KR20150022721A - 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용성이면서도 환경을 오염시키지 않으며, 유성 코팅과 유사한 고성능의 물성을 보유하고, 유기 코팅 및 무기물 표면에 부착성이 매우 우수하고 코팅이 치밀하여 내수성, 내마모성이 뛰어나며, 우수한 고경도의 코팅을 형성하여 다양한 프라이머 및 시멘트 콘크리트 바닥재용으로도 활용할 수 있는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물에 관한 것이다.

Description

수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물 {WATERSOLUBLE HYBRID COATING COMPOSITION WITH HIGH PERFORMANCE}
본 발명은 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용성이면서도 환경을 오염시키지 않으며, 유성 코팅과 유사한 고성능의 물성을 보유하고, 유기 코팅 및 무기물 표면에 부착성이 매우 우수하고 코팅이 치밀하여 내수성, 내마모성이 뛰어나며, 우수한 고경도의 코팅을 형성하여 다양한 프라이머 및 시멘트 콘크리트 바닥재용으로도 활용할 수 있는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물에 관한 것이다.
바닥면에 강한 경도가 요구되는 대형 물탱크 바닥, 건물이나 복잡한 생활근린시설의 주차장 혹은 주유소 바닥, 가구, 씽크대, 사무실의 코팅 작업에서 2액형 우레탄 혹은 옥시란링 함유 코팅 바닥 공사나 1액형 우레탄 혹은 옥시란링 함유 코팅 바닥 시공시, 시멘트 콘크리트 표면에 서로 부착이 잘되고, 외관이 평탄한 코팅을 얻기 위하여 다량의 유기 용제 및 미반응된 톨루엔디이소시아네이트가 포함되어 있는 유성 우레탄, 혹은 옥시란링 함유 코팅 조성물을 사용하고 있다. 상기 유기 용제계 코팅은 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 초산부틸, 메틸에틸케톤, 셀로솔브아세테이트 등의 유독성 유기 용제를 사용함으로써 작업시 심한 약품 냄새로 인하여 작업자의 두통이나 호흡 곤란을 일으켜 안전 사고를 유발할뿐만 아니라 작업자의 건강에 나쁜 영향을 끼친다. 한편으로는 VOC 배출 및 이산화탄소를 발생시켜 독성물질 방출, 오존층 파괴, 대기 오염 등의 환경 파괴적인 악영향을 유발시키고 있다.
이러한 문제점들을 개선하기 위한 노력으로 코팅의 수성화를 통하여 유기 용제의 사용을 줄이기 위한 시도가 계속되어 왔다.
건축 현장에서 우레탄 혹은 옥시란링 함유 바닥 시공이나 코팅 도포에 있어서의 코팅은, 도포 직후의 건조성이 우수한 동시에 시멘트 콘크리트 표면에 대한 부착성, 침투성, 내수성, 내마모성 등의 성능이 뛰어나야 한다.
그러나, 유기 용제를 주성분으로 제조된 코팅은 이러한 성능이 뛰어나나, 수계에서는 이러한 성능을 만족시키기 위해서는 구성 성분들 상호간의 화학적, 물리적 경화를 통한 경화시스템 혹은 수성이나 수분산성 수지의 후경화 구조가 필요하다.
이러한 시도로 유럽공개특허 제1035148호에는 경화시스템으로 발명한 수용성 옥시란링 함유 수지 조성물이 개시되어 있다.
상기 유럽공개특허에 개시된 수용성 옥시란링 함유 수지 조성물은 유기 용제의 함량을 없애고 소수성 및 친수성 아민, 술폰산염을 이용하고, 옥시란링 함유 수지를 수분산시킨 다음, 70 중량부 이상의 미분말과 섞어서 사용하는 콘크리트 개질제로서의 역할을 하는 조성물으로서 친환경적이지만, 그 용도가 광택 및 외관을 나타내는 코팅제로는 그 물성이 많이 떨어질수 밖에 없는 조성적 특징을 지니고 있다. 염을 통한 유화성 혼화는 점도가 높아서 많은 수지의 성분을 사용할 수 없는 시스템으로써 코팅제로 사용하기에는 그 물성에 있어서 광택 및 점도가 많이 떨어져 외관에서 그 한계를 지니고 있다.
