KR20170024834A - 알로이휠용 스파터링의 색상 부여를 위한 중도 액체도료 조성물 - Google Patents

알로이휠용 스파터링의 색상 부여를 위한 중도 액체도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄 알로이휠용 스파터링의 색상 부여를 위한 중도 액체도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물은,
아크릴 또는 폴리에스테르 수지 용액(고형분 55% 기준) 35~60 중량%, 멜라민수지 용액(고형분 60% 기준) 10~25 중량%, 에폭시수지 용액(고형분 65% 기준) 1~15 중량%, 유기안료 1~7 중량%와 백색안료 20~35 중량% 중 적어도 하나, 첨가제 2~8 중량%, 분산제 0.1~5.0 중량%, 용제 5~25 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

알로이휠용 스파터링의 색상 부여를 위한 중도 액체도료 조성물 {The middle liquid paint composition for sputtering coating of aluminum alloy wheel}
본 발명은 알루미늄 알로이휠용 스파터링의 색상 부여를 위한 중도 액체도료 조성물에 관한 것이다.
액체 색상 중도 도료는 하도 분체 도료 도장 및 가열 건조를 한 후 도장 및 가열 건조되며, 다음 공정인 스파터링 작업 시 층간 부착 및 외관 레벨링이 우수하게 하는 역할을 한다. 그리고 최종 공정인 상도 아크릴 분체 도장 및 가열건조 후 외관 질감의 다양화를 위하여, 스파터링에 적용되는 금속에 따라 색상 변화를 줄 수 있다. 그러나 자동차 휠 특성에 따른 물성을 만족시켜야 하므로 사용할 수 있는 합금금속 종류에는 한계가 있다. 그래서 본 발명에서는 중도 색상 도료의 칼라 다변화를 통하여 최종 외관에서 밝고 어두운 정도와 중도 색상에 의한 간섭에 의해 질감을 조절할 수 있도록 하였다.
알로이휠 표면에 존재하는 각종 이물질 제거 및 내식성, 도장시 부착성과 내화학적 물성을 향상시키는 전처리 공정 후 열경화성 분체도료를 도장 및 가열건조 후, 본 발명에 따라 각종 색상이 부여된 아크릴 (또는 폴리에스테르)&멜라민&에폭시계 화합물의 중도용 액체를 도장 및 가열건조한 다음, 스파터링(알루미늄, 니켈, 크롬 등 의 금속 및 합금) 공정 후, 최종 상도로 아크릴 분체투명 도료를 도장 및 가열건조 하는 공정을 통하여, 알로이휠 표면이 다양하고 탁월한 금속질감을 나타내도록 할 수 있다.
본 발명인 아크릴 (또는 폴리에스테르)&멜라민&에폭시계의 중도용 액체 조성물은 하도인 열경화성 분체도료와 스파터링과의 중간에서 상호 부착력을 향상시키며 스파터링의 외관 크랙을 방지하고 다양한 금속질감을 나타낼 수 있게 해준다. 또한 기존의 도장 라인의 구조를 변경하지 않고도 도장 작업이 용이한 열경화성 아크릴 (또는 폴리에스테르)&멜라민&에폭시계 화합물로서 다양한 색상을 재현할 수 있다.
스파터링 후 외관의 질감표현에서 과거에는 다양성이 부족하였다.
과거에는 질감표현의 주를 스파터링에 적용되는 금속합금의 종류로서 변화를 주었다. 그러나 금속합금의 다양성에는 한계가 있으며 이것은 자동차 휠의 내구연한과 관계있다. 즉 자동차 휠의 요구수명에 준하는 조건을 만족시키고 다양한 질감도 구현하여야 하는데 이것을 만족시킬 수 있는 합금 종류는 극히 한정적이었다. 특히 내식성 규격이 중요한데 이를 만족시키기 위해서 사용할 수 있는 합금의 종류 및 비율이 다양한 질감을 나타내기에는 부족한 수준이었던 것이다.
