KR20190019486A

KR20190019486A - 메탈릭 도료 조성물

Info

Publication number: KR20190019486A
Application number: KR1020170104500A
Authority: KR
Inventors: 이용범; 이종근; 김석환; 정지현; 안재범; 이용철; 김순기
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 노루비케미칼; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: KR102417527B1

Abstract

본 발명은 아크릴 주제부와 이소시아네이트 경화제부로 이루어진 메탈릭 도료의 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 아크릴 주제부에는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지와 고분자량의 아크릴 수지를 기재수지로 포함하고, 첨가제로서 액상 은 페이스트, 우레탄 반응촉진제, 부착증진제, 습윤첨가제 및 용제가 특정 함량비로 포함되어 있음으로써 외관, 초기부착성, 내수성, 내후성 등의 물성이 우수하여 자동차 내외장 부품용 도료로 유용한 메탈릭 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

메탈릭 도료 조성물{Metallic paint composition}

일반적으로 자동차, 통신기기, 가전제품에 적용되는 여러 플라스틱 소재에 다양한 색상과 디자인을 구현하기 위하여 많은 도료들이 적용되고 있다. 특히 외관의 미적 감각을 높이기 위하여 금속감이 있는 메탈릭 도료들이 적용되고 있다. 일반적으로 스프레이 도장을 하는 자동차 부품에 메탈릭 도료를 도장하게 되면, 자동차 내외장재로서 요구되는 특성을 만족하기가 어렵고, 특히 높은 휘도의 외관을 확보하기가 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 은분 페이스트를 이용한 메탈릭 도료가 개발된 바도 있다.

자동차 산업에서도 고휘도의 메탈릭 도료에 대한 수요가 증가되고 있으며, 많은 부품에 메탈릭 도료가 적용되고 있다. 하지만 메탈릭 도료는 건식/습식 도금과 같은 금속감에는 못미치는 휘도(FI값 25 이하)를 나타내어 고 광택의 외관 확보가 미흡한 실정이다.

일반적으로 자동차 산업에서 디자인의 고급화 추진을 위하여 크롬 건식/습식도금 부품이 확대 적용되고 있으며, 이러한 도금기술은 금속감을 부여하여 자동차의 내/외장 부품에 적용되면서 보다 고급스러운 디자인을 연출하게 된다. 그러나 이러한 크롬 도금은 환경 및 인체에 유해하여 향후 국내/외에 적용이 어려울 전망이다.

따라서 기존의 크롬 도금을 대체할 수 있는 새로운 고휘도 메탈릭 도료 제품의 개발이 요구된다.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0066139호 대한민국 공개특허공보 10-2010-0006457호

본 발명은 은(Ag) 페이스트를 포함하면서 도금법을 대체할 수 있는 고휘도의 메탈릭 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 아크릴 주제부와 이소시아네이트 경화제부로 이루어진 도료 조성물에 있어서, 상기 아크릴 주제부는

니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지 30 ~ 40 중량%;

아크릴 수지 10 ~ 20 중량%;

액상 은 페이스트 1 ~ 10 중량%;

우레탄 반응촉진제 0.1 ~ 1.5 중량%;

부착증진제 0.3 ~ 0.8 중량%;

습윤첨가제 0.01 ~ 0.5 중량%; 및

용제 30 ~ 50 중량%를 포함하는 메탈릭 도료 조성물을 제공한다.

본 발명이 제공하는 메탈릭 도료는 도금법과 유사한 금속감을 구현함은 물론이고 보다 다양한 색상 구현이 가능한 효과가 있다. ABS 또는 PC와 같은 경질 플라스틱 기재에 도장하였을 때, 기존의 메탈릭 도료는 휘도(FI값)가 25 이하인데 반하여 본 발명이 제공하는 메탈릭 도료는 휘도(FI값)가 27 이상으로 높다.

또한, 본 발명이 제공하는 메탈릭 도료는 환경 및 인체에 유해한 크롬 도금법을 대체함으로써 환경공해 방지 및 비용 절감 효과가 있다.

