KR20240117299A - 다층 코팅용 도료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바닥재로 사용 가능한 다층 코팅용 도료 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 바닥재로 사용 가능한 다층 코팅용 도료 조성물에 관한 것이다.
바닥재 도장은 통상 콘크리트 소지의 보강을 위해 유성 타입의 하도를 도장하고, 본 도장을 실시한 후, 본 도장 면의 보호와 미려한 외관 형성을 위해 유성 타입의 상도를 도장하는 방식으로 진행된다. 일례로, 한국 특허 제1673936호는 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 등의 용매를 포함하는 도료를 사용하여 하도층, 중도층 및 상도층이 형성된 건축용 바닥 마감재를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 유성 타입의 도료를 사용하는 경우, 도장 시 유기 용제 냄새가 심하고, 인체에 유해한 휘발성 유기 화합물(VOCs)이 다량 방출되어 환경 문제를 일으킬 수 있고, 이러한 문제로 인하여 환기 시설을 갖추고, 작업 시 유동 인구의 접근을 막기 위해 작업 현장 주변을 차단하는 것이 필수적으로 요청된다. 이에, 수용성 도료를 적용하는 친환경적인 바닥재용 다층 코팅용 도료 조성물이 요구된다.
본 발명은 수용성 하도 도료 조성물, 유용성 중도 도료 조성물 및 수용성 상도 도료 조성물을 포함하는 친환경적인 다층 코팅용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명은 수용성 하도 도료 조성물, 유용성 중도 도료 조성물 및 수용성 상도 도료 조성물을 포함하는 다층 코팅용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 수용성의 하도 및 상도를 적용한 것으로, 유성 도료를 적용한 종래의 도료 조성물과 비교할 때 냄새가 적고, 휘발성 유기 화합물의 발생이 적어 환경 친화적이다. 따라서, 본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 공용 터미널, 백화점 로비, 병원이나 의료원 바닥 등 유동 인구가 많은 곳의 바닥재로 적용하기에 안전하고, 또한, 바닥재의 보수 시에도 주변 통행 제한 없이 보수 도장을 실시할 수 있어, 시공 시 시간과 공간상의 제약이 없어 효과적이다. 또한, 본 발명의 도료 조성물은 4대 중금속, 6대 프탈레이트 등 유해 물질을 포함하지 않은 친환경적 도료로서, 도장 작업 중이나 작업 후에 인체나 환경의 피해를 없앨 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성 요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 “수평균분자량” 및 “중량평균분자량”은 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. “산가” 및 “수산기가”와 같은 작용기가는 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정할 수 있다. “점도”는 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 상온(25 ℃)에서 brookfield 점도계를 사용하여 측정할 수 있다. “입자 크기(D50)”는 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 레이저 광 산란법(laser light scattering, LLS)으로 측정할 수 있다. “유리전이온도”는 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 열기계분석법(thermomechanical analysis, TMA) 또는 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다.
본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 수용성 하도 도료 조성물, 유용성 중도 도료 조성물 및 수용성 상도 도료 조성물을 포함한다. 필요에 따라, 본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 스크래핑 도료 조성물을 더 포함할 수 있다.
스크래핑 도료 조성물
스크래핑은 소지(예, 콘크리트 등) 전처리 및 핀홀 메꿈을 위한 단계로, 하도 도장 전에 추가로 진행될 수 있다. 스크래핑은 경우에 따라 방수 성능 부여를 목적으로 한다.
스크래핑 도료 조성물로는 1액형 습기 경화형 우레탄 도료 조성물, 2액형 반응 경화형 우레탄 도료 조성물, 2액형 반응 경화형 에폭시 도료 조성물, 2액형 상온 경화형 우레아 도료 조성물 등을 사용할 수 있다.