질감의 다양성을 표현하기 위한 다른 한 가지 방법으로서 스파터링 전에 도장되는 중도 투명을 이용하는 방법이 있었다. 중도인 액체 투명의 광택을 조절하여 스파터링의 명암을 일부 조절하는 방법인데, 이로써 다양한 외관 질감을 구현할 수는 없었다. 따라서 중도 투명의 광택 조절과 스파터링의 합금 조절을 통한 최종 외관의 다양화에는 한계가 있다.
본 발명에서는 스파터링 휠의 외관 질감 다양화를 위하여 중도로 적용되는 액상 도료에 다양한 색상 부여를 하여 최종 외관 질감을 다양화하고자 하였다. 명암의 차이 및 다양한 질감을 재현할 수 있게끔 새로운 중도도료 개발을 실시한 것이다. 다양한 외관 질감 구현을 위해 기본 원색 및 이를 조합한 2차 혼합색 등을 통하여 과거와는 비교할 수 없는 외관 질감을 구현할 수 있게 되었다. 질감을 구현하기 위한 원색 안료 선정에 있어서도 각종 화학적 물성과 내열성, 작업 시 규정 도막 두께에 따른 색상 편차를 나타내지 않는 함량 등이 되도록 배합 설계에 적용하였다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 안출된 것으로, 종래 스파터링 후 외관의 질감표현에서 다양성이 부족하였던 문제점을 해결하여 알로이휠 표면이 다양하고 탁월한 금속질감을 나타내도록 할 수 있는 중도 액체도료 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물은,
아크릴 또는 폴리에스테르 수지 용액(고형분 55% 기준) 35~60 중량%, 멜라민수지 용액(고형분 60% 기준) 10~25 중량%, 에폭시수지 용액(고형분 65% 기준) 1~15 중량%, 유기안료 1~7 중량%와 백색안료 20~35 중량% 중 적어도 하나, 첨가제 2~8 중량%, 분산제 0.1~5.0 중량%, 용제 5~25 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 아크릴 수지는 산가(Acid Value)가 1~8이고 OH(%)가 0.5~2.0이며,
상기 폴리에스테르 수지는 산가(Acid Value)가 1~8이고 OH(%)가 0.3~3.0인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 멜라민 수지는 Melamine 100중량부에 Formaldehyde 120~180중량부, n-Butanol 170~230중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지를 용해하여 액상화하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 구성에 있어서
백색안료는 TiO2,
흑색안료는 카본블랙,
남색안료는 프탈로시아닌 블루,
녹색안료는 프탈로시아닌 그린,
황색안료는 Diarylide Yellow, 이소인돌린 및 이소인돌린원 중 적어도 하나,
적색안료는 벤즈이미다졸론, 퀴나크리돈, 안스라퀸원 및 Diketo Pyrrolo Pyrrole 중 적어도 하나를 사용하여 각 원색(백색,흑색,남색,녹색,황색,적색)을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 수지는 아크릴(또는 폴리에스테르), 멜라민, 에폭시를 적용하였다. 또한 외관 질감의 주 요소인 안료를 선정하여 실시하였는바, 질감 다양화를 위해 백색, 흑색, 황색, 녹색, 남색, 적색을 설계하였고 2차 추가 질감이 필요한 경우에는 상기 원색들을 혼합하여 질감이 재현되도록 하였다.
본 발명의 실시 단계에서 안료 선정 기준으로는 내후성, 내산성, 내알칼리성 등의 약품성이 우수한 안료를 대상으로 하였고 공업용으로 적용하기에 양호한 안료들을 선정하였다. 또한, 중금속이 함유되지 않은 안료들만 선정하였다. 안료 함량도 중도 규정 도막 두께(30~50미크론) 작업 및 최종 스프터링 및 아크릴 분체 도장 후 외관 질감이 전체적으로 균일하도록 조절하여 설계하였다.
