KR920009279B1 - 도료용 용매 및 이로부터 제조된 도료 - Google Patents

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Description

도료용 용매 및 이로부터 제조된 도료

본 발명은 도료를 사용하거나 제조하는 과정에서 사용하는 도료용 용매에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 에폭시형 도료에 적합한 도료용 용매에 관한 것이다.

종래, 유성 도료(oil paint), 락카 및 콜 타르계 도료(coal tar based paints) 같은 여러가지 도료는 통상 신너(thinner) 등의 휘발성 용매와 함께 사용하여 왔다. 에폭시 도료의 용매로는 톨루엔, 락카 신너등이 사용되고 있다.

그러나, 이들 휘발성 유기 용매는 일반적으로 인화점이 낮기 때문에, 이들의 사용에는 화재와 폭발의 위험이 따른다. 또한, 작업자가 이들 용매의 증기를 흡입할 경우 유독하기 때문에 중독을 킬으킬 염려가 있다. 특히, 톨루엔 및 라카 신너는 인체에 해롭다. 이들 제품을 취급하는 작업자들은 독성 피해를 면할 수 없는데, 이는 심각한 문제라 아니할 수 없다. 또한, 이들 종래의 용매는 유성 도료 또는 에폭시 도료에 고농도로 사용할 경우, 도료의 점도를 떨어뜨려 도료의 도장 특성을 심하게 저해하므로 20% 이하의 저농도에서만 사용할 수 있다. 따라서, 도료의 사용량이 증가되고 이는 매우 비경제적이다.

본 발명은 상술한 종래의 도료용 용매를 사용하는데 따르는 결점을 말끔히 제거할 수 있게 하였다.

본 발명의 목적은 도료에 다량 혼용하여도 전혀 위험이 따르지 않고, 또한 도료의 고유점도를 지속시키며, 탁월한 도장 특성을 나타내는 도료용 용매를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 저렴한 경제적 도료용 용매를 제공하는데 있다.

이들 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 주요 양이온으로서 칼슘을 함유하는 강알칼리제를 고농도로 함유하는 수용액 형태의 도료용 용매를 제공한다.

에폭시형 도료에 적합한 본 발명의 용매로는 다음의 것을 들 수 있다. (a) 칼슘을 주성분으로 하는 강알칼리제를 고농도로 함유하는 수용액, (b) 상기 강알칼리제로 해수(海水)를 처리하여 수득한 용액.

본 발명의 용매에 있어서 강알칼리제는 40~100중량%의 산화칼슘을 함유한다.

강알칼리제는 조개 껍질, 벼 또는 석회석등의 칼슘 함유 천연 물질을 소성 또는 소결하여 제조한 생성물이다.

본 발명의 첫번째 실시태양은, 유성 도료, 수성 도료 및 락카와 더불어 사용할 수 있는 신너인 pH 12이상, 바람직하기로는 pH 13이상의 수용액(a)이다.

본 발명의 두번째 실시태양은, 에폭시 도료와 병용할 수 있는 용액(＂용액 c＂)으로서, 수용액 (a)과 해수를 처리하여 수득한 용액(b)의 혼합액이다. 두번째 실시태양에 있어서, 상기 수용액(a) 및 용액(b)은 모두pH 12이상, 바람직하기로는 pH13이상인 것이다.

본 발명의 특징 및 그밖의 목적은 후술하는 상세한 설명으로부터 명백히 알 수 있다.

유성 도료를 가성소다 수용액에 가하고 교반하면 용해하는 현상은 오래전부터 알려진 사실이다. 그런데, 가성소다는 도료 점도의 균일성을 떨어뜨릴뿐 아니라 도료를 탈색하기 때문에 도료용 용매로는 실용화할 수 없음이 증명되고 있다.

본 발명자들은 pH 값이 높은 칼슘 이온 함유 수용액이 가성소다 수용액과 마찬가지로 효과적으로 유성도료를 용해시킬 수 있으면서도 유성 도료를 탈색시키지 않음을 발견하였다.

좀 더 상세히 설명하면, 첫번째 실시태양에 있어 본 발명의 도료용 용매는 칼슘을 주성분으로 하는 강알칼리제를 거의 포화상태로 물에 용해시켜 수득한 용액이다. ＂주성분＂이라 함은 40∼100중량%의 강알칼리제를 차지하는 산화 칼슘을 의미한다.

