KR102463072B1

KR102463072B1 - 특수 무늬 도막을 형성하는 도장 방법

Info

Publication number: KR102463072B1
Application number: KR1020210010738A
Authority: KR
Inventors: 김철규; 안진우; 손창용; 주용준
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2022-11-03
Also published as: KR20220107732A; CN114789128B; CN114789128A

Abstract

본 발명은 작업성 및 생산성이 우수한 동시에 특수 무늬를 일관성 있게 형성하는 도장 방법에 관한 것이다.

Description

특수 무늬 도막을 형성하는 도장 방법{Coating method for providing textured coating}

본 발명은 특수 무늬 도막을 형성하는 도장 방법, 구체적으로 작업성 및 생산성이 우수한 동시에 특수 무늬를 일관성 있게 형성하는 도장 방법에 관한 것이다.

균열이나 홈 등이 존재하는 피도장물의 표면에 도장하는 경우, 도장 전에 퍼티 작업을 수행하여 외관 결함을 보완하는 방법이 수행되어 왔다. 일례로, 특허 제2124756호에는 시공 부위에 퍼티를 도포하고 가열한 후, 가열된 시공 부위를 연마하여 표면을 정리하는 연마 공정을 포함하는 차량 부분 판금부의 재도장 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같이 퍼티 작업을 수행할 경우, 퍼티 후 수작업으로 연마 작업이 행해져야 하고, 외관 결함의 정도에 따라 상기 과정이 수회 반복되는 경우가 많아, 작업시간 및 인건비가 증가하는 문제가 있다.

특히, 주물 등의 소재는 특성 상 외관에 결함이 발생하는 경우가 많아, 종래의 방법에 따를 경우 작업성과 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 피도장물의 외관 결함을 보완할 수 있는 도장 방법으로서, 종래의 퍼티 작업을 대체할 수 있는 작업성 및 생산성이 우수한 도장 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 특수 무늬 도막을 형성하여 도막 표면에 입체감을 부여함으로써, 피도장물의 외관 결함을 보완하는 도장 방법을 제공한다.

본 발명은 에어리스 건(Airless gun) 또는 본타일 건(Bon Tile Gun)을 사용하여 우레탄 도료 조성물을 도장하는 단계를 포함하는 도장 방법으로서, 상기 우레탄 도료 조성물이 열경화성 아크릴 수지, 열가소성 아크릴 수지 및 체질 안료를 포함하는 주제; 및 이소시아네이트 수지를 포함하는 경화제를 포함하는 도장 방법을 제공한다.

본 발명의 도장 방법에 따르면 특수 무늬 도막을 형성하여 도막 표면에 입체감을 부여함으로써, 피도장물의 외관 결함을 보완할 수 있다. 본 발명의 도장 방법은 종래의 퍼티 작업을 대체할 수 있는 것으로, 작업성 및 생산성이 우수한 도장 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 에어리스 건의 모식도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 도막의 표면을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 2에 따른 도막의 표면을 나타낸 사진이다.
도 4는 비교예 4에 따른 도막의 표면을 나타낸 사진이다.
도 5는 비교예 5에 따른 도막의 표면을 나타낸 사진이다.
도 6은 비교예 6에 따른 도막의 표면을 나타낸 사진이다.

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

본 명세서에서 사용된 “산가”, “수산기가”와 같은 작용기가는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다. “유리전이온도”는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. “수평균분자량" 및 “중량평균분자량"은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. 또한, "점도"는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 브룩필드 점도계(brookfield viscometer)를 사용하여 측정할 수 있다.

본 발명에 따른 도장 방법은 에어리스 건(Airless gun)을 사용하여 우레탄 도료 조성물을 도장하는 단계를 포함하고, 상기 우레탄 도료 조성물이 열경화성 아크릴 수지, 열가소성 아크릴 수지 및 체질 안료를 포함하는 주제; 및 이소시아네이트 수지를 포함하는 경화제를 포함한다.

