초록 ▼

전착도장은 필름의 두께, 균일성, 그리고 부착속도 제어가 용이하며, 특히 높은 도착효율과 환경 친화적인 장점 때문에 최근 많은 연구가 지속되고 있다. 또한 전기장(Electric field)을 이용하기 때문에 전착은 복잡한 정형물의 균일한 필름의 형성, 다공질 피도물의 침투 그리고 미세 패터닝된 기재의 코팅이 용이하다. 이때 부착된 고분자 필름이 요구되는 물성을 만족하기 위해서는 화학적인 경화(Crosslinking)공정이 필요하다. 현재까지 전착된 고분자 박막을 경화하기 위해서는 가열하여 경화시키는 것이 대부분이다. 그러나 이러한

전착도장은 필름의 두께, 균일성, 그리고 부착속도 제어가 용이하며, 특히 높은 도착효율과 환경 친화적인 장점 때문에 최근 많은 연구가 지속되고 있다. 또한 전기장(Electric field)을 이용하기 때문에 전착은 복잡한 정형물의 균일한 필름의 형성, 다공질 피도물의 침투 그리고 미세 패터닝된 기재의 코팅이 용이하다. 이때 부착된 고분자 필름이 요구되는 물성을 만족하기 위해서는 화학적인 경화(Crosslinking)공정이 필요하다. 현재까지 전착된 고분자 박막을 경화하기 위해서는 가열하여 경화시키는 것이 대부분이다. 그러나 이러한 열경화(thermal crosslinking)방법은 고온($150-180^{\circ}C$)으로 진행되기 때문에 소지의 열변형 및 에너지가 많이 소비되는 단점을 가지고 있다. 또한 고온 경화하는데 대개 30분 정도의 시간이 소요되므로 전체 코팅공정시간이 길어지는 문제점을 동시에 갖고 있다. 이와 같은 고온경화의 문제점은 플라스틱 표면에 금속 도금된 시편이나 다이캐스팅된 금속은 열에 약하기 때문에 전착코팅을 적용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 전착코팅공정에 광경화 기술을 최초로 접목함으로써 상기 문제점들을 해결하는데 그 목적이 있다. 광경화 기술은 경화가 상온에서 자외선에 의해서 경화가 짧은 시간(수분이내) 이루어지기 때문에 에너지 절감 및 생산 공정 시간의 단축을 목표로 하였다.
광경화형 전착도료 개발하기 위해서 후보 물질로, 비닐그룹을 함유한 아크릴 고분자, 폴리우레탄, 에폭시 아민수지를 각각 개발하여 수분산 거동, 전착거동 등을 조사하여 최종 최적 수지로 비닐그룹을 함유한 아크릴 고분자를 선정하였다. 개발된 아크릴 고분자의 전착도장 하였을 때 문제되는 도금표면에서 부착성 향상 및 경화도를 개선하기 위해 금속 chelation 기능의 아세토아세톡시 그룹의 도입, 그리고 다관능성 아크릴레이트가 포함된 최적 도료배합을 도출하였다. 선정된 광경화 가능한 아크릴 전착도료를 20 liter reactor 및 high speed dissolver(300 liter)를 이용 합성하고 도료를 양산하였다. 양산된 광경형 전착도료는 대구의 효원산업의 실 line test를 실시한 결과, 당초 대부분의 목표를 달성하였다.
본 연구에서 개발된 광경화형 전착도료는 경화공정에서 기존 열경화 방법과 비교 $35\%$ 이상 절감효과와 기타 예비건조 단순화 및 경화시간에서 6배 이상의 단축이 가능함을 확인하였다. 결론적으로 본 연구의 결과물인 광경화형 전착도료는 저온경화가 요구되는 도금된 플라스틱 소재 및 다이캐스팅 소재의 코팅 적용을 시작으로 향후 그 적용 범위확대가 기대된다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 8
• 그림목차 ... 9
• 표목차 ... 11
• 제 1 장. 서론 ... 12
• 제 1 절. 전착기술의 개요 ... 12
• 제 2 절. 기술개발의 필요성 ... 15
• 제 3 절. 전착기술의 국내외 현황 ... 16
• 제 4 절. 현존기술의 문제점 및 해결방안 ... 17
• 제 5 절. 기대효과 및 활용방안 ... 19
• 제 6 절. 개발기술의 경제성 ... 20
• 제 7 절. 연구개발목적 ... 23
• 제 2 장. 기술개발 내용 및 방법 ... 27
• 제 1 절. 실험 재료 및 시험방법 ... 27
• 제 2 절. 전착가능한 양이온 전착수지 합성 ... 34
• 제 3 장. 결과 ... 46
• 제 1 절. 수분산의 입자크기 ... 46
• 제 2 절. 전착거동 및 건조조건 ... 50
• 제 3 절. 전착된 필름의 경화 Kinetics ... 56
• 제 4 절. 메탈표면의 부착향상 및 에너지절감효과 ... 70
• 제 5 절. 코팅제 양산화 연구 ... 76
• 제 6 절. 광경화형 전착도료의 line test 및 목표 달성도 ... 79
• 제 4 장 결론 ... 88
• 참고문헌 ... 89
• 부록 1. ASTM 규격 ... 90