KR101109937B1 - 자외선 경화형 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (메타)아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머, 자연 경화형 수지, 광개시제, 첨가제 및 제1용제를 함유하는 제1조성물 50~95중량부; 및 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 제2용제를 함유하는 제2조성물 5~50중량부를 포함하는 자외선 경화형 도료 조성물에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 자외선 경화형 도료 조성물은 도장과정에서 하자가 발생한 불량 도장품을 재도장하는데 사용될 수 있다.

Description

자외선 경화형 도료 조성물{ULTRA VIOLET-CURABLE PAINT COMPOSITION}
본 발명은 도장과정에서 하자가 발생된 도장품을 재도장하기 위해 사용되는 자외선 경화형 도료 조성물에 관한 것이다.
종래에는 스프레이(SPRAY)나 롤코팅(ROLL COATING) 등의 도장 방식으로 자외선 경화형 도료를 피도물에 도장한 후 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 도장품(塗裝品)을 제조하였다. 그런데, 완성된 도장품의 도장품질에 하자(예를 들어, 스크래치, 뭉침현상, 주름현상 등)가 발생할 경우 재도장이 불가능하여 부득이하게 폐기처분을 하여야 했다. 자외선 경화형 도료가 도장된 도장품에 재도장을 할 경우 도장된 도막층간에 층간 접착률이 떨어져 재도장 효과를 얻기 어려웠기 때문이다. 또한, 폐기처분된 도장품을 분쇄하거나 녹여 재활용하려고 해도 자외선 경화형 도료가 도장되어 있기 때문에 그 사용 용도가 매우 한정적이어서 재활용률도 떨어졌다.
따라서, 도장품질에 하자가 발생할 경우 재도장이 가능하여 도장품의 불량발생률을 낮출 수 있고, 이로 인하여 원가절감 효과를 얻을 수 있는 자외선 경화형 도료가 요구되고 있으며, 이에 따른 다양한 연구가 진행되고 있다.
이와 관련하여, 대한민국등록특허 제10-0729804호(이하, '선행기술1'이라 함)에는 자외선 경화 투명 도료 및 이의 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국등록특허 제10-0451302호(이하, '선행기술2'라 함)'에는 작업성 및 색상별 경화성이 우수한 UV경화성 도료 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 선행기술1에 개시된 기술은 자외선 경화형 도료라기 보다 열건조형 도료에 가까우며, 아크릴 폴리올 수지가 다량 함유되어 자외선으로 경화시킬 경우 도막에 스크래치가 발생하는 등의 문제점이 있다. 또한, 열건조시키지 않으면 도막이 제대로 경화되지 않기 때문에 열건조시키기 위한 오븐 등의 시설이 추가로 필요하여 도장비용이 증가하고 작업성이 떨어지는 문제점도 있다.
한편, 선행기술2에 개시된 기술은 셀룰로스 변성 수지를 사용해 재도장이 가능하도록 만든 것이나, 셀룰로스 변성 수지를 사용하기 위해서 이소시아네이트와 합성하는 과정 등을 거쳐야하기 때문에 도료 조성물의 제조과정이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 선행기술2에 개시된 도료 조성물로 재도장된 도장품은 도장품질에서 요구되는 물성(예를 들어, 경화성, 부착성, 내열탕성, 내마모성 등)을 만족시키기에 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 자외선 경화 반응성과 재도장시 도막층간의 층간 접착률이 우수하여, 우수한 도장품질을 나타낼 수 있는 자외선 경화형 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 (메타)아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머, 자연 경화형 수지, 광개시제, 첨가제 및 제1용제를 함유하는 제1조성물 50 ~ 95중량부; 및 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 제2용제를 함유하는 제2조성물 5 ~ 50중량부를 포함하는 자외선 경화형 도료 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 메틸아크릴레이트 올리고머 또는 아크릴레이트 올리고머를 의미하며, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 메틸아크릴레이트 모노머 또는 아크릴레이트 모노머를 의미한다.
또한, 상기 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 반응할 수 있는 이소시아네이트 반응기(NCO 반응기)를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머를 의미하며, 여기서, 이소시아네이트 반응기는 최대 3.5개를 가질 수 있다.
