KR0143094B1 - High Sensitivity High Solid Acrylic Resin Coating Composition - Google Patents

High Sensitivity High Solid Acrylic Resin Coating Composition

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KR0143094B1
KR0143094B1 KR1019980002029A KR19980002029A KR0143094B1 KR 0143094 B1 KR0143094 B1 KR 0143094B1 KR 1019980002029 A KR1019980002029 A KR 1019980002029A KR 19980002029 A KR19980002029 A KR 19980002029A KR 0143094 B1 KR0143094 B1 KR 0143094B1
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KR1019980002029A
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조영호
강기준
윤석발
한광영
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한영재
대한페인트.잉크주식회사
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Abstract

외관 품질의 선영성이 우수하고, 불휘발분이 높은 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물이 개시되어 있다. 상기 도료 조성물은 유기산기를 갖는 비닐계 단량체 1-5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체 15-50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체 15-35중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체 15-65중량부를 중합시켜 제조되는 아크릴 수지를 주성분으로 한다. 상기 아크릴 수지는 고비점 방향족 탄화수소를 용제로 사용하며, 반응 온도가 130-160℃이고, 반응 시간이 4-6시간인 반응 조건 하에서 제조되며, 산가가 5-30㎎ KOH/g이고, 수산기 함량이 2-6%이며, 유리전이온도가 -15-30℃이고, 25℃ 가드너 점도가 Y-Z3이며, 수평균분자량이 3,000-8,000이고, 분자량 분포도가 3이하이다. 상기 도료 조성물은 상기 아크릴 수지 50-80중량부 및 멜라민 수지 20-50중량부를 포함한다. 상기 도료 조성물을 사용하여 외관 품질 또는 선영성이 뛰어나고 내수성, 내산성 및 내스크래치성이 우수한 도막을 형성시킬 수 있고 아크릴 수지의 분자량이 작아서 도료 조성물의 휘발성 유기 용제의 함량을 낮출 수 있게 되어 자원 절약 및 환경 보호에 이바지한다.Disclosed is a high-fidelity high solid acrylic resin coating composition excellent in selectivity of appearance quality and high in nonvolatile content. The paint composition is 1-5 parts by weight of a vinyl monomer having an organic acid group, 15-50 parts by weight of a vinyl monomer having a hydroxyl group, 15-35 parts by weight of a vinyl monomer having an aromatic group and 15-65 parts by weight of a vinyl monomer having an aliphatic group. The acrylic resin produced by superposing | polymerizing a part is made into a main component. The acrylic resin is a solvent using a high boiling point aromatic hydrocarbon, the reaction temperature is 130-160 ℃, the reaction time is prepared under the reaction conditions of 4-6 hours, the acid value is 5-30mg KOH / g, hydroxyl group content It is 2-6%, glass transition temperature is -15-30 degreeC, 25 degreeC Gardner viscosity is Y-Z3, number average molecular weight is 3,000-8,000 and molecular weight distribution is 3 or less. The coating composition includes 50-80 parts by weight of the acrylic resin and 20-50 parts by weight of melamine resin. By using the coating composition, it is possible to form a coating film having excellent appearance quality or sensibility and excellent in water resistance, acid resistance and scratch resistance, and because the molecular weight of the acrylic resin is small, the content of the volatile organic solvent of the coating composition can be lowered, thereby saving resources and Contribute to environmental protection.

Description

고선영성 하이솔리드 아크릴수지 도료 조성물High Sensitivity High Solid Acrylic Resin Coating Composition

본 발명은 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외관 품질의 선영성이 우수하고 내수성, 내산성 및 내스크래치성에서도 우수할 뿐만 아니라 불휘발분을 높여 유기 용제의 함량을 낮추므로써 자원 절약 및 저공해형의 환경 보전에 이바지할 수 있는 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지도료 조성물에 대한 것이다.The present invention relates to a high-sensitivity high-solid acrylic resin coating composition, and more particularly, it is excellent in the sensibility of appearance quality and excellent in water resistance, acid resistance and scratch resistance as well as lowering the content of organic solvent by increasing the nonvolatile content The present invention relates to a high-sensitivity high solid acrylic resin coating composition capable of conserving resources and conserving low pollution.

우리나라에서는 아직 대기오염 문제와 관련하여 휘발성 유기 용제의 배출 허용치에 대한 규제가 없으나, 미국을 비롯한 선진국에서는 엄격하게 유기 용제의 배출 농도를 규제하고 있다. 하이솔리드 수지도료 조성물은 기존의 수지 및 도료 제조 설비로 제조할 수 있고 기존의 도장 라인을 그대로 사용할 수 있어 유기 용제의 사용량을 줄일 수 있다는 점에서 환경 문제와 관련하여 수지 및 도료업계에서 크게 주목받고 있다.In Korea, there is no regulation on the allowance of volatile organic solvents in relation to the air pollution problem, but the developed countries including the US strictly regulate the emission concentration of organic solvents. The high solid resin coating composition can be manufactured with existing resin and paint manufacturing equipment and can be used as it is, so that the use of the existing coating line can reduce the amount of organic solvents. have.

