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KR102486501B1 - 코팅 조성물 - Google Patents

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KR102486501B1
KR102486501B1 KR1020160001107A KR20160001107A KR102486501B1 KR 102486501 B1 KR102486501 B1 KR 102486501B1 KR 1020160001107 A KR1020160001107 A KR 1020160001107A KR 20160001107 A KR20160001107 A KR 20160001107A KR 102486501 B1 KR102486501 B1 KR 102486501B1
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KR
South Korea
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coating composition
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foam
present
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KR1020160001107A
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오경희
송상훈
이정래
이상민
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주식회사 엘지생활건강
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Abstract

본 발명은 발포폼 코팅 조성물에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 필름 포머로서 수성 베이스 폴리머 수지, 계면활성제, 및 이형제를 포함하는 발포폼 코팅 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 벽, 바닥, 창호의 면 또는 틈새 등에 도포하는 면적에 맞게 별도로 재단할 필요없이 에어로졸 타입으로 간편하게 분사하여 발포폼을 만들어 경화시킬 수 있으며, 열전도도가 낮고 열방사 방지효과가 우수해 냉/난방비를 절감할 수 있으며, 경화 이후 용이하고 깔끔하게 필오프 가능하며, 표면의 먼지나 유성 오염 등의 표면 얼룩을 용이하게 제거할 수 있고, 휘발성 유기 화합물을 포함하지 않아 인체에 무해하다.

Description

코팅 조성물{Coating composition}
본 발명은 발포폼 코팅 조성물에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 필름 포머, 계면활성제 및 이형제를 포함하며 방풍 효과, 단열 효과, 오염 제거능 및 제거 용이성이 우수한 발포폼 코팅 조성물에 관한 것이다.
기존의 발포 단열 코팅은 폴리올 및 이소시아네이트를 이용한 폴리우레탄 발포폼 형태의 단열 코팅이 통상적으로 사용되었다. 그러나 이러한 단열 코팅 방법은 가정에서 일반 소비자가 하기에는 사용이 불편하고, 이소시아네이트의 독성 및 빠른 경화를 위해 사용되는 용제로 인해 자극이 발생할 수 있으며, 한번 경화가 되면 제거가 용이하지 않는 단점이 있어, 전문가에 의한 단열 시공시에만 사용되는 한계가 있었다.
또한 단열 코팅을 위해 단열성분 또는 에어캡이 적용된 단열필름 등을 이용할 수도 있는데, 이는 창호 등에 적용할 때 각 창호 크기에 맞게 재단해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인체에 유해한 성분을 포함하지 않으면서 방풍 효과, 단열 효과, 오염 제거능 및 제거 용이성이 우수한 발포폼 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 발포폼 코팅 조성물을 포함하는 필오프 타입의 발포폼 코팅물, 오염물 제거용 또는 단열성의 발포폼 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 필름 포머로서 수성 베이스 폴리머 수지; 계면활성제; 및 이형제를 포함하는 발포폼 코팅 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 발포폼 코팅 조성물을 분사 및 경화시켜 형성되는 필오프 타입의 발포폼 코팅물을 제공한다.
본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 필름 포머로서 수성 베이스 폴리머 수지; 계면활성제; 및 이형제를 포함하는 발포폼 코팅 조성물을 개발하였다. 이는 인체에 유해한 성분을 포함하지 않으면서, 이를 문틈 사이에 도포하여 경화시키면 방풍 효과가 우수하고, 제거 용이성이 우수하며, 또한 도포 후 박리할 때 오염 제거능이 우수하다는 놀라운 발견을 하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 있어서 상기 필름 포머로서 수성 베이스 폴리머 수지는 발포폼 코팅 조성물 처리시 막을 형성하기 위해 사용된다. 상기 수성 베이스 폴리머 수지는 통상적으로 막을 형성하는 폴리머가 사용될 수 있으며, 비닐 아크릴성 공중합체와 에틸렌 비닐 아세테이트, 염화비닐 코폴리머, 아크릴 라텍스 아크릴릭 공중합체 에멀젼, 스타이렌 아크릴계 공중합체, 폴리초산비닐 에멀젼과 아크릴 에스터-아크릴로나이트릴 공중합체, 아세트산염 뷰틸 아크릴레이트 공중합체, 메타크릴 에스테르 아크릴 에스터 공중합체, 고분자 라텍스의 수성 분산액 및 수성 폴리우레탄 분산물 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 수성 베이스 폴리머 수지는 통상적으로 에멀전 중합으로 제조될 수 있으며, 수성 베이스 폴리머 수지의 고형분 농도는 수분산액 중량 대비 20~60 중량%, 바람직하게는 30~57 중량%, 더욱 바람직하게는 40~55 중량%, 가장 바람직하게는 47 내지 53 중량%로 제조될 수 있다.
