KR20120091498A

KR20120091498A - 할로겐 프리 수성 도료 조성물

Info

Publication number: KR20120091498A
Application number: KR20100134245A
Authority: KR
Inventors: 이채기; 박영태; 박평삼
Original assignee: 아크조노벨코팅스인터내셔널비.브이.
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-08-20
Also published as: EP2655529A4; PL2655529T3; EP2655529B1; JP5868423B2; US20130273385A1; US9523017B2; BR112013015168A2; CN103270121B; EP2655529A1; BR112013015168B1; ES2587275T3; CN103270121A; JP2014505760A; WO2012087070A1

Abstract

본 발명은 할로겐 프리 폴리올레핀 수지, 아크릴 폴리올, 아크릴 에멀전, 및 용제를 포함하여 이루어진 단일 도막형 수성 도료 조성물을 제공한다. 본 발명은, 폴리올레핀 소재에도 부착이 우수하며, 물리적/화학적 특성이 기존 유성도료나 할로겐 첨가 도료에 비해 유사하거나 우수한 할로겐 프리 수성 조성물로 현재 작업 방식인 2중 도막이 아닌 단일 도막으로도 물리적/화학적 특성이 유지되는 효과를 제공한다. 단일 도막으로 충분하므로 도료의 소모량이 기존 방식에 비해 약 30~40% 절감되며, 특히 2중 도장에 필요한 설비, 도막 건조를 위한 에너지, 도장인력, 생산성 증가를 통한 비용절감 효과가 기대된다.

Description

할로겐 프리 수성 도료 조성물{Halogen-Free waterborne coating composition}

본 발명은 할로겐 프리 수성 도료 조성물 및 도막물에 관한 것이다.

인스톨먼트 패널, 에어백 커버, 대시보드 등 자동차의 내장품에는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 주로 사용되고 있다. 폴리프로필렌으로 이루어진 부품들을 자동차에 사용하려면 자동차의 색상과 조화시키기 위하여 도장 과정이 필수적이다. 그러나, 폴리프로필렌은 분자구조상 비극성이며, 높은 내부 결정성을 갖고 있으므로 도막 부착력이 매우 낮다. 따라서, 폴리프로필렌으로 이루어진 기재 상에 원하는 도료를 부착시키기 위해서는 화학적 또는 물리적인 처리 과정을 필요로 한다.

PP(Polypropylene), PE(polyethylene)등의 폴리올레핀계 소재에 적용되는 도장의 부착성 향상을 위해, 화학적 처리로서 불산 및 오존 처리 방법을 사용하였으며, 물리적 처리를 위해서는 플라즈마 및 코로나 방전등의 처리 방법을 사용하였다. 또한, 플레임(flame) 처리를 하거나, 염소화된 폴리올레핀(Chlorinated 폴리올레핀, 이하 CPO) 수지 조성물로 프라이머(Primer) 처리한 후 도장을 하기도 한다. 그러나 플레임 처리의 경우 플레임 처리 직후 바로 도장 작업을 해야 하는 작업의 연속성이 필요하다는 것과 설비가 필요하여, 투자비용 및 공간적인 문제로 몇몇 국가를 제외하고는 적용하고 있지 않다. CPO 수지의 경우 유기용매인 톨루엔, 자이렌의 방향족 유기용제에 녹여 유기용제형 도료로 사용하고 있어 환경적인 문제가 대두되고 있다, 그로 인해 CPO 수지를 적용한 도료의 경우 환경적인 측면이 부각된 수년전부터 유기용제가 없는 수성 CPO수지로 개발되었으며, 점차 수성 CPO 수지를 적용한 수성 프라이머를 적용하여, 보다 친환경적인 도료 조성물이 등장하게 되였다. 그러나 이 또한 할로겐이 첨가되어 있어 인체에 유해하여 몇몇 유럽국가에서는 사용이 제한적이다.

