KR100635999B1 - 자동차 내장재용 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것으로, 특히 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지, 및 수용성 알키드 수지를 함유하는 주제와 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 함유하는 경화제를 포함하는 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있으며, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 종래 수용성 도료 및 유성 도료가 갖는 미흡한 내스크래치성을 현저히 향상시킬 수 있다.

Description

자동차 내장재용 도료 조성물 {COATING COMPOSITION FOR INTERIOR PANEL OF AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있으며, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 종래 수용성 도료 및 유성 도료가 갖는 미흡한 내스크래치성을 현저히 향상시킬 수 있는 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것이다.

자동차 내장재용으로 사용되는 플라스틱은 특성상 약품, 침식, 자외선, 열에 의한 변형 등에 취약한 면에 있으며, 외관에서 사출시의 자욱, 표면불량, 색상의 제한 등으로부터 오는 표면 결함을 갖는다. 이런 문제점들을 해결하기 위하여 종래부터 용제형 아크릴 락카를 도장하여 플라스틱 소재가 갖는 결함을 보완하고 있다.

상기와 같은 종래 용제형 아크릴 락카는 10∼30 중량%의 고형분의 아크릴 또 는 폴리에스테르 도료에 이소시아네이트 경화제를 사용하는 2액형 용제형 도료이다.

상기와 같은 종래 용제형 아크릴 락카, 즉 유성 도료는 도막과 인체 접촉시 감촉이 차갑고 부드럽지 않아 천연가죽에서 느끼는 감촉과 비교하여 현저히 저하된다는 문제점이 있었다.

또한 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.

이에 따라, 유성용제를 대신하여 수성용제를 사용한 수성 도료에 대한 연구가 계속되어 왔으나, 종래 유성 도료 뿐만 아니라 수성 도료의 경우에는 내스크래치성이 미흡하다는 문제점이 여전히 남아 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있는 자동차 내장재용 도료 조성물 및 이 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막 건조 후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전한 자동차 내장재용 도료 조성물 및 이 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래 수용성 도료 및 유성 도료가 갖는 미흡한 내스크래치성을 현저히 향상시킬 수 있는 자동차 내장재용 도료 조성물 및 이 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

a)ⅰ) 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분 35 내지 50 중량%;

ⅱ) 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 5 내지 20 중량%; 및

ⅲ) 수용성 알키드 수지 5 내지 20 중량%

를 함유하는 주제; 및

b)ⅰ) 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 5 내지 20 중량%; 및

ⅱ) 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 5 내지 15 중량%

를 함유하는 경화제

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 자동차 내장재용 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재 용 플라스틱을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 자동차 내장재용 도료 조성물은 a)ⅰ) 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분, ⅱ) 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지, 및 ⅲ) 수용성 알키드 수지를 함유하는 주제와, b)ⅰ) 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 ⅱ) 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 함유하는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 주제에 사용되는 상기 a)ⅰ)의 수용성 폴리우레탄 수지 및 수용성 아크릴 수지는 통상의 자동차 내장재용 도료 조성물에 사용되는 성분을 사용할 수 있음은 물론이며, 상기 폴리우레탄 수지 및 수용성 아크릴 수지는 질감에 따라 각각 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 수용성 폴리우레탄 수지는 평균입경이 10∼500 ㎚이며, 인장력이 10∼400 ㎏/㎠인 지방족 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 또는 폴리에테르를 기본으로 하는 수용성 우레탄 수지를 사용하는 것이 좋다.

상기 수용성 아크릴 수지는 수평균 분자량이 20,000∼40,000이며, 유리전이온도가 30∼60 ℃인 수용성 아크릴 공중합 에멀젼을 사용하는 것이 좋다.

상기 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분은 도료 조성물에 35 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 35 중량% 미만일 경우에는 소지 부착성 및 질감구현이 어렵다 는 문제점이 있으며, 50 중량%를 초과할 경우에는 코팅막의 무광효과를 발현하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명의 주제에 사용되는 상기 a)ⅱ)의 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지는 수산기를 함유하여 경화제와 가교결합을 형성할 수 있으며, 상기 가교밀도의 상승으로 인하여 최종 도료 조성물의 질감, 물성 등을 확보할 수 있는 효과가 있다.

상기 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 코팅막이 단단하게 된다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 코팅막이 부드러워져 점착성 및 내마모성의 확보가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명의 주제에 사용되는 상기 a)ⅲ)의 수용성 알키드 수지는 경화제와의 반응성을 좋게 하고, 본 발명의 도료 조성물에 우수한 내스크래치성을 부여하는 작용을 한다.

상기 수용성 알키드 수지는 수용성을 나타내는 통상의 알키드 수지를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 대두유 변성 수용성 변성 알키드 수지, DPI사의 L-1890, 또는 L-1990 등을 사용할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 대두유 변성 수용성 변성 알키드 수지를 사용한다.

상기 수용성 알키드 수지는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 알키드 수지에서 발현되는 스크래치 개선 효과가 없다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 코팅막이 부 드러워져 점착성 및 내마모성의 확보가 어렵다는 문제점이 있다.

상기와 같은 성분 이외에 본 발명의 주제에는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

상기 첨가제로는 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체, 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체, 폴리실록산계 표면조정제, 또는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 등을 사용할 수 있다.

