KR20160127936A

KR20160127936A - 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물

Info

Publication number: KR20160127936A
Application number: KR1020150059459A
Authority: KR
Inventors: 전창일; 한덕수
Original assignee: 주식회사 켐프
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-07
Also published as: CN106189763A; WO2016175367A1

Abstract

본 발명은 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수성 액체 바인더, 수용성 폴리우레탄 혼합물 및 판상 아연분말을 코팅작업 직전에 균일하게 혼합하여 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어진 수성 컬러도료 조성물은 철재 등의 금속재의 열적 산화나 부식 방지의 특성이 우수하여 500℃ 정도까지의 고온의 열을 받는 금속 소재의 코팅에 적합하므로 금속 정제플랜트, 식품화학공장 플랜트 등과 같은 구조물과 같이 각종 화학적 특성을 가진 부식조건과 고온의 열에 의해 쉽게 부식되는 금속소재의 부품에 적용시킬 수 있는 장점이 있으며, 용융아연도금의 후처리제인 크로메이트 처리제를 대체할 수 있는데, 구상의 아연분말 대신 판상의 아연분말이 혼합되어 경도, 전도성 및 내식성이 월등하게 향상된 피막을 형성하며, 우수한 방청성, 내스크레치성 및 내충격성을 나타낸다.

Description

판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물 {WATER BASE COLOR PAINT COMPOSITION CONTAINING PLATE-SHAPED ZINC POWDER}

본 발명은 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수성 폴리우레탄 혼합물이 함유되어 건축용 기자재, 철재, 알루미늄 및 기타 금속 제품에 적용이 가능하며, 일반 도료의 베이스 성분이 탄소결합만으로 이루어진 것과는 다르게 강한 무기적 성향으로 인해 실록산 결합과 함께 수분산된 우레탄 입자가 연결 구성되어 결합각과 길이가 매우 크며 결합에너지가 높아 종래의 도료에 비해 경도 및 내구성이 향상된 도막을 제공하고, 자외선을 흡수하지 않고 도막의 열화가 억제되어 우수한 색상 보존효과를 나타내며, 우수한 방청성과 빠른 건조속도를 나타내는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 석유 정제플랜트, 금속 정제플랜트, 식품화학공장 플랜트 등과 같은 구조물에 적용되는 금속소재는 각종 화학적 특성을 가진 부식조건과 고온의 열에 의해 쉽게 금속소재가 부식되므로 이를 방지하기 위하여 방식처리를 한다.

상기와 같은 경우 부식환경으로부터 구조물을 보호하기 위한 방안으로 다양한 부식방지법의 개발 등이 요구되고 있으며, 일반적인 금속 표면에 부식을 방지하기 위한 방법으로는 금속표면을 균일화 하고 부분적인 전위차를 적게하는 표면처리방법, 국부전지중 양극 또는 음극 중 어느 것 이든지 하나의 반응을 억제시키는 전기방식 및 금속표면에 전기저항이 높은 피막을 입히는 피막코팅법이 있으며, 이와같은 부식방지 이론에 따라 강재의 부식을 방지할 목적으로 도장하는 도료를 특히 방식 도료라고 한다. 각 플랜트에 사용되는 것은 플랜트의 종류 및 기능, 환경 및 내구성 등의 요인을 가미시킨 방식도료 선정, 도장법의 선택 및 도장 시스템 선정이 이루어져서 도장설계가 되어야 한다.

상기의 방법 중에서 아연분말을 다량으로 배합시킨 아연분말 도료는 음극 보호 방식 효과를 이용한 도료로 후속도장 도료는 주로 중 방식도료가 사용된다. 보통 에폭시 수지계, 탈에폭시수지계, 우레탄계 도료를 후속 도장하여 장기중방식을 도모하며 부식성이 심한 환경에 많이 적용된다. 특히, 무기 징크 페인트는 방식효과뿐만 아니라 내열성도 우수하다.

아연분말 도료는 음극 방식의 원리를 적용시킨 도료로서, 아연금속이 일반적으로 철보다 이온화 경향이 높아 두 금속이 전해질 속에 공존할 경우 국부 전지를 형성하여 전자가 아연(양극)에서 철(음극)로 흐르게 되고, 아연(양극)이 부식당함과 동시에 철(음극)은 보호를 받아 방식특성을 나타내는 원리이다.

