KR20110119635A

KR20110119635A - 분체도료의 제조방법

Info

Publication number: KR20110119635A
Application number: KR1020117015580A
Authority: KR
Inventors: 게르하르트 레우스맨; 안젤라 클라인코레스
Original assignee: 에발트 되르켄 아.게.
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-11-02
Also published as: JP2012514662A; KR101332221B1; EP2379652A1; US20110287271A1; WO2010079181A1; CN102272242A; EP2379652B1; ES2572829T3; CN102272242B

Abstract

본 발명은 분체도료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 분체 골재를 함유하고 있는 분체도료를 제조 하는데 있어 그 제조설비에 대한 손상을 피하기 위하여 본 발명의 제조방법은 결합제로 이루어진 기본 조성물을 제공하는것, 최종 완성된 분체도료를 생산하기 위해 최소한 한 개 이상의 분체골재를 기본조성물과 혼합하는 것으로 이루어져 있으며, 혼합하는 동안 골재 및 기본조성물의 분체 상태는 유지되며, 내용해성 윤활제 그리고/또는 경물질이 골재로서 사용된다.

Description

분체도료의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING A POWDER COATIING}

본 발명은 분체 도료의 제조방법 및 그 분체 도료에 관한 것이다.

첨단기술에 있어서, 분체도료는 작업물을 도장하는데 액체상태로 사용되는 물 또는 유기용제를 포함하는 래커와 함께 매우 중요하다. 분체 도료는 분체 형태의 고체로 작업물에 대해 사용된다. 종래의 전통적인 분체도장 방법에서는, 도장막 형성 작업 중에 작업물이 접지된다. 분체 도료는 전기적 전하를 띠게 되며 (예를 들면 코로나 테크닉에서 고압 전극 봉과 같은 것으로) , 공기흐름에 의해 작업 중에 있는 작업물 앞으로 이동한 후에 그 표면에 달라 붙게 되는데 그 표면에 정전기적으로 끌리게 된다. 그렇게 하여 작업물에 도장막이 형성되는데 이는 통상적으로 작업물의 표면을 가열 함으로서 달성된다. 열 상태하에서 분체 도료에 포함된 열가소성 결합제가 녹아 점차 냉각되면서 도장막을 형성하거나 또는 하나 이상의 결합제가 경화 될 수도 있다. 물론, 분체도장막 형성시스템은 예를 들어 자외선조사에 의해 경화되는 것도 사용될 수 있다.

분체도료는 그 기본적인 형태는 결합제로 이루어져 있다. 그러나 분체도료는 통상적으로 결합제와 같이 고체상태로 존재하는 안료, 첨가제 또는 충진재 같은 골재도 포함하고 있다. 이러한 수단에 의해서 결합제가 제공하지 아니한 특정한 표면 속성, 이를테면, 색깔, 광택, 경도, 마찰계수 등의 속성이 부여될 수 있다. 특히 다른 것들 중에서도 충진재는 결합제 구성요소를 희석시키는 역할을 하여 비용을 절감케 한다. 여러 가지 골재는 아래에서 좀더 자세하게 언급될 것이다.

최신기술에 따르면, 먼저 결합재와 골재는 무게를 재고 혼합된 다음 압출된다. 원료는 압출과정에서 집중적으로 균일화 과정을 거친다. 이 과정은 도료물질에 가해지는 집중적인 전단력을 수반한 결합제 용융으로 달성되는데 그렇게 하여 도료물질에서 골재를 최적으로 분산시킨다. 압출기에서 하나 또는 그 이상의 스큐류우가 가열된 하우징에서 원료의 압출과정에서의 이동하는 동안 원료를 혼합하고 분산시킨다. 그렇게 하여 균일한 큰 덩어리가 생기는데 이것이 냉각되면서 덩어리를 형성하면서 경화되고 이어서 분쇄된다. 그렇게 하여 생산된 최종 분체도료의 골재의 입자들은 부분적으로 결합재가 도포되어 있다. 종종 분리단계(예를 들면 원심분리기)인 최종단계에서 너무 작은 분체입자는 제거된다.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 제조방법은 단점이 있는데, 골재가 결합제와 같이 공동으로 압출되므로, 이들이 압출기의 내부를 손상시킬 수 있다는 점이다. 만약 예들 들면, 견고하고 마모방지 도장막형성을 위해 특히 경입자 가 골재로 추가된다면, 압출기 하우징과 스큐류우에 발생시키는 상당한 힘 때문에 압출기의 하우징과 스큐류우에 마모를 유발 시킬 것이다. 나아가 오랜 기간이 지나면 부품을 교환해야 하는 상황을 만들 것이며 또한 도장막에 마찰속성을 조절하기 위해 제공하는 고체의 윤활제가 압출기에 내부에 들러붙을 수도 있으며 이런 경우 제거에 어려움을 겪을 수가 있다. 나아가 비싸게 먹히는 세척이나 집중적인 세척을 할 수 없다면 압출기는 무용지물이 될 수도 있다.

(DE 196 44 728 A1, DE 196 07 914 A1).

그러므로 본 발명은 분체골재와 함께 분체도료를 생산하는 제조설비에 대한 손상을 방지하기 위한 과정을 제안하는 데에 그 목적이 있다.

특허청구범위 제1항에 따른 제조방법으로 해결된다.

