KR100773861B1

KR100773861B1 - 함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물

Info

Publication number: KR100773861B1
Application number: KR1020060131718A
Authority: KR
Inventors: 이영석
Original assignee: 삼화페인트공업주식회사
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2007-11-06

Abstract

본 발명은 함불소 아크릴폴리올수지와 반응성 폴리실옥산 및 반응성 실리케이트를 이용한 함불소 아크릴폴리올 수지를 포함한 투명도료 조성물에 관한 것으로서, 함불소 아크릴폴리올수지 30 중량부 내지 64 중량부, 경화제 5 중량부 내지 10 중량부, 반응성 폴리실옥산 0.5 중량부 내지 4 중량부, 실리콘 레벨링제 0.1 중량부 내지 0.5 중량부, 반응성 실리케이트 1 중량부 내지 6 중량부, 자외선 흡수제 0.5 중량부 내지 1.5 중량부, 광안정제 0.1 중량부 내지 1.5 중량부, 경화 촉진제 0.01 중량부 내지 0.05 중량부 및 용제 24 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 함불소 아크릴폴리올수지와 반응성 폴리실옥산 및 반응성 실리케이트를 포함하는 도료 조성물은 자동차, 내마모성을 요하는 설비 및 고내후성을 필요로 하는 옥외설치물에 도장하여 우수한 내스크래치성을 발휘하며, 종래의 투명도료 조성물보다 물성이 향상된 2액형의 보수용 투명도료 조성물이다.

투명도료, 2액형, 함불소 아크릴폴리올수지, 반응성 폴리실옥산, 반응성 실리케이트

Description

함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물{Clear coating composition having fluorine containing acrylic polyol resin}

본 발명은 광택, 내후성 및 내스크래치성이 우수한 2액형의 보수용 투명도료 조성물로서, 더욱 상세하게는 함불소 아크릴폴리올수지와 내스크래치성 기능을 향상시킬 수 있는 반응성 폴리실옥산 및 반응성 실리케이트를 이용한 함불소 아크릴폴리올 수지를 포함한 투명도료 조성물에 관한 것이다.

20 세기 들어서 고도의 산업화가 이루어짐에 따라 인간에게는 실생활에 여러 윤택함이 제공되었으며, 그러한 윤택함의 으뜸으로 우리가 타고다니는 자동차라 할 수 있을 것이다. 현재 판매되고 있는 자동차는 기술적 성장과 더불어 외관의 중요성이 더욱 제기되고 있는 추세이며, 이러한 추세에 맞추어 우수한 자동차 도료들이 개발되고 있다.

자동차 차체는 전착도장, 중도도장 공정을 거친 후 중도도막 위에 색상을 부여해 주는 베이스도료(Basecoat)가 도장된 후 투명 도료가 도장되어 베이스도료와 투명도료가 2 코우트 1 베이킹(2 Coat - 1 Baking)방식으로 도장 된다.

도장의 목적은 소재의 보호와 미관에 있으며, 상도도료가 도장되어 미관 및 품질에 기여함에 따라 자동차, 내마모성을 요하는 설비 및 옥외설치물 등의 도장에 있어서 우수한 외관 및 고 기능성을 갖는 투명도료가 요구되며, 특히 짙은 색상의 도료로 도장된 경우에는 외부요인에 의해 발생하는 도막표면의 스크래치가 눈에 띄게 되어서 우수한 내스크래치성을 갖는 투명도료가 요구되고 있다.

종래 아크릴폴리올수지를 이용하여 제조된 1액형의 투명도료로 도장된 자동차는 자동차 오염에 따른 세차 빈도가 많아지면서 최근에 급속히 보급된 자동 세차기로 세차할 경우에 미세한 흠집이 발생되며, 이러한 흠집이 축적되면 자동차 도장면의 광택이 점차 퇴색되어 자동차의 외관에 악영향을 미치게 되었으며, 수산기를 함유한 아크릴폴리올수지, 평활제, 슬립제, 광안정제, 자외선흡수제 및 용제를 사용한 자동차 도장용 2액형 투명도료 조성물은 스크래치를 막아주기 위하여 슬립제를 사용하고 있으나, 일정시간이 경과한 후 표면에 부상된 슬립제의 소실로 인하여 급속히 내스크래치성이 떨어져 광택 및 도막의 노화가 심화되는 단점이 있다.

