WO2017131472A1 - 자동차 중도용 수용성 도료 조성물 및 이를 이용한 자동차 도장 방법 - Google Patents

자동차 중도용 수용성 도료 조성물 및 이를 이용한 자동차 도장 방법 Download PDF

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    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to a water-soluble coating composition for the middle of the car and a coating method of the car using the same.
  • Volatile organic compounds are known to cause various types of environmental problems because they inherent inherent biotoxicity and chemical reactivity, and cause severe environmental destruction such as tropospheric ozone layer generation, stratospheric ozone layer destruction, greenhouse effect, and odor generation. .
  • the amount of organic solvent is limited to 230 g / l / volume (recommended value 228 g / l) for undercoat in the US.
  • the use of organic solvents is limited to 30 g / m 2 or less per vehicle body area and the UK to 50 g / m 2 or less.
  • 2CoatBake (2C1B) car coating system which is used as a new car coating system, is applied to the vehicle body by applying electrodeposition paint, and after applying the intermediate coating process, it is completely cured at 140 to 150 °C for 25 minutes.
  • automakers have preferred to develop eco-friendly and economical coating systems, and in response, various coating systems have been developed.
  • the 'low temperature curing and high solid type water-soluble coating composition' described in Korean Patent No. 10-0484060 is a high solid, which is cured at low temperature, and is related to a water-soluble coating composition which gives high impact resistance to the coating film.
  • the present invention discloses a system that saves process cost and energy by lowering the baking temperature and increasing the solid content.
  • the 'water-soluble multilayer coating system for automobiles' described in Korean Patent No. 10-0665882 is commonly referred to as a "water-soluble 3C1B (3Coat1Bake) coating system," which is a soluble organic compound by soluble in the medium and top coat base coat portion. It is an eco-friendly painting method that is minimized, and it is a new technology coating system that can lead to highly economical automobile production by eliminating the intermediate baking process (complete curing at 150 ° C for 25 minutes), which is essential for the 2C1B coating system.
  • the current water-soluble coating system cannot be directly applied to a conventionally available oil-soluble coating equipment system, so a new production equipment should be newly installed or a large replacement of the existing equipment.
  • the present invention provides a water soluble mid coat system that can be applied immediately without changing the oil soluble coating system and equipment currently in use.
  • the automotive coating composition of the present invention is 20 to 50% by weight of polyester resin, 1 to 20% by weight of acrylic resin, 1 to 15% by weight of water-dispersed urethane resin, 1 to 15% by weight of urethane resin, based on the weight of the total coating composition. And 10 to 30 weight percent of melamine curing agent.
  • the coating method of the motor vehicle of the present invention includes coating the coating composition halfway in an oil soluble middle coating line.
  • the coating composition of the present invention can be applied as it is without the replacement of the oil-soluble coating method and facilities that are commonly used in the prior art, and is environmentally friendly and economical because it replaces the oil-soluble middle paint with a water-soluble middle paint.
  • the coating composition of the present invention such as coating hardness, popping and pinhole removal, storage stability, moderate fast drying, excellent UV protection effect, excellent workability, adhesion, water resistance, impact resistance, cold resistance chipping and intermixing prevention It has the effect of improving the overall physical properties of the coating film.
  • it is economical because it is possible to coat the top coat and the top coat after curing without the flash-off process, which removes moisture before the baking process after coating.
  • the present invention is 20 to 50% by weight of polyester resin, 1 to 20% by weight of acrylic resin, 1 to 15% by weight of water dispersion urethane resin, 1 to 15% by weight of urethane resin, and melamine curing agent based on the weight of the total coating composition. It is possible to provide a water-soluble coating composition for automobile intermediate containing 30% by weight.
  • the water-soluble coating composition for automotive intermediates of the present invention is a middle coating composition that can be used in automotive coating systems (2C1B coating system), polyester resins, acrylic resins, water dispersion urethane resins, urethane resins, melamine curing agents, and other additives By applying the same, it is possible to provide sufficient automotive appearance and properties only by drying at room temperature (about 10 minutes) without the flash-off (5 minutes at 80 ° C) process, which is one of the existing water-soluble processes.
  • the polyester resin is a main resin of the coating composition of the present invention, to impart flexibility, glossiness and durability of the coating film, and to improve adhesion to the electrodeposited coating film and to the top coat film. It may be prepared by synthesizing, preferably 1,6-hexanediol and adipic acid may be a hydrophilic polyester resin in the range of 20 to 50 mgKOH / g acid value synthesized as a basic structure, but may not be limited thereto. have.
  • the polyester resin may be included in 20 to 50% by weight based on the total weight of the coating composition. If the polyester resin is less than 20% by weight or more than 50% by weight may reduce the mechanical / chemical properties of the paint.
  • the acrylic resin may be prepared by mixing two or more acrylic monomers in order to give dispersion stability and storage stability of the pigment, Preferably Butyl acrylate and methyl methacrylate may be a hydrophilic acrylic resin in the range of 40 to 100 mgKOH / g acid value synthesized as a basic structure, but may not be limited thereto.
  • the acrylic resin may be included 1 to 20% by weight, 3 to 10% by weight based on the total weight of the coating composition. If the acrylic resin is less than 1% by weight, the appearance may be degraded. If the acrylic resin is more than 20% by weight, the physical properties of the paint may be reduced.
  • the water-dispersed urethane resin is used to improve the flexibility and chipping of the coating film, Number average molecular weights 20,000 to 50,000, acid values 4 to 8 mgKOH / g and particle sizes 50 to 200, synthesized from dimethylpropionic acid, polycarbonate polyols having a number average molecular weight of 500 to 4000 and 4,4'-methylene dicyclohexyl diisocyanate It may be a nano-dispersion urethane resin, but may not be limited thereto.
  • the water-dispersed urethane resin may be included 1 to 15% by weight based on the total weight of the coating composition.
  • the elastic modulus may be lowered, thereby lowering the chipping property.
  • the water-dispersed urethane resin is more than 15% by weight, the physical properties of the entire paint may be reduced due to the low solid content.
  • the urethane resin is used to give fluidity in the initial stage of drying and curing at room temperature, and is used to exhibit high appearance, and is synthesized from diamines such as propylene carbonate, dimethyl carbonate and ethylene carbonate and dimethylpentanediamine, and has a number average molecular weight of 200 to 1,000.
  • the hydroxyl group may be a urethane resin in the range of 100 to 500 mgKOH / g, but may not be limited thereto.
  • the urethane resin may be included in an amount of 1 to 15% by weight and 3 to 10% by weight based on the total weight of the coating composition. If the urethane resin is less than 1% by weight, there is a problem that the appearance is lowered, and if it exceeds 15% by weight there is a problem that the gloss is lowered.
