KR20230067751A - 내마모성 도료 조성물 - Google Patents

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KR20230067751A
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(주)이레화학상사
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Abstract

본 발명은 내마모성, 내충격성 및 내수성이 우수한 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴 수지; 이산화티탄; 탄산칼슘; 분산제; 폴리스티렌 중공입자; 및 크랙방지제를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 내마모성, 내충격성 및 내수성이 우수한 도료 조성물을 제공할 수 있다.

Description

내마모성 도료 조성물{A paint composition with wear-resistant}
본 발명은 내마모성, 내충격성 및 내수성이 우수한 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴 수지; 이산화티탄; 탄산칼슘; 분산제; 폴리스티렌 중공입자; 및 크랙방지제를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다.
도료로부터 제조된 도막은 자외선이나 열에 장기간 노출되면 도막을 구성하는 고분자 사슬이 분쇄되어 도막의 특성이 저하될 뿐 아니라 분쇄 시 다양한 오염물질의 발생으로 환경문제를 유발할 수 있다.
한편 환경에 대한 규제가 강화되면서 도료, 코팅제 및 접착제 분야에서도 휘발성 유기 화합물의 방출에 대한 규제가 엄격해지고 있다.
따라서 자외선이나 열에 장기간 노출되더라도 도막의 특성이 유지되고 휘발성 유기 화합물의 함량이 적은 수용성 도료에 대한 수요가 급증하고 있다.
그러나 수용성 도료는 건조속도가 용제형 도료에 비하여 느려서 시공시간이 오래 걸리는 단점이 있으며, 내수성과 내마모성이 저하되어 신뢰성 측면에서 치명적인 단점이 있다.
이와 관련하여 한국등록특허 제10-1558876호는 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 반복단위를 포함하며, 경화제에 의해 가교화된 아크릴 수지, 유색안료 및 체질안료를 포함하는 수용성 노면 표지용 도료 조성물을 개시하고 있다.
그러나 상기 문헌에 개시된 도료 조성물은 건조속도가 느리고, 황변도, 내마모성, 접착성, 열안정성, 내충격성 및 내수성이 여전히 불량하다.
문헌1; 등록특허공보 제10-1558876호(2015.10.02 공고)
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내마모성, 접착성, 내충격성 및 내수성이 우수한 도료 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아크릴 수지; 이산화티탄; 탄산칼슘; 분산제; 폴리스티렌 중공입자; 및 크랙방지제를 포함하는 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 아크릴 수지 100중량부에 대하여 이산화티탄 3~100중량부, 탄산칼슘 50~300중량부, 분산제 0.1~5중량부, 폴리스티렌 중공입자 0.5~30중량부 및 크랙방지제 2~20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 아크릴 수지 100중량부에 대하여 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체 1~10중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 크랙방지제는 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 또는 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 도료 조성물을 포함하는 제품에 있어서, 상기 제품은 도료, 코팅제 또는 접착제인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 내마모성, 내충격성 및 내수성이 우수한 도료 조성물을 제공할 수 있다.
이하 실시예를 바탕으로 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명에 사용된 용어, 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고 통상의 기술자의 이해를 돕기 위하여 예시된 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 권리범위 등이 이에 한정되어 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 나타낸다.
본 발명은 아크릴 수지; 이산화티탄; 탄산칼슘; 분산제; 폴리스티렌 중공입자; 및 크랙방지제를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다.
상기 도료 조성물은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 이산화티탄 3~100중량부, 탄산칼슘 50~300중량부, 분산제 0.1~5중량부, 폴리스티렌 중공입자 0.5~30중량부 및 크랙방지제 2~20중량부를 포함할 수 있다.
상기 아크릴 수지는 도막의 표면 경도를 높여주고 기재에 대한 접착성, 내마모성, 내충격성, 내수성 및 내후성을 부여하는 작용을 한다.
아크릴 수지는 분자 내에 아크릴기를 갖는 고분자라면 특별히 제한이 없으며, 아크릴계 모노머를 중합하여 제조되거나 아크릴계 모노머와 다른 모노머를 공중합하여 제조될 수 있다.
