KR20120048061A - 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가구용 수성 도료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 포함하는 가구용 수성 도료에 관한 것으로서, 본 발명은 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메타)아크릴산 에스테르계 모노머를 포함하는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머와 방향족 비닐계 모노머를 포함하는 단량체 100중량부를 계면활성제 0.5 내지 5중량부 및 라디칼 중합개시제 0.1 내지 2중량부의 존재하에서 물 50 내지 250중량부 포함하는 수상에서 중합시킨 다음 pH 조절제로 pH가 7.5 내지 10.0이 되도록 조절하여 (메트)아크릴폴리올 수지를 제조하고, 여기에 실리콘 알콕사이드 1 내지 20중량부를 첨가하여 상기 (메트)아크릴폴리올 수지와 실리콘 알콕사이드 반응시켜서 제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 포함하는 가구용 수성 도료를 제공한다.
Description
본 발명은 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가구용 수성 도료에 관한 것이다.
근래에 들어 건강을 고려하여 실내 환경에 대한 관심이 고조되고 있으며, 특히 각종 유해 화학물질을 포함하는 가구제품의 사용이 늘어나면서, 가구 등에서 발생되는 각종 인체 유해물질의 저감에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 가구의 마감을 위한 코팅재료로서 2액형 우레탄 도료가 사용되고 있는데, 이러한 2액형 우레탄 도료는 유기 용제를 포함하는 휘발성 유기물질을 배합하여 사용함에 따라 인체에 심각한 영향을 미친다.
종래 유기 용제를 사용하는 유성 2액형 우레탄 도료의 사용에 따른 제반 문제점을 해소하기 위하여 가구용 코팅 도료로 휘발성 유기화합물을 포함하지 않는 수성 도료를 사용하고자 하는 시도가 있었다. 그러나 수성 2액형 우레탄 도료는 유성 2액형 우레탄 도료에 비하여 도막 경도, 광택, 내수성, 도장 작업성, 내구성 등의 물성이 떨어짐에 따라 가구로의 적용이 거의 이루어지지 않고 있다는 단점이 있다.
이에 본 발명자들은 수성이면서도 가구에 적용시 도막 경도, 광택, 내수성, 도장 작업성, 내구성 등의 물성이 우수한 특성을 나타내는 가구용 도료를 연구한 끝에 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 수성이면서도 가구에 적용시 도막 경도, 광택, 내수성, 도장 작업성, 내구성 등의 물성이 우수한 가구용 수성 도료를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 가구용 수성 도료에 유용하게 사용될 수 있는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메타)아크릴산 에스테르계 모노머를 포함하는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머와 방향족 비닐계 모노머를 포함하는 단량체 100중량부를 계면활성제 0.5 내지 5중량부 및 라디칼 중합개시제 0.1 내지 2중량부의 존재하에서 물 50 내지 250중량부 포함하는 수상에서 중합시킨 다음 pH 조절제로 pH가 7.5 내지 10.0이 되도록 조절하여 (메트)아크릴폴리올 수지를 제조하고, 여기에 실리콘 알콕사이드 1 내지 20중량부를 첨가하여 상기 (메트)아크릴폴리올 수지와 실리콘 알콕사이드 반응시키는 것을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 수산기함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 내에 5 내지 60중량% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 단량체는 전체를 100중량부로 기준 했을 때 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 60 내지 90중량부와 방향족 비닐계 모노머 10 내지 40중량부로 이루어진 것일 수 있다.
상기 단량체 중합시의 분자량 조절을 위한 분자량 조절제가 0.1 내지 3중량부 첨가될 수 있다.
상기 단량체의 중합 전후에 pH 안정화를 위한 완충제가 0.1 내지 2중량부 첨가될 수 있다.
상기 (메트)아크릴폴리올 수지는 0 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 제공한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물 25 내지 70중량부와 안료 10 내지 30중량부를 포함하는 주제 및 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제로 이루어진 것을 특징으로 하는 가구용 수성 도료를 제공한다.
