KR100409152B1 - Method of Preparing One-component Type Urethane Resin Composition - Google Patents
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Abstract
외관 평활성, 내수성등의 도막 성능과 도장작업성이 양호하면서도 우수한 저온 경화성과 내치핑성을 갖는 자동차 내치핑 하도 및 중도용 1액형 우레탄 수지 조성물의 제조 방법이 개시되어 있다. 이소시아네이트 화합물, 분자량 500 이하의 모노머 폴리올 및 분자량 2000 이하의 올리고머 폴리올을 혼합하되, 상기 모노머 폴리올과 상기 올리고머 폴리올의 혼합비가 당량수비로 0.2∼0.8 : 0.8∼0.2가 되도록 혼합하는 단계 및 얻어지는 혼합물에 이소시아네이트 관능기의 블록킹화제를 첨가하여 교반함으로써 상기 이소시아네이트 관능기를 블록킹하는 단계를 수행하여 제조하도록 한다. 얻어지는 수지 조성물과 아미노 관능기를 갖는 화합물 또는 하이드록시 관능기를 갖는 수지, 안료, 첨가제 및 용제를 사용하여 제조된 도료는 140℃이하의 저온경화성이 가능하며, 경화 도막은 외관 평활성과 내수성등의 성능이 양호하면서도 우수한 성능의 내치핑성 특히, 저온 내치핑성이 우수하다.Disclosed is a method for producing a one-pack type urethane resin composition for automobile chipping undercoating and intermediate having excellent low temperature curability and chipping resistance while having good coating performance such as appearance smoothness and water resistance and excellent coating workability. Isocyanate compound, a monomer polyol having a molecular weight of 500 or less and an oligomeric polyol having a molecular weight of 2000 or less are mixed, but the mixing ratio of the monomer polyol and the oligomer polyol is 0.2 to 0.8: 0.8 to 0.2 in equivalent ratio and isocyanate to the resulting mixture Blocking of the isocyanate functional group is carried out by adding and blocking a blocking agent of the functional group to prepare. The paint prepared using the resin composition and the compound having an amino functional group or a resin having a hydroxy functional group, a pigment, an additive, and a solvent can be cured at a temperature of 140 ° C. or lower, and the cured coating film has excellent performance such as appearance smoothness and water resistance. Good and excellent chipping resistance, especially low temperature chipping resistance.
Description
본 발명은 자동차 내치핑 하도 및 중도 도료용 1액형 우레탄 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것으로 특히 종래의 자동차 내치핑 하도 및 중도 도료용 수지에 비하여 저온 경화성이 우수하고, 자동차의 주행중에 도로에서 튀어오르는 모래나 작은 돌맹이의 충격으로부터 도막을 부호할 수 있는 내치핑성이 우수한 자동차 내치핑 하도 및 중도용 내치핑용 1액형 우레탄 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a one-component urethane resin composition for automobile anti chipping undercoat and intermediate paint, and particularly excellent in low temperature curability compared to conventional automotive anti chipping undercoat and intermediate paint resins, and jumping from the road while driving a vehicle. The present invention relates to a method for producing a one-pack type urethane resin composition for automobile chipping undercoating which is excellent in chipping resistance capable of signifying a coating film from the impact of sand and small boulder, and for intermediate chipping.
도장의 목적은 소지의 보호와 미관에 있으며, 특히 자동차 산업 분야에 있어서 도막에 대한 최근의 요구 사항은 상도 도막의 외관 품질과 도막의 내구성으로 내스크레치성과 내치핑성 그리고 내산성의 4가지 품질 특성이 강하게 요구되고 있다. 이러한 도막 성능 중 내치핑성은 자동차의 주행 중에 도로에서 튀어오르는 모래나 돌맹이의 충격으로부터 도막을 보호하는 성능이다. 특히 추운 지방에서 겨울철 도로의 동결 방지와 미끄럼 방지를 위해 살포된 암염이나 모래 그리고 작은 돌맹이등이 자동차 주행 중에 튀어올라 주행중인 자동차에 충격을 주게 되는 경우가많은데 이 충격에 의한 도막의 벗겨짐이나 강판에까지 도달하는 도막 손상에 대한 내구성은 내치핑 하도 도료와 중도 도료의 도막에 의해서 그 성능이 좌우되고 있다.The purpose of the coating is to protect the body and aesthetics. Especially in the automotive industry, the recent requirement for the coating is the appearance quality of the top coat and the durability of the coating, which has four quality characteristics: scratch resistance, chipping resistance and acid resistance. It is strongly demanded. Among these coating performances, chipping resistance is a performance to protect the coating against the impact of sand or bouncing that bounces off the road while the vehicle is running. Particularly, in the cold regions, rock salt, sand and small rocks sprayed to prevent freezing and slipping of winter roads are often thrown up during the driving of the car, impacting the driving car. The durability against coating damage that is reached is determined by the performance of the anti-chipping coating and the intermediate coating.
