KR20150102352A - 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법 - Google Patents

속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법 Download PDF

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KR20150102352A
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Abstract

본 발명은 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물은 아크릴 에멀젼, 물, 안료 페이스트, 아크릴 가소제, 에칠렌 글리콜, 증점제, pH 조절제와 분사제 가스로 구성되며, 유기 용제의 함량이 최소화되어 있어 휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)로 인한 대기오염의 우려나 작업 환경 분위기 오염에 의한 인체 독성 내지 유해성이 효과적으로 저감되어 있음과 아울러, 화재 및 폭발 위험성이 없고, 상대적으로 두터운 습도막 및 건도막 두께를 지녀 우수한 도장 작업성을 보유하며, 우수한 내구성 및 부착력과 내크랙성 및 내마모성과, 우수한 안료 로딩성(loading property)을 보유하며, 감소된 응집성으로 인하여 노즐 폐색 우려가 없으며, 우수한 박리 저항성을 가짐과 더불어, 상대적으로 우수한 저온 도포능 및 속건성을 가지며, 특히 메탄올 프리(methanol-free) 또는 고비점 용제 프리(high boiling point solvent-free) 도료의 제형화가 가능하다.

Description

속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물 및 그 제조방법{Fast Dry Type Water-Based Aerosol Spray Composition and Preparing Method Thereof}
본 발명은 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 본 발명은 아크릴 에멀젼, 물, 안료 페이스트, 아크릴 가소제, 에칠렌 글리콜, 증점제, pH 조절제와 분사제 가스로 구성되며, 유기 용제의 함량이 최소화되어 있으므로 휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)로 인한 대기오염의 우려나 작업 환경 분위기 오염에 의한 인체 독성 내지 유해성이 효과적으로 저감되어 있음과 아울러, 화재 및 폭발 위험성이 없고, 상대적으로 두터운 습도막 및 건도막 두께를 지녀 우수한 도장 작업성을 보유하며, 우수한 내구성 및 부착력과 내크랙성 및 내마모성과, 우수한 안료 로딩성(loading property)을 보유하며, 감소된 응집성으로 인하여 노즐 폐색 우려가 없으며, 우수한 박리 저항성을 가짐과 더불어, 상대적으로 우수한 저온 도포능 및 속건성을 가지며, 특히 메탄올 프리(methanol-free) 또는 고비점 용제 프리(high boiling point solvent-free) 도료의 제형화가 가능한 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 래커(lacquer)란 용제의 휘발에 의해 신속히 도막을 형성하는 도료를 총칭하며, 래커는 도막 형성 주성분이 매우 높은 고분자량을 보유하여 도료액이 도막으로 이행됨에 있어 분자량의 변화 없이 용제의 휘발에 의해 연속 도막을 형성하는 용액형 또는 물리적 도료이다.
다양한 종류의 래커가 존재하나, 실용적으로 가장 널리 사용되는 것은 셀룰로오스 유도체를 기재(基材)로 하고, 여기에 수지, 가소제, 안료, 용제 등을 첨가한 휘발성 건조형 도료인 셀룰로오스계 래커이며, 통상적으로 셀룰로오스계 래커는 셀룰로오스 유도체로서 질소 함유량 11.7~12.2%의 에스테르 가용성 니트로셀룰로오스를 주성분으로 하고, 여기에 천연수지 또는 단유성의 비건성유 알키드 수지와, 프탈산 에스테르계, 인산 에스테르계, 에폭시계, 또는 폴리에스테르계 가소제와, 안료 및 시너(thinner)가 첨가된 것을 지칭한다.
상기한 니트로셀룰로오스계 래커는 건조속도가 빠르고 경도, 내유성, 내구성이 우수하며 마감 상태가 고급스럽다는 장점이 있어 고급 주택용 내부 도료 또는 목재나 철재 고급 가구류에 대한 도료로서 널리 사용되어 왔으나, 습도막 두께가 약 100㎛, 건도막 두께가 15~35㎛ 정도로 도막의 두께가 얇아 7~8회 정도의 도장 작업을 반복하여야 하므로 도장 작업이 번거롭고, 강한 냄새를 지니는 휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)에 의한 대기오염 및 작업 환경 분위기의 악화를 초래하며, 휘발성 및 폭발성이 강한 시너의 사용으로 인한 인체 유해성 및 화재 위험성이 크다는 문제점이 있다.
