KR101719667B1

KR101719667B1 - 저비중의 자동차 보수용 퍼티 조성물

Info

Publication number: KR101719667B1
Application number: KR1020150058663A
Authority: KR
Inventors: 황재석; 이종택; 전대은
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2017-03-27
Also published as: KR20160127855A

Abstract

본 발명은 자동차 보수용 퍼티 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 불포화 폴리에스테르 수지, 경화제 및 경량필러를 포함함으로써 저비중이면서도 도장시 우수한 작업성, 연마성 및 부착성을 제공할 수 있어 자동차 보수에 유용한 퍼티 조성물에 관한 것이다.

Description

저비중의 자동차 보수용 퍼티 조성물{Low density putty composition for repairing vehicles}

본 발명은 저비중의 자동차 보수용 퍼티 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 불포화 폴리에스테르 수지, 경화제 및 경량필러를 포함함으로써 저비중이면서도 도장시 우수한 작업성, 연마성 및 부착성을 제공할 수 있어 자동차 보수에 유용한 퍼티 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 불포화 폴리에스테르 수지는 가격이 비교적 저렴하고, 상온에서 단시간 내에 경화되는 작업성과, 주원료의 다양한 선택에 따라 각종의 물리적, 화학적 특성을 나타낼 수 있기 때문에 다양한 분야에 적용되고 있다. 예를 들어, 욕조, 정화조와 같은 건축자재, 탱크, 파이프 등과 같은 공업재료, 선박, 자동차 등의 수송기기, 전기절연재료, 겔 코트, 레진 콘크리트, 퍼티도료 등 각종용도로 광범위하게 사용되고 있다.

자동차 보수용 퍼티는 자동차 판금면의 움푹 파진 곳을 수정하거나 손상 부위 홈자리, 기완성된 도막의 두께 차이, 요철을 수정하는 목적으로 사용된다. 자동차 보수용 퍼티 도료는 첫째, 상온에서 빠른 경화성을 나타내야하며, 둘째, 연마성이 우수할 것, 셋째, 기존 재료와의 부착성이 우수해야 하는 성능이 요구된다.

연마성능은 보수과정에서의 작업성에 매우 중요한 요소이며, 불포화 폴리에스테르 수지에 공건성(공기와의 반응에 의한 건조성)을 부여함으로써 가능하게 된다. 일반적으로 공건성 부여를 위해 알릴 화합물 또는 요오드가 80이상의 동식물유 등을 불포화폴리에스테르 수지에 도입함으로써 가능하게 되는데, 이러한 방법은 수지가격의 상승과 함께 기존재료와의 부착성을 취약하게 하여 적용하기는 곤란하다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 종래에는(예컨대, 대한민국 공개특허공보 제2005-0070498호) 불포화 폴리에스테르 수지 제조 시에 연마성에 가장 큰 영향을 주는 다가 알코올알릴에테르 성분량을 조절하고, 연마보조제를 투입하는 방법을 사용하거나, 도료 배합상에서 안료성분을 조절하는 방법으로 연마성능을 개선하고자 하였다. 그러나 연마보조제의 투입방법으로는 연마성능을 어느 정도 충족시킬 수는 있으나 수지가격이 상승하여 현실적이지 못하고, 불포화에스테르 수지의 근본적인 연마성능의 개선 없이 도료배합의 조절만으로는 성능 향상에 한계가 있는 상황이다.

불포화 에스테르 수지를 사용한 퍼티 조성물이 개시된 바 있으나(예컨대, 대한민국 특허공개공보 제10-2014-0038836호), 이는 비중이 높아 작업성 및 경량화 측면에서 바람직하지 못하다.

한편, 불포화 에스테르 수지를 포함하는 퍼티 조성물의 경우, 경화제의 종류에 따라 사이클로헥사논 퍼옥사이드(cyclohexanone peroxide) 유형과 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide) 유형으로 구분될 수 있다. 사이클로헥사논 퍼옥사이드 유형의 경우, 작업성이 우수하고 저가라는 장점이 있지만, 부착력과 저장성이 떨어진다는 단점이 있다. 또한, 벤조일 퍼옥사이드 유형의 경우, 부착력과 저장성이 모두 양호한 대신, 연마성이 불량하다는 단점이 있다. 종래 시장은 작업성이 우수한 저가형 제품인 사이클로헥사논 퍼옥사이드 유형의 불포화 에스테르 수지를 포함하는 퍼티 제품에 의해 지배되고 있으나, 최근 물성이 좋은 벤조일 퍼옥사이드 유형의 불포화 에스테르 수지를 포함하는 퍼티 조성물로 시장 전환이 이루어지고 있는 추세이다.

