KR100305371B1 - 불소수지를 포함하는 도장용 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바인더수지와 소광제에 불소수지를 더 첨가함으로써 도장면의 발수성과 발유성을 동시에 향상시켜 내구성, 내오염성 및 내후성 등이 우수한 도장용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 불소수지를 포함하는 도장용 조성물은, 아크릴수지 및/또는 실리콘수지로 이루어지는 바인더수지와 소광제를 포함하는 도장용 조성물에 발수성과 발유성을 함께 갖는 불소수지를 더 포함시켜 불소수지에 의하여 부여되는 발수성과 발유성에 의하여 내오염성 및 세척성 등을 향상시켜 건물외벽 등을 마감하는데 사용되어 유지보수의 기간을 연장시키는 등의 효과를 가져올 수 있는 도장용 조성물 및 그 제조방법을 제공함을 특징으로 한다.
따라서, 제품화가 가능한 정도의 안정성을 가지면서도 불소수지에 의한 발수성 및 발유성에 의하여 내오염성에 더해 우수한 세척성을 갖는 도장용 조성물을 제공하는 효과가 있으며, 그에 의하여 유지보수에 따른 노력과 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 일반 건축물 또는 외단열공법(Drybit method)에 의하여 구조된 벽체를 도장하기 위하여 사용될 수 있는 불소수지를 포함하는 도장용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 바인더수지와 소광제에 불소수지를 더 첨가함으로써 도장면의 발수성과 발유성을 동시에 향상시켜 내구성, 내오염성 및 내후성 등이 우수한 도장용 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축물의 벽체 등을 마감하기 위한 도장용 조성물들은 벽체를 보호하고, 미감을 강화하며, 특히 내오염성 등의 물리적 성질을 가질 것이 요구된다.
상용화된 아크릴계 도장용 조성물은 상도용 및 재도장용 등으로 구분되어 제조 및 사용되고 있었으며, 상도용으로는 신축건물 등의 내,외장 마감 후 단순히 빗물에 표면이 젖는 것과 수분침투방지를 목적으로 도장되었으며, 재도장용으로는 개보수 건물의 외부 도장이나 보수용으로서 오염된 부위를 전체적으로 도장을 하여 단순 외장용 수성페인트 수준의 기능만을 하고 있는 것에 불과하였다. 그러나, 이러한 아크릴계 도장용 조성물은 대기중의 먼지나 분진(유성 오염물) 등을 근본적으로 차단하지는 못한다는 단점이 있었다.
따라서, 상기한 문제점들을 해결하고, 건축물외장의 도장면의 유지보수기간을 반영구적으로 향상시킴으로써 유지보수비용을 최소화할 수 있는 새로운 도장용 조성물을 개발할 필요성을 가지고 연구한 결과, 바인더수지와 소광제에 불소수지를 더 첨가함으로써 도장면의 발수성과 발유성을 동시에 향상시켜 내구성, 내오염성 및 내후성 등이 우수한 도장용 조성물 및 그 제조방법을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 바인더수지와 소광제에 불소수지를 더 첨가함으로써 도장면의 발수성과 발유성을 동시에 향상시켜 내구성, 내오염성 및 내후성 등이 우수한 도장용 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 불소수지를 포함하는 도장용 조성물은, 바인더수지로서 메틸메타크릴레이트 등의 아크릴수지를 고형분으로 30 이상 포함하는 아크릴에멀젼 15 내지 35중량, 실라놀그룹, 음이온성그룹 또는 비이온성그룹을 포함하는 불소계 고분자화합물을 고형분으로 20중량 이상 포함하는 불소수지 2 내지 8중량, 소광제로서 이산화규소, 산화나트륨, 산화알루미늄, 산화철또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택된 산화물의 분말로서 평균입경이 6 내지 7미크론인 소광제 0.1 내지 2중량 및 잔량으로서 물을 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 도장용 조성물에는 통상의 안료가 더 첨가될 수 있다.
