KR101277446B1 - Water-soluble basecoat paint composition for automobiles and method of forming paint layer using the same - Google Patents

Water-soluble basecoat paint composition for automobiles and method of forming paint layer using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An aqueous paint composition is provided to have excellent exterior appearance, adhesion, impact resistance, flexure resistance, and chipping resistance. CONSTITUTION: An aqueous paint composition comprises: 20-50 wt% of alkali-swelling core-shell resin manufactured by using a urethane aqueous dispersion; 3-10 wt% of hardening mixture; 2-105 wt% of polyester resin; and residual water. The curing mixture comprises 10-30 wt% of butyl cellosolve, 10-30 wt% of isopropylalcohol, 5-15 wt% of N-methyl-2-pyrrolidone, 25-35 wt% of melamine resin, 15-25 wt% of hydrophobic melamine resin, and 2-5 wt% of nonionic surfactant.

Description

자동차용 수용성 상도 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법{WATER-SOLUBLE BASECOAT PAINT COMPOSITION FOR AUTOMOBILES AND METHOD OF FORMING PAINT LAYER USING THE SAME}WATER-SOLUBLE BASECOAT PAINT COMPOSITION FOR AUTOMOBILES AND METHOD OF FORMING PAINT LAYER USING THE SAME}

본 발명은 자동차용 수용성 상도 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법에 관한 것으로서, 상세하게는 광택 및 선영성 등의 외관과 내수성, 부착성, 내충격성, 내굴곡성 및 과건조 도막상에서의 재도장 부착성과 같은 기계적 물성이 우수하고 흐름이나 얼룩과 관련된 도장 작업성이 우수한 자동차용 수용성 상도 도료 조성물 및 이를 이용한 도막의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water-soluble top coating composition for automobiles and a method for forming a coating film using the same, and in particular, the appearance and the water resistance, adhesion, impact resistance, bending resistance and repainting on over-drying coating film, such as gloss and screening The present invention relates to a water-soluble waterborne coating composition for automobiles having excellent mechanical properties such as performance and excellent painting workability related to flow and staining, and a method of forming a coating film using the same.

자동차 산업의 엔진, 조향장치 부품과 함께 중심축을 형성하고 있는 차체 도장과 관련하여 수 년 전부터 이슈가 되고 있는 휘발성 유기 화합물 (volatile organic compound; VOC)의 배출에 대한 규제로 인하여 자동차 도료 산업도 많은 변화를 겪고 있다. 특히, 유럽 및 선진국에서는 VOC 의 사용을 적극적으로 제한하고 있으며 이를 사용한 제품에 대한 제재 조치를 가하고 있는 실정이다. The automotive paint industry has also changed a lot due to restrictions on the emission of volatile organic compounds (VOCs), which has been an issue for many years in relation to the body painting that forms the central axis with engine and steering parts of the automobile industry. Are going through. In particular, Europe and developed countries are actively restricting the use of VOCs and imposing sanctions on products using them.

일반적으로 VOC 는 상온에서 쉽게 휘발되는 특성이 있으므로 기체 상태로 존재시 대기 환경 중에 자연적으로 발산되어 대기 오염의 중요한 원인이 되고 있다. 또한 상기 VOC 는 생체 독성 및 화학 반응성을 내재하여 오존층 파괴, 온실 효과 및 악취 발생 등의 원인이 되므로 심각하게 환경을 파괴한다.In general, since VOC is easily volatilized at room temperature, it is naturally emitted in the atmospheric environment when it is in a gaseous state, which is an important cause of air pollution. In addition, the VOCs have biotoxicity and chemical reactivity, which causes ozone layer destruction, greenhouse effect, and odor generation, thereby seriously destroying the environment.

따라서 상기와 같은 VOC 에 대한 배출 규제 정책으로 인하여 환경 보존 및 작업장의 환경 개선 측면에서 자동차 도료에 대한 VOC 감축이 매우 중요한 사항이 되었다. 자동차 도료에 있어서 VOC 감축을 위해서 강구되는 대책으로는 기존의 유용성 도료의 하이솔리드화, 유용성 도료의 도장 공정 단축, 도료의 수성화 등이 진행되어 왔다. 이 가운데 가장 효과적인 VOC 감축 대책으로는 도료 자체에 포함된 VOC 자체의 양을 최소화 하는 수용성 도료로의 전환으로 볼 수 있다. 특히, 유기 용제의 함유량이 50~70% 수준인 유용성 상도 도료를 수용성 상도 도료로 대체 적용하는 것이 매우 효과적이다. 이에 따라 수용성 상도 도료에 대한 연구가 활발하게 진행되어 왔다.Therefore, the reduction of VOCs for automobile paints has become very important in terms of environmental preservation and workplace improvement due to the emission control policy for VOC. In order to reduce VOCs in automobile paints, measures to reduce VOCs have been made, such as high solidification of oil-soluble paints, shortening of coating processes for oil-soluble paints, and water-based paints. The most effective countermeasure against VOC is the conversion to water-soluble paint that minimizes the amount of VOC contained in the paint itself. In particular, it is very effective to replace the oil-soluble top coating with a content of 50 to 70% of the organic solvent with a water-soluble top coating. Accordingly, research on water-soluble topcoats has been actively conducted.

기존의 유용성 상도 도료에는 아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 유기 용제 등이 주로 사용되었다. 이는 선영성 및 부착성, 내충격성, 내굴곡성 등의 기계적 물성이 우수하다는 특징이 있다. 다르게는 수용성 아크릴 수지 및 수용성 마이크로겔 수지 또는 아크릴 에멀젼 등을 주수지로 하여 보조 수지인 폴리에스테르 수지, 우레탄 디스퍼젼 등과 함께 친수성 멜라민 수지를 사용하거나, 상기 주수지 및 보조 수지와 함께 소수성 멜라민 수분산체를 사용해 왔다. 이러한 조성의 수용성 상도 도료의 경우, 기존의 유용성 도료에 비해 흐름성 등과 같은 작업성, 내수성에 있어서 다소 열세인 경향이 있다.In the existing oil-soluble coatings, acrylic resins, melamine resins, polyester resins, polyurethane resins, organic solvents, and the like are mainly used. It is characterized by excellent mechanical properties such as sensibility and adhesion, impact resistance, flex resistance. Alternatively, a hydrophilic melamine resin is used together with a polyester resin, a urethane dispersion, or the like as an auxiliary resin using a water-soluble acrylic resin, a water-soluble microgel resin or an acrylic emulsion as a main resin, or a hydrophobic melamine aqueous dispersion together with the main resin and the auxiliary resin. Has been used. In the case of the water-soluble top coat of such a composition, it tends to be somewhat inferior in workability and water resistance, such as flowability, compared with the existing oil-soluble paint.

일반적으로 많이 사용되는 수용성 상도 도료로서는 아크릴 수지 및 역상 코어/쉘형의 마이크로겔 수지를 함께 사용하고 보조 수지로서 우레탄 디스퍼젼 및 폴리에스테르 수지를 사용하여 내치핑성 및 광휘성 안료의 배향성 향상 효과를 얻는 것이 있다.As a commonly used water-soluble top coat, acrylic resins and inverted core / shell-type microgel resins are used together, and urethane dispersions and polyester resins are used as auxiliary resins to obtain the effect of improving the orientation of the chipping resistance and the bright pigment. There is.

특히 아크릴 수지의 경우 소수성 멜라민 수분산체 제조시 반응수지로 사용되는 경우도 있다. 하지만 상기 조성의 도료는 마이크로겔 수지에 사용되는 음이온형 반응성 유화제로 인하여 최종 도막의 내수성이 저하된다는 단점이 있다.In particular, acrylic resin may be used as a reaction resin in the production of hydrophobic melamine dispersion. However, the paint of the composition has a disadvantage that the water resistance of the final coating film is lowered due to the anionic reactive emulsifier used in the microgel resin.

또한 기존의 자동차용 수용성 상도 도료에 일반적으로 많이 사용되는 경화제로는 아미노 수지, 블록이소시아네이트 화합물, 아지리딘 화합물, 에폭시 화합물 등이 있다. 경화제로 사용가능한 아미노 수지에는 트리아진 핵 1개당 메틸올기가 평균 3개 이상 달린 메틸에테르화된 멜라민 등의 친수성 멜라민 수지 또는 소수성 멜라민 수지가 있다. 친수성 멜라민 수지의 경우에는 수용성 도료 조성물에 바로 투입하여 사용할 수 있다. 그러나 부착성 등의 물성 향상을 위하여 소수성 멜라민 수지를 사용해야 하는 경우에는 멜라민 수지 수분산체로 반응시켜 수용성 도료의 경화제로 사용해야 한다는 제약이 있다.In addition, hardeners generally used in conventional water-soluble coatings for automobiles include amino resins, block isocyanate compounds, aziridine compounds, epoxy compounds, and the like. Amino resins usable as curing agents include hydrophilic melamine resins or hydrophobic melamine resins such as methyl etherated melamine having an average of three or more methylol groups per triazine nucleus. In the case of the hydrophilic melamine resin, it can be directly added to the water-soluble coating composition. However, when hydrophobic melamine resin should be used to improve physical properties such as adhesion, there is a restriction that it is used as a curing agent for water-soluble paints by reacting with a melamine resin water dispersion.

상기 소수성 멜라민 수지 수분산체는 특정한 아크릴 수지 및 소수성 멜라민 수지를 반응시킴으로써 얻어진다. 이는 입경이 20~140nm 범위의 수지 입자가 수중에 분산되어 있는 것으로서 70~100℃ 온도에서 1~10 시간 범위의 반응시간을 필요로 한다. 이에 더하여, 수득된 반응생성물을 50℃ 이하로 냉각하고 물을 이용하여 수분산 처리하는 공정이 추가로 필요하다. 이러한 공정을 위해서는 별도의 설비 및 최대 10 시간의 반응 시간이 필요함에 따라 소수성 멜라민 수지의 적용에 따른 수용성 상도 도료의 제조 효율이 저하되는 원인으로 주목되어 왔다. The hydrophobic melamine resin water dispersion is obtained by reacting a specific acrylic resin and a hydrophobic melamine resin. This is because the resin particles having a particle diameter in the range of 20 to 140 nm are dispersed in water and require a reaction time in the range of 1 to 10 hours at a temperature of 70 to 100 ° C. In addition, there is a further need for cooling the obtained reaction product to 50 ° C. or less and dispersing with water. As such a process requires a separate facility and a reaction time of up to 10 hours, it has been noted that the manufacturing efficiency of the water-soluble topcoat due to the application of the hydrophobic melamine resin is reduced.

