KR20200085112A - 상도용 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴 폴리올 수지 및 폴리이소시아네이트 경화제를 포함하고, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제 조성물로부터 제조되고, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 경화제 총 중량에 대하여 미반응 NCO기의 함량(NCO%)이 10 내지 30 중량%인, 상도용 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

상도용 도료 조성물{TOP COAT COMPOSITION}
본 발명은 상도용 도료 조성물에 관한 것이다.
최근 각 산업계에 적용되고 있는 중요한 캐치프레이즈들 중 친환경성은 휘발성 유기화합물의 사용을 적극 제한하는 형태로 구체화되고 있다. 또한, 상기 제한의 일환으로, 휘발성 유기화합물을 포함하는 제품에 대한 제재 조치도 추가되고 있는 실정이다.
상기 휘발성 유기화합물은 증기압이 높아 상온에서 대기중으로 쉽게 휘발되어 대기오염을 일으키는 물질이다. 이러한 휘발성 유기화합물은 고유한 생체 독성 및 화학 반응성을 내재하고 있어, 다양한 형태의 환경문제를 유발할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 예를 들어 대류권의 오존층 생성 및 성층권 파괴 원인, 온실효과 발생, 악취 발생 등이 있다.
일반적인 도료 시스템은 휘발성 유기 화합물이 포함된 유성 용제를 적용한 에폭시-아민 경화 시스템과 폴리올-이소시아네이트 경화 시스템 등이 널리 알려져 있으나, 도료의 친환경성을 높이기 위해 수성 도료 조성물로 전환되고 있는 추세이다.
이와 관련하여, 일본 등록특허 제3,376,567호(특허문헌 1)에는 알콕시 실란기 함유 비닐 단량체로부터 제조된 아크릴 공중합체, 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 2액형 수성 피복용 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 조성물은 제조된 도막의 광택 및 외관 특성이 짧은 시간 내에 저하되는 문제가 있다.
따라서, 제조된 도막의 외관 특성, 특히 광택이 우수하고, 내후성, 내충격성 및 경도 등의 기계적 물성이 우수하고 친환경적인 상도용 도료 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
일본 등록특허 제3,376,567호 (공개일: 1995.8.15)
이에, 본 발명은 제조된 도막의 외관 특성, 특히 광택이 우수하고, 내후성, 내충격성 및 경도 등의 기계적 물성이 우수하고 친환경적인 상도용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명은 아크릴 폴리올 수지 및 폴리이소시아네이트 경화제를 포함하고, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제 조성물로부터 제조되고, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 경화제 총 중량에 대하여 미반응 NCO기의 함량(NCO%)이 10 내지 30 중량%인, 상도용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 상도용 도료 조성물은 수용성으로 친환경적이며 도료의 저장 안정성이 우수하고, 이로부터 제조된 도막의 외관 특성, 특히 광택이 우수하고, 내후성, 내충격성 및 경도 등의 기계적 물성이 우수하다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "(메트)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 중량평균분자량 또는 수평균분자량은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. 또한, 유리전이온도는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다.
상도용 도료 조성물
본 발명에 따른 상도용 도료 조성물은 아크릴 폴리올 수지 및 폴리이소시아네이트 경화제를 포함한다.
아크릴 폴리올 수지
아크릴 폴리올 수지는 이를 포함하는 조성물의 도막 형성 및 제조된 도막의 기계적 화학적 물성을 조절하는 역할을 한다.
상기 아크릴 폴리올 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 폴리올은 하이드록실기 함유 아크릴 단량체와 불포화 결합 함유 단량체를 공중합하여 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 하이드록실기 함유 아크릴 단량체는 예를 들어, 2-하이드록시메틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트 및 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 불포화 결합 함유 단량체는 예를 들어, 스티렌, (메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산 및 라우릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 아크릴 폴리올 수지는 수산기가(OHv)가 100 내지 200 mgKOH/g, 120 내지 180 mgKOH/g, 또는 140 내지 160 mgKOH/g일 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지의 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 도막의 내후성 개선 효과가 있다.
