KR20200095961A - 전착 수지 조성물 및 이를 포함하는 전착 도료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 에폭시 수지, 우레탄계 경화제, 폴리올 화합물 및 아민 화합물을 포함하고, 상기 우레탄계 경화제는 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단된 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 전착 수지 조성물 및 이를 포함하는 전착 도료에 관한 것이다.

Description

전착 수지 조성물 및 이를 포함하는 전착 도료{Electrodeposition Resin Composition and Electrodeposition Paint Comprising The Same}
본 발명은 전착 수지 조성물 및 이를 포함하는 전착 도료에 관한 것이다.
금속 재료를 부식으로부터 보호하고 그 미감을 사용기간 동안 유지하기 위해, 그 표면에는 일반적으로 도장이 행해진다. 전착 도장은 에어 스프레이 도장이나 정전 스프레이 도장과 비교하여, 도장성이 우수하고 환경 오염도 적기 때문에 프라이머 도장으로서 널리 실용화에 이르고 있다. 특히 양이온 전착 도장은 연속적으로 도장할 수 있기 때문에, 자동차 차체 등 대형이고, 높은 내식성이 요구되는 도장 대상물의 초벌 도장 방법으로 범용되고 있다.
양이온 전착 도료 조성물은 일반적으로 양이온성 수지 및 경화제를 포함하는 바인더 성분을 유기산 등의 중화제를 포함한 수성 매질에 분산시켜 얻어진다. 전착 도장은 양이온 전착 도료 조성물에 도장 대상물을 음극으로서 침지시켜 전압을 인가함으로써 행해진다. 도장 과정에서 전극 사이에 전압을 인가하면, 전기 화학적 반응에 의해 음극(도장 대상물) 표면에 전착 도막이 석출된다. 이렇게 형성된 전착 도막에는 양이온성 수지와 함께 경화제가 포함되므로, 전착 도장 종료 후에 이 도막을 소성하는 것에 의해 도막이 경화하고, 원하는 경화 도막이 형성된다.
전착 도장에 이용되는 경화제로 차단된(blocked) 이소시아네이트를 포함하는 우레탄계 경화제가 이용되고 있으며, 이소시아네이트를 차단시키기 위한 차단제로 분자 내에 에테르기가 1개 또는 2개인 알코올로 차단된 이소시아네이트를 포함하는 경화제를 이용했으나, 이는 작업성이 양호하고 내부식성을 개선하는 효과는 있어도, 도막의 외관을 개선하는 효과에 대해서는 인식하지 못하는 문제가 있었다(한국 등록특허공보 제0211079호).
이에 따라, 전착 도장 시에 유연성을 높이면서도, 동시에 도막의 외관 물성을 향상시키기 위한 양이온 전착 수지의 개발에 관심이 집중되고 있다.
한국 등록특허공보 제0211079호
본 발명은 전착 도장 시 도막의 유연성을 높이면서도, 외관 물성을 향상시킬 수 있는 전착 수지 조성물을 제공하고자 한다. 또한 상기 전착 수지 조성물과 안료 페이스트 조성물을 포함하는 전착 도료를 제공한다.
본 발명은 에폭시 수지, 우레탄계 경화제, 폴리올 화합물 및 아민 화합물을 포함하고, 상기 우레탄계 경화제는 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단된 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 전착 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 전착 수지 조성물과 안료 페이스트 조성물을 포함하는 전착 도료를 제공한다.
본 발명의 전착 수지 조성물은 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단된 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 우레탄계 경화제를 이용함에 따라, 전착 도막의 표면 조도, 광택 등의 외관 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 위와 같은 우레탄계 경화제를 이용함으로써, 도장 작업성이 개선되고, 전착 도막에 유연성을 부여할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 전착 수지 조성물
본 발명은 전착 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 전착 수지 조성물은 에폭시 수지, 우레탄계 경화제, 폴리올 화합물 및 아민 화합물을 포함한다.
