KR20200067791A - 분체 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 아민계 경화제를 포함하는 분체 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

분체 도료 조성물{POWDER COATING COMPOSITION}

본 발명은 분체 도료 조성물에 관한 것이다.

분체 도료는 액상 도료와 달리 휘발성 유기 용제와 같은 희석제를 포함하지 않는 고상 분말 형태의 도료로서, 피도물에 도장하여 가열하면 경화 반응하여 도막을 형성한다. 따라서, 휘발 성분이 없어 공해 유발 물질을 배출하지 않아서, 세계적으로 강화되고 있는 환경규제에 대응하는 대책으로 각광을 받고 있는 도료 중의 하나이다.

분체 도료를 이용한 분체 도장은 도막의 물성이 우수하고 용제형 도료에 비해 작업자의 숙련도를 크게 요하지 않으며, 내충격성 등이 우수하여 건축, 가전, 자동차 산업 등의 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 특히, 전기전자 부품이나 건축용 부스바의 도장에 최근 분체 도료 조성물이 많이 이용되고 있다.

대한민국 공개특허 특2003-0017873호에는 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 고무변성 에폭시 수지를 포함하는 전기전자 부품용 분체 도료가 개시되어 있으나, 해당 분체 도료는 분산성이 낮아서 우수한 외관 특성을 나타내지 못한다는 단점이 있다. 일본 공개특허 특개2008-56838호에는 에폭시 수지, 경화제, 무기 충전재 및 실란 커플링제를 함유하는 에폭시 수지 분체 도료가 개시되어 있으나, 해당 분체 도료는 고온 내습 환경하에서 충격성 및 부착성이 열세하다는 단점이 있다.

본 발명은 내구성, 내열성 및 전기 절연성이 우수한 분체 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 아민계 경화제를 포함하는 분체 도료 조성물을 제공한다.

본 발명의 분체 도료 조성물은 내열성, 내구성 및 장기 고온 조건하의 전기 절연성이 우수한 도막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 분체 도료 조성물은 장기 유동성이 확보되어 작업성이 향상되고, 흐름성 및 도막의 굴곡성이 우수하기 때문에, 각진 모서리(에지) 부분이 많은 부스바를 효과적으로 도장할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 분체 도료 조성물은 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 아민계 경화제를 포함하며, 필요에 따라, 안료, 무기 필러, 경화촉진제 및 분체 도료 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 분체 도료 조성물의 조성을 살펴보면 다음과 같다.

(a) 에폭시 수지

본 발명에 따른 분체 도료 조성물에서, 에폭시 수지는 주(主) 수지로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지를 포함한다. 이소시아네이트 변성 에폭시 수지는 단독으로 사용되거나 높은 함량으로 사용될 경우, 반응속도(Gel time 등)의 변화로 인해 물성 차이가 발생할 수 있다. 한편, 노볼락형 에폭시 수지는 단독으로 사용되거나 높은 함량으로 사용될 경우, 흐름성 문제 및 기계적 물성 저하가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 상기 3종의 에폭시 수지를 혼합하여 주 수지로 사용함으로써 우수한 도료 물성을 확보하였다.

비스페놀 A형 에폭시 수지는 비스페놀 A(BPA)와 에피클로로히드린(epichlorohydrin)의 반응으로부터 얻어지는 에폭시 수지이다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 당 분야에 알려진 통상적인 에폭시 수지라면 특별히 한정되지 않는다.

상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 에폭시 당량(EEW) 은 특별히 한정되지 않으나, 약 900 내지 1,300 g/eq, 예를 들어 약 1,100 내지 1,200 g/eq일 수 있다. 또한, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 점도 및 연화점은 특별히 한정되지 않으나, 점도(200℃ Melting 기준)는 1,800 내지 2,800 CPS, 예를 들어 2,000 내지 2,600 CPS일 수 있고, 연화점은 약 100 내지 120℃, 예를 들어 105 내지 115℃일 수 있다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 물성이 전술한 범위일 때, 조성물의 저장 안정성이 우수하고, 도막의 외관 특성 및 굴곡성이 향상되어 도막의 크랙(crack) 발생을 최소화시킬 수 있다.

이소시아네이트 변성 에폭시 수지는 에폭시 수지를 이소시아네이트 화합물로 변성시킨 고분자로, 에폭시 수지의 주쇄 골격에 옥사졸리돈 고리(oxazolidone ring)을 함유하고, 말단에 글리시딜기를 함유한다. 이러한 이소시아네이트 변성 에폭시 수지는 촉매의 존재 하에서 에폭시 수지와 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다. 이소시아네이트 변성률은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 20 내지 30중량%일 수 있다. 상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지는 당 분야에 알려진 통상적인 에폭시 수지라면 특별히 한정되지 않는다.

상기 에폭시 수지의 중량평균분자량은 약 350 내지 400 g/mol일 수 있고, 에폭시 당량은 약 170~200 g/eq일 수 있다.

상기 이소시아네이트 화합물로는 예를 들어 모노이소시아네이트 또는 디이소시아네이트를 사용할 수 있다. 상기 모노이소시아네이트의 비제한적인 예로는, p-톨루엔술포닐 이소시아네이트, 4-페녹시페닐 이소시아네이트, 4-시아노페닐 이소시아네이트 등이 있다. 상기 디이소시아네이트의 비제한적인 예로는, 메탄디이소시아네이트, 부탄-1,1-디이소시아네이트, 에탄-1,2-디이소시아네이트, 부탄-1,2-디이소시아네이트, 트랜스비닐린 디이소시아네이트, 헵탄-1,7-디이소시아네이트, 2,2-디메틸-펜탄-1,5-디이소시아네이트, 헥산-1,6-디이소시아네이트, 옥탄-1,8-디이소시아네이트, 노난-1,9-디이소시아네이트, 디메틸실란 디이소시아네이트, 디페닐실란 디이소시아네이트, 사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄-4,4-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 트란스-1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합하여 사용될 수 있다. 상기 이소시아네이트 화합물의 함량은 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 약 1 내지 40 중량부일 수 있다.

촉매로는 염기류, 아민류, 히드로겐화합물, 이미다졸류, 포스포늄염 및 이의 유도체 등을 사용할 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 촉매의 함량은 이소시아네이트 화합물 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 0.5 중량부일 수 있다.

본 발명의 이소시아네이트 변성 에폭시 수지의 에폭시 당량은 특별히 한정되지 않으나, 약 200 내지 600 g/eq, 예를 들어 약 400 내지 500 g/eq일 수 있다. 또한, 상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지의 점도 및 연화점은 특별히 한정되지 않으나, 점도(150℃ Melting 기준)는 10,000 내지 30,000 CPS, 예를 들어 15,000 내지 25,000 CPS일 수 있고, 연화점은 100 내지 125℃, 예를 들어 105 내지 115℃ 일 수 있다. 상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지의 물성이 전술한 범위일 때, 도막의 외관 특성 및 내식성이 향상될 수 있다.

노볼락형 에폭시 수지는 다관능성 에폭시 수지로, 다른 종류의 에폭시 수지와 비교하여 더 많은 에폭사이드 링을 갖고 있기 때문에, 도막 형성 시 가교 밀도를 높여 도막의 내구성, 내식성, 내화학적 물성을 향상시킬 수 있다. 상기 노볼락형 에폭시 수지는 당 분야에 알려진 통상적인 에폭시 수지라면 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에서 사용 가능한 노볼락형 에폭시 수지의 비제한적인 예로는, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 S 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지 등이 있다. 일례로, 노볼락형 에폭시 수지는 페놀 노볼락형 에폭시 수지이다.

상기 노볼락형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 특별히 한정되지 않으나, 약 650 내지 950 g/eq, 예를 들어 약 750 내지 850 g/eq일 수 있다. 또한, 상기 노볼락형 에폭시 수지의 점도 및 연화점은 특별히 한정되지 않으나, 점도(150℃ Melting 기준)는 20,000 내지 50,000 CPS, 예를 들어 30,000 내지 40,000 CPS일 수 있고, 연화점은 100 내지 125℃, 예를 들어 110 내지 125℃일 수 있다. 상기 노볼락형 에폭시 수지의 물성이 전술한 범위일 때, 작업성 및 도막의 기계적 물성이 향상될 수 있다.