따라서 근래 들어서는 1회 도장에 니트로셀룰로오스계 래커 보다 약 3배 정도의 도막 두께를 얻을 수 있는 고광택성의 2액형 폴리우레탄 수지 래커가 널리 사용되고 있으며, 상기한 고광택성의 2액형 폴리우레탄 수지 래커 도막은 부착성, 내약품성, 내마모성, 내구성 및 내후성 등 거의 모든 부분에서 전술한 니트로셀룰로오스계 래커 도막보다 우수한 특성을 지니므로 니트로셀룰로오스계 래커를 급속히 대체하고 있다.
그러나 상기한 고광택성의 2액형 폴리우레탄 수지 래커는 -NCO기를 다수 가지는 이소시아네이트 화합물과 -OH기를 다수 가지는 폴리에스테르 프리폴리머를 도장 직전에 혼합하여 가교시킴으로써 우레탄 결합을 만드는 속건성의 2액형 도료이므로 에어로졸 스프레이 조성물로 만들기 곤란하며, -NCO기는 습기에 민감한 영향을 받으므로 수분 제거가 필수적이며 도장 시에도 수분에 충분히 주의하여야 한다는 문제점이 있음은 물론, 본질적으로 유성이므로 강한 냄새를 지니는 휘발성 유기 화합물에 의한 대기오염 및 작업 환경 분위기의 악화를 초래하며, 특수한 장비를 이용한 무용제 도장을 적용하지 않는 한 휘발성 및 폭발성이 강한 시너의 사용은 불가피하므로 이로 인한 화재의 위험성이 크다는 문제점이 있다.
한편, 유성 아크릴 래커는 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 초산비닐 등의 공중합물, 즉 열가소성 수지를 도막의 주요소로 하며 용제의 휘발에 의해 광택이 있는 도막을 형성하며, 내후성, 내약품성 및 부착성이 우수하여 철도차량, 대형 자동차의 외장 및 금속제품의 고급 마감재용으로 사용되고 있다.
상기한 바와 같은 유성 래커의 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 수성 아크릴 에멀젼 도료가 제안되어 있으며, 계단이나 발코니 등과 같은 콘크리트나 시멘트, 모르타르, 석고보드, 목재 등과 같은 건축물의 내외부 재료에 대한 도료로서 널리 사용되고 있으며, 용제로서 물을 주로 사용하므로 냄새가 적고 잘 튀지 않아 도장 작업이 용이하며 도막 부착력이 양호하고 수성이므로 화재의 위험성이 없다는 장점이 있어 붓이나 롤러 등을 이용한 다이(DIY: Do-It-Yourself) 도료로써 널리 사용되고 있다.
한편, 속건성 에어로졸 스프레이 도료는 금속 캔 내에 도료와 분사제를 혼합 충전하고 사용 시 노즐을 통하여 도료를 안개상 입자 형태로 분사하는 도료로써, 에어로졸에 사용되는 분사제 가스는 비등점 이하의 온도(실온 보다 약간 낮은 온도)에서 가압 액체 증기의 형태로 캔에 저장되며 노즐을 통해 분사되는 순간 기화되어 기체로 변화되므로 도료도 이에 수반하여 스프레이 형태로 분사된다.
상기한 분사제 가스로서는 과거에는 클로로플루오로카본(CFC)이 널리 사용되어 왔으나, 몬트리올 협약에 의해 오존층 파괴를 유발하는 분사제 가스의 사용은 제한되고 있으므로 오늘날에는 액체 프로판 가스(LPG)가 널리 사용되고 있으며, 특히 근래 들어서는 에어로졸 분사제로서 디메틸에테르(DME)의 사용이 증가하고 있으며 DME는 LPG에 비하여 LEL(lower explosive limit)이 60% 높아 폭발 위험성이 현저히 낮고, 극성 및 무극성 용매 모두에 높은 용해도를 가지며, 독성 및 금속 부식성이 낮고, 공기 중에서 신속히 분해된다는 장점을 가진다.
