KR102042203B1 - 분체도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 분체도료 조성물은 적어도 1종의 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지, 2종의 경화제, 체질안료 및 유색안료를 포함하는 것으로서, 본 발명의 분체도료 조성물의 적용할 경우, 자동차 알루미늄 휠의 다이아커팅(D/C) 가공 이후에도 양호한 외관특성을 발휘할 수 있고, 중적외선(MIR) 경화시 우수한 평활성 및 핀홀 방지성을 확보할 수 있다.

Description

분체도료 조성물{POWDER COATING COMPOSITION}

본 발명은 자동차 휠 하도용 분체도료 조성물에 관한 것이다.

분체도료는 일반 도료에서 사용되는 유기용제, 물 등의 용매를 함유하지 않으며, 필요에 따라 적절한 안료나 경화제 등을 배합하여 균일하게 용융 및 혼합시킨 분사체를 일정한 입도로 분쇄시켜 규정된 입도만으로 구성된 분말상의 도료를 의미한다.

분체도료를 이용한 분체도장은 도막의 물성이 우수하고 용제형 도료에 비해 작업자의 숙련도를 크게 요하지 않으며, 내충격성 등이 우수하여 건축, 가전, 자동차 산업 등의 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 분체도장은 정전 스프레이 도장법, 유동 침적법 및 정전 유동 침적법 등에 의해 피도장 물체에 실시될 수 있다.

자동차 타이어를 지지하는 휠(Wheel)은 철제 휠(주철 휠)과 알루미늄 휠로 나누어지며, 현재 알루미늄 휠이 주로 사용된다. 알루미늄 휠은 외관이 미려할 뿐만 아니라, 가벼워서 핸들 조작이 용이하고 열전도율이 높아 주행 중 지면과 마찰에 의하여 타이어에 발생된 열을 신속하게 흡수 방출하므로, 타이어의 과열을 방지할 수 있다. 또한, 알루미늄 휠은 강한 강도를 갖고 있기 때문에, 주행 중 타이어가 터졌을 경우 주철 휠처럼 쉽게 찌그러지거나 깨지지 않아 안전성이 높다.

이와 같이 기능적으로 우수한 알루미늄 휠의 하도용 분체도료와 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허 제2014-0003283호가 있다. 상기 선행기술은 산가가 20-80인 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 경화제, 무기충전제, 안료 등이 특정 범위로 적용된 일반적인 열경화형 분체도료 조성물에 관한 것이다. 이러한 종래의 분체도료는 최근 휠 트렌드인 다이아커팅 가공(D/C 가공) 휠을 제조하기 위해 분체도료 하도 도장, 액상 중도 도장/경화 공정 및 D/C 가공 공정을 순차적으로 시행할 경우, 스포크 전면의 엣지부가 깨지는 현상이 발생하며, 이로 인해 외관에 심각한 불량이 초래된다. 또한, 종래 열풍식(직화, 간접) 오븐에서는 특별한 문제없이 적용 가능하나, 중적외선(Middle Infrared Ray, MIR) 경화오븐에서는 과도막의 핀홀 현상 및 평활성 저하 현상이 발생되는 단점을 가지고 있다.

따라서, D/C 가공성이 우수하고, 중적외선(MIR) 경화방식을 적용하더라도 우수한 핀홀 안정성을 갖는 분체도료 조성물의 개발이 절실히 요구된다.

본 발명은 D/C 가공 후 스포크 전면의 엣지부에 깨짐현상 없이 매끈한 외관을 구현하고, 중적외선(MIR) 경화 오븐을 적용하는 자동차 알루미늄 휠의 분체 하도 라인에서 우수한 외관 및 물성을 구현할 수 있는 분체도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 적어도 1종의 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지, 경화제, 체질안료 및 유색안료를 포함하고, 상기 경화제는 에폭시계 경화제와 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제를 포함하는 분체도료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 분체도료를 이용하여 자동차 휠의 하도 도막 형성 시, D/C 가공 후 휠 스포크의 엣지부 표면에 매끈한 외관을 확보할 수 있고, 이에 따라 깨짐 발생에 따른 추가 공정(예, 사상처리)을 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 분체도료 조성물은 열풍식 오븐 뿐만 아니라 중적외선(MIR) 경화방식의 오븐을 적용하더라도 분체 하도의 외관 불량(과도막 핀홀 등)을 방지하고, 우수한 평활성, 핀홀 방지성 등의 외관 특성을 구현할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 분체도료 조성물은 자동차 휠, 예를 들어 자동차 알루미늄 휠의 하도 도료로서 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

<분체도료 조성물>

본 발명의 분체도료 조성물은 주제인 적어도 1종의 폴리에스테르 수지, 2종의 경화제, 체질안료 및 유색안료를 포함하고, 필요에 따라 분체도료 분야에서 통상적으로 사용되는 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 이하, 상기 분체도료 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

폴리에스테르 수지

본 발명의 분체도료 조성물은 주(主) 수지로서 폴리에스테르 수지를 사용한다. 상기 폴리에스테르 수지로는 당 분야에 알려진 통상적인 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어 분자 내 카르복실기를 함유하는 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다.

