KR20210110095A - 분체도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우수한 내후성을 갖는 친환경적 분체도료 조성물에 관한 것이다.

Description

분체도료 조성물{Powder Coating Composition}

본 발명은 우수한 내후성을 갖는 친환경적 분체도료 조성물에 관한 것이다.

우수한 내후성을 발휘하는 분체도료 조성물에 대한 수요는 지속되고 있고, 분체도료 조성물을 구성하는 주 수지 및 경화제에 대한 다양한 연구가 지속되고 있다. 일례로, 대한민국 특허 제10-1477852호는 무정형 카르복실 폴리에스터와 트리글리시딜 이소시아누레이트(TGIC)계 경화제를 포함하는 도료 조성물을 개시하고 있다. 트리글리시딜 이소시아누레이트는 우수한 내후성 및 기계적 물성을 확보하고, 저온 경화가 용이하다는 점에서 유리하나, 유전자 변이성이 강한 독성물질로서 사용범위가 제한되고 있다.

트리글리시딜 이소시아누레이트 경화제를 대체하기 위한 방법으로, 일본 공개특허 제1999-34980호는 이소프탈산과 네오펜탈 글리콜을 사용한 고내후성 폴리에스터 수지와 이소시아네이트 ε-카프로락탐 경화제를 포함하는 도료 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 이소시아네이트계 경화제는 미반응 부산물이 다량 생성되고, 도막의 변색 우려가 있다는 문제가 있다.

한편, 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제는 무독성 물질로서, 친환경적 도료를 제조할 수 있다는 장점을 가지나, 저온 경화성, 흐름 방지성, 핀홀 발생 등의 물성이 기존의 트리글리시딜 이소시아누레이트에 비해 열세하다는 단점이 있다.

본 발명은 우수한 내후성을 갖는 친환경적 분체도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 산가가 15 내지 25 mgKOH/g인 제1 카르복실 폴리에스터 수지, 산가가 50 내지 60 mgKOH/g인 제2 카르복실 폴리에스터 수지 및 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함하는 분체도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 우수한 내후성을 갖는 친환경적 분체도료 조성물을 제공한다. 본 발명의 분체도료 조성물은 무독성의 경화제를 적용하여 친환경적인 동시에, 안정적인 촉진 내후성을 확보하여 내후성을 극대화하는 효과를 갖는다. 본 발명에 따른 분체도료 조성물은 유광, 반광, 무광 등 다양한 광택을 발휘하는 도료로 사용될 수 있으며, 건축용 외장재 등 다양한 제품에 적용 가능하다.

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 분체도료 조성물은 산가가 15 내지 25 mgKOH/g인 제1 카르복실 폴리에스터 수지, 산가가 50 내지 60 mgKOH/g인 제2 카르복실 폴리에스터 수지 및 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함한다. 본 발명의 분체도료 조성물은 필요에 따라, 안료 및 분체도료 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 분체도료 조성물의 조성을 살펴보면 다음과 같다.

카르복실 폴리에스터 수지

본 발명에 따른 분체도료 조성물은 주(主) 수지로서 카르복실 폴리에스터 수지를 포함한다. 카르복실 폴리에스터 수지는 경화제와 반응하여 도막을 형성하고, 도막의 기본 물성과 고내식성, 가공성, 내약품성, 경도 및 부착성 등을 확보하는 역할을 한다.

상기 카르복실 폴리에스터 수지는 고분자 말단에 카르복실(-COOH)기를 가지는 폴리에스터 수지일 수 있다. 상기 카르복실 폴리에스터 수지는 내부에 가교 구조가 도입된 것으로서, 수산기를 말단 관능기로 가지는 모노머와 카르복실기를 말단 관능기로 가지는 모노머를 촉매 하에서 중합하여 제조된 것일 수 있다.