한국등록특허 제0969944호에서는 냄새가 나지 않으며, 부착성, 내용제성, 건조성, 침투성, 그리고 내알칼리성이 매우 우수한 수용성 복합경화형 프라이머 조성물을 제공하며, 필수 성분으로써 에폭시 에멀젼 수지, 물, 오르가노실란 그리고 촉매를 함유하는 복합 수성용액인 주제A액과 변성지방족 아민 혹은 변성지방족 아마이드, 액상규산염, 자기경화형 아크릴 에멀젼 수지, 경화촉진제 그리고 물을 함유하는 복합 수성 경화제B액으로 구성되며, 상기 수성 복합 경화형 프라이머 조성물은 고형분 기준으로 복합B액의 활성수소 아민 당량수:복합A액의 에폭시 당량수=0.6-1.1인 것을 특징으로 하는 수용성 복합 경화형 프라이머 조성물을 개시하고 있다.
상기 수용성 복합 경화형 프라이머 조성물은 수용성이어서 환경친화적이고 작업성이 우수하나, 박막으로써, 프라이머로써의 역할만 할뿐이며, 내마모성을 지니는 고경도의 후막을 형성하거나, 높은 광택을 나타내는 물성을 시현할 수는 없다. 또한 고형분 양이 교반시 30 중량부 정도 밖에 되지 않아 코팅 두께가 너무 얇아서 고경도가 요구되는 상부의 코팅제로 사용하기에는 많은 단점을 지니고 있고 내수성 또한 상부의 코팅으로 사용하기에는 열악한 수준이다.
본 발명자들은 코팅 두께를 두껍게 올릴 수 있도록 높은 고형분의 함량과 저점도를 나타낼 수 있게 하기 위해, 주제에는 사용할 수 있는 저점도의 활성수소 함유 수지, 예를 들어 변성 지방족 아민 수지, 수용성 폴리아민 또는 폴리아마이드 수지를 사용하고, 경화제로는 저점도이면서도 하이솔리드 조성을 지닌 하이브리드 수용성 수지를 사용하여 여러 가지의 실험을 거듭하였고 그 결과 본 발명에 따른 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물을 개발하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 바닥재 코팅 또는 고경도 및 내마모성을 요구하는 코팅에 적용될 수 있는 수용성 코팅 조성물로서, 고광택을 나타내며 코팅을 두껍게 올릴 수 있으며 건조가 빠르고, 작업성에 지장이 없으며, 외관이 수려한 코팅을 형성하여 친환경적이고, 경제성이 있어 산업적으로 적용 가능한 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 활성수소 함유 수지; 이온수; 촉매 및 용제를 포함하는 주제; 및 옥시란링 함유 수지; 이온수; 체질안료; 친수성 유기관능기 실란; 조색제 및 친수성 용제를 포함하는 경화제를 포함하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 주제는 활성수소 함유 수지 40~50 중량부; 이온수 20~40 중량부; 촉매 0.2~2 중량부 및 용제 10~30 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 경화제는 옥시란링 함유 수지 30~45 중량부; 이온수 10~20 중량부; 체질안료 25~35 중량부; 친수성 유기관능기 실란 0.5~1.5 중량부; 조색제 10~20 중량부 및 친수성 용제 1~6 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 활성수소 함유 수지는 변성 지방족 아민 수지, 폴리아민 수지 및 폴리아마이드 수지로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 활성수소 함유 수지는 아민 당량이 400~1000 g/eq인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 촉매로는 분자량이 50~1000 이며, 지방족 또는 방향족 3급아민을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 주제의 용제로는 디메틸카보네이트, 파라클로로벤조트리플루오라이드 및 t-부틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 옥시란링 함유 수지는 디페닐올프로판 A형 옥시란링 함유 수지, 디페닐올프로판 F형 옥시란링 함유 수지, 브롬화 디페닐올프로판 A형 옥시란링 함유 수지 및 분자내 2 개 이상의 옥시란링 함유기를 갖는 옥시란링 함유 수지로 이루어지는 군으로부터 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물일 수 있고, 옥시란링 함유 당량은 340~900 g/eq인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 체질안료는 