고탄성 수성 접착제 조성물 및 이를 이용한 성형품의 표면처리 방법

고탄성 수성 접착제 조성물 및 이를 이용한 성형품의 표면처리 방법{HIGH ELASTICITY AQUEOUS ADHESIVE COMPOSITION AND METHOD FOR SURFACE TREATMENT OF MOLDED ARTICLE USING THE SAME}

본 발명은 고탄성 수성 접착제 조성물 및 이를 이용한 성형품의 표면처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분산 폴리우레탄 수지에 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지를 첨가함으로써 유기 용제로 인한 냄새 및 VOC 발생을 줄여 친환경적이며, 기존의 물성을 그대로 만족하면서도 탄성 회복력 및 내스크래치성의 물성 특성을 향상시킬 수 있는 고탄성 수성 접착제 조성물 및 이를 이용한 성형품의 표면처리 방법에 관한 것이다.

기존 자동차 내장의 플라스틱 부품이 주는 표면의 딱딱한 느낌 즉, 저가의 이미지는 고급스러움을 원하는 소비자들의 요구를 제대로 반영하지 못하고 있다. 이에 자동차 내장재의 감성품질을 향상시키기 위하여, 사출품 외면에 다양한 직물을 감싸도록 함으로써 따뜻한 느낌의 감성을 향상시키도록 하는 방식을 취하였다. 구체적으로 사출품 외면에 유성접착제를 도포한 후, 작업자가 직물을 팽팽하게 당겨 사출품을 감싸도록 하는 방법을 이용하여 표면 처리하였다.

그러나, 이 경우 고가의 직물(스웨이드) 사용으로 인한 가격적인 부담이 크고, 유성 접착제에 함유된 유기용제로 인해 휘발성유기화합물(volatile organic compounds: VOC)을 발생하여 환경오염을 유발하며, 냄새가 심하여 작업자의 건강을 해치는 등의 단점들이 있었다.

이에 최근에는 이러한 문제를 해소하기 위해 자동차 업체에서 VOC방출량 최소 요구기준 등을 지정해 놓고 있으며, 국 내외에 각종 환경 관련 법규에 의해 제재를 강화하는 추세이다.

또한 유성 접착제를 개선하기 위하여 사용되는 수정 접착제로는 수분산 폴리우레탄를 사용할 수 있다. 수분산 폴리우레탄은 이소시아네이트를 이용하여 양 말단을 수용화시키고, 쇄연장제로 다가 아민을 사용하여 양 말단에 우레아기가 형성된 프리폴리머를 물에 분산시켜서 제조할 수 있다. 그러나 상기와 같은 방법으로 얻어진 수분산 폴리우레탄은 분산 시 재현성 및 분자량 제어가 어려운 단점이 있다. 특히 이를 접착제로 이용할 경우, 경화반응을 일으킬 수 있는 작용기의 부족으로 경화 후 도막을 연화시켜 내후성, 내마모성 등의 도막물성에 악영향을 미쳐 자동차용 수용성 상도(클리어)로 사용하기에는 매우 부적당하다. 또한 분자량이 크고, 하드한 특성이 강하여 도장 작업성 확보가 어려운 단점이 있다.

종래 한국등록특허 제1161893호에서는 폴리에스테르-폴리우레탄 수지 분산액과 히드록시-관능성의 수성 또는 수희석성 결합제를 포함하는 수분산액에 관해 개시되어 있으나, 수분산 공정이 추가되는 단점이 있다.

또한 한국등록특허 제217448호에서는 하이드록시-관능성 중합체의 혼합물을 함유하는 수-희석가능한 유기 폴리올 성분의 수용액 또는 수성 분산액과 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 수성 결합제 조성물에 관해 개시되어 있으나, 수성 분산액에 유기용제의 함량이 높아지는 단점이 있다.

또한 한국공개특허 제2006-0052176호에서는 수성 폴리우레탄-폴리우레아 분산물, 히드록시 관능성 수성 또는 수-희석성 결합제, 폴리이소시아네이트, 발포체 및 안정화제를 포함하는 수성 발포체 코팅 조성물에 관해 개시되어 있으나, 발포공정의 추가와 발포체의 마모성이 저하되는 단점이 있다.