  • the melamine curing agent may be included as a curing agent for increasing the adhesion, hardness, and mechanical properties of the coating film of the coating composition of the present invention.
  • the methylated melamine resin may act to increase the density, hardness, etc. of the coating film by reacting with the hydroxyl group in the base paint coated on the intermediate.
  • Methylated melamine resin is a common melamine resin having a methyl group, which can increase the density and plasticity of the coating film by using 10 to 30% by weight based on the total weight of the coating composition, and when used below 10% by weight, Improvements are difficult to expect and use in excess of 30% by weight causes problems with heat storage.
  • the water-soluble coating composition for automotive intermediates of the present invention is at least one selected from the group consisting of pigments, fluidity regulators, ultraviolet absorbers, fine titanium dioxide, dispersants, antifoaming agents, sedimentation inhibitors, pH regulators, wetting regulators, solvents and combinations thereof. It may further include, but may not be limited thereto.
  • the additive such as the pigment
  • in order to prevent the ultraviolet light that can reach the electrodeposition surface may include a UV absorber and fine titanium dioxide.
  • some of the ultraviolet rays transmitted through the topcoat and the topcoat are mostly absorbed in the middle part and are prevented from reaching the electrodeposited surface.
  • the water-soluble medium applied to the 2C1B system is completely maintained at 150 ° C for 25 minutes. It can harden UV rays because it needs to be cured and the film thickness needs to be 40 ⁇ m. However, if the paint is not completely cured without the flash-off process, the appearance of gloss and appearance may be degraded. UV absorbers can be used.
  • the fine titanium dioxide has an effect of effectively dispersing ultraviolet rays to an average size of about 20 nm, when used in combination with an ultraviolet absorber may exhibit an effective ultraviolet blocking effect.
  • the ultraviolet absorber may be about 90% by weight of solids, and may include about 0.1 to 1% by weight based on the total coating composition, but may not be limited thereto. When the ultraviolet absorber is included in less than the above range, the ultraviolet absorbing ability may be lowered. When the ultraviolet absorber is included in an excess of the above range, the UV absorber may float to the top coat and the top coat to provide a totally cloudy appearance.
  • the fine titanium dioxide may be composed of 100% by weight of solids, and may include about 0.1 to 3% by weight based on the total coating composition, but may not be limited thereto.
  • the fine titanium dioxide is used in less than the above range may be reduced ultraviolet absorbing ability, when applied in excess of the above range may cause a problem in concealment.
  • the dispersant may be used alone or in combination, such as DISPERBYK-180 and DISPERBYK-199 of BYK-Chemie, but may not be limited thereto.
  • the dispersant When the dispersant is contained in less than 0.5% by weight, the dispersion efficiency of the pigment is greatly reduced, causing re-agglomeration of the pigment, which may cause cratering in the coating film during application of the paint, poor polishing resistance and gloss reduction of the coating film.
  • the dispersant is included in more than 3.0% by weight, the hiding power of the coating film may be lowered and the price may be increased due to excessive increase in transparency, and the water resistance of the coating film may be significantly reduced due to the increase of ionic groups in the coating film.
  • a non-silicone antifoaming agent is used at the mill-base stage or at the finishing stage, and the amount thereof may be about 0.1 to 2.0 wt% based on the total water-soluble coating composition, for example, BYK- Chemie's BYK-011 and BYK-015 may be used, but the present invention may not be limited thereto.
  • Alkaline swellable thickener may be used as the flow control agent of the paint, but may not be limited thereto.
  • the alkali swellable thickener may be an acrylic copolymer emulsion type, such as Solthix A100, Lubrizol, SN-Thickener 641, San nopco, etc., but may not be limited thereto.
  • the amount of the rheology modifier may be about 0.1 to 3 wt%, but may not be limited thereto. Outside the above range, the flowability of the paint is poor and sagging may occur.
  • the coating composition of the present invention may be used in addition to the above components in addition to the components used in the art.
  • components commonly used in preparing coating compositions such as surfactants, dispersants, antifoams, antisettling agents, pH adjusting agents, wetting agents, solvents, and the like may be used in amounts that are conventionally applied.
  • the coating composition of the present invention can be suitably used as an intermediate coating in an oil-soluble 2C1B coating system. That is, the coating composition may be applied in an oil-soluble coating system facility by coating and curing the coating composition using a medium and then coating the top coat and the top coat in a coating line.
  • a high boiling point solvent such as butyl glycol and butyl carbitol
  • a low boiling point solvent such as normal propyl alcohol
  • the solvent provides a great improvement in the smoothness of the coating film, lowers the minimum coating film formation temperature, facilitates the atomization of the paint during spraying, and contributes to the volatilization of water.
  • the amount of the co-solvent used in the present invention may be about 1 to 5% by weight based on the total water-soluble paint composition, but may not be limited thereto.
  • a coloring pigment may be added to the water-soluble coating composition prepared by using the water dispersion and the water-soluble resin to facilitate water solubility and provide a more beautiful color, and also to provide a strong property by protecting the paint film.
  • Spherical sieving pigments can be added to improve the smoothness of the membrane to enhance smoothness.
  • the pigments must be ground to an atomized size of 5 ⁇ m or less through dispersion or milling. This is to increase the evaporation rate of water by increasing the total surface area of the pigment since the evaporation rate is also very slow because most solvents of the water-soluble paint is made of water.
  • Pigments used may include, for example, inorganic pigments such as titanium dioxide and extender pigments such as barium sulfate, and may be used in an amount of about 25 to 35% by weight, but may not be limited thereto. If the pigment used is less than 25% by weight, the concealing power of the coating film is lowered. If the pigment is more than 35% by weight, the interlayer adhesion and gloss and color clarity between the coating films are lowered. Will be provided.
  • the present invention can provide a coating method for an automobile, which includes coating the coating composition according to an embodiment of the present invention in an oil-soluble intermediate coating line.
  • the coating method of the automobile of the present invention may be to perform a drying process, a curing process, or a drying and curing process after coating the coating composition of the present invention to medium, but may not be limited thereto.
  • the drying process may be performed at room temperature for 1 to 30 minutes, but may not be limited thereto. In addition, the drying process may be performed at room temperature for about 10 minutes.
  • the curing process may be performed at about 140 to about 150 °C, may be performed for about 25 minutes.
  • the oil-soluble coating equipment which is a coating system without intermediate flash-off process equipment, is used as it is, thus saving economic benefits such as equipment cost and process cost. Can provide.
