KR101113655B1

KR101113655B1 - 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법

Info

Publication number: KR101113655B1
Application number: KR1020080111194A
Authority: KR
Inventors: 정우철; 이춘수; 박충섭; 김윤석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2012-03-14
Also published as: KR20100052256A

Abstract

본 발명은 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법에 관한 것으로서, 강자성체 안료를 포함하는 도료를 특정한 패턴을 갖는 외부 자기장에 노출시킴으로써, 도료의 강자성체 안료를 외부 자기장의 패턴과 동일하게 배열하도록 하여 비자성체를 베이스로 하는 제품 위에 도포된 상기 도료가 자성 입체형상패턴을 갖도록 도장하는 방법에 관한 것이다. 이를 더욱 자세하게 설명을 하면, 강자성체 안료 및 혼합용제를 포함하는 도료를 피도체에 도포시키는 1 단계; 및 1 단계의 도료가 도포된 피도포체를 자석을 이용하여, 10초 ~ 10분 동안 150 ~ 900 Gauss의 자기장을 가하는 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 도포된 도료에 입체형상을 주기 위한 추가적인 공정이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 원하는 형상의 자성 입체형상패턴을 용이하게 얻을 수 있다.

강자성체, 입체형상패턴

Description

도료의 자성 입체형상패턴 도장방법{Coating method of having been magnetic cubic shape pattern of paint}

본 발명은 강자성체 안료 및 혼합용제를 포함하는 도료를 피도체에 도포시키는 1 단계; 및 1 단계의 도료가 도포된 피도포체를 자석을 이용하여, 10초 ~ 10분 동안 150 ~ 900 Gauss의 자기장을 가하는 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 복잡한 3차원 형상 및 다양한 크기를 갖는 제품에서 디자인의 자유도를 향상시키기 위해, 표면층에 다양한 패턴 및 색상을 구현함과 동시에 우수한 물성을 유지하기 위한 노력들이 많이 행해져 왔다. 특히 자동차 내장재, 가전제품 등에서는 심미적인 효과를 극대화하기 위해 다양한 공법들이 적용되어 왔으며, 최근에는 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 도장, 도금, 수압전사, 인써트 성형 등의 방법을 이용하여 다양한 형상, 색상, 무늬를 부여하고 있다. 그런데 기존의 도장 공정은 다양한 색상의 구현은 가능하지만, 특정한 무늬를 구현 하기가 어렵고, 구현하더라도 마스킹의 공정이 필요하며, 다양한 패턴 구현이 어려움에 따라 수작업에 의한 대량생산에 어려움이 있다.

또한, 상기 수압전사의 경우는 다양한 패턴 및 색상 구현이 가능하나 공정이 복잡하고 생산비가 고가인 단점이 있고, 상기 인서트 성형의 경우 공정은 단순하지만 인서트 성형을 위한 필름의 가격이 고가이고, 프리포밍(Preforming) 등의 공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다.

이러한 단점을 해결하기 위해 자성 안료를 포함 하는 도료 및 자석을 이용하여 다양한 3차원의 패턴을 구현하기 위한 방법들이 있었다. 하지만 실제 도장 공정상에서는 도료의 조건뿐만 아니라 도료 내의 안료가 외부 자기장에 대해 특정한 패턴으로 배열하기 위한 도장 조건 또한 중요하다. 따라서 실제 대량 생산을 위해서는 이와 같은 단점을 극복해야 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 도료의 입체형상패턴 도장을 통하여 다양한 패턴을 구현하기 위해서는 자성안료의 배열을 위한 도장 조건을 최적화 하는 공정이 필요하며, 또한 원하는 패턴을 구현하기 위해 자성 안료를 포함하는 도료의 가사 시간을 고려하여 외부의 자기장을 가해주기 위한 최적의 시간 조건에 대한 공정 조건이 필요함을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. 즉, 플라스틱 부품 또는 다른 비자성 물체 위에 도포 되는 강자성체를 안료로 포함하는 도료를 도포한 후, 특정한 형상의 패턴을 갖는 자기력을 부여하면, 도료 안의 강자성체 안료들이 자기장과 동일한 형상으로 배열되도록 함으로써, 원하는 부품 표면에 입체 형상의 패턴이 입혀질 수 있도록 한 3차원 입체 모양을 위한 도료를 피도체에 도장할 때 발생하는 도장 조건을 최적화 하는 것을 목적으로 하고 있으며, 따라서 이러한 도장 조건하에서 자성안료가 외부 자기장에 대해 잘 배열될 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법에 관한 것으로서, 강자성체 안료 및 혼합용제를 포함하는 도료를 피도체에 도포시키는 1 단계; 및 1 단계의 도료가 도포된 피도포체를 자석을 이용하여, 10초 ~ 10분 동안 150 ~ 900 Gauss의 자기장을 가하는 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 도포된 도료에 입체형상을 주기 위한 추가적인 공정이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 원하는 형상의 자성 입체형상패턴을 용이하게 얻을 수 있다. 그리고, 이를 통하여 작업성을 향상시켜 대량 생산을 목적으로 하는 자동차, 전자, 생활용품 산업 등에 광범위하게 응용이 가능하다.