더욱이, 부착을 위해 프라이머 코팅 처리가 필수적이며, 도막의 물리적, 화학적 특성을 위한 도막 등이 부가된 다층 도막으로 이루어져 있어 도장 작업시 작업시간의 증가, 도료소모량의 증가로 인한 비용의 증가로 최종 제품의 가격의 상승으로 이루어진다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 주된 목적은 친환경성과 비용절감에 있다. 첫번째의 친환경적 측면은 현재 사용되고 있는 조성물의 대부분이 유성 즉 유기용제를 조성물의 용매로 사용함으로써 작업자 및 사용자에 인체적 피해가 가며, 특히 대기의 노출로 인한 환경적 피해가 우려된다. 또한 폴리올레핀 소재 부착을 위해 사용되는 CPO 수지는 염소의 사용으로 인체에 유해한 물질로 향후 문제가 발생될 소지가 있다. 두번째로 비용절감의 측면으로는 기존의 조성물의 경우 폴리올레핀 소재의 부착을 위해 부착증진용 도막을 1차로 도장하고, 물리적/화학적 특성을 부가하기 위해 2차로 도막을 형성하여 완성되는 형식이지만 본 발명의 경우 단일 도막으로 부착뿐만 아닌 물리적/화학성 특성을 유지하는 조성물을 개발하고자 하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 할로겐 프리 폴리올레핀 수지, 아크릴 폴리올, 아크릴 이멀젼, 및 용제를 포함하여 이루어진 단일 도막형 수성 도료 조성물을 제공한다. 안료와 첨가제가 더 포함될 수 있으며, 경화제가 포함되어 제조되거나 도장 공정 전에 첨가제를 투입하여 혼합할 수도 있다.

또한, 수성 도료 조성물 전체 고형분 100 중량을 기준으로 할로겐 프리 폴리올레핀 수지 25 ~ 65 중량부, 아크릴 폴리올 5 ~ 40 중량부, 아크릴 이멀젼 5 ~ 40 중량부를 포함하여 이루어지고, 안료가 첨가되는 경우는 안료 2 ~ 10 중량부를 더 포함하여 이루어진 단일 도막형 수성 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 단일 도막형 수성 도료 조성물을 폴리올레핀계 소재에 도포하여 이루어진 도막물을 제공한다. 단일 도막형 수성 도료 조성물의 도포는 폴리올레핀계 소재를 프라이머 처리하는 일 없이도 가능하다.

상기의 구성적 특징을 갖는 본 발명은, 폴리올레핀 소재에도 부착이 우수하며, 물리적/화학적 특성이 기존 유성도료나 할로겐 첨가 도료에 비해 유사하거나 우수한 할로겐 프리 수성 조성물로 현재 작업 방식인 2중 도막이 아닌 단일 도막으로도 물리적/화학적 특성이 유지되는 효과를 제공한다. 단일 도막으로 충분하므로 도료의 소모량이 기존 방식에 비해 약 30~40% 절감되며, 특히 2중 도장에 필요한 설비, 도막 건조를 위한 에너지, 도장인력, 생산성 증가를 통한 비용절감 효과가 기대된다.

이하에서는 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하기의 설명은 본 발명의 구체적 일례에 대한 것이므로, 비록 단정적, 한정적 표현이 있더라도 특허청구범위로부터 정해지는 권리범위를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 일실시예에 따른 단일 도막형 수성 도료 조성물은 할로겐 프리 폴리올레핀 수지, 아크릴 폴리올, 아크릴 이멀젼, 및 용제를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 안료와 첨가제가 더 포함될 수 있으며, 경화제가 포함되어 제조되거나 도장 공정 전에 첨가제를 투입하여 혼합할 수도 있다. 수성 도료 조성물 전체 고형분 100 중량을 기준으로 할로겐 프리 폴리올레핀 수지 25 ~ 65 중량부, 아크릴 폴리올 5 ~ 40 중량부, 아크릴 이멀젼 5 ~ 40 중량부를 포함하여 이루어지고, 안료가 첨가되는 경우는 안료 2 ~ 10 중량부를 포함하여 이루어지는 것이 좋다.

이하 각 성분을 자세하게 설명한다.