  • the urethane resin having a number average molecular weight of 200 to 1,000 it can provide an excellent appearance by imparting fluidity in the room temperature drying and initial curing process.
  • the medium-soluble water-soluble coating composition of the present application can proceed the curing process after drying for 10 minutes at room temperature without having to supplement or replace the existing oil-soluble coating system, oil-soluble coating equipment which is a coating system without intermediate flash-off process equipment It can be used as it is and can provide economic benefits, such as equipment costs and process costs.
  • the oil-soluble intermediate drying system can be used, and the oil-soluble intermediate paint and the physical properties and appearance can be provided with similar and equivalent paints.
  • Polyester resin Hydrophilic polyester resin in the range of acid value 20-50 mgKOH / g (KCC company, self-made)
  • Acrylic resin Hydrophilic acrylic resin in the range of acid value 40-100 mgKOH / g (KCC Co., Ltd., self-made)
  • Water-dispersed urethane resin Water-dispersed urethane resin with a number average molecular weight of 20,000 to 50,000, an acid value of 4 to 8 mgKOH / g, and a particle size of 50 to 200 nm (KCC Co., Ltd.)
  • Urethane Resin 1 Urethane resin having a number average molecular weight of 200 to 1,000 and a hydroxyl value of 100 to 500 mgKOH / g (KCC Co., Ltd.)
  • Urethane Resin 2 Urethane resin having a number average molecular weight of 1500 to 3,000 and a hydroxyl value of 100 to 500 mgKOH / g (KCC Co., Ltd.)
  • Melamine Curing Agent Common melamine resin containing methyl group (Cymel 303, Cymel 325, Cymel 327, etc., ALLNEX, LUWIPAL 052, 062, 072 BASF)
  • Fluidity regulator alkali swellable thickener (Solthix A100, Lubrizol, SN-Thickener 641, San nopco)
  • Pigments Organic-inorganic pigments commonly applied (such as titanium dioxide, carbon black and barium sulfate)
  • UV absorber Absorbent with benzotriazole-based structure (Tinuvin 384-2, Ciba)
  • Fine titanium dioxide Titanium dioxide with an average particle size of 20 nm or less (UV-TITAN L181, Kemira)
  • Cosolvent Mixed solvent of butyl glycol, butyl carbitol and normal propyl alcohol
  • Non-silicone Defoamer (BYK-011, BYK-Chemie)
  • Dispersant DISPERBYK-180, BYK-Chemie
  • Examples 1 and 2 are paint compositions prepared according to the composition of the present invention
  • Comparative Examples 1 and 2 are oil-based paint compositions containing no acrylic resin and water-dispersed urethane resin
  • Comparative Examples 3 and 4 are water-dispersed urethane resin. It is an oil-based paint composition that does not contain a urethane resin.
  • Comparative Example 5 is a coating composition prepared according to the composition of the present invention except that the number average molecular weight of the urethane resin used is 2,000.
  • Properties such as properties, sprayer workability, moderate flowability and moderate smoothness were evaluated.
  • the adhesion is evaluated after standing at room temperature for 1 day after water-resistant deposition (determined to be equal to adhesion).
  • the coated specimen was immersed in a 40 ° C. constant temperature water bath for 240 hours, left at room temperature for 1 hour, and then peeled off by a sticking wood stick evaluation to visually observe the appearance of abnormality. After the test, the appearance should not be softened, whitened, poor gloss, peeling, swelling, discoloration, etc., and there should be no difference in appearance between deposited and non-deposited parts.
  • -Medium smoothness The degree of smoothness of the painted surface is evaluated after painting on the vertical side.
  • the most important part of using an intermediate water-soluble paint in an oil-soluble intermediate system is to speed up moderate drying.
  • the drying property of the resin is very important for fast drying even at a coating thickness of 30 ⁇ m.
  • the resins applied in Examples 1 and 2 were prepared to have faster drying properties than conventional oil-soluble resins. It was confirmed that the appearance of the coating film was different.
  • Comparative Examples 1 and 2 For Comparative Examples 1 and 2, a conventional oily intermediate system was applied, and for Comparative Examples 3 and 4, a conventional aqueous intermediate system was applied.
  • Comparative Example 5 For Comparative Example 5, a urethane resin having a number average molecular weight of 2,000 was used. The test was carried out by applying the same composition as in Example 1.
  • Comparing Examples 1 and 2 with Comparative Examples 1 and 2 showed similar performances in terms of physical properties and workability under the same coating conditions, but the coating compositions of Examples 1 and 2 were 2.6 to 5.4 points in the final appearance. Showed improved results. Even when Examples 1 and 2 were compared with Comparative Examples 3 and 4 (aqueous intermediate system), the coating compositions of Examples 1 and 2 showed an improvement of 2.0 to 4.4 points in the final appearance while showing the same level of physical properties and workability. Indicated. In Comparative Example 5 in which a urethane resin having a number average molecular weight of 2,000 was applied, gloss and appearance deterioration occurred in comparison with Example 1 due to a decrease in compatibility due to an increase in molecular weight.
  • the water-soluble coating composition for automobile intermediates comprising a urethane resin in the range of 200 to 1,000 number average molecular weight is economical to have a quick drying property compared to the conventional intermediate composition, it is equivalent to the conventional intermediate composition It was confirmed that it had a good final appearance while showing a level of physical properties and workability, and excellent properties compared to the intermediate composition of the comparative example using the urethane resin outside the number average molecular weight range of the urethane resin used herein.

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Abstract

본 발명은 전체 도료 조성물의 중량 기준으로, 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%; 아크릴 수지 1 내지 20 중량%; 수분산 우레탄 수지 1 내지 15 중량%; 우레탄 수지 1 내지 15 중량%; 및 멜라민 경화제 10 내지 30 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 중도용 수용성 도료 조성물 및 이를 이용한 자동차의 도장 방법에 관한 것이다.

Description

자동차 중도용 수용성 도료 조성물 및 이를 이용한 자동차 도장 방법
본 발명은 자동차 중도용 수용성 도료 조성물 및 이를 이용한 자동차의 도장 방법에 관한 것이다.
