선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 충전제로 CaCO3를 선정하였고, 충전제의 첨가량이 최종접착력에 미치는 영향을 조사 하였다. 앞서 결정된 경화제 조성에 충전제인 CaCO3을 20, 40, 60, 80, 100 phr을 첨가하였고, 이에 따른 접착력을 측정하여 Fig.
- 본 연구에서는 현재 도막성능의 고성능화 특히 용제 및 도장 폐수에 대한 공해대책이 절실히 필요한 상황이기 때문에 100% 고형분으로 용제를 전혀 사용 하지 않는 즉, 용제 및 도장폐수에 의한 대기오염이나 환경오염의 염려가 없고 작업의 효율화와 우수한 도막성능을 가져 생산성을 향상시킬 수 있는 분체도료 중 피도물에의 접착성, 안료 분산성, 전기절연성, 내용제성, 내약품성, 내수성 및 내식성 등이 우수한 열경화형 에폭시계 기능성 분체도료의 제조기술을 확보하고자 한다.
제안 방법
- 열에 의한 반응을 수반하므로 열에 의한 거동을 관찰하는 것은 필수적인 것이라고 할수 있다. 경화반응시의 거동은 시차열량주사계 (DSC2920, TA Instrument)를 이용해 10 ℃/min의 승온 조건에서 조사하였고, 열분해 거동은 TGA (Q500, TA Instrument)를 이용해 10 ℃/min의 승온 조건에서 관찰하였다.
- 실제 분체도료 제조방법과 최대한 동일하게 하기 위해서 배합비에 따른 조성물은 각 배합요소의 고른 분산을 위해볼밀에서 예비 혼합을 한 후 hot plate에서 DICY에 의해 선경화가 일어나지 않도록 200℃ 미만에서 약 20분간 충분히 혼합하였다. 그 후 상온에서 잠열이 모두 배출될 때까지 충분히 냉각을 하고 막자사발을 이용해 조분쇄를 한 후, 분쇄기에서 미분쇄를 하여 분체도료를 제조하였다.
- 즉 이론상의 첨가량보다 더 많은 양을 첨가하여야 한다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Table 2에 계산된 경화제의 이론첨가량보다 많은 6 phr의 경화제를 각 수지에 첨가하여 분체도료 조성물을 제조하여 이들의 전단접착력을 비교하였으며 또한 분체자체의 인장강도를 평가하였고, 그 결과를 Fig. 3과 4에 나타내었다.
- 즉 고체상태의 분체가 용융에 의해 흐름상태가 되고, 경화에 의해 고체상을 이루게 된다. 레오메터(MCR300, Anton-Paar)를 이용해 열경화에 따른 유변 거동을 관찰하였다.
- 본 연구에서 구축된 분체도료의 열경화 거동을 DSC(2920, TA Instrument)를 이용해 25 ℃부터 300℃까지 10 ℃/min의 승온 조건으로 관찰하였다. Fig.
- 본 연구에서는 Table 1에 나타낸 KD-213, KD214M, KD-243C의 3가지 분체도료용 에폭시 수지를 기본 조성으로 하여 연구를 시작하였다. 최적 조성을 얻기 위해 처음 시도한 방법은 3가지 수지 중에서 가장 강한 전단접착력을 갖는 수지를 선택하는 것이었다.
- 2에 lap shear geometry를 나타내었다. 본 연구에서는 스틸의 표면 상태에 따른 접착력의 영향을 최소화하기 위해 세정제를 이용해 표면을 세척한 후 1,1,1- trichloroethane으로 1분간 스틸을 에칭한 후 시험편을 제작하였다. 스틸의 두께는 1 mm이고, 접착면의 가로, 세로 길이는 12.
- 분체도료 조성물을 배합하기 위해 테프론 판, 테프론 막대 및 hot plate를 이용하였다. 실제 분체도료 제조방법과 최대한 동일하게 하기 위해서 배합비에 따른 조성물은 각 배합요소의 고른 분산을 위해볼밀에서 예비 혼합을 한 후 hot plate에서 DICY에 의해 선경화가 일어나지 않도록 200℃ 미만에서 약 20분간 충분히 혼합하였다.
- 분체도료가 경화를 거쳐서 최종 도막을 형성할 때까지의 유변 거동을 관찰하기 위하여 레오메터를 이용하여 200℃의 등온상태에서 측정을 하였다.
- 를 사용하였다. 앞서 결정된 경화제, 충전제 조성에 TiO2를 첨가하여 첨가량이 접착강도에 미치는 영향을 조사하였다. Fig.
