KR20130063625A

KR20130063625A - 플라스틱 부품용 수성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법

Info

Publication number: KR20130063625A
Application number: KR1020110130067A
Authority: KR
Inventors: 조영호; 백승욱; 안재범; 이용철; 주훈관; 김민기; 오대근; 이미혜
Original assignee: 주식회사 노루비케미칼
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-17
Also published as: KR101365199B1

Abstract

플라스틱 부품용 수성 도료 조성물은 수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%; 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%; 경화제 1∼20 중량%; 소광제 1∼20 중량%; 광안정제 0.5∼5 중량%; 소포제 0.1∼2 중량%; 소재흡윤제 0.1∼3 중량%; 슬립제 0.1~3 중량%; 경화 촉진제 0.01∼2 중량%; 증점제 0.1∼2 중량%; 및 용제 2∼40 중량%를 포함한다. 부착성, 내화학성, 내스크래치성 등이 우수하면서도 환경 친화적인 수성 도료의 제조가 가능하다. 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있다.

Description

플라스틱 부품용 수성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법{WATER-SOLUBLE PAINT COMPOSITION FOR PLASTICS AND METHOD OF MANUFACTURING PAINT FILM USING THE SAME}

본 발명은 플라스틱 부품용 수성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법에 관한 것으로서, 상세하게는 내마모성, 부착성, 내열성 등의 물성이 우수하면서도 유성 도료를 대신할 수 있는 플라스틱 부품용 수성 도료 조성물 및 이를 사용한 도막의 형성방법에 관한 것이다.

최근, 플라스틱의 생산량은 현저하게 증가하고 있다. 플라스틱은 금속과 비교해서 부식되지 않고 가볍고 착색 성형이 가능한 점 등 다수의 이점을 가지고 있지만 일반 제품에 사용되는 경우에는 상품 가치를 높이기 위하여 도장성 및 여타 기능성이 부여될 필요가 있다.

또한 플라스틱은 소재의 특성상 약품, 침식, 자외선, 열 등에 의한 변형에 취약한 면이 있다. 또한 플라스틱은 사출시 자국, 표면 불량, 색상의 제한 등으로 인하여 표면적 결함을 갖는다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 종래부터 유성 아크릴 락카를 도장하여 플라스틱 소재가 갖는 결함을 보완하고 있다.

이와 같은 종래의 유성 아크릴 락카 도료는 내열성, 내습성, 부착성 등의 물리적 특성은 양호하나 내스크래치성이 취약하여 도막과 인체 피부와 접촉시 감촉이 차갑고 부드럽지 않아 고급스러운 느낌을 주지 못하는 문제점이 있었다.

또한 상기 도료에 함유된 유기용제들은 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds)을 발생하여 환경 오염을 유발하고, 냄새가 심하며 작업자의 건강을 해치는 등의 문제로 국내외에 각종 환경 관련 법규에 의해 제제를 받고 있다. 선진국을 중심으로 한 환경 보호 프로그램에 의하면 유기용제 함량을 줄이는 시도가 계속되고 있다.

이에 따라 유성용제를 대신하여 수성용제를 사용한 다양한 플라스틱 소재용 수성 도료 조성물이 연구되어 왔으나 자동차용 플라스틱 부품에 적용하기 위해서는 일반적인 플라스틱에서 요구되는 물성 이외에 더욱 우수한 특성을 가진 도료 조성물이 요구된다.

자동차 내장용으로 사용되는 플라스틱은 크게 계기판, 도어 트림(door trim)류, 센터 훼이셔 패널 (center facia panel), 센터 콘솔 (center console), 오디오 패널 (audio panel), 그립 핸들 (grip handle) 등 다양하다.

자동차용으로 사용되는 플라스틱은 특히 약품, 침식, 자외선, 열에 의한 변형 등에 취약한 면이 있으며 외관에서 사출시의 자국, 표면 불량, 색상의 제한으로부터 오는 표면 결함을 갖기도 한다. 또한 외부의 힘에 의해서도 쉽게 스크래치가 발생하며, 복원도 쉽지 않기 때문에 품질 문제가 빈번하게 발생하며 스크래치로 인한 품질 수준이 많이 떨어지기도 한다. 따라서 우수한 부착성 및 내스크래치성 등의 물성을 실현할 수 있는 도장 방법이 요구되고 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 유성 도료의 장점인 내마모성, 부착성, 내열성 등의 도막 물성 및 탄성, 우수한 내스크래치성, 부드러운 질감을 수성 도료에서 실현함으로써 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라 양호한 내스크래치성을 제공해 줄 수 있어서 고부가가치를 갖는 플라스틱 소재의 실현이 가능한 플라스틱 소재용 수성 도료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 플라스틱 소재용 수성 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 플라스틱용 수성 도료 조성물은 수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%; 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%; 경화제 1∼20 중량%; 소광제 1∼20 중량%; 광안정제 0.5∼5 중량%; 소포제 0.1∼2 중량%; 소재흡윤제 0.1∼3 중량%; 슬립제 0.1~3 중량%; 경화 촉진제 0.01∼2 중량%; 증점제 0.1∼2 중량%; 및 용제 2∼40 중량%를 포함하여 이루어진다.

일실시예에 있어서, 상기 수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조된다.

일실시예에 있어서, 상기 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4-디페닐 메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이들로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다.

일실시예에 있어서, 상기 b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올은 디메틸프로피오닉산, 디메틸부타노익산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤디올, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르디올 및 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물이다.

