KR102296630B1

KR102296630B1 - 우레탄 도료 조성물

Info

Publication number: KR102296630B1
Application number: KR1020200004490A
Authority: KR
Inventors: 이준형; 강병일; 홍준호; 장성욱; 김경택
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2040-01-13
Also published as: KR20210091006A

Abstract

본 발명은 친환경적이고 작업성이 우수한 우레탄 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

우레탄 도료 조성물{Urethane Coating Composition}

본 발명은 친환경적인 동시에 외관, 광택, 건조성, 작업성, 부착력 등의 물성이 우수한 우레탄 도료 조성물에 관한 것이다.

우레탄 도료 조성물은 건물의 옥상, 베란다, 계단의 방수재, 스포츠 시설의 탄성 바닥재, 옥외 주차장용 바닥재 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 종래 우레탄 도료는 용제형 도료이며, 도료 및 도막의 물성 개선을 위해 첨가되는 분산제, 소포제, 레벨링제 등의 첨가제에도 용제가 포함되어 있다. 이들 용제에는 휘발성 유기화합물(VOC)이 포함되어 있어, 환경 설비가 제대로 갖추어지지 않은 곳에서 도장할 경우 VOC가 많이 발생되어 환경오염을 야기할 수 있다.

최근 새집증후군 문제가 대두되면서 친환경적인 건축 자재나 각종 마감재에 대한 관심과 수요가 증가하고 있다. 이에 VOC 함량이 낮은 친환경적 도료 조성물에 관한 연구가 다양하게 진행되고 있고, 유기 용제 대신 물을 용매로 사용하는 수용성 도료, 특정 종류의 첨가제를 사용하는 도료, 용제를 전혀 사용하지 않는 분체 도료 등이 제안되고 있다. 그러나, 상기 제안된 종래의 도료는 여전히 높은 수준의 VOC 함량을 나타내거나, VOC를 함유하지 않는 경우 광택 등 물성이 열세하다는 문제가 있다.

일례로, 대한민국 등록특허 1680353호 등에 휘발성 유기화합물과 인산 등의 용매와 프탈레이트계 가소제를 사용하지 않아 환경친화적인 도막 방수재를 제공하는 방안이 개시되어 있으나, 도막의 색분리 현상이 발생하는 등 만족스러운 물성을 구현하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, VOC 함량을 감소시켜 환경오염 문제를 해결하는 동시에, 외관 특성, 기계적 물성 등 도료에 일반적으로 요구되는 물성 또한 우수한 우레탄 도료 조성물이 요구되고 있다.

본 발명은 휘발성 유기 화합물(VOC)의 발생량을 줄이면서도, 건조성, 부착성 및 작업성이 우수하고, 도막의 외관 및 광택 등의 물성을 향상시킬 수 있는 우레탄 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 아크릴 폴리올 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 및 휘발성 유기 화합물 면제 용제(VOC exemption solvent)를 포함하는, VOC 저감형 우레탄 도료 조성물을 제공한다.

본 발명의 우레탄 도료 조성물은 친환경적인 동시에 건조성, 부착성 및 작업성이 우수하고, 도막의 외관 및 광택 등의 물성을 향상시키는 효과를 발휘한다. 본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물은 VOC 발생을 최소화한 것으로, 2020년 VOC 5단계 함량 규제(400 g/L)를 만족하며, 아파트, 병원 등 유기 용제의 냄새에 민감한 건축물용 마감재에 적용 가능하다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성 요소가 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 “수평균분자량”은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. “유리전이온도”는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. “수산기가”와 같은 작용기가는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물은 아크릴 폴리올 수지, 폴리에스테르 수지 및 제1 용제를 포함하는 주제부 및 이소시아네이트 수지 및 제2 용제를 포함하는 경화제부를 포함하고, 상기 아크릴 폴리올 수지 및 폴리에스테르 수지의 배합비(중량비)는 4 : 1 내지 8 : 1이고, 상기 제1 용제 및 제2 용제 중 1 이상은 VOC 면제 용제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물은 도료 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이하 본 발명의 우레탄 도료 조성물의 조성을 살펴보면 다음과 같다.

<주제부>

아크릴 폴리올 수지

본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물의 주제부는 주(主) 수지로서 아크릴 폴리올 수지를 포함한다. 아크릴 폴리올 수지는 경화제와 반응하여 도막을 형성하고, 도막의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 아크릴 폴리올 수지는 아크릴 모노머 및 비닐 단량체를 유기 용제 하에서 중합하여 제조된 것일 수 있다. 상기 아크릴 모노머는 수산기를 함유한 아크릴 모노머, 산기를 포함한 아크릴 모노머 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.

