KR20190123073A

KR20190123073A - 난접착소재용 친환경 나노세라믹 바인더 조성물 및 이를 포함하는 기능성 코팅조성물

Info

Publication number: KR20190123073A
Application number: KR1020180046779A
Authority: KR
Inventors: 김종필
Original assignee: 김종필
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2019-10-31
Also published as: KR102119454B1

Abstract

본 발명은 난접착소재용 친환경 바인더 조성물 및 이를 포함하는 기능성 코팅조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 유리, 대리석, 플라스틱 등의 접착이 어려운 소재에 적용될 수 있는 수성 바인더 조성물과 이를 포함하는 기능성 코팅조성물에 관한 것이다.

Description

난접착소재용 친환경 나노세라믹 바인더 조성물 및 이를 포함하는 기능성 코팅조성물{Environmentally friendly binder composition and functional coating composition containing the same}

본 발명은 난접착소재용 친환경 나노세라믹 바인더 조성물과 이를 포함하는 기능성 코팅조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 유리, 대리석, 플라스틱 등의 접착이 어려운 소재에 적용될 수 있는 수용성 바인더 조성물과 이를 포함하는 기능성 코팅조성물에 관한 것이다.

난접착소재라 함은 유리, 금속, 대리석, 플라스틱 등과 같이 접착이나 코팅이 어려운 소재를 의미한다. 이들 난접착소재의 코팅에는 주로 유성바인더가 사용된다. 이들 유성 바인더를 포함하는 코팅조성물은 접착력은 비교적 우수하지만, VOC의 발생 등으로 인해 작업환경이 열악하며 환경오염을 일으키는 문제가 있다.

이에 따라 친환경성 수용성 바인더를 제조하여 유성 바인더를 대체하고자 하는 노력이 계속되어 왔지만, 접착력이 크게 저하되므로 만족할 만한 성과를 나타내지 못하였다. 한편, 축광, 열반사 등과 같은 기능성을 가지는 코팅막을 형성하기 위해 코팅조성물에 기능성 물질을 첨가하는 경우에는 바인더의 접착력이 급격히 떨어지며 내후성 내구성도 떨어진다.

최근에는 유기 무기 졸겔 하이브리드(sol-gel hybrid) 코팅 시스템이 개발되었는 바, 이는 무기물의 높은 강도와 마찰저항 및 열팽창 안정성과 동시에 유기물의 높은 기계적 인성(toughness)과 유연성(flexibility)을 이용하기 위한 것이다. 기본적으로 졸겔 코팅은 작은 크기의 고체 알갱이를 액체에 흩어 뿌린 다음, 졸을 형성하고 난 후 이를 응축시켜 겔을 형성한다. 이후 이와 같이 응축된 겔을 가열함으로써 단단하고 밀도가 높은 코팅층을 형성하는 것이다. 전통적으로 졸겔법은 긴 경화시간과 높은 경화온도를 필요로 하는 한계를 가진다.

대한민국 특허공개 제1983-0010145호에는 내마모성 실록산계 피복 조성물에 대하여 개시되어 있다. 그러나 이 피복 조성물은 경화 시 변색이 일어나고, 저장안정성이 불량하여 장기간 사용하는 것이 불가능하며, 경시변화에 따른 내마모성의 저하 및 피막층의 박리 현상이 발생하는 단점이 있었다.

또한, 대한민국 공개특허 제1998-2185호에는 수성-알코올성 실리콘 분산액을 포함하는 기본 수지에 물성 조절을 위한 무기-유기 화합물 및 유기 첨가제를 배합하여 우수한 저장안정성, 내마모성, 착색성, 내용매성, 부착성, 내후성을 가지며, 특히 광학용 렌즈에서 간섭현상이 일어나지 않는 실록산계 피복 조성물을 발명하였으나 내열성이 약 300℃ 이하로 매우 낮으며, 코팅액 제조시간이 8시간이상 소요될 뿐만 아니라 계절에 따라 반응 온도 조절에 상당한 주의를 해야 하며, 코팅된 피복물을 100℃ 이상에서 약 60분 이상 경화시켜야 하는 생산성과 작업성에의 약점을 갖고 있었다.

