KR960006298B1 - 도료용 공중합 폴리에스테르 수지조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

도료용 공중합 폴리에스테르 수지조성물

본 발명은 도료용 공중합 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1,4-시클로헥산디카르복실산 및 그의 에스테르 유도체와 2-n-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 또는 2,2-디에틸-1,3-프로판디올이 그 성분의 일부를 구성하는 공중합 폴리에스테르로서 코일코팅용 도료중의 건축외장재에 적합하면서 내후성이 우수하고 연필경도가 우수할 뿐아니라 가공성도 좋아서 건축 외장재등의 상도용으로 적합한 도료용 공중합체 폴리에스테르 수지조성물에 관한 것이다.

일반적으로 도장강판에 있어서 프레스 가공성이 중요한데 현재 사용되는 알키드수지, 비닐수지, 실리콘수지 도료등은 가공성을 향상시키면 다른 물성에 손상을 주어서 실제 사용상 제한을 받는다. 즉, 가공성이 우수하면 연필경도가 불량해지고 반대로 경도를 향상시키면 가공성이 적절하지 않는 모순현상을 나타낸다.

이러한 문제를 해결하고 내후성을 보강하는 노력이 지속적으로 이루어지고 있는데 그중 일본특허공개 평2-58559호에서는 산성분중 사이클로헥산 디카르본산을 도입하여 내후성을 향상시켰으나 분자량이 커서 도장작업의 생산성이 우수하지 못하였고, 또한 일본특허공개 평2-86668호에서는 다음 구조식( I )과 같은 성분을 도입하여 내후성을 증가시켰으나 가공성이 부족한 현상을 나타내고 있다.

상기식에서, R_l, R₂는 각각 탄소수 2∼4의 알킬기를 나타낸다.

또한 일본특허공개 소63-258960호에서는 내후성이 우수하고 연필경도도 우수하지만 가공성이 불량하였다.

따라서, 본 발명의 발명자는 위와같은 종래기술의 문제점을 극복하고자 노력한 결과, 공중합 폴리에스테르 수지조성물을 제조하는데 있어서, 1,4-시클로헥산 디카르복실산 및 그의 에스테르 유도체와 2-n-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올 또는 2,2-디에틸-1,3-프로판디올 등을 그 구성성분의 일부로 함으로써 내후성과 가공성 및 연필경도가 우수하게 개량된 새로운 공중합 폴리에스테르 수지를 개발하게 되었다.

이에, 본 발명은 굴곡성과 연필경도가 뛰어나고 내후성과 도료의 흐름성이 우수하여 도장 생산성을 증가시킬 수 있도록 개선된 도료용 공중합 폴리에스테르 수지조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 산성분으로써 1,4-디시클로헥산 디카르복실산 또는 그의 에스테르 유도체가 함유되어 있고 여기에 다가알코올 성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스테르 수지에 있어서, 상기 산성분중에 함유된 1,4-디시클로헥산 디카르복실산 또는 그의 에스테르 유도체가 산성분에 l0∼40몰%로 구성되어 있으면서, 상기 다가알코올 성분으로서 다음 구조식( I )로 표시되는 화합물이 5∼20몰%로 함유되어 있으며, 이 다가 알코올 성분중에서 1∼5몰%는 트리메틸올프로판으로 구성된 공중합체인 것을 그 특징으로 한다.

상기식에서 R_l, R₂는 각각 탄소수 2∼4의 알킬기를 나타낸다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 내후성과 굴곡성 및 경도가 우수한 도료용 공중합 폴리에스테르 수지에 관한 것으로서, 본 발명에서 사용되는 산성분으로는 지방족 카르복실산, 방향족 카르복실산, 지환족 카르복실산 또는 무수화물이 투입되는데, 본 발명에서 목적한 고내후성과 굴곡성 및 경도의 균형을 위해서는 산성분중 10∼40몰%가 1,4-시클로헥산 디카르복실산이나 그의 에스테르 유도체로 구성되어야 한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 산성분을 구체적으로 살펴보면 상기 필수성분 이외에도 아디핀산, 아젤락산, 세바식산 등과 같은 지방족 카르복시산 및 그의 에스테르유도체, 테레프탈산, 이소프탈산, 타트륨황화이소프탈산 등과 같은 방향족 카르복실산 및 그의 에스테르유도체, 무수프탈산, 무수말레인산, 4염화무수프탈산, 무수트리말레인산과 같은 무수화합물이 사용될 수 있으며, 지방족 산성분은 분자구조가 다음 구조식(II)와 같은 것을 사용한다.

