KR20050061453A - 차량 위에 삼중피복 마무리를 적용하기 위한 연속적 방법 - Google Patents

차량 위에 삼중피복 마무리를 적용하기 위한 연속적 방법 Download PDF

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KR20050061453A
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빌프리트 듀트
월터 씨. 메이어
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

연속적으로 움직이는 도료 적용 라인 상에서 웨트-온-웨트-온-웨트(wet-on-wet-on-wet) 계로 플레이크 함유 삼중피복 색상 마무리로 모터 차량을 피복하기 위한 방법 및 재료.

Description

차량 위에 삼중피복 마무리를 적용하기 위한 연속적 방법{Continuous Process for Applying a Tricoat Finish on a Vehicle}
본 발명은 연속적 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 적용 공정에서 플레이크 또는 여타 효과 안료(effect pigment) 함유 삼중피복 색상 마무리로 기질을 피복하기 위한 방법 및 재료에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자동차나 트럭 같은 모터 차량을 그들의 원래 제조 도중 연속적인 1회 통과(single pass)의 웨트-온-웨트-온-웨트 차량 도료 적용 공정에서 삼중피복 색상으로 피복하기 위한 방법에 관한 것이다.
자동차 및 트럭 차체는 차량의 외관을 개선하고 또한 부식, 긁힘, 갈라짐, 자외선, 산성비 및 기타 환경적 조건으로부터의 보호를 제공하는 다층의 피복으로 처리된다. 자동차 및 트럭을 위한 기재 피복/투명 피복 마무리가 지난 20년 동안 일반적으로 사용되어 왔다. 1988년 3월 1일자로 부여된 미국 특허 제 4,728,543 호(Kurauchi 등) 및 1972년 2월 1일자로 부여된 미국 특허 제 3,639,347 호(Benefiel 등)는 투명 피복을 유색 피복 또는 기재피복에 "웨트 온 웨트" 적용으로 도포하는 것, 즉 기재 피복이 완전히 경화되기 전에 투명 피복을 적용하는 것을 보여준다. 요즘은, 현재의 낮은 전체 용매 방출 기준에 부합되도록 1983년 9월 6일자로 부여된 미국 특허 4,403,003 호에 나타난 바와 같이, 수성(waterborne) 기재피복 위에 액체 용제형(solvent borne) 투명 피복을 적용하는 것이 일반적이다.
훨씬 더 독특하고 매력적인 색상 스타일에 대한 요구가 자동차 산업으로 하여금 3중 피복 층 시스템을 사용하도록 선도하였다. 이는 첫번째 유색 기재피복 층(예, 백색), 그다음 플레이크(예, 진주광택 플레이크)를 함유하는 두번째 반-투명(불투명하지 않은) 유색 피복 및 마지막으로 세번째 투명 피복 층을 포함한다. 상기 투명 피복은 두 유색 피복을 위한 보호를 제공하며 광택 및 상의 분별(distinction of image)을 포함하는 전체적 마무리의 외관을 개선한다. 이러한 종류의 마무리는 산업계에서 "삼중피복(tricoat)" 마무리로 알려지게 되었다.
상기 삼중피복 마무리를 수행하기 위한 방법은 광범위하게 변할 수 있다. 종종, 상기 첫번째 두 개의 유색 기재피복 층은 액체 기재피복으로서 적용된다. 모든 자동차 제조자가 당면하는 주요 과제는 전형적인 연속적 인-라인 자동차 또는 트럭 도료 적용 공정에서, 분무 부스 공간 및 건조 영역에 최소의 자본을 투자하여 상기 피복들을 어떻게 신속하게 건조시키는가에 있다.
이러한 조업 능력의 문제를 해결하기 위해 다양한 고안이 제안되었다. 하나의 접근법은 차량 위에 완전한 기재피복과 투명피복을 적용하고 소부한 다음, 그 차량을 반-투명 유색 피복과 투명피복을 위해 두번째로 도장 공정에 통과시키는 것이다. 상기 2 단계 공정은 탁월한 색상 및 도료 작업성을 부여하지만, 이중 도장되는 각 단위에 대하여 도장 능력의 한 단위를 제거한다. 차량의 이중 도장을 피하는 두번째 접근법은 전형적인 연속적 인-라인 도장 공정에서 첫번째 유색 피복으로서 유색 하도(백색 등)를 사용한 다음 반-투명 기재피복 및 최종 투명피복을 도장하는 것을 포함한다. 상기 접근법은 제조 병목을 제거하는 장점을 갖지만, 또한 첫번째 기재피복 필름 성질의 가치를 제거하며 하도의 통상적인 결함을 쉽게 취급하는 것(예를 들면 하도 결함의 연마)을 허용하지 않는다. 차량의 이중 도장으로부터의 제조 손실을 최소화하기 위해 사용되는 세번째 접근법은 차가 멈추어 분무 부스에서 더 많은 시간을 보냄으로써 3 개 층이 성공적으로 적용될 수 되는 규격화된 도장 작업장에서 차량을 도장하는 것이다. 이는 여전히 약간의 제조 조업능력의 손실을 초래하며 상기 색상 군이 대중화될수록 더 심각해진다.
상기 공정 상의 문제점 외에도, 오늘날의 차량 제조업자는 용매 기재 물질 대신 수성기재 물질의 증가된 대체와 함께 환경적 배려에도 응해야 한다. 이는 필요한 수분 증발을 위한 보다 긴 건조 시간을 제공하기 위해 웨트-온-웨트 적용에 추가의 부담을 준다. 이제까지 어떤 제조자도, 전 세계적으로 거의 모든 자동차 또는 트럭 조립품 공장에서 발견되는 연속적인 피복 라인 상에서 적용된 상이한 안료를 갖는 수성 기재의 유색 피복을 성공적으로 수득하지 못하였다.
따라서, 수성기재의 유색 피복 및 수성기재, 용제 기재 또는 분말 피복에 모두 적합한 단일 웨트-온-웨트-온-웨트로 동일한 "삼중피복" 류의 색상을 수득할 수 있는 연속적 공정에 대한 요구가 여전히 존재한다.
발명의 요약
본 발명은
(a) 첫번째 수성 기재피복 조성물을 자동차 기질의 표면에 적용하고;
(b) 그후에 바로 1종 이상의 플레이크 또는 여타 효과 안료를 함유하는 두번째 반-투명 수성 기재피복 조성물을 적용하고;
(c) 상기 조합된 기재피복에 중간 건조 단계를 수행하고;
(d) 상기 기재피복 층 위에 투명 피복 조성물을 적용하고;
(e) 상기 삼중피복 마무리를 최종 소부에서 함께 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 자동차 기질이 도료 적용 공정을 통해 연속적으로 움직이는, 연속적으로 움직이는 도료 적용 라인 상에서 삼중피복 마무리로 자동차 기질을 피복하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첫번째 피복 적용 후 30 내지 300 초 이내에 후속의 플레이크 함유 기재피복의 침입 및 상호 혼합에 대하여 충분한 내성 또는 저항을 갖는 첫번째 수성 기재피복 조성물이 제조될 수 있다는 발견에 기초한다. 이는 두번째 플레이크-함유 기재피복이 상기 첫번째 상이한 안료를 갖는 기재피복 위에, 적절한 플레이크 배향 및 전체 마무리의 색상 균일성을 방해하지 않고 웨트-온-웨트로 신속하게 적용되는 것을 가능하게 한다. "웨트-온-웨트"라는 용어는 상기 두번째 기재 피복이 첫번째 기재 피복에 상기 서로 다른 기재피복 사이에 경화 또는 건조 단계 없이 적용되는 것을 의미한다. 이는 다시, 상기 삼중피복 마무리의 모든 3 개 피복이 구조 변경이나 도장 시간의 지연 또는 연장의 필요 없이 기존의 기재피복/투명피복 도장 시설에서 1회 통과로 웨트-온-웨트-온-웨트로 적용되는 것을 가능하게 한다.