바람직하게는 상기 수성 베이스 폴리머 수지는 폴리우레탄계 수분산액(PUD)이 사용될 수 있으며, 폴리우레탄계 수분산액은 Bayer, Ruco Polymers, 네오수지, Witco 또는 Reichhold 등으로부터 시판중인 상품을 구입하여 사용할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수분산액 내 폴리우레탄의 평균 분자량은 50,000~5,000,000, 바람직하게는 100,000~1,000,000일 수 있다. 상기 폴리우레탄의 평균 분자량이 50,000 미만일 경우에는 점착성이 약하여 필오프 물성을 나타내기 어렵고, 5,000,000 초과일 경우에는 필오프되지 않고 표면에 접착되어 오염 제거의 기능을 수행하기 어렵다.
더욱 바람직하게는, 상기 폴리우레탄계 수분산액은 추가적으로 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 스타이렌 부타디엔 코폴리머, 폴리비닐톨루엔 부타디엔 공중합체, 스티렌 아크릴레이트, 비닐톨루엔 아크릴레이트 공중합체, 스티렌아크릴레이트 공중합체, 비닐톨루엔 아크릴레이트 삼원공중합체류, 아미노-폼알데하이드 레진 및 폴리비닐 부티랄(PVB) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 수지 분산액과 조합되어 사용될 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 상기 수성 베이스 폴리머 수지는 폴리우레탄계 수분산액(PUD), 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 이의 혼합액이 사용될 수 있다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 필름 포머로 폴리우레탄계 수분산액(PUD) 및 폴리비닐 부티랄(PVB)의 혼합물이 사용될 수 있으며, 이러한 경우에 발포폼 코팅물의 박리 용이성이 가장 우수하다.
본 발명에 있어서 상기 필름 포머로서 수성 베이스 폴리머 수지, 바람직하게 폴리우레탄계 수분산액은 고형분 함량이 조성물 총 중량 대비 10~50 중량%, 바람직하게는 20~47 중량%, 더욱 바람직하게는 30~45 중량%, 가장 바람직하게는 35~43 중량%로 포함될 수 있다. 상기 고형분 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 점착성이 약하여 필오프 물성을 나타내기 어렵고, 50 중량% 초과일 경우에는 필오프되지 않고 표면에 접착하게 되어 오염 제거의 기능을 수행하기 어렵다.
본 발명에 있어서 상기 계면활성제는 발포폼 코팅 조성물이 폼 코팅물을 형성함에 있어서 액화가스와 내용물이 잘 혼합될 수 있게 도와준다. 또한 상기 계면활성제는 코팅 조성물을 건조시킨 후 표면에서 필오프를 용이하게 하며, 필오프 시 표면의 오염을 제거하는데 도움을 준다. 본 발명에서 계면활성제는 통상적으로 사용되는 양이온성, 음이온성, 비이온성, 또는 양쪽성 계면활성제가 1종 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 계면활성제는 비누(soap), 알킬벤젠술포네이트, 알칸술포네이트, 알파올레핀술포네이트, 알파술포지방산메틸에스테르, 알킬설페이트 및 알킬에테르설페이트 등을 포함하는 음이온성 계면활성제; 알코올에톡시레이트, 알킬페놀에톡시레이트, 알킬아민옥사이드, 메틸글루카마이드, 알킬폴리글루코시드, 모노글리세라이드, 디글리세라이드, 프로필렌글리콜 지방산에스테르, 소르비탄 모노지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌, 알킬글리세릴에테르, 소르비탄 모노올레이트(Span® 80) 및 폴리에틸렌글리콜 소르비탄 모노올레이트(TWEEN® 80) 등을 포함하는 비이온성 계면활성제; 디그테아릴메틸암모늄클로라이드, 이미다졸리늄 유도체, 알킬디메틸벤젠암모늄클로라이드 및 에스테르쿼트 등을 포함하는 양이온성 계면활성제; 및 알킬베테인, 알킬술포베테인 및 아미노산계 등을 포함하는 양쪽성 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제는 액화가스 중 LPG를 포함하는 경우에 가스의 혼합을 용이하게 하기 위해 친수 친유 밸런스(HLB) 값이 7 이하인 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 계면활성제는 상기 HLB 값이 5 이하인 비이온성 계면활성제(예를 들어,소르비탄 모노올레이트(Span® 80))와 HLB 값이 10 이상인 비이온성 계면활성제(예를 들어, 폴리에틸렌글리콜 소르비탄 모노올레이트(TWEEN® 80))가 혼합되어 포함될 수 있으며, 이러한 경우 안정성, 기포 생성 및 기포 유지 효과가 더욱 우수하다.