상기 수산기를 말단 관능기로 가지는 모노머는 다관능 알코올을 포함할 수 있고, 상기 다관능 알코올은 2관능 이상, 예를 들어 2 내지 4관능의 알코올일 수 있다. 상기 다관능 알코올의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(Triethylene glycol), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 트리메틸올프로판(Trimethylolpropane), 메틸프로판디올(Methyl Propanediol), 펜타에틸렌글리콜(Pentaethylene glycol), 트리프로필렌글리콜(Tripropylene Glycol), 사이클로헥산디메탄올(Cyclohexane dimethanol), 1,2-부틸렌글리콜(1,2-Butylene glycol), 네오펜틸글리콜(Neopentyl glycol), 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol), 글리세롤(Glycerol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 카르복실기를 말단 관능기로 가지는 모노머는 다관능산을 포함할 수 있고, 상기 다관능산은 2관능 이상, 예를 들어 2 내지 4관능의 산일 수 있다. 상기 다관능산의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 테레프탈산(Terephthalic acid), 이소프탈산(Isophthalic acid), 1,4-사이클로헥산 디카르복실산(1,4-Cyclohexane dicarboxylic acid), 아디프산(Adipic acid), 세바식산(Sebacic acid), 무수프탈산(Phthalic anhydride), 트리멜리트산무수물(Trimellitic anhydride), 벤조산(Benzoic acid), 테트라하이드로무수프탈산(Tetrahydrophthalic anhydride)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

일례로, 상기 다관능산은 다관능산 총 중량을 기준으로 이소프탈산을 80 중량% 이상, 예를 들어 90 중량% 이상, 다른 예로 100 중량% 포함하는 것일 수 있다. 폴리에스터 수지의 다관능산이 이소프탈산을 전술한 범위로 포함하는 경우, 더욱 우수한 내후성을 확보할 수 있다.

본 발명에서는 폴리에스터 수지로서 산가 및 점도가 상이한 2종 이상의 폴리에스터 수지를 혼용할 수 있다. 산가 및 점도가 상이한 폴리에스터 수지를 혼용함으로써, 우수한 작업성, 내식성, 부착성, 내후성 및 외관을 확보할 수 있다. 상기 산가 및 점도는 카르복실 폴리에스터 수지 중합 시 적용하는 수산기를 말단 관능기로 가지는 모노머와 카르복실기를 말단 관능기로 가지는 모노머 의 몰비 및 반응 시간에 따라 달라질 수 있다.

상기 폴리에스터 수지는 산가가 15 내지 25 mgKOH/g인 제1 폴리에스터 수지 및 산가가 50 내지 60 mgKOH/g인 제2 폴리에스터 수지를 포함하는 것일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 산가는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다. 상기 제1 폴리에스터 수지의 산가가 전술한 범위 미만일 경우 가교 결합력과 기계적 물성이 저하될 수 있고, 전술한 범위를 초과할 경우 내후성이 저하될 수 있다. 상기 제2 폴리에스터 수지의 산가가 전술한 범위 미만일 경우 반응속도가 느려져서 광택 구현이 어려워질 수 있고, 전술한 범위를 초과할 경우 축합 반응에 의한 수분 생성으로 핀홀 현상이 심하게 발생할 수 있다.

산가가 낮은 제1 폴리에스터 수지 및 산가가 높은 제2 폴리에스터 수지를 혼합하여 적용할 경우, 반광 또는 무광을 구현할 수 있으며, 우수한 광택 유지율을 확보할 수 있다. 산가가 낮은 제1 폴리에스터 수지를 단독 적용할 경우, 반광 또는 무광을 구현할 수 있으나 내후성이 떨어질 수 있다. 한편, 산가가 높은 제2 폴리에스터 수지를 단독 적용할 경우, 반광 또는 무광을 구현할 수 없으며 핀홀이 발생할 수 있다.

