KR20210039207A - 도료 조성물 - Google Patents

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KR20210039207A KR1020190121764A KR20190121764A KR20210039207A KR 20210039207 A KR20210039207 A KR 20210039207A KR 1020190121764 A KR1020190121764 A KR 1020190121764A KR 20190121764 A KR20190121764 A KR 20190121764A KR 20210039207 A KR20210039207 A KR 20210039207A
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Abstract

본 발명은 히드록시기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제1 아크릴 수지 에멀젼; 및 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제2 아크릴 수지 에멀젼;을 포함하고, 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼의 중량비가 0.5:1 내지 8:1인 것인 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

도료 조성물{Paint Composition}
본 발명은 도료 조성물에 관한 것이다.
컨테이너에 도장되는 데칼용 도료는 특별한 건조장치를 이용하지 않고, 5℃ 전후의 겨울철 온도부터 40℃ 전후의 여름철 온도까지 구조물의 외부 및 내부가 일반 환경 하에서 균일한 도막이 형성되어야 한다.
이에, 고온 다습한 여름철에 도막의 끈적임을 방지하기 위해서, 에멀젼 수지의 유리전이온도(Tg)는 최소 20℃ 이상으로 설계되어야하며, 이와 동시에 최저 도막 형성 온도(Minimum Film Forming Temperature, MFFT)의 상승으로 유리전이온도(Tg) 이하인 겨울철에 도장 시에는 도막의 깨짐 현상을 방지하기 위해서, 도료 제조 시에 휘발성 유기 용제(VOC, Volatile Organic Compounds)를 일정량 이상 첨가하는 것이 일반적이었다.
한편 컨테이너의 외부에는 각각의 컨테이너를 식별하기 위해 외부 표면에 데칼(Decal)이라고 부르는 식별표가 존재한다. 이러한 데칼은 기존에는 스티커 타입 또는 시트 타입 종이에 글씨를 프린트하여 컨테이너에 붙여졌다. 그러나 이러한 방법은 데칼이 변경될 때마다 매번 프린트를 새롭게 하여 제작해야 하는 번거로움과 함께 가격이 높아 비용적인 문제가 있었다. 스티커 또는 시트 타입 이외에도 유성 도료를 이용하여 컨테이너 외부에 데칼을 직접 새기는 방법도 있었으나, 유성 도료를 이용하는 경우에는 휘발성 유기 용제(VOC)가 발생하게 되어 환경을 오염시키는 문제가 있었다.
위와 같은 문제를 해결하고자 환경 오염 없는 수성 도료를 이용하여 컨테이너와 같은 구조물의 외부 및/또는 내부에 이용 가능하도록 상온에서도 건조가 가능하고 내수성, 내화학성, 외관, 기계적 물성 등이 우수한 도료를 개발하고자 하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
본 발명은 위와 같이 종래의 도료 조성물의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 상온 건조 후의 수분에 의한 영향성을 개선하고자 하였으며, 특히 짧은 건조시간 조건 하에서도 내수성이 우수한 도막을 형성하고, 내화학성, 내충격성, 경도와 같은 기계적 물성 등이 개선된 도료 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 히드록시기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제1 아크릴 수지 에멀젼; 및 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제2 아크릴 수지 에멀젼;을 포함하는 것인 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 도료 조성물은 히드록시기를 함유하는 아크릴 모노머를 이용하여 제조된 제1 아크릴 수지 에멀젼과, 아민기 또는 아미드기를 함유하는 아크릴 모노머를 이용하여 제조된 제2 아크릴 수지 에멀젼을 병용함으로써, 상온 건조 후의 수분에 의한 영향성을 개선하고, 짧은 건조시간 조건에서도 내수성이 향상된 도막을 제공할 수 있고, 이에 더해 도막의 외관, 내화학성, 내충격성, 부착성, 경도 등의 기계적 물성을 개선시킬 수 있다.
