KR20240031927A - 알루미늄 페이스트, 도료용 조성물, 도막 및 이의 제조방법 - Google Patents

알루미늄 페이스트, 도료용 조성물, 도막 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 구현예에 따른 도료용 조성물은 주제 수지를 함유하는 주제부; 경화제 수지를 함유하는 경화제부; 및 알루미늄 플레이크를 함유하는 알루미늄 페이스트를 포함하는 도료용 조성물로서, 상기 주제부, 경화제부 및 알루미늄 페이스트는 각각 희석 용제를 포함하고, 상기 도료용 조성물 내 희석 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%이고, 상기 도료용 조성물의 부피 기준 고형분 함량은 70 vol% 이상이다.

Description

알루미늄 페이스트, 도료용 조성물, 도막 및 이의 제조방법{ALUMINIUM PASTE, COMPOSITION FOR PAINT, COATING FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 개시는 알루미늄 페이스트, 도료용 조성물, 도막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
알루미늄을 함유하는 종래의 방청 도료의 경우, 휘발성유기화합물(VOC)인 자일렌 등의 유기 용제를 적어도 35 중량% 이상으로 포함하는 페이스트(Paste) 조성물을 사용하여 도막의 배리어 효과(Barrier effect)를 극대화하고, 우수한 방청 성능을 확보해왔다. 통상적으로 플레이크(Flake) 형태의 알루미늄은 도료에 그대로 혼합하는 것이 실질적으로 불가하여, 이를 유기 용제에 용해시킨 페이스트 조성물의 형태로 도료에 혼합하고 있다. 이에 따라, 플레이크 형태의 알루미늄을 포함하는 기존의 페이스트 조성물은 유기 용제 함량이 상대적으로 높은 용제형 도료에 최적화된 특성을 갖는다.
한편, 최근 대기환경보전법 등이 강화되어 휘발성유기화합물(VOC) 배출을 줄일 수 있는 친환경 도료 사용의 필요성이 증대되고 있다. 통상적으로 이러한 친환경 도료는 상대적으로 고형분 함량이 높고 유기 용제 함량이 낮은 특성을 갖는다. 그러나, 용제형 도료에 최적화된 기존의 페이스트 조성물은 상술한 특성을 갖는 친환경 도료에 사용하기 어려운 문제점이 존재한다.
이에 따라, 알루미늄 페이스트(AL Paste)를 포함하며 친환경 특성 및 고(高)고형분 특성을 동시에 만족하는 도료용 조성물에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 개시의 일 측면은, 유기 용제 사용량이 감소된 친환경 알루미늄 페이스트를 이용하여 친환경 특성 및 방청 특성이 개선된 용제 저함량 도료용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 다른 일 측면은, 도장 작업 시 폭발 및 화재에 대한 안전성 및 도장 작업성이 우수한 고(高)고형분의 도료용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예에 따른 도료용 조성물은 주제 수지를 함유하는 주제부; 경화제 수지를 함유하는 경화제부; 및 알루미늄 플레이크를 함유하는 알루미늄 페이스트를 포함하고, 상기 주제부, 경화제부 및 알루미늄 페이스트는 각각 희석 용제를 포함하고, 상기 도료용 조성물 내 희석 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%이고, 상기 도료용 조성물의 부피 기준 고형분 함량은 70 vol% 이상이다.
상기 희석 용제는 유기 용제를 포함할 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 유기 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%일 수 있다.
상기 희석 용제는 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 친환경 용제를 포함할 수 있다.
상기 VOC 면제 물질은 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 반응성 희석제는 에폭사이드기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 비반응성 희석제는 하이드록시기 또는 실록산기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 친환경 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%일 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 알루미늄 페이스트의 함량은 1 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 도료용 조성물은 VOC 물질의 함량(CVOC)이 400 g/L 이하일 수 있다.
상기 도료용 조성물의 인화점은 25℃ 이상일 수 있다.
일 구현예에 따른 알루미늄 페이스트는 알루미늄 플레이크 및 희석 용제를 포함하고, 상기 알루미늄 플레이크는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 50 내지 90 중량%로 포함되고, 상기 희석 용제는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%로 포함되고, 상기 알루미늄 페이스트는 VOC 물질의 함량(CVOC)이 600 g/L 이하이다.
일 구현예에 따른 도막은 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 도료용 조성물로 제조된다.
일 구현예에 따른 도막 제조방법은 기판 상에 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 도료용 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 기판 상에 도포된 도료용 조성물을 건조시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 기존의 유기 용제 사용량을 절감하여 친환경 특성이 우수하고, 알루미늄 플레이크의 분산성이 우수한 페이스트를 포함하는 도료용 조성물이 제공된다. 상기 도료용 조성물은 법규에서 규정하는 친환경 도료의 기준을 만족하는 것은 물론, 알루미늄 플레이크가 우수하게 분산되어 방청 특성이 우수한 도막을 제조할 수 있다.
본 개시의 다른 일 구현예에 따르면, 인화점이 높아 폭발 및 화재에 대한 안전성 및 도장 작업성이 우수한 고(高)고형분의 도료용 조성물이 제공된다. 상기 도료용 조성물은 높은 인화점을 가져 작업 온도가 높은 환경에서도 안전하게 도장 작업에 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 비교예 및 실시예에 따른 도막의 단면 분석 결과를 나타내는 도면이다.
이하에서, 다양한 구현예들을 참고하여 본 개시의 바람직한 실시 형태를 설명하나, 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 그 범위가 이하에서 설명하는 구현예들 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 알루미늄 플레이크를 포함하는 기존의 AL Paste는 VOC 물질에 해당하는 유기 용제의 함량이 상대적으로 높아 친환경 도료에 사용하기에 적합하기에 어려움이 있는 실정이다. 이와 관련하여, 발명자들은 유기 용제의 사용량을 크게 줄여 VOC 배출을 저감할 수 있는 최적의 배합을 갖는 알루미늄 페이스트 및 이를 포함하는 도료용 조성물을 개발하였으며, 이를 통해 상술한 문제점들을 실질적으로 해결할 수 있음을 확인하였다. 이하에서, 상기 도료용 조성물에 대하여 다양한 구현예들을 참고하여 구체적으로 설명한다.
도료용 조성물
일 구현예에 따른 도료용 조성물은 주제 수지를 함유하는 주제부; 경화제 수지를 함유하는 경화제부; 및 알루미늄 플레이크를 함유하는 알루미늄 페이스트를 포함한다. 상기 주제부, 경화제부 및 알루미늄 페이스트는 각각 희석 용제를 포함하고, 상기 도료용 조성물 내 희석 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%이고, 상기 도료용 조성물의 부피 기준 고형분 함량은 70 vol% 이상이다.
상기 도료용 조성물은 희석 용제를 상대적으로 적은 함량으로 포함하는 '용제 저함량 도료'로서 방청 특성, 친환경 특성, 도장 작업성, 안전성 등이 우수할 수 있다.
구체적으로, 상기 도료용 조성물 내 희석 용제의 총 함량은 1 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 7 중량% 이상일 수 있고, 15.5 중량% 이하일 수 있다.
상기 희석 용제는 유기 용제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 '유기 용제'는 이하에서 구체적으로 설명할 '친환경 용제'에 해당하지 않는 유기 용제로서, 자일렌 등과 같은 VOC 물질을 의미할 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 유기 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물 내 유기 용제의 총 함량은 10 중량% 이하 또는 8 중량% 이하일 수 있고, 1 중량% 이상 또는 3 중량% 이상일 수 있다.
상기 희석 용제는 친환경 용제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 '친환경 용제'는 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 용제로서, 이하에서 구체적으로 설명한다.
상기 도료용 조성물 내 친환경 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물 내 친환경 용제의 총 함량은 13 중량% 이하 또는 11 중량% 이하일 수 있고, 1 중량% 이상 또는 3 중량% 이상일 수 있다.
이하에서, 상기 도료용 조성물의 주제부, 경화제부 및 알루미늄 페이스트에 대하여 구체적으로 설명한다.
<주제부>
상기 도료용 조성물은 주제 수지를 함유하는 주제부를 포함한다.
상기 주제 수지는 특별히 한정되지 않으나, 에폭시 수지일 수 있다. 상기 에폭시 수지로는 예시적으로, 액상의 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지 등을 1종 이상으로 적용할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형(BPA) 에폭시 수지 또는 비스페놀 F형(BPF) 에폭시 수지일 수 있다. 상기 도료용 조성물 내 주제 수지의 함량은 예시적으로, 1 내지 80 중량%, 또는 10 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 주제부는 반응성 희석제를 더 포함할 수 있다. 상기 반응성 희석제는 이하에서 구체적으로 설명할 알루미늄 페이스트에 포함될 수 있는 반응성 희석제와 별도로 주제부에 포함될 수 있는 희석제를 의미한다. 예시적으로, 상기 반응성 희석제는 알킬 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 올레핀 에폭사이드, 트리메탈올프로판 트리글리시딜 에테르, 알킬페닐 글리시딜 에테르, 메틸페닐 글리시딜 에테르, 에틸페닐 글리시딜 에테르, 카슈, 과피 리퀴드, 중합체 함유 에피클로로히드린(Cashew, nutshell liq., polymer with epichlorohydrin) 및 CARDOLITE 社 NC-513로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 반응성 희석제는 알킬 글리시딜 에테르 등의 지방족 반응성 희석제일 수 있다.