본 발명에서, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지의 혼합 비율은 1 내지 4 : 0.5 내지 2.5 : 1 내지 4 중량 비율일 수 있다. 상기 혼합 비율이 전술한 범위일 경우, 반응성, 기계적 물성(충격성, 부착성 및 굴곡성 등) 등이 우수한 도료의 물성을 확보할 수 있다.

본 발명의 분체 도료 조성물에서, 에폭시 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 분체 도료 조성물의 총량을 기준으로 약 30 내지 70 중량%, 다른 예로 약 40 내지 60 중량% 일 수 있다. 에폭시 수지의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 기계적 물성 및 작업성이 향상될 수 있다.

(b) 아민계 경화제

본 발명의 분체 도료 조성물은 아민계 경화제를 포함한다. 아민계 경화제는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지와 경화 반응하여 도막의 경화도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 다른 경화제에 비해 도막의 굴곡성을 향상시킬 수 있다.

상기 아민계 경화제는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지 및 이소시아네이트 변성 에폭시 수지와 경화 반응이 가능한 아민계 경화제라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 지방족 아민계 경화제, 지환족 아민계 경화제, 방향족 아민계 경화제 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 사용 가능한 아민계 경화제의 비제한적인 예로는 4,4'-디아미노 디페닐 술폰, 4,4'-디아미노 디페닐 메탄, 디시안 디아마이드(dicyandiamide) 등이 있다. 일례로, 아민계 경화제는 디시안 디아마이드일 수 있다.

본 발명에서, 상기 아민계 경화제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 분체 도료 조성물의 총량을 기준으로 약 1 내지 20 중량%, 다른 예로 약 5 내지 15 중량%일 수 있다. 아민계 경화제의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 경화도가 높아 도막의 물성이 향상될 수 있다.

(c) 안료

본 발명의 분체 도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 분체 도료 분야에 통상적으로 사용되는 안료를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

안료는 에폭시 수지와 혼합하여 분체 도료에 원하는 색상(유색)을 발현하거나 도막의 강도나 광택을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 안료로는 분체 도료에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 메탈릭 안료, 알루미늄-페이스트(Al-paste), 펄(pearl) 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 사용 가능한 안료의 비제한적인 예로는, 아조계, 프탈로시아닌계, 산화철계, 코발트계, 규산염계, 크롬산염계 안료 등이 있으며, 예컨대, 티타늄 디옥사이드, 징크 옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루 및 이들의 2종 이상의 혼합물 등이 있다. 일례로, 안료는 카본 블랙일 수 있다.

본 발명에서, 안료의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 분체 도료 조성물의 총량을 기준으로 약 0.1 내지 10 중량%, 다른 예로 약 0.1 내지 5 중량%일 수 있다. 안료의 함량이 전술한 범위일 경우, 본 발명의 분체 도료 조성물을 적용한 도막의 색상 발현이 우수하고, 도막의 은폐성 및 기계적 물성이 향상될 수 있다.

(d) 무기 필러

본 발명의 분체 도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 분체 도료 분야에 통상적으로 사용되는 무기 필러를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

사용 가능한 무기 필러의 비제한적인 예로는, 탄산칼슘, 장석, 바륨설페이트, 실리카, 수산화알루미나, 수산화마그네슘, 티타늄다이옥사이드, 탄산마그네슘, 알루미나, 운모, 몬모릴로나이트, 올라스토나이트, 탈크, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 바륨설페이트 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 무기 필러의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 약 1 내지 20 ㎛일 수 있다. 또한, 상기 무기 필러의 형상은 구형 또는 무정형일 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에서, 상기 무기 필러의 함량은 예컨대 분체 도료 조성물의 총량을 기준으로 약 1 내지 60 중량%, 다른 예로 약 1 내지 50 중량%일 수 있다. 무기 필러의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 기계적 물성, 내충격성, 부착성 등이 향상될 수 있다.

