KR102345283B1 - 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 도장강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량% 및 잔부 용제를 포함하는 하도용 제1 도료; 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량%, 중공입자 10 내지 30중량% 및 잔부 용제를 포함하는 중도용 제2 도료; 및 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5중량%, 안료 10 내지 40중량% 및 잔부 용제를 포함하는 상도용 제3 도료를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 색상, 외관, 가공성, 부착성 및 내구성 등의 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 화학적, 물리적 내구력 및 단열성이 향상된 도장강판이 제공된다.

Description

도료 조성물 및 이에 의해 제조된 도장강판{PAINT COMPOSITION AND COATED STEEL SHEET USING THE SAME}
본 발명은 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 도장강판에 관한 것으로, 보다 상세하게, 미세 중공입자가 포함되어, 화학적, 물리적 내구력 및 단열성이 향상된 도료 조성물 및 이를 이용하여 제조된 도장강판에 관한 것이다.
금속 도장 방법은 일반적으로 성형가공 후 도장하는 포스트 코팅 (Post-coating) 방식과 성형가공 전에 도장하는 프리 코팅(Pre-coating)방식으로 분류된다. 포스트 코팅방식은 설비비가 저렴하며, 소량 생산에 유리한 반면, 균일한 제품 및 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있다. 반면, 프리 코팅방식은 작업의 안정성, 제품의 균일성, 도료 손실 감소뿐만 아니라 환경오염이 적고, 단시간 내에 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 여기서, 성형 가공하려는 금속을 프리 코팅 방식으로 도장한 강판을 PCM(Pre-coated Metal) 컬러 강판이라 하며, 이에 사용되는 도료를 피씨엠 (PCM) 도료라 한다.
이러한 PCM 컬러 강판은 색상이 다양하고 무늬가 들어가는 등 외양이 화려하고 재가공의 필요가 없어, 세탁기, 냉장고, TV 등의 가전제품, 건자재, 자동차 등에서 많이 사용되어 왔으며, 최근 들어, 표면에 입체감이나 질감을 부여함으로써 실내외 인테리어 용도로 그 시장이 확대되고 있다.
상기 PCM 강판을 제조하기 위한 도료로서, 1액형 폴리우레탄(Polyurethane) 도료 조성물을 사용하여 피씨엠 강판을 제조하는 기술이 알려져 있으나, 상기한 폴리우레탄 도료를 사용하게 되면, 고가공성의 기능을 향상시킬 경우에는 도막의 내구성이 저하되고, 반대로 도막의 내구성을 향상시킬 경우에는 도막의 가공성이 저하되는 문제가 있다. 이에 따라 폴리우레탄 도료를 도포한 PCM 강판은, 도막의 물성에 있어서 고가공성과 고내구성을 동시에 확보하기가 어렵다는 문제가 지적되고 있다.
또한, 강판은 소재의 특성상 열전도도가 높기 때문에 흡열 효과나 단열 효과가 작은 단점이 있으므로, 이와 같은 단점을 보완할 수 있는 도료조성물이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 색상, 외관, 가공성, 부착성 및 내구성 등의 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 화학적, 물리적 내구력 및 단열성이 향상된 도료 조성물 및 이를 이용하여 제조된 도장 강판을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 하도용 제1 도료; 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량%, 중공입자 10 내지 30 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 중도용 제2 도료; 및 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5 중량%, 안료 10 내지 40 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 상도용 제3 도료를 포함하는 도료 조성물이 제공된다.
상기 제1 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 8,000, 수산기값이 30 내지 50 mgKOH/g일 수 있다.
상기 제1 도료의 가교제는 멜라민계 가교제 및 폴리이소시아네이트계 가교제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트계 가교제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트 및 2, 4, 6 - 트리이소시아네이트톨루엔 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 폴리이소시아네이트계 가교제에 포함된 이소시아네이트기가 마스킹(masking)되어 있는 것일 수 있다.
상기 제1 도료의 경화촉진제는 아민계, 금속염계 및 나프텐산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제1 도료는 추가로 안료 및 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 도료의 폴리에스테르폴리올 수지는 중량 평균 분자량이 1,500 이하인 폴리에스테르폴리올 수지 및 중량 평균 분자량이 5,000 이하인 폴리에스테르폴리올 수지가 70:30 내지 65:35의 비율로 혼합된 것일 수 있다.