이와 같은 본 발명은

강자성체 안료 및 혼합용제를 포함하는 도료를 피도체에 도포시키는 1 단계; 및

1 단계의 도료가 도포된 피도포체를 자석을 이용하여, 10초 ~ 10분 동안 150 ~ 900 Gauss의 자기장을 가하는 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 입체형상패턴 도장방법에 관한 것으로서, 본 발명에서 사용하는 성분 및 도장조건에 대하여 자세하게 설명하겠다.

1 단계에 있어서, 상기 강자성체 안료는 자성의 특징을 갖는 금속 또는 비금속 성분이 모두 가능하고 특별히 한정하지는 않으나, 자세하게 설명하면, 페라이트, 니켈, 코발트 등의 강자성체 자성입자 및 산화망간, 산화크롬 등의 반강자성체 입자를 포함하는 안료를 사용할 수 있으며, 또한 운모(Mica)에 강자성체를 코팅한 물질을 포함하는 안료를 사용할 수도 있는데, 가장 바람직하게는 페라이트 자성입 자를 포함하는 페라이트계 자성 안료를 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 강자성체 안료는 외부 자기장에 반응하여 특정한 패턴을 발현하기 위해 사용되는 자기장에 반응성이 좋은 플레이크(flake) 형태의 강자성을 갖는 자성입자를 포함한다. 그리고, 상기 강자성체 안료는 실리콘으로 코팅시킨 자성입자, 바람직하게는 실리콘으로 코팅시킨 페라이트 자성입자를 사용할 수 있으며, 코팅되지 않은 페라이트계 자성입자를 함유한 안료에 비하여 내광성 및 내열성면에서 좀 더 우수한 효과를 볼 수 있는 장점이 있다. 이러한 상기 자성입자는 크기 10 ~ 30 ㎛ 및 두께 1 ~ 5 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 자성입자의 크기가 10 ㎛ 미만이면 안료의 크기가 작아 배열이 되더라도 빛을 반사하는 면적이 작아 패턴이 잘 보이지 않는 문제가 발생할 수 있고, 30 ㎛ 초과시 도막두께 보다 입자의 크기가 커 완벽한 패턴 형성이 어려운 문제가 생길 수 있으며, 두께가 1 ㎛이면 분산 중 입자가 깨지는 문제가 생길 수 있고, 5 ㎛ 초과시 입체 패턴이 아니라 구형으로 보여 메탈릭의 효과만 발생 할 수 있으므로 상기 범위 내의 크기와 두께를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 강자성체 안료는 외부 자기장에 반응하여 자성 안료들이 반응하여 패턴이 형성하는 것으로, 그 함량에 따라 특정 패턴의 구형성에 큰 영향을 준다. 하지만 강자성체 안료는 기본적으로 강자성을 띄기 위해 금속 성분을 포함하고 있어서, 외부에서 열 또는 빛이 가해질 때, 자유전자의 이동이 발생하여 수지를 변색시킨다. 따라서 자성 안료의 함량은 도막의 변색에 영향을 주므로 그 사용량이 중요하다.