종래 속건성 에어로졸 스프레이 도료로서는 니트로셀룰로오스계 유성 도료가 널리 사용되어 왔으며, 이러한 전형적인 니트로셀룰로오스계 유성 도료는 에스테르 가용성 니트로셀룰로오스 10~15중량%, 톨루엔 30~40중량%, 부틸 아세테이트 30~40중량%, MIBK(메틸 이소부틸 케톤) 2~3중량%, 3-메톡시 부틸 아세테이트 2~3중량%, 부틸 셀로솔브 2~3중량%, 단유성 알키드 수지 4~6중량%, 가소제로서의 DBP(디부틸 프탈레이트) 0.5~2중량%, 안료 3~6중량%, 분산제 0.1~0.5중량%, 침강 방지제 0.1~0.5중량% 및, 소포제 0.1~0.5중량%로 구성된다.
그러나 상기한 니트로셀룰로오스계 유성 도료는 니트로 셀룰로오스 및 단유성 알키드 수지의 용해를 위하여 다량의 휘발성 유기 화합물로 된 용제를 사용하여야만 하므로, 도장 과정에서 용제를 구성하는 다량의 휘발성 유기 화합물(VOCs)이 공기 중으로 방산되어 작업 환경 분위기의 심각한 오염으로 인한 인체 독성 유발 과 대기오염을 초래하게 된다는 문제점이 있었다.
따라서 상기한 바와 같은 유성 에어로졸 스프레이 도료에 다량 포함되는 VOCs로 인한 문제점을 회피하거나 효과적으로 완화시키기기 위한 속건성 수성 에어로졸 스프레이 도료의 개발 필요성이 당업계에 대두되어 왔으나, 전술한 바와 같은 수성 아크릴 에멀젼 도료를 이용한 수성 에어로졸 스프레이는 분사제 가스를 충진하면 빙점 이하의 저온화로 인해 수상이 동결되어 분사가 불가능하게 되거나 또는 상분리가 일어날 우려가 있음은 물론, 스프레이 입자가 커서 노즐 폐색의 우려가 커진다는 문제점이 있어 실용화에 어려움이 있었다.
등록특허 제0888704호(2009.03.06. 등록) 공개특허 제10-2009-0128748호(2009.12.16. 공개) 공개특허 제10-2011-0119997호(2011.11.03. 공개)
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 시너(thinner)로서의 유기 용제의 다량 사용에 따른 휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)의 최소화로 인한 대기오염 및 작업 환경 분위기의 개선에 의하여 인체 독성 내지 유해성이 저감되어 있음과 아울러, 화재 및 폭발 위험성이 없는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 상대적으로 두터운 습도막 및 건도막 두께를 지녀 우수한 도장 작업성을 지니는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 우수한 내구성 및 부착력과 내크랙성 및 내마모성을 지니며, 우수한 안료 로딩성(loading property)을 보유하는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 네 번째 목적은 감소된 응집성으로 인하여 노즐 폐색 우려가 없으며, 우수한 초기 수분 저항성 및 습식 박리 저항성을 가지는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다섯 번째 목적은 상대적으로 우수한 저온 도포능 및 속건성을 가지는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 여섯 번째 목적은 메탄올 프리(methanol-free) 또는 고비점 용제 프리(high boiling point solvent-free)가 가능한 VOCs 저함량의 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일곱 번째 목적은 전술한 제반 목적에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 효과적인 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 첫 번째 내지 여섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態: aspect)에 따르면, 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 28~46중량%, 안료 페이스트 10~25중량%, 아크릴 가소제 0.2~4중량%, 에칠렌 글리콜 0.2~4중량%, 증점제 0.2~5중량%, pH 조절제로서의 암모니아수 0.2~3.0중량%로 구성되며 점도가 100~200 cp이고, 분사제 가스를 포함하며, 스프레이 도장 후 지촉(指觸) 건조시간(tacking time)이 15~30분인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물이 제공된다.