여기서, 정수 n은 4n8이고, R은 -H 또는 -CH₃이다.

또한, 지환족 산성분으로는 1,4-시클로헥산 디카르복실산 및 그의 에스테르 유도체만을 사용하며, 이를10몰% 보다 적게 사용하면 내후성의 증가 효과가 나타나지 않고 40몰% 보다 많이 사용하면 경도가 불량해져서 끓힘에 대한 저항이 약하게 된다.

일반적으로 지환족은 방향족 보다 자외선 흡수도가 적고 지방족 보다 경도가 우수하다는 장점이 있으며, 지환족 중에서도 1,4-시클로헥산 디카르복실산은 시클로헥산 무수산 보다도 입체장애(Steric Hindrance)가 적은 1,4 위치에서 다가알코올과의 반응성도 우수하여 공중합시에 그 반응성이 우수하다. 그러나 1,4-시클로헥산 디카르복실산 또는 그의 에스테르 유도체가 산성분중 l0몰% 이하이면 내후성이 향상되지 않으며, 40몰% 이상이면 연필경도와 내약품성이 약해진다.

또한, 폴리에스테르 공중합체중 다가알코올 성분으로는 상기 구조식( I )을 포함하여, 예컨대 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 부타디올, 트리메필올프로판, 디에틸렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2 -디에틸-1,3-프로판디올, 2-n-부 틸-2-에틸-1,3-프토판디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 폴리에틸렌글리콜, p-크실렌글리콜 등의 혼합물이 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 특히 다가알코올 성분중 응집에너지가 낮은 상기 구조식( I )과 같은 2가 알코올과 특정의 3가 알코올을 조합하여 사용함으로써 내후성과 그밖의 도막물성이 저하되지 않으면서도 용액의 흐름성을 좋게하여 도막외관이 한층 향상되게 하였다.

이때, 저응집 에너지를 갖는 상기 구조식( I )과 같은 성분이 다가알콜 성분중에서 5몰% 미만이면 용액흐름성이 향상되지 않고 20몰%를 초과하면 연필경도가 저하된다. 여기서, 상기 구조식( I )의 성분으로서는 예컨대 2,2-디에틸-1,3-프로판디올 또는 2-n-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올이 대표적으로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서 3가 알코올로서는 트리메틸올프로판을 사용하는데, 이것은 반응 생성물의 멜라민 수지와의 반응성을 높여주기 위한 것으로 공중합체 폴리에스테르 주쇄 뿐아니라 측쇄에서도 아미노수지와 반응하는 수산기가 있기 때문에 고온건조때의 열경화로 겔밀도가 높아지므로 내화학성과 내후성에 우수한 효과를 나타내게 된다. 그러나 알코올 성분중 5몰% 보다 과량의 3가 알코올이 사용되면 수지의 반응성과 도막의 굴곡성이 불량하여 본 발명에서 목적하는 수지를 제조할 수 없게 된다.

또한 에스테르화 촉매로는 Ca, Ce, Pb, Mn, Zn, Mg, Sb의 초산화물과 Sb₂O₃, GeO₂등을 사용하며 열안정제로는 인산화물을 사용하여 폴리에스테르 공중합체를 제조한다.

본 발명에서는 제조된 공중합 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량을 2,000에서 8,000까지로 하였으며 만일 2,000 이하이면 굴곡성이 저하되고 8,000 이상이면 내용제성과 도막외관이 양호하지 못하다.

또한 이와같은 본 발명의 도료용 열경화로 사용되는 아미노포름알데히드 수지로는 탄소수가 1∼4개인 1가 알코올로 에테르 반응시킨 멜라민 수지나 요소수지가 사용될 수 있으나 내후성 측면에서 멜라민 수지가 좋다.