한편, 상기 제1조성물은, 상기 제1조성물 100중량부를 기준으로, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 10 ~ 60중량부, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머 5 ~ 50중량부, 상기 자연 경화형 수지 5 ~ 30중량부, 상기 광개시제 1 ~ 10중량부, 상기 첨가제 1 ~ 10중량부 및 상기 제1용제 5 ~ 50중량부를 함유할 수 있다.
또한, 상기 제2조성물은, 상기 제2조성물 100중량부를 기준으로, 상기 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 20 ~ 95중량부 및 상기 제2용제 5 ~ 80중량부를 함유할 수 있다.
또, 상기 제2조성물에는 다관능 이소시아네이트가 더 함유될 수 있다.
이때, 상기 제2조성물이 다관능 이소시아네이트를 더 함유할 경우, 상기 제1조성물은, 상기 제1조성물 100중량부를 기준으로, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 10 ~ 60중량부, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머 5 ~ 50중량부, 상기 자연 경화형 수지 5 ~ 30중량부, 상기 광개시제 1 ~ 10중량부, 상기 첨가제 1 ~ 10중량부 및 상기 제1용제 5 ~ 50중량부를 함유하고, 상기 제2조성물은, 상기 제2조성물 100중량부를 기준으로, 상기 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 0.1 ~ 80중량부, 상기 다관능 이소시아네이트 5 ~ 80중량부 및 상기 제2용제 5 ~ 80중량부를 함유할 수 있다.
한편, 본 발명의 자외선 경화형 도료 조성물은 도장과정에서 하자가 발생한 불량 도장품을 재도장하기 위한 도료 조성물일 수 있다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 도료 조성물은 제1조성물을 포함하여 도장된 도막층간에 층간 접착률을 높였기 때문에 도장품질에 하자가 발생하더라도 재도장을 용이하게 할 수 있다.
또한, 도장품질에 하자가 발생된 도장품을 폐기처분하지 않고 재도장하여 사용할 수 있기 때문에 도장품 생산에 소비되는 비용을 절감시킬 수 있고 환경개선 효과도 얻을 수 있다.
또, 제2조성물을 포함하여 경화반응시 가교밀도를 떨어뜨림에 따라 뭉침현상 없이 재도장할 수 있기 때문에 경화 반응성 및 재도장된 도장품의 물성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 자외선 경화형 도료 조성물(이하, '도료 조성물'이라 함)은, 제1조성물 50 ~ 95중량부 및 제2조성물 5 ~ 50중량부를 포함하는 2액형 도료 조성물로, 제1조성물 및 제2조성물을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1조성물
본 발명의 도료 조성물에 포함되는 제1조성물은 (메타)아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머, 자연 경화형 수지, 광개시제, 첨가제 및 제1용제를 함유한 것이다. 본 발명의 도료 조성물은 제1조성물을 포함함에 따라 본 발명의 도료 조성물을 도장품에 재도장할 경우 도장된 도막층간에 층간 접착률을 높일 수 있다. 구체적으로, 1차 도장하여 형성된 제1도막층 상에 재도장하여 2차 도막층을 형성할 경우 제1도막층과 제2도막층의 접착정도를 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 제1조성물에 함유되는 (메타)아크릴레이트 올리고머는 도막을 형성하는 주성분 중 하나로 도막의 물성, 가교밀도 및 반응성에 영향을 미친다.
이러한 (메타)아크릴레이트 올리고머로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 우레탄 (메타)아크릴레이트, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트 및 아크릴릭 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다.
또한, 제1조성물에 함유되는 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량도 특별히 한정되지 않으나, 도막의 물성 및 재도장시 층간 접착률을 고려할 때, 제1조성물 100중량부를 기준으로 10 ~ 60중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1조성물에 함유되는 (메타)아크릴레이트 모노머도 도막을 형성하는 주성분 중 하나로 도막 형성시 레벨링, 부착성 및 작업성에 영향을 미친다.
이러한 (메타)아크릴레이트 모노머로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 1관능 모노머, 2관능 모노머, 3관능 모노머, 4관능 모노머 및 5관능 이상의 다관능 모노머로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다.