청구된 발명은 또한 적용 후 30 내지 300 초 이내 침입 및 상호 혼합에 대해 충분한 내성 또는 저항을 갖는 본 방법에 사용가능한 수성 기재피복 조성물, 및 본 발명의 방법에 따라 제도된 피복된 자동차 기질을 포함한다.
도 1A는 자동차 품질 및 외관의 기재피복/투명피복 마무리를 제조하기 위해 오늘날 사용되는 표준 기재피복/투명피복 적용 공정의 일반적인 순서도이다.
도 1B는 차량의 2중 공정을 필요로 하는 종래 기술의 삼중피복 적용 공정의 일반적인 순서도이다.
도 1C는 본 발명에 따르는 연속적 삼중피복 적용 공정의 일반적인 순서도이다.
도 2는 도 1C의 삼중피복 적용 공정의 측면에서 본 개략도이다.
본 발명은 자동차 조립 라인 상의 원래 제조 도중 자동차 기질 상에 삼중피복 마무리를 적용하는 것에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 본 발명은 연속적으로 움직이는 인-라인 도료 적용 라인 상의 1회 통과에서 웨트-온-웨트-온-웨트 삼중피복 마무리로 자동차 또는 트럭 차체 또는 그 부품과 같은 자동차 기질의 외부를 피복하기 위한 방법을 제공한다. "연속적으로 움직이는"이란, 상기 기질이 도장 공정 도중 적용 라인을 따라 연속적으로 움직이고 있는 것을 의미한다. 이 방법은 두번째 안료 플레이크 함유 수성 기재피복이 웨트-온-웨트 공정으로 적용될 경우에 상호 혼합을 견디거나 방지하는 능력을 갖는 수성 기재피복의 사용을 수반하므로, 상기 두번째 플레이크 함유 기재피복이 중간 소부의 필요 없이 도포 30 내지 300 초 후에 적용될 수 있다. 이는 본 발명으로 하여금 도장 라인을 구조변경하거나, (예를 들면, 박차를 가하거나) 지연하거나, 도장 시간을 연장할 필요 없이 기존의 기재피복/투명피복 도장 시설에서 진행되는 것을 가능하게 한다.
본 발명이 어떻게 기존의 기재피복/투명피복 차량 도장 라인에서 진행될 수 있는지를 보여주기 위해서, 전통적인 단일 통과 기재피복/투명피복 연속적 도료 적용 공정을 도 1A에 나타낸다. 이 공정에서, 미리 하도되거나 당 분야에 통상적인 바와 같이 달리 처리된 것일 수 있는 자동차 강판 또는 플라스틱 기질(10)은 연속적인 인-라인 기재피복/투명피복 적용 영역으로 움직이다. 기재피복 색상이 첫번째 및 두번째 피복 사이에 30 내지 300 초의 간격을 갖는 전형적으로 두 단계(12, 14)에서 기질의 표면에 먼저 적용된다. 전형적인 기재피복은 특수 효과 플레이크 안료, 필름-형성 결합제 중합체 및 선택적으로 가교제 및 적용에 필요한 기타 첨가제 및 용매를 포함할 수 있는, 안료의 혼합물을 포함한다. 기재피복이 당 분야에 공지된 바와 같이 수성기재의 계일 경우에는, 투명피복이 적용되기 전에 일부의 수분 및 그 안에 함유된 임의의 여타 유기 액체 희석제의 제거를 위해 강제된 건조 단계(16)를 또한 가질 필요가 있다. 다음, 상기 반-건조된 안료를 가진 기재피복에 단계(18)에서 투명피복을 적용한다. 상기 투명피복이 적용되기 전에 상기 기재피복이 완전히 건조 또는 경화되지 않으므로, 이는 여전히 일반적으로 웨트-온-웨트 공정이라 불리운다. 다음 피복된 기질을 표준 조건 하에 단계(20)에서 소부하여 상기 표면 상의 기재피복 및 투명피복 조성물을 동시에 경화하여 자동차용 품질 및 외관의 마무리를 제조한다.
본 발명에 따르면, 자동차용 품질 및 외관의 삼중피복 마무리는 이제 전술한 기존의 기재피복/투명피복 연속적 도료 적용 라인을 이용하여 1회 통과로 적용될 수 있다. 이는 도 1A 및 1C의 나란한 비교에 의해 쉽게 알 수 있다. 도 1C에 나타난 바와 같이, 본 발명의 공정의 첫번째 단계에서, 첫번째 기재피복 색상(또는 "하도")은 표준의 첫번째 기재피복 적용 스테이션(22)에서 자동차 기질(10)의 표면에 적용된다. 이는 30 내지 300 초 후, 표준의 두번째 기재피복 적용 스테이션(24)에서 분무되는 두번째 반-투명 플레이크 또는 여타 효과 안료 함유 기재피복 색상으로 이어진다. 알 수 있듯이, 본 방법은 이와 같이 라인을 구조변경할 필요 없이 두 개의 기존 기재피복 영역을 이용한다. 상기 두 상이한 안료를 갖는 수성기재 기재피복 층의 이와 같은 독특한 웨트-온-웨트 적용 및 따라서 삼중피복 마무리의 연속적 공정을 가능하게 하기 위해, 상기 첫번째 및 두번째 기재피복은 피복들 간에 주위 조건에서 약 30 초 내지 5 분 후, 바람직하게는 주위 조건에서 1 내지 4 분 후 상호혼합에 대하여 허용되는 내성 또는 저항을 갖도록 조성되어야 한다. 이는 플레이크 또는 효과 안료의 배향의 양호한 조절을 희생하거나 특수 색상 효과(즉, 명도, 플랍(flop)) 또는 전체 삼중피복 마무리의 색상 균일성을 방해하지 않고 상기 첫번째 및 두번째 기재피복 및 투명피복의 웨트-온-웨트-온-웨트 적용을 가능하게 한다.
본 발명에 사용되는 상기 첫번째 기재피복(또는 하도) 조성물은 적절한 색상 및 차폐의 안료를 가진 수성 조성물이다. 바람직하게는, 상기 첫번째 수성 기재피복은 필름-형성 물질 또는 결합제, 휘발성 물질 및 안료를 포함하는 가교가능한 조성물이다. 상기 필름-형성 결합제는 바람직하게는 수성 마이크로겔, 폴리올 중합체 또는 이들의 혼합물 같은 적어도 1종의 수-상용성 필름 형성 물질 및 아미노플라스트 수지와 같은 적어도 1종의 가교제를 함유한다.