본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 (메트)아크릴폴리올 수지에 실리콘 알콕사이드 화합물을 도입하여서 된 수성 하이브리드 수성 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 포함하여 이루어짐에 따라 경도가 우수하며, 60°광택이 우수할 뿐만 아니라 부착성 및 내후성도 우수하며, 특히 기존의 유성 2액형 가구용 도료와는 달리 수성 2액형 가구용 도료로서 친환경 특성을 가지고 있어 가구에 적용시 실내환경을 개선할 수 있는 유용한 효과를 나타낸다.
본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물과 안료를 포함하는 주제와 경화제를 포함하여 이루어진다.
상기 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물은 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메타)아크릴산 에스테르계 모노머를 포함하는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머와 방향족 비닐계 모노머를 포함하는 단량체를 계면활성제 및 라디칼 중합개시제 존재하에서 수상에서 중합시킨 다음 pH 조절제로 pH가 7.5 내지 10.0이 되도록 조절하여 (메트)아크릴폴리올 수지를 제조하고, 여기에 실리콘 알콕사이드를 첨가하여 상기 (메트)아크릴폴리올 수지와 실리콘 알콕사이드를 반응시켜 제조된 것이다.
이하에서는 먼저 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물 및 이의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 참고로 본 명세서에서 사용된 (메트)아크릴은 아크릴 또는/및 메타크릴을 포함하는 것으로서, 예를 들어 (메트)아크릴산은 아크릴산 또는/및 메타크릴산을 의미한다.
본 발명에 따른 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물은 수상에서 (메트)아크릴폴리올 수지를 제조하고, 여기에 실리콘 알콕사이드를 첨가하여 (메트)아크릴폴리올 수지와 실리콘 알콕사이드를 반응시켜 제조된다.
상기 (메트)아크릴폴리올 수지는 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메타)아크릴산 에스테르계 모노머를 포함하는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머와 방향족 비닐계 모노머를 포함하는 단량체 100중량부를 계면활성제 0.5 내지 5중량부 및 라디칼 중합개시제 0.1 내지 2중량부의 존재하에서 물 50 내지 250중량부 포함하는 수상에서 중합시킨 다음 pH 조절제로 pH가 7.5 내지 10.0이 되도록 조절함으로서 제조된다.
상기 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 분자내에 (메트)아크릴레이트기를 적어도 하나 포함하는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면 상기 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머를 포함한다. 상기 수산기 함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 내에 5 내지 60중량% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수산기 함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머에서 수산기는 본 발명에 따른 가구용 수성 도료에서 경화제의 이소시아네이트기(NCO)기와 반응하여 경화를 유도한다.
상기 수산기 함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머의 함량이 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 내에 5중량% 미만으로 포함될 경우 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 경화도가 떨어져 원하는 경도 및 광택 등의 요구물성을 얻을 수 없다는 문제점이 있으며, 60중량% 초과로 포함될 경우 안정성이 떨어지며, 도막이 너무 경화되어 쉽게 부서지는 등의 문제점이 있으므로, 상기 수산기 함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 내에 5 내지 60중량% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 수산기함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머로는 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 3-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메트)아크릴레이트 등을 예시할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 수산기 함유 (메타)아크릴산 에스테르계 모노머는 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 수산기 함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 이외의 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머로는 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, i-프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, i-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 알릴(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 페닐(메트)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메트)아크릴레이트, 2-페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐(메트)아크릴레이트, 글리세롤모노(메트)아크릴레이트 등을 예시할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 (메트)아크릴폴리올 수지 제조에 사용되는 단량체를 100중량부로 기준했을 때 60 내지 90중량부 포함되도록 사용하는 것이 바람직하다. 상기 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머의 첨가량이 상기의 기준으로 60중량부 미만일 경우 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 원하는 내구성 등의 물성을 얻기 어렵다는 문제점이 있으며, 90중량부를 초과할 경우 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 원하는 원하는 도막 경도, 광택 등의 물성을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
