KR20180027092A - 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수평균 분자량이 1,000 내지 5,000이고, 수산기 값이 20 내지 150 mgKOH/g이며 유리전이온도가 20 내지 30℃인 폴리에스테르 수지를 포함하는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온 다습한 지역에서도 우수한 내후성을 나타내는 초고내후성 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물에 관한 것이다.
피씨엠(PCM, Pre-Coated Metal) 도료 조성물은 우수한 내후성(weather resistance), 내식성, 내스크래치성, 광택(gloss), 강도(hardness) 및 유연성(flexibility)이 요구되며, 건축용 외장재 및 가전제품 등에 다양하게 적용되고 있다. 일반적으로 피씨엠 도료 조성물에 사용되는 바인더 수지는 폴리에스테르계, 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계, 실리콘계, 불소계, 폴리염화비닐계 등으로 다양하다. 피씨엠 도료 조성물의 대부분은 열경화성이며, 특수한 물성을 요구하는 제품 이외에는 폴리에스테르계 수지를 이용한 피씨엠 도료 조성물이 가장 많이 사용되고 있다.
종래 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물은 자외선이 강하고 고온다습한 지역에서 쵸킹 등의 내후성 열세현상이 종종 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 한 목적은 자외선이 강하고 고온다습한 기후 환경에 장기간 노출되어도 우수한 광택유지율, 색상유지율 및 쵸킹 저항성을 나타낼 수 있는 초고내후성 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 수평균 분자량이 1,800 내지 2,200이고, 수산기 값이 65 내지 75 mgKOH/g이며 유리전이온도가 20 내지 30℃ 폴리에스테르 수지를 포함하는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물은 수평균 분자량이 1,800 내지 2,200이고, 수산기 값이 65 내지 75 mgKOH/g이며 유리전이온도가 20 내지 30℃인 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%; 조색제 40 내지 50 중량%; 경화제 5 내지 10 중량%; 산촉매 0.1 내지 3 중량%; 소광제 1 내지 5 중량%; 및 용제 3 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 이용하여 형성된 도막을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 이용하여 형성된 도막으로 코팅된 피씨엠 강판을 제공한다.
본 발명에 따른 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물은 자외선이 강하고 고온다습한 기후 환경에 장기간 노출되어도 우수한 광택유지율, 색상유지율 및 쵸킹 저항성을 나타낼 수 있는 초고내후성 도막을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 수평균 분자량이 1,800 내지 2,200이고, 수산기 값이 65 내지 75 mgKOH/g이며 유리전이온도가 20 내지 30℃ 폴리에스테르 수지를 포함하는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴리에스테르 수지는 전술한 바와 같이 수평균 분자량이 1,800 내지 2,200이고, 수산기 값이 65 내지 75 mgKOH/g이며 유리전이온도가 20 내지 30℃이다. 상기 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량, 수산기 값 및 유리전이온도가 상기 범위를 벗어나면 자외선이 강하고 고온다습한 조건에 장기간 노출될 경우 광택유지율, 색상유지율 및 쵸킹 저항성이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물은 상기 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%; 조색제 40 내지 50 중량%; 경화제 5 내지 10 중량%; 산촉매 0.1 내지 3 중량%; 소광제 1 내지 5 중량%; 및 용제 3 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 폴리에스테르 수지는 폴리에스테르 도료 조성물의 전체 100 중량%에 대해 30 내지 40 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지가 30 중량% 미만으로 포함되면 가공성 저하 등의 단점이 있을 수 있고, 40 중량% 초과로 포함되면 은폐력 저하 등의 단점이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 조색제는 도막에 은폐력 및/또는 착색력을 부여하는 성분이다. 상기 조색제로는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물에 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 조색제로는 안료로서 산화티탄 백색, 시아닌 블루, 산화철 적색, 카본블랙, 크롬 옐로우 등을 포함하는 것을 사용할 수 있다. 상기 조색제 중 안료의 함량은 조색제 100 중량%에 대하여 30 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 조색제는 도막의 색상 조절을 위해 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 조색제는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물의 전체 100 중량%에 대해 40 내지 50 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 조색제의 함량이 40 중량% 미만이면 은폐불량 문제가 있을 수 있고, 50 중량% 초과이면 도막물성 저하 및 비용상승 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 경화제는 폴리에스테르 수지를 경화시켜 안정한 도막을 형성시키는 역할을 한다.