본 발명은 스파터링 휠의 다양한 금속질감 재현을 위해 다양한 색상을 나타낼 수 있는 액체 중도 도료를 제공한다.
기존 스파터링 휠의 경우 최종 질감을 조절하는 데 있어서 스파터링에 적용되는 합금 물질인 Al, Ni, Cr의 양 조절로 차이를 주는 방법과 중도 투명의 광택 차이 조절로 하는 방법이 있었으나 이들 방법은 한계가 있었으며, 특히 스파터링의 합금 조절은 합금의 내식성 문제로 다양한 합금을 이용할 수도 없었다.
이제 본 발명에 따른 다양한 색상이 부여된 중도 색상 도료의 개발로 다양한 질감을 재현할 수 있게 되었다. 본 발명 적용 시 중도 색상 도료에 적용되는 안료의 종류에 있어서 각종 약품 및 자외선에 내성이 강한 제품류를 선택함으로써 자동차 운행 중 발생할 수 있는 돌 이외 기타 물질들이 휠에 튀어 중도 색상이 일부 돌출되어도 문제가 없게 할 수 있다. 이와 같은 본 발명으로 자동차 휠의 미적 감각을 한층 강화시킬 수 있게 되었다.
알로이 휠을 전처리 후 하도로 분체도료를 도장 및 가열건조 한 후, 본 발명에 따라 아크릴 (또는 폴리에스테르)&멜라민&에폭시계 수지를 기본으로 하고 다양한 색상을 구현 할 수 있는 안료가 분산된 액체 중도 색도료를 도장 및 가열건조 한 다음, 진공 스파터링을 하는데, 이때 중도로 도장된 색상에 의해 스파터링의 질감이 다양하게 보이게 된다. 즉, 밝고 어두운 정도의 조절 외에 다양한 질감 톤을 얻을 수 있게 된다. 최종으로 스파터링 층 위에 아크릴 분체 투명도료를 도장 및 가열건조함으로써 스파터링 층을 각종 화학물질로부터 보호하고 산화 방지를 할 수 있게 된다.
본 발명의 중도 액체도료 조성물은 자동차 알로이 휠에 적용되는 스파터링 휠의 공정에서 분체하도 도료와 스파터링 층의 중간에 도장되어 하도와 스파터링의 층간 부착과 외관 레벨링을 양호하게 하고 최종 아크릴분체 도장 후 외관 질감을 다양하게 재현해주는 역할을 한다.
본 발명에 따른 스파터링 중도용 액체 도료의 조성물은 아크릴 또는 폴리에스테르 수지 용액(고형분 55% 기준) 35~60 중량%, 멜라민수지 용액(고형분 60% 기준) 10~25 중량%, 에폭시수지 용액(고형분 65% 기준) 1~15 중량%, 유기안료 1~7 중량%, 백색안료 20~35 중량%, 첨가제 2~8 중량%, 분산제 0.1~5.0 중량%, 용제 5~25 중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조성물에 사용되는 구성 성분들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 조성물에 사용된 수지는 아크릴 (또는 폴리에스테르)&멜라민&에폭시계의 수지 조성물로서, 상기 아크릴 수지는 Methacrylic acid 및 그 유도체를 용액 중합시켜 얻어진 고분자 수지를 응용한 것이며 산가(Acid Value)가 1~8이고 OH(%)가 0.5~2.0인 것을 특징으로 한다[폴리에스테르 수지는 산가(Acid Value)가 1~8이고 OH(%)가 0.5~3.0].
멜라민 수지는 Formaldehyde, Melamine, N-Butanol 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지(예컨대, 국도화학 YD-011~014)를 용해하여 액상화하여 사용한다.
