KR101952901B1 - 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법 - Google Patents

허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법은, 전체 코팅 조성물 중량 대비, 하기 화학식 1에 따른 기본 바인더 60 내지 80중량%, 폴리우레탄 1 내지 10중량%, 콜로이달실리카 1 내지 10중량%, 카다놀 1 내지 10중량%, 물 5 내지 15중량%, 이소프로필알콜 5 내지 15중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법에 따르면, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물은 난연 성질을 강화하여 불연 성질을 추구하게 되어 고온 및 화재 발생 시 안정하며 항균성 및 내마모성을 지니게 된다.
[화학식 1]
Figure 112018123629859-pat00007

Description

허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF COATIONG COMPOSITION FOR HONEYCOMB PANEL}
본 발명은 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 불연성 및 무독성의 특성을 갖는 기본 바인더를 및 항균성 및 내마모성의 특성을 갖는 추가 조성물을 포함한 허니콤 패널용 코팅제를 제조함으로써 고온 및 화재 발생 시 안정한, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
패널이란 구조 강도용 복합소재로서 건축물의 내외장 판넬 및 청장 판넬, 소형 선박 데크 판넬 및 고속철도 및 전동차의 차체 판넬 등 구조적이면서 하중경감이 요구되는 다양한 산업 분야에서 적용된다.
패널의 여러 종류 중 자세하게 허니콤 패널이라 함은 상하면의 표면제가 존재하며 그 사이에 벌집의 형태로 다각형 내지 원이 밀집된 판형상의 허니콤 코어를 포함하여 상하면의 표면제와 허니콤 코어가 직렬적으로 배치된 것인데, 허니콤 코어의 존재로 제품 구성 내에 빈공간이 존재하여 가볍지만 인장 및 압축강도 등의 내구성이 뛰어나 중량비 대비 강도 및 성능이 뛰어난 건축 재료이다.
일반적으로, 허니콤 패널은 건축 및 운송 장치의 내외장제로 쓰이기 때문에 기후의 변화에도 부식이 되지 않는 내식성 및 화재의 발생 시 불의 확산을 효과적으로 제어할 수 있는 불연성의 성질이 요구된다.
이때, 도료 조성물을 제조하는 기술과 관련하여, 한국 등록 특허 제 10-1884308호(발명의 명칭 : 고기능성 피시엠용 세라믹 도료 조성물 및 이의 제조방법)는 고기능성 피시엠용 세라믹 도료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 발명은, 기존 세라믹 수지의 3차원 망상구조의 폴리 실록산 골격 구조를 선형의 리니어 실록산의 골격구조로 구조를 변경하고, 친유성 작용기의 도입과 SMP(실리콘 모디파이드 프레폴리머, 무기세라믹 바인더와 유기수지의 변성 구조)를 적용하여 고가공성과 고점도의 특성을 부여한 피시엠용 세라믹 도료 조성물 및 이의 제조방법을 제시하고 있다.
상기 발명은 내오염성 및 난연성이 강화된 유기도료를 제작하였다는 장점이 있지만, 고온에 저항하는 성질로서 불연성 보다 낮은 성질인 난연성을 가지고 있으며 도포되는 제품에 세균의 증식을 저해시킬 수 있는 항균성을 지니고 있지 않다는 문제점이 있다.