만약 친수성 멜라민 수지만을 사용하는 경우, 상도 도료 위에 도장되는 투명 도료 (크리어 도료)의 과건조(over baking) 도막상에서 재도장 부착성이 저하되는 문제점이 발생하는 경우가 있다.If only hydrophilic melamine resin is used, there may be a problem in that repainting adhesion is deteriorated on an over baking coating film of a transparent coating (clear coating) coated on the top coating.

이에 본 발명의 기술적 과제는 광택 및 선영성 등의 외관은 물론, 부착성, 내충격성, 내굴곡성, 내치핑성 및 과건조 도막상에서의 재도장 부착성과 같은 기계적 물성이 우수한 새로운 조성의 수용성 도료 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention is a water-soluble coating composition having a new composition having excellent mechanical properties such as adhesion, impact resistance, bending resistance, chipping resistance, and repainting adhesion on over-drying coatings, as well as appearance such as gloss and lightness. To provide.

본 발명의 다른 목적은 상기한 수용성 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for forming a coating film using the above water-soluble coating composition.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 수용성 도료 조성물은 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 우레탄 수분산체를 유화제로서 사용하여 제조되는 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지 20~50 중량%; 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 부틸셀로솔브 10~30 중량%, 이소프로필알콜 10~30 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 5~15 중량%, 친수성 멜라민 수지 25~35 중량%, 소수성 멜라민 수지 15~25 중량% 및 비이온성 계면활성제 2~5 중량%를 포함하여 이루어지는 경화제 혼합물 3~10 중량%; 폴리에스테르 수지 2~10 중량%; 및 여분의 물을 포함한다.The water-soluble coating composition for realizing the above object of the present invention is 20 to 50% by weight of an alkali swellable core shell resin prepared by using a urethane water dispersion as an emulsifier based on the total amount of the coating composition; 10-30 weight% butyl cellosolve, 10-30 weight% isopropyl alcohol, 5-15 weight% N-methyl-2-pyrrolidone, 25-35 weight% hydrophilic melamine resin based on the total amount of the curing agent mixture 3 to 10 weight percent of a curing agent mixture comprising 15 to 25 weight percent of a hydrophobic melamine resin and 2 to 5 weight percent of a nonionic surfactant; 2 to 10 wt% polyester resin; And excess water.

일실시예에 있어서, 상기 우레탄 수분산체는 이관능의 이소시아네이트 화합물에 분자량이 1,500~2,500 의 폴리카보네이트 폴리올 및 두 개 이상의 하이드록시기를 가지고 단관능의 카르복시산을 가지는 화합물을 반응시켜 말단에 이소시아네이트 관능기를 가지는 프리폴리머를 제조하고 아민 수용액상에 수분산 시킨후 쇄연장 시켜 얻어질 수 있다.In one embodiment, the urethane water dispersion is a bifunctional isocyanate compound having a polycarbonate polyol having a molecular weight of 1,500 ~ 2,500 and two or more hydroxyl groups and reacting a compound having a monofunctional carboxylic acid having an isocyanate functional group at the terminal It can be obtained by preparing a prepolymer, dispersing it in an aqueous amine solution and then chain extension.

일실시예에 있어서, 상기 이관능의 이소시아네이트 화합물은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 4,4-비스 이소시아네이토 사이클로헥실 메탄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일수 있다.In one embodiment, the bifunctional isocyanate compound may be at least one selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and 4,4-bis isocyanato cyclohexyl methane.

일실시예에 있어서, 상기 두 개 이상의 하이드록시기를 가지고 단관능의 카르복시산을 가지는 화합물은 디메틸올프로피오닉에시드 및 디메틸올부타노익에시드 중에서 적어도 하나일 수 있다.In one embodiment, the compound having two or more hydroxyl groups and a monofunctional carboxylic acid may be at least one of dimethylol propionic acid and dimethylol butanoic acid.

일실시예에 있어서, 상기 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지는 상기 유화제 및 제1 단량체 혼합물을 유화 중합하여 형성된 코어 및 상기 코어의 외부에 제2 단량체 혼합물로 형성되는 쉘부분을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 단량체 혼합물 및 상기 제2 단량체 혼합물은 혼합비가 중량비로 65~85 : 15~35 이며, 상기 유화제는 상기 제1 단량체 혼합물 및 상기 제2 단량체 혼합물 총량에 대하여 5~30 중량% 범위이다.In one embodiment, the alkali swellable core shell resin may include a core formed by emulsion polymerization of the emulsifier and the first monomer mixture and a shell portion formed of a second monomer mixture on the outside of the core. In this case, the mixing ratio of the first monomer mixture and the second monomer mixture is 65 to 85: 15 to 35 by weight, and the emulsifier is 5 to 30% by weight based on the total amount of the first monomer mixture and the second monomer mixture. Range.

일실시예에 있어서, 상기 제1 단량체 혼합물은 4~12개의 탄소 원자를 포함하는 (시클로)알킬(메트) 아크릴레이트 75~90 mol% 및 공중합 가능한 모노 알킬렌성 불포화 단량체 10~25 mol%를 포함하며, 상기 제2 단량체 혼합물은 (메트)아크릴산 20~40mol% 및 공중합 가능한 모노알킬렌성 불포화 단량체 60~80 mol%를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first monomer mixture comprises 75-90 mol% of (cyclo) alkyl (meth) acrylates containing 4-12 carbon atoms and 10-25 mol% of copolymerizable mono alkylenically unsaturated monomers. In addition, the second monomer mixture may include 20 to 40 mol% of (meth) acrylic acid and 60 to 80 mol% of a copolymerizable monoalkylene unsaturated monomer.

일실시예에 있어서, 상기 우레탄 수분산체는 산가 90~100 mgKOH/g 이고, 고형분 함량이 28~34% 일 수 있다.In one embodiment, the urethane dispersion is an acid value of 90 ~ 100 mgKOH / g, the solid content may be 28 to 34%.

일실시예에 있어서, 상기 도료 조성물은 금속 안료 1~3 중량%; 안료 수분산액 5~50 중량%; 조용제 3~6 중량%; 웨팅제 0.1~2 중량%; 분산제 0.1~2 중량%; 소포제 0.1~1.5 중량%; 증점제 0.1~1.0 중량% 및 중화제 0.1~3 중량%를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the coating composition is a metal pigment 1 to 3% by weight; Pigment aqueous dispersion 5-50 wt%; Coarse solvent 3-6 wt%; 0.1 to 2 wt% wetting agent; 0.1 to 2 wt% dispersant; Antifoam 0.1-1.5 wt%; 0.1 to 1.0 wt% thickener and 0.1 to 3 wt% neutralizing agent may be further included.

상기한 본 발명의 다른 목적은 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 우레탄 수분산체를 유화제로서 사용하여 제조되는 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지 20~50 중량%; 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 부틸셀로솔브 10~30 중량%, 이소프로필알콜 10~30 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 5~15 중량%, 친수성 멜라민 수지 25~35 중량%, 소수성 멜라민 수지 15~25 중량% 및 비이온성 계면활성제 2~5 중량%를 포함하여 이루어지는 경화제 혼합물 3~10 중량%; 폴리에스테르 수지 2~10 중량%; 및 여분의 물을 포함하는 수용성 도료 조성물을 기재상에 도장하는 단계; 및 건조시키는 단계를 포함하는 도막의 형성방법에 의해 달성된다.Another object of the present invention described above is 20 to 50% by weight of an alkali swellable coreshell resin prepared by using a urethane water dispersion as an emulsifier, based on the total amount of the coating composition; 10-30 weight% butyl cellosolve, 10-30 weight% isopropyl alcohol, 5-15 weight% N-methyl-2-pyrrolidone, 25-35 weight% hydrophilic melamine resin based on the total amount of the curing agent mixture 3 to 10 weight percent of a curing agent mixture comprising 15 to 25 weight percent of a hydrophobic melamine resin and 2 to 5 weight percent of a nonionic surfactant; 2 to 10 wt% polyester resin; And coating the water-soluble coating composition comprising excess water on the substrate; And it is achieved by a method for forming a coating film comprising the step of drying.

일실시예에 있어서, 상기 도막은 두께가 10~25㎛ 로서 자동차용 상도 도막일 수 있다.In one embodiment, the coating film may have a thickness of 10 ~ 25㎛ automotive top coat film.

일실시예에 있어서, 상기 도장은 스프레이 도장 및 정전 도장 중 어느 한 가지 방법으로 수행될 수 있다.In one embodiment, the painting may be performed by any one of spray coating and electrostatic painting.

일실시예에 있어서, 상기 도막의 상부에 투명 도료를 도장하고 경화시키는 단계를 더 수행할 수 있다.In one embodiment, the step of coating and curing the transparent paint on top of the coating film may be further performed.

이러한 자동차용 수용성 상도 도료 조성물은 도장후 흐름이나 얼룩이 방지되고 건조 도막의 내수성 및 메탈릭 입자의 배향성이 향상된다. 또한 보조수지를 사용하지 않더라도 내치핑성이 우수한 도막을 형성할 수 있다.The water-soluble topcoat composition for automobiles is prevented from flowing or staining after painting, and the water resistance of the dry coating film and the orientation of the metallic particles are improved. Moreover, even if an auxiliary resin is not used, a coating film excellent in chipping resistance can be formed.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are further described in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, ingredient, step, process, composition, or combination thereof described on the specification, one or more other features or ingredients, It is to be understood that it does not preclude the presence or possibility of addition of steps, processes, compositions or combinations thereof.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 도료 조성물은 주성분으로서 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 우레탄 수분산체를 유화제로서 사용하여 제조되는 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지 20~50 중량%; 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 부틸셀로솔브 10~30 중량%, 이소프로필알콜 10~30 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 5~15 중량%, 친수성 멜라민 수지 25~35 중량%, 소수성 멜라민 수지 15~25 중량% 및 비이온성 계면활성제 2~5 중량%를 포함하여 이루어지는 경화제 혼합물 3~10 중량%; 폴리에스테르 수지 2~10 중량%; 및 여분의 물을 포함하여 이루어진다.The coating composition according to the present invention comprises 20 to 50% by weight of an alkali swellable core shell resin prepared by using a urethane water dispersion as an emulsifier based on the total amount of the coating composition as a main component; 10-30 weight% butyl cellosolve, 10-30 weight% isopropyl alcohol, 5-15 weight% N-methyl-2-pyrrolidone, 25-35 weight% hydrophilic melamine resin based on the total amount of the curing agent mixture 3 to 10 weight percent of a curing agent mixture comprising 15 to 25 weight percent of a hydrophobic melamine resin and 2 to 5 weight percent of a nonionic surfactant; 2 to 10 wt% polyester resin; And excess water.

본 발명의 실시예에 따른 도료 조성물의 각 구성 성분을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to each component of the coating composition according to an embodiment of the present invention in detail as follows.

먼저, 우레탄 수분산체를 유화제로서 사용하여 제조되는 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지는 주수지로서 이후 유화 중합을 통해 형성된 코어에 친수성 비닐 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 적하시켜 친수성 쉘부분을 형성시켜 얻어지는 수지이다. First, an alkali swellable core shell resin prepared by using a urethane water dispersion as an emulsifier is a resin obtained by dropping a monomer mixture containing a hydrophilic vinyl monomer into a core formed through emulsion polymerization as a main resin to form a hydrophilic shell portion.

상기 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지를 주수지로 사용함으로써 상기 코어쉘 수지의 쉘부분의 카르복실기를 아민으로 중화시켜 쉘의 확장 및 팽창으로 발현되는 구조 점성을 이용하여 흐름성 등 우수한 작업성을 구현할 수 있다. 또한 도장시 입자의 배향성을 향상시키게 되어 우수한 외관과 입자감을 갖는 도막을 형성할 수 있다. By using the alkali swellable core shell resin as a main resin, the carboxyl group of the shell portion of the core shell resin may be neutralized with an amine to implement excellent workability such as flowability using structural viscosity expressed by expansion and expansion of the shell. In addition, it is possible to improve the orientation of the particles during coating to form a coating film having an excellent appearance and graininess.

상기 우레탄 수분산체는 이관능의 이소시아네이트 화합물에 분자량이 1,500~2,500 의 폴리카보네이트 폴리올 및 두 개 이상의 하이드록시기를 가지고 단관능의 카르복시산을 가지는 화합물을 반응시켜 말단에 이소시아네이트 관능기를 가지는 프리폴리머를 제조하고 아민 수용액상에 수분산 시킨후 쇄연장시켜 제조할 수 있다.The urethane aqueous dispersion reacts a bifunctional isocyanate compound with a polycarbonate polyol having a molecular weight of 1,500 to 2,500 and a compound having two or more hydroxyl groups and a monofunctional carboxylic acid to prepare a prepolymer having an isocyanate functional group at the terminal, and receiving an amine It can be prepared by water-dispersed in the liquid phase and then chain extended.

상기 우레탄 수분산체의 제조에 사용되는 이관능의 이소시아네이트 화합물은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 4,4-비스 이소시아네이토 사이클로헥실 메탄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The bifunctional isocyanate compound used in the preparation of the urethane water dispersion may be at least one selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and 4,4-bis isocyanato cyclohexyl methane. have.

상기 우레탄 수분산체의 제조에 사용되는 두 개 이상의 하이드록시기를 가지고 단관능의 카르복시산을 가지는 화합물은 디메틸올프로피오닉에시드 및 디메틸올부타노익에시드 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다. The compound having two or more hydroxy groups and monofunctional carboxylic acid used in preparing the urethane aqueous dispersion may be at least one of dimethylol propionic acid and dimethylol butanoic acid.

상기 프리폴리머의 수분산을 위한 중화제로는 트리에틸아민, 암모니아 등을 예로 들 수 있다.Examples of the neutralizer for water dispersion of the prepolymer include triethylamine and ammonia.

상기 우레탄 수분산체를 유화제로 사용하여 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지를 제조할 때, 전체 모노머 중량 대비 5~30 중량%의 우레탄 수분산체를 유화제로 사용하며 바람직하게는 10~20 중량%를 사용하여 유화 중합을 실시하도록 한다. 상기 우레탄 수분산체는 바람직하게 산가 90~100 mgKOH/g 이고, 고형분 함량이 28~34% 이다.When preparing an alkali swelling type coreshell resin using the urethane water dispersion as an emulsifier, 5-30% by weight of the urethane water dispersion is used as an emulsifier and preferably emulsified using 10-20% by weight. The polymerization is carried out. The urethane aqueous dispersion is preferably an acid value of 90 ~ 100 mgKOH / g, a solid content of 28 ~ 34%.

상기 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지는 적어도 두 단계로 제조되는 공중합체이다. 먼저 (시클로)알킬기가 4~12개의 탄소 원자를 함유하는 (시클로)알킬(메트)아크릴레이트 75~90 mol% 및 다른 공중합 가능한 모노 알킬렌성 불포화 단량체 10~25 mol%로 구성된 제1 단량체 혼합물을 제조한다. 이 때 두 구성물의 합은 100 mol%가 되어야 한다. The alkali swellable coreshell resin is a copolymer prepared in at least two steps. First, a first monomer mixture consisting of 75 to 90 mol% of (cyclo) alkyl (meth) acrylate containing 4 to 12 carbon atoms and 10 to 25 mol% of other copolymerizable mono alkylenically unsaturated monomers is prepared. Manufacture. In this case, the sum of the two components should be 100 mol%.

이어서 (메트)아크릴산 20~40 mol% 및 다른 공중합 가능한 모노알킬렌성 불포화 단량체 60~80 mol%로 이루어진 제2 단량체 혼합물을 제조한다. 이 때 두 구성물의 합은 100 mol%가 되어야 한다. A second monomer mixture is then prepared, consisting of 20-40 mol% (meth) acrylic acid and 60-80 mol% of other copolymerizable monoalkylene unsaturated monomers. In this case, the sum of the two components should be 100 mol%.

제1 단량체 혼합물 65~85 중량% 및 제2 단량체 혼합물 15~35 중량%가 연속 단계로 공중합되어 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지가 수득된다. 이는 적어도 일부 이온화된 (메트)아크릴산으로부터 유도된 카르복시산기를 포함한다. 65 to 85% by weight of the first monomer mixture and 15 to 35% by weight of the second monomer mixture are copolymerized in a continuous step to obtain an alkali swelling coreshell resin. It includes carboxylic acid groups derived from at least some ionized (meth) acrylic acid.

상기 제1 단량체 혼합물의 제조를 위해 사용되는 상기 (시클로)알킬기가 4~12개의 탄소 원자를 함유하는 (시클로)알킬(메트)아크릴레이트로서는 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물이 바람직한 단량체이다. Examples of the (cyclo) alkyl (meth) acrylate in which the (cyclo) alkyl group used for the preparation of the first monomer mixture contain 4 to 12 carbon atoms include butyl acrylate, butyl methacrylate, octyl acrylate and iso Boryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isobornyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, dodecyl acrylate, dodecyl methacrylate, mixtures thereof, and the like can be given. Of these, butyl acrylate, butyl methacrylate and mixtures thereof are preferred monomers.

또한 상기 제1 단량체 혼합물의 제조를 위해 사용되는 상기 공중합 가능한 모노 알킬렌성 불포화 단량체로서는 메틸메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 3-메톡시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크리렐이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 6-히드록시헥실 아크릴레이트, 상기 화합물들의 혼합물 등을 예로 들 수 있다. 이들 중에서 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이들의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있고, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 이들의 혼합물이 또한 바람직하게 사용될 수 있다. In addition, the copolymerizable mono alkylene unsaturated monomers used for the preparation of the first monomer mixture include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, isopropyl. Acrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, 3-methoxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxy Propyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate, mixtures of the above compounds, and the like. Of these, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, mixtures thereof can be preferably used, and 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate , 2-hydroxypropyl methacrylate, mixtures thereof can also be preferably used.

상기 제2 단량체 혼합물의 제조에 사용되는 공중합 가능한 모노알킬렌성 불포화 단량체로는 스티렌, 비닐 톨루엔, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트, 6-히드록시헥실 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있다. The copolymerizable monoalkylene unsaturated monomers used in the preparation of the second monomer mixture include styrene, vinyl toluene, acrylonitrile, methacrylonitrile, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate and ethyl methacrylate. , Propyl acrylate, propyl methacrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2- Hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, these And mixtures thereof.

상기 유화 공중합에서 라디칼 개시제로서 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트 등을 사용할 수 있다. 단량체 혼합물의 공중합은 약 70~80℃의 온도 조건과 질소 충진된 대기압하에서 수행될 수 있다. 유도된 카르복시산기는 암모니아 및 아민과 같은 중화제의 첨가에 의해 80~100% 중화된다. 중화제로서 구체적인 예는 트리에틸 아민, N,N-디메틸에탄올 아민, N,N-디에틸 에탄올 아민 등을 포함할 수 있다. Ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate and the like can be used as the radical initiator in the emulsion copolymerization. Copolymerization of the monomer mixture can be carried out under temperature conditions of about 70-80 ° C. and nitrogen filled atmospheric pressure. The derived carboxylic acid groups are neutralized by 80-100% by the addition of neutralizing agents such as ammonia and amines. Specific examples of the neutralizing agent may include triethyl amine, N, N-dimethylethanol amine, N, N-diethyl ethanol amine, and the like.

이러한 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지는 수용성 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 20~50 중량% 범위로 사용하도록 한다. 만약 이의 사용량이 20 중량% 보다 적으면 도료의 점성이 부족하여 도장 작업성이 저하되고 내수성이 저하되고, 만약 이의 사용량이 50 중량%를 초과하면 도막의 재도장 부착성이 저하될 수 있기 때문이다.The alkali swellable core shell resin is to be used in the range of 20 to 50% by weight based on the total amount of the water-soluble coating composition. If the amount is less than 20% by weight, the viscosity of the paint is insufficient, the paint workability is lowered and the water resistance is lowered. If the amount is more than 50% by weight, the re-coating adhesion of the coating film may be lowered. .

상술한 방법에 따라 제조된 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지를 자동차용 수용성 상도 도료의 제조에 사용하는 경우 수용성 도료의 요변성을 제어하여 흐름과 얼룩이 없는 양호한 작업성을 구현할 수 있다. 이를 사용하면 외관 및 부착성, 내충격성, 내굴곡성이 우수한 도료의 제조가 가능하고 일반 유화제 사용시에 저하되는 내수성을 증대시킬 수 있다. 이에 더하여, 도막의 부착성 및 메타릭 안료의 배향성을 향상시킬 수 있는데, 특히 후술하는 수용성 폴리에스테르 수지와 혼합하여 사용하는 경우 더욱 향상시킬 수 있다. 유화제로 사용되는 우레탄 수분산체의 영향으로 통상 내치핑성 향상을 위해 사용되어 오던 도료 조성물 내에 우레탄 디스퍼젼을 사용하지 않더라도 우수한 내치핑성 도막을 얻을 수 있다. When the alkali swellable core shell resin prepared according to the above-described method is used in the production of water-soluble topcoat for automobiles, the thixotropy of the water-soluble paint can be controlled to achieve good workability without flow and stain. By using this, it is possible to manufacture a paint having excellent appearance and adhesion, impact resistance and flex resistance, and increase water resistance which is lowered when using a general emulsifier. In addition, although the adhesiveness of a coating film and the orientation of a metallic pigment can be improved, it can further improve especially when it mixes with the water-soluble polyester resin mentioned later. Due to the influence of the urethane water dispersion used as an emulsifier, an excellent chipping resistance coating film can be obtained even when a urethane dispersion is not used in the coating composition that has been used for improving chipping resistance.

다음, 경화제 혼합물에 대하여 살펴보기로 한다.Next, the curing agent mixture will be described.

수용성 도료에 있어서 친수성 멜라민 수지를 수용성 도료에 직접 투입하는 것에는 별다른 문제가 없으나 소수성 멜라민 수지를 수용성 도료 및 물에 직접 투입하는 경우에는 수지의 응집이 발생하게 된다. 이는 도막의 외관 저하 및 기계적 물성, 부착 성능의 저하를 가져올 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면 친수성 멜라민 수지와 소수성 멜라민 수지에 비이온성 계면활성제가 투입된 경화제 혼합물을 사용함으로써 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지 및 물과의 상용성을 극대화할 수 있다. 이에 따라 외관 및 과건조 도막에서의 재도장 부착성이 우수한 도막을 얻을 수 있다. In water-soluble paints, there is no problem in directly adding the hydrophilic melamine resin to the water-soluble paint. However, when the hydrophobic melamine resin is directly added to the water-soluble paint and water, aggregation of the resin occurs. This can lead to deterioration of the appearance of the coating film, mechanical properties, and adhesion performance. According to the embodiment of the present invention, by using a curing agent mixture in which a nonionic surfactant is added to the hydrophilic melamine resin and the hydrophobic melamine resin, compatibility with the alkaline swellable core shell resin and water can be maximized. Thereby, the coating film excellent in the repaint adhesion in an external appearance and an overdrying coating film can be obtained.

경화제 혼합물의 제조를 위하여 사용가능한 용제로는 부틸셀로솔브, 이소프로필알콜, N-메틸-2-피롤리돈 등이 있다. 상기 경화제 혼합물은 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 부틸셀로솔브 10~30 중량%, 이소프로필알콜 10~30 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 5~15 중량%, 친수성 멜라민 수지 25~35 중량%, 소수성 멜라민 수지 15~25 중량% 및 계면활성제 2~5 중량%를 포함하여 이루어진다.Solvents usable for the preparation of the curing agent mixture include butyl cellosolve, isopropyl alcohol, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. The curing agent mixture is based on the total amount of curing agent mixture 10-30% by weight of butyl cellosolve, 10-30% by weight of isopropyl alcohol, 5-15% by weight of N-methyl-2-pyrrolidone, hydrophilic melamine resin 25 35 wt%, hydrophobic melamine resin 15-25 wt% and surfactant 2-5 wt%.

부틸셀로솔브의 사용량이 10 중량% 미만일 경우 멜라민 수지의 충분한 용해가 이루어지지 않아서 외관 및 물성 저하를 가져오며 만약 이의 사용량이 30 중량%를 초과하면 도료 TI의 하락으로 인하여 도장 작업성이 저하된다. 따라서, 상기 부틸셀로솔브의 사용량은 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 10~30 중량% 범위가 되도록 한다.If the amount of butyl cellosolve is less than 10% by weight, sufficient dissolution of the melamine resin does not occur, resulting in deterioration of appearance and physical properties. If the amount of the butyl cellosolve exceeds 30% by weight, the painting workability is deteriorated due to the decrease of the paint TI. . Therefore, the amount of the butyl cellosolve is to be in the range of 10 to 30% by weight based on the total amount of the curing agent mixture.

이소프로필알콜의 사용량은 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 10~30 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 10 중량% 미만일 경우 도료 저장성이 저하되고 30 중량%를 초과하면 도막 건조시 핀홀 및 끓음 현상이 유발될 수 있기 때문이다.The amount of isopropyl alcohol is to be in the range of 10 to 30% by weight based on the total amount of the curing agent mixture. If the amount is less than 10% by weight of the paint storage property is lowered, if it exceeds 30% by weight may cause pinholes and boiling phenomenon when the coating film is dried.

N-메틸-2-피롤리돈은 멜라민 수지의 용해 및 도료 저장성을 향상시키는 기능을 한다. 이의 사용량은 경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 5~15 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 5 중량% 미만일 경우에는 도료 저장성의 향상폭이 줄어 들고 만약 이의 사용량이 15 중량%를 초과하는 경우 도료 TI(thixotrophy index)를 저하시키고 도장 작업시 흐름 불량 및 지건화에 따른 도막 끓음 현상이 발생하기 때문이다.N-methyl-2-pyrrolidone functions to improve the dissolution of the melamine resin and paint shelf life. Its usage amount is in the range of 5 to 15% by weight, based on the total amount of the curing agent mixture. If the amount is less than 5% by weight, the improvement of paint storage is reduced. If the amount is more than 15% by weight, the paint TI (lower thixotrophy index) is lowered and the film boils due to poor flow and dryness during painting. This is because the phenomenon occurs.

상기 친수성 멜라민 수지로는 사이텍사의 사이멜-202, 사이멜-325, 사이멜-327, 사이멜-370, 사이멜-385 및 사이멜-254, 바스프사의 루비팔-052 등을 사용할 수 있다. Cymel-202, Cymel-325, Cymel-327, Cymel-370, Cymel-385 and Cymel-254, BASF's Rubypal-052, etc. can be used as said hydrophilic melamine resin.

또한 소수성 멜라민 수지로는 노루페인트사의 M3-1280 및 M3-1286 뉴플렉스사의 세타민-146 및 세타민-138, 사이텍사의 사이멜-683, 사이멜-1158 및 사이멜-1156 등을 예로 들 수 있다. Hydrophobic melamine resins include, for example, M3-1280 and M3-1286 Newplex's Cetamine-146 and Cetamine-138, Cytec's Cymel-683, Cymel-1158 and Cymel-1156. have.

친수성 멜라민 수지 및 소수성 멜라민 수지의 혼합비는 중량비로 50:50 ~ 70:30 범위인 것이 바람직하다. 만약 상기 중량비로부터 친수성 멜라민 수지의 비율이 많아지면 과건조 투명 도료 도막상에서의 재도장 부착성이 저하되며 반대로 소수성 멜라민 수지의 비율이 많아지면 수용성 상도 도료의 외관 품질이 저하될 수 있기 때문이다.The mixing ratio of the hydrophilic melamine resin and the hydrophobic melamine resin is preferably in the range of 50:50 to 70:30 by weight. If the proportion of the hydrophilic melamine resin is increased from the weight ratio, the repainting adhesion on the over-drying transparent coating film is lowered. On the contrary, if the proportion of the hydrophobic melamine resin is increased, the appearance quality of the water-soluble topcoat may be degraded.

상기 경화제 혼합물에 사용되는 계면활성제는 비이온성 계면활성제로서 이의 사용량은 경화제 혼합물 총량에 대하여 2~5 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 2 중량% 보다 적으면 경화제 혼합물을 수용성 상도 도료에 투입시 상용성이 저하될 수 있으며 만약 이의 사용량이 5 중량% 보다 많으면 도료 조성물의 가격 상승과 함께 내수성이 저하될 수 있으며 수용성 상도 도료의 표면 장력 저하로 인한 크레터링 현상이 유발될 수 있기 때문이다. 상기 계면활성제는 에어프로더트사의 서피놀-420, 서피놀-440, 서피놀-465 등을 예로 들 수 있다.The surfactant used in the curing agent mixture is a nonionic surfactant so that the amount thereof is in the range of 2 to 5% by weight based on the total amount of the curing agent mixture. If the amount is less than 2% by weight, the compatibility of the curing agent mixture into the water-soluble topcoat may be lowered. If the amount is more than 5% by weight, the water resistance may decrease with the price of the coating composition. This is because the cruttering phenomenon may be caused by a decrease in the surface tension of the paint. The surfactant may include, for example, Sufinol-420, Sufinol-440, Sufinol-465, etc. of AirFredder.

다음, 본 발명의 도료 조성물에 보조 수지로서 포함되는 폴리에스테르 수지에 대하여 설명하기로 한다.Next, the polyester resin contained as an auxiliary resin in the coating composition of the present invention will be described.

폴리에스테르 수지는 입자크기가 약 50 nm 전후의 분산상의 수지로서 이의 사용량은 도료 조성물 총량에 대하여 2~10 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 2 중량% 미만이면 부착성 및 입자의 배향성이 저하되며 10 중량%를 초과하면 내충격성, 내굴곡성 등의 물성이 저하되기 때문이다. 상기 폴리에스테르 수지로 적용가능한 예는 노루홀딩스사의 노루스터 8210 등이 있다.The polyester resin is a dispersed phase resin having a particle size of about 50 nm, and the amount thereof is in the range of 2 to 10% by weight based on the total amount of the coating composition. If the amount thereof is less than 2% by weight, the adhesion and orientation of the particles are lowered. If the amount is more than 10% by weight, the physical properties such as impact resistance and flex resistance may be reduced. Examples of applicable polyester resins include Norroster's Noorster 8210.

본 발명의 자동차용 수용성 상도 도료 조성물에 포함되는 금속 안료는 평균입경(D50)이 5~40㎛ 범위인 것이 바람직하다. 또한 수성 도료에 적합하도록 표면처리된 안료가 바람직하다. 구체적으로는 알루미늄 및 산화알루미늄 등과 같은 금속의 무착색 또는 착색된 알루미늄 페이스트를 예로 들 수 있다. 대표적인 예로는 에카르트사의 하이드란 시리즈의 알루미늄 페이스트 제품을 들 수 있다. 이의 사용량은 필요에 따라 조절하되 도료 조성물 총량에 대하여 1~3 중량% 범위로 하는 것이 적절하다. It is preferable that the metal pigment contained in the water-soluble top coat composition for automobiles of this invention is 5-40 micrometers in average particle diameter (D50). Also preferred are pigments that have been surface treated to suit aqueous paints. Specific examples include non-colored or colored aluminum pastes of metals such as aluminum and aluminum oxide. Representative examples include aluminum paste products of the Eckart hydrane series. Its amount is appropriately adjusted as necessary, but is suitably in the range of 1 to 3% by weight based on the total amount of the coating composition.

본 발명의 수용성 상도 도료 조성물에 포함되는 안료 수분산액은 안료로서 무기안료, 유기안료 등을 사용할 수 있다. 이의 사용량은 도료 조성물 총량에 대하여 5~50 중량% 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 만약 이의 사용량이 5 중량% 미만이면 도막의 하지은폐력이 저하될 수 있고 50 중량%를 초과하면 도료의 안정성 및 안료 분산성이 저하될 수 있기 때문이다.The pigment aqueous dispersion contained in the water-soluble top coat composition of the present invention may be an inorganic pigment, an organic pigment or the like as a pigment. Its amount is preferably in the range of 5 to 50% by weight based on the total amount of the coating composition. If the amount thereof is less than 5% by weight can lower the hiding power of the lower layer of the coating film, if it exceeds 50% by weight it is because the paint stability and pigment dispersibility may be lowered.