본 발명은 고휘도 발현으로 자동차 내/외장재 도장에 유용한 메탈릭 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 메탈릭 도료 조성물은 아크릴 주제부와 이소시아네이트 경화제부로 구성된다. 상기 아크릴 주제부는 (A)니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지 30 ~ 40 중량%; (B)아크릴 수지 10 ~ 20 중량%; (C)액상 은 페이스트 1 ~ 10 중량%; (D)우레탄 반응촉진제 0.1 ~ 1.5 중량%; (E)부착증진제 0.3 ~ 0.8 중량%; (F)습윤첨가제 0.01 ~ 0.5 중량%; 및 (G)용제 30 ~ 50 중량%를 포함한다.

본 발명의 도료 조성물에서 아크릴 주제부를 구성하는 각 성분에 대하 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

(A)니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지

본 발명의 도료 조성물은 기재수지로서 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지와 고분자량의 아크릴 수지를 포함한다.

상기 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 아크릴 단량체가 주쇄(backbone)를 구성하고 있고, 아크릴 주쇄 일부에는 측쇄기로서 니트로셀룰로오즈가 결합되어 있으며, 상기 측쇄기는 이소시아네이트 그룹을 연결자(linker)로 하여 측쇄에 결합되어 있다. 이러한 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지의 대표적인 예시는 하기 화학식 1과 같다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, K는 0.6 ~ 0.7의 정수이고, L는 0.1 ~ 0.2의 정수이고, M는 0.01 ~ 0.03의 정수이고, N은 0.01 ~ 0.1의 정수이고, O는 0.01 ~ 0.05의 정수이고, p는 0.01 ~ 0.1의 정수이다)

상기 화학식 1로 표시되는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 중량평균분자량이 6,000 ~ 10,000이고, 산가가 1 ~ 4 ㎎/KOH인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명이 기재수지로 사용하는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 또다른 기재수지로 사용하는 아크릴 수지와의 상용성이 우수하고, 그리고 클리어 층과의 층간 부착성을 증진시키는 각별한 효과가 있다.

상기 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 고형분 함량이 30 ~ 40 중량%일 수 있다. 상기 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 고형분 함량을 기준으로 본 발명의 수지 조성물 중에 30 ~ 40 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지의 함량이 30 중량% 미만이면 메탈릭 도막의 휘도(FI값)가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 40 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 내후성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

(B)아크릴 수지

본 발명의 도료 조성물은 기재수지로서 아크릴 수지를 포함한다. 상기 아크릴 수지는 고분자량을 가지는 것으로, 중량평균분자량이 25,000 ~ 40,000 범위인 것을 사용할 수 있다. 상기 아크릴 수지는 분자량이 커질수록 금속에 대한 부착력이 우수하였지만 중량평균분자량이 40,000을 초과하면 도장성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명이 기재수지로 포함하는 아크릴 수지는 산가가 0.01 ~ 0.05 ㎎/KOH이고, 유리전이온도가 70 ~ 80℃인 것을 사용하는 것이 좋다. 산가가 0.05 ㎎/KOH를 초과하면 수지간 상용성이 저하되어 외관저하의 문제가 있을 수 있다. 그리고, 아크릴 수지의 유리전이온도가 70℃ 미만이면 부착성이 저하 될 수 있고, 80℃를 초과하면 도장성이 저하 될 수 있다.

상기 아크릴 수지는 고형분 함량이 20 ~ 40 중량%일 수 있다. 상기 아크릴 수지는 고형분 함량을 기준으로 본 발명의 수지 조성물 중에 10 ~ 20 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 아크릴 수지의 함량이 10 중량% 미만이면 클리어 층과의 층간 부착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 20 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 도장 작업성(레벨링)이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

(C)액상 은(Ag) 페이스트

본 발명에서는 금속 도금과 유사한 질감구현을 위하여 액상 은 페이스트를 포함한다. 상기 액상 은 페이스트는 평균입자 크기가 3 ~ 6 ㎛인 은(Ag) 입자가 분산된 페이스트이다.

