KR20110076232A

KR20110076232A - 흑색 수성도료 조성물

Info

Publication number: KR20110076232A
Application number: KR1020090132883A
Authority: KR
Inventors: 전용수
Original assignee: (주)동진하이테크
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-07-06
Also published as: KR101084038B1

Abstract

본 발명은 물과, 실리콘수지 및 탈크가 주성분이고, 소포제 등 각종 첨가제로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물에 관한 것으로, 내식성 및 내열성의 특성이 우수하여 자동차 브레이크용 디스크, 켈리퍼 또는 머플러 등과 같이 고온의 열을 직접적으로 받는 부품의 도장에 적합하며, 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 아니하여 친환경적 특성을 갖는 것이 장점이다.

흑색 수성도료 조성물, 실리콘수지, 탈크, 실리카, 안정화제

Description

흑색 수성도료 조성물{BLACK WATER BASE PAINT COMPOSITION}

본 발명은 흑색 수성도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물과, 실리콘수지 및 탈크가 주성분이고, 소포제 등 각종 첨가제로 이루어진 흑색 수성도료 조성물로서, 내식성 및 내열성의 특성이 우수하여 자동차 브레이크용 디스크, 켈리퍼 또는 머플러 등과 같이 고온의 열을 직접적으로 받는 부품의 도장에 적합한 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 브레이크용 디스크, 켈리퍼 또는 머플러 등은 고온의 열을 직접적으로 받는 부품들은 부식성이 심하므로, 방식도료를 도장하여야 하지만 일반적인 방식도료의 경우에는 내열성이 약하므로 고온의 열을 직접적으로 받는 부품에는 도장하기가 부적합한 문제점이 있다.

일반적으로 실리콘 주제 방식도료의 특허출원된 내용들을 살펴보면, 국내 특허공보 제1982-0001414호에 아스팔트 및 천연 바니쉬를 주제로 하고, 여기에 방청 유와 실리콘 수지 등을 첨가하여 이루어진 방식도료가 제안되어 있지만 상기와 같은 방식도료는 선박이나 각종 지상구조물의 방식을 위한 도료로서 내열성의 특성이 우수하지 못한 문제점이 있다.

그리고 국내 등록특허공보 제0896913호에 금속 소재에 대해 부착력 및 마모 강도를 갖는 기제 수지와, 상기 기제 수지의 액상화 및 도료 점도 조절을 위한 질소원소를 포함하는 노르말메틸 2-피로리돈 또는 디메틸포름아마이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 극성유기용매와, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논 중 적어도 하나를 포함하는 케톤류 보조용매와, 이형성 기능을 발휘하는 탄화 불소 수지를 포함하는 금속 코팅용 도료 조성물로서, 상기 기제 수지가 폴리에테르설폰(PES) 수지, 폴리아마이드이미드(PAI) 수지 및 유기 실리콘 수지 중 적어도 하나를 포함하는 열 안정성 보조 수지를 더 포함하는 금속코팅용 도료 조성물이 제안되어 있지만 상기와 같은 방청도료의 경우에는 고온의 열에는 약한 문제점이 있었다.

또한 상기와 같은 특허들의 경우에는 크실렌, 메틸이소부틸케톤 또는 메틸에틸케톤 등과 같은 유독성 유기용제에 의해 인체에 유해한 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 본 발명은 물과, 실리콘수지 및 탈크가 주성분이고, 소포제 등 각종 첨가제로 이루어진 흑색 수성도료 조성물로서, 내식성 및 내열성의 특성이 우수하여 자동차 브레이크용 디스크, 켈리퍼 또는 머플러 등과 같이 고온의 열을 직접적으로 받는 부품의 도장에 적합하고, 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 아니하여 친환경적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물을 제공함을 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 흑색 수성도료 조성물에 있어서, 정제수 100 중량부와, 실리콘수지 320~350 중량부, 탈크 45~50 중량부, 카본블랙 75~85 중량부, 실리카 8~10 중량부, 분산제 18~20 중량부, 안정화제 30~35 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물을 과제 해결 수단으로 한다.