(e) 경화촉진제

본 발명의 분체 도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 분체 도료 분야에 통상적으로 사용되는 경화촉진제를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

상기 경화촉진제는 주(主) 수지인 에폭시 수지와 경화제(특히, 아민계 경화제) 간의 반응을 촉진하는 물질로서, 예컨대 이미다졸계 경화촉진제, 포스포늄계 경화촉진제, 아민계 경화촉진제, 금속계 경화촉진제 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 이미다졸계 경화촉진제의 비제한적인 예를 들면, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-데실이미다졸, 2-헥틸이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 2-운데실 이미다졸, 2-헵탄데실 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-메틸 이미다졸, 1-벤질-2-페닐 이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실-이미다졸 트리멜리테이트, 1-시아노에틸-2-페닐 이미다졸트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-(2'-메틸이미다졸-(1')-에틸-s-트리아진, 2-페실-4,5-디하이드록시메틸이미다졸, 2-페실-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸, 2-페실-4-벤질-5-하이드록시메틸이미다졸, 4,4'-메틸렌-비스-(2-에틸-5-메틸이미다졸), 2-아미노에틸-2-메틸 이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디(시아노에톡시 메틸)이미다졸, 1-도데실-2-메틸-3-벤질이미다졸리늄클로라이드, 이미다졸 함유 폴리아미드 등이 있다.

상기 포스포늄계 경화촉진제의 비제한적인 예로는 벤질트리페닐 포스포늄 클로라이드, 부틸트리페닐 포스포늄 클로라이드, 부틸트리페닐 포스포늄 브로마이드, 에틸트리페닐 포스포늄 아세테이트, 에틸트리페닐 포스포늄 브로마이드, 에틸트리페닐 포스포늄 아이오다이드, 테트라페닐 포스포늄 브로마이드, 테트라페닐 포스포늄 클로라이드 또는 테트라페닐 포스포늄 아이오다이드 등이 있다.

상기 아민계 경화촉진제의 비제한적인 예로는, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸-1,3-부탄디아민, 에틸모르폴린, 디아자비시클로운데센, 디아자비시클로노넨 등이 있다.

상기 금속계 경화촉진제로는 코발트, 구리, 아연, 철, 니켈, 망간, 주석 등의 유기 금속 착체 또는 유기 금속염을 들 수 있다. 상기 유기 금속 착체의 예로는, 코발트(Ⅱ) 아세틸아세토네이트, 코발트(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 코발트 착체, 구리(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 구리 착체, 아연(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 아연 착체, 철(Ⅲ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 철 착체, 니켈(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 니켈 착체, 망간(Ⅱ) 아세틸아세토네이트 등의 유기 망간 착체 등을 들 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 상기 유기 금속염의 예로는, 옥틸산 아연, 옥틸산 주석, 나프텐산 아연, 나프텐산 코발트, 스테아르산 주석, 스테아르산 아연 등을 들 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에서, 상기 경화촉진제의 함량은 바인더 수지와 경화제의 반응성에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 경화촉진제의 함량은 분체 도료 조성물의 총량을 기준으로 약 0.1 내지 5 중량%, 다른 예로 약 0.1 내지 3 중량%일 수 있다. 상기 경화촉진제의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우, 도막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.

(f) 첨가제

본 발명의 분체 도료 조성물은 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 분체 도료 분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 선택적으로 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 핀홀 방지제, 레벨링제, 왁스, 저응력화제, 분산제, 흐름성 향상제, 크래터링 방지제, 커플링제, 광택조절제, 접착력 개선제, 난연제, 소광제, 광 흡수제 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.

본 발명의 분체 도료 조성물은 레벨링제, 핀홀 방지제, 분산제, 부착 증진제, 유동성 첨가제 및 흐름성 향상제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

레벨링제는 도료 조성물이 평탄하고 매끄럽게 코팅되도록 레벨링함으로써, 조성물 내의 접착력을 증진시키면서 도막의 외관 특성을 향상시키기 위한 것이다. 예를 들면, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 아민계 레벨링제 등이 있는데, 이에 특별히 한정되지 않는다.