상기 혼합용제는 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 혼합사용하여, 이들 의 사용량을 조절함으로써, 도료의 점도 및 용제의 휘발속도를 조절한다. 단종의 용제를 사용할 경우 점도의 조절이 어려운 바, 혼합용제를 사용하는 것이 좋다. 이를 위하여 하이드로카본계 용제와 케톤계 용제를 1 : 0.5 ~ 5 중량비, 바람직하게는 1 : 0.7 ~ 4 중량비로 사용하는 것이 좋은데, 상기 하이드로카본계 용제와 케톤계 용제의 중량비가 1 : 0.5 미만이면 가사시간이 길어져서 자기장에 노출되어야 하는 시간이 길어지는 문제가 있고, 1 : 5 중량비를 초과하면, 용제의 증발속도가 빨라져서 도료 전체의 가사시간이 너무 짧아져서 자성 안료가 배열하기 위한 충분한 시간을 확보하지 못하는 문제가 있으므로 상기 범위 내에서 혼합사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 혼합용제의 성분인 상기 하이드로카본계 용제는 톨루엔, 자일렌, 또는 벤젠을 사용하는 것이 가장 좋으며, 가장 바람직하게는 톨루엔을 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 하이드로카본계 용제의 비점은 110 ~ 120℃인 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 케톤계 용제는 탄소수 3 ~ 7를 갖는 케톤계 용제를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용하는 것이 가장 좋으며, 상기 케톤계 용제의 비점은 77 ~ 80℃인 것을 사용하는 것이 좋다. 일반적으로 용제의 휘발속도는 부틸아세테이트의 휘발속도를 100으로 기준하여 표시하며, 메틸에틸케톤은 570, 톨루엔은 240의 휘발 속도를 갖는다. 이와 같은 특징을 갖는 두 용제를 혼합하여 휘발속도를 조절함으로써, 용제의 점도를 낮추고 휘발 속도를 증가시켜, 도료를 도포한 후에 도료의 점도가 낮은 상태에서 초기에 특정한 패턴을 갖는 자기장을 가해주어 강자성체 안료를 배열하고, 혼합용제의 휘발에 의해 자성안료가 특정 패턴을 유지하도록 해준다. 이와 같이 본 발명은 혼합용제 를 사용하여, 외부 자기장에 대해 자성안료가 배열이 잘 되고 빠른 시간 내에 그 배열된 패턴을 유지하도록 하는데 특징이 있다.

1 단계의 상기 도료는 앞서 설명한 상기 강자성체 안료 및 상기 혼합용제를 포함하는 도료를 사용할 수 있는데, 바람직하게는

폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지, 폴리에스테르(Polyester) 수지, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylate, CAB), 폴리올레핀계 왁스 분산체, 지방산 아마이드계 왁스 분산체, 상기 강자성체 안료 및 경화제를 함유한 메탈릭 도료; 및 상기 혼합용제;를 포함하는 도료를 사용하는 것이 좋고,

더욱 바람직하게는

1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지 30 ~ 60 중량％, 2) 폴리에스테르 수지 1 ~ 20 중량％, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 1 ~ 20 중량％, 4) 폴리올레핀계 왁스 분산체 5 ~ 15 중량％, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 0.1 ~ 8 중량％, 강자성체 안료 2 ~ 10중량％, 6) 경화제 5 ~ 20 중량％를 함유한 메탈릭 도료; 및

상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여, 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 상기 혼합용제 30 ~ 100 중량부;를 포함하는 도료를 사용하는 것이 좋다.