고도의 산업화는 인간에게 실생활의 윤택함을 제공하여 왔다. 현대 사회에서 가장 우수한 발명품 중에 한 가지로 꼽히고 있는 자동차는 80년대부터 기술적 성장과 더불어 외관의 중요성이 제기되면서 이에 부응하기 위한 기술적 접근들이 이루어져 왔다. 그러나 근래에 들어 급속히 지구 환경의 보전의 중요성이 강조되고 있으며, 각 산업계에서는 그 대책을 수립하기 위한 기술의 개발이 진행되고 있는 추세이다. 최근에 유럽 등 선진국에서는 휘발성 유기화합물(VOC)의 사용을 적극적으로 제한하고 있으며, 이를 사용한 제품에 대한 제재 조치를 가하고 있는 실정이다. 일반적으로 알려져 있는 휘발성 유기화합물은 상온에서 쉽게 휘발하는 특성이 있어, 기체상태로 존재하는 경우 대기 중으로 자연적으로 발산되어 대기오염의 중요한 원인이 되는 물질이다. 휘발성 유기화합물은 고유한 생체독성 및 화학 반응성을 내재하기 때문에 다양한 형태의 환경문제를 유발할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 대류권의 오존층 생성 및 성층권 오존층 파괴, 온실효과 발생, 악취 발생 등 심각한 환경파괴를 일으키고 있다.
최근에 이러한 휘발성 유기화합물을 규제하는 법안이 설정되고 있으며, 그 예로 도료 및 도장 분야에서 미국의 경우는 하도 도장의 경우 체적당 230 g/l 이하 (권고치 228 g/l)로 유기용제 사용량을 제한하고 있으며, EU는 차체의 도장면적당 30 g/m2 이하, 영국은 50 g/m2 이하로 유기용제 사용량을 제한하고 있는 상황이다.
우리나라의 경우는 유기용제의 사용량을 제한하는 규정은 없지만, 총 배출량 중 40% 이상이 도장시설 및 저장 시설에서 발생되고 있기 때문에, 정부는 대기환경보전법 제28조 2에 의거 휘발성 유기화합물의 종류, 배출시설의 종류 및 규모, 방지시설의 설치 및 그 관리 기준을 규정하고 있다.
자동차 도료는 외관의 완성뿐만 아니라 환경에 대한 보호라는 중요한 명제 이외에 국가경제와 시장에 미치는 파급효과가 매우 크기 때문에, 기본적으로 경제성 및 품질향상을 필요로 하고 있다. 이를 위해, 도료의 적용 용제 및 유해중금속 등의 사용을 감소시킴과 동시에 도료 경화중의 공정을 대폭 단축시킴으로써 원료 수급에 의한 외화 절감효과 및 에너지 절감효과 등을 가져올 수 있으며, 공정의 효율성을 통한 단위비용의 절감과 공기순환의 최적화를 통한 원가절감 등을 이룰 수 있다.
일반적으로 자동차 신차 도장 시스템으로 사용되고 있는 2코트1베이크 (2Coat1Bake, 2C1B) 자동차 도장 시스템은 차체에 전착 도료를 도포하고 중도 도장 공정을 통하여 중도를 도포한 후 140 내지 150℃에서 25 분 동안 완전 경화시키며, 그 위에 상도 베이스 코트(top base coat)와 상도 클리어 코트(top clear coat)를 연속적으로 도장하여 건조시키는 공정으로서 가장 보편화된 자동차 도장 시스템이다. 그러나 최근에 자동차 제조사들은 보다 친환경적이면서도 경제적인 도장 시스템의 개발을 선호하고 있으며, 이에 대한 대응으로 여러 도장 시스템의 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어 대한민국 등록특허 제 10-0484060 호에 기술된 '저온경화 및 하이솔리드형 수용성 도료조성물'은 저온에서 경화되는, 하이 솔리드(High solid)이면서 도막에 고내충격성을 부여하는 수용성 도료조성물에 관한 것으로 베이크 온도를 낮추고 고형분을 높임으로서 공정비 및 에너지를 절감하는 시스템을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제 10-0665882 호에 기술된 '자동차용 수용성 다층 도장 시스템'은 일반적으로 "수용성 3C1B(3Coat1Bake) 도장 시스템"으로 불리는, 중도 및 상도 베이스 코트 부분을 수용성화 함으로써 휘발성 유기화합물을 최소화한 친환경적인 도장기법이며, 2C1B 도장 시스템에서 반드시 필요로 하는 중도 소부 공정(150℃에서 25분 동안 완전 경화)을 제외시킬 수 있어 매우 경제적인 자동차 생산을 이끌 수 있는 신기술 도장 시스템이다.
하지만 이런 시스템은 현재 자동차 제조사에서 이용중인 유용성 도장 설비 시스템에는 바로 적용할 수 없으며, 수용성 도장 시스템으로 생산 설비를 새로 설치하거나 기존의 설비를 대폭 교체하여야 하는 문제점을 가지고 있다.
현재의 수용성 도장 시스템은 종래 이용되던 유용성 도장 설비 시스템에는 바로 적용할 수 없어 생산 설비를 새로 설치하거나 기존의 설비를 대폭 교체하여야 한다.
본 발명은 현재 사용되고 있는 유용성 도장 시스템 및 설비의 변경 없이 즉시 적용 가능한 수용성 중도 도장 시스템을 제공한다.
본 발명의 자동차 중도용 도료 조성물은 전체 도료 조성물의 중량 기준으로 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%, 아크릴 수지 1 내지 20 중량%, 수분산 우레탄 수지 1 내지 15 중량%, 우레탄 수지 1 내지 15 중량%, 및 멜라민 경화제 10 내지 30 중량%을 포함한다.
본 발명의 자동차의 도장 방법은 유용성 중도 도장 라인에서 상기 도료 조성물을 중도로 도장하는 것을 포함한다.
본 발명의 도료 조성물은 종래 보편적으로 사용되던 유용성 도장 공법 및 설비의 교체 없이 그대로 적용 가능하며, 유용성 중도 도료를 수용성 중도 도료로 교체하기 때문에 친환경적이면서도 경제적이다. 또한, 본 발명의 도료 조성물은 도막 경도, 팝핑 및 핀홀 제거, 저장 안정성, 중도의 속건화, 우수한 자외선 차단 효과, 우수한 작업성, 부착성, 내수성, 내충격성, 내한칩핑성 및 층간섞임 방지성과 같은 도막의 제반 물성을 향상시키는 효과를 가진다. 또한, 도장 후 베이크 공정 전 수분을 제거하는 공정인 Flash-off 공정 없이 경화 후 상도 베이스 코트 및 상도 클리어 코트의 도장이 가능하여 경제적이다.