<우레탄 도료 조성물>

본 발명에 따른 도장 방법은 에어리스 건(Airless gun) 또는 본타일 건(Bon Tile Gun)을 사용하여 우레탄 도료 조성물을 도장하는 단계를 포함한다. 본 발명에서, 상기 우레탄 도료 조성물은 열경화성 아크릴 수지, 열가소성 아크릴 수지 및 체질 안료를 포함하는 주제; 및 이소시아네이트 수지를 포함하는 경화제를 포함한다.

상기 우레탄 도료 조성물은 점도가 50 내지 150 KU(25 ℃), 예를 들어 100 내지 120 KU(25 ℃)일 수 있다. 우레탄 도료 조성물이 전술한 범위의 점도를 가질 경우, 도막에 특수 무늬(엠보무늬)를 일관적으로 부여할 수 있다. 구체적으로, 우레탄 도료 조성물의 점도가 전술한 범위 미만인 경우, 피도장물의 표면이 지면에서 수직하는 수직면일 경우 점도와 칙소성의 열세로 무늬가 형성되기 전 도료가 흘러내려 충분한 엠보 효과가 부여되지 않을 수 있다. 또한, 도막의 두께가 두꺼워질 경우 중첩된 도료가 흘러내릴 수 있다. 한편, 우레탄 도료 조성물의 점도가 전술한 범위를 초과하는 경우, 칙소성 및 점도가 지나치게 높아져 도장 건의 오작동을 유발할 수 있기 때문에 작업성이 저하될 수 있다.

상기 우레탄 도료 조성물은 칙소값(ASTM D2196)이 5,000 내지 10,000, 예를 들어 7,000 내지 9,000, 다른 예로 7,000 내지 8,000일 수 있다. 우레탄 도료 조성물이 전술한 범위의 칙소성을 가질 경우, 도막에 특수 무늬(엠보무늬)를 일관적으로 부여할 수 있다. 구체적으로, 우레탄 도료의 칙소성이 전술한 범위 미만인 경우 도료가 무늬를 형성하기 전에 흘러내릴 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 칙소성 및 점도가 지나치게 높아져 도장 건의 고장을 유발할 수 있기 때문에 작업성이 저하될 수 있다.

주제

상기 우레탄 도료 조성물은 주제로서 열경화성 아크릴 수지, 열가소성 아크릴 수지 및 체질 안료를 포함한다. 상기 주제는 용제 및 해당 기술분야에서 통상 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.

아크릴 수지

상기 도료 조성물의 주제는 열경화성 아크릴 수지 및 열가소성 아크릴 수지를 포함한다. 상기 열경화성 아크릴 수지 및 상기 열가소성 아크릴 수지는 (메타)아크릴레이트 단량체 및 비닐 단량체를 중합하여 제조된 것일 수 있다.

상기 (메타)아크릴레이트 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 N-메틸올 아크릴아미드, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디사이클로펜테닐 옥시에틸 메타크릴레이트, 아크릴산 다이머, 헥산디올 디아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 트리이소프로필실릴 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트 프탈레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 디아세톤 아크릴아미드, 이소부틸 메타크릴레이트, 히드록시이소프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 트리이소프로필 실릴 메타크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, t-부틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, t-부틸 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 메타크릴산, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 클로로스티렌, 사이클로헥실비닐에테르에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 비닐 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로 헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 열경화성 아크릴 수지의 고형분은 45 내지 65%, 예를 들어 49 내지 55%일 수 있다. 열경화성 아크릴 수지의 고형분이 전술한 범위 미만인 경우, 이소시아네이트와 결합하는 OH기가 부족하여 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 열경화성 아크릴 수지의 고형분이 전술한 범위를 초과하는 경우, 이소시아네이트와 결합한 후에도 도료 내 OH기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 열경화성 아크릴 수지의 산가는 1 내지 15 mgKOH/g, 예를 들어 3 내지 9 mgKOH/g일 수 있다. 상기 열경화성 아크릴 수지의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 내약품성 및 내후성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