기능성을 부여한 코팅액 조성물 중의 하나로서 도로표지용 도료들이 여러 가지의 종류로 개발되어 사용되고 있다. 도로면 중 특히 버스전용차로, 어린이 보호구역, 도로 미끄럼 방지, 경사진 곳이나 학교 앞 등 위험이 존재하는 특수 구역에 있어서는 운전자의 시인성 고취를 위하여 여러 가지 형태로 도로면을 도장하게 된다. 차선용 도료에는 상온형, 가열형, 융착형 도료가 있으며 이들 모두 주간에만 차선 식별이 가능하며 일몰 직후 또는 황혼시에는 시인성이 떨어지고 특히 야간, 흐린 날, 굴곡진 도로 및 비 오는 날의 야간에는 더욱 차선의 시인성이 떨어져 사고의 위험성이 높다.

이처럼, 도로표시판이나 차선 등은 자동차 안전운전에 없어서는 안 될 매우 중요한 역할을 하고 있으므로 야간에도 잘 보이도록 해야 하는 것이 각종 안전사고를 예방하는데 도움이 되지만, 우리나라는 전국 도로 및 횡단보도, 안전지대 등의 노면표시를 황색, 백색 등으로 용융식으로 설치하여 야간이나 우천 시 차선이 보이지 않는 단점이 있는 것이 현실이다.

현재는 이러한 각종 물체가 야간에 잘 보이도록 하기 위해 단순히 야광 페인트(축광 안료)를 도색하거나 또는 야광테이프를 부착하여 야간에 발광하게 함으로써 식별효과를 얻고 있으나, 이와 같은 방법은 발광효과가 매우 낮고 수명이 짧으므로 얼마 가지 않아 제 기능을 상실하게 되는 문제점이 있다.

따라서 노면 표시용 도료 조성물로서, 태양광 또는 인위적인 조명의 빛을 받아 이를 도막에 축적한 후 빛이 제거된 어두워진 상황에서 일정 시간 동안 도막을 시인할 수 있도록 빛을 발하는 과정이 오래도록 반복되며 잔광효과가 월등하고 잔광휘도가 높으며 내후성이 뛰어난 조성물의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 우수한 접착성, 내구성을 가지는 난접착소재용 수용성 나노세라믹 바인더 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 수용성 나노세라믹 바인더 조성물을 함유하여 난접착소재 표면에 피막형성 시 밀착성이 우수하고 경질의 코팅막을 형성하며, 저장안정성이 높고, 수용성으로서 환경 친화적인 기능성 코팅조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 하기 화학식 (1)로 표시되는 나노세라믹 30~60중량%, 에폭시 가교제 1~5중량%, 수용성 수지 25~45중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 난접착소재용 수용성 바인더조성물이 제공된다.

XR¹ _nSi(OR²)_4-n (1)

(여기서 R¹은 탄소수 20이하의 알킬기, X는 Zr 또는 Al, R²는 탄소수 20이하인 알킬기이다. n은 0 내지 3의 정수이다.)

상기 에폭시 가교제는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 형 화합물로부터 선택되는 적어도 하나의 것이 사용되며, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 (2)로 표시되는 것이 사용된다.

(2)

상기 수용성 수지는 카르복실기를 함유한 폴리에틸렌수지, 카르복실기 및 -OH기를 가진 폴리에스터수지, 수용성 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 수용성 에폭시수지, 수용성 부티랄수지, 수용성 페녹시수지, 수용성 멜라민수지, 수용성 아크릴에폭시수지, 수용성 아크릴우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 것이며, 더욱 바람직하게는 폴리 카보네이트 디올을 주 성분으로하는 수용성 우레탄수지이다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 상기 수용성 바인더 조성물 45~55중량%, 축광안료, 코르크 분말, 아연플레이크, 알루미늄 플레이크, 열반사용 안료 및 카본블랙으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 기능성성분 40~50중량%, 폴리에틸렌왁스 1~3중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 기능성 코팅조성물이 제공된다.

상기 기능성 코팅조성물은 기능성성분으로서 유로피늄(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터늄(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 희토류 원소가 도핑된 알카리토류 금속의 알루미나 성분의 복합물인 축광안료를 포함하는 노면 표시용 도료조성물일 수 있다.

