KR101596441B1 - 자동차 언더코팅용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 방청의 수단으로 차체 하부에 도포되는 자동차의 유성 언더코팅용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 자동차 언더코팅용 조성물은 연무현상과 실 날림 현상이 발생하지 않아 작업성이 매우 우수하며, 내산성과 내염기성, 내열성, 내충격성 및 접착성이 우수하므로, 차체 하부의 보호와 방진성 및 방청성 향상을 위하여 유용하게 이용될 수 있다.

Description

자동차 언더코팅용 조성물{Compositions for automobile undercoating}

본 발명은 자동차의 방청의 수단으로 차체 하부에 도포되는 자동차의 유성 언더코팅용 조성물에 관한 것이다.

차량 하부는 겨울철 눈이 오면 도로에 도포되는 염화칼슘. 여름철 비, 바닷가의 염수 등에 노출되어 부식이 발생되며, 또한 차량운행 시 타이어에 의해서 비산된 돌이 자동차의 바닥에 부딪치면서 발생하는 충격에 노출되어 있다.

이러한 부식과 충격에 의한 차량 하부 손상을 막기 위해서 차량 출고 시 PVC 타입의 제진제로 차체를 언더코팅하고 있으나, 그 도포 범위가 매우 한정적이고, PVC 수지를 기본 조성으로 하여 일반 수지와 달리 열에 매우 취약한 분자구조를 갖고 있다. 통상 180℃ 이상의 고온조건에서 탈 염산반응이 일어나서 수소와 염소가 결합을 하여 HCl을 발생하는 열분해가 진행된다. 따라서, 차량 하부의 부식과 충격 방지를 위한 PVC 타입 이외의 언더 바디 코팅이 추가적으로 더 필요하다.

이러한 언더코팅제는 크게 유성과 수성 코팅제로 나눌 수 있으며, 사용되는 원료의 종류와 배합 비율에 따라서 무기필러가 침전이 되어 분사가 제대로 되지 않거나, 내화학성이 취약하여 차량 하부에 언더코팅제가 도포 후 일정 시간이 지나서 도막이 이탈하거나 깨질 수 있다. 또한, 언더코팅제를 도포 시 용제 및 원료의 일부가 작업장에 날리는 등 성능과 작업성에 많은 차이를 보이게 된다.

아스팔트를 주원료로 사용한 언더코팅제는 BTX 용제 사용으로 향취가 강하며, 용제 또는 아스팔트의 공기 중에 날리는 현상으로 인해서 작업장을 오염시키는 문제점이 있으며, 아스팔트의 늦은 건조 속도로 작업성을 저하시킨다. 또한, 고온에서 아스팔트 성분에 의한 도막이 녹는 현상이 발생하여 여름철 언더코팅제가 끈적해 지거나 일부 베어 나오는 문제점이 있다. 아스팔트를 주원료로 사용한 언더코팅제 중에는 내화학성이 약해서 도막이 벗겨지거나 갈라질 수 있으며, 충격에 약하다.

아크릴 에멀전 수지를 결합재로 사용한 언더코팅제는 BTX 용제 사용으로 향취가 강하며, 용제계 수지에 비해서 접착성이 현저히 떨어지는 문제점을 가지고 있으며, 완전히 건조된 후에 언더코팅제가 너무 딱딱하게 굳어 차량운행 시 타이어에 비산된 돌이 자동차 바닥에 부딪치면 도막이 깨어지는 문제점이 있다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력하였으며, 특히 종래 아크릴 에멀전 수지와 아스팔트를 함유하는 언더코팅제에서 발생하는 언더코팅제 액 분사 시 용제와 수지가 날리는 연무현상과 실 날림 현상 및 용제 냄새가 개선되어 작업성이 뛰어난 언더코팅제를 개발하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 다이엔계 고무, 석유수지, 무기 필러, 분산제 및 용제를 포함하는 언더코팅제를 개발하고, 연무현상과 실 날림이 발생하지 않고, 냄새가 적으며, 건조시간이 빠를 뿐만 아니라, 내산성, 내염기성, 내열성, 내충격성과 접착성 측면에서 우수한 물성을 나타냄을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 자동차 언더코팅용 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 자동차 언더코팅용 조성물을 제공한다:

다이엔계 고무와 석유수지;

무기 필러;

