KR20160035691A - 유색도금용 도료조성물 및 이를 이용한 차량부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유색도금용 도료조성물 및 이를 이용한 차량부품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 유색도금용 도료조성물은 아크릴 폴리올 수지 40 내지 80 중량%; 조색제 2 내지 10 중량%; 용제 5 내지 30 중량%; 및 실란계 부착증진제 5 내지 10 중량%;를 포함하고, 상기 조색제에 적용되는 안료는 유기계 또는 무기계 안료이고, 상기 아크릴 폴리올 수지는, 유리전이온도(Tg)가 30 내지 50℃이고, 상기 아크릴 폴리올 수지 전체 100중량부에 대하여 글리시딜 에스테르 단량체가 5 내지 10중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우 도금상 프라이머와 중도 도장공정 삭제를 통해 공정수 및 공정비를 절감하고, 금속감의 미려한 느낌을 유지하면서 크롬도금면 컬러의 다양한 색상을 은은하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

유색도금용 도료조성물 및 이를 이용한 차량부품{COATING COMPOSITION FOR AN COLOER PLATING, AND VEHICLE PARTS USING THE SAME}

본 발명은 유색도금용 도료조성물 및 이를 이용한 차량부품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 도금상 프라이머와 중도 도장공정 삭제를 통해 공정수 및 공정비를 절감하고, 금속감의 미려한 느낌을 유지하면서 크롬도금면 컬러의 다양한 색상을 은은하게 구현할 수 있는 유색도금용 도료조성물 및 이를 이용한 차량부품에 관한 것이다.

현대사회의 급속한 발전은 대중적인 자동차 사용을 불러왔고 더불어 과학기술의 발전에 따라 보다 다양하고 기능성을 갖춘 고급 차량에 대한 선호가 증대되고 있다.

이러한 시대적 움직임에 발맞추어 최근 차량의 고급화 일환으로 다양한 디자인 및 기능성을 지닌 부품에 대한 수요가 급증하고 있다. 특히 차량부품 중 크롬도금된 내장재 등의 부품을 고급화하는 것이 확대되는 추세이다.

그러나, 난부착성의 특성을 가지는 크롬도금된 표면에 도장을 하여 다양한 색상을 구현하기 위해서는 도금층과의 부착성을 기본 특성으로 하여 각 부품에 필요한 특수 기능을 부가하여야 한다.

한편, 현재 자동차의 내외장 부품에 사용되는 도료는 도금면 물성 보완을 위해 다양한 형태의 도장공정으로 진행되고 있다. 도금소재탈지 후 무광의 반광 유색 도금 크리어 도장을 수행하는 1 코팅(coating) 공정, 도금소재탈지 후 프라이머 도장을 하고 이어서 유광 유색 도금 크리어 도장을 수행하는 2 코팅(coating) 공정 및, 도금소재탈지 후 프라이머 도장을 하고 이어서 유색 베이스 도장을 거쳐 유광 혹은 무광 크리어 도장을 수행하는 3 코팅(coating) 공정 등이 그러한 일예이다.

특히 도 1은 널리 사용되는 도장방법으로 3 coat의 일예로써 차량부품(범퍼)(Bumper)(200)의 단면도를 나타내고 있다. 도 1을 참조하면, 차량부품용 폴리올리핀계 기재(10)의 표면에 프라이머 코팅층(Primer coating layer)(12)을 형성한 다음, 상기 프라이머 코팅층(12)의 표면에 원하는 색상을 표현하는 베이스 코팅층(Base coating layer)(22)을 형성하고, 상기 베이스 코팅층(22)을 보호하고 광택 및 선영성 등을 제공하는 목적으로 클리어 코팅층(30)을 형성하고 건조(베이킹)하여 이루어지는 이른바 3-코팅 1-베이킹(3C-1B) 시스템으로 도장이 이루어지게 된다.

그러나, 이러한 종래의 방식은 자동차 등 차재에 도금시 적지않은 문제를 양산하고 있다. 예를들어, 1 코팅 공정의 경우, 물성적으로 자동차사 신뢰성 규격에 만족하나 도금 자체의 미려한 외관을 저해하는 무광 혹은 반광 type의 도료로서 현 소비자의 높은 감성 품질 수준에 미치지 미치지 못하고 있다. 또한, 2 내지 3 코팅 공정의 경우, 도장 공정 증가에 따라 도막 물성이 높아지는 결과를 도출할 수 있으나 공정비 증가에 따라 기존 도금면에 도료이외의 공정으로 색상을 구현하는 비용 대비 큰 이점을 나타낼수 없다. 즉, 기존 도료의 경우 도장 공정 증가에 따른 비용 증가 및 공정 감소시 나타날수 있는 감성 품질 저하의 문제를 배제할 수 없다.

관련 기술로는 KR 2009-0043901, KR 0979955 등이 있다.

