KR20180098791A - 성형성이 우수한 고경도 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법 - Google Patents

성형성이 우수한 고경도 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클리어 코팅 조성물에 금속분말을 포함하여 경도를 향상시키고, 성형전 열처리를 통해 금속분말을 반용융 상태로 만들어 성형성을 개선한, 성형성이 우수한 고경도 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

성형성이 우수한 고경도 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법{CLEAR COATING COMPOSITION, MOLDING OF DOOR FRAME USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은, 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클리어 코팅 조성물에 금속분말을 포함하여 경도를 향상시키고, 성형전 열처리를 통해 금속분말을 반용융 상태로 만들어 성형성을 개선한, 성형성이 우수한 고경도 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조시에는 알루미늄 소재 위에 경도 확보를 위해 아노다이징 처리를 하고, 반광구형과 내식성의 향상을 위해 클리어층을 형성함으로써 이루어졌으나, 아노다이징 층으로 인해 프레임 몰딩의 성형후 끝단부가 깨지는 현상이 발생하였다. 또 다른 종래 기술에서는 아노다이징 층을 제거하고, 고경도를 확보하기 위해 클리어층에 세라믹을 혼합하였으나, 성형성에 문제가 있어 클리어 층이 깨지는 문제점이 있었다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
일본 등록특허 제 4051319호 (2007.12.07)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 클리어 코팅 조성물에 금속분말을 포함하여 경도를 향상시키고, 성형전 열처리를 통해 금속분말을 반용융 상태로 만들어 성형성을 개선한, 성형성이 우수한 고경도 클리어코팅 조성물, 이를 이용한 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물은 열처리 공정을 포함하여 성형되는 알루미늄 도어 프레임 표면에 도포되는 클리어 코팅 조성물에 있어서, 아크릴 수지를 기재로 하고, 경도 향상을 위한 금속 분말을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 분말은 상기 열처리 공정을 통해 반용융 상태가 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 금속 분말의 녹는점은 500℃ 이하인 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.
그리고, 이러한 상기 금속 분말은 아연(Zn) 또는 주석(Sn)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 분말은 1~5wt% 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 사이클로 헥사논(Cyclohexanone) 용제 10~15%, 멜라민(Melamine) 경화제 10~20%, 방향족(Aromatic) 용제 5~10% 및 미분 실리카(Micronized Silica) 소광제 1~5%를 더 포함할 수 있다.
또한, 폴리우레탄 바인더 5~10wt%를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법은 (a) 아크릴 수지를 기재로 하고, 금속 분말을 포함하는 클리어 코팅 조성물을 알루미늄 소재의 표면에 도포하는 단계; (b) 클리어 코팅 조성물이 도포된 알루미늄 소재를 열처리 하는 단계; (c) 열처리된 알루미늄 소재를 도어 프레임 형상으로 가공하는 단계; (d) 공냉하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 (b)단계에서 금속분말이 반용융 상태가 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 금속 분말의 녹는점은 500℃ 이하인 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.
그리고, 이러한 상기 금속 분말은 아연(Zn) 또는 주석(Sn)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 분말은 아연(Zn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 금속분말은 1~5wt% 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩은 위의 제조방법 들에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 클리어 코팅 조성물에 금속분말을 포함하여 클리어 코팅층의 경도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 성형전에 열처리를 통해 금속분말을 반용융 상태로 만들어 성형성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 알루미늄 도어 프레임 몰딩을 도시한 도면.
도 2는 종래 기술 대비 본 발명의 실시예에 따른 클리어 코팅 조성물을 적용한 경우 변색 및 크랙의 발생여부를 비교한 도면.
도 3은 종래 기술 대비 본 발명의 실시예에 따른 클리어 코팅 조성물을 적용한 경우 내스크래치성을 비교한 도면.
도 4는 성형후 각 금속분말에 따른 클리어층의 크랙 발생 여부를 비교한 도면.
도 5는 금속분말로 아연(Zn)을 포함한 경우, 열처리 시간 및 온도에 따른 클리어층의 경도를 도시한 그래프.
도 6은 클리어 코팅 조성물에 포함된 아연(Zn)의 함량에 따른 경도를 비교한 그래프 및 도면.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 아노다이징층을 삭제하면서도 클리어 코팅 조성물에 금속 분말을 포함하여 고경도를 확보하였고, 우수한 성형성을 확보하기 위해 성형전 열처리를 진행하였다.
