KR102266647B1

KR102266647B1 - 자동차 보수용 투명 도료 조성물

Info

Publication number: KR102266647B1
Application number: KR1020190067816A
Authority: KR
Inventors: 조현민; 이기쁨
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2021-06-21
Also published as: KR20200141175A

Abstract

본 발명은 유리전이온도가 70℃ 이상 100℃ 미만인 제1 아크릴 수지, 유리전이온도가 100℃ 이상 160℃ 이하인 제2 아크릴 수지, 유리전이온도가 10℃ 이하인 제3 및 제4 아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하고, 상기 제3 아크릴 수지의 수산기가가 상기 제4 아크릴 수지의 수산기가보다 낮은, 자동차 보수용 투명 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

자동차 보수용 투명 도료 조성물{CLEAR COAT COMPOSITION FOR REFINISHING AUTOMOBILES}

본 발명은 칠묻음성, 퍼짐성, 내핀홀성 및 경도가 우수한 도막을 형성할 수 있는 자동차 보수용 투명 도료 조성물에 관한 것이다.

자동차 정비 업체의 대형화 및 소규모 업체간의 통폐합으로 인해 자동차 보수 도장업계에서도 경쟁력을 갖추기 위하여 작업 시간을 단축시키고 열처리 비용을 절감하기 위한 노력이 계속되고 있다. 이로 인해 자동차 보수 도장시스템에서 도료와 작업의 경제성은 더욱 강조되고 있다. 특히, 고유가 시대에 이르러 자동차 보수 분야에서도 에너지를 적게 소비하면서 빠르게 작업을 마칠 수 있는 도료가 요구되고 있다.

자동차 보수는 작게는 국소의 차량 손상 부위에서, 크게는 3패널의 손상 보수까지 다양한 범위의 손상 부위를 원래의 형태로 복원시키는 공정이다. 최근에는 자동차 외관의 고급화에 따라 부분 보수와 국소 면적 보수가 증가하는 추세이다.

손상된 부위를 보수하기 위한 자동차 보수 공정은 크게 표면 조정 단계, 중도 공정 단계 및 상도 공정 단계로 구분된다. 상기 상도 공정 단계는 통상적으로 상도 도장이 불필요한 부위를 마스킹하는 단계, 색상을 일치시키는 색상 도료 도포 단계, 광택을 부여하고 내구력을 증가시키기 위한 투명 도료 도포 단계, 및 도장 외관면을 깨끗하게 마무리하기 위한 광내기 및 평가 단계 등을 포함한다. 이때, 상도 공정 단계에서 사용되는 투명 도료는 에폭시계, 우레탄계, 실란트계, 아크릴계 등 다양한 수지를 이용한 도료 조성물이 사용되고 있다.

구체적으로, 한국 등록특허 제1,826,058호(특허문헌 1)에는 메틸 메타아크릴레이트, 아이소보닐 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트, 및 메타 아크릴산을 이용하여 합성되는 아크릴 폴리올 수지; 광안정제; 자외선 흡수제; 실리콘 표면 활성제; 비실리콘 표면 활성제; 우레탄 반응촉진제; 및 유기용제를 포함하는 내오염성 투명 코팅 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 투명 코팅 조성물은 내스크래치성이 저하되는 한계가 있었다.

따라서, 칠묻음성, 퍼짐성, 내핀홀성 및 경도가 우수한 도막을 형성할 수 있으며, 휘발성 유기 용제 화합물(VOC)의 함량이 낮고 고형분 함량이 높으며 건조속도가 빨라 경제성이 우수한 투명 도료 조성물에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.

한국 등록특허 제1,826,058호 (공개일: 2014.6.30.)

본 발명은 칠묻음성, 퍼짐성, 내핀홀성 및 경도가 우수한 도막을 형성할 수 있으며, 휘발성 유기 용제 화합물(VOC)의 함량이 낮고 고형분 함량이 높으며 건조속도가 빨라 경제성이 우수한 투명 도료 조성물을 제공한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유리전이온도가 70℃ 이상 100℃ 미만인 제1 아크릴 수지, 유리전이온도가 100℃ 이상 160℃ 이하인 제2 아크릴 수지, 및 유리전이온도가 10℃ 이하인 제3 및 제4 아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하고, 상기 제3 아크릴 수지의 수산기가가 상기 제4 아크릴 수지의 수산기가보다 낮은, 자동차 보수용 투명 도료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 자동차 보수용 투명 도료 조성물은 고형분 함량이 높고 건조속도가 빨라 경제적이고, VOC 함량이 낮아 친환경적이다. 또한, 상기 투명 도료 조성물로부터 제조된 도막은 칠묻음성, 퍼짐성, 내핀홀성 및 경도가 우수하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 사용된 "중량평균분자량"은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. 나아가, "유리전이온도"는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. 더불어, "산가" 및 "수산기가"와 같은 작용기가는 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 측정할 수 있으며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정한 값을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 자동차 보수용 투명 도료 조성물은 제1 아크릴 수지, 제2 아크릴 수지, 제3 아크릴 수지, 제4 아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지, 용제 및 첨가제를 포함하는 주제부; 및 경화제부;를 포함할 수 있다. 즉, 상기 투명 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함하는 2액형 도료 조성물일 수 있다.

