KR101417355B1 - 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물 - Google Patents

알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 플레이크를 함유한 도료를 2회 도장하고 있는 방식에서 1차 도장용 콘(Corn)형상의 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물과 2차 도장용 달러(Dollar)형상의 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물을 제조하여 도장함으로써 적은 양의 샌드페이퍼로 샌딩 시 우수한 샌드은폐성으로 작업성을 확보할 수 있으며, 부착성, 내수성, 내후성 등의 물성이 도장 재료 규격을 만족하는 동시에 기존의 일반 실버 도료 대비 고휘도를 나타내어 차량의 금속감 및 입체감을 향상시킬 수 있는 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물{Base coating paint composition containing aluminium flake of silver color}
본 발명은 베이스 도료에 사용되는 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물에 관한 것이다.
전세계 자동차 시장에서 실버 색상의 시장 점유율(Market share)은 약 20%의 높은 비중을 차지하고 있다. 현재 적용 중인 실버 도료는 차체의 실버 및 금속 질감을 발현시키기 위하여 수지로 구성된 도료에 알루미늄 플레이크를 함유시켜 2회 도장을 실시하고 있다. 그 중 경쟁사의 일부 차종에서는 휘도(F.I.: FLOP INDEX)가 13~14인 고휘도 실버를 사용하고 있어 휘도(F.I.)가 8~11인 일반 실버를 사용하는 실버 차량 대비 차별화에 대한 경쟁력을 가지고 있다.
이때 고휘도 실버 도료는 고휘도 알루미늄(AL)입자를 적용하여 배향을 양호하게 함으로써 입사하는 빛의 산란을 최소화하고 정반사를 극대화하여 차량의 금속감 및 입체감을 향상시키는 특징이 있다.
종래 이러한 고휘도 실버 도료에 관해 한국등록특허 제1,000,632호에는 멜라민 변성 아크릴 수지 및 아크릴 수지 중에서 선택된 단종 또는 2 종을 포함하는 수지, 카르복실기 변성 비닐 공중합체 수지, 폴리올레핀계 왁스 분산체, 지방산 아마이드 왁스 분산체, 플랍인덱스가 15~28인 알루미늄 플레이크 혼합물 및 경화제를 포함하는 고휘도 메탈릭 도료 조성물에 관해 제안되어 있다.
그러나 상기와 같은 고휘도 실버는 중도 샌딩 자국에 의해 알루미늄(AL)입자 배향이 바뀌어 샌딩부위가 검게 얼룩처럼 보이는 중도 샌드은폐성이 발생할 수 있으며, 이로 인해 작업성이 떨어지면서 라인(LINE) 직진율이 저하되고 작업자 반발 등이 예상되어 현재 양산 라인(LINE) 적용에 어려움이 있다.
이에 본 발명자들은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서, 현재 알루미늄 플레이크를 함유한 도료를 2회 도장하고 있는 방식에서 1차 도장으로 콘(Corn)형상의 알루미늄 플레이크를 함유한 일반 실버 도료를 도장하고, 2차 도장은 달러(Dollar)형상의 알루미늄 플레이크를 함유한 고휘도 실버 도료를 도장하게 되면 작업성이 우수하고 차량의 금속감 및 입체감이 향상된다는 사실을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 알루미늄 플레이크, 고분자 수지, 첨가제 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 실버 베이스 도료 조성물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은 평균 입자 크기가 8~14㎛인 콘(CORN) 타입 알루미늄 플레이크, 체질 안료, 카본블랙, 고분자 수지, 첨가제 및 용제를 포함하는 1차 실버 베이스 도료 조성물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은 평균 입자 크기가 12~20㎛인 달러(DOLLAR) 타입 알루미늄 플레이크, 고분자 수지, 첨가제 및 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 실버 베이스 도료 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명은 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 체질 안료 1~5 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 실버 베이스 도료 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 평균 입자 크기가 8~14㎛인 콘(CORN) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 체질 안료 1~5 중량%, 카본블랙 0.1~5 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 실버 베이스 도료 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 평균 입자 크기가 12~20㎛인 달러(DOLLAR) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 실버 베이스 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 알루미늄 플레이크를 함유한 도료를 2회 도장하고 있는 방식에서 1차 도장용 콘(Corn)형상의 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물과 2차 도장용 달러(Dollar)형상의 알루미늄 플레이크를 함유한 실버 베이스 도료 조성물을 제조하여 도장함으로써 적은 양의 샌드페이퍼로 샌딩 시 우수한 샌드은폐성으로 작업성을 확보할 수 있다.
