KR20110086467A - 플라스틱 성형품 하도용 조성물 및 이를 포함하는 2액형 도료 조성물 - Google Patents

플라스틱 성형품 하도용 조성물 및 이를 포함하는 2액형 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 성형품 하도용 조성물 및 이를 포함하는 2액형 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지, 아크릴레이트계 다관능 모노머 및 유기 용제를 포함하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물, 및 이를 주제부 조성물로서 포함하고, 또한 경화제부 조성물을 포함하는 2액형 하도 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

플라스틱 성형품 하도용 조성물 및 이를 포함하는 2액형 도료 조성물{Composition for undercoating plastic article and two component paint composition comprising the same}
본 발명은 플라스틱 성형품 하도용 조성물 및 이를 포함하는 2액형 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지, 아크릴레이트계 다관능 모노머 및 유기 용제를 포함하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물, 및 이를 주제부 조성물로서 포함하고, 또한 경화제부 조성물을 포함하는 2액형 하도 도료 조성물에 관한 것이다.
자동차용 플라스틱 성형품, 전기/전자용품, 기타 산업용 플라스틱 성형품에 사용되는 도료 조성물 중 특히 자동차 헤드램프 진공증착 하도로 사용되는 도료 조성물에 있어서는, 일반적으로 우수한 생산성, 부착성, 내수성 등으로 인하여 광경화형, 즉 자외선 경화형 조성물이 열경화형에 비하여 선호되고 있다.
그러나 자동차 후미등(Rearcombi lamp) 성형품의 경우에는 그 구조가 복잡하여 자외선 경화형 조성물을 적용하는 경우, 취약부위 미경화 문제가 발생하는 바, 열경화형 조성물이 주로 사용되고 있다. 한편, 일반적으로 후미등 성형물에 사용되는 플라스틱 소재는 ABS, PC+ABS, ASA, PC가 사용되며, 이 중에서도 주로 ABS 소재가 사용되고 있는데 이러한 플라스틱 소재에 코팅하던 종래의 열경화형 도료 조성물은 하절기에 불량률이 증가하고, 그 결과로 이후 공정인 아닐링 공정에서 증착된 외관에 무지개빛이 발생하는, 이른바 레인보우 현상이 나타나는 문제가 발생하여 왔다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차 후미등(Rearcombi lamp)와 같은 자동차용 플라스틱 성형품, 전기/전자용품 및 기타 산업용 플라스틱 성형품에 코팅될 경우, 성형품의 미관 향상, 하절기 외관 품질 향상뿐만 아니라 내열성, 내냉열성, 저온 경화성과 같은 물성도 향상시킬 수 있는 우수한 하도 도료 조성물을 제공하는 것에 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, (메트)아크릴계 (공)중합체 수지, 아크릴레이트계 다관능 모노머 및 유기 용제를 포함하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 플라스틱 성형품 하도용 조성물을 주제부 조성물로서 포함하고, 또한 경화제부 조성물을 포함하는 2액형 하도 도료 조성물이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 2액형 하도 도료 조성물의 코팅층을 포함하는 플라스틱 성형품이 제공되며, 특히 바람직하게는, 하도 도막층으로서 본 발명의 2액형 하도 도료 조성물의 코팅층 및 그 위에 증착된 금속층을 포함하는 자동차 후미등용 성형품이 제공된다.
본 발명의 2액형 하도 도료 조성물은 자동차 후미등과 같은 자동차용 플라스틱 성형품, 전기/전자용품 및 기타 산업용 플라스틱 성형품에 코팅될 경우, 성형품의 미관 향상, 하절기 외관 품질 향상뿐만 아니라 내열성, 내냉열성, 저온 경화성과 같은 물성을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명의 기술 구성을 구성성분 별로 상세히 설명한다.