- 열에 의한 분해거동을 관찰하기 위해 TGA를 이용 하였다. 질소분위기에서 25 ℃에서 600 ℃까지 10℃/min의 승온 조건으로 측정을 하였다.
- 또한 KD-213의 경우 용융점도가 가장 낮기 때문에 스틸과의 접착시 젖음성이 우수하여 높은 접착강도를 나타내는데 기여하였으리라 사료된다. 이상의 결과를 바탕으로 본 연구에서는 KD-213수지를 분체도료 조성 구축을 위한 기본수지로 선정 하였다.
- 유압프레스를 이용해 200 ℃에서 150 kg/cm2의 압력으로 시험편 판을 제작 한 후, KS M6518에 기술된 아령형 3호의 인장시험편을 얻었다. 인장강도는 만능시험기(대경엔지니어링, DUT-500 CM)를 이용하여 상온에서 gauge length 25.0 mm, crosshead speed 12.5 mm/min의 조건으로 측정을 하였고, 전단접착력과의 관계도 비교하였다.
- 시험편 제조 후 200 ℃가 유지되는 오븐에서 1 hr 동안 경화반응을 진행하였다. 전단접착력은 만능시험기(대경엔지니어링, DUT500CM)를 사용하여 crosshead speed 50 mm/min의 조건으로 측정하였다.
- 최적의 경화제 첨가량을 결정하기 위하여 KD-213수지에 DICY 경화제를 3, 6, 9, 12, 15 phr을 첨가하여 배합물을 조성하고 이들의 스틸과의 평균 전단접착력을 측정하여 그 결과를 Fig. 5에 나타내었다. Fig.
- 코팅재료 자체의 기계적 물성이 접착력에 미치는 영향을 평가하기 위해 분체도료 조성물의 인장강도를 측정하였다. 유압프레스를 이용해 200 ℃에서 150 kg/cm2의 압력으로 시험편 판을 제작 한 후, KS M6518에 기술된 아령형 3호의 인장시험편을 얻었다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 에폭시 수지는 비스페놀-A형 분체도료용 고형 에폭시 수지로서 KD-213, KD-214M, KD-243C(국도화학)를 사용하였고 각 수지의 기본물성을 Table 1에 나타내었다. 경화제로는 DICY로서 CG-1200(Active Hydrogen Equivalent Weight(AHE W)=21 g/eq, Air Product)을 사용하였다. 충전제는 순도 98%의 CaCO3를 사용하였다.
- 충전제는 순도 98%의 CaCO3를 사용하였다. 도막형성 후 백색의 색깔을 표현하는 무기안료로서 DuPont의 TiO2를 사용하였다.
- 일반적인 열경화성 에폭시계 분체도료의 조성은 고형 분체도료용 에폭시 수지, 경화제, 경화촉진제, 충전제, 안료 등이 기본요소이고 기포제거제, 흐름조절제, 왁스 및 UV안정제 등이 첨가제로 사용되고 분체도료의 모든 조성요소는 고체로 되어있어야 한다. 본 연구에서 사용한 에폭시 수지는 비스페놀-A형 분체도료용 고형 에폭시 수지로서 KD-213, KD-214M, KD-243C(국도화학)를 사용하였고 각 수지의 기본물성을 Table 1에 나타내었다. 경화제로는 DICY로서 CG-1200(Active Hydrogen Equivalent Weight(AHE W)=21 g/eq, Air Product)을 사용하였다.
- 안료로서는 백색을 나타내는 대표적인 무기 안료인 TiO2를 사용하였다. 앞서 결정된 경화제, 충전제 조성에 TiO2를 첨가하여 첨가량이 접착강도에 미치는 영향을 조사하였다.
- 코팅재료 자체의 기계적 물성이 접착력에 미치는 영향을 평가하기 위해 분체도료 조성물의 인장강도를 측정하였다. 유압프레스를 이용해 200 ℃에서 150 kg/cm2의 압력으로 시험편 판을 제작 한 후, KS M6518에 기술된 아령형 3호의 인장시험편을 얻었다. 인장강도는 만능시험기(대경엔지니어링, DUT-500 CM)를 이용하여 상온에서 gauge length 25.