종래의 하이솔리드 수지도료 제조기술에 있어서 불휘발분(고형분 함량)을 높이기 위해서는 도료 조성물에 사용되는 아크릴 수지의 분자량을 줄여 주어야 한다. 이를 위한 쇄 이동제(chain transfer agent)로서 머캡토아세트산, 머캡토프로피온산과 같은 머캡토 화합물이 주로 사용되어 왔다. 이러한 쇄 이동제는 고가이면서 자극적인 냄새가 심하여 수지는 물론 경화 도막에서도 불쾌한 냄새가 나며, 황변성 등 도막의 내구성이 불량해지는 원인으로도 지적되고 있다.In order to increase the nonvolatile content (solid content) in the conventional high-solid resin coating technology, the molecular weight of the acrylic resin used in the coating composition should be reduced. Mercapto compounds such as mercaptoacetic acid and mercaptopropionic acid have been mainly used as chain transfer agents for this purpose. Such chain transfer agents are expensive and have a strong irritating odor, and thus have an unpleasant odor in the resin as well as the cured coating film, and are pointed out as a cause of poor durability of the coating film such as yellowing.

또한, 종래의 하이솔리드 수지 도료 조성물에 사용된 저분자량 아크릴 수지는 분자량 분포가 넓고 가교점이 되는 수산기의 분포가 수지 분자마다 다르다. 이 때문에 균일한 가교 밀도가 형성되지 않고, 가교 결합에 관여하지 않은 아크릴 수지 분자가 일부 존재하게 되어 내수성, 내스크래치성, 내약품성 등의 도막 성능이 불량하였다.Moreover, the low molecular weight acrylic resin used for the conventional high solid resin coating composition has a wide molecular weight distribution, and the distribution of the hydroxyl group which becomes a crosslinking point differs for every resin molecule. For this reason, uniform crosslink density was not formed, and some acrylic resin molecules which did not participate in crosslinking existed, and the coating-film performances, such as water resistance, scratch resistance, and chemical resistance, were poor.

뿐만 아니라, 종래의 저분자량 아크릴 수지를 이용하여 경화 도막을 형성시킬 경우에는 도막의 선영성이 떨어진다. 여기서 도막의 선영성이란 도막의 외관 품질과 관계있는 물성으로서 도막 표면에 비치는 상이 얼마나 맑고 뚜렷하게 비치는가 하는 척도이다. 도막 표면이 쭈글쭈글하거나 그 표면에 미세한 요철이 있는 경우 상기 선영성이 나빠지며, 선영성은 일반적으로 피디지(PGD: Portable Gloss Distinctiveness) 측정기로 측정된다.In addition, when forming a cured coating film using a conventional low molecular weight acrylic resin, the selectivity of the coating film is inferior. Here, the sensibility of the coating film is a property related to the appearance quality of the coating film, and is a measure of how clear and clear the image reflected on the surface of the coating film is. If the surface of the coating is crumpled or there are minute irregularities on the surface, the sensitization is poor, and the sensibility is generally measured by a PGD (Portable Gloss Distinctiveness) measuring instrument.

본 발명자들은 하이 솔리드 수지의 이러한 결점을 해결하기 위하여 수지 설계와 합성 방법에 대하여 연구한 결과 PDG수치로 수평 0.95, 수직 0.70이상인 고선영성의 우수한 외관 품질과 내수성, 내산성 및 내스크래치성등의 기능면에서도 우수한 도막 성능을 갖는 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물을 개발하였다.The present inventors have studied the resin design and synthesis method to solve these drawbacks of high solid resins. As a result, the PDG values are 0.95 horizontal and 0.70 vertical, high stiffness, excellent appearance quality, water resistance, acid resistance and scratch resistance. Also developed a high-sensitivity high solid acrylic resin coating composition having excellent coating performance.

따라서, 본 발명의 목적은 휘발성 유기 용제의 함량을 줄여주어 자원 절약 및 환경 보호에 이바지함과 아울러, 상기 수지도료 조성물로 제조되는 경화 도막이 우수한 외관 품질, 특히 선영성, 내수성, 내산성 및 내스크래치성을 가지도록 하기 위한 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the content of volatile organic solvents, contributing to resource saving and environmental protection, as well as excellent appearance quality, especially sensibility, water resistance, acid resistance and scratch resistance. It is to provide a high-sensitivity high solid acrylic resin coating composition for having.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유기산기를 갖는 비닐계 단량체 1-5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체 15-50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체 15-35중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체 15-65중량부를 중합시켜 제조한 산가가 5-30㎎ KOH/g이고, 수산기 함량이 2-6%이며, 유리전이온도가 -15-30℃인 수지도료 조성물용 아크릴 수지 50-80중량부와 멜라민 수지 20-50중량부를 함유하는 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지도료 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention has a vinyl monomer having 1-5 parts by weight of an organic acid group, 15-50 parts by weight of a vinyl monomer having a hydroxyl group, 15-35 parts by weight of a vinyl monomer having an aromatic group and an aliphatic group Acrylic resin for resin composition 50- with a acid value of 5-30 mg KOH / g, a hydroxyl group content of 2-6%, and a glass transition temperature of -15-30 ° C. prepared by polymerizing 15-65 parts by weight of a vinyl monomer. Provided is a high fidelity high solid acrylic resin coating composition containing 80 parts by weight and 20-50 parts by weight of melamine resin.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 수지는 비닐형 이중 결합을 갖는 여러 종류의 단량체들을 열분해 개시제를 사용하여 라디칼 중합시켜 제조된다. 상기 라디칼 중합은 용액 중합 방법에 따른다.The resin according to the present invention is prepared by radical polymerization of various kinds of monomers having a vinyl double bond using a pyrolysis initiator. The radical polymerization depends on the solution polymerization method.