상기 전착 수지 조성물의 고형분의 함량은 30 내지 50 중량%일 수 있고, 구체적으로 30 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 전착 수지 조성물의 고형분의 함량이 30 중량% 미만인 경우에는 점도가 낮아져서 저장성, 작업성에 문제가 생길 수 있으며, 50 중량% 초과인 경우에는 도막의 외관에 문제가 생기고, 도료의 사용이 어려워질 수 있다.
상기 전착 수지 조성물의 점도는 25℃에서 40 내지 140 cPs일 수 있다. 상기 전착 수지 조성물의 점도가 40 cPs 미만인 경우에는 도료의 저장성, 작업성에 문제가 생길 수 있으며, 140 cPs 초과인 경우에는 도막의 외관에 문제가 발생할 수 있다.
상기 전착 수지 조성물의 전기 전도도는 2,200 내지 2,800 ㎲/cm일 수 있고, 탁도는 100 ntu(nephelometry turbidity unit) 이하일 수 있다.
<에폭시 수지>
본 발명의 전착 수지 조성물에 포함되는 에폭시 수지는 경화되어 도막을 형성하는 베이스 수지(주수지) 성분으로서, 최종 형성된 도막에 우수한 부착성, 내열성 등의 물성을 부여하는 역할을 한다.
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 알킬페놀 노볼락형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 또는 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지 등일 수 있다. 구체적으로 도막의 우수한 외관을 위해서는 상기 에폭시 수지가 비스페놀형 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 수지는 에폭시 당량(Epoxy Equivalent Weight, EEW)이 150 내지 250 g/eq.일 수 있고, 바람직하게는 180 내지 200 g/eq.일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량이 150 g/eq. 미만인 경우에는 우레탄계 경화제와 가교결합이 잘 일어나지 않아서 경화성이 저하될 문제가 있으며, 250 g/eq. 초과인 경우에는 도막 표면의 거칠기가 거칠어지는 등 외관에 문제가 생길 수 있다.
상기 에폭시 수지는 25℃에서 점도가 10,000 내지 20,000 cPs일 수 있고, 바람직하게는 11,000 내지 15,000 cPs일 수 있다. 상기 에폭시 수지의 점도가 10,000 cPs 미만인 경우에는 도막의 유연성에 문제가 발생할 수 있으며, 20,000 cPs 초과인 경우에는 도막의 외관이 매끄럽지 못하게 될 우려가 있다.
<우레탄계 경화제>
본 발명의 전착 수지 조성물에 포함되는 우레탄계 경화제는 베이스 수지(에폭시 수지)를 가교시켜 경화시키는 역할을 하는 성분으로서, 이소시아네이트계 화합물을 포함할 수 있다.
특히, 상기 이소시아네이트계 화합물은 이소시아네이트계 화합물에 함유된 이소시아네이트기(-NCO)가 상온에서 활성 수소와 반응하고, 쉽게 자가중합하는 것을 차단할 목적으로, 알코올 등의 차단제로 차단된 것일 수 있다.
그 중에서도, 상기 이소시아네이트계 화합물은 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단된 것일 수 있다. 위와 같이 상기 이소시아네이트계 화합물이 분자 내에 에테르기를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단되는 경우에는 선형의 분자구조를 가져서 도막의 유연성이 우수해질 수 있다.
상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
R은 탄소수 4 내지 10의 직쇄형의 알킬기이고,
n은 3 내지 10이다.
상기 R은 직쇄형의 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기일 수 있다.
상기 n은 3 내지 8일 수 있고, 3 내지 6일 수 있고, 3 내지 4일 수 있다.
상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올은 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르 및 테트라에틸렌글리콜모노부틸에테르 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트계 화합물은 단량체의(monomeric) 이소시아네이트 또는 중합된(polymeric) 이소시아네이트일 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트계 화합물은 메틸 비스페닐 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, p-페닐렌 이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 트리페닐메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물 등의 단량체의 이소시아네이트일 수 있고, 또는 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트와 같은 중합된 이소시아네이트일 수 있다.