상기 중량 평균 분자량이 1,500 이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판, 아디픽산, 퓨마릭산 및 무수말레익산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 중량 평균 분자량이 5,000 이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 트리메틸 펜탄디올, 네오펜틸그리콜, 아디픽 및 디에탄올아민 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 도료의 가교제는 NCO 당량(Isocyanate Index)이 10 내지 12%인 메틸에틸케옥심(Methylethylkeoxime, MEKO)로 블락된 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 트라이머일 수 있다.
상기 제2 도료의 경화촉진제는 아민계, 금속염계 및 나프텐산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제2 도료는 추가로 경화촉진을 위한 촉매를 더 포함하고, 상기 촉매는 디부틸틴디라우레이트, 디메틸에탄올아민, 에틸렌디아민, 디메틸우랄아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸벤질아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 중공입자는 알루미늄 실리케이트 수화물 60 내지 70중량% 및 멀라이트 30 내지 40%를 포함할 수 있다.
상기 제2 도료는 추가로 소포제를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 7,000, 수산기값이 15 내지 30 mgKOH/g, 유리전이온도(Tg)가 20℃ 내지 30℃일 수 있다.
상기 제3 도료의 가교제는 멜라민계 가교제일 수 있다.
상기 제3 도료의 경화촉진제는 파라톨루엔설폰산계, 디노닐나프탈렌설폰산계, 디노닐나프탈렌디설폰산계 및 도데실벤젠설폰산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제3 도료의 안료는 유기안료, 무기안료 및 체질안료 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제 1 내지 3 도료의 용제는 크실렌계, 에스테르계 및 알코올계 용제 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 강판; 상기 강판의 적어도 일면에 형성되며, 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제1 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 하도 도막; 상기 하도 도막 상에 형성되며, 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량%, 중공입자 10 내지 30 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제2 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 중도 도막; 및 상기 중도 도막 상에 형성되며, 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5 중량%, 안료 10 내지 40 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제3 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 상도 도막을 포함하는 도장강판이 제공된다.
상기 하도 도막의 두께는 5 내지 10㎛이고, 중도 도막의 두께는 40 내지 60㎛이며, 상도 도막의 두께는 20 내지 25㎛일 수 있다.
본 발명에 따르면, 색상, 외관, 가공성, 부착성 및 내구성 등의 우수한 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 화학적, 물리적 내구력 및 단열성이 향상된 도장강판이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장강판을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도장강판의 단면을 촬영한 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예, 실시예 1 및 실시예 2의 시간에 따른 온도변화 추이를 나타낸 그래프이다.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 도장강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 미세 중공 입자를 첨가하여 단열성이 향상되고, 화학적, 물리적 및 내구력 등의 물성 또한 향상된 단열 컬러강판에 관한 것이다.
종래의 PCM 도료는 무기물의 미세 중공 입자 추가 시 도료와의 상용성이 열위하여 도막 경화 후 도료와 입자간 분리가 발생하였으며, 이는 도막의 가공성과 외관 등 기타물성에 저하시키는 원인이 되었으며, 후 도막 작업 시 도막의 외관 및 소재와의 밀착성 등에 한계가 있었다. 이에 본 발명자들은 색상, 외관, 가공성 및 부착성 등을 동시에 만족시키는 단열강판용 PCM 도료 조성물을 개발하기 위하여 연구 노력한 끝에, 우수한 물성을 구현할 수 있는 최적의 조건을 도출하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 하도용 제1 도료; 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량%, 중공입자 10 내지 30 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 중도용 제2 도료; 및 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5 중량%, 안료 10 내지 40 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 상도용 제3 도료를 포함하는 도료 조성물이 제공된다.
1. 하도용 제1 도료
본 발명의 도료 조성물에 있어서, 제1 도료는 강판의 적어도 일면에 형성되는 하도 도막을 형성하기 위한 도료로서, 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량% 및 잔부 용제를 포함할 수 있다.
제1 도료는 주제수지로 폴리에스테르계 수지를 포함하며, 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에스테르 수지 또는 변성 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있으나, 가공성 등 물성을 고려하여 변성 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 제1 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 8,000인 것이 바람직하다. 6,000 미만인 경우 유연성 및 가공성이 크게 저하되며, 8,000 초과인 경우, 도막의 경도가 급격히 저하 될 수 있다.
