KR102536231B1 - Smc 소재용 도료 키트 - Google Patents

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KR102536231B1 KR1020180094486A KR20180094486A KR102536231B1 KR 102536231 B1 KR102536231 B1 KR 102536231B1 KR 1020180094486 A KR1020180094486 A KR 1020180094486A KR 20180094486 A KR20180094486 A KR 20180094486A KR 102536231 B1 KR102536231 B1 KR 102536231B1
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Abstract

본 발명은 SMC 소재용 도료 키트에 관한 것으로 알키드 수지 3 내지 25 중량부, 제1 폴리에스테르 폴리올 수지 5 내지 35 중량부, 안료 5 내지 30 중량부 및 제1 용제 40 내지 70 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 프라이머 도료 조성물을 포함하는 SMC 소재용 도료 키트를 제공한다.

Description

SMC 소재용 도료 키트 {COATING KIT FOR SMC MATERIALS}
본 발명은 도료 키트에 관한 것으로, 구체적으로는 SMC(sheet molding compound) 소재에 다층 도막을 형성하는데 적합한 도료 키트에 관한 것이다.
최근 자동차 내부 또는 외부 부품용 소재의 경량화를 위하여, 기존 강철 소재에 알루미늄, 마그네슘 등의 다양한 광물질을 혼합한 경량 합금을 적용하거나, 또는 기존 강철 소재와 동일 또는 그 이상의 강도를 가지면서도 얇고 가벼운 플라스틱 복합재의 적용 범위를 점차 확대해 가고 있는 추세이다.
그 중에서도 다양한 플라스틱 복합재의 개발이 주목 받고 있는데, 자동차 소재 산업 분야에서는 복합 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 소재, SMC(sheet molding compound) 소재, 나일론 소재, 탄소섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics, CFRP) 소재 등이 주목 받고 있다. 특히 시트 형태의 복합 성형재인 SMC 소재는 플라스틱이면서도 강성, 강도 등의 특성은 물론 그 외관의 메탈감까지 강철 소재와 유사할 뿐만 아니라, 종래의 전착(electrodeposition) 공정을 통해서 처리할 수 있고, OEM(original equipment manufacturer) 공정에서 이용될 수 있는 탑코트 베이크(topcoat bake) 온도를 견뎌낼 수 있기 때문에 스틸을 취급하는 조립라인에서도 용이하게 가공될 수 있는 장점이 있다.
그런데, 이러한 SMC 소재의 경우, 이에 대한 기존의 도료들의 부착성이나 작업성이 불량하여, SMC 소재의 활용성이 제한되는 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제2005-0063972호
본 발명의 목적은 SMC 소재에 대하여 우수한 부착성과 작업성을 나타내는 한편, 이를 이용하여 형성된 도막이 내수성, 내후성, 경도, 내약품성 등의 물성은 물론 외관 특성까지도 우수한, SMC 소재용 도료 키트와, 이를 이용하여 형성된 다층 도막을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 알키드 수지 3 내지 25 중량부, 제1 폴리에스테르 폴리올 수지 5 내지 35 중량부, 안료 5 내지 30 중량부 및 제1 용제 40 내지 70 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 프라이머 도료 조성물을 포함하는 SMC(sheet molding compound) 소재용 도료 키트를 제공한다.
상기 도료 키트는 제1 아크릴 폴리올 수지 15 내지 45 중량부, 제2 폴리에스테르 폴리올 수지 15 내지 40 중량부, 안료 0.5 내지 10 중량부 및 제2 용제 10 내지 45 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 베이스 코트 도료 조성물을 더 포함할 수 있다.
상기 도료 키트는 제2 아크릴 폴리올 수지 55 내지 80 중량부, 제3 폴리에스테르 폴리올 수지 1 내지 20 중량부 및 제3 용제 2 내지 30 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 클리어 코트 도료 조성물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 도료 키트는 SMC 소재에 우수한 부착성과 작업성으로 도장되고, 형성된 도막이 내수성, 내충격성, 내후성, 경도, 내약품성 등의 내구성은 물론 외관 품질까지도 우수한 효과를 나타내는바, SMC 소재가 많이 이용되는 자동차 부품의 표면을 코팅하는데 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 SMC(sheet molding compound) 소재용 도료 키트를 제공한다.
본 발명의 상기 SMC 소재용 도료 키트는 기본적으로 프라이머 도료 조성물을 포함한다. 또한 본 발명의 SMC 소재용 도료 키트는 베이스 코트 도료 조성물 또는 클리어 코트 도료 조성물을 더 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 SMC 소재용 도료 키트에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
<프라이머 도료 조성물>
본 발명의 SMC 소재용 도료 키트에 포함되는 프라이머 도료 조성물은 SMC 소재로 이루어진 기재 상에 도장되어 그 위에 추가적으로 형성되는 층과 기재 사이의 부착성을 향상시키고, 최종적으로 형성되는 도막의 물성을 향상시키기 위한 것으로서, 수지부와 경화제부를 포함하는 2액형의 도료 조성물일 수 있다.
상기 프라이머 도료 조성물의 수지부는 알키드 수지, 제1 폴리에스테르 폴리올 수지, 안료 및 제1 용제를 포함할 수 있다.
알키드 수지
상기 알키드 수지는 프라이머 도료 조성물의 작업성과 프라이머 도료 조성물로부터 형성되는 도막(프라이머층)의 표면 물성을 향상시키기 위한 성분이다.
상기 알키드 수지는 장쇄 지방족 폴리카르복실산을 함유하는 폴리카르복실산과 폴리올을 축합 반응시켜 얻어지는 폴리에스테르 수지(오일 프리 알키드 수지)이거나, 유지 또는 지방산과 같은 오일 성분을 사용하여 얻어지는 폴리에스테르 수지(오일 변성 알키드 수지)일 수 있다.
상기 알키드 수지를 제조하는데 이용되는 폴리카르복실산은 폴리에스테르의 제조에 사용되는 통상의 폴리카르복실산, 예를 들어, 방향족 디카르복실산 또는 그 무수물(테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 무수프탈산 등), 지환족 디카르복실산 또는 그 무수물(테트라히드로프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로프탈산 등), 지방족 디카르복실산 또는 그 무수물(숙신산, 무수숙신산, 아디프산, 아제라인산, 세바스산 등의 C4-20 알칸디카르복실산, 이타콘산, 무수 이타콘산, 말레산, 무수 말레산, 푸말산, 무수 푸말산 등의 불포화 디카르복실산 등), 트리멜리트산, 무수 트리멜리트산, 피로멜리트산, 무수 피로멜리트산, 메틸시클로헥센트리카르복실산, 또는 이들의 카르복실산의 모노 내지 테트라알킬에스테르 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합일 수 있다.
상기 알키드 수지를 제조하는데 이용되는 폴리올은 폴리에스테르의 제조에 사용되는 통상의 폴리올, 예를 들어, 지방족 디올[알칸디올(에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,2-부틸렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 1,4-부틸렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 3,3-디메틸올헵탄, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판디올, 1,12-도데칸디올, 1,18-옥타데칸디올 등의 C2-22 알칸디올), 알켄디올(2-부텐-1,4-디올, 2,6-디메틸-1-옥텐-3,8-디올 등), 폴리C2-4알킬렌글리콜(폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 등) 등], 지환족 디올(1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 등의 시클로알칸디올류, 수소 첨가 비스페놀 A 등의 수소 첨가 비스페놀류, 또는 이들의 C2-4알킬렌옥사이드 부가체 등), 방향족 디올(레조르신 등의 벤젠디올류, 자일릴렌글리콜 등의 방향족 디올, 비스히드록시에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 디올, 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F 등의 비스페놀류, 또는 이들의 C2-4 알킬렌옥사이드 부가체 등), 3가 이상의 폴리올[지방족폴리올(글리세린, 1,2,6-헥산트리올, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 2-메틸-2-히드록시메틸-1,3-프로판디올, 2,4-디히드록시-3-(히드록시메틸)펜탄, 2,2-비스(히드록시메틸)-3-부탄올 등의 지방족 C3-24트리올, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 등의 펜타에리트리톨류 등), 당알코올(D-소르비톨, 자일리톨, D-만니톨 등) 등] 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합일 수 있다.
