KR20190131967A - 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물 및 알루미늄 풋레스트 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멜라민 수지, 아크릴 수지, UV 경화제 및 용제를 포함하고, 전체 중량에 대해 TiO2 분말을 10~20% 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물로서, 본 발명에 의하면 경도를 높이고 투명하며 알루미늄 소재와 부착력이 증대되는 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 알루미늄 소재의 풋레스트에 적용하는 클리어 조성물과 알루미늄 소재의 풋레스트를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
차량의 고급화 니즈에 따라서 실내의 의장 부품들에 점차 알루미늄 소재의 적용이 증대되고 있다.
운전자의 사용하지 않는 발을 거치하여 쉴 수 있게 하는 풋레스트나 운전 조작을 위한 가속페달 또는 브레이크페달 또한 알루미늄이 적용될 수 있다.
본 발명은 그러한 풋레스트나 페달에 적용되는 것으로서, 기존에는 알루미늄 소재의 풋레스트 상에 표면 내구성의 증대를 위한 아노다이징(anodizing) 처리를 하고, 클리어 페인트를 도포한다.
그런데, 이러한 기존의 클리어 층의 경우에는 알루미늄 표면 보호가 약하기 때문에, 풋레스트 및 페달커버와 같이 사용자가 강한 힘으로 밟게 되면, 벗겨지거나 표면의 오염 또는 부식 등의 문제가 발생하였다.
이를 개선하기 위한 종래기술로서, 한국등록특허 제10-0485416호에서는 기존의 클리어 층 대비 SiC(실리콘 카바이드) 성분을 첨가하여 경도 증대를 통한 스크래치 저항성을 향상시켰다.
그러나, SiC의 경우에는 입자 간 뭉치려는 성질이 강하기 때문에, 아크릴 수지 내에서 잘 분산되지 않는 경향이 있으며, 그래서 투명 색상의 클리어를 불투명하게 만드는 단점이 있다.
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.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 경도를 높이고 투명하며 알루미늄 소재와 부착력이 증대되는 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물 및 알루미늄 풋레스트 코팅 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물은, 멜라민 수지, 아크릴 수지, UV 경화제 및 용제를 포함하고, 전체 중량에 대해 TiO2 분말을 10~20% 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 전체 중량에 대해 폴리에스터 수지 20~25%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 전체 중량에 대해 에폭시 레진을 10~20% 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 UV 경화제는 전체 중량에 대해 1% 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크릴 수지는 전체 중량에 대해 25%인 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 알루미늄 풋레스트 코팅 방법은, 알루미늄 소재의 풋레스트의 표면 이물질을 제거하는 단계, 상기 표면 이물질을 제거하는 단계 후 아노다이징 처리하는 단계 및 상기 아노다이징 처리하는 단계 후 풋레스트용 클리어를 전착 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 풋레스트용 클리어는, 멜라민 수지, 아크릴 수지, UV 경화제 및 용제를 포함하고, 전체 중량에 대해 TiO2 분말을 10~20% 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 풋레스트용 클리어는, 전체 중량에 대해 폴리에스터 수지 20~25%, 에폭시 레진 10~20%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 표면 이물질을 제거하는 단계는 Na3PO4 30g/L에 30초 내지 45초 침지하고, 통전량은 2A/dm, 3~5V인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아노다이징 처리하는 단계는 15wt% H2SO4 + 0.2M (COOH)2·2H2O에 의해 처리하고, 아노다이징 두께를 30㎛ 내지 35㎛로 처리하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 풋레스트용 클리어를 전착 코팅하는 단계 후 120℃ 내지 160℃의 온도로 고주파 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물은 에폭시 레진의 첨가 및 성분 최적화를 통해서 분산성이 향상되어 종래 기술에 비해 투명도가 증대됨으로써 보다 알루미늄 소재를 잘 살려준다.
그리고, 아노다이징 처리에 의해 알루미늄 소재와의 부착력이 보다 증대된다.
또한, TiO2에 의해서 클리어의 경도가 보다 높아지게 함으로써, 내구 신뢰도가 높아진다.
그리고, 햇빛 및 강수 등에 대한 기후저항성이 보다 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 알루미늄 풋레스트 코팅 방법을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물에 의한 광택도를 나타낸 것이다.
도 3은 아노다이징 표면 처리된 미세 도면이며, 도 4는 도 3에 대한 일 단면을 도시한 것이다.