본 발명에 적용가능한 조용제로는 2-에틸헥사놀, 2-에틸헥실글리콜, 부틸카비톨, 이소프로필알콜, 부탄올 등을 에로 들 수 있는데 이의 사용량은 도료 조성물 총량에 대하여 3~6 중량% 범위가 되도록 하는 것이 좋다. 만약 이의 사용량이 3 중량% 미만인 경우 도막의 평활성이 떨어지게 되고 만약 이의 사용량이 6 중량%를 초과하면 평활성은 향상되나 휘발성 유기용제의 함량이 늘어나게 되어 대기를 오염시킬 수 있기 때문이다. 상기 조용제는 경화제 혼합물에 포함되는 용제와는 별도로 사용된다.The co-solvents applicable to the present invention include 2-ethylhexanol, 2-ethylhexyl glycol, butyl carbitol, isopropyl alcohol, butanol and the like. The amount of the co-solvent is 3 to 6 wt% based on the total amount of the coating composition. It is good to be. If the amount thereof is less than 3% by weight, the smoothness of the coating film is lowered. If the amount thereof is more than 6% by weight, the smoothness is improved, but the content of volatile organic solvents is increased, which may pollute the air. The co-solvent is used separately from the solvent contained in the curing agent mixture.

상기 수용성 상도 도료 조성물에 포함되는 웨팅제는 폴리에테르 실록산 코폴리머 타입의 웨팅제, 비이온성 올가닉 계면활성제 타입의 웨팅제 등을 모두 사용할 수 있다. 상기 웨팅제는 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1~2 중량% 범위로 사용하는 것이 적절하다. 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 미만이면 도장시 웨팅성이 저하될 수 있고 2 중량%를 초과하면 도막의 내수성 및 내크레터링성이 저하될 수 있기 때문이다. 상기 웨팅제로 사용가능한 예로서는 TEGO사의 TEGO Wet-260, TEGO Wet-265, TEGO Wet-270, TEGO Wet-280, TEGO Wet-500 등을 들 수 있다.The wetting agent included in the water-soluble topcoat composition may be a wetting agent of a polyether siloxane copolymer type, a wetting agent of a nonionic organic surfactant type, or the like. The wetting agent is suitably used in the range of 0.1 to 2% by weight based on the total amount of the composition. If the amount thereof is less than 0.1% by weight, the wettability may decrease during coating, and when the amount thereof exceeds 2% by weight, the water resistance and the cratering resistance of the coating may decrease. Examples of usable examples of the wetting agent include TEGO Wet-260, TEGO Wet-265, TEGO Wet-270, TEGO Wet-280, TEGO Wet-500, and the like.

상기 수용성 상도 도료 조성물에 포함되는 분산제는 산성 그룹을 가진 블록 공중합체의 알킬올암모늄염이나 안료 친화 그룹을 가진 고분자의 블록 공중합체 또는 이들의 용액을 포함할 수 있다. 이러한 수용성 분산제를 적용하면 안료 수분산액 제조시 입자를 균일한 크기로 안정되게 분산시킬 수 있으며 표면처리된 금속 안료의 재응집도 방지할 수 있게 된다. 상기 분산제의 적용가능한 예로는 BYK사의 DISPERBYK-180, DISPERBYK-182, DISPERBYK-190, DISPERBYK-192, DISPERBYK-2012 등이 있다. 이의 사용량은 도료 조성물 총량에 대하여 0.1~2 중량% 범위가 되도록 하는 것이 좋다. 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 미만이면 분산물의 입도가 균일하지 못하고 분산물의 저장성이 저하될 수 있으며 만약 이의 사용량이 2 중량%를 초과하면 도막의 내수성을 저하시킬 수 있기 되기 때문이다.The dispersant included in the water-soluble topcoat composition may include an alkylol ammonium salt of a block copolymer having an acidic group or a block copolymer of a polymer having a pigment affinity group or a solution thereof. Applying such a water-soluble dispersant can stably disperse the particles in a uniform size in the production of the pigment aqueous dispersion and also prevent the re-agglomeration of the surface-treated metal pigment. Applicable examples of the dispersant include BYPER's DISPERBYK-180, DISPERBYK-182, DISPERBYK-190, DISPERBYK-192, DISPERBYK-2012, and the like. Its amount is preferably in the range of 0.1 to 2% by weight based on the total amount of the coating composition. If the amount thereof is less than 0.1% by weight, the particle size of the dispersion may not be uniform, and the shelf life of the dispersion may be deteriorated. If the amount thereof is more than 2% by weight, the water resistance of the coating film may be reduced.

본 발명의 도료 조성물에 사용되는 소포제는 조성물 내의 기포 발생을 억제함과 동시에 도막의 건조시 발생되는 핀홀 현상을 억제하는 역할을 한다. 소포제는 도료 제조시 전량을 투입하는 것도 가능하나 안료 수분산액의 제조시 발생되는 기포를 제거하기 위해 일부분을 안료 수분산액 제조공정에서 먼저 적용할 수도 있다. 상기 소포제의 사용량은 도료 조성물 총량에 대하여 0.1~1.5 중량% 범위가 되도록 하는 것이 적절하다. 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 미만일 경우 도료내의 기포 억제 능력이 저하되어 도막의 핀홀 발생 현상이 발생될 수 있으며, 만약 사용량이 1.5 중량%를 초과하면 내수성 저하의 원인이 될 수도 있다. 소포제로 적용가능한 제품으로는 에어프로덕트사의 DF-110D, 산노프코사의 SN-DEFORMER 1320, BYK사의 BYK-028 등을 예로 들 수 있다. The antifoaming agent used in the coating composition of the present invention serves to suppress the generation of bubbles in the composition and at the same time to suppress the pinhole phenomenon generated when the coating film is dried. Antifoaming agent may be added to the entire amount during the manufacture of the paint, but a part may be applied first in the pigment aqueous dispersion manufacturing process in order to remove bubbles generated during the production of the pigment aqueous dispersion. The amount of the antifoaming agent is appropriate to be in the range of 0.1 to 1.5% by weight based on the total amount of the coating composition. If the amount thereof is less than 0.1% by weight, the ability to suppress bubbles in the paint may be deteriorated, and a pinhole may occur in the coating layer. If the amount is more than 1.5% by weight, it may cause a decrease in water resistance. Examples of the antifoaming agent include DF-110D from Air Products, SN-DEFORMER 1320 from Sanofko, and BYK-028 from BYK.

본 발명의 수용성 상도 도료 조성물은 증점제를 포함할 수 있다. 도료 조성물은 아민 중화에 따른 쉘의 팽창 및 확장을 통해 구조 점성을 발휘하게 되나 이러한 수지의 점성 제어 기술만으로는 점성 구현이 부족한 경우가 있다. 이를 보완하기 위하여 증점제를 사용하고 있다. 아크릴계 알칼리 증점형의 에멀젼과 우레탄 변성 폴리에테르계 회합형 증점제를 병용하여 우수한 칙소성을 부여하고 고미립화를 통한 입자 배향성을 향상시켜 양호한 도막 외관을 얻을 수 있다. 특히 아크릴계 알칼리 증점형 에멀젼의 경우 칙소트로픽 점성을 부여하여 우수한 도장 작업성을 구현할 수 있다. 구체적인 예로서는 산노프코사의 NOPALL-642, NOPALL UT-666, SN-THICKENER 617, SN-THICKENER AM-1, NOPALL 700N 등을 들 수 있다. The water-soluble topcoat composition of the present invention may comprise a thickener. The coating composition exhibits structural viscosity through expansion and expansion of the shell due to amine neutralization, but in some cases, the viscosity control technique of the resin is insufficient. Thickeners are used to compensate for this. The acrylic alkali thickening emulsion and the urethane-modified polyether-based thickener can be used in combination to provide excellent thixotropy and improve particle orientation through high atomization to obtain a good coating appearance. Particularly, in the case of an acrylic alkali thickening emulsion, excellent coating workability can be realized by providing thixotropic viscosity. Specific examples include NOPALL-642, NOPALL UT-666, SN-THICKENER 617, SN-THICKENER AM-1, NOPALL 700N, and the like.

증점제의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1~1.0 중량% 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 미만이면 도장 부스의 습도가 높은 조건에서 칠흐름 등의 작업성 불량이 발생할 수 있으며 만약 이의 사용량이 1.0 중량%를 초과하면 점도 상승에 따른 도료저장성 불량 및 미립화 불량, 내수백화 현상이 발생할 수 있기 때문이다.The amount of thickener used is preferably in the range of 0.1 to 1.0% by weight based on the total amount of the composition. If its amount is less than 0.1% by weight, workability defects such as chilling may occur under high humidity of the paint booth.If its amount exceeds 1.0% by weight, poor paint storage property, poor atomization and water resistance due to viscosity increase This is because whitening may occur.

본 발명에 따른 수용성 상도 도료 조성물의 pH 조절을 위하여 중화제를 사용하게 되는데 이는 조성물 총량에 대하여 0.1~3 중량% 범위가 바람직하다. 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 입자 배향성 저하 및 도료의 저장성이 저하되어 안료의 재응집 및 침전이 발생할 수 있으며 만약 이의 사용량이 3 중량%를 초과하면 내용제성, 특히 내알칼리성이 저하될 수 있다. 도료 조성물의 pH는 7.5~8.5 정도를 유지하는 것이 바람직하다. 중화제로서는 바람직하게 아민이 사용되며 TAMINCO사의 2-디메틸아미노에탄올 제품인 AMIETOL M21 및 암모니아, 트리에틸아민 등을 예로 들 수 있다. The neutralizing agent is used to adjust the pH of the water-soluble topcoat composition according to the present invention, which is preferably in the range of 0.1 to 3% by weight based on the total amount of the composition. If the amount thereof is less than 0.1% by weight, the particle orientation may be lowered and the shelf life of the paint may be deteriorated, thereby causing reaggregation and precipitation of the pigment. If the amount is more than 3% by weight, solvent resistance, particularly alkali resistance may be reduced. have. It is preferable to maintain pH of coating composition about 7.5-8.5. As the neutralizing agent, an amine is preferably used and examples thereof include AMIETOL M21, a product of 2-dimethylaminoethanol from TAMINCO, ammonia, triethylamine and the like.

본 발명에 따른 자동차용 수용성 상도 도료 조성물에 포함되는 물은 유기 용제를 대체하는 주용제로서 친환경적인 수용성 도료를 제공하는 역할을 한다. 물로서는 탈이온수, 순수 등을 예외 없이 사용할 수 있다.Water included in the water-soluble topcoat composition for automobiles according to the present invention serves to provide an environmentally friendly water-soluble paint as a main solvent to replace the organic solvent. As water, deionized water, pure water and the like can be used without exception.

