KR100362646B1 - 철재코팅용자외선경화수지조성물및이를이용하여제조된가공성이우수한자외선경화코팅강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철재 코팅용 자외선 경화 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 강판에 관한 것으로,
아크릴레이트계 올리고머 40-80중량부와 반응성 희석제 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 20-60중량부로 이루어진 혼합물에,
접착제로서 아크릴산 혹은 메타크릴산 화합물 3-5중량부 및
광개시제로서 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 3-5중량부를 첨가하여 이루어지는 자외선 경화 수지 조성물 및
상기 수지 조성물을 강판에 코팅한 다음 자외선 경화기에 넣고 250-400nm 파장범위에서 5-30초간 노출시켜 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 자외선 경화에 의하면, 철재 피착재에 미려하고 가공이 용이한 보호 도막을 형성할 수 있다.

Description

철재 코팅용 자외선 경화 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판{AN UV RADIATION RESIN COMPOSITION FOR COATING IRON AND UV COATING STEEL SHEET HAVING A GOOD PROCESS PROPERTY PRODUCED USING IT}
본 발명은 철재 코팅용 자외선 경화 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 경화 방식을 이용할 수 있는 경화 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판에 관한 것이다.
철재 사무용품, 완구류, 장식품 등과 산업 기계, 화학 설비, 전력 시설, 건축물 등 각종 철강 구조물에 사용되는 철강 재료들은 그 표면 보호와 방식성의 향상, 재료의 미려함을 주기 위해서 일반적으로는 금속표면에 페인트를 도포하거나, 필름 시이트를 부착하는 방법을 이용해서 코팅 도막을 형성한다. 이는 주로 열경화성 폴리에스테르나 에폭시 그리고 폴리우레탄을 여러 가지 첨가제와 함께 금속 표면에 도포한 후 열 경화 방식에 의해 코팅 도막을 얻는 방법이다.
반면, 고분자 조성물과 희석제를 혼합하고 자외선 조사에 의해 코팅 도막을 형성하는 자외선 경화 코팅 방식은 단시간에 제조할 수 있어 생산성이 뛰어나고, 용제를 사용하지 않으므로 환경 오염 문제를 줄일 수 있으며, 기존의 용매 휘발형의 도장계나 열에 의한 화학 반응에 기초한 도장계, 정전이나 전착 도장계와 같은 다른 기타 도장 방법에 비해 가열 과정이 필요없어 에너지 소모도 적은 코팅 방법이다.
그러나 기존의 자외선 경화 수지 조성물에 의해 얻어지는 코팅층은 철재와는 친화성이 없어서 단지 가구나 장식품 제조용 목재나 플라스틱, 특수 용도 종이류의 코팅에 주로 쓰이고 있으며, 철재에 코팅을 시도할 때 피착 철재위에 도막이 잘 형성되지 않으며 형성되더라도 접착력이 양호하지 않아 철재와 쉽게 분리되어 철재 코팅용으로 적합하지 않다.
대한민국 특허 출원 제 96-68740, 96-68741에 의하면, 최근 에폭시와 우레탄 수지를 이용한 철재로의 자외선 경화형 수지 조성이 개발되어 응용을 시도하고 있으나 그 물성, 특히 가공성이 부족하여 쉽게 사용할 수 없다.
일본 특허 제 6313127에 의하면, 자외선 경화 수지 조성물 코팅 방식을 알루미늄 휠의 프라이머 피복재로 이용하여 알루미늄 표면 코팅에 적용하는 방법이 기재되어 있으며, 일본 특허 제 5039343에서는 폴리우레탄 메타크릴레이트를 이용한 자외선 경화 코팅 방식을 소개하고 있으나, 철재에 적용되기에는 여전히 어렵고, 일본 특허 제 2175240에서는 장식용 보드에 응용해서 알루미늄에 자외선 경화 코팅 방식을 일부 적용했으나, 이역시 알루미늄에만 한정된다.
이에 본 발명의 목적은 철재에 적용가능한 철제 코팅용 자외선 경화 수지 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 철재 자외선 경화 수지 조성물을 이용하여 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판을 제공하고자 한다.
도 1은 반응성 희석제에 따른 철재 표면의 굴곡 가공성을 도시한 그래프이다.
본 발명의 일견지에 있어서,
아크릴레이트계 올리고머 40-80중량부와 반응성 희석제 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 20-60중량부로 이루어진 혼합물에,
접착제로서 아크릴산 혹은 메타크릴산 화합물 3-5중량부 및
광개시제로서 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 3-5중량부를 첨가하여 이루어지는 자외선 경화 수지 조성물이 제공된다.
본 발명의 제2 견지에 의하면,
상기 제1 견지에 의한 수지 조성물을 강판에 코팅한 다음 자외선 경화기에 넣고 250-400nm 파장범위에서 5-30초간 노출시켜 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
아크릴레이트계 올리고머와 반응성 희석제, 접착제 및 광개시제를 적절량 배합함으로써 철제 코팅용 자외선 경화 수지 조성물을 제조한다.
상기 아크릴레이트계 올리고머로는 우레탄 아크릴레이트, 에스테르 아크릴레이트 및 말단에 아크릴기가 있는 분자량 1000-1500의 고점도 에폭시 아크릴레이트가 바람직하며, 분자량 1500-2000의 고점도 우레탄 수지가 보다 바람직하다.
