KR102538490B1 - 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물 - Google Patents

선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 반응성 희석제, 및 아크릴레이트 화합물을 포함하는 주제부; 및 아민계 경화제를 포함하는 경화제부;를 포함하고, 상기 주제부는 5 내지 40 중량%의 에폭시 수지, 5 내지 25 중량%의 반응성 희석제 및 0.5 내지 10 중량%의 아크릴레이트 화합물을 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물{SOLVENT-FREE EPOXY COATING COMPOSITION FOR SHIPS}
본 발명은 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며 인체 유해성이 적고, 제조된 도막의 내후성이 우수한 선박용 에폭시 도료 조성물에 관한 것이다.
중방식 도장(Heavy duty Coating)은 교량, 철탑, 해상 구조물, 각종 발전소의 대형 구조물, 선박 또는 부식 환경에 놓여 있는 기타 철구조물을 부식으로부터 보호하기 위해 도장하는 것으로 심한 부식 환경에 견딜 수 있는 도료를 도장하는 것을 일컫는다. 선박 도장은 선박의 여러 부분에 개별적으로 부식방지 도료를 이용하여 도장하는 것이 통상적이며, 그 중 선박의 엔진룸 내부에 적용되는 도료는 내후성이 우수한 알키드 도료가 적용되었으나, 최근 도장 횟수를 줄일 수 있으면서 제조된 도막의 내후성도 우수한 에폭시 도료의 적용이 많아지고 있다.
한편, 최근 국내의 환경문제가 대두되면서 휘발성 유기화합물(VOC)의 함량이 낮은 무용제 도료의 적용을 확대하는 움직임이 나타나고 있다. 이에, 무용제형 에폭시 도료가 제안되었으며, 구체적으로, 한국 등록특허 제1322301호(특허문헌 1)에는 에폭시 수지, 반응성 희석제, 실란계 커필링제, 침강방지제, 안료, 피마자유 유도체 흐름방지제, 경화제 수지 및 경화 촉진제를 포함하는 철구조물 도장용 무용제 에폭시 도료 조성물의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 종래 무용제형 에폭시 도료는, 고점도로 인해 동절기 에어리스(Airless) 스프레이 도장성이 열세하며 박막으로 도장 시 외관 또한 열세해지는 문제가 있다.
따라서, 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며 인체 유해성이 적고, 건조 시간이 적절하여 스프레이 작업성이 우수하고, 장기 폭로 조건에서도 내후성이 우수한 무용제형 에폭시 도료 조성물에 대한 개발이 필요한 실정이다.
한국 등록특허 제1322301호 (공개일: 2013.4.29.)
이에, 본 발명은 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며 인체 유해성이 적고, 건조 시간이 적절하여 스프레이 작업성이 우수하고, 장기 폭로 조건에서도 내후성이 우수한 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 에폭시 수지, 반응성 희석제, 및 아크릴레이트 화합물을 포함하는 주제부; 및
아민계 경화제를 포함하는 경화제부;를 포함하고,
상기 주제부는 5 내지 40 중량%의 에폭시 수지, 5 내지 25 중량%의 반응성 희석제 및 0.5 내지 10 중량%의 아크릴레이트 화합물을 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물은 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며 인체 유해성이 적고, 건조 시간이 적절하여 작업성이 우수하다. 또한, 상기 에폭시 도료 조성물로부터 제조된 도막은 내후성이 우수한 특징을 지닌다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서, '에폭시 당량'과 같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정법(titration) 등으로 측정한 값일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "(메트)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다. 나아가, 본 명세서에서 "중량부"는 각 성분들 간의 중량비로, "중량%"를 의미할 수도 있다.
본 발명에 따른 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물은 에폭시 수지, 반응성 희석제, 및 아크릴레이트 화합물을 포함하는 주제부; 및 아민계 경화제를 포함하는 경화제부;를 포함한다.