상기 반응성 희석제는 다작용성일 수 있다. 상기 반응성 희석제가 다작용성인 경우 일작용성인 경우와 달리 건조 공정을 가속시키고, 증가된 가교결합을 야기할 수 있고 우수한 부식방지 특성에도 기여할 수 있어 바람직할 수 있다. 또한, 상기 반응성 희석제는 탄화수소 수지와 같은 비반응성 희석제와 조합하여 사용될 수 있으며, 상기 주제부가 반응성 희석제를 더 포함할 경우, 상기 도료용 조성물 내 반응성 희석제의 함량은 예시적으로, 5 내지 20 중량%일 수 있다.
상기 주제부는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 상기 첨가제는 분산제, 소포제, 기능성 첨가제, 흐름성 조절제 등을 포함할 수 있다.
상기 분산제는 안료 표면에 흡착하여 전기 반발력이나 입체 장애 효과로 안료와 안료 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 안료들이 재응집 되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 분산제로 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있고, 예시적으로, 실리콘계 분산제 또는 비실리콘계 분산제(예컨대, 폴리카르복실산 폴리에스터 타입 분산제) 등을 들 수 있다.
상기 소포제는 도막 내의 기포 발생 등 도막 결함을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 기포가 도막 내에 잔존할 경우 소지와의 부착 불량 또는 물리적 물성의 저하를 가져올 수 있다. 상기 소포제로 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예시적으로, 상기 소포제는 미네랄 오일계, 실리콘계, 비실리콘계 소포제 등을 적용할 수 있으며, 구체적으로, 소포력을 극대화하는 측면에서 실리콘계 소포제를 사용할 수 있다.
상기 기능성 첨가제는 소포성 불량 방지, 크레터링 발생 방지, 색분리 방지 및 도막 표면의 기포를 제거하고, 도막의 평활성을 부여하기 위한 첨가제로서 폴리에테르실록산, 폴리에스테르 실록산 등의 실리콘 첨가제를 사용할 수 있다.
상기 흐름성 조절제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 벤토나이트계 조절제, 폴리아마이드 파우더, 폴리아마이드 왁스, 폴리에틸렌 왁스가 사용될 수 있으며, 예시적으로, Bentone 27, Bentone 34, Garamite, 클라이발락 울트라, 클라이발락 LV, 틱사트롤 ST 등을 들 수 있다.
상기 주제부가 이러한 첨가제를 더 포함할 경우, 상기 도료용 조성물 내 첨가제의 총 함량은 예시적으로, 1 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 주제부는 안료를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 상기 안료는 유색안료 및 체질안료를 포함할 수 있다. 상기 유색안료는 도료 조성물의 도막에 색을 발현하기 위하여 사용되는 것으로써, 당업계에서 사용되는 유색안료를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 백색 안료로 TiO2 등을 사용할 수 있고, 흑색 안료로 카본 블랙, 레드 산화철, 예로우 산화철 등을 사용할 수 있다. 상기 체질안료는 실리카, 장석, 산화 알루미늄, 바라이트(천연바륨설페이트), 블랑픽스(합성바륨설페이트), 카올린, 알루미늄 플레이크, 탈크 및 탄산 칼슘 중에서 선택된 1종 이상을 적용할 수 있다.
상기 주제부가 이러한 안료를 더 포함할 경우, 상기 도료용 조성물 내 안료의 총 함량은 예시적으로, 20 내지 40 중량%일 수 있다.
상기 주제부는 희석 용제를 포함한다. 상기 희석 용제는 이하에서 구체적으로 설명할 알루미늄 페이스트 및 경화제부에 포함되는 희석 용제와 별도로 주제부에 포함되는 희석 용제로서, 상기 경화제부 및 알루미늄 페이스트에 포함되는 희석 용제와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 희석 용제는 상술한 유기 용제 및 친환경 용제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 희석 용제는 VOC 물질 및 VOC 면제 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 VOC 물질은 자일렌, 톨루엔, 에틸 벤젠, 케톤류 화합물(메틸 이소부틸 케톤 등), 알코올류 화합물(n-부틸 알코올 등) 등일 수 있다. 또한, 상기 VOC 면제 물질은 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 주제부의 희석 용제 함량은 1 내지 14 중량%, 또는 3 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 주제부의 함량은 10 내지 99 중량%, 또는 60 내지 90 중량%일 수 있다.
상기 주제부는 알루미늄 페이스트를 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트에 대한 자세한 내용은 이하에서 설명한다.
<알루미늄 페이스트>
상기 알루미늄 페이스트는 알루미늄 플레이크를 희석 용제에 분산시킨 페이스트형 조성물로서, 기존의 알루미늄 페이스트 대비 VOC 함량이 상대적으로 높은 기존의 유기 용제 사용량을 크게 절감하여 친환경 특성과 고(高)고형분 특성이 모두 우수하고, 친환경 도료로 적합하게 사용할 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 알루미늄 플레이크 및 희석 용제를 포함한다. 상기 알루미늄 플레이크는 공기에 노출된 표면에서 얇고 강한 산화막을 형성시킬 수 있어 매우 안정적인 특성을 가지며, 도료용 조성물의 방청 특성 및 광반사 특성을 우수한 수준으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 희석 용제는 알루미늄 플레이크를 효과적으로 분산시킬 수 있는 희석제로서, 알루미늄 페이스트의 점도를 낮게 조절하여 마쇄 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 알루미늄 플레이크는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 50 내지 90 중량%로 포함된다. 구체적으로, 상기 알루미늄 플레이크는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상 또는 75 중량% 이상으로 포함될 수 있고, 85 중량% 이하로 포함될 수 있다.
상기 희석 용제는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%로 포함된다. 구체적으로, 상기 희석 용제는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상으로 포함될 수 있고, 35 중량% 이하 또는 30 중량% 이하로 포함될 수 있다.
상기 알루미늄 플레이크 및 희석 용제의 함량을 상술한 범위 내로 조절할 경우, 도막의 방청 특성 등을 우수한 수준으로 확보하면서 도료용 조성물의 고형분 함량을 적절한 범위 내로 확보할 수 있다.
상기 희석 용제는 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 친환경 용제를 포함할 수 있다.
상기 VOC 면제 물질은 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 반응성 희석제는 에폭사이드기를 갖는 화합물을 포함할 수 있고, 상기 비반응성 희석제는 하이드록시기 또는 실록산기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 즉, 상기 알루미늄 페이스트는 상술한 종류의 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 친환경 용제를 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 상술한 종류의 친환경 용제를 포함하여 기존의 유기 용제 사용량을 절감할 수 있으며, VOC 물질의 함량이 상대적으로 낮아 친환경 도료에 적합하게 사용할 수 있다. 이하에서, 상기 친환경 용제에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 VOC 면제 물질은 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 아세톤(Acetone; CAS No.: 67-64-1), 디메틸카보네이트(Dimethyl carbonate; CAS No.: 616-38-6), t-부틸아세테이트(Tert-butylacetate; CAS No.: 540-88-5) 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올(2-amino-2-methyl-1-propanol); CAS No.: 124-68-5)은 한국 국립환경과학원의 '도료 함유 휘발성유기화합물의 면제 물질 지정에 관한 규정(개정: 2022.03.07.)'에서 지정한 도료 중 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질로서, 도료 중 1기압, 250℃ 이하에서 최소비등점을 가지는 유기화합물에서 국립환경과학원장이 정하여 제외하는 물질을 의미한다. 따라서, 상기 알루미늄 페이스트 및 도료용 조성물이 상술한 바와 같은 VOC 면제 물질을 포함할 경우, 휘발성유기화합물(VOC) 배출의 저감이 가능하다.
상기 알루미늄 페이스트가 친환경 도료로 VOC 면제 물질을 포함할 경우, 그 함량은 5 내지 50 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트 내 VOC 면제 물질의 함량은 10 중량% 이상, 17 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상일 수 있고, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다.
상기 반응성 희석제는 에폭사이드기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 에폭사이드기를 갖는 화합물은 개질된 에폭시 화합물로부터 형성될 수 있으며, 도료에 포함되는 아민계 화합물 등의 경화제 수지와 에폭사이드기를 통해 화학적으로 반응하여 결합할 수 있다. 상기 반응성 희석제는 예시적으로, 알킬 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에스테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 에피클로로히드린, 캐슈넛 껍질 오일 유도물(CARDOLITE 社 NC-513) 등을 1종 또는 2종 이상으로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반응성 희석제는 탄소 수 1 내지 16의 알킬기를 갖는 알킬 글리시딜 에테르 등의 화합물을 포함하는 지방족 반응성 희석제일 수 있다.
