KR20020081653A

KR20020081653A - 하이솔리드 아크릴수지, 이의 제조방법 및 이를 함유하는하이솔리드 도료

Info

Publication number: KR20020081653A
Application number: KR1020010021409A
Authority: KR
Inventors: 박홍수; 양인모; 김성길; 함현식; 우종표
Original assignee: 박홍수
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-30

Abstract

본 발명은 하이솔리드 아크릴수지, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 하이솔리드 도료에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 환경친화적인 고형분 70%인 하이솔리드 도료를 제조하는 것과 아울러 자동차의 상도용 도료 코팅시의 내마모성을 극대화시킬 목적으로 아크릴계 하이솔리드 도료 수지에 새로운 관능성기를 도입하여 고탄성과 고항장력의 도막을 얻는데 그 목적을 두었다. 본 발명의 하이솔리드 아크릴수지는 노르말부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 2-히드록시에틸아크릴레이트로 구성된 기존의 3원공중합체에 새로운 관능성 모노머인 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트를 첨가한 4원공중합체로 이루어지고, 수지 경화제는 폴리이소시아네이트을 사용하였다. 본 발명에 따른 4원공중합체 도료는 우수한 내마모성, 내용제성 및 내열성을 보유하여 하이솔리드 아크릴 도료 소비중 거의 대부분을 차지하는 자동차의 상도용 도료에서 선진각국의 최대 애로점인 내마모성 결여로 발생하는 도막의 선영성 및 내스크래치성 등의 피해를 최대한 없앨 수 있는 신기술을 확보하게 된 것이다.

Description

하이솔리드 아크릴수지, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 하이솔리드 도료 {High solid acrylic resins, preparing method thereof and high solid coatings containing the same}

본 발명은 하이솔리드 아크릴수지, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 하이솔리드 도료에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 자동차의 상도(top-coat)용 도료 코팅시의 내마모성을 극대화시킬 목적으로 아크릴계 하이솔리드 도료 수지에 새로운 관능성기를 도입하여 수지 T_g의 조정, 가교성의 연질 사슬성분 도입 및 높은 가교밀도화를 도모한 새로운 경화형 고탄성과 고항장력의 도막을 제조할 수 있는 하이솔리드 아크릴수지, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 하이솔리드 도료에 관한 것이다.

현재 세계 각국의 중화학공업에 따른 석유계 자원의 대량소비는 자연환경의 정화능력이 따르지 못해 심각한 대기오염 문제를 발생시키고 있다. 이러한 대기오염 문제는 어느 한 나라 한 분야만의 문제가 아니므로 전 세계적인 규모에서의 대책이 필요한 실정이다. 이에 각 국가별로 그 규제법이 연이어 제정되고 있으며,환경 오염원의 배출 삭감계획 또한 구체화되고 있다. 근간의 환경문제로 대두된 것으로는 오존층 파괴(1987년 몬트리올 의정서 제정), 지구온난화(1989년 노루트웨이트 선언), 산성비(1987년 헬싱키 인정서), VOC(Volatile Organic Compounds), TA-Luft(독일연방 배기가스법) 및 EPA(Environment Protection Agent) 등을 들 수 있다. 휘발성 유기화합물(VOC)이란 탄화수소 화합물로서 대기중의 질소산화물(NOx) 및 다른 화학물질과 광화학 반응을 통해 광화학 스모그의 원인이 되는 오존을 발생시키는 물질을 말한다.

제품 특성상 다량의 휘발성 유기용제를 사용하는 도료공업에서는 VOC의 삭감이 환경오염 방지의 주된 업무가 되었다. 2000년도 통계에 의하면, 국내 VOC 배출량은 도장산업에서 가장 많이 배출되는 것으로 보고 되었으며, 또한 국내 VOC 배출량은 지속적인 증가 추세에 있다. 따라서 VOC를 줄이기 위한 방안으로 도료업계에서는 저공해성 환경대응형 도료의 개발에 주안점을 두고 있으며, 일부는 실용화 단계에 접어들고 있다. 지금까지 연구된 저공해성 환경대응형 도료는 크게 3종류로 나눌 수 있는데 물을 용매로 사용하는 수계도료, 용제를 전혀 사용하지 않는 분체도료 및 도료 성분의 주성분인 수지의 고형분을 늘인 하이솔리드 도료가 이에 속한다.