자세히 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물은 열처리 공정을 포함하여 성형되는 알루미늄 도어 프레임 표면에 도포되는 클리어 코팅 조성물에 있어서, 아크릴 수지를 기재로 하고, 경도 향상을 위한 금속 분말을 포함하였다.
이때, 클리어 코팅 조성물은 중량 %로, 사이클로 헥사논(Cyclohexanone) 용제 10~15%, 멜라민(Melamine) 경화제 10~20%, 방향족(Aromatic) 용제 5~10%, 미분 실리카(Micronized Silica) 소광제 1~5%, 및 잔부 아크릴 수지를 포함하고, 경도 향상을 위한 금속 분말 1~5%를 더 포함할 수 있다. 또한, 폴리우레탄 바인더를 5~10% 더 포함할 수 있다.
이때, 금속분말의 첨가를 통해 고경도를 확보할 수 있으나, 성형성이 저하될 수 있기 때문에 후술할 바와 같이, 성형전에 열처리 공정을 통해 클리어층을 반용융 상태로 만들어야 하기 때문에, 본 발명에서의 금속 분말은 상기 아크릴을 기재로 하는 본 발명의 클리어 조성물의 녹는점과 유사한 온도의 융점을 갖는 것이 바람직하다.
그러므로, 본 발명에서의 금속 분말은 녹는점이 500℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 만약, 500℃를 초과하게 되면, 열처리 온도 범위 내에서 반용융 상태가 충분히 되지 않아 성형성 개선 효과가 불충분한 결과를 초래할 수 있다.
특히, 금속 분말의 예로서 하기 표 1에 기술된 바와 같이, 녹는점이 각각 420℃인 아연(Zn) 또는 232℃인 주석(Sn) 중에서 선택되는 것이 바람직할 것이다.
또한, 본 발명에서의 금속 분말은 도 6에 나타난 바와 같이, 중량%로 1~5%로 포함하는 것이 바람직하다. 1%미만으로 포함하는 경우 충분한 경도를 확보하기 어렵고, 5%를 초과하는 경우 투입량 대비 경도 향상의 효과가 미미할 뿐만 아니라 과다투입으로 인해 클리어층이 취성을 가져 성형후 크랙이 발생하게 된다. 도 6에서는 아연을 7중량%로 포함한 경우 클리어층의 취성으로 인해 크랙이 발생한 것을 확인 하였다.
사이클로헥사논 용제는 멜라민 경화제를 용해시키기 위한 용제이고, 방향족
용제는 아크릴 수지를 용해시키기 위한 용제로서, 경화제와 수지를 용해시키기 위해 상술한 함량 범위가 요구된다. 또한, 미분 실리카 소광제는 반광을 억제시키기 위해 적당량 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법은 (a) 아크릴 수지를 기재로 하고, 금속 분말을 포함하는 클리어 코팅 조성물을 알루미늄 소재의 표면에 도포하는 단계; (b) 클리어 코팅 조성물이 도포된 알루미늄 소재를 열처리 하는 단계; (c) 열처리된 알루미늄 소재를 도어 프레임 형상으로 가공하는 단계; (d) 공냉하는 단계;를 포함하여 이루어 질 수 있다.
이때, 상기 (a) 단계를 통해 알루미늄 소재의 표면에 도포되는 클리어 코팅 조성물의 각 성분 함량은 상술한 바와 같고, 이 단계를 통해 소재의 표면에 클리어층이 형성된다. 본 발명에서의 알루미늄 소재는 A5005 소재를 사용하였다.
본 발명에서 코팅층을 형성하는 방법은 특별히 제한하지 않으나, 다른 코팅방법 대비 평평하게 코팅되며, 대량생산에 유리한 롤코팅 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 롤코팅은 탈지, 크롬프리 전처리, 코팅, 건조 순으로 이루어지며 본 발명에서의 롤 코팅 조건은 전체 50~60 m/분의 속도로 하였다. 또한, 탈지 단계에서는 알칼리 수용액을 스프레이 도포하였고, 20~30℃에서 크롬프리 전처리를 하였다. 이후 열풍건조를 80~100℃에서 5~10초 동안 진행 후, 클리어 조성물을 20~30℃에서 도포하고 마지막으로 오븐에서 230℃에서 1분동안 열풍건조 함으로써 클리어층을 코팅하였다.