또한 자동차의 주행중 바퀴로부터 튀어오르는 모래나 작은 돌맹이에 의해서 많은 충격을 받는 도어 가드 라인을 중심으로 하여 아랫 부분의 바디에는 내치핑 하도 도료를 전착 도막과 중도 도막 사이에 50∼200㎛의 비교적 후막으로 도장하여 내치핑성을 확보하도록 하고 있다.In addition, the body of the lower part is centered on the door guard line, which is heavily impacted by sand or small bouncing stones from the wheel while driving the car.The lower body is coated with anti-chipping paint as a relatively thick film of 50-200㎛ between the electrodeposition film and the intermediate film. It is painted to ensure chipping resistance.
종래의 기술로서 중도 도료는 폴리에스테르 수지의 분자량을 높여 도막의 강인성을 부여함으로써 내치핑성을 향상시키는 방법이 있으나 분자량이 큰 폴리에스테르 수지는 점도가 높아 필연적으로 도장시의 고형분이 낮아져 은폐력이 불량하고 중도 도막의 외관 평활성이 불량해지는 문제점이 있다. 또한 외관 품질을 향상시키기 위해서는 평활성, 흐름성 등의 유동 특성이 우수한 하이솔리드형의 저분자량 수지를 사용하는데, 이를 사용하여 제조된 도막에서는 도막 자체의 강인성의 저하로 인하여 내치핑성이 불량해지는 문제점이 있다.As a conventional technique, a middle paint has a method of improving chipping resistance by increasing the molecular weight of a polyester resin to give toughness of the coating film, but a polyester resin having a large molecular weight has a high viscosity, which inevitably leads to a low solid content during coating, resulting in poor hiding power. And the appearance smoothness of the intermediate coating film becomes poor. In addition, in order to improve the appearance quality, a high-solid-type low molecular weight resin having excellent flow characteristics such as smoothness and flowability is used. In the coating film manufactured using this, the chipping resistance is poor due to the deterioration of the toughness of the coating film itself. There is this.
내치핑 하도 도료로서 폴리에스테르 수지계는 경화성은 비교적 양호하나 내치핑성이 불량하고, 블록화된 1액형 우레탄 수지계는 경화성이 불량하여 만족할 만한 경화성과 내치핑성을 확보하기 위해서 150℃이상으로 가열하여야 하므로 에너지 소비량이 많은 단점이 있다. 또한 내치핑성의 향상을 위한 기술로서 내치핑 하도 도료 및 중도 도료에 탈크, 편운모 등과 같은 무기편평 안료를 사용하는 기술이 알려져 있다. 그러나 이의 함유량이 많아지면 충격에 의한 내성은 있으나 도막이 손상을 입을 때 박리 면적이 크게 되고, 반대로 그 함유량이 적으면 내치핑성에 대한 효과를 기대할 수 없다는 문제가 있다.As a chipping-resistant paint, polyester resins have relatively good curing properties but poor chipping resistance. Blocked one-component urethane resins have poor curing properties and must be heated to 150 ° C. or higher to ensure satisfactory curing and chipping resistance. There is a disadvantage of high energy consumption. In addition, as a technique for improving chipping resistance, a technique of using inorganic flat pigments such as talc, mica and the like is applied to the anti-chipping paint and intermediate paint. However, when the content thereof is increased, there is a resistance to impact, but when the coating film is damaged, the peeling area becomes large. On the contrary, when the content thereof is small, the effect on the chipping resistance cannot be expected.
따라서, 본 발명의 목적은 저온 경화성과 내치핑성이 우수하면서도 도막 외관품질 및 내수성등이 우수하여 자동차 내치핑 하도 도료는 물론 중도 도료에도 적용할 수 있는 열경화성 1액형 우레탄 수지 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a thermosetting one-component urethane resin composition which is excellent in low temperature curability and chipping resistance but also excellent in coating appearance quality and water resistance, and can be applied to automotive paints as well as intermediate paints. It is.
