KR100191679B1

KR100191679B1 - 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물

Info

Publication number: KR100191679B1
Application number: KR1019960705852A
Authority: KR
Inventors: 미쯔오 나까지마; 도시히사 오다; 신지 히루마; 도미오 나까다
Original assignee: 홍고 요시히로; 세메다인 가부시키 가이샤; 와다 아끼히로; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1999-06-15
Also published as: DE69609688T2; EP0770649A4; DE69609688D1; WO1996026250A1; EP0770649B1; JPH08225765A; EP0770649A1; KR970702331A

Abstract

본 발명은, 충전제의 일종으로 평균 입경 0.03 내지 0.07㎛의 탄산칼슘 분말이 충전제 총량 100중량부에 대하여 20 내지 65중량부 첨가되어 있으며, 열경화성 도료로 이루어지는 도료 폐기물 미세분말이 충전제의 일종으로서 도료 조성물 총량 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물에 관한 것이다. 도료 폐기물 미세분말의 첨가에 의하여 내칩성을 향상시키고, 탄산칼슘 분말의 평균 입경을 감소시켜 도료 조성물의 틱소트로피를 향상시키고, 내열처짐성의 저하를 억제할 수 있다.

Description

염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물

종래 자동차의 바닥 뒤, 사이드 시일, 가솔린 탱크, 프론트 에프론, 타이어 하우스부에는 주행중 날아온 돌 등의 충돌로부터 차체를 보호하기 위하여 내충격성이 우수한 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물을 도장하였다.

이 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료는 일반적으로 폴리염화비닐수지, 가소제, 충전제, 점착성 부여제 및 희석제 등으로 이루어지고, 충전제로서는 탄산칼슘, 탈크, 운모, 황산바륨, 탄산마그네슘 등의 무기물이 비용절감 등을 위해 사용되고 있다. 또한, 도료 조성물을 경량화하기 위하여 중공충전제를 가하는 경우도 있다. 비용절감을 위해서는 무기충전제를 많이 첨가하는 것이 바람직하나, 첨가량이 지나치게 많으면, 도료 조성물의 내칩성이 급격하게 저하한다는 단점이 있기 때문에 무기충전제는 일반적으로 폴리염화비닐수지 100 중량부에 대하여 50 내지 200중량부 정도 첨가한다.

자동차 등의 도장 라인에서는 워터부스(water booth)등으로부터 회수된 도료 찌꺼기가 다량으로 배출되어 버려지고 있다. 이 도료 찌꺼기는 도료 조성물과 용제 및 물의 혼합물이다. 항상 동일한 도료 조성물을 도장하고 있는 도장 라인이면, 일본국 특허 공고 소 61-2424호 공보기재와 같이, 도료 찌꺼기로부터 물을 제거하여 도료 조성물로 재활용할 수 있다. 그러나, 일반적인 도장 라인에서는 여러가지 색이나 종류의 도료 조성물이 도장되는 경우가 많고, 단순히 물만 제거하여 도료 조성물로서 재활용 하기 어렵다. 따라서, 도료 찌꺼기를 산업 폐기물로서 소각하는 등의 방법으로 처리하고 있으나, 이같은 처리는 자원의 낭비가 되므로, 증류에 의하여 용제를 회수하는 방법과 같은 도료 찌꺼기의 재활용법이 검토되고 있다.

예를 들어, 일본국 특허 공개 소 55-8810호 공보에는 도료 폐기물로부터 미세분말을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 일본국 특허 공개 소 55-18450호 공보에는 상기 방법에 따라 형성된 미세분말을 폴리올레핀 수지와 혼합하여 성형 재료로 만드는 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특허 공개 평 4-76069호 공보에는 이 형성된 도료 폐기물 미세분말을 포함하는 도료 조성물이 개시되어 있다. 일본국 특허 공개 소 53-99282호 공보에는 도료 폐기물을 분쇄, 건조, 고화시켜 얻은 미세분말을 하부도장(under coating)의 충전제로 이용하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 상기와 같이 도료 폐기물을 미세분말로 재활용하여도, 도료 폐기물로서 배출되는 양이 재활용되는 양보다 훨씬 많으므로, 상당한 양의 도료 폐기물이 재활용이 아닌 소각 등에 의하여 처리되어 자원이 낭비되고 있다.

