KR20240058526A - 도료 조성물 - Google Patents

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정석희
엄경일
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주식회사 케이씨씨
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Abstract

본 발명은 내열성, 내후성 및 화재 전파 지연 성능이 우수한 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

도료 조성물{COATING COMPOSITION}
본 발명은 내열성, 내후성 및 화재 전파 지연 성능이 우수한 도료 조성물에 관한 것이다.
이차전지는 휴대용 전자 기기, 자동차 등 다양한 분야에 적용되고 있으며, 높은 에너지 밀도, 방전 전압 및 출력 안정성을 갖춘 이차전지에 대한 연구 개발이 꾸준히 진행되고 있다. 최근, 친환경 및 에너지 효율 측면에서 전기 차량에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있고, 전기 차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle)에 사용되는 배터리에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
자동차의 구동에 필요한 큰 전력을 생산하기 위해, 다수의 배터리 모듈이 결합되어 자동차 배터리를 형성하는데, 압력, 충격, 전기 합선 등의 다양한 원인으로 인해 배터리 내부의 온도가 빠른 속도로 증가할 경우, 배터리 모듈과 모듈 사이로 연쇄적으로 열 에너지가 전달되어 매우 강력한 화재가 발생할 수 있다. 따라서, 자동차에 사용되는 배터리에는 특히 높은 내열성 및 내후성이 요구된다.
이러한 문제를 해결하고자, 자동차 배터리 셀에 절연층을 도포하는 기술이 적용되었다. 일례로, 공개특허 제2021-0134342호는 배터리 셀의 하우징에 외부 절연층을 도포하는 방법을 개시하고 있다. 다른 예로, 배터리 셀의 모듈 사이에 소화 물질을 포함하는 소화팩을 설치하는 기술, 내열성 및 절연성을 갖는 우레탄 수지를 배터리 모듈에 점착하는 기술 등이 제안되기도 하였다.
그러나, 종래의 기술은 자동차 배터리의 구조를 복잡하게 만들거나, 시공이 복잡하거나, 화염 전파 속도를 지연시키기에 충분한 내열성 및 내후성을 제공하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 내열성, 내후성 및 화재 전파 지연 성능이 우수한 도료 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 도료 조성물로부터 제조된, 내열성이 우수한 시트를 제공한다.
본 발명의 도료 조성물은 에폭시 수지, 희석제 및 발포제를 포함하고, 상기 발포제는 멜라민 및 붕산염을 포함한다.
본 발명은 내열성, 내후성 및 화재 전파 지연 성능이 우수한 도료 조성물을 제공한다. 본 발명의 도료 조성물은 종래의 발포 온도에 비해 낮은 온도에서 발포 및 탄화층을 형성하여, 초기 화재 지연 효과가 우수하다. 본 발명의 도료 조성물은 이차 전지 코팅용, 특히 전기차의 배터리 모듈 또는 배터리 팩 코팅용으로 적용 가능하며, 특히 전기차 화재로 인한 배터리 열폭주 현상이 발생되지 않도록 전기차 배터리 모듈 간 화재 전파를 지연시켜 인명 대피 시간을 확보할 수 있고, 화재 발생 부위를 국소적으로 제한시켜 배터리 수리 시 복구 범위를 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 도료 조성물로부터 제조된, 내열성이 우수한 시트를 제공한다. 본 발명에 따른 시트는 배터리 팩 디자인에 따라 성형된 후 배터리 팩 내부에 설치될 수 있고, 그 결과 도료 조성물의 도포 및 건조 등의 공정을 생략할 수 있어 우수한 시공성을 갖는다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된"중량평균분자량"은 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. "점도"는 해당 기술분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 브룩필드 점도계(brookfield viscometer)를 사용하여 측정할 수 있다.