본 발명의 나노세라믹 바인더 조성물을 포함하는 수용성 코팅 조성물은 중금속이나 유기 용제를 전혀 함유하지 않아 환경 친화적이고, 용액안정성을 가지며, 난접착소재에 대한 우수한 부착성을 가진다. 또한 축광안료를 함께 사용하여 제조되는 기능성 코팅조성물은 축광의 발광을 최대로 유지시키며, 내후성을 가지므로 노면표시용 도료조성물로 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따르면, 하기 화학식 (1)로 표시되는 나노세라믹 30~60중량%, 에폭시 가교제 1~5중량%, 수용성 수지 25~45중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 난접착소재용 수용성 바인더조성물이 제공된다.

XR¹ _nSi(OR²)_4-n (1)

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 나노세라믹은 알콕시 실란 화합물, 탄소수 20 이하의 알코올 및 알루미늄 하이드록사이드를 혼합하고, 촉매 존재 하에서 교반시켜 제조된다.

상기 알콕시 실란 화합물로는 메틸 트리 메톡시 실란, 메틸 트리 에톡시 실란, 비닐 트리 메톡시 실란, 비닐 트리 에톡시 실란, 메타 아크릴 옥시프로필 트리 메톡시 실란, 메타 아크릴 옥시프로필 트리 에톡시 실란, 글리시딜 프로필 트리 메톡시 실란, 글리시딜 프로필 트리 에톡시 실란, 디메틸 디메톡시 실란 및 페닐 트리 메톡시 실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 것이 사용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 비닐 트리 메톡시 실란이 사용된다.

졸-겔 반응은 pH 및 반응속도를 조절하는 것이 필요하다. 상기 촉매로는 초산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로설포닉산, 파라-톨루엔설포닉산, 트리클로로아세틸에시드, 폴리포스포릭에시드, 아이오딕에시드, 요오드산 무수물, 퍼클로릭에시드, 구연산, 이타콘산, 타르타르산, 숙신산, 락트산, 기타 유기산 등을 들 수 있으며, 최종 pH 또는 성분에 따른 반응속도 그리고 적용기재에 대한 부착성 등을 고려하여 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.

이와 같이 제조되는 나노세라믹은 2~3nm의 크기를 가지며 실세스키옥세인(Silsesquioxanes)과 유사한 클러스터(Cluster) 구조의 입자 형상을 가지고 있으며 표면에는 관능기(Functional group)가 일부 살아있는 구조를 가지고 있어서 기재(Substrate)의 표면과의 우수한 바인딩 효과를 줄 수 있는 구조로 되어 있다.

또한 상기 나노세라믹은 알코올류 외에 물과도 우수한 상용성을 가지고, 기존에 널리 사용되고 있는 단분자로 이루어진 실란계의 바인더 또는 실리카 슬러리(slurry)나 콜로이드(colloid)상태로 분산시켜 놓은 파티클(Particle)계의 바인더와는 다른 구조를 가진다.

상기 나노세라믹은 바인더 조성물 전체 중량기준으로 30~60중량% 포함하는 것이 바람직한데, 60중량%를 초과하는 경우 부착성은 높아지지만 건조가 늦어지며, 함께 사용되는 수용성 수지와 결합 시 입자가 커지므로 박막으로는 적합하지 않고, 저장안정성의 측면에서도 바람직하지 않다. 30중량% 미만으로 포함되는 경우에는 부착성이 현저히 저하된다.

상기 수용성수지는 수용성이라면 모두 사용 가능하지만, 바람직하게는 상기 수용성 수지는 카르복실기를 함유한 폴리에틸렌수지, 카르복실기 및 -OH기를 가진 폴리에스터수지, 수용성 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 수용성 에폭시수지, 수용성 부티랄수지, 수용성 페녹시수지, 수용성 멜라민수지, 수용성 아크릴에폭시수지, 수용성 아크릴우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 것이며, 바람직하게는 수용성 우레탄 수지이다. 상기 수용성 우레탄 수지는 더욱 바람직하게는 폴리카보네이트디올을 베이스로 하여 합성된 수용성 우레탄수지이다.

