KR100625555B1

KR100625555B1 - 복층 도막형성방법

Info

Publication number: KR100625555B1
Application number: KR1020017016228A
Authority: KR
Inventors: 고바야시요시꼬; 우메무라스스무; 시미즈겐따; 나까오야스시; 나까무라시게루
Original assignee: 간사이 페인트 가부시키가이샤; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2006-09-20
Also published as: EP1291090A1; DE60115890D1; DE60115890T2; EP1291090A4; EP1291090B1; JP4791674B2; KR20020025080A; US6773759B2; WO2001087502A1; US20020136837A1

Abstract

본 발명은 피도물 위에 중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 3 코트 1 베이크방식으로 도장하여 복층 메탈릭도막을 형성함에 있어서, 중간칠도료로서 길이방향 치수 0.5 ∼ 10㎛, 두께 0.01 ∼ 1㎛ 의 편평형상 탤크분말을 0.5 ∼ 5phr 함유하고, 또한 총안료 함유율이 40 ∼ 100phr 인 중간칠도료를 사용하는 것을 특징으로 하는 복층 도막형성방법에 관한 것이다.

Description

복층 도막형성방법 {METHOD FOR FORMING MULTI-LAYER COATING FILM}

본 발명은 중간칠도막, 메탈릭도막 및 클리어도막으로 이루어지는 내칩핑성 및 평활성 등이 개량된 복층 도막의 형성방법에 관한 것이다.

중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 순차적으로 도장하고 가열하여 이들의 도막을 동시에 경화시키는 3 코트 1 베이크방식 (3C1B) 에 의한 복층 도막을 자동차 차체의 외면부 등에 형성시키는 것은 이미 알려져 있다. 그리고, 자동차의 주행중에 세게 튕겨진 작은 돌 등이 이 복층 도막에 닿아 도막이 부분적으로 벗겨지는 현상을 자주 볼 수 있다 (이 현상을 「칩핑(chipping)성」이라고 칭함). 이 칩핑성을 해소하기 위해 예컨대, 도막의 층간에 연질 도막을 사이에 끼우는 것이 제안되고 있지만 도장공정이 증가하여 바람직하지 않다.

본 발명의 목적은 중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 사용하여 3C1B 에 의해 형성되는 복층 도막의 내칩핑성을 도장공정을 증가시키지 않고 개량하는 것이다.

발명의 개시

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 금번 중간칠도료에 특정 크기의 편평형상 탤크분말을 0.5 ∼ 5phr 함유시키고, 또한 총안료 함유율을 40 ∼ 100phr 로 함으로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이렇게 하여 본 발명은 피도물 위에 중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 3 코트 1 베이크방식으로 도장하여 복층 메탈릭도막을 형성함에 있어서, 중간칠도료로서 길이방향 치수 0.5 ∼ 10㎛, 두께 0.01 ∼ 1㎛ 의 편평형상 탤크분말을 0.5 ∼ 5phr 함유하고, 또한 총안료 함유율이 40 ∼ 100phr 인 중간칠도료를 사용하는 것을 특징으로 하는 복층 도막형성방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 복층 도막형성방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.

발명의 실시형태

본 발명의 특징은 중간칠도료로서 길이방향 치수 0.5 ∼ 10㎛, 두께 0.01 ∼ 1㎛ 의 편평형상 탤크분말을 0.5 ∼ 5phr 함유하고, 또한 총안료 함유율이 40 ∼ 100phr 인 도료를 사용하는 점에 있다. 따라서, 도장공정을 증가시키지 않고 복층 도막의 내칩핑성 및 평활성의 두 성능을 동시에 개량하는 데에 성공하였다.