상기 방향족 비닐계 모노머로는 일반적으로 알려진 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 방향족 비닐계 모노머는 스티렌, 알파-메틸스티렌, 베타-메틸스티렌, 4-메틸스티렌을 예시할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 비닐계 모노머는 (메트)아크릴폴리올 수지 제조에 사용되는 단량체를 100중량부로 기준 했을 때 10 내지 40중량부 포함되도록 사용하는 것이 바람직하다. 상기 방향족 비닐계 모노머의 첨가량이 상기의 기준으로 10중량부 미만일 경우 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 원하는 도막 경도, 광택 등의 물성을 얻기 어렵다는 문제점이 있으며, 40중량부를 초과할 경우 도막의 황변이 심해져 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 단량체의 중합은 계면활성제와 라디칼 중합개시제 존재하에서 수상에서 이루어진다. 이때 물의 량은 반드시 제한할 필요는 없으나, 상기 물은 단량체 100중량부에 대하여 50 내지 250중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 물의 첨가량이 상기의 기준으로 50중량부 미만일 경우 제조된 (메트)아크릴 폴리올 수지의 반응시 안정적인 수지를 얻기 어렵다는 문제점이 있으며, 250중량부를 초과할 경우 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지의 점도가 낮아져 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 원하는 작업성을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
상기 계면활성제는 단량체 및 제조된 (메타)아크릴폴리올 수지를 물에 분산시키기 위하여 사용되는 것으로서, 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 구체적으로 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 음이온 계면활성제로는 소듐라우릴설페이트, 소듐도데실벤젠설포네이트를 예시할 수 있다. 상기 비이온 계면활성제로는 에칠렌옥사이드프로필렌옥사이드블록코폴리머, 폴리옥시에칠렌라우릴에테르, 폴리옥시에칠렌세틸에테르, 폴리옥시에칠렌스테아릴에테르를 예시할 수 있다. 상기 계면활성제는 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 계면활성제는 단량체 100중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부 포함되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제의 첨가량이 상기의 기준으로 0.5중량부 미만일 경우 분산특성이 저하되어 제조된 (메타)아크릴폴리올 수지의 안정성이 떨어지며, 5중량부를 초과할 경우 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 내구성 및 내수성 등의 물성을 얻기 어렵다는 문제점이 있다.
상기 라디칼 중합개시제는 본 발명에서 사용되는 단량체의 중합을 유도할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.
바람직하게 상기 라디칼 중합개시제는 포타슘퍼설페이트, 소디움퍼셀페이트 및 암모늄퍼설페이트에서 선택되는 것을 적어도 하나 사용할 수 있다.
상기 라디칼 중합개시제는 단량체 100중량부에 대하여 0.1 내지 2중량부 첨가할 수 있다. 상기 라디칼 중합개시제의 첨가량이 상기 기준으로 0.1중량부 미만일 경우 중합 반응이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있으며, 2중량부를 초과할 경우 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지의 안정성면이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명에 따르면 단량체를 중합시의 분자량 조절을 위한 분자량 조절제가 첨가될 수 있다.
상기 분자량 조절제는 구체적으로 도데칸티올, 에틸머캅토아세테이트, t-부틸머캅탄, 벤젠티올, 에탄티올, 부탄티올 및 사불화탄소를 예시할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 분자량 조절제는 단량체 100중량부에 대하여 0.1 내지 3중량부 첨가할 수 있다. 상기 분자량 조절제의 첨가량이 상기 기준으로 0.1중량부 미만으로 첨가될 경우 광택 및 작업성이 저하될 수 있으며, 3중량부를 초과할 경우 가구용 수성 도료가 요구하는 물성을 얻기 어렵다는 단점이 있다.
단량체의 중합이 완료된 후에는 pH 조절제를 첨가하게 된다.
상기 pH 조절제는 중합 반응이 완료된 후 pH를 7.5 내지 10.0으로 조절하여 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지에 안정성을 부여하고 불필요한 부수적인 반응을 방지하기 위하여 첨가된다. 상기 pH는 10.0을 초과할 필요는 없으며, 7.5 미만이면 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지의 안정성이 떨어져 점도가 상승하는 문제점이 있다.