상기 열경화성 아크릴 수지의 유리전이온도는 50 내지 100 ℃, 예를 들어 60 내지 90 ℃일 수 있다. 상기 열경화성 아크릴 수지의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 내열탕성 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

상기 열경화성 아크릴 수지의 수산기가는 60 내지 90 mgKOH/g, 예를 들어 80 내지 89 mgKOH/g일 수 있다. 열경화성 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우, 이소시아네이트와 결합하는 OH기가 부족하여 도료의 점도가 낮아지고, 그로 인해 도장 시 도장면에서 흘러 내리거나 입체감이 충분히 구현되지 않을 수 있으며, 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 열경화성 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위를 초과하는 경우, 이소시아네이트와 결합한 후에도 도료 내 OH기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도료의 점도 및 칙소성이 높아져 외관이 저하되고, 도장 시 작업성이 저하될 수 있으며, 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 열경화성 아크릴 수지의 수평균분자량은 8,000 내지 14,000 g/mol, 예를 들어 10,000 내지 13,000 g/mol이고, 중량평균분자량은 12,000 내지 30,000 g/mol, 예를 들어 18,000 내지 29,000 g/mol일 수 있다. 상기 열경화성 아크릴 수지의 수평균분자량 및 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 외관 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

상기 열경화성 아크릴 수지의 함량은 주제의 총 중량을 기준으로 5 내지 35 중량%, 예를 들어 10 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 열경화성 아크릴 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도막의 가공성 및 내약품성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 휘도값이 저하될 수 있다.

상기 열가소성 아크릴 수지의 고형분은 40 내지 65%, 예를 들어 45 내지 60 %일 수 있다. 열가소성 아크릴 수지의 고형분이 전술한 범위 미만인 경우, 이소시아네이트와 결합하는 OH기가 부족하여 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 열가소성 아크릴 수지의 고형분이 전술한 범위를 초과하는 경우, 이소시아네이트와 결합한 후에도 도료 내 OH기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 열가소성 아크릴 수지의 산가는 1 내지 20, 예를 들어 4 내지 10 mgKOH/g일 수 있다. 상기 열가소성 아크릴 수지의 산가가 전술한 범위 미만인 경우 내약품성 및 내후성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

상기 열가소성 아크릴 수지의 유리전이온도는 0 내지 40 ℃, 예를 들어 10 내지 30 ℃일 수 있다. 상기 열가소성 아크릴 수지의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 내열탕성 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

상기 열가소성 아크릴 수지의 수산기가는 50 내지 100 mgKOH/g, 예를 들어 60 내지 90 mgKOH/g일 수 있다. 열가소성 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위 미만인 경우, 이소시아네이트와 결합하는 OH기가 부족하여 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 열가소성 아크릴 수지의 수산기가가 전술한 범위를 초과하는 경우, 이소시아네이트와 결합한 후에도 도료 내 OH기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 열가소성 아크릴 수지의 수평균분자량은 3,000 내지 9,000 g/mol, 예를 들어 5,000 내지 8,000 g/mol이고, 중량평균분자량은 15,000 내지 30,000 g/mol, 예를 들어 17,000 내지 25,000 g/mol일 수 있다. 상기 열가소성 아크릴 수지의 수평균분자량 및 중량평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우 외관 및 경도가 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 내약품성 및 내식성이 저하될 수 있다.

상기 열가소성 아크릴 수지의 함량은 주제의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 열가소성 아크릴 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 도막의 가공성 및 내약품성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 휘도값이 저하될 수 있다.