스크래핑 단계에서, 소지 보강 및 논슬립(non-slip)성 부여를 위해 규사(3-8호 사)가 사용될 수 있다. 규사는 스크래핑 도료 조성물에 혼합되어 사용되거나, 스크래핑 도료 조성물을 사용한 도장 후 규사를 살포하는 방법으로 사용될 수 있다. 또한, 소지 보강, 도막 강도 및 후속 도장과의 부착성 향상을 위해, 스크래핑 도료 조성물은 섬유(예, 유리 섬유 등)를 포함할 수 있다. 또한, 줄눈 부위의 크랙 성능 보강 및 방수 성능 향상을 위해, 줄눈 부위에 메쉬(예, PP, PE 등)를 부착할 수 있다.
하도 도료 조성물
하도는 콘크리트 등의 소지를 보강하고, 후속 도장 시 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 수용성 하도 도료 조성물을 포함하고, 상기 수용성 하도 도료 조성물로는 2액형 수용성 우레탄 도료 조성물을 사용할 수 있다.
상기 수용성 우레탄 도료 조성물은 제1 수환원성 용액(Water reducible solution)을 포함하는 주제 및 이소시아네이트를 포함하는 경화제를 포함한다. 본 발명에 따른 하도 도료 조성물은 소지 침투력이 우수한 동시에, VOC 발생이 적고 저취인 친환경 도료를 제공한다.
<주제>
상기 수용성 우레탄 도료 조성물의 주제는 제1 수환원성 용액을 포함한다.
상기 제1 수환원성 용액은 수지 제조 시 용제 및 희석제로 반응성 희석제를 적용하고 중화를 통해 수지를 수분산시킨 것으로, 유화제를 사용하지 않고 모노머의 OH기 또는 COOH기를 아민 화합물로 중화하여 수분산 사이트를 형성함으로써 수지를 물에 분산시킨 용액이다. 일례로, 상기 제1 수환원성 용액은 에틸렌성 불포화 단량체, 카르보닐기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체, 하이드록실기 함유 단량체, 디하이드라지드 단량체 및 에폭시기 함유 단량체를 포함하는 공중합체 조성물로부터 제조된 공중합체를 아민 화합물로 중화시킨 후, 수분산 공정을 통해 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 공중합체는 이소부틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 디아세톤 아크릴아미드, 아크릴산, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 아디픽 애시드 디하이드라지드(Adipic Acid Dihydrazide) 및 에폭시 함유 단량체를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 공중합체 조성물은 단량체 총 중량을 기준으로, 에틸렌성 불포화 단량체 5 내지 80 중량%, 카르보닐기 함유 단량체 1 내지 10 중량%, 카르복실기 함유 단량체 1 내지 30 중량%, 하이드록실기 함유 단량체 1 내지 50 중량%, 디하이드라지드 단량체 0.5 내지 5 중량% 및 에폭시기 함유 단량체 1 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 제1 수환원성 용액 내 공중합체는 점도가 100 내지 700 cps(25 ℃), 예를 들어 300 내지 500 cps(25 ℃)이고, 입경(D50)이 20 내지 150 nm, 예를 들어 50 내지 120 nm이고, 수평균분자량이 1,000 내지 10,000 g/mol, 예를 들어 2,000 내지 8,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 5,000 내지 50,000 g/mol, 예를 들어 10,000 내지 30,000 g/mol이고, 유리전이온도가 0 내지 30 ℃, 예를 들어 0 내지 20 ℃이고, 산가가 10 내지 50 mgKOH/g, 예를 들어 20 내지 40 mgKOH/g이고, 수산기가가 50 내지 200 mgKOH/g, 예를 들어 80 내지 150 mgKOH/g일 수 있다.