상기 pH 조절제는 중합 반응 이후의 반응용액의 pH를 알칼리성으로 변화시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 pH 조절제는 2-디메칠아미노에탄올, 암모니아, 트리에칠아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등과 같은 유기 아민을 예시할 수 있다.
단량체의 중합반응 전후에 pH 안정화를 위한 완충제가 첨가될 수 있다. 상기 완충제는 구체적으로 소듐카보네이트, 소듐비카보네이트, 암모늄카보네이트, 모노소듐디히드로젠포스페이트, 디소듐히드로젠포스페이트 등을 예시할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 완충제는 pH안정성 및 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지의 안정성등을 고려하여 단량체 100중량부에 대하여 0.1 내지 2중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 단량체의 중합은 90℃ 이하의 온도, 바람직하게는 30 내지 90℃의 온도에서 1 내지 6시간 반응시키면 용이하게 (메트)아크릴폴리올 수지를 얻을 수 있다.
상기와 같이 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지는 0 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는 것이 바람직하다. 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지의 유리전이온도가 0℃ 미만이면 오염 물질이 건조된 도막에 부착되어 도막이 오염되며, 연질의 도막이 형성되어 도막의 경도가 불량해지는 문제점이 있다. 한편, 유리전이온도가 30℃를 초과하면, 필름 형성 능력이 불량해져 균일한 도막의 형성이 어렵다는 문제점이 있다.
(메트)아크릴폴리올 수지의 제조가 완료되면, 반응액에 실리콘 알콕사이드를 첨가하여 (메트)아크릴폴리올 수지와 실리콘 알콕사이드 반응시키게 된다. 상기 반응이 완료되면 본 발명에 따른 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 얻을 수 있다.
상기 실리콘 알콕사이드 화합물은 기계적 화학적 물성을 증대시키기 위하여 첨가되는 것이다.
상기 실리콘 알콕사이드 화합물은 일반적으로 알려진 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게 에톡시 또는 메톡시 등의 알콕시 그룹을 함유하고 있는 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 실리콘 알콕사이드 화합물은 보다 구체적으로 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리에톡시실란, 글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 메타크릴옥실프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등을 예시할 수 있다. 바람직하게는 글리시드옥시프로필트리메톡시실란이 사용될 수 있다.
상기 실리콘 알콕사이드 화합물은 (메트)아크릴폴리올 수지 제조에 사용된 단량체 100중량부에 대하여 1 내지 20중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 알콕사이드 화합물의 첨가량이 상기의 기준으로 5중량부 미만이면 최종 제조된 도료를 가구에 적용시 경도 및 내후성 등 물성 향상을 기대할 수 없고, 20중량부를 초과하면 점도가 상승하여 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 저장 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기 실리콘 알콕사이드 화합물을 첨가한 후에는 상온에서 1 내지 6시간 반응시키면 본 발명에 따른 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물이 얻어진다. 얻어진 상기 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물은 가구용으로 적용시 도막 경도, 광택, 내수성, 도장 작업성, 내구성 등의 물성이 우수한 특성을 나타낸다.
이하에서는 상술한 제조방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 포함하는 가구용 수성 도료에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 구용 수성 도료는 주제와 경화제를 포함하여 이루어진 2액형 도료이다.
상기 주제는 전술한 본 발명에 따라 제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물과 안료를 포함하여 이루어진다.
수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물은 전술한 바와 같으므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물은 가구용 수성 도료 전체를 100중량부로 기준했을 때 25 내지 70중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 함량이 상기 기준으로 25중량부 미만일 경우 경화 후 도막의 내수성, 내구성이 불량해지며, 70중량부 초과일 경우 점도의 증가로 인해 도장 작업성이 불량해지는 문제점이 있다.