본 발명의 다른 목적은 이러한 방법수지 조성물을 사용하여 제조함으로써 저온경화성이 가능하며, 경화된 도막은 외관 평활성과 내수성 등의 성능이 양호하면서도 내치핑성이 우수한 도막을 제공해 줄 수 있는 도료 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a coating composition capable of providing a low temperature hardenability by manufacturing using such a method resin composition, the cured coating film can provide a coating film having excellent performance such as appearance smoothness and water resistance and excellent chipping resistance. It is.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는In the present invention to achieve the above object
이소시아네이트 화합물, 분자량 500 이하의 모노머 폴리올 및 분자량 2000 이하의 올리고머 폴리올을 혼합하되, 상기 모노머 폴리올과 상기 올리고머 폴리올의 혼합비가 당량수비로 0.2∼0.8 : 0.8∼0.2가 되도록 혼합하는 단계; 및Mixing an isocyanate compound, a monomer polyol having a molecular weight of 500 or less, and an oligomeric polyol having a molecular weight of 2000 or less, and mixing the mixture of the monomer polyol and the oligomer polyol in an equivalent ratio of 0.2 to 0.8: 0.8 to 0.2; And
얻어지는 혼합물에 이소시아네이트 관능기의 블록킹화제를 첨가하여 교반함으로써 상기 이소시아네이트 관능기를 블록킹하는 단계를 포함하는 1액형 우레탄 수지 조성물의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for producing a one-component urethane resin composition comprising the step of blocking the isocyanate functional group by adding and stirring a blocking agent of an isocyanate functional group to the resulting mixture.
특히 상기 수지 조성물은 수평균 분자량이 500∼5000 이고, 상기 수지내의 블록화된 이소시아네이트 당량은 수지 불휘발분을 기준으로 할 때 200∼2500 인 것이 바람직하다.In particular, the resin composition has a number average molecular weight of 500 to 5000, and the blocked isocyanate equivalent in the resin is preferably 200 to 2500 based on the resin nonvolatile content.
본 발명의 다른 목적은 상기한 방법에 1액형 우레탄 수지 조성물, 히드록시 관능기의 수지 또는 아미노 관능기의 수지, 안료, 분산제, 첨가제 및 용제를 포함하는 1액형 열경화성 우레탄 수지 도료 조성물에 의해 달성된다.Another object of the present invention is achieved by the one-component urethane resin composition comprising the one-component urethane resin composition, the resin of the hydroxy functional group or the amino functional group, a pigment, a dispersant, an additive, and a solvent in the above-described method.
본 발명자들은 자동차 내치핑 하도 도료 및 중도 도료에서 야기되는 각종 문제점을 해결하기 위한 1액형 우레탄 수지에 대하여 연구한 결과 외관 평활성, 내수성등의 도막 성능과 도장작업성이 양호하면서도 140℃이하의 우수한 저온 경화성과 뛰어난 내치핑성을 갖는 자동차 내치핑 하도도료 및 중도도료용 1액형 우레탄 수지 조성물을 발명하게 된 것이다.The present inventors have studied the one-component urethane resin for solving various problems caused by the anti-chipping paint and the intermediate paint of automobiles, and have excellent low-temperature below 140 ° C even with excellent coating performance and coating workability such as appearance smoothness and water resistance. The present invention is to invent a one-component urethane resin composition for automobile anti-chipping undercoating and intermediate coating having curability and excellent chipping resistance.
또한 본 발명자들은 우레탄 수지에서 이소시아네이트 관능기를 블록킹화제로 블록킹 시킨 1액형 우레탄 수지로써 그 근본이 되는 우레탄 수지의 이소시아네이트 화합물로는 방향족 이소시아네이트를 사용하고, 폴리올 성분으로는 분자량이 500 이하의 모노머 폴리올과 분자량이 2000 이하의 올리고머 폴리올을 함께 사용하며, 블록화제로는 옥심계 특히 메틸에틸케톡심을 사용하여 합성하는 것에 의해 양호한 저온 경화성과 우수한 내치핑성을 갖는 열경화성 블록화 1액형 우레탄 수지를 제조하게 되었다.In addition, the inventors of the present invention are a one-component urethane resin in which an isocyanate functional group is blocked with a blocking agent in a urethane resin, and an aromatic isocyanate is used as an isocyanate compound of the urethane resin, and as a polyol component, a monomer polyol having a molecular weight of 500 or less and a molecular weight By using this oligomeric polyol of 2000 or less together and synthesizing with an oxime system, especially methyl ethyl ketoxim, as a blocking agent, a thermosetting blocked one-component urethane resin having good low temperature curing property and excellent chipping resistance was produced.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 열경화성 1액형 우레탄 수지 조성물에서 그 근본이 되는 이소시아네이트 관능기의 수지 합성에서 본 발명의 열경화성 수지 조성물의 블록화된 1액형 열경화성 우레탄 수지의 합성에서 사용할 수 있는 이소시아네이트 화합물로서는 톨루엔디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 키실렌디이소시아네이트, 이들의 트라이머 타입 및 폴리올 아닥트 타입 등을 예로 들 수 있다.The isocyanate compounds which can be used in the synthesis of the blocked one-part thermosetting urethane resin of the thermosetting resin composition of the present invention in the synthesis of the resin of the isocyanate functional group underlying the thermosetting one-component urethane resin composition of the present invention include toluene diisocyanate and isophorone di. Isocyanate, hexamethylene diisocyanate, xylene diisocyanate, these trimer type, polyol adduct type, etc. are mentioned.
