KR100792937B1

KR100792937B1 - 자동차 내장용 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법

Info

Publication number: KR100792937B1
Application number: KR1020060088706A
Authority: KR
Inventors: 한인수; 정기연; 윤미정; 문형기
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 피피지코리아
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2008-01-08
Also published as: CN101269368A; CN101269368B; US20080063883A1; US7867573B2

Abstract

본 발명은 자동차 내장용 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라스틱 시트 표면에, 특정의 수용성 프라이머 조성물과 수용성 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 이용하여 순차적으로 2단계 코팅을 수행하여, 우수한 내광성 및 내스크래치성 특히 신율이 우수하여 진공 성형성(Thermoforming)이 뛰어난 코팅막을 형성할 뿐만 아니라 환경오염이 개선된 자동차 내장용 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법에 관한 것이다.

2단계 코팅, 플라스틱 시트, 프라이머 조성물, 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물

Description

자동차 내장용 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법{Method of waterbone coating of plastic sheet for interior material of motors}

도 1은 종래 3단계 코팅법의 개략도를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 2단계 코팅법의 개략도를 나타낸 것이다.

종래부터 자동차 내장부품, 예컨대 인스트루먼트 판넬(Instrument Panel), 도어 트림 판넬(Door Trim Panel), 헤드라이닝(Headlining) 등의 표피재로 폴리비 닐클로라이드(PVC) 혹은 폴리비닐클로라이드(PVC)/아크릴로나이트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 합금(ALLOY) 소재의 압출(Extrusion) 시트(SHEET)나 캘린더링(Calendering) 시트(SHEET)를 널리 사용하여 왔다. 그러나, 이들은 유기 용제가 다량 포함되어 자동차 내부의 냄새, 휘발성 유기화합물 등의 발생 원인이 되며 휘발성 및 도료에 함유된 화합물은 소비자 건강 및 자동차의 감성품질에 악영향을 미칠 수 있어 그 사용에 한계가 있다.

이에 최근에 들어 환경친화성, 경량성, 담가(Fogging), 저온충격성 및 냄새 등에서 유리한 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머(이하, 'TPO'라 한다) 시트로 급격히 대체되는 추세에 있다.

한편, 자동차 내장 표피재는 내마찰성·내마모성 등의 물리적 성질 향상, 내약품성·내용제성 등의 화학적성질 향상, 내광성 향상, 저광택화(표면 반사로 인한 운전자 시야 방해 방지) 및 기타 주변 부품과의 색상 일체화를 위해 표면 코팅을 실시하는 것이 일반적이다. 이러한 TPO 시트는 다음 도 1에 기재된 바와 같이, 전처리 코팅, 베이스 코팅 및 TOP 코팅의 순으로 이루어진다. 구체적으로, 상기 TPO 시트는 분자구조상 비극성 및 고결정성으로 부착성이 극히 나빠 전처리로 화염처리, 오존처리, 플라즈마처리 등의 표면처리나 염소화폴리올레핀 수지계 유성 프라이머 처리를 실시한 후 아크릴 수지계 베이스(Base) 코팅제 및 우레탄 수지계 TOP 코팅제를 순차적으로 코팅하여 사용하고 있다.

이에 본 발명자들은 악취 및 휘발성 유기화합물로 인한 오염물질의 사용 및 복잡한 코팅공정을 개선하고자 연구 노력하였다. 그 결과, 플라스틱 시트 표면에, 특정의 수용성 프라이머 조성물과 수용성 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 순차적으로 2단계 코팅을 수행하면, 우수한 내광성 및 내스크래치성 특히 신율이 우수하여 진공 성형성(Thermoforming)이 뛰어난 코팅막을 형성할 뿐만 아니라 환경오염이 개선된다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 내광성, 내스크래치성 및 신율 등의 기계적 물성 향상 및 환경오염성이 개선된 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법에 관한 것이다.

