KR100559818B1

KR100559818B1 - 분체 도료 조성물과 그의 제조방법 및 이를 사용한 도막

Info

Publication number: KR100559818B1
Application number: KR1020037015174A
Authority: KR
Inventors: 야스시 다까노; 도우루 니이자끼
Original assignee: 도요 알루미늄 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2006-03-10
Also published as: EP1445290A1; TWI243845B; JP3926270B2; ATE455156T1; EP1445290B1; DE60235106D1; EP1445290A4; WO2002094950A9; CN100410336C; US20040151940A1; WO2002094950A1; CN1518581A; KR20040007587A; JPWO2002094950A1

Abstract

리사이클성이 우수하고, 안전성이 높으며 도막에 메탈릭감, 광휘감, 휘도 등을 부여하는, 플레이크상 안료를 함유하는 분체 도료 조성물 및 그 도막을 제공하는 것을 목적으로 하여, 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매에 용해되는 수지로 이루어지는 점착성을 구비한 결합제를 통해, 평균입자경이 1∼100 ㎛ 범위에 있는 알루미늄 플레이크로 이루어지는 플레이크상 안료를, 표면에 결합시킨 열경화성 수지분말을 함유하는 분체 도료 조성물 및 그 도막을 제공한다.

분체 도료 조성물, 도막, 금속성 안료

Description

분체 도료 조성물과 그의 제조방법 및 이를 사용한 도막 {POWDER COATING COMPOSITION, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND COATING FILM MADE FROM THE SAME}

본 발명은 안료를 함유한 분체 도료 조성물과 그 제조방법 및 이를 사용한 도막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플레이크상의 안료를 열경화성 수지분말 표면에 부착시킨 신규 메탈릭조 분체 도료 조성물 및 그 도막에 관한 것이다.

분체 도료는 유기 용제를 사용하지 않은 저공해성 도료로서 자동차 부품, 전기제품, 가구, 공작기계, 사무기기, 완구 등에 수요가 증가되고 있다. 분체 도료에 의한 도장은 저공해성임과 동시에, 1 회의 도장으로 형성되는 도막이 두꺼워, 종래의 용제형 도료와 같이 몇 번씩이나 겹쳐 바를 필요가 없기 때문에, 도장시간을 단축할 수 있다. 또한 도료 중에 용제를 함유하지 않기 때문에, 도막 중에 핀홀(pinhole)을 발생시키는 일이 없는 등의 이점도 갖고 있다.

상기와 같은 특성을 갖는 분체 도장에서는 금속 플레이크 등의 금속 안료를 함유하지 않은 경우에는 도막 특성이 양호하여 특별히 문제는 없다. 그러나 플레이크상 금속 안료를 함유하는 경우는 이하에 서술하는 바와 같은 문제점이 있다.

종래의 분체 도료로 메탈릭 도장을 실행하는 데에는, 플레이크상 안료를 용 융법에 의해 미리 수지나 착색 안료와 충분히 혼련한 후, 분쇄 등에 의해 분말화시키는 멜트 블렌드법, 수지 분말과 플레이크상 안료를 혼합하여 도장하는 드라이 블렌드법, 표면에 플레이크상 안료를 부착시킨 수지 분말을 사용하는 본디드(bonded) 법이 있다 (일본 공개특허공보 소51-137725호, 일본 공개특허공보 평9-71734호, 미국특허 4,138,511호 공보 등).

멜트 블렌드법에 있어서는, 혼련 공정이나 그 후의 분쇄 등에 의한 수지분말 입도 조정 공정에서 플레이크상 안료의 변형이 발생하기 쉬워, 도장 후에 양호한 메탈릭감을 얻을 수 없다. 또한 플레이크상 안료가 알루미늄 플레이크인 경우에는 분쇄공정에서 알루미늄의 활성 표면이 노출되어 발화, 분진폭발 등의 위험성이 높아진다.

드라이 블렌드법에서는, 플레이크상 안료의 변형은 비교적 발생하기 어렵지만, 도장시에 안료가 대전되어 있을 필요가 있기 때문에, 알루미늄 플레이크 등의 금속안료를 사용하는 경우에는 미리 표면에 수지를 코팅해 두어야 한다. 또 안료와 수지분말의 대전율이 다르기 때문에, 도장시에 수지분말과 금속안료의 분리 현상이 발생되어 도막의 의장성이 저하됨과 동시에, 분체 도료의 도포 전후에 안료 함유율이 변화되기 때문에 도료를 회수하여 사용하면 색조가 변화되어, 도료의 리사이클이 사실상 불가능하다.

본디드법으로서는 브러시 폴리셔(brush polisher)에 의해 플레이크상 안료를 수지분말 표면에 부착시키는 방법이나, 금속 플레이크로 피복된 알루미나 볼 등의 분산 매질에 수지분말을 접촉시켜 수지분말에 금속 플레이크를 전사하여 결합시키 는 방법 등이 있다. 이들 본디드법에서는 물리적인 스트레스에 의해 플레이크 안료와 수지를 압착결합시키기 때문에, 플레이크상 안료의 변형이 발생되기 쉬워 우수한 메탈릭감이 얻어지기 어렵다. 또한 결합 강도가 약하기 때문에, 수지분말끼리 쉽게 결합 (블록킹) 되지 않는 이점이 있는 반면, 수지분말과 결합되지 않는 유리(free) 플레이크상 안료의 입자도 많이 잔존된다. 유리 플레이크상 안료가 많아지면, 부착효율의 차이 때문에, 도료를 회수하여 사용하는 경우에 수지와 플레이크상 안료의 배합비가 달라져, 드라이 블렌드법과 마찬가지로 도료회수 후의 재사용이 불가능해짐과 동시에, 알루미늄 플레이크 등의 금속안료를 사용하는 경우에는 발화, 분진폭발 등의 위험도 높아진다. 수지분말과 플레이크상 안료의 결합력이 약해지는 것은 특히 플레이크상 안료의 입경이 큰 경우에 현저하고, 이와 같은 플레이크상 안료의 사용에 의해 비로소 달성되는 우수한 광휘감이나 높은 휘도는 이들 방법으로 얻어진 본디드 알루미늄으로는 얻어지기 어려웠다.

이상의 견지로부터 리사이클성이 우수하고, 위험이 적은 공정으로 제조가능하고, 안전한 수법으로 도장가능하고, 도막의 메탈릭감, 광휘감, 휘도 등이 개선된, 플레이크상 안료를 함유하는 분체 도료 조성물의 개발이 강하게 요청되었으나, 그와 같은 분체 도료 조성물은 여전히 개발되어 있지 않다.

본 발명은 리사이클성이 우수하고, 위험이 적으며, 도막에 메탈릭감, 광휘감, 휘도 등을 부여하는, 플레이크상 안료를 함유하는 분체 도료 조성물 및 그 도막을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명자는 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서는, 플레이크상 안료와 수지분말의 결합성을 높이면서 수지분말끼리의 결합을 방지하면 되는 것에 착안하여 예의연구를 거듭하였다. 그 결과, 본 발명자는 점착성을 구비한 결합제를 사용하여 플레이크상 안료와 수지분말을 결합시킨 분체 도료 조성물에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 분체 도료 조성물은, 점착성을 구비한 결합제를 통해 플레이크상 안료를 표면에 결합시킨 열경화성 수지분말을 함유하는 분체 도료 조성물이다.