분산제; 및

용제.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력하였으며, 특히 종래 아크릴 에멀전 수지와 아스팔트를 함유하는 언더코팅제에서 발생하는 언더코팅제 액 분사 시 용제와 수지가 날리는 연무현상과 실 날림 현상 및 용제 냄새가 개선되어 작업성이 뛰어난 언더코팅제를 개발하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, 다이엔계 고무, 석유수지, 무기 필러, 분산제 및 용제를 포함하는 언더코팅제를 개발하고, 연무현상과 실 날림이 발생하지 않고, 냄새가 적으며, 건조시간이 빠를 뿐만 아니라, 내산성, 내염기성, 내열성, 내충격성과 접착성 측면에서 우수한 물성을 나타냄을 확인하였다.

상기 다이엔계 고무는 뷰타다이엔, 아이소프렌, 클로로프렌 등 다이엔계 화합물을 주 단위체로 하여 만들어진 합성고무를 의미한다. 경우에 따라서 이러한 다이엔계 고무는 천연고무를 함유할 수도 있으며, 이들 고무에는 주 사슬에 탄소-탄소 이중결합을 가지고 있어 가황이 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 다이엔계 고무는 탄성력을 부여하여 차량 주행 시 타이어에 의해 비산된 작은 돌이 차량 하부에 부딪치면서 발생하는 충격으로부터 차량 하부를 보호하는 역할을 한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 다이엔계 고무는 SBR(스타이렌 뷰타다이엔 고무), NBR(나이트릴 뷰타다이엔 고무), 클로로프렌 고무, 아이소프렌 고무 및 뷰타다이엔 고무로 구성된 군으로부터 선택된다.

하나의 특정예에서, 상기 다이엔계 고무는 SBR이다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 다이엔계 고무는 조성물 전체 중량을 기준으로 1-10 중량%의 양으로 포함된다. 상기 다이엔계 고무가 1 중량% 미만으로 포함되면 탄성력을 부여하는데 부족할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 언더코팅 제진제의 흐름성이 저하되어 도포 시 실 날림 현상이 발생할 수 있다.

상기 석유수지는 석유의 정제과정이나 석유화학공업의 부산물로서 생기는 유분으로 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 여러 가지 방법으로 중합시킨 플라스틱을 의미한다.

본 발명에 따르면, 상기 석유수지는 언더코팅용 조성물의 부착력을 증진시키는 역할을 한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 석유수지는 지방족계 석유수지, 방향족계 석유수지, 공중합 석유수지, 쿠마론 인덴수지 및 수첨 디사이클로펜타디엔계 석유수지로 구성된 군으로부터 선택된다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 석유수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 5-25 중량%의 양으로 포함된다. 상기 석유수지가 5 중량% 미만으로 포함되면 차량 하부에서의 부착력이 떨이질 수 있으며, 25 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 원가 상승에 비하여 부착성 증진 효과가 미미하여 경제성이 떨어질 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 무기 필러는 탈크, 운모(mica), 탄산칼슘(CaCO₃), 실리카, 규회석(CaSiO₃), 점토, 규조토, 산화티탄 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택된다.

하나의 특정예에서, 상기 무기 필러는 탈크이다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 무기 필러는 조성물 전체 중량을 기준으로 20-40 중량%의 양으로 포함된다.

본 발명에 따르면, 상기 분산제는 분산공정에서 표면장력을 저하시켜 제품생산을 용이하게 하며, 대부분의 무기안료 및 체질안료의 표면에 흡착하여 서로 수소결합 등으로 연결되어 분산성 이외 분산 후 침전 방지 효과에도 다소 영향을 줄 수 있다. 또한, 분산제는 저분자 분산제에 아민을 도입하거나, 한쪽 말단 혹은 양쪽 말단에 이온을 도입하여 표면에 전하를 띠는 안료에 효과적으로 물성을 부여할 수 있게 하며, 분자량은 500-2,000 g/몰이 적당하다. 본 발명에서는 공지의 유기계 및 무기계의 각종 분산제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 지방산 변형 폴리아미드(fatty acid modified polyamide) 타입의 분산제(예컨대, afcona 5009)를 사용할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 분산제는 조성물 전체 중량을 기준으로 1-5 중량%로 포함된다.

