KR101261289B1

KR101261289B1 - 오염 방지 도료

Info

Publication number: KR101261289B1
Application number: KR1020110121178A
Authority: KR
Inventors: 변무원; 현상필
Original assignee: 주식회사 젠트로; 현상필; 변무원
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-05-08

Abstract

본 발명은 수용성 에폭시 수지 100 중량부, 물유리 50 내지 300 중량부; 및 물 10 내지 150 중량부를 포함하는 주제 용액; 및 수용성 경화제 100 중량부 및 물 10 내지 300 중량부를 포함하는 경화제 용액을 혼합하여 사용하는 오염 방지 도료에 관한 것이다.

Description

오염 방지 도료{COATING COMPOSITION FOR PREVENTING POLLUTION}

본 발명은 오염 방지 도료에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수용성 에폭시 수지, 물유리 및 물을 포함하는 주제 용액 및 수용성 경화제를 포함하는 경화제 용액을 혼합하여 사용하는 오염 방지 도료에 관한 것이다.

예로부터 제품에 여러 가지 성능을 부여하고, 제품 표면을 보호하고, 미관을 향상시키기 위한 방법으로 제품 표면에 도료를 코팅하는 기술이 사용되어 왔다. 종래에 일반적으로 사용되었던 도료는 에폭시계, 우레탄계, 아크릴계 수지 도료 등과 같은 유기 도료로, 이들 유기 도료들은 가공성이 좋고, 접착성 및 유연성이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 도막을 형성하는 유기물이 자외선에 의해 변질되기 쉽고, 수분 흡수에 의한 열화가 일어나는 등 내구성이 떨어져 도장 지속 시간이 길지 않고, 친유성 오염 물질들에 의해 쉽게 오염된다는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 산업이 발달함에 따라 매연이나 배기 가스 등으로 인해 건축물 외벽 등의 오염이 심각해지는 추세에 있으며, 이로 인해 외장 등에 사용된 도료가 쉽게 오염되기 때문에 도장 유지 기간이 짧아지는 등의 문제점이 발생하고 있다. 그러나 종래의 도료들은 기본적으로 유기 성분을 이루어져 있기 때문에 친유성 오염 물질이 도료 성분들과 쉽게 결합하여 오염이 발생하면 제거하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 친유성 오염 물질에 대한 내오염성이 강한 친환경적인 도료의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내오염성이 강하고, 오염물질이 부착되어도 물로 쉽게 제거할 수 있는 오염 방지 도료를 제공하고자 한다.

일 측면에서, 본 발명은 수용성 에폭시 수지 100 중량부, 물유리 50 내지 300 중량부; 및 물 10 내지 150 중량부를 포함하는 주제 용액; 및 수용성 경화제 100 중량부 및 물 10 내지 300 중량부를 포함하는 경화제 용액을 혼합하여 사용하는 오염 방지 도료를 제공한다.

한편, 상기 주제 용액은 수용성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 수용성 아크릴 수지 3 내지 50 중량부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 주제 용액은 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 실란 5 내지 100 중량부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 물유리는 리튬계 물유리, 칼륨계 물유리 및 나트륨계 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.

한편, 상기 주제 용액 및 경화제 용액에 포함되는 물은 pH 9 이상인 알카리수인 것이 바람직하다.

상기 주제 용액 : 경화제 용액은 1: 1 ~ 3 :1 의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 주제 용액은 소포제, 레벨링제 및 침강방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 상기 경화제 용액은 안료, 분산제, 소포제 및 증점제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 오염 방지 도료는 표면에 부착된 오염 물질을 물로 쉽게 제거할 수 있어, 오랫동안 깨끗한 도장 상태를 유지할 수 있다. 또한, 유기 용제가 아닌 물을 용매로 사용하기 때문에 친환경적이다.

도 1은 본 발명의 오염 방지 효과를 보여주는 사진이다.
도 2는 시판되는 수성 페인트의 오염 방지 효과를 보여주는 사진이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 오염 방지 도료는 수용성 에폭시 수지, 물유리 및 물을 포함하는 주제 용액과, 수용성 경화제 및 물을 포함하는 경화제 용액을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

먼저 주제 용액에 대해 설명한다.

본 발명의 오염 방지 도료는 주제 용액의 바인더로 수용성 에폭시 수지를 사용한다. 본 발명에서 사용되는 수용성 에폭시 수지는 에폭시 당량이 180 ~ 250g/eq 정도, 바람직하게는 200 ~ 250g/eq, 더 바람직하게는 200 ~ 220g/eq 정도이며, 점도는 25℃에서 7,000 내지 15,000cps 정도인 것이 바람직하다. 상기 수용성 에폭시 수지로는 시중에 판매되는 제품을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 국도 화학에서 제조되는 상품명 KEM - 128M, KEM - 128M - 70, KH - 700 등이 사용될 수 있다.