상기 폴리에스터 수지는 유리전이온도가 40 내지 80 ℃, 예를 들어 50 내지 70 ℃인 제1 폴리에스터 수지 및 유리전이온도가 40 내지 80 ℃, 예를 들어 50 내지 70 ℃인 제2 폴리에스터 수지를 포함하는 것일 수 있다. 상기 유리전이온도는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. 상기 제1 폴리에스터 수지 및 제2 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 전술한 범위를 벗어날 경우 도막의 외관이 저하될 수 있다.

상기 폴리에스터 수지는 중량평균분자량이 10,000 내지 30,000 g/mol, 예를 들어 15,000 내지 25,000 g/mol인 제1 폴리에스터 수지 및 중량평균분자량이 4,000 내지 9,000 g/mol, 예를 들어 5,500 내지 7,500 g/mol인 제2 폴리에스터 수지를 포함하는 것일 수 있다. 상기 중량평균분자량은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. 상기 제1 폴리에스터 수지 및 제2 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 전술한 범위를 벗어날 경우 도막의 부착성이 저하될 수 있다.

일례로, 상기 제1 폴리에스터 수지의 점도(200 ℃, ICI 점도계)는 30 내지 70 poise, 예를 들어 40 내지 60 poise일 수 있고, 제2 폴리에스터 수지의 점도(200 ℃, ICI 점도계)는 10 내지 50 poise, 예를 들어 20 내지 50 poise일 수 있다. 상기 제1 폴리에스터 수지 및 제2 폴리에스터 수지의 점도가 상기 범위를 만족하는 경우, 흐름성 및 분산성이 우수하여 도료 조성물의 작업성을 확보할 수 있다.

상기 제1 폴리에스터 수지 및 제2 폴리에스터 수지는 20 내지 80 : 80 내지 20의 중량비, 예를 들어 40 내지 60 : 60 내지 40의 중량비, 다른 예로 50 : 50의 중량비로 혼용될 수 있다.

상기 제1 폴리에스터 수지와 제2 폴리에스터 수지의 혼합비에 따라 도막의 광택이 조절될 수 있다. 상기 제1 폴리에스터 수지의 함량이 높아질수록 유광 광택이 발휘될 수 있고, 상기 제2 폴리에스터 수지의 함량이 높아질수록 광택 30 내지 70%의 반광 광택이 구현될 수 있으며, 제1 폴리에스터 수지와 제2 폴리에스터 수지를 50 : 50의 중량비로 혼용할 경우 가장 낮은 광택(예컨대 광택 30% 미만)을 구현할 수 있다.

상기 폴리에스터 수지의 함량은 분체도료 조성물 총 중량을 기준으로, 40 내지 80 중량%, 예를 들어 50 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 폴리에스터 수지의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 도막의 기본 물성이 양호하며, 우수한 내식성, 내약품성 및 외관 특성을 발현하고, 다른 기재층과의 부착성을 개선할 수 있다.

경화제

본 발명에 따른 분체도료 조성물은 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함한다. 상기 하이드록시 알킬 아마이드 수지는 폴리에스터 수지와 축합 또는 부가 반응을 통해서 도막의 유연성 및 가교 밀도를 향상시킴으로써, 기계적 물성 및 내스크래치성을 향상시킬 수 있다.

상기 하이드록시 알킬 아마이드 수지는 예를 들어 ß-하이드록시 알킬 아마이드일 수 있으며, 예컨대 ß-하이드록시 에틸 아마이드 또는 ß-하이드록시 프로필 아마이드일 수 있다. 상기 하이드록시 알킬 아마이드 수지는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 하이드록시 알킬 아마이드 수지로는 하이드록시 당량(HEW)이 70 내지 110, 예를 들어 80 내지 100인 하이드록시 알킬 아마이드 수지를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 분체도료 조성물은 상기 제1 폴리에스터 수지 및 제2 폴리에스터 수지에 경화제를 혼합하여 제조될 수 있다. 또는, 제1 폴리에스터 수지 및 경화제를 포함하는 제1 조성물 및 제2 폴리에스터 수지 및 경화제를 포함하는 제2 조성물을 각각 제조한 후 이들을 혼합하여 분체도료 조성물을 제조할 수도 있다.