<도료 조성물>
본 발명에 따른 도료 조성물은 에폭시 수지, 희석제 및 발포제를 포함한다. 본 발명에 따른 도료 조성물은 필요에 따라 난연제, 산촉매, 경화제 등, 해당 기술분야에서 통상 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
에폭시 수지
본 발명의 도료 조성물은 에폭시 수지를 포함한다. 에폭시 수지는 피도체와의 부착 증진 및 경화 도막의 내구성을 강화시키는 역할을 하고, 화재 시 고온의 열에 노출되었을 때 도막을 유동 상태로 변화시켜 가스 발생 시 도막이 적절하게 팽창할 수 있게 하며, 발포 탄화층의 골격을 형성한다.
상기 에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 난연성 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능형 아민 에폭시 수지, 사이클로알리파틱 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 일례로, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 비스페놀 F형 에폭시 수지로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지의 중량평균분자량은 150 내지 900 g/mol, 예를 들어 200 내지 800 g/mol, 다른 예로 360 내지 400 g/mol일 수 있다. 에폭시 수지의 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 새깅(Sagging)이 발생하여 도막이 흘러내릴 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 수지의 점도가 높아져 스프레이 분사 저하 등 도장 작업성이 열세해 질 수 있다.
상기 에폭시 수지의 에폭시 당량은 75 내지 450 g/eq, 예를 들어 100 내지 400 g/eq, 다른 예로 180 내지 200 g/eq일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량이 전술한 범위를 벗어날 경우 도료의 경화가 충분히 진행되지 않아 도막이 제대로 형성되지 않을 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 에폭시 수지 10 내지 25 중량%, 예컨대 15 내지 23 중량%를 포함할 수 있다. 에폭시 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 화재 시 도막의 발포율이 저해되어 충분한 내화성능을 발휘하지 못할 수 있다.
반응성 희석제
본 발명의 도료 조성물은 반응성 희석제를 포함한다. 반응성 희석제는 경화제와 반응하여 도막 형성에 참여하면서 도료 점도를 낮추고, 도막에 유연성을 부여하는 역할을 한다. 일례로, 상기 반응성 희석제는 3관능 이상의 반응성 희석제 및 2관능 이하의 반응성 희석제를 포함할 수 있다.
상기 3관능 이상의 반응성 희석제로는 경화제와 반응하는 반응기가 3개 이상, 예를 들어 3개 내지 6개, 다른 예로 3개 또는 4개인 반응성 희석제를 사용할 수 있다. 상기 3관능 이상의 반응성 희석제는 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머일 수 있다.
상기 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머의 비제한적인 예로는 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트 등과 같은 3관능 (메타)아크릴레이트 모노머; 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메타)아크릴레이트 등과 같은 4관능 (메타)아크릴레이트 모노머; 디펜타에리스리톨 폴리(메타)아크릴레이트 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 일례로, 상기 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머는 3관능 (메타)아크릴레이트 모노머, 예컨대 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트일 수 있다.
상기 3관능 이상의 반응성 희석제는 에폭시 당량이 70 내지 130 g/eq, 예를 들어 90 내지 110 g/eq이고, 점도가 60 내지 140 cps(25 ℃), 예를 들어 80 내지 120 cps(25 ℃)일 수 있다. 3관능 이상의 반응성 희석제의 에폭시 당량이 전술한 범위 미만인 경우 경화 도막의 유연성이 떨어져 저온에서 도막 크랙이 발생하는 등 도막의 물성 저하가 발생할 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 도막 경도가 저하되어 외부 충격 시 도막이 쉽게 파손되어 장기 도막 내구성이 열세해질 수 있다.
상기 2관능 이하의 반응성 희석제로는 페닐 글리시딜 에테르, 알킬 글리시딜 에테르, 버사트 산의 글리시딜 에스테르, 올레핀 에폭사이드, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜 에테르, 알킬페닐 글리시딜 에테르, 예컨대 메틸페닐 글리시딜 에테르, 에틸페닐 글리시딜 에테르, 프로필페닐 글리시딜 에테르, 네오데카노익산 2,3-에폭시프로필 에스테르 등을 사용할 수 있다. 전술한 성분을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼용할 수 있다.
