KR100628356B1 - 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물에 관한 것으로, 특히 수용성 염소화 폴리올레핀, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지, 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체, 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드, 폴리실록산계 표면습윤제, 폴리실록산계 소포제, 및 평균입경이 10∼100 ㎚인 은 분산체를 포함하는 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 표면장력이 낮은 폴리프로필렌계 소재에 효과적으로 부착력을 부여하여 수용성 도료 등의 상도와 부착력이 우수하고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 동시에 은 나노 입자를 함유함으로써 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머를 분해시켜 도막형성 후 냄새를 최소화하여 차량 실내의 냄새를 효과적으로 개선할 수 있다.

프라이머 조성물, 수용성 염소화 폴리올레핀, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지, 은 분산체, 미반응 아크릴 모노머, 냄새

Description

자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물{WATER BASED PRIMER COMPOSITION FOR INTERIOR PANEL OF AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면장력이 낮은 폴리프로필렌계 소재에 효과적으로 부착력을 부여하여 수용성 도료 등의 상도와 부착력이 우수하고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 동시에 은 나노 입자를 함유함으로써 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머를 분해시켜 도막형성 후 냄새를 최소화하여 차량 실내의 냄새를 효과적으로 개선할 수 있는 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물에 관한 것이다.

자동차 내장재용으로 사용되는 플라스틱은 특성상 약품, 침식, 자외선, 열에 의한 변형 등에 취약한 면이 있으며, 외관에서 사출시의 자욱, 표면불량, 색상의 제한 등으로부터 오는 표면 결함을 갖는다.

일반적으로 이러한 용도에 사용되는 플라스틱으로는 폴리프로필렌이 있는데, 상기 폴리프로필렌은 낮은 표면 에너지를 갖고 비극성이기 때문에 부착을 나타내기 위한 전처리가 반드시 필요하였다. 상기 전처리는 화염이나 코로나 방전 처리를 통하여 소지와 도료간의 표면장력을 맞추는 방법이 있다.

또한 도료에는 염소화 변성 폴리올레핀의 도입이 필수적이나, 상기 염소화 변성 폴리올레핀은 보통 톨루엔과 같은 유기용제에 용해가 되기 때문에 폴리프로필렌계 소재에 부착력을 부여하는 프라이머는 유기용제가 포함된 도료가 일반적이었다.

상기와 같은 종래 도료는 10∼30 중량%의 염소화 변성 폴리올레핀과 아크릴이 함유된 용제형 도료로, 상기 도료에 함유된 유기용제들은 휘발성유기화합물(VOC's)을 발생하여 환경오염을 유발하고, 냄새가 심하며 작업자의 건강을 해는 등의 문제로 해외에서는 각종 환경 관련 법규에 의해 제제를 받고 있으며, 선진국을 중심으로 한 환경 보호 프로그램에 따라 유기용제 함량을 줄이는 시도가 계속 되고 있다. 뿐만 아니라, 상기 유기용제들은 자동차 내장재용 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 일으킨다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고나 유성용제를 대신하여 수성용제를 사용하는 방법이 있으나, 종래의 수성용제를 함유하는 도료의 경우에는 폴리프로필렌계 소재에 필히 함유되어야하는 염소화 변성 폴리올레핀과 미반응 아크릴 모노머로부터 발생되는 냄새가 여전히 존재한다는 문제점이 있었다.

따라서, 표면장력이 낮은 폴리프로필렌계 소재에 부착력을 부여할 수 있으며, 동시에 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머로부터 발생하는 냄새를 감소시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 표면장력이 낮은 폴리프로필렌계 소재에 효과적으로 부착력을 부여하여 수용성 도료 등의 상도와 부착력이 우수한 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물 및 이 프라이머 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 자동차 내장재용 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전한 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물 및 이 프라이머 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 은 나노 입자를 함유함으로써 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머를 분해시켜 도막형성 후 냄새를 최소화하여 차량 실내의 냄새를 효과적으로 개선할 수 있는 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물 및 이 프라이머 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

a) 수용성 염소화 폴리올레핀 20 내지 40 중량%;

b) 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지 15 내지 35 중량%;

c) 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 2 내지 10 중량%;