핀홀 방지제는 경화 공정 시 도막으로부터 휘발성 물질이 방출되도록 하여, 도막 내 핀홀 발생을 방지하고 외관 특성을 높여줄 수 있다. 핀홀 방지제의 비제한적인 예로는 아마이드계[예, ceraflour 960(BYK社)], 폴리프로필렌계, 스테아릭산계 핀홀방지제 등이 있다. 일례로, 핀홀 방지제는 벤조인(benzoin) 또는 벤조인과 아마이드계 핀홀 방지제의 혼합물일 수 있다.

상기 분산제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 유색안료 표면에 흡착되어 탈기(degassing) 효과를 극대화시키는 폴리아크릴계 분산제를 사용할 수 있다.

상기 부착 증진제는 도막의 부착성을 증진시키기 위한 물질로서, 실란계 부착 증진제 등을 사용할 수 있다. 상기 부착 증진제의 비제한적인 예로는 머캅토알킬알콕시실란(mercaptoalkylakoxysilane), 감마글리독시프로필트리메톡시실란 등이 있고, 일례로, 부착증진제는 분자량이 150 내지 300인 머캅토알킬알콕시실란 일 수 있다.

상기 유동성 첨가제는 유동성 효과를 극대화하기 위해 사용 되는 것으로, 도료의 부착성 향상과 함께 장기 유동성을 확보할 수 있다. 상기 유동성 첨가제로는 왁스류, 실리카 등을 사용할 수 있다. 사용 가능한 유동성 첨가제의 비제한적인 예로는 파라핀 왁스, 천연 왁스(예, 카르나우바 왁스 등), 합성 왁스(예, 폴리에틸렌 왁스 등), 실리카 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 또한, 왁스류는 실리카와 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 유동성 첨가제는 칩을 만든 후 첨가하는 후(後) 첨가 성분으로 사용될 수 있다.

흐름성 향상제는 도막의 표면장력을 낮추고 유연한 외관을 구현하기 위해 사용하는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 비제한적인 예로는 아크릴계 또는 실리콘계 흐름성 향상제 등이 있다.

이와 같은 첨가제는 당 기술분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 첨가될 수 있으며, 예컨대 분체 도료 조성물 총 중량에 대하여 약 0.1 내지 20 중량%, 다른 예로 약 0.1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 외관 및 경도가 향상될 수 있다.

본 발명의 분체 도료 조성물은 전술한 에폭시 수지, 아민계 경화제, 안료, 무기 필러 이외에, 당해 조성물의 총량을 기준으로 약 0.1 내지 2 중량%의 부착 증진제, 약 0.4 내지 2 중량%의 유동성 첨가제, 0.1 내지 3 중량%의 레벨링제, 약 0.1 내지 3 중량%의 핀홀 방지제 및 약 0.2 내지 2 중량%의 분산제를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 분체 도료 조성물은 당 분야에 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 일례로 계량, 프리믹싱, 용융분산 및 분쇄 등의 공정을 통해 제조될 수 있다.

예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지, 아민계 경화제, 안료, 무기 필러 및 선택적으로 경화촉진제와 첨가제를 함유하는 원재료 혼합물을 컨테이너 믹서에 투입하여 균일하게 혼합하고, 상기 혼합된 조성물을 용융 혼합시킨 후 이를 분쇄하여 제조될 수 있다. 일례로, 상기 원재료 혼합물을 니이더(kneader) 또는 익스트루더(extruder) 등의 용융 혼련 장치에 의해 70 내지 130℃로 용융 분산시켜 소정의 두께(예, 1 내지 5 mm)로 칩을 제조한 후, 제조된 칩을 고속믹서 등의 분쇄장치를 이용하여 40 내지 80 ㎛ 범위로 분쇄한 후 분급하여 분체 도료 조성물을 제조할 수 있다.