기재피복 조성물을 형성하는 데 사용될 수 있는 적합한 마이크로겔은, 둘 다 여기에 참고문헌으로 도입되는 1983년 9월 6일자로 부여된 백하우스(Backhouse)의 미국 특허 제 4,403,003 호 및 1985년 9월 3일자로 부여된 백하우스의 미국 특허 제 4,539,363 호에 개시된 바와 같은 가교된 중합체 미세입자 수성 분산액을 포함한다. 상기 마이크로겔은 히드록시 기와 같은 적절한 관능기를 함유함으로써, 기질에 상기 조성물을 적용한 후 예를 들면 아미노 수지 같은 가교제를 이용하여 가교될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되기 적합한 수성 중합체 마이크로겔은 다양한 종류의 가교된 중합체로 구성될 수 있다. 본 발명의 상기 목적을 위해 특별히 관심을 받는 것은 가교된 아크릴계 마이크로겔 입자이다. 그러한 아크릴계 마이크로겔의 제조는 공지되어 있고 당업자에 의해 통상적으로 실시되는 방법에 의해 수행될 수 있다. 전형적으로, 상기 마이크로겔은, 선택적으로 스티렌 및 비닐 에스테르 같은 여타 에틸렌계 불포화된 공중합가능한 단량체와 함께, 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트에서 주로 유래된 아크릴계 부가 중합체이다. 적합한 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트는 알킬 기에 1 내지 18 개의 탄소 원자를 각각 갖는 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 비제한적으로 포함한다. 상기 중합체는 내부 가교로써 형성될 것이 요구되므로, 중합체가 유래된 단량체 중에는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠과 같이 중합 반응에 대하여 다관능성인 적은 분량의 단량체가 포함될 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 단량체 중에, 에폭시 및 카르보닐(예를 들면, 글리시딜 메타크릴레이트 및 메타크릴산에서와 같이), 산무수물 및 히드록실 또는 이소시아네이트 및 히드록실과 같이 중합 도중 또는 중합 후에 서로와 반응을 일으킬 수 있는 관능기의 짝을 담지하는 적은 분량의 2종의 여타 단량체의 적은 분량이 포함될 수 있다. 또한 상기 마이크로겔이 유래되는 단량체에는 상기 조성물이 기질에 적용 후 가교 목적을 위해, 히드록시 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 또는 여타 에틸렌계 불포화된 히드록시의 임의의 혼합물의 군으로부터 히드록시 함유 단량체의 적은 양이 바람직하게 포함된다. 아크릴산 또는 메타크릴산과 같은 산 관능성 단량체가, 상기 기를 수성 매질 중 용해된 디메틸아미노에탄올 같은 염기와의 반응에 의해 적합한 염으로 변환시킴으로써 상기 가교된 미세입자를 수성 분산 매질 중에 이온적으로 안정화시키기 위해 단량체에 또한 바람직하게 포함된다. 그렇지 않으면, 상기 수성 매질 중에서 요구되는 안정성은 젖산과 같은 적절한 산으로 중화되는 예를 들면 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 같은 염기성 기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체를 사용하여 획득될 수 있다. 수성 매질 중 안정성 또한 폴리에틸렌 글리콜 구조를 함유하는 물질과 같은 수용성 비이온성 안정화제를 함유하는 계면활성제 또는 거대단량체의 사용을 통하여 획득될 수 있다. 수성 매질이란, 물만을 또는 알코올 같은 수-혼화성 유기 공-용매와 혼합된 물을 의미한다. 이렇게 제조된 가교된 마이크로겔 입자는 콜로이드 디멘션으로 제공된다. 본 발명에 특히 유용한 마이크로겔 입자는 일반적으로 직경으로 약 80 내지 400 나노미터, 바람직하게는 약 90 내지 200 나노미터의 콜로이드 크기를 갖는다.
기재피복 조성물을 제조하는 데 유용한 적합한 폴리올은 당 분야에 통상적인 바, 수-상용성의 아크릴, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르 또는 50 내지 200의 수산기가를 갖는 여타 폴리올을 포함한다. 적합한 가교 물질은 멜라민-포름알데히드 축합물 및 특히 알킬화된 (예, 메틸화된, 부틸화된) 멜라민-포름알데히드 축합물과 같이, 조성물의 수성 매질 중에 용해성 또는 부분적으로 용해성인 아미노플라스트 수지를 포함한다. 기타의 고려되는 가교 물질은 알킬화된 우레아 포름알데히드 축합물, 벤조콴아민 포름알데히드 축합물 및 보호된 폴리이소시아네이트 또는 전술한 임의의 것의 상용성 혼합물이다. 추가의 수-상용성 필름-형성 및/또는 가교 중합체가 본 발명에 사용되는 기재피복에 포함될 수 있다. 예로서 수 상용성 아크릴, 폴리우레탄, 에폭시 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 그렇지 않으면, 또는 상기 언급된 필름-형성 중합체에 더하여, 저 휘발성의 폴리에테르 글리콜, 예를 들면 저분자량 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌 글리콜 같은 필름-형성 충진재 물질이 건조 시 마이크로겔 입자에 의해 형성된 공극을 채우기 위해서 및 수득되는 필름 또는 마무리의 물성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 올리고머성 물질은 상기 기재피복 조성물의 적용 후 그들을 그 히드록실 기 또는 다른 반응성 기를 통해 아미노플라스트 또는 여타 가교 수지에 결합시킴으로써 고분자량 중합체로 변환될 수 있다.
하나의 전형적으로 유용한 첫번째 기재피복은 안료 외에도, 결합제 고형분 중량에 대하여, 비제한적으로 상기 언급된 미국 특허 제 4,403,003 호에 개시된 가교된 아크릴계 미세입자 수성 분산액과 같은 레올로지 조절용 수성 마이크로겔 약 30 내지 80％, 바람직하게는 45 내지 70％, 수용성 또는 부분적으로 수용성인 아미노플라스트 수지, 바람직하게는 메틸화된 멜라민 포름알데히드 10 내지 35％, 바람직하게는 15-25％, 수 분산성 폴리에스테르 폴리올 수지 약 0 내지 30％, 폴리우레탄 폴리올 수성 분산액 0 내지 25％, 바람직하게는 5 내지 15％, 수용성 폴리에테르 충진재 0 내지 10％, 멜라민 또는 여타 가교 반응을 촉진하기 위해 비제한적으로 휘발성 아민 보호된 술폰산 촉매와 같은 수용성 산 촉매 약 0 내지 2％를 포함한다. 상기 조성물은 또한 침입 및 상호혼합에 대하여 바람직한 내성 또는 저항을 갖도록 돕는 1993년 3월 30일자로 부여된 미국 특허 제 5,198,490 호(Berg 등)에 개시된 바와 같이, 총 조성물 중량을 기준으로 0.1 내지 1.5％, 바람직하게는 0.2 내지 1％의 시트 규산염 입자를 포함한다.
상기 첫번째 기재피복 조성물의 전체 고형분 함량은 전형적으로 약 20 내지 70 중량％의 범위이다(예를 들면, 백색 기재피복은 전형적으로 30 내지 50％의 중량 고형분을 갖는다).
다양한 안료 및 선택적으로 특수한 효과 플레이크 또는 여타 효과 안료가 당업자에게 자명하듯이 상기 첫번째 기재피복에 사용될 수 있다. 그러나, 상기 첫번째 기재피복은 전형적으로 눈에 보이는 플랍(flop) 또는 투 톤 금속 효과가 없는 "순수한-색조" 또는 "고른 색상"의 피복이며 주로 플레이크가 아닌 색상을 가진 안료를 함유한다.
