KR20010060094A - 석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복금속지붕재 - Google Patents

석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복금속지붕재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복 금속지붕재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 가교형 아크릴 수지를 기본 수지로 하고, 안료, 침강방지제, 용제 및 경화제가 함유되어 있는 석분피복강판용 도료 조성물과, 이를 베이스 도료로 하여 갈바륨 강판 또는 갈바나이즈 강판 중에서 선택된 강판에 내식성이 강한 PCM용 유기하도를 도장한 다음, 상기 베이스 도료를 1차 도포하고, 천연석분을 2차 도포한 후, 마감처리로 다시 상기 베이스 도료를 도포함으로써, 장기간 지붕재로 폭로시에도 고유의 색상과 석분을 유지하여 고급감을 지속시킬 뿐만 아니라, 천연석분 코팅으로 지붕시공시 미끄럼을 방지하고 빗물이 내릴 때도 철판지붕재가 가지는 소음을 최소화할 수 있는 석분피복 금속지붕재에 관한 것이다.

Description

석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복 금속지붕재{Coating composition for stone chips coated metallic roofing}
본 발명은 석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복 금속지붕재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 가교형 아크릴 수지를 기본 수지로 하고, 안료, 침강방지제, 용제 및 경화제가 함유되어 있는 석분피복강판용 도료 조성물과, 이를 베이스 도료로 하여 갈바륨 강판 또는 갈바나이즈 강판 중에서 선택된 강판에 내식성이 강한 PCM용 유기하도를 도장한 다음, 상기 베이스 도료를 1차 도포하고, 천연석분을 2차 도포한 후, 마감처리로 다시 상기 베이스 도료를 도포함으로써, 장기간 지붕재로 폭로시에도 고유의 색상과 석분을 유지하여 고급감을 지속시킬 뿐만 아니라, 천연석분 코팅으로 지붕시공시 미끄럼을 방지하고 빗물이 내릴 때도 철판지붕재가 가지는 소음을 최소화할 수 있는 석분피복 금속지붕재에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 석분피복지붕재는 석유의 정제 과정에서 발생하는 아스팔트로 필름을 제조한 다음, 여기에 유기코팅된 석분을 도포하여 무광의 미려한 색상을 내는 아스팔트 싱글이 대표되는 제품이 있다. 이러한 아스팔트 싱글을 이용하여 금속기와 제품을 제조하는 방법으로는 457×1350 mm 크기의 대표적인 금속강판을 기와 모양으로 성형하고, 성형된 강판에 아크릴 에멀젼 수지 도료를 도장한 다음, 도장된 강판에 웨트-온-웨트(wet-on-wet)로 유기 코팅된 석분을 도장하고, 도장된 강판을 80 ℃의 온도에서 4시간 동안 건조시킨 후 도장건조된 강판에 다시 아크릴 에멀젼 수지 투명 도료를 도장하여 120 ℃의 온도에서 2시간 동안 건조시키는 석분피복금속기와 제품이 판매되고 있다. 그러나, 상기 아스팔트 싱글의 경우, 석분을 감싸서 유지시키는 아스팔트 성분이 지붕에 열이 오르면, 도막이 부드러워져 석분이 소실되거나, 석분의 색상이 변하며, 장기적으로 폭로시에는 작은크기의 싱글이 떨어지는 문제점이 있으며, 각각의 싱글 크기가 작아 대규모의 공장 지붕 등에는 사용이 불가능한 단점이 있다. 또한, 수용성 에멀젼 수지에 칼라 석분을 사용하는 석분피복 금속기와의 경우에는 생산시 6시간의 건조과정이 필요하므로 생산성이 떨어져 통상 소규모로 작업이 이루어지고 있다. 게다가, 아스팔트 싱글과 마찬가지로, 장기 폭로시 색상이 변하고, 내수성 및 내후성이 저하되어 석분이 소실되는 문제점과, 금속기와의 크기가 작아서 대규모의 공장지붕 등에는 적합하지 않기 때문에 그 사용에 제한이 따르는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명의 발명자들은 도료 조성물의 내구력 및 내후성을 크게 향상시키기 위해서, 내후성 및 내구력이 우수한 실리콘 가교형 아크릴 수지를 기본수지로하고, 기저 철판과의 부착력을 향상시키기 위해 알루미늄실리케이트 등의 부착성이 우수한 안료를 사용하며, 특히 연속도장이 가능하도록 도료의 건조성 및 작업성을 크게 향상시키는데 초점을 맞추고, 태양열에 의한 석분의 변색 및 노화를 방지하기 위하여 천연광석물질인 안산암, 규사 중에서 선택된 천연석분을 균일한 크기로 정제한 다음, 이를 수세 건조시켜 사용하며, 석분 도장 후에는 석분의 보호차원에서 다시 내구력 및 빛의 투과를 차단할 수 있는 실리콘 가교형 아크릴 수지가 함유된 투명도료로 도장 건조함으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 장기적으로 금속피복강판의 내구력 및 내후성을 향상시켜 오랫동안 미려하면서도 중후한 색상을 유지하게 하고, 석분이 가지고 있는 보온 성능, 소음 방지 성능을 유지할 수 있는 석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복 금속지붕재를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 아크릴 수지, 안료, 침강방지제, 용제 및 경화제가 함유되어 있는 석분 피복강판용 도료 조성물에 있어서,
상기 도료 조성물에 다음 화학식 1로 표시되는 공중합체 (A)와 다음 화학식 2로 표시되는 공중합체 (B)가 60 ∼ 40/40 ∼ 60 중량비로 혼합된 실리콘 가교형 아크릴 수지가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 석분피복강판용 도료 조성물.