상기 에폭사이드기를 갖는 화합물이 2 이상의 작용기를 갖는 다작용성일 경우, 일 작용성인 경우 대비 건조 공정을 가속시키고 증가된 가교결합을 야기할 수 있고 우수한 부식방지 특성에도 기여할 수 있어 바람직할 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트가 친환경 도료로 반응성 희석제를 포함할 경우, 그 함량은 5 내지 50 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트 내 반응성 희석제의 함량은 10 중량% 이상, 17 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상일 수 있고, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다.
상기 비반응성 희석제는 하이드록시기 또는 실록산기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 비반응성 희석제는 일반적으로 아민계 화합물 등의 경화제 수지와 반응하지 않는 탄화수소 수지, 가소제, 첨가제, 고비점 용제 등을 의미하나, 본 명세서에서 비반응성 희석제는 VOC 물질로 이루어진 기존의 유기 용제보다 친환경 도료에 적합하게 사용 가능하며 경화제 수지와 반응하지 않는 화합물로서 하이드록시기 또는 실록산기를 갖는 화합물을 의미한다. 상기 하이드록시기를 갖는 화합물은 예시적으로, 카다놀 방향족 유도 화합물(CARDOLITE 社 Lite 2020 등), 벤질 알코올 등일 수 있으며, 상기 실록산기를 갖는 화합물은 예시적으로, 에폭시 실란, 아미노 실란 등의 실란계 화합물일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트가 친환경 도료로 비반응성 희석제를 포함할 경우, 그 함량은 5 내지 50 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트 내 비반응성 희석제의 함량은 10 중량% 이상, 17 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상일 수 있고, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다.
상술한 반응성 희석제 및 비반응성 희석제는 함께 조합되어 알루미늄 페이스트에 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 알루미늄 페이스트 내 반응성 희석제 및 비반응성 희석제의 총 함량은 5 내지 50 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트 내 반응성 희석제 및 비반응성 희석제의 총 함량은 10 중량% 이상, 17 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상일 수 있고, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트가 친환경 용제를 포함할 경우, 상기 친환경 용제의 총 함량은 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트에 포함되는 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제의 총 함량은 10 내지 50 중량%, 구체적으로, 17 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상일 수 있고, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트가 친환경 용제를 포함할 경우, 상기 알루미늄 페이스트에 포함된 친환경 용제의 총 함량(B) 대비 알루미늄 플레이크의 함량(A) 간의 중량비(A/B)는 1 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트에 포함된 친환경 용제의 총 함량(B) 대비 알루미늄 플레이크의 함량(A) 간의 중량비(A/B)는 1.5 이상 또는 3 이상일 수 있고, 9 이하, 7 이하, 5 이하 또는 3 이하일 수 있다.
상기 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제 등의 친환경 용제의 함량 및 상기 친환경 용제와 알루미늄 플레이크의 중량비 등을 상술한 범위 내로 조절할 경우, 알루미늄 플레이크 첨가를 통한 도막의 방청 특성 향상 효과 등에 영향을 주지 않는 범위 내에서 알루미늄 페이스트 및 도료용 조성물의 친환경 특성을 우수하게 확보할 수 있다.
상술한 구현예들에 따른 알루미늄 페이스트는 VOC 물질을 함유하는 유기 용제를 실질적으로 포함하지 않을 수도 있고, 더 포함할 수도 있다. 즉, 일 구현예에 따른 알루미늄 페이스트는 기존의 유기 용제 대신 상술한 친환경 용제를 포함하여 알루미늄 페이스트에 포함된 기존의 유기 용제 함량이 실질적으로 0 중량%일 수 있고, 다른 일 구현예에 따른 알루미늄 페이스트는 희석 용제로 유기 용제를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 희석 용제로 유기 용제를 포함하는 알루미늄 페이스트는 상술한 친환경 용제를 실질적으로 포함하지 않아 알루미늄 페이스트에 포함된 친환경 용제의 함량이 실질적으로 0 중량%일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트가 희석 용제로 유기 용제를 포함할 경우, 상기 유기 용제는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트는 상대적으로 적은 함량의 유기 용제를 포함하는 배합으로 설계되어 VOC 물질의 함량이 낮을 수 있으며, 이에 따라 친환경 도료에 적합하게 사용할 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트에 포함된 유기 용제의 함량은 0.1 내지 30 중량%로서, 구체적으로, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 17 중량% 이하일 수 있으며, 1 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 10 중량% 이상일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트에 포함된 유기 용제의 함량(C) 대비 알루미늄 플레이크의 함량(A) 간의 중량비(A/C)는 1 내지 20일 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물에 포함된 유기 용제의 함량(C) 대비 알루미늄 플레이크의 함량(A) 간의 중량비(A/C)는 2 이상, 2.5 이상 또는 3 이상일 수 있고, 10 이하, 9 이하 또는 5 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 페이스트는 희석 용제로 상술한 친환경 용제와 유기 용제를 함께 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 알루미늄 페이스트에 포함된 친환경 용제 및 유기 용제의 총 함량은 10 내지 50 중량%, 구체적으로, 20 내지 40 중량%일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 페이스트에 포함된 친환경 용제 및 유기 용제의 함량은 각각 5 내지 25 중량%, 구체적으로, 10 내지 20 중량%일 수 있다.
다른 일 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 페이스트는 친환경 용제를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 알루미늄 페이스트는 희석 용제로 유기 용제만을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 알루미늄 페이스트에 포함된 유기 용제의 함량은 0.1 내지 40 중량%, 10 내지 30 중량%, 또는 15 내지 25 중량%일 수 있다.
상기 유기 용제의 함량 특성이 상술한 범위 내일 경우, VOC 물질 배출 저감 효과를 우수한 수준으로 확보하면서 알루미늄 플레이크의 도료 내 분산성 등을 향상시킬 수 있다.
상기 유기 용제는 지방족 탄화수소계 화합물 등의 VOC 물질을 포함할 수 있으며, 예시적으로, 솔벤트 나프타(Solvent Naphtha), 미네랄 스피릿(Mineral Spirit), 수소탈황된 중질 나프타(Hydrodesulfurized Heavy Naphtha) 등일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 무게 기준 고형분 함량이 60 중량 이상, 65 중량 이상 또는 70 중량%일 수 있고, 99 중량 이하 또는 80 중량 이하일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 페이스트의 비중은 1.5 이상, 1.55 이상, 1.6 이상, 1.7 이상 또는 1.8 이상일 수 있고, 5 이하, 3 이하 또는 2 이하일 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 조건 i) 및 ii)를 만족할 수 있다. 이하에서, 상기 조건 i) 및 ii)에 대하여 자세히 설명한다.
상기 조건 i)을 만족하는 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 페이스트가 희석 용제를 30 중량% 이하로 포함하여 알루미늄 페이스트의 고(高)고형분 특성을 개선할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트 내 희석 용제의 함량은 25 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 17 중량% 이하일 수 있으며, 0.1 중량% 이상, 1 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 10 중량% 이상일 수 있다.
상기 조건 i)을 만족하는 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 페이스트는 무게 기준 고형분 함량이 70 중량% 이상 또는 75 중량% 이상일 수 있고, 99 중량% 이하 또는 80 중량% 이하일 수 있다.
상기 조건 i)을 만족하는 구현예에 따르면, 상기 희석 용제는 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 친환경 용제를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 조건 i)을 만족하는 도료용 조성물은 알루미늄 페이스트에 포함된 희석 용제가 상술한 친환경 용제가 아니라, VOC 물질을 함유하는 유기 용제일 수 있다. 이 경우, 상기 조건 i)을 만족하는 도료용 조성물은 알루미늄 페이스트에 포함된 유기 용제의 함량을 절감하여 친환경 특성을 개선하고, 고형분 함량을 향상시킬 수 있다.
반면, 상기 조건 ii)를 만족하는 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 페이스트에 포함된 희석 용제가 상술한 친환경 용제를 포함하며, VOC 물질을 함유하는 유기 용제를 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 알루미늄 페이스트 내 희석 용제의 함량은 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상일 수 있고, 50 중량% 이하, 또는 40 중량% 이하일 수 있다. 상기 희석 용제의 함량이 상술한 바와 같을 경우, 알루미늄 페이스트의 점도, 고형분 특성을 지나치게 저해하지 않는 범위 내에서 알루미늄 플레이크를 효과적으로 분산시키고, 친환경 특성을 개선할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조건 ii)를 만족하는 도료용 조성물은 알루미늄 페이스트 내 희석 용제의 함량이 30 중량% 초과로서 상기 조건 i)을 만족하지 않을 수 있다. 즉, 상기 알루미늄 페이스트 내 희석 용제가 친환경 용제를 포함할 경우, 희석 용제의 총 함량이 상대적으로 높더라도 친환경 특성 및 고(高)고형분 특성을 만족할 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 VOC 물질의 함량(CVOC)이 600 g/L 이하이다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트는 VOC 물질의 함량(CVOC)이 400 g/L 이하일 수 있다. 상기 CVOC 값은 하기 식 1에 따라 계산될 수 있다. 이 때, 하기 식 1에서 도료용 조성물은 상기 알루미늄 페이스트를 의미할 수 있다.
