KR101826058B1

KR101826058B1 - 내오염성 투명 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 보호막의 형성방법

Info

Publication number: KR101826058B1
Application number: KR1020160019526A
Authority: KR
Inventors: 하성욱; 양의식; 박희용
Original assignee: (주)노루페인트
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2018-03-22
Also published as: KR20170097886A

Abstract

대상체에 도장하여 내 오염성 투명 보호막을 형성하기 위해 경화제와 투명 코팅 주제를 혼합하여 사용하는 투명 코팅 조성물이 개시되어 있다. 상기 투명 코팅 조성물에서 투명 코팅 주제는 아크릴 폴리올 수지 45 내지 84중량%, 광 안정제 0.3 내지 1.0중량%, 자외선 흡수제 0.6 내지 2.0중량%, 실리콘 표면 활성제 0.1 내지 10중량%, 비실리콘 표면 활성제 0.1 내지 1중량%, 우레탄 반응촉진제 0.01 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물을 포함한다.

Description

내오염성 투명 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 보호막의 형성방법{ANTI-POLLUTANT CLEAR COATING COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING CLEAR PROTECTING LAYER USING THE SAME}

본 발명은 내오염성 투명 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 보호막의 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발수성과 내오염성을 갖는 동시에 그 지속력이 우수한 자동차 보수용 투명 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 보호막의 형성방법에 관한 것이다.

자동차의 외관을 더욱 미려하고 고급스럽게 관리하고자 하는 욕구는 차를 소유한 사람이라면 누구나 한 번쯤은 생각해봤을 정도로 많은 차량 소유자들의 큰 관심사이며 최근에는 세차에서부터 왁스코팅까지의 전반적인 관리를 본인이 직접하는 경우도 늘어나고 있다.

자동차의 코팅은 출고 이후 자외선과 산성비 등의 각종 기후에 노출되면서 서서히 그 광택이 줄어들고 자동세차 등의 미세한 생활 스크래치가 중첩되면서 나중에는 이 스크래치들이 눈에 띄게 두드러지며 본래의 광택과 맑기감을 잃게 된다.

이런 현상을 보다 더 지연시키기 위해서 혹은 방지하기위해서 많은 사람들의 관심이 집중되고 있으며 가장 대표적인것으로 왁스 코팅과 폴리실라잔화합물의 코팅을 들 수 있다.

왁스코팅은 가장 일반적으로 사용되는 방법으로 주로 카나우바 계열의 왁스가 사용되며 일반인도 쉽고 간편히 시공이 가능하고 , 비용에 대한 부담이 크지 않은 장점이 있다.

단점은 크리어코트 도막위에 단순히 도포가 된 상태로 , 세차에 의해 코팅이 씻겨나가는 문제가 있다. 폴리실라잔화합물의 코팅은 흔히 "유리막 코팅"이라고 불리며 일반인이 시공하기 어렵고 시공 시간과 노력이 많이 들어가 비용에 대한 부담도 높은 편이지만, 알코올로 닦아도 잘 닦이지 않을 만큼 왁스코팅보다 그 지속력이 높은 장점이 있다.

그러나, 스크래치에 대한 저항이 그 기대만큼 높지 않아 , 자동세차 횟수가 거듭될수록 그 성능이 현저히 떨어지는 단점을 갖는다. 이는 무기물 특성 상 박막으로만 시공이 가능해 본래의 강한경도를 나타내지 못하기 때문이다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 자동차의 표면에 발수성과 내오염성을 부여하여 대기 중의 먼지와 매연등에 의한 더러움으로부터 자동차의 표면을 보호 및 광택을 유지시키는 투명 보호막을 형성할 수 있는 투명 코팅 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 상기한 투명 코팅 조성물을 사용하여 자동차의 표면에 투명 보호막을 형성할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 과제를 실현하기 위한 내오염성 투명 코팅 조성물은 대상체에 도장하여 내오염성 및 발수성을 갖는 투명 보호막을 형성하기 위해 경화제제와 투명 코팅 주제를 혼합하여 사용하는 투명 코팅 조성물이다. 여기서, 상기 투명 코팅 주제는 아크릴 폴리올 수지 45 내지 84중량%, 광 안정제 0.3 내지 1.0중량%, 자외선 흡수제 0.6 내지 2.0중량%, 실리콘 표면 활성제 0.1 내지 10중량%, 비실리콘 표면 활성제 0.1 내지 1중량%, 우레탄 반응촉진제 0.01 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물.

예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 메틸 메타아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 아이소보닐 아크릴레이트 1 내지 20 중량부, 부틸 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 메타 아크릴산 0.1 내지 5 중량부를 이용하여 합성될 수 있다.

예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 크실렌 1 내지 20중량부, 프로필렌글리콜모노 메틸에테르아세트산 1 내지 20중량부 및 부틸 아세테이트 10 내지 30 중량부의 유기용제를 포함할 수 있다.