상기 안료는 도료 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 안료는 백색계 안료로 이산화티탄, 흑색계 안료로 카본 블랙이나 산화철 계 안료, 청색 및 녹색계 안료로 프탈로 시아닌 계의 유기안료, 황색 및 오렌지 계통의 안료로 크롬 옐로우, 황색 산화철계, 티탄 옐로우, 크롬 오렌지, 몰리브데이트 오렌지, 적색계 안료로 산화 철계 무기 안료, 아조계 무기 안료, 퀴나 크리돈계 무기 안료 등을 사용할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 안료는 가구용 수성 도료 전체를 100중량부로 기준했을 때 10 내지 30중량부 포함되는 것이 바람직하다. 안료의 함량이 상기 범위내로 포함될 경우 양호한 색상이 발현될 수 있을 뿐만 아니라 도료의 물성이 우수한 특성을 나타낸다.
상기 주제에는 필요에 따라서 도료의 점도 조절을 위하여 물을 추가로 더 투입할 수 있으며, 이는 선택적으로 이루어질 수 있는 것이다.
상기 경화제는 상기 주제를 경화시키기 위하여 사용되는 것으로서, 본 발명에서는 상기 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물 중 폴리올 성분과 반응하여 우레탄 결합을 형성하는 이소시아네이트 화합물을 사용하게 된다.
상기 이소시아네이트 화합물은 분자내 적어도 두 개의 이소시아네이트기를 포함하는 화합물 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 이소시아네이트 화합물로는 1,4-디이소시아나토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,8-디이소시아나토옥탄, 1,12-디이소시아나토데칸, 1,5-디이소시아나토-2-메틸펜탄, 트리메틸-1,6-디이소시아나토헥산, 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산, 트란스-1,4-시클로헥센디이소시아네이트, 4,4-메틸렌비스(시클로헥실이소시아네이트), 이소포론디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 자일렌-1,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일렌-1,3-디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아네이트, 4,4-메틸렌비스(2,6-디메틸페닐이소시아네이트), 4,4-옥시비스(페닐이소시아네이트), 헥사메틸렌디이소시아네이트로 등을 예시할 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 경화제는 가구용 수성 도료 전체를 100중량부로 기준했을 때 5 내지 50중량부 첨가할 수 있다. 상기 경화제가 상기의 기준으로 5중량부 미만이면 필요한 도막의 경도를 얻을 수 없고, 50 중량부 초과이면 경화된 도막이 작은 충격에도 부서지기 쉽다는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 상기한 성분들 이외에 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 습윤제, 소포제, 유동성 조절제, 소광제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 상기한 성분들을 상온에서 혼합하면 용이하게 얻을 수 있다. 상기 본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 가구에 적용시 주제와 경화제를 혼합하여 사용하면 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물에 함유된 폴리올과 경화제의 이소시아네이트기가 반응하여 경화가 이루어진다. 특히 본 발명에 따른 가구용 수성 도료는 수성으로서 기존 유성도료와는 달리 친환경적이면서도 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 사용함에 따라 경도, 광택, 내후성, 부착성 등의 물성이 우수한 특성을 나타낸다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 적하 깔대기, 승온 장치를 부착하였다. 여기에 탈이온수 363.1g과 완충제인 소듐카보네이트 1.4g, 계면활성제인 소듐라우릴설포네이트 3.5g 및 에틸렌옥사이드프로필렌옥사이드블록코폴리머 10.5g을 넣고 80℃가 되도록 승온시켰다.
별도의 용기에 메틸메타크릴이트 87.6g, 부틸아크릴레이트 104.7g, 스티렌 34.9g, 이소부틸메타크릴레이트 34.9g, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 79.9g, 메타크릴산 6.9g을 넣고 교반하여 단량체 혼합액을 제조하였다.
상기 단량체 혼합액의 일부(35g)를 상기 플라스크에 투입한 다음 라디칼 중합개시제인 포타슘퍼설페이트 2.8g을 탈이온수 140g에 녹인 것을 상기 플라스크에 투입하였다. 그런 다음 남은 단량체 혼합액을 상기 플라스크에 서서히(3시간 동안) 적하한 다음 3시간 동안 더 반응시켰다. 여기에 pH 조절제인 2-디메틸아미노에탄올 6.1g을 탈이온수 21g에 희석한 용액을 서서히 투입하여 반응액의 pH를 8로 조절하여 (메타)아크릴 폴리올 수지를 제조하였다. 이렇게 제조된 (메타)아크릴폴리올 수지의 불휘발분은 40.1%, 유리전이온도는 25℃이었다.