따라서, 본 발명자들은 충전제의 일부를 도료 폐기물 미세분말로 대치하여 자원의 절약을 도모하고자 하였다. 그 결과, 뜻밖에도 충전제의 일부로 도료 폐기물 미세분말을 첨가함으로써 내칩성이 크게 향상되는 것을 발견하였다.

그러나, 도료 폐기물 미세분말을 충전제의 일부로서 단순히 첨가하는 경우, 내열처짐성이 저하된다는 새로운 문제가 발생하였다. 이것은 도료 폐기물 미세분말을 첨가하여 틱소트로피가 저하되기 때문으로 생각된다.

본 발명은 이러한 배경하에서 이루어진 것으로, 자원 절약을 도모하기 위해 도료 폐기물 미세분말을 충전제의 일부로서 첨가하여도, 내열처짐성이 저하되지 않는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 주행중인 차체를 도로 상의 작은 돌 등과의 충돌로부터 보호하기 위하여 차체에 도포하는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물에 관한 것으로,특히 도로 폐기물을 이용한 내칩 도료 조성물에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물은 충전제의 일종으로서 탄산칼슘 분말을 포함한다. 상기 탄산칼슘 분말의 평균 입경은 0.03 내지 0.07㎛이며, 충전제의 총량 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중량부의 비율로 첨가된다. 그리고, 열경화성 도료로 이루어지는 도료 폐기물 미세분말이 충전제의 일종으로 상기 도료 조성물 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하의 비율로 첨가되어 있다.

상기 탄산칼슘 분말의 평균 입경이라 함은 탄산칼슘 분말의 일차 입자의 평균 입경을 의미한다.

평균 입경 0.03 내지 0.07㎛의 탄산칼슘 분말이 충전제의 총량 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중량부 첨가되어 있는 본 발명의 내칩 도료 조성물은, 도료 폐기물 미세분말을 충전제의 일종으로서 소정량 첨가한 경우에 있어서도 스프레이 작업성을 양호하게 유지하고 내열처짐성이 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

종래 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물에 있어서는 충전제로서 첨가되는 탄산칼슘 분말의 평균 입경이 0.08 내지 20㎛이다. 이에 비하여, 본 발명의 충전제로서 첨가되는 탄산칼슘 분말의 평균 입경은 0.03 내지 0.07㎛의 범위이다. 이와같이 탄산칼슘 분말의 평균 입경을 종래보다 미세화함으로써, 도료 폐기물 미세분말을 충전제의 일종으로서 첨가하더라도 내열처짐성이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이것은 탄산칼슘 분말의 평균 입경을 미세화함으로써 도료 조성물의 틱소트로피가 향상되고, 따라서 도료 조성물의 점도가 증대되었기 때문이라고 생각된다. 탄산칼슘 분말의 평균 입경이 0.07㎛보다 크면, 상기 틱소트로피 향상에 의한 내열처짐성의 저하 방지효과가 충분히 달성될 수 없다. 또한, 탄산칼슘 분말의 평균 입경이 0.03㎛보다 작으면, 탄산칼슘 입자의 비표면적이 증가하고 이의 응집도 증가하여, 분쇄하기 어려운 2차, 3차 탄산칼슘 입자를 생성하고(블러킹 현상), 결국 탄산칼슘 분말의 분산력이 저하된다. 결과적으로, 틱소트로피의 향상으로 힌한 내열처짐성 저하 방지효과를 충분히 얻을 수 없고, 스프레이 작업성 또한 감소한다.

