KR20180032546A

KR20180032546A - 내치핑성이 우수한 분체도료 조성물 및 이로부터 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금

Info

Publication number: KR20180032546A
Application number: KR1020180033267A
Authority: KR
Inventors: 윤성환; 김찬기; 오종천; 강전태
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2018-03-30
Also published as: KR101965528B1

Abstract

본 발명은 1-코팅 시스템을 적용하여 향상된 내치핑성, 내식성, 부착성, 작업성 및 내구성 등을 확보할 수 있는 분체도료 조성물 및 이로부터 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금에 관한 것이다.

Description

내치핑성이 우수한 분체도료 조성물 및 이로부터 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금{POWDER COATING COMPOSITION HAVING EXCELLENT CHIPPING RESISTANCE AND ALLOYS COMPRISING A CURED COATING LAYER FORMED FROM THE SAME}

본 발명은 내치핑성이 우수한 분체도료 조성물 및 이로부터 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금에 관한 것이다.

코일스프링 듀얼(DUAL) 도료로는 특허 국제특허공개공보 WO 2011/012627 A2에 기재된 바와 같이, 하도의 경우는 에폭시 수지, 판상 필러(filler)와 아연(Zinc)을 도입하였고, 상도의 경우는 에폭시 수지와 엘라스토머-변성된 비스페놀 A 에폭시 수지 및 발포제를 도입하여 도막내 발포를 형성하여 외부적 충격에 견딜 수 있도록 설계되어 있다.

상기 선행기술에 따르면, 상도에 외부적 충격을 흡수할 수 있는 발포개념이 포함되어 있으나, 이는 도막내 다수의 기공을 형성하여 도막 자체의 강도가 저하되는 단점이 있고, 상도 및 하도의 2-코팅 시스템으로 도장공정이 이루어지기 때문에 설비 투자가 동반되어야 하며, 두개의 별도 도장부스를 관리해야 하는 번거로움을 가지고 있다.

본 발명은 1-코팅 시스템을 적용하여 향상된 내치핑성, 내식성, 부착성, 작업성 및 내구성 등을 확보할 수 있는 분체도료 조성물 및 이로부터 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 분체도료 조성물은, 조성물 총 100 중량%에 대하여 비스페놀 A형 에폭시 수지 10 내지 60 중량%, 에폭시 강화제 10 내지 40 중량%, 페놀 노볼락 에폭시 수지 1 내지 10 중량%, 충진제 10 내지 30 중량%, 경화제 10 내지 20 중량% 및 아연분말 1 내지 10 중량%를 포함한다.

본 발명의 합금은 상기 분체도료 조성물로 형성된 경화코팅층을 포함한다.

본 발명의 분체도료 조성물은 1-코팅 도장방식을 적용하여 도막을 형성할 수 있으므로 작업성을 향상시킬 수 있으며, 내치핑성, 내식성, 부착성 및 내구성 등을 확보하여 종래 도막 발포형에 따른 강도의 단점을 개선할 수 있으며, 이를 자동차용 코일 스프링에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 기계적 물성을 확보하기 위하여 선형구조인 것을 사용할 수 있으며, 에폭시 당량이 1,000 내지 1,500 g/eq인 것을 사용할 수 있다. 상기 당량이 1000 g/eq 미만일 경우에는 점도 저하에 의해 굴곡성이 떨어지고 도료의 저장성이 저하되고, 당량이 1500 g/eq 초과일 경우에는 수지 점도 상승으로 인한 도료 점도의 상승으로 웨팅성이 떨어져 소지부착력이 저하되므로 바람직하지 않다. 이러한 열경화형 비스페놀 A형 에폭시 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성하여 사용할 수 있고, 또는 시판하는 물질을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 비스페놀 A형 에폭시 수지 10 내지 60 중량%를 포함할 수 있다. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 내식성, 내화학성, 부착성이 불량하여 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물은 에폭시 강화제(Toughening Agent)를 포함한다. 에폭시수지는 높은 가교밀도에 기인한 취성(brittleness)을 지니기 때문에, 순간적인 충격에 약하다는 결점을 가지고 있다.　 본 발명에서는 이러한 취약성을 개선하기 위하여 에폭시 수지에 강화제를 혼합하여 경화시킴으로써 에폭시 수지의 취성을 개선시킬 수 있다. 이는 첨가한 강화제가 매트릭스 수지 내에 미세한 분산상을 형성해 외부에서 가해지는 충격을 흡수함으로써, 제형 점도(formulation viscosity)를 증가시키거나, 모듈러스 및　Tg에 영향을 주지 않고,　인성(toughness, resistance to crack propagation)를 상당히 향상시킬 수 있다.

