KR790001368B1 - 열경화성 분체수지조성물의 제법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열경화성 분체수지조성물의 제법

제 1 도 공지의 분체수지조성물의 제조방법 공정도.

제 2 도 본 발명의 제조방법 공정도.

본 발명은, 열경화성 분체(粉體)수지 조성물의 신규 제조방법에 관한 것이다.

공지된 열경화성 분체수지조성물의 제조방법으로는, 일반적으로 몇 종류의 수지, 안료, 경화제 및 첨가제등을 완전히 배합하여 적당한 조혼합기(組混合機) 예를들어, 리본 브렌더(Ribbon Blender) 등으로 균일하게 혼합한 후 열용융기로서 예를들면, 압출기, 반죽기(Kneader), 밴버리 혼합기(Banbury's mixer), 가열로울등을 사용하여, 안료 및 경화제를 용융수지중에 분산시키고(이하 용융분산이라고 한다), 냉각 분쇄후, 분말유동침지(粉末流動浸漬), 분말 정전도장(靜電塗裝)또는 분말성형등에 적합한 입도(粒度)분포로 분쇄하여 분급(分級)하는 공정을 거치고 있다.

예를들면 제 1 도는 현재 실시되고 있는 분체수지조성물 제조방법에서 채용하고 있는 공정도를 표시한 것이다.

이 방법에서는 댓종류의 안료 및 경화제를 열용융기에 의하여 동시에 분산시키고 있으므로 여러가지 문제점이 있다.

첫째로, 안료분산이 잘되는 안료 예를들면 산화티탄, 산화철계안료등과 안료분산이 잘 안되는 안료 예를들면 프탈로시아닌블루우, 카아본 블랙등을 열용융기를 사용하여 전혀 동일한 조건하에서 분산시키기 때문에 안료분산도에 차이가 생기는 것 및 현재 공업적으로 사용되고 있는 압출기 또는 반죽기를 열용융기로 사용하는경우 30-40μ가 안료분산도의 한계이며 미장용으로 사용할 분체수지 조성물에는 적합하지 않다.

둘째로, 경화제를 포함한 조건하에서 안료분산을 시키고 있기 때문에 열경화성수지의 겔화 조건에 따라 안료를 분산시키는데 충분한 혼합온도 및 체류시간을 유지할 수가 없고 따라서 미장용으로는 적합하지 않은 안료분산도 30μ이상의 분체수지조성물로 되어 버리기가 쉽다.

셋째로, 난분산성(難分散性) 경화제 예를들어 에폭시수지에 대하여 디시안디아미를 사용한 경우에, 겔화조건 때문에 경화제가 충분히 분산되지 않은 경우가 있으며, 경화제의 분산불량으로 인하여 완성된 면이 평활성, 선영성(鮮映性)이 없는 면이 되므로 미장용으로는 사용할 수가 없다.

네째로 색의 조절은 열용융기에 의한 안료분산후에 하지만 첫번째 문제점에 지적한 바와 같이 안료분산이 어려운가, 쉬운가에 따라 각 안료의 분산도에 차이가 있고, 착색력이 다르기 때문에 제품의 롯트(lot)에 따라 차이가 생겨서 색조절작업이 장시간을 요하게 되는 점등이다.

이와같이 현재 공지된 분체수지조성물의 제조방법에서는 생산효율과 최종생성물의 성능에 허다한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하는 미장용 열경화성수지 분체조성물의 신규 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 각종 안료, 수지 및 필요에 따라 사용되는 경화제로 만들어진 원료를 완전히 배합하여 열혼합한 다음 분쇄하는 공정을 거치는 열경화성 분체수지조성물의 제조방법에 있어서,

(1) 원료인 각종안료 및 필요에 따라 사용되는 경화제를 마스터배치로하고, 또한 그것들을 적어도 2종이상 사용하며,

(2) (가) 각 안료마스터배치 및 (나) 경화제마스터배치는 그 입자경이 42메시 이하이며, 또한 전자(가)는 그 입도(粒度)가 20미크론 이하의 각종 안료로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 열경화성 분체수지조성물의 제조법에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 따라 얻어진 분체수지 조성물은 안료분산도가 매우 우수하기 때문에 특히 분체도료용으로서 적합하다. 따라서 지금부터는 주로 분체도료조성물에 대하여 기술한다.

