KR101502981B1 - 차량 부품 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR101502981B1
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이해창
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삼신화학공업(주)
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Abstract

본 발명은 차량 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 수지 성형체; 상기 수지 성형체 상에 형성된 금속 도금층; 상기 금속 도금층 상에 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 상에 형성된 도료 도장층을 포함하는 차량 부품, 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 내식성 등의 표면 특성은 물론, 소광성(섀틴감)을 통해 고급감이 구현된다. 또한, 탄성으로 인해, 우수한 내치핑성을 갖는다.

Description

차량 부품 및 그 제조방법 {VEHICLE COMPONENT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 차량 부품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크롬 도금물에 섀틴 도료 도장을 적용하여 내식성과 외관성 등이 우수한 적용한 차량 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
차량용 부품, 특히 외부로 노출되는 차량용 부품은 내식성이나 외관성 등을 위해 표면 처리되고 있다. 예를 들어, 라디에이터 그릴이나 휠 커버 등이 그러하다. 또한, 이러한 차량 부품은 대부분의 경우 수지 성형체로 구성되며, 일반적으로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS 수지) 등의 수지 성형체로 구성된다.
종래, 위와 같은 차량 부품에는 내식성이나 외관성 등을 위해 금속을 도금하여 표면 처리하고 있다. 금속의 도금은 내식성 및 내마모성 등을 향상시키는 동시에, 금속감 등의 외관성을 갖게 하여 가치를 높일 수 있다. 이때, 대부분의 경우에는 금속으로서 크롬(Cr)을 도금하고 있다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2007-0025012호, 대한민국 등록특허 제10-0562953호, 및 대한민국 등록특허 제10-0852046호에는 이와 관련한 기술이 제시되어 있다.
한편, 최근 소비자들은 높은 광택성보다는 무광택으로의 고급감을 가지는 차량을 선호하고 있다. 즉, 약간의 광택으로서 은은한 금속 색상을 가져 고급스러움을 가지는 차량을 선호하고 있다.
그러나 종래 기술에 따른 차량용 도금 부품은 크롬(Cr) 등의 금속 도금에 의해 내식성이나 금속감 등을 가지기는 하나, 광택도가 심하여 고급감이 떨어지고 있다. 아울러, 고급감을 위해 무광택으로 도금하는 기술이 시도되고 있으나, 이는 비용이 매우 비싸다.
또한, 종래 기술에 따른 차량용 도금 부품은, 도금되지 않은 부분이 존재하고 있다. 즉, 부품의 형상에 따라, 깊게 들어간 부위 등의 일부분에는 도금되지 않은 경우가 있다. 첨부된 도 1은 차량의 전방에 설치되는 라디에이터 그릴을 보인 사진이다. 도 1에 보인 바와 같이, 라디에이터 그릴은 대부분의 경우 격자 구조나 벌집 구조 등을 갖는다. 도 1의 상측 사진은 격자 구조의 그릴을 보인 것이고, 하측 사진은 벌집 구조의 그릴을 보인 것이다. 이때, 도 1에서 'P'로 표시한 부분과 같이 깊숙한 부분은 도금되지 않는 경우가 많다. 이와 같이, 도금되지 않은 부분이 존재하는 경우, 부식이 발생되어 내구성이 떨어진다.
아울러, 색상을 구현함에 있어, 종래 기술에 따른 차량용 도금 부품은 도금 금속의 색상으로 국한되는 문제점도 지적된다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0025012호 대한민국 등록특허 제10-0562953호 대한민국 등록특허 제10-0852046호
이에, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내식성은 물론, 고급감 등의 우수한 외관성을 가지며, 또한 다양한 색상 구현이 가능한 차량 부품 및 그 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
수지 성형체;
상기 수지 성형체 상에 형성된 금속 도금층;
상기 금속 도금층 상에 형성된 프라이머층; 및
상기 프라이머층 상에 형성된 도료 도장층을 포함하는 차량 부품을 제공한다.
또한, 본 발명은,
수지 성형체 상에 금속 도금층을 형성하는 제1공정;
상기 금속 도금층 상에 프라이머층을 형성하는 제2공정; 및
상기 프라이머층 상에 도료 도장층을 형성하는 제3공정을 포함하는 차량 부품의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따라서, 상기 프라이머층은 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부 및 경화제 2 ~ 15 중량부를 포함하고, 상기 도료 도장층은 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 폴리우레탄 수지 5 ~ 30 중량부, 아크릴 수지 5 ~ 30 중량부, 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부, 경화제 2 ~ 45 중량부 및 소광제 2 ~ 20 중량부를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 프라이머층 및 도료 도장층 중에서 선택된 하나 이상은 색상 안료를 포함할 수 있다. 아울러, 상기 도료 도장층 상에는 탑 코팅층이 더 형성될 수 있다.
상기 금속 도금층은 적어도 크롬 도금층을 포함할 수 있다. 상기 금속 도금층은, 하나의 구현예에 따라서 상기 수지 성형체 상에 형성된 구리 도금층; 상기 구리 도금층 상에 형성된 니켈 도금층; 및 상기 니켈 도금층 상에 형성된 크롬 도금층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내식성 등의 표면 특성은 물론, 고급감 등의 우수한 외관성을 가지며, 또한 다양한 색상 구현이 가능한 효과를 갖는다. 아울러, 우수한 내치핑성을 갖는다.
도 1은 차량 부품으로서 라디에이터 그릴을 보인 사진이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 차량 부품의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 차량 부품의 단면 구성도이다.
도 4는 부착력 등급표를 보인 것이다.
본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다.