상기 에폭시 가교제는 치밀한 코팅막 형성에 도움을 주어 부착성을 높여주며 상기 두 수지를 결합시켜 장점을 극대화 시키는 역할을 한다. 상기 에폭시 가교제는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 형 화합물로부터 선택되는 적어도 하나의 것이 사용되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 하기 화학식 (2)로 표시되는 화합물을 사용한다.

(2)

본 발명의 바인더 조성물은 상기 구성 외에 잔부의 용매를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면 물이 사용된다. 다른 성분들의 함량에 따라 용매는 포함되지 않을 수도 있다.

본 발명 바인더 조성물은 소지 부착성이 뛰어난 [-Al-O-Si-O-Al-], [-O-Si-O-]의 구조를 가지는 수용성 액상 나노세라믹과 무기금속을 함유하므로 적은 양을 사용하더라도 높은 부착성을 나타낸다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 상기 수용성 바인더조성물 45~55중량%, 축광안료, 코르크 분말, 아연 플레이크, 알루미늄 플레이크, 열반사용 안료, 카본블랙으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 기능성성분 40~50중량%, 폴리에틸렌왁스 1~3중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 기능성 코팅조성물이 제공된다.

상기 기능성 성분으로는 축광안료, 코르크 분말, 아연 플레이크, 알루미늄 플레이크, 열반사용 안료, 카본블랙이 단독으로 또는 혼합 사용될 수 있다. 본 발명의 수용성 나노세라믹 바인더 조성물은 적은 양을 사용하더라도 축광안료와 같은 기능성 성분을 대상물에 견고하게 고착시킨다.

바람직하게는 상기 기능성 코팅조성물은 기능성 성분으로서 축광안료를 포함하는 노면 표시용 도료조성물이다.

상기 축광안료로는 350 내지 450 LUX의 빛을 받았을 때, 5 내지 10 밀리칸델라(MCD)의 휘도를 나타내는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 축광 안료로서 소량의 희토류 원소, 바람직하게는 유로피늄(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터늄(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 희토류 원소가 도핑된 알카리토류 금속의 알루미나 성분의 복합물이 사용되는 것이 바람직하다.

상기 알칼리토류 금속 알루미나 성분의 복합물로는 산화알루미늄과 산화칼륨, 산화스트론튬 및 산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 염들의 복합체로서, Al₂O₃CaO, Al₂O₃MgO, SrAl₂O₄, SrAl₂O₄(OH) 또는 Al₂O₃CaOSrOB₂O₃ 등과 같은 염들의 복합물을 사용할 수 있는데, 바람직하게 본 발명에서는 희토류 원소가 도핑된 알루미나 성분(Al₂O₃-SrO₃-B₂O₃)의 축광 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기의 성분으로 이루어진 축광안료는 희토류 원소가 도핑되어 잔광 휘도, 잔광 시간 및 내광성 등에 대한 축광 성능이 우수하다.

왁스는 파라핀왁스, PTFE 에멀젼 왁스, 폴리올레핀 왁스, 카루바우너 왁스 등 여러 종류가 있으나 본 발명에서는 폴리 에틸렌 왁스를 사용하였다. 기타 첨가제로로서 슬립제, 소포제 등을 함께 사용할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

제조예 1: 나노세라믹의 제조

합성 반응기에 비닐 트리 메톡시 실란 330g, 메톡시 프로판올 200g, 알루미늄 하이드록사이드 2g을 넣고 50~60℃에서 1500rpm이상으로 약 20분간 교반시킨 다음, pH 4.5 숙신산 수용액 1.25g을 넣고, 약 60분간 500rpm이상으로 교반시켜 저장안정성이 뛰어난 수용화 나노세라믹을 제조하였다.

제조예 2: 나노세라믹의 제조

상기 제조예 1에 의해 있어서 비닐 트리 메톡시 실란을 테트라 에틸오르소 실란으로 대체한 것을 제외하고는 동일하게 하여 나노세라믹을 제조하였다.

제조예 3: 나노세라믹의 제조

상기 제조예 1에 있어서, 비닐 트리 메톡시 실란 150g, 메틸 트리 메톡시 실란 150g을 첨가한 것을 제외하면 동일하게 하여 나노세라믹을 제조하였다.

실시예 1~5: 바인더 조성물의 제조

하기의 표 1과 같은 조성을 가지는 수용성 바인더 조성물을 제조하였다.