예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 산가가 1 내지 20 mgKOH/g 이고, 수산기 함량이 3 내지 15중량%이며, 유리전이온도가 40 내지 60℃ 범위이고, 불휘발분이 50 내지 80%이고 가드너 점도가 Z 내지 Z4 범위이며, 수평균 분자량이 1,000 내지 5,000 범위이고, 분자량 분포도가 3이하인 특성을 가질 수 있다.

예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 실리콘 표면 활성제는 실리콘 변성 폴리아크릴레이트로서 수산기값이 30 내지 60 mg KOH/g 이고, 고형분이 45 내지 95중량%이며 경화제부와 화학적으로 반응할 수 있는 것을 사용할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 과제를 실현하기 위한 내 오염성 투명 코팅 조성물을 대상체의 표면에 코팅하는 단계; 및 상기 대상체에 내 오염성 투명 코팅 조성물을 건조하여 투명 보호막을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 내 오염성 투명 코팅 조성물은 내오염성 및 발수성을 갖는 투명 보호막을 형성하기 위해 경화제와 투명 코팅 주제가 혼합된 조성을 갖고, 상기 투명 코팅 주제는 아크릴 폴리올 수지 45 내지 84중량%; 광 안정제 0.3 내지 1.0중량%; 자외선 흡수제 0.6 내지 2.0중량%; 실리콘 표면 활성제 0.1 내지 10중량%; 비실리콘 표면 활성제 0.1 내지 1중량%; 우레탄 반응촉진제 0.01 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 포함한다.

이러한 내 오염성 투명 코팅 조성물은 비가 오거나 물이 묻었을 때 물방울이 보호막에 젖지 않고 그대로 떨어지도록 하며, 흙먼지등의 같이 씻겨져 내려가는 이른바 "로투스 이펙트 (연잎효과)"를 갖는 투명 보호막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 투명 코팅 조성물은 매연이나 타르 등 유분이 많은 오염물질이 덜 달라붙으며 통상의 일반적인 크리어코트 보다 스크래치 저항이 강하여 자동세차 등의 외부 스트레스에 훨씬 강하여 상기의 특징들이 오래도록 유지되는 장점을 갖는 투명 보호막을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

내오염성 투명 코팅 조성물 및 투명 보호막 형성방법

본 발명의 일 실시예에 따른 내오염성 투명 코팅 조성물은 자동차의 표면에 코팅하여 내오염성 및 발수성을 갖는 투명 보호막을 형성하기 위해 경화제와 투명 코팅 주제를 혼합하여 사용하는 2액형 코팅 도료이다.

상기 내오염성 투명 코팅 조성물의 주제로 사용되는 투명 코팅 주제는 아크릴 폴리올 수지 45 내지 84중량%, 광 안정제 0.3 내지 1.0중량%, 자외선 흡수제 0.6 내지 2.0중량%, 실리콘 표면 활성제 0.1 내지 10중량%, 비실리콘 표면 활성제 0.1 내지 1중량%, 우레탄 반응촉진제 0.01 내지 1중량% 및 여분의 유기용제를 포함하는 조성을 갖는다.

구체적으로, 상기 내오염성 투명 코팅 조성물의 투명 코팅 주제를 제조하기 위해 사용되는 아크릴 폴리올 수지는 메틸 메타아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 아이소보닐 아크릴레이트 1 내지 20 중량부, 부틸 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트 20 내지 50 중량부 및 메타 아크릴산 0.1 내지 5 중량부를 이용하여 합성될 수 있다.

일 예로서, 상기 아크릴폴 리올 수지의 합성시 크실렌 함량이 1 내지 20 중량부, 프로필렌글리콜모노 메틸에테르아세트산 1 내지 20중량부, 부틸 아세테이트 10 내지 30 중량부의 유기 용제가 사용될 수 있다.

일 예로서, 상기 아크릴폴리올 수지는 산가가 1 내지 20 mgKOH/g 이고, 수산기 함량이 3 내지 15중량%이며, 유리전이온도가 40 내지 60℃ 범위이고, 불휘발분이 50 내지 80%이고 가드너 점도가 Z 내지 Z4 범위이며, 수평균 분자량이 1,000 내지 5,000 범위이고, 분자량 분포도가 3이하인 특성을 갖는다.

이러한 특성을 갖는 아크릴 폴리올 수지는 경화 건조 후 경도가 높고 스크래치 저항성이 강하며 광택도 등을 비롯한 제반 물성이 우수하여 자동차보수 및 발수 및 내오염성 투명 코팅 조성물에 사용하기에 적합하다.

상기 아크릴 폴리올 수지의 수산기 함량이 3중량% 미만일 경우 높은 경도를 기대하기 어렵고 수산기 함량이 15중량%를 초과할 경우 건조시간이 지나치게 길어 지는 문제점이 발생한다. 이에 따라 아크릴 폴리올 수지의 수산기 함량은 3 내지 15중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하고, 4 내지 7중량%의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하다.

