KR19990075666A - 불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관능기를 함유하는 아크릴 수지 골격에 불소화합물과 실리콘화합물을 반응시킨 수지도료 조성물로서 스프레이, 붓 또는 로라등으로 도장하여 상온경화 또는 가열경화시켰을 때 발수성, 발유성, 각종 소지에 대한 부착성, 내열성, 내약품성, 내후성이 타 도료에 비해 우수하게 발휘시킬 수 있도록함과 아울러 건축자재류,산업기계류,주방기기류 등에 적용했을 때 특히 저오염성을 부여해 주는 기능성을 발휘시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물

본 발명은 햇빛이나 열에 의해 합성수지가 열화되는 것을 막기 위해서 자외선이나 열에 안정한 유기 또는 무기결합을 도입하여 도막의 표면에 고착시킬 수 있도록함과 아울러 고내후성,내열성,내오염성의 기능을 가진 도막을 형성시킬 수 있는 불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물에 관한 것이다.

세계적으로 유기휘발물질에 대한 환경규제가 점차 심화되어 가고 있는 시점에 도료산업에서는 그 대응책으로 수성계도료, 분체도료, 자외선 경화도료 등의 휘발물질이 물이거나 휘발물질이 거의 없는 도료로 전향해 가고 있는 실정이다. 도료 자체성분이 환경오염에 영향을 미치는 주요한 요인이지만 도장된 도막의 수명도 환경오염에 영향을 미치는 큰 요인이 된다.

즉, 도장된 도막중의 바인더인 합성수지가 햇빛(특히 자외선)이나 열에 의해서 합성수지의 주 사슬이 끊어지고 그로 인해 저 분자량화 되는 열화로 인해 도막의 물성이 저하되므로서 도막의 성능을 발휘할 수 없게 되고 재도장시에 재도장비용 뿐만 아니라 도료중의 휘발물질로 인해서 환경오염에 큰 영향을 미치게 된다 하겠는 바,

종래에는 포리비닐리덴 푸루오라이드 같은 불소함유수지를 이용하여 고내후성 도료로서 이용하여 왔으나, 이 도료는 내오염성이 부족하고, 고광택을 얻을 수 없으며 각종 소지에 대한 부착성이 나쁘기 때문에 프라이머를 사용해야 하는 등의 단점을 가지고 있다.

또 근래에는 무기질로서 폴리실록산결합(-Si - O - Si -)을 주체로 한 실리콘계 도료산업이 대두되고 있지만 이 도료 또한 다양한 도막의 물성의 조절과 가격적인 측면에서 고가인 큰 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 불소화합물과 실리콘화합물을 반응시켜 수지도료조성물을 얻을 수 있도록 함으로서, 고내후성,내열성,내오염성,기계적물성 등의 제반물성을 만족시킬 수 있고, 가격적인 측면에서도 종래 도료에 비해 저렴한 불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물을 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 불소화합물과 실리콘 화합물을 함유하는 아크릴수지를 사용하였다. 이 수지는 불소를 함유하는 화합물과 실리콘을 함유한 화합물을 하이드록시, 아민, 에폭시, 카르복시기 등의 관능기를 가진 아크릴수지에 공중합시키면 아크릴수지 주쇄에 긴 사슬의 불소화합물과 실리콘 화합물의 측쇄가 도입되며, 경화제로서 반응성 실란 또는 이소시아네이트를 함유하는 화합물을 사용하여서 경화반응을 시키면 경화된 도막은 아크릴 수지의 연속상에 실록산결합과 불소화합물의 분산상이 도막표면에 균일하게 분산되어 있으므로 도막 표면에너지가 낮아져서 내오염성을 증가시키고 실록산 결합(-Si-O-)과 불소결합(-C-F) 에너지가 크기 때문에 기존의 아크릴 수지보다 자외선에 대한 저항성이 커서 내후성,내열성이 우수하며 또한 실록산 결합은 쉽게 회전할 수 있으므로 도막에 유연성을 증가시켜서 기계적물성을 향상시키고 각종의 소지 예를 들면 철계,비철계,프라스틱류,타일류 등에 부착성도 우수하다.

표면에너지가 낮은 실록산 결합과 불소결합은 도막의 윤활성을 증가시켜주고 발수성,발유성을 부여해 주는 역할도 한다.

뿐만 아니라 주쇄인 아크릴수지 관능기의 종류와 사용한 경화제의 종류에 따라서 다양한 물성변화를 꾀할 수 있다. 관능기를 가진 아크릴 수지에 도입되는 불소화합물과 실리콘 화합물의 중량%는 고형분으로 아크릴 단량체의 전체 중량에 대해 1-10중량% 정도가 바람직한데 그 이유는 불소화합물과 실리콘 화합물의 표면장력은 유사하며 첨가량이 어느 정도 증가하면 접촉각의 변화가 없기 때문이다.

