KR102497207B1 - 선박용 상도 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴 수지, 경화제, 적외선 반사 백색 안료 및 적외선 반사 흑색 안료를 포함하고, 상기 경화제는 폴리실록산을 포함하고, 상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄을 포함하며, 상기 적외선 반사 흑색 안료는 철 산화물, 철-망간 산화물, 크롬-철 복합 산화물 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 선박용 상도 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

선박용 상도 도료 조성물{TOP-COAT COMPOSITION FOR MARINE}
본 발명은 적외선 반사율이 우수하여 선박 구조물 표면 및 내부 온도 상승을 효과적으로 방지하고, 내후성도 우수한 선박용 상도 도료 조성물에 관한 것이다.
선박 외판의 경우, 극심한 폭로 조건에 노출되어 적외선으로 인한 구조물 표면의 온도 상승이 발생한다. 상승한 구조물의 표면 온도는 내부로 열 전달되어 선박 내부 환경을 악화시키고, 화물의 변질, 설비의 손상 등을 유발한다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 적외선 반사율이 높은 도료를 선박 외판에 코팅하는 방법이 제안되었다. 예를 들어, 한국 등록특허 제1881728호(특허문헌 1)에는 (i) 비히클에 분산된, 제1 미립자 물질을 포함하는 제1층; 및 (ii) 비히클에 분산된, 제2 미립자 물질 및 착색제를 포함하고, 상기 제1층의 적어도 일부에 위치하는 제2층;을 포함하고, 상기 제1 미립자 물질 및 상기 제2 미립자 물질은 이산화티탄, 도핑된 이산화티탄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되는, 적층된 착색된 태양열 반사 시스템이 개시되어 있습니다.
그러나, 적외선 반사율은 색상의 밝기와 밀접한 관련이 있는 물성으로, 백색의 도료는 높은 적외선 반사율을 통하여 표면 온도 상승을 억제하는 효과가 있으나, 밝은 색상으로 인해 선박 외판에 적용하기 어려운 한계가 있었다. 반면, 흑색 등의 어두운 색상의 도료는 상술한 바와 같은 높은 적외선 반사율 효과를 기대하기 어려운 한계가 있었다.
따라서, 적외선 반사율이 높아 선박 구조물 표면 및 내부의 온도 상승을 방지하여 선박 내부 환경 개선 및 설비 보호가 가능함과 동시에 내후성이 우수하여 장기간 폭로 조건에 노출되어도 변색이나 변형이 발생하지 않는 도막을 형성할 수 있고, 선박 외판에 적용할 수 있는 어두운 색상의 선박용 도료 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
한국 등록특허 제1881728호 (공개일: 2013.5.2.)
이에, 본 발명은 적외선 반사율이 높아 선박 구조물 표면 및 내부의 온도 상승을 방지하여 선박 내부 환경 개선 및 설비 보호가 가능하고, 내후성이 우수하여 장기간 폭로 조건에 노출되어도 변색이나 변형이 발생하지 않는 도막을 형성할 수 있고, 선박 외판에 적용할 수 있는 어두운 색상의 선박용 상도 도료 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 아크릴 수지, 경화제, 적외선 반사 백색 안료 및 적외선 반사 흑색 안료를 포함하고,
상기 경화제는 폴리실록산을 포함하고,
상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄을 포함하며,
상기 적외선 반사 흑색 안료는 철 산화물, 철-망간 산화물, 크롬-철 복합 산화물 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 선박용 상도 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 선박용 상도 도료 조성물은 적외선 반사율이 높아 선박 구조물 표면 및 내부의 온도 상승을 방지하여 선박 내부 환경 개선 및 설비 보호가 가능하다. 또한, 상기 조성물을 포함하는 도막은 내후성이 우수하여 장기간 폭로 조건에 노출되어도 변색이나 변형이 발생하지 않는다. 또한, 상기 조성물은 어두운 색상으로 선박 외판의 상도 도료로 매우 적합하다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 "중량평균분자량"은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph)의 방법 등으로 측정한 값을 나타낼 수 있다. 또한, "유리전이온도"는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC) 등으로 측정할 수 있다. 또한, "수산기가"와 같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정되며, 예를 들어 적정(titration) 등의 방법으로 측정할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "(메타)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
본 발명에 따른 선박용 상도 도료 조성물은 아크릴 수지, 경화제, 적외선 반사 백색 안료 및 적외선 반사 흑색 안료를 포함한다.