이들 중에서 140℃이하의 저온에서 양호한 경화성을 얻기 위해서는 톨루엔디이소시아네이트, 키실렌디이소시아네이트, 이들의 트라이머 타입, 폴리올 아닥트 타입 등의 방향족 이소시아네이트를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.Among them, aromatic isocyanates such as toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, their trimer type and polyol adact type are more preferably used in order to obtain good curing property at a low temperature of 140 ° C or lower.
폴리올 성분으로는 분자량이 500 이하의 모노머 폴리올과 2000 이하의 올리고머 폴리올을 사용하는데, 이들은 하이드록시 당량수의 비율로 0.2∼0.8의 비율로 사용하도록 한다. 상기 모노머 폴리올의 구체적인 예로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 부틸에틸푸로판디올, 1,3-부탄디올, 1.4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 트리메틸올푸로판, 트리메틸올에탄 등을 들 수 있으며, 상기 올리고머 폴리올의 구체적인 예로서는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 등을 들 수 있다.As the polyol component, a monomer polyol having a molecular weight of 500 or less and an oligomeric polyol of 2000 or less are used, and these are used in a ratio of 0.2 to 0.8 in terms of hydroxy equivalent number. Specific examples of the monomer polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, butyl ethyl furopandiol, 1,3-butanediol, 1.4-butanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolfuropane, trimethylolethane, and the like. Specific examples of the oligomeric polyol include polyether polyols, polyester polyols, polycaprolactone polyols, polytetramethylene polyols, polycarbonate polyols, and the like.
상기 모노머 폴리올과 상기 올리고머 폴리올의 사용량은 하이드록시 당량수의 비율로 0.2∼0.8 : 0.8∼0.2의 비율로 사용하도록 한다. 만약 분자량 500 이하의 저분자량 모노머 폴리올과 분자량 2000 이하의 올리고머 폴리올의 하이드록시 당량수의 비율이 어느 한쪽이라도 0.2 보다 적거나 0.8 보다 크면 경화 도막의 내치핑성 또는 경도가 원하는 수준으로 얻어지지 않기 때문에 이들의 혼합비는 상기한 범위가 되도록 한다. 예컨대, 상기 저분자량의 모노머 폴리올의 하이드록시 당량수의 비율이 0.2 보다 적으면 자동차용 도료의 내치핑 하도 및 중도 도막에서 요구하는 연필경도가 B 미만으로 바람직하지 않고, 반대로 0.8 보다 많으면 내치핑성, 특히 저온 내치핑성에서 불량한 결과를 나타낸다.The amount of the monomer polyol and the oligomeric polyol is to be used in a ratio of 0.2 to 0.8: 0.8 to 0.2 as the ratio of the number of hydroxy equivalents. If the ratio of the hydroxy equivalent number of the low molecular weight monomer polyol having a molecular weight of 500 or less and the oligomeric polyol having a molecular weight of 2000 or less is less than 0.2 or greater than 0.8, the chipping resistance or hardness of the cured coating film is not obtained at a desired level. These mixing ratios are made into the said range. For example, when the ratio of the hydroxy equivalent number of the low molecular weight monomer polyol is less than 0.2, the pencil hardness required by the chipping undercarriage and the intermediate coating film of the automotive coating is not less than B, and on the contrary, when the ratio is more than 0.8, the chipping resistance , Especially at low temperature chipping resistance.
또한, 상기 폴리올 화합물에서는 3관능 이상의 폴리올과 2관능의 디올을 당량수의 비율로 0.2∼0.8 : 0.8∼0.2의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 만약 3관능 이상의 폴리올과 2관능의 디올중 어느 한쪽 폴리올의 하이드록시 당량의 당량수 비율이 0.2 보다 적거나, 0.8 보다 많으면 자동차용 치핑 하도 및 중도에서 경화 도막의 내치핑성 또는 경도가 충분히 양호하지 못하게 된다.Moreover, in the said polyol compound, it is preferable to mix and use a triol or more polyol and a bifunctional diol in ratio of 0.2-0.8: 0.8-0.2 by the ratio of equivalent number. If the ratio of the equivalent number of hydroxy equivalents of the polyol of the tri- or bi-functional diol and the bi-functional diol is less than 0.2 or more than 0.8, the chipping resistance or hardness of the cured coating film is not sufficiently good under the chipping degree and the middle of the automobile. I can't.
