KR20180101801A - 자동차용 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 도장 과정에서 클리어 코팅 시 사용되는 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

자동차용 도료 조성물{COATING COMPOSITION FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 도장 과정에서 클리어 코팅 시 사용되는 도료 조성물에 관한 것이다.
자동차 차체 및 부품 등의 도장 과정에서 클리어 코팅 도료로는 아크릴 폴리올 수지, 이소시아네이트 경화제 및 기타 첨가제로 이루어진 투명 도료가 주로 사용되고 있다. 상기 투명 도료는 우레탄 결합으로 도막을 형성하기 때문에 에테르 결합으로 도막을 형성하는 멜라민 경화형 투명 도료에 비해 도막의 유연성, 내스크레치성, 내산성 등이 우수한 것으로 알려져 있다.
한편 휘발성 유기 화합물(VOC)의 배출로 인한 환경 오염을 줄이고, 소비자가 요구하는 주요 물성인 자동차 차체의 외관 향상을 위해 하이솔리드화 수지를 사용하여 유기용매의 사용량을 감소시킨 투명 도료가 제안된 바 있다. 그러나 하이솔리드화 수지가 사용된 투명 도료는 도막의 건조시간이 길어 도장 효율이 떨어지며, 도막의 경도를 요구되는 수준으로 확보하는데 어려움이 있다.
이에 따라 우레탄 결합으로 도막을 형성하는 투명 도료의 장점을 가지면서 건조시간이 짧고 경도가 높은 도막을 형성할 수 있는 자동차용 투명 도료가 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0057090호
본 발명은 경도, 건조성, 내스크래치성 등의 물성이 우수한 도막을 형성할 수 있는 자동차용 도료 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은, 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 및 제1 유기용제를 포함하는 제1 액, 및 폴리올 수지, 아스파틱 에스터 아민 및 제2 유기용제를 포함하는 제2 액을 포함하는 자동차용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 자동차용 도료 조성물은 아스파틱 에스터 아민을 포함함에 따라 도막의 경화속도가 빨라지고 균일한 경화반응이 이루어져 경도, 건조성, 내스크래치성 등의 물성이 우수한 도막을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명의 자동차용 도료 조성물(이하, '도료 조성물'이라 함)은 제1 액과 제2 액을 포함하는 2액형 도료 조성물이다. 이러한 본 발명의 도료 조성물은 고형분 비율이 40 내지 70 %일 수 있고, 점도가 포드컵 #4 기준으로 15 내지 40 초일 수 있다. 이와 같은 본 발명의 도료 조성물에 포함되는 제1 액과 제2 액은 경우에 따라 각각 주제와 경화제의 역할을 할 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1. 제1 도료 조성물
1) 제1 액
본 발명의 제1 도료 조성물에 포함되는 제1 액은 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 및 제1 유기용제를 포함하는 것으로, 도막의 주성분인 주제일 수 있다.
상기 제1 액에 포함되는 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지는 도막에 탄성을 부여하는 역할을 한다. 이러한 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지는 경화 사이트인 이소시아네이트기를 함유하고 있어 도막의 부착성 및 내스크래치성을 높일 수 있다.