상기 아크릴 폴리올 수지는 산가(Av)가 15 내지 45 mgKOH/g, 20 내지 40 mgKOH/g, 또는 20 내지 35 mgKOH/g일 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 수지 조성물의 수분산성 및 저장 안정성을 향상시키고 내수성이 개선되는 효과가 있다.
상기 아크릴 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 30 내지 60 ℃, 40 내지 60 ℃, 또는 45 내지 60 ℃일 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 조성물의 도막 형성 및 도막의 광택 특성이 향상되는 효과가 있다.
상기 아크릴 폴리올 수지는 총 중량을 기준으로 고형분(NV) 함량이 30 내지 50 중량%, 또는 35 내지 45 중량%일 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 도료 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 향상될 수 있다.
상기 아크릴 폴리올 수지의 중량평균분자량(Mw)은 25,000 내지 65,000 g/mol, 또는 35,000 내지 55,000 g/mol일 수 있고, 수평균분자량(Mn)은 4,500 내지 7,500 g/mol 또는 5,000 내지 6,000 g/mol일 수 있다, 상기 아크릴 폴리올 수지의 중량평균분자량 및 수평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 도료의 경도가 우수할 수 있다.
더불어, 상기 아크릴 폴리올 수지는 폴리이소시아네이트 경화제 5 내지 25 중량부에 대하여 30 내지 60 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴 폴리올 수지는 폴리이소시아네이트 경화제 5 내지 25 중량부에 대하여 35 내지 55 중량부, 또는 43 내지 48 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 도막의 부착성 및 내충격성을 개선하는 효과가 있다.
폴리이소시아네이트 경화제
폴리이소시아네이트 경화제는 아크릴 폴리올 수지와 가교반응하여 도료 조성물을 경화시키는 역할을 한다.
상기 폴리이소시아네이트 경화제는 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제 조성물로부터 제조된다. 구체적으로, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 다관능 이소시아네이트 화합물 및 아민기를 함유하는 화합물을 포함하는 경화제 조성물로부터 제조될 수 있다.
또한, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 2개 이상, 또는 2개 내지 5개의 이소시아네이트기를 포함하는 지방족 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 2개 내지 5개의 이소시아네이트기를 포함하는 선형 지방족 및 지환족 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 선형 지방족 이소시아네이트 화합물 및 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 지환족 화합물을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 선형 지방족 이소시아네이트 화합물과 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 지환족 이소시아네이트 화합물을 1 내지 2 : 1의 중량비로 포함할 수 있다. 선형 지방족 이소시아네이트 화합물과 지환족 이소시아네이트 화합물의 중량비가 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 부착성 및 내수성이 우수할 수 있다.
나아가, 상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 구체적으로, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate, IPDI), 4,4-메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트(4,4-methylene dicyclohexyl diisocyanate), 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(4,4'-Dicyclohexylmethane diisocyanate, HMDI), 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트(1,4-Cyclohexane diisocyanate, CHDI), 및 디메릴 디이소시아네이트(Dimeryl diisocyanate, DDI)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아민기를 함유하는 화합물은, 예를 들어, 에틸렌 디아민, 프로필렌 디아민, 2-메틸-펜탄 디아민-(1,5), 헥산 디아민-(1,6), 트라이메틸아민, 트라이에틸아민, 트라이뷰틸아민, N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디메틸프로판올아민, N,N-디프로필에탄올아민, 1-디메틸아미노-2-메틸-2-프로판올, N-알킬-N,N-다이알칸올아민류, 트라이에탄올아민, 시클로헥실디메틸아민, 시클로헥실디에틸아민 및 시클로헥실아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 경화제 조성물은 55 내지 95 중량부의 다관능 이소시아네이트 화합물 및 1 내지 10 중량부의 아민기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제 조성물은 35 내지 55 중량부의 선형 지방족 이소시아네이트 화합물, 20 내지 40 중량부의 지환족 이소시아네이트 화합물 및 1 내지 10 중량부의 아민기를 함유하는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 선형 지방족 이소시아네이트 화합물 및 지환족 이소시아네이트 화합물의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 내충격성이 향상되며, 아민기 함유 화합물의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 폴리이소시아네이트 경화제의 수분산 안정성을 최적화시켜 도막의 광택이 개선되는 효과가 있다.