제1 수환원성 용액 내 공중합체의 점도가 전술한 범위 미만인 경우 분자량 및 가교도가 저하되어 도막 경화 시 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 수지의 포장 및 투입이 어려워져 제품 생산 시 편의성이 저하될 수 있다. 제1 수환원성 용액 내 공중합체의 입경이 전술한 범위 미만인 경우 입자간 결합력이 저하되어 수지의 바인딩력이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 전기 이중층이 파괴되어 입자간 결합력이 발생됨에 따라 침전이 발생할 수 있다. 제1 수환원성 용액 내 공중합체의 수평균분자량 및 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 건조 속도 및 경화 속도가 저하되어 도막 형성이 어려워질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 바인더 자체만으로 도막 형성 능력을 가지게 되어 피막이 발생할 수 있다. 제1 수환원성 용액 내 공중합체의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 도막 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 크랙이 발생할 수 있다. 제1 수환원성 용액 내 공중합체의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 용제인 물과의 상용성이 저하되어 수분산이 어려워질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 물에 용해성이 좋아짐에 따라 내수성이 열세해질 수 있다. 제1 수환원성 용액 내 공중합체의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우 가교도가 저하되어 도막 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 물에 용해성이 좋아짐에 따라 내수성이 열세해질 수 있다.
상기 제1 수환원성 용액은 주제 총 중량을 기준으로, 30 내지 60 중량%, 예를 들어 40 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 상기 제1 수환원성 용액의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 표면장력이 증가하기 때문에 침투성이 열세해져 소지 부착성이 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 가교 결합도가 증가하여 동종 간 재도장 부착성이 저하될 수 있다.
상기 주제는 물 및 해당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 소포제, pH 조정제, 동결 방지제, 분산제, 유화제, 방부제, 증점제, 표면 조정제 등을 포함할 수 있다.
<경화제>
상기 수용성 우레탄 도료 조성물의 경화제는 이소시아네이트를 포함한다. 상기 이소시아네이트로는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 일례로, 상기 이소시아네이트는 지방족 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 방향족 이소시아네이트로는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐디메틸메탄 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 지방족 이소시아네이트로는 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소프로필렌 디이소시아네이트, 메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리딘 디이소시아네이트, 메틸시클로헥산 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트는 경화제 총 중량을 기준으로, 80 내지 100 중량%, 예를 들어 90 내지 99 중량% 포함될 수 있다.
상기 경화제는 희석제를 더 포함할 수 있다. 상기 희석제로는 프로필렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 상기 희석제는 경화제 총 중량을 기준으로, 1 내지 20 중량%, 예를 들어 1 내지 10 중량% 포함될 수 있다.
하도 도장 단계에서, 미끄럼 방지를 위한 논슬립성 부여를 위해 규사(3-8호 사)가 사용될 수 있다. 규사는 하도 도료 조성물에 혼합되어 사용되거나, 하도 도료 조성물을 사용한 도장 후 규사를 살포하는 방법으로 사용될 수 있다. 또한, 도막 강도 및 바닥재의 성능 향상을 위해, 하도 도료 조성물은 섬유(예, 유리 섬유 등)를 포함할 수 있다.
중도 도료 조성물
중도는 방수 바닥재 역할을 하는 주된 도막이다. 본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 유용성 중도 도료 조성물을 포함하고, 상기 유용성 중도 도료 조성물로는 유용성 고경질 중도 도료 조성물 또는 유용성 상온 우레아 조성물을 사용할 수 있다.
상기 중도 도료 조성물은 1 내지 3 mm 두께로 도장될 수 있다. 이 경우, 방수성 및 바닥의 특성을 향상시킬 수 있다.
상도 도료 조성물
상도는 내후성, 내마모성, 외관 구현 등을 위한 도막을 형성한다. 본 발명의 다층 코팅용 도료 조성물은 수용성 상도 도료 조성물을 포함하고, 상기 수용성 상도 도료 조성물로는 2액형 수용성 우레탄 도료 조성물을 사용할 수 있다.
상기 수용성 우레탄 도료 조성물은 제2 수환원성 용액(Water reducible solution)과 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic emulsion resin)를 포함하는 주제 및 이소시아네이트를 포함하는 경화제를 포함한다. 본 발명에 따른 상도 도료 조성물은 광택, 도막 강도, 내후성, 내마모성, 구 도막(수성/유성, 우레탄, 에폭시) 및 소지(콘크리트, 목재, 합금 등)와의 부착력 등이 우수한 동시에, VOC 발생이 적고 저취인 친환경 도료를 제공한다.