본 발명은 도금상 프라이머와 중도 도장공정 삭제를 통해 공정수 및 공정비를 절감하고, 금속감의 미려한 느낌을 유지하면서 크롬도금면 컬러의 다양한 색상을 은은하게 구현할 수 있는 유색도금용 도료조성물에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 유색도금용 도료조성물을 이용한 차량부품을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은 아크릴 폴리올 수지 40 내지 80 중량%; 조색제 2 내지 10 중량%; 용제 5 내지 30 중량%; 및 실란계 부착증진제 5 내지 10 중량%;를 포함하고, 상기 조색제에 적용되는 안료는 유기계 또는 무기계 안료이고, 상기 아크릴 폴리올 수지는, 유리전이온도(Tg)가 30 내지 50℃이고, 상기 아크릴 폴리올 수지 전체 100중량부에 대하여 글리시딜 에스테르 단량체가 5 내지 10 중량부 포함되는 유색도금용 도료조성물에 관한 것이다.

구체예에서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 25℃에서 점도(Gardner holdt법) Z3 내지 Z5, 고형분 함량 60 내지 80%, 중량평균 분자량 25,000 내지 35,000g/mol 일 수 있다.

구체예에서, 상기 아크릴 폴리올 수지는 (메타)아크릴레이트 단량체;와 글리시딜 에스테르 단량체;의 중합체일 수 있다.

구체예에서, 상기 용제는 탄화수소류; 에테르류; 에스테르류; 케톤류; 알코올 및 이의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 부착증진제는 알콕시계 실란 화합물을 포함할 수 있다.

구체예에서, 상기 도료조성물은 폴리이소시아네이트계 경화제;를 포함하고, 상기 도료조성물 대 폴리이소시아네이트계 경화제의 중량비가 100 : 1 내지 100 : 20 일 수 있다.

구체예에서, 상기 폴리이소시아네이트계 경화제는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트 또는 이소포론디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 관점은 크롬도금된 차량부품; 및 상기 차량부품의 표면에 형성된 모노코팅층;을 포함하고, 상기 모노코팅층은 상기 유색도금용 도료조성물로부터 형성된 차량부품에 관한 것이다.

구체예에서, 상기 모노코팅층은 그 두께가 15㎛ 내지 25㎛일 수 있다.

구체예에서, 상기 차량부품은 범퍼, 사이드 실 몰딩, 사이드 가니쉬 또는 사이드 프로텍터일 수 있다.

본 발명에 따른 유색도금용 도료조성물은 도금상 프라이머와 중도 도장공정 삭제를 통해 공정수 및 공정비를 절감하고, 금속감의 미려한 느낌을 유지하면서 크롬도금면 컬러의 다양한 색상을 은은하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따라 도장된 차량부품의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 종래에 사용되는 도장방법으로 도장된 차량부품의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 다양한 유색도금용 도료조성물의 종류를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 유색도금용 도료조성물에 의해 도장된 차량부품의 외관을 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다.

또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

유색도금용 도료조성물

본 발명의 하나의 관점은 유색도금용 도료조성물에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 유색도금용 도료조성물은 아크릴 폴리올 수지, 조색제, 용제 및 실란계 부착증진제를 포함하는 바, 이는 도료조성물을 형성하는 주제이다. 이는 후술되는 경화제와 혼합되어 상기 본 발명의 유색도금용 도료조성물을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 구성하는 성분들을 상세히 설명한다.

주 제

본 발명에 따른 유색도금용 도료조성물의 주제에는, 도료조성물 중 주제 전체 100중량%에 대하여, 아크릴 폴리올 수지 40 내지 80 중량%, 조색제 2 내지 10 중량%, 용제 5 내지 30 중량% 및 실란계 부착증진제 5 내지 10 중량%가 포함되고, 상기 아크릴 폴리올 수지 전체 100 중량부에 대하여 글리시딜 에스테르 단량체가 5 내지 10 중량부 포함된다. 상기 함량 범위에서 본 발명의 도료조성물을 차량부품의 크롬도금면에 도장시 부착력을 증대시키고 내썬크림성, 내스크레치성, 내마모성이 우수할 수 있다.

아크릴 폴리올 수지

상기 아크릴 폴리올 수지는 크롬도금 전용 수지 합성 및 알콕시계 실란을 적용하여 무기소재인 크롬과 유기폴리머인 도료간 가교 반응을 통해 자동차 내장재 등 차량부품의 신뢰성을 증대시키는 목적으로 포함될 수 있다.

상기 아크릴 폴리올 수지는 (메타)아크릴레이트 단량체, 글리시딜 에스테르 단량체를 중합하여 제조할 수 있다.

상기 글리시딜 에스테르 단량체는 상기 아크릴 폴리올 수지 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위에서 도료조성물을 차량부품의 크롬도금면에 도장시 부착력을 증대시키고 내썬크림성, 내스크레치성, 내마모성이 우수할 수 있다.