도 5는 아노다이징 표면 처리에 의한 부착력을 비교한 것이다.
도 6은 탈지조건 최적화에 따른 통전량을 나타낸 것이다.
도 7은 아노다이징 두께에 따른 경도를 나타낸 것이다.
도 8은 에폭시 레진 첨가량에 따른 점도를 나타낸 것이다.
도9는 TiO2 첨가에 따른 경도를 나타낸 것이다.
도 10은 기존 클리어 적용시 고주파 열처리 온도에 따른 부착력을 나타낸 것이고, 도 11은 본 발명에 의한 클리어 적용시 고주파 열처리 온도에 따른 부착력을 나타낸 것이다.
도 12는 광택이 유지되는 내후성 노출량을 비교한 것이다.
도 2는 본 발명의 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물에 의한 광택도를 나타낸 것이다.
도 3은 아노다이징 표면 처리된 미세 도면이며, 도 4는 도 3에 대한 일 단면을 도시한 것이다.
도 5는 아노다이징 표면 처리에 의한 부착력을 비교한 것이다.
도 6은 탈지조건 최적화에 따른 통전량을 나타낸 것이다.
도 7은 아노다이징 두께에 따른 경도를 나타낸 것이다.
도 8은 에폭시 레진 첨가량에 따른 점도를 나타낸 것이다.
도9는 TiO2 첨가에 따른 경도를 나타낸 것이다.
도 10은 기존 클리어 적용시 고주파 열처리 온도에 따른 부착력을 나타낸 것이고, 도 11은 본 발명에 의한 클리어 적용시 고주파 열처리 온도에 따른 부착력을 나타낸 것이다.
도 12는 광택이 유지되는 내후성 노출량을 비교한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 알루미늄 풋레스트 코팅 방법을 도시한 것이다.
이하, 도 1을 참조하며, 본 발명의 일 실시예에 의한 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물 및 알루미늄 풋레스트 코팅 방법을 살펴보기로 한다.
본 발명에 의한 클리어 조성물은 알루미늄 소재의 풋레스트를 코팅하기 위한 조성물로서, 페달 커버에도 동일하게 적용될 수 있다.
알루미늄 풋레스트는 예를 들어 A5052 소재의 알루미늄 판재를 프레스 성형하여 제조되고, 풋레스트 상에 덴트 및 스크래치 내구 목적의 아노다이징을 실시하고(하도), 내수성 및 내광성을 증대하기 위해 클리어를 코팅 실시한다(상도).
본 발명에 의한 클리어 조성물의 조성을 종래 기술과 함께 표 1에 정리하였다.
| 성분 | 함량(%) | 비고 | |
| 종래 기술 | 본 발명 | ||
| Cyclohexanone | 15 | 15 | 용제 |
| Aromatic Solvent | 10 | 10 | 용제 |
| melamine | 20 | 10 | 클리어 경화제 |
| Acrylic(수지) | 50 | 25 | 클리어 주성분 |
| Polyesteric(수지) | - | 20~25 | 클리어 주성분, 분산성 증대 및 뭉침 방지 |
| TiO2(산화티타늄 미세분말) | - | 10~15 | 클리어 경도 증대 |
| Epoxy Resin | - | 10~20 | 클리어 경도 증대, 분산성 증대 |
| UV 경화제 | 5 | 1↓ | 내구성 증대 |
본 발명에 의한 풋레스트용 클리어 조성물은 알루미늄 소재 표면의 경도 및 강도를 개선하기 위해 TiO2 성분을 10~15% 첨가한다.
다만, TiO2 는 경도를 크게 향상시키지만 클리어 내 Acrylic 수지와 혼합이 어려우므로, 균일하게 도포되지 못하고 뭉침성으로 인해 표면이 백색으로 변할 수가 있다.
그래서, 클리어로서 경도 뿐 아니라 소재 고유의 색상을 보호하기 위해 에폭시 레진 및 수지 성분을 최적화하였다.
즉, Acrylic 수지는 종래 기술 대비 25%가 첨가되며, Polyesteric 수지 20~25% 및 에폭시 레진(Epoxy Resin)이 10~20% 첨가된다.
이를 통해 TiO2 분산을 도와 표면이 균일하게 도포될 수 있게 한다.
또한, 입자분포 균일화를 통해 표면 경도가 증대되고, 부품 신뢰성(내구성)도 증대될 수 있다.