상기 비닐형 이중결합을 갖는 단량체들의 조성비는 유기산기를 갖는 단량체 1-5중량%, 수산기를 갖는 단량체 15-50중량%, 방향족기를 갖는 단량체 15-35중량%, 및 지방족기를 갖는 단량체 15-65중량%이다.The composition ratio of the monomer having a vinyl double bond is 1-5% by weight of the monomer having an organic acid group, 15-50% by weight of the monomer having a hydroxyl group, 15-35% by weight of the monomer having an aromatic group, and 15-65% by weight of the monomer having an aliphatic group. %to be.

본 발명에서 사용되는 유기산기를 갖는 단량체의 예로서 아크릴산, 메타크릴산, 후말산, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물 등을 들 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itaconic acid, maleic acid, maleic anhydride, etc. are mentioned as an example of the monomer which has an organic acid group used by this invention, One or two or more of these can be selected and used.

본 발명에서 사용되는 수산기를 갖는 단량체의 예로서 아크릴산(2-히드록시에틸), 메타크릴산(2-히드록시에틸), 아크릴산(4-히드록시부틸), 메타크릴산(히드록시프로필) 등을 들 수 있다.As an example of the monomer which has a hydroxyl group used by this invention, acrylic acid (2-hydroxyethyl), methacrylic acid (2-hydroxyethyl), acrylic acid (4-hydroxybutyl), methacrylic acid (hydroxypropyl), etc. Can be mentioned.

또한, 이 화합물들과 ε-카프로락톤의 개환부가 반응 화합물들이 본 발명의 수산기를 갖는 단량체로서 사용될 수 있다. 상기 개환부가 반응 화합물의 예로서 프락셀 에프엠-1(일본국, 다이셀 화학공업주식회사의 제품), 프락셀 에프엠-2(일본국, 다이셀 화학공업주식회사의 제품) 및 프락셀 에프에이-1(일본국, 다이셀 화학공업주식회사의 제품) 등을 들 수 있다. 상기 프락셀 에프엠-1은 메타크릴산(2-히드록시에틸)과 ε-카프로락톤의 개환부가 반응 화합물이며, 상기 프락셀 에프엠-2는 메타크릴산(2-히드록시에틸)과 2분자의 ε-카프로락톤의 개환부가 반응 화합물이고, 상기 프락셀 에프에이-1은 아크릴산(2-히드록시에틸)과 ε-카프로락톤의 개환부가 반응 화합물이다.In addition, the ring-opening portion of these compounds and ε-caprolactone can be used as the monomer in which the reaction compounds have a hydroxyl group of the present invention. Examples of the ring opening reaction compound include Fraxel FM-1 (Japan, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), Fraxel FM-2 (product of Daicel Chemical Industries, Ltd.), and Fraxel FC-1 (Japan). , The product of Daicel Chemical Industry Co., Ltd.), etc. are mentioned. Fraxel FMM-1 is a ring-opening compound of methacrylic acid (2-hydroxyethyl) and ε-caprolactone, and the Fraxel FMM-2 is a methacrylic acid (2-hydroxyethyl) and a 2-molecule ε The ring-opening portion of -caprolactone is the reaction compound, and the ring-opening portion of acrylic acid (2-hydroxyethyl) and ε-caprolactone is the reaction compound.

이러한 수산기 함유 단량체 중에서 아크릴산(4-히드록시부틸)이나 상기의 개환부가 반응 화합물들이 본 발명에 따른 아크릴 수지의 제조에 있어서 필수 성분으로 사용된다. 본 발명에 의한 수지는 상기 필수 성분을 포함하여 적어도 2종의 수산기 함유 단량체를 포함하여야 한다. 이와같이 가교제와의 반응성이 서로 다른 적어도 2종의 수산기 단량체를 사용하여 경화 반응을 조절한다. 이에 의해서 우수한 외관 품질 또는 고선영성을 얻을 수 있으며, 가교 밀도를 향상시켜 내스크래치성 등의 고기능성을 달성할 수 있다.Among these hydroxyl group-containing monomers, acrylic acid (4-hydroxybutyl) or the above-mentioned ring-opening-added reaction compounds are used as essential components in the production of the acrylic resin according to the present invention. The resin according to the present invention should contain at least two hydroxyl group-containing monomers including the essential components. As such, at least two hydroxyl group monomers having different reactivity with the crosslinking agent are used to control the curing reaction. As a result, excellent appearance quality or high sensibility can be obtained, and the crosslinking density can be improved to achieve high functionality such as scratch resistance.

본 발명에서 사용되는 방향족기를 갖는 단량체의 예로서 스티렌과 비닐톨루엔이 있다.Examples of the monomer having an aromatic group used in the present invention are styrene and vinyltoluene.

본 발명에서 사용되는 지방족기를 갖는 단량체의 예로서 아크릴산에틸, 아크릴산(n-부틸), 아크릴산사이클로헥실, 아크릴산이소보닐(isobornyl acrylate), 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산이소부틸, 메타크릴산노말-헥실, 메타크릴산(2-에틸헥실), 메타크릴산이소보닐, 메타크릴산라우릴, 아세트산비닐, 아크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 본 발명에 의한 수지는 비닐기와 결합된 쇄의 탄소수가 8 이상인 장쇄의 지방족 단량체를 필수 성분으로 한다. 이러한 단량체를 사용함으로써 고선영성 등의 뛰어난 외관 품질과 양호한 기능성을 달성할 수 있었다.Examples of the monomer having an aliphatic group used in the present invention include ethyl acrylate, acrylic acid (n-butyl), cyclohexyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, Isobutyl methacrylate, normal-hexyl methacrylate, methacrylic acid (2-ethylhexyl), isobornyl methacrylate, lauryl methacrylate, vinyl acetate, acrylonitrile and the like. The resin according to the present invention contains, as an essential component, a long-chain aliphatic monomer having 8 or more carbon atoms in a chain bonded to a vinyl group. By using such a monomer, the outstanding external appearance quality and favorable functionality, such as high clarity, were achieved.