본 발명은 전체 도료 조성물의 중량 기준으로 폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%, 아크릴 수지 1 내지 20 중량%, 수분산 우레탄 수지 1 내지 15 중량%, 우레탄 수지 1 내지 15 중량%, 및 멜라민 경화제 10 내지 30 중량%을 포함하는 자동차 중도용 수용성 도료 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 자동차 중도용 수용성 도료 조성물은 자동차용 도장 시스템 (2C1B도장 시스템)에 사용될 수 있는 중도용 도료 조성물로서, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 수분산 우레탄 수지, 우레탄 수지, 멜라민 경화제, 및 기타 첨가제 등을 적용하여, 기존 수용성 공정중의 하나인 Flash-off (80°C에서 5 분) 공정 없이 상온 건조 (약 10 분)만으로 충분한 자동차 외관 및 물성을 제공할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 본 발명의 도료 조성물의 주수지로서, 도막의 유연성과 광택감 및 내구성을 부여하고, 하도인 전착도막과의 부착성 및 상도도막과의 부착성을 우수하게 하기 위해 다가산과 다가알콜을 합성하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 1,6-헥산디올과 아디프산을 기본 구조로 합성된 산가 20 내지 50 ㎎KOH/g 범위의 친수성 폴리에스테르 수지일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 전체 도료 조성물의 중량 기준으로 20 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지가 20 중량% 미만 또는 50 중량%를 초과할 경우 도료의 기계적/화학적 물성이 저하 될 수 있다.
상기 아크릴 수지는 안료의 분산안정성과 저장안정성을 부여하기 위해 2종 이상의 아크릴 모노머를 혼합하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 부틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트를 기본 구조로 합성된 산가 40 내지 100 ㎎KOH/g 범위의 친수성 아크릴 수지일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 아크릴 수지는 전체 도료 조성물의 중량 기준으로 1 내지 20 중량% 포함될 수 있으며, 3 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 아크릴 수지가 1 중량% 미만일 경우 외관이 저하될 수 있고, 20 중량%를 초과할 경우 도료의 물리적 물성이 저하될 수 있다.
상기 수분산 우레탄 수지는 도막의 유연성과 치핑성 개선을 위해 사용되며, 디메틸프로피온산과 수평균 분자량 500 내지 4000인 폴리카보네이트 폴리올과 4,4'-메틸렌 디사이클로헥실 디이소시아네이트로부터 합성된, 수평균 분자량 20,000 내지 50,000, 산가 4 내지 8 ㎎KOH/g 및 입자 크기 50 내지 200 ㎚의 수분산 우레탄 수지일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 수분산 우레탄 수지의 수평균 분자량이 20,000 미만일 경우 치핑성이 저하되는 문제가 있고, 50,000을 초과할 경우 스프레이작업 시 무화성(미립화)이 저화되는 문제가 있다.
상기 수분산 우레탄 수지는 전체 도료 조성물의 중량 기준으로 1 내지 15 중량% 포함될 수 있다. 상기 수분산 우레탄 수지가 1 중량% 미만일 경우 탄성률이 저하되어 치핑성이 낮아질 수 있고, 15 중량%를 초과할 경우 낮은 고형분으로 인하여 도료 전체의 물성이 저하될 수 있다.
상기 우레탄 수지는 상온 건조 및 경화 초기단계에서 유동성을 부여하여 고외관을 나타내기 위해 사용되며, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트 및 에틸렌 카보네이트와 디메틸펜탄디아민 등의 디아민류로부터 합성된, 수평균 분자량 200 내지 1,000 및 수산기가 100 내지 500 ㎎KOH/g 범위의 우레탄 수지일 수 있으나 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 우레탄 수지의 수평균 분자량이 200 미만일 경우 내수성이 저하되는 문제가 있고, 1,000을 초과할 경우 외관이 저하되는 문제가 있다.
상기 우레탄 수지의 수산기가가 100 ㎎KOH/g 미만일 경우 수분산 안정성이 저하되는 문제가 있고, 500 ㎎KOH/g을 초과할 경우 경도가 저하되는 문제가 있다.
상기 우레탄 수지는 전체 도료 조성물의 중량 기준으로 1 내지 15 중량% 포함될 수 있으며, 3 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 우레탄 수지가 1 중량% 미만일 경우 외관이 저하되는 문제가 있고, 15 중량%를 초과할 경우 광택이 저하되는 문제가 있다.
상기 멜라민 경화제는 본 발명의 도료 조성물의 부착성, 경도, 및 도막의 기계적 물성 등을 높이기 위한 경화제로서 포함될 수 있다. 특히, 메틸화 멜라민 수지는 중도 위에 도장되는 베이스 도료 내의 수산기와 반응하여 도막의 치밀도, 경도 등을 높이는 역할을 할 수 있다. 메틸화 멜라민 수지는 메틸기가 있는 통상의 멜라민 수지로서 전체 도료 조성물 중량 기준으로 10 내지 30 중량%를 사용하여 도막의 조밀도 및 가소성 등을 높일 수 있으며, 10 중량% 미만으로 사용할 경우 상기 기술한 물성의 향상 효과를 기대하기 힘들고 30 중량%를 초과하여 사용할 경우 열 저장성에 문제를 일으키게 된다.
본 발명의 자동차 중도용 수용성 도료 조성물은, 안료, 유동성 조절제, 자외선 흡수제, 미세 이산화티탄, 분산제, 소포제, 침강 방지제, pH 조절제, 습윤 조절제, 용제 및 이들의 조합들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 안료와 같은 첨가제의 경우, 전착면까지 도달할 수 있는 자외선을 막아주기 위하여 자외선 흡수제 및 미세 이산화티탄을 포함할 수 있다. 2C1B 시스템의 경우, 상도 클리어 코트와 상도 베이스 코트를 투과한 일부 자외선은 대부분 중도 부분에서 흡수되어 전착면까지 도달하지 못하도록 구성되어 있으며, 특히, 2C1B 시스템에 적용되는 수용성 중도는 150℃에서 25 분간 완전 경화되고, 도막두께도 40 ㎛ 수준을 필요로 하기 때문에 자외선을 적절히 막아줄 수 있으나, Flash-off 공정이 없는 상태에서 도료가 완전 경화되지 않을 경우에 광택 및 외관의 품질이 저하되는 현상이 나타날 수 있기 때문에 자외선 흡수제가 사용될 수 있다. 또한, 상기 미세 이산화티탄은 평균 약 20 ㎚ 크기로 자외선을 효과적으로 흩어지게 하는 효과가 있으므로, 자외선 흡수제와 병행하여 사용할 경우 효율적인 자외선 차단 효과를 나타낼 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 약 90 중량%의 고형분으로 이루어질 수 있으며, 전체 도료 조성물에 대하여 약 0.1 내지 1 중량% 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 자외선 흡수제가 상기 범위 보다 적게 포함될 경우 자외선 흡수 능력이 떨어질 수 있으며, 상기 범위 보다 과량 적용될 경우에는 상도 베이스 코트 및 상도 클리어 코트 부분까지 떠올라 전체적으로 혼탁한 외관을 제공할 수 있다.