한편, 상기 물유리는 알카리 금속과 이산화규산이 결합된 화합물을 의미하는 것으로, 예를 들면, 나트륨계 물유리, 칼륨계 물유리, 리튬계 물유리 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 물유리는 본 발명의 도료에 내오염성을 부여하기 위한 성분으로, 그 함량은 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 50 내지 300 중량부, 바람직하게는 80 내지 250 중량부, 가장 바람직하게는 100 내지 200 중량부 정도이다. 물유리의 함량이 50 중량부 미만인 경우에는 오염 방지 성능 부여 기능이 미미하고, 300 중량부를 초과할 경우에는 도막 형성 후 크랙 등이 발생하여 도막 품질이 저하될 수 있다.

한편, 상기 주제 용액은 용매로 물을 사용하며, 상기 물의 함량은 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 10 내지 150 중량부 정도인 것이 바람직하다. 물의 함량이 10 중량부 미만인 경우에는 점도가 너무 높아져 작업성이 떨어지고, 150 중량부를 초과하면 도막의 품질이 저하될 수 있기 때문이다. 한편, 이로써 제한되는 것은 아니나, 상기 물로 pH 9 이상, 더 바람직하게는 pH 10 ~ 13 정도의 알카리수를 사용하는 바람직하다. 본 발명자들은 연구 결과, 알카리수를 사용할 경우 도막 품질이 보다 우수해짐을 발견하였다. 상기 알카리수는 물을 전기분해하여 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 상기 주제 용액은 수용성 아크릴 수지를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 아크릴 수지로는 상용성을 고려하여 수용성 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니고, 시중에 판매되는 다양한 수용성 아크릴 수지 제품들을 사용할 수 있다. 아크릴 수지가 첨가될 경우 도막 형성 후 표면 경화시간이 단축되고, 표면이 매끄러워지고, 크랙 발생이 방지되어 도막 품질이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 한편, 상기 수용성 아크릴 수지는 상기 수용성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 3 내지 50 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수용성 아크릴 수지는, 이로써 한정되는 것은 아니나, pH가 8 ~ 10정도인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 9 ~ 10정도인 것이 좋다. 수용성 아크릴 수지의 pH가 상기 범위 내에 있을 때, 도막의 품질이 가장 우수하게 나타나기 때문이다. 또한, 상기 수용성 아크릴 수지는 점도가 20 ~ 40cps 정도인 것이 바람직하다.

한편, 상기 수용성 아크릴 수지는 실리콘 성분을 함유하는 것이 보다 바람직하다. 사용되는 상기 실리콘 성분을 함유하는 아크릴 수지는 수용성 아크릴 수지에 실리콘 성분을 첨가하여 반응시켜 제조되는 것으로, 상기 실리콘 성분은 아크릴 수지 전체 중량에 대하여 20 내지 30중량%의 함량으로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘 성분의 함량이 상기 범위 내일 때, 가장 바람직한 내수성 향상 효과 및 크랙 방지 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 주제 용액은 필요에 따라, 상기 성분들 이외에 실란 화합물 및/또는 실리카를 추가로 포함할 수 있다.

상기 실란 화합물은 에폭시 수지와 물유리의 상용성을 향상시키고, 도막 품질을 향상시키기 위한 것으로, 상기 실란 화합물이 첨가될 경우, 에폭시 수지와 물유리의 상용성이 향상되고, 도막 형성 후 크랙이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있음이 확인되었다. 상기 실란 화합물로는 예를 들면, A-187(GE 도시바실리콘), Z-6020(다우코닝), Z-6040(다우코닝) 등이 사용될 수 있다. 한편, 실란 화합물의 함량은 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 5 내지 100 중량부 정도인 것이 바람직하다. 실란 화합물의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 효과가 미미하고, 100중량부를 초과할 경우에는 용액 안정성을 해할 수 있기 때문이다.

상기 실리카는 도막에 내수성을 부여하고, 내오염성을 보다 향상시키기 위한 것으로, 예를 들면, 콜로이달 실리카 등이 사용될 수 있다. 특히, 상기 물유리로 칼륨계 물유리 및/또는 나트륨계 물유리가 사용될 경우에는, 상기 주제 용액에 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 3 내지 10 중량부의 실리카를 추가로 첨가하는 것이 바람직하다. 칼륨계 물유리 및/또는 나트륨계 물유리의 경우, 리튬계 물유리에 비해 실리카의 몰비가 작아 내수성이 다소 떨어지는 경향이 있다. 그러나 상기한 바와 같이 주제 용액에 실리카를 첨가할 경우, 몰비가 높은 리튬계 물유리와 비슷한 수준의 내수성을 구현할 수 있다. 이때, 실리카의 함량이 3 중량부 미만이면 내수성 향상 효과가 미미하고, 10중량부를 초과할 경우에는 용액 안정성을 해할 수 있으므로, 실리카의 함량은 상기 범위 내인 것이 바람직하다.