상기와 같이 방청도료에 사용하는 아연 분말(CAS NO 7440-66-6)은 물과 반응할 수도 있으며, 특히 산, 염기, 금속, 산화제, 환원제, 할로 탄소 화합물, 금속염, 할로겐, 가연성 물질, 아민 및 금속 산화물 등과는 쉽게 반응을하므로 상기와 같은 화합물과는 혼합을 하지않아야 하는 주의성이 요구되고 있다.

한편, 상기와 같이 아연분말을 사용한 도료에 대한 기술들이 특허 출원된 현황을 살펴보면, 국내 공개특허공보 제10-1999-0050184호에는 구형 아연 분말과 표면 젖음성을 저하시키는 유기 용제로 표면코팅된 판형 알루미늄 플레이크가 1:0.03 내지 2의 중량비로 혼합된 안료와, 무기 실리케이트 용매 및 기타 필요로 하는 첨가제로 구성되고, 상기 안료와 무기 실리케이트 용매의 혼합 중량비는 85:15 내지 95:5이며, 상기 아연 분말의 입자 크기는 2 내지 7㎛이고, 상기 판형 알루미늄 플레이크의 입자 크기는 평균 길이 20 내지 30㎛ × 폭 5 내지 10㎛ × 두께 0.5㎛인 방식 및 방열성이 우수한 아연계 무기 도료와 국내 등록특허공보 제10-0832147호에 아연계 합금 분말을 60 질량% 이상 함유하는 도료로서, 상기 분말이 알루미늄을 10 질량% 이상 30 질량% 미만 포함하고, 잔부가 아연 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성으로서, 또한 상기 분말의 형상이 구상 또는 타원 구상이고 그 최대 지름과 최소 지름의 비(최대 지름/최소 지름)가 1 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 고내식성 아연계 합금 도금 강재용 도료가 기재되어 있으나, 상기와 같은 도료들의 경우에는 아연계 분말과 각종 첨가제 및 용매들이 혼합된 상태로 유통됨에 따라 아연 분말의 특성상 혼합된 각종 첨가제 및 용매들과의 반응으로 아연 분말의 방식성을 저하시키는 문제점이 발생할 가능성이 있었다.

또한, 상기의 도료들은 구상의 아연분말이 사용되기 때문에, 피막의 표면경도가 낮고 피막의 색상이 저하될 수 있으며, 아연분말의 과량으로 첨가되었을 경우에 전기전도성이 저하될 수 있으며, 고온이나 높은 pH(고염기)에서는 바인더의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 판상의 아연분말을 사용하여 표면경도가 높고 색상이 저하되지 않으며, 아연분말의 과량으로 첨가되어도 전기전도성의 저하현상이 억제되는 피막을 제공하며, 고온이나 높은 pH(고염기)에서도 안정성이 저하되지 않는 바인더가 사용되어 물성이 유지되는 피막을 제공하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 금속 정제플랜트, 식품화학공장 플랜트 등과 같은 구조물과 같이 각종 화학적 특성을 가진 부식조건과 고온의 열에 의해 쉽게 부식되는 금속소재의 부품에 적용하거나 용융아연도금의 후처리제인 크로메이트 처리제를 대체할 수 있으며, 물을 기반으로 하기 때문에 친환경적인 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 도료층에 상도로 적용되면, 미려한 외관 및 스크래치 방지 및 방식효과를 향상시키는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수성 폴리우레탄 혼합물이 함유되어 다양한 색상을 요구하는 건축용 기자재, 철재, 알루미늄 및 기타 금속 제품에 적용이 가능하며, 일반 도료의 베이스 성분이 탄소결합만으로 이루어진 것과는 다르게 강한 무기적 성향으로 인해 실록산 결합과 함께 수분산된 우레탄 입자가 연결 구성되어 결합각과 길이가 매우 크며 결합에너지가 높아 종래의 도료에 비해 경도 및 내구성이 향상된 도막을 제공하고, 자외선을 흡수하지 않고 도막의 열화가 억제되어 우수한 색상 보존효과를 나타내며, 우수한 방청성과 빠른 건조속도를 나타내는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 수성 액체 바인더, 수용성 폴리우레탄 혼합물 및 판상 아연분말을 코팅작업 직전에 균일하게 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물은 수성 액체 바인더 100 중량부, 수용성 폴리우레탄 혼합물 45 내지 100 중량부 및 판상 아연분말 30 내지 50 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 수성 액체 바인더는 정제수 100 중량부, 규산칼륨 720 내지 750 중량부, 콜로이달 실리카 150 내지 200 중량부, 디우탄검 2 내지 3 중량부, 수용성 폴리아닐린 10 내지 30 중량부 및 옥틸페놀 에톡시레이트 2 내지 3 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 수용성 폴리우레탄 혼합물은 정제수 100 중량부, 안료 110 내지 130 중량부, 소포제 10 내지 15 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 도막형성조제 80 내지 100 중량부, 방부제 0.5 내지 1 중량부 및 수용성 폴리우레탄 550 내지 650 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 판상 아연분말은 길이가 15 내지 20 마이크로미터이며, 폭이 3 내지 7 마이크로미터이고, 두께가 0.4 내지 0.6 마이크로미터인 것으로 한다.

