KR20090006334A - 스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판 - Google Patents

스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소지층(강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장층이 형성되고, 상기 크롬 도장층 위에 스파클링 외관을 형성하도록 베이스 도장층과 클리어 도장층이 순차적으로 형성되어 스파클링 외관을 형성하는 칼라도장강판과; 상기 베이스 도장층을 형성하는 베이스 도료는, 주수지인 폴리에스테르계 수지 40 ~ 50중량부와, 도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 5 ~ 15중량부와, 도막 표면의 표면장력조절로 스파클링 외관형성을 용이하게 하기 위한 실리콘 수지 1 ~ 3중량부와, 색상 조성을 위한 유,무기 안료 0.1 ~ 10중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 5 ~ 25 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 8 중량부로 조성되어 있고; 상기 클리어 도장층을 형성하는 클리어 도료는, 폴리에스테르계 수지 20 ~ 25중량부와, 우레탄 경화시스템을 위한 이소시아네이트 25 ~ 30 중량부와, 도막경화도 향상을 위한 멜라민 수지 0.5 ~ 1중량부와, 클리어 색상 조성을 위한 펄이나 메탈릭 페이스트 안료 0.1 ~ 5 중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 20 ~ 30 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 5 중량부로 조성되어 있는 구성이며, 자연스럽고 질서정연한 스파클링 외관을 형성하므로써, 독특한 질감을 나타낸다.

Description

스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판{colored-steelsheet and paint compositions coated thereon for sparkling formations}
본 발명은 스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베이스 도막이 완전히 노출되며 클리어 도막의 연결과 단락이 확연히 나타나서 자연스럽고 질서정연한 스파클링 외관을 형성하는 스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판에 관한 것이다.
종래 칼라도장강판은 도장강판에 외관을 형성하기 위해 소지강판 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 한 후, 그 상층에 PCM(Pre-Coated Metal)용 도료를 제1 및 제2고분자 폴리에스테르 도막형성시 아마이드계 왁스를 사용하여 함마톤 형태의 칼라 강판을 이루었으며, 형성되는 도막외관의 형태는 베이스 도막이 클리어 도막에 의해 부분적으로만 노출되어 단순한 외형을 이루고 있었다.
본 발명은 클리어 도막형성시 부분적으로 뭉쳐져 베이스 도막이 완전히 노출 되며, 클리어 도막의 연결과 단락이 확연히 나타나서 자연스럽고 질서정연한 스파클링 외관을 형성하는 스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 스파클링 외관은 폴리에스테르 수지와 이소시아네이트 우레탄 경화시 아민과 아마이드 왁스의 용해화 화학 반응의 역할로 인해 건조되는 클리어 도막이 서로 뭉쳐져 베이스 도막이 그대로 노출되어지는 원리로 형성되며, 종래의 함마톤 외관과는 다른 형태로 베이스 도막이 노출되면서 클리어 도막이 이어지지 않고 독자적으로 존재하는 형태이다.