본 발명에 있어서 상기 계면활성제는 조성물 총 중량 대비 1~20 중량%, 바람직하게는 2~10 중량%, 더욱 바람직하게는 3~7 중량%로 포함될 수 있다. 상기 계면활성제가 1 중량% 미만일 경우에는 발포가 제대로 되지 않으며 오염 제거능이 미약하며, 20 중량% 초과일 경우에는 경화시간이 너무 길어져 수직면에서의 흐름성이 악화될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 이형제는 발포폼 코팅 조성물이 건조 후 잘 떨어지도록 하기 위해 사용될 수 있다. 상기 이형제는 폴리에틸렌 왁스, 노닐페녹시폴리(에틸렌옥시)에탄올, 올레산 폴리에틸렌 글리콜 모노스테아레이트, 바셀린, 나트륨 알킬 벤젠, 설포네이트, 실록산, 폴리글리콜, 폴리비닐 알코올 레진, 파라핀, 중합 왁스, 합성 왁스; 및 유기 실리콘 유체, 실리콘 표면 활성제, PEG-10 디메티콘, 스테아르옥시디메티콘/디메티콘 공중합체, 폴리디메틸실록산계 PEG-11 메틸에테르 디메티콘, PEG-10 디메티콘 및 스테아르옥시디메티콘/디메티콘 공중합체 등을 포함하는 실리콘계 이형제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 이형제는 실리콘계 이형제가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게 상기 이형제는 폴리디메틸실록산계 PEG-11 메틸에테르 디메티콘 등을 포함하는 디메티콘 계면활성제, PEG-10 디메티콘 및 스테아르옥시디메티콘/디메티콘 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 이형제는 조성물 총 중량 대비 1~10 중량%, 바람직하게는 2~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 이형제가 1 중량% 미만일 경우에는 고분자와 표면간의 접착력이 강해져 필오프가 어려운 문제가 발생하며, 10 중량% 초과일 경우에는 고분자 수지의 인장강도가 약해져 필오프시 필름이 찢어질 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 발포폼 코팅 조성물은 추가적으로 가소제를 포함할 수 있다. 상기 발포폼 코팅 조성물은 바람직하게 폴리우레탄계 분산액을 포함하여 이미 폴리우레탄에 의해 신축성이 있지만, 최종 발포폼 코팅 조성물의 물성 조절 또는 다른 고분자 수지와 혼합시 신축성과 가소성을 조절하기 위해 추가로 가소제를 포함할 수 있다.
상기 가소제는 프탈레이트, 아디페이트 또는 세바케이트에스테르 등을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 글리세릴 트리(아세트옥시스테아레이트)과 에폭시화 대두유, 에폭시화 아마인유, n,n-부틸 벤젠설폰아마이드, 지방족 폴리우레탄, 에폭시화 콩기름, 폴리에스테르글루타레이트, 트리에틸렌글리콜 카프레이트/카프릴레이트, 장쇄 알킬에테르, 디알킬디에스터글루타레이트, 에폭시 가소제, 아디프산, 수소화 다이머산, 증류된 다이머산, 중합된 지방산 트라이머, 가수분해 콜라겐의 에틸에스테르, 이소스테아르산, 솔비탄올레이트, 코코일가수분해 케라틴, PPG-12/PEG-65 라놀린유, 디알킬아디페이트, 알킬아릴포스페이트, 알킬디아릴포스페이트, 변형된 트리아릴포스페이트, 트리아릴포스페이트, 부틸벤질프탈레이트, 옥틸벤질프탈레이트, 알킬벤질프탈레이트, 디부톡시에톡시에틸 아디페이트, 2-에틸헥실디페닐포스페이트, 다이아이소프로필아디페이트, 디이소프로필세바케이트, 아이소데실올레이트, 네오펜틸글라이콜디카프레이트, 네오펜틸글리콜 디옥타노에이트, 아이소헥실네오펜타노에이트, 에톡시화 라놀린, 폴리옥시에틸렌 콜레스테롤, 프로폭실레이티드 (2몰) 라놀린알코올, 프로폭실레이티드 라놀린알코올, 라놀린의 아세틸화 폴리옥시에틸렌 유도체, 디메틸폴리실록산계 폴리에스테르, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 디부틸프탈레이트 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부티레이트 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 가소제로 디메틸폴리실록산계 폴리에스테르가 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 가소제는 조성물 총 중량 대비 0.1~10 중량%, 바람직하게는 2~8 중량%, 더욱 바람직하게는 3~7 중량%로 포함될 수 있다. 상기 가소제가 0.1 중량% 미만일 경우에는 신축성 및 가소성에 미치는 효과가 미미하며, 10 중량% 초과일 경우에는 제형 안정성에 문제가 발생한다.