현재 널리 사용되고 있는 1액형의 투명도료에 비해 2액형의 투명도료는 새의 배설물, 벌레 및 가솔린 등에 의한 내약품성이 우수하고, 용제 방출량이 적어 환경오염을 크게 줄일 수 있으며, 우레탄 가교 결합에 의한 도막의 내구성을 부여함과 동시에 내스크래치성 등이 우수하다.

일반적으로 불소수지의 특성인 비점착성, 발수성, 슬립성, 내열성, 내약품성 및 내후성의 물성을 충분히 확보하기 위해서 불소함유량이 20 내지 30 %의 불소수지를 사용하였으나, 자동차 도장용으로 적용하기에는 종래의 아크릴폴리올 우레탄 도막에 비해 건조성, 평활성 및 고광택을 기대하기 어려운 단점이 있다. 그래서 불 소 함량을 1 내지 20 %로 제한하였지만, 역시 지속적인 내후성 및 내스크래치성을 확보하지 못하는 단점이 있다.

유리전이온도가 매우 낮은 아크릴폴리올수지 또는 폴리에스테르폴리올수지를 사용한 도료 조성물은 내스크레치성을 향상시키고 도막에 탄성기능을 부여하여 손상된 도막이 자연 복구되는 기능이 있으나, 내후성이 크게 떨어지고 2 ~ 3 년 경과시 도막의 경도가 높아져 탄성기능을 상실하게 되어 도막이 부서지는 단점을 가지고 있으며, 또한 폴리에틸렌 왁스나 비반응성 폴리실옥산을 이용한 도료 조성물은 폴리에틸렌 왁스나 비반응성 폴리실옥산을 도막표면에 부상시켜 슬립성 향상을 확보하여 스크래치발생을 억제하였으나, 자동세차나 일정시간이 경과한 후 표면노화에 의한 도막표면이 소실되어 부상되어 있는 첨가제가 제거되면 슬립기능을 상실하게 됨으로써 내스크래치성 기능을 항구적으로 발휘할 수 없었다.

한편, 2액형의 자동차 투명도료 조성물이 대한민국 공개특허 제10-2004-0077987호에 개시된 바 있는데, 이에 따른 도료 조성물은 아크릴폴리올수지, 자외선 흡수제 및 이산화 티타늄 0.5 내지 5 중량%를 포함하고 있으나, 상기 도료 조성물은 우수한 내후성을 보이지만 내스크래치성은 향상시키지 못하는 단점이 있다.

또한, 투명 도료용 아크릴수지를 이용한 자동차용 도료 조성물이 대한민국 공개특허 제10-2004-0075154호에 개시된 바 있는데, 상기 도료 조성물은 자외선 흡수제를 함유한 아크릴 단량체, 비관능성 아크릴 단량체, 수산기를 갖는 아크릴 단량체, 카르복실기를 갖는 아크릴 단량체를 사용하고 있으나, 자외선에 대한 내후성은 우수하나 항구적인 내스크래치성을 발휘하지 못하는 단점이 있다.

한편, 함불소 수지와 이소시아네이트를 이용한 도료 조성물이 일본 공개특허 제2003-183591호에 개시된 바 있는데, 이에 따른 도료 조성물은 수산기를 갖는 함불소수지와 상기 수산기와 반응하는 경화제를 사용하고 있으나, 상기 도료 조성물은 내스크래치성 및 내후성을 향상시키지 못하는 단점이 있다.

이와 같은 이유로 자동차뿐만 아니라 내마모성을 요하는 설비 및 고 내후성을 필요로 하는 옥외설치물에 도장함으로써, 물리적 마찰에 의한 도막의 손상을 최소화하여 초기 도장면을 오랫동안 유지시켜 기존 도장물의 내구성을 연장시키는 내스크래치성이 우수한 보수용 투명도료 조성물의 개발이 필요한 실정이다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 함불소 아크릴폴리올수지, 반응성 폴리실옥산, 반응성 실리케이트를 사용한 도료를 자동차, 내마모성을 요하는 설비 및 옥외설치물에 도장하여 광택, 내후성 및 내스크래치성을 향상시키는 투명도료 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 함불소 아크릴폴리올수지 30 중량부 내지 64 중량부, 경화제 5 중량부 내지 10 중량부, 반응성 폴리실옥산 0.5 중량부 내지 4 중량부, 실리콘 레벨링제 0.1 중량부 내지 0.5 중량부, 반응성 실리케이트 1 중량부 내지 6 중량부, 자외선 흡수제 0.5 중량부 내지 1.5 중량부, 광안정제 0.1 중량부 내지 1.5 중량부, 경화 촉진제 0.01 중량부 내지 0.05 중량부 및 용제 24 중량부 내지 65 중량부가 포함됨을 특징으로 하는 함불소 아크릴폴리올수 지를 포함한 투명도료 조성물을 제공한다.