즉, 모든 폴리올 성분 중에서 3관능 이상의 폴리올의 하이드록시 당량의 당량수 비율이 0.8 보다 많으면 경화 도막의 경도는 보다 양호해 지나, 유연성이 불량해져 내치핑성 특히, 저온에서의 내치핑성이 불량해 질 염려가 있다. 또한, 3관능 이상의 폴리올의 하이드록시 당량의 당량수 비율이 0.2 보다 적으면 경화 도막의 내치핑성은 양호하나, 경화 도막의 경도가 불량해 질 우려가 있다. 한편, 2관능의 디올의 하이드록시 당량의 당량수 비율이 0.2 보다 적으면 내치핑성이 불량해지고, 0.8 보다 많으면 경도가 불량해질 염려가 있다.That is, when the ratio of the equivalent number of hydroxy equivalents of the trifunctional or higher polyol among all the polyol components is more than 0.8, the hardness of the cured coating film is better, the flexibility is poor, and the chipping resistance, in particular, the chipping resistance at low temperature is poor. There is concern about quality. If the equivalent number ratio of the hydroxy equivalent of the trifunctional or higher polyol is less than 0.2, the chipping resistance of the cured coating film is good, but there is a fear that the hardness of the cured coating film is poor. On the other hand, if the equivalent number ratio of the hydroxy equivalent of the difunctional diol is less than 0.2, the chipping resistance is poor, and if it is more than 0.8, the hardness may be poor.
본 발명에서는 블록화된 1액형 열경화성 우레탄 수지 조성물의 합성을 위해서 폴리올 화합물과 과량의 이소시아네이트 화합물을 반응시킨 후 여분의 이소시아네이트 관능기를 블록킹화제로 반응시키는 방법을 도입하고 있다. 여분의 이소시아네이트 관능기를 블록킹시키기 위한 블록킹화제로는 옥심계, 카프로락탐계, 페놀 및 저급 알콜등을 사용할 수 있으나 140℃이하의 저온에서 양호한 경화성을 얻기위해서는 옥심계를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 메틸에틸케톡심을 사용하도록 한다.In the present invention, a method of reacting an excess isocyanate functional group with a blocking agent after reacting a polyol compound with an excess of isocyanate compound for the synthesis of a blocked one-part thermosetting urethane resin composition is introduced. As a blocking agent for blocking excess isocyanate functional groups, oximes, caprolactams, phenols and lower alcohols may be used, but oximes are preferably used to obtain good curing property at a low temperature of 140 ° C or lower. More preferably, methyl ethyl ketoxime is used.
이러한 방법에 의해 얻어진 본 발명의 블록화된 열경화성 우레탄 수지 조성물의 수평균 분자량은 500∼5000, 블록화된 수지의 이소시아네이트 당량은 수지 불휘발분을 기준으로 하여 200∼2500의 특성치를 갖는 것이 적절하다. 수평균 분자량이 500 보다 적거나 이소시아네이트 당량이 200 보다 적으면 경화 도막에서 가교밀도가 높아져 도막의 경도는 우수하나 -20℃의 저온에서 내치핑성이 불량할 수 있다. 또한 수지 조성물의 수평균 분자량이 5000 보다 크면 수지의 점도가 높아져 도료의 적절한 작업성을 위해서 많은 양의 유기 용제를 사용해야 하는 단점이 있으며, 이소시아네이트 당량이 2500 보다 크면 경화 도막의 가교밀도가 낮아져 경도 및 내치핑성이 모두 불량할 수 있어서 적절하지 않다. 더욱 바람직하게는 수평균분자량이 1000∼4000, 이소시아네이트 당량이 400∼1800의 범위가 되도록 한다.It is preferable that the number average molecular weights of the blocked thermosetting urethane resin composition of this invention obtained by such a method have the characteristic value of 500-5000, and the isocyanate equivalent of blocked resin has 200-2500 on the basis of resin non volatile matter. When the number average molecular weight is less than 500 or the isocyanate equivalent is less than 200, the crosslinking density is increased in the cured coating film, so the hardness of the coating film is excellent, but chipping resistance may be poor at a low temperature of -20 ° C. In addition, when the number average molecular weight of the resin composition is greater than 5000, the viscosity of the resin is increased, and there is a disadvantage in that a large amount of an organic solvent must be used for proper workability of the paint. When the isocyanate equivalent is greater than 2500, the crosslinking density of the cured coating film is decreased, resulting in hardness and All chipping resistances may be poor and therefore not appropriate. More preferably, the number average molecular weight is in the range of 1000 to 4000, and the isocyanate equivalent weight is in the range of 400 to 1800.
본 발명의 방법에 따라 제조된 1액형 우레탄 경화제 수지 조성물은 이소시아네이트 관능기를 블록킹화제로 블록킹시켜 얻어지는 것으로서 저장안정성이 우수하며, 이를 통상의 열경화성 2액형 우레탄 도료에 사용되는 하이드록시 관능기를 갖는 폴리올 수지나 아미노 관능기를 갖는 수지를 혼합하여 열경화성 도료를 제조할 수 있고 이를 사용함으로써 열경화성 도막을 형성할 수 있다.The one-component urethane curing agent resin composition prepared according to the method of the present invention is obtained by blocking an isocyanate functional group with a blocking agent, and has excellent storage stability, which is a polyol resin having a hydroxy functional group used in a conventional thermosetting two-component urethane paint. A thermosetting coating can be prepared by mixing a resin having an amino functional group, and by using this, a thermosetting coating can be formed.
