KR0148581B1 - 정전도장용의 에폭시 분말 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

에폭시수지 및 경화제를 함유한 미립자 물질 및 아크릴수지, 실리카 또는 그것의 혼합물 같은 전하 조절제의 미세분말을 포함하는 분말 코팅 조성물을 개시한다. 그 전하 주절제는 미립자 물질의 입자 표면위에 침착된다.

Description

정전도장용의 에폭시 분말 코팅 조성물
본 발명은 정전도장(electrostatic coating)용도에 적합한 분말 코팅 조성물에 관한 것이다.
정전도장은 코팅 두께 조절의 용이성 및 코팅될 제품의 예열 단계가 없는 것과 같은 많은 장잠 때문에 수많은 분야에서 현재 이용되고 있다. 따라서, 수많은 분말 코팅 조성물이 정전 도장 공정용으로 상용되고 있다. 그러나 공지의 분말 조성물은 문제점을 가지고 있는데, 이것은 매끄러운 표면의 후(厚) 코팅을 얻기가 어렵다는 것이다. 즉, 두께 250㎛ 이상의 코팅을 형성할 때, 코팅 조성물의 입자는 정전 반발하여, 결과 코팅의 표면이 비균일하게 된다.
종래 분말 코팅 조성물의 선행 문제점을 고려하면서 본 발명을 이루었다. 본 발명의 한 태양에 따르면, 입도 범위가 3 ~ 180㎛ 이고 부피 비저항이 적어도 107ohm·㎝이고 각각의 입자는 에폭시수지 및 에폭시수지의 경화제를 함유하는 입자로 이루어진 미립자 물질과, 평균 입도 범위가 0.05 ~ 1㎛인 아크릴수지 및 실리카 주입자의 평균 입도 범위가 2 ~ 500㎚인 실리카로 이루어진 군에서 선택한 전하 조절제를 포함하며, 언급한 미립자 물질 및 언급한 전하 조절제의 총 중량을 기준하여 언급한 전하 조절제의 양이 0.01 ~ 5% 이며, 언급한 전하 조절제가 언급한 미립자 물질의 언급한 입자 표면위에 존재하는 분말 코팅 조성물을 제공한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 : 입도 범위가 3 ~ 180㎛이고 부피 비저항이 적어도 107ohm·㎝이고 각각 제1에폭시수지 및 그 제1에폭시수지의 경화제를 함유한 제1입자로 이루어진 제1미립자 물질 ; 입도 범위가 3 ~ 180㎛이고 부피 비저항이 적어도 107ohm·㎝이고 각각 제2에폭시수지 및 그 제2에폭시수지의 경화제를 함유한 제2입자로 이루어진 제2미립자 물질 ; 언급한 제1미립자 물질의 표면위에 침착되는 제1미립자 전하 조절제 ; 및 언급한 제2미립자 물질 표면위에 침착되는 제2미립자 전하 조절제를 포함하고, 언급한 제1 및 제2전하 조절제는 정적 특성에서 차이점이 있는 분말 코팅 조성물을 제공한다.
[제1구현예]
본 발명의 제1구현예의 분말 코팅 조성물은 입도 범위가 3 ~ 180㎛이고 부피의 저항이 적어도 107ohm·㎝이고 각각의 입자가 에폭시수지 및 그 에폭시수지의 경화제를 호함하는 입자로 이루는 미립자 물질로 조성되어 있다.
종래 사용된 어떤 에폭시 수지라도 본 발명에서 사용할 수 있다. 적절한 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F의 글리시딜 에테르, 페넬 노볼락 수지 및 크레졸 노볼락 수지 ; 글리시딜 에스테르 에폭시 수지 ; 글리시딜 아미노 에폭시 수지 ; 시클로지방족 에폭시 수지 ; 및 할로겐화 에폭시 수지를 포함한다. 이러한 에폭시 수지를 단일 또는 2 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 20℃에서 고체 상태인 에폭시 수지를 일반적으로 사용한다. 그러나, 혼합 에폭시 수지가 20℃에서 고체상태이라면 액체 에폭시 수지와 하께 고체 에폭시 수지를 사용하는 것이 가능하다.
종래의 경화제를 상기 에폭시 수지에 사용할 수 있다 .적절한 경화제의 예시로는 방향족아민류, 산무수물, 디시안디아미드와 같은 구아니딘 화합물류 및 이미다졸 화합물류가 있다.
에폭시 수지 및 경화제에 덧붙여서, 미립자 물질은충전제, 안료 또는 유사한 종래의 부가물을 추가로 함유할 수 있다.
미립자물은 평균 입도 범위가 0.05 ~ 1㎛, 바람직하게는 0.15 ~ 0.6㎛인 아크릴수지 및 실리카 주입자의 평균입도 범위가 2 ~ 500㎚, 바람직하게는 5 ~ 100㎚인 실리카로 부터 선택한 전하 조절제와 함께, 건조 상태에서, 예를 들어 헨셀 혼합기 도는 나우타 혼합기를 사용하여 배합하여 미립자 물질입자의 표면위에 전하 조절제를 침착시킨다. 전하 조절제의 양은 미립자 물질과 전하 조절제의 총중량을 기준하여 0.01 ~ 5 %이다.
