KR101786329B1 - 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법 - Google Patents

내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소정량의 염소화 변성 폴리우레핀 수지와 아크릴 수지를 포함하는 베이스 도료층의 조성물(A)과, 클리어 도료층의 조성물(B)로서 다관능 폴리에스터 폴리올과 특정 경화제를 적용함으로써 높은 가교밀도를 갖는 고탄성 도막을 설계하여, 낮은 도막 두께에서 도막 물성을 만족하고, 부드러운 표면 촉감 및 내스크래치성을 향상시킨 자동차 내장부품용 2 코트 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명에 따른 도료 조성물은 BTX(benzene, toluene, xylene)의 포함이 없어 VOC 저감 친환경 도막을 제공할 수 있으며, 종래의 3 코팅 도막에서 2 코팅 도막을 형성함으로써 도장 공정의 단순화에 따를 공정비용 축소, 가격 경쟁력의 확보도 가능하다.

Description

내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물 및 이를 이용한 도막 형성 방법{2 coat coating composition improving scratch-resistantance and having leather material texture, and method for forming coating film using the same}
본 발명은 PPF소재에 적용 가능한 프라이머리스 베이스 도료층 / 클리어 도료 층(2 Coat)의 시스템의 BTX-FREE 도료 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 소정량의 염소화 변성 폴리우레핀 수지와 아크릴 수지를 포함하는 프라이머리스 베이스 도료층의 조성물(A)과, 클리어 도료층의 조성물(B)로서 다관능 폴리에스터 폴리올과 특정 경화제를 적용함으로써 높은 가교밀도를 갖는 고탄성 도막을 설계하여, 낮은 도막 두께에서 도막 물성을 만족하고, 부드러운 표면 촉감 및 내스크래치성을 향상시킨 자동차 내장부품용 2 코트 도료 조성물에 관한 것이다.
최근 들어 자동차의 고급화에 따라 자동차 내장재로 사용되는 도료 및 가죽의 소재 등에 관하여 요구되는 물성과 특성이 점차 증가되고 있다. 중/소형 차량들의 경우 원가 부담으로 인해 고급차량에 적용되는 인조/천연가죽 등의 감싸기 사양 대신 도장을 통해 표면처리를 하고 있으며 이러한 도장사양의 경우 표면촉감이 딱딱하고 스크래치에 의한 손상에 취약하여 국/내외 부정적인 평가 및 소비자 불만이 많이 발생되고 있다. 또한 대시보드 등의 PFF소재의 경우 프라이머 도료 조성물, 칼라베이스 도료 조성물 및 톱코트 도료 조성물을 차례로 코팅하고 건조시키는 3 COAT 과정에 의한 공정비용 및 작업시간이 증가되고 이 과정에서 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)및 유해대기물질(Hazardous Air Pollutants, HAPs)의 발생량이 많아지는 문제점이 있다. 이에 따라 우수한 내스크래치성을 갖는 가죽처리와 유사한 품질을 낼 수 있는 저비용 VOC 저감 친환경 도막 시스템 개발이 필요하다.
관련하여, 한국 공개특허 제2002-87547호는 내열성, 내습성, 부착성 등의 물리적 특성은 양호하나 내스크래치성이 취약하며 도막과 인체 피부와 접촉 시 감촉이 차갑고 부드럽지 않아 고급스러운 느낌을 주지 못하는 문제점이 있다.
또한 한국 공개특허 제2011-59338호는 폴리에스터 폴리카보네이트 혼합계의 폴리우레탄 수지를 적용한 고탄성 도료로서, 도막의 내스크래치성을 현저히 향상시킬 수 있으며 도장 표면을 보호할 수 있는 충분한 탄성을 실현하여 도장물의 의장성을 높이고 부드러운 촉감 부여 및 도장 표면의 강도를 높일 수 있는 반면, 자동차 내장재에서 요구되는 도막 물성 및 부드러운 촉감을 구현하기 위해 필요한 도막 두께가 두꺼워야 했다.
또한 대시보드 등에 활용되는 PPF 사양의 경우 프라이머 / 칼라베이스 / 클리어 (3 Coat) 시스템 적용에 따른 공정비용 및 작업시간이 증가되고 이과성에서 VOC 발생량이 증가 되는 문제점이 있다.