상기 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지는 통상적인 중합 방법으로 통해 합성할 수 있다. 구체적으로 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지는 용제의 존재 하에 라디칼 개시제, 하기 화학식 2로 표시되는 모노머, 에틸렌성 불포화 모노머 및 비관능성 아크릴 모노머의 중합 반응에 의해 얻어질 수 있으며, 상기 중합 반응을 촉진시키기 위해 알킬 카바메이트 주석계 촉매가 사용될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00001
상기 화학식 2에서, Ra는 수소 또는 메틸기이고, Rb는 C1 내지 C12의 지방족기(예를 들어, C1 내지 C12의 알킬렌기), C3 내지 C12의 지환족기(예를 들어, C3 내지 C20의 시클로알킬렌기) 및 C3 내지 C12의 방향족기(예를 들어, C3 내지 C12의 헤테로아릴렌기, C6 내지 C12의 아릴렌기)로 이루어진 군에서 선택된다. 구체적으로 화학식 2로 표시되는 모노머는 2-이소시아네이토에틸 메타크릴레이트 또는 2-이소시아네이토에틸 아크릴레이트일 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 모노머는 스티렌, 알킬 스티렌, 비닐 나프탈렌, 비닐 톨루엔, 또는 비닐 아세테이트일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 비관능성 아크릴 모노머는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 터셔리부틸(메타)아크릴레이트, n-헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 또는 이소보닐(메타)아크릴레이트일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 모노머(a)와 상기 에틸렌성 불포화 모노머(b)와 상기 비관능성 아크릴 모노머(c)의 반응 시 상기 화학식 2로 표시되는 모노머(a)의 사용량은 3종의 모노머(a+b+c) 100 중량부를 기준으로, 5 내지 80 중량부일 수 있다. 또한 상기 에틸렌성 불포화 모노머(b)의 사용량은 3종의 모노머(a+b+c) 100 중량부를 기준으로, 20 내지 95 중량부일 수 있다. 또 상기 비관능성 아크릴 모노머(c)의 사용량은 3종의 모노머(a+b+c) 100 중량부를 기준으로, 20 내지 95 중량부일 수 있다. 이때, 상기 에틸렌성 불포화 모노머(b)의 사용량과 상기 비관능성 아크릴 모노머(c)의 사용량을 합한 사용량(b+c)은 20 내지 95 중량부일 수 있다.
상기 라디칼 개시제는 2,2'-아조비스(2-메틸부틸로니트릴), 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴, 디벤조일 퍼옥사이드, 터셔리부틸퍼옥시 벤조에이트, 디터셔리부틸퍼옥사이드, 터셔리부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 터셔리부틸퍼옥시 아세테이트, 터셔리아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 큐밀하이드로퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 또는 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 용제는 중합 반응에 통상적으로 사용되는 용제일 수 있다.
이러한 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지는 고형분 비율이 40 내지 80 %이고, 중량평균분자량이 1,000 내지 50,000일 수 있다. 또한 고형분 100 중량부에 대한 NCO 함량이 0.5 내지 30 중량부이고, 유리전이온도가 -20 내지 60 ℃일 수 있다.
또한 제1 액이 주제일 경우, 제1 액에 포함되는 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지의 함량은 제1 액 100 중량부를 기준으로, 40 내지 90 중량부일 수 있다. 상기 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지의 함량이 40 중량부 미만일 경우에는 도막의 탄성 및 내스크래치성이 저하될 수 있고, 90 중량부를 초과할 경우에는 도장 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제1 액에 포함되는 제1 유기용제는 제1 액의 점도 및 분산성을 높이는 역할을 한다. 이러한 제1 유기용제는 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소계 용제; 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸프로필케톤과 같은 케톤계 용제; 또는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 글리콜 에테르 아세테이트와 같은 에스테르계 용제일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 제1 액이 주제일 경우, 제1 액에 포함되는 제1 유기용제의 함량은 제1 액 100 중량부를 기준으로, 5 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 제1 유기용제의 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 제1 액의 점도 조절 및 분산성이 저하될 수 있고, 60 중량부를 초과할 경우에는 도막의 물성이 저하되거나 도막 형성 시 건조 시간이 길어질 수 있다.
이러한 제1 액은 주제일 경우, 경화촉매, 광안정제, 표면조정제, 흐름방지제, 소포제 및 자외선흡수제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제1 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화촉매는 경화 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 이러한 경화촉매는 디부틸틴 디라우레이트, 트라이에틸 아민, 디에틸렌트라이 아민, 비스무트 카르복실레이트, 또는 지르코늄 킬레이트일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 광안정제, 표면조정제, 흐름방지제, 소포제 및 자외선흡수제로는 통상적으로 공지된 성분이 사용될 수 있다.
이러한 제1 첨가제의 함량은 제1 도료 조성물 및 도막의 물성을 고려할 때, 제1 액 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 20 중량부일 수 있다.
이와 같은 제1 액을 제1 도료 조성물의 주제로 포함할 경우, 제1 액의 함량은 도막의 물성을 고려할 때, 제1 도료 조성물 100 중량부를 기준으로 60 내지 90 중량부일 수 있다.