사용가능한 전형적인 색상을 가진 안료는 이산화 티탄, 산화 아연, 다양한 색상의 산화 철과 같은 금속 산화물, 카본 블랙, 활석, 중국 점토, 중정석, 탄산염, 규산염 같은 충진재 안료 및 퀸아크리돈, 프탈로시아닌, 페릴렌, 아조 안료, 인단트론 블루, 카바졸 바이올렛 같은 카바졸, 이소인돌린온, 이소인돌론, 티오인디고 레드, 벤즈이미다졸린온, 디케토-피롤로-피롤(DPP)과 같은 광범위하게 다양한 유기 색상을 가진 안료를 포함한다. 알루미늄 플레이크, 구리 청동 플레이크, 진주광택 플레이크 등과 같은 적은 양의 특수 효과 플레이크, 및 진공 금속화된 플레이크, 홀로그램 플레이크, 유리 구, 유리 플레이크, 마이크로 이산화 티탄 안료 및 그래피탄(Graphitan(R)) 안료를 포함하는 여타 비-플레이크 효과 안료, 및 예를 들면 크로마플레어(Chromaflair(R)), 바리오크롬(Variochrome(R)) 및 헬리콘(Helicone(R)) 안료를 포함하는 고도의 효과 안료와 같은 선택적인 여타 효과 안료가 원하는 색상 효과 및 차폐를 부여하기 위해 상기 첫번째 기재피복에 또한 포함될 수 있다. 상기 피복이 금속성 안료를 함유하는 경우, 안료와 물의 반응을 저해하는 시약이 첨가될 수 있다. 전형적인 저해제는 인산 및 미국 특허 제 4,675,358 호에 기재된 여타 물질과 같은 인산염화된 유기 물질이다. 특정 안료 대 결합제의 비는 그것이 원하는 필름 두께 및 적용 고형분에서 요구되는 차폐를 제공하기만 한다면 광범위하게 변할 수 있다. 안료는 먼저 상기 피복 조성물에 사용되는 언급된 중합체 중 임의의 것 또는 또다른 상용성 중합체 또는 분산제와 함께, 고속 혼합, 매체 밀링, 모래 연마, 볼 밀링, 마멸기 연마 또는 2/3 롤 밀링과 같은 통상의 기술에 의해 밀(mill) 기재 또는 안료 분산액을 형성함으로써 상기 기재피복 내에 도입될 수 있다. 다음 상기 안료 분산액을 상기 피복 조성물에 사용되는 여타 성분과 배합한다.
본 발명에 사용되는 두번째 기재피복은 반-투명으로 조성되고 1종 이상의 특수 효과 플레이크 또는 여타 효과 안료, 및 선택적으로 원하는 색상 효과를 부여하는 여타의 색상을 가진 안료를 함유하는 다양하게 안료첨가된 조성물이다. "특수 효과 플레이크"라는 용어는 피복 필름에 시각적인 플랍 또는 투 톤 효과를 부여하는 능력을 갖는 안료 플레이크를 의미한다.
첫번째 기재피복과 유사한 바람직한 두번째 수성 기재피복 또한 결합제 중에, 비제한적으로 상기 언급된 미국 특허 제 4,403,003 호에 개시된 가교된 미세입자 분산액과 같은 수성 마이크로겔, 선택적으로 폴리올 중합체, 및 멜라민 가교제와 같은 아미노를 함유한다. 상기 첫번째 기재피복에서 사용을 위해 위에 나열된 임의의 마이크로겔, 폴리올 및 가교 수지가 상기 두번째 기재피복에 사용될 수 있다. 추가의 수-상용성 필름-형성 및/또는 가교 중합체가 또한 포함될 수 있다. 실시예는 수 상용성 아크릴, 폴리우레탄, 에폭시 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 전술한 바와 같이, 가교가능한 폴리에테르 충진재가 또한 사용될 수 있다.
특수 효과 플레이크 및 안료에 더하여, 하나의 전형적으로 유용한 두번째 기재피복은 결합제 고형분 중량을 기준으로 레올로지 조절용 수성 마이크로겔 약 30 내지 80％, 바람직하게는 50 내지 75％, 수용성 또는 부분적으로 수용성인 아미노플라스트 수지, 바람직하게는 메틸화된 멜라민 포름알데히드 약 10 내지 35％, 바람직하게는 15 내지 25％, 수 분산성 폴리에스테르 폴리올 수지 약 0 내지 30％, 폴리우레탄 폴리올 수성 분산액 약 0 내지 35％, 바람직하게는 15 내지 25％, 수용성 폴리에테르 충진재 0 내지 10％, 멜라민 또는 여타 가교 반응을 촉진하기 위해 비제한적으로 아민 보호된 술폰산 촉매와 같은 보호된 산 촉매 약 0 내지 2％를 포함한다. 상기 조성물은 또한 침입 및 상호혼합에 대한 바람직한 내성 또는 저항을 제공하는 것을 돕도록 총 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 1.5％, 바람직하게는 0.3 내지 1％의 시트 규산염 입자를 포함한다. 상기 첫번째 기재피복 조성물의 경우와 마찬가지로, 상기 두번째 기재피복에 사용되는 수성 마이크로겔 및 시트 규산염의 양은 본 발명의 실시에 결정적이다.
상기 두번째 기재피복 조성물의 전체 고형분 함량은 전형적으로 약 10 내지 35 중량％ (예를 들면, 진주광택피복은 전형적으로 15 내지 25 중량％ 고형분을 가짐) 범위이다.
다양한 특수 효과 플레이크 및 여타 효과 안료, 및 선택적으로 여타의 색상을 가진 안료가 당업자에게 자명한 바와 같이 상기 두번째 기재피복에 사용될 수 있다. 그러나, 상기 두번째 기재피복은 전형적으로 시각적 플랍 또는 투 톤 효과를 갖는 반-투명의 플레이크-함유 피복으로서 조성된다.
상기 기재피복 조성물 중 전형적인 안료는 알루미늄 플레이크, 구리 청동 플레이크, 진주광택 플레이크와 같은 플레이크 안료, 뿐만 아니라 상기 첫번째 기재피복에 사용을 위해 상기 나열된 여타의 효과 안료 중 임의의 것, 이산화 티탄, 산화 아연, 다양한 색상의 산화 철과 같은 금속 산화물, 카본 블랙, 및 퀸아크리돈, 프탈로시아닌, 페릴렌, 아조 안료, 인단트론 블루, 카바졸 바이올렛 같은 카바졸, 이소인돌린온, 이소인돌론, 티오인디고 레드, 벤즈이미다졸린온, 디케토-피롤로-피롤(DPP) 등과 같은 광범위하게 다양한 색상을 가진 유기 안료를 포함한다. 상기 첫번째 기재피복 조성물에서와 마찬가지로, 상기 피복이 알루미늄 플레이크와 같은 금속성 안료를 함유하는 경우에는, 안료와 물의 반응을 저해하는 시약이 첨가될 수 있다. 전형적인 저해제는 인산 등과 같은 인산염화된 유기 물질이다. 특수 안료 대 결합제의 비는 그것이 원하는 필름 두께 및 적용 고형분에서 필요한 색상 효과 및 차폐를 제공하는 한도 내에서 변할 수 있다. 안료는 상기 첫번째 기재피복 조성물에서와 같이, 혼합/슬러리화 (즉, 플레이크의 경우), 고속 혼합, 매체 밀링, 모래 연마, 볼 밀링, 마멸기 연마 또는 2/3 롤 밀링과 같은 통상의 기술에 의해 상기 피복 조성물에 사용되는 상기 언급된 중합체 또는 또다른 상용성 중합체 또는 분산제와 함께 밀(mill) 기재 또는 안료 분산액을 먼저 형성함으로써 상기 두번째 기재피복 내에 도입될 수 있다. 다음, 안료 분산액을 상기 피복 조성물에 사용되는 여타 성분과 배합한다.
