친환경 선박용 수용성 도료
이 종 철†․황 순 주․김 응 섭 조광페인트(주)
Environment-friendly of Marine Water Soluble Coating
Jongcheol Lee†, Soonju Hwang, and Eungseob Kim Chokwang Paint Co., Ltd, Busan 617-826, Korea
Abstract: 본 연구에서는 국내외에서 강화되고 있는 휘발성 유기화합물(VOCs) 규제에 대응하고자 친환경 선박용 수 용성 도료를 제조하였다. 선박용 도료는 해양에서의 극심한 환경에 견뎌야 하는 선박의 특성상 까다로운 물성이 요구 되며 개발하고자 하는 수용성 도료의 기존의 유성계 도료의 성능을 만족할만한 물성검증이 뒷받침이 되어야 한다.
따라서 선박용으로 적합한 수용성 아크릴 변성 에폭시에스테르를 합성 후 FT-IR, GPC, 입자크기 및 분포도를 측정하 여 구조 및 특성을 분석하였고, 첨가제에 따른 건조성, 점도, 촉진내후성을 측정하여 도료물성을 분석하였다.
Keywords: waterborne coating, marine paint, epoxy paint
1. 서 론
1)
전 세계적으로 배출되는 대기오염원의 일종인 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compound, VOCs) 배출량에 대한 국제적인 환경규제가 진행 중이며 이러한 환경규제를 극복하기 위한 기술개 발이 전 세계적으로 중요한 이슈이다.
특히 휘발성유기화합물은 도장 공정에서 많이 배출되는데 도장 중 또는 도장 후 발생되는 휘발 성유기화합물(VOC)은 질소화합물(NOX)과 광화 학반응을 일으켜 지표면의 오존(O3)농도를 증가시 키고, 지구온난화에 영향을 미치게 된다. 또한 국 내 조선업계의 친환경 선박도장에 대한 규제가 점 차적으로 강화됨에 따라 대형 조선업체는 2007년 에 이어 2013년 휘발성 유기 화합물 저감을 위한 2차 자발적 환경협약을 체결하여 이에 대한 관심 이 더욱 고조되고 있는 상황이다.
기존에는 방식성이 우수한 에폭시계나 알키드 계수지의 용제형 도료가 선박거주구나 엔진룸 등
†주저자 (E-mail: [email protected])
에 많이 사용되어 왔다. 그러나 최근 환경오염에 대한 인식이 높아지고, 휘발성 유기화합물의 저감 에 대한 정부의 환경규제에 대한 요구와 작업 안 정성에 대한 고려에 기인하여 용제 대신 수성, 또 는 수용성 형태의 도료에 대한 대체요구가 높아지 고 있으며, 휘발성 유기용제의 저감에서도 그 함 량을 계속 낮추고 있는 추세이다. 대형구조물인 선박에 사용하는 도료의 경우 가열건조하기 힘들 기 때문에 상온에서 건조가 가능하여야 하며 용제 형과 같이 미려한 외관과 광택을 유지하여야 한 다. 그러나 용제형에 비해 카르복실기나 폴리에틸 렌옥사이드 등의 친수성 관능기를 함유한 수성도 료는 표면장력이 크고 증발잠열이 높은 물의 특성 으로 인해 내수성, 건조성과 부착성이 일반적으로 떨어지고, 방식성 또한 용제형보다 떨어진다. 그리 고 음이온형의 친수성기는 중화 후 수용성화시키 는데 이렇게 중화된 염이 피막에 남게 되면 상용 성이 부족하여 광택이 저하하게 되기도 하고 기후 조건의 영향을 많이 받아 고온다습의 경우 도막의 외관이 저하되기도 한다. 내수성, 내식성, 건조성 및 부착성에 있어서 용제형수지 조성물과 유사한
Figure 1. The synthesis of water soluble Acrylic modified epoxy ester resin.
물성을 나타내는 수성계 수지 조성물을 개발하기 위해 각종 연구가 진행되고 있으나, 유성 수지 조 성물과 비교하여 산업계에서 요구되는 수준의 물 성을 갖는 수용성 수지 조성물이나 수성 도료의 개발은 계속 진행 중이다.