안료

상기 도료 조성물의 주제는 체질 안료를 포함한다. 체질 안료는 도막 내의 기공을 충전시키고, 도막 형성을 보완하며, 도막에 살오름성 또는 기계적 성질을 부여하는 역할을 한다. 따라서, 체질 안료를 포함할 경우, 양호한 도막 외관을 얻을 수 있는 동시에 경도, 내충격성 및 방청성 등을 향상시킬 수 있다. 특히, 체질 안료는 도료의 칙소성을 높여주기 때문에, 특수무늬의 입체감을 부여하고, 건조 이후에도 엠보 무늬를 유지시키는 역할을 한다.

상기 체질 안료로는 도료 조성물에 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 마그네슘 실리케이트, 카올린, 마이카, 실리카, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 하이드록사이드, 황산바륨 등이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.

상기 체질 안료의 함량은 주제의 총 중량을 기준으로 20 내지 40 중량%, 예를 들어 25 내지 35 중량%일 수 있다. 상기 체질 안료의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 점도 및 칙소성이 낮아 특수 무늬 형성이 어려워질 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 분산성이 열세해져 기계적 물성 저하를 유발할 뿐만 아니라, 높은 점도로 인한 기기의 오작동을 유발하여 도장 작업성이 저하될 수 있다.

본 발명의 도료 조성물에서, 상기 체질 안료와 상기 아크릴 수지(열경화성 아크릴 수지 및 열가소성 아크릴 수지)의 배합비(중량비)는 0.5 내지 0.9 : 1, 예를 들어 0.7 내지 0.9 : 1일 수 있다. 상기 아크릴 수지에 대한 체질 안료의 배합비가 전술한 범위 미만인 경우 점도 및 칙소성이 저하되어 무늬 형성이 어려워질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 점도 및 칙소성이 높아져 도장 건의 막힘을 유발할 수 있고, 도료 내 유연성(flexibility)이 부족하여 도막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

상기 도료 조성물의 주제는 체질 안료 외에 유색 안료를 더 포함할 수 있다. 유색 안료는 도료에 원하는 색상(유색)을 발현하거나 도막의 강도나 광택을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 안료로는 도료에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 메탈릭 안료, 알루미늄-페이스트(Al-paste), 펄(pearl) 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 사용 가능한 유색 안료의 비제한적인 예로는, 아조계, 프탈로시아닌계, 산화철계, 코발트계, 탄산염계, 황산염계, 규산염계, 크롬산염계 안료 등이 있으며, 예컨대, 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 있다.

상기 안료의 함량은 주제의 총 중량을 기준으로 30 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 안료의 함량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 도막의 경화도가 높아져 도막의 물성이 향상될 수 있다.

용제

상기 도료 조성물의 주제는 용제를 포함할 수 있다. 상기 용제는 도료의 점도를 조정하여 작업성을 향상시키고, 도막의 외관 휘도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 용제로는 해당 기술분야에 알려진 통상적인 유기용제를 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 유기용제로는 방향족 탄화수소계, 에스테르계 용제, 에테르계 용제, 알코올계 용제 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 사용 가능한 유기용제의 비제한적인 예를 들면 사이클로헥사논, 자일렌, 톨루엔, 셀로솔브 아세테이트, 메틸에틸케톤, 디베이직에스터, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 아세테이트, 3-메톡시 부틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 아밀알콜, 부틸 카비톨, 이소포론 또는 이들의 혼합 용제 등이 있다.

본 발명에서, 상기 용제의 함량은 주제의 총 중량(100 중량%)을 만족시키는 잔량일 수 있으며, 예를 들어 주제의 총 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 용제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 작업성이 개선되고 도막의 우수한 물성을 발휘할 수 있다.

첨가제

상기 도료 조성물의 주제는 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 도료 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 소포제, 탈포제, 레벨링제, 가소제, 조색제, 자외선 흡수제, 표면 조정제, 유연제, 부착증진제, 습윤제 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

상기 첨가제는 해당 기술분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있으며, 예컨대 주제의 총 중량에 대하여 각각 0.01 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 외관 및 경도가 향상될 수 있다.