[식 1]
상기 식 1에서,
CVOC는 도료용 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 함량(g/L)이고,
NV는 도료용 조성물 내 고형분 함량(wt%)이고,
Mw은 도료용 조성물 내 수분 함량(wt%)이고,
∑Es는 도료용 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고,
ρs는 23℃에서 도료용 조성물의 밀도(g/ml)이다.
상기 식 1은 한국 국립환경과학원의 '도료 중 휘발성유기화합물의 함유량 산정방법, 용기 표시사항 등에 관한 고시(시행: 2015.08.19.)'에 근거한 계산식으로서, 상기 식 1에 의할 시 알루미늄 페이스트 내 휘발성유기화합물(VOC)의 함량을 계산하여 CVOC 값으로 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 식 1은 하기 식 1-1에서 알루미늄 페이스트가 도료용 조성물이고, 최대희석비(DMAX) 값이 0일 때를 기준으로 변형된 식일 수 있다.
[식 1-1]
상기 식 1-1에서, CVOC는 도료용 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 함량(g/L)이고, NV는 희석 전 도료 내 고형분 함량(wt%)이고, Mw은 희석 전 도료 내 수분 함량(wt%)이고, Mwt는 희석 용제 내 수분 함량(wt%)이고, ∑Es는 희석 전 도료 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고, ∑Est는 희석 용제 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고, ρs는 23℃에서 희석 전 도료의 밀도(g/ml)이고, ρd는 23℃에서 희석 용제의 밀도(g/ml)이고, DMAX-는 최대 희석비로서 도료를 희석 용제에 희석 시 최대한 사용할 수 있는 희석 용제의 비율(vol%)이다.
상기 식 1 및 식 1-1에서, NV, Mw, Mwt, ∑Es, ∑Est, ρs, ρd 등에 대한 시험 또는 측정 등은 상기 '도료 중 휘발성유기화합물의 함유량 산정방법, 용기 표시사항 등에 관한 고시(시행: 2015.08.19.)'에 기재된 바에 따라 진행될 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 친환경 용제를 포함하거나, 이를 포함하지 않더라도 최적의 배합으로 설계되어, VOC 물질 함량이 상대적으로 낮을 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트는 CVOC 값이 600 g/L 이하, 400 g/L 이하 또는 300 g/L 이하일 수 있고, 0.1 g/L 이상, 1 g/L 이상, 10 g/L 이상 또는 100 g/L 이상일 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트의 CVOC 값이 상술한 범위 내일 경우, VOC 함량이 상대적으로 적어 VOC 배출 저감 효과가 매우 우수한 친환경 도료용 조성물을 제공할 수 있다. 상기 VOC 면제 물질은 '대기환경보전법 시행규칙(시행: 2023.01.05.)'의 별표 2에 따른 특정 대기 유해 물질(35종; 공통 적용 물질)과 별표 10의2에 따른 업종별 관리대상물질 중 IV업종에 적용되는 물질(2종; 톨루엔 및 자일렌(o-, m-, p- 포함))을 포함하는 관리대상물질(HAPs; Hazardous Air Pollutants) 37종에 해당하지 않는 물질을 의미할 수 있다.
상기 알루미늄 페이스트는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 페이스트는 첨가제로 윤활제 및 오일 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트가 윤활제를 더 포함할 경우, 분말 형태의 알루미늄 플레이크 입자 간 열 접착을 방지할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 페이스트가 오일을 더 포함할 경우, 마쇄 시 열 발생을 저하시키고 분산성을 향상시킬 수 있다.
상기 윤활제는 올레인산, 스테아르산 등의 지방산 화합물일 수 있으며, 상기 오일은 실리콘 오일일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 페이스트가 상술한 종류의 첨가제를 더 포함할 경우, 그 함량은 0.1 내지 10 중량%, 구체적으로, 1 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 알루미늄 페이스트의 함량은 1 내지 20 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물 내 알루미늄 페이스트의 함량은 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 7 중량% 이상, 또는 9 중량% 이상일 수 있고, 17 중량% 이하, 13 중량% 이하, 또는 11 중량% 이하일 수 있다. 상기 알루미늄 페이스트의 함량을 상술한 범위 내로 조절할 경우, 도막의 방청 특성 등을 우수한 수준으로 확보하면서 도료용 조성물의 고형분 함량을 적절한 범위 내로 확보할 수 있다.
<경화제부>
상기 도료용 조성물은 경화제 수지를 함유하는 경화제부를 포함한다. 상기 경화제 수지는 주제와 혼합되어 경화되는 성분으로서 특별히 한정되지 않으나, 에폭시와 결합반응에 참여하는 폴리아마이드, 지방족 아민 및 폴리아민(지환족 아민 및 폴리아민), 폴리아미드 아민, 에폭시-아민 어덕트, 페날카민, 페날카마이드, 만니히 염기, 아민류 폴리알콕시 에테르 등의 아민계 수지를 1종 이상으로 적용할 수 있다. 구체적으로, 상기 아민계 수지는 폴리아마이드, 아민어덕트 및 페날카민 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 상기 아민계 수지로 상술한 종류의 화합물을 적용할 경우, 피부 유해성 등을 낮추어 도장 작업 시 인체에 대한 유해성을 효과적으로 저감할 수 있다. 상기 도료용 조성물 내 경화제 수지의 함량은 예시적으로, 10 내지 30 중량%일 수 있다.
상기 경화제부는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 상기 첨가제는 경화촉진제, 비반응성 희석제 등을 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제는 예시적으로, 트리 디메틸 아미노 메틸 페놀(ANCAMINE K54 등), 트리페닐 포스파이트 및 아미노 에틸 피페라진 중에서 1종 이상을 적용할 수 있다. 또한, 상기 비반응성 희석제는 예시적으로, 에테르 알코올(CARDOLITE Lite 2020)을 적용할 수 있다.
상기 경화제부가 이러한 첨가제를 더 포함할 경우, 상기 도료용 조성물 내 첨가제의 총 함량은 예시적으로, 1 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 경화제부는 희석 용제를 포함한다. 상기 희석 용제는 상술한 주제부 및 알루미늄 페이스트에 포함되는 희석 용제와 별도로 주제부에 포함되는 희석 용제로서, 상기 경화제부 및 알루미늄 페이스트에 포함되는 희석 용제와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 희석 용제는 상술한 유기 용제 및 친환경 용제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 희석 용제는 VOC 물질 및 VOC 면제 물질로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 VOC 물질은 자일렌, 톨루엔, 에틸 벤젠, 케톤류 화합물(메틸 이소부틸 케톤 등), 알코올류 화합물(n-부틸 알코올 등) 등일 수 있다. 또한, 상기 VOC 면제 물질은 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 경화제부의 희석 용제 함량은 0.1 내지 10 중량% 또는 1 내지 5 중량%일 수 있다.
상기 도료용 조성물 내 경화제부의 함량은 1 내지 40 중량%, 또는 10 내지 30 중량%일 수 있다.
<도료용 조성물 물성>
상기 도료용 조성물은 부피 기준 고형분 함량이 70 vol% 이상이다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물은 부피 기준 고형분 함량이 75 vol% 이상, 80 vol% 이상, 또는 85 vol% 이상일 수 있고, 99 vol% 이하, 95 vol% 이하, 또는 90 vol% 이하일 수 있다. 상기 도료용 조성물의 고형분 함량이 상술한 범위 내일 경우, 상대적으로 고(高)고형분 특성을 가져 도장 시 도막 형성이 취약한 구조물의 엣지 부위에 살오름성(도막 두께 형성 용이성) 등이 우수할 수 있다.
또한, 상기 도료용 조성물의 고형분 함량이 상술한 범위 내일 경우, 도료의 인화점이 상대적으로 높아 폭발 및 화재에 대한 안전성이 우수할 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물의 인화점은 25℃ 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 도료용 조성물의 인화점은 30℃ 이상 또는 35℃ 이상일 수 있고, 80℃ 이하 또는 75℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 도료용 조성물의 주제부의 인화점은 33℃ 이상, 40℃ 이상, 45℃ 이상, 60℃ 이상 또는 70℃ 이상일 수 있고, 90℃ 이하 또는 75℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 도료용 조성물의 경화제부의 인화점은 25℃ 이상, 30℃ 이상 또는 35℃ 이상일 수 있고, 60℃ 이하, 50℃ 이하 또는 40℃ 이하일 수 있다.
도장 작업 시 도료의 인화점이 높을수록 폭발 및 화재에 대한 안전성이 우수하며, 통상적으로 에폭시 도료는 인화점이 21℃ 이상일 시 조선소 등의 작업장에서 사용이 가능한 것으로 판단하고 있다. 따라서, 상기 도료용 조성물의 인화점이 상술한 바와 같을 경우, 작업 온도가 높은 환경에서의 도장 작업 시 안전성이 더욱 우수할 수 있다.