이러한 방법에 따라 제조된 자동차용 내치핑 하도 및 중도 도료는 140℃이하의 우수한 저온경화성, 양호한 도장작업성을 갖으며, 그 경화 도막은 외관의 평활성과 경도, 내수성등의 도막성능이 양호할 뿐만아니라 상온은 물론 -20℃의 저온에서도 우수한 내치핑성을 갖는 것이다.The chipping undercoat and intermediate paint for automobiles manufactured according to this method have excellent low temperature curing property and good coating workability below 140 ° C, and the cured coating film has good coating performance such as appearance smoothness, hardness and water resistance. Not only at room temperature but also at a low temperature of -20 ℃ excellent chipping resistance.
이하, 본 발명을 하기의 실시예로써 구체적으로 설명하지만 본 발명의 범위가 이에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
2리터 플라스크에 크실렌 350g, 트리메틸올푸로판 27.3g, 폴리메틸렌글리콜(분자량 1000) 304.7g 및 톨루엔디이소시아네이트 212g을 넣고 온도계, 적하 깔때기, 콘덴서, 질소 투입관을 설치한 후 질소 가스를 투입하면서 발열에 주의하면서 서서히 70℃까지 승온하였다. 70℃로 승온후 3시간 동안 유지 반응 후 적하 깔때기를 통하여 메틸에틸케톡심 106g을 발열에 주의하면서 1시간 동안에 걸쳐 적하 한 후 75∼80℃에서 계속 반응시키면서 적외선 스팩트럼에 의해 미반응 이소시아네이트 관능기가 없을 때까지 유지 반응시켰다.In a 2-liter flask, 350 g of xylene, 27.3 g of trimethylolfuropane, 304.7 g of polymethylene glycol (molecular weight 1000), and 212 g of toluene diisocyanate were installed, and a thermometer, a dropping funnel, a condenser, and a nitrogen inlet tube were installed. It heated up to 70 degreeC gradually, paying attention to. After raising the temperature to 70 ° C and maintaining the reaction for 3 hours, 106 g of methylethylketoxime was added dropwise through the dropping funnel over an hour while paying attention to the exotherm, and then the reaction was continued at 75 to 80 ° C without infrared unreacted isocyanate functional groups. The reaction was maintained until it was.
이렇게 하여 합성한 블록킹화된 우레탄 수지는 고형분 65%, 25℃ 가드너 점도가 U∼V이었으며, 이론적으로 계산한 이소시아네이트 당량이 수지 불휘발분에서 535이고 지피씨로 측정한 수평균 분자량이 1300 이었다.The blocked urethane resin thus synthesized had a solid content of 65% and 25 ° C. Gardner viscosity of U to V. The theoretically calculated isocyanate equivalent weight was 535 in the resin nonvolatile content and the number average molecular weight measured in Zippy was 1300.
실시예 2 ∼ 실시예 4Example 2-Example 4
실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하되 원료의 종류 및 투입량을 표 1에 나타난 바와 같이 변경하여 수행하였다. 특성치 및 합성결과를 모두 표1에 정리하여 나타내었다.It carried out in the same manner as in Example 1, but was carried out by changing the type and amount of raw materials as shown in Table 1. The characteristic values and the synthesis results are shown in Table 1 together.
1) BASF사 제품, 품명 : Poly THT-1000, 분자량 : 10001) Product of BASF, Part Name: Poly THT-1000, Molecular Weight: 1000
2) Union Carbide사 제품, 품명 : TONE Polyol 0310, 분자량 : 9002) Union Carbide's product, product name: TONE Polyol 0310, molecular weight: 900
비교예 1Comparative Example 1
2리터 플라스크에 크실렌 300g, 1.6-헥사메틸렌디이소시아네이트의 트라이머 480.1g을 넣고 온도계, 적하 깔때기, 콘덴서, 질소 투입관을 설치한 후 질소 가스를 투입하면서 서서히 70℃로 승온한 후 적하 깔때기를 통하여 메틸에틸케톡심 219.9g을 발열에 주의하면서 1시간 동안에 걸쳐 적하 한 후 75∼80℃에서 계속 반응하면서 적외선 스팩트럼에 의해 미반응 이소시아네이트 관능기가 없어질때까지 유지 반응 하였다.Put 300 g of xylene and 480.1 g of 1.6-hexamethylene diisocyanate trimer into a 2-liter flask, install a thermometer, a dropping funnel, a condenser, and a nitrogen inlet tube, and slowly raise the temperature to 70 ° C while adding nitrogen gas. 219.9 g of methyl ethyl ketoxime was added dropwise over an hour while paying attention to exotherm, and the reaction was continued at 75 to 80 ° C. until the unreacted isocyanate functional group was lost by infrared spectrum.