상기 2관능 이하의 반응성 희석제는 에폭시 당량이 100 내지 350 g/eq, 예를 들어 130 내지 250 g/eq이고, 점도가 5 내지 50 cps(25 ℃), 예를 들어 5 내지 30 cps(25 ℃)일 수 있다. 2관능 이하의 반응성 희석제의 에폭시 당량이 전술한 범위 미만인 경우 고온에서 도막 표면으로 상기 희석제가 용출되어 끈적임이 발생할 수 있으며, 전술한 범위를 초과하는 경우 화재 발생 시 생성되는 도료의 탄화층이 쉽게 부서져 갈라진 틈으로 화염이 노출됨에 따라 내화성능이 크게 저하될 수 있다.
본 발명에서, 상기 3관능 이상의 반응성 희석제와 상기 2관능 이하의 반응성 희석제의 혼합비는 80 : 20 내지 20 : 80, 예를 들어 70 : 30 내지 30 : 70 중량비일 수 있다. 3관능 이상의 반응성 희석제에 대한 2관능 이하의 반응성 희석제의 비율이 전술한 범위 미만인 경우, 화재 발생 시 생성되는 도료의 탄화층 내부에 큰 기공(예, 직경 1 cm 이상)이 발생하기 쉽고, 큰 기공이 많을수록 발포 과정에서 탄화층이 쉽게 갈라지기 때문에 갈라진 틈으로 화염이 쉽게 침투되어 내화성능이 급격하게 떨어질 수 있다. 반면, 3관능 이상의 반응성 희석제에 대한 2관능 이하의 반응성 희석제의 비율이 전술한 범위를 초과하는 경우, 도막 경도가 저하되어 외부 충격 시 도막이 쉽게 파손되어 장기 도막 내구성이 열세해질 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 반응성 희석제 2 내지 20 중량%, 예컨대 2 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 일례로, 본 발명의 도료 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 3관능 이상의 반응성 희석제 1 내지 10 중량%, 예컨대 1 내지 5 중량% 및 상기 2관능 이하의 반응성 희석제 1 내지 10 중량%, 예컨대 1 내지 5 중량%를 포함할 수 있다. 상기 반응성 희석제의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도료의 점도가 높아져 도막의 유연성이 저하될 수 있고, 스프레이 분사 저하 등 도장 작업성이 열세해질 수 있다. 반면, 전술한 범위를 초과하는 경우 도막 경도가 급격하게 저하되어 외부 충격에 의해 쉽게 도막이 파손될 수 있고, 점도가 낮아져 스프레이 도장 시 새깅(Sagging) 저항성이 급격하게 저하될 수 있다.
발포제
본 발명의 도료 조성물은 발포제를 포함한다. 발포제는 고온의 열에 노출되어 경화 도막이 연화, 액화되고, 탄화층이 생성되는 시점에 분해되어 다량의 불활성 가스를 발생시키고, 그 결과 탄화층에 미세한 기공을 형성하여 단열 성능을 갖도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 발포제는 고온의 열에서 분해되어 흡열 반응을 일으키고 탄화층을 형성함으로써, 표면을 냉각시키고 산소와의 접촉을 차단시켜 화재 전파를 지연시킬 수 있다.
상기 발포제는 멜라민 및 붕산염을 포함한다. 발포제로 전술한 2 성분을 혼용함으로써 발포 온도를 낮출 수 있다. 일례로, 본 발명의 도료 조성물은 종래의 발포 온도(예, 250 ℃)에 비해 낮은 온도(예, 150 ℃)에서 발포되고 탄화층을 형성할 수 있으며, 그 결과 내화성능을 향상시킬 수 있다. 특히, 낮은 온도에서 도료 조성물이 발포되므로, 일반적인 건축용 도료 조성물과 달리 전기차 화재로 배터리팩이 손상되며 내부 온도가 순식간에 800 ℃까지 치솟으며 불이 번지는 배터리 열폭주 현상을 예방할 수 있고, 초기에 화재 전파 지연 효과를 향상시켜 막대한 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
상기 붕산염으로는 올쏘보레이트(Orthoborate), 디보에리트(Diborate), 메타보레이트(Metaborate), 테트라보레이트(Tetraborate), 옥타보레이트(Octaborate), 붕산(Boric Acid) 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 붕산염은 징크 보레이트(Zinc Borate), 소듐 메타보레이트(Sodium metaborate), 암모늄 펜타보레이트(Ammonium Pentaborate), 스포르자이트(Sporgite), 아메그히나이트(Ameghinite), 인데라이트(Inderite), 인요이트(Inyoite), 메이어호페라이트(Meyerhofferite) 및 쿠르나포바이트(Kurnakovite)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 발포제는 요소, 글리신, 암모늄 폴리 포스페이트(APP), 펜타에리스리톨, 알루미늄 트리하이드레이트(ATH), 팽창성 흑연 등의 통상의 발포제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 발포제 10 내지 40 중량%, 예컨대 5 내지 25 중량%를 포함할 수 있다. 발포제의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도료가 충분히 팽창하지 못해서 차열 성능이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 도료가 지나치게 팽창하여 탄화층에 크랙이 발생하고 강도가 저하되어 차열 성능이 충분히 발휘되지 못할 수 있다.