본 발명은 플라스틱 시트 표면에, 염소화된 수성 올레핀계 수지 30 ∼ 65 중량%, 폴리우레탄 수지 2 ∼ 10 중량%, 수성 실리콘계 수지 1 ∼ 5 중량%, 수성 안정제 0.5 ∼ 2중량% 및 증류수 30 ∼ 60 중량%가 함유된 프라이머 조성물을 코팅한 후 가열 건조하는 단계와,

상기 프라이머 수용액이 코팅된 도막에, 지방족 우레탄 40 ∼ 60 중량%, 지방족 우레탄 개질용 실리콘 폴리올 0.1 ∼ 5 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 3 ∼ 5 중량%, 중화제 0.1 ∼ 1 중량%, 및 증류수 30 ∼ 50 중량%가 함유된 열가소성 폴리카보네이트 우레탄 조성물을 코팅한 후 가열 건조하는 단계를 포함하여 이루어진 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 플라스틱 시트 표면에, 특정의 수용성 프라이머 조성물과 수용성 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 순차적으로 2단계 코팅을 수행하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법에 관한 것으로, 이는 종래 3단계 공정에 비해 보다 손쉬운 방법으로 우수한 내광성 및 내스크래치성 특히 신율이 우수하여 진공 성형성(Thermoforming)이 뛰어난 코팅막을 형성하면서 동시에 유기화합물이 배제되어 환경오염이 코팅방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 플라스틱 시트는 굴곡성, 내열성, 신율이 우수한 특징으로 갖는 것으로, 주성분으로 폴리우레탄수지가 함유된 것을 사용할 수 있는 바, 구체적으로 DUO사 TWD-300 제품, MEGACHEM사 UD-220 제품을 사용할 수 있다.

또한, 상기 플라스틱 시트는 수분산성 폴리카보나이트 우레탄 디스퍼젼 40 ∼ 65 중량%, 수분산형 폴리이소시아네이트 가교제 2 ∼ 10 중량%, 산화규소 또는 우레아 축합체 5 ∼ 20 중량%, 소포제 0.1 ∼ 1 중량%, 레벨링제 1 ∼ 5 중량% 및 증점제 0.5 ∼ 2 중량%를 함유하는 것을 사용할 수 있다.

상기 수분산성 폴리에스터 우레탄 디스퍼젼은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 충격성, 유연성, 내스크래치성 등의 우수한 기계적 물성이 우수하며, 단단하고 딱딱한 것으로부터 소프트하고 유연한 영역의 고분자로 제조가 가능하여 플라스틱 도료용으로 널리 사용되고 있는 것이다. 본 발명에서는 수평균 분자량이 30,000 ∼ 50,000인 것으로 바람직하기로는 35000, 38000, 40000 및 45000 등 을 사용하는 것이 좋다. 상기 수지의 분자량이 30000 미만이면 신율이 떨어지게 되어 딱딱해지며, 50000을 초과하는 경우에는 경도가 떨어지며, 내마모성 등의 물성이 저하 될 수 있다.

본 발명은 용도상으로 소프트한 도막을 유지하면서 우수한 내마모성, 내스크래치성, 내광성, 내약품성 등의 기계적 물성 및 내화학성을 요구하기 때문에 유연하고 탄성적인 도막을 유지하면서 일정 수준 이상의 가교 밀도를 부여하는 기술이 필요하다. 따라서, 수분산성 폴리에스터-폴리우레탄 디스퍼젼은 경화제와 가교된 후 도막의 유연성과 도막치밀성을 지속적으로 유지하는 것이 중요하다.

이러한 수분산성 폴리카보나이트 우레탄 디스퍼젼은 40 ∼ 65 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 40 중량% 미만이면 도막의 가교도 저하로 인해 도막 물성이 떨어지고 65 중량%를 초과하는 경우에는 도료의 작업성이 떨어지는 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 수분산성 폴리카보나이트-폴리우레탄 디스퍼젼의 도막 형성을 위해서는 하이드록실기와 결합할 수 있는 가교제가 요구되는 바, 본 발명에서는 수분산이 가능한 블록-이소시아네이트(BLOCK-ISOCYANATE) 함량이 18%인 것과 8%인 것을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이소시아네이트와 하이드록실기의 결합으로 견고한 폴리우레탄 도막이 형성되며, 부가적으로 이소시아네이트기와 물이 반응하여 폴리우레아가 형성되기도 한다. 결과적으로 반응을 통한 폴리우레탄 필름의 구조는 폴리우레탄과 폴리우레아가 서로 망상으로 얽혀있는 형태를 띄게 된다. 폴리이소시아네이트 외에 아지리딘이나 카보이미드계 등의 경화제를 사용하여 가교 결합 형성이 가능하나 그 구조와 가교 밀도에 의해 질감 및 내광성, 내약품성 등의 물리적 성질에서 부족한 물성을 나타낸다.