이렇게 하여 합성한 블록킹화된 우레탄 수지는 고형분 70%, 25℃ 가드너 점도가 S∼T이었으며, 이론적으로 계산한 이소시아네이트 당량이 280이고 지피씨로 측정한 수평균 분자량이 900 이었다.The blocked urethane resin thus synthesized had a solid content of 70% and 25 ° C. Gardner viscosity of S to T. The theoretically calculated isocyanate equivalent weight was 280 and the number average molecular weight measured by Zippy was 900.
비교예 2 ∼ 비교예 4Comparative Example 2 to Comparative Example 4
실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행하되 원료의 종류 및 투입량을 표 2에 나타난 바와 같이 변경하여 수행하였다. 비교예 1∼비교예 4 에 대한 원료 투입량, 특성치 및 합성결과를 표2에 정리하여 나타내었다.The process was carried out in the same manner as in Example 1, but was performed by changing the type and amount of raw materials as shown in Table 2. Raw material inputs, characteristic values, and synthesis results of Comparative Examples 1 to 4 are summarized in Table 2.
1) BASF사 제품, 품명 : Poly THT-1000, 분자량 : 10001) Product of BASF, Part Name: Poly THT-1000, Molecular Weight: 1000
2) Union Carbide사 제품, 품명 : TONE Polyol 0230, 분자량 : 12502) Union Carbide's product, product name: TONE Polyol 0230, molecular weight: 1250
3) 일본폴리우레탄사 제품, 품명 : 코로네이트-HX, 헥사메틸렌디이소시아네이트의 트라이머 타입의 이소시아네이트 화합물3) Product made by Nippon Polyurethane Co., Ltd .: trimer type isocyanate compound of coronate-HX, hexamethylene diisocyanate
비교예 5Comparative Example 5
본 비교예 5에서는 우레탄 변성 폴리에스테르와 멜라민수지계의 기존 자동차용 중도 도료(당사제품, 품명 : H-840)를 그대로 도입하였다.In Comparative Example 5, urethane-modified polyester and melamine resin-based conventional automotive intermediate paints (our product, product name: H-840) were introduced as they are.
이상과 같이 실시예 및 비교예에서 얻어진 수지에 대한 도막의 특성을 알아보기 위하여 각 수지를 사용하여 도료 조성물을 제조하였다. 안료 분산용 수지로비교적 저분자량의 폴리에스테르, 아크릭, 알키드등 통상의 도료용 폴리올 수지를 사용하였고 여기에 이산화티탄, 탈크, 실리카, 황산바륨, 탄산칼슘, 카본블랙, 산화철등의 안료와 분산제, 외관 향상을 위한 첨가제 및 크실렌, 톨루엔, 코코졸-100, 코코졸-150, 부틸아세테이트 등의 용제를 추가하여 안료를 분산한 페이스트에 본 발명의 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 수지를 분산 페이스트의 하이드록시 당량수와 블록화된 이소시아네이트 당량수의 비율이 1/1이 되도록 혼합하여 열경화성 1액형 도료조성물을 제조하였다.In order to find out the characteristic of the coating film with respect to resin obtained by the Example and the comparative example as mentioned above, the coating composition was manufactured using each resin. As a resin for dispersing pigments, conventional polyol resins for low molecular weight polyester, aric, alkyd, etc. were used. The resin obtained in Examples and Comparative Examples of the present invention was added to a paste in which the pigment was dispersed by adding an additive for improving the appearance and a solvent such as xylene, toluene, cocosol-100, cocosol-150, butyl acetate, and the like. A thermosetting one-component coating composition was prepared by mixing the ratio of the hydroxy equivalent number and the blocked isocyanate equivalent number to 1/1.
이렇게 제조된 도료를 사용하고 상기에서 열거한 용제로 구성된 신너로 스프레이 도장방법으로 도장하기에 적절하도록 점도를 조절하여 전착도료가 도장된 자동차용 도료 시험용 시편에 건조도막의 두께가 40∼50㎛가 되도록 도장하여 140℃ 오븐에서 10분동안 경화시켰다. 또한 비교예 5의 기존 중도 도료도 동일한 도막 두께로 도장하여 140℃ 오븐에서 30분 동안 경화시켰다. 이렇게 도장된 시편에서 경화성은 오븐에서 시편을 꺼낸 즉시 뜨거운 상태에서 도막을 문질러 도막의 밀림, 자국, 스크레치등의 정도로 평가 하였으며, 도막의 경도는 연필경도 측정방법으로 평가하였다.The thickness of the dry coating film on the automotive paint test specimen coated with electrodeposited paint was adjusted by applying the paint prepared in this way and adjusting the viscosity to be suitable for coating by the spray coating method with the thinner composed of the above-mentioned solvents. The coating was allowed to cure for 10 minutes in an oven at 140 ° C. In addition, the existing intermediate paint of Comparative Example 5 was also coated with the same coating thickness and cured in an oven at 140 ° C. for 30 minutes. The curability of the coated specimens was evaluated by rubbing the coating film in hot state immediately after removing the specimen from the oven, and the degree of rolling, marks and scratches. The hardness of the coating film was evaluated by a pencil hardness measurement method.
