KR102599546B1 - 아크릴계 전착 도료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아크릴 수지, 경화제 및 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리실록산, 폴리에테르 변성 폴리실록산 외의 비이온성 유기 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 포함하고, 상기 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 0.05 내지 1.0 중량부의 폴리에테르 변성 폴리실록산, 1 내지 10 중량부의 비이온성 유기 계면활성제 및 1 내지 10 중량부의 제미니형 계면활성제를 포함하는, 아크릴계 전착 도료 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 제조된 도막의 외관 특성이 우수한 아크릴계 전착 도료 조성물에 관한 것이다.
통상적인 자동차의 차체는 차체가 완성된 후, 차체의 표면부식을 방지하고 방음 기능의 향상과 함께 미관을 수려하게 하기 위하여 도장 공정을 수행한다. 상기 도장 공정은 통상적으로 전처리 공정을 거친 차체를 전착 도장한 후 밀착성 및 내치핑성의 향상을 위해 중도 도장을 실시하고, 차체의 미관을 위해 중도 도장된 차체에 상도 도장을 실시한다. 이후, 상도 도막의 색상을 보호하고 외관을 좋게 하며 외부로부터 도막을 보호하기 위해 클리어 도막층을 도장하는 것이 일반적이다.
상기 전착 도장은 전착 도장액에 피도체를 침지하고 피도체와 대극 사이에 전류를 통하여 피도체의 표면에 전기적으로 도막을 석출시키는 도장방법으로서, 전기영동도장, 전영도장, ED도장이라고도 한다. 종래 전착 도료는 에폭시 타입과 아크릴 타입이 주로 사용되고 있으며, 고방식성이 요구되는 도장사양에서는 주로 에폭시 타입이 적용되고, 내후성 및 외관 특성이 요구되는 도장사양에는 주로 아크릴 타입이 적용되고 있다.
한편, 최근 수려한 외관에 대한 수요가 증대하고 있으며, 전착 도장만 도장하는 단일 도장(1-coating) 제품이 요구되고 있다. 그러나, 전착 도료 특성상 전착 도막층만으로는 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 특성 부족 등의 외관 특성이 취악한 단점이 있다. 이에 대한 대안으로 한국 등록특허 제1286840호(특허문헌 1)에는 a) 클로리네이티드 폴리올레핀 수지, b) 속건성 아크릴 수지, c) 지건성 아크릴 수지, d) 마이크론의 입자경을 갖는 마이크로나이즈드 실리카 분산체, e) 탈크계 체질 안료, f) 폴리실록산계 표면분산제 및 g) 방향족 용매를 포함하는 도료 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1은 도료의 저장 안정성, 도막의 내후성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 제조된 도막의 외관 특성이 우수한 아크릴계 전착 도료 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명은 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 제조된 도막의 외관 특성이 우수한 아크릴계 전착 도료 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 아크릴 수지, 경화제 및 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리실록산, 폴리에테르 변성 폴리실록산 외의 비이온성 유기 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 포함하고,
상기 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 0.05 내지 1.0 중량부의 폴리에테르 변성 폴리실록산, 1 내지 10 중량부의 비이온성 유기 계면활성제 및 1 내지 10 중량부의 제미니형 계면활성제를 포함하는, 아크릴계 전착 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 아크릴계 전착 도료 조성물은 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 제조된 도막의 외관 특성이 우수하다. 이로 인해, 상기 아크릴계 전착 도료 조성물은 단일 도장(1-coating)만 도장하여 공정을 단순화시킬 수 있고 시간 및 가격면에서 경제적이다.
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 명세서에 있어서, 수지의 "중량평균분자량"은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 등의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.
수지의 "유리전이온도"는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC) 등으로 측정할 수 있다.
또한, 수지의 "수산기가"와 같은 관능기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration) 등의 방법으로 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 아크릴계 전착 도료 조성물은 아크릴 수지, 경화제 및 첨가제를 포함한다.
