KR20100051487A

KR20100051487A - 자성입체모양 도장용 도료

Info

Publication number: KR20100051487A
Application number: KR1020080110669A
Authority: KR
Inventors: 이춘수; 박충섭; 정우철; 김윤석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2010-05-17
Also published as: KR101033890B1

Abstract

본 발명은 자성입체모양 도장용 도료에 관한 것으로서, 비자성체를 베이스로 하는 제품 위에 도장 공정을 이용하여 특정한 패턴을 갖는 디자인 형상을 구현하기 시킬 수 있도록 강자성체를 안료 조성물로 포함하는 도료에 관한 것이다. 이를 더욱 자세하게 설명하면, 본 발명은 1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지, 2) 폴리에스테르(Polyester) 수지, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylate, CAB), 4) 폴리올레핀계 왁스 분산체, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 6) 페라이트계 자성 안료 및 7) 경화제를 함유한 메탈릭 도료; 및 8) 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 혼합용제;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 도장용 도료는 자성입체모양을 용이하고 뚜렷하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상온 부착성, 내약폼성, 내광성, 내마모성 및 내열성 등의 물성이 우수하다.

자성입체모양, 도료,

Description

자성입체모양 도장용 도료{Paint for magnetic cubic shape coating}

본 발명은 플라스틱, 나무, 알루미늄 등의 비자성체를 베이스로 하는 제품 위에 도장 공정을 이용하여 특정한 패턴을 갖는 디자인 형상을 구현하기 위해 강자성체를 안료로 포함하는 도료를 스프레이를 이용하여 도장하고 특정한 패턴의 자기장을 부여하여, 원하는 내장부품 표면에 입체감이 있는 특정한 패턴을 구현할 수 있도록 한 자성입체모양 도장용 도료 조성물에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 복잡한 3차원 형상 및 다양한 크기를 갖는 제품에서 디자인의 자유도를 향상시키기 위해서 제품의 표면층에 다양한 패턴 및 색상을 구현함과 동시에 우수한 물성을 유지하기 위한 노력들이 많이 행해져 왔다. 특히, 자동차 내장재, 가전제품 등에서는 심미적인 효과를 극대화하기 위해 다양한 공법들이 적용되어 왔다.

최근에는 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 도장, 도금, 수압전사 및 인써트 성형 등의 방법을 이용하여 다양한 형상, 색상, 무늬를 부여하고 있다. 그러 나, 기존의 도장 공정은 다양한 색상의 구현은 가능하나 특정한 무늬를 구현하기가 어렵고, 구현하더라도 마스킹의 공정이 필요하며, 다양한 패턴 구현이 어려움에 따라 수작업에 의한 대량생산에 어려움이 있다. 또한, 상기 수압전사의 경우는 다양한 패턴 및 색상 구현이 가능하나 공정이 복잡하고 생산비가 고가인 단점이 있고, 상기 인서트 성형의 경우 공정은 단순하지만 인서트 성형을 위한 필름의 가격이 고가이고, 프리포밍(Preforming) 등의 공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 자성 안료를 포함 하는 도료 및 자석을 이용하여 다양한 3차원의 패턴을 구현하기 위한 방법들이 있었다. 하지만 기존의 도료는 도장 후에, 안료 내에 포함되는 자성 안료인 강자성체가 외부의 열 및 빛에 반응하여 강자성체로부터 나오는 자유전자가 도료의 기본이 되는 수지의 연결 사슬을 파괴하여, 변색 및 표면 크랙이 발생하는 단점이 있었다. 따라서 높은 수준의 도막 물성을 요구하는 자동차 내외장 부품 및 가전분야에서는 적용하기 어려운 단점이 있었다. 이에 산업계에서는 기계적, 화학적 물성이 우수하면서도 3차원 입체 모양을 뚜렷하고 용이하게 형성시킬 수 있는 도료에 대한 요구가 증대되고 있다.