본 발명에 따른 분체도료 조성물에서, 제1 폴리에스터 수지를 포함하는 제1 조성물의 경화 속도와 제2 폴리에스터 수지를 포함하는 제2 조성물의 경화 속도는 상이할 수 있으며, 상기 경화 속도는 제1 폴리에스터 및 제2 폴리에스터의 산가로 조정할 수 있다. 일례로, 제1 조성물의 경화 반응은 느린 속도, 예를 들어 90초 이상의 속도로 진행될 수 있고, 제2 조성물의 경화 반응은 빠른 속도, 예를 들어 50초 이하의 속도로 진행될 수 있다.

경화 반응 속도가 느린 제1 조성물 및 경화 반응 속도가 빠른 제2 조성물을 혼합하여 적용할 경우, 적정한 경화 반응 속도를 얻을 수 있다. 적정한 경화 반응 속도를 통해 도료는 도막이 충분히 형성된 후 경화 반응이 이루어질 수 있으며, 도료를 도장하는 작업성 또한 우수하게 발휘될 수 있다. 경화 반응 속도가 느린 제1 조성물을 단독으로 적용할 경우, 경화 반응이 지나치게 느리기 때문에 도장 작업 속도가 저하되어 작업성이 저하될 수 있다. 한편, 경화 반응 속도가 빠른 제2 조성물을 단독으로 적용할 경우, 도막이 충분히 형성되기 전에 경화가 이루어지기 때문에, 부착성 및 도막의 물성이 저하될 수 있다.

상기 제1 조성물에 포함되는 경화제의 함량은 제1 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 예를 들어 1 내지 5 중량%일 수 있으며, 상기 제2 조성물에 포함되는 경화제의 함량은 제2 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%, 예를 들어 5 내지 15 중량%일 수 있다. 일례로, 상기 제1 조성물에서 수지와 경화제의 당량비는 1 : 0.8 내지 1.2, 예를 들어 1 : 0.9 내지 1일 수 있고, 상기 제2 조성물에서 수지와 경화제의 당량비는 1 : 0.8 내지 1.2, 예를 들어 1 : 1 내지 1.1일 수 있다. 제1 조성물의 경화제 함량이 전술한 범위 미만인 경우 가교 밀도 저하로 인해 도막의 기계적, 화학성 물성 저하가 발생할 수 있으며, 제2 조성물의 경화제 함량이 전술한 범위를 초과하는 경우 핀홀 발생 및 외관 물성 저하가 발생할 수 있다.

상기 경화제의 함량은 분체도료 조성물 총 중량을 기준으로, 1 내지 15 중량%, 예를 들어 2 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 1 중량% 미만일 경우 도막의 경화도, 내식성, 내화학성 등이 저하될 수 있고, 15 중량%를 초과할 경우 도막의 가공성 등이 저하될 수 있다.

안료

본 발명의 분체도료 조성물은 당 분야에 알려진 통상적인 안료, 예컨대 체질 안료, 유색 안료 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

체질 안료는 도막 내의 기공을 충전시키고, 도막 형성을 보완하며, 도막에 살오름성 또는 기계적 성질을 부여하는 역할을 한다. 따라서, 체질 안료를 포함할 경우, 양호한 도막 외관을 얻을 수 있음과 동시에 경도, 내충격성 및 방청성 등을 향상시킬 수 있다.

상기 체질 안료로는 분체도료 조성물에 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 마그네슘 실리케이트, 카올린, 마이카, 실리카, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 하이드록사이드, 황산바륨 등이 있다. 전술한 성분을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.

유색 안료는 분체도료에 원하는 색상을 발현하거나 도막의 강도나 광택을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 안료로는 분체도료에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 메탈릭 안료, 알루미늄-페이스트(Al-paste), 펄(pearl) 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다. 사용 가능한 안료의 비제한적인 예로는, 아조계, 프탈로시아닌계, 산화철계, 코발트계, 탄산염계, 황산염계, 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.