본 발명에서 사용하는 중간칠도료는 구체적으로는 예컨대, 수산기 등의 가교성 관능기를 갖는 폴리에스테르수지, 알키드수지 및 아크릴수지 등의 기체(基體)수지, 멜라민수지나 블록폴리이소시아네이트화합물 등의 가교제, 특정 크기의 편평형상 탤크 및 그 외의 안료를 함유하고, 이들을 유기용제 및/또는 물에 혼합시킴으로써 얻는 유기용제계 또는 수계의 액상 도료일 수 있다. 중간칠도료에 배합되는 이 그 외의 안료에는 착색안료 및 편평형상 탤크 이외의 체질안료가 포함되고, 이 들 외의 안료크기 (입경) 는 상기의 편평형상 탤크분말과 동일한 정도 또는 그 이하인 것이 적합하다.

본 명세서에서, 「phr」이란 per hundred resin 의 약어로서 도료 중에 함유되는 수지고형분 100 중량부 당 배합 중량부이다.

본 발명에서 사용되는 편평형상 탤크분말은 수분 함유 규산 마그네슘을 주성분으로 하는 무기 체질안료이며, 형상은 플레이크형상으로 그 크기는 길이방향 치수 0.5 ∼ 10㎛, 바람직하게는 1 ∼ 5㎛, 두께 0.01 ∼ 1㎛, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5㎛ 의 범위내에 있는 것이다. 사용하는 편평형상 탤크의 길이방향 치수가 0.5㎛ 보다 작아지면 도막의 내칩핑성이 저하되고, 반면 10㎛ 보다 커지면 도막의 평활성이 저하되기 때문에 모두 바람직하지 않다. 또, 탤크대신에 클레이, 황산바륨, 마이카 등과 같은 분말을 사용한 경우에는 복층 도막의 내칩핑성 및 평활성을 동시에 개량한다는 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

중간칠도료에서의 편평형상 탤크분말의 함유율은 도료 중의 수지고형분 100 중량부 당 0.5 ∼ 5 중량부 (0.5 ∼ 5phr), 바람직하게는 1 ∼ 4 중량부 (1 ∼ 4phr) 의 범위내로 할 수 있고, 그 함유율이 0.5 중량부보다 적어지면 도막의 내칩핑성이 개량되지 않고, 반면 5 중량부보다 많아지면 도막의 평활성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

또, 중간칠도료에 편평형상 탤크와 함께 배합되는 그 외의 안료로서는, 중간칠도료에 통상적으로 사용되는 그 자체 이미 알려진 착색안료나 체질안료가 동일하게 사용가능하며, 그 함유율은 편평형상 탤크와 그 외의 안료와 합계한 「총안료 함유율」이 40 ∼ 100phr, 바람직하게는 60 ∼ 97phr, 특히 바람직하게는 80 ∼ 95phr 의 범위내가 되도록 할 수 있다. 사용되는 중간칠도료의 총안료 함유율이 40phr 보다 적으면 도막의 내칩핑성이 저하되고, 반면 100phr 보다 많아지면 복층 도막이 기계적으로 잘 부서지기 때문에 바람직하지 않다.

이 중간칠도료는 예컨대, 필요에 따라 양이온 전착도료 등의 초벌칠도료 등을 도장한 자동차 차체용 금속제 또는 플라스틱제의 피도물에 도장할 수 있다. 도장은 그 자체 이미 알려진 방법으로 행할 수 있고, 그 막두께는 경화도막으로 일반적으로 15 ∼ 40㎛, 특히 20 ∼ 35㎛ 의 범위내가 적합하다.

이어서, 이 중간칠도막을 경화시키지 않고 미경화의 중간칠도면에 메탈릭도료를 도장한다.