주제부

제1 아크릴 수지

제1 아크릴 수지는 제조된 도막의 외관 특성, 특히 광택을 향상시키는 역할을 한다.

상기 제1 아크릴 수지는 통상적으로 투명 도료 조성물에 포함될 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 이때, 상기 제1 아크릴 수지는, 예를 들어, 비닐 단량체와 (메타)아크릴레이트 단량체 중 1종 이상을 중합하여 제조된 것일 수 있다.

상기 비닐 단량체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 플루오로스티렌, 에톡시스티렌, 메톡시스티렌, 페닐렌 비닐 케톤, 비닐 t-부틸 벤조에이트, 비닐 사이클로 헥사노에이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 비닐 클로라이드, 비닐 알코올, 아세톡시스티렌, t-부틸스티렌 및 비닐톨루엔 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

상기 (메타)아크릴레이트 단량체로는 예를 들어 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디사이클로펜테닐 옥시에틸 메타크릴레이트, 아크릴산 다이머, 헥산디올 디아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 트리이소프로필실릴 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 히드록시이소프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 트리이소프로필 실릴 메타크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, t-부틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, t-부틸 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 메타크릴로니트릴, 메타크릴산, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 클로로스티렌, 사이클로헥실비닐에테르에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.

이때, 상기 제1 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 70℃ 이상 100℃ 미만, 70 내지 90 ℃, 또는 80 내지 90℃일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 경도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 제1 아크릴 수지는 산가(Av)가 3 내지 15 mgKOH/g, 또는 3 내지 10 mgKOH/g일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 용해성 및 선명도가 좋아지는 효과가 있다.

또한, 상기 제1 아크릴 수지는 수산기가(Ohv)가 130 내지 160 mgKOH/g, 또는 140 내지 150 mgKOH/g일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 수산기가 상기 범위 내일 경우, 새깅성이 향상되는 효과가 있다.

더불어, 상기 제1 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 1,500 내지 3,500 g/mol, 또는 2,000 내지 3,000 g/mol일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 내약품성 및 도장 분사감(스프레이감)이 부드러운 효과가 있다.

또한, 상기 제1 아크릴 수지는 고형분 함량이 수지 총 중량에 대하여 60 내지 90 중량%, 65 내지 85 중량%, 또는 70 내지 80 중량%일 수 있다. 제1 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 조성물의 하이솔리드화 구현이 가능하며 칠묻음성이 우수할 수 있다.

상기 제1 아크릴 수지는 주제부 내 10 내지 30 중량부의 제2 아크릴 수지에 대하여 5 내지 20 중량부, 또는 8 내지 15 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 제1 아크릴 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 상용성이 양호한 효과가 있다.

제2 아크릴 수지

제2 아크릴 수지는 조성물의 건조성 확보, 및 제조된 도막의 평활성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 제2 아크릴 수지는 상기 제1 아크릴 수지에서 설명한 바와 동일한 방법으로 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다.

이때, 제2 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 100℃ 이상 160℃ 이하, 120 내지 150 ℃, 또는 130 내지 140 ℃일 수 있다. 제2 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 경도 부여 및 건조성 향상 효과가 있다.

또한, 상기 제2 아크릴 수지는 산가(Av)가 5 내지 30 mgKOH/g, 7 내지 20 mgKOH/g, 또는 8 내지 15 mgKOH/g일 수 있다. 제2 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 타 수지와 혼합 안정성이 증가되고 퍼짐성이 우수한 효과가 있다.

나아가, 상기 제2 아크릴 수지는 수산기가(Ohv)가 95 내지 125 mgKOH/g, 또는 100 내지 115 mgKOH/g일 수 있다. 제2 아크릴 수지의 수산기가 상기 범위 내일 경우, 선명도 및 반응성이 향상되는 효과가 있다.

더불어, 상기 제2 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 5,500 내지 7,500 g/mol, 또는 6,000 내지 7,000 g/mol일 수 있다. 제2 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 내핀홀성, 내약품성, 내마모성, 및 내용제성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 제2 아크릴 수지는 고형분 함량이 수지 총 중량에 대하여 50 내지 80 중량%, 55 내지 75 중량%, 또는 60 내지 70 중량%일 수 있다. 제2 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 우레탄 반응성을 향상시키는 효과가 있다.

나아가, 상기 제2 아크릴 수지는 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지에 대하여 10 내지 30 중량부, 또는 13 내지 23 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 제2 아크릴 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 투명 도료의 건조성과 경화 속도를 조절하는 효과가 있다.

