KR20090028198A - 내스크래치성이 개선된 자동차 내장재용 도료 조성물 - Google Patents

내스크래치성이 개선된 자동차 내장재용 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a)아크릴 폴리우레탄 수지 15~50중량%, (b)반응성 폴리에스테르 우레탄수지 3~15중량%, (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지 3~15중량%, (d)1∼5 마이크론의 입자경의 실리카 3~7중량%, (e)폴리실록산계 표면윤활제 0.2~5중량%, 및 (f)폴리이소시아네이트계 경화제 15~30중량%를 포함하는 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것이다.
상기 도료 조성물은 내마모성, 내약품성 등 도막의 전반적인 물성이 우수하며, 특히, 뛰어난 내스크래치 성능을 갖는다.
내스크레치, 아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지, 자동차, 내장재용, 도료

Description

내스크래치성이 개선된 자동차 내장재용 도료 조성물{COATING COMPOSITION ENHANCED SCRATCH RESISTANCE FOR INTERIOR PANEL OF AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것으로, 특히, 내스크레치 성능이 우수한 도료 조성물에 관한 것이다.
자동차 내장용으로 사용되는 플라스틱은 특성상 약품, 침식, 자외선, 열에 의한 변형 등에 취약한 면이 있으며 외관에서 사출시의 자국, 표면불량, 색상의 제한으로부터 오는 표면 결함을 갖는다. 이런 문제점들을 해결하기 위하여 종래부터 용제형 아크릴 락카와 아크릴 우레탄을 도장하여 플라스틱 소재가 갖는 결함을 보완하고 있다.
상기와 같은 종래의 도료는 20~40 중량%의 아크릴 락카 1액형 또는 아크릴 우레탄 도료에 이소시아네이트 경화제를 사용하는 2액형 도료가 일반적으로 사용되며 용제형 무광도료이다. 이러한 종전의 무광도료는 외부의 힘에 의해 쉽게 스크래치가 발생하며, 또한 복원도 되지 않기 때문에 품질문제가 빈번하게 발생하였으며 스크래치로 인한 품질수준도 많이 떨지는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 이유로 우수한 내스크래치 성능의 자동차 내장재용 도료를 제조하기 위한 연구가 계속되고 있지만 만족스러운 결과를 얻지는 못하고 있다.
본 발명은 신체나 외부의 힘에 의한 스크래치에 대하여 우수한 내스크래치 성능을 갖는 자동차 내장재용 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 (a)아크릴 폴리우레탄 수지 15~50중량%, (b)반응성 폴리에스테르 우레탄수지 3~15중량%, (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지 3~15중량%, (d)1∼5 마이크론의 입자경의 실리카 3~7중량%, (e)폴리실록산계 표면윤활제 0.2~5중량%, 및 (f)폴리이소시아네이트계 경화제 15~30중량%를 포함하는 자동차 내장재용 도료 조성물을 제공한다.
상기 자동차 내장재용 도료 조성물은 스크래치(scratch)에 대한 저항력과 복원력의 강화를 위하여 (g)아크릴 중합폴리머 비드(acryl copolymer bead) 0.5~4 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 도료 조성물에는 이 분야에 공지된 통상의 (h)안료 및 (i)첨가제 등이 필요에 따라 사용될 수 있다. 안료로는 무기 또는 유기계의 착색안료를 포함하며, 첨가제는 UV 안정제, 산화방지제, 왁스, 분산제, 소포제 등을 포함할 수 있다.
본 발명은 내마모성, 내약품성 등 도막의 전반적인 물성이 우수하며, 특히, 뛰어난 내스크래치 성능을 갖는 자동차 내장재용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 (a)아크릴 폴리우레탄 수지는 부착증진을 위해 인산을 첨가한 MMA(Methyl Meta Acrylate)주축의 폴리아크릴레이트로 분자량이 25000∼27000 이고, OH 함량이 0.5~4중량%, 바람직하게는 2중량%이며, 건조가 빠르고, 경도가 우수하다. 또한, 내화학성이 우수하고 가사시간이 길며, 이소시아네이트와의 상용성이 우수한 수지이다. 본 발명의 조성물에서 스크레치를 제외한 기본적인 물성은 상기 수지에 영향을 받는다.
상기 (a)아크릴 폴리우레탄 수지는 전체 도료 조성물에 대해 15~50중량%로 포함되며, 그 사용량이 15중량% 미만이면 도막의 부착성, 경도 등의 물성이 저하되며, 50중량%가 초과되면 도장 작업성 및 스크레치에 대한 저항력이 저하될 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 (b)반응성 폴리에스테르 우레탄 수지는 선형 하이드록실기 함유 폴리에스테르(Linear hydroxyl-bearing polyester)로서 건조성을 개선하기 위해 틴(Tin, 주석) 촉매가 결합된 수지이며, 분자량이 2500∼4000 이며, 도막의 연질성을 부여하여, 굴곡성이 우수하고 스크레치에 강하다.
상기 (b)반응성 폴리에스테르 우레탄 수지는 전체 도료 조성물에 대해 3~15중량%가 포함되며, 그 사용량이 3중량% 미만이면 스크레치 복원력이 저하되며, 15중량%가 초과되면 도장 작업성(침식)과 건조성이 저하될 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지는 분자량이 11000∼13000이며, 건조가 빠르고 부착이 좋으며 내후성, 내열성이 우수하고, 특히 내화학성이 뛰어나다.
상기 (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지는 전체 도료 조성물에 대해 3~15중량%가 포함되며, 그 사용량이 3중량% 미만이면 도막의 부착성 및 스크레치에 대한 저항력 저하되며, 15중량%가 초과되면 건조가 빨라져 도장 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 (d)1∼5 마이크론의 입자경의 실리카는 내스크래치성이 우수하고 선영성에 영향을 주지 않는 특징을 가지며, 전체 도료 조성물에 대해 3∼7중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 사용량이 3중량% 미만이면 내스크래치성의 물성이 저하되며, 7중량%를 초과하면 선영성이 저하된다. 본 발명의 조성물에서는 특히, 마이크로나이즈드 실리카가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 조성물에 포함되는 (e)폴리실록산계 표면윤활제로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 특히, 도막평활성 확보를 위해 폴리디메틸실록산계 표면윤활제가 바람직하게 사용된다. 