KR20010094688A - 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 여기에 경화제, 경화 촉진제, 충진제, 첨가제 및 안정제가 함유되어 있는 종래 강판 보강제 실러 조성물에 있어, 상기 에폭시 수지로서 변성 에폭시 수지와 글리시딜 에테르형 에폭시 수지를 사용하고, 상기 강판 보강제 실러 조성물 중에 추가적으로 도전성 부여제를 함유시켜 전착욕조내에서의 통전으로 강판에 원할한 코팅이 되어 종래 스프레이형으로 사용되어 전착도료가 강판에 코팅되지 않아 발생하는 부식(발청) 문제를 해소할 수 있고 내충격성, 접착강도, 굴곡강도 및 내식성이 우수한 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물에 관한 것이다.

Description

도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물{Electro Deposition Spray Type Body Pannel Reinforcement}
본 발명은 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 여기에 경화제, 경화 촉진제, 충진제, 첨가제 및 안정제가 함유되어 있는 종래 강판 보강제 실러 조성물에 있어, 상기 에폭시 수지로서 변성 에폭시 수지와 글리시딜 에테르형 에폭시 수지를 사용하고, 상기 강판 보강제 실러 조성물 중에 추가적으로 도전성 부여제를 함유시켜 전착욕조내에서의 통전으로 강판에 원할한 코팅이 되어 종래 스프레이형으로 사용되어 전착도료가 강판에 코팅되지 않아 발생하는 부식(발청) 문제를 해소할 수 있고 내충격성, 접착강도, 굴곡강도 및 내식성이 우수한 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 차체 조립공정 중에서 내충격성 및 크랙 등의 물성을 얻기 위하여 강판에 강판 보강제(BPR: Body Pannel Reinforcement) 실러(sealer) 조성물을 코팅하는 공정을 수행한다. 이러한 강판 보강제 실러 조성물은 규정의 압력식 펌프에 의해 압송되어 배관을 통하여 이송된 다음, 강판에 요구되는 규격으로 도포건과 노즐을 통해 도포하고 자동차 도장 라인의 조건을 통과한 후 경화되는 과정을 거침으로써, 그 강도를 발휘하게 된다.
상기와 같은 물성을 만족하기 위해 사용되는 종래 강판 보강제 실러 조성물은 비스페놀 에이형의 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 여기에 경화제, 첨가제, 충진제 등이 혼합되어 이루어진 스프레이형의 비도전성(NON-ED TYPE) 강판 보강제 조성물이 사용되어 왔다. 그러나, 상기 비도전성 강판 보강제 실러 조성물을 이용하여 강판에 도포하는 경우, 전착조에서 비도전성 강판 보강제 조성물과 강판표면의 경계면에 전착도료가 코팅되지 않고, 스프레이시 발생되는 비산된 입자나 도포 경계면에도 전착도료가 코팅되지 않아 최종적으로 완성차 제작 후, 장기간이 지나면 경계면에 부식(발청)이 되는 문제가 있다. 즉, 종래의 비도전성 강판 보강제 조성물은 전기 통전성능을 갖고 있지 못하여, 자동차 전착조에서 전착도료가 강판 재료의 경계면이나 표면에 코팅되지 못하여 강판 보강제 조성물과 강판의 경계면에 강판은 전착이 되지 않아서 다수의 발청이 발생되므로 내구성능이 저하되는문제점이 발생하였다.
