KR20210007493A - 건식도금부재의 복합 도장방법 및 이를 이용하여 제조된 성형체 - Google Patents

건식도금부재의 복합 도장방법 및 이를 이용하여 제조된 성형체 Download PDF

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KR20210007493A
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김현경
차동은
윤진영
이해창
박선영
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현대자동차주식회사
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기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 건식도금부재의 복합 도장방법 및 이를 이용하여 제조된 성형체에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 건식도금부재의 복합 도장방법은 도금부재의 도금층 표면에 칼라코팅제를 도포 및 건조하여 칼라코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 칼라코팅층의 표면에 클리어코팅제를 도포 및 경화하여, 클리어층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 도금부재는 기재, 상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층 및 상기 하도층 표면에 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 칼라코팅제는 변성 아크릴계 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하고, 상기 클리어코팅제는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함한다.

Description

건식도금부재의 복합 도장방법 및 이를 이용하여 제조된 성형체 {METHOD FOR FORMING COMPOSITE COATING LAYER FOR THE DRY PLATING MEMBER AND MOLDED ARTICLE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 건식도금부재의 복합 도장방법 및 이를 이용하여 제조된 성형체에 관한 것이다.
건축용 부재 및 차량 내외장 부품 등의 용도로 사용되는 플라스틱 부품은 내식성 및 내마모성의 확보와, 외관 품질의 향상을 위하여 표면에 도금층을 형성하고 있다. 또한, 차량 내외장 부품의 경우, 최근 미관 개선뿐만 아니라 각종 내구 성능을 확보하여 자동차 부품의 수명을 연장하거나, 안전성 증대 등 표면처리 기술의 중요성이 부각되고 있는 실정이다.
한편, 차량 부품 중 라디에이터 그릴은 라디에이터의 냉각에 필요한 공기를 받아들이는 통풍구 역할을 하는 장치로, 통상 라디에이터 앞에 격자 모양으로 설치되어 통풍구 역할을 하며, 헤드램프 등의 프론트 부분을 포함하여 프론트 마스크라고도 한다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2014-0070756호(2014.06.11. 공개, 발명의 명칭: 플라스틱 또는 금속 기재의 코팅 방법 및 이에 의하여 얻어진 플라스틱 또는 금속 코팅체)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 내치핑성, 내스크래칭성 및 내구성이 우수한 건식도금부재의 복합 도장방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외관성, 내화학성 및 내후성이 우수한 건식도금부재의 복합 도장방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 경량성 및 내광성이 우수하며, 코팅층 사이의 부착력이 우수한 건식도금부재의 복합 도장방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 건식도금부재의 복합 도장방법을 이용하여 제조된 성형체에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 건식도금부재의 복합 도장방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 건식도금부재의 복합 도장방법은 도금부재의 도금층 표면에 칼라코팅제를 도포 및 건조하여 칼라코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 칼라코팅층의 표면에 클리어코팅제를 도포 및 경화하여, 클리어층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 도금부재는 기재, 상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층 및 상기 하도층 표면에 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 칼라코팅제는 변성 아크릴계 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하고, 상기 클리어코팅제는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함한다.
한 구체예에서 상기 하도층은, 상기 기재의 하나 이상의 표면에 아크릴계 화합물 10~65 중량%, 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 0.1~5 중량%, 광개시제 0.5~5 중량% 및 제3 용제 30~75 중량%를 포함하는 하도코팅제를 도포 및 경화하여 형성되며, 상기 아크릴계 화합물은 아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 도금층은 상기 하도층 표면에 금속을 증착하여 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층은 상기 도포된 칼라코팅제를 60~80℃에서 건조하여 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅제에 포함되는 변성 아크릴 수지는 중량평균 분자량이 5,000~50,000 g/mol 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 클리어코팅층에 포함되는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 중량평균분자량이 5,000~50,000 g/mol이며, 수산기 값이 30~250 mgKOH/g 이고, 유리전이온도가 40~90℃일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 건식도금부재의 복합 도장방법을 이용하여 제조된 성형체에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 성형체는 기재; 상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층; 상기 하도층의 표면에 형성되는 도금층; 상기 도금층 표면에 형성되는 칼라코팅층; 및 상기 칼라코팅층 표면에 형성되는 클리어층;을 포함하며, 상기 칼라코팅층은 변성 아크릴 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하는 칼라코팅제를 이용하여 형성되며, 상기 클리어코팅층은 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함하는 클리어코팅제를 이용하여 형성된다.