또한 수분산성의 아크릴 수지 에멀젼을 포함하는 수성 도료 조성물을 사용함에 따라 VOC가 저감되어 환경 문제를 해결하고, 특히 컨테이너 데칼과 같은 구조물용 코팅 도료에 적용되는 경우에는 상온 건조만으로도 내화학성과 기계적 물성을 최적화시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 도료 조성물을 제공한다.
본 명세서에서 사용된 “중량평균분자량”은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. “유리전이온도”는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. "수산기가 및 "아민가"와 같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "(메트)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
상기 도료 조성물은 히드록시기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제1 아크릴 수지 에멀젼; 및 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제2 아크릴 수지 에멀젼;을 포함한다.
<제1 아크릴 수지 에멀젼>
본 발명의 도료 조성물에 포함되는 제1 아크릴 수지 에멀젼은 도료 내의 주 성분으로 내화학성이 특히 우수하고, 데칼용 도료로 적용시 상온에서도 빠른 건조가 일어나는 속건성의 수분산성 아크릴 공중합체를 포함한다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 히드록시기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함한다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 상기 히드록시기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위 외에, 에틸렌성 불포화 모노머로부터 유래된 단위를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 상기 히드록시기 함유 아크릴 모노머와 상기 에틸렌성 불포화 모노머 중에서 선택되는 하나 이상의 모노머(단량체)를 라디칼 중합 개시제의 존재 하에서 용액 중합(또는 공중합)하여 얻어지는 것일 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 히드록시기 함유 아크릴 모노머, 에틸렌성 불포화 모노머, 라디칼 중합 개시제를 유기 용제 하에서 중합시킨 후 유화제를 넣어 물에 유화시켜서 제조할 수도 있고, 수지 말단에 음이온 및/또는 양이온을 도입하여 물(탈이온수)에 분산시켜 제조될 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 수분산성의 아크릴 수지 에멀젼일 수 있다.
상기 라디칼 중합 개시제는 포타슘퍼설페이트, 퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥사이드, di-tert-부틸퍼옥사이드, tert-부틸 퍼벤조에이트, tert-부틸퍼피바레이트, tert-아밀퍼벤조에이트, tert-아밀퍼옥시아세테이트, di-tert-아밀퍼옥사이드, tert-아밀퍼옥시네오데카노에이트, tert-부틸퍼옥시네오데카노에이트, tert-아밀-(2-에틸에실)모노퍼옥시카보네이트, 아조비스이소부틸니트릴, 또는 2.2-아조비스 메틸부티로니트릴 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 히드록시기 함유 아크릴 모노머는 모노히드록시 알킬(메트)아크릴레이트, 디히드록시 알킬(메트)아크릴레이트, 락톤(메트)아크릴레이트, 또는 히드록시 알리사이클릭(메트)아크릴레이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 히드록시기 함유 아크릴 모노머는 2-히드록시메틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시부틸아크릴레이트, 1,3-부탄디올아크릴레이트, 1,4-부탄디올아크릴레이트, 2-히드록시메틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 6-히드록시헥실(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 카두라아크릴레이트, 카두라메타크릴레이트, 카프로락톤아크릴레이트, 카프로락톤메타크릴레이트, 2,3-디히드록시프로필아크릴레이트, 2,3-디히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시메틸시클로헥실(메트)아크릴레이트, 또는 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에틸렌성 불포화 모노머는 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 터셔리부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 노말부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 터셔리부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트, 또는 라우릴(메트)아크릴레이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 유리전이온도(Tg)가 10 내지 30℃이고, pH가 9 내지 11이고, 평균 입자 크기(D50)가 100 내지 250 ㎚이고, 고형분의 함량이 50 내지 60 중량%이고, 중량평균분자량이 200,000 내지 500,000 g/mol이고, 25℃에서 측정한 점도는 300 내지 1,000 cps일 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 유리전이온도(Tg)가 10 내지 30℃이고, 구체적으로는 15 내지 25℃, 더 구체적으로는 15 내지 20℃일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 유리전이온도(Tg)가 10℃ 미만인 경우에는 도료의 건조성이 저하될 수 있고, 30℃ 초과인 경우에는 속건성으로 인하여 과도한 용제를 적용해야 하는 문제가 생길 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은 pH가 9 내지 11일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 pH가 9 미만인 경우에는 수지 안정성 저하 문제가 생길 수 있고, 11 초과인 경우에는 내수성 저하 문제가 생길 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 평균 입자 크기(D50)는 100 내지 250 ㎚이고, 구체적으로는 100 내지 200 ㎚일 수 있고, 더 구체적으로는 100 내지 160 ㎚일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 평균 입자 크기가 100 ㎚ 미만인 경우에는 수지 에멀젼의 점도 증가 문제가 생길 수 있고, 250 ㎚ 초과인 경우에는 수지 에멀젼의 저장 안정성이 저하될 수 있다.