상기 아크릴 폴리올 수지의 유리전이 온도가 40℃ 미만이면 초기 건조성이 느려 제품화 하기에 부적합하고, 유리전이 온도가 60℃를 초과하면 브리틀한 특성으로 인하여 내충격성과 내굴곡성이 저하된다. 이에 따라 아크릴 폴리올 수지의 유리전이 온도는 40 내지 60℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

상기 내오염성 투명 코팅 조성물의 투명 코팅 주제 제조시 상기 아크릴 폴리올 수지의 사용량이 45중량% 미만일 경우 건조코팅막 두께가 낮아져 발수성능과 내오염성능이 저하되고, 이의 사용량이 84중량%를 초과할 경우 높은 점도로 인해 정상적인외관을 얻기 어려운 문제점이 있다. 이에 따라 아크릴 폴리올 수지는 45 내지 84중량% 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 이때 사용되는 아크릴 폴리올 수지의 불휘발분이 50 내지 80중량%이다.

본 발명에 사용되는 광안정제와 자외선 흡수제는 코팅막이 오랜 시간 동안 고유의 광택과 투명도를 유지할 수 있도록 내구성을 부여하는 역할을 하는데 각각 0.5 내지 2.0중량%, 1.0 내지 4.0중량% 범위로 사용할 수 있다. 광안정제와 자외선 흡수제의 사용량이 위 범위보다 낮을 경우 형성되는 투명 보호막의 내구도가 떨어져 수 개월에서 수 년에 걸쳐 광택의 소실이 두드러지며, 이 범위를 초과할 경우, 특히 경우 용제발포 등의 이현상의 원인이 된다. 일 예로서, 광 안정제와 자외선 흡수제는 각각 단독으로 사용할 수도 있지만, 서로 조합을 하여 사용할 경우 그 효과가 가장 뛰어나다.

본 발명에 사용되는 실리콘 표면 활성제는 실리콘 변성 폴리아크릴레이트계열을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 폴리아크릴레이트 구조 특성 상 주쇄에 수산기를 부여하기가 용이하며 이 수산기를 활용하여 이소시아네이트를 포함하는 경화제와 화학적인 결합을 이루는 특성 때문이다. 이렇게 결합으로 인해 형성되는 투명 코팅막에서는 표면활성제의 성능이 오래도록 표면에 남을 수 있어 스크래치나 외부 스트레스에 대한 저항력이 보다 더 강한 장점이 있다.

상기 실리콘 표면 활성제는 사용량이 0.1중량% 미만이면 그 성능이 너무 미약하여 고유의 성능을 기대하기 어렵고, 10중량% 초과시에는 크레타링 등의 이현상을 유발하거나 투명 코팅막 본연의 투명도를 저해할 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 표면 활성제는 0.1 내지 10중량%로 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하고, 0.3 내지 5중량%의 범위 내에서 사용하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 사용되는 상기 비실리콘계 표면 활성제는 사용량이 0.1중량% 미만이면 그 성능이 너무 미약하여 고유의 성능을 기대하기 어렵고, 1중량% 초과시에는 코팅막의 레벨링이 뭉개지는 현상 등의 역효과가 나타날 수 있다. 따라서, 상기 비실리콘계 표면 활성제는 0.1 내지 1중량%로 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 비실리콘계 표면 활성제는 수산기가 없는 폴리아크릴레이트를 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 우레탄 반응 촉진제의 예로서는 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우레이트, 스테니어스옥테이트, 디부틸틴머켑타이드 등의 금속화합물과 트리에틸디아민, 트리에타놀아민, 1,4-디아조사이클로옥탄, 디메틸에탄올아민, 에틸모르피린, 디메틸아미노에틸모르포린, 디메틸사이클로헥실아민 등의 3차 아민, 그리고 알칼리 금속의 카복시산염, 아연계 착화합물 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 우레탄 반응 촉진제의 사용량이 0.01중량% 미만이면 촉진제로서의 기능을 발휘하기 어렵고, 이의 사용량이 1중량%를 초과하면 도료의 사용가능 시간이 짧아져 바람직하지 못하다. 따라서, 상기 우레탄 반응 촉진제는 0.01 내지 1중량%로 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 유기 용제는 코팅 조성물에 적합한 점도와 휘발속도, 레올로지 특성을 부여하기 위해 사용된다. 구체적인 예로서는 크실렌, 부틸아세테이트, 디메틸카보네이트, 아세톤, 파라클로로벤조트리플루오로라이드, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 솔벤트나프타 등을 들 수 있고, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상술한 바와 같은 조성을 갖는 투명 코팅 주제를 포함하는 투명 코팅 조성물은 경화제와 투명 코팅 주제를 혼합하여 사용하는 2액형의 자동차 보수용 투명 코팅 도료서로, 발수성과 내오염성을 동시에 가지면서 스크래치 저항성이 우수하여 자동세차가 거듭되어도 보호막 성능이 오래도록 유지되는 투명 보호막을 형성할 수 있다.