여기에서 이 점착성을 구비한 결합제는, 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매에 용해되는 수지인 것이 바람직하다. 또 이 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매의 비등점은, 대기압 하에서 28∼130℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한 이 점착성을 구비한 결합제는 수 평균 분자량이 300∼2000 범위에 있으면서, 연화점이 30∼180℃ 범위에 있는 올리고머인 것이 바람직하다.

그리고 이 플레이크상 안료는 알루미늄 플레이크인 것이 바람직하다. 또 이 알루미늄 플레이크의 평균입자경은 1∼100 ㎛ 범위에 있는 것이 바람 직하다.

또한 본 발명은 상기 분체 도료 조성물을 기재에 분체도장한 후, 열경화시켜 얻어지는 도막을 포함한다.

또 본 발명은 플레이크상 안료와 열경화성 수지분말과, 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매 및 점착성을 구비한 결합제를 혼련하는 공정과, 혼련하여 얻어진 내용물을 습윤상태로 한 후, 혼련을 계속하면서 건조시키는 공정을 구비한 분체 도료 조성물의 제조방법을 포함한다.

여기에서 상기와 같은 경우에는 혼련 및 건조를 실행할 때의 내용물의 온도를 -5∼50℃의 범위로 유지하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 경우에는 진공흡인을 함으로써 건조시키는 것이 바람직하다.

도 1 은 본 발명의 실시예 3 의 경우에서의 본디드 알루미늄을 사용한 분체 도료 조성물에 의한 도막의 관측각 (θ) 과 L 값의 관계를 비교예 2 의 경우와 대비하여 설명하는 그래프이다.

도 2A 및 도 2B 는 본 발명의 실시예 2 의 전자현미경 사진 (배율 200배) 과 비교예 1 의 전지현미경사진 (배율 300배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 3A 및 도 3B 는 본 발명의 실시예 2 와 비교예 1 의 전자현미경 사진 (모두 배율 1000배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 4A 및 도 4B 는 본 발명의 실시예 3 과 비교예 2 의 전자현미경 사진 (모두 배율 300배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 5A 및 도 5B 는 본 발명의 실시예 3 과 비교예 2 의 전자현미경 사진 (모두 배율 1000배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 6A 및 도 6B 는 본 발명의 실시예 4 와 비교예 3 의 전자현미경 사진 (모두 배율 300배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 7A 및 도 7B 는 본 발명의 실시예 4 와 비교예 3 의 전자현미경 사진 (모두 배율 1000배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 8A 및 도 8B 는 본 발명의 실시예 5 와 비교예 4 의 전자현미경 사진 (모두 배율 300배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 9A 및 도 9B 는 본 발명의 실시예 5 와 비교예 4 의 전자현미경 사진 (모두 배율 1000배) 을 대비하여, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 10A 및 도 10B 는 본 발명의 실시예 1 의 전자현미경 사진 (배율 300배와 2000배) 을 나타내고, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 11A 및 도 11B 는 본 발명의 비교예 6 의 전자현미경 사진 (배율 300배와 2000배) 을 나타내고, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 12A 및 도 12B 는 본 발명의 실시예 7 의 전자현미경 사진 (배율 300배와 1000배) 을 나타내고, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 13A 및 도 13B 는 본 발명의 실시예 8 의 전자현미경 사진 (배율 300배와 1000배) 을 나타내고, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

도 14A 및 도 14B 는 본 발명의 비교예 9 의 전자현미경 사진 (배율 300배와 1000배) 을 나타내고, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지의 부착상황을 나타내는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 분체 도료 조성물은 표면에 점착성을 구비한 결합제를 통해 플레이크상 안료가 결합된 열경화성 수지분말을 함유하고 있다.

본 발명의 분체 도료 조성물에 사용하는 플레이크상 안료로서는, 알루미늄, 아연, 구리, 브론즈, 니켈, 티탄, 스테인리스강 등의 금속 플레이크 및 이들의 합금 플레이크를 들 수 있고, 이들 안료 중에서도 알루미늄 플레이크는 금속광택이 우수하고, 저가인데다 비중이 작기 때문에 취급하기 쉬워 특히 적합하다.

알루미늄 플레이크의 평균입경은 통상 1∼100 ㎛ 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3∼60 ㎛ 이다. 평균두께는 통상 0.01∼5 ㎛ 정도가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02∼2 ㎛ 이다. 또한 평균입경을 평균두께로 나눈 형상계수가 5∼100 정도의 범위인 것이 특히 바람직하다.

평균입경이 100 ㎛를 초과하는 경우는 플레이크상 안료가 도막표면으로 돌출되는 결과로 되어 도면의 평활성 혹은 선영성이 저하되는 경향이 있고, 평균입경이 1 ㎛ 미만인 경우는 메탈릭감 혹은 광휘감이 저하되는 경향이 있다. 또 평균두께가 5 ㎛를 초과하는 경우는, 도면의 평활성 혹은 선영성이 저하되는 경향이 있는데다 제조비용의 상승으로 이어지는 경우도 있고, 평균두께가 0.01 ㎛ 미만인 경우는 강도가 저하되는 경향이 있을뿐만 아니라, 제조공정 중의 가공이 어려워지는 경우가 있다.

플레이크상 안료의 평균입경은 레이저회절법, 마이크로메쉬 시브법, 쿨터카운터법 등의 공지된 입도분포 측정법에 의해 측정된 입도분포로부터 체적평균을 산출하여 구해진다. 평균두께에 대해서는 플레이크상 금속안료의 은폐력과 밀도로부터 산출된다.

또 알루미늄 플레이크의 표면에는, 마쇄시에 첨가하는 마쇄 보조제가 흡착되어 있어도 된다. 마쇄 보조제로서는 예를 들어 지방산 (올레산, 스테아르산), 지방족 아민, 지방족 아미드, 지방족 알코올, 에스테르 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 알루미늄 플레이크 표면의 불필요한 산화를 억제하여 광택을 개선시키는 효과를 갖는다.

또한 마쇄 보조제의 흡착량은 알루미늄 플레이크 100 중량부에 대해 2 중량부 미만인 것이 바람직하다. 2 중량부 이상인 경우는 표면광택이 저하될 우려가 있다.

플레이크상 안료에 다채로운 색채를 부여하기 위해 플레이크상 안료의 표면에 각종 착색제, 착색안료를 부착시킬 수 있다. 그러한 착색제 또는 착색안료로서는 예를 들어 퀴나크리돈, 디케토피롤로피롤, 이소인돌리논, 인단트론, 페릴 렌, 페리논, 안트라퀴논, 디옥사진, 벤조이미다졸론, 트리페닐메탄퀴노프탈론, 안트라피리미딘, 황납, 펄 마이카, 투명 펄 마이카, 착색 마이카, 간섭 마이카, 프탈로시아닌, 할로겐화프탈로시아닌, 아조 안료 (아조메틴 금속 착물, 축합 아조 등) 산화티탄, 카본 블랙, 산화철, 구리 프탈로시아닌, 축합 다환류 안료 등을 들 수 있다.