상기 화학식 1 및 2에서 :
R1은 수소 또는 메틸기를 나타내며;
R2는; C1∼C20의 알킬기 또는 아릴기; 또는 V, VI 또는 VII족 의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬기 또는 아릴기를 나타내 며, 이때 X1은 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬기 또는 아릴기를 나타내고;
R3는,, 또는를 나타내며;
R4및 R5는 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내고;
Y는 할로겐, 하이드록시기, 알콕시기, 아시록시기, 아미녹시기, 페녹시기, 티오알콕시기 또는 알케닐옥시기를 나타내며;
R6는를 나타내고,
이때 X2는,,, -(R7)m2-0H, 또는 -(R8)m2CH2CH2OH를 나타내며;
R7은 C2∼C10의 알킬렌기를 나타내고;
R8은 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내며;
l은 0 또는 1이고; m1은 0 또는 1 ∼ 10의 정수이고 ; m2는 2 ∼ 10의 정수이고; n1및 n2는 0 ∼ 3의 정수로서, n1+ n2는 3을 나타내며;
R9는 -C-O-X3이고, 이때 X3는 수소 또는를 나타내며;
R10은 -R4-N(CH3)2를 나타낸다.
또한, 본 발명은 상기 석분피복상판용 도료 조성물과 PCM용 에폭시 하도 또는 PCM용 폴리에스터 하도가 도장된 갈바륨 강판 및 갈바나이즈 강판을 사용하여 도장된 석분피복 금속지붕재를 포함한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 내후성 실리콘 가교형 아크릴 수지, 부착성이 우수한 안료, 연속작업이 가능한 특이한 배합조성물로 이루어진 석분피복강판 도료 조성물과 천연석분과 상기 도료 조성물을 이용한 석분피복 금속 지붕재 강판을 특징으로 한다. 이러한 석분피복강판 도료 조성물에 있어서, 다음 화학식 1, 2로 표시되는 화합물로 이루어진 실리콘 가교형 아크릴 수지를 사용함으로써, 외부의 열화 요인인 빛이나, 열 또는 빗물에 의한 도막의 가수분해에 대한 저항력을 극대화시켜, 장기적으로는 복사열이 건물내부로 침투하는 것을 차단하는 역할을 하는 천연 규사 및 안산암이 손실되지 않도록 보호한다. 또한, 본 발명은 안료를 상기 수지와 혼합하여 사용함으로써 기저(base) 소지와의 밀착성을 향상시켜, 수분 열 등에 의한 부착력이 상실되는 것을 막아주는 역할을 하며, 도막형성에 최종적으로 도포되는 투명도료에는 빛을 차단 또는 흡수하는 역할을 부여시킴으로서, 우수한 내구력의 도막을 부여한다.
즉, 본 발명에서는 석분피복강판 도료 조성물에 기저(BASE) 수지로서 다음 화학식 1로 표시되는 공중합체 A와 상기 화학식 2로 표시되는 공중합체 B의 중량비가 60 ∼ 40/40 ∼ 60로 이루어진 내후성 및 내구력이 우수한 실리콘 가교형 아크릴 수지를 사용하는 특징이 있다. 이때, 중량비의 범위가 상기 범위를 벗어나면 도막밀착성 및 내수성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 상기 공중합체 A는 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 하이드록시프로필아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 트리메틸오소아세테이트와 개시제인 벤조일퍼옥사이드를 반응시켜 얻을 수 있다. 상기 공중합체 B는 메틸메타크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메타아크릴산, 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트, 개시제인 벤조일퍼옥사이드를 반응시켜 얻을 수 있다.
경화제로서 사용되는 것은 다음 화학식 3으로 표시되는 화합물로서, 예를 들면 유기티타네이트 화합물, 유기틴 화합물, 산성인산에스테르 화합물, 아민 화합물 및 이들의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다.