또한 아크릴 수지는 고형의 아크릴 수지이거나 또는 아크릴 수지 에멀젼이 사용될 수 있으며, 이때 아크릴 수지 에멀젼에 포함된 고형분의 함량은 20~60중량%인 것이 바람직하다.
상기 아크릴 수지는 유화중합으로 중합될 수 있으며, 음이온이 부여된 음이온성 아크릴 수지일 수도 있다. 상기 음이온성 아크릴 수지를 제조하기 위해서는, 아크릴 수지의 유화중합 동안에 음이온성 계면활성제나 음이온성 분산제를 첨가하거나 또는 아크릴 수지의 유화중합 후에 음이온성 계면활성제나 음이온성 분산제를 첨가할 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제 또는 음이온성 분산제로는 황산염; 술폰산염; 인산염; 지방산 로신 및 나프텐산의 염; 나프탈렌 설폰산 및 저분자량의 포름알데히드의 농축 생성물; 소디움 라우릴 설페이트와 같은 금속알킬 설페이트; 도데실벤젠 설폰산, 이소프로필벤젠 설폰산 등의 염; 이소프로필나프탈렌 설폰산과 같은 알킬아릴 설폰산의 염; 디옥틸설포석신산, 설포석신산, 옥틸 설포석신산, N-메틸-N-팔미토일 타우르산, 올레일이스에티온산 등과 같은 알킬 석포석신산의 염; t-옥틸페녹시-폴리에톡시에틸 황산 나트륨과 같은 알킬아릴폴리에톡시에틸 황산의 금속염 등이 사용될 수 있다.
상기 아크릴 수지의 제조에 사용되는 아크릴계 모노머는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 히드록시메틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 히드록시메틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸 헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 이산화티탄은 백색도 및 내마모성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
상기 이산화티탄의 함량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 3~100중량부인 것이 바람직하며, 함량이 3중량부 미만인 경우 백색도 및 내마모성이 저하되고, 100중량부를 초과하는 경우 도막의 내충격성이 오히려 저하되며 가격이 많이 상승된다.
상기 이산화티탄은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로 표면 처리될 수 있다.
상기 이산화티탄의 표면에 도입된 아크릴레이트기는 아크릴 수지와의 접착 특성을 개선하여 조성물의 내구성, 내수성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
상기 실란 커플링제의 함량은 이산화티탄 100중량부에 대하여 1~10중량부인 것이 바람직하여, 상기 수치범위에서 조성물의 내마모성이 극대화될 수 있다.
상기 탄산칼슘은 도료 조성물의 내마모성 및 내구성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
상기 탄산칼슘의 함량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 50~300중량부인 것이 바람직하며, 함량이 50중량부 미만인 경우 내마모성 및 내구성이 저하되고, 300중량부를 초과하는 경우 가공성 및 내충격성이 저하된다.
상기 분산제는 조성물의 분산특성을 개선하고 황변도를 저하시키기 위하여 사용되며, 포스폰산계 화합물, 암모니아수 및 물을 반응시켜 제조될 수 있다.
포스폰산계 화합물로는 페닐포스폰산, 이소프로필메틸포스폰산, 2-페닐에틸포스폰산, 아미노메틸포스폰산, 3-아미노프로필포스폰산, 아미노메틸렌 비스포스폰산 등이 사용될 수 있다.
이때 상기 포스폰산계 화합물, 암모니아수 및 물의 중량비는 6:2~8:2~8 인 것이 바람직하다.
상기 분산제의 함량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 0.1~5중량부인 것이 바람직하며, 함량이 0.1중량부 미만인 경우 황변도가 증가되고, 함량이 5중량부를 초과하면 내구성 및 내마모성이 저하될 수 있다.
또한 본 발명은 분산제로서 폴리카르복실산 암모늄염을 추가로 사용할 수 있으며, 상기 폴리카르복실산 암모늄염은 폴리카르복실산을 암모니아수와 반응시켜 제조될 수 있다. 이때 폴리카르복실산 암모늄염의 고형분은 20~60중량% 인 것이 바람직하다.