상기 미세 이산화티탄은 100 중량%의 고형분으로 이루어질 수 있으며, 전체 도료 조성에 대하여 약 0.1 내지 3 중량% 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 미세 이산화티탄이 상기 범위 보다 적게 사용될 경우 자외선 흡수 능력이 떨어질 수 있고, 상기 범위보다 과량 적용될 경우 은폐에 문제를 일으킬 수 있다.
상기 분산제는 BYK-Chemie사의 DISPERBYK-180 및 DISPERBYK-199 등을 단독 또는 혼용하여 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 분산제가 0.5 중량% 이하로 포함되면 안료의 분산 효율을 크게 떨어뜨려 안료의 재응집 현상을 쉽게 유발하여 도료의 응용시 도막에 크래터링 유발, 도막의 내연마성 불량 및 광택 감소를 유발할 수 있다. 상기 분산제가 3.0 중량% 이상 포함되면 투명도의 지나친 증가로 인해 도막의 은폐력이 저하되고 가격이 상승될 수 있으며, 도막 내 이온기의 증가로 도막의 내수성이 현격히 저하될 수 있다.
본 발명의 도료 조성물에서 용제의 대부분은 물로 구성되어 있어, 밀-베이스 혹은 마감시 기포 발생이 큰 문제로 대두되며, 도막 형성시 팝핑 현상을 심하게 유발할 수 있다. 따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 밀-베이스 단계 혹은 마감단계에서 비실리콘 계통의 소포제를 사용하게 되는데, 그 사용량은 전체 수용성 도료 조성물에 대하여 약 0.1 내지 2.0 중량%일 수 있으며, 예를 들어 BYK-Chemie사의 BYK-011, BYK-015 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
일반적으로, 수용성 도료는 건조가 상대적으로 느리기 때문에 수직부위에서의 흐름성이 나쁘며 늘어짐(sagging) 등을 쉽게 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위해 유동성 조절제가 사용될 수 있다. 본 도료의 유동성 조절제로는 알칼리 스웰러블형 증점제가 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 알칼리 스웰러블형 증점제는 아크릴 코폴리머 에멀젼 타입으로 Lubrizol사의 Solthix A100, San nopco사의 SN-Thickener 641 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 유동성 조절제의 사용량은 약 0.1 내지 3 중량%일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 도료의 흐름성이 나쁘며 늘어짐 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 상기 성분 외에 당업계에서 사용되고 있는 성분들을 추가적으로 배합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제, 분산제, 소포제, 침강 방지제, pH 조절제, 습윤조절제, 용제 등 도료 조성물을 제조하는데 통상적으로 사용되는 성분들이 통상적으로 적용되는 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 유용성 2C1B 도장 시스템에서 중도용 도료로서 적합하게 사용될 수 있다. 즉, 상기 도료 조성물을 중도로 사용하여 도장 후 경화한 다음 도장 라인에서 상도 베이스 코트와 상도 클리어 코트를 도장함으로써 유용성 도장 시스템 설비에서 적용할 수 있다.
본 발명의 도료 조성물에 사용되는 용제로는 부틸글리콜, 부틸카비톨과 같은 고비점 용제와, 노말프로필알콜과 같은 저비점 용제가 단독 또는 혼합하여 적용될 수 있다. 상기 용제는 도막의 평활성에 큰 향상을 주며, 최저 도막 형성 온도를 낮추어 주고, 도장 작업시 도료가 미립화되어 분무됨을 원활히 할 뿐 아니라 물의 휘발에도 큰 기여를 한다. 또한, 물, 수분산 및 수용성 수지들과 잘 혼합되기 때문에 도료의 점도 감소에 큰 기여를 할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 조용제의 양은 전체 수용성 도료 조성물에 대하여 약 1 내지 5 중량%일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명에서 상기 수분산 및 수용성 수지들을 이용하여 제조되는 수용성 도료 조성물에 수용화를 용이하게 하고 보다 미려한 색채를 제공하기 위하여 착색안료가 첨가될 수 있고, 또한 도료막을 보호하여 강한 성질을 부여하고 도료막의 살오름을 좋게 하여 평활성을 증강시키기 위하여 구형의 체질 안료가 첨가될 수 있다. 상기 안료들은 분산 혹은 밀링(Milling)을 통하여 5 ㎛ 이하의 미립화된 크기로 연마되어야 한다. 이는 수용성 도료의 대부분의 용제가 물로 되어 있기 때문에 그 증발 속도 또한 매우 느리므로, 안료의 전체 표면적을 넓혀 물의 증발 속도를 높이기 위함이다. 사용되는 안료는 예를 들어 이산화티탄 등의 무기계 착색안료와 바륨설페이트 등의 체질 안료를 포함할 수 있으며, 약 25 내지 35중량% 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 만약 사용되는 안료가 25 중량% 미만이면 도막의 은폐력 저하를 가져오고 35 중량%를 초과하면 도막 간의 층간 부착성 및 광택 및 색의 선명도가 저하되고, 기계적 물성이 떨어질 뿐 아니라 도료의 가격 상승의 원인을 제공하게 된다.
본 발명은, 유용성 중도 도장 라인에서 본 발명의 일 실시예에 따른 도료 조성물을 중도로 도장하는 것을 포함하는 자동차의 도장 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 자동차의 도장 방법은 본 발명의 도료 조성물을 중도로 도장한 후에, 건조 공정, 경화 공정, 또는 건조 및 경화 공정을 추가로 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
본 발명의 자동차의 도장 방법에서 건조 공정은 상온에서 1 내지 30 분 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 건조 공정은 상온에서 약 10 분 동안 수행될 수 있다. 상기 경화 공정은 약 140 내지 약 150℃에서 수행될 수 있으며, 약 25 분간 수행될 수 있다.
이와 같이, 기존 유용성 도장 시스템을 보완 및 교체하지 않고 상온 10분 건조 후 경화공정을 진행함으로서 중간 Flash-off 공정 설비가 없는 도장 시스템인 유용성 도장 설비를 그대로 사용하므로 설비비 및 공정비 등의 경제적 이익을 제공할 수 있다.
또한 수평균 분자량 200 내지 1,000인 상기 우레탄 수지를 혼합함으로서 상온건조 및 초기 경화 공정에서 유동성을 부여함으로써 우수한 외관을 제공할 수 있다.
