KR101434474B1 - 차량 부품 도장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 부품 도장 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 차량 부품용 폴리올레핀계 기재층에 유색 도료 조성물을 도포하고, 상기 유색 도료 조성물이 도포된 기재층에 투명 도료를 도포하고, 그리고 열처리(baking)하는 단계를 포함하고, 상기 유색 도료 조성물은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀, (메타)아크릴계 공중합체 수지, 유색 안료 및 용제를 포함하는 차량 부품 도장 방법에 관한 것이다.

Description

차량 부품 도장 방법{METHOD FOR PAINTING PARTS OF VEHICLE}
본 발명은 차량 부품 도장 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 프라이머(primer) 전 처리 공정이 없어도 도막의 물성을 동등 이상으로 유지할 수 있고, 프라이머 전 처리 공정의 부재로 인해 공정 단축과 원가 절감의 효과가 있는 차량 부품 도장 방법에 관한 것이다.
차량 범퍼는 폴리프로필렌 등을 포함하는 폴리올레핀을 재질로 하여 성형 제조된다. 차량 범퍼는 그 표면에 페인트 등의 도료가 도장되어 외관과 물성을 향상시키게 된다.
일반적으로, 폴리프로필렌계 수지는 비극성 소재로서 부착성이 나쁜 소재로 알려져 있다. 또한, 부착성을 높이기 위해 폴리프로필렌 기재 표면에, 각종 표면 처리를 하거나, 염소계 폴리프로필렌, 염소계 폴리에틸렌 또는 환형 고무 등으로 이루어진 프라이머를 도포하게 된다. 프라이머는 폴리프로필렌 재질의 기재층과 도료층 간의 접착성을 향상시켜준다. 추가로, 프라이머 도포 전에 프라이머 도포 효율과 부착성을 높이기 위해, 폴리프로필렌 재질의 기재층에 플라즈마 처리할 수도 있다.
그러나, 프라이머 도포 공정 만으로는 원하는 도막 물성을 얻기가 어려워 프라이머로 중도 또는 상도 도장을 한 다음 도료를 이용하여 도장 처리를 하기 때문에 결과적으로 폴리프로필렌 재질의 기재층을 도색하기 위해서는 수회의 도장 공정이 요구되어, 전체적으로는 공정이 복잡해지고 생산 원가가 상승한다는 문제점이 있다.
또한, 한 번의 프라이머 도포만으로 도장을 할 경우에는 도료 조성물에 점착성 있는 성분이 추가로 함유되어야 한다. 그러나, 이러한 점착성 성분은 도장 후 외관을 불량하게 할 수 있고, 부착성 확보를 위해 사용된 다량의 점착성 성분으로 인해 내후성 등의 물성이 나빠질 수 있다.
본 발명의 배경기술은 한국등록특허 제10-0250826호(2000.01.07. 등록일, 발명의 명칭: 폴리프로필렌 수지 성형품을 도색하는데 사용되는 도료 조성물) 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 프라이머 전처리 과정 없이 차량 부품용 기재층을 도장할 수 있는 차량 부품 도장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 프라이머 전처리하지 않더라도 프라이머 전처리한 경우와 같이 동등한 물성을 유지할 수 있는 차량 부품 도장 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 차량 부품 도장 방법은 차량 부품용 폴리올레핀계 기재층에 유색 도료 조성물을 도포하고, 상기 유색 도료 조성물이 도포된 기재층에 투명 도료를 도포하고, 그리고 열처리(베이킹, baking)하는 단계를 포함하고, 상기 유색 도료 조성물은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀, (메타)아크릴계 공중합체 수지, 유색 안료 및 용제를 포함할 수 있다.
상기 기재층에 유색 도료 조성물을 도포하는 단계는 상기 기재층에 프라이머를 도포하는 단계를 포함하지 않을 수 있다.
상기 유색 도료 조성물은 상기 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀 30-50중량%, (메타)아크릴계 공중합체 수지 10-20중량%, 유색 안료 5-20중량% 및 잔량의 용제를 포함할 수 있다.
상기 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀은 무수 말레산으로 그라프트된 폴리프로필렌일 수 있다.
상기 유색 도료 조성물을 상기 기재층에 도포하기 전에 상기 기재층을 플라즈마 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 프라이머 전처리 과정 없이 차량 부품의 기재층을 도장할 수 있고, 이러한 도장 방법에서도 동등한 물성을 유지할 수 있고, 그 결과 공정 단축과 원가 절감의 효과가 있을 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 도장된 범퍼의 단면도이다.
