KR20170088489A

KR20170088489A - 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물

Info

Publication number: KR20170088489A
Application number: KR1020160008332A
Authority: KR
Inventors: 소병기; 김찬기; 구상윤; 김영현; 황민우; 이창영
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2017-08-02
Also published as: KR101841214B1

Abstract

본 발명은 저광택을 확보할 뿐만 아니라 기존 에폭시 폴리에스테르계 반,무광 광택 분체도료의 단점인 내열성 및 경도 문제를 개선한 분체도료 조성물에 관한 것이다.

Description

에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물{POWDER COATING COMPOSITION OF EPOXY-POLYESTER TYPE}

본 발명은 우수한 핀홀방지성 및 고경도를 갖는 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물에 관한 것이다.

저광택 에폭시-폴리에스테르계 분체도료로는 대표적으로 한국 특허 제1999-0065754호 및 제1998-0064085호에 기재된 에폭시-폴리에스테르계 무광 분체도료 조성물과 같이, 산값이 낮고, 에폭시 경화제와의 겔타임이 긴 폴리에스테르 수지를 포함하며, 상기 도료 조성물에 소광제로서 포함되는 아크릴 공중합수지는 산값이 높고 분자량이 작아 폴리에스테르 수지 등과의 상용성이 떨어지면서 에폭시 경화제와의 겔타임이 매우 빠르다는 특징을 갖는다. 상기 조성물에 포함되는 경화제로는 에폭시 경화제가 사용되고, 촉진제로는 4급 염류와 이미다졸류 또는 에폭시 하드너를 함유한다.

그러나, 상기 문헌에 개시된 분체도료의 경우, 도막의 평활성 및 내열성이 떨어지고, 외관 내스크레치성 등이 떨어진다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 20 내지 70%의 낮은 광택을 확보할 뿐만 아니라 기존 에폭시 폴리에스테르계 반,무광 광택 분체도료의 단점인 내열성 및 경도 문제를 개선한 분체도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기서 광택은 도막면 기준으로 입사광량 대비 반사되는 광량으로 나타내며

낮을수록 반사되는 광량비가 줄어드는 것을 의미한다.

본 발명의 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물은 카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지; 비스페놀 A형 글리시딜 에테르형 에폭시 수지; 및 소광 경화제를 포함한다.

본 발명에 따른 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물은 20 내지 70%의 저광택을 확보할 수 있으며, 종래의 반,무광 광택 분체도료에 비해 우수한 내열성 및 경도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 조성물에 포함되는 카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 다관능 카르복실산과 다관능 알코올의 폴리에스테르 중합체로서, 다관능 카르복실산 단량체는 방향족 카르복실산과 지방족 카르복실산의 혼용으로 이루어지며, 바람직하게 방향족 카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 무수프탈산 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있고, 지방족 카르복실산은 숙신산, 아디픽산 및 글루타르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지는 수평균 분자량 2,500~5,000, 연화점이 110 내지 125℃, 200 ℃에서의 점도가 10 내지 15 포이즈(Poise), 산가가 50 내지 70 mgKOH/g인 것을 사용할 수 있다. 평균 분자량이 낮은 경우 내충격 물성이 저하되는 문제가 있고, 높은 경우는 외관 및 레벨링이 저하되는 문제가 있다. 연화점이 너무 낮은 경우에는 저장성이 저하되는 문제가 있고, 반대로 연화점이 너무 높은 경우에는 굴곡 물성이 저하되는 문제가 있다. 또한 점도가 너무 낮은 경우에는 내충격 물성이 저하되는 문제가 있고, 반대로 너무 높은 경우에는 외관 및 레벨링이 저하되는 문제가 있다. 산가가 너무 낮은 경우에는 충격성 등 물성이 저하되는 문제가 있고, 산가가 너무 높은 경우 내약품성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지 25 내지 45 중량%를 포함한다. 25 중량% 미만인 경우 광택조절의 문제가 있고, 45 중량%를 초과하는 경우 충격성등 기계적 물성 및 내약품성 저하 문제가 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 비스페놀 A형 글리시딜 에테르형 에폭시 수지는 당량이 600 내지 1,400이고, 연화점이 70 내지 120℃, 용융점도가 5 내지 20 포이즈(175℃, I.C.I 점도계)인 것을 사용할 수 있다. 에폭시 수지의 당량, 점도 및 연화점이 상기 범위 미만일 경우에는 반응성과 레벨링은 우수해지나 저장 안정성이 떨어지는 문제점이 있고, 반면에 상기 범위를 초과할 경우에는 반응성이 떨어질 수 있으며, 용융점도가 높게 되어 레벨링이 떨어지고 핀홀 발생이 심한 문제점이 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 비스페놀 A형 글리시딜 에테르형 에폭시 수지 25 내지 45 중량%를 포함한다. 25 중량% 미만인 경우 내충격성 저하의 문제가 있고, 45 중량%를 초과하는 경우 광택 조절의 문제가 있다.