에폭시 수지
에폭시 수지는 에폭시 도료 조성물의 주제로서, 제조되는 도막의 특성을 조절하는 역할을 한다. 특히, 상기 에폭시 수지는 수지 내 소수성 탄화수소기가 제조된 도막의 표면으로 배향되고, 수지 내 친수성 에폭시기 및/또는 수산기가 도막의 소지 표면으로 배향되어 제조된 도막의 부착성 및 방청성을 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시 수지는 통상적으로 중방식 에폭시 도료의 주제로 적용 가능한 에폭시 수지라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 비스페놀 에폭시 수지일 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지이며, 비스페놀 F형 에폭시 수지는 포함하지 않을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
Figure 112021044160079-pat00001
비스페놀 A인 디페놀을 에피클로로히드린과 반응시킨 비스페놀 A 디글리시딜에테르(DGEBA) 및 모노에폭사이드를 갖는 반응성 희석제를 혼합한, 상기 화학식 1로 나타내는 수지로, 25℃에서 1,000 내지 1,800 cps의 저점도를 가진다.
화학식 1에서 n은 0 이상의 실수이며, 예를 들어, 평균 0.1일 수 있으나, 특별히 한정된 않으며 적절히 선택 가능하다.
또한, 상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 900 g/eq, 100 내지 500 g/eq, 또는 100 내지 250 g/eq일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 조성물의 점도가 높아 도료의 분산성 및 에어리스(airless) 도장 작업성에 부적합하게 된다.
또한, 상기 에폭시 수지는 주제부 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%, 또는 10 내지 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 방청성이 열세해질 수 있으며, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 점도 상승으로 인해 동절기 작업성이 불량해질 수 있다.
반응성 희석제
반응성 희석제는 도료 조성물의 점도를 조절하여 작업성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 반응성 희석제는 글리시딜 에테르계 화합물일 수 있으며, 예를 들어, 지방족 글리시딜 에테르 또는 방향족 글리시딜 에테르일 수 있다. 상기 지방족 글리시딜 에테르는 예를 들어, 에폭사이드가 1개인 알킬 글리시딜 에테르(이때, 알킬은 탄소수 1 내지 16임), 에폭사이드가 2개인 올레핀글리콜 디글리시딜 에테르(이때, 올레핀은 탄소수 3 내지 14이고, 예를 들어, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 네오펜틸글리콜 디글리시딜 에테르), 에폭사이드가 3개 이상인 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르, 글리시딜 네오데카노에이트 등을 들 수 있다. 또한, 상기 방향족 글리시딜 에테르는 페닐 글리시딜 에테르, 알킬페닐 글리시딜 에테르(이때, 알킬은 탄소수 1 내지 20, 또는 1 내지 5임) 등을 들 수 있다.
구체적으로, 상기 반응성 희석제는 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르 또는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르와 같은 포화 지방족 글리시딜 에테르일 수 있다. 반응성 희석제가 포화 지방족 글리시딜 에테르일 경우, 도료 조성물의 유연성이 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 반응성 희석제는 에폭사이드가 1개인 반응성 희석제와 에폭사이드가 2개 이상인 반응성 희석제를 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 반응성 희석제는 에폭사이드가 1개인 반응성 희석제와 에폭사이드가 2개 이상인 반응성 희석제를 1:1 내지 5의 중량비 또는 1:1 내지 3의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 에폭사이드 1개인 반응성 희석제와 2개 이상인 반응성 희석제의 중량비가 상기 범위 미만, 즉 에폭사이드 1개인 반응성 희석제의 중량을 기준으로 에폭사이드 2개 이상인 반응성 희석제의 중량비가 소량 포함될 경우, 경화가 느려지는 문제가 발생하고, 상기 범위 초과, 즉 에폭사이드 1개인 반응성 희석제의 중량을 기준으로 에폭사이드 2개 이상인 반응성 희석제의 중량비가 과량인 경우, 경화속도가 빨라져 가사시간이 짧아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 반응성 희석제는 에폭시 당량이 50 내지 800 g/eq, 80 내지 600 g/eq, 또는 100 내지 400 g/eq일 수 있다. 상기 반응성 희석제의 에폭시 당량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 도료의 분산성이 저하되거나 작업성 및 셀프 레벨링성이 열세해질 수 있다.