상기 도장용 조성물에는 소포제, 분산제, 가소제, 증점제, 충진제, 방부제, 동결방지제 및 저장안정제 등으로 이루어지는 첨가제들이 더 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 불소수지를 포함하는 도장용 조성물의 제조방법은 (1) 소광제와 에틸렌글리콜을 물과 함께 혼합하고, 150 내지 200rpm의 고속으로 약 5 내지 15분간 교반하는 소광제교반단계; (2) 상기 소광제교반단계와는 별도로 바인더수지를 물과 함께 혼합하고, 30 내지 40rpm의 저속으로 10 내지 30분간 교반하는 수지교반단계; (3) 상기 소광제교반단계에서 수득된 혼합물, 상기 수지교반단계에서 수득된 혼합물, 불소수지 및 분산제를 혼합하고, 30 내지 40rpm의 저속으로 5 내지 15분간 교반하는 2차교반단계; 및 (4) 상기 2차교반단계에서 수득된 혼합물에 기타 첨가제들을 가하고 혼합하는 혼합단계;를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 불소수지를 포함하는 도장용 조성물은, 아크릴수지 및/또는 실리콘수지로 이루어지는 바인더수지와 소광제를 포함하는 도장용 조성물에 발수성과 발유성을 함께 갖는 불소수지를 더 포함시켜 불소수지에의하여 부여되는 발수성과 발유성에 의하여 내오염성 및 세척성 등을 향상시켜 건물외벽 등을 마감하는데 사용되어 유지보수의 기간을 연장시키는 등의 효과를 가져올 수 있는 도장용 조성물을 제공함을 특징으로 한다.
상기에서 바인더수지로서는 통상 사용되는 수지들이 사용될 수 있다. 특히, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트 등의 아크릴수지를 고형분으로 30 이상 포함하는 아크릴에멀젼 또는 메틸부틸아크릴레이트 등이 사용될 수 있다. 상기 바인더수지는 전체 조성물에 대하여 15 내지 35중량가 포함될 수 있으며, 15중량 미만으로 포함되는 경우 부착성이 저하되고, 도장면의 두께가 얇아져서 충분히 부착되지 못하고, 도장면이 불균일하며, 도장면의 내구성이 약화되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 35중량를 초과하는 것은 수지함량이 높아져 내마모성이나 내후성의 저하 및 고가의 합성수지의 과량의 사용으로 경제적이지 못하다는 단점이 있을 수 있다.
발수성과 발유성을 동시에 제공하는 상기 불소수지는 본 발명에서 최초로 도입되는 개념으로서 이를 포함하는 도장용 조성물에서 내오염성과 세척성을 동시에 부여하는 역할을 한다. 상기 불소수지는 실라놀그룹, 음이온성그룹 또는 비이온성그룹을 포함하는 불소계 고분자화합물을 고형분으로 20중량 이상 포함하는 것으로서, 이러한 불소수지는 상품명 '에프씨-759(FC-759)' 등으로 상용화된 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다. 상기 불소수지는 전체 조성물에 대하여 2 내지 8중량 포함될 수 있으며, 2중량 미만으로 포함되는 경우에는 충분한발수성과 발유성 등을 나타내지 못하여 내오염성 및 세척성이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 8중량를 초과하는 것은 경제적이지 못하게 되는 단점이 있을 수 있다.
상기 소광제는 도장면의 햇빛 반사에 의한 눈부심 등 이상 광택을 억제하는 기능을 하는 것으로서, 이산화규소, 산화나트륨, 산화알루미늄, 산화철 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택된, 평균입경 6 내지 7미크론인 산화물의 분말이 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 2중량 포함될 수 있다. 소광제의 양이 0.1중량 미만으로 포함되는 경우 소광효과가 충분치 못하게 되어 도장면의 이상 반사현상을 억제하지 못하는 문제점이 있을 수 있으며, 2중량를 초과하는 것은 도장면의 불균일한 도포가능성 및 도장면의 거친 느낌 등 외관이 미려하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다.
도장면에 색상을 부여하기 위한 안료로는 일반적으로 상용화된 안료들 중에서 선택되어 사용될 수 있음은 당연히 이해될 수 있는 것이다. 예를 들면, 백색분말안료로서 이산화티타늄(TiO2) 등이 사용될 수 있다. 상기 안료는 전체 조성물에 대하여 15 내지 20중량가 사용될 수 있다.
상기 도장용 조성물에는 소포제, 분산제, 가소제, 증점제, 충진제, 방부제, 동결방지제 및 저장안정제 등으로 이루어지는 첨가제들이 더 포함될 수 있다.
상기 첨가제들 중 소포제로는 기포발생을 억제하는 것으로서, 소수성 실리카를 함유하는 폴리에테르-실록산 공중합체와 같은 통상의 비이온성 O/W type(Oil in water type) 에멀젼 등의 상용화된 제품이 사용될 수 있으며, 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 1중량가 사용될 수 있다.