본 명세서에서 "제1", "제2", 및 "제3" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "상에 형성", "상부에 형성", 및 "하부에 형성" 등은, 당해 구성요소들이 직접 접하여 적층 형성되는 것만을 의미하는 것은 아니고, 당해 구성요소들 간의 사이에 다른 구성요소가가 더 형성되어 있는 의미를 포함한다. 예를 들어, "상에 형성된다"라는 것은, 제1구성요소의 표면 위에 제2구성요소가 직접 접하여 형성되는 의미는 물론, 상기 제1구성요소와 제2구성요소의 사이에 제3구성요소가 더 형성될 수 있는 의미를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공된다. 첨부된 도면에서, 각 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 표시된 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 차량 부품의 단면 구성도가 도시되어 있다. 그리고 도 3에는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 차량 부품의 단면 구성도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 차량 부품은 수지 성형체(10)와, 수지 성형체(10) 상에 형성된 금속 도금층(20)과, 상기 금속 도금층(20) 상에 형성된 프라이머층(30, primer layer)과, 상기 프라이머층(30) 상에 형성된 도료 도장층(40)을 포함한다. 아울러, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량 부품은, 상기 도료 도장층(40)의 상부에 형성된 탑 코팅층(50, Top coating layer)을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 차량 부품의 제조방법은, 수지 성형체(10) 상에 금속 도금층(20)을 형성하는 제1공정과, 상기 금속 도금층(20) 상에 프라이머층(30)을 형성하는 제2공정과, 상기 프라이머층(30) 상에 도료 도장층(40)을 형성하는 제3공정을 포함한다. 그리고 선택적인 공정으로서, 상기 도료 도장층(40) 상에 탑 코팅층(50)을 형성하는 공정(제4공정)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내식성 등의 표면 특성은 물론, 고급감 등의 우수한 외관성을 갖는다. 이와 함께, 우수한 층각 부착력을 갖는다. 구체적으로, 금속 도금층(20)과 도료 도장층(40)은 내식성 및 내마모성 등의 표면 특성을 개선한다. 아울러, 금속 도금층(20) 상에 형성된 도료 도장층(40)에 의해, 무광택이 구현되어 은은한 금속 색상의 고급스러움(고급감)을 도모한다. 상기 프라이머층(30)은 금속 도금층(20)과 도료 도장층(40) 간의 부착력을 개선한다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 색상의 구현이 가능하다. 구체적으로, 프라이머층(30) 및 도료 도장층(40)으로부터 선택된 하나 이상에 색상 안료를 첨가할 수 있어 다양한 색상의 구현이 가능하다.
부가적으로, 본 발명에 따르면, 차량 부품의 형상에 제한 없이 모든 부분에 대해 내식성 등의 표면 특성을 구현할 수 있다. 구체적으로, 앞서 언급한 바와 같이, 도금의 경우에는 깊숙한 부분(도 1의 'P')이 도금되지 않는 경우가 발생할 수 있으나, 본 발명은 금속 도금층(20) 상에 프라이머층(30) 및 도료 도장층(40)이 도장을 통해 형성되어 깊숙한 부분(도 1의 'P')에도 도장되어 내식성 등의 표면 특성을 구현한다.
한편, 본 발명의 적층 구조는 금속 도금층(20) 상에 도료 도장층(40)이 형성되어 치핑성(chipping property)이 떨어지는 문제점이 우려될 수 있다. 구체적으로, 딱딱한 알갱이(모래 등)가 도료 도장층(40)에 가해지는 경우, 도료 도장층(40)에 치핑 자국이 발생될 수 있다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따라서, 도료 도장층(40)은 후술하는 바와 같이 탄성을 가지는 도료 조성물로부터 형성되어 우수한 내치핑성을 갖는다. 프라이머층(30)의 경우에도 그러하다.
이하, 본 발명을 구성하는 각 구성요소들의 예시적인 실시 형태를 설명한다.
수지 성형체
먼저, 본 발명에서, 차량 부품은 차량을 구성하는 부품이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 차체의 외장재 및 내장재를 포함한다. 본 발명에서 차량 부품은, 예를 들어 라디에이터 그릴, 범퍼, 알로이 휠을 보호하기 위한 휠 커버, 앞뒤 도어에 걸쳐 부착되는 사이드 몰딩재 및 범퍼의 모서리 부분에 장착되는 몰딩재 등으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에서, 수지 성형체(10)는 차량 부품을 구성하는 소지(base body)로서, 이 또한 특별히 제한되지 않는다. 수지 성형체(10)는, 예를 들어 상기 나열한 바와 같이 차량 부품을 구성할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있으나, 그 형상이나 구조는 제한되지 않는다.
상기 수지 성형체(10)는, 그의 표면에 금속 도금이 가능한 것이면 좋다. 아울러, 수지 성형체(10)를 구성하는 수지의 종류도 특별히 제한되지 않는다. 수지 성형체(10)는, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 폴리프로필렌(PP) 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 주성분으로 포함할 수 있다. 수지 성형체(10)는, 예를 들어 사출물 및/또는 압출물로부터 선택될 수 있다. 수지 성형체는, 보다 구체적인 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지를 주성분으로 하는 사출물로부터 선택될 수 있으며, 도 1에 보인 바와 같이 라디에이터 그릴일 수 있다.
금속 도금층
금속 도금층(20)은 수지 성형체(10)의 표면 상에 도금 공정을 통해 형성된다. 금속 도금층(20)을 구성하는 금속은 제한되지 않는다. 금속 도금층(20)은, 예를 들어 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 이때, 금속은, 단일 금속은 물론 합금을 포함한다.
상기 금속 도금층(20)은 1층 또는 2층 이상 복수의 도금층으로 구성될 수 있다. 바람직한 형태에 따라서, 금속 도금층(20)은 적어도 크롬(Cr) 도금층(23)을 포함할 수 있다. 구체적인 구현예에 따라서, 금속 도금층(20)은, 이때, 크롬(Cr) 도금층(23)은 수지 성형체(10) 상에 형성된 구리(Cu) 도금층(21), 상기 구리(Cu) 도금층(21) 상에 형성된 니켈(Ni) 도금층(22), 및 상기 니켈(Ni) 도금층 상에 형성된 크롬(Cr) 도금층(30)을 포함하는 적층 구조를 가질 수 있다.
상기 금속 도금층(20)을 형성하는 공정(제1공정)은 특별히 제한되지 않으며, 이는 통상적인 도금 공정을 통해 진행될 수 있다. 금속 도금층(20)을 형성하는 공정(제1공정)은, 예를 들어 수지 성형체(10)를 표면 개질하는 표면 개질 공정(제1-1공정), 및 상기 표면 개질된 수지 성형체(10)에 금속을 도금하는 도금 공정(제1-2공정)을 포함할 수 있다.
바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 표면 개질 공정(제1-1공정)은 수지 성형체(10)를 무수 크롬산, 3가 크롬 및 황산을 포함하는 에칭액을 이용하여 에칭하는 에칭 처리 단계, 상기 에칭한 수지 성형체(10)를 염화팔라듐, 염화주석 및 염산을 포함하는 활성화 용액을 이용하여 활성화하는 단계, 및 상기 활성화된 수지 성형체를 니켈 및 차아린산소다를 포함하는 니켈 처리액을 이용하여 화학 니켈 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 표면 개질 공정(제1-1공정)을 진행하는 경우, 양질의 금속 도금이 가능하다.