플라이애쉬 슬래그, 실리카흄, 탄산칼슘 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 친수성 유기관능기 실란으로는 플루오르트리메톡시실란, 메틸트리아세톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 플루오르프로필트리에톡시실란, 아미노프로필메틸디메톡시실란, β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머켑토프로필트리메톡시실란, β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 글리시독시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 친수성 용제로는 디메틸아세트아미드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 및 디프로필렌글리콜디메틸에테르를 포함하는 폴리알킬렌글리콜디알킬에테르류; 에틸렌글리콜메틸에틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에틸에세테이트 및 디에틸렌글리콜메틸에틸에세테이트를 포함하는 폴리알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 1,2-디메톡시에탄, 테트라하이드로푸란 및 디옥산을 포함하는 에테르류; N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 및 에틸렌카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 경화제와 주제의 혼합시 당량비율은 옥시란링 함유 당량수:활성수소아민 당량수=1:0.7~1:1.1인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 경화제와 주제의 혼합액의 점도는 25 ℃에서 100~1500 cps인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 경화제와 주제의 혼합액에는 분산제, 소포제, 안정제, 레벨링제, 가스 흡수제, 습기 흡수제, 점착부여제, 촉매, 습윤제, 증점제, 리올로지 컨트롤제, 방부제, 동결 방지제, 바이러스 방지제, pH 조정제, 방청제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 및 유화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물은 콘크리트 표면과 같은 무기질 표면에 적용시 표면에서의 그물망 복합 경화를 형성하여 VOC가 없는 친환경적인 수성 콘크리트 바닥 표면을 형성하여, 먼지가 나지 않으면서도 양호한 외관을 나타낼 수 있는 경도 높은 코팅을 나타냄과 동시에 차단성이 매우 뛰어나고 우수한 부착성, 외관 및 내용제성을 나타내며, 또한 작업성이 우수하고, 사용 방법이 까다롭지 않아 시공 현장에서 쉽게 사용할 수 있으며, 유해한 유기 용제를 배출하지 않아 친환경적인 특징을 가진다. 또한 경제성도 우수하여 부담없이 산업에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물은 주제와 경화제의 2액형으로 구성되며, 보다 상세하게는 활성수소 함유 수지; 이온수; 촉매 및 용제를 포함하는 주제; 및 옥시란링 함유 수지; 이온수; 체질안료; 친수성 유기관능기 실란; 조색제 및 친수성 용제를 포함하는 경화제를 포함한다.
경화제는 옥시란링 함유 수지를 주성분으로 하는 조성물로써, 옥시란링 당량이 340~900 g/eq이며, 옥시란링 함유 수지 30~45 중량부(고형분 환산, 이하 동일); 이온수 10~20 중량부; 입자 크기가 20 마이크로 이하인 체질안료 25~35 중량부; 분자량 100~1000인 친수성 유기관능기 실란 0.5~1.5 중량부 (고형분 환산, 이하 동일); 색깔을 나타내는 조색제 10~20 중량부; 및 친수성 용제 1~6 중량부를 포함하는 경화제 조성물이다.
주제는 아민 당량이 400~1000 g/eq인 활성수소 함유 수지, 예를 들어 변성 지방족 아민 수지, 수분산 폴리아민 수지 또는 수분산 폴리아마이드 수지 40~50 중량부(고형분 환산, 이하 동일); 이온수 20~40 중량부; 주제와 경화제의 혼합시 반응을 촉진시키는 촉매 0.2~2 중량부; 및 점도를 대폭 감소시키며 안료와의 친화성을 증가시키는 친환경적인 용제 10~30 중량부를 포함하는 주제 조성물이다.
상기 경화제와 주제의 혼합액의 점도는 100~1500cps (25℃)인 것을 특징으로 한다.