상기 알키드 수지를 제조하는데 이용되는 오일 성분으로 유지, 포화 지방산, 불포화 지방산을 포함하며, 유지로는 예를 들어, 식물유(면실유, 아마인유, 피마자유, 탈수 피마자유, 새플라워유(홍화유), 대두유, 미강유, 옥수수유, 참기름, 해바라기유, 미당유, 아사미유, 유채유, 땅콩유, 야자유, 팜유, 케이폭유, 편도유, 올리브유, 톨유, 가지유, 오동나무유 등), 동물유(우지, 돈지, 양지, 산양지, 마지, 계지, 칠면조지 등), 어유 (청어유, 가자미유, 대구유, 참서대유, 하리바유, 잉어유, 송어유, 메기유 등), 또는 이들의 수소 첨가유 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합일 수 있다. 또한, 포화 지방산으로는 예를 들어, 카프릴산, 카프르산, 펠라르곤산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 아라키딘산, 베헨산 등의 직쇄 또는 분지쇄 포화 C8-24 지방산 등이 사용될 수 있고, 불포화 지방산으로는 예를 들어, 미리스트레인산, 팔미트레인산, 페트로셀린산, 올레산, 바세닉산, 리놀산, 리놀렌산, 엘레오스테아르산, 가트렌산, 아라키돈산, 에루크산 등의 직쇄 또는 분지쇄 불포화 C8-24 지방산 등을 사용할 수 있다. 상기 포화 또는 불포화 지방산은 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 알키드 수지는 고형분이 50 내지 80 중량%, 예를 들어 60 내지 70 중량%인 것일 수 있다. 상기 알키드 수지의 고형분이 50 중량% 미만인 경우 프라이머 도료 조성물의 고형분 함량이 낮아지게 되어 도장시에 작업성이 좋지 않을 수 있고, 고형분이 80 중량%를 초과하는 경우 알키드 수지의 점도가 높아지게 되어 프라이머 도료 조성물의 제조시간이 증가되고, 저장성이 용이하지 않는 문제 등이 발생할 수 있다.
상기 알키드 수지는 수산기가가 130 내지 210 mgKOH/g, 예를 들어 133 내지 207 mgKOH/g인 것일 수 있다. 상기 알키드 수지의 수산기가가 130 mgKOH/g 미만인 경우 도막의 가교밀도가 낮아져 내수성 등의 물성이 저하될 수 있고, 수산기가가 210 mgKOH/g를 초과하는 경우 경화제의 사용량이 늘어나 원재료비가 상승될 수 있다.
상기 알키드 수지는 중량평균분자량(g/mol)이 9,000 내지 17,000, 예를 들어 10,000 내지 15,000인 것일 수 있다. 상기 알키드 수지의 중량평균분자량(g/mol)이 9,000 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 중량평균분자량(g/mol)이 17,000을 초과하는 경우 도막의 살오름성이 저하될 수 있다.
상기 알키드 수지는 요오드가가 15 내지 28 일 수 있다. 예를 들어 18 내지 25인 것일 수 있다. 상기 알키드 수지의 요오드가가 15 미만인 경우 부착성이 떨어질 수 있고, 28을 초과하는 경우 경도 및 도막의 유연성이 떨어질 수 있다.
상기 알키드 수지는 3 내지 25 중량부, 예를 들어 5 내지 20 중량부, 또는 8 내지 15 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 알키드 수지의 함량이 3 중량부 미만인 경우에는 도막의 건조 속도가 저하되어 작업성이 저하되고, 25 중량부 초과인 경우에는 내후성 등의 물성이 저하될 수 있다.
제1 폴리에스테르 폴리올 수지
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 프라이머 도료 조성물로부터 형성되는 도막(프라이머층)의 외관 특성과 표면 물성을 향상시키기 위한 성분이다.
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 글리콜 단량체와 산기를 갖는 단량체를 축합 반응시킴으로써 제조되는 것일 수 있다. 상기 글리콜 단량체로는 예를 들어 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-부탄디올, 1,4-사이클로헥산아미탄올 등이 이용될 수 있고, 상기 산기를 갖는 단량체로는 예를 들어 테레프탈산, 말레산무수물, 푸마르산, 프탈산무수물, 이소프탈산, 테트라하이드로프탈산무수물, 아디프산 등이 이용될 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 고형분이 70 내지 90 중량%, 예를 들어 75 내지 85 중량%인 것일 수 있다. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지의 고형분이 70 중량% 미만인 경우 프라이머 도료 조성물의 고형분 함량이 낮아지게 되어 충분한 도막두께를 형성시키기 어렵고, 고형분이 90 중량% 초과인 경우 도막이 연질(soft)화되어 연필경도 등의 물성을 만족할 수 없다.
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 수산기가가 110 내지 180 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지의 수산기가가 110 mgKOH/g 미만인 경우 도막의 가교 밀도가 낮아져 내후성 등의 물성이 저하될 수 있고, 수산기가가 180 mgKOH/g 초과인 경우 경화제의 사용량이 늘어나 원재료비가 상승될 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 중량평균분자량(g/mol)이 3,000 내지 10,000, 예를 들어 4,000 내지 8,000인 것일 수 있다. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지의 중량평균분자량(g/mol)이 3,000 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 중량평균분자량(g/mol)이 10,000을 초과하는 경우 도막의 살오름성이 저하될 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 -35℃ 내지 -5℃, 예를 들어 -33℃ 내지 -7℃인 것일 수 있다. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지의 유리전이온도가 -35℃ 미만인 경우 도막의 경도가 저하될 수 있고, 유리전이온도가 -5℃를 초과하는 경우 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 상기 알키드 수지 3 내지 25 중량부에 대하여, 5 내지 35 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어 10 내지 30 중량부, 더 구체적으로는 16 내지 25 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 도막의 외관 특성 및 물성이 저하될 수 있으며, 35 중량부 초과인 경우에는 도막의 경화 속도가 증가되어 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 프라이머 도료 조성물에는, 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지가 상기 알키드 수지의 함량과 동일하거나 더 많은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 프라이머 도료 조성물에는. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지와 상기 알키드 수지가 1:1 내지 5:1의 중량비로 포함될 수 있고, 예를 들어 1:1 내지 3:1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지와 상기 알키드 수지의 중량비가 상기의 범위를 만족하는 경우에 도막 외관 특성이 향상되고, 내수성, 내후성 등의 물성이 우수해질 수 있다.
안료
SMC 소재의 특성상 샌딩이 필요한 경우가 많은데, 이 때 발생하는 샌드 마크는 최종적으로 형성되는 도막의 외관 품질을 향상시키기 위해 은폐할 필요가 있다. 상기 안료는 상기와 같이 SMC 소재에 발생한 샌드 마크를 은폐하기 위한 성분이다.