충전제의 총량에 대한 탄산칼슘 분말의 배합 비율은 틱소트로피 및 분산성에 영향을 준다. 즉, 충전제 총량 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 분말 첨가량이 20 중량부보다도 적으면, 탄산칼슘 분말이 가지는 유동성 개선효과가 감소하고, 상기 틱소트로피 향상에 의한 내열처짐성의 저하 방지효과를 충분히 얻을 수 없다. 충전제 총량 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 분말의 첨가량이 65 중량부보다 많으면, 외관상 점도가 필요 이상으로 상승하므로, 스프레이 작업성이 저하되고 비중이 증가한다. 따라서, 충전제 총량 100 중량부에 대하여 탄산칼슘 분말의 첨가량을 20 내지 65 중량부로 함으로써, 도료 폐기물 미세분말을 충전제의 일종으로서 소정량 첨가한 경우에 있어서도 스프레이 작업성을 양호하게 유지하면서 내열처짐성이 저하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 내칩 도료 조성물에는 도료 조성물 총량 100 중량부에 대하여 도료 폐기물 미세분말이 충전제의 일종으로서 20 중량부 이하 첨가되어 있다. 이와같이 도료 폐기물 미세분말을 첨가함으로써 내칩성을 향상시킬 수 있다. 이 도료 폐기물 미세분말의 첨가량이 도료 조성물 총량 100 중량부에 대하여 20 중량부 보다 많으면, 내열처짐성이 저하된다. 이것은 주로 탄산칼슘 분말의 배합비율 저하에 의하여 유동성 개선(처짐억제)효과가 감소하였기 때문이라고 생각된다. 또한, 도료 폐기물 미세분말의 첨가량이 도료 조성물 총량 100 중량부에 대하여 5 중량부 보다 적으면, 도료 폐기물 미세분말을 첨가함에 의한 내칩성 향상의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 따라서, 도료 폐기물 미세분말은 도료 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 이유는 분명치 않으나, 수지를 약 80%를 포함하는 이 도료 폐기물 미세분말은 실질적인 안료 농도를 감소시켜, 생성된 도료막의 유연성이 향상되는 것으로 보인다.

또한, 상기 도료 폐기물 미세분말은 충전제로서 일반적으로 첨가되는 탄산칼슘 분말, 탈크 등에 비하여 비중이 작다. 구체적으로는, 탄산칼슘 분말이나 탈크 등의 비중이 2.0 내지 4.0 정도인 반면, 도료 폐기물 미세분말의 비중은 1.0 내지 1.5 정도이다. 따라서, 본 발명의 내칩 도료 조성물은 충전제의 일종으로서 도료 폐기물 미세분말이 첨가되어 경량화 될 수 있다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(도료 폐기물 미세분말의 제조)

차체의 표면 도장 라인에서 생성된 도료 찌꺼기를 회수하여 헨셀믹서(Henchell mixer)로 가열하면서 분쇄하여 약 2000㎛이하로 하였다. 이 분쇄된 도료 찌꺼기 분말을 분쇄기(호소카와미크론사 제품)으로 처리하고, 분류하여 입경 100㎛ 이하의 미세분말을 얻었다. 표면 도장에 사용하는 도료 조성물은 폴리에스테르 멜라민계의 일액(one packaged) 열경화성 도료 조성물이며, 얻어진 도료 폐기물 미세분말(TOM)의 조성은 표 1과 같았다.

(내칩 도료 조성물의 제조)

하기의 폴리염화비닐수지, 가소제, 충전제, 점착성 부여제, 희석제, 미끄럼방지제, 중공상 충전제, 탄산칼슘 분말 및 상기 도료 폐기물 미세분말을 표 2의 조성비로 혼합하여, 각종 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물을 얻었다. 이때, 진공 탈포 가능한 일반 교반기를 사용하여 혼합하였다. 상기 분말은 20분간 혼합하고, 15분간 탈포 교반을 행하였다.

표 2에서, C.C.는 탄산칼슘을, TOM은 도료 폐기물 미세분말을, TOM 비율은 도료 조성물 100 중량부에 대한 도료 폐기물 미세분말의 조성비를, 탄산칼슘 비율은 충전제(탄산칼슘 분말, 중공상 충전제 및 도료 폐기물 미세분말)의 총량 100 중량부에 대한 탄산칼슘 분말의 조성비를 각각 나타낸다.

(평가)

얻어진 각 도료 조성물에 관하여 점도 및 비중을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다. 점도는 시료를 20℃로 유지하며, BH형 회전점도계 로우터 No.7에서 20rpm으로 측정하였고, 비중은 비중컵법으로 측정하였다.

또한, 각 도료 조성물에 관하여 다음 특성을 평가하였다.