본 발명에 의한 스파클링 형성용 도료는, 소지층(강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장층을 형성하고, 상기 크롬 도장층 위에 베이스 도장층과 클리어 도장층을 순차적으로 형성하여 스파클링 외관을 형성하는 스파클링 형성용 도료에 있어서, 상기 베이스 도장층을 형성하는 베이스 도료는, 주수지인 폴리에스테르계 수지 40 ~ 50중량부와, 도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 5 ~ 15중량부와, 도막 표면의 표면장력조절로 스파클링 외관형성을 용이하게 하기 위한 실리콘 수지 1 ~ 3중량부와, 색상 조성을 위한 유,무기 안료 0.1 ~ 10중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 5 ~ 25 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 8 중량부로 조성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 클리어 도장층을 형성하는 클리어 도료는, 폴리에스테르계 수지 20 ~ 25중량부와, 우레탄 경화시스템을 위한 이소시아네이트 25 ~ 30 중량부와, 도막경화도 향상을 위한 멜라민 수지 0.5 ~ 1중량부와, 클리어 색상 조성을 위한 펄이나 메탈릭 페이스트 안료 0.1 ~ 5 중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 20 ~ 30 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 5 중량부로 조성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 클리어 도료에는 상기 폴리에스테르계 수지와 이소시아네이트 수지의 우레탄 경화시스템에 아마이드계 왁스가 0.5 ~ 1 중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 클리어 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량 5000 ~ 6500, OH value 40 ~ 60으로 되어 있고, 이소시아네이트 수지는 TDI(Toluene diisosyante)를 기초한 수지로 되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 스파클링 형성용 도료가 코팅된 칼라도장강판은, 소지층(강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장층이 형성되고, 상기 크롬 도장층 위에 스파클링 외관을 형성하도록 베이스 도장층과 클리어 도장층이 순차적으로 형성된 칼라도장강판에 있어서, 상기 베이스 도장층을 형성하는 베이스 도료는, 주수지인 폴리에스테르계 수지 40 ~ 50중량부와, 도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 5 ~ 15중량부와, 도막 표면의 표면장력조절로 스파클링 외관형성을 용이하게 하기 위한 실리콘 수지 1 ~ 3중량부와, 색상 조성을 위한 유,무기 안료 0.1 ~ 10중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 5 ~ 25 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 8 중량부로 조성되어 있고,
상기 클리어 도장층을 형성하는 클리어 도료는, 폴리에스테르계 수지 20 ~ 25중량부와, 우레탄 경화시스템을 위한 이소시아네이트 25 ~ 30 중량부와, 도막경화도 향상을 위한 멜라민 수지 0.5 ~ 1중량부와, 클리어 색상 조성을 위한 펄이나 메탈릭 페이스트 안료 0.1 ~ 5 중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 20 ~ 30 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 5 중량부로 조성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 클리어 도료에 의해 형성되는 클리어 도장층의 두께는 10 ~ 15㎛로 되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 스파클링 형성용 도료 및 이 도료가 코팅된 칼라도장강판에 의하면, 베이스 도막이 완전히 노출되며 클리어 도막의 연결과 단락이 확연히 나타나서(도막의 끊어짐과 이어짐의 단락뭉침현상의 나타남) 자연스럽고 질서정연한 스파클링 외관을 형성하므로써, 독특한 질감을 나타내는 칼라도장강판을 제조할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명의 스파클링 형성용 도료를 적용하여 제조된 칼라도장강판의 일예를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 소지층(10 : 강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장 층(20)이 형성되고, 상기 크롬 도장층(20) 위에 스파클링 외관을 형성하는 베이스 도장층(30)과 클리어 도장층(40)이 형성된다. 한편 상기 크롬 도장층(20)과 베이스 도장층(30) 사이에는 가공성을 높이고 스파클링을 형성하는 베이스 도장층과의 밀착성을 높이기 위해 프라이머(Primer) 도장층을 형성할 수도 있다.
상기 베이스 도장층(30)을 형성하는 베이스 도료는, 주수지인 폴리에스테르계 수지 40 ~ 50중량부와, 도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 5 ~ 15중량부와, 도막 표면의 표면장력조절로 스파클링 외관형성을 용이하게 하기 위한 실리콘 수지 1 ~ 3중량부와, 색상 조성을 위한 유,무기 안료 0.1 ~ 10중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 5 ~ 25 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 8 중량부로 조성되어 있다.
상기 클리어 도장층(40)을 형성하는 클리어 도료는, 폴리에스테르계 수지 20 ~ 25중량부와, 우레탄 경화시스템을 위한 이소시아네이트 25 ~ 30 중량부와, 도막경화도 향상을 위한 멜라민 수지 0.5 ~ 1중량부와, 클리어 색상 조성을 위한 메탈릴 페이스트 또는 펄 등의 안료 0.1 ~ 5 중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 20 ~ 30 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 5 중량부로 조성되어 있다.
상기 클리어 도료의 폴리에스테르계 수지는 스파클링 외관 형성에 유리한 수평균 분자량 5000 ~ 6500, OH value 40 ~ 60의 폴리올로 되어 있고, 상기 이소시아네이트 수지는 TDI(Toluene diisosyante)를 기초한 수지로 되어 있다. 이러한 수지는 후도막이 가능하게 되고 발포를 차단한다. 상기 클리어 도료의 폴리에스테르계 수지의 함량이 20중량부 이하일 경우에는 가열경화효과가 적고 25중량부를 초과하면 가열경화효과가 너무 심해서 코팅시 황변현상이 일어날 수 있다. 그리고, 상기 클리어 도료에는 스파클링 도장의 특성인 주름 모양을 형성하기 위해 0.5 ~ 1 중량부의 아마이드계 왁스를 첨가한다. 왁스의 입자가 클 경우에는 클리어 도장층의 도막의 스파클링 외관이 넓게 형성되고, 왁스의 입자가 작을 경우에는 클리어 도장층의 도막의 스파클링 외관이 좁게 형성된다.
상기 이소시아네이트 수지는 Bayer사, Baxenden사의 Toluene diisocyante base로 블록되어진 이소시아네이트를 사용하며, 이소시아네이트 수지의 종류 및 아마이드 왁스 입자의 크기에 따라 다양한 스파클링 외관 형성이 가능하다.
스파클링 외관 형성에 바람직한 도막두께로서, 베이스 도장층(30)의 도막두께는 다양한 크기의 두께로 할 수 있으나, 클리어 도장층(40)의 도막두께는 10 ~ 15㎛로 하는 것이 바람직하다. 클리어 도장층의 도막두께가 15㎛를 초과하는 경우에는 스파클링 외관인 골과 산의 폭이 크게 되어 코일(Coil)보관시 스파클링 외관이 뭉게지므로 바람직하지 않다.
그리고 스파클링 외관 형성에 바람직한 PMT는 베이스 도료는 210 ~ 224℃, 클리어 도료는 232 ~ 241℃이다. 상기 PMT(Peak Metal Temperature)는 강판에 도장된 도료가 경화되기 위한 강판최고온도이다. 베이스 도료의 PMT가 낮을 경우에는 베이스 도막의 미경화로 인해 클리어 도료와의 마찰력이 높게 되어 스파클링 외관이 다소 무뎌질 수 있으며, 베이스 도료의 PMT가 높을 경우에는 베이스 도막과 클리어 도막의 밀착성이 떨어지는 경우가 있고, 클리어 도료의 PMT가 낮을 경우에는 이소시아네이트 수지와 폴리에스테르 수지의 우레탄 경화가 미흡하여 내수성 및 내용제성이 약화될 수 있으며, 클리어 도료의 PMT가 높을 경우에는 클리어 도막의 황변현상이 일어날 수 있다.
상기 클리어 도료의 펄 및 메탈릭 페이스트는, 용제등에 의해 수지에 분산이 가능한 유, 무기안료와는 다른 것으로서, 수지에 분산이 된다기 보다는 혼합물의 형태로 수지와 단순히 섞여 있게 되는 안료이며, 무기안료에 가깝다고 할 수 있다.
상기 클리어 도료의 용제는, 방향족 탄화수소계 외에도 에스테르계 용제, 에테르계 용제를 포함할 수 있으며, 균일한 도막경화 및 롤 마크(roll mark) 흠을 방지하기 위해 가능한 한 탄화수소계 용제를 사용하고, 작업성 및 저장성을 위해 에스테르계 용제 또는 에테르계 용제를 선택 사용할 수 있으나, 도막을 균일하게 하고 롤마크를 방지하며 작업성과 저장성을 동시에 갖도록 방향족 탄화수소계 용제 15 ~ 20 중량부, 에스테르계 용제 3 ~ 5 중량부 및 에테르계 용제 3~5 중량부를 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 클리어 도료의 용제의 배합비의 하한치는 그 용제가 갖는 효과상의 하한치이며, 상한치는 클리어 도막의 소정두께(10 ~ 15㎛)에서 적절한 외관효과를 갖게 하는 수치이다.
