KR20130000234A

KR20130000234A - 자동차 도료용 수용성 수지 조성물

Info

Publication number: KR20130000234A
Application number: KR1020110060818A
Authority: KR
Inventors: 이준혁; 김태희; 서상열; 유창준
Original assignee: 케이에스케미칼 주식회사
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2013-01-02
Also published as: KR101316738B1

Abstract

본 발명은 자동차 도료용 수용성 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체, 점도조절제, 부탄올, 아크릴산, 아크릴수지, N-메틸-2-피롤리돈, 스티렌, 개시제, 수용화제 및 증류수로 이루어진다.
전술한 성분으로 이루어진 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 경도, 도막 내수부착성, 내수성 및 내산성이 우수한 효과를 나타낸다.

Description

자동차 도료용 수용성 수지 조성물{AQUEOUS RESIN COMPOSITION FOR AUTOMOTIVE PAINT}

본 발명은 자동차 도료용 수용성 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체가 함유되어 경도, 도막 내수부착성, 내수성 및 내산성이 우수한 자동차 도료용 수용성 수지 조성물에 관한 것이다.

종래의 사용되는 자동차 도료용 수지 조성물로 도장된 자동차는 최근에 급속히 보급된 자동세차기로 세척을 실시할 경우 미세한 흠집이 발생되며, 이러한 흠집이 축적되면 자동차 도장면의 광택이 점차 퇴색되어 자동차의 외관에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.

내스크래치성은 가해지는 힘의 크기, 속도, 방향 및 접촉물질의 형상, 경도, 마찰계수 등에 따라 다른 양상을 나타내는데, 내스크래치성을 향상시키기 위해 수지골격을 조절하게되면, 도막의 경도, 내치핑성(CHIPPING), 콜드 크랙성 등이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 내스크래치성 뿐만 아니라, 갈수록 심화되는 대기오염으로 인해 발생하는 산성비에 자동차 도막이 노출될 경우 도막의 손상이 가중되는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위해, 최근에 개발되고 있는 자동차용 투명도료는 제조과정에서 내산성을 개선하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있는데, 그 중에서 신규의 방법으로는 경화과정에서 에폭시기와 산기의 경화반응, 에폭시기와 무수물의 경화반응 및 수산기와의 경화반응 등이 시도되고 있으나, 이와 같은 신규의 경화방식은 도막의 내산성은 향상시키지만, 도막외관 개선, 제조비용, 생산성, 부착성, 저장성 및 황변성 등이 저하되는 문제점이 있으며, 내스크래치성 개선에는 별다른 효과가 없었다.

본 발명의 목적은 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체가 함유되어 경도, 도막 내수부착성, 내수성 및 내산성이 우수한 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체, 점도조절제, 부탄올, 아크릴산, N-메틸-2-피롤리돈, 아크릴수지, 스티렌, 개시제, 수용화제 및 증류수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-하드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체 300 중량부, 점도조절제 240 중량부, 부탄올 60 중량부, 아크릴산 60 내지 70 중량부, 경화제 50 중량부, 아크릴수지 280 내지 290 중량부, 스티렌 30 중량부, 개시제 20 중량부, 수용화제 70 내지 80 중량부 및 증류수 510 내지 520 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트는 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 아크릴수지는 메틸메타아크릴레이트 170 내지 180 중량부 및 n-부틸아크릴레이트 110 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 점도조절제는 자일렌으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 개시제는 아조비스이소브티로니트릴로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 수용화제는 디메틸에탄올아민으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체가 함유되어 경도, 도막 내수부착성, 내수성 및 내산성이 우수한 탁월한 효과를 나타낸다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체, 점도조절제, 부탄올, 아크릴산, N-메틸피롤리돈, 아크릴수지, 스티렌, 개시제, 수용화제 및 증류수로 이루어지며, 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-하드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체 300 중량부, 점도조절제 240 중량부, 부탄올 60 중량부, 아크릴산 60 내지 70 중량부, 경화제 50 중량부, 아크릴수지 340 내지 350 중량부, 스티렌 30 중량부, 개시제 20 중량부, 수용화제 70 내지 80 중량부 및 증류수 510 내지 520 중량부로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

전술한 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체는 300 중량부가 첨가된다.

전술한 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레리트 공중합체는 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄되는데, 전술한 성분으로 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레리트 공중합체는 교반기, 냉각기 및 온도계가 구비된 4구 플라스크에 용제인 N-메틸피롤리돈 35 내지 45 중량부와 헥사메틸렌디이소시아네이트 삼량체(Trimer) 110 내지 120 중량부를 투입하고, 40 내지 50℃의 온도에서 교반하면서 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 20 내지 30 중량부를 2시간에 걸쳐 균일한 양으로 투입하고 1시간 동안 유지반응 시킨후에 85 내지 95℃의 온도로 승온시켜 교반하면서 고체상의 3,5-디메틸피라졸 37.5 중량부를 첨가하여 NCO기가 더이상 검출되지 않을 때까지 90℃의 온도로 교반하여 고형분이 80%를 나타내도록 제조된다.

전술한 과정을 통해 제조되는 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레리트 공중합체는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물의 경도, 도막 내수부착성, 내수성 및 내산성을 향상시키는 역할을 한다.

이때, 전술한 헥사메틸렌디이소시아네이트는 약 21.5%의 NCO함량을 나타내며, 25℃의 온도에서 28.5 Poise의 점도를 갖는 삼량체인 것이 바람직하다.

전술한 점도조절제는 240 중량부가 첨가되며, 자일렌으로 이루어지는데, 전술한 자동차 도료용 수용성 수지 조성물의 점도를 조절하여, 자동차 도료용 수용성 수지 조성물로 형성된 도막이 흘러내리는 것을 방지하는 역할을 한다.

전술한 부탄올은 60 중량부가 첨가되며, 전술한 N-메틸-2-피롤리돈은 50 중량부가 첨가되는데, 전술한 부탄올과 N-메틸-2-피롤리돈은 용제의 역할을 한다.

전술한 아크릴산은 60 내지 70 중량부가 첨가되며, 전수한 스티렌은 30 중량부가 첨가되는데, 합성용 단량체로 사용되어, 분자량을 조절하는 역할을 한다.

전술한 아크릴 수지는 280 내지 290 중량부가 첨가되며, 메틸메타아크릴레이트 170 내지 180 중량부, n-부틸아크릴레이트 110 중량부로 이루어지는데, 자동차 도료용 수용성 수지 조성물의 분자량 및 유리전이온도를 조절하는 역할을 한다.

전술한 개시제는 20 중량부가 첨가되며, 아조비스이소브티로니트릴로 이루어지는데, 전술한 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체와 아크릴수지의 중합반응을 개시하는 역할을 한다.

전술한 수용화제는 70 내지 80 중량부가 첨가되며, 전술한 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트와 아크릴수지 반응물을 수용화시켜 전술한 증류수 510 내지 520 중량부와 혼합될 수 있도록 하는 역할을 한다.

전술한 성분으로 제조된 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 고형분이 50%, 산가가 60 내지 80mgKOH/g, 수산가가 30 내지 40 mgKOH/g 및 블록공중합된 시아네이트(NCO)의 함량이 3 내지 3.5%를 나타내었으며, pH가 8인 안정한 형태의 수분산체로 제조되었다.

이하에서는, 본 발명에 따른 자동차 도료용 수용성 수지 조성물의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

교반기, 냉각기 및 온도계가 구비된 4구 플라스크에 용제인 N-메틸피롤리돈 40 중량부와 헥사메틸렌디이소시아네이트 삼량체(Trimer) 115 중량부를 투입하고, 45℃의 온도에서 교반하면서 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 26 중량부를 2시간에 걸쳐 균일한 양으로 투입하고 1시간 동안 유지반응한 후에 90℃의 온도로 승온시켜 교반하면서 고체상의 3,5-디메틸피라졸 37.5 중량부를 첨가하고 시아네이트(NCO)기가 더이상 검출되지 않을 때까지 90℃의 온도에서 1시간 동안 교반하여 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체를 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 23.2 중량부를 투입하여 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체를 제조하였다.

<실시예 3>

실시예 1을 통해 제조된 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체 300 중량부, 자일렌 240 중량부 및 부탄올 60 중량부를 사구체 유리 플라스크에 투입하고 70 내지 80℃의 온도로 가열한 후에 아크릴산 60 중량부, 스티렌 30 중량부, 메틸메타아크릴레이트 180 중량부, n-부틸아크릴레이트 110 중량부 및 아조비스이소브티로니트릴 20 중량부을 3시간에 걸쳐 투입한 후에, 2시간 동안 반응시키고, 사구체 유리 플라스크 내부를 감압하여 자일렌과 부탄올을 제거하고, 사구체 유리 플라스크의 온도를 60℃로 조절한 후에 디메틸에탄올아민 70 중량부를 첨가하고 30분간 유지한 후에 증류수 520 중량부를 첨가한 후에 400메시의 체로 체거름하여 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제조하였다.

<실시예 4>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 아크릴산 70 중량부, 메틸메타아크릴레이트 170 중량부, 디메틸에탄올아민 80 중량부 및 증류수 510 중량부를 투입하여 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제조하였다.