상기 에칭액은, 에칭액 1L(리터) 기준으로 무수 크롬산 380 ~ 420 g/L, 3가 크롬 10 ~ 25g/L 및 황산 400 ~ 440 g/L을 포함할 수 있다. 에칭 처리는, 이러한 에칭액에 상기 수지 성형체(10)를 예를 들어 5분 내지 40분 동안 함침하는 방법으로 진행될 수 있다. 상기 활성화 용액은, 활성화 용액 1L(리터) 기준으로 염화팔라듐 50 ~ 100mg/L, 염화주석 6 ~ 8g/L 및 염산 200 ~ 240ml/L을 포함할 수 있다. 활성화 처리는, 이러한 활성화 용액에 상기 수지 성형체(10)를 예를 들어 30초 내지 20분 동안 함침하는 방법으로 진행될 수 있다. 상기 니켈 처리액은, 니켈 처리액 1L(리터) 기준으로 니켈 4.5 ~ 5.5g/L 및 차아린산소다 13.6 ~ 14.6g/L를 포함할 수 있다. 니켈 처리는, 이러한 니켈 처리액에 수지 성형체(10)를 예를 들어 3분 내지 30분 동안 함침하는 방법으로 진행될 수 있다. 이와 같은 처리액을 이용하여 표면 개질하는 경우, 금속 도금에 매우 효과적이다.
또한, 상기 도금 공정(제1-2공정)은 실질적인 도금을 진행하는 공정으로서, 이는 적어도 크롬(Cr)을 도금하는 공정을 포함할 수 있다. 도금 공정(제1-2공정)은, 바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 표면 개질된 수지 성형체(10)의 표면에 구리(Cu) 도금층(21)을 형성하는 제1 도금 단계, 상기 구리(Cu) 도금층(21) 상에 니켈(Ni) 도금층(22)을 형성하는 제2 도금 단계, 및 상기 니켈(Ni) 도금층(22) 상에 크롬(Cr) 도금층(23)을 형성하는 제3 도금 단계를 포함하는 것이 좋다.
이때, 상기 제1 도금 단계는 700A 이상의 전류로 구리(Cu)를 도금하는 것이 좋다. 보다 구체적으로, 상기 제1도금 단계는 700A 내지 800A의 전류로 구리(Cu)를 도금하는 것이 좋다.
또한, 상기 제2 도금 단계는 구리(Cu) 도금층(21) 상에 니켈(Ni) 도금층(22)을 형성하되, 상기 니켈(Ni) 도금층(22)이 3층의 니켈(Ni) 도금층이 되도록 형성하는 것이 좋다. 구체적으로, 상기 3층의 니켈(Ni) 도금층(22)은 내부식성의 향상을 위한 제1Ni층(반광택 Ni층), 광택 및 내부식성을 위한 제2Ni층(광택 Ni층), 및 부식 전류 분산을 위한 제3Ni층을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 제1Ni층(반광택 Ni층)은 1400A 이상의 전류로, 보다 구체적으로는 1400 ~ 1500A의 전류로 도금하는 것이 좋으며, 상기 제2Ni층(광택 Ni층)은 1200A 이상의 전류로, 보다 구체적으로는 1200 ~ 1300A의 전류로 도금하는 것이 좋다. 그리고 상기 제3Ni층은 950A 이상의 전류로, 보다 구체적으로는 950 ~ 1000A의 전류로 도금하는 것이 좋다.
아울러, 상기 제3 도금 단계는, 바람직하게는 2000A 이상의 전류로 크롬(Cr)을 도금하는 것이 좋다. 제3 도금 단계는, 보다 구체적으로 2000 ~ 3000A의 전류로 도금하는 것이 좋다. 크롬(Cr)의 도금은 내마모성 및 내부식성 등의 부여에 효과적이다. 본 발명에서, 크롬(Cr)은 3가 크롬 및 6가 크롬으로부터 선택될 수 있다.
또한, 상기 제2 도금 단계와 제3 도금 단계의 사이에는, 크롬(Cr)의 활성화를 위한 피막 제거 단계가 더 진행될 수 있다. 구체적으로, 니켈(Ni) 도금 후에는, 니켈(Ni) 도금에 의해 형성된 부동태 피막을 제거하는 단계가 더 진행될 수 있다.
프라이머층
프라이머층(30)은 금속 도금층(20)과 도료 도장층(40) 간의 부착력을 개선시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 프라이머층(30)은, 예를 들어 0.02㎛ ~ 50㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프라이머층(30)은 부착성을 가지는 프라이머 조성물이 금속 도금층(20) 상에 도장되어 형성된다. 이때, 프라이머층(30)을 형성하기 전에 이물질 제거 공정이 진행되는 것이 좋다. 구체적으로, 도금 후에는 이물질이나 유분 등이 잔류할 수 있다. 이물질이나 유분 등은 금속 도금층(20)과 프라이머층(30) 간의 부착력을 저해시키므로 제거되는 것이 좋다. 이물질 제거 공정은, 예를 들어 수세 공정 및 탈지 공정 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 탈지 공정은 유분을 제거하기 위한 것으로서, 이는 예를 들어 산 처리나 염기 처리 등을 통해 진행될 수 있다.
바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 프라이머층(30)은 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부 및 경화제 2 ~ 15 중량부를 포함하는 것이 좋다. 본 발명에서, '중량부'는 특별히 규정하지 않는 한 각 성분의 중량 비율을 의미한다. 구체적으로, 상기의 중량부 기재는, 프라이머층(30)이 폴리에스테르 수지 : 반응 촉매제 : 습윤 첨가제 : 경화제 = 40 ~ 70 : 0.05 ~ 3 중량부 : 0.02 ~ 2.5 : 2 ~ 15의 중량 비율로 조성되는 것을 의미하며, 이하의 '중량부'에 대한 의미도 위와 같다.
상기 폴리에스테르 수지는, 분자 내에 하나 이상의 수산기(-OH)를 가지는 것이면 좋다. 폴리에스테르 수지는, 예를 들어 폴리에스테르계 폴리올 등으로부터 선택될 수 있다. 이러한 폴리에스테르 수지는 경화제(이소시아네이트계)와 가교하여 탄성이 우수한 도막을 구현할 수 있다. 폴리에스테르 수지는, 예를 들어 고형분 함량이 40 ~ 60중량%인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지는, 중량평균 분자량이 10만 이상인 고분자량인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 수지는, 예를 들어 10만 내지 500만의 중량평균 분자량을 가지는 것으로부터 선택될 수 있다. 이와 같이, 고분자량의 폴리에스테르 수지를 사용하는 경우, 저분자량의 폴리에스테르 수지를 사용하는 경우보다 부착력이 향상되며, 이는 또한 우수한 탄성을 확보하여 내치핑성을 개선한다. 이러한 점을 고려할 때, 폴리에스테르 수지는 50만 내지 250만의 중량평균 분자량을 가지는 것으로부터 선택될 수 있다.
