KR100729013B1 - 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및이를 이용하여 제조된 고분자수지재 - Google Patents

에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및이를 이용하여 제조된 고분자수지재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 고분자수지재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물은, 폴리비닐클로라이드 수지를 베이스수지로 포함하며, 상기 베이스수지 100 중량부에 대하여, 가소제 20 내지 80 중량부; 안정제 1 내지 15 중량부; 충진제 3 내지 100 중량부; 및 유기첨가제 1 내지 50 중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 에폭시계 도료에 노출된다 하더라도, 폴리비닐클로라이드 수지와의 상용성이 우수한 극성기가 높은 고분자를 도입됨으로써 에폭시계 도료와 계면에서의 반응에 따른 결합을 저하시킴으로써 에폭시계 도료에 의한 기계적 물성 저항을 최소화시킬 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 본 발명에 따르면 에폭시계 도료에 대한 노출 빈도가 높은 선박용 전선이나 내장재의 사용 수명을 연장할 수 있으며, 노화현상으로 인해 발생될 수 있는 각종 안전사고가 미연에 방지되고, 그러한 안전사고의 발생률을 유효하게 낮출 수 있다.
에폭시, 전선, 선박용, 도료, PVC, 시스

Description

에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 고분자수지재{Polymer resin composition having resistance to epoxy group paints and polymer resin material manufactured using the same}
본 발명은 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 고분자수지재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 계열의 도료에 대한 내구성을 갖도록 하기 위해 선박용 전선의 시스체 제조에 주로 이용되는 폴리비닐클로라이드 수지와 상용성이 우수하고 극성기가 높은 소정의 고분자가 도입될 수 있도록 조성된 선박용 전선의 시스체 제조용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 고분자수지재에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 외표면에 선박의 부식 방지 및 외장 보호를 위한 목적으로 에폭시계가 주재료인 도료가 도장되고 있다. 그런데, 이러한 에폭시계 도료를 선박에 도장하는 과정에서 외부로 노출된 폴리비닐클로라이드 수지를 주재료로 하여 제조된 각종 전선, 내장재, 외장재들이 도료에 접촉될 수 있다. 이와 같이, 에폭시계 도료가 폴리비닐클로라이드 수지를 주재료 하여 제조된 전선 시스체나 내/외장재에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 이들을 외부에서 감싸 에폭시계 도 료가 도장되는 경우 접촉을 최소화하는 방법이 사용되고 있지만, 이는 보호 부재를 별도로 추가 설치하여 하므로 작업 효율성이 크게 저하되며, 관련 작업에 소요되는 시간과 경비 등의 여러 경제적인 측면에서도 바람직하지 못하다.
한편, 에폭시계 도료가 전선 시스체나 내외장재를 구성하는 폴리비닐클로라이드 수지와 직접 접촉하는 경우에는 이들 물질간의 접촉 계면에서 상호간의 물리화학적인 변화가 발생되며, 에폭시계 도료에 의해 폴리비닐클로라이드 수지의 물성이 변화될 수 있다. 특히, 이들 물성 변화와 관련된 특정한 조건이 만족되는 경우에는 폴리비닐클로라이드 수지를 주재료로 하여 제조된 제품의 물성이 노화될 수도 있다. 이러한 노화현상으로 인하여 각종 물성 조건, 예컨대 인장강도나 신장율 등의 기계적 특성이 급격히 열화될 수 있으며, 제품에 특별히 요구되는 기준치가 설정되어 있는 경우에는 심각한 문제를 발생시킬 수 있다.
이러한 상황에서, 전선 시스체나 내외장재에 에폭시계 도료가 접촉함으로써, 제품 노화현상이 초래되고, 실제로 이들 제품의 사용 수명을 단축될 수 있으며, 이러한 문제가 방치된다면 선박용 전선 시스체의 경우에는 선박 운항 과정에 필요한 전원을 공급하는 통로 역할을 하는 점을 고려한다면, 불측의 사고의 원인이 될 수 있음은 너무도 자명하다 할 것이다.
따라서, 관련업계에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 노력이 꾸준히 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다.