상기 투명 보호막은 상술한 조성 및 특성을 갖는 내 오염성 투명 코팅 조성물을 대상체의 표면에 코팅하는 단계 및 상기 대상체에 내 오염성 투명 코팅 조성물을 건조함으로서 형성될 수 있다. 투명 보호막 형성시 적용되는 투명 코팅 조성물에 구체적인 설명은 위에서 구체적으로 설명하였기에 중복을 피하기 위해 생략한다.

일 예로서, 상기 대상체는 하도 도장 공정 및 중도 도장 공정의 수행이 수행된 자동차 부품인 것이 바람직하다. 즉, 중도 도장공정이 완료된 이후에 베이스코트 색상도료가 적용된 자동차 부품이다.

이하, 본 발명을 일 실시예, 비교예 및 평가예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

제조예 1

메틸 메타아크릴레이트 20 중량부, 아이소보닐 아크릴레이트 10 중량부, 부틸아크릴레이트 30 중량부, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트 38 중량부, 메타 아크릴산 2 중량부를 반응시켜 아크릴폴리올 수지를 수득하였다.

비교 제조예 1

스티렌 모노머 40 중량부, 부틸아크릴레이트 33 중량부, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트 25 중량부, 메타 아크릴산 2 중량부를 반응시켜 아크릴폴리올 수지를 수득하였다.

비교 제조예 2

스티렌모노머 45 중량부, 아크릴산 2 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 23 중량부 , 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 23 중량부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 7 중량부를 반응시켜 아크릴폴리올 수지를 수득하였다.

<실시예1>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 72중량%, 유기용제로서 디메틸카보네이트 10중량%, 부틸아세테이트 6중량%, 솔벤트 나프타 100 5.4%중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제A(실리콘 변성 폴리아크릴레이트) 3중량%, 비실리콘표면 활성제 A 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량% 를 혼합하여 주제 도료(A)을 제조하였다. 그리고 폴리헥사메틸렌디이소시아네이트 3량체 40중량%, 크실렌 30중량%, 부틸아세테이트 30중량%를 혼합하여 경화제(B)를 제조하였다. 이후, 주제 도료(A)와 경화제(B)를 2 : 1의 부피비로 혼합하여 실시예1에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

<비교예1>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 72중량%, 유기용제로서 디메틸카보네이트 10중량%, 부틸아세테이트 6중량%, 솔벤트 나프타 100 5.4중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 본 발명에서 제공되는 실리콘 표면 활성제와 비교하기 위한 실리콘 표면활성제B(폴리에테르 실록산 공중합체를 함유하는 실리콘 표면 활성제) 3중량%, 비실리콘 표면 활성제 A 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량%를 혼합하여 주제 도료 A를 제조하였다. 그리고 폴리헥사메틸렌디이소시아네이트 3량체 40중량%, 크실렌 30중량%, 부틸아세테이트 30중량%를 혼합하여 경화제(B)를 제조하였다. 이후, 주제 도료(A)와 경화제(B)를 2 : 1의 부피비로 혼합하여 비교예 1에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

<비교예2>

비교 제조예 1의 아크릴 폴리올 수지 72중량%, 유기용제로서 디메틸카보네이트 10중량%, 부틸아세테이트 6중량%, 솔벤트 나프타 100 5.4%중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제A(실리콘 변성 폴리아크릴레이트 3중량%, 비실리콘표면 활성제 A 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량% 를 혼합하여 주제 도료(A)을 제조하였다. 그리고 폴리헥사메틸렌디이소시아네이트 3량체 40중량%, 크실렌 30중량%, 부틸아세테이트 30중량%를 혼합하여 경화제(B)를 제조하였다. 이후, 주제 도료(A)와 경화제(B)를 2 : 1의 부피비로 혼합하여 비교예2에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

평가예 1

이상과 같은 실시예1 및 비교에 1, 2에 따라 제조된 도료 조성물을 사용하여 제조된 보호막의 물성을 평가하기 위하여 다음과 같이 시편을 제조하였다.

CR철판을 180목으로 연마 후, 하이큐 카 크리너 DR-180 (㈜노루페인트사제)으로 세척 및 탈지하였다. 하이큐 프라-서페 PS-330 회색 (㈜노루페인트사제)을 건조코팅막두께 40~60㎛로 도장 후400목으로 건식 연마하여 표면을 조정 후 하이큐 카 크리너 DR-180 (㈜노루페인트사제)로 세척 및 탈지하였다. 이후 하이큐 베이스코트 에보니블랙 (㈜노루페인트사제)를 건조코팅막두께 15~25㎛ 으로 도장 후 상온에서 10분간 방치하였다.