상기 반응 촉매제는 폴리에스테르 수지와 경화제의 반응을 촉진한다. 반응 촉매제는, 구체적으로 폴리에스테르 수지(폴리올)의 수산기(-OH)와 경화제(이소시아네이트계)의 이소시아네이트기(-NCO)를 효과적으로 반응시켜 반응 속도를 향상시킨다. 이러한 반응 촉매제는 우레탄 반응을 촉진시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 저분자량의 히드록시 화합물 및 아민 화합물 등으로부터 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 디에탄올아민, 1,4-부틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 디이소프로판올아민, 에틸렌글리콜, 부탄디올, 1,6-헥산디올 및 1,4-시클로헥산디올 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 반응 촉매제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 0.05 ~ 3 중량부로 사용되는데, 이때 반응 촉매제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우 이의 사용에 따른 우레탄 반응 촉진이 미미할 수 있다. 그리고 반응 촉매제의 함량이 3 중량부를 초과하여 과량인 경우, 가사 시간이 짧아져 작업성 저하가 발생될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 반응 촉매제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 0.1 ~ 1.5중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 습윤 첨가제는 도장 시 습윤성과 도막의 레벨링성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로서, 이는 일반 도료 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 습윤 첨가제는, 예를 들어 폴리디메틸실록산 등의 실록산 계열을 사용할 수 있다. 또한, 습윤 첨가제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 0.02 ~ 2.5 중량부로 사용되는데, 이때 습윤 첨가제의 함량이 0.02 중량부 미만인 경우 이의 첨가에 따른 습윤성 및/또는 레벨링성의 개선이 미미할 수 있다. 그리고 습윤 첨가제의 함량이 2.5 중량부을 초과하는 경우에는 과잉 첨가에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 다른 물성에 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 습윤 첨가제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 0.1 ~ 1.0 중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 경화제는 폴리에스테르 수지와의 우레탄 반응을 도모하기 위한 것으로서, 이는 분자 내에 하나 이상의 이소시아네이트기(-NCO)를 가지는 이소시이네이트계 화합물로부터 선택될 수 있다. 경화제는, 예를 들어 헥사디메틸디이소시아네이트(HDI) 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 크실렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 시클로헥실디이소이아네이트(CHDI) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 또한, 경화제는, 다이머(dimer) 및/또는 트라이머(trimer) 타입으로부터 선택될 수 있다.
상기 경화제는 폴리에스테르 수지와의 우레탄 반응을 통해 부착력을 증진하며, 이와 함께 탄성을 부여한다. 또한, 경화제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 2 ~ 15 중량부로 사용되는데, 이때 경화제의 함량이 2 중량부 미만인 경우 이의 사용에 따른 부착력 및 탄성 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 경화제의 함량이 15 중량부을 초과하는 경우에는 과잉 첨가에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 다른 물성에 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 경화제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 4 ~ 7 중량부로 사용되는 것이 좋다.
본 발명에 따르면, 상기 프라이머층(30)이 위와 같은 성분과 함량으로 적정 조성되는 경우, 금속 도금층(20)과 도료 도장층(40) 간의 부착력을 현저히 개선시키고, 이와 동시에 탄성을 가져 내치핑성을 향상시킨다.
또한, 상기 프라이머층(30)은 위와 같은 성분들 이외에 부가 성분이 더 포함될 수 있다. 프라이머층(30)은, 하나의 구현예에 따라서 색상 구현하는 색상 안료를 포함할 수 있다. 상기 색상 안료는, 색상 구현할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 무기 및 유기 색상 안료 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 색상 안료는, 그 종류 및 색상 구현도 등에 따라 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 0.05 ~ 10 중량부, 또는 0.1 ~ 3 중량부로 포함될 수 있다. 아울러, 프라이머층(30)은 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 예를 들어 광안정제, 열안정제, 레벨링제, 노화방지제, 산화방지제 및/또는 소광제 등으로부터 선택될 수 있다.
상기 프라이머층(30)은 위와 같은 성분들을 포함하는 프라이머 조성물이 금속 도금층(20) 상에 1회 또는 2회 이상 도장(코팅)되어 형성될 수 있다. 이때, 프라이머 조성물은 도장성(코팅성)을 위해 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 유기 용매 및 물 등으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이때, 유기 용매로는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 디에틸셀로솔브, 디에틸카르비톨 등의 글리콜에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드 등의 질소 함유류; 및 클로로포름, 염화메틸렌, 트리클로로에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소류 등으로부터 선택될 수 있지만, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 용제는 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여, 예를 들어 5 ~ 500 중량부로 사용할 수 있다. 이때, 용제의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 점도 조절이 어려워 도장이 어려울 수 있고, 500 중량부를 초과하는 경우 경화(건조)시간이 오래 걸리거나 막강도가 저하될 수 있다.
상기 프라이머 조성물의 도장 방법은 제한되지 않는다. 도장은, 수지 성형체의 형상 등에 따라, 예를 들어 분사(스프레이) 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 리버스 코팅, 트랜스퍼롤 코팅, 그라비아 롤 코팅, 키스 코팅, 캐스트 코팅, 슬롯 오리피스 코팅, 캘린더 코팅, 전착 코팅, 딥 코팅, 다이 코팅 등의 코팅 공정을 통해 진행될 수 있다. 그리고 도장된 프라이머 조성물은, 예를 들어 자연 건조, 열 건조(경화) 또는 UV 건조(경화)될 수 있다. 건조(경화) 공정은, 일례를 들어 20 ~ 100℃의 온도에서 10분 ~ 1시간 동안 진행될 수 있다.
도료 도장층
도료 도장층(40)은 표면 물성과 외관성 등을 개선한다. 도료 도장층(40)은, 예를 들어 0.5㎛ ~ 2,000㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 않으며, 이는 차량 부품의 종류에 따라 설정될 수 있다. 도료 도장층(40)은, 다른 예를 들어 5㎛ ~ 1,000㎛, 10㎛ ~ 500㎛, 또는 20 ~ 300㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 도료 도장층(40)은 금속 도금층(20) 상에 도료 조성물이 도장되어 형성된다. 이때, 도료 조성물은 내식성 및 내마모성 등의 표면 물성을 개선할 수 있는 것이면 좋다.