플레이크상 안료에 착색안료를 부착시키는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 분산제로 착색안료를 피복한 후, 비극성 용매 중에서 플레이크상 안료와 교반 혼합함으로써, 당해 플레이크상 안료에 부착시키는 방법이 바람직하다.

상기 분산제로서는 예를 들어 벤조산, 벤조산비닐, 살리실산, 안트라닐산, m-아미노벤조산, p-아미노벤조산, 3-아미노-4-메틸벤조산, 3,4-디아미노벤조산, p-아미노살리실산, 1-나프토산, 2-나프토산, 나프텐산, 3-아미노-2-나프토산, 계피산, 아미노계피산 등의 방향족 카르복실산 ; 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,10-디아미노데칸, 1,12-디아미노도데칸, o-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,8-디아미노나프탈렌, 1,2-디아미노시클로헥산, 스테아릴프로필렌디아민, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β-(아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 등의 아미노 화합물 ; 알루미늄 혹은 티타늄 킬레이트 화합물 등이 사용된다.

마찬가지로 플레이크상 안료에 다채로운 색채를 부여하기 위해 플레이크상 안료의 표면에 간섭막 등을 형성할 수 있다. 그 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 금속 플레이크의 개개의 입자표면에 광간섭성 산화피막을 형성하기 위해서는 산소량을 컨트롤한 분위기 중에서 금속 플레이크를 300∼700℃ 정도로 가열함으로써 표면에 공기산화 피막을 형성하는 방법, 혹은 전이금속 등의 산화물의 전구체로 플레이크상 금속안료를 피복하여 가열분해하는 방법 등이 바람직하다.

또 플레이크상 안료에 내약품성, 내수성 혹은 내후성을 부여하기 위해, 플레이크상 안료의 표면에 수지층을 형성할 수도 있다. 그 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 금속 플레이크를 유기용매 중에 분산된 슬러리에 중합성 모노머를 첨가하고, 불활성 가스분위기 중에서 가열하면서 아조비스이소부틸로니트릴, 과산화벤조일 등의 중합개시제를 첨가함으로써, 모노머를 중합시켜 금속 플레이크 표면에 중합체를 석출시키는 방법 등이 바람직하다.

상기 중합성 모노머로서는 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 메타크릴산메틸, 아크릴산부틸, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산라우릴, 아크릴산스테아릴, 아크릴산시클로헥실, 아크릴산2-히드록시에틸, 아크릴산2-히드록시부틸, 아크릴산2-메톡시에틸, 아크릴산2-디에틸아미노에틸, 메타크릴산부틸, 메타크릴산옥틸, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리아크릴레이트, 트리스아크릴록시에틸포스페이트, 디트리메틸롤프로판테트라아크릴레이트, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 디비닐벤젠, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 말레산, 크로톤산, 이타콘산, 폴리부타디엔, 아마인유, 대두유, 에폭시화 대두유, 에폭시화 폴리부타디엔, 시클로헥센비닐모노옥사이드, 디비닐벤젠모노옥사이드 등을 사용할 수 있다.

또 플레이크상 안료로서 마이카, 표면착색 마이카, 유리 플레이크, 표면착색 유리 플레이크, 펄 등을 단독 혹은 상기 금속 플레이크와 함께 사용해도 된다.

점착성을 구비한 결합제는 용매에 용해시켜 사용하는 것이 바람직하기 때문에, 용매에 완전히 용해되는 것, 용매에 용해시켰을 때의 점도가 낮은 것, 또한 블록킹 억제의 필요성에서 용매가 제거되면 점착성을 잃는 것 등의 특성을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같은 특성을 가진 점착성을 구비한 결합제로서는, 예를 들어 수 평균 분자량 및 연화점의 값이 모두 특정 범위에 있는 올리고머를 주요 성분으로 함유하는 수지 등을 들 수 있다.

여기에서 상기 수 평균 분자량은 300 이상인 것이 바람직하고, 특히 400 이상인 것이 보다 바람직하다. 또 이 수 평균 분자량은 2000 이하인 것이 바람직하고, 특히 1500 이하인 것이 바람직하다. 이 수 평균 분자량이 300 미만인 경우에는 상온에서 액상으로 되어 본딩된 열경화성 분체 도료수지끼리 블록킹을 일으켜 문제점으로 되는 경향이 있고, 이 수 평균 분자량이 2000을 초과하면 용매에 용해되었을 때의 용액점도가 상승되어 본딩 대상인 열경화성 분체 도료수지에 균일하게 침투, 분산되기 어려운 경향이 있다.

또 상기 연화점은 30℃ 이상인 것이 바람직하고, 특히 80℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또 이 연화점은 180℃ 이하인 것이 바람직하고, 특히 150℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 연화점이 30℃ 미만의 경우에는 상온에서 점착결합성을 일으켜, 본딩된 열경화성 분체 도료수지끼리 블록킹을 발생시켜 문제점으로 되는 경향이 있고, 이 연화점이 180℃를 초과하면 수 평균 분자량의 경우와 마찬가지로 용매에 용해되었을 때의 용액점도가 상승되어 본딩 대상인 열경화성 분체 도료수지에 균일하게 침투, 분산되기 어려운 경향이 있다.

예를 들어 크로만ㆍ인덴계 수지, 테르펜계 수지, 테르펜ㆍ페놀계 수지, 방향족 탄화수소 변성 테르펜계 수지, 로진계 수지, 수소첨가 로진 에스테르계 수지, 로진 변성 페놀계 수지, 알킬페놀계 수지 등의 천연수지계의 점착성을 구비한 결합제나, 알킬페놀ㆍ아세틸렌계 수지, 알킬페놀ㆍ포름알데히드계 수지, 스티렌계 수지, 지방족계 석유수지, 지환족계 석유수지, 공중합계 석유수지, 방향족계 석유수지, 자일렌계 수지, 자일렌ㆍ포름알데히드계 수지 등의 합성수지계의 점착성을 구비한 결합제나, 폴리부텐, 액상계 고무 등의 올리고머계 점착부여제 등을 들 수 있다. 그 외 각종 고무재료, 유지, 납 (왁스) 등을 점착성을 구비한 결합제로서 적합하게 사용할 수 있다. 이 중에서도 특히 적합하게 사용할 수 있는 점착성을 구비한 결합제로서 변성 로진 에스테르계 수지, 테르펜계 수소첨가계 수지, 폴리올레핀계 수지 등을 들 수 있다.

열경화성 수지분말로서는 크게 분류하여 아크릴수지계와 폴리에스테르수지계를 들 수 있고, 이 이외에도 알키드수지계, 요소수지계, 멜라민수지계, 페놀수지 계, 에보나이트계 등도 들 수 있다. 폴리에스테르수지계 중에는 에폭시수지로 경화시키는 것, 이소시아네이트로 경화시키는 것 (우레탄계), 프리미드로 경화시키는 것 (프리미드계) 등이 있고, 본 발명에서는 이들 열경화성 수지 중 1 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

이들 열경화성 수지분말에는 필요에 따라 경화제, 분산제 등을 첨가해도 된다. 경화제로서는 특별히 한정되지 않고, 공지된 것 또는 시판품을 사용할 수 있고, 예를 들어 아민, 폴리아미드, 디시안디아미드류, 이미다졸류, 카르복실산디히드라지드, 산무수물, 폴리술피드, 삼불화붕소, 아미노수지, 트리글리시딜이소시아누레이트, 트리스에폭시프로필이소시아누레이트, 프리미드, 에폭시수지, 그 외의 이염기산류, 이미다졸린류, 히드라지드류, 이소시아네이트 화합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또 적절히 경화촉진제를 병용할 수 있다. 분산제로서는 특별히 한정되지 않고, 공지된 것 또는 시판품을 사용할 수 있으며, 예를 들어 인산에스테르류, 아민류, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르류 등의 공지된 계면활성제 등을 사용하는 것이 바람직하다.