상기 함불소 아크릴폴리올수지는 불소함량 1 % 내지 30 %, 고형분 함량 50 % 내지 80 %, 무게평균뷴자량 2,000 내지 30,000, 수산기 함유량 0.5 % 내지 3.0 %, 유리전이온도(Tg) 10 ℃ 내지 60 ℃를 포함할 수 있다.

상기 반응성 폴리실옥산은 폴리에테르계, 폴리하이드록시알킬계, 폴리알킬아미노계 중에서 1종을 포함하는 폴리실옥산 중에서 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.

상기 반응성 실리케이트는 알콕시기 및 히드록시기 중에서 1종을 포함하는 실리케이트 중에서 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.

상기 자외선 흡수제는 벤조트리아졸계, 벤질리덴히단트계, 벤조페논계 중에서 1종을 포함하는 자외선 흡수제 중에서 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.

이하 본 발명의 함불소 아크릴폴리올을 포함한 투명도료 조성물을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 함불소 아크릴폴리올수지는 불소를 함유하여 내스크래치성, 내마모성, 내약품성 및 내후성 등을 향상시킬 수 있다.

상기 함불소 아크릴폴리올수지의 불소함량은 1 % 내지 30 %이며, 이때 불소함량이 1 % 미만인 경우에는 피막형성 및 피막의 제반 물성이 불량해지고, 불소함량이 30 % 초과인 경우에는 도막을 떨어뜨리는 결과를 가져올 수 있다.

상기 함불소 아크릴폴리올수지의 무게평균분자량은 2,000 내지 30,000이며, 또한 상기 함불소 아크릴폴리올수지의 수산기 함유량은 0.5 % 내지 3.0 %이다. 이때 상기 수산기 함유량이 0.5 % 미만인 경우에는 폴리이소시아네이트와 가교결합력이 떨어져 내스크래치성이 떨어지며, 수산기 함유량이 3.0 % 초과인 경우에는 도막의 경도가 너무 높아져 도막이 쉽게 깨질 수 있다.

상기 함불소 아크릴폴리올수지의 고형분 함량은 50 % 내지 80 %이며, 이때 고형분 함량이 50 % 미만인 경우에는 살오름성이 크게 떨어지고, 고형분 함량이 80 %를 초과할 경우에는 점도가 높아 도장 작업성이 저하된다.

상기 함불소 아크릴폴리올수지의 유리전이온도(Tg)는 10 ℃ 내지 60 ℃이며, 이때 유리전이온도가 10 ℃ 미만인 경우에는 도막의 경도가 약화되고, 유리전이온도가 60 ℃ 초과인 경우에는 점도가 상승하며, 도막의 기계적 물성이 약화된다.

상기 함불소 아크릴폴리올수지는 전체 도료 조성물 중에 30 중량부 내지 64 중량부로 하며, 이때 사용량이 30 중량부 미만인 경우에는 내스크래치성이 떨어지고 피막 제반 물성이 불량해지며, 사용량이 64 중량부 초과인 경우에는 도막의 외관이 저하될 수 있다.

경화제는 상온경화가 가능한 이소시아네이트 반응기가 함유된 것을 사용하며, 이러한 이소시아네이트계 경화제는 불소계 수지의 수산기와 반응하여 내황변성 및 내광성을 향상시키게 된다. 이러한 경화제로는 헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylenediisocyanate), 이소포론디이소시아네이트(Isophoronediisocyanate), 자이렌디이소시아네이트(Xylenediisocyanate) 중에서 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있으며, 상기 경화제의 사용량은 전체 도료 조성물 중에 5 중량부 내지 10 중량부로 한다. 이때 사용량이 5 중량부 미만인 경우에는 가교결합력이 떨어져 내스크래치성 및 내약품성이 떨어지고 10 중량부를 초과할 경우에는 잉여 경화제가 과량 잔존하여 경화가 매우 느려지고 경화 후 도막이 너무 견고해지면서 광택, 평활성, 내약품성 및 내후성을 떨어뜨린다.