본 발명은 상기와 기존 도료의 단점 및 산업계의 요구를 해결하고자 노력, 연구한 결과, 도료의 점도 및 휘발 속도의 최적화가 규칙적인 패턴형성 및 뚜렷한 입체 모양을 형성에 매우 중요한 역할을 함을 알게 되었고, 이를 위한 도료 조성물의 선택 및 선택된 조성물질간의 조성비를 최적화한 도료를 안출하게 되었다. 즉, 플라스틱 부품 또는 다른 비자성 물체 위에 도포 되는 강자성체를 안료로 포함하는 도료를 도포한 후, 특정한 형상의 패턴을 갖는 자기력을 부여하면, 도료 안의 강자성체 안료들이 자기장과 동일한 형상으로 배열되도록 함으로써, 원하는 부품 표면에 입체 형상의 패턴이 입혀질 수 있도록 한 3차원 입체 모양을 위한 도료의 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도료 조성물은 1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지, 2) 폴리에스테르 수지, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 4) 폴리올레핀계 왁스 분산체, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 6) 페라이트계 자성 안료, 및 7) 경화제를 함유한 메탈릭 도료; 및 8) 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 혼합용제;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 강자성체를 안료로 포함하는 도료를 플라스틱 또는 비자성 부품에 도장하고, 도료에 특정한 패턴의 자기장을 부여함으로써, 원하는 부품 표면에 입체감이 있는 특정한 패턴을 구현할 수 있다. 또한 장시간 고온 환경 또는 빛에 노출되는 자동차 내장 부품, 또는 가전제품 등에 내열성 및 내광성등의 우수한 물성 부여하여, 사용 중에 발생 가능한 변퇴색 및 도막 벗겨짐 등을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

앞서 설명한 본 발명을 보다 상세하게 설명하겠다.

본 발명은 자성입체모양 도장용 도료에 관한 것으로서,

1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지, 2) 폴리에스테르(Polyester) 수지, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylate, CAB), 4) 폴리올레핀계 왁스 분산체, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 6) 페라이트계 자성 안료 및 7) 경화제를 함유한 메탈릭 도료; 및

8) 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 혼합용제;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 조성물질들의 조성비를 통하여 본 발명을 더 자세하게 설명

을 하면, 상기 본 발명은

1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지 30 ~ 60 중량％, 2) 폴리 에스테르 수지 1 ~ 20 중량％, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 1 ~ 20 중량％, 4)폴리올레핀계 왁스 분산체 5 ~ 15 중량％, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 0.1 ~ 8 중량％, 6) 페라이트계 자성 안료 2 ~ 10중량％, 7) 경화제 5 ~ 20 중량％를 함유한 메탈릭 도료; 및

상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여, 8) 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 혼합용제 30 ~ 100 중량부;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 메탈릭 도료 및 혼합용제 외에

내열성 향상을 위해 벤조트리아졸(Benzotriazole) 계 화합물 및 벤조페논(Benzophenone)계 화합물 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유한 내열성 첨가제;

내광성 향상을 위한 힌더드아민(Hindered Amine)계 광안정제; 및

틴(Tin)계 반응촉매; 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 더 포함할 수 있다.

그리고 그 사용량은

상기 내열성 첨가제의 경우, 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.2 ~ 2 중량부를 사용할 수 있다. 그리고 상기 힌더드아민계 광안정제는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 1.5 중량부를 사용할 수 있으며, 상기 틴계 반응촉매는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 4 중량부를 사용할 수 있다.

이하에서는 앞서 소개한 본 발명의 조성물질들에 대하여 더욱 상세히 설명하 겠다.

1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지

입체 모양의 도장을 위해서는 내열성 및 내광성이 우수하고, 자기장에 의해 자성 안료가 잘 배열되어야 하는 특징을 가지고 있어야 하는데, 이러한 특성을 만족시키기 위해 속건성 및 내후성이 우수한 특징을 가지고 있는 아크릴 폴리올 수지를 선정하였으며, 더욱 상세하게는 내후성, 내충격성, 내열싸이클성, 소지 밀착성 등의 수지 물성을 부여하기 위해 폴리부타디엔(Polybutadiene) 변성 아크릴 폴리올 수지를 사용한다. 본 발명에 있어서, 상기 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지는 유리전이온도(Tg)가 40 ~ 110℃, 바람직하게는 60 ~ 90℃인 것을 사용하며, 수평균분자량(Mw)은 5,000 ~ 15,000g/mol, 바람직하게는 8,000 ~ 12,000g/mol 및 수산기 50 ~ 100 ㎎KOH／g인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 유리전이온도의 경우 40℃ 보다 낮은 것을 사용하면, 도막의 경도가 낮아서 내마모성 및 내스크래치성 등의 표면 경도가 저하되는 문제가 있고, 유리전이온도가 110℃ 보다 높은 것을 사용하면 내충격성 및 내열성 평가 후, 도막 깨짐이 발생할 수 있기 때문이다. 그리고 수평균분자량(Mw)이 5,000 g/mol 미만인 것을 사용하면 분자량이 너무 작아서 도막이 제대로 형성되지 못할 수 있으며 내충격성, 내열성 등의 도막물성이 저하될 수 있으며, 수평균분자량이 15,000 g/mol 초과하는 것을 사용하면 도료의 점도가 낮아져서 도장성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고 수산기가 50 ㎎KOH／g 미만인 것을 사용하면 반응기가 적어 도막의 경도가 낮아 내마모성이 저하되는 문제가 생길 수 있 고, 100 ㎎KOH／g 초과하는 것을 사용하면 반응기가 많아 도막의 경도가 높아져 충격성이 저하되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 수산기 범위를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다.