100: 도장된 범퍼, 10: 범퍼 기재층, 20:유색 도료층, 30:투명 도료층
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 부품 도장 방법은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀, (메타)아크릴계 공중합체 수지, 및 유색 안료를 포함하는 유색 도료 조성물을 차량 부품 기재층에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량 부품 도장 방법은 차량 부품용 폴리올레핀계 기재층에 유색 도료 조성물을 도포하고, 상기 유색 도료 조성물이 도포된 기재층에 투명 도료를 도포하고, 그리고 열처리(baking)하는 단계를 포함할 수 있다.
종래 차량 부품 도장에 있어서 차량 부품용 기재층에 프라이머로 전 처리하는 공정은 필수 불가결한 단계였다. 이는 폴리올레핀계 기재층은 도료 부착성이 낮아 기재층에 도료의 부착성을 높이기 위한 것이다.
본 발명의 도료 조성물은 유색 안료에 의한 색상 제공 및 유지 효과와 함께 종래 프라이머에 의한 부착성 향상 효과를 동시에 제공할 수 있다. 그 결과 본 발명의 도장 방법은 프라이머 전처리 과정을 포함하지 않더라도, 기재층에 프라이머 처리 없이 도료 조성물을 도포함으로써, 기재층의 도료에 대한 부착성 및 색상 효과를 동시에 달성할 수 있다.
유색 도료 조성물은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀, (메타)아크릴계 공중합체 수지, 유색 안료 및 용제를 포함할 수 있다.
극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀은 종래 할로겐화된 폴리올레핀으로 인한 유색 안료의 변색 또는 부식의 현상이 없고, 종래 색상 제공 수지와의 상용성이 좋아 저장 중 색상 변화가 없게 하며, 프라이머 전 처리 공정이 없이도 도장 후 도막의 물성을 동등 이상으로 유지할 수 있게 한다.
극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀은 무수 말레산으로 변성되고 할로겐이 포함되지 않은 폴리올레핀이다. 무수 말레산에 의한 변성은 폴리올레핀에 무수 말레인산을 열처리 또는 화학 처리로 그라프트시킨 형태를 포함한다. 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀에서 그라프트율은 제한되지 않지만 1-90%가 될 수 있다.
(메타)아크릴계 공중합체 수지는 (메타)아크릴계 단량체 단독, 또는 (메타)아크릴계 단량체 및 상기 (메타)아크릴계 단량체와 중합 가능한 다른 단량체의 공중합체 수지를 포함할 수 있다. (메타)아크릴계 공중합체 수지는 차량 부품용 도장에서 통상적으로 사용되는 (메타)아크릴계 공중합체 수지라면 제한없이 사용할 수 있다.
유색 안료는 차량 부품에 색상을 제공하기 위한 것으로, 통상적으로 사용되는 유기 또는 무기 안료라면 제한 없이 사용할 수 있다.
용제는 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀, (메타)아크릴계 공중합체 수지, 유색 안료를 용해시키기 위한 용제라면 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면 용제는 수성 용제, 유기 용제, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
수성 용제는 탈이온수 등을 포함하는 물이 될 수 있고, 유기 용제는 탄화수소계, 에탄올 등의 알코올계, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 등을 사용할 수 있다.
유색 도료 조성물은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀 30-50중량%, (메타)아크릴계 공중합체 수지 10-20중량%, 유색 안료 5-20중량% 및 잔량의 용제가 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 프라이머 전 처리되지 않은 기재층에 대해서도 부착성이 좋을 수 있고, 색상이 잘 나와 외관 불량 문제가 없을 수 있다. 바람직하게는 도료 조성물은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀 35-45중량%, (메타)아크릴계 공중합체 수지 10-20중량%, 유색 안료 5-15중량% 및 잔량의 용제가 포함될 수 있다.
유색 도료 조성물은 상술한 성분 이외에 폴리우레탄을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 용제로 수성 용제를 사용할 경우 부착성 향상, 외관 향상 효과를 위해 폴리우레탄을 더 포함한다. 폴리우레탄은 dispersion 형태로 포함되고, 조성물 중 10-20중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 부착성 향상, 외관 향상 효과가 더 커질 수 있다.
유색 도료 조성물은 상술한 성분 이외에 폴리에스테르 10-20중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 부착성 향상, 외관 향상 효과가 더 커질 수 있다.
유색 도료 조성물은 상술한 성분 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제로는 레벨링제, 자외선 안정제, 내마모제, 분산제, UV 흡수제 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
유색 도료 조성물 도포는 통상의 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 도장 로봇의 도장 건(gun)에 유색 도료 조성물을 공급하고 차량 부품이 통과할 때마다 도장할 수 있다.