또 아크릴 수지에 2-하이드록시 에칠 아크레이트, 2-하이드록시 메칠 메타크레이트와 같이 하이드록시기를 함유한 단량체나 글리시딜 메타크레이트와 같은 에폭시기를 함유한 단량체 아크릴산, 메타크릴산과 같이 카르복시기를 함유한 단량체, 디 메칠 아미노에칠 메타크레이트와 같은 아민기를 함유한 단량체를 이용하여 관능기를 도입하였으며 상기와 같은 단량체의 사용량은 아크릴 수지 전체의 0.3-30 중량%를 사용하였는데 이렇게 합성된 수지들의 유리전이 온도는 25-60 ° C이며 고형분은 45-65%이다.

본 발명 도료조성물의 백색안료로서는 TiO2를 사용하였고, 그 사용량은 전체 도료조성물에 대하여 20-30중량%이다.

체질안료로서는 황산바륨, 석회석, 활석, 운모 등을 사용할 수 있으며 입자크기,입자모양,성분 등에 따라서 도막광택,도막물성을 변화시킬 수 있으나 본 발명에 직접적인 영향을 미치는 요소가 아니기 때문에 체질안료를 사용하지 않았다.

평활제와 소포제는 모두 디메틸 폴리 실록산을 주성분으로 하는 것을 사용하고 있으며 분자량에 따라 표면장력의 차이가 있다. 사용량은 0.1-0.5중량%가 바람직하다.

증점제는 실라놀(Si-OH)기를 도입한 실리카 흄이나 벤톤 또는 크레이를 이용하여 용매에 겔화시킨 것을 사용하는데 0.1-0.5중량%를 사용하였다.

표1)에 본 발명 도료의 조성비를 나타내었다.

표1)불소화합물과 실리콘 화합물을 함유하는 아크릴 도료의 조성비

단위:중량%

원료 조성	조성비
합성수지	50 - 60
백색안료	25 - 35
평 활 제	0.1- 1
소 포 제	0.1- 1
증 점 제	0.1-0.5
용 제	7 - 30
합 계	100

*합성수지 : 불소 화합물과 실리콘 화합물을 함유하면서 하이드록시, 글리시딜 또는 아민을 관능기로 함유하는 아크릴 수지

경화제로는 이소시아네이트 화합물, 에폭시 실란과 아미노실란을 화학양론비로 반응시킨다.

표2)에 실시예1)의 조성비를 나타내었다.

실시예1)은 하이드록시기를 함유하는 아크릴 수지에 불소화합물과 실리콘화합물을 도입한 아크릴 수지로서 고형분이 50%, 유리전이온도가 40 ° C의 특성을 가지고 있으며 그 사용량은 60중량%였다.

사용한 경화제는 내후성을 향상시키기 위하여 무황변성인 지방족 이소시아네이트 화합물과 반응시켰다.

백색안료는 Dupont사의 R-960을 22중량% 사용하였고 평활제는 BYK사의 byk310을 xylene 10%용액으로 희석하여 0.5중량%, 소포제는 BYK사의 byk065를 1중량%, 증점제는 Degussa의 aerosil R 972를 0.3중량%, 그리고 용제는 에스테르계, 방향족계, 케톤계의 혼합용제를 16.2중량% 사용하였다.

표2) 실시예1)의 조성비 단위:중량%

원 료	배합량
합성수지	60
백색안료	22
평 활 제	0.5
소 포 제	1
증 점 제	0.3
혼합용제	16.2
합 계	100

표3)의 실시예2)에서는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 수지에 불소화합물과 실리콘 화합물을 도입한 수지로서 도료를 제조하여 아미노 실란으로 경화시켰을 때의 도막물성을 조사하였다.

합성한 수지의 고형분은 50%이고 유리전이온도가 40 ° C이며 사용량은 58중량%이다. 백색안료는 Dupont사의 R-960을 26중량% 사용하였고, 증점제는 Degussa의 aerosil R 972를 0.3중량%, 소포제와 평활제는 BYK사의 byk052와 byk310을 xylene 10%용액으로 희석하여 0.6중량%, 0.5중량% 각각 첨가하였고 용제는 방향족과 알코올의 혼합용제로 14.9중량% 각각 사용하였다.

표3) 실시예2)의 조성비 단위:중량%

원 료	배합량
합성수지	58
백색안료	26
평 활 제	0.6
소 포 제	0.5
증 점 제	0.3
혼합용제	14.4
합 계	100

발명한 도료의 실시예와 비교하기 위하여 기존 도료와의 물성을 불소화합물과 실리콘 화합물을 전혀 함유하지 않고 하이드록시기만을 관능기로 가진 아크릴 수지를 사용하여 도료를 제조한 후에 무황변성인 지방족 이소시아네이트로서 경화시켰다.