본 연구에서는 이러한 단점을 극복하고 우수한 내후성, 내수성, 건조성, 부착성 및 저장안정성을 갖는 수용성 아크릴 변성 에폭시에스테르 도료를 제조하고자 하였다.
2. 실 험
2.1. 수용성 아크릴변성 에폭시에스테르 수지 합성
에폭시의 사용비율이 증가할수록 에스테르화 반 응에 의해 생성되는 에폭시에스테르 화합물의 점 도가 상승하여 높은 고형분의 수지합성이 어려우 며 분자량이 커져서 수분산성이 떨어진다. 지방산 이 적을 경우에는 분자구조 내에 불포화결합이 상
대적으로 적기 때문에 아크릴 모노머와의 그래프 트 가교밀도가 떨어져 도막형성 시 내수성 및 내 염수성이 저하된다. 따라서 지방산과 에폭시의 비 율을 50/50으로 유지하였다. 지방산과 에폭시의 비율을 고정한 에폭시 에스테르와 아크릴 모노머 의 비율연구에서 건조시간은 아크릴모노머의 비 율이 적을수록 우수하고, 내수성은 아크릴 모노머 의 비율이 낮을수록 우수하였다. 본 연구에서는 에폭시에스테르와 아크릴 모노머의 비율을 70/30 로 하여 실험을 진행하였다.
먼저 Epoxy resin (국도화학), Maleic anhidride, Fatty acid 및 촉매를 2,000 mL 둥근 4구 플라스크 내에 주입하였다. 압력-평형화 사이드암에 고정되 어 있는 반응기에는 기계적 교반기, 교반기에 부 착해서 교반을 목적으로 사용된 자체 제작한 임펠 라, 메크니컬 씰, 환류 냉각기, 자체 제작한 특수 테프론콕크 receiver 및 온도 모니터링 열센서가 장착된 장치를 heating mantle (MS-C 450)위에 설 치하였다. 이러한 시스템 하에서 혼합물을 N2 gas
blowing 상태 하에서 500∼600 rpm 속도로 교반 하면서 상기의 모노머들을 반응하도록 하였다. 온 도를 220 ℃로 올리기 위해 180 min에 걸쳐 열을 가하면서 H2O를 제거한다. 온도가 220 ℃가 되었 을 때 900∼1,000 rpm 속도로 교반하면서 xylene 을 냉각콘덴서 위로 일정량을 첨가하여 테프론콕 크 receiver로 xylene 환류를 유도하여 H2O 제거 를 촉진시키고 일정 점도 및 산가가 될 때까지 유 지시킨 뒤 진공으로 xylene 및 미반응 모노머 등 을 완전 회수한 후 반응을 종결한다.
반응기에 먼저 합성한 epoxy 변성 ester resin과 소량의 알콜계 용제를 2,000 mL 둥근 4구 플라스 크 내에 주입하였다. 압력-평형화 사이드암에 고 정되어 있는 반응기에는 기계적 교반기, 교반기에 부착해서 교반을 목적으로 사용된 자체 제작한 임 펠라, 메크니컬 씰, 테프론콕크 분액깔대기, 환류 냉각기 및 온도 모니터링 열센서가 장착된 장치를 heating mantle (MS-C 450) 위에 설치하였다. 반 응기 내용물을 교반시키고 온도를 서서히 가열시 켜 용제가 환류냉각기에서 육안으로 환류가 발생하 는 온도(100 ℃)까지 올렸고 반응초기온도를 100
℃로 설정하였다. 이러한 시스템 하에서 Styrene monomer, Acrylic acid, Ethyl acrylate 외 다수 Acrylate 계열 모노머 및 열중합개시제 등을 균일 하게 녹인 혼합물을 테프론콕크 분액깔대기 내에 충진하고 600∼700 rpm 속도의 교반하, 온도 100
℃ 부근에서 3 h에 걸쳐 서서히 적하를 하면서 상 기의 모노머들을 반응하였다. 적하가 끝난 후 완 벽한 반응의 종결을 위해 5 h 이상 반응을 하였다.