2) 제2 액
본 발명의 제1 도료 조성물에 포함되는 제2 액은 폴리올 수지, 아스파틱 에스터 아민 및 제2 유기용제를 포함하는 것으로, 도막 형성 시 경화 반응을 일으키는 경화제일 수 있다.
상기 제2 액에 포함되는 폴리올 수지는 제1 액에 포함되는 아크릴 수지에 함유된 이소시아네이트기와 반응하여 경화반응을 일으키는 역할을 한다. 이러한 폴리올 수지는 아크릴 폴리올 수지, 에폭시 폴리올 수지, 또는 폴리카보네이트 폴리올 수지일 수 있다.
상기 제2 액이 경화제일 경우, 상기 폴리올 수지의 중량평균분자량은 1,000 이하(구체적으로는 500 내지 1,000)일 수 있다. 상기 폴리올 수지의 중량평균분자량이 1,000을 초과할 경우에는 건조 시간이 길어지거나 도막의 내스크래치성이 저하될 수 있다.
또한 상기 제2 액이 경화제일 경우, 제2 액에 포함되는 폴리올 수지의 함량은 제2 액 100 중량부를 기준으로, 20 내지 90 중량부일 수 있다. 상기 폴리올 수지의 함량이 20 중량부 미만일 경우에는 도막의 내스크래치성 및 부착성이 저하될 수 있고, 90 중량부를 초과할 경우에는 도장 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제2 액에 포함되는 아스파틱 에스터 아민(aspartic ester amine)은 도막 형성 시 우레아 가교 결합을 부가하는 역할을 한다. 이러한 아스파틱 에스터 아민에 의해 도막 형성 과정에 우레아 가교 결합이 부가됨에 따라 경화반응 속도가 향상되어 도막의 경화 및 건조에 소비되는 시간을 단축할 수 있다. 이와 같은 아스파틱 에스터 아민은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, X는 C1 내지 C30의 지방족기(예를 들어, C1 내지 C30의 알킬렌기), C3 내지 C30의 지환족기(예를 들어, C3 내지 C30의 시클로알킬렌기) 및 C3 내지 C30의 방향족기(예를 들어, C3 내지 C30의 헤테로아릴렌기, C6 내지 C30의 아릴렌기)로 이루어진 군에서 선택되고, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 100 ℃ 이하의 온도에서 이소시아네이트기에 대하여 불활성인 유기기이고, R5 내지 R8는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 및 100 ℃ 이하의 온도에서 이소시아네이트기에 대하여 불활성인 유기기로 이루어진 군에서 선택되고, a 및 b는 1 내지 10의 정수이다.
상기 100 ℃ 이하의 온도에서 이소시아네이트기에 대하여 불활성인 유기기는 구체적으로 C1 내지 C20의 지방족기(예를 들어, C1 내지 C20의 알킬기), C3 내지 C20의 지환족기(예를 들어, C3 내지 C20의 시클로알킬기) 및 C3 내지 C20의 방향족기(예를 들어, C3 내지 C20의 헤테로아릴기, C6 내지 C20의 아릴기)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제2 액이 경화제일 경우, 제2 액에 포함되는 아스파틱 에스터 아민의 함량은 제2 액 100 중량부를 기준으로, 1 내지 80 중량부일 수 있다. 상기 아스파틱 에스터 아민의 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 도막의 건조 시간을 단축하는 효과를 얻기 어려울 수 있고, 80 중량부를 초과할 경우에는 가사시간을 확보하는 것이 어려울 수 있다.
여기서 제2 액이 경화제일 경우, 폴리올 수지와 아스파틱 에스터 아민의 사용 비율은 폴리올 수지의 수산기 당량과 아스파틱 에스터 아민의 아민 당량의 비율로 정해질 수 있다. 구체적으로 폴리올 수지의 수산기 당량(x) 대 아스파틱 에스터 아민의 아민 당량(y)의 비율(x:y)이 30:1 내지 1:30이도록 폴리올 수지와 아스파틱 에스터 아민의 사용 비율을 조절할 수 있다.