한 구체예에서 상기 클리어코팅제 전체 중량에 대하여 광안정제 0.1~5 중량%; 열안정제 0.1~5 중량%; 부착증진제 0.1~5 중량%; 및 첨가제 0.1~10 중량%; 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건식도금부재의 복합 도장방법 및 이에 의해 제조된 성형체는 내치핑성, 내스크래칭성 및 내구성이 우수하고, 외관성, 내화학성 및 내후성이 우수하며, 경량성 및 내광성이 우수하며, 기재, 도금층과 코팅층 사이의 부착력이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 도금부재의 복합 도장방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 성형체를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1~2에 따라 제조된 성형체 시편을 나타낸 사진이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
건식도금부재의 복합 도장방법
본 발명의 하나의 관점은 건식도금부재의 복합 도장방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 건식도금부재의 복합 도장방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 건식도금부재의 복합 도장방법은 (S10) 칼라코팅층 형성단계; 및 (S20) 클리어층 형성단계;를 포함한다.
더욱 구체적으로 상기 건식도금부재의 복합 도장방법은 (S10) 도금부재의 도금층 표면에 칼라코팅제를 도포 및 건조하여 칼라코팅층을 형성하는 단계; 및 (S20) 상기 칼라코팅층의 표면에 클리어코팅제를 도포 및 경화하여, 클리어층을 형성하는 단계;를 포함한다. 상기 칼라코팅제는 변성 아크릴계 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하고, 상기 클리어코팅제는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 건식도금부재의 복합 도장방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 칼라코팅층 형성단계
상기 단계는 도금부재의 도금층 표면에 칼라코팅제를 도포 및 건조하여 칼라코팅층을 형성하는 단계이다.
상기 도금부재는 기재, 상기 기재의 상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층 및 상기 하도층 표면에 형성되는 도금층을 포함한다.
한 구체예에서 상기 기재는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(ethylene propylene diene monomer, EPDM), 폴리메틸(메타)아크릴레이트(polymethyl(meth)acrylate, PMMA), 아크릴릭-스티렌-아크릴로니트릴(acrylic-styrene-acrylonitrile, ASA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS) 및 폴리알킬렌 테레프탈레이트(polyalkylene terephthalate) 등이 사용될 수 있다. 예를 들면 상기 기재는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS)을 포함할 수 있다.
상기 도금층은 본 발명의 사출품의 광택감 및 내식성을 확보하는 목적으로 형성된다. 한 구체예에서 상기 도금층은 건식 도금을 이용하여 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 도금층은 상기 하도층 표면에 금속을 증착하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 증착은 물리적 증착방법(PVD)을 이용할 수 있으며, 예를 들면 진공증착, 스퍼터링 또는 이온 도금 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 금속은 스테인레스 합금(SUS), 철(Fe), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 도금층의 두께는 1~50㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 도금층의 부착성 및 외관성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 하도층은, 상기 기재의 하나 이상의 표면에 아크릴계 화합물 10~65 중량%, 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 0.1~5 중량%, 광개시제 0.5~5 중량% 및 제3 용제 30~75 중량%를 포함하는 하도코팅제를 도포 및 경화하여 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 하도코팅제를 도포 및 광경화하여 하도층을 형성할 수 있다.
이하, 상기 하도코팅제의 구성 성분에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
하도코팅제
(1) 아크릴계 화합물: 한 구체예에서 상기 아크릴계 화합물은 아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 아크릴계 모노머는 2개 이상의 중합성 관능기를 포함하는 아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 모노머는 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 5~30 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 부착성, 광경화 효율성 및 작업성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 아크릴계 모노머는 2개 이상의 중합성 관능기를 포함하는 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 상기 아크릴계 올리고머는 중량평균분자량이 500~6,000g/mol일 수 있다. 상기 조건에서 상기 하도층의 기계적 물성이 우수할 수 있다.