한편, 상기 우레탄계 경화제는, 상기 이소시아네이트계 화합물과 상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올이 1:1 내지 1:2의 중량비로 반응하여 얻어진 화합물을 포함할 수 있다.
상기 우레탄계 경화제는, 상기 이소시아네이트계 화합물보다 상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올이 더 많은 함량으로 포함되어 반응하여 얻어진 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 이소시아네이트계 화합물과 상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올이 1:1 초과 1:2 이하의 중량비로 반응할 수 있고, 더 구체적으로는 1:1 초과 1:1.6 이하의 중량비로 반응할 수 있다.
상기 이소시아네이트계 화합물과 상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올의 반응 중량비가 1:1 미만인 경우에는 도막에 유연성을 부여할 수 없으며, 1:2 초과인 경우에는 도막의 외관이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 에폭시 수지와 상기 우레탄계 경화제는 1:1 내지 1:3의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 에폭시 수지와 상기 우레탄계 경화제의 중량비가 1:1 미만인 경우에는 도막의 외관이 거칠어지고 경화성이 열세해지며 도막 오름성이 낮아지는 문제가 있고, 1:3 초과인 경우에는 내부 도장성이 열세해지며, 전착 수지 조성물에 침전이 발생하는 등 수지의 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
<폴리올 화합물>
본 발명의 전착 수지 조성물에 포함되는 폴리올 화합물은 베이스 수지인 에폭시 수지의 쇄연장에 도움을 주어 도막에 유연성을 부여할 수 있고, 수분산성을 강화시켜서 작업성뿐만 아니라 도막의 외관을 개선하는 역할을 할 수 있다.
상기 폴리올 화합물로는, 화합물 내에 적어도 두 개의 히드록시기를 포함하는 것이면 이에 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜(propylene glycol), 부틸렌글리콜, 비스페놀 A, 에톡시레이티드 비스페놀 A(Ethoxylated BPA), 비스페놀 A-산화에틸렌 부가물, 글리세롤, 트리메틸올프로판(trimethylol propane, TMP), 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 폴리올 화합물은 상기 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 50 내지 90 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 더 구체적으로는 60 내지 80 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 폴리올 화합물의 함량이 50 중량부 미만인 경우에는 에폭시 수지의 쇄연장 효과가 줄어들어 도막의 외관이 거칠어질 수 있고, 90 중량부 초과인 경우에는 도막의 내부 도장성이 열세해질 수 있다.
<아민 화합물>
본 발명의 전착 수지 조성물에 포함되는 아민 화합물은 에폭시 수지와 반응하는 중합 원료로 사용될 수 있다.
상기 아민 화합물은 전착 수지 조성물에 통상적으로 사용되는 것이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 상기 아민 화합물은 예를 들어, 1급 아민; 2급 아민; 1급 아민과 케톤 화합물이 반응하여 얻어지는 케티민 유도체; 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
또한 상기 아민 화합물은 모노아민 화합물, 디아민 화합물, 트리아민 화합물, 테트라아민 화합물, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있으며, 예를 들어 디에탄올아민, 메틸에틸렌아민, 디메틸프로판디아민, 벤질아민, n-부틸아민, 아닐린, 사이클로펜탄아민, 사이클로헥실아민, 2-아미노페놀, 2-브로모아닐린, 에틸렌디아민, 헥사메틸디아민, 아미노에틸에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 벤질디메틸아민, 케티민, 디케티민, 디에틸아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 부탄올아민, 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 아민 화합물은 상기 에폭시 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어 10 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 아민 화합물의 함량이 5 중량부 미만인 경우 도막의 내부 도장성이 불량해질 수 있고, 아민 화합물의 함량이 30 중량부 초과인 경우 입자가 커져서 저장성 문제, 수분산성이 떨어져서 도막의 외관에 문제가 생길 수 있다.