본 발명에 있어서 상기 발포폼 코팅 조성물은 추가적으로 수용성 점증제를 포함할 수 있다. 상기 수용성 점증제는 발포폼 코팅 조성물이 에어로졸 형태로 분사될 때 기포의 안정성을 유지시키고 수직면 분사시 흐름성을 제어하기 위해 사용된다. 상기 수용성 점증제는 통상적으로 사용되는 아크릴중합체, 폴리에틸렌글리콜계, 검(Gum) 류, 폴리아크릴산, 폴리사카라이드, 실리카 및 셀룰로오스계 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜계 점증제가 사용될 수 있으며, 이러한 경우 기포 안정성 및 흐름성 제어 효과가 가장 우수하다.
본 발명에 있어서 상기 수용성 점증제는 조성물 총 중량 대비 0.1~5 중량%, 바람직하게는 0.2~1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3~0.7 중량%로 포함될 수 있다. 상기 수용성 점증제가 0.1 중량% 미만일 경우에는 에어로졸로 분사하면 수직면에서 조성물이 흘려내려 흐름성이 악화될 수 있으며, 5 중량% 초과일 경우에는 에어로졸로 분사하면 토출 패턴이 부드럽지 않은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 발포폼 코팅 조성물은 추가적으로 액화가스를 포함할 수 있다. 상기 액화가스는 계면활성제와 혼합되어 수계에서 발포폼(foam)을 형성할 수 있도록 해준다. 상기 액화가스는 비플루오르화된(nonfloronated) 추진체가 사용될 수 있으며, 프로판, 이소부탄, 및 부탄 등의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 액화가스는 Aeron® A-31(이소부탄 100 중량%), Aeron® A-46(프로판 15.2 중량%, 이소부탄 84.8 중량%), Aeron® A-55(프로판 25 중량%, 이소부탄 75 중량%), Aeron® A-70(프로판 42.9 중량%, 이소부탄 57.1 중량%), Aeron® A-108(프로판 100 중량%) 및 프로판/이소부탄/부탄의 혼합물 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 액화가스는 바람직하게는 46~70 psi로 가압된 것이 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 스프레이 제형 내에 액화가스의 중량 대비 1~30배, 바람직하게는 5~20배의 중량으로 포함되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 색소, 방부제, pH 조절제, 또는 UV 안정화제 등을 추가적으로 포함할 수 있고, 이런 성분들은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 분사시 기포를 발생시키므로 물 이외의 기타 용제는 포함되지 않을 수 있다. 다만 물의 함량에 따라 건조 속도, 수직면 흐름성, 기포 안정성 등이 달라질 수 있으며, 필요시에는 다른 용매를 혼합하여 분산성, 용해도 등을 향상시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 인체에 유해한 이소시아네이트 등의 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 유기용매를 실질적으로 포함하지 않는다. 상기 실질적으로 포함하지 않는 것의 의미는 휘발성 유기 화합물 및 유기용매를 조성물 총 중량 대비 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0.01 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.001 중량% 미만으로 포함하며, 가장 바람직하게는 전혀 포함하지 않는 것을 의미한다. 본 발명의 발포폼 코팅 조성물은 휘발성 유기화합물 대신 수성의 필름 포머를 사용하고, 유기용매 대신 물을 사용하여 독성을 띠지 않으므로 인체에 무해한 장점이 있다.
본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 스프레이, 젤, 크림, 로션, 유액, 패취, 스틱, 또는 분무제 등의 제형으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 본 발명의 발포폼 코팅 조성물은 추가적으로 에어로겔 또는 액화가스를 포함하는 스프레이 제형으로 제조되어 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 발포폼 코팅 조성물을 분사하는 단계; 및 용매의 휘발과 함께 경화시키는 단계를 포함하여 형성되는 필오프 타입의 발포폼 코팅물을 제공한다. 상기 필오프 타입의 발포폼 코팅물은 문틈 사이로 들어오는 외풍 차단 효과가 우수하며, 벽, 바닥, 창호의 면 또는 틈새 등에 도포하는 면적에 맞게 별도로 재단할 필요없이 에어로졸 타입으로 분사하여 발포폼을 만들어 경화시킬 수 있어 사용이 편리하다. 또한 필름 포머로 사용되는 수지 입자들의 인장 강도가 도포면과 발포폼 코팅면과의 접착성보다 크기 때문에 발포폼 코팅 조성물이 필오프 중 파손되지 않고 용이하게 제거될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 발포폼 코팅 조성물을 포함하는 필오프 타입의 오염물 제거용 발포폼 코팅 조성물을 제공한다. 상기 필오프 타입의 오염물 제거용 발포폼 코팅 조성물은 오염물 흡착력이 매우 우수하여, 표면의 먼지나 유성 오염 등의 표면 얼룩을 필오프 방식을 통해 효과적이고 용이하게 제거할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 발포폼 코팅 조성물을 포함하는 단열성의 발포폼 코팅 조성물을 제공한다. 상기 단열성의 발포폼 코팅 조성물은 열전도도가 낮고 열방사 방지 효과가 현저하게 우수하여 냉/난방비를 절감할 수 있다.