상기 pH 조절한 반응용액에 글리시드옥시프로필트리메톡시실란 107.1g을 서서히 첨가한 후 6시간 반응시켜 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 얻었다.
제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 이용하여 가구용 수성 도료를 제조하였으며, 이때의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 2>
4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 적하 깔대기, 승온 장치를 부착하였다. 여기에 탈이온수 369.7g과 소듐카보네이트 1.4g, 소듐라우릴설포네이트 3.6g 및 에틸렌옥사이드프로필렌옥사이드블록코폴리머 10.7g을 넣고 80℃가 되도록 승온시켰다.
별도의 용기에 메틸메타크릴이트 89.2g, 부틸아크릴레이트 106.6g, 스티렌 35.6g, 이소부틸메타크릴레이트 35.6g, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 81.4g, 메타크릴산 7.1g을 넣고 교반하여 단량체 혼합액을 제조하였다.
상기 단량체 혼합액의 일부(35g)를 상기 플라스크에 투입한 다음 포타슘퍼설페이트 2.8g을 탈이온수 140g에 녹인 것을 상기 플라스크에 투입하였다. 그런 다음 남은 단량체 혼합액을 상기 플라스크에 서서히(3시간 동안) 적하한 다음 3시간 동안 더 반응시켰다.
여기에 2-디메틸아미노에탄올 6.1g을 탈이온수 21g에 희석한 용액을 서서히 투입하여 반응액의 pH를 8.3으로 조절하여 (메타)아크릴 폴리올 수지를 제조하였다. 이렇게 제조된 (메타)아크릴폴리올 수지의 불휘발분은 40.5%, 유리전이온도는 25℃이었다.
상기 pH 조절한 반응용액에 글리시드옥시프로필트리메톡시실란 91g을 서서히 첨가한 후 6시간 반응시켜 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 얻었다.
제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 이용하여 가구용 수성 도료를 제조하였으며, 이때의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 3>
4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 적하 깔대기, 승온 장치를 부착하였다. 여기에 탈이온수 378.3g과 소듐카보네이트 1.5g, 소듐라우릴설포네이트 3.6g, 에틸렌옥사이드프로필렌옥사이드블록코폴리머 10.9g을 넣고 80℃가 되도록 승온시켰다.
별도의 용기에 메틸메타크릴이트 83.3g, 부틸아크릴레이트 109.1g, 스티렌 36.4g, 이소부틸메타크릴레이트 36.4g, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 83.3g, 메타크릴산 7.3g을 넣고 교반하여 단량체 혼합액을 제조하였다.
상기 단량체 혼합액의 일부(35g)를 상기 플라스크에 투입한 다음 포타슘퍼설페이트 2.8g을 탈이온수 140g에 녹인 것을 상기 플라스크에 투입하였다. 그런 다음 남은 단량체 혼합액을 상기 플라스크에 서서히(3시간 동안) 적하한 다음 3시간 동안 더 반응시켰다. 여기에 2-디메틸아미노에탄올 6.4g을 탈이온수 22g에 희석한 용액을 서서히 투입하여 반응액의 pH를 8.2로 조절하여 (메타)아크릴 폴리올 수지를 제조하였다. 이렇게 제조된 (메타)아크릴폴리올 수지의 불휘발분은 39.9%, 유리전이온도는 25℃이었다.
상기 pH 조절한 반응용액에 글리시드옥시프로필트리메톡시실란 70g을 서서히 첨가한 후 6시간 반응시켜 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 얻었다.
제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 이용하여 가구용 수성 도료를 제조하였으며, 이때의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
4구 유리제 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기, 적하 깔대기, 승온 장치를 부착하였다. 여기에 탈이온수 406.6g과 소듐카보네이트 1.5g, 소듐라우릴설포네이트 3.9g, 에틸렌옥사이드프로필렌옥사이드블록코폴리머 11.7g을 넣고 80℃가 되도록 승온시켰다.