이러한 상기 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지는 상기 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 30 ~ 60 중량％, 바람직하게는 35 ~ 55중량％를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 30 중량% 미만으로 사용시 도료의 내약품성 등의 기계적 물성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 60 중량% 초과시 내충격성등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

2) 폴리에스테르 수지

본 발명의 조성물질 중 하나인 상기 폴리에스테르 수지는 상기 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지의 단단한 도막 경도를 보완하는 역할을 하는데, 이러한 상기 폴리에스테르는 상기 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 1 ~ 20 중량％, 바람직하게는 3 ~ 15 중량％를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 폴리에스테르를 1중량％ 미만으로 사용하면 내충격성 및 내스크래치성에서 도막 물성이 저하될 수 있으며, 20 중량 ％ 초과하여 사용시 도막이 연질의 특성을 가지게 되어 내마모성 평가에서 도막이 손상될 수 있는 문제가 있는 바, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 폴리에스테르 수지의 수산기가 50 ㎎ KOH／g 미만이면 내마모성 등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있고, 120 ㎎ KOH／g 초과시 내충격성등의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생 할 수 있으며, 유리전이온도가 50 ℃ 미만이면 도막의 경도가 낮아지는 문제가 발생 할 수 있고, 100℃ 초과시 내 충격성 및 내열성 평가 후, 도막 깨짐이 발생 하는 문제가 생길 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지의 수평균분자량이 4,000 g/mol 미만인 것을 사용하면 도막이 형성되기 어려워 내열성 및 내광성 등의 물성이 저하되는 문제가 생길 수 있고 15,000 g/mol 초과하는 것을 사용하면 도막의 경도가 높아 내열성 등에서 도막 갈라짐 등의 기계적 물성이저하되는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다.

3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트

본 발명의 조성물질 중 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylate, CAB)는 본 발명에 있어서, 금속 안료 입자의 배열을 돕는 역할을 하는데, 이를 상세하게 설명하면, 본 발명은 페라이트계 자성 안료의 플레이크가 외부 자기장에 대해 배열을 한 후, 배열된 상태를 유지하기 위해 속도를 유지해야 하는데, 건조속도가 너무 빠를 경우 페타라이트계 자성 안료의 플레이크가 배열이 완료되지 않을 수 있고 건조 속도가 느릴 경우 자기장에 오랜 시간 노출되어야 하므로 공정 시간이 길어지는 단점이 있는데, 상기 건조속도는 CAB 및 혼합용제의 함유량으로 조절을 하게 된다. 이러한 CAB는 상기 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 1 ~ 20 중량％, 바람직하게는 5 ~ 18 중량％를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 1 중량% 미만이면 그 사용량이 부족하여 금속 안료 입자의 배열을 돕는 효과를 보기 힘들며, 20 중량% 초과 사용시 내광성 및 내열성 등의 도막 물성이 저하되는 하는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트는 수산기가 50 ~ 80 ㎎ KOH／g, 유리전이온도 50 ~ 100℃ 및 수평균 분자량(Mn) 5,000 ~ 10,000 g/mol인 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트의 수산기가 50 ㎎ KOH／g 미만이면 반응기가 적어 도막의 경도가 낮아 내마모성이 저하되는 하는 문제가 생길 수 있고, 80 ㎎ KOH／g 초과시 반응기가 많아 도막의 경도가 높아져 충격성이 저하되는 할 수 있으며, 유리전이온도가 50 ℃ 미만이면 도막의 경도가 낮아 기계적 강도가 저하되는 문제가 발생 할 수 있고, 100℃ 초과시 내충격성 및 내열성 평가 후, 도막 깨짐이 발생 하는 문제가 생길 수 있다. 또한, 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트의 수평균분자량이 5,000 g/mol 미만인 것을 사용하면 도막이 형성되기 어려워 내열성 및 내광성 등의 물성이 저하되는 하는 문제가 생길 수 있고 10,000 g/mol 초과하는 것을 사용하면 도막의 경도가 높아 내충격성 등의 기계적 물성이저하되는 하는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다.