상기 첨가제들 중 분산제로는 조성물 중의 고형분들을 고르게 분산시키는 기능을 하는 것으로서 일반적으로 사용되는 폴리아크릴레이트수지의 에멀젼 등 상용화된 제품이 사용될 수 있으며, 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 0.5중량가 사용될 수 있다.
상기 첨가제들 중 가소제로는 수지성분의 물성변화를 방지하기 위한 상용화된 제품들을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 당업자에게는 공지된 것으로 이해될 수 있으며, 구체적으로는 부틸셀룰로오스와 같은 상용화된 가소제 등이 전체 조성물에 대하여 0.2 내지 0.8중량의 양으로 사용될 수 있다. 상기 가소제가 0.2중량 미만으로 사용되는 경우, 수지성분의 물성변화를 예방하는 효과가 충분히 발현되지 않아 도장막의 물성변화가 일어나는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 0.8중량를 초과하는 것은 과량의 사용으로 특별히 더 강화된 효과를 제공하는 것은 아니다.
상기 첨가제들 중 증점제로는 가교화된 음이온성 폴리머, 예를 들면 히드록시에틸셀룰로오스와 같이 수팽윤성을 갖는 합성수지의 에멀젼 등이 사용될 수 있다. 이러한 증점제 역시 상용화된 상품을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로서 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있으며,전체 조성물에 대하여 0.1 내지 0.3중량가 사용될 수 있다.
상기 첨가제들 중 충진제로는 규사, 활석분 등의 무기물이 될 수 있다. 이러한 충진제는 일반적인 충진제로서 기존의 도장용 조성물에서 사용되는 것과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있는 것으로서, 전체 조성물에 대하여 20 내지 25중량가 사용될 수 있다.
상기 첨가제들 중 방부제로는 특히 미생물 등의 번식을 예방하여 저장안정성을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로서, 3-요오도-2-프로피닐 부틸 카르바메이트(3-iodo-2-propynyl butyl carbamate) 등 상용화된 방부제가 사용될 수 있으며, 전체 조성물에 대하여 0.12 내지 0.19중량가 사용될 수 있다.
상기 첨가제들 중 동결방지제로는 에틸렌글리콜과 같은 상용화된 동결방지제가 사용될 수 있음은 당업자에게는 극히 용이하게 이해될 수 있는 것이며, 전체 조성물에 대하여 0.05 내지 0.2중량가 사용될 수 있다.
또한, 상기 첨가제들 중 저장안정제로는 통상의 안정화제로서 수드 케미(Sud Chemie)사의 '옵티플로 에이취 40(Optiflo H 40)'과 같은 상용화된 제품이 사용될 수 있으며, 전체 조성물에 대하여 0.005 내지 0.02중량가 사용될 수 있다.
상기한 첨가제들은 모두 당업자에게는 기존의 도장용 조성물에서 사용되는 것과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있으며, 이들 첨가제들은 단지 본 발명의 도장용 조성물의 물성에 영향을 주는 것이라기 보다는 제품화에서의 저장안정성 및 사용상의 편의성 등을 고려하여 모두 제품의 안정성 향상 등을 위하여 통상적으로 고려될 수 있는 것들로 이해될 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 불소수지를 포함하는 도장용 조성물의 제조방법은 (1) 소광제와 에틸렌글리콜을 물과 함께 혼합하고, 150 내지 200rpm의 고속으로 약 5 내지 15분간 교반하는 소광제교반단계; (2) 상기 소광제교반단계와는 별도로 바인더수지를 물과 함께 혼합하고, 30 내지 40rpm의 저속으로 10 내지 30분간 교반하는 수지교반단계; (3) 상기 소광제교반단계에서 수득된 혼합물, 상기 수지교반단계에서 수득된 혼합물, 불소수지 및 분산제를 혼합하고, 30 내지 40rpm의 저속으로 5 내지 15분간 교반하는 2차교반단계; 및 (4) 상기 2차교반단계에서 수득된 혼합물에 기타 첨가제들을 가하고 혼합하는 혼합단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 수지교반단계와 소광제교반단계를 구분하는 것은 유기물인 바인더수지와 무기물인 소광제가 서로 균질하게 혼합되지 않는 것을 예방하기 위한 것이며, 이들은 1차적으로 각각 개별적으로 물에 분산된 후, 후속되는 2차교반단계에서 혼합되어 다시 교반되도록 함으로써 균질한 혼합이 가능하도록 하며, 후속하는 혼합단계에서의 소포제의 첨가 및 교반에 의하여 완전히 혼합된 도장용 조성물을 수득할 수 있게 된다.