상기 도료용 조성물은 관리대상물질의 함량이 5 중량% 미만일 수 있다. 상기 관리대상물질은 인간과 환경에 대하여 유해성이 있는 것으로 한국 대기환경보전법에서 규정한 물질로서, '대기환경보전법 시행규칙(시행: 2023.01.05.)'의 별표 2에 따른 특정 대기 유해 물질(35종; 공통 적용 물질)과 별표 10의2에 따른 업종별 관리대상물질 중 IV업종에 적용되는 물질(2종; 톨루엔 및 자일렌(o-, m-, p- 포함))을 포함하는 관리대상물질(HAPs; Hazardous Air Pollutants) 37종에 해당하는 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 관리대상물질은 자일렌, 톨루엔 및 에틸 벤젠을 포함할 수 있다.
상기 도료용 조성물은 관리대상물질을 5 중량% 미만으로 포함하여 법규에서 규정하는 친환경 기준을 만족하는 도료를 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물은 관리대상물질의 함량이 4 중량% 이하일 수 있고, 0.1 중량% 이상, 또는 1 중량% 이상일 수 있다. 또한, 상기 도료용 조성물은 관리대상물질의 함량이 실질적으로 0 중량%일 수 있다.
상기 도료용 조성물은 VOC 물질의 함량(CVOC)이 400 g/L 이하일 수 있다. 상기 CVOC 값은 하기 식 1-1에 따라 계산될 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물은 CVOC 값이 300 g/L 이하, 200 g/L 이하, 150 g/L 이하 또는 130 g/L 이하일 수 있고, 0.1 g/L 이상, 1 g/L 이상, 10 g/L 이상 또는 50 g/L 이상일 수 있다. 상기 도료용 조성물의 CVOC 값이 상술한 범위 내일 경우, VOC 함량이 상대적으로 적어 VOC 배출 저감 효과가 매우 우수할 수 있다.
[식 1-1]
상기 식 1-1에서, CVOC는 도료용 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 함량(g/L)이고, NV는 희석 전 도료 내 고형분 함량(wt%)이고, Mw은 희석 전 도료 내 수분 함량(wt%)이고, Mwt는 희석 용제 내 수분 함량(wt%)이고, ∑Es는 희석 전 도료 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고, ∑Est는 희석 용제 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고, ρs는 23℃에서 희석 전 도료의 밀도(g/ml)이고, ρd는 23℃에서 희석 용제의 밀도(g/ml)이고, DMAX-는 최대 희석비로서 도료를 희석 용제에 희석 시 최대한 사용할 수 있는 희석 용제의 비율(vol%)이다.
상기 식 1-1에서 DMAX 값은 2 내지 3 vol%일 수 있으며, 상기 식 1-1에 대한 자세한 설명은 상술한 내용과 중복되므로 기재를 생략한다.
상기 도료용 조성물은 25℃에서 점도가 150 KU 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물은 25℃에서 점도가 100 KU 이하일 수 있고, 1 KU 이상, 10 KU 이상, 또는 50 KU 이상일 수 있다. 상기 도료용 조성물의 점도가 상온(25℃)에서 상술한 범위 내일 경우, 스프레이 등을 이용한 도장 작업이 용이하여 도장 작업성을 우수한 수준으로 개선할 수 있다. 상기 도료용 조성물의 점도는 25℃에서 스토머 점도계를 이용하여 ASTM D562에 따라 측정할 수 있다.
상기 도료용 조성물은 흐름 저항성 값이 1200 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 도료용 조성물은 흐름 저항성 값이 850 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 또는 750 ㎛ 이하일 수 있고, 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상, 또는 100 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 도료용 조성물의 흐름 저항성 값이 상술한 범위 내일 경우, 희석 후 도료의 흐름 저항성이 적절하여 도장 작업성, 도막의 내마모성 등이 더욱 향상될 수 있다. 상기 도료용 조성물의 흐름 저항성 값은 하기와 같은 방법에 의해 측정할 수 있다.
1. 시험용 도료를 균일하게 저어 준비한 후 온도를 23±2℃로 조절한다.
2. 유리판 위 적당한 위치에 ANTI SAGMETER를 놓는다.
3. 준비된 시료를 일정한 속도(대개 150 ㎜/s)로 반듯하게 내려 긋는다.
4. 즉시 지지대에 도막 두께가 가장 얇은 부분이 위로 가도록 하여 수직으로 세워 건조 시킨다.
5. 시험실 내의 온도 23±2℃, 상대습도 65±10%의 조건에서 시험한다.
6. 중앙부분을 평가하며, 아래의 줄무늬와 사이가 붙으려고 하는 가장 굵은 줄무늬를 선택한다.
도막 및 도막 제조방법
일 구현예에 따른 도막은 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 도료용 조성물로 제조된다. 구체적으로, 상기 도막은 기판 상에 도포된 상기 도료용 조성물이 건조되는 과정을 통해 형성될 수 있다. 상기 도료의 용도는 특별히 한정되지 않으며, 이에 따라 상기 기판의 재질 또한 특별히 한정되지 않고 적절히 변경될 수 있다. 예시적으로, 상기 도료는 화학물질 등의 수송을 위한 탱크의 내면 또는 외면에 도장되어 도막으로 형성될 수 있으며, 상기 기판은 철, 강, 합금철, 탄소강, 연강, 합금강, 스테인리스, 아연, 알루미늄 등의 금속을 포함할 수 있다.
상기 도막의 두께는 1 내지 2000 ㎛일 수 있다. 예시적으로, 상기 도막의 두께는 10 ㎛ 이상, 100 ㎛이상, 또는 200 ㎛ 이상일 수 있고, 1000 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 또는 300 ㎛ 이하일 수 있다. 다만, 상기 도막의 두께는 이에 한정되지 않으며, 용도 등에 따라 기판 상에 적절한 두께로 형성될 수 있다.
상기 도막에 포함된 알루미늄 플레이크의 함량은 0.1 중량% 이상, 1 중량% 이상 또는 3 중량% 이상일 수 있고, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하 또는 10 중량% 이하일 수 있다.
일 구현예에 따른 도막 제조방법은 기판 상에 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 도료용 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 기판 상에 도포된 도료용 조성물을 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 도료용 조성물을 기판 상에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예시적으로, 에어리스 스프레이 도장, 에어 스프레이 도장, 브러시 도장, 롤러 도장 등의 통상적인 도장 방법에 따라 기판 표면에 도포할 수 있다.
상기 도료용 조성물을 건조시키는 공정은 특별히 한정되지 않으며, 도막의 형성방법, 기판의 종류, 용도, 도장 환경 등에 따라 적당히 설정할 수 있다. 예시적으로, 5 내지 35℃의 온도에서 12 내지 240시간 동안 건조하는 공정을 적용할 수 있다. 또한, 용도 등에 따라 자연 조건 하에서 건조 및 경화시키는 공정을 적용할 수도 있고, 가열, 송풍 등에 의해 강제 건조하고 경화시키는 공정을 적용할 수도 있다.
또한, 상기 도막 제조방법은 목표로 하는 도막의 두께를 1회의 도장으로 형성할 수도 있고, 2회 이상의 도장으로도 형성할 수 있다. 도막 두께 관리 편의성, 도막 내 잔류 유기 용제 등을 고려하면, 2회 이상의 도장으로 도막을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 2회 이상의 도장을 적용하는 경우, 기판 상에 상술한 구현예들 중 어느 하나에 따른 도료용 조성물을 도포하는 단계(S1); 및 상기 기판 상에 도포된 도료용 조성물을 건조시키는 단계(S2)를 진행하여 제조된 도막 상에 S1 및 S2 단계를 반복함으로써 도막을 형성할 수 있다.
상기 도막 및 도막 제조방법에 따르면, VOC 배출 저감이 가능하며 점도 등이 개선된 도료용 조성물을 이용하여 국가에서 규정한 대기환경보전법상의 관리기준인 도료 의무 사용률을 준수하면서, 방청 특성 및 도장 작업성을 우수한 수준으로 향상시킬 수 있다.
실시예
1. 알루미늄 페이스트
알루미늄 플레이크 및 첨가제(윤활제: 올레인산)를 포함하고, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 4종의 VOC 면제 물질(아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올) 중 디메틸카보네이트, 비반응성 희석제(카다놀 방향족 유도 화합물), 유기 용제 등을 다르게 포함하는 실시예 및 비교예의 알루미늄 페이스트를 제조하고, 그 물성을 하기 표 1에 나타냈다. 이 때, 알루미늄 페이스트의 관리대상물질의 함량은 페이스트 내 유기 용제의 총 함량을 기준으로 계산하였고,VOC 함량(CVOC)은 하기 식 1에 따라 측정하였으며, 하기 식 1에서 조성물은 알루미늄 페이스트를 의미한다.