아크릴수지의 분자량 분포가 넓다는 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여, 분자량 분포가 좁은 단분산에 가까운 분포도를 보이는 저분자량의 수지를 제조하는 방법으로서 최근에 그룹 트랜스퍼(group transfer) 중합이나 리빙(living) 중합 등이 알려져 있다. 그러나, 이러한 방법들은 특수한 단량체 및 개시제를 사용해야 하므로 제품의 가격이 상승하는 등의 문제점이 있어서 아직 실용화되지 못하고 있다.In order to improve the problem of the prior art that the molecular weight distribution of the acrylic resin is wide, a method of preparing a low molecular weight resin showing a distribution close to monodispersity having a narrow molecular weight distribution has recently been known as group transfer polymerization or living. ) Polymerization and the like are known. However, since these methods have to use special monomers and initiators, there is a problem such as an increase in the price of the product has not yet been put to practical use.

그런데, 본 발명자들은 이러한 문제점을 극복하기 위해서 그룹 중합법이나 리빙 중합법을 채택하지 아니하고도 통상적인 용액 중합 방법을 사용하면서도 좁은 분자량 분포를 갖는 저분자량의 아크릴 수지를 제조하는 발명을 하기에 이르렀는 바, 이하 본 발명의 방법을 보다 상세하게 설명한다.However, the inventors of the present invention have led to the invention of producing a low molecular weight acrylic resin having a narrow molecular weight distribution while using a conventional solution polymerization method without employing a group polymerization method or a living polymerization method to overcome such problems. Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail.

일반적인 라디칼중합성 개시제로서 과산화벤조일, 아조이소부티로니트릴, 2-에틸헥사노산(터셔리-부틸퍼옥시) 등을 사용하였고, 용제로서 코코졸-100(주식회사 유공의 제품), 코코졸-150(주식회사 유공의 제품)과 같은 고비점 용제를 사용하였다. 상기 코코졸-100, 코코졸-150은 혼합용제로서 방향족 탄화수소계 용제를 각각 99.2%이상, 99.8%이상 함유하고 있다.As general radical polymerization initiators, benzoyl peroxide, azoisobutyronitrile, 2-ethylhexanoic acid (tertiary-butylperoxy) and the like were used, and as a solvent, Cocozol-100 (manufactured by Yugong Co., Ltd.), Cocosol-150 A high boiling point solvent such as (product of Yugong Co., Ltd.) was used. Cocosol-100 and Cocosol-150 contain 99.2% or more and 99.8% or more of aromatic hydrocarbon solvents as mixed solvents, respectively.

이렇게 고비점용제를 사용함으로써, 통상의 아크릴 수지 중합온도인 100- 130℃보다 높은 130-160℃에서 아크릴 수지를 중합할 수 있었다. 본 발명의 단량체와 개시제 혼합물을 통상의 방법보다 장시간인 4-6시간동안에 걸쳐 균일한 속도로 용제가 들어있는 플라스크에 투입함으로써, 저비점 단량체의 환류에 의한 반응 온도의 저하를 억제하였다.Thus, by using a high boiling point solvent, the acrylic resin was able to superpose | polymerize at 130-160 degreeC higher than 100-130 degreeC which is a normal acrylic resin polymerization temperature. The monomer and the initiator mixture of the present invention were introduced into a flask containing a solvent at a uniform rate over a period of 4-6 hours longer than that of the conventional method, thereby suppressing a decrease in reaction temperature due to reflux of the low boiling point monomer.

이와같이 고온에서 단량체를 장시간 동안 투입하는 방법으로 합성한 아크릴수지는 각각의 수지 분자의 단량체 조성비와 관능기 분포가 균일하고, 단분산에 가까운 분자량 분포를 가지며 분자량이 작게 된다. 이러한 본 발명의 수지를 가교제로 하여 형성된 경화 도막에서는 PGD 수치가 수평 0.95 이상, 수직 0.70 이상의 우수한 외관 품질 또는 고선영성을 나타내며, 내수성, 내산성 및 내스크래치성 등의 기능면에서도 양호한 성능을 보인다.Thus, the acrylic resin synthesized by the method of adding the monomer at a high temperature for a long time is uniform in the monomer composition ratio and functional group distribution of each resin molecule, has a molecular weight distribution close to monodispersion, and the molecular weight is small. In the cured coating film formed by using the resin of the present invention as a crosslinking agent, the PGD value exhibits excellent appearance quality or high stiffness of at least 0.95 horizontal and at least 0.70 vertical, and shows good performance in terms of water resistance, acid resistance and scratch resistance.

본 발명에 따라 제조된 아크릴 수지는 산가 5-30㎎ KOH/g, 수산기 함량이 2-6%, 유리전이온도 -15-30℃, 25℃ 가드너 점도가 Y-Z3, 수평균 분자량 3000-8000, 그리고 분자량 분포도가 3이하인 열경화성 아크릴 폴리올 수지이다.The acrylic resin prepared according to the present invention has an acid value of 5-30 mg KOH / g, a hydroxyl content of 2-6%, a glass transition temperature of -15-30 ° C, a 25 ° C Gardner viscosity of Y-Z3, a number average molecular weight of 3000-8000 And a thermosetting acrylic polyol resin having a molecular weight distribution of 3 or less.

