WO2017123006A1 - 다층 코팅 및 이를 포함하는 성형품 - Google Patents

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WO2017123006A1
WO2017123006A1 PCT/KR2017/000377 KR2017000377W WO2017123006A1 WO 2017123006 A1 WO2017123006 A1 WO 2017123006A1 KR 2017000377 W KR2017000377 W KR 2017000377W WO 2017123006 A1 WO2017123006 A1 WO 2017123006A1
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water
polyurethane resin
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resin
weight
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PCT/KR2017/000377
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마상찬
윤상혁
조영석
이정우
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주식회사 케이씨씨
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Publication date
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02—Emulsion paints including aerosols

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer coating and a molded article comprising the same.
  • EMPP Evolution Modified Polypropylene
  • a hot air blow section for drying moisture in the coating film is essentially required to secure the required appearance and film properties. It consists of 10 to 15 minutes, and has a disadvantage that the coating properties significantly decrease under short hot air conditions.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2006-0078973 discloses an undercoat composition for automobile bumpers that can improve adhesion, fillability, and abrasiveness by including chlorinated polyolefin-modified acrylic resins and chlorinated polyolefin resins. There was a problem that the coating properties were still lowered under short hot air conditions.
  • the present invention uses less VOC than conventional solvent-based paints, and has a multilayer coating and a molded article including the same, which can secure excellent appearance and adhesion, water resistance and weather resistance even in a conventional hot air section or relatively shorter conditions. It is the technical problem to provide.
  • the multilayer coating of the present invention comprises a primer coating layer made of a first composition comprising a water-dispersible polyolefin emulsion resin, an acrylic emulsion resin (A), a water-dispersed polyurethane resin (A) and a pigment; And a base coating layer made of a second composition comprising an acrylic emulsion resin (B), a water-dispersed polyurethane resin (B) and a pigment different from the water-dispersed polyurethane resin (A).
  • Resin (A) and water dispersion polyurethane resin (B) are each independently the mixture of 2 or more types of water dispersion polyurethane resin.
  • the molded article of the present invention comprises the multilayer coating.
  • the multilayer coating of the present invention includes an acrylic emulsion resin for improving the appearance and workability of the coating film and a water-dispersible polyurethane resin for improving the physical properties of the coating film. Since the content of VOC is smaller than that of the conventional solvent-based paint, the multilayer coating When applied to molded products, such as automobile bumpers it is possible to ensure excellent appearance and adhesion, water resistance, weather resistance and repainting even in the conventional hot air section or relatively shorter conditions.
  • the multilayer coating of the present invention comprises a primer coating layer made of a first composition comprising a water-dispersible polyolefin emulsion resin, an acrylic emulsion resin (A), a water-dispersed polyurethane resin (A) and a pigment; And a base coating layer made of a second composition comprising an acrylic emulsion resin (B), a water-dispersed polyurethane resin (B), and a pigment.
  • the water-dispersed polyurethane resin (A) and a water-dispersed polyurethane resin ( Each B) is independently a mixture of two or more water-dispersed polyurethane resins.
  • the acrylic emulsion resin (A) of the first composition is different from the acrylic emulsion resin (B) of the second composition, and likewise, the water-dispersed polyurethane resin (A) of the first composition is a water-dispersible polyurethane resin (B) of the second composition. ) Is different.
  • the multilayer coating of the present invention may include a primer coating layer made of the first composition and a base coating layer made of the second composition, thereby ensuring excellent appearance and adhesion, water resistance, weather resistance, and repainting.
  • the multilayer coating can be applied, for example, in the form of a multilayer coating of a water soluble primer-water soluble basecoat-soluble creecoat to an EMPP based material for automobile bumpers.
  • the conventional hot air section or a relatively shorter section than that when applied to molded articles such as automobile bumpers by using an acrylic emulsion resin that improves the appearance and workability of the coating film and a water-dispersible polyurethane resin that improves the physical properties of the coating film, the conventional hot air section or a relatively shorter section than that. Under the conditions, excellent appearance and adhesion, water resistance and weather resistance can be ensured, and in particular, hydrolysis of the coating film can be prevented under water-resistant conditions.
  • the first composition from which the primer coating layer can be prepared includes 25 to 30 wt% of the water-dispersed polyolefin emulsion resin, 5 to 10 wt% of the acrylic emulsion resin (A), and a water-based polyurethane resin based on 100 wt% of the total composition.
  • the water-dispersed polyolefin emulsion resin is used to improve physical properties such as material adhesion and water resistance, and may preferably be a chlorinated free water-based olefin.
  • the water-dispersible polyolefin emulsion resin may have a solid content of 20 to 35% based on the total weight and a weight average molecular weight of 60,000 to 80,000.
  • the water dispersion type polyolefin resin may be used in an amount of 25 to 30% by weight based on 100% by weight of the first composition. When it is less than 25% by weight, the material adhesion and water resistance are lowered. There is a problem of falling appearance.
  • Acrylic emulsion resin (A) is used for the purpose of improving the appearance and workability, although not particularly limited, the acrylic emulsion resin has a solid content of 30 to 50% based on the total weight, the glass transition temperature (Tg) of 60 to 80 What is C can be used.