이에, 사이클로헥사논 퍼옥사이드 유형 저가형 제품의 우수한 작업성과 벤조일 퍼옥사이드 유형 제품의 우수한 부착력과 저장성을 제공할 수 있고, 저비중인 불포화 에스테르 수지 기반의 자동차 보수용 퍼티 조성물 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 불포화 폴리에스테르 수지, 경화제 및 경량필러를 포함함으로써 저비중이면서도 도장시 우수한 작업성, 연마성 및 부착성을 제공할 수 있어 자동차 보수에 유용한 퍼티 조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 불포화 폴리에스테르 수지 35~45 중량%; 경화제 1~3 중량%; 경화촉매 0.2~0.4 중량%; 첨가제 1~2 중량%; 용제 5~10 중량%; 체질안료 40~50 중량% 및 경량필러 0.05~1중량%를 포함하는 자동차 보수용 퍼티 조성물로서, 상기 불포화 폴리에스테르 수지는, 수지 전체 중량을 기준으로 고형분 62.5~66.5 중량% 포함하고, 상기 고형분 기준 산가가 15~25 mg KOH이며, 상기 체질안료는 서로 다른 입도(D50)를 갖는 2종의 안료가 혼합된 것으로서, 입도(D50)가 12㎛ 이하인 체질안료 대 입도(D50)가 13㎛ 이상인 체질안료의 중량비가 1:1 내지 1:5인, 자동차 보수용 퍼티 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 자동차 보수용 퍼티 조성물은 특정 불포화 폴리에스테르 수지와 벤조일 퍼옥사이드의 조합을 통해 종래 기술에 비해 부착성, 저장성 및 저비중에 따른 경량화를 향상시키는 동시에 연마성, 헤라 작업성 등의 작업성을 개선시킬 수 있다.

이하에서, 본 발명을 구성 요소 별로 상세히 설명한다.

본 발명의 자동차 보수용 퍼티 조성물은, 불포화 폴리에스테르 수지 35~45 중량%; 경화제 1~3 중량%; 경화촉매 0.2~0.4 중량%; 첨가제 1~2 중량%; 용제 5~10 중량%; 체질안료 40~50 중량% 및 경량필러 0.05~1중량%를 포함하는 자동차 보수용 퍼티 조성물로서, 상기 불포화 폴리에스테르 수지는, 수지 전체 중량을 기준으로 고형분 62.5~66.5 중량% 포함하고, 상기 고형분 기준 산가가 15~25 mg KOH이며, 상기 체질안료는 서로 다른 입도(D50)를 갖는 2종의 안료가 혼합된 것으로서, 입도(D50)가 12㎛ 이하인 체질안료 대 입도(D50)가 13㎛ 이상인 체질안료의 중량비가 1:1 내지 1:5이다.

본 발명에 따른 불포화 폴리에스테르 수지는 수지 전체 중량을 기준으로 고형분62.5~66.5 중량%를 포함하고, 상기 고형분 기준 산가(Acid Value(solid))가 15~25 mgKOH 를 만족시키는 것이면, 해당 성분에는 특별한 제한이 없다. 예를 들면 본 발명의 불포화 폴리에스테르 수지는 프로필렌글리콜, 무수말레인산 및 무수프탈산을 축합반응시켜 제조된 것을 사용할 수 있고, 시판되는 제품을 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 폴리에스테르 수지는 해당분야에서 잘 알려진 통상의 방법으로 제조한 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다. 먼저, 교반기가 장착된 반응용기에 산 성분과 글리콜 성분, 그리고 촉매 및 각종 안정제 등과 같은 첨가제를 투입하고, 저분자량의 에스테르 축합 부산물을 계외로 제거함과 동시에 에스테르 반응을 진행시키는데, 이 에스테르 반응의 전환율은 저분자량 에스테르 부산물의 이론 유출량의 통상 95% 이상이 유출된 시점을 기준으로 반응을 종결하고, 상기 에스테르 반응이 종결되면 관내 온도를 250~280℃로 상승시키면서 관내 압력을 1mmHg 이하로 감소시켜 폴리에스테르 축중합을 유도한다. 그리고 이렇게 축중합을 진행시키다가 적당한 교반 부하에서 반응을 중단하고, 질소로서 진공을 파괴하고 반응물을 토출하여 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.