제3 아크릴 수지

제3 아크릴 수지는 조성물의 수산기가를 낮춰 경화제 사용량을 줄임으로써 조성물의 경제성을 향상시키고, 조성물의 고형분 함량을 향상시키는 역할을 한다.

상기 제3 아크릴 수지는 상기 제1 아크릴 수지에서 설명한 바와 동일한 방법으로 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다.

이때, 상기 제3 아크릴 수지는 유리전이온도가 10℃ 이하, 1 내지 10℃, 또는 3 내지 8℃일 수 있다. 제3 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 칠묻음성 및 도막의 부드러움이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 제3 아크릴 수지는 산가(Av)가 3 내지 15 mgKOH/g, 또는 5 내지 12 mgKOH/g일 수 있다. 제3 아크릴 수지의 산가가 상기 범위 내일 경우, 수지 상용성 개선되고 도장된 도막의 선영성이 우수한 효과가 있다.

나아가, 상기 제3 아크릴 수지는 수산기가(Ohv)가 100 mgKOH/g 미만, 50 내지 80 mgKOH/g, 또는 65 내지 75 mgKOH/g 일 수 있다. 제3 아크릴 수지의 수산기가 상기 범위 내일 경우, 새깅성을 향상시키는 효과가 있다.

더불어, 상기 제3 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 2,000 내지 3,000 g/mol, 또는 2,300 내지 2,800 g/mol일 수 있다. 제3 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 도료 점도를 낮춰 작업성(스프레이감)을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 제3 아크릴 수지는 고형분 함량이 수지 총 중량에 대하여 65 내지 90 중량%, 70 내지 85 중량%, 또는 75 내지 83 중량%일 수 있다. 제3 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 고고형분 수지로서 총 휘발성유기화합물(TVOC)의 함량이 낮아지는 효과가 있다.

나아가, 상기 제3 아크릴 수지는 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지에 대하여 25 내지 50 중량부, 또는 28 내지 45 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 제3 아크릴 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 주제와 경화제의 혼합비 조절에 유리한 효과가 있다.

제4 아크릴 수지

제4 아크릴 수지는 제조된 도막의 외관 특성, 특히 선영성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 제4 아크릴 수지는 상기 제1 아크릴 수지에서 설명한 바와 동일한 방법으로 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다.

이때, 상기 제4 아크릴 수지는 유리전이온도가 10℃ 이하, 1 내지 10℃, 또는 5 내지 10℃일 수 있다. 제4 아크릴 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내일 경우, 도막의 부드러움이 증가하여 살오름성이 향상되는 효과가 있다.

나아가, 상기 제4 아크릴 수지는 수산기가(Ohv)가 120 내지 160 mgKOH/g, 130 내지 155 mgKOH/g, 또는 135 내지 150 mgKOH/g일 수 있다. 제4 아크릴 수지의 수산기가 상기 범위 내일 경우, 우레탄 반응성이 향상되어 우수한 내핀홀성 및 내화학성을 갖는 도막을 제조할 수 있다.

더불어, 상기 제4 아크릴 수지는 중량평균분자량(Mw)이 1,500 내지 3,500 g/mol, 또는 2,300 내지 3,000 g/mol일 수 있다. 제4 아크릴 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 내약품성 및 내마모성이 우수할 뿐 아니라 도막의 표면 끈적임을 최소화하고 퍼짐성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 제4 아크릴 수지는 고형분 함량이 수지 총 중량에 대하여 65 내지 90 중량%, 70 내지 85 중량%, 또는 75 내지 83 중량%일 수 있다. 제4 아크릴 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 조성물을 고고형분화하는 효과가 있다.

나아가, 상기 제4 아크릴 수지는 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지에 대하여 10 내지 30 중량부, 또는 10 내지 20 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 제4 아크릴 수지가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 외관이 우수하며, 광택이 상승하는 효과가 있다.

상기 조성물은 제1 아크릴 수지 및 제2 아크릴 수지를 1: 0.7 내지 2.2 의 중량비로 포함할 수 있다. 아크릴 수지들의 혼합 중량비가 상기 범위 내인 경우, 제조된 도막의 광택 및 건조성이 향상되는 효과가 있다.

상기 조성물은 제1 아크릴 수지 및 제3 아크릴 수지를 1 : 1.7 내지 3.5의 중량비로 포함할 수 있다. 아크릴 수지들의 혼합 중량비가 상기 범위 내인 경우, 제조된 도막의 퍼짐성이 향상되는 효과가 있다.

폴리에스테르 수지

폴리에스테르 수지는 조성물의 고형분 함량을 높이고, 제조된 도막의 외관, 평활성, 내스크래치성 및 슬립성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 폴리에스테르 수지는 공지된 방법에 따라 직접 합성된 것을 사용하거나, 시판되는 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리에스테르 수지는 카르복실산과 폴리올을 반응시켜 제조할 수 있다. 이때, 상기 카르복실산은 아디프산(AA), 이소프탈산(IPA), 트리말레트산 무수물(TMA), 지환족산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 테레프탈산, 숙신산, 아디프산, 푸마르산, 말레산 무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 헥사히드로 프탈산무수물 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 또한, 상기 폴리올은 메톡시폴리에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올(1,6-HD), 네오펜틸글리콜(NPG), 트리메틸올 프로판(TMP), 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부탄디올 1,4-헥산디올 및 3-메틸펜탄디올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.

이때, 상기 폴리에스테르 수지는 산가(Av)가 5 내지 15 mgKOH/g, 또는 8 내지 13 mgKOH/g일 수 있다. 폴리에스테르 수지의 산가가 상기 범위 내인 경우, 열처리에 의한 급격한 경화가 방지되어 도막의 외관 불량 및 파핑(popping) 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 수지는 유리전이온도(Tg)가 -60 내지 -40 ℃, 또는 -55 내지 -45℃일 수 있다. 폴리에스테르 수지의 유리전이온도가 상기 범위 내인 경우, 도장 분사감(스프레이감)이 우수하고, 도막에 유연성을 부여하는 효과가 있다.

나아가, 상기 폴리에스테르 수지는 수산기가(Ohv)가 150 내지 250 mgKOH/g, 또는 180 내지 230 mgKOH/g일 수 있다. 폴리에스테르 수지의 수산기가가 상기 범위 내인 경우, 도막의 퍼짐성을 향상시키고 우레탄 반응에 의한 내화학성을 향상시키 효과가 있다.

더불어, 상기 폴리에스테르 수지는 중량평균분자량(Mw)이 1,500 내지 3,500 g/mol, 2,000 내지 3,000 g/mol, 또는 2,400 내지 2,900 g/mol일 수 있다. 폴리에스테르 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내일 경우, 도료의 평활성 및 부드러운(SOFT) 도막을 형성하는 효과가 있다.

또한, 상기 폴리에스테르 수지는 고형분 함량이 수지 총 중량에 대하여 80 내지 98 중량%, 85 내지 95 중량%, 또는 88 내지 93 중량%일 수 있다. 폴리에스테르 수지의 고형분 함량이 상기 범위 내일 경우, 높은 고형분에 의한 TVOC 감소 효과가 있다.

나아가, 상기 폴리에스테르 수지는 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지에 대하여 1 내지 10 중량부, 또는 1 내지 5 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 외관, 내스크래치성 및 도막 평활성 향상의 효과가 있다.

용제

본 발명에 따른 투명 도료 조성물은 용제를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 용제는 조성물의 점도를 조절하고, 건조성을 개선하며, 제조된 도막의 외관 특성 및 퍼짐성을 개선시키는 역할을 한다. 상기 용제는 통상적으로 투명 도료 조성물에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 방향족, 아세테이트계, 알콜계, 케톤계 및 프로피오네이트계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 용제는 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 용제; 1-메톡시-2-프로필아세테이트, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 디메틸 글루타레이트, 디메틸 석신에이트, 디메틸 아디페이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 부틸 카르비톨 아세테이트 등의 아세테이트계 용제; n-부탄올, 프로판올 및 1-메톡시-2-프로판올 등의 알콜계 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤계; 및 에틸에톡시프로피오네이트 등의 프로피오네이트계 용제;를 들 수 있다. 또한, 상기 방향족 용제의 시판품으로는 코코졸 #100, 코코졸 #150 등을 들 수 있다.

나아가, 상기 용제는 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지에 대하여 10 내지 40 중량부, 또는 20 내지 30 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 용제가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 조성물의 점도를 적절히 조절하여 작업성 및 건조성이 향상되는 효과가 있다.

첨가제

본 발명에 따른 투명 도료 조성물은 경화촉진제, 자외선 흡수제, 표면 조정제, 핀홀 방지제 및 반응 지연제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

상기 경화촉진제는 우레탄 반응을 촉진시켜 조성물의 경화 속도를 조절하는 역할을 한다. 이때, 상기 경화촉진제는 통상적으로 사용하는 우레탄 반응 촉진제라면 특별히 제한하지 않는다. 예를 들어, 상기 경화촉진제는 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우레이트, 스테니어스옥테이트, 디부틸틴머켑타이드 등의 금속화합물; 트리에틸디아민, 트리에타놀아민, 1,4-디아조사이클로옥탄, 디메틸에탄올아민, 에틸모르피린, 디메틸아미노에틸모르포린, 디메틸사이클로헥실아민 등의 3차 아민; 및 알칼리 금속의 카복시산염 또는 아연계 착화합물 등을 들 수 있다.

또한, 상기 자외선 흡수제는 자외선을 흡수하여 도료 조성물의 변색을 방지하고, 상기 조성물로부터 제조된 도막의 내후성을 방지하는 역할을 한다. 이때, 상기 자외선 흡수제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 히드록시페닐 벤조트리아졸 등의 벤조트리아졸계를 들 수 있다. 나아가, 상기 자외선 흡수제의 시판품으로는 BASF사의 Tinuvin 384, 및 EVERLIGHT CHEMICAL사의 eversorb 83 등을 들 수 있다.

나아가, 상기 표면 조정제는 제조된 도막의 퍼짐성(레벨링성)을 개선하는 역할을 한다. 더불어, 상기 표면 조정제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 실리콘계 표면 조정제 또는 불소계 표면 조정제 등을 들 수 있다. 또한, 상기 실리콘계 표면 조정제의 시판품으로는 BYK-Chemical 사의 BYK-077, BYK-300, BYK-330, BYK-358, BYK-361, BYK-375, BYK-380, BYK-385 등, 및 테고(TEGO)사의 Flow 425, Glide 435 등을 들 수 있다. 나아가, 상기 불소계 표면 조절제의 시판품으로는 DIC(DaiNippon Ink & Chemicals) 사의 F-114, F-411, F-450, F-493, F-478, F-479, F-480SF, MCF-350SF, TF-1442 등을 들 수 있다.

또한, 상기 핀홀 방지제는 제조된 도막의 핀홀 발생을 방지하는 역할을 한다. 이때, 상기 핀홀 방지제는 도료 조성물에 사용될 수 있는 통상적인 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예로 들어, 폴리실록산계 화합물을 들 수 있다. 또한, 상기 핀홀 방지제의 시판품으로는 Byk-051, Byk-052, Byk-054, Byk-057, Byk-063, Byk-065, Byk-072, Byk-085, Byk-088 등을 들 수 있다.

더불어, 상기 반응 지연제는 가사시간(Pot Life)을 지연시키는 역할을 한다. 이때, 상기 반응 지연제는, 예를 들어, 글리콜 디메르캅토프로피오네이트(GDMP, glycol-dimercaptopropionate)를 들 수 있다.

상기 첨가제는 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지에 대하여 1 내지 20 중량부, 또는 3 내지 10 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 첨가제가 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 투명 도료의 물성이 우수할 수 있다.

본 발명에 따른 투명 도료 조성물은 상술한 바와 같은 4종의 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 용제 및 첨가제를 포함하는 주제부; 및 경화제부;를 포함할 수 있다. 즉, 상기 투명 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함하는 2액형 도료 조성물일 수 있다.

이때, 상기 주제는 고형분 함량이 주제부 총 중량을 기준으로 50 내지 60 중량%, 또는 54 내지 59 중량%일 수 있다. 주제부의 고형분 함량이 상기 범위 내인 경우, TVOC가 430 ㎍/㎠·hr 이하, 또는 420 ㎍/㎠·hr 이하로 친환경적인 효과가 있다.

경화제부

상기 경화제부는 경화제 및 경화제부 용제를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 경화제는 폴리이소시아네이트 화합물일 수 있다. 또한, 상기 경화제는 주제부의 수산기와 반응하여 우레탄 결합을 형성할 수 있다면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 경화제는 황변 현상이 없는 지방족 폴리이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 헥사 메틸렌 다이이소시아네이트, 이소포론 다이이소시아네이트, 4,4'-다이사이클로 헥실 메탄 다이이소시아네이트, 테트라메틸 크실렌 다이이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

또한, 상기 경화제는 상기 경화제부 100 중량부를 기준으로 50 내지 80 중량부, 55 내지 78 중량부, 또는 60 내지 75 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 상기 범위 내인 경우, 안정한 경화물을 형성하여 제조된 도막의 물성을 개선할 수 있다.

상기 경화제부 용제는 경화제부의 점도, 건조성 및 흡습성을 조절하는 역할을 한다. 이때, 상기 경화제부 용제는 통상적으로 도료 경화제부에 사용될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 상기 용제에 개시된 용제를 사용할 수 있다.

또한, 상기 경화제부 용제는 경화제부 100 중량부를 기준으로 20 내지 50 중량부, 22 내지 45 중량부, 또는 25 내지 40 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다.

상기 주제부와 상기 경화제부는 1 : 1 내지 5, 또 다른 예로는 1 : 2 내지 4의 중량비로 혼합하여 투명 도료 조성물을 제조할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 자동차 보수용 투명 도료 조성물은 고형분 함량이 높고 건조속도가 빨라 경제적이고, VOC 함량이 낮아 친환경적이다. 또한, 상기 투명 도료 조성물로부터 제조된 도막은 칠묻음성, 퍼짐성, 내핀홀성 및 경도가 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 9. 주제부의 제조

표 1과 같은 함량의 성분을 혼합하여 주제부를 제조하였다.