여기서, 상기한 아크릴 에멀젼은 속건성 저온 경화형 스티렌-아크릴 에멀젼인 것이 바람직하다.
또한 상기한 아크릴 에멀젼은 총 고형분 함량 48~52중량%, 특정하게는 50.5중량%이고, 평균 입자 크기 0.1~0.3㎛, 특정하게는 0.2㎛이며, 점도(cP)가 최대 300 cp 이다.
상기한 아크릴 가소제는 에스테르 알코올 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노(2-메틸프로파노에이트)인 것이 바람직할 수 있다.
또한 상기한 증점제는 수성 우레탄계 회합형 증점제인 것이 바람직할 수 있다.
상기한 안료 페이스트가 TiO2 페이스트일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물은 소포제를 0.1~0.5중량% 더욱 포함할 수 있으며, 상기한 소포제는 비실리콘계의 수계 탄화수소 오일인 것이 바람직할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물은 방부제를 0.1~0.8중량% 더욱 포함할 수 있으며, 특정하게는 상기한 방부제가 1,2??벤즈이소티아졸린-3-온일 수 있다.
또한 경우에 따라서는 지촉 건조시간(tacking time) 단축 및 충전 가스에 의한 빙점 저하를 위하여 상기한 물의 함량 28~46중량% 중 0~10중량%, 바람직하게는 0~5중량%를 메탄올 또는 고비점 용제로 치환 할 수도 있다.
상기한 고비점 용제로서는 비등점이 최소 150℃의 글리시딜 에테르, 글리콜 에테르, 알파-테르피네올, 디메틸 에테르 부틸 카비톨 아세테이트, 에틸 세로솔브,부틸 셀로솔브, 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
또한 분사제 가스는 LPG, EMG(dimethyl ether), 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명의 일곱 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, (A) 도료 조성물 전 중량 기준으로, 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 2~8중량%, 안료 페이스트 10~25중량%, 아크릴 가소제 0.2~4중량%, 에칠렌 글리콜 0.2~4중량%, 증점제 0.2~5중량%, pH 조절제로서의 암모니아수 0.2~2.5중량%로 구성되며 점도가 100~300 cp인 도료 조성물 제조 단계와; (B) 상기한 도료 조성물에 물 22~44중량%와 암모니아수 0.2~2.5중량%를 가하여 점도를 100~200 cp로 희석하여 희석 도료 조성물을 제조하는 단계와; (C) 상기한 희석 도료 조성물을 캔에 주입하고 충전 가스를 상기한 희석 도료 100중량부에 대하여 110~150중량부를 충전하는 충전 단계로 구성되는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기한 아크릴 에멀젼은 속건성 저온 경화형 스티렌-아크릴 에멀젼이고, 상기한 아크릴 가소제는 에스테르 알코올 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노(2-메틸프로파노에이트)인 것이 바람직할 수 있다.
또한 상기한 증점제는 수성 우레탄계 회합형 증점제인 것이 바람직할 수 있다.
또한 경우에 따라서는 지촉 건조시간(tacking time) 단축 및 충전 가스에 의한 빙점 저하에 따른 동결 방지를 위하여 상기한 단계 (B)에서 메탄올 또는 고비점 용제 0~10중량%, 바람직하게는 0~5중량%를 물의 함량 중 일부를 대체하여 더욱 포함시킬 수도 있다.
또한 분사제 가스는 LPG, EMG(dimethyl ether), 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물 및 그 제조방법에 따르면, 시너(thinner)로서의 유기 용제의 다량 사용에 따른 휘발성 유기 화합물(VOCs: volatile organic compounds)의 최소화로 인한 대기오염 및 작업 환경 분위기의 개선에 의하여 인체 독성 내지 유해성이 저감되어 있음과 아울러, 화재 및 폭발 위험성이 없고, 상대적으로 두터운 습도막 및 건도막 두께를 지녀 우수한 도장 작업성을 보유하며, 우수한 내구성 및 부착력과 내크랙성 및 내마모성을 지니고, 우수한 안료 로딩성(loading property)을 보유하며, 감소된 응집성으로 인하여 노즐 폐색 우려가 없으며, 우수한 초기 수분 저항성 및 습식 박리 저항성을 가짐과 아울러, 상대적으로 우수한 저온 도포능 및 속건성을 가지며, 특히 메탄올 프리(methanol-free) 또는 고비점 용제 프리(high boiling point solvent-free) 도료로의 제형화가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 용기 내 상태를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 스프레이 도장 사진이다.
