KR100246037B1 - Abrasion resistant coating composition - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 콜로이드실리카 5 내지 85 중량%(고형성분 기준)와 일반식 RSi(OH)3(여기서 R은 C1-5의 알킬기 또는 히드록시기이다)로 나타내어지는 실란올과의 부분 축합물 25 내지 95 중량%(고형성분 기준)를 포함하는 수성-알콜성 기본 수지 분산액, (b) 열경화성 촉매, 및 (c) 알콕시실란 관능화 방향족 자외선 흡수제 적어도 1 종을 (a)의 기본 수지 분산액 100 중량부에 대하여 1∼20 중량부를 포함하는 내후성이 우수한 내마모성 피복 조성물을 제공한다.The present invention provides a partial condensation product of (a) 5 to 85% by weight (based on solids) of colloidal silica and silanol represented by the general formula RSi (OH) 3 , wherein R is an alkyl group or a hydroxyl group of C 1-5 At least one aqueous-alcoholic base resin dispersion comprising 25 to 95% by weight (based on solids), (b) a thermosetting catalyst, and (c) an alkoxysilane functionalized aromatic ultraviolet absorber. Provided is a wear resistant coating composition having excellent weather resistance including 1 to 20 parts by weight, based on parts by weight.

Description

기재 밀착성이 우수하고 수분에 민감하지 않은 실리콘계 내마모 피복 조성물Silicone-based wear resistant coating composition with excellent substrate adhesion and insensitive to moisture

본 발명은 고체 기질을 피복하는데 주로 사용하는 실리콘 피복 조성물에 관한 것이며, 구체적으로는 플라스틱과 같은 고체 기재 상에 도포하여 열경화시킬 경우 피도체의 표면층에 내마모 피막을 형성하는 실리콘 피복 조성물과 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicone coating composition mainly used for coating a solid substrate, and more particularly, to a silicone coating composition which forms a wear-resistant coating on the surface layer of a subject when thermally cured by applying on a solid substrate such as plastic. It relates to a manufacturing method.

많은 투명 플라스틱 물질은 가볍고 내파열성이 우수한 장점 때문에 여러 분야에서 유리의 대용품으로 사용되고 있다. 특히 광학용 렌즈나 산업 안전경 또는 레저용 고글 등에서의 응용이 두드러지며 최근에 와서는 기차나 비행기등 교통 기관의 창문, 대형 건축물의 창, 온실 벽체 또는 투명 방음벽과 같은 대형 구조물에서의 응용이 많이 이루어지고 있다. 이와 같은 투명 플라스틱으로는 폴리카보네이트, 아크릴 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 것들이 주로 이용되어 진다. 그러나 이들 투명 플라스틱 물질은 연질의 표면을 가지고 있어 먼지나 청소기구 및 통상의 풍화 작용에 의하여 쉽게 긁히는 단점이 있다. 따라서 투명 방음벽과 같은 구조물에의 응용에 많은 제약을 주게 된다.Many transparent plastic materials have been used as a substitute for glass in many fields because of their light and rupturable properties. In particular, applications in optical lenses, industrial safety goggles, or leisure goggles are prominent, and in recent years, they have been applied to large structures such as windows of transportation systems such as trains and airplanes, windows of large buildings, greenhouse walls or transparent soundproof walls. It is done. Such transparent plastics are mainly used such as polycarbonate, acrylic or polyethylene terephthalate. However, these transparent plastic materials have a soft surface and are easily scratched by dust, vacuum cleaners, and normal weathering. Therefore, there are many restrictions on the application to structures such as transparent soundproof walls.

이러한 단점을 극복하기 위하여 통상적으로 유기물 또는 실리콘 피복제로 플라스틱 물질의 표면에 보호막을 형성하게 된다. 이러한 목적으로 흔히 사용되는 실리콘계 피복제로는 콜로이드 실리카 또는 실리카겔 등의 실리카를 알코올 및 물 따위의 가수분해 매체 중에서 가수분해가 가능한 실란과 혼합하여 형성한 내찰상성 피복물이 공지되어 있다.In order to overcome these disadvantages, a protective film is usually formed on the surface of the plastic material with an organic material or a silicone coating. Silicone coating agents commonly used for this purpose are known scratch resistant coatings formed by mixing silica such as colloidal silica or silica gel with silane capable of hydrolysis in hydrolysis media such as alcohol and water.

이와 같은 조성물에 대한 선행 예로서는 미국 특허 제3,708,225호, 제3,986,997호, 제3,976,497호, 제4,159,206호 및 제4,177,315호 등이 있다.Prior examples of such compositions include US Pat. Nos. 3,708,225, 3,986,997, 3,976,497, 4,159,206, 4,177,315, and the like.

그러나 상기의 특허에 의한 피복 조성물은 경화 시간이 2 내지 4시간으로 길며 습도에 민감하여 코팅 조건이 매우 까다로우며, 특히 우기시에는 종종 백화 현상이 일어나 불균일하거나 불투명한 도막을 형성하는 문제점이 있다. 또한 특정한 기재에 한하여 밀착성을 발현하기 때문에 그 이외의 기재에 대한 응용에 제약을 주게 된다. 따라서 이를 극복하기 위하여 별도의 전처리 과정을 거쳐야하는 번거로움이 있다.However, the coating composition according to the patent has a long curing time of 2 to 4 hours and is sensitive to humidity, so that the coating conditions are very demanding, and especially during the rainy season, a whitening phenomenon often occurs to form a non-uniform or opaque coating film. . In addition, since the adhesiveness is expressed only on a specific substrate, application to other substrates is restricted. Therefore, there is a hassle to go through a separate pretreatment process to overcome this.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 결점을 보완하기 위하여 많은 연구를 거듭하였으며 그 결과 경화 시간을 10 내지 30분으로 줄이고 우기 시에도 백화 현상이 발생하지 않으면서도 우수한 내마모성, 내용제성, 내온수성, 내염수성 등의 제반 물성이 우수한 실리콘계 피복 조성물을 개발하게 되었다. 또한 상기의 피복 조성물은 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리디에틸렌글리콜비스아릴카보네이트(CR-39) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 대부분의 투명 플라스틱 기재에 별도의 전처리 없이도 밀착성이 우수한 도막을 형성하는 장점이 있다.The present inventors have made a lot of research in order to compensate for the above drawbacks, and as a result, the curing time is reduced to 10 to 30 minutes, excellent wear resistance, solvent resistance, hot water resistance, salt water resistance, etc. The silicone-based coating composition having excellent physical properties has been developed. In addition, the coating composition has an advantage of forming a coating film having excellent adhesion to most transparent plastic substrates such as polycarbonate, acrylic, polydiethylene glycol bisaryl carbonate (CR-39), and polyethylene terephthalate without additional pretreatment.