나아가, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 경화제 총 중량에 대하여 미반응 NCO기의 함량(NCO%)이 10 내지 30 중량%이다. 구체적으로, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 경화제 총 중량에 대하여 미반응 NCO기의 함량이 10 내지 25 중량%, 또는 13 내지 21 중량%일 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트 경화제의 NCO%가 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 내후성 향상 및 도료 조성물의 수분산 후 안정성 향상 효과가 있다.
또한, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 중량평균분자량(Mw)이 500 내지 3,000 g/mol일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 중량평균분자량이 1,000 내지 3,000 g/mol, 또는 1,000 내지 2,000 g/mol일 수 있다. 폴리이소시아네이트 경화제의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 수분산시 안정하며, 주제인 아크릴 폴리올 수지와 반응성이 안정한 효과가 있어 제조된 도막의 경도 및 광택이 개선되는 효과가 있다.
더불어, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 아크릴 폴리올 수지 30 내지 60 중량부를 기준으로 5 내지 25 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 아크릴 폴리올 수지 30 내지 60 중량부를 기준으로 11 내지 19 중량부, 또는 13 내지 17 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트 경화제의 함량이 상기 범위 내일 경우, 도막의 내수성 향상 및 수분산 후 안정성 향상 효과가 있다.
한편, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 용제로 희석하여 별도 용기에 보관한 후 사용 직전에 충분히 교반하여 사용할 수 있다. 이때, 용제는 도료 조성물에 사용되는 통상적인 것이라면 특별히 제한하지 않는다.
상기 아크릴 폴리올 수지의 수산기(OH)와 폴리이소시아네이트 경화제의 이소시아네이트기(NCO)가 1:0.6 내지 1.6, 또는 1: 0.8 내지 1.4의 당량비가 되도록 혼합할 수 있다. 상기 수산기와 이소시아네이트기의 당량비가 상기 범위 내일 경우, 수지와 경화제의 후 도료 조성물의 안정성 및 가사시간 개선 효과가 있다.
희석제
상기 상도용 도료 조성물은 용제 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 용제는 이를 포함하는 조성물의 점도를 조절하여 작업성을 향상시키는 역할을 하고, 상기 물은 상기 조성물의 휘발성 유기 화합물(VOC)의 발생을 저감시키는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 상도용 도료 조성물은 용제 및 물을 포함할 수 있다.
상기 물은 탈이온수, 순수, 초순수 및 증류수로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 용제는 물과 상용성이 있는 용제라면 특별히 한정하지 않는다.
첨가제
상기 상도 도료 조성물은 증점제, 소포제, 표면조정제, 분산제, 젖음성 조절제, 레올로지 조절제, 안료 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제들은 통상적으로 도료 조성물에 사용되는 것이라면 특별히 제한하지 않는다.
2액형
상기 상도용 도료 조성물은 주제부와 경화제부를 포함하는 2액형 도료 조성물일 수 있다. 구체적으로, 상기 주제부와 경화제부는 이들 각각을 별도 용기에 보관한 후 사용 직전에 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 주제부는 상기 아크릴 폴리올 수지, 희석제 및 첨가제를 포함하고, 상기 경화제부는 상기 폴리이소시아네이트 경화제, 희석제 및 첨가제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 주제부는 상기 아크릴 폴리올 수지, 희석제, 소포제, 표면조정제, 분산제, 젖음성 조절제, 레올로지 조절제, 안료 및 소포제를 포함하고, 상기 경화제부는 상기 폴리이소시아네이트 경화제, 희석제 및 촉매를 포함할 수 있다.
