KR20220153427A - 클리어 코트 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 및 멜라민 수지를 포함하고, 상기 제1 아크릴 수지는 유리전이온도가 25 내지 55 ℃이고, 상기 제2 아크릴 수지는 유리전이온도가 1 내지 20 ℃인, 클리어 코트 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 제조된 도막의 외관 특성, 내오염성, 재도장 부착성 및 내용제성이 우수한 클리어 코트 조성물에 관한 것이다.
자동차의 차체는, 외관 특성을 향상시키고 외부 환경으로부터 표면을 보호하기 위해, 전착 도장, 중도 도장, 베이스 도장 및 클리어 도장 등의 복수 코팅 공정이 수행된다. 구체적으로, 차체에 전착 도료의 도포 및 경화, 중도 도료의 도포 및 경화를 실시한 후, 중도 도막 상에 베이스 코트와 클리어 코트를 연속적으로 도장한 후 건조 및 경화시키는 것이 보편적이다. 또한, 베이스 코트와 클리어 코트는 베이스 코트 조성물의 도포 및 건조 후 클리어 코트 조성물을 도포하고, 140~150 ℃에서 클리어 코트와 베이스 코트를 함께 경화시키는 것이 일반적이다.
또한, 종래 클리어 코트 조성물은 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 멜라민 경화제 또는 블록 이소시아네이트계 경화제 등을 포함하는, 우레탄 경화 시스템을 기반으로 한다. 또한, 상술한 바와 같은 종래 클리어 코트 조성물은 제조된 도막의 외관 특성이 우수하고, 내스크래치성이 우수하여 널리 이용되고 있다. 구체적으로, 한국 등록특허 제1655621호(특허문헌 1)에는 2종의 아크릴 폴리올 수지, 폴리에스터 폴리올 수지, 반응성 실리콘 첨가제 및 2액형 타입의 이소시아네이트 경화제를 포함하는 클리어 도료 조성물이 개시되어 있습니다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 종래 클리어 도료 조성물은 제조된 도막의 내오염성이 부족하여 외부 및/또는 공정상의 오염에 의하여 표면에 유분 및/또는 오물이 부착되어 외관 특성이 떨어지는 한계, 및 박막부의 평활성 부족 등의 한계가 있었다.
따라서, 도막의 박막부의 평활성 및 내스크래치성이 우수하고, 표면 장력이 낮아 외부 오염에 대한 내오염성이 우수하며, 슬립성이 우수하여 샌딩 가루 등 공정 상의 오염에 대한 저항성이 우수한 도막을 제조할 수 있는 클리어 코트 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 도막의 박막부의 평활성 및 내스크래치성이 우수하고, 표면 장력이 낮아 외부 오염에 대한 내오염성이 우수하며, 슬립성이 우수하여 샌딩 가루 등 공정 상의 오염에 대한 저항성이 우수한 도막을 제조할 수 있는 클리어 코트 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 및 멜라민 수지를 포함하고,
상기 제1 아크릴 수지는 유리전이온도가 25 내지 55 ℃이고
상기 제2 아크릴 수지는 유리전이온도가 1 내지 20 ℃인, 클리어 코트 조성물 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 실리콘 변성 폴리에스터 수지 및 유리전이온도가 상이한 2종의 아크릴 수지를 포함하여, 제조되는 도막의 박막부의 평활성 및 내스크래치성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막은 표면 장력이 낮아 외부 오염에 대한 유분 저항성이 우수하고, 슬립성이 우수하여 샌딩 가루 등 공정상 발생 가능한 오염에 대한 저항성이 우수하다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 "중량평균분자량"은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 등의 방법으로 측정할 수 있다.
또한, "유리전이온도"는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC) 등으로 측정할 수 있다.
"산가" 및 "수산기가"와 같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration) 등의 방법으로 측정할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "(메트)아크릴"은 "아크릴" 및/또는 "메타크릴"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 및 멜라민 수지를 포함한다. 이때, 상기 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지는 유리전이온도가 상이하다. 이와 같이 유리전이온도가 상이한 2종의 아크릴 수지를 포함하는 본 발명의 클리어 코트 조성물은 도막의 건조 속도를 조절하여 외관을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 클리어 코트 조성물은 폴리에스터 수지와 실리콘 변성 폴리에스터 수지를 함께 사용하여 표면장력을 조절하여 외관 특성 및 내스크래치성을 향상시키는 효과가 있다. 나아가, 본 발명의 클리어 코트 조성물은 폴리실록산계 표면조정제를 포함하여 제조된 도막의 표면 장력을 낮아 외부 오염에 대한 유분 저항성 및 슬립성 향상으로 인한 샌딩 가루 등 공정상의 오물에 대한 저항성도 향상되는 효과가 있다.
제1 아크릴 수지
제1 아크릴 수지는 도막의 내구성, 외관 특성 등의 물성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 제1 아크릴 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 아크릴 수지는 제1 비닐계 단량체와 제1 (메타)아크릴레이트계 단량체를 중합하여 제조될 수 있다.
상기 제1 비닐계 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 제1 (메타)아크릴레이트계 단량체는 하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, (메트)아크릴산, 메틸(메트)아크릴산, (메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트 및 라우릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 하이드록실기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, 하이드록시알킬 함유 (메트)아크릴레이트일 수 있으며, 구체적으로, 2-하이드록시 메틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필(메트)아크릴레이트 및 2-하이드록시 부틸(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 아크릴 수지는, 라디칼 중합법을 이용하여 제조된 것일 수 있으며, 개시제 및 중합 시간에 따라 물성, 즉 중량평균분자량(Mw), 수산기가(OHv), 산가(Av) 등을 조절할 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지는 유리전이온도가 상이하다. 상술한 바와 같이 유리전이온도가 상이한 2종의 아크릴 수지를 포함함으로써, 상기 클리어 코트 조성물은 적절한 건조 속도를 유지하여 제조된 도막의 외관 특성이 향상되는 효과가 있다.