본 발명의 조성물은 체질안료를 포함할 수 있으며, 예컨대 황산바륨, 탄산칼슘, 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 체질안료 10 내지 30 중량%를 포함한다. 10 중량% 미만인 경우 도막경도 및 스크레치성 문제가 있고, 30 중량%를 초과하는 경우 굴곡성 저하 및 레벨링 저하 문제가 있다.

본 발명의 조성물은 소광 경화제를 포함할 수 있으며, 예컨대 아크릴계 매팅 왁스를 사용할 수 있다. 아크릴계 매팅 왁스는 메르캅토벤조티아졸 0.1~40 중량%, 폴리아크릴레이트 공중합체 30~80 중량% 및 징크 메르캅토벤조티아졸 10~30 중량%를 포함한다. 상기 아크릴계 매팅 왁스는 휘발분이 0.1~1%이며, 녹는점 100~135℃, 부피밀도(Bulk Density) 500~530g/l 인 것을 사용할 수 있다.

에폭시 수지와 사이클릭 아미딘 소광경화제를 사용하는 경우, 도료 내에 내열성이 취약한 에폭시 수지 함량이 증가함에 따라 200℃ 이상의 온도에서 내열성이 저하되었고, 에폭시 수지의 함량 증가에 따라 아미딘 소광경화제의 투입량 또한 증가되어 반/무광 도료의 구현이 어려웠다. 이에 본 발명의 조성물에서는 내열성 문제를 해결하기 위해 에폭시 수지의 함량을 낮춤과 동시에, 사이클릭 아미딘 소광경화제 대신 아크릴계 매팅 왁스를 적용함으로써 반/무광 도료를 구현하여 종래의 문제점들을 해결하였다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 소광 경화제 1 내지 10 중량%를 포함한다. 1 중량% 미만인 경우 광택조정 및 스크레치성 개선저하 문제가 있고, 10 중량%를 초과하는 경우 분체 도료의 유동성 저하 및 타도료 오염성 문제가 있다.

본 발명의 조성물은 폴리에틸렌계 왁스, 폴리에틸렌계 왁스, 아마이드계 왁스, 폴리테스라 플루오루 에틸렌계 왁스 및 유색안료로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나 첨가제는 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

하기 표 1의 조성으로 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물을 제조하고, 이에 대한 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.

폴리에스테르 수지: 카르복실 폴리에스테르 수지, 수평균 분자량 2,500 내지 5,000, 연화점 110 내지 125℃, 점도 200 ℃에서 10 내지 15Poise, 산가 50 내지 70 mgKOH/g(KCC)

에폭시 수지: 비스페놀-A형 글리시딜 에테르형 에폭시 수지, 에폭시당량(EEW) 810 (KCC)

소광 경화제: 아크릴형 소광 경화제(KT-108S)

첨가제1: 폴리 아마이드 왁스 (C-960)(BYK)

첨가제2: 폴리 에틸렌 왁스 (C-961)(BYK)

첨가제3: 폴리 에틸렌 왁스 (X-8178)

사이클릭 아미딘 (B-68)

안료: 백색안료 TiO₂ (R-706) (Du-pont)

체질안료1: 황산바륨 (HB-M)(시벨코)

체질안료2: 탄산칼슘 (OM-5)(오미아)

