KR20140005401A - 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물 - Google Patents

평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20140005401A
KR20140005401A KR1020120072088A KR20120072088A KR20140005401A KR 20140005401 A KR20140005401 A KR 20140005401A KR 1020120072088 A KR1020120072088 A KR 1020120072088A KR 20120072088 A KR20120072088 A KR 20120072088A KR 20140005401 A KR20140005401 A KR 20140005401A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin
polyethylene
density polyethylene
composition
coating
Prior art date
Application number
KR1020120072088A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101418789B1 (ko
Inventor
정화영
윤경준
김대인
김광국
윤강재
Original Assignee
주식회사 투에이취켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 투에이취켐 filed Critical 주식회사 투에이취켐
Priority to KR1020120072088A priority Critical patent/KR101418789B1/ko
Publication of KR20140005401A publication Critical patent/KR20140005401A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101418789B1 publication Critical patent/KR101418789B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C09D5/032—Powdery paints characterised by a special effect of the produced film, e.g. wrinkle, pearlescence, matt finish
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0853—Vinylacetate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/08—Copolymers of styrene
    • C08L25/10—Copolymers of styrene with conjugated dienes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/26—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C09D5/031—Powdery paints characterised by particle size or shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/03—Powdery paints
    • C09D5/033—Powdery paints characterised by the additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은 평활성이 우수한 분말 열용사용 조성물에 관한 것으로, 1) 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지인 주수지, 2) 폴리에틸렌계 제1 부수지, 3) 기계적 물성 및 도막물성 향상을 위한 제2 부수지, 4) 폴리아마이드 왁스, 폴리테트라 플루오로에틸렌,및 폴리아크릴레이트 중에서 선택된 분산 안정제, 및 5) 다양한 첨가제를 포함한다. 본 발명의 열용사용 조성물은 접착강도, 내충격성, 내굴곡성을 크게 향상시킬 수 있으며, 2종의 부수지를 첨가함으로써 접착강도와 용융흐름성, 표면경도, 접착강도 등의 코팅특성을 모두 만족시킬 수 있다. 특히, 소정의 분산 안정제를 포함함으로써 도막의 평활성이 크게 향상되어, 심미적 코팅마감 효과가 우수하고 휘발성 유기 화합물을 전혀 발생시키지 않는 친환경 도료로 다양한 확대 적용이 기대된다.

Description

평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물{Polyethylene-based Powder Composition for Thermal Spray with Improved Surface Finish}
본 발명은 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 코팅제 조성물에 관한 것이다.
각종 산업 및 가정에서 미심적 효과와 제품의 마감을 향상시키기 위해 폭 넓게 사용되고 있는 도료(코팅제)는 작업성과 경제성을 향상하고자 각종 용제 및 희석제류를 포함하고 있는 액상 코팅제를 사용하고 있다. 그러나 최근 국내외적으로 이로 인해 발생되는 환경오염에 대한 관심이 크게 증가하는 추세로 유독성을 가진 휘발성 유기화합물(VOCs)에 대한 규제가 법규화되어 환경오염물질 방지 및 저감효과를 가진 제품에 대한 요구가 크게 증가하고 있다.
이에 따라, 유독성 용제류 및 희석제류를 포함하지 않는 분말(분체) 코팅제의 사용량이 매년 급증하고 있으며, 그중에서 화학적으로 안정하고 코팅도막의 표면 질감 및 촉감이 우수한 열가소성계 분말 코팅제에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.
이러한 열가소성 분말 코팅제는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 등의 폴리올레핀계 수지가 주를 이루고 있으나, 비극성 폴리올레핀의 특성상 피도물과의 접착성이 매우 낮은 문제점을 안고 있어 충격에 의한 코팅 도막이 내구성이 현저히 낮아지는 문제점을 안고 있다.
여기서 상기의 열가소성 분말 코팅제는 피도물에 코팅 도막을 적용하는 공정에 따라 분류할 수 있다.