본 발명에 사용되는 두 기재피복 조성물은 모두 습윤 보조제, 계면활성제, 탈기포제, UV 강화제 및 발연 실리카, 알칼리 팽윤성 에멀션, 연합하기 쉬운 증점제 또는 수 상용성 셀룰로오스 물질 등의 레올로지 조절제와 같은 여타 통상의 조성 첨가제를 또한 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 기재피복 조성물은 둘 다 또한 상기 언급된 중합체를 분산 및/또는 희석하고 조제 및 분무 적용을 용이하게 하기 위해, 단독으로서의 물 또는 통상적인 수-혼화성 유기 용매 및 희석제와의 혼가물로서의 물과 같은 휘발성 물질을 포함할 수 있다. 전형적인 수-혼화성 유기 공-용매 및 희석제는 톨루엔, 크실렌, 부틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, 부톡시에탄올, 헥산, 아세톤, 에틸렌 글리콜, 모노에틸 에테르, VM 및 P 나프타, 무기 주정(mineral spirits), 헵탄 및 기타 지방족, 지환족, 방향족 탄화수소, 에스테르, 에테르 및 케톤 등을 포함한다. 그러나, 본 발명의 전형적인 기재피복에서는, 물이 주 희석제로서 사용된다. 알칸올아민과 같은 아민이 희석제로서 사용될 수도 있다.
여기에서 사용되는 수성 기재피복 조성물에서 사용되도록 선택될 수 있는 각종 성분의 추가적인 예에 관해서는, 모두 이미 여기에 참고문헌으로 도입된 상기 미국 특허 제 4,403,003 호, 4,539,363 호 및 5,198,490 호 중 임의의 것을 참고할 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 투명피복 조성물의 성질은 어떤 식으로든 결정적이지 않다. 표준의 용제화, 수성 또는 분말 투명재료를 포함하는 다양한 시판되는 자동차 투명피복 중 임의의 것이 본 발명에 사용될 수 있다. 낮은 VOC(휘발성 유기물 함량)를 가지며 현재의 오염 규정에 부합되는 높은 고형분의 용제화 투명 피복이 일반적으로 바람직하다. 전형적으로 유용한 용제형 투명피복은 이소시아네이트로 가교된 폴리올 중합체의 2K (2 성분) 계 및 멜라민으로 가교된 아크릴 폴리올의 1K 계 또는 폴리올과 멜라민이 조합된 1K 아크릴로실란 계를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 에폭시 산 계가 또한 사용될 수 있다. 상기 마무리는 자동차 및 트럭에 고도의 광택 및 DOI(상 분별)를 포함하는 매력적인 미학적 외관을 갖는 거울-같은 외부 마무리를 제공한다. 본 발명의 방법에 사용될 수 있는 적합한 1K 용제화 아크릴로실란 투명피복 계는 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,162,426 호에 개시되어 있다. 적합한 1K 용제화 아크릴/멜라민 투명피복 계는 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 4,591,533 호에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, 전술한 세 피복 조성물은 분무, 정전기 분무, 고 회전 정전기 벨 등과 같은 통상의 기술에 의해 적용될 수 있다. 세 피복 모두를 적용하기 위한 바람직한 기술은 정전기 향상을 갖거나 갖지 않는 공기 미립자화된 분무, 및 고속 회전 정전기 벨인데, 그 이유는 상기 기술들이 연속적 도료 적용 공정에 전형적으로 사용되기 때문이다.
본 발명의 방법에 따라 피복될 수 있는 유용한 기질은 다양한 금속 및 플라스틱 기질과 같은 비-금속성 기질, 및 이들의 조합물을 포함한다. 본 발명의 방법에 따라 피복될 수 있는 유용한 금속 기질은 초도되지 않은 기질 또는 미리 도장된 기질, 차가운 롤 강철, 인산염화된 강철 및 전착에 의해 통상의 하도로 피복된 강철을 포함한다. 유용한 플라스틱 물질은 폴리에스테르 강화된 섬유유리, 반응-사출 성형된 우레탄, 부분적으로 결정성인 폴리아미드 등 또는 이들의 혼합물 및 그들의 관련 하도를 포함한다.
바람직하게는, 상기 기질은 자동차, 트럭 및 트랙터를 비제한적으로 포함하는 자동차 차량을 제조하기 위한 요소로서 사용된다. 상기 기질은 임의의 형태를 가질 수 있지만, 통상적으로 자동차 차량용 차체, 후드, 문, 흙받기, 범퍼 및/또는 내장과 같은 자동차 차체 요소의 형태이다. 본 발명은 자동차 조립 라인을 따라 연속적으로 이동하는 자동차 차체 및 그 요소를 피복하는 맥락에서 가장 유용하다.
이제 도 1C를 참고하여, 본 발명의 전체 공정을 자동차 기질(10)을 피복하는 맥락에서 기재한다. 본 발명의 방법에 따르는 처리에 앞서, 상기 기질(도면에 나타낸 바와 같은)은 미리 하도되거나 당 분야의 통상적인 방식으로 달리 처리될 수 있다. 공정의 첫번째 작업 단계(22)에서, 상기 첫번째 액체 수성 기재피복 또는 바탕피복 조성물이 상기 하도된 자동차 기질(도 2에 나타낸 자동차 차체와 같은)의 표면에, 바람직하게는 전착된 피복 또는 하도 표면 위에 적용된다. 상기 첫번째 액체 기재피복은 이 단계에서 당업자에게 공지된 임의의 적합한 피복 방법에 의해, 예를 들면 전술한 기술 중 임의의 것에 의해 기질의 표면에 적용될 수 있다. 상기 기질에 액체 기재피복 조성물을 적용하기 위한 방법 및 장치는 기질 재료의 형태 및 종류에 의해 부분적으로 결정된다.
상기 첫번째 기재피복의 적용 후, 본 발명의 방법은 상기 두번째 액체 수성 반-투명 플레이크 또는 여타의 효과 안료 함유 기재피복 조성물(통상적으로 진주광택피복)을, 차량이 조립 라인을 따라 움직일 때 상기 첫번째 수성 기재피복 조성물 위에 웨트-온-웨트 적용에 의해 직접 적용하는 두번째 단계(24)를 포함하는데, 즉, 상기 두번째 기재피복은 상기 첫번째 기재피복을 경화시키거나 완전히 건조시키지 않고 상기 첫번째 기재피복에 적용된다. 상기 두번째 액체 기재피복은 이 단계에서 전술한 임의의 기술과 같은 당업자에게 알려진 임의의 적합한 피복 방법에 의해 기질의 표면에 적용될 수 있다. 본 방법에서, 상기 두번째 기재피복은 상기 첫번째 기재피복 적용의 약 30 초 내지 5 분 이내에, 바람직하게는 적용의 약 1 내지 4 분 이내에 적용되는데, 이는 기존의 기재피복/투명피복 계를 위한 통상의 기재피복 분무 부스에서의 전형적 체류 시간이다.
따라서, 다양하게 안료 첨가된 수성 기재피복의 사용을 수반하는 종래의 삼중피복 공정(도 1B에 나타낸 바와 같은)과는 달리, 그 위에 후속의 기재피복을 적용하기 전에 중간의 건조 단계 또는 소부가 필요하지 않다. 상기 첫번째 기재피복이 내성을 획득할 수 있는 속도를 제어함으로써, 플레이크의 오배열 및 플레이크 함유 기재피복 및 투명피복의 외관 상의 결점이 최소화될 수 있다.