반응성 폴리실옥산은 반응기를 통하여 도막내에 잔존하게 되어 항구적인 슬립효과를 주며, 상기 폴리실옥산은 폴리에테르, 폴리하이드록시알킬, 폴리알킬아미노그룹 중에서 1종을 포함하는 폴리실옥산 중에서 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있으며, 상기 반응성 폴리실옥산은 고형분 함량 25 중량부인 것을 전체 도료 조성물 중에 0.5 중량부 내지 4 중량부를 사용한다. 이때 사용량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 항구적인 슬립성을 주지 못하며, 사용량이 4 중량부 초과인 경우에는 소재면과의 접착성과 표면불량이 발생한다.

실리콘 레벨링제는 도막의 레벨링 및 습윤성 증진시키기 위하여 실리콘 레벨링제를 사용하며, 독특한 특성을 갖는 실리콘은 실리콘 분자 사슬길이를 변화시켜 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다. 분자량이 작은 실리콘은 도료 시스템과 상용성이 좋아 표면장력의 저하 및 퍼짐성 향상과 같은 전형적인 실리콘의 특성을 나타내며, 분자량이 큰 실리콘은 도료와의 비상용성으로 인하여 분화구 현상을 나타낼 수 있다. 한편, 비실리콘계 레벨링제인 아크릴레이트 레벨링제는 실리콘 레벨링제와는 달리 도료와의 상용성이 우수하고 과량 사용시에도 접착성 불량을 발생시키지 않는 장점이 있는 반면, 실리콘 레벨링제와 같은 레벨링성을 주기 위해서는 실리콘 레벨링제 보다 과량 사용하게 되며, 슬립성이 실리콘 레벨링제에 비해 크게 떨어지는 단점이 있어 실리콘 레벨링제를 보조하는 정도로 사용되고 있다.

레벨링제로는 레벨링성과 슬립성을 동시 부여할 수 있는 실리콘 레벨링제를 선택하였으며, 실리콘을 함유하면서 반응성이 없는 폴리실옥산계 레벨링제 중에서 1종 이상을 선택할 수 있으며, 상기 실리콘 레벨링제의 사용량은 전체 도료 조성물 중에 0.1 중량부 내지 0.5 중량부로 한다. 이때 사용량이 0.1 중량부 미만인 경우에는 레벨링 효과를 발휘할 수 없으며, 사용량이 0.5 중량부 초과일 경우에는 소재면과의 접착성이 불량해진다.

반응성 실리케이트는 도막화에 의해 표면층 내부에 잔존하여 지속적인 슬립성을 주는 효과가 있으며, Si(OH₃)₄의 단량체가 경화건조 후 폴리머 체인 형태로 존재하게 된다. 일반적인 폴리머는 산성비에 산화되지만 상기 반응성 실리케이트는 가수분해를 통해 산화가 방지되어 지속적인 내구성을 보강해준다. 상기 반응성 실리케이트는 알콕시기 및 히드록시기 중에서 1종을 포함하는 실리케이트 중에서 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있으며, 상기 반응성 실리케이트는 고형분 함량이 50 중량부인 것을 전체 도료 조성물 중에 1 중량부 내지 6 중량부로 한다. 이때 1 중량부 미만인 경우에는 항구적인 슬립성을 주지 못하고, 6 중량부 초과인 경우에는 광택불량 및 평활성이 떨어진다.

자외선 흡수제는 파장이 250 ㎛ 내지 400 ㎛의 빛을 흡수한 후 이 UV에너지를 열에너지로 바꾸는 역할을 하며, 광산화 메커니즘 중 자유라디칼을 형성하는 시작단계를 방해함으로써 자외선 안정 효과를 얻고 자외선 흡수제의 자외선 흡수계수 가 플라스틱 및 도료의 발색단 보다 크기 때문에 발색단보다 먼저 자외선을 흡수하는 원리를 이용한 형태이다. 이러한 형태로는 벤조트리아졸계, 벤질리덴히단트계, 벤조페논계, 벤조구아닌계 중에서 1종을 포함하는 자외선 흡수제 중에서 1종 이상의 화합물을 선택할 수 있으며, 상기 자외선 흡수제의 사용량은 전체 도료 조성물 중에 0.5 중량부 내지 1.5 중량부로 한다. 이때 사용량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 자외선 흡수 역할능력이 떨어질 수 있으며, 사용량이 1.5 중량부 초과일 경우에는 혼탁한 외관을 제공할 수 있다.