열가소성 분말 코팅제를 코팅용 스프레이(spray)의 입구에서 마이너스(-)로 하전하고 접지된 피도물의 표면에 정전력을 통해 부착하는 정전도장법은 복잡한 형태를 가진 피도물을 빠른 시간내에 고르게 도포하는 것이 가능하여 작업속도 및 도막품질을 향상하는 장점이 있으나 연속작업이 가능한 컨베이어 도막부스에서 한정적으로 사용되며 두터운 도막을 한번에 형성하기 어려운 문제점이 있다.
또한 분말도료를 탱크(tank)에 담아 하부의 다공판에 의해 코팅제의 유동층을 생성하고, 여기에 가열된 피도물을 침지함으로 그 표면에 혼합물을 융착하고 필요에 따라 코팅막의 표면을 유려하게 하기 위해 후열 가공 공정을 적용하는 유동침지법이 있으나 대부분 자동화 공정이 아닌 수작업을 통해 작업공정이 이루어짐으로 작업자의 숙련도에 따라 코팅도막의 마감이나 품질에 영향을 받는 요인이 된다.
열용사 스프레이(thermal spray) 방식은 열가소성 분말 코팅제를 스프레이 건에서 분무되기 직전에 예열을 통해 용융하고 이를 강력한 토출압력으로 피도물에 분사하여 융착함으로 도막을 형성하는 공정으로 종래의 액상 도료를 스프레이하는 방식과 유사하여 작업성이 우수하고 도막 건조 과정이 생략 가능하여 공정의 단순화 및 작업성이 우수한 특징을 나타낸다.
이에, 본 발명에서는 폴리에틸렌계 분말 코팅제를 열용사하여 피도물의 표면으로 분사함으로 코팅도막을 형성하는 고기능성 폴리에틸렌계 분말 코팅제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열용사용 폴리에틸렌계 분말 코팅제 조성물은 하기 성분을 포함한다.
1) 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지인 주수지;
2) 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 및 중간밀도폴리에틸렌(MDPE) 중에서 선택된 제1 부수지;
3) 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 부타디엔러버(BR), 및 스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌(SEBS) 중에서 선택된 제2 부수지;
4) 폴리아마이드 왁스, 폴리테트라 플루오로에틸렌,및 폴리아크릴레이트 중에서 선택된 분산 안정제; 및
5) 산화방지제, 자외선 안정제, 가소제, 표면조정제, 및 착색안료 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제;
상기에서, 각 성분 중 주수지 10~40wt%, 제1 부수지 20~50wt%, 제2 부수지 20~40wt%, 분산 안정제 0.5~3.0wt%, 및 첨가제 0.1~10wt를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 주수지인 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 용융흐름지수 10~50 g/10분인 고밀도폴리에틸렌에 과산화물을 첨가하고 여기에 말레익 안하이드라이드 0.2~1.0 wt%를 에틸렌 결합에 도입하는 반응압출 공법으로 제조될 수 있다. 제조된 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 용융흐름지수가 5~40 g/10분인 것이 바람직하다.