아크릴 수지
아크릴 수지는 전착 도료 조성물의 주제로서, 제조되는 도막의 외관 특성, 경도, 내용제성, 내후성, 내식성 등의 물성을 조절하는 역할을 한다.
상기 아크릴 수지는 반응성 아크릴계 모노머, 비반응성 아크릴계 모노머 및 분산성 아크릴계 모노머로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 아크릴 수지는 반응성 (메트)아크릴 모노머, 비반응성 (메트)아크릴 모노머 및 분산성 (메트)아크릴 모노머로부터 제조될 수 있다.
상기 반응성 아크릴계 모노머는 경화제와 반응하여 도료 조성물을 경화시켜 도막을 형성하는 역할을 한다.
또한, 상기 반응성 아크릴계 모노머는 수산기, 카르복실기, 아민기 등의 반응성 관능기를 포함하는 모노머일 수 있으며, 예를 들어, 2-하이드록시 에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 (메트)아크릴레이트, 4-하이드록시 부틸 (메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 (메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜변성 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 산, 2-카르복실 에틸 (메트)아크릴레이트, 푸마릭산, (메트)아크릴 아마이드, n-에틸 (메트)아크릴 아마이드 n-부톡시 메틸 (메트)아크릴 아마이드 등으로을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 반응성 아크릴계 모노머는 상술한 바와 같은 반응성 관능기를 30 내지 90 mgKOH/g, 또는 50 내지 85 mgKOH/g의 관능기가 만큼 포함할 수 있다. 상기 관능기가는 상기 반응성 아크릴계 모노머의 반응성을 나타내는 수치로서, 상기 관능기가를 조절함으로써 제조된 아크릴 수지의 반응성을 조절할 수 있다. 또한, 상기 반응성 아크릴계 모노머의 관능기가가 상기 범위를 벗어나는 경우, 제조된 도막에 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등이 발생할 가능성이 커질 수 있다. 구체적으로, 상기 반응성 아크릴계 모노머의 관능기가가 상기 범위 미만일 경우, 제조된 도막의 경도, 내화학성 및 내스크래치성이 취약해질 수 있고, 상기 범위 초과일 경우, 제조된 도막의 평활성, 내크랙성 등이 취약하고, 도막이 균일하게 도장되지 않아 평활한 도막을 얻기 어려울 수 있다.
상기 비반응성 아크릴계 모노머는 아크릴 수지의 유리전이온도를 제어하고, 제조된 도막의 광택 및 경도를 조절하는 역할을 한다.
또한, 상기 비반응성 아크릴계 모노머는 (메트)아크릴레이트 모노머일 수 있으며, 예를 들어, 지방족 (메트)아크릴레이트 모노머일 수 있다. 비반응성 아크릴계 모노머로 지방족 (메트)아크릴레이트 모노머를 사용할 경우, 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 제조된 도막의 외관 특성이 우수한 장점이 있다.
반면, 방향족 (메트)아크릴레이트 모노머를 사용할 경우 도막의 외관에 팝핑이 발생할 수 있다.
예를 들어, 상기 비반응성 아크릴계 모노머는 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트 n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소-부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트 및 이소-보닐(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 분산성 아크릴계 모노머는 아크릴 수지를 중화시켜 수분산성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 분산성 아크릴계 모노머는 아민 또는 카르복실기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머일 수 있다. 예를 들어, 상기 분산성 아크릴계 모노머는 상기 전착 도료 조성물이 양이온계 전착 도료 조성물일 경우에는 아민기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머일 수 있고, 상기 전착 도료 조성물이 음이온계 전착 도료 조성물일 경우에는 카르복실기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머일 수 있다.