수분산성 폴리카보나이트-폴리우레탄 디스퍼젼의 가교는 부가반응을 동반하기 때문에 이소시아네이트와 하이드록실기의 반응 비율(NCO/OH)을 1.3 ∼ 1.8의 범위에서 사용해야 하며, 상기 비율이 1.3 미만이면 내마모, 내약품성 등의 도막 물성 저하가 유발되고, 비율이 1.8을 초과하는 경우에는 도막이 단단해져 질감이 떨어지게 된다.

수분산형 폴리이소시아네이트 가교제는 상기 수분산성 폴리카보나이트 우레탄 디스퍼젼과 혼화성이 우수한 경화제로 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 경화제로는 혼화성이 우수한 수분산성 이소시아네이트를 사용할 수 있으며, 구체적으로 성원소재 사 AQUACURE 4002B 제품, DUO사 DBI-10제품 등을 사용할 수 있다.

이러한 수분산형 폴리이소시아네이트는 2 ∼ 20 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 2 중량% 미만이면 기본적인 물성이 저하되고 20 중량%를 초과하는 경우에는 도막의 건조에 영향을 주는 문제가 생긴다.

본 발명의 수성 자동차 내장재용 도료 조성물은 실내용으로 사용되는 도료이기 때문에 외관상 60 °광택 기준으로 1.2 ∼ 1.8’의 낮은 광택이 요구된다. 통상적으로 광택의 정도는 도막 면의 거칠기, 용매 증발 및 필름 수축의 형태와 도장 공정, 온습도 조건, 용제 및 첨가제의 조성 등의 인자에 영향을 받으며, 우선적으로는 도막 표면의 거칠기에 의해 결정된다. 표면 거칠기의 효과를 나타내기 위해 일반적으로 도료에서 사용되는 물질은 실리카, 탈크, 칼슘 카보네이트 등이 있으며 도료가 소지에 도장된 후 소광제는 젖은 도막에 균일하게 분포하게 된다. 용매 또는 물이 증발하게 되면서 도막의 두께가 감소하고, 필름이 수축하게 되면서 소광제의 거친 표면이 나타나게 되는데, 이때 조사된 빛이 거친 표면에 확산 및 산란 반사되면서 광택의 높고 낮음을 인지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 산화규소 또는 우레아 축합체는 소광효과를 부여하면서 질감 및 내마모성을 보완하기 위하여 사용된다. 상기 산화규소는 입자크기가 2 ∼ 10 마이크론의 입자경을 갖는 것으로, 입자크기가 2 마이크론 미만이면 광택의 조절이 용이하지 않으며, 10 마이크론을 초과하는 경우에는 외관이 불량(표면 거침)이 생길 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

도막의 광택을 감쇄시키기 위한 성분인 마이크로나이즈드 산화규소는 통상적으로는 제조방법에 따라 열처리, 침전형, 유기코팅, 흄드, 왁스 코팅 산화규소, 겔 등으로 구분할 수 있으며, 건조 도막의 투명성과 소광 효율, 내스크래치 등의 물성 확보를 위해서는 열처리 방식으로 제조되어 경도 특성이 우수한 마이크로나이즈드 산화규소를 사용하는 것이 유리하다. 왁스 처리된 실리카를 사용할 경우에 표면 질감이 개선될 수 있으나 건조 도막에서의 선영성 저하가 유발 될 수도 있다. 산화규소의 다공질 특성은 높은 소광 효과를 발휘하지만, 다량 사용할 경우 수지분을 흡수하여, 부착이나 도막의 유연도 저하를 유발할 수 있으며, 무정형으로 표면에 불규칙한 막을 형성하기 때문에 스크래치에 약한 특성을 나타낸다.

