KR910006388B1 - 수계 도료 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

수계 도료 조성물 및 그 제조방법

본 발명은 수계 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히 종래 음이온형 수가용성 유기 합성수지 도료에 비해 내식성, 내수성 및 내화학성이 뛰어나고 도료의 저장 안정성을 부여하며 또한 가격상승 요인을 극소화시키는 수계 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에는 설계의 기술, 도장설비 및 그 기술의 발전, 그리고 신원료의 개발로 종래 도료의 주체인 유기 용제계 도료 이상의 성능을 발휘하고 유기 용해로부터의 공해문제를 최소화하며, 노동 위생문제 및 유기 용제의 악취를 개선하고 화재 안정성과 자원의 성력화가 가능한 수계 도료가 각종 도료분야에 이용되고 있다.

그러나 상기 수계 도료에 있어서 희석재로 사용되는 물은 유기 용제와는 달리 도료 용제로서 불리한 점이 많다. 즉, 물은 비등점은 많으나 잠열이 높고 증발속도는 느리며 극성용제이면서 고분자에 대한 용해력이 매우 낮고 수지 및 도료에 요변성 성향을 강하게 나타낸다. 또한 표면장력이 크므로 양호한 도막 형성이 어렵고 도료를 가수분해하여 경사에 도료의 물성변화를 심하게 한다.

그리고 음이온형 수계 유지수지 도료는 전체적으로 친수부가 많고 분자량이 작으며, 건조도막 내에서 중화제의 완전재거가 어렵기 때문에 내수성 내식성 및 내알카리성이 나쁘고 도막 경도도 약하게 된다.

본 발명자 등은 수계 도료의 이러한 결점을 해결하기 위하여 유기 티탄화합물의 보완을 생각하게 되었다.

유기 티탄화합물은 반응 촉매, 가교제, 휠러고 충진화와 안료 분산성을 위한 커플링제, 표면 개질제, 내열도료기재 등에 주로 사용되었다. 유기 티탄화합물의 수계 도료 응용방법으로는 첫째, 아세틸 아세토네이트티탄, 트레에탄올 아미네이트티탄, 락테이트티탄 등의 컬레이팅 화합물을 사용하는 것으로 상온 건조형의 경우 그 효과가 인정되고 있다.

둘째, 알킬 유기 티탄화합물을 고순도 초산과 반응시켜 수용액화하여 수계 도료에 첨가하는 것이다. 이 방법은 음이온형 수계도료에는 사용이 어렵고 그 효과도 작다.

본 발명의 특징은 물과 직접 접촉 할 경우 급속히 가수분해되어 수계 도료에 직접 사용이 불가능한 알킬 또는 오르소 유기 티탄화합물(이하 알킬 티탄화합물이라 함)을 수계 도료에 변성 가능하게 하는 것이다.

1. 과산가 유기 합성수지를 이용하여 염기성 중화제로 실온에서 반응시키고 알킬 티탄화합물을 알콜계 용제와 혼합 첨가하고, 정수로서 수용화시킨 것이다. 이 수용화 수지를 이용하여 안료를 분산시켜 수계도료를 제조한다.

2. 과산가 유기 합성수지를 이용하여 안료를 분산시키고 염기성 중화제를 첨가하여 실온에서 반응시키고, 1항과 같이 알킬 티탄화합물을 알콜계 용제와 혼합 첨가하고 정수로 수용화시켜 수계 도료를 제조한다.

이것은 알킬 티탄화합물을 물과 직접 접촉할 수 있는 기회를 피하여 첨가하고 분산 방법에 따라 물성 변화가 큰 티탄화합물의 특성을 고려한 것이다.

알킬 티탄화합물을 변성시킨 수계 도료는 스프레이 도장, 침적 도장, 홀로아코트, 붓도장이 가능하고, 상온 건조형, 가열 건조형 도료 응용에서 내수, 내식성 등의 내화학성이 뛰어나고, 저장성이 양호한 특성을 갖는다.

본 발명의 상세히 설명하면 다음과 같다.

산가 25-200mg KOH/g, 수산기 함량이 0.5-6％ 범위인 음이온계 합성수지와 염기성 중화제인 아민화합물을 상온에서 반응시키고, 별도로 용기에서 알킬 티탄화합물을 상기 합성수지 고형분의 0.1-10％의 양으로 알콜계 용제와 혼합하여, 이 용제를 상기 반응혼합물에 첨가 혼합하고, 정수로 수용시킨 후 이 수용화 수지를 이용하여 안료를 분산시켜 수계 도료를 제조한다.

또 다른 방법으로는 산가 25-200mg KOH/g, 수산기 함량이 0.5-6％ 범위인 음이온계 합성수지를 이용하여 안료를 분산시키고 아민화합물을 상온에서 반응시키고, 별도 용기에서 알킬 티탄화합물을 상기 합성수지 고형분의 0.1-10％의 양으로 알콜계 용제와 혼합하여, 이 용제를 상기 반응혼합물에 첨가한 후, 정수로 수용화시켜 수계 도료를 제조한다.

