KR102299853B1 - 무용제형 에폭시 도료 조성물 및 이의 도막을 갖는 해양 구조물, 선박의 탱크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무용제형 에폭시 도료 조성물 및 이의 도막을 갖는 해양 구조물, 선박의 탱크에 관한 것으로서, 무용제형 에폭시 도료 조성물은 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지, 에폭사이드기를 함유하는 반응성 희석제, 히드록시기를 함유하는 제1 비반응성 희석제, 및 장석을 포함하는 주제; 및 지방족 아민, 지환족 아민, 히드록시기를 함유하는 제2 비반응성 희석제, 및 경화 촉진제를 포함하는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무용제형 에폭시 도료 조성물 및 이의 도막을 갖는 해양 구조물, 선박의 탱크{solvent-free epoxy type paint composition and offshore structure, tank of ship comprising coating film of thereof}
본 발명은 무용제형 에폭시 도료 조성물 및 이의 도막을 갖는 해양 구조물, 선박의 탱크에 관한 것이다.
선박의 밸러스트(ballast) 탱크, 원유(crude oil) 탱크 및 해양 구조물의 해수 침지 부위 등의 혹독한 부식 환경에 적용 가능한 무용제 에폭시 도료 조성물에 대한 개발 및 사용이 증대되고 있다.
이러한 무용제 에폭시 도료 조성물은 일반적으로 체질안료로, 실리카, 바라이트(천연바륨설페이트), 블랑픽스(합성바륨설페이트), 탈크 및 탄산 칼슘 중에서 선택된 1종 이상을 포함하지만, 이러한 체질안료는 무용제 에폭시 도료에 적용 시에 흡유량이 높아 10 ℃ 이하의 저온 조건에서 고점도 및 뭉침 현상이 발생하여 에어리스 스프레이(Airless Spray) 작업 시의 패턴(pattern)이 불량하거나 흐름성이 열세하게 되는 등, 저온 조건에서의 에어리스 스프레이 도장 작업성이 열등한 문제가 있다.
또한, 종래의 무용제 에폭시 도료 조성물 대비, 35 ℃ 이상의 고온 조건에서 가사 시간(pot life)이 우수한 무용제 에폭시 도료 조성물에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 선박 도료에 적용 시 우수한 방청성 및 방식성은 유지하면서도, 작업성이 우수한 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은, 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지, 에폭사이드기를 함유하는 반응성 희석제, 히드록시기를 함유하는 제1 비반응성 희석제, 및 장석을 포함하는 주제; 및 지방족 아민, 지환족 아민, 히드록시기를 함유하는 제2 비반응성 희석제, 및 경화 촉진제를 포함하는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 경화제는, 상기 경화제 100 중량부 기준으로, 상기 지방족 아민의 함량은 40 중량부 이상 60 중량부 이하이고, 상기 지환족 아민의 함량은 15 중량부 이상 35 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 주제는, 상기 장석의 함량이 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 20 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 주제는, 상기 에폭시 수지의 함량이 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 30 중량부 이상 50 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 주제는, 상기 반응성 희석제의 함량이 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 5 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 주제는, 상기 제1 비반응성 희석제의 함량이 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 1 중량부 이상 10 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 경화제는, 상기 제2 비반응성 희석제의 함량이 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 10 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 경화제는, 상기 경화 촉진제의 함량이 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 1 중량부 이상 10 중량부 이하일 수 있다.