상기한 순서를 무시하고 혼합 및 교반하는 경우에는 기포가 심하게 발생되어 수득된 제품이 내오염 기능 등 소기의 성능을 발휘하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예 1
안료를 포함하지 않는 투명한 상도재용으로 사용하기 위한 것으로서, 소광제의 분산을 위하여 물 20kg, 에틸렌글리콜 3kg, 소광제 500g을 혼합한 후 180rpm에서 약 10분간 교반한다. 소광제의 분산과는 별도로 바인더수지로서 메틸부틸아크릴레이트의 에멀젼 20kg과 물 40kg을 혼합한 후 35rpm에서 약 20분간 교반하여 혼합하였다. 계속해서, 여기에 상기 메틸부틸아크릴레이트의 에멀젼과 물과의 혼합물 전량과, 불소수지 7kg, 분산제로서 상품명 오로탄 1288 300g을 가하고, 35rpm에서 약 10분간 저속 교반하여 혼합하였다. 여기에 가소제로서 부틸셀룰로오스 500g, 소포제로서 폴리에테르-실록산 공중합체 500g을 더 가하고, 균질하게 혼합시켜 본 발명에 따른 투명한 도장용 조성물을 수득하였다.
수득된 투명한 도장용 조성물은 하기 표 1에 기재된 여러 종류의 오염원에 대한 내오염시험에 있어서 이미 상품화된 기존의 아크릴계 투명 상도재(비교예 1)와 비교하여 우수한 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
| 오염원 | 실시예 1 | 비교예 1 | 비 고 |
| 브레이크액 | 0 | 1 | |
| 적포도주 | 1 | 1 | |
| 트랜스미션액 | 0 | 1 | |
| 모터오일 | 1 | 2 | |
| 커피 | 1 | 2 | |
| 총계 | 3 | 7 | |
| 오염도 수치 기준 : (양호) 0 ←→10 (불량) |
기타의 시험결과를 하기 표 2에 정리하여 나타냈으며, 기타의 시험결과에서도 상품화가 가능한 정도의 우수한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
| 시험항목 | 기 준 치 | 측정치 | 비 고 |
| 작업성 | 2회 도장작업에 지장이 없어야 함 | 양호 | 롤러작업성 |
| 내수성 | 7일 침수후 팽윤, 박리, 백타가 없어야 함 | 양호 | 필름 24시간 건조 |
| 내알칼리성 | 72시간 침지 후 균열, 핀홀, 광택변화 등이 없어야 함 | 양호 | 5알칼리 용액 |
| 도막상태 | 필름 형성 후 오렌지필, 투명성의 차이가 크지 않아야 함 | 양호 | |
| 광택 | 60°Gross에서 50°를 넘지 않아야 함 | 38° | 반광 이하 |
| 내풍화성 | ASTM G-26에 의한 168시간 반복시험에 이상이 없어야 함 | 양호 | |
| 내오염성 | 오염원으로 폐오일, 적포도주, 액상 구두약 등에 오염이 없어야 함 | 양호 | 오염원 5분 적가 |
| 자외선시험 | HDV UV TEST 파장 325 - 400nm 하에서 300시간 무변색이어야 함 | 양호 |
상기 시험결과에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 도장용 조성물은 수성 및 유성의 얼룩을 차단하고, 풍화작용에 대한 우수한 내구성, 다양한 소재에 대한 양호한 부착성, 우수한 작업성과 속건성, 비독성으로 내오염 강화, 우수한 세척성 등으로 신규 드라이비트를 포함한 건물 외장의 내오염을 위한 도장용으로 적합함을 확인할 수 있었다.