상기 경화제로는 폴리에스테르 수지에 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제로는 멜라민 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 멜라민 수지로는 메톡시 멜라민 수지, 또는 메톡시/부톡시 혼합형 멜라민 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 메톡시 멜라민 수지는 메탄올과 포름알데하이드의 중합에 의하여 얻어지며, 메톡시/부톡시 혼합형 멜라민 수지는 메탄올과 이소-부탄올 또는 노르말-부탄올의 혼합물과, 포름알데하이드의 중합에 의하여 얻어질 수 있다. 상기 멜라민 수지의 분자량은 300 내지 1,000 일 수 있다.
상기 메톡시 멜라민 수지의 시판 제품의 예로는 MR603(CHANG CHUN PLASTIC 사), CYMEL-303, CYMEL-325, CYMEL-327, CYMEL-350, CYMEL-370(CYTEC사), RESIMINE-7550, RESIMINE-717, RESIMINE-730, RESIMINE-747, RESIMINE-797 (SOLUTIA사), BE-3717, BE-370, BE-3747(BIP사) 등이 있으며, 메톡시/부톡시 혼합형 멜라민 수지의 시판 제품의 예로는 RESIMINE-755, RESIMINE-757, RESIMINE-751(SOLUTIA사), CYMEL-1168, CYMEL-1170, CYMEL-232(CYTEC사) 등이 있다.
상기 경화제는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물의 전체 100 중량%에 대해 5 내지 10 중량% 범위로 사용할 수 있다. 상기 경화제의 함량이 5 중량% 미만이면 내오염성 및 내용제성이 저하될 수 있고, 10 중량% 초과이면 도막의 유연성 및 내충격성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 산촉매는 폴리에스테르 수지와 경화제의 경화를 촉진시킴으로써 도막의 치밀도를 개선시키는 역할을 한다.
상기 산촉매로는 p-톨루엔설폰산, 에폭시 차폐된 DNNSA(dinonylnaphthalenesulfonic acid), 또는 DDBSA(dodecylbenzenesulfonic acid) 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 산촉매는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물 전체 100 중량%에 대하여 0.1 내지 3 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 산촉매가 0.1 중량% 미만으로 포함되면 도막 미경화의 단점이 있을 수 있고, 3 중량% 초과로 포함되면 가공성 저하 등의 단점이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 소광제는 도막의 광택을 낮춰주는 역할을 하며, 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물에 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 소광제로는 합성 실리카 등을 사용할 수 있다.
상기 소광제는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물 전체 100 중량%에 대하여 1 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 소광제가 1 중량% 미만으로 포함되면 도막의 광택을 낮춰주는 효과가 미미할 수 있고, 5 중량% 초과로 포함되면 내오염성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 용제로는 폴리에스테르 수지를 용해시킬 수 있는 다양한 유기용제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 코코솔 #100(Kocosol #100, K-100, SK에너지주식회사), 코코솔 #150(Kocosol #150, K-150, SK에너지주식회사), 시클로헥사논, 크실렌, 셀로솔브 아세테이트, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 디베이직에스테르, 또는 이들의 혼합용제 등을 사용할 수 있다.
상기 용제는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물 전체 100 중량%에 대하여 3 내지 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 상기 용제가 3 중량% 미만으로 포함되면 도막의 부착성이 저하될 수 있고, 20 중량% 초과로 포함되면 건조가 오래 걸릴 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물은 필요에 따라 침강방지제, 광안정제, 경화보조제 등의 다양한 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 침강방지제는 도료 저장 안정성을 보완하고 작업성 및 도막 물성을 향상시키는 성분이다. 상기 침강방지제로는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물에 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 침강방지제로는 실리카, 클레이 등을 사용할 수 있다. 상기 침강방지제는 도막의 물성 조절을 위해 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 광안정제로는 통상의 광안정제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 비스(1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트 등을 사용할 수 있다.