이에, 본 발명은 종래 강판 보강제 피착제(자동차 강판)에 스프레이형으로 비도전성(비전착 TYPE) 강판 보강제 실러 조성물을 도포하여 비산된 입자나 도포경계면에 전착도료가 코팅되지 않아 발생하는 부식(발청)에 대한 문제점을 해결하고자 연구 노력한 결과, 에폭시 수지로서 변성 에폭시 수지와 글리시딜 에테르형 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 경화제, 경화 촉진제, 충진제, 첨가제 및 안정제가 함유되어 있으며, 특히 전기 통전성을 위한 도전성 부여제를 추가로 함유시킴으로써, 접착강도 및 도전성을 부여하게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 전착욕조내에서의 통전으로 강판에 원할한 코팅이 되어 종래 비도전성(비전착 TYPE) 강판 보강제 실러 조성물인 전착도료가 강판에 코팅되지 않아 발생하는 부식(발청) 문제를 해소할 수 있고 내충격성, 접착강도, 굴곡강도 및 내식성이 우수한 도전성 도포형 강판 보강제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물에 대한 부식시험결과를 나타낸 것이고,
도 2는 종래 스프레이형의 강판 보강제 실러 조성물에 대한 부식시험결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 여기에 경화제, 경화 촉진제, 충진제, 첨가제 및 안정제가 함유되어 있는 강판 보강제 실러 조성물에 있어서,
상기 에폭시 수지로는 전체 에폭시 수지에 대하여 변성 에폭시 수지 10 ∼40 중량%와 글리시딜 에테르형 에폭시 수지 30 ∼ 70 중량%가 함유되어 있고, 상기 강판 보강제 실러 조성물 중에 도전성 부여제 0.5 ∼ 10 중량%가 함유되어 있는 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 에폭시 수지를 주성분으로 하는 복합재료에 전기전도성(도전성)을 갖는 도전성(ED, Electro Deposition) 부여제를 함유시킴으로써, 자동차 전착조 내에서 도포경계면에 도료의 통전으로 원할한 코팅이 되어 종래 강판의 부식(발청)문제를 해소할 수 있어 성능이 향상된 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물에 관한 것이다.
즉, 본 발명에서는 강판 보강제 실러 조성물에 전기전도성을 나타내는 도전성 부여제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
이러한 도전성 부여제가 함유된 강판 보강제 실러 조성물은 전착욕조내에서 통전이 되어 전착도료가 강판재료의 경계면이나 표면에 원활한 코팅이 됨으로써, 경화후 높은 접착강도를 나타내고 굴곡강도 및 내식성이 우수하며 높은 고형분과 내충격성을 유지하는 등의 많은 장점을 나타내게 된다. 그리고, 본 발명의 도전성 부여제가 함유된 도전성 강판 보강제 실러 조성물의 도전성은 통상 105∼ 106Ω/㎝로 광범위한 범위로 각 특성에 따라 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 사용하는 도전성 부여제는 0.5 ∼ 10 중량%, 바람직하게는 1 ∼ 3 중량%를 사용하며, 이때 그 함량이 0.5 중량% 미만이면 전착도막 형성이 부족한 문제가 있고, 10 중량%를 초과하게 되면 재료의 수축으로 인하여 강판에 굴곡이 발생하는 문제가 있다. 본 발명에서는 상기 도전성 부여제로는 금, 은, 동, 알루미늄, 니켈, 백금, 마이카 및 카본 블랙 중에서 선택된 것을 사용하며, 바람직하게는 카본 블랙을 사용한다.
이러한 특성과 용도를 위한 도전성 강판 보강제 실러 조성물을 얻기 위해서는 복합적인 소재로서 에폭시 수지를 필요로 한다. 상기 에폭시 수지는 말단에 에폭시기를 포함하는 분자량이 수백에서 수만의 올리고머(Oligomer: 2량체 이상의 저중합도의 중합물의 총칭으로 저중합체라고 함)를 포함하는 것을 의미한다.