상기 아크릴계 올리고머는 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 5~45 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 범위에서 부착성, 광경화 효율성 및 작업성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 아크릴계 화합물은 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 10~65 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 광경화 효율성과 하도층의 내구성이 우수할 수 있다.
예를 들면 상기 아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머는 1:0.5~1:3 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비 조건에서 혼합성, 광경화 효율성 및 작업성이 우수할 수 있다.
(2) 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지: 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 상기 하도층의 탄성, 유연성 및 층간 부착력을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 다가 알코올 및 다염기산을 축합반응시켜 제조한 제1 반응물에 불포화 다염기산을 중합시켜 말단에 이중결합을 갖는 폴리에스테르 전구체를 제조한 다음, 상기 폴리에스테르 전구체와 아크릴 단량체를 중합하여 제조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 중량평균분자량이 5,000~50,000 g/mol이며, 수산기 값이 30~250 mgKOH/g 이고, 유리전이온도가 40~90℃ 일 수 있다. 상기 조건에서 점도 조절이 용이하여 작업성이 우수하면서, 하도층의 경도, 부착력 및 내스크래치성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 0.1~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 하도층의 탄성, 유연성 및 부착력이 우수할 수 있다.
(3) 광개시제: 상기 광개시제는 상기 하도코팅제를 광경화하여 하도층을 형성하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-페논, 1-하이드록시싸이클로헥실페닐케톤, 벤조 페논, 1-(4-이소프로필페닐) 2-하이드록시 2-메틸 1-온, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-하이드록시-2-메틸 프로판 1-온, α,α-다이에톡시아세토페논, 2,2-디에톡시 1-페닐 에타논 및 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일)-페닐포스핀 옥사이드 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 광개시제는 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 0.5~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시, 하도층의 기계적 물성 저하를 방지하면서, 반응성 및 작업성이 우수할 수 있다.
(4) 제3 용제: 상기 제3 용제는 상기 하도코팅제의 점도를 용이하게 조절하고, 하도층의 평활성 향상 및 코팅시 작업성을 향상시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 제3 용제는 상기한 속건형 용제 및 지건형 용제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 속건형 용제는 ASTM D 3539에 의한 증발 속도가 0.8 초과인 용제를 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 속건형 용제는 n-헥산, n-옥탄, 이소옥탄, 시클로헥산 등의 탄화수소계 용제; 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소계 용제; 메탄올, 에탄올, n-프로필알콜, 이소프로필알콜 등의 알코올계 용제; 디에틸에테르, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산, 시클로펜틸메틸에테르 등의 에테르계 용제; 아세트산 에틸, 아세트산-n-프로필, 아세트산 이소프로필, 아세트산-n-부틸 등의 에스테르계 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸-n-부틸케톤메틸이소부틸케톤 등의 케톤계 용제; 등을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제3 용제는 건조속도가 빠른 속건형 용제 및 건조속도가 상대적으로 느린 지건형 용제를 포함할 수 있다. 상기 지건형 용제는 ASTM D 3539 규정에 따라 측정된 증발 속도가 0.8 이하인 용제를 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 지건형 용제는 도데칸, 운데칸 등의 탄화수소계 용제; 크실렌 및 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소계 용제; n-부탄올, 헥산올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 3-메톡시부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 메틸카르비톨, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜모노-n-부틸에테르, 프로필렌글리콜모노-t-부틸에테르, 에틸렌글리콜모노-t-부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디아세톤알콜 등의 알코올계 용제; 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 에테르계 용제; 에스테르계 용제; 디이소부틸케톤, 에틸아밀케톤, 2-헵탄온, 2-헥산온, 2-옥탄온, 시클로펜탄온, 시클로헥산온 등의 케톤계 용제; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용제; 및 γ-부티로락톤 등의 락톤계 용제;를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제3 용제는 상기한 속건형 용제 및 지건형 용제를 1:0.3~1:1.5 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시 상기 하도코팅제의 구성 성분이 용이하게 분산되며, 광경화 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제3 용제는 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 30~75 중량% 포함될 수 있다. 상기 조건에서 상기 하도층의 평활성과 외관성이 저하되지 않으면서, 혼합성, 분산성 및 작업성이 우수할 수 있다.