할로겐 프리 폴리올레핀 수지

할로겐 프리 폴리올레핀의 경우, 수지의 분자량에 따라 부착성에 영향을 나타나며, 무게평균 분자량이 증가될수록 비극성도의 증가로 폴리올레핀 소재의 부착력이 증가하나, 그에 따라 도료내 혼합 사용하는 극성 수지인 아크릴 폴리올 및 아크릴 이멀젼과의 상용성의 문제로 저장안정성, 외관(광택, 표면 평활성)이 떨어지고, 물리적, 화학적 특성이 떨어질 수 있다. 따라서 특수한 조건 범위내에서 할로겐 프리 폴리올레핀을 사용해야 바람직하다. 구체적으로 설명하자면 할로겐 프리 폴리올레핀의 무게평균 분자량이 80,000 미만의 것을 사용할 경우 부착성 저하가 나타나며, 무게평균 분자량이 150,000초과일 경우 도료의 광택저하 및 저장안정성이 저하되게 된다. 또한 할로겐 프리 폴리올레핀의 도료내 함량에 따라 전체 고형분 100 중량을 기준으로 25 중량부 미만일 경우 도료내 비극성도의 저하로 소재의 부착이 저하되며, 65 중량부를 초과할 경우 물리적, 화학적 물성이 저하된다.

할로겐 프리 폴리올레핀은 폴리올레핀으로서 할로겐이 함유되지 않은 것이라면 본 발명에 포함되며, 다양하게 변성될 수 있다. 일례로는, 다음을 들 수 있으며 수성 매체에 분산되어 사용될 수 있다. 할로겐 프리 변성 폴리올레핀의 수성 분산체(A)는, 불포화 카르복실산 또는 산무수물 변성 폴리올레핀(a)을 수성 매체 중에 분산하여 이루어지는 것이다.

불포화 카르복실산 또는 산무수물 변성 폴리올레핀(a)은, 통상, 폴리올레핀에 불포화 카르복실산 또는 산무수물을 그 자체로 이미 알려진 방법에 의해 그래프트 공중합함으로써 얻을 수 있다. 변성에 사용할 수 있는 불포화 카르복실산 또는 산무수물로서는, 1 분자 중에 적어도 1 개, 바람직하게는 1 개의 중합성 이중 결합을 함유하고, 또한 할로겐을 함유하지 않는 탄소수가 3 ~ 10 인 지방족 카르복실산 또는 그 무수물이 포함되며, 구체적으로는 예를 들어, (메트)아크릴산, 말레산, 푸말산, 이타콘산, 무수 말레산 등을 들 수 있고, 특히, 말레산 및 무수 말레산이 바람직하다. 폴리올레핀에 대한 그 불포화 카르복실산 또는 그 산무수물에 의한 그래프트 공중합량은, 변성 폴리올레핀에 바람직한 물성 등에 따라 바꿀 수 있지만, 일반적으로는, 폴리올레핀의 고형분 중량을 기준으로 하여 1 ~ 20 중량％, 바람직하게는 1.5 ~ 15 중량％, 더욱 바람직하게는 2 ~ 10 중량％ 의 범위 내가 적당하다.

한편, 변성에 사용되는 폴리올레핀에는, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 헥센 등의 탄소수가 2 ~ 10 인 올레핀의 1종 또는 2 종 이상을 (공)중합시켜서 이루어지는 할로겐화되지 않은 폴리올레핀이 포함되고, 특히, 프로필렌을 중합 단위로서 함유하는 것이 특히 바람직하다. 변성 폴리올레핀 중에 있어서의 프로필렌 단위의 중량분율은, 다른 성분과의 상용성이나 형성 도막의 부착성 등의 관점에서, 일반적으로 0.5 ~ 1, 특히 0.7 ~ 0.99, 더욱 특히 0.8 ~ 0.99 의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