상기 제2 액에 포함되는 제2 유기용제는 제2 액의 점도 및 분산성을 높이는 역할을 한다. 이러한 제2 유기용제는 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소계 용제; 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸프로필케톤과 같은 케톤계 용제; 또는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 글리콜 에테르 아세테이트와 같은 에스테르계 용제일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 제2 액이 경화제일 경우, 제2 액에 포함되는 제2 유기용제의 함량은 제2 액 100 중량부를 기준으로, 5 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 제2 유기용제의 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 제2 액의 점도 조절 및 분산성이 저하될 수 있고, 60 중량부를 초과할 경우에는 도막의 물성이 저하되거나 도막 형성 시 건조 시간이 길어질 수 있다.
상기 제2 액을 제1 도료 조성물의 경화제로 포함할 경우, 제2 액의 함량은 도막의 물성을 고려할 때, 제1 도료 조성물 100 중량부를 기준으로 10 내지 40 중량부일 수 있다.
2. 제2 도료 조성물
1) 제1 액
본 발명의 제2 도료 조성물에 포함되는 제1 액은 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 및 제1 유기용제를 포함하는 것으로, 도막 형성 시 경화 반응을 일으키는 경화제일 수 있다.
상기 제1 액에 포함되는 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지에 대한 설명은 상기 '1. 제1 도료 조성물의 1) 제1 액' 항목에서 설명한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.
상기 제1 액이 경화제일 경우, 제1 액에 포함되는 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지의 함량은 제1 액 100 중량부를 기준으로, 20 내지 90 중량부일 수 있다. 상기 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지의 함량이 20 중량부 미만일 경우에는 도막의 경화 반응성이 저하될 수 있고, 90 중량부를 초과할 경우에는 도막의 경도가 과도하게 높아져 도막의 내크랙성이 저하될 수 있다.
상기 제1 액에 포함되는 제1 유기용제에 대한 설명은 상기 '1. 제1 도료 조성물의 1) 제1 액' 항목에서 설명한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.
상기 제1 액이 경화제일 경우, 제1 액에 포함되는 제1 유기용제의 함량은 제1 액 100 중량부를 기준으로, 5 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 제1 유기용제의 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 제1 액의 점도 조절 및 분산성이 저하될 수 있고, 60 중량부를 초과할 경우에는 도막의 물성이 저하되거나 도막 형성 시 건조 시간이 길어질 수 있다.
이러한 제1 액은 경화제일 경우, 경화 반응성을 높이기 위해 다관능성 이소시아네이트를 더 포함할 수 있다. 상기 다관능성 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트, 크루드 메탄 디이소시아네이트, 나프틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 하이드로지네이트 메탄 디이소시아네이트, 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 제1 액이 경화제일 경우, 상기 다관능성 이소시아네이트의 함량은 제1 액 100 중량부를 기준으로, 5 내지 80 중량부일 수 있다. 상기 다관능성 이소시아네이트의 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 경화 반응성을 높이는 효과를 얻기 어려울 수 있고, 80 중량부를 초과할 경우에는 가사시간을 확보하는 것이 어려울 수 있다.
이러한 제1 액을 제2 도료 조성물의 경화제로 포함할 경우, 제1 액의 함량은 도막의 물성을 고려할 때, 제2 도료 조성물 100 중량부를 기준으로 10 내지 40 중량부일 수 있다.
2) 제2 액
본 발명의 제2 도료 조성물에 포함되는 제2 액은 폴리올 수지, 아스파틱 에스터 아민 및 제2 유기용제를 포함하는 것으로, 도막의 주성분인 주제일 수 있다.
상기 제2 액에 포함되는 폴리올 수지에 대한 설명은 상기 '1. 제1 도료 조성물의 2) 제2 액' 항목에서 설명한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.
다만, 상기 제2 액이 주제일 경우, 상기 폴리올 수지의 중량평균분자량은 1,000 내지 50,000일 수 있다. 상기 폴리올 수지의 중량평균분자량이 1,000 미만일 경우에는 도막의 내용제성 및 경도가 저하될 수 있고, 50,000을 초과할 경우에는 겔화 현상이 발생할 수 있다.