상기 두번째 기재피복을 적용한 후, 본 발명의 방법은 바람직하게는 상기 조합된 기재피복 층에 건조 단계를 수행하여 상기 액체 피복 조성물로부터 휘발성 물질의 적어도 일부를 휘발시키고 상기 기재피복을 기질 상에 고정시키는 세번째 단계(26)를 포함한다. 고정시킨다는 것은 상기 기재피복을 상기 기재피복된 표면으로 불 수 있는 공기 흐름에 의해 방해되거나 훼손(물결이 생기거나 주름이 지게)되지 않도록 충분히 건조시키는 것을 의미한다. 기재피복으로부터 휘발성 물질의 휘발 또는 증발은 개방된 공기 중에서 수행될 수 있지만, 공기로 인한 입자 오염을 최소화하기 위해 가열된 공기(40 내지 100℃) 또는 탈수된 공기가 낮은 속도로 순환되는 도 2에 나타낸 바와 같은 강제된 건조 쳄버에서 바람직하게 수행된다.
상기 단계(26)는 통상적으로 플래쉬 건조 단계라 일컬어진다. 자동차 차체는 상기 건조 쳄버의 입구에 위치하고, 전술한 바와 같은 기재피복의 휘발을 허용하는 속도에서 그를 통해 조립-라인 방식으로 서서히 움직인다. 자동차가 상기 건조 쳄버를 통해 움직이는 속도는 상기 건조 쳄버의 길이 및 형태에 부분적으로 의존한다. 전체적으로, 상기 중간 건조 단계는 30 초 내지 10 분간 지속될 수 있지만, 일반적인 조립 공장에서, 상기 단계는 약 2 내지 5 분이 소요되어야 한다.
자동차 차체의 표면에 형성된 건조된 기재피복은, 상도의 품질이 상기 기재피복의 추가 건조에 의해 역영향을 받지 않도록 투명 상도의 적용을 가능하게 할만큼 충분히 건조된다. 바람직하게는, 상기 건조된 기재피복은 기질 표면에 적용 후 실질적으로 가교되지 않은 다층 필름을 형성하며, 즉 상당한 가교를 유도하기 충분한 온도까지 가열되지 않으며, 그 안의 필름-형성 중합체와 가교 물질 사이에 실질적으로 화학 반응이 없다. 너무 많은 물이 존재하는 경우에는, 상기 기재피복으로부터의 수증기가 상도를 통과하려고 하기 때문에 상도의 건조 도중 상도가 균열, 버블생성 또는 파열될 수 있다.
다시 도 1C 및 2를 참고하면, 본 발명의 방법은 상기 건조된 복합 기재피복 층 위에 액체 또는 분말 투명 상도 조성물을 적용하는 다음 단계(28)를 포함한다. 상기 투명피복은 전술한 방법 중 임의의 것에 의해 적용될 수 있다. 특히 자동차 산업에서, 액체 투명피복의 경우, 웨트-온-웨트 적용을 이용하여 기재피복 위에 투명 상도를 적용하는 것이 일반화되었으며, 즉, 상도는 상기 기재피복을 경화시키거나 완전히 건조시키지 않고 상기 기재피복에 적용된다. 위에서 지적한 바와 같이, 상기 투명피복은, 투명피복이 적용되기 전에 건조된, 바람직하게는 짧은 시간 동안 플래쉬 건조된 기재피복 위에 적용되는 것이 바람직하다. 이는 상기 기재피복이 완전히 건조 또는 경화되지 않기 때문에 여전히 일반적으로 웨트-온-웨트 공정이라 불리운다. 덜 바람직하게는 하지만, 상기 기재피복은 필요하다면, 투명 피복이 적용되기 전에 경화될 수 있다.
투명피복의 적용에 이어, 본 발명의 방법은 바람직하게는 피복된 기질을 소정 시간 동안 가열하여 기재 및 투명 피복의 동시 경화를 허용하는 경화 단계(30)를 포함한다. 상기 경화 단계는 고온 대류 건조, 적외선 방사 또는 이들의 조합을 이용하여 수행될 수 있다. 3층의 복합 피복 조성물을 바람직하게는 100 내지 150℃에서 약 15 내지 30 분 동안 소부하여 경화된 삼중피복 마무리를 기질 상에 형성한다. 여기에서 사용된 바, 경화된이란 피복의 가교가능한 성분이 실질적으로 가교된 것을 의미한다. 실질적으로 가교된이라는 용어는 적어도 대부분의 경화가 일어났을지라도, 시간의 경과에 따라 더 이상의 경화가 일어날 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 방법은 또한 상기 차량을 그 제조 도중 더 작업하기 전에 상기 삼중피복 마무리를 주위 온도까지 냉각시키기 위한 이어지는 냉각 단계(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
건조되고 경화된 복합재 삼중피복 마무리의 두께는 일반적으로 약 40 내지 150 μm (1.5 내지 6 mils), 바람직하게는 60 내지 100 μm (2.5 내지 4 mils)이다. 상기 기재피복 및 투명피복은 각각 약 3.0 내지 40 μm (0.1 내지 1.6 mils) 및 25 내지 75 μm (1.0 내지 3.0 mils)의 두께를 갖도록 바람직하게 침착된다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예시한다. 모든 부 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1: 기재피복의 제조
이하의 예비혼합물을 제조하였다:
A. 백색 안료 분산액의 제조
14.5 g의 탈이온수, 1.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(상기 언급된 미국 특허 제 4,403,003 호, 실시예 4에 기재된 바와 같은), 30.5 g의 부톡시에탄올, 7.5 g의 사이멜(Cymel(R)) 303 (알킬화된 멜라민 포름알데히드 수지), 2.0 g의 10％ 디메틸에탄올 아민 용액 및 1.0 g의 서피놀(Surfynol(R)) 104(계면활성제)로 된 안료 슬러리를 제조하였다. 상기 성분을 한데 혼합하고, 31.5 g의 TiO2를 가한 다음, 수득되는 슬러리를 카울즈(Cowles) 블레이드를 이용하여 예비-분산하였다. 다음, 상기 혼합물을 수평 비드밀에서 0.5 미크론 미만의 원하는 입자 크기가 수득될 때까지 분마하고, 이어서 1.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(전술한 바와 같은) 및 12 g의 탈이온수를 함유하는 침강 용액을 가하여 안정화시켰다.
B. 황색 안료 분산액의 제조
39.0 g의 탈이온수, 1.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(상기 언급된 미국 특허 제 4,403,003 호, 실시예 4에 기재된 바와 같은), 30.5 g의 부톡시에탄올, 7.5 g의 사이멜(R) 303, 2.0 g의 10％ 디메틸에탄올 아민 용액 및 1.0 g의 서피놀(R) 104로 된 안료 슬러리를 제조하였다. 상기 성분을 한데 혼합하고, 20.0 g의 바이페록스(Bayferrox(R)) 3910(황색 산화 철)을 가한 다음, 수득되는 슬러리를 카울즈 블레이드를 이용하여 예비-분산하였다. 다음, 상기 혼합물을 수평 비드밀에서 0.5 미크론 미만의 원하는 입자 크기가 수득될 때까지 분마하였다.