함량은 전체 도료 조성물에 대해 0.2~5중량%가 바람직하며, 0.2 중량% 미만일 경우에는 플라스틱 소재에 젖음성이 불량하게 된다는 문제점이 있으며, 5중량%를 초과할 경우에는 물성 및 부착 저하가 발생할 수 있고 재도장성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 (f)폴리이소시아네이트계 경화제로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 특히, 소수성을 가진 3관능 알리파틱 폴리이소시아네이트(HDI trimer)가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 3관능 알리파틱 폴리이소시아네이트 경화제는 전체 도료 조성물에 대해 15 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 15 중량% 미만일 경우에는 비경화가 일어나서 도막의 물성 확보가 어렵다는 문제점이 있으며, 30 중량%를 초과할 경우에는 가사시간이 짧아져 작업상 문제점을 야기하거나 도막 경도가 높아져 Scratch 저하로 도료의 고유성질을 나타낼 수 없다는 문제점이 있다.
상기 자동차 내장재용 도료 조성물은 스크래치(scratch)에 대한 저항력과 복원력의 강화를 위하여 (g)아크릴 중합폴리머 비드(acryl copolymer bead)를 더 포함할 수 있으며, 도막 외관 및 가격을 고려할 때, 전체 도료 조성물에 대해 0.5~4 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 도료 조성물에는 이 분야에 공지된 통상의 안료 및 첨가제 등이 필요에 따라 사용될 수 있다. 안료로는 무기 또는 유기계의 착색안료를 포함하며, 첨가제는 UV 안정제, 산화방지제, 왁스, 분산제, 중화제, 소포제 등을 포함할 수 있다.
상기 첨가제 중 왁스로는 10~12 마이크로미터의 입자경을 갖는 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체가 사용될 수 있으며, 재도장성을 고려할 때, 전체 도료 조성물에 대해 1~5중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 구체적으로 서술한다. 그러나, 하기 예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2: 자동차 내장제용 도료 조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 조성 성분 및 함량으로 하기에 기재된 방법으로 자동차 내장제용 도료 조성물을 제조하였다.
(a)아크릴 폴리우레탄 수지 (b)반응성 폴리에스테르 우레탄수지 (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지 (d) 1∼5 마이크론의 입자경의 실리카 (e)폴리실록산계 표면윤활제 (f)폴리이소시아네이트계 경화제 (g)아크릴 중합폴리머 비드 (h)안료 (i)첨가제 (j) 용 제
실시예 1 40 5 5 5 0.5 20 - 4 1 잔량
실시예 2 40 5 5 4.2 0.5 20 2 4 1 잔량
비교예1 60.8 5 - 5 0.5 16 - 4 1 잔량
비교예2 52.6 10 - 5.5 0.5 16 - 4 1 잔량
조성비 단위: 중량%
(a) 부착증진을 위해 인산을 첨가한 MMA(Methyl Meta Acrylate)주축의 폴리아크릴레이트로서 분자량이 25000∼27000이고, OH 함량이 2중량%인 수지
(b) 선형 하이드록실기 함유 폴리에스테르(Linear hydroxyl-bearing polyester) 수지로서 건조성을 개선하기 위해 틴(Tin) 촉매가 결합된 수지
(c) 분자량이 11000~13000인 아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지
(d) 입자경 1~5 마이크론의 마이크로나이즈드 실리카
(e) 폴리디메틸실록산
(f) 소수성을 가진 3관능 알리파틱 폴리이소시아네이트
(g) 아크릴 중합폴리머 비드
(h) 안료
(i) 첨가제 (Wax, UV안정제)
[제조방법]
범용으로 사용 가능한 용제가 담긴 용기에 (a) 아크릴 폴리우레탄 수지와 (b)반응성 폴리에스테르 우레탄 수지, (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지를 넣고 1000rpm으로 20분간 혼합한다. 교반 중에 (d)마이크로나이즈드 실리카, (e)폴리디메틸실록산, (g)아크릴 중합폴리머 비드, (h)안료, (i)첨가제를 투입하여 1500rpm으로 20분간 교반한다.
교반이 끝난 후 주제부와 (f)폴리이소시아네이트를 혼합한다.
시험예 .
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2 각각의 조성물을 이용하여 시험편에 건조 도막 두께 20마이크론으로 스프레이 도장한 후, 80℃의 온도 조건에서 20분 동안 건조하여 24시간 방치한 시편을 사용하여 물성을 평가 하였다.
상기와 같이 제조된 도막에 대하여 표 2에 나타낸 대로 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
항 목 시험방법
외 관 소지노출, 부풀음, 깨어짐, 벗겨짐, 핀홀(Pin Hole), 기포, 이물, 흠, 칠얼룩, 오렌지필 등 불량 관찰
부착성 JIS D0202에 준하며 2 mm 간격으로 평행선을 그어 셀로판테이프를 접착한 뒤 떼어내어 도막의 떨어짐 관찰
내스크래치성 500g하중의 사파이어 침으로 그어 표면의 긁힘 관찰
내마모성 1 kg하중의 마찰자로 1000번 마모시켜 소재의 드러남 관찰
내썬크림성 썬크림 도포 후 80도 오븐에 1시간 방치 후 부착성능 조사
내약품성 시편을 가솔린/HMC 순정 엔진오일/그리스/왁스를 도포한 뒤 100도에 1시간 방치 후 도막의 외관 및 부착성능을 조사
내열성 시편을 110℃의 오븐에 15일 방치 후, 도막의 외관변색 및 부착성능 조사
내광성 시편을 xenon arc lamp에 30일 방치 후 도막의 외관변색 및 부착성능 조사
내열Cycle성 시편을 -40 ~ 80℃의 온도변화가 있는 챔버에 3일 방치 후 도막의 외관변색 및 부착성능 조사
No . 항목 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 비고
1 외관 O(1) O O O -
2 부착성 M-1 M-1 M-1 M-1 -
3 내스크래치성 2급 2.5급 4급 4.5급 1급 ↔ 5급 불량↔양호
4 내마모성 O O O O -
5 내썬크림성 O O O O -
6 내약품성 O O O O 가솔린/그리스/ 엔진오일/왁스
7 내습성 0.14 0.14 0.14 0.14 -
8 내열성 부착성 O O O O 110℃ 300 hrs
색차 1.55 1.55 1.22 0.33
9 내광성 부착성 O O O O 1050 kJ/m2
색차 1.50 1.50 1.09 0.47
10 내열싸이클 0.19 0.19 0.25 0.22 3 cycles
주) (1) 상기 표에서 "O"는 규격을 충족하는 결과를 나타냄