[식 1]
상기 식 1에서,
CVOC는 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 함량(g/L)이고,
NV는 조성물 내 고형분 함량(wt%)이고,
Mw은 조성물 내 수분 함량(wt%)이고,
∑Es는 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고,
ρs는 23℃에서 조성물의 밀도(g/ml)이다.
성분 함량 (wt%)
배합
1 		배합
2 		배합
3 		배합
4 		배합
5 		배합
6 		배합
7 		배합
8 		배합
9
조성 알루미늄 플레이크(A) 78 65 65 65 65 65 65 65 65
첨가제 윤활제
(올레인산)		 2 2 2 2 2 2 2 2 2
희석
용제 		친환경
용제 (B) 		VOC
면제
물질 		아세톤 - - - - - - - - -
디메틸카보네이트 - 33 - 16.5 23 10 16.5 - -
t-부틸아세테이트 - - - - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - - - - -
비반응성 희석제
(카다놀 방향족 유도 화합물)		 - - 33 16.5 10 23 - 16.5 -
합게 - 33 33 33 33 33 16.5 16.5 -
유기 용제(C) Hydrodesulfurized heavy naphtha 20 - - - - - 16.5 16.5 33
합게 20 33 33 33 33 33 33 33 33
A/B - 1.97 1.97 1.97 1.97 1.97 3.94 3.94 -
A/C 3.9 - - - - - 3.94 3.94 1.97
물성 관리대상물질
함량(wt%) 		20 - - - - - 16.5 16.5 33
VOC 함량(C VOC )
(g/L) 		380 - - - - - 260 270 520
비중 1.92 1.57 1.66 1.61 1.60 1.63 1.57 1.61 1.56
무게 고형분 함량(wt%) 78 65 65 65 65 65 65 65 65
상기 표 1을 참고하면, VOC 면제 물질 및 반응성/비반응성 희석제를 모두 포함하지 않고, 유기 용제의 함량이 30 중량%를 초과하는 배합 9의 알루미늄 페이스트는 CVOC 값이 400 g/L 이상인 반면, 배합 1 내지 8의 알루미늄 페이스트의 경우 모두 400 g/L 미만인 것으로 나타났다. 또한, 배합 1 내지 8의 알루미늄 페이스트는 관리대상물질의 함량 또한 20 중량% 이하이고, 고형분 함량 또한 50 부피% 초과에 해당하여, 고(高)고형분 특성 및 친환경 특성이 모두 우수한 것으로 나타났다.
2. 도료용 조성물 및 도막
1) 조성물 및 도막 제조
(1) 실시예 1 내지 4
상술한 바에 따른 배합 1 내지 8 중 배합 1 및 2의 알루미늄 페이스트를 이용하여 하기 표 2와 같은 조성을 갖는 실시예 1 내지 4의 도료용 조성물을 제조하였다. 이후, 실시예 1 내지 4에 따른 도료용 조성물을 별도의 기판 상에 도포 후 건조시켜 도막을 제조하였으며, 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량은 9 중량%였다.
이 때, 주제부는 주제 수지로 비스페놀-A형(BPA) 에폭시 수지를 적용하고, 반응성 희석제로 지방족 반응성 희석제(알킬 글리시딜 에테르)를 적용하고, 첨가제로 비실리콘 분산제인 대두 레시틴(Soybean lecithin), 실리콘계 소포제(BYKETOL-SPECIAL) 및 흐름성 조절제(CRAYVALLAC)를 적용하고, 안료로 유색 안료(백색 TiO2- 및 카본 블랙) 및 체질 안료(탈크 및 장석)를 적용하였다.
반면, 경화제부는 경화제 수지로 2종의 수지(폴리아마이드 및 에폭시-아민 어덕트)를 적용하고, 첨가제로 경화촉진제(3급 아민 ANCAMINE K54) 및 비반응성 희석제(CARDOLITE Lite 2020)를 적용하였다.
또한, 주제부 및 경화제부에 포함되는 용제 중 VOC 물질로 n-부틸 알코올을 적용하고, VOC 면제 물질로 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 중 디메틸카보네이트를 적용하였다.
구분 원재료명 함량 (wt%)*
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
도료
내
함량 		도막
내
함량 		도료
내
함량 		도막
내
함량 		도료
내
함량 		도막
내
함량 		도료
내
함량 		도막
내
함량
주제부
(A) 		주제 수지 21 23 21 24 21 25 21 25
반응성 희석제 10 11 10 12 6 7 6 8
첨가제
** 		분산제
(Soybean Lecithin)		 1 1.33 1 1.33 1 1.33 1 1.33
실리콘계 소포제
(Byketol special)		 1 1.33 1 1.33 1 1.33 1 1.33
흐름성 조절제(CRAYVALLAC) 1 1.33 1 1.33 1 1.33 1 1.33
체질
안료 		탈크 14.5 15.5 13.5 14.5 14.5 16.5 13.5 16
장석 14.5 15.5 13.5 14.5 14.5 16.5 13.5 16
AL
Paste
*** 		배합 1 11 9 - - 11 9 - -
배합 2 - - 13 9 - - 13 9
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 2 - 2 0 4 - 4 0
친환경
용제
(VOC
면제
물질) 		아세톤 - - - - - - - -
디메틸카보네이트 2 - 2 - 4 - 4 -
t-부틸아세테이트 - - - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - - - -
합계(A) 78 78 78 78 78 78 78 78
경화제부
(B) 		경화제
수지 		수지 1
(폴리아마이드)		 10 11 10 11 10 11 10 11
수지 2
(에폭시-아민 어덕트)		 6 7 6 7 6 7 6 7
첨가제 경화촉진제
(3급 아민 ANCAMINE K54)		 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 2
비반응성 희석제
(CARDOLITE Lite 2020)		 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 2
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 1 - 1 - 1 - 1 -
친환경
용제
(VOC
면제
물질) 		아세톤 - - - - - - - -
디메틸카보네이트 2 - 2 - 2 - 2 -
t-부틸아세테이트 - - - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - - - -
합계(B) 22 22 22 22 22 22 22 22
희석 용제 총 함량 9.2 - 11.29 - 13.2 - 15.29 -
친환경 용제 총 함량 4 - 9.29 6 - 10.29 -
유기 용제 총 함량 5.2 - 2 - 7.2 - 5 -
총합(A+B) 100 100 100 100 100 100 100 100
* 도막 내 각 성분들의 함량은 용제 증발 후 남은 각 성분의 무게를 기준으로 한 함량
** 도막 내 주제부의 첨가제 총 함량은 4 wt%로 계산(1.33 + 1.33 + 1.33)
*** 도막 내 AL Paste의 함량은 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량
(2) 실시예 5 내지 8
상술한 바에 따른 배합 1 내지 8 중 배합 1 및 2의 알루미늄 페이스트를 이용하여 하기 표 3와 같은 조성을 갖는 실시예 5 내지 8의 도료용 조성물을 제조하였다. 이후, 실시예 5 내지 8에 따른 도료용 조성물을 별도의 기판 상에 도포 후 건조시켜 도막을 제조하였으며, 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량은 3 내지 5 중량%였다. 이 때, 주제부 및 경화제부에 포함되는 각 성분들은 실시예 1 내지 4와 동일한 화합물을 적용하였다.
구분 원재료명 함량 (wt%)*
실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
도료 내 함량 도막 내 함량 도료 내 함량 도막 내 함량 도료 내 함량 도막 내 함량 도료 내 함량 도막 내 함량
주제부
(A) 		주제 수지 21 23 21 23 21 23 21 24
반응성 희석제 10 11 10 11 10 11 10 11
첨가제
** 		분산제
(Soybean Lecithin)		 1 1 1 1 1 1 1 1.33
실리콘계 소포제
(Byketol special)		 1 1 1 1 1 1 1 1.33
흐름성조절제(CRAYVALLAC) 1 1 1 1 1 1 1 1.33
체질
안료 		탈크 18 19.5 18 19.5 17 18.5 16.5 17.5
장석 18 19.5 18 19.5 17 18.5 16.5 17.5
AL
Paste
*** 		배합 1 4 3 - - 6 5 - -
배합 2 - - 4 3 - - 7 5
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 2 - 2 - 2 - 2 -
친환경
용제
(VOC
면제
물질) 		아세톤 - - - - - - - -
디메틸카보네이트 2 - 2 - 2 - 2 -
t-부틸아세테이트 - - - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - - - -
합계(A) 78 79 78 79 78 79 78 79
경화제부
(B) 		경화제
수지 		수지 1
(폴리아마이드)		 10 10 10 10 10 10 10 10
수지 2
(에폭시-아민 어덕트)		 6 7 6 7 6 7 6 7
첨가제 경화촉진제
(3급 아민 ANCAMINE K54)		 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 2
비반응성 희석제
(CARDOLITE Lite 2020)		 1.5 2 1.5 2 1.5 2 1.5 2
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 1 - 1 0 1 - 1 -
친환경
용제
(VOC
면제
물질) 		아세톤 - - - - - - - -
디메틸카보네이트 2 - 2 - 2 - 2 -
t-부틸아세테이트 - - - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - - - -
합계(B) 22 21 22 21 22 21 22 21
희석 용제 총 함량 7.8 - 8.32 - 8.2 - 9.31 -
친환경 용제 총 함량 4 - 5.32 - 4 - 6.31 -
유기 용제 총 함량 3.8 - 3 - 4.2 - 3 -
총합(A+B) 100 100 100 100 100 100 100 100
* 도막 내 각 성분들의 함량은 용제 증발 후 남은 각 성분의 무게를 기준으로 한 함량
** 실시예 8의 도막 내 주제부의 첨가제 총 함량은 4 wt%로 계산(1.33 + 1.33 + 1.33)
*** 도막 내 AL Paste의 함량은 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량
(3) 실시예 9 및 비교예 1
상술한 바에 따른 배합 9의 알루미늄 페이스트를 이용하여 하기 표 4와 같은 조성을 갖는 실시예 9 및 비교예 1의 도료용 조성물을 제조하였다. 이후, 실시예 9 및 비교예 1에 따른 도료용 조성물을 별도의 기판 상에 도포 후 건조시켜 도막을 제조하였으며, 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량은 9 중량%였다.