<기타>
본 발명의 전착 수지 조성물은 유기 용제, 에폭시 중화제 및 첨가제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 용제는 전착 도장의 도막 오름성과 내부 도장성을 조절할 수 있고, 예를 들어 5,8,11,13,16,19-헥사옥사트리코세인 (5,8,11,13,16,19-Hexaoxatricosane)과 같은 에테르계 용제; 1-메톡시-2-프로판올, 부틸 셀로솔브(Butyl cellosolve), 부틸 카비톨(Butyl carbitol), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(propylene glycol methyl ether), 헥산디올, 헥실글리콜과 같은 알코올계 용제; 메틸이소부틸케톤(MIBK)과 같은 케톤계 용제; 디부틸주석 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate)와 같은 에스테르계 용제; 또는 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다.
상기 유기 용제는 상기 에폭시 수지 100 중량부를 기준으로 1 중량부 내지 15 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 에폭시 중화제는 본 발명의 전착 수지 조성물의 에폭시 수지의 산성을 중화시켜서 상기 전착 수지 조성물의 pH가 5.5 내지 6.5의 범위가 되도록 하는 역할을 하고, 상기 에폭시 중화제는 알킬 설폰산(예를 들어, 메탄설폰산) 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에폭시 중화제는 상기 에폭시 수지 100 중량부를 기준으로 1 중량부 내지 15 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 첨가제는 전착 수지 조성물의 유분내성을 강화하고 유동성을 조절하기 위한 클레이터링 방지제(anti-cratering agent) 또는 마이크로겔(microgel) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 첨가제로는 소포제, 분산제, 표면 조정제, 항균제 및 증점제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
위와 같은 추가 성분은 상기 전착 도막의 유연성과 외관을 향상시키기 위하여 통상적으로 사용되는 종류 및 사용량이 적절하게 선택될 수 있다.
2. 안료 페이스트 조성물
본 발명에 이용되는 안료 페이스트 조성물은 분산수지 및 안료를 포함한다.
상기 안료 페이스트 조성물은 고형분 함량이 40 중량% 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 안료 페이스트 조성물의 고형분 함량이 40 중량% 미만인 경우에는 안료 페이스트의 점도가 너무 낮아 상대적으로 무거운 안료들의 침전에 의한 저장 안정성이 나빠질 수 있으며, 60 중량% 초과인 경우에는 너무 높은 점도로 인하여 도료의 사용이 어려울 수 있으며, 분산수지의 함량이 부족하여 저장 안정성이 저하될 수 있다.
상기 안료 페이스트 조성물은 pH가 5.5 내지 6.5일 수 있고, 비중은 1.35 내지 1.45일 수 있으며, 평균 입경이 1 내지 12 ㎛일 수 있고, 상기 안료 페이스트 조성물의 고형분 중 Ash(회분) 함량이 72 내지 78 중량% 일 수 있다.
<분산수지>
본 발명의 안료 페이스트 조성물에 포함되는 분산수지는 안료의 웨팅성(wetting)을 향상시키는 기능을 한다.
상기 분산수지는 전술한 에폭시 수지(베이스 수지)와 동일하거나 유사한 비스페놀형 에폭시 수지가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<경화 촉매>
본 발명에 이용되는 안료 페이스트 조성물은 경화 촉매를 더 포함할 수 있고, 상기 경화 촉매는 안료 페이스트 조성물 또는 최종 제조된 전착 도료의 경화성을 향상시킬 수 있다.
상기 경화 촉매는 안료 페이스트 조성물에 사용되는 것이면 이에 한정되지 않으며, 구체적으로 주석 함유 화합물, 비스무스 함유 화합물, 또는 이들의 혼합물 등일 수 있으며, 이들을 액상 형태 또는 페이스트 형태로 제조하여 사용될 수 있다.