따라서 유기 용제의 사용을 줄여 환경오염을 예방하고, 질감, 내마모성, 내스크래치성 등의 물성 특성을 향상시킬 수 있는 새로운 접착제와 이를 이용한 성형품의 표면처리 방법에 대한 개발이 필요하다.

상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 유기 용제로 인한 냄새 및 VOC 발생을 줄여 친환경적이며, 기존의 물성을 그대로 만족하면서도 탄성 회복력 및 내스크래치성의 물성 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 고탄성 수성 접착제 조성물과 분할사 파일을 적용하여 성형품을 표면 처리함으로써 제조 원가를 절감하는 동시에 친환경적이며 탄성 회복력 및 내스크래치성이 우수한 부드러운 촉감의 스웨이드 질감을 구현할 수 있다는 사실을 알게 되어 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 기존의 물성을 그대로 만족하면서도 탄성 회복력 및 내스크래치성을 향상시킬 수 있는 고탄성 수성 접착제 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조 원가를 절감하는 동시에 부드러운 촉감의 스웨이드 질감을 구현할 수 있는 자동차 내장재용 플라스틱 성형품의 표면처리 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지 10~30 중량%, 수분산 폴리우레탄 수지 20~40 중량%, 경화제 5~20 중량%, 체질안료 3~10 중량%, 습윤제 0.1~5.0 중량%, 슬립제 0.1~3.0 중량%, 소포제 0.1~2.0 중량%, 경화촉진제 0.01~2.00 중량%, 광안정제 0.5~5.0 중량%, 증점제 0.1~3.0 중량% 및 용제 20~40 중량%를 포함하는 고탄성 수성 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 자동차 내장재용 플라스틱 성형품의 표면처리 방법에 있어서, 플라스틱 성형품 상에 상기 고탄성 수성 접착제 조성물을 도포한 후 파일(pile)을 도장하는 퓨전 스웨이드 가공 공정을 포함하는 자동차 내장재용 플라스틱 성형품의 표면처리 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 고탄성 수성 접착제 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지에 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지를 첨가함으로써 유기 용제로 인한 냄새 및 VOC 발생을 줄여 친환경적이며, 기존의 물성을 그대로 만족하면서도 탄성 회복력 및 내스크래치성의 물성 특성을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 고탄성 수성 접착제 조성물과 분할사 파일을 적용하여 성형품을 표면 처리함으로써 제조 원가를 절감하는 동시에 친환경적이며 탄성 회복력 및 내스크래치성이 우수한 부드러운 촉감의 스웨이드 질감을 구현할 수 있다.

이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 고탄성 수성 접착제 조성물은 (1) 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지 10~30 중량%, (2) 수분산 폴리우레탄 수지 20~40 중량%, (3) 경화제 5~20 중량%, (4) 체질안료 3~10 중량%, (5) 습윤제 0.1~5.0 중량%, (6) 슬립제 0.1~3.0 중량%, (7) 소포제 0.1~2.0 중량%, (8) 경화촉진제 0.01~2.00 중량%, (9) 광안정제 0.5~5.0 중량%, (10) 증점제 0.1~3.0 중량% 및 (11) 용제 20~40 중량%를 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 고탄성 수성 접착제 조성물은 수분산 폴리우레탄 수지에 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지를 첨가함으로써 유기 용제로 인한 냄새 및 VOC 발생을 줄여 친환경적이며, 기존의 물성을 그대로 만족하면서도 탄성 회복력 및 내스크래치성의 물성 특성을 향상시킬 수 있다.

이러한 상기 고탄성 수성 접착제 조성물은 다음과 같은 성분들을 포함할 수 있다.

(1) 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지는 a) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트, b) 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올, c) 폴리에스터 폴리올, d) 용제 및 e) 중화제를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지는 다가 아민과 같은 쇄연장제를 사용하지 않고, 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하되 친수성 폴리올 및 이소시아네이트의 OH/NCO의 당량비를 0.5~0.6: 1 로 맞추어서 수산기의 함량이 10~80 mgKOH/g가 되도록 하여 제조할 수 있다.

