KR101638407B1 - 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료 - Google Patents

고투명성 아크릴계 반광 분체 도료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왁스 및 반응성 소광제를 사용하지 않고도 고투명성을 발현하여 다이아 커팅된 소재 및 금속 질감을 상쇄시키지 않는 투명 도장이 가능하고, 1회 도장으로도 후막 형성이 가능하며 소재의 절곡 부위와 에지 부위에 대해서도 도막 형성이 가능한 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료에 관한 것이다.

Description

고투명성 아크릴계 반광 분체 도료 {ACRYL-BASED SEMI-MATT POWDER COATING COMPOSITION WITH HIGH TRANSPARENCY}
본 발명은 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료에 관한 것으로, 왁스 및 반응성 소광제를 사용하지 않고도 고투명성을 발현하여 다이아 커팅(dia cutting)된 소재 및 금속 질감을 상쇄시키지 않는 투명 도장이 가능하고, 1회 도장으로도 후막 형성이 가능하며 소재의 절곡 부위와 에지 부위에 대해서도 도막 형성이 가능한 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료에 관한 것이다.
분체 도료는 일반 도료에서 사용되는 유기 용제나 반응성 단량체, 물 등의 용매를 사용하지 않고 도막 형성 성분만으로 배합되어 있는 고체로서 합성수지, 안료 등을 주성분으로 하여 필요에 따라 적절한 경화제, 충전제(Filler) 등을 배합하여 균일하게 용융 혼합시킨 분사체를 냉각시킨 후 일정한 범위의 입도로 분쇄시켜 규정된 범위의 입도만으로 된 분말상의 도료이다.
분체 도료는 소부(열가공)가 필요하기 때문에 자동차 휠, 산업용 기자재 등 비교적 작은 것에 국한되지만 고품질 도막을 얻을 수 있기 때문에 장기 내구성을 기대할 수 있다.
본래 도료의 조성 중에서 기능을 발휘하는 부분은 도막 성분, 즉 도료 중의 고형분인 수지, 안료 등이며 그 외의 용제나 물 등은 단지 도장할 때 작업성을 좋게 하기 위한 매개체일 뿐이다. 분체 도료는 용제형 도료와 달리 불필요한 성분을 일체 포함하지 않은 100% 고형분 도료로서, 여러 가지 도장 방법을 사용하여 피도물에 도착시켜, 가열, 용해, 경화의 과정을 거쳐 도막을 형성하게 된다.
분체 도료는 용제에 의한 중독이나 화재의 위험이 적고, 도막 형성시 주름 현상이나 흐름 현상이 없고, 점도 조절도 필요 없기 때문에 도장 작업이 용이하고 효율적이다. 또한, 도착된 도료는 100% 도막을 이루며, 두껍게 도장할 수 있고, 또한 고성능의 도막이기 때문에 중복 도장이 필요하지 않고 도장 공정의 단축도 가능하다.
이러한 반광 분체 도료에 관한 종래 기술은 하기와 같다.
한국등록특허 제0526486호에서는 (1) 말단에 서로 다른 두 종의 관능기를 가지는 폴리에스테르 수지 29∼57 중량%, 당량이 70∼600인 하이드록시 또는 에폭시기를 가지는 경화제 1∼20 중량%, -NCO 당량이 80∼350인 메톡시기 또는 -NCO기를 가지는 경화제 1∼10 중량%, 티타늄 다이옥시드 26∼32 중량%, 체질안료 18 중량% 이하, 소광제 5 중량% 이하, 및 경화 촉진제, 자외선 흡수제, 할스, 산화방지제, 흐름성 향상제 및 핀홀방지제로 이루어지는 군으로부터 1 또는 2 이상 선택되는 기타 첨가제 18 중량% 이하를 프리믹싱 탱크에 삽입하고 프리믹싱시킨 후 분산기에서 90∼130℃로 용융 분산시켜 고속믹서로 분쇄하고 100∼340 메쉬로 여과시켜 도료를 제조하는 단계;
(2) 카르복시기만을 갖는 폴리에스테르 수지 34∼56 중량%, 당량이 70∼350인 하이드록시 또는 에폭시기를 가지는 경화제 1∼17 중량%, 티타늄 다이옥시드 26∼32 중량%, 체질안료 18 중량% 이하, 소광제 5 중량% 이하, 및 자외선 흡수제, 할스, 산화방지제, 흐름성 향상제 및 핀홀 방지제로 이루어지는 군으로부터 1 또는 2 이상 선택되는 기타 첨가제 6 중량% 이하를 프리믹싱 탱크에 삽입하고 프리믹싱시킨 후 분산기에서 90∼130℃로 용융 분산시켜 고속믹서로 분쇄하고 100∼340 메쉬로 여과시켜 도료를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 (1)단계 및 (2)단계 도료를 2/8∼8/2의 혼합비로 혼합한 다음, 드라이 블렌딩시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고내후성 반광 분체 도료의 제조방법을 개시하고 있다.