상기 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지는 카르복실기 산가(acid value)가 60 내지 80 mg KOH/g, 다른 예로 65 내지 80 mg KOH/g일 수 있다. 상기 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지의 산가가 60 mg KOH/g 미만일 경우 반응성이 떨어져 기계적 물성과 내후성이 저하되고, 도막의 가교밀도가 떨어져 원하는 도막 물성을 발휘할 수 없으며, 80 mg KOH/g를 초과할 경우에는 경화 시 반응 속도가 증가하여 핀홀이 발생할 수 있고, 레벨링의 급격한 열화가 초래되어 외관이 저하될 수 있다.

상기 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지는 융용점도가 10 내지 40 poise (200℃, I.C.I 점도계)이고, 유리전이온도(Tg)가 35 내지 75℃이고, 수평균분자량(Mn)이 1,000 내지 4,000일 수 있다. 용융점도가 10 poise 미만인 경우 외관이 저하되고, 40 poise를 초과하는 경우에는 레벨링이 저하되며 저장성에 문제가 발생된다. 유리전이온도가 35℃ 미만이면 저장성이 불량한 문제점이 있고, 75℃를 초과하면 분산성 저하가 초래될 수 있다. 수평균분자량이 1,000 미만이면 도막의 외관이 불량해지고, 4,000을 초과하면 도막의 기계적 물성이 떨어질 수 있다.

본 발명에서, 상기 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지는 적어도 1종을 사용할 수 있으며, 예를 들어 2종을 혼용할 수 있다. 이때, 상기 2종의 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지 간의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며 적절히 조절할 수 있다.

상기 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 30 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 함량이 전술한 범위보다 작을 경우 도막의 기계적 물성이 저하되고, 전술한 함량 범위를 초과할 경우 도장의 작업성이 저하되는 문제점이 초래된다.

경화제

본 발명의 분체도료 조성물은 주 수지인 폴리에스테르 수지와 경화반응이 가능한 경화제로서, 에폭시계 경화제와 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제를 혼용한다.

상기 에폭시계 경화제는 비스페놀 A형 에폭시 수지일 수 있다.

상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량(EEW)이 780 내지 840 g/eq일 수 있다. 상기 에폭시 당량이 780 미만인 경우 저장 안정성에 문제가 초래될 수 있고, 상기 에폭시 당량이 840을 초과하는 경우 외관 특성이 저하되고, 내염수분무성, 내식성 열화가 초래될 수 있다. 또한, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 연화점이 85 내지 105℃, 다른 예로 90 내지 105℃일 수 있다.

상기 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제는 모노-이소시아네이트 또는 디-이소시아네이트를 변성시킨 이소시아네이트 변성 에폭시 수지일 수 있다. 에폭시 수지로는 당 분야에 알려진 통상적인 수지를 사용할 수 있다. 사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예로는, 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지, 비스페놀S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀S 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 코레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, 방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변형 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀 부가반응형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 다관능성 페놀 수지, 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지 또는 이들의 혼합형태 등이 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트를 20 내지 30 중량% 변성시킨 이소시아네이트 변성 비스페놀 A형 에폭시 수지일 수 있다.

상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지는 에폭시 당량(EEW)이 430 내지 500 g/eq일 수 있다. 상기 에폭시 당량이 전술한 범위를 벗어날 경우 외관 특성이 저하되고, 내염수분무성, 내식성 열화가 초래될 수 있다.

상기 경화제의 함량은 주(主) 수지의 함량에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제의 함량은 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 31 내지 45 중량%일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 전술한 범위보다 작을 경우 도막의 경화도가 낮아져 물성이 저하되고, 전술한 범위를 초과할 경우 미반응된 경화제로 인해 도막의 물성이 저하된다.