일실시예에 있어서, 상기 c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물은 중량평균분자량이 500~5,000 범위를 갖는다.

일실시예에 있어서, 상기 중화제는 N-메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중 적어도 하나의 화합물이다.

일실시예에 있어서, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 pH가 6~10, 인장강도가 5~35 mPa, 파단신률은 600~800% 이다.

일실시예에 있어서, 상기 경화제는 이소포른 디이소시아네이트 및 하이드로필릭 헥사메틸렌디이소시아네이트 중 적어도 하나의 화합물이다.

본 발명에서는 또한 수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리카보네이트 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조되는 수희석성 폴리우레탄 수지를 제공한다.

본 발명에서는 또한 수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리에스터 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조되는 수희석성 폴리우레탄 수지를 제공한다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 플라스틱 소재상에 프라이머 및/또는 베이스 도료 조성물을 도포 및 건조시키는 단계 및 수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%; 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%; 경화제 1∼20 중량%; 소광제 1∼20 중량%; 광안정제 0.5∼5 중량%; 소포제 0.1∼2 중량%; 소재흡윤제 0.1∼3 중량%; 슬립제 0.1~3 중량%; 경화 촉진제 0.01∼2 중량%; 증점제 0.1∼2 중량%; 및 용제 2∼40 중량%를 포함하는 플라스틱용 수성 도료 조성물을 톱코트 도료 조성물로서 도포 및 건조시키는 단계를 포함하는 도막의 형성방법을 제공한다.

일실시예에 있어서, 상기 플라스틱 소재는 자동차용 플라스틱 부품이며, 상기 도료 조성물을 상기 플라스틱 소재상에 15∼30㎛ 두께로 도장한 후 건조시키며, 상기 톱코트 도료 조성물은 30∼60㎛ 두께로 도장한 후 건조시키도록 한다.

이러한 플라스틱 부품용 수성 도료 조성물을 사용하여 도장 공정을 수행하면 내마모성, 부착성, 내열성, 탄성 등의 도막 물성이 우수하고, 우수한 내화학성, 내스크래치성, 부드러운 질감을 실현할 수 있으면서도 도막 건조 후 냄새가 없고 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있다. 결국 환경친화적이고 인체에 안전하여 고부가가치의 실현이 가능한 수성 플라스틱 도료 조성물을 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 성분, 단계, 공정, 조성물 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

플라스틱 소재상에 도막을 형성하기 위해서는 프라이머 도료 조성물, 칼라베이스 도료 조성물 및 톱코트 도료 조성물을 차례로 코팅하고 건조시키는 과정이 필요하다. 프라이머 조성물 및 칼라베이스 도료 조성물은 공지의 다양한 조성물이 적용가능하다. 한 가지 조성물이 프라이머 겸 칼라베이스 도료 조성물의 역할을 하는 조성물도 적용가능하다.

일실시예에 의하면 프라이머 겸 칼라베이스 도료 조성물로서, 비염소 올레핀 수지 35∼65 중량%, 폴리우레탄 디스퍼젼 5∼40 중량%, 소재 습윤제 0.1∼3 중량%, 소포제 0.1∼2 중량%, 소광제 1∼13 중량%, 증점제 0.2∼2 중량%, 안료 0.1∼5 중량% 및 용제 2∼50 중량%를 포함하는 플라스틱용 수성 도료 조성물이 적용된다.

폴리올레핀은 말단에 이중결합이 있는 올레핀을 중합하여 이루어지는 것으로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌 등을 예로 들 수 있다. 폴리올레핀 계열의 수지는 자동차에 많이 사용되고 있으며, 특히, 범퍼 및 내부의 주요 장식은 폴리올레핀 중에서도 주로 폴리프로필렌을 사용하여 제조되고 있다. 폴리프로필렌으로 이루어진 부품들을 자동차에 사용할 때 자동차의 색상과 조화시키기 위하여 도장 과정이 필수적이다.

통상적으로 폴리프로필렌은 분자구조상 비극성이며, 높은 내부 결정성을 갖고 있으므로 도막 부착력이 매우 낮다. 따라서 상기 폴리프로필렌으로 이루어진 소재 상에 원하는 도료를 부착시키기 위해서는 화학적 또는 물리적인 과정을 필요로 한다. 종래에는 화학적 처리를 위해서 불산 및 오존 처리방법을 사용 하였으며 물리적 처리를 위해서는 플라즈마 및 코로나 방전등의 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 방법들은 처리 비용이 높고 환경문제 등을 유발하는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 프라이머 겸 컬러베이스 도료로서 비염소 올레핀 수지 및 아크릴 에멀젼을 이용하여 본 발명의 도료 조성물을 제조하였다. 이러한 도료 조성물을 플라스틱 부품에 도포하여 프라이머 겸 베이스 도막을 형성하도록 한다.

형성된 프라이머 겸 베이스 도막은 우수한 도막 물성을 제공해 주며 특히 플라스틱 소재에 적용시 품질을 향상시켜 준다. 프라이머 겸 베이스 도막상에 상에 본 발명의 일실시예에 따른 톱코트용 도료 조성물을 도포하도록 한다.

