KR20120045074A - 탄성변성과 우레탄 변성 그리고 이소시아네이트 블로킹을 동시 개질한 폴리에스테르와 이를 이용한 프리 코티드용 자동차 강판 도료의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CRS 또는 EGI 강판 등의 자동차용 강판 제조 시 강판 제조 업체에서 롤 코팅 방식으로 미리 도장 하여 출고되어 자동차 제조 업체 에서 절단, 가공, 조립 한 후 이어지는 후속공정인 중상도 도장 공정으로의 이행이 가능하도록 설계되어진 고도의 가공성 과 소지와의 밀착성 그리고 내식성 , 내한칩핑성등에 있어 우수한 물성을 가진 폴리에스테르 수지 조성물로서 일반적인 PCM(Pre coated metal)용 폴리에스테르 수지를 제조한 후 이를 이용하여 수지의 주쇄에 함유된 수산기를 1단계로 카프로락톤과 부가 반응하여 변성 한 후 증쇄된 카프로락톤 말단기에 2단계로 이소시아네이트로 반응시켜 우레탄 변성을 실시하고 우레탄 변성 도중 미 반응시킨 일부의 이소시아네이트를 다시 블록킹 에이전트를 사용하여 블록화 시키는 3단계 하이브리드 방식으로 제조된 열경화성 폴리에스테르 수지(이하3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지라 칭한다.) 조성물과 이를 함유한 프리 코티드 자동차 강판용 도료 제조에 관한 것이다.

Description

탄성변성과 우레탄 변성 그리고 이소시아네이트 블로킹을 동시 개질한 폴리에스테르와 이를 이용한 프리 코티드용 자동차 강판 도료의 제조 방법{The polyester resin modified with elastomer and urethane, blocking agent and the method of process of paint for pre coated automotive metal sheet}

본 발명은 CRS 또는 EGI 강판 등의 자동차용 강판 제조 시 강판 제조 업체에서 롤 코팅 방식으로 미리 도장 하여 출고되어 자동차 제조 업체 에서 절단, 가공, 조립 한 후 이어지는 후속공정인 중상도 도장 공정으로의 이행이 가능하도록 설계되어진 고도의 가공성 과 소지와의 밀착성 그리고 내식성 , 내한칩핑성등에 있어 우수한 물성을 가진 폴리에스테르 수지 조성물로서 일반적인 PCM(Pre coated metal)용 폴리에스테르 수지를 제조한 후 이를 이용하여 수지의 주쇄에 함유된 수산기를 1단계로 카프로락톤과 부가 반응하여 변성 한 후 증쇄된 카프로락톤 말단기에 2단계로 이소시아네이트로 반응시켜 우레탄 변성을 실시하고 우레탄 변성 도중 미 반응시킨 일부의 이소시아네이트를 다시 블록킹 에이전트를 사용하여 블록화 시키는 3단계 하이브리드 방식으로 제조된 열경화성 폴리에스테르 수지(이하3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지라 칭한다.) 조성물과 이를 함유한 프리 코티드 자동차 강판용 도료 제조에 관한 것이다.

명 세 서

발명의 상세한 설명

기 술 분 야

본 발명인 변성 카프로 락톤 탄성 변형 과 이소시아네이트를 이용한 우레탄 변성 그리고 프리 이소시아네이트의 블로킹과 같은 3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 제조 방법은 수산기값이100내지 200mgKOH/g 이고 평균 분자량이 500내지 3,000인 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물에, 카프로락톤을 일차로 중합시켜 변성을 진행하고 이렇게 제조된 카프로락톤 변성 폴리에스테르에 추가로 이소시아네이트를 부가 중합하여 일부의 이소시아네이트는 카프로락톤 변성 폴리에스테르 수지와 우레탄 변성을 하고 일부 이소시아네이트는 미 반응 시킨 후 카프로락탐 등의 일반적인 블로킹제로 블로킹하여 제조된 열경화성 폴리에스테르 수지로서 이렇게 제조된 폴리에스테르 수지와 이를 이용하여 제조된 자동차 하도 용 도료는 자동차용 강판 제조 공정 중에 롤 코팅 방식으로 미리 도장된 후 자동차 제조 업체로 출고 되어 자동차 도장 공정에서 필수 불가결한 공정 이었던 전처리 전착 도장 공정 및 프라이머 도장 공정 없이 바로 절단, 가공, 용접하여 후속 공정인 중상도 도장 공정을 진행 할 수 있는 특장점이 있다.

본 발명은 CRS 또는 EGI 강판 등 자동차용 강판에 도장 하여 가공성 , 소지와의 밀착성 및 내식성 , 내한칩핑성이 우수한 변성 카프로 락톤 과 블록된 이소시아네이트 그리고 블로킹 에이전트 가 하이브리되어 제조된 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물과 이를 함유한 자동차 하도 용 도료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에스테르 수지 내에 함유 되어 있는 수산기에 카프로락톤을 부가 반응시켜 고탄성 폴리에스테르로 1단계 변성 한 후 이렇게 제조된 고탄성 변성 폴리에스테르에 다시 연속하여 이소시아네이트를 반응하여 우레탄 변성을 통해 기계적 , 화학적 물성 물성을 증가시킨 후 미 반응 시킨 일부의 이소시아네이트를 메틸에틸케톡심 또는 그 외의 일반적인 이소시아네이트의 블로킹 에이전트로 블록 시켜 제조한 수지 및 이를 함유하여 제조된 프리 코티드 자동차 강판용 하도 도료로서 이렇게 제조된 도료는 기존 자동차 도장공정에서 정전 도장 공정과 프라이머 도장 공정의 주요 목적인 자동차 강판과 하도 와 의 소지 밀착성 , 내식성 그리고 내한칩핑성 등의 제반 물성을 단일 도장 공정만으로 실현 할 수 있으며, 강판 제조 시 강판 제조 업체에서 롤 코팅 방식으로 미리 도장 되어 출고 되므로 현재 자동차 도장 공정의 주요 공정인 정전 도장 공정, 프라이머 도장 공정, 중도 도장 공정, 상도 도장 고정으로 구성된 연속 도장 공정의 정전 도장 공정 과 프라이머 도장 공정을 근본적으로 삭제 하게 되어 자동차 생산 능률의 향상 뿐만 아니라 정전 도장 시 발생 되는 다량의 중금속 함유 폐수와 프라이머 코팅 공정 중 발생하는 다량의 유기휘발 용제를 근본적으로 제거 할 수 있다는 특장점이 있다.