상기 안료로는 레드 계열, 황색/오렌지 계열, 블루 계열, 녹색 계열, 블랙 계열, 백색 계열, 펄 및 메탈릭 계열 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 황산바륨(Ba2SO4), 중정석, 탄산칼슘(CaCO3), 클레이(점토, Al2O3·2SiO2·2H2O), 골석분(3MgO·4SiO2·H20), 규석분(SiO2), 규조토(SiO2·nH2O), 실리카, 벤토나이트 등의 체질안료; 산화티탄(예, TiO2), 산화아연(ZnO), 리토폰(Lithopon), 황화아연, 연백(2PbCO3·Pb(OH)2), 산화안티몬(Sb2O3) 등의 백색 안료; 카본블랙, 흑연, 철흑(Fe3O4) 등의 흑색 안료; 황연(PbCrO3), 징크크로메이트(Zinc chromate), 카드뮴 옐로(CdS), 리드 시안아미드(PbCN2), 티타늄 옐로(TiO2-NiO-Sb2O3), 스트론튬 옐로(SrCrO4) 등의 황색 안료; 철적(Fe2O3), 연단(Pb3O4), 은주(HgS), 카드뮴 레드(CdS와 HgS와의 혼합결정), 모리브덴 레드(PbCrO4와 PbMoO4, PbSO4의 혼합결정), 아산화동(Cu2O) 등의 적색 안료; 감청(MFe[Fe(CN)6], M=K, NH4, Na), 군청(2(Al2Na2Si3O10)·Na2S4), 코발트 블루(CoO·nAl2O3) 등의 청색 안료; 크롬녹(PbCrO4과 감청 KFe[Fe(CN)6]의 혼합물), 산화크롬(Cr2O3), 수산화크롬(Cr2O3·2H2O) 등의 녹색 안료; 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder) 등의 금속분말안료; 및 천연 펄 에센스, 합성 펄 안료 등의 펄 안료로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 상기 안료는, 흑색안료, 체질안료, 백색안료가 1:20~30:5~20의 중량비로 혼합된 안료일 수 있고, 바람직하게는 1:25:10일 수 있다.
상기 안료는 입자 크기가 나노미터 단위부터 밀리미터 단위로 다양하며, 당 도료에서는 분산 후 10 마이크론 미만의 크기를 가지는 안료를 사용한다. 상기 안료의 입자크기가 나노미터 단위일 경우 색상구현, 작업성 등의 물성은 우수하나 가격이 상대적으로 고가이므로 사용이 제한적이며, 입자 크기가 10 마이크로미터 이상일 경우 티/이물감 등의 외관불량으로 나타날 수 있다.
상기 안료는 상기 알키드 수지 3 내지 25 중량부에 대하여, 5 내지 30 중량부, 예를 들어 10 내지 25 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 안료의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 샌드 마크의 은폐력이 저하될 수 있고, 30 중량부 초과인 경우에는 상기 프라이머 도료 조성물의 부착성 등의 물성이 저하될 수 있다.
제1 용제
상기 제1 용제는 프라이머 도료 조성물의 작업성을 향상시키고, 프라이머 도료 조성물로부터 형성되는 도막(프라이머층)의 두께를 유지시키기 위한 성분이다.
상기 제1 용제는 프라이머 도료 조성물에 통상적으로 이용되는 용매들이 이용될 수 있고, n-헵탄, 톨루엔, 자일렌, 석유계 화합물, 또는 n-헥산 등의 탄화수소계 용제(비극성 용제); 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 이염기성 에스테르, 3-메톡시 부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트 등의 에스테르계 용제(극성 용제); 또는 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 디이소부틸 케톤, 이소포론, 또는 사이클로헥사논 등의 케톤계 용제(극성 용제)가 각각 단독으로 또는 이들이 서로 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 제1 용제는 상기 알키드 수지 3 내지 25 중량부에 대하여, 40 내지 70 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제1 용제의 함량이 40 중량부 미만인 경우에는 작업성이 저하될 우려가 있고, 70 중량부 초과인 경우에는 용제의 과다 사용으로 인해 도막의 부착성이나 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
특히, 위와 같은 제1 용제가 혼합 용제인 경우에는 에스테르계 용제와 케톤계 용제가 포함될 수 있고, 여기에 탄화수소계 용제가 더 포함될 수 있다. 이때, 상기 에스테르계 용제는 30 내지 50 중량부의 함량으로, 케톤계 용제는 1 내지 10 중량부의 함량으로, 그리고 상기 탄화수소계 용제는 10 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
<베이스 코트 도료 조성물>
본 발명의 SMC 소재용 도료 키트는 베이스 코트 도료 조성물을 더 포함할 수 있다. 상기 베이스 코트 도료 조성물은 도막의 색상을 구현하기 위한 것으로서, 수지부와 경화제부를 포함하는 2액형의 도료 조성물일 수 있다.
상기 베이스 코트 도료 조성물의 수지부는 제1 아크릴 폴리올 수지, 제2 폴리에스테르 폴리올 수지, 안료 및 제2 용제를 포함할 수 있다.
제1 아크릴 폴리올 수지
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 베이스 코트 도료 조성물의 작업성과 베이스 코트 도료 조성물로부터 형성되는 도막(베이스코트층)의 표면 물성을 향상시키기 위한 성분이다.
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 유기산기를 갖는 단량체, 수산화기를 갖는 단량체, 방향족계 비관능성 단량체, 지방족계 비관능성 단량체 등의 비닐형 이중결합을 갖는 단량체들과 열분해 개시제의 라디칼 용액 중합에 의해 제조될 수 있다.
상기 유기산기를 갖는 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산 등이거나 이들의 무수물일 수 있고, 이들 단독으로 또는 혼합하여 이용될 수 있다.
상기 수산화기를 갖는 단량체는 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시부틸아크릴레이트, 하이드록시프로필메타크릴레이트, 카프로락톤아크릴레이트 등일 수 있고, 이들 단독으로 또는 혼합하여 이용될 수 있다.
상기 방향족계 비관능성 단량체는 스티렌, 비닐톨루엔 등일 수 있고, 이들 단독으로 또는 혼합하여 이용될 수 있다.
상기 지방족계 비관능성 단량체는 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 노르말부틸메타크릴레이트, 노르말부틸아크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트 등일 수 있고, 이들 단독으로 또는 혼합하여 이용될 수 있다.
상기 라디칼 용액 중합에 사용되는 반응 개시제는 벤조일퍼옥사이드, 아조이소부티로니트릴, t-부틸퍼옥시2-에틸헥사노에이트 등일 수 있다.
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 고형분이 50 내지 70 중량%, 예를 들어 52 내지 63 중량%인 것일 수 있다. 상기 제1 아크릴 폴리올 수지의 고형분 함량이 50 중량% 미만인 경우 제1 아크릴 폴리올 수지의 고형분 함량이 낮아 작업성이 좋지 않게 되어 외관이 저하될 수 있고, 70 중량% 초과인 경우 도막의 경도가 높아져 크랙이 생길 수 있다.
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 수산기가가 100 내지 180 mgKOH/g, 예를 들어 103 내지 176 mgKOH/g인 것일 수 있다. 상기 제1 아크릴 폴리올 수지의 수산기가가 100 mgKOH/g 미만인 경우 도막의 가교밀도가 낮아져 내수성, 내후성 등의 물성이 저하될 수 있고, 수산기가가 180 mgKOH/g를 초과하는 경우 도막의 경도가 과도하게 높아져 크랙이 생길 수 있다.