(5) 첨가제: 한 구체예에서 상기 하도코팅제는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이들 성분들은 하도코팅제의 작업성, 내광성 및 평활성 등을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 레벨링제, 광안정제, 소포제 및 습윤제 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한 구체예에서 상기 첨가제는 상기 하도코팅제 전체중량에 대하여 0.01~10 중량% 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 레벨링제는 실리콘계 레벨링제를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 하도층의 두께는 3~100㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 하도층의 부착성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다.
상기 칼라코팅층은, 본 발명의 복합 도장층에 색상을 구현하며, 상기 도금층의 금속 질감 표현과 조합되어 우수한 심미감을 나타낼 수 있다. 이하, 상기 칼라코팅제의 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
칼라코팅제
상기 칼라코팅제는 변성 아크릴계 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함한다.
(1) 변성 아크릴계 수지: 한 구체예에서 상기 변성 아크릴계 수지는 중량평균 분자량이 5,000~50,000 g/mol 일 수 있다. 상기 조건에서 점도 조절이 용이하여 작업성이 우수하면서, 칼라코팅층 형성시 작업성과, 도막의 경도, 부착력 및 내스크래치성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 변성 아크릴계 수지는 상기 칼라코팅제 전체중량에 대하여 10~35 중량% 포함된다. 상기 변성 아크릴계 수지를 10 중량% 미만으로 포함시 상기 칼라코팅층의 내구성이 저하되며, 35 중량%를 초과하여 포함시 혼합성, 작업성 및 분산성이 저하될 수 있다.
(2) 안료: 상기 안료는 상기 칼라코팅층의 색상을 구현하는 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 안료는 당 업계에서 공지된 성분을 제한없이 포함할 수 있다. 예를 들면, 피그먼트 레드, 피그먼트 그린, 피그먼트 블루, 피그먼트 옐로우 및 피그먼트 바이올렛 등을 사용할 수 있다. 다른 예를 들면 실리카(silica), 카본블랙(carbonblack), 산화철(iron oxide), 산화티타늄(TiO2), 안티몬(Sb), 퀴나크리돈(quinacridone), 구리-프탈로시아닌(copper-phthalocyanine) 및 크롬(Cr) 등의 공지된 안료를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 안료는 상기 칼라코팅제 전체중량에 대하여 1~25 중량% 포함된다. 상기 안료를 1 중량% 미만으로 포함시 착색 효과가 미미하여 심미성이 저하되며, 25 중량%를 포함시 칼라코팅제의 분산성, 혼합성과 칼라코팅층의 층간 부착력 및 기계적 물성이 저하될 수 있다.
(3) 제1 용제: 상기 제1 용제는 상기 칼라코팅제의 점도를 용이하게 조절하고, 코팅층의 평활성 향상 및 코팅시 작업성을 향상시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 용제는 상기한 속건형 용제 및 지건형 용제를 1:1~1:3 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시 상기 칼라코팅제의 구성 성분이 용이하게 분산되며, 열건조시 건조 효율성과, 제조된 칼라코팅층의 평활성 등의 외관성이 우수할 수 있다. 상기 속건형 용제 및 지건형 용제는, 상기 기재된 바와 동일한 성분을 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 제1 용제는 상기 칼라코팅제 전체중량에 대하여 40~80 중량% 포함된다. 상기 제1 용제를 40 중량% 미만으로 포함시 분산성 및 혼합성이 저하되며, 80 중량%를 초과하여 포함시 건조 시간이 증가하여 작업성이 저하되며, 칼라코팅층의 표면 결함이 발생하거나, 물성이 저하될 수 있다.