본발명의 분체도료는 안전벨트, 핸들, 레버, 좌석의 부품, 잠금 장치의 부품, 힌지 부품 등 의 자동차산업의 부착물에 특히 유용하다.

본 발명에 따른 분체도료 제조방법에 있어서, 첫 번째 단계는 결합제로 구성된 도료의 분체 기본 조성물을 제공되는 것이다. 그러한 기본 조성물은 통상적으로 그 자체로 이미 충분히 분체 도료로 기능할 수 있는 것이다. 종래 기술에서와 마찬가지로, 어떤 물질도 결합제로 간주되는데, 단독으로나 또는 다른 물질(예를 들면 경화제 또는 촉매제)와 조합하여 제품의 표면에 도장막을 형성할 수 있다. 보통은 기본 조성물이 도장막이 될 것이지만 추가적인 구성요소가 필요하다는 것은 능히 생각해 낼 수가 있다. 그러므로 기본 조성물은 결합제를 포함하고 있으며 예를 들면 이것이 경화제와 결합하면서 경화되는 것인데 경화제는 기본 조성물이 아니라 나중에 추가된다.

"분체"란 용어는 기본조성물이 고운 미립자 혼합체로서 존재하는 것을 뜻한다. 그 미립자 크기는 통상적으로 최신기술의 분체도료와 같은 범위의 것인데 보통 미립자의 다수는 10 μm and 100 μm 사이의 크기를 가지고 있다. 기본적으로 거칠거나 혹은 고운 미립자 분체를 생각할 수 있으나, 그들은 업계의 일반기술자에게 알려진 대로 도장막 형성 과정에서 다루기 힘든 속성을 가지고 있다. 이러한 미립자는 본래 이종이거나 균일할 수 있으며, 여러 가지 구성의 다양한 미립자도 존재할 수 있다.

본 발명에 따르면, 두 번째 단계에서 최종 분체 도료를 제조하기 위해 최소한 한 개 이상의 분체 골재가 분체의 기본 조성물과 혼합된다. 여기서 혼합과정 동안 또는 혼합과정 전에 기본 조성물에 골재를 추가하거나 또는 골재에 기본 조성물을 추가하는 것이 가능하며 또는 이 두 개의 요소를 혼합장치 또는 혼합용기에 동시에 넣는 것도 가능하다. 본 발명에서 특히 중요한 특정 골재는 뒤에 좀 더 자세하게 언급될 것이다.

작은 미립자 크기의 고체는 통상적인 정의에 의하면 분체로 표시된다. 그러나 골재는 소량의 액체를 포함하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 골재의 그리고 기본 조성물의 분체 상태는 유지된다. 그러므로 압출과정에서 후에 분쇄 해야 할 그러한 융합이 일어나지 않는다. 후의 절차에서도 이러한 과정은 필요치 않다. 분체 도료는 최신의 기술에 따라 알려진 방법대로 그것이 직접 적용되어 도장막을 형성하는데 사용된다는 의미에서 혼합 후에는 이미 완성된 것이다. 물론 후에 분체구성 요소의 특정한 크기로 분쇄하는 것 역시 가능하다. 역시 후술하는 바와 같이 부분용융도 일어날 수 있는데 이때에도 구성요소들은 전체 혼합과정 동안 분체로서 유지될 것이다. 특히 구성요소들은 그 구성형태에서도 필수적으로 변하지 않고 그대로 유지 될 것이다.

대부분의 경우 본 발명에 따른 방법은 가열공정 없이도 수행될 수 있다. 여기서 기본 조성물 그리고 골재의 미립자 구성은 그대로 남아 있다. 이것은 압출과정과 대비되는데 압출과정에서는 구성요소가 융합하여 압출제품을 분쇄하면 실질적으로 각 개별 미립자는 개별구성요소의 혼합을 형성한다. 개별구성요소의 기계적인 분리는 실질적으로 불가능하다.

만약 본 발명의 방법이 구성요소를 가열하지 않고 수행된다면, 골재의 미립자들은 혼합 후에 분리된 채 남아있거나 또는 그렇지 않은 경우일지라도 기본 조성물의 미립자와 느슨하게 결합된 골재일 것이다. 이런 경우 “분리”라는 단어는 개별 미립자가 서로 붙어있지 않다는 뜻으로 해석되어야 한다. 분체 도료내의 미립자의 분배는 물론 혼합과정 때문에 불규칙적인 것이 될 것이며, 육안으로 기본 조성물과 골재의 분리는 물론 불가능할 것이다.

덩어리에서, 개개의 미립자는 서로 느슨하게 붙는다. 예를 들면 정전기적인 상호작용으로 서로 느슨하게 붙어 있다. 그러나 이러 경우 육안으로 검사하면 다수의 조그만 미립자가 있는 것을 확인할 수 있는데 면 접촉이라기 보다 점 접촉으로 서로 붙어 있는 것이다. 이것은 압출 동안 형성된 골재와는 명확히 다르다. 후자의 경우 이들 미립자(예들 들면, 결합체,충진재,안료 등등)의 개별구성요소는 화학적으로 분리되어 있지만 힘과 열의 효과 때문에 표면접촉으로 서로 붙어있다.

만약 가열이 없다면, 기본조성물과 골재의 미립자 크기는 통상적으로 현재의 방법에서 혼합을 해도 그대로 동일하게 될 것이다. 또한, 이것은 예들 들면 압출방법과 대비되는 것인데, 압출방법에서는 골재의 덩어리들이 부서지고 그래서 그들의 미립자크기는 변하게 된다. 본 발명에 따른 혼합과정에서는 보통 당연히 수반되는 압력과 전단력 같은 것이 필요한 분쇄나 기타 이와 비슷한 과정이 존재하지 않는다.

미립자 크기와 관련된 상태는 반드시 통계적인 표현으로 이해되어야 한다. 한편, 기본 조성물과 골재의 미립자 크기는 같지 않치만 통계적으로 균일하다. 미립자 크기가 그대로 남아있다는 사실은 상기 통계적인 분포가 같게 남아 있다는 뜻이다. 더군다나 각 혼합과정에서 분체를 이루는 미립자의 적은 비율(예를 들면 5% 또는 그 이하)은 따로 산산이 부서진다. 그렇게 하여 발생한 미립자의 크기 분포의 적은 변화는 본 발명에서 미립자 크기가 같게 남아있다고 말할 때 무시된다. 그러한 부서짐은 때때로 본 발명에서 부적절하게 발생하기는 하나 종래기술에 따른 방법과는 완전히 구분되는 것인데 종래기술에 따른 방법에서는 미립자의 대다수비율(예를들면 50~95%)이 산산이 부서진다.

나아가, 기본 조성물과 골재의 미립자 사이에는 느슨한 덩어리들이 있게 될 것이다. 예를 들면, 더 작은 미립자들은 서로 붙을 것이며 좀 더 큰 미립자를 형성할 것이다. 그러한 덩어리들은 열 없이도 쉽게 그 미립자 크기 가 변하게 될 것이다.

고열,고압과 전단력이 본 발명에서는 피하고 있기 때문에, 요소를 혼합하는데 쓰는 장치(아래에서는 믹서기로 언급된다)에서의 마모와 찢낌은 최소화된다. 이것은 나중에 바람직하게는 본 발명에서 사용되는 골재와 관련하여 좀 더 설명될 것이다.

표면속성을 조정하는데 사용되는 특정 골재에게는, 압출은 이롭지가 못한데 이는 골재의 개개의 미립자 표면이 전체적으로 또는 대부분적으로 서로 융합되어 있고 또 결합제로 둘러 쌓이게 되기 때문인 것으로 나타나있다. 이것은 완성된 도장막에서 부적합한 효과가 될 것인데 왜냐하면 심지어 그들이 경화된 도장막의 표면에 있을 때에도 해당미립자는 표면속성 예를 들면 마찰계수 같은 표면속성을 조정하는데 영향력을 감소시키는 결합제에 항상 둘러 쌓이게 되기 때문이다.

본 발명에 따른 방법으로 제조한 분체 도료에서는, 결합제와의 융합 또는 경화된 결합제의 매트릭스에의 결합은 오직 도장막 형성 작업에서만 발생한다. 혼합 동안에는 오로지 서로 붙어 개별 미립자가 되는 작은 미세한 표면 용융만 생긴다. 이러한 이유로서 골재의 미립자는 통상적으로 도장막의 표면에서 결합제로 도포되지 않거나 부분적으로만 도포되며 필수불가결적으로 도장막으로 부터 내밀리게 되며, 이러한 결과 때문에 그들은 표면속성을 조절하는데 최적으로 사용될 수 있다.

위 기술한 것과 별도로, 또 다른 이점이 있다. 본 발명에 따른 방법은 특히 정제된 분체 도료의 제공과 관련하여 더욱 고도로 유연한데, 특히 적은 양에서 특히 유연하다. 많은 양의 기본 조성물은 공장에서 생산되고 저장될 수 있다. 고객의 상세주문에 따라 분체도료가 단기간에 제조될 수 있는데 그럴 때 각각의 특별한 용도에 필요한 골재를 포함시킬 수 있다. 특히 정제된 분체 도료 소량을 제공하는 것은 종래의 기술에서는 불가능하거나 또는 적어도 경제적이지 않다.

또한 첫 번째 제조자로 부터 생산된 기본 조성물을 가지고 두 번째 제조자에 의해 골재와 혼합하게 하는 것도 가능하다. 이러한 경우 두 번째 제조자는 기본조성물의 압출, 분쇄 및 분리를 위해 비싼 장비를 필요로 하지 않아도 된다. 한편, 기본 조성물을 생산하는 설비는 불필요하게 놀리지 않으면서 매우 경제적으로 사용될 수 있는데 왜냐하면 다른 조성물을 위한 별도의 조작은 거의 필요하지 않기 때문이다.

혼합은 여러 가지 방법으로 실행될 수 있다. 바람직한 방법은 젓기이다. 여기서 골재와 기본조성물(아래에서는 두 개의 요소가 공통적으로 분체로 언급될 것이다) 이 용기 안에 있으며 (예를 들면 구유) 움직이는 젓는 도구에 의해 혼합된다. 젓는 도구는 예를 들면, 주걱이나 갈고리 형상일 것이며 혼합될 요소들과 관련하여 움직이게 될 것이다. 젓는 도구의 여러 가지 동작은 상상하는 대로이다. 굳이 예들 들어 설명하면 회전을 한다던가, 왕복동작을 한다던가 또는 이 둘이 번갈아 행해지는 동작이 될 수 있다.

