KR101523510B1 - 친환경 가소제를 이용한 피씨엠 강판용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판 - Google Patents

친환경 가소제를 이용한 피씨엠 강판용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 가소제를 이용한 피씨엠 강판용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판에 관한 것으로서, 폴리염화비닐을 부드럽게 하기 위해 사용하는 프탈레이트(Phthalate) 대신에 친환경 가소제인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)를 사용함으로써, 인체에 무해하고 토양 및 수질 오염을 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 폴리염화비닐(PVC) 수지와 충진제와 가소제와 용제 와 안정제 및 안료를 포함하여 이루어지는 PVC-SOL 피씨엠(Pre-Coated Metal) 강판용 도료 조성물에 있어서, 상기 폴리염화비닐(PVC)수지는, 중합도가 70 ~ 80, 감소 점도(Reduced Viscosity)가 120 ~ 140인 호모폴리머 수지를 주성분으로 하여 전체 도료 조성물에 대하여 30 ∼ 50 중량% 함유되고, 상기 가소제는, 친환경 물질인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)로서 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 가소제를 이용한 피씨엠 강판용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판{COATING MATERIAL COMPOSITE FOR PRE-COATED METAL STEEL SHEET USING GREEN PLASTICIZER AND PRE-COATED METAL STEEL SHEET THEREOF}
본 발명은 친환경 가소제를 이용한 피씨엠 강판용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 폴리염화비닐(PVC)을 주 성분으로 하여 지붕이나 벽체 등에 사용되는 PVC-SOL 피씨엠 강판을 제조할 때, 폴리염화비닐을 부드럽게 하기 위해 사용하는 프탈레이트(Phthalate) 대신 친환경 가소제인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)를 사용하여, 유연하고 내마모성이 있는 폴리염화비닐의 장점을 이용함과 동시에, 인체에 무해하고 토양 및 수질 오염을 방지할 수 있는 PVC-SOL 피씨엠 강판용 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 PVC-SOL 피씨엠 강판에 관한 것이다.
일반적으로 강판은 외부 물질에 의해 부식될 우려가 있으므로, 소지강판의 표면에 전처리를 한 후 그 위에 다양한 색상과 재질의 하도 도료 및 상도 도료를 도장하여 사용하고 있다.
한편, 하도 도료와 상도 도료를 미리 도장한 상태에서 강판을 제조하는 경우가 있는데, 이를 통상 피씨엠(Pre-Coated Metal) 강판이라 한다.
상기 피씨엠 강판은 그 자체를 성형 및 가공하면 바로 완제품을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
상기한 피씨엠 강판 중에 각종 건물의 지붕이나 벽체에 사용되는 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판이 있다.
상기한 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판은, 폴리염화비닐(PVC)을 주 성분으로 하고 있어 유연하면서 내마모성이 있기 때문에, 건물의 내외장재로 널리 사용되고 있다.
그런데 상기한 종래의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판은, 폴리염화비닐을 부드럽게 하기 위하여 도료 조성물에 인체에 유해한 프탈레이트(Phthalate)를 사용하고 있다.
상기한 프탈레이트는 독성을 지니고 있어, 프탈레이트가 포함된 피씨엠 강판을 건물의 내장재로 사용할 경우에는 인체의 내분비 계통에 악영향을 주는 것으로 알려져 있다.
또한 건물의 지붕이나 외벽에 프탈레이트를 포함한 피씨엠 강판을 사용하는 경우에는, 햇빛 또는 빗물에 의해 프탈레이트의 성분이 강판의 외부로 배출되어 토양 및 수질을 오염시키게 되는 문제점이 있다.