상기 경화제와 주제는 상기의 성분 이외에 필요에 따라 통상의 수용성 유화조성물 코팅에 사용되는 분산제, 소포제, 안정제, 레벨링제, 가스 흡수제, 습기 흡수제, 점착부여제, 촉매, 습윤제, 증점제, 리올로지(rheology) 컨트롤제, 방부제, 동결 방지제, 바이러스 방지제, pH 조정제, 방청제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 및 유화제 등을 단독 또는 혼합하여 첨가할 수 있으며, 그 범위를 특별히 제한하지 않는다.
코팅제로써의 기능은 경화제와 주제를 서로 일정 비율에 따라 혼합하여 믹싱함으로써 나타낼 수 있다.
상기 경화제와 주제의 코팅 적용시 당량 비율은 옥시란링 함유 당량수:활성수소아민 당량수=1:0.7~1:1.1이 적합하며, 더욱 바람직스럽게는, 1:0.85~1:1.0이 더욱 적합하다. 옥시란링 함유 당량수 대비 경화제의 활성수소아민 당량수 비율이 0.7 미만이면 경화 밀도가 낮아 건조성이나 경도, 부착성, 차단성이 나빠지고 도포후 일정시간이 경과후 보수 코팅이나 후속 코팅의 실례로써 유성 우레탄 혹은 유성 옥시란링 함유 수지의 도포시 코팅 도포면의 대부분이 녹아 코팅이 박리되는 현상이 나타날 수 있다. 또한, 옥시란링 함유 당량수:활성수소아민 당량수가 1:1.1을 초과하면 아민의 미반응 활성 수소가 많이 남아 있어 코팅의 내후성과 내수성에 문제를 일으키게 된다.
다중경화 및 포스트 경화를 위한 반응기구의 주요 내용은 경화 반응의 비율을 조절하여 완전한 반응으로 인하여 발생하는 입체 장애를 줄임으로써 포스트 경화의 효과를 극대화하고, 강력한 수소결합을 형성할 수 있는 반응 구조를 남겨서 층간 부착력을 향상시키는 것이다. 두번째로는 수용성 유기관능기 실란 화합물의 가수분해에 의해 실란올이 형성된 후 후속 도포되는 우레탄 혹은 옥시란링 함유 바닥재의 잉여 이소시아네이트와의 우레탄 혹은 옥시란링 함유 결합이 형성됨과 동시에 시멘트 콘크리트 깊숙이 침투하여 규소화합물과 실록산 결합을 형성한다.
상기의 발명에서 사용한 원료들은 매우 경제성이 있고 쉽게 구할 수 있을 뿐만 아니라 가격도 유사 원료에 비해 경제성이 있다.
이하 모든 콘크리트 표면에 도포되는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물을 구성하는 성분에 대하여 설명한다. 단위는 중량부이다.
경화제는 옥시란링 함유 당량이 340~900 g/eq인 옥시란링 함유 수지가 디페닐올프로판 A형 옥시란링 함유 수지, 디페닐올프로판 F형 옥시란링 함유 수지, 브롬화 디페닐올프로판 A형 옥시란링 함유 수지 및 분자내 2 개 이상의 옥시란링 함유기를 갖는 옥시란링 함유 수지로 이루어지는 군으로부터 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 포함하고, 이는 주제와 반응하여 콘크리트면에 부착성, 내용제성, 내알칼리성 등을 향상시키는 역할을 하는 성분으로써 경화제중 옥시란링 함유 수지의 함량을 고형분 환산 30~45 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 옥시란링 함유 수지의 함유량이 30 중량부 미만이면, 최종적인 수성 경화 코팅의 부착성 및 내용제성의 문제점이 발생하고, 옥시란링 함유 수지의 사용량이 45 중량부를 초과하면, 경화제의 유동성이 저하되어 도료로서의 작업성이 나빠지고, 경화제의 혼입시 코팅이 너무 두껍게 도포되어 미처 물이 증발되기 전에 코팅이 형성되어 내수성이 급격히 나빠지는 문제점이 발생한다. 상기의 디페닐올프로판A 계통 또는 디페닐올프로판F 계통의 옥시란링 함유 수지를 강제 유화시킨 옥시란링 함유 유화 조성물액에 대한 구체적인 예로써, PSR-461, PSR-462(폴리페론의 하이솔리드옥시란링 함유유화수지), EM-101-50, KEM-172-50, KEM-128-70, KEM134-60, KEM-019-50(국도화학의 상품명) 등이 있다. 본 발명에서는 폴리페론의 PSR-시리즈 제품들을 사용하였다.