이들 환경친화적 도료 중 하이솔리드 도료는 도료의 고형분을 높임으로서 상대적으로 유기용제의 사용량을 감소시키는 것을 목적으로한 도료로서 주로 자동차의 도장에 가장 많이 사용될 것으로 기대된다. 하이솔리드 도료는 1980년대 초부터 미국을 중심으로 에너지 비용의 감소와 공해규정 등을 충족시키기 위한 양면 과제에서 개발되어 왔다. 앞으로 이 부류의 도료는 자동차 코팅, 코일 코팅, 금속기구 및 대형기구 등의 다방면의 용도로서 사용될 전망이다. 이 도료의 최대 장점은 타 도료에 비하여 작업성이 우수하고 종래의 제조·도장설비를 그대로 사용할 수 있는 점이다. 그러나 고형분이 높은 하이솔리드 성분을 유지하기 위해서는 점성도 조절을 잘 해야 하는데, 이들의 해결 방안인 저분자량의 수지를 필연적으로 선택함으로써 내후성 등의 도막물성과 도막외관 성능이 각각 저하되는 기술상의 애로점을 내포하고 있다. 따라서 하이솔리드 도료 제조시에는 고형분의 증가, 주성분인 수지 구조중에 관능성기의 도입, 고형분 증가로 인한 도막의 유동 또는 평활성 저하방지 및 적정 점성도를 유지하기 위한 수지의 T_g와 분자량의 조절 등의 제반 해결책이 선행되어야만 하는 것이다.

하이솔리드 도료의 구성성분으로는 고형분을 조절하는 주성분인 수지와 경화제의 2성분계로 나뉘어진다. 수지쪽의 종류를 열거해 보면 크게 알키드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 및 아크릴수지로 구분된다. 이들 수지 중 아크릴수지는 현재 원료로 이용되는 모노머의 종류가 가장 많아 도료용 수지로서 널리 사용되고 타 수지의 물성에 비하여 뒤떨어지지 않고 특히 내후성, 내유성, 내오염성, 내약품성 등이 우수하고 고분자 구조중에 극성기를 임의로 도입할 수 있는 장점이 있다. 따라서 아크릴수지는 오늘날 다변화된 시장의 요구에 부응하는 도료용 수지로서 확고한 위치를 점유하고 있다.

한편 하이솔리드 도료의 경화제로는 부틸화 우레아와 부틸화 멜라민이 주로사용되는데, 2종류의 경화제 중 물성은 부틸화 멜라민쪽이 우수하고, 저온 경화온도는 부틸화 우레아 쪽이 각각 좋은 것으로 알려져 있다. 또한 상온경화용으로서 폴리이소시아네이트도 최근에 점차 사용되는 추세에 있다.

최근의 아크릴계 하이솔리드 도료에 관한 종래 기술을 살펴보면, 미합중국 특허 제5,066,698호에서는 아크릴 모노머인 메타크릴산과 히드록시 알킬 아크릴레이트로서 중량평균분자량이 4,000∼20,000인 아크릴수지를 얻은 후, 이를 실록산 올리고머 경화제와 경화반응시켜 자동차 도장가공용 하이솔리드 도료를 제조하였으며, 미국특허 제4,711,929호에서는 부틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트 및 스티렌을 공중합시켜 수평균분자량이 2,000∼10,000인 아크릴수지를 얻고서, 다시 이를 디올과 디이소시아네이트와 반응시켜 아크릴로 우레탄 폴리머를 합성하여 이를 하이솔리드 도료에 적용해 보았다. 또한 미국특허 제4,638,031호에서는 히드록시 치환 알킬 메타크릴레이트와 비히드록시 치환 알킬 크릴레이트계 모노머를 용액중합시켜 스프레이용 하이솔리드 도료에 적합한 수평균분자량 1,000∼2,000, 다분산도 2∼5 값을 가진 아크릴계 하이솔리드 도료를 제조하고서 각종 도막물성을 측정하였다.

한편, 일본공개특허 제94-220394호에서는 2-히드록시에틸아크릴레이트와 폴리옥시알킬렌글리콜 메타크릴레이트 등으로 이루어진 아크릴계 공중합체에 상용성을 갖는 반응형 희석제를 가하여 반응시켜 도료의 특성을 손상치 않고서 도료중의 용제량을 효과적으로 감축시키는 고 고형분 도료 조성물을 개발하였다. 아울러, 일본공개특허 제92-139282호에서는 아크릴산, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트 등으로 구성된 아크릴수지에 저분자량의 반응형 희석제를 혼합하여 경화시켜 자동차 중도(base-coat)용 하이솔리드 도료를 제조하여 내수성과 내후성이 향상된 도막특성을 얻었으며, 일본공개특허 제89-48865호에서는 아크릴수지 40∼90중량부와 점성도 증가와 독성이 극히 적은 알킬에테르화 멜라민수지 10∼60중량부를 가열경화시켜 하이솔리드 도료를 제조하여 도막 성상과 저장안정성 등의 물성을 조사하였다.

그러나, 상기 특허들에서 언급된 내용과 기타 지금까지 개발된 하이솔리드 도료로서 아크릴계 하이솔리드 도료의 소비중 거의 대부분을 차지하는 도료부문, 즉, 자동차의 상도용 도료 코팅의 내마모성 결여 문제를 해결하기에는 역부족이었다.

이에 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 수행한 결과, 아크릴계 하이솔리드 도료 수지에 새로운 관능성기인 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트를 도입하여 수지 T_g의 조정, 가교성의 연질 사슬성분 도입 및 높은 가교밀도화를 도모할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 고형분 70%이고, 우수한 내마모성, 내용제성 및 내열성을 보유한 하이솔리드 아크릴수지를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 하이솔리드 아크릴수지를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고형분 70%인 하이솔리드 아크릴수지를 포함하는 환경친화적인 하이솔리드 도료로서, 자동차 상도용 도료로서 응용가능한 아크릴수지/폴리이소시아네이트 성분의 하이솔리드 도료를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이솔리드 아크릴수지는 하기 화학식 1로 표시된다.

상기 식에서 R₁은 C₂또는 C₄의 알킬기, R₂는 C₁∼C₂의 알킬기, R₃는 C₂∼C₃의 2-히드록시 알킬기, R₄는 아세토아세톡시에틸기이며, a, b, c 및 d는 각각 1∼4의 정수로, a+b+c+d는 5∼7의 정수이다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지의 제조방법은 용매존재하에서 알킬 아크릴레이트 100∼150중량부, 알킬메타크릴레이트 130∼190중량부, 2-히드록시알킬 메타크릴레이트 60∼100중량부 및 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트 20∼60중량부를 부가중합시키는 것으로 구성된다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 상기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지를 함유하는 하이솔리드 도료는 상기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지 350∼450중량부에 수지 경화제인 폴리이소시아네이트 100∼150중량부를 반응시켜 얻는다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 하이솔리드 도료는 하기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지와 폴리이소시아네이트의 2성분계로서 구성된다. 상기 하이솔리드 아크릴수지는 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 2-히드록시알킬 메타크릴레이트 및 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트를 4원공중합시켜 얻으며, 폴리이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 1종류를 선택하였다.

화학식 1

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지와 수지경화제인폴리이소시아네이트를 블랜드하여 상온경화시켜 하이솔리드 도료를 제조함과 동시에, 제반 도막물성 측정을 통하여 자동차 상도용 도료로서 적합한 물성 향상을 위하여 새로운 모노머인 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트를 도입전 후의 도막물성을 비교 검토함을 목적으로 하는 크게 2부분으로 구성된다.

본 발명에 있어서, 하이솔리드 아크릴수지는 4원공중합체로서 고형분 함량은 70%이며, 수평균분자량 범위는 약 3,000∼4,000 정도로서, 분자량 값이 4,000을 초과할 경우에는 점성도가 증가하여 고형분 함량 증가가 불가능하게 되고 따라서 하이솔리드 도료를 얻을 수 없게 된다. 또한, 분자량 값이 3,000 미만일 경우에는 도막이 너무 묽어져서 경도 및 내후성 등의 도막물성이 저하되고 때로는 도막형성이 잘 안되어 도막물성 측정이 불가능하게 되는 문제가 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지는 알킬 아크릴레이트 100∼150중량부, 알킬메타크릴레이트 130∼190중량부, 2-히드록시알킬 메타크릴레이트 60∼100중량부 및 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트 20∼60중량부를 부가중합시켜 제조된다.