메탈릭도료로서는 그 자체 이미 알려진 것을 사용할 수 있고 예컨대, 수산기 등의 가교성 관능기를 갖는 폴리에스테르수지, 알키드수지 및 아크릴수지 등의 기체수지, 멜라민수지나 블록폴리이소시아네이트화합물 등의 가교제, 알루미늄플레이크, 산화티탄 피복운모 등의 메탈릭안료, 또한 필요에 따라 착색안료, 체질안료 등을 사용하고, 이들을 유기용제 및/또는 물에 혼합하여 이루어지는 통상적인 열경화성 메탈릭도료를 들 수 있다. 메탈릭도료는 상기 미경화의 중간칠도면에 통상적인 방법으로 도장된다. 이 막두께는 경화도막으로 일반적으로 10 ∼ 40㎛, 특히 15 ∼ 35㎛ 의 범위내로 할 수 있다.

그 후, 이 메탈릭도막을 경화시키지 않고 추가로 클리어도료를 도장한다. 클리어도료로서는 무색 또는 유색의 투명도막을 형성하는 그 자체 이미 알려진 도 료를 사용할 수 있고 예컨대, 수산기 등의 가교성 관능기를 갖는 폴리에스테르수지, 알키드수지 및 아크릴수지 등의 기체수지, 멜라민수지나 블록폴리이소시아네이트화합물 등의 가교제, 또한 필요에 따라 도막의 투명성을 실질적으로 저해하지 않을 정도의 착색안료, 체질안료 등을 사용하고, 이들을 유기용제에 혼합하여 이루어지는 통상적인 열경화성 클리어도료를 들 수 있다. 클리어도료는 상기 미경화의 메탈릭도면에 그 자체 이미 알려진 방법으로 도장되고, 그 막두께는 경화도막으로 일반적으로 20 ∼ 80㎛, 바람직하게는 25 ∼ 50㎛ 의 범위내로 할 수 있다.

이와 같이 하여 중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 순차적으로 도장하여 미경화의 3 층 도막을 형성하고, 약 100 ∼ 약 180℃, 특히 약 120 ∼ 약 160℃ 의 온도로 10 ∼ 40 분간정도 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시킴으로써, 본 발명이 목적으로 하는 복층 도막을 형성할 수 있다.

이상 서술한 본 발명의 방법에 의하면, 중간칠도료로서 길이방향 치수 5 ∼ 10㎛, 두께 0.01 ∼ 1㎛ 의 편평형상 탤크분말을 0.5 ∼ 5phr 함유하고, 또한 총안료 함유율이 40 ∼ 100phr 인 중간칠도료를 사용함으로써, 도장공정을 증가시키지 않고 중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 사용하여 3C1B 에 의해 내칩핑성 및 평활성이 모두 우수한 복층 도막을 형성할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 부 및 % 는 모두 중량기준이며 도막 두께는 경화도막에 대한 것이다.

실시예 1

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 길이방향 치수 5㎛, 두께 0.5㎛ 의 편평형상 탤크 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 80phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 내칩핑성 및 평활성 (광택감) 이 모두 양호하였다.

비교예 1

실시예 1 에서, 중간칠도료로서 편평형상 탤크를 배합하지 않은 것을 제외하고 모두 실시예 1 과 동일하게 조작하여 복층 도막을 형성하였다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 평활성은 거의 동일하였지만, 내칩핑성이 떨어졌다.

비교예 2

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 클레이 (입경 0.1 ∼ 2㎛) 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 80phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 평활성은 거의 동일하였지만, 내칩핑 성이 떨어졌다.

비교예 3

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 황산바륨 (입경 0.1 ∼ 2㎛) 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 80phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 평활성은 거의 동일하였지만, 내칩핑성이 떨어졌다.

비교예 4

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 편평형상 마이카 (길이방향 치수 5㎛, 두께 0.5㎛) 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 80phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 평활성 및내칩핑성이 모두 떨어졌다.

비교예 5

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 길이방향 치수 15㎛, 두께 0.5㎛ 의 편평형상 탤크 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 80phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 내칩핑성은 거의 동일하였지만, 평활성이 떨어졌다.

비교예 6

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 길이방향 치수 5㎛, 두께 0.5㎛ 의 편평형상 탤크 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 30phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 내칩핑성이 떨어졌다.

