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문제 정의
- 본 연구에서는 건축용 바닥재로 널리 이용되는 PVC 상재에 사용되는 용제형 광경화형 도료를 대체하고, PVC Tile의 표면을 열에 의한 손상으로부터 보호하기 위한 환경친화적이며 내열기능성을 지닌 광경화형 수성도료에 대한 연구를 진행 하였다.
제안 방법
- 10cm×30cm 크기의 PVC Tile에 내열 코팅액을 올려놓고 코팅 층의 두께가 16㎛로 코팅 되는 Bar-Coater No.7, 27.43㎛로 코팅되는 Bar-Coater No.12를 이용하여 일정속도를 유지하여 한쪽방향으로 끌어당기는 방법으로 상온에서 코팅하였다.
- PVC 바닥상재용으로 사용되는 내열기능성이 없는 우레탄-아크릴 수지에 인계화합물을 주원료로 합성한 내열재(A), 구아니딘을 주원료로 합성한 내열재(B), 일시적 방염제로 사용되는 제 2인산암모늄(C)을 수지의 양 대비 함량(wt%)을 10, 20, 30%로 변화하여 첨가한 후 배합하여 수지의 내열성을 향상시킨 코팅액을 제조하였다. 시료는 내열재의 함량에 따라 임의로 각각 세가지로 분류하여 표기하여 표 3에 표기하였다.
- 기존의 우레탄-아크릴 수지에 내열성을 증가시키기 위해 서로 다른 3종의 내열재 인계화합물, 구아니딘, 제2인산암모늄을 첨가하여 PVC Tile에 코팅한 후 그 물성을 관찰하였다.
- 내화학성 평가는 코팅 표면에 메탄올, 에탄올, IPA, 아세톤을 각각 적신 천으로 문지르고 코팅 층 표면을 관찰하는 방법으로 평가하였다. 부착력평가는 ASTM D 3359에 근거하여 코팅 층 표면에 1mm간격으로 11*11로 십자형으로 칼집을 내어 100개의 정방형을 만들고 그 위에 테이프(3M Tape)를 잘 밀착시켜 부착한 후 급격히 잡아 당겨 코팅 층과 기재와의 밀착정도를 관찰하였다.
- 내화학성 평가는 코팅 표면에 메탄올, 에탄올, IPA, 아세톤을 각각 적신 천으로 문지르고 코팅 층 표면을 관찰하는 방법으로 평가하였다. 부착력평가는 ASTM D 3359에 근거하여 코팅 층 표면에 1mm간격으로 11*11로 십자형으로 칼집을 내어 100개의 정방형을 만들고 그 위에 테이프(3M Tape)를 잘 밀착시켜 부착한 후 급격히 잡아 당겨 코팅 층과 기재와의 밀착정도를 관찰하였다. 코팅의 박리등급에 따른 자세한 기준은 그림 4와 같다.
- 주로 바닥재로 많이 사용되어지고 있는 일반 PVC 바닥상재의 경우 불에 약하여 열에 의한 오염이 많아 미관을 해치게 된다. 이러한 PVC상재나 Tile의 표면이 열에 노출되었을 때 열화 자국이 남지 않게 방지하기 위하여 소재의 표면을 코팅함으로써 환경 친화적이며 Anti-cigar burning성의 도막을 형성하는 광경화형 내열코팅제를 제조하였다.
- 코팅액은 인계화합물을 주원료로 합성한 내열재 DO-40(국산, (주)유진텍21), 구아니딘을 주원료로 합성한 내열재 JIN-FR100(국산, (주)진케믹), 일시적 방염제로 사용되는 제 2인산암모늄(Ammonium Phosphate Dibasic)을 UV코팅액 UJ-PU09(국산, (주)유진텍21)에 무게비로 10, 20, 30 wt% 첨가한 후 상온에서 30분간 교반하여 제조하였다. 일반 UV코팅액의 조성은 표 1, 내열재의 특성은 표 2와 같다.
대상 데이터
- 연소시험장치는 W 30cm×D 35cm×H 60cm 3면이 막힌 stainless steel combustion chamber 안에서 PVC Tile을 시험체 받침틀에 45°각도로 고정하고 KS M 2150(액화석유가스) 제 4호에 적합한 가스를 사용하였으며, 마이크로 버너를 사용하여 불꽃의 길이 30mm로 30초간 연소 실험을 수행하였다.
데이터처리
- 코팅두께는 초음파 multilayer 코팅 두께 측정기(미국, Defelsko, positector® 100)로 5회 측정 후 평균값으로 평가하였다.