이에 따라서 난연 성질을 강화하여 불연 성질을 추구함과 동시에 항균성을 지닐 수 있는 코팅 조성물의 제조 방법을 개발할 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 불연성을 지니게 되어 고온 및 화재 발생 시 안정한 코팅 조성물을 제조하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 항균성 및 내마모성을 지니는 코팅 조성물을 제조하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 높은 부착 강도 및 고화 능력을 지니는 추가 바인더를 함유한 복합 코팅 조성물을 제조하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 산화마그네슘을 포함한 난연제를 함유하여 화재 및 고온에 대한 저항성이 강화된 난연 코팅 조성물을 제조하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 실리카 및 세라믹 섬유를 포함한 단열제를 함유하여 기후 및 외부 온도의 변화에도 열의 흐름을 차단할 수 있는 단열 코팅 조성물을 제조하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법은, 전체 코팅 조성물 중량 대비, 하기 화학식 1에 따른 기본 바인더 60 내지 80중량%, 폴리우레탄 1 내지 10중량%, 콜로이달실리카 1 내지 10중량%, 카다놀 1 내지 10중량%, 물 5 내지 15중량%, 이소프로필알콜 5 내지 15중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112018123629859-pat00001
또한, 상기 코팅 조성물 제조 단계 이후에는, 상기 코팅 조성물 85 내지 95중량%와 하기 화학식 2에 따른 추가 바인더 5 내지 15중량%를 혼합하여 복합 코팅 조성물을 제조하는 복합 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식2]
Figure 112018123629859-pat00002
나아가, 상기 추가 바인더는, 전체 중합체 중량 대비, 디사이클로펜타다이엔 60 내지 90중량%, 올레핀계 단량체 10 내지 40중량%를 혼합한 후 250 내지 350℃에서 가열하여 중합체를 제조하는, 중합체 제조 단계; 전체 추가 바인더 중량 대비, 상기 중합체 85 내지 99중량%, 수소첨가촉매 1 내지 15중량%를 혼합한 후 200 내지 300℃에서 가열하여 추가 바인더를 완성하는, 추가 바인더 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 코팅 조성물 제조 단계 이후에는, 상기 코팅 조성물 85 내지 95중량%와 산화마그네슘을 포함한 난연제 5 내지 15중량%를 혼합하여 난연 코팅 조성물을 제조하는 난연 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법에 의하면,
1) 난연 성질에서 강화하여 불연 성질을 추구하게 되어 고온 및 화재 발생 시 안정하며,
2) 항균성 및 내마모성을 지니는 코팅 조성물을 제조할 수 있고,
3) 부착 강도 및 고화능력을 향상시킬 수 있는 추가 바인더를 함유한 복합 코팅 조성물을 제조함과 동시에,
4) 화재의 확산을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 해주는 난연제를 함유한 난연 코팅 조성물을 제조할 수 있을 뿐 만 아니라,
5) 기후 및 외부 온도의 변화에도 열의 흐름을 차단할 수 있는 단열제를 함유한 단열 코팅 조성물을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물을 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 화학식 2에 따른 추가 바인더의 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 난연제 및 난연 보조제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 단열제 및 기능성 추가제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물을 대상으로 한 실험결과를 나타낸 표.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 허니콤 패널이라 함은 상하면의 표면제가 존재하며 그 사이에 벌집의 형태로 다각형 내지 원이 밀집된 판형상의 허니콤 코어를 포함하여 상하면의 표면제와 허니콤 코어가 직렬적으로 배치된 것인데, 허니콤 코어의 존재로 제품 구성 내에 빈공간이 존재하여 가볍지만 인장 및 압축강도 등의 내구성이 뛰어나 중량비 대비 강도 및 성능이 뛰어난 건축 재료이다.
일반적으로, 허니콤 패널은 건축 및 운송 장치의 내외장제로 쓰이기 때문에 화재의 발생 시 불의 확산을 효과적으로 제어할 수 있는 불연성 및 난연성의 성질이 요구된다. 또한, 외부 환경에 노출되어 있으므로 기후의 변화에도 부식이 되지 않는 내식성 및 세균의 번식을 방지하기 위한 항균성이 요구된다.
이러한 허니콤 패널에 내식성 및 항균성의 성질을 부여하고 불연성을 추구하기 위하여 하기 화학식 1에 따른 기본 바인더를 포함한 코팅 조성물을 제조하여 허니콤 패널의 겉표면에 코팅할 수 있다.
본 발명에서 불연성이라 함은 내식성을 아울러서 화재에 대한 저항성을 의미하는 말이며, 일반적인 의미의 난연성보다 화재에 저항성이 강화된 성질을 의미한다.
도 1은 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
이러한 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 및 도포 방법은 코팅 조성물 제조 단계(S100) 및 코팅 조성물 도포 단계(S200)를 포함할 수 있다.
먼저, 코팅 조성물 제조 단계(S100)는 전체 코팅 조성물 중량 대비, 하기 화학식 1에 따른 기본 바인더 60 내지 80중량%, 폴리우레탄 1 내지 10중량%, 콜로이달실리카 1 내지 10중량%, 카다놀 1 내지 10중량%, 물 5 내지 15중량%, 이소프로필알콜 5 내지 15중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 과정이다. 이때, 기본 바인더는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 친유성 무기 세라믹 바인더로서, 도료 및 광택제의 흐름에 효과적이고 코팅 조성물에 혼합되어 윤활제 및 소포제 역할을 수행하며, 기본 바인더는 불연성 및 무독성을 지니고 있어 본 발명의 불연성 코팅 조성물에게 불연성의 성질을 부여한다. 또한, 기본 바인더의 제조 과정은 상기 특허 문헌1(한국 등록 특허 제 10-1884308호)에 공지되어 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 추가적으로 폴리우레탄(polyurethane)은 분자 중에 우레탄 결합을 가진 것으로서 불연성을 가지는 물질로서 코팅 조성물의 불연성을 극대화시켜주는 기능을 제공한다. 또한, 콜로이달실리카(colloid silica)는 1 내지 100nm크기의 음(-)전하를 띠는 무정질 실리카(SiO2) 미립자가 수중에서 콜로이드 상태를 이룬 것으로 내고온성 및 내마모성을 지닌 바인더이고, 카다놀(Cardanol)은 천연계 알킬페놀 화합물로 코팅 조성물에 항균성을 부여하며, 물과 이소프로필알콜은 코팅 조성물 제조 단계(S100)의 용매로서 역할을 수행한다.