(4) 첨가제: 한 구체예에서 상기 칼라코팅제는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이들 성분들은 칼라코팅제의 작업성, 내광성 및 평활성 등을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 레벨링제, 광안정제, 소포제 및 습윤제 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한 구체예에서 상기 첨가제는 상기 칼라코팅제 전체중량에 대하여 0.01~10 중량% 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 레벨링제는 실리콘계 레벨링제를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층은 상기 도포된 칼라코팅제를 60~80℃에서 건조하여 형성될 수 있다. 상기 조건에서 칼라코팅제의 내구성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층의 두께는 1~100㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 칼라코팅층의 부착성 및 외관성이 우수할 수 있다. 예를 들면 15~100㎛ 일 수 있다.
(S20) 클리어층 형성단계
상기 단계는 상기 칼라코팅층의 표면에 클리어코팅제를 도포 및 경화하여, 클리어층을 형성하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 클리어코팅제를 도포 및 광경화하여 클리어층을 형성할 수 있다. 상기 클리어코팅제는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함한다. 이하, 상기 클리어코팅제의 구성 성분에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
클리어코팅제
(1) 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지: 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 상기 클리어층의 내스크래치성, 내치핑성, 유연성 및 층간 부착력을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 다가 알코올 및 다염기산을 축합반응시켜 제조한 제1 반응물에 불포화 다염기산을 중합시켜 말단에 이중결합을 갖는 폴리에스테르 전구체를 제조한 다음, 상기 폴리에스테르 전구체와 아크릴 단량체를 중합하여 제조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 중량평균분자량이 5,000~50,000 g/mol이며, 수산기 값이 30~250 mgKOH/g 이고, 유리전이온도가 40~90℃ 일 수 있다. 상기 조건에서 점도 조절이 용이하여 작업성이 우수하면서, 클리어층의 내치핑성, 경도, 부착력 및 내스크래치성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 10~30 중량% 포함된다. 상기 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지를 10 중량% 미만으로 포함시 클리어층의 내치핑성, 경도, 유연성 및 부착력 등이 저하되며, 30 중량%를 초과하여 포함시 클리어코팅제의 혼합성 및 분산성이 저하될 수 있다.
(2) 아크릴계 올리고머: 한 구체예에서 상기 아크릴계 모노머는 2개 이상의 중합성 관능기를 포함하는 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다. 상기 아크릴계 올리고머는 중량평균분자량이 500~6,000g/mol일 수 있다. 상기 조건에서 상기 클리어층의 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 아크릴계 올리고머는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 5~25 중량% 포함된다. 상기 아크릴계 올리고머를 5 중량% 미만으로 포함시 부착성 및 광경화 효율성이 저하되며, 25 중량%를 초과하여 포함시 상기 클리어코팅층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
(3) 아크릴계 모노머: 한 구체예에서 상기 아크릴계 모노머는 2개 이상의 중합성 관능기를 포함하는 아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 아크릴계 모노머는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 5~45 중량% 포함된다. 상기 아크릴계 모노머를 5 중량% 미만으로 포함시 부착성 및 광경화 효율성이 저하되며, 45 중량%를 초과하여 포함시 상기 클리어코팅층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
예를 들면 상기 아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머는 1:2~1:4 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비 조건에서 혼합성, 광경화 효율성 및 작업성이 우수할 수 있다.