또한, 상기 반응성 희석제는 주제부 총 중량에 대하여 5 내지 25 중량%, 또는 10 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 반응성 희석제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 점도가 높아져 도장 작업성이 불량하고 도장 작업성을 고려하면 고형분인 안료 등의 함량이 적어져 제조된 도막의 기계적 물성이 부족할 수 있다. 또한, 상기 반응성 희석제의 함량이 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 건조시간을 지연시키며 제조된 도막의 물성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
아크릴레이트 화합물
아민 경화제를 사용하는 경우, 아민 경화제의 유리 아민이 공기 중의 CO2나 수증기를 흡수하여 카바메이트를 생성하기 쉽고 이로 인해 경화 도막이 백화되는 아민 블러싱(amine blushing)이 많이 발생하였다. 또한, 경화 도중 도막 상에 물방울이 적하되면 그 부분의 백화가 심해져 외관 및 부착성이 저하되는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명은 아민 블러싱 억제제로서 아크릴레이트 화합물을 포함한다. 즉, 상기 아크릴레이트 화합물은 에폭시 수지와 유리 아민의 반응이 보다 빠르게 일어나서 유리 아민을 제거하는데 효과적이라 아민 블러싱을 억제하고 제조된 도막의 내후성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 아크릴레이트 화합물은 2개 이상의 아크릴레이트기를 갖는 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴레이트 화합물은 트리메틸올에탄 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트 및 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트 화합물은 수평균분자량(Mn)이 100 내지 800 g/mol, 또는 150 내지 400 g/mol일 수 있다. 상기 아크릴레이트 화합물의 수평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 가사시간이 짧아질 수 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도막의 블러싱이 발생하거나 내후성이 열세해질 수 있다.
상기 아크릴레이트 화합물은 주제부 총중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 아크릴레이트 화합물의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 블러싱이 발생하거나 내후성이 열세해질 수 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 가사시간이 짧아지거나 제조된 도막이 깨지기 쉬울(brittle) 수 있다.
상기 에폭시 도료 조성물은 광안정제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 에폭시 도료 조성물은 주제부에 광안정제를 추가로 포함할 수 있다.
광안정제
UV에너지에 의해 고분자 수지의 화학 결합이 깨지는 광분해를 막기 위해 광안전제를 사용할 수 있으며, 광안정제는 통상적으로 두가지로 나뉜다. 상기 광안정제는 흡수된 UV에너지를 소멸시켜 고분자의 화학 결합을 보호하는 역할을 하며 이를 통해 제조된 도막의 내광성과 내후성을 개선하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 적용되는 광안정제는 도막에 유해한 자외선을 흡수하여 이를 무해한 열에너지로 변환하는 자외선 흡수제, 또는 자외선 노출에 의해 발생되는 라디칼을 흡수하여 연쇄반응을 정지시키는 라디칼 스캐빈저(scavenger)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 자외선 흡수제는 벤조트리아졸계 화합물일 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 시판품으로는 바스프(Basf)사의 Tinuvin 1130 등을 들 수 있다.
또한, 상기 라디칼 스캐빈저는 힌더드 아민계 화합물일 수 있다. 이때, 상기 라디칼 스캐빈저는 바스프(Basf)사의 Tinuvin 770DF, Tinuvin292, 144, Tinuvin 123 등을 들 수 있다.
또한, 상기 광안정제는 주제부 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.5 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 광안정제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 내후성이 열세해질 수 있으며, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도막의 부착성이 열세해질 수 있다.
상기 에폭시 도료 조성물은 실란 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
실란 화합물
실란 화합물은 도료 조성물의 저온에서의 건조 특성, 및 제조된 도막의 유연성, 기재에 대한 접착성 및 부식방지 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 실란 화합물은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Y-R1 (4-z)SiXz
[화학식 3]
Y-R1 (3-y)R2SiXy
상기 화학식 2 및 3에서,
z는 1 내지 3의 정수이고,
y는 1 또는 2의 정수이고,
R1은 에테르 또는 아미노 결합기를 함유하는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기이고,
R2는 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기이고,
Y는 이소시아네이트기, 아미노기, 에폭시기, 하이드록시기, 카르복시기 또는 (메트)아크릴레이트기이고,
X는 할로겐기 또는 알콕시기를 나타낸다.
이때, 복수개의 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 복수개의 R1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
Y는 R1에 결합된 작용기로서, 이소시아네이트기, 에폭시기, 아미노, 하이드록시기, 카르복시기 또는 (메트)아크릴레이트기가 바람직하며, Y가 에폭시기일 경우 R1은 에폭사이드 고리 시스템의 형성을 허용하기 위해 적어도 2개의 탄소 원자를 보유할 수 있으며, 바람직하게는 Y는 아미노기 또는 에폭시기일 수 있다.