상기 체질 안료는 분체도료 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 10 중량%, 예를 들어 0.5 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 유색 안료는 분체도료 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%, 예를 들어 30 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 안료의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 색상 발현이 우수하고, 도막의 기계적 물성, 내충격성, 부착성 등이 향상될 수 있다.

첨가제

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

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

본 발명에 사용되는 자외선 흡수제는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 UVA(320 내지 400 nm) 영역의 파장을 흡수하는 자외선 흡수제 및 UVB(280 내지 320 nm) 영역의 파장을 흡수하는 자외선 흡수제 중 1종 이상을 사용할 수 있다. UVA(320 내지 400 nm) 영역의 파장을 흡수하는 자외선 흡수제로는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 예를 들어 2(2'-하이드록시-5'-메틸-페닐)벤조트리아졸, (2'-하이드록시-5'-페닐)벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-4-(2-에틸헥실)페녹시)벤조트리아졸 또는 상기 화합물로부터 유도된 화합물을 사용할 수 있다. UVB(280 내지 320 nm) 영역의 파장을 흡수하는 자외선 흡수제로는 트리아진계 자외선 흡수제, 예를 들어 6-[비스(2,4-다이메틸페닐)-1,3,5-트리아진, 6-[비스(2,4-다이메틸페닐)-1,3,5-트리아진, 하이드록시페닐-s-트리아진으로부터 유도된 화합물, 예컨대 트리스[2,4,6-[2-{4-(옥틸-2-메틸에타노에이트)옥시-2하이드록시페닐}]-1,3,5-트리아진 화합물 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 자외선 흡수제의 분자량은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 상기 벤조트리아졸계 자외선 흡수제의 분자량은 400 g/mol 이상, 예를 들어 400 내지 6OO g/mol일 수 있으며, 트리아진계 화합물의 분자량은 500 g/mol 이상, 예를 들어 550 내지 7OO g/mol일 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 분자량이 전술한 범위를 만족하는 경우, 도막의 내구성 및 내후성이 향상될 수 있다.

레벨링제는 도료 조성물이 평탄하고 매끄럽게 코팅되도록 레벨링함으로써, 조성물 내의 접착력을 증진시키면서 도막의 외관 특성을 향상시키기 위한 것이다. 예를 들어, 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스터계, 아민계 레벨링제 등이 사용될 수 있으나, 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, 폴리프로필렌계, 스테아릭산계 핀홀 방지제 등이 있다. 일례로, 핀홀 방지제는 벤조인(benzoin) 또는 벤조인과 아마이드계 핀홀 방지제의 혼합물일 수 있다.

사용 가능한 다른 첨가제로는 광안정제(예컨대, HALS), 산화 방지제(예컨대, 페놀계 산화 방지제), 내열 안정제(예컨대, 페놀계 내열 안정제), 습윤제(예컨대, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산), 윤활제, 표면 조정제, 계면 활성제, 소포제(예컨대, 디메틸폴리실록산), 슬립제, 얼룩 방지제, 유연제, 증점제, 폴리머, 왁스 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다. 이러한 첨가제 성분들은 도료의 작업성 및 도막의 평활성을 강화시킨다.

상기 첨가제는 당 기술분야에 공지된 함량 범위 내에서 첨가될 수 있으며, 예컨대 분체도료 조성물 총 중량에 대하여 각각 0.1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 전술한 범위일 경우, 도막의 외관 및 경도가 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 분체도료 조성물은 산가가 15 내지 25 mgKOH/g인 제1 카르복실 폴리에스터 수지, 산가가 50 내지 60 mgKOH/g인 제2 카르복실 폴리에스터 수지 및 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함한다.

다른 예로, 본 발명에 따른 분체도료 조성물은 산가가 15 내지 25 mgKOH/g인 제1 카르복실 폴리에스터 수지 및 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함하는 제1 조성물 및 산가가 50 내지 60 mgKOH/g인 제2 카르복실 폴리에스터 수지 및 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함하는 제2 조성물을 포함한다.