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 중량평균분자량(g/mol)이 10,000 내지 25,000, 예를 들어 12,000 내지 20,000인 것일 수 있다. 상기 제1 아크릴 폴리올 수지의 중량평균분자량(g/mol)이 10,000 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 중량평균분자량(g/mol)이 25,000을 초과하는 경우 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 15℃ 내지 45℃, 예를 들어 16℃ 내지 43℃인 것일 수 있다. 상기 제1 아크릴 폴리올 수지의 유리전이온도가 15℃ 미만인 경우 도막의 경도가 저하될 수 있고, 유리전이온도가 45℃를 초과하는 경우 도장의 외관 특성이 저하될 수 있다.
상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 15 내지 45 중량부, 예를 들어 20 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 상기 제1 아크릴 폴리올 수지의 함량이 15 중량부 미만인 경우에는 도막의 외관 특성 및 물성이 저하될 수 있으며, 45 중량부 초과인 경우에는 도막의 내후성 등의 물성이 저하될 수 있다.
제2 폴리에스테르 폴리올 수지
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 도막의 외관 특성과 표면 물성을 향상시키기 위한 성분이다.
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 글리콜 단량체와 산기를 갖는 단량체를 축합 반응시킴으로써 획득될 수 있다. 상기 글리콜 단량체는 예를 들어 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-부탄디올, 1,4-사이클로헥산아미탄올 등 일 수 있고, 상기 산기를 갖는 단량체는 예를 들어 테레프탈산, 말레산무수물, 푸마르산, 프탈산무수물, 이소프탈산, 테트라하이드로프탈산무수물, 아디프산 등 일 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 고형분이 70 내지 90 중량%, 예를 들어 75 내지 85 중량%인 것일 수 있다. 상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지의 고형분 함량이 70 중량% 미만인 경우 도막의 살오름성이 저하되어 외관 특성이 저하될 수 있고, 90 중량% 초과인 경우 도막이 연질(soft)화되어 경도가 저하될 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 수산기가가 110 내지 180 mgKOH/g인 것일 수 있고, 예를 들어 113 내지 175 mgKOH/g인 것일 수 있다. 상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지의 수산기가가 110 mgKOH/g 미만인 경우 도막의 가교밀도가 저하되어 경화 후 내약품성에 문제가 있을 수 있고, 수산기가가 180 mgKOH/g를 초과하는 경우 도막의 경도가 과도하게 높아져 크랙이 생길 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 중량평균분자량(g/mol)이 800 내지 2,500, 예를 들어 1,000 내지 2,000인 것일 수 있다. 상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지의 중량평균분자량(g/mol)이 800 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 중량평균분자량(g/mol)이 2,500을 초과하는 경우 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 0℃ 내지 30℃, 예를 들어 2℃ 내지 29℃인 것일 수 있다. 상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지의 유리전이온도가 0℃ 미만인 경우 도막의 경도가 저하될 수 있고, 유리전이온도가 30℃를 초과하는 경우 도막의 외관 특성이 저하될 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 상기 제1 아크릴 폴리올 수지 15 내지 45 중량부에 대하여 15 내지 40 중량부, 예를 들어 20 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지의 함량이 15 중량부 미만인 경우에는 도막의 외관 특성 및 물성이 저하될 수 있으며, 40 중량부 초과인 경우에는 도장 시 경화 속도가 증가되어 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
안료
상기 안료는 상기 제1 아크릴 폴리올 수지 및 제2 폴리에스테르 폴리올 수지 성분과 혼합되어 원하는 색상을 구현하기 위한 성분으로 상기 프라이머 도료 조성물에 포함된 안료와 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
상기 안료는, 흑색안료, 체질안료, 백색안료가 1:20~30:5~20의 중량비로 혼합된 안료일 수 있고, 바람직하게는 1:25:10일 수 있다.
상기 안료는 상기 제1 아크릴 폴리올 수지 15 내지 45 중량부에 대하여, 0.5 내지 10 중량부, 예를 들어 1 내지 5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 안료의 함량이 0.5 중량부 미만인 경우에는 색상 표현이 미미하여 외관 특성이 저하되며, 10 중량부 초과인 경우에는 도막의 부착성이 저하될 수 있다.
제2 용제
상기 제2 용제는 베이스 코트 도료 조성물의 작업성을 향상시키고, 베이스 코트 도료 조성물로부터 형성되는 도막(베이스코트층)의 두께를 유지시키기 위한 성분이다.
상기 제2 용제는 상기 프라이머 도료 조성물에서 이용된 상기 제1 용제와 같은 극성 또는 비극성의 용제들이 각각 단독으로 또는 이들이 서로 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 제2 용제는 상기 제1 아크릴 폴리올 수지 15 내지 45 중량부에 대하여, 10 내지 45 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제2 용제의 함량이 10 중량부 미만인 경우에는 작업성이 저하될 우려가 있고, 45 중량부 초과인 경우에는 용제의 과다 사용으로 인해 도막의 부착성이나 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
특히, 위와 같은 제2 용제가 혼합 용제인 경우에는 에스테르계 용제와 케톤계 용제가 포함될 수 있고, 여기에 탄화수소계 용제가 더 포함될 수 있다. 이때, 상기 에스테르계 용제는 5 내지 15 중량부의 함량으로, 케톤계 용제는 1 내지 10 중량부의 함량으로, 그리고 상기 탄화수소계 용제는 10 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
<클리어 코트 도료 조성물>
본 발명의 SMC 소재용 도료 키트는 클리어 코트 도료 조성물을 더 포함할 수 있다. 상기 클리어 코트 도료 조성물은 도막의 외관 특성 및 내구성을 향상시키기 위한 것으로서, 수지부와 경화제부를 포함하는 2액형의 도료 조성물일 수 있다.
상기 클리어 코트 도료 조성물의 수지부는 제2 아크릴 폴리올 수지, 제3 폴리에스테르 폴리올 수지 및 제3 용제를 포함할 수 있다.
제2 아크릴 폴리올 수지
상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 클리어 코트 도료 조성물의 작업성과 클리어 코트 도료 조성물로부터 형성되는 도막(클리어코트층)의 표면 물성을 향상시키기 위한 성분으로서, 상기 베이스 코트 도료 조성물에서 이용되는 제1 아크릴 폴리올 수지와 동일한 것일 수도 있고, 상이할 수도 있다.
상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 고형분이 55 내지 75 중량%, 예를 들어 58 내지 70 중량%인 것일 수 있다. 상기 제2 아크릴 폴리올 수지의 고형분 함량이 55 중량% 미만인 경우 도막의 살오름성이 떨어져 외관 특성이 저하될 수 있고, 75 중량%를 초과하는 경우 제2 아크릴 폴리올 수지의 점도가 높아져 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 수산기가가 70 내지 160 mgKOH/g, 예를 들어 73 내지 155 mgKOH/g인 것일 수 있다. 상기 제2 아크릴 폴리올 수지의 수산기가가 70 mgKOH/g 미만인 경우 내약품성이 취약할 수 있고, 수산기가가 160 mgKOH/g를 초과하는 경우 도막의 내충격성이 취약할 수 있다.
상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 중량평균분자량(g/mol)이 6,000 내지 15,000, 예를 들어 7,000 내지 13,000인 것일 수 있다. 상기 제2 아크릴 폴리올 수지의 중량평균분자량(g/mol)이 6,000 미만인 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 중량평균분자량(g/mol)이 15,000을 초과하는 경우 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 50℃ 내지 85℃, 예를 들어 51℃ 내지 84℃인 것일 수 있다. 상기 제2 아크릴 폴리올 수지의 유리전이온도가 50℃ 미만인 경우 도막의 경도가 저하될 수 있고, 유리전이온도가 85℃를 초과하는 경우 도막의 외관 특성이 저하될 수 있다.