본 발명은 (a) pH가 2 내지 11 범위의 5 내지 75 중량%의 콜로이드성 실리카와, (b) 25 내지 96 중량%의 R1 aSi(OR2)4-a(여기서 R1및 R2는 각각 독립적으로 C1-6의 알킬기, 알케닐기, 할로겐화 알킬기 및 알릴기에서 선택될 수 있다)로 표시되는 유기 실란 화합물 또는 그 부분 축합물을 기본 수지로 하고, 여기에 (c) 열경화 촉매, (d) 10 내지 50 중량%의 C1-10의 알코올 에테르류 또는 C1-12의 케톤 또는 디케톤류, 및 (e) C1-4의 알코올류를 포함하는 조성물이다. 이와 같은 본 발명의 조성물은 저장 안정성, 내마모성, 내용제성, 내온수성 및 내염수성이 우수하며 수분에 민감하지 않고 10분 내지 30분의 짧은 경화 시간으로 특별한 전처리 과정 없이 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리디에틸렌글리콜비스아릴카아보네이트(CR-39) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트에 공통으로 적용할 수 있는 부착력이 우수한 실리콘계 피복 조성물을 제공한다. 이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 기술하고자 한다.The present invention relates to (a) 5 to 75% by weight of colloidal silica having a pH in the range of 2 to 11, and (b) 25 to 96% by weight of R 1 a Si (OR 2 ) 4-a , wherein R 1 and R 2 can be independently selected from an alkyl group, an alkenyl group, a halogenated alkyl group, and an allyl group of C 1-6 ), or an organic silane compound or a partial condensate thereof as the base resin, wherein (c) thermosetting A composition comprising a catalyst, (d) 10 to 50% by weight of C 1-10 alcohol ethers or C 1-12 ketones or diketones, and (e) C 1-4 alcohols. Such a composition of the present invention is excellent in storage stability, abrasion resistance, solvent resistance, hot water resistance and salt water resistance, and is not sensitive to moisture and has a short curing time of 10 minutes to 30 minutes without any special pretreatment process. Provided is a silicone-based coating composition having excellent adhesion, which can be commonly applied to glycol bisaryl carbonate (CR-39) and polyethylene terephthalate. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 조성물 중의 기본 수지인 첫 번째 성분 즉 콜로이드성 실리카는 통상적으로 5 내지 100 nm의 입경을 가지는 무정형 실리카 입자의 졸(sol) 또는 안정한 분산액이다.The first component, colloidal silica, which is the basic resin in the composition of the present invention, is typically a sol or stable dispersion of amorphous silica particles having a particle diameter of 5 to 100 nm.

이러한 콜로이드성 실리카로는 상표명 루독스(Ludox; 미국 듀폰사 제품) 또는 스노우텍스(Snowtex; 일본 니산 케미칼사 제품)로 시판되고 있는 제품을 예로 들 수 있다. 분산액의 pH 조절 및 저장 안정성의 면에서 상기 실리카 입자의 크기는 10 내지 40 nm가 바람직하다. 상기 콜로이드성 실리카의 함량은 기본 수지 성분인 (a)+(b)의 총고형분 중량을 기준으로 5 내지 75 중량%이며, 바람직하게는 10 내지 30 중량%이다.Examples of such colloidal silica include products sold under the trade names Ludox (manufactured by DuPont, USA) or Snowtex (manufactured by Nissan Chemical, Japan). In view of pH control and storage stability of the dispersion, the size of the silica particles is preferably 10 to 40 nm. The content of the colloidal silica is 5 to 75% by weight, preferably 10 to 30% by weight based on the total solids weight of the basic resin component (a) + (b).