또한 부착성, 내수성, 내후성 등의 물성이 도장 재료 규격을 만족하는 동시에 기존의 일반 실버 도료 대비 고휘도를 나타내어 차량의 금속감 및 입체감을 향상시킬 수 있다.
도 1은 콘(Corn) 타입 알루미늄 플레이크 입자를 나타낸 사진이다.
도 2는 달러(Dollar) 타입 알루미늄 플레이크 입자를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 2회 도장된 실버 베이스 도료를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하에서는 본 발명을 하나의 구현예로써 더욱 자세하게 설명한다.
본 발명은 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 체질 안료 1~5 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 실버 베이스 도료 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 플레이크는 함량이 1 중량% 보다 적으면 샌드은폐성이 저하되고, 10 중량% 보다 높으면 외관이 저하될 수 있다. 가장 바람직하기로는 4~8 중량%인 것이 좋다. 이때 상기 알루미늄 플레이크는 콘(Corn) 또는 달러(Dollar) 형상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 알루미늄 플레이크의 콘(Corn) 타입은 입자 표면과 모서리가 거칠어 난반사가 많으며 입도 분포가 넓어 샌드 은폐성에 유리한 특징이 있으며, 달러(Dollar) 타입은 입자 표면이 매끄럽고 모서리가 라운드(ROUND)형태로 정반사가 많아서 휘도가 높은 특징이 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 체질 안료는 BaSO4, TiO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 BaSO4를 사용하는 것이 좋다. 이때 상기 체질 안료로 BaSO4를 도료 조성물에 혼합하게 되면 중도 샌딩 시에 발생한 샌딩자국을 메꿔주어 샌드은폐성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고분자 수지는 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 멜라민 폼알데히드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 첨가제는 아크릴코폴리머, 실리콘변성아크릴 및 아크릴 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 사용할 수 있다
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 용제는 자동차용 도료에 사용되는 일반적인 용제를 사용할 수 있으며, 구체적으로 알코올, 글리콜, 톨루엔으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
한편 본 발명은 평균 입자 크기가 8~14㎛인 콘(CORN) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 체질 안료 1~5 중량%, 카본블랙 0.1~5 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 1차 실버 베이스 도료 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 알루미늄 플레이크는 콘(Corn)형상으로 두께가 0.1~1㎛이고, 길이가 8~18㎛인 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 체질 안료는 BaSO4, TiO2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 BaSO4를 사용하는 것이 좋다. 이때 상기 체질 안료로 BaSO4를 도료 조성물에 혼합하게 되면 중도 샌딩 시에 발생한 샌딩자국을 메꿔주어 샌드은폐성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 카본 블랙은 샌드은폐성을 극대화하기 위해 첨가하는데 이때 첨가량이 0.1 중량% 보다 적으면 샌드은폐성이 저하되고, 5 중량% 보다 많으면 실버 색감을 저하시킬 수 있다. 가장 바람직하기로는 0.5~1.2 중량%인 것이 좋다.