톱코트용 도료 조성물로서는 수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%, 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%, 경화제 1∼20 중량%, 소광제 1∼20 중량%, 광안정제 0.5∼5 중량%, 소포제 0.1∼2 중량%, 소재습윤제 0.1∼3 중량%, 슬립제 0.1~3 중량%; 경화 촉진제 0.01∼2 중량%, 증점제 0.1∼2 중량% 및 용제 2∼40 중량%를 포함하여 이루어진다.

먼저, 프라이머 겸 베이스 도막의 형성을 위한 바람직한 도료 조성물의 각 구성 성분의 종류 및 역할에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

<비염소 올레핀 수지>

염소를 함유하지 않는 친환경 수지로서 기존의 용융법이 아닌 용액법을 이용하여 말레인산을 그래프팅한 폴리올레핀 수지이다. 미반응물이 적으며 소재의 화학처리 및 물리적인 별도의 표면처리 없이도 우수한 접착력을 나타낸다. 강제 유화형 및 기존의 자기 유화형에 비해 입자 사이즈의 제어가 용이하고 안정성이 우수하며 내수성 및 내식성, 부착성, 광택성이 우수하다.

비염소 폴리프로필렌 수지 골격 안에 극성기를 도입해 유화제를 사용하지 않고 유화시키는 방식의 자기 유화 수지로서 pH 가 6.5∼10 범위이며 중량평균분자량이 100,000∼150,000 범위인 것이 바람직하다.

도료 조성물을 제조하는데 있어서 비염소 올레핀 수지의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 35∼65 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 35 중량% 미만인 경우에는 부착, 내화학성 등의 도막 물성이 저하되는 문제점이 발생하며 만약 이의 사용량이 65 중량%를 초과하면 썬크림성, 내 PVC 가소제성 등의 물성 저하와 분산성, 저장성이 저하되는 문제가 있다.

<폴리우레탄 디스퍼젼>

폴리우레탄 디스퍼젼은 폴리올 및 이소시아네이트를 반응시켜 합성 할 수 있다. 상기 폴리우레탄 디스퍼젼에 사용되는 폴리올은 아크릴 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 등이 있다. 상기 폴리우레탄 디스퍼젼은 pH가 6∼9, 인장강도가 4,000∼6,000 psi, 분자량은 8,000∼15,000 범위인 것이 바람직하게 사용된다.

도료 조성물을 제조하는데 있어서 폴리우레탄 디스퍼젼의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 5∼40 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 5 중량% 미만인 경우에는 부착성, 내용제성 등의 도막 물성이 저하되는 문제점이 발생되며, 만약 이의 사용량이 40 중량%를 초과하면 도막이 단단해져 탄성 및 냄새를 유발하는 등의 문제가 있다.

<소재 습윤제>

소재 습윤성은 기본적으로 도료의 표면장력과 피도체의 표면장력 차이에 의하여 결정된다. 일반적인 법칙은 도료 표면장력이 피도체의 표면장력보다 낮거나 최소한 같아야 한다. 만약, 도료가 도장면에 잘 퍼지지 않거나 묻지 않는 경우에는 도료의 표면장력이 피도체의 표면장력보다 높기 때문이다. 물이 많이 함유된 수성도료는 일반적으로 표면장력이 매우 높아 소재 습윤성이 종종 문제가 된다.

도료의 표면장력을 강하게 저하 시켜 소재 습윤성을 향상시키며 분화구 현상을 방지하며 그 외에 표면에 슬립성을 부여하기 위해 폴리에테르 실록산 공중합체, 폴리디메틸 실록산, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산 등이 바람직하며 도료 조성물에 대하여 0.1∼3 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 도장 표면의 먼지로 인한 외관 불량 문제가 발생 하며 3 중량%를 초과하면 재도장시 부착 저하의 문제점을 야기할 수 있다.

<소포제>

도료 내의 기포는 언제나 바람직하지 못하다. 생산 공정 중에 기포가 발생하여 도료를 포장할 때 최적량을 담을 수 없으며 더 큰 문제는 도료를 도장 할 때 기포가 발생하여 표면 불량을 만드는 것이다. 물론, 기포는 보기에도 안 좋을 뿐만 아니라 보호적 기능을 가진 도료의 고유한 성능을 저하시키는 데 문제점이 있다. 따라서 소포제는 거의 모든 배합에 꼭 필요한 성분 중 하나이다.

비실리콘계 소포제 사용이 바람직하며 도료 조성물에 대하여 0.1∼2 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 소포 효과가 미흡하며, 2 중량%를 초과하면 재도장시 부착 저하의 문제점을 야기할 수 있다.

<소광제>

재료의 광택을 줄여주거나 없애주는 역할을 하는 소광제로서는, 실리카 겔, 침강 실리카, 이산화티탄, 탈크 등이 사용가능하다. 특히, 본 발명에서는 평균 입경이 약 1∼30㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체와 탈크를 사용하는 것이 바람직하다. 만약 이의 평균입경이 30㎛를 초과하는 경우에는 코팅막의 면이 거칠어져 외관이 불량하고 스크래치성이 저하된다는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기한 입경 범위를 갖는 분산체를 사용하는 것이 좋다.

평균입경이 약 1∼30㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체와 탈크를 포함하는 소광제는 도료 조성물에 1∼13 중량% 범위로 포함하는 것이 좋으며 함량이 상기 범위 내일 경우 감광(소광), 표면의 질감을 개선할 수 있는 효과가 있다. 소광제의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 1∼13 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 함량이 1 중량% 미만이면 소광 효과를 얻기 어렵고 13 중량%를 초과하면 스크래치에 약한 문제가 있다.