폴리올레핀으로서는, 할로겐화되어 있지 않은 그 자체로 이미 알려진 것을 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있지만, 얻어지는 폴리올레핀의 분자량 분포가 좁고, 또한 랜덤 공중합성 등도 우수한 등의 점에서, 중합 촉매로서 싱글 사이트 촉매를 사용하여 올레핀을 (공)중합함으로써 제조되는 것이 바람직하다. 싱글 사이트 촉매는, 활성점 구조가 균일 (싱글 사이트)한 중합 촉매이고, 그 싱글 사이트 촉매 중에서도 특히 메탈로센계 촉매가 바람직하다. 그 메탈로센계 촉매는, 공액 5 원자 고리 배위자를 적어도 1 개 갖는 주기율표의 4 ~ 6 족 또는 8 족의 천이 금속 화합물이나 3 족의 희토류 천이 금속 화합물인 메탈로센(비스(시클로펜타디에닐) 금속 착물 및 그 유도체) 와, 이것을 활성화하는 알루미녹산이나 보론계 등의 보조 촉매, 또한 트리메틸알루미늄 등의 유기 알루미늄 화합물을 조합함에 따라 조제할 수 있다. 올레핀의 (공)중합은, 그 자체로 이미 알려진 방법에 따라, 예를 들어, 프로필렌이나 에틸렌 등의 올레핀과 수소를 반응 용기에 공급하면서 연속적으로 알킬알루미늄과 메탈로센을 첨가함으로써 실시할 수 있다.

상기 불포화 카르복실산 또는 산무수물 변성 폴리올레핀 (a) 은, 필요에 따라, 추가로 아크릴 변성되어 있어도 된다. 그 아크릴 변성에 사용할 수 있는 아크릴계 불포화 모노머로서는, 할로겐을 함유하지 않는 것, 예를 들어, (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산프로필, (메트)아크릴산부틸, (메트)아크릴산헥실, (메트)아크릴산시클로헥실, (메트)아크릴산2-에틸헥실, (메트)아크릴산라우릴, (메트)아크릴산스테아릴 등의 (메트)아크릴산의 C1 ~ C21 알킬에스테르; (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산3-히드록시프로필 등의 (메트)아크릴산의 C1 ~ C21 히드록시알킬에스테르; (메트)아크릴산, (메트)아크릴산글리시딜, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로니트릴 등의 그 밖의 아크릴계 모노머나 추가로 스티렌 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로, 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

아크릴 폴리올

아크릴 폴리올 수지의 경우 OH%에 따라 2.0% 미만일 경우 화학적 물리적 물성이 저하되며, 4.5% 초과일 경우 부착력이 급속히 저하되는 현상이 발생되여, 아크릴 폴리올의 경우 OH%가 2.0%~4.5%내가 바람직하며, 특히 3.0~4.0%의 아크릴 폴리올을 사용하는 것이 양호한 특성의 도료를 제조 할수 있다. 또한 조성물 내의 아크릴 폴리올의 함량은 전체 고형분 100 중량을 기준으로 5~40중량부가 적절하며, 아크릴 함량이 낮아지면 물리적, 화학적 물성이 저하되며, 함량이 많아지면 물성은 증가하나 부착력이 저하되는 문제점이 발생된다. 특히 아크릴 폴리올의 경우 조성물의 물성을 위한 주요 수지로 소재부착 양호 수준에서 최대한의 함량증가로 최종 조성물의 물리적 화학적 특성을 최대화시킬수 있다.

아크릴 폴리올 수지는 제한되지 않으며, 다음의 예를 들 수 있다. 아크릴 폴리올 수지는 1 분자 중에 평균적으로 적어도 2 개의 수산기를 갖는 수용성 또는 수분산성의 수지가 포함되고, 수지종으로서는, 예를 들어, 아크릴 수지, 아크릴 변성 에폭시 수지, 이들 수지의 그래프트체 등을 들 수 있다.

아크릴 에멀전

아크릴 이멀젼의 경우 전체 고형분 100 중량을 기준으로 5~40중량부가 가장 적절하며, 아크릴 폴리올과 유사하게 함량이 저하할수록 조성물의 물리적, 화학적 물성이 저하되며, 함량이 증가할수록 부착력이 저하되지만 그 정도는 아크릴 폴리올에 비해 적어 아크릴 폴리올과 아크릴 이멀젼과의 조성비의 조절에 따라 최적의 조성물의 특성을 확보할 수 있다.

