KR20020059057A

KR20020059057A - 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물

Info

Publication number: KR20020059057A
Application number: KR1020000087438A
Authority: KR
Inventors: 이익수
Original assignee: 한영재; 주식회사 디피아이
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2002-07-12
Also published as: KR100380191B1

Abstract

정전기를 방지하는 대전방지성능을 발휘할 수 있는 동시에 투명성과 연필경도가 뛰어난 투명 대전방지용 도료 조성물이 개시되어 있다. 상기 조성물은 다수산기 고분자화합물은 고형분 50중량%인 아크릴 폴리올과 분자량이 약 8,200정도의 고형분 18중량%인 폴리아닐린계수지 및 유기용제가 각각 1:0.5~1.2:1~5.6의 중량비로 혼합 포함되어 있고, 폴리이소시아네이트 화합물은 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지가 유기용제에 1:0.25~1.5의 중량비로 혼합된 것으로 이루어져 있다. 이 폴리우레탄수지도료 조성물을 대전방지기능이 요구되는 건축 내장재나 공업용 기기 및 부품 등에 사용하였을 때 투명하면서도 우수한 대전방지 효과를 제공한다.

Description

투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물{Transparent and antistatic polyurethane paint composition}

본 발명은 폴리아닐린계 고분자 물질을 함유한 폴리우레탄계 도료 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 상용성이 우수한 폴리우레탄계 수지에 적정량의 폴리아닐린계 전도성 고분자물질을 혼합하여 투명하면서 표면저항이 10⁵∼10⁸Ω/□수준의 투명 대전방지용 도료 조성물에 관한 것이다.

기존의 폴리우레탄계 대전방지용 도료는 아크릴 폴리올수지, 금속성분의 도전성 안료, 유색 안료 등으로 조성된 주제도료와 이소시아네이트 경화제를 적정량 혼합하여 사용하였다. 이 경우 금속성분의 도전성 안료는 니켈, 구리, 주석 및 티타늄 등의 금속성분으로 조성되어 있고 각각의 고유색상을 갖고 있기 때문에 도막이 노화되거나 마모에 의해 금속 성분이 유출될 수 있으며 도료의 색상이 제한 될 수 있다. 또한 이렇게 유출된 금속 성분은 반도체 고집적회로제조시설이나 의료시설 등과 같은 시설에서는 치명적인 오염원으로 작용할 수 있는 단점이 있다. 결국 종래의 도전성 안료를 사용하는 폴리우레탄계 대전방지용 수지는 그 사용상에 제한이 따르는 문제가 있는 것이다.

따라서 본 발명에서는 상기한 바와 같이 종래의 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하고 일반적인 폴리우레탄계 도료 본래의 기능을 가지고 있으면서도 투명하고 우수한 대전방지 효과를 갖는 투명 대전방지용 폴리우레탄계수지도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자는 금속성분을 함유하지 않는 대전방지용 도료를 개발하기 위해 노력한 결과, 기존의 폴리아닐린계 고분자에 비해 분자량이 약 10%수준의 폴리아닐린계 고분자 물질과 아크릴 폴리올수지 용액과의 상용성을 조절하는 방법을 실험하여 폴리아닐린계 고분자물질과 아크릴 폴리올수지와의 혼합상용성을 개선할 수 있었고 이러한 물질을 이용한 최적화 실험을 통하여 본 발명을 완성할 수 있었다.

즉, 본 발명은 폴리이소시아네이트 화합물(경화제)과 아크릴 폴리올을 사용한 다수산기 고분자화합물(주제도료)을 일정비율로 혼합 사용하는 2액성 아크릴 폴리우레탄수지도료에 투명성과 대전방지성을 부여하기 위한 아크릴 폴리우레탄수지도료 조성물에 있어서, 상기 다수산기 고분자화합물은 고형분 50중량%인 아크릴 폴리올과 분자량이 7000 내지 10,0000, 바람직하게는 약 8,200의 고형분 15 내지 25, 바람직하게는 약18중량%인 폴리아닐린계수지 및 유기용제가 각각 1:0.5~1.2:1~5.6의 중량비로 혼합 포함되어 있고, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지가 유기용제에 1:0.25~1.5의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물을 제공한다.

바람직하게는, 상기 아크릴 폴리올 수지가 메틸메타아크릴레이트, 스티렌, 부틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 아크릴산 등의 모노머를 이용한 공중합체로써 유리 전이온도가 -10~20℃이고 고형분의 OH값(수지고형분 100g을 기준으로 한 OH의 g)이 80~120인 고형분 50중량%의 수지인 것을 사용한다. 상기 수지의 조성이 주제도료부 중량을 기준으로 32중량%이하이면, 도막 경도가 저하되므로 바람직하지 않고, 56중량%이상이면 도막의 표면저항이 10⁹Ω/□ 이상이 되므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 수지의 함량을 32 내지 56중량%, 바람직하게는 40 내지 48 중량%로 사용한다.

위의 조성물을 고형분 50중량%인 상기 아크릴 폴리올수지 중량을 기준으로 고형분 75중량%인 상기 폴리이소시아네이트수지를 15~25중량%의 비율로 상기 다수산기 고분자화합물과 상기 폴리이소시아네이트화합물을 혼합 사용하여 도장하는 것이 바람직하고, 상기 도장은, 대상물에 건조도막두께가 1~20㎛되도록 도포 건조하는 것이 더욱 바람직하다.

주제도료부의 전도성고분자로 사용된 수지로는 폴리아닐린수지로써 고형분이 18중량%인 페콘-엘지피(Pacon-LGP, 나노켐텍)수지이다. 일반적인 중합법에 의해 중합된 폴리아닐린수지는 분자량이 70,000∼100,000수준이고 일반 유기용제와의 상용성이 불량한 반면에 본 발명기술을 완성하기 위해 나모켐텍이 개발한 페콘-엘지피수지는 분자량이 8,200이고 유기용제에 용해될 수 있다. 이 수지의 조성이 주제도료부 중량을 기준으로 24중량%이하이면, 도막의 표면저항이 10⁹Ω/□ 이상이 되므로 바람직하지 않고, 48중량%이상이면 도막 경도가 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 수지의 함량을 24 내지 48 중량%, 바람직하게는 32 내지 40 중량%로 사용한다.

일반적인 중합법으로 중합한 폴리아닐린수지는 보통 70,000 이상의 분자량을 갖는다. 이러한 수지는 범용 유기용제에는 용해되기 어려울 뿐만 아니라, 메틸렌클로라이드(Methylenechloride)용제에도 겨우 5중량%이하로 용해되며 48시간 이후에는 겔화(Gelation)가 진행되는 등 저장안정성이 매우 불량하다. 반면에 페콘-엘지피 수지는 분자량이 10,000이하가 되도록 중합도를 조절한 수지이다. 이로 따라서, 일반 유기용제와의 상용성이 개선되었고 또 이에 적절한 아크릴폴리올 수지를 선택할 수 있다.

이밖에 주제도료 제조시 첨가되는 물질인 표면조절제와 소포제 등의 첨가제를 주제 도료부 중량을 기준으로 0.2 내지 1.0중량%를 함유한다.

경화제의 사용량은 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지를 고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 중량을 기준으로 15∼25중량%의 비율로 혼합하여 사용한다. 폴리이소시아네이트수지의 비율이 15중량%이하이면, 도막의 가교밀도가 떨어지므로 바람직하지 않고, 25중량%이상이면 폴리우레탄의 성질이 저하되므로 바람직하지 않다.

본 발명의 발명 기술로 제조되는 투명 대전방지용 도료의 대전방지성능 및 도막 물성을 이하의 실시예로서 더욱 상세히 설명하는바, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되는 것은 아님을 밝혀 둔다. 하기 실시예에서 함량은 중량부를 의미한다.

실시예 1

고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 72부, 고형분이 18중량%인 폴리아닐닌계수지 8부, 표면조절제로 BYK-331(비와이케미) 0.3부, 소포제로 BYK-066 0.3부, 부틸아세테이트 10부, 크실렌 10부를 균일하게 혼합한 다음 크실렌으로 점도를 70∼80KU로 조절한 투명 대전방지용 주제도료를 제조한다. 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지 75부, 부틸아세테이트 12부, 크실렌 13부를 균일하게 혼합하여 투명 대전방지용 도료의 경화제를 제조한다. 경화제는 주제도료 100.6부를 기준으로 30부를 혼합하여 사용한다.