상기 액상 은(Ag) 페이스트는 고형분 함량이 5 ~ 15 중량%일 수 있다. 상기 액상 은(Ag) 페이스트는 고형분 함량을 기준으로 본 발명의 수지 조성물 중에 1 ~ 10 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 액상 은(Ag) 페이스트의 함량이 1 중량% 미만이면 메탈릭 도막의 휘도(FI값)가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 경제성이 떨어짐은 물론이고 클리어 층과의 층간 부착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

(D)우레탄 반응촉진제

본 발명에서는 아크릴 주제부와 이소시아네이트 경화제부 사이의 경화반응을 촉진시키기 위하여 우레탄 반응촉진제를 포함한다. 상기 우레탄 반응촉진제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 틴(Tin)계 촉매, 3차 아민계 촉매 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 대표적으로 디부틸 틴 디라우레이트를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 우레탄 반응촉진제는 본 발명의 수지 조성물 중에 0.1 ~ 1.5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 우레탄 반응촉진제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 충분히 경화반응을 유도할 수 없는 문제가 발생할 수 있고, 1.5 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 가사 시간이 짧아져 작업성을 저히시킬 염려가 있다.

(E)부착증진제

본 발명에서는 액상 은 페이스트와 화학적인 결합을 유도하여 금속도금과 같은 질감 구현을 도와주고, 그리고 클리어 층과의 층간 부착성이 증진되도록 하기 위하여 부착증진제를 포함한다. 상기 부착증진제로서 구체적으로는 하이드록시기, 카르복실기 또는 이들이 동시에 결합되어 있는 인산계 에스테르를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상용제품으로서 루브리졸2063(루브리졸사 제품)을 대표적으로 사용하고 있지만, 이에 상응하는 타사의 부착증진제 제품을 사용하여도 좋다.

상기 부착증진제는 본 발명의 수지 조성물 중에 0.3 ~ 0.8 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 부착증진제의 함량이 0.3 중량% 미만이면 본 발명이 요구하는 금속질감 발현 유도 및 클리어 층과의 층간 부착성을 증진시키는 효과를 얻을 수 없고, 0.8 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 도막내 시딩(seeding)이 발생되는 문제가 있을 수 있다.

(F)습윤첨가제

본 발명에서는 도료 도장시 습윤성과 작업성(레벨링)을 향상시키기 위하여 습윤첨가제를 포함한다. 상기 습윤첨가제로는 폴리디메틸실록산 계열의 첨가제를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 폴리디메틸실록산 계열의 습윤첨가제로 상품화되어 있는 BYK-306 제품을 사용하였다.

상기 습윤첨가제는 본 발명의 수지 조성물 중에 0.01 ~ 0.5 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 습윤첨가제의 함량이 0.01 중량% 미만이면 본 발명이 요구하는 습윤첨가제로서의 첨가효과를 얻을 수 없고, 0.5 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 클리어층과의 부착성 박리가 발생되는 문제가 있을 수 있다.

(G)용제

본 발명의 도료 조성물은 당분야에서 통상적으로 사용하는 용제를 포함하며, 본 발명의 용제의 선택에 튿별한 제약을 두지 않는다. 상기 용제는 구체적으로 톨루엔, 자일렌, 에틸아세테이트, 코코졸, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 부틸셀루솔브, 사이클로헥사논 등 중에서 선택되는 1종 이상이 포함될 수 있다.

상기 용제의 함량은 요구되는 도막의 두께 및 도막 형성 방법에 따라 변경될 수 있으나, 본 발명의 수지 조성물 중에는 용제가 30 ~ 50 중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 용제의 함량이 30 중량% 미만이면 도료의 점도가 높아서 도장이 제대로 되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 50 중량%를 초과하여 과량이 포함되면 도료의 점도가 낮아서 도장 후 흘러내리거나, 도막의 은폐력이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 도료 조성물은 상기에서 설명한 아크릴 주제부와 함께 이소시아네이트 경화제부를 포함한다.

상기 경화제는 아크릴 주제부에 포함된 기재수지와의 우레탄 경화반응하여 경화도막을 형성하게 된다. 상기 이소시아네이트 경화제부에는 통상의 이소시아네이트 경화제를 포함할 수 있으며, 대표적으로 무황변과 내후성이 우수한 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 및 3관능 이소프렌디이소시아네이트계 중에서 선택된 1종 이상이 포함될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제로 상품화되어 있는 BASF사의 HI-100 제품을 사용하였다.