상기 알킬 아크릴레이트는 에틸아크릴레이트 및 노르말부틸아크릴레이트 중에서 선택되며, 그 사용량이 100중량부 미만이면 도막의 유연성이 결여되고, 150중량부를 초과하면 반대로 도막 경도가 너무 무르게 된다.

본 발명에 사용되는 알킬 메타크릴레이트는 메틸메타크릴레이트와 에틸메타크릴레이트 중에서 선택되며, 그 사용량이 130중량부 미만이면 도막의 광택이 엷어지고, 190중량부를 초과하면 도막의 광택이 너무 강해지는 경향이 있다.

본 발명에 사용되는 2-히드록시알킬크릴레이트는 2-히드록시에틸크릴레이트 및 2-히드록시프로필크릴레이트 중에서 선택되며, 그 사용량이 60중량부 미만이면 도막의 가교밀도가 낮아지고, 100중량부를 초과하면 도막의 가교밀도가 높아져 도막이 딱딱해지는 단점이 있다.

또한, 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트는 새로운 관능성 모노머로서 1종류만을 사용했는데, 그 사용량이 20중량부 미만이면 도막의 가교결합이 적어져 고탄성과 고항장력의 도막을 얻기 어렵고, 60중량부를 초과하면 위와 정반대의 현상을 나타내어 도막 표면의 상분리 내지는 표면이 거칠어지게 되는 것이다.

상기 하이솔리드 아크릴수지의 부가중합시 사용되는 용매는 저점성도의 메틸노르말아밀케톤과 같은 유기용매가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 이렇게 합성된 하이솔리드 아크릴수지 350∼450중량부에 수지 경화제인 폴리이소시아네이트 100∼150중량부를 가하여 상온경화시켜 하이솔리드 도료를 제조한다. 아울러, 필요에 따라, 상기성분에 분산제, UV안정제, UV흡수제, 소포제, 균염제 및 반응촉진제 등의 기타 약제를 당업계에서 통상적으로 사용되는 양으로 배합할 수 있다. 이때, 하이솔리드 아크릴수지의 사용량이 350중량부 미만이면 가교밀도가 낮아져 도막의 내수성, 내약품성 및 경도가 저하되고, 450중량부를 초과하면 350중량부 미만으로 사용한 경우와 정반대의 현상을 보이며, 폴리이소시아네이트의 사용량이 100중량부 미만이면 가교밀도가 낮아져 결국 도막이 너무 묽게되어 도막형성이 어렵고, 150중량부를 초과하면 가교밀도가 높아져 결국 도막이 너무 딱딱해져서 굴곡강도 및 내충격성 등이 저하되는 현상이 생기게 된다.

본 발명에 사용 가능한 폴리이소시아네이트로는 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트 및 디페닐메탄 디이소시아네이트로 구성된 군으로부터 하나를 선택하여 사용한다.

이렇게 제조된 하이솔리드 도료를 도막처리한 후 자동차 상도용 도료로서의 적합성 여부를 판정하기 위하여 제반 도막물성 시험을 행하고 그 결과를 비교 검토하였다. 본 발명에 따라 새로운 관능성 모노머를 도입한 4원공중합체쪽의 도료는 우수한 내마모성, 내용제성 및 내열성을 보유한 것으로 나타났다. 따라서 하이솔리드 아크릴 도료 소비중 거의 대부분을 차지하는 자동차의 상도용 도료에서 선진각국의 최대 애로점인 내마모성 결여로 발생하는 도막의 선영성 및 내스크래치성 등의 피해를 최대한 없앨 수 있는 신기술을 확보하게 된 것이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서 하이솔리드 도료의 도막시편은 3종류의 금속판을 제작하였다. 냉간압연강판(KS D 3512)을 사용할 때는 KS M 5000-1111의 도료 시험용 철판의 제작방법에 의거하였고, 주석판(KS D 3516)을 사용할 때는 KS M 5000-1112의 도료 시험용 주석판 조제방법에 따라서, 또한 알루미늄판을 사용시에는 KS D 6701-1991의 규격에 맞추어 각각 선정하였다.