그리고, 상기 도료는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 내열성 첨가제 0.2 ~ 2 중량부; 힌더드아민계 광안정제 0.05 ~ 1.5 중량부; 및 틴(Tin)계 반응촉매 0.1 ~ 4 중량부; 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 40 ~ 110℃, 바람직하게는 60 ~ 90℃인 것을 사용하며, 수평균분자량(Mw)은 5,000 ~ 15,000g/mol, 바람직하게는 8,000 ~ 12,000g/mol 및 수산기 50 ~ 100 ㎎KOH／g인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 유리전이온도의 경우 40℃ 보다 낮은 것을 사용하면, 도막의 경도가 낮아서 내마모성 및 내스크래치성 등의 표면 경도가 저하되는 문제가 있고, 유리전이온도가 110℃ 보다 높은 것을 사용하면 내충격성 및 내열성 평가 후, 도막 깨짐이 발생할 수 있기 때문이다. 그리고 수평균분자량(Mw)이 5,000 g/mol 미만인 것을 사용하면 분자량이 너무 작아서 도막이 제대로 형성되지 못할 수 있으며 내충격성, 내열성 등의 도막물성이 저하될 수 있으며, 수평균분자량이 15,000 g/mol 초과하는 것을 사용하면 도료의 점도가 낮아져서 도장성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고 수산기가 50 ㎎KOH／g 미만인 것을 사용하면 반응기가 적어 도막의 경도가 낮아 내마모성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 100 ㎎KOH／g 초과하는 것을 사용하면 반응기가 많아 도막의 경도가 높아져 충격성이 저하되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 수산기 범위를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다.

이러한 상기 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지는 상기 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 30 ~ 60 중량％, 바람직하게는 35 ~ 55중량％를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 30 중량% 미만으로 사용시 도료의 내약품성 등의 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 60 중량% 초과시 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 2) 폴리에스테르 수지는 수산기가 50 ~ 120 ㎎ KOH／g, 유리전이온도 50 ~ 100℃ 및 수평균 분자량(Mn) 4,000 ~ 15,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 폴리에스테르 수지의 수산기가 50 ㎎ KOH／g 미만이면 내마모성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 120 ㎎ KOH／g 초과시 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생 할 수 있으며, 유리전이온도가 50 ℃ 미만이면 도막의 경도가 낮아지는 문제가 발생 할 수 있고, 100℃ 초과시 내충격성 및 내열성 평가 후, 도막 깨짐이 발생 하는 문제가 생길 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지의 수평균분자량이 4,000 g/mol 미만인 것을 사용하면 도막이 형성되기 어려워 내열성 및 내광성 등의 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있고 15,000 g/mol 초과하는 것을 사용하면 도막의 경도가 높아 내열성 등에서 도막 갈라짐 등의 기계적 물성이저하되는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylate, CAB)는 본 발명에 있어서, 금속 안료 입자의 배열을 돕는 역할을 하는데, 이를 상세하게 설명하면, 본 발명은 페라이트계 자성 안료의 플레이크가 외부 자기장에 대해 배열을 한 후, 배열된 상태를 유지하기 위해 속도를 유지해야 하는데, 건조속도가 너무 빠를 경우 페타라이트계 자성 안료의 플레이크가 배열이 완료되지 않을 수 있고 건조 속도가 느릴 경우 자기장에 오랜 시간 노출되어야 하므로 공정 시간이 길어지는 단점이 있는데, 상기 건조속도는 CAB 및 혼합용제의 함유량으로 조절을 하게 된다. 이러한 CAB는 상기 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 1 ~ 20 중량％, 바람직하게는 5 ~ 18 중량％를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 1 중량% 미만이면 그 사용량이 부족하여 금속 안료 입자의 배열을 돕는 효과를 보기 힘드며, 20 중량% 초과 사용시 내광성 및 내열성 등의 도막 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트는 수산기가 50 ~ 80 ㎎ KOH／g, 유리전이온도 50 ~ 100℃ 및 수평균 분자량(Mn) 5,000 ~ 10,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트의 수산기가 50 ㎎ KOH／g 미만이면 반응기가 적어 도막의 경도가 낮아 내마모성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 80 ㎎ KOH／g 초과시 반응기가 많아 도막의 경도가 높아져 충격성이 저하될 수 있으며, 유리전이온도가 50 ℃ 미만이면 도막의 경도가 낮아 기계적 강도가 저하되는 문제가 발생 할 수 있고, 100℃ 초과시 내충격성 및 내열성 평가 후, 도막 깨짐이 발생 하는 문제가 생길 수 있다. 또한, 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트의 수평균분자량이 5,000 g/mol 미만인 것을 사용하면 도막이 형성되기 어려워 내열성 및 내광성 등의 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있고 10,000 g/mol 초과하는 것을 사용하면 도막의 경도가 높아 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다.