본 발명의 목적은 PCM 용 도료를 자동차 강판 제조 시 적용가능 하도록 개선된 내식성, 방청성, 평활성, 내한칩핑성을 가진 카프로락톤을 이용한 탄성 변성 과 이소시아네트를 이용한 우레탄 변성 그리고 이소시아네트 블록화 의3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물과 이를 이용한 프리 코티드 자동차 강판용 하도 도료의 제조 방법을 제공 하는 것이다.

최근 들어 유기 용제 및 도료를 사용하는 각종 제조 공정들의 친환경 공정의 도입이 본격화 되고 있는 추세이며 이에 발 맞추어 일부 자동차 업계에서는 기존 PCM(Pre coated metal) 코팅에서 주로 사용되었던 방식인 강판 생산 시 롤 코팅 방식으로 미리 도장 후 출고된 강판을 용도에 맞게 절단 및 가공, 또는 용접하여 사용 하는 제조 방식을 자동차 바디 및 파트를 제조하는 공정에 적용하기 위한 시도를 진행 중이다. 하지만 기존의 PCM용 도료를 사용하여 자동차 강판 제조 공정 중 미리 도장된 강판을 사용 하여 기존 자동차 도장 공정의 전착 전처리 공정과 프라이머 도장 공정을 대체 하려는 시도는 근본적으로 여러 기술적 한계를 가지고 있는 것이 사실이다.

일반적으로 건축 외장재 목적으로 사용되는 PCM 도료는 강판 제조 후 롤 코팅 방식으로 강판 위에 일정 두께의 도막을 도포한 후 약 230℃의 건조 덕트를 분당 100m의 속도로 통과 하며 경화도막을 형성한다. 이 후 다시 리 와인딩 되어 매우 고 장력 상태로 포장 되어 운송된다. 이렇게 제조된 PCM용 강판은 건축 외장재등의 마감재로 사용하기 전에 적절한 크기로 다시 수치 절단 되어 최종 사용하게 된다. 따라서 PCM용 도료의 수지는 가공성과 유연성이 우수한 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 일반적이다. PCM 도료의 도장 과정에서 필요와 목적에 따라 리버스 롤 코터, 다이렉트 롤 코터, 그라비아 롤 코터 등의 다양한 롤 코터에서 도장 되고 경화 된 후 다양한 포장 단위로 리 와인딩 되므로 메탈 강판의 리 와인딩시 필요한 높은 장력의 텐션과 와인딩 후 포장된 상태의 메탈 강판의 높은 압축 강도로 인하여 강판의 도장 면과 배면이 협착 되어 도장 면에 도장된 도막이 맞닿은 배면으로 전이되는 도막전이 현상 등을 억제 하기 위하여 적절한 유리 전이온도의 조절이 필요하다. 일반적으로 높은 유연성과 가공성을 달성 하기 위해서는 도막의 최종유리전이 온도가 낮은 것이 유리한데, 이러할 경우 앞서 언급한 배면으로의 도막의 전이가 발생한다. 이에 PCM 도료 제조사 들이 폴리에스테르 수지를 일부 우레탄 변성하는 등의 1차적인 변성을 하여 수지를 제조하거나 도료를 제조하고 있다. 하지만 본 발명의 본연의 목적인 자동차 강판용 프리 코티드용 도료의 경우 PCM 도료의 제조공정과 동일한 방법을 통해 제조되나, 건축 외장재용 도료가 아닌 자동차 도장의 정전 도장과 프라이머 도장 공정을 1회 롤 코팅으로 근본적으로 대치하는데 그 목적이 있으므로 자동차 제조 업체에서 요구하는 수준의 정전 도장 과 프라이머 도장의 고유의 내식성, 방청성, 내한칩핑성 등을 달성하기 위해서는 기존 PCM 도료가 구현 하고 있는 상기 물성 수준 보다 한 단계 높은 수준의 기계적, 화학적 물성을 필요로 한다.

따라서 본 발명에서는 기존의 PCM 용 폴리에스테르 수지를 1단계로 카프로락톤으로 탄성 변성 하여 기존의 자동차 도장 공정 중 프라이머 코팅공정의 주요 요구 물성인 내한칩핑성을 부여하고 이렇게 생성된 카프로락톤 폴리올 조성물에 다시 2단계로 적정량의 이소시아네이트 단량체를 부가하여 우레탄 변성 폴리에스테르 특유의 우수한 기계적, 화학적 도막 물성을 가지도록 하였고 마지막으로 카프로락톤 폴리올과 반응하지 않고 잔류되어 있는 이소시아네이트를 카프로락탐, 메틸에틸케톡심, 디메틸 말로네이트, 3.5-디메틸 피라졸 등의 일반적인 블록킹 에이전트를 사용하여 블록화 시켜 1액형 도료의 제조가 가능하도록 하였다. 상기와 같이 제조된 폴리 에스테르 수지 조성물은, 자동차용 강판 제조업체의 강판에 프리 코티드 되어 기존의 자동차 제조 공정의 도장 라인에서 도장 되는 정전 도장과 프라이머 도장에서 요구되는 도장의 평활성, 내식성, 방청성, 내한칩핑성등의 제반 물성을 만족 시킬 뿐만 아니라 PCM 도료의 특장점인 유연성과 가공성까지 가지고 있어 본 발명의 본연의 목적인 프리 코티드 자동차 강판용 도료 조성물의 제조를 가능케 하였다는 것이 본 발명의 특장점이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수산기 값이100내지 200mgKOH/g 이고 중량 평균 분자량이 500 에서 3,000사이의 폴리에스테르 수지에 카프로락톤 화합물을 폴리에스테르 수지의 수산기 당량비와 50내지 200중량% 비율로 도입되어 100 내지120℃에서 부가 반응을 실시하여 1단계로 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올을 제조하고 이렇게 제조된 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올 수지의 수산기의 당량비 대비 50 내지 150중량%의 이소시아네이트를 40내지 70℃에서 반응 시켜 2단계로 우레탄 변성을 진행하였다. 또한 3단계로 우레탄 변성 중 도입된 이소시아네이트 중 30~70중량%를 블록킹 에이전트로 블록화 시켜 제조된 자동차 강판 프리 코티드 도료용 3단계 하이브리드 변성 폴리에스테르 수지의 제조 방법을 제공한다.

상기 발명의 완성 하기 위해서는 본 발명의 특징으로 1단계인 카프로락톤 변성, 2단계인 우레탄 변성 그리고 3단계에서 이소시아네이트의 블록킹 제조 공정을 수행할 수 있는 폴리에스테르 수지가 필요로 하며 수산기 값이100내지 200mgKOH/g 이고 중량 평균 분자량이 500 에서 3,000사이의 특징을 가진 폴리에스테르 수지 이다.

