KR100635998B1 - 자동차 내장재용 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것으로, 특히 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 성분, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지, 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체, 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체, 폴리실록산계 표면조정제, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제, 및 친수성기를 함유하는 2.7∼3.5관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제를 포함하는 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전하며, 동시에 내스크래치성, 내마모성, 내습성, 내알코올성, 내구성, 부착성, 및 외관이 우수하다.

Description

자동차 내장재용 도료 조성물{COATING COMPOSITION FOR INTERIOR PANEL OF AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전하며, 동시에 내스크래치성, 내마모성, 내습성, 내알코올성, 내구성, 부착성, 및 외관이 우수한 자동차 내장재용 도료 조성물에 관한 것이다.

자동차 내장재용으로 사용되는 플라스틱은 특성상 약품, 침식, 자외선, 열에 의한 변형 등에 취약한 면에 있으며, 외관에서 사출시의 자욱, 표면불량, 색상의 제한 등으로부터 오는 표면 결함을 갖는다. 이런 문제점들을 해결하기 위하여 종래부터 용제형 아크릴 락카를 도장하여 플라스틱 소재가 갖는 결함을 보완하고 있다.

상기와 같은 종래 용제형 아크릴 락카는 10∼30 중량%의 고형분의 아크릴 또 는 폴리에스테르 도료에 이소시아네이트 경화제를 사용하는 2액형 용제형 도료이다.

상기와 같은 종래 용제형 아크릴 락카, 즉 유성 도료는 도막과 인체 접촉시 감촉이 차갑고 부드럽지 않아 천연가죽에서 느끼는 감촉과 비교하여 현저히 저하된다는 문제점이 있었다.

또한 상기 도료에 함유된 유기용제들은 휘발성 유기화합물(VOC's)을 발생하여 환경오염을 유발하고, 냄새가 심하며 작업자의 건강을 해는 등의 문제로 해외에서는 각종 환경 관련 법규에 의해 제제를 받고 있으며, 선진국을 중심으로 한 환경 보호 프로그램에 따라 유기용제 함량을 줄이는 시도가 계속 되고 있다. 뿐만 아니라, 상기 유기용제들은 자동차 내장재용 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 일으킨다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있는 자동차 내장재용 도료 조성물 및 이 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전한 자동차 내장재용 도료 조성물 및 이 도료 조 성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 내스크래치성, 내마모성, 내습성, 내알코올성, 내구성, 부착성, 및 외관이 우수한 자동차 내장재용 도료 조성물 및 이 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

a) 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분 35 내지 50 중량%;

b) 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 5 내지 20 중량%;

c) 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 5 내지 20 중량%;

d) 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체 0.5 내지 5 중량%;

e) 폴리실록산계 표면조정제 0.5 내지 5 중량%;

f) 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 0.5 내지 5 중량%; 및

g) 친수성기를 함유하는 2.7∼3.5관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제 5 내지 20 중량%

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 자동차 내장재용 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 자동차 내장재용 도료 조성물은 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분 35 내지 50 중량%; 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 5 내지 20 중량%; 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 5 내지 20 중량%; 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체 0.5 내지 5 중량%; 폴리실록산계 표면조정제 0.5 내지 5 중량%; 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 0.5 내지 5 중량%; 및 친수성기를 함유하는 2.7∼3.5관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제 5 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 a)의 수용성 폴리우레탄 수지 및 수용성 아크릴 수지는 통상의 자동차 내장재용 도료 조성물에 사용되는 성분을 사용할 수 있음은 물론이며, 상기 폴리우레탄 수지 및 수용성 아크릴 수지는 질감에 따라 각각 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 수용성 폴리우레탄 수지는 평균입경이 10∼500 ㎚이며, 인장력이 10∼400 ㎏/㎠인 지방족 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 또는 폴리에테르를 기본으로 하는 수용성 우레탄 수지를 사용하는 것이 좋다.

상기 수용성 아크릴 수지는 수평균 분자량이 20,000∼40,000이며, 유리전이온도가 30∼60 ℃인 수용성 아크릴 공중합 에멀젼을 사용하는 것이 좋다.

상기 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분은 도료 조성물에 35 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바 람직하며, 그 함량이 35 중량% 미만일 경우에는 소지 부착성 밀 질감구현이 어렵다는 문제점이 있으며, 50 중량%를 초과할 경우에는 코팅막의 무광효과를 발현하기 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 b)의 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지는 수산기를 함유하여 경화제와 가교결합을 형성할 수 있으며, 상기 가교밀도의 상승으로 인하여 최종 도료 조성물의 질감, 물성 등을 확보할 수 있는 효과가 있다.

상기 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 코팅막이 단단하게 된다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 코팅막이 부드러워져 점착성 및 내마모성의 확보가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 c)의 마이크로나이즈드 실리카 분산체는 당업계에서 사용되는 통상의 마이크로나이즈드 실리카 분산체를 사용할 수 있다.