상기 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체는 평균입경이 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 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 소광, 표면의 질감, 및 스크래치성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

상기 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체는 도료 조성물에 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 스크래치 개선 효과 및 점착방지 (anti blocking) 효과가 있다.

상기 폴리실록산계 표면조정제는 도료 조성물에 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 플라스틱 소재의 젖음성이 양호하고 작업성의 개선 효과가 있다.

또한 상기 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제는 도료 조성물에 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 좋으며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 각 수지간의 상용성 증대로 도료의 안정화 효과가 있다.

본 발명의 경화제에 사용되는 상기 b)ⅰ)의 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트는 통상의 도료 조성물에 사용되는 성분을 사용할 수 있다.

상기 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 비경화가 일어나서 도막의 물성 확보가 어렵다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 가사시간이 짧아져 작업상 문제점을 야기하거나 질감이 단단해져 질감 도료의 고유 성질을 나타낼 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 경화제에 사용되는 상기 b)ⅱ)의 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트는 이소시아네이트의 함량이 높아 상기 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트와 혼합하여 사용할 경우 반응성을 부여하여 본 발명의 도료 조성물의 내스크래치성을 보완하는 작용을 한다.

상기 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 중 이소시아네이트 함량은 15 내지 23 중량%인 것이 바람직하다.

상기 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트는 도료 조성물에 5 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 스크래치 개선 효과가 저하된다는 문제점이 있으며, 15 중량%를 초과할 경우에는 수산기와의 반응보다 함유된 물과의 반응이 더 빨리 일어나 도막 외관에 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

상기와 같이 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지, 및 수용성 알키드 수지를 함유하는 주제(a)와 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 함유하는 경화제(b)는 혼합하여 사용함으로써 본 발명의 도료 조성물에 더욱 우수한 내스래치성을 부여할 수 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 성분으로 이루어지는 자동차 내장재용 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 바, 상기 자동차 내장재용 플라스틱은 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 주어 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 자동차 실내에 냄새를 유발하지 않고, 균열 및 침식이 없으며, 특히 내스크래치성을 탁월히 우수한 효과가 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 1

수용성 폴리우레탄 수지 30 중량%, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 10 중량%, 수용성 알키드 수지 7 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(Acematt TS 100, Degussa사) 10 중량%, 평균입경이 50 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체(Michem Emulsion 62330, Michelman사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 표 면조정제(BYK331, BYK Chemical사) 1.0 중량%, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제(Tween 80, ICI사) 1.5 중량%, 및 탈이온수 28.5 중량%를 혼합하여 주제를 제조하였다.

그 다음, 상기 주제와 별도로 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 8 중량% 및 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 함유하는 경화제 3 중량%를 혼합하여 경화제를 제조하였다.

상기 제조한 주제와 경화제를 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1의 주제 제조시 수용성 폴리우레탄 수지를 대신하여 수용성 아크릴 수지를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도료 조성물을 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1의 주제 제조시 수용성 폴리우레탄 수지를 대신하여 수용성 폴리우레탄 수지 30 중량%와 수용성 아크릴 수지 20 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도료 조성물을 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1의 주제 제조시 수용성 알키드 수지를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도료 조성물을 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1의 경화제 제조시 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 를 함유하는 경화제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도료 조성물을 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1의 주제 제조시 수용성 알키드 수지를 사용하지 않고, 경화제 제조시 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 함유하는 경화제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 도료 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 도료 조성물을 JIS K 6718에 따라 스트로크 100 ㎜, 0.5 kgf의 하중으로 사파이어 긁힘자를 이용하여 도막면에 수직으로 이동했을 경우 도막 손상 여부를 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 스크래치성의 평가는 그 정도에 따라 우수(5)∼불량(1)으로 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
스크래치성	5	4	4	3	3	3

상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따른 도료 조성물은 주제에 수용성 알키드 수지를, 경화제에 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 각각 단독으로 사용하거나, 둘다 사용하지 않은 비교예 1 내지 3과 비교하여 내스크래치성이 우수함을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따르면 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도 막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 도료 조성물은 종래 수용성 도료 및 유성 도료가 갖는 미흡한 내스크래치성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. a)ⅰ) 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분 35 내지 50 중량%;

   ⅱ) 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 5 내지 20 중량%; 및

   ⅲ) 수용성 알키드 수지 5 내지 20 중량%

   를 함유하는 주제; 및

   b)ⅰ) 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 5 내지 20 중량%; 및

   ⅱ) 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 5 내지 15 중량%

   를 함유하는 경화제

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

   상기 a)ⅰ)의 수용성 폴리우레탄 수지가 평균입경이 10∼500 ㎚이며, 인장력이 10∼400 ㎏/㎠인 지방족 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 또는 폴리에테르를 기본으로 하는 수용성 우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 a)ⅰ)의 수용성 아크릴 수지가 수평균 분자량이 20,000∼40,000이며, 유리전이온도가 30∼60 ℃인 수용성 아크릴 공중합 에멀젼인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
4. 제1항에 있어서,

   상기 a)ⅲ)의 수용성 알키드 수지가 대두유 변성 수용성 변성 알키드 수지인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
5. 제1항에 있어서,

   상기 a)의 주제가 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체, 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체, 폴리실록산계 표면조정제, 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
6. 제1항에 있어서,

   상기 b)ⅱ)의 소수성의 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트 중 이소시아네이트 함량이 15 내지 23 중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 자동차 내장재용 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱.