KR101130792B1 - 열경화형 다기능 실러 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열경화형 다기능 실러 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비닐아세테이트 비닐클로라이드 수지, 폴리우레탄 수지, 착색제, 희석제, 접착제 및 가소제를 소정의 비율로 구성함으로써, 언더바디 실러, 알피피 실러 및 심 실러의 기능이 통합되어 사용 설비의 공용화가 가능하고 관리비용이 절감되는 효과가 있으며, 저온에서 조성물을 경화하여도 내마모성, 도장성 및 유동성이 우수한 열경화형 다기능 실러 조성물에 관한 것이다.

비닐아세테이트 비닐클로라이드 수지, 폴리우레탄 수지, 착색제, 희석제, 접착제, 가소제

Description

열경화형 다기능 실러 조성물{Thermosetting composition of multifunction sealer}

본 발명은 차량의 여러가지 실러의 기능을 하나로 통합하여 차량의 모든 부위에 일괄 적용 가능하도록 제조된 다기능 실러 조성물로, 더욱 상세하게는 비닐아세테이트 비닐클로라이드 수지, 폴리우레탄 수지, 착색제, 희석제, 접착제 및 가소제를 포함하는 열경화형 다기능 실러 조성물에 관한 것으로서, 특히 저온에서 모든 기계적 물성이 고루 우수한 실러 조성물에 관한 것이다.

실러(Sealer)란 자동차 바디의 접합부나 연결부위의 누수방지 및 녹 방지를 위하여 도장 후에 사용하는 소부 경화형 재료를 말하며 대부분의 차체 강판의 중첩부에 누수방지 및 외관형상의 목적으로 실러가 도포된다.

일반적으로 차량에 사용되는 실러 중 하나인 심 실러(Seam Sealer)는 일반 도장강판의 실링(Sealing)을 목적으로 사용한다. 이러한 심 실러는 판넬의 접합부나 연결부의 방수, 방청, 방진의 효과 및 우수한 도장성을 갖지만 도장면 손상 이 쉽게 일어나는 단점이 있다.

또 다른 실러로 언더바디 실러(Under Body Sealer)는 차체 하부의 진동과 비석에 의한 도장면 손상 및 염분, 오일 등에 의한 손상으로부터 도장면을 보호하는 역할을 하며 우수한 방청, 방진, 내마모성 및 내약품성을 갖지만 중상도 페인트의 도장성이 좋지 않고 도포면이 거친 단점이 있다.

또 다른 차량용 실러로 알피피 실러(Rocker Panel Primer sealer)는 록커판넬(Rocker Panel)이나 펜더(Fender)하단에 적용되는 프라이머로, 주행 중 비석에 의한 도막 손상 및 염분에 의한 부식을 방지하고, 도막표면의 평활성이 양호하여 도장외관이 우수한 특징을 지녔으나 비석에 의한 도막 손상 정도가 언더바디 실러의 물성에 도달하지 못하는 단점이 있다.

상기와 같이 자동차에 사용되는 실러들은 적용부위와 그 목적 및 기능에 따라 각각 다른 특징을 가진 실러를 사용하여야 하므로 각각의 물성을 적절하게 조절해야 하고 실링부위에 따라 서로 다른 특성의 실러를 준비해야 하는 불편함이 따르는 실정이다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 점을 감안하여 연구 노력한 결과, 비닐아세테이트 비닐클로라이드 수지, 폴리우레탄 수지, 착색제, 충전제, 희석제, 접착제 및 가소제를 특정 조성으로 사용 함으로써, 언더바디 실러, 알피피 실러, 심 실러의 기능을 모두 지니고 있어 사용 설비의 공용화가 가능하고 저온에서 실링제를 가열하는 경우에도 내마모성, 도장성 및 유동성 등의 물성이 매우 우수한 열경화형 다기능 실러 조성물을 완성하게 되었다.