상기 경화보조제는 도막 표면의 경화를 촉진하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어 트리에틸아민 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 이용하여 형성된 도막에 관한 것이다.
본 발명에 따른 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물은 금속판에 바도장, 커튼도장, 롤도장, 침지도장 및 스프레이 도장 등의 방법으로 도장하고 건조시켜 도막을 형성할 수 있다.
이때 도막 두께는 5 내지 25 ㎛일 수 있으며, 소부는 예를 들어 250 내지 280℃의 조건에서 35 내지 40 초 동안 수행할 수 있다.
상기 금속판으로는 냉간압연강철(CR), 아연 핫디핑 강철(GI), 일렉트로-아연강철(EGI), 합금-플레이트강철(GA), 구리시트 또는 주석-플레이트 강철 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 금속판은 도장 전에 포스페이트 또는 크로메이트 등으로 전처리될 수 있다. 또한, 도막의 밀착을 위하여, 하도로서 에폭시 형태 프라이머, 폴리에스테르 형태 프라이머, 아크릴릭 형태 프라이머 또는 이를 변성한 형태의 프라이머 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는 상기 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 이용하여 형성된 도막으로 코팅된 피씨엠 강판에 관한 것이다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예
1 내지 5 및
비교예
1 내지 2:
피씨엠용
폴리에스테르 도료 조성물의 제조
하기 표 1의 조성으로 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 제조하였다(단위: 중량부).
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 폴리에스테르 수지11 ) | 300 | 300 | |||||
| 폴르에스테르 수지22 ) | 300 | 300 | 300 | ||||
| 폴리에스테르 수지33 ) | 300 | ||||||
| 폴리에스테르 수지44 ) | 300 | ||||||
| MR6035 ) | 50 | 75 | 75 | 75 | 75 | 50 | 50 |
| AEROSIL 200 용액6 ) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 트리에틸아민(TEA) 용액7 ) | 5 | 5 | 5 | ||||
| TINUVIN 2928) | 5 | 5 | 5 | 5 | |||
| 검정색 조색제(BLACK TINTER)9) | 238 | 238 | 238 | 238 | 238 | 238 | 238 |
| 노란색 조색제 (YELLOW TINTER)10) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 백색 조색제 (WHITE TINTER)11) | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 | 99 |
| 적색 조색제 (RED TINTER)12) | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 소광제13 ) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| NACURE 250114) | 5 | 5 | 5 | ||||
| B-CAT 005315) | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | |
| CATA CFC-5019KC16 ) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| 코코솔(Kocosol) #150 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 시클로헥사논 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
1) 폴리에스테르 수지 (KCC 사), NV:70%, Mn:2,000, 유리전이온도:24℃, 수산기 값:70
2) 폴리에스테르 수지 (KCC 사) NV:68%, Mn:2,200, 유리전이온도:30℃, 수산기 값:75
3) 폴리에스테르 수지 (KCC 사), NV:65%, Mn:6,500, 유리전이온도:15℃, 수산기 값:35
4) 폴리에스테르 수지 (KCC 사) NV:63%, Mn:1,600, 유리전이온도:18℃, 수산기 값:80
5) 메톡시 멜라민 수지 (CHANG CHUN PLASTIC CO., LTD.사), 분자량:1000 이하, NV:98 %
6) 흄드 실리카 용액 (GRACE사)
7) 트리에틸아민 용액 (TAMINCO N.V사)
8) 비스(1-옥틸옥시-2,2,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 (BASF사)
9) 검정색 조색제 (KCC 사, 안료 함량 35 중량%)
10) 노란색 조색제 (KCC 사, 안료 함량 54 중량%)
11) 백색 조색제 (KCC 사, 안료 함량 65 중량%)
12) 적색 조색제 (KCC 사, 안료 함량 54 중량%)
13) 합성 실리카 (에스켐텍 사)
14) p-TSA (KING INDUSTRIES사)
15) 에폭시 차폐된 DNNSA (FTC KOREA사)
16) DDBSA (청우사)
실험예
: 도막 물성 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 도료 조성물을 강판에 바(bar) 도장한 후, 280℃의 온도에서 30초 동안 소부하여 20 ㎛의 두께의 도막이 코팅된 강판을 제조하였다.