- 경화제로는 DICY로서 CG-1200(Active Hydrogen Equivalent Weight(AHE W)=21 g/eq, Air Product)을 사용하였다. 충전제는 순도 98%의 CaCO3를 사용하였다. 도막형성 후 백색의 색깔을 표현하는 무기안료로서 DuPont의 TiO2를 사용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서 제조된 분체도료 조성물과 스틸과의 전단접착력은 ASTM D1002-72에 따른 lap shear geometry를 이용하여 평가하였고, Fig. 2에 lap shear geometry를 나타내었다. 본 연구에서는 스틸의 표면 상태에 따른 접착력의 영향을 최소화하기 위해 세정제를 이용해 표면을 세척한 후 1,1,1- trichloroethane으로 1분간 스틸을 에칭한 후 시험편을 제작하였다.
성능/효과
- 1. KD-213, KD-214M, KD-243C 이상 3가지 분체도료용 고형 에폭시수지 중에서 가장 우수한 전단 접착력을 나타내는 수지는 KD-213수지였다.
- 4. 안료로서 TiO2의 첨가량은 10 phr일때 적절한 전단접착강도를 나타내었다.
- 5. DSC 결과 약 60 ℃에서 용융점이 관찰되었고 200℃부근에서 경화반응이 진행됨을 알 수 있었다. 경화제 첨가량이 증가할수록 경화는 급격히 진행되었다.
- 6. 모든 조성의 경우, 약 5분 정도의 gel time을 갖고 10~15분 이후에 일정한 점탄성성질을 나타내었다. 경화제, 첨가제의 함량이 증가될수록 더 큰 복소점도를 나타내어서 CaCO3나 TiO2가 보강효과가 있다고 사료되고 열에 대한 감응성은 둔화되었다.
- 모든 조성의 경우, 약 5분 정도의 gel time을 갖고 10~15분 이후에 일정한 점탄성성질을 나타내었다. 경화제, 첨가제의 함량이 증가될수록 더 큰 복소점도를 나타내어서 CaCO3나 TiO2가 보강효과가 있다고 사료되고 열에 대한 감응성은 둔화되었다.
- 안료가 많이 첨가될수록 저장, 손실 모듈러스가 모두 증가하는 것을 볼 수 있고 복소점도가 증가함에 따라 전단점도가 증가한다고 말할 수 있다. 또한 충전제 첨가에 따라 gel time이 증가하는 것으로 보아 충전제는 경화반응을 다소 지연시키지만 최종 물성은 향상 시키는 것을 알 수 있었다.
- 분체도료는 도료의 사용효율이 95% 이상 유지되며 경화 시 휘발분이 없으므로 피도물에 도착된 도료가 100% 도막으로 형성되므로 도료의 손실을 막아 에너지 및 자원을 절약할 수 있고 환경오염문제도 해결할 수 있다. 또한 하도도장이 필요 없이 단지 1회 도장으로 용제형 도료에 비해 두꺼운 도막 두께와 우수한 도막성능을 얻을 수 있다. 또한 용제 사용으로 인해 발생할 수 있는 대기오염, 화재위험, 악취, 독성 등을 해결할 수 있다는 점에서 현재 전 세계적으로 크게 호응을 얻고 있으며 그 사용량은 증가 일로에 있다.
- 이상 조성구축의 결과를 종합하면 KD-213 분체도료용 에폭시수지 기준으로 DICY 6 phr, CaCO3 20 phr, TiO2 10 phr의 조성일 때 전단접착력 측면에서 최상의 조건이라고 할 수 있다.
- 파괴 후 3 가지 수지의 시험편 모두 파괴유형은계면파괴였다. Fig.
후속연구
- 이는 도료의 medium인 고분자수지를 용해시키기 위한 vehicle인 용제가 대부분 유기용제이기 때문에 도료의 도장 후 도막형성 과정에서 필연적으로 유기용제가 휘발해야 하는 문제로 인해 용제형 도료가 환경적으로 친화적일 수 없는 가장 주된 원인이 되는 것이다. 따라서, 이를 해결하기 위한 방법으로는 가장 단순하게 유기용제를 사용하지 않는 방법을 생각할 수 있으며 이에 부합하는 적절한 도료 시스템들이 개발되어야 할 것이다.
- 4의 수지 자체의 인장강도와 유사하며 수지 자체 강인성이 접착력에 크게 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한 KD-213의 경우 용융점도가 가장 낮기 때문에 스틸과의 접착시 젖음성이 우수하여 높은 접착강도를 나타내는데 기여하였으리라 사료된다. 이상의 결과를 바탕으로 본 연구에서는 KD-213수지를 분체도료 조성 구축을 위한 기본수지로 선정 하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.