상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 55 내지 80 중량부, 예를 들어 60 내지 75 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제2 아크릴 폴리올 수지의 함량이 55 중량부 미만인 경우에는 도막의 외관 특성 및 물성이 저하될 수 있으며, 80 중량부 초과인 경우에는 도막의 내후성 등의 물성이 저하될 수 있다.
제3 폴리에스테르 폴리올 수지
상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지는 도막의 외관 특성과 표면 물성을 향상시키기 위한 성분으로서, 상기 베이스 코트 도료 조성물에서 이용되는 제2 폴리에스테르 폴리올 수지와 동일한 것일 수 있고, 상이할 수도 있다.
상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지는 고형분이 65 내지 95 중량%, 예를 들어 70 내지 90 중량%인 것일 수 있다. 상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지의 고형분 함량이 65 중량% 미만인 경우 도막의 살오름성이 떨어져 외관 특성이 저하될 수 있고, 고형분이 95 중량%를 초과하는 경우 도막이 연질화되어 경도가 떨어질 수 있다.
상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지는 수산기가가 70 내지 200 mgKOH/g, 예를 들어 71 내지 195 mgKOH/g인 것일 수 있다. 상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지의 수산기가가 70 mgKOH/g 미만인 경우 도막의 내수성이 취약할 수 있고, 수산기가가 200 mgKOH/g를 초과하는 경우 도장의 가사시간이 떨어질 수 있다.
상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지는 상기 제2 아크릴 폴리올 수지 55 내지 80 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부, 예를 들어 3 내지 15 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 도막의 외관 특성 및 물성이 저하될 수 있으며, 20 중량부 초과인 경우에는 도장 시 경화 속도가 증가되어 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
제3 용제
상기 제3 용제는 클리어 코트 도료 조성물의 작업성을 향상시키고, 클리어 코트 도료 조성물로부터 형성되는 도막(클리어코트층)의 두께를 유지시키기 위한 성분이다.
상기 제3 용제는 상기 프라이머 도료 조성물 또는 상기 베이스 코트 도료 조성물에서 이용되는 상기 제1 용제 또는 상기 제2 용제와 같은 극성 또는 비극성의 용제들이 각각 단독으로 또는 이들이 서로 혼합되어 이용될 수 있다.
상기 제3 용제는 상기 제2 아크릴 폴리올 수지 55 내지 80 중량부에 대하여, 2 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어 10 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제3 용제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 작업성이 저하될 우려가 있고, 30 중량부 초과인 경우에는 용제의 과다 사용으로 인해 도막의 부착성이나 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
특히, 위와 같은 제3 용제가 혼합 용제인 경우에는 에스테르계 용제와 케톤계 용제가 포함될 수 있고, 여기에 탄화수소계 용제가 더 포함될 수 있다. 이때, 상기 에스테르계 용제는 1 내지 15 중량부의 함량으로, 케톤계 용제는 1 내지 15 중량부의 함량으로, 그리고 상기 탄화수소계 용제는 1 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
<각 조성물의 경화제부>
상기 프라이머 도료 조성물, 상기 베이스 코트 도료 조성물 및 상기 클리어 코트 도료 조성물 각각은 경화제부를 포함한다.
상기 프라이머 도료 조성물, 상기 베이스 코트 도료 조성물 및 상기 클리어 코트 도료 조성물에 포함되는 각각의 경화제부는 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
상기 각각의 도료 조성물의 경화제부는 각 도료 조성물의 수지부를 경화시키는 것으로서, 폴리이소시아네이트계 경화제를 포함할 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트계 경화제의 이소시아네이트 관능기는 제1 아크릴 폴리올 수지, 제2 아크릴 폴리올 수지, 제1 폴리에스테르 폴리올 수지, 제2 폴리에스테르 폴리올 수지, 제3 폴리에스테르 폴리올 수지, 또는 알키드 수지의 수산화기와 반응하여 우레탄 결합을 형성한다.
폴리이소시아네이트계 경화제의 일 예로는 경화속도, 부착성, 도막경도, 내열성 등이 우수하며 저가인 메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트의 단독중합체 및 변성체 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 이러한 폴리이소시아네이트를 사용할 경우 각종 플라스틱 성형품에 대한 부착성 및 내습성, 도막경도 등이 우수하며, 가격이 상대적으로 저렴하여 경제성 측면에서 장점이 있다.
뿐만 아니라, 상대적으로 고가이지만 도막의 황변을 방지하기 위해 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 변성체 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 폴리이소시아네이트 경화제는 적당한 희석제로 희석하여 경화제 조성물을 형성한 후 별도용기에 보관한 후 사용 직전에 충분히 교반하여 사용할 수 있다. 여기서 상기 희석제는 통상적으로 이용되는 희석용 신너를 이용할 수 있고, 폴리이소시아네이트 희석제의 희석율은 주종 혼합물과 폴리이소시아네이트 희석제로 혼합하였을 때 수지의 수산화기와 경화제의 이소시아네이트 관능기가 결합하여 우레탄 반응이 당량 대 당량으로 일어날 수 있도록 계산하여 결정할 수 있고, 상기 수산화기와 이소시아네이트 관능기의 혼합은 당량비 기준으로 1:0.9 내지 1:1.2가 바람직하다. 상기 혼합 당량비가 1:1.2 초과인 경우 잉여 이소시아네이트가 발생되는 문제점이 발생하고, 1:0.9 미만인 경우 경화도가 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.
<각 조성물의 수지부 또는 경화제부의 첨가제>
한편, 본 발명의 프라이머 도료 조성물, 베이스 코트 도료 조성물 및 클리어 코트 도료 조성물은 도료의 표면 물성을 조절하거나, 경화를 촉진시키는 등의 목적을 위해 수지부 또는 경화제부에 첨가제를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 첨가제는 표면 조정제, 경화 촉진제, 자외선 흡수제, 습윤제, 소포제, 증점제 등일 수 있고, 당업계에 공지된 물질들을 추가로 더 포함할 수도 있다.
상기 표면 조정제는 표면장력을 조절하기 위한 성분이다. 상기 표면 조정제는 도료 조성물에 일반적으로 사용되는 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리실록산계 표면 조정제 및 비실리콘계 표면 조정제 중 적어도 하나를 혼합하여 포함하는 것일 수 있다. 상기 폴리실록산계 표면 조정제는 실리콘 오일, 실리콘계 계면활성제, 실리콘계 합성 윤활유 등을 들 수 있고, 실리콘(Si)을 실질적으로 포함하지 않는 상기 비실리콘계 표면 조정제는 저급 알콜, 광물유, 올레인산, 폴리프로필렌글리콜, 글리세린 고급 지방산 에스테르류, 불소 함유계 계면활성제 등을 들 수 있다. 상기 표면 조정제의 함량에는 특별한 제한이 없으나, 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 표면 조정제의 함량이 0.1 중량부 미만으로 포함되면 도막의 외관 특성이 저하되며, 1 중량부를 초과하여 포함되면 도막의 부착성 등의 물성이 저하될 수 있다.