구체적으로, 상기 주제와 상기 경화제의 중량비는 75:25 내지 85:15일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양 구조물은 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박의 탱크는 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은, 우수한 방청성 및 방식성을 갖는 도막을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은, 10 ℃ 이하의 저온 조건에서 에어리스 스프레이 도장의 패터닝 작업성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은, 35 ℃ 이상의 고온 조건에서의 가사 시간을 개선할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본 발명자들은 무용제형 에폭시 도료 조성물에 포함되는 체질안료로서 장석을 사용하는 경우, 체질안료의 일반적인 순기능을 유지하면서도 경도가 높아 도료의 경도를 향상시켜 우수한 내마모성을 가지며, 흡유량이 낮아 10 ℃ 이하의 저온 조건에서 에어리스 스프레이 도장 작업성이 우수한 도료 조성물을 제조할 수 있음을 밝혀 내었으며, 경화제에 포함되는 지방족 아민과 지환족 아민의 함량을 조절하여 도료 조성물의 에어리스 스프레이 도장 작업성 및 도장 물성을 개선할 수 있음을 밝혀 내어, 하기와 같은 무용제형 에폭시 도료 조성물을 개발하였다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 수지는 휘발성 용제의 함량이 거의 없는 고형분 용적비가 95 % 이상인 무용제형 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 고형분 용적비가 95 % 이상인 에폭시 수지를 포함하는 도료 조성물은 방식성 및 내해수성 등의 물성이 우수한 도막을 구현할 수 있다.
상기 에폭시 수지의 에폭시 당량(EEW)은 160 g/eq 이상 220 g/eq 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량은 170 g/eq 이상 200 g/eq 이하, 또는 175 g/eq 이상 190 g/eq 이하일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량을 전술한 범위로 조절함으로써, 무용제형 에폭시 도료 조성물의 점도가 지나치게 증가하는 것을 억제하여, 도료의 분산성 및 에어리스 스프레이 도장 작업성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 비스페놀 F형 에폭시 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지는 비스페놀-A 디글리시딜 에테르(DGEBA) 및 비스페놀-F(BPF) 디글리시딜 에테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지의 함량은 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 30 중량부 이상 50 중량부 이하, 구체적으로 35 중량부 이상 45 중량부 이하, 30 중량부 이상 42.5 중량부 이하, 또는 40 중량부 이상 50 중량부 이하일 수 있다.
상기 에폭시 수지의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 안료 함량이 증가함에 따라 도료 조성물의 점도가 높아져 작업성 및 도막 외관이 열등 해지는 것을 억제할 수 있고, 방청성, 내해수성 등의 도막 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 에폭시 수지의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 무용제형 에폭시 도료 조성물의 가사 시간을 개선시킬 수 있고, 도막 경도 등의 기계적 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 희석제를 포함함으로써, 에폭시 수지의 고점도로 인한 안료 적용의 제한성을 극복시킬 수 있고, 에어리스 스프레이 도장 작업이 가능한 점도를 유지시킬 수 있다.
상기 주제에 포함되는 반응성 희석제는 에폭사이드기를 함유하고 있어, 상기 경화제와 함께 반응에 참여하여 경화된 도막의 일부분을 형성할 수 있다. 한편, 상기 주제에 포함되는 제1 비반응성 희석제와 상기 경화제에 포함되는 제2 비반응성 희석제는 반응에는 참여하지 않지만, 도막에 잔존하여 도막의 물성에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반응성 희석제의 함량은 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 5 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 상기 반응성 희석제의 함량은 7 중량부 이상 18 중량부 이하, 또는 10 중량부 이상 15 중량부 이하일 수 있다.
상기 반응성 희석제의 함량이 전술한 범위 내인 경우, 사용 가능한 안료의 함량이 적어 짐에 따라 기계적 물성이 저하되는 현상 및 에어리스 스프레이 도장 작업성이 열등 해지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 반응성 희석제의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 도막 경도 및 방청성 등의 도막 물성을 개선시킬 수 있고, 도막의 건조 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 반응성 희석제의 에폭시 당량은 150 g/eq 이상 300 g/eq 이하일 수 있다. 또한, 상기 반응성 희석제는 전술한 에폭시 당량을 가지는 알킬 글리시딜 에테르(alkyl glycidyl ether)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 반응석 희석제를 사용함으로써, 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도장 작업성을 개선할 수 있다.