그러나, 종래기술에 따른 반광 분체 도료는 왁스 및 반응성 소광제를 사용하여 외관 및 투명성 저하로 기존 도료에 적용하는 한계가 있고, 경화 도막의 외관 저하가 발생되어, 고투명성과 수려한 외관이 요구되는 도장물에 대한 적용은 용이하지 않다. 또한, 분체 도료가 아닌 액체 투명 반광 도료를 사용하는 경우 저도막 형성과 후막 형성이 어렵고 소재의 에지(edge) 부분에 대한 흐름 현상 및 부식 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 알루미늄 소재의 질감을 최대한 구현하기 위해 고투명성의 반광 투명 도료가 필요하나 현재 분체 도료로는 이를 구현하기 어려운 문제점이 있다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들은 종래기술에서와 같이 왁스 및 반응성 소광제를 사용하지 않고도 고투명성을 갖고, 1회 도장으로도 후막 형성이 가능한 고투명성의 반광 분체 도료를 개발하고자 예의 연구를 거듭하였고, 그 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 왁스 및 반응성 소광제를 사용하지 않고도 고투명성을 발현하여 다이아 커팅된 소재 및 금속 질감을 상쇄시키지 않는 투명 도장이 가능하고, 1회 도장으로도 후막 형성이 가능하며 소재의 절곡 부위와 에지 부위에 대해서도 도막 형성이 가능한 고투명성의 반광 분체 도료를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에폭시 관능성 아크릴 수지 40~50 중량%, 폴리에스테르 수지 30~40 중량%, 경화제 5~15 중량%, 산화방지제 1~3 중량%, 광안정제 1~3 중량% 및 첨가제 1~3 중량%를 포함하는 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 에폭시 관능성 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg) 50~70 ℃이며, 분자량 5,000 이상이고, 200 ℃에서 점도가 40~80 poise인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는 유리전이온도(Tg) 50~70 ℃이며, 점도가 3,000~8,000 mPa.s이며, 산가가 25~40 mg KOH/g인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 경화제로는 도데칸디오익산과, 트리글리시딜 이소시아누레이트를 10:3 내지 8: 6 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 산화방지제로는 테트라키스 [메틸렌-3-(도데실티오)프로피오네이트]메탄을 사용할 수 있고, 광안정제로는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-2-부틸-2-(4-히드록시-3,5-디-tert-부틸벤질)프로판디오에이트를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 첨가제로는 기포제거제, 크레터링 방지제 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료는 유리전이온도(Tg)가 45~65 ℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료는 종래기술에서 사용하는 왁스 및 반응성 소광제를 사용하지 않고도 고투명성을 발현하여 다이아 커팅된 소재 및 금속 질감을 상쇄시키지 않는 투명 도장이 가능하고, 이러한 특성으로 인해 자동차 휠(wheel) 등 알루미늄 소재의 질감을 최대한 구현할 수 있어 수려한 외관을 요구하는 산업용 기자재에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료는 부착성 및 부식방지성이 향상되어, 1회 도장으로도 후막 형성이 가능하며 소재의 절곡 부위와 에지 부위에 대해서도 도막 형성이 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료는 에폭시 관능성 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 경화제, 산화방지제, 광안정제 및 첨가제를 포함한다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에서 에폭시 관능성 아크릴 수지는 40~50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에 포함되는 에폭시 관능성 아크릴 수지의 함량이 40 중량% 미만인 경우 경화도막의 경도 저하 및 광택안정성 저하, 내후성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있으며, 에폭시 관능성 아크릴 수지의 함량이 50 중량% 초과인 경우 광택의 상승 및 경화 도막 외관 저하의 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 에폭시 관능성 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 50~70℃ 인 것이 바람직하다.
상기 에폭시 관능성 아크릴 수지의 유리전이온도(Tg)가 50℃ 미만인 경우 형성된 경화 도막의 경도가 저하되는 경향이 있고, 유리전이온도(Tg)가 70℃ 초과인 경우 용융분산성의 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 에폭시 관능성 아크릴 수지는 분자량 5,000 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 에폭시 관능성 아크릴 수지의 점도는 200℃에서 40~80 poise인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 에폭시 관능성 아크릴 수지의 점도가 200℃에서 40 poise 미만인 경우 절곡 부위의 흐름성 발생으로 도막 형성이 용이하지 않을 수 있고, 본 발명에서 사용하는 에폭시 관능성 아크릴 수지의 점도가 200℃에서 80 poise 초과인 경우 경화 도막 외관의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에서 폴리에스테르 수지는 30~40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에 포함되는 폴리에스테르 수지의 함량이 30 중량% 미만인 경우 광택의 상승 및 경화 도막 외관 저하의 문제점이 발생될 수 있으며, 폴리에스테르 수지의 함량이 40 중량% 초과인 경우 내후성 및 투명성의 저하, 도막 경도의 저하의 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 폴리에스테르 수지는 유리전이온도(Tg)가 50~70℃ 인 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)가 50℃ 미만일 경우 저장안정성이 저하될 수 있고, 유리전이온도(Tg)가 70℃ 초과일 경우 용융분산성의 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 점도가 3,000~8,000 mPa.s인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 폴리에스테르 수지의 산가는 25~40 mg KOH/g인 것을 사용하여야 상기 에폭시 관능성 아크릴 수지와 반응하여 광택 하향 및 투명성 확보가 가능하다.
본 발명에서 사용되는 경화제로는 도데칸디오익산과 트리글리시딜 이소시아누레이트를 10:3 내지 8: 6 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 경화제인 도데칸디오익산으로는 순도 99% 이상의 결정질 C9~C12 이염기산을 사용하여 제조된 분자량 180~250인 도데칸디오익산을 사용함으로써 상기 에폭시 관능성 아크릴 수지와의 반응을 통해 고내후성 확보가 가능하고, 내화학성, 즉, 내용제성, 내산성, 내알칼리성과 높은 경도 등의 기계적 물성을 확보할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 경화제로 도데칸디오익산과 함께 트리글리시딜 이소시아눌레이트를 혼합하여 사용함으로써 폴리에스테르 수지와의 경화 반응을 시켜 기계적/화학적 물성을 확보하고, 아크릴 수지와 도데칸디오익산의 조합과의 반응 및 점도, 반응성 차이, 즉 트리글리시딜 이소시아눌레이트는 높은 점도와 느린 반응성을 가지나, 아크릴과 도데칸디오익산의 조합은 낮은 점도와 빠른 반응성을 가지는 특징이 있으므로, 이를 통해 형성되는 도막의 광택 하향 및 투명성 확보가 가능하다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에서 경화제는 5~15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 사용될 수 있는 산화방지제로는 테트라키스 [메틸렌-3-(도데실티오)프로피오네이트]메탄을 사용할 수 있고, 광안정제로는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-2-부틸-2-(4-히드록시-3,5-디-tert-부틸벤질)프로판디오에이트를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 산화방지제 및 광안정제를 사용함으로써 자외선 차단 및 경화 도막의 라디칼 분해를 억제하여, 도막의 환경 부식 및 라인(Line) 적용 시 발생되는 불량을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에서 산화방지제는 1~3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 광안정제를 사용하여 도막의 자외선 차단 및 라디칼 분해 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에서 광안정제는 1~3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용할 수 있는 첨가제로는 기포제거제, 크레터링 방지제 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 첨가제를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 반광 분체 도료에서 첨가제는 1~3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료는 유리전이온도(Tg)가 45~65℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료의 유리전이온도가 45℃ 미만인 경우 도료의 저장안정성 및 경시 변화에 따른 물성(점도, 반응성 편차, 외관저하) 등의 문제점이 발생될 수 있으며, 유리전이온도가 65℃ 초과인 경우 용융점도의 상승에 따른 국소적 용융 편차에 따른 외관 저하 와 소재 두께에 따른 용융 편차 등의 문제점이 발생될 수 있다.