비교예 7

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 길이방향 치수 5㎛, 두께 0.5㎛ 의 편평형상 탤 크 3phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 106phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막은 실시예 1 에 비해 평활성 및 내칩핑성이 떨어졌다.

비교예 8

양이온 전착도료를 도장하고 가열경화하여 이루어지는 강판에 중간칠도료 (폴리에스테르수지ㆍ멜라민수지계; 길이방향 치수 5㎛, 두께 0.5㎛ 의 편평형상 탤크 20phr, 티탄백안료 (입경 0.2㎛) 75phr 및 카본블랙 (입경 0.1㎛) 1phr 을 함유하는 유기용제형) 를 막두께 30㎛ 이 되도록 도장하여 실온에서 2 분간 방치한 다음, 열경화형 아크릴수지계 메탈릭도료 (막두께 15㎛) 및 열경화형 아크릴수지계 클리어도료 (막두께 40㎛) 를 순차적으로 도장한 후, 140℃ 에서 30 분간 가열하여 3 층 도막을 동시에 경화시켰다. 얻은 복층 도막의 내칩핑성은 거의 동일하였지만, 평활성은 실시예 1 에 비해 떨어졌다.

도막성능시험

상기 실시예 1 및 비교예 1 ∼ 8 에서 형성된 복층 도막의 내칩핑성 및 도면 평활성을 이하의 방법으로 시험하였다. 그 결과를 하기의 표에 나타낸다.

내칩핑성: Q-G-R 그라베로미터 (Q 패널사제조, 상품명) 를 사용하여 직경 15 ∼ 20㎜ 의 대리석 약 500㎖ 를 분무공기압 약 4㎏/㎠, 분위기온도 -20℃ 에서 복 층 도막면에 대해 45°의 입사각도로 분무한 후의 도면을 육안으로 관찰하였다.

는 중간칠도막에 박리가 조금 관찰되지만 전착도막의 박리는 거의 관찰되지 않는 것, △ 는 중간칠도막에 박리가 많이 관찰되고 또한 전착도막의 일부에도 박리가 관찰되는 것, ×는 중간칠도막의 대부분이 박리되고 또한 전착도막에 많은 박리가 관찰되는 것을 나타낸다.

도면 평활성: 경면 광택계를 사용하여 입사각 및 수광각의 각각이 20°일때의 반사율을 측정하여 평활성 정도를 조사하였다. 반사율이 클수록 평활성이 우수함을 나타낸다.

	실시예	비교예
	1	1	2	3	4	5	6	7	8
내칩핑성		×	×	×	△		△	△
도면 평활성	85	90	85	85	60	30	90	75	10

Claims

피도물 위에 중간칠도료, 메탈릭도료 및 클리어도료를 3 코트 1 베이크방식으로 도장하여 복층 메탈릭도막을 형성함에 있어서, 중간칠도료로서 길이방향 치수 0.5 ∼ 10㎛, 두께 0.01 ∼ 1㎛ 의 편평형상 탤크분말을 0.5 ∼ 5phr 함유하고, 또한 총안료 함유율이 40 ∼ 100phr 인 중간칠도료를 사용하는 것을 특징으로 하는 복층 도막형성방법.
제 1 항에 있어서, 편평형상 탤크분말이 길이방향 치수가 1 ∼ 5㎛ 인 방법.
제 1 항에 있어서, 편평형상 탤크분말이 두께가 0.1 ∼ 0.5㎛ 인 방법.
제 1 항에 있어서, 편평형상 탤크분말을 1 ∼ 4phr 함유하는 방법.
제 1 항에 있어서, 총안료 함유율이 80 ∼ 95phr 인 방법.
제 1 항에 있어서, 피도물 위가 양이온 전착도료로 초벌칠 도장된 자동차 차체용 금속 또는 플라스틱제의 피도물인 방법.
제 1 항에 기재된 방법으로 도장된 물품.