상기 반응성 희석제는 하나의 에폭사이드기를 함유하는 모노에폭사이드 타입의 화합물을 포함할 수 있다. 모노에폭사이드 타입의 화합물을 포함하는 반응성 희석제를 사용함으로써, 무용제형 에폭시 도료 조성물의 점도를 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 비반응성 희석제의 함량은 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 1 중량부 이상 10 중량부 이하, 구체적으로 3 중량부 이상 8 중량부 이하, 또는 4.5 중량부 이상 6.5 중량부 이하일 수 있다.
상기 제1 비반응성 희석제의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 에어리스 스프레이 도장 작업성을 향상시킬 수 있고, 도막의 경도 및 방청성 등의 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
상기 제1 비반응성 희석제는 히드록시기를 함유하고, 그 예로서 벤질 알코올, 도데실 페놀, 및 페놀로 변성된 액상의 탄화수소 수지(phenol modified liquid hydrocarbon resin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물에 포함되는 장석은, 체질안료의 일반적인 순기능을 유지하면서도 경도가 높아 도료의 경도를 증가시켜 우수한 내마모성을 가지는 도막을 구현할 수 있다. 또한, 장석은 흡유량이 낮아 10℃ 이하의 저온 조건에서 에어리스 스프레이의 무화도를 향상시켜 스프레이 패터닝이 양호하고, 칙소성이 부여됨에 따라 흐름성이 양호하여 저온 조건에서의 에어리스 스프레이 도장 작업성이 개선된 도료 조성물을 제공할 수 있다.
상기 장석의 함량은 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 20 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 상기 장석의 함량은 25 중량부 이상 37.5 중량부 이하, 27 중량부 이상 35 중량부 이하, 20 중량부 이상 32.5 중량부 이하, 또는 30 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다.
상기 장석의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 에어리스 스프레이 도장 작업성을 개선시킬 수 있고, 도막의 기계적 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
상기 장석의 입자크기는 1 ㎛ 이상 75 ㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 침강방지제를 더 포함함으로써, 도료 저장 안정성이 열등한 장석의 문제를 해소할 수 있다. 침강방지제는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으나, 예를 들어, 클레이(clay) 타입, 왁스 타입, 우레탄 고분자 타입의 침강방지제 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 클레이 타입의 침강방지제를 더 포함시킬 수 있다. 이러한 클레이 타입의 침강방지제는 도료 저장 안정성이 열등한 장석의 단점을 보완하는 동시에, 도료의 작업성 및 도막 물성을 개선시킬 수 있다.
상기 침강방지제의 함량은 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 0.5 중량부 이상 5 중량부 이하, 구체적으로 1.5 중량부 이상 4.5 중량부 이하, 또는 2 중량부 이상 3.5 중량부 이하일 수 있다.
상기 침강방지제의 함량의 전술한 범위 내인 경우, 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막물성 및 저장안정성, 작업성을 동시에 확보할 수 있다. 구체적으로, 상기 침강방지제의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 도료의 작업성(수직면 도장 시의 흐름성)이 저하되는 것을 방지하며, 레벨링이 우수한 도막을 구현할 수 있다. 또한, 도료의 점도 상승으로 인한 작업성 불량 및 내수성 등의 도막 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주제는 분산제, 소포제, 및 기능성 첨가제 중 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 안료 표면에 흡착하여 전기 반발력이나 입체 장애 효과로 안료와 안료 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 안료들이 재응집 되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 분산제로 당업계에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 실리콘계 분산제 또는 비실리콘계 분산제(예컨대, 폴리카르복실산 폴리에스터 타입 분산제) 등을 들 수 있다.