C. 적색 안료 분산액의 제조
7.0 g의 탈이온수, 10.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(상기 언급된 미국 특허 제 4,403,003 호, 실시예 4에 기재된 바와 같은), 10.0 g의 부톡시에탄올, 7.0 g의 사이멜 303, 2.0 g의 10％ 디메틸에탄올 아민 용액 및 1.0 g의 서피놀 104로 된 안료 슬러리를 제조하였다. 상기 성분을 한데 혼합하고, 40.0 g의 바이페록스(R) 130M(적색 산화 철)을 가한 다음, 수득되는 슬러리를 카울즈 블레이드를 이용하여 예비-분산하였다. 다음, 상기 혼합물을 수평 비드밀에서 0.5 미크론 미만의 원하는 입자 크기가 수득될 때까지 분마하고, 이어서 10.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(전술한 바와 같은) 및 14.5 g의 탈이온수를 함유하는 침강 용액을 가하여 안정화시켰다.
D. 효과 안료 농축물의 제조 (Xirallic (R) , 플레이크 안료)
15.0 g의 부톡시에탄올을 10.0 g의 탈이온수와 혼합한 다음 17.0 g의 지랄릭 (Xirallic(R)) 크리스탈 실버 SW를 교반하에 가하였다. 50.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(상기 A에서 기재된)을 가하는 동안 상기 슬러리를 교반하에 유지하였다. 상기 혼합물을 균질하고 매끈한 슬러리가 생성될 때까지 교반한 다음, 0.3 g의 10％ 디메틸에탄올 아민 용액과 7.7 g의 탈이온수를 최종적으로 가하였다.
E. 효과 안료 농축물의 제조 (Iriodin (R) , 운모 플레이크)
15.0 g의 부톡시에탄올을 10.0 g의 탈이온수와 혼합한 다음, 17.0 g의 이리오딘(Iriodin(R)) 9121 SW를 교반 하에 가하였다. 50.0 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(상기 A에서 기재된)을 가하는 동안 상기 슬러리를 교반하에 유지하였다. 상기 혼합물을 균질하고 매끈한 슬러리가 생성될 때까지 교반한 다음, 0.3 g의 10％ 디메틸에탄올 아민 용액과 7.7 g의 탈이온수를 최종적으로 가하였다.
F. 레올로지 기재의 제조
47.5 g의 아크릴계 마이크로겔 분산액(상기 A에서 기재된), 2.0 g의 부톡시에탄올 및 0.5 g의 서피놀 104를 한데 혼합 및 교반하여 균질한 배합물을 제조하였다. 탈이온수 중 3％ 라포나이트(Laponite(R)) RD (층을 가진 규산염) 용액 50.0 g을 교반하에 가하고 카울즈 블레이드 하에 균질화 및 분산시켰다.
실시예 2: 수성 백색 고른 유색의 기재피복("바탕피복") 조성물의 제조
다음 성분을 언급된 순서로 일정한 교반 하에 한데 혼합함으로써 수성 백색 고른 유색 기재피복 조성물을 제조하였다:
상기 (1,A.)에 기재된 바와 같은 아크릴계 마이크로겔 분산액 - 23.9 부. 사이멜(R) 303 - 0.6 부. 상기 (1,A.)에 기재된 바와 같은 백색 안료 분산액 - 53.9 부. 상기 (1,B.)에 기재된 바와 같은 황색 안료 분산액 - 0.2 부. 상기 (1,C.)에 기재된 바와 같은 적색 안료 분산액 - 0.1 부. 상기 (1,F.)에 기재된 바와 같은 레올로지 기재 - 14 부. 서피놀(R) 104, 1.0 부. 점도를 낮추기 위해서는 탈이온수, 점도를 높이기 위해서는 아크리솔(Acrysol) ASE 60(R) (폴리아크릴산 증점제)의 3％ 미리-중화된 탈이온수 용액, 그리고 pH를 올리기 위해서는 10％ 디메틸에탄올 아민의 탈이온수 용액의 적절한 조합을 이용하여, 사용된 상기 제품의 양이 모두 약 6.3 부가 되도록 하는 방식으로, 원하는 점도(전단 속도 D = 1 sec-1에서 1000 - 4000 mPa·s) 및 원하는 pH(pH 8.2 내지 8.5)를 조절하였다.
실시예 3: 수성 백색 진주광택 색상 기재피복 ("진주광택피복") 조성물의 제조
다음 성분을 언급된 순서로 일정한 교반 하에 한데 혼합함으로써 수성 백색 진주광택 색상 기재피복 조성물을 제조하였다:
상기 (1,A.)에 기재된 바와 같은 아크릴계 마이크로겔 분산액 - 12.2 부. 상기 (1,A.)에 기재된 바와 같은 백색 안료 분산액 - 0.3 부. 사이멜(R) 303 - 4.6 부. 상기 (1,D.)에 기재된 바와 같은 효과 안료 농축물 "D" (Xirallic(R)) - 13.1 부. 상기 (1,E.)에 기재된 바와 같은 효과 안료 농축물 "E" (Iriodin(R)) - 13.1 부. 상기 (1,F.)에 기재된 바와 같은 레올로지 기재 - 10.0 부. 부톡시에탄올, 3.3 부, 서피놀(R) 104, 1.0 부. 탈이온수, 아크리솔 ASE 60의 3％ 미리-중화된 탈이온수 용액 및 10％ 디메틸에탄올 아민의 탈이온수 용액의 적절한 조합을 이용하여, 사용된 상기 제품의 양이 모두 약 42.4 부가 되도록 하는 방식으로, 원하는 점도(전단 속도 D = 1 sec 단위에서 2000 - 4000 mPas) 및 원하는 pH(pH 8.2 내지 8.5)를 조절하였다.
실시예 4: 용제화 투명피복
본 실시예에 사용된 투명피복 조성물은 듀퐁 퍼포먼스 코팅즈 (Standox)(Christbusch 25, D-42285 Wuppertal/Germany)로부터 시판되는 소부 투명의 것이며, 다음 명세를 가졌다: 스탄도크릴(Standocryl) 2K-HS 클라랙(Klarlack), 020-82497 (미국에서, 코드 번호는 Standox(R) HS 클리어 14580임), 스탄독스(Standox) 2K 해르터(Haerter) HS 15-25, 020-82403과 함께 2:1의 비로 활성화될 수 있음.
실시예 5: 2종의 상이한 기재피복 및 투명피복의 연속적 적용
표준 자동차 금속 차 도어를, 하도/표면 층까지는 표준 자동차 전-처리 및 피복 시스템으로 처리하고 제조하였다. 그후, 이를 약 4 미터/분의 연속적 라인 속도에서 표준의 연속적 기재피복/투명피복 자동차 적용을 통해 처리하여, 바탕피복(상기 실시예 2에 기재된 바와 같은)을 120 cc/분의 유량에서 정전기 벨(bell)로 적용하였다. 주위 조건(즉, 22℃, 60％ r.h.) 하에서 2 분 후, 상기 진주광택피복(상기 실시예 3에 기재된 바와 같은)을 상기 하도의 위에 웨트 온 웨트로, 520 cc/분의 유량으로 로봇을 이용하여 공기 분무화에 의해 적용하였다. 이어서, 60℃에서 약 5 분 동안 건조 터널에서 표준 강제 건조시키고, 통상의 자동차 라인 공정에 이어 시판되는 2K 이소시아네이트 용매 기재 투명피복(DuPont Company로부터 시판되는 Standox(R) HS Clear 14580)을 정전기적으로 적용하고, 전체 계를 120℃에서 10 분 동안 스토브로 건조시켰다.