상기 아크릴 폴리올 수지의 특성치로서 산가가 5㎎ KOH/g 미만이면, 가교제 수지와 충분한 가교 반응을 할 수 없어 내스크래치성 등의 고기능성 경화 도막을 얻을 수 없다. 또한 상기 수지의 용해도 계수와 요변성 값이 낮아서, 특히 수직 도장 부위에서 고선영성을 기대할 수 없다. 상기 산가가 30㎎ KOH/g을 초과하면, 수지중에 극성기가 과다한 상태이기 때문에 점도가 높아져, 하이솔리드 수지도료 조성물을 얻을 수 없고 고선영성도 기대할 수 없다. 따라서, 본 발명의 아크릴 수지의 바람직한 산가는 5-30㎎ KOH/g이다.If an acid value is less than 5 mgKOH / g as a characteristic value of the said acrylic polyol resin, sufficient crosslinking reaction may not be performed with crosslinking agent resin, and a high functional hardened coating film, such as scratch resistance, cannot be obtained. In addition, the solubility coefficient and thixotropic value of the resin are low, and high stiffness cannot be expected, particularly at the vertical coating site. When the said acid value exceeds 30 mg KOH / g, since a polar group is in an excessive state in resin, a viscosity will become high, a high solid resin composition cannot be obtained and high sensibility cannot be expected. Therefore, the preferable acid value of the acrylic resin of this invention is 5-30 mg KOH / g.

본 발명의 아크릴 수지의 수산기 함량이 2% 미만이면, 가교 밀도가 낮아서 가교도막의 분자량이 작아지므로 도막으로서 충분한 기능을 발휘할 수 없다. 상기 수산기 함량이 6%를 초과하면, 가교제 및 비극성 용제 등과의 상용성이 불량해지므로 우수한 외관 품질을 기대할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 아크릴 수지의 바람직한 수산기 함량은 2-6%이다.If the hydroxyl group content of the acrylic resin of this invention is less than 2%, a crosslinking density will become low and the molecular weight of a crosslinking coating film will become small, and sufficient function as a coating film cannot be exhibited. When the hydroxyl group content is more than 6%, compatibility with the crosslinking agent, nonpolar solvent, and the like becomes poor, so that excellent appearance quality cannot be expected. Therefore, the preferable hydroxyl group content of the acrylic resin of this invention is 2-6%.

상기 유리전이온도가 -15℃ 미만이면, 경화 도막의 충분한 경도를 기대할 수 없으며, 도막의 외관 특히 수직 부위에서 경화 과정에 수지 분자의 과다한 흐름 현상으로 인하여 균일한 도막을 얻을 수 없고 선영성도 저하된다. 상기 유리전이온도가 30℃를 초과하면, 수지 점도가 높아져 충분한 성능을 갖는 저분자량의 하이솔리드 수지도료 조성물를 얻을 수 없으며 내스크래치성이 매우 불량해진다. 따라서, 바람직한 유리전이온도는 -15-30℃이다.If the glass transition temperature is less than -15 ° C, sufficient hardness of the cured coating film cannot be expected, and uniform coating is not obtained due to excessive flow of resin molecules during curing in the external appearance of the coating film, especially in the vertical region, and the sensibility of the coating film is lowered. . When the glass transition temperature exceeds 30 ° C, the resin viscosity becomes high, and a low molecular weight high solid resin coating composition having sufficient performance cannot be obtained, and scratch resistance becomes very poor. Therefore, the preferred glass transition temperature is -15-30 ° C.

본 발명의 아크릴 수지를 사용하여 수지도료 조성물을 제조하는 경우 불휘발분(고형분)의 함량을 70중량% 이상으로 높힐 수 있다. 상기 수평균분자량이 3000미만이면 충분한 가교 밀도를 얻을 수 없어 경화 도막의 물성 저하를 가져와서 바람직하지 않고, 8000을 초과하면 불휘발분 70중량%이상의 하이솔리드 수지도료 조성물를 얻을 수 없어 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 아크릴 수지의 바람직한 수평균분자량은 3000-8000이다.When the resin coating composition is prepared using the acrylic resin of the present invention, the content of nonvolatile matter (solid content) may be increased to 70% by weight or more. If the number average molecular weight is less than 3000, sufficient crosslinking density cannot be obtained, resulting in deterioration of the physical properties of the cured coating film, which is undesirable. If the number average molecular weight is more than 8000, a high solid resin composition of 70% by weight or more of nonvolatile content cannot be obtained. Therefore, the preferable number average molecular weight of the acrylic resin of this invention is 3000-8000.

이하에서 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기 실시예들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples. However, the following examples do not limit the scope of the present invention.

실시예 1Example 1

온도계, 콘덴서, 적하깔때기, 교반기가 장착된 사구 플라스크에 코코졸-100 38g과 n-부탄올 5g을 넣은 후, 교반하면서 145-150℃까지 온도를 높였다. 이 후 상기 용제의 온도를 일정하게 유지시키면서 하기 표 1의 단량체와 개시제 혼합물을 5시간에 걸쳐 균일한 속도로 적하하였다. 적하 완료후 1시간 동안 더 교반한 다음, 아조이소부티로니트릴 0.5g을 넣고 2시간동안 더 교반하여 미반응단량체를 반응시켰다.38 g of cocosol-100 and 5 g of n-butanol were added to a four-necked flask equipped with a thermometer, a condenser, a dropping funnel and a stirrer, and then the temperature was increased to 145-150 ° C. while stirring. Thereafter, the monomer and initiator mixtures of Table 1 were added dropwise at a uniform rate over 5 hours while keeping the temperature of the solvent constant. After completion of the dropping, the mixture was further stirred for 1 hour, and then 0.5 g of azoisobutyronitrile was added thereto, followed by further stirring for 2 hours to react the unreacted monomer.