상기 소포제는 도막 내의 기포 발생 등 도막 결함을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 기포가 도막 내에 잔존할 경우 소지와의 부착 불량 또는 물리적 물성의 저하를 가져올 수 있다. 상기 소포제로 당업계에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 미네랄 오일계, 실리콘계, 비실리콘계 등을 들 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에서는 소포력을 극대화하는 측면에서 실리콘계 소포제를 사용할 수 있다. 또한, 상기 기능성 첨가제는 소포성 불량 방지, 크레터링 발생 방지, 색분리 방지 및 도막 표면의 기포를 제거하고, 도막의 평활성을 부여하기 위한 첨가제로서 폴리에테르실록산, 폴리에스테르 실록산 등의 실리콘 첨가제를 사용할 수 있고, 레벨링 성능과 소포 성능을 함께 가진 타입을 선정하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 상기 주제 100 중량부를 기준으로, 0.5 중량부 이상 5 중량부 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주제는 유색안료를 더 포함할 수 있다. 유색안료는 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막에 색을 발현하기 위하여 사용되는 것으로써, 당업계에서 사용되는 유색안료를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 백색 안료로서 TiO2 등을 사용할 수 있고, 흑색 안료로서 카본 블랙 등을 사용할 수 있다.
상기 유색안료의 함량은 상기 주제 100 중량부에 대하여, 7.5 중량부 이상 12.5 중량부 이하일 수 있다.
일반적으로 방청성, 내해수성 등이 요구되는 2액형 에폭시 수지 도료에는 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시수지, 페놀노볼락 에폭시수지, 크레졸노볼락 에폭시수지 등의 주제와 함께 경화제가 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화제는 지방족 아민과 지환족 아민을 포함하며, 아민과 케톤의 축합반응에 의해 제조되는 케티민류 등과 같은 활성수소를 포함하는 아민류 또는 이들 아민류를 이용한 폴리아민아마이드, 폴리아미도아민, 페놀변성아민, 에폭시부가형아민 등의 변성 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 지방족 아민은 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 및 폴리옥시프로필렌디아민 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 지방족 아민의 종류를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 지환족 아민은 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 및 사이클로펜틸 중 적어도 하나의 지환족기를 포함할 수 있으나, 지환족기의 종류를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화제는, 상기 경화제 100 중량부 기준으로, 상기 지방족 아민의 함량이 40 중량부 이상 60 중량부 이하, 구체적으로 42.5 중량부 이상 55 중량부 이하, 45 중량부 이상 50 중량부 이하, 40 중량부 이상 52.5 중량부 이하, 또는 47.5 중량부 이상 57.5 중량부 이하일 수 있다.
또한, 상기 지환족 아민의 함량은 상기 경화제 100 중량부 기준으로, 15 중량부 이상 35 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 경화제 100 중량부 기준으로, 상기 지환족 아민의 함량은 17.5 중량부 이상 30 중량부 이하, 20 중량부 이상 28.5 중량부 이하, 15 중량부 이상 27.5 중량부 이하, 또는 25 중량부 이상 32.5 중량부 이하일 수 있다.
상기 지방족 아민과 지환족 아민의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 35℃ 이상의 고온 조건에서 반응이 급격하게 발생하는 것을 억제하여, 가사 시간을 개선시킬 수 있다. 또한, 상기 지방족 아민과 지환족 아민의 함량이 상기 범위 내인 경우, 방청성 등의 도막 물성 및 흐름성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 무용제 에폭시 도료 조성물은 상기 지방족 아민 및 지환족 아민을 1:0.1 내지 1.5의 중량비, 또는 1:0.2 내지 1:1의 중량비로 포함함으로써, 도장 작업성 및 도장 물성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 비반응성 희석제는 상기 제1 비반응성 희석제와 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 제2 비반응성 희석제의 함량은 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 10 중량부 이상 30 중량부 이하, 구체적으로 15 중량부 이상 28 중량부 이하, 또는 20 중량부 이상 25 중량부 이하일 수 있다.