상기 글리시딜 에스테르 단량체는 2,2-디메틸 3,3-디메틸 펜탄산 글리시딜 에스테르, 2-메틸 2-이소프로필 3-메틸 부탄산 글리시딜 에스테르, 2-메틸 2-에틸 3,3-디메틸 부탄산 글리시딜 에스테르, 2,2-디메틸 3-메틸 4-메틸 펜탄산 글리시딜 에스테르 및 2,2-디메틸 4,4-디메틸 펜탄산 글리시딜 에스테르 등에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 글리시딜 에스테르 단량체로 카르두라(Cardura) E10 (메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 상기 Cardura™ E10-베르사트산의 글리시딜 에스테르는 글리시딜 에스테르형 에폭시 수지로 프탈산 유도체나 지방산 등의 카르보닐기와 에피클로로히드린을 반응시킴으로써 제조될 수 있다.

상기 (메타)아크릴레이트 단량체의 예로, 메틸(메타)아크릴레이트(Methyl metacrylate), 부틸(메타)아크릴레이트(n-Butyl Methacrylate), 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트(Hydroxyethylmethacrylate), 에틸(메타)아크릴레이트(Ethyl metacrylate) 등을 들 수 있고 이들을 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 아크릴 폴리올 수지 전체 100 중량부에 대하여 20 내지 50 중량부로 포함되어 사용할 수 있다. 상기 함량범위가 20 중량부 미만일 경우 합성된 아크릴 폴리올 수지가 상대적으로 실란 화합물의 함량이 증가되어 가교 반응 사이트가 증가하게 되고 상기 가교 반응 사이트의 증가는 유기금속 촉매를 이용한 자연 건조시 도료의 가교량이 증가되기 때문에 형성되는 도막에 크랙 발생을 초래한다. 또한, 상기 아크릴레이트 단량체의 사용량이 50 중량부 초과일 경우 합성된 아크릴 폴리올 수지에 유기물 성분함량이 많아지므로 형성되는 도막의 내후성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

다른 구체예에서 상기 수지 합성시 MAA(메타아크릴산) 단량체를 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 MAA(메타아크릴산)은 도막의 내구성 및 화학성에 영향을 미칠수 있다. 상기 아크릴 폴리올 수지 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 주수지의 경도 및 유연성을 확보할 수 있고 경도저하, 내후성 변색, 크랙, 내수성 박리, 화학적요인에 의한 표면 팽윤 및 부풀음 현상 등을 방지할 수 있다.

다른 구체예에서 상기 MMA(메틸메타아크릴레이트), EA(에틸아크릴레이트), BA(부틸아크릴레이트), MAA(메타아크릴산) 단량체의 혼합을 통해 아크릴 폴리올 수지 합성시 상기 글리시딜 에스테르를 혼합하여 함께 사용할 수 있다. 상기 글리시딜 에스테르 단량체는 아크릴 폴리올 수지 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부로 포함되어 사용할 수 있다. 상기 범위에서 외관, 부착성, 스크래치성, 썬크림성 및 열탕성 등이 우수하여 금속류에 대한 신뢰성 확보를 구현할 수 있다.

상기 단량체들의 혼합에 의한 합성시 유리전이온도(Tg)는 0 내지 60℃ 범위내에서 조절되는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 도막이 물러 외부의 충격에 의해 도막이 손상되거나 부스러지기(brittle) 쉽게되어 내치핑성 등이 나빠지는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 합성을 통한 중합반응시 과산화물 및 아조화합물을 포함하는 라디칼 반응개시제가 사용될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 5중량부가 사용될 수 있다. 상기 범위에서 미반응 비닐모노머의 잔류를 피할 수 있고 가격 상승요인을 제거할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 아크릴 폴리올 수지는 하기와 같이 제조될 수 있다. 먼저 교반기, 냉각기, 온도계가 장착된 4구 플라스크에 톨루엔, 크실렌, 케톤류 등의 용제를 투입하고, 반응기 온도를 120 내지 150℃로 유지하면서, 메타크릴계 단량체, 아크릴계 단량체, 개시제를 120 내지 150℃ 온도에서 용매에 3 내지 6시간 동안 적하한다. 그 다음 0.5 내지 1시간 유지하고 추가 개시제를 용제에 희석하여 0.5 내지 1시간 동안 적하한다. 그 다음 추가 개시제 적하 후 동일 온도에서 2 내지 3시간 동안 유지 후 냉각하여 제조할 수 있다.

상기 아크릴 폴리올 수지는 25℃에서 점도(Gardner holdt법) Z3 내지 Z5, 유리전이온도(Tg) 20 내지 60℃, 고형분 함량 60 내지 80%, 중량평균 분자량 25,000 내지 35,000g/mol일 수 있다. 상기 범위에서 가교밀도가 향상되고 내화학성 등의 물성이 우수하며 가교 후의 경화 수축으로 인한 도금층과의 부착력 저하를 방지할 수 있는 특징이 있다.

상기 아크릴 폴리올 수지는 유색도금용 도료조성물 전체 100 중량%에 대하여 40 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량범위에서 본 발명의 도료조성물을 차량부품의 크롬도금면에 도장시 부착력을 증대시키고 내썬크림성, 내스크레치성, 내마모성이 우수하고 다양한 색상 등 은은하고 미려한 광택을 구현할 수 있다.