<증점제; 레올로지 조절제>

아크릴계 증점제 및 우레탄 증점제 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 도료 조성물에 대하여 0.2∼2 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 도장시 도료가 흘러내려 작업성이 저하되는 문제가 있으며, 만약 2 중량%를 초과하면 저장성이 저하되고 도막외관이 불량일 수 있다.

<안료>

안료는 원하는 색상에 따라 적절한 것으로 선택하여 혼합해서 사용하며 바람직하기로는 티타늄디옥사이드, 카본블랙, 옐로우 안료, 블루 안료, 그린 안료, 레드 안료 등에서 선택된 것을 적절히 혼합해서 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1∼5 중량% 범위가 되도록 한다. 이의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 착색 및 은폐가 잘되지 않는 문제가 있고, 5 중량%를 초과하면 소재와 도료간의 부착에 문제가 있다.

<용제>

용제는 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 부틸렌글리콜 메틸에테르, 디부틸렌글리콜 메틸에스테르, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르 등에서 선택하여 적절히 혼합해서 조성물 총량을 기준으로 할 때 2∼50 중량% 범위가 되도록 한다. 이의 함량이 2 중량% 미만일 경우에는 표면 레벨링이 저하되는 문제가 있고, 50 중량%를 초과하면 냄새를 유발 할 수 있는 문제가 있다.

이상과 같은 각 성분을 포함하는 수성 도료 조성물은 프라이머 겸 컬러베이스 도료로서 플라스틱 부품용으로 사용할 수 있다.

상기 프라이머 겸 컬러베이스 도료의 코팅 후에 이의 상부에 톱코트 도료 조성물을 코팅하도록 한다.

톱코트 도료 조성물은 수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%, 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%, 경화제 1∼20 중량%, 소광제 1∼20 중량%, 광안정제 0.5∼5 중량%, 소포제 0.1∼2 중량%, 소재습윤제 0.1∼3 중량%, 슬립제 0.1~3 중량%, 경화촉진제 0.01∼2 중량%, 증점제 0.1∼2 중량% 및 용제 2∼40 중량%를 포함하여 이루어지는데 각 성분의 종류 및 역할에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

<수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지>

주성분인 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지는 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트, b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물 등을 사용하여 제조된다.

일반적인 수분산 폴리우레탄 반응에서는 이소시아네이트를 양말단에 남겨 수용화를 시키고 쇄연장제로서 다가 아민 등을 사용하여 양말단에 우레아기를 형성시켜서 프리폴리머를 제조한 후 물에 분산시킨다. 그런데, 이렇게 하여 얻어진 수분산 폴리우레탄은 분산시 재현성, 분자량 제어가 어렵다. 특히, 도료에 적용시 경화 반응을 일으킬 수 있는 작용기의 부족으로 경화 후 도막을 연화시켜 내후성, 내마모성 등의 도막 물성에 악영향을 미쳐 특히 자동차용 수용성 상도 (클리어)로 사용하기에는 부족한 점이 있다.

그리고 일반적인 수분산 폴리우레탄은 분자량이 커서 도장 작업성의 확보가 어렵고 하드한 특성이 강해서 우수한 탄성 및 소프트감이 부족하여 자동차 내장제 도료로서 사용하기 위해서는 특성을 좀 더 향상시킬 필요가 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 톱 코트용으로 적용하기 위한 도료 조성물은 쇄연장제를 사용하지 않고 제조되며 폴리우레탄 프리폴리머의 제조시에 OH/NCO 의 당량비를 1.4~2로 맞추어서 10~80 mgKOH/g이 되도록 하였다. 잔존하는 수산기가 도료에 적용시 수분산 폴리이소시아네이트와 경화 반응을 하여 내후성, 내마모성 등의 도료 물성에 큰 향상을 가져올 수 있다. 도료 제조시에 NV 제어가 용이하게 하기 위하여 수분산을 시키지 않고 물에 희석이 가능한 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지를 제조하였다.

수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지를 이루는 조성 물질의 조성비는 예컨대, 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량%, 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량%, 폴리카보네이트 폴리올 및 폴리에스터 폴리올 30~60 중량%, 용제 5~25 중량% 및 중화제 1~5 중량%를 포함한다.

상기 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지의 제조를 위한 조성물질 각각에 대하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4-디페닐 메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이들로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트 중에서 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 특히, 이소포론디이소시아네이트 및 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 중에서 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 이소시아네이트는 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여 5~30 중량% 범위로 사용하는 것이 좋다. 만약 이의 사용량이 5 중량% 미만이면 기계적 물성 및 내화학성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고 만약 30 중량%를 초과하면 점도가 높아져서 합성하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.

평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올은 우레탄쇄에 친수성을 부여하여 수분산이 가능하게 하는 역할을 수행하며, 디메틸프로피오닉산, 디메틸부타노익산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤디올, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르디올 및 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올 중에서 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 친수성 폴리올은 상기 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여 2~10 중량%를 사용하는 것이 좋다. 만약 이의 사용량이 2 중량% 미만이면 친수성이 부족하여 수분산이 어려워 질 수 있으며 만약 이의 사용량이 10 중량%를 초과하면 내수성이 저하될 수 있기 때문이다.

폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물로서는 중량평균분자량이 500~5,000 범위를 갖는 폴리올 화합물을 사용하는 것이 내화학성 및 생산성 측면에서 유리하다. 더욱 바람직하게는 폴리카보네이트 디올 및/또는 폴리에스터 디올을 포함하는 폴리올 화합물을 사용하도록 한다.