폴리카보네이트 디올을 주성분으로 하여 아세톤으로 합성하여 아세톤을 휘발시켜 만든 수용성 우레탄수지에 물을 첨가하여 교반하여 주었다. 교반하면서 나노 세라믹을 서서히 넣어서 혼합 반응시키고, 순서대로 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 형 화합물인 에폭시 당량 185~215, 수용화율이 40~95인 상기 화학식 (2)의 에폭시 가교제와 난 실리콘 타입이며 알콕시레이트 계면활성제인 웨팅제를 첨가하여 30~60℃에서 1~3시간 반응시켰다.

조성 성분(중량%)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
나노세라믹(제조예 1)	59	60	50	59	40
웨팅제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
수용성 우레탄수지	35	35	45	25	40
에폭시 가교제	1	1	1	1	1
물	4.7	3.7	3.7	14.7	18.7

실시예 6~10: 바인더 조성물의 제조

하기의 표 2와 같은 조성을 가지는 수용성 바인더 조성물을 상기 실시예와 동일한 방법으로 제조하였다.

조성 성분(중량%)	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
나노세라믹(제조예 2)	59	60	50	59	40
웨팅제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
수용성 우레탄 수지	35	35	45	25	40
에폭시 가교제	1	1	1	1	1
물	4.7	3.7	3.7	14.7	18.7

실시예 11~15: 바인더 조성물의 제조

하기의 표 3과 같은 조성을 가지는 수용성 바인더 조성물을 상기 실시예와 동일한 방법으로 제조하였다.

조성 성분(중량%)	실시예 11	실시예 12	실시예 13	실시예 14	실시예 15
나노세라믹(제조예 3)	59	60	50	59	40
웨팅제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
수용성 우레탄수지	35	35	45	25	40
에폭시 가교제	1	1	1	1	1
물	4.7	3.7	3.7	14.7	18.7

실시예 16~20: 바인더 조성물의 제조

하기의 표 4와 같은 조성을 가지는 수용성 바인더 조성물을 상기 실시예와 동일한 방법으로 제조하였다.

조성 성분(중량%)	실시예 16	실시예 17	실시예 18	실시예 19	실시예 20
나노세라믹(제조예 1)	59	60	50	59	40
웨팅제	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
아크릴 실리콘 변성수지	35	35	45	25	40
에폭시 가교제	1	1	1	1	1
물	4.7	3.7	3.7	14.7	18.7

스틸렌 모노머와 실리콘 오일 유화시켜 만든 아크릴변성수지에 교반하면서 물을 투입하고 나노세라믹을 서서히 넣어주며 교반한다. 실시예 1의 경우와 같은 방법으로 하여 바인더 조성물을 제조하였다.

비교예 1: 바인더 조성물의 제조

수용성 폴리우레탄 수지를 주성분으로 하는 코팅제(T＆L 3234E, 폴리에스터타입) 40중량%에 3-글리시독시 프로필 메틸 디 메톡시 실란(DOW CHMICAL 6040) 1중량%, 루독스 제품 HS-30인 콜로이달 실리카(고형분 30%) 10중량%를 첨가한 바인더 조성물을 제조하였다.

비교예 2: 바인더 조성물의 제조

루독스 제품 HS-30인 콜로이달 실리카(고형분 30%)를 성분으로 하는 코팅제 20%중량에 3-글리시독시 프로필 메틸 디 메톡시 실란(DOW CHMICAL 6040) 1 중량%, 수용성 폴리우레탄(T＆L GRP-062, 폴리에테르타입) 50중량%를 첨가한 바인더 조성물을 제조하였다.

비교예 3: 바인더 조성물의 제조

아크릴 폴리올수지(유성, 대만 ETERNAL CHEMICAL제조 7307-XS-70EN)를 주성분으로 하는 코팅제 55%중량에 실리콘계 웨팅제(BYK-348), 핀홀 첨가제(BYK-byketol-ok), 부착 증진수지(폴리에스테르계, TEGO Addbond LTW-B) 10중량%를 첨가한 바인더 조성물을 제조하였다.