조색제

상기 조색제는 본 발명의 유색도금형 도료조성물에서 아크릴 폴리올 수지와 혼합하여 원하는 색상을 발현하는 목적으로 포함될 수 있다. 바람직하게는 유기계 또는 무기계 안료를 조색제에 적용하여 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서는 상기 조색제에 적용되는 안료를 150 내지 300㎚ Size로 나노분산하여 도금면의 투명성을 높이고 도금 느낌을 유지하면서도 다양한 색상을 구현할 수 있다.

상기 안료는 차량부품에 색상 특히 유색 색상을 제공하는데, 본 발명에서는 차량부품 도장시 통상적으로 사용되는 유기계 또는 무기계 안료를 사용할 수 있다. 상기 유색 색상으로는 레드 계열, 황색/오렌지 계열, 블루 계열, 블랙 계열, 백색 계열, 펄 및 메탈릭 계열 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 안료는 과량 사용시 차량부품에 도장되었을때 코팅층의 물성에 악영향을 줄 수 있어 그 사용량이 제어되어야 한다.

한 구체예에서 상기 조색제는 상기 유색도금용 도료조성물 중 주제 전체 100 중량%에 대하여 2 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 4 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 5 내지 7 중량%로 포함될 수 있다.

상기 조색제에 적용된 유/무기 안료 중 고채도·고명도 안료의 경우 2 중량% 미만시 색상 표현이 미미하여 외관 특성이 저하될 수 있고, 저채도·저명도 안료의 경우 10 중량% 초과시 색상이 진해져 크롬도금 등이 은폐될 수 있는 문제가 있다.

첨가제

상기 첨가제는 상기 도료조성물에 소정 함량 범위로 첨가되어 도장시 습윤성, 레벨링성 등을 향상시키기 위한 추가적인 효과를 구현할 수 있다.

한 구체예에서 상기 첨가제는 상기 유색도금용 도료조성물 주제 전체 100 중량%에 대해 0.1 내지 20 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 1 내지 15 중량% 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 첨가제가 0.1 중량% 미만시 상기 도료조성물의 부착성이 저하되지 않고, 20 중량% 초과시 상기 도료조성물의 물성이 저하되어 우수한 습윤성, 레벨링성, 내마모성 등을 구현할 수 없는 문제가 있다.

한 구체예에서, 상기 유색도금용 도료조성물에서 통상적으로 포함되는 첨가제를 사용할 수 있다. 예를들면, 상기 첨가제는 습윤제, 소포제, 광안정제, 표면 조정제, 얼룩 방지제, 유연제 및 증점제, 반응촉매제, 반응개시제 등에서 하나 이상을 포함할 수 있다.

습윤첨가제는 유색도금용 도료조성물의 표면장력을 조절하여 도장시 도막의 습윤성과 레벨링성을 향상시키기 위한 것으로, 하여 도장시 습윤성과 도막의 레벨링성 향상을 위해 바람직하게는 폴리디메틸실록산계 첨가제를 사용할 수 있다. 상기 습윤첨가제는 상기 첨가제 전체 100 중량부에 대해 0.5 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 도막의 습윤성과 레벨링성 향상 효과가 있을 수 있다.

광안정제는 자외선 흡수제로서 도막의 내후성을 높이는 효과를 지니고 있고 상기 본 발명에서는 UVA와 HALS 혼용하여 사용하였다. 상기 광안정제는 상기 첨가제 전체 100중량부에 대해 1.0 내지 5.0 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 도막의 내후성을 향상시키는 효과가 있을 수 있다.

표면 조정제는 유색도금용 도료조성물의 표면장력을 조절하여 도장시 도막의 습윤성과 레벨링성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 표면 조정제는 상기 첨가제 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 도막의 습윤성과 레벨링성 향상 효과가 있을 수 있다.

반응촉매제는 우레탄계 반응 촉매제로 주제(수산기)와 경화제(이소시아네이트)의 반응속도를 향상시킬 수 있다. 상기 반응촉매제는 상기 첨가제 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 도료조성물의 가사시간을 적절히 유지할 수 있고 작업성 저하를 방지할 수 있다.

반응개시제로 벤조일 퍼옥사이드, 디터셔리 부틸퍼옥사이드, 터셔리 부틸 퍼벤조에이트, 터셔리 부틸퍼피바레이트, 터셔리 아밀퍼벤조에이트, 터셔리 아밀퍼옥시아세테이트, 디터셔리 밀퍼옥사이드, 터셔리 아밀퍼옥시네오데카노에이트, 터셔리 부틸퍼옥시네오데카노에이트, 터셔리 아밀-(2-에틸에실)모노퍼옥시 카보네이트, 아조비스 이소부틸니트릴, 2.2-아조비스 메틸부티로니트릴 등의 일반적인 중합개시제 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 상기 반응개시제는 아크릴 폴리올 수지의 합성을 위해 사용되는 일반적인 개시제가 사용되었으며, 상기 첨가제 전체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 아크릴 단량체의 부가 반응을 위해 필요한 충분한 라디칼 이온을 발생시키지 못하여 아크릴 단량체의 공중합물 내에 미반응한 모노머가 잔존할 가능성을 줄일 수 있고, 제조된 아크릴 단량체의 공중합물이 고점도로 반응이 종결되어 도료에 적용하기에 충분한 수준의 점도를 얻기 어렵게 될 우려를 방지할 수 있다.