아크릴 수지
아크릴 수지는 도료 조성물의 주제로서, 결합제(binder)로 다른 성분들을 결합하여 도막을 형성하는 역할을 한다.
상기 아크릴 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 수지는 아민기 함유 아크릴 단량체, 알킬기 함유 아크릴 단량체 및 비닐 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 단량체를 중합하여 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 아민기 함유 아크릴 단량체는 예를 들어, 디메틸아미노메틸아크릴 (메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴 (메타)아크릴레이트, 디메틸아미노부틸아크릴 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노메틸아크릴 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸아크릴 (메타)아크릴레이트 및 디에틸아미노부틸아크릴 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 알킬기 함유 아크릴 단량체는 예를 들어, 탄소수 1 내지 10의 알킬기를 함유하는 (메타)아크릴레이트를 들 수 있고, 구체적으로, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이드, 에틸헥실아크릴레이트, 사이클로헥실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 아크릴릭엑시드, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이드, 에틸헥실메타크릴레이트, 사이클로헥실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트, 및 메크릴릭엑시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 비닐 단량체는 예를 들어, 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 및 메톡시스티렌으로 이루진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크릴 수지는 아민기 및 카르복시기를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
Figure 112020115739552-pat00001
상기 화학식 1에서, l은 1 내지 50이고, m은 1 내지 5이며, n은 1 내지 10이고, o는 1 내지 15이고, R1은 C1-10의 알킬이며, R2, R3, R5 및 R6은 각각 독립적으로 메틸기 또는 수소이고, R4는 C1-5알킬-아민-C1-5알킬이다. 이때, 상기 알킬은 알킬 또는 하이드록시 치환기로 치환되거나 치환되지 않을 수 있다.
구체적으로, l은 30 내지 50이고, m은 1 내지 3이며, n은 1 내지 10이고, o는 1 내지 10이고, R1은 C1-5의 알킬 또는 하이드록시기를 포함하는 C1-5의 알킬이며, R2, R3, R5 및 R6은 각각 독립적으로 메틸기 또는 수소기이고, R4는 C1-3알킬-아민-C1-3알킬일 수 있다.
이때, 상기 알킬은 선형 또는 분지형일 수 있다.
상기 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 1 내지 30 ℃, 5 내지 20 ℃, 또는 10 내지 15 ℃일 수 있다. 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우, 건조가 느린 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 수지의 점도 상승에 따른 도료 점도 상승 문제가 발생할 수 있다.
또한, 아크릴 수지는 산가(Av)가 1 내지 40 mgKOH/g, 또는 10 내지 25 mgKOH/g일 수 있다. 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우, 가교 밀도가 떨어지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 수지 점도 상승 및 제조된 도막의 내수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아크릴 수지는 수산기가(OHv)가 20 내지 80 mgKOH/g, 35 내지 65 mgKOH/g, 또는 45 내지 55 mgKOH/g일 수 있다. 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 미만인 경우, 경화성 저하 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 수지 점도 상승에 따른 동절기 작업성 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 6,000 내지 12,000 g/mol, 또는 7,000 내지 10,000 g/mol일 수 있다. 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 건조성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 수지 점도 상승에 따른 도료 작업성 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 아크릴 수지는 고형분 함량이 아크릴 수지 총 중량을 기준으로 60 내지 70 중량%, 또는 60 내지 65 중량%일 수 있다. 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 도료 제조 공정 중 추가 사용 가능한 용제량이 부족한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 수지 점도 상승으로 도료 제조 공정 중 교반 및 분산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 아크릴 수지는 5 내지 30 중량부의 경화제에 대하여 30 내지 70 중량부, 또는 30 내지 50 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 아크릴 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 도료 조성물의 경화성 및 내화학성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도료 조성물의 건조성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
경화제
경화제는 아크릴 수지와 반응하여 도막을 형성하는 역할을 한다. 아크릴 수지의 산소(O)와 실록산계 화합물의 규소(Si)가 결합하여 형성된 도막은 높은 결합 에너지를 가지는 -O-Si-O- 구조를 포함함으로써 우수한 내후성을 발휘할 수 있다.