용제는 일반적인 용제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 메틸에틸게톤, 디메틸포름아미드, 글리콜이써에스테르, 하이드로게네이티드퓨란 등을 예로 들 수 있다. 이 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다. 상기 용제는 상기 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지 전체 중량에 대하여 5 ~ 25 중량%를 사용하는 것이 좋으며, 상기 범위를 벗어나서 사용하면 제조가 어렵거나 코팅제로 사용시 건조시간이 오래 걸리는 문제가 있을 수 있다.

중화제는 N-메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리에탄올아민을 사용하는 것이 좋다. 상기 중화제의 사용량은 수희석성 폴리우레탄 수지 전체 중량에 대하여 1 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 좋으며, 1 중량% 미만으로 사용시 중화제를 사용하는 효과가 미비하며, 5 중량%를 초과하여 사용하면 냄새 및 변색을 일으키는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

톱코트 도료 조성물의 주성분인 폴리우레탄 수지를 제조하기 위해 사용되는 폴리에스터 폴리올은 알코올 화합물과 산을 축합 반응시켜 제조할 수 있다. 구체적으로는 디에틸렌글리콜과 아디픽산을 모체로 하고 약 500∼5,000 의 분자량을 갖는 폴리에스터 또는 메틸프로판디올 등의 알코올 화합물과 아디픽산, 이소프탈산 등의 산을 축합 반응시킨 약 500∼5,000 의 분자량을 갖는 폴리에스터 폴리올이 바람직하게 사용가능하다.

폴리카보네이트 폴리올은 알코올 화합물과 카보네이트 화합물을 축합 반응시켜 제조하는데, 구체적으로 헥산디올, 싸이클로헥산디메탄올 등의 알코올 화합물과 디에틸카보네이트를 포함하는 카보네이트를 축합 반응시켜 합성한 폴리올로서 분자량 약 500∼5,000 의 것을 바람직하게 사용가능하다.

폴리에스터 폴리올을 사용한 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지는 다음과 같이 제조하였다.

먼저, 환류냉각기, 질소가스 유입관, 온도계, 교반기 등이 설치된 반응용기에 N-메틸피롤리돈 94g, 디에틸렌글리콜 78g과 아디픽산 100g을 모체로 하여 얻어진 분자량 500∼5,000을 갖는 폴리에스터 폴리올 660g과 디메틸프로피오닉산 3g을 혼합하여 질소기류 하에서 충분히 교반하였다. 폴리에스터 폴리올과 디메틸프로피오닉산 혼합물에 헥사메틸렌디이소시아네이트 60g을 투입하고 약 60∼100℃로 승온시킨 후 약 6시간 동안 교반하여 친수성 기를 포함하는 폴리에스터 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그 후 60~70℃로 냉각 후 프리폴리머의 중화를 위하여 트리에틸아민 2g을 중화도는 90~100% 정도의 범위로 중화 시켜서 수산기를 가지는 폴리에스터계 수희석성 폴리우레탄 수지를 제조하였다.

다음, 폴리카보네이트 폴리올을 사용하여 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지는 다음과 같이 제조하였다.

먼저, 환류냉각기, 질소가스 유입관, 온도계, 교반기 등이 설치된 반응용기에 N-메틸피롤리돈 100g과 디메틸프로피오닉산 2.5g을 50~60℃에서 충분히 혼합 용해하였다. 용해된 디메틸프로피오닉산에 헥사메틸렌디이소시아네이트 60g을 발열에 주의 하면서 투입하고 약 60∼100℃로 승온시킨 후 약 0.5~1.5 시간 동안 교반하여 친수성 기를 포함하고 이소시아네이트기를 양말단에 남겨둔 프리폴리머를 제조하였다.

그 후, 프리폴리머에 헥산디올 80g 및 디에틸카보네이트 100g를 축합 반응시켜 제조한 분자량 500∼5,000을 갖는 폴리카보네이트 폴리올 700g을 투입하고 약 60∼100℃ 온도의 질소기류 하에서 약 6시간 동안 교반하여 친수성 기를 포함하는 폴리에스터 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다. 그 후 60~70℃로 냉각 후 프리폴리머의 중화를 위하여 트리에틸아민 2g을 중화도는 90~100% 정도의 범위로 중화 시켜서 수산기를 가지는 폴리카보네이트계 수희석성 폴리우레탄 수지를 제조하였다.

도료 조성물을 제조하는 데 있어서, 폴리우레탄 수지의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 약 25∼55 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 약 25 중량% 미만인 경우에는 부착성, 내스크래치성 등의 도막 물성이 저하되는 문제점이 발생되며, 이의 사용량이 약 55 중량%를 초과하면 저장성과 탄성이 저하되는 문제가 있기 때문이다.

<수분산 폴리우레탄 수지>

수분산 폴리우레탄 수지는 폴리올 및 이소시아네이트를 반응시켜 합성 할 수 있다. 상기 수분산 폴리우레탄 수지의 제조에 사용되는 폴리올로서는 아크릴 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 등을 예로 들 수 있다. 또한 수분산 폴리우레탄 수지는 pH가 6~10, 인장강도가 5~35 mPa, 파단신률은 600~800%인 것이 바람직하다.

