KR20080111345A - 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 도료 조성물은, 페놀수지를 함유하는 주제; 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제; 및 3급 아민계 경화촉진제;를 포함한다. 이에 따라 영하 20~30℃에서 도장 시 건조가 빠르고, 도막 경도가 우수하며 내수성 및 내약품성이 뛰어난 도료 조성물을 제공할 수 있다.

Description

초저온에서 도장 가능한 도료 조성물{Paint composite for coating at low-temperature}

본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영하의 온도 환경에서 도장 시 건조가 빠르고 도막 경도가 우수하며, 내수성 및 내약품성이 뛰어난 도료 조성물에 관한 것이다.

대부분의 음식물을 보관하기 위한 냉동창고는 영하 20~30℃로 설정되어있다. 이런 냉동창고에 보관물을 입출고하기 위해서는 수시로 전동 지게차가 운행된다. 이때 전동 지게차가 수시로 운행되면 콘크리트로 되어있는 냉동창고 바닥은 금이 가거나 깨져 훼손되고 심지어 바닥이 패이게 된다. 이렇게 냉동창고 바닥이 훼손되고 패여 있게 되면 전동 지게차 운행에 안전사고의 위험이 따르고 또 전동 지게차 운행으로 인한 바닥의 마모로 먼지가 많이 비산되어 냉동 보관중인 음식물의 오염이 심각해진다.

따라서 이러한 냉동창고의 바닥을 보수하기 위해 에폭시수지와 폴리아마이드를 주성분으로 한 에폭시계 도료를 롤러 또는 레이크로 도장하였다. 하지만 종래의 에폭시계 도료는 영하의 온도에서 경화가 거의 되지 않으며, 경화가 되지 않은 상 태에서 영하의 온도가 지속되면 도막이 얼어버려 얼마간의 기간이 지나면 도장하기 전의 상태인 박리나 패임현상이 다시 나타나 도장의 비용만 낭비하는 문제점이 있었다. 또한 에폭시계 도료의 경화가 일어나는 온도를 맞추려면 냉동창고의 가동을 중단하거나 온도를 상승시켜야하는데, 냉동창고의 가동을 중단하거나 온도를 상승시키면 음식물이 상할 수 있고, 음식물이 상하기 전에 도장을 끝낸다 하더라고 냉동창고를 제가동하려면 비용이 많이 들고 시간도 오래 걸리는 문제점이 발생하며, 냉동창고 가동을 중지하고 도장을 한 후에 냉동창고를 제가동하면 바닥에 내려앉은 습기가 올라오는데, 이렇게 습기가 올라오게 되면 도장을 끝낸 도료와 바닥 사이에 부착성이 떨어지는 문제점도 발생한다.

참고로, 이러한 영하의 온도에서 도장 가능한 도료가 요구됨에 따라 일본특허 특개소63-215777을 통해 제시된 기술이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영하 20~30℃의 환경에서도 반응성이 우수해 경화가 잘 이루어지며, 도막의 경도가 우수하고 내수성 및 내약품성이 뛰어나며 일본특허 특개소63-215777를 통해 제시된 기술과는 다른 새로운 도료 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물은, 페놀수지를 함유하는 주제; 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제; 및 3급 아민계 경화촉진제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주제는 주제의 총중량을 기준으로 페놀수지 90~100중량%와 가소제 0~10중량%;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경화제는 경화제의 총중량을 기준으로 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 90~100중량%와 가소제 0~7중량%, 소포제 0~5중량%;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 3급 아민계 경화 촉진제는 주제에 대하여 1~3중량%;로 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 3급 아민계 경화 촉진제는 에테르계 용제에 3급 아민을 희석하되, 에테르계 용제의 총중량을 기준으로 3급 아민을 1~10중량%;로 희석한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 3급 아민은 3급 아민의 총중량을 기준으로 1-(디메틸아미노에틸)-4-메틸피페라진 50~75중량%와 1,1,3,5,5-펜타메틸-디에틸렌-트리아민 25~50중량%;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물은, 페놀수지를 함유하는 주제; 및 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제;를 포함하되, 상기 주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되고, 상기 주제는 주제의 총중량을 기준으로 페놀수지 90~100중량%와 가소제 0~10중량%;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물은, 페놀수지를 함유하는 주제; 및 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제;를 포함하되, 상기 주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되고, 상기 경화제는 경화제의 총중량을 기준으로 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 90~100중량%와 가소제 0~7중량%, 소포제 0~5중량%;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 물과 산(acid)등의 약품에 내성이 강하고, -OH기가 다량 함유되어 반응성이 우수한 페놀수지를 함유하는 것을 주제로 하고, 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 것을 경화제로 사용하며 경화반응을 촉진시키기 위해 3급 아민계 경화 촉진제를 첨가함으로써 영하 20~30℃의 환경에서 도장 가능한 도료 조성물에 관한 것이다.