폴리에스테르 수지의 제조에 있어서, 산 성분으로 주로 테레프탈산; 글리콜 성분으로는 에틸렌글리콜;을 사용하며, 촉매로는 주로 안티몬의 산화물 또는 테트라부틸티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트 등과 같은 유기티탄화합물을 사용하는 것이 통상의 방법이고, 그 외 유기 주석화합물 단독 또는 이들과 유기티탄화합물과의 혼합물, 알칼리금속이나 아세테이트화물 등도 사용하기도 한다. 그리고 유기티탄화합물을 사용할 때에는 마그네슘아세테이트 혹은 리튬아세테이트 등을 공촉매로 사용하기도 한다. 그리고 이러한 주성분과 촉매 이외에 산화방지제, 대전방지제, 각종 첨가제 등과 같은 부원료를 사용할 수도 있고, 시판되는 제품을 사용할 수 있다.

상기 불포화 폴리에스테르 수지는 본 발명의 퍼티 조성물 총 중량을 기준으로 35~45중량%, 보다 바람직하게는 38~42 중량% 포함되어야 한다. 불포화 폴리에스테르 수지의 함량이 35 중량% 미만이면 부착성 열세 및 웨팅(WETTING)력 부족으로 외관이 거칠게 되므로 바람직하지 않고, 45 중량%를 초과하는 경우 연마성이 저하되고 도막 표면이 끈적하게 되어 바람직하지 않다.

상기 불포화 폴리에스테르 수지의 유리전이온도는 0~-15℃일 수 있다. 유리전이온도가 상기 범위일 때 적절한 도막 강도와 연마성을 가질 수 있다.

본 발명의 퍼티 조성물은 경화제로서 벤조일 퍼옥사이드, 라우릴 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 옥틸 퍼옥사이드 및 이들의 조합에서 선택되는 과산화물 경화제, 예컨대, 벤조일 퍼옥사이드를 사용할 수 있다. 벤조일 퍼옥사이드는 반응성이 높기 때문에 본 발명의 퍼티 조성물에 우수한 건조성과 저장성을 제공하는 역할을 한다. 이러한 경화제는 본 발명의 퍼티 조성물 총 중량을 기준으로 1~3 중량%, 예컨대 1.5~2.5 중량% 비율로 추가하여 경화반응을 일으킨다. 그 함량이 1중량% 미만이면 경화시간이 늦어지고, 3 중량%를 초과하면 부착성 저하가 발생할 수 있다.

본 발명의 퍼티 조성물은 경화시간을 단축하기 위해 경화촉매를 사용한다. 경화촉매는 코발트 등의 금속촉매; 테트라메틸부탄디아민, 트리에틸렌디아민, 트리에탄올 아민, 디메틸에탄올아민, 2-(에틸아미노)에탄올의 아민계 촉매;로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 이러한 경화촉매는 본 발명의 퍼티 조성물 총 중량을 기준으로 0.2~0.4 중량%, 예컨대 0.25~0.35 중량%로 포함된다. 그 함량이 0.2 중량% 미만이면 목적하는 경화시간의 단축 효과를 얻을 수 없고, 0.4 중량%를 초과하면 가사시간(즉, 작업가능시간)이 단축되어 퍼티 조성물이 작업 중에 겔화되는 문제가 발생하며, 또한 저장성이 열세해지는 결과를 초래하게 된다.

본 발명의 퍼티 조성물은 물성을 개선하기 위하여 조성물 총 중량을 기준으로 첨가제를 1~2 중량%, 보다 바람직하게는 1.25~1.75 중량% 포함한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 첨가제로는 분산제, 소포제, 가사시간 지연제, 커플링제, 또는 이들의 혼합물을 예로 들 수 있다. 이러한 첨가제의 함량이 1 중량% 미만이면 사용에 따른 효과를 얻을 수 없고, 2중량%를 초과하면 본 발명의 퍼티 조성물의 물성을 해치게 되어 바람직하지 않다

본 발명의 퍼티 조성물은 점도 조절을 위해 조성물 총 중량을 기준으로 용제를 5~10 중량%, 보다 바람직하게는 5.5~8 중량% 포함한다. 이러한 용제로서, 반응성 희석제는 스티렌 모노머, 부틸메틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 하이드록시 에틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 하이드록시 메타크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 2-페녹시에틸 메타크릴산, 2-페녹시에틸아크릴산, 에톡시화 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡시화 노닐 페놀 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 반응성 용제인 스티렌 단량체를 사용하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 5 중량% 미만인 경우 기타 조성물의 함량에 따라 점도상승, 외관 저하등의 문제가 있으며, 10 중량%를 초과할 경우 저장성이 취약하여 제품화시 캔 내부에서 결정화될 가능성이 크다.