이때, 상기 아민기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머는 디메틸 아미노 에틸 (메트)아크릴레이트, 디에틸 아미노 에틸 (메트)아크릴레이트, 디메틸 아미노 프로필 (메트)아크릴레이트 및 디에틸 아미노 프로필 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 카르복실기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머는 (메트)아크릴산 및 2-카르복실 에틸 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 분산성 아크릴계 모노머는 관능기가가 20 내지 65 mgKOH/g, 또는 25 내지 45 mgKOH/g일 수 있다. 상기 관능기가는 아민가 또는 산가를 나타내며, 상기 관능기가를 조절함으로써 제조된 아크릴 수지의 수분산성을 조절할 수 있다. 상기 분산성 아크릴계 모노머의 관능기가가 상기 범위를 벗어나는 경우, 제조된 도막에 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등이 발생할 가능성이 커질 수 있다. 구체적으로, 상기 분산성 아크릴계 모노머의 관능기가가 상기 범위 미만일 경우, 제조된 아크릴 수지의 수분산성 및 도료 조성물의 저장성이 취약해질 수 있고, 상기 범위 초과일 경우, 제조된 도막의 내수성, 내변색성 등이 취약해지고, 전압에 대한 도료의 도장 안정성이 저하될 수 있다.
상기 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 10 내지 70 ℃, 또는 25 내지 50 ℃일 수 있다. 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 제조된 도막에 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등이 발생할 가능성이 커질 수 있다. 구체적으로, 상기 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만일 경우, 제조된 도막의 경도, 내용제성 및 내스크래치성이 취약해질 수 있고, 상기 범위 초과일 경우, 제조된 도막의 평활성, 내크랙성 및 도막 균일성 등이 취약해질 수 있다.
또한, 상기 아크릴 수지는 관능기가가 20 내지 65 mgKOH/g, 또는 25 내지 45 mgKOH/g일 수 있다. 이때, 상기 관능기가는 아민가 또는 산가일 수 있다. 상기 아크릴 수지의 관능기가가 상기 범위 미만인 경우, 저장성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도장안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 3,000 내지 150,000 달톤(dalton), 또는 10,000 내지 80,000 달톤일 수 있다. 상기 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 수분산성, 입자안정성, 내화학성 등이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 평활성, 오렌지필, 소포성 등이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
경화제
경화제는 아크릴 수지와 가교 반응하여 도막을 형성하는 역할을 한다.
상기 경화제는 이소시아네이트 화합물 또는 아미노 수지일 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 통상적으로 도료에 사용되고 이소시아네이트기를 포함하는 경화제라면 특별히 제한하지 않으며, 구체적으로, 2관능 이상의 이소시아네이트 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트 화합물은 에틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트 테트라메틸 자일렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 디사이클로 헥실메탄 디이소시아네이트, 사이클로헥실렌 디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 이소시아네이트 화합물은 말단이 블록화된 것일 수 있다. 이때, 블록화제는 말단의 이소시아네이트기를 특정온도까지 안정화시키며, 특정온도 이상이 되면 이소시아네이트기로부터 해리되어 반응성을 조절하는 역할을 한다. 상기 블록화제는 예를 들어, 디에틸말로네이트, 디메틸피라졸과 사이클로헥사논 옥심, 메틸에틸 케트옥심 등의 옥심류; ε-카프로락탐, γ-부티로락탐 등의 락탐류; 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 등을 들 수 있다.
상기 아미노 수지는 통상적으로 도료에 사용되는 아미노계 경화제라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 우레아 수지 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 알킬 알코올로 치환된 알콕시 멜라민일 수 있다.
상기 경화제는 100중량부의 아크릴 수지에 대하여 15 내지 70 중량부, 또는 20 내지 50 중량부의 함량으로 전착 도료 조성물에 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 내화학성, 내수성, 경도가 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 저장안정성, 외관, 도장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
첨가제
상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리실록산, 폴리에테르 변성 폴리실록산 외의 비이온성 유기 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 포함한다.
<폴리에테르 변성 폴리실록산>
상기 폴리에테르 변성 폴리실록산은 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 도막의 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 폴리에테르 변성 폴리실록산은 슬립성, 내유분성 등의 개선 효과가 있다.
구체적으로, 상기 폴리에테르 변성 폴리실록산은 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산일 수 있다.
