KR20230071664A - 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로는, 분자 내 우레아(Urea) 결합의 성분으로 하는 순수 우레아 도료로서, 무용제형 2액형 도료이고, 내황변성, 내후성 및 내수성이 우수하며 기계적 물성이나 마모에 대한 저항성이 우수한, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로는, 분자 내 우레아(Urea) 결합의 성분으로 하는 순수 우레아 도료로서, 무용제형 2액형 도료이고, 내황변성, 내후성 및 내수성이 우수하며 기계적 물성이나 마모에 대한 저항성이 우수한, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로는, 분자 내 우레아(Urea) 결합의 성분으로 하는 순수 우레아 도료로서, 무용제형 2액형 도료이고, 내황변성, 내후성 및 내수성이 우수하며 기계적 물성이나 마모에 대한 저항성이 우수한, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
다층도료는 수년동안 사용되어 왔다.
이와 같은 도료계는 처음엔 유기 용매를 사용하였다. 그러나 환경 문제가 관심이 되고 규제가 더욱 심해짐에 따라 이와 같은 유기 용매계 기술이 외면받게 되었고, 수성계통의 도료 기술의 개발이 진행되어 왔다. 특히, 투명도료에 있어서 적절한 휘발성 유기 성분(VOC)의 일부로서 수성 하도 도료의 개발이 증가되고 있다.
다수의 세계적인 도료 회사들은 투명도료, 자동차도료에 사용하기 위한 수성 하도 도료를 제시하였다.
예를 들어, BASF, DuPont, ICI 및 PPG 모두는 이 분야에서 특허를 가지고 있다, 예컨대 미국 특허 제5,204,401호(Anderson 등, BASF)는 비이온성 및 우레탄 작용성을 갖는 비닐 단량체로부터 유도된 비이온성 및 산 작용성을 갖는 수-희석성 아크릴성 수지를 포함하는 금속성 및 비금속성 수성 하도 도료를 기재한다.
또한, 미국 특허 제5,169,719호(Balatan BASF)는 자동차 수성 하도 도료 중의 주요 수지 및 안료 분쇄물 수지로서 유용한 수-희석성 폴리우레탄/아크릴 공중합체를 기재한다
또한, 미국 특허 제5,157,069호(Campbell, BASF)는 아크릴성 수지 및 폴리우레탄 수지(및 이의 혼합물)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 중합체의 비이온성 수용성 유동 조절 중합체(예: 폴리에테르, 셀룰로즈, 셀룰로즈 유도체, 폴리비닐알콜 등)와 안료와의 비이온성 분산액을 포함하는 수성 도료를 기재한다.
또한, 미국 특허 제5,066,732호(Savino 등, BASF)는 폴리에테르 골격을 갖는 수 분산성 비이온성 폴리우레탄 수지를 기재한다.
또한, 미국 특허 제5,017,673호(Balatan, BASF.는 폴리에스테르 골격을 갖는 수 분산성 비이온성 폴리우레탄 수지를 기재한다.
또한, 미국 특허 제4,978,708호(Fowler 등, BASF)는 음이온성 폴리우레탄 수지 및 음이온성 아크릴성 안료 분쇄물 수지를 함유하는 수성하도 도료를 기재한다.
또한, 미국 특허 제4,558,090호 및 제4,489,135호(Drexler 등, BASF)는 하도 도료가 수성 폴리우레탄인 다층 도료에서 하도 도료로서 유용한 조성물 및 이의 제조방법을 기재한다.
또한, 미국 특허 제5,204,404호(Werner Jr. 등, DuPont)는 아크릴성 실란 중합체 및 폴리우레탄 중합체를 함유하는 수성 도료 조성물을 기재하고, 미국 특허 제5,051,464호(Johnson 등, DuPont)는 아크릴로우레탄 안료 분산성 중합체 및 결합제를 함유하는 수성 도료 조성물을 기재하며, 미국 특허 제5,006,413호 및 제4,954,559호(Den Hartog 등, DuPont)는 메틸올(메트)아크릴아미드 아크릴성 중합체 결합제 및 폴리우레탄을 함유하는 수성 도료 조성물을 기재한다.
또한, 미국 특허 제5,100,735호(Chang, DuPont)는 알킬화된 멜라민 포름알데하이드 가교결합제와 함께 수성 아크릴성 하도 도료 및 높은 고형물 함량의 용매계 아크릴, 폴리에스테르 또는 폴리에스테르우레탄 투명 도료를 사용하는 것을 포함하여 자동차상에 다층 표면재처리제를 형성하는 개선된 방법을 기재한다.