즉, 본원의 중도용 수용성 도료 조성물은, 기존의 유용성 도장 시스템을 보완 및 교체할 필요 없이 상온에서 10 분 건조 후 경화공정을 진행할 수 있어, 중간 Flash-off 공정 설비가 없는 도장 시스템인 유용성 도장 설비를 그대로 사용할 수 있어 설비비 및 공정비 등의 경제적 이익을 제공할 수 있다. 또한, 상대적으로 건조가 느린 수용성 중도 시스템의 문제점을 개선하여 빠른 건조성을 가지게 함으로써 수용성 도장 시스템의 공정 경비를 감소 시킬 수 있다. 또한, 유용성 중도의 건조 시스템에서 건조하는 경우 발생할 수 있는 외관 및 내치핑성 등의 물성의 문제점을 개선한 도료를 제공할 수 있다. 아울러, 유용성 중도의 건조 시스템을 사용하는 동시에, 유용성 중도 도료와 물성 및 외관이 유사 및 동등한 도료를 제공할 수 있다는 장점이 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]
아래에 예시한 실시예에서 사용된 성분은 구체적으로 예시된 경우를 제외하고는 각각 다음 성분을 사용하여 실시한 것이다.
폴리에스테르 수지 : 산가 20 내지 50 ㎎KOH/g 범위의 친수성 폴리에스테르 수지 (KCC사, 자체 제조)
아크릴 수지 : 산가 40 내지 100 ㎎KOH/g 범위의 친수성의 아크릴 수지 (KCC사, 자체 제조)
수분산 우레탄 수지 : 수평균 분자량 20,000 내지 50,000, 산가 4 내지 8 ㎎KOH/g, 입자크기 50 내지 200 nm의 수분산 우레탄 수지 (KCC사, 자체 제조)
우레탄 수지 1: 수평균 분자량 200 내지 1,000, 수산기가 100 내지 500 ㎎KOH/g 범위의 우레탄 수지 (KCC사, 자체 제조)
우레탄 수지 2: 수평균 분자량 1500 내지 3,000, 수산기가 100 내지 500 ㎎KOH/g 범위의 우레탄 수지 (KCC사, 자체 제조)
멜라민 경화제 : 메틸기를 포함하는 통상의 멜라민 수지 (Cymel 303, Cymel 325, Cymel 327등, ALLNEX사, LUWIPAL 052, 062, 072 BASF사)
유동성 조절제 : 알칼리 스웰러블 증점제 (Solthix A100, Lubrizol사, SN-Thickener 641, San nopco사)
안료 : 통상에 적용되는 유무기 안료 (이산화 티탄, 카본 블랙 및 바륨설페이트 등)
자외선 흡수제 : 벤조트리아졸 계열의 구조를 가진 흡수제 (Tinuvin 384-2, Ciba사)
미세 이산화 티탄 : 평균 입자 크기 20nm이하의 이산화티탄 (UV-TITAN L181, Kemira 사)
조용제 : 부틸글리콜, 부틸카비톨 및 노말프로필알콜의 혼합 용제
소포제 : 비실리콘계 소포제(BYK-011, BYK-Chemie사)
분산제 : DISPERBYK-180, BYK-Chemie사
1. 자동차 중도용 수용성 도료의 조성
하기 표 1의 조성에 따라 실시예 1 및 2, 그리고 비교예 1 내지 5의 도료 조성물을 제조하였다. 실시예 1 및 2는 본원발명의 조성에 따라 제조된 도료 조성물이고, 비교예 1 및 2는 아크릴 수지와 수분산 우레탄 수지를 포함하지 않는 유성 도료 조성물이며, 비교예 3 및 4는 수분산 우레탄 수지를 포함하고 우레탄 수지는 포함하지 않는 유성 도료 조성물이다. 비교예 5는 사용된 우레탄 수지의 수평균 분자량이 2,000이라는 점을 제외하고는 본원발명의 조성에 따라 제조된 도료 조성물이다.
실시예 (단위 g) 비교예 (단위 g)
1 2 1 2 3 4 5
폴리에스테르 수지 25 30 16.1 20 25 30 25
아크릴 수지 5 5 - - 10 5 5
수분산 우레탄 수지 5 3 - - 3 3 5
우레탄 수지 1 8 5 20 16.1 - -
우레탄 수지 2 8
멜라민 경화제 17 17 25 25 17 17 17
(조)용제 3 3 15 15 3 3 3
유동성 조절제 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
이산화티탄 11 11 10 10 11 11 11
바륨설페이트 12 12 10 10 12 12 12
미세이산화티탄 2 2 2 2 2 2 2
흑색안료(카본블랙) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
분산제 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
소포제 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
자외선 흡수제 0.1 0.1 - - 0.1 0.1 0.1
물 10 10 - - 15 15 10
2. 자동차 중도용 수용성 도료의 물성 평가
실시예 1 및 2 및 비교예 1 내지 5의 도료 조성물의 점도, 분산 안정성, 상온 저장성, 열 저장성, 중도 광택, 최종 외관, 중도 건조성, 부착성, 내충격성, 내수성, 내수 부착성, 내한 칩핑성, 도장기 작업성, 중도 흐름성 및 중도 평활성과 같은 물성을 평가하였다.
도료 조성물의 물성 평가를 위한 기준은 아래와 같다:
- 점도: Ford cup #4를 이용하여 시간에 따른 점도 측정 (수용성 도료의 경우, 40 내지 60 초 범위에서 주로 사용되며, 유용성 도료의 경우, 20 내지 30 초 범위에서 사용된다. 이 범위에서 수직 부위 흐름성이 양호하고 sagging이 없어야 함)
- 분산 안정성: Hegmann gauge를 이용한 분산입도 측정 (수용성 도료의 분산 안정성은 최대 5 ㎛ 이하로 판단함)
- 중도 광택감 : 광택계(Glossmeter 60')를 사용하여 반사값을 측정함.
- 최종 외관: 자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI (BYK Gardner)를 적용하여 최종 CF value 측정 (현재, 적용되고 있는 용제형 2C1B Silver Metallic 도료시스템의 CF 수준이 55 수준이며 높을수록 유리함)
- 부착성: 1 ㎜ 크로스컷 100 개 제작 후 스카치 테잎을 사용하여 떼어낸 후 문제 없을 시, 양호 판단함 (칼날의 크로스컷팅 부위에서도 떨어지는 것이 없을 때 우수로 판단함)
- 내충격성: 500 g 원형추를 40 ㎝ 이상의 높이에서 낙하시켜 도막에 균열 및 박리현상이 발생하지 않을 때 양호 판단함.