수산기의 잔존을 위해 NCO의 함량이 적은 것이 바람직하다. 이때 잔존하는 수산기가 접착제에 적용할 경우 수분산 폴리이소시아네이트와 경화반응을 하여 내후성, 내마모성 등의 접착제 물성을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 고형분(NV:Non-Volatile) 조정을 용이하게 하기 위해서 수분산 시키지 않고 물에 희석이 가능한 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지를 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지는 그 함량이 10 중량% 보다 적으면 물성확보가 어렵고 질감이 뻣뻣해지며 내스크래치성이 저하될 수 있고, 30 중량% 보다 많으면 질감은 좋아지나 접착제의 건조 후 끈적거리는 느낌이 강하며 마모성이 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지는 구체적으로 a) 상기 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트 1~10 중량%, b) 상기 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올 1~10 중량%, c) 상기 폴리에스터 폴리올 55~80 중량%, d) 상기 용제 5~20 중량% 및 e) 상기 중화제 1~5 중량%를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클론헥실메탄디이소시아네이트 및 이로부터 유도된 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 것을 사용하는 것이 좋다. 이러한 상기 이소시아네이트는 상기 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여 1~10 중량%를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 상기 이소시아네이트의 함량이 1 중량% 보다 적으면 기계적 물성 및 내화학성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량% 보다 많으면 점도가 높아져 합성이 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 평균 관능기수 2개 이상을 갖는 친수성 폴리올은 디메틸프로피오닉 산, 디메틸부타노익 산, 폴리옥시에틸렌글리콜, 측쇄에 카르복실기를 함유하는 폴리카프로락톤 디올, 측쇄에 술폰산기를 갖는 폴리에테르 디올 및 측쇄에 알콕시기로 치환된 폴리옥시에틸렌기를 갖는 폴리올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 이러한 상기 친수성 폴리올은 상기 수산기를 포함하는 수희석성 폴리우레탄 수지의 전체 중량에 대하여, 1~10 중량%를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 상기 친수성 폴리올의 함량이 1 중량% 보다 적으면 친수성이 부족하여 수분산 되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량% 보다 많으면 내수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 폴리우레탄 수지를 제조하는데 주성분으로 사용되는 상기 폴리에스터 폴리올은 알코올 화합물과 산을 축합 반응시켜 제조할 수 있다. 구체적으로 디에틸렌글리콜과 아디픽산을 모체로 하여 500~5,000의 중량평균분자량(Mw)을 갖는 폴리에스터나 메틸프로판디올의 알코올 화합물과 아디픽산, 이소프탈산 등의 산을 축합 반응시켜 제조할 수 있다. 이에 상기 폴리에스터 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 500~5000인 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 중량평균분자량의 범위를 벗어날 경우 내화학성 및 생산성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 용제는 일반적인 용제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디메틸포름아미드, 글리콜이써에스테르 및 하이드로게네이티드퓨란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 용제는 상기 수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지 전체 중량에 대하여 5~20 중량%를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 상기 함량 범위를 벗어나는 경우 물성 제조가 어렵거나 접착제로 사용시 건조시간이 오래 걸리는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 중화제는 N-메틸디에탄올아민, 트리에탄올아민 또는 이들의 혼합물인 것을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 트리에탄올아민을 사용하는 것이 좋다. 상기 중화제의 함량은 1~5 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 중화제의 함량이 1 중량% 보다 적으면 중화시키는 효과가 미비하며, 5 중량% 보다 많으면 냄새 및 변색을 일으키는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.

(2) 수분산 폴리우레탄 수지

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 폴리올 및 이소시아네이트를 반응시켜 합성할 수 있다. 구체적으로 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 폴리아크릴 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리카보네이트 폴리올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 폴리올을 포함하는 하는 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 pH가 6~10이고, 인장강도가 5~35 mPa이며, 파단신률은 600~800 %인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물 대비 20~40 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량 범위를 벗어나는 경우 부착성 등의 접착제 물성에 문제가 발생할 수 있다.