산화 칼슘 및 수산화 칼슘은 각각 강알칼리제의 대표적인 예로 들 수 있다. 상기 두 칼슘 화합물 가운데 본 발명에서는 산화 칼슘을 보다 유리하게 사용할 수 있는데, 이는 산화 칼슘을 물에 용해시킬 경우 수산화칼슘 보다 높은 pH 값을 나타내기 때문이다. 산화 칼슘은 조개 껍질, 뼈, 석회석등과 같은 칼슘 함량이 높은 천연 물질을 고온에서 소결 또는 소성하여 수득할 수 있다. 주성분으로 산화 칼슘을 함유하는 물질은 상기 천연 물질을 약 1,350℃에서 소성시켜 수득할 수 있다.

석회석을 1,000℃에서 소성시켜 수득할 수 있는 대표적 생성물의 조성을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

이 종류의 알칼리제는 물에 용해하면 0.5∼5중량%의 CaO 용액(최대농도, 즉 포화 용액)이 된다. 그 포화도는 알칼리제의 조성 및 사용하는 물의 종류에 따라 달라진다. 불용성 물질을 제거한 제제의 수용액은 pH가 약 13인 강알칼리성 수용액이 된다.

이 강알칼리 수용액을 도료용 용매로 효율적으로 사용하려면, 그 pH 값이 12이상, 바람직하기로는 13이상이어야 한다.

이 강알칼리성 수용액을 수성 페인트, 락카 또는 콜 타르계 도료등의 도료에 도료와 동일량 내지 그 보다 약 2배 정도 많은 양을 가하고 교반하면, 유동성이 좋고 도장 및 피복성이 우수한 균질의 액체를 수득할 수 있다.

본 발명의 첫번째 실시태양의 도료용 용매(용매 성분)는 용해 대상 도료의 총량 기준 10∼30중량%(종래의 도료용 용매의 사용량)를 사용하여도 효과적이나, 도료양(도료 성분)의 100중량% 이상을 사용하면 그 효과가 더 크다. 따라서, 본 발명의 도료용 용매를 어떤 주어진 도료에 가하여 피복 물질을 생성시켰을 경우, 회석배율이 높아짐에 따라 소요 도료의 함량은 통상 필요한 양의 절반 이상으로 감소시킬 수 있을뿐 아니라, 도포의 두께도 필요 이상 증가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 피복 물질, 또는 도료를 사용하므로써 지나친 두께로 도포될 경우 일어나는 균열 현상을 피할 수 있다.

본 발명의 첫번재 실시태양인 도료용 용매를 도료 총량의 2배 이상 가하게 되면, 생성 액체의 점도가 높아서 이를 그대로 사용하면 도포 특성이 매우 약해, 부러쉬 도포나 분무 도포등외 실용성이 현저하게 감소된다.

본 발명의 도료(용매 성분 및 도료 성분)는 극소량, 약 0.5%의 유기 용매(신너 또는 가솔린)와 혼용하여 제제/도료 혼합물의 점도를 알맞게 조정할 수 있다.

도료 성분에 가할 강알칼리제(용매 성분)의 양과 점도를 조절하기 위해 혼합할 신너의 양은 경우에 따라 다른데, 도포에 알맞는 조건, 즉 온도, 기질의 특성등에 따라 선택할 수 있다.

상술한 본 발명의 첫번째 실시태양, 즉 주요 양이온으로서 칼슘 이온을 함유하는 강알칼리제를 고농도로 함유하는 수용액(a)은 유성 조료, 수성 도료 로는 락카와 혼합할 경우, 매우 바람직한 상용성과 유동 특성(flowability)을 나타낸다. 그런데, 이 첫번째 실시태양에 따른 도료용 용매, 즉 수용액(a)은 도료의 균질성을 떨어뜨리기 때문에 에폭시 도료에 사용하는데는 적합하지 않다.

본 발명자들은 해수중의 각 이온의 특성과 작용에 대해 오래 동안 흥미를 가지고 해수의 그 실용성 개발에 대하여 연구하여 왔다. 마침내, 본 발명자들은 첫번째 실시태양에 사용된 강알칼리제로 해수를 처리하여 수득한 용액은 에폭시형 수지의 신너로서 사용할 수 있음을 발견하였다. 따라서, 두번째 실시태양에서 본발명은 주요 양이온으로서 칼슘을 함유하는 강알칼리제의 수용액(a) 및 강알칼리제로 해수를 처리하여 수득한 용액(b)을 함유하는 도료용 용메를 제공한다.