반응은 FT-IR로 실시간 모니터링하였다. 점도, 색 상, 산가, 고형분 등의 기초물성 측정 및 DSC (dif- ferential scanning calorimeter)로 수지 Tg (glass transition temperature, 유리전이 온도) 값을 측정 하였고 입도분석으로 입자크기와 입자분포도를 측정하였다.
아크릴 변성 epoxy ester resin을 수성화하기 위 해서 합성된 레진을 50 ℃로 냉각 후 트리에틸아 민(triethylamine, TEA)을 첨가하여 카르복실기 그 룹(carboxylic group)을 1 h 정도 중화 후 40 ℃ 부
근에서 증류수를 15 min 간 적하하면서 수용성 아 크릴 변성 epoxy ester resin을 얻었다.
2.2. 수용성 아크릴 변성 에폭시에스테르 도료 제조
상기와 같이 합성된 수용성 아크릴 변성 에폭시 에스테르 수지와 일반적인 수계 도료용 첨가제를 포함하는 친환경 선박용 수용성 도료를 제조하였 다. 첨가제로는 탄산칼슘 등의 충전재, 산화티탄 등의 안료 첨가제, 소포제, 점도를 조정하기 위한 증점제, 레벨링제, 자외선안정제, 광안정제 및 물 을 첨가한 후, 2,000 rpm에서 고속 분산시켜 도료를 얻었고, 건조성, 점도 및 내후성 등의 물성을 평가하 였다.
2.3. 분석
2.3.1. Fourier Transform Infrared Spectro- scopy (FT-IR)
Digi-Lab 사의 FT-IR Spectrometer (FTS-3000 MX)를 사용하여 제조된 수용성 아크릴변성 에폭 시에스테르 수지의 화학적 구조를 확인하였다.
2.3.2. Differential Scanning Calorimeter (DSC) Seiko사의 SSC-5200를 사용하여 -100∼150 ℃ 의 온도변화에 따른 열유속 차이값으로 제조된 수 지의 Tg값을 측정하였다.
2.3.3. 입도분석(Particle Size Analysis) BECKMAN Coulter사의 Laser Diffraction Par- ticle Size Analyzers (LS 13 320 MW)를 사용하여 제조된 수지의 입자크기와 분포도를 측정하였다.
2.3.4. 수용화 후 저장안정성
합성된 수지조성물을 수용화한 후, 투명한 유리 병에 담아 항온조(25 ± 2 ℃)에 10일간 보관 후에 각각의 수지 조성물의 상태를 육안으로 관찰하며 층 분리 현상과 점도의 변화 정도에 따라 평가하였다.
2.3.5. 점도
점도는 25 ℃ 항온수조에 수지조성물을 30 min 간 유지한 후 ASTM D 2196의 비뉴톤 물질의 회 전점도계 시험방법으로 Brookfield viscometer LVF 를 사용하고, spindle No.4, 30 rpm으로 측정하였다.
2.3.6. 내수성
시험편에 도막을 100 µm로 도장하고 상온에서 24 h 건조하여 얻어진 도판을 상온의 수중에 240 h 침지한 후 도막의 블리스터와 도막의 박리 정도 를 육안으로 판정하여 평가하였다.
2.3.7. 60° 광택도
60° 광택도는 KS M 5000-3312의 도료의 60°
광택도 시험방법(입사각과 수평각이 각각 60°일 때의 반사율을 측정하여 표준관인 유리표면의 경 면 광택도를 100으로 하였을 때의 백분율로 표시 하여 5회 측정한 평균값)에서의 60° 광택도를 측 정하여 평가하였다.
2.3.8. 건조성
ASTM D 5895에 의거 Sheen 사의 drying time record를 이용하여 film applicator로 건조도막 100 µm 형성하여 측정하였다.