본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물은 판상의 아연분말이 사용되어 경도가 높고 색상이 저하되지 않는 피막을 형성하며, 아연분말의 과량으로 첨가되어도 전기전도성의 저하현상이 억제되며, 고온이나 높은 pH(고염기)에서도 안정성이 저하되지 않는 바인더가 사용되어 물성이 유지되는 피막을 형성하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 금속 정제플랜트, 식품화학공장 플랜트 등과 같은 구조물과 같이 각종 화학적 특성을 가진 부식조건과 고온의 열에 의해 쉽게 부식되는 금속소재의 부품에 적용하거나 용융아연도금의 후처리제인 크로메이트 처리제를 대체할 수 있으며, 물을 기반으로 하기 때문에 친환경적인 피막을 형성하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 종래의 도료층에 상도로 적용되면, 미려한 외관 및 스크래치 방지 및 방식효과를 향상시키는 피막을 형성하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 수성 폴리우레탄 혼합물이 함유되어 건축용 기자재 및 다양한 색상을 요구 하는 철재 및 알루미늄 기타 금속 제품에 적용이 가능하며, 일반 도료의 베이스 성분이 탄소결합만으로 이루어진 것과는 다르게 강한 무기적 성향으로 인해 실록산 결합과 함께 수분산된 우레탄 입자가 연결 구성되어 결합각과 길이가 매우 크며 결합에너지가 높아 종래의 도료에 비해 경도 및 내구성이 향상된 도막을 제공하고, 자외선을 흡수 하지 않고 도막의 열화가 억제되어 우수한 색상 보존효과를 나타내며, 우수한 방청성과 빠른 건조속도를 나타낸다.

도 1은 종래에 사용되는 구상 아연분말을 전자주사현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 판상 아연분말을 전자주사현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 내충격성을 측정하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 내염수성을 측정하여 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 Cross cut & Erichsen 테스트를 실시하여 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 연필경도 테스트를 실시하여 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 굽힘성 테스트를 실시하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물은 수성 액체 바인더, 수용성 폴리우레탄 혼합물 및 판상 아연분말을 코팅작업 직전에 균일하게 혼합하여 이루어지며, 수성 액체 바인더 100 중량부, 수용성 폴리우레탄 혼합물 45 내지 100 중량부 및 판상 아연분말 30 내지 50 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기와 같은 구성성분을 갖는 수성 컬러도료 조성물은 아연 분말의 변질을 방지하기 위해 규산칼륨이 주성분인 수성 액체 바인더 및 수용성 폴리우레탄 혼합물괴 구분하여 별도로 포장한 다음 코팅작업 전에 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 수성 액체 바인더는 정제수 100 중량부, 규산칼륨 720 내지 750 중량부, 콜로이달 실리카 150 내지 200 중량부, 디우탄검(diutan gum) 2 내지 3 중량부, 수용성 폴리아닐린 10 내지 30 중량부 및 옥틸페놀 에톡시레이트 2 내지 3 중량부로 이루어진다.

상기 정제수는 본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 구성하는 성분 중 고형분을 분산시키는 역할을 하는데, 정제수의 혼합량이 100 중량부 미만이면 본 발명에 따른 수성 컬러도료 조성물로 형성된 피막층의 두께가 불균일하거나 또는 작업성이 저하되며, 상기 정제수의 혼합량이 100 중량부를 초과하게 되면 본 발명에 따른 수성 컬러도료 조성물의 점도가 지나치게 낮아져 코팅 피막층이 제대로 형성되지 않는다.