d) 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드 2 내지 10 중량%;

e) 폴리실록산계 표면습윤제 0.5 내지 5 중량%;

f) 폴리실록산계 소포제 0.5 내지 5 중량%; 및

g) 평균입경이 10∼100 ㎚인 은 분산체 3 내지 15 중량%

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물이 적용된 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 플라스틱을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물은 수용성 염소화 폴리올레핀 20 내지 40 중량%; 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지 15 내지 35 중량%; 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 2 내지 10 중량%; 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드 2 내지 10 중량%; 폴리실록산계 표면습윤제 0.5 내지 5 중량%; 폴리실록산계 소포제 0.5 내지 5 중량%; 및 평균입경이 10∼100 ㎚인 은 분산체 3 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 a)의 수용성 염소화 폴리올레핀은 도막의 부착력을 강화시키는 작용을 한다.

상기 수용성 염소화 폴리올레핀은 고상의 염소화된 폴리프로필렌을 고온·고압 반응기와 중화제를 이용하여 염소화하여 제조할 수 있다.

상기 수용성 염소화 폴리올레핀의 염소 함량은 고형분 기준으로 15∼25 중량%인 것이 바람직하다.

상기 수용성 염소화 폴리올레핀은 프라이머 조성물에 20 내지 40 중량%로 포 함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 20 중량% 미만일 경우에는 소재와의 부착성에 문제가 있으며, 40 중량%를 초과할 경우에는 가격상승 및 타수지와 상용성에 문제가 있다.

본 발명에 사용되는 상기 b)의 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지는 아크릴 부분의 유리전이온도가 40∼70 ℃이고, 중량평균분자량이 50,000∼100,000이고, 아크릴 부분과 염소화 폴리올레핀 부분의 비율이 60:40∼95:5인 것을 사용할 수 있다.

상기 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지는 프라이머 조성물에 15 내지 35 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 15 중량% 미만일 경우에는 도막이 부드러워진다는 문제점이 있으며, 35 중량%를 초과할 경우에는 도막이 단단해져 부착력 확보가 안된다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 c)의 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체는 당업계에서 사용되는 통상의 마이크로나이즈드 실리카 분산체를 사용할 수 있다.

상기 마이크로나이즈드 실리카 분산체의 평균입경은 10 내지 30 ㎛인 것이 바람직하며, 그 평균입경이 10 ㎛ 미만일 경우에는 빛의 산란작용이 부족하여 소광효과가 적다는 문제점이 있으며, 30 ㎛를 초과할 경우에는 코팅막의 면이 거칠어져 외관이 불량하고 스크래치성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 마이크로나이즈드 실리카 분산체는 프라이머 조성물에 2 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 2 중량% 미만일 경우에는 소광효과가 저 하된다는 문제점이 있으며, 10 중량%를 초과할 경우에는 도막의 무기물 성분이 높아져 도막의 크랙, 외관 불량, 스크래치 불량 등이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 d)의 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드는 도료의 체질안료로서 작용하고 소재와의 부착성을 증진시키는 작용을 한다.

상기 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드는 당업계에서 사용되는 통상의 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드를 사용할 수 있다.

상기 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드는 프라이머 조성물에 2 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 10 중량%를 초과할 경우에는 도막의 무기물 성분이 높아져 도막의 크랙, 외관 불량, 상도와의 부착성 불량 등이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 e)의 폴리실록산계 표면습윤제는 프라이머 조성물에 습윤제의 작용을 하며, 당업계에서 사용되는 통상의 폴리실록산계 화합물을 사용할 수 있다.

상기 폴리실록산계 표면습윤제는 프라이머 조성물에 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 플라스틱 소재에 젖음성이 불량하게 된다는 문제점이 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 기포 과다 발생으로 외관이 불량해진다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 f)의 폴리실록산계 소포제는 사용되는 통상의 폴리실록산계 화합물을 사용할 수 있으며, 그 함량은 프라이머 조성물에 0.5 내지 5 중 량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 소포력을 나타내지 못해 도장 후 외관 및 작업성이 불량하게 된다는 문제점이 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 상용성 불량에서 오는 크래타링 등 외관 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 g)의 평균입경이 10∼100 ㎚인 은 분산체는 나노크기의 은 입자로서 본 발명의 프라이머 조성물에 함유되어 변성 폴리올레핀과 미반응 아크릴 모노머를 분해시켜 도막형성 후 상기 변성 폴리올레핀과 미반응 아크릴 모노머로부터 야기되는 냄새를 억제하는 작용을 한다.

