정 첨가제는 레오로지(rheology, 유동성) 제어가 용이하고, 도료의 침강현상을 방지하기 위하여 폴리아마이드 왁스를 사용하였으며, 상기 폴리아마이드왁스는 도장 중 도료의 흐름성을 방지하고 저장 중 안료의 침강을 억제하므로 도료의 저장성을 유지하는 기능을 한다.

상기 유동성 조정 첨가제는 주제 100중량부를 기준으로 바람직하게는 0.1~5 중량부가 사용된다. 0.1 중량부 이하에서는 안료의 침강이 심하여 도료의 저장성에 문제를 일으키고 5 중량부 이상에서는 도료의 흐름성을 억제하고 점도를 상승시켜 도료 취급 시 어려움을 겪을 수 있다.

상기 습윤분산제는 고분자의 블록공중합체로 이루어진 유용성 도료용 습윤분산제가 사용된다. 상기 습윤분산제는 안료 응집체에 습윤 되기 쉽게 침투되기 위하여 안료 분산 공정에서 첨가되어야 효능을 극대화 할 수 있으며, 상기 습윤분산제는 주제 100중량부를 기준으로 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부가 사용된다.

상기 부착증진제는 에폭시 실란계 부착증진제로 γ-Glycidoxy propyl trimethoxy silane, γ-Glycidoxy propyl methyl diethyltrimethoxy silane, γ-Glycidoxy propyl triethoxy silane 중 1종 이상을 선택된다. 상기 에폭시 실란계 부착증진제는 우레탄 수지의 부착성을 개선하기 위하여 사용되고, 하도도료에 포함된 OH 분자 또는 산소원자와 수소결합 및 강인한 화학적 결합을 유도하여 부착력을 증가시킬 수 있다.

상기 부착증진제는 주제 100중량부를 기준으로 바람직하게는 0.1 ~ 5 중량부가 사용된다. 0.1 중량부 이하 사용 시 부착력 개선에 효과가 없으며, 5 중량부 이상 사용 시 내수성이 나빠질 수 있다.

상기 반응촉진제는 DBTDL(Di Butyl Tin Di Laurate)가 사용되며, 상기 반응촉진제는 우레탄 결합으로 주제의 폴리올의 OH기와 경화제의 NCO를 1 : 0.8 ~ 1.3으로 반응시키고 반응을 촉진시키기 위한 것이다. 상기 반응촉진제는 주제 100중량부를 기준으로 바람직하게는 0.01 ~ 0.1 중량부가 사용된다.

상기 자외선 흡수제로는 Benzotriazole type, Benzophenone type, Oxanilide type와 Triazine type 중 1종 이상을 주제 100중량부를 기준으로 0.1~1.0 중량부 사용한다. 상기 자외선 흡수제는 0.1 중량부 미만 사용시 도막 퇴화 현상으로 인한 광택손실, 크랙, 황변, 부풀어 오름 및 탈색 등이 나타날 수 있으며 1 중량부 이상 사용 시 경제성이 떨어진다.

상기 자외선 안정제는 HALS(Hindered Amine Light Stabilizer)를 0.1~1 중량부를 사용한다. 상기 자외선 안정제는 상기 자외선 흡수제를 사용함에도 불구하고 100% UV차단이 불가능하여 생기는 라디칼을 처리한다. 0.1 중량부 미만 사용시 광택 손실, 황변, 크랙, 초킹을 방지하는 효과가 떨어지고 1 중량부 이상 사용 시 경제성이 떨어진다.

상기 주제용 용제는 탄소수 2~10개를 가지는 지방족, 지환족, 방향족 용제 중 1종 이상을 5~40 중량부 포함한다.

다음으로, 경화제 준비 단계(S30)이다.

본 발명에서 경화제는 경화제용 수지가 사용된다. 주제 100 중량부를 기준으로 8~25 중량부 경화제가 사용되며, 경화제는 경화제용 수지만을 포함한다.

경화제용 수지로는 비황변 타입의 이소시아네이트 삼량체가 사용된다. 상기 경화제용 수지는 이소시아네이트 삼량체 중 이소시아누레이트(isocyanurate) 타입의 수지를 사용하였다. 삼량체 중 이소시아누레이트(isocyanurate) 타입은 뷰렛(biuret) 타입에 비하여 도막 경도가 높고, 내구성, 열안정성 및 화학적 안정성을 향상시킬 수 있다.