상기 폴리에테르 변성 폴리실록산은 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 0.05 내지 1.0 중량부, 또는 0.07 내지 0.7 중량부의 함량으로 도료 조성물에 포함될 수 있다. 폴리에테르 변성 폴리실록산의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막에 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등이 발생할 가능성이 커지며, 상기 범위 초과인 경우, 유분 발생에 의한 도막 외관 특성 저하 및 도료 조성물의 저장 안정성 저하가 발생할 수 있다.
<비이온성 유기 계면활성제>
상기 비이온성 유기 계면활성제는 폴리에테르 변성 폴리실록산 외의 비이온성 유기 계면활성제로서, 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 도막의 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 비이온성 유기 계면활성제는 평활성을 향상시기는 효과가 있다.
상기 비이온성 유기 계면활성제는 에테르 변성 폴리올을 포함할 수 있다. 이때, 상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 비이온성 유기 계면활성제는 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 또는 2 내지 7 중량부의 함량으로 도료 조성물에 포함될 수 있다. 비이온성 유기 계면활성제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막에 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등이 발생할 가능성이 커지며, 상기 범위 초과인 경우, 유분 발생에 의한 도막 외관 특성이 저하될 수 있다.
<제미니형 계면활성제>
상기 제미니형 계면활성제는 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 도막의 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 제미니형 계면활성제는 한 분자 내에 2개의 소수성기(hydrophobic group)와 2개의 친수성기(hydrophilic group)를 갖는 화합물을 의미한다. 상기 제미니형 계면활성제는 1개의 소수성기와 1개의 친수성기를 포함하는 계면활성제를 스페이서로 연결한 형태로, 물에 대한 용해도가 우수하고 더 낮은 농도에서도 미셀형성능력(CMC)을 나타내며 표면 장력 저하 능력과 불용성 금속 비누 분산성이 우수하다. 상술한 바와 같은 제미니형 계면활성제를 전착 도료 조성물에 포함하면, 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생 등을 방지하여 도막의 외과을 향상시킬 수 있다.
상기 제미니형 계면활성제는 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 또는 3 내지 8 중량부의 함량으로 도료 조성물에 포함될 수 있다. 제미니형 계면활성제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막에 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등이 발생할 가능성이 커지며, 상기 범위 초과인 경우, 유분 발생에 의한 도막 외관 특성이 저하될 수 있다.
안료
상기 전착 도료 조성물은 안료를 포함하지 않는 투명 도료일 수 있으나, 용도에 따라 안료를 추가로 포함하는 유색 도료일 수 있다. 이때, 상기 안료는 통상적으로 도료 조성물에 첨가할 수 있는 안료, 염료, 조색제 등이라면 특별히 제한하지 않는다.
추가 첨가제
상기 전착 도료 조성물은 증점제, 분산제, 소포제, 동결 방지제, 조용제, 방부제, 표면평활제 등의 추가 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 추가 첨가제 각각은 통상적으로 도료 조성물에 첨가할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않는다.
상기 추가 첨가제는 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 0 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 아크릴계 전착 도료 조성물은 핀홀, 팝핑, 오렌지필, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 결함 발생을 방지하여 제조된 도막의 외관 특성이 우수하다. 이로 인해, 상기 아크릴계 전착 도료 조성물은 단일 도장(1-coating)만 도장하여 공정을 단순화시킬 수 있고 시간 및 가격면에서 경제적이다.
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]
합성예 1. 경화제(블록화된 이소시아네이트 화합물)
표 1에 기재된 파트 1 내지 3의 성분별 함량을 사용하였으며, 구체적으로, 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 질소 분위기 하에서 파트 1을 투입하고 60℃까지 승온했다. 이후 발열에 주의하면서 파트 2의 총량의 50중량%를 10분 동안 적가하고 90℃까지 승온했다. 1시간 유지 후 파트 2의 나머지 50중량%를 10분 동안 적가하고 4시간 유지했다. 이후 총 중량을 기준으로 미반응 NCO 함량(NCO%)이 0.1중량% 이하가 되면 파트 3을 적가하면서 60℃까지 냉각한 후 수득된 경화제의 고형분 함량, 색상, NCO% 및 외관을 관찰 및 측정하였다.