광안정제로는 힌더드아민라이트스테빌라이저(HALS)를 사용하는 것이 좋으나, 이에만 한정되지 않으며, 상기 광안정제의 사용량은 전체 도료 조성물 중에 0.1 중량부 내지 1.5 중량부로 한다.

경화촉진제로는 ELF ATOCHEM사의 T-31을 사용하는 것이 좋으나, 이에만 한정되지 않으며, 상기 경화촉진제의 사용량은 전체 도료 조성물 중에 0.01 중량부 내지 0.05 중량부로 한다.

용제로는 자일렌(Xylene), 톨루엔(Toluene)과 같은 방향족 탄화수소계 및 피엠에이(Phenylmercuricacetate), 메틸아세테이트(Methylacetate), 이소프로아세테이트(Isoproacetate), 부틸아세테이트(Butylacetate), 셀로솔브아세테이트(Cellosolveacetate)와 같은 에스테르계 용제 중에서 1종 이상을 선택할 수 있으며, 사용량은 전체 도료 조성물 중에 24 중량부 내지 65 중량부로 한다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예 및 비교예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명 의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

본 실시예에서는 함불소 폴리아크릴수지, 실리케이트, 슬립제, 레벨링제, 광안정제 및 자외선 흡수제를 이용하여 2액형의 보수용 투명도료인 본 발명의 함불소 폴리아크릴수지를 포함한 투명도료 조성물을 제조하였다.

실시예 1

플라스크에 불소함유량이 고형분 기준으로 18.7 %, 당량이 1475.4, 수산기 함유량이 1.15 %, 무게평균분자량이 5220.0인 함불소 아크릴폴리올수지를 62.4 중량부 투입하고, 도료의 점도 및 건조성 조정을 목적으로 피엠에이(DOW사 제품)를 8.6 중량부, 자일렌(LG사 제품)을 18.76 중량부를 투입하여 교반기로 5 분간 500 RPM으로 교반하였다. 상기 교반된 용액에 실리콘 평활제인 TEGO WET 270(TEGO사 제품) 0.2 중량부, 자외선 흡수제인 CYASORB UV-5411(CYTEC INDUSTRIES사 제품) 1.0 중량부, 광안정제인 TINUVIN292(CIBA GEIGY사 제품) 0.4 중량부를 순서대로 투입하면서 500 RPM으로 10 분간 교반하고 경화촉진제인 T-31(ELC AUTOCHEM사 제품)을 0.04 중량부로 투입한 후 500 RPM으로 15 분간 교반하여 도료의 주제부를 제조하고 경화제로 헥사메틸렌디이소시아네이트인 CORONATE EH(NIPPON사 제품)를 8.6 중량부 투입하여 300 RPM으로 3 분간 교반하여 함불소 아크릴폴리올수지를 이용한 투명도료 조성물을 제조하였다.

실시예 2

플라스크에 불소함유량이 고형분 기준으로 13.0 %, 당량이 1343.9, 수산기 함유량이 1.26 %, 무게평균분자량이 6465.0인 함불소 아크릴폴리올수지를 56.8 중량부 투입하고, 도료의 점도 및 건조성 조정을 목적으로 피엠에이(DOW사 제품)를 8.6 중량부, 자일렌(LG사 제품)을 24.36 중량부를 투입하여 교반기로 5 분간 500 RPM으로 교반하였다. 상기 교반된 용액에 실리콘 평활제인 TEGO WET 270(TEGO사 제품) 0.2 중량부, 자외선 흡수제인 CYASORB UV-5411(CYTEC INDUSTRIES사 제품) 1.0 중량부, 광안정제인 TINUVIN292(CIBA GEIGY사 제품) 0.4 중량부를 순서대로 투입하면서 500 RPM으로 10 분간 교반하고 경화촉진제인 T-31(ELC AUTOCHEM사 제품)을 0.04 중량부로 투입한 후 500 RPM으로 15 분간 교반하여 도료의 주제부를 제조하고 경화제로 헥사메틸렌디이소시아네이트인 CORONATE EH(NIPPON사 제품)를 8.6 중량부 투입하여 300 RPM으로 3 분간 교반하여 함불소 아크릴폴리올수지를 이용한 투명도료 조성물을 제조하였다.