상기 화학식 3에서: R은 OCH3, OC2H5를 나타낸다.
또한, 본 발명에서는 도장되는 기저(BASE)용 도료 조성물에 색상과 석분부착을 부여하기 위해 안료로서 체질안료와 색상안료를 사용하는데, 체질안료의 예를 들면 부착성 및 도막강도를 부여하는 알루미늄 실리케이트, 바륨 설페이트, 탈크 등을 사용할 수 있다. 또한, 색상안료로는 도막의 색상을 유지하기 위해서 티타늄옥사이드, 산화철, 불용성 크롬 화합물, 제2산화철, 시아닌블루, 카본 블랙 등의 색상안료 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 안료 함량이 전체 도료 조성물에 대하여 10 ∼ 40 중량%로 사용하는 것이 바람직한데, 만일 그 사용함량이40 중량%를 초과하면 도막의 유연성이 떨어지고, 반면 10 중량% 미만으로 사용하면 도장시 건조된 석분에 의해 안료가 흡착되어 미려한 색상이 유지되지 못하게 되므로 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용되는 강도 보완용 안료의 예로는 MgSiO2무색(상품명 ; TALC NA 400, 일신석제 제품), BaSO4무색(상품명: BANC FIX, Solvey사 제품), AL2O3ㆍSiO2무색(상품명 : ASP-200, ENGELHARD사 제품) 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 색상안료로는 TiO2백색(상품명; TIPAQURE CR-95, CR-97, 일본 TIPAQURE사 제품), Fe2O3적색, 흑색(상품명 ; BAYFERROX 110, 130, 130M,303T 우신피그먼트사 제품), 시아닌불루 및 카본블랙 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 도장작업시 베이스 도료 조성물의 도장후 석분재를 도포하게 되는데, 이때 석분재의 침강을 막기 위해 베이스 도료에 적당량의 침강방지제를 사용하며, 이러한 침강방지제로는 폴리아마이드계의 에어로질, 벤톤(BENTONE), X9120(KCC제품) 중에서 선택하여 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 X9120(KCC제품)이 우수한 성능을 나타낸다. 이때 상기 X9120의 사용함량은 전체 도료 조성물에 대하여 0.2 ∼ 4 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 그 사용함량이 0.2 중량% 미만으로 사용하면 그 효과를 충분히 얻기가 힘들며, 반면 4 중량%를 초과하여 사용하면 도료내에 기포가 너무 많아져서 도장작업성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서는 도장시 건조시간, 도장시 작업안정성을 향상시키기 위해서 용제를 사용하는데, 이러한 용제로는 하이드로카본계와 아세테이트계, 케톤계등이 사용될 수 있으며, 하이드로카본계로는 자일렌, 톨루엔, 방향족 나프타 용매(코코졸 100)중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 아세테이트계로는 셀로솔브아세테이트, 부틸아세테이트 및 메틸아세데이트 등이 있다. 케톤계로는 메틸아밀케톤, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 사용할 수 있다. 사용량은 전체 도료 조성물 중에 20 ∼ 35 중량%가 바람직하며, 희석제를 포함하여 20 ∼ 60 중량%이고, 주변온도에 따라 용제의 종류 및 비율을 달리하는 것이 바람직하다. 이때, 용제의 사용함량이 20 중량% 미만일 경우에는 도장작업시 미스트 도장이 되어 평활한 외관이 형성되지 않으며, 60 중량%를 넘는 경우에는 도료 도장후 굴곡된 소재의 경면에서 도료가 흘러내려 도막외관이 불량해지거나, 투명상도 도장시에는 도포된 골재와 도료가 같이 흘러내려 균일한 색상의 외관이 형성되지 않는 단점이 있다.
또한, 본 발명에서는 석분피복상판용 도료 조성물에 경화제를 1 ∼ 10 중량%를 사용하며, 이때 그 사용함량이 1 중량% 미만으로 사용하면 건조성에 문제가 있고, 반면 10 중량%를 초과하면 도료의 점도가 빨리 상승하여 도장작업이 어려운 문제가 있다. 이러한, 본 발명의 석분피복강판용 도료 조성물에 함유되는 경화제는 에폭시 실란, 아미노 실란 및 주석 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다.
한편, 본 발명에서 도장용 소재로 사용하는 소재로는 갈바륨강판 또는 갈바나이즈 강판(아연/알루미늄 = 45/55 합금, 아연으로 합금된 강판) 등의 아연 도금 화합물 또는 합금처리된 냉연압연강철판, 아연 핫딥핑강철판, 합금-플레이트강철판, 주석-플레이트 강철판, 니켈아연합금강철판, 알루미늄합금강철판 등이 사용될 수 있으며, 이 중에서도 주종으로는 냉연압연강철판(GI)과알루미늄합금강철판(G.L) 등이 있다.
또한, 사용되는 소재 전처리로는 포스페이트, 크로메이트 또는 이와 유사한 물질이 사용될 수 있으며, PCM용 에폭시 하도 또는 PCM용 폴리에스터 하도가 사용된다. 즉, 소재 밀착을 위한 하도로는 에폭시 형태 프라이머, 폴리에스터 형태 프라이머, 아크릴릭형태 프라이머, 또는 이를 변성한 형태의 하도가 사용될 수 있으며, 바람직하기로는 폴리에스터 형태 프라이머와 에폭시형태의 프라이머가 바람직하며, 석분피복금속지붕재용 소재로는 소재의 밀착성 및 내식성을 향상시키고, 지붕재용으로 적합한 내수성을 확보하기 위해서는 사전에 5 ∼ 10 um 정도의 하도가 도장된 소재를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 천연석분 및 골재로는 내기공성이 있는 화산암이나 현무암 계통이 바람직하며, 그 외 색상별로 안산암 및 규사, 백운석 등을 조합하여 색상을 발현시킨다. 천연 석분의 입자 크기로는 0.3 ∼ 5 mm 정도가 바람직하며, 입자의 크기가 0.3 mm 이하이면 도장시 중후한 외관이 저하될 우려가 있으며, 도장시 미분이 공기 중으로 휘산되어 작업성 및 미분의 도막 부착으로 골재의 부착정도가 저하될 우려가 있다. 입자의 크기가 5 mm 이상이면 입자의 공극율이 크게 되어 빛의 차단 및 낙수에 대한 충격완화 효과가 적어지고, 외관도 저하되며, 낙수에 대한 입자의 유실을 막기 위하여 도료 도막의 두께가 두꺼워져야하므로, 제품의 원가가 상승되는 단점이 있다.
본 발명에 사용되는 천연석분의 입자는 화산암, 현무암 외에 안산암, 규사, 백운석 등이 적당한 비율로 혼합되는 것이 바람직하며, 이는 도장 강판의 색상에의해 자유롭게 선정될 수 있다. 또한, 일반 화산암에 유기 또는 무기 안료를 코팅한 재료로 색상을 표현할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 도료의 도장방법으로는 에어리스 스프레이를 이용한 연속도장시스템으로 (주) 금강에서 독자적으로 개발한 도장 방법을 이용하여야 하며, 도장방법으로는 프라이머가 도장된 철판을 지붕골 형태로 일차 가공하고 가공된 소재를 도장 출발점에 놓는다. 놓여진 철판은 자동으로 겹침부위 마스킹을 하고, 베이스 도장 라인을 지나게 되고 베이스 도장 라인은 골의 형태에 따라 2 ∼ 4대의 스프레이 기기를 이용하여 도장하며 도막두께는 건조도막두께로 80 ∼ 200 um 가 적당하며, 이때 도막이 80 um이하로 도장될 시에는 후속도포되는 석분의 부착량이 저하되어 색상이 균일하지 못하고, 방음이나 방열 보온효과가 떨어지며, 반면 200 um이상 도장될 시에는 도막의 흐름성이 커져서 균일한 도막두께를 얻을 수 없으며, 후속도장되는 석분의 양이 과다하게 도포되의 지붕재의 중량이 초과되거나, 비용의 과다 책정의 원인이 된다. 베이스가 도장되면 즉시 적당한 크기의 안산암과 규사로 이루어진 석분 낙하 방식을 이용하여 도포하고, 이어서 투명도료를 웨트 온 웨트(wet-on-wet)로 도장한다. 도장된 투명도료는 건조도막두께로 60 ∼ 300 um가 바람직하다. 만약 건조도막두께가 60 um이하가 되면, 석분에 도료가 흡수되거나 투명필름이 재대로 형성되지 못해 장기간 폭로시 석분의 유실현상이 발생하므로 장기적으로 미려한 외관을 유지하는 효과를 얻기가 어렵다. 반대로 건조도막두께가 300um이상으로 도장되면 건조시 파핑(POPPING) 현상이 발생하여, 외관이 불량해지거나, 도장시 후도막으로 인하여 석분을 아래로 배향시키므로 균일한 도막을 얻기가 어렵다. 도장 후 건조는 80 ∼ 150 ℃의 건조로에서 30분 ∼ 2시간 동안 건조하는 것이 바람직하다. 만약 30분 이하의 건조가 진행되면, 사용은 가능하나, 기저와의 부착이 저하될 우려가 있고, 반면 2시간 이상 소부되면 사용은 가능하나 도막이 열화되어 부착저하가 발생할 우려가 있다. 도장시 주로 사용되는 강판의 크기는 2000×500 mm로 필요에 따라 크기는 자유자재로 조정이 가능하다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 실리콘 가교형 아크릴 수지(이하 "MSL-1 수지"라 한다)의 합성
1) 공중합체 A의 제조