기본 수지로서 또 하나의 성분은 일반식 R1 aSi(OR2)4-a로 표시되는 유기실란의 가수분해물 또는 그의 부분 축합물이다. 상기 식에서 a가 1 이상인 경우 R1은 메틸기가 가장 바람직한데, 그 이유는 알킬기가 길어지면 도막의 유연성은 향상되나 그에 반하여 얻어지는 도막이 연질이 되어 내마모성이 나빠지기 때문이다. 필요에 따라서 메틸기를 가지는 것과 이와 다른 라디칼을 갖는 것을 병용할 수는 있으나, 메틸기를 포함하는 실란 화합물의 몰수가 다른 실란 화합물의 몰 수 보다 최소한 같거나 많아야 한다. 또한 a가 0인 경우 R2는 C1-6의 알킬기이다. 본 발명에 사용되는 실란 화합물의 예로는 메틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 에톡시메틸비닐실란, 디부톡시메틸실란, 부틸트리메톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 메틸트리아세톡시실란, 테트라페녹시실란, 테트라프로폭시실란, 비닐이소프로폭시실란 등을 들 수 있다. 이와 같은 오가노실란 화합물의 함량은 기본 수지 성분인 (a)+(b)의 총 고형분 함량을 기준으로 25 내지 95 중량%이며 바람직하게는 30 내지 75 중량%이다.Another component as the base resin is a hydrolyzate of organosilane represented by the general formula R 1 a Si (OR 2 ) 4-a or a partial condensate thereof. In the above formula, when a is 1 or more, R 1 is most preferably a methyl group because the flexibility of the coating film is improved when the alkyl group is long, but the coating film obtained is soft and the wear resistance is worsened. If necessary, one having a methyl group and another radical may be used in combination, but the number of moles of the silane compound including the methyl group should be at least equal to or greater than the number of moles of the other silane compounds. And when a is 0, R 2 is an alkyl group of C 1-6 . Examples of the silane compound used in the present invention include methyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, Phenyltrimethoxysilane, Tetraethoxysilane, Tetramethoxysilane, Ethoxymethylvinylsilane, Dibutoxymethylsilane, Butyltrimethoxysilane, Methyltriisopropoxysilane, Methyltriacetoxysilane, Tetraphenoxysilane , Tetrapropoxy silane, vinyl isopropoxy silane, and the like. The content of such organosilane compound is 25 to 95% by weight and preferably 30 to 75% by weight based on the total solids content of the basic resin component (a) + (b).

상술한 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 콜로이드성 실리카는 수성 졸이고 본 발명의 조성물은 수성-알코올성 분산액이다.As mentioned above, the colloidal silica used in the present invention is an aqueous sol and the composition of the present invention is an aqueous-alcoholic dispersion.

따라서 기본 수지 분산액의 제조는 수성 매질 중에서 수행하며, 출발 물질의 성질 때문에 알코올은 용매계의 필수 성분이다.The preparation of the basic resin dispersion is therefore carried out in an aqueous medium, and because of the nature of the starting material, alcohol is an essential component of the solvent system.

본 발명의 큰 특징은 상기의 기본 수지 분산액이 2단계 반응을 통하여 얻어지게 된다는 점이다. 통상의 경우는 수성 콜리이드 실리카에 소량의 산을 첨가하고 여기에 알콕시실란을 첨가한 후 24 내지 48 시간의 반응을 시킨 후 용도에 맞게 고형분을 조절하여 사용하게 된다. 그러나 이와 같이 제조된 피복 조성물은 특정 기재에 한하여 부착성을 발현하는 한계가 있다. 예를 들어 아크릴 수지에 부착성을 발현하는 경우 폴리카보네이트로된 기재에 적용하려면 우레탄계나 아크릴계의 프라이머(primer)로 전처리를 해주어야만 하는 문제점이 있다. 이는 조성물의 반응시 pH에 따라 조성물의 분자 구조와 분자량이 달라지며 이에 따라 조성물의 pH와 실리콘 입자의 표면 상태가 달라지기 때문이다.The great feature of the present invention is that the basic resin dispersion is obtained through a two-step reaction. In general, a small amount of acid is added to the aqueous colloidal silica, and an alkoxysilane is added thereto, followed by reaction for 24 to 48 hours, and then the solid content is adjusted to suit the purpose. However, the coating composition thus prepared has a limit of expressing adhesion only to a specific substrate. For example, when the adhesiveness is expressed in an acrylic resin, there is a problem in that a pretreatment with a urethane or acrylic primer is required to be applied to a substrate made of polycarbonate. This is because the molecular structure and molecular weight of the composition vary depending on the pH during the reaction of the composition, and thus the pH of the composition and the surface state of the silicon particles vary.

이에 본 발명자들은 콜로이드 실리카에 가수분해 촉매로서 적정량의 산 또는 염기를 첨가하여 pH를 3∼5로 조절한 후 알콕시실란을 혼합하여 20 내지 60 ℃의 온도 범위에서 2 내지 5 시간 가수분해 및 축합 반응을 시킨 후 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 또는 부탄올 등의 알코올을 첨가하여 고형분 함량이 25 내지 50 중량%인 중간 조성물을 제조하였다. 이와 같이 만들어진 중간 조성물은 4.5∼6의 pH를 가진다. 여기서 사용된 가수분해 촉매로는 산 촉매 계열인 초산, 인산, 황산, 염산, 질산, 플루오르산, 옥살산, 초산 클로로설포닉산, 파라-톨루엔설포닉산, 트리클로로아세틱시드, 폴리포스포릭시드, 아이오딕시드, 요오드산 무수물, 퍼클로릭시드 등과 염기 촉매 계열인 가성 소다, 포타슘하이드록사이드, 노말부틸아민, 디-노말부틸아민, 이미다졸, 암모늄 퍼클로레이트 등을 들 수 있으며 이들을 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.The present inventors adjusted the pH to 3-5 by adding an appropriate amount of acid or base as a hydrolysis catalyst to colloidal silica, and then mixed the alkoxysilane to hydrolyze and condensate for 2 to 5 hours in a temperature range of 20 to 60 ° C. After the addition, alcohol, such as methanol, ethanol, isopropanol or butanol, was added to prepare an intermediate composition having a solid content of 25 to 50% by weight. The intermediate composition thus made has a pH of 4.5-6. Hydrolysis catalysts used here include acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, fluoric acid, oxalic acid, chlorosulphonic acid, para-toluenesulphonic acid, trichloroacetic acid, polyphosphoric acid, and iodine Dibasic, iodic anhydride, perchloric acid and the like, base caustic soda, potassium hydroxide, normal butyl amine, di-normal butyl amine, imidazole, ammonium perchlorate, and the like, alone or two or more thereof. You can use together.

