KR101694623B1 - 복합소재 부착성이 우수한 하도 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합소재에 대한 부착성이 우수한 하도(PRIMER) 도료 조성물에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명의 도료 조성물은,
할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀계 A 수지 30~60 중량%, 할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀계 B 수지 3~10 중량%, 착색안료 5~10중량%, 용제 30~45중량%로 구성되며,
이때 상기 폴리올레핀 A 수지는 염소를 함유하지 않는(Cl-free) 친환경 수지로서, 1000~2000cp의 점성과 5~60℃ × 7일 이상의 저장안정성을 가지며, 중량 평균 분자량이 50000~70000, NV(%, 고형물%)가 20±2, 유리 전이 온도(T.g.)가 10~20℃, 녹는 온도(T.m.)가 60~80℃인 것을 특징으로 한다.

Description

복합소재 부착성이 우수한 하도 도료 조성물 {Excellent adhesion primer coating composition to composite material}

본 발명은 복합소재에 대한 부착성이 우수한 하도(PRIMER) 도료 조성물에 관한 것이다. 본 명세서에서 말하는 복합소재란 비철금속, 도금(철재에 니켈(Ni)/금), 플라스틱 사출물(PC, PC/ABS)이 혼합된 소재를 가리킨다. 예컨대, 플라스틱(PC, PC/ABS) 사출물에 비철금속, 니켈(Ni) 및 금 도금을 하여 스파크로 찍은 소재를 들 수 있다.

기존에 플라스틱 사출물(PC, PC/ABS 등)과 비철 금속 및 철재에 니켈(Ni) 및 금 등 도금으로 처리하여 서로 다른 이형물질로 구성된 복합소재는, 부착력 향상을 위해 별도로 소재의 특성에 따라 전처리(Plasma 처리) 및 이형질 소재에 부분별 전처리가 선행되는 공정이 이루어졌는바, 본 발명은 이러한 공정 없이도 복합소재(예: 서로 다른 이형물질의 소재를 프레스 시키고 스파이킹 방식 등으로 부착시키거나 인서트 방식으로 제작된 복합소재)에 동시에 부착이 가능한 하도용 도료 조성물에 관한 것이다.

지금까지 일반 복합소재에 적용되는 도료의 경우 부착을 증진시키기 위해 할로겐이 함유된 원료 등을 사용하였다.

또한 복합소재의 생산에 있어 생산 설비 및 운용비용, 에너지 소비 증가, 인건비 증가, 공정의 효율성 저하 등 생산성이 떨어지는 문제점을 개선하기 위해, 신형 공법[예 : 플라스틱(PC, PC/ABS 등)에 니켈 POWDER 융착 후 레이저 성형으로 생산되던 공정을 비철 금속 및 철재에 니켈(Ni) 및 금 등을 도금 처리 후 플라스틱 소재에 스파크하는 방식]으로 복합소재를 개선하는 과정에서 도료 부착성이 저하되면서 기존에 사용하던 도료의 경우 전처리(Plasma 처리) 및 이형질 소재에 부분별 전처리가 선행되는 공정이 필수적이었다.

이러한 생산 효율이 개선된 복합소재에 전처리 및 선행 공정의 단축과 이에 따른 서로 다른 이형물질로 구성된 복합소재의 환경적 물리적 충격의 보호 요구가 지속적으로 요청되어 왔다.

이를 위해 본 발명에서는 각 부위별 소재에 부착성이 뛰어나고 규제물질인 할로겐 프리형 타입의 복합소재용 하도 도료 조성물을 제공하고자 한다.

1) 기존 복합소재 : 플라스틱(PC, PC/ABS 등)에 니켈 POWDER 융착 후 레이저 성형으로 생산되던 공정 - 생산 효율 저하(부착 확보를 위해 각 소재별 전처리 필수)

cf. ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)

cf. PC(Polycarbonate)

2) 개선 복합소재(본 발명) : 비철 금속 및 철재에 니켈(Ni) 및 금 등을 도금 처리 후 플라스틱 소재에 스파크하는 방식 - 생산 효율 개선과 동시에 부착성 확보 가능

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점, 즉 복합소재(비철금속, 플라스틱 사출물 등 서로 다른 이형물질로 구성된 복합소재)에 대해 개선 향상된 부착성을 나타냄으로써 궁극적으로 전처리 및 부착을 위한 선행 공정을 단축할 수 있고, 할로겐을 포함하지 않으며, 열안정성과 저장성이 안정적인 하도(PRIMER) 도료 조성물을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀계 A 수지 30~60 중량%, 할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀계 B 수지 3~10 중량%, 착색안료 5~10중량%, 용제 30~45중량%로 구성되며,

이때 상기 폴리올레핀 A 수지는 염소를 함유하지 않는(Cl-free) 친환경 수지로서, 1000~2000cp의 점성과 5~60℃ × 7일 이상의 저장안정성을 가지며, 중량 평균 분자량이 50000~70000, NV(%, 고형물%)가 20±2, 유리 전이 온도(T.g.)가 10~20℃, 녹는 온도(T.m.)가 60~80℃인 복합소재 하도용 액체도료 조성물을 제공한다.