전술한 종래의 문제점에 기초하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 폴리비닐클로라이드 수지를 주재료로 하여 제조된 선박용 전선 시스체나 내/외장재에 에폭시계 물질을 주재료로 하는 선박용 도료와의 접촉으로 인해 발생될 수 있는 제품의 노화 문제를 최소화하기 위함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 해결할 수 있는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 고분자수지재를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명에 따른 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물은, 폴리비닐클로라이드 수지를 베이스수지로 포함하며, 상기 베이스수지 100 중량부에 대하여, 가소제 20 내지 80 중량부; 안정제 1 내지 15 중량부; 충진제 3 내지 100 중량부; 및 유기첨가제 1 내지 50 중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 가소제는 프탈레이트계, 인산계, 지방산계, 메리테이트계 및 고분자계 그룹 중 선택된 어느 하나의 가소제 그룹에 속하는 물질이면 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 프탈레이트계 가소제는, DINP(Diisonony Phthalate), DIDP(Diisodecyl Phthalate), DUP(Diundecyl phthalate), DBP(Di-butyl phthalate), DIBP(Diisobutyl phthalate), DIOP(Diisooctyl phthalate), C9계 프탈레이트, DTDP(Ditridecyl phthalate) 및 BBP(Butyl Benzyl Phthalate) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하며, 상기 인산계 가소제는, 트리아릴포스페이트, 트리알킬포스페이트, 혼합된 알킬아릴포스페이트 및 할로겐처리된 알킬포스페이트 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하고, 상기 지방산계 가소제는, DOA(Di-2-Ethylhexyl Adipate), DOS(Di-2-Ethylhexyl Sebacate), DIDA(Di-isodecyl Adipate) 및 DOZ(Di-2-Ethylhexyl Azebacate) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하고, 상기 메리테이트계 가소제는, TOTM(Tri-2-ethyl hexyl Trimellitate) , 혼합된 TOTM(Tri-2-ethyl hexyl Trimellitate) 및 TINTM(Tri-isononyl Trimellitate) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하다.
한편, 상기 가소제는, 포화폴리에스테르계, 개별 폴리에스테르계, 엘라스토머형, 에폭시계, 익스텐더(extender)계, 글리콜에스테르계, 시트레이트계 및 염화파라핀계 중 선택된 어느 하나의 계열에 속하는 물질이면 바람직하다. 상기 가소제는 베이스수지 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부를 사용하면 바람직하다. 상기 가소제 함량이 20 중량부 미만인 경우에는 가소제의 역활인 PVC에 대한 가소화 효과가 저하되어 조성물의 경도가 높아짐으로 인하여 유연성이 떨어지고 압출 가공성도 저하됨과 더불어 기계적 특성 중 신장률이 낮아져 바람직하지 못하며, 상기 가소제 함량이 80 중량부를 초과하면 기계적 특성 중 인장강도가 낮게 나타나고 내열성도 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 안정제는 납계, 비납계, 에폭시계 스테아린산염 및 금속 비누계 물질 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하다. 상기 안정제는 1 내지 15 중량부를 사용하면 바람직하다. 상기 안정제의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 재료의 내열성이 급격히 저하되어 요구 특성을 만족할 수 없어 바람직하지 못하며, 상기 안정제의 함량이 15 중량부를 초과하면 과량 사용에 따른 내열성 향상에 대한 효과를 기대할 수 없어 바람직하지 못하다.
상기 충진제는 탄산칼슘, 크레이 및 탈크 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 무기물이면 바람직하다. 상기 충진제는 3 내지 100 중량부를 사용하면 바람직하다. 상기 충진제의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 저가의 충진제를 적용함에 따른 재료 단가를 낮추는 것에 대한 효과를 기대할 수 없어 바람직하지 못하며, 상기 충진제의 함량이 100 중량부를 초과하면 과량의 무기물로 인하여 인장강도와 신장률이 급격히 저하되었고 압출 가공특성도 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 유기첨가제는 에틸렌비닐아세테이트의 함량이 28 내지 80 중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 니트릴고무, 수소화 니트닐 고무, 에틸렌비닐아세테이트 카본모노옥사이드 공중합체, 염화 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 비닐클로라이드 삼중합체 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하다. 상기 유기첨가제는 1 내지 50 중량부의 함량으로 사용되면 바람직하다. 상기 유기첨가제의 함량이 1 중량부 미만이면 유기 첨가제의 적용에 따른 에폭시계 도료에 대한 저항성을 확보할 수 없어 바람직하지 못하며, 상기 유기첨가제 함량이 50 중량부를 초과하여 사용할 경우 유기 첨가제의 가소화 작용으로 인하여 인장강도와 내열성이 저하되는 현상이 발생하여 바람직하지 못하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명에 따른 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물을 이용하여 고분자수지재로서, 이는 구체적으로 에폭시계 도료에 노출될 수 있는 내/외장재 또는 전선 시스체를 제조함에 이용되면 바람직하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
에폭시계 도료의 준비
하기 표 1에 따르는 에폭시계 도료는 일반적으로 사용되는 도료의 일예로서, 특히 선박의 외장을 도장하기 위해 사용되고 있다.