본 발명에서는 글리시딜 에테르형, 글리시딜 에스테르형 및 글리시딜 아민형 등 여러 종류의 에폭시 수지 중에서 글리시딜 에테르형 에폭시 수지를 도전성 강판 보강제 조성물의 주성분으로 사용한다. 따라서, 본 발명에서는 글리시딜 에테르형 에폭시 수지로서 다음 화학식 1로 표시되는 비스페놀 A형과 다음 화학식 2로 표시되는 비스페놀 F형 중에서 선택된 에폭시 수지를 복합재료의 주성분으로 하여 도전성 강판 보강제 실러 조성물에 접착강도, 굴곡강도 및 내약품성 등의 물성을 부여할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 에폭시 수지를 30 ∼ 70 중량%로 사용하며, 이때 그 사용함량이 상기 범위 미만이면 접착강도 저하 및 굴곡강성 저하에 대한 문제가 있고, 반면 상기 범위 초과시에는 수축율이 높아 강판에 굴곡이 발생하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서는 에폭시 수지중의 단점인 내충격성에 대한 크랙이나 박리를 방지하기 위하여, 고무 중합형 에폭시 수지인 변성 에폭시 수지를 상기 에폭시 수지와 혼용함으로서 충격성이나 크랙성을 보완하는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 변성 에폭시 수지는 전체 에폭시 수지에 대하여 10 ∼ 40 중량%로 사용하며, 바람직하게는 20 ∼ 30 중량%로 사용하여 안정한 물질을 얻을 수 있다. 이때, 상기 변성 에폭시 수지의 사용함량이 10 중량% 미만이면 강성이 높아 강판 수축이 되는 형상과 내충격성에 문제가 있고, 반면 40 중량%를 초과하여 사용하면 강도가 낮아 필요한 강판의 강성이 부족한 문제가 있다. 본 발명에서 사용되는 상기 고무 중합형 변성 에폭시 수지로는 아크릴(Acrylic) 고무 변성 에폭시 수지 및 NBR(Nitrile-Butadiene Rubber) 변성 에폭시 수지 중에서 선택하여 사용한다.
그런데, 본 발명에서 주성분으로 하는 에폭시 수지는 열에 의해 반응하여 경화되는 것으로, 열에 의하여 반응시 내열 및 내노화에 대한 안정성이 불안하므로 체적의 팽창과 수축이 발생한다. 그러나, 이는 강판의 팽창과 수축과는 서로 다르기 때문에 강판의 표면 수축에 의하여 경계면에 덴트(DENT)가 발생한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 에폭시 수지의 열경화 또는 냉각시에 따른 수축에 의한 강판 굴곡을 개선하기 위하여, 에폭시 수지의 수축을 최대한 줄이는 방법으로서 안정제 0.1 ∼ 3 중량%를 투입한다. 본 발명에서 사용하는 안정제로는 유기, 티탄 화합물 중에서 선택된 티타네이트계의 가교제를 사용하며, 이러한 안정제의 투입으로 충진제의 분산성 및 활성을 증대시킬 수 있으며, 충진제와 에폭시의 결합력을 균일하게 유지할 수 있도록 분자간의 힘을 일정하게 유지해줌으로서 수축, 팽창을 줄여 굴곡 발생을 억제시킬 수 있다. 이때, 상기 안정제의 사용함량이 0.1 중량% 미만이면 내열에 의한 수축의 문제가 있고, 반면 3 중량%를 초과하여 사용하면 점도가 낮고 경화시 내부에 기포가 발생하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 경화제로는 일반적으로 자동차 생산공정의 건조로 조건에 적합한 160 ℃ 이상의 고온에서 반응을 하여 우수한 강도를 얻게 하는 잠재성 경화제를 3 ∼ 8 중량%를 사용하며, 예를 들면 폴리아민계의 비변성품 중에서 선택된 디시안 디아마이드를 사용함으로써, 장기간 상온에서 보관하더라도 반응을 하지 않아 안정성이 우수하도록 한다. 이때, 상기 경화제의 사용함량이 3 중량% 미만이면 고온에서도 미경화가 발생하는 문제가 있고, 8 중량%를 초과하게 되면 발열 반응의 과다로 인한 강판수축의 문제가 있다.
여기서, 상기 에폭시 수지는 일반적으로 상온에서 적용되는 2액형 제품으로사용시 주재료와 경화제를 혼합하여 사용함으로써 경화반응을 일으켜 경화되는 수지이다. 그러나, 에폭시 수지를 자동차에 적용할 경우에는 열에 의해서 강제 경화를 시키기 때문에 상기와 같은 2액형 제품으로 사용하는 것이 아니라, 적용이 간편하고 편리한 1액형의 제품으로 사용한다.