일례로, 본 발명의 도료 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 멜라민 2 내지 20 중량%, 예컨대 6 내지 16 중량% 및 붕산염 5 내지 30 중량%, 예컨대 15 내지 25 중량%를 포함할 수 있다. 멜라민 함량이 전술한 범위 미만일 경우 발포 성능이 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과일 경우 치밀한 발포층 형성이 되지 않아 발포층 강도가 저하될 수 있다. 또한, 붕산염 함량이 전술한 범위 미만일 경우 발포 성능 및 자기 소화성이 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과일 경우 발포층이 지나치게 단단해져 크랙 발생이 증가하여 차열 성능이 떨어질 수 있다.
일례로, 멜라민과 붕산염의 혼합비는 1 : 0.25 내지 20, 예를 들어 1 : 0.25 내지 15 중량비, 다른 예로 1 : 10 내지 20 중량비일 수 있다. 멜라민에 대한 붕산염의 혼합비가 전술한 범위인 경우 종래 온도(예, 250 ℃) 대비 낮은 온도(예, 150 ℃)에서 탄화층을 형성하여, 초기 화재 전파 차단에 효과적이다. 멜라민에 대한 붕산염의 혼합비가 전술한 범위 미만인 경우, 지나치게 발포되어 발포층 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과한 경우, 탄화층이 지나치게 단단해져 발포 성능이 저하되고 크랙 발생이 증가될 수 있다.
난연제
본 발명의 도료 조성물은 난연제를 포함할 수 있다. 난연제는 경화 도막의 열분해 속도를 조절하여 초기 발포 탄화층에 유연성을 부여하는 역할을 한다.
상기 난연제로는 인계 난연제 등을 사용할 수 있다. 상기 인계 난연제로는 트리페닐 포스페이트(TPP), 이소프로필레이티드 트리페닐 포스페이트(isopropylated triphenyl phosphate), 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate), 부틸레이티드 트리페닐 포스페이트(butylated triphenyl phosphate), 크레실 디페닐 포스페이트(cresyl diphenyl phosphate), 이소프로필 페닐 디페닐 포스페이트(isopropyl phenyl diphenyl phosphate) 등의 아릴 포스페이트와; 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트)(resorcinol bis(diphenyl phosphate))(RDP), 비스페놀 A 비스(디페닐포스페이트)(bisphenol-A bis(diphenyphosphate))(BDP) 등의 비스포스페이트로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 난연제 5 내지 20 중량%, 예를 들어 7 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. 난연제의 함량이 전술한 미만인 경우 내화 성능을 충분히 발휘하지 못할 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 도막의 멜팅 점도가 낮아지고 과도한 발포로 탄화층이 쉽게 부서져서 차열 성능을 발휘하지 못할 수 있다.
경화제
본 발명의 도료 조성물은 경화제를 포함할 수 있다. 상기 경화제로는 아마이드 또는 아미도 아민 수지를 사용할 수 있다.
