KR101811515B1 - 내장부품용 하이그로시 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상대적으로 낮은 온도에서 우수한 외관과 건조성을 확보하고, 부착성, 내습성 및 내약품성 등의 도막물성을 구현할 수 있는 내장부품용 하이그로시 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

내장부품용 하이그로시 도료 조성물{HIGH GLOSSY PAINT COMPOSITION FOR INTERIAL PARTS}
본 발명은 내장부품용 하이그로시 도료 조성물에 관한 것이다.
자동차 내장부품용 하이그로시(고광택) 도료의 경우, ABS, PC/ABS 계열의 소재에 베이스코트-클리어코트로 이루어지는 다층코팅으로 도장되며, 각 층마다 도장되는 것이 일반적이었다. 그러나, VOC 규제 등의 환경문제가 대두되면서 BTX FREE(B: 벤젠, T: 톨루엔, X: 자일렌)의 수요가 증가하는 추세이다.
하이그로시 클리어 도장의 경우, 필요한 외관 및 도막물성 확보를 위한 도막내 가교밀도 증가를 위해 건조온도 및 시간이 필수적으로 요구된다. 그러나, 종래의 도장라인은 이 구간의 조건이 80℃에서 30분으로 이루어져 있어, 짧은 건조 조건에서는 도막물성이 현저하게 저하되는 단점을 가지고 있다.
한국 등록특허 제10-917393호는 색상발현이 가능한 UV 경화 도료 조성물에 관한 것으로, 내열성, 내화장품성, 부착성, 마모성 등의 더욱 적합한 물성을 나타내고 있으나, 고광택 플라스틱 기재 위에 원코트(1COAT) 상도 도료 조성물을 도포하여 기재의 블랙 하이그로시 이미지를 유지 및 보완하는데는 한계가 있다.
이에, 내장부품에 적용하기 적합한 하이그로시용 원코트 상도 도료 조성물이 절실하게 필요한 실정이다.
본 발명은 폴리에스터 수지, 아크릴 폴리올 수지, 조색제, UV 흡수제 및 용제를 포함하며, 특히 상기 아크릴 폴리올 수지는 중량평균분자량이 12,000 내지 15,000이고, 수산기가는 50 내지 80 mg KOH/g인 것을 사용함으로써, 상대적으로 낮은 온도에서 우수한 외관과 건조성을 확보하고, 부착성, 내습성 및 내약품성 등의 도막물성을 구현할 수 있는 내장부품용 하이그로시 도료 조성물을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 내장부품용 하이그로시 도료 조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 폴리에스터 수지 25 내지 30 중량%, 아크릴 폴리올 수지 35 내지 40 중량%, 조색제 10 내지 20 중량%, UV 흡수제 0.5 내지 2 중량% 및 용제 10 내지 25 중량%를 포함한다.
본 발명의 내장부품용 하이그로시 도료 조성물을 자동차 내장부품용 계열인 ABS, PC/ABS 소재에 사용하는 경우, 종래 2코트 공정(블랙베이스 및 클리어)에서 블랙하이그로시클리어 1코트로 공정을 단축할 수 있고, 수지간의 적절한 조합으로 상대적으로 낮은 건조조건(70℃) 구간에서도 우수한 외관과 부착성, 내습성, 내광성 및 내약품성 등의 도막물성을 구현할 수 있으며, 특히 내습성 조건하에서 도막의 가수분해를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 내장부품용 하이그로시 도료 조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 폴리에스터 수지 25 내지 30 중량%, 아크릴 폴리올 수지 35 내지 40 중량%, 조색제 10 내지 20 중량%, UV 흡수제 0.5 내지 2 중량% 및 용제 10 내지 25 중량%를 포함한다.
본 발명의 도료 조성물은 우수한 도장작업성 및 외관을 유지하면서 우수한 부착성, 내습성, 내광성, 외관 등의 도막물성을 나타낼 수 있고, 특히 내습성 조건하에서 도막의 가수분해를 방지할 수 있다. 이를 위해 도막외관 및 작업성에 기여하는 폴리에스터 수지와 도막 물성에 기여하는 아크릴 폴리올 수지의 조합을 통하여 외관 및 작업성과 도막물성을 동시에 만족시킬 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 폴리에스터 수지는 도장 후 선형성(CF값)과 내충격성을 향상시키는 역할을 하며, 경화제인 이소시아네이트와 가교를 하여 광택, 레벨링 등의 고외관을 나타낼 수 있다.