도료 조성물을 제조하는데 있어서 수분산 폴리우레탄 수지의 사용량은 도료 조성물 총량을 기준으로 할 때 약 10~30 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 사용량이 약 10 중량% 미만인 경우에는 부착성, 내용제성 등의 도막물성이 저하되는 문제점이 발생되며, 이의 사용량이 약 30 중량%를 초과하면 도막이 단단해져 질감 저하 및 냄새를 유발하는 등의 문제가 있다.

<경화제>

도료 조성물의 경화를 위하여 첨가되는 경화제는 무황변과 내후성이 우수한 이소포른 디이소시아네이트 및 하이드로필릭 헥사메틸렌디이소시아네이트가 바람직하며, 도료 조성물에 대하여 약 1∼20 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 약 1 중량% 미만인 경우에는 도료의 경화가 일어나지 않아서 도막의 물성 확보가 어렵다는 문제점이 있으며, 만약 약 20 중량%를 초과할 경우에는 경화제의 양이 너무 많아서 가사 시간이 짧아져서 작업상 문제점을 야기할 수 있기 때문이다.

<소광제>

재료의 광택을 줄여주거나 없애주는 역할을 하는 소광제로서는, 실리카 겔, 침강 실리카, 이산화티탄 등이 사용가능하다. 특히, 본 발명에서는 평균 입경이 약 1∼30㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체를 사용하는 것이 바람직하다. 만약 이의 평균입경이 약 30㎛를 초과하는 경우에는 코팅막의 면이 거칠어져 외관이 불량하고 스크래치성이 저하된다는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기한 입경 범위를 갖는 분산체를 사용하는 것이 좋다.

평균입경이 약 1∼30㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체를 포함하는 소광제는 도료 조성물에 약 1∼20 중량% 범위로 포함하는 것이 좋으며 함량이 상기 범위 내일 경우 감광(소광), 표면의 질감을 개선할 수 있는 효과가 있다. 소광제의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 약 1∼20 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 함량이 약 1 중량% 미만이면 소광 효과를 얻기 어렵고 약 20 중량%를 초과하면 스크래치에 약한 문제가 있다.

<광안정제>

광안정제는 장시간 빛에 노출되어 발생하는 도막의 노화, 색변화 등을 방지하는 효과가 있는데, 자외선 차단, 빛에너지 흡수 및 전환, 자유 라디칼 제거기능 등을 수행한다. 자외선 흡수계(UV absorbers) 및 입체 장애 효과를 지닌 유기아민계 화합물인 자외선 저해 아민광안정화제(UV hindered amine light stabilizer)계를 적절히 혼합해서 사용하도록 한다. 자외선 흡수계 광안정제로서는 벤조페논계, 옥사아닐리드계, 벤조트리아졸계, 트리아진계 등 다양한 종류가 사용가능하다. 유기아민계 광안정제로서는 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸비페리딘, 2,4-디-tert-부틸페닐-3,5-디-tert-부틸-하이드록시벤조이드 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 자외선 흡수계와 자외선 저해 아민광안정화제계의 비율을 약 2 : 1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 적절하다. 만일, 이의 함량이 약 0.5 중량% 미만인 경우에는 시간이 지남에 따라 도막이 쉽게 황변되고 광택이 저하되는 문제가 있고, 약 5 중량%를 초과하면 도료 저장성이 불안정하게 된다는 문제가 있다.

<소포제>

기포는 생산의 여러 단계 교반, 분산 및 도장공정 중에 발생한다. 이는 건조도막에 분화구 현상이나 도막을 약하게 하는 등의 표면결함을 일으키기 때문에 소포제를 사용하여 존재하는 기포제거 및 기포의 생성을 억제 하여야 한다. 소포제로써 적합한 화학적 구조는 실리콘, 미네랄 오일, 지방산 및 탄화불소 같은 표면장력이 낮은 분자를 갖고 있는 것이다. 비실리콘계 및 변성폴리실록산계 소포제 사용이 바람직하며 도료 조성물에 대하여 0.1∼2 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 소포 효과가 미흡 하며, 2 중량%를 초과하면 재도장시 부착 저하의 문제점을 야기할 수 있다.

<소재 습윤제>

도료의 표면장력을 강하게 저하 시켜 소재 습윤성을 향상시키며 분화구 현상을 방지하며 그 외에 표면에 슬립성을 부여하기 위해 폴리에테르 실록산 공중합체, 폴리디메틸 실록산, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산 등이 바람직하며 도료 조성물에 대하여 0.1∼3 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 도장 표면의 먼지로 인한 외관 불량 문제가 발생 하며, 3 중량%를 초과하면 재도장시 부착 저하의 문제점을 야기할 수 있다.

<슬립제>

실리콘 첨가제는 도막 표면의 슬립성을 향상시킬 수 있다. 때때로 그것은 단순한 슬립성 뿐만 아니라 도막의 다른 물성과 연결시켜 생각할 수 있다. 슬립성이 좋은 경우에는 내스크래치성, 내오염성이 좋아지게 되고, 쉽게 세척을 할 수 있으며 내점착성이 좋아진다. 도료 조성물에 대하여 0.1 내지 3 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 내마모성 및 내스크래치성 등의 물리적 특성이 저하되며, 3 중량%를 초과하면 재도장시 부착 저하의 문제점을 야기할 수 있다.