  • Tg glass transition temperature
  • the first composition may comprise 5 to 10% by weight of the acrylic emulsion resin (A). If it is less than 5% by weight, the appearance and workability are inferior, and if it is more than 10% by weight, coating film properties, particularly water resistance may be poor.
  • the acrylic emulsion resin may be a copolymer in which an ethylenically unsaturated acrylic monomer and a monoethylene-unsaturated acid monomer are mixed, but is not particularly limited.
  • the acrylic monomer may be methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylic.
  • the water-dispersed polyurethane resin (A) of the present invention is included to implement excellent coating properties, but is not particularly limited, but the water-dispersible polyurethane resin (A) is a mixture of two or more kinds, for example, polyether polyurethane resin, poly From the group consisting of ester polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins, polyetherester polyurethane resins, polyethercarbonate polyurethane resins, polycaprolactone polyurethane resins, hydrocarbon polyurethane resins, aliphatic polyurethane resins and aromatic polyurethane resins You can use what is selected.
  • polyether polyurethane resin poly From the group consisting of ester polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins, polyetherester polyurethane resins, polyethercarbonate polyurethane resins, polycaprolactone polyurethane resins, hydrocarbon polyurethane resins, aliphatic polyurethane resins and aromatic polyure
  • the water-dispersible polyurethane resin (A) of the present invention may use a solid content of 35 to 55% by weight based on the total weight, for example, a weight average molecular weight of 45,000 to 55,000, pH of 6 to 9, viscosity Is a polyester polyurethane resin a having a solid content of 49 to 51%, a solids content of 45 to 55%, a glass transition temperature of -10 to 10 ° C, and a pH of 6 to 8 It may be a mixture of polyester polyurethane resin b.
  • the mixing ratio of the polyurethane resin a and the polyurethane resin b may be 1: 0.4 to 1: 1.6 based on the weight ratio.
  • the first composition comprises 10 to 15% by weight of the water-dispersed polyurethane resin (A), based on 100% by weight of the total composition.
  • the content of the water-dispersible polyurethane resin (A) is less than 10% by weight, the water resistance is lowered, and when it exceeds 15% by weight, the painting workability is deteriorated.
  • the first composition of the present invention may include a pigment for color implementation, and is not particularly limited, but may be selected from the group consisting of aluminum paste, mica, titanium dioxide, carbon black, extender pigments, organic pigments, and combinations thereof. Can be. Such pigments may be commonly used in the first composition and the second composition.
  • Pigment contains 3 to 10% by weight based on 100% by weight of the first composition, it is difficult to achieve the proper color and concealing power when the content of the pigment is too small, and paintability when the content of the pigment is too large This can fall.
  • the solvent may include 5 to 10% by weight based on 100% by weight of the first composition. If the content of the solvent is too small, there is a problem that the material wettability is inferior, on the contrary too much, there is a problem of exceeding the VOC content.
  • the solvent may be selected from butyl glycol, hydrocarbons, alcohols, and combinations thereof. Such solvents may be commonly used in the first composition and the second composition.
  • the ion-exchanged water may include 25 to 35 wt% based on 100 wt% of the first composition. If the content of the ion-exchanged water is too small, there is a problem of poor painting workability, on the contrary, too much may remain when passing through the hot air to reduce the coating properties.
  • composition of the present invention may further comprise one or more additives selected from the group consisting of surface lubricants, thickeners, surface modifiers, antifoams, precipitation inhibitors, neutralizers and UV additives.
  • a polyether siloxane-based surface lubricant may be used as the surface lubricant
  • a modified acrylic polymer thickener may be used as the thickener
  • an ethoxylate polymer-based surface adjuster may be used as the surface modifier.
  • a polysiloxane antifoamer etc. can be used as an antifoamer.
  • the amount of the additive may be 0.1 to 10 wt% based on 100 wt% of the total composition. Such additives may be commonly used in the first composition and the second composition.
  • the second composition of the present invention based on 100% by weight of the total composition, 10 to 15% by weight of the acrylic emulsion resin (B), 25 to 35% by weight of the water dispersion polyurethane resin (B), 1 to 10% by weight of the pigment, solvent 10 to 20 wt% and 20 to 40 wt% of ion-exchanged water.
  • the second composition of the present invention comprises an acrylic emulsion resin to improve the appearance and workability of the coating film, the acrylic emulsion resin has a molecular weight (Mw) of 30,000 ⁇ 50,000 and a solid content of 35 to 50% based on the total weight And, glass transition temperature (Tg) can be used that is -15 ⁇ 0 °C.
  • Mw molecular weight
  • Tg glass transition temperature
  • the acrylic emulsion resin (B) comprises 10 to 15% by weight, such as 12 to 15% by weight, based on 100% by weight of the total of the second composition.
  • the content of the acrylic emulsion resin is more than 15% by weight, there is a problem of poor coating properties, particularly water resistance, and less than 10% by weight, the workability of the paint is poor.
  • the second composition of the present invention comprises a water-dispersible polyurethane resin (B) to achieve excellent coating properties.
  • the water-dispersed polyurethane resin (B) is a mixture of two or more kinds, for example, a weight average molecular weight of 45,000 to 55,000, pH of 6 to 9, viscosity of 40 to 600 mpa ⁇ s, solid content of 49 to 51 %
  • the mixing ratio of the polyurethane resin a and the polyurethane resin c may be 1: 1 to 1: 1.2 based on the weight ratio.
  • the water-dispersed polyurethane resin (B) comprises 25 to 35% by weight, such as 30 to 35% by weight, based on 100% by weight of the total of the second composition.
  • the content of the water-dispersed polyurethane resin (B) is less than 25% by weight, the water resistance is lowered, and when it exceeds 35% by weight, paintability is deteriorated.
  • the pigment contains 1 to 10% by weight, based on 100% by weight of the second composition, and when the content of the pigment is too small, it is difficult to achieve proper color and concealment, and when the content of the pigment is too much, the paintability This can fall.
  • the solvent may include 10 to 20% by weight, such as 10 to 15% by weight, based on 100% by weight of the total second composition. If the content of the solvent is too small, there is a problem that the material wettability is inferior, on the contrary too much, there is a problem of exceeding the VOC content.
  • the composition of the present invention may comprise 20 to 40% by weight of ion-exchanged water, such as 20 to 30% by weight, based on 100% by weight of the total composition. If the content of the ion-exchanged water is too small, there is a problem of poor painting workability, on the contrary, too much may remain when passing through the hot air to reduce the coating properties.
  • a molded article comprising the multilayer coating.
  • the molded article may be made of polypropylene and ABS-based materials, and may be used for automobile parts such as automobile bumpers.
  • Acrylic emulsion resin A water dispersion polyurethane A, water dispersion polyurethane B, tooth
  • the on-exchanged water was put in a container and a solvent was added while stirring at a low speed (300 to 500 rpm) using a stirrer and stirred for 10 minutes. While stirring the raw materials, a pigment, a neutralizer, an antifoaming agent, a quencher, and a thickener were sequentially added, followed by high speed stirring at 1500 rpm until the quencher satisfied the specified particle size (25 microns). Thereafter, ion-exchanged water, polyolefin emulsion, surface conditioner, antifoaming agent, thickener, and neutralizing agent were added while stirring the raw materials, followed by stirring for 30 minutes. If necessary, the viscosity was adjusted to 25-35 seconds in a pod cup (NO # 4) using ion-exchanged water (mixing each component with a composition as shown in Table 1 below).
  • the acrylic emulsion resin B, the water-dispersed polyurethane A resin, the water-dispersed polyurethane C resin, and the ion-exchanged water into a container and mix them at a low speed (300 to 500 rpm) using a stirrer and add a UV additive and a solvent and stir for 10 minutes. It was. An aluminum paste and a solvent, which are pigments, were added to a separate container and stirred for 10 minutes, and then added to the mixed solution prepared above while stirring. While stirring the raw materials, a surface lubricant, a thickener, a surface conditioner, an antifoaming agent, a precipitation inhibitor, and a neutralizing agent were added and stirred for 10 minutes. Thereafter, the viscosity was adjusted to 30-35 seconds in a pod cup (NO # 4) using ion-exchanged water (mixing each component with a composition as shown in Table 1 below).
  • Polyolefin Emulsion Solid 30%, Weight average molecular weight (Mw) 60,000 to 80,000 (TOYOBO)
  • Acrylic emulsion resin A solid content 45%, glass transition temperature (Tg) 70 °C
  • Acrylic emulsion resin B solid content 45%, glass transition temperature (Tg) -6 °C, weight average molecular weight 40,000 to 45,000
  • Water-dispersed polyurethane resin A weight average molecular weight (Mw) 45,000 to 55,000, solid content 50%
  • Water-dispersed polyurethane resin B 50% solids, glass transition temperature (Tg) 0 °C
  • Water dispersion polyurethane resin C Solid content 35%, Glass transition temperature (Tg) 20-30 degreeC, Molecular weight distribution 20,000-30,000, Viscosity 30-40 cps (KCC)
  • Pigment A Titanium Dioxide and Carbon Black
  • Ekoxyllate polymer surface modifier BYK
  • Quenching agent Synthetic silica (Fuji Silysia)
  • UV additive hydroxyphenyl benzotriazole-based UV additive
  • a primer (dry film thickness: 10 to 12 microns) of the first composition was coated on a polypropylene substrate and dried at 40 ° C. for 4 minutes, and then a water-soluble base coat (dry film thickness: 15 to 20 microns) of the second composition was prepared. After coating for 6 minutes at 65 °C dried and left for 10 minutes at room temperature. A clear coat (dry coat thickness: 28 to 38 microns) prepared separately was coated thereon, and the final coat was cured with hot air at 80 ° C. for 30 minutes.
  • the degree of peeling of the coating film was compared by spraying high pressure water at a pressure of 70 kgf at a distance of 10 cm with a prescribed high-pressure car wash tester.
  • Repainting was performed at intervals of 1 to 7 days after the original coating to compare the coating appearance and adhesion.
  • Examples 1 and 2 which are multilayer coatings of the present invention, were excellently evaluated in coating workability, appearance, adhesion, water resistance, high-pressure car wash resistance, and weather resistance, but the acrylic emulsion resin of the base coating layer Comparative Example 1 and the comparative example 2 containing an excessive amount of water and the dispersion of polyurethane resin is less than the content of poor water resistance, Comparative Examples 3 and Comparative Example 4 that the acrylic emulsion resin or the dispersion of polyurethane resin is less than the content In the case of coating workability, repainting and appearance was found to be poor.