이와 같은 방법으로 25℃ 가드너 점도 Z1, 불휘발분 70중량%, 유리전이온도 -3℃, 수산기 함량 3.5%, 산가 21㎎ KOH/g, 수평균분자량 4700 및 분자량 분포도 1.9의 특성치를 갖는 아크릴 수지 용액을 얻었다.In this manner, an acrylic resin solution having a characteristic value of 25 ° C Gardner viscosity Z1, a nonvolatile content of 70% by weight, a glass transition temperature of -3 ° C, a hydroxyl content of 3.5%, an acid value of 21 mg KOH / g, a number average molecular weight of 4700 and a molecular weight distribution of 1.9. Got.

(단위: g)(Unit: g) 성 분ingredient 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 스티렌Styrene 2525 2020 3030 3030 3030 메타크릴산라우릴Methacrylic acid Lauryl 2525 1717 2222 -- 1515 메타크릴산Methacrylic acid 33 33 55 1One 1One 아크릴산(2-하이드록시에틸)Acrylic acid (2-hydroxyethyl) 77 1515 -- -- 1515 메타크릴산(2-하이드록시에틸)Methacrylic acid (2-hydroxyethyl) 55 1010 -- 1616 -- 메타크릴산(2-에틸헥실)Methacrylic acid (2-ethylhexyl) 1010 -- -- 4040 1414 메타크릴산 (n-부틸)Methacrylic acid (n-butyl) 1010 -- 2020 1313 2525 아크릴산(4-하이드록시부틸)Acrylic acid (4-hydroxybutyl) 1515 -- 1010 -- -- 헥사노산(t-부틸퍼옥시 2-에틸)Hexanoic acid (t-butylperoxy 2-ethyl) 22 -- 33 22 22 아크릴산(n-부틸)Acrylic acid (n-butyl) -- 2525 -- -- -- 프락셀에프엠-1Fraxel FM-1 -- 1010 -- -- -- 아조이소부티로니트릴Azoisobutyronitrile -- 22 -- -- -- 아크릴산Acrylic acid -- -- 33 -- -- 아크릴산(하이드록시프로필)Acrylic acid (hydroxypropyl) -- -- 1010 -- -- system 102102 102102 103103 102102 102102

실시예 2Example 2

실시예 1과 동일한 방법으로 상기 표 1의 혼합물을 용액 중합시켰다.The mixture of Table 1 was solution polymerized in the same manner as in Example 1.

이와 같은 방법으로 25℃ 가드너 점도 Z2, 불휘발분 70중량%, 유리전이온도 8℃, 수산기 함량 4.2%, 산가 21㎎ KOH/g, 수평균분자량 5700, 및 분자량 분포도 2.1의 특성치를 갖는 아크릴 수지 용액을 얻었다.In this manner, an acrylic resin solution having a characteristic value of 25 ° C Gardner viscosity Z2, a nonvolatile content of 70% by weight, a glass transition temperature of 8 ° C, a hydroxyl content of 4.2%, an acid value of 21 mg KOH / g, a number average molecular weight of 5700, and a molecular weight distribution of 2.1. Got.

실시예 3Example 3

실시예 1과 같은 사구 플라스크에 코코졸-100을 38g 넣은 후 교반하면서 155-160℃까지 온도를 높인 후 온도를 일정하게 유지시키면서 상기 표 1의 단량체와 개시제 혼합물을 6시간에 걸쳐 균일한 속도로 적하하였다. 적하 완료 후 1시간 동안 더 교반한 다음, 2-에틸헥사노산(t-부틸퍼옥시) 0.5g을 넣고 2시간 동안 더 교반하여 미반응 단량체를 반응시켰다. 이 후 100℃ 이하로 냉각한 후 n-부탄올 5g을 넣고 잘 교반하였다.38 g of Cocozol-100 was added to the same sand dune flask as in Example 1, the temperature was raised to 155-160 ° C. while stirring, and the monomer and initiator mixtures of Table 1 were maintained at a uniform rate over 6 hours while maintaining the temperature constant. It dripped. After the addition was completed, the mixture was further stirred for 1 hour, and 0.5 g of 2-ethylhexanoic acid (t-butylperoxy) was added thereto, followed by further stirring for 2 hours to react the unreacted monomer. After cooling to 100 ° C. or less, 5 g of n-butanol was added thereto, followed by stirring well.