또한 본 발명은 평균 입자 크기가 12~20㎛인 달러(DOLLAR) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 2차 실버 베이스 도료 조성물을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 평균 입자 크기가 12~20㎛인 달러(DOLLAR) 타입 알루미늄 플레이크는 함량이 1 중량% 보다 낮으면 실버 색감을 저하시킬 수 있으며, 10 중량% 보다 높으면 휘도(F.I.)가 저하되는 단점이 있다. 가장 바람직하기로는 3~6 중량%인 것이 좋다. 또한 상기 알루미늄 플레이크는 달러(Dollar)형상으로 두께가 0.1~1㎛이고, 길이가 14~18㎛이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 실버 베이스 도료 조성물은 1차 및 2차 베이스 도장 시 이용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 1차 실버 베이스 도료 조성물을 1차로 도장하고 2차 실버 베이스 도료 조성물로 2차 도장하는 것이 좋다.
앞서 언급한 바와 같이 현재 적용 중인 실버색상은 동일한 실버 도료를 이용하여 1차 및 2차의 베이스층으로 도장하고 있는데, 본 발명에서는 1차 베이스층으로 일반 실버형의 상기 1차 실버 베이스 도료 조성물로 도장하고, 2차 베이스층으로 고휘도 실버형의 상기 2차 실버 베이스 도료 조성물로 도장하여 실버 베이스 도료를 제조함으로써 기존 중도 도장 라인(LINE)에서 사용 중인 샌드페이퍼(#600)로 샌딩 시 우수한 샌드은폐성으로 작업성을 확보할 수 있으며, 부착성, 내수성, 내후성 등의 물성이 도장 재료 규격을 만족하는 동시에 기존의 일반 실버 도료 대비 현재 양산 라인(LINE)에 적용 가능한 고휘도의 실버 도료를 제조할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
콘(Corn) 타입 알루미늄 플레이크 5.86중량%, 체질 안료(BaSO4) 1.73 중량%, 카본블랙 1.1 중량%를 상온에서 10~20분 동안 고속교반(300~600rpm) 시켜 혼합물을 얻었다. 그런 다음 상기 혼합물에 고분자 수지 42.86 중량%, 첨가제 2.84 중량% 및 용제 45.61 중량%를 상온에서 10~20분 동안 고속교반 (300~600rpm)시켜 1차 실버 베이스 도료 조성물을 제조하였다.
달러(Dollar) 타입 알루미늄 플레이크 5.86중량%에 고분자 수지 42.86 중량%, 첨가제 2.84 중량% 및 용제 45.61 중량%를 상온에서 10~20분 동안 고속교반 (300~600rpm)시켜 2차 베이스 도료 조성물을 제조하였다.
따라서 상기 1차 실버 베이스 도료 조성물을 SPC철판에 인산아연 전처리된 양이온 전착과 중도를 도장하여 경화건조된 시편위에 스프레이 건(Manual spray Gun) 또는 자동 스프레이 벨(Auto spray bell)로 도장 후 1~3분 후 같은 방법으로 2차 베이스 도료 조성물을 도장하여, 50~80 ℃(Flash off/on) 냉각을 거쳐 클리어 도장을 하여 상온 8~10분 방치하고, 140~150 ℃에서 20~30분 열 경화 시켜 고휘도 실버 베이스 도막을 제조하였다.
비교예
현재 사용중인 1차 및 2차 실버 베이스가 동일한 일반실버 도료 조성물로 를 이용하여 당사의 기존제품인 실버 베이스 도막을 준비하였다.