2.3.9. SVR (부피고형분)
ISO 3233의 규정에 따라 공기 중에서와 물 속 에서 용기의 무게를 달아 시험할 제품으로 도장한 다. 건조시킨 다음 다시 공기 중에서와 동일한 액 체 속에서 무게를 단다. 이 측정 결과로부터 무게, 부피, 건조 도막의 밀도를 계산하고 아래 계산식 에 의해 도료의 부피고형분을 산출하였다.
고형분 × 도료비중용제비중 (1)
2.3.10. VOC 함유량
ISO 11890에 의거하여 도료의 수분을 측정하고 고형분을 측정한 환산식에 의해 측정하였다.
아래 식은 밀도의 측정 과정을 포함하지 않기 때문에 정밀도가 우수한 계산법으로 선호된다.
VOC = 100 – NV – Ww (2)
여기서 VOC는 완료품에 대한 VOC 함량, NV는 비휘발분, Ww는 수분 함량을 질량 백분율로 나타 낸 값이다.
2.3.11. TVOC 및 포름알데히드 방출량
ISO 16000에 의거하여 챔버법으로 측정하였다.
챔버법은 챔버 내의 공기농도, 통과한 공기유량 및 시험편의 표면적을 구하여 소재의 특정시간(t) 에 관한 단위면적당 TVOC 및 포름알데히드의 방 출량을 결정하는 시험방법이다.
2.3.12. 촉진내후성 시험
ISO 1507법에 따라 Weather-O-meter 장비(ATLAS 사 S3000)을 사용하여 온도 32 ℃, 습도 53.2%, 광량 0.55 W/m²의 환경조건으로 100 h 기준으로 시험하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1. 구조학적 특성
FT-IR 분광기(Fourier Transform Infrared Spec- troscopy) 측정결과에서 약 1,730 cm-1 대의 흡수 피크에서 에스테르의 C = O결합을 확인하였고, 1,240 cm-1과 1,170 cm-1 부근에서 아크릴레이트 의 C-O-, 2,940 cm-1 부근에서 CH3, 1,450 cm-1 부 근에서 -CH2의 신축진동으로 각각 생성물질의 구 조를 확인하였다. 일반적으로 아크릴 모노머에서 기여하는 C=C stretch가 1,636 및 1,617 cm-1에서 나타나는데, 이 피크에서의 강도가 완전히 사라졌 을 때 최종적인 열경화성 아크릴 공중합체를 얻을 수 있었다.
3.2. 열분해거동
DSC (differential scanning calorimeter)로 반응
Figure 2. FTIR spectra of Water soluble Acrylic modified epoxyester resin.
(a)
(b)
(c)
Figure 3. DSC curves of resin: (a) 반응종결 5 h 전, (b) 반 응종결 3 h 전, (c) 반응 종결 후.
종결 5 h 전과 3 h 전, 반응 종결 후의 수지 Tg (glass transition temperature, 유리전이 온도) 값을 측정하였다. Figure 2의 그래프에서 보듯이 반응 중에 측정한 Tg 값이 각각 16.18 ℃과 16.84 ℃로 폴리머가 중합되어 짐을 볼 수가 있었고 최종 반 응 종료 후 유리 전이온도가 22.34 ℃ 됨으로써 고 분자 분자사슬이 성장했음을 간접적으로 알 수가 있었다.
3.3. 입자크기와 분포도
수성 매질에서 입자의 크기와 분포도는 안정성 과 관계가 있으며 입자크기의 조절은 안정성 측면 에서 매우 중요하다. 수계에서는 열역학적인 불안 정성 때문에 장기간 안정한 상태로 유지되기가 어 렵다. 내상의 입자들이 군집되지 않고 별개의 입 자들로 균일하게 분산되어 있을 때에 안정산 상태 에 있으나 시간이 경과하면서 내상의 입자 간에 작용하는 인력에 의해 군집을 이루게 되고, 이 군 집이 뭉치게 된다. 안정도는 입자크기가 작고 균 일하게 분산되어 있을수록 안정하므로 분자 설계 시 고형분 함량을 비교적 낮게 하고, 분자량을 작 게 하여 이에 비례하여 점도가 낮도록 한다. 하지 만 휘발성 유기 함유량을 줄인 친환경 선박용 도 료를 적용하기 위해서는 고형분 용적비는 높이고
수지 점도를 낮추면서 고형분을 함량을 높여야 한 다. 아크릴변성 에폭시에스테르 수지의 함량을 증
Figure 4. Size Distribution of water soluble resin.