상기 폴리카르복실산으로는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리아크릴산 공중합체, 폴리메타크릴산 공중합체등이 있다.
이때 포스폰산계 화합물 및 폴리카르복실산 암모늄염의 중량비는 60~80:20~40인 것이 바람직하다. 상기 수치범위를 만족하는 경우 조성물의 분산성 및 황변방지특성이 극대화될 수 있다.
상기 폴리스티렌 중공입자는 조성물의 난반사를 유도하고 백색도를 향상시킬 수 있으며, 높은 유리전이 온도를 가져 먼지가 달라붙지 않게 하는 효능을 가지고 있다.
상기 폴리스티렌 중공입자의 함량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 0.5~30중량부인 것이 바람직하며, 함량이 0.5중량부 미만인 경우 백색도가 저하되고, 함량이 30중량부를 초과하면 내구성 및 내마모성이 저하될 수 있다.
상기 크랙방지제는 도막의 치밀성, 젖음성 및 부착성을 향상시켜 도막의 크랙 발생을 방지할 수 있으며, 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르 등이 사용될 수 있다.
크랙방지제의 함량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 2~20중량부인 것이 바람직하며, 함량이 2중량부 미만인 경우 크랙방지특성이 저하되고, 20중량부를 초과하는 경우 건조속도가 느려진다.
본 발명은 크랙방지제로서 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 및 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르를 동시에 사용할 수 있으며, 이때 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 및 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르의 중량비는 60~80:20~40인 것이 바람직하다. 상기 수치범위를 만족하는 경우 조성물의 크랙방지특성이 극대화될 수 있다.
또한 본 발명은 크랙방지제로서 폴리카르복실산 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트(텍사놀)를 추가로 사용할 수 있다.
예를 들면, 크랙방지제로서 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 및 텍사놀을 동시에 사용할 수 있으며, 이때 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 및 텍사놀의 중량비는 60~80:20~40인 것이 바람직하다. 상기 수치범위를 만족하는 경우 조성물의 크랙방지특성이 극대화될 수 있다.
또한 본 발명은 크랙방지제로서 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르 및 텍사놀을 동시에 사용할 수 있으며, 이때 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르, 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르 및 텍사놀의 중량비는 100:40~70:20~50 인 것이 바람직하다. 상기 수치범위를 만족하는 경우 조성물의 크랙방지특성이 극대화될 수 있다.
또한 상기 조성물은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체를 추가로 포함할 수 있다.
상기 공중합체 내에 포함된 다수의 카르복실기는 조성물 내의 성분들의 접착성을 향상시키고, 내마모성, 내열성 및 내수성을 개선할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 아크릴산 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴산, 에틸 아크릴산, 부틸 아크릴산, 2-에틸헥실 아크릴산, 데실아크릴산, 메틸 메타크릴산, 에틸 메타크릴산, 부틸 메타크릴산, 2-에틸 헥실 메타크릴산, 데실메타크릴산 등이 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 중량비는 10~30:70~90인 것이 바람직하며, 상기 수치 범위에서 조성물의 내마모성, 내수성, 내열성 등이 극대화될 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체는 아크릴 수지 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되며, 함량이 1중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10중량부를 초과하는 경우 도막의 건조속도가 저하된다.
또한 상기 조성물은 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제와 포스폰산계 화합물을 반응시켜 제조한 실란커플링제 올리고머를 추가로 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제 올리고머를 사용함으로써 조성물의 접착성 및 황변방지특성을 향상시킬 수 있으며, 도막의 두께를 균일하게 조절할 수 있다.
상기 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제로는 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, 메타크릴록시메틸트리에톡시실란, 메타크릴록시메틸트리메톡시실란 등이 있다.
상기 포스폰산계 화합물로는 페닐포스폰산, 이소프로필메틸포스폰산, 2-페닐에틸포스폰산, 아미노메틸포스폰산, 3-아미노프로필포스폰산, 아미노메틸렌 비스포스폰산 등이 사용될 수 있다.