제 2 도는 본 발명의 제조공정도를 표시한 것이다. 수지, 각종 안료 또는 경화제등을 미리 준비한다. 수지에 대하여 무기계안료의 경우 안료중량농도로서 40-80중량%, 유기계안료의 경우 20-60중량%, 카아본블랙의 경우 10-30중량%를 함유하는, 고농도의 각색 수지고형분산체(이하 안료마스터배치라 한다) 및 경화제의 경우 경화제 중량농도로서 30-100중량%를 함유하는 경화제와 수지로 된 고형분산체(이하 경화제마스터배치라 한다)를 안료, 경화제등과 수지를 반죽기, 가열로울등을 사용하여 열용융 혼합하고, 냉각후 분쇄하는 방법(니이던법(Kneader法) 및 가열로울법), 수습안료(水濕顔料)를 수지의 유기용제 용액속에서 혼합하여 수분을 분리시킨후 용제를 증발 건조시키고 다시 고형분(固形分)을 분쇄하는 방법(Flashing法), 안료를 상기와 같은 수지용액속에서 혼합분산시킨 후 분무 건조시키는 방법(Spray drier法)등의 적당한 방법으로 조정한다. 상기 안료마스터배치는 각 안료마다 안료 분산도를 20미크론 이하로 분산시킨 마스터배치를 사용한다. 경화제 마스터배치를 제조함에 있어서 경화제와 반응성이 없는 수지를 사용하는 경우에는 안료마스터배치법과 같은 방법으로 제조하고, 반응성이 있는 수지를 사용하는 경우에는 열혼합하지 않고 전처리혼합(예를들면 고속믹서등에 의한 혼합) 및 분쇄공정을 거쳐서 제조한다.

그리고 상기 마스터배치를 열용융혼합공정을 거쳐서 제조하는 경우에 사용하는 마스터배치용 수지는 이 용융혼합 공정중에 경화되는 일이 없으며, 또한 후속공정에서 그 마스터배치와 혼합할때 사용되는 전색제수지(이하 희석수지라 한다)와 서로 용해되는 것을 사용한다.

상기 마스터배치용 수지는 희석수지와 동일한 것이라도 좋고, 또는 1종이나 2종 이상의 혼합물의 어느 것이라도 좋다.

상기 수지로서는 예를들어 에폭시수지, 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 우레탄수지등 일반적으로 분체수지조성물에 사용되는 수지이다. 이 수지가 예를들어 자기경화형수지의 경우에는 경화제마스터배치를 배합할 필요가 없다.

용융분산된 각 안료마스터배치 및 필요에 따라 사용하는 경화제마스터배치는 42메시의 체(sieve)를 통과할 수 있는 입도 이하의 입자경(0.35/mm 이하의 입자경)으로 분쇄한 다음 희석수지를 첨가하고, 도료화되도록 완전히 배합하여, 열혼합공정을 거친다.

열혼합공정은 60℃∼사용하는 수지의 열경화온도사이에서 진행시킨다.

열혼합공정에서의 본 발명 방법의 특징은 체류시간이 짧은 바람직한 것은 1회 토출량(吐出量)이 30초 이내로 되는 연속혼합기를 사용함으로써 생산효율을 높이는데 있다. 토출량으로서 300(kg/hr) 이상이 경제적이며 단속적인 배치상식으로는 피할 수 없는 각 배치 사이의 편차를 없애기 위하여 연속식 열혼합기를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서 필요하면 희석수지로 42메시 이하로 분쇄함으로써, 30초 이내의 매우 짧은 체류시간으로 안료 및 경화제를 완전히 혼합할 수가 있다.

본 발명에 있어서는 상술한 열혼합 후, 적당한 크기로 굵게 분쇄하고, 다시 100μ이하로 곱게 분쇄한 다음 분급(分級)해서 제품으로 만든다.

본 발명에 있어서 안료마스터배치를 42메시 이하로 곱게 분쇄해야 되는 필요성을 아래에 예시한다.

산화티탄 60중량부, 에폭시수지 40중량부 및 첨가제 1중량부로 된 배합을 미분쇄하는 정도를 5단계로 하여 백색안료마스터배치로 하고, 이것에 경화제마스터배치 및 희석수지를 가하여 도료화되도록 완전배합하여 본 발명의 제조방법으로 제조하고, 정전 도장후 도막에 발생하는 흰반점과 마스터배치의 미분쇄정도와의 관계를 조사하였다. 그 결과를 제 1 표에 표시한다.