상기 아마이드 또는 아미도 아민 수지를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 해당 기술분야에 알려진 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 점도가 200 내지 800 cps(25 ℃)이고, 아민가가 300 내지 600 mgKOH/g이며, 활성수소 당량이 50 내지 200g/eq인 폴리에틸렌 아민, 지방산 다이머 및 지방산 모노머를 중합하여 제조할 수 있다.
일례로, 폴리에틸렌 아민, 지방산 다이머 및 지방산 모노머 혼합물을 200 ℃로 승온하여 축합 반응을 진행하고, 해당 반응물의 산가가 1 내지 5가 될 때까지 반응시킨다. 본 단계에서 아민/산의 몰비율이 1.0 내지 2.0이 되도록 반응시킬 수 있는데, 몰비율이 1.0 미만일 경우 점도가 높아 도료 적용이 어려워질 수 있고, 2.0 초과일 경우 미반응 아민이 존재하여 도료 응용 시 원하는 물성의 구현이 어려워질 수 있다.
상기 폴리에틸렌 아민으로는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민 등을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 상기 지방산 다이머 및 모노머로는 대두유 지방산, 톨유 지방산, 피마자유 지방산, 미강유 지방산, 아마니유 지방산, 코코넛유 지방산, 라우릴산 또는 리놀레산으로부터 얻어지는 모노머 및 다이머 등을 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 지방산 다이머 및 모노머는 톨유 지방산 모노머 및 다이머일 수 있다.
상기 반응에 의해 생성된 반응물의 산가가 1 내지 5 이하가 되면 가열을 종료하여, 아마이드 또는 아미도 아민 수지를 제조한다.
상기 아마이드 또는 아미도 아민 수지는 점도가 200 내지 800 cps(25 ℃), 예를 들어 300 내지 600 cps(25 ℃)이고, 아민가가 300 내지 600 mgKOH/g, 예를 들어 400 내지 500 mgKOH/g이며, 활성수소 당량이 50 내지 200 g/eq, 예를 들어 60 내지 100 g/eq일 수 있다. 상기 아마이드 또는 아미도 아민 수지가 전술한 범위의 물성을 가질 경우, 경화성이 극대화될 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 경화제 10 내지 15 중량%, 예를 들어 11 내지 14 중량%를 포함할 수 있다. 경화제의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 아민 브러싱 등의 도막 결함이 발생될 수 있다.
첨가제
본 발명의 도료 조성물은 최적의 도료 및 도막 성능을 발휘하도록 하기 위하여, 물, 도막 형성제, 산촉매, 탄화제, 안료, 보강제, 분산제, 소포제, 동결 방지제, 방부제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
도막 형성제는 최소 필름 성형 온도(Minimum Film Formation Temperature, MFFT)를 낮춰 저온에서 도막을 형성하게 한다. 상기 도막 형성제로는 2-에틸헥실 벤조에이트(2-ethylhexyl benzoate), 아세틸 트리부틸 시트레이트(Acetyl Tributyl citrate, ATBC), 디이소부틸 아디페이트(Di-IsoButyl Adipate, DIBA), 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
산촉매는 고온의 열에 노출되어 경화 도막이 연화되는 시점에 분해되어 탄화층의 생성을 촉진시키고, 탄화층의 발포를 촉진한다. 상기 산촉매로는 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 모노포스페이트, 멜라민 비스포스페이트, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
탄화제는 고온에서 발포제와 반응하여 내화 성능을 발휘하는 탄화층을 형성한다. 상기 탄화제로는 펜타에리스리톨 등을 사용할 수 있다.
안료는 발포 도막에 세라믹 단열층을 형성하여 내화 성능을 향상시키는 역할을 한다. 상기 안료로는 이산화티탄 등을 사용할 수 있다.
증점제는 친수성을 부여하여 수소결합이 도료 내에서 상호 작용을 하여 틱소(Thixo) 특성을 부여하고, 도장 중 도막의 흐름을 방지하고, 도료의 저장성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 증점제로는 수용성 폴리아마이드 왁스 등을 사용할 수 있다.