또한, 본 발명에서는 고온에서 반응을 하고 온도와 경화시간의 변화에 따른 반응을 조절하고 촉진시키기 위하여 경화촉진제로서 촉매형인 이미다졸계 화합물을 0.1 ∼ 4 중량%로 사용한다. 상기 이미다졸의 종류는 사용온도에 따라 수 십 종류가 있으나 그 중에서 다음 화학식 3으로 표시되는 2-페닐 이미다졸을 사용한다. 이때, 상기 경화 촉진제의 사용함량이 0.1 중량% 미만이면 경화제의 촉진이 부족하여 경화부족의 문제가 있고, 4 중량%를 초과하게 되면 발열반응의 과다로 인한 내부의 기포가 발생하는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서 주성분으로 사용되는 에폭시 수지가 액상이므로 제품의 형상을 유지하고 강도를 유지하기 위하여, 충진제(Filler)를 사용한다. 따라서, 본 발명은 충진효과를 얻기 위하여 Si(규소)가 많이 함유된 충진제를 5 ∼ 25 중량%로 사용한다. 이러한, 상기 충진제로는 탈크 및 실리카 중에서 선택된 것을 사용하여 강도를 상승시키고, 침강 방지 효과를 얻게 된다. 이때, 그 함량이 5 중량% 미만이면 접착강도 및 굴곡강도가 낮아지는 문제가 있고, 25 중량%를 초과하면 강도가 너무 높아 충격성에 문제가 있다.
그리고, 본 발명은 내충격성 및 흐름성을 보완하고 점도를 보완하기 위하여, 또 다른 충진제로서 탄산칼슘(CaCO3)계 충진제를 5 ∼ 30 중량%로 사용하며, 그 사용함량이 5 중량% 미만이면 점도 보완이 어렵고 흐름이 발생하는 문제가 있고, 30 중량%를 초과하게 되면 점도가 너무 높고 강도가 부족한 문제가 있다. 본 발명에서 사용하는 충진제로는 탄산칼슘, 탈크(Talc) 및 마이카(Mica) 중에서 선택된 것을 사용하며, 바람직하게는 탄산칼슘을 사용한다.
또한, 본 발명의 에폭시 수지를 사용하는 복합재료로 형성된 강판 보강제 실러 조성물은 재료 보관시 재료가 대기중에 수분을 흡수하게 되므로 열경화 반응시 제품의 내부에 기포가 발생하게되어 표면에 부풀음이 발생하거나 강도가 낮아지게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 첨가제로서 수분흡수제 1 ∼ 6 중량%를 첨가하며, 이러한 첨가제로 사용되는 수분흡수제로는 산화칼슘(CaO)을 조성물 중에 함유시켜 재료내에 있는 수분을 흡수함으로써, 품질을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 상기 각 성분들을 이용하여 제조된 본 발명에 따른 복합적인 도전성 강판 보강제 조성물은 에폭시 수지를 주성분으로 하여 180,000 ∼ 230,000 CPS인 고점도를 나타내게 된다.
한편, 본 발명에서는 이상과 같은 성분들의 복합적인 재료를 이용하여 제조된 도전성 강판 보강제 실러 조성물을 자동차 강판에 접착시키기 위하여 도포할 경우, 작업성이 원활하여야 하고 인산용액 등과 같은 전처리액의 세척욕조 내에서 용해됨이 없어야하며 SPCC 강판 GA 강판등 각종 강판과의 접착이 우수하여야 한다.
또한, 본 발명의 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물 제품을 자동차 강판에 도포하여 수직으로 세워서 라인을 통과시킬 경우, 에폭시 수지의 특성상 흐름이 많이 발생하게 되어 형상이 변하게 되므로 이를 보완하키 위하여 흐름방지제를 실러 조성물에 대하여 0.5 ∼ 3 중량%로 사용한다. 이때, 흐름방지제의 사용함량이 0.5 중량% 미만이면 수직으로 세워서 작업시 흐름 발생의 문제가 있고, 반면 3 중량%를 초과하게 되면 점도가 상승하는 문제가 있다. 본 발명에서 사용하는 흐름방지제로는 벤토나이트(BENTONITE) 및 에어로질(AEROZIL) 중에서 선택된 것을 것으로, 이는 틱소트로피(THIXOTROPY)성을 부여하게되어 수직부에 대한 흐름방지 효과를 얻을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 상기 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물은 종래와 같이 스프레이식으로 코팅하는 것이 아니라, 상기 조성물을 50 ∼ 60 ℃로 가열하여 점도를 낮춘상태에서 고압으로 토출하여 차체 패널의 내측면에 부착됨과 동시에 원래의 고점도로 되돌아가서 흘러내림이 없이 180 ∼ 200 ℃의 온도에서 도장 오븐 통과중 종래와 같이 수축이 없이 경화되어 차체외판의 국부적인 보강 및 소음감소 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 조성물은 경화성 조성물로서 뛰어난 물리적 성질을 나타내고 방청성이 획기적으로 개선되고, 경화후 냉각시에 수축이 본질적으로 감소되어 강판의 변형을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼ 2 및 비교예
다음 표 1과 같은 조성과 함량으로 강판 보강제 조성물을 제조하였다.
그리고, 상기에서 제조한 실시예의 도전성 강판 보강제 조성물의 물리적 성질은 다음과 같은 방법을 사용하여 측정하고, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
① 전기 도전성: 전기 통전성 테스터(Tester)를 사용하여 측정하였다.
② 랩 전단강도: 시험용 랩 전단 결합을 냉연강판(두께 1.6m/m×폭 25m/m×길이 100m/m)을 2개 사용하여 면적이 25×25m/m가 되도록 포개어 놓는다. 상기 조성물을 180℃×20'으로 경화시킨 후, 24시간 동안 방치하고 이를 인장 전단 강도기에서 전단강도를 측정하였다.
③ 굽힘강도: 0.8T×가로 25.4m/m×세로 150 m/m 크기의 강판에 조성물을 1.5mm 두께로 피복시켜 이를 경화시켰다. 경화온도는 180℃에서 20분간 경화 후, 24시간 동안 방치하고 이를 인장강도기에서 굽힘강도를 측정하였으며, 이때 속도는 5mm/분으로 하였다.
④ 내충격성: KSM 2095의 내충격성 방법을 사용하여 측정하였다.
⑤ 접착강도: KSM 2095의 전단 접착 강도를 사용하여 측정하였다.
⑥ 내식성: 염수분무 500Hr 방법을 사용하여 측정하였다.
또한, 실시예 및 비교예의 강판 보강제 실러 조성물을 강판에 코팅한 후, 전착 LINE을 통과하여 경화한 후 부식시험한 결과를 첨부도면 도 1 및 도 2에 나타내었다. 그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이 실시예의 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성성물을 코팅한 경우는 종래 비교예와 비교하여 전착도막과의 사이에 고르게 도포된 것을 알 수 있으며, 반면 도 2의 비교예의 경우 비산된 실러 입자나 전착도막과 강판 사이에 코팅이 되지 않아 부식이 발생하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물은 변성 에폭시 수지가 함유된 글리시딜 에테르형 에폭시 수지를 사용하고, 강판 보강제 실러 조성물 중에 추가적으로 도전성 부여제를 함유시킴으로써, 전착욕조내에서의 통전으로 강판에 원할한 코팅이 되어 종래 스프레이형으로 사용되어 전착도료가 강판에 코팅되지 않아 발생하는 부식(발청) 문제를 해소할 수 있고, 내충격성, 접착강도, 굴곡강도 및 내식성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지를 주성분으로 하고, 여기에 경화제, 경화 촉진제, 충진제, 첨가제 및 안정제가 함유되어 있는 강판 보강제 실러 조성물에 있어서,
    상기 에폭시 수지로는 전체 에폭시 수지에 대하여 변성 에폭시 수지 10 ∼ 40 중량%와 글리시딜 에테르형 에폭시 수지 30 ∼ 70 중량%가 함유되어 있고, 상기 강판 보강제 실러 조성물 중에 도전성 부여제 0.5 ∼ 10 중량%가 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변성 에폭시 수지는 아크릴 고무 변성 에폭시 수지 및 NBR(Nitrile-Butadiene Rubber) 변성 에폭시 수지 중에서 선택된 고무 중합형 에폭시 수지인 것임을 특징으로 하는 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 글리시딜 에테르형 에폭시 수지가 비스페놀 에이형 및 비스페놀 에프형 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 도전성 도포형 강판 보강제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 부여제는 금, 은, 동, 알루미늄, 니켈, 백금, 마이카 및 카본블랙 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 강판 보강제 실러 조성물은 도전성이 105∼ 106Ω/㎝의 범위인 것임을 특징으로 하는 도전성 도포형 강판 보강제 실러 조성물.
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