상기 은 분산체는 평균입경이 10 내지 100 ㎚인 것이 바람직하다. 그 평균입경이 10 ㎚ 미만일 경우에는 도료 상에 균일하게 분산되기 어려운 문제점이 있으며, 100 ㎚를 초과할 경우에는 은 나노 입자사이의 응집으로 인한 외관 불량의 문제점이 있다.

상기 은 분산체는 프라이머 조성물에 3 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 3 중량% 미만일 경우에는 미반응 아크릴 모노머를 분해시키는 성능이 떨어져서 냄새 개선 효과를 기대할 수 없는 문제점이 있으며, 15 중량%를 초과할 경우에는 은 나노 입자 사이의 응집으로 인한 외관 불량, 가격 상승, 작업성이 좋지 않은 문제점이 있다.

상기와 같은 성분으로 이루어지는 수용성 프라이머 조성물은 자동자 내장재용 플라스틱에 도포한 뒤, 일반적으로 80 ℃의 온도에서 10 분 정도의 건조하여 도막을 형성할 수 있다.

상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물은 표면장력이 낮은 폴리프로필렌계 소재에 효과적으로 부착력을 부여하여 수용성 도료 등의 상도와 부착력이 우수하며, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 동시에 은 나노 입자를 함유함으로써 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머를 분해시켜 도막형성 후 냄새를 최소화하여 차량 실내의 냄새를 효과적으로 개선할 수 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 바, 상기 자동차 내장재용 플라스틱은 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머로부터 야기되는 냄새를 최소화하여 쾌적한 차랑 실내공간을 제공할 수 있다는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

수용성 염소화 폴리올레핀 30 중량%, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지(Q7-2114, DPI사) 10 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(ACEMATT TS-100, DEGUSSA사) 4 중량%, 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드(MICROACE P-4, 일본 TALC사) 3 중량%, 폴리실록산계 표면습윤제(BYK 331, BYK사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 소포제(BYK 011, BYK사) 1.0 중량%, 평균입경이 25 ㎚인 은 분산체 5 중량%,및 이온 교환수 46 중량 %를 혼합하여 수용성 프라이머 조성물을 제조하였다.

실시예 2

수용성 염소화 폴리올레핀 30 중량%, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지(Q7-2114, DPI사) 10 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(ACEMATT TS-100, DEGUSSA사) 4 중량%, 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드(MICROACE P-4, 일본 TALC사) 3 중량%, 폴리실록산계 표면습윤제(BYK 331, BYK사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 소포제(BYK 011, BYK사) 1.0 중량%, 평균입경이 25 ㎚인 은 분산체 7.5 중량%,및 이온 교환수 43.5 중량%를 혼합하여 수용성 프라이머 조성물을 제조하였다.

실시예 3

수용성 염소화 폴리올레핀 30 중량%, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지(Q7-2114, DPI사) 10 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(ACEMATT TS-100, DEGUSSA사) 4 중량%, 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드(MICROACE P-4, 일본 TALC사) 3 중량%, 폴리실록산계 표면습윤제(BYK 331, BYK사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 소포제(BYK 011, BYK사) 1.0 중량%, 평균입경이 25 ㎚인 은 분산체 12.5 중량%, 및 이온 교환수 38.5 중량 %를 혼합하여 수용성 프라이머 조성물을 제조하였다.

실시예 4

수용성 염소화 폴리올레핀 30 중량%, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지(Q7-2114, DPI사) 10 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(ACEMATT TS-100, DEGUSSA사) 4 중량%, 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드(MICROACE P-4, 일본 TALC사) 3 중량%, 폴리실록산계 표면습윤제(BYK 331, BYK사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 소포제(BYK 011, BYK사) 1.0 중량%, 평균입경이 75 ㎚인 은 분산체 5 중량%,및 이온 교환수 46 중량%를 혼합하여 수용성 프라이머 조성물을 제조하였다.