한편 도막시편에 대한 도막물성 시험방법으로서, 점도 측정은 크레브스-스토머 점도계로서, 건조시간 측정은 경화건조법으로서, 가사시간 측정은 앞의 점도 측정시와 같은 방법으로 하여 점도가 최고값인 140KU에 도달하면 경화가 일어난 것으로 판정하였다. 접착력 측정은 에릭센 시험기로서, 내마모성 측정은 시편을 냉간압연강판으로 제작하여 도료의 내마모성 시험방법(FS 141C-6192.1)의 규격에 맞추어 마모성 측정기로 각각 측정하였다. 또한 용제마모성 시험은 NCCA 규격에 의한 MEK Rub 시험기로서 행하였고, 내열성 시험은 전기로에서 350。F/hr의 조건으로 측정하였다.

비교제조예 1

하이솔리드 아크릴 3원공중합체의 제조

1L의 4구 플라스크에 하기 표 1의 비교제조예 1의 배합조건으로 하여 시약을 가했는데 반응조작 과정은 다음과 같다. 유기용매인 메틸노르말아밀케톤 110g을 먼저 넣고 온도를 140℃로 올린 후 모노머인 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 2-히드록시에틸아크릴레이트와 연쇄이동제인 2-멜캅토에탄올을 미리섞은 혼합액과, 별도의 메틸노르말아밀케톤 70g과 개시제 디터치어리아밀퍼옥시드의 혼합액 각각을 연동식 미량펌프를 사용하여 140℃에서 5시간 동안 적하하였다. 적하시의 교반속도는 250 rpm으로 하였으며, 적하 종료 후 동 온도에서 1시간 동안 반응물을 숙성시킨 다음 점성도 및 고형분 측정을 하고서 반응을 중지시켰다. 생성물의 정제는 노르말헥산과 증류수를 사용하여 행하였으며, 연노랑색 투명액상인 저점도의 하이솔리드 아크릴수지를 얻었다. FT-IR에 의한 구조확인에서 3519cm^-1에 OH기, 1737cm^-1에 에스테르의 C=O기, 1239cm^-1와 1169cm^-1에 아크릴레이트의 C-O- 신축진동 흡수를 각각 발견하였다. NMR 측정에서는 δ0.9ppm에 CH₃-C-, δ1.3ppm에 C-CH₂-C, δ1.5ppm에 C-H, δ2.4ppm에 CH-CO-, δ3.6ppm에 CH₃-O-, δ3.8 및 δ4.1ppm에 C-CH₂-O-의 양성자 흡수피크가 각각 나타나 구조가 확인되었다. 또한 GPC에 의한 수평균분자량은 2,700이었다.

제조예 1

하이솔리드 아크릴 4원공중합체의 제조

하이솔리드 아크릴 4원공중합체의 제조는 하기 표 1에 기재된 성분만을 달리한 것을 제외하고는 비교제조예 1과 같은 조건으로 하였다. FT-IR과 NMR에 의한 구조확인은 비교제조예 1과 피크가 거의 같게 나타나 피크해석을 생략하였다. GPC에 의한 수평균분자량은 3,140으로 나타났다.

비교예 1 및 실시예 1

하이솔리드 도료의 제조

아크릴수지/폴리이소시아네이트에 의한 하이솔리드 도료는 아크릴수지와 폴리이소시아네이트 경화제인 2성분으로 구성된다. 하이솔리드 도료의 제조는 비교예 1과 실시예 1의 배합비를 동일하게 취하였다. 아크릴수지 용액은 하기 표 1의 배합조건으로 하였는데 모체수지에 Byk-320, 티누빈-384, 티누빈-292, Byk-065, CAB-551-0.01, DBTDL 및 메틸노르말아밀케톤을 균일하게 배합하여 조제하였다. 또한 폴리이소시아네이트 수지 경화용액은 역시 하기 표 1의 배합조건에 따라 데스모듀 N-3390을 단독 사용하였다. 한편 하이솔리드 도료의 제조는 위에서 조제한 아크릴수지의 용액과 폴리이소시아네이트 수지 경화용액을 블랜드하여 상온경화시켜얻었다.

하이솔리드 도료의 물성시험

새로운 관능성 모노머인 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트의 사용전 후의 하이솔리드 도료의 물성시험 결과를 하기 표 1에 표시하였다. 하기 표 1에서 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트 모노머를 사용치 않은 도료인 비교예 1과 동 모노머를 사용한 도료인 실시예 1의 물성을 비교 검토한 결과 점도는 비교예 1 도료가 알맞은 점도를, 실시예 1 도료는 조금 높은 점도값을 각각 나타내었다. 건조시간과 가사시간은 양쪽 모두의 수치가 나쁘게 나타났으나 건조시간은 실시예 1쪽이, 가사시간은 역으로 비교예 1쪽이 다소 개선되는 현상을 보여주었다. 접착력과 내마모성은 비교예 1보다 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트가 함유된 실시예 1쪽이 아주 좋게 나타났다. 또한 자동차 상도용 도료에서 가장 중요시되는 시험은 내용제성과 내열성 시험인데, 내열성은 모두가 우수하게 나타났고, 내용제성의 경우는 실시예 1쪽이 양호한 결과를 보여주었다. 따라서 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트 도입에 따른 내마모성과 내용제성의 향상을 얻음으로써, 소기의 연구목적을 달성할 수 있었다.

구 분	성 분	비교제조예 1	제조예 1
하이솔리드아크릴 수지	BA	172.5g	138.4g
	MMA	169.3g	161.4g
	2-HEA	78.2g	78.2g
	AAEM	-	42.0g
	MAK	180.0g	180.0g
	DTAP	21.0g	21.0g
	2-MCE	12.6g	12.6g
하이솔리드도료	성 분	비교예 1	실시예 1
	Byk-320	3.8g	3.8g
	Tinuvin-384	3.8g	3.8g
	Tinuvin-292	2.5g	2.5g
	Byk-065	1.3g	1.3g
	CAB-551-0.01	7.5g	7.5g
	DBTDL	3.8g	3.8g
	N-3390	86.8g	86.8g
도막물성	점도(KU)	72	92
	건조시간(분)	480	425
	가사시간(분)	150	85
	접착력(%)	36	54
	내마모성(mg loss/100 cycle)	0.061	0.020
	내용제성(MEK Rubs/cycle)	8	12
	내열성	98.5	99.4

주) BA: 노르말부틸아크릴레이트, MMA: 메틸메타크릴레이트,

2-HEA: 2-히드록시에틸아크릴레이트, AAEM: 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트,

MAK: 메틸노르말아밀케톤, DTAP: 디터치어리아밀퍼옥시드,

2-MCE: 2-멜캅토에탄올, N-3390: 헥사메틸렌 디이소시아네이트

실시예 2∼4

반응물 성분 변화에 의한 하이솔리드 도료의 물성

하기 표 2에 나타낸 배합비로 각종의 하이솔리드 도료를 제조하여 도막물성을 비교 검토하였는데, 하이솔리드 아크릴수지의 반응물 성분만을 변화시켰다. 실시예 2∼4의 수평균분자량은 GPC 측정으로 2,600∼4,100의 범위를 나타내었다.

실시예 2는 노르말부틸아크릴레이트 대신 에틸아크릴레이트를 사용한 것인데, 실시예 1과 비교하여 큰 차이점은 없었으나 점도가 증가하고, 건조시간과 가사시간이 단축되는 결과를 초래하였다. 실시예 3은 메틸메타크릴레이트 대신 에틸메타크릴레이트를 사용한 것인데, 모든 물성값이 실시예 1과 거의 비슷하게 나타났다. 실시예 4는 2-히드록시에틸아크릴레이트 대신 2-히드록시프로필아크릴레이트를 사용한 것인데, 접착력이 저하되고 점도가 조금 상승하는 경향을 보여주었다.