상기 경화제의 함량은 아크릴 주제부의 총량 100 중량부를 기준으로 5 ~ 30 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 20 중량부를 포함할 수 있다. 상기 경화제의 함량이 5 중량부 미만이면 경화가 일어나지 않아서, 도막의 외관 불량이 생기거나 주제와의 가교 반응이 적절히 일어나지 못하여 도막 물성 확보가 어려울 수 있고, 30 중량부를 초과하여 포함되면 가사 시간이 짧아서 작업상의 문제점을 야기하거나 가교반응 후 잔존해 있는 미반응 경화제 때문에 끈적임이 발생할 수 있으므로, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같은 조성성분이 소정의 함량비로 포함된 메탈릭 도료 조성물은 플라스틱 기판에 코팅 및 경화되어서는 고휘도의 금속질감을 나타내는 경화도막을 형성할 수 있다. 상기 플라스틱 기판은 ABS 또는 PC와 같은 경질 플라스틱 소재의 기판일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 메탈릭 도료 조성물에 기재수지로 포함하는 하기 화학식 1로 표시되는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 신규의 고분자 물질이다. 이에, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규의 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지를 권리범위로 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1로 표시되는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지의 제조방법은 하기 과정을 포함한다 :

(1)니트로셀룰로오즈와 이소시아네이트 그룹을 가지는 아크릴 단량체를 반응시켜, 이소시아네이트 그룹을 연결자(linker)로 하여 니트로셀룰로오즈와 아크릴이 결합된 반복단위부를 제조하는 과정; 및

(2) 상기 반복단위부와 아크릴 단량체를 라디칼 중합하여 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지를 제조하는 과정.

상기 중합반응에 사용되는 아크릴 단량체는 (메타)아크릴산 단량체, C1~C18알킬 (메타)아크릴레이트 단량체 및 이소시아네이토 C1~C18알킬 (메타)아크릴레이트 단량체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 (메타)아크릴산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산이 포함될 수 있다. 상기 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트 등이 포함될 수 있다. 상기 이소시아네이토알킬 (메타)아크릴레이트 단량체는 이소시아네이토에틸 아크릴레이트, 이소시아네이토에틸 메타크릴레이트, 이소시아네이토부틸 아크릴레이트, 이소시아네이토부틸 메타크릴레이트 등이 포함될 수 있다.

상기 라디칼 중합은 개시제로서 과산화벤조일, 터셔리부틸페록시벤조에이트, 터셔리부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 터셔리아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등으로부터 선택된 1종 이상의 유기과산화물을 사용할 수 있다. 상기 라디칼 중합용매로는 수지의 합성온도 및 증발속도 등을 감안하여 비점이 80 ~ 160℃인 용매를 사용하여 100 ~ 140℃ 범위에서 합성하는 것이 바람직하다. 상기 중합용매는 구체적으로 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 탄화수소, 노말부틸아세테이트, 에틸렌글리콜에틸에테르 아세테이트 등의 에스테르류 및 메틸이소부틸케톤, 메틸노말아밀케톤 등의 케톤류를 사용할 수 있다. 그 밖의 중합조건은 통상적으로 적용되는 라디칼 중합방법에 의해 실시한다.

이상의 제조방법을 통해 제조된 상기 화학식 1로 표시되는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 중량평균분자량이 6,000 ~ 10,000이고, 산가가 1 ~ 4 ㎎/KOH이고, 유리전이온도가 50 ~ 70℃인 특성을 가지고 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

제조예 1. 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지의 제조

본 발명이 기재수지로 포함하는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지를 하기와 같은 방법으로 제조하였다.

교반기가 장착된 4구 플라스크에 용매로 노말부틸아세테이트 443 g, 니트로셀로솔브(NH-90, 일진산업) 195 g을 넣은 후, 질소가스로 치환시키고 교반하면서 70℃까지 승온하였다. 용해된 것을 확인한 후, NCO/OH = 0.3 몰비가 되도록 2-이소시아나토에틸아크릴레이트(Karenz AOI, SHOWA DENKO)를 투입한 후 80℃로 승온하여 FT-IR 분석기기를 이용하여 NCO 피크가 사라질 때까지 반응시켰다.

