KR102634336B1 - 베이스 코트 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 및 멜라민 수지를 포함하는 베이스 코트 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 베이스 코트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 차체 외판은 도막의 열화 및 녹 발생이 없어야 하고, 도막의 광택이나 색채를 유지할 수 있는 내구성을 가져야 한다. 따라서, 차량의 도장공정은 통상적으로 전처리 공정을 거친 차체를 전착 도장한 후 밀착성 및 평활성의 향상을 위해 중도(프라이머) 도장을 실시하고, 차체의 미관을 위해 중도 도장된 차체에 베이스 도장을 실시한다. 이후 상기 베이스 코트의 색상을 보호하고 외관을 좋게 하며 외부로부터 베이스 코트를 보호하기 위해 클리어 코트를 도장하는 것이 일반적이다.
베이스 코트 도장 및 클리어 코트 도장은 베이스 코트 조성물의 도포 및 건조 후 클리어 코트 조성물을 도포하고, 클리어 코트의 경화시 클리어 코트와 베이스 코트를 함께 경화시키키는 것이 일반적이다. 이로 인해, 종래 베이스 코트 조성물은 고온경화 조건을 기준으로 조성물을 설계하고 있다. 그러나, 도장공정 비용의 절감을 위해 공정의 단축 및 낮은 온도에서 경화 가능한 조성물에 대한 요구가 증가하는 추세이다. 이와 관련하여, 한국 등록특허 제10-0158534호(특허문헌 1)에는 아크릴 폴리올, 에스테르계 용제, 평활제, 슬립제 및 왁스로 구성된 첨가제, 및 알코올계 용제를 함유하는 주제 혼합물; 및 폴리이소시아네이트 및 에스테르계 용제를 함유하는 경화제 혼합물;로 구성되어 있는 2액형 아크릴 우레탄 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같이 종래 저온 소부 조건, 특히 130℃ 이하의 열경화 조건에서 사용할 수 있는 베이스 코트 조성물은 자동차 보수용 코팅 도료 및 부품류 도장용 조성물이 있으나, 제조된 도막의 기계적 물성이 충분하지 않아 차체용 도료로 적용하기에는 한계가 있다.
따라서, 130℃ 이하의 저온에서 경화 가능하면서도 이로부터 제조된 도막의 기계적 물성이 우수하여 차체 도장용으로 적용하기에 적합한 베이스 코트 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 130℃ 이하의 저온에서 경화 가능하면서도, 기계적 물성이 우수한 도막을 제조할 수 있는 베이스 코트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 하나의 양상에서 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 및 멜라민 수지를 포함하며, 아크릴 수지는 수산기가가 70 내지 85 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 40,000 내지 50,000 g/mol이며, 폴리에스터 수지는 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이고, 수산기가가 250 내지 300 mgKOH/g인, 베이스 코트 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 베이스 코트 조성물은 도장공정의 열경화 온도를 종래보다 낮은 온도인 130℃ 이하의 저온에서 수행 가능하여, 도장 공정시 소요되는 비용을 절감할 수 있어 경제적이다. 또한, 상기 조성물로부터 제조된 도막의 기계적 물성, 특히 광택, 내충격성, 내수성, 내한치핑성 등의 물성이 우수하여 차체 도장용으로 유용하게 사용할 수 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 "중량평균분자량(Mw)" 및 "수평균분자량(Mn)"은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 등의 방법으로 측정할 수 있다.
본 명세서에서 "유리전이온도(Tg)"는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 측정된 것이며, 예컨대 시차주사열량분석법(differential scann ing calorimetry, DSC) 등으로 측정할 수 있다.
본 명세서에서 "산가(Av)" 및 "수산기가(OHv)"와 같은 작용기가는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 적정(titration) 등의 방법으로 측정될 수 있다.
본 발명의 하나의 양상에 따른 베이스 코트 조성물은 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 및 멜라민 수지를 포함하며, 아크릴 수지는 수산기가가 70 내지 85 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 40,000 내지 50,000 g/mol이며, 폴리에스터 수지는 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이고, 수산기가가 250 내지 300 mgKOH/g인, 베이스 코트 조성물을 제공한다.
상술한 바와 같이, 특정 범위의 수산기가 및 중량평균분자량을 가지는 아크릴 수지를 사용하는 경우, 반응성이 빠른 멜라민 수지와의 경화 반응 속도 및 가교 밀도를 조절하여 도막의 외관 특성뿐만 아니라 내충격성 및 내수성 등의 기계적 물성을 향상시키고 130℃ 이하의 저온에서 경화 가능한 효과가 있다.
예를 들어, 반응성이 빠른 이미노기 함유 멜라민 수지는 아크릴 수지의 수산기가와 가교 반응하여 130℃ 이하의 저온에서 경화 가능하며, 특정 범위의 중량평균분자량은 제조된 도막의 내구성 등의 기계적 물성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 특정 범위의 산가 및 수산기가를 가지는 폴리에스터 수지를 사용하는 경우, 반응성이 빠른 멜라민 수지와 아크릴 수지의 경화반응에서 표면 장력을 조절하여 도막의 평활성이 향상되고 부드러운 도막을 형성 가능하여, 도막의 내치핑성 및 내스크래치성 등의 기계적 물성을 향상시키는 효과가 있다.
<아크릴 수지>
아크릴 수지는 본 발명에 따른 베이스 코트 조성물의 주수지(메인 수지)로서, 제조된 도막의 내구성 및 광택과 같은 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다.
아크릴 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 아크릴 수지는 예컨대 제1 비닐계 단량체와 제1 (메트)아크릴레이트계 단량체 중 1종 이상을 중합하여 제조된 것일 수 있다.
제1 비닐계 단량체로는 예컨대 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 l종 이상을 사용할 수 있다.
제1 (메트)아크릴레이트계 단량체는 하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트 단량체 및 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, (메트)아크릴산, 메틸(메트)아크릴산, (메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트 및 라우릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, 하이드록시알킬 함유 (메트)아크릴레이트일 수 있으며, 구체적으로 2-하이드록시 메틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필(메트)아크릴레이트 및 2-하이드록시 부틸(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
아크릴 수지는 예컨대 라디칼 중합법을 이용하여 제조된 것일 수 있으며, 개시제 및 중합 시간에 따라 물성, 즉 중량평균분자량(Mw), 수산기가(OHv), 산가(Av) 등의 물성을 조절할 수 있다.
아크릴 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 40 내지 60 중량%, 또는 45 내지 55 중량%일 수 있다. 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 베이스 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 베이스 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 아크릴 수지의 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
아크릴 수지는 25℃에서의 점도가 450 내지 650 cps, 또는 470 내지 630 cps일 수 있다. 아크릴 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내인 경우, 베이스 코트 조성물의 점도가 적절하여 작업성이 상향되는 효과가 있다. 아크릴 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 칠흐름성, 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
아크릴 수지는 산가(Av)가 10 내지 30 mgKOH/g, 또는 15 내지 25 mgKOH/g일 수 있다. 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우 이를 포함하는 조성물의 반응성을 조절하여 이로부터 제조된 도막의 외관 특성을 향상시킬 수 있다. 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우 경화반응 속도가 저하되어 제조된 도막의 외관이 저하되는 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우 수지 응집성 증대로 조성물의 점도가 증가하여 작업성 및 상온저장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
아크릴 수지는 수산기가(OHv)가 70 내지 85 mgKOH/g, 또는 75 내지 80 mgKOH/g일 수 있다. 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 도막의 내구성 및 내후성 개선 효과가 있다. 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 미만인 경우 경화제와의 가교 반응에 의한 도막 형성이 불충분하여 도막의 경도 등의 기계적 물성이 저하되고, 상기 범위 초과인 경우 과경화되어 도막이 브리틀(brittle)해져 탄성이 떨어지고, 제조된 도막의 외관 특성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 20 내지 40℃, 또는 25 내지 35℃일 수 있다. 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 경도 및 내용제성이 향상되는 효과가 있다. 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우 도막의 건조 속도 및 가교밀도가 저하되어 제조된 도막의 경도 및 내용제성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 도막이 브리틀(brittle)해져 제조된 도막의 외관 특성 및 내치핑성이 부족해질 수 있다.
아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 40,000 내지 50,000 g/mol, 또는 42,000 내지 44,000 g/mol일 수 있다. 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 내구성 및 내후성 등의 장기 물성이 우수할 수 있다. 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우 분자량이 작아 제조된 도막의 내후성, 내스크래치성이 부족해지고, 상기 범위 초과인 경우 분자량 증가에 따른 흐름성이 저하되어 이를 포함하는 베이스 코트 조성물의 작업성이 불량해지고 표면평활성이 좋지 않아 우수한 외관을 갖는 도막을 제조하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
아크릴 수지는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 22 내지 33 중량%, 또는 24 내지 30 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 아크릴 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 도막의 부착성 및 내구성을 개선하는 효과가 있다. 아크릴 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 건조성이 저하되어 도막의 부착력, 광택 및 내구성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 건조가 빨리 진행되어 조성물의 도장 작업성 및 칠흐름성이 부족하여 도막 외관 및 내스크래치성이 저하될 수 있다.
<폴리에스터 수지>
폴리에스터 수지는 베이스 코트 조성물에 유연성을 부여하고 가교 밀도를 향상시키며 제조된 도막의 내한치핑성, 내충격성, 내스크래치성 등의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.
폴리에스터 수지는 카르복실산 화합물과 디올 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리에스터 수지는 아디프산(AA), 이소프탈산(IPA), 트리말레트산 무수물(TMA), 지환족산, 프탈산무수물, 이소프탈산, 테레프탈산, 숙신산, 아디프산, 푸마르산, 말레산 무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 헥사히드로 프탈산무수물 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 카르복실산 화합물; 및 1,6-헥산디올(1,6-HD), 네오펜틸글리콜(NPG), 트리메틸올 프로판(TMP), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부탄디올 1,4-헥산디올 및 3-메틸펜탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 디올 화합물;을 반응시켜 제조될 수 있다.
폴리에스터 수지는 산과 알코올의 축합반응을 이용하여 제조된 것일 수 있으며, 산과 알코올의 투입 비율에 따라 물성, 즉 중량평균분자량(Mw), 수산기가(OHv), 산가(Av) 등의 물성을 조절할 수 있다.