상기 평균 입자 크기(D50)는 입자의 입경 분포의 50 wt% 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입자 크기(D50)는 예를 들어 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 고형분의 함량은 50 내지 60 중량%, 구체적으로 50 내지 56 중량%일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 고형분의 함량이 50 중량% 미만인 경우에는 도료 조성물의 고형분이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 60 중량% 초과인 경우에는 아크릴 수지 에멀젼의 입도 증가로 인한 저장 안정성이 저하될 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼에 포함되는 제1 아크릴 수지의 중량평균분자량이 200,000 내지 500,000 g/mol, 구체적으로 200,000 내지 350,000 g/mol 일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 중량평균분자량이 200,000 g/mol 미만인 경우에는 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 500,000 g/mol 초과인 경우에는 외관 저하가 발생할 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 25℃에서 측정한 점도는 300 내지 1,000 cps일 수 있고, 구체적으로 400 내지 700 cps일 수 있다. 상기 점도는 브룩필드 점도계(brookfield viscometer b type)를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 점도가 300 cps 미만인 경우에는 저장안정성 저하될 수 있고, 1,000 cps 초과인 경우에는 도료 조성물의 점도가 증가되어 작업성이 어려워지는 문제가 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 수산기가(OHv)는 5 내지 30 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼의 수산기가가 5 mgKOH/g 미만인 경우에는 제1 아크릴 수지 에멀젼의 합성 안정성이 저하될 수 있고, 30 mgKOH/g 초과인 경우에는 내수성이 저하될 수 있다.
<제2 아크릴 수지 에멀젼>
본 발명의 도료 조성물에 포함되는 제2 아크릴 수지 에멀젼은 도료 내의 주 성분으로 내화학성이 우수하고, 내충격성, 경도 등의 기계적 물성을 강화하는 역할을 한다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함한다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 상기 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위 외에, 에틸렌성 불포화 모노머로부터 유래된 단위를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 상기 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머와 상기 에틸렌성 불포화 모노머 중에서 선택되는 하나 이상의 모노머(단량체)를 라디칼 중합 개시제의 존재 하에서 용액 중합(또는 공중합)하여 얻어지는 것일 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머. 에틸렌성 불포화 모노머, 라디칼 중합 개시제를 유기 용제 하에서 중합시킨 후 유화제를 넣어 물에 유화시켜서 제조할 수도 있고, 수지 말단에 상기 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머를 도입하여 물(탈이온수)에 분산시켜 제조될 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 수분산성의 아크릴 수지 에멀젼일 수 있다.