실시예 2

고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 64부, 고형분이 18중량%인 폴리아닐닌계수지 16, 표면조절제로 BYK-331(비와이케미) 0.3부, 소포제로 BYK-066 0.3부, 부틸아세테이트 10부, 크실렌 10부를 균일하게 혼합한 다음 크실렌으로 점도를 70∼80KU로 조절한 투명 대전방지용 주제도료를 제조한다. 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지 75부, 부틸아세테이트 12부, 크실렌 13부를 균일하게 혼합하여 투명 대전방지용 도료의 경화제를 제조한다. 경화제는 주제도료 100.6부를 기준으로 30부를 혼합하여 사용한다.

실시예 3

고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 56부, 고형분이 18중량%인 폴리아닐닌계수지 24부, 표면조절제로 BYK-331(비와이케미) 0.3부, 소포제로 BYK-066 0.3부, 부틸아세테이트 10부, 크실렌 10부를 균일하게 혼합한 다음 크실렌으로 점도를 70∼80KU로 조절한 투명 대전방지용 주제도료를 제조한다. 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지 75부, 부틸아세테이트 12부, 크실렌 13부를 균일하게 혼합하여 투명 대전방지용 도료의 경화제를 제조한다. 경화제는 주제도료 100.6부를 기준으로 27부를 혼합하여 사용한다.

실시예 4

고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 48부, 고형분이 18중량%인 폴리아닐닌계수지 32부, 표면조절제로 BYK-331(비와이케미) 0.3부, 소포제로 BYK-066 0.3부, 부틸아세테이트 10부, 크실렌 10부를 균일하게 혼합한 다음 크실렌으로 점도를 70∼80KU로 조절한 투명 대전방지용 주제도료를 제조한다. 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지 75부, 부틸아세테이트 12부, 크실렌 13부를 균일하게 혼합하여 투명 대전방지용 도료의 경화제를 제조한다. 경화제는 주제도료 100.6부를 기준으로 20부를 혼합하여 사용한다.

실시예 5

고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 32부, 고형분이 18중량%인 폴리아닐닌계수지 48부, 표면조절제로 BYK-331(비와이케미) 0.3부, 소포제로 BYK-066 0.3부, 부틸아세테이트 10부, 크실렌 10부를 균일하게 혼합한 다음 크실렌으로 점도를70∼80KU로 조절한 투명 대전방지용 주제도료를 제조한다. 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지 75부, 부틸아세테이트 12부, 크실렌 13부를 균일하게 혼합하여 투명 대전방지용 도료의 경화제를 제조한다. 경화제는 주제도료 100.6부를 기준으로 13부를 혼합하여 사용한다.

실시예 6

고형분이 50중량%인 아크릴 폴리올수지 24부, 고형분이 18중량%인 폴리아닐닌계수지 56부, 표면조절제로 BYK-331(비와이케미) 0.3부, 소포제로 BYK-066 0.3부, 부틸아세테이트 10부, 크실렌 10부를 균일하게 혼합한 다음 크실렌으로 점도를 70∼80KU로 조절한 투명 대전방지용 주제도료를 제조한다. 고형분이 75중량%인 폴리이소시아네이트수지 75부, 부틸아세테이트 12부, 크실렌 13부를 균일하게 혼합하여 투명 대전방지용 도료의 경화제를 제조한다. 경화제는 주제도료 100.6부를 기준으로 10부를 혼합하여 사용한다.

실험예 1

본 발명의 실시예 1-6에서 제조한 조성물을 유리판에 건조 도막 두께가 1∼20μm가 되도록 도장하여 건조된 도막의 성능을 하기 방법에 따라 표면저항과 연필 경도를 측정하였다.

표면 저항

지정된 혼합비율로 주제부와 경화제를 정확히 계량하여 혼합한 후, 지정된 희석제로 희석하여 스프레이 점도로 조정한다. 부도체 판넬 또는 유리판에 지정된 도막두께로 스프레이 도장하여 완전히 건조시킨 것을 시편으로 한다. 표면저항측정기(Super Megohmmeter SM-15E, TOA Electronics Ltd. 일본)를 이용하여 3회측정한 값의 평균값을 그 시편의 표면저항으로 한다.