또한, 상기 정제수는 가능한 물 속에 함유된 산화마그네슘, 크롬산 등의 화합물과 반응하는 화합물이 발생하지 않도록 물속에 함유된 각종 화합물이나 이온들을 제거한 증류수나 또는 이온교환막을 거친 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 규산칼륨(Potassium Silicate)은 정제수에 잘 희석되고, 정제수가 증발되면 아연분말을 금속 표면에 고정시키는 매개물로서 접착제 및 바인더의 작용을 하고, 코팅 도막층 표면의 장력을 증가시키고, 표면을 미려하게 만드는 열 저항력을 가지는 특성이 있는데, 정제수 100 중량부에 대해 720 내지 750 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 규산칼륨의 혼합량이 720 중량부 미만인 경우에는 코팅 도막층의 접착력이 저하할 우려가 있고, 규산칼륨의 혼합량이 750 중량부를 초과하는 경우에는 상대적으로 콜로이달 실리카 또는 정제수의 혼합량이 적어짐에 따라 아연분말의 결합성이 저하하거나 도장 작업성이 저하될 수 있다.

상기 콜로이달 실리카(Colloidal Silica)는 표면에 다수의 OH-기를 갖고 있으며, 내부에는 실록산 결합(Si-O-Si)을 이루고 있으므로 결합성, 내열성, 조막성 및 흡착성 등의 특성이 있어 규산칼륨 및 아연분말과 결합하는 작용을 하는데, 정제수 100 중량부에 대해 150 내지 200 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 콜로이달 실리카의 혼합량이 150 중량부 미만인 경우에는 규산칼륨 및 아연분말과의 결합성이 저하될 수 있으며, 상기 콜로이달 실리카의 혼합량이 200 중량부를 초과하는 경우에는 상대적으로 정제수 등의 혼합량이 적어짐에 따라 작업성등이 저하될 수 있다.

상기 디우탄검은 상기 수성 액체 바인더에 점도를 향상시키는 증점제의 역할을 하는데, 종래에 사용되던 잔탄검(Xanthan gum)에 비해 고온이나 고염기 및 염의 조건에서 안정적인 물성을 나타내며 2 내지 3 중량부가 혼합되는데, 상기 디우탄검의 함량이 2 중량부 미만이면 수성 액체 바인더의 점도를 향상시키는 효과가 미미하며, 상기 디우탄검의 함량이 3 중량부를 초과하게 되면 수성 액체 바인더의 점도가 지나치게 향상되어 작업성이 저하되며 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 수용성 폴리아닐린은 상기 수용성 액체 바인더에 전도성을 부여하는 역할을 하며, 10 내지 30 중량부가 함유되는데, 상기 수용성 폴리아닐린의 함량이 10 중량부 미만이면 전도성의 향상효과가 미미하며, 상기 수용성 폴리아닐린의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 전도성은 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 옥틸페놀에톡시레이트(Octyl Phenol Ethoxylate)는 수성 액체 바인더 의 산화를 방지하는 산화방지제의 역할을 하며, 2 내지 3 중량부가 함유되는데, 상기 옥틸페놀에톡시레이트의 혼합량이 2 중량부 미만이면 수성 액체 바인더 조성물 내의 콜로이달 실리카 등이 산화될 수 있으며, 상기 옥틸페놀에톡시레이트의 혼합량이 3 중량부를 초과하게 되면 산화방지의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 수용성 폴리우레탄 혼합물은 45 내지 100 중량부가 함유되며, 정제수 100 중량부, 안료 110 내지 130 중량부, 소포제 10 내지 15 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 도막형성조제 80 내지 100 중량부, 방부제 0.5 내지 1 중량부 및 수용성 폴리우레탄 550 내지 650 중량부로 이루어지는데, 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물로 이루어지는 도막의 경도, 내구성, 방청성 및 내스크레치성을 향상시키고, 도막의 색상이 변질되는 것을 억제하는 역할을 한다.

상기 안료는 본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물에 생상을 부여하는 역할을 하며, 성분은 특별히 한정되지 않고 원하는 색상에 따라 다양한 종류가 사용될 수 있는데, 상기 안료의 함량이 110 중량부 미만일 경우에는 색상의 발현이 저하될 수 있으며, 상기 안료의 함량이 130 중량부를 초과하게는 경우에는 안료입자의 분산성이 저하되여 도막의 표면이 고르지 못하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 소포제는 본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물로 형성된 도막에 기포가 발생하는 것을 억제하는 역할을 하는데, 상기 성분은 특별히 한정되지 않고 도료에 사용될 수 있는 것이면 자유롭게 사용할 수 있다.