4) 폴리올레핀계 왁스 분산체

상기 폴리올레핀계 왁스 분산체는 폴리올레핀 왁스를 주체로 하여 크실렌과 비틸아세테이트와 같은 저극성 용매 내에서 가온하여 형성되는데, 이러한 왁스 분산체는 비수계도료 내에서 점도에 영향을 주지 않으면서 안정한 구조를 형성함으로 요변성을 부여하여 자성 플레이크들의 응집 및 침전을 막아준다. 또한 외부 자기장에 대해 자성안료들이 특정한 패턴을 형성하며 배열된 후에 자성안료의 유동을 방지하여 패턴을 유지해주는 역할을 하게 된다. 본 발명에 있어서, 상기 폴리올레핀계 왁스는 에틸렌비닐아세테이트(EVA)와 에틸렌아크릴산(EAA)을 기본으로 한 공중합체 왁스로서 평균 입경은 3 ~ 7 ㎛ 인 것을 사용할 수 있다. 여기서, 폴리올레핀계 왁스 분산체의 입경이 3 ㎛보다 작을 경우 요변성을 부여하지 못하여 도료의 응집이 발생할 수 있으며 7 ㎛보다 클 경우, 외부자기장에 자성안료가 배향되는 것을 방해하여 원하는 패턴을 형성하기 어려운 바, 상기 범위 내의 입경을 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고 본 발명에 있어서, 상기 폴리올레핀계 왁스 분산체는 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 5 ~ 15 중량％, 바람직하게는 7 ~ 13 중량％를 사용할 수 있는데, 이때, 폴리올레핀계 왁스 분산체의 함량이 5 중량％ 보다 작을 경우 수지의 유동성이 적어 외부 자기장에 자성 안료가 배열되기 어려우며, 15 중량％ 초과 사용 시 가사 시간이 길어지는 단점이 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체

본 발명의 조성물질 중 상기 지방산 아마이드계 왁스 분산체는 본 발명에 있어서 자성 안료의 침강방지 및 배향성향상에 우수한 효과를 발현하는 역할을 하며, 당업계에서 사용되는 통상의 지방산 아마이드계 왁스 분산체를 사용할수 있고 특별히 한정하지는 않는다. 상기 지방산 아마이드계 왁스 분산체는 본 발명의 도료 조성물 총 중량에 대해 0.1 ~ 8 중량％, 더욱 바람직하게는 3 ~ 6 중량％를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 지방산 아마이드계 왁스 분산체의 사용량이 3 중량％ 미만이면 침강방지와 배향성향상의 효과가 발현되지 않으며, 5 중량％를 초과 하면 도료의 요변성(Thixotropy)을 너무 높여 도막의 외관불량을 초래할 수 있기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