상기 실리콘수지는 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼이고,

상기 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼은 메틸페닐폴리실록산수지 45~55 중량%, 크실렌 10~15 중량%, 물 35~40 중량%으로 이루어지며,

상기 실리카는 퓸드실리카(fumed silica)이고,

상기 분산제는 노닐페놀 엑소실레이트(nonylphenol ethoxylates)이며,

상기 안정화제는 염기성 아연 오르토인산염 수화물인 것이 바람직하다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 흑색 수성도료 조성물은 내식성 및 내열성의 특성이 우수하여 자동차 브레이크용 디스크, 켈리퍼 또는 머플러 등과 같이 고온의 열을 직접적으로 받는 부품의 도장에 적합하고, 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 아니하여 친환경적 특성을 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하며, 발명의 실시를 위한 구체적인 내용의 설명에서 일반적인 수성도료 조성물 제조분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 언급은 간략히 하거나 생략하였다.

본 발명의 특징에 의하면, 아래와 같은 구성성분을 갖는 본 발명에 따른 흑색 수성도료 조성물은 흑색 수성도료 조성물에 있어서, 정제수 100 중량부와, 실리콘수지 320~350 중량부, 탈크 45~50 중량부, 카본블랙 75~85 중량부, 실리카 8~10 중량부, 분산제 18~20 중량부, 안정화제 30~35 중량부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 정제수는 물속에 함유된 각종 화합물이나 이온들을 제거한 증류수나 또는 이온교환막을 거친 정제수를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 사용하는 실리콘수지는 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼 상태로서, 도막에 내열성 및 내식성의 특성을 부여하는 작용을 하고, 정제수 100 중량부에 대하여 320~350 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 실리콘수지의 혼합량이 320 중량부 미만이 될 경우에는 도막의 내열성 및 내식성이 저하할 우려가 있고, 실리콘수지의 혼합량이 350 중량부를 초과할 경우에는 상대적으로 다른 구성성분들의 혼합량 부족으로 인해 도막의 기타 다른 기계적 물성 등이 저하할 우려가 있다.

상기 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼은 정제수와 잘 혼합될 수 있도록 용제인 크실렌과 물에 현탁시킨 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼의 조성비는 메틸페닐폴리실록산수지 45~55 중량%, 크실렌 10~15 중량%, 물 35~40 중량%으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 탈크는 도막의 기계적 물성과 함께 내열성을 향상시키는 작용을 하는 충진제로서, 탈크의 혼합량은 정제수 100 중량부에 대하여 45~50 중량부인 것이 바람직하다. 탈크의 혼합량이 45 중량부 미만이 될 경우에는 도막의 기계적 물성이나 내열성이 저하할 우려가 있고, 탈크의 혼합량이 50 중량부를 초과할 경우에는 상대적으로 다른 구성성분들의 혼합량 부족으로 인해 도막의 기타 다른 물성 등이 저하할 우려가 있다.

또한 본 발명에서 카본블랙은 도막의 색상을 흑색으로 나타내고, 충진제들간의 공극을 메워 내식성을 향상시키는 작용을 하며, 카본블랙의 혼합량은 정제수 100 중량부에 대하여 75~85 중량부인 것이 바람직하다. 카본블랙의 혼합량이 75 중량부 미만이 될 경우에는 도막의 채도가 낮아지거나 또는 내식성이 저하할 우려가 있고, 카본블랙의 혼합량이 85 중량부를 초과할 경우에는 상대적으로 다른 구성성분들의 혼합량 부족으로 인해 도막의 기타 다른 물성 등이 저하할 우려가 있다.

그리고 상기 실리카는 도료 조성물의 흐름성 개선과 충진재의 입자 안정성을 부여하기 위한 무정형의 이산화규소인 퓸드실리카(fumed silica)로서, 기본입자가 구형의 기본입자의 평균직경이 7~40nm의 크기인 극히 작고 구형의 형태이며 넓은 표면적과 특유의 표면특성을 갖는 화합물이다. 실리카의 혼합량은 정제수 100 중량부에 대하여 8~10 중량부인 것이 바람직하다. 실리카의 혼합량이 8 중량부 미만이 될 경우에는 도료 조성물의 흐름성 개선과 충진재의 입자 안정성이 저하할 우려가 있고, 실리카의 혼합량이 10 중량부를 초과할 경우에는 도리어 도료 조성물의 흐름성이 저하하여 작업성이 떨어질 우려가 있다.