이때, 상기 1관능 모노머의 구체적인 예로, 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼프릴(메타)아크릴레이트 및 에톡시레이티드페녹시아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 상기 2관능 모노머의 구체적인 예로, 1,6 헥산디올디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트 및 프로폭시레이티드네오펜틸글리콜디아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 상기 3관능 모노머의 구체적인 예로는, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨트리아크릴레이트, 에톡시레이티드트리메티올로판트리아크릴레이트, 프로폭시레이티드트리메티올프로판트리아크릴레이트 및 프로폭시레이티드글리세릴트리아크릴레이트 등을 들 수 있고, 상기 4관능 모노머의 구체적인 예로, 펜타에리쓰리톨테트라아크릴레이트, 에톡시레이티드펜타에리쓰리톨 테트라아크릴레이트 및 디트리메티올프로판테트라아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 상기 5관능 이상의 다관능성 모노머의 구체적인 예로는 디펜타에리쓰리톨헥사아크릴레이트 등을 들 수 있다.
한편, 제1조성물에 함유되는 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 도막 형성시 레벨링성 및 가교 밀도를 고려할 때, 제1조성물 100중량부를 기준으로 5 ~ 50중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1조성물에 함유되는 자연 경화형 수지는 본 발명의 도료 조성물을 이용하여 재도장할 경우 도막층간에 층간 접착률이 떨어지는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 즉, 본 발명의 도료 조성물로 도막 형성시 자연 경화형 수지는 용제가 휘발됨에 따라 경화되기 시작하는데, 이때, 경화되는 자연 경화형 수지 상에 (메타)아크릴레이트 모노머가 침식됨에 따라 도막층간의 접착률이 높아져 층간 접착률이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 자연 경화형 수지란 자연 상태(예를 들어, 실온)에서 어떠한 처리(예를 들어, 열처리)를 하지 않아도 저절로 경화되는 수지를 의미하는 것으로, 저절로 경화되는 수지라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으나. 비제한적인 예로 아크릴수지; 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올 및 비닐아세탈수지 등의 비닐계수지; 및 니트로셀룰로오스수지(NC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다.
한편, 제1조성물에 함유되는 자연 경화형 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 도막층간의 층간 접착률, 경화성 및 도막의 물성(구체적으로, 내열탕성)을 고려할 때, 제1조성물 100중량부를 기준으로 5 ~ 30중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1조성물에 함유되는 광개시제는 빛 에너지(구체적으로, 자외선)를 흡수하여 중합반응을 시작하게 하는 것으로, 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나. 비제한적인 예로, 벤조페논계, 벤질 디메틸케탈계, 아세토페논계, 아드라퀴논계, 티옥산톤계, 아실 포스핀 옥사이드계, 아미노 알킬페논계, 하드록시 알킬페논계, 디알콕시 아세토페논계, 벤질 케탈계 등의 2-하이드록시; 1,2-디퍼페닐 에타논, 2-에톡시 1,2-대페닐 에타논, 2-이소프로필 1,2-페닐 에타논, 2-부톡시 1,2-디페닐 에타논, 2-이소부톡시 1,2-디페닐에타논, 2,2-디메톡시 1,2-디페닐에타논, 2,2-디부톡시 1-페닐 에타논, 1-하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤, 디메톡시 하이드록시 아세토페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시 2-메틸 프로파논, 2-메틸 1-〔4-(메틸티오)페닐〕-2-모르폴리노 프로파논, 2-벤질 2-디메틸아미노 1-(4-모르폴리노페닐)-부타논 등의 케톤류; 및 3,6-비스〔2-메틸-2-모르폴리노(프로파노닐)-부틸카바졸, 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 제1조성물에 함유되는 광개시제의 함량도 특별히 한정되지 않으나, 경화성 및 도막층간의 층간 접착률을 고려할 때, 제1조성물 100중량부를 기준으로 1 ~ 10중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1조성물에 함유되는 첨가제는 특별히 한정되지 않으나. 소포제, 레벨링제, 습윤제, 소광제, 왁스 및 분산제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다.
상기 소포제는 도막 형성시 발생하는 기포를 제거하기 위한 것으로, 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 폴리실록산계, 비실리콘계 및 폴리에테르변성폴리디메틸실록산계에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기 레벨링제는 도료 조성물의 퍼짐성을 조절하기 위한 것으로, 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 폴리에테르 변성폴리디메틸실록산계, 아랄킬변성폴리메틸알킬실록산계, 아크릴 기능성 폴리에스테르변성폴리디메틸실록산계 및 고분자형 불소계 등에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기 습윤제는 도막이 잘 형성될 수 있도록 도료 조성물의 표면 장력을 낮추기 위한 것으로, 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 폴리에테르실록산 공중합체를 사용할 수 있다.