또한 종래의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판은, 프탈레이트 성분이 강판의 외부로 배출되면서 도료 조성물의 유연성이 저하되고 강판의 표면상태가 불량하게 되며, 도막의 경시 변화에 의해 내구력의 차이가 심하게 발생한다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판을 제조함에 있어서, 인체에 유해하지 않고 토양 및 수질 오염을 방지할 수 있는 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 가소제로서 프탈레이트를 사용하지 않고도 폴리염화비닐을 부드럽게 할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 가소제로서 프탈레이트를 사용하지 않고도 기존의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판과 동등한 유연성 및 내구성을 갖도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프탈레이트를 사용하지 않음으로써 발생할 수 있는 깨짐 현상 및 제조상의 문제점을 해결할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판이 햇빛이나 외부에 장시간 노출되더라도 유해물질이 외부로 배출되지 않도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판이 햇빛이나 외부에 노출되더라도 도막의 표면 불량을 방지하고, 도막의 경시변화에 의해 내구력이 저하되는 것을 방지하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폴리염화비닐(PVC) 수지와 충진제와 가소제와 용제 및 안정제를 포함하여 이루어지는 PVC-SOL 피씨엠(Pre-Coated Metal) 강판용 도료 조성물에 있어서, 상기 폴리염화비닐(PVC)수지는, 중합도가 70 ~ 80, 감소 점도(Reduced Viscosity)가 120 ~ 140인 호모폴리머(Homopolymer) 수지가 전체 도료 조성물에 대하여 30 ∼ 50 중량% 함유되고, 상기 가소제는, 친환경 물질인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)로서 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충진제는, 안티몬 및 산화마그네슘으로서 전체 도료 조성물에 대하여 각각 10 ~ 15 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용제는, 고비점 용제인 지방족 글리콜에스테르계로서 전체 도료 조성물에 대하여 2 ∼ 5 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안정제는, 칼슘 및 아연으로서 전체 도료 조성물에 대하여 각각 2 ∼ 5 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 인체에 유해하지 않고 토양 및 수질 오염을 방지할 수 있는 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판의 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 피씨엠 강판을 제공할 수 있는 효과가 있다. .
또한, 가소제로서 프탈레이트를 사용하지 않고도 폴리염화비닐을 부드럽게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가소제로서 프탈레이트를 사용하지 않고도 기존의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판과 동등한 유연성 및 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다이아이소노닐 에스테르 및 고분자 폴리염화비닐의 함량 조절에 의해, 가소제로서 프탈레이트를 사용하지 않음으로써 발생할 수 있는 깨짐 현상 및 제조상의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판이 햇빛이나 외부에 장시간 노출되더라도 유해성분이 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판이 햇빛이나 외부에 장시간 노출되더라도, 도막의 표면이 불량하게 되지 않고 도막의 경시변화에 의해 내구력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판의 개략적인 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판은, 도 1에 도시된 바와 같이 소지강판(10)의 양면에 전처리층(20)이 형성되고, 상면에는 하도 도막층(30)과 상도 도막층(40)이 코팅되며, 배면에는 배면층(50)이 형성된다.
또한 본 발명에 따른 피씨엠 강판용 도료 조성물은, 폴리염화비닐(PVC) 수지를 주 성분으로 하고 있으며, 여기에 충진제와 가소제와 용제와 안정제 및 안료가 첨가되어 상기 소지강팡(10)에 코팅된다.
상기 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판은, 폴리염화비닐(PVC)의 유연성과 내마모성을 이용한 것으로서 각종 건물의 지붕이나 벽체용으로 주로 사용되고 있다.
종래에는 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판을 제조할 때, 폴리염화비닐을 부드럽게 하기 위해 인체에 유해하고 토양 및 수질을 오염시키는 프탈레이트를 사용하였다.
본 발명자들은 PVC-SOL 건재용 도료 조성물을 제조함에 있어서, 인체에 무해하고 환경을 오염시키지 않는 가소재를 개발하기 위해 연구 노력한 결과, 가소재로서 종래의 프탈레이트 대신에 친환경적인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)를 사용하여도, 종래의 프탈레이트와 같이 폴리염화비닐을 부드럽게 만들 수 있음을 알게 되었다.
즉, 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)와 고분자 폴리염화비닐(PVC) 수지의 함량을 조절함으로써, 종래의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판과 동등한 유연성 및 내구성을 유지하면서도 인체에 무해하고 환경을 오염시키지 않는 피씨엠 강판을 제조할 수 있었다.