본 발명은 언더바디 실러, 알피피 실러, 심 실러의 기능을 통합한 다기능 실러 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기존의 실러에 비해 실링부위에 상관없이 물성을 모두 향상시킨 개선된 다기능 실러 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 비닐아세테이트 비닐클로라이드 공중합체 10 ~ 35 중량%, 블록형 알리파틱 폴리우레탄 수지 0.1 ~ 1.5 중량%, 착색제 0.1 ~ 1 중량%, 충전제 10 ~ 30 중량%, 희석제 1 ~ 10 중량%, 접착제 1 ~ 10 중량% 및 가소제 20 ~ 45 중량%를 포함하는 열경화형 다기능 실러 조성물을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열경화형 다기능 실러 조성물은 새로운 조성으로 인해 언더바디 실러의 하부 코팅 기능, 록커판넬 실러의 방청 기능, 심 실러의 도장강판 기능을 동시에 갖추고 있어서, 사용 설비의 공용화가 가능며 공정의 단순화와 관리의 편리함 및 관리비용을 절감할 수 있고, 저온에서 경화시 내마모성, 도장성 및 유동성이 모두 향상된 효과가 있다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 비닐아세테이트 비닐클로라이드 공중합체(Vinyl acetate, Vinyl chloride copolymer)는 폴리비닐클로라이드계 수지로서, 비닐 아세테이트를 5 ~ 10 % 포함하고 전체 열경화형 다기능 실러 조성물에 대하여 10 ~ 35 중량%를 포함한다. 상기 비닐아세테이트 비닐클로라이드를 10 중량% 미만 사용하면 경화 및 접착이 어렵고, 30 중량%를 초과하면 토출 시 높은 압력으로 인해 원활한 토출이 어려울 수 있기 때문에 상기의 범위가 적합하다.

상기 블록형 알리파틱 폴리우레탄 수지(Blocked aliphatic polyurethane resin)는 차량의 뛰어난 도장 외관성에 관여한다. 이의 바람직한 함량은 전체 다기능 실러 조성물에 대하여 0.1 ~ 1.5 중량% 이며, 0.1 중량% 미만일 경우에는 중상도 도장성이 미흡해 질 수 있고, 1.5 중량%를 초과 시에는 도장성은 좋아질 수 있으나 내열성과 점도 안정성이 저하되고 고점도로 인해 스프레이성이 저하되는 문제가 발생 할 수 있으므로 상기의 범위가 적당하다.

상기 착색제의 바람직한 함량은 전체 열경화형 다기능 실러 조성물에 대하여 0.1 ~ 1 중량% 사용한다. 착색제가 0.1 중량% 미만이면 백색도가 저하되어 화이트 칼라(White Color) 도포 시 미색이 나타날 수 있으며 , 1 중량%를 초과하여 사용하면 재료의 원가가 증가하여 경제적인 부담이 있을 수 있다. 이러한 착색제는 백색도를 높여주기 위해 사용하며, 그 예로는 이산화티탄을 사용 할 수 있다.

상기 충전제의 바람직한 함량은 전체 열경화형 다기능 실러 조성물에 대하여 10 ~ 30 중량% 사용하며, 10 중량% 미만을 사용하면 원가상승과 유동성에 문제가 발생할 수 있고, 30 중량%를 초과하면 점도가 증가하여 스프레이성과 같은 작업특성이 저하되는 문제가 발생 할 수 있으므로 상기의 범위가 적당하다. 이와 같은 충전제는 실러에 작업성 및 충전성을 부여하기 위하여 사용하며 통상적으로 사용되는 모든 충전제를 사용할 수 있고, 바람직하게는 탄산칼슘을 사용한다.

상기 희석제의 바람직한 함량은 전체 열경화형 다기능 실러 조성물에 대하여 1 ~ 10 중량% 이다. 희석제를 1 중량% 미만 사용하면 가소화가 부족하여 가공성이 떨어질 수 있고, 10 중량%를 초과하면 틱소(Thixo)성이 저하되어 작업 시 적용부위 이외에도 오염을 유발할 수 있기 때문에 상기의 범위가 적당하다. 이러한 희석제는 조성물의 점도를 조절하기 위하여 사용하며, 그 예로는 이소파라핀(Isoparaffin)을 사용할 수 있다.