상기와 같이 제조된 중간 조성물에 다시 알콕시실란을 첨가하고 1 내지 5시간 동안 환류시킨다. 여기에 에틸렌글리콜모노에틸에테르와 같은 알코올 에테르류와 아세틸아세톤이나 아세톤과 같은 케톤 또는 디케톤류를 단독 또는 혼합하여 첨가하여 최종 용도에 맞는 고형분의 도포액을 제조한다.The alkoxysilane is added again to the intermediate composition prepared as above and refluxed for 1 to 5 hours. Alcohol ethers, such as ethylene glycol monoethyl ether, and ketones or diketones, such as acetylacetone or acetone, are added alone or in combination to prepare a coating liquid of a solid content suitable for the end use.

여기에 필요에 따라 계면 활성제와 같은 기타 성분을 첨가한다. 상기의 조성물을 제조하는데 있어 열경화 촉매는 1단계 반응이 끝난후 첨가하게 되는데 이는 일반적으로 열경화 촉매가 가지는 염기성인 특성을 이용하고자 함이다. 즉 2단계 반응에서 가수 분해 조건을 물이 부족한 상태에서 약한 염기성이 되게하여 1단계 반응과는 다른 입자 성장 과정을 거치도록 한다. 따라서 두가지 다른 형태의 구조를 가진 부분 축합물이 혼재할 수 있으며 이는 기재의 종류에 무관하게 부착력을 발현할 수 있게 하여준다.Add other ingredients, such as surfactants, as needed here. In the preparation of the composition, the thermosetting catalyst is added after the one-step reaction, which is generally intended to use the basic properties of the thermosetting catalyst. In other words, in the two-step reaction, the hydrolysis conditions are made weakly basic in the state of lack of water to undergo a particle growth process different from the one-step reaction. Therefore, partial condensates having two different types of structures may be mixed, which enables the development of adhesion regardless of the type of substrate.

상기의 열경화 촉매를 산성 상태인 중간 조성물에 첨가할 때에는 적절한 교반하에서 용해성이 있는 용매에 대하여 약 10 중량% 정도로 희석시킨 상태에서 소량씩 첨가하여야 국부적인 겔화를 방지할 수 있다.When the thermosetting catalyst is added to the intermediate composition in an acidic state, it may be added in small amounts in a diluted state of about 10% by weight with respect to the soluble solvent under appropriate agitation to prevent local gelation.

또한 중간 조성물 내에서 열경하 촉매와 기타 성분이 서로 균일하게 용해되지 않으면 오반 및 불투명한 반점을 포함한 불균일한 도막을 형성하게 된다.In addition, if the thermosetting catalyst and other components are not uniformly dissolved in each other in the intermediate composition, a non-uniform coating film including mistones and opaque spots will be formed.

열경화 촉매 (d)에는 초산 나트륨, 포름산 칼륨 등과 카르복실산의 알칼리 금속염이 포함되며, 또한 디메틸아민 아세테이트, 에탄올아민 아세테이트, 디메틸아닐린 포르메이트 등과 같은 아민카르복실레이트, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 벤질트리메틸 암모늄 아세테이트, 에탄올트리메틸 아세테이트(콜린아세테이트)와 같은 4차 암모늄 카르복실레이트, 틴옥토에이트와 같은 금속 카르복실산염, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 피리딘 등과 같은 아민도 경화 촉매로써 사용된다.The thermosetting catalyst (d) includes alkali metal salts of carboxylic acid such as sodium acetate, potassium formate and the like, and also amine carboxylates such as dimethylamine acetate, ethanolamine acetate, dimethylaniline formate, tetramethylammonium acetate, benzyltrimethyl Quaternary ammonium carboxylates such as ammonium acetate, ethanoltrimethyl acetate (choline acetate), metal carboxylates such as tinoctoate, amines such as triethylamine, triethanolamine, pyridine and the like are also used as curing catalysts.

수산화 나트륨, 수산화암모늄과 같은 알칼리 수화물도 경화 촉매로써 사용될 수 있다.Alkali hydrates such as sodium hydroxide and ammonium hydroxide can also be used as curing catalysts.

한편 1단계 반응이 끝난 중간 조성물은 필요에 따라 또는 사용된 알콕시실란의 종류에 따라 -10 ℃∼25 ℃의 온도 범위에서 2시간 내지 7일간 숙성한다.Meanwhile, the intermediate composition after the one-step reaction is aged for 2 hours to 7 days in the temperature range of -10 ° C to 25 ° C as necessary or depending on the type of alkoxysilane used.

또 반응이 종결된 조성물에 알코올에테르류와 디켄톤 또는 케톤류의 용제를 혼합하여 첨가한 후 충분히 교반하여 준다. 이 과정에서 조성물의 부분 축합물들의 히드록시기가 상기의 첨가물들과 일부 치환되어지고 이는 본 발명의 조성물이 수분에 민감하지 않도록하여 준다. 또한 상기의 혼합 용제는 기재에 도포되었을 때 기재를 약하게 에칭하여 실리콘 도막과 기재 간의 기계적인 결합력을 증가시켜 장기적 마모 시험에서 고체 기질과 피막 간의 접착력을 강화시키는 기능도 있다. 그러나 상기의 혼합 용제에 있어 그 혼합비의 조절이 적절한 범위에서 벗어날 경우 퍼짐성이 나빠지거나 코팅된 도막에 핀홀 등과 같은 결함을 남기거나 기재에 크랙을 형성하기도 한다. 상기의 혼합 용제에 있어서 알코올에테르류와 디케톤 또는 케톤류의 비는 0.3∼3 정도가 적정하며, 도포 방법에 따라 알코올에테르는 단일 또는 두가지 이상을 혼용할 수 있다. 디케톤 또는 케톤류도 단일 또는 두가지 이상을 용도에 따라 혼용할 수 있다.In addition, a mixture of alcohol ether and dikentone or ketone is added to the finished composition, followed by stirring sufficiently. In this process, the hydroxyl group of the partial condensates of the composition is partially substituted with the above additives, which makes the composition of the present invention insensitive to moisture. In addition, the mixed solvent also has a function of strengthening the adhesion between the solid substrate and the coating in the long-term wear test by increasing the mechanical bond between the silicon coating film and the substrate by slightly etching the substrate when applied to the substrate. However, in the mixed solvent, if the mixing ratio is out of an appropriate range, the spreadability may worsen or a defect such as pinholes may be left in the coated coating film or cracks may be formed in the substrate. In the mixed solvent, the ratio of alcohol ethers to diketones or ketones is about 0.3 to 3, and alcohol ethers may be used singly or in combination of two or more depending on the coating method. Diketones or ketones may be used either singly or in combination of two or more depending on the application.