상기 음이온계 합성수지로는 유변성 알키드 수지, 우레탄 변성 알키드 수지, 에폭시 변성알키드 수지, 폴리에스터 수지, 다관능성 모노머 변형 알키드 수지, 에폭시 에스테르 수지, 과산가 우레탄 수지등이 있으며 염기성 중화제와 실온에서 반응하여 암모늄염을 형성한다.

염기성 중화제인 아민 화합물로는 트리에틸아민, 암모니아, 디메탈이민, 3-아미노-메디 프로판을, N-N-디메틸 에탄올 아민, 2-디메틸, 아미노2-프로판올, 몰포린, N-에틸-디에탄올 아민 등이 있으며, 수분함량이 많은 아민 화합물은 사용할 경우 균일한 도료 형성이 어렵기 때문에 피하는 것이 좋다.

상기 아민 화합물의 양은 다음과 같다.

(여기서, AV : 산가, W : 유기수지의 양, A : 아민의 당량, Q : 중화도 0.8-1.2)

알킬 티탄화합물은 구조식 Ti(OR)₄,(R은 C₁-C₁₈)으로 탄소수가 적을수록 쉽게 가수분해 된다. 또한 알킬 티탄화합물은 축합반응하여 티탄폴리머를 형성하거나 아민 화합물과 결합하여 컬레이팅 화합물을 형성한다.

상기 알콜계 용제는 알킬 티탄화합물의 첨가 조제로서뿐 아니라 도료의 상태를 조절하고 양호한 도막 형성에 매우 중요한 요소로서, 그 예로는 이소프로필 알콜, N-부탄올, TERT-부탄올, SEC-부탄올, 메톡시 에탄올, 부톡시 에탄올, 디에틸랜 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜, 모노에틸에테르, 디에틸랜 글리콜 모노부틸에테르 등이 있다.

상기 알킬 티탄화합물의 알콜계 용제에 대한 혼합농도는 1-95％로 한다.

물은 금속이온 함량이 적은 이온 교환수나 정수를 사용하며, 유기수지나 도료를 수용화시킬 때 교반시키면서 서서히 첨가하여 균일한 용액이 되도록 한다.

알킬 티탄화합물의 첨가방식이 상기 방식과 다를 경우 겔 입자가 생성되거나 균일한 도막 형성이 어려우며 도막의 양호한 성능 발휘는 기대할 수 없다.

이하 본 발명의 실시예로서 더 상세히 이해될 것이다.

[합성예 A]

온도계, 교반기, 히터, 데칸터, 콘덴서가 장착된 4구 플라스크에 대두유 지방산 363부, 트리메티롤 프로판 337부, 이소프탈산 304부, 키실렌 50부를 넣고, 질서 분위기하에서 230℃로 승온 탈수반응시킨다. 산가 10이하가 되면 180℃로 냉각시키고 트리메릭산 99부를 넣고 이 온도에서 유지반응시켜 산가55-60, 200℃에서 큐어타임 20-30초가 되면 150℃로 냉각시켜 부틸셀루솔부 400부를 넣고 점도Z₂-Z₃색수 4, 고형분 75％의 알키드 수지를 제조한다.

[합성예 B]

합성예 A)와 같은 플라스크에 톨지방산 421부, 트리메티롤 프로판 176부, 네오펜틸 글리콜 92부, 이소프탈산 149부를 넣고 230℃까지 승온하여 산가 10이하까지 탈수 반응 시킨다. 170℃로 냉각시켜 트리메틱산 45부, 무수 말레익산 45부를 넣고 산가 80-85까지 반응시키고 140℃까지 온도를 낮춘다. 토탈 콘덴서로 바꾸고 메틸메타 아크릴레이르 60부, 비닐 톨루엔 40부, 다큐밀퍼옥사이드 3부를 혼합하여 약 1시간에 걸쳐 첨가하여 140℃에서 산가 50-55까지 반응시킨다. N-부탄올을 22부, 부틸셀루솔부 111부로 희석하여 산가50-55, 점도 Z₄-Z₅고형분 75％와 수지를 제조한다.

[실시예 1]

합성예 A)의 수지 207부, 디메틸에탄올 아민13.7부를 상온에서 교반하면서 혼합한다. 테트라 부틸 티타네이트 1.8부, N- 부탄올 23부를 별도 용기에서 혼합 후 상기 혼합물에 첨가한다. 정수 407.6부를 첨가 수용화시킨다. 산화철 93.7부, 탄산칼슘 140.5부, 탈크 56.2부, 분산네 0.3부를 프레믹싱 후 미니 모터밀 3800r.p.m 으로 5-10분 분산하여 입도 5.5이상이 되도록 한다. 수가용성 멜라민 수지 28부를 첨가하여 PH8-8.5, 고형분 47-50%, 점도 30-35초 F/C #4의 수계 도료를 제조한다.