또 퀴나크리돈, 디케토피롤로피롤, 이소인돌리논, 인단트론, 페릴렌, 페리논, 안트라퀴논, 디옥사진, 벤조이미다졸론, 트리페닐메탄퀴노프탈론, 안트라피리미딘, 황납, 펄 마이카, 투명 펄 마이카, 착색 마이카, 간섭 마이카, 프탈로시아닌, 할로겐화프탈로시아닌, 아조 안료 (아조메틴 금 속착물, 축합 아조 등) 산화티탄, 카본 블랙, 산화철, 구리 프탈로시아닌, 축합 다환류 안료 등의 각종 착색제가 열경화성 수지분말에 함유되어 있어도 된다. 이들 착색제를 함유시킴으로써 더 욱 선명한 매탈릭 도장 도막을 얻을 수 있게 된다. 이들 착색제의 배합량은 그 종류에 따라 다르지만, 본 발명의 플레이크상 안료의 특징을 살리면서 도막 표면의 평활성 혹은 선영성이 저해되지 않는 범위에 설정하는 것이 바람직하다.

상기 이외에도 필요에 따라 벤토나이트, 알루미나화이트, 탄산칼슘, 황산바륨, 탈크 등의 각종 충전제, 실리카, 알루미나, 수산화알루미늄 등의 각종 유동성 조정제, 아크릴올리고머, 실리콘 등의 각종 유전제(流展劑), 벤조인 등의 각종 발포방지제, 또한 왁스류, 커플링제, 산화방지제, 자성분말, 안정제, 자외선흡수제, 레벨링제, 증점제, 침강방지제 등을 비롯한 각종 첨가제 및 각종 기능성 재료가 열경화성 수지분말에 함유되어 있어도 된다.

열경화성 수지분말의 평균입경은 특별히 한정되지 않지만, 통상 5∼100 ㎛ 정도가 바람직하고, 특히 바람직하게는 15∼60 ㎛ 이다. 평균입경이 5 ㎛ 미만에서는 안료와 균일하게 혼합되기 곤란해짐과 동시에, 응집성이 높아져 분체도장시에 균일하게 분진화할 수 없는 경우가 있다. 100 ㎛를 초과하는 경우에는 도막표면의 평활성이 저해되어 양호한 외관이 얻어지지 않을 우려가 있다.

상기 열경화성 수지분말을 제조하는 데에는, 예를 들어 수지, 경화제 및 필요에 따라 첨가하는 충전제 등의 원재료 조성물을 준비하고, 이것을 먼저 믹서, 블렌더 등을 사용하여 드라이블렌드한다. 혼합 후, 혼련기로 원재료를 용융 혼련하고 냉각시킨다. 다음에 기계 또는 기류식의 분쇄기를 사용하여 냉각을 마친 용융 혼련물을 분쇄하고, 그 후 기류식 분급기로 분급하여 열경화성 수지분말을 얻을 수 있다. 이 방법 이외에도 스프레이 드라이법이나 중합법에 의해서도 열경 화성 수지분말을 제조할 수 있다.

상기 방법에 의해 얻어진 열경화성 수지분말 표면에, 점착성을 구비한 결합제에 의해 플레이크상 안료를 결합시키는 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않고 예를 들어 이하의 방법으로 실행할 수 있다.

즉, 미리 균일하게 혼합된 수지분말과 플레이크상 안료에, 용매에 용해된 점착성을 구비한 결합제를 첨가하여 혼련한다. 용매가 증발되어 전체가 분체화될 때까지 혼련을 계속하여 완전히 용매를 제거한 후, 기류식 분급기 (스크린) 에 의해 분급하여 메탈릭 도장용 분체 도료 조성물을 얻는다. 혼련하면서 용매를 증발제거하고 건조시킴으로써, 플레이크상 안료와 수지분말의 결합력을 높임과 동시에 수지분말끼리의 블록킹을 억제할 수 있다. 또한 용매를 증발제거하여 건조시킬 때에는 진공흡인을 실행하는 것이 보다 바람직하다.

이 건조를 포함한 혼련공정에서는 내용물의 온도를 -5℃ 이상으로 유지하는 것이 바람직하고, 특히 0℃ 이상으로 유지하는 것이 더욱 바람직하다. 또 이 온도는 50℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하고, 특히 35℃ 이하로 유지하는 것이 더욱 바람직하다. 이 온도가 50℃를 초과하면 결합제를 통해 열경화성 수지분체끼리의 결합이 촉진되어 블록킹을 발생시킬 가능성이 있다. 이 경우, 제트밀 등의 물리적 분쇄방법으로 응집입자를 해쇄할 수도 있으나, 그 작업에 수반되어 플레이크상 안료 입자의 열경화성 수지분체로부터의 박리, 나아가서는 입자 자체의 파괴를 일으켜 본래의 목적에 위반될 가능성이 높다. 또 이 온도가 -5℃ 미만인 경우에는 건조에 장시간을 필요로 하기 때문에 실용적이 아니다.

플레이크상 안료와 수지분말의 균일 혼합공정과 그것에 이어지는 점착성을 구비한 결합제의 혼련ㆍ건조공정을 진공 혼련혼합기 등의 동일 장치 내에서 연속적으로 실행할 수도 있으나, 생산성향상을 위해 균일 혼합공정과 결합제의 혼련ㆍ건조공정을 분리하여 실행할 수도 있다. 이 경우에는 혼합기로서 상압 혼련혼합기, 2축 스크류형 혼련기, 헨쉘믹서, 슈퍼믹서 등의 고속믹서, 블렌더 등을 사용할 수 있고, 혼련ㆍ건조기로서는 진동건조기, 연속식 유동건조기 등을 사용할 수 있다.

미리 용매에 용해된 점착성을 구비한 결합제에 플레이크상 안료를 분산시킨 것을 수지분말에 첨가하고 혼합 교반하면서 용매를 증발시켜도 된다.

점착성을 구비한 결합제를 용해하는 용매는 특별히 한정되지 않지만, 수지분말을 용해, 팽윤시키지 않는 것이 필요하고, 저비등점인 것이 바람직하다. 일반적으로 분체도장용 열경화성 수지분체는 50℃∼80℃에서 용해되므로, 열경화성 수지분체의 용융 온도 미만에서 증류제거할 수 있는 저비등점 용매가 바람직하다. 또한 진공하의 혼련 건조 온도로서 바람직한 온도인 -5℃∼50℃ 범위, 보다 바람직하게는 0∼35℃ 범위의 온도에서 완전제거할 수 있는 것이 특히 요망된다.