또한, 상기 경화제는 폴리실록산을 포함하고, 구체적으로, 알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산 및 알콕시기 함유 실란 화합물을 포함할 수 있다. 상기 경화제가 알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산 및 알콕시기 함유 실란 화합물을 함께 사용하는 경우, 기존의 -O-C-O- 구조 대비 높은 결합 에너지를 가지는 -O-Si-O- 구조를 가지게 되며, 이에 따라 내후성이 우수한 효과가 있다.
상기 경화제는 30 내지 70 중량부의 아크릴 수지에 대하여 5 내지 30 중량부, 또는 10 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 내후성이 열세하고, 상기 범위 초과인 경우, 도료 조성물의 경화성이 열세한 문제가 발생할 수 있다.
<알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산>
상기 알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산은 구체적으로, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
Figure 112020115739552-pat00002
상기 화학식 2에서, a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 10이며, R10 및 R17은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-8의 알킬기이고, R10 및 R17 중 적어도 하나는 수소기이며, R11 내지 R16은 각각 독립적으로 C1-8의 알킬기이다.
구체적으로, a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 5이며, R10 및 R17은 각각 독립적으로 수소기 또는 C1-3의 알킬기이고, R10 및 R17 중 적어도 하나는 수소이며, R11 내지 R16은 각각 독립적으로 C1-4의 알킬기이다. 이때, 상기 알킬기는 선형 또는 분지형일 수 있다.
또한, 상기 알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산은 중량평균분자량이 500 내지 2,000 g/mol, 700 내지 1,500 g/mol, 또는 800 내지 1,200 g/mol일 수 있다. 폴리실록산의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 내후성이 열세한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도막의 경화가 지연되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산은 25℃에서의 점도가 100 내지 200 cps, 100 내지 150 cps, 또는 100 내지 130 cps일 수 있다. 상기 폴리실록산의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 도료 조성물의 건조가 지연되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 경화제 저장 중 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리실록산 및 후술하는 실란 화합물을 1:1 내지 5:1의 중량비, 또는 1:1 내지 3:1의 중량비로 포함할 수 있다. 폴리실록산과 실란 화합물의 중량비가 상기 범위 미만이거나 초과인 경우, 제조된 도막의 경화가 지연되거나 본원발명이 소망하는 도막을 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리실록산은 30 내지 70 중량부의 아크릴 수지에 대하여 4 내지 20 중량부, 또는 5 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 폴리실록산의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 내후성이 열세한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도막의 경화가 지연되는 문제가 발생할 수 있다.
<알콕시기 함유 실란 화합물>
알콕시기 함유 실란 화합물은 구체적으로, 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
Figure 112020115739552-pat00003
상기 화학식 3에서, R20 내지 R22는 각각 독립적으로 C1-10의 알콕시이고, R23은 C1-8알콕시-C1-10알킬렌이다. 구체적으로, R20 내지 R22는 각각 독립적으로 C1-5의 알콕시이고, R23은 C1-4알콕시-C1-4알킬렌일 수 있다. 이때, 상기 알콕시 및 알킬렌은 선형 또는 분지형일 수 있다. 또한, 상기 알킬렌은 알킬기의 탄소원자로부터 1개의 수소 원자가 제거되어 유도되는, 분지쇄 또는 직쇄 또는 고리형인 2가 라디칼을 지칭한다. 예를 들어, 상기 알킬렌은 메틸렌(-CH2-), 1,1-에틸렌(-CH(CH3)-), 1,2-에틸렌(-CH2CH2-), 1,1-프로필렌(-CH(CH2CH3)-), 1,2-프로필렌(-CH2CH(CH3)-), 1,3-프로필렌(-CH2CH2CH2-), 1,4-부틸렌(-CH2CH2CH2CH2-), 2,4-부틸렌(-CH2(CH3)CH2CH2-) 등을 들 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 알콕시기 함유 실란 화합물은 25℃에서 점도가 1 내지 500 cps, 1 내지 30 cps, 또는 1 내지 10 cps일 수 있다. 상기 알콕시기 함유 실란 화합물의 점도가 상기 범위 초과인 경우, 도료의 저장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 알콕시기 함유 실란 화합물은 30 내지 70 중량부의 아크릴 수지에 대하여 0.1 내지 15 중량부, 0.5 내지 10 중량부, 또는 1 내지 8 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 알콕시기 함유 실란 화합물의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 내용제성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도막의 건조성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
적외선 반사 백색 안료
적외선 반사 백색 안료는 제조된 도막에 적외선 반사능을 향상하는 역할을 한다.