실시예 2
안료를 포함하는 재도장용으로 사용하기 위한 것으로서, 소광제의 분산을위하여 물 20kg, 상품명 '베르모콜(Bermocolle E411EQ)' 100g을 임펠러속도 300rpm에서 약 10분간 혼합한 후, 소광제로서 상품명 '실로이드 #244(Syloid #244)' 1kg, 분산제로서 폴리아크릴레이트계 수지가 고형분으로 45 포함된 분산제 100g을 혼합하고, 120rpm에서 약 10분간 교반하였다. 상기 소광제의 분산과는 별도로 바인더수지로서 메틸부틸아크릴레이트의 에멀젼 20kg과 물 40kg을 혼합한 후 35rpm에서 약 20분간 교반하여 혼합하였다. 계속해서, 여기에 상기 소광제의 혼합물 전량과, 안료로서 이산화티타늄과 체질안료인 탄산칼슘의 1 : 1 혼합물 40kg, 알루미늄실리케이트로서 상품명 '미누겔400(Minugel400) 500g을 더 가하고, 450rpm에서 약 10분간 혼합한 후, 계속해서 불소수지 4kg을 가하고, 450rpm에서 약 15분간 더 균질하게 혼합시켜 본 발명에 따른 재도장용 조성물을 수득하였다.
수득된 재도장용 조성물은 이미 상품화된 기존의 아크릴계 재도장재(비교예 2)와 비교하여 하기 표 3에 기재된 바와 같이 우수한 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
| 단 위 | 실시예 2 | 비교예 2 | 비 고 | ||
| 물흡수율 (W24값) | kg.m3h0.5 | 0.11 | 0.4 | DIN52617 | |
| 고형분 () | 63 | 58±1 | - | ||
| 점도 | KU | 118 | 100±5 | - | |
| 내세척성 (회복율) | 95 | 40 | - | ||
| 내풍화성 | - | 이상없음 | 겉모양벗겨짐 | - | |
| 내후성 | 2.9 | 4 - 5 | KSM5000QF2451 | ||
| 내오염성(회복율) | 모터오일 | 93 | 49 | KSF2826-97 | |
| 고상시료8 | |||||
| *고상시료 = 카본블랙(Carbon black) 6+ 무기질분말(Mineral spirits) 94의 혼합물임. |
상기 시험결과에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 도장용 조성물은 수성 및 유성의 얼룩을 차단하고, 풍화작용에 대한 우수한 내구성, 다양한 소재에 대한 양호한 부착성, 우수한 작업성과 속건성, 비독성으로 내오염 강화, 우수한 세척성 등으로 신규 드라이비트를 포함한 건물 외장의 내오염을 위한 도장용으로 적합함을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 의하면 제품화가 가능한 정도의 안정성을 가지면서도 불소수지에 의한 발수성 및 발유성에 의하여 내오염성에 더해 우수한 세척성을 갖는 도장용 조성물을 제공하는 효과가 있으며, 그에 의하여 유지보수에 따른 노력과 비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (4)
- 바인더수지로서 메틸메타크릴레이트 등의 아크릴수지를 고형분으로 30 이상 포함하는 아크릴에멀젼 15 내지 35중량, 실라놀그룹, 음이온성그룹 또는 비이온성그룹을 포함하는 불소계 고분자화합물을 고형분으로 20중량 이상 포함하는 불소수지 2 내지 8중량, 소광제로서 이산화규소, 산화나트륨, 산화알루미늄, 산화철 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택된 산화물의 분말로서 평균입경이 6 내지 7미크론인 소광제 0.1 내지 2중량 및 잔량으로서 물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 불소수지를 포함하는 도장용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 도장용 조성물에 통상의 안료가 더 첨가됨을 특징으로 하는 상기 불소수지를 포함하는 도장용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,상기 도장용 조성물에 소포제, 분산제, 가소제, 증점제, 충진제, 방부제, 동결방지제 및 저장안정제 등으로 이루어지는 첨가제들이 더 포함됨을 특징으로 하는 상기 불소수지를 포함하는 도장용 조성물.
- (1) 소광제와 에틸렌글리콜을 물과 함께 혼합하고, 150 내지 200rpm의 고속으로 약 5 내지 15분간 교반하는 소광제교반단계;(2) 상기 소광제교반단계와는 별도로 바인더수지를 물과 함께 혼합하고, 30 내지 40rpm의 저속으로 10 내지 30분간 교반하는 수지교반단계;(3) 상기 소광제교반단계에서 수득된 혼합물, 상기 수지교반단계에서 수득된 혼합물, 불소수지 및 분산제를 혼합하고, 30 내지 40rpm의 저속으로 5 내지 15분간 교반하는 2차교반단계; 및(4) 상기 2차교반단계에서 수득된 혼합물에 기타 첨가제들을 가하고 혼합하는 혼합단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 불소수지를 포함하는 도장용 조성물의 제조방법.
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