예컨대, 폴리에스터 수지는 중량평균분자량이 1,500 내지 2,000 이고, 수산기가는 130 내지 145 mg KOH/g이고, Tg는 -70 내지 -30℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 분자량이 1500 미만인 경우 도장작업성에 문제점이 있고, 2000 초과인 경우 외관광택 저하 문제점이 발생한다. 또한, 수산기가가 130 미만인 경우 반응성 저하의 문제점이 있고, 145 초과인 경우 부착성저하의 문제점이 있다.
폴리에스터 수지는 조성물 총 100 중량%를 기준으로 25 내지 30 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 25 중량% 미만인 경우 크랙 발생 및 외관 저하가 발생할 수 있고, 30 중량%를 초과하는 경우 도막의 경도가 낮아지고 표면의 끈적임이 발생하여 도막물성 특히 외관이 저하되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 아크릴 폴리올 수지는 도막의 경도를 높여주고 소재와의 부착성을 향상 시키기 위해 사용된다. 아크릴 폴리올 수지는, 예컨대, 중량평균분자량이 12,000 내지 15,000이고, 수산기가는 50 내지 80 mg KOH/g일 수 있다. 상기 중량평균분자량이 12,000 미만인 경우, 도막 경도의 문제점이 있고, 15,000 초과인 경우 작업성 저하의 문제점이 발생한다. 또한, 수산기가가 50 미만인 경우 도막 미경화 문제점이 있고, 80 초과인 경우 반응성 저하의 문제점이 있다.
본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로 아크릴 폴리올 수지 35 내지 40 중량%를 포함한다. 35 중량% 미만인 경우 경도 저하 및 내수성으로 인해 부착성이 저하되며, 40 중량%를 초과하는 경우 도막의 내습성이 저하된다.
본 발명의 조성물에 포함되는 조색제는 예컨대, 카본블랙, 마이크로철산화물옐로우, 마이크로산화티탄, 프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌그린, 퀴나크린돈레드, 및 페릴린레드에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로 조색제 10 내지 20 중량%를 포함한다. 10 중량% 미만인 경우 은폐력 저하의 문제가 있고, 20 중량%를 초과하는 경우 외관 레벨링성 저하의 문제가 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 UV 흡수제는 힌더드아민 광안정제를 사용할 수 있으며, 내후성을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로 UV 흡수제 0.5 내지 2 중량%를 포함한다. 0.5 중량% 미만인 경우 내광성 저하의 문제가 있고, 2 중량%를 초과하는 경우 도료의 저장성이 불안정하게 되고 원재료 가격이 상승하므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에 포함되는 용제는 에스테르계, 방향족계, 및 케톤계로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용하는 것이 적합하다. 여기서, 에스테르계 용제로는 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 아세테이트, 3-메톡시 부틸 아세테이트 등을 들 수 있으며, 방향족계 용제로는 톨루엔, 부틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 크실렌 등을 들 수 있고, 케톤계 용제로는 사이클론 헥사논, 메틸아민 케톤, 디이소부틸 케톤, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있다.
이러한 용제의 함량은 요구되는 도막의 두께 및 도막 형성 방법에 따라 변경될 수 있으나, 예컨대, 조성물 총 100 중량%를 기준으로 용제 10 내지 25 중량%를 포함한다. 10 중량% 미만인 경우 작업성 문제가 있고, 25 중량%를 초과하는 경우 도막외관 저하의 문제가 있다.
본 발명의 조성물은, 경화촉진제, 습윤첨가제, 가사시간지연제 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 경화촉진제는 디부틸 틴 디라우레이트를 사용할 수 있으며, 우레탄 반응 촉매제의 주제와 경화제 반응속도를 향상시키는 역할을 한다. 또한, 습윤첨가제는 폴리에테르 실록산 계열의 첨가제를 사용할 수 있으며, 도장시 습윤성과 도막의 레벨링성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 가사시간지연제는 3-MERCAPTOPROIONATE를 사용할 수 있다.
특별히 한정하지 않으나 상기 첨가제는 조성물 총 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 10 중량% 포함될 수 있다.
상기 도료 조성물은 경화제와 혼합하여 사용함으로써 도료를 경화시켜 도장할 수 있으며, 특별히 한정하지 않으나, 조성물 총 100 중량%에 대해 경화제 1 내지 15 중량%를 혼합하여 사용할 수 있다. 특별히 이때 경화제는 무황변과 내후성이 우수한 헥사메틸렌디이소시아네이트 트라이머계를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 함량 범위 밖으로 혼합하는 경우 미반응 수산기 혹은 경화제가 잔존하여 도막형성이 되지 않을 수 있으므로, 상기 범위에서 사용하는 것이 좋다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
1. 제조예
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 각 성분을 혼합하였다.