예를 들어, 상기 제1 아크릴 수지는 제2 아크릴 수지보다 유리전이온도가 높을 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 아크릴 수지는 제2 아크릴 수지보다 유리전이온도가 20 내지 40 ℃ 또는 24 내지 35 ℃ 높을 수 있다. 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지의 유리전이온도의 차이가 상기 범위 미만인 경우, 즉 제1 아크릴 수지의 유리전이온도가 제2 아크릴 수지의 유리전이온도와 같거나 유사한 경우, 건조 속도가 저하되어 제조된 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지의 유리전이온도의 차이가 상기 범위 초과인 경우, 즉 제1 아크릴 수지의 유리전이온도가 제2 아크릴 수지의 유리전이온도보다 과도하게 큰 경우, 건조 속도 및 반응 속도가 증가하여 도막이 브리틀(Brittle)해져 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있다.
상기 제1 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 25 내지 55 ℃, 또는 35 내지 45 ℃일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 광택 특성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 제1 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우, 건조속도가 빨라져 제조된 도막이 브리틀(Brittle)해져 내스크래치성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 건조속도가 너무 느려 도막의 외관 특성 및 경도가 부족해질 수 있다.
또한, 상기 제1 아크릴 수지는 수산기가(OHv)가 50 내지 100 mgKOH/g, 또는 75 내지 95 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물의 경화성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 미만인 경우, 경화제인 멜라민 수지와의 가교 반응에 의한 도막 형성이 불충분하여 도막의 경도 등의 기계적 물성이 저하되고, 상기 범위 초과인 경우, 과경화되어 도막이 브리틀(Brittle)해져 탄성이 떨어지고, 조성물의 내수성 및 내후성이 부족해지며, 점도가 증가되어 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 6,000 내지 10,000 g/mol, 7,000 내지 9,000 g/mol, 또는 7,500 내지 8,500 g/mol일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 내구성 및 내후성 등의 장기 물성이 우수할 수 있다. 또한, 제1 아크릴 수지의 중량평균분자량의 상기 범위 미만인 경우, 분자량이 작아 제조된 도막의 내산성, 내수성 및 내한치핑성이 부족해지고, 상기 범위 초과인 경우, 분자량 증가에 따른 흐름성이 저하되어 외관 및 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 제1 아크릴 수지는 산가(Av)가 7mgKOH/g 이하, 5mgKOH/g 이하, 또는 0.1 내지 5 mgKOH/g일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물의 반응성을 조절하여 이로부터 제조된 도막의 외관 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우, 경화 반응 속도가 저하되어 제조된 도막의 외관이 저하되는 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우, 수지의 응집성이 증대되어 조성물의 점도가 증가하여 작업성 및 상온 저장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1 아크릴 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 60 내지 80 중량%, 65 내지 75 중량%, 또는 68 내지 73 중량%일 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 또한, 상기 제1 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 클리어 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제1 아크릴 수지의 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
또한, 상기 아크릴 수지는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 20 중량%, 또는 12 내지 18 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 건조성이 저하되어 이를 포함하는 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막의 광택, 내수성 및 내충격성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 건조가 빨리 진행되어 조성물의 도장 작업성 및 칠흐름성이 부족하여 도막 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
제2 아크릴 수지
제2 아크릴 수지는 제조된 도막의 평활성을 향상시키고 내스크래치성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 제2 아크릴 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 아크릴 수지는 제2 비닐계 단량체와 제2 (메타)아크릴레이트계 단량체 중 1종 이상을 중합하여 제조된 것일 수 있다.
상기 제2 비닐계 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 제2 (메타)아크릴레이트계 단량체는 하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트계 단량체 및 하이드록시기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 하이드록시기 미함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, (메트)아크릴산, 메틸(메트)아크릴산, (메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트 및 라우릴(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 하이드록실기 함유 (메트)아크릴레이트 단량체는 예를 들어, 하이드록시알킬 함유 (메트)아크릴레이트일 수 있으며, 구체적으로, 2-하이드록시 메틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필(메트)아크릴레이트 및 2-하이드록시 부틸(메트)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 아크릴 수지는, 라디칼 중합법을 이용하여 제조된 것일 수 있으며, 개시제 및 중합 시간에 따라 물성, 즉 중량평균분자량(Mw), 수산기가(OHv), 산가(Av) 등의 물성을 조절할 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 1 내지 20 ℃, 또는 5 내지 15 ℃일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 평활성 및 내스크래치성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 제2 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우, 제조된 도막의 내치핑성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도막의 외관 특성 및 경도가 부족해질 수 있다.