실리콘계 레벨링제는 슬립성 저하를 방지하기 위한 것으로, 상기 첨가제 전체 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 표면 슬립성 저하로 TACKY가 발생되는 문제를 방지할 수 있다.

아크릴 레벨링제는 실리콘계 레벨링제와 같은 역할로서 도막 표면의 레벨링을 향상시키는 역할을 하는 것으로, 상기 첨가제 전체 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 도막 표면 아크릴 레벨링제 과다로 인하여 도막 연질화나 또는 표면의 레벨링 불량으로 오렌지필등의 외관 불량 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

용제

상기 용제는 상기 유색도금용 도료조성물을 용해하여 점도를 조절하고 도장 작업이 용이하게 하며 용제의 휘발속도 조절로 도막(코팅층)의 평활성, 유동성 향상 및 도장 작업성 향상의 목적으로 포함될 수 있다.

상기 용제로는 지방족, 방향족 등 탄화수소류 용제; 에스테르류 용제; 케톤류; 알코올 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 유기 용제의 구체예로서, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 시클로펜탄, 옥탄, 헵탄, 시클로헥산, 화이트 스피릿(white spirit) 등의 탄화수소류; 디옥산, 테트라히드로푸란, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르류; 아세트산부틸, 아세트산프로필, 아세트산벤질, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 에스테르류; 에틸이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; n-부탄올, 프로필 알코올 등의 알코올을 들 수 있다. 그러나 본 발명을 구현할 수 있는 것이라면, 그 사용이 이에 제한되지 않는다. 상기 용제의 사용시 증발속도가 느리고 상기 안료의 퍼짐성을 향상시킬 수 있어 작업성 및 상기 유색도금용 도료조성물의 부착성을 향상시킬 수 있다. 하지만, 자동차 내장재용 부품 적용시 친환경적 요인으로 인하여 방향족 탄화 수소 계열의 용제는 적용 배제 될 수 있다.

한 구체예에서 상기 용제는 요구되는 도막(코팅층)의 두께 및 도막 형성방법에 따라 변경될 수 있으나 상기 유색도금용 도료조성물의 주제 전체 100 중량%에 대해 5 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 바람직하게는 15 내지 25 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 18 내지 23 중량부 포함될 수 있다. 상기 용제가 5 중량% 미만시 상기 도료조성물의 작업성이 저하되며, 30 중량% 초과시 도료 희석 고형분 저하로 인하여 도막 형성에 악영향을 미칠수 있으며 이로 인한 도료조성물의 물성이 저하되고 차량부품의 표면을 침식하는 문제가 발생할 수 있다.

실란계 부착증진제

상기 부착증진제는 도료내 적정 함량으로 사용하여 도료조성물의 부착성을 증진시키기 역할을 하는 것으로, 이를 통해 도금면과 도막간의 부착력 증진 효과를 나타낼 수 있다.

구체예에서 상기 실란계 부착증진제는 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란, i-프로필트리에톡시실란, n-부틸트리메톡시실란, n-부틸트리에톡시실란, n-펜틸트리메톡시실란, n-펜틸트리에톡시실란 등에서 선택되는 알콕시계 실란일 수 있고, 바람직하게는 에폭시 알콕시계 실란을 사용할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 실란계 부착증진제로서 사용한 실란은 무기소재인 크롬과 유기폴리머인 도료간 가교를 위해 알콕시계를 사용할 수 있으며, 바람직하게 실란 중 부착 및 아크릴수지와 상용성이 우수한 에폭시 알콕시계 실란을 사용할 수 있다. 상기 알콕시계 실란은 아크릴 우레탄과 같은 유기수지에 내구성, 내수성, 내열성을 강화시키는 역할을 하며, 특히 실란에 존재하는 3개의 알콕시 그룹은 도막외 환경에 습기가 존재할 경우 물분자를 알코올 분자로 바꾸어 도막 내부로의 물분자의 침투를 억제하는 역할을 하고, 이로 인하여 도막의 습기에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 실란계 부착증진제는 유색도금용 도료조성물 주제 전체 100중량%에 대하여 5 내지 10 중량%, 바람직하게는 7 내지 8 중량%를 사용할 수 있다. 상기 부착증진제가 5 중량% 미만시 도막 박리가 발생 될수 있으며, 10 중량% 초과 하여도 상기 범위내 투입량 대비 부착력 증가 효과가 미미하다.

경화제

구체예에서, 상기 유색도금용 도료조성물은 폴리이소시아네이트계 경화제를 포함하고, 상기 도료조성물 대 폴리이소시아네이트계 경화제의 중량비가 100 : 1 내지 100 : 20 일 수 있다.