이론/모형
- 내열 코팅된 PVC Tile은 연소시험장치(국산, 극동방염 주식회사)로 한국소방검정공사 규정에 의한 45°Micro Burner법(JIS Z-2150)을 사용하여 Test하였다.
성능/효과
- 12으로 코팅 시 23～28㎛로 적절하게 나왔다. 구아니딘 내열재의 코팅결과도 인계화합물 내열재와 마찬가지로 내열재 함량이 많을수록, 코팅두께가 두꺼울수록 우수한 것으로 나타났다.
- 내열성 Test 결과 내열재의 함량이 높아질수록 코팅한 코팅표면의 탄화면적이 줄고, 코팅두께가 두꺼워 질수록 열에 의한 손상이 적었다. 내화학성은 메탄올, 에탄올, IPA, 아세톤으로 각각 문질렀을 때 코팅 층 표면의 변화가 없이 양호하였다.
- 내열성 Test 결과 내열재의 함량이 높아질수록 코팅표면의 탄화면적이 줄고, 코팅두께가 두꺼워 질수록 열에 의한 손상이 적었지만, 인계화합물이나 구아니딘 내열재보다 탄화면적도 넓었다. 내화학성은 양호하고, 부착력은 ASTM D 3359 부착력 평가에 따라 최상등급인 5B로 모두 매우 우수하였다.
- 내열성 Test 결과 내열재의 함량이 높아질수록 코팅한 코팅표면의 탄화면적이 줄고, 코팅두께가 두꺼워 질수록 열에 의한 손상이 적었다. 내화학성은 메탄올, 에탄올, IPA, 아세톤으로 각각 문질렀을 때 코팅 층 표면의 변화가 없이 양호하였다.
- 내열성은 함량이 높아질수록 코팅표면의 탄화면적이 줄고 코팅두께가 두꺼워질수록 열에 의한 손상이 적었다. 내화학성은 양호, 부착력 5B로 모든 코팅액에서 좋은 물성을 보였다. Bar-coater에 따른 코팅두께는 No.
- 내화학성은 메탄올, 에탄올, IPA, 아세톤으로 문질렀을 때 코팅 층 표면의 변화가 없이 양호하였다. 부착력은 ASTM D 3359 부착력 평가에 따라 최상등급인 5B로 모두 매우 우수하였고, 코팅 두께는 Bar-coater No.7으로 코팅 시 16～17㎛이고, No.12으로 코팅 시 23～28㎛로 적절하게 나왔다. 구아니딘 내열재의 코팅결과도 인계화합물 내열재와 마찬가지로 내열재 함량이 많을수록, 코팅두께가 두꺼울수록 우수한 것으로 나타났다.
- 부착력은 ASTM D 3359 부착력 평가에 따라 최상등급인 5B로 모두 매우 우수하였고, 코팅두께는 Bar-coater No.7로 코팅 시 16～18㎛이고, No.12로 코팅 시 23～27㎛로 적절하게 나왔다. 인계화합물의 내열코팅 결과 내열재 함량이 많을수록, 코팅두께가 두꺼울수록 우수한 것으로 나타났다.
- 연구결과, 수지에 인계화합물 내열재 30%를 혼합하여 제조한 내열성 광경화형 코팅액이 구아니딘 내열재와 제 2인산암모늄 내열재보다 탄화면적이 적어 열에 의한 손상이 적고, 부착력 100%, 내화학성 양호로 가장 좋은 물성을 보였다. 전반적으로 내열재의 함량이 높고, 코팅두께가 두꺼워질수록 내열성이 우수한 것으로 나타났다.
- 12로 코팅 시 23～27㎛로 적절하게 나왔다. 인계화합물의 내열코팅 결과 내열재 함량이 많을수록, 코팅두께가 두꺼울수록 우수한 것으로 나타났다.
- 연구결과, 수지에 인계화합물 내열재 30%를 혼합하여 제조한 내열성 광경화형 코팅액이 구아니딘 내열재와 제 2인산암모늄 내열재보다 탄화면적이 적어 열에 의한 손상이 적고, 부착력 100%, 내화학성 양호로 가장 좋은 물성을 보였다. 전반적으로 내열재의 함량이 높고, 코팅두께가 두꺼워질수록 내열성이 우수한 것으로 나타났다.
- 12로 코팅 시 23～27㎛로 적절하게 나왔다. 제2인산암모늄 내열재의 코팅결과 내열재 함량이 많고, 코팅두께가 두꺼울수록 우수한 것으로 나타났다.
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