구분 원재료명 함량 (wt%)*
실시예 9 비교예 1
도료 내 함량 도막 내 함량 도료 내 함량 도막 내 함량
주제부
(A) 		주제 수지 21 24 22 27
반응성 희석제 10 12 5 7
첨가제
** 		분산제
(Soybean Lecithin)		 1 1.33 1.33 1.33
실리콘계 소포제
(Byketol special)		 1 1.33 1.33 1.33
흐름성조절제(CRAYVALLAC) 1 1.33 1.33 1.33
체질
안료 		탈크 13.5 14.5 16.5 21.5
장석 13.5 14.5 16.5 21.5
AL
Paste
** 		배합 9 13 9 13 9
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 2 - 1 -
자일렌 - - 9 -
메틸 이소부틸 케톤 - - 1 -
친환경
용제
(VOC
면제
물질) 		아세톤 - - - -
디메틸카보네이트 2 - - -
t-부틸아세테이트 - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - -
합계(A) 78 78 88 90
경화제부
(B) 		경화제
수지 		수지 1
(폴리아마이드)		 10 11 5 5
수지 2
(에폭시-아민 어덕트)		 6 7 4 3
첨가제 경화촉진제
(3급 아민 ANCAMINE K54)		 1.5 2 0.5 1
비반응성 희석제
(CARDOLITE Lite 2020)		 1.5 2 0.5 1
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 1 - 1 -
자일렌 - - 1 -
친환경
용제
(VOC
면제
물질) 		아세톤 - - - -
디메틸카보네이트 2 - - -
t-부틸아세테이트 - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - -
합계(B) 22 22 12 10
희석 용제 총 함량 11.29 - 18.29 -
친환경 용제 총 함량 4 - - -
유기 용제 총 함량 7.29 - 18.29 -
총합(A+B) 100 100 100 100
* 도막 내 각 성분들의 함량은 용제 증발 후 남은 각 성분의 무게를 기준으로 한 함량
** 도막 내 주제부의 첨가제 총 함량은 4 wt%로 계산(1.33 + 1.33 + 1.33)
*** 도막 내 AL Paste의 함량은 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량
2) 물성 평가
상술한 바에 따라 제조된 실시예 1 내지 9 및 비교예 1의 도료용 조성물의 물성을 측정하여 하기 표 5에 나타냈다. 이 때, 조성물 내 관리대상물질의 함량은 도료 내 관리대상물질에 해당하는 자일렌, 톨루엔 및 에틸 벤젠의 총 함량을 기준으로 계산하였고, VOC 함량(CVOC)은 하기 식 1-1에 따라 측정하였으며, 최대 희석비(DMAX)로 3 vol%를 적용하였다.
[식 1-1]
상기 식 1-1에서, CVOC는 도료용 조성물 내 휘발성유기화합물(VOC) 함량(g/L)이고, NV는 희석 전 도료 내 고형분 함량(wt%)이고, Mw은 희석 전 도료 내 수분 함량(wt%)이고, Mwt는 희석 용제 내 수분 함량(wt%)이고, ∑Es는 희석 전 도료 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고, ∑Est는 희석 용제 내 휘발성유기화합물(VOC) 면제 물질 총량(wt%)이고, ρs는 23℃에서 희석 전 도료의 밀도(g/ml)이고, ρd는 23℃에서 희석 용제의 밀도(g/ml)이고, DMAX-는 최대 희석비로서 도료를 희석 용제에 희석 시 최대한 사용할 수 있는 희석 용제의 비율(vol%)이다.
또한, 점도는 25℃에서 스토머 점도계를 이용하여 ASTM D562에 따라 측정하였으며, 흐름저항성 값은 하기와 같은 방법에 의해 측정하였다.
1. 시험용 도료를 균일하게 저어 준비한 후 온도를 23±2℃로 조절한다.
2. 유리판 위 적당한 위치에 ANTI SAGMETER를 놓는다.
3. 준비된 시료를 일정한 속도(대개 150 ㎜/s)로 반듯하게 내려 긋는다.
4. 즉시 지지대에 도막 두께가 가장 얇은 부분이 위로 가도록 하여 수직으로 세워 건조 시킨다.
5. 시험실 내의 온도 23±2℃, 상대습도 65±10%의 조건에서 시험한다.
6. 중앙부분을 평가하며, 아래의 줄무늬와 사이가 붙으려고 하는 가장 굵은 줄무늬를 선택한다.
또한, 부피 고형분 함량(vol%) 값은 ISO 3233 시험방법에 따라 측정하였다.
물성
항목 		실시예
1 		실시예
2 		실시예
3 		실시예
4 		실시예
5 		실시예
6 		실시예
7 		실시예
8 		실시예
9 		비교예
1
관리대상
물질
함량
(wt%) 		0 0 0 0 0 0 0 0 0 10
VOC 함량(g/L) 120 100 120 100 105 100 112 100 150 280
점도
(KU) 		110 105 95 90 105 100 100 95 105 105
고형분
함량
(vol%) 		87 83 82 78 88 87 87 85 83 68
흐름
저항성
(um) 		1,000 900 800 700 900 900 900 800 900 800
3. 용제형 도료와 용제 저함량 도료의 비교
1) 도료용 조성물 및 도막 제조
알루미늄 플레이크를 포함하지 않는 용제형 도료로서 하기 표 6에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 비교예 2의 도료를 제조하고, 알루미늄 플레이크를 포함하는 용제형 도료로서 하기 표 6에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 비교예 3의 도료를 제조하였다. 또한, 알루미늄 플레이크를 포함하는 용제 저함량 도료로서 하기 표 6에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 실시예 10의 도료를 제조하였다. 이후, 비교예 2 및 3과 실시예 10에 따른 도료용 조성물을 별도의 기판 상에 도포 후 건조시켜 도막을 제조하였다.
구분 원재료명 함량 (wt%)*
AL 미함유 용제형 도료
(비교예 2) 		AL 함유 용제형 도료
(비교예 3) 		AL 함유 용제 저함량 도료
(실시예 10)
도료
내
함량 		도막
내
함량 		도료
내
함량 		도막
내
함량 		도료
내
함량 		도막
내
함량
주제부
(A) 		주제 수지
(비스페놀-A형 에폭시 수지; BPA)		 23 26 23 26 21 23
반응성 희석제
(Cashew, nutshell liq., polymer with epichlorohydrin)		 5 7 5 7 10 11
첨가제
**
분산제
(Soybean Lecithin)
+
실리콘계 소포제
(Byketol Special)
+
흐름성 조절제
(Polyamide Powder)
+
부착증진제
(Epoxy silane)		 5 4 5 4 3 4
유색안료 백색 TiO2
/카본 블랙		 7 8 - - - -
체질안료 탈크 18 22.5 16 22 14.5 15.5
장석 18 22.5 16 22 14.5 15.5
AL
Paste
*** 		배합 1 - - 13 9 - -
배합 2 - - - - 11 9
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 1.5 - 1 - 2 -
자일렌 9 - 8 - - -
메틸 이소부틸 케톤 1.5 - 1 - - -
VOC 면제 물질 아세톤 - - - - - -
디메틸카보네이트 - - - - 2 -
t-부틸아세테이트 - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - -
합계(A) 88 90 88 90 78 78
경화제부
(B) 		경화제
수지 		수지 1
(폴리아마이드)		 5 5 5 5 10 11
수지 2
(에폭시-아민 어덕트)		 4 3 4 3 6 7
첨가제 경화촉진제
(3급 아민 ANCAMINE K54)		 0.5 1 0.5 1 1.5 2
비반응성 희석제
(CARDOLITE Lite 2020)		 0.5 1 0.5 1 1.5 2
희석
용제 		VOC
물질 		n-부틸 알코올 1 - 1 - 1 -
자일렌 1 - 1 - - -
VOC
면제
물질 		아세톤 - - - - - -
디메틸카보네이트 - - - - 2 -
t-부틸아세테이트 - - - - - -
2-아미노-2-메틸-1-프로판올 - - - - - -
합계(B) 12 10 12 10 22 22
희석 용제 총 함량 14 - 16.29 - 9.2 -
친환경 용제 총 함량 - - - - 4 -
유기 용제 총 함량 14 - 16.29 - 5.2 -
총합(A+B) 100 100 100 100 100 100
* 도막 내 각 성분들의 함량은 용제 증발 후 남은 각 성분의 무게를 기준으로 한 함량
** 주제부의 첨가제는 종류별로 각각 동일한 중량비로 첨가
*** 도막 내 AL Paste의 함량은 최종 제조된 도막 내 알루미늄 플레이크의 함량
이 때, 알루미늄 플레이크를 포함하는 비교예 4 및 실시예 9의 도료는 별도로로 제조된 알루미늄 페이스트를 포함하며, 그 조성은 하기 표 7에 나타낸 바와 같다.