이후의 실시예 1 및 비교예 1 내지 2 도료 조성물을 건조코팅막두께 40~60㎛로 도장 후 상온에서 10분간 셋트 타임을 거친 뒤에 60℃℃ 오븐에서 30분간 열처리 실시한 뒤 상온에서 7일간 방치하여 실험을 진행하였다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 2 도료 조성물 및 이를 사용하여 경화된 코팅막시편에 대한 물성 실험은 다음과 같이 수행하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다.

1) 스프레이점도 : 25℃℃에서 주제와 경화제를 혼합한 상태에서 포드컵4번으로 점도를 측정하였다.

2) 도료상태 : 25℃℃에서 주제와 경화제를 혼합한 상태에서 투명한 용기에 100ml를 담아 육안으로투명도를 확인하였다.

3) 스프레이작업성 : 50cm X 40cm 의 보다 큰 철판에 상기의 시편제조방법대로 도장하면서 웨팅, 레벨링, 흐름 등 도장 전반적인 작업성을 확인하였다.

4) 광택도 : 광택기 (micro tri gloss, BYK사제)로 20도와 60도의 광택을 측정하였다.

5) 연필경도 : 미쯔비시 연필을 사용하여 500g의 하중으로 45도 각도로 표면을 긁어 흠집이 나지않는 수준을 확인하였다.

6) 선영성 : wave scan Ⅱ (BYK사제)를 사용하여 DOI (dorigon) 값을 측정하였다. 주1) DOI (dorigon )값은 0.1mm ~ 1mm의 영역에서 코팅막의 waveness를 측정한 값으로 수치가 높을 수록short wave가 적고 맑기감이 우수하고 코팅막에 비친 사물의 영상이 뚜렷하다.

7) 내화학성 : 자동차용 우레탄 신나 DR-421 춘추용 (㈜노루페인트사제) 0.5g을 시편위에 적하하여 신나에 의한 코팅막부풀음 현상을 확인하였다.

8) 내오염성 : 유성매직 흑색/적색/청색 3종으로 시편위에 선을 그은 뒤 크리넥스 티슈로 5회 문질러 닦아내어 닦이는 정도를 측정하였다. 주2) 판별을 용이하게 하기 위해 내오염성은 백색 베이스코트로 실험하였다.(하이큐 베이스코트 BC-7000,㈜노루페인트사제)

9) 물방울접촉각 : DSA100S 기기를 사용하여 시편위에서의 물방을 접촉각을 측정하였다. 주3)DSA100S : Drop Shape Analyzer 기기 , KRUSS 사제

10) 내스크래치성 : 세차브러쉬를 150rpm 속도로 20초간 회전시키는 것을 1 싸이클로 하여 20싸이클을 적용 후 광택의 변화를 측정하였다. 주4)세차브러쉬는 실제 자동세차기와 유사한 조건을 만들기위해 세차기기 제조업체에 납품되는 멜라스틱소재를 장착하여 특수 제작하였으며 매 싸이클마다 흙먼지와 각종 오염을 재현하기 위해 컴파운드용액 2ml을 시편 위에 적하하였다. 컴파운드용액은 물:차량용 워셔액:#1000컴파운드를 10:3:2의 비율로 혼합하여 제조하였으며, 세차브러쉬가 회전하는 동안 상수도물을 분당 4리터의 속도로 공급하였다.

<표1>

(◎:우수, ○:양호, △:보통, X : 나쁨)

실시예1과 비교예1의 결과를 보면 다른 물성들에 있어서는 큰 차이가 없으나, 물방울 접촉각과 내오염성에서 큰 차이를 나타내었다.

이를 통해 실시예1에서 사용된 실리콘 표면 활성제 A가 표면에서 우수한 발수성과 내오염성을 나타내는 것을 알 수 있다. 일반적인 범용 크리어코트의 물방울 접촉각은 대부분 60°~ 80°수준을 크게 벗어나지 않는데,물방울 접촉각에 따른 재료의 성질을 구분해보면 접촉각이 10°이하일 때 해당 재료는 초친수성으로 분류되며, 접촉각 10°에서 40°까지 친수성재료로 분류된다. 40°에서 90° 범위를 일반적인 코팅막으로 분류하며, 실리콘계와 아크릴계 표면활성제를 함유한 경우로 비교예1의 크리어코트가 여기에 해당한다.

접촉각 90°에서 150°까지를 발수성 재료로 분류하며 실시예1의 도료 조성물이 여기에 해당한다. 접촉각 150°이상일 때 초발수성 재료로 분류되며 표면이 나노사이즈의 미세한 돌기구조를 형성할 때 구현이 가능하나 이러한 표면 특성상 투명한 코팅막을 형성하기 어렵고 재도장성이 떨어지므로 자동차보수용 크리어코트로는 적용이 어려운 점이 있다.