<주제>
상기 수용성 우레탄 도료 조성물의 주제는 제2 수환원성 용액 및 아크릴 에멀젼 수지를 포함한다.
상기 제2 수환원성 용액은 전술한 하도 도료 조성물에 포함되는 제1 수환원성 용액과 동일할 수 있다. 상기 제2 수환원성 용액은 주제 총 중량을 기준으로, 1 내지 40 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량% 포함될 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼 수지는 유화제를 적용하여 에틸렌성 불포화 단량체, 카르복실기 함유 단량체 및 하이드록실기 함유 단량체에 친수성기를 결합시킴으로써, 물(water)에서 에멀젼 중합하여 제조할 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼 수지는 점도가 10 내지 500 cps(25 ℃), 예를 들어 50 내지 300 cps(25 ℃)이고, 입경(D50)이 500 내지 250 nm, 예를 들어 100 내지 200 nm이고, 수평균분자량이 1,000 내지 10,000 g/mol, 예를 들어 2,000 내지 8,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 15,000 내지 150,000 g/mol, 예를 들어 20,000 내지 100,000 g/mol이고, 유리전이온도가 -10 내지 30 ℃, 예를 들어 0 내지 20 ℃이고, 산가가 5 내지 30 mgKOH/g, 예를 들어 10 내지 20 mgKOH/g이고, 수산기가가 50 내지 200 mgKOH/g, 예를 들어 80 내지 100 mgKOH/g일 수 있다.
아크릴 에멀젼 수지의 점도가 전술한 범위 미만인 경우 분자량 및 가교도가 저하되어 도막 경화 시 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 수지의 포장 및 투입이 어려워져 제품 생산 시 편의성이 저하될 수 있다. 아크릴 에멀젼 수지의 입경이 전술한 범위 미만인 경우 입자간 결합력이 저하되어 수지의 바인딩력이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 전기 이중층이 파괴되어 입자간 결합력이 발생됨에 따라 침전이 발생할 수 있다. 아크릴 에멀젼 수지의 수평균분자량 및 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 건조 속도 및 경화 속도가 저하되어 도막 형성이 어려워질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 바인더 자체만으로 도막 형성 능력을 가지게 되어 피막이 발생할 수 있다. 아크릴 에멀젼 수지의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 도막 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 크랙이 발생할 수 있다. 아크릴 에멀젼 수지의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 용제인 물과의 상용성이 저하되어 수분산이 어려워질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 물에 용해성이 좋아짐에 따라 내수성이 열세해질 수 있다. 아크릴 에멀젼 수지의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우 가교도가 저하되어 도막 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 물에 용해성이 좋아짐에 따라 내수성이 열세해질 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼 수지는 주제 총 중량을 기준으로, 25 내지 55 중량%, 예를 들어 35 내지 45 중량% 포함될 수 있다. 상기 아크릴 에멀젼 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도막 강도 강화로 인한 재도장 부착성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 도막 강도가 열세해져 내오염성, 내스크래치성 등의 물성이 저하될 수 있다.
상기 상도 도료 조성물에 제2 수환원성 용액을 단독으로 적용하면 내부 가교도 증가로 인해 재도장 부착성이 저하될 수 있고, 아크릴 에멀젼 수지를 단독으로 적용하면 도막 강도 및 소지와의 부착성이 저하될 수 있다. 본 발명에 따른 상도 도료 조성물은 아크릴 에멀젼 수지와 제2 수환원성 용액을 동시에 적용함으로써, 우수한 재도장 부착성, 도막 강도 및 소지와의 부착성을 제공할 수 있다.
상기 제2 수환원성 용액과 아크릴 에멀젼 수지의 혼합비는 1 : 2 내지 8, 예를 들어 1 : 3 내지 5 중량비일 수 있다. 제2 수환원성 용액에 대한 아크릴 에멀젼 수지의 혼합비가 전술한 범위 미만인 경우 가교도가 높아지고 분자 구조가 리니어해짐에 따라 재도장 부착성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 아크릴 에멀젼에 포함되어 있는 유화제에 의해 내수성 및 도막 강도가 저하될 수 있다.