이상과 같이 제조되는 본 발명의 자동차용 수용성 상도 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하도록 한다.It is to form a coating film using the water-soluble topcoat composition for automobiles of the present invention manufactured as described above.

도장은 에어 스프레이 도장, 정전 도장 등의 방법으로 수행할 수 있다. 도막의 두께는 자동차용 베이스코트로 적용시 경화 도막 기준으로 약 10~25㎛ 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 자동차의 상도용 베이스코트로 적용시 상기 수용성 도료 조성물을 도장한 후 약 80℃ 에서 약 2~5분 동안 수절 건조를 실시한 후 투명 도료(크리어 도료)를 도장하고 140~150℃의 온도에서 약 20~40분 동안 가열하여 두 도막층을 한번에 가교 경화시키는 것이 바람직하다. 이로써 흐름이나 얼룩이 방지되고 건조 도막의 내수성 및 메탈릭 입자의 배향성이 향상되며 광택 및 선영성 등의 외관은 물론 부착성, 내충격성, 내굴곡성, 내치핑성, 과건조 도막상에서의 재도장 부착성 등이 우수한 도막을 형성할 수 있다.Painting may be carried out by a method such as air spray coating, electrostatic coating or the like. The thickness of the coating film is preferably to be in the range of about 10 ~ 25㎛ based on the cured coating film when applied as a base coat for automobiles. When applied as a top coat for automobiles, the water-soluble coating composition is coated, and then water-dried for about 2 to 5 minutes at about 80 ° C., then a transparent paint (clear paint) is applied and about 20 at a temperature of 140 to 150 ° C. It is preferable to crosslink and cure both coating layers at once by heating for ˜40 minutes. This prevents flow and stains, improves the water resistance of the dry coating and the orientation of the metallic particles, and improves the appearance such as gloss and clarity, as well as adhesion, impact resistance, bending resistance, chipping resistance, and repainting adhesion on over-drying coatings. This excellent coating film can be formed.

이하, 본 발명을 제조예, 실시예, 비교예 등을 통하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through production examples, examples, comparative examples, and the like.

<제조예 1>  &Lt; Preparation Example 1 &

알칼리 팽윤형 코어쉘 수지의 제조Preparation of Alkali Swelling Core Shell Resin

분자량 2,000의 폴리카보네이트폴리올 23 중량부, 디메틸올프로피오닉에시드 64 중량부, N-메틸피롤리돈 190 중량부 및 디부틸틴라우레이트 0.3 중량부를 반응 용기에 넣고 65℃로 승온하였다. 여기에 4,4-비스 이소시아네이토 사이클로 헥실 메탄 220 중량부를 서서히 투입하였다. 이후 80℃ 까지 승온하여 NCO 당량이 970에 도달하도록 유지하여 프리폴리머를 제조하였다. 이온교환수 400 중량부 및 트리에틸아민 50 중량부를 혼합하여 25~35℃의 상태에서 고속으로 교반하면서 상기 프리폴리머를 20분에 걸쳐 투입하여 수분산체를 형성시켰다. 그 후 이온교환수 40 중량부와 80% 하이드라진 하이드레이트 9.0 중량부의 혼합물을 투입하여 쇄연장 시켜서 산가 95mgKOH/g, 고형분 31%의 자기유화형 우레탄 수분산체를 제조하였다.23 parts by weight of a polycarbonate polyol having a molecular weight of 2,000, 64 parts by weight of dimethylol propionic acid, 190 parts by weight of N-methylpyrrolidone and 0.3 part by weight of dibutyltin laurate were placed in a reaction vessel, and the temperature was raised to 65 ° C. 220 parts by weight of 4,4-bis isocyanato cyclohexyl methane was slowly added thereto. After heating up to 80 ℃ to maintain the NCO equivalent to reach 970 to prepare a prepolymer. 400 parts by weight of ion-exchanged water and 50 parts by weight of triethylamine were mixed, and the prepolymer was added over 20 minutes while stirring at high speed at 25 to 35 ° C. to form an aqueous dispersion. Thereafter, a mixture of 40 parts by weight of ion-exchanged water and 9.0 parts by weight of 80% hydrazine hydrate was added for chain extension to prepare a self-emulsifying urethane dispersion having an acid value of 95 mgKOH / g and a solid content of 31%.

제조된 우레탄 수분산체 10g을 80℃로 온도가 조정된 이온교환수 170g에 투입하여 교반하면서 메틸메타크릴레이트 23g, n-부틸메타아크릴레이트 20g, n-부틸아크릴레이트 22g, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 4g, 메타아크릴산 1g을 투입하여 만든 모노머 프리에멀젼 43g을 시드로 플라스크에 투입하였다. 10분 후 암모늄퍼설페이트 10% 용액 (용매: 탈이온수)을 투입하고 교반하였다. 약 10분 후 모노머 프리에멀젼을 4시간에 걸쳐서 적하하고 메틸메타아크릴레이트 17g, 메타아크릴산 5g, 2-하이드록시에틸아크릴레이트 10g의 혼합용액을 3시간에 걸쳐서 적하하였다. 2시간 후, 40~50℃ 온도에서 디메틸에탄올아민 10% 용액 60g 으로 중화하여 고형분 24.6%, pH 6.5, 평균 입자 크기 150nm의 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지를 제조하였다.10 g of the prepared urethane water dispersion was added to 170 g of ion-exchanged water whose temperature was adjusted to 80 ° C. while stirring, 23 g of methyl methacrylate, 20 g of n-butyl methacrylate, 22 g of n-butyl acrylate, and 2-hydroxyethyl acryl 43 g of monomer preemulsions prepared by adding 4 g of acrylate and 1 g of methacrylic acid were added to the flask as a seed. After 10 minutes, ammonium persulfate 10% solution (solvent: deionized water) was added and stirred. After about 10 minutes, the monomer preemulsion was added dropwise over 4 hours, and a mixed solution of 17 g of methyl methacrylate, 5 g of methacrylic acid, and 10 g of 2-hydroxyethyl acrylate was added dropwise over 3 hours. After 2 hours, the mixture was neutralized with 60 g of a 10% solution of dimethylethanolamine at a temperature of 40 to 50 ° C. to prepare an alkali swellable core shell resin having a solid content of 24.6%, pH 6.5, and an average particle size of 150 nm.

<제조예 2>&Lt; Preparation Example 2 &

경화제 혼합물 1의 제조Preparation of Curing Agent Mixture 1

용기에 부틸셀로솔브 244g, 이소프로필알콜 127g, N-메틸-2-피롤리돈 114g을 투입하고 교반하면서 친수성 멜라민 수지인 사이멜 327을 220g 투입하였다. 10분 동안 교반한 후 소수성 멜라민 수지인 세타민-146을 220g 투입하고 25~30℃ 온도 조건에서 20분 동안 교반하였다. 교반 후 계면활성제로서 서피놀-440을 36.9g 투입하여 경화제 혼합물 1을 제조하였다. 244 g of butyl cellosolve, 127 g of isopropyl alcohol, and 114 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the vessel, and 220 g of cymel 327, a hydrophilic melamine resin, was added while stirring. After stirring for 10 minutes 220g of hydrophobic melamine resin setamine-146 was added and stirred for 20 minutes at 25 ~ 30 ℃ temperature conditions. After stirring, 36.9 g of Sufinol-440 was added as a surfactant to prepare a curing agent mixture 1.

<제조예 3>&Lt; Preparation Example 3 &

경화제 혼합물 2의 제조Preparation of Curing Agent Mixture 2

용기에 부틸셀로솔브 244g, 이소프로필알콜 127g, N-메틸-2-피롤리돈 114g을 투입하고 교반하면서 친수성 멜라민 수지인 사이멜 327을 176g 투입하였다. 10분 동안 교반한 후 소수성 멜라민 수지인 세타민-146을 246g 투입하고 25~30℃ 온도 조건에서 20분 동안 교반하였다. 교반 후 계면활성제로서 서피놀-440을 36.9g 투입하여 경화제 혼합물 2를 제조하였다.244 g of butyl cellosolve, 127 g of isopropyl alcohol, and 114 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the vessel, and 176 g of Cymel 327, a hydrophilic melamine resin, was added while stirring. After stirring for 10 minutes, 246 g of hydrophobic melamine resin, setamine-146, was added thereto, and stirred for 20 minutes at a temperature of 25 to 30 ° C. After stirring, 36.9 g of Sufinol-440 was added as a surfactant to prepare a curing agent mixture 2.

<제조예 4>&Lt; Preparation Example 4 &

경화제 혼합물 3의 제조Preparation of Curing Agent Mixture 3

용기에 부틸셀로솔브 244g, 이소프로필알콜 127g, N-메틸-2-피롤리돈 114g을 투입하고 교반하면서 친수성 멜라민 수지인 사이멜 327을 352g 투입하였다. 10분 동안 교반한 후 소수성 멜라민 수지인 세타민-146을 88g 투입하고 25~30℃ 온도 조건에서 20분 동안 교반하였다. 교반 후 계면활성제로서 서피놀-440을 36.9g 투입하여 경화제 혼합물 3을 제조하였다.244 g of butyl cellosolve, 127 g of isopropyl alcohol, and 114 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the container, and 352 g of Cymel 327, a hydrophilic melamine resin, was added while stirring. After stirring for 10 minutes 88g of hydrophobic melamine resin setamine-146 was added and stirred for 20 minutes at 25 ~ 30 ℃ temperature conditions. After stirring, 36.9 g of Sufinol-440 was added as a surfactant to prepare a curing agent mixture 3.

<제조예 5>&Lt; Production Example 5 &

안료 수분산액의 제조Preparation of Pigment Aqueous Dispersion

청색 안료 수분산액의 제조를 위해 용기에 탈이온수 380g, 분산제로서 DISPERBYK-2012를 100g, 소포제로서 DF-110D를 10g 넣고 교반하였다. 청색 안료 G-314 300g을 투입하고 약 1시간 동안 프리믹싱 하였다. 이후 샌드밀을 이용하여 입도 약 5 마이크론 이하로 분산한 후 디메틸에탄올아민 10% 용액 18g 및 탈이온수 72g을 투입하여 청색 안료 수분산액을 제조하였다.In order to prepare a blue pigment aqueous dispersion, 380 g of deionized water, 100 g of DISPERBYK-2012 as a dispersant, and 10 g of DF-110D as an antifoam were added and stirred in a container. 300 g of blue pigment G-314 was added and premixed for about 1 hour. After dispersing to a particle size of about 5 microns or less using a sand mill, 18 g of 10% solution of dimethylethanolamine and 72 g of deionized water were added to prepare a blue pigment aqueous dispersion.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

용기-1에 제조예 1에 따라 제조된 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지 35g 및 탈이온수 10g을 넣고 10분간 교반 후 제조예 2에 따라 제조된 경화제 혼합물 1, 7g을 천천히 투입하였다. 20분 동안 교반 후 입도가 약 5㎛ 이하가 되는 것을 확인하였다. 폴리에스테르 수지인 노루스터-8210 (제조사: 노루홀딩스) 6g을 투입하여 20분 동안 교반하였다. 35 g of alkaline swellable core shell resin prepared in Preparation Example 1 and 10 g of deionized water were added to the vessel-1, followed by stirring for 10 minutes, and then 1, 7 g of the curing agent mixture prepared in Preparation Example 2 was slowly added thereto. After stirring for 20 minutes, the particle size was confirmed to be about 5㎛ or less. 6 g of NOROSTER-8210 (manufacturer: NORO HOLDINGS), a polyester resin, was added and stirred for 20 minutes.

