KR101757287B1 - 비철금속용 베이스 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 폴리에스터계 폴리올 수지; 아크릴계 폴리올 수지; 멜라민계 수지; 에폭시계 수지 및 잔부의 용제를 포함함으로써, 비철 금속의 도장에서 우수한 초기부착성, 층간부착성, 재도장성, 내스크래치성 등을 나타낼 수 있는 비철금속 코팅용 베이스 도료 조성물 및 도장 물품에 관한 것이다.

Description

비철금속용 베이스 도료 조성물{Base coating composition for non-ferrous metal}
본 발명은 비철금속 코팅용 베이스 도료 조성물 및 도장 물품에 관한 것이다.
알루미늄과 같은 비철금속의 소지는 도료와의 부착성이 불량하고 적용 조건이 가혹하기 때문에, 적용되는 도료의 물성이 우수할 것을 요구한다. 따라서, 자동차 휠의 경우 크게 2가지 종류의 시스템 도장이 이루어지는데, 첫째로 산처리와 같은 전처리가 된 알루미늄 휠에 분체프라이머 1코팅, 액체베이스 1코팅 후 wet on wet 액체클리어 1코팅을 도장하는 시스템과, 둘째로 산처리와 같은 전처리가 된 알루미늄 휠에 분체프라이머 1코팅, 액체베이스 1코팅, 다이아몬드 커팅, 분체클리어 1코팅을 도장하는 시스템으로 나누어진다.
두 도장 시스템 모두 분체프라이머와 층간 부착성 및 재도장성 문제가 발생하였으며, 종래에 사용되는 아크릴/멜라민 혹은 아크릴/우라탄계 클리어 또는 착색한 도료는 유연하지 못하여 층간 부착성, 재도장성이 떨어지거나 황변이 발생하는 문제가 있었다. 또한, 일본 공개특허공보 제1991-162468호에는 공중합 폴리에스테르 수지가 폴리이소시아네이트 화합물로 가교되어 알루미늄 합금 주물 휠에 바로 적용되는 합금 휠용 도장 베이스 도료 조성물이 개시되었으나, 이를 2액형 1코팅 시스템으로 적용하는 경우 휠에 요구되는 물성인 내식성, 내칩핑성, 경도 재도장성이 떨어진다는 문제점이 있었다.
이에, 층간 부착성 문제와 재도장성, 내스크래치성 등의 물성이 향상된 비철금속 코팅용 베이스 도료 조성물에 대한 요구가 여전히 존재하는 실정이다.
본 발명은 폴리에스터계 폴리올 수지; 아크릴계 폴리올 수지; 멜라민계 수지; 에폭시계 수지 및 잔부의 용제를 포함함으로써, 비철 금속의 도장에서 우수한 초기부착성, 층간부착성, 재도장성, 내스크래치성 등을 나타낼 수 있는 비철금속 코팅용 베이스 도료 조성물 및 도장 물품을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 베이스 도료 조성물은 조성물 총 100중량부를 기준으로, 폴리에스터계 폴리올 수지 20 내지 60 중량부; 하나 이상의 아크릴계 폴리올 수지 5 내지 40 중량부; 하나 이상의 멜라민계 수지 3 내지 20 중량부; 하나 이상의 에폭시계 수지 1 내지 10 중량부 및 잔부의 용매를 포함한다.
본 발명의 도장 물품은 상기 도료 조성물로 형성된 코팅층을 포함한다.
본 발명의 베이스 도료 조성물은 기존에 사용하는 아크릴/멜라민 소부타입 도료보다 유연하고 온도에 덜 민감하기 때문에 비철 금속의 소지, 특히 분체 프라이머, 샌딩, 블라스팅, 크로메이트 등 전처리된 소지 상에 적용하는 경우 우수한 초기부착성, 층간부착성, 재도장성, 내스크래치성 등의 물성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 베이스 도료 조성물은 조성물 총 100중량부를 기준으로, 폴리에스터계 폴리올 수지 20 내지 60 중량부; 하나 이상의 아크릴계 폴리올 수지 5 내지 40 중량부; 하나 이상의 멜라민계 수지 3 내지 20 중량부; 하나 이상의 에폭시계 수지 1 내지 10 중량부 및 잔부의 용매를 포함한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 폴리에스터 폴리올 수지는 배합내 도막의 유연성을 확보하고, 온도에 크게 민감하지 않아 뛰어난 층간 부착과 재도장부착성을 확보할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 폴리에스터계 폴리올 수지는 중량평균분자량이 12,000 내지 30,000이고, 수산기가는 고형분 기준으로 80 내지 300 mg KOH이며, 유리전이온도(Tg)가 -30 내지 30℃이고, 산가는 1 내지 10mgKOH일 수 있다.