상기의 알코올에테르류로는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르 등을 들 수 있으며 디케톤 또는 케톤류로는 아세킬아세톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 2,4-헥산디온 등을 들 수 있다.Examples of the alcohol ethers include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, and the like. As diketones or ketones, there are acetyl acetone, acetone, and methyl ethyl. Ketones, 2,4-hexanedione, and the like.

상기와 같이 제조된 피복 조성물은 전체 고형분이 10∼45 중량%, 바람직하게는 15∼35 중량%가 적절하며 이때 pH 범위는 5.8∼7.0이며, 바람직하게는 6.3∼6.6이다. 최종 pH는 조성물의 제조후에 조절해서는 안되며 1단계 반응시에 첨가한 산의 양으로 제어하거나 1단계 반응이 끝난 중간 조성물에 초산과 같은 약산이나 수산화 암모늄 등의 묽은 염기를 처가하여 제어하도록 한다.The coating composition prepared as described above has a suitable total solids content of 10 to 45% by weight, preferably 15 to 35% by weight, with a pH range of 5.8 to 7.0, preferably 6.3 to 6.6. The final pH should not be adjusted after the preparation of the composition, but should be controlled by the amount of acid added during the one-step reaction or by adding a weak base such as acetic acid or a dilute base such as ammonium hydroxide to the intermediate composition after the one-step reaction.

기재를 피복할 경우, 기재를 세척하고 통상적인 피복 방법인 침지 피복, 분무 피복, 스핀 피복, 롤러 피복, 유상 피복 또는 솔질 등의 방법에 의하여 피복할 수 있다. 본 발명에 의한 피복물의 물성은 1.5∼10 μm의 두게를 가질 때 가장 우수하다. 따라서 도포 방법에 따라서 본 발명의 조성물의 고형분과 혼합 용제의 배합비를 조절하여 줌으로써 여러 가지 도포법에서 상기의 최적의 두께를 가지는 도막을 얻을 수 있다.In the case of coating the substrate, the substrate may be washed and coated by a conventional coating method such as dip coating, spray coating, spin coating, roller coating, oil coating or brushing. The physical properties of the coatings according to the invention are best when they have a thickness of 1.5 to 10 μm. Therefore, the coating film which has said optimal thickness by various coating methods can be obtained by adjusting the compounding ratio of solid content and the mixed solvent of the composition of this invention according to the coating method.

도포된 도막의 경화는 적용되는 플라스틱 기재의 열변형 온도에 따라 달라지나 60∼150 ℃의 온도를 사용할 수 있다. 경화되는 동안 과열해서는 안되며, 플라스틱 기재가 열화되고 변형되어서는 안된다. 따라서 80∼130 ℃에서 10∼30 분간 경화하는 것이 적절하다.Curing of the applied coating film depends on the heat deformation temperature of the plastic substrate to be applied, but a temperature of 60 to 150 ° C. may be used. It should not overheat during curing and the plastic substrate should not deteriorate and deform. Therefore, it is appropriate to cure for 10 to 30 minutes at 80 to 130 ℃.

본 발명의 피복 조성물은 가공성, 유연성, 자외선 차단성 및 반사 방지성 등을 보다 개선시킬 목적으로 본 발명의 효과가 저하되지 않는 범위에서 각종의 첨가제를 사용할 수 있다. 그 예로는 폴리올레핀계 에폭시 수지, 사이클로 헥산 옥사이드, 폴리글리시딜에스터류, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 에폭시아크릴레이트 수지 또는 벤조페논계, 벤조 트리아졸계, 페놀계 등의 자외선 흡수제 등이 될 수 있다. 또한 도포성을 개선하기 위해서는 각종의 계면 활성제를 배합할 수도 있다. 특히 디메틸실록산과 폴리에테르의 블록 공중합체나 그라프트 공중합체 또는 불소계 계면 활성제를 배합할 수도 있다. 특히 디메틸실록산과 폴리에테르의 블록 공중합체나 그라프트 공중합체 또는 불소계 계면활성제가 대표적이다.The coating composition of this invention can use various additives in the range in which the effect of this invention does not fall for the purpose of further improving workability, flexibility, UV blocking property, antireflection property, etc. Examples thereof include polyolefin epoxy resins, cyclohexane oxides, polyglycidyl esters, bisphenol A type epoxy resins, epoxy acrylate resins or ultraviolet absorbers such as benzophenones, benzotriazoles, and phenols. Moreover, in order to improve applicability | paintability, various surfactant can also be mix | blended. In particular, a block copolymer, a graft copolymer or a fluorine-based surfactant of dimethylsiloxane and polyether may be blended. In particular, block copolymers, graft copolymers or fluorine-based surfactants of dimethylsiloxane and polyether are typical.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 예시한다.The present invention is illustrated by the following examples.

이하 실시예에서 예시된 것은 본 발명을 상술하고자 함이지 하기의 실시예에 본 발명을 제한하는 것은 아니다.What is illustrated in the following examples is intended to detail the present invention but is not intended to limit the invention to the following examples.