상기 제2 비반응성 희석제의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 에어리스 스프레이 도장 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 비반응성 희석제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 도막 건조 시간이 지연되는 것, 도막의 경도 및 방청성 등의 물성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화 촉진제의 함량은 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 1 중량부 이상 10 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 상기 경화 촉진제의 함량은 1.5 중량부 이상 8 중량부 이하, 또는 2.5 중량부 이상 5 중량부 이하일 수 있다.
상기 경화 촉진제의 함량을 전술한 범위로 조절함으로써, 경화 속도를 적절하게 제어할 수 있다. 이를 통해, 경화 속도가 늘어나 도막 경도, 브러싱 등의 도막 물성이 떨어지는 문제, 경화속도가 빨라져 가사 시간이 저하되고, 흐름성이 열등해지는 문제를 억제할 수 있다.
상기 경화 촉진제는 트리 디메틸 아미노 메틸 페놀, 트리페닐 포스파이트 및 아미노 에틸 피페라진 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은, 상기 주제와 상기 경화제의 중량비가 75:25 내지 85:15, 77.5:22.5 내지 82.5:17.5, 또는 80:20 내지 85:15일 수 있다.
상기 주제와 경화제의 중량비를 전술한 범위로 조절함으로써, 에어리스 스프레이 도장 작업성이 좋고, 물성이 우수한 도막을 구현할 수 있는 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양 구조물은 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물에 마련되는 도막은 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 경화물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박의 탱크는 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 탱크에 마련되는 도막은 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 경화물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 도막을 갖는 선박의 탱크는 밸러스트(ballast) 탱크, 및 원유(crude oil) 탱크를 포함하며, 선박에 마련되는 다른 탱크들을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 선박의 밸러스트 탱크, 및 원유 탱크 등의 혹독한 부식 환경에 적용 가능하고, 인체 및 환경에 유해한 용제를 전혀 사용하지 않아 시공이 안전할 수 있다.
또한, 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물은 기존의 무용제 에폭시 도료와는 달리 10 ℃ 이하의 저온 조건에서 에어리스 스프레이 도장 작업 시에 스프레이 패터닝이 양호하여 작업성이 우수하고, 35 ℃ 이상의 고온 조건에서 가사 시간이 30분 이상으로 양호하여 도장 시공이 용이한 장점을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 선박의 탱크 외에도 원유시추 설비와 같은 해양 구조물에 방청하도 용도로 코팅시켜 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
무용제형 에폭시 도료 조성물의 제조
실시예 1
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성(단위: 중량부)으로 주제를 제조하였다.
구체적으로, 비스페놀-A형 에폭시수지(고형분 100 %, 에폭시 당량 189g/eq), 알킬 글리시딜 에테르의 반응성 희석제(에폭시 당량 280g/eq), 폴리카르복실산 폴리에스터 타입의 분산제, 비실리콘계의 소포제, 클레이 타입의 침강 방지제(BYK, GARAMITE 1958), 제1 비반응성 희석제를 투입하고 교반시켜 반응용액을 제조하였다. 상기 반응용액에 체질안료를 하기 표 1에 기재된 함량으로 천천히 투입하며 교반시킨 후, 유색안료로서 백색안료(TiO2)를 서서히 투입하며 교반시켰다. 이후, 상기 반응용액을 HSD(High Speed Dissolver)를 이용하여 입도가 80㎛ 이하가 될 때까지 분산을 시켜 주제를 제조하였다.
또한, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성(단위: 중량부)으로 경화제를 제조하였다.
구체적으로, 지방족 아민수지 50 중량부, 지환족 아민수지 25 중량부, 경화 촉진제 3 중량부 및 제2 비반응성 희석제 22 중량부로 정량하여 반응기에 투입하였다. 상기 반응기를 저속 교반으로 혼합하여 경화제 혼합액을 제조하였다.
이후, 상기에서 제조한 주제와 경화제를 80:20의 중량비로 혼합하여 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제조하였다. 구체적인 조성은 하기 표 1에 기재된 것과 같다.