상기에서 설명한 성분들을 용제에 혼합하여 언더코팅용 조성물을 제조한다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용제는 BTX 용제가 아니다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용제는 납사 솔벤트(솔벤트 나프타)이다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용제는 조성물 전체 중량을 기준으로 25-50 중량%로 포함된다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명의 언더코팅용 조성물은 점토광물을 더 포함할 수 있다. 상기 점토광물은 언더코팅용 조성물에 적절한 점성을 부여하고, 도포 시 일정한 두께 유지를 가능하게 한다.

본 발명에서 이용 가능한 점토광물로는, 예를 들면, 벤토나이트, 제올라이트, 스멕타이트, 필로실리케이트, 몬트모릴로나이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 카올리나이트 및 할로사이트로 등이 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 점토광물은 벤토나이트이다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 점토광물은 조성물 전체 중량을 기준으로 3-15 중량%로 포함된다. 상기 점토광물이 3 중량% 미만으로 포함되면 도막의 일정한 두께와 저장성에 문제가 생길 수 있으며, 15 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 작업성에 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명의 언더코팅용 조성물은 카본 블랙을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 도포 후 습기나 먼지 등으로부터 색상을 유지하기 위해 카본 블랙을 사용할 수 있다.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 카본 블랙은 조성물 전체 중량을 기준으로 0.5-5 중량%로 포함된다. 상기 카본 블랙이 0.5 중량% 미만으로 포함되면 색상이 선명하지 않을 수 있으며, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 부착력이 떨어질 수 있다.

본 발명의 언더코팅용 조성물은 상기 성분 외에 방청성 향상을 위한 성분을 추가적으로 포함할 수 있다. 이를 위한 성분으로는, 예를 들면, 붕규산염, 산화페트로락탐바륨염 등을 들 수 있다. 상기 방청성 향상 성분은 조성물 전체 중량을 기준으로 3-10 중량%의 양으로 포함될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(i) 본 발명은 종래 언더코팅제에 사용된 BTX 용제, 아스팔트 및 아크릴 에멀전 수지 대신에 다이엔계 고무, 석유수지, 무기필러, 분산제 및 용제의 조합을 사용하여 작업성을 월등히 개선시킨 자동차 언더코팅용 조성물에 관한 것이다.

(ii) 본 발명의 자동차 언더코팅용 조성물은 연무현상과 실 날림 현상이 발생하지 않아 작업성이 매우 우수하며, 내산성과 내염기성, 내열성, 내충격성 및 접착성이 우수하므로, 차체 하부의 보호와 방진성 및 방청성 향상을 위하여 유용하게 이용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1: 자동차 언더코팅용 조성물의 제조

다음 표 1에 나타낸 성분 및 함량으로 일반적인 자동차용 언더코팅제 제조방법에 따라 제조하였으며, 그 제조 방법은 다음과 같았다. 일정량의 용제에 수지(SBR 및 석유수지)를 투입한 다음 분산제(Afcona, afcona 5009)를 투입하였다. 이후, 파우더(탈크)를 투입하고, 점도에 따라 용제를 추가 투입한 다음 고속 교반을 하여 언더코팅제 조성물을 제조하였다.

비교예 2와 3은 기존의 기술로 제조된 언더코팅제에 해당하며, 비교예 4 내지 6은 시판중인 제품에 해당한다. 표 2에 성능평가 시험결과를 나타내었고, 표 3에 작업성 평가 시험결과를 나타내었다.

언더코팅 조성물		실시예	비교예
		1	2	3	4	5	6
					A사(뷔르트)	B사(3M)	C사(일신)
조성성분(중량%)	SBR	5	-	-	-	-	-
	석유수지 (Regalite C6100, EASTMAN)	20	-	25
	아크릴수지	-	25	-
	분산제 (Afcona 5009, Afcona)	3	3	3
	무기 필러	30	30	15
	아스팔트	-	-	15
	벤토나이트	10	10	10
	카본블랙	1	1	-
	납사솔벤트	31	-	-
	방향족탄화수소솔벤트	-	31	32
합계		100	100	100