본 발명의 하도용 조성물에 포함되는 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지로는, 중량 평균 분자량이 5,000 내지 30,000이고 수지의 유리전이온도가 40 내지 70 ℃이며, 산가는 2 내지 30 mg KOH/g인 것이 도막경도 및 경화밀도, 안정적인 저장성 측면에서 바람직하다. 이러한 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지는 통상, 유기용제와의 혼합물 형태(고형분 함량 50중량% 이상)로 제조 및 시판되며, 이러한 혼합물 형태 그대로 본 발명의 원료 물질로서 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 또는 이들의 무수물 및 탄소수가 1 내지 6인 하이드록시알킬 또는 알킬기가 치환된 (메트)아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 단량체를 단독 중합 혹은 공중합하거나, 이들 단량체와 비닐형 이중결합을 갖는 방향족계 단량체 또는 비닐 아세테이트 단량체를 공중합하여 제조할 수 있다. 여기서, 탄소수가 1 내지 6인 하이드록시알킬 또는 알킬기가 치환된 (메트)아크릴레이트는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트, 3-하이드록시프로필 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 및 n-헥실 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 비닐형 이중결합을 갖는 방향족계 단량체는 스티렌, o-비닐 톨루엔, m-비닐 톨루엔 및 p-비닐 톨루엔으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지는 본 발명의 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함된다. 본 발명의 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 (메트)아크릴계 (공)중합체 수지 함량이 5 중량부 미만일 경우 부착성이 저해될 우려가 있고, 30 중량부를 초과할 경우에는 조성물 점도가 높아져 스프레이 작업성을 저해시킬 우려가 있고 따라서 도막의 평활성이 불량해질 수 있으며, 도막의 경화밀도가 낮아져 광택 및 내열성 저하로 인한 크랙과 레인보우 현상을 나타낼 우려가 있다.
본 발명의 하도용 조성물에 포함되는 아크릴레이트계 다관능 모노머로는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로필레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세릴프로필레이티드 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 알콕시레이티드 테트라아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 모노머를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 아크릴레이트계 다관능 모노머는 본 발명의 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부로 포함된다. 본 발명의 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 아크릴레이트계 다관능 모노머 함량이 5 중량부 미만이면, 도막경도, 내열성 및 경화성이 떨어질 우려가 있고, 30 중량부를 초과하면 경화도막이 부서지기 쉽고 부착성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 하도용 조성물에 포함되는 유기용제로는 석유계 화합물, 톨루엔, 자일렌 등의 비극성 용제, 에틸 아세테이트, 노르말부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 디베이직 에스테르, 3-메톡시부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트, 메틸에틸 케톤, 메틸이소부틸 케톤, 아세톤, 디이소부틸 케톤 등의 극성 용제가 수지의 특성이나 휘발속도에 따라 단독으로 또는 혼합되어 적절히 사용될 수 있다. 본 발명의 하도용 조성물 내의 상기 유기용제 함량에는 특별한 제한이 없으며, 통상적으로 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 40 내지 89 중량부로 포함될 수 있다. 유기 용제 함량이 지나치게 적으면 작업성 및 레벨링이 떨어질 수 있고, 반면 지나치게 많으면 요변성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 하도용 조성물에는, 상기한 성분들 이외에 도료 조성물에 통상적으로 첨가되는 습윤제, 레벨링제, 소포제 등의 추가의 첨가제가, 바람직하게는 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 2 중량부를 넘지 않는 범위 내(예컨대 0.1 중량부 내지 2 중량부)에서 더 포함될 수 있다. 상기 습윤제로는 폴리에테르변성 폴리디메틸실록산, 레벨링제로는 실리콘 디아크릴레이트계나 실리콘 폴리아크릴레이트계 화합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 하도용 조성물은 통상의 도료 조성물 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 예컨대, 상기한 성분들을 디졸버, 교반기와 같은 장비에 투입한 후, 상온의 온도 범위에서 혼합하는 통상의 방법에 따라 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 플라스틱 성형품 하도용 조성물을 주제부 조성물로서 포함하고, 또한 경화제부 조성물을 포함하는 2액형 하도 도료 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 2액형 하도 도료 조성물의 일 구성 조성물인 상기 경화제부 조성물은 개시제 및 실란 커플링제를 포함한다.
상기 개시제는 도막 건조 및 저온 경화를 가능케 하는 목적으로 사용되며, 주제부 조성물 내의 아크릴레이트계 다관능 모노머와 주로 반응한다. 구체적으로는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디아우릴 퍼옥사이드, 디터셔리부틸 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열개시제가 사용되는 것이 바람직하나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 상기 개시제의 사용량은, 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부인 것이 바람직하다. 개시제의 사용량이 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만이면 저온 경화나 내열성 개선 효과가 없을 수 있고, 2 중량부를 초과하면 부착성 저하 및 저장 안정성 불량 문제가 있을 수 있다.