이하, 본 발명에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물은, 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 28~46중량%, 안료 페이스트 10~25중량%, 아크릴 가소제 0.2~4중량%, 에칠렌 글리콜 0.2~4중량%, 증점제 0.2~5중량%, pH 조절제로서의 암모니아수 0.2~3.0중량%로 구성된다.
상기한 수성 에어로졸 스프레이 조성물은 점도가 100~200cp의 범위이고, 분사제 가스를 포함하며, 스프레이 도장 후 지촉 건조시간(tacking time)이 15~30분의 범위인 속건성이다.
상기한 아크릴 에멀젼은 속건성 저온 경화형 스티렌-아크릴 에멀젼인 것이 바람직할 수 있으며, 구체적으로는 상기한 아크릴 에멀젼이 총 고형분 함량 48~52중량%, 특정하게는 50.5중량%이고, 평균 입자 크기 0.1~0.3㎛, 특정하게는 0.2㎛이며, 브룩필드 점도(cP)가 최대 300cp이고, 최소 도막 형성 온도가 약18℃이며, 습도막 두께가 약 380㎛ 정도이고, 유리전이온도가 19/24℃, 보관온도 4~40℃인 것이 호적(好適)하게 사용될 수 있으며, 특정하게는 미국 ARKEMA사(社)의 상품명 ENCOR DT 250을 상업적으로 구입하여 사용할 수 있다.
또한 아크릴 에멀젼은 한국 대광고분자의 SR-720, 대길고분자의 TR-8443, 합동고분자의 AR-2054K 등도 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기한 아크릴 에멀젼은 도료 조성물 전 중량 기준으로 20~40중량%의 범위로 사용되며, 20중량% 미만인 경우에는 지촉 건조시간이 연장되고 도막 두께가 저하될 우려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 40중량%를 초과하는 경우에는 점도 상승으로 인한 에어로졸 스프레이 도장성이 저하될 우려가 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
한편, 물은 도료 조성물 전 중량 기준으로 28~46중량%의 범위로 포함되며, 28중량% 미만인 경우에는 지촉 건조시간은 단축되나 에어로졸 스프레이 도장 시 다른 유기 용제의 함량 증가에 따른 휘발성 유기 화합물의 방산으로 인한 도장 작업 환경 분위기의 악화와 화재 위험성 증대 및 인체 유독성 위험 증가를 초래하게 될 우려가 상대적으로 높아지므로 바람직하지 못하며, 역으로 46중량%를 초과하는 경우에는 양호한 작업 환경 분위기의 조성 및 화재 위험성이 없다는 장점은 있으나 지촉 건조시간이 30분 이상으로 길어지고 분사제 가스 충전 시 도료 조성물의 빙결에 따른 스프레이 곤란이나 상분리가 발생할 우려가 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
본 발명에 있어 안료 페이스트는 도료 조성물 전 중량 기준으로 10~25중량%의 범위로 포함되며, 예컨대, 이산화티탄(TiO2), 산화크롬, 산화철, 철흑, 코발트 블루와 같은 산화물, 알루미늄 화이트나 산화철, 산화황과 같은 수산화물, 황화 아연, 카드뮴 옐로우, 카드뮴 레드, 리소폰(Lithopone)과 같은 황화물, 크롬 옐로우, 몰리브데이트 오렌지, 징크 크로메이트, 스트론튬 크로메이트와 같은 크롬산염, 화이트 카본이나 클레이, 탈크, 울트라마린 블루와 같은 규산염, 침강성 황산 바륨이나 베어라이트분과 같은 황산염, 탄산칼슘이나 화이트 납과 같은 탄산염, 그 외 페로시안화물, 인산염, 카본블랙 등과 같은 무기 안료와; 아조계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 레이크 안료, 축합 다환 안료, 아조 안료, 아닐린 블랙 안료, 알칼리 블루 안료, 니트로소 안료, 알리자린 안료, 아조 메틴 안료 등과 같은 유기 안료를 적절히 사용할 수 있으며, 이에 관한 사항은 색상 및 피도장재의 종류, 피도물의 미장 효과, 피도물의 주위 환경, 도장 목적, 의도하는 피도물의 은폐 정도, 도막 물성 조절 등에 따라 적절히 선택 가능한 사항으로서 당업계 공지이므로 이에 대한 부연은 생략하기로 한다.
본 발명에 있어서, 아크릴 가소제는 전 조성물 중량 기준으로 0.2~4중량%의 범위로 사용되며, 에스테르 알코올이 사용되고, 바람직하게는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노(2-메틸프로파노에이트)를 사용할 수 있다.
상기한 가소제의 함량이 0.2중량% 미만인 경우에는 도막의 부착성과 표면 상태에 부정적인 영향을 초래할 수 있어 바람직하지 못하며, 역으로 4중량%를 초과하면 작업 환경 분위기에 좋지 못한 영향을 줄 수 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 있어서는 전 조성물 중량 기준으로 에칠렌 글리콜이 0.2~4중량%의 범위로 첨가되며, 에칠렌 글리콜은 에어로졸 스프레이 도료 조성물을 분사제와 함께 장입시 동결 방지를 위한 부동제로서 기능함과 동시에 용제로서 작용한다.
에칠렌 글리콜의 함량이 0.2중량% 미만인 경우에는 에어로졸 스프레이 도료 조성물을 분사제 가스와 함께 캔 충전 시 내용물의 동결에 의한 분사 불량이나 상분리 우려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 4중량%를 초과하면 작업 환경 분위기에 좋지 못한 영향을 줄 수 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
한편, 증점제로서는 레벨링성과 칙소성(thixotropic property) 선택의 폭이 넓고 내수성이 우수하며 pH와 무관하고 다른 종류의 증점제와의 병행 사용성이 우수한 수성 우레탄계 회합형 증점제를 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에 있어서는 전 조성물 중량 기준으로 0.2~5중량%의 범위로 사용된다.
또한 pH 조절제로서의 암모니아수는 0.2~3.0중량%의 범위 내에서 적절히 사용된다.
또한 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물은 소포제를 0.1~0.5중량% 더욱 포함할 수 있으며, 상기한 소포제로서는 비실리콘계의 수계 탄화수소 오일인 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물은 방부제를 0.1~0.8중량% 더욱 포함할 수 있으며, 특정하게는 상기한 방부제는 1,2??벤즈이소티아졸린-3-온일 수 있다.
경우에 따라서는 지촉(指觸) 건조 시간(tacking time) 단축 및 충전 가스에 의한 빙점 저하를 위하여 상기한 물의 함량 28~46중량% 중 0~10중량%, 바람직하게는 0~5중량%를 메탄올 및/또는 고비점 용제로 치환 할 수도 있다.
상기한 메탄올 또는 고비점 용제의 첨가량이 10중량%를 초과하는 경우에는 지촉 건조시간의 단축은 가능하나 휘발성 유기 화합물의 증가로 인한 작업 환경 분위기의 상대적 저하가 일어날 우려가 커지므로 바람직하지 못하다.
상기한 고비점 용제로서는 비등점이 최소 150℃의 글리시딜 에테르, 글리콜 에테르, 알파-테르피네올, 디메틸 에테르 부틸 카비톨 아세테이트, 에틸 세로솔브,부틸 셀로솔브, 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
또한 분사제 가스는 LPG, EMG(dimethyl ether), 또는 이들의 혼합물이다.
이어서, 본 발명에 따른 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 제조방법은 하기의 단계로 구성된다.
(A) 도료 조성물 제조 단계:
도료 조성물 전 중량 기준으로, 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 2~8중량%, 안료 페이스트 10~25중량%, 아크릴 가소제 0.2~4중량%, 에칠렌 글리콜 0.2~4중량%, 증점제 0.2~5중량%, pH 조절제로서의 암모니아수 0.2~2.5중량%를 균질하게 혼합하여 점도 100~300cp의 도료 조성물을 제조한다.
(B) 희석 단계:
상기한 도료 조성물에 물 22~44중량%와 암모니아수 0.2~2.5중량%를 가하여 점도를 100~200cp로 희석한다.
(C) 충전 단계:
상기한 희석된 도료 조성물을 캔에 주입하고 LPG 또는 DME 또는 이들의 혼합 가스를 상기한 희석 도료 조성물 100중량부에 대하여 110~150중량부를 충전한다.
또한 경우에 따라서는 지촉 건조시간(tacking time) 단축 및 충전 가스에 의한 빙점 저하에 따른 동결 방지를 위하여 상기한 단계 (B)에서 메탄올 또는 고비점 용제 0~10중량%, 바람직하게는 0~5중량%를 물의 함량 중 일부를 대체하여 더욱 포함시킬 수도 있다.
또한 분사제 가스는 LPG, EMG(dimethyl ether), 또는 이들의 혼합물일 수 있음은 전술한 바와 같다.
이하 실시예 및 시험예와 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하나 이는 본 발명을 예증(例證)하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1-3: 아크릴 에멀젼 도료 조성물의 제조
하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 성분 및 조성비(중량%)로 아크릴 에멀젼 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
아크릴 에멀전 35
(ARKEMA
ENCOR DT 250)		 35
(대광고분자 SR-720)		 35
(대길고분자
TR-8443)		 35
(합동고분자 AR-2054K)
안료 14 14 14 14
물 8 8 8 8
우레탄 증점제 0.4 0.4 0.4 0.4
에칠렌 글리콜 1 1 1 1
소포제 0.2 0.2 0.2 0.2
아크릴 가소제 1 1 1 1
방부제 0.2 0.2 0.2 0.2
암모니아수 0.2 0.2 0.2 0.2
합계 60 60 60 60
시험예 5-8:
상기한 실시예 1 및 비교예 1-3에서 제조한 아크릴 에멀젼 도료 조성물에 대한 기본 성능을 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타낸다.
시험예 1 시험예 2 시험예 3 시험예 4
아크릴 에멀젼 도료 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
용기내 상태 양호 양호 양호 양호
지촉 건조시간 12분 30분 30분 30분
KU 77 80 70 70
내수성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내알카리성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
결론 지촉 건조성
양호		 지촉 건조성
불량		 지촉 건조성
불량		 지촉 건조성
불량
실시예 5-8 및 비교예 1-3: 에어로졸 스프레이용 수성 아크릴 에멀젼 희석 도료 조성물의 제조
상기한 실시예 1의 양호한 지촉 건조성을 나타내는 아크릴 에멀젼 도료 조성물을 선택하고, 에어로졸 스프레이 가능한 정도로 점도를 낮추기 위하여 희석제로서 물, 메탄올, 에틸셀로솔브, 부틸카비톨, pH 조절제로서의 암모니아수를 첨가하여 점도를 100~200cps로 희석하여 캔에 장입한 다음, 분사제 가스로서 LPG를 충전하고, 스프레이 도장한 후 지촉 건조시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 표 3에 나타낸다.
단위는 중량%이다.
소형압축
용기(캔) 주입		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예
2		 비교예 3
실시예 1의 아크릴 에멀젼 60 60 60 60 60 60 60
물 39.8 34.8 31.8 33.8 20 0 10
메탄올 0 5 3 19.8 29.8 19.8
에틸셀로솔브 0 0 5 3 0 10 0
부틸카비톨 0 0 0 3 0 0 10
암모니아수 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
합계 100 100 100 100 100 100 100
충전가스 LPG LPG LPG LPG LPG LPG LPG
충전 가스량 120g 120g 120g 120g 120g 120g 120g
불점착건조성 30분 20분 10분 15분 20분 10분 15분
VOCs 냄새 별로 없음 약함 약함 약함 강함 매우 강함 매우
강함
상기한 표 3의 결과로부터, 희석제로서 메탄올이나 고비점 용제인 에틸셀로솔브 또는 부틸카비톨을 첨가할 경우 그 첨가량의 증가에 따라 지촉 건조시간을 단축시키는 효과는 있으나, 강한 VOCs 냄새를 방산하게 되어 도장 작업 환경 분위기의 악화를 초래하는 것으로 확인되었다.
이상, 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니며, 당업자에 있어서는 본 발명의 요지 및 범위를 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이며 이 또한 본 발명의 영역 내이다.

Claims (15)

  1. 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 28~46중량%, 안료 페이스트 10~25중량%, 아크릴 가소제 0.2~4중량%, 에칠렌 글리콜 0.2~4중량%, 증점제 0.2~5중량%, pH 조절제로서의 암모니아수 0.2~3.0중량%로 구성되며 점도가 100~200 cp이고, 분사제 가스를 포함하며, 스프레이 도장 후 지촉 건조시간(tacking time)이 15~30분인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 아크릴 에멀젼이 속건성 저온 경화형 스티렌-아크릴 에멀젼인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기한 아크릴 에멀젼이 총 고형분 함량 48~52중량%이고, 평균 입자 크기 0.1~0.3㎛, 점도(cP)가 최대 300 cp인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 아크릴 가소제가 에스테르 알코올인 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노(2-메틸프로파노에이트)인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 증점제가 수성 우레탄계 회합형 증점제인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 안료 페이스트가 TiO2 페이스트인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기한 조성물이 소포제를 0.1~0.5중량% 더욱 포함하는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기한 조성물이 방부제를 0.1~0.8중량% 더욱 포함하는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기한 조성물이 지촉 건조시간 단축 및 충전 가스에 의한 빙점 저하를 위하여 상기한 물의 함량 28~46중량% 중 전 조성물 중량 기준으로 0~10중량%가 메탄올 또는 고비점 용제로 치환되어 있는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기한 고비점 용제가 비등점 최소 150℃의 글리시딜 에테르, 글리콜 에테르, 알파-테르피네올, 디메틸 에테르 부틸 카비톨 아세테이트, 에틸 세로솔브,부틸 셀로솔브, 또는 이들의 임의의 혼합물인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기한 분사제 가스가 LPG, EMG(dimethyl ether), 또는 이들의 혼합물인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물.
  12. 하기의 단계로 구성되는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법:
    (A) 도료 조성물 전 중량 기준으로, 아크릴 에멀젼 20~40중량%, 물 2~8중량%, 안료 페이스트 10~25중량%, 아크릴 가소제 0.2~4중량%, 에칠렌 글리콜 0.2~4중량%, 증점제 0.2~5중량%, pH 조절제로서의 암모니아수 0.2~2.5중량%로 구성되며 점도가 100~300 cp인 도료 조성물 제조 단계;
    (B) 상기한 도료 조성물에 물 22~44중량%와 암모니아수 0.2~2.5중량%를 가하여 점도를 100~200 cp로 희석하여 희석 도료 조성물을 제조하는 단계; 및
    (C) 상기한 희석 도료 조성물을 캔에 주입하고 충전 가스를 상기한 희석 도료 100중량부에 대하여 110~150중량부를 충전하는 것으로 구성되는 충전 단계.
  13. 제12항에 있어서, 상기한 아크릴 에멀젼이 속건성 저온 경화형 스티렌-아크릴 에멀젼이고, 상기한 아크릴 가소제는 에스테르 알코올 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노(2-메틸프로파노에이트)이며, 상기한 증점제는 수성 우레탄계 회합형 증점제인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 지촉 건조시간 단축 및 충전 가스에 의한 빙점 저하에 따른 동결 방지를 위하여 상기한 단계 (B)에서 메탄올 또는 고비점 용제 0~10중량%를 물의 함량 중 일부를 대체하여 더욱 포함시키는 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기한 분사제 가스가 LPG, EMG(dimethyl ether), 또는 이들의 혼합물인 속건성 수성 에어로졸 스프레이 조성물의 제조방법.
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