경화제

상기 우레탄 도료 조성물은 경화제로서 이소시아네이트 수지를 포함한다. 이소시아네이트 수지는 분자 내 포함된 이소시아네이트기(-NCO)가 전술한 아크릴 수지와 반응하여 우레탄 수지를 형성할 수 있도록 한다.

상기 이소시아네이트 수지로는 당 분야에서 폴리우레탄 합성에 사용되는 통상적인 이소시아네이트 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate, TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexa Methylene Diisocyanate, HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Di-isocyanate, IPDI), 메타 자일렌 디이소시아네이트(MXDI), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(TMXDI), 상기 MDI의 벤젠 고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(H12 MDI), 자일렌 디이소시아네이트(XDI)의 벤젠 고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(수첨 XDI) 등이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

상기 이소시아네이트 수지의 고형분은 50 내지 70%, 예를 들어 55 내지 65%일 수 있다. 이소시아네이트 수지의 고형분이 전술한 범위 미만인 경우, 우레탄 결합이 적게 형성되어 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 이소시아네이트 수지의 고형분이 전술한 범위를 초과하는 경우, 아크릴 수지와 결합한 후에도 도료 내 NCO기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 이소시아네이트 수지의 이소시아네이트기 함량(NCO%)은 5 내지 20%, 예를 들어 7 내지 15%일 수 있다. 이소시아네이트 수지의 이소시아네이트기 함량 이 전술한 범위 미만인 경우, 우레탄 결합이 적게 형성되어 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 이소시아네이트 수지의 이소시아네이트기 함량이 전술한 범위를 초과하는 경우, 아크릴 수지와 결합한 후에도 도료 내 NCO기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 이소시아네이트 수지의 수평균분자량은 1,500 내지 3,500 g/mol, 예를 들어 1,800 내지 2,500 g/mol일 수 있다. 이소시아네이트 수지의 수평균분자량이 전술한 범위 미만인 경우, 우레탄 결합이 적게 형성되어 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다. 반면, 이소시아네이트 수지의 수평균분자량이 전술한 범위를 초과하는 경우, 아크릴 수지와 결합한 후에도 도료 내 NCO기가 잔존하여 우레탄 결합 외 다른 결합을 형성할 수 있고, 그 결과 도막의 화학적, 기계적 물성을 저하시킬 수 있다.

상기 이소시아네이트 수지는 경화제부 총 중량에 대하여 90% 이상, 예를 들어 95 내지 100 중량%로 포함될 수 있다. 이소시아네이트 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우, 우레탄 결합이 적게 형성되어 전반적인 도막 물성 저하를 초래할 수 있다.

일례로, 상기 주제와 상기 경화제는 7 내지 10 : 1, 예를 들어 9 : 1의 배합비(부피비)로 사용될 수 있다.

<도장 방법>

본 발명에 따른 구조물의 도장 방법은 에어리스 건(Airless gun) 또는 본타일 건(Bon Tile Gun)을 사용하여 우레탄 도료 조성물을 도장하는 단계를 포함한다. 상기 우레탄 도료 조성물로는 전술한 우레탄 도료 조성물을 사용할 수 있다.

