KR102291233B1 - 클리어 코트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실란 변성 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 멜라민 수지를 포함하는, 클리어 코트 조성물에 관한 것이다.

Description

클리어 코트 조성물{CLEAR COAT COMPOSITION}
본 발명은 고형분 함량이 높은 클리어 코트 조성물에 관한 것이다.
최근 각 산업계에 적용되고 있는 중요한 캐치프레이즈들 중 친환경성은 휘발성 유기화합물(VOC)의 사용을 적극 제한하는 형태로 구체화되고 있다. 또한, 상기 제한의 일환으로, 휘발성 유기화합물을 포함하는 제품에 대한 제재 조치도 추가되고 있는 실정이다.
상기 휘발성 유기화합물은 상온에서 쉽게 휘발하는 특성이 있으며, 기체상태로 존재할 때, 대기환경 중에 자연적으로 발산되어 대기오염의 중요한 원인이 되는 물질이다. 이러한 휘발성 유기화합물은 고유한 생체 독성 및 화학 반응성을 내재하여, 다양한 형태의 환경문제를 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다. 구체적으로, 휘발성 유기화합물은 대류권의 오존층 생성 및 성층권 파괴 원인, 온실효과 유발, 악취 발생 등 심각한 환경파괴의 주범으로 알려져 있다.
이에, 자동차 도장 분야에서도 친환경성을 높이기 위해 용제계 도료 조성물로부터 수성 도료 조성물로의 이행이 진행되고 있다. 이와 관련하여, 일본 공개특허 제2002-308993호(특허문헌 1)에는 아크릴 수지, 멜라민 수지 및 폴리에스테르 수지를 가온 처리하여 얻어진 수성 수지 분산액이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 수성 수지 분산액 및 이를 포함하는 수성 도료 조성물은 고형분 함량이 낮아 도장효율이 낮은 문제가 있었다.
따라서, 조성물 내 유기용제 함량이 낮아 VOC 저감 효과를 가지며, 조성물 내 고형분의 함량이 높아 도장 효율이 극대화된 고고형분 클리어 도료 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
일본 공개특허 제2002-308993호 (공개일: 2002.10.23.)
이에, 본 발명은 고형분 함량이 60중량% 이상으로 높아 도장 효율이 극대화되고, 유기 용제를 적은 함량으로 포함하여 친환경적인 클리어 코트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 실란 변성 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 멜라민 수지를 포함하는, 클리어 코트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 조성물 내 유기 용제, 특히 휘발성 유기화합물의 함량이 낮아 친환경적이며, 고형분 함량이 높아 도장효율 및 작업성이 매우 우수하다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "(메트)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용된 “중량평균분자량”은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. 나아가, “유리전이온도”는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. 더불어, '산가' 및 '수산기가'같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 실란 변성 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 멜라민 수지를 포함한다.
실란 변성 아크릴 수지
실란 변성 아크릴 수지는 이를 포함하는 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막의 내스크래치성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 실란 변성 아크릴 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 실란 변성 아크릴 수지는 (메트)아크릴레이트 단량체 및 실란 화합물을 포함하는 제1 수지 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 알릴 (메트)아크릴레이트 및 하이드로 에틸 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실란 화합물은 예를 들어, (메트)아크릴옥시기를 포함하는 실란 화합물일 수 있다.
나아가, 상기 실란 변성 아크릴 수지는 수산기가(OHV)가 30 내지 60 mgKOH/g이고, 유리전이온도(Tg)가 15 내지 40 ℃이며, 중량평균분자량(Mw)이 6,000 내지 10,000 g/mol일 수 있다. 예를 들어, 상기 실란 변성 아크릴 수지는 수산기가가 35 내지 50 mgKOH/g, 또는 40 내지 48 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 20 내지 35 ℃, 또는 25 내지 30 ℃이며, 중량평균분자량이 7,000 내지 9,000 g/mol, 또는 7,500 내지 8,500 g/mol일 수 있다.
실란 변성 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 조성물의 경화성을 향상시켜 내충격성, 내수성, 부착성 및 내한치핑성이 확보되고, 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 저장안정성이 양호하면서 적절한 코팅 물성을 확보할 수 있으며, 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 내구성 및 내후성 등의 장기 물성을 향상시키는 효과가 있다.
더불어, 상기 실란 변성 아크릴 수지는 수지 총 중량을 기준으로 고형분 함량(NV)이 60 내지 80 중량%, 또는 65 내지 75 중량%인 액상 형태일 수 있다. 고형분 함량이 상기 범위 내인 액상 형태의 실란 변성 아크릴 수지를 사용할 경우, 작업성이 양호한 효과가 있다.
또한, 상기 실란 변성 아크릴 수지는 3 내지 20 중량부의 폴리에스터 수지에 대하여 10 내지 35 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 실란 변성 아크릴 수지는 3 내지 20 중량부의 폴리에스터 수지에 대하여 15 내지 32 중량부, 또는 20 내지 30 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 실란 변성 아크릴 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막이 적절한 레올로지를 확보 가능하고 외관, 경도, 내수성 및 내스크래치성이 우수한 효과가 있다.
폴리에스터 수지
폴리에스터 수지는 이를 포함하는 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막이 베이스 코트와의 접착성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 폴리에스터 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스터 수지는 하기 화학식 1 유래 말단기를 포함할 수 있다.
Figure 112019056886300-pat00001
또한, 상기 폴리에스터 수지는 25℃에서의 점도가 1,000 내지 4,000 cps이고, 산가(AV)가 10 mgKOH/g 미만이며, 수산기가(OHV)가 100 내지 200 mgKOH/g이고, 중량평균분자량(Mw)이 3,000 내지 8,000 g/mol일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스터 수지는 25℃에서의 점도가 1,100 내지 3,500 cps, 또는 1,200 내지 3,200 cps이고, 산가가 8 mgKOH/g 미만, 또는 1 mgKOH/g 내지 7 mgKOH/g이며, 수산기가가 110 내지 180 mgKOH/g, 또는 120 내지 150 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 4,000 내지 7,000 g/mol, 또는 4,500 내지 6,500 g/mol일 수 있다.
상기 폴리에스터 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내일 경우, 작업성이 용이한 효과가 있으며, 산가가 상기 범위 내일 경우, 저장안정성 및 가교밀도가 향상되어 내한치핑성이 양호한 효과가 있고, 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 수분산성 및 코팅 물성이 양호한 효과가 있으며, 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 코팅물성 및 외관이 양호한 효과가 있다.
나아가, 상기 폴리에스터 수지는 수지 총 중량을 기준으로 고형분 함량(NV)이 60 내지 90 중량%인 액상 형태일 수 있다. 다른 예로, 상기 폴리에스터 수지는 수지 총 중량을 기준으로 고형분 함량이 65 내지 85 중량%, 또는 70 내지 80 중량%인 액상 형태일 수 있다. 고형분 함량이 상기 범위 내인 액상 형태의 폴리에스터 수지를 사용할 경우, 조성물의 작업성이 용이한 효과가 있다.
더불어, 상기 폴리에스터 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 3 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 폴리에스터 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 4 내지 18 중량부, 또는 5 내지 14 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 폴리에스터 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 외관, 내충격성 및 내한치핑성이 양호한 효과가 있다.
아크릴 수지
아크릴 수지는 이를 포함하는 조성물의 흐름성을 조절하는 역할을 한다.
상기 아크릴 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 수지는 산 및 (메트)아크릴레이트를 포함하는 제2 수지 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 산은 디메틸올 프로피온산(DMPA), (메트)아크릴산, 아디픽산, 프탈릭산, 이소프탈릭산, 테레프탈릭산, 테트라하이드로프탈릭산, 헥사하이드로프탈릭산, 아디픽산, 퓨마릭산, 말레익산, 트리멜리틱산, 말릭산 및 아코니틱산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 (메트)아크릴레이트는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 알릴 (메트)아크릴레이트, 에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 글리시딜 (메트)아트릴레이트 및 하이드로 에틸 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 6,000 내지 10,000 g/mol이고, 산가(AV)가 10 내지 30 mgKOH/g이며, 수산기가(OHV)가 50 내지 200 mgKOH/g이고, 유리전이온도(Tg)가 30 내지 70 ℃일 수 있다. 다른 예로, 상기 아크릴 수지는 중량평균분자량이 7,000 내지 9,000 g/mol, 또는 7,500 내지 8,500 g/mol이고, 산가가 13 내지 25 mgKOH/g, 또는 15 내지 22 mgKOH/g이며, 수산기가가 80 내지 180 mgKOH/g, 또는 100 내지 150 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 35 내지 60 ℃, 또는 40 내지 55 ℃일 수 있다.
상기 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 외관 특성 및 물성이 우수한 효과가 있고, 산가가 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물의 반응성을 조절하여 이로부터 제조된 도막의 외관 특성을 향상시킬 수 있으며, 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물의 경화성을 향상시킬 수 있고, 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 초기 경도를 향상시킬 수 있다.
더불어, 상기 아크릴 수지는 수지 총 중량을 기준으로 고형분 함량(NV)이 50 내지 90 중량%, 또는 60 내지 75 중량%인 액상 형태일 수 있다. 고형분 함량이 상기 범위 내인 액상 형태의 아크릴 수지를 사용할 경우, 조성물 내 휘발성 유기 화합물 함량이 감소하여 친환경성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 아크릴 수지 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 10 내지 30 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 아크릴 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 13 내지 25 중량부, 또는 15 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 아크릴 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 도료 조성물로부터 제조된 도막의 광택, 외관 특성 및 경화 밀도가 우수한 효과가 있다.
우레탄 수지
우레탄 수지는 이를 포함하는 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막의 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 우레탄 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 우레탄 수지는 알코올 및 디이소시아네이트를 포함하는 제3 수지 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.
이때, 상기 알코올은 사이클로헥산올, 에틸헥산올, 부탄올, 1,6-헥산디올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올 프로판, 부탄디올, 1,4-헥산디올 및 3-메틸펜탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 디이소사이네이트는 예를 들어, 이소포론 디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 펜타메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 프로필렌디이소시아네이트, 에틸렌디이소시아네이트, 2,3-디메틸에틸렌디이소시아네이트, 1-메틸 트리메틸렌디이소시아네이트, 1,3-사이클로펜텐디이소시아네이트, 1,4-사이클로펜텐디이소시아네이트, 1,2-사이클로펜텐디이소시아네이트, 1,3-페닐렌디이소시아네이트, 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트, 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 4,4-디페닐프로판디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트 및 1,1,6,6-테트라메틸헥사메틸렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
나아가, 상기 우레탄 수지는 미반응 NCO기 함량(NCO%)이 수지 총 중량을 기준으로 10 내지 30 중량%이고, 중량평균분자량(Mw)이 8,000 내지 15,000 g/mol일 수 있다. 다른 예로, 미반응 NCO기 함량이 수지 총 중량을 기준으로 15 내지 25 중량%, 또는 18 내지 23 중량%이고, 중량평균분자량이 9,000 내지 13,000 g/mol, 또는 10,000 내지 12,000 g/mol일 수 있다. 우레탄 수지의 NCO%가 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 외관이 우수한 효과가 있고, 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 작업성 및 외관이 우수한 효과가 있다.
더불어, 상기 우레탄 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 1 내지 10 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 우레탄 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 3 내지 9 중량부, 또는 5 내지 8 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 우레탄 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 내한치핑성, 내충격성 및 외관이 우수한 효과가 있다.
멜라민 수지
멜라민 수지는 클리어 코트 조성물의 각 성분들과 가교 반응하여 경화시키는 역할을 하며, 이를 포함하는 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막의 외관 특성 및 광택을 향상시키는 역할을 한다.
상기 멜라민 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 멜라민 수지는 알콕시기를 포함할 수 있다. 이때, 상기 알콕시기는 C1-7 알콕시기, 또는 C2-6 알콕시기일 수 있다.
또한, 상기 멜라민 수지는 수지 총 중량을 기준으로 고형분 함량(NV)이 80 내지 99 중량%, 또는 90 내지 99 중량%인 액상 형태일 수 있다. 고형분 함량이 상기 범위 내인 액상 형태의 멜라민 수지를 사용할 경우, 조성물 내 휘발성 유기 화합물 함량이 감소하여 친환경성이 향상되는 효과가 있다.
나아가, 상기 멜라민 수지는 중량평균분자량(Mw)이 300 내지 600 g/mol일 수 있다. 다른 예로, 상기 멜라민 수지는 중량평균분자량이 400 내지 500 g/mol일 수 있다. 멜라민 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 외관 특성 및 물성이 우수한 효과가 있다.
더불어, 상기 멜라민 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지를 기준으로 10 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 멜라민 수지는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지를 기준으로 13 내지 18 중량부, 또는 14 내지 17 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 멜라민 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 외관 특성 및 경화밀도가 우수한 효과가 있다.
용제
상기 클리어 코트 조성물은 용제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 용제는 조성물의 점도를 조절하는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 용제는 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용제; 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤 및 에틸프로필케톤 등의 케톤계 용제; 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 및 에틸에톡시프로피오네이트 등의 에스테르계 용제; 및 2-에틸 헥산올, iso-부탄올, n-부탄올, 프로판올 및 1-메톡시-2-프로판올 등의 알코올계 용제;를 들 수 있으며, 조성물에 포함되는 수지의 특성이나 휘발 속도에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
나아가, 상기 방향족 탄화수소계 용제의 시판품으로는 코코졸 #100, 코코졸 #150 등을 들 수 있다.
또한 상기 용제는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 1 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 용제는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 5 내지 15 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 조성물 내의 용제 함량이 상기 범위 내일 경우, 도장 작업성을 향상시키는 효과가 있다.
첨가제
상기 클리어 코트 조성물은 흐름방지제, 흐름성 조절제, 광안정제, 표면조정제, 수분 흡습제 및 경화 촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
이때, 상기 첨가제는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 5 내지 30 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 다른 예로, 상기 첨가제는 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지에 대하여 10 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
상기 흐름방지제는 이를 포함하는 조성물의 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 흐름방지제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 실리카를 포함하는 실란 화합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 흐름성 조절제는 조성물의 흐름성(sagging)을 조절하여 조성물의 작업성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 흐름성 조절제는 예를 들어, 디우레아기를 포함하는 아크릴 수지를 들 수 있다. 다른 예로 상기 흐름성 조절제는 부틸 아크릴레이트 등과 같은 알킬 아크릴레이트, 또는 부틸 메타크릴레이트 등과 같은 알킬 메타크릴레이트에 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 벤질 아민을 반응시켜 얻은, 디우레아기를 포함하는 아크릴 폴리올 수지일 수 있다.
나아가, 상기 광안정제는 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 도막의 내후성을 향상시킬 수 있는 역할을 한다. 상기 광안정제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 힌더드아민계를 들 수 있다. 예를 들어, 상기 힌더드아민계 광안정제는 2,4-비스[N-부틸-N-(1-사이클로헥실록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아미노]-6-(2-히드록시에틸아민)-1,3,5-트리아진, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 등을 들 수 있다.
더불어, 상기 수분 흡습제는 제조된 도막의 내오염성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 수분 흡습제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 오르소-에스테르계 화합물일 수 있다. 상기 오르소-에스테르계 수분 흡습제는 예를 들어, 포마이딘 아세테이트, 2-메톡시-1,3-디옥소란, 1,1,3,3-테트라메톡시프로판, 트리에틸-O-아세테이트, 트리에틸-O-포메이트, 트리에틸-O-프로핀네이트, 트리이소프로필-O-포메이트, 트리메틸-O-아세테이트 및 트리메틸-O-포메이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 표면조정제는 제조된 도막의 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 표면조정제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 폴리실록산계 화합물일 수 있다.
더불어, 상기 경화 촉매는 클리어 코트 조성물의 불완전한 경화를 막아 이로부터 제조된 도막의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 경화 촉매는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 도데실벤젠술폰산, 술폰산, 디노닐나프탈렌디술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산, 파라톨루엔술폰산 등의 산촉매를 들 수 있다.
상기 클리어 코트 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로 58 중량% 이상의 고형분을 포함하고, 휘발성 유기화합물(VOC)의 함량이 420g/L 이하일 수 있다. 다른 예로, 상기 클리어 코트 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로 60 중량% 이상의 고형분을 포함하고, 휘발성 유기화합물(VOC)의 함량이 400 g/L 이하일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 조성물 내 유기 용제, 특히 휘발성 유기화합물의 함량이 낮아 친환경적이며, 고형분 함량이 높아 도장효율 및 작업성이 매우 우수하다
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]
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3. 클리어 코트 조성물의 제조
하기 표 1 및 2에 기재된 바와 같은 조성으로 각 성분들을 교반 혼합하여 클리어 코트 조성물을 제조하였다.
성분 (중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
실란 변성 아크릴 수지 24.6 21.7 29.7 31.5 21.7 21.7
폴리에스터 수지 8.7 13.7 5.7 8.7 17.3 13.7
아크릴 수지 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 22.3
우레탄 수지 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3
멜라민 수지 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2
흐름방지제 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6
흐름성 조절제 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8 5.8
광안정제 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
수분 흡습제 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3
표면조정제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
경화 촉매 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
용제 12.3 10.2 10.2 5.4 6.6 5.1
총량 100 100 100 100 100 100
성분 (중량부) 실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 1 비교예 2 비교예 3
실란 변성 아크릴 수지 36.2 28.2 28.6 - 33 32
폴리에스터 수지 6.2 2.7 11.6 19 - 18.2
아크릴 수지 15.2 19.2 9.2 29 17.2 -
우레탄 수지 6.3 6.3 6.3 8.3 6.3 6.3
멜라민 수지 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2 15.2
흐름방지제 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6
흐름성 조절제 5.8 5.8 5.8 5.5 5.5 5.5
광안정제 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
수분 흡습제 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3
표면조정제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
경화 촉매 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
용제 5.2 12.7 13.4 13.1 12.9 12.9
총량 100 100 100 100 100 100
이하, 실시예 및 비교예에서 사용한 각 성분들의 구성 요소 및 물성 등은 하기 표 3에 나타냈다.
성분 구성 요소, 물성 또는 화합물명
실란 변성 아크릴 수지 OHV: 43.2mgKOH/g, Tg: 27.9℃, Mw: 8,000g/mol, NV: 71.4중량%
폴리에스터 수지 25℃에서의 점도: 2,400cps, AV: 6 mgKOH/g, OHV: 130 mgKOH/g,
Mw: 5,200g/mol, NV: 74중량%
아크릴 수지 Mw: 8,000g/mol, AV 18mgKOH/g, OHV 120mgKOH/g, Tg 47℃, NV 68중량%
우레탄 수지 NCO%: 20.4중량%, Mw 11,500g/mol
멜라민 수지 부톡시 멜라민(NV 95 중량%, Mw 450 g/mol)
흐름방지제 제조사: Aerosil, 제품명: R-805
흐름성 조절제 수산기와 디우레아기를 갖는 아크릴 폴리올 수지
(Akzo Nobel사의 Setalux 81198 SS-55)
광안정제 힌더드아민 광안정제(BASF사의 Tinuvin 123)
수분 흡습제 2-메톡시-1,3-디옥소란
표면조정제 실리콘계 계면활성제(BYK-331)
경화 촉매 도데실벤젠술폰산
용제 부탄올(코코졸 #100)
시험예: 제조된 도막의 특성 평가
전착 도장된 시편에 프라이머 코트 조성물(제조사: KCC, 제품명: FU2270, 유성)을 35㎛의 두께로 벨 도장하고, 150℃에서 25분 동안 1차 경화시켰다. 이후 베이스 코트 조성물(제조사: KCC, 제품명: TT663, 수성)을 15㎛의 두께로 벨 도장하고, 80℃의 건조로에서 3분 동안 도료 내에 잔존하는 물을 증발시켰다(건조). 이후 2분 동안 냉각하고 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 클리어 코트 조성물(유성)을 40㎛의 두께로 벨 도장한 후 150℃에서 25분 동안 2차 경화시켜 최종 도막을 형성하였다. 최종 도막의 외관 특성 및 물성들을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 4에 나타냈다.
(1) 도막 외관
최종 도막을 대상으로 자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI(BYK Gardner)를 이용하여 CF값을 측정하였으며, 상기 CF값은 높을수록 도막의 외관 특성이 우수한 것으로 판단하였다. 구체적으로, CF값이 70 이상일 경우 우수(◎), 65 이상 70 미만일 경우 양호(○), 60 이상 65 미만일 경우 보통(△), 60 미만일 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(2) 경도
연필 경도법으로 클리어 도막의 경도를 측정하였다. 구체적으로, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H 및 3H 각각의 연필을 이용하여 클리어 도막에 손상을 주지 않는 최대 경도를 측정하였다(3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H: 열세⇔우수).
(3) 부착성
시편을 열처리하고 상온에서 24시간 동안 방치한 후 바둑목법으로 부착성을 평가하였다.
구체적으로, 상기 바둑목법은 클리어 도막 표면을 칼로 가로 2mm 및 세로 2mm의 정사각형 100개를 만든 후 테이프를 사용하여 정사각형을 떼어내어 부착성을 측정하였다. 이때, 측정된 부착성은 100개의 정사각형이 100% 온전히 붙어있는 경우 M-1(매우 우수), 남은 정사각형이 70% 이상 100% 미만인 경우 M-2(우수), 50% 이상 70% 미만인 경우 M-3(보통), 30% 이상 50% 미만인 경우 M-4(나쁨), 30% 미만인 경우 M-5(매우 나쁨)로 나타냈다.