본 발명에서 사용하는 분산제는 도료 조성물 내에 혼합되는 충진재나 또는 안료들을 균일하게 분산시키는 작용을 하며, 분산제의 혼합량은 정제수 100 중량부에 대하여 18~20 중량부인 것이 바람직하다. 분산제의 혼합량이 18 중량부 미만이 될 경우에는 도료 조성물 내의 충진재나 또는 안료입자가 균일하게 분산되지 않을 우려가 있고, 분산제의 혼합량이 20 중량부를 초과할 경우에는 분산제의 과다 혼합으로 도료 조성물 내에 충진재가 쉽게 가라앉을 우려가 있다.

상기 분산제는 노닐페놀 엑소실레이트(nonylphenol ethoxylates)인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 안정화제는 도막의 열 안전성의 물성을 향상시키는 작용을 하며, 안정화제의 혼합량은 정제수 100 중량부에 대하여 30~35 중량부인 것이 바람직하다. 안정화제의 혼합량이 30 중량부 미만인 경우에는 도막의 열 안정성이 저하할 우려가 있고, 안정화제의 혼합량이 35 중량부를 초과할 경우에는 도막의 열 안정성이 특별히 현저하게 향상되지는 않는다.

본 발명에서 사용하는 안정화제는 염기성 아연 오르토인산염 수화물인 것이 바람직하다.

참고로 본 발명에 따른 흑색 수성도료 조성물의 물리적 특성은 아래 [표 1]의 내용과 같다.

항목	물리적 특성
칼라(mixed)	흑색n
총고형분	37 ~ 43%
겔론당 무게	10.2±0.3 lbs/gallon
pH	7.5 ~ 9.5
점도(Zahn #3)	10 ~ 15 초

그리고 본 발명에 따른 흑색 수성도료 조성물의 코팅방법을 설명하면 아래의 내용과 같다.

본 발명에 따른 흑색 수성도료 조성물은 일액형 수성도료 조성물로서, 탁월한 방수와 방식 및 열충격 특성을 갖는다.

흑색 수성도료 조성물의 코팅 작업시에는 먼저 사용전에 가벼운 믹서기를 이용하여 조성물 내의 공형분이 에 균일하게 분산되도록 가볍게 교반시킨다.

그리고 금속 표면의 코팅작업시에는 코팅하고자 하는 금속 표면을 잘 세척하고, 코팅 작업 전에 알칼리 세척하고 그릿 브라스트 할 것을 권장한다.

또한 코팅작업은 보통 표준 공기 분무 장비를 사용하여 형성시킨 25~30 ㎛의 두께(건조기준)로 여러 번 중첩하여 분무한 다음 배기가 잘되는 경화로에서 건조와 경화를 시킨다, 완전 건조 및 경화된 도막은 250℃의 온도로 30~60 분간 열을 가하여 코팅 피막층을 경화시킨다.

따라서, 본 발명에 따른 흑색 수성도료 조성물은 내식성 및 내열성의 특성이 우수하여 자동차 브레이크용 디스크, 켈리퍼 또는 머플러 등과 같이 고온의 열을 직접적으로 받는 부품의 도장에 적합하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 특히 본 발명은 수성도료 분야의 전반적인 공정에 적용이 가능한 것임을 밝혀둔다.

1. 흑색 수성도료 조성물의 제조

(실시예 1)

정제수 100 중량부와, 실리콘수지인 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼 320 중량부, 탈크 45 중량부, 카본블랙 75 중량부, 퓸드실리카 8 중량부, 분산제인 노닐페놀 엑소실레이트 18 중량부, 안정화제인 염기성 아연 오르토인산염 수화물 30 중량부를 혼합하여 흑색 수성도료 조성물을 제조하였다.