상기 실시예 및 비교예의 실버 베이스 도료 조성물에 첨가된 원료성분 및 함량을 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
성분 비교예
 실시예
일반실버 1차 BASE 2차 BASE
안료 AL PASTE - A
5.86 0
AL PASTE - B
0 4.8
AL PASTE - C 6
체질안료 (BaSO4) 0.9
 1.73 0
BLACK (CARBON BLACK)
1.1 0
수지 ACRYL (주수지) 24.12
 26.72 25.46
POLYESTER (보조수지) 8.5
 6.43 5.74
MELAMINE FORMHALDEHYDE
(경화제)		 11.24
 9.71 7.93
첨가제 핀홀 방지제 (아크릴코폴리머 ) 1.82
 1.1 1.23
표면조정제(실리콘변성아크릴) 1.2
 1.54 1.43
흐름방지제 (아크릴 유도체)
0.2
 0.2 0.21
용제 DI WATER 28
 28.31 27.0
ALCOHOL계 8.72
 8.56 13.7
GLYCOL계 9.3
 8.74 11.5
합계 100
 100 100
성분 조성 범위 비고 조성범위 규제 이유
1차 BASE 2차 BASE
안료 AL PASTE-A 4~8 - CORN TYPE AL 입자 - 4% 미만시 샌드은폐 저하. 8% 초과시 외관 저하
AL PASTE-B - 3~6 DOLLAR TYPE
AL 입자		 - 3% 미만시 실버 색감 저하, 6% 초과시 휘도 저하
체질안료 (BaSO4) 1~3 - 체질 안료 - 1% 미만시 샌드은폐 저하, 3% 초과시 외관 저하
BLACK
(CARBON BLACK)		 0.5~1.2 - 블랙 색상 안료 - 0.5% 미만시 샌드은폐 저하,
1.2% 초과시 실버 색감 저하
수지 ACRYL (주수지) 22~30 22~30 주요 물성용 수지 - 22% 미만시 주요 물성 저하, 30% 초과시 작업성 저하
POLYESTER (보조수지) 5~10 5~10 평활성 확보 및 중도와
부착성 확보용		 - 5% 미만시 중도와 부착성 저하, 10% 초과시 물성 저하
MELAMINE FORMALDEHYD
(경화제)		 5~12 5~12 도료 경화 기구,
물성용		 - 5% 미만시 경화 반응성 저하로 주요 물성 저하,
12% 초과시 내충격성 저하
첨가제 핀홀 방지제

(아크릴코폴리머 )		 0.5~1.5 0.5~1.5 도료 핀홀 방지 - 0.5% 미만시, 핀홀 발생 억제 성능 저하,
1.5% 초과시 외관 면품질 저하
표면조정제
(실리콘변성아크릴)		 1.0~2.0 1.0~2.0 도료 평활성 향상 - 1.0% 미만시 도료 평활성 저하, 2.0% 초과시 부착성
저하
흐름방지제 (아크릴 유도체) 0.1~1.0 0.1~1.0 도료 흐름 방지 - 0.1% 미만시 도료 SAG성능 저하, 1% 초과시 도료
평활성 저하
용제 DI WATER 25~35 25~35 도장 작업성 부여 39% 미만시 도료 점도 상승으로 SPAY 작업성 저하, 65% 초과시 점도 하락으로 도료 흐름성 저하
(각 용제별 함량비는 각 line 도장조건에 따라 상이함.)
ALCOHOL계 7~15 7~15
GLYCOL계 7~15 7~15
합계 100 100 - -
실험예
상기 실시예와 비교예에 의해 제조된 실버 베이스 도료 조성물의 휘도 및 샌드은폐성을 평가한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 휘도(F.I) 작업성
(샌드은폐성)		 기타물성 비고
실시예 13.4 8.2 ㎛ 규격만족 샌드페이퍼 :#600
비교예 10.9 8.8 ㎛ 규격만족
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예에 의해 제조된 고휘도 실버 베이스 도료 조성물은 휘도(F.I.) 8~11인 일반 실버 대비 3~6 상승한 13~14로 높은 휘도(F.I.)를 얻을 수 있었다. 또한 기존 고휘도 실버는 샌드은폐성 확보를 위해 #1000이상의 샌드페이퍼를 이용하여 중도 샌딩하였으나, 실시예의 고휘도 실버 베이스 도료는 현재 도장 LINE에서 사용하는 #600 샌드페이퍼로 샌딩 시에도 샌드은폐성 양호한 수준으로 일반 실버와 동등 수준의 작업성 확보가 가능함을 알 수 있다.