또한, 실시예1과 비교예2의 결과를 비교해 볼 때 연필경도와 내스크래치성 항목에서 차이가 나는 것을 알 수 있다. 이를 통해 비교예 2에서 사용된 통상적이고 널리 사용되는 비교 제조예의 아크릴폴리올 수지 보다 본 발명에서 소개하는 제조예 1의 아크릴폴리올 수지의 내스크래치성과 경도가 우수함을 알 수 있으며, 자동차 보수용 크리어 코트로 사용하기에 적합함을 알 수 있다.

평가예 2

자동 세차이후의 발수성과 내오염성의 변화를 확인하기 위해 표1에서 실시한 내스크래치성 실험 이후 다시 물방울 접촉각과 내오염성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

<표2>

(◎:우수, ○:양호, △:보통, X : 나쁨)

표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 세차실험 이후 실시예 1과 비교예 1의 물방울 접촉각과 내오염성은 큰 변화가 없으나, 비교예 2의 경우 실험 전과 실험 후의 수치가 크게 차이가 발생하였다.

이를 통해 제조예 1의 아크릴폴리올 수지가 아닌 기존의 통상적인 일반 아크릴폴리올 수지(비교 제조예)를 사용할 시 초기에는 우수한 발수성과 내오염성을 나타낼 수 있지만 그 내구도와 지속력에 한계가 있음이 확인되었다.

<실시예2>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 72중량%, 유기용제로서 디메틸카보네이트 10중량%, 부틸아세테이트 6중량%, 솔벤트 나프타 100 5.4%중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제A(실리콘 변성 폴리아크릴레이트) 5중량%, 비실리콘 표면 활성제 A 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량% 를 혼합하여 주제 도료(A)을 제조하였다. 경화제는 실시예1에서와 동일한 것을 사용하였다.

주제 도료(A)와 경화제(B)를 부피비로 2 : 1의 비율로 혼합하여 실시예2에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

<비교예3>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 85중량%, 유기용제로서 부틸아세테이트 5중량%, 아세톤 3중량%, 디메틸카보네이트 2.85중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제 A 0.05중량%, 비실리콘 표면 활성제 A 1중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량% 를 혼합하여 주제 도료(A)을 제조하였다

그리고 폴리헥사메틸렌디이소시아네이트 3량체 55중량%, 크실렌 30중량%, 부틸아세테이트 15중량%를 혼합하여 경화제(B)를 제조하였다. 이후, 주제 도료(A)와 경화제(B)를 2 : 1의 부피비로 혼합하여 비교예3에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

경화제의 조성비가 변한 것은 아크릴폴리올 수지함량이 늘어남에 따라 , NCO/OH 반응의 당량비를 맞추기 위함이다.

<비교예4>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 72중량%, 유기용제로서 부틸아세테이트 4중량%, 아세톤 3중량%, 디메틸카보네이트 4.4중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제 A 13중량%, 비실리콘 표면 활성제 A 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량% 를 혼합하여 주제 도료(A)을 제조하였다

경화제는 실시예1에서와 동일한 것을 사용하였다.

주제 도료(A)와 경화제(B)를 부피비로 2 : 1의 비율로 혼합하여 비교예 에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

평가예 3

표1 에서 진행한 것과 동일한 방법으로 실시예 2와 비교예 3,4를 비교 실험 후 그 결과를 표3에 나타내었다.

<표3>

(◎:우수, ○:양호, △:보통, X : 나쁨)

표 3을 참조하면, 상기한 아크릴 폴리올 수지의 함량을 85중량%까지 늘린 비교예 3은 도료의 점도가 너무 높아 스프레이 작업성이 좋지 않으며 정상적인 코팅막을 형성하기 어려운 문제가 있으며, 물방울 접촉각과 내오염성이 통상의 일반적인 크리어코트와 동등한 수준으로 실리콘표면활성제가 충분한 성능을 나타내지 못하고 있음을 알 수 있다.

또한 비교예4의 크리어코트는 스프레이 작업시 작은 분화구 형태의 크레타링이 소량 발생하였고, 건조된 코팅막이 완벽하게 투명하지 못하여 선영성과 측면 광택도가 저하되었다.

이는 실리콘 표면 활성제가 너무 과량으로 존재하여 크리어코트 본래의 투명도를 저해하는 것으로 이해할 수 있으며 상기 비교에 3과 4의 결과를 볼 때 실리콘 표면 활성제는 0.1 내지 10중량%의 범위 내에서 사용하는것이 가장 바람직하다고 볼 수 있다. 실시예2의 크리어코트는 실시예1과 동등한 수준으로 우수한 발수성과 내오염성을 나타내었으며 광택도와 선영성 등 크리어코트 본연의 특성도 우수하게 나타났다.