  • the multilayer coating of the present invention when applied to a molded article such as an automobile bumper, it can be seen that excellent appearance and adhesion, water resistance and weather resistance can be secured even in a conventional hot air section or relatively shorter conditions.

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Abstract

본 발명은 기존 용제계 도료에 비해 VOC를 적게 사용하며, 종래의 핫에어블로 구간 또는 그보다 상대적으로 짧은 조건에서도 우수한 외관 및 부착성, 내수성 및 내후성을 확보할 수 있는 다층 코팅 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.

Description

다층 코팅 및 이를 포함하는 성형품
본 발명은 다층 코팅 및 이를 포함하는 성형품에 관한 것이다.
자동차 범퍼용 도료의 경우, EMPP(Elastomer Modified Polypropylene) 계열의 소재에 프라이머-베이스코트-클리어코트로 이루어지는 다층 코팅으로 도장되며, 각 층마다 유성도료로 도장되는 것이 일반적이었으나, VOC 규제 등의 환경문제가 대두되면서 수용성 도장의 수요가 증가하는 추세이다.
수용성 도장을 적용하는 경우, 필요한 외관 및 도막물성을 확보하기 위해 도막내 수분을 건조시키는 핫에어블로(hot air blow) 구간이 필수적으로 요구되는데, 종래의 도장라인은 이 구간의 조건이 80℃에서 10~15분으로 이루어져 있어, 짧은 핫에어블로 조건에서는 도막물성이 현저하게 저하된다는 단점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2006-0078973호에는 클로리네이티드 폴리올레핀 변성아크릴수지 및 클로리네이티드 폴리올레핀 수지 등을 포함함으로써 부착성, 메움성 및 연마성을 향상시킬 수 있는 자동차 범퍼용 하도 피막 조성물이 개시된 바 있으나, 짧은 핫에어블로 조건에서는 여전히 도막물성이 저하된다는 문제가 있었다.
본 발명은 기존 용제계 도료에 비해 VOC를 적게 사용하며, 종래의 핫에어블로 구간 또는 그보다 상대적으로 짧은 조건에서도 우수한 외관 및 부착성, 내수성 및 내후성을 확보할 수 있는 다층 코팅 및 이를 포함하는 성형품을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다층 코팅은 수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지, 아크릴 에멀젼 수지(A), 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 안료를 포함하는 제1조성물로 제조된 프라이머 코팅층; 및 아크릴 에멀젼 수지(B), 상기 수분산 폴리우레탄 수지(A)와는 상이한 수분산 폴리우레탄 수지(B) 및 안료를 포함하는 제2조성물로 제조된 베이스 코팅층;을 포함하며, 상기 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 수분산 폴리우레탄 수지(B)는 각각 독립적으로, 2종 이상의 수분산 폴리우레탄 수지의 혼합물이다.
본 발명의 성형품은 상기 다층 코팅을 포함한다.
본 발명의 다층 코팅은 도막의 외관 및 작업성을 향상시키는 아크릴 에멀젼 수지와 도막의 물성을 향상시키는 수분산형 폴리우레탄 수지를 포함하고, 기존 용제계 도료에 비해 VOC의 함량이 적기 때문에, 상기 다층 코팅을 자동차 범퍼 등의 성형품에 적용하는 경우 종래의 핫에어블로 구간 또는 그보다 상대적으로 짧은 조건에서도 우수한 외관 및 부착성, 내수성, 내후성 및 재도장성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 다층 코팅은 수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지, 아크릴 에멀젼 수지(A), 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 안료를 포함하는 제1조성물로 제조된 프라이머 코팅층; 및 아크릴 에멀젼 수지(B), 수분산 폴리우레탄 수지(B) 및 안료를 포함하는 제2조성물로 제조된 베이스 코팅층;을 포함하며, 상기 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 수분산 폴리우레탄 수지(B)는 각각 독립적으로, 2종 이상의 수분산 폴리우레탄 수지의 혼합물이다.
제1조성물의 아크릴 에멀젼 수지(A)는 제2조성물의 아크릴 에멀젼 수지(B)와는 상이하며, 마찬가지로 제1조성물의 수분산 폴리우레탄 수지(A)는 제2조성물의 수분산 폴리우레탄 수지(B)와는 상이하다.
본 발명의 다층 코팅은 제1조성물로 제조된 프라이머 코팅층과 제2조성물로 제조되는 베이스 코팅층을 포함하여 우수한 외관 및 부착성, 내수성, 내후성 및 재도장성을 확보할 수 있다. 상기 다층 코팅은 예를 들어, 자동차 범퍼용 EMPP 계열 소재에 수용성 프라이머-수용성 베이스코트-유용성 크리어코트의 다층 코팅 형태로 적용될 수 있다.
즉, 도막의 외관 및 작업성을 향상시키는 아크릴 에멀젼 수지와 도막의 물성을 향상시키는 수분산형 폴리우레탄 수지 등을 사용함으로써 자동차 범퍼 등의 성형품에 적용하는 경우 종래의 핫에어블로 구간 또는 그보다 상대적으로 짧은 조건에서도 우수한 외관 및 부착성, 내수성 및 내후성 등을 확보할 수 있으며, 특히 내수성 조건하에서 도막의 가수분해를 방지할 수 있다.
제1조성물
프라이머 코팅층을 제조할 수 있는 제1조성물은, 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지 25 내지 30 중량%, 아크릴 에멀젼 수지(A) 5 내지 10 중량%, 수분산 폴리우레탄 수지(A) 10 내지 15 중량%, 안료 3 내지 10 중량%, 용제 5 내지 10 중량% 및 이온교환수 25 내지 35 중량%를 포함할 수 있다.
수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지는 소재부착성, 내수성 등 물성을 향상시키기 위해 사용되는데, 바람직하게는 염소화 프리계 수분산 올레핀일 수 있다. 특별히 한정하지는 않으나, 수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지는 고형분 함량이 총 중량을 기준으로 20~35%이고 중량평균 분자량이 60,000~80,000인 것일 수 있다. 제1조성물 총 100 중량%에 대하여 수분산형 폴리올레핀 수지는 25 내지 30 중량%를 사용할 수 있는데, 25 중량% 미만인 경우 소재부착성 및 내수성이 떨어지게 되고, 30중량%를 초과하면 도료의 작업성 및 도막 외관이 떨어지는 문제가 생긴다.
아크릴 에멀젼 수지(A)는 외관 및 작업성 향상 목적을 위해 사용되며, 특별히 한정하지 않으나 아크릴 에멀젼 수지는 고형분 함량이 총 중량을 기준으로 30~50%이고, 유리전이온도(Tg)가 60~80℃인 것을 사용할 수 있다.
제1조성물은 아크릴 에멀젼 수지(A) 5 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 5 중량% 미만인 경우 외관 및 작업성이 떨어지고, 10 중량%를 초과하는 경우 도막물성, 특히 내수성이 떨어질 수 있다. 여기서, 아크릴 에멀젼 수지는 에틸렌계 불포화 아크릴 단량체와 모노에틸렌계-불포화 산 단량체가 혼합된 공중합체일 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예컨대, 아크릴 단량체는, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 아미노알킬 (메트)아크릴레이트, N-알킬 아미노알킬 (메타크릴레이트), N,N-디알킬 아미노알킬 (메트)아크릴레이트와 같은 (메트)아크릴 에스테르 단량체 70-99.5중량%를 포함할 수 있고, 모노에틸렌계-불포화 산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 술포에틸 메타크릴레이트, 포스포에틸 메타크릴레이트, 푸마르산, 말레산, 모노메틸 이타코네이트, 모노메틸 푸마레이트, 모노부틸 푸마레이트 및 말레산 무수물과 같은, 모노에틸렌계-불포화 산단량체 0.5-30중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 수분산 폴리우레탄 수지(A)는 우수한 도막물성을 구현하기 위해 포함되며, 특별히 한정하지 않으나 상기 수분산 폴리우레탄 수지(A)는 2종 이상의 혼합물로서, 예컨대 폴리에테르 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 폴리우레탄수지, 폴리카보네이트 폴리우레탄 수지, 폴리에테르에스테르 폴리우레탄 수지, 폴리에테르카보네이트 폴리우레탄 수지, 폴리카프로락톤 폴리우레탄 수지, 탄화수소 폴리우레탄 수지, 지방족 폴리우레탄 수지 및 방향족 폴리우레탄 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 수분산 폴리우레탄 수지(A)는 고형분 함량이 총 중량을 기준으로 35 내지 55 중량%인 것을 사용할 수 있으며, 예컨대, 중량평균 분자량이 45,000 내지 55,000이고, pH는 6 내지 9이며, 점성은 40 내지 600 mpa·s이고, 고형분 함량이 49 내지 51%인 폴리에스테르 폴리우레탄 수지 ⓐ와, 고형분이 45 내지 55%이고, 유리전이온도가 -10 내지 10℃이며, pH가 6 내지 8인 폴리에스테르 폴리우레탄 수지 ⓑ의 혼합물일 수 있다. 예컨대 폴리우레탄 수지 ⓐ와 폴리우레탄 수지 ⓑ의 혼합비는 중량비 기준으로 1 : 0.4 내지 1 : 1.6일 수 있다.
제1조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 수분산 폴리우레탄 수지(A) 10 내지 15 중량%를 포함한다. 수분산 폴리우레탄 수지(A)의 함량이 10 중량% 미만인 경우 내수성이 저하되고, 15 중량%를 초과하는 경우 도장 작업성이 떨어지게 된다.
본 발명의 제1조성물은 색상 구현을 위해 안료를 포함할 수 있으며, 특별히 한정하지 않으나 알루미늄 페이스트, 마이카, 이산화티타늄, 카본블랙, 체질안료, 유기안료 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이러한 안료는 제1조성물 및 제2조성물에 공통으로 사용될 수 있다.
안료는 제1조성물 총 100 중량%를 기준으로, 3 내지 10 중량%를 포함하며, 안료의 함량이 너무 적은 경우 적절한 색상의 구현 및 은폐력을 확보하기 어렵고, 안료의 함량이 너무 많은 경우 도장 작업성이 떨어질 수 있다.