상기 라디칼 중합 개시제는 '제1 아크릴 수지 에멀젼'에서 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 상기 라디칼 중합 개시제는 포타슘퍼설페이트, 벤조일 퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥사이드, di-tert-부틸퍼옥사이드, tert-부틸 퍼벤조에이트, tert-부틸퍼피바레이트, tert-아밀퍼벤조에이트, tert-아밀퍼옥시아세테이트, di-tert-아밀퍼옥사이드, tert-아밀퍼옥시네오데카노에이트, tert-부틸퍼옥시네오데카노에이트, tert-아밀-(2-에틸에실)모노퍼옥시카보네이트, 아조비스이소부틸니트릴, 또는 2.2-아조비스 메틸부티로니트릴 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머는 디알킬아미노알킬 아크릴레이트, 또는 디아세톤아크릴아미드 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머는 디메틸아미노메틸 (메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 디에틸아미노메틸 (메트)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 또는 디아세톤 아크릴아미드, (메트)아크릴 아미드 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에틸렌성 불포화 모노머는 '제1 아크릴 수지 에멀젼'에서 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 상기 에틸렌성 불포화 모노머는 예를 들어, 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 터셔리부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 노말부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 터셔리부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트, 또는 라우릴(메트)아크릴레이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 유리전이온도가 30 내지 50℃이고, pH가 7 내지 11이고, 평균 입자 크기(D50)가 100 내지 200 ㎚이고, 고형분의 함량이 40 내지 50 중량%이고, 중량평균분자량이 50,000 내지 500,000 g/mol이고, 25℃에서 점도가 50 내지 300 cps일 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 유리전이온도(Tg)가 30 내지 50℃이고, 구체적으로는 32 내지 40℃일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 유리전이온도(Tg)가 30℃ 미만인 경우에는 도료의 건조성 및 경도가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 50℃ 초과인 경우에는 속건성으로 인하여 과도한 용제를 적용하여야 되는 문제가 생길 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은 pH가 7 내지 11일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 pH가 7 미만인 경우에는 저장 안정성에 문제가 생길 수 있고, 11 초과인 경우에는 제2 아크릴 수지 에멀젼의 점도가 증가하는 문제가 생길 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 평균 입자 크기(D50)는 100 내지 200 ㎚이고, 구체적으로는 120 내지 170 ㎚일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 평균 입자 크기가 100 ㎚ 미만인 경우에는 점도가 증가하는 문제가 생길 수 있고, 200 ㎚ 초과인 경우에는 저장 안정성이 저하될 수 있다.
상기 평균 입자 크기(D50)는 입자의 입경 분포의 50 wt% 기준에서의 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입자 크기(D50)는 예를 들어 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 고형분의 함량은 40 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 고형분의 함량이 40 중량% 미만인 경우에는 도료 조성물의 고형분이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 50 중량% 초과인 경우에는 제2 아크릴 수지 에멀젼의 합성 안정성이 저하될 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼에 포함되는 제2 아크릴 수지의 중량평균분자량이 50,000 내지 500,000 g/mol이고, 구체적으로 50,000 내지 200,000 일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 중량평균분자량이 50,000 g/mol 미만인 경우에는 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 500,000 g/mol 초과인 경우에는 도료의 외관을 저하시키는 문제가 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 25℃에서 측정한 점도는 50 내지 300 cps일 수 있고, 구체적으로 100 내지 250 cps일 수 있다. 상기 점도는 브룩필드 점도계(brookfield viscometer b type)를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 점도가 50 cps 미만인 경우에는 저장안정성이 저하되는 문제가 있고, 300 cps 초과인 경우에는 도료의 고형분을 저하시키는 문제가 있다.
상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 아민가(AmV)는 40 내지 300 mgKOH/g일 수 있고, 구체적으로 아민가는 80 내지 150 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼의 아민가가 40 mgKOH/g 미만인 경우에는 도료의 저장 안정성이 저하될 수 있고, 300 mgKOH/g 초과인 경우에는 도료 조성물의 점도가 증점되는 문제가 생길 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼의 중량 총합은 상기 도료 조성물을 기준으로 구체적으로는 50 내지 70 중량%, 더 구체적으로는 55 내지 65 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼의 중량 총합이 50 중량% 미만인 경우에는 도막의 내수성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 70 중량% 초과인 경우에는 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼의 중량비는 0.5:1 내지 8:1일 수 있고, 구체적으로는 1:1 내지 7:1일 수 있고, 1:1 내지 5:1일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼의 중량비가 0.5:1 미만인 경우에는 도료 조성물의 저장 안정성이 저하될 수 있고, 8:1 초과인 경우에는 내수성이 저하될 수 있다.