아크릴 에멀전은 제한되지 않으며, 일례로 다음을 들 수 있다. 아크릴 수지 중합시 유화 중합에 의해서 아크릴 수지 에멀전을 얻을 수 있다. 아크릴 수지 에멀션은, 물 및 유화제의 존재하에 모노머 혼합물을 다단계로 유화 중합하여 얻어지는 다층 구조 입자 형상의 에멀션이어도 된다.

아크릴 에멀전은 다양한 아크릴 단량체를 사용하여 공중합될 수 있다. 일례로, 지방족기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 스티렌계 단량체, 산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 수산기를 갖는 아크릴계 혹은 메타크릴계 단량체, 3급아민 함유 단량체 중에서 하나 또는 둘 이상 선택하여, 단량체 혼합물에 대하여 반응개시제, 반응성 유화제와 함께 중합시켜 아크릴 에멀전을 얻을 수 있다. 바람직하기로는 스티렌계 단량체를 포함하는 것이 좋다. 스티렌계 단량체는 딱딱한 단량체로 도막경도를 향상시키고, 광택을 부여하며 가격을 낮추는 역할을 할 수 있다.

용제

용제로는 물을 사용한다. 물과 상용성이 있는 용제를 혼합하여 사용할 수도 있다. 일례로는 알코올계 용제를 들 수 있다.

경화제

본 발명의 일실시예에 따른 단일 도막형 수성 도료 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 조성물 제조시 경화제가 포함될 수도 있으나 도장 작업 전에 경화제와 혼합될 수 있다. 경화제는 전술한 할로겐 프리 폴리올레핀 수지, 아크릴 폴리올, (스티렌계) 아크릴 에멀전 중 적어도 하나 이상과 경화 반응할 수 있는 것이 좋다. 일례로는 2관능 이상의 이소시아네이트계 경화제를 들 수 있다. 구체적으로는 헥사메틸렌 다이이소시아네이트, 4,4-다이시클로헥실메탄 다이이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 다이이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌 다이이소시아네이트, 이소포론 다이이소시아네이트, 1,4-시클로헥산 다이이소시아네이트, 톨루엔-2,4-다이이소시아네이트, 톨루엔-2,6-다이이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 다이이소시아네이트, 4-메톡시-1,3-페닐렌 다이이소시아네이트, 4-클로로-1,3-페닐렌 다이이소시아네이트, 2,4-다이메틸-1,3-페닐렌 다이이소시아네이트, 4,4-다이이소시아네이트 디페닐에테르, 4,4-다이이소시아네이트 다이벤질, 메틸렌-비스(4-페닐이소시아네이트)-1,3-페닐렌 다이이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 경화제의 함량은 OH:NCO가 몰비로 1:1 ~ 1:2 범위내가 되도록 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 수용성 도료 조성물에는 당업계에 공지된 통상의 안료 및 첨가제가 필요에 따라 사용될 수 있다. 안료나 첨가제는 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 설명을 생략한다. 첨가제로는 계면활성제, 소포제, 증점제, 안정제 등을 들 수 있으며 제한되지 않는다. 수성 도료 조성물 전체 고형분 100 중량을 기준으로 안료는 2 ~ 10 중량부, 첨가제는 0.5 내지 10 중량부가 더 포함될 수 있다.

본 발명은 또한, 전술한 단일 도막형 수성 도료 조성물을 폴리올레핀계 소재에 도포하여 이루어진 도막물을 제공한다. 상기 도막물은 자동차 내장재일 수 있다.