상기 상도용 도료 조성물은 25℃에서 잔컵 3호를 기준으로 5 내지 40 초의 점도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 상도용 도료 조성물은 25℃에서 잔컵 3호를 기준으로 10 내지 30 초의 점도를 가질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 상도용 도료 조성물은 수용성이라 친환경적이며 저장 안정성이 우수하고, 이로부터 제조된 도막의 외관 특성, 특히 광택이 우수하고, 내후성, 내충격성 및 경도 등의 기계적 물성이 우수하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
제조예 1. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스크에 부틸아세테이트 10 중량부, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 45 중량부 및 이소포론 디이소시아네이트 30 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 2 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 8 중량부 및 부틸아세테이트 5 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 17 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
제조예 2. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스크에 부틸아세테이트 12 중량부, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 48 중량부 및 이소포론 디이소시아네이트 27 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 3 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 5 중량부 및 부틸아세테이트 5 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 13 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
제조예 3. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스크에 부틸아세테이트 8 중량부, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 39 중량부 및 이소포론 디이소시아네이트 39 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 2 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 7 중량부 및 부틸아세테이트 5 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 21 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
제조예 4. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스크에 부틸아세테이트 10 중량부 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트 75 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 2 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 8 중량부 및 부틸아세테이트 5 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 17 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
제조예 5. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스트에 부틸아세테이트 10 중량부 및 이소포론 디이소시아네이트 75 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 2 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 8 중량부 및 부틸아세테이트 5 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 17 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
제조예 6. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스크에 부틸아세테이트 15 중량부, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 35 중량부 및 이소포론 디이소시아네이트 20 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 10 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 10 중량부 및 부틸아세테이트 10 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 7 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
제조예 7. 폴리이소시아네이트 경화제의 제조
교반기, 온도계, 환류 냉각기 및 질소 도입관 등을 구비한 4구 플라스크에 부틸아세테이트 5 중량부, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 50 중량부 및 이소포론 디이소시아네이트 35 중량부를 넣고 60℃로 승온시켰다. 승온 완료 후 시클로헥실디메틸아민 0.5 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 4.5 중량부 및 부틸아세테이트 5 중량부 혼합액을 1시간 동안 적하한 후 100℃로 승온시키고, 미반응 NCO 함량이 32 중량%가 되면 반응을 종료하여 폴리이소시아네이트 경화제를 제조하였다.
실시예 1 내지 6. 상도용 도료 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 바와 같은 조성으로 각 성분들을 혼합하여 상도용 도료 조성물을 제조하였으며, 이때, 아크릴 폴리올 수지의 수산기와 경화제의 이소시아네이트의 당량비가 1:1.2가 되도록 하였다.
실시예 7 내지 10. 상도용 도료 조성물의 제조
하기 표 2에 기재된 바와 같은 조성으로 각 성분들을 혼합하여 상도용 도료 조성물을 제조하였으며, 이때, 아크릴 폴리올 수지의 수산기와 경화제의 이소시아네이트의 당량비가 1:1이 되도록 하였다.
실시예 11 내지 14. 상도용 도료 조성물의 제조
하기 표 2에 기재된 바와 같은 조성으로 각 성분들을 혼합하여 상도용 도료 조성물을 제조하였으며, 이때, 아크릴 폴리올 수지의 수산기와 경화제의 이소시아네이트의 당량비가 1:0.8이 되도록 하였다.
비교예 1 내지 4.
하기 표 3에 기재된 바와 같은 조성을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 상도용 도료 조성물을 제조하였다.