X는 알콕시기, 예컨대 C1-6인 알콕시기일 수 있으며, 탄소수 1 내지 3의 알콕시기가 존재하는 것이 바람직하다.
R2는 예컨대 C1-4의 알킬일 수 있다.
상기 실란 화합물은, 구체적으로, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 트리스(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-이소시아네이토프로필트리메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)트리메톡시실란, (이소시아네이토메틸)트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 트리아미노-작용성 트리메톡시실란 (예를 들어, 시판품 실퀘스트 A-1130), 비스(감마-트리메톡시실릴프로필)아민, N-에틸-γ-아미노이소부틸트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, 4-아미노-3,3-디메틸부틸트리메톡시실란, (N-사이클로헥실아미노메틸)트리에톡시실란, (N-페닐아미노메틸)트리메톡시실란 및 이들의 혼합물에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 실란 화합물은 에폭시 실란 화합물 및 아미노 실란 화합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 도료 조성물은 에폭시 실란 화합물 및 아미노 실란 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 에폭시 도료 조성물은 주제부에 에폭시 실란 화합물과 아미노 실란 화합물을 포함하거나, 경화제부에 에폭시 실란 화합물과 아미노 실란 화합물을 포함하거나, 주제부에 에폭시 실란 화합물을 포함하고 경화제부에 아미노 실란 화합물을 포함하거나, 주제부에 아미노 실란 화합물을 포함하고 경화제부에 에폭시 실란 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 에폭시 도료 조성물은 주제부에 에폭시 실란 화합물을 포함하고, 경화제부에 아미노 실란 화합물을 포함할 수 있으며, 이로 인해 에폭시 도료 조성물의 점도를 조절하여 소지에 대한 접착성을 향상시킬 수 있다.
상기 실란 화합물은 에폭시 도료 조성물 총 100중량부에 대하여 0.1 내지 25 중량부, 또는 1 내지 20 중량부, 또는 2 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 실란 화합물의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 소지와의 부착성이 열세해지며 도료 조성물의 점도가 높아 저온에서의 도장 작업성이 저하되는 문제가 발생되며, 실란의 함량이 상기 범위 초과인 경우, 형성된 도막에 깨짐현상이 발생될 수 있으며 미반응된 실란으로 인해 도막의 외관이 열세해지는 경향이 나타날 수 있다. 예를 들어, 주제부 내 에폭시 실란 화합물과 아미노 실란 화합물이 포함될 경우, 에폭시 실란 화합물과 실란 화합물의 중량비는 2 :1 내지 8 :1, 또는 3 :1 내지 6 :1일 수 있으며, 상기 중량비를 만족할 경우 부착성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 에폭시 도료 조성물은 주제부에 주제부 총 중량에 대하여 1 내지 15 중량% 또는 3 내지 10 중량%의 에폭시 실란 화합물을 포함하고, 경화제부에 경화제부 총 중량에 대하여 1 내지 15 중량% 또는 3 내지 10 중량%의 아미노 실란 화합물을 포함할 수 있다.
아민계 경화제
아민계 경화제는 에폭시 수지와 반응하여 도료 조성물을 경화시키는 역할을 한다.
상기 아민계 경화제는 예를 들어, 지방족 아민계 화합물, 방향족 아민계 화합물, 복소환 아민계 화합물 등을 들 수 있다.
이때, 상기 지방족 아민계 화합물은 메틸렌디아민, 에틸렌디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 트리메틸헥사메틸렌디아민 등의 알킬렌 폴리아민; 디에틸렌트리아민, 디프로필렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 트리프로필렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 테트라프로필렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 노나에틸렌데카민, 비스(헥사메틸렌)트리아민 등의 폴리알킬렌 폴리아민; 테트라(아미노메틸)메탄, 테트라키스(2-아미노에틸아미노메틸)메탄, 1,3-비스(2'-아미노에틸아미노)프로판, 디에틸렌글리콜 비스(3-아미노프로필)에테르, 2,2'-［에틸렌비스(이미노트리메틸렌이미노)］비스(에탄아민), 트리스(2-아미노에틸)아민, 비스(시아노에틸)디에틸렌트리아민 등의 알킬아민; 1,3-비스아미노메틸시클로헥산, 1,4-시클로헥산디아민, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥산아민), 4,4'-이소프로필리덴비스(시클로헥산아민), 노르보르난디아민, 비스(아미노메틸)시클로헥산, 이소포론디아민, 멘센디아민(MDA) 등의 지환족 아민; 등을 들 수 있다.