예를 들어, 상기 에폭시계 경화제는 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 30 내지 40 중량%이고, 상기 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제는 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 에폭시계 경화제의 함량이 30 중량% 미만인 경우 저온경화가 어렵고, 40 중량%를 초과하는 경우 반응이 빠르게 진행되어 기계적 물성은 향상되지만, 내후성이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제의 함량이 1 중량% 미만인 경우 도료에 적용하였을 때 충분한 부착성을 얻을 수 없고, 5 중량%를 초과하는 경우 고온 내열 성능이 저하되어 바람직하지 않다.

상기 에폭시계 경화제와 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 5 내지 40 : 1 중량비, 다른 예로 10 내지 20 : 1 중량비일 수 있다.

체질안료

본 발명의 분체도료 조성물에서, 체질안료로는 분체도료 분야에서 적용 가능한 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 체질안료의 비제한적인 예로는, 탄산칼슘, 장석, 바륨설페이트, 실리카, 수산화알루미나, 수산화마그네슘, 티타늄다이옥사이드, 탄산마그네슘, 알루미나, 운모, 몬모롤로나이트, 올라스토나이트, 탈크, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 바륨설페이트 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

상기 체질안료의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 1 내지 20 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 체질안료의 형상은 구형, 판상형 또는 무정형일 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 분체도료 조성물은 일례로, 평균 입경이 1 내지 4 ㎛인 제1체질안료 및 평균 입경이 10 내지 20 ㎛인 제2체질안료를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1체질안료와 제2체질안료의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 0.5 내지 2 : 1 중량비일 수 있다. 전술한 체질안료 이외에, 이들과 평균 입경이 상이한 제3체질안료를 더 포함할 수도 있다. 이때 제3체질안료의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 5 내지 9 ㎛일 수 있다.

본 발명에서, 상기 체질안료의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 20 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 체질안료의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우 도막의 기계적 물성, 내충격성 및 부착성 등이 저하될 수 있다.

유색안료

본 발명의 분체도료 조성물에서, 유색안료는 주(主) 수지와 혼합하여 분체도료에 원하는 색상을 발현하는 목적으로 포함된다. 상기 유색안료로는 분체도료에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 메탈릭 안료, 알루미늄-페이스트(Al-paste), 펄(pearl) 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

사용 가능한 안료의 비제한적인 예로는, 아조계, 프탈로시아닌, 산화철계, 코발트계, 탄산염계, 황산염계, 규산염계, 크롬산염계 유색안료 등이 있으며, 예컨대, 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 유색안료의 함량은 당해 분체도료 조성물 총 중량%에 대하여 0.5 내지 1.5 중량%일 수 있다. 상기 유색안료의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우, 본 발명의 분체도료 조성물을 적용한 도막의 은폐력이 충분히 확보되지 않거나 색상 표현이 미미할 수 있으며, 또한 도막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

경화촉진제

본 발명의 분체도료 조성물은 필요에 따라 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제로서 당 분야에 알려진 통상적인 성분을 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 경화촉진제는 주(主) 수지인 폴리에스테르 수지와 2종의 경화제와의 반응을 촉진하는 물질로서, 저온에서 쉽게 활성화되고 반응성이 우수한 포스포늄계 화합물, 아민계 화합물 또는 이들을 혼용할 수 있다. 포스포늄계 경화촉진제 및 아민계 경화촉진제를 혼용할 경우, 상기 포스포늄계 경화촉진제와 아민계 경화촉진제의 혼합 비율은 1 내지 5 : 1 중량비일 수 있다.

사용 가능한 포스포늄계 경화촉진제의 비제한적인 예로는, 벤질트리페닐포스포늄 클로라이드, 부틸트리페닐포스포늄 클로라이드, 부틸트리페닐포스포늄 브로마이드, 에틸트리페닐포스포늄 아세테이트, 에틸트리페닐포스포늄 브로마이드, 에틸트리페닐포스포늄 아이오다이드, 테트라페닐포스포늄 브로마이드, 테트라페닐포스포늄 클로라이드 또는 테트라페닐포스포늄 아이오다이드 등이 있다.

상기 아민계 경화촉진제의 비제한적인 예로는, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸-1,3-부탄디아민, 에틸모르폴린, 디아자비시클로운데센, 디아자비시클로노넨 등이 있다.

전술한 경화촉진제는 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 경화촉진제의 함량은 주(主) 수지나 경화제의 반응성에 따라 적절히 조절될 수 있다. 일례로, 상기 경화촉진제의 함량은 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 경화촉진제의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우, 도막의 기계적 물성이 저하되거나 외관이 불량한 문제가 발생될 수 있다.