제조냉각장치, 콘덴서 및 질소투입 장치가 부착되어 있는 1ℓ의 4구 플라스크에 자일렌 150 중량부와 부탄올 60중량부를 넣고, 온도를 100 ℃까지 승온시키면서 질소투입 및 교반을 진행하였다. 온도를 일정하게 유지하면서 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(이하, "KBM503"이라 칭함) 54중량부, 하이드록시 프로필아크릴레이트(이하"HPA"라 함) 30중량부, 메틸메타크릴레이트(이하"MMA"라함) 129.6 중량부, 부틸아크릴레이트(이하"BA"라함) 86.4 중량부에 개시제인 벤조일퍼옥사이드(이하"BPO"라함)를 잘 혼합하여 적가 장치에 넣고, 적가장치의 코크를 조절하여 3시간 동안 일정한 속도로 적가하였다. 적가가 끝난 후, 1시간 동안 반응을 진행하였고, 자일렌 30 중량부에 BPO 0.3 중량부를 잘 혼합하여 적가장치에 첨가하고,1/2로 나누어 10 ∼ 15분간 적가한 후 1시간 동안 유지반응을 진행하였다. 자일렌 및 BPO 개시제의 혼합용액이 모두 적가된 1시간 후, 반응온도를 60 ℃ 이하로 낮춘 다음 트리메틸오소아세테이트(이하"TMOA"라 함) 60 중량부를 일정하게 주입하고, 30분 유지반응 후 반응을 종결시켜 점도(Gardner) V-W, NV(비휘발성화합물) 50.3%의 성상을 갖는 공중합체를 얻었다.
2) 공중합체 B의 제조
제조냉각장치, 콘덴서 및 질소투입 장치가 부착되어 있는 1ℓ의 4구 플라스크에 다음 표 1의 1에 기재된 자일렌 120 중량부 및 부탄올 60 중량부를 첨가하고, 온도를 100 ℃까지 승온시키면서 질소투입 및 교반을 진행하였다. 온도를 일정하게 유지하면서 MMA 150 중량부와 부틸메타아크릴레이트(이하"BMA"라 칭함) 68 중량부, BA 60 중량부, 메타아크릴산(이하"MAA"라 칭함) 6 중량부, 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트(이하 "DMAEMA "라 칭함) 6 중량부를 잘 혼합하여 적가 장치에 넣고, 적가장치의 코크를 조절하여 3시간 동안 일정한 속도로 적가 하였다. 적가가 끝난후 1시간 동안 반응을 진행하였고, 다음 표 1의 3에 기재된 톨루엔 120 중량부에 BPO 0.2 중량부를 잘 혼합하여 적가장치에 넣고, 1/2로 나누어 10 ∼ 15분간 적가한후 1시간 유지반응을 진행하였다. 자일렌 및 BPO개시제의 혼합용액이 모두 적가된 1시간 후 반응온도를 60 ℃이하로 낮춘후 30분 유지반응 후 반응을 종결시켜 점도(Gardner) Z1-Z2, NV(비휘발성화합물) 50.1%의 표 1에 기재된 성상을 갖는 공중합체를 얻었다.
3) 실리콘 가교형 아크릴 수지(MSL-1)의 합성
상기에서 제조된 공중합체 A와 공중합체 B를 1 : 1로 혼합하여 시험용 기저 수지인 MSL-1을 합성하였다.
제조예 2: 실리콘 가교형 아크릴 수지(이하, "MSL-2"라 한다)의 합성
1) 공중합체 A의 제조
제조냉각장치, 곤덴서 및 질소투입 장치가 부착되어 있는 1리터 4구 플라스크에 자일렌 100 중량부 및 톨루엔 200 중량부를 넣고, 온도를 100 ℃까지 승온시키면서 질소투입 및 교반을 진행하였다. 온도를 일정하게 유지하면서 KBM503 54 중량부, 부틸메타아크릴레이트(이하"BMA"라 칭함) 75 중량부, MMA 135 중량부, BA 125 중량부에 라우리메타아크릴레이트(이하"LMA"라 칭함) 105 중량부에 개시제인 아조비스이소부틸로니트릴(이하"AIBN"라함) 1.5 중량부를 잘 혼합하여 적가 장치에 넣고 적가장치의 코크를 조절하여 3시간 동안 일정한 속도로 적가하였다. 적가가 끝난 후 1시간 동안 반응을 진행하였고, 자일렌 30 중량부에 AIBM 0.15 중량부를 잘 혼합하여 적가장치에 넣고, 1/2로 나누어 10 ∼ 15분간 적가한 후 1시간 유지반응을 진행하였다. 자일렌 및 BPO개시제의 혼합용액이 모두 적가된 1시간후 반응온도를 60 ℃이하로 낮춘후 트리에틸오소포메이트(이하"TEOF"라 함) 80 중량부를 일정하게 주입하고, 30분 유지반응후 반응을 종결시켜 가드너 점도(Gardner) V-Z2, NV(비휘발성화합물) 45 ∼ 55%의 성상을 갖는 공중합체(분자량 5,000 ∼ 20,000)를 얻었다.