상기 분급 공정은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 40 내지 80 메쉬로 필터링할 수 있다. 이에 따라, 평균입자의 크기가 40 내지 80 ㎛ 범위인 분체 도료를 얻을 수 있다. 분체의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으나, 전술한 범위를 만족할 경우 도장 작업성 및 도막의 외관 특성이 증진될 수 있다.

분체 도료의 유동성 향상을 위해 실리카 등의 미분말로 본 발명에 따른 분체 도료 입자의 표면을 피복할 수도 있다. 이러한 처리를 하는 방법으로서는 분쇄 시에 미분말을 첨가하면서 혼합하는 분쇄 혼합법이나 헨셸 믹서 등에 의한 건식 혼합법을 이용할 수 있다.

본 발명의 분체 도료 조성물은 장기 내열성 및 내구성이 우수하고, 장기 고온 조건하에서 전기 절연성이 우수한 도막을 형성할 수 있다. 특히, 전기 절연성과 관련하여 국제 인증 UL 1446 Class F 등급(155℃) 조건을 만족한다. 따라서, 본 발명의 분체 도료 조성물은 전기, 절연 부품을 도장하는 데에 적용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1-6]

하기 표 1에 기재된 조성에 따라 각 성분을 믹싱 탱크에 투입하여 프리믹싱한 후, 분산기에서 100℃로 용융분산시켜 칩(chip)을 제조하였다. 제조된 칩을 고속 믹서로 분쇄하여 평균입도가 약 40 ㎛인 실시예 1-3의 분체 도료 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량%로, 당해 조성물의 총량을 기준으로 하였다.

[비교예 1-11]

하기 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1-11의 분체 도료 조성물을 각각 제조하였다.

1) 에폭시 수지 1: 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량: 1,150 g/eq, 점도: 2,300(200℃ Melting 기준), 연화점: 110℃)

2) 에폭시 수지 2: 이소시아네이트 변성 에폭시 수지(에폭시 당량: 450 g/eq, 점도: 20,000(150℃ Melting 기준), 연화점: 115℃)

3) 에폭시 수지 3: 페놀 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량: 800 g/eq, 점도: 35,000(200℃ Melting 기준), 연화점: 115℃)

4) 에폭시 수지 4: 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량: 950 g/eq, 점도: 2,000(200℃ Melting 기준), 연화점: 105℃)

5) 에폭시 수지 5: 이소시아네이트 변성 에폭시 수지(에폭시 당량: 300 g/eq, 점도: 15,000(150℃ Melting 기준), 연화점: 105℃)

6) 경화제 1: BTDA(3,3',4,4'-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride)

7) 경화제 2: dicyandiamide

8) 경화제 3: PHENOL

9) 경화촉진제: 2MI(2-METHYLIMIDAZOLE)

10) 레벨링제: Silicon dioxide

11) 핀홀 방지제 1: Benzoin(2-Hydroxy-1,2-diphenylethanone)

12) 핀홀 방지제 2: CERAFLOUR 960(Polyethylene wax)

13) 분산제: BYK-3955P(BYK社)

14) 유색 안료: CARBON BLACK MA-100(MITUSBISHI CHEM社)

15) 무기 충진제: S-SIL 10J(Quartz(SiO₂))

16) 부착 증진제: 머캅토알킬알콕시실란(SHIN-ETSU CHEMICAL社)

[실험예 - 물성 평가]

실시예 1-6 및 비교예 1-11에서 각각 제조된 분체 도료 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이의 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.

(1) 외관(레벨링)

철제 도장된 시편(크기: 100 ㎜×100 ㎜×1.0 ㎜)을 준비한 후, 준비된 시편을 230℃에서 30분 동안 예열하였다. 이후, 도장 건(gun)을 이용하여 각 분체 도료 조성물을 예열된 시편 상에 도장한 후, 육안으로 도막의 외관 상태를 확인하였다. 판정 등급은 ◎: 아주 좋음, ○: 좋음, △: 보통, ×: 나쁨으로 분류하였다.

(2) 도막의 유리전이온도(Tg)

철제 도장된 시편(크기: 100 ㎜×100 ㎜×1.0 ㎜)을 준비한 후, 준비된 시편을 230℃에서 30분 동안 예열하였다. 이후, 도장 건을 이용하여 각 분체 도료 조성물을 예열된 시편 상에 도장하였다. 이후, DSC를 이용하여 도막의 유리전이온도(℃)를 측정하였다.