특별히 한정하지 않으나, 이러한 폴리에스터계 폴리올 수지로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 펜타에리트리톨, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 트리메틸올프로판로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 다가 알코올; 및 무수프탈산, 아디픽산, 이소프탈산, 벤조익산, 스테아린산, 테레프탈산 및 테트라히드로무수프탈산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 다염기산의 에스터화 반응으로부터 제조된 것일 수 있다.
폴리에스터 폴리올 수지의 함량은 조성물 총 100중량부를 기준으로 20 내지 60 중량부, 예컨대 25 내지 55 중량부, 예컨대 30 내지 50 중량부일 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우 도막의 유연성, 층간부착성 및 재도장성이 저하될 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 아크릴계 폴리올 수지는 배합내 도막의 경도를 확보하여 내스크래치성과 연필경도를 향상시키고, 휠 D/C가공 시 스크래치성을 확보할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 아크릴계 폴리올 수지는 중량평균분자량이 10,000 내지 40,000이고, 수산기가는 고형분 기준으로 20 내지 100 mg KOH이며, 유리전이온도(Tg)가 -10 내지 50℃인 아크릴폴리올 공중합수지일 수 있다.
특별히 한정하지 않으나, 이러한 아크릴계 폴리올 수지로는 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체, 비닐 아세테이트 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단량체, 단일작용성 카르복실산 단량체, 다작용성 카르복실산 단량체, 단일작용성 히드록시단량체, 다작용성 히드록시 단량체, 시아노알킬 아크릴레이트, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 부탄디올 모노아크릴레이트 및 비닐 피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 둘 이상의 아크릴계 폴리올 수지를 혼합하여 사용하는 경우 보다 우수한 재도장성 및 도막 경도를 얻을 수 있다.
아크릴 폴리올 수지의 함량은 조성물 총 100중량부를 기준으로 5 내지 40 중량부, 예컨대 5 내지 35 중량부, 예컨대 10 내지 30 중량부일 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우 내스크래치성이 저하될 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 멜라민계 수지는 폴리에스터 폴리올 수지 및 아크릴 폴리올 수지와 경화반응을 일으켜 유연하고 높은 강도의 도막을 형성한다. 특별히 한정하지 않으나, 이러한 멜라민계 수지로는 메톡시 메틸 멜라민, 메틸 멜라민, 부틸 멜라민, 이소부톡시 멜라민 및 부톡시 멜라민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 부톡시 멜라민과 메톡시 멜라민을 혼합하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 부톡시 멜라민과 메톡시 멜라민의 혼합 비율은 0.5 내지 1: 1 내지 0.5일 수 있다.
멜라민계 수지의 함량은 조성물 총 100중량부를 기준으로 3 내지 20 중량부, 예컨대 3 내지 15 중량부, 예컨대 5 내지 10 중량부일 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우 내스크래치성이 저하될 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 에폭시계 수지는 도막의 소지와의 부착성을 부여한다. 특별히 한정하지 않으나, 이러한 에폭시계 수지로는 페놀, 크레졸, 크실레놀, 프로필페놀, 노닐페놀, 히드로퀴논, 레졸시놀, 메톡시페놀, 브로모페놀, 비스페놀A 및 비스페놀F 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 당량이 450~500 g/eq 인 디글리시딜 에테르 비스페놀 A(DIGLYCIDYL ETHER OF BISPHENOL A)을 사용할 수 있다.
에폭시계 수지의 함량은 조성물 총 100중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부, 예컨대 1 내지 7 중량부, 예컨대 1 내지 5 중량부일 수 있으며, 상기 범위를 벗어나는 경우 부착성이 저하될 수 있다.
본 발명의 베이스 도료 조성물은 도막의 소지와의 부착성을 증진시키기 위해 실란계 부착개선제, 폴리에스터계 부착개선제 및 이들의 조합으로부터 선택되는 부착개선제를 추가로 포함할 수 있다상기 부착개선제의 함량은 조성물 총 100중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부, 예컨대 0.5 내지 7 중량부, 예컨대 1 내지 7 중량부일 수 있다.