상기 폴리에스테르수지의 수산기 값이 100mgKOH/g 미만 이면 내한칩핑성 개선을 위해 폴리에스테르 수지의 수산기 값의 당량비에 대하여50내지200중량% 비율로 도입하는 카프로락톤 화합물의 전체적인 도입량이 충분치 않아 목적하는 수준의 내한칩핑성 확보가 어렵고, 200mgKOH/g을 초과하면 반대로 도입되는 카프로락톤의 양이 필요 이상으로 많아지게 되어 추가적인 우레탄 변성 및 블로킹 에이전트의 사용이 불가피하여 최종 도료의 경제성을 잃게 된다.

본 발명의 폴리에스테르 수지 조성물의 제조방법에 사용되는 글리콜 성분은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4부탄디올, 1,5펜탄디올, 1.6-헥실렌 글리콜, 3-메틸-1,5펜탄디올, 헥실렌글리콜, 1,4사이클로헥산디메탄올, 2,2,4트리메틸-1,3펜탄디올, 2,2-디메틸, 1,3헥산디올, 트리에틸렌글라이콜, 비스페놀A, 네오펜틸 글리콜등의 2개의 수산기를 갖는 글리콜류와 트리메틸올에탄, 솔비톨, 글리세린, 트리메틸올 프로판, 펜타에리스리톨등의 3개 이상의 수산기를 갖는 다가알코올류로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용한다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 카르복실산은 방향족계로는 프탈릭 안하이드라이드, 이소프탈산, 테레프탈산, 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드, 메틸 헥사하이드로 프탈릭 안하이드라이드, 트리메탈릭 안하이드라이드 등을 들 수 있고, 지방족계로는 아디프산, 아젤릭산, 숙신산, 디그라이콜릭 에시드로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 2종 이상 혼합형태를 사용할 수 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 수지의 중량평균 분자량은 500내지3,000범위의 분자량을 가진 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 중량평균 분자량이 500미만이면 카프로락톤 변성 도중 목적하는 폴리에스테르 수지의 수산기 당량과 50내지 200중량%로 부가반응 하여야 하는 카프로락톤 화합물이, 본 발명이 의도하지 않은 2량체 또는 그 이상의 카프로락톤 쇄 연장 화합물을 생성하여 바람직하지 않다. 또한, 중량평균 분자량이 3,000을 초과하면 본 발명이 제안하고 있는 주요 제조 방법인3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 제조를 완료 하였을 때 지나치게 높은 점도로 인하여 도료의 제조가 사실상 불가능 해 지는 단점이 있다.

본 발명의3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지의 제조방법의 제1 특징은 자동차 강판용 프리 코티드 도료에 사용되는 카프로락톤 변성 폴리에스테르 수지의 내한칩핑성을 최적화 하기 위해 수산기 값이 100~200mgKOH/g 이고 중량 평균 분자량이 500에서 3,000사이인 폴리에스테르 수지에 카프로락톤 화합물을 폴리에스테르수지의 수산기 당량비와 50내지200중량% 비율로 100내지 120℃에서 부가반응 시켜, 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올을 제조하는 것이다.

상기 폴리에스테르수지의 수산기 값의 당량비에 대한 카프로락톤 화합물의 도입량이 50중량% 미만 이면 목적하는 고탄성 폴리에스테르수지를 제조를 위한 카프로락톤 변성율이 충분하지 않은 단점이 있고, 200중량%이상 이면 폴리에스테르수지의 수산기와 반응하지 않고 잔류 하는 과량의 카프로락톤이 수지 내에 다량 포함되어 이를 함유하여 제조된 도료의 내후성 및 내구성 등의 도막 신뢰성에 부정적인 결과를 초래한다.

본 발명의 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올은 종래의 PCM 도료용 폴리에스테르 수지를 프리 코티드 자동차 강판용 도료에 적용하였을 경우 발생하는 열악한 내한칩핑성을 개선하는 효과를 제공한다. 따라서 본 발명의 제 1특징으로 제조된 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올 수지는 프리 코티드 자동차 강판용 도료 의 필수 불가결한 물성인 내한칩핑성 확보에 매우 효과적이다.

상기 폴리에스테르 수지의 카프로락톤 변성 온도는 100내지 120℃가 바람직하다. 100℃ 이하의 온도에서 변성을 실시할 경우, 목적하는 카프로락톤 변성율을 달성하는데 지나치게 장시간이 소요되는 단점이 있고, 120℃를 초과하는 경우에는 목적하는 카프로락톤 변성을 위한 부가 반응 외에 기대하지 않은 부 반응이 발생할 우려가 있다.

본 발명의3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지의 제조방법의 제2 특징은, 본 발명의 제조방법의 제 1특징과 같이 제조된 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올을 이용하여 해당 수지의 포함된 수산기의 함유량에 대해 당량비로 50 내지 150중량%의 이소시아네이트를 반응온도 40내지 70℃에서 부가 반응 시켜 우레탄 변성 폴리에스테르 수지를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 제 2특징인 우레탄 변성 폴리에스테르 수지는 제1특징에서 제조한 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올 수지에서 확보한 내한칩핑성 외에 추가로 프리 코티드 자동차 강판용 도료에서 필요한 금속 강판의 내식성 과 방청성을 확보 할 수 있게 하고 도막의 내약품성 및 내용제성 등의 기계적, 화학적 물성을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기 카르로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올 수지의 우레탄 변성율은 함유된 수산기 값의 당량비 대비 50내지 150중량%의 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 우레탄 변성 비율이 50중량% 미만 이면 본 발명의 제 2특징인 우레탄 변성의 효과적인 달성이 어렵고 150중량% 이상인 경우는 우레탄 변성 과정에서 중량 평균 분자량의 증가를 초래하여 이를 함유 하여 제조된 프리 코티드 자동차 강판용 도료를 사용한 강판의 가공, 절단 등의 재 작업 시 필요한 충분한 가공성을 확보하기 어렵게 되는 단점을 가진다.

상기 폴리에스테르 수지에 부가 중합 반응하는 이소시아네이트 화합물은 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 테트라메틸렌크실렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 4,4-디페닐 메탄 디이소시아네이트, 2,4-디페닐 메탄 디이소시아네이트 및 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합형태를 사용할 수 있다.

