KR20090085232A - 철도차량용 퍼티 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량에 적합한 퍼티(putty)에 관한 것으로, 종래의 에폭시계 퍼티와 동등한 기계적 물성을 보유하면서도 건조 시간이 현저하게 단축될 수 있고 비중이 낮은 철도차량용 퍼티 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 퍼티 조성물은, 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 퍼티 조성물로서, 상기 주제는 비스페놀-A: 25 ~ 35중량%, 지방족 글리시딜에테르: 5 ~ 15중량%, 탈크: 45 ~ 60중량%를 함유하고, 상기 경화제는 지방족 아민: 18 ~ 30중량%, TEPA(Tri-Ethyl-Prophyl-Amine): 5 ~ 10중량%, DMP-30: 5 ~ 15중량%, 탈크: 40 ~ 56중량%를 함유하고, 나머지 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

퍼티 조성물

Description

철도차량용 퍼티 조성물 {PUTTY COMPOSITION FOR RAIL TRAIN}

본 발명은 철도차량에 적합한 퍼티(putty)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 기계적 물성과 함께 건조시간이 매우 짧아 철도차량의 도장시간을 현저하게 단축시킬 수 있고 비중이 낮아 철도차량의 경량화에 도움이 될 수 있는 퍼티 조성물에 관한 것이다.

철도 차량은 가혹한 환경에서 장시간(내구연한이 30년 이상) 운행하는 운송설비이므로, 차량의 내구성, 안정성, 유지관리 및 미감의 측면에서 도장 품질이 매우 중요하다.

한편, 철도 차량 제작 공정 중에서 차체 외판에 적용되는 도장 작업은 전처리(쇼트 블라스팅), 하도 도장, 퍼티 시공, 연마, 중도 도장, 연마, 상도 도장의 순서로 진행되는데, 각 공정에 있어서 도료의 건조 시간은 대략 20℃ 기준으로 20시간 정도 소요되는 것이 일반적이다.

이중 퍼티 시공은 총 4회에 걸쳐 실시해야만 차체 외판의 굴곡 부위를 보완할 수 있는데, 4회에 걸친 전체 퍼티 시공에는 총 80여 시간의 건조 시간이 소요되고 이는 전체 도장 작업 공정 건조 시간의 50%를 점하기 때문에, 제작 소요시 간(lead time) 측면에서 매우 중요한 공정이라고 할 수 있다.

한편, 현재 널리 사용되고 있는 철도차량용 퍼티는 크게 불포화 폴리에스터계 퍼티와 에폭시계 퍼티의 2종류로 분류가 된다.

이중 불포화 폴리에스터 퍼티는 건조시간이 20℃ 기준으로 2시간 정도로 건조가 매우 빠른 이점이 있으나 기계적 물성(내충격성, 내굴곡성 등)이 취약하여 차량 운행 과정에서 진동이나 외부의 충격 등에 의해 2 ~ 3년 경과 후 도막의 자연박리 현상이 발생하기 때문에, 30년의 도장 수명을 요구하는 철도차량용으로는 적합하지 않다.

상기 에폭시계 퍼티는 피도물의 열팽창에 따른 균열이나 박리 등의 문제는 적으나, 20℃ 기준으로 20 시간 정도의 건조 시간이 소요되기 때문에 전체 도장 공정 기간에서 차지하는 비중이 매우 커 생산성 저하의 주요 원인이 되고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 종래의 에폭시계 퍼티와 동등한 기계적 물성을 보유하면서도 건조 시간이 현저하게 단축될 수 있는 철도차량용 퍼티 조성물을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 퍼티 조성물은, 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 조성물로서, 상기 주제는 비스페놀-A: 25 ~ 35중량%, 지방족 글리시딜에테르: 5 ~ 15중량%, 탈크: 45 ~ 60중량%를 함유하고, 상기 경화제는 지방족 아민: 18 ~ 30중량%, TEPA(Tri-Ethyl-Prophyl-Amine): 5 ~ 10중량%, DMP-30: 5 ~ 15중량%, 탈크: 40 ~ 56중량%를 함유하고, 나머지 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주제는 추가로, 제 1 항에 있어서, 상기 주제 및 경화제는 각각 안료를 1 ~ 10중량% 함유할 수 있다.