실시예 3

플라스크에 불소함유량이 고형분 기준으로 6.7 %, 당량이 1224.8, 수산기 함유량이 1.38 %, 무게평균분자량이 8282.0인 함불소 아크릴폴리올수지를 52.0 중량부 투입하고, 도료의 점도 및 건조성 조정을 목적으로 피엠에이(DOW사 제품)를 8.6 중량부, 자일렌(LG사 제품)을 29.16 중량부를 투입하여 교반기로 5 분간 500 RPM으로 교반하였다. 상기 교반된 용액에 실리콘 평활제인 TEGO WET 270(TEGO사 제품) 0.2 중량부, 자외선 흡수제인 CYASORB UV-5411(CYTEC INDUSTRIES사 제품) 1.0 중량부, 광안정제인 TINUVIN292(CIBA GEIGY사 제품) 0.4 중량부를 순서대로 투입하면서 500 RPM으로 10 분간 교반하고 경화촉진제인 T-31(ELC AUTOCHEM사 제품)을 0.04 중량부로 투입한 후 500 RPM으로 15 분간 교반하여 도료의 주제부를 제조하고 경화제로 헥사메틸렌디이소시아네이트인 CORONATE EH(NIPPON사 제품)를 8.6 중량부 투입하여 300 RPM으로 3 분간 교반하여 함불소 아크릴폴리올수지를 이용한 투명도료 조성물을 제조하였다.

비교예 1

플라스크에 당량이 1450.0, 수산기 함유량이 1.17 %, 무게평균분자량이 4743.0인 아크릴폴리올수지(삼화페인트 제품)를 61.5 중량부 투입하고, 도료의 점도 및 건조성 조정을 목적으로 피엠에이(DOW사 제품)를 8.6 중량부, 자일렌(LG사 제품)을 19.66 중량부를 투입하여 교반기로 5 분간 500 RPM으로 교반하였다. 상기 교반된 용액에 실리콘 평활제인 TEGO WET 270(TEGO사 제품) 0.2 중량부, 자외선 흡수제인 CYASORB UV-5411(CYTEC INDUSTRIES사 제품) 1.0 중량부, 광안정제인 TINUVIN292(CIBA GEIGY사 제품) 0.4 중량부를 순서대로 투입하면서 500 RPM으로 10 분간 교반하고 경화촉진제인 T-31(ELC AUTOCHEM사 제품)을 0.04 중량부로 투입한 후 500 RPM으로 15 분간 교반하여 도료의 주제부를 제조하고 경화제로 헥사메틸렌디이소시아네이트인 CORONATE EH(NIPPON사 제품)를 8.6 중량부 투입하여 300 RPM으로 3 분간 교반하여 아크릴폴리올수지를 이용한 도료 조성물을 제조하였다.

시험예 1

상기 제조된 도료를 이용한 물성시험를 위하여 냉간압연강판(두께 1 mm, 30 cm x 30 cm 시편)에 서페이서(삼화페인트, 스피프라서페 5400)로 건조도막두께가 50 ㎛이 되도록 도포하여 60 ℃에서 20 분간 건조시킨 후에 연마지 #600으로 연마하고 백색 베이스코트(BASF사, BC190)로 건조도막두께가 20 ㎛이 되도록 도장하여 20분간 자연 건조시킨다. 상기 실시예의 투명도료를 건조도막두께 50 ㎛으로 도장하여 7 일간 자연 건조시켜 도막의 물성을 평가한다.

물성시험은 광택, 내스크래치성, 내마모성, 내후성, 내용제성, 연필경도, 내산성, 내수성을 시험한다.

상기 광택은 Sheen사 Tri-gloss meter, KSM ISO 2813 시험방법으로 60℃에서 측정한 것으로 수치가 클수록 우수하며, 상기 내수성은 40℃ 온수에서 7일간 도막을 침적시킨 후에 이상유무를 육안으로 판정한다. 이때 시험방법은 KSM ISO 2812-2이다.

상기 내산성은 KSM ISO 2812-1 시험방법으로 황산 5%용액에 1일간 침적하여 이상유무를 육안으로 판정하며, 상기 내용제성은 KSM ISO 2812-1 시험방법으로 자일렌 용액에 1시간 침적하여 이상유무를 육안으로 판정한다.

또한, 상기 내후성은 KSM5982 시험방법으로 Q-Panel사의 QUV 기기를 이용하여 1,500시간 경과 후 시편의 △E 측정하는 것으로 △E값이 작을수록 내후성 우수하며, 상기 내스크래치성은 KSM5000 시험방법 3351로 Gardner laboratory 사의 Heavy-duty wear tester를 이용하여 나일론 브러쉬를 500g 무게로 1,000회 왕복 시험하여 광택 유지율을 측정하는 것으로 광택유지율이 높을수록 우수하다.