<경화 촉진제>

경화 촉진제로는 트리메틸렌디아민, 옥토산주석, 디부틸주석디라우레이트, 2-에틸헥소산납 등이 바람직하며 도료 조성물에 대하여 0.01∼2 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 건조시간이 길어지며 내약품성, 내습성 및 마모성 등의 물리적 특성이 저하되며, 2 중량%를 초과할 경우 도료의 경화가 너무 급격하게 발생하여, 도장 작업시 도막에 팝핑 현상이 발생하거나 도막의 수축을 발생시킨다.

<증점제; 레올로지 조절제>

아크릴계 증점제 및 우레탄 증점제 중에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 도료 조성물에 대하여 0.1∼2 중량% 범위로 포함하는 것이 좋다. 만약 이의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 도장시 도료가 흘러내려 작업성이 저하되는 문제가 있으며, 만약 2 중량%를 초과하면 저장성이 저하되고 도막외관이 불량일 수 있다.

<용제>

용제는 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 부틸렌글리콜 메틸에테르, 디부틸렌글리콜 메틸에스테르, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르 등에서 선택하여 적절히 혼합해서 조성물 총량을 기준으로 할 때 2~40 중량% 범위가 되도록 한다. 이의 함량이 2 중량% 미만일 경우에는 표면 레벨링이 저하되는 문제가 있고, 40 중량%를 초과하면 냄새를 유발 할 수 있는 문제가 있다.

상기한 성분 외에도 내마모성, 부착성, 내열성 등의 물성이 우수하면서도 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조 후 냄새가 없고 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 양호한 내스크래치성을 제공해 줄 수 있는 자동차 플라스틱용 도료 조성물에는 슬립제, 침강방지제 등과 같은 다양한 첨가제를 추가로 함유할 수 있으며, 이들 첨가제의 사용량은 원하는 최종 용도 및 다양한 요인에 따라 적절히 가감하여 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하기로 하되, 본 발명이 이러한 실시예로만 제한되는 것은 아님이 이해되어야만 한다. 표 1에는 프라이머 겸 컬러베이스 도료 조성물을 제조하기 위한 성분 및 이의 함량을 나타내었고, 표 2에는 톱코트 도료 조성물을 제조하기 위한 성분 및 이의 함량을 나타내었다.

<표 1>

<표 2>

상기 각 실시예 및 비교예에 따라 제조된 플라스틱용 프라이머 겸 칼라베이스 도료 조성물 및 톱코트 도료 조성물 샘플을 사용하여 도막을 형성하고, 다음과 같은 시험을 수행하였다.

<시험예: 도막 물성의 평가>

폴리프로필렌 소재의 시험편에 표 1에 나타난 조성으로 제조된 각 프라이머 겸 베이스를 약 15∼30㎛ 두께로 도장하고 상온에서 약 10분 동안 방치한 후 80℃에서 10분 동안 건조시켰다. 그 후, 10분 동안 상온에서 방치 하고 표 2에 나타난 조성으로 제조된 각 톱코트 도료 조성물을 약 30∼60㎛ 두께로 도장하고 상온에서 약 15분 동안 방치한 후 약 80℃에서 약 30분 동안 건조하여 샘플을 완성하였다. 완성된 샘플을 이용하여 다음 각 항목에 대하여 다양한 평가 시험을 수행하였다.

상온 부착성 시험: 시편에 수평 및 수직 방향으로 2mm 간격으로 11cut 씩 크로스-컷(cross-cut)을 행한 후 표면을 부드러운 솔로 깨끗이 하고 적당한 폭과 길이의 규정된 테이프로 단단히 부착시킨 후 테이프를 한쪽 90°각도로 강하게 당겨서 박리된 도막 눈금의 개수를 세었다. 바둑판 눈금 부착성 테스트라고도 하는데 총 100개의 바둑판 눈금에서 박리된 개수를 측정하고, 박리된 눈금수가 많을수록 부착성이 나쁜 것으로 평가하였다.

내열 시험: 시편을 110℃에서 300 시간 동안 방치한 후 꺼내어 실온에서 1시간 방치한 뒤 즉시 상기의 부착성 시험을 수행하였다.

내광 시험: 시편에 XENON ARC 하에서 블랙판넬 온도 89± 3℃, 조내 습도 50± 5%, RH 조사 조도 340nm 에서의 조건으로 총 누적 광량이 1050 KJ/m²이 될 때까지 조사한 후 꺼내어 시편을 중성세제 수용액으로 세정하고 공기로 건조시켜 1시간 동안 실온에서 방치한 후 상기 부착성 시험을 하였다.

스크래치 시험: 실시예 1 및 비교예 1∼3에 따른 도장 시편을 JIS K 6718 에 따라 스트로크 100mm, 0.5kgf의 하중으로 사파이어 긁힘자를 이용하여 도막면에 수직으로 이동했을 경우 도막 손상 여부를 평가하고, 그 결과를 확인하였다. 이 때 스크래치성의 평가는 그 정도에 따라 우수(5)∼불량(1)으로 나타내었다.

내습성 시험: 시편을 온도 50± 2℃, 상대습도 95± 2% 조건에서 168 시간 동안 방치한 후 꺼내어 에어블로우에 의해 표면 수분을 제거 한 후, 실온에 한 시간 방치하여 도막의 표면상태를 조사하고 즉시 상기의 부착성 시험을 하였다.