(3) 경화제

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 경화제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물의 경화를 위하여 첨가될 수 있다. 이러한 상기 경화제는 무황변과 내후성이 우수한 이소포론 디이소시아네이트, 하이드로필릭 헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 경화제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 5∼20 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 5 중량% 보다 적으면 접착제의 경화가 일어나지 않아서 도막의 물성 확보가 어려운 문제가 있으며, 20 중량% 보다 많으면 경화제의 양이 너무 많아서 가사 시간이 짧아져서 작업상 문제가 발생할 수 있다.

(4) 체질안료

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 체질안료는 접착제의 저장성(침강방지) 확보와 착색력 향상을 위해 첨가될 수 있는데, 바람직하게는 황산바륨(BaSo4), 탄산칼슘(CaCo3) 및 실리카(SiO2)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 체질안료는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 3~10 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 3 중량% 보다 적으면 침강방지 효과를 기대할 수 없고, 10 중량% 보다 많으면 접착제의 점도가 상승되어 작업성이 현저히 감소하거나 물성이 저하될 수 있다.

(5) 습윤제

일반적으로 소재의 습윤력은 접착제의 표면장력과 피도체의 표면장력 차이에 의하여 결정될 수 있다. 일반적인 법칙은 접착제 표면장력이 피도체의 표면장력보다 낮거나 최소한 같아야 한다. 예를 들어, 접착제가 도장면에 잘 퍼지지 않거나 묻지 않는 경우에는 접착제의 표면장력이 피도체의 표면장력보다 높기 때문이다. 이에 물이 많이 함유된 수성접착제는 일반적으로 표면장력이 매우 높아 습윤성 문제가 종종 발생한다.

이에 본 발명에서는 접착제의 표면장력을 강하게 저하시켜 소재의 습윤성을 향상시키며, 분화구 현상을 방지하고, 그 외에 표면에 슬립성을 부여할 수 있는 습윤제를 사용할 수 있다. 이러한 상기 습윤제로는 폴리에테르 변성 실록산, 폴리에테르 실록산 공중합체, 폴리디메틸 실록산 및 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 습윤제를 사용할 수 있다. 또한 상기 습윤제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 0.1~5 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 0.1 중량% 보다 적으면 도장 표면의 먼지로 인한 외관 불량 문제가 발생할 수 있으며, 5 중량% 보다 많으면 재도장 시 부착 저하의 문제를 야기할 수 있다.

(6) 슬립제

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 슬립제는 도막 표면의 슬립성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로 실리콘을 사용할 수 있다. 상기 슬립제는 내스크래치성, 내오염성이 좋아지게 되고, 쉽게 세척을 할 수 있으며, 내점착성이 좋아지는 역할을 할 수 있다. 상기 슬립제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 0.1~3 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 0.1 중량% 보다 적으면 내마모성 및 내스크레치성 등의 물리적 특성이 저하되며, 3 중량% 보다 많으면 재도장 시 부착 저하 문제를 야기할 수 있다.

(7) 소포제

생산 공정 중에 기포가 발생하게 되면 접착제를 포장할 때 최적량을 담을 수 없으며, 상기 접착제의 도포 시 기포 발생으로 표면을 불량하게 만들 수 있다. 또한 이러한 기포 발생은 보기에도 안좋을 뿐만 아니라 보호적 기능을 가진 접착제의 고유한 성능을 저하시키는 데 문제점이 있다. 이에 기포 발생을 방지하기 위해 상기 소포제를 사용할 수 있다. 상기 소포제는 비실리콘계 소포제를 사용할 수 있으며, 그 함량이 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 0.1~2 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 0.1 중량% 보다 적으면 소포 효과가 미흡 하며, 2 중량% 보다 많으면 재도장 시 부착 저하 문제를 야기할 수 있다.