그리고, 상기 클리어 도료의 첨가제는, 도막의 기포를 억제 또는 제거하기 위한 소포제의 종류에 따라 스파클링 외관 형성에 큰 영향을 주므로 폴리에틸렌계열의 왁스를 XYLENE에 용해시킨 소포제 2~ 3 중량부, 또한 도막경화를 촉진하는 경화촉진제(아민)를 1~2 중량부를 배합하여 사용한다.
하기 표1은 본 발명의 베이스 도료와 클리어 도료의 상기 조성범위의 중간치 로 된 도료를 사용하여 도1에 도시한 바와 같이 스파클링 외관이 형성된 칼라도장강판을 제조한 후, 상기 클리어 도장층(40)의 클리어 도막물성을 시험한 결과를 나타낸 표이다. 자세한 시험방법은 기재한 ASTM 관련규격에 나타나 있다.
<표 1>
시험항목 시험결과 시험방법 및 기기 관련규격
광택 20~40 60°광택기 ASTM D 523-89
연필경도 F~H 미쯔비시 유니연필 ASTM D 3363-92
Solvent rub 10회↑ MEK, 2㎏ 하중 ASTM D 5402-93
T-bend 0T~2T NO CRACK Vise, 180°, 25℃ ASTM D 4145-83 ASTM D 3794-94
Impact 양호 듀폰식 시험기 1/2"x 50㎝x500g ASTM D 2794-93
Erichsen 양호 Erichsen 6mm ASTM D 4146-83
내화학성 5%HCl 24시간 양호 20℃ 상온 ASTM D 1308
5%NaOH 24시간 양호
내비등수성 양호 98℃ 1시간 -
한편, 스파클링 외관이 형성된 판넬의 경우에, 경화도가 미흡할 경우 내비등수성 및 내용제성에서 취약한 경우가 발생하므로 폴리에스테르와 사용되는 이소시아네이트의 중량비를 조성비내에서 움직일 수 있도록 해야 하며, 사용되는 경화촉진제의 경우에 따라 스파클링 외관의 형성이 발생하지 않을 수가 있으므로 Bismuth carboxylate 2-Ethylhexanoic acid로 블록된 경화촉진제를 1~2 중량부 사용해야 한다. 그리고, 클리어 도료에서 주의할 사항은 광택 조절을 위한 Silca-GEL등의 소광제 적용시 스파클링 외관형성이 제대로 이루어지지 않게 되며, 상기 첨가제 및 이소시아네이트 및 폴리에스테르 수지외에 다른 수지를 적용하게 되면 스파클링 외관형성이 제대로 이루어지지 않게 된다. 또한 사용되는 클리어 도료의 색상 조정용인 펄 및 메탈릭 페이스트 안료를 적용시 입자의 크기는 12㎛ 미만이어야 한다.
도2은 본 발명의 베이스 도료와 클리어 도료를 적용한 칼라도장강판을 상층부에서 촬영한 사진으로서 클리어 도료에서 펄 안료를 사용한 경우이다.
도3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 베이스 도료와 클리어 도료를 적용한 칼라도장강판을 상층부에서 근접확대 촬영한 사진으로서, (a)는 클리어 도료에서 펄 안료를 사용한 경우이고, (b)는 클리어 도료에서 메탈릭 페이스트 안료를 사용한 경우이다.