전술한 단일 도막형 수성 도료 조성물은 프라이머층 없이도 원하는 부착력과 물리 화학적 특성을 제공할 수 있으므로 폴리올레핀계 소재에 직접 단일 도막형 수성 도료 조성물을 도포하여 도막물을 우수하게 형성할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 소재는 TPO(olefinic thermoplastic elastomer) 또는 PP(폴리프로필렌)일 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<할로겐프리 수성 조성물 제조예>

제조예 1

할로겐프리 폴리올레핀 수지이며, 수분화된 AUROREN AE301(제조사 Nippon Paper Chemicals, 불휘발분 30%, 무게평균분자량 80,000~100,000) 40 중량부, 아크릴 폴리올 디스퍼전으로 XP-2470(제조사 Bayer, 불휘발분 45%, OH% 3.9) 10 중량부 알코올계용제 10 중량부, 안료분이 30%인 토너 5 중량부, 물 25 중량부, 기타 첨가제 10 중량부를 통상적인 수성도료 제조방법에 의하여 제조한다.

제조예 2

할로겐프리 폴리올레핀 수지이며, 수분화된 TRAPYLEN 9600W(제조사 Tramaco, 불휘발분 30%) 40 중량부, 아크릴 폴리올 디스퍼전으로 XP-2470(제조사 Bayer, 불휘발분 45%, OH% 3.9) 9 중량부 알코올계용제 10 중량부, 안료분이 30%인 토너 5 중량부, 물 25 중량부, 기타 첨가제 10 중량부를 통상적인 수성도료 제조방법에 의하여 제조한다.

제조예 3

할로겐프리 폴리올레핀 수지이며, 수분화된 AUROREN AE301(제조사 Nippon Paper Chemicals, 불휘발분 30%, 무게평균분자량 80,000~100,000) 40 중량부, 스타일렌 타입 아크릴 에멀전으로 AS 26090 VP(제조사 ALBERDINGK, 불휘발분 48%, MFFT 80℃) 10 중량부 알코올계용제 10 중량부, 안료분이 30%인 토너 5 중량부, 물 25 중량부, 기타 첨가제 11 중량부를 통상적인 수성도료 제조방법에 의하여 제조한다

제조예 4

할로겐프리 폴리올레핀 수지이며, 수분화된 AUROREN AE301(제조사 Nippon Paper Chemicals, 불휘발분 30%, 무게평균분자량 80,000~100,000) 40 중량부, 아크릴 폴리올 디스퍼전으로 XP-2470(제조사 Bayer, 불휘발분 45%, OH% 3.9) 5 중량부, 스타일렌 타입 아크릴 에멀전으로 AS 26090 VP(제조사 ALBERDINGK, 불휘발분 48%, MFFT 80℃) 5 중량부 알코올계용제 10 중량부, 안료분이 30%인 토너 5 중량부, 물 25 중량부, 기타 첨가제 11 중량부를 통상적인 수성도료 제조방법에 의하여 제조한다

비교제조예 1

할로겐 타입 폴리올레핀 수지이며, 수분화된 SUPERCHLONE S-4269(제조사 Nippon Paper Chemicals, 불휘발분 30%, 무게평균분자량 80,000~110,000) 40 중량부, 아크릴 폴리올 디스퍼전으로 XP-2470(제조사 Bayer, 불휘발분 45%, OH% 3.9) 10 중량부 알코올계용제 10 중량부, 안료분이 30%인 토너 5 중량부, 물 25 중량부, 기타 첨가제 10 중량부를 통상적인 수성도료 제조방법에 의하여 제조한다.

비교제조예 2

할로겐 타입 폴리올레핀 수지이며, 수분화된 SUPERCHLONE S-4269(제조사 Nippon Paper Chemicals, 불휘발분 30%, 무게평균분자량 80,000~100,000) 40 중량부, 아크릴 폴리올 디스퍼전으로 XP-2470(제조사 Bayer, 불휘발분 45%, OH% 3.9) 5 중량부, 스타일렌 타입 아크릴 에멀전으로 AS 26090 VP(제조사 ALBERDINGK, 불휘발분 48%, MFFT 80℃) 5 중량부 알코올계용제 10 중량부, 안료분이 30%인 토너 5 중량부, 물 25 중량부, 기타 첨가제 11 중량부를 통상적인 수성도료 제조방법에 의하여 제조한다.