첨가제

본 발명의 분체도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 분체도료 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 핀홀방지제, 레벨링제, 왁스, 저응력화제, 분산제, 흐름성 향상제, 크래터링 방지제, 커플링제, 광택조절제, 접착력 개선제, 난연제, 소광제, 광 흡수제 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 있다. 예를 들어, 핀홀방지제, 흐름성 향상제, 왁스, 레벨링제 및 분산제 중에서 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.

핀홀방지제는 경화공정 시 도막으로부터 휘발성 물질이 방출되도록 하여, 도막 내 핀홀 발생을 방지하고 외관 특성을 높여주기 위해 투입되는 물질이다. 상기 핀홀방지제로는 아마이드계, 폴리프로필렌계, 스테아릭산계 핀홀방지제 등을 사용할 수 있으며, 예를 들어 벤조인(benzoin)을 사용할 수 있다.

흐름성 향상제는 도막의 표면장력을 낮추고 유연한 외관을 구현하기 위해 사용하는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 비제한적인 예로는 아크릴계 또는 실리콘계 흐름성 향상제 등이 있다.

상기 왁스로는 파라핀 왁스, 천연 왁스, 합성 왁스 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 천연 왁스로는 카르나우바 왁스 등이 있고, 합성 왁스로는 폴리에틸렌 왁스 등이 있다.

레벨링제는 도료 조성물이 평탄하고 매끄럽게 코팅되도록 레벨링함으로써, 조성물 내의 접착력을 증진시키면서 도막의 외관 특성을 향상시키기 위한 것이다. 사용 가능한 레벨링제의 예를 들면, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 아민계 레벨링제 등이 있는데, 이에 특별히 한정되지 않는다.

상기 분산제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 유색안료 표면에 흡착되어 탈기(degassing) 효과를 극대화시키는 폴리아크릴계 분산제를 사용할 수 있다.

상기 첨가제는 당 기술분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있으며, 일례로 당해 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 1 중량% 미만인 경우 도막의 외관에 문제가 발생할 수 있고, 5 중량%를 초과하는 경우에는 도막의 경도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 분체도료 조성물은, 예컨대 상기 분체도료 조성물 총 중량에 대하여, 산가가 60 내지 80 mg KOH/g인 적어도 1종의 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 에폭시 당량이 780 내지 840 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지 30 내지 40 중량%, 에폭시 당량이 430 내지 500 g/eq인 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 1 내지 5 중량%, 포스포늄계와 아민계를 함유하는 경화촉진제 1 내지 5 중량%, 체질안료 20 내지 30 중량%, 유색안료 0.5 내지 1.5 중량% 및 적어도 1종의 첨가제 1 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.

상술한 분체도료를 이루는 분체의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 10 내지 100 ㎛, 다른 예로 20 내지 80 ㎛일 수 있다. 전술한 분체의 평균 입경을 만족할 경우, 도장 작업성 및 도막의 외관 특성을 증진시킬 수 있다.

본 발명에 따른 분체도료 조성물은 당 분야에 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 일례로 계량, 프리믹싱, 용융분산 및 분쇄 등의 공정을 통해 제조될 수 있다.

예를 들어, 폴리에스테르 수지, 2종의 경화제, 경화촉진제, 체질안료, 유색안료 및 선택적으로 첨가제를 함유하는 원재료 혼합물을 컨테이너 믹서에 투입하여 배합하고 균일하게 혼합하고, 상기 혼합된 조성물을 용융 혼합시킨 후 이를 분쇄하여 제조될 수 있다. 일례로, 상기 원재료 혼합물을 니이더(kneader) 또는 익스트루더(extruder) 등의 용융 혼련 장치에 의해 70-130℃로 용융 분산시켜 소정의 두께(예, 1 내지 5 mm)로 칩을 제조한 후, 제조된 칩을 고속믹서 등의 분쇄장치를 이용하여 10 내지 120 ㎛ 범위로 분쇄한 후 분급하여 분체도료 조성물을 제조할 수 있다.

상기 분급공정은 특별히 한정되지 않으며, 일례로 40 내지 200 메쉬, 다른 예로 100 내지 200 메쉬로 필터링할 수 있다. 이에 따라, 평균입자의 크기가 10 내지 100 ㎛ 범위인 분체도료를 얻을 수 있다.

또한, 분체도료의 유동성 향상을 위해 실리카 등의 미분말로 본 발명에 따른 분체도료 입자의 표면을 피복할 수도 있다. 이러한 처리를 하는 방법으로서는 분쇄 시에 미분말을 첨가하면서 혼합하는 분쇄 혼합법이나 헨셸 믹서 등에 의한 건식 혼합법을 이용할 수 있다.