또한 더욱 바람직 하게는 본 발명의 제1특징에서 제조된 카프로락톤 변성 폴리에스테르 폴리올 수지의 수산기 값 당량비 대비 80내지 130중량%의 이소시아네이트 사용하고 이소시아네이트 종류는 프리 코티드 도료의 특성상 가공성 및 유연성 확보를 위하여 지환족 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 우레탄 변성 폴리에스테르 수지의 반응은 40 내지 70℃에서 반응하는 것이 바람직하다. 40℃ 미만에서 우레탄 변성을 진행하는 경우 목표하는 우레탄 변성율을 확보하는데 까지 장시간이 소요되어 제조공정이 지연되는 단점이 발생하고 70℃이상인 경우 도입된 이소시아네이트의 반응이 매우 촉진되어 본 발명의 또 다른 특징인 블로킹 에이전트를 이용한 이소시아네이트 블로킹을 위한 이소시아네이트와 수산기 간의 반응율 제어가 어려워 지게 되어 적절한 블로킹 에이전트 도입량을 계산하기 어려워 지는 단점을 가진다. 따라서 본 발명의 제조방법의 제 2특징인 우레탄 변성 폴리에스테르 수지는40 내지 70℃에서 진행하는 것이 바람직하다.

또한 상기 우레탄 변성 폴리에스테르 수지의 우레탄 반응 종말점은 전체 수지의 총량 대비 프리 이소시아네이트 잔류 함량이 1.0 내지 2.0중량%가 되도록 반응을 조절 하고 프리 이소시아네이트 함량은 우레탄 변성 반응 도중 1시간 단위로 FT-IR 분광기 분석을 통하여 확인 한 후 프리 이소시아네이트 잔류 함량이 1.0 내지 2.0중량%에 들면 본 발명의 제 2특징인 우레탄 변성 폴리에스테르 수지 제조 반응을 종결한다.

상기 우레탄 반응의 종결점 결정시 수지 내에 포함된 프리 이소시아네이트 함량이 1.0중량% 미만이면 목적한 우레탄 변성 반응이 과도하게 진행 되어 프리 이소시아네이트의 함량이 상대적으로 낮아 졌다는 것을 의미 하는 것인데 이럴 경우 우레탄 변성 수지의 최종 분자량이 높아져 도막의 가공성 및 유연성이 나빠 지게 되고 차후 진행 되는 이소시아네이트의 블로킹 반응 단계에서 필요한 적절한 양의 프리 이소시아네이트의 확보가 어려운 단점이 있다. 또한, 수지 내에 포함된 프리 이소시아네이트 함량이 2.0중량% 이상 이면 목적한 우레탄 변성율을 달성하지 못하여 프리 이소시아네이트가 수지내에 다량 함유 되어 있다는 것을 의미하는데 이는 본 발명 제공하는 우레탄 변성의 근본적인 목적인 기계적 화학적 물성의 개선을 효과적으로 달성하지 못하였음을 의미한다.

본 발명의3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지의 제조방법의 제3 특징은 본 발명의 제1 특징과 제 2특징의 단계에서 순서대로 제조된 카프로락톤 변성 과 우레탄 변성을 동시에 개질한 폴리에스테르 수지에 포함되어 있는 프리 이소시아네이트의 높은 반응성을 제어하여 1액형 도료의 제조가 가능하도록 하기 위하여 블로킹 에이전트를 사용하여 프리 이소시아네이트의 블로킹을 실시하는 방법을 제공한다.

상기 제1 특징과 제 2특징의 단계에서 순서대로 제조된 카프로락톤 변성 과 우레탄 변성을 동시에 개질한 폴리에스테르 수지에는 1.0내지2.0중량%의 프리 이소시아네이트가 포함 되도록 반응을 제어하였는데 이는 제 2특징인 우레탄 변성 제조 방법 중 투입되는 이소시아네이트 중 수산기와 반응시키지 않고 수지 내에 잔류 시켜 놓은 프리 이소시아네이트로서 이를 근거로 블로킹 에이전트의 투입양을 환산하면 제2 단계에서 투입된 이소시아네이트의 30내지 70중량%에 상당하는 블로킹 에이전트의 투입량에 해당된다. 물론 제2특징에서 사용되는 이소시아네이트 화합물의 종류와 양 그리고 제3특징에서 사용되는 블록킹 에이전트의 종류와 양에 따라 사용량의 차이가 발생 할 수 있으나, 제 3특징에서 사용되는 블로킹 에이전트의 사용량은 제2특징에서 우레탄 변성을 위해 투입된 이소시아네이트 화합물의 30내지 70중량%범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 블로킹 에이전트의 함량이 30중량%미만이면 프리 이소시아네이트의 블로킹을 완결하지 못하여 미 블로킹된 이소시아네이트가 수지 내에 잔류 하게 되고 이는 도료 제조 후 경시에 따라 도료의 저장성이 나빠지는 단점을 유발하게 된다 또한, 블로킹 에이전트의 사용량이 70중량%을 초과 하면 프리 이소시아네이트의 블로킹을 완결시킨 후 수지 내에 블로킹 에이전트 단독으로 잔류 하게 되어 역시 도료의 외관 품질을 저하 시키는 주요 원인이 된다.

상기 폴리에스테르 수지에 부가 중합 반응하는 블로킹 에이전트 화합물은 도료 업계에서 사용하는 일반적인 블로킹 에이전트인 카프로락탐, 메틸에틸케톡심, 디메틸 말로네이트, 3.5-디메틸 피라졸로 이루어진 군에서 선택된 단독 또는 2종 이상의 혼합형태를 사용할 수 있다.

그리고 본 발명의3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물은 자동차 강판 제조 시 강판표면에 롤 코팅 방식 도장의 원활한 작업성을 위하여 추가로 용제를 조성하여야 한다. 본 발명에서 유기용제의 사용량은 상기 3단계 제조특징을 거쳐 제조된 폴리에스테르 수지 조성물 100 중량%에 대하여 50내지100중량%가 바람직하며, 유기용제의 사용량이 50중량% 미만이 될 경우에는 3단계에 걸친 변성 도중 매우 고점도로 제조된 변성 폴리에스테르 수지로 인하여 도료 제조 시 롤 코팅 작업의 특성인 연속 작업성이 저하될 우려가 있고, 100중량%를 초과할 경우에는 강판에 도포 후 건조되는 과정에서 다량의 표면 파핑 현상 및 핀홀 현상이 발생하여 도막외관을 저해하는 원인이 된다.