상기 방향족 아민계 화합물은 예를 들어, 페닐렌디아민, 나프틸렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노디페닐설폰, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,4'-디아미노비페닐, 2,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메톡시-4,4'-디아미노비페닐, o-크실릴렌디아민, m-크실릴렌디아민(MXDA), p-크실릴렌디아민, 비스(아미노메틸)나프탈렌, 비스(아미노에틸)나프탈렌 등을 들 수 있다.
상기 복소환 아민계 화합물은 예를 들어, N-메틸피페라진, 모르폴린, 1,4-비스-(3-아미노프로필)피페라진, 1,4-디아자시클로헵탄, 1-(2'-아미노에틸피페라진), 1-［2'-(2"-아미노에틸아미노)에틸］피페라진, 1,11-디아자시클로에이코산, 1,15-디아자시클로옥타코산 등을 들 수 있다.
또한, 상기 아민계 경화제는 활성 수소 당량이 50 내지 1,000 g/eq, 또는 80 내지 500 g/eq일 수 있다.
상기 아민계 경화제의 시판품으로는 폴리 아민 수지인, 오타케 메이신 케미컬(주)사의 AD-71(활성 수소 당량: 290g/eq), PA-66S(활성 수소 당량: 377g/eq), PA-23(활성 수소 당량: 375g/eq) 및 PA-290(A)(활성 수소 당량: 277g/eq), MAD-204(A)(활성 수소 당량: 202g/eq), 에어 프로덕츠사의 Ancamide 910(활성 수소 당량: 230g/eq), (주)ADEKA사의 아데카 하드너 EH-342W3(활성 수소 당량: 110g/eq), 산와 화학(주)사의 선마이드 CX-1154(활성 수소 당량: 255g/eq), 카돌라이트사의 카돌라이트 NX-5459(활성 수소 당량: 164g/eq), 에보닉사의 ancamine 2519(활성 수소 당량: 95 g/eq) 등을 들 수 있다.
상기 아민계 경화제는 경화제부에 10 내지 30 중량부, 또는 10 내지 20 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 아민 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 경화시간이 느려지고 도막의 내약품성이 열세해질 수 있고, 상기 범위 초과이면 가사시간이 짧아져 도막의 내크랙성이 열세해질 수 있다.
첨가제
상기 무용제형 에폭시 도료 조성물은 증점제, 분산제, 소포제 및 안료로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 통상적으로 중방식 에폭시 도료 조성물에 첨가할 수 있는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제 각각은 통상적으로 중방식 에폭시 도료 조성물에 사용할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 에폭시 도료 조성물은 안료를 추가로 포함할 수 있다.
2액형
상기 무용제형 에폭시 도료 조성물은 주제부와 경화제부를 포함하는 2액형 도료로서, 도포 전 상기 주제부와 경화제부를 혼합한 후 사용할 수 있다. 이때, 상기 주제부와 경화제부는 8.0:2.0 내지 9.5:0.5의 중량비 또는 8.2:1.8 내지 9.0:1.0의 중량비로 혼합될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 무용제형 에폭시 도료 조성물은 유기용제를 포함하지 않아 친환경적이며 인체 유해성이 적고, 건조 시간이 적절하여 작업성이 우수하다. 또한, 상기 에폭시 도료 조성물로부터 제조된 도막은 내후성이 우수하여 장기 폭로 되는 조건에서 사용 가능하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 3. 에폭시 도료 조성물
표 1 내지 3에 기재된 바와 같은 조성으로 각 성분들을 혼합하여 주제 및 경화제를 제조하였다. 이후 주제부와 경화제를 86:14의 중량비로 혼합하여 에폭시 도료 조성물을 제조하였다.