(1) 외관

외관 평가용으로 75mm * 150mm*0.7mm의 철에 도장된 시편을 준비한 후, 정전스프레이 도장 후 육안으로 외관상태를 확인함

(2) 부착성

상기 실험예 1에서와 동일한 방법으로 준비된 시편을 ISO 2409에 준하여, 1mm 간격으로 10개의 칸을 만들어 테이프 박리를 실시한다. 박리되는 정도가 많을수록 부착성이 저해되는 것을 의미하며, 우수한 정도에 따라 5B>4B>3B>2B>1B로 구분된다

(3) 충격성

충격성 평가용으로 75mm * 150mm*0.7mm의 철에 도장 된 시편을 준비한 후 Dupont impact tester를 이용하여 500g의 추를 50cm 높이에서 낙하시킨 후 도막의 crack 여부를 확인한다.

(4) 광택

외관 평가와 동일한 방법으로 시편을 제작한 후 BYK Glossmeter를 이용하여 도막의 광택을 측정한다. 여기서 광택은 도막면 기준으로 입사광량 대비 반사되는 광량으로 나타내며 낮을수록 반사되는 광량비가 줄어드는 것을 의미한다.

(5) 연필경도

외관 평가와 동일한 방법으로 시편을 제작한 후, 도막을 가지고 아래와 같이 평가한다. 연필의 선단을 90도 각도로 갈아서 도막면과 45도 각도로 전방으로 밀어서 도막의 흔적이 생기지 않는 최대의 경도를 연필경도로 표시한다. 1개의 시료에 대해서 5회 시험하여 3회이상 흔적이 생기지 않으면 그 연필경도는 합격으로 판정한다. 연필의 경도는 B-HB-F-H-2H등의 순으로 평가한다.

(6) 내열성

외관 평가와 동일한 방법으로 분체도장 후 온도조건별로 경화를 시킨다. 제조된 시편을 칼라컴퓨터를 이용하여 시편 중심 부위에 L,A,B값을 측정하고, 색차값 DE를 측정하여 내열성 정도를 파악한다. 색차값 DE가 클수록 기준 시편(표준시편)색상과의 차이가 큼을 의미한다. 색차값이 낮을수록 내열성이 우수하다.

(7) 주조핀홀성

다이케스팅 소지를 가지고 외관 평가와 동일한 방법으로 분체도장 후 도막별로 경화를 시킨다. 핀홀이 발생되는 도막두께를 측정하여 주조핀홀성을 평가한다. 핀홀이 발생되는 도막두께가 높을수록 성능이 우수함을 나타낸다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3은 20 내지 70%의 저광택을 확보함과 동시에, 우수한 내열성 및 경도를 나타냄을 확인할 수 있었다. 그에 비해, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지의 함량이 본원의 수치범위를 벗어나거나, 소광경화제를 적용하지 않은 비교예의 경우 내열성, 경도뿐만 아니라 외관, 충격성, 연필경도, 주조핀홀 등에서도 열악한 평가를 받음을 확인할 수 있었다.

Claims

카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지; 비스페놀 A형 글리시딜 에테르형 에폭시 수지; 및 소광 경화제를 포함하는 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 카르복실기를 포함하는 폴리에스테르 수지는, 수평균 분자량 2,500~5,000이고, 연화점이 110 내지 125℃이며, 200℃에서의 점도가 10 내지 15 Poise이고, 산가가 50 내지 70 mgKOH/g인, 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 비스페놀 A형 글리시딜 에테르형 에폭시 수지는 당량이 600 내지 1,400이고, 연화점이 70 내지 120℃이며, 175℃에서의 용융점도가 5 내지 20 Poise인, 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 소광 경화제는 메르캅토벤조티아졸 0.1~40 중량%,　폴리아크릴레이트 공중합체 30~80 중량% 및 징크 메르캅토벤조티아졸 10~30 중량%를 포함하는 아크릴계 매팅 왁스인, 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물.
제4항에 있어서, 아크릴계 매팅 왁스는 휘발분이 0.1~1%이며, 녹는점 100~135℃이고, 부피밀도(Bulk Density)가 500~530g/l 인, 에폭시-폴리에스테르계 분체도료 조성물.