가시키는 부분, 즉 고형분 함량을 증가시킬수록 건조성은 개선되나 수분산성이 저하되어 수분산 후 저장 안정성에 영향을 미치게 되는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여 구성성분들의 선택과 사용량이 적합하여야 하며, 제조에 이용되는 교반 장치와 방법 및 전단력이 적당하여야 한다.
Figure 4는 수용성 아크릴변성 에폭시 에스테르 수지의 입자 크기를 측정한 그래프이다. 그래프에 서 보듯이 입자 크기가 100∼200 nm 사이임을 볼 수가 있고, peak의 모양이 sharp하게 나오는 것으 로 보아 입자 분포가 균일함을 알 수 있다. 또한 저장 시에 온도가 지나치게 높으면 입자의 운동에 너지가 높아져 쉽게 군집을 이루게 되고, 지나치 게 낮으면 수용성 성분이 결빙되어 군집을 유발하 므로 분리의 원인인 되기도 하므로 저장온도에도 신경을 써야 한다.
3.4. 건조시간
건조제는 도료의 건조를 촉진시켜 주는 보조제 로 특정한 유기산의 금속 화합물(금속 비누라고 함)이다. 건성유분이 포함된 도료는 자연건조형이 라고는 하나, 건조제 없이는 며칠이 지나도 잘 마 르지 않지만 건조제를 적절히 넣어주면 빠르면 몇 h, 길어도 24 h 내에 건조가 된다. 건조제는 활성 건조제(Active Drier)와 보조 건조제(Auxiliary Drier) 로 나누어진다. 활성 건조제는 건성유분의 산화를
촉진시켜주는 건조제를 말한다. 보조 건조제는 산 화 건조제와 혼합 사용 시 유분의 중합을 촉진시 켜 전체 건조를 도와주는 건조제로 납(Pb), 칼슘 (Ca), 지르코늄(Zr), 아연(Zn),바륨(Ba) 등이 있다.
이들 건조제 중 대표적인 것은 Co 드라이어, Mn 드라이어, Pb 드라이어의 세 가지이다. 드라이어 제조에는 지방산으로 나프텐산이 주로 사용되기 때문에 Co 납사네이트, 또는 Mn 또는 Pb 납사네 이트 등으로 부르기도 한다.
본 연구에서는 Cobalt계 건조제 함량별로 0.5∼
2%씩 사용하여 건조시간을 측정하였다. 함량이 증가할수록 건조시간이 단축되나 1% 이상 적용시 건조시간의 변화는 거의 미미한 수준이며 도막의 표면건조가 빨리 되고 도막 내부의 건조가 느려지 는 현상이 발생한다. 지르코늄계 건조제를 0.5∼
2% 적용한 결과 Cobalt계 건조제와 마찬가지로 함량이 증가할수록 건조시간이 증가하며, 1% 이 상 적용하여야 효과를 발휘한다. Cobalt계 건조제 와는 달리 표면건조는 느리나 도막 내부건조가 빨 라지는 현상이 발생한다. 따라서 Cobalt계 건조제 의 경우 1% 이하 범위 내에서 지르코늄계 건조제 를 1% 이상의 범위 내에서 각각을 블랜드하였을 때 알맞은 도막 건조상태를 찾을 수 있었다.