젓는 도구가 없더라도, 혼합동작은 이루어질 수 있는데 이를테면 분체를 흔들어서 같은 효과를 낼 수 있다. 만약 분체를 담은 용기를 흔들 릴 때 예를 들면 왕복운동 될 때 이러한 동작은 분체의 관성 때문에 기본적인 조성물과 골재로 하여금 혼합되도록 할 것이다. 이러한 흔드는 동작은 수직적인 또는 수평적인 동작이 될 수 있다.

더욱이, 구성요소는 혼합을 달성하기 위해 기계장치로 저어질 수도 있다. 이러한 변칙방법은 경우에 따라 기계적인 힘과 중력 및 원심력의 조합으로 특징된다. 상기 힘들이 번갈아 가며 작용하면서, 분체는 순환한다. 예를 들어 처음에는 올려졌다가, 그리고 중력의 힘 때문에 떨어진다.

분말을 혼합하는 것은 예들 들면 중력의 방향과 일치하지 아니한 회전축을 중심으로 용기를 회전 시킴으로서 달성될 수 있다. 특히 돌출, 고리 또는 이와 유사한 것들이 용기의 측벽에 형성될 수 있으며, 이로써 분체는 더욱 격렬히 혼합된다. 분체가 일정높이까지 올려진뒤에, 그것은 떨어지고 다시 올려진다. 여기에서 원심력의 영향아래 수행되는 부분회전동작도 생각할 수 있다. 회전용기에서, 아래의 운동의 일련의 단계가 이루어지는 것을 추론할 수 있다. 밑을 따라서 옆으로 이동, 기계적인 위와 안으로의 이동, 중력의 영향아래서 떨어지고 측으로 이동하는 것 등등이 있다.

혼합은 음향의 효과로 달성될 수도 있다. 여기서 음파는 공기를 통해 용기측벽을 경유하여 분체로 전해 질 수 있다. 이렇게 하여 분체는 적당한 주파수로 혼합되는데, 주파수는 스캐닝수단으로 쉽게 정해 질 수 있다.

또 다른 변형방법은 분체를 소용돌이 치게 하는 것이다. 여기서 분말은 선풍기나 또는 그 외 유사수단에 의해 발생된 공기의 흐름으로 움직이게 된다. 공기의 마찰에 대한 중량의 비율은 입자의 길이에 대해 비례하기 때문에, 밀도가 증가된 기본 조성물과 골재의 매우 작은 입자는 쉽게 공기의 흐름에 휩쓸리게 된다. 이러한 변형방법은 특히 거대한 밀폐용기에서 혼합할 때 유용하며 필요에 의해 필터수단을 써서 입자를 통과시키지 않도록 하는 개구부(예를 들면, 공기흐름을 부가하기 위해)를 형성할 경우 유리하다.

골재를 결합재와 결합시키는 것을 개선하기 위해서, 혼합작업 전에, 혼합작업 동안 또는 혼합작업 후에 기본 조성물 그리고/또는 골재를 가열하는 것으로 그 방법이 변형될 수 있으며, 그래서 골재물질의 미립자부분이 적어도 부분적으로 기본조성물의 미립자와 융합 될 수 있다. 그러나, 이러한 변형에 있어서도 마찬가지로, 골재와 기분조성물의 분체상태는 혼합과정 그리고 가열과정 동안 유지된다. 다른 말로 하면, 미립자의 후속의 분쇄가 필요할 정도로 대부분에 걸친 대규모융합이 일어나지 않는다. 오히려 극소의 융합효과만이 있을 따름이다.

이것은 유리하게는 예를 들면, 혼합 과정전에 바로 골재물질을 가열하는 것으로 실시될 수 있는데, 이로서 기본조성물의 미립자들이 표면이 녹아 붙게 된다. 대안으로서, 골재는 기본 조성물에 대해 필수적으로 직접 열을 가하지 않토록 하는 그러한 주파수의 전자기파를 사용하는 수단에 의해 혼합 과정중 또는 혼합작업 후에 가열될 수 있다. 일차적인 골재의 가열은 기본 조성물들이 서로 접착되는 것을 방지한다.

본 발명의 방법은 최소한 개 이상의 골재물질이 윤활제로 구성된 경우에 특히 적합하다. 윤활제의 추가는 작업물이 사용 중에 자주 마찰에 자주 노출되는 이를 테면 힌지 부분. 벨트 잠금기, 자물쇠 부품 등과 같은 곳에 도장막을 형성하는 경우에 매우 유용하다. 한편, 문제가 있는 부분의 사용자 친화적인, 부드러운 작동이 이루어지게 되면, 다른 한편으론, 도장막에 대한 기계적 피로감이 줄어드는데 왜냐하면 전단력이 눈에 띄게 줄어 들기 때문이다. 이미 전술한 바와 같이 윤활제는 종래기술에 따르면 압출기를 더럽게 할 개연성이 컸다. 만약 윤활제로 구성된 골재물질이 분체상태의 기본조성물과 혼합되면, 전단력, 압력 또는 높은 온도가 없으므로 혼합을 위해 사용된 장치의 표면에 윤활제가 거의 퇴적되지 않는다. 장치의 집중적

인 세척이 필요하지 않거나 또는 자주할 필요가 없어지게 된다.