성분 (중량부)	실시예
성분 (중량부)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
제1 아크릴 수지-1	95	85	150	-	-	150	95	-	150
제2 아크릴 수지-1	150	180	130	-	-	130	150	-	130
제3 아크릴 수지-1	300	290	280	-	-	-	-	-	280
제4 아크릴 수지-1	135	160	100	-	-	-	-	-	100
제1 아크릴 수지-2	-	-	-	95	-	-	-	100	-
제2 아크릴 수지-2	-	-	-	150	-	-	-	150	-
제3 아크릴 수지-2	-	-	-	300	-	280	-	-	-
제4 아크릴 수지-2	-	-	-	135	-	100	-	-	-
제1 아크릴 수지-3	-	-	-	-	100	-	-	-	-
제2 아크릴 수지-3	-	-	-	-	150	-	-	-	-
제3 아크릴 수지-3	-	-	-	-	310	-	300	310	-
제4 아크릴 수지-3	-	-	-	-	120	-	135	120	-
폴리에스테르 수지-1	30	15	50	-	-	50	-	-	-
폴리에스테르 수지-2	-	-	-	30	-	-	30	-	-
폴리에스테르 수지-3	-	-	-	-	30	-	-	30	50
용제-1	125	120.5	125.5	125	140.5	125.5	125	140.5	125.5
용제-2	115	100	115	115	100	115	115	100	115
용제-3	5	5	5	5	5	5	5	5	5
용제-4	10	10	10	10	10	10	10	10	10
경화 촉진제	15	15	15	15	15	15	15	15	15
자외선 흡수제	15	15	15	15	15	15	15	15	15
표면 조정제-1	2	2	2	2	2	2	2	2	2
표면 조정제-2	2	1.5	1.5	2	1.5	1.5	2	1.5	1.5
핀홀 방지제	1	1	1	1	1	1	1	1	1
총합	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000

비교예 1 내지 4. 주제부의 제조

표 2과 같은 함량의 성분을 혼합하여 주제부를 제조하였다.

성분 (중량부)	비교예
성분 (중량부)	1	2	3	4
제1 아크릴 수지-1	-	297.3	105	-
제2 아크릴 수지-1	555	105	160	-
제3 아크릴 수지-1	-	-	300	-
제4 아크릴 수지-1	76-	260	145	-
제1 아크릴 수지-4	-	-	-	95
제2 아크릴 수지-4	-	-	-	150
제3 아크릴 수지-4	-	-	-	300
제4 아크릴 수지-4	-	-	-	135
폴리에스테르 수지-1	-	60	-	-
폴리에스테르 수지-4	80	-	-	30
용제-1	85	102.3	125	125
용제-2	65.3	130	115	115
용제-3	6	10	5	5
용제-4	-	-	10	10
용제-5	22.3	-	-	-
용제-6	20	-	-	-
경화 촉진제	72	8	15	15
자외선 흡수제	15	21	15	15
표면 조정제-1	-1	3	2	2
표면 조정제-2	1.8	2	2	2
핀홀 방지제	0.6	1.4	1	1
총합	1000	1000	1000	1000

이하, 비교예 및 실시예에서 사용한 각 성분들의 제조사 및 제품명, 또는 성분명 등은 표 3에 나타냈다.