상기 주석 함유 화합물은 예를 들어, 디부틸틴옥사이드, 디부틸틴디라우릴레이트, 디부틸틴클로라이드, 디옥틸틴클로라이드, 디옥틸틴옥사이드, 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 비스무스 함유 화합물은 예를 들어, Bi2O3 또는 Bi(OH)2가, 락트산(Lactic acid), 아세트산(Acetic acid), 포름산(Formic acid), 디메틸올프로피온산(Dimethylolpropionic acid, DMPA), 또는 메탄설폰산(Methanesulfonic acid, MSA) 등의 산과 혼합된 것일 수 있다.
상기 경화촉매는 상기 분산수지 100 중량부를 기준으로 5 중량부 내지 450 중량부의 함량으로 포함할 수 있고, 예를 들어 10 중량부 내지 300 중량부를 포함하여 안료 페이스트 조성물 또는 최종 제조된 전착 도료의 경화성을 향샹시킬 수 있다.
<안료>
본 발명에 이용되는 안료 페이스트 조성물에 포함되는 안료는 도막의 외관을 우수하게 하는 역할을 한다.
상기 안료는 통상적으로 사용되는 무기 안료가 사용될 수 있다. 상기 무기 안료는 예를 들어, 산화티타늄, 산화아연, 황화아연, 카올린, 점토, 탄산칼슘, 탈크(talc), 실리카, 산화철, 크롬산납, 카드뮴, 산화크롬, 카본블랙, 징크크로메이트, 스트론튬크로메이트, 아연포스페이트, 인산염, 규산염, 황산바륨 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 안료는 상기 분산수지 100 중량부를 기준으로 250 중량부 내지 300 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 예를 들어, 260 중량부 내지 280 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 안료의 함량이 상기 분산수지 100 중량부를 기준으로 250 중량부 미만인 경우에는 소지에 대한 은폐력 저하 및 차체의 엣지(edge) 쪽의 커버력이 불량해질 수 있고, 300 중량부 초과인 경우에는 도막의 외관이 저하되며 전착과정에서의 작업성이 저하될 수 있다.
<기타 첨가제>
상기 안료 페이스트 조성물은 안료 페이스트 조성물의 고형분 함량 조절, 산성, 점도 제어 및 전착 도장을 위해 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제는 통상적으로 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 전술한 유기 용제의 종류가 적용될 수 있다.
또한, 상기 안료 페이스트 조성물은 이를 이용하여 형성되는 도막의 물성을 높이기 위해 통상적으로 공지된 소포제, 표면 조정제, 분산제, pH 조절제 등을 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 상기 분산수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
3. 전착 도료
또한, 본 발명은 전술한 전착 수지 조성물과 안료 페이스트 조성물을 포함하는 전착 도료를 제공한다.
본 발명의 전착 도료는 상기 '1. 전착 수지 조성물' 항목에서 설명한 전착 수지 조성물과 '2. 안료 페이스트 조성물' 항목에서 설명한 안료 페이스트 조성물을 포함할 수 있다.
본 발명의 전착 도료는 전착 수지 조성물에 에폭시 수지와 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단된 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 우레탄계 경화제를 도입하고, 폴리올 화합물과 아민 화합물을 포함함으로써, 전착 도료의 내부 도장성, 작업성 뿐만 아니라, 도막에 유연성을 부여하고 도막의 외관을 우수하게 하는 효과가 있다.
상기 전착 도료에 포함되는 상기 전착 수지 조성물과 상기 안료 페이스트 조성물은 4:1 내지 9:1의 중량비, 예를 들어, 5:1 내지 8:1의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 전착 수지 조성물과 안료 페이스트 조성물의 비율이 상기 범위를 만족하는 경우에, 도막의 방청성과 부착성이 우수하면서도, 전착 도료의 내부 도장성과 작업성을 개선하여, 자동차, 가전 등의 전착 도장 시 유용하게 사용될 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.