안료 분산을 위한 분산제와 적용안료는 백색안료로 TiO2, 흑색안료로 카본블랙, 남색안료로 프탈로시아닌 블루, 녹색 안료로 프탈로시아닌 그린, 황색안료로 Diarylide Yellow, 이소인돌린, 이소인돌린원, 적색안료로 벤즈이미다졸론, 퀴나크리돈, 안스라퀸원, Diketo Pyrrolo Pyrrole을 사용한다.
첨가제는 핀홀 방지제, 크레터링 방지제, 레벨링 안정제, 흐름성 방지제 등에서 적절히 선택하여 사용할 수 있는 것으로 그 자체가 본 발명의 요지는 아니다. 즉 첨가제는 용도와 상황에 따라 적절히 사용하며 전체 도료 100 중량% 중 2~8 중량%를 사용한다.
본 발명의 중도용 액체색상 도료를 제조 하는 공정을 설명한다.
(제1단계)
아크릴 (또는 폴리에스테르)수지와 안료, 분산제, 용제를 저울을 이용하여 계량하고 믹서로 500rpm으로 교반하면서 탱크에 계량한다. 분산기를 이용하여 주어진 입도 규격으로 분산한다.(백색: 10미크론 이하, 기타 색상은 5미크론 이하)
(제2단계)
1단계 분산물에 멜라민 수지, 에폭시 수지, 용제, 첨가제를 계량하면서 500~1000rpm으로 교반하면서 탱크에 넣고 30분 더 교반한다.
(제3단계)
상기 혼합물을 여과하여 먼지나 이물질을 제거하면 도료의 제조가 완료된다.
이하 본 발명을 실시예와 함께 설명한다. 다만 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐으로, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[백색 실시예 1~2 및 비교예 1~2]
하기 표 1의 조성으로 스파터링 중도용 액체 백색 도료 조성물을 제조하였다.
Figure pat00001
*아크릴 수지 : 산가는 3, OH(%)는 0.94
*폴리에스테르 수지 : 산가는 7, OH(%)는 0.5
*멜라민 수지 : 멜라민, 포름알데히드, n-부탄올 각각 23, 32, 43 중량비 사용
*에폭시 수지 : 국도화학 YD-011을 사용
*분산제 : BYK Chemie 의 Anti-Terra-U 사용
*첨가제류 : 핀홀 방지제 0.5, 레벨링 안정제 0.2, 흐름성 방지제 1.8 적용
*용제 : BUTYL CELLOSOLVE(NIPPON NYUKAZAI Co.), XYLENE(SK(주))
물성 비교 시험을 위한 시편 제작은 아래와 같다.
알루미늄 휠을 전처리 후 폴리에스테르계 분체 하도를 도장 및 건조(도막 두께80~120㎛)한 후, 휠 온도 40~50℃ 상태에서 중도 액체 색상 도료를 도장하고 10분간 셋팅을 하여 안정화를 거친 후 건조(소재 표면온도 기준 : 140ㅁ5℃* 10분간, 건조 도막 두께:30~50미크론)를 실시한다. 스파터링 공정을 거친 후 아크릴 분체 상도 투명을 도장 및 건조한다.(건조 도막두께 60~100㎛) 도장이 완료된 알루미늄 휠을 상온에서 24시간 방치 후 도막의 물성시험을 하였다.
Figure pat00002
Figure pat00003
실시예 1은 물성에서 전체적으로 양호하고 외관 레벨링도 양호하였으며 크랙도 없었다. 실시예 2는 물성도 양호하고 도막 크랙은 없었으나 레벨링이 약간 미흡하였고, 비교예 1, 2는 경화 수지인 멜라민의 부족으로 내습성에서 부풀음이 발생하였다.
[흑색 실시예 1~2 및 비교예 1~2]
하기 표 4의 조성으로 스파터링 중도용 액체 흑색 도료 조성물을 제조하였다.
Figure pat00004
*첨가제류 : 핀홀 방지제 0.5, 레벨링 안정제 0.2, 흐름성 방지제 2.8 적용(나머지는 표 1에서와 동일)
물성 비교 시험을 위한 시편 제작은 아래와 같다.