[제 1 표]

(양호상태의 순서 ○＞△＞×)

위표로부터 안료마스터배치를 42메시 이하로 미분쇄 하는것이 미장상 필요하다는 것을 명백히 알수가 있다. 또한, 산화철 65중량부, 아크릴수지 35부 및 첨가제 1부로 된 산화철안료마스터배치를 비분쇄 정도를 5단계로 하여, 분쇄후, 상기 42메시 이하의 백색안료마스터배치 및 희석수지를 가하여 도로화 되도록 완전 배합하여 상기 제조방법에 따라 제조하고, 정전도장후 도막에 발생하는 녹색(錄色)반점과 마스터배치 및 희석수지와의 미분쇄 정도의 관계를 구하였다. 그 결과를 제 2 표에 표시하였다.

[제 2 표]

(양호상태의 순서 ○＞△＞×)

이와같이 안료마스터배치와 희석수지를 42메시 이하로 미분쇄하여 사용하면, 한층 양호하게 완성된 도장면을 얻을 수가 있다. 이와 똑같은 일을 다른 원료로 사용한 경우에 대하여 조사하였는데 같은 결과를 얻었다.

본 발명의 효과를 열거하면 다음과 같다.

현재 공지된 분체수지조성물의 제조법에서 볼수있는 전술한바 첫째 내지 네째의 문제점을 모두 해소할 수가 있다. 즉, 안료입도 20미크론 이하의 미장마무리용 분체수지조성물을 제조할 수가 있다. 또 각 안료 및 경화제가 고농도로 수지중에 분산되고 있으므로 현재 공지된 제조방법보다도 생산효율을 높일수가 있다.

그리고 색의 조절도 각 안료마스터배치의 안료입도가 일정하므로 극히 단시간 혼합하기만 해도 착색력이 균일하게 색의 조절이 된다. 또한 현재 공지된 방법으로는 혼합을 위한 체류시간이 1분 내지 10분이나 되어 길고, 저온화, 속경화(速 硬化)되는 열경화성 수지분체조성물을 제조하는 데는 겔화가 제조상의 큰 문제가 되지만, 본 발명에 있어서는 저온화, 속경화 타잎의 열경화성 수지분체조성물을 제조하는 데도 용융점도를 저하시킨 마스터배치를 사용하므로 체류시간이 극히 짧은 열혼합기를 사용할 수가 있고, 겔화발생을 방지할 수 있는것이 현저한 효과의 하나이기도 하다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다. 각 실시예에 있어서 "부(部)" 또는 "%"는 "중량부" 또는 "중량부%"를 나타낸다.

[실시예 1]

안료중량농도 65% 및 40%의 에폭시수지속에 안료를 20미크론 이하로 분산시킨 산화티탄마스터배치 및 프탈로시아닌 불루우마스터배치를 소형 미분쇄기로 42메시 이하로 분쇄하고, 다시 아래에 서술한 배합(1)의 경화제마스터배치를 고속믹서, 초미(招微)분쇄기로 42메시 이하로 분쇄 하였다.

각 마스터배치 및 희석수지를 배합(2)과 같이 배합하고, 고속믹서로 미리 처리한 후, 열혼합기로서 토출량이 400kg/hr인 연속식 혼합기로 열혼합하고, 초미분쇄기로 냉동 분쇄후 분급하여 분체도료(A)를 만든다.

한편 비교를 하기 위하여 안료중량농도 및 조성이 같은 배합(3)(산화티탄 21.2부, 프탈로시아닌블루우 0.4부, 에폭시수지(1) 74.5부, 경화제 3.6부, 첨가제 0.3부)를 현재 공지된 분체도료제조공정 즉, 고속믹서처리, 압출기 혼합 및 분쇄, 분급하여 분체도료(A-1)를 제조하였다. 얻어진 각 분체도료를 피도물에 정전 도장하고, 그 도막 성능을 비교하여 제 3 표와 같은 결과를 얻었다.

이 표에서 볼 수 있는 바와같이 본 발명 제조법으로 만들어진 분체도료로 부터 얻어지는 도막의 평활성, 선영성,광택 및 안료입도는 모두 공지의 제조법에 의해서 얻어진 분체 도료의 그것에 비하여 매우 우수하였다.

[실시예 2]

안료중량농도 40%의 에폭시수지중에 안료를 20미크론 이하로 분산한 디아조계 황색안료마스터배치 및 실시예 1과 동일조건하에서 제조한 백색 마스터배치 및 경화제마스터배치를 소형미분쇄기로 42메시 이하로 분쇄하고, 각 마스터배치 및 희석수지를 아래와 같은 배합(4)으로하여 고속믹서 처리하고, 열혼합기로서 연속식 혼합기로 분쇄후 분급하여 분체도료(B)를 만든다.