<기타 성분>
본 발명의 도료 조성물에는 전술한 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼 외에도, 용제, 안료 및 첨가제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 용제는 도료 조성물에 포함되어 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼 또는 상기 제2 아크릴 수지 에멀젼과의 상용성을 향상시키고, 작업성을 개선하는 역할을 한다.
상기 용제로는 텍사놀(Texanol), 부틸셀로솔브(Butyl Cellosolve), 부틸카비톨(Butyl Carbitol), DOWANOL DPnB(DOW사) 등의 알코올계 용제, 또는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 에틸에톡시프로피오네이트 등과 같은 에스테르계 용제 등의 물과의 상용성이 있는 용제(상용성 용제)를 포함할 수 있다. 또한 상기 용제는 MOP(Metal Organic Polyhedra), 미네랄 스피릿(mineral spirit) 등의 물과의 상용성이 없는 용제(비상용성 용제)도 포함할 수 있다.
상기 용제는 상용성 용제와 비상용성 용제를 혼용할 수 있다.
상기 용제는 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼 100 중량부를 기준으로 10 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 구체적으로는 18 내지 28 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼 100 중량부를 기준으로 10 중량부 미만인 경우에는 작업성이 저하되고 도막의 외관에 문제가 생길 수 있고, 30 중량부 초과인 경우에는 도료의 건조성이 저하되어 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 안료는 도료에 색상을 구현하거나, 도막의 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 안료로는 체질안료, 레드 계열, 황색/오렌지 계열, 블루 계열, 녹색 계열, 블랙 계열, 백색 계열 등의 유색안료, 펄 및 메탈릭 계열 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 황산바륨(Ba2SO4)(바라이트, barite),·중정석, 탄산칼슘(CaCO3), 클레이(점토, Al2O3·2SiO2·2H2O), 골석분(3MgO·4SiO2·H20), 규석분(SiO2), 규조토(SiO2·nH2O), 실리카, 벤토나이트, 탈크(Talc), 알루미늄 실리케이트 등의 체질안료; 산화티탄(예, TiO2), 산화아연(ZnO), 리토폰(Lithopon), 황화아연, 연백(2PbCO3·Pb(OH)2), 산화안티몬(Sb2O3) 등의 백색 안료; 카본블랙(carbon black), 흑연, 철흑(Fe3O4) 등의 흑색 안료; 황연(PbCrO3), 징크크로메이트(Zinc chromate), 카드뮴 옐로(CdS), 리드 시안아미드(PbCN2), 티타늄 옐로(TiO2-NiO-Sb2O3), 스트론튬 옐로(SrCrO4) 등의 황색 안료; 철적(Fe2O3), 연단(Pb3O4), 은주(HgS), 카드뮴 레드(CdS와 HgS와의 혼합결정), 모리브덴 레드(PbCrO4와 PbMoO4, PbSO4의 혼합결정), 아산화동(Cu2O) 등의 적색 안료; 감청(MFe[Fe(CN)6], M=K, NH4, Na), 군청(2(Al2Na2Si3O10)·Na2S4), 코발트 블루(CoO·nAl2O3) 등의 청색 안료; 크롬녹(PbCrO4과 감청 KFe[Fe(CN)6]의 혼합물), 산화크롬(Cr2O3), 수산화크롬(Cr2O3·2H2O) 등의 녹색 안료; 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder) 등의 금속분말안료; 및 천연 펄 에센스, 합성 펄 안료 등의 펄 안료로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 위와 같은 안료 외에도, 자동차 도장의 녹을 방지하기 위한, 징크 포스페이트(zinc phosphate)와 같은 방청 안료를 더 포함할 수도 있다.
상기 안료는 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼 100 중량부를 기준으로 30 내지 55 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 안료의 함량이 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼 100 중량부를 기준으로 30 중량부 미만인 경우에는 기계적 물성이 저하될 수 있고, 55 중량부 초과인 경우에는 분산성이 불량해져서 도막의 외관이 저하될 수 있다.
상기 첨가제는 pH 조절제, 분산제, 소포제, 부패 방지제, 웨팅제, 증점제 등이 포함될 수 있다.