또한, 상기 제1 도료의 폴리에스테르계 수지는 수산기(OH-)값이 30 내지 50 mgKOH/g인 것이 바람직하며, 30 미만인 경우 경화력이 저하 될 수 있고, 50 초과인 경우, 도막의 유연성이 크게 저하 될 수 있다.
상기 제1 도료의 폴리에스테르계 수지는 제1 도료 전체 중량을 기준으로, 20 내지 50중량% 포함되는 것이 바람직하고, 30 내지 40중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 20중량% 미만이면 도막의 유연성 및 가공성이 크게 저하되며, 50 중량%를 초과하면 도막의 내오염성 및 경도가 급격히 저하되는 문제가 있다.
상기 제1 도료의 가교제는 멜라민계 가교제 및 폴리이소시아네이트(우레탄)계 가교제 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 멜라민계 가교제는 알킬레이티드기가 높게 형성된(Highly Alkylated) 타입과, 이미노기가 높게 형성된(High Imino) 타입 및 부분적으로 알킬레이티드된(Partially Alkylated) 타입 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리이소시아네이트계 가교제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HMDI: Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI: isophorone Diisocyanate), 자일렌 디이소시아네이트(Xylene Diisocyanate) 및 2, 4, 6 - 트리이소시아네이트톨루엔(Triisocyanatetoluene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 폴리이소시아네이트계 가교제에 포함된 이소시아네이트기가 마스킹(masking)되어 열에 의해 해리되는 것이 PCM 용으로 적용하기에 보다 바람직하다. 예를 들어, 메틸에틸케옥심(MEKO)으로 마스킹된 헥사메틸렌 디이소시아네이트 가교제를 사용하는 것이 내습성 및 내식성 측면에서 바람직하다.
상기 제1 도료의 가교제는 제1 도료 전체 중량을 기준으로, 10 내지 20중량% 포함되는 것이 바람직하고, 10 내지 15 중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다. 10중량% 미만이면 도막의 내용제성 및 경도가 급격히 저하되며, 20중량 %를 초과하면 도막의 유연성 및 내충격성이 저하된다. 본 발명에 있어서는 가교제로는 우레탄 계인 엠이케이옥심(MEKO)으로 마스킹된 헥사메틸렌 디이소시아네이트 가교제를 사용하는 것이 내습성 및 내식성 측면에서 바람직하다.
주제수지인 폴리에스테르계 수지와 가교제와의 가교를 촉진시켜 도막의 치밀도를 올리기 위해 경화촉진제를 포함할 수 있으며, 상기 경화촉진제는 구체적으로 한정하는 것은 아니나, 아민(Amine)계, 금속염계 및 나프텐산계 경화촉진제를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 도료는 경화촉진을 위한 촉매를 더 포함하고, 상기 촉매는 디부틸틴디라우레이트, 디메틸에탄올아민, 에틸렌디아민, 디메틸우랄아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸벤질아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 디부틸틴디라우레이트를 사용할 수 있다.
상기 제1 도료의 경화촉진제는 제1 도료 전체 중량을 기준으로, 0.5 내지 1.0 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만이면 도막의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 일어나고, 1.0 중량%를 초과하면 도막의 경화가 너무 급격하게 일어나서 도장 작업시, 도막에 수축을 발생시키는 문제가 있다.
한편, 제1 도료는 필요에 따라, 안료 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 내부식성 및 방청성을 향상시키기 위하여 크롬계 방청안료인 스트론튬크로메이트를 적절한 함량으로 포함할 수 있다.
상기 제1 도료의 용제는 크실렌계, 에스테르계 및 알코올계 용제 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 예를 들어, 크실렌계 용제인 크실렌, 코코졸#100(Kocosol#100, SK사 상품명), 코코졸#150(Kocosol#150, SK사 상품명)과 에스테르계 용제인 셀로솔브 아세테이트, 에틸렌 글리콜 디 아세테이트, 부틸 셀로솔브, 글리콜 에테르계 용제인 에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 부칠 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르 아세테이트, 디 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 알코올계 용제인 이소프로필 알코올, 부틸 카비톨로 이루어지는 군에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
2. 중도용 제2 도료
제2 도료는 하도 도막 상에 중도 도막을 형성하기 위한 도료로서, 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량%, 중공입자 10 내지 30 중량% 및 잔부 용제를 포함할 수 있다.