이와 같은 요망에 합치되는 용매로서는 상압하에서의 비등점이 특정 범위에 있는 용매가 바람직하다. 여기에서 이 비등점의 온도는 28℃ 이상인 것이 바람직하고, 특히 60℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또 이 비등점의 온도는 130℃ 이하인 것이 바람직하고, 특히 110℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.

이 용매의 비등점의 온도가 130℃를 초과하면, 진공하에서도 50℃를 초과하 는 온도에서의 건조가 필요하게 되어, 입자끼리의 블록킹이 발생되는 경향이 있다. 반대로 이 비등점의 온도가 28℃ 미만인 경우에는 용매의 인화점도 저하되므로 안전성 면에서 문제를 일으키는 경향이 있다.

이와 같은 용매로서는 예를 들어 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 알칸류, 이소펜탄, 이소헥산, 이소헵탄, 이소옥탄 등의 이소파라핀류, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류, 사염화탄소 등의 유기 할로겐화물류 등 외에 물 등도 들 수 있다.

수지분말과 혼합되는 플레이크상 안료는, 수지분말 100 중량부당 통상 1∼40 중량부 정도, 특히 2∼20 중량부가 되도록 배합하면 된다. 플레이크상 안료가 1 중량부 미만에서는 충분한 메탈릭감 및 광휘감이 얻어지지 않을 우려가 있다. 또 기재를 은폐하기 위해 도장두께를 크게 할 필요가 있다. 40 중량부를 초과하는 경우에는 제조 비용이 상승됨과 동시에, 도막의 평활성이 손실되어 외관이 나빠진다.

첨가하는 점착성을 구비한 결합제의 양은 얻어지는 분체 도료 조성물에 대해 0.1∼5%가 바람직하다. 0.1% 미만이면 결합이 불충분하여 유리 플레이크상 안료가 많이 잔존되며, 5%를 초과하면 블록킹이 현저하다.

결합제를 용해하는 용매의 양은 특별히 한정되지 않지만 혼합습분 (수지분말+플레이크상 안료+점착성을 구비한 결합제+용매) 의 2∼50%가 바람직하고, 2∼15%가 더욱 바람직하다. 2% 미만에서는 결합제 용액을 수지분말 및 플레이크상 안료 전체와 균일하게 혼합하기 곤란하다. 15%를 초과하면 약간 블록킹이 발생되고, 50%를 초과하면 유동성을 띤 슬러리로 되어 건조가 곤란해진다.

본 발명의 분체 도료 조성물을 도장하는 방법으로서는 미리 도장 표면을 블러스트 처리한 후, 화성처리 등의 공지된 처리를 실시한 후에 분체 도료 조성물을 부착시키고, 그 후 가열경화시키는 것이 바람직하다.

피도장재 (기재) 로서는 특별히 제한되지 않지만, 베이킹에 의해 변형, 변질 등이 발생되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 공지된 철, 구리, 알루미늄, 티탄 등의 금속 및 각종 합금 등을 바람직한 것으로 들 수 있다. 구체적인 형태로서는 예를 들어 차체, 사무용품, 가정용품, 스포츠용품, 건축재료, 전기제품 등이 이용된다.

본 발명의 분체 도료 조성물을 기재표면에 부착시키는 방법으로서는, 유동침지법, 정전 분체 도장법을 적용할 수 있으나, 정전 분체 도장법이 도착 효율이 우수하여 더욱 바람직하다. 정전 분체 도장의 방법에는 코로나 방전 방식, 마찰대전 방식 등의 공지된 방법을 이용할 수 있다.

가열온도는 사용하는 열경화성 수지분말의 종류에 따라 적절하게 설정할 수 있으나, 통상은 120℃ 이상, 바람직하게는 150∼230℃로 하면 된다. 가열시간은 가열온도에 따라 적절하게 선택할 수 있으나, 일반적으로는 1분간 이상, 바람직하게는 5∼30분간으로 하면 된다. 가열에 의해 형성된 도막은 한정적이지는 않지만, 통상 20∼100 ㎛ 정도이다.

본 발명에 있어서는 도막의 휘도감을 평가 파라미터 (β/α) 를 이용하여 평가한다. 플레이크 안료로서 알루미늄 플레이크를 사용하고, 착색안료 등을 함유하지 않은 실버 메탈릭조 도막의 경우에는 β/α≥110 이 바람직하다. 이 평 가 파라미터, 즉 β/α는 다음의 식 (1)

식 (1) : L=[β/(θ²+α)]+γ

(여기에서는 L 은 분광광도계 (상품명 「X-Rite MA68」X-Rite사 제조) 를 사용하여 관측각 (θ) 으로 측색한 명도지수 (L^*a^*b^*측색계 (CIE가 1976년에 정한 균등색공간에 의거하는 표색계)), θ는 관측각, α, β및 γ는 상수임)

으로부터 도입되는 것이다. 식 (1) 의 제 1 항목은 관측각 (θ)에 의존하는 메탈릭 특유의 지향성 산란에 대응하고, 제 2 항목은 관측각 (θ)에 의존하지 않은 등방성 산란에 대응하는 것이다. 시각휘도는 지향성 산란의 정반사위치 (θ=0) 에서의 L 값, 즉 β/α와 양호한 상관관계에 있기 때문에, β/α를 휘도감의 평가 파라미터로서 사용한다.

β/α의 산출시에는 먼저 α, β및 γ를 결정할 필요가 있다. 본 발명에서는 먼저 관측각 (θ)이 15도, 25도, 45도, 75도 및 110도에서의 실측 L 값을 측정하고, 이들 θ및 L 값의 관계가 식 (1) 에 따르는 것으로 가정하여 최소이승법으로 α, β및 γ를 결정한다.

후술하는 실시예 3 및 비교예 2 의 도막에 대해 상기한 바와 같이 L 값을 측정한 결과를 나타낸 도 1 을 사용하여 설명하면, 도 1 에 나타낸 바와 같이 식 (1) 이 그리는 곡선에서 가능한 한 실측값이 이 곡선 상을 지나는 α, β및 γ를 구한다. 이 때문에 α, β및 γ에 화수를 대입하여, 계산값과 실측 L 값의 잔차의 평방합이 최소가 되는 α, β및 γ의 해를 솔버로 결정하는 조작을 실행한다.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내 본 발명의 특징을 더욱 명확하게 한다. 단, 본 발명은 실시예의 기재범위에 한정되지 않는다.

실시예 1

진공흡인기능 및 가열건조기능을 구비한 내용량 10L 의 역원추형 리본믹서 (주식회사 오오카와라세이사쿠쇼 제조, RM-10VD) 에 도요알루미늄가부시키가이샤 제조, 분체도장용 알루미늄분말 (PCF7640, D50 = 19 ㎛: D50 은 평균입자경이고, 시료 약 0.1g 을 0.5% Triton X (UNION CARBIDE사 제조, 계면활성제) 수용액 5g 에 분산시킨 것을, 용매에 물을 사용하여 Honeywell사 제조의 Microtrac 9320 X-200 에 적하하여, 초음파로 분산 (40W 10초) 시킨 후, 측정한 값임) 665g 을 삽입하고, 추가로 폴리에스테르계 수지분말 (쿠보꼬페인트가부시키가이샤 제조, Teodur PE 785-900 D50 = 약 49 ㎛) 7000g 을 첨가하여 10분간 교반혼합하였다.