<제조예> - 우레탄계 경화제의 제조
<제조예 1>
PAPI2940(Dow Chemical co.), 메틸이소부틸케톤, 디부틸주석디라우레이트를 반응 플라스크에 공급하고 질소 대기 하에서 30℃로 가열한 후 온도를 60 내지 65℃로 유지하면서, 트리에틸렌글리콜모노부틸에테르을 서서히 첨가하였다. 첨가가 완료되면 이 혼합물을 65℃에서 90분 동안 방치하고, 이어서 트리메틸올프로판을 가하여 혼합물을 110℃로 가열한 후에, 상기 온도에서 3시간 동안 다시 방치하였다. 하였다. 적외선 분석에 의해 미반응 NCO가 전혀 남아있지 않을 때까지 계속하여 110℃로 유지하여 우레탄계 경화제 A를 제조하였다.
각 성분의 함량은 하기 표 1에 나타내었다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 346
메틸이소부틸케톤 199.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
트리에틸렌글리콜모노부틸에테르 430.7
트리메틸올프로판 23.3
* PAPI2940: polymethylene polyphenylisocyanate
<제조예 2>
각 성분 및 함량은 하기 표 2에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 B를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 301
메틸이소부틸케톤 199.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
트리에틸렌글리콜모노부틸에테르 545.5
트리메틸올프로판 23.3
<제조예 3>
각 성분 및 함량은 하기 표 3에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 C를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 310.3
메틸이소부틸케톤 199.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
테트라에틸렌글리콜모노부틸에테르 468.8
트리메틸올프로판 20.9
<비교 제조예 1>
각 성분 및 함량은 하기 표 4에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 D를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 531.6
메틸이소부틸케톤 197.5
디부틸주석 디라우레이트 0.1
부탄올 234.9
트리메틸올프로판 35.9
<비교 제조예 2>
각 성분 및 함량은 하기 표 5에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 E를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 464.3
메틸이소부틸케톤 196.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
2-(2-부톡시에톡시)에탄올 307.4
트리메틸올프로판 31.3
<비교 제조예 3>
각 성분 및 함량은 하기 표 6에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 F를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 390.9
메틸이소부틸케톤 199.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
디에틸렌글리콜모노부틸에테르 382.7
트리메틸올프로판 26.4
<비교 제조예 4>
각 성분 및 함량은 하기 표 7에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 G를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 428.9
메틸이소부틸케톤 199.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
이소프로필렌글리콜모노부틸에테르 342.2
트리메틸올프로판 28.9
<비교 제조예 5>
각 성분 및 함량은 하기 표 8에 나타낸 바와 같고, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 경화제 H를 제조하였다.
성분 함량(중량부)
PAPI2940 346
메틸이소부틸케톤 199.9
디부틸주석 디라우레이트 0.1
이소프로필렌글리콜모노부틸에테르 430.7
트리메틸올프로판 23.3
<실시예> - 전착 수지 조성물의 제조
<실시예 1-1>
EPON 828, 비스페놀 A-산화에틸렌 부가물(1:6 몰비), 비스페놀 A 및 메톡시프로판올을 반응 용기에 공급하고, 질소 대기 하에서 140℃로 가열하였다. 위 혼합물 140℃로 승온되었을 때 벤질디메틸아민을 가하고 혼합물을 30 내지 60분간 방치한 후 에폭시 당량이 830 내지 860 g/eq.에 도달할 때까지 온도를 145℃로 유지하였다. 상기 에폭시 당량에 도달 시 제조예 1에서 제조한 우레탄계 경화제 A를 넣고 30분간 교반하면서 반응 혼합물을 냉각시켰다. 반응물의 온도가 120℃ 이하가 되었을 때, 디에탄올 아민, KT-22를 연속하여 가하였다. 혼합물을 발열시킨 후 온도를 120℃로 유지하면서 2시간 반응 후 생성물에 진공을 가하여 유기 용매를 제거한 후, 교반 중인 메탄설폰산 및 첫번째 탈이온수로 이루어진 혼합물에 충분히 교반을 하면서 서서히 가하여 분산시켰다. 이어서, 분산액에 두번째 탈이온수를 순차적으로 서서히 가하여 더 희석시키고, 36 중량%의 고형분 함량의 양이온 전착 수지 조성물 A를 제조하였다.