상기 아크릴 모노머로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 노말부틸(메타)아크릴레이트, 터셔리부틸(메타)아크릴레이트, 노말헥실(메타)아크릴에이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 노말옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

상기 수산기를 함유한 아크릴 모노머로는 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 카두라(메타)아크릴레이트, 카프로락톤(메타)아크릴레이트, 2,3-디하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌변성 (메타)아크릴레이트, 4-하이드록시메틸시크로헥실-메틸(메타)아크릴레이트, 모노카르복실산(예를 들어, (메트)아크릴산)과 같은 에틸렌성 불포화 모노머와 라디칼 중합에 관여하지 않는 에폭시 화합물(예를 들어, 글리시딜 에테르 및 에스테르)의 반응으로부터 유도된 에틸렌성 불포화 베타-히드록시 에스테르 작용성 모노머 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

상기 산기를 함유한 아크릴 모노머로는 메타크릴산, 아크릴산, 푸마릭산, 말레인산 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

상기 비닐 단량체로는 스티렌, 비닐톨루엔, 비닐아세테이트, α-메틸스티렌 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

상기 유기 용제로는 예를 들어, 톨루엔, 크실렌, 코코솔 #100(Kocosol #100, K-100, SK에너지주식회사), 코코솔 #150(Kocosol #150, K-150, SK에너지주식회사)과 같은 방향족 탄화수소계 용제, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤, 에틸프로필케톤과 같은 케톤계 용제, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸에톡시프로피오네이트 등과 같은 에스테르계 용제 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 아크릴 폴리올 수지의 수산기가(OHV)는 30 내지 90 mgKOH/g, 예를 들어, 35 내지 85 mgKOH/g일 수 있고, 수평균분자량(Mn)은 3,000 내지 15,000 g/mol, 예를 들어, 4,000 내지 14,000 g/mol일 수 있고, 불휘발분(NV) 함량은 55 내지 75 %, 예를 들어, 60 내지 70 %일 수 있고, 유리전이온도(Tg)는 0 내지 60 ℃, 예를 들어, 5 내지 55 ℃일 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지가 전술한 물성을 갖는 경우, 도막의 경화 밀도가 향상되어, 내용제성, 내스크래치성 등의 우수한 물성을 확보할 수 있다.

상기 아크릴 폴리올 수지는 주제부 총 중량에 대하여 30 내지 60 중량%, 예를 들어, 35 내지 55 중량%로 포함될 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지의 함량이 30 중량% 미만인 경우, 살오름성이 저하될 수 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우, 도막 외관 특성이 저하될 수 있다.

폴리에스테르 수지

본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물의 주제부는 폴리에스테르 수지를 더 포함한다. 폴리에스테르 수지는 아크릴 폴리올 수지와 함께 이소시아네이트와 우레탄 결합을 형성하여 도막의 평활성을 부여하고 유연성을 증대시킨다.

상기 폴리에스테르 수지로는 해당 기술분야에 알려진 통상적인 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있으며, 예컨대 글리콜 단량체와 산기를 가진 단량체와의 축합반응으로 생성되는 폴리머를 사용할 수 있다.

상기 글리콜 단량체의 예로는 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-부탄디올, 1,4-사이클로헥산 아미탄올 및 이들의 혼합물을 들 수 있고, 상기 산기 함유 단량체의 예로는 테레프탈산, 말레산무수물, 푸마르산, 프탈산무수물, 이소프탈산, 테트라하이드로프탈산무수물, 아디프산 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리에스테르 수지는 히드록시기를 포함하는 폴리에스테르 폴리올 수지일 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 수산기가(OHV)는 80 내지 160 mgKOH/g, 예를 들어, 85 내지 155 mgKOH/g일 수 있고, 불휘발분(NV) 함량은 60 내지 100 %, 예를 들어, 65 내지 95 %일 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지가 전술한 물성을 갖는 경우, 도료 내 고형분 함량이 높아져서 내식성, 내후성, 경도 면에서 우수한 도막 물성을 나타낼 수 있다.

상기 폴리에스테르 수지는 주제부 총 중량에 대하여 1 내지 20 중량%, 예를 들어 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 함량이 1 중량% 미만이면 도막의 외관이 현저하게 저하되기 쉽고, 15 중량%를 초과하면 도막의 경도가 저하될 수 있다.