상기 제1, 제2 부수지는 각각 1종 이상이 포함될 수 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 상기 제1 부수지로서 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형저밀도폴리에틸렌을 포함하고, 상기 제2 부수지로서 에틸렌 비닐아세테이트, 부타디엔러버, 및 스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌을 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 알킬페놀, 알킬렌비스페놀, 알킬페놀티오에테르, 및 방향족아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 자외선안정제는 벤조트리아졸, 살리실산에스테르, 히드로시벤조페놀, 및 아크릴로니트릴치환체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 가소제는 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디이소데실 프탈레이트,및 트리옥틸포스페이트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 착색안료는 산화철, 감청, 울트라마린블루, 카드뮴레드, 크롬옐로 및 오렌지 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 분말 열용사용 조성물은 분말 형태로 제조될 수 있으며 평균 입자크기가 250㎛ 이하, 바람직하게는 150~200㎛의 입도분포를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌계 수지에 기반한 분말 열용사용 조성물은 말레산 그라프트된 폴리에틸렌 변성 수지를 주수지로 하여 접착강도, 내충격성, 내굴곡성을 크게 향상시킬 수 있으며, 2종의 부수지를 첨가함으로써 접착강도와 용융흐름성, 표면경도, 접착강도 등의 코팅특성을 모두 만족시킬 수 있다. 특히, 소정의 분산 안정제를 포함함으로써 도막의 평활성이 크게 향상되었다. 이에, 본 발명의 열용사용 조성물을 이용하여 열용사 코팅을 수행하는 경우 심미적 코팅마감 효과가 우수하고 휘발성 유기 화합물을 전혀 발생시키지 않는 친환경 도료로 다양한 확대 적용이 기대된다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
용어 “열용사(thermal spray)”는 분말 혹은, 선형재료를 고온열원으로부터 용융액적으로 변화시켜 고속으로 기재에 충돌시켜 기재표면에 미세한 방울 또는 입자들이 퍼부어져 도막을 형성하는 기술이다. 이에, 용사 코팅을 위한 분말을 용융액적으로 변화시키기 위해 플라즈마 화염 또는 전기 온풍을 사용하여 도포기[예를 들어, 용사기(thermal spray gun)]에 의해 가열되고, 형성된 미세입적들은 압축 가스에 의해 용사기의 밖으로 분출된다. 이러한 열용사 코팅이 적용되는 기재, 즉 피착체는 특별히 제한되지 않으며 금속, 종이, 목재, 플라스틱, 콘크리트 및 그 동등물을 포함한다. 또한, 열용사법은 열원에 따라 가스식과 전기식으로 구별되며 예를 들어, 화염용사, 폭발용사, 고속화염용사, 아크용사, 대기 플라즈마 용사 등이 있으며, 이들은 모두 본 발명에 포함된다.
용어 “약”이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, “포함하다” 및 “포함하는”이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명은 열용사 코팅에 적용하기 위한 분말 열용사용 조성물을 제공한다. 이하 본 발명에 따른 조성물의 각 성분을 상세하게 살펴본다.
1) 주수지
본 발명의 조성물은 주수지로서 폴리에틸렌 변성 접착수지를 사용한다. 폴리에틸렌은 우수한 내식성(耐蝕性)과 유연성을 가지고 있으며, 용융점도가 낮아서 철강, 세라믹 등의 보호용 코팅 재료로 널리 이용되고 있으나, 폴리에틸렌을 코팅, 특히 열용사 코팅에 사용하기 위해서는 접착력과 함께 적절한 용융점도가 요구된다. 이에, 본 발명은 비극성인 폴리에틸렌에 말레인 안하이드라이드를 도입하여 극성기를 부여함으로써 접착력이 향상된 접착수지를 이용한다.
본 발명의 변성 접착수지는 말레산 안하이드라이드를 폴리에틸렌에 그라프트시킨 공중합체로서, 이와 같이 그라프트 공중합체를 제조하는 방법은 간단한 설비로 짧은 시간내에 개질된 폴리에틸렌을 제조할 수 있는 장점이 있다. 폴리에틸렌에 말레산무수물을 그라프트시키는 방법은 특별히 제한되지 않으며 다양한 공지의 방법들을 이용하여 제조가능하다. 예를 들어, 폴리에틸렌 폴리머 분자와 말레산무수물의 혼합물에 라디칼 개시제로서 퍼옥사이드를 첨가한 다음 폴리에틸렌의 용융온도 이상에서 그라프트 반응시켜 제조할 수 있다. 폴리에틸렌 분자에 그라프트된 상기 극성기들은 금속-폴리머의 접촉 계면에서 접착력을 부여한다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 이축압출기를 통해 용융흐름지수 10~50 g/10분인 고밀도폴리에틸렌(HDPE, high density polyethylene)에 과산화물(peroxide)을 첨가함으로 에틸렌 결합을 끊어 자유라디칼(free radical)을 생성하고 여기에 말레익 안하이드라이드(MAH, maleic anhydride)를 에틸렌 결합에 도입하는 반응압출 공법에 의하여 제조된다.
상기 반응압출 공정은 변성하고자 하는 폴리에틸렌 수지 1종만을 단독 사용하고 여기에 과산화물, 말레익안하이드라이드, 산화방지제류의 첨가제가 사용되며, 이는 변성 수지의 제조시 발생되는 부반응(side reaction)에 의한 그라프트율의 저하를 최소화하기 위함이다.