아울러, 미국 특허 제4,403,003호(Backhouse, ICI)는 가교결합된 미립자를 함유하는 수 분산성 착색된 하도 도료를 먼저 적용하는, 다층 도막의 제조방법을 기재하고, 미국 특허 제4,822,685호(Perez 등, PPG)는 수성계 폴리우레탄 분산액이 착색된 하도 도료로서 사용되는, 기판 상에 다층 도막을 형성하는 방법을 기재한다. 또한, 미국 특허 제4,719,132호(Porter Jr., BASF)는 수성 폴리우레탄 수지를 포함하는 수성 하도 도료를 기재한다.
한편, 2액형 투명 도료 조성물은 일반적으로 수산기를 함유하는 아크릴 수지(이하, 아크릴 폴리올), 비황변 형태의 이소시아네이트 경화제, 그외 평활제, 슬립제, 자외선 흡수제, 광안정제 및 작업성 등을 고려한 용제가 함께 사용된다.
2액형 투명 도료는 현재 널리 사용되고 있는 1액형 투명 도료에 비해 새의 배설물, 벌레나 가솔린 등에 의한 내약품성이 우수하며, 용제 방출량이 적어 환경 오염을 크게 줄일 수 있으며, 우레탄 가교 결합에 의한 도막의 유연성을 부여함과 동시에 내스크래치성이나 수송상의 내긁힘성 등이 우수하다.
특히 종래 아크릴 폴리올을 이용하여 제조된 1액형 투명도료로 도장된 자동차는 최근에 급속히 보급된 자동 세차기로 세차할 경우 미세한 흠집이 발생되며 이러한 흠집이 축적되면 자동차 도장면의 광택이 점차 퇴색되어 자동차의 외관에 악영향을 미치게 되는 문제점을 안고 있다.
또한, 갈수록 심한 대기오염으로 산성비에 노출될 경우 자동차 도막의 손상을 가중시킴으로써 내산성이 우수한 도료의 개발을 부추기고 있는 상황이다. 그러므로 최근의 자동차용 투명도료에서 내스크래치성과 내산성의 개선이 쟁점이 되고있는 상황이다.
특히 1액형의 경우 멜라민 수지와의 가교 결합시 형성되는 에테르 결합이 산성비 등에 의해 가수분해되어 도막이 쉽게 열화나 변색되는 현상이 미국을 비롯한 선진국가에서 커다란 문제가 되고 있으며, 공업화를 지향하는 한국이나 중국을 비롯한 아시아 국가에서도 점차 문제가 부각되고 있다.
또한, 아크릴 수지의 수산기와 경화제인 멜라민 수지 및 블록화된 이소시아네이트 수지가 경화되는 종래의 경화 시스템으로는 내산성을 획기적으로 향상시키는 데에 한계가 있으므로 신규 경화시스템의 연구가 전세계적으로 진행되고 있으며 또한 실제로 일부가 상업적으로 적용되고 있다.
이러한 경화시스템으로는 에폭시기와 산기의 경화 반응, 에폭시기와 무수물의 경화 반응, 실란기 자체 혹은 수산기와의 경화 반응, 불소 변성수지 등을 들 수 있다.
그러나, 상기와 같은 경화시스템은 내산성 면에서는 종래의 경화방식에 비해 탁월한 성능은 가지나, 각각의 경우 도막 외관, 가격, 생산성, 부착성, 저장성, 황변성 등에서 문제를 조금씩 내포하고 있다. 특히 내스크래치성의 향상에는 그 효과가 미미한 것으로 나타나고 있다.
한편, 아크릴 폴리올, 멜라민 수지, 블록 이소시아네이트 수지를 구성 성분으로 하는 종래의 경화 시스템을 그대로 유지하면서 아크릴 폴리올을 개선하여 내스크래치성을 향상시킨 결과도 보고된 바 있으나, 이 경우 내산성에서의 향상되는 효과는 적어 종전의 문제점을 일부 내포하고 있다.