상기 4) 폴리올레핀계 왁스 분산체는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)와 에틸렌아크릴산(EAA)을 기본으로 한 공중합체 왁스로서 평균 입경은 3 ~ 7 ㎛ 인 것을 사용할 수 있다. 여기서, 폴리올레핀계 왁스 분산체의 입경이 3 ㎛보다 작을 경 우 요변성을 부여하지 못하여 도료의 응집이 발생할 수 있으며 7 ㎛보다 클 경우, 외부자기장에 자성안료가 배향되는 것을 방해하여 원하는 패턴을 형성하기 어려운 바, 상기 범위 내의 입경을 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고 본 발명에 있어서, 상기 폴리올레핀계 왁스 분산체는 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 5 ~ 15 중량％, 바람직하게는 7 ~ 13 중량％를 사용할 수 있는데, 이때, 폴리올레핀계 왁스 분산체의 함량이 5 중량％ 보다 작을 경우 수지의 유동성이 적어 외부 자기장에 자성 안료가 배열되기 어려우며, 15 중량％ 초과 사용 시 가사 시간이 길어지는 단점이 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 상기 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체는 본 발명의 도료 조성물 총 중량에 대해 0.1 ~ 8 중량％, 더욱 바람직하게는 3 ~ 6 중량％를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 지방산 아마이드계 왁스 분산체의 사용량이 3 중량％ 미만이면 침강방지와 배향성향상의 효과가 발현되지 않으며, 5 중량％를 초과 하면 도료의 요변성(Thixotropy)을 너무 높여 도막의 외관불량을 초래할 수 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 6) 경화제는 일반적으로 유용성 도료에 사용되는 3관능 헥사메틸렌 디이소시아네이트계(Hexamethylene Diisocyanate) 경화제 및 3관능 이소프렌디이소시아네이트계(Isoprene Diisocyanate) 경화제 중에서 선택된 단종 또는 2 종을 사용하는 것이 좋다. 상기 경화제는 상기 메탈릭 도료 총 중량에 대해 5 ~ 20 중량％, 바람직하게는 7 ~ 15중량％를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 경화제의 함량이 5 중량％보다 적을 경우 경화 반응이 충분이 일어나지 않아 외관 불량 및 도막 물성이 저하되며, 20 중량％ 초과하여 사용 시 가사시간이 짧아 작업성이 저하되며, 가교 후 남아있는 미반응 경화제가 발생될 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

그리고 상기 첨가제 중 상기 내열성 첨가제는 내열성 확보를 위하여 벤조트리아졸(Benzotriazole) 계 화합물 및 벤조페논(Benzophenone)계 화합물 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 벤조트리아졸계 화합물은 2-(2´?히드록시메틸페닐)벤조트리아졸; 2-(2´?히드록시-3´,5´?디부틸페닐)벤조트리아졸; 및 2-(2´?히드록시-3´?테트라부틸-5´?메틸페닐)-5-클로로벤졸트리아졸; 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 사용할 수 있고, 상기 벤조페논계 화합물은 2-(2´?히드록시메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2´?히드록시-3´,5´?디부틸페닐)벤조트리아졸 또는 2-(2´?히드록시-3´?테트라부틸-5´?메틸페닐)-5-클로로벤졸트리아졸 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋다. 그리고 이러한 상기 내열성 첨가제는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.2 ~ 2 중량부, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 0.2 중량부 미만으로 사용시 내열성 효과를 보기에는 부족하고, 2 중량부 초과하여 사용시에는 도막층간의 부착성이 저하되어 물성평가 후 도막 박리가 발생하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 첨가제 중 상기 힌더드아민(Hindered Amine)계 광안정제는 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐) 세바케이트(Tinuvin 770), 비스-[N-메틸-2,2, 6,6-펜타메틸-4-피페리디닐]세바케이트 및 테트라키스(2,2,6-테트라메틸-4-피페리 디닐-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋으며, 상기 힌더드아민계 광안정제는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 1.5 중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 광안정제의 사용량이 0.05 중량부 미만이면 광안정 효과를 볼 수 없고 1.5 중량부 초과하여 사용 시 도막층간 부착성이 저하되는 하는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 첨가제 중 상기 틴(Tin)계 반응촉매는 합성과정중 우레탄 반응을 촉진하는 역할을 하며, 상기 틴계 반응촉매는 바람직하게는 디부틸틴디라우레이트를 사용할 수 있으며, 그 사용량은 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 4 중량부, 바람직하게는 0.3 ~ 2.5 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 틴계 반응촉매를 0.1 중량부 미만으로 사용시 반응속도가 느려 작업성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 4 중량부를 초과하여 사용시 반응속도가 빨라 원하는 도막 물성을 얻기 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