(4) 광개시제: 상기 광개시제는 상기 클리어코팅제를 광경화하여 클리어층을 형성하는 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-페논, 1-하이드록시싸이클로헥실페닐케톤, 벤조 페논, 1-(4-이소프로필페닐) 2-하이드록시 2-메틸 1-온, 1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-하이드록시-2-메틸 프로판 1-온, α,α-다이에톡시아세토페논, 2,2-디에톡시 1-페닐 에타논 및 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일)-페닐포스핀 옥사이드 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 광개시제는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 1~15 중량% 포함된다. 상기 광개시제를 1 중량% 미만으로 포함시, 광경화가 용이하게 진행되지 않으며, 15 중량%를 초과하여 포함시 작업성과, 클리어코팅층의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
(5) 제2 용제: 상기 제2 용제는 상기 클리어코팅제의 점도를 용이하게 조절하고, 클리어층의 평활성 향상 및 광경화시 작업성을 향상시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 용제는 상기한 속건형 용제 및 지건형 용제를 1:0.8~1:2 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시 상기 클리어코팅제의 구성 성분이 용이하게 분산되며, 광경화시 건조 효율성과, 제조된 클리어코팅층의 평활성 등의 외관성이 우수할 수 있다. 상기 속건형 용제 및 지건형 용제는, 상기 기재된 바와 동일한 성분을 사용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 제2 용제는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 10~75 중량% 포함된다. 상기 제2 용제를 10 중량% 미만으로 포함시 분산성 및 혼합성이 저하되며, 75 중량%를 초과하여 포함시 건조 시간이 증가하여 작업성이 저하되며, 클리어코팅층의 표면 결함이 발생하거나, 물성이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 클리어코팅제는 전체중량에 대하여, 광안정제 0.1~5 중량%; 열안정제 0.1~5 중량%; 부착증진제 0.1~5 중량%; 및 첨가제 0.1~10 중량%; 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
(6) 광안정제: 상기 광안정제는 상기 클리어층의 표면 결함을 방지하고, 광안정성 및 내후성을 향상시키는 목적으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 광안정제는 트리아진계 자외선 흡수제 및 힌더드 아민계 자외선 안정제(hindered amine light stabilizer, HALS) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 트리아진계 자외선 흡수제로는 6-[비스(2,4-다이메틸페닐)-1,3,5-트리아진, 6-[비스(2,4-다이메틸페닐)-1,3,5 트리아진 및 트리스[2,4,6-[2-4-(옥틸-2-메틸에타노에이트)옥시-2하이드록시페닐]-1,3,5 트리아진 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 상기 힌더드 아민계 자외선 안정제로는 2,2,6,6-테트라메틸-4-비페리딜스테아레이트, 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜벤조에이트, N-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)도데실숙신산이미드, 1-〔(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐옥시에틸〕-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-2-부틸-2-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)말로네이트, N,N′-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)헥사메틸렌디아민, 테트라(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)부탄테트라카르복실레이트, 테트라(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)부탄테트라카르복실레이트 및 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)ㆍ디(트리데실)부탄테트라카르복실레이트 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 광안정제는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 0.1~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시, 클리어층의 표면결함을 방지하면서 내후성 및 황변방지 효과가 우수할 수 있다.
(7) 열안정제: 상기 열안정제는 페놀계, 포스파이트계 및 락톤계 열안정제 등을 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 열안정제는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 0.1~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시, 클리어층의 기계적 물성 저하를 방지하면서 열안정성이 우수할 수 있다.
(8) 부착증진제: 상기 부착증진제로는 에테르계 부착증진제를 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 부착증진제는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 0.1~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시, 클리어층의 기계적 물성 저하를 방지하면서 층간 부착력이 우수할 수 있다.
(9) 첨가제: 상기 첨가제는 레벨링제, 소포제 및 습윤제 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한 구체예에서 상기 첨가제는 상기 클리어코팅제 전체중량에 대하여 0.01~10 중량% 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 레벨링제는 실리콘계 레벨링제를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 클리어층의 두께는 10~50㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 클리어층의 부착성이 우수하며, 내후성, 내치핑성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다. 예를 들면 20~30㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층 및 클리어층 두께의 합은 15~90㎛일 수 있다. 상기 조건에서 외관성이 우수하면서, 내후성 및 내치핑성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다. 예를 들면 45~85㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층 및 클리어층은 1:1.2~1:3의 두께비로 형성될 수 있다. 상기 두께비율 범위에서 외관성 및 내치핑성이 동시에 우수할 수 있다.