이어서 점착성을 구비한 결합제로서 테르펜계 수소첨가수지 (야스하라케미컬가부시키가이샤 제조, 클리아론P-105, 수 평균 분자량 650, 연화점 105℃) 105g을 헵탄 (비등점 98.4℃) 350g 에 용해시켜 결합제 용액으로 하고, 상기 서술한 알루미늄분말과 수지분말 혼합물에 첨가하여 20분간 교반하여 균일한 습분상태로 하였다. 그 후, 내용물의 온도를 20℃로 유지하면서 30분간 진공흡인 건조시켜, 얻어진 수지분말을 100 ㎛ 스크린에 통과시켜 본디드 알루미늄 7600g 을 얻었다.

실시예 2

도요알루미늄가부시키가이샤 제조의 분체도장용 알루미늄분말 (PCF1401, D50=60 ㎛) 8.6g 과 폴리에스테르계 수지분말 (쿠보꼬페인트가부시키가이샤 제조, Teodur PE 785-900 D50 = 약 49 ㎛) 108.3g 을 1리터 PP컵 내에서 충분히 혼합하였다.

점착성을 구비한 결합제로서 테르펜계 수소첨가계 수지 (야스하라케미컬 가부시키가이샤 제조 클리아론P-105, 수 평균 분자량 650, 연화점 105℃) 3.1g을 헵탄 31.3g에 용해시켜 결합제 용액으로 하고, 알루미늄 분말과 수지분말 혼합물에 첨가하여 충분히 혼합교반하면서 가끔 40℃의 수욕에서 가온하여 헵탄을 증발시켰다. 습윤분말이 건분에 가까워지면 가지플라스크에 옮겨, 회전 증발기로 진공하 40℃에서 20분 건조시켜 헵탄을 완전히 증발시켰다. 얻어진 수지분체를 100 ㎛ 스크린에 통과시켜 본디드 알루미늄 113.6g 을 얻었다.

실시예 3

도요알루미늄가부시끼가이샤 제조의 분체도장용 알루미늄 분말 (PCF1440A, D50 = 34 ㎛) 을 사용하여 실시예 2 와 동일한 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다.

실시예 4

도요알루미늄가부시끼가이샤 제조의 분체도장용 알루미늄분말 (PCF7640, D50 = 19 ㎛) 을 사용하여 실시예 2 와 동일한 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다.

실시예 5

도요알루미늄가부시끼가이샤 제조의 알페이스트 (0670TS, D50 = 4 ㎛) 를 헵 탄으로 용매치환하고, 비휘발성분 66.8% 의 페이스트를 조제하였다. 점착성을 구비한 결합제 (P-105) 1.8g 을 헵탄 13.4g 에 용해시켜 결합제 용액으로 한 후, 조제 페이스트 2.7g 을 분산시켰다. 수지분말 (Teodur PE 785-900) 116.4g 에 알루미늄 분산액을 첨가하여 충분히 혼합하였다. 실시예 1 과 동일한 수순으로 건조시키고, 스크린을 통과시켜 본디드 알루미늄 113.4g 을 얻었다. 수율은 94.5% 이었다.

비교예 6

결합제를 용해하는 용매로서 비등점이 173∼189℃ 범위에 있는 이소파라핀용제 (닛뽕세끼유카가꾸 가부시키가이샤 제조, 아이소졸300) 를 사용한 것 이외에는 실시예 4 와 동일한 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다.

실시예 1∼5 및 비교예 6 에서의 조성물의 배합 및 수율 (%) 을 표 1 에 나타낸다. 여기에서 수율 (%) 이란 전체 투입량 (고형분) 에 대한 스크린을 통과한 본디드 알루미늄량 (중량%) 을 말하고, 수율이 높을수록 수지분말끼리의 블록킹 (부착) 의 정도가 낮아 우수한 것을 나타낸다.

실시예 1∼5 및 비교예 6 의 본디드 알루미늄 제작시의 배합량 등

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예6
알루미늄 플레이크	품종	PCF7640	PCF1401	PCF1440A	PCF7640	0670TS	PCF7640
	D50(㎛)	19	60	34	19	4	19
	투입량(g)	665	8.6	10.2	10.2	2.7	10.2
수지분말	수지종류	폴리에스테르	폴리에스테르	폴리에스테르	폴리에스테르	폴리에스테르	폴리에스테르
수지분말	투입량(g)	7000	108.3	106.8	107.4	116.4	107.4
점착부여제	품종	P-105	P-105	P-105	P-105	P-105	P-105
점착부여제	투입량(g)	105	3.1	3	2.4	1.8	2.4
용매	품종	헵탄	헵탄	헵탄	헵탄	헵탄	아이소졸300
용매	투입량(g)	350	31.3	51.8	51.4	13.4	51.4
수율(%)		97.8	94.7	93.1	90.0	94.5	79.0

비교예 1

알루미늄 분말 (PCF1401) 에 헵탄을 첨가하여 페이스트 (비휘발성분 90%) 로 하였다. 내경 140㎜, 길이 160㎜ 의 드럼에 φ2㎜의 알루미나볼 1㎏ 을 충전하여 조제한 페이스트 8.5g 을 첨가하고, 75rpm 으로 10분간 드럼을 회전시켜 알루미나볼 표면에 알루미늄 페이스트를 부착시켰다. 수지분말 (Teodur PE 785-900) 100.0g 을 첨가하고, 다시 30분간 회전시켜 알루미늄 플레이크를 수지분말 표면에 압착 전사하였다. 스크린으로 볼과 수지분말을 분리하고, 도료를 가지플라스크에 옮겨 회발 증전기로 진공하 40℃ 에서 20분 건조시켜 헵탄을 완전히 증발시켰다. 얻어진 수지분말을 100 ㎛ 스크린에 통과시켜 본디드 알루미늄 96.6g 을 얻었다.

비교예 2

알루미늄분말 (PCF1440A) 을 사용하여 비교예 1 과 동일한 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다.

비교예 3

알루미늄분말 (PCF7640) 을 사용하여 비교예 1 과 동일한 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다.

비교예 4

도요알루미늄 가부시키가이샤 제조의 알페이스트 (0670TS D50 = 4 ㎛) 를 헵탄으로 용매치환하여 비휘발성분 66.8% 의 페이스트를 조제하였다. 그 후에는 비교예 1 과 동일한 방법으로 본디드 알루미늄을 얻었다.

비교예 1∼4 에서의 조성물의 배합 및 수율 (%) 을 표 2 에 나타낸다.

비교예 1∼4 에서의 본디드 알루미늄 작성시의 배합량 등

		비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
알루미늄 플레이크	품종	PCF1401	PCF1440A	PCF7640	0670TS
	D50(㎛)	60	34	19.	4
	비휘발성분(%)	89.5	89.8	89.2	2.3
	투입량(g)	8.5	10.2	10.4	2.3
수지분말	수지종류	폴리에스테르	폴리에스테르	폴리에스테르	폴리에스테르
수지분말	투입량(g)	100	100	100	100
수율(%)		89.7	85.3	92.7	90.3

비교예에 기재된 종래의 압착법은 비교적 블록킹이 발생되지 않는 방법이지만, 점착성을 구비한 결합제를 사용하는 본 발명에서도 블록킹은 동일 정도 이하로 억제되고 있다.