비교예 4: 바인더 조성물의 제조

폴리우레탄수지(유성, 대만 ETERNAL CHEMICAL제조 eterac 7786)를 주성분으로 하는 코팅제 55%중량에 실리콘계 웨팅제(BYK-348), 핀홀 첨가제(BYK-byketol-ok), 부착 증진수지(폴리에스테르계, TEGO Addbond LTW-B) 10중량%를 첨가한 바인더 조성물을 제조하였다.

비교예 5: 바인더 조성물의 제조

에폭시수지(유성, 국도화학 YD-128A)를 주성분으로 하는 코팅제 55%중량에 실리콘계 웨팅제(BYK-348), 핀홀 첨가제(BYK-byketol-ok), 부착 증진수지(폴리에스테르계, TEGO Addbond LTW-B) 10중량%를 첨가한 바인더 조성물을 제조하였다

시험예 1: 물성 시험

상기 실시예와 비교예에서 제조된 바인더 조성물을 가지고 하기의 항목에 대하여 평가하였다. 피막의 평가는 동일 조건 시멘트보드 시편(20cm×30cm) 기재에 상기 조성물을 Spray 코팅시킨 후 상온 상태에서 24시간 경화시킨 후 수행하였다.

<상용성>

졸 겔법에 의해 생성된 물질과 유기수지와의 액안정성으로 육안 판정

◎: 변화없음 ○:탁함 △:아주 탁하며 입자가 깨어짐 발생 X:굳음

<저장안정성>

25℃에서 3개월간 저장했을 때의 점도 변화로 평가한다.

◎: 변화없음 ○:미미한 변화 △:점도 상승 X:굳음

<상온 건조성>

코팅 후 자연 상태로 방치 30분 후 지촉 건조 확인

◎: 끈적임 없슴 ○: 10~20% 미흡 △: 20~30%미흡 X:40%이하

<부착성>

ASTM D3359에 의거 피막에 1mm 간격으로 칸을 그어 100칸을 만든 후 일본 니치반(Co.)의 폭 24mm의 셀로판테이프를 이용하여 5회 박리 테스트를 행하여 박리되지 않은 칸수를 세어서 판정한다.

◎: 0~10박리 ○: 10~20박리 △: 20~30박리 X: 30이상 박리

<내마모성>

표준화된 스텐부러시로 러빙테스트

◎:5이하 스크러치 ○:5~20스크러치 △: 20~40 스크러치 X:40이상 스크러치

<내용제성>

에탄올(95%) 코팅막에 rubbing 20회 전후의 색조 <L값, A값, B값> 의 변화를 분광식 색차계를 사용하여 측정하고 △E < △E=√(△L2+△A2 +△B2)로 평가 하였다.

◎: △E1이하 ○: △E1~2 △: △E2~3 X: △E3이상

그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

실시예

비교예

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1

2

3

4

5

상용성

◎

○

x

○

x

저장
안정성

◎

○

x

○

x

○

상온
건조성

◎

○

◎

x

○

△

x

△

x

소재
부 착 성

◎

○

◎

○

x

△

x

○

△

○

△

x

○

내마모성

◎

○

◎

x

△

내 용제성

◎

x

△

◎

○

상기 표 5에서 확인되는 바와 같이 본 발명의 나노세라믹이나 수용성 우레탄 수지를 포함하는 바인더 조성물(실시예 1~5, 실시예 11~15)은 비교예의 바인더 조성물이나, 이를 포함하지 않는 바인더 조성물(실시예 6~10, 실시예 16~20)에 비하여 우수한 물성을 나타내었다. 특히 실시예 1~5에서 더욱 우수한 물성을 나타내었다.

실시예 21~25: 축광 안료를 이용한 기능성 코팅조성물의 제조

기능성 성분으로서 축광안료를 포함하는 기능성 코팅조성물을 하기의 표 6의 조성에 따라 통상의 방법으로 제조하였다.