[실시예 2]

합성예 A)의 수지 207부, 탄산칼슘 140.5부, 탈크 56.2부, 분산제 0.3부를 3본밀에서 입도 5.5이상으로 분산한다. 디메틸 에탄올아민 13.7부를 상온에서 첨가반응시킨다. 테트라부틸 티타네이트 1.8부, N-부탄을 23부를 별도 용기에서 혼합하여 상기 혼합물에 첨가 균일한 용액으로 한다. 정수 407.6부, 수가용성 멜라민 수지 28부를 첨가하여 실시예 1과 수계 도료를 제조한다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 방법으로 배합중, 테드라 부틸 티타네이트 5부, N-부탄올 63.8부, 정수 369부로 변경수계 도료를 제조한다.

[실시예 4]

실시예 1과 동일한 방법으로 합성에 A)수지를 합성에 B)수지로 변경 제조한다.

[실시예 5]

합성에 B)의 수지 207부, 암모니아수 9.4부를 상온에서 교반하면서 혼합한다. 테트라 부틸 티타네이트 1.8부, N-부탄올 23부를 별도 용기에서 혼합 후 상기 혼합물에 첨가한다. 정수 407.6부를 첨가하여 수지를 수용화 시킨다. 산화철 93.7부,탄산칼슘 140.5부, 탈크 56.2부, 분산제 0.3부를 프레믹싱 후 미니 모터밀에서 입도 5.5이상으로 분산시킨 후 아소프로핀을 27.2부, 건조촉진제 0.8부를 첨가하여 수계 도료를 제조한다.

[비교예 1]

실시예 1에서 배합중 테트라 부틸 티타네이트를 첨가하지 않고 동일한 방법으로 수계 도료를 제조한다.

[비교예 2]

실시예 1의 도료 제조방법 중 디메틸 에탄올 테트라 부틸 티타네이트의 첨가순서를 변경하여 도료를 제조한다.

[비교예 3]

실시예 1의 도료 제조방법 중 테트라 부틸 티타네이트를 도료를 수용화 시킨뒤 첨가한다.

[비교예 4]

실시예 4에서 배합 중 태트라 부틸 티타네이트를 첨가하지 않고 동일한 방법으로 수계 도료를 제조한다.

[비교예 5]

실시예 5에서 배합 중 테트라 부틸 티타네이트를 첨가하지 않고 동일한 방법으로 수계 도료를 제조한다.

소지 : 0.8T 인산아연 전처리판

도장방법 : 스프레이 도장 막후 20-25 MICRON

내염수분무성 : 5％NaCl, 24시간 방치 후 테이핑테스트

저장안정성 : PH변화 1이하 점도변화 초기점도의 50%이내

평가 : 최량 ◎, 양호 ○, 보통 △, 사용불가 ×

이상과 같이 알킬 티탄화합물을 변성시킨 수계 도료는 스프레이 도장, 침적 도장, 홀로아코트 및 붓도장이 가능하고, 상온 건조형 또는 가열 건조형 도료 응용에서 내식성, 내수성 및 내화학성이 뛰어나고 저장성이 양호하며, 종래 것의 가격 상승요인을 극소화시킨 이점을 지니고 있다.

Claims (8)

1. 산가25-200mg KOH/g, 수산기 함량 0.5-6％범위인 음이온계 합성수지 : 아민화합물 : 알킬 티탄화합물(구조식 : Ti(OR)₄, 여기에 R은C₁-C₁₈) : 알콜계 용제 및 물로 구성되는 수계 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서 알킬티탄화합물의 양은 음이온계 합성수지 고형분에 대해 0.1-10％인 것을 특징으로 하는 수계 도료 조성물.
3. 산가 25-200mg KOH/g, 수산기 함량이 0.5-6％범위인 음이온계 합성수지와 아민화합물을 상온에서 반응시키고, 별도 용기에서 알킬티탄화합물을 알콜계 용제와 혼합하여, 이 용제를 상기 반응혼합물에 첨가 혼합하고 정수로 수용화시킨 후, 이수용화 수지를 이용하여 안료를 분산시키는 수계 도료 조성물의 재조방법.
4. 제3항에 있어서, 알킬 티탄화합물의 양은 음이온계 합성수지 고형분에 대해 0.1-10％인 것을 특징으로 하는 수계 도료 조성물의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 알킬 티탄화합물의 알콜계 용제에 대한 혼합농도는 1-95％인 것을 특징으로 하는 수계 도료 조성물의 제조방법.
6. 상기 25-200mg KOH/g, 수산기 함량이 0.5-6％범위인 음이온계 합성수지를 이용하여 안료를 분산시키고, 아민화합물과 상온에서 반응시키고, 별도 용깅서 알킬 티탄화합물을 알콜계 용제와 혼합하여 미 융제를 상기 반응혼합물에 첨가 혼합한 후 정수로 수용화시키는 수계 도료 조성물의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 알킬 티탄화합물의 양은 음이온계 합성수지 고형분에 대해 0.1-10％인 것을 특징으로 하는 수계 도료 조성물의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 알킬 티탄화합물의 알콜계 용제에 대한 혼합농도는 1-95％인 것을 특징으로 하는 수계 도료 조성물의 제조방법.