별도의 용기에 메틸메타크릴이트 98.1g, 부틸아크릴레이트 117.3g, 스티렌 39.1g, 이소부틸메타크릴레이트 39.1g, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 89.5g, 메타크릴산 7.8g을 넣고 교반하여 단량체 혼합액을 제조하였다.
상기 단량체 혼합액의 일부(35g)를 상기 플라스크에 투입한 다음 포타슘퍼설페이트 2.8g을 탈이온수 140g에 녹인 것을 상기 플라스크에 투입하였다. 그런 다음 남은 단량체 혼합액을 상기 플라스크에 서서히(3시간 동안) 적하한 다음 3시간 동안 더 반응시켰다. 여기에 2-디메틸아미노에탄올 6.8g을 탈이온수 23g에 희석한 용액을 서서히 투입하여 반응액의 pH를 8.5로 조절하여 (메타)아크릴 폴리올 수지를 제조하였다. 이렇게 제조된 (메트)아크릴폴리올 수지의 불휘발분은 39.8%, 유리전이온도는 25℃이었다.
제조된 (메트)아크릴폴리올 수지를 포함하는 용액을 이용하여 가구용 수성 도료를 제조하였으며, 이때의 조성은 하기 표 1에 나타내었다.
| 조 성 | 비교예 | 실시예 | |||
| 2 | 4 | 5 | 6 | ||
| 주제 | 비교예 1의 수지 | 50 | - | - | - |
| 실시예 1의 수지 조성물 | - | 50 | - | - | |
| 실시예 2의 수지 조성물 | - | - | 50 | - | |
| 실시예 3의 수지 조성물 | - | - | - | 50 | |
| 이산화 티타늄 | 14 | 14 | 14 | 14 | |
| 습윤제1) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| 분산제2) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |
| 소포제3) | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | |
| 유동성 조정제4) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |
| 물 | 12.8 | 12.8 | 12.8 | 12.8 | |
| 경화제5 ) | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
※ 주 1) 소지 습윤제 : Air product사의 AD-01
2) 분산제 : BYK Chemie사의 BYK-151
3) 소포제 : Evonik사의 TEGO-3062
4) 유동성 조정제 : Cognis사의 DSX-1514
5) 경화제 : Bayer사의 Bayhydur 3100
<실험예>
상기 표1 조성의 각각의 가구용 수성 2액형 우레탄 도료 조성물에 대해 점도(DIN cup, 4mm), 연필경도, 부착성, 내후성 및 광택(60°), 작업성에 대하여 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 부착성:
ASTM D3359의 실험 방법-B(Test Method-B)에 준한 방법에 따라, 끝이 날카로운 칼 등의 도구를 사용하여 절단 도구(Cutting Tool)의 끝이 시편의 도장된 도막으로부터 소재에 이르도록 2mm 간격으로 교차되게 정사각형 눈금 25개를 만들고, KS-S1528 규격의 테이프로 충분히 압착시켜 90°방향으로 당겼을 때의 박리상태를 관찰하였다.
(평가점수: 박리면적 0%, 5B ↔ 0B, 박리면적 60% 이상)
2. 연필경도:
연필경도 측정기(CT-PC1, Coretech.)를 사용해 연필경도 측정용 연필을 45o 각도로 끼우고, 일정한 500g 하중을 가하면서 이것을 밀어 측정하였다. 연필은 미쯔비시(Mitsubishi) 연필을 사용하였는데, H-9H, F, HB, B-6B 등의 강도를 나타내는 연필을 사용하였다.
3. 광택:
형성된 도막을 광택측정기(Micro-gloss 60°, BYK Gardner)를 사용하여 60° 광택을 측정하였다. 측정한 값은 5회 반복 측정한 후 최상위, 최하위 값을 제외한 3회의 값을 평균값을 계산하여 기록하였다.