제2 도료에 있어서, 상기 폴리에스테르폴리올 수지는 제2 도료 전체 중량을 기준으로, 30 내지 40중량% 포함되는 것이 바람직하다. 폴리에스테르폴리올 수지는 블록 폴리 이소시아네이트와 경화 반응을 일으키며, 30 중량% 미만이 될 경우에는 과경화로 인하여 도막의 가공성이 저하할 우려가 있고, 40 중량%를 초과할 경우에는 도막의 미경화로 내용제성이 저하될 우려가 있다.
한편, 상기 제2 도료의 폴리에스테르폴리올 수지는 중량 평균 분자량이 1,500 이하인 폴리에스테르폴리올 수지 및 중량 평균 분자량이 5,000 이하인 폴리에스테르폴리올 수지가 70:30 내지 65:35의 비율로 혼합된 것일 수 있다.
중량 평균 분자량이 1,500이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 도막에 유연성 특성을 부여하는 것으로써, 상기에서 한정한 범위 미만으로 혼합할 경우 도막의 유연성이 저하할 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과하여 혼합할 경우에는 도막의 경도가 저하될 우려가 있다. 상기 중량 평균 분자량이 1,500 이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 네오펜틸 글리콜, 트리메티놀프로탄, 아디픽산, 퓨마릭산 및 무수말레익산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
중량 평균 분자량이 5,000이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 도막의 경도 및 부착성을 부여하며, 상기에서 한정한 범위 미만으로 혼합할 경우 경도 및 도막간 부착성이 저하될 우려가 있고, 상기에서 한정한 범위를 초과하여 혼합할 경우에는 도막의 가공성이 저하될 우려가 있다. 상기 중량 평균 분자량이 5,000 이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 트리메틸 펜탄디올, 네오펜틸그리콜, 아디픽 및 디에탄올아민 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 도료의 가교제는 제1 도료의 폴리이소시아네이트계 가교제와 동일하거나 상이한 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HMDI: Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI: isophorone Diisocyanate), 자일렌 디이소시아네이트(Xylene Diisocyanate) 및 2, 4, 6 - 트리이소시아네이트톨루엔(Triisocyanatetoluene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 폴리이소시아네이트계 가교제에 포함된 이소시아네이트기가 마스킹(masking)되어 열에 의해 해리되는 것이 PCM 용으로 적용하기에 보다 바람직하다. 예를 들어, 상기 제2 도료의 가교제는 NCO 당량(Isocyanate Index)이 10 내지 12%인 메틸에틸케옥심(Methylethylkeoxime, MEKO)로 블락된 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 트라이머를 사용하는 것이 내습성 및 내식성 측면에서 바람직하다.
상기 제2 도료의 가교제는 제2 도료 전체 중량을 기준으로, 20 내지 30중량% 포함되는 것이 바람직하다. 20 중량% 미만이 될 경우에는 내약품성의 저하와 도막 경도가 저하할 우려가 있고, 35 중량%를 초과할 경우에는 도료의 저장 안정성이 저하되고, 도막의 가공성 및 내충격성 등이이 저하할 우려가 있다.
도장작업 후 형성된 중도 도막을 경화시키기 위해 경화촉진제를 포함할 수 있으며, 상기 경화촉진제는 구체적으로 한정하는 것은 아니나, 아민(Amine)계, 금속염계 및 나프텐산계 경화촉진제를 사용할 수 있다.
또한, 상기 제2 도료는 경화촉진을 위한 촉매를 더 포함하고, 상기 촉매는 디부틸틴디라우레이트, 디메틸에탄올아민, 에틸렌디아민, 디메틸우랄아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸벤질아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 디부틸틴디라우레이트를 사용할 수 있다.
상기 제2 도료의 경화촉진제는 제2 도료 전체 중량을 기준으로, 0.5 내지 1.0 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만이면 미만일 경우에는 후도막이 제대로 경화되지 않을 우려가 있고, 1.0 중량%를 초과하면 급속한 경화에 의해 후도막의 표면부터 경화되면서 후도막의 내부가 제대로 경화되지 않을 우려가 있다.