또한 상기 우레아 축합체는 우레아 포름알데히드 축합체로는 본 발명은 분자 내에 0.6%의 반응성 메틸올기(Reactive Methylol Groups)를 함유하며 밀도가 1.41 ∼ 1.45 g/㎤, 부피밀도(Bulk Density) 60 ∼ 70 g/ℓ, 비표면적(Specific Surface Area) 20 ± 3 ㎡/g(BET 방법)인 것을 사용하였다. 이는 무기실리카 제품보다는 유기물이므로 상용성이 양호하고 소광력이 우수하고 물에 대한 분산성이 양호하여 입자 분포가 고르게 형성되면서 외관이 우수하고 내스크래치성 및 내마모성이 향상된 도막을 얻을 수 있다.

이렇게 하여 얻어지는 코팅제는 내광성, 내스크래치성 및 고연 신율의 진공 성형성이 우수하며 특히 프라이머 코팅 없이도 폴리올레핀계 엘라스토머(TPO) 시트(SHEET)와의 부착성이 뛰어나다.

산화규소 또는 우레아 축합체는 5 ∼ 30 중량% 사용하는 바, 사용량이 5 중량% 미만이면 광택이 높게 나타나며 30 중량%를 초과하는 경우에는 부착성이 떨어지는 문제가 있다.

이외에 첨가제로 미네랄 오일, 실리콘계 등의 소포제 0.1 ∼ 5 중량%, 실리콘계 또는 비실리콘계 레벨링제 1 ∼ 10 중량% 및 우레탄계 증점제 0.5 ∼ 10 중량%를 사용하는 바, 이들은 도료 저장중의 안정성 및 도료 도장 시 외관의 품질을 향상시키기 위하여 추가된다. 상기 소포제는 0.1 중량% 미만이면 도료의 기포가 사라지기가 힘이 들며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 크레타링(CRATERING) 문제가 발생하며, 레벨링제는 1 중량% 미만이면 외관이 오렌지 필(orange feel) 현상이 나타나며 10 중량%를 초과하는 경우에는 역 효과가 발생한다. 증점제의 경우 점도를 조절하기 위해 사용하므로 적당한 점도를 맞추어 사용해야 하며 모두 도료 에 따라 적절한 함량을 사용해야 하며 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

다음으로 프라이머 조성물은 염소화된 수성 올레핀계 수지 30 ∼ 65 중량%, 폴리우레탄 수지 2 ∼ 10 중량%, 수성 실리콘계 수지 1 ∼ 5 중량%, 수성 안정제 0.5 ∼ 2 중량% 및 증류수 30 ∼ 60 중량%를 포함하여 이루어진다.

상기 염소화된 수성 올레핀계 수지는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 25 ∼ 50 % 범위로 염소화되고, 탄소수 1 ∼ 10인 올레핀으로 부착 및 작업성이 우수하고 신율이 뛰어난 특성을 갖는 것을 사용할 수 있는 바, 구체적으로 TOYO KASEI사 HARDLEN 제품, NIPPON PAPER CHEMICAL사 SUPERCHLON 제품, DUO사 TWD-P100 제품 등을 사용할 수 있다.

이러한 염소화된 수성 올레핀계 수지는 30 ∼ 65 중량%를 사용하는 바, 상기 사용량이 30 중량% 미만이면 부착 불량이 발생하며 65 중량%를 초과하는 경우에는 특별한 문제는 나타나지 않는다.

상기 폴리우레탄 수지는 도료의 작업성을 위하여 신율이 우수한 특성을 갖는 것을 사용하는 바, 구체적으로 DUO사 TWD-300, HWU-101A 등을 사용할 수 있다.

이러한 폴리우레탄 수지는 2 ∼ 10 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 2 중량% 미만이면 도료의 신율이 떨어지고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 부착성이 떨어지는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 수성 실리콘계 수지는 도료의 외관을 좋게 하기 위하여 실리콘기를 갖는 우레탄 수지를 사용하는 바, 구체적으로 DUO사의 TWD-200제품 등을 사용할 수 있다.