또한 본 발명의 베이스 도료 조성물은 조성물 총 100중량부를 기준으로 왁스 1 내지 5 중량부를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 왁스는 휠용 도료에 포함되는 알루미늄 페이스트의 오리엔테이션이 고르게 일어날 수 있도록 하며, 오리엔테이션이 잘 될수록 휘도가 좋아지고 밝기가 산뜻해지는 효과가 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 용매로서 유기용매를 사용할 수 있으며, 특별히 한정하지 않으나 BTX 혼합용매, 케톤류, 알코올류 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 도료 조성물로 형성된 코팅층을 포함하는 도장 물품이 제공된다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 코팅층은 분체 프라이머, 샌딩, 블라스팅 및 크로메이트로부터 선택되는 어느 하나의 방법으로 전처리된 표면 상에 형성된 것일 수 있으며, 이를 적용한 도장 물품으로는 합금 휠 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
알루미늄 소지에 분체프라이머 전처리를 수행한 후, 하기 표 1의 조성을 갖는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 2의 도료 조성물을 액체클리어 사양과 분체클리어 사양으로 도장한 후, 도료의 물성을 평가하였다.
분체프라이머 전처리의 경우 정전도장으로 도막두께는 80~120 마이크로미터를 도장하였고 경화온도는 약 170℃ 에서 10분 동안 경화하였다. 액체클리어 사양의 경우에는 분체하도가 도장된 소지 위에 20~35 마이크로미터 도장을 에어스프레이, 전정스프레이를 이용하여 도장을 한 후, 상온에서 10분간 셋팅 시간이 경과된 후에, 액체클리어를 베이스와 동일한 방법으로 도장하여 10분간 셋팅 후 약 140℃ 에서 10분 동안 경화하였다. 분체클리어 사양의 경우에는 분체하도가 도장된 소지 위에 20~35 마이크로미터 도장을 에어스프레이, 전정스프레이를 이용하여 도장을 한 후, 상온에서 10분간 셋팅 시간이 경과된 후에, 약 140℃ 에서 10분 동안 경화하였다. 그 후, 베이스가 도장된 소지 위에 분체클리어 80~120 마이크로미터 정전 도장하였으며, 약 175℃ 에서 15분 동안 경화하였다.
도료의 물성 평가 방법은 다음과 같다.
1. (초기, 층간, 재도장) 부착성
규격은 2mm 간격의 바둑판 눈금 시험에서 M-2.5 이상일 것으로, 크로스컷 가이드를 이용하여 칼로 그은 후 테이프를 붙였다가 떼는 방법을 3회 실시하여 도막이 탈락되는 정도를 확인함. M-1.0 ~ 6.0까지 있으며 M-1.0인 경우 부착이 완벽한 것이며 M-6.0인 경우 도막이 완전히 탈락됨
1.0일 경우 매우 우수, 2.0일 경우 우수, 2.5일 경우 보통, 2.5 미만 불량
2. 내수성
온도 40±2℃에 120시간 장입하고, 꺼낸 1시간 후 현저한 도막의 연화, 백화, 변색, 부풀음 등이 없을 것. 2차 부착성은 M-2.5 이상일 것.
1.0일 경우 매우 우수, 2.0일 경우 우수, 2.5일 경우 보통, 2.5 미만 불량
3. 내습성
온도 40±2℃, 습도 98±2% 항온 항습조에서 120시간 장입하고 꺼낸 1시간 후 현저한 도막의 연화, 백화, 변색, 부풀음 등이 없을 것. 2차 부착성은 M-2.5 이상일 것.
1.0일 경우 매우 우수, 2.0일 경우 우수, 2.5일 경우 보통, 2.5 미만 불량
4. 내스크래치성(연필경도)
아래의 경도를 갖는 연필로 시험 후 도막에 손상이 없을 것
H: 매우 우수 / F: 우수 / HB: 보통 / B: 불량
5. 내용제성
XYLENE을 뭍힌 면포로 표면을 일정한 힘으로 왕복 10회 문지른 후, 현저한 도막의 연화, 백화, 변색, 부풀음 등 나타나지 않을 것.
6. 내후성
촉진내후시험기(SUNSHINE XENON WEATHERMETER)로 300시간 조사 시험 후 도막의 균열, 박리가 없고 연화, 변색, 부풀음 등 없을 것. 2차 부착성은 M-2.5 이상일 것.