4. 내후성:
QUV/SE model(Q-Lab Coporation)으로 300시간 시험 후, 광택유지율(%)을 측정하였다.
| 시험결과 | 비교예 | 실시예 | ||
| 2 | 4 | 5 | 6 | |
| 점도(DIN cup, 4㎜) | 24초 | 24초 | 24초 | 26초 |
| 연필경도 | HB | H | F | F |
| 부착성 | 5B | 5B | 5B | 5B |
| 내후성 | 72% | 78% | 75% | 75% |
| 광택(60°) | 71 | 85 | 79 | 77 |
| 작업성 | 매우 양호 | 매우 양호 | 매우 양호 | 매우 양호 |
상기 표 2에서 보는 바와 같이 수성 하이브리드 수성 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물을 포함하는 본 발명에 따른 실시예 4 내지 6의 가구용 수성 도료는 이를 포함하지 않는 비교예 2의 도료에 비하여 경도 및 60° 광택이 우수할 뿐만 아니라 내후성 또한 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 특히 기존의 유성 2액형 가구용 도료와는 달리 수성 2액형 가구용 도료로서 친환경 특성을 가지고 있어 가구에 적용시 실내환경을 개선할 수 있는 유용한 효과가 있다.
Claims (8)
- 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메타)아크릴산 에스테르계 모노머를 포함하는 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머와 방향족 비닐계 모노머를 포함하는 단량체 100중량부를 계면활성제 0.5 내지 5중량부 및 라디칼 중합개시제 0.1 내지 2중량부의 존재하에서 물 50 내지 250중량부 포함하는 수상에서 중합시킨 다음 pH 조절제로 pH가 7.5 내지 10.0이 되도록 조절하여 (메트)아크릴폴리올 수지를 제조하고, 여기에 실리콘 알콕사이드 1 내지 20중량부를 첨가하여 상기 (메트)아크릴폴리올 수지와 실리콘 알콕사이드 반응시키는 것을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머는 분자내에 적어도 하나의 수산기를 함유하는 수산기함유 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머를 5 내지 60중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 단량체는 전체를 100중량부로 기준 했을 때 (메트)아크릴산 에스테르계 모노머 60 내지 90중량부와 방향족 비닐계 모노머 10 내지 40중량부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 단량체 중합시의 분자량 조절을 위한 분자량 조절제가 0.1 내지 3중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기단량체의 중합 전후에 pH 안정화를 위한 완충제가 0.1 내지 2중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 (메트)아크릴폴리올 수지는 0 내지 30℃의 유리전이온도를 갖는 것을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물의 제조방법.
- 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물.
- 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물 25 내지 70중량부와 안료 10 내지 30중량부를 포함하는 주제 및 이소시아네이트 화합물을 포함하는 경화제로 이루어진 것을 특징으로 하는 가구용 수성 도료.
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| KR1020100109477A KR20120048061A (ko) | 2010-11-05 | 2010-11-05 | 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가구용 수성 도료 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100109477A Ceased KR20120048061A (ko) | 2010-11-05 | 2010-11-05 | 수성 하이브리드 (메트)아크릴폴리올 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 가구용 수성 도료 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120048061A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101727074B1 (ko) * | 2015-10-27 | 2017-04-14 | (주)노루페인트 | 변성폴리올 수지 및 이의 제조방법 |
| KR20190003584A (ko) * | 2016-04-21 | 2019-01-09 | 바스프 에스이 | 폴리우레탄에 기초한 인발성형된 제품의 제조 방법 |
| KR102858537B1 (ko) * | 2025-02-10 | 2025-09-15 | 주식회사 한샘 | 신규한 조성의 가구 도료용 도료 조성물 |
-
2010
- 2010-11-05 KR KR1020100109477A patent/KR20120048061A/ko not_active Ceased
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|---|---|---|---|---|
| KR101727074B1 (ko) * | 2015-10-27 | 2017-04-14 | (주)노루페인트 | 변성폴리올 수지 및 이의 제조방법 |
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20120611 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event date: 20120817 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20120611 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |