KR20000047290A

KR20000047290A - 폴리에스테르계 무광 분체도료의 조성물

Info

Publication number: KR20000047290A
Application number: KR1019980064084A
Authority: KR
Inventors: 강충구; 채수겸
Original assignee: 김충세; 고려화학 주식회사
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2000-07-25

Abstract

본 발명은 폴리에스테르계 무광 분체도료의 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고분자 수지와 경화제를 함유하는 분체도료 조성물에 있어서, 산성 폴리에스테르 수지, 아크릴 경화제를 주재로 하고 여기에 첨가제로 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제와 함께 충격보강재를 적정량씩 혼용하여 사용함으로써, 저광택을 보유하면서 레벨링, 내후성과 기타 기계적물성이 매우 우수하게 개선된 폴리에스테르계 무광 분체도료의 조성물에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르계 무광 분체도료의 조성물

일반적으로, 폴리에스테르계 무광 분체도료는 옥외용으로 주로 적용되고 있으며 방음벽이나 알루미늄 루버, 바, 자동차 와이퍼, 기타 건축내장재용 등으로 많이 적용되는 것으로서 종래의 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물의 제조에 있어서 광택 수준에 따른 도료제조 기술이 다음과 같이 소개되어 있다.

1) 산성 폴리에스테르수지와 트리글리시딜 이소시아 누레이트 경화제와 함께 소광제 등을 사용하는 방법,

2) 산값이 다른 두종의 산성 폴리에스테르수지에 경화제로 트리글리시딜 이소시아 누레이트 또는 아크릴 등을 사용하고, 여기에 각각에 대하여 소광제를 사용하여 두종의 도료를 제조한 다음, 반응성차이가 큰 상기 두 종의 도료를 드라이 브렌딩하여 제조하는 방법, 그리고

3) 산성 폴리에스테르수지에는 경화제로 트리글리시딜 이소시아 누레이트 경화제를, 그리고 카르복실기와 하리드록실기를 동시에 갖는 이관능성의 폴리에스테르 수지에는 경화제로 아크릴 및 이소프론 디 이소 시아네이트경화제를 사용한 후, 각각에 소광제를 사용하여 두 종의 도료를 제조한 다음에, 상기 반응성 및 성분등이 다른 두 종의 도료를 드라이 브렌딩하여 제조하는 방법 등이 있다.

그러나, 상기 방법들 중에서 소광제만 사용하는 경우에는 스크레치성 저하 및 소부조건별 광택편차가 심한 단점이 있고, 반응성 차이 및 성분의 차이에 의한 혼용성을 이용한 드라이 브렌딩 방법의 경우에는 레벨링저하, 외관의 스파클발생 등의 문제점이 있다. 또한, 앞에서 기술한 방법으로 제조된 무광도료는 광택이 모두 20% 이상으로 높게 나타나는데, 소광제 등의 증량으로 15%정도까지는 광택을 낮출수가 있으나, 소광제를 과잉적용시 앞에서 설명한 스크레치 및 레벨링저하 등의 문제가 많으므로 사용량에 있어서 제한적이다.

따라서, 광택을 10% 이하로 관리하기 위한 기술로 미국 특허 제 5,684,067 호에는 반응성차이가 큰 두종의 산성폴리에스테르 수지와 소광제, 트리글리시딜 이소시아 누레이트 등을 사용하는 방법등이 소개되어 있으며, 그 외에 반응성 차이가 매우 큰 두종의 염기성 폴리에스테르 수지를 용융 브렌딩하고, 경화제로 이소프론 디 이소 시아네이트를 적용하는 방법, 산성폴리에스테르 수지에 분자량이 큰 아크릴 경화제를 적용하여 혼용성차이에 의한 상분리 효과를 이용하는 방법 등이 있다.

그러나, 용융 브렌딩하는 경우, 경화시 가스(카프로락탐)가 발생하고 스크레치성 저하, 저장안정성 부족 등의 문제점이 있고, 특히 아크릴 경화제를 적용할 경우에는 광택은 매우 낮게 관리되는 반면에, 스크레치성이 저하되거나 기계적 물성(충격성, 굴곡성, 절단 가공성)이 매우 저하되는 문제점이 있다.

위와같이 종래에는 광택이 10% 이하로 조절된 폴리에스테르계 저광택 도료를 제조하는 방법 중에서 아크릴 경화제를 도입할 경우에 스크레치성이 저하되고, 기계적 물성이 매우 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명에서는 적정 분자량 및 산값을 가지는 산성 폴리에스테르 수지와 글리시딜 또는 하이드록실기를 가지는 일반 내후성용 경화제에 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제와 함께 충격보강재를 적정량씩 혼용하여 사용함으로써, 아크릴 경화제를 사용한 10% 이하의 저광택도료의 제조시 발생하는 스크레치성 및 기계적 물성이 저하되는 문제를 해결하므로 200℃×10∼15분(엠.피.티 기준) 소부조건하에서, 충격성이 50 ㎝이상/500g이고, 굴곡성, 절단가공성이 우수하며, 광택이 1 ∼ 10% (60°광택계)로 월등히 향상된 폴리에스테르계 무광 분체도료의 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 고분자 수지와 경화제를 함유하는 분체도료 조성물에 있어서, 산성 폴리에스테르 수지 60 ∼ 90 중량부와 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제 10 ∼ 40 중량부를 주재로 하고, 여기에 첨가제로서 상기 주재 100 중량부에 대하여 당량이 70 ∼ 120이고 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제 1 ∼ 5 중량부; 미립자의 크기가 0.1 ∼ 1.0 미크론이고, 코아의 유리전이온도가 -30 ∼ -120℃, 셀의 유리전이온도가 70 ∼ 140, 고무함량이 70% 이상인 아크릴 또는 엠.비.에스계, 실리콘 변성계통의 코아-셀로 제조된 충격보강재 1 ∼ 10 중량부; 티타늄 디옥시드 40 ∼ 60 중량부 및 체질안료 10 ∼ 30 중량부가 함유된 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 산성 폴리에스테르 수지, 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제에 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제와 함께 충격보강재를 적정량씩 혼용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서는 얻고자 하는 물성을 갖는 폴리에스테르계 무광 분체도료의 조성물을 제조하기 위하여 프리믹싱, 분산, 분쇄의 3단계로 이루어진 방법을 적용한다.

첫 번째 단계인 프리믹싱 단계를 상세히 하면 다음과 같다.

먼저, 산성 폴리에스테르 수지와 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제를 주재로 하고, 첨가제로 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제, 충격보강제, 티타늄 디옥시드, 체질안료 및 기타 첨가제를 프리믹싱 탱크에 주입하고 고속으로 프리믹싱 시킨다.

본 발명에 따른 프리믹싱 단계에서 사용된 원료의 특성을 상세히 하면 다음과 같다.

먼저, 주재로서 폴리에스테르 수지 60 ∼ 90 중량부와 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제 10 ∼ 40 중량부를 함유하는 바, 이를 더욱 상세히 하면 다음과 같다.

상기 폴리에스테르 수지는 산값이 10 ∼ 40, 보다 바람직하게는 15 ∼ 35이고, 용융점도는 30 ∼ 80포이즈(200℃, 아이.시.아이 점도계), 연화점은 115 ∼ 135℃, 유리전이온도는 55 ∼ 75℃, 수평균 분자량은 2,000 ∼ 5,000, 중량평균 분자량은 8,000 ∼ 12,000인 수지 말단의 평균관능기수가 1.5 ∼ 3개 정도인 수지를 사용할 수 있다. 여기서, 만일 상기 폴리에스테르 수지의 산값이 10 미만이면 반응성이 너무 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 않고, 반면에 40을 초과할 경우에는 반응성이 너무 빨라 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생하여 바람직하지 않다. 또한, 상기 점도가 30 포이즈 미만일 경우에는 레벨링 등은 매우 우수하나 도료의 저장안정이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 않고, 반면에 점도가 80포이즈를 초과할 경우에는 레벨링이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않다. 또한, 본 발명에서는 이러한 폴리에스테르 수지를 60 ∼ 90 중량부를 사용하는 바, 만일 60 중량부 미만으로 사용하면 수지 대비 아크릴 경화제의 양이 증가하여 미반응 아크릴 경화제가 남게되어 기계적물성, 내약품성 등을 저해하여 바람직하지 않고, 반면에 90 중량부를 초과하여 사용하면 수지 대비 아크릴경화제의 양이 너무 적어지기 때문에 미반응 수지가 남게되어 기계적물성, 내약품성등이 저하됨은 물론, 광택이 높아지게 되어 바람직하지 않다.

또한, 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제로는 당량이 450 ∼ 850이고, 수평균분자량이 4,000 ∼ 15,000이고, 중량평균 분자량이 8,000 ∼ 30,000이고, 유리전이온도가 50 ∼ 100℃인 폴리에스테르 수지와의 혼용성이 떨어지는 알킬메타아크릴레이트 또는 스티렌모노머, 글리시딜메타아크릴레이트, 알킬아크릴레이트 등을 필수적으로 함유하는 경화제를 사용할 수 있다. 만일 상기 아크릴 경화제에 있어서 당량이 450 미만이고 중량평균 분자량이 8,000 미만인 경우에는 광택이 10% 이상으로 높게 나타나는 문제점이 있고, 반면에 당량이 850을 초과하고 분자량이 30,000을 초과할 경우에는 수지의 유리전이온도 및 용융점도 등이 높아 아크릴경화제가 도입되는 무광 분체도료의 특성상 레벨링이 떨어지거나, 아크릴 경화제의 사용량이 너무 많아져 기계적물성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 본 발명에서는 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제를 10 ∼ 40 중량부를 사용하는 바, 만일 그 첨가량이 상기한 범위를 벗어나게 되면 광택이 높아지고 레벨링 및 도막의 스크레치성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직 하지 않다.

또한, 본 발명은 산성 폴리에스테르 수지와 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제를 주재로 하고 여기에 첨가제로 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제, 충격보강제, 티타늄 디옥시드, 체질안료 및 기타첨가제를 첨가한다.

특히, 본 발명은 산성 폴리에스테르 수지와 아크릴 경화제를 주재로하고 여기에 첨가제로 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제와 함께 충격보강재를 적정량씩 혼용하여 사용하는 것을 가장 큰 특징으로 하는 바, 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제로는 당량이 70 ∼ 120이고 관능기가 3 ∼ 4개인 트리글리시딜 이소시아네이트(닛산: 일본, 시바가이기: 스위스)및 하이드록시 알킬아마이드(로만 하스) 중에서 선택된 1 종을 사용할 수가 있다. 상기 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제를 사용하므로써, 산성 폴리에스테르수지와의 축합 또는 부가반응을 통해서 사용하는 경화제의 유연성 및 가교밀도 향상시키는 효과로 인해 기계적 물성 및 내스크레칭성을 높여주는 효과를 얻을 수 있는 것이다. 이때, 만일 상기 일반 내후성용 경화제의 당량이 상기한 범위를 벗어나면 반응성이 너무 빨라지거나 또는 늦어져 광택의 변화가 커지므로 바람직하지 않다.

또한, 충격보강제로는 미립자의 크기가 0.1 ∼ 1.0 미크론이고, 코아의 유리전이온도가 -30 ∼ -120℃, 셀의 유리전이온도가 70 ∼ 140℃, 고무함량이 70% 이상인 아크릴(알킬 아크릴레이트와 알킬 메타아크릴레이트 또는 알킬 메타아크릴레이트와 알킬아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트의 공중합체) 또는 엠.비.에스(알킬 메타아크릴레이트와 부타디엔, 스티렌의 공중합체)계, 실리콘 변성(실리콘과 알킬 메타아크릴레이트, 알킬 아크릴레이트의 공중합체)계통 코아-셀을 사용하여 제조된 것으로서 원액으로 사용하거나 또는 폴리에스테르 수지에 용융 브렌딩하여 사용할 수 있다. 여기서, 만일 충격보강제의 미립자 크기가 상기 범위를 벗어나면 도막상에 미세한 티로 남게되어 바람직하지 않고, 코아의 유리전이온도가가 상기 범위를 벗어나면 충격보강재로서의 효과를 저하시킴은 물론 도료의 저장성을 저하시키므로 바람직하지 않으며, 또한, 상기 셀의 유리전이온도가 상기 범위를 벗어나면 분산시 균일하게 용융분상 되지 않으므로 바람직하지 않다. 이러한 충격보강재를 사용하므로 분산시 셀의 아크릴수지가 용융되어 폴리에스테르 수지, 안료등과 물리적인 결합을 형성하게 되면서 코아가 도료상에 아주 고르게 분포되므로 도막의 유연성을 증진시켜 내굴곡성을 향상시킴으로써 아크릴 경화제를 사용할 때 유연성이 부족한 문제점을 해결함은 물론, 외부로부터의 충격시 충격을 흡수하여 기계적물성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

그리고 중요하게는, 본 발명에서는 상기 주재 100 중량부에 대하여 상기한 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성 경화제를 1 ∼ 5 중량부를 첨가하는 것과 함께 충격보강제를 1 ∼ 10 중량부를 반드시 혼용하여 사용해야 하는 바, 이는 코아-쉘 충격보강재만 단독으로 사용할 경우 굴곡성의 개선 효과는 매우 우수하나 내 충격성에 있어서는 개선정도가 미흡하기 때문에 일반 내후성 경화제를 함께 사용하여 폴리에스테르 수지와 가교결합으로 가교밀도를 높혀 내충격성을 보완하기 위한 것이다. 만일 일반내후성 경화제를 1 중량부 미만 및 충격보강재를 1 중량부 미만으로 사용할 경우, 기계적물성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않고, 반면에 일반내후성 경화제를 5 중량부를 초과하고 충격보강재를 10 중량부를 초과하여 사용할 경우, 기계적 물성은 매우 우수하나 광택이 10% 이상으로 높아지고 레벨링 또한 떨어지는 문제가 발생하여 바람직하지 않다. 특히, 충격보강제의 경우에는 부타디엔과 스티렌을 함유하는 엠.비.에스계통을 10 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 내후성이 떨어지는 문제점 또한 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에서 사용되는 티타늄 디옥시드는 무기안료로 사용되는 것으로서 상기 주재 100 중량부에 대해서 40 ∼ 60 중량부를 사용할 수 있는 바, 만일 그 첨가량을 40 중량부 미만으로 하면 도막의 은폐력을 저하시키므로 바람직하지 않고, 반면에 60 중량부를 초과하여 과량으로 사용하면 수지와의 습윤성이 떨어져 도막물성을 저하시키므로 바람직하지 않다.

또한, 체질안료는 상기 주재 100 중량부에 대하여 10 ∼ 30중량부를 사용할 수 있는 바, 만일 상기 범위를 벗어나서 사용하면 도막의 레벨링, 작업성 등을 저하시켜 바람직하지 않다.

마지막으로, 본 발명에서는 상기한 조성 외에도 기타 첨가제로서 통상적으로 사용되는 흐름성향상제, 핀홀방지제, 산화방지제, 자외선흡수제 등을 사용할 수 있으며, 상기 주재 100 중량부에 대하여 1 ∼ 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

두 번째 단계인 분산 단계를 상세히 하면 다음과 같다.

상기 프리믹싱 단계에서 프리믹싱된 도료를 분산기를 사용하여 수지 및 첨가제 등이 충분히 용융분산될 수 있는 90 ∼ 130℃로 용융분산시켜 적정 두께의 칩으로 제조한다. 이때, 사용된 분산기로는 피.엘.케이(부스), 제트.에스.케이, 피.시.엠 기종등을 사용할 수 있다.

세 번째 단계인 분쇄 단계를 상세히 하면 다음과 같다.