이와 같은 방법으로 25℃ 가드너 점도 Z, 불휘발분 70중량%, 유리전이온도 7℃, 수산기 함량 3%, 산가 24㎎ KOH/g, 수평균분자량 4500, 및 분자량 분포도 2.0의 특성치를 갖는 아크릴 수지 용액을 얻었다.In this manner, an acrylic resin solution having a characteristic value of 25 ° C. Gardner viscosity Z, 70% by weight of nonvolatile matter, 7 ° C of glass transition temperature, 3% hydroxyl content, acid value of 24 mg KOH / g, number average molecular weight 4500, and molecular weight distribution degree 2.0 Got.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1과 같은 사구 플라스크에 크실렌 45g, 코코졸-100 38g, n-부탄올 15g을 넣은 후 교반하면서 125-130℃까지 온도를 높인 후, 상기 용제의 온도를 일정하게 유지시키면서 상기 표 1의 단량체와 개시제 혼합물을 2시간에 걸쳐 균일한 속도로 적하하였다. 적하 완료 후 1시간 동안 더 반응시킨 다음 아조이소부티로니트릴 0.5g을 넣고 미반응 단량체를 반응시키기 위해서 3시간 동안 더 교반하였다.After putting 45 g of xylene, 38 g of cocosol-100, and 15 g of n-butanol in the same sand dune flask as in Example 1, raising the temperature to 125-130 ° C. while stirring, the monomers of Table 1 above were kept at a constant temperature. And the initiator mixture were added dropwise at a uniform rate over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted for 1 hour, and 0.5 g of azoisobutyronitrile was added thereto, followed by further stirring for 3 hours to react the unreacted monomer.

이와 같은 방법으로 25℃ 가드너 점도 V-W, 불휘발분 50중량%, 유리전이온도 32℃, 수산기 함량 2.1%, 산가 7㎎ KOH/g, 수평균분자량 12000, 및 분자량 분포도 3.2의 특성치를 갖는 아크릴 수지 용액을 얻었다.In this manner, an acrylic resin solution having a characteristic value of 25 ° C Gardner viscosity VW, 50% by weight of nonvolatile content, 32 ° C of glass transition temperature, 2.1% of hydroxyl content, acid value of 7mg KOH / g, number average molecular weight of 12000, and molecular weight distribution of 3.2 Got.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1과 같은 사구 플라스크에 크실렌 40g, 톨루엔 40g, n-부탄올 12g을 넣은 후 교반하면서 120-125℃까지 온도를 높인 후, 온도를 일정하게 유지하면서 상기 표 1의 단량체와 개시제 혼합물을 2시간에 걸쳐 균일한 속도로 적하하였다. 적하 완료 후 1시간 동안 더 반응시킨 다음 아조이소부티로니트릴 0.5g을 넣고 미반응 단량체를 반응시키기 위해서 3시간 동안 더 교반하였다.40 g of xylene, 40 g of toluene, and 12 g of n-butanol were added to the same four-necked flask as in Example 1, the temperature was raised to 120-125 ° C. while stirring, and the monomer and initiator mixtures of Table 1 were maintained for 2 hours while maintaining the temperature constant. It was dripped at the uniform speed over. After completion of the dropwise addition, the mixture was further reacted for 1 hour, and 0.5 g of azoisobutyronitrile was added thereto, followed by further stirring for 3 hours to react the unreacted monomer.

이와 같은 방법으로 25℃ 가드너 점도 X-Y, 불휘발분 55중량%, 유리전이온도 11℃, 수산기 함량 2.2%, 산가 7㎎ KOH/g, 수평균분자량 11000, 및 분자량 분포도 3.5의 특성치를 갖는 아크릴 수지 용액을 얻었다.In this manner, an acrylic resin solution having a characteristic value of 25 ° C Gardner viscosity XY, a nonvolatile content of 55% by weight, a glass transition temperature of 11 ° C, a hydroxyl content of 2.2%, an acid value of 7mg KOH / g, a number average molecular weight of 11000, and a molecular weight distribution of 3.5 Got.

도막의 물성 평가Physical property evaluation of coating film

상기 실시예 1-3 및 비교예 1-2의 아크릴 수지를 포함하는 조성물로부터 형성된 도막의 특성을 알아보기 위해 상기 아크릴 수지 60-70g, 멜라민 수지(노루민-2060, 대한페인트잉크 주식회사에서 제조한 멜라민포름알데히드수지) 30-40g을 혼합하였다. 여기에 톨루엔, 크실렌, 코코졸-100, 코코졸-150, 이소부탄올 등으로 구성된 희석 용제를 추가하여, 분무할 수 있도록 포드컵 4번 25℃ 점도를 20-30초로 조절하였다. 필요한 경우에는 도막 상의 핀홀이나 크레터링 방지를 위한 첨가제를 사용할 수도 있었다.In order to examine the properties of the coating film formed from the composition comprising the acrylic resin of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2, the acrylic resin 60-70g, melamine resin (Norumin-2060, manufactured by Daehan Paint Ink Co., Ltd.) 30-40 g of melamine formaldehyde resin) were mixed. To this, a dilution solvent consisting of toluene, xylene, cocozol-100, cocozol-150, isobutanol, and the like was added to adjust the viscosity of the Pod Cup No. 4 at 25 ° C. to 20-30 seconds so as to be sprayed. If necessary, an additive for preventing pinholes or cruttering on the coating film could be used.

이렇게 제조한 아크릴 수지와 멜라민 수지 혼합 용액을 전착 도료가 도장된 시편에 먼저 메탈리크 도료를 10-20㎛의 두께로 도장하였다. 2-5분후에 도막 두께가 30-40㎛가 되도록 분무 도장하여 10-20분 동안 방치하였다. 그 다음, 140℃ 오븐에서 20분 동안 가열 건조시켜 도막을 형성한 후 이 도막의 성능을 조사하였다.The acrylic resin and melamine resin mixed solution thus prepared was first coated with a metallic leak paint having a thickness of 10-20 μm on the specimen coated with the electrodeposition paint. After 2-5 minutes, the coating was spray-painted to have a thickness of 30-40 μm and left for 10-20 minutes. Then, the film was formed by heating and drying in an oven at 140 ° C. for 20 minutes to investigate the performance of the coating film.