그리고 상도 도료로써 백색 베이스 코트를 건조도막 15∼20㎛의 두께로 도장한 후 계속하여 투명 도료를 35∼40㎛의 건조도막 두께가 되도록 도장하여 140℃ 오븐에서 30분 동안 건조시키고 외관 평활성은 육안으로 평가하였으며, 내수성은 50℃의 온수에서 10일 동안 침적한 후 도막의 이상유무를 육안으로 평가하였다. 그리고 내치핑성은 비석시험기(일본 수가 시험기사)를 이용하여 6호 쇄석 250g을4Kgf/cm2의 압력으로 30cm의 거리에서 -20℃의 시험편에 5회 씩 충돌 시킨 후 도막의 박리 갯수와 박리 면적을 육안으로 평가 하였고, 또 72시간의 내염수 분무 시험 후에 시험편에서 발청의 정도를 육안으로 평가 하였다.After coating the white base coat with the thickness of 15-20㎛ dry coating as the top coat, the transparent paint was subsequently coated to the thickness of 35-40㎛ dry and dried for 30 minutes at 140 ℃ oven. The water resistance was visually evaluated for abnormality of the coating film after immersion in hot water at 50 ° C. for 10 days. And chipping resistance was made by using a zeolite tester (Japanese Suga Test Co., Ltd.) to collide 250g of No. 6 with a pressure of 4Kgf / cm 2 5 times at -20 ° C test specimens five times and then peel off the coating film and the peeling area. Was evaluated visually, and after 72 hours of saline spray test, the degree of rust in the test piece was visually evaluated.
상기와 같은 방법으로 평가한 시험결과를 다음의 표3 및 표 4에 정리 하였다.The test results evaluated by the above method are summarized in the following Tables 3 and 4.
1) 비교예 5의 경우, 경화성 평가는 140℃에서 10분 경화하여 시험하였으며, 기타의 성능은 140℃에서 30분 경화하여 시험함1) In the case of Comparative Example 5, the evaluation of curability was tested by curing 10 minutes at 140 ℃, other performance was tested by curing 30 minutes at 140 ℃
평가기준은 ◎ 는 우수함을 나타내고, ○ 는 양호함을 나타내고, △는 다소 불량함을 나타내며 ×는 불량함을 나타낸다.Evaluation criteria indicate that ◎ indicates excellent, ○ indicates good, Δ indicates somewhat poor, and × indicates poor.
상기의 표 3 및 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1∼4 에 따른 수지 조성물을 사용한 경우에는 비교예 1∼4의 수지 조성물을 사용한 경우 및 비교예 5의 기존 자동차용 중도 도료를 사용한 경우와 비교하여 외관 평활성 및 경도가 양호하면서 상도 도장 후의 외관 평활성, 내수성 뿐만 아니라 내치핑성에서 매우 우수한 성능을 발휘함을 알 수 있다.As can be seen from Tables 3 and 4 above, the resin compositions according to Examples 1 to 4 were used when the resin compositions of Comparative Examples 1 to 4 were used and the existing automotive intermediate paints of Comparative Example 5 were used. Compared with the case, the appearance smoothness and hardness are good, and it can be seen that the surface smoothness and water resistance after the top coat as well as very excellent performance in the chipping resistance.
이상과 같은 본 발명에 의하면 저온경화성과 우수한 내치핑성을 달성할 수 있는 1액형 도료용 우레탄 수지 조성물을 제조할 수 있게 된다. 이를 사용하여 제조된 도료는 140℃ 이하의 저온경화성이 가능하며, 경화된 도막은 외관 평활성과 내수성 등의 성능이 양호하면서도 우수한 성능의 내치핑성 특히, 저온 내치핑성이 우수한 것이다.According to the present invention as described above it is possible to manufacture a one-component urethane resin composition for low-temperature curing and excellent chipping resistance. The paint produced using this can be cured at a low temperature of 140 ° C. or lower, and the cured coating film has excellent performance such as appearance smoothness and water resistance, but excellent chipping resistance, particularly low temperature chipping resistance.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 명확히 인지할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above according to an embodiment of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
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