본 발명에 따른 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판용 도료 조성물은, 폴리염화비닐(PVC) 수지를 주 성분으로 하고, 여기에 충진제, 가소제, 용제, 안정제 및 안료가 첨가된다. 이하 각 성분에 대하여 설명한다.
1. 폴리염화비닐(PVC) 수지
본 발명에 사용되는 폴리염화비닐(PVC)수지는, 중합도(K value)가 70 ~ 80, 감소 점도(Reduced Viscosity)가 120 ~ 140인 것이 바람직하며, 중합도가 75, 감소 점도가 130인 것이 더욱 바람직하다.
상기 K값이 70 미만이거나 80 이상이 되면 도막 표면의 유연성이 저하되어 도막의 내구성을 유지하기가 어렵게 되어 바람직하지 않다.
또한, 상기 폴리염화비닐 수지의 함량은 전체 도료 조성물에 대하여 30 ∼ 50 중량%인 것이 바람직하다. 상기 폴리염화비닐 수지의 함량이 30 중량% 미만이면 도막의 내구성이 저하되고, 50 중량% 이상이면 도료 내에 수지분이 지나치게 많아지게 되어 도막의 유연성이 저하되는 문제가 있다.
아래의 [표 1]은 종래의 폴리염화비닐 수지와 본 발명에 따른 폴리염화비닐 수지의 평균 물성치를 비교한 것이다.
즉 본 발명에 따른 폴리염화비닐 수지는 종래의 폴리염화비닐 수지보다 K값은 높으며 감소 점도는 낮다는 특징을 갖는다.
구 분 종래의 수지 본 발명 수지
K Value 70 75
Reduced Viscosity(cm3/g) 200 130
Bulk Density(g/l) 370 370
Particle Size
Retained on 63㎛ Sieve		 Max.3 Max.1
2. 충진제
난연성 및 내마모성을 향상시키기 위한 충진재로서는 안티몬과 산화 마그네슘을 사용하는 것이 바람직하며, 전체 도료 조성물에 대하여 각각 10 ~ 15 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
3. 가소제
본 발명에서 가소제로는 인체에 유해한 프탈레이트 대신 인체에 무해하고 친환경 물질인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)를 사용하였으며, 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
4. 용제
본 발명에 따른 도료 조성물은 취급의 용이성 및 피복 작업 시의 특성 등을 고려하여 적당량의 유기 용제를 함유하는데, 유기용제로는 고비점 용제인 지방족 글리콜에스테르계를 전체 도료 조성물에 대하여 2 ∼ 5 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
5. 안정제
도막의 열화를 방지하기 위해 칼슘 및 아연계 안정제를 각각 2 ∼5 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
6. 안료
피씨엠 도료 조성물은 착색 안료를 함유하는 것이 일반적이며, 본 발명에서는 피복 조성물 분야에서 사용 가능한 티타늄 옥사이드 등의 색소 안료를 사용하였다. 상기 안료는 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
그 밖에, 본 발명에 따른 도료 조성물은, 활석, 점토, 실리카, 운모, 알루미나 등과 같은 체질안료 등을 함유시킬 수도 있다.
아래의 [표 2]는 종래의 가소재 적용 도료과 본 발명에 따른 가소재 적용 도료의 조성물을 각 실시예 별로 나타낸 것이다.
조성(중량%)
 종래 가소제 적용 도료 본 발명에 따른 가소제 적용 도료
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
수지 45 45 45 45
충진제 15 15 15 15
가소제 10 7 10 7
용제(Glycol Ester) 6 9 6 9
안료 15 15 15 15
안정제 2 2 2 2
0.45T의 GI강판 시험 시편 4개를 제조하여 메틸에틸케톤으로 탈지하고, [표 2]의 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 도료를 건조도막두께가 100㎛가 되도록 코팅한 후 물성을 실험하였다.
아래의 [표 3]은 그 실험결과를 나타낸 것이다.