보강제는 도료에 틱소성을 부여하여 도장 시 흐름을 방지하고, 건조 도막 내에 고르게 분포되어 크랙을 방지하며, 화재 발생 시 발포 탄화층의 강도를 보완하여 고온에서도 단열 성능을 유지시키는 역할을 한다. 상기 보강제로는 글라스 화이버(Glass fiber) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 용매로 물을 포함할 수 있고, 이는 도료의 점도를 조정하고 유동성을 부여하는 역할을 한다.
상기 첨가제는 해당 기술분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있으며, 예컨대 상기 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 첨가제를 각각 0.1 내지 20 중량% 포함할 수 있다.
<시트>
본 발명은 전술한 도료 조성물로부터 제조된 시트를 제공한다.
일례로, 본 발명의 시트는 상기 도료 조성물을 스프레이 또는 흙손 도장 등으로 이형제가 도포된 시트 성형틀에 충진하여 제조할 수 있다. 다른 예로, 본 발명의 시트는 상기 도료 조성물을 경화시킨 후, 소정의 두께로 잘라 제조할 수 있다. 시트의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 1 내지 10 mm일 수 있다.
상기 시트의 발포율은 300 내지 2,000 %일 수 있다. 발포율은 내화 시험 전/후의 두께 변화율로서, 하기 식으로 산출된다. 내화 시험은 전기로(내부 온도: 950 ℃) 내화 성능 시험이고, 두께는 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)로 측정한다.
발포율 = [(내화 시험 후 두께 - 내화 시험 전 두께) / 내화 시험 전 두께] X 100
시트의 발포율이 전술한 범위를 만족하는 경우, 화재로부터 소재를 보호하는 견고한 탄화층을 형성하여 우수한 열 차단 효과를 얻을 수 있다. 발포율이 전술한 범위 미만인 경우 소지로 열 침투가 많아 소지가 손상될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 과발포에 의해 견고한 발포층이 형성되지 않아 소지에 열 침투가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 시트는 이차 전지, 특히 전기차의 배터리 모듈에 적용 가능하다. 화재 지연 성능이 우수한 본 발명의 시트를 전기차의 배터리 모듈 내에 설치할 경우, 전기차 배터리 모듈 간 화재 전파를 지연시켜 인명 대피 시간을 확보할 수 있고, 화재 발생 부위를 국소적으로 제한시켜 배터리 수리 시 복구 범위를 최소화 할 수 있다.
본 발명의 시트는 배터리 팩 디자인에 따라 성형된 후 배터리 팩 내부에 설치될 수 있기 때문에, 도료 조성물의 도포 및 건조 등의 공정을 생략할 수 있어 우수한 시공성을 갖는다.
본 발명의 시트는 배터리 팩을 구성하는 다수의 배터리 모듈 사이에 삽입 설치될 수 있다. 상호 유격 방지를 위해, 시트 표면에 난연 접착제를 도포하거나, 또는 배터리팩 내부에 고정 장치를 설치할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-4]
하기 표 1에 따라 각 성분을 투입하여 각 실시예의 도료 조성물을 제조하였다.
[비교예 1-6]
하기 표 2에 따라 각 성분을 투입하여 각 비교예의 도료 조성물을 제조하였다.
Figure pat00002
에폭시 수지: 비스페놀 A 에폭시 (국도화학, YD-128)
반응성 희석제 1: Trimethylolpropane triacrylate
반응성 희석제 2: Neopentyl glycol diglycidyl ether
반응성 희석제 3: Neodecanoic acid 2,3-epoxypropyl ester
액상 인계 난연제: Triaryl Phosphates Isopropylated
발포제 1: 멜라민
발포제 2: Zinc Borate
산촉매: Ammonium polyphosphate (JLS FLAME RETARDANTS, JLS-APP)
분산제: BYK, BYKW 980
소포제: BYK, BYK 085
증점제 1: Organophilic phyllosilicates (BYK, GARAMITE 1958)
증점제 2: Fumed Silica (KCC, D-200)
조색제: 흑색 에폭시 조색제 (KCC, YE2408K)
화이버 1: 알루미노실리케이트 화이버 (UNIFRAX, HS-95C)
화이버 2: 마그네슘 실리케이트 화이버 (UNIFRAX, HI-90)
화이버 3: 미네랄 울 (LAPINUS, MS-615)
화이버 4: 카본 화이버 (ACECA, 3NA)
아민 수지: 폴리아미드 (KCC, CRG00167)
경화 촉진제: Tris-2,4,6-dimethylaminomethyl phenol
안료: Titanium Dioxide
[실험예: 물성 평가]
각 실시예 및 비교예의 도료 조성물을 경화시킨 후, 1 mm 두께로 잘라 시트를 제작하였다. 하기 방법으로 시트의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
난연성
UL-94에 따라, 각 시트의 난연성을 평가하였다(V0 등급: Cotton Ignition 불가, 30초 이내 소화).