그리고, Polyesteric 수지의 첨가로 인해 분산성 증대 및 TiO2 분말과의 뭉침 억제로 내후성(햇빛 및 강수 저항성)이 증대되기 때문에, UV 경화제의 필요량을 최소화할 수가 있다.
따라서, UV 경화제는 1%↓ 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
이러한 조성을 가지는 클리어에 의한 풋레스트 코팅 방법은, 도 1과 같이 알루미늄 풋레스트의 표면 이물질을 제거하고(탈지), 아노다이징을 실시한 후, 본 발명의 클리어에 의해 전착 E 코팅을 실시하고, 고주파에 의해 열처리한다.
도 2는 본 발명의 알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물에 의한 광택도를 비교한 것으로서, 본 발명에 의한 클리어에 의하면 TiO2 및 에폭시 레진에 의해 내후 조건 하에서도 종래 기술에 비해 광택도가 우수함을 알 수 있다.
도시는 TiO2 10%와 에폭시 레진 10%가 함유된 클리어에 의한 결과이다.
표면 이물질 제거(탈지)는 Na3PO4 30g/L에 30초 내지 45초 침지하고, 통전량은 2A/dm, 3~5V이다.
도 6과 같이, 침지 후 30초 이후부터 통전량(=유분 제거)이 87% 도달하게 되고, 45초 경과시 통전량이 99%에 달하게 됨을 알 수 있다.
아노다이징 처리는 15wt% H2SO4 + 0.2M (COOH)2·2H2O에서 실시하며, 최적의 시간, 전류, 온도 조건은 1,200s, 5.2A/dm, 150V, 20℃이다.
알루미늄 원소재에 아노다이징 처리를 함으로써 도 3 및 도 4와 같이 봉공이 생성되어 언더컷 및 표면적 증대 역할을 하게 된다.
즉, 봉공 내부로 클리어가 스며들어 표면적(계면)을 증대시켜 알루미늄 소재와 클리어 간의 접합력을 증대시키게 된다.
도 5의 실험 결과에서 알 수 있듯, 부착성이 6MPa에서 23MPa로 증대됨을 확인할 수 있었다.
아노다이징 미처리시에는 Acrylic 수지 대비 유동성이 높은 Polyesteric 수지 특성으로 인해 클리어 흐름이 간헐적으로 발생하므로, 잘 부착되지 못하고 흘러내려 불량률이 증가하게 되는 것이다.
본 발명에서 아노다이징 처리는 옥살산이 첨가됨으로써 부착성이 증대되며, 아노다이징 두께에 따라 도 7과 같이 경도는 증가하며, 1,200s 실시할 경우 30㎛의 두께까지 형성이 가능하고, 35㎛ 이상 후육시에는 클리어 경도의 증대 효과가 적음을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 클리어 조성물과 함께 아노다이징 처리에 의해서 TiO2로 인한 뭉침 현상이 해결되고, 흐름성으로 인한 부착성 문제 또한 해결이 가능하다.
다음으로, 도 8은 에폭시 레진 첨가량에 따른 점도를 나타낸 것으로, 본 발명의 클리어는 TiO2 입자 투입시 뭉침으로 인해 점도 증대가 발생되는 것을 방지하기 위해 에폭시 레진(Epoxy Resin)이 10~20% 첨가된다.
도시와 같이 Epoxy Resin이 10% 첨가시 유동성이 87% 향상되며, 15% 이상 첨가시 90% 향상되며, 20% 이상에서는 더 이상 향상되지 않는다. 점도 평가는 DIN4 규격 점도 측정법에 의한 것이다.
그리고, 도9는 TiO2 첨가에 따른 경도 평가 결과로서, TiO2 성분을 10~15% 첨가함으로써 클리어를 경도를 향상시킬 수 있다.
도시와 같이, TiO2 10% 첨가시 경도가 B에서 HB로 향상되는 효과가 나타나게 되고, 17% 도달시 추가 경도 향상은 가능하나 입자함량의 과다로 품질 저하(뭉침) 및 투명도 저하가 발생할 수 있으므로, 15%로 제한하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 코팅 방법은 클리어를 전착 E 코팅 후 고주파 열처리를 실시함으로써 클리어의 접합력을 보다 향상시킬 수 있다.
도 10은 기존 클리어 적용시 고주파 열처리 온도에 따른 부착력을 나타낸 것이고, 도 11은 본 발명에 의한 클리어 적용시 고주파 열처리 온도에 따른 부착력을 나타낸 것이다.