상기 pH 조절제로는 아민 화합물을 포함할 수 있고, 예를 들어 아미노메틸프로판올을 포함할 수 있다.
상기 분산제는 안료를 도료 조성물 내에서 균일하고 안정한 상태로 분산시키는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 BYK-190(BYK社) 등을 포함할 수 있다.
상기 소포제는 도료 조성물의 제조 시에 기포를 제거하고, 도장 시에 기포 발생을 억제하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 ST2400(BASF社), AIREX 901W(EVONIK社), SURFYNOL 104BC(EVONIK社) 등을 포함할 수 있다.
상기 부패 방지제는 도막의 부패를 방지하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 Acticide MBS(THOR社) 등을 포함할 수 있다.
상기 웨팅제는 도료의 웨팅성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 TEGO WET 240(EVONIK社) 등을 포함할 수 있다.
상기 증점제는 도막의 흐름성과 저장안정성을 개선하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 RM8W(DOW社), RM12W(DOW社), Hydroxyethyl Cellulose 등을 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
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 1 내지 14>
아래와 같은 방법으로 하기 표 1 및 표 2에 나타낸 조성으로 배합하여 도료 조성물을 제조하였다.
DIW, 분산제, 소포제, 증점제를 투입한 후 30분간 교반하였다. 교반된 액상에 pH 조절제를 투입한 후 30분간 추가 교반하였다. 교반이 완료된 이후 안료를 투입하여 프리 믹싱액을 제조하였다. 프리 믹싱액을 분산기에 투입 후 1시간 동안 분산을 진행하고, 분산물의 입도가 25㎛ 이하가 되면 완료하였다.
상기 분산물을 저속 교반하며 아크릴 수지 에멀젼을 투입한 이후 30분간 교반하였다. 교반이 완료된 후 용제, 소포제, 웨팅제, 부패방지제를 각각 투입하여 혼합이 완료되면 점도를 측정한 후, 최종적으로 증점제를 투입하여 점도를 조절하여 도료 조성물를 제조하였다.
구분 성분 실시예
1 2 3 4 5 6 7
아크릴 에멀젼 제1-1 아크릴 수지 에멀젼 30 50 27.5 53.18 40 45 48
제1-2 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - - -
제1-3 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - - -
제2-1 아크릴 수지 에멀젼 30 10 27.5 11.82 20 15 12
제2-2 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - - -
제2-3 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - - -
제2-4 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - - -
용제 DIW 10 10 11.81 9.45 10 10 10
미네랄 스피릿
(DONGNAM YUHWA)		 0.7 0.7 0.83 0.66 0.7 0.7 0.7
텍사놀(Eastman) 2 2 2.36 1.89 2 2 2
안료 백색안료
(R-706, Chemours)		 21.5 21.5 23.83 17.27 21.5 21.5 21.5
체질안료
(S-SIL5, SAC-materials)		 3.4 3.4 3.77 2.73 3.4 3.4 3.4
pH 조절제 아미노메틸프로판올 0.1 0.1 0.1 0.15 0.1 0.1 0.1
분산제 BYK-190(BYK) 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5 0.5 0.5
소포제 ST2400
(BASF)		 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
SURFYNOL 104BC
(EVONIK)		 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
AIREX 901w(EVONIK) 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3