또한, 상기 소광제 및 왁스도 당업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 소광제로는 실리카 분말을 사용할 수 있으며, 왁스는 PE WAX, PP WAX 및 PTFE WAX 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 마지막으로, 상기 분산제는 왁스나 소광제를 분산시키기 위한 것으로, 당업계에 공지된 것이면 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 산성그룹을 가진 고분자염, 안료 친화그룹을 가진 하이드록시 관능기 카르복실산에스테르, 고분자량 알킬올 아미노이드, 극성 산에스테르 고분자량 알코올, 아크릴레이트 공중합체의 암모늄염 용액 및 아크릴산 공중합체의 나트륨염 용액 등에서 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1조성물에 함유되는 첨가제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 레벨링성, 소포성 및 도막층간의 층간 접착률을 고려할 때, 제1조성물 100중량부를 기준으로 1 ~ 10중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1조성물에 함유되는 제1용제는 도료 조성물의 점도를 조절하는 것으로, 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로, 톨루엔(toluene), 자일렌(Xylene), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 메틸에틸케톤 (Methyl Ethyl Ketone), 메틸이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone), 이소부틸아세테이트(Isobutyl Acetate), 디이소부틸케톤(Di-Isobutyl Ketone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다.
이러한 제1조성물에 함유되는 제1용제의 함량은 작업성 및 도막의 물성을 고려할 때, 제1조성물 100중량부를 기준으로 5 ~ 50중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
제2조성물
본 발명의 도료 조성물에 포함되는 제2조성물은 NCO 반응기(이소시아네이트 반응기)를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 제2용제를 함유한다. 본 발명의 도료 조성물은 제2조성물을 포함함에 따라 가교밀도가 떨어져 도료 조성물 경화시 불량도막이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 가교밀도가 높은 도료 조성물로 도막을 형성할 경우 다수개의 물방울이 맺히는 뭉침현상으로 인해 불량도막이 형성될 수 있는데, 본 발명의 도료 조성물은 제2조성물을 포함하여 가교밀도를 떨어뜨림에 따라 불량도막이 형성되는 것을 방지한다.
여기서, 가교밀도를 떨어뜨릴 수 있는 것은 제2조성물에 함유되는 (메타)아크릴레이트 올리고머가 제1조성물에 함유되는 (메타)아크릴레이트 모노머와 반응하기 때문이다. 즉, 제2조성물의 (메타)아크릴레이트 올리고머의 NCO 반응기가 제1조성물의 (메타)아크릴레이트 모노머의 하이드록시기(-OH)와 반응함에 따라 도료 조성물의 가교밀도는 떨어지게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명의 제2조성물에 함유되는 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 우레탄 (메타)아크릴레이트, NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트, NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 에폭시(메타)아크릴레이트 및 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 아크릴릭 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다.
또한, 제2조성물에 함유되는 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량도 특별히 한정되지 않으나, 가교밀도 및 재도장성을 고려할 때, 제2조성물 100중량부를 기준으로 20 ~ 95중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2조성물에 함유되는 제2용제는 상기 제1용제와 같이 도료 조성물의 점도를 조절하는 것으로, 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로, 톨루엔(toluene), 자일렌(Xylene), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 메틸이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone), 이소부틸아세테이트(Isobutyl Acetate), 디이소부틸케톤(Di-Isobutyl Ketone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다. 여기서, 제2용제는 상기 제1조성물에 함유되는 제1용제와 동일한 물질 또는 서로 다른 물질을 사용할 수 있다.