상기 친수성 유기관능기 실란은 부착증진제로써 유연한 분자 구조와 저분자량의 고침투성 성질을 지니고 있어, 코팅이나 바닥재 등 유기화합물과 시멘트 콘크리트 등의 무기화합물 표면에 침투하여 층간 부착을 증진시킨다. 본 발명에서의 역할은 옥시란링 함유 수지와 폴리아민 수지 성분이 침투하지 못하는 곳까지 침투하여 가수분해 반응을 일으켜 실란올을 형성한다. 이후, 형성된 실란올은 자기경화 아크릴 유화조성물의 수산기 및 콘크리트 표면의 수산화물이나 금속 화합물과 반응하여 네트워킹 구조의 경화 구조를 생성하면서 강력한 부착력을 나타내고, 차단 기능을 더욱 증가시킨다. 그 사용량은 경화제에서 고형분 환산 0.5~1.5 중량부의 함량을 사용하는 것이 바람직하다. 친수성 유기관능기 실란의 함량을 1.5 중량부 초과로 적용시 경화제의 가격이 높아지고, 칙소성 점증 현상이 일어나 유동성이 떨어지고 주제와 혼합하여 도포시 색분리가 일어난다. 친수성 유기관능기 실란의 함량을 0.5 중량부 미만으로 적용시 코팅층과 시멘트 콘크리트 표면의 층간 부착력이 나빠지게 된다.
상기 친수성 유기관능기 실란의 실례로써 플루오르 트리메톡시실란, 메틸트리아세톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 플루오르프로필트리에톡시실란, 아미노프로필메틸디메톡시실란, β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머켑토프로필트리메톡시실란, β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 글리시독시프로필트리에톡시실란 등을 1종 혹은 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다. 이중 적용이 쉬운 수용성 메틸트리아세톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란 등을 사용하는 것이 더욱더 바람직하다. 구체적인 예로써 PROTECTOSIL SC30, DYNASILAN F8815(EVONIK), APTES, WD-50(KCC), BS-290(WACKER), Z6689(DOW CORNING) 등을 들 수 있고, 유사한 특성을 갖는 타회사(동양실리콘, KCC, DOW CORNING, WACKER등)의 제품도 사용이 가능하다.
경화제에서 경도를 증가시키고, 경제성을 향상시키기 위해 사용하는 입자 크기가 20마이크로 이하인 체질안료는 25~35 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 체질안료로는, 플라이애쉬(fly ash) 슬래그, 실리카흄, 탄산칼슘, 황산바륨 등이 있으며, 본 발명에서는 오미아코리아의 탄산칼슘 OMYCARB-5를 사용하였다.
색깔을 나타내는 조색제는 10~20 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 조색제로는, NCP, (주)태솔에서 제조한 수성전용 조색제를 사용할 수 있고, 기타 다른 회사에서 제조한 수용성 조색제를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 (주)태솔의 수용성 녹색조색제인 TWA-4430을 사용하였다.
친수성 용제는 낮은 경화 온도에서도 유화조성물 경화 코팅이 깨어지지 않고 안정된 코팅을 형성할 수 있고, 동절기에는 동결 방지의 효과를 높이는 기능을 수행한다. 그 사용 함량은 1~6 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 계절에 따라 혹은, 함유되는 수지의 종류와 함량에 따라 가감하여야 한다.