또한, 상기 제2 아크릴 수지는 산가(Av)가 3 내지 10 mgKOH/g 또는 5 내지 8 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물의 반응성을 조절하여 이로부터 제조된 도막의 외관 특성을 향상시킬 수 있다. 제1 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우, 경화 반응 속도가 저하되어 제조된 도막의 외관이 저하되는 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우, 수지의 응집성이 증대되어 조성물의 점도가 증가하여 작업성 및 상온 저장성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지는 수산기가(OHv)가 110 내지 200 mgKOH/g, 또는 140 내지 160 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 내일 경우, 도막의 내후성 개선 효과가 있다. 또한, 상기 제2 아크릴 수지의 수산기가가 상기 범위 미만인 경우, 경화제인 멜라민 수지와의 가교 반응에 의한 도막 형성이 불충분하여 도막의 경도 등의 기계적 물성이 저하되고, 상기 범위 초과인 경우, 과경화되어 도막이 브리틀(Brittle)해져 탄성이 떨어지고, 제조된 도막의 외관 특성, 내수성 및 내스크래치성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 제2 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 1,000 내지 4,000 g/mol, 1,500 내지 3,500 g/mol, 또는 2,000 내지 3,000 g/mol일 수 있다. 제2 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 도막의 내구성 및 내후성 등의 장기 물성이 우수할 수 있다. 또한, 제2 아크릴 수지의 중량평균분자량의 상기 범위 미만인 경우, 분자량이 작아 제조된 도막의 내후성 및 내스크래치성이 부족해지고, 상기 범위 초과인 경우, 분자량 증가에 따른 흐름성이 저하되어 이를 포함하는 코트 조성물의 작업성이 불량해지고 레벨링성이 좋지 않아 우수한 외관을 갖는 도막을 제조하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 제2 아크릴 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 50 내지 80 중량%, 또는 60 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 또한, 상기 제2 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제2 아크릴 수지의 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
또한, 상기 제2 아크릴 수지는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 20 중량%, 또는 12 내지 18 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 건조성이 저하되어 이를 포함하는 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막의 광택, 내수성, 유분 저항성, 오물 저항성 및 내충격성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 건조가 빨리 진행되어 클리어 코트 조성물의 도장 작업성 및 칠흐름성이 부족하여 도막 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
폴리에스터 수지
폴리에스터 수지는 도막의 외관 특성을 향상시키며 내스크래치성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 폴리에스터 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스터 수지는 카르복실산과 폴리올로부터 제조된 것일 수 있다. 다른 예로, 상기 폴리에스터 수지는 실리콘으로 미변성한 것일 수 있으며, 유기 폴리실록산으로 미변성한 것일 수 있다.
이때, 상기 카르복실산은 예를 들어, 카프로락톤, 아디프산(AA), 이소프탈산(IPA), 트리말레트산 무수물(TMA), 지환족산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 테레프탈산, 숙신산, 아디프산, 푸마르산, 말레산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물(HHPA), 헥사히드로프탈산 무수물 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 예를 들어, 사이클로헥산 디메탄올(CHDM), 메톡시 폴리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올(1,6-HD), 네오펜틸글리콜(NPG), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부탄디올, 1,4-헥산디올 및 3-메틸펜탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 산가(Av)가 15 내지 25 mgKOH/g, 또는 18 내지 22 mgKOH/g일 수 있다. 폴리에스터 수지의 산가가 상기 범위 내인 경우, 열처리에 의한 급격한 경화가 방지되어 도막의 외관 불량을 방지하고 기포(popping)가 생기는 것을 줄이는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우, 경화 반응 속도가 저하되어 제조된 도막의 경도와 외관 특성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 경화 반응 속도가 빨라져서 도막이 브리틀(Brittle)해져 내스크래치성이 저하되고, 친수성이 향상됨에 따라 내수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 수지는 수산기가(OHv)가 200 내지 300 mgKOH/g, 또는 220 내지 280 mgKOH/g일 수 있다. 폴리에스터 수지의 수산기가가 상기 범위 내인 경우, 도막의 퍼짐성을 향상시키고 우레탄 반응에 의한 내화학성을 향상시키 효과가 있다. 또한, 폴리에스터 수지의 수산기가의 상기 범위 미만인 경우, 멜라민 수지와의 반응성이 부족하여 가교 밀도가 부족하여 제조된 도막의 내구성, 재도장 부착성 및 내용제성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 과경화되어 도막이 브리틀(Brittle)하게 되면서 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 유리전이온도(Tg)가 15 내지 30 ℃, 또는 18 내지 25 ℃일 수 있다. 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내인 경우, 작업성(스프레이감)이 우수하고, 도막에 유연성을 부여하는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우, 도료의 건조속도가 저하되어 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 건조속도가 빨라져 외관이 저하되고 도막이 브리틀(Brittle)하게 되면서 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 수지는 중량평균분자량(Mw)이 800 내지 1,500 g/mol, 또는 1,000 내지 1,300 g/mol일 수 있다. 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 도료의 평활성 및 부드러운(SOFT) 도막을 형성하는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 분자량이 작아 제조된 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 분자량 증가에 따른 흐름성이 저하되어 도막이 딱딱해져 평활성이 감소하고 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 60 내지 85 중량%, 또는 70 내지 80 중량%일 수 있다. 폴리에스터 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 높은 고형분에 의한 총 휘발성 유기 화합물(TVOC)의 함량을 감소시키는 효과가 있다. 폴리에스터 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 고형분 저하로 경화 반응성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도료의 작업성 열세가 발생하여 외관이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 수지는 25℃에서의 점도가 700 내지 1,900 cps, 750 내지 1,850 cps, 또는 800 내지 1,800 cps일 수 있다. 상기 폴리에스터 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내인 경우, 코트 조성물의 작업성이 상향되는 효과가 있다. 또한, 폴리에스터 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 도막의 부착성 및 내치핑성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에스터 수지는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 또는 3 내지 8 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 폴리에스터 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 외관, 내스크래치성 및 도막 평활성 향상의 효과가 있다. 조성물 내 폴리에스터 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 가교 밀도가 저하되어 기계적 물성 및 외관이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 점도가 과도하게 높아져 작업성 및 건조성이 저하되는 핀홀 특성 불량 문제가 발생할 수 있다.
실리콘 변성 폴리에스터 수지
실리콘 변성 폴리에스터 수지는 도막의 외관 특성을 향상시키며 핀홀 발생을 방지하여 평활성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 카르복실산과 폴리올로부터 제조된 폴리에스터 수지를 유기 폴리실록산으로 변성한 것일 수 있다.
이때, 상기 카르복실산은 예를 들어, 카프로락톤, 아디프산(AA), 이소프탈산(IPA), 트리말레트산 무수물(TMA), 지환족산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 테레프탈산, 숙신산, 아디프산, 푸마르산, 말레산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물(HHPA), 헥사히드로프탈산 무수물 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리올은 예를 들어, 사이클로헥산 디메탄올(CHDM), 메톡시 폴리에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올(1,6-HD), 네오펜틸글리콜(NPG), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부탄디올, 1,4-헥산디올 및 3-메틸펜탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 유기 폴리실록산은 관능기 및 비관능 유기기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 폴리실록산은 실란올 및 알콕시기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 관능기를 포함하고, 메틸, 프로필 및 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 비관능 유기기를 포함할 수 있다. 상기 알콕시기는 예를 들어, 메톡시, 에톡시 및 부톡시기를 들 수 있다.
상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 산가(Av)가 10mgKOH/g 이하, 8mgKOH/g 이하, 또는 1 내지 8 mgKOH/g일 수 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 산가가 상기 범위 미만인 경우, 조성물 표면 장력이 높아 외관 특성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 표면 장력이 너무 낮아 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 수산기가(OHv)가 150 내지 250 mgKOH/g, 또는 190 내지 210 mgKOH/g일 수 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 수산기가의 상기 범위 미만인 경우, 멜라민 수지와의 반응성이 부족하여 가교 밀도가 저하되어 제조된 도막의 내구성 및 내화학성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 과경화되어 도막이 브리틀(Brittle)하게 되면서 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 유리전이온도(Tg)가 -20 내지 0 ℃, 또는 -15 내지 -5 ℃일 수 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 유리전이온도가 상기 범위 미만인 경우, 탄성이 증가하여 도료의 경도가 저하되고 건조성 열세에 따른 외관 특성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 도료의 흐름성이 저하로 외관 특성이 저하되고 도막의 탄성이 떨어지게 되므로 부착성 및 내치핑성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 중량평균분자량(Mw)이 1,300 내지 2,500 g/mol, 1,500 내지 2,200 g/mol, 또는 1,700 내지 2,000 g/mol일 수 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 도료의 평활성이 향상되고 부드러운(SOFT) 도막을 형성하는 효과가 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 분자량이 작아 제조된 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 분자량 증가에 따른 흐름성이 저하되어 도막이 딱딱해져 평활성이 감소하고 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 25℃에서의 점도가 5,000 내지 10,000 cps, 또는 6,000 내지 9,000 cps일 수 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 도막의 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 80중량% 이상, 또는 85 내지 95 중량%일 수 있다. 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 고형분 저하로 경화 반응성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도료의 작업성이 열세하여 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 또는 3 내지 8 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 외관, 내스크래치성 및 도막 평활성 향상의 효과가 있다. 조성물 내 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 가교 밀도가 저하되어 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 점도가 과도하게 높아져 작업성 및 건조성이 저하되어 외관 및 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
멜라민 수지
멜라민 수지는 경화제로서, 클리어 도료 조성물의 각 성분들과 가교 반응하여 조성물을 경화시키는 역할, 및 도막에 경도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 멜라민 수지는 알킬화 멜라민 수지일 수 있으며, 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 멜라민 수지는 메톡시 메틸 멜라민, 메틸 멜라민, 부틸 멜라민, 이소부톡시 멜라민, 부톡시 멜라민, 헥사메틸올 멜라민, 헥사메톡시 메틸 멜라민, 헥사부톡시 메틸 멜라민, 헥사메톡시부톡시 메틸 멜라민 및 이미노메톡시 메틸 멜라민으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 멜라민 수지는 25℃에서의 점도 및 중량평균분자량이 상이한 2종을 포함할 수 있다. 즉, 상기 클리어 코트 조성물은 25℃에서의 점도 및 중량평균분자량이 상이한 제1 멜라민 수지와 제2 멜라민 수지를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 클리어 코트 조성물이 25℃에서의 점도 및 중량평균분자량이 상이한 2종의 멜라민 수지를 포함하는 경우, 경화 속도를 조절하여 도막의 기계적 물성을 향상시키는 효과가 있다.
예를 들어, 상기 제1 멜라민 수지는 제2 멜라민 수지보다 25℃에서의 점도 및 중량평균분자량이 낮을 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 멜라민 수지는 제2 멜라민 수지보다 25℃에서의 점도가 3,000 내지 5,000 cps 낮고 중량평균분자량은 300 내지 700 g/mol 낮을 수 있다.