상기 아크릴 폴리올 수지 및 상기 폴리에스테르 수지의 배합비(중량비)는 4 : 1 내지 8 : 1, 예를 들어, 4.5 : 1 내지 7.5 : 1일 수 있다. 상기 배합비를 가질 경우, 도료 조성물의 고형분 함량을 높이는 동시에, VOC 면제 용제를 사용함에도 불구하고 우수한 건조성, 부착성 및 작업성을 발휘할 수 있고, 외관 및 광택 등에서 우수한 물성을 갖는 도막을 얻을 수 있다.

용제

본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물에서, 주제부는 제1 용제를 포함하고, 경화제부는 제2 용제를 포함하며, 제1 용제 및 제2 용제 중 1 이상은 VOC 면제 용제를 포함한다. 상기 용제는 조성물의 점도, 분산성 등을 조절하는 역할을 한다.

상기 VOC 면제 용제로는 면제 용제로 지정된 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 예를 들어, 터셔리-부틸아세테이트(t-BAC), 파라클로로벤조트리플루오라이드(PCBTF), 디메틸 카보네이트(DMC) 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 VOC 면제 용제는 주제부 총 중량 대비 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. VOC 면제 용제를 전술한 함량으로 포함함으로써, VOC 발생량을 낮추어 환경 오염을 줄일 뿐만 아니라, 냄새 강도를 낮추어 작업 효율을 상승시킬 수 있다. 상기 VOC 면제 용제의 함량이 1 중량% 미만일 경우 VOC 규제를 만족하지 못하고, 30 중량%를 초과할 경우 색분리 불량이 발생할 수 있다.

상기 제1 용제는 상기 면제 용제 외에 당 분야에 알려진 통상적인 용제, 예컨대 에스테르계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤 용제 및 이들의 혼합 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 사용 가능한 용제의 비제한적인 예를 들면, 지방족 또는 방향족 탄화수소 용제(예컨대, 자일렌, 톨루엔, 헥산 등), 에스테르 용제(예컨대, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 2-메톡시-1-메틸에틸 아세테이트 등), 케톤 용제(메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸이소아밀케톤, 메틸아밀케톤 등) 등이 있다.

상기 제1 용제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 주제부 100 중량%를 만족시키는 잔량일 수 있으며, 예를 들어 주제부의 총 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%, 다른 예로 2 내지 15 중량%일 수 있다. 용제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 작업성이 개선되고 도막의 우수한 물성을 발휘할 수 있다.

안료

본 발명의 우레탄 도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 안료로는 당 분야에 알려진 통상적인 체질 안료, 유색 안료, 방청 안료 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

체질 안료는 도막 내의 기공을 충전시키고, 도막 형성을 보완하며, 도막에 살오름성 또는 기계적 성질을 부여하는 역할을 한다. 따라서, 체질 안료를 포함할 경우, 양호한 도막 외관을 얻을 수 있는 동시에 경도, 내충격성 및 방청성 등을 향상시킬 수 있다.

사용 가능한 체질 안료의 비제한적인 예로는, 탄산칼슘, 황산바륨, 장석, 카올린, 수산화알루미나, 수산화마그네슘, 티타늄다이옥사이드, 탄산마그네슘, 알루미나, 운모, 석회암(Limestone), 몬모릴로나이트, 올라스토나이트, 탈크, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 질화알루미늄 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 체질 안료의 형상은 구형 또는 무정형일 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 체질 안료의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 1 내지 20 ㎛일 수 있다.

유색 안료는 도료에 원하는 색상(유색)을 발현하거나 도막의 강도나 광택을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 유색 안료로는 도료에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 메탈릭 안료, 알루미늄-페이스트(Al-paste), 펄(pearl) 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 사용 가능한 유색 안료의 비제한적인 예로는, 아조계, 프탈로시아닌계, 산화철계, 코발트계, 탄산염계, 황산염계, 규산염계, 크롬산염계 안료 등이 있으며, 예컨대, 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 있다.

방청 안료는 내식성 향상을 위해 투입되는 물질로서, 당 분야에 알려진 통상적인 방청 안료를 사용할 수 있다. 사용 가능한 방청 안료의 비제한적인 예로는 징크 포스페이트, 실리케이트, 알루미늄 징크 트리포스페이트, 변성 바륨 메타보레이트, 징크 몰리브데이트, 칼슘이온 치환 실리카 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 있다.