또한, 상기 안료에는 실리카 필러(silica filler): 1 ~ 5중량%(전체 조성물에 대한 비율임)와 다공질 필러: 0.5 ~ 5중량%(전체 조성물에 대한 비율임)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 주제 및 경화제는 각각 추가로 분산제: 0.5 ~ 2중량%, 유동성첨가제(rheology additive): 0.5 ~ 3중량% 및 레올로지제(rheology agnet): 0.01 ~ 1 중량%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 퍼티 조성물로서, 상기 주제는 비스페놀-A: 30중량%, 지방족 글리시딜에테르: 9중량%, 탈크: 53중량%, 분산제: 1중량%, 유동성첨가제(rheology additive): 1.2중량%, 실리카 필러(silica filler): 2.5중량%, 다공질 필러: 1.0중량%를 포함하고, 상기 경화제는 지방족 아민: 22.8중량%, TEPA(Tri-Ethyl-Prophyl-Amine): 7.2중량%, DMP-30: 10중량%, 탈크: 51중량%, 실리카 필러(silica filler): 2.5중량%, 다공질 필러: 1.0중량%, 분산제: 1중량%, 유동성첨가제: 1.2중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 퍼티 조성물은 여러 분야에 적용될 수 있으나, 특히 철도 차량용에 적합하다.

다음으로, 각 성분을 상기와 같이 제한한 이유에 대해 구체적으로 설명한다.

상기 비스페놀-A는 주제 성분의 주성분 수지로서, 25중량% 미만으로 첨가되면 내충격성 및 굴곡성이 저하되며, 35중량% 초과하여 첨가되면 유동성이 심해서 흐름저항성이 저하되기 때문에, 상기 범위로 함유되는 것이 바람직하다.

상기 지방족 글리시딜에테르는 비스페놀-A와 블렌딩되면서, 당량이 높고 점도가 낮은 형태의 장쇄(long chain) 공중합 고분자를 형성하여, 퍼티의 경도, 부착성, 내굴곡성 및 연마성을 우수하게 하며, 퍼티에 유연성을 부여하고 퍼티의 기계적 물성치를 향상시키는 작용을 하며, 상기 범위 미만 또는 초과하여 함유되면 건조시간이 길어지거나 퍼티 물성치가 저하되므로, 상기 범위로 함유되는 것이 바람 직하다.

본 발명에서는 지방족 아민 18 ~ 30중량%와 트리에틸프로필아민(Tri-Ethyl-Prophyl-Amine, 이하 "TEPA"): 5 ~ 10중량%를 혼합한 변성 지방족 아민을 사용하며, 지방족 아민은 아민가가 280 ~ 360이고, 점도는 25℃에서 2,000 ~ 4,000cps이며 C12 ~ C14의 것을 사용한다. 변성 지방족 아민은 고분자 체인을 길게 변성시켜 퍼티에 유연성을 부여하는 한편, 반응 속도를 빠르게 하여 퍼티의 건조시간을 단축시키는 작용을 한다. 지방족 아민과 TEPA의 함량이 상기 범위를 벗어나면 전술한 효과를 얻기 어려우므로, 상기 범위 내로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 DMP-30(tris(dimethylaminomethyl)phenol)은 경화를 촉진(내지는 가속)하는 성분으로, 5중량% 미만으로 첨가되면 경화를 촉진하는 기능이 떨어지고, 15중량% 초과하여 첨가되면 내충격성 및 내굴곡성이 저하되기 때문에, 상기 범위로 함유되는 것이 바람직하다.

상기 탈크는 주제와 경화제에서 각각 45 ~ 60중량%와, 40 ~ 56중량%를 함유하는데, 상기 범위의 하한치 미만으로 첨가되면 연마성이 저하되며, 상기 범위의 상한치를 초과하여 첨가되면 내충격성 및 내굴곡성이 저하된다.