바람직한 실시 형태에 따라서, 상기 도료 도장층(40)은 베이스 수지, 반응 촉매제, 습윤 첨가제, 경화제 및 소광제를 포함하는 것이 좋다. 이때, 상기 베이스 수지는 3종류의 수지로서, 폴리에스테르 폴리올, 폴리우레탄 수지 및 아크릴 수지를 포함한다. 도료 도장층(40)은, 보다 구체적으로 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 폴리우레탄 수지 5 ~ 30 중량부, 아크릴 수지 5 ~ 30 중량부, 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부, 경화제 2 ~ 45 중량부 및 소광제 2 ~ 20 중량부를 포함하는 것이 좋다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 수산기(-OH)를 가지는 것으로서, 이는 경화제(이소시아네이트계)와 가교하여 탄성이 우수한 도막을 구현한다. 폴리에스테르 폴리올은, 예를 들어 고형분 함량이 50 ~ 70중량%인 것을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에스테르 폴리올은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 중량평균 분자량이 5천 내지 500만인 것을 사용할 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 5만 내지 250만의 중량평균 분자량을 가지는 것으로부터 선택될 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 15 ~ 50 중량부로 사용되는데, 이때 폴리에스테르 폴리올의 함량이 15 중량부 미만인 경우 표면 물성과 탄성 등이 미미해질 수 있고, 50 중량부를 초과하는 경우 반응이 느려지고 도막 표면의 끈적임(tacky)이 발생될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 폴리에스테르 폴리올은 20 ~ 40 중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 폴리우레탄 수지는, 도막의 탄성을 주목적으로 사용된다. 또한, 폴리우레탄 수지는 층간 부착력을 개선한다. 폴리우레탄 수지는, 바람직하게는 효과적인 탄성과 부착력을 위해 고분자량인 것이 좋으며, 이는 예를 들어 5만 이상, 구체적인 예를 들어 5만 내지 500만 또는 50만 내지 250만의 중량평균 분자량을 가지는 것으로부터 선택될 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부로 사용되는데, 이때 폴리우레탄 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 이의 사용에 따른 탄성 개선 효과가 미미하여 본 발명에서 목적하는 내치핑성을 도모하기 어려울 수 있다. 또한, 폴리우레탄 수지의 함량이 30 중량부를 초과하는 경우, 도장 시(예를 들어, 스프레이 도장 시) 외관 저하가 발생되거나 도막 표면에 끈적임이 발생될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 폴리우레탄 수지는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 10 ~ 20 중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 아크릴 수지는 도막의 표면 물성과 끈적임 등을 개선한다. 상기 아크릴 수지는, 구체적으로 도막의 표면 물성을 개선함과 동시에, 상기 폴리우레탄 수지에 의해 발생될 수 있는 끈적임을 최소화시켜 준다. 아크릴 수지는, 예를 들어 고형분 함량이 30 ~ 60중량%인 것을 사용할 수 있다. 또한, 아크릴 수지는, 도막의 표면 물성과 끈적임 등을 고려하여, 중량평균 분자량이 2,000 ~ 30,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 아크릴 수지는, 보다 바람직하게는 중량평균 분자량이 6,000 ~ 15,000인 것을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 아크릴 수지는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부로 사용되는데, 이때 아크릴 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 이의 사용에 따른 표면 물성 및 끈적임 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 아크릴 수지의 함량이 30 중량부를 초과하는 경우, 상대적으로 폴리우레탄 수지와 폴리에스테르 폴리올의 함량이 낮아져 탄성이 미미해질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 아크릴 수지는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 10 ~ 20 중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 반응 촉매제는 프라이머층(30)에서 설명한 바와 같다. 반응 촉매제는 폴리에스테르 폴리올과 경화제의 반응을 촉진한다. 반응 촉매제는, 구체적으로 폴리에스테르 폴리올의 수산기(-OH)와 경화제(이소시아네이트계)의 이소시아네이트기(-NCO)를 효과적으로 반응시켜 반응 속도를 향상시킨다. 이러한 반응 촉매제는 우레탄 반응을 촉진시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 저분자량의 히드록시 화합물 및 아민 화합물 등으로부터 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 디에탄올아민, 1,4-부틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 디이소프로판올아민, 에틸렌글리콜, 부탄디올, 1,6-헥산디올 및 1,4-시클로헥산디올 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 반응 촉매제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 0.05 ~ 3 중량부로 사용되는데, 이때 반응 촉매제의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우 이의 사용에 따른 우레탄 반응 촉진이 미미할 수 있다. 그리고 반응 촉매제의 함량이 3 중량부를 초과하여 과량인 경우, 가사 시간이 짧아져 작업성 저하가 발생될 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 반응 촉매제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 0.1 ~ 1.5중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 습윤 첨가제는 프라이머층(30)에서 설명한 바와 같다. 습윤 첨가제는 도료 도장 시 습윤성과 도막의 레벨링성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로서, 이는 일반 도료 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 습윤 첨가제는, 예를 들어 폴리디메틸실록산 등의 실록산 계열을 사용할 수 있다. 또한, 습윤 첨가제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 0.02 ~ 2.5 중량부로 사용되는데, 이때 습윤 첨가제의 함량이 0.02 중량부 미만인 경우 이의 첨가에 따른 습윤성 및/또는 레벨링성의 개선이 미미할 수 있다. 그리고 습윤 첨가제의 함량이 2.5 중량부을 초과하는 경우에는 과잉 첨가에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 다른 물성에 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 습윤 첨가제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 0.1 ~ 1.0 중량부로 사용되는 것이 좋다.
상기 경화제는 폴리에스테르 폴리올과의 우레탄 반응을 도모하기 위한 것으로서, 이는 분자 내에 하나 이상의 이소시아네이트기(-NCO)를 가지는 이소시이네이트계 화합물로부터 선택될 수 있다. 경화제는, 예를 들어 헥사디메틸디이소시아네이트(HDI) 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 크실렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 시클로헥실디이소이아네이트(CHDI) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 또한, 경화제는, 다이머(dimer) 및/또는 트라이머(trimer) 타입으로부터 선택될 수 있다.
상기 경화제는 폴리에스테르 폴리올과의 우레탄 반응을 통해 부착력을 증진하며, 이와 함께 탄성을 부여한다. 또한, 경화제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 2 ~ 45 중량부로 사용되는데, 이때 경화제의 함량이 2 중량부 미만인 경우 이의 사용에 따른 부착력 및 탄성 개선 효과가 미미할 수 있다. 그리고 경화제의 함량이 45 중량부을 초과하는 경우에는 과잉 첨가에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 다른 물성에 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 경화제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 10 ~ 40 중량부, 또는 30 ~ 40 중량부로 사용될 수 있다.