또한, 내마모성은 시험방법 ASTM D 4060로 Gardner laboratory사의 Heavy-duty wear tester를 이용하여 연마제(CS10)를 500g의 무게로 1,000회 시험하는 것으로 Wear index로 수치가 작을수록 우수하며, 연필경도는 JIS K-5400의 연필경도법에 따라 연필경도 시험기를 이용하여 건조된 도막에 연필의 종류별로 45°각도로 그어 보았을 때의 긁힘이 나는 정도를 육안으로 판정하며, 연필종류에 따른 경도 차이는 아래와 같다.

6B - 5B - 4B - 3B - 2B - B - HB - F - H - 2H - 3H - 4H - 5H - 6H

(부드러움: Softner -------------------------> Harder:단단함)

[표1]

구 분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2
광 택	87.3	92.4	92.8	97	91.2
내스크래치성	68.51	73.43	75.66	57.67	86.22
내마모성	0.0118	0.012	0.013	0.015	-
내후성	2.63	2.74	2.93	11.47	3.82
내용제성	양호	양호	양호	양호	양호
연필경도	H	H	H	H	2H
내산성	양호	양호	양호	양호	양호
내수성	양호	양호	양호	양호	양호

상기 비교예 2는 종래 기술인 아크릴 멜라민 도료가 도장되어 있는 국내OEM 자동차 실차를 절단하여 그 실차 도막의 물성 시험을 하였으며, 상기 시험항목 중 내마모성은 차량이 곡면으로 도장되어 측정이 불가하였다.

상기 표1의 물성시험 결과로 판단할 때 불소 함유량이 10 %를 초과하면 내스크래치성 및 광택이 떨어지므로, 하기 실시예는 전체 도료고형분 기준으로 불소함 량이 5 % 내지 10 % 이면서 상대적으로 광택, 내스크래치성 및 내후성의 물성이 양호한 실시예 3의 함불소 아크릴폴리올수지를 적용하고, 내스크래치성의 극대화를 위하여 반응성 폴리실옥산 및 반응성 실리케이트의 배합비를 조정한다.

실시예 4

불소함유량이 고형분 기준으로 6.7 %, 당량이 1224.8, 수산기 함유량이 1.38 %, 무게평균분자량이 8282.0인 함불소 아크릴폴리올수지 52.0 중량부를 투입하고, 도료의 점도 및 건조성 조정을 목적으로 피엠에이(DOW사 제품) 8.6 중량부, 자일렌(LG사 제품) 21.16 중량부를 투입한 후 교반기로 5 분간 500 RPM으로 교반하였다. 상기 교반된 용액에 실리콘 평활제인 TEGO WET 270(TEGO사 제품) 0.2 중량부, 자외선 흡수제인 CYASORB UV-5411(CYTEC INDUSTRIES사 제품) 1.0 중량부, 광안정제인 TINUVIN292(CIBA GEIGY사 제품)를 0.4 중량부, 경화촉진제인 T-31(ELC AUTOCHEM사 제품)을 0.04 중량부를 순서대로 투입하면서 500 RPM으로 5분간 교반하고 반응성 폴리실옥산인 BYK-370(BYK사 제품) 3.0 중량부, 반응성 실리케이트인 MKC SILICATE MS 57(MITSUBISHI CHEMICAL사 제품) 5.0 중량부를 투입한 후 500 RPM으로 15 분간 교반하여 도료의 주제부를 제조하고 경화제로 헥사메틸렌디이소시아네이트인 CORONATE EH(NIPPON사 제품)를 8.6 중량부 투입하여 300 RPM으로 3 분간 교반한 후 함불소 아크릴폴리올수지를 이용한 투명도료 조성물을 제조하였다.

실시예 5 내지 실시예 11

각 성분을 하기 표2와 같이 적용한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 실시하였다.