실험예 1

자사에서 판매중인 할로겐 타입 수성 Primer Aqua-300 primer를 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막 두께가 8~12㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 10분 건조한다. 건조된 소재는 다시 자사에서 판매중인 2액형 수성도료 Resoaqua-Deco #100 Black을 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다.

실험예 2

비교제조예 1을 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다

실험예 3

비교제조예 2를 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다.

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실험예 4

제조예 1을 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다.

실험예 5

제조예 2를 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다.

실험예 6

제조예 3을 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다.

실험예 7

제조예 4를 이소시아네이트 경화제와 OH:NCO 몰비로 1:1.5로 혼합한 후 PP소재 HT260(제조사 현대EP)와 TPO소재 Multibase 4101(제조사 Multibase)에 각각 건조도막이 25~30㎛로 형성될 수 있게 도장한 후 80℃ 30분을 건조한 후 3일 방치한뒤 테스트를 실시하였다.

< 시험예 : 물리적/화학적 특성을 측정함>

시험예 1: 초기 부착 ASTM D3359-87에 의한 평가

상기 실험예 1에서 10까지를 소재별 부착성을 확인한다.

부착성 test의 경우 헤어라인 패턴에 인쇄 및 도장된 도막면 위에 확인한다.

부착성 시험 test 방법은 각각의 비교 를 위하여 1mm X 1mm 100개로 크로스 컷팅을 하고 3M 테잎으로 밀착력 TEST를 5회 실시한다.

시험예 2: 내산성

(1) 적하시험

0.5 % 황산 및 0.1N 규정의 염산을 도막의 표면에 0.2 ㎤ (㎖) 떨어뜨린 후 실온에서 24시간 방치 후 물로 씻고 AIR BLOW에 의해 표면의 수분을 제거한 후, 실온에서 1시간 방치 후 도막의 표면 상태를 조사하고 즉시 부착성 시험을 5.7항에 따라 실시한다.

(2) 침적시험

30 ± 2 ℃ 로 조정된 5 %의 황산 중에 시료를 3시간 동안 침적시킨 후 도막의 표면상태를 조사한다. 단, 이 시험은 1액형 솔리드와 1액형 메탈릭 (펄 포함) + 1액형 아크릴 도료에 대해서만 적용한다.

시험예 3: 내습성.

상기 실시예 1에서 10까지를 내산성 확인한다.

항온 항습이 되는 기기를 이용하여 50±2℃, 습도RH98±2% (240 Hr) 변색 및 기포발생 없을것, 밀착성을 시험한다.

시험예 4: 내썬크림성

아크릴판(50 mm X 50 mm)에 같은 크기의 백면포 2장을 겹쳐 올린 후 표 12에 규정하는 썬크림 0.25 g을 전면(全面)에 도포한다. 썬크림 도포부위를 공시품 위에 올리고 아크릴판을 눌러 밀착시킨다.

80 ±2℃의 항온조 내에 1시간 방치한 후 꺼내어, 백면포와 아크릴판을 제거한다.

10 ~ 15분 정도 상온에 방치한 후 중성세제로 씻어내고 건조한다.

도막의 표면상태를 조사하고, 즉시 표12의 조건으로 5.7항의 부착성 시험 및 5.6항의 스크래치 시험을 실시한다

시험예 5: 냉열 CYCLE 성.

냉열기기를 이용하여 80 ± 2 ℃×3 h → 실온 1h →-40 ℃ ×3 h → 실온 1h → 50 ± 2 ℃, 95 % RH ×7~15 h → 실온 1h 3Cycle 부착 및 변색및 기포발생 없음것

시험예 6: 내열성.

오븐기를 이용하여 온도 설정후 80±2℃ (300hr) 변색및 기포발생 없을것, 밀착성을 시험 한다.

시험예 7: 내알칼리성

0.1N 규정의 수산화나트륨을 0.2㎖ 적하시키고, 온도 20 ±2℃, 습도 65 ±5% 중에서 24시간 방치한 후, 꺼내어 물로 씻어내고 AIR BLOW 후 실온에서 1시간 방치한 다음, 도막의 외관변화를 조사한다

위의 시험예 1~7까지의 시험 결과 중 TPO소재 Multibase 4101에 도장된 결과를 하기의 표 1로 정리하였다(판명 기준은 위의 제사와 같이 불량 : ×, 미흡: △, 우수: ○, 매우 우수: ◎ 로 판정하였다).