상기 제2 도료는 제2 도료 전체 중량을 기준으로, 10 내지 30 중량%의 중공입자를 포함한다. 상기 중공입자는 알루미늄 실리케이트 수화물 60 내지 70중량% 및 멀라이트 30 내지 40%를 포함하는 것이 바람직하다. 기존에 사용되는 단열재는 컬러강판 제조시 도장 롤의 압력에 의해 깨지거나, 또는 형태를 유지하더라도 열풍로의 300℃ 고온에서 입자 내부의 압력 상승으로 인하여 입자가 터지는 현상이 발생하였다. 그러나 본 발명에 따른 중공입자는 압축 강도가 우수하고 입자 내부가 진공으로 되어 있어 도막이 형성된 후에도 그 형태를 유지할 수 있고, 이에 따라, 다량의 중공입자가 포함된 도막은 열전달을 지연시키는데 우수한 성능을 발휘하여 단열성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 필요에 따라, 상기 제2 도료는 제2 도료 전체 중량을 기준으로, 0.5 내지 1.0 중량%의 소포제를 추가로 포함할 수 있다. 소포제는 도료 및 형성되는 도막의 기포 발생을 억제시키기 위한 것으로써, 비실리콘 타입인 폴리아크릴레이트를 사용하며, 도막의 플로우(흐름성)를 위해 폴리아크릴레이트 및 폴리프로필렌 플로우 에이젠트(Flow agent) 및 폴리프로필렌 왁스의 혼합물로 이루어질 수 있다. 소포제의 혼합량이 상기에서 한정한 범위 미만으로 혼합될 경우 도료 제조시 도료나 또는 후도막 작업시 도막에 기포가 빈번히 발생할 우려가 있고, 소포제의 혼합량이 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 도료나 또는 도막에 기포가 발생하지는 않지만 도료의 기타 다른 물성이 저하할 우려가 있다.
또한, 상기 제2 도료의 용제는 크실렌계, 에스테르계 및 알코올계 용제 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 예를 들어, 크실렌계 용제인 크실렌, 코코졸#100(Kocosol#100, SK사 상품명), 코코졸#150(Kocosol#150, SK사 상품명)과 에스테르계 용제인 셀로솔브 아세테이트, 에틸렌 글리콜 디 아세테이트, 부틸 셀로솔브, 글리콜 에테르계 용제인 에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 부칠 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르 아세테이트, 디 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 알코올계 용제인 이소프로필 알코올, 부틸 카비톨로 이루어지는 군에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
3. 상도용 제3 도료
제3 도료는 중도 도막 상에 상도 도막을 형성하기 위한 도료로서, 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5 중량%, 안료 10 내지 40 중량% 및 잔부 용제를 포함할 수 있다.
제3 도료는 주제수지로 폴리에스테르계 수지를 포함하며, 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에스테르 수지 또는 변성 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있으나, 가공성 등 물성을 고려하여 변성 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 7,000인 것이 바람직하다. 6,000 미만인 경우 도막의 유연성 및 가공성이 크게 저하될 수 있고, 7,000 초과인 경우, 도막의 경도가 저하될 수 있다.
또한, 상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 수산기(OH-)값이 15 내지 30 mgKOH/g인 것이 바람직하며, 15 미만인 경우 도막의 내용제성 및 경도가 저하될 수 있고, 30 초과인 경우, 도막의 유연성 및 가공성이 저하 될 수 있다.
상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 유리전이온도(Tg)가 20℃ 내지 30℃인 것이 바람직하다. 20℃ 미만인 경우 도막의 내용제성 및 경도가 저하될 수 있고, 30℃ 초과인 경우, 도막의 유연성 및 가공성, 내충격성 등이 저하 될 수 일 수 있다.
상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 제3 도료 전체 중량을 기준으로, 30 내지 50중량% 포함되는 것이 바람직하고, 40 내지 50중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 30중량% 미만이면 도막의 유연성 및 가공성이 크게 저하되며, 50 중량%를 초과하면 도막의 내오염성 및 경도가 급격히 저하되는 문제가 있다.