본 발명의 퍼티 조성물은 경량화를 위해 구체적으로 0.05~1중량%, 보다 바람직하게는 0.2~0.7 중량%의 경량필러가 사용되며, 특별히 한정하지 않으나 예를 들어 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 비닐리덴 클로라이드(vinylidene chloride), 이소부탄(isobutane), 아크릴로니트릴-메틸 메타크릴레이트-비닐리덴 클로라이드 폴리머(acrylonitrile-methyl methacrylate-vinylidene chloride polymer), 아크릴로니트릴 및 아크릴의 코폴리머, 탄산칼슘, 2-메틸부탄, 2-메틸프로로판, 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이는 퍼티의 연마성 향상과 퍼티의 비중을 낮추는 작용을 한다. 경량 필러를 0.05중량% 미만으로 첨가하면 상기 효과를 얻기 어렵고 1중량%를 초과하여 첨가할 경우 퍼티의 외관 및 헤라작업성과 퍼티의 유동성이 저하되게 된다.

특별히 한정하지 않으나 경량필러의 비중은 0.01~0.15이고, 평균직경이 10~30㎛이며, 최대입도는 50㎛ 이하의 규격을 가질 수 있다. 비중이 너무 작은 경우 용제과다 투입에 의한 건조성 지연 및 저장성 저하가 발생하며, 반대로 비중이 너무 큰 경우 연마성 저하의 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 퍼티 조성물은 도장부분의 식별을 위한 색상을 부여하고, 흐름성, 연마성 등의 물성을 구현하게 하는 체질안료를 포함한다. 이러한 체질안료로서, 탈크, 퓸드 실리카(Fumed silica) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 체질 안료는 퍼티 조성물 총 중량을 기준으로 40~50 중량%, 예컨대 45~50 중량%로 포함된다. 체질 안료의 함량이 40 중량% 미만일 경우 연마성이 떨어져 자동차 보수 도료의 기능을 상실하는 문제점이 발생하고, 50 중량%를 초과할 경우 유동성이 떨어져 생산시 분산작업이 어렵다.

상기 체질안료는 서로 다른 입도(D50)를 갖는 2종의 안료가 혼합된 것을 사용할 수 있다. 입도가 작은 체질안료는 입도(D50)가 12㎛ 이하, 예컨대 5~12㎛, 예컨대 8~12㎛ 일 수 있으며, 입도가 큰 체질안료는 입도가 13㎛ 이상, 예컨대 13~25 ㎛, 예컨대 13~20 ㎛일 수 있다.

입도(D50)가 12㎛ 이하인 체질안료 대 입도(D50)가 13㎛ 이상인 체질안료의 중량비는 1:1 내지 1:5일 수 있으며, 이와 같이 상이한 입도를 갖는 체질안료를 혼합하여 사용함으로써 연마성 향상과 외관 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 퍼티 조성물은 유동성 조절을 위해 조성물 총 중량 기준으로 0.05~0.1중량%의 캐스터 오일(castor oil)을 추가로 포함할 수 있으며, 0.05중량% 미만인 경우 유동성 조절 효과가 없고, 0.1중량%를 초과하면 점성이 높아져 작업성이 저하될 수 있다.

본 발명의 자동차 보수용 퍼티 조성물의 비중은 1.1~1.5일 수 있다. 조성물의 비중이 너무 작은 경우 용제과다 투입에 의한 건조성 지연 및 저장성 저하가 발생하고, 반대로 비중이 너무 큰 경우 연마성 저하의 문제가 발생할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 피막 조성물을 제조하였다.