2) 공중합체 B의 제조
상기 제조예 1과 동일한 방법을 사용하여 공중합체 B를 제조하였다.
3) 실리콘 가교형 아크릴 수지(MSL-2)의 합성
상기에서 제조된 공중합체 A와 공중합체 B를 1 : 1로 혼합하여 시험용 기저 수지인 MSL-2를 합성하였다.
제조예 3: 경화제(이하 "CATA-1"이라 함)의 합성
제조냉각장치, 콘덴서 및 질소투입 장치가 부착되어 있는 1ℓ의 4구 플라스크에 KBM-603(EPOXY SILANE : 일본 신네츄제품) 484 중량부를 넣고 80 ℃로 승온 시켰다. 승온이 완료되면 승온된 용액에 KBM-903(AMINO SILANE : 일본 신네츄제품) 179 중량부를 소량씩 적가시켰다. 이때 적가시간은 30분에서 1시간 정도가 적당하다. 적가가 완료된 혼합용액을 3시간 이상 방치시킨다음 혼합용액에 STAN BL(일본촉매 제품)을 0.2 ∼ 1 중량%를 혼합하여 반응을 종료 시켜, 경화제 CATA-1을 얻었다.
실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 2
다음 표 1의 조성과 함량으로 도료 조성물을 배합하였고, 도장하도로는 에폭시 변성 폴리에스테르 프라이머인 EJ2751-Y005(T25)(KCC제품)를 5 ∼ 7 um로 도장하였으며, 소부 조건은 280 ℃×22초, 풍속 2m로 도장하였고 소부시 소재 최고 온도는 210 ∼ 216 ℃의 온도로 조절하였다. 이때 도장 방식은 BAR도장으로 하였으며, BAR는 No.14를 사용하였다. 소부건조시 사용한 소부건조로는 일본 동상열학에서 재조된 자동배출오븐을 사용하였다. 도장소재로는 연합철강에서 제조된 0.5 mm 갈바륨강판(G/L)을 사용하였으며, 소재에 도금된 아연 및 알루미늄의 함량은 105 mg/㎡인 것을 사용하였다. 소재의 전처리로는 NRC(NonRinse Chromate; 삼양사 제품)를 사용하였으며, 처리량은 20 ∼ 40 mg/㎡으로 도포하였다.
상기와 같이 도장된 하도 도장 강판에 색상 및 밀착성, SNAD 부착성을 향상시키기 위한 베이스 도료(실시예 1 ∼ 7)의 도장을 실시하였으며, 베이스 도장은 실 라인에서는 스프레이 도장을 하지만, 실험실에서는 애플러케이터(APPLICATOR)를 이용하여 건조도막 두께로 100 ∼ 200 um 도장하였다. 도장된 베이스는 즉시 준비된 지정 크기의 천연 석분(안산암, 규사 등)을 낙하식으로 도포하였고, 도포후 비 부착부위는 털어 내었다. 천연 석분을 털어낸 도장시편은 즉시 상도도료(실시예 8 ∼ 11)를 에어리스(AIRLESS) 도장으로 도장한 후 100 ℃에서 30분 동안 건조하고, 도막물성 시험을 진행하였다.
[M/B의 제조]
각각의 수지(150g, 고형분 50%, 용제는 자일렌,상기 수지배합참조), 셀로솔브 아테이트등 배합내 M/B로 표시된 원료를 1L주석용기에 넣은후 적당히 교반한다. 교반된 용액에 직경 1 ∼ 2 mm의 유리 비드(200g)를 혼합하고 쉐이크형 분산기(KCC제조품, 품명:RED DEVIL)로 1시간 30분동안 분산시켰다. 분산후의 입도는 10 um이하가 되도록 조절하였다.
[L/D의 제조]
상기의 방법에 의하여 제조된 M/B에 표1의 조성에 따라 수지/용제를 투입하고, 도막의 외관조정 및 소포효과를 얻기 위하여 AP-10(5g, DISPALON제품)과 LC-900(3g, DISPALON제품)을 투입하였다. 최종 제조된 도료의 점도는 60∼80KU/25 ℃(BLOOK FIELD 점도계)가 되게 조절하였다.