성분(중량부) 실시예
1 2 3 4 5 6
주제부 물 8.37 10.7 8 9.8 8.37 10.7
용제 4.3 4 3.5 4.7 4.3 4
안료 21.3 21.3 19.7 21.2 21.3 21.3
아크릴 폴리올 수지1 45.2 - - 45 45.2 -
아크릴 폴리올 수지2 - 43 - - - 43
아크릴 폴리올 수지3 - - 47.5 - - -
표면조정제 1.3 1.3 1 1.2 1.3 1.3
분산제 3.5 3.5 3.4 3.43 3.5 3.5
젖음성 조절제 0.4 0.4 0.4 0.32 0.4 0.4
레올로지 조절제 0.23 0.3 0.2 0.23 0.23 0.3
소포제 0.4 0.5 0.3 0.42 0.4 0.5
경화제부 제조예 1의 폴리이소시아네이트 경화제 15 - - 13.7 - -
제조예 2의 폴리이소시아네이트 경화제 - 15 - - - -
제조예 3의 폴리이소시아네이트 경화제 - - 16 - - -
제조예 4의 폴리이소시아네이트 경화제 - - - - 15 -
제조예 5의 폴리이소시아네이트 경화제 - - - - - 15
총량 100 100 100 100 100 100
성분(중량부) 실시예
7 8 9 10 11 12 13 14
주제부 물 8.45 10.2 7.5 9.5 8.37 10.2 8.5 9.5
용제 4.2 5 3 3.8 4.3 4 4 4.7
안료 22 21.3 22 21.5 21.3 21.3 21 21
아크릴 폴리올 수지1 44 - - 45 45 - - 45.7
아크릴 폴리올 수지2 - 43.5 - - - 44.2 - -
아크릴 폴리올 수지3 - - 46 - - - 46.5 -
표면조정제 1.5 1.3 1.2 1.2 1.3 1.1 1.2 1.2
분산제 3.6 3.5 3.4 3.5 3.5 3 3.4 3.4
젖음성 조절제 0.45 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3
레올로지 조절제 0.3 0.3 0.2 0.23 0.23 0.3 0.2 0.1
소포제 0.5 0.5 0.3 0.42 0.4 0.5 0.3 0.4
경화제부 제조예 1의 폴리이소시아네이트
경화제		 15 - - - 15.2 15 14.5 -
제조예 2의 폴리이소시아네이트
경화제		 - - 16 14.45 - - - -
제조예 3의 폴리이소시아네이트
경화제		 - 14 - - - - - 13.7
총량 100 100 100 100 100 100 100 100
성분(중량부) 비교예
1 2 3 4
주제부 물 8.37 8.37 8.37 10.7
용제 4.3 4.3 4.3 4
안료 21.3 21.3 21.3 21.3
아크릴 폴리올 수지1 50.2 35.2 45.2 43
표면조정제 1.3 1.3 1.3 1.3
분산제 3.5 3.5 3.5 3.5
젖음성 조절제 0.4 0.4 0.4 0.4
레올로지 조절제 0.23 0.23 0.23 0.3
소포제 0.4 0.4 0.4 0.5
경화제부 제조예 6의 폴리이소시아네이트 경화제 10 - 15 -
제조예 7의 폴리이소시아네이트 경화제 - 25 - 15
총량 100 100 100 100
이하, 실시예 및 비교예에서 사용한 각 성분들의 제조사 및 제품명 등은 하기 표 4에 나타냈다.