또한 상기 제2 액이 주제일 경우, 제2 액에 포함되는 폴리올 수지의 함량은 제2 액 100 중량부를 기준으로, 40 내지 90 중량부일 수 있다. 상기 폴리올 수지의 함량이 40 중량부 미만일 경우에는 도막의 내용제성 및 경도가 저하될 수 있고, 90 중량부를 초과할 경우에는 도장 작업성이 저하될 수 있다.
상기 제2 액에 포함되는 아스파틱 에스터 아민(aspartic ester amine)에 대한 설명은 상기 '1. 제1 도료 조성물의 2) 제2 액' 항목에서 설명한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.
상기 제2 액이 주제일 경우, 제2 액에 포함되는 아스파틱 에스터 아민의 함량은 제2 액 100 중량부를 기준으로, 1 내지 80 중량부일 수 있다. 상기 아스파틱 에스터 아민의 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 도막의 건조 시간을 단축하는 효과를 얻기 어려울 수 있고, 80 중량부를 초과할 경우에는 가사 시간을 확보하는 것이 어려울 수 있다.
여기서 제2 액이 주제일 경우, 폴리올 수지와 아스파틱 에스터 아민의 사용 비율은 폴리올 수지의 수산기 당량과 아스파틱 에스터 아민의 아민 당량의 비율로 정해질 수 있다. 구체적으로 폴리올 수지의 수산기 당량(x) 대 아스파틱 에스터 아민의 아민 당량(y)의 비율(x:y)이 30:1 내지 1:30이도록 폴리올 수지와 아스파틱 에스터 아민의 사용 비율을 조절할 수 있다.
상기 제2 액에 포함되는 제2 유기용제에 대한 설명은 상기 '1. 제1 도료 조성물의 2) 제2 액' 항목에서 설명한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.
상기 제2 액이 주제일 경우, 제2 액에 포함되는 제2 유기용제의 함량은 제2 액 100 중량부를 기준으로, 5 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 제2 유기용제의 함량이 5 중량부 미만일 경우에는 제2 액의 점도 조절 및 분산성이 저하될 수 있고, 60 중량부를 초과할 경우에는 도막의 물성이 저하되거나 도막 형성 시 건조 시간이 길어질 수 있다.
이러한 제2 액은 주제일 경우, 경화촉매, 광안정제, 표면조정제, 흐름방지제, 소포제 및 자외선흡수제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제2 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 경화촉매는 경화 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 이러한 경화촉매는 디부틸틴 디라우레이트, 트라이에틸 아민, 디에틸렌트라이 아민, 비스무트 카르복실레이트, 또는 지르코늄 킬레이트일 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합 사용될 수 있다.
상기 광안정제, 표면조정제, 흐름방지제, 소포제 및 자외선흡수제는 통상적으로 공지된 성분을 사용할 수 있다.
이러한 제2 첨가제의 함량은 제2 도료 조성물 및 도막의 물성을 고려할 때, 제2 액 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 20 중량부일 수 있다.
이와 같은 제2 액을 제2 도료 조성물의 주제로 포함할 경우, 제2 액의 함량은 도막의 물성을 고려할 때, 제2 도료 조성물 100 중량부를 기준으로 60 내지 90 중량부일 수 있다.
상술한 본 발명의 도료 조성물(제1 또는 제2 도료 조성물)은 아스파틱 에스터 아민을 포함함에 따라 도막의 건조 시간을 단축할 수 있고, 도막의 경화 반응성이 균일하게 유지되도록 제어할 수 있다. 따라서 본 발명의 도료 조성물을 자동차 차체 또는 부품 등의 도장 과정에서 클리어 도료로 사용할 경우 도장 효율을 높일 수 있으며, 경도, 건조성, 내스크래치성 등의 물성이 향상된 도막을 형성할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 합성예 1] 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(A) 합성
질소분위기 하에서 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 부틸 아세테이트 273.5 g을 투입하고 125 ℃로 승온하였다. 모노머로써 2-이소시아네이토에틸 아크릴레이트 262.5 g, 메틸 메타크릴레이트 570.5 g, 에틸헥실 아크릴레이트 217.0 g, α-메틸 스타일렌 다이머 55.3 g과 개시제로써 터셔리아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 77.1 g이 혼합된 혼합물을 3시간에 걸쳐서 상기 플라스크에 적하하였다. 이어서, 130 ℃에서 30분 동안 반응을 유지시킨 후, 터셔리아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 1.5 g을 부틸아세테이트 69.0 g에 용해시킨 혼합액을 10분 동안 적하하였다. 다음으로, 다시 1시간 30분 동안 반응을 유지시킨 후 80 ℃ 이하에서 부틸 아세테이트 64.0 g을 첨가한 후 상온으로 냉각하여 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(A)를 합성하였다.