폴리에스터 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 60 내지 70 중량%, 또는 63 내지 67 중량%일 수 있다. 폴리에스터 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 베이스 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 폴리에스터 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 베이스 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 폴리에스터 수지의 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
폴리에스터 수지는 25℃에서의 점도가 800 내지 1,800 cps, 또는 850 내지 1,780 cps일 수 있다. 폴리에스터 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내인 경우, 베이스 코트 조성물의 점도가 적절하여 작업성이 상향되는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 칠흐름성, 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
폴리에스터 수지는 산가(Av)가 10 내지 30 mgKOH/g, 또는 15 내지 25 mgKOH/g일 수 있다. 폴리에스터 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 도막의 내후성 개선 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우 경화제와의 가교 반응에 의한 도막 형성이 불충분하여 도막의 경도 등의 기계적 물성이 저하되고, 상기 범위 초과인 경우 과경화되어 도막이 브리틀(brittle)해져 탄성이 떨어지고, 제조된 도막의 외관 특성, 내수성 및 내스크래치성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
폴리에스터 수지는 수산기가(OHv)가 250 내지 300 mgKOH/g, 또는 260 내지 280 mgKOH/g 일 수 있다. 폴리에스터 수지의 수산기가가 상기 범위 내인 경우, 멜라민 수지와의 반응성을 향상시켜 도막의 가교밀도가 증가되어 기계적 물성, 외관 및 내화학성을 향상시키는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 수산기가가 상기 범위 미만인 경우 멜라민 수지와의 반응성이 부족하여 가교 밀도가 부족하여 제조된 도막의 내구성 및 내화학성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 과경화되어 도막이 브리틀(brittle)해져 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
폴리에스터 수지는 유리전이온도(Tg)가 5 내지 20℃, 또는 10 내지 14℃ 일 수 있다. 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 광택 특성 및 경도가 향상되는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우 베이스 코트 조성물의 건조속도가 지연되어 제조된 도막의 내용제성 및 내치핑성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 도막이 브리틀(brittle)해져 도막의 외관 특성 및 경도가 부족해질 수 있다.
폴리에스터 수지는 중량평균분자량(Mw)이 2,000 내지 4,000 g/mol, 또는 2,500 내지 3,500 g/mol일 수 있다. 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 베이스 코트 조성물의 평활성이 향상되고 부드러운(soft) 도막을 형성하여 내스크래치성 및 경도를 향상시키는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우 분자량이 작아 제조된 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 분자량 증가에 따른 흐름성이 저하되어 도막이 브리틀(Brittle)해져 평활성이 감소하고 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
폴리에스터 수지는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 3 내지 6 중량%, 또는 4 내지 5 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 폴리에스터 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 외관 내스크래치성 및 도막 평활성 향상의 효과가 있다. 조성물 내 폴리에스터 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 가교 밀도가 저하되어 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 조성물의 점도가 과도하게 높아져 작업성 및 건조성이 저하되어 외관 및 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
<멜라민 수지>
멜라민 수지는 경화제로서, 베이스 코트 조성물의 각 성분들과 가교반응하여 조성물을 경화시키고 제조된 도막에 경도를 향상시키는 역할을 한다.
멜라민 수지는 알킬화 멜라민 수지일 수 있으며, 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나 시판되는 제품을 사용할 수 있다.
멜라민 수지는 예컨대 메톡시 메틸 멜라민, 메틸 멜라민, 부틸 멜라민, 이소부톡시 멜라민, 부톡시 멜라민, 헥사메틸올 멜라민, 헥사메톡시 메틸 멜라민, 헥사부톡시 메틸 멜라민, 헥사메톡시부톡시 메틸 멜라민, 아미노메톡시 메틸 멜라민 및 이미노기 함유 알킬화 멜라민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
멜라민 수지의 시판품으로는 예를 들어, CYTEC사의 CYMEL-325, CYMEL-303, CYMEL-1161, CYMEL-1168, 및 BASF사의 LUWIPAL 012, LUWIPAL 072, 및 NUPLEX사의 SETAMINE US-138 등이 있다.
멜라민 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 60 내지 80 중량%, 또는 65 내지 75 중량%일 수 있다. 멜라민 수지의 고형분이 상기 범위 내일 경우, 베이스 코트 조성물의 작업성이 향상되는 효과가 있다. 멜라민 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 점도가 지나치게 낮아져 흐름성이 저하되고 이를 포함하는 베이스 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 점도가 지나치게 높아져 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 베이스 코트 조성물 내 응집물이 발생할수 있다.
멜라민 수지는 25℃에서의 점도가 1,000 내지 1,800 cps, 또는 1,100 내지 1,700 cps 일 수 있다. 멜라민 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내일 경우, 광택 및 외관이 우수한 효과가 있다. 멜라민 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우 점도가 낮아 도막 미형성으로 도막의 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 조성물의 작업성이 열세하여 제조된 도막의 외관 특성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 멜라민 수지는 산가(Av)가 0.1 내지 3 mgKOH/g, 또는 0.1 내지 2 mgKOH/g일 수 있다. 멜라민 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우, 경화 반응 속도가 저하되어 제조된 도막의 경도와 외관특성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 친수성이 향상됨에 따라 내수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
멜라민 수지는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%, 또는 8 내지 15 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 멜라민 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 가교 밀도를 향상시켜 제조된 도막의 부착성 및 경도를 향상시키는 효과가 있다. 멜라민 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 경화성 저하에 따른 경도 및 외관 특성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 경화성 과다에 따른 도막이 브리틀(brittle)해져 부착성, 내충격성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
<아크릴계 흐름방지제>
아크릴계 흐름방지제는 베이스 코트 조성물의 흐름성을 조절하기 위하여 포함될 수 있다.
아크릴계 흐름방지제는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 아크릴계 흐름방지제는 예컨대 제2 비닐계 단량체와 제2 (메트)아크릴레이트계 단량체 중 1종 이상을 중합하여 제조된 것일 수 있다.
아크릴계 흐름방지제는 또 다른 예로 제2 비닐계 단량체, 제2 (메트)아크릴레이트 단량체 및 벤질 아민을 반응시켜 제조될 수도 있으며, 바늘 모양의 디우레아기가 존재하는 화학 구조를 가질 수 있다.
제2 비닐계 단량체로는 예컨대 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 l종 이상을 사용할 수 있다.
제2 (메트)아크릴레이트계 단량체는 하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트 단량체 및 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, (메트)아크릴산, 메틸(메트)아크릴산, (메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트 및 라우릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, 하이드록시알킬 함유 (메트)아크릴레이트일 수 있으며, 구체적으로 2-하이드록시 메틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필(메트)아크릴레이트 및 2-하이드록시 부틸(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
아크릴계 흐름방지제는 예컨대 라디칼 중합법을 이용하여 제조된 것일 수 있으며, 개시제 및 중합 시간에 따라 물성, 즉 중량평균분자량(Mw), 수산기가(OHv), 산가(Av) 등의 물성을 조절할 수 있다.
아크릴계 흐름방지제는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 50 내지 70 중량%, 또는 55 내지 65 중량%일 수 있다. 아크릴계 흐름방지제의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 베이스 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 아크릴계 흐름방지제의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 베이스 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
아크릴계 흐름방지제는 25℃에서의 점도가 10,000 내지 18,000 cps, 또는 11,000 내지 17,000 cps일 수 있다. 아크릴계 흐름방지제의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내인 경우, 베이스 코트 조성물의 점도가 적절하여 작업성이 상향되는 효과가 있다. 아크릴계 흐름방지제의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 칠흐름성, 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
아크릴계 흐름방지제는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 4 내지 9 중량%, 또는 5 내지 8 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 아크릴계 흐름방지제가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 베이스 코트 조성물의 흐름성을 개선하는 효과가 있다. 아크릴계 흐름방지제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 건조성이 저하되어 이를 포함하는 베이스 코트 조성물의 흐름성이 부족하여 작업성이 떨어질 수 있고, 상기 범위 초과인 경우 건조가 빨리 진행되어 조성물의 도장 작업성, 칠흐름성이 저하되고 베이스 코트 조성물의 점도가 높아져 저장 안정성 및 외관이 저하될 수 있다.
<조색제>
본 발명의 하나의 양상에 따르는 베이스 코트 조성물은 조색제를 추가로 포함할 수 있다. 조색제는 제조된 도막에 색상을 부여하는 역할을 한다.
조색제는 통상적으로 도료 조성물에 사용되는 안료라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 무기 안료 및 유기 안료 등을 사용할 수 있다. 다른 예로, 상기 안료는 이산화티탄, 카본 블랙, 산화아연, 군청, 적산화철과 같은 금속 산화물; 리토폰, 납, 카드뮴, 철, 코발트, 알루미늄의 황화물 및 이의 염산염 또는 유산염; 아조계 안료; 및 구리 프탈로시아닌 안료 등을 들 수 있다.
조색제는 고형분 함량(NV)이 조색제 총 중량에 대하여 65 내지 85 중량%, 또는 70 내지 80 중량%일 수 있다. 조색제의 고형분이 상기 범위 내일 경우, 베이스 코트 조성물의 작업성이 향상되는 효과가 있다.
조색제는 25℃에서의 점도가 880 내지 2,270 cps, 또는 900 내지 2,000 cps일 수 있다. 조색제의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내일 경우, 베이스 코트 조성물의 점도가 적절하여 작업성 및 외관이 향상되는 효과가 있다.
조색제는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 33 내지 50 중량%, 또는 37 내지 45 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 베이스 코트 조성물 내의 조색제 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 은폐력이 부족한 문제, 조성물의 안정성 저하 및 조색제의 분산성 저하 등의 문제를 방지할 수 있다.
<첨가제>
본 발명의 하나의 양상에 따르는 베이스 코트 조성물은 자외선 흡수제, 레벨링제, 표면평활제, 및 경화촉매 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
자외선 흡수제는 제조된 도막에 도달하는 자외선을 막아 최종 도막의 내후성을 향상시키는 역할을 한다. 자외선 흡수제는 고형분 함량(NV)이 80 내지 100 중량%이며, 비중이 1.0 내지 1.2 g/cm3이며, 인화점이 45 내지 49℃일 수 있다.
자외선 흡수제는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제일 수 있다. 예를 들어, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제는 α-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥사프로필]-ω-하이드록시폴리(옥시-1,2-에탄디일)(α-[3-[3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropyl]-ω-hydroxypoly(oxy-1,2-ethanediyl)), α-[3-[3-(2H-벤조트리라졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥사프로필]-ω-[3-[3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐]-1-옥사프로폭시]폴리(옥시-1,2-에탄디일)(α-[3-[3-(2H-Benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropyl]-ω-[3-[3-(2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropoxy]poly(oxy-1,2-ethanediyl)), 3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-5-(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시-메틸 에스테르(3-(2H-benzotriazol-2-yl)-5-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-methyl ester) 등을 들 수 있다.
레벨링제는 제조된 도막의 레벨링성 및 습윤성을 부여하는 역할을 한다. 레벨링제는 양이온계, 음이온계, 또는 비이온계 계면활성제일 수 있으며, 예를 들어, 비이온계 계면활성제를 포함할 수 있다. 레벨링제는 고형분 함량(NV)이 45 내지 55 중량%이며, 비중이 1.0 내지 1.3이며, 25℃에서의 점도가 40 내지 60 cps일 수 있다.
표면평활제는 제조되는 도막의 평활성에 영향을 주고 외관 특성을 향상시키는 역할을 한다. 표면평활제는 고형분 함량(NV)이 50 내지 54 중량%이며, 점도가 110 내지 120 cSt이며, 비중이 0.8 내지 1.0일 수 있다.
경화촉매는 베이스 코트 조성물의 불완전한 경화를 막아 이로부터 제조된 도막의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다. 경화촉매는 예를 들어, 아민기 함유 포스페이트계 화합물 또는 도데실벤젠술폰산계 화합물 등을 들 수 있다. 경화촉매는 고형분 함량(NV)이 72 내지 76 중량%, 25℃에서의 비중이 0.9 내지 1.0, 산가(Av)가 120 내지 140 mgKOH/g일 수 있다.
첨가제의 함량은 통상적으로 베이스 코트 조성물에 포함될수 있는 범위라면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 첨가제는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 8 중량%, 또는 2 내지 7 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.
<용제>
본 발명의 하나의 양상에 따르는 베이스 코트 조성물은 용제를 추가로 포함할 수 있다. 용제는 조성물의 점도를 조절하고, 건조성을 개선하며, 제조된 도막의 외관 특성 및 퍼짐성을 개선시키는 역할을 한다.
용제는 통상적으로 베이스 코트 조성물에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 방향족 탄화수소계 용제, 아세테이트계 용제, 알콜계 용제 및 프로피오네이트계 용제로 이루어진 군으로부터 선택된 l종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 용제는 톨루엔, 자일렌, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소계 용제; 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 메틸 글루타레이트, 메틸 석신에이트, 메틸 아디페이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 석신에이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PMA), 부틸 카르비톨 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트 등의 아세테이트계 용제; n-부탄올, 프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 2-부톡시에탄올 등의 알콜계 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제; 및 에틸에톡시프로피오네이트 등의 프로피오네이트계 용제; 등을 포함할 수 있다. 또한, 방향족 탄화수소계 용제의 시판품으로는 코코졸 #100, 코코졸 #150 등이 있다.
용제는 베이스 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%, 또는 5 내지 25 중량%의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 용제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 조성물의 점도를 적절히 조절하여 작업성 및 건조성이 향상되는 효과가 있다. 베이스 코트 조성물 내 용제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 조성물 내 고형분의 함량이 높아 조성물의 작업성이 부족한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 제조된 베이스 코트 조성물의 고형분 함량이 낮아 흐름성이 증대되어 제조된 도막의 외관 및 부착성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 양상에 따른 베이스 코트 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함하는 1 액형일 수 있다.
본 발명의 베이스 코트 조성물은 고형분 함량이 조성물 총 중량을 기준으로 50 내지 60 중량%, 또는 52 내지 58 중량%일 수 있다. 본 발명의 베이스 코트 조성물의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 조성물의 도장 작업성이 적절해지는 장점이 있다. 본 발명의 베이스 코트 조성물의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우 고형분 저하로 경화 반응성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우 고형분 함량이 높아 베이스 코트 조성물의 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 베이스 코트 조성물은 25℃에서 포드컵 4번을 기준으로 30 내지 50 초, 32 내지 48 초, 또는 35 내지 45 초의 점도를 가질 수 있다. 본 발명의 베이스 코트 조성물의 점도가 상기 범위 미만인 경우 수직면 흘러내림 등의 문제가 발생할 수 있고, 상기 범위 초과인 경우 조성물의 점도가 높아 이로부터 제조된 도막의 외관특성을 저하시키거나 도장기에 부하가 걸려 도장기 고장의 원인이 될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 베이스 코트 조성물은 도장공정의 열경화 온도를 종래보다 낮은 온도인 130℃ 이하의 저온에서 수행 가능하여, 도장 공정시 소요되는 비용을 절감할 수 있어 경제적이다. 또한, 본 발명에 따른 베이스 코트 조성물로부터 제조된 도막의 기계적 물성, 특히 광택, 내충격성, 내수성, 내한치핑성 등의 물성이 우수하여 차체 도장용으로 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 및 비교예의 베이스 코트 조성물 제조
아래 표 1 내지 표 4에 제시된 함량으로 각 성분들을 교반 혼합하여 점도가 포드컵 4번을 기준으로 40초가 되도록 베이스 코트 조성물을 제조하였다.
| 성분 (중량%) | 실시예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 아크릴 수지-1 | 29 | 23 | 31 | 20 | 36 | 29 | 29 |
| 아크릴 수지-2 | |||||||
| 아크릴 수지-3 | |||||||
| 아크릴 수지-4 | |||||||
| 아크릴 수지-5 | |||||||
| 아크릴 수지-6 | |||||||
| 아크릴 수지-7 | |||||||
| 아크릴 수지-8 | |||||||
| 아크릴 수지-9 | |||||||
| 폴리에스터 수지-1 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 3.2 | 5.7 |
| 폴리에스터 수지-2 | |||||||
| 폴리에스터 수지-3 | |||||||
| 폴리에스터 수지-4 | |||||||
| 폴리에스터 수지-5 | |||||||
| 폴리에스터 수지-6 | |||||||
| 폴리에스터 수지-7 | |||||||
| 폴리에스터 수지-8 | |||||||
| 폴리에스터 수지-9 | |||||||
| 멜라민 수지 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 조색제 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 |
| 아크릴계 흐름방지제 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 자외선 흡수제 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 경화촉매 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
| 제1용제 | 6.9 | 9.2 | 5.9 | 11.2 | 1.4 | 7.9 | 5.8 |
| 제2용제 | 2 | 5.7 | 1 | 6.7 | 0.5 | 2.4 | 2 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 성분 (중량%) | 실시예 | ||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| 아크릴 수지-1 | 29 | 29 | 29 | ||||
| 아크릴 수지-2 | 29 | ||||||
| 아크릴 수지-3 | 29 | ||||||
| 아크릴 수지-4 | |||||||
| 아크릴 수지-5 | |||||||
| 아크릴 수지-6 | 29 | ||||||
| 아크릴 수지-7 | 29 | ||||||
| 아크릴 수지-8 | |||||||
| 아크릴 수지-9 | |||||||
| 폴리에스터 수지-1 | 2.3 | 7.2 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | |
| 폴리에스터 수지-2 | 4.6 | ||||||
| 폴리에스터 수지-3 | |||||||
| 폴리에스터 수지-4 | |||||||
| 폴리에스터 수지-5 | |||||||
| 폴리에스터 수지-6 | |||||||
| 폴리에스터 수지-7 | |||||||
| 폴리에스터 수지-8 | |||||||
| 폴리에스터 수지-9 | |||||||
| 멜라민 수지 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 조색제 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 |
| 아크릴계 흐름방지제 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 자외선 흡수제 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 경화촉매 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
| 제1용제 | 8.8 | 4.8 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 |
| 제2용제 | 2.4 | 1.5 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 성분 (중량%) | 실시예 | ||||||
| 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | |
| 아크릴 수지-1 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | 24 |
| 아크릴 수지-2 | |||||||
| 아크릴 수지-3 | |||||||
| 아크릴 수지-4 | |||||||
| 아크릴 수지-5 | |||||||
| 아크릴 수지-6 | |||||||
| 아크릴 수지-7 | |||||||
| 아크릴 수지-8 | |||||||
| 아크릴 수지-9 | |||||||
| 폴리에스터 수지-1 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | |||
| 폴리에스터 수지-2 | |||||||
| 폴리에스터 수지-3 | 4.6 | ||||||
| 폴리에스터 수지-4 | |||||||
| 폴리에스터 수지-5 | |||||||
| 폴리에스터 수지-6 | 4.6 | ||||||
| 폴리에스터 수지-7 | 4.6 | ||||||
| 폴리에스터 수지-8 | |||||||
| 폴리에스터 수지-9 | |||||||
| 멜라민 수지 | 10 | 10 | 10 | 6.3 | 17 | 3 | 22 |
| 조색제 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 |
| 아크릴계 흐름방지제 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 자외선 흡수제 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 경화촉매 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
| 제1용제 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 8.9 | 1.4 | 12.2 | 1.4 |
| 제2용제 | 2 | 2 | 2 | 3.7 | 0.5 | 3.7 | 0.5 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 성분 (중량%) | 비교예 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 아크릴 수지-1 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | |||||
| 아크릴 수지-2 | |||||||||||
| 아크릴 수지-3 | |||||||||||
| 아크릴 수지-4 | 29 | ||||||||||
| 아크릴 수지-5 | 29 | ||||||||||
| 아크릴 수지-6 | |||||||||||
| 아크릴 수지-7 | |||||||||||
| 아크릴 수지-8 | 29 | ||||||||||
| 아크릴 수지-9 | 29 | ||||||||||
| 폴리에스터 수지-1 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | |||||
| 폴리에스터 수지-2 | |||||||||||
| 폴리에스터 수지-3 | |||||||||||
| 폴리에스터 수지-4 | 4.6 | ||||||||||
| 폴리에스터 수지-5 | 4.6 | ||||||||||
| 폴리에스터 수지-6 | |||||||||||
| 폴리에스터 수지-7 | |||||||||||
| 폴리에스터 수지-8 | 4.6 | ||||||||||
| 폴리에스터 수지-9 | 4.6 | ||||||||||
| 멜라민 수지 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
| 조색제 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 | 39 |
| 아크릴계 흐름방지제 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 자외선 흡수제 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 경화촉매 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 | 1.1 |
| 제1용제 | 23.7 | 11.5 | 12.7 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 | 6.9 |
| 제2용제 | 9.2 | 2 | 6.2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분들의 물성, 제조사 및/또는 제품명 등을 아래 표 5에 나타냈다.
| 성분 | 물성, 또는 제조사 및 제품명 |
| 아크릴 수지-1 | Tg 32.1℃, Mw 42,300g/mol, OHv 76.2mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-2 | Tg 32.1℃, Mw 42,300g/mol, OHv 73.4mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-3 | Tg 32.1℃, Mw 42,300g/mol, OHv 82.1mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-4 | Tg 32.1℃, Mw 42,300g/mol, OHv 68.7mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-5 | Tg 32.1℃, Mw 42,300g/mol, OHv 83.1mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-6 | Tg 32.1℃, Mw 41,200g/mol, OHv 76.2mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-7 | Tg 32.1℃, Mw 46,700g/mol, OHv 76.2mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-8 | Tg 32.1℃, Mw 38,100g/mol, OHv 76.2mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 아크릴 수지-9 | Tg 32.1℃, Mw 52,300g/mol, OHv 76.2mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 52중량% |
| 폴리에스터 수지-1 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 275mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-2 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 252mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-3 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 287mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-4 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 236mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-5 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 315mgKOH/g, Av 19mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-6 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 275mgKOH/g, Av 12mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-7 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 275mgKOH/g, Av 28mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-8 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 275mgKOH/g, Av 7mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지-9 | Tg 12℃, Mw 3,100g/mol, OHv 275mgKOH/g, Av 32mgKOH/g, NV 65중량% |
| 멜라민 수지 | Av: 0.2mgKOH/g, NV: 72중량%, 25℃에서의 점도 1,390 cps |
| 조색제 | White(Nv 76중량%, 점도14,300cps, 비중 1.9) 제조사: KCC, 제품명: 777W |
| 아크릴계 흐름방지제 | 수산기와 디우레아기를 갖는 아크릴 폴리올 수지 (Akzo Nobel사의 Setalux 81198 SS-55) |
| 자외선 흡수제 | 제조사: BASF, 제품명: TINUVIN 5341 |
| 경화촉매 | 제조사: KING, 제품명: NACURE-5543 |
| 제 1용제 | 코코졸 #100 |
| 제 2용제 | N-BUTYL ALCOHOL |
시험예: 제조된 도막의 특성 평가
전착 도장된 시편 상에 실시예 및 비교예에서 제조한 베이스 코트 조성물을 35㎛ 두께로 벨 도장(Bell spray)하고, 오븐에서 130℃로 20분간 경화시켜 최종 도막을 형성하였다.