상기 실리카 필러는 특수 안료로서, 일반 체질 안료에 비해서 흡유량이 높아 퍼티의 점도 조절을 용이하게 하며, 건조시간 단축과 퍼티의 비중을 낮추는 작용을 한다. 실리카 필러를 1중량% 미만으로 첨가하면 상기 효과를 얻기 어렵고, 5중량%를 초과하여 첨가할 경우, 타 성분의 함량이 줄어들어 퍼티 전체의 물성이 떨어지므로, 1 ~ 5중량%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 다공질 필러도 특수 안료의 하나로서 주로 다공질 실리카가 사용되며, 일반 체질 안료에 비해서 흡유량이 높아 퍼티의 점도 조절을 용이하게 하며, 건조시간 단축과 퍼티의 비중을 낮추는 작용을 한다. 다공질 필러를 0.5중량% 미만으로 첨가하면 상기 효과를 얻기 어렵고, 5중량%를 초과하여 첨가할 경우, 타 성분의 함량이 줄어들어 퍼티 전체의 물성이 떨어지므로, 0.5 ~ 5중량%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 분산제는 조성물 중의 고형분들을 고르게 분산시키는 기능을 하는 것으로서, 구체적으로 불포화폴리아마이드와 에스테르염 등이 사용되며, 0.5중량% 미만으로 첨가되면,분산 효과가 저하되고, 2중량% 초과하여 첨가되면 퍼티의 물성이 저하되기 때문에, 상기 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 유동성 첨가제(rheology additive)는 구체적으로 Fumed silica 등이 사용되며, 0.5중량% 미만으로 첨가되면 유동성이 높아져서 수직면에 퍼티를 시공시 흐름 현상이 발생되며, 3중량% 초과하여 첨가되면 점성이 높아져 작업성이 저하되기 때문에, 상기 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 퍼티 조성물은 종래의 에폭시계 퍼티에 비해 건조시간이 20시간에서 6시간 정도로 현저하게 단축될 뿐 아니라, 도막의 내박리성 등 기계적 물성이 우수하다.

또한 본 발명에 따른 퍼티 조성물은 100% 고형분으로 이루어져 있으므로 경화시 용제의 휘발에 따른 에너지 및 자원의 낭비를 막고 환경 오염도 유발하지 않 는다.

또한 본 발명에 따른 퍼티 조성물은 종래의 에폭시계 퍼티에 비해 비중이 낮아, 두께 1㎜로 도장할 경우 전체 도막 무게의 25중량%의 중량 감소 효과를 얻을 수 있어, 차량의 수직 하중 감소 및 차량 운행시 연료 절감 등의 효과를 기대할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 기초로 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 실시예에 따른 퍼티 조성물은 하기 표 1과 같은 조성을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 퍼티의 성분표

주제			경화제
성분명		함량(중량%)	성분명		함량(중량%)
비스페놀-A		30	지방족 아민		22.8
글리시딜에테르		9	TEPA		7.2
탈크		53	DMP-30		10
분산제(불포화 폴리아마이드, 에스테르염)		1.0	탈크		51
안료	티타늄 디옥사이드	1.99	안료	티타늄 디옥사이드	1.5
	카본 블랙	0.01		-	-
	실리카 필러	2.5		실리카 필러	3.0
	다공질 필러	1.0		다공질 필러	2.0
유동성 첨가제 (Fumed silica)		1.2	분산제(불포화 폴리아마이드, 에스테르염)		1.0
레올로지제 (Bentonite Gel)		0.3	유동성 첨가제 (Fumed silica)		1.2
-		-	레올로지제 (Bentonite Gel)		0.3

이상과 같은 성분으로 각각 주제와 경화제를 공지의 퍼터용 교반기를 사용하여 배합하고 최종적으로 체질안료(extender pigment 4)를 투입한 후, 유동성 조정제(rheology agent)를 투입하여 점도를 85,000 ~ 105,000cps로 조정한 후, 교반 과정 중에서 혼입된 기포를 제거하는 탈포 공정을 실시하여 제조하였다.