화학물질명 이명 함유량 (%)
크실렌 디메틸벤젠 1~10
경방향족 화합물용 나프타 1~10
N-부틸 알코올 부틸 알코올 1~10
활석, 비-석면형 탈쿰,논-석면 형태 41~50
이산화티타늄 티타늄 산화물 11~20
에폭시 비스페놀-A-비스페놀A 디글리시딜 에테르 중합 21~30
기타 1~10
실시예 (1~6) 및 비교예 (1~3)
한편, 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예들과 이에 대비되는 비교예들에 의해 준비된 조성물을 이용하여 제조된 전선 시스체의 시험 시편을 준비하였다. 상기 조성물은 표면 온도가 130℃ 정도인 오픈롤에서 약 10분간 배합을 한 후 170℃의 가압 프레스에서 성형하여 시험에 필요한 시편들을 제조하였다. 상기 표 1에 따른 에폭시계 도료에 경화제 및 시너(thinner)를 일정 비율로 혼합하여 준비된 에폭시계 도료 조성물을 각 시험 시편의 외표면에 각각 도포하였다.
구분 실시예(1~6) 비교예(1~3)
1 2 3 4 5 6 1 2 3
폴리비닐클라이드 100 100 100 100 100 100 100 100 100
염화 폴리에틸렌 20 - - - - - - - -
니트릴고무(NBR) - 10 30 - - - - - -
에틸렌비닐아세트테이트공중합체1 -20----- ------ 20 ---- --- -- - - -
염화 에틸렌비닐아세테이트 - - - - 10 30 - - -
에틸렌비닐아세테이트공중합체2 - - - - - - - 20 -
DINP 40 45 30 40 50 40 40 30 -
TOTM - - - - - - - - 40
납계안정제 5 - - - - - 5 5 5
탄산칼슘 30 - - - - - 30 30 30
상기 표 2에서, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체1은, 비닐아세테이트(VA)를 46중량% 함유한 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 수지를 의미하며, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체2는 비닐아세테이트(VA)를 19중량% 함유한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지를 의미한다.
물리적 특성평가
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에 따라 각각 처리된 재료 시편에 대해 다음과 같은 시험을 실시하여 물리적 특성을 평가하였으며, 그 평가결과는 하기 표 3에 나타내었다. 바람직하게 요구되는 상온특성기준, 가열 후 특성기준, 가열감량기준 및 절연저항기준값은 다음과 같다.
(1) 상온특성기준
IEC 60811-1-1에 준하여 인장속도 500㎜/분으로 측정하였을 때 인장강도는 1.25 kgf/㎟이상, 신장율은 150% 이상이어야 한다.
(2) 가열후 특성기준
상기 시편을 100℃의 온도에 168시간 방치한 후, 인장강도와 신장율의 변화율을 측정하였을 때 잔율이 70% 이상 값을 나타내어야 한다.
(3) 가열감량기준
상기 시편을 100℃의 온도에 168시간 방치한 후, 시편의 단위 표면적에 대하여 가열 후 감량된 무게가 1.5mg/㎠ 이하이어야 한다.
(4) 절연저항기준
90℃ 에서 전선의 절연저항을 측정하였을 때, 그 저항값이 3.67 ㏁.㎞ 이상의 값을 나타내어야 한다.
구분 실시예(1~6) 비교예(1~3)
1 2 3 4 5 6 1 2 3
상온 인장강도 1.7 1.85 1.67 1.76 1.9 1.82 1.8 2.1 1.92
신장율 250 248 310 236 242 281 284 225 216
가열 인장잔율 98 88 85 91 92 87 58 41 67
신장잔율 85 89 94 83 92 90 34 53 46
가열감량 1.03 1.12 1.11 1.04 0.94 0.97 1.7 1.5 1.3
상기 표 3을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 경우, 에폭시계 도료를 도포한 재료의 상온 인장강도와 신장율을 측정값이 요구되는 기준치인 1.25kgf/㎟과 150% 이상의 값을 나타내었음을 알 수 있다. 또한 각 실시예에 따른 시편에 대하여 100℃에서 가열 후 인장 잔율과 신장 잔율을 측정한 결과 요구치인 75% 이상을 나타내었음도 확인할 수 있다. 마지막으로 살펴본 가열감량의 경우에서도 모든 실시예에서 그 기준치를 충족시키는 것을 알 수 있다.