상기 말레익 안하이드라이드의 사용량은 변성할 폴리에틸렌 수지 대비 0.1~2.0wt%이 사용되며, 바람직하게는 0.2~1.0wt%을 사용하는 것이 좋다. 0.2wt% 이하인 경우 그라프트율이 현저하게 낮아 충분한 접착력을 발휘하지 못하는 문제점이 발생하며, 1.0wt% 이상인 경우 미반응된 과산화물이 잔류하게 되어 접착력 저하를 저하시키는 원인이 된다.
상기 과산화물로는 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트, p-클로로벤조일 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 이소부티레이트, t-부틸퍼옥시 이소프로필 카보네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시 아세테이트, 디-t-부틸 디퍼옥시 프탈레이트, t-부틸퍼옥시 말레산, 사이클로헥사논 퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시 벤조에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸큐밀 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드 또는 디-t-부틸 퍼옥사이드가 될 수 있으며, 벤조일 퍼옥사이드가 가장 바람직하다.
상기 산화방지제는 당 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 것으로 알킬페놀, 알킬렌비스페놀, 알킬페놀티오에테르, 방향족아민 등의 산화방지제를 하나 이상 사용한다.
본 발명에 따른 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지의 용융흐름지수(Melt Flow Index, 이하 “MI"라고도 한다.)는 5~40 g/10분인 것이 바람직하며, 용융흐름지수가 5 g/10분 미만인 경우 최종 열용사용 코팅 조성물의 제조시 도막의 흐름성이 낮은 문제점이 발생하며 40 g/10분 초과인 경우 흐름성이 높아 도막의 두께를 일정하게 유지하기 어려운 문제점이 있다. 본 발명에서 용융흐름지수는 ASTM D-1238에 기재된 조건에 따라 측정되었다. 구체적으로, 일정온도(폴리에틸렌:190℃, 폴리프로필렌:230℃), 일정하중(2.16kg)에서 용융된 수지물이 규정된 오리피스(내경:2.09mm, 높이:8mm)을 이동하여 10분간 압출되는 수지의 중량(g)을 측정한 것으로 단위는 g/10분 이다.
또한, 상기의 변성 폴리에틸렌 수지를 주수지로 하여 열용사용 코팅 조성물을 제조하는데 있어 함유량은 10~40wt% 사용하는 것이 바람직하다. 그라프토머의 함량이 10wt% 보다 적을 경우 부착력이 약해 도막의 내구성이 낮아지는 문제점이 있으며, 40wt% 초과일 경우에는 혼합 수지간 가교도의 과잉 상승이 발생하여 최종 제품의 용융지수가 낮아짐으로 열용사 공정에 의한 도막이 균일하지 못한 문제점 발생할 수 있다.
2) 제1 부수지
본 발명의 조성물은 주수지인 고농도의 말레산 그라프트된 폴리에틸렌 변성수지를 희석하고 코팅물성 및 기능성 부여를 목적으로, 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 및 중간밀도폴리에틸렌(MDPE) 중에서 선택된 제1 부수지를 더욱 포함한다.
주수지인 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 일반적으로 고농도로 농축된 시드(seed) 수지물을 생산하여 그라프트 효율을 최대한으로 향상시키는 공정을 적용하고 있고, 이를 실제품에 적용시 상기 제1 부수지와 혼합하여 최적 접착강도를 제공할 수 있다.
상기 제 1 부수지는 수지종류 및 등급(grade)에 따른 특성이 상이하므로 코팅특성(용융흐름성, 표면경도 및 접착강도 등)을 최적화하기 위해 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형저밀도폴리에틸렌의 3종을 제1 부수지로서 포함할 수 있다.
상기 제1 부수지의 첨가량은 적용분야에 따라 상이하나 본 발명에서는 제1 부수지 20~50wt%가 바람직하다. 20wt%미만인 경우 용융흐름성이 낮고 접착강도 높아 코팅도막의 표면이 불량할 문제가 발생하며, 50wt% 초과인 경우 용융되어 도막형성시 흐름성이 높아 도막의 도께를 일정하기 어려운 문제점과 접착강도가 낮아 도막의 박리가 발생할 수 있다.