실시예 8 ∼ 11 및 비교예 3 ∼ 4
실시예 8 ∼ 11 및 비교예 3 ∼ 4는 도장용 도료중 최종도장용인 투명상도에 관한 제조 방법으로 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 배합의 순서에 따라 RPM 1000으로 교반하면서 배합순서에 따라 원료를 서서히 투입하고, 도막의 외관조정 및 소포효과를 얻기 위하여 AP-10(5g, DISPALON제품)과 LC-900(3g, DISPALON제품)을 투입하였다. 투입이 끝난 도료는 1시간 이상 RPM 1000 ∼ 2000으로 충분히 교반하였다. 최종 제조된 도료의 점도는 60 ∼ 80KU/25 ℃(BLOOK FIELD 점도계)가 되게 조절하였다.
실험예
베이스의 도장: 상기 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 2의 도료 950 중량부에 상기 아크릴 수지와 경화제 C를 50 중량부 투입하여 RPM 500으로 5분 이상 교반한 후 애플리케이터를 이용하여 건조도막 100 ∼ 200 um가 되도록 도장하였다.
석분의 도장 : 도장된 베이스는 즉시 준비된 지정 크기의 천연 석분(안산암,규사 등) 낙하식으로 도포하였고, 도포후 비 부착부위는 털어 내었다.
투명상도의 도장 및 건조 : 천연 석분을 털어낸 도장시편은 즉시 상도도료(실시예 8 ∼ 11) 950 중량부에 앞서 수지의 준비에서 제조된 경화제 C를 50 중량부를 투입 RPM 500으로 5분 이상 교반하고 AIRLESS 도장으로 도장한후 100 ℃ 30분 건조하고, 도막물성 시험을 진행하였다.
[실험방법]
1. 연필경도
일본 Mitubishi Uni Pensil을 사용하여 도막의 파괴 경도를 평가하였다.
2. 곡가공성
맨들륨 시험기기를 이용하여 봉 두께에 따른 가공시 크랙을 평가하였다.
3. 내산성
5% 염산용액을 폴리에칠렌 뚜껑에 담고 주변을 바세린으로 바른후 도막에 덮은후 완전차페하였고, 이를 23 ℃에서 48시간 동안 방치하고 도막의 상태를 평가하였다.
(평가점수 : 흔적없음 5 ← , → 1 전면박리)
4. 내알카리성
5% 수산화 나트륨 용액을 폴리에칠렌 뚜껑에 담고 주변을 바세린으로 바른후 도막에 덮은후 완전차페하였고, 이를 23 ℃에서 48시간 동안 방치하고 도막의 상태를 평가하였다.
(평가점수 : 흔적없음 5 ← , → 1 전면박리)
5. 내비등수성
도장된 시편을 98 ℃ 끓는 물에 3시간 방치후 1시간 건조하고, 도막의 외관 및 충격후 외관 등을 평가 하였다.
(평가점수 : 흔적없음 5 ← , → 1 전면박리)
6. 내충격성
도장된 시편을 듀퐁 IMPACT 시험기로 500g 중량으로 50Cm 높이, 1/2 ψ"봉으로 낙하시켜, 도막 박리 정도를 평가 함.
(평가점수 : CRACK없음 5 ← , → 1 전면박리)
7. 부착성
도장된 시편을 1자형 드라이버를 이용 강한 힘으로 도막을 파괴시킨다음, 하도와의 밀착성을 평가 함.
(평가점수 : 양호 5 ← , → 1 불량)
8. Q.U.V 시험
도장된 시편을 미국 Q-PANEL사의 Q.U.V B TYPE(UV파장 313nm)으로 조정하고, 싸이클을 8시간 동안 60 ℃로 조사하고, 4시간동안 40 ℃로 응축시키는 것을 1싸이클로 하는 방법으로 3000시간 조사하고, 도막의 외관 및 색상변화, 광택변화를 평가 함.
(평가점수 : 흔적없음 5 ← , → 1 백화 및 쵸킹)
9. 내식성
도장된 시편을 SALT FOG(미국 Q-FOG사 제품)기기에 내부온도를 35'C로 고정하고, 5% NaCl 수용액을 24시간 분무하는 방식으로 500시간 평가하여, 도막의 백청발생정도 및 적철발생정도를 평가하였다.