1 단계에 있어서, 피도체에 도료를 도포한 후 상기 2 단계의 방법을 행하는 동안의 시간 공백이 존재하는데, 작업성을 고려할 때, 도료를 도포한 후, 8 분 이내, 바람직하게는 4분 이내에 자기장을 가하는 것이 좋다. 도료의 점도 및 증발 속도를 고려할 때, 도료 도포 후, 8 분까지는 도료가 일정한 유동성을 가지고 있어서, 자기장에 대해 강자성체 안료의 배열이 가능하지만, 8 분을 초과하면 혼합용제의 증발에 의해서 도료의 점도가 상승하기 때문에 외부의 강한 자기장에 대해서도 강자성체 안료가 배열되지 못하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

상기 2 단계에 있어서, 피도체에 도포된 도료에 자석을 이용하여, 10초 ~ 10분 동안, 바람직하게는 30초 ~ 5분 동안 150 ~ 900 Gauss, 바람직하게는 200 ~ 700 Gauss 세기의 자기장을 가하여 입체형상패턴을 갖도록 도장을 하는데, 여기서, 상기 자석은 고무자석, 네오듐 자석, 페라이트 자석 등의 영구자석 또는 전자석 등의 가변자석을 사용할 수 있다. 그리고, 피도체에 도포된 도료에 자기장을 10초 미만으로 가하면 패턴을 형성시키기에는 불충분한 시간이며, 10 분 초과하여 가하면 도료가 경화되어 입자가 배열이 되지 않는 문제가 발생할 수 있는 바, 상기 범위 내의 시간 안에서 자기장을 가하는 것이 좋다. 또한, 150 Gauss의 세기 미만으로 자기장을 가하면 자기장의 세기가 충분하지 못하여 강자성체 안료가 배열되기 어렵고, 900 Gauss 세기를 초과하여 자기장을 가하는 경우, 자성 안료들이 자기장이 강한 곳으로 모여서 피도체의 표면이 노출될 수 있는 바, 상기 자기장 세기 범위 내에서 자기장을 가하는 것이 좋다.

상기 2 단계에 있어서, 앞서 설명한 도장 조건 외에 입체형상패턴에 영향을 주는 인자가 있는데, 이를 설명하면, 이는 도료가 도포된 피도체와 자석 사이의 거리인데, 이 거리는 1 ~ 7 ㎜, 바람직하게는 1 ~ 5 ㎜, 더욱 바람직하게는 1 ~ 4㎜가 좋다. 여기서, 상기 피도체와 자석간의 거리가 1 ㎜ 미만이면 자기장이 너무 강해서 강자성체 안료가 자기장이 강한 곳으로 모이게 되어 밑에 기재가 되는 피도체의 표면이 노출될 수 있으며, 7 ㎜ 초과시 거리가 너무 떨어져서 충분한 세기의 자기장이 가해지지 않으며, 자기장의 패턴 간섭이 발생하여 정확한 형태의 패턴이 구현되지 않는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내의 거리에서 자기장을 가하는 것이 좋다. 이와 같은 본 발명의 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법에 대한 개략도는 도 1에 나타내었다.

이러한 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 자세하게 설명하겠다. 그러나 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.