구 분	성 분	실시예 2	실시예 3	실시예 4
하이솔리드아크릴 수지	EA	108.0g	-	-
	EMA	-	183.5g	-
	2-HPA	-	-	96.5g
	BA	-	138.4g	138.4g
	MMA	161.4g	-	161.4g
	2-HEA	78.2g	78.2g	-
	AAEM	42.0g	42.0g	42.0g
	MAK	180.0g	180.0g	180.0g
	DTAP	21.0g	21.0g	21.0g
	2-MCE	12.6g	12.6g	12.6g
하이솔리드도료	Byk-320	3.8g	3.8g	3.8g
	Tinuvin-384	3.8g	3.8g	3.8g
	Tinuvin-292	2.5g	2.5g	2.5g
	Byk-065	1.3g	1.3g	1.3g
	CAB-551-0.01	7.5g	7.5g	7.5g
	DBTDL	3.8g	3.8g	3.8g
	N-3390	86.8g	86.8g	86.8g
도막물성	점도(KU)	98	92	94
	건조시간(분)	400	420	426
	가사시간(분)	79	86	85
	접착력(%)	55	48	45
	내마모성(mg loss/100 cycle)	0.022	0.021	0.025
	내용제성(MEK Rubs/cycle)	12	12	13
	내열성	98.1	99.3	99.0

주) EA: 에틸아크릴레이트, EMA: 에틸메타크릴레이트, 2-HPA: 2-히드록시프로필아크릴레이트

전술한 바와 같이, 본 발명은 하이솔리드 아크릴수지, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 하이솔리드 도료에 관한 것으로, 최근 도장업계에서는 VOC 배출에 따른 환경오염 해결을 위하여 동분서주하고 있는 이때에, 환경친화적인 고형분 70%의 하이솔리드 도료를 제조함에 그 의의가 있는 것이다. 더욱이 선진각국에서도 자동차 상도용 도료용의 하이솔리드 도료에 내마모성 결여로 인한 도막의 선영성 및 내스크래치성 등의 피해가 속출하는데, 본 발명은 내마모성을 극대화시킬 수 있는 새로운 관능성 모노머를 새로이 도입하여 고탄성과 고항장력의 도막을 제조함으로써 우수한 내마모성, 내용제성 및 내열성 등의 도막물성을 얻게된 것이다. 따라서 상술한 제반 기술상의 애로점을 일시에 해결하게 되었다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지.

화학식 1

상기 식에서 R₁은 C₂또는 C₄의 알킬기, R₂는 C₁∼C₂의 알킬기, R₃는 C₂∼C₃의 2-히드록시 알킬기, R₄는 아세토아세톡시에틸기이며, a, b, c 및 d는 각각 1∼4의 정수로, a+b+c+d는 5∼7의 정수이다.
용매존재하에서 알킬 아크릴레이트 100∼150중량부, 알킬 메타크릴레이트 130∼190중량부, 2-히드록시알킬 메타크릴레이트 60∼100중량부 및 아세토아세톡시에틸메타크릴레이트 20∼60중량부를 부가중합시켜 제조되며, 수평균분자량 범위가 3,000∼4,000인 것을 특징으로 하는 하기 화학식 1로 표시되는 하이솔리드 아크릴수지의 제조방법.

화학식 1

상기 식에서 R₁은 C₂또는 C₄의 알킬기, R₂는 C₁∼C₂의 알킬기, R₃는 C₂∼C₃의 2-히드록시 알킬기, R₄는 아세토아세톡시에틸기이며, a, b, c 및 d는 각각 1∼4의 정수로, a+b+c+d는 5∼7의 정수이다.
제1항에 따른 하이솔리드 아크릴수지 350∼450중량부에 수지 경화제인 폴리이소시아네이트 100∼150중량부를 반응시켜 얻는 것을 특징으로 하는 하이솔리드 아크릴수지를 함유하는 하이솔리드 도료.
제3항에 있어서, 상기 폴리이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트 및 디페닐메탄 디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나임을 특징으로 하는 하이솔리드 도료.
제3항에 있어서, 상기 도료가 분산제, UV안정제, UV흡수제, 소포제, 균염제, 반응촉진제 또는 이들의 혼합물을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 하이솔리드 도료.