본 발명의 도료조성물의 경화 메커니즘은 다음과 같다.

[반응식 1]

R-OH(아크릴 폴리올 수지) + O=C=N-R’(폴리이소시아네이트계 경화제)

→ R’-(-NH-CO-)-OR

상기 폴리이소시아네이트계 경화제의 이소시아네이트 관능기는 아크릴 폴리올 수지의 수산기와 반응하여 우레탄 결합을 형성한다. 본 발명에서 폴리이소시아네이트 경화제는 바람직하게는 80 내지 100%의 고형분 및 17 내지 23%의 NCO값을 갖는 것이다. 본 발명에서 폴리이소시아네이트계 경화제는 바람직하게는 내황변성 및 내광성이 우수한 헥사메틸렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트 또는 이소포론디이소시아네이트 등에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

본 발명에서 폴리이소시아네이트계 경화제는 적당한 용제로 희석하여 별도 용기에 보관한 후 사용 직전에 충분히 교반하여 사용할 수 있다. 폴리이소시아네이트 희석용액의 희석율은 주종 혼합물과 폴리이소시아네이트 희석용액을 혼합하였을 때 수지의 수산기와 경화제의 이소시아네이트 관능기가 결합하여 우레탄 반응이 당량 대 당량으로 일어날 수 있도록 계산하여 결정할 수 있다. 만약 그 혼합비가 당량 대 당량보다 많거나 적을 경우 가교 불량으로 도막물성이 크게 저하되고 내구력이 보장되지 않게 된다. 혼합비율은 수지 조성물 대비 경화제의 중량 기준으로 100 : 1~20이 바람직하다. 상기 혼합비율 범위를 벗어나게 되면 가교 불량으로 인해 도막 물성이 저하될 수 있다.

차량부품

본 발명의 다른 하나의 관점은 상기 차량부품 도장방법에 의한 차량부품에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 차량부품은 크롬도금된 차량부품; 상기 차량부품 표면에 형성된 모노코팅층;을 포함하고, 상기 모노코팅층은 상기 유색도금용 도료조성물로부터 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따라 도장된 차량부품(100)의 단면도를 나타낸 것이다. 상기 도 1에서, 상기 차량부품용 기재(10) 표면에 모노코팅층(20)이 도포되어 있다.

상기 차량부품용 기재(10)는 폴리올레핀계 소재일 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌 소재일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 모노코팅층(20)은 전술한 유색도금용 도료조성물로부터 형성될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 모노코팅층(20)은 상기 차량부품용 기재(10)의 크롬도금된 표면에 15 내지 25㎛의 두께로, 바람직하게는 17 내지 21㎛, 더욱 바람직하게는 18 내지 20㎛로 형성될 수 있다. 상기 범위에서 형성시 상기 차량부품용 기재(10)표면과 부착성이 우수하고 색상 표현 및 물성이 우수하며 외관 불량 등을 방지할 수 있다.

상기 차량부품으로는 예를들면, 범퍼(bumper), 사이드 실 몰딩(side sill moulding), 사이드 가니쉬(side garnish), 사이드 프로텍터(side protector) 및 기타 폴리올리핀계 소재를 포함하는 바디(body) 색상 도장 부품을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예

하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다:

아크릴 폴리올 수지로 SPI社에서 제조된 SERACRYL 0117를 사용하였다.

MMA(메틸메타아크릴레이트)로 ASAHI KASEI社에서 제조된 MMA를 사용하였다.

EA(에틸아크릴레이트)로 LG화학社에서 제조된 EA를 사용하였다.

BA(부틸아크릴레이트)로 LG화학社에서 제조된 BA를 사용하였다.

MAA(메타아크릴산)로 LGMMA社에서 제조된 MAA를 사용하였다.

CARDURA(카르두라)로 HEXION社에서 제조된 CARDURA E-10 P를 사용하였다.

안료(조색제)로 MIKUNI社에서 제조된 HTP BLACK #B008M를 사용하였다.

반응촉매제로 송원산업社에서 제조된 SONGSTAB TL-100를 사용하였다.

광안정제의 경우, HALS로 BASF社에서 제조된 Tinuvin292를, UV Absorber로 BASF社에서 제조된 Tinuvin 1130를 각각 사용하였다.

실리콘계 레벨링제로 BYK社에서 제조된 BYK-SILCLEAN3100를 각각 사용하였다.

아크릴 레벨링제로 KOYEISHA CHEMICAL社에서 제조된 POLYFLOW NO.77를 각각 사용하였다.

용제로 Celanese Pte社에서 제조된 ButylAcetate와 Jaewon Industrial社에서 제조된 Ethyl Acetate를 사용하였다.

부착증진제로 MOMENTIVE社의 SILQUEST A-187, A-186를 사용하였다.

경화제용 수지로 NIPPON POLYURETHANE INDUSTRY 社에서 제조된 CORONATE HX를 사용하였다.

경화제용 용제로 Celanese Pte 社에서 제조된 ButylAcetate와 Korea alchol社에서 제조된 Ethyl Acetate를 사용하였다.