비교예 1

수용성 염소화 폴리올레핀 30 중량%, 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지(Q7-2114, DPI사) 10 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(ACEMATT TS-100, DEGUSSA사) 4 중량%, 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드(MICROACE P-4, 일본 TALC사) 3 중량%, 폴리실록산계 표면습윤제(BYK 331, BYK사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 소포제(BYK 011, BYK사) 1.0 중량%, 및 이온 교환수 51 중량%를 혼합하여 수용성 프라이머 조성물을 제조하였다.

비교예 2: 종래의 유성 프라이머

폴리에스테르 수지 40 중량%, 케톤계 용제 16 중량%, 탄화수소계 용제 20 중량%, 평균 입경 10 ∼ 30 마이크론인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 8 중량%, 폴리실록산계 표면조정제 1 중량%, 카본 블랙 안료 5 중량%를 주제로 사용하고 3관능의 헥사메틸렌디이소시아네이트 10 중량%를 경화제로 사용하여 도료 조성물을 제조하였다.

[조성물 적용시 물성 평가]

1) 외관 및 촉감

PP 소재에 도료를 도장한 후 80℃의 온도조건에서 30분동안 건조시킨 후 표면의 기포 이물 반점 홈 및 평활성의 정도를 평가하여 결과를 비교하였다.

2) 부착성 시험

ISO 2409 규정의 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 2mm × 2mm눈금 100개 중에서 테이프 접착성 시험 후 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.

3) 도막 건조시 냄새

완전히 건조된 도막을 실온에서 3 일 방치한 후 5 ㎝ ×6 ㎝로 잘라 내서 완전 밀폐가능한 4 L의 유리 데시케이터에 넣은 후, 100 ± 2 ℃로 조정된 오븐에 2 시간 동안 유지하였다. 시험이 완료되면 실온에서 2 시간 동안 방치한 다음, 뚜껑을 열어 5 명의 패널이 냄새 정도를 측정하도록 한 후, 이를 비교 평가하였다. 비교 평가한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

이때, 상기 1∼2의 항목들은 부착성 및 냄새제거 정도가 우수함에 따라 5∼1로 나타내었다(우수 5 ←---→ 1 불량).

[표 1]

	외관	부착성	냄새
실시예 1	5	5	4.5
실시예 2	5	4.5	5
실시예 3	4	4	5
실시예 4	4.5	4.5	4.5
비교예 1	5	4.5	3
비교예 2	4	4	2

본 발명에 따르면 표면장력이 낮은 폴리프로필렌계 소재에 효과적으로 부착력을 부여하여 수용성 도료 등의 상도와 부착력이 우수하며, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 동시에 은 나노 입자를 함유함으로써 염소화 변성 폴리올레핀 및 미반응 아크릴 모노머를 분해시켜 도막형성 후 냄새를 최소화하여 차량 실내의 냄새를 효과적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. a) 수용성 염소화 폴리올레핀 20 내지 40 중량%;

   b) 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지 15 내지 35 중량%;

   c) 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 2 내지 10 중량%;

   d) 마그네슘 실리케이트 하이드로 옥사이드 2 내지 10 중량%;

   e) 폴리실록산계 표면습윤제 0.5 내지 5 중량%;

   f) 폴리실록산계 소포제 0.5 내지 5 중량%; 및

   g) 평균입경이 10∼100 ㎚인 은 분산체 3 내지 15 중량%

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 a)의 수용성 염소화 폴리올레핀의 염소 함량이 고형분 기준으로 15∼25 중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 b)의 염소화 폴리올레핀 변성 수용성 아크릴 수지의 아크릴 부분의 유리전이온도가 40∼70 ℃이고, 중량평균분자량이 50,000∼100,000이고, 아크릴 부분과 염소화 폴리올레핀 부분의 비율이 60:40∼95:5인 것을 특징으로 하는 자동차 내 장재용 수용성 프라이머 조성물.
4. 제1항의 자동차 내장재용 수용성 프라이머 조성물이 적용된 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 플라스틱.