용제는 제1조성물 총 100 중량%를 기준으로, 5 내지 10 중량%를 포함할 수 있다. 용제의 함량이 너무 적은 경우 소재 습윤성이 떨어지는 문제가 있고, 반대로 너무 많은 경우 VOC 규제함량을 초과하는 문제가 있다.
특별히 한정하지 않으나, 상기 용제로는 부틸 글리콜, 하이드로카본, 알콜류 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이러한 용제는 제1조성물 및 제2조성물에 공통으로 사용될 수 있다.
이온교환수는 제1조성물 총 100 중량%를 기준으로, 25 내지 35 중량%를 포함할 수 있다. 이온교환수의 함량이 너무 적은 경우 도장작업성이 떨어지는 문제가 있고, 반대로 너무 많은 경우 핫에어블로 통과시 잔류하여 도막물성을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 조성물은, 표면윤활제, 증점제, 표면조정제, 소포제, 침전방지제, 중화제 및 UV 첨가제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예컨대 표면윤활제로는 폴리에테르실록산계 표면윤활제 등을 사용할 수 있고, 증점제로는 변성 아크릴릭 폴리머 증점제 등을 사용할 수 있으며, 표면조정제로는 에콕실레이트 폴리머계 표면조정제 등을 사용할 수 있다. 또한, 소포제로는 폴리실록산계 소포제 등을 사용할 수 있다.
특별히 한정하지 않으나 첨가제의 함량은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 0.1 내지 10 중량%일 수 있다. 이러한 첨가제는 제1조성물 및 제2조성물에 공통으로 사용될 수 있다.
제2조성물
본 발명의 제2조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 아크릴 에멀젼 수지(B) 10 내지 15 중량%, 수분산 폴리우레탄 수지(B) 25 내지 35 중량%, 안료 1 내지 10 중량%, 용제 10 내지 20 중량% 및 이온교환수 20 내지 40 중량%를 포함한다.
본 발명의 제2조성물은 도막의 외관 및 작업성의 향상을 위해 아크릴 에멀젼 수지를 포함하는 바, 아크릴 에멀젼 수지는 분자량(Mw)이 30,000~50,000이고, 총 중량을 기준으로 고형분 함량이 35 내지 50%이고, 유리전이온도(Tg)가 -15 ~ 0 ℃인 인 것을 사용할 수 있다.
아크릴 에멀젼 수지(B)는 제2조성물 총 100 중량%를 기준으로, 10 내지 15 중량%, 예컨대 12 내지 15 중량%를 포함한다. 아크릴 에멀젼 수지의 함량이 15 중량%를 초과하는 경우 도막물성, 특히 내수성이 떨어지는 문제가 생기고, 10 중량% 미만인 경우 도료의 작업성이 떨어지게 된다.
본 발명의 제2조성물은 우수한 도막물성을 구현하기 위해 수분산 폴리우레탄 수지(B)를 포함한다. 상기 수분산 폴리우레탄 수지(B)는 2종 이상의 혼합물로서, 예컨대, 중량평균 분자량이 45,000 내지 55,000이고, pH는 6 내지 9이며, 점성은 40 내지 600 mpa·s이고, 고형분 함량이 49 내지 51%인 폴리에스테르 폴리우레탄 수지 ⓐ와, 중량평균 분자량이 20,000 내지 30,000이고, 유리전이온도는 10 내지 30 ℃이며, 고형분 함량이 35 내지 45%이고, pH는 7 내지 9이며, 점성은 30 내지 40 mpa·s인 폴리에스테르 폴리우레탄 수지 ⓒ의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 폴리우레탄 수지 ⓐ와 폴리우레탄 수지 ⓒ의 혼합비는 중량비 기준으로 1 : 1 내지 1 : 1.2일 수 있다.
수분산 폴리우레탄 수지(B)는, 제2조성물 총 100 중량%를 기준으로, 25 내지 35 중량%, 예컨대 30 내지 35 중량%를 포함한다. 수분산 폴리우레탄 수지(B)의 함량이 25 중량% 미만인 경우 내수성이 저하되고, 35 중량%를 초과하는 경우 도장 작업성이 떨어지게 된다.
안료는 제2조성물 총 100 중량%를 기준으로, 1 내지 10 중량%를 포함하며, 안료의 함량이 너무 적은 경우 적절한 색상의 구현 및 은폐력을 확보하기 어렵고, 안료의 함량이 너무 많은 경우 도장 작업성이 떨어질 수 있다.
용제는 제2조성물 총 100 중량%를 기준으로, 용제 10 내지 20 중량%, 예컨대 10 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. 용제의 함량이 너무 적은 경우 소재 습윤성이 떨어지는 문제가 있고, 반대로 너무 많은 경우 VOC 규제함량을 초과하는 문제가 있다.
본 발명의 조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 이온교환수 20 내지 40 중량%, 예컨대 20 내지 30 중량%를 포함할 수 있다. 이온교환수의 함량이 너무 적은 경우 도장작업성이 떨어지는 문제가 있고, 반대로 너무 많은 경우 핫에어블로 통과시 잔류하여 도막물성을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 다층 코팅을 포함하는 성형품이 제공된다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 성형품의 재질은 폴리프로필렌, ABS 계열 재질일 수 있으며, 자동차 부품, 예컨대 자동차 범퍼 등의 용도일 수 있다.