[화학식 1]
Figure 112019009316159-pat00003
(M은 자연수)
다음, 코팅 조성물 도포 단계(S200)는 준비된 허니콤 패널에 상기 코팅 조성물 제조 단계(S100)를 통해 제조된 코팅 조성물을 도포하는 과정으로서, 도포 방법은 시중에 판매하는 스프레이를 사용하여 코팅 조성물을 분사하거나 붓을 이용하여 코팅 조성물을 도포할 수 있으며 그 방법에는 제한이 없다.
이렇게 제조된 코팅 조성물을 허니콤 패널에 도포함으로써 허니콤 패널은 불연성을 지니게 되어 고온 및 화재 발생 시 안정하며 항균성 및 내마모성을 지니게 된다.
나아가, 상술한 코팅 조성물 제조 단계(S100) 이후에 위와 같은 방법으로 제조된 코팅 조성물 85 내지 95중량%에 하기 화학식 2에 따른 추가 바인더 5 내지 15중량%를 혼합하여 복합 코팅 조성물을 제조하는 복합 코팅 조성물 제조 단계를 수행할 수 있는데, 복합 코팅 조성물은 추가 바인더의 추가로 인하여 코팅 조성물 보다 부착강도, 내마모성 및 고화능력이 향상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 화학식 2에 따른 추가 바인더의 제조 방법을 나타낸 순서도이이며, 하기 화학식 2에 따른 추가 바인더의 제조 과정은 중합체 제조 단계(S110) 및 추가 바인더 완성 단계(S111)를 포함할 수 있다.
먼저, 중합체 제조 단계(S110)는 전체 중합체 중량 대비, 디사이클로펜타다이엔 60 내지 90중량%, 올레핀계 단량체 10 내지 40중량%를 혼합한 후 250 내지 350℃에서 가열하여 중합체를 제조하는 과정으로서, 1 내지 3시간동안 진행하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 온도 범위보다 낮은 온도에서 중합체 제조 단계(S110)를 진행할 경우 중합체의 중합 개시 활성화가 어려워 수율이 낮을 수 있으며, 상기 온도 범위보다 높은 온도에서 중합체 제조 단계(S110)를 진행할 경우 디사이클로펜타다이엔 및 올레핀계 단량체의 분해가 일어날 수 있다. 따라서 상기 온도 범위를 벗어나지 않고 중합체 제조 단계(S110)를 진행함이 바람직하다.
이때, 석유수지의 한 종류인 디사이클로펜타다이엔(dicyclopentadiene)은 추가 바인더 제조 과정의 유효성분으로서 구조 내에 이중결합의 존재로 인하여 반응성이 높아 올레핀계 단량체와의 중합반응이 수월하게 진행 될 수 있다. 더하여, 올레핀계 단량체로는 프로필렌(Propylene), 에틸렌(ethylene), 1-핵센(1-hexene) 등 이 사용될 수 있으며 중량체가 되기 위한 단위 구조이다.
마지막으로, 추가 바인더 완성 단계(S111)는 전체 추가 바인더 중량 대비, 중합체 85 내지 99중량%, 수소첨가촉매 1 내지 15중량%를 혼합한 후 200 내지 300℃에서 가열하여 추가 바인더를 완성하는 과정으로서, 75 내지 85bar의 압력 하에서 80 내지 100분 동안 진행하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 온도 범위 보다 낮은 온도에서 추가 바인더 완성 단계(S111)를 진행할 경우 반응이 추가 바인더가 충분히 제조되지 않으며, 상기 온도 범위 보다 높은 온도에서 추가 바인더 완성 단계(S111)를 진행할 경우 중합체의 분자구조가 파괴 될 수 있다. 따라서 상기 온도 범위를 벗어나지 않고 추가 바인더 완성 단계(S111)를 진행함이 바람직하다. 더하여, 이 단계에서 수소첨가촉매는 팔라듐계 수소첨가촉매인 Pd(OAc)2/n-Bu4NBr이 사용될 수 있으며 중량체에 수소를 첨가하여 이중구조를 단일구조로 만들어줌으로써 중량체로부터 추가 바인더를 완성시킬 수 있으며 중량체에 수소를 첨가하여 단일구조로 만들어 줄 수 있다면 그 종류에는 제한이 없다.
[화학식 2]
Figure 112019009316159-pat00004
(n은 자연수)
위 과정을 통해 제조된 추가 바인더 5 내지 15중량%를 코팅 조성물에 추가하여 복합 코팅 조성물을 제조함으로써 상술한 코팅 조성물보다 점착력, 내열성, 내화학성이 향상되고 이로써 빛, 열, 자외선 등 외부 환경조건에서도 안정할 수 있다.
허니콤 패널은 보통 건축 내외장제로 사용되기 때문에 화재의 발생 시 화재의 확산을 방지할 수 있어야 하는데, 상술한 코팅 조성물 제조 단계(S100) 이후에는 상기 코팅 조성물 5 내지 15중량%와 산화마그네슘을 포함한 난연제 5 내지 15중량%를 혼합하여 난연 코팅 조성물을 제조하는 난연 코팅 조성물 제조 단계를 추가함으로써 고온에 대한 저항성이 더욱 향상되어 화재의 확산을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 난연제 및 난연 보조제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이와 같은 난연제를 제조하는 방법은 제 1 용액 제조 단계(S120), 제 2 용액 제조 단계(S121), 난연제 완성 단계(S122)를 포함할 수 있다.
먼저, 제 1 용액 제조 단계(S120)는 전체 제 1 용액 중량 대비, 물 50 내지 80중량%, 산화마그네슘 20 내지 50중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 과정이다.
여기서, 산화마그네슘은 난연성을 가진 물질이며, 산화마그네슘과 물이 반응하여 수산화마그네슘이 생성된다. (MgO + H2O → Mg(OH)2) 난연성 물질에 함유된 수산화마그네슘은 주변에서 열이 발생하면 수산화마그네슘의 반응기인 수산화기(-OH)가 열을 흡수하여 물을 발생시키면서 난연 효과가 발생하게 된다.
다음, 제 2 용액 제조 단계(S121)는 전체 제 2 용액 중량 대비, 제 1 용액 60 내지 90중량%, 우레아 1 내지 20중량%, 시아누르산 1 내지 20중량%, 과산화수소 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 과정이다.
이때, 우레아(Urea) 및 시아누르산(Cyanuric acid)은 난연 조제로서 역할을 수행하며, 특히 우레아는 산화마그네슘과 결합되면 수산화마그네슘 복합체로 침전되어 수산화마그네슘 복합체가 난연성 물질의 유효성분이 된다. 더하여, 시아누르산은 우레아와 수산화마그네슘이 반응하여 수산화마그네슘 복합체가 되는데 도움을 주며, 과산화수소는 상술한 산화마그네슘의 수화 반응(MgO + H2O → Mg(OH)2)을 촉진한다.
마지막으로, 난연제 완성 단계(S122)는 제 2 용액을 여과한 뒤 잔여물을 세척 및 건조한 후 난연제를 수득하여 난연제를 완성하는 과정이다.
이 과정 중 제 2 용액을 여과하기 전에 80 내지 120℃에서 제 2 용액을 교반할 수 있는데, 그 이유는 산화마그네슘으로부터 난연성 물질이 생성되는 반응을 촉진시키기 위해서이다. 또한, 교반 후 천천히 냉각하면 산화마그네슘이 응집하여 난연 기능이 떨어지게 되므로 교반 과정 후 급속 냉각 해주는 것이 바람직하다.
이렇게 제조한 난연제를 코팅 조성물에 포함하여 난연 코팅 조성물을 제조함으로써 기존 코팅 조성물의 불연성에 난연제의 난연성이 시너지를 일으켜 고온에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다.
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허니콤 패널은 건축물의 내외장 판젤 및 소형 선박 및 고속철도 등의 차체 판넬로 사용되는데 기후 및 외부 온도의 변화에도 크게 영향 받지 않고 열의 흐름을 차단하여 내부의 온도를 유지할 수 있는 단열 효과가 요구된다. 이러한 단열 효과를 허니콤 패널이 구현하기 위해서 코팅 조성물 85 내지 95중량%에 실리카 및 세라믹 섬유를 포함한 단열제 5 내지 15중량%를 혼합하여 단열 코팅 조성물을 제조하는 단열 코팅 조성물 제조 단계를 진행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 단열제 및 기능성 추가제를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이와 같은 단열제를 제조하는 방법은 전체 단열제 중량 대비, 실리카 40 내지 60중량%, 세라믹 섬유 30 내지 50중량%, 티타니아 10 내지 20중량%를 혼합하여 단열제를 제조하는 단열제 제조 단계(S140)를 포함할 수 있다. 여기서 세라믹 섬유는 장석, 백운모가 사용될 수 있으며 단열제의 주재료가 되고, 실리카는 외부에서 세라믹 섬유로 전달되는 열을 차단하는 역할을 수행하며, 티타니아(TiO2)는 고온에서 복사열을 차단하는 역할을 수행되는데 실리카와 티타니아가 세라믹 섬유에 코팅되어 단열제가 제조된다.
이때, 단열제의 유효성분인 실리카는 제 1 혼합 용액 제조 단계, 제 2 혼합 용액 제조 단계, 실리카 완성 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
먼저, 제 1 혼합 용액 제조 단계는 전체 제 1 혼합 용액 중량 대비, 멀캅토프로필트리메톡시실란 1 내지 15중량%, 물 85 내지 99중량%를 혼합하여 제 1 혼합 용액을 제조하는 과정이다. 여기서, 멀캅토프로필트로메톡시실란(3-mercaptopropyl-triethoxysilane)은 실리카의 주재료로서 많은 양이 혼합될수록 제조되는 실리카 입자 크기가 커지는 경향이 있으므로 후에 코팅 조성물에서 균질한 크기로 혼합되기 위해서는 상기 멀캅토프로필트리메톡시실란 혼합 양 범위 내에서 첨가해야 한다.
다음, 제 2 혼합 용액 제조 단계는 전체 제 2 혼합 용액 중량 대비, 제 1 혼합 용액 95 내지 99중량%, 암모니아수 1 내지 5중량%를 혼합하여 제 2 혼합 용액을 제조하는 과정이다. 이때, 암모니아수는 수소첨가촉매로서 역할을 수행하며 실리카 제조 과정의 반응 속도를 빠르게 하여 실리카 입자가 균일한 크기로 제조될 수 있게 도움을 준다.
마지막으로, 실리카 완성 단계는 제 2 혼합 용액을 세척한 후 건조하여 실리카를 완성하는 과정으로서 세척은 에탄올을 이용하고, 건조는 60 내지 90℃에서 하는 것이 바람직하다. 이렇게 제조된 실리카는 상술한 단열제 제조 단계(S140)의 유효성분이 된다.
허니콤 패널은 단열 효과뿐 만아니라 외부의 공기 오염물질 및 산성비의 노출에도 산화 및 부식이 되지 않는 내식성이 필요하다. 따라서 상술한 단열 코팅 조성물 제조 단계 이후에는 상기 단열 코팅 조성물 90 내지 99중량%와 개질 제올라이트 및 에폭시 수지를 유효성분으로 하는 기능성 추가제 1 내지 10중량%를 혼합하는 기능 코팅 조성물 제조 단계를 포함하여 허니콤 패널에 도포함으로써 허니콤 패널의 산화 및 부식을 방지할 수 있다.
이와 같은 기능성 추가제를 제조하는 방법은 중간 물질 제조 단계(S150), 기능성 추가제 완성 단계(S151)를 포함할 수 있다.
먼저, 중간 물질 제조 단계(S150)는 전체 중간 물질 중량 대비, 개질 제올라이트 30 내지 50중량%, 에폭시 수지 25 내지 45중량%, 희석제 15 내지 35중량%를 혼합하여 중간 물질을 제조하는 과정으로서, 10 내지 100분 교반하여 진행하는 것이 바람직하다. 이때, 에폭시 수지는 1,4-부탄디올디글리시딜에델(1,4-Butanediol diglycidyl erher), 1,6-헥산디올디글리시딜에델(1,6-Hexanediol diglycidyl ether) 등이 사용될 수 있으며 등이 사용될 수 있으며, 분자 내에 2개 이상의 에폭시 작용기를 갖는 화학물질로서 접착성을 부여하고 내화학성 및 유연성을 제공하며 기능성 추가제의 베이스 물질이 된다면 그 종류에는 제한이 없고, 희석제는 에폭시 수지에 낮은 점도를 만들어 주는 동시에 내열성 및 접착력을 향상시키는 역할을 수행하며 글리세롤디글리시딜에테르(Glycerol diglycidyl ether)가 사용될 수 있다. 더하여, 개질 제올라이트는 산화 및 부식 방지의 기능을 제공하며 제조 방법은 후술할 개질 제올라이트 제조 방법을 통하여 설명하도록 한다.
다음, 기능성 추가제 완성 단계(S151)는 전체 기능성 추가제 중량 대비, 상기 중간 물질 65 내지 85중량%, 경화제 5 내지 25중량%, 촉진제 1 내지 10중량%, 필러 5 내지 20중량%를 혼합하여 기능성 추가제를 완성하는 과정이다. 여기서, 필러는 부식 방지 역할을 수행하며 운모 및 탈크가 필러로 사용될 수 있으며 경화제는 변성 지방족 아민류들이 경화제로서 사용될 수 있고 저온에서 경화하는 성질을 지니고 있어 코팅용으로 물질로 사용된다. 더하여, 촉진제는 (Dimethylbenzylamine)이 사용될 수 있으며 기능성 추가제의 경화를 촉진하는 역할을 수행한다.
이와 같은 방법으로 제조된 기능성 추가제를 단열 코팅 조성물 제조 단계 이후에 추가함으로써 허니콤 패널의 산화 및 부식 방지 효과를 얻을 수 있으며, 내화학성 및 고흐름성이 향상될 수 있다. 여기서, 기능성 추가제의 유효성분인 개질 제올라이트는 혼합 1 용액 제조 단계, 혼합 2 용액 제조 단계, 개질 제올라이트 완성 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
먼저, 혼합 1 용액 제조 단계는 전체 혼합 1 용액 중량 대비, 제올라이트 1 내지 20중량%, 물 80 내지 99중량%를 혼합하여 혼합 1 용액을 제조하는 과정으로서 10 내지 60분 교반하여 진행하는 것이 바람직하다.
여기서, 제올라이트는 이온 교환능력이 뛰어나기 때문에 후술할 인산아연이 제올라이트의 표면에 잘 합성될 수 있고 따라서 개질된 제올라이트가 화학적 작용에 의해 방식성능을 나타낼 수 있다.
다음, 혼합 2 용액 제조 단계는 혼합 1 용액 70 내지 90중량%, 질산아연 1 내지 15중량%, 인산용액 1 내지 15중량%를 혼합하여 혼합 2 용액을 제조하는 과정으로서, 제올라이트 표면에 질산아연 및 인산용액을 적하시키는 과정이다.
이 과정은 제올라이트의 표면을 개질하기 위한 준비 과정으로서 반응물들의 혼합으로 인해 후에 질산아연의 아연염과 인산용액의 인산염이 제올라이트 표면에 코팅되는데, 이때 아연염 및 인산염의 코팅막 두께는 10 내지 30nm이다.
마지막으로, 개질 제올라이트 완성 단계는 혼합 2 용액을 400 내지 600℃에서 건조한 뒤 분쇄하여 개질 제올라이트를 완성하는 과정으로서, 제올라이트의 표면 개질이 완성되는 과정이다. 이때, 고온 건조과정은 10 내지 60분 동안 진행하는 것이 바람직하며 개질 제올라이트를 제조하기 위하여 사용하였던 반응물들의 수분을 완전히 건조시키기 위하여 진행된다. 더하여, 개질된 제올라이트의 크기는 100 내지 200㎛로 기능 코팅 조성물 제조 시 첨가하여도 코팅의 성능 및 품질을 떨어트리지 않을 정도이다.
위의 과정을 통하여 기존의 제올라이트보다 내식성 및 방청능이 향상된 개질 제올라이트를 얻을 수 있게 되었다. 이렇게 제조된 개질 제올라이트는 기능성 추가제 제조과정에 사용되어 기능 코팅 조성물의 내식성 및 방청능을 향상시켜 준다.
도 5는 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물을 대상으로 한 실험결과를 나타낸 표이다.
위와 같은 과정을 통해 제조된 코팅 조성물은 허니콤 패널의 표면에 도포되어 코팅막을 형성하며, 이러한 코팅막은 고온 및 화재에 대한 저항성이 뛰어나며, 외부 온도의 변화에도 열의 흐름을 차단할 수 있는 역할을 수행한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 대조예를 들어 비교함으로서 설명하기로 한다. 후술될 실시예 및 대조예에 대해서는 25명의 평가단이 실시예 및 대조예를 관찰하고 허니콤 패널에 도포되어 고화된 코팅막의 난연성 및 단열성을 평가하여 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물과 시판 패널에 도포된 코팅막의 난연성 및 단열성을 각각 매우 좋음(5), 좋음(4), 보통(3), 나쁨(2), 매우 나쁨(1)의 5단계로 평가하여 그 평균점을 판정하였다.
이때 난연성은 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물이 도포된 허니콤 패널에 불을 5분 동안 노출시킨 후 허니콤 패널 표면의 그을림 및 손상에 대한 평가단의 평가를 표시하였다. 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물이 도포된 허니콤 패널과 시판 패널에 도포된 코팅막의 그을림 및 손상이 덜할수록 매우 좋음(5)에 가깝게, 그을림 및 손상이 심할수록 매우 나쁨(1)에 가깝게 평가하도록 하였다.
또한, 단열성은 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물이 도포된 허니콤 패널과 시판 패널의 한 면에 70 내지 80℃의 온도를 지니는 물체를 10분간 접촉한 후 다른 한 면의 온도를 잰 후 평가단이 패널의 표면에서 관찰되는 온도 변화에 대한 평가를 표시하였다. 본 발명의 패널과 시판 패널의 온도 변화가 실험 전의 온도와 차이가 없을수록 매우 좋음(5)에 가깝게, 온도 변화의 차이가 클수록 매우 나쁨(1)에 가깝게 평가하도록 하였다.
<실시예 1>
물 60g, 산화마그네슘 30g, 우레아 10g, 시아누르산 5g, 과산화수소 1g을 혼합한 후 여과하여 잔여물을 수득한 뒤 잔여물을 세척 및 건조하여 난연제를 제조하였다.
이후. 실리카 50g, 세라믹 섬유 40g, 티타니아 15g을 혼합하여 단열제를 제조하였다.
다음으로, 난연제 및 단열제를 포함하는 혼합 코팅 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
코팅 조성물에 난연제가 포함되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 허니콤 패널용 코팅 조성물을 제조한다.
<실시예 3>
코팅 조성물에 단열제가 포함되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 허니콤 패널용 코팅 조성물을 제조한다.
<대조예>
시판 코팅제가 도포된 패널.
도 5는 패널의 코팅막에 대한 시험 결과를 나타낸 표이다.
도 5에 나타난 바를 통해, 평가단이 실시예와 대조예로 제조된 코팅막의 난연성을 평가한 결과를 평균 점수로 표현하여 표로 나타낸 것이며, 앞서 설명과 같이 실시예 1 내지 3는 대조예와 비교하여 높은 평가 점수를 얻었다. 따라서 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물(실시예 1 내지 3)은 대조예인 시판 패널에 도포된 코팅막보다 난연성이 강화되었다는 것을 알 수 있다.
또한, 평가단이 실시예와 대조예로 제작된 패널의 한 면에 70 내지 80℃의 온도를 지니는 물체를 10분간 접촉한 후 다른 한 면의 온도를 잰 후 패널의 다른 면의 온도 변화를 관찰한 결과를 평균 점수로 표현하여 표로 나타내었는데, 이 역시 실시예 1 내지 3는 대조예와 비교하여 높은 평가 점수를 얻었다. 따라서 본 발명의 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물(실시예 1 내지 3)은 코팅막에 의해 단열성이 향상되었다는 것을 알 수 있다.