조성 성분(중량%)	실시예 21	실시예 22	실시예 23	실시예 24	실시예 25
실시예 1 바인더 조성물	47	45	55	40	40
축광안료 (Al₂O₃-SrO₃-B₂O₃)	50	45	40	55	40
폴리에틸렌왁스	2.7	2.7	2.7	2.7	2.7
기타첨가제 (슬립제, 소포제)	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
물	-	7	2	2	17

비교예 6: 축광 안료를 이용한 기능성 코팅조성물의 제조

수용성 폴리우레탄 수지(T＆L 제품 3410)를 주성분으로 하는 코팅제 40중량%에 축광 안료(MO9-350, PHOTOLUMINESCENT PIGMENT) 50%, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란(DOW CHMICAL 6040) 1중량%, 웨팅제(BASF HYDROPALAT WE 3120), 슬립제(BASF HYDROPALAT SL 3682), 자외선 차단제(BYK-3820 ZnO 나노 분산물), 루독스 제품 HS-30인 콜로이달 실리카(고형분 30%) 10중량%를 첨가한 코팅조성물을 제조하였다.

비교예 7: 축광 안료를 이용한 기능성 코팅조성물의 제조

루독스 제품 HS-30인 콜로이달 실리카(고형분 30%)를 성분으로 하는 코팅제 20%중량에 축광 안료(MO9-350, PHOTOLUMINESCENT PIGMENT) 50%, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란(DOW CHMICAL 6040) 1 중량%, 웨팅제(BASF HYDROPALAT WE 3120), 슬립제(BASF HYDROPALAT SL 3682), 자외선 차단제(BYK-3820 ZnO 나노 분산물), 수용성 폴리우레탄(T＆L 폴리카보네이트 타입 3410) 30중량%를 첨가한 코팅조성물을 제조하였다.

비교예 8: 축광 안료를 이용한 기능성 코팅조성물의 제조

아크릴 폴리올수지(유성, 대만 ETERNAL CHEMICAL제조 7307-XS-70EN)를 주성분으로 하는 코팅제 55%중량에 축광 안료(MO9-350, PHOTOLUMINESCENT PIGMENT) 50%, 실리콘계 웨팅제(BYK-348), 핀홀 첨가제BYK-byketol-ok), 부착 증진 수지 (폴리에스테르계, TEGO Addbond LTW-B) 10중량%를 첨가한 코팅조성물을 제조하였다.

비교예 9: 축광 안료를 이용한 기능성 코팅조성물의 제조

폴리우레탄수지(유성, 대만 ETERNAL CHEMICAL제조 eterac 7786))를 주성분으로 하는 코팅제 55%중량에 축광 안료(MO9-350, PHOTOLUMINESCENT PIGMENT) 50%, 실리콘계 웨팅제(BYK-348), 핀홀 첨가제(BYK-byketol-ok), 부착 증진 수지 (폴리에스테르계, TEGO Addbond LTW-B)10중량%를 첨가한 코팅조성물을 제조하였다.

비교예 10: 축광 안료를 이용한 기능성 코팅조성물의 제조

에폭시수지(유성, 국도화학 YD-128A))를 주성분으로 하는 코팅제 55%중량에 축광 안료(MO9-350, PHOTOLUMINESCENT PIGMENT) 50%, 실리콘계 웨팅제(BYK-348), 핀홀 첨가제(BYK-byketol-ok), 부착 증진 수지(폴리에스테르계, TEGO Addbond LTW-B) 10중량%를 첨가한 코팅조성물을 제조하였다.

시험예 2: 물성 시험

상기 실시예와 비교예에서 제조된 기능성 코팅조성물을 가지고 하기의 항목에 대하여 평가하였다. 피막의 평가는 동일 조건 시멘트보드시편(20cm×30cm) 기재에 상기 조성물을 Spray 코팅시킨 후 상온 상태에서 24시간 경화시킨 후 수행하였다.

<부착성>

◎: 0~10박리 ○: 10~20박리 △: 20~30박리 X: 30이상 박리

<저장안정성>

25℃에서 3개월간 저장했을 때의 점도 변화로 평가한다.

◎: 변화없음 ○:미미한 변화 △:점도 상승 X:굳음

<갈라짐 현상>

코팅 도막 건조 후 외관 관찰하였다

◎: 0% ○: 5%이하 갈라짐 △: 5~10 갈라짐 X: 10이상 갈라짐

<내후성>

QUV 장비를 이용하여 자외선 및 습도의 조건으로 일정기간 방치 후 부착력을 측정한다.