그리고, 본 발명에서 사용가능한 용제는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 셀루솔브 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸아세테이트, 3-메톡시 부틸아세테이트 등과 같은 아세테이트류 용제와 디아세톤 알코올, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 이소포론 등과 같은 케톤류와 그 외에 글라이콜 에테르류, 글라이콜 에테르 에스테르류, 방향족 탄화수소계 용제 등 용액중합이 가능한 여하의 용제 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기와 같이 제 1특징인 카프로락톤 변성과 제2특징인 우레탄 변성 그리고 제3특징인 블로킹 제조공정과 희석용제를 포함하여 제조된 최종 3단계 변성을 완료한 열경화성 폴리에스테르 수지는 가드너 기포 점도 H에서Z의 규격을 가지고 불휘발분의 함량이 40내지60중량% 그리고 또한 가드너 색상 규격이 0~3인 것이 바람직하다.

가드너 기포 점도가 H미만 이면 도료 제조 후 자동차용 강판에 롤 코팅으로 도막을 형성 할 경우 낮은 점도로 인하여 도막이 자동차용 강판표면에 충분한 두께로 도포 되지 못하고 빈약한 두께의 도막을 형성 하게 된다. 반대로 가드너 기포 점도가 Z이상 이면 도료 제조 후 도료의 칙소트로피가 불량해져 롤 코팅 작업 공정 시 작업 강판의 위에 도장된 도막의 두께가 불 균일 해지는 불량이 발생하게 된다. 그리고 불휘발분이 40중량 % 미만 이면 상대적으로 많이 포함된 용제의 건조를 위하여 건조 덕트내 의 강판 이동속도를 낮추어야 하나, 이럴 경우 전체적인 프리 코티드 자동차 강판의 제조시간이 늘어 나는 단점뿐만 아니라 형성된 도막 역시 광택과 육지감이 낮아지게 된다. 불휘발분의 함량이 60중량%를 초과 하면 롤 코팅 도장의 특성상 도막의 두께가 두꺼운 이른바 후도막이 형성 되는데 이럴 경우 도막과 자동차 강판과의 부착이 매우 불량해 지는 단점이 있다. 색상이 3을 초과 하면 본 발명으로 도장된 프리 코티드 자동차 강판 위에 도장되는 자동차 중도 색상 중 백색 도료의 경우 색상 은폐율이 나빠져 적용이 불가능해지는 문제가 발생한다.

본 발명의3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물을 사용하여 제조한 1액형 프리 코티드 자동차 강판용 도료의 조성비는 다음과 같다.

본 발명의 도료 조성물은 카프로락톤 변성과 우레탄 변성 그리고 블록 이소시아네트 변성이 동시에 개질된 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물이 함유된 도료 조성물로서, 상기와 같이 3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 20내지 40중량%, 체질안료, 방청안료 및 착색안료 15내지 35중량%, 유기용제 30~54중량%, 에폭시 수지 10내지 20중량% 및 아크릴계 레벨링 첨가제 1~5중량%로 이루어진다.

상기 3단계 변성 폴리에스테르 수지 조성물은 글리콜 화합물과 카르복실 화합물의 축합 반응으로 생성된 공중합물과 이를 이용하여 본 발명에서 제안한 제조공정 특징1과 특징2 그리고 특징3을 포함하여 제조된 공중합물 40내지60 중량%와 유기용제 40내지60중량%로 이루어진다.

상기에서 3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지가 20중량% 미만이 되거나 또는 체질안료, 방청안료 및 착색안료 가 35중량%를 초과할 경우에는 도료의 점성이 너무 커질 우려가 있고 또한 다량의 안료로 인하여 도료의 외관이 불량 해질 우려가 있고, 3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물이 40중량%를 초과하거나 또는 안료가 15중량% 미만이 될 경우에는 도막의 은폐력이 떨어질 뿐만 아니라 강판의 내식성과 방청성이 취약해 지는 단점이 발생한다.

그리고 유기용제의 사용량은 30~54중량%가 바람직하며, 유기용제의 사용량이 30중량% 미만이 될 경우에는 도막의 평활성 등과 같은 외관 물성이 저하되거나 롤 코팅을 위한 칙소트로피 인덱스가 너무 높게 형성되어 도장 작업 시 도막의 도포 균일성 등의 제반 외간 품질이 저하될 우려가 있고, 54중량%를 초과할 경우에는 유기휘발 용제의 증가로 환경규제에 저촉될 우려가 있다. 본 발명에서 사용 가능한 유기용제는 상기3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 조성물에 사용되는 유기 용제와 동일 종류의 것을 사용하면 된다.

또 본 발명에서 에폭시 수지의 사용량은 10~20중량%가 바람직하며, 그 사용량이 10중량% 미만이 될 경우에는 자동차 강판용 소재인CRS 또는 EGI 강판에 대한 도막의 부착력의 저하로 도막의 내구성과 화학성 등이 저하 될 우려가 있고, 20중량%를 초과할 경우에는 경화도막의 유리전이 온도가 높아지게 되어 결과적으로 도막이 너무 경질화되고 이로 인해 프리 코티드 도료의 가장 큰 특징인 유연성이나 가공성 등이 저하될 우려가 있다. 본 발명에서 사용 가능한 에폭시 수지는 국도화학 에폭시 수지 제품 군 중 비스페놀 에이형 제품군 중 액상 수지인 YD series중의 YD-112를 비롯한 YD-113~YD-115 그리고 YD-128, YD-134, YD-136 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 사용하면 된다. 그리고 에폭시 수지의 선정 시 수지 내에 수산기가 포함되어 있고 그 함량이 높은 수지를 선정하는 것이 본 발명의 제조 특징 3단계에서 블로킹 시킨 블록이소시아네이트가 도료의 경화 시 해리되어 생성된 활성 이소시아네트와의 가교결합을 위해 바람직하다.

그리고 본 발명에서 첨가제는 실리콘계 레벨링 첨가제 보다 아크릴계 레벨링 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다. 기존의 PCM도료의 경우 실리콘계 레벨링 첨가제를 사용하여 도막표면의 평활성과 우수한 외관품질을 달성 하였으나, 본 발명인 프리 코티드 자동차 강판용 도료의 경우는 자동차 강판의 하도 용으로 사용되므로 연속하여 자동차 도장의 중도 도장과 상도 도장이 마감되어야 하기 때문에 실리콘계 레벨링 첨가제를 사용할 경우 중도와 상도의 표면 장력과 실리콘계 레벨링 첨가제가 포함된 하도의 표면장력에서 큰 차이가 발생하여 결과적으로 층간 부착 불량이 발생한다. 아크릴계 레벨링 첨가제의 사용량이 5중량%를 초과할 경우 아크릴계 레벨링 첨가제의 사용비율이 너무 많아 도막의 외관이나, 중상도 도장의 도장시 하도와 중상도간의 층간 부착성에 심각한 영향을 줄 우려가 있고, 1중량% 미만이 될 경우에는 도막의 평활성이나 흐름성 등의 외관이 나빠질 수 있으며 롤 코팅 후 높은 장력 상태로 롤 포장되어 있는 상태에서 도장면과 배면간의 도막 전이가 발생하여 도장의 불량을 초래할 가능성이높다. 적용되는 첨가제의 종류는 아크릴계통으로 BYK-Chemie사의 BYK-300 series의 BYK-340®를 비롯한 BYK-350®, BYK-352®, BYK-354®, BYK-355®과 BYK-356®, BYK-358N®, BYK-359®, BYK-361N 등을 도막의 평활성이나 외관을 향상하기 위해 적용하였다.