상기에서 분산단계에서 제조된 칩을 고속믹서를 사용하여 30℃이하의 온도를 유지하면서 분쇄하고, 100 ∼ 340 매시로 입도를 조절하면 도료제조가 완료되는데, 이때 입도는 평균입도로 30 ∼ 45 정도로 조절한다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 6 및 비교예 1 ∼ 6

다음 표 1 ∼ 2에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 프리믹싱시킨 다음에 프리믹싱된 분체도료를 분산기(피.엘.케이(부스))를 사용하여 수지 및 첨가제 등이 충분히 용융분산 될 수 있는 120℃로 용융분산시켜 적정 두께의 칩으로 제조조성물을 제조하였다. 그리고, 제조된 상기 칩을 고속믹서를 사용하여 30℃이하의 온도를 유지하면서 분쇄하고, 100 ∼ 340 매시로 입도를 조절하면 분체도료 조성물을 제조하였다. 그리고, 다음 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 3 ∼ 4에 나타내었다.

본 발명은 산성 폴리에스테르 수지에 경화제로 아크릴을 사용하여 무광도료를 제조하는 분체도료의 제조방법 및 조성물에 관한 것으로서, 무광도료를 제조하기 위해 글리시딜 메타-아크릴레이트형의 아크릴 경화제를 도입시 기계적물성 즉 충격성 : 20Cm이하/500g이고, 굴곡성 : 크렉발생, 절단가공성 : 박리발생 등의 단점이 있었으나, 본 발명에서는 글리시딜 메타-아크릴레이트형의 아크릴 경화제를 사용하면서 산값이 15 ∼ 35이고, 용융점도가 30 ∼ 80 포이즈(200℃ 아이.시.아이 점도계), 중량평균 분자량이 8,000 ∼ 12,000인 산성폴리에테르 수지와 함께 하이드록실 또는 글리시딜기를 가지는 일반내후성용 경화제 및 아크릴, 에.비.에스, 실리콘 계통의 충격보강재의 도입으로 인해 상기 아크릴경화제만 도입시 발생하는 문제점을 해결하였다. 즉, 본 발명의 조성으로 제조된 폴리에스테르계 무광도료의 경우 광택이나 레벨링의 변화없이 충격성 : 50Cm/500g, 굴곡성 : 크렉없음, 절단가공성 : 박리없음 등의 기계적 물성을 월등하게 향상시킬 뿐만 아니라, 신뢰성 면에서도 매우 양호한 효과가 있다.

Claims

고분자 수지와 경화제를 함유하는 분체도료 조성물에 있어서, 산성 폴리에스테르 수지 60 ∼ 90 중량부와 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제 10 ∼ 40 중량부를 주재로 하고, 여기에 첨가제로서 상기 주재 100 중량부에 대하여 당량이 70 ∼ 120이고 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제 1 ∼ 5 중량부; 미립자의 크기가 0.1 ∼ 1.0 미크론이고, 코아의 유리전이온도가 -30 ∼ -120℃, 셀의 유리전이온도가 70 ∼ 140, 고무함량이 70%이상인 아크릴 또는 엠.비.에스계, 실리콘 변성계통의 코아-셀로 제조된 충격보강재 1 ∼ 10 중량부; 티타늄 디옥시드 40 ∼ 60 중량부 및 체질안료 10 ∼ 30 중량부가 함유된 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물.
제 1 항에서 있어서, 상기 산성 폴리에스테르 수지는 산값이 10 ∼ 40이고, 중량평균 분자량이 8,000 ∼ 12,000인 것임을 특징으로 하는 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 글리시딜기를 갖는 아크릴 경화제는 당량이 450 ∼ 850이고, 중량평균 분자량이 8,000 ∼ 30,000이며, 알킬메타아크릴레이트 또는 스티렌모노머, 글리시딜메타아크릴레이트, 알킬아크릴레이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물.
제 1 항에 있어서, 하이드록실기 또는 글리시딜기를 갖는 일반 내후성용 경화제는 트리글리시딜 이소시아네이트 및 하이드록시 알킬아마이드 중에서 선택된 1 종인 것임을 특징으로 하는 폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물.