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 ]
1. 제조예
제조예 1-1. 프라이머 코팅층을 위한 제1조성물의 제조
아크릴 에멀젼 수지A, 수분산 폴리우레탄A, 수분산 폴리우레탄B, 이
온교환수를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속(300 내지 500 rpm)으로 혼합하면서 용제를 투입하여 10분간 교반하였다. 상기 원료들을 교반하면서 안료, 중화제, 소포제, 소광제, 증점제를 순서대로 투입한 후 소광제가 규정 입도(25마이크론)를 만족할 때까지 1500rpm으로 고속 교반하였다. 그 후 상기 원료들을 교반하면서 이온교환수, 폴리올레핀 에멀젼, 표면조정제, 소포제, 증점제, 중화제를 투입하여 30분간 교반하였다. 필요에 따라 이온교환수를 사용하여 점도를 포드컵 (NO#4) 25 내지 35초로 조정하였다(하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 각 성분을 혼합).
제조예 1-2. 베이스 코팅층을 위한 제2조성물의 제조
아크릴 에멀젼 수지B, 수분산 폴리우레탄A 수지, 수분산 폴리우레탄C 수지 및 이온교환수를 용기에 넣고 교반기를 사용하여 저속(300 내지 500 rpm)으로 혼합하면서 UV첨가제, 용제를 투입하여 10분간 교반하였다. 별도 용기에 안료인 알루미늄 페이스트와 용제를 투입하여 10분간 교반한 후, 상기에서 제조된 혼합액에 교반하면서 투입하였다. 상기 원료들을 교반하면서 표면윤활제, 증점제, 표면조정제, 소포제, 침전방지제 및 중화제를 투입하고 10분간 교반하였다. 그 후, 이온교환수를 사용하여 점도를 포드컵 (NO#4) 30 내지 35초로 조정하였다(하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 각 성분을 혼합).
　 성분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4
프라이머코팅층 폴리올레핀 에멀젼 27.5 27.5 28.8 20 27.5 40 30
아크릴 에멀젼 A 5.5 5.5 5.5 10.5 5.5 2.8 8.3
수분산 폴리우레탄 A 5.5 9.8 5.5 8 14.3 　 5
수분산 폴리우레탄 B 8.8 4.5 5.5 8.8 　 4.5 4
안료 A 7.3 7.3 7.3 7.3 7.3 6.8 7.3
용제 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.8 8.3
이온교환수 27.24 27.24 29.24 27.24 27.24 27.24 27.24
표면조정제 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
증점제 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
소포제 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66
소광제 1 1 1 1 1 1 1
중화제 3 3 3 3 3 3 3
베이스코팅층 아크릴 에멀젼 B 12 15 14 20 15 8 　
수분산 폴리우레탄 A 17 15 15 15 12 17 22
수분산 폴리우레탄 C 18 18 15 13 12 17 22
UV첨가제 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
안료 B 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8
용제 14 13 17 13 18 16 13
이온교환수 25.7 25.7 25.7 25.7 29.7 28.7 29.7
표면윤활제 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
증점제 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4
표면조정제 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
소포제 1 1 1 1 1 1 1
침전방지제 1 1 1 1 1 1 1
중화제 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
폴리올레핀 에멀젼: 고형분 30%, 중량평균 분자량(Mw) 60,000 내지 80,000(TOYOBO)
아크릴 에멀젼 수지 A: 고형분 45%, 유리전이온도(Tg) 70℃
아크릴 에멀젼 수지 B: 고형분 45%, 유리전이온도(Tg) -6℃, 중량평균 분자량 40,000 내지 45,000
수분산 폴리우레탄 수지 A: 중량평균 분자량(Mw) 45,000 내지 55,000, 고형분 50%
수분산 폴리우레탄 수지 B: 고형분 50%, 유리전이온도(Tg) 0℃
수분산 폴리우레탄 수지 C: 고형분 35%, 유리전이온도(Tg) 20 내지 30℃, 분자량 분포 20,000 내지 30,000, 점도 30 내지 40 cps (KCC)
안료 A: 이산화티타늄 및 카본블랙
안료 B: 알루미늄 페이스트
용제: 부틸 글리콜
표면조정제: 에콕실레이트 폴리머계 표면조정제(BYK사)
증점제: 변성 아크릴릭 폴리머 증점제(바스프사)
소포제: 폴리실록산계 소포제(Airproduct사)
소광제: 합성실리카(Fuji Silysia사)
중화제: 아민(ANGUS Chemie사)
UV첨가제: 하이드록시페닐 벤조트리아졸계 UV첨가제
이온교환수
표면윤활제: 폴리에테르실록산계(Tego사)
제조예 2. 제1 및 제2 조성물로 제조된 다층코팅을 포함하는 성형품의 제조
폴리프로필렌 소지 위에 제1조성물의 프라이머(건조도막두께: 10 내지 12마이크론)를 도장하여 40℃에서 4분 건조 후, 상기 제조된 제2조성물인 수용성 베이스코트(건조도막두께: 15 내지 20마이크론)를 도장하여 65℃에서 6분간 건조하여 상온에서 10분간 방치하였다. 그 위에 별도로 제조한 클리어 코트(건조도막 두께: 28 내지 38마이크론)를 도장하여 80℃에서 30분간 핫 에어로 최종도막을 경화시켰다.