상기 소광제는 소광을 통해 고급감을 개선하기 위한 것으로서, 이는 빛을 산란시키거나 굴절시킬 수 있는 것으로부터 선택될 수 있다. 소광제는, 예를 들어 무기물 입자로 선택될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 실리카(SiO2), 타타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 및 알루미나(Al2O3) 등으로부터 선택된 하나 이상의 무기물 입자를 사용할 수 있다. 이러한 소광제는, 예를 들어 0.2 ~ 5㎛의 평균 입자를 가질 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 1 ~ 2㎛의 평균 입자를 가질 수 있다.
또한, 상기 소광제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 2 ~ 20 중량부로 사용되는데, 이때 소광제의 함량이 2 중량부 미만인 경우, 이의 사용에 따른 소광 효과(통상, '섀틴감')가 미미할 수 있다. 그리고 소광제의 함량이 20 중량부을 초과하는 경우, 도장성(코팅성)이 저하되고, 도료 도막층(40)의 탄성에 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 소화제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 5 ~ 15 중량부로 사용되는 것이 좋다.
또한, 상기 도료 도장층(40)은 위와 같은 성분들 이외에 부가 성분이 더 포함될 수 있다. 도료 도장층(40)은, 하나의 구현예에 따라서 색상 구현하는 색상 안료를 포함할 수 있다. 상기 색상 안료는, 색상 구현할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 무기 및 유기 색상 안료 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 색상 안료는, 그 종류 및 색상 구현도 등에 따라 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 0.05 ~ 10 중량부, 또는 0.1 ~ 3 중량부로 포함될 수 있다. 아울러, 도료 도장층(40)은 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 예를 들어 광안정제, 열안정제, 레벨링제, 노화방지제, 산화방지제 및/또는 소광제 등으로부터 선택될 수 있다.
상기 도료 도장층(40)은, 상기 나열된 첨가제 중에서 적어도 광안정제를 포함하는 것이 좋다. 이때, 상기 광안정제는, 예를 들어 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 0.5 ~ 3 중량부로 포함될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 1 ~ 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광안정제는 UV를 흡수하는 UV 흡수제(UVA) 및/또는 광산화를 방지하는 광산화 안정제 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 상기 UV 흡수제(UVA)는, 예를 들어 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 아크릴니트릴계, 금속 착염계, 힌더드 아민계, 초미립자 산화 티탄 또는 초미립자 산화 아연 등의 무기계 UV 흡수제 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 광산화 안정제는, 예를 들어 힌더드 아민계 화합물(HALS) 및/또는 힌더드 피페리딘계 화합물 등을 사용할 수 있다.
상기 도료 도장층(40)은 위와 같은 성분들을 포함하는 도료 조성물이 프라이머층(30) 상에 1회 또는 2회 이상 도장(코팅)되어 형성될 수 있다. 이때, 도료 조성물은 도장성(코팅성)을 위해 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 유기 용매 및 물 등으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이때, 유기 용매로는, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부탄올 등의 알코올류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 디에틸셀로솔브, 디에틸카르비톨 등의 글리콜에테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드 등의 질소 함유류; 및 클로로포름, 염화메틸렌, 트리클로로에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소류 등으로부터 선택될 수 있지만, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 용제는 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여, 예를 들어 5 ~ 500 중량부로 사용할 수 있다. 이때, 용제의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 점도 조절이 어려워 도장이 어려울 수 있고, 500 중량부를 초과하는 경우 경화(건조)시간이 오래 걸리거나 막강도가 저하될 수 있다.
상기 도료 조성물의 도장 방법은 제한되지 않는다. 도장은, 예를 들어 분사(스프레이) 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 리버스 코팅, 트랜스퍼롤 코팅, 그라비아 롤 코팅, 키스 코팅, 캐스트 코팅, 슬롯 오리피스 코팅, 캘린더 코팅, 전착 코팅, 딥 코팅, 다이 코팅 등의 코팅 공정을 통해 진행될 수 있다. 그리고 도장된 도료 조성물은, 예를 들어 자연 건조, 열 건조(경화) 또는 UV 건조(경화)될 수 있다. 건조(경화) 공정은, 일례를 들어 20 ~ 100℃의 온도에서 10분 ~ 1시간 동안 진행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 도료 도장층(40)이 위와 같은 성분과 함량으로 적정 조성되는 경우, 내식성 및 내마모성 등의 표면 물성이 더욱 개선되며, 또한 소광을 통해 은은한 금속 질감을 갖게 하여 고급감 등의 외관성을 부여한다. 특히, 부착력과 함께 탄성을 확보하여, 우수한 내치핑성 및 내구성 등을 갖는다.
탑 코팅층
본 발명에서, 탑 코팅층(50)은 선택적인 구성요소로서, 이는 도료 도장층(40) 상에 형성되어 상도층을 구성할 수 있다. 탑 코팅층(50)은, 예를 들어 투명이며, 이는 도료 도장층(40)을 보호할 수 있는 것이면 좋다. 탑 코팅층(50)은, 예를 들어 0.02㎛ ~ 50㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 탑 코팅층(50)은, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함할 수 있다. 탑 코팅층(50)은 위와 같은 수지를 베이스(base)로 하는 수지 조성물이 도료 도장층(40) 상에 코팅되어 형성될 수 있다.
아울러, 상기 탑 코팅층(50)은 경우에 따라서 상기 설명한 바와 같은 프라이머 조성물이나 도료 조성물이 코팅되어 형성될 수 있다. 그리고 탑 코팅층(50)은 상기 프라이머층(30) 및 도료 도장층(40)에서 설명한 바와 같은 각종의 첨가제를 선택적으로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예들은 실시예들과의 비교를 위해 제시되는 것으로서, 이들은 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
[실시예 1]
< 금속 도금 >
(1) 먼저, 수지 성형체 시편으로서, 격자 구조의 라디에이터 그릴을 준비하였다. 이는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지로부터 사출 성형된 사출물이다.
(2) 상기 수지 성형체 시편(사출물)을 수세, 건조한 다음 에칭액에 침적하여 에칭 처리하였다. 에칭 처리는, 에칭액 1L 기준으로 무수 크롬산 410g/L, 98wt% 황산 수용액 420g/L 및 3가 크롬 22g/L을 포함하는 에칭액(수용액)에 상기 시편을 15분 동안 함침시켜 진행하였다.