	시험예1	시험예2	시험예3	시험예4	시험예5	시험예6	시험예7
실시예1	◎	◎	◎	○	◎	◎	◎
실시예2	○	○	○	△	○	○	○
실시예3	◎	◎	◎	○	◎	◎	◎
실시예4	○	○	○	△	○	○	○
실시예5	○	△	△	△	△	○	○
실시예6	○	○	○	○	○	○	○
실시예7	◎	◎	◎	○	◎	◎	◎

위의 시험예 1~7까지의 시험 결과 중 PP소재 HT260에 도장된 결과를 하기의 표로 정리하였다(판명 기준은 위의 제사와 같이 불량 : ×, 미흡: △, 우수: ○, 매우 우수: ◎ 로 판정하였다).

	시험예1	시험예2	시험예3	시험예4	시험예5	시험예6	시험예7
실시예1	◎	◎	◎	○	◎	◎	◎
실시예2	○	△	△	△	△	○	○
실시예3	○	○	○	○	○	○	○
실시예4	○	△	△	△	△	○	○
실시예5	△	△	△	△	△	△	○
실시예6	○	○	○	△	△	○	○
실시예7	○	○	○	○	○	○	○

위의 시험을 통해 나온 결과를 보면 할로겐 프리 수성도료 조성물을 적용하였을 때 그 조성물의 종류 및 함량에 따라 물리적/ 화학적 특성이 차이나 나타났으며, 특히 할로겐 프리 폴리올레핀 수지에 아크릴 폴리올과 아크릴 에멀전을 혼합하여 사용할 경우 기존에 적용되고 있는 2 중 도막의 특성에는 못 미치지만 대체적으로 우수한 물성을 나타내었다. 즉 본 실험 결과 동일한 단일 도막으로 형성된 소재에서 할로겐 프리타입의 물성은 할로겐 타입에 비해 유사하였으며, 특히 TPO 소재에서는 2중 도막으로 형성된 소재와도 유사한 특징이 나타났음을 알 수 있다.

Claims

할로겐 프리 폴리올레핀 수지, 아크릴 폴리올, 아크릴 에멀전, 및 용제를 포함하여 이루어진 단일 도막형 수성 도료 조성물.
제1항에 있어서, 수성 도료 조성물 전체 고형분 100 중량을 기준으로 할로겐 프리 폴리올레핀 수지 25 ~ 65 중량부, 아크릴 폴리올 5 ~ 40 중량부, 아크릴 이멀젼 5 ~ 40 중량부를 포함하여 이루어진 단일 도막형 수성 도료 조성물.
제2항에 있어서, 상기 조성물은 수성 도료 조성물 전체 고형분 100 중량을 기준으로 안료 2 ~ 20 중량부를 더 포함하여 이루어진 단일 도막형 수성 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 할로겐 프리 폴리올레핀 수지는 아크릴 변성 폴리올레핀이며, 무게평균 분자량이 80,000 ~ 150,000 범위내인 것을 특징으로 하는 단일 도막형 수성 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 아크릴 폴리올은 OH%가 2.0~4.5%이며, 상기 아크릴 에멀전은 스티렌계 아크릴 에멀전인 특징으로 하는 단일 도막형 수성 도료 조성물.
제1항에 있어서, 경화제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 단일 도막형 수성 도료 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 단일 도막형 수성 도료 조성물을 폴리올레핀계 소재에 도포하여 이루어진 도막물.
제6항에 있어서, 폴리올레핀계 소재를 프라이머 처리하는 일 없이 단일 도막형 수성 도료 조성물을 도포하는 것을 특징으로 하는 도막물.
제6항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 소재는 TPO(olefinic thermoplastic elastomer) 또는 PP(폴리프로필렌)인 것을 특징으로 하는 도막물.