1.0일 경우 매우 우수, 2.0일 경우 우수, 2.5일 경우 보통, 2.5 미만 불량
7. 내식성
SCRATCH로부터 편측 3mm 이상의 지점에 녹, 부풀음 없을 것. 꺼낸 1시간후 TAPE 박리 시험을 행하여 박리 편측 3mm이내(5%NaCl*720시간 염수분무 꺼낸 뒤 1시간 후 Test)
1mm 이내: 매우우수
2mm 이내: 우수
3mm 이내: 보통
그외: 불량
Figure 112015062297512-pat00001
폴리에스터계 폴리올 수지: 중량평균분자량이 12,000 내지 30,000이고, 수산기가는 고형분 기준으로 80 내지 300 mg KOH이며, 유리전이온도(Tg)가 -30 내지 30℃인 폴리에스터계 폴리올 수지
아크릴 수지 A: AV(Acid Value) 8, KOH 62.8, MW 30,000, Tg -3.7인 아크릴 수지
아크릴 수지 B: AV(Acid Value) 15, KOH 76.9, MW 30,000, Tg -8.8인 아크릴 수지
멜라민 수지 A: 부톡시 멜라민
멜라민 수지 B: 메톡시 멜라민
에폭시 수지: 당량이 450~500 g/eq 인 디글리시딜 에테르 비스페놀 A
왁스: 폴리에틸렌 왁스 (BYK): 아마이드 왁스(KCC) = 1: 1
부착개선제 1: 실란계
부착개선제 2: 폴리에스터계
BTX혼합용제: Benzene: Toluen : Xylene=1:1:1
평가기준: 매우 우수[◎]/우수[○]/보통[△] / 불량[×]
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 베이스 도료 조성물인 실시예1내지 4의 경우 초기부착성, 층간부착성, 재도장부착성 및 내스크래치성 등이 우수하였으나, 아크릴 수지를 단독으로 사용한 비교예 1 및 2의 경우 초기부착성, 층간부착성, 재도장부착성 및 내스크래치성이 보통 또는 불량의 평가를 받음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 베이스 도료 조성물은 비철금속에 적용함으로써 초기부착성, 층간부착성, 재도장부착성 및 내스크래치성이 우수한 도장 물품을 제공할 수 있음을 확인하였다.

Claims (7)

  1. 조성물 총 100중량부를 기준으로, 폴리에스터계 폴리올 수지 20 내지 60 중량부; 하나 이상의 아크릴계 폴리올 수지 5 내지 40 중량부; 하나 이상의 멜라민계 수지 3 내지 20 중량부; 하나 이상의 에폭시계 수지 1 내지 10 중량부 및 잔부의 용매를 포함하고,
    상기 폴리에스터계 폴리올 수지는 중량평균분자량이 12,000 내지 30,000인,
    베이스 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 조성물 총 100중량부를 기준으로, 폴리에스터계 폴리올 수지의 함량은 30 내지 50 중량부이고, 아크릴계 폴리올 수지의 함량은 10 내지 20 중량부인, 베이스 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 폴리에스터계 폴리올 수지는 수산기가는 고형분 기준으로 80 내지 300 mg KOH이고, 유리전이온도(Tg)가 -30 내지 30℃이며, 산가는 1 내지 10mgKOH인, 베이스 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 아크릴계 폴리올 수지는 중량평균분자량이 10,000 내지 40,000이고, 수산기가는 고형분 기준으로 20 내지 100 mg KOH이며, 유리전이온도(Tg)가 -10 내지 50℃인 아크릴폴리올 공중합수지인, 베이스 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 폴리에스터계 폴리올 수지는 폴리에스터계 폴리올 수지로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 네오펜틸글리콜, 펜타에리트리톨, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 트리메틸올프로판로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 다가 알코올; 및 무수프탈산, 아디픽산, 이소프탈산, 벤조익산, 스테아린산, 테레프탈산 및 테트라히드로무수프탈산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 다염기산의 에스터화 반응으로부터 제조된 것인, 베이스 도료 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 아크릴계 폴리올 수지는 알킬기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체, 비닐 아세테이트 단량체, 스티렌 단량체, 단일작용성 카르복실산 단량체, 다작용성 카르복실산 단량체, 단일작용성 히드록시단량체, 다작용성 히드록시 단량체, 시아노알킬 아크릴레이트, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 부탄디올 모노아크릴레이트 및 비닐 피롤리돈으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 베이스 도료 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 멜라민계 수지는 메톡시 메틸 멜라민, 메틸 멜라민, 부틸 멜라민, 이소부톡시 멜라민 및 부톡시 멜라민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인, 베이스 도료 조성물.

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