상기 접착제의 바람직한 함량은 전체 열경화형 다기능 실러 조성물에 대하여 1 ~ 10 중량%이며, 1 중량% 미만을 사용하면 피착면과의 접착력이 약해질 수 있고, 10 중량%를 초과하여 사용하면 접착강도는 증가되나 내부 기포가 발생하여 내마모성을 저하시키는 요인이 되므로 상기의 범위가 바람직하다. 이와 같은 접착제는 피착제와의 접착력을 강화시키기 위해 사용하며, 그 예로는 복합 폴리아민(Complex Polyamin)이 바람직하다

상기 가소제의 바람직한 함량은 전체 열경화형 다기능 실러 조성물에 대하여 20 ~ 45 중량% 이다. 가소제를 20 중량% 미만 사용하면 분산이 어려울 수 있고, 고온에서 경도가 높아져 내마모성이 나빠질 수 있으며, 45 중량%를 초과하면 저온에서 경화가 이루어지지 않아 경화 후 침출이 발생할 수 있고 표면에 끈적거림이 남아 도장 불량을 유발할 수 있으므로 상기의 범위가 적당하다. 이와 같은 가소제로는 디소노닐 프탈레이트 및 디소햅틸 프탈레이트 중에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다.

이렇게 배합된 열경화형 다기능 실러 조성물은 언더바디 실러, 알피피 실러, 심 실러 등 3 가지 실러의 기능을 동시에 갖추고 있어서 이들 실러가 사용되는 모든 부분에 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로, 일반 도장 강판의 실링에 주로 사용될 수 있고, 판넬의 접합부 및 연결부의 방수, 방청 및 방진을 위하여 사용될 수 있다. 또한, 차체 하부에 사용되어 도장면의 손상을 방지하고, 차량 주행 중 염분에 의한 부식을 방지하는 역할을 하도록 발명되었다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 구체화하여 설명하겠다. 그러나 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1 ~ 3

본 발명의 언더바디 실러, 알피피 실러 및 심 실러의 기능을 통합한 열경화형 다기능 실러 조성물의 제조방법은 다음과 같다. 먼저 아래 표 1 의 조성물을 니더(Kneader)에 투입하여 20 ~ 40 ℃에서 60 ~ 90 분 교반하고 30 ~ 60분 동안 대기 압력 하에 1 차 진공 혼합하였다. 1 차 진공 혼합 후 실러의 점도를 조정 후 진공 압력 700 ~ 760 mmHg 에서 30 ~ 60 분 동안 2 차 진공 혼합하여 다기능 실러 조성물을 제조하였다.

비교예 1 ~ 3

아래 표 2 의 조성물을 실시예 1 ~ 3의 제조방법과 동일하게 열경화형 다기능 실러 조성물을 제조하였다.

실험예

[물성측정방법]

1. 내chipping 성(kg/㎠)

로드 피니쉬(Road Finish)(일본 Road Finish㈜ Chips CAT 10 x 8 상당품) 300g을 Gravelometer (SAE J-400) 5 ㎏/㎠의 압력으로 부딪치게 하여 (손상 부여면적은 6 x 7 ㎠ 으로 한다) 염수분무 시험기에 120 시간 걸어서 붉은 녹 발생점수를 조사한다.

2. 내마모성(kg)/도포두께 0.05 mm

시험편을 아래 그림에 나타낸 마모성 시험기의 도관 하단 30 mm 위치에 조정한 시험편 도포면의 중앙이 오도록 60도의 경사로에 고정하였다. 시험편을 장착한 후 1 회에 3 kg의 너트를 낙하시켜 시험편의 패널면이 노출될 때까지 필요한 너트의 총 중량을 조사하였다.