상기 에폭시 강화제는 양친매성 히드록실기 함유 블록 코폴리머 또는 이를 포함하는　혼합물일 수 있다. 상기 양친매성 히드록실기 함유 블록 코폴리머는 친수성 블록과 소수성블록을 포함하는 것으로, 친수성 블록은 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아마이드에서 선택되는 적어도 어느 하나 또는 그 조합일 수 있으며, 소수성 블록은 폴리부틸렌옥사이드, 폴리헥실렌 옥사이드, 폴리도데실렌옥사이드 폴리아크릴아마이드에서 선택되는 적어도 어느 하나 또는 그 조합일 수 있다.

상기 에폭시 강화제는 에폭시 당량이 800 내지 1,200 g/eq인 것을 사용할 수 있으며, 상기 범위에 따라 도막이 딱딱해 지는 정도에 차이가 있으므로 적절한 비율이 포함되어야 한다.

제1조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 에폭시 강화제 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우 흐름성 및 치핑성이 불량해지므로 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 에폭시 강화제 10 내지 40 중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우 흐름성 및 치핑성이 불량해지므로 바람직하지 않다.

본 발명은 내식성 및 부착성을 향상시키기 위해 페놀 노볼락 에폭시 수지를 포함한다. 상기 페놀 노볼락 에폭시 수지는 당량이 600 내지 1,000 g/eq, 보다 바람직하기로는 700 내지 900 g/eq인 것이 바람직하다. 상기 당량이 600 g/eq 미만일 경우에는 저장안정성이 취약하고 블록킹이 발생하는 문제가 있고, 1,000 g/eq을 초과하는 경우에는 본 발명이 요구하는 경화성을 얻을 수 없는 문제가 발생한다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 페놀 노볼락 에폭시 수지 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 페놀 노볼락 에폭시 수지의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 내식성 및 부착성이 불량해질 수 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 충진제는 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하며, 예컨대 장석, 황산바륨, 실리카, 수산화알루미나, 산화티타늄, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 알루미나, 운모, 월라스토나이트 및 탈크 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 충진제 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 충진제의 함량이 너무 낮은 경우 기계적 물성이 불량하고, 함량이 너무 높은 경우 내굴곡성 등의 물성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 경화제는 페놀경화제, 예컨대 비스페놀 A형 페놀경화제를 사용할 수 있다. 페놀 경화제 적용으로 아민경화제보다 저온경화가 가능하며, 도막의 유연성 부여에도 도움을 준다. 상기 페놀경화제의 수산기 당량은 200 내지 300 g/eq인 것이 바람직하다. 상기 당량이 200 g/eq 미만인 경우에는 도막의 물성이 지나치게 단단해져서 굴곡성이 저하되고, 300 g/eq을 초과하는 경우에는 너무 소프트하게 되어 굴곡성은 양호해지지만 충격성이 저하되어 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 경화제 10 내지 20 중량%를 포함할 수 있다. 경화제의 함량이 너무 낮은 경우 가교밀도의 저하로 도막의 강도가 저하되어 바람직하지 않고, 반면에 20 중량%를 초과하여 과량으로 사용할 경우에는 도막의 가교밀도가 급격하게 발생되어 부착력이 저하되어 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물에 포함되는 아연 분말은 내식성을 더욱 향상시키는 역할을 한다. 본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 아연 분말 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 아연 분말의 함량이 너무 낮은 경우 내식성이 불량해지고, 함량이 너무 높은 경우 도료의 비중이 상승하여 작업성에 영향을 끼칠 수 있다.

본 발명의 조성물은 칙소성 첨가제를 더 포함함으로써 예열 도장시의 작업성이 향상될 수 있다. 상기 칙소성 첨가제로는 예컨대 EVONIK사의 R-972, ELEMENTIS SPECIALTIES사의 BENTONE 38 등의 제품을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%에 대하여 칙소성 첨가제 0.1 내지 5 중량%를 포함할 수 있다. 칙소성 첨가제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 도료의 외관 및 작업성이 불량하므로 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물은, 경화촉진제, 표면조정제, 기포방지제, 아마이드 왁스로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 1 내지 5중량%의 양으로 첨가될 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 1 중량% 미만일 경우 첨가제의 첨가에 의한 효과를 얻을 수 없으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 분체도료의 전체적인 물성을 떨어뜨리는 문제가 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 분체도료 조성물로 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금이 제공된다. 상기 합금은 다양한 용품에 적용될 수 있으며, 예컨대 자동차 부품, 예컨대 자동차 부품용 스프링코일 등에 적용될 수 있다.