3.5. 점도
도료의 특성으로서 도장시와 같이 전단속도가 클 경우에는 겉보기 점도가 낮아 도장하기 쉬운 한편, 도장 후에는 적당한 도막두께로 피막이 형 성되어 흐르지 않아야 하는 상반된 성질이 요구된 다. 도료에 소량의 첨가제(증점제)를 첨가함으로 비히클과분산계 중에 2차 결합에 의한 느슨한 그 물형태 구조를 형성시킨다. 이 구조는 믹싱이나 도장 시의 높은 전단력에 의해 쉽게 파괴되어 첨 가제에 의한 구조점성은 떨어져 점도가 낮게 된 다. 즉 외부에서 가해지는 힘을 제거하면 그물형 태는 회복되어 점도는 다시 상승한다. 이와 같이 외부에서 가해지는 힘의 변화에 의해 시간에 따라 구조의 변화가 일어나 구조점도가 변하는 현상을 칙소성이라고 한다. 2차 결합으로 그물구조를 형
Urethane Thickener A Urethane Thickener B Urethane Thickener C
Viscosity 115 Ku 108 Ku 128 Ku
Sagging
40 40 50
10% 희석
Viscosity 97 93 98
Sagging
25 30 30
Storage stability 양호 양호 불량
Table 1. Urethane Thickener에 따른 도료 점도, sagging성 및 저장안정성 실험
성하는 콜로이드분산의 입자모양은 입자의 이방 성이 클수록 증점성은 강하며, 판상 또는 침상입 자는 구상입자보다 큰 중점성을 나타낸다.
수계도료에는 에멀젼도료와 디스퍼션 도료같이 수분산 수지계가 많아 일반적으로 thickener라고 부르는 점도조정제가 필요하다. Thickener를 첨가 하여 에멀젼의 점도를 증대시킴으로 유화제와 같 이 분산입자의 안정화에 기여한다. 또한 도료 제 조 시에 첨가함으로 도료 저장 중 안료의 침강방 지, 재분산성의 향상, 도장 시의 흐름방지 및 도막 두께의 증대 등에 효과가 있다. 증점제의 종류에 따라서 셀룰로우스 타입, 알칼리스웰러블 타입, 우 레탄 회합형 타입이 있고, 이 중에서 우레탄 회합 형 증점제의 증점방식은 물과는 상관없이 에멀젼 의 친유성 입자끼리 서로 연결되어 증점을 하기 때문에 내수성이 상당히 뛰어나다. 분자량이 낮은
우레탄 증점제 A와 중간정도의 분자량인 우레탄 증점제 B, 그리고 분자량이 큰 우레탄 증점제 C를 적용하여 도료의 점도와 sagging성을 측정한 결과 를 Table 1에 나타내었다. 중간크기의 분자량인 우레탄계 증점제를 사용하였을 때의 점도는 108 Ku, 10% 희석하여 측정한 점도는 30 Ku로 다른 타입에 비해서 도료의 점도가 낮고 sagging성 및 저장성이 양호함을 볼 수 있었다.
3.6 촉진내후성
선박은 항상 극심한 해양환경에 노출되기 마련 이고, 한난 및 건습의 반복피로를 받아서 도막성 능이 점차로 저하된다. 선박의 거주구나 엔진 룸 같은 내부의 경우에는 환경의 영향이 크진 않지만 약한 자외선이나 일상적인 습기로부터 서서히 변 화하는 것이 일반적이다.
0.5% 1% 2%
gloss 73 75 74
△E
2.954 2.692 2.218
Table 2. 자외선 안정제와 광안정제에 따른 도료의 광택 및 색차값 실험
Figure 5. 대표적인 자외선 안정제: (a) Benzophenone계, (b) Hindered amine계 광안정제.
자외선 안정제는 작용기능별로 자외선 흡수제, Quenchers, Radical Scavenger로 나누며 전자는 물리적 작용에 의해 후자 두 가지 형태는 화학적 작용에 의해 고분자 물질을 자외선으로부터 보호 한다. 자외선 흡수제는 화학구조에 의해 Benzo- phenone계, Benzotriazole계, Salicylate계, Cyano- acrylate계, Ozanilide계 등으로 분류된다. 그중에 서 Benzophenone계와 Benzotriazole계가 대표적 인 자외선 흡수제로 사용된다. Benzotriazole계는 Benzophenone계 자외선 흡수제보다 흡수파장범 위가 넓고 흡수정도가 더 커서 성능 면에서는 우 수하나 가격이 비싼 단점이 있다. 가격과 효율성 을 고려하여 비교적 성능이 우수한 Benzophenone 계 자외선 흡수제를 선택하여 물성을 검토하였다.