상도 도료 조성물이 적외선 반사 백색 안료를 미포함하는 경우, 즉, 적외선 반사 흑색 안료만 포함하는 경우, 제조된 도막의 적외선 반사능이 부족하여 선박 구조물 표면 및 내부의 온도 상승을 방지하여 선박 내부 환경 개선하거나 설비를 보호하기 어려운 한계가 있다.
이때, 상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄을 포함한다. 예를 들어, 상기 적외선 반사 백색 안료는 실리카 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 표면처리된 것일 수 있으며, 구체적으로, 실리카와 알루미나로 코팅된 것일 수 있다.
또한, 상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄 함유 코어-실리카 함유 쉘 형태를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄 함유 코어-실리카와 알루미나 함유 쉘 형태일 수 있다.
상기 적외선 반사 백색 안료는 평균 직경이 100 내지 800 nm, 200 내지 600 nm, 또는 300 내지 500 nm일 수 있다. 적외선 반사 백색 안료의 평균 직경이 상기 범위 미만인 경우, 도막의 적외선 반사능이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도장 후 외관이 불량한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 적외선 반사 백색 안료는 30 내지 70 중량부의 아크릴 수지에 대하여 0.1 내지 20 중량부, 1 내지 15 중량부, 또는 5 내지 13 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 적외선 반사 백색 안료의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 도장 후 은폐력이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도장 후 광택이 저하되거나 도막의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 상도 도료 조성물은 적외선 반사 백색 안료와 적외선 반사 흑색 안료를 1:0.01 내지 1:1의 중량비, 1:0.1 내지 1:0.8의 중량비, 또는 1:0.2 내지 1:0.5의 중량비로 포함할 수 있다. 적외선 반사 백색 안료와 적외선 반사 흑색 안료의 중량비가 상기 범위 미만인 경우, 즉, 적외선 반사 백색 안료를 기준으로 소량의 적외선 반사 흑색 안료를 포함하는 경우, 목적하는 색상의 구현이 불가한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 즉, 적외선 반사 백색 안료를 기준으로 과량의 적외선 반사 흑색 안료를 포함하는 경우, 도막의 적외선 반사능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
적외선 반사 흑색 안료
적외선 반사 흑색 안료는 제조된 도막에 색상을 부여하며, 적외선 반사능을 향상하는 역할을 한다.
상도 도료 조성물이 적외선 반사 흑색 안료를 미포함하는 경우, 즉, 적외선 반사 백색 안료만 포함하는 경우, 제조된 도막의 밝은 색상으로 인해 선박 외판에 적용하기 어려운 한계가 있다.