상기 경화제는 수지 당량에 1 : 0.8 ~ 1.3로 반응시키기 위하여 8~25 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 경화제용 수지를 0.8 미만 사용할 경우, 가교 밀도가 낮아져 도막경도가 떨어지고 폴리올 수지의 잔여 OH기에 의하여 내수성이 나빠진다. 상기 경화제용 수지를 1.3 초과하여 사용할 경우, 가교 밀도가 높아져 도막 경도를 상승시키는 반면 유연성이 떨어뜨린다.

마지막으로 주제 및 경화제를 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하는 단계(S40)는 상술한 바와 같이 제조된 주제 100중량부와 경화제 8~25 중량부를 혼합하여 최종적으로 본 발명에 따른 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물을 제조한다.

다음으로, 구체적인 실시 예 및 비교 예에 대해서 설명하기로 한다.

비교 예 1

비교 예 1은 주영산업(주)에서 만든 지붕용 2액형 우레탄 차열 도료로써, 주제는 아크릴 폴리올 수지를 포함하고 있으며, 경화제의 경우는 이소시아네이트 삼량체 중 Isocyanurate를 포함하고 있으며, 주제와 경화제의 혼합비율(부피비)은 4 : 1로 이루어진 지붕용 2액형 차열 백색 상도 도료를 사용하였다.

실시 예 1

실시 예 1은 개질된 실리콘변성 아크릴 폴리올 수지를 사용한 도료로서, 주제의 실리콘변성 아크릴 폴리올 수지는 다음과 같이 제조하였다. 콘덴서, 온도계, dropping funnel 장치를 구비하고, 온도 조절 및 교반이 가능한 4구 플라스크에 200g의 부틸아세테이트와 200g의 자일렌을 투입하였다. 서서히 승온하여 105-115℃에서 BPO 18g, 아모디메티콘 40g, 비닐 모노머는 글리시딜 메타아크릴산 에스테르(글리시딜 메타아크릴레이트) 10g, Methyl methacrylate 75g, n-Buthyl methacrylate 100g, n-Buthyl acrylate 98g, 2-Hydroxy methacrylate 184g, 스티렌 75g을 3시간에 걸쳐 일정하게 투입하였다. 투입이 끝나면 3시간 정도 유지 후 반응을 종결하였다.

최종 제조된 실리콘변성 아크릴 폴리올 수지는 점도 Z₂(Gardner tube), 고형분 60중량%, OH%=2.4 중량%, 수 평균 분자량 6,950을 가졌다.

주제를 만들기 위하여 상기와 같이 제조된 450g의 실리콘변성 아크릴 폴리올 수지(고형분 60중량%, OH%=2.4 중량%), 50g의 불소 비닐수지, 220g의 백색안료, 50g의 체질안료, 10g의 습윤분산제를 넣고 샌드밀기기로 최대 20마이크론 이하로 분산하였다. 10g의 폴리아마이드 왁스를 넣고 75℃까지 승온 후 30g 중공형 안료를 투입하여 50마이크론 이하로 고속분산한 후 0.1g의 반응촉진제, 5g의 자외선 안정제, 5g의 자외선 흡수제, 20g의 에폭시계 부착증진제, 70g의 자일렌과 79.9g의 부틸아세테이트를 넣어 최종적으로 주제 1kg(1000g)을 만들었다. 주제의 점도는 90KU(Krebs Stomer 점도계), 고형분은 64중량%, 비중은 약 1.3 이였다.

그리고, 경화제는 125g의 이소시아네이트 삼량체로 준비하였으며, 주제와 경화제의 혼합비율(무게비)이 8 : 1로 혼합하기 위해 상기 경화제 125g과 상기와 같이 제조된 주제 1kg을 혼합하여, 최종적으로 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 2액형 도료를 제조하였다.

실험 예 1 : 옥외 폭로 시험

상기 실시 예 1과 비교 예 1을 같이 제조한 조성물을 콘크리트 블록 위에 우레탄 하도도료를 30마이크론씩 2회에 걸쳐 붓(또는 롤러)으로 도장한다.

1일 상온 경화 후 실시 예 1과 비교 예1을 50마이크론 씩 2회에 걸쳐 도장한다.

상기 콘크리트 블록을 옥상에 배치하고, 3개월, 6개월, 12개월 간격으로 광택도와 색차를 측정한다.

1-1. 광택도 측정 방법

KS M 5000-3312 도료의 60ㅀ 경면 광택도 시험 방법

1-2 색차(△E) 측정 방법

KS M 5000-3011 도막의 색상 시험 방법에 의한 시험

실험 예 2 : 촉진 내후성 시험

2-1 실험실 광원에 노출한 내후성 체크

도장시편은 14㎝ X 7.5㎝ X 0.8㎝ 의 강판에 50 마이크론으로 2회 스프레이 도장 후 1주일 간 실내 건조 후,

KS M ISO 4892-1, KS M ISO 4892-2에 따라 제논램프조사 후 KS M 5987의 5.3과 5.4에 따라서, 분광측광기(파장범위 300~2500nm)을 측정하여 근적외선 반사율을 계산한다.