<실시예 1><Example 1>

반응기 내부의 온도를 유지하면서 듀폰사의 콜로이드실리카 제품인 AS-40(입경 22 nm) 22 g 넣고, 여기에 초산 2 g을 첨가한 후 교반하면서 메틸트리메톡시실란 22.5 g을 적하하고 5시간 동안 교반하면서 가수분해 및 부분 축합 반응을 진행시킨다. 여기에 이소프로필알콜 7g과 에탄올 6.4 g을 첨가하였다. 상기에서 제조한 용액에 대해서 콜리아세테이트 10 중량% 이소프로판올 용액 1.135 g을 첨가하고 잘 교반하여 중간 조성물을 얻었다. 상기에서 얻은 중간 조성물을 상온에서 3일간 숙성시킨 후 30 g을 취한다. 여기에 10 g의 메틸트리에톡시실란을 적가한 후 2시간 동안 환류 조건에서 반응시킨다. 이 반응물에 아세틸아세톤과 에킬렌글리콜모노부틸에테르를 각각 20 g씩 첨가하여 잘 교반하여 최종 조성물을 얻었다.While maintaining the temperature inside the reactor, 22 g of Dupont's colloidal silica AS-40 (22 nm in diameter) was added thereto, and 2 g of acetic acid was added thereto, followed by dropping 22.5 g of methyltrimethoxysilane with stirring and stirring for 5 hours. The hydrolysis and partial condensation reaction proceed. To this was added 7 g of isopropyl alcohol and 6.4 g of ethanol. To the solution prepared above was added 1.135 g of a 10 wt% isopropanol solution of colacetate and stirred well to obtain an intermediate composition. 30 g of the intermediate composition obtained above is aged at room temperature for 3 days. 10 g of methyltriethoxysilane is added dropwise thereto and reacted under reflux for 2 hours. 20 g of acetylacetone and ethylene glycol monobutyl ether were added to the reaction mixture, and the mixture was stirred well to obtain a final composition.

상기의 조성물을 폴리카보네이트와 아크릴 기재 표면에 구경 0.8 mm 노즐로 2 kg/cm2의 분사압으로 분무 도장하여 상온에서 5분간 건조한 후 각각 125 ℃와 85 ℃에서 30분간 경화하였다.The composition was spray-coated on the surface of the polycarbonate and acrylic substrate with an injection pressure of 2 kg / cm 2 with a 0.8 mm nozzle, dried at room temperature for 5 minutes, and cured at 125 ° C. and 85 ° C. for 30 minutes, respectively.

<실시예 2><Example 2>

상기 실시예 1의 1단계 반응에서 메틸트리메톡시실란 대신 메틸트리에톡시실란을 사용하고 2단계 반응에서 메틸트리에톡시실란 대신 메틸트리메톡시실란을 사용한다.In the one-step reaction of Example 1, methyl triethoxysilane is used instead of methyltrimethoxysilane and methyltrimethoxysilane is used instead of methyltriethoxysilane in the two-step reaction.

<실시예 3><Example 3>

상기 실시예 1의 1단계 반응에서 메틸트리메톡시실란 대신 테트라에톡시실란을 사용한다.Tetraethoxysilane is used instead of methyltrimethoxysilane in the one-step reaction of Example 1.

<실시예 4><Example 4>

상기 실시예 1의 알콕시실란으로 모두 메틸트리메톡시실란을 선택하여 사용한다.As the alkoxysilanes of Example 1, methyltrimethoxysilane is selected and used.

<실시예 5><Example 5>

상기 실시예 1의 알콕시실란으로 모두 메틸트리에톡시실란을 선택하여 사용한다.As the alkoxysilanes of Example 1, methyltriethoxysilane is selected and used.

<실시예 6><Example 6>

상기 실시예 1에서 아세틸아세톤을 제외하고 디아세톤알코올을 사용한다.Diacetone alcohol is used in Example 1 except for acetylacetone.

<실시예 7><Example 7>

상기 실시예 1에서 아세틸아세톤을 디아세톤알코올로 바꾸고 에틸렌글리콜모노부틸에테르와 에틸렌글리콜모노에틸에테르를 반씩 섞어 사용한다.In Example 1, acetylacetone was changed to diacetone alcohol, and ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether were mixed in half.

<실시예 8><Example 8>

상기 실시예 1에서 아세틸아세톤과 아세톤을 반씩 섞어 사용하고 또 에틸렌글리콜모노부틸에테르와 에틸렌글리콜모노에틸에테르를 반씩 섞어 사용한다.In Example 1, acetylacetone and acetone are mixed in half, and ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether are mixed in half.

<실시예 9><Example 9>

상기 실시예 1에서 듀폰사의 AS-40 제품 대신 니산케미칼의 ST-40 제품을 사용한다.In Example 1, instead of DuPont's AS-40 product, Nissan Chemical's ST-40 product is used.

<비교예 1∼3><Comparative Examples 1-3>

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하나, 1단계 반응에서 메틸트리메톡시실란 대신 비닐트리메톡시실란을 사용하고 2단계 반응에서 메틸트리에톡시실란과 비닐트리메톡시실란을 반씩 섞어 사용한다.Prepared in the same manner as in Example 1, but instead of methyltrimethoxysilane in a one-step reaction using vinyl trimethoxysilane and methyl triethoxy silane and vinyl trimethoxysilane in half the two-step reaction is used .

<비교예 4><Comparative Example 4>

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하나, 1단계 반응에서 메틸트리메톡시실란 대신 비닐트리메톡시실란을 사용하고 2단계 반응에서 메틸트리에톡시실란가 비닐트리메톡시실란을 반씩 섞어 사용한다.Prepared in the same manner as in Example 1, but using vinyl trimethoxy silane instead of methyl trimethoxy silane in a one-step reaction and methyl triethoxy silane in half the two-step reaction to use the vinyl trimethoxy silane.