이러한 수성 실리콘계 수지는 1 ∼ 5 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 1 중량% 미만이면 레벨링성이 떨어지고, 5 중량%를 초과하는 경우에도 레벨링성이 나빠지는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 수성 안정제는 도료의 저장성을 위하여 점도를 조절하는 특성을 갖는 것을 사용하는 바, 구체적으로 SYNTHRON사의 KB-201A 제품, ROHM&HAAS사의 RM-825 제품, RM-812제품 등을 사용할 수 있다.

이러한 수성 안정제는 0.2 ∼ 5 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 0.2 중량% 미만이면 점도 조절이 용이하지 않으며 5 중량%를 초과하는 경우에는 부착 불량 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이외에 증류수를 30 ∼ 60 중량%를 사용하는 바, 상기 사용량에 따라 물성의 차이는 없다.

다음으로 열가소성 폴리우레탄계 조성물은 지방족 우레탄 40 ∼ 60 중량%, 지방족 우레탄 개질용 실리콘 폴리올 0.1 ∼ 5 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 3 ∼ 5 중량%, 중화제 0.1 ∼ 1 중량%, 및 증류수 30 ∼ 50 중량%가 함유되어 이루어진다.

상기 지방족 우레탄은 탄소수 80 ∼ 120개의 구조를 가진 지방족 치환기를 가진 원료를 도입하여 제조한 것으로, 도료의 신율을 위해서 신율이 600 ∼ 900 범위를 갖는 것을 사용하는 바, 구체적으로 SR CHEM사의 WPS-10제품, HEPCE CHEM사의 HWU-101A 제품 등을 사용할 수 있다.

이러한 지방족 우레탄은 40 ∼ 60 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 40 중량% 미만이면 부착성이 떨어지며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 외관 불량의 문제 가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 지방족 우레탄 개질용 실리콘 폴리올은 우레탄 수지의 탄소 고리 말단에 실리콘기를 붙인 것으로, 도료의 스크레치성을 위해 우레탄수지를 사용하는 바, 구체적으로 DUO사의 TWD-300 제품 등을 사용할 수 있다.

이러한 지방족 우레탄 개질용 실리콘 폴리올은 0.1 ∼ 5 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 0.1 중량% 미만이면 스크레치성이 떨어지며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 담가 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 N-메틸-2-피롤리돈은 도료의 저장성을 위해 사용하는 것으로, 3 ∼ 5 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 3 중량% 미만이면 겨울철 저장성이 떨어지며 5 중량%를 초과하는 경우에는 냄새 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 중화제는 도료의 안정성을 위해 사용하는 바, 구체적으로 BASF사의 TEA제품, DOW사의 TEA제품 등을 사용할 수 있다. 이러한 중화제는 0.1 ∼ 1 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 0.1 중량% 미만이면 도료의 안정성이 떨어지며 1 중량%를 초과하는 경우에는 외관 불량 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이외에 증류수 30 ∼ 50 중량%를 사용하는 바, 상기 사용량에 따라 물성의 차이는 없다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기에서 제조된 플라스틱 시트 표면에, 특정의 수용성 프라이머 조성물과 수용성 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 순 차적으로 2회의 코팅 처리(2 Coat 2 Baking)를 수행하는 바, 상기 프라이머 조성물 코팅은 140 ℃ × 1 ∼ 2 분 조건하에 수행된다. 이는 종래의 코팅조건과는 180 ℃ × 3 분과는 차이를 보이며 상기 조건을 유지하지 않는 경우에는 부착 불량 문제가 발생한다.

상기 수용성 프라이머 조성물은 플라스틱 시트 100 중량부에 대하여 10 ∼ 30 중량부 사용하는 바, 상기 사용량이 10 중량부 미만이면 부착 불량이 발생하고 30 중량부를 초과하는 경우에는 건조 불량 문제가 발생한다.

또한, 상기 수용성 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물은 20 ∼ 40 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 20 중량% 미만이면 기본 물성 떨어지며 40 중량%를 초과하는 경우에는 스크레치성 및 담가 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

또한 상기 열가소성 폴리카보네이트 우레탄 조성물 코팅은 140 ∼ 170 ℃ × 3분 ∼ 3분 40초 조건하에 수행된다. 이는 종래의 코팅조건과는 180 ℃ × 3분 보다는 온화한 조건에서 수행되는 것으로 본 발명의 조건을 벗어난 경우에는 물성 저하가 우려된다.