상기 주제는 물 및 해당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 안료, 소포제, pH 조정제, 동결 방지제, 분산제, 유화제, 방부제, 증점제, 표면 조정제, 조색제 등을 포함할 수 있다.
<경화제>
상기 수용성 우레탄 도료 조성물의 경화제는 이소시아네이트를 포함한다. 상기 이소시아네이트로는 방향족 이소시아네이트, 지방족 이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 일례로, 상기 이소시아네이트로는 지방족 폴리이소시아네이트를 사용할 수 있다. 이 경우, 외부 노출 시 도막의 황변을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 방향족 이소시아네이트로는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐디메틸메탄 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 지방족 이소시아네이트로는 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소프로필렌 디이소시아네이트, 메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리딘 디이소시아네이트, 메틸시클로헥산 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트의 NCO 함량은 10 내지 30 %, 예를 들어 18 내지 22 %일 수 있다. 상기 이소시아네이트의 NCO 함량이 전술한 범위 미만인 경우 주제와 반응할 수 있는 작용기가 적어지기 때문에 도막 강도 및 건조 속도가 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 작용기 수가 많아져 반응성이 지나치게 빨라지므로 가사 시간이 단축되고, 신장율 등의 도막 물성이 저하될 수 있다.
상기 이소시아네이트는 경화제 총 중량을 기준으로, 80 내지 100 중량%, 예를 들어 90 내지 99 중량% 포함될 수 있다. 상기 이소시아네이트의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 R-NCO/OH가 낮아지기 때문에 부착 성능, 광택, 도막 강도 등의 물성이 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 가소성이 낮기 때문에 작업성 및 표면 레올로지(rheology) 성능 등이 저하될 수 있다.
상기 경화제는 희석제를 더 포함할 수 있다. 상기 희석제로는 프로필렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 상기 희석제는 경화제 총 중량을 기준으로, 1 내지 20 중량%, 예를 들어 1 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 희석제의 함량이 전술한 미만인 경우 경화제의 점도가 높아져 혼합 시 도료의 주도 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 잔존 희석제로 인한 텍크 프리 타임(Tack-Free Time)이 증가하므로 도막 표면의 오염을 야기할 수 있다.
상도 도장 단계에서, 미끄럼 방지를 위한 논슬립성 부여를 위해 규사(6-8호 사), 논슬립 파우더(예, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등), 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 규사 및 논슬립 파우더는 상도 도료 조성물에 혼합되어 사용되거나, 상도 도료 조성물을 사용한 도장 후 규사 및 논슬립 파우더를 살포하는 방법으로 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1-12]
하기 표 1에 따라, 하도(도막 두께 50 ㎛), 중도(도막 두께 2 mm), 상도(도막 두께 50 ㎛)를 차례로 도장하여 각 실험예의 도막을 형성하였다.