사용한 합성수지는 고형분이 55%, 유리전이온도가 35 ° C이고 수지사용량은 53중량%를 첨가하였고 백색안료,소포제,평활제,증점제,혼합용제는 실시예2)의 경우 와 동일한 원료를 사용하였다.

표4)에 기존도료와 물성비교를 하기 위한 비교예의 조성비를 나타내었다.

표4) 비교예의 조성비 단위:중량%

원 료	배합량
합성수지	53
백색안료	26
평 활 제	0.6
소 포 제	0.5
증 점 제	0.5
혼합용제	19.4
합 계	100

실시예1)과 실시예2)의 배합으로 도료를 제조하고 표4)의 비교예의 조성비에 따른 기존도료와의 경화된 도막의 물성을 비교시험방법은 아래와 같다.

도막광택은 독일 BYK사의 광택기를 이용하여 입사각이 60 ° 일때의 광택을 측정하였으며 도막경도는 KSM 3354 방법에 의해서 측정하였고, 밀착성은 KSM 5981, 내충격성은 KSM 5326의 시험방법으로 시험하였으며 내오염성은 적색과 흑색 매직을 닦아내었을 때 도막위의 남아있는 매직자국의 유무를 관찰하였다.

QUB 시험은 UVB 광원으로 40Watt강도로 20cm거리에서 1000시간 경과후에 도막의 광택의 변화를 측정하였고, 접촉각은 일본 엘마사의 접촉각 측정기로 물과의 접촉각을 측정하였다.

내수성은 상온에서 7일간 수도물에 침적한 후 도막의 부착성능을 확인하였고 내산성과 내알카리성은 각 5% 황산용액과 5%가성소다 용액에 48시간 침적한 후 도막의 외관상태를 육안으로 관찰하였다.

실시예1), 실시예2), 비교예의 조성비로 제조된 도표를 경화시킨 후의 물성시험결과를 표5)에 나타내었다.

표5) 물성시험비교표

표5)에 나타낸 시험결과를 볼 때 본 발명도료는 기존의 아크릴 우레탄 도료보다 표면 경도와 Slip성이 우수하고 물에 대한 접촉각이 크므로 발수성 효과가 커지게 되고 표면장력이 낮아진다. 또한 매직오염성에 대한 저항성이 커져서 우수한 발유성을 나타낸다.

UV 시험결과를 보면 1000시간 경과후의 광택 유지율이 거의 변함이 없는 것을 볼 수 있는데 이것은 결합에너지가 높은 불소화합물과 실록산 결합을 함유하는 실리콘 화합물의 도입의 효과가 크기 때문이다.

이와 같은 본 발명은 도료조성물을 붓,로라,스프레이등으로 20 μ m-50 μ m정도의 두께로 소지에 도장한 후 상온에서 1주일 이내 경화시키거나 60 ° C- 200 ° C의 온도에서 소지의 종류에 따라 10분-1시간이내 경화시켜서 창호,욕조 등의 건축자재류,농기구,중장비,일반금속제 등의 산업기계류,주방기기류 등의 옥내외 용도로서 사용하여 우수한 고내후성과 내오염성을 발휘시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 이중결합, 하이드록시기 등의 관능기를 가지고 있는 불소화합물의 단량체,올리고머 또는 폴리머를 함유하고 동시에 실리콘 단량체, 올리고머, 또는 폴리머를 포함하는 에폭시기를 가진 아크릴수지도료로서 아미노실란이나 우레이도실란으로 상온경화 또는 가열경화시키는 불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물
2. 제1항에 있어서,

   이중결합, 하이드록시기 등의 관능기를 가지고 있는 불소화합물의 단량체, 올리고머 또는 폴리머를 함유하고 동시에 실리콘 단량체, 올리고머, 또는 폴리머를 포함하는 하이드록시기를 가진 아크릴수지도료로서 이소시아네이트를 함유하고 있는 화합물이나 아미노기를 함유하고 있는 화합물과 상온경화 또는 가열경화시키는 불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물
3. 제1항에 있어서,

   이중결합, 하이드록시기 등의 관능기를 가지고 있는 불소화합물의 단량체, 올리고머 또는 폴리머를 함유하고 동시에 실리콘 단량체, 올리고머, 또는 폴리머를 포함하는 아민기 또는 카르복시기를 가진 아크릴 수지도료로서 아미노 실란, 이소시아네이트실란, 에폭시실란, 우레이도실란 등의 실란계로서 상온경화 또는 가열경화시키는 불소화합물을 함유하는 아크릴 실리콘 도료조성물