이에 친환경적이면서도, 공정비용 등의 경제성의 확보는 물론, 얇은 도막 두께에서도 자동차 내장부품의 도막 물성(내스크래치성, 건습감, 탄성회복률 등)을 만족하면서 부드러운 표면 촉감과 가죽 질감을 구현할 수 있는 자동차 내장부품용 도료 조성물의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
1: 한국 공개특허 제2002-87547호 2: 한국 공개특허 제2011-59338호
이에 본 발명자들은 프라이머 도료층 없이, 즉 프라이머리스 베이스 도료층으로 구현된 2 코트 시스템의 도료 조성물로서, 구체적으로 소정량의 염소화 변성 폴리올레핀 수지와 아크릴 수지를 포함하는 프라이머리스 베이스 도료층의 조성물(A), 다관능 폴리에스터 폴리올을 포함하는 클리어 도료 조성물(B)와 특정 경화제를 사용하여 2 코팅 도막을 형성하는 경우, 얇은 도막 두께에서도 도막 물성(내스크래치성 향상)을 만족하면서 부드러운 표면 촉감을 구현할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 상기 도료 조성물을 이용하여 2 코팅 도막 형성 방법을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 기재 표면에 베이스 도료층과 클리어 도료층을 형성하는 2 코트 도료 조성물에 있어서,
상기 베이스 도료층을 형성하는 베이스 도료 조성물(A)은
베이스 도료 조성물 전체 중량에 대해 중량평균분자량이 50,000 ~ 120,000 g/mol인 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1) 30 ~ 50 중량%; 및 중량평균분자량이 25,000 ~ 100,000 g/mol인 아크릴 수지(a2) 10 ~ 30 중량%를 포함하는 1액형 도료 조성물이며,
상기 클리어 도료층을 형성하는 클리어 도료 조성물(B)는
클리어 도료 조성물 전체 중량에 대해 중량평균분자량이 5,000 ~ 12,000 g/mol이고 수산기 함량이 2 ~ 3 %인 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스테 폴리올(b1) 30 ~ 50 중량%을 포함하는 2액형 도료 조성물인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 (i) 기재에 제 1 항의 베이스 도료 조성물(A)을 도장하여 베이스 도료층을 형성하는 단계; 및 (ⅱ) 베이스 도료층에 제 1 항의 클리어 도료 조성물(B)을 도포하고 경화하여 클리어 도료층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 코팅 도막 형성 방법을 제공한다.
(1) 본 발명은 클리어 도료 조성물에 다관능 폴리에스터 폴리올 도입을 통해 높은 가교밀도를 갖는 고탄성 도막을 설계하여 얇은 도막두께에서의 부드러운 표면 촉감을 구현할 수 있으며, 내스크래치성 등의 자동차 내장재에 요구되는 모든 물성 만족시킨다.
(2) T/Coat 내 착색안료 삭제를 통한 내스크래치성 및 표면 질감 극대화시킬 수 있다.
(3) 사람의 지문을 모사한 마찰센서를 사용하여 사람이 손으로 느끼는 감각을 수치화 할 수 있는 프릭션 테스터(Friction Tester)를 사용하여 실제 가죽 의 촉감인자 중 건습감(μ/μMD )을 측정 하여 가죽의 90% (μ/μMD = 36) 이상 수준의 촉감 구현할 수 있다.
(4) 기존 대시보드 등의 PPF소재에 적용되는 프라이머/칼라베이스/클리어 3 Coat 시스템을 프라이머리스 베이스/클리어 2 Coat 시스템으로 개발하여 도장공정 단순화에 따른 공정비용 축소, 가격 경쟁력 확보 및 휘발성유기화합물 저감 가능하다는 이점이 있다.
이하에서 본 발명을 하나의 구현예로서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 기재 표면에 프라이머리스 베이스 도료층(A)과 클리어 도료층(B)을 형성하는 2 코트 도료 조성물이다. 본 명세서에서는 "프라이머리스 베이스 도료층"은 "베이스 도료층"로 표현한다.