6) 페라이트(ferrite)계 자성 안료

본 발명의 또 다른 조성물질인 상기 페라이트계 자성 안료는 외부 자기장에 반응성하여 특정한 패턴을 발현하기 위해 사용되는 자기장에 반응성이 좋은 플레이크(flake) 형태의 강자성을 갖는 페라이트계 자성입자를 포함한다. 이 때 사용되는 플레이크는 자성의 특징을 갖는 금속 또는 비금속 성분이 모두 가능하며, 페라이트, 니켈, 코발트의 강자성체 및 산화망간, 산화크롬 등의 반강자성체가 가능하며, 또한 운모(Mica)에 강자성체를 코팅한 물질도 가능하다. 또한, 상기 페라이트 안료는 실리콘으로 코팅시킨 자성입자, 바람직하게는 실리콘으로 코팅시킨 페라이트 자성입자를 사용할 수 있으며, 코팅되지 않은 페라이트계 자성입자를 함유한 안료에 비하여 내광성 및 내열성이 우수한 효과를 볼 수 있는 장점이 있다. 이러한 상기 페라이트계 자성 안료는 플레이크 형태의 페라이트계 자성입자를 포함하고 있는데, 상기 자성입자의 크기 10 ~ 30 ㎛ 및 두께 1 ~ 5 ㎛인 것을 사용할 수 있다. 여기서, 자성입자의 크기가 10 ㎛ 미만이면 안료의 크기가 작아 배열이 되더라도 빛을 반사하는 면적이 작아 패턴이 잘 보이지 않는 문제가 발생할 수 있고, 30 ㎛ 초과시 도막두께 보다 입자의 크기가 커 완벽한 패턴 형성이 어려운 문제가 생길 수 있으며, 두께가 1 ㎛이면 분산중 입자가 깨지는 문제가 생길 수 있고, 5 ㎛ 초과시 입체 패턴이 아니라 구형으로 보여 메탈릭의 효과만 발생 할 수 있으므로 상기 범위 내의 크기와 두께를 갖는 것을 사용하는 것이 좋다. 자성 안료는 외부 자기장에 반응하여 자성 안료들이 반응하여 패턴이 형성하는 것으로, 그 함량에 따라 특정 패턴의 구형성에 큰 영향을 준다. 하지만 자성 안료는 기 본적으로 강자성을 띄기 위해 금속 성분을 포함하고 있어서, 외부에서 열 또는 빛이 가해질 때, 자유전자의 이동이 발생하여 수지를 변색시킨다. 따라서 자성 안료의 함량은 도막의 변색에 영향을 주므로 그 사용량이 중요하다. 본 발명에 있어서, 상기 페라이트계 자성 안료는 상기 메탈릭 도료 전체 중량에 대하여 2 ~ 10 중량％, 바람직하게는 4 ~ 8 중량％를 사용하는 것이 좋다. 이때, 그 사용량이 2 중량％ 미만일 경우, 외부 자기장에 대해 반응하여 정렬하는 안료의 수가 적어 패턴 구현이 안되고, 함량이 10 중량％ 초과하는 경우, 내열성 및 내광성 평가 후 변색이 발생하게 된다.

7) 경화제

본 발명의 또 다른 조성물질 중 하나인 경화제는 본 발명에 있어서 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지에 있는 수산기와 반응하여, 가교구조를 형성하여 도료의 도막을 생성하는 역할을 한다. 이러한 상기 경화제는 일반적인 우레탄 반응을 위해 사용되는 상용화 제품을 사용할 수 있으며, 일반적으로 유용성 도료에 사용되는 3관능 헥사메틸렌 디이소시아네이트계(Hexamethylene Diisocyanate) 경화제 및 3관능 이소프렌디이소시아네이트계(Isorprene Diisocyanate) 경화제 중에서 선택된 단종 또는 2 종을 사용하는 것이 좋다. 상기 경화제는 상기 메탈릭 도료 총 중량에 대해 5 ~ 20 중량％, 바람직하게는 7 ~ 15 중량％를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 경화제의 함량이 5 중량％보다 적을 경우 경화 반응이 충분이 일어나지 않아 외관 불량 및 도막 물성이 저하되며, 20 중량％ 초과하여 사용 시 가사시간이 짧아 작업성이 저하되며, 가교 후 남아있는 미반응 경화제가 발생될 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

8) 혼합용제

본 발명의 조성물질인 상기 혼합용제는 상기 메탈릭수지 성분을 분산시키는 역할하며, 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 혼합사용함으로써, 용제의 휘발속도를 조절한다. 상기 하이드로카본계 용제로서는 톨루엔, 자일렌, 또는 벤젠을 사용하는 것이 가장 좋으며, 상기 케톤계 용제는 탄소수 3 ~ 7를 갖는 케톤계 용제를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용하는 것이 가장 좋다. 이러한, 상기 혼합용제는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 30 ~ 100 중량부, 바람직하게는 50 ~ 80 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 혼합용제를 30 중량부 미만으로 사용 시 도료의 점도가 너무 높아서 작업성이 저하되며, 100 중량부 초과하여 사용하면 도장 시 도료의 점도가 낮아 흘러 내릴 수 있으며, 가사시간이 증가하여 자성안료가 배열되기 위한 시간이 불충분하여 작업성이 나빠지는 단점이 있다. 상기 혼합용제는 상기 하이드로카본계 용제와 케톤계 용제의 사용량을 조절함으로써, 도료의 휘발속도를 조절하게 되는데, 이를 위하여 하이드로카본계 용제와 케톤계 용제를 1 : 0.5 ~ 5 중량비, 바람직하게는 1 : 0.7 ~ 4 중량비로 사용하는 것이 좋다. 상기 하이드로카본계 용제와 케톤계 용제의 중량비가 1 : 0.5 미만이면 가사시간이 길어져서 자기장에 노출되어야 하는 시간이 길어지는 문제가 있고, 1 : 5 중량비를 초과하면, 용제의 증발속도가 빨라져서 도료 전체의 가사시간이 너무 짧아져서 자성 안료가 배열하기 위한 충분한 시간을 확보하지 못하는 문제가 있으므로 상기 범위 내에서 혼합사용하는 것이 좋다.