(3) 상기 에칭 처리된 수지 성형체 시편을 활성화 용액에 침적하여 표면을 활성화시켰다. 활성화는, 활성화 용액 1L 기준으로 염화팔라듐 60mg/L, 염화주석 7g/L 및 35wt% 염산 수용액 220ml/L을 활성화 용액(수용액)에 상기 시편을 약 3분 동안 함침시켜 진행하였다.
(4) 상기 활성화된 수지 성형체 시편을 니켈 처리액에 침적하여 화학 니켈 처리하였다. 화학 니켈 처리는, 니켈 처리액 1L 기준으로 니켈 5g/L 및 치아린산소다 14.5g/L을 포함하는 니켈 처리액(수용액)에 약 8분 동안 함침시켜 진행하였다.
(5) 상기 니켈 처리된 시편을 약 720A의 전류로 1차 유산동(Cu) 도금을 진행한 다음, 약 1,420A의 전류로 2차 니켈(Ni) 도금을 진행하였다. 이후, 약 970A의 전류로 6가 크롬(Cr) 도금을 진행하여, 수지 성형체의 표면에 Cu, Ni 및 Cr 도금층이 순차적으로 형성된 도금 시편을 얻었다.
< 프라이머 도장 >
(1) 상기 도금 시편을 지그(jig)에 안착시킨 다음, 수세 및 탈지 공정을 통해 도금 시편에 잔류하는 이물질이나 유분이 제거되도록 하였다.
(2) 이후, 상기 도금 시편의 표면에 프라이머를 분사(spray) 방식으로 도장하였다. 이때, 상기 프라이머는 하기 [표 1]에 보인 바와 같은 조성을 가지는 프라이머 조성물을 사용하였다. 하기 [표 1]에서, 프라이머 조성물은 전체 100 중량부(100 중량%)를 기준으로 한 것으로, 잔량은 용매(디메틸포름아미드)이다.
(3) 상기 도장된 프라이머에 대해, 약 60℃로 유지되는 오븐에서 약 30분 동안 건조(경화)시켜, 상기 도금 시편의 Cr 도금층 상에 약 10㎛ 두께의 프라이머층을 형성시켰다.
< 도료 도장 >
(1) 다음으로, 상기 프라이머층의 표면 상에 도료를 분사(spray) 방식으로 도장하였다. 이때, 상기 도료는, 하기 [표 2]에 보인 바와 같은 조성을 가지는 도료 조성물을 사용하였다. 하기 [표 2]에서, 도료 조성물은 전체 100 중량부(100 중량%)를 기준으로 한 것으로, 잔량은 용매(디메틸포름아미드)이다.
(2) 상기 도장된 도료에 대해, 약 60℃로 유지되는 오븐에서 약 40분 동안 건조(경화)시켜, 상기 프라이머층 상에 약 25㎛ 두께의 도료 도장층이 형성된 도금/도장된 시편을 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 대비하여, 프라이머 조성에서 고분자량의 폴리에스테르 폴리올 대신에 저분자량의 폴리에스테르 폴리올(중량평균 분자량 : 약 5만)을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 도금/도장된 시편을 제조하였다. 프라이머 조성 및 도료 조성은 각각 하기 [표 1] 및 [표 2]와 같다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 비교하여, 도료 조성을 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 도금/도장된 시편을 제조하였다. 프라이머 조성 및 도료 조성은 각각 하기 [표 1] 및 [표 2]와 같다.
[비교예 2]
상기 실시예 1과 비교하여, 프라이머층을 형성하지 않고, 도금 시편 상에 도료 도장층을 곧바로 형성하였다. 또한, 하기 [표 2]에 보인 바와 같이, 상기 실시예 1과 비교하여, 도료 조성도 달리하였다.
< 프라이머 조성, 중량% >
비 고 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2

수지		 폴리에스테르
폴리올(1)		 55 - 55 -
폴리에스테르
폴리올(2)		 - 55 - -
반응 촉매제 디에탄올아민 0.8 0.8 0.8 -
안료 카본 블랙 2.0 2.0 2.0 -
습윤 첨가제 폴리디메틸실록산 0.5 0.5 0.5 -
경화제 HDI 5.0 5.0 5.0 -
- 폴리에스테르 폴리올(1) : 중량평균 분자량 120만, 고형분 50중량%
- 폴리에스테르 폴리올(2) : 중량평균 분자량 5만
- HDI: 헥사디메틸디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate) trimer type
< 도료 조성, 중량% >
비 고 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2

수지		 폴리에스테르
폴리올(3)		 35 35 35 75
폴리우레탄 수지 15 15 - -
아크릴 수지 15 15 30 -
반응 촉매제 디에탄올아민 0.8 0.8 0.8 0.8
습윤 첨가제 폴리디메틸실록산 0.5 0.5 0.5 0.5
광안정제 UVA + HALS 1.2 1.2 1.2 1.2
경화제 HDI 3.5 3.5 3.5 3.5
소광제 실리카 7.5 7.5 7.5 7.5
- 폴리에스테르 폴리올(3) : 중량평균 분자량 120만, 고형분 함량 60중량%
- 폴리우레탄 수지 : 중량평균 분자량 80만
- 아크릴 수지 : 중량평균 분자량 1.2만, 고형분 함량 40중량%
- 광안정제 : UVA와 HALS를 1 : 1 중량비로 혼합 사용
- UVA : 벤조페논
- HALS : 힌더드 아민계
- HDI: 헥사디메틸디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate) trimer type
- 실리카 : 1.0 ~ 2.0㎛의 입자 크기
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 시편에 대하여, 다음과 같이 물성을 평가하였다.
< 내수성 평가 >
시편을 40℃ 온도로 유지되는 항온 수조에 240 시간 동안 침적한 다음, 꺼내어 실온에서 1시간 동안 방치하였다. 1시간 방치 후의 변색 여부를 육안 관찰하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.
또한, 상기 시편에 대하여 크로스-커팅(cross-cutting) 방법으로 부착력을 평가하였다. 구체적으로, 1시간 방치한 후의 시편에 대하여, 면도칼로 시편의 소지(수지 성형체)까지 닿도록 45˚의 각도로 cross-cutting한 다음, 커팅 표면 상에 점착테이프를 충분히 압착하고, 90˚방향으로 한 번에 당겨 벗긴 후, 도막의 부착력(박리 정도)을 평가하였다. 이때, 부착력 평가 결과는, 하기 [표 3]에 보인 바와 같이, MS 600-35(도료도막의 시험방법)에 준하여 등급으로 나타내었다. 첨부된 도 4는 MS 600-35(도료도막의 시험방법)에 준하는 부착력 등급을 보인 것이다.