또한, (b) 단계에서는 이후 가공시에 우수한 성형성을 확보하기 위해 열처리를 하여 금속분말을 포함한 상기 클리어층이 반용융 상태가 되는 것이 바람직하다. 이때 반용융 상태란 액체와 고체의 중간상태로 손쉬운 성형이 가능한 상태를 의미한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명에서의 금속 분말은 열처리 단계에서 클리어층과 함께 반용융 상태가 될 수 있어야 하고, 바람직하게는 아연, 또는 주석 중에서 선택될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 200~250℃의 온도에서 10~20분의 시간동안 열처리하여 금속파우더를 포함한 클리어층을 반용융상태로 만드는 것이 바람직하다.
이를 뒷받침하기 위한 실험결과를 도 5에 도시하였다.
열처리 온도를 250℃로 하여 열처리 시간에 따른 경도에 대한 결과인 도 5(a)를 참조하면, 열처리 시간이 10분 미만인 경우는 충분한 경도를 확보할 수 없었으며, 20분을 초과하면 액체상태가 되어 경도가 감소함을 알 수 있었다.
그리고, 열처리 시간을 10분으로 하여 열처리 온도에 따른 경도에 대한 결과인 도 5(b)를 참조하면, 200~250℃에서 약 60 HV의 고경도를 확보 할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 상술한 바와 같이, 클리어층의 취성을 방지하기 위해 본 발명에서 금속분말의 함량은 중량%로 1~5%로 한정하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 열처리를 통해 금속분말을 포함하는 클리어층이 반용융 상태에서 프레스 공정을 거쳐 도어 프레임 형상으로 가공하게 된다. 마지막으로 프레스 후 공냉을 통해 클리어층 안의 금속분말을 형성시키게 된다.
도 1은 상술한 제조 방법에 의해 제조된 알루미늄 도어 프레임 몰딩을 도시한 것으로, 상술한 방법으로 표면 처리된 소재를 400~500mm(세로) × 1000~1500mm(가로)를 컷팅하여 200톤 프레스에서 블래킹, 포밍, 벤딩공법을 거쳐 프레스 가공하였다.
도 2는 종래 기술 대비 본 발명의 실시예에 따른 클리어 코팅 조성물을 적용한 경우 변색 및 크랙의 발생여부를 비교한 도면으로, 본 발명에 다른 클리어층을 형성한 경우 몰딩 표면의 변색 및 크랙이 발생하지 않았음을 확인하였다.
구분 녹는점(℃)
클리어 코팅(아크릴계) 300
Zn 420
Sn 232
Al 660
SUS 1400
이상과 같이 본 발명은 삼원 촉매의 NOx 흡장력을 높이고, 그에 따라 불필요한 O2퍼지를 수행하지 않도록 촉매시스템을 제어함으로써 연비 향상에 도움이 된다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 열처리 공정을 포함하여 성형되는 알루미늄 도어 프레임 표면에 도포되는 클리어 코팅 조성물에 있어서,
    아크릴 수지를 기재로 하고, 경도 향상을 위한 금속 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 분말은 상기 열처리 공정을 통해 반용융 상태가 되는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 금속 분말의 녹는점은 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 금속 분말은 아연(Zn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 분말은 1~5wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    사이클로 헥사논(Cyclohexanone) 용제 10~15%, 멜라민(Melamine) 경화제 10~20%, 방향족(Aromatic) 용제 5~10% 및 미분 실리카(Micronized Silica) 소광제 1~5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    폴리우레탄 바인더 5~10wt%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅 조성물.
  8. (a) 아크릴 수지를 기재로 하고, 금속 분말을 포함하는 클리어 코팅 조성물을 알루미늄 소재의 표면에 도포하는 단계;
    (b) 클리어 코팅 조성물이 도포된 알루미늄 소재를 열처리 하는 단계;
    (c) 열처리된 알루미늄 소재를 도어 프레임 형상으로 가공하는 단계;
    (d) 공냉하는 단계;를
    포함하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 금속분말이 반용융 상태가 되는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 금속분말의 녹는점은 500℃ 이하인 것을 특징으로 하는 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 금속 분말은 아연(Zn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 금속분말은 1~5wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩의 제조방법.
  13. 제 8항 내지 12항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 성형성이 우수한 고경도 클리어 코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩.
KR1020170025359A 2017-02-27 2017-02-27 성형성이 우수한 고경도 클리어코팅이 적용된 알루미늄 도어 프레임 몰딩 및 그 제조방법 KR102298887B1 (ko)

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