(3) 흐름율(Flow rate)

도료(2±0.05 g)를 성형 몰드[지름(Φ): 20 mm]에서 1,590 kg/㎠의 압력으로 30초간 압축하여 정제 시료[지름(Φ): 20 mm]를 만든 후, 상기 정제 시료를 강판(크기: 150 ㎜×70 mm, 두께: 0.7 mm)에 수평으로 올려놓고, CONVECTION OVEN에서 140℃의 온도로 10분간 가열하였다. 가열 완료 후, 상온에서 냉각하여 시료의 지름을 측정하여 하기 수학식 1에 따라 흐름율을 계산하였다.

(4) 굴곡성

쇼트 시편(크기: 200 mm×25 mm×6 mm)을 준비한 후, 200℃의 온도에서 30분 이상 시편을 예열한 다음, 도장 건을 이용하여 각 분체 도료 조성물을 예열된 시편 상에 도장한 후, 굴곡 시험기(Bending Tester)를 이용하여 굴곡성(3˚ Bending)을 측정하였다.

(5) 절연파괴 전압

도장 시편(크기: 100 mm×100 mm×1.2 mm)을 준비한 후, 오븐 숙성(oven aging)(195℃, 72시간) 과정을 거친 다음, 실온에서 1시간 동안 방치한 후, 저온 충격(Cold chock)(1시간, 외부용: -20℃, 내부용: 2℃)을 진행하여 노화된(Aging) 도막의 부착성을 확인하였다. 절연 파괴 정도는 220℃에서 3일간 방치한 후 절연파괴 전압의 변화(%)를 측정하였다.

표 3 및 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-6의 분체 도료 조성물로 형성된 도막은 비교예의 분체 도료 조성물로 형성된 도막에 비해 전반적으로 물성이 우수하였다. 특히, 실시예 1-6의 분체 도료 조성물로 형성된 도막은 고온 조건하에서 장기 노출시에도 절연 성능이 저하되지 않았고, 동시에 높은 유리전이온도, 우수한 외관특성을 나타내고, 크랙(crack)이 발생하지 않았다. 반면, 본 발명에 따른 에폭시 수지 중 어느 한 종류의 에폭시 수지가 포함되지 않거나, 본 발명에 따른 아민계 경화제가 사용되지 않거나, 또는 에폭시 수지의 혼합비가 본원 범위를 벗어나는 비교예 1-11의 경우, 외관특성, 굴곡성, 절연 성능의 하나 이상에서 열악한 물성을 나타내었다.

Claims (7)

1. 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지 및 아민계 경화제를 포함하고,
   상기 비스페놀 A형 에폭시 수지, 이소시아네이트 변성 에폭시 수지 및 노볼락형 에폭시 수지의 혼합 비율이 1 : 0.31 내지 0.59 : 0.52 내지 1.45 중량 비율이고,
   상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 1,100 내지 1,200 g/eq이고,
   상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지의 에폭시 당량은 400 내지 500 g/eq이고,
   상기 노볼락형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 750 내지 850 g/eq인 분체 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지의 점도(200℃ Melting 기준)는 1,800 내지 2,800 CPS이고, 연화점은 100 내지 120℃인 분체 도료 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 노볼락형 에폭시 수지의 점도(150℃ Melting 기준)는 20,000 내지 50,000 CPS이고, 연화점은 100 내지 125℃인 분체 도료 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지의 점도(150℃ Melting 기준)는 10,000 내지 30,000 CPS이고, 연화점은 100 내지 125℃인 분체 도료 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트 변성 에폭시 수지는 변성율이 20 내지 30중량%인 분체 도료 조성물.
6. 제1항에 있어서, 분체 도료 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 에폭시 수지 및 1 내지 20 중량%의 아민계 경화제를 포함하는 분체 도료 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 평균입경은 40 내지 80 ㎛인 분체 도료 조성물.