시험 항목	작업성 평가결과						기준	시험방법
	실시예	비교예
	1	2	3	4	5	6
질감	고무 질감	플라 스틱 질감	페인 트 질감	페인 트 질감	페인 트 질감	페인 트 질감	-	손을 이용한 감성평가
외관	양호	양호	양호	양호	양호	양호	도막에 이상이 없을 것	육안평가
냄새	약함	강함	강함	약함	강함	강함	역겹지 않을 것	시료를 유리병에 채취하여 5명 이상의 패널이 냄새를 맡아 평가
연무 현상	미발생	발생	발생	발생	발생	발생	용제 날림이 발생하지 않을 것	시료를 1L 용기에 담아서 스프레이건으로 분사하여 용제가 날리는 정도를 3인 이상의 패널이 육안으로 평가
실 날림	미발생	발생	발생	미발생	발생	미발생	실날림이 발생하지 않을 것	시료를 1L 용기에 담아서 스프레이건으로 분사하여 수지가 실처럼 날리는 정도를 3인 이상의 패널이 육안으로 평가
건조 시간	빠름	보통	보통	빠름	보통	보통	건조시간 측정	가로 76mm x 세로 157mm의 전착도장 처리를 한 강판에 언더코팅제를 0.5mm 두께로 도포하여 매 1분마다 도포된 시료위에 100g의 추를 시료 위에 5초간 방치 후 언더코팅제가 추에 묻어 나오지 않을 때 까지의 시간을 측정

-	성능 평가 결과						기준	시험방법
	실시예	비교예
	1	2	3	4	5	6
내산성	이상 없음	이상 없음	도막 벗겨짐	이상 없음	도막 벗겨짐	이상 없음	도막에 이상이 없을 것	KS M ISO 2812-1
내염기성	이상 없음	이상 없음	도막 벗겨짐	이상 없음	도막 갈라짐	이상 없음	도막에 이상이 없을 것	KS M ISO 2812-1
내열성	이상 없음	이상 없음	도막 녹음, 약화	이상 없음	도막 녹음, 약화	도막 녹음, 약화	도막에 이상이 없을 것	80℃ 오븐에서 360시간 보관 후 도막 변형 유무 판단
내충격성	이상 없음	이상 없음	도막 이탈	이상 없음	이상 없음	도막 이탈	도막에 이상이 없을 것	KS D 6711
접착성	이상 없음	불량	이상 없음	이상 없음	이상 없음	이상 없음	도막에 이탈되 지 않을 것	ASTM D 3359

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 자동차 언더코팅용 조성물에 대하여 질감, 외관, 냄새, 연무현상, 실 날림 및 건조시간에 대한 시험을 수행하여 그 결과를 표 2에 나타내었으며, 내산성, 내염기성, 내열성, 내충격성 및 접착성에 대한 시험을 수행하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 언더코팅용 조성물은 탄성이 있는 고무 질감으로 차량 하부를 충격으로부터 보호할 수 있고, 방향족 탄화수소 용제에서 나는 역겨운 냄새가 나지 않았다. 또한, 작업성 평가에서 스프레이 분사에 의한 용제가 날림으로써 발생하는 연무현상이 없었으며, 수지의 일부가 실처럼 늘어지는 현상이 발생하지 않았다(표 2).

또한, 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 언더코팅용 조성물은 내산성, 내염기성, 내열성, 내충격성 및 접착성에 이상이 없었다. 아스팔트를 주원료로 사용한 비교예 3과 5에서는 내산성 내 염기성 평가에서 도막이 벗겨지는 현상이 나타났으며, 80℃에서 도막이 녹거나 약화되는 것이 확인되었다(표 3).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

1. 다음을 포함하는 자동차 언더코팅용 조성물:
   (a) 다이엔계 고무 1-10 중량%와 석유수지 5-25 중량%;
   (b) 무기 필러 20-40 중량%;
   (c) 분산제로서 지방산 변형 폴리아미드(fatty acid modified polyamide) 1-5 중량%;
   (d) 용제로서 납사 솔벤트 25-50 중량%;
   (e) 점토광물 3-15 중량%; 및
   (f) 카본 블랙 0.5-5 중량%, 그리고,
   상기 (a)의 다이엔계 고무는 SBR(스타이렌 뷰타다이엔 고무), NBR(나이트릴 뷰타다이엔 고무), 아이소프렌 고무 및 뷰타다이엔 고무로 구성된 군으로부터 선택되고, 상기 (b)의 무기 필러는 탈크, 운모(mica), 탄산칼슘(CaCO₃), 실리카, 규회석(CaSiO₃), 점토, 규조토, 산화티탄 및 제올라이트로 구성된 군으로부터 선택된다.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 점토광물은 벤토나이트, 제올라이트, 스멕타이트, 필로실리케이트, 몬트모릴로나이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 카올리나이트 및 할로사이트로로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제