하기의 표 1은 실험 예 1과 2에 따른 차열 도료의 물성을 비교한 표이다.

시험항목		실시예 1	비교예 1
광택유지율(%)	초기	100	100
	3개월	99.1	95.5
	6개월	98.5	92.2
	12개월	97.8	84.0
색차(△E)	초기	-	-
	3개월	0.2	0.7
	6개월	0.4	1.3
	12개월	0.7	2.6
촉진내후성 근적외선 반사율(%)	초기	87.9	85.2
	500시간	87.7	84.3
	1000시간	87.5	83.2
	2000시간	87.0	78.6

표 1을 참고하여 실시예 1과 비교예 1을 비교하면 실시예 1에 따른 차열 도료의 광택 유지율, 색차, 촉진내후성 근적외선 반사율(이하, 근적외선 반사율)이 보다 우수함을 확인하였다. 이때, 근적외선 반사율이 높다는 것은 차열성이 우수하다는 것을 의미함으로, 본 발명의 실시예 1는 비교예 1에 비하여 차열성이 우수한 것을 확인하였다. 또한, 실시예 1은 비교예 1에 비하여 2000시간이 경과한 후에도 근적외선 반사율이 거의 떨어지지 않는다는 것을 확인하였다. 구체적으로, 2000시간 경과 후 근적외선 반사율의 지속성은 비교예 1이 92.25%인 반면, 실시예 1은 98.97%로 본 발명의 실시예 1은 차열성의 지속성 또한 우수한 것을 확인하였다. SPS-KPIC 5020-7316:2018에 따르면, 차열도료의 촉진내후성 근적외선 반사율 인증기준은 80%입니다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

S10 : 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조 단계
S11 : 온도 조절 및 교반이 가능한 플라스트에 용제를 투입하여 100~120℃까지 승온시키는 단계
S12 : 상기 플라스크에 실록산 화합물, 비닐모노머, 반응 개시제를 3~4시간에 걸쳐 투입하는 단계
S13 : 상기 플라스크를 3~5시간 동안 100~120℃에서 교반하는 단계
S20 : 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하는 주제 제조 단계
S21 : 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지, 불소비닐수지, 착색안료, 체질안료, 습윤 분산제를 샌드밀기기로 분산하는 단계
S22 : 상기 분산 단계 후 습윤 분산제를 첨가하고 70~80℃로 승온시키는 단계
S23 : 상기 승온단계 후 중공형 안료를 첨가하고 혼합물을 고속분산하는 단계
S24 : 상기 고속분산 단계를 거친 혼합물에 반응촉진제, 자외선 안정제, 자외선 흡수제, 에폭시계 부착증진제, 용제를 첨가하여 최종적으로 주제를 제조하는 단계
S30 : 경화제 준비 단계
S40 : 상기 주제 및 상기 경화제를 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하는 단계