합성한 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(A)는 중량평균분자량이 8,300이고, 고형분 비율이 70.3 %이며, NCO 함량이 고형분 100 중량부에 대하여 7.07 중량부이고, 점도(가드너 점도)가 Z1-Z2인 투명 수지였다.
[ 합성예 2] 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(B) 합성
질소분위기 하에서 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 부틸 아세테이트 250.0 g을 투입하고 125 ℃로 승온하였다. 모노머로써 2-이소시아네이토에틸 아크릴레이트 78.6 g, 메틸 메타크릴레이트 570.5 g, 에틸헥실 아크릴레이트 217.0 g, 다관능성 이소시아네이트(covestro사, Desmodur ® N 3300) 183.4 g과 개시제로써 터셔리아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 77.1 g이 혼합된 혼합물을 3시간에 걸쳐서 상기 플라스크에 적하하였다. 이어서, 130 ℃에서 30분 동안 반응을 유지시킨 후, 터셔리아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 2.1 g을 부틸 아세테이트 69.0 g에 용해시킨 혼합액을 10분 동안 적하하였다. 다음으로, 다시 1시간 30분 동안 반응을 유지시킨 후 80 ℃ 이하에서 부틸 아세테이트 30.0 g을 첨가한 후 상온으로 냉각하여 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(B)를 합성하였다.
합성한 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(B)는 중량평균분자량이 6,000이고, 고형분 비율이 70.3 %이며, NCO 함량이 고형분 100 중량부에 대하여 7.44 중량부이고, 점도(가드너 점도)가 X-Y인 투명 수지였다.
[ 합성예 3] 아크릴 폴리올 수지 합성
질소분위기 하에서 온도계 및 냉각기가 구비된 4구 플라스크에 코코졸 #100 222.0 g과 크실렌 28.0 g을 투입하고 160 ℃로 승온하였다. 모노머로써 메틸 메타크릴레이트 144.0 g, n-부틸 메타크릴레이트 144.0 g, 스티렌 288.0g, 아크릴산 35.0 g, 하이드록시에틸 아크릴레이트 294.0 g 및 에틸헥실 아크릴레이트 145.0 g과 개시제로써 터셔리아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 105.0 g이 혼합된 혼합물을 3시간에 걸쳐서 상기 플라스크에 적하하였다. 이어서, 165 ℃에서 2시간 동안 반응을 유지시킨 후, 터셔리아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 2.1 g을 크실렌 69.0 g에 용해시킨 혼합액을 10 분 동안 적하하였다. 다음으로, 다시 1시간 30분 동안 반응을 유지시킨 후 80 ℃ 이하에서 크실렌 35.0 g을 첨가한 후 상온으로 냉각하여 아크릴 폴리올 수지를 합성하였다.
합성한 아크릴 폴리올 수지는 중량평균분자량이 4,000이고, 수산기가가 135.4 mgKOH/g이며, 고형분 비율이 70.3 %이고, 점도(가드너 점도)가 Z1-Z2인 투명 수지였다.
[ 실시예 1]
1) 제1 액 제조
하기 표 1의 조성을 갖는 제1 액을 제조하였다.
2) 제2 액 제조
하기 표 2의 조성을 갖는 제2 액을 제조하였다.
3) 도료 조성물 제조
제1 액과 제2 액을 용기에 투입하고 1,500 rpm으로 20분 이상 교반하여 도료 조성물을 제조하였다. 이때, 제1 액을 주제로, 제2 액을 경화제로 사용하였으며, 제1 액과 제2 액의 혼합 비율은 80:20의 중량비로 하였다.
[ 실시예 2]
제2 액의 조성을 하기 표 2와 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 도료 조성물을 제조하였다.
[ 비교예 1]
제2 액의 조성을 하기 표 2와 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정으로 도료 조성물을 제조하였다.
성분 실시예 1, 2 및 비교예 1
제1 액(주제)
이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 합성예 1에서 합성된 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(A) 73
경화촉매 Dibutyltin Dilaurate
(0.5% in MIBK)		 8.5
자외선흡수제 TINIVIN 1130 1.4
광안정제 TINIVIN 292 0.7
제1 유기용제 글리콜 에테르 아세테이트 2
메틸 이소부틸 케톤 6.17
표면조정제 에톡시에틸 프로피오네이트 8.23
합계 100
성분 실시예 1 실시예 2 비교예 1
제2 액(경화제) 제2 액(경화제) 제2 액(경화제)
폴리올 수지 Dow사,
Tone polyol 0201
(Mw: 530,
수산기가: 211.7mg/KOHg,
점도: 60cst(@55도))		 36.5 51.1 73
아스파틱
에스터 아민		 covestro사,
Desmophen® NH 1420
(아민 당량: 276,
점도: 1,450 MPas)		 36.5 21.9 -
제2 유기용제 크실렌 10 10 10
부틸 아세테이트 17 17 17
합계 100 100 100
[ 실시예 3]
1) 제1 액 제조
하기 표 3의 조성을 갖는 제1 액을 제조하였다.
2) 제2 액 제조
하기 표 4의 조성을 갖는 제2 액을 제조하였다.
3) 도료 조성물 제조
제1 액과 제2 액을 용기에 투입하고 1,500 rpm으로 20분 이상 교반하여 도료 조성물을 제조하였다. 이때, 제1 액을 경화제로, 제2 액을 주제로 사용하였으며, 제1 액과 제2 액의 혼합 비율은 20:80의 중량비로 하였다.
[ 비교예 2]
제2 액의 조성을 하기 표 4와 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 과정으로 도료 조성물을 제조하였다.
성분 실시예 3 및 비교예 2
제1 액(경화제)
이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 합성예 2에서 합성된 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지(B) 51.1
다관능성 이소시아네이트 covestro사,
Desmodur ® N 3300
(고형분 100 중량부에 대한 NCO 함량: 21.8 중량부)		 21.9
제1 유기용제 크실렌 10
부틸 아세테이트 17
합계 100
성분 실시예 3 비교예 2
제2 액(주제) 제2 액(주제)
폴리올 수지 합성예 3에서 합성된 아크릴 폴리올 수지 60.3 73
아스파틱 에스터 아민 covestro사,
Desmophen® NH 1420
(아민 당량: 276,
점도: 1,450 MPas)		 12.7 -
경화촉매 Dibutyltin Dilaurate
(0.5% in MIBK)		 8.5 8.5
자외선흡수제 TINIVIN 1130 1.4 1.4
광안정제 TINIVIN 292 0.7 0.7
제2 유기용제 글리콜 에테르 아세테이트 2 2
메틸 이소부틸 케톤 6.17 6.17
표면조정제 에톡시에틸 프로피오네이트 8.23 8.23
합계 100 100
[ 실험예 ]
실시예 및 비교예에서 각각 제조된 도료 조성물 및 이를 이용하여 형성된 도막의 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 이때, 도막은 Handgun spray(노즐구경: 1.5 ㎜, 공기압: 4.5 kgf/㎠)를 이용하여 샌딩 및 탈지된 0.1 ㎜ 두께의 틴 플레이트 시편 위에 도료 조성물을 도장한 후 60 ℃의 오븐에서 30 분 동안 건조 및 경화시켜 두께가 40 ㎛이도록 형성하였다.