도1은 본 발명이 적용된 칼라도장강판의 모식도,
도2는 도2은 본 발명의 베이스 도료와 클리어 도료(펄 안료 사용)를 적용한 칼라도장강판을 상층부에서 촬영한 사진,
도3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 베이스 도료와 클리어 도료를 적용한 칼라도장강판을 상층부에서 근접확대 촬영한 사진으로서, (a)는 클리어 도료에서 펄 안료를 사용한 경우이고, (b)는 클리어 도료에서 메탈릭 페이스트 안료를 사용한 경우의 사진이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10 : 소지층(강판) 20 : 크롬 도장층
30 : 베이스 도장층 40 : 클리어 도장층

Claims (6)

  1. 소지층(강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장층을 형성하고, 상기 크롬 도장층 위에 베이스 도장층과 클리어 도장층을 순차적으로 형성하여 스파클링 외관을 형성하는 스파클링 형성용 도료에 있어서,
    상기 베이스 도장층을 형성하는 베이스 도료는, 주수지인 폴리에스테르계 수지 40 ~ 50중량부와, 도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 5 ~ 15중량부와, 도막 표면의 표면장력조절로 스파클링 외관형성을 용이하게 하기 위한 실리콘 수지 1 ~ 3중량부와, 색상 조성을 위한 유,무기 안료 0.1 ~ 10중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 5 ~ 25 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 8 중량부로 조성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파클링 형성용 도료.
  2. 소지층(강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장층을 형성하고, 상기 크롬 도장층 위에 베이스 도장층과 클리어 도장층을 순차적으로 형성하여 스파클링 외관을 형성하는 스파클링 형성용 도료에 있어서,
    상기 클리어 도장층을 형성하는 클리어 도료는, 폴리에스테르계 수지 20 ~ 25중량부와, 우레탄 경화시스템을 위한 이소시아네이트 25 ~ 30 중량부와, 도막경화도 향상을 위한 멜라민 수지 0.5 ~ 1중량부와, 클리어 색상 조성을 위한 펄이나 메탈릭 페이스트 안료 0.1 ~ 5 중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 20 ~ 30 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 5 중량부로 조성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파클링 형성용 도료.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 클리어 도료에는 상기 폴리에스테르계 수지와 이소시아네이트 수지의 우레탄 경화시스템에 아마이드계 왁스 0.5 ~ 1 중량부가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 스파클링 형성용 도료.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 클리어 도료의 폴리에스테르계 수지는 수평균 분자량 5000 ~ 6500, OH value 40 ~ 60으로 되어 있고, 이소시아네이트 수지는 TDI(Toluene diisosyante)를 기초한 수지로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스파클링 형성용 도료.
  5. 소지층(강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 하여 크롬 도장층이 형성되고, 상기 크롬 도장층 위에 스파클링 외관을 형성하도록 베이스 도장층과 클리어 도장층이 순차적으로 형성된 칼라도장강판에 있어서,
    상기 베이스 도장층을 형성하는 베이스 도료는, 주수지인 폴리에스테르계 수지 40 ~ 50중량부와, 도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 5 ~ 15중량부와, 도막 표면의 표면장력조절로 스파클링 외관형성을 용이하게 하기 위한 실리콘 수지 1 ~ 3중량부와, 색상 조성을 위한 유,무기 안료 0.1 ~ 10중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 5 ~ 25 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 8 중량부로 조성되어 있고,
    상기 클리어 도장층을 형성하는 클리어 도료는, 폴리에스테르계 수지 20 ~ 25중량부와, 우레탄 경화시스템을 위한 이소시아네이트 25 ~ 30 중량부와, 도막경화도 향상을 위한 멜라민 수지 0.5 ~ 1중량부와, 클리어 색상 조성을 위한 펄이나 메탈릭 페이스트 안료 0.1 ~ 5 중량부와, 방향족 탄화수소계 등의 용제 20 ~ 30 중량부와, 소포제와 경화촉진제 및 왁스 등의 첨가제 4 ~ 5 중량부로 조성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파클링 형성용 도료가 코팅된 칼라도장강판.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 클리어 도료에 의해 형성되는 클리어 도장층의 두께는 10 ~ 15㎛로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스파클링 형성용 도료가 코팅된 칼라도장강판.
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