광안정제인 Radical Scavenger는 HALS (Hindered
Amine Light Stabilizer)로 통칭되고 있다. 자외선 으로부터 광분해되어 생성된 자유라디칼을 소멸 시킴으로서 연쇄적인 광산화반응을 정지시키는 역할을 한다. 대표적인 자외선 안정제와 광안정제 인 구조를 Figure 5에 나타내었다. Benzophenone 계는 Benzophenone 골격에서 carbonyl기에 대해 ortho 위치(2,2')에 1개 이상의 hydroxyl기가 존재 하며, 광안정제로는 Bos (2,2,6,6-tetramethyl-4-pi- peridine) sebacate가 많이 사용되고 있다.
본 연구에서는 벤조페논계 자외선 안정제와 광 안정제(HALS)를 사용하여 도료를 제조한 후 약 100 h 동안 습기와 도막에 노출시킨 후 광택과 차값을 측정하였다. 벤조페논계 자외선 흡수제와 광안정제의 혼합비율을 1 : 1, 1 : 2, 2 : 1로 변화시 키면서 실험을 진행한 결과 비율이 2 : 1의 비율로 사용하였을 때 광택 값이 76, 색차값이 2.774로 가 장 우수함을 알 수 있었다. 또한 혼합된 자외선 흡 수제와 광안정제를 0.5%, 1%, 2% 적용하였을 때 의 물성을 측정하였다. Table 2에서 나타낸 바와 같이 내후성과 광택의 경우 자외선 흡수제와 광안 정제의 함량이 1%일 때 양호한 값을 얻었고, 1%
와 2%를 적용하였을 때에는 그 변화가 미미한 수 준이었다.
이 종 철
2008 부산대학교 산업대학 고분자공학 석사 현재 조광페인트(주) 기술연구소
팀장
황 순 주
2002 부산대학교 산업대학 고분자공학 석사 현재 조광페인트(주) 기술연구소
합성팀 수석연구원
김 응 섭
1982 동아대학교 공업화학교 졸업 현재 조광페인트(주) 기술이사
4. 결 론
본 연구에서는 휘발성 용제 함량을 최소화한 친 환경적이면서 기존의 유성도료의 높은 스펙의 물 성을 만족시키는 선박용 수용성 수지 및 도료를 제조하였고 기초성능과 물성을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
FT-IR 측정 결과 수용성 아크릴 변성 에폭시에 스테르의 각각의 생성물질의 구조를 확인하였고, 아크릴 모노머의 C=C 피크의 강도가 완전히 사라 졌을 때 최종적인 열경화성 아크릴 공중합체를 얻 었다. 시차주사열량법 측정 결과 중합 시 고분자 사슬이 증가함에 따라 Tg값이 증가함을 확인하였 다. 수용화 후 분산안정성에 기여하는 입자크기는 100∼200 nm 사이였고, 입자 분포도의 피크가 sharp하게 나타남을 볼 수 있었다. 수용성 도료의 Cobalt계 건조제와 지르코늄계 건조제를 0.5∼2%
범위 내에서 사용하여 건조성을 측정하였다. 두 타입 모두 함량이 증가할수록 건조시간이 단축되 어지나 일정함량 이상 적용 시에 건조시간의 변화 는 거의 미미한 수준이며 도막의 표면건조가 빨리 되고 도막 내부의 건조가 느려지는 현상이 발생하 였다. 도장 시 요구되는 점도를 만족시키기 위하
여 분자량이 중간정도인 Urethane Thickener를 증 점제로 사용하여 점도를 측정한 결과 원액상태에 서는 108 Ku, 10% 희석 시에는 30 Ku였으며, sagging성과 저장성 모두 양호하였다. 벤조페논계 자외선 흡수제와 광안정제의 혼합비를 2 : 1의 비 율로 하여 2% 적용하였을 때 광택 값이 74, 색차 값은 2.218로 촉진내후성이 우수하였다.
참고문헌
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