다음에서는 본 발명에 따른 도료 조성물에 함유되는 각 조성성분에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

주제는 주제의 총중량을 기준으로 페놀수지 90~100중량%와 가소제 0~10중량%를 혼합하여 사용한다. 페놀수지의 함량이 높을수록 물성이 좋아지고 경도가 상승하지만 무용제 타입의 도료이므로 가소제를 사용하지 않으면 도료의 점도가 높아 작업성이 떨어지고 반대로 가소제의 양이 10중량%를 초과하면 도막의 경도가 불량해지므로 상기한 범위 내에서(바람직하게는 페놀수지 94~96중량%, 가소제 4~6중량%)혼합하도록 한다. 이때 가소제로는 디베이직에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 디베이직에스테르는 냄새가 나지않아 다루기가 용이하고 휘발되는 온도가 높아 휘발이 잘 되지 않는 특성을 가지고 있어, 도료를 도장하면 도막 내에 남아서 연성을 유지할 수 있게 하기 때문이다.

경화제는 경화제의 총중량을 기준으로 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 90~100중량%와 가소제 0~7중량%, 소포제 0~5중량%를 혼합하여 사용한다. 경화제는 주제와 반응함에 있어, 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 함량이 높을수록 물성이 좋아지고 경도가 상승 하지만 무용제 타입의 도료이므로 가소제를 사용하지 않으면 도료의 점도가 높아 작업성이 떨어지고 반대로 가소제의 양이 7중량%를 초과하면 도막의 경도가 불량해진다. 또한 소포제를 사용하지 않으면 도막에 기포가 발생하고 반대로 5중량%를 초과하여 사용하면 분화구 현상이 나타나는 등 도막의 외관이 불량해진다. 따라서 상기한 범위 내에서(바람직하게는 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 94~96중량%, 가소제 1~3중량%, 소포제 2~3중량%)혼합하도록 한다. 경화제에서도 가소제는 디베이직에스테르를 사용하며 소포제로는 성능이 우수한 실리콘계 소포제를 사용하는 것이 바람직하다.

주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 주제의 OH기와 경화제의 NCO기가 반응하여 3차원 망상구조를 형성하며 조밀한 가교결합을 하는데 주제와 경화제를 2:1의 중량비로 혼합함으로써 반응할 수 있는 관능기의 비가 맞아 지게 되는 것이다. 그러나 본 발명에서의 주제와 경화제는 2:0.7~1.5의 중량비로 혼합되어도 무방하며 주제와 경화제의 반응 경로는 다음과 같다.

3급 아민계 경화 촉진제는 에테르계 용제에 3급 아민을 희석한 것으로 주제에 대하여 1~3중량%를 혼합하여 사용한다. 이때 3급 아민계 경화 촉진제를 1중량% 미만으로 사용하면 영하의 온도에서 도료가 거의 경화되지 않으며 3중량%를 초과하여 사용하면 경화 반응성은 좋지만 도료의 가사시간이 짧아져 작업성이 떨어진다.따라서 3급 아민계 경화 촉진제는 상기 범위 내(바람직하게는 2.4~2.6중량%)를 사용하도록 한다. 또한, 에테르계 용제의 총량을 기준으로 3급 아민을 1~10중량%로 희석하는데 3급 아민을 10중량% 초과하여 희석하면, 추후 3급 아민계 경화 촉진제를 도료에 혼합하여 도장할 때 가사시간이 짧아져 작업성이 떨어지므로 상기한 범위 내(바람직하게는 에테르계 용제 95중량%, 3급 아민 5중량%)에서 희석하도록 한다. 이때 3급 아민은 3급 아민의 총중량을 기준으로 1-(디메틸아미노에틸)-4-메틸피페라진 50~75중량%와 1,1,3,5,5-펜타메틸-디에틸렌-트리아민 25~50중량%로 이루어진 혼합물을 사용한다. 여기서, 3급 아민은 희석할 수 있는 다른 용제를 사용하여도 무방하지만 냄새가 거의 나지 않는 에테르계 용제에 희석하여 사용하는 것이 바람직하다.

이상의 각 조성성분이 함유된 주제 및 경화제, 3급 아민계 경화촉진제는 도장 시에 주제와 3급 아민계 경화 촉진제를 먼저 혼합한 후 경화제를 혼합하는 것이 바람직하다. 3급 아민계 경화 촉진제보다 경화제를 먼저 혼합하면 도료의 가사시간이 짧아져 작업성이 떨어지기 때문이다. 또한, 주제에 3급 아민계 경화 촉진제를 도장 시에 혼합하지 않고 미리 첨가해 놓으면 도료 저장 중에 도료가 굳어버릴 수 있기 때문에 도장 시에 혼합하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 기재한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명의 바람직한 일 실시 예 일뿐, 본 발명이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

실시 예 1) 내지 6)

주제는 교반기에 페놀수지와 가소제를 첨가하고 저속으로 교반하여 충분히 혼합되도록 한다. 경화제는 교반기에 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI), 가소제 및 소포제를 첨가하고 저속으로 교반하여 충분히 혼합되도록 한다. 3급 아민계 경화 촉진제는 에테르계 용제 95중량%에 3급 아민을 5중량%로 희석하도록 한다. 이렇게 준비된 주제, 경화제, 3급 아민계 경화 촉진제는 먼저, 주제에 3급 아민계 경화 촉진제를 투입하여 혼합한 후 주제와 경화제가 2:1의 중량비가 되도록 경화제를 후첨가하고 저속으로 교반하여 충분히 혼합되도록 한다. 이때 각 조성의 함량은 하기 표 1에 나타난 바와 같으며, 도막의 경도를 더 우수하게 하기 위해 6호 규사를 주제의 중량비로 100중량% 투입하고 도막의 색상을 내기 위해 착색안료를 주제의 중량비로 5중량% 같이 혼합하여 작업한다.

성 분	실시 예 1)	실시 예 2)	실시 예 3)	실시 예 4)	실시 예 5)	실시 예 6)
<주제>
페놀수지 1)	90	95	100	90	95	100
가소제 2)	10	5	0	10	5	0
합 계	100	100	100	100	100	100
<경화제>
MDI 3)	90	95	100	90	95	100
소포제 4)	3	3	0	3	3	0
가소제 2)	7	2	0	7	2	0
합 계	100	100	100	100	100	100
촉진제 5)	1.5	1.5	1.5	2.5	2.5	2.5
1) : 특수페놀수지(코오롱유화) 2) : 디베이직에스테르(동화켐텍) 3) : 이소시아네이트계 경화제(대륭기업) 4) : 실리콘계 소포제(BYK케미칼) 5) : 3급 아민(태원케미테크)

실험 예

영하 20℃의 냉동창고에서 도장하여 각각의 물성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 다음 표2에 나타내었다.

[실험방법]

1. 비중 : 도료온도 25℃에서 규정화된 비중 컵에 도료를 부어 그 무게를 측정.

2. 가사시간 : 현장에서 작업하는 것과 같이 영하 20℃에서 붓이나 롤러로 2~3분 간격으로 도장하여 도장 작업성이 나오지 않은 시간을 측정.

3. 건조시간 : 영하 20℃에서 도장 후 경화 건조를 측정(엄지손가락으로 힘을 주어 비틀었을 때 손의 지문이 남지않을 때의 시간).

4. SHORE D 경도 : SHORE D 경도계로 도막을 찍어서 그 게이지를 읽어 측정.

5. 작업성 : 롤러로 도장 시 점도가 맞지 않아 롤러 마크가 남는다거나 다른 외관상의 이상이 발견되는가를 check.

6. 점착성 : 건조 후 손가락이나 손바닥으로 힘을 주어 눌렀을 때 약간의 달라붙는 느낌이 있는지를 check.

7. 내산성 : 슬레이트 판에 도막을 1~3mm로 형성시켜 50%황산용액에 담궈 박리나 탈색 등의 이상 여부를 check.

8. 내수성 : 슬레이트 판에 도막을 1~3mm로 형성시켜 물에 담궈 박리나 탈색 등의 이상 여부를 check.

9. 내알카리성 : 슬레이트 판에 도막을 1~3mm로 형성시켜 10%가성소다용액에 담궈 박리나 탈색 등의 이상 여부를 check.

10. self levelling성 : 도료를 부어 놓고 톱날로 된 레이크로 긁었을 때 톱날자국이 남지 않고 평활한 도막이 형성되는가를 check.

11. 콘크리트 부착성 : 영하 20℃에서 콘크리트에 약 50~100μm으로 도장하여 건조 후 칼로 X자로 긁은 후 모서리 부분을 칼로 도려내어 보아 콘크리트와 도막이 분리되는 것을 check.

실 험 항 목	실시 예1)	실시 예2)	실시 예3)	실시 예4)	실시 예5)	실시 예6)
비중(경화제)	1.19	1.17	1.15	1.19	1.17	1.15
비중(주제)	1.07	1.05	1.03	1.07	1.05	1.03
가사시간	20분	16분	12분	17분	15분	13분
건조시간	210분	180분	150분	150분	120분	100분
Shore D 경도	65~70	65~70	65~70	75	70~75	70~75
작업성	양호	양호	불량	양호	양호	불량
점착성	남음	양호	양호	남음	양호	양호
내산성(침적)	7일탈색	양호	양호	양호	양호	양호
내수성(침적)	양호	양호	양호	양호	양호	양호
내알카리성(침적)	양호	양호	양호	양호	양호	양호
Self levelling성(레이크작업)	양호	양호	불량	양호	양호	불량
콘크리트 부착성	양호	양호	양호	양호	양호	양호

표2에서 보는 바와 같이 실시 예5)에서 가장 우수한 결과가 나타났으며, 실시 예5)를 기준으로 기존에 시판되고 있는 바닥용 에폭시 도료와 물성을 비교하기 위해 실험 예와 동일한 방법으로 다음 각각의 물성을 비교 실험하였으며 그 결과는 다음 표3에 나타내었다.

실 험 항 목	실시 예5)	비교 예1)	비교 예2)
가사시간	15분	겔현상 없음	50분
건조시간	120분	건조안됨(얾)	건조안됨(얾)
완전경화시간	18시간	건조안됨(얾)	건조안됨(얾)
Shore D 경도	70~75	-	-
작업성	양호	양호	불량
점착성	양호	불량	불량
콘크리트 부착성	양호	불량	불량
Self levelling성	양호	-	불량
용기내 상태	양호	양호	양호
비교 예1) 용제형 에폭시 도료 : 에피푸로아 밝은녹색#98 - 조광페인트. 비교 예2) 무용제형 에폭시 도료 : 에피데크 2000 녹색 STD - 조광페인트.