본 발명은 앞서 설명한 1) ~ 8)의 조성물질 외에

내열성 첨가제; 힌더드아민(Hindered Amine)계 광안정제; 및 틴(Tin)계 반응촉매; 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 더 포함할 수 있는데,

내광성 및 내열성을 확보하기 위하여 자외선 안정제(UAV), 아민계 안정화제로서HALS(Hindered amine stabilizer)와 같은 내광성 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 내열성 첨가제는 내열성 확보를 위하여 벤조트리아졸(Benzotriazole) 계 화합물 및 벤조페논(Benzophenone)계 화합물 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋다. 그리고 상기 벤조트리아졸계 화합물은 2-(2´-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸; 2-(2´-히드록시-3´,5´-디부틸페닐)벤조트리아졸; 및 2-(2´-히드록시-3´-테트라부틸-5´-메틸페닐)-5-클로로벤졸트리아졸; 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 사용할 수 있고, 상기 벤조페논계 화합물은 2-(2´-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2´-히드록시-3´,5´-디부틸페닐)벤조트리아졸 또는 2-(2´-히드록시-3´-테트라부틸-5´-메틸페닐)-5-클로로벤졸트리아졸 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋다. 그리고 이러한 상기 내열성 첨가제는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.2 ~ 2 중량부, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 0.2 중량부 미만으로 사용시 내열성 효과를 보기에는 부족하고, 2 중량부 초과하여 사용시에는 도막층간 부착성이 저하되어 물성평가 후 도막 박리가 발생하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

상기 힌더드아민(Hindered Amine)계 광안정제는 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐) 세바케이트(Tinuvin 770), 비스-[N-메틸-2,2, 6,6-펜타메틸-4-피페리디닐]세바케이트 및 테트라키스(2,2,6-테트라메틸-4-피페리 디닐-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋으며, 상기 힌더드아민계 광안정제는 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.05 ~ 1.5 중량부, 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 광안정제의 사용량이 0.05 중량부 미만이면 광안정 효과를 볼 수 없고 1.5 중량부 초과하여 사용 시 도막층간 부착성이 저하되는 하는 문제가 생길 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 틴(Tin)계 반응촉매는 합성과정중 우레탄 반응을 촉진하는 역할을 하며, 상기 틴계 반응촉매는 디부틸틴디라우레이트(Aldrich사) 를 사용할 수 있으며, 그 사용량은 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 4 중량부, 바람직하게는 0.3 ~ 2.5 중량부를 사용하는 것이 좋다. 여기서, 틴계 반응촉매를 0.1 중량부 미만으로 사용시 반응속도가 느려 작업성이 떨어지고 하는 문제가 발생할 수 있고, 4 중량부를 초과하여 사용시 반응속도가 빨라 원하는 도막 물성을 얻기 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

이와 같은 본 발명의 자성입체모양 도장용 도료는 자동차 내장재, 가전제품 등의 도장에 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 자세하게 설명하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

자성입체모양 도장용 도료의 제조

실시예 1

폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지(유리전이온도 80℃, 수평균분자량 10500 g/mol, 수산기 90 mg KOH/g) 50 중량％, 폴리에스테르 수지(유리전이온도 100℃, 수평균분자량 8000 g/mol, 수산기 75 mg KOH/g) 8 중량％, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(유리전이온도 70℃, 수평균분자량 6000 g/mol, 수산기 60 mg KOH/g) 10 중량％, 폴리올레핀계 왁스 분산체(상품명:CERAFLOUR 916, 제조사: BYK) 13 중량％, 지방산 아마이드계 왁스 분산체(CERAFLOUR 994, 제조사: BYK) 4％, 플레이크의 산화 방지를 위한 실리콘 코팅된 페라이트 자성 안료(제조사: Eckart) 6 중량％, 3관능 헥사메틸렌 디이소시아네이트계 경화제(D-170, NAKENATE社, Hexamethylene Diisocyanate) 9 중량％를 컴파운딩시켜서 메탈릭 도료를 제조하였다.