알루미늄 휠을 전처리 후 폴리에스테르계 분체 하도를 도장 및 건조(도막 두께80~120㎛)한 후, 휠 온도 40~50℃ 상태에서 중도 액체 색상 도료를 도장 하고 10분간 셋팅을 하여 안정화를 거친 후 건조(소재 표면온도 기준 : 140ㅁ5℃* 10분간, 건조 도막 두께:30~50미크론)를 실시한다. 스파터링 공정을 거친 후 아크릴 분체 상도 투명을 도장 및 건조 한다.(건조 도막두께가 60~100㎛) 도장이 완료된 알루미늄 휠을 상온에서 24시간 방치 후 도막의 물성시험을 하였다.
Figure pat00005
Figure pat00006
실시예 1은 물성에서 전체적으로 양호하고 외관 레벨링도 양호하였으며 크랙도 없었다. 실시예 2는 물성에서는 규격을 만족하였으나 레벨링이 실시예 1 대비 미흡하였다. 또한, 백색과 마찬가지로 경화수지인 멜라민이 적게 함유된 비교예 1, 2는 내습성에서 부풀음이 발생되었다.
백색 및 흑색 시험을 종합하면 외관에서 중도 색상 도료의 수지조성 차이에 의해 레벨링의 차이가 있었고, 화학적 물성 비교에서는 경화수지인 멜라민이 너무 적으면 가교도가 낮아져 부풀음 발생여부도 확인할 수 있었다.
도막 외관 레벨링 및 자동차 휠용으로서 갖추어야 할 부착성과 내식성을 전체적으로 평가 시 실시예 1과 2가 비교예 1~2에 비하여 안정적이고 양호한 결과를 나타내었음을 알 수 있다(실시예 1은 실시예 2에 비해 상대적으로 더 우수). 또한 중도 색상 도료를 백색을 적용 시와 흑색 적용 시 질감 및 색감 톤에서 차이를 볼 수 있었다.

Claims (5)

  1. 아크릴 또는 폴리에스테르 수지 용액(고형분 55% 기준) 35~60 중량%, 멜라민수지 용액(고형분 60% 기준) 10~25 중량%, 에폭시수지 용액(고형분 65% 기준) 1~15 중량%, 유기안료 1~7 중량%와 백색안료 20~35 중량% 중 적어도 하나, 첨가제 2~8 중량%, 분산제 0.1~5.0 중량%, 용제 5~25 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 산가(Acid Value)가 1~8이고 OH(%)가 0.5~2.0이며,
    상기 폴리에스테르 수지는 산가(Acid Value)가 1~8이고 OH(%)가 0.3~3.0인 것을 특징으로 하는 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서
    상기 멜라민 수지는 Melamine 100중량부에 Formaldehyde 120~180중량부, n-Butanol 170~230중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서
    상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지를 용해하여 액상화하여 사용하는 것을 특징으로 하는 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서
    백색안료는 TiO2,
    흑색안료는 카본블랙,
    남색안료는 프탈로시아닌 블루,
    녹색안료는 프탈로시아닌 그린,
    황색안료는 Diarylide Yellow, 이소인돌린 및 이소인돌린원 중 적어도 하나,
    적색안료는 벤즈이미다졸론, 퀴나크리돈, 안스라퀸원 및 Diketo Pyrrolo Pyrrole 중 적어도 하나를 사용하여 각 원색(백색,흑색,남색,녹색,황색,적색)을 제조하는 것을 특징으로 하는 알로이휠용 스파터링의 색상부여를 위한 중도 액체도료 조성물.
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KR20220031251A (ko) 2020-09-04 2022-03-11 현대자동차주식회사 흑색 도료 조성물

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KR20220031251A (ko) 2020-09-04 2022-03-11 현대자동차주식회사 흑색 도료 조성물

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