<실시예 5>

실시예 2를 통해 제조된 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체 300 중량부, 자일렌 240 중량부 및 부탄올 60 중량부를 사구체 유리 플라스크에 투입하고 70 내지 80℃의 온도로 가열한 후에 아크릴산 60 중량부, 스티렌 30 중량부, 메틸메타아크릴레이트 180 중량부, n-부틸아크릴레이트 110 중량부 및 아조비스이소브티로니트릴 20 중량부을 3시간에 걸쳐 투입한 후에, 2시간 동안 반응시키고, 사구체 유리 플라스크 내부를 감압하여 자일렌과 부탄올을 제거하고, 사구체 유리 플라스크의 온도를 60℃로 조절한 후에 디메틸에탄올아민 70 중량부를 첨가하고 30분간 유지한 후에 증류수 520 중량부를 첨가한 후에 400메시의 체로 체거름하여 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제조하였다.

<실시예 6>

실시예 2와 동일하게 진행하되, 아크릴산 70 중량부, 메틸메타아크릴레이트 170 중량부, 디메틸에탄올아민 80 중량부 및 증류수 510 중량부를 투입하여 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

자이렌 240 중량부 및 부탄올 60 중량부를 혼합한 후에, 사구체 유리 플라0스크에 사입하여 70 내지 80℃의 온도로 가열하고, 아크릴 모노머 혼합물(아크릴산 60 중량부, 메틸메타크릴레이트 180 중량부, n-부틸아크릴레이트 110 중량부, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 90 중량부, 스타이렌 모노머 30 중량부, 개시제(아조비스이소브티로니트릴) 20 중량부)을 3시간 동안 플라스크에 적하한 후에 2시간 동안 유지하고, N-메틸-2-피롤리돈 50 중량부를 첨가하고 감압하여 자이렌과 부탄올을 제거하고, 60℃의 온도로 냉각한 후에 디메틸에탄올아민 70 중량부를 첨가하고 30분 유지시킨 후에 증류수 520 중량부를 서서히 첨가하여 수분산 시킨 후에 400메시의 체로 체거름하여 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 제조하였다.

전술한 실시예 3 내지 6을 통해 제조된 자동차 도료용 수용성 수지 조성물과 비교예 1을 통해 제조된 자동차 도료용 수용성 수지 조성물을 전착 및 중도도장이 마감된 가로 200mm× 세로 200mm 크기의 아연강판에 20㎛ 두께로 중력식 에어도장기를 이용하여 2회에 걸쳐 40㎛두께로 각각 도장한 후 10분간 방치하고, 150℃로 조절된 오븐 내에서 25분간 경화시킨 후에 외관, 광택, 도막 내수부착성, 내산성 및 내수성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

(단, 외관은 육안으로 판정하여 ○:우수, △:양호, ×:미흡, ××:불량으로 나타내었으며, 광택은 광택은 광택계를 사용하여 측정하였다.

도막 내수부착성은 크로스커팅법으로 측정하였다.

내산성은 도막 표면에 10%의 농도를 갖는 황산용액을 스포이드로 1방울 떨어뜨린 후 70℃의 오븐 내에서 방치하는 것을 5회 반복한 후에 도막의 손상 정도를 육안으로 확인하였다. ○:손상부위 없음, △:자국만 남음, ×:파인자국 발생, ××:파인자국

내수성은 건조가 완료된 후에 도막의 표면에 물 1밀리리터를 떨군 후에 흡수 및 외관상태를 육안으로 관찰하여 ○:손상부위 없음, △:자국만 남음, ×:파인자국 발생, ××:파인자국으로 나타내었다.}

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 따른 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 비교예에 의해 제조된 종래의 자동차 도료용 수용성 수지 조성물에 비해 도막 내수부착성, 내산성 및 내수성이 우수한 것을 알 수 있다.

Claims

봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체, 점도조절제, 부탄올, 아크릴산, N-메틸-2-피롤리돈, 아크릴수지, 스티렌, 개시제, 수용화제 및 증류수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 자동차 도료용 수용성 수지 조성물은 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트와 2-하드록시에틸메타아크릴레이트 공중합체 300 중량부, 점도조절제 240 중량부, 부탄올 60 중량부, 아크릴산 60 내지 70 중량부, 경화제 50 중량부, 아크릴수지 280 내지 290 중량부, 스티렌 30 중량부, 개시제 20 중량부, 수용화제 70 내지 80 중량부 및 증류수 510 내지 520 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 봉쇄된 헥사메틸렌디이소시아네이트는 3,5-디메틸피라졸로 봉쇄되는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 아크릴수지는 메틸메타아크릴레이트 170 내지 180 중량부 및 n-부틸아크릴레이트 110 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 점도조절제는 자일렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 개시제는 아조비스이소브티로니트릴로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 수용화제는 디메틸에탄올아민으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 도료용 수용성 수지 조성물.