상기 제3 도료의 가교제는 멜라민계 가교제가 사용할 수 있고, 상기 멜라민계 가교제는 알킬레이티드기가 높게 형성된(Highly Alkylated) 타입, 이미노기가 높게 형성된(High Imino) 타입 및 부분적으로 알킬레이티드된(Partially Alkylated) 타입 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제3 도료의 가교제는 제3 도료 전체 중량을 기준으로, 5 내지 10중량% 포함되는 것이 바람직하. 5중량% 미만이면 도막의 내용제성 및 경도가 급격히 저하되며, 10중량%를 초과하면 도막의 유연성 및 내충격성이 저하된다. 본 발명에 있어서 가교제로는 알킬레이티드기가 높게 형성된(Highly Alkylated) 타입의 헥사메톡시멜라민(Hexamethoxymethylmelamine) 타입의 가교제를 사용하는 것이 바람직하다.
주제수지인 폴리에스테르계 수지와 가교제와의 가교를 촉진시켜 도막의 치밀도를 올리기 위해 경화촉진제를 포함할 수 있으며, 상기 경화촉진제는 구체적으로 한정하는 것은 아니나, 파라톨루엔설폰산계, 디노닐나프탈렌설폰산계, 디노닐나프탈렌디설폰산계 및 도데실벤젠설폰산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 제3 도료의 경화촉진제는 제3 도료 전체 중량을 기준으로, 1.0 내지 1.5 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 1.0 중량% 미만이면 도막의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 일어나고, 1.5 중량%를 초과하면 도막의 경화가 너무 급격하게 일어나서 도장 작업 시 도막에 수축 및 가공성 저하를 발생시키는 문제가 있다.
상기 제3 도료는 내열성 및 내약품성을 부여하기 위해, 제3 도료 전체 중량을 기준으로, 10 내지 40 중량%의 안료를 포함할 수 있다. 안료의 함량이 10중량% 미만이면 도료의 은폐력이 저하되며, 40중량%를 초과하면 작업성 및 저장성, 내용제성, 가공성 등이 저하된다.
상기 제3 도료의 안료는 유기안료, 무기안료 및 체질안료 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 기본 입자를 고려하여 시아닌 불루, 티타늄옥사이드 백색, 산화철 적색, 카본블랙, 크롬옐로우 또는 미뉴질, 탈크, 크레이 및 실리카 화합물 등이 사용될 수 있다.
상기 제3 도료의 용제는 크실렌계, 에스테르계 및 알코올계 용제 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 예를 들어, 크실렌계 용제인 크실렌, 코코졸#100(Kocosol#100, SK사 상품명), 코코졸#150(Kocosol#150, SK사 상품명)과 에스테르계 용제인 셀로솔브 아세테이트, 에틸렌 글리콜 디 아세테이트, 부틸 셀로솔브, 글리콜 에테르계 용제인 에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 부칠 에테르, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르 아세테이트, 디 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 알코올계 용제인 이소프로필 알코올, 부틸 카비톨로 이루어지는 군에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제1 내지 3도료를 포함하는 도료조성물을 이용하여 형성된 도장강판이 제공되며, 보다 상세하세는, 강판; 상기 강판의 적어도 일면에 형성되며, 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0 중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제1 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 하도 도막; 상기 하도 도막 상에 형성되며, 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량%, 중공입자 10 내지 30중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제2 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 중도 도막; 및 상기 중도 도막 상에 형성되며, 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5중량%, 안료 10 내지 40중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제3 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 상도 도막을 포함하는 도장강판이 제공된다.
제1 내지 3도료에 대해서는 상술하였으므로, 여기에서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 하도 도막의 두께는 5 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 5㎛ 미만인 경우 내식성 및 가공성 등이 저하될 수 있고, 10㎛ 초과인 경우, 중도 도막과의
부착성이 저하 될 수 일 수 있다.
상기 중도 도막의 두께는 40 내지 60㎛인 것이 바람직하다. 40㎛ 미만인 경우 중공입자의 돌출로 외관 형성이 불안 할 수 있고, 60㎛ 초과인 경우, 도막의 파핑이 발생 할 수 일 수 있다.