상기 소포제의 함량이 10 중량부 미만이면 기포제거 효과가 미미하며, 상기 소포제의 함량이 15 중량부를 초과하게 되면 기포제거 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

또한, 상기 분산제는 아연분말 입자의 분산성을 향상시키는 역할을 하는데, 아연분말의 분산성을 향상시키는 성분이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용 가능하다.

상기 분산제의 함량이 1 중량부 미만이면 아연분말의 분상성이 저하되면 도막의 평활성이 저하되며, 상기 분산제의 함량이 3 중량부를 초과하게 되면 분산성은 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 도막형성조제는 도막의 건조속도 및 도막형성 후 필름경도(Film hardness)를 향상시키는 역할을 하는데, 상기 도막형성조제의 함량이 80 중량부 미만이면 도막의 건조 속도 및 도막완성 후 필름경도가 저하됨과 동시에 색상발현 효과가 저하되며, 상기 도막형성조제의 함량이 100 중량부를 초과하게 되면 도막형성 후에 후 머드 크랙 현상 및 도막 과경도로 인해 충격(Impact)시 도막이 박리되는 현상이 발생할 수 있다.

상기 방부제는 본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물에 세균 및 박테리아와 같은 미생물이 증식하는 것을 억제하여 물성이 유지될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 상기 방부제의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 방부제의 함량이 1 중량부를 초과하는 경우에는 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 수용성 폴리우레탄은 우수한 내수성 및 내충격성을 나타내기 때문에, 본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물로 형성된 도막의 경도, 내구성, 방청성, 내스크레치성 및 내충격성을 향상시키는 역할을 하는데, 상기의 효과 외에도 도막의 건조시간을 단축시키는 역할을 하다.

상기 수용성 폴리우레탄의 함량이 550 중량부 미만이면 상대적으로 정제수, 안료, 소포제, 분산제, 도막형성조제 및 방부제의 함량이 늘어나기 때문에, 수지의 엉킴현상이 발생할 수 있으며, 상기 수용성 폴리우레탄의 함량이 650 중량부를 초과하게 되면 상대적으로 정제수, 안료, 소포제, 분산제, 도막형성조제 및 방부제의 함량이 줄어들어 상기에 나열한 효과들이 미미해질 수 있다.

상기 판상 아연분말은 30 내지 50 중량부가 함유되며, 물과 반응할 수도 있으며, 특히 산, 염기, 금속, 산화제, 환원제, 할로 탄소 화합물, 금속염, 할로겐, 가연성 물질, 아민 및 금속 산화물 등과는 쉽게 반응을 하므로 상기와 같은 화합물들과는 혼합을 하지않아야 하는 주의성이 요구되어지고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 수성 컬러도료 조성물은 아연분말이 수성 액체 바인더의 물과 사전에 반응하여 변질되지 않도록 분리하여 포장함으로써, 철재 등의 금속재의 열적 산화나 부식 방지의 특성이 우수하여 500℃ 정도까지의 고온에서 내열성과 내식성이 우수한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에 사용되는 판상 아연분말은 방청효과를 나타내는 안료로서, 판상 아연분말의 변질을 방지하기 위하여 수성 액체 바인더 및 수용성 폴리우레탄 혼합물과는 분리하여 별도 포장을 해야 한다.

상기 판상 아연분말의 혼합량이 30 중량부 미만인 경우에는 본 발명에 따른 수성 컬러도료 조성물을 금속의 표면에 형성되하는 경우에 코팅 피막층의 내부에 판상 아연분말의 함유량이 너무 적어 내식성이 피막층의 내식성이 저하될 수 있으며, 상기 판상 아연분말의 함량이 50 중량부를 초과하게 되면 수성 액체 바인더 및 수용성 우레탄 혼합물과 균질하게 혼합되지 않아 피막층의 접착력이 저하되기 때문에, 피막층이 금속으로부터 들뜨는 현상이 발생할 수 있다.