도장용 도료의 제조

제조예 1

폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지(유리전이온도 80℃, 수평균분자량 10500 g/mol, 수산기 90 mg KOH/g) 50 중량％, 폴리에스테르 수지(유리전이온도 100℃, 수평균분자량 8000 g/mol, 수산기 75 mg KOH/g) 8 중량％, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(유리전이온도 70℃, 수평균분자량 6000 g/mol, 수산기 60 mg KOH/g) 10 중량％, 폴리올레핀계 왁스 분산체(BYK사의 CERAFLOUR 916) 13 중량％, 지방산 아마이드계 왁스 분산체(CERAFLOUR 994, 제조사: BYK) 4％, 플레이크의 산화 방지를 위한 실리콘 코팅된 페라이트 자성 안료(Eckart사 제품) 6 중량％, 3관능 헥사메틸렌 디이소시아네이트계 경화제(Hexamethylene Diisocyanate, D-170, NAKENATE사) 9 중량％를 컴파운딩시켜서 메탈릭 도료를 제조하였다. 그리고 하이드로카본계 용제인 톨루엔와 케톤계 용제인 메틸에틸케톤을 1 : 4 중량비율로 혼합하여 혼합용제를 만든 후, 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 75 중량부를 혼합했다. 또한, 이와 함께 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 2-(2′?히 드록시메틸페닐)벤조트리아졸 0.5 중량부, 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐) 세바케이트(Tinuvin 770)를 0.5 중량부 및 틴계 반응촉매인 디부틸틴디라우레이트(Aldrich사) 0.15 중량부를 혼합하여 도장용 도료를 제조하였다.

제조예 2 ~ 9

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 도장용 도료를 제조하되, 하기 표 1과 같이 혼합용제의 하이드로카본계 용제인 톨루엔과 케톤계 용제인 메틸에틸케톤의 혼합비율에 변화를 주면서, 그리고 메탈릭 도료 100 중량부에 대한 혼합용제의 사용량에 변화를 주어서 도장용 도료를 제조하였다.

구 분	사용량 (중량부)	톨루엔: 메틸에틸케톤
제조예1	50	1:4
제조예2	50	1:1.25
제조예3	50	1:0.67
제조예4	75	1:4
제조예5	75	1:1.25
제조예6	75	1:0.67
실시예7	100	1:4
실시예8	100	1:1.25
제조예9	100	1:0.67

실시예 1

실시예 1에서는 혼합용제의 혼합비 및 그 사용량에 따른 입체패턴의 형성 정도를 확인하기 위하여 아래와 같이 실시하였다. 상기 제조예 1 ~ 9 에서 제조한 도장용 도료를 ABS(acrylonitrile butadiene styrene)/PC(polyacrylonitrile) 복합소재(LG화학) 위에 도포한 후, 2 분 내에 줄무늬의 모양을 갖는 고무자석을 이용하여 입체패턴을 형성하였다. 이 때, 사용된 자석은 특정한 스트라이프의 자기 패턴을 갖는 고무자석이며, 자석의 자력은 600 Gauss이며 자석과 도막 사이의 간격은 3 mm로 하였고, 자기장을 2 분 동안 가하였다. 하기 표 2는 제조예 1 ~ 9에 따른 패턴 형성 정도를 나타내며, 표 3은 패턴 형성 정도의 육안 평가를 위한 기준을 나타낸다.

구 분	입체패턴이 형성된 사진	자성 입체패턴 형성평가
제조예1		△
제조예2		△
제조예3		△
제조예4		◎
제조예5		◎
제조예6		○
제조예7		○
제조예8		○
제조예9		△

◎		입체패턴형성이 뚜렷함
○		입체패턴형성이 비교적 잘되는 편임
△		입체패턴형성이 비교적 잘되는 편임

상기 표 2의 평과 결과를 살펴보면, 혼합용제의 혼합비 및 그 사용량에 변화를 주더라도 전체적으로 입체패턴형성이 잘된 것을 확인할 수 있다.