바람직하게 상기 단열성의 발포폼 코팅 조성물은 단열성분을 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 단열성분은 Si-O 결합을 가지면서 열전도도가 낮은 실란 커플링제를 포함하는 실란계 단열성분이 사용될 수 있다. 상기 실란계 단열성분은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 커플링제를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112016000937460-pat00001
상기 화학식 1에서, X는 유기 재료와의 반응성 또는 상용성이 있는 그룹이고, R1, R2, 및 R3은 각각 독립적으로 OH 그룹 또는 가수분해하여 실란올을 생성시킬 수 있는 그룹 중에서 선택되며, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
X 그룹의 구체적인 예에는 아미노 그룹, 아미노알킬 그룹, 비닐 그룹, 에폭시 그룹, 글리시독시 그룹, 아크릴그룹, 메타크릴 그룹, 머캅토 그룹, 및 이들 그룹을 함유하는 알킬 그룹 등의 유기 그룹이 있다.
R1, R2, 및 R3 그룹의 구체적인 예에는 OH 그룹 외에, 알콕시 그룹, 아릴옥시 그룹, 아르알킬옥시 그룹, 알릴옥시그룹 또는 할로겐 그룹 등이 있다. 바람직하게는 메톡시 그룹, 에톡시 그룹 등 또는 염소 등의 할로겐 그룹이 있다.
보다 구체적으로 상기 실란 커플링제는 비닐트리크롤실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(β메톡시에톡시)실란, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란,γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디메톡시실란,γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3,4-에폭시사이클로헥실에틸트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, N-(β아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란 및 N-(β아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 실란계 단열성분에는 아미노 그룹을 함유하는 실란 커플링제가 포함될 수 있으며, 이는 가수분해 속도가 빠르며 촉매가 불필요하다. 또한 아미노 그룹과의 상호작용에 의해 수용액 속에서 안정하게 겔화될 때까지 시간이 오래 걸리므로 장기 보존하여 사용하는 경우에 유리하다. 단, 너무 오래 보존하는 경우에는 아미노 그룹이 산화되어 NO2가 되어 적색 또는 황색을 띠기 때문에, 장기 보존하여 사용하는 경우에는 산화방지제 등을 병용하는 것이 바람직하다.
통상적으로 실란 커플링제는 결합제로 사용되나, 본 발명에서는 단순한 커플링제로 사용한 것이 아니라, 실란계 단열성분으로써 단열 효과가 우수하게 발휘된다. 본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물에 실란계 단열성분을 혼합하여 방사시켜 극성인 유리 등의 창호에 도포할 경우, 극성인 유리 표면에 실란계 단열성분을 도포하는 것만으로도 부착성과 밀착성이 향상될 뿐만 아니라 뛰어난 열 방사 방지 효과를 발휘한다. 또한 본 발명의 발포폼 코팅 조성물이 실리콘계 이형제로 폴리실록산을 포함할 때, 실란계 단열성분을 혼합 적용하면 낮은 열전도도와 높은 열방사 방지 효과로 단열 효과가 현저하게 우수하다.
또한 본 발명의 발포폼 코팅 조성물은 단열성분으로 콜로이달 실리카를 포함할 수 있으며, 콜로이달 실리카는 통상적으로 수분산된 형태의 원료를 사용할 수 있으며, 실리카 함량이 10~60 중량%인 것을 사용할 수 있으나, 그 구조가 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한 본 발명의 발포폼 코팅 조성물은 단열성분으로 에어로겔을 포함할 수 있으며, 에어로겔 분말을 발포폼 코팅 조성물의 액상에 분산시킬 수도 있고, 수분산된 에어로겔 페이스트를 이용할 수도 있으나, 그 함량 및 구조가 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 단열성분은 조성물 총 중량 대비 0.01~10 중량%, 바람직하게는 0.1~5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5~2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 단열성분이 0.01 중량% 미만일 경우에는 단열 효과가 미약하며, 10 중량% 초과일 경우에는 제형 안정성에 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 발포폼 코팅 조성물을 분사하는 단계; 및 용매의 휘발과 함께 경화시키는 단계를 포함하여 형성되는 필오프 타입의 발포폼 코팅물을 이용하는 단열 방법 또는 오염물 제거 방법을 제공한다.