상기 경화 촉진제는 도료 조성물의 경화를 촉진시켜 도막 건조 및 경화시간을 단축하기 위한 성분이다. 상기 경화 촉진제는 예를 들어, 테트라메틸 부탄 디아민, 비시클로옥탄, 디부틸틴 디라우레이트, 트리에틸렌 디아민 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 경화 촉진제의 함량에는 특별한 제한이 없으나, 0.01 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 경화 촉진제의 함량이 0.01 중량부 미만으로 포함되면 도막 건조 및 도막 물성이 저하될 수 있고, 1 중량부를 초과하여 포함되면 도막의 외관 특성 저하 및 가사 시간이 단축될 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 도막의 표면 결함 및 광택 손실을 방지하고 내후성을 증가시키기 위한 성분이다. 상기 자외선 흡수제의 일 예로서는 히드록시 페닐 벤조트리아졸(Hydroxyphenyl Benzotriazole)을 들 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량에는 특별한 제한이 없으나, 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량이 1 중량부 미만으로 포함되면 도막의 내후성 저하의 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함되면 원가 상승의 문제점이 발생할 수 있다.
상기 습윤제는 도료 조성물의 표면 장력을 조절하여 도장시 도막의 습윤성과 레벨링성을 향상시키기 위한 성분으로, 상기 습윤제는 당해 기술분야의 도료에 사용되는 통상의 습윤제를 사용할 수 있다. 상기 습윤제의 함량에는 특별한 제한이 없으나, 0.5 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 습윤제의 함량이 상기 범위를 벗어나 포함될 경우 도막의 습윤성과 레벨링성이 저하될 수 있다.
상기 소포제는 친유체와 폴리실록산의 혼합물로서 도장시 발생되는 기포를 파괴함으로써 도막의 외관 특성을 향상시키는 성분이다. 상기 소포제의 함량에는 특별한 제한이 없으나, 0.1 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 소포제의 함량이 상기 범위를 벗어나 포함될 경우, 소포제가 포함된 도료 조성물을 도장 시 기포가 발생되어 도막의 외관 특성이 저하될 수 있다.
상기 증점제는 도료 조성물의 점도를 조절하고 칙소성을 부여하여 도장 시 도료 조성물의 흐름을 방지하기 위한 성분으로, 상기 증점제는 당해 기술분야의 도료에 사용되는 통상의 증점제를 사용할 수 있다. 상기 증점제의 함량에는 특별한 제한이 없으나, 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 상기 증점제의 함량이 상기 범위를 벗어나 포함될 경우 도료 조성물을 도장 시에 흐름을 방지하기 어려울 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
[실시예 및 비교예]
[실시예 1]
프라이머 도료 조성물
제1-1 폴리에스테르 폴리올 수지, 안료를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속으로 혼합한 후, 링밀(Ringmill) 분산기를 이용해 안료를 분산시킨 후 알키드 수지 1-1, 표면조정제, 경화촉진제 및 제1 용제를 투입하여 30분간 교반하고, 필요에 따라 용제를 추가로 사용하여 점도를 25 내지 35sec(FORD CUP＃4)로 조절하여 수지부(주제)를 제조하였다. 그 후, 폴리이소시아네이트 경화제(MDI)를 주제:경화제의 당량비 기준 1:1로 혼합물에 첨가하여 프라이머 도료 조성물을 제조하였다. 제조된 프라이머 도료 조성물의 점도를 희석 신너로 12 ~ 13초(FORD CUP＃4)로 조절하였다.
베이스 코트 도료 조성물
제2-1 폴리에스테르 폴리올 수지, 안료를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속으로 혼합한 후, 링밀(Ringmill) 분산기를 이용해 안료를 분산시킨 후 제1-1 아크릴 폴리올 수지, 자외선 흡수제, 표면조정제, 경화촉진제 및 제2 용제를 투입하여 30분간 교반하고, 필요에 따라 용제를 추가로 사용하여 점도를 25 내지 35sec(FORD CUP＃4)로 조절하여 수지부(주제)를 제조하였다. 그 후, 폴리이소시아네이트 경화제(HDI Trimer)를 주제:경화제의 당량비 기준 1:1로 혼합물에 첨가하여 베이스 코트 도료 조성물을 제조하였다. 제조된 베이스 코트 도료 조성물의 점도를 희석 신너로 14 ~ 17초(FORD CUP＃4)로 조절하였다.
클리어 코트 도료 조성물
제2-1 아크릴 폴리올 수지, 제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속으로 혼합한 후, 자외선 흡수제, 표면조정제, 경화촉진제 및 제3 용제를 투입하여 30분간 교반하고, 필요에 따라 용제를 추가로 사용하여 점도를 25 내지 35sec(FORD CUP＃4)로 조절하여 수지부(주제)를 제조하였다. 그 후, 폴리이소시아네이트 경화제(HDI Trimer)를 주제:경화제의 당량비 기준 1:1로 혼합물에 첨가하여 클리어 코트 도료 조성물을 제조하였다. 제조된 클리어 코트 도료 조성물의 점도를 희석 신너로 14 ~ 17초(FORD CUP＃4)로 조절하였다.
[실시예 2 내지 9]
실시예 1에 있어서, 하기 표 1 내지 표 3에 기재된 조성에 따른 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 프라이머 도료 조성물, 베이스 코트 도료 조성물, 클리어 코트 도료 조성물을 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3
프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어
제1-1 폴리에스테르 폴리올 수지 22 17 22
제2-1 폴리에스테르 폴리올 수지 26 26
제2-3 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지 5 12 12
알키드 수지 1-1 10 15
알키드 수지 1-2 10
제1-1 아크릴 폴리올 수지 30 30
제1-2 아크릴 폴리올 수지 30
제2-1 아크릴 폴리올 수지 67 60
제2-3 아크릴 폴리올 수지 60
안료 15 3 15 3 15 3
제1 용제 52.7 52.7 52.7
제2 용제 37.3 37.3 37.3
제3 용제 25.3 25.3 25.3
자외선 흡수제 3 2.4 3 2.4 3 2.4
표면 조정제 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2
경화 촉진제 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100
구분 실시예 4 실시예 5 실시예 6
프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어
제1-2 폴리에스테르 폴리올 수지 22
제1-3 폴리에스테르 폴리올 수지 17
제1-4 폴리에스테르 폴리올 수지 22
제2-1 폴리에스테르 폴리올 수지 26 26
제2-2 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지 5
제3-2 폴리에스테르 폴리올 수지 12
제3-3 폴리에스테르 폴리올 수지 5
알키드 수지 1-1 15
알키드 수지 1-5 10
알키드 수지 1-7 10
제1-1 아크릴 폴리올 수지 30
제1-3 아크릴 폴리올 수지 30
제1-4 아크릴 폴리올 수지 30
제2-1 아크릴 폴리올 수지 60
제2-4 아크릴 폴리올 수지 67
제2-5 아크릴 폴리올 수지 67
안료 15 3 15 3 15 3
제1 용제 52.7 52.7 52.7
제2 용제 37.3 37.3 37.3
제3 용제 25.3 25.3 25.3
자외선 흡수제 3 2.4 3 2.4 3 2.4
표면 조정제 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2
경화 촉진제 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100
구분 실시예 7 실시예 8 실시예 9
프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어
제1-1 폴리에스테르 폴리올 수지 17
제1-3 폴리에스테르 폴리올 수지 22
제1-5 폴리에스테르 폴리올 수지 17
제2-3 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제2-4 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제2-5 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지 12
제3-2 폴리에스테르 폴리올 수지 5
제3-3 폴리에스테르 폴리올 수지 12
알키드 수지 1-3 10
알키드 수지 1-4 15
알키드 수지 1-6 15
제1-1 아크릴 폴리올 수지 30
제1-4 아크릴 폴리올 수지 30
제1-5 아크릴 폴리올 수지 30
제2-2 아크릴 폴리올 수지 67
제2-4 아크릴 폴리올 수지 60
제2-5 아크릴 폴리올 수지 60
안료 15 3 15 3 15 3
제1 용제 52.7 52.7 52.7
제2 용제 37.3 37.3 37.3
제3 용제 25.3 25.3 25.3
자외선 흡수제 3 2.4 3 2.4 3 2.4
표면 조정제 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2
경화 촉진제 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100
[비교예 1 내지 6]
실시예 1에 있어서, 하기 표 4 및 표 5에 기재된 조성에 따른 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1 내지 6의 프라이머 도료 조성물, 베이스 코트 도료 조성물, 클리어 코트 도료 조성물을 제조하였다.