이때, 상기 판상 아연분말은 아래 도 2에 나타낸 것처럼, 종래에 구상 아연분말과는 다르게 판상을 나타내며, 길이가 15 내지 20 마이크로미터이며, 폭이 3 내지 7 마이크로미터이고, 두께가 0.4 내지 0.6 마이크로미터인 것이 바람직한데, 상기와 같이 입자크기를 나타내는 판산 아연분말은 수성 액체 바인더 및 수용성 폴리우레탄 혼합물에 균질하게 분산되어 내식성의 특성을 향상시키는 효과를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명에 따른 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

수성 액체 바인더 100 중량부(정제수 100 중량부, 규산칼륨 735 중량부, 콜로이달 실리카 175 중량부, 디우탄검 2.5 중량부, 수용성 폴리아닐린 20 중량부 및 옥틸페놀 에톡시레이트 2.5 중량부를 혼합)에 수용성 폴리우레탄 혼합물(정제수 100 중량부, 안료 120 중량부, 소포제 12 중량부, 분산제 2 중량부, 도막형성조제 90 중량부, 방부제 0.7 중량부 및 수용성 폴리우레탄 600 중량부 혼합) 70 중량부 및 판상 아연분말(길이가 15 내지 20 마이크로미터이며, 폭이 3 내지 7 마이크로미터이고, 두께가 0.4 내지 0.6 마이크로미터) 40 중량부를 혼합하여 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물의 내충격성을 측정하여 아래 도 3, 내염수성을 측정하여 아래 도 4, Cross cut & Erichsen 테스트를 실시하여 아래 도 5, 연필경도 테스트를 실시하여 아래 도 6 및 굽힘성 테스트를 실시하여 아래 도 7에 나타내었다.

{단, 내충격성 테스트는 강판에 상기 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물을 20㎛의 두께로 도포하여 시험편을 제조하고 ASTM D 2794를 통해 실시하였는데, 더욱 상세하게는 시험편에 1/2 직경, 무게 500g의 추를 50cm 높이에서 떨어뜨린 후 Tape를 부착하여 떼어내어 도막의 박리와 크랙의 정도를 확인하는 방법을 이용하였으며,

내염수성 테스트는 ASTM B 117을 통해 실시하였는데, 더욱 상세하게는 시험편을 35℃, 5% NaCl 용액을 분무하여 시험편의 평면과 X-cut 부위에 부식 및Blister발생을 확인하는 방법을 이용하였으며,

Cross cut & Erichsen test(C.E.T)는 ASTM D 3359를 통해 실시하였는데, 더욱 상세하게는 1mm 간격으로 cross cut(칸 100개)을 만든 후 Erichsen을 이용하여 시험편의 cross cut 부위에 압력을 주어 도막의 박리를 관찰하는 방법을 이용하였으며,

연필경도 시험은 ASTM D 3363을 통해 실시하였는데, 더욱 상세하게는 규정된 경도의 규격화된 연로 도막의 경도를 시험하는 방법을 이용하였으며,

굽힘성 시험(T-Bend 시험)은 ASTM D 4145를 통해 실시하였는데, 더욱 상세하게는 바이스에 규격에 따른 보조시편을 시험편에 끼우고 바이스를 조여 180로 Bending시키고, Bending 부위를 Taping하여 박리나 크랙을 확인하는 방법을 이용하였다.}

아래 도 3 내지 7에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물로 이루어진 도막은 내충격성 시험에서 박리나 크랙이 없고, 내염수성 테스트에서는 700시간 이후에도 적청발생이나 Bliser 형상이 없으며, Cross cut & Erichsen test(C.E.T)에서는 박리된 사각형 격자가 없고 규격내에 분리기준 5B에 해당하며, 연필경도 테스트 결과 5H 내지 6H를 나타내었고, 굽힘성 테스트 결과 1T를 만족하였다.

Claims

수성 액체 바인더, 수용성 폴리우레탄 혼합물 및 판상 아연분말을 코팅작업 직전에 균일하게 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물은 수성 액체 바인더 100 중량부, 수용성 폴리우레탄 혼합물 45 내지 100 중량부 및 판상 아연분말 30 내지 50 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 수성 액체 바인더는 정제수 100 중량부, 규산칼륨 720 내지 750 중량부, 콜로이달 실리카 150 내지 200 중량부, 디우탄검 2 내지 3 중량부, 수용성 폴리아닐린 10 내지 30 중량부 및 옥틸페놀 에톡시레이트 2 내지 3 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 수용성 폴리우레탄 혼합물은 정제수 100 중량부, 안료 110 내지 130 중량부, 소포제 10 내지 15 중량부, 분산제 1 내지 3 중량부, 도막형성조제 80 내지 100 중량부, 방부제 0.5 내지 1 중량부 및 수용성 폴리우레탄 550 내지 650 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 판상 아연분말은 길이가 15 내지 20 마이크로미터이며, 폭이 3 내지 7 마이크로미터이고, 두께가 0.4 내지 0.6 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 판상 아연분말이 혼합된 수성 컬러도료 조성물.