유색 도료 조성물은 10㎛-30㎛의 두께로 도장될 수 있다. 상기 범위 내에서, 프라이머 전 처리되지 않은 기재층에 대해서도 부착성이 좋을 수 있고, 색상이 잘 나와 외관 불량 문제가 없을 수 있다.
유색 도료 조성물이 도포된 기재층에 투명 도료를 도포한다.
투명 도료는 기재층에 도포된 도료 조성물에 대한 도막 보호막 역할을 한다.
투명 도료는 아크릴과 이소시아네이트를 우레탄 결합시켜 제조된 우레탄 도료를 사용할 수 있다. 또한, 열처리 과정에서 경화를 위해 경화제 예를 들면 폴리이소시아네이트 타입의 경화제를 더 포함할 수도 있다.
투명 도료는 25㎛-40㎛의 두께로 도장될 수 있다. 상기 범위 내에서, 내후성, 내수성, 내약품성, 내환경성이 좋을 수 있다.
투명 도료가 도포된 후 차량 부품을 열처리한다. 열처리 단계에서 기재층에 도포된 도료 조성물과 투명 도료 조성물이 가열 경화된다.
열처리는 70-90℃에서 5분-60분 동안 수행될 수 있다. 상기 범위 내에서, 색상이 잘 나와 외관 불량 문제가 없을 수 있다. 특히, 용제로 유기 용제를 사용한 경우 70-90℃에서 30분-60분 동안 수행될 수 있고, 수성 용제를 사용한 경우 70-90℃에서 5분-20분 동안 수행될 수 있다.
용제로 수성 용제를 사용한 경우에는 유색 도료 조성물 도포 후 및 투명 도료 도포 전에도 열처리 과정을 함으로써 부착성 등의 효과를 높일 수 있다.
차량 부품용 기재층은 유색 도료 조성물의 부착성 향상과 도장 후 외관 향상을 위해 상기 도료 조성물의 도포 전에 기재층을 세정하는 단계를 거칠 수 있다. 세정은 통상의 방법으로 예를 들면 이소프로필알코올(IPA) 등에 의한 휘핑(whipping) 방법에 의해 수행될 수 있다.
차량 부품용 기재층은 상기 유색 도료 조성물의 부착성 향상과 도장 후 외관 향상을 위해 유색 도료 조성물을 도포하기 전에 기재층을 플라즈마 처리하는 단계를 거칠 수 있다. 플라즈마 처리는 플라즈마 버너에 의해 발생되는 플라즈마를 차량 부품용 기재층에 분사하는 방법을 포함한다.
차량 부품은 범퍼(bumper), 사이드 실 몰딩(side sill moulding), 사이드 가니쉬(side garnish), 사이드 프로텍터(side protector), 기타 폴리프로필렌계 소재를 포함하는 바디(body) 색상 도장 부품을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따라 제조된 도장된 범퍼(100)의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1에서 나타난 바와 같이, 범퍼 기재층(10)에 유색 도료층(20)과, 투명 도료 층(30)이 순차적으로 적층되어 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
열 플라스틱 올레핀(TPO, thermo plastic olefin) 소재인 HR580 또는 HR570 소재의 차량 범퍼를 이소프로필알코올로 세정하였다. 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀 40중량%, 아크릴계 공중합체 수지 15중량%, 흑색 안료 10중량% 및 잔부량의 용제(탄화수소계, 알코올계, 케톤계의 혼합물인 유기 용제)를 포함하는 도료 조성물을 준비하였다. 투명 우레탄 도료를 상기 용제와 동일한 구성의 용제에 용해시켜 투명 도료를 준비하고, 투명 도료용 경화제도 별도로 준비하였다. 상기 차량 범퍼에 도료 조성물을 도포하고, 5-10분 경과 후 투명 도료를 도포하고, 5-10분 경과 후 80℃에서 30분 동안 열 처리하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, TPO 소재인 HR580, HR580E를 사용하고, 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀 40중량%, 아크릴계 공중합체 수지 15중량%, 흑색 안료 10중량%, 폴리우레탄 dispersion 20중량% 및 잔량의 수성 용제(탈 이온수)를 혼합하여 도료 조성물을 사용하고, 열처리를 80℃에서 10분 동안 수행한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하였다. 이때 유색 도료 조성물 도포 후 투명 도료 도포 전에 열처리를 추가로 실시할 수도 있다.