본 발명에서 안료의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 주제부 총 중량에 대하여 5 내지 60 중량%, 예를 들어 10 내지 35 중량%일 수 있다. 안료의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 색상 발현이 우수하고, 도막의 기계적 물성, 내충격성, 부착성 등이 향상될 수 있다.

첨가제

본 발명의 우레탄 도료 조성물의 주제부는 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 당 업계에 알려진 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다.

사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 침강 방지제, 소포제, 탈포제, 레벨링제, 점도 조절제, 가소제, 경화 촉진제, UV 흡수제 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

분산제는 도료 조성물을 구성하는 각 재료들을 분산시키고 거리 유지를 통해 재응집을 막아 도막의 균일한 물성을 발현하도록 하고 색분리를 방지하는 역할을 한다. 상기 분산제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 일례로, 고분자량의 블록 공중합체 타입의 분산제 등을 사용할 수 있다.

소포제는 도장 시 발생되는 기포를 억제함으로써 도막의 외관을 높여주는 역할을 하는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 소포제를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘계 또는 비실리콘계 소포제를 사용할 수 있고, 일례로 파라핀을 사용할 수 있다.

레벨링제는 도료 조성물이 평탄하고 매끄럽게 코팅되도록 레벨링함으로써, 조성물 내의 접착력을 증진시키면서 도막의 외관 특성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 레벨링제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 아민계 레벨링제 등이 있다.

상기 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 함량 범위 내에서 조절할 수 있으며, 일례로 주제부 총 중량에 대하여 각각 0.1 내지 10 중량%일 수 있다.

<경화제부>

이소시아네이트 수지

이소시아네이트 수지는 분자 내 포함된 이소시아네이트기(-NCO)가 전술된 아크릴 폴리올 수지 및 폴리에스테르 수지와 반응하여 우레탄 수지를 형성할 수 있도록 한다.

상기 이소시아네이트 수지로는 당 분야에서 폴리우레탄 합성에 사용되는 통상적인 이소시아네이트 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate, TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexa Methylene Diisocyanate, HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Di-isocyanate, IPDI), 메타 자일렌 디이소시아네이트(MXDI), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(TMXDI), 상기 MDI의 벤젠 고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(H12 MDI), 자일렌 디이소시아네이트(XDI)의 벤젠 고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(수첨 XDI) 등이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

상기 이소시아네이트 수지의 이소시아네이트기 함량(NCO%)은 20 내지 40 %, 예를 들어, 22 내지 38 %일 수 있고, 이소시아네이트 당량(g/eq)은 105 내지 210일 수 있고, 점도는 10 내지 3,000 mPas(25℃), 예를 들어, 1,000 내지 3,000 mPas일 수 있다. 상기 경화제가 전술한 물성을 갖는 경우, 도막의 기계적 물성, 부착성 등이 향상될 수 있다.

상기 이소시아네이트 수지는 경화제부 총 중량에 대하여 40 내지 85 중량%, 예를 들어, 45 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 이소시아네이트 수지의 함량이 40 중량% 미만이면 당해 우레탄 조성물에 히드록시기가 남게 되어 도막의 경도 및 강도가 저하될 수 있으며, 85 중량%를 초과할 경우 이소시아네이트기가 남게 되어 수분과의 결합으로 인한 발포 현상, 도막의 크랙 등이 발생할 수 있다.

용제

본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물에서, 주제부는 제1 용제를 포함하고, 경화제부는 제2 용제를 포함하며, 제1 용제 및 제2 용제 중 1 이상은 VOC 면제 용제를 포함한다.

상기 VOC 면제 용제는 경화제부 총 중량 대비 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. VOC 면제 용제를 전술한 함량으로 포함함으로써, VOC 발생량을 낮추어 환경 오염을 줄일 뿐만 아니라, 냄새 강도를 낮추어 작업 효율을 상승시킬 수 있다. 상기 VOC 면제 용제의 함량이 1 중량% 미만일 경우 VOC 규제를 만족하지 못하고, 30 중량%를 초과할 경우 색분리 불량이 발생할 수 있다.