이러한 제2조성물에 함유되는 제2용제의 함량은 작업성 및 도막의 물성을 고려할 때, 제2조성물 100중량부를 기준으로 5 ~ 80중량부로 함유되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2조성물은 다관능 이소시아네이트를 더 함유할 수 있다. 이때, 제2조성물에 함유되는 다관능 이소시아네이트로 사용 가능한 물질은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 방향족, 지방족, 시클로지방족 및 방향지방족 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상(단독 또는 2종 이상을 혼합)을 사용할 수 있다. 구체적으로, 다관능 이소시아네이트로는 메틸렌디페닐 이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 제2조성물에 다관능 이소시아네이트가 더 함유될 경우, 제2조성물에 함유되는 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량은 작업성 및 재도장성을 고려할 때 조절되는 것이 바람직하다. 즉, 제2조성물이 다관능 이소시아네이트를 더 함유할 경우에는 제2조성물 100중량부를 기준으로, NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 0.1 ~ 80중량부, 다관능 이소시아네이트 5 ~ 80중량부 및 제2용제 5 ~ 80중량부로 함유하는 것이다.
본 발명의 도료 조성물은 상기와 같이 설명한 제1조성물 및 제2조성물을 포함하는 것으로, 본 발명의 도료 조성물은 피도물을 도장하는데 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이미 도장이 이루어진 도장품을 재도장하는데 사용할 수도 있다. 즉, 본 발명의 도료 조성물은 도막층간에 우수한 층간 접착률을 나타내고, 도막 형성시 뭉침현상을 방지할 수 있도록 제1조성물 및 제2조성물을 포함하기 때문에 도장과정에서 하자가 발생한 불량 도장품을 재도장하는데 사용할 수 있는 것이다. 여기서, 본 발명의 도료 조성물이 도장되는 도장품은 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로, 자동차, 가전제품, 휴대폰, 플라스틱 소재의 생활용품 등을 들 수 있다.
이와 같이 본 발명의 도료 조성물은 하자가 발생한 불량 도장품을 재도장할 수 있어 불량 도장품을 폐기처분하지 않아도 되기 때문에 도장품 생산에 소비되는 비용을 절감시킬 수 있고 환경개선 효과도 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 도료 조성물은 오븐 등을 사용하여 열건조시키는 과정없이 자외선을 이용하여 경화시키는 것이기 때문에 빠른 시간 내에 간편하게 경화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 도료 조성물은 도장작업시 제1조성물과 제2조성물을 혼합하여 사용하는 2액형 도료 조성물이기 때문에 도료 조성물을 장기간 보관할 수 있고(도료 조성물 보관시 제1조성물과 제2조성물이 혼합되어 있지 않아 경화반응이 일어나지 않으므로) 작업성도 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 도료 조성물에 포함되는 제1조성물 및 제2조성물은 경화성, 재도장성 및 도막의 물성을 고려할 때 도료 조성물 100중량부를 기준으로, 제1조성물 50 ~ 95중량부 및 제2조성물 5 ~ 50중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1 및 2] 자외선 경화형 도료 조성물 제조
1) 제1조성물 제조
하기 표 1에 제시된 조성비율에 따라 도료 조성물을 제조하는 용기에 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤을 투입하고, 여기에 에틸아세테이트, 메틸이소부틸케톤, 자일렌 및 톨루엔을 순차적으로 투입한 후 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤이 완전히 용해될 때까지 교반시켰다. 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤이 완전히 용해된 다음, 1,6 헥산디올디아크릴레이트 및 펜타에리쓰리톨트리아크릴레이트를 순차적으로 투입한 후 10분 동안 교반한 다음, 6관능 우레탄 아크릴레이트, 6관능 폴리에스테르 아크릴레이트 및 3관능 우레탄 아크릴레이트를 투입하여 10분 동안 합성시켰다. 이후, 아크릴수지 및 첨가제를 투입한 후 교반하여 제1조성물을 제조하였다.
2) 제2조성물 제조
하기 표 2에 제시된 조성비율에 따라 도료 조성물를 제조하는 용기에 자일렌을 투입하고, 여기에 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머를 투입한 후 30분 동안 교반하여 제2조성물을 제조하였다.
3) 자외선 경화형 도료 조성물 제조
상기에서 제조된 제1조성물 77중량%와 상기에서 제조된 제2조성물 23중량%를 혼합하여 자외선 경화형 도료 조성물을 제조하였다
[ 실시예 3 및 4]
제2조성물에 다관능성 디이소시아네이트를 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 제1조성물 및 제2조성물을 제조하였고, 제조된 제1조성물 73중량%와 제조된 제2조성물 27중량%를 혼합하여 자외선 경화형 도료 조성물을 제조하였다.