상기 제1 멜라민 수지는 중량평균분자량(Mw)이 500 내지 800 g/mol, 또는 550 내지 750 g/mol일 수 있다. 제1 멜라민 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 가교 밀도를 향상시켜 제조된 도막의 부착성 및 경도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 상기 제1 멜라민 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 가교 밀도가 저하되어 내후성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 분자량이 커져 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1 멜라민 수지는 25℃에서의 점도가 2,000 내지 4,000 cps, 또는 2,400 내지 3,800 cps일 수 있다. 제1 멜라민 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 외관 특성이 우수한 효과가 있다. 또한, 제1 멜라민 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 도막의 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 제1 멜라민 수지는 산가(Av)가 1 mgKOH/g 이하 또는 0.1 내지 1 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제1 멜라민 수지의 산가가 상기 범위 초과인 경우, 반응속도가 증가하여 제조된 도막의 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1 멜라민 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 90 내지 100 중량%, 또는 95 내지 100 중량%일 수 있다. 상기 제1 멜라민 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 저장 안정성 및 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 또한, 상기 제1 멜라민 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 멜라민 수지의 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
상기 제2 멜라민 수지는 중량평균분자량(Mw)이 900 내지 1,500 g/mol, 또는 1,000 내지 1,300 g/mol일 수 있다. 제2 멜라민 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 가교 밀도를 향상시켜 제조된 도막의 부착성 및 경도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 상기 제2 멜라민 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 가교 밀도가 저하되어 내후성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 분자량이 커져 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 제2 멜라민 수지는 25℃에서의 점도가 5,000 내지 9,000 cps, 또는 7,000 내지 8,000 cps일 수 있다. 제2 멜라민 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 외관 특성이 우수한 효과가 있다. 제2 멜라민 수지의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 점도가 너무 낮아 제조된 도막의 미형성으로 도막의 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 작업성이 부족하여 제조된 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제2 멜라민 수지는 산가(Av)가 1mgKOH/g 이하 또는 0.1 내지 1 mgKOH/g일 수 있다. 상기 제2 멜라민 수지의 산가가 상기 범위 초과인 경우, 반응속도가 증가하여 제조된 도막의 부착성 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 제2 멜라민 수지는 고형분 함량(NV)이 수지 총 중량에 대하여 75 내지 95 중량%, 또는 80 내지 90 중량%일 수 있다. 상기 제2 멜라민 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 제2 멜라민 수지의 저장 안정성 및 코트 조성물의 저장 안정성이 개선되고 작업성이 우수할 수 있다. 또한, 상기 제2 멜라민 수지의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 점도가 지나치게 낮아져 이를 포함하는 코트 조성물의 작업성이 부족해지는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 멜라민 수지의 점도가 지나치게 높아 반응 중 안정성이 떨어지며, 분산 안정성이 나빠져 시간이 지나면 응집이 발생할 수 있다.
상기 멜라민 수지는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 25 중량%, 또는 12 내지 23 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 멜라민 수지의 함량이 상기 범위 내일 경우, 가교 밀도를 향상시켜 제조된 도막의 부착성 및 경도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 멜라민 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 경화성 저하에 따른 기계적 물성 및 내화학성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 경화성 과다에 따른 도막이 브리틀(Brittle)해짐에 따라 부착성 저하 및 내치핑성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
구체적으로, 상기 멜라민 수지는 제1 멜라민 수지와 제2 멜라민 수지를 1: 0.5 내지 1.5의 중량비, 또는 1: 0.8 내지 1.2의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 제1 멜라민 수지와 제2 멜라민 수지의 중량비가 상기 범위 미만인 경우, 즉 제1 멜라민 수지의 중량을 기준으로 소량의 제2 멜라민 수지가 포함되는 경우, 경화 속도가 증가되어 도막이 브리틀(Brittle)해져 외관 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 즉 제1 멜라민 수지의 중량을 기준으로 과량의 제2 멜라민 수지가 포함되는 경우, 도막의 가교 밀도가 저하되어 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 클리어 코트 조성물은 용제를 포함할 수 있다.
용제
용제는 조성물의 점도를 조절하고, 건조성을 개선하며, 제조된 도막의 외관 특성 및 퍼짐성을 개선시키는 역할을 한다.
상기 용제는 통상적으로 클리어 코트 조성물에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 방향족, 아세테이트계, 알콜계 및 프로피오네이트계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 용제는 톨루엔 및 자일렌 등의 방향족 용제; 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 메틸 글루타레이트, 메틸 석신에이트, 메틸 아디페이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 석신에이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PMA), 부틸 카르비톨 아세테이트, 부틸 셀로솔브 아세테이트, 트리메틸-o-아세테이트 등의 아세테이트계 용제; n-부탄올, 프로판올, 1-메톡시-2-프로판올, 2-부톡시에탄올 등의 알콜계 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계; 및 에틸에톡시프로피오네이트 등의 프로피오네이트계 용제; 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방향족 용제의 시판품으로는 코코졸 #100, 코코졸 #150 등을 들 수 있다.
또한, 상기 용제는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 40 중량%, 또는 10 내지 35 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 조성물의 점도를 적절히 조절하여 작업성 및 건조성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 코트 조성물 내 용제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 조성물 내 고형분의 함량이 높아 조성물의 작업성이 부족한 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도료의 고형분 함량이 낮아 제조된 도막의 외관 및 부착성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 경화 촉매, 광안정제, 자외선 흡수제, 레벨링제, 흐름 방지제, 표면조정제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제는 통상적으로 클리어 코트 조성물에 첨가할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않는다.
예를 들어, 상기 표면조정제는 폴리실록산계 표면조정제일 수 있으며, 폴리실록산계 표면조정제는 도막의 외관 특성을 향상시키고, 레벨링성을 향상시켜 샌딩 가루와 같은 공정상 오물에 대한 저항성을 향상시키고, 표면 장력을 감소시켜 외부 유분에 대한 저항성을 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 첨가제의 함량은 통상적으로 클리어 코트 조성물에 포함될 수 있는 범위라면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 첨가제는 클리어 코트 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 45 중량%, 또는 10 내지 40 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 클리어 코트 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함하는 1액형일 수 있다.
또한, 상기 클리어 코트 조성물은 고형분 함량이 50 내지 70 중량%, 또는 55 내지 65 중량%일 수 있다. 상기 클리어 코트 조성물의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 조성물의 도장 작업성이 적절해지는 장점이 있다. 또한, 상기 코트 조성물의 고형분 함량이 상기 범위 미만인 경우, 조성물의 고형분 저하로 경화 반응성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 도료의 작업성이 열세하여 도막의 외관 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 클리어 코트 조성물은 25℃에서의 포드컵 4번을 기준으로 20 내지 50 초, 또는 25 내지 45 초의 점도를 가질 수 있다. 상기 클리어 코트 조성물의 25℃에서의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 수직면 흘러내림 등의 문제가 발생할 수 있고, 상기 범위 초과인 경우, 조성물의 점도가 높아 이로부터 제조된 도막의 외관 특성이 저하거나 도장기에 부하가 걸려 도장기 고장의 원인이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 클리어 코트 조성물은 실리콘 변성 폴리에스터 수지 및 유리전이온도가 상이한 2종의 아크릴 수지를 포함하여, 제조되는 도막의 박막부의 평활성 및 내스크래치성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 클리어 코트 조성물로부터 제조된 도막은 표면 장력이 낮아 외부 오염에 대한 유분 저항성이 우수하고, 슬립성이 우수하여 샌딩 가루 등 공정상 발생 가능한 오염에 대한 저항성이 우수하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 21 및 비교예 1 내지 8. 클리어 코트 조성물의 제조
표 1 내지 3과 같은 함량의 성분을 혼합하여 25℃에서의 포드컵 4번을 기준으로 35 초의 점도를 가지는 클리어 코트 조성물을 제조하였다.