너트 : JIS B-1181의 3 종 M-4 황동제 육각 너트

3. 접착강도(㎏/㎠)

크기 25 × 150 mm의 두께 0.8 mm의 강판에 접착제를 균일하게 도포(폭 × 길이 : 25 × 12.5 mm)하고 클립으로 고정한 후, 표 3 에 준하여 가열 경화 시키고, 실온에서 1 시간 이상 방치시켰다. 그 후 만능인장시험기에 의하여 50 mm/분의 속도로 전단하층을 가하여 그 결과값을 구하였다.

4.도장성

실링재 조성물을 강판 방청면에(두께 0.8 mm, 70 × 150 mm)에 도포한 후 표 3에 준하여 가열시키고 생산라인에서 사용되는 상도 도료를 스프레이건으로 도장하여 가열하였다. 그 후 실온에서 60 분간 방치한 뒤 도장성을 측정한 뒤 시험편을 내후성 시험기에 투입하여 200 시간 폭로 후 꺼내어 육안으로 박리, 연화, 변색 등의 유무를 관찰하였다.

5.점도

23 ± 1 ℃로 조절한 실링재 조성물 500 ml 이상을 유리 비이커 또는 금속통에 액면이 바닥으로부터 70 ~ 80 mm 되도록 넣어 교반하였다. 점도계의 스핀들(spindle)을 침액 표시까지 담그고 2 분간 회전시킨 다음 점도를 측정하였다. 점도계는 점성 저항에 의해 측정하는 직접식 회전 점도계의 BH 형을 사용하고, 로타 No.7, 회전수 20 rpm으로 측정하였다.

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조성물 함량%로 제조된 실시예 1 ~ 3의 물성측정 결과, 내chipping성, 내마모성, 도장성 및 스프레이성이 모두 우수함을 알 수 있었다.

그러나, 본 발명의 함량과 달리 탄산칼슘을 과다하게 사용하여 실러 조성물을 제조한 비교예 1은 물성측정 결과 점도가 증가하여 스프레이성이 불량함을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 1은 블록형 알리파틱 폴리우레탄 수지를 첨가하지 않고 실러 조성물을 조성하였기 때문에 도장성이 불량하게 나타남을 알 수 있었다.비교예 1에서 블록형 알리파틱 폴리우레탄 수지를 첨가하지 않고 실러 조성물을 제조하였다면, 비교예 2에서는 블록형 알리파틱 폴리우레탄 수지를 본 발명의 범위보다 과다하게 사용하여 실러 조성물을 제조한 뒤 그 물성을 측정하여 보았다. 그 결과 도장성은 우수하였지만 점도가 높아져 스프레이성이 불량함을 확인할 수 있었다.

마지막으로 복합 폴리아민을 첨가하지 않은 비교예 3의 물성측정 결과 도장성과 스프레이성은 양호하였지만, 내 Chipping 성이 불량하였고 접착강도 측정 시 계면박리 현상이 일어나 열경화형 다기능 실러 조성물로 사용하기에 적절치 않음을 알 수 있었다. 이와 같은 실험결과 접착제인 복합 폴리아민이 피착면과의 접착에 영향을 미침을 확인할 수 있었다.

Claims (2)

1. 비닐아세테이트 비닐클로라이드 공중합체 10 ~ 35 중량%, 블록형 알리파틱 폴리우레탄 수지 0.1 ~ 1.5 중량%, 착색제 0.1 ~ 1 중량%, 충전제 10 ~ 30 중량%, 희석제 1 ~ 10 중량%, 접착제 1 ~ 10 중량% 및 디소노닐 프탈레이트 및 디소햅틸 프탈레이트를 포함하는 가소제 20 ~ 45 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화형 다기능 실러 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 착색제는 이산화티탄, 상기 충전제는 탄산칼슘이고, 상기 희석제는 이소파라핀이고, 상기 접착제는 복합 폴리아민인 것을 특징으로 하는 열경화형 다기능 실러 조성물.