최종 도막의 외관 특성 및 물성들을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 6 내지 표 9에 나타냈다.
(1) 도장작업성
도장작업성은 도료의 토출시 분무상태 및 소지에 대한 젖음성을 관찰하여 평가하였다.
관찰 상태에 따라 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불량(×)으로 평가하였다.
(2) 도막외관
제조된 최종 도막을 대상으로 자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI(BYK Gardner)를 사용하여 광택(LU), 선명도(SH) 및 오렌지필(OP)을 측정하였으며, 측정된 물성을 이용하여 종합 외관 평가 수치(CF)를 하기 수학식 1로 계산하였다.
[수학식 1]
CF = LU × 0.15 + SH × 0.35 + OP × 0.5
CF는 수평 및 수직으로 측정 및 계산하였다. CF의 수평/수직 값으로, CF가 65 이상이면 우수(◎), 60 이상 65 미만이면 양호(○), 55 이상 60 미만이면 보통(△), 55 미만이면 불량(×)으로 평가하였다.
(3) 광택
도막에서 반사되어 나온 광택(GLOSS, %)을 측정하기 위해, 광택기(BYK Gardner)를 적용하여 최종 도막의 20o 광택을 측정하였다.
측정 결과에 따라 광택이 90% 이상이면 우수(◎), 89% 이상 90% 미만이면 양호(○), 87% 이상 89% 미만이면 보통(△), 87% 미만이면 불량(×)으로 평가하였다.
(4) 부착성
실시예 및 비교예의 베이스 코트 조성물을 경화시킨 후 바둑목법을 이용하여 부착성을 평가하였다.
구체적으로, 바둑목법은 칼날로 재도장 도막에 가로 2mm 및 세로 2mm의 정사각형 100개를 그어 만든 후 테이프를 사용하여 정사각형을 떼어내어 부착성을 측정하였다. 이때, 측정된 부착성은 100개의 정사각형이 100% 온전히 붙어있는 경우 우수(◎), 남은 정사각형이 70% 이상 100% 미만인 경우 양호(○), 50% 이상 70% 미만인 경우 보통(△), 50% 미만인 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(5) 내충격성
최종 도막을 대상으로 내충격성을 ASTM D2794에 의거하여 평가하였다. 듀퐁식 충격시험기를 이용하였으며, 추의 낙하 높이를 30㎝부터 50㎝m까지 변화시키면서 500g의 추를 시편에 떨어뜨렸을 때, 도막의 외관을 관찰하였다.
관찰 결과, 추의 낙하 높이 50㎝ 이상에서 도막의 균열 또는 박리 현상이 발생하지 않은 경우 우수(◎), 30㎝ 이상 50㎝ 미만에서 도막의 균열 또는 박리 현상이 발생한 경우 양호(○), 20㎝ 이상 30㎝ 미만에서 도막의 균열 또는 박리 현상이 발생한 경우 보통(△), 20㎝ 미만에서 도막의 균열 또는 박리 현상이 발생한 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(6) 내수성
최종 도막을 40℃ 항온수조에 240시간 동안 침적하고 1시간 동안 상온에서 방치한 후 바둑목법으로 부착성을 평가하고 변색을 육안으로 확인하였다.
구체적으로, 항목 (4)의 바둑목법과 동일한 방법으로 부착성을 측정하였으며, 평가 기준도 동일하게 적용하여 도막의 내수성을 평가하였다.
(7) 칠흐름성
전착 도장된 직경 5 mm 홀이 뚫린 강판에 프라이머 도막이 형성된 시편을 수직으로 걸어놓고 실시예 및 비교예의 베이스 코트 조성물을 전술한 바와 동일한 방법으로 도장하고 건조 및 경화한 후 제조된 도막의 표면을 관찰하여 조성물의 칠흐름성을 평가하였다.
구체적으로, 홀 하단부에 칠이 맺히는 것을 관찰하였으며. 흐름 발생이 관찰되는 시작점의 도막의 두께(㎛)를 흐름 한계 막 두께로 기록하였다. 이때, 측정된 흐름 한계 막 두께의 수치가 낮을수록 칠흐름성이 부족한 것으로 판단했다. 흐름 한계 막 두께가 40㎛ 이상일 경우 우수(◎), 35㎛ 이상 40㎛ 미만일 경우 양호(○), 30㎛ 이상 35㎛ 미만일 경우 보통(△), 30㎛ 미만일 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(8) 내한치핑성
최종 도막을 -20℃에서 3시간 방치한 후 4bar의 압력으로 50g의 치핑 스톤(직경 4㎜)을 45o 각도로 가격하였다. 이후 최종 도막에 남아있는 박리된 도막 등의 이물질을 제거하였다.
최종 도막의 손상부위에 대하여, 1㎜ 이하의 손상이 10개 이하이면 우수(◎), 1㎜ 초과 2㎜ 이하의 손상이 10개 이하이면 양호(○), 2㎜ 초과 3㎜ 이하의 손상이 10개 이하이면 보통(△), 2㎜ 초과 3㎜ 이하의 손상이 10개 초과이면 불량(×)으로 평가하였다.
(9) 재도장 부착성
전술한 바와 동일한 방법으로 실시예 및 비교예의 베이스 코트 조성물을 재도장 및 경화시켜 재도장 도막을 제조한 후 부착성을 바둑목법을 이용하여 평가하였다.