평가예 4

세차 실험 이후의 발수성과 내오염성도 실험 전과 동등한 수준으로 내구력과 지속력도 양호한 것을 알 수 있었다. 세차 실험 후의 실험 결과를 표4에 나타내었다.

<표4>

(◎:우수, ○:양호, △:보통, X : 나쁨)

<실시예3>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 68중량%, 유기용제로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 12중량%, 크실렌 7중량%, 파라클로로벤조트리플루오로라이드 5.4%중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제 C 4중량%, 비실리콘 표면 활성제 B 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량% 를 혼합하여 주제 도료 A를 제조 하였다. 경화제는 실시예1에서와 동일한 것을 사용하였다. 주제 도료(A)와 경화제(B)를 부피비로 2 : 1의 비율로 혼합하여 실시예 3에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

여기서, 실리콘 표면 활성제 C :　히드록시기를 갖는 실리콘 변성 폴리아크릴레이트를 포함하는 표면활성제이고, 비실리콘 표면 활성제 B : 폴리아크릴레이트를 포함하는 표면활성제이다.

<비교예5>

제조예 1의 아크릴폴리올 수지 38중량%, 유기용제로서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 22중량%, 크실렌 18중량%, 파라클로로벤조트리플루오로라이드 13%중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 실리콘 표면 활성제 C 4중량%, 비실리콘 표면 활성제로서 B 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량%를 혼합하여 주제 조성물인 주제 도료 A를 제조 하였다. 폴리헥사메틸렌디이소시아네이트 3량체 25중량%, 크실렌 30중량%, 부틸아세테이트 15중량%, 톨루엔 30중량%를 혼합하여 경화제(B)를 제조하였다. 주제 도료(A)와 경화제(B)를 부피비로 2 : 1의 비율로 혼합하여 실시예 3에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다.

폴리헥사메틸렌디이소시아네이트 3량체 25중량%, 크실렌 30중량%, 부틸아세테이트 15중량%, 톨루엔 30중량%를 혼합하여 경화제 조성물인 도료조성물 B를 제조하였다. 경화제의 조성비가 변한 것은 아크릴폴리올 수지함량이 줄어듬에 따라 , NCO/OH 반응의 당량비를 맞추기 위함이다.

< 비교예6 >

비교 제조예 2의 아크릴폴리올 수지 68중량%, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 12중량%, 크실렌 7중량%, 파라클로로벤조트리플루오로라이드 5.4%중량%, 광 안정제 1중량%, 자외선 흡수제 2중량%, 상기한 실리콘 표면 활성제와 비교하기 위한 실리콘 표면 활성제 D　4중량%, 비실리콘 표면 활성제 B 0.5중량%, 우레탄 건조 촉진제 0.1중량%를 혼합하여 주제 조성물인 주제 도료(A)을 제조하였다. 경화제는 실시예1에서와 동일한 것을 사용하였다. 주제 도료(A)와 경화제(B)를 부피비로 2 : 1의 비율로 혼합하여 실시예2에 따른 자동차 보수용도료 투명 코팅 조성물(크리어 코트)을 제조하였다. 실리콘 표면 활성제 D : 폴리에테르 실록산 공중합체를 포함하는 표면 활성제이다.

평가예 5

표1 에서 진행한 것과 동일한 방법으로 실시예3과 비교예 5, 6을 비교 실험 후 그 결과를 표5에 나타내었다.

<표5>

(◎:우수, ○:양호, △:보통, X : 나쁨)

표 5를 참조하면, 비교예5의 크리어코트는 상기한 아크릴폴리올 수지 함량을 38%로 낮추어 크리어코트의 고형분이 상대적으로 낮아져 점도가 묽어 스프레이작업성이 저하되었다. 뿐만 아니라 낮은 고형분함량으로 인해 건조코팅막두께가 상대적으로 낮아졌으며 그에 따라 발수성과 내오염성도 다소 저하되는 결과를 보였다.

이를 통해 우수한 발수성과 내오염성을 갖기 위해서는 아크릴폴리올 수지를 적정 함량 범위 45~85중량% 내에서 사용하는 것이 적합하다는 것을 알 수 있다.

비교예 6의 크리어코트에 사용된 아크릴폴리올 수지 D 는 종래의 통상적인 2액형 우레탄 상도에 사용되는것으로서 안료의 분산성이 우수하고 광택도와 선영성이 우수한 특징이 있다.

이러한 아크릴폴리올 수지를 사용한 크리어코트의 건조코팅막은 양호한 수준의 발수성과 내오염성을 나타내었으나 그 성능이 실시예3보다는 현저히 떨어지는 수준이다.

평가예 6

실시예3과 비교예5, 6의 세차시험 이후의 발수성과 내오염성을 측정하여 표 6에 나타내었다.