[ 실시예 5 및 6]
제1조성물에 투입되는 자연 경화형 수지로 아크릴수지 대신에 비닐계수지 및 니트로셀룰로오스수지를 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1 및 2와 동일한 방법으로 제1조성물 및 제2조성물을 제조하였고, 제조된 제1조성물 77중량%와 제조된 제2조성물 23중량%를 혼합하여 자외선 경화형 도료 조성물을 제조하였다.
성 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
(메타)아크릴레이트 올리고머 6관능 우레탄 아크릴레이트주1 ) 6 9 6 9 6 9
6관능 폴리에스테르 아크릴레이트 주2) 6 9 6 9 6 9
3관능 우레탄 아크릴레이트 주3) 11 5 11 5 11 5
제1용제 에틸아세테이트 15 15 15 15 15 15
메틸이소부틸케톤 4 4 4 4 4 4
자일렌 4 4 4 4 4 4
톨루엔 4 4 4 4 4 4
광개시제 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤 주4) 4 4 4 4 4 4
자연 경화형 수지 아크릴수지 주5) 20 20 20 20 - -
비닐계수지 주6) - - - - 20 -
니트로셀룰로오스수지 주7) - - - - - 20
(메타)아크릴레이트
모노머
1,6 헥산디올디아크릴레이트 주8) 20 15 20 15 20 15
펜타에리쓰리톨트리아크릴레이트 주9) 5 10 5 10 5 10
첨가제주10 ) 1 1 1 1 1 1
합계 100 100 100 100 100 100
주1) 사이텍 EB-1290
주2) 사이텍 EB-830
주3) 삼화페인트(수평균분자량(Mn):2,000~3,400 / 유리전이온도: -55℃/ 비중: 1.14~1.18 / 점도: 51.0~69.0 stokes(23℃))
주4) 시바 IC-184
주5) 뉴플렉스 SETALUX 1766 VB-64
주6) 25% VAGH 솔루션(IN MIBK)
주7) 25% NC 솔루션(IN 톨루엔 30,자이렌 45)
주8) 사이텍 HDDA
주9) 사이텍 PETA
주10) 골드슈미츠(데구사) TEGO 270와 TEGO-280를 1:1 중량비율로 혼합
성분함량단위(중량%)
성 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 주11) 33 33 16 16 33 33
제2용제 자일렌 67 67 67 67 67 67
다관능 디이소시아네이트 주12) - - 17 17 - -
합계 100 100 100 100 100 100
주11) 바이엘 D-100, VPLS 2396, XP-2510
주12) BAYER DESMODURE N-3300
성분함량단위(중량%)
[ 비교예 1 및 2]
하기 표 3에 제시된 조성비율에 따라 도료 조성물을 제조하는 용기에 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤을 투입하고, 에틸아세테이트, 메틸이소부틸케톤, 자일렌, 톨루엔을 투입한 후 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤이 완전히 용해될 때까지 교반시켰다. 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤이 완전히 용해된 다음, 1,6 헥산디올디아크릴레이트 및 펜타에리쓰리톨트리아크릴레이트를 순차적으로 투입한 후 10분 동안 교반한 다음, 6관능 우레탄 아크릴레이트를 투입하여 10분 동안 합성시켰다. 이후, 아크릴 폴리올 및 첨가제를 투입한 후 교반하여 도료 조성물을 제조하였다.
성 분 비교예 1 비교예 2
아크릴 폴리올 주13) 55 50
1,6 헥산디올디아크릴레이트 주14) 4 4
펜타에리쓰리톨트리아크릴레이트 주15) 4 4
용제 에틸아세테이트 15 15
메틸이소부틸케톤 4 4
자일렌 4 4
톨루엔 4 4
광개시제 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤 주16) 4 4
첨가제 주17) 1 1
6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 주18) 5 10
합계 100 100
주13) 애경 AA-950-50, AA-95-50
주14) 사이텍 HDDA
주15) 사이텍 PETA
주16) 시바 IC-184
주17) 골드슈미츠(데구사) TEGO 270와 TEGO-280를 1:1 중량비율로 혼합
주18) 사이텍 EB-1290
성분함량단위(중량%)
[ 비교예 3 및 4]
상기 실시예 1 및 2와 동일한 함량 및 방법으로 제1조성물과 제2조성물을 제조한 후 제조된 제1조성물 40중량%와 제조된 제2조성물 60중량%를 혼합하여 자외선 경화형 도료 조성물을 제조하였다.