그리고 하이드로카본계 용제인 톨루엔과 케톤계 용제인 메틸에틸케톤을 1:1.5 의 비율로 혼합하여 혼합용제를 만든 후, 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 75 중량부를 혼합했다. 또한, 이와 함께 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여 2-(2´-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸 0.5 중량부, 비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐) 세바케이트(Tinuvin 770)를 0.5 중량부 및 틴계 반응촉매인 디부틸틴디라우레이트(Aldrich사) 0.15 중량부를 혼합하여 자성입체모양 도장용 도료 를 제조하였다.

실시예 2 ~ 9

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1과 같은 조성비를 갖도록 실

시예 2 ~ 8을 실시하여 입체모양 도장용 도료를 제조하였다. 다만, 실시예 9는 실리콘이 코팅된 페라이트 자성 안료를 사용하였다.

비교예 1 ~ 3

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 실시하였다. 그리고 비교예 1의 경우에는 페라이트 자성 안료를 사용하지 않았으며, 비교예 2의 경우 세룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 사용하지 않았으며, 비교예 3의 경우에는 혼합용제의 톨루엔과 메틸에틸케톤을 1:6의 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.

실험예 1

물성측정실험

상기 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 3에서 제조한 자성입체모양 도장용 도료의 물성특성을 알아보기 위하여, 아래와 같은 방법으로 실험을 수행하였다. 상기의 평가는 자기장에 의해 패턴이 형성되지 않은 시편 상태로 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타나 있다.

1) 부착성 평가

ASTM D3359 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 도장시편에 수평 및 수직방향으로 2 mm 간격으로 11 cut 씩 Cross-cut을 행한 후, 표면을 부드러운 솔로 깨끗이 하고 적당한 폭과 길이의 규정된 테이프로 단단히 부착시킨 후, 테이프를 한쪽 90°각도로 강하게 당겨서, 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.

2) 내약품성 평가

가솔린, 엔진오일, 왁스, 그리스, 유리세정제 및 에틸 알코올 6 종의 약품 각각을 부드러운 천에 적셔 0.5 kg의 하중으로 도장시편에 10 회 왕복 문지름 테스트를 한 다음 외관을 관찰하고, 80℃ 오븐에서 3 시간 방치 후, 외관 표면을 관찰하였다.

3) 내광성 평가

XENON ARC 하에서 블랙판넬 온도 89±3℃, 조내 습도 50±5％ RH, 조사 조도 0.55±0.02 W/m² (340 nm에서)의 조건으로 총 누적광량이 700 KJ/m²이 될 때까지 조사한 후 꺼내어 도장시편을 중성세제 수용액으로 세정하여 Air로 건조시켜 외관평가 및 부착성를 실시한다. 표면 변색 여부는 색차계를 이용하여 △E를 측정하였으며 △E의 값이 높을수록 변색의 정도가 심한 것이다. △E의 값이 2.5 이상이면 육안 식별이 가능한 수준이다.

4) 내마모성 평가

왕복마모시험기를 이용하여 시험하중 1 kgf, 시험 속도 30회 왕복/분, 마찰 스트로크 100 mm 의 조건으로 양면범포 마찰재를 이용하여 10,000회 왕복했을 때의소지의 노출여부 및 도막 손상여부를 비교하였다. 이 때, 내마모성 평가는 건식과 습식 마모 시험을 수행하며, 습식 마모시험은 500회 마다 인공 땀액을 표면에 뿌려준다.

5) 내열성 평가

도장시편을 90℃에서 300 시간 동안 방치한 후, 꺼내어 실온에서 1 시간 동안 방치한 후, 변색 정도(△E)를 평가하였다.

상기 도료의 내약품성 및 내마모성 등에서는 우수한 결과를 보이지만, 비교예 1 내지 비교예 3의 경우, 내광성 및 내열성 평가 등 외부에서 빛 또는 열이 가해지는 평가에서는 약간의 변색이 발생하는 것을 알 수 있다.