- 내수 부착성: 내수성 침적 후 상온 1일 방치 후 부착성 평가함 (부착성과 동등하게 판단함)
- 내한 칩핑성: -40℃에서 3 시간 방치 후 50 g 칩핑스톤을 사용하여 4 bar 압력으로 50 g의 칩핑스톤을 밀어내어 도막 표면을 가격시키는 방법을 사용함 (1 ㎜ 이하 크기의 손상이 10 개 이하일 때 우수 판정. 1 내지 2 ㎜ 이하 크기의 손상이 10개 이하일 때 양호 판정. 2 내지 3 ㎜ 이하 크기의 손상이 10 개 이하일 때, 보통 판정)
- 중도 흐름성: 수직 측면부위에 도장 후 도장면이 흘러내리는 정도를 평가함.
- 중도 건조성: 80에서 3 분 건조 후 지촉 측정시 끈적임 정도 평가함.
- 상온 저장성: 도료의 안정성을 평가하는 것으로 25℃에서 7일을 방치 후 도료의 점도 변화를 확인하며, 시험전에 비해서 점도가 2배 이상 되지 않을 것.
- 열 저장성: 도료의 안정성을 평가하는 것으로 43℃에서 7일을 방치 후 도료의 점도 변화를 확인하며, 시험전에 비해서 점도가 2배 이상 되지 않을 것.
- 내수성: 도장된 시편을 40℃ 항온수조에 240시간 동안 침적시킨 후, 1 시간 동안 상온에서 방치한 뒤, 바둑목 부착성 평가로 박리시험을 행하여 외관의 이상 유무를 육안 관찰. 시험 후의 외관은 연화, 백화, 광택불량, 벗겨짐, 부풀음, 변색 등이 없어야 하며, 침적부와 미침적부의 외관 차이가 없어야 하고, 부착성 평가를 실시하여 M-2.5급 이상이어야 함.
- 중도 평활성: 수직 측면부위에 도장 후 도장면이 평활한 정도를 평가함.
- 도장기 작업성: 에어스프레이 또는 벨형 도장기로 도장 시 무화(미립화)가 잘되어 균일하고, 평활한도막이 형성될 것.
전착도료가 피복된 시편상에 실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 5의 중도용 도료 조성물을 피복하고, 10 분 상온 건조 후 150℃에서 25 분간 경화시킨 후 상도 베이스 코트와 상도 클리어 코트를 피복하여 최종 도막을 형성하였다. 중도 도막과 최종 도막에 대해 표 2의 시험방법 및 조건하에 시험하여 그 결과를 제시하였다.
시험 항목 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4 5
점도 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
분산 안정성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
상온 저장성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
열 저장성 ○ ○ △ ○ ○ ○ ○
중도 광택감 81 82 86 85 82 83 68
최종 외관 63.5 62.0 59.4 58.1 60.0 59.1 59.4
중도 건조성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
부착성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
내충격성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
내수성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
내수 부착성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
내한 칩핑성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
도장기 작업성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
중도 흐름성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
중도 평활성 ◎ ◎ ○ ○ ○ ○ ○
평가: ◎ 우수, ○ 양호, △ 보통, X 불량
유용성 중도 시스템에 중도용 수용성 도료를 사용함에 있어서 가장 중요한 부분은 중도의 건조성을 빠르게 하는 것이다. 30 ㎛ 수준의 도막 두께에서도 건조를 빠르게 하기 위해서는 수지의 건조성이 매우 중요한데, 상기 실시예 1 및 2에 적용된 수지의 경우 종래의 유용성 수지에 비하여 빠른 건조성을 가지도록 제조 되었으며, 수지의 비율에 따라 도막의 외관이 상이하게 나타남을 확인하였다.
비교예 1 및 2의 경우 종래의 유성 중도 시스템을 적용하였고, 비교예 3 및 4의 경우 종래의 수성 중도 시스템을 적용하였으며, 비교예 5의 경우 수평균 분자량 2,000의 우레탄수지가 사용되었다는 점을 제외하면 실시예 1과 동일한 조성을 적용하여 테스트를 진행하였다.
실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2 (유성 중도 시스템)를 비교하면 동일한 도장 조건에서 제반 물성 및 작업성으로 유사한 성능을 나타내나 실시예 1 및 2의 도료 조성물이 최종외관에서 2.6 내지 5.4 포인트가 개선된 결과를 나타내었다. 실시예 1 및 2와 비교예 3 및 4 (수성 중도 시스템)를 비교하여도 동등수준의 물성과 작업성을 나타내면서 실시예 1 및 2의 도료 조성물이 최종외관에서 2.0 내지 4.4 포인트가 개선된 결과를 나타내었다. 수평균 분자량 2,000의 우레탄 수지를 적용한 비교예 5의 경우 분자량 상승에 따른 상용성 저하로 인해 실시예 1과 비교시 광택 및 외관저하 현상이 발생하였다.
따라서, 수평균 분자량 200 내지 1,000 범위의 우레탄 수지를 포함하는 본원발명의 조성에 따른 자동차 중도용 수용성 도료 조성물은 종래의 중도 조성물에 비해 빠른 건조성을 가져 경제적이고, 종래의 중도 조성물과 비교하였을 때 동등한 수준의 물성과 작업성을 나타내면서도 우수한 최종외관을 가지며, 본원에서 사용된 우레탄 수지의 수평균 분자량 범위를 벗어난 우레탄 수지를 사용한 비교예의 중도 조성물에 비해서도 우수한 물성을 가진다는 것이 확인되었다.

Claims (7)

  1. 전체 도료 조성물의 중량 기준으로,
    폴리에스테르 수지 20 내지 50 중량%;
    아크릴 수지 1 내지 20 중량%;
    수분산 우레탄 수지 1 내지 15 중량%;
    우레탄 수지 1 내지 15 중량%; 및
    멜라민 경화제 10 내지 30 중량%을 포함하는 자동차 중도용 수용성 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 산가 20 내지 50 ㎎KOH/g 범위의 친수성 폴리에스테르 수지인 것인 자동차 중도용 수용성 도료 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 산가 40 내지 100 ㎎KOH/g 범위의 친수성 아크릴 수지인 것인 자동차 중도용 수용성 도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분산 우레탄 수지는 산가 4 내지 8 ㎎KOH/g, 입자 크기 50 내지 200 ㎚ 및 수평균 분자량 20,000 내지 50,000 범위의 수분산 우레탄 수지인 것인 자동차 중도용 수용성 도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 우레탄 수지는 수산기가 100 내지 500 ㎎KOH/g 및 수평균 분자량 200 내지 1,000 범위의 우레탄 수지인 것인 자동차 중도용 수용성 도료 조성물.
  6. 유용성 중도 도장 라인에서 청구항 1의 도료 조성물을 중도로 도장하는 것을 포함하는 자동차의 도장 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 도장 후에 상온에서 1 내지 30 분 동안 건조 공정을 수행하는 것을 포함하는 자동차의 도장 방법.
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