이를 통해 난연제 및 단열제를 통한 난연성 및 단열 기능을 파악할 수 있어 각 공정의 중요성을 파악할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
S100: 코팅 조성물 제조 단계 S200: 코팅 조성물 도포 단계
S110: 중합체 제조 단계 S111: 추가 바인더 완성 단계
S120: 제 1 용액 제조 단계 S121: 제 2 용액 제조 단계
S122: 난연제 완성 단계 S130: 1차 용액 제조 단계
S131: 1차 수득물 수득 단계 S132: 2차 수득물 수득 단계
S133: 2차 용액 제조 단계 S134: 3차 용액 제조 단계
S135: 난연 보조제 완성 단계 S140: 단열제 제조 단계
S150: 중간 물질 제조 단계 S151: 기능성 추가제 완성 단계

Claims (13)

  1. 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법으로서,
    전체 코팅 조성물 중량 대비, 하기 화학식 1에 따른 기본 바인더 60 내지 80중량%, 폴리우레탄 1 내지 10중량%, 콜로이달실리카 1 내지 10중량%, 카다놀 1 내지 10중량%, 물 5 내지 15중량%, 이소프로필알콜 5 내지 15중량%를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure 112019009316159-pat00005
    (M은 자연수)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물 제조 단계 이후에는,
    상기 코팅 조성물 85 내지 95중량%와 하기 화학식 2에 따른 추가 바인더 5 내지 15중량%를 혼합하여 복합 코팅 조성물을 제조하는 복합 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
    [화학식2]

    Figure 112019009316159-pat00006
    (n은 자연수)
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 추가 바인더는,
    전체 중합체 중량 대비, 디사이클로펜타다이엔 60 내지 90중량%, 올레핀계 단량체 10 내지 40중량%를 혼합한 후 250 내지 350℃에서 가열하여 중합체를 제조하는, 중합체 제조 단계;
    전체 추가 바인더 중량 대비, 상기 중합체 85 내지 99중량%, 수소첨가촉매 1 내지 15중량%를 혼합한 후 200 내지 300℃에서 가열하여 추가 바인더를 완성하는, 추가 바인더 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물 제조 단계 이후에는,
    상기 코팅 조성물 85 내지 95중량%와 산화마그네슘을 포함한 난연제 5 내지 15중량%를 혼합하여 난연 코팅 조성물을 제조하는 난연 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 난연제는,
    전체 제 1 용액 중량 대비, 물 50 내지 80중량%, 산화마그네슘 20 내지 50중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는, 제 1 용액 제조 단계;
    전체 제 2 용액 중량 대비, 상기 제 1 용액 60 내지 90중량%, 우레아 1 내지 20중량%, 시아누르산 1 내지 20중량%, 과산화수소 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는, 제 2 용액 제조 단계;
    상기 제 2 용액을 여과한 뒤 잔여물을 세척 및 건조한 후 난연제를 수득하는, 난연제 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
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  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물 제조 단계 이후에는,
    상기 코팅 조성물 85 내지 95중량%와 실리카 및 세라믹 섬유를 포함한 단열제 5 내지 15중량%를 혼합하여 단열 코팅 조성물을 제조하는 단열 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 단열제는,
    전체 단열제 중량 대비, 실리카 40 내지 60중량%, 세라믹 섬유 30 내지 50중량%, 티타니아 10 내지 20중량%를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 실리카는,
    전체 제 1 혼합 용액 중량 대비, 멀캅토프로필트리메톡시실란 1 내지 15중량%, 물 85 내지 99중량%를 혼합하여 제 1 혼합 용액을 제조하는, 제 1 혼합 용액 제조 단계;
    전체 제 2 혼합 용액 중량 대비, 상기 제 1 혼합 용액 95 내지 99중량%, 암모니아수 1 내지 5중량%를 혼합하여 제 2 혼합 용액을 제조하는, 제 2 혼합 용액 제조 단계;
    상기 제 2 혼합 용액을 세척한 후 건조하여 실리카를 완성하는, 실리카 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 단열 코팅 조성물 제조 단계 이후에는,
    상기 단열 코팅 조성물 90 내지 99중량%와 개질 제올라이트 및 에폭시 수지를 포함한 기능성 추가제 1 내지 10중량%를 혼합하여 기능 코팅 조성물을 제조되는 기능 코팅 조성물 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 기능성 추가제는,
    전체 중간 물질 중량 대비, 개질 제올라이트 30 내지 50중량%, 에폭시 수지 25 내지 45중량%, 희석제 15 내지 35중량%를 혼합하여 중간 물질을 제조하는, 중간 물질 제조 단계;
    전체 기능성 추가제 중량 대비, 상기 중간 물질 65 내지 85중량%, 경화제 5 내지 25중량%, 촉진제 1 내지 10중량%, 필러 5 내지 20중량%를 혼합하여 기능성 추가제를 완성하는, 기능성 추가제 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 개질 제올라이트는,
    전체 혼합 1 용액 중량 대비, 제올라이트 1 내지 20중량%, 물 80 내지 99중량%를 혼합하여 혼합 1 용액을 제조하는, 혼합 1 용액 제조 단계;
    전체 혼합 2 용액 중량 대비, 상기 혼합 1 용액 70 내지 90중량%, 질산아연 1 내지 15중량%, 인산용액 1 내지 15중량%를 혼합하여 혼합 2 용액을 제조하는, 혼합 2 용액 제조 단계;
    상기 혼합 2 용액을 400 내지 600℃에서 건조한 뒤 분쇄하여 개질 제올라이트를 완성하는, 개질 제올라이트 완성 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 허니콤 패널용 불연성 코팅 조성물의 제조 방법.
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