3) 제2 부수지
본 발명의 조성물에는 기계적 물성 및 도막물성을 향상하기 위한 부수적인 수지물로서, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 부타디엔러버(BR), 및 스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌(SEBS) 중에서 선택된 제2 부수지를 더욱 포함한다.
상기 제2 부수지는 접착성 수지물과 함께 사용되어 접착강도를 향상하는 시너지효과와 도막의 경도 및 표면광택 조절을 하기 위한 목적으로 20~40wt% 사용하며, 접착성과 도막의 경도 및 표면질감을 충족하기 위한 수지물로 구성된다.
상기 제2 부수지 역시 소망하는 물성을 만족시키기 위해 2종 이상 혼합사용이 가능하며, 하나의 바람직한 예에서, 상기 제2 부수지로서 에틸렌 비닐아세테이트, 부타디엔러버, 및 스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌의 3종을 모두 포함할 수 있다.
4) 분산 안정제
본 발명의 조성물에는 폴리아마이드 왁스, 폴리테트라 플루오로에틸렌,및 폴리아크릴레이트 중에서 선택된 분산 안정제를 더욱 포함한다.
본 발명은 높은 용융흐름성과 접착강도를 제공하는 열용사용 열가소성 분말도료로서 착색안료 등의 다양한 첨가제가 포함되나 일부 첨가제는 보관 또는 열용사 도장중 열용융되어 분사되는 공정에서 다시 재응집되는 경우가 발생하게 되고 이는 도막의 불량을 발생시킬수 있다. 이에, 본 발명은 분산 안정제를 포함함으로써 첨가제의 재응집을 방지하는 효과와 도막의 평활도(leveling)를 향상하여 도장면의 표면을 개선하는 역할을 수행한다.
상기 분산 안정제의 첨가량은 바람직하게는 0.5~3.0wt%이다. 상기 범위를 벗어난 0.5wt% 미만인 경우 분산 안정제의 효과가 미미하여 비효율적이고, 3.0wt% 초과인 경우 도장면의 평활도개선효과는 우수하나 과량의 분산 안정제가 도막의 표면으로 이행하여 헤이지(hazy)한 도막을 형성하는 문제점이 있다.
5) 첨가제
본 발명의 조성물은 부수적인 코팅물성을 발현하기 위해 다양한 첨가제가 포함되는 바, 예를 들어, 산화방지제, 자외선 안정제, 가소제, 표면조정제, 및 착색안료 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더욱 포함한다.
상기 산화방지제는 예를 들어, 알킬페놀, 알킬렌비스페놀, 알킬페놀티오에테르, 및 방향족아민 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 자외선안정제는 예를 들어, 벤조트리아졸, 살리실산에스테르, 히드로시벤조페놀, 및 아크릴로니트릴치환체 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 가소제는 예를 들어, 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디이소데실 프탈레이트,및 트리옥틸포스페이트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 착색안료는 예를 들어, 산화철, 감청, 울트라마린블루, 카드뮴레드, 크롬옐로 및 오렌지 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 충전필러 및 대전방지제는 예를 들어, 탈크, 탄산칼슘, 실리카, 마이카, 크레이, 벤토나이트, 카본블랙, 산화티탄늄, 알루미나, 알루미늄분말 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 첨가제의 총 함량은 바람직하게는 0.1~10wt%일 수 있다. 상기 범위를 벗어나 0.1wt% 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 10wt% 초과인 경우 본 발명에 따른 열용사용 코팅제 조성물의 물성을 저하하는 문제가 될 수 있다.
본 발명에 따른 열용사 스프레이 공정으로 사용하기 위해 분말화된다. 상기 분말화는 예를 들어, 전단 내지 충격을 가하는 형식의 기계적 분쇄 또는 냉매를 사용하여 취하점 이하에서 분쇄하는 냉동분쇄 공정으로 수행될 수 있다. 최종 제조된 분말 코팅제의 입자크기는 바람직하게는 250㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 150~200㎛으로 제조될 수 있다. 동 범위 내에서 접착력 및 코팅도막 형성이 우수한 고기능성 폴리에틸렌계 분말 코팅제 조성물에 관한 것이다.