종래기술에서 기본조성물이 윤활제로 사용된 물질로 구성되는 것을 배제하지 않는다. 그러나 기본조성물의 본 발명에 따른 제조방법에 있어서는 , 그들은 완료된 도장막의 마찰속성을 조절하기 위한 윤활제로서가 아니라 예를들면 압출과정을 도와주는 가공제로서 사용된다.

해당업계에서 알려진 모든 물질은 윤활제로 사용 될 수 있다. 예를 들면, 할로겐 탄화수소(halogen hydrocarbons), 특히 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene:PTFE), 폴리비틸리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride : PVDF), 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중 합체 (tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer: FEP),불소수지공중합체( perfluoroalkoxy copolymer:PFA), 과불화프로필렌 및 불소수지 비닐 에테르의 테트라플루오로에틸렌 공중합체 (copolymer of tetrafluoroethylene with perfluorinated propylene and perfluoroalkyl vinyl ether: EPE)와 테트라플루오로에틸렌 및 페르플루오로메틸 비닐에테르(tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether:MFA),몰리브덴디설파이드(MoS2), 질화 붕소, 흑연, 플루오르 흑연, 폴리설폰(polysulfones)과 이들의 혼합체 또는 조합이 사용될 수있다. 이들 윤활제들은 분체골재로서 추가될 수 있으며 분체도로가 부드러워지고 흐르고 그리고 결화되어도 영해되지 않는다. 이들은 본발명에서 내 용해성 윤활제로 언급될 것이다.

본 발명에 따른 방법은 매우 딱딱한 골재 이른바 경 물질에게도 매우 적당하다. 이는 특히 최소한 모스(Mohs hardness scale)경도로 5도 를 가진 물질 바람직하게는 적어도 7도의 경도를 가지는 입자의 골재에 관한 것이다. 그러한 입자는 특히 도장막이 심한 기계적 스트레스에 노출될 때 사용된다. 도장막 표면으로 부터 부분적으로 돌출된 경우가 있는 이러한 경입자를 심는 것은 압력 및 전단력에 대해 전체 도장막을 보호함으로써 마모를 방지하려는 것이다.

유리하게는 그러한 입자는 윤활제와 조합하여 사용될 수 있다. 그러나 압출기에서 그러한 경입자의 분산은 극단의 전단력과 관련이 있기 때문에, 입자의 경도는 압출기에서 마모와 찢김 현상에 일조를 하게 된다. 본 발명에 따른 방법에서는 보통 그러한 경입자에 의해 대단히 취약하게 되는 혼합에 사용되는 장치에 대한 증가된 압력이나 또는 심각한 전단력이 생기지 않는다.

높은 경도가 특징인 입자는 규산, 산화 알루미늄, 실리콘 카바이드입자, 질화물 입자, 질화 붕소 입자, 실리콘과 티타늄 질화물 입자, 또는 초정밀유리질중공구체(microglass hollow spheres) 이다.

본 발명에 따라 방법의 기본적인 조성물은 종래 기술과 같이, 바람직하게는 다수의 구성요소를 압출하여 제공한다. 이러한 압출 후에 이어서 일반적인 냉각 및 분쇄(과립화) 그리고 연삭이 이어 실행된다. 그런 다음 부적절한 크기의 입자를 분리해내기 위해 제공된 분체를 분리하는 공정이 실행된다.

기본적으로 모든 물질은 분체도료에서 사용되는 기본 조성물용 결합제로 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 에폭시 수지, 폴리에스터, 아크릴 레이트 수지, 메타 크릴 레이트 수지 및 폴리우레탄과 같은 그러한 열 또는 자외선 경화성 결합제들이 있다. 열가 소성 물질은 특히 폴리아미드, 폴리올레핀(특히 에틸렌,프로필렌,부텐의 단일 중합체 또는 공중합체) 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 및 폴리 염화 비닐리덴(polyvinylidene chloride)이 사용될 수 있다. 또한 명백하게 결합제의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 목적에서 열 또는 자외선 경화성의 결합제는 열가 소성 물질과 함께 조합되어 사용될 수 있다. 대부분의 경우, 금속 작업물을 위한 분체도료는 본 발명에 따른 방법에 의해 생산되어야 한다.

금속 작업물은 금속의 형태 나 사용의 위치에 따라, 크건 작건 부식의 위험에 노출 되어 있다. 효과적인 부식 방지를 제공하는 하나의 선택사항은 도장막에 금속 입자를 포함시키는 것이다. 이러한 이유로 하나 본 발명의 구체적 실시예 에서는 골재 및/또는 기본 조성물에 금속 입자를 포함 시킬 수 있다. 기본 조성물에서 금속 입자를 사용하는 것은 종래기술에서도 알려져 있으며 압출과정에서 문제가 되지 않았다. 그러나 기본조성물과 금속입자를 나중에 혼합하는 것은 본 발명의 유연성에 기여할 수 있는데 이는 왜냐하면 원하는 금속입자를 가진 분체도료는 작은 노력으로 빨리 제공될 수 있기 때문이다.