상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 배합비는 특별히 한정되지 않으나, 40 : 60 내지 60 : 40, 예를 들어 45 : 55 내지 55 : 45 중량비일 수 있다. 상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 배합비가 전술한 범위를 만족할 경우, 무광택 표면을 효과적으로 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 분체도료 조성물은 당 분야에 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 일례로 원료 평량, 건식 예비 혼합, 분산 및 조분쇄, 분쇄 및 분급 등의 공정을 통해 제조될 수 있다.

예를 들어, 폴리에스터 수지, 경화제 및 선택적으로 안료, 첨가제 등을 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 분쇄 장치를 이용하여 40 내지 80 ㎛ 범위로 분쇄한 후 분급하여 분체도료 조성물을 제조할 수 있다.

상기 분급 공정은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 80 내지 120 메쉬로 필터링할 수 있다. 이에 따라, 평균입자의 크기가 25 내지 55 ㎛ 범위인 분체도료를 얻을 수 있다. 분체의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으나, 전술한 범위를 만족할 경우 도장 작업성 및 도막의 외관 특성이 증진될 수 있다.

분체도료의 유동성 향상을 위해 실리카 등의 미분말로 본 발명에 따른 분체도료 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.

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.

[제조예 1-18]

하기 표 1 및 표 2에 기재된 조성에 따라 각 성분을 믹싱 탱크에 투입하여 프리믹싱한 후, 분산기에서 100 ℃로 용융 분산시켜 칩(chip)을 제조하였다. 제조된 칩을 고속 믹서로 분쇄하여 평균입도가 25 내지 55 ㎛인 제조예 1-18의 분체도료 조성물을 각각 제조하였다.

[표 1]

[표 2]

폴리에스터 수지 1: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 60.2 ℃, Mw 20,000 g/mol, Av 10 mgKOH/g, vis 50 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 2: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 63.5 ℃, Mw 18,500 g/mol, Av 15 mgKOH/g, vis 48 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 3: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 67.1 ℃, Mw 21,600 g/mol, Av 25 mgKOH/g, vis 51 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 4: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 65.8 ℃, Mw 19,300 g/mol, Av 30 mgKOH/g, vis 50 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 5: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 58.0 ℃, Mw 10,000 g/mol, Av 45 mgKOH/g, vis 50 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 6: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 61.3 ℃, Mw 6,800 g/mol, Av 50 mgKOH/g, vis 49 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 7: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 60.8 ℃, Mw 7,100 g/mol, Av 60 mgKOH/g, vis 50 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 8: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 63.7 ℃, Mw 7,500 g/mol, Av 65 mgKOH/g, vis 52 poise, IPA 100%)

폴리에스터 수지 9: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 61.4 ℃, Mw 22,000 g/mol, Av 15 mgKOH/g, vis 50 poise, IPA 90%, TPA 10%)

폴리에스터 수지 10: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 60.6 ℃, Mw 5,800 g/mol, Av 55 mgKOH/g, vis 47 poise, IPA 90%, TPA 10%)

폴리에스터 수지 11: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 62.9 ℃, Mw 6,100 g/mol, Av 15 mgKOH/g, vis 55 poise, IPA 80%, TPA 20%)

폴리에스터 수지 12: 카르복실 폴리에스터 수지(Tg 59.5 ℃, Mw 24,000 g/mol, Av 55 mgKOH/g, vis 50 poise, IPA 80%, TPA 20%)

경화제 1: 하이드록시 알킬 아마이드 경화제, HEW 84(EMS, primid XL-552)

경화제 2: 하이드록시 알킬 아마이드 경화제, HEW 94(EMS, QM-1260)

첨가제 1: 레벨링제(Estron)

첨가제 2: 핀홀 방지제(Benzoin, 미원 스페셜티 케미칼)

첨가제 3: 산화 방지제(Double bond chemical)

첨가제 4: 자외선 흡수제(Double bond chemical)

첨가제 5: 광안정제(HALS, BASF)

체질 안료: Heavylite(Sibelco)

유색 안료: 카본블랙(Orion engineered carbon)

[실시예 1-7]

하기 표 3의 조성으로, 제1 조성물 및 제2 조성물을 50 : 50의 중량비로 배합하여 실시예 1-7의 분체도료 조성물을 제조하였다.