파트 | (중량부) | 합성예 1 |
1 | HDI trimer | 681.6 |
2 | MEKO | 159.2 |
MEKO | 159.2 | |
3 | BC | 428.6 |
합계 | 1,428.6 | |
경화제의 물성 | 고형분 함량 | 70.0중량% |
색상 | 무색 | |
NCO% | 0.0중량% | |
외관 | Clear |
합성예 2 및 3. 양이온계 전착 도료용 아크릴 수지의 제조
표 2에 기재된 파트 1 내지 4의 성분별 함량을 사용하였으며, 구체적으로, 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 질소 분위기 하에서 파트 1을 투입하고 90℃로 승온했다. 여기에 파트 2와 파트 3을 4시간 동안 균일하게 적가한 후 1시간 동안 유지했다. 이후 파트 4를 10분간 투입하고 2시간 동안 유지했다. 이후 70℃까지 냉각한 후 수득된 아크릴 수지의 고형분 함량, 아민가, 유리전이온도, 색상 및 외관을 측정하였다.
합성예 4 및 5. 음이온계 전착 도료용 아크릴 수지의 제조
표 2에 기재된 파트 1 내지 4의 성분별 함량을 사용하였으며, 구체적으로, 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 질소 분위기 하에서 파트 1을 투입하고 75℃로 승온했다. 여기에 파트 2와 파트 3을 4시간 동안 균일하게 적가한 후 1시간 동안 유지했다. 이후 파트 4를 10분간 투입하고 2시간 동안 유지했다. 이후 70℃까지 냉각한 후 수득된 수지의 고형분 함량, 산가, 유리전이온도, 색상 및 외관을 측정하였다.
파트 | (중량부) | 합성예 2 | 합성예 3 | 합성예 4 | 합성예 5 |
1 | BC | 250.0 | 250.0 | - | - |
IPA | - | - | 500.0 | 500.0 | |
2 | SM | - | - | - | 75.0 |
MMA | 250.0 | 150.0 | 250.0 | 175.0 | |
EA | 100.0 | 50.0 | - | - | |
n-BA | 18.1 | 37.4 | 99.1 | 99.1 | |
2-EHA | - | - | 60.0 | 60.0 | |
2-HEMA | 92.7 | 150.6 | 57.9 | 57.9 | |
DMAEMA | 39.2 | 111.9 | - | - | |
MAA | - | - | 33.0 | 33.0 | |
3 | BC | 20.0 | 20.0 | 125.0 | 125.0 |
AIBN | 10.0 | 10.0 | - | - | |
TAPO | - | - | 30.0 | 30.0 | |
4 | BC | 25.0 | 25.0 | 10 | 10 |
AIBN | 0.5 | 0.5 | - | - | |
TAPO | - | - | 1.0 | 1.0 | |
합계 | 805.5 | 805.5 | 1,1660 | 1,1660 | |
아크릴 수지의 물성 | 고형분 함량 | 63.1중량% | 63.1중량% | 44.8중량% | 44.8중량% |
아민가(mgKOH/g) | 28.0 | 80.0 | - | - | |
산가(mgKOH/g) | - | - | 43.0 | 43.0 | |
유리전이온도(℃) | 47.5 | 37.3 | 23.7 | 23.3 | |
색상 | 무색 | 무색 | 무색 | 무색 | |
외관 | Clear | Clear | Clear | Clear |
실시예 1 내지 9, 및 비교예 1 내지 5. 전착 도료 조성물의 제조
표 3 및 4에 기재된 파트 1 내지 3의 성분별 함량을 사용하였으며, 구체적으로, 비커에 파트 1을 투입하고 완전히 혼합했다. 30분 유지 후 파트 2를 30분간 적가하여 혼합물을 제조하였다.
이후 새로운 비커에 파트 3을 사입하고 교반하면서 상기 혼합물을 30분간 적가했다. 적가가 완료되면 용제가 휘발되지 않도록 덮개를 덮고 12시간 숙성시켜 전착 도료 조성물을 제조하였다.