상기 도막의 물성을 각각 W-O-M ASTM D7869-13, W-O-M ASTM D6695-08 및 QUV-A EN 13523-10 평가법으로 평가한 후, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 평가항목은 광택유지율, 색차 및 쵸킹(chalking)이었다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 비교예1 | 비교예2 | |||
| W-O-M ASTM D7869-13 | 1000시간 | 광택유지율 | 38.3% | 36.5% | 24.8% | 34.3% | 42.4% | 15.0% | 18% |
| 색차 | 0.32 | 0.71 | 0.45 | 0.65 | 0.46 | 1.17 | 1.2 | ||
| 쵸킹 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| 2000시간 | 광택유지율 | 26.3% | 16.4% | 15.4% | 15.9% | 23.4% | 3.6% | 4.5% | |
| 색차 | 0.69 | 1.03 | 1.43 | 1.01 | 0.73 | 5.29 | 6.21 | ||
| 쵸킹 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 6 | 5 | ||
| W-O-M ASTM D6695-08 | 3000시간 | 광택유지율 | 70.5% | 74.8% | 54.6% | 66.1% | 75.8% | 53.3% | 52.5% |
| 색차 | 0.35 | 0.33 | 0.72 | 0.46 | 0.34 | 0.97 | 0.99 | ||
| 쵸킹 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 8 | 7 | ||
| 5000시간 | 광택유지율 | 56.2% | 64.9% | 34.8% | 52.6% | 67.9% | 12.8% | 14.8% | |
| 색차 | 0.41 | 0.42 | 0.89 | 0.46 | 0.36 | 0.83 | 0.85 | ||
| 쵸킹 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| QUV-A EN 13523-10 | 3000시간 | 광택유지율 | 78.1% | 84.0% | 66.9% | 81.3% | 89.1% | 77.2% | 76% |
| 색차 | 0.4 | 0.32 | 1.18 | 0.42 | 0.4 | 1.62 | 1.82 | ||
| 쵸킹 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | ||
| 5000시간 | 광택유지율 | 77.2% | 87.4% | 62.3% | 77.4% | 90.4% | 10.8% | 12.5% | |
| 색차 | 1.81 | 1.59 | 3.08 | 2.38 | 1.6 | 4.2 | 5.2 | ||
| 쵸킹 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 8 | 8 |
상기 표 2의 결과로부터 볼 수 있듯이, 실시예 1 내지 5의 폴리에스테르 수지를 포함하는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물로부터 형성되는 도막은, 수평균 분자량, 수산기 값 및 유리전이온도가 상기 범위를 벗어난 비교예 1 내지 2의 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물로부터 형성되는 도막에 비해 자외선이 강하고 고온다습한 환경에 장기간 노출되어도 더욱 우수한 광택유지율, 색상유지율 및 쵸킹 저항성을 나타낼 수 있음을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (4)
- 수평균 분자량이 1,800 내지 2,200이고, 수산기 값이 65 내지 75mgKOH/g이며 유리전이온도가 20 내지 30℃인 폴리에스테르 수지 30 내지 40 중량%;
조색제 40 내지 50 중량%;
경화제 5 내지 10 중량%;
산촉매 0.1 내지 3 중량%;
소광제 1 내지 5 중량%; 및
용제 3 내지 20 중량%를 포함하는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물. - 제1항에 있어서, 침강방지제, 광안정제 및 경화보조제로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물.
- 제1항 또는 제2항의 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 이용하여 형성된 도막.
- 제1항 또는 제2항의 피씨엠용 폴리에스테르 도료 조성물을 이용하여 형성된 도막으로 코팅된 피씨엠 강판.
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| KR20200037927A (ko) * | 2018-10-02 | 2020-04-10 | 포스코강판 주식회사 | 불소 매트형 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 불소 매트형 컬러강판 |
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