상기 실란 커플링제는 소재와 하도의 부착성을 증진시켜 장기 경화 물성을 우수하게 할 목적으로 사용되며, 구체적으로는 3-아미노프로필 트리에톡시 실란, N-2-(아미노에틸)-아미노프로필 메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 실란 커플링제가 사용되는 것이 바람직하나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 상기 실란 커플링제의 사용량은, 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3 중량부인 것이 바람직하다. 실란 커플링제의 사용량이 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 미만이면 부착 증진 효과가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 3 중량부를 초과하면 도료 저장 안정성, 작업성, 도막의 투명성이 불량해지는 문제가 있을 수 있다.
상기 경화제부 조성물에는, 2액형 조성물의 일 구성 조성물이라는 특성상, 유기용제가 포함된다. 유기용제로는 석유계 화합물, 톨루엔,자일렌 등의 비극성 용제, 에틸 아세테이트, 노르말부틸 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 디베이직 에스테르, 3-메톡시부틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸글리콜 아세테이트, 메틸에틸 케톤, 메틸이소부틸 케톤, 아세톤, 디이소부틸 케톤 등의 극성 용제가 수지의 특성이나 휘발속도에 따라 단독으로 또는 혼합되어 적절히 사용될 수 있다. 주제부와 경화제부 혼합 조성물 내의 상기 유기용제 함량에는 특별한 제한이 없으며, 통상적으로 주제부와 경화제부 혼합 조성물 100 중량부에 대하여 5 내지 9 중량부로 포함될 수 있다.
상기 경화제부 조성물은 통상의 조성물 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 예컨대, 상기한 성분들을 디졸버, 교반기와 같은 장비에 투입한 후, 상온의 온도 범위에서 혼합하는 통상의 방법에 따라 제조할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 2액형 하도 도료 조성물의 사용에 있어서는, 상기 설명한 주제부 조성물 및 경화제부 조성물의 각 성분들을 순차적으로 혼합하여 제조한 뒤 바로 사용할 수도 있고, 다르게는 주제부 조성물 및 경화제부 조성물을 각각 별도로 제조, 보관한 뒤, 사용 직전에 혼합하여 사용할 수도 있다.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
도료 조성물 제조
하기의 표 1과 같은 배합으로 주제부와 경화제부 조성물을 9:1 비율로 혼합하여 실시예 및 비교예의 도료 조성물을 제조하였다.
표 1. 진공증착 하도 도료 조성물 배합표
Figure pat00001

A) 아크릴 수지 1: ㈜KCC 제 RA5541 고형분 50%, 톨루엔/부틸아세테이트, 중량 평균 분자량 약 10,000, Tg = 66.5℃, 산가=4~8, 점도 X~Z
B) 아크릴 수지 2: ㈜KCC 제 RA5554 고형분 50%, 톨루엔/부틸아세테이트, 중량 평균 분자량 약 18,000, Tg = 48℃, 산가=6~11, 점도 Z1~Z3
C) 알키드 수지: ㈜ KCC CRL1543 고형분 60%, 톨루엔, 산가=9~15, 점도 v~x
D) 멜라민 수지: ㈜ KCC CRK4260 고형분 50%, 자일렌, 노르말 부틸 알코올, 산가=2, 점도 B~D
E) 다관능 아크릴레이트1: MIWON(대한민국) PETA(3관능기:펜타에리트리톨트리아크릴레이트)
F) 다관능 아크릴레이트2: MIWON(대한민국)HDDA(2관능기:헥산디올디아크릴레이트)
G) 습윤제: BYK제(독일) BYK333 실리콘계 습윤제
H) 레벨링제: BYK제(독일) BYK331 실리콘계 표면조정제
I) 소포제: BYK제 (독일) BYK065 실리콘계 소포제
J) 산촉매: 파라 톨루엔 술포닉산(KING사, 제품명: NACURE 2530)
K) 개시제: SEKIARKEMA(대한민국) LUPEROX DC (디큐밀퍼옥사이드)
L) 실란 커플링제: 신에츠 실리콘제(일본) KBM-603, N-2(아미노에틸)-아미노프로필메틸디메톡시실란
제조된 도료 조성물의 물성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 각각 제조한 도료 조성물을 자동차 후미등(REACOMBI LAMP)의 금속 진공 증착용 하도로 적용하여 물성을 평가하였다. 구체적인 시험 방법은 다음과 같았다.