상기 상도 도막의 두께는 20 내지 25㎛인 것이 바람직하다. 20㎛ 미만인 경우 중공입자 돌출로 외관 불량 및 내용제성이 등이 저하될 수 있고, 25㎛ 초과인 경우, 도막의 파핑이 발생 할 수 일 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 3도료를 도포 및 건조하는 방법은 롤코팅 방법으로 수행될 수 있고, 건조는 열풍건조로 또는 유도가열로에서 수행될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
변성 폴리에스테르계 수지 45g, 가교제로는 우레탄 계인 엠이케이옥심(MEKO)으로 마스킹된 헥사메틸렌 디이소시아네이트 가교제를 10g 사용하고, 경화촉진제로는 금속염계를 0.5g을 사용하였으며, 안료로는 방청안료 및 TiO2를 각각 18g, 10g을 사용하였, 용제로는 부틸 카비톨을 16.5g 사용하여 하도용 제1 도료를 제조하였다.
폴리에스테르폴리올 수지 45g, 가교제로는 우레탄 계인 엠이케이옥심(MEKO)으로 마스킹된 헥사메틸렌 디이소시아네이트 가교제를 35g 사용하고, 경화촉진제로는 디부틸틴디라우레이트를 0.5g를 사용하였으며, 중공입자로는 실리케이트 수화물을 함유한 입자를 10중량%의 양으로 사용하고, 용제로는 부틸 카비톨을 10g 사용하여 하도용 제2 도료를 제조하였다.
변성 폴리에스테르계 수지 45g, 가교제로는 알킬레이티드기가 높게 형성된(Highly Alkylated) 타입을 15g 사용하고, 경화촉진제로는 디노닐나프탈렌디설폰산계를 1g 사용하였으며, 안료로는 TiO2를 30g 사용하고, 용제로는 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르를 10g 사용하여 하도용 제3 도료를 제조하였다.
0.45T의 GI강판을 메틸에틸케톤으로 탈지한 후, 강판 상에 상기 제1 내지 3 도료를 순차적으로 도포 및 건조하여 하도, 중도 및 상도가 형성된 도장강판을 제조하였다.
실시예 2
중공입자로 실리케이트 수화물을 함유한 입자를 20중량%의 양으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도장강판을 제조하였다.
비교예
중공입자를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도장강판을 제조하였다.
실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 도장강판의 하도, 중도 및 상도에 포함되는 수지의 종류 및 중공입자의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
항 목 도막두께(㎛) 비교예 실시예 1 실시예 2
상도 20 백색 폴리에스테르 백색 폴리에스테르 백색 폴리에스테르
중도 50 폴리우레탄 폴리우레탄+중공입자(10중량%) 폴리우레탄+
중공입자(20중량%)
하도 5 폴리우레탄 폴리우레탄 폴리우레탄
실시예 1, 2 및 비교예 1에 따라 제조된 도장강판에 대하여, 광택도, MEK 저항성, 연필경도, C.E.T 후 강제박리, 가공성 및 내한 가공성 특성을 평가하고 표 2에 따른 방식으로 측정하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
시험 항목 평가 방법
광택도 60°광택 측정기를 사용하여 초기의 도막광택 측정
MEK 저항성 MEK 용제로 도막표면을 문질러 도막이 벗겨지는 회수 측정
연필경도 UNI~Pencil(미쓰비시)을 사용하여 도막 경도를 측정
상온 가공성 상온에서 시편을 180°접어서 도막의 박리 정도를 측정
내한 가공성 0℃에서 시편을 180°접어서 도막의 박리 정도를 측정
부착성(C.E.T) 에리슨(Erichsen) 시험기로 6mm, 7mm 측정
단열성 적외선 Lamp 10분간 조사 후 온도 변화 측정
항 목 미세 중공 입자 함량 비 고
비교예 실시예 1 실시예 2
광택도 66% 23% 13% 60°
MEK 저항성 100회 95회 60회 왕복
연필경도 H HB HB Mits. Uni.