이와 같은 코팅법으로 우수한 내광성, 내스크래치성을 유지하며 특히 고연 신율의 진공 성형성(Thermoforming)이 뛰어난 코팅막의 형성이 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예 1 ∼ 3 및 비교 예 1: 플라스틱 시트 제조

다음 표 1에 나타낸 성분과 함량범위로 플라스틱 시트를 제조하였다.

제조예 4 ∼ 6 및 비교예 2 : 프라이머 조성물 제조

다음 표 2에 나타낸 성분과 함량 범위로 혼합한 후 1시간 동안 2500 rpm으로 고속 교반하여 프라이머 조성물을 제조하였다.

제조예 7 ∼ 9 및 비교예 3 : 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물 제조

다음 표 3에 나타낸 성분과 함량 범위로 혼합한 후 1시간 동안 2500 rpm으로 고속 교반하여 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물 제조하였다.

실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 : 코팅방법

상기 제조예에서 얻어진 플라스틱 시트, 프라이머 조성물 및 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 사용하여 플라스틱 시트에 코팅을 수행하였다.

먼저, 플라스틱 시트에 바(BAR) 코팅을 이용한 방법으로 140 ℃ × 1 분 동안 프라이머 조성물을 코팅한 후, 그 위에 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 바(BAR) 코팅을 이용한 방법으로 140 ℃ × 2 분 조건에서 코팅하였다.

이때, 실시예 1은 제조예 1, 제조예 4및 제조예 7을 사용하고, 실시예 2는 제조예 2, 제조예 5 및 제조예 8을 사용하고, 실시예 3은 제조예 3, 제조예 5 및 제조예 8을 사용하며, 비교예 1은 제조예 1, 비교제조예 2 및 비교제조예 3을 사용하여 수행하였다. 또한, 프라이머 조성물과 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물은 플라스틱 시트에 대하여 각각 10 중량%, 20 중량% 사용하였다.

상기에서 코팅된 도막의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 다음 표 4에 나타내었다. 이때, 피찰기는 진공성형 테스트기를 사용하였다.

[물성시험방법]

1) 외관 : 조도 300lx 이상, 고정시력 0.8 이상으로 묵시거리 300 mm에서 부풀음, 기포, 반점, 코팅얼룩, 오렌지 껍질모양(Orange Peel), 크랙(Crack) 등의 결함을 육안 판정하였다.

2) 초기부착성 : KS M 5918에 따라 코팅면의 중앙에 직교하는 가로, 세로 각 11개의 평행선을 1 mm 간격으로 그어 100개의 네모난 눈금이 되도록 한다. 다음에 셀로판 테이프를 완전히 밀착시키고 시험편의 수직방향으로 한번에 당겨 벗긴 후 박리되지 않은 눈금수를 측정하였다.

3) 초기광택 : KS M 5000의 시험방법 3312에 따라 60 °경면 광택도를 측정하였다.

4) 내습성 : 50 ± 2 ℃, 98 ± 2 % RH 조건의 포화수증기중에 168시간 보지(保持)후 꺼내어 실온 중에 1시간 방치시키고 상기 1)항에 따라 외관변화 관찰.

5) 내열노화성 : 110 ± 2 ℃로 유지된 항온조에 300시간 보지(保持)후 꺼내어 실온 중에 1시간 방치시키고 상기 1)항에 따라 외관변화 관찰.

6) 내광성 : FADE-O-METER(ISO 105에 규정된 제논 아크 시험기, Black Panel 온도 89 ± 3 ℃)로 126 MJ/㎡ 조사(照射)후 상기 1)항에 따라 외관변화를 관찰하고 퇴색의 차이를 KS K 0911의 변퇴색용 Grey Scale로 판정하여 등급을 구한다.

7) 스크래치 : JIS K 6718에 규정한 방법에 따라 표4의 조건으로 시험편의 표면을 긁은 다음 물에 적신 가제로 표면을 닦고 긁힌 상태를 관찰한다.