| 성분 (중량%) | 실시예 | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 제1 아크릴 수지-1 | 15 | 11 | 19 | 8 | 23 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
| 제1 아크릴 수지-2 | 15 | ||||||||||
| 제1 아크릴 수지-3 | 15 | ||||||||||
| 제1 아크릴 수지-4 | |||||||||||
| 제1 아크릴 수지-5 | |||||||||||
| 제2 아크릴 수지-1 | 15 | 20 | 20 | 20 | 20 | 11 | 19 | 8 | 23 | 15 | 15 |
| 제2 아크릴 수지-2 | |||||||||||
| 제2 아크릴 수지-3 | |||||||||||
| 제2 아크릴 수지-4 | |||||||||||
| 제2 아크릴 수지-5 | |||||||||||
| 폴리에스터 수지 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 실리콘 변성 폴리에스터 수지 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 제1 멜라민 수지 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| 제2 멜라민 수지 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 흐름방지제 | 28 | 28 | 28 | 28 | 21 | 28 | 28 | 28 | 25 | 28 | 28 |
| 자외선 흡수제 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 표면조정제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 경화 촉매 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 트리메틸-o-아세테이트 | 5.5 | 5.5 | 2.5 | 5.5 | 3.5 | 7.5 | 3.5 | 7.5 | 3.5 | 5.5 | 5.5 |
| 코코졸 #100 | 9.8 | 8.8 | 3.8 | 11.8 | 5.8 | 11.8 | 7.8 | 14.8 | 6.8 | 9.8 | 9.8 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 성분 (중량%) | 실시예 | |||||||||
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | |
| 제1 아크릴 수지-1 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 제1 아크릴 수지-2 | ||||||||||
| 제1 아크릴 수지-3 | ||||||||||
| 제1 아크릴 수지-4 | ||||||||||
| 제1 아크릴 수지-5 | ||||||||||
| 제2 아크릴 수지-1 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | ||
| 제2 아크릴 수지-2 | 15 | |||||||||
| 제2 아크릴 수지-3 | 15 | |||||||||
| 제2 아크릴 수지-4 | ||||||||||
| 제2 아크릴 수지-5 | ||||||||||
| 폴리에스터 수지 | 5 | 5 | 2 | 9 | 0.5 | 12 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 실리콘 변성 폴리에스터 수지 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 2 | 9 | 0.5 | 12 |
| 제1 멜라민 수지 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| 제2 멜라민 수지 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 흐름방지제 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 25 |
| 자외선 흡수제 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 표면조정제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 경화 촉매 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 트리메틸-o-아세테이트 | 5.5 | 5.5 | 6.5 | 3.5 | 8.5 | 2.5 | 5.5 | 3.5 | 7.5 | 3.5 |
| 코코졸 #100 | 9.8 | 9.8 | 11.8 | 7.8 | 11.3 | 5.8 | 12.8 | 7.8 | 12.3 | 7.8 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 성분 (중량%) | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 제1 아크릴 수지-1 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |||
| 제1 아크릴 수지-2 | ||||||||
| 제1 아크릴 수지-3 | ||||||||
| 제1 아크릴 수지-4 | 15 | |||||||
| 제1 아크릴 수지-5 | 15 | |||||||
| 제2 아크릴 수지-1 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |||
| 제2 아크릴 수지-2 | ||||||||
| 제2 아크릴 수지-3 | ||||||||
| 제2 아크릴 수지-4 | 15 | |||||||
| 제2 아크릴 수지-5 | 15 | |||||||
| 폴리에스터 수지 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 실리콘 변성 폴리에스터 수지 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 제1 멜라민 수지 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 |
| 제2 멜라민 수지 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 흐름방지제 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 |
| 자외선 흡수제 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 표면조정제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 경화 촉매 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 트리메틸-o-아세테이트 | 10.5 | 10.5 | 7.5 | 7.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.5 |
| 코코졸 #100 | 19.8 | 19.8 | 12.8 | 12.8 | 9.8 | 9.8 | 9.8 | 9.8 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
이하, 비교예 및 실시예에서 사용한 각 성분들의 제조사 및 제품명, 또는 성분명 등은 표 4에 나타냈다.