이와같이 본 발명에서는 공지의 방법으로 공중합체 폴리에스테르 수지를 제조하되, 수평균 분자량이 2,000∼8,000인 공중합 폴리에스테르 수지를 제조하였는 바, 본 발명에 따라 얻어진 공중합 수지는 종래와는그 조성을 달리하므로서 코일코팅이나 자동차 상부도료용 또는 필름 코팅용의 바인더로서 매우 유용하며, 특히 양호한 굴곡성과 연필경도를 가지면서 내후성이 매우 우수한 바인더 수지로 이용될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1∼5)

3구 플라스크, 온도계, 냉각기, 멘틀, 교반기, 진공펌프를 미리 준비하여 다음 표 1에 따라 500ml짜리 3구 플라스크에 산성분과 알코올 성분을 넣고 에스테르화 촉매로 Zn 초산화물을 투입한 후 상온에서 230℃까지 서서히 승온시켜 부산물인 물이나 메탄올이 이론 유출량까지 유출되면 축중합촉매와 열안정제를 투입하여 진공반응을 실시하고 온도 280℃까지 승온시켜 수평균 분자량이 2,000∼8,000까지의 범위에 들도록 반응시켰다. 제조된 공중합체에 대한 투입성분과 성분비 및 수평균 분자량은 다음 표 1에 나타내었다.

(비교예 1∼3)

반응공정은 상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 투입성분과 성분비를 다음 표 1에 따라 사용하여 실시하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실험예)

본 발명의 성능을 평가하기 위해서 상기와 같이 합성한 폴리에스테르 공중합체를 Solvesso#150/#2000=8/2인 용제(Shell사 제품)를 이용하여 60% 용액상으로 만들어서 분산 배합상을 제조한 후에 용해배합을 실시하여 도료를 만들었다.

각 실시예 및 비교예에 따른 수지를 사용하여 상기와 같이 제조된 도료의 도막물성은 다음 표 1에 나타내었다.

[표1] 수지합성조건과 도료도막 물성

(1) GPC법 : Milton Roy사 제품을 사용하였으며 분자량 3600, 7000, 9200의 폴리스티렌으로 기준을 잡은 후 수지를 테트라하이드로퓨란에 녹여서 측정하였다.

(2) 도료를 유리판에 코팅시키고 180℃에서 20분간 열풍건조기로 건조한 후에 BYK-Gardner사의 micro-TRI gloss기로 입사광원에 대해 60°반사면에서의 광원 반사율을 측정하여 나타냄.

(3) 0.3mm 두께의 구리판에 도료를 코팅하고 270℃에서 1분간 열풍건조기로 건조 후 미쓰비시 연필로 도막경도를 측정하였다.

(4) 상기와 같이 연필경도를 측정한 구리판을 180°로 구부려서 굴곡면의 도막손상이 심한것은 0점이고 양호한 것은 5점으로 하였다.

(5) QUV로 500시간 조사후 60° 광택을 초기값에 대해 얼마나 유지하고 있는가를 측정하여 나타냄.

Claims (3)

1. 산성분으로써 1,4-시클로헥산 디카르복실산 또는 그의 에스테르 유도체가 함유되어 있고 여기에 다가알콜성분이 공중합되어 있는 공중합 폴리에스테르 수지에 있어서, 상기 산성분중에 함유된 1,4-시클로헥산디카르복실산 또는 그의 에스테르 유도체가 산성분중에 10∼40몰%로 구성되어 있으면서, 상기 다가알콜 성분으로서 다음 구조식(I)로 표시되는 화합물이 5∼20몰%로 함유되어 있으며, 이 다가 알코올 성분중에서 1∼5몰%는 트리메틸올 프로판으로 구성된 공중합체인 것을 그 특징으로 하는 공중합 폴리에스테르 수지.

   상기식에서 R_l, R₂는 각각 탄소수 2∼4의 알킬기를 나타낸다.
2. 제1항에 있어서, 상기 구조식(Ⅰ)로 표시된느 화합물은 2,2-디에틸-1,3-프로판디올 또는 2-n-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올인 것을 특징으로 하는 공중합 폴리에스테르 수지.
3. 제1항에 있어서, 상기 공중합체는 수평균 분자량이 2,000∼8,000인 것을 특징으로 하는 공중합 폴리에스테르 수지.