구체적으로 상기 베이스 도료층을 형성하는 베이스 도료 조성물(A)은 중량평균분자량이 50,000 ~ 120,000 g/mol인 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1) 30 ~ 50 중량%; 중량평균분자량이 25,000 ~ 100,000 g/mol인 아크릴 수지(a2) 10 ~ 30 중량%; 안료(a3) 20 ~ 40 중량%; 용제(a4) 10 ~ 40 중량%; 및 자외선 안정제(a5) 0.2 ~ 2 중량%을 포함한다.
상기 염소화 변성 폴리올레핀 수지는 극성기로서 수산기, 카르복시산기, 무수 말레산을 포함하는 산 무수물로부터 유도된 극성 작용기 등이 도입된 것일 수 있다. 염소화 변성 폴리올레핀 수지는 무수말레산으로 변성됨으로써 타 수지와의 혼용 시 우수한 상용성을 구현할 수 있다. 무수말레산 변성 폴리올레핀 수지는 무수말레인산을 열처리 또는 화학 처리로 그라프트시킨 형태를 포함한다. 여기서 그라프트율은 제한되지 않지만, 1 ~ 10%, 더욱 바람직하게는 3 ~ 7%이다.
염소화 변성 폴리올레핀 수지에 있어서, "폴리올레핀"은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이에 본 발명의 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1)는 프라이머리스 베이스 코팅층 형성을 위한 고분자 형태의 수지로서 50,000 ~ 120,000 g/mol 범위의 중량평균분자량을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 차량 부품 소재에 도장이 가능하고, 프라이머리스 베이스 코팅층의 강성을 높일 수 있으며, 클리어 도료층이 안정하게 형성시킬 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1)는 차량 부품 소재에 대한 부착성이 저하되지 않을 수 있고 프라이머리스 베이스 코팅층과 크리어 도료 코팅층 사이의 부착성을 향상시키기 위해, 30 ~ 50 중량%을 사용하는 것이 바람직하다. 다시 말해 30 중량% 이하일 경우 폴리프로필렌계 수지와의 부착성이 저하 되며 표면 질감의 저하로 가죽 느낌을 구현할 수 없으며, 50 중량% 초과일 경우 도막 건조 후 끈적거림이 느껴질 수 있고 내스크래치성이 현저히 감소하며 도장 작업성이 저하 될 수 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
다음으로 상기 아크릴 수지는 아크릴 단량체 단독 또는 아크릴 단량체 및 상기 아크릴 단량체와 중합 가능한 다른 단량체의 공중합체 수지를 포함할 수 있다. 아크릴공중합체 수지는 차량용 부품 도장에서 통상적으로 사용되는 아크릴공중 합체 수지라면 제한 없이 사용할 수 있다. 구체예에서, 아크릴수지는 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 함유 아크릴공중합체, 수산기 및 탄소수 1 ~ 10의 알킬기 함유 아크릴공중합체, 탄소수 6 ~ 20의 방향족기 함유 아크릴공중합체, 카르복시산기 함유 아크릴공중합체, 탄소수 5 ~ 20의 지환족기 함유 아크릴공중합체 중 하나 이상의 공중합체일 수 있다.
이에 본 발명에서의 아크릴 수지(a2)는 중량평균분자량이 25,000 ~ 100,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 염소화 변성 폴리올레핀 수지와 상용성이 좋을 수 있고, 코팅층의 강성이 확보 될 수 있기 때문이다.
더욱이 상기 염소화 변성 폴리올레핀 수지(CPO) 수지의 단점인 도장 작업성을 개선할 수 있으며, 메탈릭 도료에서 알루미늄 페이스트를 사용할 경우 실버 입자의 균일한 배양성을 높일 수 있다.
이에 아크릴수지(AC)는 베이스 도료 조성물 전체에 대해 10 ~ 30 중량% 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 중량%이다. 10 중량% 이하로 사용할 경우 도장 작업성이 개선되지 않으며 30 중량%를 초과하게 되면 폴리프로필린계 수지와의 부착성이 저하 될 수 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한 상기 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1)와 아크릴 수지(a2)는 3:1 ~ 4:1의 중량 비율로서 사용시 부착성, 도작 작업성, 자동차 내장재에서 요구하는 도막 물성을 모두 만족시킬 수 있는 가장 최적의 범위이다.