◎: 1000시간이상 ○: 1000~750시간 △: 750~500시간 X: 500시간이하

<휘도>

휘도의 측정은 융착식 노면 표지용 조성물이 2 밀리미터의 두께로 도포된 시편을 제조하여 측정하되, 200lx 밝기의 광원으로 20분간 조사한 후에, 「피난유도선 성능인증 및 제품검사의 기술기준」에서 제시하고 있는 조건에서 휘도계(LS-100)의 측정각을 1°인 상태로 하여 표시부 전면 1m 거리에서 시간의 경과에 따라 측정하였다.

◎: 밝음 ○: 약간 밝음 △: 어두움 X: 휘도 0

<휘도 감소율>

휘도감소율은 융착식 노면 표지용 도료가 2 밀리미터의 두께로 도포된 시편을 제조하여 측정하되, ANSI(American National Standards Institute, 미국표준협회) 밝기의 기준에서 바로 비치는 햇빛을 축광 조사 광원으로 채택하여 7시간 동안 조사하고, 광원을 차단한 후에 「피난유도선 성능인증 및 제품검사의 기술기준」에서 제시하고 있는 조건에서 휘도계(LS-100)의 측정각을 1ㅀ인 상태로 하여 표시부 전면 1m 거리에서 시간의 경과에 따라 측정하였다.

◎: 10%이하 ○: 10~20% △: 20~30% X: 30%이상

그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

항목	실시예					비교예
항목	21	22	23	24	25	6	7	8	9	10
소재부착성	◎	○	○	x	x	x	x	x	x	x
액안정성	◎	○	○	x	x	○	○	○	○	○
코팅 건조 후 갈라짐 현상	◎	○	○	○	◎	x	x	x	x	x
내후성	◎	○	○	◎	○	x	x	x	x	x
축광의 휘도	◎	○	○	○	○	x	x	x	x	x
휘도 감소율	◎	△	△	△	△	x	x	x	x	x

상기 표 7에서 확인되는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예의 기능성 코팅조성물은 우수한 물성을 나타내었다.

수용성 바인더 조성물 45~55중량%, 축광안료 40~50중량%, 폴리에틸렌왁스 1~3중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 코팅조성물인 실시예 21 내지 23에서 특히 우수한 물성을 나타내었다. 축광안료를 포함하는 상기 기능성 코팅 조성물은 수성임에도 높은 부착성, 안정성, 내후성을 가지며 축광의 휘도가 높고 휘도 감소율이 낮으므로 노면표시용 도료 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 (1)로 표시되는 나노세라믹 30~60중량%, 에폭시 가교제 1~5중량%, 수용성 수지 25~45중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 난접착소재용 수용성 바인더 조성물.
XR¹ _nSi(OR²)_4-n (1)
(여기서 R¹은 탄소수 20이하의 알킬기, X는 Zr 또는 Al, R²는 탄소수 20이하인 알킬기이다. n은 0 내지 3의 정수이다.)
제1항에 있어서 상기 에폭시 가교제는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 형 화합물로부터 선택되는 적어도 하나의 것임을 특징으로 하는 수용성 바인더 조성물.
제2항에 있어서, 상기 에폭시 가교제는 하기 화학식 (2)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 수용성 바인더 조성물.

(2)
제1항에 있어서 상기 수용성 수지는 카르복실기를 함유한 폴리에틸렌수지, 카르복실기 및 -OH기를 가진 폴리에스터수지, 수용성 아크릴수지, 수용성 우레탄수지, 수용성 에폭시수지, 수용성 부티랄수지, 수용성 페녹시수지, 수용성 멜라민수지, 수용성 아크릴에폭시수지, 수용성 아크릴우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 것임을 특징으로 하는 수용성 바인더 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 수용성 바인더 조성물 45~55중량%, 축광안료, 코르크 분말, 아연플레이크, 알루미늄 플레이크, 열반사용 안료 및 카본블랙으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 기능성성분 40~50중량%, 폴리에틸렌왁스 1~3중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 기능성 코팅조성물.
제5항에 있어서, 상기 기능성 코팅조성물은 기능성성분으로서 유로피늄(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터늄(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 희토류 원소가 도핑된 알카리토류 금속의 알루미나 성분의 복합물인 축광안료를 포함하는 노면 표시용 도료조성물.