성분	비고
제1 아크릴 수지-1	NV: 75중량%, Av: 6mgKOH/g, Tg: 85℃, OHV: 145mgKOH/g, Mw: 2,500g/mol
제1 아크릴 수지-2	NV: 72중량%, Av: 3mgKOH/g, Tg: 81℃, OHV: 140mgKOH/g, Mw: 2,000g/mol
제1 아크릴 수지-3	NV: 74중량%, Av: 10mgKOH/g, Tg: 90℃, OHV: 150mgKOH/g Mw: 3,000g/mol
제1 아크릴 수지-4	NV: 65중량%, Av: 24mgKOH/g, Tg: 105℃, OHV: 125mgKOH/g Mw: 4,000g/mol
제2 아크릴 수지-1	NV: 64중량%, Av: 11mgKOH/g, Tg: 135℃, Ohv: 107mgKOH/g, Mw: 6,400g/mol
제2 아크릴 수지-2	NV: 65중량%, Av: 8 mgKOH/g, Tg: 130℃, Ohv: 100mgKOH/g, Mw: 6,000g/mol
제2 아크릴 수지-3	NV: 66중량%, Av: 15mgKOH/g, Tg: 139℃, Ohv: 115mgKOH/g, Mw: 7,000g/mol
제2 아크릴 수지-4	NV: 65중량%, Av: 3mgKOH/g, Tg: 95℃, Ohv: 90mgKOH/g, Mw: 5,000g/mol
제3 아크릴 수지-1	NV: 75중량%, Av: 8mgKOH/g, Tg: 5℃, Ohv: 70mgKOH/g, Mw: 2,550g/mol
제3 아크릴 수지-2	NV: 80중량%, Av: 5mgKOH/g, Tg: 3℃, Ohv: 65mgKOH/g, Mw: 2,300g/mol
제3 아크릴 수지-3	NV: 83중량%, Av: 12mgKOH/g, Tg: 8℃, Ohv: 75mgKOH/g, Mw: 2,800g/mol
제3 아크릴 수지-4	NV: 60중량%, Av: 0mgKOH/g, Tg: -1℃, Ohv: 46mgKOH/g, Mw: 1,800g/mol
제4 아크릴 수지-1	NV: 77중량%, Tg: 7℃, Ohv: 142mgKOH/g, Mw: 2,600 g/mol
제4 아크릴 수지-2	NV: 81중량%, Tg: 5℃, Ohv: 135mgKOH/g, Mw: 2,300 g/mol
제4 아크릴 수지-3	NV: 80중량%, Tg: 10℃, Ohv: 150mgKOH/g, Mw: 3,000 g/mol
제4 아크릴 수지-4	NV: 60중량%, Tg: -7℃, Ohv: 165mgKOH/g, Mw: 3,700 g/mol
폴리에스테르 수지-1	NV: 90중량%, Ohv: 200mgKOH/g, Tg: -50℃ Av: 10mgKOH/g, MW: 2,600g/mol
폴리에스테르 수지-2	NV: 92중량%, Ohv: 180mgKOH/g, Tg: -55℃ Av: 8mgKOH/g MW: 2,400g/mol
폴리에스테르 수지-3	NV: 88중량%, Ohv: 230mgKOH/g, Tg: -45℃ Av: 13mgKOH/g MW: 2,900g/mol
폴리에스테르 수지-4	NV: 60중량%, Ohv: 138mgKOH/g, Tg: -66℃, Av: 1mgKOH/g MW: 1,000g/mol
용제-1	부틸아세테이트
용제-2	프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트
용제-3	부틸 카르비톨 아세테이트
용제-4	아세톤
용제-5	자일렌
용제-6	메틸에틸케톤(MEK)
경화 촉진제	5% 디부틸틴비스[(1-옥소도데실)옥시]스탄난 용액(용제: 자일렌)
자외선 흡수제	제조사: EVERLIGHT CHEMICAL, 제품명: eversorb 83
표면 조정제-1	제조사: BYK-Chemical, 제품명: BYK-358
표면 조정제-2	제조사: 테고(TEGO), 제품명: Flow 425
핀홀 방지제	제조사: BYK-Chemical, 제품명: BYK-072

참조예. 경화제부의 제조

46중량부의 폴리이소시아네이트 화합물-1(성분명: 헥사메틸렌 디이소시아네이트, NCO 함량: 20.9 중량%, 점도: 375mPa·s, 고형분: 90중량%), 22중량부의 폴리이소시아네이트 화합물-2(성분명: 헥사메틸렌 디이소시아네이트, NCO 함량: 21.8 중량%, 점도: 3,000mPa·s, 고형분: 100중량%, Mw: 2,149g/mol), 1.5중량부의 트리에틸 오르소-포름에이트(끓는점: 146℃, Mw: 148.23g/mol), 및 30.5중량부의 부틸 아세테이트(비중: 0.881, 인화점: 24℃, 용융점: 78℃)를 혼합하여 경화제부를 제조하였다.

실험예 1. 도막의 특성 평가

실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 주제부와 참조예의 경화제부를 3:1의 중량비로 혼합하여 투명 도료 조성물을 제조하였다. 이후 상기 투명 도료 조성물을 시편에 웨트 온 웨트(WET-ON-WET) 도장 방식으로 2회 도장하는 방법으로 건조 두께 50 ~ 60 ㎛의 도막을 형성한 후 도막의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타냈다.

(1) 총 휘발성유기화합물(TVOC) 방출량

예를 들면, 10cm×10cm(가로×세로)의 도막이 형성된 시편을 25℃ 및 상대습도(RH) 50%의 챔버에 넣고 열탈착 장치(ATD-400, Markers, UK) 및 흡착 튜브(Tenax TA)를 이용하여 휘발성유기화합물 방출량을 측정한 후 산정식을 사용하여 계산하였다. 이때, 산정식은 국립환경과학원 고시 제2005-11호 제3조의 함유량 산정식을 적용하였다.

(2) 스프레이감

SATA HVLP 건 1.4mm 노즐 규격으로 토출량 2바퀴, Air 압력 1.7bar기준으로 시편 45cm X 45cm(가로X세로)에 25cm 이격하여 위에서 아래로 좌우 왕복 5회 적용시 분사되는 도료의 반발력 및 도료 토출량, 도막에 도착되는 도료량을 기준으로 스프레이감을 평가했다.

(3) 칠묻음성

도료를 도장한 후 60℃에서 30분 동안 건조한 후 도막 두께를 측정함으로써 칠묻음성을 부여했다.

(4) 퍼짐성

항목 (3)과 동일한 방법으로 건조한 후 도막의 퍼짐성은 측정 기기로 WAVESCAN DOI를 사용하여 OP값과 DOI값을 기준으로 퍼짐성을 측정하였다.