<표6>

(평가:우수, ○:양호, △:보통, X : 나쁨)

표 6을 참조하면, 비교예 5의 크리어코트는 세차실험 전, 후의 성능 차이가 크지 않으나 본래 그 성능이 양호한 수준으로 실시예 3의 우수한 발수성과 내오염성에는 못 미치는 수준을 보였다. 이를 통해 본 발명에서 제시되는 조성물의 범위를 벗어날 경우 그 효과가 떨어지는 것을 알 수 있었다.

비교예6의 크리어코트는 세차실험 전 비교예 5와 동등 수준의 발수성과 내오염성을 나타내었으나, 세차실험 이후 그 성능이 크게 저하되어 통상적인 일반 크리어코트 수준의 성능을 보였다. 이는 아크릴폴리올 수지의 특성에서 스크래치 저항성이 상대적으로 부족하여 외부의 압력으로부터 코팅막표면을 견고히 보호하지 못하였고, 사용된 실리콘 표면 활성제가 수산기가 없는 형태로 경화제와 화학적 반응을 할 수 있는 관능기가 없는 상태로 외부의 스트레스와 자극에 오래도록 견디지 못하는 것으로 이해할 수 있다.

실시예 3은 크리어 코트로서의 투명도와 맑기감이 충분히 발현된 상태에서 우수한 발수성과 내오염성이 세차 실험 후에도 여전히 유지되고 있음을 알 수 있었다.

Claims

자동차 표면에 코팅하여 내오염성 및 발수성을 갖는 투명 보호막을 형성하기 위해 경화제와 투명 코팅 주제를 혼합하여 사용하는 내 오염성 투명 코팅 조성물에 있어서,
상기 투명 코팅 주제는
메틸 메타아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 아이소보닐 아크릴레이트 1 내지 20 중량부, 부틸 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 메타 아크릴산 0.1 내지 5 중량부를 이용하여 합성되는 아크릴 폴리올 수지 45 내지 84중량%;
광 안정제 0.3 내지 1.0중량%;
자외선 흡수제 0.6 내지 2.0중량%;
실리콘 변성 폴리아크릴레이트로서 수산기값이 30 내지 60 mg KOH/g 이고, 고형분이 45 내지 95중량%이며 경화제부와 화학적으로 반응할 수 있는 실리콘 표면 활성제 0.1 내지 10중량%;
비실리콘 표면 활성제 0.1 내지 1중량%;
우레탄 반응촉진제 0.01 내지 1중량%; 및
여분의 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 크실렌 1 내지 20중량부, 프로필렌글리콜모노 메틸에테르아세트산 1 내지 20중량부 및 부틸 아세테이트 10 내지 30 중량부의 유기용재를 포함하는 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 산가가 1 내지 20 mgKOH/g 이고, 수산기 함량이 3 내지 15중량%이며, 유리전이온도가 40 내지 60℃ 범위이고, 불휘발분이 50 내지 80%이고 가드너 점도가 Z 내지 Z4 범위이며, 수평균 분자량이 1,000 내지 5,000 범위이고, 분자량 분포도가 3이하인 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물.
제1항에 있어서,상기 경화제와 투명 코팅 주제가 1 : 1.5 내지 2.5 부피비로 혼합하여 사용되는 것을 하는 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 유기용제는 크실렌, 부틸아세테이트, 디메틸카보네이트, 아세톤, 파라클로로벤조트리플루오로라이드, 에틸3-에톡시프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 솔벤트나프타 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 내 오염성 투명 코팅 조성물.
내 오염성 투명 코팅 조성물을 대상체의 표면에 코팅하는 단계; 및
상기 대상체에 내 오염성 투명 코팅 조성물을 건조하여 코팅막을 형성하는 단계를 포함하되,
내 오염성 투명 코팅 조성물은 내오염성 및 발수성을 갖는 투명 보호막을 형성하기 위해 경화제와 투명 코팅 주제가 혼합된 조성을 갖고, 상기 투명 코팅 주제는 메틸 메타아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 아이소보닐 아크릴레이트 1 내지 20 중량부, 부틸 아크릴레이트 10 내지 30 중량부, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트 20 내지 50 중량부, 메타 아크릴산 0.1 내지 5 중량부를 이용하여 합성되는 아크릴 폴리올 수지 45 내지 84중량%; 광 안정제 0.3 내지 1.0중량%; 자외선 흡수제 0.6 내지 2.0중량%; 실리콘 변성 폴리아크릴레이트로서 수산기값이 30 내지 60 mg KOH/g 이고, 고형분이 45 내지 95중량%이며 경화제부와 화학적으로 반응할 수 있는 실리콘 표면 활성제 0.1 내지 10중량%; 비실리콘 표면 활성제 0.1 내지 1중량%; 우레탄 반응촉진제 0.01 내지 1중량%; 및 여분의 유기용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 보호막의 형성방법.