구체적으로, 폴리에스터 수지와 아크릴 폴리올 수지를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속(500rpm)으로 혼합하면서 UV첨가제, 용제를 투입하여 10분간 교반하였다. 별도 용기에 습윤첨가제, 경화촉진제를 투입하여 10분간 교반 후 상기 제조된 혼합액에 교반하면서 최종적으로 흑색조색제를 투입하였다.
ABS 소지 위에 상기 조성물을 도장하고, 그 위에 별도로 제조한 클리어 코트(건조도막두께: 30 내지 35 마이크론)를 도장하여 70℃에서 30분간 건조오븐에서 최종도막을 경화시켰다. 도장 작업성, 최종 도막의 외관 및 물성을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
Figure 112016007458072-pat00001
폴리에스터 수지A: 중량평균분자량 1,600, 수산기가 130 내지 145 mg KOH/g, Tg -50℃
폴리에스터 수지B: 중량평균분자량 1,000, 수산기가 70 내지 85 mg KOH/g
아크릴 폴리올 수지: 중량평균분자량 12,000 내지 15,000, 수산기가 66 mg KOH/g, Tg 60℃
습윤첨가제: 폴리에테르 개질 폴리디메틸실록산 용액(BYK社)
경화촉진제: 디부틸틴 디라우레이트(바스프社)
UV 흡수제: 힌더드아민 광안정제(바스프社)
혼합용제: n-부틸 아세테이트, 메틸에틸케톤, 디부틸케톤 (용제 총 중량 100% 기준 중량비 = 6 : 3 : 1)
흑색조색제: 카본 블랙
경화제: 헥사메틸렌디이소시아네이트 (HDI), 수산기가 50 mg KOH/g
1) 도장작업성
- 30 x40cm 틴플레이트에 IWATA 61건으로 왕복 2회 도장하여 도장시 도료의 무화정도, 평활성의 정도와 도막 살오름성을 비교하였다.
2) 외관
- 플라스틱 소지에 도료를 도장한 후, 70℃조건에서 30분 동안 건조시킨 후 표면의 기포, 이물, 반점, 홈 및 평활성의 정도를 비교하였다.
3) 부착성
- ASTM D3359 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 1㎜x1㎜ 눈금 100개 중에서 테이프 접착성 시험 후 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.
4) 내습성
- 40℃ 항온조에 완성된 도막을 10일간 침적 후 부착시험 및 외관평가를 진행 하였다.
5) 내약품성
- 규정된 약품(썬크림 , 아세톤)으로 500g하중으로 10회 러빙 진행하여 도막 변색 정도를 측정하였다.
6) 내광성
- 제논 웨더로미터 시험기 환경에서 1050kJ의 에너지로 폭로 후 도막외관, 색차, 부착성을 비교하였다.
Figure 112016007458072-pat00002
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조성물인 실시예 1 및 2의 경우낮은 건조조건(70℃) 구간에서도 부착성, 내습성, 내광성 및 내약품성 등의 도막물성이 우수함을 확인하였다. 그러나, 폴리에스터 수지의 함량이 적게 포함되고 아크릴 폴리올 수지가 과량으로 포함된 비교예 1의 경우 도장작업성 및 외관저하의 문제가 있었다. 또한, 폴리에스터 수지가 과량으로 포함되고 아크릴 폴리올 수지가 적게 포함된 비교예 2의 경우 부착성 및 외관 저하됨을 확인하였다. 더욱이, 본 발명의 특정 분자량 및 수산기가를 만족하지 않는 폴리에스터 수지를 포함한 비교예 3은 외관 저하가 발생함을 확인할 수 있었다.

Claims (5)

  1. 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 폴리에스터 수지 25 내지 30 중량%, 아크릴 폴리올 수지 35 내지 40 중량%, 조색제 10 내지 20 중량%, UV 흡수제 0.5 내지 2 중량% 및 용제 10 내지 25 중량%를 포함하고,
    상기 폴리에스터 수지는 중량평균분자량이 1,500 내지 2,000이고, 수산기가가 130 내지 145 mg KOH/g이며,
    상기 아크릴 폴리올 수지는 중량평균분자량이 12,000 내지 15,000이고, 수산기가가 50 내지 80 mg KOH/g인, 내장부품용 하이그로시 도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 조색제는 카본블랙, 마이크로철산화물옐로우, 마이크로산화티탄, 프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌그린, 퀴나크린돈레드, 및 페릴린레드, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 내장부품용 하이그로시 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 경화촉진제, 습윤첨가제, 가사시간지연제 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 내장부품용 하이그로시 도료 조성물.
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