도막의 성능은 일반적인 도막물성 평가방법에 따라 평가하였다.The performance of the coating film was evaluated according to the general coating material evaluation method.

선영성은 PGD 측정기로 측정하였다.Sensitivity was measured with a PGD meter.

내산성은 0.1노르말농도의 황산 용액을 떨어뜨린 후 40℃에서 1시간 방치한 다음 도막 외관의 손상 정도를 육안으로 판정하였다.Acid resistance was determined by dropping the sulfuric acid solution of 0.1 normal concentration and leaving it at 40 degreeC for 1 hour, and visually determining the damage of the coating film appearance.

내스크래치성은 매우 작은 일정한 입자 크기의 모래를 물에 섞어 일정 압력으로 문지른 후 발생되는 흠집의 정도를 광택 유지율로써 평가하였다.Scratch resistance was evaluated as a gloss retention rate of the degree of scratches generated after mixing a very small, constant particle size sand with water at a constant pressure.

하기 표 2에 상기의 물성 평가 결과를 나타내었다.Table 2 shows the results of evaluating the physical properties.

물성Properties 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 연필 경도Pencil hardness FF FF FF HBHB HBHB 광택 60°Polished 60 ° 9595 9696 9595 9494 9292 선영성PGDSunyoungsung PGD 수평level 0.950.95 0.950.95 0.950.95 0.800.80 0.850.85 수직Perpendicular 0.700.70 0.700.70 0.650.65 0.450.45 0.550.55 내수성Water resistance OO OO OO OO OO 내산성Acid resistance OO OO OO OO OO 내스크래치성Scratch resistance 육안 외관Naked appearance OO OO OO OO OO

내스크래치성에서, ◎는 매우 우수, O는 우수, △는 보통을 의미한다.In scratch resistance,? Is very excellent, O is excellent, and? Is normal.

실시예 1-3의 아크릴 수지는 불휘발분이 70중량%이상, 25℃ 가드너 점도가 Y-Z3이며, 이로부터 형성된 도료 조성물에 의한 도막은 상기 표 2의 물성 평가 결과와 같이 광택과 외관 품질 또는 선영성이 매우 우수할 뿐만 아니라 내수성, 내산성 및 내스크래치성도 우수하다.The acrylic resin of Example 1-3 has a non-volatile content of 70% by weight or more, 25 ℃ Gardner viscosity of Y-Z3, the coating film formed from the coating composition is a gloss and appearance quality or It is not only excellent in sensibility, but also excellent in water resistance, acid resistance and scratch resistance.

본 발명의 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물을 사용하여 형성시킨 경화 도막은, 종래의 경화 도막에 비해 외관 품질 또는 선영성이 뛰어나고 내수성, 내산성 및 내스크래치성이 우수하다. 또한 상기 아크릴 수지를 저분자량화함으로써 상기 아크릴 수지도료 조성물의 휘발성 유기 용제의 함량을 낮출 수 있게 되어 자원 절약 및 환경 보호에 이바지할 수 있다.The cured coating film formed by using the high solid acrylic resin coating composition of the present invention is superior in appearance quality or contrast properties and excellent in water resistance, acid resistance and scratch resistance as compared with the conventional cured coating film. In addition, by lowering the acrylic resin, the content of the volatile organic solvent of the acrylic resin composition may be lowered, contributing to resource saving and environmental protection.

Claims (3)

유기산기를 갖는 비닐계 단량체 1-5중량부, 수산기를 갖는 비닐계 단량체 15-50중량부, 방향족기를 갖는 비닐계 단량체 15-35중량부 및 지방족기를 갖는 비닐계 단량체 15-65중량부를 중합시켜 제조한 산가가 5-30㎎ KOH/g이고, 수산기 함량이 2-6%이며, 유리전이온도가 -15-30℃인 수지도료 조성물용 아크릴 수지 50-80중량부와 멜라민 수지 20-50중량부를 함유하는 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지도료 조성물.Manufactured by polymerizing 1-5 parts by weight of a vinyl monomer having an organic acid group, 15-50 parts by weight of a vinyl monomer having a hydroxyl group, 15-35 parts by weight of a vinyl monomer having an aromatic group and 15-65 parts by weight of a vinyl monomer having an aliphatic group. 50-80 parts by weight of acrylic resin and 20-50 parts by weight of melamine resin for a resin composition having an acid value of 5-30 mg KOH / g, a hydroxyl group content of 2-6%, and a glass transition temperature of -15-30 ° C. A high sensitizing high solid acrylic resin containing composition. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 25℃ 가드너 점도가 Y-Z3이며, 수평균분자량이 3,000-8,000이고, 분자량 분포도가 3이하인 것을 특징으로 하는 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물.The high sensitization high solid acrylic resin coating composition according to claim 1, wherein the acrylic resin has a Gardner viscosity of 25 ° C of Y-Z3, a number average molecular weight of 3,000-8,000, and a molecular weight distribution of 3 or less. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 반응 온도가 130-160℃이고, 반응 시간이 4-6시간인 반응 조건 하에서 제조되는 것을 특징으로 하는 고선영성 하이솔리드 아크릴 수지 도료 조성물.The method of claim 1, wherein the acrylic resin is 130-160 ℃ reaction temperature is 4-6 hours, the reaction time is produced under the reaction conditions of the high-selectivity high solid acrylic resin coating composition.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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