이상의 결과를 통해서, 본 발명에 따른 선박 전선 시스체 제조용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 선박용 전선이 에폭시계 도료에 대한 저항성을 충분히 나타내고 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 대비되는 비교예들에 따르는 조성물을 이용하여 준비된 재료 시편에 대해 상기 표 1에 따르는 에폭시계 도료를 도포한 경우의 물리적 특성 변화를 살펴본 결과, 비교예 1의 경우에는 폴리비닐클로라이드 수지에 저분자량의 가소제를 첨가한 후 에폭시계 도료에 대한 내구성을 평가한 결과 가열 후의 내열 특성이 급격히 저하되는 현상을 나타내고 있으며, 비교예 2의 경우에는 비교예 1과 동일한 수지에 저분자량의 가소제와 일정 정도의 극성기를 보유한 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체를 적용한 재료의 경우도 상기 도료에 대한 내구성이 확보되지 못함을 알 수 있었으며, 비교예 3의 경우에는 도료에 대한 내구성을 향상시킬 목적으로 내열성이 높은 고분자량의 가소제를 적용한 재료의 경우도 상기 도료에 대한 내구성이 저하되었다.
즉, 상기 비교예 1 내지 3의 특성 평가결과로부터 알 수 있듯이, 폴리클로라이드 수지에 기존의 다양한 가소제를 적용하는 경우 에폭시계 도료에 대한 저항성을 확보할 수는 없었으며, 이로 인해 케이블의 장기 사용에 대한 신뢰성을 확보할 수 없음을 알 수 있었다.
이상에서 설명된 본 발명의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
본 발명에 따른 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 고분자수지재는 에폭시계 도료에 노출된다 하더라도, 폴리비닐클로라이드 수지와의 상용성이 우수한 극성기가 높은 고분자를 도입됨으로써 에폭시계 도료와 계면에서의 반응에 따른 결합을 저하시켜 에폭시계 도료에 의한 기계적 물성 저항을 최소화시킬 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 본 발명에 따르면 에폭시계 도료에 대한 노출 빈도가 높은 선박용 전선이나 내장재의 사용 수명을 연장할 수 있으며, 노화현상으로 인해 발생될 수 있는 각종 안전사고가 미연에 방지되거나 그러한 안전사고의 발생률을 유효하게 낮출 수 있다.

Claims (12)

  1. 폴리비닐클로라이드 수지를 베이스수지로 포함하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물에 있어서,
    상기 베이스수지 100 중량부에 대하여,
    프탈레이트계, 인산계, 지방산계, 메리테이트계 및 고분자계 그룹 중 선택된 어느 하나의 가소제 그룹에 속하는 물질인 가소제 20 내지 80 중량부;
    납계, 비납계, 에폭시계 스테아린산염 및 금속 비누계 물질 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 안정제 1 내지 15 중량부;
    탄산칼슘, 크레이 및 탈크 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 무기물인 충진제 3 내지 100 중량부; 및
    비닐아세테이트의 함량이 28 내지 80 중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 니트릴고무, 수소화 니트릴고무, 에틸렌비닐아세테이트 카본모노옥사이드 공중합체 및 염화 폴리에틸렌/에틸렌비닐아세테이트/비닐클로라이드 삼중합체 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 유기첨가제 1 내지 50 중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프탈레이트계 가소제는, DINP(Diisonony Phthalate), DIDP(Diisodecyl Phthalate), DUP(Diundecyl phthalate), DBP(Di-butyl phthalate), DIBP(Diisobutyl phthalate), DIOP(Diisooctyl phthalate), C9계 프탈레이트, DTDP(Ditridecyl phthalate) 및 BBP(Butyl Benzyl Phthalate) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인산계 가소제는, 트리아릴포스페이트, 트리알킬포스페이트, 혼합된 알킬아릴포스페이트 및 할로겐처리된 알킬포스페이트 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지방산계 가소제는, DOA(Di-2-Ethylhexyl Adipate), DOS(Di-2-Ethylhexyl Sebacate), DIDA(Di-isodecyl Adipate) 및 DOZ(Di-2-Ethylhexyl Azebacate) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메리테이트계 가소제는, TOTM(Tri-2-ethyl hexyl Trimellitate) , 혼합된 TOTM(Tri-2-ethyl hexyl Trimellitate) 및 TINTM(Tri-isononyl Trimellitate) 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는, 포화폴리에스테르계, 개별 폴리에스테르계, 엘라스토머형, 에폭시계, 익스텐더(extender)계, 글리콜에스테르계, 시트레이트계 및 염화파라핀계 중 선택된 어느 하나의 계열에 속하는 물질인 것을 특징으로 하는 에폭시계 도료에 대한 내성을 갖는 고분자수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 고분자수지재는, 에폭시계 도료에 노출될 수 있는 내장재 또는 전선 시스체로 이용되는 것을 특징으로 하는 고분자수지재.
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