<비교예 5><Comparative Example 5>

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하나, 1단계 반응에서 메틸트리메톡시실란 대신 비닐트리메톡시실란을 사용하고 2단계 반응에서 메틸트리에톡시실란과 비닐트리메톡시실란을 반씩 섞어 사용한다.Prepared in the same manner as in Example 1, but instead of methyltrimethoxysilane in a one-step reaction using vinyl trimethoxysilane and methyl triethoxy silane and vinyl trimethoxysilane in half the two-step reaction is used .

<비교예 6><Comparative Example 6>

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하나, 1단계 반응에서 메틸트리메톡시실란 대신 테트라에톡시실란을 사용하고 2단계 반응에서 메틸트리에톡시실란 대신 테트라메톡시실란을 사용한다.Prepared in the same manner as in Example 1, but using tetraethoxysilane instead of methyltrimethoxysilane in a one-step reaction and tetramethoxysilane instead of methyltriethoxysilane in a two-step reaction.

<비교예 7><Comparative Example 7>

상기 실시예 1에서 아세틸아세톤을 빼고 에틸렌글리콜모노부틸에테르만 사용한다.In Example 1, acetylacetone was removed and only ethylene glycol monobutyl ether was used.

<비교예 8><Comparative Example 8>

상기 실시예 1에서 아세틸아세톤과 에틸렌글리콜모노부틸에테르를 빼고 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올과 부탄올을 같은 비율로 섞어서 사용한다.In Example 1, acetylacetone and ethylene glycol monobutyl ether were removed, and methanol, ethanol, isopropyl alcohol and butanol were mixed and used in the same ratio.

이상의 방법으로 제조된 코팅막의 특성을 하기 표 1에 나타내었는데, 각각의 방법으로 제조된 코팅막의 특성을 평가하는 방법은 아래와 같다.The characteristics of the coating film prepared by the above method is shown in Table 1 below, the method of evaluating the properties of the coating film prepared by each method is as follows.

<수분 민감성><Moisture sensitivity>

피복 조성물을 냉동실에 2시간 방치한 후 기재에 도포한 후 40 ℃의 수증기에 노출시켜 백화의 발생 유무로 판단한다.The coating composition is left in the freezer for 2 hours and then applied to the substrate, and then exposed to water vapor at 40 ° C. to determine whether bleaching occurs.

<외관><Appearance>

경화 후의 피막을 눈으로 관찰하여 핀홀이나 크랙의 발생 유무를 확인한다.Observe the film after hardening to check for pinholes or cracks.

<밀착성><Adhesiveness>

ASTM D3359에 의거 피막에 1 mm 간격으로 칸을 그어 100칸을 만든 후 일본 니치반사의 폭 24 mm의 세로 테프를 이용하여 3회 박리 테스트를 행하여 박리된 칸수를 세어서 판정한다.According to ASTM D3359, 100 squares are made by drawing cells at intervals of 1 mm on the film, followed by three peel tests using a vertical tape of 24 mm in width from Nichiban, Japan.

<내마모성><Wear resistance>

ASTM D-1044 및 ASTM D-1003에 의한 피복 조성물의 흐림도의 정량치(Δ%Haze)를 측정하여 판단한다.It is determined by measuring the quantitative value (Δ% Haze) of the cloudiness of the coating composition according to ASTM D-1044 and ASTM D-1003.

<내찰상성><Scratch resistance>

#000 스틸울을 1.5 kg의 해머에 묶어 피도물에 15회 문질러서 긁힘이 없는 것을 1, 조금 있는 것을 2, 심한 것을 3으로 한다.Tie a # 000 steel wool to 1.5 kg of hammer and rub it 15 times on the surface of the object to make 1, 2 a little and 3 severe.

<내용제성><Solvent resistance>

이소프로필알콜과 아세톤에 침지시킨 솜으로 100회 문지른 후 외관 검사로 판정한다.Rub 100 times with cotton soaked in isopropyl alcohol and acetone.

<내온수성><Hot water resistance>

피도물을 60 ℃ 온수에서 48시간 침적한 후 도막의 크랙 유무를 외관 검사하고 밀착성 테스트를 행한다.The coated object was immersed in hot water at 60 ° C. for 48 hours, and the appearance of cracks on the coating film was examined and the adhesion test was performed.

<내염수성><Saline resistance>

피도물을 10 % 소금물에 10일간 침적한 후 밀착성 테스트를 한다.The object is immersed in 10% brine for 10 days and then tested for adhesion.

Figure kpo00000
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Claims (11)