부패방지제 ACTICIDE MBS
(THOR)		 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3
웨팅제 TEGO WET 240(EVONIK) 0.1 0.1 0.1 0.15 0.1 0.1 0.1
증점제 RM8W
(DOW)		 0.1 0.1 0.1 0.25 0.1 0.1 0.1
Hydorxyethyl Cellolose(HEC)
(ASHLAND)		 0.1 0.1 0.1 0.15 0.1 0.1 0.1
총합 100 100 100 100 100 100 100
(단위: 중량부)
구분 성분 실시예
8 9 10 11 12 13 14
아크릴 에멀젼 제1-1 아크릴 수지 에멀젼 52 53.3 33 28.89 - - 30
제1-2 아크릴 수지 에멀젼 - - - - 30 - -
제1-3 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - 50 -
제2-1 아크릴 수지 에멀젼 8 6.7 22 36.11 - - -
제2-2 아크릴 수지 에멀젼 - - - - 30 - -
제2-3 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - 10 -
제2-4 아크릴 수지 에멀젼 - - - - - - 30
용제 DIW 10 10 11.81 9.45 10 10 10
미네랄 스피릿
(DONGNAM YUHWA)		 0.7 0.7 0.83 0.66 0.7 0.7 0.7
텍사놀(Eastman) 2 2 2.36 1.89 2 2 2
안료 백색안료
(R-706, Chemours)		 21.5 21.5 23.83 17.27 21.5 21.5 21.5
체질안료
(S-SIL5, SAC-materials)		 3.4 3.4 3.77 2.73 3.4 3.4 3.4
pH 조절제 아미노메틸프로판올 0.1 0.1 0.1 0.15 0.1 0.1 0.1
분산제 BYK-190(BYK) 0.5 0.5 0.5 0.6 0.5 0.5 0.5
소포제 ST2400
(BASF)		 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
SURFYNOL 104BC
(EVONIK)		 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
AIREX 901w(EVONIK) 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3
부패방지제 ACTICIDE MBS
(THOR)		 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3
웨팅제 TEGO WET 240(EVONIK) 0.1 0.1 0.1 0.15 0.1 0.1 0.1
증점제 RM8W
(DOW)		 0.1 0.1 0.1 0.25 0.1 0.1 0.1
Hydorxyethyl Cellolose(HEC)
(ASHLAND)		 0.1 0.1 0.1 0.15 0.1 0.1 0.1
총합 100 100 100 100 100 100 100
(단위: 중량부)
<비교예 1 내지 4>
하기 표 3에 나타낸 조성으로 배합하여 도료 조성물을 제조하였다.
구분 성분 비교예
1 2 3 4
아크릴 에멀젼 제1-1 아크릴 수지 에멀젼 60 - 15 54
제2-1 아크릴 수지 에멀젼 - 60 45 6
용제 DIW 10 10 10 10
미네랄 스피릿
(DONGNAM YUHWA)		 0.7 0.7 0.7 0.7
텍사놀(Eastman) 2 2 2 2
안료 백색안료
(R-706, Chemours)		 21.5 21.5 21.5 21.5
체질안료
(S-SIL5, SAC-materials)		 3.4 3.4 3.4 3.4
pH 조절제 아미노메틸프로판올 0.1 0.1 0.1 0.1
분산제 BYK-190(BYK) 0.5 0.5 0.5 0.5
소포제 ST2400
(BASF)		 0.4 0.4 0.4 0.4
SURFYNOL 104BC
(EVONIK)		 0.5 0.5 0.5 0.5
AIREX 901w(EVONIK) 0.3 0.3 0.3 0.3
부패방지제 ACTICIDE MBS
(THOR)		 0.3 0.3 0.3 0.3
웨팅제 TEGO WET 240(EVONIK) 0.1 0.1 0.1 0.1
증점제 RM8W
(DOW)		 0.1 0.1 0.1 0.1
Hydorxyethyl Cellolose(HEC)
(ASHLAND)		 0.1 0.1 0.1 0.1
총합 100 100 100 100
(단위: 중량부)
상기 실시예 및 비교예에 사용된 성분은 아래와 같다.