일 실시예로, 상기 단열 방법 또는 오염물 제거 방법은 본 발명에 따르는 발포폼 코팅 조성물과 액화가스를 혼합한 액상 조성물을 주석캔이나 알루미늄캔 내부에 포함하고 적절한 밸브 및 캡버튼을 사용하여 발포폼 형태로 두께감이 있는 3차원적의 필름 형태로 표면에 도포할 수 있다. 액화가스와 계면활성제에 발포된 후 필름 포머에 의해 기체가 일시적으로 포집되어 건조되는 과정중 경화됨으로서 미세기포가 포집되어 있는 망상구조형태로 건조가 될 수 있다. 팽창하는 발포폼을 제어하기 위해 대롱 형태의 노즐을 사용하여 분사할 수 있다. 또한 별도의 가온장치 없이도 토출 후 2~3시간 내에 표면으로부터 필오프 가능하게 된다. 건조 후에는 물에 잘 용해되지 않아 습도가 높은 조건에서도 코팅성을 잘 유지할 수 있다.
본 발명은 조성물 총 중량 대비 폴리우레탄계 수분산액 10~50 중량%; 비이온성 계면활성제 1~20 중량%; 및 실리콘계 이형제 1~10 중량%를 포함하는 발포폼 코팅 조성물을 제공한다. 바람직하게 상기 발포폼 코팅 조성물은 추가적으로 실란계 단열성분을 0.01~10 중량% 포함할 수 있다. 본 발명의 목적상 상기와 같은 구성 성분을 포함하는 발포폼 코팅 조성물은 방풍 효과, 단열 효과, 오염 제거능 및 제거 용이성이 가장 우수하다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 발포폼 코팅 조성물을 포함하는 필오프 타입의 발포폼 코팅용 제품을 제공한다. 상기 제품은 본 발명의 발포폼 코팅 조성물을 분사하여 형성된 발포폼 코팅물을 이용하여 오염물 제거 용도 또는 단열 용도 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 수성 베이스 폴리머 수지에 계면활성제 및 이형제를 첨가하여 교반하는 단계를 포함하는 발포폼 코팅 조성물의 제조방법을 제공한다. 바람직하게 상기 제조방법은 추가적으로 단열성분을 포함하여 제조할 수 있다. 상기 제조방법에 관한 구체적인 내용은 본 발명에 따르는 발포폼 코팅 조성물에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 발포폼 코팅 조성물은 벽, 바닥, 창호의 면 또는 틈새 등에 도포하는 면적에 맞게 별도로 재단할 필요없이 에어로졸 타입으로 간편하게 분사하여 발포폼을 만들어 경화시킬 수 있으며, 열전도도가 낮고 열방사 방지효과가 우수해 냉/난방비를 절감할 수 있으며, 경화 이후 용이하고 깔끔하게 필오프 가능하며, 표면의 먼지나 유성 오염 등의 표면 얼룩을 용이하게 제거할 수 있고, 휘발성 유기 화합물을 포함하지 않아 인체에 무해하다.
도 1은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 액상 조성물을 액화가스 없이 유리 시편에 도포하여 건조시킨 사진이다.
도 2는 실시예 1, 2 및 비교예 2의 조성물을 발포폼 타입으로 유리 시편에 분사한 사진이다.
도 3은 실시예 3 및 실시예 4의 조성물을 발포폼 타입으로 유리 시편에 분사한 사진이다.
도 4는 실시예 1의 조성물을 활성탄 또는 유성펜으로 오염된 유리 시편 위에 에어로졸로 분사하여 경화시킨 후 박리시켜 오염의 제거 여부를 확인한 사진이다.
도 5는 실험예 4의 온도 컨트롤 박스 테스트에서 사용된 아크릴판 상자의 사진이다.
도 6은 실험예 4에서 실시예 1의 조성물로 코팅된 유리 시편과 대조군의 열방사 방지 효과를 비교실험하기 위해 적외선 카메라로 테스트하는 원리를 나타낸 모식도이다.
도 7은 실험예 4에서 실시예 1의 조성물로 코팅된 유리 시편과 대조군을 적외선 카메라로 촬영한 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 및 비교예의 제조
하기 표 1에 나타낸 조성으로 실시예 1~4 및 비교예 1~5의 코팅제 조성물을 제조하였다. 각각의 조성물은 필름 포머 수분산액에 이형제, 계면활성제, 가소제, 증점제, 단열성분 등을 투입하고 교반하여 제조하였다.