친수성 용제의 사용 함량이 1 중량부 미만일 경우, 겨울철과 같이 온도가 낮을 때는 코팅 형성이 어려워 코팅이 부스러져서 정상적인 코팅을 얻기 어렵고, 친수성 용제의 사용 함량이 6 중량부 초과하여 사용할 때는 건조가 느리고 코팅의 화학적 물성이 나빠지게 되는 경향이 있다. 친수성 용제의 대표적인 예로는 디메틸아세트아미드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르 등의 폴리알킬렌글리콜디알킬에테르류; 에틸렌글리콜메틸에틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸에틸아세테이트 등의 폴리알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 1,2-디메톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 또는 에틸렌카보네이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용이 가능하다. 특히 N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드 등을 사용하는 것이 바람직하다.
경화제에서 이온수의 함량은 10~20 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 10 중량부 미만의 이온수를 사용하면 점도가 높고, 작업성에 영향을 줄 수 있으며, 20 중량부 초과로 이온수를 사용하면 주제와 혼합시 고형분이 낮아져 코팅 도포를 수회 반복해야 하는 문제점이 발생할 수 있다.
주제에서 이온수의 함량은 20~40 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 20 중량부 미만의 이온수를 사용하면 점도가 높고, 작업성에 영향을 줄 수 있으며, 40 중량부 초과로 이온수를 사용하면 경화제와 혼합시 하이솔리드 코팅으로써의 특징을 나타내기 힘든 코팅 두께를 형성하므로 코팅 도포를 수회 반복해야하는 단점이 발생할 수 있다.
주제의 주성분 중 활성수소 함유 수지는 변성 지방족 아민 수지 또는 수분산 폴리아민 수지 및 수분산 폴리아마이드 수지로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에서 활성수소 함유 수지는 경화제와 반응하여 부착성을 향상시키고, 내용제성 및 내화학적 성질을 증가시키는 데 큰 영향을 미친다. 주제에서의 활성수소 함유 수지, 예를 들어 변성 지방족 아민 수지 또는 수분산 폴리아민 수지 또는 수분산 폴리아마이드 수지는 아민 당량이 400~1000g/eq이고, 40~50 중량부 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량이 40 중량부 미만이면 옥시란링 함유 수지의 경화가 제대로 일어나지 않아 부착성, 내용제성 등이 떨어지는 경향이 있고, 50 중량부 초과이면 점도가 너무 높아 작업성이 매우 나빠지게 되거나 아민 브러슁이 발생하여 코팅 외관에 흰 앙금이 나타날 수 있다. 본 발명에선 폴리페론사의 PSA361, PSA362를 사용하였다.
주제와 경화제의 도막 형성을 가속시키기 위한 촉매는 분자량 50~1000의 지방족 또는 방향족 3급아민을 0.2~2 중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 지방족 또는 방향족 3급아민으로는 트리에틸아민, 디부틸메틸아민, 디부틸페녹시아민, 3차 폴리아민, 디에틸페녹시아민, 트리에탄올아민, 디프로필에틸아민 등이 있으며, 상품명으로는 AMP95, KH30, ALPHAMINEN41 등이 있으며, 본 발명에서는 KH30을 사용하였다. 상기 촉매의 함량이 0.2 미만이면 촉매의 효과가 거의 나타나지 않아 도막의 경화가 느려서 내수성 및 경도가 떨어지게 되는 단점이 있으며, 상기 촉매의 함량이 2 초과이면 황변현상이 빨리 일어나고 광택이 떨어지는 단점이 있다.