[표 3]

[비교예 1-6]

하기 표 4의 조성으로, 제1 조성물 및 제2 조성물을 50 : 50의 중량비로 배합하여 비교예 1-6의 분체도료 조성물을 제조하였다.

[표 4]

[실험예 - 물성 평가]

각 실시예 및 비교예에서 제조된 분체도료 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이의 결과를 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다.

시편 제조

75 ㎜ Х 150 ㎜ Х 0.4 ㎜ 크기의 알루미늄을 준비하고, 크로메이트로 처리하여 시편을 제조하였다. 준비된 시편 상에 각 실시예 및 비교예에 따른 분체도료 조성물을 정전스프레이 도장하여 두께 60 내지 80 ㎛의 도막을 형성하였다.

외관(레벨링)

각 시편을 육안으로 관찰하여 외관 상태를 확인하였다.

Gel time

각 실시예 및 비교예에 따른 분체도료 조성물 0.1g을 205 ℃ Hot plate로 가열하여, 액체 상태로 되었다가 굳어지는데 걸리는 시간(sec)을 측정하였으며 35 내지 50일 때 물성(작업 시간)이 우수하다.

광택

BYK Glossmeter를 이용하여 각 시편에 형성된 도막의 광택을 측정하였으며, 낮을수록 무광 효과가 우수하다.

부착성

ISO 2409에 준하여, 각 시편에 1 mm 간격으로 10개의 칸을 만들어 테이프 접착성 시험 후 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.

(박리 미발생: 양호, 박리 발생: 불량)

핀홀

각 실시예 및 비교예에 따른 분체도료 조성물을 사용하여, 핀홀이 발생되는 도막의 두께를 측정하였다. 핀홀이 발생되는 도막 두께가 두꺼울수록 성능이 우수함을 의미한다.

촉진 내후성(QUV-B)

ASTM G154에 준하여, UVB 313 lamp 영역에서 500 시간 동안 각 시편을 조사한 후 광택을 측정하였다. 시험 전후 시편 도막의 광택을 비교하여 광택 유지율을 산정하였으며, 높을수록 촉진 내후성이 우수하다.

촉진 내후성(WOM)

SAE J2527에 준하여, 각 시편에 3,000 KJ 시험을 진행한 후 광택을 측정하였다. 시험 전후 시편 도막의 광택을 비교하여 광택 유지율을 산정하였으며, 높을수록 촉진 내후성이 우수하다.

[표 5]

[표 6]

상기 표 5 및 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-7의 분체도료 조성물로 형성된 도막은 비교예 1-6의 분체도료 조성물로 형성된 도막에 비해 전반적으로 물성이 우수함을 알 수 있었다.

구체적으로, 비교예 1은 본 발명의 제1 카르복실 폴리에스터 수지의 산가 범위를 벗어나는 카르복실 폴리에스터 수지 2종을 적용한 예로, 실시예 1 내지 7 대비 광택유지율이 낮게 나타났다. 또한, 산가가 낮은 카르복실 폴리에스터 수지의 조합으로 제조된 비교예 1의 분체도료 조성물은 경화 반응이 느려 gel time이 길게 나타났고, 이는 도료를 도장하는데 오랜 시간이 걸려 작업성이 저하됨을 의미한다.