피도장물은 콘크리트, 합판, 원목, 칩보드, 섬유보드, 석고보드, 아크릴판, 유리, 강관, 강판 등의 금속 소재의 표면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 우레탄 도료 조성물은 에어리스 건 또는 본타일 건을 사용하여 도장될 수 있고, 이에 따라 도막 표면에 요철 구조를 일관되게 형성할 수 있다. 일례로, 본 발명에서는 에어리스 건을 사용하여, 공기 보조 에어리스 스프레이(Air Assisted Airless Spray)와 유사한 방식으로 분사할 수 있다. 이 경우 점도와 칙소성이 높은 도료의 분사가 가능하여 우수한 요철 구조를 얻을 수 있는 동시에, 우수한 작업성도 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용 가능한 에어리스 스프레이 건의 일례를 도시한 것이다. 에어리스 스프레이 건(100)은 에어캡(101), 에어 이송 노즐(102), 도료 이송 노즐(103), 에어 공급 호스(104) 및 도료 공급 호스(105)를 구비한다. 도료는 도료 이송 노즐(103)과 도료 공급 호스(105)를 통해 에어캡(101)으로 전달되고, 에어는 에어 이송 노즐(102) 및 에어 공급 호스(104)를 통해 에어캡(101)으로 전달된 후, 함께 분사된다. 구현하고자 하는 무늬의 크기, 요철 정도에 따라 스프레이 건(100)의 에어캡(101) 및 분사 압력을 선택할 수 있다. 예를 들어, 에어캡으로 인터널 믹스(internal mix), 익스터널 믹스 8홀(external mix - 8 hole) 또는 익스터널 믹스 4홀(external mix - 4 hole) 등을 사용할 수 있다.

도료 분사 압력 및 에어 분사 압력은 요구되는 특수무늬(엠보)의 크기에 맞추어 현장에서 조절할 수 있으며, 예를 들어 2 내지 5 bar 범위에서 조절할 수 있다.

일례로, 익스터널 믹스 8홀(external mix - 8 hole) 에어캡(101)이 구비된 에어리스 스프레이 건(100)을 사용하고, 도료 분사 압력을 2 내지 4 bar로, 에어 분사 압력을 3 내지 5 bar로 조절하여 도장할 수 있다. 상기 조건으로 도장할 경우 일정한 크기로 동그란 무늬를 형성하는 것이 용이하다. 구체적으로, 도료 분사 압력이 전술한 범위 미만인 경우 공급되는 도료의 양이 적어 형성되는 무늬의 크기가 작아질 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 공급되는 도료의 양이 많아 무늬가 너무 크게 형성되거나 도료가 흘러내려 모양을 형성하기 어려워 질 수 있다. 에어 분사 압력이 전술한 범위 미만인 경우 무늬가 크게 형성되어 흘러내릴 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 형성되는 무늬의 크기가 지나치게 작아질 수 있다.

상기 우레탄 도료 조성물로는 전술한 방법으로 1 내지 5회 도포할 수 있고, 건조 도막 두께 150 내지 700 ㎛, 예를 들어 200 내지 600 ㎛로 형성될 수 있다. 상기 우레탄 도료 조성물의 건조 도막 두께가 전술한 범위 미만인 경우 도막의 은폐성이 저하되거나 입체감이 충분히 구현되지 않을 수 있으며, 전술한 범위를 초과하는 경우 도막이 흘러내려 모양을 형성하기 어려워질 수 있다.

상기 우레탄 도료 조성물은 중도로 사용될 수 있고, 일례로 우레탄 하도와 우레탄 상도 중간에 도장될 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 1-12]

하기 표 1-2의 우레탄 도료 조성물(주제:경화제=9:1 부피비) 및 도장 방법에 따라 실시예 1-12의 도장을 실시하였다.

[비교예 1-6]

하기 표 3의 우레탄 도료 조성물(주제:경화제=9:1 부피비) 및 도장 방법에 따라 비교예 1-6의 도장을 실시하였다.

열경화성 아크릴 수지 1: 고형분 50%, 산가 3 mgKOH/g, Tg 89 ℃, 수산기가 88 mgKOH/g, Mn 11,000, Mw 20,000

열경화성 아크릴 수지 2: 고형분 54%, 산가 8 mgKOH/g, Tg 82 ℃, 수산기가 83 mgKOH/g, Mn 12,500, Mw 28,000

열경화성 아크릴 수지 3: 고형분 55%, 산가 20 mgKOH/g, Tg 110 ℃, 수산기가 85 mgKOH/g, Mn 12,000, Mw 25,000