전하 조절제로 사용되는 아크릴수지는 아크릴 또는 메타크릴산의 알킬에스테르의 공중합체 또는 단독 중합체이다. 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리메틸아크릴레이트는 적절한 아크릴수지의 예이다.
아크릴수지는 철 분말과 마찰 접촉할 때 양 또는 음전하를 띠게된다. 양 또는 음 대전성 아크릴수지의 둘다 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 음 대전성 아크릴수지 또는 음 대전성 아크릴 수지 및 양대전성 아크릴수지의 혼합물을 대전성이 양호한 미립자 물질과 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상대적으로 대전성이 불량한 미립자 물질의 경우, 미립자 물질을 양대전성 아크릴수지 또는 음대전성 아크릴수지 및 양대전성 아크릴수지의 혼합물과 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 음대전성 아크릴수지에 대한 양대전성 아크릴수지의 혼합비는 미립자 물질의 대전성에 따라 최적결과를 수득하도록 선택한다.
미립자 물질의 대전성에서 양호 및 불량의 등급은 하기와 같이 결정한다 : 시료 미립자 물질을 코팅건에 설치한 전하게의 전하 측정과 하께 미립자 물질의 방출공기압 1.5㎏/㎠ 및 미립자 물질의 가속 공기압 3.5㎏/㎠ 으로 정전도장건 (Nordson Inc. 제조 모델 AH-1)의 노즐을 통하여 방출한다. 측정된 전하가 0.6㎃ 이상일때는, 미립자 물질은 대전성이 양호하다고 등급을 매긴다. 측정된 전하가 0.6㎃ 미만일때는, 미립자 물질은 대전성이 불량하다고 등급을 매긴다.
미립자 물질과 배합할 아크릴수지의 양은 아크릴수지 및 미립자 물질의 총중량을 기준하여 바람직하게는 0.1 ~ 1%이다.
전하 조절제로 사용될 실리카는 표면-처리 또는 비처리된 실리카일 수 있다. 실리카의 표면처리를 수행하여 트리메틸실릴기, 아미노실릴기 또는 유사한 기에 의하여실리카의 실란올기를 변형 (modify) 시킨다.
실리카가 수중에 분산되어 5 중량 %의 실리카 슬러리를 이룰때, 슬러리는 그 종류에 따라 여러 pH 값을 나타낸다. 그러한 슬러리의 pH가 7 미만인 실리카를 산성이라 하고, 실리카의 pH가 7 이상인 경우 알칼리라고 본 명세서에서 칭한다. 일반적으로, 비처리 실리카는 실란올기의 존재로 인하여 산성이지만, 표면 처리한 실리카는 실란올기가 변형되었기에 염기성이다.
염기성 실리카 또는 염기성 실리카 및 산성 실리카의 혼합물을 대전성이 양호한 미립자 물질과 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
대전성이 상대적으로 불량한 미립자 물질의 경우, 그때는 미립자 물질을 산성실리카 또는 산성 및 염기성 실리카의 혼합물과 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 산성 실리카에 대한 염기성 실리카의 혼합비는 미립자 물질의 대전성에 따라 최적 결과를 얻는 것으로 선택된다.
미립자 물질과 배합할 실리카의 양은 실리카 및 미립자 물질의 총중량을 기준하여 바람직하게는 0.01 ~ 1 중량%, 보다 바람직하게는 0.05 ~ 0.1 중량%이다.
[제2구현예]
본 발명의 제2구현예에서, 2개의 상이한 제1 및 제2 전하 조절제가 사용되며 개별적으로 미립자 물질의 상이한 입자위에 침착된다.
상기 제1구현예에 대하여 기술한 미립자 물질은 제2구현예에서 사용할 수 있다. 제1전하 조절제가 침착될 미립자 물질은 제2전하 조절제가 침착될 미립자 물질과 동일 또는 상이할 수 있다.
전하 조절제는 에폭시 수지의 경화 반응에 대하여 불활성이고 극성기를 가지고 있어서 미립자 물질위에 침착될 때 미립자 물질의 정적 특성을 변화시킬 수 있는 유기 또는 무기 물질의 미세분말 (입도가 1㎛ 이하이다)이다. 전하 조절제의 예시로는 산소, 질소, 황 또는 유사한 극성 원소를 함유한 유기 종합체 무기산화물 및 금속염이 있다. 특별히 적절한 것은 제1구현예에 대하여 기술한 아크릴수지 또는 실리카의 사용이다.