하도 1: 주제 - 제1 수환원성 용액(점도 500 cps(25 ℃), 입경 100 nm, 수평균분자량 2,500 g/mol, 중량평균분자량 10,000 g/mol, 유리전이온도 10 ℃, 산가 30 mgKOH/g, 수산기가 120 mgKOH/g) 40 중량% 포함; 경화제 - NCO 함량 18 %의 지방족 이소시아네이트 95 중량%, 프로필렌 카보네이트 5 중량% 포함
하도 2: 주제 - 제1 수환원성 용액(점도 600 cps(25 ℃), 입경 150 nm, 수평균분자량 4,500 g/mol, 중량평균분자량 28,000 g/mol, 유리전이온도 0 ℃, 산가 20 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g) 45 중량% 포함; 경화제 - NCO 함량 19 %의 지방족 이소시아네이트 90 중량%, 프로필렌 카보네이트 10 중량% 포함
하도 3: 주제 - 제1 수환원성 용액(점도 200 cps(25 ℃), 입경 250 nm, 수평균분자량 550 g/mol, 중량평균분자량 4,500 g/mol, 유리전이온도 30 ℃, 산가 5 mgKOH/g, 수산기가 210 mgKOH/g) 45 중량% 포함; 경화제 - NCO 함량 20 %의 지방족 이소시아네이트 85 중량%, 프로필렌 카보네이트 15 중량% 포함
하도 4: 유용성 스포탄 하도(점도 500 cps(25 ℃), 입경 100 nm, 중량평균분자량 10,000 g/mol, 유리전이온도 10 ℃, 산가 30 mgKOH/g, 수산기가 120 mgKOH/g)
중도 1: 유용성 고경질 중도
중도 2: 유용성 상온 우레아
상도 1: 주제 - 제2 수환원성 용액(점도 600 cps(25 ℃), 입경 150 nm, 수평균분자량 3,000 g/mol, 중량평균분자량 18,000 g/mol, 유리전이온도 0 ℃, 산가 20 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g) + 아크릴 에멀젼 수지(점도 500 cps(25 ℃), 입경 180 nm, 수평균분자량 3,500 g/mol, 중량평균분자량 25,000 g/mol, 유리전이온도 0 ℃, 산가 12 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g), 혼합비 1 : 5 중량비; 경화제 - 이소시아네이트
상도 2: 주제 - 제2 수환원성 용액(점도 500 cps(25 ℃), 입경 100 nm, 수평균분자량 2,500 g/mol, 중량평균분자량 10,000 g/mol, 유리전이온도 10 ℃, 산가 30 mgKOH/g, 수산기가 120 mgKOH/g) + 아크릴 에멀젼 수지(점도 800 cps(25 ℃), 입경 160 nm, 수평균분자량 4,500 g/mol, 중량평균분자량 55,000 g/mol, 유리전이온도 15 ℃, 산가 18 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g), 혼합비 1 : 3 중량비; 경화제 - 이소시아네이트
상도 3: 주제 - 제2 수환원성 용액(점도 550 cps(25 ℃), 입경 110 nm, 수평균분자량 500 g/mol, 중량평균분자량 12,000 g/mol, 유리전이온도 30 ℃, 산가 50 mgKOH/g, 수산기가 110 mgKOH/g) + 아크릴 에멀젼 수지(점도 400 cps(25 ℃), 입경 50 nm, 수평균분자량 450 g/mol, 중량평균분자량 7,000 g/mol, 유리전이온도 -15 ℃, 산가 28 mgKOH/g, 수산기가 150 mgKOH/g), 혼합비 1 : 4 중량비; 경화제 - 이소시아네이트
상도 4: 주제 - 제2 수환원성 용액(점도 500 cps(25 ℃), 입경 100 nm, 수평균분자량 2,500 g/mol, 중량평균분자량 10,000 g/mol, 유리전이온도 10 ℃, 산가 30 mgKOH/g, 수산기가 120 mgKOH/g) + 아크릴 에멀젼 수지(점도 800 cps(25 ℃), 입경 160 nm, 수평균분자량 4,500 g/mol, 중량평균분자량 55,000 g/mol, 유리전이온도 15 ℃, 산가 18 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g), 혼합비 1 : 8 중량비; 경화제 - 이소시아네이트
상도 5: 주제 - 제2 수환원성 용액(점도 500 cps(25 ℃), 입경 100 nm, 수평균분자량 2,500 g/mol, 중량평균분자량 10,000 g/mol, 유리전이온도 10 ℃, 산가 30 mgKOH/g, 수산기가 120 mgKOH/g) + 아크릴 에멀젼 수지(점도 800 cps(25 ℃), 입경 160 nm, 수평균분자량 4,500 g/mol, 중량평균분자량 55,000 g/mol, 유리전이온도 15 ℃, 산가 18 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g), 혼합비 1 : 1 중량비; 경화제 - 이소시아네이트
상도 6: 주제 - 아크릴 에멀젼 수지(점도 500 cps(25 ℃), 입경 180 nm, 수평균분자량 3,500 g/mol, 중량평균분자량 25,000 g/mol, 유리전이온도 0 ℃, 산가 12 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g); 경화제 - 이소시아네이트
상도 7: 주제 - 제2 수환원성 용액(점도 600 cps(25 ℃), 입경 150 nm, 수평균분자량 3,000 g/mol, 중량평균분자량 18,000 g/mol, 유리전이온도 0 ℃, 산가 20 mgKOH/g, 수산기가 100 mgKOH/g); 경화제 - 이소시아네이트
상도 8: 유용성 스포탄 상도
[물성 평가]
각 실험예에 따라 형성된 도막의 물성을 하기 물성 측정방법에 따라 실시하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
경도
쇼어 경도(Shore hardness) 측정기를 사용하여 시편 도막의 표면 경도를 측정하였다.