아크릴레이트기 함유 실란 커플링제와 포스폰산계 화합물의 중량비는 60~80:20~40인 것이 바람직하며, 상기 범위를 만족하는 경우 조성물의 접착성 및 황변방지특성이 극대화될 수 있다.
실란 커플링제 올리고머의 중량평균분자량은 1,000~10,000g/mol이 바람직하며, 실란 커플링제 올리고머는 아크릴 수지 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하다. 함량이 1중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 함량이 10중량부를 초과하는 경우 작업성이 저하되고 도막의 두께가 불균일하게 된다.
또한 상기 조성물은 에폭시기 함유 실란 커플링제와 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 또는 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르를 반응시켜 제조한 실란 커플링제 올리고머를 추가로 포함할 수 있다.
상기 실란 커플링제 올리고머를 사용함으로써 조성물의 접착성 및 크랙방지특성을 향상시킬 수 있으며, 도막의 두께를 균일하게 조절할 수 있다.
에폭시기 함유 실란 커플링제로는 2-글리시독시에틸메틸디메톡시실란, 2-글리시독시에틸메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 등의 글리시독시 C1-4 알킬 C1-4알킬 C1-4 알콕시실란; 2-글리시독시에틸트리메톡시실란, 2-글리시독시에틸트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 글리시독시 C1-4 알킬 C1-4 알콕시실란; 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸메틸디에톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필메틸디메톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필메틸디에톡시실란 등의 에폭시 C3-10 시클로알킬 C1-4 알킬 C1-4 알킬 C1-4 알콕시실란; 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필트리메톡시실란, 3-(3,4-에폭시시클로헥실)프로필트리에톡시실란 등의 에폭시 C3-10 시클로알킬 C1-4 알킬 C1-4 알콕시실란 등이 있다.
에폭시기 함유 실란 커플링제와 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 또는 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르의 중량비는 60~80:20~40인 것이 바람직하며, 상기 범위를 만족하는 경우 조성물의 접착성 및 크랙방지특성이 극대화될 수 있다.
실란 커플링제 올리고머의 중량평균분자량은 1,000~10,000g/mol이 바람직하며, 실란 커플링제 올리고머는 아크릴 수지 100중량부에 대하여 1~10중량부 사용되는 것이 바람직하다. 함량이 1중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 함량이 10중량부를 초과하는 경우 작업성이 저하되고 도막의 두께가 불균일하게 된다.
또한 상기 도료 조성물을 포함하는 제품에 있어서, 상기 제품은 도료, 코팅제 또는 접착제인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 도료 조성물은 공지의 방법, 예를 들면 솔, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 함침 등의 방법으로 기재 또는 노면 상에 도포되거나 코팅될 수 있다.
도막의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 용도에 따라 0.1㎛~20mm 두께로 조절될 수 있다.
본 발명의 도료 조성물로부터 제조된 도막은 건조속도가 빠르고, 황변도가 낮으며, 친환경적이고, 경도, 접착성, 내마모성, 내후성, 내수성, 내열성, 내충격성 등이 우수하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 내마모성 도료 조성물을 실시하기 위한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (2)

  1. 아크릴 수지; 이산화티탄; 탄산칼슘; 분산제; 폴리스티렌 중공입자; 및 크랙방지제를 포함하는 도료 조성물에 있어서,
    상기 아크릴 수지 100중량부에 대하여 이산화티탄 3~100중량부, 탄산칼슘 50~300중량부, 분산제 0.1~5중량부, 폴리스티렌 중공입자 0.5~30중량부 및 크랙방지제 2~20중량부를 포함하고, 상기 크랙방지제는 트리프로필렌글리콜 n-부틸에테르 또는 디프로필렌글리콜 n-부틸에테르인 것을 특징으로 하는 내마모성 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지 100중량부에 대하여 아크릴레이트기 함유 실란 커플링제 및 아크릴산 모노머의 공중합체 1~10중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 조성물.
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