별도의 용기-2에 금속 안료 (STAPA IL Hydrolan 9157) 3g, 제조예 5에 따라 제조된 수분산 안료분산액 6g, 조용제1 (2-에틸헥산올) 4g, 조용제2(2-에틸헥실 글리콜) 1g, 분산제 (DISPERBYK-192) 1.1g, 웨팅제(TEGO Wet 500) 0.9g을 순차적으로 투입하고 10분 동안 교반하였다.3 g of metal pigment (STAPA IL Hydrolan 9157) in a separate container-2, 6 g of water dispersion pigment dispersion prepared according to Preparation Example 5, 4 g of crude solvent 1 (2-ethylhexanol), 1 g of crude solvent 2 (2-ethylhexyl glycol) 1.1 g of a dispersant (DISPERBYK-192) and 0.9 g of a wetting agent (TEGO Wet 500) were sequentially added and stirred for 10 minutes.

상기 용기-1에 용기-2의 혼합물을 투입하고 10분 동안 교반 후 증점제1(NOPALL 642) 0.2g, 증점제2(NOPALL UT-666) 0.4g, 중화제로서 디메틸에탄올아민 10% 용액 2g을 순차적으로 투입하고 20분 동안 교반하였다. 이어서 최종 점도를 포드컵 #4로 55초에 맞추어 본 발명에 따른 자동차용 수용성 상도 도료 조성물을 제조하였다.Into the vessel-1, the mixture of vessel-2 was stirred for 10 minutes, followed by 0.2 g of thickener 1 (NOPALL 642), 0.4 g of thickener 2 (NOPALL UT-666), and 2 g of a 10% solution of dimethylethanolamine as a neutralizing agent. Charged and stirred for 20 minutes. Subsequently, the final viscosity was adjusted to 55 seconds with a Pod Cup # 4 to prepare a water-soluble waterborne coating composition for automobiles according to the present invention.

<실시예 2~3>&Lt; Examples 2 to 3 >

실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되 표 1에 나타난 조성과 함량에 따라 본 발명에 따른 수용성 상도 도료 조성물을 제조하였다.Performed in the same manner as in Example 1, but according to the composition and content shown in Table 1 to prepare a water-soluble top coating composition according to the present invention.

<비교예 1~4>&Lt; Comparative Examples 1 to 4 >

실시예 1과 동일한 방법으로 수행하되 표 1에 나타난 조성과 함량에 따라 비교예에 따른 수용성 상도 도료 조성물을 제조하였다.Performed in the same manner as in Example 1, but according to the composition and the content shown in Table 1 to prepare a water-soluble top coating composition according to the comparative example.

Figure 112011103744364-pat00001
Figure 112011103744364-pat00001

상기 표 1에서, 1)은 수용성 폴리에스테르 수지로서 노루홀딩스사의 노루스터-8210을 나타내고, 2)는 수성 도료용 금속 안료로서 (AL PASTE) ECKART사의 STAPA IL Hydrolan 9157을 나타낸다. 3)은 2-에틸헥산올 이고 4)는 2-에틸헥실 글리콜이다. 5)는 안료 친화 그룹을 가진 고분자의 블록 공중합체로서 BYK사의 DISPERBYK-192를 나타내고, 6)은 비이온성 올가닉 계면활성제 타입의 웨팅제로서 TEGO 사의 TEGO Wet 500을 나타내고, 7)은 비이온성 비실리콘 타입 게면활성제로서 에어프로덕트사의 DF-110D를 나타낸다. 8)은 아크릴계 알칼리 증점형 에멀젼으로서 산노프코사의 NOPALL 642를 나타내고, 9)는 우레탄 변성 폴리에테르계 회합형 증점제로서 산노프코사의 NOPALL UT-666을 나타내며 10)은 디메틸에탄올아민 10% 용액을 나타낸다.In the above Table 1, 1) represents Noruster-8210 manufactured by Norru Holdings as a water-soluble polyester resin, and 2) represents STAPA IL Hydrolan 9157 manufactured by ECKART (AL PASTE) as a metal pigment for water-based coatings. 3) is 2-ethylhexanol and 4) is 2-ethylhexyl glycol. 5) represents BYPER's DISPERBYK-192 as a block copolymer of a polymer having a pigment affinity group, 6) represents TEGO Wet 500 of TEGO as a wetting agent of a nonionic organic surfactant type, and 7) represents a nonionic ratio Air product DF-110D as silicone type surfactant is shown. 8) shows NOPALL 642 of Sanofko Corporation as an acrylic alkali thickening emulsion, 9) shows NOPALL UT-666 of Sanofko Corporation as a urethane-modified polyether-based thickener, and 10) shows a 10% solution of dimethylethanolamine. Indicates.

물성 실험 평가Physical property evaluation

물성 실험을 하기 위하여 실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조된 수용성 도료 조성물을 준비하였다. 자동차용 도료 시험용 도장 시편에 하부 도막을 형성하기 위하여 양이온 전착도료(노루홀딩스사의 KED-2000 Gray)를 도장하고 약 150℃ 온도 및 상대 습도 70%의 조건에서 약 25분 동안 경화시켰다. 이후 형성된 하부 도막 상에 수용성 중도 도료(노루홀딩스사의 DWP-3000)를 도장하고 약 140℃ 온도 및 상대 습도 70%의 조건에서 약 30분 동안 경화시켜 중도 도막을 형성하였다. In order to perform physical property experiments, water-soluble coating compositions prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared. In order to form a lower coating on the paint test specimen for automotive paints, a cationic electrodeposition paint (KED-2000 Gray from Nohold Holdings) was applied and cured for about 25 minutes at a temperature of about 150 ° C. and a relative humidity of 70%. Then, a water-soluble intermediate coating material (DWP-3000 from Nohold Holdings, Inc.) was coated on the formed lower coating film and cured for about 30 minutes at a temperature of about 140 ° C. and a relative humidity of 70% to form a middle coating film.

이후 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조된 수용성 상도 도료를 베이스코트로서 도장하였다. 약 80℃ 온도 조건에서 약 3분 동안 경화시켰다. 이후 투명 도료(노루홀딩스사의 DSC-3000)를 도장하여 상도 도막을 형성하였다. Thereafter, the water-soluble topcoats prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were coated as a base coat. Curing was performed at about 80 ° C. for about 3 minutes. Thereafter, a transparent coating material (DS-3000, manufactured by NORO HOLDINGS CO., LTD.) Was coated to form a top coat.

실험을 위하여 상기 중도 도막은 약 30~40㎛, 상도 베이스는 약 10~25㎛, 상도 투명 도료는 약 30~50㎛ 두께가 되도록 도장하였다.For the experiment, the intermediate coating layer was coated to have a thickness of about 30 to 40 μm, a top coat base of about 10 to 25 μm, and a top coat transparent coating of about 30 to 50 μm.

각종 물성을 측정하여 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Various physical properties were measured and the results are shown in Table 2 below.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 도료 안정성Paint stability ×× 칠흐름Chill flow ×× 얼룩stain ×× 광택Polish 외관(선영성)Appearance ×× 입자배향성Particle orientation 내수성Water resistance 부착성Adhesion 내충격성Impact resistance 내굴곡성Flexibility 내치핑성Chipping resistance 과건조도막 재도장부착성Overdrying film re-adhesiveness ×× ××

상기 표 2에서 각각의 물성은 다음과 같은 방법으로 실험 및 확인하였다.Each physical property in Table 2 was tested and confirmed in the following manner.

도료안정성: 포드컵 #4를 이용하여 40℃에서 5일 동안 저장하였다. 저장전과 후의 점도 변화를 측정하였다. 점도 변화가 약 -20% ~ +20% 범위 내 인지 확인하였다.Paint Stability: Stored at 40 ° C. for 5 days using Pod Cup # 4. Viscosity changes before and after storage were measured. It was confirmed that the change in viscosity was in the range of about -20% to + 20%.

칠흐름: 도장 작업시 도장면의 흐름 정도를 육안으로 관찰하였다.Chill Flow: The degree of flow of the coating surface was visually observed during the painting operation.

얼룩: 도장 작업시 및 건조후 도장면에서 얼룩 정도를 육안으로 관찰하였다.Stains: The staining degree was visually observed on the painted surface during and after painting.

광택: 60도에서 90 이상이 되는지 확인하였다.Gloss: It confirmed that it became 90 or more at 60 degree | times.

외관(선영성): 웨이브-스캔(wave-scan) DOI를 이용하여 도장 표면의 구조 스펙트럼 (structure spectrum)을 분석함으로써 표면 굴곡의 크기 및 외관 품질을 측정하였다.Appearance (Spilarity): The size and appearance quality of the surface curvature were measured by analyzing the structure spectrum of the painted surface using a wave-scan DOI.

입자 배향성: 도장면의 금속 안료의 flip-flop 상태를 육안으로 확인하였다.Particle orientation: The flip-flop state of the metal pigment of the coating surface was visually confirmed.

내수성: 약 40~50℃ 의 온수에서 시편을 약 10일 동안 침적한 후 도막의 이상 유무를 육안으로 확인하였다.Water resistance: After the specimen was immersed for about 10 days in hot water of about 40 ~ 50 ℃ it was visually confirmed whether the coating film.

부착성: 2mm 크로스 컷을 약 100개 제작하여 테이프를 이용하여 떼어낸 후, 박리되는 면이 있는지 확인하였다.Adhesiveness: About 100 2mm cross cuts were produced and peeled off using a tape, and there existed the peeling surface.

내충격성: 듀퐁(Dupont)사의 충격기를 사용하여 약 300g의 추를 사용하고, 약 40cm 이상의 높이에서 충격을 가하여 충격 정도를 측정하였다.Impact resistance: Using a Dupont (Dupont) impact machine using a weight of about 300g, the impact degree was measured by applying a shock at a height of about 40cm or more.

내굴곡성: 둘레가 3/16인치 되는 원형의 스틸에 소지를 구부렸을 때 도막에 균열 및 박리가 없는지 확인하였다.Flex resistance: When the base was bent in a round steel having a circumference of 3/16 inch, it was confirmed that the coating film was free of cracks and peeling.