또한, 이와 같은 내산성 및 내스크래치성이 우수한 2액형 투명도료를 개발함에 있어 종래의 자외선 흡수제를 사용할 경우 자외선 흡수제의 수산기와 이소시아네이트가 반응하여 자외선 흡수제의 효과가 떨어지는 문제점을 안고 있으므로, 이를 해결할 수 있는 새로운 광안정제를 사용함으로써 자외선에 안정한 도료의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은, 분자 내 우레아(Urea) 결합의 성분으로 하는 순수 우레아 도료로서, 무용제형 2액형 도료이고, 내황변성, 내후성 및 내수성이 우수하며 기계적 물성이나 마모에 대한 저항성이 우수한, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법을 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로 본 발명에 따른 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법은, 폴리우레아 프로폴리머인 주제부; 및 경화제부;를 부피비로 하여 1:1의 비율로 혼합하여 제조된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 경화제부는, 폴리에터 작용성 폴리아민 50중량%와 환형 아스파트산 에스터 작용성 다이아민 50중량%를 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리에터 작용성 폴리아민은, 헌츠만仕(Huntsman Corporation)로부터 입수 가능한 폴리에터 작용성 다이아민인 제파민(JEFFAMINE) D-2000 및 T-5000을 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주제부는, 폴리아이소시아네이트(MDI)와 폴리프로필렌글리콜(PPG)를 80℃에서 5시간동안 중합한 조성물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리아이소시아네이트(MDI)는 아이소포론 다이아이소시아네이트, 사이클로헥실렌 다이아이소시아네이트, 4,4’-메틸렌다이사이클로헥실 다이아이소시아네이트, 테트라메틸실릴 다이아이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,7-헵타메틸렌 다이아이소시아네이트, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌 다이아이소시아네이트, 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 페닐렌 다이아이소시아네이트, 중합체성 메틸렌다이페닐 다이아이소시아네이트 및/또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리아이소시아네이트로 연쇄-연장된 예비중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주제부는, 폴리아이소시아네이트(MDI) 50중량%와 폴리프로필렌글리콜(PPG) 60중량%의 함량을 사용하여 중합한 조성물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 폴리우레아 코팅용 도료는, 투명한 색상을 가지면서, 유광의 광택을 가지고. 2액형 도료로서, 경도 90±5(shore A/ 20℃), 인장강도 15±5(N/mm2), 신율 500±100(%) 및 인열강도 60±30(N/mm)의 물리적 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 의하면, 분자 내 우레아(Urea) 결합의 성분으로 하는 순수 우레아 도료로서, 무용제형 2액형 도료이고, 내황변성, 내후성 및 내수성이 우수하며 기계적 물성이나 마모에 대한 저항성이 우수한, 투명 폴리우레아 코팅용 도료를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 투명한 색상을 가지면서, 유광의 광택을 가지고. 2액형 도료로서, 경도 90±5(shore A/ 20℃), 인장강도 15±5(N/mm2), 신율 500±100(%) 및 인열강도 60±30(N/mm)의 물리적 특성을 가지는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료를 제공할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로는, 분자 내 우레아(Urea) 결합의 성분으로 하는 순수 우레아 도료로서, 무용제형 2액형 도료이고, 내황변성, 내후성 및 내수성이 우수하며 기계적 물성이나 마모에 대한 저항성이 우수한, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법은 주제; 및 경화제부;를 부피비로 하여 1:1의 비율로 혼합하여 제조된다.
이렇게 제조된 투명 폴리우레아 코팅 도료는 투명한 색상을 가지면서, 유광의 광택을 가지고. 2액형 도료로서, 경도 90±5(shore A/ 20℃), 인장강도 15±5(N/mm2), 신율 500±100(%) 및 인열강도 60±30(N/mm)의 물리적 특성을 가지도록 된다.
이때, 경도의 시험검사방법은 KS F 6518:2018을, 인장강도, 신율 및 인열강도는 KS F 4922:2007의 시험검사방법을 이용하도록 하였다.
또한, 상기 주제부와 상기 경화제부의 혼합 가사시간은 20℃의 온도조건에서 30~40분이다. 그리고 혼합은 일반 믹서를 이용하여 혼합하도록 한다.
상기 주제부는, 폴리우레아 프로폴리머로서, 폴리아이소시아네이트(MDI)와 폴리프로필렌글리콜(PPG)를 80℃에서 5시간동안 중합한 조성물이다.
부연하면, 폴리아이소시아네이트(MDI)는 아이소포론 다이아이소시아네이트, 사이클로헥실렌 다이아이소시아네이트, 4,4’-메틸렌다이사이클로헥실 다이아이소시아네이트, 테트라메틸실릴 다이아이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,7-헵타메틸렌 다이아이소시아네이트, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌 다이아이소시아네이트, 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 페닐렌 다이아이소시아네이트, 중합체성 메틸렌다이페닐 다이아이소시아네이트 및/또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리아이소시아네이트로 연쇄-연장된 예비중합체를 포함하고,
폴리프로필렌글리콜(PPG)은 한국폴리올仕로부터 입수가능한 PP-1000, PP-2000, PP-4000 및 GP-5000 중 어느 하나를 사용하도록 한다.
즉, 상기 주제부는, 폴리아이소시아네이트(MDI)와 폴리프로필렌글리콜(PPG)을 중합한 폴리우레아 프리폴리머이다.
부연하면, 폴리아이소시아네이트(MDI) 50중량%와 폴리프로필렌글리콜(PPG) 60중량%의 함량을 사용하도록 한다.
상기 경화제부는, 폴리아민 성분인 폴리에터 작용성 폴리아민 50중량%와 환형 아스파트산 에스터 작용성 다이아민 50중량%를 혼합할 수 있다.