실시예 2
주제 제조 시, 비스페놀-A형 에폭시수지 대신 비스페놀-F형 에폭시 수지(에폭시 당량 175g/eq)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제조하였다. 구체적인 조성은 하기 표 1에 기재된 것과 같다.
실시예 3 내지 8
비스페놀-A형 에폭시수지 및 비스페놀-F형 에폭시수지를 하기 표 1에 기재된 것과 같은 중량비로 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제조하였다. 실시예 3 내지 8에 따른 주제 및 경화제 각각의 구체적인 조성은 하기 표 1에 기재된 것과 같다.
비교예 1
주제 제조 시, 체질안료로 장석 대신 백운모 광석과 고령토를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제조하였다. 백운모 광석과 고령토는 20:10의 중량비로 혼합하여 사용하였다.
비교예 2 내지 7
비스페놀-A형 에폭시수지, 지방족 아민와 지환족 아민의 함량을 하기 표 1에 기재된 것과 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제조하였다. 비교예 2 내지 7에 따른 주제 및 경화제 각각의 구체적인 조성은 하기 표 1에 기재된 것과 같다.
Figure 112019073459372-pat00001
상기 표 1에서, BPA 수지, BPF 수지, 반응성 희석제, 분산제, 소포제, 침강방지제, 유색안료, 체질안료, 및 제1 비반응 성희석제의 함량(중량부)은, 주제 총 100 중량부를 기준한 것이다. 또한, 상기 표 1에서, 지방족 아민, 지환족 아민, 경화촉진제 및 제2 비반응성 희석제의 함량(중량부)은, 경화제 총 100 중량부를 기준한 것이다.
무용제형 에폭시 도료 조성물의 물성 평가
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 7에서 제조된 무용제형 에폭시 도료 조성물을 다음과 같은 조건으로 도장하였다. 먼저, 소지 표면의 녹, 먼지, 습기, 유분 및 기타 오염물을 청수나 적절한 용제를 사용하여 완전히 제거한 후, 표면조도 25 ㎛ 내지 75 ㎛로 블라스터 연마하였다. 그리고 준비된 시편에 에어리스 스프레이를 사용하여 노즐 구경 0.019" 내지 0.025", 분사압력 3bar 내지 5bar, 분사각도 50°로 설정하여 도장하였다. 에어리스 스프레이를 통해 작업성을 평가하였으며, 작업성 결과는 표 2에 나타내었다. 물성 시편의 경우에는 수평 조건에서 건조도막 320㎛을 도장하였다. 방청성, 내해수성, 시험용 시편은 텅스텐 펜으로 소지면이 보일 정도로 선을 그어 제작하였으며, 내충격성 시편은 ASTM D2794의 시험 방법에 의거하여 시험 진행 하였고, 내굴곡성 시편은 ASTM D522에 따라 Conical Mandrel 시험기기를 사용하여 시편에 굴곡을 주어 시험 진행하였다. 얻어진 도막 물성에 대하여 방청성, 내해수성, 내충격성 및 내굴곡성 등의 도막물성을 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
구체적인 시험 방법은 아래와 같다.
방청성
ASTM B117에 의거 SALTFOG기기에서 1500 시간 동안 시험한 시편에 대해 녹발생, 표면 블리스터(Blister)발생 및 도막 박리 거리를 평가하였고, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
내해수성
해수가 담겨있는 욕조에 3개월 동안 침적한 시편에 대해 녹발생, 표면 블리스터 발생 및 도막 박리 거리를 평가하였고, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
내충격성
도장된 시편 전면, 후면에 ASTM D2794의 방법으로 160lb.in Impact 후 Defect 발생 정도를 평가하였고, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
내굴곡성
도장된 시편에 ASTM D522의 방법으로 Conical Mandrel test 후 Defect 발생 정도를 평가하였고, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
에어리스 스프레이(Airless Spray) 작업성
에어리스 스프레이를 사용하여 노즐 구경 0.019" 내지 0.025", 분사압력 3 bar 내지 5 bar, 분사각도 50°로 설정한 후 도장하고, 저온(10 ℃ 이하) 조건에서의 에어리스 스프레이 패턴(Airless Spray Pattern), 최대 흐름성 두께, 박막건조도막(200㎛ 이하) Leveling, 고온(35 ℃ 이상) 조건 가사 시간을 측정하였고, 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112019073459372-pat00002
표 1 및 표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예 1 및 8에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 작업성이 우수하고, 무용제형 에폭시 도료 조성물을 사용하여 제조한 도막의 물성이 우수한 것을 확인하였다.