사용되는 금속 입자는 다양한 종류가 될 수 있다. 바람직하게는, 금속 입자의 재질은 아연, 알루미늄, 주석, 마그네슘, 니켈, 코발트, 망간, 티타늄 또는 이들의 합금집단에서 선택된다. 다양한 조성의 금속 입자들도 혼합해서 사용 될 수 있다. 입자는 박막, 판형, 알갱이, 먼지 형태 또는 그 조합으로 제공될 수 있다. 바람직하게는 다른 화학구성의 입자 예를 들면 아연과 알류미늄입자도 사용될 수 있다.

금속 입자는 표면 처리가 될 수 있다. 통상적으로 업계에서 사용되는 일반적인 표면처리는 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 크롬, 니켈 또는 실리콘 산화물과 같은 다양한 염류, , 드문 지구, 유기 또는 무기 폴리머, 스테아르산 (stearic acid), 올레산(oleic acid)과 같은 지방산으로 코팅하는 것이다. 통상적으로 특정한 색깔을 조절하기 위해서 사용되는 금속안료표면의 인산염피막처리법(Phosphating) 또는 사전산화(prior oxidation)는 표면처리의 의미에 역시 포함되어 있다.

기본 조성물을 이루는 다른 추가 구성 요소는 흐름성조절제, 가스제거제 그리고 구조적요소매체 같은 가교촉진제(cross-linking agent) 또는 첨가제이다. 추가로 안료 및 착색제도 고려될 수 있다. 전자는 시각적 디자인을 위해서 무기안료 (예 : 티타늄 산화물, 철 산화물, 크롬 이산화탄소 등)와 함께 유기안료 (예 : 카본 블랙, 아조안료 등) 가 사용 될 수 있고 금속 또는 진주의 광택효과를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 특정한 안료는 부식방지를 위해 사용될 수 있는데 예를 들면 특정 인산염, 알칼리 규산염이나 희귀한 지구의소금이 사용될 수 있다. 추가로 기본 조성물은 칼슘 carbonates, 활석 또는 바륨 황산 충진재로 이루어질 수 있다. 이들 구성요소들은 물론 조합으로 사용될 수 있다.

기본 조성물을 이루는 다른 추가 구성 요소는 흐름성조절제, 가스제거제 그리고 구조적요소매체같은 가교촉진제(cross-linking agent) 또는 첨가제이다. 추가로 안료 및 착색제도 고려될 수 있다. 전자는 시각적 디자인을 위해서 무기안료 (예 :산화티타늄(titanium oxide), 산화철(iron oxides), 이산화크롬(chromuim dioxide)와 함께 유기안료 (예 : 카본 블랙, 아조안료(azo pigment 등) 가 사용 될 수 있고 금속 또는 진주의 광택효과를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 특정한 안료는 부식방지를 위해 사용될 수 있는데 예를 들면 특정 인산염, 알칼리 규산염이나 희토류염(salts of rare earths)이 사용될 수 있다. 추가로 기본 조성물은 칼슘 카보네이트(calcium carbonates), 활석(talcum) 또는 바륨 황산(barium sulfate)같은 충진재로 이루어질 수 있다. 이들 구성요소들은 물론 조합으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 분체도료는 정전기 분체 스프레이 또는 소용돌이 소결 같은 통상적인 도장막 형성방식에 의해 다양한 작업물을 도장하기 위해 사용될 수 있다. 본발명의 분체도료는 안전벨트, 핸들, 레버, 좌석의 부품, 잠금 장치의 부품, 힌지 부품 등 의 자동차산업의 부착물에 특히 유용하다.

특히 바람직하게는 분체도료는 아연이 포함된 부식방지층을 가진 금속작업물에 유용하다. 그러한 부식방지층은 용융 아연도금 또는 전기 도금에 의해 적용할 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 분체도료와 함께 사용 할 경우, 작업물은 특히 부식과 기계적 피로에 대해 강한 저항성을 가지게 된다. 본 발명의 상세는 모범적인 실시예와 함께 아래에서 더욱 자세히 설명된다.

실시예 1

아래의 구성 요소가 분체도료의 기본 조성물을 제조하기 위해 제공되었다.

Araldite GT 7203 (에폭시 수지) 71.00 WT. %

Aradur 3082 (페놀 수지(phenolic) 경화제) 26.40 WT. %

Byk 360P (패임방지 및 흐름 조절 첨가제) 1.40 WT. %

랑코 TF 1778 (PTFE / PE 왁스, 가공제) 0.20 WT. %

카본 블랙 FW 200 pearled 1.00 WT. %

구성 요소들은 각각 무게가 측정되었고 개방형의 역 원추형 형태의 형상을 가진 특별한 용기에 채워졌다. 컨테이너 믹서 (제조사 MIXACO)가 혼합 공정에 사용되었다. 이 믹서는 이중베이스 혼합 플랜트로 이루어져 있는데 그 아래에 혼합될 물질이 담긴 용기가 움직이도록 되어 있다. 이러한 상태에서 원추의 개방부는 위로 향하여져 있다. 혼합을 위해 믹서의 부분인 매칭 대향물이 용기위에 잠겨지게된다. 그런 다음 용기는 원뿔 포인트의 끝이 위쪽으로 되도록 혼합 위치에 180 °로 회전되었고 그렇게 하여 원추의 꼭대기는 위로 향해진다.