각 성분의 함량은 하기 표 9에 나타내었다.
성분 함량(중량부)
EPON 828 105
비스페놀 A-산화에틸렌 부가물(1:6 몰비) 38
비스페놀 A 42
메톡시프로판올 11
벤질디메틸아민 0.6
우레탄계 경화제 A 150
KT-22 18
디에탄올아민 12
탈이온수 300
메탄설폰산 12
탈이온수(1차) 200
탈이온수(2차) 111.4
* EPON 828: 비스페놀 A의 디글리시딜에테르(국도화학), 에폭시 당량 188 g/eq.
* KT-22: 디에틸렌트리아민을 메틸이소부틸케톤으로 캐핑한 디케티민의 73 중량% 메틸이소부틸케톤 용액(에어 프로덕츠)
<실시예 1-2>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 B를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 B를 제조하였다.
<실시예 1-3>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 C를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 C를 제조하였다.
<비교예 1-1>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 D를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 D를 제조하였다.
<비교예 1-2>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 E를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 E를 제조하였다.
<비교예 1-3>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 F를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 F를 제조하였다.
<비교예 1-4>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 G를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 G를 제조하였다.
<비교예 1-5>
상기 실시예 1-1에서 우레탄계 경화제 A 대신에 우레탄계 경화제 H를 포함하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 양이온 전착 수지 조성물 H를 제조하였다.
<실시예 2> - 안료 페이스트 조성물의 제조
1. 에폭시 수지(CRQ00143, KCC)를 반응 플라스크에 넣고 교반하면서 디부틸틴옥사이드를 첨가하였다. 안료분이 많아 점도가 높아지면 탈이온수 중 일부를 서서히 가하여 안료분이 균일화될 때까지 잘 교반해주고, 최종적으로 탈이온수 잔량을 가하여 희석하였다. 수득된 혼합물을 SL-50(BYK사) 분산기로 헤그만 번호 8까지 분산시켜서 디부틸틴옥사이드 페이스트를 제조하였다.
각 성분의 함량은 하기 표 10에 나타내었다.
성분 함량(중량부)
에폭시 수지 909
디부틸틴옥사이드 580
탈이온수 1511
2. 에폭시 수지(CRQ00143, KCC사)를 반응 플라스크에 넣고, 여기에 하기 표 10에 나타낸 성분들을 순차적으로 교반하면서 첨가하였다. 안료분이 많아져 점도가 높아지면 SURFYNOL 104/BC(50%)를 첨가하여 안료분이 균일화될 때까지 잘 교반 해주고, 최종적으로 두번째 탈이온수를 가하여 희석하였다. 수득된 혼합물을 SL-50 분산기로 헤그만 번호 8까지 분산하여, 안료 페이스트 조성물을 제조하였다.
각 성분의 함량은 하기 표 11에 나타내었다.
성분 함량(중량부)
에폭시 수지 187.9
디부틸틴옥사이드 페이스트 360.8
카본블랙 8
탈이온수(1차) 445.8
ASP200 315.4
이산화티탄 473.6
SURFYNOL 104/BC(50%) 20
탈이온수(2차) 94.3
* ASP200: 알루미늄 실리케이트(BASF)
* SURFYNOL 104/BC(50%): 헥산디올계 습윤제의 부틸 셀로솔브 50% 희석액(에어 프로덕츠)
<실험예>
상기 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-5에서 제조한 전착 수지 조성물 930 중량부와 탈이온수 940 중량부를 혼합하여 교반하면서, 상기 실시예 2에서 제조한 안료 페이스트 조성물 130 중량부를 서서히 첨가하여 고형분 20 중량%의 양이온 전착 도료를 제조하였다. 상기 전착 도료를 초기 중량의 20%까지 한외 여과기를 통과시키고, 한외여액을 탈이온수로 바꾸었다. 그 후 하루 동안 교반상태로 방치한 후에, 28℃의 온도에서 3분 동안 180 내지 240 V의 직류전압으로 전착 도장을 실시하였다.