분말 열용사용 조성물의 제조공정
본 발명의 조성물의 제조는 주수지인 말레산 그라프트된 변성 에틸렌 수지의 제조공정(S1), 제1, 제2 부수지, 분산 안정제 및 각종 첨가제를 혼합하여 압출제립하는 단계(S2), 및 분말화 단계(S3)를 포함한다.
먼저, S1은 변성 폴리에틸렌의 제조를 위한 이축 압출기(75mm, L/D=24:1)는 혼합존(mixing zone)을 포함하는 스크류를 사용하였으며 가공온도는 120~200℃로 변성 폴리에틸렌 수지를 반응압출하여 펠렛(pellet) 형태로 제조한다.
다음으로, S2는 상기의 코팅물성 및 기능성 부여를 위한 제1, 제2 부수지, 및 각종 첨가제를 첨가하고 분말 열용사 조성물의 용융흐름지수 10~50 g/10분으로 조절하는 것과 코팅도막의 광택 및 경도를 고려하여 압출제립하는 것이다.
다음으로, S3는 열용융 스프레이 공정으로 코팅막을 형성하기 위해서 분말화 공정을 통해 미분화한다. 즉, 전단 내지 충격을 가하는 형식의 기계적 분쇄를 이용하는 방법과 또는 냉매를 사용하여 취하점 이하에서 분쇄하는 냉동분쇄 공정을 통해 입자크기가 250㎛ 이하, 바람직하게는 150~200㎛으로 형성할 수 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 열용사용 고기능성 폴리에틸렌 분말 수지 조성물 및 그 제조방법의 바람직한 실시예의 작용에 대하여 상세히 설명한다. 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 설명하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~4, 비교예 1~2]
하기 표 1과 같은 조성으로 분말 열용사용 조성물을 제조한 후 압출한다. 전단 내지 충격을 가하는 형식의 기계적 분쇄를 이용하는 방법과 또는 냉매를 사용하여 취하점 이하에서 분쇄하는 냉동분쇄 공정을 통해 입자크기가 250㎛ 이하, 바람직하게는 150~200㎛으로 형성하였다.
[단위 = 중량%]
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
폴리에틸렌 변성 접착 수지 20 30 40 30 50 30
고밀도폴리에틸렌 10 10 10 10 10 10
저밀도폴리에틸렌 15 15 15 15 10 15
선형저밀도폴리에틸렌 10 10 5 10 5 10
에틸렌비닐아세테이트 30 20 15 20 10 22
부타디엔러버 5 5 5 5 5 5
스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌 5 5 5 5 5 5
산화방지제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
자외선안정제 0.5 0.5 0.5 0.8 0.5 0.5
분산안정제 1.5 1.5 1.5 2.0 1.5 -
가소제 0.8 0.8 0.8 - 0.8 0.3
착색안료 2 2 2 2 2 2
폴리에틸렌 변성 접착 수지(투에이취켐, MI = 5~40 , density = 0.95)
고밀도폴리에틸렌(호남석유화학, 2600J)
저밀도폴리에틸렌(호남석유화학, XJ700)
선형저밀도폴리에틸렌(호남석유화학, UL814)
에틸렌비닐아세테이트(호남석유화학, VA600)
부타디엔러버(금호석유화학, KBR 01L)
스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌(금호석유화학, KUMHO 1500)
분산안정제(BYK, CERAFLOUR 994)
산화방지제(송원산업, SONGNOX_PTBP)
자외선안정제(송원산업, SONGLIGHT 2920)
가소제(애경유화, NEO-C)
착색안료(우신피그먼트, BAYFERROX BLACK 303T)
[실험예 1]
실시예 1에서 얻은 열용사 코팅용 분말을 열용사 스프레이건의 유동 분체통에 투입한 한 다음, 혼합연료(산소 및 아세틸렌 등)에 의해 용융하고 이를 압축 공기에 의해 제트 분사하여 피도물인 금속판의 표면에 융착하는 방식에 의해 코팅막을 형성하였으며, 이를 물성 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
접착강도
(kgf/25mm)		 KS F 4737 14.1 15.5 15.8 15.3 17.4 15.6
내충격성