본 발명의 분체도료 조성물은 자동차 휠의 하도 도료로서 적용될 수 있으며, 이러한 자동차 휠은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 소재일 수 있다. 본 발명의 분체도료 조성물은 자동차 휠의 제조공정에서 다이아커팅(D/C) 가공 공정을 거치더라도 깨짐 등의 외관 불량 없이 양호한 외관특성을 발휘할 수 있다. 또한, 중적외선(MIR) 경화방식에서 우수한 평활성 및 핀홀 방지성을 동시에 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 분체도료 조성물을 이용한 자동차 알루미늄 휠의 제조공정은 다음과 같다.

1) 알루미늄 표면 평활화 공정

알루미늄 휠은 주조를 통해 제조되며, 표면이 일부 산화되어 거칠고 구공이 형성되어 있다. 따라서, 이러한 알루미늄 휠의 표면을 평활하게 하기 위하여 알루미늄 휠을 기계적으로 연마한다.

2) 전처리 공정

하도 분체 도장이나 상도 도장 공정에서 형성되는 도막과의 부착성을 높이고, 알루미늄 휠 표면을 매끄럽게 하여 외관 특성을 향상시키기 위해서, 전처리 공정을 수행한다. 당 분야에 공지된 전처리 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로, 산화피막 제거공정, 중화공정, 피막공정, 수절공정 등을 순차적으로 실시할 수 있다.

3) 하도 도장 공정

본 발명의 자동차 휠 하도용 분체도료 조성물을 이용하여 프라이머 코팅공정을 수행한다. 일례로, 전처리 단계를 거친 알루미늄 휠 표면에 본 발명의 분체도료를 정전스프레이법을 통해 도장한 다음 열풍식 또는 중적외선(MIR) 오븐에서 건조하여 하도막을 형성한다.

4) 중도 도장 공정

상기 하도 도장된 알루미늄 휠 표면에 액상의 중도용 도료 조성물을 도포하고 열경화함으로써 중도막을 형성한다. 이 때, 액상 중도용 도료 조성물은 에어스프레이 방식으로 도포하여 도장할 수 있다.

5) 다이아커팅(D/C) 가공 공정

상기 중도 도장된 알루미늄 휠 표면을 다이아커팅(D/C) 가공을 통해 미려한 외관과 조도 향상을 도모할 수 있다. 다이아커팅 공정의 가공 조건 및 운전 조건은 가공 공구의 수명과 광택, 조도, 피가공품의 회전 속도 등을 고려하여 적절히 조절할 수 있다.

6) 상도 도장 공정

상기와 같이 D/C가공 단계를 거친 알루미늄 휠은 최종적으로 상도 도장 단계를 거쳐 모든 단계가 종료된다. 상도 도장 공정은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 바와 같이 아크릴 분체 또는 아크릴 액체 도료를 사용하여 알루미늄 휠 표면에 투명 코팅을 실시한다. 일례로, 아크릴 타입의 투명 분체도료를 80 내지 120 ㎛ 두께로 도장 후 건조하여 상도 도막층을 형성한다.

전술한 바와 같이 제조된 자동차 알루미늄 휠은 다이아커팅(D/C) 공정 후에도 우수한 외관 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 염수에 대한 내식성과 내마모성이 우수하다. 또한, 기존 열풍 경화방식 뿐만 아니라 중적외선(MIR) 경화방식을 채용하는 분체 하도 라인에도 적용 가능하므로, 대량 생산성, 공정 간편성 및 경제성을 높일 수 있다.

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

[ 실시예 1-4]

본 발명의 분체도료 조성물을 구성하는 원료물질의 사양은 하기 표 1과 같다. 하기 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 배합한 후, 콘테이너 믹서를 이용하여 균일하게 혼합하였다. 상기 혼합물을 익스트루더 및 니더의 압출기를 통하여 120 내지 130℃에서 용융 혼합시키고, 분쇄기를 이용하여 평균 입도가 35 내지 42 ㎛인 실시예 1-4의 분체도료 조성물을 각각 제조하였다. 하기 표 2에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량%이다.

[ 비교예 1-3]

하기 표 2에 기재된 조성에 따라, 실시예와 동일한 방법으로 비교예 1-3의 분체도료 조성물을 각각 제조하였다.