평가결과

이하에 본 발명의 효과를 나타내는데, 여기에 비교할만한 실시예와 비교예의 조합 및 각 예에서의 본디드 알루미늄의 알루미늄 함량 (중량5) 분석결과를 표 3 에 정리하였다.

알루미늄함량 분석결과

알루미늄 플레이크의 D50(㎛)	실시예	알루미늄함량(%)	비교예	알루미늄함량(%)
19	실시예1	7.4
60	실시예2	6.4	비교예1	6.6
34	실시예3	6.5	비교예2	6.9
19	실시예4	7.3	비교예3	7.5
4	실시예5	1.5	비교예4	1.5
19			비교예6	7.5

도 2A 및 도 2B∼도 9A 및 도 9B 에 각각 (실시예 2 및 비교예 1) ∼ (실시예 5 및 비교예 4) 의 본디드 알루미늄 샘플의 전자현미경 사진 (200∼300배 및 1000배) 를, 도 10A 및 도 10B∼도 14A 및 도 14B 에 각각 실시예 1 및 비교예 6 및 실시예 7∼실시예 8 및 비교예 9 의 본디드 알루미늄 샘플의 전자현미경 사진 (300배 및 1000∼2000배) 을 나타낸다.

일반적으로 플레이크상 안료의 입경이 커짐에 따라, 플레이크상 안료와 수지분말의 결합은 곤란해지는 경향이 있다. 그러나 본 발명에서는 도 2A 및 도 2B∼도 14A 및 도 14B 의 사진으로부터 명확한 바와 같이 알루미늄 플레이크와 수지분말은 알루미늄 플레이크의 입경에 관계없이 거의 결합되어 있어, 비교예에서 나타내어진 종래의 압착법과 같은 유리 알루미늄 플레이크는 거의 관찰되지 않는다.

여기에서 각각의 사진에서 괴상으로 보이는 것이 수지분말이고, 비늘조각형상으로 보이는 것이 알루미늄 플레이크이다. 알루미늄 플레이크 중, 수지분말로부터 떨어져 보이는 것이 유리 알루미늄 플레이크이다.

도 2A 의 사진 및 도 4A 의 사진을 도 6A 의 사진 및 도 8A 의 사진과 비교하면, 입경이 커짐에 따라 알루미늄 플레이크와 수지분말의 결합이 곤란해지는 경향은 본 발명에서도 약간 보인다.

그러나 도 2A 의 사진과 도 2B 의 사진에 대해, 그리고 도 4A 의 사진과 도 4B 의 사진에 대해 각각 비교하면, 알루미늄 플레이크의 입경이 큰 경우에도, 본 발명에서는 유리 알루미늄 플레이크 안료는 매우 작고, 종래법과의 차는 명확하다.

또 도 3A 의 사진과 도 3B 의 사진에 대해, 그리고 도 5A 의 사진과 도 5B 의 사진에 대해 비교하면, 알루미늄 플레이크 안료의 입경이 큰 경우에는, 본 발명의 알루미늄 플레이크의 수지분말에 대한 부착상황이 종래법에 비하여 현저하게 강고한 것을 알 수 있다.

또 도 6A 의 사진과 도 6B 의 사진을 비교하고, 도 8A 의 사진과 도 8B 의 사진을 비교하면, 알루미늄 플레이크의 입경이 극단적으로 작은 경우에는, 종래의 압착법에서도 유리 알루미늄 플레이크는 관찰되지 않는 것을 알 수 있다.

그러나 도 7A 의 사진과 도 7B 의 사진을 비교하고, 도 9A 의 사진과 도 9B 의 사진을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 표면을 확대하여 보면 본 발명의 것은 알루미늄 플레이크가 수지분말 표면에 완전히 밀착되어 강고하게 결합되어 있다. 따라서 알루미늄 플레이크 안료의 입경이 극단적으로 작은 경우에도, 본 발명의 알루미늄 플레이크의 수지분말에 대한 부착상황은 종래법에 비하여 강고한 것을 알 수 있다.

또 높은 비등점의 용매를 사용한 비교예 6 을 나타내는 도 11A 의 사진 및 도 11B 의 사진에서는, 알루미늄 플레이크의 부착은 강고하지만, 블록킹이 조금 발생되는 것이 관찰된다.

전자현미경관찰의 결과를 표 4, 5 에 정리하였다. 표 4 는 주사형전자현 미경 (SEM) 을 사용하여, 각 실시예, 비교예에 대해 10 이상의 시야를 관찰하여 유리 알루미늄 플레이크가 거의 관찰되지 않는 것을 ◎, 조금 관찰되는 것을 ○, 많이 관찰되는 것을 △, 매우 많이 관찰되는 것을 ×로 한 결과를 정리한 것이다.

표 5 는 알루미늄 플레이크와 수지분말의 블록킹 상태를 정리한 것으로, 불로킹이 거의 관찰되지 않은 것을 ◎, 조금 관찰되는 것을 ○, 많이 관찰되는 것을 △, 매우 많이 관찰되는 것을 ×로 한 결과를 정리한 것이다.

알루미늄 플레이크와 수지분말의 결합상태의 비교결과

알루미늄 플레이크의 D50(㎛)	실시예	전자현미경 관찰결과	비교예	전자현미경 관찰결과
19	실시예1	◎
60	실시예2	○	비교예1	×
34	실시예3	◎	비교예2	×
19	실시예4	◎	비교예3	△
4	실시예5	◎	비교예4	◎
19			비교예6	◎

알루미늄 플레이크와 수지분말의 블록킹상태의 비교결과

알루미늄 플레이크의 D50(㎛)	실시예	전자현미경 관찰결과	비교예	전자현미경 관찰결과
19	실시예1	◎
60	실시예2	○	비교예1	○
34	실시예3	◎	비교예2	◎
19	실시예4	◎	비교예3	◎
4	실시예5	◎	비교예4	◎
19			비교예6	△

표 3 에 의해 대비해야 하는 샘플은 거의 동일한 알루미늄 함량이기 때문에, 이하의 도막의 성상 비교는 본 발명에 의한 효과의 비교로 간주할 수 있다.

실시예 1∼5 및 비교예 6, 비교예 1∼4 의 본디드 알루미늄을 코로나방전식 정전 분체 도장기 (상품명 「MXR-100VT-mini」 마츠오산교 가부시키가이샤 제조) 를 사용하여 인가전압 80㎸ 로 도장하였다. 그 후 190℃ 에서 20분간 베이킹함으로써 도판을 작성하였다. 도막의 휘도감 β/α를 표 6 에, 도막 중의 반짝거리는 입자가 보이는 느낌 (입자감 : 육안관찰에 의한 관능평가) 을 표 7 에 나타낸다. 이 관찰결과는 육안으로 각 실시예, 비교예를 관찰하여 입자감이 매우 강한 것을 ◎, 입자감이 강한 것을 ○, 입자감이 약한 것을 △, 입자감이 거의 느껴지지 않는 것을 ×로 한 결과를 정리한 것이다.