파트 | (중량부) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
1 | 합성예 2 | 402.8 | - | - | - | 402.8 | - | - |
합성예 3 | - | - | 402.8 | - | - | - | - | |
합성예 4 | - | 466.4 | - | - | - | 466.4 | 466.4 | |
합성예 5 | - | - | - | 466.4 | - | - | - | |
합성예 1 | 129.6 | - | 210.6 | - | 129.6 | - | - | |
Cymel 1130 | - | 106.6 | - | 106.6 | - | 106.6 | 106.6 | |
BYK-337 | 2.4 | 2.1 | 2.8 | 2.1 | - | 2.1 | 21.3 | |
TEGO wet 510 | 17.0 | 15.2 | 19.9 | 15.2 | 17.0 | 1.5 | 15.2 | |
Dynol 810 | 17.0 | 15.2 | 19.9 | 15.2 | 17.0 | 1.5 | 15.2 | |
2 | 포름산 | 3.4 | - | 9.7 | - | 3.4 | - | - |
TEA | - | 7.8 | - | 7.8 | - | 7.8 | 7.8 | |
DIW | 250.0 | 200.0 | 250.0 | 200.0 | 250.0 | 200.0 | 200.0 | |
3 | DIW | 2750.0 | 2400.0 | 3250.0 | 2400.0 | 2750.0 | 2300.0 | 2400.0 |
합계 | 3572.2 | 3213.4 | 4165.6 | 3213.4 | 3569.8 | 3086.0 | 3232.5 |
파트 | (중량부) | 비교예 4 | 비교예 5 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 |
1 | 합성예 2 | 402.8 | 402.8 | 402.8 | 402.8 | 402.8 | - | - |
합성예 3 | - | - | - | - | - | - | - | |
합성예 4 | - | - | - | - | - | 466.4 | 466.4 | |
합성예 5 | - | - | - | - | - | - | - | |
합성예 1 | 129.6 | 129.6 | 129.6 | 129.6 | 129.6 | - | - | |
Cymel 1130 | - | - | - | - | - | 106.6 | 106.6 | |
BYK-337 | 2.4 | 2.4 | 2.0 | 2.4 | 2.4 | 2.1 | 2.1 | |
TEGO wet 510 | - | 17.0 | 17.0 | 32.4 | 17.0 | 46.0 | 15.2 | |
Dynol 810 | 17.0 | - | 17.0 | 17.0 | 32.4 | 15.2 | 46.0 | |
2 | 포름산 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | 3.4 | - | - |
TEA | - | - | - | - | - | 7.8 | 7.8 | |
DIW | 250.0 | 250.0 | 250.0 | 250.0 | 250.0 | 200.0 | 200.0 | |
3 | DIW | 2750.0 | 2750.0 | 2750.0 | 2750.0 | 2750.0 | 2400.0 | 2400.0 |
합계 | 3555.2 | 3555.2 | 3571.8 | 3587.5 | 3587.5 | 3244.1 | 3244.1 |
이하, 비교예 및 실시예에서 사용한 각 성분들의 제조사 및 제품명 등은 하기에 나타냈다.
- HDI trimer: 헥사메틸렌 디-이소시아네이트(Hexamethylene di-isocyanate) 삼량체
- MEKO: 메틸에틸 케톡심(Methylethyl ketoxime)
- BC: 부틸 셀로솔브(Butyl cellosolve)
- IPA: 이소프로필알코올(iso-propylalcohol)
- SM: 스티렌(Styrene)
- MMA: 메틸 메타크릴레이트(Methyl methacrylate)
- EA: 에틸 아크릴레이트(Ethyl acrylate)
- n-BA: n-부틸 아크릴레이트(n-Butyl acrylate)
- 2-EHA: 2-에틸헥실 아크릴레이트(Ethylhexyl acrylate)
- 2-HEMA: 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methacrylate)
- DMAEMA: 디-메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트(di-Methyl amino ethyl methacrylate)
- MAA: 메타크릴산(Methcarylic acid)
- AIBN: 아조비스-이소부티로니트릴(Azobis-isobutyronitrile)
- TAPO: 터트-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(tert-amyl peroxy-2-ethylhexanoate)
- Cymel 1130(제품명)(멜라민 수지)
- BYK-337(제품명): 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산
- TEGO wet 510(제품명): 메틸-옥시란과 옥시란의 폴리머를 모노(3,5,5-트리메틸헥실)에테르로 변성한 수지(methyl-oxirane, polymer with oxirane, mono(3,5,5-trimethylhexyl) ether)
- Dynol 810(제품명): 제미니형 계면활성제
- 포름산: 85% 수용액
- TEA: 트리에틸 아민(tri-ethyl amine)
- DIW: 탈이온수(de-ionized water)
시험예: 물성 평가
실시예 및 비교예에서 제조한 전착 도료 조성물을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 5에 나타냈다.