상기 적외선 반사 흑색 안료는 철 산화물, 철-망간 산화물, 크롬-철 복합 산화물 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 크롬-철 복합 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적외선 반사 흑색 안료는 전도도(conductivity)가 2,000μS/cm 이하, 1,500μS/cm 이하, 또는 1,000μS/cm 이하일 수 있다. 적외선 반사 흑색 안료의 전도도가 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 도막의 적외선 반사능이 저하되며, 도료의 보관 중 저장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 적외선 반사 흑색 안료는 pH가 4 내지 10, 5 내지 9, 또는 6 내지 8일 수 있다. 적외선 반사 흑색 안료의 pH가 상기 범위를 벗어날 경우, 도료의 보관 중 저장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 적외선 반사 흑색 안료는 30 내지 70 중량부의 아크릴 수지에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 0.5 내지 8 중량부, 또는 1 내지 5 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 적외선 반사 흑색 안료의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 목적하는 색상의 구현이 불가능한 문제가 발생할 수 있다.
첨가제
상기 선박용 상도 도료 조성물은 체질 안료, 소광제, 용제, 자외선 흡수제 및 기타 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 체질 안료, 소광제, 용제, 자외선 흡수제 및 기타 첨가제 등은 통상적으로 도료 조성물에 적용 가능한 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 기타 첨가제는 분산제, 소포제, 침강 방지제, 금속 촉매 등에서 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제일 수 있다.
상기 첨가제는 30 내지 70 중량부의 아크릴 수지에 대하여 20 내지 80 중량부, 25 내지 55 중량부, 또는 30 내지 40 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
상기 상도 도료 조성물은 25℃에서의 점도가 80 내지 140 KU, 90 내지 120 KU, 또는 95 내지 105 KU일 수 있다. 상기 상도 도료 조성물의 25℃에서의 점도가 상기 범위를 벗어날 경우, 즉, 점도가 너무 높거나 너무 낮은 경우, 도장 작업시 작업성이 열세한 문제가 있다.
또한, 상기 상도 도료 조성물은 고형분 함량이 조성물 총 중량을 기준으로 60 내지 80 중량%, 65 내지 75 중량%, 또는 67 내지 72 중량%일 수 있다. 상도 도료 조성물의 고형분 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 즉, 고형분 함량이 너무 높거나 너무 낮은 경우, 도장 작업시 작업성이 열세한 문제가 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 상도 도료 조성물은 적외선 반사율이 높아 선박 구조물 표면 및 내부의 온도 상승을 방지하여 선박 내부 환경 개선 및 설비 보호가 가능하다. 또한, 상기 조성물을 포함하는 도막은 내후성이 우수하여 장기간 폭로 조건에 노출되어도 변색이나 변형이 발생하지 않는다. 또한, 상기 조성물은 어두운 색상으로 선박 외판의 상도 도료로 매우 적합하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 6. 상도 도료 조성물의 제조
표 1 및 2에 기재된 바와 같은 조성으로 성분들을 혼합하여 상도 도료 조성물을 제조하였다.
(중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
아크릴 수지 40 40 40 39 39 41 40
에폭시 수지 - - - - - - -
경화제 폴리실록산 8 8 10 12 21 8 6
실란 화합물 6 6 4 3 3 6 8
아마이드계 경화제 - - - - - - -
적외선 반사 백색 안료 10 9 10 10 10 4 10
일반 백색 안료 - - - - - - -
적외선 반사 흑색 안료 2 3 2 2 2 7 2
일반 흑색 안료 - - - - - - -
체질 안료 8 8 8 8 8 8 8
소광제 5 5 5 5 5 5 5
용제 13 13 13 13 13 13 13
분산제 1 1 1 1 1 1 1
소포제 1 1 1 1 1 1 1
침강 방지제 3 3 3 3 3 3 3
금속 촉매 1 1 1 1 1 1 1
자외선 흡수제-1 1 1 1 1 1 1 1
자외선 흡수제-2 1 1 1 1 1 1 1
합계 100 100 100 100 109 100 100
(중량부) 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
아크릴 수지 40 40 - 40 50 48
에폭시 수지 - - 50 - - -
경화제 폴리실록산 8 8 8 - 8 -
실란 화합물 6 6 6 - 6 6
아마이드계 경화제 - - - 14 - -
적외선 반사 백색 안료 10 - 10 10 - 10
일반 백색 안료 - 10 - - - -
적외선 반사 흑색 안료 - 2 2 2 2 2
일반 흑색 안료 2 - - - - -
체질 안료 8 8 8 8 8 8
소광제 5 5 5 5 5 5
용제 13 13 13 13 13 13
분산제 1 1 1 1 1 1
소포제 1 1 1 1 1 1
침강 방지제 3 3 3 3 3 3
금속 촉매 1 1 1 1 1 1
자외선 흡수제-1 1 1 1 1 1 1
자외선 흡수제-2 1 1 1 1 1 1
합계 100 100 110 100 100 100
비교예 및 실시예에서 사용한 각 성분들의 물성, 제조사 및 제품명 등은 표 3에 나타냈다.