실시예 2

실시예 2에서는 상기 제조예 1 ~ 9에서 제조한 도료를 이용하여 자기장에 노출되는 시간에 따른 입체패턴의 형성 정도를 확인하기 위하여 아래와 같이 실시하였다.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조예 1 ~ 9에서 제조한 도료 각각을 ABS/PC 복합소재(LG화학) 위에 도포한 후, 이를 600 Gauss 세기의 자기장을 피도체와의 간격 3 mm에서 노출시키기 전까지의 시간(I), 그리고 자기장을 가하는 시간(II)에 변화를 주어서 실시예 2를 실시하였으며, 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.

	I (분)	II(분)	자성 입체패턴 형성평가
제조예 1	0	0.5	◎
제조예 2	0	1	◎
제조예 3	0	1.5	◎
제조예 4	2	0.5	◎
제조예 5	2	1	◎
제조예 6	2	1.5	○
제조예 7	4	0.5	○
제조예 8	4	1	△
제조예 9	4	1.5	○
I : 도포 직후부터 자기장이 가해지기 전까지의 시간 II : 자기장이 가해지는 시간

상기 표 4의 결과를 살펴보면, 전체적으로 입체패턴이 잘 형성됨을 알 수 있으며, 또한, 도포 직후부터 자기장이 가해지기 전까지의 시간이 짧을수록 입체패턴 형성이 더욱 선명하게 잘 되는 것을 확인할 수 있다.

실시예 3

실시예 3에서는 상기 실시예 1와 동일한 방법으로 도포한 ABS/PC 복합재료 상단에 제조예 1 ~ 9에서 제조한 도료 각각을 도포한 후, 자석과 피도체 사이의 거리 및 도료 도포 후, 자기장을 가하기 전까지의 시간에 변화를 주어 실시예 3을 실시하였다. 이때, 자석과 피도체 사이의 거리는 1mm, 3mm, 5mm 간격으로 실시하였고, 도포 후, 자기장을 가하기 전까지의 시간은 0 분, 2 분, 4 분으로 하였으며, 자기장을 가한 시간은 1 분으로 하였다. 그 결과는 하기 표 5와 같다.

구 분	거리	도포 직후부터 자기장이 가해지기 전까지의 시간	자성 입체패턴 형성 평가
제조예 1	1mm	0분	○
제조예 2	1mm	2분	○
제조예 3	1mm	4분	○
제조예 4	3mm	0분	◎
제조예 5	3mm	2분	◎
제조예 6	3mm	4분	△
제조예 7	5mm	0분	△
제조예 8	5mm	2분	△
제조예 9	5mm	4분	△

상기 표 5의 결과를 살펴보면, 전체적으로 입체패턴이 잘 형성됨을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명의 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법을 사용하면, 입체형상을 주기 위한 추가적인 공정 없이도 원하는 형상의 선명한 자성 입체형상패턴을 용이하게 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명인 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법의 개략도이다.

Claims

폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지 30 ~ 60 중량％, 폴리에스테르 수지 1 ~ 20 중량％, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 1 ~ 20 중량％, 폴리올레핀계 왁스 분산체 5 ~ 15 중량％, 지방산 아마이드계 왁스 분산체 0.1 ~ 8 중량％, 강자성체 안료 2 ~ 10 중량％, 경화제 5 ~ 20 중량％를 함유한 메탈릭 도료; 및 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여, 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 혼합용제 30 ~ 100 중량부;를 포함하는 도료를 피도체에 도포시키는 1 단계; 및

1 단계의 도료가 도포된 피도포체를 자석을 이용하여, 10 초 ~ 10 분 동안 150 ~ 900 Gauss의 자기장을 가하는 2 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법.
제 1 항에 있어서, 상기 자석은

고무자석, 네오듐 자석, 페라이트 자석 또는 전자석 중에서 선택된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법.
제 1 항에 있어서, 상기 강자성체 안료는

페라이트 자성입자를 포함하는 페라이트계 자성 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법.
제 1 항에 있어서, 상기 혼합용제는

하이드로카본계 용제와 케톤계 용제를 1 : 0.5 ~ 5 중량비로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법.
삭제
제 1 항 내지 제 4 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,

상기 도료가 도포된 피도포체로부터 1 ~ 7 ㎜ 떨어진 간격에서 자기장을 가하는 것을 특징으로 하는 도료의 자성 입체형상패턴 도장방법.