상기 제2 용제는 당 분야에 알려진 통상적인 용제, 예컨대 에스테르계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤 용제 및 이들의 혼합 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 사용 가능한 용제의 비제한적인 예를 들면, 지방족 또는 방향족 탄화수소 용제(예컨대, 자일렌, 톨루엔, 헥산 등), 에스테르 용제(예컨대, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 2-메톡시-1-메틸에틸 아세테이트 등), 케톤 용제(메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸이소아밀케톤, 메틸아밀케톤 등) 등이 있다.

상기 제2 용제의 함량은 특별히 제한되지 않고, 경화제부 100 중량% 를 만족시키는 잔량일 수 있으며, 예를 들어 경화제부 총 중량에 대하여, 15 내지 55 중량%, 예를 들어, 25 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 제2 용제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 작업성이 개선되고 도막의 우수한 물성을 발휘할 수 있다.

본 발명의 우레탄 도료 조성물은 당 분야에 공지된 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로 전술한 아크릴 폴리올 수지, 폴리에스테르 수지와 제1 용제, 분산제, 소포제, 안료, 레벨링제, 경화 촉진제, UV 흡수제 등의 첨가제를 혼합하여 주제를 제조하고, 이소시아네이트 수지와 제2 용제를 혼합하여 경화제를 제조한 후, 이들을 혼합함으로써 제조될 수 있다.

일례로 전술한 조성의 주제부와 경화제부를 각각 구성한 후, 이들을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 주제부와 경화제부는 3 내지 5 : 1의 중량비로 혼합될 수 있다. 다른 예로, 경화제부의 이소시아네이트기(NCO) 및 주제부의 수산기(OH)의 당량비가 0.6 내지 2 : 1, 예를 들어 0.8 내지 1.5 : 1로 혼합될 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 1-6]

하기 표 1에 기재된 조성에 따라, 주제 및 경화제를 제조하고, 주제와 경화제를 4.5 : 1의 중량비로 혼합하여 실시예 1-6의 우레탄 도료 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에서의 각 성분의 사용량 단위는 중량부이다.

[비교예 1-4]

하기 표 2에 기재된 조성에 따른 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 비교예 1-4의 우레탄 도료 조성물을 제조하였다. 하기 표 2에서의 각 성분의 사용량 단위는 중량부이다.

아크릴 폴리올 수지 1: 스타이렌, 메타메틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 노말부틸메타아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 메타크릴산으로부터 유도된 중합체 (수산기가(Solution): 41 mgKOH/g, 불휘발분 함량: 65 %, 수평균분자량(Mn) 8,260 g/mol, 유리전이온도: 18 ℃)

아크릴 폴리올 수지 2: 스타이렌, 메타메틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 노말부틸메타아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 메타크릴산으로부터 유도된 중합체 (수산기가(Solution): 51 mgKOH/g, 불휘발분 함량: 68 %, 수평균분자량(Mn) 12,500 g/mol, 유리전이온도: 53 ℃)

아크릴 폴리올 수지 3: 스타이렌, 메타메틸아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 노말부틸메타아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 메타크릴산으로부터 유도된 중합체 (수산기가(Solution): 105 mgKOH/g, 불휘발분 함량: 60 %, 수평균분자량(Mn) 16,000 g/mol, 유리전이온도: 10 ℃)

폴리에스테르 수지 1: 1,6-헥산디올, 트리메틸프로판, 네오펜틸글리콜, 이소프탈산, 아디프산, 무수프탈산으로부터 유도된 중합체 (수산기가(Solution): 116 mgKOH/g, 불휘발분 함량: 80 %)

폴리에스테르 수지 2: 1,6-헥산디올, 트리메틸프로판, 네오펜틸글리콜, 이소프탈산, 아디프산, 무수프탈산으로부터 유도된 중합체 (수산기가(Solution): 145 mgKOH/g, 불휘발분 함량: 78 %)

폴리에스테르 수지 3: 1,6-헥산디올, 트리메틸프로판, 네오펜틸글리콜, 이소프탈산, 아디프산, 무수프탈산으로부터 유도된 중합체 (수산기가(Solution): 165 mgKOH/g, 불휘발분 함량: 85 %)

면제 용제 1: 디메틸 카보네이트(DMC)

면제 용제 2: 아세톤

면제 용제 3: 터셔리-부틸아세테이트(t-BAC)

면제 용제 4: 파라클로로벤조트리플루오라이드(PCBTF)

용제 1: 부틸 아세테이트(BA)

용제 2: 자일렌(Xylene)

안료: Limestone 및 Titanium dioxide의 혼합물 (혼합비 1.84 : 1)

소포제: HDS-606(흥산화성)