상기의 구성을 갖는 본 발명에 의하면 종래의 자동차 도장 공정 중 정전 도장 공정과 프라이머 도장 공정에서 자동차 강판에 부여 하였던 내식성과 방청성 그리고 내한칩핑성 등의 제반 물성을 자동차 강판 제조 단계에서 강판에 롤 코팅이 가능하게 하여 기존의 정전 도장 공정과 프라이머 도장 공정을 근본적으로 대체 할 수 있었다.

본 발명에 따른 탄성변성과 우레탄 변성 그리고 이소시아네이트 블로킹을 동시 개질한 폴리에스테르와 이를 이용한 프리 코티드용 자동차 도료의 제조로 인하여 자동차 강판 제조 단계에서 단 1회 롤 코팅만으로 기존의 자동차 도장 공정 중 정전도장과 프라이머 도장을 근본적으로 대체 할 수 있는 기술적인 발전을 달성 하였다. 본 발명을 사용하여 달성된 단순화 제조 공정으로 인하여 자동차 제조 공정 중 도장 공정에서 발생하는 정전 도장 후 발생되는 다량의 중금속 폐기물과 프라이머 도장 후 건조를 위한 열에너지 사용을 근본적으로 제거 하고 자동차 생산 공정의 획기적인 단순화 및 친환경적인 생산이 가능하도록 한 것이 본 발명의 특징이다.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

1. 폴리에스테르 수지의 제조

<제조예1>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기, 수분제거용 콘덴서 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 아디픽산 250g, 아젤릭산350g, 에틸렌글리콜 150g, 1.6-헥실렌 글리콜 250g을 혼합하여 서서히 교반하면서 240℃로 승온하고 축합반응시켜, 수산기 값이 110mgKOH/g이고 중량 평균분자량이 2,500 인 열경화성 폴리에스테르 수지를 얻었다.

<제조예2>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기, 수분제거용 콘덴서 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 아디픽산 200g, 아젤릭산 350g, 에틸렌글리콜 150g, 1.6-헥실렌 글리콜 260g을 혼합하여 서서히 교반하면서 240℃로 승온 하고 축합반응시켜, 수산기 값이 130mgKOH/g이고 중량 평균분자량이 1,800 인 열경화성 폴리에스테르 수지를 얻었다.

<제조예3>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기, 수분제거용 콘덴서 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 아디픽산 200g, 아젤릭산 330g, 에틸렌글리콜 180g, 1.6-헥실렌 글리콜 260g을 혼합하여 서서히 교반하면서 240℃로 승온 하고 축합반응시켜, 수산기 값이 160mgKOH/g이고 중량 평균분자량이 900인 열경화성 폴리에스테르 수지를 얻었다.

<제조예4>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기, 수분제거용 콘덴서 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 아디픽산 200g, 아젤릭산 300g, 에틸렌글리콜 180g, 1.6-헥실렌 글리콜 280g을 혼합하여 서서히 교반하면서 240℃로 승온 하고 축합반응시켜, 수산기 값이 190mgKOH/g이고 중량 평균분자량이 500인 열경화성 폴리에스테르 수지를 얻었다.

2. 3단계 변성 폴리에스테르 수지의 합성

<실시예1>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 제조 예 1에서 제조된 폴리에스테르 수지 500g를 투입하고 1단계 카르로락톤 변성을 위해 Dow Chemical 사의 상품명 Tone monomer EHCO인 입실론 카프로락톤 화합물 111g을 110℃에서 순차적으로 적하 하여 카프로락톤 변성 시킨 후, 2단계 우레탄 변성을 위해 플라스크 온도를 60℃로 냉각하여 헥사메틸렌 디이소시아네이트 164g을 천천히 반응부로 적하 하고 매시간 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 1.5%도달 하였을 때 3단계 프리 이소시아네이트 블록킹을 위하여 메틸에틸케톡심 24g을 천천히 적하 하여 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 0.2% 미만일 때 희석 용제 크실렌 699g을 투입하여 반응을 종료 시켰다. 이렇게 제조된 3단계 변성 폴리에스테르는 가드너 기포 점도 M 이고, 불휘발분 50%, 중량 평균분자량 18,000 의 특성치를 가진다.

<실시예2>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 제조 예 2에서 제조된 폴리에스테르 수지 500g를 투입하고 1단계 카르로락톤 변성을 위해 Dow Chemical 사의 상품명 Tone monomer EHCO인 입실론 카프로락톤 화합물 132g을 110℃에서 순차적으로 적하 하여 카프로락톤 변성 시킨 후, 2단계 우레탄 변성을 위해 플라스크 온도를 60℃로 냉각하여 헥사메틸렌 디이소시아네이트 194g을 천천히 반응부로 적하 하고 매시간 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 1.5%도달 하였을 때 3단계 프리 이소시아네이트 블록킹을 위하여 메틸에틸케톡심 25.6g을 천천히 적하 하여 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 0.2% 미만일 때 희석 용제 크실렌g을 투입하여 반응을 종료 시켰다. 이렇게 제조된 3단계 변성 폴리에스테르는 가드너 기포 점도 Q 이고, 불휘발분 50%, 중량 평균분자량 22,000 의 특성치를 가진다.

<실시예3>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 제조 예 3에서 제조된 폴리에스테르 수지 500g를 투입하고 1단계 카르로락톤 변성을 위해 Dow Chemical 사의 상품명 Tone monomer EHCO인 입실론 카프로락톤 화합물 162g을 110℃에서 순차적으로 적하 하여 카프로락톤 변성 시킨 후, 2단계 우레탄 변성을 위해 플라스크 온도를 60℃로 냉각하여 헥사메틸렌 디이소시아네이트 239.5g을 천천히 반응부로 적하 하고 매시간 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 1.5%도달 하였을 때 3단계 프리 이소시아네이트 블록킹을 위하여 메틸에틸케톡심 28.1g을 천천히 적하 하여 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 0.2% 미만일 때 희석 용제 크실렌 g을 투입하여 반응을 종료 시켰다. 이렇게 제조된 3단계 변성 폴리에스테르는 가드너 기포 점도 T 이고, 불휘발분 50%, 중량 평균분자량 25,000의 특성치를 가진다.