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

[실시예]

하기 표 1과 같이 분체도료 조성물을 제조한 후, 이에 대한 물성을 평가하여 표 2에 나타내었다.

에폭시수지 1: 비스페놀 A형 에폭시 당량 1100 내지 1200 g/eq(KCC, KD-214K 국도, KER7034 금호P&B)

에폭시수지 2: 비스페놀 A형 에폭시 당량 780~840 g/eq(KCC)

에폭시수지 3: 에폭시 강화제(Toughening) 에폭시 당량 950~1100 g/eq, 점도 4500

에폭시수지 4: 페놀 노볼락 에폭시 당량 750 내지 850 g/eq(DER 672U, DOW)

페놀경화제: 비스페놀 A형 페놀경화제 OH당량 230 내지 280 g/eq(KCC)

아민경화제: 아민계 경화제, DICY(1400F AIR products)

경화촉진제: 2MI계 경화촉진제(KCC)

칙소성 첨가제1: R-972(EVONIK)

칙소성 첨가제2: BENTONE 38(ELEMENTIS SPECIALTIES)

충진제1: 탄산칼슘 (OM-1, 오미아)

충진제2: 장석 (MF-200, BMS)

아연 분말: ZINC DUST #330 SP(한창)

물성평가방법

(1) 외관

외관 평가용으로 75mm*150mm*0.7mm의 CR강판에 도장된 시편을 준비한 후 외관 상태를 육안으로 확인하여, 핀홀, 크래터링, 반짝임 여부를 측정하였다.

(2) 흐름성

125℃의 열풍식 오븐에 지름 16㎜ 코일스프링을 40 내지 60분간 예열 후, 도막두께 400㎛ 이상 도장하고, 180℃에서 40분 후경화한 후, 흐름성을 육안으로 평가 한다.

(3) 부착성

상기 외관 평가와 동일한 방법으로 준비된 시편을 ISO 2409에 준하여, 1mm 간격으로 10개의 칸을 만들어 테이프 박리를 실시한다.

(4) 충격성

충격성 평가용으로 75mm*150mm*0.7mm의 CR강판에 도장된 시편을 준비한 후, Dupont impact tester를 이용하여 1Kg의 추를 50cm 높이에서 낙하시킨 후 도막의 크랙(crack) 여부를 확인한다.

(5) 내식성

상기 외관 평가와 동일한 방법으로 준비된 시편을 ISO 2409에 준하여, 2mm 간격으로 7개의 칸 만든 후, 염수분무시험 ASTMB117에 준하여 4시간, 건조조건 60℃ 1시간, 습식조건 60℃, 95% RH 2.5시간 총 7.5시간을 1cycle로 하고, 2cycle을 1차라 명한다. 각 Cycle 시험 후 2mm의 Cross-cut 부위를 테이프 박리 실시하여 박리된 차수를 기입한다.

(6) 치핑성

상기 외관 평가와 동일한 방법으로 준비된 시편을 GM14700 시험에 준하여 치핑평가한 후, 염수분무 ASTM B117 조건으로 480시간 후 녹발생 여부를 확인함.

Claims

조성물 총 100 중량%에 대하여 비스페놀 A형 에폭시 수지 10 내지 60 중량%, 에폭시 강화제 10 내지 40 중량%, 페놀 노볼락 에폭시 수지 1 내지 10 중량%, 충진제 10 내지 30 중량%, 경화제 10 내지 20 중량% 및 아연분말 1 내지 10 중량%를 포함하고,
상기 에폭시 강화제는 양친매성 히드록실기 함유 블록 코폴리머이고, 상기 양친매성 히드록실기 함유 블록 코폴리머는 에폭시 수지인, 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 1,000 내지 1,500 g/eq인, 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 에폭시 강화제는 에폭시 당량이 800 내지 1,200 g/eq인, 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 페놀 노볼락 에폭시 수지는 에폭시 당량이 600 내지 1,000 g/eq인, 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 경화제는 수산기 당량이 200~300 g/eq인 페놀 경화제인, 분체도료 조성물.
제1항에 있어서, 칙소성 첨가제를 더 포함하는, 분체도료 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 분체도료 조성물로 형성된 경화코팅층을 포함하는 합금.
제7항에 있어서, 자동차용 코일 스프링인 합금.