열가소성 아크릴 수지 1: 고형분 53%, 산가 10 mgKOH/g, Tg 20 ℃, 수산기가 84 mgKOH/g, Mn 7,500, Mw 22,000

열가소성 아크릴 수지 2: 고형분 50%, 산가 4 mgKOH/g, Tg 26 ℃, 수산기가 68 mgKOH/g, Mn 6,000, Mw 17,500

열가소성 아크릴 수지 3: 고형분 55%, 산가 22 mgKOH/g, Tg 0 ℃, 수산기가 110 mgKOH/g, Mn 8,000, Mw 15,000

유색 안료: TiO₂(CR826) 25%, Ferroxide Yellow 52 19%, Geolor Yellow 958F 28%, Geolor yellow 954F 28% 혼합물

체질 안료: NA-400 61%, China Clay 26%, Super Mica 13% 혼합물

침강방지제 1: 실리카계 첨가제(AEROSIL R-972, ENOVIK INDUSTRIES)

침강방지제 2: 왁스계 첨가제(Monoral 3300M, HS CHEM)

칙소향상제: 벤톤류 첨가제(VISCOGEL B8, LAVIOSA CHEMICA MINERARIA SPA)

부착증진제: 실란계 첨가제(CG-O187, QUFU CHENGUANG CHEMICALS CO., LTD)

흐름방지제: Garamite 1958(BYK)

분산제: Disper BYK104(BYK)

증점제: RHEOBYK-7410ET(BYK)

소포제: RHEOFLOW AF-770(KS Chemical)

이소시아네이트 수지: 고형분 60%, 이소시아네이트기 함량 12%, Mn 2,000

[실험예-물성 평가]

각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 우레탄 도료 조성물에 대하여 하기 방법으로 물성을 평가하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예에 따라 도막을 형성한 후, 도막 표면의 무늬를 관찰하였다. 평가 결과는 하기 표 4-6 및 도 2-6에 나타내었다.

부착성

ASTM D3359(1 mm Crosscut)에 따라 평가하였다. 평가 기준은 하기와 같다.

◎: 미박리 부위 95% 이상

○: 미박리 부위 90% 이상 95% 미만

△: 미박리 부위 85% 이상 90% 미만

X: 미박리 부위 85% 미만

작업성

ASTM D562에 따라 점도를 측정하여 작업성을 평가하였다.

건조성

건도막(200 ㎛)의 지촉 건조를 측정하여 건조성을 평가하였다.

저장안정성

ASTM 2471에 따라, 60℃에서 7일간 방치한 후 침전 발생 유무를 관찰하였다.

경도

ASTM D2794에 따라 연필 경도를 측정하였다. 평가 기준은 하기와 같다.

◎: 3H 이상

○: 2H 이상 3H 미만

△: 1H 이상 2H 미만

X: 1H 미만

흐름성

ASTM D4400에 따라 Sagmeter로 흐름성을 측정하였다. 평가 기준은 하기와 같다.

◎: 20 Mils 이상

○: 18 Mils 이상 20 Mils 미만

△: 15 Mils 이상 18 Mils 미만

X: 15 Mils 미만

상기 표 4-6의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-12의 도료 조성물 및 도장 방법에 따라 형성된 도막은 측정한 물성 항목 전반적으로 우수한 물성을 나타내었다. 또한, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 방법으로 형성된 도막의 표면에는 특수 무늬(요철)가 형성되었고, 그 결과 도막 표면에 입체감이 부여되어 피도장물의 외관 결함을 보완할 수 있었다.

반면, 본 발명에 따른 조성을 벗어나는 비교예 1-3의 도료 조성물로 형성된 도막은 실시예에 비해 열세한 물성을 나타내었다. 구체적으로, 열경화성 아크릴 수지만 사용한 비교예 1 및 열가소성 아크릴 수지만 사용한 비교예 2의 경우, 측정 항목 모두에서 열세한 물성을 나타내었다. 한편, 체질 안료를 포함하지 않은 비교예 3의 경우, 작업성, 건조성, 경도 및 흐름성이 열세하게 나타났다.