NCO 피크가 사라짐을 확인한 후 반응온도를 110℃로 승온하고 아크릴계 단량체로 메틸메타아크릴레이트 108 g, 부틸아크릴레이트 24 g, 에틸아크릴레이트 15 g, 메타크릴산 1.5 g, 개시제로 터셔리부틸페록시벤조에이트 0.6 g을 혼합한 후에, 3시간에 걸쳐 균일한 속도로 적하하였다. 적하 완료 후 동일한 온도에서 1시간 동안 숙성시킨 다음, 터셔리부틸페록시벤조네이트 0.3 g을 노르말부틸아세테이트 15 g에 용해한 용액을 넣고 2시간 동안 더 교반하면서 미반응 단량체를 완전히 반응시킨 후에 노르말부틸아세테이트 195 g으로 희석하여 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지를 제조하였다.

상기 제조예 1에서 제조한 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 고형분 함량이 30 중량%이었고, 중량평균분자량이 8,000이고, 산가가 3 ㎎/KOH이고, 유리전이온도가 60℃ 이었다.

제조예 2. 고분자량의 아크릴 수지의 제조

본 발명이 기재수지로 포함하는 고분자량의 아크릴 수지는 열분해 개시제를 사용하여 용액 내에서 라디칼 중합법에 의해 아크릴 단량체를 중합하여 제조하였다.

교반기, 냉각기, 온도계가 장착된 4구 플라스크에 장착된 4구 플라스크에 톨루엔, 크실렌, 케톤류으로부터 선택된 용제를 투입하고, 반응기의 온도를 100 ~ 130 ℃로 유지하면서, 메타크릴계 단량체, 아크릴계 단량체, 개시제를 100℃ 내지 130℃ 온도에서 용매에 2시간 내지 5시간 동안 적하하였다. 적하 완료 후 0.5 내지 1시간 유지 후에 추가로 개시제를 용제에 희석하여 0.5 내지 1시간동안 적하하였다. 추가 개시제 적하 후 동일 온도에서 2 내지 3시간 동안 유지한 후 냉각하여, 아크릴 수지를 제조하였다.

상기 제조예 2에서 제조한 아크릴 수지는 고형분 함량이 30 중량%이었고, 중량평균분자량이 32,000이고, 산가가 0.03 ㎎/KOH이고, 유리전이온도가 75℃ 이었다.

실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 6. 메탈릭 도료의 제조

하기 성분을 하기 표 1의 조성비로 배합하여 메탈릭 도료를 제조하였다.

[사용성분]

(A) 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지: 상기 제조예 1에서 제조함.

고형분 함량 30 중량%, 중량평균분자량 8,000, 산가 3 ㎎/KOH, 유리전이온도 60℃

(B) 아크릴 수지:

(B-1) 고분자량의 아크릴수지: 상기 제조예 2에서 제조함.

고형분 함량 30 중량%, 중량평균분자량 32,000, 산가 0.03 ㎎/KOH, 유리전이온도 75℃

(B-2) 저분자량의 아크릴수지: 고형분 함량 50 중량%, 중량평균분자량 10.000, 산가 0.05 ㎎/KOH, 유리전이온도 40℃

(C) 액상 은 페이스트: 고형분함량 10 중량%, 평균입자크기 3.0 ~ 6.0 ㎛

(D) 우레탄 반응촉진제: 디부틸틴 디라우레이트

(E) 부착증진제: 하이드록시기와 카르복실기가 결합되어 있는 인산계 에스테르, 루브리졸사의 Lubrizol 2063

(F) 습윤첨가제: 폴리디메틸실록산계, BYK-306 제품

(G) 용제: 아세테이트계와 케톤계 혼합 사용

구분		실시예			비교예
구분		1	2	3	1	2	3	4	5	6
기 재	(A)	30	35	40	35	-	45	25	35	35
	(B-1)	20	15	10	-	35	5	25	15	15
	(B-2)	-	-	-	15	15	-	-	-	-
첨 가 제	(C)	7	7	7	7	7	7	7	7	7
	(D)	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
	(E)	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.2	1.0
	(F)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
	(G)	41.4	41.4	41.4	41.4	41.4	41.4	41.4	41.7	41.4
총합량 (중량%)		100	100	100	100	100	100	100	100	100