이때 시편은 인산아연 전처리된 강철판을 사용한다. 3분 동안 도장된 피도물은 160℃에서 25분간 경화시켰으며, 건조된 도막의 두께 및 광택, 외관(육안외관 포함) 및 경화성의 결과는 하기 표 12에 나타내었다.
1. 도막 두께: 도막 측정기(MiniTest3100)를 이용하여 도막 두께를 측정함. 도막 두께는 14 내지 19 ㎛인 것이 바람직함.
2. 조도: 조도계 cut off=0.8mm 및 cut off=2.5mm로 측정함.
(일정거리 내에서 높낮이 편차를 나타내는 수치로서 수치가 작을수록 외관이 우수함)
3. 육안외관: 전착 도장된 시편을 육안으로 판단했을 때, 도막의 외관 거침현상이나 외관의 불량 또는 거칠기가 불량한지 여부를 판단함.
(외관의 불량이 없고 도막의 거칠기가 불량하지 않은 경우 '양호', 외관의 불량이 있고 도막의 거칠기가 불량한 경우 '불량')
4. 경화성: 160℃×15분(MPT) 경화 후 MIBK Rubbing 50회 만족하는지 여부 판단함.
(경화 후 MIBK에서 50회 러빙(rubbing) 하여 도막에 손상이 없는 경우 '양호', 도막에 손상이 있는 경우 '불량')
구분 도막두께(㎛)
(28℃×220V×180초)
외관(Ra) Cut off 0.8mm 외관(Ra) Cut off 2.5mm 육안외관 경화성
실시예 1-1 16~18 0.15~0.18 0.19~0.21 양호 양호
실시예 1-2 18~19 0.17~0.18 0.19~0.21 양호 양호
실시예 1-3 14~16 0.13~0.16 0.17~0.19 양호 양호
비교예 1-1 20~22 0.21~0.23 0.25~0.28 양호 양호
비교예 1-2 19~21 0.20~0.22 0.23~0.26 양호 양호
비교예 1-3 16~18 0.18~0.20 0.21~0.23 양호 양호
비교예 1-4 19~21 0.25~0.27 0.30~0.32 양호 양호
비교예 1-5 21~23 0.26~0.28 0.32~0.34 양호 불량
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

  1. 에폭시 수지, 우레탄계 경화제, 폴리올 화합물 및 아민 화합물을 포함하고,
    상기 우레탄계 경화제는 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올로 차단된 이소시아네이트계 화합물을 포함하는 전착 수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올은 하기 화학식 1로 표시되는 전착 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00002

    상기 화학식 1에 있어서,
    R은 탄소수 4 내지 10의 직쇄형의 알킬기이고,
    n은 3 내지 10이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 우레탄계 경화제는 상기 이소시아네이트계 화합물과 상기 분자 내에 에테르기(-O-)를 적어도 3개 함유하는 직쇄형의 알코올이 1:1 내지 1:2의 중량비로 반응하여 얻어진 화합물을 포함하는 전착 수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서.
    상기 에폭시 수지와 상기 우레탄계 경화제가 1:1 내지 1:3의 중량비로 포함되는 전착 수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    유기 용제, 에폭시 중화제 및 첨가제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 전착 수지 조성물.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 전착 수지 조성물과 안료 페이스트 조성물을 포함하는 전착 도료.
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