(중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
주제부 에폭시 수지 25 25 25 25 25 25 25
반응성 희석제-1 19 19 19 19 19 19 19
반응성 희석제-2 - - - - - - -
실란 화합물-1 4 4 4 4 4 4 4
체질 안료 24 24 24 24 24 25 23
색상 안료 23 23 23 23 23 23 23
자외선 흡수제 - - - 2 - - -
라디칼 스캐빈저스-1 - - 2 - - - -
라디칼 스캐빈저스-2 - 2 - - - - -
라디칼 스캐빈저스-3 2 - - - 2 1 3
아크릴레이트 화합물-1 3 3 3 3 - 3 3
아크릴레이트 화합물-2 - - - - 3 - -
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
경화제부 아민계 경화제 90 90 90 90 90 90 90
실란 화합물-2 10 10 10 10 10 10 10
비반응성 희석제 - - - - - - -
합계 100 100 100 100 100 100 100
(중량부) 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
주제부 에폭시 수지 25 25 25 30 25 23
반응성 희석제-1 19 19 8 9 19 18
반응성 희석제-2 - - 10 12 - -
실란 화합물-1 4 4 5.5 5 4 4
체질 안료 26.5 21 23.5 35 24 23
색상 안료 23 23 25 8 25 22.5
자외선 흡수제 - - - - - -
라디칼 스캐빈저스-1 - - - - - -
라디칼 스캐빈저스-2 - - - - - -
라디칼 스캐빈저스-3 2 2 1 - - 6.5
아크릴레이트 화합물-1 0.5 6 2 1 3 3
아크릴레이트 화합물-2 - - - - - -
합계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
경화제부 아민계 경화제 90 90 85 85 90 90
실란 화합물-2 10 10 15 4 10 10
비반응성 희석제 - - - 11 - -
합계 100 100 100 100 100 100
(중량부) 비교예 1 비교예 2 비교예 3
주제부 에폭시 수지 25 25 21
반응성 희석제-1 19 19 18
반응성 희석제-2 - - -
실란 화합물-1 4 4 4
체질 안료 27 26.9 24
색상 안료 23 23 20
자외선 흡수제 - - -
라디칼 스캐빈저스-1 - - -
라디칼 스캐빈저스-2 - - -
라디칼 스캐빈저스-3 2 2 2
아크릴레이트 화합물-1 - 0.1 11
아크릴레이트 화합물-2 - - -
합계 100.0 100.0 100.0
경화제부 아민계 경화제 90 90 90
실란 화합물-2 10 10 10
비반응성 희석제 - - -
합계 100 100 100
비교예 및 실시예에서 사용한 각 성분들의 제조사 및 제품명, 물성 등은 하기 표 4에 나타냈다.
성분 제조사 및 제품명 비고
에폭시 수지 제조사: 국도 화학, 제품명: YD-128 비스페놀A형 에폭시 수지
반응성 희석제-1 제조사: Cardolite,
제품명: Ultra Lite 513		 EEW: 383g/eq
반응성 희석제-2 제조사: Evonik, 제품명: Epodil 750 EEW: 136g/eq
실란 화합물-1 제조사: MOMENTIVE,
제품명: SILQUEST A-187		 에폭시 실란 화합물
체질 안료 제조사: JINHEUNG FMS,
제품명: FINESPAR KC-500		 장석
색상 안료 제조사: SHANDONG DONGJIA GROUP,
제품명: TiO2 R-8000		 TiO2
자외선 흡수제 제조사: Basf, 제품명: Tinuvin 1130 -
라디칼 스캐빈저스-1 제조사: Basf, 제품명: Tinuvin 770DF -
라디칼 스캐빈저스-2 제조사: Basf, 제품명: Tinuvin 622SF -
라디칼 스캐빈저스-3 제조사: Basf, 제품명: Tinuvin 5100 -
아크릴레이트 화합물-1 제조사: MIWON SPECIALTY CHEMICAL,
제품명: MIRAMER M-340 		펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA)
아크릴레이트 화합물-2 제조사: MIWON SPECIALTY CHEMICAL,
제품명: MIRAMER M-200		 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)
아민계 경화제 제조사: Evonik Industries,
제품명: Ancamine 2519		 폴리 아민 수지
실한 화합물-2 제조사: SHIN-ETSU CHEMICAL CO,
제품명: SILANE KBM-603		 아미노 실란 화합물
시험예: 물성 평가
실시예 및 비교예의 에폭시 도료 조성물을 건조 도막 두께 100㎛가 되도록 도장하고, 상온에서 5분 동안 방치하여 도막을 형성하였다. 이후 실시예 및 비교예의 에폭시 도료 조성물 및 제조된 도막의 물성들을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 5에 나타냈다.