상기 마이크로나이즈드 실리카 분산체의 평균입경은 10 내지 30 ㎛인 것이 바람직하며, 그 평균입경이 10 ㎛ 미만일 경우에는 빛의 산란작용이 부족하여 소광효과가 적다는 문제점이 있으며, 30 ㎛를 초과할 경우에는 코팅막의 면이 거칠어져 외관이 불량하고 스크래치성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 마이크로나이즈드 실리카 분산체는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 소광효과가 저하된다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 도막의 무기물 성분이 높아져 도막의 크랙, 외관 불량, 스크래치 불량 등이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 d)의 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체는 당업계에서 사용되는 통상의 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체를 사용할 수 있다.

상기 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체의 평균입경은 30∼100 ㎚인 것이 바람직하며, 그 평균입경이 30 ㎚ 미만일 경우에는 표면 개질 효과가 적다는 문제점이 있으며, 100 ㎚를 초과할 경우에는 도막의 외관 불량 현상이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

상기 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체는 도료 조성물에 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 왁스 고유 성능인 스크래치성 개선 효과 및 점착방지 (anti blocking) 성능이 발현 되지 않는다는 문제점이 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 도료의 저장성 측면에서 상분리 및 점도 변화가 유발될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 e)의 폴리실록산계 표면조정제는 당업계에서 사용되는 통상의 폴리실록산계 표면조정제를 사용할 수 있음은 물론이다. 그 함량은 도료 조성물에 0.5 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 플라스틱 소재에 젖음성이 불량하게 된다는 문제점이 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 기포의 과다 발생으로 외관 불량 현상이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 f)의 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 또한 당업계에서 사용되는 통상의 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제를 사용할 수 있음은 물론이다. 그 함량은 도료 조성물에 0.5 내지 5 중량% 로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 도료의 저장성에 문제점이 있으며, 5 중량%를 초과할 경우에는 도료의 상용성 및 점도상승에 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 g)의 친수성기를 함유하는 2.7∼3.5관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제는 통상의 도료 조성물에 사용되는 성분을 사용할 수 있다.

상기 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제는 친수성기를 가짐으로써 물과의 반응이 먼저 일어나 도막의 외관 불량 현상이 발생하거나, 주제와의 가교반응이 적절히 일어나지 못하는 문제점을 해소할 수 있다.

상기 친수성기를 함유하는 2.7∼3.5관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제는 도료 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 비경화가 일어나서 도막의 물성 확보가 어렵다는 문제점이 있으며, 20 중량%를 초과할 경우에는 가사시간이 짧아져 작업상 문제점을 야기하거나 질감이 단단해져 질감 도료의 고유 성질을 나타낼 수 없다는 문제점이 있다.

상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 자동차 내장재용 도료 조성물은 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있으며, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전하다는 잇점이 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 자동차 내장재용 도료 조성물이 도포된 자동차 내장재용 플라스틱을 제공하는 바, 상기 자동차 내장재용 플라스틱은 내스크래치성, 내마모성, 내습성, 내알코올성, 내구성, 부착성, 및 외관이 우수하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

수용성 폴리우레탄 수지 60 중량%, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지(PU-200, DPI사) 11.5 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체(Acematt TS 100, Degussa사) 10 중량%, 평균입경이 50 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체(Michem Emulsion 62330, Michelman사) 1.0 중량%, 폴리실록산계 표면조정제(BYK331, BYK Chemical사) 1.0 중량%, 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제(Tween 80, ICI사) 1.5 중량%, 이온교환수 10 중량%를 혼합한 후, 여기에 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제 5 중량%를 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.

실시예 2

수용성 아크릴 수지 50 중량%, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 20 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 10 중량%, 평균입경이 50 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체 1.0 중량%, 폴리실록산계 표면조정제 1.0 중량%, 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 1.5 중량%를 혼합한 후 이 온교화수 6.5 중량%를 혼합한 후, 여기에 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제 10 중량%를 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.

실시예 3

수용성 폴리우레탄 수지 30 중량%, 수용성 아크릴 수지 30 중량%, 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 11.5 중량%, 평균입경이 10 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 10 중량%, 평균입경이 50 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체 1.0 중량%, 폴리실록산계 표면조정제 1.0 중량%, 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 1.5 중량%, 이온교환수 10 중량%를 혼합한 후, 여기에 친수성기를 함유하는 3관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제 5 중량%를 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.

비교예 1

종래의 유성 락카계 도료를 사용하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 도료 조성물을 이용하여 하기와 같은 방법으로 외관, 감촉, 냄새, 스크래치성, 내마모성, 내습성, 부착성, 및 내약품성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

1) 외관 및 감촉

플라스틱 소지에 도료를 도장한 후 80 ℃의 조건에서 30 분 동안 건조시킨후 표면의 기포, 이물, 반점, 홈 및 평활성의 정도와 관능으로 감촉 평가를 하여 결과를 비교하였다.