Claims

고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물에 있어서,
실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 20~70 중량부, 불소비닐수지 1~20 중량부,
착색안료 15~30 중량부와, 백색도가 90% 이상인 칼사이트(calcite) 1~20 중량부와, 중공형 안료 0.1~10 중량부와, 유동성 조정 첨가제 0.1~5 중량부와, 습윤분산제 0.1~1 중량부와, 에폭시계 부착증진제 0.1~5 중량부와, 반응 촉진제 0.01~0.1 중량부와, 자외선 흡수제 0.1~1 중량부와, 자외선 안정제 0.1~1 중량부와, 주제용 용제 5~40 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 및
경화제용 수지로 구성되는 경화제 8~25 중량부;를 포함하되,
상기 에폭시계 부착증진제는 수지합성으로 사용되는 것이 아니라 도료를 제조하기 위한 첨가제로서 사용되며,
상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 글리시딜 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 알킬 에스테르, 수산기를 포함하는 비닐모노머, 스티렌 모노머 중 1종 이상을 포함하는 비닐모노머 30-70 중량부와, 실록산 화합물 0.5-10 중량부와, 반응 개시제 1-7 중량부와, 작업성을 위해 용제 20-60 중량부를 포함하되, 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 100중량% 중 OH함량이 0.5~5중량%이고 수평균분자량이 1,000~20,000이며, 상기 실록산 화합물을 개질제로 사용하며,
상기 불소비닐수지는 100중량% 중 OH함량이 0.95 중량%이고 수평균분자량이 20,000인 상온 및 가열 경화가 가능한 수지로, 불소에틸렌 비닐 에테르 수지 60 중량부와, 용제 40 중량부를 포함하는 불소 에틸렌 비닐 에테르 공중합체이며,
근적외선 반사율이 우수하고 근적외선 반사율의 지속성이 우수하여 차열성이 향상된, 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 착색안료는 2000nm 영역에서 반사율 80%를 유지하고, 평균입자크기가 1 마이크론인 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 중공형 안료는 평균입자크기 15~40 마이크론의 중공형 초저밀도 열가소성 필러가 사용되는 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 유동성 조정 첨가제는 폴리아마이드 왁스로 이루어진 유동성 조정 첨가제인 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 습윤분산제는 고분자의 블록공중합체로 이루어진 습윤분산제인 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 부착증진제는 하도도료와의 층간 부착력을 향상시키기 위하여 에폭시 계 실란 부착증진제인 글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(γ-Glycidoxy propyl trimethoxy silane), 글리시독시 프로필 메틸 디에틸트리메톡시 실란(γ-Glycidoxy propyl methyl diethyltrimethoxy silane), 글리시독시 프로필 트리에톡시 실란(γ-Glycidoxy propyl triethoxy silane) 중 1종 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 자외선 흡수제는 벤조트리아졸 타입(Benzotriazole type), 벤조페논 타입(Benzophenone type), 옥사닐리드 타입(Oxanilide tpye)과 트리아진 타입(Triazine type) 중 1종 이상을 포함하며,
상기 자외선 안정제로는 힌더드 아민 광 안정제(HALS, Hindered Amine Light Stabilizer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 경화제용 수지는 이소시아네이트 삼량체 중 이소시아누레이트(isocyanurate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물.
고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 제조하는 단계(S10);
상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하여 주제를 제조하는 단계(S20);
경화제를 준비하는 단계(S30);
상기 주제와 상기 경화제를 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하는 단계(S40);를 포함하되,
상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지를 포함하는 주제 제조 단계(S20)는
상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지와, 불소비닐 수지, 착색안료, 습윤 분산제, 백색도가 90% 이상인 칼사이트(calcite)를 샌드밀기기로 분산하는 단계(S21)와,
상기 분산단계를 거친 혼합물에 습윤 분산제를 첨가하고 70~80℃로 승온시키는 단계(S22)와,
상기 승온단계 후 중공형 안료를 첨가하고 혼합물을 고속분산하는 단계(S23)와,
상기 고속분산 단계를 거친 혼합물에 반응촉진제, 자외선 안정제, 자외선 흡수제, 에폭시계 부착증진제, 용제를 첨가하여 최종적으로 주제를 제조하는 단계(S24)를 포함하되,
상기 에폭시계 부착증진제는 수지합성으로 사용되는 것이 아니라 도료를 제조하기 위한 첨가제로서 사용되며,
상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 글리시딜 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산 알킬 에스테르, 수산기를 포함하는 비닐모노머, 스티렌 모노머 중 1종 이상을 포함하는 비닐모노머 30-70 중량부와, 실록산 화합물 0.5-10 중량부와, 반응 개시제 1-7 중량부와, 작업성을 위해 용제 20-60 중량부를 포함하되, 상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지는 100중량% 중 OH함량이 0.5~5중량%이고 수평균분자량이 1,000~20,000이며, 상기 실록산 화합물을 개질제로 사용하며,
상기 불소비닐수지는 100중량% 중 OH함량이 0.95 중량%이고 수평균분자량이 20,000인 상온 및 가열 경화가 가능한 수지로, 불소에틸렌 비닐 에테르 수지 60 중량부와, 용제 40 중량부를 포함하는 불소 에틸렌 비닐 에테르 공중합체이며,
근적외선 반사율이 우수하고 근적외선 반사율의 지속성이 우수하여 차열성이 향상된 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 제조 방법.
제 12항에 있어서,
상기 실리콘 변성 아크릴 폴리올 수지 제조단계(S10)는
온도 조절 및 교반이 가능한 플라스크에 용제를 투입하여 100~120℃까지 승온시키는 단계(S11)와,
상기 플라스크에 개질제, 비닐모노머, 개시제를 3~4시간에 걸쳐 투입하는 단계(S12)와,
상기 플라스크를 3~5시간동안 100~120℃에서 교반하는 단계(S13)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내후성 불소 및 실리콘 우레탄 차열 상도 도료 조성물 제조 방법.
삭제