분산제: BYK-9076(BYK-CHIMIE GMBH)

레벨링제: BYK-320(BYK-CHIMIE GMBH)

경화 촉진제: Dibutyl Dilauate 및 Zinc octoate의 혼합물(혼합비 1 : 1)

UV 흡수제: Decanedioic acid bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl) ester

이소시아네이트: 헥사메틸렌디이소시아네이트 (이소시아네이트 함량(NCO): 23-24 %, 당량: 170-190, 고형분: 100 %, 점도: 1,500-3,000 mPas)

[실험예-물성 평가]

각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 우레탄 도료 조성물의 물성을 하기와 같이 측정한 후 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

시편 제조

유리 시편(150 x 300 ㎟)에 각 실시예 및 비교예의 도료 조성물을 도포하고 25 ℃에서 2일 동안 건조시켰다(도막 두께: 100 ㎛).

광택

ASTM D523에 의거하여 Gloss Meter(BYK)를 사용하여 측정각 60˚ 에서 광택을 측정하였다.

평가기준 : 90 초과 100 이하 - 우수, 80 초과 90 이하 - 양호, 70 초과 80 이하 - 미흡, 70 이하 - 열세

연필경도

ASTM D3363에 따라, Mitsubishi Pencil을 사용하여 측정하였다(연필경도: 3H > 2H > H > F > HB > B > 2B)

평가기준 : F 이상 - 우수, F 미만 - 미흡

색분리

해당 도료를 10% 희석하여 은폐지에 200 마이크론 두께로 도장하고, 5분 후 RUB-UP시켰다. 24 시간 동안 자연건조 후, 칼라컴퓨터로 색차를 측정하였다.

평가기준 : 0.5 이하 - 우수, 0.5 초과 1.0 이하 - 양호, 1.0 초과 - 열세

VOC 함량

Gas Chromatography(GC)를 이용하여 VOC 함량을 측정하였다.

평가기준: 390 이하 - 우수, 390 초과 400 이하 - 양호, 400 초과 - 열세

상기 표 3의 결과로부터, 본 발명에 따른 실시예들의 우레탄 도료 조성물로 형성된 도막은 비교예들의 도료 조성물로 형성된 도막에 비하여 VOC 함량이 낮으면서도 물성이 전반적으로 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims

아크릴 폴리올 수지, 폴리에스테르 수지 및 제1 용제를 포함하는 주제부; 및 이소시아네이트 수지 및 제2 용제를 포함하는 경화제부를 포함하고,
상기 아크릴 폴리올 수지의 수산기가는 30 내지 90 mgKOH/g이고, 수평균분자량(Mn)은 3,000 내지 15,000 g/mol이고,
상기 폴리에스테르 수지의 수산기가는 80 내지 160 mgKOH/g이고,
상기 아크릴 폴리올 수지 및 폴리에스테르 수지의 배합비(중량비)는 4 : 1 내지 8 : 1이고,
상기 제1 용제 및 제2 용제 중 1 이상은 VOC 면제 용제를 포함하는 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지의 불휘발분 함량은 55 내지 75 %이고, 유리전이온도는 0 내지 60 ℃인 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지의 불휘발분 함량은 60 내지 100 %인 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 수지의 이소시아네이트기 함량(NCO %)은 20 내지 40 %이고, 이소시아네이트 당량은 105 내지 210 g/eq이고, 점도는 10 내지 3,000 mPas(25℃)인 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 주제부 및 경화제부의 배합비(중량비)는 3 내지 5 : 1인 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 경화제부의 이소시아네이트기(NCO) 및 상기 주제부의 수산기(OH)의 당량비가 0.6 내지 2 : 1인 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 VOC 면제 용제는 터셔리-부틸아세테이트(t-BAC), 파라클로로벤조트리플루오라이드(PCBTF), 디메틸 카보네이트(DMC) 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 제1 용제는 주제부 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%의 VOC 면제 용제를 포함하는 것인 우레탄 도료 조성물.
제1항에 있어서, 주제부 총 중량에 대하여 상기 아크릴 폴리올 수지 30 내지 60 중량%, 상기 폴리에스테르 수지 1 내지 20 중량% 및 제1 용제 1 내지 40 중량%를 포함하고,
경화제부 총 중량에 대하여 상기 이소시아네이트 수지 40 내지 85 중량% 및 제2 용제 15 내지 55 중량%를 포함하는 우레탄 도료 조성물.