도 10과 같이 기존 클리어를 코팅하고 고주파 열처리시 180℃에서 부착성이 10MPa에 도달하여 초기에 대비 그 증대가 미비함을 알 수 있다.
반면, 도 11과 같이 본 발명의 클리어를 적용, 고주파 열처리시 120℃에서 부착성이 21MPa에 도달하여 부착성이 약 400%가 증대하게 된다.
그러나, 160℃ 이상에서는 표면 과경화로 인한 부착성 감소로 오히려 부착력의 저하가 발생하게 된다.
다음으로, 본 발명의 클리어는 Polyesteric 수지의 첨가로 인해 분산성 증대 및 TiO2 분말과의 뭉침 억제로 내후성(햇빛 및 강수 저항성)이 증대되기 때문에, UV 경화제의 필요량을 최소화할 수가 있다.
도 12는 광택이 유지되는 내후성 노출량을 비교한 것으로서, 도시와 같이 Polyesteric 수지 25% 첨가시 수지의 분산성으로 인해 UV 경화제가 균일하게 분포되어 1% 첨가에도 광택유지율을 최대로 확보하는 것이 가능함을 알 수 있다.
그러므로, UV 경화제는 1%↓ 이하로 첨가되는 것이 바람직하고, 5% 첨가시 TiO2 입자와의 뭉침 발생으로 오히려 역효과가 발생된다.
기존의 Acrylic 수지 50%의 클리어의 경우 UV 경화제 첨가량 증대에 따라 내후성은 증대되나, 상대적으로 고른 분포가 불가능하여 2,000KJ/m2 노출 조건 이후 내구성이 하락한다.
2,000KJ/m2의 노출 조건은 실차 옥외 폭로 10yr에 대응되는 조건이다.
다음 표 2는 내구 신뢰성 평가 결과를 정리한 것이다.
| 평가 | 평가 결과 | 실제 사진 | |
| 스크래치 저항성 | 사파이어팁 스크래치 후 가루 발생 및 육안관찰 少 | OK |
 |
| 내광성 | 84MJ 노출시 변색 없음 | OK |
 |
| 부착성 | 바둑판 평가시 박리 없음 | OK |
 |
| 내 염기성 | 0.1N NaOH 투하시 변색 및 부풀음 없음 | OK |
 |
| 내 수성 | 720Hr 40℃ 온수 침지 변색 및 부풀음 없음 | OK |
 |
| 내 부식성 | 염수분무 조건 600Hr 변색 및 부풀음 없음 | OK |
 |
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 (10)
- 멜라민 수지, 아크릴 수지, UV 경화제 및 용제를 포함하고, 전체 중량에 대해 TiO2 분말을 10~20% 포함하는 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물. - 청구항 1에 있어서,
전체 중량에 대해 폴리에스터 수지 20~25%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물. - 청구항 1에 있어서,
전체 중량에 대해 에폭시 레진을 10~20% 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물. - 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 UV 경화제는 전체 중량에 대해 1% 이하인 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물. - 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 아크릴 수지는 전체 중량에 대해 25%인 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트용 클리어 조성물. - 알루미늄 소재의 풋레스트의 표면 이물질을 제거하는 단계;
상기 표면 이물질을 제거하는 단계 후 아노다이징 처리하는 단계; 및
상기 아노다이징 처리하는 단계 후 풋레스트용 클리어를 전착 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 풋레스트용 클리어는,
멜라민 수지, 아크릴 수지, UV 경화제 및 용제를 포함하고, 전체 중량에 대해 TiO2 분말을 10~20% 포함하는 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트 코팅 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 풋레스트용 클리어는,
전체 중량에 대해 폴리에스터 수지 20~25%, 에폭시 레진 10~20%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트 코팅 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 표면 이물질을 제거하는 단계는 Na3PO4 30g/L에 30초 내지 45초 침지하고, 통전량은 2A/dm, 3~5V인 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트 코팅 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 아노다이징 처리하는 단계는 15wt% H2SO4 + 0.2M (COOH)2·2H2O에 의해 처리하고, 아노다이징 두께를 30㎛ 내지 35㎛로 처리하는 것을 특징으로 하는,
알루미늄 풋레스트 코팅 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 풋레스트용 클리어를 전착 코팅하는 단계 후 120℃ 내지 160℃의 온도로 고주파 열처리하는 단계를 더 포함하는,
알루미늄 풋레스트 코팅 방법.
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