또한, 상기 하도코팅제, 칼라코팅제 및 클리어코팅제를 도포하는 방법에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면 당 분야에서 널리 사용되는 브러싱, 스프레이 코팅, 딥 코팅 또는 스핀 코팅 등을 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도금부재의 복합 도장방법을 이용하여 제조된 성형체
본 발명의 다른 관점은 상기 도금부재의 복합 도장방법을 이용하여 제조된 성형체에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 성형체를 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 성형체(1000)는 기재(110); 기재(110)의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층(120); 하도층(120)의 표면에 형성되는 도금층(130); 도금층(130) 표면에 형성되는 칼라코팅층(200); 및 칼라코팅층(200) 표면에 형성되는 클리어층(300);을 포함한다.
상기 칼라코팅층은 변성 아크릴 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하는 칼라코팅제를 이용하여 형성되며, 상기 클리어코팅층은 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함하는 클리어코팅제를 이용하여 형성된다.
상기 도금부재는 기재, 상기 기재의 상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층 및 상기 하도층 표면에 형성되는 도금층을 포함한다.
한 구체예에서 상기 하도층은, 상기 기재의 하나 이상의 표면에 아크릴계 화합물 10~65 중량%, 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 0.1~5 중량%, 광개시제 0.5~5 중량% 및 제3 용제 30~75 중량%를 포함하는 하도코팅제를 도포 및 경화하여 형성될 수 있다. 상기 하도코팅제, 칼라코팅제 및 클리어코팅제를 구성하는 성분 및 함량은 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 하도층의 두께는 10~50㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 하도층의 부착성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 도금층의 두께는 1~50㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 도금층의 부착성 및 외관성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층의 두께는 10~30㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 칼라코팅층의 내치핑성, 부착성 및 외관성이 우수할 수 있다. 예를 들면 15~20㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 클리어층의 두께는 10~50㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 상기 클리어층의 부착성이 우수하며, 내후성, 내치핑성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다. 예를 들면 20~30㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층 및 클리어층 두께의 합은 15~90㎛일 수 있다. 상기 조건에서 외관성이 우수하면서, 내후성 및 내치핑성 등의 기계적 물성이 우수할 수 있다. 예를 들면 45~85㎛ 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 칼라코팅층 및 클리어층은 1:1.2~1:3의 두께비로 형성될 수 있다. 상기 두께비율 범위에서 외관성 및 내치핑성이 동시에 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 성형체는 차량 라디에이터 그릴일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 도금부재 제조: 기재(ABS 소재)의 표면에 아크릴계 화합물(아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머 포함) 10~65 중량%, 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 0.1~5 중량%, 광개시제 0.5~5 중량% 및 제3 용제 30~75 중량%를 포함하는 하도코팅제를 도포하고, 800~2000mJ/cm2의 광량으로 자외선을 조사하여 광경화하여 두께 5~25㎛의 하도층을 형성하였다. 그 다음에, 상기 하도층의 표면에 크롬(Cr)을 진공 증착하여 두께 5~30㎛의 도금층을 형성하였다.
(2) 칼라코팅층 형성: 변성 아크릴계 수지 10~35 중량%, 안료(피그먼트 바이올렛 및 피그먼트 레드 포함) 1~25 중량%, 제1 용제 40~80 중량% 및 첨가제(레벨링제) 0.1~5 중량%를 포함하는 칼라코팅제를 준비하였다.
상기 칼라코팅제를 상기 도금층 표면에 도포한 다음, 60~80℃에서 열건조하여 두께: 30.3㎛의 칼라코팅층을 제조하였다.
(3) 클리어층 형성: 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량%, 제2 용제 10~75 중량%, 광안정제 0.1~5 중량%, 열안정제 0.1~5 중량%, 부착증진제 0.1~5 중량% 및 첨가제(레벨링제) 0.1~10 중량%를 포함하는 클리어코팅제를 준비하였다.
상기 칼라코팅층의 표면에 상기 클리어코팅제를 도포한 다음, 800~2000mJ/cm2의 광량으로 자외선을 조사하여 광경화하여 두께 51.3㎛의 클리어층을 형성하여 하기 도 3과 같은 성형체 시편을 제조하였다.