제1-1 아크릴 수지 에멀젼: Tg 17℃, pH 9, D50 130 ㎚, NV 52, Mw 350,000, VIS(25℃) 500 cps, OHv 20 mgKOH/g
제1-2 아크릴 수지 에멀젼: Tg 15℃, pH 9, D50 100 ㎚, NV 50, Mw 230,000, VIS(25℃) 650 cps, OHv 15 mgKOH/g
제1-3 아크릴 수지 에멀젼: Tg 30℃, pH 11, D50 160 ㎚, NV 56, Mw 480,000, VIS(25℃) 430 cps, OHv 28 mgKOH/g
제2-1 아크릴 수지 에멀젼 (디메틸아미노에틸 메타아크릴레이트함유): Tg 32℃, pH 8, D50 170 ㎚, NV 45, Mw 50,000, VIS(25℃) 170 cps, AmV 100 mgKOH/g
제2-2 아크릴 수지 에멀젼 (디메틸아미노에틸 메타아크릴레이트 함유): Tg 35℃, pH 7.5, D50 170 ㎚, NV 42, Mw 100,000, VIS(25℃) 110 cps, AmV 150 mgKOH/g
제2-3 아크릴 수지 에멀젼 (디메틸아미노에틸 메타아크릴레이트 함유): Tg 50℃, pH 10.8, D50 170 ㎚, NV 48.5, Mw 500,000, VIS(25℃) 200 cps, AmV 60 mgKOH/g
제2-4 아크릴 수지 에멀젼(디아세톤 아크릴 아미드 함유): Tg 33℃, pH 8.5, D50 150 ㎚, NV 45, Mw 270,000, VIS(25℃) 180 cps, AmV 110 mgKOH/g
<실험예>
상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 도료 조성물을 상온에서 1시간 건조 후에 물을 침적한 후 48시간 지난 후의 외관 평가를 아래와 같은 평가 방법으로 진행하고, 그 결과를 표 4 및 5에 나타내었다.
VOC 평가
"100-비휘발분(중량%)-수분함량(중량%)"으로 평가하였다.
점도
Zahn cup #3을 사용하여 도료 조성물이 밖으로 나올 때까지의 유출 시간(초)을 측정하였다.
저장 안정성
저장 후의 용기 중의 상태를, 도장 작업성, 도장의 외관이 저장 전에 비하여 현저한 차이가 발생하지 않는지를 육안 및 점도로 평가하였다.
도막 두께
도막 Gauge(ELCOMETER A456C)로 측정하였다.
광택
60° 광택도 측정기로 측정하였다.
내수성
상온에서 1시간 건조 후의 내수 침적 2일 후의 외관을 평가하였다.
부착성
ASTM D3359에 따라 2mm 크로스컷 제작 후 테이프를 사용하여 떼어낸 후 문제가 있는지 평가하였다.
구분 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
VOC 평가(중량%) 35 35 38.5 31.2 35 35 35 34 35 35.2 35 34 34 36
점도(초) 82 85 88 81 82 83 82 83 82 82 82 82 83 81
저장안정성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ○ ◎
도막 두께(㎛) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
광택(%) 66 62 68 65 66 68 65 53 50 58 53 63 50 52
내수성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ○ ◎ ◎ ○ ◎
부착성 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격
구분 비교예
1 2 3 4
VOC 평가(중량%) 35 35 36 35
점도(초) 102 73 81 82
저장안정성 ○ X X X
도막 두께(㎛) 43 31 40 40
광택(%) 32 43 52 50
내수성 X ○ X X
부착성 불합격 불합격 합격 합격

Claims (4)

  1. 히드록시기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제1 아크릴 수지 에멀젼; 및
    아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머로부터 유래된 단위를 포함하는 제2 아크릴 수지 에멀젼;
    을 포함하고,
    상기 제1 아크릴 수지 에멀젼과 제2 아크릴 수지 에멀젼의 중량비가 0.5:1 내지 8:1인 것인 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 아크릴 수지 에멀젼은,
    유리전이온도(Tg)가 10 내지 30℃이고,
    평균 입자 크기(D50)가 100 내지 250 ㎚이고,
    중량평균분자량이 200,000 내지 500,000 g/mol
    인 것인 도료 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 아크릴 수지 에멀젼은,
    유리전이온도(Tg)가 30 내지 50℃이고,
    평균 입자 크기(D50)가 100 내지 200 ㎚이고,
    중량평균분자량이 50,000 내지 500,000 g/mol
    인 것인 도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아민기 또는 아미드기 함유 아크릴 모노머는 디알킬아미노알킬 아크릴레이트, 디아세톤아크릴아미드 및 (메트)아크릴 아미드 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 도료 조성물.
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