인산아연으로 전처리된 시편(크로메이트 처리된 알루미늄 시편, 가로X세로X두께 = 150mmX70mmX0.8mm)에 정류기를 이용하여 상기 전착 도료 조성물을 전착도장하여 도막을 형성하였다.
(1) 고형분 함량
경화제 또는 아크릴 수지 1.2g을 150℃에서 15분 동안 건조한 후 건조 전과 후의 무게 변화를 측정하고, 하기 수학식 1로 고형분 함량을 계산하였다.
또한, 전착 도료 조성물 3.0g을 105℃에서 1시간 동안 건조한 후 건조 전과 후의 무게 변화를 측정하고, 하기 수학식 1로 고형분 함량을 계산하였다.
(2) 평활성
지르코늄 전처리된 스테인레스(SUS) 시편(가로X세로X두께 = 150mmX70mmX0.8mm)에 정류기를 이용하여 전착도장하여 도막을 형성한 후 도막 표면을 육안으로 관찰하여 5점에서 1점까지 점수를 책정하였다.
(3) 팝핑(popping)
항목 (2)와 같이 전착도장한 도막 표면의 팝핑(양각 형태)의 개수를 측정한 후 5점에서 1점까지 점수를 책정하였다. 이때, 팝핑의 개수가 0개인 경우 5점, 1개 내지 5개일 경우 4점, 6개 내지 15개일 경우 3점, 16개 내지 30개일 경우 2점, 31개 이상일 경우 1점으로 평가하였다.
(4) 유분
항목 (2)와 같이 전착도장한 도막 표면의 유분(음각 형태)의 개수를 측정한 후 5점에서 1점까지 점수를 책정하였다. 이때, 유분의 개수가 0개일 경우 5점, 1개 내지 5개일 경우 4점, 6개 내지 10개일 경우 3점, 11개 내지 20개일 경우 2점, 21 이상일 경우 1점으로 평가하였다.
(5) 도료의 흐름에 의한 외관 이현상
욕액을 교반하면서 지르코늄 전처리된 스테인레스(SUS) 시편(가로X세로X두께 = 150mmX70mmX0.8mm)에 정류기를 이용하여 전착도장하여 도막을 형성했다. 이후 도막 표면에 와류 형태의 외관 이현상이 발생한 면적(이하, '와류 이현상 발생 면적'으로 기재)을 측정한 후 5점에서 1점까지 점수를 책정하였다.
이때, 와류 이현상 발생 면적이 시편 전체 면적에 대하여 0면적%일 경우 5점, 0 내지 5 면적%일 경우 4점, 6 내지 10 면적%일 경우 3점, 10 내지 20 면적%일 경우 2점, 21면적% 이상일 경우 1점으로 평가하였다.
(6) 내식성
인산아연으로 전처리된 크롬 시편(가로X세로X두께 = 150mmX70mmX0.8mm)에 정류기를 이용하여 전착도장하여 도막을 형성했다. 이후 MS652-05 / ISO11997-1에 따라 도막 표면을 X-cut한 후 Salt Spray Tester에 35℃에서 240시간 동안 방치하고, X-cut으로부터 편측 기준 creep back이 발생한 길이를 측정하여 내식성을 평가하였다.