(평가점수 : 흔적없음 5 ← , → 1 백청 및 적청)
상술한 바와 같이, 본 발명의 석분피복 금속지붕재 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복 금속지붕재는 우수한 내후성 및 내구력을 가진 수지도료를 사용하고, 천연의 석재를 이용하기 때문에 장기간 지붕재로 폭로시에도 고유의 색상과 석분을 유지시킴으로 인하여, 고급감을 지속적으로 유지시키고, 빗물이 내릴때에도 철판지붕재가 가지는 소음을 최소화하는 고부가 가치의 우수한 석분피복 강판용 도료와 이를 이용한 석분피복강판을 얻을 수 있으며, 도장 작업성에서도, 종전의 용도 제한성을 탈피하여, 대규모의 공장 지붕재와 같은 큰 크기의 강판용으로도 적합한 석분 피복강판을 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 아크릴 수지, 안료, 침강방지제, 용제 및 경화제가 함유되어 있는 석분 피복강판용 도료 조성물에 있어서,
    상기 도료 조성물에 다음 화학식 1로 표시되는 공중합체 (A)와 다음 화학식 2로 표시되는 공중합체 (B)가 60 ∼ 40/40 ∼ 60 중량비로 혼합된 실리콘 가교형 아크릴 수지가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 석분피복강판용 도료 조성물.
    화학식 1
    화학식 2
    상기 화학식 1 및 2에서 :
    R1은 수소 또는 메틸기를 나타내며;
    R2는; C1∼C20의 알킬기 또는 아릴기; 또는 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬기 또는 아릴기를 나타내 며, 이때 X1은 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬기 또는 아릴기를 나타내고;
    R3는,, 또는를 나타내며;
    R4및 R5는 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내고;
    Y는 할로겐, 하이드록시기, 알콕시기, 아시록시기, 아미녹시기, 페녹시기, 티오알콕시기 또는 알케닐옥시기를 나타내며;
    R6는를 나타내고,
    이때 X2는,,, -(R7)m2-0H, 또는 -(R8)m2CH2CH2OH를 나타내며;
    R7은 C2∼C10의 알킬렌기를 나타내고;
    R8은 V, VI 또는 VII족의 비금속원소를 치환기로 포함하는 C1∼C20의 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타내며;
    l은 0 또는 1이고; m1은 0 또는 1 ∼ 10의 정수이고 ; m2는 2 ∼ 10의 정수이고; n1및 n2는 0 ∼ 3의 정수로서, n1+ n2는 3을 나타내며;
    R9는 -C-O-X3이고, 이때 X3는 수소 또는를 나타내며;
    R10은 -R4-N(CH3)2를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안료로는 전체 도료 조성물에 대하여 MgSiO2, BaSO4및 Al2O3ㆍSiO2중에서 선택된 적어도 1종 이상의 체질안료 10 ∼ 30 중량%와 TiO2, 불용성 크롬화합물, Fe2O3, 시아닌 블루 및 카본블랙 중에서 선택된 적어도 2종 이상의 색상안료 5 ∼ 15중량%가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 석분피복강판용 도료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 침강방지제는 폴리아마이드계인 것임을 특징으로 하는 석분피복상판용 도료 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 용제는 자일렌, 톨루엔, 셀로솔브아세테이트 및 방향족 나프타 용매 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 석분피복상판용 도료 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 경화제는 에폭시 실란, 아미노 실란 및 주석 화합물을 반응시켜 제조된 것임을 특징으로 하는 실리콘 가교형 아크릴 수지.
  6. 상기 청구항 1의 석분피복상판용 도료 조성물과 PCM용 에폭시 하도 또는 PCM용 폴리에스터 하도가 도장된 갈바륨 강판 및 갈바나이즈 강판을 사용하여 도장된 것을 특징으로 하는 석분피복 금속지붕재.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 석분피복 금속지붕재는 프라이머로 도장된 강판을 지붕형태로 1차 가공하는 공정; 겹침부위의 마스킹과 베이스 도료로서 상기 석분피복상판용 도료 조성물로 도장하는 공정; 화산암, 현무암질 또는 천연 규사, 안산암 및 백운석 중에서 선택된 코팅되지 않은 골재 및 천연석분을 낙하 방식을 이용하여 도포하는 공정; 그런 다음, 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 방식으로 건조도막두께 60 ∼ 300 um로 도장하는 공정; 그리고 소부온도 80 ∼ 150 ℃에서 30분 ∼ 2시간 동안 건조하여 3코트 1베이킹 되는 연속도장공정으로 제조된 것을 특징으로 하는 석분피복 금속지붕재.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 천연석분은 크기가 0.3 ∼ 5mm인 것을 특징으로 하는 석분피복 금속지붕재.
KR1019990068210A 1999-12-31 1999-12-31 석분피복강판용 도료 조성물 및 이를 이용한 석분피복금속지붕재 KR20010060094A (ko)

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