상기 안료(a3)는 색상 부여하는 무광도료로서 유기, 무기의 유색 안료, 체질안료를 사용할 수 있으며 반드시 이에 제한되지 않는다. 너무 과량 사용 시에는 부착성에 악영향을 주기에 20 ~ 40 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 용제(a4)는 케톤계 용제를 사용할 수 있으며, 도장 작업을 용이하게 하며 용제의 휘발속도 조절로 도막의 평활성 및 외관을 확보할 수 있다. 이는 10 ~ 40 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 안정제(a5)는 내광성을 향상시키며, UVA, HALS을 혼용하여 사용할 수 있으며, 이는 0.2 ~ 2 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 클리어 도료층을 형성하는 클리어 도료 조성물(B)은 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스테 폴리올(b1) 30 ~ 50 중량%; 체질안료(b2) 5 ~ 10 중량%; 용제(b3) 10 ~ 50 중량%; 자외선 안정제(b4) 0.2 ~ 2 중량%; 슬립제(b5) 0.3 ~ 2.0 중량%; 촉매(b6) 0.1 ~ 0.5 중량%; 및 습윤 첨가제(b7) 0.5 ~ 2 중량%을 포함한다.
구체적으로 프로락톤 변성 분지형 폴리에스테 폴리올(b1)은 고형분 80 % 이상, 중량 평균 분자량이 5,000 ~ 12,000 g/mol이며 수산기 함량이 2 ~ 3%, 더욱 바람직하게는 2.6%로서, 경화제인 이소시아네이트와 가교를 하여 치밀한 망상구조를 형성할 수 있다.
이때 상기 프로락톤 변성 분지형 폴리에스테 폴리올은 중량평균분자량이 900 ~ 1,300 g/mol인 카프로락톤 폴리올을 포함하는 알코올 화합물과 카르복실산 화합물을 축중합시켜 얻은 것이다.
탄성이 우수한 분지화된 폴리에스터 수지를 합성하기 위해서는 2 작용기의 알코올 화합물만을 사용하여서는 분지화된 폴리에스터 수지합성에 어려움이 있기에 반드시 카프로락톤 폴리올을 사용하여야 하며, 이는 본 발명에서 주요한 구성적 특징이 된다.
더욱이 카프로락톤 폴리올의 분자량이 900 이하일 경우 내아세톤 등의 내약품성이 저하될 수 있으며 카프로락톤 폴리올의 분자량이 1,300 초과하게 되면 탄성회복률 감소 및 내스크래치성의 저하가 발생 될 수 있기에, 중량평균분자량이 900 ~ 1,300 g/mol인 카프로락톤 폴리올을 사용한다.
아울러, 상기 카르복실산 화합물로서, 다염기산 성분을 사용하고, 필요에 따라 모노카복실산이 사용할 수 있다.
구체적으로 다염기산 성분으로서는 방향족 다이카복실산, 지방족 다이카복실산, 지환식 다이카복실산이 있다.
상기 방향족 다이카복실산의 구체적인 예로서, 예컨대, 테레프탈산, 아이소프탈산, 프탈산, 무수 프탈산, 나프탈렌다이카복실산, 이페닐다이카복실산로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다.
상기 지방족 다이카복실산의 구체적인 예로서, 예컨대, 옥살산, 말론산, 석신산, 무수석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 도데케인이산, 및 수첨 다이머산로 이루어진 포화 지방족 다이카복실산로부터 선택할 수 있으며, 퓨마르산, 레산, 무수 말레산, 이타콘산, 무수 이타콘산, 시트라콘산, 무수 시트라콘산, 및 다이머산로 이루어진 불포화 지방족다이카복실산 로부터 선택할 수 있다.
상기 지환식 다이카복실산의 구체적인 예로서, 예컨대, 1,4-사이클로헥세인다이카복실산, 1,3-사이클로헥세인다이카복실산, 1,2-사이클로헥세인다이카복실산, 2,5-노보넨다이카복실산, 무수 2,5-노보넨다이카복실산, 테트라하이드로프탈산, 및 무수테트라하이드로프탈산로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 폴리에스터 수지를 구성하는 알코올 성분으로서는 적어도 다가 알코올 성분을 사용하고, 필요에 따라 모노알코올을 사용할 수 있다.
구체적으로 다가 알코올 성분으로서는, 예컨대, 지방족 글라이콜, 지환식 글라이콜, 에터 결합 함유 글라이콜이 있다.