| 물성, 또는 제조사 및 제품명 | |
| 제1 아크릴 수지-1 | Tg 38.4℃, Mw 8,200g/mol, OHv 89mgKOH/g, Av 0.1mgKOH/g, NV 70중량% |
| 제1 아크릴 수지-2 | Tg 29.6℃, Mw 8,200g/mol, OHv 89mgKOH/g, Av 0.2mgKOH/g, NV 70중량% |
| 제1 아크릴 수지-3 | Tg 47.2℃, Mw 8,200g/mol, OHv 89mgKOH/g, Av 0.2mgKOH/g, NV 70중량% |
| 제1 아크릴 수지-4 | Tg 22.7℃, Mw 8,200g/mol, OHv 89mgKOH/g, Av 0.2mgKOH/g, NV 70중량% |
| 제1 아크릴 수지-5 | Tg 58.2℃, Mw 8,200g/mol, OHv 89mgKOH/g, Av 0.2mgKOH/g, NV 70중량% |
| 제2 아크릴 수지-1 | Tg 10℃, Mw 2,600g/mol, OHv 155mgKOH/g, Av 6.8mgKOH/g, NV 65중량% |
| 제2 아크릴 수지-2 | Tg 3℃, Mw 2,600g/mol, OHv 155mgKOH/g, Av 6.8mgKOH/g, NV 65중량% |
| 제2 아크릴 수지-3 | Tg 16.9℃, Mw 2,600g/mol, OHv 155mgKOH/g, Av 6.8mgKOH/g, NV 65중량% |
| 제2 아크릴 수지-4 | Tg 0℃, Mw 2,600g/mol, OHv 155mgKOH/g, Av 6.8mgKOH/g, NV 65중량% |
| 제2 아크릴 수지-5 | Tg 22.8℃, Mw 2,600g/mol, OHv 155mgKOH/g, Av 6.8mgKOH/g, NV 65중량% |
| 폴리에스터 수지 | Tg 21℃, Mw 1,210g/mol, AV 20mgKOH/g, OHV 250mgKOH/g, NV 75중량%, 25℃에서의 점도: 1,120cps |
| 실리콘 변성 폴리에스터 수지 | Tg -12℃, Mw 1,850 g/mol, AV: 7mgKOH/g, OHv 205mgKOH/g, NV 90중량%, 25℃에서의 점도: 6,850cps |
| 제1 멜라민 수지 | Mw: 680g/mol, Av: 1mgKOH/g, NV: 97중량%, 25℃에서의 점도 3,200cps |
| 제2 멜라민 수지 | Mw: 1,245g/mol, Av: 0.5mgKOH/g, NV: 85중량%, 25℃에서의 점도 7,250cps |
| 흐름방지제 | 제조사: ALLEX, 제품명: C-91756 |
| 자외선 흡수제 | 제조사: BASF, 제품명: TINUVIN 1130 |
| 표면조정제 | 제조사: BYK, 제품명: BYK-3550 |
| 경화 촉매 | 제조사: KING, 제품명: NACURE-5543 |
실험예. 도막의 특성 평가
시편에 베이스 도료(제조사: KCC, 제품명: WT3062)를 벨도장하고 80℃에서 3분간 핫 에어를 불어주어 도료 내에 잔존하는 물을 증발시켜 두께 15㎛의 베이스 도막을 형성하였다. 이후 베이스 도막 상에 실시예 및 비교예에서 제조한 클리어 코트 조성물을 도장하고 140℃에서 20분 동안 경화하여 두께 40㎛의 클리어 도막을 형성하여 최종 도막을 제조하였다. 상기 시편을 대상으로 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 5에 나타냈다.
구체적으로, 상기 클리어 도막은 핸드건 스프레이(노즐 구경: 1.5mm, 공기압: 4.5kgf/㎠ 내외로 일정 유지)를 이용하고, 노즐 입구와 시편 사이의 거리를 30cm로 일정하게 유지하면서 수평으로 40~50cm/sec 속도로 움직이며 도장하였다.
(1) 외관
제조된 최종 도막을 대상으로 자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI(BYK Gardner)를 이용하여 광택(LU), 선명도(SH) 및 오렌지필(OP)을 측정하였으며, 측정된 물성을 이용하여 종합 외관 평가 수치(CF)을 하기 수학식 1로 계산하였다.
[수학식 1]
CF = LU X 0.15 + SH X 0.35 + OP X 0.5
이때, CF는 수평 및 수직으로 측정 및 계산하였다.
계산된 CF가 65 이상일 경우 우수(◎), 60 이상 65 미만일 경우 양호(○), 55 이상 60 미만일 경우 보통(△), 55 미만일 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(2) 유분 저항성
크기 300mmX300mm의 도장 시편에 베이스 도료 도장 후 유분 입자를 가진 방향제 물질(폴리옥시에틸렌) 5ml를 분사하고, 클리어 도료 도장 후 도막의 표면에 분화구 형상 개수를 측정하였다.
구체적으로, 시편 총 표면적에 대한 분화구 형상의 개수가 3개 이하인 경우 우수(◎), 4개 이상 6개 이하이면 양호(○), 7개 이상 9개 이하이면 보통(△), 10개 이상이면 불량(×)으로 평가하였다.
(3) 재도장 부착성
베이스 도막 및 클리어 도막을 도장하고 상술한 바와 동일한 방법으로 클리어 도료 및 베이스 도료를 도장한 후 바둑목법으로 재도장 부착성을 평가하였다.
구체적으로, 상기 바둑목법은 최종 도막의 표면을 칼로 가로 2mm 및 세로 2mm의 정사각형 100개를 만든 후 테이프를 사용하여 정사각형을 떼어내어 부착성을 측정하였다. 이때, 측정된 부착성은 100개의 정사각형이 100% 온전히 붙어있는 경우 우수(◎), 남은 정사각형이 70% 이상 100% 미만인 경우 양호(○), 50% 이상 70% 미만인 경우 보통(△), 50% 미만인 경우 불량(×)으로 평가하였다.
(4) 내용제성
최종 도막의 표면에 자일렌 용제를 충분히 묻힌 면포를 올려놓은 후 1분 마다 손톱으로 2kgf의 힘으로 4회 긁어 베이스 도막이 나타난 시간을 측정하였다.
측정 결과, 15분 이상이면 우수(◎), 7분 이상 15분 미만이면 양호(○), 5분 이상 7분 미만이면 보통(△), 5분 미만이면 불량(×)으로 평가하였다.