비교예 2는 본 발명의 제2 카르복실 폴리에스터 수지의 산가 범위를 벗어나는 카르복실 폴리에스터 수지 2종을 적용한 예로, 실시예 1 내지 7 대비 광택이 높고, 핀홀 두께가 얇게 나타났다. 또한, 산가가 높은 카르복실 폴리에스터 수지의 조합으로 제조된 비교예 2의 분체 도료 조성물은 경화 반응 속도가 지나치게 빨라 gel time이 짧게 나타났고, 이는 도막이 충분히 형성되기 전에 경화 반응이 종료될 수 있음을 의미한다. 그 결과 외관 및 부착성이 불량하게 나타났다.

비교예 3은 본 발명의 제1 카르복실 폴리에스터 수지 2종을 적용한 예로, 실시예 1 내지 7 대비 광택유지율이 낮게 나타났다. 또한, 산가가 낮은 카르복실 폴리에스터 수지의 조합으로 제조된 비교예 3의 분체 도료 조성물은 경화 반응이 느려 gel time이 길게 나타났고, 이는 도료를 도장하는데 오랜 시간이 걸려 작업성이 저하됨을 의미한다.

비교예 4는 본 발명의 제2 카르복실 폴리에스터 수지 2종을 적용한 예로, 실시예 1 내지 7 대비 광택이 높고, 핀홀 두께가 얇게 나타났다. 또한, 산가가 높은 카르복실 폴리에스터 수지의 조합으로 제조된 비교예 4의 분체 도료 조성물은 경화 반응 속도가 지나치게 빨라 gel time이 짧게 나타났고, 이는 도막이 충분히 형성되기 전에 경화 반응이 종료될 수 있음을 의미한다. 그 결과 외관 및 부착성이 불량하게 나타났다.

비교예 5는 본 발명의 제1 카르복실 폴리에스터 수지와 본 발명의 제2 카르복실 폴리에스터 수지의 산가 범위를 벗어나는 카르복실 폴리에스터 수지를 적용한 예이고, 비교예 6은 본 발명의 제1 카르복실 폴리에스터 수지의 산가 범위를 벗어나는 카르복실 폴리에스터 수지와 본 발명의 제2 카르복실 폴리에스터 수지를 적용한 예이다. 상기 비교예 5 내지 6은 실시예 1 내지 7 대비 광택이 높고, 핀홀 및 광택 유지율이 낮게 나타났다.

Claims (6)

1. 산가가 15 내지 25 mgKOH/g인 제1 카르복실 폴리에스터 수지, 산가가 50 내지 60 mgKOH/g인 제2 카르복실 폴리에스터 수지 및 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제를 포함하는 분체도료 조성물
2. 제1항에 있어서, 제1 카르복실 폴리에스터 수지 및 제2 카르복실 폴리에스터 수지는 수산기를 말단 관능기로 가지는 모노머와 카르복실기를 말단 관능기로 가지는 모노머를 중합하여 제조된 것이고,
   상기 카르복실기를 말단 관능기로 가지는 모노머는 다관능산을 포함하고, 상기 다관능산은 다관능산 총 중량을 기준으로 이소프탈산을 80 중량% 이상 포함하는 것인 분체도료 조성물.
3. 제1항에 있어서, 제1 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 40 내지 80 ℃이고, 제2 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 40 내지 80 ℃인 분체도료 조성물.
4. 제1항에 있어서, 제1 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 10,000 내지 30,000 g/mol이고, 제2 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 4,000 내지 9,000 g/mol인 분체도료 조성물.
5. 제1항에 있어서, 하이드록시 알킬 아마이드계 경화제는 하이드록시 당량(HEW)이 70 내지 110인 것인 분체도료 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 카르복실 폴리에스터 수지 및 상기 경화제를 포함하는 제1 조성물 및 상기 제2 카르복실 폴리에스터 수지 및 상기 경화제를 포함하는 제2 조성물을 포함하고,
   상기 제1 조성물에 포함되는 경화제의 함량은 제1 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%이고, 상기 제2 조성물에 포함되는 경화제의 함량은 제2 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 20 중량%인 분체도료 조성물.