주제에서 사용하는 용제는 VOC 규제에 저촉되지 않는 친환경 용제 코팅의 유동성 및 평활성, 그리고 코팅의 하이솔리드화를 가능하게 하고, 안료와의 친화성을 발휘하여 색분리 현상을 방지하는 역할을 수행한다. 주제에서 사용하는 용제는 10~30 중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 10 중량부 미만으로 사용하는 경우, 코팅의 유동성이 떨어져 도막의 평활성이 매우 나빠지고, 내수성이 나빠지고, 점도가 높아지는 단점이 있으며, 30 중량부 초과하여 사용하는 경우 하이솔리드 코팅으로써의 기능을 상실하게 되어 도막 두께가 두껍게 형성되지 않아 고성능 코팅제로의 기능을 상실하게 된다. 본 발명에서는 상기 용제로 디메틸카보네이트, 파라클로로벤조트리플루오라이드, t-부틸아세테이트 중 최소 1종류 이상을 혼합하여 사용하였다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
제조예 1 내지 8 - 경화제의 제조
제조예 1~8 (하기 표 1의 B1~B8)에서는 하기 표 1에 나타난 바와 같이 경화제에서의 옥시란링 함유 수지 및 친수성 유기관능기 실란의 조성을 변화시켜 균일하게 교반하여 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00001
제조예 9 내지 19 - 주제의 제조
제조제 9~19 (하기 표 1의 A1~A11)에서는 하기 표 2에 나타난 조성으로 주제를 제조하였다.
[표 2]
Figure pat00002
실시예 1 내지 24: 코팅 조성물의 제조
상기 제조예에서 얻어진 경화제와 주제를 하기 표 3 및 표 4의 배합 비율에 따라 각각 중복되지 않게 혼합하여 실시예 1 내지 24의 코팅 조성물을 얻었다. 이 코팅 조성물을 기본적으로 유리판에 WET 상태에서 200μm로 도포하여 시편으로 제조하였고, 기본 시편 이외의 시편이 필요한 것은 테스트 방법에 따라 시편을 제조하였다. 48시간 동안 25℃의 조건으로 건조시킨 도막의 기본 물성 및 부착성, 내용제성, 내수성, 지촉건조성 등을 시험하였다. 실시예 1~24 및 비교예 1~24에서는 각각의 조성물의 상한치와 하한치의 범위 내에서 제조된 경화제와 주제를 옥시란링:활성수소 당량비를 표 3 내지 표 6에 나타난 바와 같이 혼합하여 물성의 변화를 비교 시험하였다.
* 물성측정방법
<부착성 시험 방법>
코팅의 도포 후 24시간(20℃) 경과 후, 코팅재를 도포하여 경화된 (통풍이 잘되는 곳에서 20℃*7일 양생)바닥, 바닥재의 시공시스템 구조체 테스트 시편 시험체를 만들었다.
접착 시험은, 폭 25mm의 직사각형으로 잘라내어서 3회 시험한 평균값에 의한 90° 박리 접착력(단위: N/25mm)으로 접착성을 평가하였다. 이때 부착력이 우수하여 콘크리트 기재의 재료 파괴가 나타나면 "양호", 피복 수지층의 재료 파괴가 나타나면 "불량", 코팅층의 재료 파괴가 나타나면 "불량" 으로 판단한다.
*기재층 시편은 콘크리트 블럭 390mm*180mm*150mm을 사용하였다.
<건조성 시험 방법>
KSM 5000-2511에 따라 측정.
젖은 코팅의 두께가 0.038 mm가 되도록 어플리케이터를 사용하여 유리판에 칠한 다음 온도 25℃에서 습도 50 중량부 분위기 하에서 통풍이 잘 되는 곳에서 건조시킨다. 코팅의 시험은 시험편 끝부분으로부터 1 ㎝ 이상 떨어진 지점에서 실시하여 손가락 끝을 코팅에 가볍게 접촉하였을 때 손가락에 코팅 조성물이 묻어나지 않으면 지촉 건조가 이루어진 것으로 판단한다.
<내용제성 시험 방법>
유리판에 건조 코팅두께 50 마이크로미터 기준으로 상기 시험체를 크실렌에 침적한 후 헝겊으로 문질러 코팅 박리가 일어나는 시점에서 문지른 횟수를 산출한다. 문질러서 횟수가 많은 것이 상대적으로 내용제성이 우수한 것이며, 50회 이상이면 수성은 물론, 유성 옥시란링함유, 우레탄 혹은 옥시란링 함유 바닥재나 바닥재의 코팅으로서 동시에 적용이 가능하다.
<혼합점도 측정방법>
ASTM D-4212를 기준으로 측정함
<연필 경도>
경도측정용 표준연필로 KS M ISO 15184:2002에 준해 측정한다.
<내수성 시험방법>
내수성 시험은 수돗물에 30일 동안 침적시킨 후 도막부착여부와 기포가 발생하는지를 비교 실험하였다.
[표 3]
Figure pat00003
[표 4]
Figure pat00004
[표 5]
Figure pat00005
[표 6]
Figure pat00006
상기 실험 결과에서처럼 본 발명에 따른 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물로 시험한 시편은 실시예에서와 같은 배합 비율에서는 건조성, 부착성, 내용제성, 내수성, 경도 등이 모두 뛰어난 물성을 나타내었으며, 유성 코팅과 비교해도 유사하거나 동등 이상의 물성을 나타내고 있다. 그리고 조성물의 규격을 벗어나거나, 당량 비율이 규격을 벗어난 비교예 1 내지 24의 경우, 모두 제반 물성에서 규격에 미달하거나, 모자라는 물성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 활성수소 함유 수지; 이온수; 촉매 및 용제를 포함하는 주제; 및
    옥시란링 함유 수지; 이온수; 체질안료; 친수성 유기관능기 실란; 조색제 및 친수성 용제를 포함하는 경화제;
    를 포함하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주제는 활성수소 함유 수지 40~50 중량부; 이온수 20~40 중량부; 촉매 0.2~2 중량부 및 용제 10~30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제는 옥시란링 함유 수지 30~45 중량부; 이온수 10~20 중량부; 체질안료 25~35 중량부; 친수성 유기관능기 실란 0.5~1.5 중량부; 조색제 10~20 중량부 및 친수성 용제 1~6 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성수소 함유 수지는 변성 지방족 아민 수지, 폴리아민 수지 및 폴리아마이드 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 활성수소 함유 수지는 아민 당향이 400~1000 g/eq인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매는 분자량이 50~1000 이며, 지방족 또는 방향족 3급아민인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주제의 용제는 디메틸카보네이트, 파라클로로벤조트리플루오라이드 및 t-부틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 옥시란링 함유 수지는 디페닐올프로판 A형 옥시란링 함유 수지, 디페닐올프로판 F형 옥시란링 함유 수지, 브롬화 디페닐올프로판 A형 옥시란링 함유 수지 및 분자내 2 개 이상의 옥시란링 함유기를 갖는 옥시란링 함유 수지로 이루어지는 군으로부터 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물이고, 옥시란링 함유 당량은 340~900 g/eq인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 체질안료는 플라이애쉬 슬래그, 실리카흄, 탄산칼슘 및 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 유기관능기 실란은 플루오르트리메톡시실란, 메틸트리아세톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 플루오르프로필트리에톡시실란, 아미노프로필메틸디메톡시실란, β(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-머켑토프로필트리메톡시실란, β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 글리시독시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 용제는 디메틸아세트아미드, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 및 디프로필렌글리콜디메틸에테르를 포함하는 폴리알킬렌글리콜디알킬에테르류; 에틸렌글리콜메틸에틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트 및 디에틸렌글리콜메틸에틸아세테이트를 포함하는 폴리알킬렌글리콜모노알킬에테르아세테이트류; 1,2-디메톡시에탄, 테트라하이드로푸란 및 디옥산을 포함하는 에테르류; N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 및 에틸렌카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제와 주제의 혼합시 당량비율은 옥시란링 함유 당량수:활성수소아민 당량수=1:0.7~1:1.1인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제와 주제의 혼합액의 점도는 25 ℃에서 100~1500 cps인 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 경화제와 주제의 혼합액에는 분산제, 소포제, 안정제, 레벨링제, 가스 흡수제, 습기 흡수제, 점착부여제, 촉매, 습윤제, 증점제, 리올로지 컨트롤제, 방부제, 동결 방지제, 바이러스 방지제, pH 조정제, 방청제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 및 유화제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 수용성 하이브리드 고성능 코팅 조성물.
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