실시예 1

하기 표 1과 같이, 아크릴 폴리올 수지 전체 100중량부 기준, MMA(메틸메타아크릴레이트) 49.2중량부, EA(에틸아크릴레이트) 14.4중량부, BA(부틸아크릴레이트) 22.4중량부, MAA(메타아크릴산) 5.5중량부 및 CARDURA(카르두라) 8.5중량부를 혼합하여 Tg(유리전이온도) 48℃, 및, 25℃에서 점도(Gardner holdt법) Z3 내지 Z5 조건에서 아크릴 폴리올 수지를 제조하였다.

유색도금용 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 상기 제조된 아크릴 폴리올 수지 70중량%, 무기계안료(조색제) 2중량%, 첨가제 11 중량%, 용제 7 중량% 및 부착증진제 10 중량%를 혼합하여 본 발명의 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

그 다음 경화제용 수지 69 중량%, 경화제용 용매 31 중량%를 혼합하여 경화제를 제조하였고, 이후 상기 제조된 주제와 경화제를 100 : 20 의 비율로 혼합하여 본 발명의 유색도금용 도료조성물을 완성하였다.

그 다음 상기 도료조성물을, 이소프로필 알코올로 세정하여 전처리된 차량부품용 ABS 기재의 크롬도금면에 도장하여 20㎛ 두께의 모노코팅층을 형성하였고, 이후 이를 80℃에서 30분동안 경화(베이킹)을 실시하여 차량부품의 도장을 완료하였다.

비교예 1

상기 아크릴 폴리올 수지를 형성하는 성분인 CARDURA(카르두라)의 함량을 크게하여 상기 실시예 1의 범위를 벗어나게 설정한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 상기 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

비교예 2

상기 아크릴 폴리올 수지의 Tg(유리전이온도)를 변경하여 경도를 감소시켜 실시예 1의 범위를 벗어나게 설정한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

비교예 3

상기 아크릴 폴리올 수지를 형성하는 성분인 CARDURA(카르두라)의 함량을 작게하여 상기 실시예 1의 범위를 벗어나게 설정한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 상기 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

비교예 4

상기 조색제에 적용되는 안료로 유기계 안료(vinyl)를 사용하여 상기 실시예 1의 범위를 벗어나게 설정한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 상기 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

비교예 5

상기 조색제에 적용되는 안료로 유기계 안료(Cellouse Acetate Butyrate)를 사용하여 상기 실시예 1의 범위를 벗어나게 설정한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 상기 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

비교예 6

상기 부착증진제로 인산계를 사용한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 상기 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

비교예 7

상기 부착증진제로 폴리에스터계를 사용한 것을 제외하고는, 하기 표 1의 함량범위에서 상기 실시예 1과 같은 방법으로 유색도금용 도료조성물을 제조하였다.

[표 1]

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 7에 도장된 차량부품 기재 시편의 부착성 등의 물성을 하기와 같이 평가하여, 하기 표 2에 나타내었다.

(1) 외관 : MS-652-14기준에 준하여 변색, 광택저하, 내처짐(Sagging)성 Orange Peel 등 육안으로 식별 가능한 결함이 없는지 평가하였다.

(2) 부착성 : MS-652-14 기준에 준하여 도막면에 소지에 도달하도록 커터로 절취선을 그어, 크기 2mm×2mm의 네모칸을 100개 만들고 그 표면에 점착 셀로판 테이프로 접착하고, 90°에서 그것을 급격하게 박리한 후의 네모 칸의 잔존 도막 수를 평가하였다.

(3) 내썬크림성 : MS652-14 기준에 준하여 SPF47 썬크림을 0.25g 도막에 5 x 5cm 크기로 도포 후 100℃ 1시간 방치 후 부착성 시험을 수행하였다.　

(4) 내스크래치성 : JISK 6718에 따라 500g 하중으로 0.5R의 곡률을 지닌 샤파이어 팁을 이용하여 도막을 그은 후 시간 경과에 발생된 스크래치 발생 상태를 확인하였다 (평가수준: 1~5 Level (1: 스크래치 심함, 5 : 완전복원))

(5) 내열성 : MS 652-14 기준에 준하여 시험온도 90±2℃ 조건의 챔버에 시험편을 110도, 300시간 방치한 후 꺼내어 외관평가(색차 dE <2.0) 및 부착 이상여부 등을 확인하였다.

(6) 내열탕성 : 내습성 촉진 시험을 위한 실험자 임의 설정 조건인 100℃×1hr 침적시험조건에서 열탕성 시험을 실시하였다.

(7) 내광성 : MS 652-14 기준에 준하여 1050 kJ/m2 광량 조사 후 변색, 부착이상 여부 등을 확인하였다.

[표 2]

물성평가 결과

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 다양한 유색도금용 도료의 종류를 나타낸 것이고, 본 발명의 실시예 1에 따른 유색도금용 도료에 의해 도장된 차량부품의 외관을 나타낸 것이다.