성분 함량 (wt%)
AL 함유 용제형 도료의 배합 1 AL 함유 용제 저함량 도료의 배합 2
조성 알루미늄 플레이크 65 78
첨가제 윤활제
(올레인산)		 2 2
희석 용제 유기 용제 Solvent naphtha,
Light aromatic		 33 -
Hydrodesulfurized heavy naphtha - 20
합게 100 100
2) 도료용 조성물 및 도막 물성
(1) 도료용 조성물
도료용 조성물의 부피 기준 고형분 함량(vol%) 값 및 VOC 함량(g/L)은 상술한 바와 동일한 방법을 이용하여 측정하였다. 또한, 도료용 조성물의 인화점은 KS M 2010(밀폐식) 방법으로 주제부 및 경화제부 각각 측정하였다.
(2) 도막
A. 음극 박리 시험
상술한 바에 따라 제조된 도막에 대하여 음극 박리(Cathodic Disbonding) 시험을 진행하여 방청 성능을 평가하였다. 구체적으로, ISO 15711 규격(방법 B)인 희생 양극법으로 도장 시편에 애노드(양극) 금속을 부착 후 해수에 6개월 동안 침지하여 인공 결함을 유도하고, 필름 크리피지(Film Creepage)를 mm 단위로 측정하여 그 결과를 하기 표 8에 나타냈다.
B. 염수 분무 시험
상술한 바에 따라 제조된 도막에 대하여 염수 분무 시험을 진행하여 방청 성능을 평가하였다. 구체적으로, ISO 9227 규격에 근거하여 시험 시편에 흠집선(Scribe line)을 내고 염수(염화나트륨 5% 함유)를 분무하여 강제 노화시킨 후, 러스트 크리피지(Rust Creepage)를 mm 단위로 측정하여 그 결과를 하기 표 8에 나타냈다.
C. 도막 단면 분석
주사전자현미경(SEM)으로 상술한 바에 따라 제조된 도막의 단면을 300배의 배율(X300)로 분석한 결과를 도 1a 내지 도 1c에 나타냈다. 구체적으로, 도 1a는 알루미늄 플레이크를 포함하지 않는 비교예 2의 용제형 도료로 제조된 도막의 단면 분석 결과를 나타낸 도면이고, 도 1b는 알루미늄 플레이크를 포함하는 비교예 3의 용제형 도료로 제조된 도막의 단면의 분석 결과를 나타낸 도면이고, 도 1c는 알루미늄 플레이크를 포함하는 실시예 10의 용제 저함량 도료로 제조된 도막의 단면 분석 결과를 나타낸 도면이다.
시험 항목 AL 미함유 용제형 도료
(비교예 2) 		AL 함유 용제형 도료
(비교예 3) 		AL 함유 용제 저함량 도료
(실시예 10)
음극 박리(Film Creepage) 3.4 mm 2.1 mm 2.1 mm
염수 분무(Rust Creepage) 1.5 mm 1.2 mm 1.2 mm
고형분 함량(vol%) 72 72 86
VOC 함량(g/L) 275 250 120
인화점
(℃) 		주제부 30 32 75
경화제부 23 24 37
상기 표 1 내지 표 5를 참고하면, 특정한 배합의 알루미늄 페이스트를 이용하여 제조되며 희석 용제 및 유기 용제의 총 함량이 16 중량% 이하에 해당하는 실시예 1 내지 9에 따른 도료용 조성물의 경우, 관리대상물질 및 VOC 함량이 상대적으로 낮아 친환경 특성이 우수하고, 점도, 고형분 함량, 흐름 저항성 값 등이 특정 범위 내로 조절되어 도장 작업성 또한 우수한 것으로 나타났다. 반면, 알루미늄 페이스트를 포함하더라도 유기 용제의 총 함량이 16 중량%을 초과하는 비교예 1의 도료용 조성물은 관리대상물질 및 VOC 함량이 상대적으로 높아 친환경 도료로 적용하기 어렵고, 고형분 함량이 상대적으로 낮게 나타났다.
상기 표 6 내지 표 8 및 도 1a 내지 도 1c를 참고하면, 알루미늄 플레이크를 포함하지 않는 비교예 2의 용제형 도료는 음극 박리 및 염수 분무 시험에 따른 크리피지(Creepage) 정도가 상대적으로 커서 방청 특성이 부족하며, VOC 함량 또한 높아 친환경 특성이 부족한 것으로 나타났다. 한편, 알루미늄 플레이크를 포함하는 비교예 3의 용제형 도료는 VOC 함량이 높아 친환경 특성이 부족한 것으로 나타났다.
반면, 알루미늄 플레이크 함유 페이스트를 포함하되 용제의 함량이 상대적으로 적은 실시예 10의 용제 저함량 도료는 VOC 함량이 상대적으로 적어 친환경 특성이 우수하고, 최종 제조된 도막 내에 알루미늄 플레이크(AL Flake)가 우수하게 분산되어 있고(도 1c 참고), 음극 박리 및 염수 분무 시험에 따른 크리피지(Creepage) 정도가 상대적으로 적어 방청 특성 또한 우수한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 3 및 4에 따른 용제형 도료 대비 부피 기준 고형분 함량이 높은 실시예 10에 따른 용제 저함량 도료는, 주제부 및 경화제부의 인화점 또한 상대적으로 높아 폭발 및 화재에 대한 안전성이 우수한 것으로 나타났다.
따라서, 실시예 1 내지 10과 같이 알루미늄 플레이크를 페이스트 형태로 포함하며 고형분 함량이 상대적으로 높은 용제 저함량 도료에 해당하는 도료용 조성물을 이용할 경우, 법규에서 규정하는 친환경 도료의 기준을 만족함과 동시에 도장 작업성이 우수하고, 폭발 및 화재에 대한 안전성과 방청 특성이 우수한 친환경 도료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
이상에서 다양한 구현예들을 참고하여 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였으나 그 범위는 이에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (11)

  1. 주제 수지를 함유하는 주제부;
    경화제 수지를 함유하는 경화제부; 및
    알루미늄 플레이크를 함유하는 알루미늄 페이스트
    를 포함하는 도료용 조성물로서,
    상기 주제부, 경화제부 및 알루미늄 페이스트는 각각 희석 용제를 포함하고,
    상기 도료용 조성물 내 희석 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%이고,
    상기 도료용 조성물의 부피 기준 고형분 함량은 70 vol% 이상인,
    도료용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 희석 용제는 유기 용제를 포함하고,
    상기 도료용 조성물 내 유기 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%인,
    도료용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 희석 용제는 VOC 면제 물질, 반응성 희석제 및 비반응성 희석제로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 친환경 용제를 포함하는,
    도료용 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 VOC 면제 물질은 아세톤, 디메틸카보네이트, t-부틸아세테이트 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
    상기 반응성 희석제는 에폭사이드기를 갖는 화합물을 포함하고,
    상기 비반응성 희석제는 하이드록시기 또는 실록산기를 갖는 화합물을 포함하는,
    도료용 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 도료용 조성물 내 친환경 용제의 총 함량은 0.1 내지 16 중량%인,
    도료용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도료용 조성물 내 알루미늄 페이스트의 함량은 1 내지 20 중량%인,
    도료용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도료용 조성물은 VOC 물질의 함량(CVOC)이 400 g/L 이하인,
    도료용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도료용 조성물의 인화점은 25℃ 이상인,
    도료용 조성물.
  9. 알루미늄 플레이크 및 희석 용제를 포함하는 알루미늄 페이스트로서,
    상기 알루미늄 플레이크는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 50 내지 90 중량%로 포함되고,
    상기 희석 용제는 알루미늄 페이스트 전체 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%로 포함되고,
    상기 알루미늄 페이스트는 VOC 물질의 함량(CVOC)이 600 g/L 이하인,
    알루미늄 페이스트.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 도료용 조성물로 제조되는,
    도막.
  11. 기판 상에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 도료용 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 기판 상에 도포된 도료용 조성물을 건조시키는 단계를 포함하는,
    도막 제조방법.
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