두번째 실시태양의 용매는 주로 에폭시 도료에 사용된다.

두번째 실시태양의 용액(a)은 첫번째 실시태양의 도료용 용매와 실질적으로 같다. 따라서, 두번째 실시태양의 용액(a)은 주성분으로 칼슘을 함유하는 강알칼리제를 물에 용해하여 수용한 수용액이다. 바람직하게는 상기 칼슘은 주요 양이온 성분으로 40~100중량%의 산화 칼슘을 함유하는 강알칼리제를 구성한다. 가장 바람직하게는 알칼리성 용액(a)의 pH가 13이상인 것이다. pH 조절을 위해서는 수용액(a)에 수산화 나트륨을 수용액 기준으로 1% 또는 그 이하의 농도(0.1∼1.0%)로 용해시킨다. 에폭시 도료는 상기 구용액(a)에 쉽게 용매한다. 수산화 나트륨의 사용량이 1%를 초과하는 경우는, 도료의 속건성(速乾性)이 현저히 떨어진다.

두번째 실시태양의 용액(b)은 강알칼리성 수용액(a)을 제조하는데 사용된 것과 유사하게 산화 칼슘 40~100중량%를 함유하는 강알칼리제로 제조할 수도 있다. 이 알칼리제는 칼슘을 고농도로 함유하는 조개껍질, 뼈 또는 석회석 등의 천연 물질을 소성 또는 소결하여 제조함은 상술한 바와 같다. 용액(b)은 석회함유 생성물을 약 10∼50g/l 의 양으로 해수에 가하여 교반하고, 생성 혼합물로부터 불용성 물질을 제거하여 제조한다.

강알칼리제의 사용량은 10∼50g/ l 범위로 한정할 필요는 없다. 불용성 물질을 제거한 후의 생성 용액이 pH 13이상을 나타내는데 필요한 양이 바람직하다. 이 조건을 충족시키는 양은 일반적으로 30g/ℓ 정도이면 된다. 강알칼리제의 사용량이 과다한 경우에는 초과량의 부분은 불용성 물질로 남는다.

두번째 실시태양의 도료용 용매인 ＂용액(c)＂은 해수를 처리하여 수득한 ＂용액(b)＂을 강알칼리제의 ＂수용액(a)＂과 약 2 : 8~약 8 : 2. 바람직하기로는 약 4 : 5∼약 5 : 4의 (b) : (a) 용량비로 혼합하여 수득한다.

이 도료용 용매 (c)는 pH 13이상의 강알칼리성으로서 유성 도료뿐 아니라, 에폭시 도료를 쉽게 용해시킬수 있다.

두번째 실시태양의 용액(c)과 에폭시 도료를 대략 동일량으로 흔합할 경우, 유동성과 도포성이 우수한 도료를 수득할 수 있다. 도료용 용매의 점도를 조절하기 위해 소량의 유기 용매를 첨가할 수 있다. 도료 총량기준 약 2배량의 추가 용매를 사용할 수 있다. 생성 도료의 속건성은 톨루엔 또는 락카 신너를 단독 사용하는 경우와 동일하다.

본 발명에서 개발한 이들 용매는 비휘발성인데, 그 이유는 수성이기 때문이다. 따라서, 인체에 무해할뿐아니라 인화성 및 폭발성의 위험이 없다.

이들 용매를 도료 성분에 대해 대량(100-200%) 사용하는 경우에도 생성된 도료 혼합액의 점도는 알맞게 유지되어 표면 도포를 쉽게 할 수 있다. 따라서, 종래 통상적으로 사용하던 용매의 양보다 현저하게 많은 양의 이들 용매를 사용하므로써 도료 성분의 사용량을 상대적으로 절약할 수 있다.

또한, 본 발명의 용매는 싼 값으로 쉽게 구입할 수 있는 조개 껍질, 뼈 또는 석회석들의 천연 원료를 사용하기 때문에 현저하게 저렴한 것이다.

더우기, 본 발명의 용매는 그 자체 강알칼리성이기 때문에 도료의 알칼리성을 증진시킨다. 따라서, 이들 용매를 도료에 혼합하면 도료의 알칼리성이 증가하고, 이 도료를 도포한 피복(coating)은 산화 방지 효과가 크고 내구성이 강하다.