상기 지방족 글라이콜의 구체적인 예로서는, 예컨대, 에틸렌글라이콜, 1,2-프로페인다이올, 1,3-프로페인다이올, 1,4-뷰테인다이올, 2-메틸-1,3-프로페인다이올, 1,5-펜테인다이올, 네오펜틸글라이콜, 1,6-헥세인다이올, 3-메틸-1,5-펜테인다이올, 1,9-노난다이올, 및 2-에틸-2-뷰틸프로페인다이올로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다.
상기 지환식 글라이콜의 구체적인 예로서는, 예컨대, 1,4-사이클로헥세인다이메탄올이 있다.
상기 에스터 결합 함유 글라이콜의 구체적인 예로서는, 예컨대, 다이에틸렌글라이콜, 트라이에틸렌글라이콜, 다이프로필렌글라이콜, 2,2-비스[4-(하이드록시에톡시)페닐]프로페인과 같은 비스페놀류(비스페놀A)의 에틸렌옥사이드부가체, 비스[4-(하이드록시에톡시)페닐]설폰과 같은 비스페놀류(비스페놀S)의 에틸렌옥사이드 부가체, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리프로필렌글라이콜, 및 폴리테트라메틸렌글라이콜로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다.
아울러, 클리어 도료 조성물에 사용되는 상기 체질안료(b2)는 무광도료로서 광택을 떨어드리는데, 과량 사용 시 부착성에 악영향을 주기에 클리어 도료 조성물 전체에 대해 5 ~ 10 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 용제(b3)는 케톤계, 아세테이트계, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 이는 도장 작업을 용이하게 하며 용제의 휘발속도 조절로 도막의 평활성 및 외관을 확보할 수 있다. 이의 사용량은 도막의 두께 및 도막 형성 방법에 따라 변경될 수 있으나, 클리어 도료 조성물 전체에 대해 10 ~ 50 중량%을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 안정제(b4)는 내광성을 향상시키며, UVA, HALS을 혼용하여 사용할 수 있으며, 이는 0.2 ~ 2 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 슬립제(b5)는 표면을 매끈하게 하여 내마모성을 확보할 수 있으며, 실리콘계를 사용할 수 있고, 클리어 도료 조성물 전체에 대해 0.3 ~ 2 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 0.3 중량% 미만인 경우 내마모성 및 내스크래치성의 물리적 특성이 저하되며, 20 중량% 초과인 경우 재도장시 부착 저항의 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 촉매(b6)는 디부틸주석디라우레이트 사용할 수 있으며, 이는 주제(수산기)와 경화제(이소시아네이트)의 반응속도를 향상시키며 과량 첨가 시 가사 시간이 짧아져 작업성 저하가 발생할 수 있기에, 클리어 도료 조성물 전체에 대해 0.1 ~ 0.5 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 습윤 첨가제(b7)는 폴리디메틸실록산 계열의 첨가제로서, 도장시 습윤성과 도막의 레벨링성을 항샹시키기에, 클리어 도료 조성물 전체에 대해 0.5 ~ 2.0 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 클리어 도료 조성물은 2 액형 도료 조성물로서, 사용되는 경화제는 헥사메이텔렌디이소시아네이트 트라이머계(c1)와 에스터 변성 헥사메틸렌디이소시아네이트 부가물 또는 에테르 변성 헥사메틸렌디이소시아네이트 부가물(c2)을 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 경화제는 소프트세그먼트 함량 및 가교밀도 조절을 통해 우수한 탄성 및 내스크래치성을 가지며 표면질감이 가죽과 유사한 도막을 설계할 수 있기에, 본 발명에서의 또 하나의 주요한 핵심이다.
이때 경화제의 사용량은 클리어 도료 조성물 중 폴리에스테르 수지(b1)과 대비하여 1:3 ~ 1:6 중량 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 용제(b3)를 사용하여 도장점도를 약 13.0 ~ 15.0sec(포드컵 #4)으로 도장하는 것이 바람직하다.
이렇게 상기 성분들로 이루어진 본 발명에 따른 2 코트 도료 조성물을 이용하여 2코팅 도막을 형성할 수 있다.