혼합될 물질은 용기의 형상에 맞도록 테이퍼진 나선형모양을 가진 회전하는 혼합도구에 의해 원추꼭대기에서 혼합도구의 가운데 중공부위를 통하여 밑으로 내려올 때까지 위로 그리고 안으로 움직인다. 다시 밑에서는 혼합될 물질이 밖으로 움직이고 이어서 혼합도구에 의해 위로 움직인다. 이러한 혼합사이클은 특히 물질에 부드러우며, 눈에 띄는 기계적 압력 또는 전단력은 존재하지 않는다.

구성요소는 5분간 균일화 될 때까지 혼합된다. 혼합과정 후에, 장치는 다시 180도로 회전되고 용기는 방출된다.

균일화된 혼합물은 용융되고 코니더(Co-kneader:왕복 및 회전운동을 하는 스크류우와 배럴의 핀 사이로 통과하면서 전단력에 의하여 원료가 혼련되는 장치)에서 분산된다. 기본 조성물에 포함된 소량의 PTFE/PE 왁스는 압출기를 더럽히지 않는다. 이러한 방법으로 압출된 덩어리는 컴팩트 냉각기에서 경화되고 이어서 거칠게 분쇄된다. 이것은 회전자 분리밀에서 이루어지는 데 여기서 물질은 갈아지고 80 μm 까지의 범위에서 미립자크기로 분리된다. 너무 작은 입자는 원심분리기에서 후에 분리된다. 이러한 방법으로 제조된 기본 조성물은 그 자체로서 사용될 준비가 된 분체 도료가 된다.

방법의 두번째 대목에서, 분체도료는 이어 추가의 분체의 골재주입에 의해 정제된다. 분체 도료로 부터 만들어진 도장막은 한편으로는 내마모성이, 또 다른 한편으로는 마찰특성이 최적화된다. 이러한 목적에서, 모스 경도 규모 9의 경도를 가진 알루미늄 산화물과 고체 윤활제로 사용될 몰리브덴 황화물이 추가로 주입된다.

중량 비율은 다음과 같다 :

기본 조성물 81.30 wt. %

Alodur ZWSK - AT F 1000 (산화 알루미늄) 16.30 wt. %

몰리브덴 황화물 OKS 110 2.40 wt. %

상기 구성은 용기믹서에서 5분간 다시 혼합된다. 이렇게 하여 충분한 균일화가 달성된다. 혼합과정은 상온에서 실행되는데 전술한 바와 같이 분체 입자에 작용하는 눈에 띠는 압력이나 전단력이 없기 때문에 원료물질에 변질을 초래하지 않는다. 이러한 이유로, 믹서기의 내부는 경 알류미늄 산화물입자에 의해 손상을 받지도 않고 믹서기 내부에 표면에 퇴적될 가능성이 있는 몰리브덴 황화물에 의해 더렵혀 지지도 않는다. 개별구성요소의 미립자크기는 변하지 않는다. 역시 구성요소의 덩어리화도 발생치 않는다. 골재와의 혼합 후에 결과는 사용할 수 있는 최종 분체도료이다.

이로써 분체도료는 사용할 준비가 되어 있고 적당한 용기 안에 충진 될 수 있다. 이것은 통상적인 분체 도료의 도장막 형성 방법에 의해 사용 될 수 있다 도장막형성을 위해 경화 될 수 있다. 위에서 설명된 방법에 따른 도장막 형성은 그 우수한 마멸방지 및 낮은 표면 마찰의 속성으로 특징 지워 질 수 있다. 여러 가지 중에서 예를 들면 힌지 부품의 경우 해당 도장막 형성을 위해 그리스가 함유된 윤활제 또는 액체 윤활제가 투여된다.

실시예 2

새로운 부품에 대한 도장막의 마찰 속성을 최적화하기 위해 다양한 윤활제 골재가 검사되었다. 이 목적을 위해, 실시예 1의 기본조성물의 100kg의 용기가 구입되었다. 이제 실험실 믹서 (표준 수직 믹서)에서 기본조성물 2kg이 각 다른 윤활제 골재와 혼합되어 50 가지 서로 다른 실험 조성물이 제조되었다. 조성물의 10은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) (SD 값 7 μm) 또는 몰리브덴 황화물 (SD 값 4 μm) 또는 질화 붕소 (SD 값 5 μm) 또는 흑연 (SD 값 12 μm) 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride)(PVDF) (SD 값 8 μm)을 포함하고 있는데 각 10개의 조성물내 비율을 5g에서 최종값 50g 까지 단계별로 증가되었다. 윤활유입자의 직경은 4 μm의 12 μm의 사이에 있다.

부품의 집단에는 정전기 분체 분사방식을 사용한 방법에 따라서 제조된 각 테스트조성물로 각각으로 도장되었다. 이어서, 각각의 도장막 속성이 검사되었다. 실시예 에서와 같이 특히 정제된 분체도료 소량을 제공하는 것은 종래기술에 따른 방법으로는 거의 불가능하다.

실시예 3

실시예1에 따른 제조방법과 유사한 것으로 아래 기재의 요소를 가진 분체기본조성물이 압출,연삭,분리에 의해 제조되었다.