한편, 필수적인 것은 아니나, 상기 주제 용액은 용액 분산성 및 도막 품질 개선을 위해, 소포제, 레벨링제 및/또는 침강 방지제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 성분들의 함량은 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 0.2 내지 2 중량부 정도인 것이 바람직하다.

다음으로, 경화제 용액에 대해 설명한다.

경화제 용액은 수용성 경화제 및 물을 포함하여 이루어진다. 상기 수용성 경화제는 아민 산가가 180 ~ 300mg KOH/g 정도, 바람직하게는 190 ~ 250mgKOH/g 정도인 것이 바람직하며, 점도는 25℃에서 3,000 ~ 10,000 정도인 것이 바람직하다. 상기 수용성 경화제로는 시중에 판매되는 다양한 수용성 경화제를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 국도 화학의 KH-700 등이 사용될 수 있다.

한편, 경화제 용액은 용매로 물을 사용하며, 상기 물의 함량은 수용성 경화제 100중량부에 대하여 50 내지 300 중량부 정도인 것이 바람직하다. 한편, 이로써 제한되는 것은 아니나, 상기 물로 pH 9 이상, 더 바람직하게는 pH 10 ~ 9 정도의 알카리수를 사용하는 바람직하다. 본 발명자들은 연구 결과, 알카리수를 사용할 경우 도막 품질이 보다 우수해짐을 발견하였다. 상기 알카리수는 물을 전기분해하여 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 도료는 색을 부여하기 위한 안료를 추가로 포함할 수 있으며, 안료를 사용할 경우에는 안료는 경화제 용액에 포함되는 것이 바람직하다. 사용되는 안료는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 이산화티탄, 산화철황, 산화철적, 카본블랙, 크롬그린 등이 제한없이 사용될 수 있다. 한편, 상기 안료의 함량은 수용성 경화제 100중량부에 대하여, 10 내지 50중량부 정도인 것이 바람직하다.

또한, 상기 경화제 용액은, 필요에 따라, 분산제, 소포제 및/또는 증점제 등을 추가로 포함할 수 있으며, 이들 성분들의 함량은 수용성 경화제 100중량부에 대하여 0.2 내지 2 중량부 정도인 것이 바람직하다.

본 발명의 오염 방지 도료는 상기 주제 용액과 경화제 용액을 1 : 1 내지 3 : 1의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 주제 용액과 경화제 용액의 비율이 상기 비율을 벗어날 경우, 경화가 원활하게 진행되지 않거나, 도막의 내구성이 떨어지거나 표면이 끈적거리는 문제점이 발생할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 오염 방지 도료는 무기 성분인 물유리 및 실리카와 수용성 에폭시 수지 성분이 결합하여 하이브리드 타입의 도막을 형성하게 되며, 종래의 도료들에 비해 우수한 내오염성을 갖는다. 또한, 표면이 오염되더라도 간단한 세척에 의해 오염을 쉽게 제거할 수 있어, 도장 유지 능력이 매우 우수하다. 또한, 본 발명의 도료 조성물은 건축물, 목재, 타일, 금속, 벽지 등과 같은 다양한 재질의 표면에 적용되어 우수한 접착력을 나타내기 때문에, 다양한 적용처에 적용될 수 있다.

이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

실시예 1

수용성 에폭시 수지(국도 화학, KEM-128-70M) 45 중량부, 물 45 중량부, 칼륨계 물유리 32 중량부, 소포제 0.1 중량부, 레벨링제 3.9 중량부, 침강 방지제 1 중량부를 혼합하여 주제 용액을 제조하였다.

수용성 경화제(국도 화학, KH-700) 32 중량부, 분산제 1 중량부, 소포제 0.2 중량부, 레벨링제 2 중량부를 물 30 중량부에 혼합하여 경화제 용액을 제조하였다.

상기 주제 용액과 경화제 용액을 1:2로 혼합하여 오염방지 도료를 제조하였다.

실시예 2

수용성 에폭시 수지(국도 화학, KEM-128-70M) 45 중량부, 물 20 중량부, 칼륨계 물유리 32 중량부, 수용성 아크릴 수지(수산고분자㈜의 EXP-2000B6B 시리즈) 5 중량부, 소포제 0.1 중량부, 레벨링제 3.9 중량부, 침강 방지제 0.1 중량부를 혼합하여 주제 용액을 제조하였다.

수용성 경화제(국도 화학, KH-700) 32 중량부, 분산제 1 중량부, 소포제 0.2 중량부, 물 70 중량부에 혼합하여 경화제 용액을 제조하였다.

상기 주제 용액과 경화제 용액을 1:1로 혼합하여 오염방지 도료를 제조하였다.