윤하중 저항성
표준 시험방법(KS F 4937:2009)에 따라 윤하중 저항성(두께 감소 깊이)을 측정하였다.
광택
ASTM D523에 따라, Gloss Meter(BYK)를 사용하여 60 °에서 측정하였다.
내마모성(Pendulum Hardness)
테이버 시험기에 CS-17에 해당하는 연질 마모륜 2개를 장착하고(하중량 1,000 g), 1,000 회전한 후, 각 시편의 질량을 측정하여 마모량을 측정하였다.
내스크래치성(광택 보존율(%))
하중(N{kgf})=4.9{0.5}, Stroke(mm)=100±5, 속도(mm/sec)=100의 조건으로 긁힘자(사파이어)를 사용하여 10회 긁은 후, 표면 광택을 측정하여 긁기 전, 후의 광택 차이를 비교하여 광택 보존율을 확인하였다.
내수성
시편을 증류수에 240 시간 침적한 후, 외관 및 블리스터 유무를 관찰하여 하기 기준에 따라 내수성을 평가하였다.
(평가기준)
우수: 외관 코팅 분리 없음, 블리스터 발생 없음
양호: 외관 코팅 분리 없음, 미세 블리스터 발생
미흡: 외관 미세 코팅 분리, 부분적인 블리스터 발생
불량: 외관 코팅 분리, 전반적인 블리스터 발생
부착 성능
ASTM D3359에 규정된 표준 칼날(칼날 간격 0.039 inch)을 사용하여, 코팅면에 격자 패턴을 형성하였다. 이때 칼날이 코팅을 뚫고 소재면까지 닿도록 패턴을 형성하였다. 부착력 시험 테이프를 격자 패턴 위에 평행하여 올려 부착한 후, 90초 내에 180도 각도로 균일하게 뜯어내어 부착력을 평가하였다.
(평가기준)
5B: 절단면이 깨끗하고 격자의 사각형이 분리되지 않음
4B: 격자 면적의 5% 미만에서 코팅 분리
3B: 격자 면적의 5% 이상 내지 15% 미만에서 코팅 분리
2B: 격자 면적의 15% 이상 내지 35% 미만에서 코팅 분리
1B: 격자 면적의 35% 이상 내지 65% 미만에서 코팅 분리
0B: 격자 면적의 65% 이상에서 코팅 분리
재도장 부착성
도료 도장 24 시간 이후 덧 도장 시 도료의 부착 성능을 평가하였다.
친환경성
총 휘발성 유기 화합물(TVOCs) 및 유해 원소의 양을 측정하여, 기준 만족 여부를 확인하였다.