화학명 또는 물성 제조사 및 제품명
물 탈이온수 -
용제 디바식 에스테르 -
안료 이산화티탄 제조사: CHEMOURS,
제품명: R-902+
아크릴 폴리올 수지1 NV: 40중량%, OHv: 155gKOH/g, Av: 23mgKOH/g, Tg: 55℃, Mw: 41,500g/mol, Mn: 5,300g/mol -
아크릴 폴리올 수지2 NV: 43중량%, OHv: 159gKOH/g, Av: 35mgKOH/g, Tg: 58℃, Mw: 54,500g/mol, Mn: 5,850g/mol -
아크릴 폴리올 수지3 NV: 37중량%, OHv: 141gKOH/g, Av: 27mgKOH/g, Tg: 46℃, Mw: 36,000g/mol, Mn: 5,050g/mol -
제조예1의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 17중량%, Mw: 1,500g/mol, NV: 86 중량%, 비중: 1.09 g/cm3, 점도: 1,000mPa·s
제조예2의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 13중량%, Mw: 1,350g/mol, NV: 83 중량%, 비중: 1.09 g/cm3, 점도: 650mPa·s
제조예3의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 21중량%, Mw: 1,800g/mol, NV: 88 중량%, 비중: 1.10 g/cm3, 점도: 1,600mPa·s
제조예4의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 17중량%, Mw: 2,100g/mol, NV: 86 중량%, 비중: 1.09 g/cm3, 점도: 2,000mPa·s
제조예5의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 17중량%, Mw: 650g/mol, NV: 86 중량%, 비중: 1.09 g/cm3, 점도: 500mPa·s
제조예6의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 7중량%, Mw: 1,000g/mol, NV: 75 중량%, 비중: 1.09 g/cm3, 점도: 900mPa·s
제조예7의 폴리이소시아네이트 경화제 미반응 NCO%: 32중량%, Mw: 3,000g/mol, NV: 90 중량%, 비중: 1.09 g/cm3, 점도: 1,200mPa·s
표면조정제 - 제조사: BYK,
제품명: BYKETOL AQ
분산제 - 제조사: BYK,
제품명: BYK-190
젖음성 조절제 - 제조사: BASF,
제품명: WE3323
레올로지 조절제 - 제조사: DOW,
제품명: RM12W
소포제 - 제조사: BASF,
제품명: ST2400
시험예: 제조된 도막의 특성 평가
실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 4의 도료 조성물을 도장하고 상온에서 20분 동안 건조한 후 60℃에서 4시간 경화하여 시편 도막을 제조하였다. 이후 도료 조성물의 저장 안정성, 및 시편 도막의 물성들을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 5 내지 7에 나타냈다.
(1) 점도
25℃에서의 점도는 잔컵(ZahnCup) 3호를 사용하여 측정하였다.
(2) 저장 안정성
도료 조성물을 60℃에서 120시간 동안 방치한 후 상술한 바와 동일한 방법으로 시편 도막을 형성하였으며, 저장 후 도료 조성물로 제조된 시편 도막(이하, '저장후 도막'으로 기재)의 외관 특성을 비교하였다.
구체적으로, 저장 후 도막의 표면에 핀홀 및 크래터링 발생이 없는 경우 우수(◎), 핀홀 및 크래터링이 시편당 2개 내지 5개 발생한 경우 양호(○), 5개 초과 10개 이하로 발생한 경우 보통(△), 10개 초과로 발생한 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(3) 내후성
ISO11507에 따라 QUV-A Type 576시간을 기준으로 △E값을 측정하였다.
(4) 광택
시편 도막을 대상으로 도막 표면의 60°광택을 광택 측정기로 측정하였으며, 측정된 광택이 80% 이상일 때 광택이 우수하고, 70% 이상일 때 광택이 양호한 것으로 판단하였다.
(5) 경도
미쯔비시 연필을 이용하여 시편 도막의 연필 경도를 측정하였다. 구체적으로, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H 및 3H 각각의 연필을 이용하여 시편 도막에 손상을 주지 않는 최대 경도를 측정하였다(3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H: 열세⇔우수).
(6) 부착성
ASTM D3359 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 시편 도막에 칼로 2㎜ × 2㎜(가로×세로)의 정사각형을 25개가 형성한 후 상기 정사각형을 대상으로 테이프 접착성 시험한 후 박리된 정도를 측정하여 부착성을 평가하였다.
이때, 25개의 정사각형이 100% 온전히 붙어있는 경우 5B, 남은 정사각형이 95% 이상 100% 미만인 경우 4B, 85% 이상 95% 미만인 경우 3B, 65% 이상 85% 미만인 경우 2B, 35% 이상 65% 미만인 경우 1B, 35% 미만인 경우 0B로 평가하였다.
(7) 내충격성
ASTM D2794에 의거하여 500g의 추를 10인치(inch) 이상 높이에서 시편 도막에 떨어뜨린 후 도막 표면을 관찰하여 도막에 균일 및 박리가 발생하지 않는 최대 높이를 측정하여 내충격성을 평가하였다.