이때 상기 폴리올레핀 B수지는 염소를 함유하지 않는(Cl-free) 부착 증진용 수지로서, NV(%, 고형물%)가 25~30, 비점이 130~150℃이며, 중량 평균 분자량이 20000~40000인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 용제는 방향족 탄화수소계 용제 또는 에스테르계 용제 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 착색안료 5~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하지만, 착색안료 자체의 종류는 본 발명의 특징이 아닌 것으로 도료 조성물에 다양한 색상을 부여하기 위해서 당업자가 적절히 선택하여 투여할 수 있다. 예로서, 티타늄 디옥사이드, 루틸 타입 이산화티타늄, 카본 블랙, 산화철적,황, 시아닌 블루, 네이비블루 등을 들 수 있다.

본 발명의 상기와 같은 구성에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.

수지는 도료 조성물의 내환경성, 내가솔린성, 내열탕성, 부착성, 건조성, 안료 침강 방지 기능을 부여하는데, 본 발명에서는 두 가지 수지(메인 수지인 폴리올레핀계 A 수지와, 부착 증진을 위한 보조 B 수지)를 사용한다. 위 수지는 할로겐을 함유하지 않는 것을 특징으로 한다. 또한 염소를 함유하지 않는 친환경 수지이다.

본 발명은 상기 두 가지 수지를 일정 비율로 혼합하여 상온에서 교반기를 이용하여 사용한다.

상기 폴리올레핀 수지는 적용 기재에 맞게 접착력 및 물리적 특성(T.g., T.m.)을 용이하게 조절 가능하다.

수지의 전체 함량은 도료 조성물의 33~70 중량%가 바람직하다. 또한 할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀 A 수지와 할로겐이 함유되지 않은 점착성 폴리올레핀 B 수지의 비율은, 전자 30~60중량%, 후자 3~10중량%가 바람직하다. 점착성 폴리올레핀 B 수지의 비율이 이보다 많거나 적어지면 부착에 문제가 발생할 수 있고, 폴리올레핀 A 수지의 함량이 많아지면 저장안정성 저하를 가져올 수 있다.

착색안료는 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예컨대 무기 Ba-Sulfate 및 유기 안료를 아크릴 수지에 Dyno mill로 온도 35~45℃에서 6~8Pass 정도 밀링(milling)하여 입도 분포가 5㎛ 이하가 되도록 분산한 것을 사용할 수 있다. 만약 상기 입도의 크기가 초과하면 폴리 올레핀계 수지와의 혼합이 어려워지고 응집 및 티끌이 발생되어 외관 및 도막 특성이 저하된다.

Ba-Sulfate를 함유한 분산물은 착색안료의 물리, 화학적 성질을 향상시키며, 폴리올레핀 수지와 상용성이 좋아 저장 안정성 및 물성을 향상시킨다.

착색 안료의 함량은 밀베이스 5~10%중량이 적당하며, 그 이하일 경우는 복합소재의 은폐력을 저하시키며, 그 이상일 경우는 저장 안정성이 나빠질 수 있다.

용제는 각 성분들에 점도의 정도를 조절하기 위한 기능을 담당하며 탄화수소계와 에스테르계 용매를 사용할 수 있다. 탄화수소계와 에스테르계 용매는 높은 용해성을 나타낸다.(탄화수소계 Xylene, Toluene, Kocosol#100 등 / 에스테르계 Butyl acetate, Ethyl Acetate 등)

위 용매 외에, 필요할 경우 케톤류와 알콜류 용매를 첨가하여 수지 안정성을 향상시킬 수도 있다.

용제의 함량은 30~45중량%이 적당하다. 그 이하일 경우 도료 내의 점도를 상승시켜서 저장안정성에 악영향을 미치며, 그 이상일 경우는 도료 내의 은폐력 및 안료 침강 등이 나빠질 수 있다.

본 발명의 조성물은 서로 다른 이형물질로 구성된 복합소재에 대해 전처리 없이도 탁월한 부착성 및 내구성을 나타내어, 궁극적으로 전처리 및 부착을 위한 선행 공정을 단축할 수 있는 복합소재용 도료 조성물로 기능할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다.

실시예

실시예의 도료 조성물을 각각 하기 표 1에 기재된 조성을 이용하여 복합소재 하도 액체 도료 조성물을 제조하였다.