내치핑성: -40℃에서 4시간 동안 유지시킨 후 4bar의 압력으로 혼다 스톤으로 충격을 가하여 1~2mm 사이의 박리부분 10개 이하, 2mm 이상의 박리부분은 1개 이하인지 확인하였다.Chipping resistance: After maintaining at -40 ℃ for 4 hours, the impact was applied to the Honda Stone at a pressure of 4bar to determine whether 10 or less peeling parts between 1 and 2mm, peeling parts of 2mm or more.

과건조(over baking) 도막 재도장 부착성: 중도 도막상에서 수용성 상도 및 크리어 도료를 정상 도장 및 정상 건조 후 다시 150℃에서 1시간 동안 과건조한 다음, 상도 도료와 크리어 도료를 재도장 및 정상 조건으로 경화시킨 후 부착성 테스트를 실시하여 90/100 이상인지 확인하였다. Over baking coating re-adhesiveness: After coating and normal drying the water-soluble top coat and the clear paint on the middle coat and overdrying again at 150 ℃ for 1 hour, then the top coat and the clear paint are repainted and returned to normal conditions. After curing, the adhesion test was carried out to determine whether it was 90/100 or more.

평가 기준은 ◎는 우수, ○는 양호, △는 보통 그리고 × 는 불량으로 평가하였다.As for evaluation criteria, ◎ was excellent, ○ was good, △ was moderate, and × was evaluated as poor.

상기 표 2에 나타난 결과를 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수용성 도료 조성물은 대체로 양호한 물성을 나타낸다. 실시예에 따른 조성물을 서로 비교하면 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지의 함량에 따라 외관 및 도료 저장성, 도장 작업성, 입자 배향성, 내수성 등의 물성에 차이를 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.  As can be seen from the results shown in Table 2, the water-soluble coating composition according to the embodiment of the present invention generally shows good physical properties. Comparing the composition according to the embodiment it can be seen that the difference in physical properties such as appearance and paint storage properties, coating workability, particle orientation, water resistance, depending on the content of the alkali swelling core shell resin.

이상과 같은 본 발명에 의하면 우레탄 수분산체를 유화제로 사용하는 알칼리 팽윤형 코어쉘 수지의 적용에 의해 내수성 저하를 방지할 수 있으며 아민 중화에 의한 상기 수지쉘의 팽윤 및 확장 현상을 통해 발현되는 구조 점성으로 인하여 칠흐름 및 얼룩성이 양호하여 우수한 도장 작업성을 갖는 수용성 도료 조성물을 제조할 수 있다. 또한 우수한 선영성을 유지함과 동시에 과건조 도막상에서도 재도장 부착성이 우수함을 알 수 있다. According to the present invention as described above it is possible to prevent a decrease in water resistance by applying an alkali swelling-type core shell resin using a urethane water dispersion as an emulsifier, and the structural viscosity expressed through swelling and expansion of the resin shell by amine neutralization Due to this, it is possible to prepare a water-soluble coating composition having good coating flow and staining property and excellent paint workability. In addition, it can be seen that the repainting adhesion is excellent even on the over-drying coating film while maintaining excellent screening properties.

결국 본 발명에 따른 도료 조성물로 역상 코어/쉘형 마이크로겔 수지 및 우레탄 디스퍼젼을 사용하는 자동차 수용성 상도 도료 조성물, 아크릴 수지와 소수성 멜라민 수지의 반응을 통해 생성되는 멜라민 수분산체를 사용하는 자동차용 수용성 상도 도료 조성물 등을 포함하는 기존의 조성물을 대체하여 우수한 품질을 갖는 도막을 형성할 수 있다.After all, as a coating composition according to the invention automotive water-soluble top coating using a reverse-phase core / shell-type microgel resin and urethane dispersion paint composition, automotive water-soluble top coating using a melamine water dispersion produced by the reaction of acrylic resin and hydrophobic melamine resin It is possible to form a coating film having excellent quality by replacing an existing composition including a coating composition and the like.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand.

Claims (12)

수용성 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 우레탄 수분산체를 유화제로서 사용하여 제조되는 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지 20~50 중량%;
경화제 혼합물 총량을 기준으로 할 때 부틸셀로솔브 10~30 중량%, 이소프로필알콜 10~30 중량%, N-메틸-2-피롤리돈 5~15 중량%, 친수성 멜라민 수지 25~35 중량%, 소수성 멜라민 수지 15~25 중량% 및 비이온성 계면활성제 2~5 중량%를 포함하여 이루어지는 경화제 혼합물 3~10 중량%;
폴리에스테르 수지 2~10 중량%; 및
여분의 물을 포함하는 수용성 도료 조성물.
20 to 50% by weight of an alkali swellable core shell resin prepared by using the urethane water dispersion as an emulsifier based on the total amount of the water-soluble coating composition;
10-30 weight% butyl cellosolve, 10-30 weight% isopropyl alcohol, 5-15 weight% N-methyl-2-pyrrolidone, 25-35 weight% hydrophilic melamine resin based on the total amount of the curing agent mixture 3 to 10 weight percent of a curing agent mixture comprising 15 to 25 weight percent of a hydrophobic melamine resin and 2 to 5 weight percent of a nonionic surfactant;
2 to 10 wt% polyester resin; And
Water-soluble coating composition containing excess water.
제1항에 있어서, 상기 우레탄 수분산체는 이관능의 이소시아네이트 화합물에 분자량이 1,500~2,500 의 폴리카보네이트 폴리올 및 두 개 이상의 하이드록시기를 가지고 단관능의 카르복시산을 가지는 화합물을 반응시켜 말단에 이소시아네이트 관능기를 가지는 프리폴리머를 제조하고 아민 수용액상에 수분산 시킨후 쇄연장 시켜 얻어지는 것임을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.According to claim 1, wherein the urethane water dispersion is a bifunctional isocyanate compound having a molecular weight of 1,500 ~ 2,500 polycarbonate polyol and a compound having two or more hydroxyl groups having a monofunctional carboxylic acid having a isocyanate functional group at the terminal A water-soluble coating composition prepared by producing a prepolymer, water dispersion on an aqueous amine solution, and then chain extension. 제2항에 있어서, 상기 이관능의 이소시아네이트 화합물은 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 4,4-비스 이소시아네이토 사이클로헥실 메탄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.3. The bifunctional isocyanate compound according to claim 2, wherein the bifunctional isocyanate compound is at least one selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate and 4,4-bis isocyanato cyclohexyl methane. Water-soluble coating composition. 제2항에 있어서, 상기 두 개 이상의 하이드록시기를 가지고 단관능의 카르복시산을 가지는 화합물은 디메틸올프로피오닉에시드 및 디메틸올부타노익에시드 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.The water-soluble coating composition according to claim 2, wherein the compound having at least two hydroxyl groups and having a monofunctional carboxylic acid is at least one of dimethylol propionic acid and dimethylol butanoic acid. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 팽윤성 코어쉘 수지는 상기 유화제 및 제1 단량체 혼합물을 유화 중합하여 형성된 코어 및 상기 코어의 외부에 제2 단량체 혼합물로 형성되는 쉘부분을 포함하며,
상기 제1 단량체 혼합물 및 상기 제2 단량체 혼합물은 혼합비가 중량비로 65~85 : 15~35 이며, 상기 유화제는 상기 제1 단량체 혼합물 및 상기 제2 단량체 혼합물 총량에 대하여 5~30 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.
According to claim 1, The alkali swellable core shell resin comprises a core formed by emulsion polymerization of the emulsifier and the first monomer mixture and a shell portion formed of a second monomer mixture on the outside of the core,
Mixing ratio of the first monomer mixture and the second monomer mixture is 65 to 85: 15 to 35 by weight, and the emulsifier is 5 to 30% by weight relative to the total amount of the first monomer mixture and the second monomer mixture. A water-soluble coating composition characterized in.
제5항에 있어서, 상기 제1 단량체 혼합물은 4~12개의 탄소 원자를 포함하는 (시클로)알킬(메트) 아크릴레이트 75~90 mol% 및 공중합 가능한 모노 알킬렌성 불포화 단량체 10~25 mol%를 포함하며, 상기 제2 단량체 혼합물은 (메트)아크릴산 20~40mol% 및 공중합 가능한 모노알킬렌성 불포화 단량체 60~80 mol%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.6. The composition of claim 5, wherein the first monomer mixture comprises 75-90 mol% of (cyclo) alkyl (meth) acrylates containing 4-12 carbon atoms and 10-25 mol% of copolymerizable mono alkylene unsaturated monomers. Wherein the second monomer mixture comprises 20 to 40 mol% of (meth) acrylic acid and 60 to 80 mol% of copolymerizable monoalkylene unsaturated monomers. 제1항에 있어서, 상기 우레탄 수분산체는 산가 90~100 mgKOH/g 이고, 고형분 함량이 28~34% 인 것을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.The water-soluble coating composition according to claim 1, wherein the urethane water dispersion has an acid value of 90 to 100 mgKOH / g and a solid content of 28 to 34%. 제1항에 있어서, 상기 도료 조성물은 금속 안료 1~3 중량%; 안료 수분산액 5~50 중량%; 조용제 3~6 중량%; 웨팅제 0.1~2 중량%; 분산제 0.1~2 중량%; 소포제 0.1~1.5 중량%; 증점제 0.1~1.0 중량% 및 중화제 0.1~3 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 도료 조성물.According to claim 1, wherein the coating composition is a metal pigment 1 to 3% by weight; Pigment aqueous dispersion 5-50 wt%; Coarse solvent 3-6 wt%; 0.1 to 2 wt% wetting agent; 0.1 to 2 wt% dispersant; Antifoam 0.1-1.5 wt%; Water-soluble coating composition further comprises 0.1 to 1.0% by weight thickener and 0.1 to 3% by weight neutralizer. 청구항 1항에 따른 수용성 도료 조성물을 기재상에 도장하는 단계; 및
건조 시키는 단계를 포함하는 도막의 형성방법.
Painting a water-soluble coating composition according to claim 1 on a substrate; And
Method of forming a coating film comprising the step of drying.
제9항에 있어서, 상기 도막은 두께가 10~25㎛ 로서 자동차용 상도 도막인 것을 특징으로 하는 도막의 형성방법.The method for forming a coating film according to claim 9, wherein the coating film is a top coat film for automobiles having a thickness of 10 to 25 µm. 제9항에 있어서, 상기 도장은 스프레이 도장 및 정전 도장 중 어느 한 가지 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 도막의 형성방법.10. The method of claim 9, wherein the painting is performed by any one of spray painting and electrostatic painting. 제9항에 있어서, 상기 도막의 상부에 투명 도료를 도장하고 경화시키는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 도막의 형성방법.10. The method of claim 9, further comprising coating and curing the transparent coating on top of the coating film.
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