본 발명에 사용될 2개의 상이한 제1 및 제2 전하조절제는 서로 정적 특성에서 차이가 있다. 대전성의 차이점은 표면 산성도 및 극성과 같은, 전하 조절제 입자의 여러 표면 특성에 기인한다. 그러한 정적 특성에서의 차이점은 예를 들어, 2개의 상이한 방법으로 적절한 유기 또는 무기분말을 표면 처리하여 일으킬 수 있다. 표면 처리법은 예를 들어, 가열처리, 조사처리(radiation treatment), 산 또는 염기처리, 화학적 변형처리 및 흡착처리일 수 있다. 보다 상세하게는, 유기산으로 분말을 처리하고 이와 별도로 유기 염기로 유사분말을 처리하여, 상이한 정적특성 (표면 산성도)를 지닌 2종의 전하 조절제를 수득한다. 이 경우에, 비처리 분말은 산성 전하 조절제 및 염기성 전하 조절제중 하나로 대체될 수 있다.
5 중량%의 양으로 수중 분산시 7이상의 pH 및 7 미만의 pH를 각각 나타내는 제1 및 제2전하 조절제를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 제1 및 제2전하 조절제는 비변형 실란올기를 가지는 실리카와 변형 실란올기를 가지는 처리 실리카로 각각 이루어진다. 또한, 철 분말과 접촉할 때, 각각 양 또는 음 대전된 제1 및 제2전하 조절제의 조합을 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 제1 및 제2전하 조절제는 아크릴수지로 이루어진다. 따라서, 제1구현예에 대하여 상술한 이러한 전하 조절제는 제2구현예에서 사용되는 것이 적절하다.
제2구현예에 따라 코팅 조성물은 하기와 같이 수득될 수 있다. 첫째, 각각 에폭시 수지 및 경화제를 함유하고, 서로 동일 또는 상이할 수 있는 2개의 미립자 물질 A1및 B1을 제공한다. 2개의 미립자, 전하 조절제 A2및 B2를 미립자 물질 A1및 B1과 개별적으로 건조 혼합한 다음 미립자물질 A1및 B1위에 전하조절제 A2및 B2를 개별적으로 침착시킨 결과 2종류의 혼합물 A3및 B3를 수득한다. 2종의 혼합물 A3및 B3를 서로 배합하여 본 발명의 코팅분말 조성물을 수득한다. 배합비 A3: B3는 1 : 9 내지 9 : 1이 적절하고, 보다 바람직하게는 3 : 7 내지 7 : 3이다. A2및 B2의 총량은 A1, B2, A2및 B2의 총중량을 기준하여 일반적으로 0.01 ~ 10%, 바람직하게는 0.1 ~ 5%의 범위이다.
하기예로서 본 발명을 또한 예시하겠다.
[실시예1]
분말 코팅 조성물은 표1에 나타난 비율로(중량%) 표1에 나타난 성분을 건조 배합하여 제조한다. 성분은 하기와 같다 :
[미립자 물질]
[전하 조절제]
이와 같이 제조한 코팅 조성물의 정전 도장 수행도에 대한 시험을 한다. 시허은 하기와 같이 수행한다 : 유동 공기압 0.2㎏/㎠, 50㎸ 전압에서 30초간 정전 유동상 코팅기기를 사용하여, 각각의 슬롯이 길이 40㎜, 직경 29㎜, 폭 2㎜인 10개의 슬롯을 갖는 모터 기전자를 시험 시료 코팅 조성물로 코팅한다. 가한 코팅 조성물의 양을 측정한다. 슬롯의 상태를 관찰하여 코팅 조성물이 슬롯으로 깊이 충분히 들어갔는지 여부를 결정한다.
결과는 표1에 요약한다.
[실시예2]
표2에 나타난 비율(중량%)로 표2에 나타난 성분을 배합하여 혼합물 A 및 B를 수득한다. 코팅조성물은 혼합물 A 와 B를 서로 혼합하여 제조한다. 사용성분은 하기와 같다 :
[미립자 물질]
EPIFOAM F-221 (실시예 1에 사용된 것과 동일 종류)
[전하 조절제]
실리카, CARPLEX #1120 (실시예 1에 사용된 것과 동일 종류)
실리카, AEROSIL #300 (실시예 1에 사용된 것과 동일 종류)
폴리메틸메타크릴레이트, MP-2701 (실시예 1에 사용된 것과 동일 종류)
폴리메틸메타크릴레이트, MP-1000 (실시예 1에 사용된 것과 동일 종류)
[실시예3]
코팅시간은 60, 90, 120초 및 150초로 변경하는 것 외에는 실시예1에 기술된 바와 동일 방법을 반복하여 실험번호 11 및 15를 수행한다. 기전기에 침착된 코팅 조성물의 양은 표3에 나타낸다.

Claims (1)

  1. 입도 범위가 3 ~ 180㎛이고 부피 비저항이 적어도 107ohm·㎝ 이상이고, 각각의 입자는 에폭시수지 및 에폭시 수지의 경화제를 함유하는 미립자 물질과, 평균 입도 범위가 0.05 ~ 1㎛인 아크릴수지 및 실리카 주입자의 평균 입도 범위가 2 ~ 500㎚인 실리카로 이루어진 군에서 선택한 전하 조절제를 포함하며, 언급한 미립자 물질 및 언급한 전하 조절제의 총 중량을 기준하여 언급한 전하 조절제의 양이 0.01 ~ 5% 이며, 언급한 전하 조절제가 언급한 미립자 물질의 언급한 입자 표면위에 존재하는 분말 코팅 조성물.
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