구체적으로, 바둑목법은 칼날로 재도장 도막에 가로 2mm 및 세로 2mm의 정사각형 100개를 그어 만든 후 테이프를 사용하여 정사각형을 떼어내어 부착성을 측정하였다. 이때, 측정된 부착성은 100개의 정사각형이 100% 온전히 붙어있는 경우 우수(◎), 남은 정사각형이 70% 이상 100% 미만인 경우 양호(○), 50% 이상 70% 미만인 경우 보통(△), 50% 미만인 경우 불량(×)으로 평가하였다.
| 구분 | 실시예 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 도장작업성 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | △ | ◎ | ○ |
| 도막외관 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | △ | ◎ | ○ |
| 광택 | ◎ | ○ | ◎ | △ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 부착성 | ◎ | ○ | ◎ | △ | ◎ | ○ | ◎ |
| 내충격성 | ◎ | ○ | ◎ | △ | △ | ○ | ○ |
| 내수성 | ◎ | ◎ | ◎ | △ | ◎ | ◎ | ○ |
| 칠흐름성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 내한치핑성 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | △ | ○ | ◎ |
| 재도장 부착성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 구분 | 실시예 | ||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| 도장작업성 | ◎ | △ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ◎ |
| 도막외관 | ◎ | △ | ○ | ○ | ◎ | ○ | ○ |
| 광택 | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ○ |
| 부착성 | △ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ |
| 내충격성 | △ | △ | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ |
| 내수성 | ○ | △ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ |
| 칠 흐름성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 내한치핑성 | △ | ○ | ○ | ○ | ○ | ◎ | ○ |
| 재도장 부착성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 구분 | 실시예 | ||||||
| 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | |
| 도장작업성 | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | △ | △ |
| 도막외관 | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | △ | △ |
| 광택 | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | △ | △ |
| 부착성 | ○ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 내충격성 | ○ | ○ | ◎ | ○ | ○ | △ | △ |
| 내수성 | ◎ | ○ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | △ |
| 칠흐름성 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 내한치핑성 | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ |
| 재도장 부착성 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ○ |
| 구분 | 비교예 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 도장작업성 | ○ | ○ | ○ | ◎ | △ | ◎ | X | ○ | △ | ○ | ○ |
| 도막외관 | X | ○ | X | ○ | X | ◎ | X | X | X | ◎ | X |
| 광택 | X | △ | ○ | ○ | X | ◎ | X | X | △ | ○ | ◎ |
| 부착성 | △ | ○ | X | ○ | ○ | X | ◎ | ○ | X | X | ○ |
| 내충격성 | X | X | X | X | ○ | X | X | X | X | X | ◎ |
| 내수성 | △ | ○ | X | X | ○ | X | ◎ | X | ○ | X | X |
| 칠흐름성 | △ | ○ | ○ | △ | ◎ | ◎ | △ | ○ | ○ | ◎ | X |
| 내한치핑성 | △ | X | X | X | X | X | △ | X | ○ | X | X |
| 재도장 부착성 | △ | ○ | X | △ | ○ | △ | ○ | ○ | X | △ | ○ |
표 6 내지 표 9에 제시된 바와 같이, 실시예의 베이스 코트 조성물은 도장작업성 및 칠흐름성이 우수함과 동시에, 이로부터 제조된 도막은 외관 특성, 광택, 재도장 부착성, 내충격성, 내수성 및 내한치핑성의 기계적 물성도 우수함을 알 수 있었다.이하 본 발명의 다양한 실시 형태를 설명한다.
(1) 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 및 멜라민 수지를 포함하며, 아크릴 수지는 수산기가가 70 내지 85 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 40,000 내지 50,000 g/mol이며, 폴리에스터 수지는 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이며, 수산기가가 250 내지 300 mgKOH/g인, 베이스 코트 조성물.
(2) 아크릴 수지는 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 20 내지 40℃인, 베이스 코트 조성물.
(3) 폴리에스터 수지는 유리전이온도가 5 내지 20℃이고, 중량평균분자량이 2,000 내지 4,000 g/mol인, 베이스 코트 조성물.
(4) 멜라민 수지는 25℃에서의 점도가 1,000 내지 1,800 cps이고, 산가가 0.1 내지 3 mgKOH/g인, 베이스 코트 조성물.
(5) 베이스 코트 조성물 총 중량을 기준으로, 아크릴 수지 22 내지 33 중량%, 폴리에스터 수지 3 내지 6 중량%, 및 멜라민 수지 5 내지 20 중량%를 포함하는, 베이스 코트 조성물.
Claims (5)
- 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 및 멜라민 수지를 포함하며,
아크릴 수지는 수산기가가 70 내지 85 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 40,000 내지 50,000 g/mol이며,
폴리에스터 수지는 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이며, 수산기가가 250 내지 300 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 5 내지 20℃이고, 중량평균분자량이 2,500 내지 3,500 g/mol이며,
멜라민 수지는 산가가 0.1 내지 3 mgKOH/g인, 베이스 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
아크릴 수지는 산가가 10 내지 30 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 20 내지 40℃인, 베이스 코트 조성물. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
멜라민 수지는 25℃에서의 점도가 1,000 내지 1,800 cps인, 베이스 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
베이스 코트 조성물 총 중량을 기준으로, 아크릴 수지 22 내지 33 중량%, 폴리에스터 수지 3 내지 6 중량%, 및 멜라민 수지 5 내지 20 중량%를 포함하는, 베이스 코트 조성물.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220049586A KR102634336B1 (ko) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 베이스 코트 조성물 |
| PCT/KR2023/005251 WO2023204583A1 (ko) | 2022-04-21 | 2023-04-18 | 베이스 코트 조성물 |
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| JPH08209059A (ja) * | 1995-02-02 | 1996-08-13 | Nippon Paint Co Ltd | 水性塗料組成物およびそれを用いる塗装方法 |
| KR0158534B1 (ko) | 1995-10-07 | 1998-12-15 | 한영재 | 폴리에틸렌 튜브 코팅용 아크릴 우레탄 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법 |
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Patent Citations (1)
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