<실시예4>

2ℓ 용량의 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기 및 승온장치를 부착하였다. 여기에 제조 예 4에서 제조된 폴리에스테르 수지 500g를 투입하고 1단계 카르로락톤 변성을 위해 Dow Chemical 사의 상품명 Tone monomer EHCO인 입실론 카프로락톤 화합물 193g을 110℃에서 순차적으로 적하 하여 카프로락톤 변성 시킨 후, 2단계 우레탄 변성을 위해 플라스크 온도를 60℃로 냉각하여 헥사메틸렌 디이소시아네이트 285g을 천천히 반응부로 적하 하고 매시간 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 1.5%도달 하였을 때 3단계 프리 이소시아네이트 블록킹을 위하여 메틸에틸케톡심 30g을 천천히 적하 하여 FT-IR 분광기 분석을 통해 프리 이소시아네이트 함량이 0.2% 미만일 때 희석 용제 크실렌 g을 투입하여 반응을 종료 시켰다. 이렇게 제조된 3단계 변성 폴리에스테르는 가드너 기포 점도 W 이고, 불휘발분 50%, 중량 평균분자량 28,000의 특성치를 가진다.

도막 형성

상기 실시 예 1 내지 4 에서 제조한 수지 조성물을 사용하여 아래 실시 예 5 내지 8 및 비교 예 1의 방법과 같이 도막을 형성시켰다.

<실시 예 5>

상기 실시 예 1에서 수득한 수지 조성물 30중량%, 체질안료로는 Clay를 10중량%, 방청안료로는 Anticol Yellow 10중량%, 착색 안료로는 Zn dust 10중량%를 순서대로 첨가 하였다. 에폭시 수지로는 국도화학사 에폭시 수지(상품명 YD-128) 15중량%, 첨가제는 BYK-350®, BYK-352®, BYK-354®등이 3중량%,로 이루어진 도료 배합물에 크실렌를 사용하여 포드컵 4번으로 점도(25 ℃)를 40초로 조절하였다. 상기 도료 배합물을 크로메이트 처리된 GI 또는 GALVALUME 소지에 건조 도막 30~50㎛, 건조온도 241~249℃, 소부온도 40~60초의 조건으로 도장하여 도막을 형성 하였다.

<실시 예 6>

상기 실시 예 2에서 수득한 수지 조성물 30중량%, 체질안료로는 Clay를 10중량%, 방청안료로는 Anticol Yellow 10중량%, 착색 안료로는 Zn dust 10중량%를 순서대로 첨가 하였다. 에폭시 수지로는 국도화학사 에폭시 수지(상품명 YD-128) 15중량%, 첨가제는 BYK-350®, BYK-352®, BYK-354®등이 3중량%,로 이루어진 도료 배합물에 크실렌를 사용하여 포드컵 4번으로 점도(25 ℃)를 40초로 조절하였다. 이하, 상기 실시 예 5와 동일한 방법으로 도막을 형성시켰다.

<실시 예 7>

상기 실시 예 3에서 수득한 수지 조성물 30중량%, 체질안료로는 Clay를 10중량%, 방청안료로는 Anticol Yellow 10중량%, 착색 안료로는 Zn dust 10중량%를 순서대로 첨가 하였다. 에폭시 수지로는 국도화학사 에폭시 수지(상품명 YD-128) 15중량%, 첨가제는 BYK-350®, BYK-352®, BYK-354®등이 3중량%,로 이루어진 도료 배합물에 크실렌를 사용하여 포드컵 4번으로 점도(25 ℃)를 40초로 조절하였다. 이하, 상기 실시 예 5와 동일한 방법으로 도막을 형성시켰다.

<실시 예 8>

상기 실시 예 4에서 수득한 수지 조성물 30중량%, 체질안료로는 Clay를 10중량%, 방청안료로는 Anticol Yellow 10중량%, 착색 안료로는 Zn dust 10중량%를 순서대로 첨가 하였다. 에폭시 수지로는 국도화학사 에폭시 수지(상품명 YD-128) 15중량%, 첨가제는 BYK-350®, BYK-352®, BYK-354®등이 3중량%,로 이루어진 도료 배합물에 크실렌를 사용하여 포드컵 4번으로 점도(25 ℃)를 40초로 조절하였다. 이하, 상기 실시 예 5와 동일한 방법으로 도막을 형성시켰다.

<비교 예 1>

피피지 코리아사 PCM 하도용 폴리에스테르수지(상품명 VDA0375) 30중량%, 체질안료로는 TiO2를 10중량%, 방청안료로는 Anticol Yellow 10중량%, 착색 안료로는 Zn dust 10중량%를 순서대로 첨가 하였다. 에폭시 수지로는 국도화학사 에폭시 수지(상품명 YD-128) 15중량%, 첨가제는 BYK-350®, BYK-352®, BYK-354®등이 3중량%,로 이루어진 도료 배합물에 크실렌를 사용하여 포드컵 4번으로 점도(25 ℃)를 40초로 조절하였다. 이하, 상기 실시 예 5와 동일한 방법으로 도막을 형성시켰다.

시험 방법.

1. 광택

ASTM-D-523(미국재료시험협회규격(American Society for Testing and Materials)에서 정한 비금속 물질이 반사하는 광택을 측정하는 기준)에 의해 측정하였다.

2. 내용제성 시험

Xylene 용제로 도막표면을 반복적으로 문질러 도막이 소지로부터 벗겨지는 때의 횟수를 측정하였다.

3.가공성(T-Bend) 시험

T-Bending 시험은 작성된 시편을 상온에서 180˚ 절곡하여 절곡된 부위에 Taping 하여 도막 박리 및 손상 여부를 점수화하였다.

4.부착성 시험

도막이 형성된 시편에 바둑 목 모양으로 총 100 목의 크로스 캇트를 실시한 후 PE 점착 테이프를 점착 후 재박리 할 때 시편으로부터 떨어지지 않고 시편에 잔류하는 도막의 바둑 목의 총 개수를 육안으로 판별하였다.

5.연필 경도

NCCA-II-12(National Coil Coaters Association에서 정한 상대적인 연필 경도 평가 사양)에 의해 측정하였다.