이와 같이 제조된 주제와 경화제를 혼합하여 도막을 형성한 후, 물성을 평가한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 측정방법은 한국 산업 규격(KS)을 인용하였으며, 한국 산업 규격(KS)에 측정 방법이 나와 있지 않는 경우에는 보편화되어 있는 측정 방법을 사용하였다.

본 발명의 실시예에 따른 퍼티의 물성 평가 결과

항목	주제	경화제	혼합물	비고
점도(cps)	90,000	125,000	102,000
비중(g/㎤)	1.25	1.25	1.25
내충격성	-	-	양호	1kg×50㎝
내굴곡성	-	-	양호	180°
새깅(sagging)	-	-	40MILL
dry touch	-	-	4시간	4시간 이하
고화 건조시간	-	-	6시간	6시간 이하
완전 경화	-	-	72시간
도막 외관	-	-	양호
작업 편의성	-	-	양호
NV(%)	99	98	98.7
foam	clear	clear	clear
고형분 용적비	98.8	97.5	98.4	98 이상

상기 표 2에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퍼티의 경우, 비중이 1.25이므로 1㎜의 두께로 도장할 때, 기존의 에폭시 퍼티(비중이 1.6임)에 비해 약 25%의 중량이 감소한다. 이에 따라, 수직 하중이 감소하고 차량 운행시 연료가 절감될 수 있다.

또한, 고화 건조시간이 6시간 정도로 기존의 에폭시 퍼티의 건조시간인 20시간에 비해 현저하게 단축되므로, 본 발명에 따른 퍼티를 차량에 적용시 생산성이 크게 개선될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 도막은 연성이 우수하여 1㎜ 도장 후, 180°벤딩시 도막의 박리가 나타나지 않았고, 내충격성에도 문제가 없다.

또한, 외관 평가에 있어서도, 기존의 에폭시 퍼티와 대비할 때 차이가 없이 양호하였다.

Claims (6)

1. 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 퍼티 조성물로서,

   상기 주제는 비스페놀-A: 25 ~ 35중량%, 지방족 글리시딜에테르: 5 ~ 15중량%, 탈크: 45 ~ 60중량%를 함유하고,

   상기 경화제는 지방족 아민: 18 ~ 30중량%, TEPA(Tri-Ethyl-Prophyl-Amine): 5 ~ 10중량%, DMP-30: 5 ~ 15중량%, 탈크: 40 ~ 56중량%를 함유하고, 나머지 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 퍼티 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주제 및 경화제는 각각 안료를 1 ~ 10중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 퍼티 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 주제 및 경화제는 각각 실리카 필러(silica filler): 1 ~ 5중량%와 다공질 필러: 0.5 ~ 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 조성물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주제 및 경화제는 각각 추가로 분산제: 0.5 ~ 2중량%, 유동성첨가제(rheology additive): 0.5 ~ 3중량% 및 레올로지제(rheology agnet): 0.01 ~ 1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 조성물.
5. 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 퍼티 조성물로서,

   상기 주제는 비스페놀-A 30중량%, 글리시딜에테르 9중량%, 탈크53중량%, 분산제 1중량%, 유동성첨가제(rheology additive) 1.2중량%, 실리카 필러(silica filler) 2.5중량%, 다공질 필러 1.0중량%를 포함하고,

   상기 경화제는 지방족 아민 22.8중량%, TEPA(Tri-Ethyl-Prophyl-Amine) 7.2중량%, DMP-30 10중량%, 탈크 51중량%, 실리카 필러(silica filler) 2.5중량%, 다공질 필러 1.0중량%, 분산제 1중량%, 유동성첨가제 1.2중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼티 조성물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 퍼티 조성물은 철도 차량에 적용되는 것을 특징으로 하는 퍼팅 조성물.