8) 냄새 평가

상기 테스트 시편은 4 ㎝ × 7 ㎝ 크기로 유리판에 코팅 후 4리터 용량의 밀폐된 용기에 넣은 후 100 ± 2 ℃로 2시간 동안 가열하였다. 이어서, 용기를 꺼낸 후 실온(23 ± 2 ℃)에 1시간 방치하여 식힌 후 시험용기를 3 ∼ 4 ㎝ 정도 개방하여 냄새를 측정하였다. 이때, 냄새 평가는 5인이 평가하며 총 5등급으로 하여 냄새가 난다고 평가하는 사람수를 5에서 차감하여 평가하였으며, 냄새의 경우 등급이 높을수록 냄새가 없는 것으로 의미한다.

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 3의 경우 비교예 1에 비하여 신율 및 냄새 시험 항목이 현저히 개선됨을 알 수 있다. 특히, 실시예 2 ∼ 3의 경우 실시예 1에 비하여 외관 및 내광성 시험 항목을 만족하는 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 플라스틱 시트 표면에, 특정의 수용성 프라이머 조성물과 수용성 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물을 순차적으로 2단계 코팅 방법을 수행하면, 우수한 내광성 및 내스크래치성 특히 신율이 우수하여 진공 성형성(Thermoforming)이 뛰어난 코팅막을 형성할 뿐만 아니라 환경오염 특히 자동차 내장재에 적용하는 경우 실내환경 개선 및 냄새로 인한 소비자의 구매 후 이른바 신차 냄새라 불리는 자동차 내장재 소재 및 도료의 냄새를 최대한으로 억제하여 소비자의 만족도를 높이는 효과가 있다.

Claims

플라스틱 시트 표면에,

염소화된 수성 올레핀계 수지 30 ∼ 65 중량%, 폴리우레탄 수지 2 ∼ 10 중량%, 수성 실리콘계 수지 1 ∼ 5 중량%, 수성 안정제 0.5 ∼ 2 중량% 및 증류수 30 ∼ 60 중량%가 함유된 프라이머 조성물을 코팅한 후 가열 건조하는 단계와,

상기 프라이머 수용액이 코팅된 도막에, 지방족 우레탄 40 ∼ 60 중량%, 지방족 우레탄 개질용 실리콘 폴리올 0.1 ∼ 5 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 3 ∼ 5 중량%, 중화제 0.1 ∼ 1 중량%, 및 증류수 30 ∼ 50 중량%가 함유된 열가소성 폴리카보네이트 우레탄 조성물을 코팅한 후 가열 건조하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 시트는

수분산성 폴리에스터 우레탄 디스퍼젼 40 ∼ 65 중량%, 수분산형 폴리이소시아네이트 가교제 2 ∼ 20 중량%, 산화규소 또는 우레아 축합체 5 ∼ 30 중량%, 소포제 0.1 ∼ 5 중량%, 레벨링제 1 ∼ 10 중량% 및 증점제 0.5 ∼ 10 중량%를 함유하는 수용성 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 염소화된 수성 올레핀계 수지는 염소화율이 10 ∼ 30 %범위이고, 탄소수 1 ∼ 10 범위인 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 지방족 우레탄은 수지는 탄소수 80 ∼ 120개이고, 신율이 600 ∼ 900 범위인 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 프라이머 조성물 코팅 후 가열건조는 130 ∼ 150 ℃에서 1 ∼ 2분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 폴리카보네이트 우레탄 조성물 코팅 후 가열건조는 140 ∼ 150 ℃에서 2 ∼ 3분 40초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 프라이머 조성물은 플라스틱 시트 100 중량부에 대하여 10 ∼ 20 중량부 범위로 함유하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 폴리올레핀계 엘라스토머 조성물은 플라스틱 시트 100 중량부에 대하여 20 ∼ 30 중량부 범위로 함유하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.
제 1 항에 있어서, 상기 수성코팅된 플라스틱 시트는 신율이 600 ∼ 800 %이고, 1.2 ∼ 1.8’(외관상 60°광택 기준)인 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트 표면의 수성 코팅방법.