고형분 함량 | 평활성 | 팝핑 | 유분 | 도료 흐름에 의한 외관 이현상 | 내식성 | |
실시예 1 | 10.6중량% | 5 | 5 | 5 | 5 | 1mm |
실시예 2 | 10.7중량% | 5 | 5 | 5 | 5 | 2mm |
실시예 3 | 10.6중량% | 5 | 3 | 5 | 3 | 2mm |
실시예 4 | 10.7중량% | 5 | 3 | 4 | 4 | 2mm |
비교예 1 | 10.6중량% | 3 | 4 | 2 | 5 | 1mm |
비교예 2 | 10.3중량% | 4 | 2 | 4 | 5 | 2mm |
비교예 3 | 10.7중량% | 5 | 5 | 2 | 5 | 2mm |
비교예 4 | 10.2 중량% | 2 | 4 | 4 | 5 | 2mm |
비교예 5 | 10.2 중량% | 4 | 2 | 2 | 5 | 2mm |
실시예 5 | 10.6 중량% | 5 | 5 | 4 | 5 | 2mm |
실시예 6 | 11.0 중량% | 5 | 5 | 5 | 5 | 1mm |
실시예 7 | 11.0 중량% | 5 | 5 | 5 | 5 | 1mm |
실시예 8 | 10.4 중량% | 4 | 5 | 5 | 5 | 2mm |
실시예 9 | 10.4 중량% | 5 | 4 | 5 | 5 | 2mm |
표 5에서 보는 바와 같이, 실시예의 조성물로부터 제조된 도막은 평활성이 우수하고, 팝핑, 유분 및 도료 흐름에 의한 외관 이현상 등의 외관 특성 저하 발생이 적고, 내식성이 우수했다.
반면, 비이온성 유기 계면활성제와 제미니형 계면활성제를 소량 포함하는 비교예 2는 팝핑이 다수 발생하여 외관 특성이 부족했다.
첨가제로 폴리에테르 변성 폴리실록산을 포함하지 않는 비교예 1은 평활성이 부족하고 유분이 다수 발생하여 외관 특성이 부족했다.
또한, 폴리에테르 변성 폴리실록산을 과량 포함하는 비교예 3은 유분이 다수 발생하여 외관 특성이 부족했다.
폴리에테르 변성 폴리실록산 외의 비이온성 유기 계면활성제를 미포함하는 비교예 4는 평활성이 부족했다.
또한, 제미니형 계면활성제를 미포함하는 비교예 5는 팝핑 및 유분이 다수 발생하여 외관 특성이 부족했다.
Claims (5)
- 아크릴 수지, 경화제 및 첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 폴리에테르 변성 폴리실록산, 폴리에테르 변성 폴리실록산 외의 비이온성 유기 계면활성제 및 제미니형 계면활성제를 포함하고,
상기 아크릴 수지와 경화제 총량 100중량부에 대하여 0.05 내지 1.0 중량부의 폴리에테르 변성 폴리실록산, 1 내지 10 중량부의 비이온성 유기 계면활성제 및 1 내지 8 중량부의 제미니형 계면활성제를 포함하는, 아크릴계 전착 도료 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 아크릴 수지는 반응성 아크릴계 모노머, 비반응성 아크릴계 모노머 및 분산성 아크릴계 모노머로부터 제조되며, 유리전이온도가 10 내지 70 ℃인, 아크릴계 전착 도료 조성물. - 청구항 2에 있어서,
상기 반응성 아크릴계 모노머가 30 내지 90 mgKOH/g의 반응성 관능기를 포함하고,
상기 반응성 관능기는 수산기, 카르복실기 또는 아민기인, 아크릴계 전착 도료 조성물. - 청구항 2에 있어서,
상기 비반응성 아크릴계 모노머는 지방족 아크릴계 모노머인, 아크릴계 전착 도료 조성물. - 청구항 2에 있어서,
상기 분산성 아크릴계 모노머는 20 내지 65 mgKOH/g의 관능기가를 갖고,
상기 관능기가는 아민가 또는 산가인, 아크릴계 전착 도료 조성물.
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