C.E.T 후
강제박리		 6mm 양호 양호 양호 상온
7mm 양호 양호 양호
C.E.T 후
강제박리		 6mm 양호 양호 양호 100℃, 1hr
(비등수)
7mm 양호 양호 양호
가공성 2T No Peeloff 3T No Peeloff 3T No Peeloff T-Bend,상온
내한 가공성 3T No Peeloff 4T No Peeloff 4T No pEELOFF T-Bend, 0℃
단열성 45.9℃ 33.7℃ 29.9℃
표 2를 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2는 적외선 램프(Lamp)로 10분간 조사 후 온도 변화가 비교예에 비해 현저하게 작은바, 우수한 단열 성능을 확인할 수 있으며, MEK저항성, 연필경도, 가공성, 내한가공성도 건재용 PCM강판으로 사용하기 적합한 수준인 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 3은 비교예, 실시예 1 및 실시예 2의 시간에 따른 온도변화 추이를 나타낸 그래프이며, 도 3을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2는 중공입자를 함유하지 않는 비교예에 비하여 온도변화의 정도가 현저하게 작은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (21)

  1. 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량% 및 잔부 용제를 포함하는 하도용 제1 도료;
    폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량%, 중공입자 15 내지 20중량% 및 잔부 용제를 포함하는 중도용 제2 도료; 및
    폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5중량%, 안료 10 내지 40중량% 및 잔부 용제를 포함하는 상도용 제3 도료를 포함하고,
    상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 7,000, 수산기값이 15 내지 30 mgKOH/g, 유리전이온도(Tg)가 20℃ 내지 30℃인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 8,000, 수산기값이 30 내지 50 mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도료의 가교제는 멜라민계 가교제 및 폴리이소시아네이트계 가교제 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트계 가교제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트 및 2, 4, 6 - 트리이소시아네이트톨루엔 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 폴리이소시아네이트계 가교제에 포함된 이소시아네이트기가 마스킹(masking)되어 있는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도료의 경화촉진제는 아민계, 금속염계 및 나프텐산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도료는 추가로 안료 및 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도료의 폴리에스테르폴리올 수지는 중량 평균 분자량이 1,500 이하인 폴리에스테르폴리올 수지 및 중량 평균 분자량이 5,000 이하인 폴리에스테르폴리올 수지가 70:30 내지 65:35의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중량 평균 분자량이 1,500 이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판, 아디픽산, 퓨마릭산 및 무수말레익산 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 중량 평균 분자량이 5,000 이하인 폴리에스테르폴리올 수지는 트리메틸 펜탄디올, 네오펜틸그리콜, 아디픽 및 디에탄올아민 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도료의 가교제는 NCO 당량(Isocyanate Index)이 10 내지 12%인 메틸에틸케옥심(Methylethylkeoxime, MEKO)로 블락된 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDI 트라이머)인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도료의 경화촉진제는 아민계, 금속염계 및 나프텐산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도료는 추가로 경화촉진을 위한 촉매를 더 포함하고, 상기 촉매는 디부틸틴디라우레이트, 디메틸에탄올아민, 에틸렌디아민, 디메틸우랄아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 트리에틸렌아민 및 디메틸벤질아민 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 중공입자는 알루미늄 실리케이트 수화물 60 내지 70중량% 및 멀라이트 30 내지 40%를 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도료는 추가로 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제3 도료의 가교제는 멜라민계 가교제인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제3 도료의 경화촉진제는 파라톨루엔설폰산계, 디노닐나프탈렌설폰산계, 디노닐나프탈렌디설폰산계 및 도데실벤젠설폰산계 경화촉진제 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제3 도료의 안료는 유기안료, 무기안료 및 체질안료 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 내지 3 도료의 용제는 크실렌계, 에스테르계 및 알코올계 용제 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
  20. 강판;
    상기 강판의 적어도 일면에 형성되며, 폴리에스테르계 수지 20 내지 50중량%, 가교제 10 내지 20중량%, 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제1 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 하도 도막;
    상기 하도 도막 상에 형성되며, 폴리에스테르폴리올 수지 30 내지 40중량%, 가교제 20 내지 30중량%; 경화촉진제 0.5 내지 1.0중량%, 중공입자 10 내지 30중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제2 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 중도 도막; 및
    상기 중도 도막 상에 형성되며, 폴리에스테르계 수지 30 내지 50중량%; 가교제 5 내지 10중량%; 경화촉진제 1.0 내지 1.5중량%, 안료 10 내지 40중량% 및 잔부 용제를 포함하는 제3 도료를 도포 및 건조하여 형성되는 상도 도막을 포함하고,
    상기 제3 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량이 6,000 내지 7,000, 수산기값이 15 내지 30 mgKOH/g, 유리전이온도(Tg)가 20℃ 내지 30℃인 것을 특징으로 하는 도장강판.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 하도 도막의 두께는 5 내지 10㎛이고, 중도 도막의 두께는 40 내지 60㎛이며, 상도 도막의 두께는 20 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 도장강판.
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