내썬크림성: 아크릴판(50mm× 50mm)에 같은 크기의 백면포 2장을 겹쳐 올린 후 썬크림 0.25g을 전면에 도포한다. 썬크림 도포부위를 도장 시편 위에 올리고 아크릴판을 눌러 밀착 시킨다. 80± 2℃의 항온조에 1시간 방치한 후 꺼내어 백면포와 아크릴판을 제거한다. 10∼15분 정도 실온에 방치한 후 중성세제로 씻어내고 건조한다. 도막의 표면상태를 조사하고 즉시 상기의 부착성 시험을 하였다.

내 PVC 가소제성: 아크릴판(50mm× 50mm)에 같은 크기의 PVC 패드(가소재 함량 60 wt% 상당인 것)를 겹쳐 올린 후 패드 부위를 도장시편 위에 올리고 0.1 kgf의 하중을 아크릴판에 주어 밀착시킨다(도장시편-PVC패드-아크릴판-하중 순). 110± 2℃의 항온조에 1시간 방치한 후 꺼내어 하중, 아크릴판, PVC패드를 제거한다. 10∼15분 정도 실온에 방치 후 중성세제로 씻어내고 건조한다. 도막의 표면상태를 조사하고 즉시 상기의 부착성 시험을 하였다.

도막 물성은 각 조성물별로 5개의 시편에 대하여 평가한 후 평균값을 취하였으며 그 결과를 표 3에 나타내었다.

<표 3>

표 3에 나타난 바와 같이 실시예 1에 따른 프라이머 겸 컬러베이스 도료 조성물을 사용하여 제조된 도막이 우수한 물성을 나타낸다는 것을 확인할 수 있다. 특히 프라이머 겸 컬러베이스 도료 조성물로서는 실시예 1에 따른 조성물을 사용하고, 톱코트 도료 조성물로서는 바람직한 성분비 조건을 만족하는 실시예 2에 따른 조성물을 사용한 경우에 상온 부착성, 내열 부착성, 내광 부착성, 내스크래치성, 내습성, 썬크림성, 내PVC 가소제성 등 모든 물성이 가장 우수하다는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 플라스틱 부품의 도료 조성물 및 도장 방법에 의하면 기존의 유성 도료가 갖는 미흡한 내스크래치성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 이에 더하여 부착성, 내화학성, 내알칼리성 등의 물성을 향상시킬 수 있어서 자외선, 열, 약품 등으로부터 장시간 보호할 수 있으며 도장물의 의장성을 향상시키고 부드러운 촉감 부여 및 도장 표면의 강도를 높이는 것이 가능하여 자동차용 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%; 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%; 경화제 1∼20 중량%; 소광제 1∼20 중량%; 광안정제 0.5∼5 중량%; 소포제 0.1∼2 중량%; 소재흡윤제 0.1∼3 중량%; 슬립제 0.1~3 중량%; 경화 촉진제 0.01∼2 중량%; 증점제 0.1∼2 중량%; 및 용제 2∼40 중량%를 포함하는 플라스틱용 수성 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4-디페닐 메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이들로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올은 디메틸프로피오닉산, 디메틸부타노익산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤디올, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르디올 및 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물은 중량평균분자량이 500~5,000 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 중화제는 N-메틸디에탄올아민 및 트리에탄올아민 중 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 pH가 6~10, 인장강도가 5~35 mPa, 파단신률은 600~800%인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 경화제는 이소포른 디이소시아네이트 및 하이드로필릭 헥사메틸렌디이소시아네이트 중 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리카보네이트 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조되는 수희석성 폴리우레탄 수지.
수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리에스터 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조되는 수희석성 폴리우레탄 수지.
플라스틱 소재상에 프라이머 및/또는 베이스 도료 조성물을 도포 및 건조시키는 단계; 및
수희석성 폴리우레탄 수지 25∼55 중량%; 수분산 폴리우레탄 수지 10~30 중량%; 경화제 1∼20 중량%; 소광제 1∼20 중량%; 광안정제 0.5∼5 중량%; 소포제 0.1∼2 중량%; 소재흡윤제 0.1∼3 중량%; 슬립제 0.1~3 중량%; 경화 촉진제 0.01∼2 중량%; 증점제 0.1∼2 중량%; 및 용제 2∼40 중량%를 포함하는 플라스틱용 수성 도료 조성물을 톱코트 도료 조성물로서 도포 및 건조시키는 단계를 포함하는 도막의 형성방법.
제11항에 있어서, 상기 수희석성 폴리우레탄 수지는 수지 총량을 기준으로 할 때 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 5~30 중량% b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 2~10 중량% c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물 30~60 중량%, d) 용제 5~25 중량% 및 e) 중화제 1~5 중량%를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 형성방법.
제11항에 있어서, 상기 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 4,4-디페닐 메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 이들로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 형성방법.
제11항에 있어서, 상기 b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올은 디메틸프로피오닉산, 디메틸부타노익산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤디올, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르디올 및 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 형성방법.
제11항에 있어서, 상기 c) 폴리카보네이트 폴리올 및/또는 폴리에스터 폴리올을 포함하는 폴리올 화합물은 중량평균분자량이 500~5,000 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 형성방법.
제11항에 있어서, 상기 플라스틱 소재는 자동차용 플라스틱 부품이며, 상기 도료 조성물을 상기 플라스틱 소재상에 15∼30㎛ 두께로 도장한 후 건조시키며, 상기 톱코트 도료 조성물은 30∼60㎛ 두께로 도장한 후 건조시키는 것을 특징으로 하는 형성방법.