또한 상기 실시예와 비교예에 의해 제조된 실버 베이스 도료 조성물에 대한 베이스 도료 및 완성 도막의 물성을 평가한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
평가 항목 요구 사항
(당사 중도 도료 규격에 준함)		 평가 결과
비교예 실시예
1차 BASE 2차 BASE
BASE
도료		 용기내 상태
 이물질 등 없고 교반시 고르게 분산 양호 양호 양호
점도 제조업체와의 협정에 따름 (FORD CUP #4) 55초 55초 50초
희석 안정성 현저한 침전 없고, 교반시 고른 분산 양호 양호 양호
저장 안정성 저장전에 비해 현저한 차이 없을 것 양호 양호 양호
비중 제조업체와의 협정에 따름 1.011 1.022 1.019
불휘발분 제조업체와의 협정에 따름 25% 27.2% 22.4%
완성도막
(전착+중도+ BASE+CLEAR)		 광택 고광택 : 20' 법 88↑ 87.3 87.8
경도 B 이상일 것 HB HB
내충격성 DuPONT식 충격기 20cm 이상일 것 50cm 50cm
부착성
 M-2.5 이상일 것
 M-1.0 M-1.0
샌드은폐력
(㎛)		 제조업체와의 협정에 따름
(#600 STRAIGHT SANDING)		 8 8
재도장성
 1.재도장부위 MARK 및 이색현상 無
2.NO SANDING부 부착성 M-2.5이상		 양호, M-1 양호, M-1
내수성 M-2.5급 이상, 외관 이상無 M-1 M-1
내습성 M-2.5급 이상, 외관 이상無 M-1 M-1
내후성 광택유지율 : 90%↑, 부착성 M-2.5↑
변색 (ΔE) = 1.0↓ (WHITE계), 3.0↓ (기타 색상)		 95.7% / M-1
ΔE = 0.98		 96.4% / M-1
ΔE = 0.92
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예에 의해 제조된 고휘도 실버 베이스 도료 조성물은 점도, 비중, 광택, 경도, 내충격성, 부착성, 내수성 및 내후성 등의 물성면에서 당사 기존 제품인 상기 비교예의 실버 베이스 도료 조성물과 동등한 수준으로 도장 재료 규격을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
Figure 112012081509099-pat00001
상기 표 5는 상기 실시예에 의해 제조된 고휘도 실버 베이스 도료 조성물과 기존실버 베이스 도료 조성물이 2회 도장된 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 일반 실버 베이스 도료 조성물로 2회 도장된 상기 일반 실버는 휘도면에서 열세한 것을 알 수 있으며, 고휘도 실버 베이스 도료 조성물로 2회 도장된 상기 고휘도 실버 도료는 작업성면에서 열세한 것을 확인할 수 있다.
또한 상기 실시예의 고휘도 실버 베이스 도료 조성물과 같이 일반 실버층(1차 BASE)은 샌드은폐성이 양호한 콘(CORN) 타입 알루미늄 플레이크 입자를 적용하여 샌드은폐성을 확보하였으며, 도료내 체질 안료(BaSO4)를 증량하고 카본블랙을 소량 투입하여 샌드은폐성을 극대할 수 있다. 또한 고휘도 실버층(2차 BASE)은 달러(DOLLAR) 타입 알루미늄 플레이크 입자를 적용하였으며 도료 점도 및 고형분을 조정하여 휘도 극대화를 위한 알루미늄 플레이크 입자의 배향을 제어할 수 있다.

Claims (8)

  1. 평균 입자 크기가 8~14㎛인 콘(CORN) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 체질 안료 1~5 중량%, 카본블랙 0.1~5 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 실버 베이스 도료 조성물.
  2. 평균 입자 크기가 8~14㎛인 콘(CORN) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 체질 안료 1~5 중량%, 카본블랙 0.1~5 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 실버 베이스 도료 조성물로 도장 처리된 1차 도료층; 및
    상기 1차 도료층 위에, 평균 입자 크기가 12~20㎛인 달러(DOLLAR) 타입 알루미늄 플레이크 1~10 중량%, 고분자 수지 20~60 중량%, 첨가제 1~10 중량% 및 용제 20~60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 실버 베이스 도료 조성물로 도장 처리된 2차 도료층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료층.
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