실리카와 유기 실란 화합물을 기본 수지로 하는 피복 조성물에 있어서,In the coating composition which consists of a silica and an organosilane compound as a base resin, a) 상기 실리카는 pH가 2 내지 11 범위 수성 콜로이드 실리카로서 기본 수지 총량에 대하여 5 내지 75 중량%, 상기 유기 실란 화합물은 Ra 1Si(OR2)4-a-여기서 R1및 R2는 각각 독립적으로 C1-6의 알킬기, 알케닐기, 할로겐화알킬기 및 알릴기에서 선택될 수 있음-로 표시되는 유기 실란 화합물 또는 그 부분 축합물로서 기본 수지 총량에 대하여 25 내지 95 중량%를 포함하는 기본 수지 100 중량부;a) the silica is an aqueous colloidal silica in the pH range of 2 to 11, 5 to 75% by weight relative to the total amount of the base resin, the organosilane compound is R a 1 Si (OR 2 ) 4-a -where R 1 and R 2 is An organic silane compound represented by each independently C 1-6 alkyl group, alkenyl group, halogenated alkyl group and allyl group, or a partial condensate thereof, containing 25 to 95% by weight based on the total amount of the basic resin 100 parts by weight of resin; b) 열경화성 촉매;b) thermosetting catalyst; c) C1-10의 알코올 에테르류, 또는 C1-12의 케톤 또는 디케톤류 10 내지 50 중량부; 및c) 10 to 50 parts by weight of C 1-10 alcohol ethers, or C 1-12 ketones or diketones; And d) C1-4의 알코올류d) C 1-4 alcohols 를 포함하는 피복 조성물.Coating composition comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수성 콜로이드 실리카가 10 내지 40 nm의 입경을 갖는 조성물.The aqueous colloidal silica has a particle diameter of 10 to 40 nm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일반식 R1 aSi(OR2)4-a에서 a가 0이고 R2가 C1-6의 알킬인 조성물.The composition of Formula 1 R 1 a Si (OR 2 ) 4-a wherein a is 0 and R 2 is alkyl of C 1-6 . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일반식 R1 aSi(OR2)4-a에서 a가 1 또는 그 이상의 정수이고 R2가 메틸인 조성물.The composition of Formula 1 R 1 a Si (OR 2 ) 4-a wherein a is an integer of 1 or more and R 2 is methyl. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기 실란 화합물이 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란, 메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 에톡시메틸비닐실란, 디부톡시메틸실란, 부틸트리메톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 메틸트리아세톡실란, 테트라페녹시실란, 테트라프로폭시실란, 비닐이소프로폭시실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 조성물.The organic silane compound is methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane , Methyl diethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, ethoxymethylvinylsilane, dibutoxymethylsilane, butyltrimethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltriacetosilane , Tetraphenoxysilane, tetrapropoxysilane, vinyl isopropoxysilane. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열경화 촉매가 초산 나트륨, 포름산 칼륨 등과 카르복실산의 알칼리 금속염 또는 디메틸아민 아세테이트, 에탄올아민 아세테이트, 디메틸아닐린 포로메이트 등과 같은 아민카르복실레이트, 테트라메틸암모늄 아세테이트, 벤질트리메틸 암모늄 아세테이트, 에탄올트리메틸 아세테이트(콜린아세테이트)와 같은 4차 암모늄 카르복실레이트, 틴옥토에이트와 같은 금속 카르복실산염, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 피리딘등과 같은 아민류와 산화 나트륨, 수산화 암모늄과 같은 알칼리 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 조성물.The thermosetting catalyst is an alkali metal salt of carboxylic acid such as sodium acetate, potassium formate or the like or an amine carboxylate such as dimethylamine acetate, ethanolamine acetate, dimethylaniline formate, tetramethylammonium acetate, benzyltrimethyl ammonium acetate, ethanoltrimethyl acetate From the group consisting of amines such as quaternary ammonium carboxylates (choline acetate), metal carboxylates such as tinoctoate, triethylamine, triethanolamine, pyridine and the like and alkali hydrates such as sodium oxide, ammonium hydroxide Composition selected. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 알코올에테르류가 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모누부틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르 등이며, 디케톤 또는 케톤류로는 아세틸아세톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 2,4-헥산디온 등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 조성물.The alcohol ethers are ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, and the like. As diketones or ketones, acetylacetone, acetone, methyl ethyl ketone, 2,4 A composition selected from the group consisting of hexanedione and the like. 실리카와 유기 실란 화합물을 기본 수지로 하는 피복 조성물을 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing the coating composition which consists of a silica and an organosilane compound as a base resin, a) 수성 클로이드 실리카에 가수 분해 촉매를 첨가하여 pH를 3 내지 5로 조절하는 단계;a) adding a hydrolysis catalyst to the aqueous clad silica to adjust the pH to 3-5; b) 상기 실리카에 Ra 1Si(OR2)4-a-여기서 R1및 R2는 각각 독립적으로 C1-6의 알킬기, 알케닐기, 할로겐화알킬기 및 알릴기에서 선택될 수 있음-로 표시되는 알콕시 실란을 혼합하여 가수 분해 및 축합 반응시키는 단계;b) R a 1 Si (OR 2 ) 4-a on the silica, wherein R 1 and R 2 are each independently selected from C 1-6 alkyl groups, alkenyl groups, halogenated alkyl groups and allyl groups Mixing the alkoxy silane to be hydrolyzed and condensed; c) 상기 반응 생성물에 C1-4의 저급 알코올을 첨가하여 중간 조성물을 제조하는 단계;c) adding a C 1-4 lower alcohol to the reaction product to prepare an intermediate composition; d) 상기 중간 생성물에 알콕시 실란을 혼합하여 환류시키는 단계; 및d) mixing and refluxing the alkoxy silane into the intermediate product; And e) 상기 환류시킨 조성물에 C1-10의 알코올 에테르류 또는 C1-12의 케톤을 단독으로 또는 혼합하여 첨가하는 단계e) adding C 1-10 alcohol ethers or C 1-12 ketones alone or in mixture to the refluxed composition 를 포함하는 피복 조성물 제조 방법.Coating composition manufacturing method comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 수성 콜로이드가 10 내지 40 nm의 입경을 갖는 방법.The aqueous colloid has a particle diameter of 10 to 40 nm. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 일반식 Ra 1Si(OR2)4-a에서 a가 0이고 R2가 C1-6의 알킬인 방법.Wherein a is 0 and R 2 is alkyl of C 1-6 in formula R a 1 Si (OR 2 ) 4-a . 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 일반식 Ra 1Si(OR2)4-a에서 a가 1 또는 그 이상의 정수이고 R2가 메틸인 방법.Wherein a is an integer of 1 or more and R 2 is methyl in the formula R a 1 Si (OR 2 ) 4-a .
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