발포율
각 시트의 내화 시험 전/후의 두께 변화율로서, 하기 식으로 발포율을 산출하였다. 내화 시험은 전기로(내부 온도: 950 ℃) 내화 성능 시험이고, 두께는 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)로 측정하였다.
발포율 = [(내화 시험 후 두께 - 내화 시험 전 두께) / 내화 시험 전 두께] X 100
내화 성능
140 mm X 140 mm X 3 mm 알루미늄 시편 위에 각 시트를 부착하여 시편을 제조하였다. 각 시편의 이면에 K-Type 열전대를 부착하여 이면 온도를 측정하였고, IMO Res.MSC307(88) (전기로: 950 ℃)에 따라 도료 조성물의 내화 성능을 평가하였다.
시트 가공성
각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 도료 조성물을 경화시킨 후, 필요한 도막 두께로 시트를 만들 때 시트 변형 및 파손 정도를 정량화하여, 시트 가공성을 평가하였다(정상 도막이면 3(우수), 심한 변형 및 파손 발생 시 0(열세)).
Figure pat00003
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-4의 도료 조성물은 측정 항목 전반적으로 우수한 물성을 나타내었다. 반면, 멜라민 또는 붕산염의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 1-6의 도료 조성물은 실시예의 도료 조성물에 비하여 전반적으로 열세한 물성을 나타내었다.

Claims (7)

  1. 에폭시 수지, 희석제 및 발포제를 포함하고, 상기 발포제가 멜라민 및 붕산염을 포함하는 도료 조성물로서,
    상기 도료 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 멜라민 2 내지 20 중량% 및 상기 붕산염 5 내지 30 중량%를 포함하는 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 중량평균분자량이 150 내지 900 g/mol이고, 에폭시 당량이 75 내지 450 g/eq인 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응성 희석제가 3관능 이상의 반응성 희석제 및 2관능 이하의 반응성 희석제를 포함하고, 상기 3관능 이상의 반응성 희석제와 상기 2관능 이하의 반응성 희석제의 혼합비가 80 : 20 내지 20 : 80 중량비인 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 에폭시 수지 10 내지 25 중량%, 상기 반응성 희석제 2 내지 20 중량%, 상기 멜라민 2 내지 20 중량% 및 상기 붕산염 5 내지 30 중량%를 포함하는 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 150 ℃에서 발포되고 탄화층을 형성하는 도료 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 도료 조성물로부터 제조된 시트.
  7. 제6항에 있어서, 발포율이 300 내지 2,000 %인 시트:
    발포율 = [(내화 시험 후 두께 - 내화 시험 전 두께) / 내화 시험 전 두께] X 100
    내화 시험은 전기로(내부 온도: 950 ℃) 내화 성능 시험이고,
    두께는 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)로 측정함.
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DE102012224300A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Hilti Aktiengesellschaft Dämmschichtbildende Zusammensetzung und deren Verwendung
WO2015007629A1 (en) * 2013-07-16 2015-01-22 Akzo Nobel Coatings International B.V. Intumescent coating composition
MX2019014911A (es) * 2017-06-15 2020-08-06 Ppg Coatings Kunshan Co Ltd Composicion de revestimiento intumescente.
TW202208560A (zh) * 2020-05-01 2022-03-01 美商片片堅俄亥俄州工業公司 膨脹型塗料

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