본 발명에 따른 도료 조성물은, 경우에 따라서 주제 및 경화제를 포함하되, 주제의 총중량을 기준으로 페놀수지 90~100중량%와 가소제 0~10중량%로 이루어진 주제와 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제를 2:1의 중량비로 혼합하여 실시할 수도 있다. 여기서 주제의 조성성분 및 주제와 경화제의 혼합비율에 대한 상세설명 상술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 도료 조성물은, 주제 및 경화제를 포함하되, 페놀수지를 함유하는 주제와 경화제의 총중량을 기준으로 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 90~100중량%와 가소제 0~7중량%, 소포제 0~5중량%로 이루어진 경화제를 2:1의 중량비로 혼합하여 실시할 수도 있다. 여기서 경화제의 조성성분 및 주제와 경화제의 혼합비율에 대한 상세설명 상술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 일본특허 특개소63-215777를 통해 제시된 기술과는 다르며, 다음과 같은 효과를 가질 수 있는 도료 조성물을 제공할 수 있다.

첫째, 반응성이 우수한 페놀수지를 함유하는 것을 주제로 하여, 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 것을 경화제로 사용하고 경화반응을 촉진시키기 위해 3급 아민계 경화 촉진제를 첨가함으로써 경화가 잘 이루어지므로 영하 20~30℃의 환경에서도 도장이 가능하다.

둘째, 물과 산(acid)등의 약품에 내성이 강한 페놀수지를 사용한 주제와 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 사용한 경화제가 조밀한 가교 결합을 하므로 도막의 부착성 및 경도가 우수하고, 내수성 및 내약품성이 뛰어나다.

셋째, 영하 20~30℃의 온도에서 도장 가능하며 경화 속도가 빨라서 냉동창고 바닥 보수 시 냉동창고의 가동을 중지하지 않고 보수 작업을 진행할 수 있다.

넷째, 도막의 경도가 우수하므로 냉동창고 바닥의 보수기간이 연장되고 바닥 보수 비용을 절감할 수 있다.

Claims (9)

1. 페놀수지를 함유하는 주제;

   메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제; 및

   3급 아민계 경화촉진제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
3. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 주제는 주제의 총중량을 기준으로 페놀수지 90~100중량%와 가소제 0~10중량%;로 이루어진 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
4. 제1항 또는 2항에 있어서,

   상기 경화제는 경화제의 총중량을 기준으로 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 90~100중량%와 가소제 0~7중량%, 소포제 0~5중량%;로 이루어진 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
5. 제2항에 있어서,

   상기 3급 아민계 경화 촉진제는 주제에 대하여 1~3중량%;로 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
6. 제5항에 있어서,

   상기 3급 아민계 경화 촉진제는 에테르계 용제에 3급 아민을 희석하되, 에테르계 용제의 총중량을 기준으로 3급 아민을 1~10중량%;로 희석한 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
7. 제6항에 있어서,

   상기 3급 아민은 3급 아민의 총중량을 기준으로 1-(디메틸아미노에틸)-4-메틸피페라진 50~75중량%와 1,1,3,5,5-펜타메틸-디에틸렌-트리아민 25~50중량%;로 이루어진 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
8. 페놀수지를 함유하는 주제; 및

   메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제;를 포함하되,

   상기 주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되고,

   상기 주제는 주제의 총중량을 기준으로 페놀수지 90~100중량%와 가소제 0~10중량%;로 이루어진 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.
9. 페놀수지를 함유하는 주제; 및

   메틸디페닐디이소시아네이트(MDI)를 함유하는 경화제;를 포함하되,

   상기 주제와 경화제는 2:1의 중량비로 혼합되고,

   상기 경화제는 경화제의 총중량을 기준으로 메틸디페닐디이소시아네이트(MDI) 90~100중량%와 가소제 0~7중량%, 소포제 0~5중량%;로 이루어진 것을 특징으로 하는 초저온에서 도장 가능한 도료 조성물.