(8) 내수성
도료 조성물을 15cm×30cm(가로×세로) 크기의 유리판에 10㎛ 두께로 도포한 후 40℃에서 20분 동안 경화시켰다. 이후 유리판을 물에 24시간 동안 침적시킨 후 유리판을 물에서 꺼내어 도막의 변색 정도를 확인하였으며, 이때, 평가 기준은 다음과 같다.
<평가 기준>
◎: 도막의 변색이 없는 것.
○: 약간의 변색 및 도막의 들뜸 미발생.
△: 약간의 변색 및 내수성 부족으로 도막이 약간 들뜸.
X: 도막의 들뜸이 심하거나, 도막이 박리된 것
실시예
1 2 3 4 5 6
점도 20초 22초 18초 19초 23초 22초
저장 안정성 ◎ ○ ○ ◎ ○ ○
도막 두께(㎛) 40 38 42 39 40 40
내후성(△E) 0.8 1.0 0.9 0.9 1.3 1.5
광택 85% 82% 83% 84% 78% 78%
경도 3H 2H 2H 3H HB HB
부착성 5B 4B 4B 5B 2B 2B
내충격성(inch) 30 28 29 30 25 25
내수성 ◎ ○ ○ ◎ △ △
실시예
7 8 9 10 11 12 13 14
점도 21초 22초 17초 20초 20초 21초 19초 21초
저장 안정성 ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○
도막 두께(㎛) 39 40 37 39 40 38 39 38
내후성(△E) 0.9 1.1 1.0 0.9 1.0 0.9 1.0 0.8
광택 84% 80% 81% 83% 85% 81% 84% 82%
경도 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H 2H
부착성 4B 4B 4B 4B 4B 4B 4B 4B
내충격성(inch) 29 27 28 30 29 28 29 27
내수성 ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○
비교예
1 2 3 4
점도 16초 33초 20초 28초
저장 안정성 ○ △ ○ △
도막 두께(㎛) 25 35 30 35
내후성(△E) 1.5 1.3 1.1 1.2
광택 60% 70% 68% 76%
경도 2B 2B HB HB
부착성 0B 0B B 2B
내충격성(inch) 12 20 18 25
내수성 X ○ △ ○
표 5 및 6에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 14의 상도용 도료 조성물은 저장 안정성이 우수하고, 이로부터 제조된 도막은 광택이 우수하고, 내후성, 경도, 부착성 및 내충격성 등의 기계적 물성이 우수했다.
반면, 표 7에서 보는 바와 같이, 비교예 1 내지 4의 도료 조성물로부터 제조된 도막은 저장 안정성, 내후성, 광택, 경도, 부착성 및 내후성등이 열세함을 알 수 있었다.

Claims (5)

  1. 아크릴 폴리올 수지 및 폴리이소시아네이트 경화제를 포함하고,
    상기 폴리이소시아네이트 경화제는 다관능 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제 조성물로부터 제조되고,
    상기 폴리이소시아네이트 경화제는 경화제 총 중량에 대하여 미반응 NCO기의 함량(NCO%)이 10 내지 30 중량%인, 상도용 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트 경화제는 중량평균분자량이 500 내지 3,000 g/mol인, 상도용 도료 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다관능 이소시아네이트 화합물은 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 선형 지방족 이소시아네이트 화합물과 2개 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 지환족 이소시아네이트 화합물을 1 내지 2 : 1의 중량비로 포함하는, 상도용 도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴 폴리올 수지는 수산기가가 100 내지 200 mgKOH/g이고, 산가가 15 내지 45 mgKOH/g이며, 유리전이온도가 30 내지 60 ℃인, 상도용 도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상도용 도료 조성물은 30 내지 60 중량부의 아크릴 폴리올 수지 및 5 내지 25 중량부의 폴리이소시아네이트 경화제를 포함하는, 상도용 도료 조성물.
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