(1) 내후성 1: 색차
ASTM D2244에 따라 내후성을 색차로 측정하였으며, 구체적으로, 도막을 30일간 옥외 폭로한 후 초기 색상 대비 색차(ΔE)를 측정하였다.
(2) 내후성 2: 광택 유지율
ASTM D2244에 따라 내후성을 광택 유지율로 측정하였으며, 구체적으로, 도막을 30일간 옥외 폭로한 후 초기 광택 대비 광택 유지율(%)을 측정하였다.
(3) 건조 시간(hr)
에폭시 도료 조성물을 건조 도막 두께 100㎛가 되도록 도장하고 5℃에서 건조시키면서 ASTM D5895에 따라 건조 시간을 측정하였다.
(4) 불휘발분
에폭시 도료 조성물을 불휘발분 측정용 접시에 1g±0.1g씩 계량하고 접시에 담긴 도료를 클립을 이용하여 고르게 편 후 상온(25±5℃)에서 7일간 건조했다. 건조 후 도료의 무게를 측정하여 하기 수학식 1을 이용하여 불휘발분(중량%)을 계산했다.
[수학식 1]
불휘발분 = (A-C)/(B-C)X100
수학식 1에서 A는 건조 전 접시, 클립 및 도료의 무게(g)이고, B는 건조 후 접시, 클립 및 도료의 무게(g)이며, C는 접시 및 클립의 무게(g)이다.
구분 내후성 건조 시간(hr) 불휘발분(중량%)
색차(△E) 광택 유지율(%)
실시예 1 1.25 85 23 97.3
2 1.2 81 23 97.8
3 1.5 66 23 97.2
4 1.7 66 23 97.9
5 1.6 63 23 97.5
6 1.9 65 23 97.2
7 1.1 80 23 97.1
8 1.9 60 27 97.3
9 1.5 70 21 97.7
10 2.1 70 22 97.3
11 2.7 70 21.5 97.3
12 2.5 50 23 97.3
13 1.1 80 23 97.4
비교예 1 3.5 50 30 97.5
2 3 53 29.5 97.5
3 1.5 60 15 97.1
표 5에서 보는 바와 같이, 실시예의 도료 조성물은 건조 시간이 적절하고, 이로부터 제조된 도막은 내후성이 우수하여 장기간 옥외 폭로 후에도 색차 및 광택 유지율의 변화가 적었다.
반면, 아크릴레이트 화합물을 미포함하는 비교예 1, 및 아크릴레이트 화합물을 소량 포함하는 비교예 2는 색차가 열세하고 광택 저하가 있었다.
또한, 아크릴레이트 화합물을 과량 포함하는 비교예 3은 건조시간이 매주 짧아져 작업성이 부족했다.

Claims (7)

  1. 에폭시 수지, 반응성 희석제, 및 아크릴레이트 화합물을 포함하는 주제부; 및
    아민계 경화제를 포함하는 경화제부;를 포함하고,
    상기 주제부는 5 내지 40 중량%의 에폭시 수지, 5 내지 25 중량%의 반응성 희석제 및 0.5 내지 10 중량%의 아크릴레이트 화합물을 포함하며,
    상기 반응성 희석제는 에폭사이드가 1개인 반응성 희석제와 에폭사이드가 2개 이상인 반응성 희석제를 1:1 내지 5의 중량비로 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    광안정제를 추가로 포함하고,
    상기 광안정제는 자외선 흡수제 또는 라디칼 스캐빈저(scavenger)를 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴레이트 화합물은 2개 이상의 아크릴레이트기를 포함하고, 수평균분자량이 100 내지 800 g/mol인, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 에폭시 당량이 100 내지 900 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지인, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    실란 화합물을 추가로 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 실란 화합물은 에폭시 실란 화합물 및 아미노 실란 화합물로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 에폭시 도료 조성물은 주제부에 에폭시 실란 화합물과 아미노 실란 화합물을 포함하거나, 주제부에 에폭시 실란 화합물을 포함하고 경화제부에 아미노 실란 화합물을 포함하는, 선박용 무용제형 에폭시 도료 조성물.
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