(8) 경화촉진제

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 경화촉진제는 트리메틸렌디아민, 옥토산주석, 디부틸주석디라우레이트 및 2-에틸헥소산납으로 이루어진 그룹으로부터 선택되 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 경화촉진제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 0.01~2.00 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 0.01 중량% 보다 적으면 건조시간이 길어지고, 내약품성, 내습성 및 마모성 등의 물리적 특성이 저하되며, 2 중량% 보다 많으면 접착제의 경화가 너무 급격하게 발생하여, 도포 작업 시 접착제 표면에 팝핑현상이 발생하거나 접착제의 수축을 발생시킨다.

(9) 광안정제

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 광안정제는 장시간 빛에 노출되어 발생하는 도막의 노화, 색변화 등을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 구체적으로 자외선 차단, 빛에너지 흡수 및 전환, 자유 라디칼 제거기능 등을 수행할 수 있다. 이러한 상기 광안정제는 자외선 흡수계(UV absorbers)와 입체 장애 효과를 지닌 유기아민계 화합물인 자외선 저해 아민광안정화제(UV hindered amine light stabilizer)계를 적절히 혼합해서 사용할 수 있다. 상기 자외선 흡수계 광안정제로서는 벤조페논계, 옥사아닐리드계, 벤조트리아졸계 및 트리아진계로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 유기아민계 광안정제로서는 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸비페리딘, 2,4-디-tert-부틸페닐-3,5-디-tert-부틸-하이드록시벤조이드 또는 이들의 혼합물인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 자외선 흡수계와 상기 자외선 저해 아민광안정화제계의 비율을 2: 1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 광안정제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 0.5~5.0 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 0.5 중량% 보다 적으면 시간이 지남에 따라 도막이 쉽게 황변 및 광택저하되는 문제가 있고, 5 중량% 보다 많으면 접착제의 저장성이 불안정한 문제가 있다.

(10) 증점제

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 증점제는 아크릴계, 우레탄 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 증점제는 상기 고탄성 수성 접착제 조성물에 대하여 0.1~3.0 중량%를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 함량이 0.1 중량% 보다 적으면 도장 시 접착제가 흘러내려 작업성이 저하될 수 있으며, 3 중량% 보다 많으면 저장성이 저하되고, 도막외관이 불량할 수 있다.

(11) 용제

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 용제는 일반적인 용제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디메틸포름아미드, 글리콜이써에스테르 및 하이드로게네이티드퓨란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.

한편, 본 발명은 자동차 내장재용 플라스틱 성형품의 표면처리 방법에 있어서, 플라스틱 성형품 상에 상기 고탄성 수성 접착제 조성물을 도포한 후 파일(pile)을 도장하는 퓨전 스웨이드 가공 공정을 포함하는 자동차 내장재용 플라스틱 성형품의 표면처리 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 퓨전 스웨이드(FUSION SUEDE) 가공 공정은 분체도장기에 가까운 구조로 파일을 붙인 후 에어와 전용솔을 병용하여 나일론-폴리에스터 분할사 파일을 여러 가닥으로 분할하는 공법이다. 이러한 공법은 표면층 브러시 공정을 통해 얇은 원사 형태로 분사되면서 부드러운 스웨이드 질감을 구현할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 고탄성 수성 접착제 조성물은 30~40 ㎛의 두께로 도포할 수 있다. 구체적으로 상기 두께가 30 ㎛ 보다 얇으면 접착 성능이 저하될 수 있고, 40 ㎛ 보다 두꺼우면 접착제가 흘러내려 작업성이 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 고가의 직물 사용으로 인한 가격 부담을 개선하기 위해 상기 파일은 나일론/폴리에스터 분할사인 것을 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 파일은 나일론과 폴리에스터로 구성된 분할사 파일(PILE)로 정전식모(FLOCKING) 방식을 응용하여 기존의 고급스러운 원단(특히, 고급 원단으로 사용되는 스웨이드) 질감을 구현할 수 있다.