[표 1] (단위: 중량%)

1) 불포화 폴리에스테르 수지: 고형분 64중량%, 산가(고형분) 16.84 mg KOH, 점도 400 cp, GEL TIME 8분00초(20℃)

2) 불포화 폴리에스테르 수지: 고형분 64중량%, 산가(고형분) 21.3 mg KOH, 점도 800 mPa.s, GEL TIME 5분00초(20℃)

3) 경화촉매: 코발트 옥토에이트(COBALT OCTOATE), 외관 청자색투명액상, 비중 1.060, 인화점 27℃, 끓는점 138℃

4) 분산제 (BYK W 980): Polyamine Amides Salt(80%), 2-BUTOXYETHANOL(20%), 끓는점 137℃, 비중 0.99g/mg, 아민가 30mgKOH/g, 산가 40mgKOH/g, 고형분 80%

5-1) 체질안료: 탈크(TALC), 하기 ①:② = 중량비 1:2로 혼합하여 사용함

① TA-400: TALC (100%), 비중 3.02g/㎤, 입도: D50 = 10㎛, 흡유량(Oil absorption) 29g/100g

② FINNTALC M-40: TALC (100%), 비중 2.78g/㎤, 입도: D50=15㎛, 흡유량 24g/100g

5-2) 체질안료: 탈크(TALC)

TA-400: TALC (100%), 비중 3.02g/㎤, 입도: D50=10㎛, 흡유량(Oil absorption) 29g/100g

6-1) 경량필러: 아크릴로니트릴-메틸 메타크릴레이트-비닐리덴 클로라이드 폴리머, 비중 0.04 g/㎤

6-2) 경량필러: 아크릴로니트릴-메틸 메타크릴레이트-비닐리덴 클로라이드 폴리머, 비중 0.2 g/㎤

7) 용제: 스티렌 단량체(Stylene monomer)

스티렌 단량체(99.5%), 끓는점146℃, 비중 0.906

상기 실시예 및 비교예의 조성물에 대하여 표 2에 따른 실험방법에 따라 각 도막의 특성을 평가하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 점도(20℃에서 수행)를 제외한 모든 시험은 25℃에서 수행되었다.

[표 2]

[표 2-1 시험항목별 평가기준]

[표 3]

상기 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 퍼티 조성물은 음의 상관관계인 연마성과 헤라작업성, 외관, 부착성을 동시에 만족하면서, 흐름성 및 고온 저장성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 기존의 자동차 보수용 퍼티 조성물(비중 1.6~1.8 수준)에 비하여 현저히 낮은 비중을 나타내면서도 요구 물성을 모두 충족시켰다.

반면, 본 발명의 함량보다 적은 불포화 에스테르 수지 및 본 발명의 함량을 초과하는 체질 안료를 갖는 비교예 1의 경우 헤라작업성, 외관, 및 고온저장성이 불량하였고, 본 발명의 함량을 초과하는 불포화 에스테르 수지를 갖는 비교예 2의 경우 흐름성 및 연마성이 불량함을 확인할 수 있었다. 또한, 경량필러가 포함되지 않은 비교예 3의 경우 헤라작업성 및 연마성이 불량하고, 실시예 조성물에 비해 높은 비중을 가짐을 확인하였으며, 경량필러가 과량으로 포함된 비교예 4의 경우 고온저장성이 불량함을 확인할 수 있었다. 비중이 큰 경량필러를 사용한 비교예 5의 경우 외관 및 연마성이 불량하였고, 상대적으로 높은 비중을 나타냈으며, 1종의 체질안료만을 사용한 비교예 6의 경우 외관 및 연마성이 불량함을 확인할 수 있었다.

Claims

불포화 폴리에스테르 수지 35~45 중량%; 경화제 1~3 중량%; 경화촉매 0.2~0.4 중량%; 첨가제 1~2 중량%; 용제 5~10 중량%; 체질안료 40~50 중량% 및 경량필러 0.05~1중량%를 포함하는 자동차 보수용 퍼티 조성물로서,
상기 불포화 폴리에스테르 수지는, 수지 전체 중량을 기준으로 고형분 62.5~66.5 중량% 포함하고, 상기 고형분 기준 산가가 15~25 mg KOH이며,
상기 체질안료는 서로 다른 입도(D50)를 갖는 2종의 안료가 혼합된 것으로서, 입도(D50)가 12㎛ 이하인 체질안료 대 입도(D50)가 13㎛ 이상인 체질안료의 중량비가 1:1 내지 1:5이며,
경량필러는 아크릴로니트릴, 비닐리덴 클로라이드, 이소부탄, 아크릴로니트릴-메틸 메타크릴레이트-비닐리덴 클로라이드 폴리머, 아크릴로니트릴 및 아크릴의 코폴리머, 탄산칼슘, 2-메틸부탄, 2-메틸프로로판 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것인,
자동차 보수용 퍼티 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 경량필러는 비중이 0.01~0.15이고 평균직경이 10~30㎛인, 자동차 보수용 퍼티 조성물.
제1항에 있어서, 비중이 1.1~1.5인 자동차 보수용 퍼티 조성물.