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3
프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어
제1-1 폴리에스테르 폴리올 수지 12 12 22
제2-1 폴리에스테르 폴리올 수지 26 26 26
제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지 5 15 5
알키드 수지 1-1 20 20
알키드 수지 1-8 10
제1-1 아크릴 폴리올 수지 30 30 30
제2-1 아크릴 폴리올 수지 67 57 67
안료 15 3 15 3 15 3
제1 용제 52.7 52.7 52.7
제2 용제 37.3 37.3 37.3
제3 용제 25.3 25.3 25.3
자외선 흡수제 3 2.4 3 2.4 3 2.4
표면 조정제 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2
경화 촉진제 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100
구분 비교예 4 비교예 5 비교예 6
프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어 프라이머 베이스 클리어
제1-1 폴리에스테르 폴리올 수지 22 17
제1-2 폴리에스테르 폴리올 수지 17
제2-1 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제2-2 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제2-3 폴리에스테르 폴리올 수지 26
제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지 12
제3-2 폴리에스테르 폴리올 수지 5
제3-3 폴리에스테르 폴리올 수지 5
알키드 수지 1-9 10
알키드 수지 1-10 15
알키드 수지 1-11 15
제1-1 아크릴 폴리올 수지 30 30
제1-2 아크릴 폴리올 수지 30
제2-2 아크릴 폴리올 수지 67
제2-3 아크릴 폴리올 수지 60
제2-5 아크릴 폴리올 수지 67
안료 15 3 15 3 15 3
제1 용제 52.7 52.7 52.7
제2 용제 37.3 37.3 37.3
제3 용제 25.3 25.3 25.3
자외선 흡수제 3 2.4 3 2.4 3 2.4
표면 조정제 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2
경화 촉진제 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100 100 100
상기 실시예 및 비교예에 이용된 성분은 아래와 같다.
제1-1 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 145 mgKOH/g, 중량평균분자량 6,000 g/mol, 유리전이온도 -20℃
제1-2 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 75 중량%, 수산기가 112 mgKOH/g, 중량평균분자량 7,000 g/mol, 유리전이온도 -22℃
제1-3 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 85 중량%, 수산기가 177 mgKOH/g, 중량평균분자량 5,000g/mol, 유리전이온도 -19℃
제1-4 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 136 mgKOH/g, 중량평균분자량 6,500g/mol, 유리전이온도 -7℃
제1-5 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 164 mgKOH/g, 중량평균분자량 7,500g/mol, 유리전이온도 -33℃
제2-1 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 79 중량%, 수산기가 145 mgKOH/g, 중량평균분자량 1,500 g/mol, 유리전이온도 17℃
제2-2 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 74 중량%, 수산기가 113 mgKOH/g, 중량평균분자량 2,000 g/mol, 유리전이온도 16℃
제2-3 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 175 mgKOH/g, 중량평균분자량 1,000 g/mol, 유리전이온도 18℃
제2-4 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 142 mgKOH/g, 중량평균분자량 1,400 g/mol, 유리전이온도 2℃
제2-5 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 148 mgKOH/g, 중량평균분자량 1,800 g/mol, 유리전이온도 29℃
제3-1 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 80 중량%, 수산기가 125 mgKOH/g
제3-2 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 70 중량%, 수산기가 71 mgKOH/g
제3-3 폴리에스테르 폴리올 수지: 고형분 90 중량%, 수산기가 195 mgKOH/g
알키드 수지 1-1: 고형분 65 중량%, 수산기가 182 mgKOH/g, 중량평균분자량 12,000 g/mol, 요오드가 21
알키드 수지 1-2: 고형분 60 중량%, 수산기가 174 mgKOH/g, 중량평균분자량 9,500 g/mol, 요오드가 18
알키드 수지 1-3: 고형분 60 중량%, 수산기가 169 mgKOH/g, 중량평균분자량 11,000 g/mol, 요오드가 15
알키드 수지 1-4: 고형분 70 중량%, 수산기가 186 mgKOH/g, 중량평균분자량 16,000 g/mol, 요오드가 25
알키드 수지 1-5: 고형분 70 중량%, 수산기가 190 mgKOH/g, 중량평균분자량 11,500 g/mol, 요오드가 28
알키드 수지 1-6: 고형분 65 중량%, 수산기가 133 mgKOH/g, 중량평균분자량 13,000 g/mol, 요오드가 20
알키드 수지 1-7: 고형분 65 중량%, 수산기가 207 mgKOH/g, 중량평균분자량 14,000 g/mol, 요오드가 21
알키드 수지 1-8: 고형분 65 중량%, 수산기가 120 mgKOH/g, 중량평균분자량 12,000 g/mol, 요오드가 12
알키드 수지 1-9: 고형분 65 중량%, 수산기가 225 mgKOH/g, 중량평균분자량 10,000 g/mol, 요오드가 31
알키드 수지 1-10: 고형분 65 중량%, 수산기가 185 mgKOH/g, 중량평균분자량 12,500 g/mol, 요오드가 13
알키드 수지 1-11: 고형분 65 중량%, 수산기가 127 mgKOH/g, 중량평균분자량 13,000 g/mol, 요오드가 25
제1-1 아크릴 폴리올 수지: 고형분 58 중량%, 수산기가 138 mgKOH/g 중량평균분자량 16,000 g/mol, 유리전이온도 30℃
제1-2 아크릴 폴리올 수지: 고형분 52 중량%, 수산기가 103 mgKOH/g 중량평균분자량 20,000 g/mol, 유리전이온도 32℃
제1-3 아크릴 폴리올 수지: 고형분 63 중량%, 수산기가 176 mgKOH/g 중량평균분자량 12,000 g/mol, 유리전이온도 33℃
제1-4 아크릴 폴리올 수지: 고형분 60 중량%, 수산기가 142 mgKOH/g 중량평균분자량 18,000 g/mol, 유리전이온도 16℃
제1-5 아크릴 폴리올 수지: 고형분 55 중량%, 수산기가 133 mgKOH/g 중량평균분자량 17,000 g/mol, 유리전이온도 43℃
제2-1 아크릴 폴리올 수지: 고형분 64 중량%, 수산기가 113 mgKOH/g 중량평균분자량 9,000 g/mol, 유리전이온도 67℃
제2-2 아크릴 폴리올 수지: 고형분 58 중량%, 수산기가 73 mgKOH/g 중량평균분자량 13,000 g/mol, 유리전이온도 65℃
제2-3 아크릴 폴리올 수지: 고형분 70 중량%, 수산기가 155 mgKOH/g 중량평균분자량 7,000 g/mol, 유리전이온도 69℃
제2-4 아크릴 폴리올 수지: 고형분 65 중량%, 수산기가 115 mgKOH/g 중량평균분자량 9,500 g/mol, 유리전이온도 51℃
제2-5 아크릴 폴리올 수지: 고형분 65 중량%, 수산기가 117 mgKOH/g 중량평균분자량 8,500 g/mol, 유리전이온도 84℃
자외선 흡수제: 히드록시페닐 벤조트리아졸(Hydroxyphenyl Benzotriazole)
안료: 흑색안료(MONARCH 1300):체질안료(BSM-MC):백색안료(CR-97)=1:25:10
표면 조정제: 폴리실록산계 표면조정제(BYK306)
경화 촉진제: 디부틸주석 디라우레이트(Dibutyltin Dilaurate)
제1 용제: 자일렌 : 부틸아세테이트 : 톨루엔 : 에틸아세테이트 : 메틸이소부틸케톤 = 5 : 34 : 11 : 7 : 1
제2 용제: 부틸아세테이트: 톨루엔: 자일렌: 메틸이소부틸케톤 = 10 : 12 : 6 : 1
제3 용제: 부틸아세테이트: 톨루엔: 자일렌: 메틸이소부틸케톤 = 4 : 1 : 3 : 1
[실험예] 도막의 외관 및 물성 평가
소재(SMC) 위에 상기 실시예 및 비교예에서 수득한 프라이머 도료 조성물(건조도막두께: 20~25 마이크론)을 도장 후, 상온에서 5분간 방치하였다. 그 위에 베이스 코트 도료 조성물(건조도막두께: 25~30 마이크론)을 도장 후, 상온에서 5분간 방치하였다. 그 위에 상기 실시예 및 비교예에서 수득한 클리어 코트 도료 조성물(건조도막두께: 30~35 마이크론)을 도장하여 80℃에서 30분간 핫 에어로 최종 다층 도막을 경화시켰다.