[ 실험예 . 물성 평가]

실시예 1-4 및 비교예 1-3에서 제조된 분체도료 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이들의 결과를 하기 표 3에 기재하였다.

(1) 외관(레벨링)

75 mm×150 mm×0.4 mm 크기의 알루미늄(크로메이트 처리) 시편을 준비하고, 각각의 분체도료 조성물(분체 하도)을 사용하여 정전스프레이법으로 도장한 후, 육안으로 외관상태를 확인하였다. 판정등급은 ◎: 아주 좋음, ○: 좋음, △: 보통, Ｘ: 나쁨으로 분류하여 평가하였다.

(2) 부착성

상기 (1)에서 준비된 시편을 ISO 2409 규격에 준하여, 1 mm 간격으로 10개의 칸을 만들어 테이프 박리 시험을 실시하였다.

(3) 다이아컷팅(D/C) 가공성

알루미늄 휠 전처리 소재 위에 각각의 분체도료 조성물을 도장 및 경화시킨 후, 그 위에 액상 중도 조성물을 도장 및 경화하였다. 이어서, 다이아컷팅(D/C) 공정을 실시한 후, 휠 스포크의 전면 엣지부 깨짐 정도를 확인하였다. 판정등급은 ◎: 깨짐 없음, ○: 미세 깨짐(1 mm 미만) 발생, △: 약간 깨짐(1-2 mm) 발생, Ｘ: 심한 깨짐(3 mm 이상) 발생으로 분류하여 평가하였다.

(4) 내염수분무성

상기 (1)에서 준비된 시편에 각각의 분체도료 조성물을 도장한 후 내염수분무시험을 1,000 시간 진행하고, 이후 편측 박리폭(단위: mm)을 확인하였다. 박리폭이 작을수록 우수하다.

(5) 핀홀발생 도막두께(MIR 오븐경화 시 핀홀 한계 도막두께)

알루미늄 휠 소재에 각각의 분체도료 조성물을 정전스프레이법으로 도장하고 중적외선(MIR) 오븐에서 경화한 후, 핀홀 발생 한계 도막두께를 확인하였다. 도막 두께가 클수록 우수하다.

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 분체도료 조성물을 사용한 실시예 1-4의 경우, 필수 성분이 비포함된 비교예 1-3과 비교하여 도막의 전반적인 물성 면에서 모두 우수하다는 것을 알 수 있었다.

구체적으로, 경화제를 1종만 사용한 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 외관특성, D/C 가공성, 내염수분무성의 하나 이상에서 저조한 물성을 나타냈다. 한편, 산가가 본원발명의 범위를 벗어나는 폴리에스테르 수지를 사용한 비교예 3의 경우, D/C 가공성 및 내염수분무성이 열악하였고, 중적외선(MIR) 파장에서 경화 시, 과도막 핀홀 현상 및 평활성 저하 현상이 발생하였다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 따른 분체도료를 사용할 경우, D/C 가공성 및 내염수분무성이 우수할 뿐만 아니라, 중적외선(MIR) 파장에서 경화 시에도 불량발생 없이, 우수한 외관특성을 발휘한다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (9)

1. 산가가 60 내지 80 mg KOH/g인 적어도 1종의 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지, 경화제, 경화촉진제, 체질안료 및 유색안료를 포함하고,
   상기 경화제는 에폭시계 경화제와 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제를 포함하고,
   상기 경화촉진제는 포스포늄계 경화촉진제 및 아민계 경화촉진제를 포함하며,
   상기 포스포늄계 경화촉진제와 상기 아민계 경화촉진제의 혼합 비율이 1 내지 5 : 1 중량비인 분체도료 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시계 경화제와 상기 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제의 혼합 비율이 5 내지 40 : 1 중량비인 분체도료 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 에폭시계 경화제는 에폭시 당량이 780 내지 840 g/eq인 비스페놀 A형 에폭시 수지인 분체도료 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 변성 에폭시계 경화제는 에폭시 당량이 430 내지 500 g/eq인 이소시아네이트 변성 에폭시 수지인 분체도료 조성물.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 체질안료는 평균 입경이 1 내지 4 ㎛인 체질안료 및 평균 입경이 10 내지 20 ㎛인 체질안료를 포함하는 분체도료 조성물.
9. 제1항에 있어서, 상기 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%, 상기 경화제 31 내지 45 중량%, 상기 경화촉진제 1 내지 5 중량%, 상기 체질안료 20 내지 30 중량% 및 상기 유색안료 0.5 내지 1.5 중량%를 포함하는 분체도료 조성물.