(5) 새깅성(sagging)

도장한 후 수직으로 방치했을 때 도료가 흘러내리기 시작하는 지점에서의 도막 두께를 측정하였다.

(6) 경화 조건

도료를 도장한 후 60℃에서 건조시 도막이 단단하게 경화되는 시간 측정을 측정하였다. 이때, 단단하게 경화되는 시간은 도막을 손으로 강하게 눌러 좌우로 비틀었을 때 도막에 자국이 발생하진 않는 시간을 측정했다.

(7) 내핀홀성

도료를 도장한 후 60℃에서 30분 동안 건조한 후 도막에 핀홀 발생 여부 및 정도를 파악했다.

표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 9의 조성물로부터 제조된 도막이 비교예 1 내지 4의 조성물로부터 제조된 도막보다 물성이 우수함을 알 수 있었다.

실험예 2.

실시예 및 비교예에서 제조한 주제부와 참조예의 경화제부를 3:1의 중량비로 혼합하여 투명 도료 조성물을 제조하였다. 이후 전착 시편(30cm×30cm, 가로×세로)에 베이스 도료(제조사: KCC㈜, 제품명: UT5901)를 건조 두께 20㎛가 되도록 도장하고, 베이스 도막 상에 상기 투명 도료 조성물을 건조 두께 60㎛가 되도록 도장하고 건조 및 경화시켜 투명 도막을 형성하여 최종 도막을 얻었다. 이후 최종 도막의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타냈다.

(1) 경도

진자용 경도계(Pendulum Hardness Tester)를 이용하여 진자의 왕복 횟수를 측정함으로써 최종 도막의 경도를 측정하였다.

(2) 도막 외관

자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI(BYK Gardner)를 이용하여 최종 도막의 광택(LU), 영상선명도(SH) 및 평활성(OP)을 측정하였으며, 측정된 물성을 이용하여 종합 외관 평가 수치(CF)을 하기 수학식 1로 계산하였다. 이때, 상기 CF는 높을수록 도막의 외관 특성이 우수한 것으로 판단하였다.

[수학식 1]

CF = LU×0.15 + SH×0.35 + OP×0.5

(3) SW(Short Wave) 및 LW(Long Wave)

자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI(BYK Gardner)를 이용하여 최종 도막의 단파(short wave) 및 장파(long wave)값을 측정하였다.

(4) 선영성(DOI, Distinctness of Image )

자동차 외관 측정기인 Wave Scan DOI(BYK Gardner)를 이용하여 최종 도막의 선영성(DOI)을 측정하였다.

표 5에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 9의 조성물로부터 제조된 도막은 비교예 2 내지 4의 조성물로부터 제조된 도막보다 경도가 우수하고, 비교예 1의 조성물로부터 제조된 도막보다 CF, LU, SH 및 DOI와 같은 평활성이 우수함을 알 수 있었다.

Claims

유리전이온도가 70℃ 이상 100℃ 미만인 제1 아크릴 수지, 유리전이온도가 100℃ 이상 160℃ 이하인 제2 아크릴 수지, 유리전이온도가 10℃ 이하인 제3 및 제4 아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지를 포함하고,
상기 제3 아크릴 수지의 수산기가가 상기 제4 아크릴 수지의 수산기가보다 낮고,
상기 제3 아크릴 수지는 산가가 3 내지 15 mgKOH/g이고, 수산기가가 100 mgKOH/g 미만이며, 중량평균분자량이 2,000 내지 3,000 g/mol인, 자동차 보수용 투명 도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 아크릴 수지는 산가가 3 내지 15 mgKOH/g이고, 수산기가가 130 내지 160 mgKOH/g이며, 중량평균분자량이 1,500 내지 3,500 g/mol인, 자동차 보수용 투명 도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 아크릴 수지는 산가가 5 내지 30 mgKOH/g이고, 수산기가가 95 내지 125 mgKOH/g이며, 중량평균분자량이 5,500 내지 7,500 g/mol인, 자동차 보수용 투명 도료 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제4 아크릴 수지는 수산기가가 120 내지 160 mgKOH/g이며, 중량평균분자량이 1,500 내지 3,500 g/mol인, 자동차 보수용 투명 도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리에스테르 수지는 산가가 5 내지 15 mgKOH/g이고, 유리전이온도가 -60 내지 -40 ℃이며, 수산기가가 150 내지 250 mgKOH/g인, 자동차 보수용 투명 도료 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 투명 도료 조성물이 주제부 내 5 내지 20 중량부의 제1 아크릴 수지, 10 내지 30 중량부의 제2 아크릴 수지, 25 내지 50 중량부의 제3 아크릴 수지, 10 내지 30 중량부의 제4 아크릴 수지 및 1 내지 10 중량부의 폴리에스테르 수지를 포함하는, 자동차 보수용 투명 도료 조성물.