[표2]

조 성	실시예
조 성	4	5	6	7	8	9	10	11
반응성 폴리실옥산	3.0	3.0	2.0	2.0	2.0	2.0	1.0	1.0
반응성 실리케이트	5.0	3.0	5.0	4.0	3.0	2.0	5.0	3.0
불소계아크릴폴리올 수지	52.0	52.0	52.0	52.0	52.0	52.0	52.0	52.0
피엠에이(PMA)	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6
자일렌	21.16	23.16	22.16	23.16	24.16	25.16	23.16	25.16
실리콘 평활제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
자외선흡수제	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
광안정제	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
경화촉진제	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04	0.04
헥사메틸렌디이소시아네이트	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6	8.6
계	100	100	100	100	100	100	100	100

시험예 2

상기 제조된 도료를 이용한 물성시험를 위하여 냉간압연강판(두께 1 mm, 30 cm x 30 cm 시편)에 서페이서(삼화페인트, 스피프라서페 5400)로 건조도막두께가 50 ㎛이 되도록 도포하여 60 ℃에서 20 분간 건조시킨 후에 연마지 #600으로 연마하고 백색 베이스코트(BASF사, BC190)로 건조도막두께가 20 ㎛이 되도록 도장하여 20분간 자연 건조시킨다. 상기 실시예의 투명도료를 건조도막두께 50 ㎛으로 도장하여 7 일간 자연 건조시켜 상기 물성시험방법으로 도막의 물성을 평가한다.

[표3]

구 분	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11
광 택	91.8	92.9	91.9	91.9	92.5	93.1	91.8	90.8
내스크래치성	92.20	92.46	87.09	92.58	89.58	89.60	83.54	90.28
내마모성	0.0195	0.011	0.012	0.013	0.013	0.012	0.013	0.011
내후성	2.12	2.17	2.36	2.22	2.38	2.07	2.49	2.46
내용제성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호
연필경도	H	H	H	H	H	H	H	H
내산성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호
내수성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호

따라서 표1 내지 표3의 결과로 판단할 때 전체 조성물에 대하여 불소함유량이 5 % 내지 10 %, 반응성 폴리실옥산이 1.0 중량부 내지 2.0 중량부, 반응성 실리케이트가 3.0 중량부 내지 4.0 중량부를 적용 시 우수한 내스크래치성, 고광택 및 고내후성을 발휘하였다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

본 발명은 함불소 아크릴폴리올수지 조성물, 반응성 폴리실옥산 및 반응성 실리케이트를 이용한 함불소 아크리폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물로서, 자동차, 내마모성을 요하는 설비 및 고 내후성을 필요로 하는 옥외설치물에 도장하여 우수한 내스크래치성을 발휘하는 2액형의 보수용 투명도료 조성물이다.

또한, 본 발명의 투명도료 조성물은 종래 기술인 자동차 OEM도료 및 아크릴 폴리올과 비반응성 폴리실옥산을 이용한 도료 조성물과 비교하여 내후성 및 내스크래치성이 향상되었으며, 불소함유 아크릴 수지의 단점인 광택저하, 건조성 저하, 평활성 저하, 내스크래치성 저하를 해결함으로써, 내스크래치성 향상, 우수한 외관, 빠른 도막 건조 및 우수한 도장성을 갖는 효과가 있다.

Claims

함불소 아크릴폴리올수지 30 중량부 내지 64 중량부, 경화제 5 중량부 내지 10 중량부, 반응성 폴리실옥산 0.5 중량부 내지 4 중량부, 실리콘 레벨링제 0.1 중량부 내지 0.5 중량부, 반응성 실리케이트 1 중량부 내지 6 중량부, 자외선 흡수제 0.5 중량부 내지 1.5 중량부, 광안정제 0.1 중량부 내지 1.5 중량부, 경화 촉진제 0.01 중량부 내지 0.05 중량부 및 용제 24 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 함불소 아크릴폴리올수지는 불소함량 1 % 내지 30 %, 고형분 함량 50 % 내지 80 %, 무게평균뷴자량 2,000 내지 30,000, 수산기 함유량 0.5 % 내지 3.0 %, 유리전이온도(Tg) 10 ℃ 내지 60 ℃를 포함하는 것을 특징으로 하는 함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 반응성 폴리실옥산은 폴리에테르계, 폴리하이드록시알킬계, 폴리알킬아미노계 중에서 1종을 포함하는 폴리실옥산 중에서 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 반응성 실리케이트는 알콕시기 및 히드록시기 중에서 1종을 포함하는 실리케이트 중에서 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 자외선 흡수제는 벤조트리아졸계, 벤질리덴히단트계, 벤조페논계 중에서 1종을 포함하는 자외선 흡수제 중에서 1종 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 함불소 아크릴폴리올수지를 포함한 투명도료 조성물.