Claims (14)

  1. (a)아크릴 폴리우레탄 수지 15~50중량%, (b)반응성 폴리에스테르 우레탄수지 3~15중량%, (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 우레탄 수지 3~15중량%, (d)1∼5 마이크론의 입자경의 실리카 3~7중량%, (e)폴리실록산계 표면윤활제 0.2~5중량%, 및 (f)폴리이소시아네이트계 경화제 15~30중량%를 포함하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (a)아크릴 폴리우레탄 수지는 부착증진을 위해 인산을 첨가한 MMA(Methyl Meta Acrylate)주축의 폴리아크릴레이트로서 분자량이 25000∼27000인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 (a)아크릴 폴리우레탄 수지의 OH 함량이 0.5~4중량%인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 (b)반응성 폴리에스테르 우레탄 수지는 선형 하이드록실기 함유 폴리에스테르(Linear hydroxyl-bearing polyester) 수지로서 건조성을 개선하기 위해 틴(Tin) 촉매가 결합된 분자량 2500∼4000의 수지인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 (c)아크릴 모디파이드 폴리에스테르 수지는 분자량이 11000∼13000인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 입자경 1~5 마이크론의 실리카가 마이크로나이즈드 실리카인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 (e)폴리실록산계 표면윤활제가 폴리디메틸실록산계 표면윤활제인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (f)폴리이소시아네이트계 경화제가 소수성을 가진 3관능 알리파틱 폴리이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, (g)아크릴 중합폴리머 비드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 (g)아크릴 중합폴리머 비드를 전체 도료 조성물에 대해 0.5~4 중량%로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서, 무기 또는 유기계의 착색안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서, UV 안정제, 산화방지제, 왁스, 분산제, 중화제, 및 소포제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 왁스가 10~12 마이크로미터의 입자경을 갖는 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체인 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
  14. 청구항 13에 있어서, 10~12 마이크로미터의 입자경을 갖는 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체가 전체 도료 조성물에 대해 1~5중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장제용 도료 조성물.
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