적합한 폴리에터 작용성 폴리아민으로는, 예를 들어 헌츠만仕(Huntsman Corporation)로부터 입수 가능한 폴리에터 작용성 다이아민인 제파민(JEFFAMINE) D-2000, T-5000, D-400 및 T-403 중 선택적으로 2개 혼합된 혼합물일 수 있는데,
바람직하게는 D-2000 및 T-5000을 혼합하도록 한다. 이들의 혼합은 D-2000 60중량% 및 T-5000 40중량%의 함량을 가지도록 한다.
이러한 폴리에터 작용성 폴리아민은 겔 시간(gel time)을 증가시킴으로써 작업 시간을 연장시킬 수 있다.
또한, 상기 환형 아스파트산 에스터 작용성 폴리아민으로는, 베이어 머터리얼 사이언스(Bayer MaterialScience)로부터 입수 가능한 데스모펜(DESMOPHEN) NH-1420 또는 NH-1520을 사용할 수 있다.
한편, 설계조건에 따라서는, 상술된 바에 따라 제조된 투명 폴리우레아 코팅용 도료에 다음의 과정을 더 수행하여 제조를 완료하도록 할 수도 있다.
부연하면, 솔잎을 파쇄하여 획득한 솔잎분말을 액상유리에 침강시켜 코팅시킨 후, 파쇄기를 이용하여 액상유리가 코팅된 솔잎분말을 코팅전 솔잎분말의 입자크기보다 작은 크기로 파쇄하여 코팅분말을 획득한다.
이렇게 획득된 코팅분말은 주제부와 경화제부를 혼합할 때, 혼합물의 총량을 100중량부로 무게비로 기준하여 10~15중량부만큼 혼합하여, 투명 폴리우레아 코팅용 도료의 제조를 완료하도록 한다.
이러한 코팅분말은, 솔잎에 의해 이물질 분해능력을 가지도록 하며, 다만, 솔잎에 의해 투명을 목적으로 하는 투명 폴리우레아 코팅용 도료에 색상을 부여하게 되므로, 액상유리를 솔잎분말 외면에 코팅하여 솔잎 특유의 색상발현이 이루어지는 것을 최소화하여, 투명 폴리우레아 코팅용 도료의 투명화 목적을 달성하고, 동시에 액상유리가 코팅된 후 더 작은 크기로 파쇄되는 과정에서 액상유리가 코팅된 솔잎분말, 즉 코팅분말에 외면의 코팅면 파손, 스크레치를 유발하여 솔잎분말이 이물질 분해의 기능을 원활히 수행하도록 하는 것이다.
이에 따르면, 투명 폴리우레아 코팅용 도료를 사용한 도포면에 일정시간이 경과되어 이물질이 흡착되어도, 이물질 분해능을 가지므로, 이물질에 의한 도포면이 오염되거나, 또는 외관상 더러움을 유발하는 문제점을 극복할 수 있을 것으로 기대된다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
Claims (7)
- 폴리우레아 프로폴리머인 주제부; 및 경화제부;를 부피비로 하여 1:1의 비율로 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 경화제부는,
폴리에터 작용성 폴리아민 50중량%와 환형 아스파트산 에스터 작용성 다이아민 50중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 폴리에터 작용성 폴리아민은,
헌츠만仕(Huntsman Corporation)로부터 입수 가능한 폴리에터 작용성 다이아민인 제파민(JEFFAMINE) D-2000 및 T-5000을 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 주제부는,
폴리아이소시아네이트(MDI)와 폴리프로필렌글리콜(PPG)를 80℃에서 5시간동안 중합한 조성물인 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
- 청구항 3에 있어서,
상기 폴리아이소시아네이트(MDI)는 아이소포론 다이아이소시아네이트, 사이클로헥실렌 다이아이소시아네이트, 4,4’-메틸렌다이사이클로헥실 다이아이소시아네이트, 테트라메틸실릴 다이아이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,7-헵타메틸렌 다이아이소시아네이트, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌 다이아이소시아네이트, 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 다이아이소시아네이트, 페닐렌 다이아이소시아네이트, 중합체성 메틸렌다이페닐 다이아이소시아네이트 및/또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 폴리아이소시아네이트로 연쇄-연장된 예비중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
- 청구항 3에 있어서,
상기 주제부는,
폴리아이소시아네이트(MDI) 50중량%와 폴리프로필렌글리콜(PPG) 60중량%의 함량을 사용하여 중합한 조성물인 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 투명 폴리우레아 코팅용 도료는,
투명한 색상을 가지면서, 유광의 광택을 가지고. 2액형 도료로서, 경도 90±5(shore A/ 20℃), 인장강도 15±5(N/mm2), 신율 500±100(%) 및 인열강도 60±30(N/mm)의 물리적 특성을 가지는 것을 특징으로 하는, 투명 폴리우레아 코팅용 도료 제조방법.
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- 2021-11-16 KR KR1020210158098A patent/KR102692856B1/ko active IP Right Grant
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