구체적으로 본 발명은 (i) 기재에 상기 베이스 도료 조성물(A)을 도장하여 베이스 도료층을 형성하는 단계; 및 (ⅱ) 베이스 도료층에 상기 클리어 도료 조성물(B)을 도포하고 경화하여 클리어 도료층을 형성하는 단계를 포함하는 2코팅 도막 형성 방법을 제공한다. 이때 상기 경화는 70 ~ 100℃ 온도에서 30 ~ 60 분 동안 수행할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 도료 조성물은 가죽 질감을 구현하되, BTX(benzene, toluene, xylene)의 포함이 없어 VOC 저감 친환경 도막을 제공할 수 있으며, 종래의 3 코팅 도막에서 2 코팅 도막을 형성함으로써 도장 공정의 단순화에 따른 공정비용 축소 및 가격 경쟁력의 확보와 함께, 낮은 도막 두께에서도 자동차 내장재에서 요구하는 도막의 물성을 모두 만족할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
비교예 1 ~ 9
연질소재(PPF)에 IPA를 탈지하는 전처리를 한 후, 하기 표 1의 성분 및 함량비의 베이스 도료 조성물을 도포(15 ± 2 ㎛)하고, 클리어 도료 조성물을 도포(25 ± 2 ㎛)하여 80℃에서 30 분 동안 경화시켜 2 코팅 도막을 형성하였다.
실시예 1 ~ 2
상기 비교예 1 ~ 9와 동일한 방법으로 제조하되, 하기 표 1의 조성 비율에 따라 경화시켜 2 코팅 도막을 제조하였다.
구분 베이스1)
(단위: 중량%)		 클리어2)
(단위: 중량%)		 경화제3)
CPO 수지4 ) AC 수지5 ) 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스터 폴리올 수지 1 6) 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스터 폴리올 수지 2 7) 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스터 폴리올 수지 3 8) 경화제 1 경화제 2
비교예1 30.0 20.0 40 0 0 10 0
비교예2 30.0 20.0 0 40 0 10 0
비교예3 30.0 20.0 0 0 40 10 0
비교예4 30.0 20.0 40 0 0 0 10
비교예5 30.0 20.0 0 40 0 0 10
비교예6 30.0 20.0 0 0 40 0 10
비교예7 35.0 15.0 0 40 0 10 0
비교예8 35.0 15.0 0 40 0 0 10
비교예9 37.5 12.5 40 0 0 0 10
실시예1 37.5 12.5 0 40 0 0 10
실시예2 40.0 10.0 0 40 0 0 10
1) 염소화 폴리올레핀 수지(CPO), 아크릴 수지(AC) 이외, 안료 30 중량%, 자외선안정제 1.0 중량%, 잔량의 용제를 사용함으로써, 총 100 중량%의 베이스 도료 조성물(A)이다.
2) 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스터 폴리올 이외, 안료 6 중량%, 케톤계 용제 50 중량%, 자외선 안정제 1.0 중량%, 슬립제 1.0 중량%, 촉매 0.5 중량%, 습윤 첨가제 1.5 중량%를 사용함으로써, 총 100 중량%의 클리어 도료 조성물(B)이다.
3) 경화제 1 = HDI TRIMER
경화제 2 = HDI TRIMER / Ester mod. HDI adduct
경화제의 사용량은 클리어 도료 조성물 내 폴리에스테르의 중량에 대비하여 1/4 중량 비율로 사용한 것임.
4) CPO 수지 = 염소화 변성 폴리올레핀 수지, 중량평균분자량 50,000 ~ 120,000 g/mol
5) AC 수지 = 아크릴 수지, 중량평균분자량 25,000 ~ 70,000 g/mol
6)Polyester 수지 1 = 분지형 폴리에스터 폴리올, 카프로락톤 폴리올 분자량 720 g/mol
Polyester 수지 2 = 분지형 폴리에스터 폴리올, 카프로락톤 폴리올 분자량 1,200 g/mol
Polyester 수지 3 = 분지형 폴리에스터 폴리올, 카프로락톤 폴리올 분자량 1,500 g/mol
실험예 : 물성 측정
상기 비교예 1 ~ 9 및 실시예 1 ~ 2에서 제조한 도막에 대해 초기부착성, 내썬크림성, 내아세톤성, 건습감, 내스크래치성, 탄성회복률을 측정하여 그 물성 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이에 대한 시험방법은 다음과 같다.