1. 점도: 25 ℃에서 Ford cup #4를 사용하여 측정
2. 가사시간: 초기점도의 2배의 점도를 나타내는 시간 측정
3. 건조성: 도장 후 60 ℃ 오븐에서 건조를 시키면서 지촉실험을 실시하여 도막 위에 지문자국이 형성되는 것을 육안으로 확인
4. 연필경도: MITSUBISHI 연필경도로 측정
5. 내스크래치성: AMTEK사 자동세차기 설비에 20회 반복 투입 후 20 ℃에서 광택 유지 여부를 확인
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
점도(sec) 38.3 34.2 30.3 30.5 25.2
가사시간(분) 50 50 50 50 50
건조성(분) 12 15 14 18 17
연필경도 H H F F HB
내스크래치성 평가 후 광택 유지율(%) 68 65 72 60 65
상기 표 5를 참조하면, 본 발명과 같이 아스파틱 에스터 아민을 사용함에 따라 도료 조성물의 건조성이 우수하면서도 도막의 경도 및 내스크래치성이 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (17)

  1. 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 및 제1 유기용제를 포함하는 제1 액; 및
    폴리올 수지, 아스파틱 에스터 아민 및 제2 유기용제를 포함하는 제2 액;을 포함하는 자동차용 도료 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아스파틱 에스터 아민은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것인 자동차용 도료 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    상기 화학식 1에서,
    X는 C1 내지 C30의 지방족기, C3 내지 C30의 지환족기 및 C3 내지 C30의 방향족기로 이루어진 군에서 선택되고,
    R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 100 ℃ 이하의 온도에서 이소시아네이트기에 대하여 불활성인 유기기이고,
    R5 내지 R8는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 및 100 ℃ 이하의 온도에서 이소시아네이트기에 대하여 불활성인 유기기로 이루어진 군에서 선택되고,
    a 및 b는 1 내지 10의 정수이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 모노머, 에틸렌성 불포화 모노머 및 비관능성 아크릴 모노머의 반응물인 것인 자동차용 도료 조성물.
    [화학식 2]
    Figure pat00004

    상기 화학식 2에서,
    Ra는 수소 또는 메틸기이고,
    Rb는 C1 내지 C12의 지방족기, C3 내지 C12의 지환족기 및 C3 내지 C12의 방향족기로 이루어진 군에서 선택된다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리올 수지의 수산기 당량 대 상기 아스파틱 에스터 아민의 아민 당량의 비율이 30:1 내지 1:30인 것인 자동차용 도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 액이 주제이고, 상기 제2 액이 경화제인 것인 자동차용 도료 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 액 60 내지 90 중량부 및 상기 제2 액 10 내지 40 중량부를 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 폴리올 수지의 중량평균분자량이 1,000 이하인 것인 자동차용 도료 조성물.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 액이 경화촉매, 광안정제, 표면조정제, 흐름방지제, 소포제 및 자외선흡수제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제1 첨가제를 더 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 액 100 중량부를 기준으로,
    상기 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 40 내지 90 중량부;
    상기 제1 유기용제 5 내지 60 중량부; 및
    상기 제1 첨가제 0.01 내지 20 중량부;를 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 액 100 중량부를 기준으로,
    상기 폴리올 수지 20 내지 90 중량부;
    상기 아스파틱 에스터 아민 1 내지 80 중량부; 및
    상기 제2 유기용제 5 내지 60 중량부;를 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 액이 경화제이고, 상기 제2 액이 주제인 것인 자동차용 도료 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 액 10 내지 40 중량부 및 상기 제2 액 60 내지 90 중량부를 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 폴리올 수지의 중량평균분자량이 1,000 내지 50,000인 것인 자동차용 도료 조성물.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 액이 다관능성 이소시아네이트;를 더 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 액 100 중량부를 기준으로,
    상기 이소시아네이트기-함유 아크릴 수지 20 내지 90 중량부;
    상기 제1 유기용제 5 내지 60 중량부; 및
    상기 다관능성 이소시아네이트 5 내지 80 중량부;를 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 액이 경화촉매, 광안정제, 표면조정제, 흐름방지제, 소포제 및 자외선흡수제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 제2 첨가제를 더 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2 액 100 중량부를 기준으로,
    상기 폴리올 수지 40 내지 90 중량부;
    상기 아스파틱 에스터 아민 1 내지 80 중량부;
    상기 제2 유기용제 5 내지 60 중량부; 및
    상기 제2 첨가제 0.01 내지 20 중량부;를 포함하는 것인 자동차용 도료 조성물.
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