또한, 상기 열처리는 150℃에서 20분간 열처리 후 상온에서 20분간 방치하는 것을 1사이클로, 총 3사이클 반복하였다.
(4) 내수성
시편을 40℃ 항온수조에 240시간 동안 침적하고 1시간 동안 상온에서 방치한 후 항목 (3)의 바둑목법과 동일한 방법으로 박리 시험을 수행했으며, 평가 기준도 동일하게 적용하였다.
(5) 내산성
시편의 도막 표면에 0.1N 황산을 0.2㎖ 적하한 후 40℃ 이상으로 예열된 오븐에서 150분 동안 처리했다. 이때 시편에 황산을 떨어뜨린 부분의 에칭(etching), 얼룩 또는 부풀음의 발생여부를 육안으로 관찰하여 시편에 손상이 생기지 않은 최고 온도를 내산성 온도로 판정했다.
(6) 내스크래치성
시편의 20° 광택을 측정하고(초기 광택 측정), 내세차성 시험기(Amtec Kistler사 제품)를 이용하여 시편의 표면을 10회 왕복 처리한 후 20° 광택을 측정하였다. 이후 초기 광택과 표면처리 후 광택을 하기 수학식 1을 이용하여 광택유지율을 계산하였다.
[수학식 1]
광택유지율 = 표면처리 후 광택 / 초기 광택 × 100
(7) 내용제성
시편의 도막에 자일렌을 묻힌 면포를 올려둔 뒤 매 1분마다 2Kg 힘으로 4회 긁어 하층 도막면이 나타난 시간을 기록했다.
총 중량 중 고형분 함량 (중량%) 도막 외관 경도 부착성 내수성 내산성 초기 광택 내스크래치성 내용제성
실시예 1 61 F M-1 M-1 45℃ 91% 65% 10분
실시예 2 62 F M-1 M-1 43℃ 90% 65% 10분
실시예 3 60 F M-1 M-1 45℃ 92% 65% 10분
실시예 4 59 HB M-1 M-2 41℃ 86% 61% 9분
실시예 5 60 HB M-1 M-2 40℃ 87% 62% 9분
실시예 6 58 HB M-1 M-2 42℃ 85% 60% 9분
실시예 7 59 B M-2 M-2 39℃ 84% 58% 8분
실시예 8 58 B M-2 M-2 38℃ 86% 59% 8분
실시예 9 58 B M-1 M-2 39℃ 87% 57% 8분
비교예 1 48 X 2B M-3 M-4 36℃ 80% 54% 5분
비교예 2 45 2B M-3 M-3 35℃ 77% 52% 4분
비교예 3 42 B M-3 M-4 34℃ 79% 52% 5분
표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 9의 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막은 외관 특성 및 초기 광택이 우수하고, 부착성 내수성, 내산성, 내스크래치성 및 내용제성이 우수하다.
반면, 비교예 1 내지 3의 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막은 부착성, 내수성, 내산성, 내스크래치성 및 내용제성이 매우 부족했다.

Claims (6)

  1. 실란 변성 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 멜라민 수지를 포함하고,
    상기 폴리에스터 수지는 하기 화학식 1 유래의 말단기를 포함하고, 25℃에서의 점도가 1,200 내지 3,200 cps이고, 중량평균분자량이 4,500 내지 6,500 g/mol인, 클리어 코트 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021003527565-pat00002
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실란 변성 아크릴 수지는 수산기가가 30 내지 60 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 15 내지 40 ℃이며, 중량평균분자량이 6,000 내지 10,000 g/mol인, 클리어 코트 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스터 수지는 산가가 10 mgKOH/g 미만이며, 수산기가가 100 내지 200 mgKOH/g인, 클리어 코트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 중량평균분자량이 6,000 내지 10,000 g/mol이고, 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이며, 수산기가가 50 내지 200 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 30 내지 70 ℃인, 클리어 코트 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 우레탄 수지는 미반응 NCO기 함량(NCO%)이 수지 총 중량을 기준으로 10 내지 30 중량%이고, 중량평균분자량이 8,000 내지 15,000 g/mol인, 클리어 코트 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 클리어 코트 조성물은 10 내지 35 중량부의 실란 변성 아크릴 수지, 3 내지 20 중량부의 폴리에스터 수지, 10 내지 30 중량부의 아크릴 수지, 1 내지 10 중량부의 우레탄 수지 및 10 내지 20 중량부의 멜라민 수지를 포함하는, 클리어 코트 조성물.
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