2. 결과
도장 작업성, 최종 도막의 외관 및 물성을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
도장작업성 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ X X
외관 ◎ ○ ◎ ◎ ○ △ X
부착성 ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ○ ◎
내수성 ◎ ◎ ◎ X X ◎ ◎
고압세차성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○
내후성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
재도장성 ◎ ○ ◎ ○ ◎ ○ △
평가: ◎-우수, ○-양호, △-보통, X-불량
1) 도장작업성
30x40cm 틴플레이트에 IWATA 61건으로 왕복 2회 도장하여 도장시 도료의 무화정도, 평활성의 정도와 도막 살오름성을 비교하였다.
2) 외관
하도가 도장된 플라스틱 소지에 도료를 도장한 후, 80℃ 조건에서 6분 동안 건조시킨 후, 그 위에 클리어 코트를 도장하여 표면의 기포, 이물, 반점, 홈 및 평활성의 정도를 비교하였다.
3) 부착성
ASTM D3359 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 1㎜x1㎜ 눈금 100개 중에서 테이프 접착성 시험 후 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.
4) 내수성
40℃ 항온조에 완성된 도막을 10일간 침적 후 부착시험 및 외관평가를 진행 하였다.
5) 고압세차성
규정된 고압세차 시험기로 10cm 거리에서 70kgf 압력으로 고압의 물을 분사하여 도막의 박리 정도를 비교하였다.
6) 내후성
제논 웨더로미터 시험기 환경에서 2500kJ의 에너지로 폭로 후 도막 외관, 색차, 부착성을 비교하였다.
7) 재도장성
원도장 후 1 내지 7일 간격으로 재도장을 실시하여 도막외관 및 부착성을 비교하였다.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 다층 코팅인 실시예 1 및 2의 경우 도장작업성, 외관, 부착성, 내수성, 고압세차성 및 내후성에서 우수한 평가를 받았으나, 베이스 코팅층의 아크릴 에멀젼 수지의 함량이 과량으로 포함된 비교예 1과 수분산 폴리우레탄 수지가 함량 미달인 비교예 2의 경우 내수성이 불량하였고, 아크릴 에멀젼 수지 또는 수분산 폴리우레탄 수지가 함량 미달인 비교예 3과 비교예 4의 경우 도장작업성, 재도장성 및 외관 등에서 불량함을 알 수 있었다.
따라서 본 발명의 다층 코팅을 자동차 범퍼 등의 성형품에 적용하는 경우 종래의 핫에어블로 구간 또는 그보다 상대적으로 짧은 조건에서도 우수한 외관 및 부착성, 내수성 및 내후성을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지, 아크릴 에멀젼 수지(A), 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 안료를 포함하는 제1조성물로 제조된 프라이머 코팅층; 및 아크릴 에멀젼 수지(B), 수분산 폴리우레탄 수지(B) 및 안료를 포함하는 제2조성물로 제조된 베이스 코팅층;을 포함하며,
    상기 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 수분산 폴리우레탄 수지(B)는 각각 독립적으로, 2종 이상의 수분산 폴리우레탄 수지의 혼합물인, 다층 코팅.
  2. 제1항에 있어서, 제1조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 아크릴 에멀젼 수지(A) 5 내지 10 중량% 및 수분산 폴리우레탄 수지(A) 10 내지 15 중량%를 포함하는, 다층 코팅.
  3. 제1항에 있어서, 제2조성물은 조성물 총 100 중량%를 기준으로, 아크릴 에멀젼 수지(B) 10 내지 15 중량% 및 수분산 폴리우레탄 수지(B) 25 내지 35 중량%를 포함하는, 다층 코팅.
  4. 제1항에 있어서, 수분산 폴리우레탄 수지(A) 및 수분산 폴리우레탄 수지(B)는 각각 독립적으로, 중량평균 분자량이 45,000 내지 55,000이고, 고형분 함량이 35 내지 55%인 수분산 폴리우레탄 수지를 포함하는, 다층코팅.
  5. 제1항에 있어서, 수분산 폴리올레핀 에멀젼 수지는 고형분이 20 내지 35%이고, 중량평균 분자량(Mw)이 60,000~80,000인, 다층 코팅.
  6. 제1항에 있어서, 수분산 폴리우레탄 수지는 폴리에테르 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 폴리우레탄 수지, 폴리카보네이트 폴리우레탄 수지, 폴리에테르에스테르 폴리우레탄 수지, 폴리에테르카보네이트 폴리우레탄 수지, 폴리카프로락톤 폴리우레탄 수지, 탄화수소 폴리우레탄 수지, 지방족 폴리우레탄 수지 및 방향족 폴리우레탄 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 다층 코팅.
  7. 제1항에 있어서, 안료는 알루미늄 페이스트, 마이카, 이산화티타늄, 카본블랙, 체질안료, 유기안료 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 다층 코팅.
  8. 제1항에 있어서, 제1조성물 및 제2조성물은 각각 독립적으로, 표면윤활제, 증점제, 표면조정제, 소포제, 침전방지제, 중화제 및 UV 첨가제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, 다층 코팅.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 다층 코팅을 포함하는 성형품.
PCT/KR2017/000377 2016-01-15 2017-01-11 다층 코팅 및 이를 포함하는 성형품 WO2017123006A1 (ko)

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