후미등(REACOMBI LAMP)의 소재인 ABS 시편에, 하도로서 상기 실시예 및 비교예에서 각각 제조한 2액형의 도료 조성물을 20㎛ 두께로 스프레이 도장기를 사용하여 도포하고, 통상 경화조건인 80~90℃*50분 대신 저온 경화성을 확인하기 위하여 65℃에서 50분간 열풍 건조한 다음, 여기에 진공도 10-4 Torr에서 알루미늄을 진공증착 (진공증착기: 대한 진공사 제품)하였다. 제조된 시편에 대하여 하기 표 2에 나타낸 항목들의 물성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
표 2. 물성평가 결과
Figure pat00002

상기 표 2에서 시험후 도막외관이 양호한 것은 ○; 시험후 도막에서 미세 크랙 현상이 발생한 것은 △; 시험후 도막에서 심한 크랙현상 및 백화현상이 발생한 것은 ×로 각각 표시하였다. 각 항목의 시험방법은 다음과 같다.
내열성: 80℃ 오븐 내에서 96시간 동안 방치한 후 측정.
부착성: JIS D 0202 시험법으로 측정.
침수부착성: 40℃ 온수 내에 24시간동안 방치한 후 부착성 측정.
내냉열성: 시편을 80 ± 2 ℃×3 h → 실온 1h → 50 ± 2 ℃, 95 % RH ×5 h →-40 ℃ ×3 h → 실온 1h)*10회 반복 후 실온 1h 방치 후 도막의 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하 등이 없고, 부착성의 이상이 없을 것.
내산성: 상온에서 1% 황산 용액에 10분간 침적 후 측정.
내알카리성: 상온에서 1% 수산화나트륨 용액에 10분간 침적후 측정.
내염수성: 상온에서 3% 염화나트륨 용액에 10분간 침적후 측정.
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 알키드 수지나 멜라민 수지 대신 아크릴 수지를 사용하고, 이와 함께 다관능 아크릴레이트를 사용하여 개시제와 실란 커플링제를 경화제로 사용한 2액형 하도 도료 조성물이 (실시예 1~3), 부착성, 내열성, 내냉열성, 저온경화성 및 내약품성이 모두 양호하였다.

Claims (10)

  1. (메트)아크릴계 (공)중합체 수지, 아크릴레이트계 다관능 모노머 및 유기용제를 포함하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, (메트)아크릴계 (공)중합체 수지는 평균 분자량이 5,000 내지 30,000이고 수지의 유리전이온도가 40 내지 70 ℃이며, 산가는 2 내지 30 mg KOH/g인 것을 특징으로 하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, (메트)아크릴계 (공)중합체 수지는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 또는 이들의 무수물 및 탄소수가 1 내지 6인 하이드록시알킬 또는 알킬기가 치환된 (메트)아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 단량체를 단독 중합 혹은 공중합하거나, 이들 단량체와 비닐형 이중결합을 갖는 방향족계 단량체 또는 비닐 아세테이트 단량체를 공중합하여 제조된 수지인 것을 특징으로 하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 아크릴레이트계 다관능 모노머는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 에톡시레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 프로필레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세릴프로필레이티드 트리아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 알콕시레이티드 테트라아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 모노머인 것을 특징으로 하는 플라스틱 성형품 하도용 조성물.
  5. 주제부 조성물로서 제 1항의 플라스틱 성형품 하도용 조성물을 포함하고, 또한 경화제부 조성물을 포함하는 2액형 하도 도료 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 경화제부 조성물은 개시제 및 실란 커플링제를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 하도 도료 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 개시제는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디아우릴 퍼옥사이드, 디 터셔리 부틸 퍼옥사이드, 큐밀 하이드로 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열개시제인 것을 특징으로 하는 2액형 하도 도료 조성물.
  8. 제 6항에 있어서, 실란 커플링제는 3-아미노프로필 트리에톡시 실란, N-2-(아미노에틸)-아미노프로필 메틸디메톡시실란 및 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 실란 커플링제인 것을 특징으로 하는 2액형 하도 도료 조성물.
  9. 제 5항의 2액형 하도 도료 조성물의 코팅층을 포함하는 플라스틱 성형품.
  10. 하도 도막층으로서, 제 5항의 2액형 하도 도료 조성물의 코팅층 및 그 위에 증착된 금속층을 포함하는 자동차 후미등용 성형품.
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