[실험예] 경화 도막의 물성 테스트

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 6에서 제조한 메탈릭 도료를 아크릴 주제부로 사용하고, 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제(BASF사의 HI-100 제품)가 포함된 이소시아네이트 경화제부를 혼합하여 ABS 기판 상부에 코팅하였다. 이때 아크릴 주제부 대 경화제의 혼합비는 100 : 5 중량부로 하였고, 희석용제로는 아세테이트계와 케톤계 혼합 사용하였고, 도장점도를 약 13.0 ~ 15.0 sec(포드컵 #4)으로 도장하였다. 메탈릭 도료 도막의 두께는 4 ~ 7 ㎛가 되도록 하였다.

상기 메탈릭 도료 도막 상부에, 하기 조성을 이루는 클리어 도료를 25 ~ 35㎛ 두께로 도장하였다. 그리고 80℃ 온도에서 30분 동안 경화하여 경화 도막을 형성하였다. 그리고 하기의 평가방법으로 도막의 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

[클리어 도료 조성물]

(1) 수지부

- 아크릴 수지(고형분함량 70 중량%, 중량평균분자량 9,000~18,000, 수산기 함량 3.5~4.5%) 60 중량%

- 우레탄 반응촉진제(디부틸 틴 디라우레이트) 1.5 중량%

- 습윤첨가제(폴리디메틸실록산계, BYK-306) 2.0 중량%

- 광안정제(Tinuvin 1130(UVA), Tinuvin 292 (HALS) 2.0 중량%

- 용제(하이드로카본계) 34.5 중량%

(2) 경화제부

- 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제, BASF사의 HI-100 제품

<물성 평가방법>

(1) 외관

변색, 광택저하, 내처짐(Sagging)성, 오랜지 필(Orange Peel) 등을 육안으로 식별 가능한 결함이 없는지 평가하였다.

(2) 초기 부착성

도막 면에 소지에 도달하도록 커터로 절취선을 그어서 크기 2mm 2mm의 네모칸을 100개 만들고, 그 표면에 점착 셀로판 테이프로 접착하고, 90 에서 그것을 급격하게 박리한 후의 네모 칸의 잔존 도막 수를 평가하였다.

(3) 내수성

시험 온도 50 2℃의 수조에 시험편을 240 시간 침적시킨 후 꺼내어 외관평가 및 초기 부착성 실험을 실시하였다.

(4) 내후성

SAE J1960에 따라 2500kJ/㎡ 조사 후 외관 변화를 확인하였다.

(5) FLOP INDEX

휘도는 FI 값 27 이상을 요구물성으로 두었다.

평가항목	실시예			비교예
평가항목	1	2	3	1	2	3	4	5	6
외관	양호	양호	양호	양호	NG (평활성 부족)	양호	양호	양호	NG (씨딩)
초기부착성	양호	양호	양호	20/ 100	100/ 100	100/ 100	100/ 100	100/ 100	100/ 100
내수성	양호	양호	양호	NG (부착박리)	양호	NG (부착박리)	양호	NG (층간 박리)	양호
내후성	양호	양호	양호	NG (부착박리)	양호	양호	양호	NG (층간 박리)	양호
FI값	27	28	28	27	22	28	25	28	27

상기 표 2의 결과에 의하면, 본 발명이 제안하고 있는 실시예 1 내지 3의 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막은 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지와 고분자량의 아크릴 수지를 기재수지로 하고, 첨가제로서 부착증진제 등이 소정의 함량비로 포함되어 있음으로써 고휘도의 외관(FI 값 27이상)과 동시에 내수성, 내후성 등의 신뢰성을 만족함을 확인할 수 있다.