D.E.R. 662 (에폭시 수지) 13.00 WT. %

Epikote 1055 (에폭시 수지) 4.2 WT. %

Epikote 1007 (에폭시 수지) 26.0 WT. %

lamp black(램프 블랙) 1.0 WT. %

Minex (규산염 충진재) 54.0 WT. %

2 - methylimidazolium (촉진제(promoter)) 1.0 WT. %

BYK 360 P (흐름성조절제) 0.8 WT. %

한정 량의 의 고객 주문을 위해, 분체도료 50kg은 특히 내마모성 도장막 형성을 위해 제조되었다. 이러한 목적으로, 기본 조성물 85 중량 %가 표준 수직 믹서에서 15 중량 %의 탄화 규소 분체 (sd 값 5 μm)와 혼합되었다. 그렇게 하여 생산된 분체도료는 150 ° C.에서 정전기 분체 분사방식을 사용하여 작업물에 적용되었고 150도에서 경화되었다. 도장막은 특히 모스 경도 규모 9.6의 경도를 갖는 함침된 실리콘 탄화물 입자에 의해 내마모성이 뛰어났다.

Claims

-결합제로 구성된 분체 기본 조성물을 제공하는 단계,
-완성된 코팅파우더를 제조하기 위해 상기 분체 기본 조성물을 적어도 1개 이상의 분체 골재와 혼합하는 단계로 구성되며,
혼합 동안, 골재 및 기본조성물의 분체상태가 유지되며, 최소한 한 개 이상의 내 용해성 윤활제 그리고/또는 최소한 한 개 이상의 경물질이 상기 분체골재로서 사용되는 것을 특징으로 하는 분체 도료 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합은 젓기, 흔들기, 기계적인 혼합, 음향효과 또는 소용돌이의 방법에 의해 수행 되는 것을 특징으로 하는 분체 도료 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
골재의 미립자의 부분은 혼합 전, 혼합 동안, 혼합 후에 기본 조성물 그리고/또는 골재의 가열에 의해 기본조성물의 미립자와 함께 부분적으로 융합되는 것을 특징으로 하는 분체 도료 제조방법.
제1항에 있어서,
할로겐 탄화 수소(halogen hydrocarbons), 특히 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene:PTFE), 폴리비틸리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride : PVDF), 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌 공중 합체 (tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer: FEP),불소수지공중합체( perfluoroalkoxy copolymer:PFA), 과불화프로필렌 및 불소수지 비닐 에테르의 테트라플루오로에틸렌 공중합체 (copolymer of tetrafluoroethylene with perfluorinated propylene and perfluoroalkyl vinyl ether: EPE)와 테트라플루오로에틸렌 및 페르플루오로메틸 비닐에테르(tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether:MFA),몰리브덴디설파이드(MoS2), 질화 붕소, 흑연, 플루오르 흑연, 폴리설폰(polysulfones) 또는 이들의 혼합 집단에서 선택되는 것을 특징으로 하는 분체 도료 제조방법.
제1항에 있어서,
적어도 1개 이상의 골재가 사용되며, 골재는 적어도 모스경도 5 이상의 경도 이며, 바람직하게는 적어도 모스 경도 9 이상인 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 분체도료 제조방법.
제5항에 있어서,
사용되는 입자는 규산, 산화 알루미늄, 실리콘 카바이드입자, 질화물 입자, 질화 붕소 입자, 실리콘과 티타늄 질화물 입자, 또는 초정밀유리질중공구체(microglass hollow spheres) 및 이들의 혼합으로 구성된 집단 에서 선택되는 것을 특징으로 하는 분체도료 제조방법.
전항의 어느 하나의 항에 있어서,
기본조성물은 다수의 구성요소의 공동 압출에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 분체도료 제조방법.
전항의 어느 하나의 항에 있어서,
결합제는 에폭시 수지(epoxy resins), 폴리에스테르(polyesters), 아크릴 레이트 수지(acrylate resins), 메타크릴레이트 수지(methacrylate resins),폴리우레탄(polyurethanes) 과 열가 소성 물질(thermoplastic materials) 특히 폴리아미드(polyamide), 폴리올레핀(polyolefines), 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 및 폴리 염화 비닐 리덴 (polyvinylidene chloride)과 이들의 혼합으로 구성된 집단에서 선택되어 사용되는 것을 특징으로 하는 분체도료 제조방법.
전항의 어느 하나의 항에 있어서,
적어도 한 개 이상의 금속입자로 이루어진 골재 그리고/또는 금속입자로 이루어진 기본 조성물이 사용되는 것을 특징으로 하는 분체도료 제조방법.
제10항에 있어서,
금속입자는 아연(zinc), 알루미늄(aluminum), 주석(tin), 마그네슘(magnesium), 니켈(nickel), 코발트(cobalt), 망간(manganese), 티타늄(titanium), 그리고 이들의 혼합 및 이들의 합금의 집단에서 선택되어 사용되어 지며 그 형태는 박막, 판형, 알갱이, 먼지 형태 또는 그 조합으로 제공되는 것을 특징으로 하는 분체도료 제조방법.
제1항 내지 제12항의 어느 한 항에 따른 분체 도료 제조방법에 의해 제조된 분체 도료.
도장막 형성작업물이 특히 자동화 산업에서 사용되는 부속물들을 위한 제13항에 따른 분체 도료의 사용.
작업물이 아연을 포함한 부식방지층을 가진 금속작업물인 제14항에 따른 사용.