반면, 체질안료로서 백운모 광석 및 고령토를 사용한 비교예 1의 경우, 내굴곡성 및 저온 조건에서의 스프레이 패터닝이 열세한 것을 확인하였다. 지환족 아민을 사용하지 않은 경화제를 포함한 비교예 2의 무용제형 에폭시 도료 조성물은 저온 조건에서 스프레이 패터닝이 열세한 것으로 확인되었으며, 고온 조건에서의 가시 시간도 열세한 것을 확인하였다. 지방족 아민을 사용하지 않은 경화제를 포함한 비교예 3의 무용제형 에폭시 도료 조성물은 저온 조건에서 스프레이 패터닝이 열세한 것으로 확인되었으며, 내해수성이 현저히 열세한 것을 확인하였다. 한편, 지방족 아민의 함량과 지환족 아민의 함량이 본 발명의 일 실시예에 따른 함량 범위에서 벗어난 비교예 4 및 5의 경우, 비교예 4에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 가사 시간이 열세하고, 비교예 4 및 5에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 내해수성이 열등한 것을 확인하였다. 또한, 장석의 함량이 본 발명의 일 실시예에 따른 함량 범위에서 벗어난 비교예 6 및 7의 경우, 비교예 6에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 저온 조건에서 스프레이 패터닝, 고온 조건에서의 가시 시간 및 내굴곡성이 열세하였으며, 비교예 7에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 내해수성 및 내굴곡성이 열등한 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 에어리스 스프레이 도장 작업성 및 가사 시간이 우수하고, 뛰어난 물성을 가지는 도막을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (11)

  1. 주제 100 중량부를 기준으로, 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지 30 내지 50 중량부, 에폭사이드기를 함유하는 반응성 희석제 5 내지 20 중량부, 히드록시기를 함유하는 제1 비반응성 희석제 1 내지 10 중량부, 및 장석 20 내지 40 중량부를 포함하는 주제; 및
    지방족 아민, 지환족 아민, 히드록시기를 함유하는 제2 비반응성 희석제, 및 경화 촉진제를 포함하는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 경화제는,
    상기 경화제 100 중량부 기준으로, 상기 지방족 아민의 함량은 40 중량부 이상 60 중량부 이하이고, 상기 지환족 아민의 함량은 15 중량부 이상 35 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는,
    에폭시 당량(EEW)이 160 내지 220 g/eq인 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도료 조성물은,
    상기 지방족 아민 및 상기 지환족 아민을 1:0.1 내지 1:1.5의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 경화 촉진제는,
    트리 디메틸 아미노 메틸 페놀, 트리페닐 포스파이트 및 아미노 에틸 피페라진 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 경화제는,
    상기 제2 비반응성 희석제의 함량이 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 10 중량부 이상 30 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 경화제는,
    상기 경화 촉진제의 함량이 상기 경화제 100 중량부를 기준으로, 1 중량부 이상 10 중량부 이하인 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 주제와 상기 경화제의 중량비는 75:25 내지 85:15인 것을 특징으로 하는 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막을 갖는 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 상기 무용제형 에폭시 도료 조성물의 도막을 갖는 것을 특징으로 하는 선박의 탱크.
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