실시예 3

수용성 에폭시 수지(국도 화학, KEM-128M) 45 중량부, 물 30 중량부, 칼륨계 물유리 60 중량부, 실란 15 중량부, 소포제 0.1 중량부, 레벨링제 3.9 중량부를 혼합하여 주제 용액을 제조하였다.

수용성 경화제(국도 화학, KH-700) 45 중량부, 분산제 1 중량부, 소포제 0.2 중량부, 증점제 2 중량부를 물 30 중량부에 혼합하여 경화제 용액을 제조하였다.

상기 주제 용액과 경화제 용액을 1:2 혼합하여 오염방지 도료를 제조하였다.

실시예 4

수용성 에폭시 수지(국도 화학, KEM-128-70)45 중량부, 물 30 중량부, 칼륨계 물유리 32 중량부, 실리카 3 중량부, 소포제 0.1 중량부, 레벨링제 3.9 중량부, 침강 방지제 1 중량부를 혼합하여 주제 용액을 제조하였다.

수용성 경화제(국도 화학, KH-700) 32 중량부, 분산제 1 중량부, 소포제 0.2 중량부, 증점제 2 중량부를 물 70 중량부에 혼합하여 경화제 용액을 제조하였다.

실시예 5

수용성 에폭시 수지(국도 화학, KEM-128M) 45 중량부, 물 52 중량부, 칼륨계 물유리 32 중량부, 소포제 0.1 중량부, 레벨링제 3.9 중량부, 침강 방지제 1 중량부를 혼합하여 주제 용액을 제조하였다.

수용성 경화제(국도 화학, KH-700) 45 중량부, 백색안료(TiO₂) 40 중량부, 분산제 1 중량부, 소포제 0.2 중량부, 증점제 2 중량부를 물 40 중량부에 혼합하여 경화제 용액을 제조하였다.

실시예 6

수용성 에폭시 수지(국도 화학, KEM-128M) 45 중량부, 물 52 중량부, 칼륨계 물유리 40.4 중량부, 실리카 2 중량부, 소포제 0.1 중량부, 레벨링제 3.9 중량부, 침강 방지제 1 중량부를 혼합하여 주제 용액을 제조하였다.

수용성 경화제(국도 화학, KH-700) 45 중량부, 백색안료(TiO₂) 40 중량부, 물 50 중량부, 분산제 1 중량부, 소포제 0.2 중량부에 혼합하여 경화제 용액을 제조하였다.

상기 주제 용액과 경화제 용액을 1:1로 혼합하여 오염방지 도료를 제조하였다

실험예 - 내오염성 평가

실시예 1 내지 6의 오염 방지 도료를 타일 위에 도포한 후 실온에서 건조시켜 도막을 형성하였다. 도막이 완전히 건조된 다음 도막 위에 유성 매직으로 낙서를 하고, 물티슈로 낙서를 제거한 후, 낙서 제거 상태를 육안으로 확인하였다. 확인 결과 낙서가 완전히 제거되는 것으로 나타났다. 도 1에는 상기 실시예 1의 도막에 낙서 제거 상태를 보여주는 사진이다. 한편 비교를 위해 시판되는 수성 페인트를 타일 위에 도포한 후 실온에서 건조시켜 도막을 형성한 후, 동일한 방법으로 낙서 제거 실험을 수행하였다. 도 2에는 비교예의 낙서 제거 상태를 보여주는 사진이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오염 방지 도료로 형성된 도막의 경우 낙서가 완전히 제거되는 반면, 시판되는 수성 페인트로 형성된 도막의 경우 낙서가 제거되지 않음을 알 수 있다.

Claims

수용성 에폭시 수지 100 중량부, 물유리 50 내지 300 중량부; 및 물 10 내지 150 중량부를 포함하는 주제 용액; 및
수용성 경화제 100 중량부 및 물 10 내지 300 중량부를 포함하는 경화제 용액을 혼합하여 사용하는 오염 방지 도료.
제1항에 있어서,
상기 주제 용액은 수용성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 수용성 아크릴 수지 3 내지 50 중량부를 더 포함하는 오염 방지 도료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 주제 용액은 수용성 에폭시 수지 100중량부에 대하여 실란 5 내지 100 중량부를 더 포함하는 오염 방지 도료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 물유리는 리튬계 물유리, 칼륨계 물유리 및 나트륨계 물유리로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 오염방지 도료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 주제 용액 및 경화제 용액에 포함되는 물은 pH 9 이상인 알카리수인 오염 방지 도료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 주제 용액 : 경화제 용액은 1: 1 ~ 3 : 1의 비율로 혼합되는 오염 방지 도료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 주제 용액은 소포제, 레벨링제 및 침강방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 오염 방지 도료.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 경화제 용액은 안료, 분산제, 소포제 및 증점제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 오염 방지 도료.