(덤벨물성)

도료 조성물들을, 표면이 평활하여 도료 조성물을 쉽게 떼어낼 수 있는 평판에 어플리케이터를 이용하여 폭 30mm, 두께 2 내지 3mm로 균일하게 각각 도포하였다. 이어서, 이들을 열풍 순환식 건조기로 130℃에서 20분간 건조하고, 다시 20℃에서 12 내지 24시간 방치하여, 도포된 각 평판을 2호 덤벨로 펀칭하여 시험편을 얻었다. 이 시험편에 대하여 50mm/sec로 인장시험을 행하여 신장율(%) 및 장력(MPa)을 측정하였다. 그 결과 또한 표 2에 나타내었다.

(내칩성)

각 도료 조성물들을 양이온성 전착판에 드라이막 두께가 1000㎛가 되도록 어플리케이터로 도포하고, 열풍 순환식 건조기로 130℃에서 20분간 건조하고, 20℃에서 12 내지 24시간 방치하였다. 이어서, 얻어진 각 도료막 상에 너트(JIS M-4.3종황동제 육각너트)를 연속적으로 수직 낙하시켜 각 시험편의 양이온성 전착판 표면이 노출되기까지의 낙하너트의 총중량을 측정하였다. 그 결과도 또한 표 2에 나타내었다.

(스프레이 작업성)

에어레스 스프레이용 펌프(압출비=45:1) 및 3/8인치 × 5m의 호스를 이용하여, 30℃에서 건압력(gun pressure) 100kgf/㎠, 건거리(gun distance) 300mm의 조건에서, 각 도료 조성물들을 양이온성 전착판에 도포하고, 패턴폭을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2에서, ○표는 패턴폭이 200mm 이상, △표는 패턴폭이 150 내지 200mm, ×표는 패턴폭이 150mm 이하임을 나타낸다.

(내열처짐성)

각 도료 조성물을 150mm×70mm의 양이온성 전착판에 10φ반원 비드를 이용하여 100mm의 길이로 어플리케이터 도포하고, 시험편을 얻었다. 이 시험편을 각각 20℃에서 수직으로 30분간 세워놓고, 처짐의 거리를 측정하였다. 그 결과를 또한 표 2에 나타낸다. 표 2에서, ○표는 처짐거리가 0 내지 5mm, △표는 5 내지 10mm, ×표는 10mm 이상임을 나타낸다.

(종합 평가)

상기 각종 특성들을 종합 평가하여 또한 표 2에 나타내었다. 표 2에서, ○표는 양호함, △표는 약간 문제있으나 실용 레벨, ×표는 해결해야 할 문제가 있음을 나타낸다.

표 2에서, 본 실시예의 도료 조성물 No.1 내지 4는, 각각 평균 입경 0.04㎛인 탄산칼슘 분말 B를 충전제 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중량부 범위로 포함하고, 도료 폐기물 미세분말을 각 도료 조성물 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부 포함하였으며, 스프레이 작업성 및 내열처짐성이 명백히 우수하였다.

이에 비하여, 비교예의 각 도료 조성물 No.5 및 6은, 평균 입경이 0.08㎛의 탄산칼슘 분말 A를 충전제 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중량부의 범위로 포함하였으며, 도료 폐기물 미세분말을 각 도료 조성물 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하 포함하여, 내열처짐성이 저하됨을 보였다. 비교예의 도료 조성물 No.7 및 9는, 탄산칼슘 분말을 충전제 100 중량부에 대하여 20 중량부 미만으로 포함하고, 도료 폐기물 미세분말을 각 도료 조성물 100 중량부에 대하여 20 중량부 미만으로 포함하였으며, 내열처짐성이 저하됨을 보였다.

본 발명의 도료 조성물 No.1 내지 4는 도료 폐기물 미세분말을 포함하지 않는 비교예의 도료 조성물 No.1 및 8에 비하여 내칩성이 향상되었다.