한편, 본 발명의 용액(c)은 무독하고 도포성이 우수하며 속건성이 우수하기 때문에 그 실용성이 매우 높고, 종래 에폭시 도료가 의존하였던 톨루엔, 락카 신너 같은 유해한 용매를 대신할 수 있어 그 의의가 자못크다.

[실시예]

a) 강알칼리제의 수용액(a) :

강알칼리제16g을 1ℓ의 물에 가하고 생성된 용액으로부터 불용성 물질을 제거하여 pH 13.0의 수용액(a)을 수득한다. 사용하는 강알칼리제는 소성 석회석 및 10% 케로센(소성 석회석의 양을 기준)과 소량의 물을 혼합하여 제조한 분제(粉劑)이다.

b) 해수를 강알칼리제로 처리하여 생성한 용액(b) :

상기 분말상 강알칼리제12g을 해수 1l에 가하여 교반 혼합하고, 생성 용액으로부터 불용성 물질을 제거하여 pH 13.0의 용액(b)을 수득한다. 수용액(a) 및 수용액(b)을 1 : 4, 1 : 1 및 4 : 1의 비율로 혼합하여, 그 혼합액을 도료용 용매로 사용한다. 그 결과를 다음 표에 나타낸다.

[표 1]

상술한 설명과 위 표에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 도료용 용매는 그 특성이 현저함을 알 수 있다. 위에 설명한 본 발명의 실시태양 및 실시예는 본 발명의 실체를 설명하기 위한 방편에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하는 것은 결코 아니다. 당업계에서 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명의 취지와 범위를 이탈함이 없이 응용이나 변형을 할 수 있을 것이다. 이들 모든 응용 또는 변형은 모두 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (19)

1. 양이온 성분으로 칼슘 이온을 주로 함유하는 알칼리제의 수용액으로 된 용매 성분과, 이 용매 성분에 용해된 도료 성분으로 되어 있는 도료.
2. 제1항에 있어서, 도료 성분이 유성 도료. 액상 라텍스 도료, 콜 타르 도료 및 락커로 이루어진 그룹으로부터 선택한 하나인 도료.
3. 제1항에 있어서, 도료 성분이 유성 도료인 도료.
4. 제1항에 있어서, 알칼리제가 40~100중량%의 산화 칼슘인 도료.
5. 제1항에 있어서, 용매 성분의 pH가 12이상인 도료.
6. 제1항에 있어서, 용매 성분의 pH가 13이상인 도료.
7. 제1항에 있어서, 용매 성분이 도료 성분의 10~30중량%인 도료.
8. 제1항에 있어서, 용매 성분이 도료 성분의 50~67중량%인 도료.
9. 제1항에 있어서, 알칼리제가 조개 껍질. 뼈. 석회석 및 이들 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택한 칼슘 함유 천연 물질을 소결하여 수득한 생성물인 도료.
10. (a) 알칼리제의 양이온이 주로 칼슘 이온으로 이루어진 알칼리제의 수용액 및, (b) 해수에 알칼리제를 용해한 용액을 혼합하여 단일 용액으로 한 것을 함유하여서 된 도료용 용매.
11. 제10항에 있어서, 수용액(a) 및 용액(b)의 pH가 각각 12이상인 도료용 용매.
12. 제10항에 있어서, 수용액(a) 및 용액(b)의 pH가 각각 13이상인 도료용 용매.
13. 제10항에 있어서, 알칼리제가 조개 껍질, 뼈, 석회석 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택한 칼슘 함유 천연 물질을 소결하여 수득한 생성물인 도료용 용매.
14. 제10항에 있어서, 알칼리제가 40~100중량%의 산화 칼슘인 도료용 용매.
15. (a) 알칼리제의 양이온이 주로 칼슘 이온으로 이루어진 알칼리제의 수용액 및, (b) 해수에 알칼리제를 용해한 수용액을 혼합하여 단일 용액으로 한 것을 함유하여서 된 포료용 용매와 이 용매 성분에 용해된 도료 성분으로 조성된 도료.
16. 제15항에 있어서, 도료 성분이 유성 도료, 액상 라텍스 도료, 콜 타르 도료, 락커 및 에폭시 도료로 이루어진 그룹으로부터 선택한 하나인 도료.
17. 제15항에 있어서, 도료 성분이 에폭시 도료인 도료.
18. 제15항에 있어서, 용매 성분이 도료 성분의 10∼30중량%인 도료.
19. 제15항에 있어서, 용매 성분이 도료 성분의 50~67중량%인 도료.