원료 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
PUD 85 - 25 25 - 88 90 86 -
PVB - 85 60 60 - - - - -
PVP - - - - 85 - - - -
폴리올 - - - - - - - - 70
디이소시아네이트 - - - - - - - - 22
용제 - - - - - - - - 5
이형제 3 3 3 3 3 - 3 3 3
계면활성제1
(Span 80)		 5 5 5 4.5 5 5 - 5 -
계면활성제2
(TWEEN 80)		 - - - 0.5 - - - - -
가소제 5 5 5 5 5 5 5 5 -
증점제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 -
단열성분 1 1 1 1 1 1 1 - -
색소 등 첨가제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 -
필름 포머는 각각 Bayer PUD(폴리우레탄 50wt% 수분산액), Polyvinyl butyral(PVB 50wt% 수용액), Polyvinyl pyrrolidone(PVP, 50wt% 수용액) 및 폴리올과 디이소시아네이트와의 반응(저장시 two chamber내 별도 보관)으로 생성된 폴리우레탄을 사용하였다.
또한, 용제는 xylene을 사용하였고 이형제는 실리콘 화합물로서 dow corning사의 silicone EO(ethylene oxide) copolymer를 사용하였으며, 계면활성제는 Span 80 또는 TWEEN 80을 사용하였으며, 증점제로는 PEG 계열의 점증제를 사용하였으며, 단열성분으로는 실란계 원료를 사용하였으며, 가소제는 디메틸폴리실록산계 폴리에스테르를 사용하였다.
하기 실험예 1~4에서 실시예 1~4 및 비교예 1~5 조성물의 박리 용이성, 발포 성능 및 오염 제거력을 평가하여, 하기 표 2에 나타내었다.
원료 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
박리용이성 ○ ○ ◎ ◎ X X ○ ○ X
발포성능 ○ ○ ○ ◎ ○ ○ X ○ ○
오염제거력 ○ ○ ○ ○ △ △ ○ ○ X
실험예 1: 필름 포머에 따른 박리 용이성 평가
실시예 1, 2 및 비교예 1의 코팅제 조성물을 사용하여 필름 포머 종류에 따른 박리 용이성을 평가하였다. 실시예 1, 2의 경우에는 유리 시편에 도포한 뒤 2시간 후 유리면에서 쉽게 박리할 수 있으나, 비교예 1의 경우에는 박리되지 않고 유리 표면에 고착되어, 동일한 이형제가 사용되더라도 필름 포머의 종류에 따라 박리 용이성에 차이가 나타났다.
코팅제 조성물을 폼브러쉬를 이용하여 유리 시편에 바른 사진을 도 1에 나타내었다. 액화가스 없이 액상 조성물을 유리 시편에 바른 경우 실시예 1, 2는 건조 후 투명도가 우수하고 모서리 부분부터 박리가 용이하였다. 반면 비교예 1의 조성물은 건조 후 시편에서 박리가 되지 않아 긁어내야 하는 문제점이 있었다. 나아가, 필름 포머인 PUD와 PVB를 혼합하여 포함하는 실시예 3, 4는 PUD 또는 PVB 1종을 포함하는 실시예 1, 2에 비해 박리 용이성이 보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 이형제 유무에 따른 박리 현상 평가
실시예 1, 2 및 비교예 2의 코팅제 조성물을 사용하여 이형제 유무에 따른 박리 현상을 평가하였다. 실시예 1, 2 및 비교예 2의 코팅제 조성물을 액화가스를 사용하여 폼 형태로 분사하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 실시예 1, 2의 코팅제 조성물은 폼을 형성하고 박리가 용이하였으나, 실리콘 화합물 계열의 이형제를 포함하지 않는 비교예 2는 발포 상태를 유지하지 못하고 디포밍(defoaming)되며 박리가 용이하지 않았다. 또한 폴리올과 디이소시아네이트의 반응으로 인해 폴리우레탄이 생성되는 비교예 5의 경우 또한 두 원료 혼합시 경화가 빨리 진행되면서 박리가 용이하지 않았다.
실험예 3: 계면활성제 유무에 따른 오염 제거 성능 평가
실시예 1 및 비교예 3의 코팅제 조성물을 사용하여 계면활성제 유무에 따른 오염 제거 성능을 평가하였다. 코팅제 조성물의 입자오염 제거 성능을 평가하기 위해 활성탄을 사용하였으며, 유성오염 제거 성능을 평가하기 위해 유성펜을 일반 유리 시편위에 처리하였다. 이에 실시예 1의 액상 조성물을 액화가스와 9:2의 중량비로 혼합하여 오염된 유리 시편 위에 발포폼 형태로 분사하였다. 2시간 경과 후 건조 경화된 코팅제 조성물을 유리 표면으로부터 제거하면서 입자 오염 및 유성 오염 제거 성능을 확인하였다.