(1) 초기부착성 측정: ISO 2409 또는 JIS K 5600-5-6에 따라 테이프 박리시험을 행하였다. 도막 면에 소지에 도달하도록 커터로 절취선을 그어, 크기 2mm×2mm의 네모 칸을 100개 만들고 그 표면에 지정된 점착 셀로판 테이프(JIS Z1522)로 단단히 부착시키고, 90°각도로 강하게 당겨 떼어 낸 후 네모 칸의 잔존 도막 수 및 박리 형태를 평가하였다.
(2) 내썬크림성 측정: 아크릴판(50 x 50mm)에 같은 크기의 백면포 2장을 겹쳐 올린 후 니베아 SPF47선크림 0.25 g을 전면 도포 후, 공시품위에 올리고 아크릴판을 눌러 밀착시켰다. 80±2℃의 항온조에 1시간 방치 후, 10 분정도 실온에 방치하고 중성세제로 씻고 건조시킨다. ISO 2409 또는 JIS 5600-5-6에 따라 테이프 박리 시험을 행하였다.
(3) 내아세톤성 측정: 4.9 N 하중의 추 (직경 4 cm)를 거즈로 감싸고, 아세톤을 충분히 적신 후, 도막 표면을 10 회 왕복으로 문질러 외관을 육안으로 조사하였다. 이후 실온에서 1 시간 방치 후, 80 ± 2 ℃ 조건의 항온 챔버 내에 3시간 방치 후 꺼내어 도막의 표면 상태를 조사하였다.
(4) 건습감의 측정: 프릭션 테스터(Friction tester)를 이용하여 촉감인자 중 건습감 μ/μMD (μ = 마찰계수, μMD = 마찰계수 표준편차) 측정을 통해 가죽과 유사한 표면질감 구현하였다.
(5) 내스크래치성 측정: JIS K 6718에 따라 공시품 또는 이것과 동등한 조건으로 제조된 시험편의 표면을 4.9 N 하중, 100 mm/s의 속도로 100 mm 긁은 후 표면상태를 관찰하여 아래 표 2에 의해 평가하였다.
등 급 외 관
5 표면의 손상이 인지되지 않는다
4 표면의 손상이 약간 인지된다
3 표면의 손상이 인지되나 심한 정도는 아니다
2 표면의 손상이 인지된다
1 표면 손상이 현저히 눈에 띈다
(6) 탄성회복률 측정: KSB ISO 14577-1:2004에 따라 초미소경도계를 이용하여 도막시편에 Load = 30 mN, Time load = 5 sec 시험조건으로 도막을 변형시켰을 때의 탄성회복률(ηIT) 을 측정하였다.
물성 측정 결과
구분 물 성
초기부착 내썬크림성 내아세톤성 건습감
μ/μMD
(36이상)		 내스크래치성
(3.5급 이상)		 탄성회복률
(80 % 이상)
비교예1 NG NG NG 26 3.0 급 56.2 %
비교예2 NG NG OK 33 4.0 급 72.0 %
비교예3 NG NG OK 30 3.5 급 65.3 %
비교예4 NG NG NG 29 3.5 급 61.9 %
비교예5 NG NG OK 37 4.5 급 82.1 %
비교예6 NG NG OK 33 4.0 급 73.2 %
비교예7 OK OK OK 31 4.0 급 73.5 %
비교예8 OK NG OK 37 4.5 급 82.2 %
비교예9 OK OK NG 29 3.5 급 63.2 %
실시예1 OK OK OK 37 4.5 급 82.6 %
실시예2 OK OK OK 36 4.5 급 82.2 %
상기 표 3을 살펴보면, 비교예 1 ~ 3을 비교 시 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스터 폴리올 수지에 사용되는 카프로락톤 폴리올의 중량평균분자량이 720 g/mol, 1,200 g/mol 로 커짐에 따라 탄성회복률, 내스크래치성 및 건습감이 향상되나 1,500 g/mol 이상일 때는 감소함을 확인할 수 있다.
아울러, 비교예 1 ~ 3 및 4 ~ 6을 비교해 보면, 헥사메이텔렌디이소시아네이트 트라이머계와 에스터 변성 헥사메틸렌디이소시아네이트 부가물을 혼용하여 사용한 경화제의 경우 탄성회복률, 내스크래치성 및 건습감이 향상시킴을 확인할 수 있다.