이에 반하여, 비교예 1은 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지와 함께 일반적인 아크릴 수지가 기재수지로 포함된 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막으로서, 고휘도의 외관(FI 값 27)은 얻을 수 있었지만 부착성이 저하됨을 확인할 수 있다. 비교예 2는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지가 미포함된 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막으로서, 외관(FI 값 22)이 급격히 저하되었고 고분자량의 아크릴 수지 비율이 늘어나면서 평활성이 저하되었다.

비교예 3과 비교예 4는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지를 적정 함량 범위 미만 또는 초과 포함하는 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막이다. 비교예 3은 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지의 함량이 높은 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막으로서, 고휘도의 외관(FI 값 27)은 얻을 수 있었지만 부착성이 저하됨을 확인할 수 있다. 비교예 4는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴수지의 함량이 낮고 대신에 고분자량의 아크릴 수지의 함량을 증가시킨 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막으로서, 외관(FI 값 25)이 저하됨을 확인할 수 있다.

비교예 5 및 비교예 6은 부착증진제를 적정 함량 미만 또는 초과 포함하는 메탈릭 도료 조성물이 도장된 도막이다. 비교예 5는 부착증진제의 함량이 낮음으로써 베이스와 클리어간 층간의 박리가 발생하였다. 비교예 6은 부착증진제의 함량이 과다 포함됨으로써 외관에 씨딩(Seeding)을 유발하였다.

Claims

아크릴 주제부와 이소시아네이트 경화제부로 이루어진 도료 조성물에 있어서, 상기 아크릴 주제부는
니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지 30 ~ 40 중량%;
아크릴 수지 10 ~ 20 중량%;
액상 은 페이스트 1 ~ 10 중량%;
우레탄 반응촉진제 0.1 ~ 1.5 중량%;
부착증진제 0.3 ~ 0.8 중량%;
습윤첨가제 0.01 ~ 0.5 중량%; 및
용제 30 ~ 50 중량%를 포함하는 메탈릭 도료 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, K는 0.6 ~ 0.7의 정수이고, L는 0.1 ~ 0.2의 정수이고, M는 0.01 ~ 0.03의 정수이고, N은 0.01 ~ 0.1의 정수이고, O는 0.01 ~ 0.05의 정수이고, p는 0.01 ~ 0.1의 정수이다)
제 2 항에 있어서,
상기 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지는 중량평균분자량이 6,000 ~ 10,000이고, 산가가 1 ~ 4 ㎎/KOH인 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 아크릴 수지는 중량평균분자량이 25,000 ~ 40,000 범위인 고분자량 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
제 4 항에 있어서,
상기 아크릴 수지는 산가가 0.01 ~ 0.05 ㎎/KOH이고, 유리전이온도가 70 ~ 80℃ 인 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 액상 은 페이스트는 평균입자 크기가 3 ~ 6 ㎛인 은(Ag) 입자가 분산된 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 부착증진제는 하이드록시기, 카르복실기 또는 이들이 동시에 결합되어 있는 인산계 에스테르인 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 습윤첨가제는 폴리디메틸실록산 계열의 첨가제인 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 이소시아네이트 경화제부는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 조성물.
플라스틱 기판 표면에 청구항 제 1 항 내지 제 9 항 중에서 선택된 어느 한 항의 메탈릭 도료 조성물이 코팅 및 경화하여 형성된 메탈릭 도료 도막.
제 10 항에 있어서,
도막 두께가 4 ~ 7 ㎛인 것을 특징으로 하는 메탈릭 도료 도막.
하기 화학식 1로 표시되는 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지 :
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, K는 0.6 ~ 0.7의 정수이고, L는 0.1 ~ 0.2의 정수이고, M는 0.01 ~ 0.03의 정수이고, N은 0.01 ~ 0.1의 정수이고, O는 0.01 ~ 0.05의 정수이고, p는 0.01 ~ 0.1의 정수이다)
제 12 항에 있어서,
중량평균분자량이 6,000 ~ 10,000이고, 산가가 1 ~ 4 ㎎/KOH이고, 유리전이온도가 50 ~ 70℃인 니트로셀룰로오즈 변성 아크릴 수지.