또한 상기 정전식모(FLOCKING)방식은 파일의 종류와 굵기에 따라 여러 가지 질감을 구현할 수 있다. 상기 파일의 종류의 경우에는 크게 염색사와 분할사로 나눌 수 있다. 상기 폴리에스터 및 나일론의 혼합으로 구성된 분할사의 경우, 얇은 원사형태로 분할이 되는 반면에 염색사의 경우, 단일물질로 구성되어 있어 분할이 불가능하다. 즉, 얇은 원사형태로 분할이 가능한 분할사의 경우 가공 후 부드러운 스웨이드 질감을 구현할 수 있다.

또한 자동차 내장제로 정전식모(FLOCKING) 공정에 사용되는 파일 굵기는 3.0D(0.8mm), 1.5D(0.6mm), 0.8D(0.4mm) 등의 여러 가지 굵기로 사용될 수 있다. 이러한 상기 파일은 굵기가 얇을수록 거칠고 뻣뻣한 질감에서 부드러운 질감 구현이 가능하다. 그러나 얇은 파일 굵기는 파일 보관 및 가공이 어려울 뿐만 아니라 정전식모(FLOCKING) 가공 후에도 내스크레치성 및 내마모성이 취약한 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 가공이 용이한 적정 수준의 파일 굵기인 1.5D(0.6mm)를 가진 분할사를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 퓨전 스웨이드 가공 공정 시 상기 고탄성 수성 접착제 조성물은 주제 대 경화제의 혼합비를 10: 1 중량비로 혼합할 수 있다. 그 다음 희석제(탈이온수)를 사용하여 점도를 120~250 초/FC#4, 20 ℃로 사용할 수 있다. 상기 퓨전 스웨이드 가공 공정은 다음과 같이 수행될 수 있다.

PP와 PC 및 ABS 혼합 수지를 전처리(IPA)한 후 수성 프라이머를 이용하여 8~12㎛의 두께로 도장한다. 그 다음 80 ℃에서 10 분 동안 베이킹(BAKING) 처리한 후 상기 고탄성 수성 접착제 조성물을 30~40 ㎛의 두께로 도장하였다. 그 다음 젖음(WETTING) 상태로 1분 이내에 나일론-폴리에스터 분할사 파일을 도장한 후 80 ℃에서 30 분 동안 베이킹(BAKING) 처리하였다. 그 다음 유화제를 처리한 후 상기와 동일하게 베이킹 처리하고, 분할공정 및 잔여파일제거 공정을 거쳐 가공할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

제조예 1~3

상기 제조예 1~3에 대하여, 하기 표 1에 기재된 성분비로 혼합하여 수희석성 폴리우레탄 수지를 제조하였다.

구체적으로 상기 제조예 1의 방법은 다음과 같다. 4구 플라스크에 온도계, 응축기, 교반기 및 가열기를 부착한 후 N-메틸피롤리돈 20 중량%에 디메틸프로피오닉 산 2.25 중량%를 투입 후 60 ℃까지 승온하여 약 1시간 동안 용해하였다. 그 다음 이소포론디이소시아네이트 7 중량%를 투입하여 80 ℃의 온도로 승온하였고, 1 시간 유지반응 후 폴리에스터 폴리올을 투입하였다. 2 시간 경과 후 NCO의 비율(%)을 측정하여 0.1% 이하일 때를 종말점(여기에서, 0.1% 이하는 NCO % 측정 시 오차 범위가 0.1%이므로 이를 기준으로 함)으로 하였다. NCO의 비율(%)을 확인한 후 냉각을 실시하여 70 ℃ 이하에서 중화제인 N-메틸디에탄올아민 1.69 중량%를 첨가하여 교반 및 중화시킨 후 반응을 종료하여 수희석성 폴리우레탄 수지를 제조하였다.

상기 표 1과 같이 수희석성 폴리수레탄 수지를 3가지의 비율로 제조를 하였으나, 상기 제조예 2, 3의 경우 OH/NCO비율이 낮아 내구성(내광성)에 취약하였고, 특히 상기 제조예 3의 경우에는 디메틸프로피오닉산 및 이소시아네이트의 함량이 동시에 증가되어 하드한 부분이 상대적으로 많아지면서 질감이 저하되는 문제가 발생하였다.