제조사 및 제품명 비고
아크릴 수지 제조사: KCC,
제품명: CRT00198		 -
에폭시 수지 제조사: 국도 화학,
제품명: YD-128		 -
경화제 폴리실록산 제조사: DOW CORNING,
제품명: XIAMETER RSN-3074		 -
실란 화합물 제조사: MOMENTIVE,
제품명: SILQUEST A-187		 감마-글리시독시프로필 트리메톡시 실란
아마이드계 경화제 제조사: 국도 화학,
제품명: GX-450XB70
적외선 반사 백색 안료 ALTIRIS® W400 pigment -
일반 백색 안료 제조사: CHEMOURS COMPANY,
제품명: TI-PURE R706		 -
적외선 반사 흑색 안료 제조사: BASF,
제품명: SICOPAL BLACK L 0095		 -
일반 흑색 안료 제조사: YONGFENG CHEMICALS CO., LTD., 제품명: POWCARBON 2410G -
체질 안료 - 황산 바륨
소광제 제조사: Evonik, 제품명: OK-412 -
용제 - 솔벤트 나프타(제조사: SK종합화학, 제품명: KOCOSOL #100), 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol methyl ether acetate)를 1:0.27의 중량비로 혼합한 혼합물
분산제 제조사: 청우 CFC,
제품명: CFC-607AC		 -
소포제 제조사: BYK GMBH,
제품명: BYK 065 		-
침강 방지제 제조사: HS CHEM,
제품명: MONORAL 3300M		 -
금속 촉매 - DBTDL(dibutyl tin dilaurate)
자외선 흡수제-1 제조자: BASF,
제품명: TINUVIN 1130		 -
자외선 흡수제-2 제조사: BASF,
제품명: TINUVIN 292		 -
시험예: 상도 도료 조성물의 특성 평가
샌드 블라스팅 처리된 강판에 에폭시계 방식 도료 조성물(제조사: KCC, 제품명: KOREPOX EH2350)을 200㎛(건조 도막 두께)로 도장하고, 실시예 및 비교예의 상도 도료 조성물을 75㎛(건조 도막 두께)로 하루 간격으로 연속 도장하고, 일주일간 상온에서 경화 및 건조시켰다. 이렇게 제조한 최종 시편의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(1) 근적외선 반사율
최종 도막을 대상으로 분광 측정기를 이용하여 파장 780~2,100 nm의 파장에 대하여 분광 반사율을 측정한 후 하기 수학식 1을 이용하여 산출하였다.
Figure 112020115739552-pat00004
수학식 1에서, RN은 근적외선 반사율(%)이고, Eλ는 780~2100nm의 가중 계수이며, RλN는 780~2100nm의 분광 반사율(%)이다.
(2) Q.U.V-A 3000시간 처리 후 평가
미국 Q-PANEL 사 제품인 Q.U.V-se기기를 사용하여, UV 파장을 A Type(340 nm)으로 조정하고, 8시간 동안 60℃ 및 4시간 동안 40℃에서 처리하는 것을 1사이클로 3000시간 처리한 후 도막의 UV-A 처리 전을 기준으로 UV-A 처리 후의 색상 변화(△E) 및 광택 변화율을 평가하였다.