[ 비교예 5 및 6]
상기 실시예 1 및 2와 동일한 함량 및 방법으로 제1조성물과 제2조성물을 제조한 후 제조된 제1조성물 97중량%와 제조된 제2조성물 3중량%를 혼합하여 자외선 경화형 도료 조성물을 제조하였다.
[물성평가]
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서 제조된 도료 조성물의 물성을 하기와 같은 평가방법으로 평가한 후, 평가결과를 하기 표 4 및 5에 나타내었다. 여기서, 평가실험은 온도 30±2℃이고, 습도 60±5%이며, 직사광선이 없는 장소에서 실시하였다. 또한, PC와 ABS 소재로 이루어진 피도물에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에 따른 도료 조성물을 각각 1차 도장한 후 48시간 동안 방치한 12개의 도장품을 이용하여 하기와 같은 물성을 평가하였다.
1) 경화성 평가
상기 1차 도장된 12개의 도장품을 UV광량 600 ~ 1,200mJ/㎠에서 경화시킨 후 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에 따른 도료 조성물로 다시 재도장하였다. 재도장한 재도장품을 같은 광량 범위에서 경화시킨 다음, 60℃ 오븐에서 1시간 동안 경화시킨 후 손톱 스크래치로 경화성을 평가하였다.
2) 부착성(밀창성) 평가
상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품의 경화된 도막에 유리 테이프를 이용하여 크로스 컷팅(Cross Cutting) 테스트를 실시하였다. 구체적으로는 재도장품에 형성된 도막 또는 도막층을 1mm×1mm 크기로 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단하고, 절편 상에 유리 테이프를 부착한 후 떼어내어 떨어지는 절편의 개수를 측정하여 부착성을 평가하였다.
3) 내열탕성 평가
워터 베이스의 온도를 100℃까지 상승시킨 후, 상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품을 1 ~ 2시간 침적하여 끓인 후에 꺼내서 물기를 제거하고 60℃ 오븐에서 30분 동안 건조시킨 후 외관 및 상기 부착성 평가방법과 동일한 방법으로 내열탕성을 평가하였다.
4) 경도 평가
상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품에 미쓰비시 경도 측정용 연필(Pressure-Proofed Hi-Density lead, H - 4 902778 979068, 2H - 4 902778 979051)을 사용해 45°경사, 1Kg 하중을 적용하여 2cm 이동시 도막의 이상 여부를 평가하였다.
5) RCA 평가
상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품에 무게 275g에서 RCA TESTER기를 이용하여 기준 횟수 40회 실시 후 도막의 마모정도를 평가하였다.
6) 내후성 평가
상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품에 내후도 시험기(Weather-O-meter, Irradiance:300~400nm, 66W/㎡=6.6mW/㎠)를 이용하여 1300시간 동안 시편을 방치 후 △E로 평가하였다.
7) 내마모성 평가
상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품을 내마모도 시험기에 내마모 지우개를 장착하고 하중은 500g으로 Setting 후에 40회 왕복을 할 수 있도록 Setting하고 테스트를 실시한 후 도막의 벗겨짐 정도를 평가하였다.
8) 에탄올 러빙 평가
상기 경화성 평가에 사용된 재도장품과 동일하게 제조된 재도장품을 Rubbing 시험기를 이용하여 추 무게 500g, 속도 분당 25회(왕복 1회 기준), 면장갑 천은 두 겹으로 사용하고, 에탄올(순도 99.9%)용액을 마르지 않게 하여 100회를 테스트하여 이상 색상 및 소재 노출이 없는지를 평가하였다.
9) 재도장성 평가
1차 도장된 12개의 도장품을 UV광량 600 ~ 1,200mJ/㎠에서 경화시킨 후에 다시 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에 따른 도료 조성물로 다시 재도장하였다. 재도장한 재도장품을 같은 광량 범위에서 경화시켜 재도장품의 외관이 1차 도장품의 외관과 동일한지 여부를 기준으로 하여 도막의 재도장 상태를 평가하였다.