< 내염수성 평가 >
시편을 아래 조건의 염수분무 환경에 240 시간 동안 방치하였다. 이후, 세척한 다음, 실온에서 1시간 동안 방치하였다. 1시간 방치 후의 변색 여부를 육안 관찰하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다.
< 염수분무 환경 조건 >
- 염수액 : 5중량%의 NaCl 수용액
- 염수액의 산성도 : pH 6.8
- 분무량 : 1.4 ml/hr
- 분무 압력 : 0.098 MPa
- 분무 실내온도 : 35℃
- 분무 실내습도 : 95% RH
- 분무 시간 : 240 시간
또한, 1시간 방치한 후의 시편에 대하여, 크로스-커팅(cross-cutting) 방법으로 부착력을 평가하였으며, 그 결과를 하기 [표 4]에 나타내었다. 부착력 평가 방법은 상기 내수성 평가와 동일하다.
< 내치핑성 평가 >
시편을 10cm x 15cm(가로 x 세로)의 크기로 절단한 다음, 비석 시험기(GRAVELOMETER : SAEJ 400 규격품)에 투입하여 시험하였다. 시험 후, 공기로 블로잉(blowing)하여 표면 이물질을 제거한 다음, 치핑(chipping)된 표면을 확인하였다. 이때, 1mm 크기 이하의 치핑 자국이 3개 이하인 경우를 '양호', 4개 ~ 10개인 경우를 '보통', 10개를 넘는 경우를 '불량'으로 평가하였다. 그 결과를 하기 [표 5]에 나타내었다.
< 내수성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
변색 여부 없음 없음 없음 변색
부착력 M-2.0 M-2.0 M-2.0 M-4.0
< 내염수성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
변색 여부 없음 없음 변색 변색
부착력 M-1.5 M-2.0 M-2.5 M-2.8
< 내치핑성 평가 결과 >
비 고 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
치핑 자국 수 없음 2개 6개 > 15
결과 양호 양호 보통 불량
상기 [표 3] 내지 [표 5]에 보인 바와 같이, 실시예들에 따른 시편의 경우 내수성 및 내염수성은 물론, 내치핑성이 우수함을 알 수 있다. 특히, 가혹한 조건에서 장기간(240 시간) 동안 염수분무 환경에 방치했음에도 불구하고, 변색이 없고 M-2.0 이하의 우수한 부착력을 가짐을 알 수 있다. 또한, 상기 [표 5]에 보인 바와 같이, 실시예들에 따른 시편은 우수한 탄성을 가져, 내치핑성이 양호함을 알 수 있다.
10 : 수지 성형체 　　　 　　　20 : 금속 도금층
30 : 프라이머층 40 : 도료 도장층
50 : 탑 코팅층

Claims (14)

  1. 수지 성형체;
    상기 수지 성형체 상에 형성되는 금속 도금층;
    상기 금속 도금층 상에 형성되고, 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부 및 경화제 2 ~ 15 중량부를 포함하는 프라이머층; 및
    상기 프라이머층 상에 형성되고, 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 폴리우레탄 수지 5 ~ 30 중량부, 아크릴 수지 5 ~ 30 중량부, 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부, 경화제 2 ~ 45 중량부 및 소광제 2 ~ 20 중량부를 포함하는 도료 도장층을 포함하는 차량 부품.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 중량평균 분자량이 10만 이상이고,
    상기 폴리우레탄 수지는 중량평균 분자량이 5만 이상이며,
    상기 아크릴 수지는 중량평균 분자량이 6,000 ~ 15,000인 것을 특징으로 하는 차량 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층 및 도료 도장층 중에서 선택된 하나 이상은 색상 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도료 도장층 상에 형성된 탑 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 도금층은,
    상기 수지 성형체 상에 형성된 구리 도금층;
    상기 구리 도금층 상에 형성된 니켈 도금층; 및
    상기 니켈 도금층 상에 형성된 크롬 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품.
  7. 수지 성형체 상에 금속 도금층을 형성하는 제1공정;
    폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부 및 경화제 2 ~ 15 중량부를 포함하는 프라이머 조성물을 상기 금속 도금층 상에 도장하여 프라이머층을 형성하는 제2공정; 및
    폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 폴리우레탄 수지 5 ~ 30 중량부, 아크릴 수지 5 ~ 30 중량부, 반응 촉매제 0.05 ~ 3 중량부, 습윤 첨가제 0.02 ~ 2.5 중량부, 경화제 2 ~ 45 중량부 및 소광제 2 ~ 20 중량부를 포함하는 도료 조성물을 상기 프라이머층 상에 도장하여 도료 도장층을 형성하는 제3공정을 포함하는 차량 부품의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프라이머 조성물은, 폴리에스테르 수지 40 ~ 70 중량부에 대하여 색상 안료 0.02 ~ 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 도료 조성물은, 폴리에스테르 폴리올 15 ~ 50 중량부에 대하여 색상 안료 0.02 ~ 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는, 중량평균 분자량이 10만 이상이고,
    상기 폴리우레탄 수지는, 중량평균 분자량이 5만 이상이며,
    상기 아크릴 수지는, 중량평균 분자량이 6,000 ~ 15,000인 것을 특징으로 하는 차량 부품의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 도료 도장층 상에 탑 코팅층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1공정은,
    상기 수지 성형체를 표면 개질하는 표면 개질 공정; 및
    상기 표면 개질된 수지 성형체에 금속을 도금하는 도금 공정을 포함하고,
    상기 표면 개질 공정은,
    상기 수지 성형체를 무수 크롬산, 3가 크롬 및 황산을 포함하는 에칭액을 이용하여 에칭하는 에칭 처리 단계;
    상기 에칭한 수지 성형체를 염화팔라듐, 염화주석 및 염산을 포함하는 활성화 용액을 이용하여 활성화하는 단계; 및
    상기 활성화된 수지 성형체를 니켈 및 차아린산소다를 포함하는 니켈 처리액을 이용하여 화학 니켈 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품의 제조방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제1공정은,
    상기 수지 성형체를 표면 개질하는 표면 개질 공정; 및
    상기 표면 개질된 수지 성형체에 금속을 도금하는 도금 공정을 포함하고,
    상기 도금 공정은,
    상기 표면 처리한 수지 성형체의 표면에 구리 도금층을 형성하는 제1 도금 단계;
    상기 구리 도금층 상에 니켈 도금층을 형성하는 제2 도금 단계; 및
    상기 니켈 도금층 상에 크롬 도금층을 형성하는 제3 도금 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 부품의 제조방법.
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