◎: TVOC 1.0 이하, 톨루엔 0.08 이하, 및 포름알데히드 0.02 이하 기준 만족
X: 상기 기준 불만족
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 다층 코팅된 실험예 1-7의 도막은 전반적으로 우수한 물성을 나타내었다. 반면, 아크릴 에멀젼 수지와 제2 수환원성 용액을 본 발명의 범위를 벗어나는 혼합비로 포함하는 상도 도료 조성물(상도 5)을 사용한 실험예 8, 제2 수환원성 용액을 혼용하지 않고 아크릴 에멀젼 수지를 단독으로 적용한 상도 도료 조성물(상도 6)을 사용한 실험예 9, 아크릴 에멀젼 수지를 혼용하지 않고 제2 수환원성 용액을 단독으로 적용한 상도 도료 조성물(상도 7)을 사용한 실험예 10, 유용성 스포탄 상도(상도 8)를 적용한 실험예 11 및 유용성 스포탄 하도(하도 4)를 적용한 실험예 12의 도막은 실험예 1-7에 비해 열세한 물성을 나타내었다.
Claims (7)
- 수용성 하도 도료 조성물, 유용성 중도 도료 조성물 및 수용성 상도 도료 조성물을 포함하고,
상기 상도 도료 조성물이 제2 수환원성 용액(Water reducible solution)과 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic emulsion resin)를 포함하는 주제 및 이소시아네이트를 포함하는 경화제를 포함하고,
상기 제2 수환원성 용액과 상기 아크릴 에멀젼 수지의 혼합비가 1 : 2 내지 8 중량비인 다층 코팅용 도료 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 제2 수환원성 용액이 에틸렌성 불포화 단량체, 카르보닐기 함유 단량체, 카르복실기 함유 단량체, 하이드록실기 함유 단량체, 디하이드라지드 단량체 및 에폭시기 함유 단량체를 포함하는 공중합체 조성물로부터 제조된 공중합체를 아민 화합물로 중화시킨 후, 수분산하여 제조된 것인 다층 코팅용 도료 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 공중합체 조성물은 단량체 총 중량을 기준으로, 상기 에틸렌성 불포화 단량체 5 내지 80 중량%, 상기 카르보닐기 함유 단량체 1 내지 10 중량%, 상기 카르복실기 함유 단량체 1 내지 30 중량%, 상기 하이드록실기 함유 단량체 1 내지 50 중량%, 상기 디하이드라지드 단량체 0.5 내지 5 중량% 및 상기 에폭시기 함유 단량체 1 내지 30 중량%를 포함하는 다층 코팅용 도료 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 아크릴 에멀젼 수지의 점도가 10 내지 500 cps(25 ℃)이고, 입경(D50)이 500 내지 250 nm이고, 수평균분자량이 1,000 내지 10,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 15,000 내지 150,000 g/mol이고, 유리전이온도가 -10 내지 30 ℃이고, 산가가 5 내지 30 mgKOH/g이고, 수산기가가 50 내지 200 mgKOH/g인 다층 코팅용 도료 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 상도 도료 조성물이 주제 총 중량을 기준으로, 상기 제2 수환원성 용액 1 내지 40 중량% 및 상기 아크릴 에멀젼 수지 25 내지 55 중량%를 포함하고, 경화제 총 중량을 기준으로, 상기 이소시아네이트 80 내지 100 중량%를 포함하는 다층 코팅용 도료 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 하도 도료 조성물이 제1 수환원성 용액(Water reducible solution)을 포함하는 주제 및 이소시아네이트를 포함하는 경화제를 포함하고,
상기 제1 수환원성 용액 내 공중합체는 점도가 100 내지 700 cps(25 ℃)이고, 입경(D50)이 20 내지 150 nm이고, 수평균분자량이 1,000 내지 10,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 5,000 내지 50,000 g/mol이고, 유리전이온도가 0 내지 30 ℃이고, 산가가 10 내지 50 mgKOH/g이고, 수산기가가 50 내지 200 mgKOH/g인 다층 코팅용 도료 조성물. - 제6항에 있어서, 상기 하도 도료 조성물이 주제 총 중량을 기준으로, 상기 제1 수환원성 용액 30 내지 60 중량%를 포함하고, 경화제 총 중량을 기준으로, 상기 이소시아네이트 80 내지 100 중량%를 포함하는 다층 코팅용 도료 조성물.
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