도판의 휘도 (β/α) 의 비교결과

알루미늄 플레이크의 D50(㎛)	실시예	휘도	비교예	휘도
19	실시예1	149.3
60	실시예2	120.1	비교예1	60.4
34	실시예3	160.1	비교예2	124.2
19	실시예4	148.8	비교예3	127.2
4	실시예5	190.4	비교예4	124.8
19			비교예6	135.2

도판 입자감의 비교결과

알루미늄 플레이크의 D50( ㎛)	실시예	육안관능평가	비교예	육안관능평가
19	실시예1	△
60	실시예2	◎	비교예1	○
34	실시예3	◎	비교예2	○
19	실시예4	△	비교예3	×
4	실시예5	×	비교예4	×
19			비교예6	△

표 6 및 표 7 로부터 본 발명에서 제조한 본디드 알루미늄을 사용한 도판이 휘도가 높고 입자감도 높은 것을 알 수 있다. 또한 표 6 의 실시예에서 D50 = 4 ㎛ 의 실시예에 입자감이 보이지 않는 것은 입경이 작기 때문으로, 수지분말과 알루미늄 플레이크 안료의 결합이 불완전하였기 때문은 아니다.

실시예 7

수지분말과 아크릴계 수지분말 (쿠보꼬페인트 가부시키가이샤 제조 Teodur AC793-N) 을 사용한 것 이외에는 실시예 4 와 동일한 배합 및 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다. 수율은 83.9% 이었다.

실시예 8

점착성을 구비한 결합제로서 지방족 포화 탄화수소 수지 (아라까와가가꾸고교 가부시키가이샤 제조 아르콘M-100, 수 평균 분자량 600, 연화점 100℃) 를 사용한 것 이외에는 실시예 4 와 동일한 배합 및 조작으로 본디드 알루미늄을 얻었다. 수율은 91.5% 이었다.

비교예 9

폴리비닐알코올 (비누화율 80%, 중합도 2000, 수 평균 분자량 80000) 1.9g 을 물 30.0g 에 용해시켜 결합제 용액으로 하였다. 알루미늄분말 (PCF7640) 9.5g 과 수지분말 (Teodur PE785-900) 108.8g 을 충분히 혼합한 후, 조제한 결합제 용액을 첨가하였다. 실시예 2 와 동일한 수순으로 건조시켜 본디드 알루미늄을 얻었다. 수율은 79.3% 이었다.

실시예 7∼8 및 비교예 9 에서 얻어진 본디드 알루미늄을 전자현미경으로 관찰한 결과를 도 12A∼도 14B 의 사진에 나타낸다. 도 12A 의 사진, 도 13A 의 사진, 도 14A 의 사진을 보아도 유리 알루미늄 플레이크 안료는 관찰되지 않는다. 또 도 12B 의 사진, 도 13B 의 사진, 도 14B 의 사진에서도, 어느 시료나 거의 완전하게 알루미늄 플레이크 안료가 수지분말에 부착되어 있는 것이 관찰된다. 이와 같이 본 발명의 효과는 점착성을 구비한 결합제의 종류, 수지분말의 종류, 용매종류 등에 거의 제한되지 않고 나타나는 것을 알 수 있다.

금회 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기 서술한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 나타나고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

상기 실시예에서 명확한 바와 같이 본 발명에서는 수지분말 표면에 점착성을 구비한 결합제를 통해 플레이크상 안료를 강한 외력을 부여하지 않고 확실하게 결합시키기 때문에, 플레이크상 안료의 변형과 색조의 저하가 적은 안정된 품질의 분체 도료 조성물을 얻을 수 있다. 또 본 발명의 분체 도료 조성물을 사용하여 도장을 실행하면, 표면의 평활성, 메탈릭감, 광휘감, 휘도 등이 우수한 도막을 얻을 수 있다.

또 본 발명의 분체 도료 조성물은, 도장시에 수지분말과 플레이크상 안료의 분리현상이 발생되지 않기 때문에, 도막 의장성의 저하도 방지할 수 있음과 동시에 리사이클성도 우수하다.

또한 본 발명의 분체 도료 조성물은, 알루미늄 플레이크를 함유하지 않은 상태에서 열경화성 수지의 분쇄공정을 실행하고, 감압하에서 용제제거공정을 실행하 기 때문에, 제조공정에서의 발화, 분진폭발 등의 위험성도 적고, 알루미늄 플레이크와 열경화성 수지분말의 결합이 강고하기 때문에, 도장작업에서의 발화, 분진폭발 등의 위험성도 적기 때문에 안정성도 우수하다.

Claims

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점착성을 구비한 결합제를 통해 플레이크상 안료를 표면에 결합시킨 열경화성 수지분말을 함유하고, 상기 점착성을 구비한 결합제는, 상기 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매에 용해되는 수지이며, 상기 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매의 비등점은 대기압 하에서 28∼130℃의 범위에 있고, 상기 점착성을 구비한 결합제는 수 평균 분자량이 300∼2000의 범위에 있고, 또한 연화점이 30∼180℃의 범위에 있는 올리고머인 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물.
제 4 항에 있어서, 상기 플레이크상 안료는 알루미늄 플레이크인 분체 도료 조성물.
제 5 항에 있어서, 상기 알루미늄 플레이크의 평균입자경이 1∼100 ㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 분체 도료 조성물을 피도장재에 분체도장한 후, 열경화시켜 얻어지는 도막.
플레이크상 안료와 열경화성 수지분말과 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매와 점착성을 구비한 결합제를 혼련하는 공정과, 혼련하여 얻어진 내용물을 습윤상태로 한 후, 혼련을 계속하면서 건조시키는 공정을 구비한 분체 도료 조성물의 제조방법으로서, 상기 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매의 비등점은 대기압 하에서 28∼130℃의 범위에 있는 분체 도료 조성물의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 혼련 및 건조를 실행할 때의 내용물의 온도를 -5∼50℃의 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물의 제조방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 진공흡인을 함으로써 건조시키는 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 점착성을 구비한 결합제는 테르펜계 수지, 테르펜ㆍ페놀계 수지, 테르펜계 수소첨가계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물.
플레이크상 안료와 열경화성 수지분말과, 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매 및 점착성을 구비한 결합제를 혼련하는 공정과, 혼련하여 얻어진 내용물을 습윤상태로 한 후, 혼련을 계속하면서 건조시키는 공정을 구비한 분체 도료 조성물의 제조방법에 의해 얻어지고,

점착성을 구비한 결합제를 통해 플레이크상 안료를 표면에 결합시킨 열경화성 수지분말을 함유하고, 상기 점착성을 구비한 결합제는 상기 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매에 용해되는 수지로, 상기 열경화성 수지를 용해시키지 않는 용매의 비등점은 대기압 하에서 28∼130℃의 범위에 있고, 상기 점착성을 구비한 결합제는 수 평균 분자량이 300∼2000의 범위에 있고, 또한 연화점이 30∼180℃의 범위에 있는 올리고머인 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물.
제 12 항에 있어서, 상기 플레이크상 안료는 알루미늄 플레이크인 분체 도료 조성물.
제 13 항에 있어서, 상기 알루미늄 플레이크의 평균입자경이 1∼100 ㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 분체 도료 조성물.