또한 비교예 2 및 7을 비교해 보면 염소화 변성 폴리올레핀 수지(CPO)의 비율이 높아짐에 따라 초기부착과 내썬크림성이 양호해지는 것을 확인할 수 있다.
비교예 7 및 8을 비교해 보면 에스터 변성 헥사메틸렌디이소시아네이트 부가물을 혼용하여 사용한 경화제를 사용할 경우 내썬크림성이 저하되는 것을 확인 할 수 있다.
이에 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 소정 비율의 염소화 변성 폴리올레핀 수지(CPO)와 아크릴 수지(AC)을 포함하는 베이스 도료 조성물(A)을 사용함으로써 초기부착, 내썬크림성, 및 가죽 질감을 확보하며, 900 ~ 1,300 g/mol의 중량평균분자량을 갖는 카프로락톤 폴리올을 이용하여 제조된 폴리에스테르 수지를 사용함으로써 내아크릴성을 확보하고, 특정 경화제를 사용함으로써 내스크래치성, 탄성회복율을 확보하였다.
따라서, 본 발명에 따른 2 코트 도료 조성물은 얇은 도막 두께에서도 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현할 수 있는 자동차 내장부품용 도료 조성물임을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 기재 표면에 베이스 도료층과 클리어 도료층을 형성하는 2 코트 도료 조성물에 있어서,
    상기 베이스 도료층을 형성하는 베이스 도료 조성물(A)은
    베이스 도료 조성물 전체 중량에 대해 중량평균분자량이 50,000 ~ 120,000 g/mol인 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1) 30 ~ 50 중량%; 및 중량평균분자량이 25,000 ~ 100,000 g/mol인 아크릴 수지(a2) 10 ~ 30 중량%를 포함하는 1액형 도료 조성물이며,
    상기 클리어 도료층을 형성하는 클리어 도료 조성물(B)는
    클리어 도료 조성물 전체 중량에 대해 중량평균분자량이 5,000 ~ 12,000 g/mol이고 수산기 함량이 2 ~ 3 %인 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스테 폴리올(b1) 30 ~ 50 중량%을 포함하는 2액형 도료 조성물인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 도료 조성물(A)은
    베이스 도료 조성물 전체 중량에 대해 안료(a3) 20 ~ 40 중량%;
    용제(a4) 10 ~ 39.8 중량%; 및
    자외선 안정제(a5) 0.2 ~ 2 중량%;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 클리어 도료 조성물(B)은
    클리어 도료 조성물 전체 중량에 대해 체질안료(b2) 5 ~ 10 중량%;
    용제(b3) 10 ~ 50 중량%;
    자외선 안정제(b4) 0.2 ~ 2 중량%;
    슬립제(b5) 0.3 ~ 2.0 중량%;
    촉매(b6) 0.1 ~ 0.5 중량%; 및
    습윤 첨가제(b7) 0.5 ~ 2 중량%;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 염소화 변성 폴리올레핀 수지(a1)와 아크릴 수지(a2)는 3:1 ~ 4:1의 중량 비율로 사용하는 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 카프로락톤 변성 분지형 폴리에스테 폴리올(b1)은 중량평균분자량이 900 ~ 1,300 g/mol인 카프로락톤 폴리올을 포함하는 알코올 화합물과 카르복실산 화합물을 축중합시켜 얻은, 중량평균분자량이 5,000 ~ 12,000 g/mol이고 수산기 함량이 2 ~ 3%인 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 클리어 도료 조성물에 포함되는 경화제는 헥사메틸렌디이소시아네이트 트라이머계에, 에스터 변성 헥사메틸렌디이소시아네이트 트라이머계 또는 에테르 변성 헥사메틸렌디이소시아네이트 트라이머계를 혼합한 것을 특징으로 하는 내스크래치성이 향상된 가죽질감을 구현하는 2 코트 도료 조성물.
  7. (i) 기재에 제 1 항의 베이스 도료 조성물(A)을 도장하여 베이스 도료층을 형성하는 단계; 및
    (ⅱ) 베이스 도료층에 제 1 항의 클리어 도료 조성물(B)을 도포하고 경화하여 클리어 도료층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 코팅 도막 형성 방법.
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