본 발명에 따른 조건을 벗어나는 비교예 4-6의 도장 방법에 따라 형성된 도막은 실시예에 비해 열세한 물성을 나타내었다. 구체적으로, 도료 분사 압력이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 4, 5 및 에어 분사 압력이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 6 모두 작업성, 건조성 및 흐름성이 열세하게 나타났다. 도 4, 5에 나타난 바와 같이, 도료 분사 압력이 지나치게 약한 비교예 4의 경우 공급되는 도료의 양이 적어 작은 크기의 무늬가 형성되었고, 도료 분사 압력이 지나치게 큰 비교예 5의 경우 도료의 양이 많아 무늬가 너무 크게 형성되었는데, 상기 두 경우 모두 피도장물의 외관 결함을 충분히 보완하기 어렵다. 또한, 도 6에 나타난 바와 같이, 에어 분사 압력이 지나치게 약한 비교예 6의 경우 무늬가 크게 형성되어 흘러내렸다.

한편, 본 발명에 따른 실시예 1-12의 도료 조성물을 사용하되, 도장 방법으로 에어리스 건 또는 본타일 건을 사용하지 않은 경우, 높은 점도로 인해 분사 자체가 불가하였다.

100: 에어리스 스프레이 건
101: 에어캡
102: 에어 이송 노즐
103: 도료 이송 노즐
104: 에어 공급 호스
105: 도료 공급 호스

Claims

에어리스 건(Airless gun)을 사용하여 우레탄 도료 조성물을 도장하는 단계를 포함하고,
상기 우레탄 도료 조성물이 열경화성 아크릴 수지, 열가소성 아크릴 수지 및 체질 안료를 포함하는 주제; 및 이소시아네이트 수지를 포함하는 경화제를 포함하고,
상기 우레탄 도료 조성물이 주제 총 중량을 기준으로 상기 열경화성 아크릴 수지 5 내지 35 중량%, 상기 열가소성 아크릴 수지 1 내지 30 중량% 및 상기 체질 안료 20 내지 40 중량%를 포함하고, 경화제 총 중량을 기준으로 상기 이소시아네이트 수지 90 내지 100 중량%를 포함하고,
상기 에어리스 건을 사용한 도포 시, 도료 분사 압력이 2 내지 4 bar이고, 에어 분사 압력이 3 내지 5 bar로 적용되는 도장 방법.
제1항에 있어서, 상기 우레탄 도료 조성물의 점도가 50 내지 150 KU(25 ℃)이고, 칙소값(ASTM D2196)이 5,000 내지 10,000인 도장 방법.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 아크릴 수지의 고형분이 45 내지 65%이고, 산가가 1 내지 15 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 50 내지 100 ℃이고, 수산기가가 60 내지 90 mgKOH/g이고, 수평균분자량이 8,000 내지 14,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 12,000 내지 30,000 g/mol이며,
상기 열가소성 아크릴 수지의 고형분이 40 내지 65%이고, 산가가 1 내지 20 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 0 내지 40 ℃이고, 수산기가가 50 내지 100 mgKOH/g이고, 수평균분자량이 3,000 내지 9,000 g/mol이고, 중량평균분자량이 15,000 내지 30,000 g/mol인 도장 방법.
제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 수지의 고형분이 50 내지 70%이고, 이소시아네이트기 함량(NCO%)이 5 내지 20 %이고, 수평균분자량이 1,500 내지 3,500 g/mol인 도장 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 에어리스 건에 장착된 에어캡이 익스터널 믹스 8홀(external mix - 8 hole) 에어캡인 도장 방법.
제1항에 있어서, 상기 우레탄 도료 조성물이 건조 도막 두께 150 내지 700 ㎛ 두께로 도장되는 도장 방법.