비교예 1
열 플라스틱 올레핀(TPO, thermo plastic olefin) 소재인 HR580 또는 HR570 소재의 차량 범퍼를 이소프로필알코올로 세정하였다. 차량 범퍼에 염소계 폴리프로필렌으로 프라이머 처리하였다. 아크릴계 공중합체 수지 15중량%, 흑색 안료 10중량% 및 잔부량의 용제(탄화수소계, 알코올계, 케톤계의 혼합 용매)를 포함하는 도료 조성물을 준비하였다. 투명 우레탄 도료를 상기 용제와 동일한 구성의 용제에 용해시켜 투명 도료를 준비하고, 투명 도료용 경화제도 별도로 준비하였다. 상기 차량 범퍼에 도료 조성물을 도포하고, 5-10분 경과 후 투명 도료를 도포하고, 5-10분 경과 후 80℃에서 30분 동안 열 처리하였다.
상기 실시예와 비교예에서 도장된 차량 범퍼의 도료의 부착성, 외관, 내수성, 내후성, 내약품성을 평가하였다.
부착성은 도장이 완료된 차량 범퍼에 가로, 세로 각각 2mm 간격으로 11개의 선을 그어 바둑 무늬판을 만든다. 아크릴 테이프를 붙인 후 떼었을 때 차량 범퍼의 도막이 박리되는지를 판단한다. 3회 이상 측정한다. 박리 개수를 보아 0-10점으로 평가한다. 점수가 높을수록 부착성이 좋음을 의미한다.
외관은 최종 제조된 차량 범퍼의 외관에 대해 얼룩 발생 여부, 색상 균일성 등을 보아 0-10점으로 평가하였다. 점수가 높을수록 외관이 좋음을 의미한다.
내수성은 40℃ 물에 도막을 넣고 10일 경과한 후 상술한 부착성 평가와 동일한 방법으로 평가한다. 0-10점으로 평가하고, 점수가 높을수록 내수성이 좋음을 의미한다.
내후성은 촉진내후성시험기에 도막을 장착하고 빛을 조사한 후 색차값 변화 정도와 부착성을 평가한다. 0-10점으로 평가하고, 점수가 높을수록 내후성이 좋음을 의미한다.
내약품성은 그리스, 가솔린, 엔질 오일 등을 도막에 처리하고, 80℃ 오븐에서 2시간 경과 한 후 도막의 상태 변화를 평가한다. 0-10점으로 평가하고, 점수가 높을수록 내약품성이 좋음을 의미한다.
부착성 외관 내수성 내후성 내약품성
실시예 1 10 10 10 10 10
실시예 2 10 10 10 10 10
비교예 1 10 8 10 10 10
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 도장 방법은 비교예 1의 프라이머 처리를 포함하는 통상의 도장 방법 대비, 프라이머 전 처리 과정 없이도 도료의 부착성, 외관, 내수성 등의 물성이 좋았다. 그 결과, 공정 단축과 원가 절감의 효과를 구현할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 차량 부품용 폴리올레핀계 기재층에 유색 도료 조성물을 도포하고,
    상기 유색 도료 조성물이 도포된 기재층에 투명 도료를 도포하고, 그리고
    열처리(baking)하는 단계를 포함하고,
    상기 유색 도료 조성물은 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀, (메타)아크릴계 공중합체 수지, 유색 안료 및 용제를 포함하고,
    상기 비할로겐계 폴리올레핀은 비할로겐계 고밀도 폴리에틸렌, 비할로겐계 저밀도 폴리에틸렌 또는 비할로겐계 폴리프로필렌을 포함하는, 차량 부품 도장 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재층에 유색 도료 조성물을 도포하는 단계는 상기 기재층에 프라이머 전 처리하는 단계를 포함하지 않는 차량 부품 도장 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유색 도료 조성물은 상기 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀 30-50중량%, (메타)아크릴계 공중합체 수지 10-20중량%, 유색 안료 5-20중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 차량 부품 도장 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 용제는 유기 용제, 수성 용제 또는 이들의 혼합물인 차량 부품 도장 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 극성기가 도입된 비할로겐계 폴리올레핀은 무수 말레산으로 그라프트된 폴리프로필렌인 차량 부품 도장 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유색 도료 조성물을 상기 기재층에 도포하기 전에 상기 기재층을 플라즈마 처리하는 단계를 더 포함하는 차량 부품 도장 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유색 도료 조성물은 폴리우레탄, 폴리에스테르 중 하나 이상을 더 포함하는 차량 부품 도장 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열처리는 70-90℃에서 5분-60분 동안 수행되는 차량 부품 도장 방법.
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