구 분 종래 가소제 적용 도료 본 발명에 따른 가소제 적용 도료
1 2 3 4
점도(cps) 1300 1300 1400 1400
광택 68 68 60 60
경화도 100↑ 100↑ 100↑ 100↑
연필경도 H H H+ H+
가공성 ◎ ◎ ◎ ◎
내산성 ◎ ◎ ◎ ◎
내알카리성 ◎ ◎ ◎ ◎
내비등수성 ◎ ◎ ◎ ◎
부착성 ◎ ◎ ◎ ◎
내식성 ◎ ◎ ◎ ◎
QUV-B(2000hrs) △ △ ◎ ◎
연기발생 △ △ ○ ◎
냄새 △ △ ○ ◎
*△보통, ○양호, ◎우수
위 실험결과 본 발명에 따른 PVC-SOL 피씨엠 강판은, 종래에 비해 광택은 다소 저하되나 경도가 향상되고, 특히 실시예 4는 연기 발생 및 냄새 부문에서 우수한 것으로 나타났다.
종래의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판에 의하면, 햇빛 및 빗물에 의해 인체에 유해하고 토양 및 수질을 오염시키는 프탈레이트 성분이 외부로 배출된다는 심각한 문제점이 있다.
또한, 종래의 PVC-SOL 건재용 피씨엠 강판에 의하면, 프탈레이트 성분이 강판의 외부로 배출됨에 따라 도료 조성물의 유연성이 저하되고, 도막의 표면상태가 불량하게 되며, 경시변화에 따라 내구성이 저하된다는 문제가 있었다.
그러나 본 발명에 의하면, 인체에 유해하지 않고 친환경적인 가소재를 이용하기 때문에 햇빛이나 빗물에 의해 유해물질이 외부로 배출되지 않게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 햇빛이나 외부에 장시간 노출되더라도 도막의 표면상태가 불량하게 되는 일이 없고, 경시변화에 따른 내구성 저하문제도 발생하지 않는다.
또한 본 발명에 의하면, 가소제로서 프탈레이트를 사용하지 않음으로써 발생할 수 있는 깨짐 현상과 제조상의 문제점을 해결할 수가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 가소제로서 프탈레이트를 사용하는 종래의 PVC-SOl 피씨엠 도료와 동등한 내구성, 내약품성 및 기계적 물성을 유지하면서도, 인체 및 환경에 유해한 물질이 외부로 배출되는 것을 원천적으로 방지할 수가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 및 수정할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 소지 강판
20: 전처리층
30: 하도 도막층
40: 상도 도막층
50: 배면층

Claims (5)

  1. 폴리염화비닐(PVC) 수지와 충진제와 가소제와 용제와 안정제 및 안료를 포함하여 이루어지는 PVC-SOL 피씨엠(Pre-Coated Metal) 강판용 도료 조성물에 있어서,
    상기 폴리염화비닐(PVC) 수지는,
    중합도가 70 ~ 80, 감소 점도(Reduced Viscosity)가 120 ~ 140인 호모폴리머 (Homopolymer)가 전체 도료 조성물에 대하여 30 ∼ 50 중량% 함유되고,
    상기 가소제는,
    친환경 물질인 다이아이소노닐 에스테르(Diisononyl Ester)로서 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량% 함유되고,
    상기 충진제는, 안티몬 및 산화마그네슘으로서 전체 도료 조성물에 대하여 각각 10 ~ 15 중량% 함유되며,
    상기 용제는, 고비점 용제인 지방족 글리콜에스테르계로서 전체 도료 조성물에 대하여 2 ∼ 5 중량% 함유되고,
    상기 안정제는, 칼슘 및 아연계로서 전체 도료 조성물에 대하여 각각 2 ∼ 5 중량% 함유되며,
    상기 안료는, 티타늄 옥사이드 색소 안료로서 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 10 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 PVC-SOL 피씨엠 강판용 도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 기재된 PVC-SOL 피씨엠 강판용 도료 조성물에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 PVC-SOL 피씨엠 강판.
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