상기에서 사용한 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼은 메틸페닐폴리실록산수지 45 중량%, 크실렌 15 중량%, 물 40 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.

(실시예 2)

정제수 100 중량부와, 실리콘수지인 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼 350 중량부, 탈크 50 중량부, 카본블랙 85 중량부, 퓸드실리카 10 중량부, 분산제인 노닐페놀 엑소실레이트 20 중량부, 안정화제인 염기성 아연 오르토인산염 수화물 35 중량부를 혼합하여 흑색 수성도료 조성물을 제조하였다.

상기에서 사용한 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼은 메틸페닐폴리실록산수지 55 중량%, 크실렌 10 중량%, 물 35 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1과 동일한 조성비에 의해 흑색 수성도료 조성물을 제조하되, 퓸드실리카를 혼합하지 않고 흑색 수성도료 조성물을 제조하였다.

(비교예 2)

상기 실시예 2와 동일한 조성비에 의해 흑색 수성도료 조성물을 제조하되, 분산제를 혼합하지 않고 흑색 수성도료 조성물을 제조하였다.

2. 시험편 제작

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 조성물을 교반기를 사용하여 가볍게 교반시켜 고형분을 조성물 내에 균질화시킨 다음 강판 시험편(60×80×1.0mm)을 제작하고, 이 강판 시험편으로부터 20 cm의 거리를 두고 스프레이 건을 사용하여 25~30 ㎛의 두께(건조기준)로 두 번 분사하여 건조도막의 두께가 50~60 ㎛가 되도록 코팅 피막층을 형성시킨 다음 경화로에서 250℃의 온도로 30 분간 열을 가하여 코팅 피막층을 경화시켜 시험편을 제작하였다.

3. 흑색 수성도료 조성물의 평가

상기 2의 방법에 따라 제작한 시험편을 사용하여 내식성과 내열성을 시험한 결과는 아래 [표 2]의 내용과 같다.

시험항목	실시예		비교예
시험항목	1	2	1	2
내식성¹⁾ (레이팅넘버RN)	10	10	9.3	9.4
내열성² ⁾	10	10	9	9

주 1) 시편 도장후 염수분무시험기(5%염화나트륨수용액)에서 1,000시간 경과 후 상태를 관찰함

2) 시편 도장후 300℃의 열풍건조로에서 1시간 동안 내열처리하고 상온 냉각후 염수분무시험기(5%염화나트륨수용액)에서 1,000시간 경과 후 상태를 관찰함

상기 [표 2]의 내용에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 조성물을 사용하여 코팅시킨 시험편은 비교예 1, 2의 시험편에 비해 내식성 및 내열성의 성능 평가에서 모두 우수한 것으로 평가되었다.

상기에서 비교예 1, 2의 경우에는 퓸드실리카 또는 분산제를 첨가하지 않고 흑색 수성도료 조성물을 제조함에 따라 조성물 내의 고형분이 균일하게 분산되지 않거나 또는 도막 작업의 흐름성이 떨어져 도막의 치밀성이 저하됨에 따라 내식성 및 내열성이 실시예 1, 2에 비해 떨어지는 것으로 추정된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흑색 수성도료 조성물을 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims

흑색 수성도료 조성물에 있어서,

정제수 100 중량부와, 실리콘수지 320~350 중량부, 탈크 45~50 중량부, 카본블랙 75~85 중량부, 실리카 8~10 중량부, 분산제 18~20 중량부, 안정화제 30~35 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 실리콘수지는 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼인 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 실리카는 퓸드실리카(fumed silica)인 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 분산제는 노닐페놀 엑소실레이트(nonylphenol ethoxylates)인 것을 특 징으로 하는 흑색 수성도료 조성물.
제 1항에 있어서,

상기 안정화제는 염기성 아연 오르토인산염 수화물인 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물.
제 2항에 있어서,

상기 메틸페닐폴리실록산수지 에멀젼은 메틸페닐폴리실록산수지 45~55 중량%, 크실렌 10~15 중량%, 물 35~40 중량%인 것을 특징으로 하는 흑색 수성도료 조성물.