(3) Q.U.V-B 1500시간 처리 후 평가
미국 Q-PANEL 사 제품인 Q.U.V-se기기를 사용하여, UV 파장을 B Type(313 nm)으로 조정하고, 8시간 동안 60℃ 및 4시간 동안 40℃에서 처리하는 것을 1사이클로 1500시간 처리한 후 도막의 UV-B 처리 전을 기준으로 UV-B 처리 후의 색상 변화(△E) 및 광택 변화율을 평가하였다.
항목 근적외선
반사율(%)		 Q.U.V-A 3000시간 Q.U.V-B 1500시간
광택유지율(%) 색상 변화(ΔE) 광택유지율(%) 색상 변화(ΔE)
실시예 1 57.3 87 1.9 49 2.3
실시예 2 57.3 86 1.8 50 2.2
실시예 3 57.2 86 2 49 2.4
실시예 4 54.5 86 1.8 48 2.4
실시예 5 57.7 85 1.7 49 2.2
실시예 6 52.1 86 1.7 49 2.2
실시예 7 57 82 2.1 47 2.7
비교예 1 19.5 86 1.8 50 2.4
비교예 2 45.4 87 1.9 50 2.3
비교예 3 56.2 32 6.2 3 10.9
비교예 4 57.1 36 7.1 5 11.4
비교예 5 41.4 86 1.8 50 2.2
비교예 6 56.9 61 4.7 16 6.8
표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 7의 상도 도료 조성물로부터 제조된 도막은 근적외선 반사율이 우수하고, 내후성이 우수하여 UV-A 및 UV-B 처리 후에도 광택 및 색상 변화가 크지 않았다.
반면, 적외선 반사 흑색 안료 대신 일반 흑색 안료를 포함하는 비교예 1, 및 적외선 반사 백색 안료를 미포함하는 비교예 5는 근적외선 반사율이 부족했다.
또한, 적외선 반사 백색 안료 대신 일반 백색 안료를 포함하는 비교예 2는 근적외선 반사율이 부족했다.
아크릴 수지 대신 에폭시 수지를 포함하는 비교예 3, 폴리 실록산계 경화제 대신 아마이드계 경화제를 포함하는 비교예 4, 및 경화제로 실란 화합물만 포함하는 비교예 6은 내후성이 부족하여 UV-A 및 UV-B 처리 후 광택 유지율 및 색상 변화가 컸다.

Claims (6)

  1. 아크릴 수지, 경화제, 적외선 반사 백색 안료 및 적외선 반사 흑색 안료를 포함하고,
    상기 경화제는 하기 화학식 2의 알콕시기와 실란올기 함유 폴리실록산 및 하기 화학식 3의 알콕시기 함유 실란 화합물을 포함하고,
    상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄을 포함하며,
    상기 적외선 반사 흑색 안료는 철 산화물, 철-망간 산화물, 크롬-철 복합 산화물 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고,
    상기 적외선 반사 백색 안료와 적외선 반사 흑색 안료를 1:0.1 내지 1:0.8의 중량비로 포함하며,
    상기 폴리실록산 및 실란 화합물을 1:1 내지 5:1의 중량비로 포함하는, 선박용 상도 도료 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112022119775301-pat00005

    (상기 화학식 2에서, a, b, c 및 d는 각각 독립적으로 1 내지 10이며, R10 및 R17은 각각 독립적으로 수소 또는 C1-8의 알킬기이고, R10 및 R17 중 적어도 하나는 수소기이며, R11 내지 R16은 각각 독립적으로 C1-8의 알킬기이다)
    [화학식 3]
    Figure 112022119775301-pat00006

    (상기 화학식 3에서, R20 내지 R22는 각각 독립적으로 C1-10의 알콕시이고, R23은 C1-8알콕시-C1-10알킬렌이다)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적외선 반사 백색 안료는 산화티타늄 함유 코어-실리카 함유 쉘 형태를 포함하는, 선박용 상도 도료 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    30 내지 70 중량부의 아크릴 수지, 5 내지 30 중량부의 경화제, 0.1 내지 20 중량부의 적외선 반사 백색 안료 및 0.1 내지 10 중량부의 적외선 반사 흑색 안료를 포함하는, 선박용 상도 도료 조성물.
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