2) 도막 건조시 냄새

완전히 건조된 도막을 실온에서 3 일 방치한 후 5 ㎝ ×6 ㎝로 잘라 내서 완전 밀폐가능한 4 L의 유리 데시케이터에 넣은 후, 100 ± 2 ℃로 조정된 오븐에 2 시간 동안 유지하였다. 시험이 완료되면 실온에서 2 시간 동안 방치한 다음, 뚜껑을 열어 5 명의 패널이 냄새 정도를 측정하도록 한 후, 이를 비교 평가하였다.

3) 스크래치성

JIS K 6718에 따라 스트로크(Stroke) 100 ㎜, 0.5 kgf의 하중으로 사파이어 긁힘자를 이용하여 도막면에 수직으로 이동했을 경우, 도막 손상 여부를 비교하였다.

4) 내마모성

1.0 kgf 하중, 100 ㎜ 스트로크, 마찰 속도 100 ㎜/sec, 마찰재는 JIS L3102의 범포를 사용하여 마모성 테스트를 실시하여 피착재의 소재 노출여부를 비교하였다.

5) 내습성

시험 온도 50 ±2 ℃, 상대습도 98 ±2 %의 조건에서 168 시간 동안 방치한 뒤 도막의 외관 및 부착성 시험을 실시하였다.

6) 부착성 시험

ISO 2409 규정의 테이프 부착성 시험 방법에 의거하여 2 ㎜ × 2 ㎜ 눈금 100 개 중에서 테이프 접착성 시험　후 박리된 부분의 정도를 관찰하였다.

7) 내약품성

가솔린, 엔진 오일, 광택 왁스, 그리이스 등의 약품을 약 5N의 힘으로 10회 왕복하여 도막의 표면을 문질러 외관을 조사한다. 그 후 실온에서 1시간 방치하고 80 ±2 ℃의 항온조 내에 3 시간 동안 방치한 후 꺼내어 도막의 표면 상태를 조사하였다.

이때, 상기 1∼7의 항목들은 그 정도에 따라 우수(5)∼불량(1)으로 나타내었다.

구분	외관	감촉	냄새	스크래치성	내마모성	내습성	부착성	내약품성
실시예 1	5	4	5	5	5	5	5	5
실시예 2	5	4.5	5	4.5	4.5	5	5	5
실시예 3	5	5	5	5	4	5	5	5
비교예 1	4	2	2	2	3	4	5	3

상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따른 도료 조성물은 종래 유성 락카계 도료와 비교하여 외관, 감촉, 냄새, 스크래치성, 내마모성, 및 내습성이 현저히 우수함을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따르면 천연가죽에서 느끼는 감촉을 수용성 도료에서 실현하여 도막과 신체 접촉시 따뜻하고 부드러운 감촉을 줌으로써 플라스틱 소재의 고부가가치를 실현할 수 있으며, 유성도료를 대신하여 수성도료를 사용함으로써 도막건조후 자동차 실내에 냄새가 없고, 플라스틱 소재의 균열 및 침식을 방지할 수 있으며, 환경친화적이고 인체에 안전할 뿐만 아니라, 내스크래치성, 내마모성, 내습성, 내알코올성, 내구성, 부착성, 및 외관이 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

1. a) 수용성 폴리우레탄 수지, 수용성 아크릴 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 성분 35 내지 50 중량%;

   b) 수산기 함유 수용성 폴리우레탄 수지 5 내지 20 중량%;

   c) 평균입경이 10∼30 ㎛인 마이크로나이즈드 실리카 분산체 5 내지 20 중량%;

   d) 평균입경이 30∼100 ㎚인 폴리에틸렌파라핀 왁스 분산체 0.5 내지 5 중량%;

   e) 폴리실록산계 표면조정제 0.5 내지 5 중량%;

   f) 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트계 안정제 0.5 내지 5 중량%; 및

   g) 친수성기를 함유하는 2.7∼3.5관능 헥사메틸렌디이소시아네이트계 경화제 5 내지 20 중량%

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 a)의 수용성 폴리우레탄 수지가 평균입경이 10∼500 ㎚이며, 인장력이 10∼400 ㎏/㎠인 지방족 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 또는 폴리에테르를 기본으로 하는 수용성 우레탄 수지인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
3. 제1항에 있어서,

   상기 a)의 상기 수용성 아크릴 수지가 수평균 분자량이 20,000∼40,000이며, 유리전이온도가 30∼60 ℃인 수용성 아크릴 공중합 에멀젼인 것을 특징으로 하는 자동차 내장재용 도료 조성물.
4. 제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 자동차 내장재용 도료 조성물이 적용된 자동차 내장재용 플라스틱.