실시예 2
도금부재 제조: 기재(ABS 소재)의 표면에 아크릴계 화합물(아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머 포함) 10~65 중량%, 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 0.1~5 중량%, 광개시제 0.5~5 중량% 및 제3 용제 30~75 중량%를 포함하는 하도코팅제를 도포하고, 800~2000mJ/cm2의 광량으로 자외선을 조사하여 광경화하여 두께 5~25㎛의 하도층을 형성하였다. 그 다음에, 상기 하도층의 표면에 스테인레스(SUS계)를 진공 증착하여 두께 5~30㎛의 도금층을 형성하였다
또한, 상기 칼라코팅제 중 안료로 피그먼트 블랙 및 피그먼트 블루 포함하는 안료 1~25 중량%를 적용한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 두께 17.1㎛의 칼라코팅층 및 두께 38.1㎛의 클리어층을 형성하여 도 3과 같은 성형체 시편을 제조하였다.
물성평가시험
상기 실시예 1~2 시편에 대하여, 하기 표 1과 같은 현대-기아자동차 MS625-01 규격에 의거하여 물성 평가를 실시하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 표 2의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1~2의 성형체는, 외관성이 우수하며, 내치핑성, 내스크래칭성이 우수하고, 내구성, 내화학성 및 내후성이 우수하며, 경량성이 우수하여 종래 금속 부품의 대체효과가 우수하였고, 내광성 및 도금층과 코팅층의 부착력이 우수함을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
110: 기재 120: 하도층
130: 도금층 200: 칼라코팅층
300: 클리어층 1000: 성형체

Claims (8)

  1. 도금부재의 도금층 표면에 칼라코팅제를 도포 및 건조하여 칼라코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 칼라코팅층의 표면에 클리어코팅제를 도포 및 경화하여, 클리어층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 도금부재는 기재, 상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층 및 상기 하도층 표면에 형성되는 도금층을 포함하며,
    상기 칼라코팅제는 변성 아크릴계 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하고,
    상기 클리어코팅제는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식도금부재의 복합 도장방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하도층은,
    상기 기재의 하나 이상의 표면에 아크릴계 화합물 10~65 중량%, 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 0.1~5 중량%, 광개시제 0.5~5 중량% 및 제3 용제 30~75 중량%를 포함하는 하도코팅제를 도포 및 경화하여 형성되며,
    상기 아크릴계 화합물은 아크릴계 모노머 및 아크릴계 올리고머를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식도금부재의 복합 도장방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도금층은 상기 하도층 표면에 금속을 증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건식도금부재의 복합 도장방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 칼라코팅층은 상기 도포된 칼라코팅제를 60~80℃에서 건조하여 형성되는 것을 특징으로 하는 건식도금부재의 복합 도장방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 칼라코팅제에 포함되는 변성 아크릴 수지는 중량평균 분자량이 5,000~50,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 건식도금부재의 복합 도장방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 클리어코팅층에 포함되는 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지는 중량평균분자량이 5,000~50,000 g/mol이며, 수산기 값이 30~250 mgKOH/g 이고, 유리전이온도가 40~90℃인 것을 특징으로 하는 건식도금부재의 복합 도장방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 클리어코팅제 전체 중량에 대하여 광안정제 0.1~5 중량%; 열안정제 0.1~5 중량%; 부착증진제 0.1~5 중량%; 및 첨가제 0.1~10 중량%; 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식도금 부재의 복합 도장방법.
  8. 기재;
    상기 기재의 적어도 일부의 표면에 형성되는 하도층;
    상기 하도층의 표면에 형성되는 도금층;
    상기 도금층 표면에 형성되는 칼라코팅층; 및
    상기 칼라코팅층 표면에 형성되는 클리어층;을 포함하며,
    상기 칼라코팅층은 변성 아크릴 수지 10~35 중량%, 안료 1~25 중량% 및 제1 용제 40~80 중량%를 포함하는 칼라코팅제를 이용하여 형성되며,
    상기 클리어코팅층은 폴리에스테르 변성 아크릴계 수지 10~30 중량%, 아크릴계 올리고머 5~25 중량%, 아크릴계 모노머 5~45 중량%, 광개시제 1~15 중량% 및 제2 용제 10~75 중량%를 포함하는 클리어코팅제를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 성형체.
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