연필 경도

지정된 혼합비율로 주제부와 경화제를 정확히 계량하여 혼합한 후, 지정된 희석제로 희석하여 스프레이 점도로 조정한다. 부도체 판넬 또는 유리판에 지정된 도막두께로 스프레이 도장하여 완전히 건조시킨 것을 시편으로 한다. 미쓰비시(MItsubishi) 경도연필의 연필심 원형이 손상되지 않도록 주의하면서 칼로 나무를 벗겨낸 다음, 연마지 #400에 수직으로 세워서 끝이 편평하고 단면이 둥글게 되도록 선단각을 예리하게 연마한다. 매회 마다 예리한 선단각이 도막에 접촉되도록 연필중심을 회전시켜 쥐고서 5회밀어 3회이상 연필자국의 흠이 나면 한 단계 낮은 연필로 반복한다. 5회중 3회미만이면 가장 높은 연필경도를 그 시편의 연필경도로 한다. 참고로 미쓰비시(MItsubishi) 경도연필의 경도는 5B, 4B. 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H 순으로 높아진다.

시험결과는 아래 표 1에 나타내었다.

투명 대전방지용 도료의 표면 저항 및 연필 경도 측정 결과(건조도막두께: 5μm)

구 분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	비고
외 관평활성내크랙성	양호양호양호	양호양호양호	양호양호양호	양호양호양호	양호양호양호	양호보통불량	육안 관찰
도전성	10⁹이상	10⁹이상	8×10⁸	2×10⁷	7×10⁵	1×10⁵	[Ω/□]
연필경도	H	H	H	H	H	HB

본 발명은 폴리아닐린계 고분자 물질을 함유한 폴리우레탄계 도료 조성물에 관한 것으로써 본 발명 기술을 통하여 기존의 대전방지용 도료와 달리 투명하면서 상기 표 1에서와 같이 양호한 도막 외관과 10⁵∼10⁸Ω/□ 수준의 표면 저항 및 H이상의 연필 경도를 발휘할 수 있음을 확인할 수 있다. 결국, 본 발명의 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물은 대전방지기능이 요구되는 건축 내장재나 공업용 기기 및 부품 등에 사용되었을 때 투명하면서도 우수한 대전방지 효과를 제공할 수 있는 것임을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 명확히 인지할 수 있을 것이다.

Claims

폴리이소시아네이트 화합물과 아크릴 폴리올을 사용한 다수산기 고분자화합물을 일정비율로 혼합 사용하는 2액성 아크릴 폴리우레탄수지도료에 투명성과 대전방지성을 부여하기 위한 아크릴 폴리우레탄수지도료 조성물에 있어서,

상기 다수산기 고분자화합물은 고형분 48∼52중량%인 아크릴 폴리올과 분자량이 7,000∼10,000의 고형분 15∼25중량%인 폴리아닐린계수지 및 유기용제가 각각 1:0.5~1.2:1~5.6의 중량비로 혼합 포함되어 있고, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 고형분이 73∼77중량%인 폴리이소시아네이트수지가 유기용제에 1:0.25~1.5의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 메틸메타아크릴레이트, 스티렌, 부틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 아크릴산 등의 모노머를 이용한 공중합체로써 유리 전이온도가 -10~20℃이고 고형분의 OH값(수지고형분 100g을 기준으로 한 OH의 g)이 80~120인 고형분 48∼52중량%의 수지인 것을 특징으로 하는 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 다수산기 고분자화합물에는 표면조절제 및 소포제가 각각 0.2~1.0중량% 포함된 것을 특징으로 하는 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물.
제1항에 있어서, 고형분 48∼52중량%인 상기 아크릴 폴리올수지 중량을 기준으로 고형분 73∼77중량%인 상기 폴리이소시아네이트수지를 15~25중량%의 비율로 상기 다수산기 고분자화합물과 상기 폴리이소시아네이트화합물을 혼합 사용하여 도장하는 것을 특징으로 하는 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물.
제3항에 있어서, 상기 도장은, 대상물에 건조도막두께가 1~20㎛되도록 도포 건조하는 것을 특징으로 하는 투명 대전방지용 폴리우레탄수지도료 조성물.