한편 비교를 위하여 같은 안료 중량농도 및 조성으로 배합된 분체도료(B-1)를 현재 공지된 방법으로 제조하여 그 도막성능을 비교하였다.

[실시예 3]

안료중량농도 65%의 아크릴수지속에 안료를 20미크론 이하로 분산시킨 산화티탄 마스터배치와 경화제 중량농도 40%의 아크릴수지 경화제마스터배치를, 초미분쇄기로 42메시 이하로 분쇄하고, 각 마스터 배치 및 희석아크릴수지를 배합(5)과 같이 배합하고, 열혼합공정으로서 연속식 혼합기로 토출량

500(kg/hr)으로 열혼합하고, 초미분쇄기로 분쇄후 분급하여 분체도료(C)를 얻었다. 한편 비교를 위하여 안료중량농도 및 조성의 배합을 가진 분체도료(C-1)를 현재 공지의 방법으로 제조하고, 그 도막성능을 비교하였다

[실시예 4]

안료중량농도 15%의 폴리에스테르수지중에 안료를 20미크론 이하로 분산한 카아본블랙 마스터배치, 경화제 중량농도 40%의 폴리에스테르수지 마스터배치를 초미분쇄기로 42메시 이하로 분쇄하고, 각 마스터 배치 및 희석 폴리에스테르수지를 다음과 같은 배합(6)으로 하여 열혼합기로서 연속식 혼합기를 사용하여 토출량

400(kg/hr)으로 열혼합하고, 냉각 분쇄후 초미분쇄기로 곱게 분쇄하여 분급하여 분체도료(D)를 얻었다. 한편 비교를 위하여 같은 배합을 가진 분체도료(D-1)를 현재 공지의 방법으로 입도분포가 동일하도록 제조한 후, 각 분체도료를 정전도장하고, 가열 융착후 그 도막성능을 비교하였다

[실시예 5]

안료중량농도 60%의 폴리에스테르수지중에 안료를 20미크론 이하로 분산시킨 산화티탄마스터배치와 경화제 중량농도 40%의 폴리에스테르수지 마스터배치를 초미분쇄기로 42메시 이하로 분쇄하고, 각 마스터 배치및 희석 폴리에스테르수지를 아래와 같은 배합(7)으로 하여

열혼합 공정으로서 연속식 혼합기로 토출량 500(kg/hr)으로 열혼합하고, 초미 분쇄기로 분쇄후 분급하여, 분체도료(E)를 얻었다. 한편, 비교를 위하여 같은 안료중량농도 및 조성의 배합을 가진 분체도료(E-1)를 현재 공지의 방법으로 제조하고, 그 도막성능을 비교하였다

제 3 표에서 볼수있는 바와같이 본 발명의 방법으로 제조된 분체도료는, 안료입도가 20μ이하이고, 도장면의 상태도 평활성, 선영성이 양호하며 미장용에 적합한 매우 우수한 도막성능을 가지고 있었다.

[제 3 표]

주(1) 평활성 : 눈으로 판정(◎＞○＞△, 양호한 정도의 순서).

주(2) 선영성 : 눈으로 판정(◎＞○＞△, 양호한 정도의 순서).

주(3) 광 택 : JIS-K-5400의 측정법에 의한 측정치.

주(4) 바둑판눈시험 : JIS-K-5400에 의하여 판정(박리없음, 100/100).

주(5) 에티크센시험 : JIS-K-5400에 의하여 판정(7mm 이상 합격, ○)

주(6) 충격시험 : JIS-K-5400에 의하여 판정(1/2인치, 500g, 30cm 합격, ○)

주(7) 분체도료의 안료입도 : 분체도료 4부에 시클로헥사는 6부를 가하고, 완전 용해후 JIS-K-5400에 따라, 그 라인드게이지 A법으로 판정한 안료입도.

Claims (1)

1. 각종 안료, 수지 및 필요에 따라 사용되는 경화제로 된 원료를 완전 배합하여 열혼합한 다음 분쇄하는 열경화성 분체수지조성물의 제조법에 있어서, 원료인 각종 안료 및 필요에 따라 사용되는 경화제를 마스터배치로 하여 적어도 2종 이상을 사용하며 안료입도가 20미크론 이하인 각종 안료마스터배치 및 경화제마스터배치를 42메시 이하의 입자경을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 열경화성분체수지 조성물의 제조법.

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