실험예 2

패턴형성실험

상기 실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 3에서 제조한 도료를 시편에 도장한 후, 특정한 자기장의 패턴을 갖는 자석을 이용하여 패턴을 형성하였다. 자기장의 패턴은 패턴 형성 정도를 알아보기 위하여, 상기의 방법으로 제조한 도료로 시편을 도장한 후, 4 mm 간격으로 직선 모양이 착자된 고무자석 아래에 두어 줄무늬의 패턴을 형성하였다. 도 1의 A는 상기의 방법에 의해 패턴이 형성된 모양을 나타낸다. 도 1의 B에서 표현된 배열된 자성 안료는 실제로는 자성 안료의 입자들의 배열에 의해 나타나는 개략적인 형태이다.

도 1에서 보이는 것과 같이 실시예 1의 방법으로 제조된 도료를 검정색의 ABS 소재(LG화학) 위에 스프레이 도포하고 특정한 패턴을 갖는 자석을 이용하여 자기장을 부여해 준다. 이 때, 자석의 자력은 600 Gauss이며 자석과 도막 사이의 간격은 3 mm로 하였다. 그리고 자기장에 노출되는 시간은 2분으로 하였다. 하기 표 3은 실시예 1 ~ 9 및 비교예 1 ~ 3에 따른 패턴 형성 정도를 나타내며, 하기 표 4는 패턴 형성 정도의 육안 평가를 위한 기준을 나타낸다.

상기 표 3의 실험결과를 통하여 본 발명의 자성입체모양 도장용 도료를 사용하여 패턴 형성시 매우 뚜렷한 입체모양을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

도 1의 A는 실험예 2의 패턴형성실험의 이론을 나타낸 그림이고, B는 개략도 및 실험예 2에서 실시한 패턴형성실험에 있어서, 자성 안료에 포함된 자성 입자들의 배열에 의해 나타나는 개략적인 형태이다.

Claims

1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지, 2) 폴리에스테르(Polyester) 수지, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylate, CAB), 4) 폴리올레핀계 왁스 분산체, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 6) 페라이트계(ferrite) 자성 안료 및 7) 경화제를 함유한 메탈릭 도료; 및

8) 하이드로카본계 용제 및 케톤계 용제를 함유한 혼합용제;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 1 항에 있어서,

1) 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지 30 ~ 60 중량％, 2) 폴리에스테르 수지 1 ~ 20 중량％, 3) 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 1 ~ 20 중량％, 4)폴리올레핀계 왁스 분산체 5 ~ 15 중량％, 5) 지방산 아마이드계 왁스 분산체 0.1 ~ 8 중량％, 6) 페라이트계 자성 안료 2 ~ 10중량％, 7) 경화제 5 ~ 20 중량％를 함유한 메탈릭 도료; 및

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 메탈릭 도료 100 중량부에 대하여,

내열성 첨가제 0.2 ~ 2 중량부;

힌더드아민계 광안정제 0.05 ~ 1.5 중량부; 및

틴(Tin)계 반응촉매 0.1 ~ 4 중량부;

중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폴리부타디엔 변성 아크릴 폴리올 수지는

유리전이온도가 40 ~ 110℃, 수평균분자량 (Mn) 5,000 ~ 15,000 g/mol 및 수산기 50 ~ 100 ㎎KOH／g 인 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지는

유리전이온도 50 ~ 100℃, 수평균 분자량(Mn) 4,000 ~ 15,000 g/mol 및 수산기가 50 ~ 120 ㎎KOH／g 인 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 수지는

유리전이온도 50 ~ 100℃ 및 수평균 분자량(Mn) 5,000 ~ 10,000 g/mol 및 수산기 50 ~ 80 ㎎KOH／g 인 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 페라이트계 자성 안료는

실리콘으로 코팅된 페라이트계 자성입자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 혼합용제는

톨루엔, 자일렌, 또는 벤젠 중에서 선택된 하이드로카본계 용제; 및

탄소수 3 ~ 7를 갖는 케톤계 용제;를

1 : 0.5 ~ 5 중량비로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 3 항에 있어서, 상기 내열성 첨가제는

2-(2´-히드록시메틸페닐)벤조트리아졸; 2-(2´-히드록시-3´,5´-디부틸페 닐)벤조트리아졸; 및 2-(2´-히드록시-3´-테트라부틸-5´-메틸페닐)-5-클로로벤졸트리아졸; 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 벤조트리아졸계 화합물인 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.

제 3 항에 있어서, 상기 힌더드아민계 광안정제는

비스-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)세바케이트; 비스-[N-메틸-2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐]세바케이트; 및 테트라키스(2,2,6-테트라메틸-4-피페라디닐-1,2,3,4-부탄테트라카르복실레이트; 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 자성입체모양 도장용 도료.