실험 결과를 볼 때, 계면활성제를 함유하는 실시예 1의 조성물은 유성 오염 제거 성능이 우수한 반면, 계면활성제를 함유하지 않는 비교예 3의 조성물은 발포폼 형태가 형성되지 않으며 오염 제거 성능도 떨어졌다. 실시예 1의 조성물을 사용하여 오염 제거 성능을 평가한 결과를 도 4에 나타내었다.
또한, 실시예 3 및 실시예 4의 조성물을 발포폼 타입으로 유리 시편에 분사한 사진을 도 3에 나타내었다. 계면활성제로 Span 80(HLB 4.3) 및 TWEEN 80(HLB 15.0)을 혼합하여 포함하는 실시예 4는 Span 80만을 포함하는 실시예 1~3에 비해 기포 생성 및 유지 효과가 더욱 우수한 것을 확인하였다.
실험예 4: 단열성분 유무에 따른 단열 성능 평가
실시예 1 및 비교예 4의 코팅제 조성물을 사용하여 실란의 포함 유무에 따른 단열 성능을 평가하였다. 단열 성능 평가를 위해 온도 컨트롤 박스 테스트 및 적외선 카메라 테스트를 실시하였다.
온도 컨트롤 박스(도 5) 테스트는 하기와 같은 방법에 따라 실시하였다. 한면이 개방되어 있는 외측치수가 가로30cmX세로30cmX높이30cm로 동일한 아크릴판 상자를 2개 준비하였다. 그 중앙에 디지털 온도 센서를 설치하였고, 보온단열재를 1cm 두께로 아크릴판 위에 붙였다. 유리용 수용성 열전도 방지 도료를 유리 기판의 한쪽 면에 도포하여 건조시켜 열전도 방지 도막을 형성시킨 유리판, 및 도포하지 않는 유리판을 준비하였다. 실시예 1 및 비교예 4의 코팅제 조성물은 m2당 20g을 도포하였다. 도막의 두께는 40mm 이었으며 유리 기판의 두께는 5mm였다. 이어서 유리판을, 열전도 방지 유리의 경우는 열전도 방지 도막의 형성면이 안쪽이 되도록, 상기 단열재의 상자의 개방부분에 나사로 밀착시키고, 단열 박스를 밀폐시켰다. 두 단열 박스를 실내에 태양광선이 없는 곳에 두고 내부 온도가 평형할 때까지 기다린 후, 온도가 5oC로 셋팅된 넓은 저온실에 넣고 두 상자의 온도 변화를 관찰하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
시간경과(min.) 실시예 1 비교예 4
0 27.0℃ 27.0℃
3 26.9℃ 25.1℃
6 23.5℃ 20.2℃
10 21.3℃ 15.4℃
15 14.8℃ 11.3℃
20 11.1℃ 7.8℃
30 7.4℃ 5.6℃
상기 표 3의 결과를 볼 때, 실시예 1의 코팅제 조성물은 단열성분이 포함되지 않은 비교예 4의 조성물에 비해 단열 효과가 2oC 이상인 우수한 것을 확인하였다.
또한 적외선 카메라 테스트는 하기와 같은 방법으로 수행하였다(도 6). 코팅제 조성물의 열방사 방지 효과를 보기 위해 열원(Ningbo Cetus Electric Appliance 모델명 HPH-C205)의 중앙에서 10cm 떨어진 곳에 무코팅 혹은 실시예 1의 조성물로 코팅 처리한 유리 시편을 놓고 시간 경과에 따른 온도 변화를 적외선 카메라(NEC San-ei Instrument, THERMOTRACER 6T62, Detect unit 9221)로 관찰하였다. 적외선 카메라로 유리 시편의 온도 변화를 관찰한 결과는 도 7에 나타내었다.
실험 결과를 볼 때, 실시예 1의 조성물로 코팅된 유리 시편의 경우에는 무코팅한 시편에 비해 유리 시편 밖으로 방출되어 손실되는 투과열이 줄어 시편이 더 빨리 데워지는 현상을 확인하였다. 이를 통해 실시예 1의 조성물로 코팅된 유리 시편은 열을 흡수함으로 인해 에너지 손실을 줄일 수 있을 것으로 예상되었다.

Claims (14)

  1. 필름 포머로서 수성 베이스 폴리머 수지; 계면활성제; 및 이형제를 포함하며,
    상기 수성 베이스 폴리머 수지는 폴리우레탄계 수분산액 및 폴리비닐 부티랄의 혼합액이며,
    휘발성 유기 화합물을 조성물 총 중량 대비 0.1 중량% 미만으로 포함하거나 또는 포함하지 않는 발포폼 코팅 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이형제는 실리콘계 이형제인 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 액화가스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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