도장시 작업성, 최종 다층 도막의 외관 및 물성을 다음과 같이 측정하고 하기의 평가 기준에 따라 평가하여 그 결과를 아래 표 6 및 표 7에 나타내었다.
<평가 기준>
◎-우수, ○-양호, △-보통, X-불량
1) 도장 작업성
30 cm x 40 cm 틴플레이트에 IWATA 61건으로 왕복 2회 도장하여 도장시 도료의 무화 정도, 평활성의 정도와 도막 살오름성을 비교하였다.
2) 외관
도막 표면의 기포, 이물, 반점, 홈, 은폐력, 살오름성 및 평활성의 정도를 비교하였다.
3) 부착성
ASTM D3359 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 1 ㎜ x 1 ㎜ 눈금 100개 중에서 테이프 접착성 시험 후 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.
4) 내수성
40℃ 항온조에 완성된 도막을 10일간 침적 후 부착시험 및 외관평가를 진행하였다.
5) 내충격성
규정된 내충격성 시험기로 0.5 kg 추를 30cm 높이에서 떨어뜨린 후 외관을 육안으로 비교하였다.
6) 내후성
제논 웨더로미터 시험기 환경에서 2,500 kJ의 에너지로 폭로 후 도막 외관, 색차, 부착성을 비교하였다.
7) 경도
시험편 위에 규격연필을(연필경도 2B ~ HB) 이용하여 힘을 주어 약 5 cm를 직선으로 그은 후 도막의 표면상태를 확인한다.
8) 내약품성
4.9 N 하중의 추 (직경 4cm)를 거즈로 감싸고, 가솔린, 광택왁스, 유리세정제, 에틸알코올, 아세톤을 각각 충분히 적셔 도막 표면을 10회 왕복으로 문질러 외관을 육안으로 조사하였다. 이후 실온에서 1시간 방치 후, 80±2℃ 조건의 항온챔버 내에 3시간 방치 후 꺼내어 도막의 표면상태를 조사한다.
항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9
도장작업성 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ◎
외관 ◎ ◎ ○ ○ ○ ◎ ◎ ○ ◎
부착성 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○
내수성 ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○ ◎ ◎
내충격성 ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
내후성 ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
경도 ◎ ◎ ○ ○ ◎ ○ ◎ ○ ○
내약품성 10회 왕복 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
1시간 후 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ○ ◎ ◎
항목 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
도장작업성 ◎ ◎ ◎ ◎ △ ◎
외관 ○ △ ◎ △ ○ △
부착성 ○ ○ △ ◎ △ ◎
내수성 △ △ △ ○ ○ X
내충격성 ◎ ◎ ○ ○ ○ ◎
내후성 △ △ ○ ○ △ ◎
경도 ○ ○ ◎ △ △ X
내약
품성		 10회 왕복 ○ ○ ○ ○ ○ ○
1시간 후 △ △ △ △ △ △
상기 표 6 및 표 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 9의 도료 조성물을 이용하여 제조된 도막은 도장 작업성과 외관이 우수하고, 부착성, 내수성, 내충격성, 내후성, 경도, 내약품성 등의 내구 물성이 우수한 반면, 비교예 1 내지 6의 도료 조성물을 이용하여 제조된 도막은 외관 특성, 부착성, 내수성, 내후성, 경도, 내약품성 등의 도막 물성이 열세하였다.

Claims (8)

  1. 알키드 수지 8 내지 15 중량부, 제1 폴리에스테르 폴리올 수지 5 내지 35 중량부, 안료 5 내지 30 중량부 및 제1 용제 40 내지 70 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 프라이머 도료 조성물을 포함하고,
    상기 알키드 수지는 수산기가가 130 내지 210 mgKOH/g, 요오드가가 15 내지 28이고,
    상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 수산기가가 110 내지 180 mgKOH/g, 유리전이온도가 -35 내지 -5℃인, SMC 소재용 도료 키트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 폴리에스테르 폴리올 수지는 고형분 70 내지 90 중량%, 중량평균분자량이 3,000 내지 10,000이고, 상기 알키드 수지는 고형분 50 내지 80 중량%, 중량평균분자량이 9,000 내지 17,000인 SMC 소재용 도료 키트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 아크릴 폴리올 수지 15 내지 45 중량부, 제2 폴리에스테르 폴리올 수지 15 내지 40 중량부, 안료 0.5 내지 10 중량부 및 제2 용제 10 내지 45 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 베이스 코트 도료 조성물을 더 포함하는 SMC 소재용 도료 키트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 아크릴 폴리올 수지는 고형분 50 내지 70 중량%, 수산기가가 100 내지 180 mgKOH/g, 중량평균분자량이 10,000 내지 25,000, 유리전이온도가 15 내지 45℃이며, 상기 제2 폴리에스테르 폴리올 수지는 고형분 70 내지 90 중량%, 수산기가가 110 내지 180 mgKOH/g, 중량평균분자량이 800 내지 2,500, 유리전이온도가 0 내지 30℃인 SMC 소재용 도료 키트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제2 아크릴 폴리올 수지 55 내지 80 중량부, 제3 폴리에스테르 폴리올 수지 1 내지 20 중량부 및 제3 용제 2 내지 30 중량부를 포함하는 수지부; 및 경화제부;를 포함하는 포함하는 클리어 코트 도료 조성물을 더 포함하는 SMC 소재용 도료 키트.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 아크릴 폴리올 수지는 고형분 55 내지 75 중량%, 수산기가가 70 내지 160 mgKOH/g, 중량평균분자량이 6,000 내지 15,000, 유리전이온도가 50 내지 85℃이며, 상기 제3 폴리에스테르 폴리올 수지는 고형분 65 내지 95 중량%, 수산기가가 70 내지 200 mgKOH/g인 SMC 소재용 도료 키트.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지부 및 상기 경화제부는 표면 조정제, 자외선 흡수제, 경화 촉진제, 습윤제, 소포제 및 증점제로 이루어진 첨가제 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 더 포함하는 SMC 소재용 도료 키트.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화제부는 폴리이소시아네이트계 경화제를 포함하는 SMC 소재용 도료 키트.
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