도 3 내지 4를 참조하면, 본 발명에 의해 제조한 유색도금용 도료조성물은 다양한 종류의 은은하고 미려한 광택을 구비하고 있으며, 또한 그 유색도금용 도료(A-1, B-1)를 이용하여 차량부품(A, B)에 도장시 외관의 미적 감각을 더욱 아름답게 할 수 있음을 알 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 물성평가 결과를 살펴보면, 비교예 1을 통해, 아크릴 폴리올 수지를 구성하는 에스테르 글리시딜(CARDURA E10)이 10% 이상 포함되어 있을 경우 도막 표면의 tacky가 발생되어 스크래치 시험시 도막 표면이 경도 미확보로 인해 손상이 발생됨을 알 수 있다.

또한 비교예 2를 통해, 아크릴 폴리올 수지 합성 공정 중 수지의 Tg에 변경(경도증가)을 가할 경우, 도막 표면 경도 증가로 인한 tacky 현상은 다소 완화되나 화학적 신뢰성인 썬크림에서 부풀음 및 도막 박리가 발생됨을 알 수 있다.

또한 비교예 3을 통해, 에스테르 글리시딜(CARDURA E10)의 함량을 5% 로 감축시 외관은 비교적 양호하였으나 부착 박리등 신뢰성에 악영향을 미치는 결과가 도출됨을 알 수 있다.

또한 비교예 4 내지 5를 통해, 조색제에 적용된 안료 습윤용 수지의 형태에 따라 Vinyl계 혹은 Cellouse Acetate Butyrate계를 사용시, 주 수지에 영향을 미치어 열탕성 및 내열성 등에 악영향을 미침을 알 수 있다.

또한 비교예 6 내지 7을 통해 부착증진제의 형태에 따라 인산계 혹은 폴리에스터계 사용시 도금 면과 도막면의 가교도에 영향을 미쳐 알콕시계 증진제에 비하여 부착성의 경우 대등한 결과를 나타내었으나, 시간 경과가 필요한 신뢰성에 악영향을 미치는 결과가 도출됨을 알 수 있다.

반면, 실시예 1과 같이 본 발명에 의할 경우 에스테르 글리시딜(CARDURA E10)의 적정 함량, 유리전이온도(Tg)의 균일성 및 RESIN FREE TYPE의 조색제의 사용 등을 통해 도금층과의 부착성을 확보하고 기타 내썬크림성, 내스크래치성, 내열성 및 내열탕성 등을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 상기 실험결과를 통해, 본 발명에 따른 유색도금용 도료조성물을 사용한 차량부품 기재의 경우 외관, 부착성, 내썬크림성, 내스크래치성, 내열성, 내열탕성 및 내광성 등 거의 모든 물성에서 우수한 효과를 낸다는 것을 확인할 수 있다.

10: 차량부품용 기재 12: 프라이머 코팅층
20: 모노코팅층 22: 베이스 코팅층
30: 클리어 코팅층 100: 차량부품
200: 범퍼 기재

Claims (10)

1. 아크릴 폴리올 수지 40 내지 80 중량%;
   조색제 2 내지 10 중량%;
   용제 5 내지 30 중량%; 및
   실란계 부착증진제 5 내지 10 중량%;
   를 포함하고,
   상기 조색제에 적용되는 안료는 유기계 또는 무기계 안료이고,
   상기 아크릴 폴리올 수지는, 유리전이온도(Tg)가 30 내지 50℃이고,
   상기 아크릴 폴리올 수지 전체 100중량부에 대하여 글리시딜 에스테르 단량체가 5 내지 10 중량부 포함되는, 유색도금용 도료조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 아크릴 폴리올 수지는 25℃에서 점도(Gardner holdt법) Z3 내지 Z5, 고형분 함량 60 내지 80%, 중량평균 분자량 25,000 내지 35,000g/mol인 것을 특징으로 하는, 유색도금용 도료조성물.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 아크릴 폴리올 수지는 (메타)아크릴레이트 단량체;와 글리시딜 에스테르 단량체;의 중합체인 것을 특징으로 하는, 유색도금용 도료조성물.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 용제는 탄화수소류; 에테르류; 에스테르류; 케톤류; 알코올 및 이의 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유색도금용 도료조성물.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 부착증진제는 알콕시계 실란 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유색도금용 도료 조성물.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 도료조성물은 폴리이소시아네이트계 경화제;
   를 포함하고,
   상기 도료조성물 대 폴리이소시아네이트계 경화제의 중량비가 100 : 1 내지 100 : 10인 유색도금용 도료조성물.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 폴리이소시아네이트계 경화제는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트 또는 이소포론디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 유색도금용 도료조성물.
   
8. 크롬도금된 차량부품; 및
   상기 차량부품의 표면에 형성된 모노코팅층;을 포함하고,
   상기 모노코팅층은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 유색도금용 도료조성물로부터 형성된 차량부품.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 모노코팅층은 그 두께가 15㎛ 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 차량부품.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 차량부품은 범퍼, 사이드 실 몰딩, 사이드 가니쉬 또는 사이드 프로텍터인 것을 특징으로 하는 차량부품.

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