(5) 내스크래치성
광택기를 이용하여 최종 도막의 초기 20° 광택을 측정하고, 자동차 세차기인 Amtec Kistler를 이용하여 석영 파우더와 물을 분사하면서 10회 왕복 표면 처리한 후 20° 광택을 측정했다. 표면처리 전의 광택을 기준으로 표면처리 후의 광택의 광택유지율을 계산했다.
이때, 광택 유지율이 70% 이상이면 우수(◎), 60% 이상 70% 미만이면 양호(○), 55% 이상 60% 미만이면 보통(△), 55% 미만이면 불량(×)으로 평가하였다.
(6) 내충격성
최종 도막을 대상으로 내충격성을 ASTM D2794에 의거하여 평가하였다. 이때, 듀퐁식 충격시험기를 이용하였으며, 추의 낙하 높이를 30cm부터 50cm까지 변화시키면서 500g의 추를 시편에 떨어뜨렸을 때, 도막의 외관을 관찰하였다.
관찰 결과, 추의 낙하 높이 50cm에서 도막에 균열 및 박리 현상이 발생하지 않은 경우 우수(◎), 30cm 이상 50cm 미만에서 도막에 균열이 발생한 양호(○), 20cm 이상 30cm 미만에서 도막에 균열이 발생한 보통(△), 20cm 미만에서 도막에 균열이 발생한 불량(×)으로 평가하였다.
| 외관 | 유분 저항성 | 재도장 부착성 | 내용제성 | 내스크래치성 | 내충격성 | ||
| 실시예 | 1 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 2 | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | |
| 3 | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | |
| 4 | △ | ◎ | ○ | △ | ◎ | △ | |
| 5 | △ | ◎ | △ | ○ | △ | ◎ | |
| 6 | ○ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | |
| 7 | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | |
| 8 | △ | △ | ○ | △ | ◎ | △ | |
| 9 | △ | ○ | △ | ○ | △ | ◎ | |
| 10 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 11 | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ○ | |
| 12 | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
| 13 | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ○ | |
| 14 | ○ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ○ | |
| 15 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | |
| 16 | △ | ◎ | ○ | △ | △ | △ | |
| 17 | △ | ◎ | ◎ | ○ | △ | △ | |
| 18 | ○ | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | |
| 19 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | |
| 20 | △ | △ | ○ | △ | △ | △ | |
| 21 | △ | ◎ | ◎ | ○ | △ | △ | |
| 비교예 | 1 | X | ○ | △ | X | ○ | X |
| 2 | X | X | △ | X | ○ | X | |
| 3 | X | ○ | △ | X | X | X | |
| 4 | X | X | △ | ○ | X | X | |
| 5 | △ | ○ | X | X | X | X | |
| 6 | X | ○ | X | △ | X | X | |
| 7 | △ | △ | X | △ | X | X | |
| 8 | X | ○ | X | △ | X | X | |
표 5에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 21의 조성물로부터 제조된 도막은 비교예의 조성물로부터 제조된 도막보다 외관 특성, 유분 저항성, 재도장 부착성, 내용제성, 내스크래치성 및 내충격성이 우수함을 알 수 있었다.
한편, 제1 아크릴 수지를 미포함하는 비교예 1 및 폴리에스터 수지를 미포함하는 비교예 3은 외관 특성, 내용제성 및 내충격성이 부족했다. 특히, 비교예 3은 내스크래치성도 부족했다.
또한, 제2 아크릴 수지를 미포함하는 비교예 2 및 실리콘 변성 폴리에스터 수지를 미포함하는 비교예 4는 외관 특성, 유분 저항성 및 내충격성이 부족했다. 특히, 비교예 2는 내용제성도 부족하고, 비교예 4는 내스크래치성도 부족했다.
유리전이온도가 낮은 제1 아크릴 수지-4를 포함하는 비교예 5, 유리전이온도가 높은 제1 아크릴 수지-5를 포함하는 비교예 6, 유리전이온도가 낮은 제2 아크릴 수지-4를 포함하는 비교예 7 및 유리전이온도가 높은 제2 아크릴 수지-5를 포함하는 비교예 8은 재도장 부착성, 내스크래치성 및 내충격성이 부족했다. 또한, 비교예 5는 내용제성도 부족하고, 비교예 6 및 비교예 8은 외관 특성도 부족했다.
Claims (6)
- 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 및 멜라민 수지를 포함하고,
상기 제1 아크릴 수지는 유리전이온도가 25 내지 55 ℃이고
상기 제2 아크릴 수지는 유리전이온도가 1 내지 20 ℃인, 클리어 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 아크릴 수지는 수산기가가 50 내지 100 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 6,000 내지 10,000 g/mol인, 클리어 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 아크릴 수지는 산가가 3 내지 10 mgKOH/g이며, 수산기가가 110 내지 200 mgKOH/g이고, 중량평균분자량이 1,000 내지 4,000 g/mol인, 클리어 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 폴리에스터 수지는 산가가 15 내지 25 mgKOH/g이며, 수산기가가 200 내지 300 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 15 내지 30 ℃이며, 중량평균분자량이 800 내지 1,500 g/mol인, 클리어 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 산가가 10mgKOH/g 이하이며, 수산기가가 150 내지 250 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 -20 내지 0 ℃이며, 중량평균분자량이 1,300 내지 2,500 g/mol인, 클리어 코트 조성물. - 청구항 1에 있어서,
조성물 총 중량을 기준으로, 제1 아크릴 수지 10 내지 20 중량%, 제2 아크릴 수지 10 내지 20 중량%, 폴리에스터 수지 1 내지 10 중량%, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 1 내지 10 중량% 및 멜라민 수지 10 내지 25 중량%를 포함하는, 클리어 코트 조성물.
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