실시예
본 발명을 후술하는 실시예를 참조하여 설명하는 바, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3
(가) 하기 표 1에 나타난 조성으로 에폭시 당량이 450~650g/eq이고 연화점(Softning point)이 45℃ 이상인 글리시딜 메타크릴레이트 (GMA) 아크릴 수지와 도데칸디오익산, 폴리에스테르 수지, 트리글리시딜 이소시아눌레이트, 테트라키스 [메틸렌-3-(도데실티오)프로피오네이트]메탄, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-2-부틸-2-(4-히드록시-3,5-디-tert-부틸벤질), 미세화된 합성 폴리아미드 왁스로 구성된 기포제거제(BYK사의 Ceraflow 994), 크레터링 방지 및 레벨링제 (BYK사의 368P)를 교반기에 넣고 충분히 교반시켰다.
(나) 교반이 끝난 후 성형압출기를 이용하여 충분히 용융 분산시켜 압출하였다.
(다) 용융 분산 후 분쇄설비를 이용하여 분쇄를 하고, 평균입도 40 ㎛ 으로 본 발명에 따른 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료를 제조하였다.
[표 1]
Figure 112014103556829-pat00001
시험예 1
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료로 형성된 도막에 대해 하기 물성측정방법에 따라 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.
(1) 60 광택: 광택측정기를 이용하여 측정하였다.
(2) 경화도막 외관: 육안 판정 및 웨이브 스캔(Wave scan)을 통한 도막 표면의 웨이브를 측정하였다.
(3) 경도(hardness): 연필경도 시험기 또는 MITSU-BISHI 연필을 이용하여 경도를 측정한다.
(4) 접착력(adhesion): 크로스 컷(Cross cut) 1㎜ 또는 2㎜ 후 테이프 박리 시험으로 측정하였다.
(5) 에릭센 시험: 에릭센 시험기를 이용하여 도막의 균열이 발생하는 지점을 확인하였다.
(6) 충격강도(Impact Resistance): 듀폰(Dupont)식 내충격성 시험기를 이용하여 경화도막의 충격강도를 확인한다.
(7) 내후성(Weatherability): QUV UVB-313 또는 XENON W-O-M을 이용하여 시험하였다.
[표 2]
Figure 112014103556829-pat00002
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 아크릴계 반광 분체 도료는 소광제를 사용하지 않고 광택을 소광시키는 특성을 가지고 있으며, 이로 인해 경화 도막의 투명성이 우수하고, 소광제의 왁스 성분 배제로 인한 층간 부착성의 증진된 것을 알 수 있다. 또한, 경화 도막의 경도 상승과 우수한 외관을 얻을 수 있는 특징이 있다.

Claims (7)

  1. 에폭시 관능성 아크릴 수지 40~50 중량%, 폴리에스테르 수지 30~40 중량%, 경화제 5~15 중량%, 산화방지제 1~3 중량%, 광안정제 1~3 중량% 및 첨가제 1~3 중량%를 포함하는 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료에서,
    상기 경화제로는 도데칸디오익산과 트리글리시딜 이소시아누레이트를 10:3 내지 8: 6 중량비로 혼합하여 사용하며,
    상기 도데칸디오익산으로는 순도 99% 이상의 결정질 C9~C12 이염기산을 사용하여 제조되어 분자량 180~250이며,
    상기 산화방지제로는 테트라키스 [메틸렌-3-(도데실티오)프로피오네이트]메탄을 사용하고,
    상기 광안정제로는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-2-부틸-2-(4-히드록시-3,5-디-tert-부틸벤질)프로판디오에이트를 사용하고,
    상기 첨가제로는 기포제거제, 크레터링 방지제 및 레벨링제를 사용하고,
    상기 기포제거제는 합성 폴리아미드 왁스로 구성되며,
    유리전이온도(Tg)가 45~65℃인 것을 특징으로 하는 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시 관능성 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg) 50~70 ℃이며, 분자량 5,000 이상이고, 200 ℃에서 점도가 40~80 poise인 것을 특징으로 하는 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 유리전이온도(Tg) 50~70℃이며, 점도가 3,000~8,000 mPa.s이며, 산가가 25~40 mg KOH/g인 것을 특징으로 하는 고투명성 아크릴계 반광 분체 도료.
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  5. 삭제
  6. 삭제
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