1) 폴리올레핀 A 수지 : Nonchlorinated Polyolefins

- Chemical Name : Polypropylene, maleic anhydride polymer [Synonyms (Modified polypropylene;2,5-Furandione, polymer with 1-propene)]

- N.V.(wt%) ≒ 20% / T.g.(℃) ≒ 15℃ / T.m.(℃) ≒ 68℃

- 60℃ × 7일의 저장안정성

- Vis(cP) ≒ 1500cP [Brookfield LV(rpm:10, Spindle:S61, at 22℃)]

- Molecular Weight ≒ 55000

2) 폴리올레핀 B 수지 : Nonchlorinated Polyolefins

- Free maleic(0.1% 이하) / Acid No.(corrected for 100% solids) = 40

- Boilling Point ≒ 144℃ / N.V.(wt%) ≒ 25%

- Vis(cP) ≒ 1000cP [Brookfield LV(rpm:10, Spindle:S61, at 22℃)]

- Haze (mL/g-cm at 700nm) V ≒ 2

- Molecular Weight ≒ 30000

3) 착색 안료 : Carbon Black Special-100(DEGUSSA)

<제조된 도료 조성물의 물성 평가>

우선, 표 1에 기재된 조성물을 순차적으로 투입하고 교반기를 이용하여 1500~2000RPM의 속도로 교반시켜서 각각 제조한 도료 조성물을 복합소재(비철금속, 플라스틱 사출물)에 적용하여 본 발명의 중점 사항인 부착성 및 내열탕성을 비롯하여 도료 조성물의 전체적인 신뢰성 평가를 얻기 위해서 표 2와 같은 평가 방법으로 평가하였다.

평가 항목은 외관검사, 초기 부착력, 내열탕, 고온고습, 염수분무 등이 있고, 평가 방법과 기준은 국내 S사의 모바일 내장제 규격이다.

평가를 위한 시험 도편의 제작은 복합소재에 상기 실시예에서 각각 제조한 도료 조성물을 건조도막 평균두께 5~10㎛으로 스프레이 도장하고, 약 2~3분 Setting 후, 80℃에서 2분간 강제 가열 건조시켜 시험 도장물을 제작하였다.

제조된 도편에 대하여 표 2 항목들의 물성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에 나타나 있는 바와 같이 본 발명의 실시예 6에 따른 조성물은 개선된 복합소재에 매우 우수한 부착성을 나타내며, 제조된 도막이 충분한 기타 물성을 충족하는 결과를 보였다.

구체적으로 살피면, 실시예 1), 2)의 경우 수지 A, B의 적절한 혼용이 아닌 경우로서 중점사항인 내열탕에서 문제를 보였고, 실시예 3)은 수지 B의 적정 함량(5~10%)이 초과되어 오히려 부착성이 악화됨을 알 수 있다.

실시예 4)~6)은 초기 부착 및 내열탕에서 안정적인 물성을 유지하였으나, 실시예 4)의 경우 용제(탄화수소계 및/또는 에스테르계)의 함량 미달, 실시예 5)의 경우 착색 안료의 적정 함량(5~10%) 초과로 상기 표 3에 나타나 있는 바와 같이 기타 물성 등에서 차이를 보였다. 이러한 데이터를 종합해서 실시예 6)에서 비로소 기타 물성 등을 완벽히 보완할 수 있었고, 중점 사항인 부착성 및 내열탕성등 도료 조성물의 전체적인 신뢰성 평가를 얻을 수 있었다.

본 발명에 따르면 생산 효율이 개선된 복합소재에 전처리 및 선행 공정의 단축으로 요구되는 각 부위별 소재 부착성을 동시에 만족할 수 있는 뛰어난 부착성을 확보할 수 있으며, 할로겐이 함유된 원료의 사용 규제에 맞춘 친환경적인 할로겐 프리형 타입의 복합소재용 하도 도료 조성물로서 모든 특성을 충족할 수 있었다.

Claims (3)

1. 할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀계 A 수지 35~60 중량%, 할로겐이 함유되지 않은 폴리올레핀계 B 수지 3~10 중량%, 착색안료 5~10중량%, 용제 30~45중량%로 구성되며,
   이때 상기 폴리올레핀 A 수지는 염소를 함유하지 않는(Cl-free) 수지로서, 1000~2000cp의 점성과 5~60℃에서 7일 이상의 저장안정성을 가지며, 중량 평균 분자량이 50000~70000, NV(%, 고형물%)가 20±2, 유리 전이 온도(T.g.)가 10~20℃, 녹는 온도(T.m.)가 60~80℃인 것을 특징으로 하는 복합소재 하도용 액체도료 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폴리올레핀 B수지는 염소를 함유하지 않는(Cl-free) 부착 증진용 수지로서, NV(%, 고형물%)가 25~30, 비점이 130~150℃이며, 중량 평균 분자량이 20000~40000인 것을 특징으로 하는 복합소재 하도용 액체도료 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 용제는 방향족 탄화수소계 용제 또는 에스테르계 용제 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 복합 소재 하도용 액체도료 조성물.