실시예 1 및 비교예 1, 2

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에 대하여, 하기에 기재된 바와 같이 구성성분을 준비하여 하기 표 2에 기재된 성분비로 혼합한 후 퓨전 스웨이드 가공 공정을 거처 도장 처리한 후 성형품을 제조하였다.

[구성성분]

수산기를 가진 수희석성 폴리우레탄 수지: 상기 제조예 1에 의해 제조된 수희석성 폴리우레탄 수지를 사용하였다.

수분산 폴리우레탄 수지: 폴리에스터 폴리올 및 이소시아네이트가 0.6: 1 중량비로 혼합된 수분산 폴리우레탄 수지를 사용하였다.

수분산 아크릴 수지: 수분산 아크릴레이트

경화제: 하이드로필릭 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머

체질안료: 실리카(SiO2)

습윤제: 폴리디메틸 실록산

슬립제: 폴리실록산 폴리이서 코폴리머

소포제: 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르

촉진제: 디부틸주석디라우레이트

광안정제: UV 흡수제와 HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 혼용

증점제: 폴리우레탄

실시예 2 및 비교예 3, 4

상기 실시예 2 및 비교예 3, 4에 대하여, 하기 표 3에 기재된 조건으로 퓨전 스웨이드 공정을 실시하여 플라스틱 성형품을 스웨이드 질감으로 표면 처리하였다.

실험예

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~4에서 제조된 성형품의 물성 및 그 가공성 특성을 확인하기 위해 하기 표 4~7의 항목을 평가방법을 기준으로 측정한 후 그 결과를 하기 표 8에 나타내어다.

[평가방법]

(1) 표면마모성 평가방법: JIS L 1084의 염색견뢰도 시험기를 사용한다. 20㎜×20㎜ 크기의 마찰자에 6호 면범포(KS K 1450)를 덮어 씌워 하중 4.9 N(500 gf) 으로 1000회 마모를 시킨 후, 표면을 표면마모성 등급으로 육안 판정한다.

(2) 마찰견뢰도 평가방법: JIS L 1084의 염색견뢰도 시험기를 사용한다. 20㎜×20㎜ 크기의 마찰자에 6호 면범포(KS K 1450)를 씌워 하중 4.9 N(500 gf)으로 100회 마모를 시킨 후, 마찰견뢰도 등급으로 육안 판정한다. 이때 면범포는 DIW에 WETTING후 습식으로 평가한다.

상기 표 8의 결과에 의하면, 상기 비교예 1, 2의 접착제 조성물을 이용하여 실시예 2, 비교예 3, 4의 가공방법으로 가공한 타입(type) 2~5의 경우, 질감이 좋지 않거나, 표면마모성, 내스크래치성 및 마찰견뢰도의 물성 특성이 저하됨을 확인할 수 있었다. 특히, 상기 실시예 1의 접착제 조성물과 상기 비교예 3의 가공방법으로 가공한 타입(type) 4의 경우, 내스크레치성은 향상되었으나, 표면마모성이 좋지 않은 것을 알 수 있었다.

이에 반하여, 상기 실시예 1의 접착제 조성물과 상기 실시예 2의 가공방법으로 가공한 타입(type) 1의 경우 질감, 표면마모성, 내스크래치성 및 마찰견뢰도의 물성 특성이 모두 고르게 향상되었음을 확인할 수 있었다.

따라서 상기 실시예 1의 접착제 조성물을 사용함으로써 유기 용제들로 인한 냄새 및 VOC 발생을 줄여 친환경적이며, 기존의 물성을 그대로 만족하면서도 탄성 회복력 및 내스크래치성의 물성 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 확인하였다.

또한 상기 실시예 1의 고탄성 수성 접착제 조성물과 분할사 파일을 적용한 상기 실시예 2의 가공방법으로 성형품을 표면 처리할 경우, 제조 원가를 절감하는 동시에 친환경적이며 탄성 회복력 및 내스크래치성이 우수한 부드러운 촉감의 스웨이드 질감을 구현할 수 있음을 확인하였다.