물성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
경화성 양호 양호 양호 양호 양호 양호
부착성
(밀착성)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
내열탕성 양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
양호
(100/100)
경도 H 2H H 2H H H
RCA 양호
(40회이상)
양호
(40회이상)
양호
(40회이상)
양호
(40회이상)
양호
(30회이상)
양호
(30회이상)
내후성 0.67 0.75 0.55 0.57 0.47 0.65
내마모성 양호 양호(우수) 양호 양호(우수) 양호 양호(우수)
에탄올 러빙
(내알콜성)
양호
(100회이상)
양호
(100회이상)
양호
(100회이상)
양호
(100회이상)
양호
(100회이상)
양호
(100회이상)
가사시간 36시간 36시간 36시간 36시간 36시간 36시간
재도장성 가능 가능 가능 가능 가능 가능
물성 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
경화성 미경화 미경화 미경화 미경화 양호 양호
부착성
(밀착성)
99/100 99/100 양호
(100/100)
양호
(100/100)
불량 (50/100) 불량
(50/100)
내열탕성 미경화로
인한 백화
미경화로
인한 백화
미경화로
인한 백화
미경화로
인한 백화
불량
(50/100)
불량
(50/100)
경도 B 이하 B 이하 B 이하 B 이하 2H 이상 2H 이상
RCA 미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
양호
(40회이상)
양호
(40회이상)
내후성 0.44 0.45 0.32 0.40 0.83 0.85
내마모성 미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
양호(우수) 양호(우수)
에탄올 러빙
(내알콜성)
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
미경화로
측정불가
양호
(100회이상)
양호
(100회이상)
가사시간 12시간 12시간 18시간 18시간 48시간이상 48시간이상
재도장성 가능 가능 가능 가능 불량 불량
상기와 같이 평가결과를 나타낸 표 4 및 5를 살펴보면, 본 발명에 따른 도료 조성물인 실시예 1 내지 6은 도막의 물성(경화성, 부착성, 내마모성 등)이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 반면, 아크릴 폴리올을 함유한 비교예 1 및 2는 자외선만으로 경화할 경우 경화가 되지 않아 경화성을 비롯해 모든 물성이 떨어지며, 본 발명의 제1조성물 및 제2조성물의 함량을 벗어난 비교예 3 내지 6도 경화성, 부착성 및 재도장성 등이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. (메타)아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머, 자연 경화형 수지, 광개시제, 첨가제 및 제1용제를 함유하는 제1조성물 50~95중량부; 및
    NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 제2용제를 함유하는 제2조성물 5~50중량부를 포함하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1조성물은,
    상기 제1조성물 100중량부를 기준으로,
    상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 10 ~ 60중량부, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머 5 ~ 50중량부, 상기 자연 경화형 수지 5 ~ 30중량부, 상기 광개시제 1 ~ 10중량부, 상기 첨가제 1 ~ 10중량부 및 상기 제1용제 5 ~ 50중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2조성물은,
    상기 제2조성물 100중량부를 기준으로,
    상기 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 20 ~ 95중량부 및 상기 제2용제 5 ~ 80중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자연 경화형 수지는, 아크릴수지, 비닐계수지 및 니트로셀룰로오스수지로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2조성물이 다관능 이소시아네이트를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1조성물은,
    상기 제1조성물 100중량부를 기준으로,
    상기 (메타)아크릴레이트 올리고머 10 ~ 60중량부, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머 5 ~ 50중량부, 상기 자연 경화형 수지 5 ~ 30중량부, 상기 광개시제 1 ~ 10중량부, 상기 첨가제 1 ~ 10중량부 및 상기 제1용제 5 ~ 50중량부를 함유하고,
    상기 제2조성물은,
    상기 제2조성물 100중량부를 기준으로,
    상기 NCO 반응기를 한 개 이상 가지는 (메타)아크릴레이트 올리고머 0.1 ~ 80중량부, 상기 다관능 이소시아네이트 5 ~ 80중량부 및 상기 제2용제 5 ~ 80중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 다관능 이소시아네이트는 방향족, 지방족, 시클로지방족 및 방향지방족 이소시아네이트로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 소포제, 레벨링제, 습윤제, 소광제, 왁스 및 분산제로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    불량 도장품을 재도장하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 자외선 경화형 도료 조성물.
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