(500g,30cm)		 JIS K 5600 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내굴곡성
(Φ2mm)		 JIS K 5600 양호 양호 양호 양호 양호 크랙
용융흐름지수
(g/10분)		 ADTM D
1238		 32.4 30.2 27.1 31.5 15.8 28.6
코팅도막
표면경도		 Shore A 94 97 99 99 99 97
표면거칠기
(㎛)		 KS B ISO
13565-1		 1.84 2.12 2.75 1.52 7.71 10.23
코팅성 육안평가 양호 양호 양호 양호 불량
(오렌지필 발생)		 불량
(헤이지,
오렌지필
발생)
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 폴리에틸렌 변성 접착 수지의 함유량이 증가할수록 접착강도도 비례적으로 향상되는 결과를 보여주고 있으나, 혼합 조성물내 50wt% 이상 첨가될 경우 가교도의 증대로 인한 코팅표면 불량이 발생하였다. 또한 분산안정제의 첨가 유, 무에 따라 도막의 표면거칠기와 도막 품질에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 분말 열용사용 조성물에 있어서,
    1) 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지인 주수지;
    2) 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 및 중간밀도폴리에틸렌(MDPE) 중에서 선택된 제1 부수지;
    3) 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 부타디엔러버(BR), 및 스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌(SEBS) 중에서 선택된 제2 부수지;
    4) 폴리아마이드 왁스, 폴리테트라 플루오로에틸렌,및 폴리아크릴레이트 중에서 선택된 분산 안정제; 및
    5) 산화방지제, 자외선 안정제, 가소제, 표면조정제, 충전필러, 대전방지제, 및 착색안료 중에서 선택된 1종 이상의 첨가제;
    를 포함하는 분말 열용사용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    주수지 10~40wt%, 제1 부수지 20~50wt%, 제2 부수지 20~40wt%, 분산 안정제 0.5~3.0wt%, 및 첨가제 0.1~10wt를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 용융흐름지수 10~50 g/10분인 고밀도폴리에틸렌에 과산화물을 첨가하고 여기에 말레익 안하이드라이드 0.2~1.0 wt%를 에틸렌 결합에 도입하는 반응압출 공법으로 제조된 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 말레산 그라프트된 변성 폴리에틸렌 수지는 용융흐름지수가 5~40 g/10분인 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부수지로서 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형저밀도폴리에틸렌을 포함하고,
    상기 제2 부수지로서 에틸렌 비닐아세테이트, 부타디엔러버, 및 스틸렌에틸렌부타디엔스틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는 알킬페놀, 알킬렌비스페놀, 알킬페놀티오에테르, 및 방향족아민 중에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 자외선안정제는 벤조트리아졸, 살리실산에스테르, 히드로시벤조페놀, 및 아크릴로니트릴치환체 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디이소데실 프탈레이트,및 트리옥틸포스페이트 중에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 착색안료는 산화철, 감청, 울트라마린블루, 카드뮴레드, 크롬옐로 및 오렌지 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    평균 입자크기가 150~200㎛인 것을 특징으로 하는, 분말 열용사용 조성물.
KR1020120072088A 2012-07-03 2012-07-03 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물 KR101418789B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120072088A KR101418789B1 (ko) 2012-07-03 2012-07-03 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120072088A KR101418789B1 (ko) 2012-07-03 2012-07-03 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140005401A true KR20140005401A (ko) 2014-01-15
KR101418789B1 KR101418789B1 (ko) 2014-07-11

Family

ID=50140811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120072088A KR101418789B1 (ko) 2012-07-03 2012-07-03 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101418789B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101595094B1 (ko) * 2014-12-18 2016-02-18 한국화학연구원 비철금속 포장용 변색방지 필름 조성물
KR20180025004A (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 주식회사 투에이취켐 분체도료 조성물
CN110643205A (zh) * 2019-10-17 2020-01-03 江苏华光粉末有限公司 核壳结构有机改性石墨烯的制备方法、防腐粉末涂料及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2757483C1 (ru) * 2020-12-21 2021-10-18 Акционерное общество "МЕТАКЛЭЙ" Порошковая композиция полиэтилена

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3842323B2 (ja) * 1995-11-01 2006-11-08 関西ペイント株式会社 潤滑性皮膜を形成可能な組成物及びこれを使用した潤滑性の優れた金属板
JPH09143400A (ja) * 1995-11-20 1997-06-03 Ube Ind Ltd 粉体塗料用樹脂組成物
JP3056446B2 (ja) * 1997-08-26 2000-06-26 株式会社神戸製鋼所 アルカリ脱膜性に優れた樹脂膜積層金属板
KR20030054491A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 재단법인 포항산업과학연구원 증대된 기계적 강도를 나타내는 개질된 열용사 코팅용폴리에틸렌 제조방법 및 그에 따라 제조된 개질된폴리에틸렌

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101595094B1 (ko) * 2014-12-18 2016-02-18 한국화학연구원 비철금속 포장용 변색방지 필름 조성물
KR20180025004A (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 주식회사 투에이취켐 분체도료 조성물
CN110643205A (zh) * 2019-10-17 2020-01-03 江苏华光粉末有限公司 核壳结构有机改性石墨烯的制备方法、防腐粉末涂料及其制备方法
CN110643205B (zh) * 2019-10-17 2021-04-06 江苏华光粉末有限公司 核壳结构有机改性石墨烯的制备方法、防腐粉末涂料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101418789B1 (ko) 2014-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4345004A (en) Process for forming a coated film of an olefinic resin
KR101418789B1 (ko) 평활성이 우수한 열용사용 폴리에틸렌계 분말 조성물
CN101717548A (zh) 高极性聚丙烯材料及其作为汽车内外饰件的应用
CN104086894A (zh) 一种极性改性的聚丙烯复合材料及其制备方法
CN106084493A (zh) 一种用于汽车外饰件的金属质感免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法
CN102873944B (zh) 一种聚乙烯喷绘基材的制备方法
KR102254983B1 (ko) 내충격성 코팅 조성물
CN1580165A (zh) 一种耐高温防腐的聚烯烃组合物及其用途
US20210331368A1 (en) Compositions and methods for reducing the surface temperature of composite articles
KR101757326B1 (ko) 차량 부품용 프라이머리스 베이스 도료 조성물, 이를 포함하는 키트, 이를 포함하는 차량 부품 및 이를 이용한 차량 부품 도장 방법
US9353254B1 (en) Powder coating flow aid
KR101655931B1 (ko) 하이브리드 분체 도료
EP3593993B1 (en) Surface-treated metal plate for polyolefin bonding, composite member, and method for manufacturing composite member
JPS59159844A (ja) 接着性オレフイン系重合体組成物
EP3421640B1 (en) Conversion-coated metal plate, surface-treated metal plate, composite member, and method for producing conversion-coated metal plate
KR20150034572A (ko) 분체 도료 조성물
JP6158971B1 (ja) 塗料組成物、塗膜の形成方法、物品の製造方法および物品
KR101862721B1 (ko) 강관 코팅용 분체 도료, 코팅 강관 및 강관 코팅 방법
CN114835974B (zh) 一种耐高温水煮聚丙烯组合物及制备方法和应用
KR20150034574A (ko) 분체도료 조성물 및 그 제조 방법
US11634595B2 (en) Adhesion promoter for thermoplastic polyolefin substrate
KR20120119859A (ko) 열 용융형 난연제를 함유하는 폴리프로필렌계 파우더 코팅제 및 그 제조방법
KR101966498B1 (ko) 분체도료 조성물
KR20150034573A (ko) 분체 도료 조성물
KR101648406B1 (ko) 열가소성 구형 분체 도료 및 그 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170511

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180531

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190612

Year of fee payment: 6