필름 구성은 다음과 같았다:
바탕피복: 10 내지 12 미크론
진주광택피복: 7 내지 10 미크론
투명피복: 40 내지 45 미크론
상기 계는 매우 양호한 내성을 나타내었다. 함몰, 필름 균열 또는 임의의 여타 결함이 관찰되지 않았다. 수득되는 마무리의 외관 및 일반적 품질은 연속적 도장 라인 상에서 진행되는 통상의 자동차 색상의 품질과 필적할 만하였다. 외관 또는 기계적 성질을 저하시키지 않고 독특한 색상 효과가 제공되었다.
다양한 적용 조건(바탕피복 유량 70 내지 160 cc/분; 진주광택피복 유량 400 내지 600 cc/분; 플래쉬 건조 시간 1 내지 5 분; 주위 조건) 하에 후속된 작업은 상기 결과를 확인해 주었고, 상기 계에 대한 광범위한 적용 범위를 나타내었으며, 이와 같이 수득된 피복은 전술한 것과 유사한 우수한 특성을 가졌다.

Claims (18)

  1. (a) 첫번째 수성(waterborne) 기재피복 조성물을 자동차 기질의 표면에 적용하고;
    (b) 그후에 바로 1종 이상의 효과 안료(effect pigment)를 함유하는 두번째 반-투명 수성 기재피복 조성물을 적용하고;
    (c) 상기 조합된 기재피복에 중간 건조 단계를 수행하고;
    (d) 상기 기재피복 층 위에 투명 피복 조성물을 적용하고;
    (e) 3 개의 피복 마무리를 최종 소부에서 함께 경화시키는 것을 포함하며, 상기 자동차 기질이 도료 적용 공정을 통해 연속적으로 움직이는, 연속적으로 움직이는 도료 적용 라인 상에서 삼중피복 마무리로 자동차 기질을 피복하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 기재피복 사이의 시간이 주위 분무 부스 조건 하에 약 30 초 내지 5 분인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 피복이 중간 소부 (경화) 단계 없이 두번째 기재피복 위에 적용되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 사용된 두 기재피복 조성물 모두가 각각 수성 아크릴계 마이크로겔 분산액, 선택적인 폴리올 중합체 및 멜라민 경화제의 혼합물을 함유하는 것인 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 두 기재피복 조성물 모두가 각각 유효량의 수성 마이크로겔 분산액 및 시트 규산염 입자를 함유하여, 주위 분무 부스 조건에 노출될 때 적용후 30 초 내지 5 분 내에 내성(holdout)을 제공하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 수성 마이크로겔 분산액이 아크릴산 또는 메타크릴산의 알킬 에스테르 1종 이상으로부터 주로 유래된 가교성 히드록실 관능성 아크릴계 부가 중합체로 이루어진 것인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 피복이 용제형(solvent borne), 수성 또는 분말 투명피복인 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 피복이 폴리올과 멜라민 경화제의 혼합물을 함유하는 것인 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 피복이 폴리올과 이소시아네이트 경화제의 혼합물을 함유하는 것인 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 피복이 폴리올, 아크릴로실란 및 멜라민 경화제의 혼합물을 함유하는 것인 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 도료 적용 라인이 연속적 인-라인 도료 적용 라인인 방법.
  12. (a) 첫번째 수성 기재피복을 자동차 기질의 표면에 적용하고;
    (b) 약 30 내지 300 초 후에 1종 이상의 플레이크 또는 여타 효과 안료를 함유하는 두번째 반-투명 수성 기재피복을 상기 첫번째 수성 기재피복에 웨트-온-웨트로 적용하고;
    (c) 상기 조합된 유색피복에 약 40 내지 100℃ 범위의 온도에서 약 30 초 이상의 시간 동안 중간 건조 단계를 수행하여 상기 액체 기재피복으로부터 휘발성 물질의 적어도 일부를 휘발시키고;
    (d) 상기 건조된 기재피복 층 위에 투명 피복 조성물을 적용하고;
    (e) 상기 기재피복 및 투명 피복을 동시에 함께 경화시켜 상기 기질 상에 건조 및 경화된 삼중피복 마무리를 형성하는 것을 포함하며, 상기 자동차 기질이 도료 적용 공정을 통해 연속적으로 움직이는, 연속적으로 움직이는 도료 적용 라인 상에서 삼중피복 마무리로 자동차 기질을 피복하는 방법.
  13. 제 1 또는 12 항에 있어서, 상기 첫번째 수성 기재피복은 필름-형성 결합제 및 수성 담체를 포함하고, 상기 결합제는 결합제 고형분 중량을 기준으로
    (i) 약 30 내지 80 중량％의 수성 마이크로겔;
    (ii) 약 10 내지 35 중량％의 수용성 또는 부분적으로 수용성인 멜라민 포름알데히드 가교제 수지;
    (iii) 약 0 내지 30 중량％의 수 분산성 폴리에스테르 폴리올 수지;
    (iv) 약 0 내지 25 중량％의 폴리우레탄 폴리올 분산액;
    (v) 약 0 내지 2 중량％의 보호된 산 촉매
    의 혼합물을 포함하고; 조성물이
    (vi) 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 1.5％의 시트 규산염 입자;
    (vii) 상기 첫번째 기재피복에 적절한 색상, 차폐 및 임의로는 효과를 제공하기 위한 1종 이상의 안료, 임의로는 효과 안료; 및
    (viii) 안정성, 습윤 및 도포를 보장하기 위해 필요할 경우의 임의로의 여타 첨가제를 더 포함하며,
    상기 두번째 반-투명 수성 기재피복은 필름-형성 결합제 및 수성 담체를 포함하고, 상기 두번째 기재피복의 결합제는 결합제 고형분의 중량을 기준으로
    (i) 약 30 내지 80 중량％의 수성 마이크로겔;
    (ii) 약 10 내지 35 중량％의 수용성 또는 부분적으로 수용성인 멜라민 포름알데히드 수지;
    (iii) 약 0 내지 30 중량％의 수 분산성 폴리에스테르 폴리올 수지;
    (iv) 약 0 내지 25 중량％의 폴리우레탄 폴리올 분산액;
    (v) 약 0 내지 2 중량％의 보호된 산 촉매
    의 혼합물을 포함하고; 조성물이
    (vi) 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 1.5％의 시트 규산염 입자;
    (vii) 시각적인 변화 또는 투톤(two tone) 효과를 부여하기 위해 적어도 1종의 플레이크 안료를 함유하는, 적절한 색상 및 차폐를 제공하는 안료의 조합물; 및
    (viii) 안정성, 습윤 및 도포를 보장하기 위해 필요할 경우의 임의로의 여타 첨가제를 더 포함하는 것인 방법.
  14. 제 1 또는 12 항에 있어서, 상기 첫번째 기재피복이 비-효과 피복이고 상기 두번째 기재피복이 효과 피복인 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 두번째 기재피복이 진주광택 피복인 방법.
  16. 제 1 또는 12 항에 있어서, 상기 첫번째 기재피복이 효과 피복이고 상기 두번째 기재피복이 상이한 효과 피복인 방법.
  17. 주위 온도에 노출될 경우 적용 후 30 내지 300 초 이내에 충분한 내성을 갖는, 제 1 항의 방법에 사용가능한 액상 수성 기재피복 조성물.
  18. 제 1 또는 12 항의 방법에 따른 삼중피복 마무리로 피복된 자동차 기질.
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