이떤 미끄럼 방지제도 포함되지 않은 본 발명의 도료 조성물 No.3 및 4를 양이온성 전착판에 도포한 경우에, 미끄럼 현상(slipping phenomenon)이 나타나지 않았다. 이것은 도료 폐기물 미세분말이 적당한 점성을 가지고 있으며, 미끄럼 방지제로서 작용하기 때문으로 여겨진다. 따라서, 본 발명에 따른 도료 조성물에는 폴리에스테르계 가소제와 같은 고가의 미끄럼 방지제가 필요없으므로 도료 비용을 절감할 수 있다.

비교예의 도료 조성물 No.1 내지 4의 결과로부터, 도료 폐기물 미세분말의 첨가량을 점차적으로 증가시키면서 탄산칼슘 분말의 첨가량을 적당히 줄이지 않은 경우, 충전제 총량이 지나치게 많아져 점도가 과도하게 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그 결과, 스프레이 작업성 및 내칩성이 모두 저하되었다. 따라서, 도료 조성물 100 중량부에 대한 충전제 상한은 40 중량부로 하는 것이 바람직하다.

도료 폐기물 미세분말을 첨가함으로써, 탄산칼슘 분말만을 이용하는 경우에 비하여 도료 조성물의 비중을 작게 할 수 있으며, 그 결과, 도료 조성물의 경량화도 가능하다. 종래에는 중공상 충전제를 사용하여 도료 조성물의 경량화를 시도해왔으나, 내칩성의 향상에 불리하고 비용도 많이 들었다. 이와 대조적으로, 본 발명과 같이 중공상 충전제를 대신하여 도료 폐기물 미세분말을 사용하면, 얻어지는 도료 조성물의 경량화, 내칩성 향상 및 도료 비용절감이 가능하다.

본 발명의 도료 조성물은 다음과 같은 조성비가 바람직하다.

본 발명의 도료 조성물은 다음과 같은 조성비가 더욱 바람직하다.

본 발명의 내칩 도료 조성물을 사용하면, 도료 폐기물 미세분말을 다량으로 사용할 수 있고 내칩성을 효과적으로 향상시킬 수 있어, 도료 찌꺼기의 효과적 이용을 촉진할 수 있으므로 자원을 절약할 수 있다. 또한, 자원을 절약하고자 도료 폐기물 미세분말을 충전제의 일부로서 첨가한 경우, 본 발명의 내칩 도료 조성물을 사용하여 내열처짐성 및 스프레이 작업성을 우수하게 유지할 수 있다. 도료 폐기물 미세분말은 비중이 작기 때문에, 종래 중공상 충전제 일부를 대신하여 사용할 수 있으며, 이로써, 도료 비용 절감에도 기여한다. 또한, 본 발명의 도료 조성물은 종래 도료 조성물과 동일한 막두께로 도포하여도, 종래 도료 조성물보다 경량이므로 자동차의 연료비절감에 기여할 수 있다. 나아가, 막두께를 얇게 하면서 본 발명의 도료 조성물을 실질적으로 종래와 동등한 내칩성을 갖도록 할 수 있다. 따라서, 비중이 작고 두께가 얇게 되어, 도포막을 극히 경량으로 만들 수 있다.

Claims

충전제의 일종으로, 평균 입경 0.03 내지 0.07㎛의 탄산칼슘 분말을 충전제 총량 100 중량부에 대하여 20 내지 65 중량부, 열경화성 도료로 이루어지는 입경 100㎛ 이하의 도료 폐기물 미세분말을 도료 조성물 총량 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부로 포함하는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 도료 폐기물 미세분말의 비중이 1.0 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 도료 조성물이 폴리염화비닐 수지 23 내지 27 중량%, 가소제 32 내지 38 중량%, 상기 탄산칼슘 분말 6 내지 25 중량%, 점착성 부여제 1 내지 4 중량%, 희석제 4 내지 7 중량%, 중공상 충전제 3 내지 8 중량% 및 상기 도료 폐기물 미세분말 5 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 도료 조성물이 폴리염화비닐 수지 25 내지 27 중량%, 가소제 32 내지 35 중량%, 상기 탄산칼슘 분말 6 내지 25 중량%, 점착성 부여제 2 내지 3 중량%, 희석제 5 내지 6 중량%, 중공상 충전제 3 내지 7 중량% 및 상기 도료 폐기물 미세분말 5 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 염화비닐 플라스티졸계의 내칩 도료 조성물.