6.내식성 시험

KS D 9502의 시험 법 중에 순수 염수분무 시험을 적용하여, 녹 발생 정도를 관찰하면서 최대 2,000시간 동안 시험하였다. 염수분무 시험 종료 후 도막에 낸 흠의 양쪽 3㎜ 이외의 바깥쪽 부분에 대해 녹 발생 유무, 녹 발생 정도, 부풀음, 외관 변화를 측정하였다.

7. 내한칩핑성 시험

내한칩핑성 시험은 차량 운행 중 도막에 부딪히는 돌, 모래, 융설염 등에 의한 도막의 손상 정도를 평가하는 장비로써, 보통 상온(25℃) 혹은 내한(-20℃)에서 시편을 거치한 다음 규정된 압력으로 Chip stone을 4.2kgf/cm2 의 압력으로 분사하여 도막 표면의 손상 정도를 평가하였다.

내한칩핑성 평가방법

시험한 시편표면의 손상 정도를 기준판(3급)을 기준으로 비교 평가하되 박리된 칩사이즈가 2mm 이상 혹은 칩핑 시험한 시편을 내염수시험 후 발청 상태를 점수로 평가하였다.

시험 결과

상기의 시험방법에 따라 실시 예 5 내지 8과 비교 예 1을 시험한 결과는 아래 [표 1]의 내용과 같다.

구 분	실시 예 5	실시 예 6	실시 예 7	실시 예 8	비교 예 1
광택 (20°/60°)	80/91	79/90	82/92	81/91	78/90
내용제성	50회 이상	50회 이상	50회 이상	50회 이상	38회
가공성 (T-Bend)	4점	4점	4점	4점	5점
부착성 (잔존/전체)	96/100	97/100	100/100	99/100	52/100
연필경도	1H	2H	2H	2H	2H
내식성	편측1mm이내	편측1mm이내	편측1mm이내	편측1mm이내	전면부식
내한칩핑성	5점	5점	5점	5점	0점

5점이 가장 양호, 0점이 불량을 의미한다.

상기 [표 1]의 내용에 따르면, 본 발명의 실시 예 5 내지 8의 방법으로 제조한 도료 조성물을 이용하여 형성시킨 도막이 내용제성, 부착성, 내식성, 내한칩핑성 등의 항목에서 비교 예 1의 방법으로 제조한 도료를 이용하여 형성시킨 도막보다 우수한 성능을 나타내었다. 본 발명의 실시 예 5 내지 8의 경우에 실시 예 1 내지 실시 예 4에서 제조된 열경화성 폴리에스테르 수지의 수산기 값이 증가 함에 따라 다소간의 차이는 있으나 모두 기존의 PCM 도료인 비교 예 1에 비해 매우 우수한 부착성 과 방청성을 나타내었다. 자동차용 강판의 하도 도료에서 가장 큰 특징인 내한칩핑성의 경우 기존 PCM용 도료인 비교 예 1에 비해 매우 현저한 개선이 있음을 알 수 있고 기존의 자동차 도장 공정 중 프라이머 도장이 보여주는 내한칩핑성과 동등한 수준의 물성을 보였다. 내식성 등의 물성 역시 기존의 자동차 도장 공정 중 정전 도장이 보여주는 수준의 높은 내식성을 보여 주었다. 가공성은 비교 예 1에 비해 다소 떨어지나, 건축 외장용의 용도가 아니라 자동차 강판용 도료 이므로 현재 수준의 물성만으로도 사용상의 문제가 없는 충분한 가공성을 보이고 있다.

Claims (8)

1. 글리콜 성분과 카르보실산의 축합반응으로 제조되는 수산기 값 100 내지 200mgKOH/g 이고, 중량 평균 분자량이 500 내지 3,000인 폴리에스테르 수지에, 1 단계로 카프로락톤 화합물을 반응하여 탄성 변형을 하고, 2단계로 이소시아네이트 화합물을 반응하여 우레반 변형을 실시한 후, 3단계로 블록킹 에이전트로 이소시아네트를 블로킹하는 3단계의 제조 공정이 연속적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 프리 코티드 자동차 강판 하도 도장용 3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지의 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 1단계 카프로락톤 화합물을 이용한 변성시, 폴리에스테르의 수산기 당량비와 50내지 200중량% 비율로 도입되어 100 내지120℃에서 부가 반응을 실시하는 것을 특징으로 하는 프리코티드 자동차 강판용 카프로락톤 변성 폴리에스테르 수지 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 2단계 이소시아네이트 화합물을 이용한 변성시, 상기 2항에서 제조된 폴리에스테르 수지 수산기 값의 당량비 대비 50내지 150중량%의 이소시아네이트를 부가하여 40 내지 70℃에서 부가반응을 실시하는 하는 것을 특징으로 하는 프리코티드 자동차 강판용 우레탄 변성 폴리에스테르 수지 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 3단계로 블록킹 에이전트로 이소시아네트를 블로킹 하는 경우, 상기 3항으로 제조된 폴리에스테르수지에 사용된 이소시아네이트 화합물 사용량 대비 30 내지 70중량%의 블로킹 에이전트를 부가하여 반응하는 것을 특징으로 하는 프리 코티드 자동차 강판용 이소시아네이트 블로킹 폴리에스테르 수지 제조방법
5. 제 1항에 있어서, 상기 용제가 3단계 제조 특징을 거쳐 제조된 폴리에스테르수지 조성물 100 중량%에 대하여 50 내지 100 중량% 가 부가되는 것을 특징으로 하는 상기 프리 코티드 자동차 강판용 하도 도료용 3단계 변성 폴리에스테르 수지 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 조성물에 카프로락톤 화합물, 이소시아네이트 화합물, 블로킹 에이전트를 연속으로 부가 중합하여 제조된 최종 변성 폴리에스테르는 가드너 기포 점도 H에서Z의 규격을 가지고 불휘발분의 함량이 40내지60중량% 그리고 또한 가드너 색상 규격이 0~3인 것을 특징으로 하는 프리 코티드 자동차 강판용 하도 도료용 3단계 변성 폴리에스테르 수지 제조 방법.
7. 제 6항의 변성 폴리에스테르 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 프리 코티드 자동차 강판 하도용 도료 조성물.
8. 제 7항의 3단계 변성 폴리에스테르 도료 조성물에 있어서, 상기 도료 조성물 100중량%에 대하여 상기와 같이 3단계 변성 열경화성 폴리에스테르 수지 20내지 40중량%, 체질안료, 방청안료 및 착색안료의 혼합물 15 내지 35중량%, 유기용제 30~54중량%, 에폭시 수지 10내지 20중량% 및 아크릴계 레벨링 첨가제 1~5중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리 코티드 자동차 강판 하도용 도료 조성물.