상기 점도가 높은 아크릴레이트 올리고머의 희석 작업을 용이하게 하며 자발적으로 반응에 참여하여 도막의 유연성이 증대되어 변형에도 잘 견디게 되고, 극성이 강하고 유연한 성질을 갖는 단량체 및 아크릴산 혼합물의 경화 도막의 철재에 대한 친화성을 높이는 반응성 희석제로는 이소보닐 아크릴레이트(IBOA)를 사용한다.
상기 아크릴레이트계 올리고머와 반응성 희석제의 중량비는 아크릴레이트계 올리고머 40-80중량부 및 반응성 희석제 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 20-60중량부가 바람직하다. 상기 아크릴레이트계 올리고머가 40중량부이하이거나 80중량부이상이 되는 경우 또는 반응성 희석제 이소보닐 아크릴레이트(IBOA)가 20중량부이하이거나 60중량부이상일 경우에는 도막이 너무 약한 물리적 상태로 남아서 코팅 도막이라고 하기가 어렵다.
또한 철재와의 접착력 강화를 위한 접착제로서 아크릴산 또는 메타크릴산 화합물을 3-5중량부 사용한다. 5중량부를 초과하게 되면 가공성 등의 물성에 악영향을 미치게 된다.
나아가 추후 자외선 광반응 경화를 위한 광개시제로서 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPP)를 3-5중량부 사용한다.
상기와 같이 제조된 자외선 경화 수지 조성물을 강판에 코팅한 다음 자외선 경화기에 넣고 적정 파장범위에서 노출시켜 자외선 경화 코팅 강판을 제조한다.
자외선 경화 수지를 코팅하는 강판은 미리 샌딩이나 샌드 블라스팅등으로 처리한 다음 직접 자외선 경화 코팅 수지를 코팅하거나 방식능과 접착력을 향상시키기 위하여 프라이머를 코팅한 다음 자외선 경화 수지를 코팅할 수도 있다.
또한 기존의 유기 피복 강판이나 칼라 강판의 코팅막위에 외관의 미려함을 증가시키기 위하여 자외선 경화 수지를 코팅할 수도 있다.
만일 기존의 코팅막위에 자외선 경화 코팅을 추가로 실시할 경우에는 기존 코팅막의 보호 필름을 자외선 경화코팅 직전에 제거하여 외부 오염 물질이 부착되는 것을 막아야 한다. 기존의 코팅막이 외부 오염에 노출되었을 경우에는 알코올과 같은 용제로 닦아낸다.
상기 자외선 경화 수지의 코팅 방식은 롤코팅이나 스프레이 코팅 또는 바코팅등 기존의 일반적인 코팅 방식을 사용할 수 있다. 단지 코팅 방식에 따라 적절한 수지의 점도를 조정하여 코팅 도막의 형성을 용이하게 하여야 한다.
상기 수지를 코팅한 후에 자외선 경화기에 넣어 경화 반응을 실시한다. 여기에 사용되는 자외선 파장은 200-400nm, 바람직하게는 250-350nm에서 5-30초간 노출시키면 경화 반응이 완료되고 가공성이 개선된 자외선 경화 코팅 강판을 제조하게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
실시예 1
가공성이 개선되는 아크릴레이트 수지와 반응성 희석제의 적정비
우레탄 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 하기표 1의 조성으로 혼합한 다음, 여기에 아크릴산 5중량부 및 광개시제 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPP)을 5중량부를 첨가하여 제조한 수지조성물을 0.7mm의 철판에 30㎛ 두께로 도포하고 λmax=310nm파장의 자외선을 15초간 조사하여 수지를 경화시킨 코팅 도막을 제조하였다.
또한 이와 같이 제조된 코팅 도막을 1/8인치 곡률 반경에 대하여 1/8 인치 굴곡 시
험을 실시한 다음 그 굴곡 각도를 하기표 1에 도시하였다.
우레탄 수지 올리고머와 희석제비에 따른 굴곡 각도
올리고머/희석제 비 30/70 40/60 50/50 60/40 70/30 80/20 90/10
굴곡 각도 × 90° 180° 180° 180° 90° ×
×: 도막이 박리하거나 갈라진다.
상기표에 의하면, 1/8인치 굴곡 직경에서 180°로 굴곡 가공에서도 전혀 코팅 도막에 이상이 나타내지 않는 성형성을 나타냄을 알 수 있다. 또한 올리고머 40중량부이하 그리고 희석제 60중량부이상인 경우 또는 올리고머 80중량부이상 그리고 희석제 20중량부이하인 경우에는 도막이 너무 약한 물리적 상태를 갖음으로 코팅 도막이라 하기 힘들고 가공성도 측정하기가 힘들었다.
실시예 2
가공성을 개선시키는데 효과적인 반응성 희석제
반응성 희석제로서 이소보닐 아크릴레이트(IBOA)외에 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트(T4EGDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 헥산디올 디아크릴레이트(HDDA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)를 우레탄 수지 올리고머와 50/50 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조한 도막의 접착력을 측정하고 이를 도 1에도식화하였다.
도 1에서 보듯이, IBOA를 이용한 자외선 경화 코팅 도막이 다른 희석제를 사용한 경우에 비하여 10-30kg이상 큰 접착력을 보였다.
또한 상기 반응성 희석제 종류에 따른 가공성을 판별하기 위하여, 1/4인치-1/8인치 곡률 반경에 대하여 90°, 180°굴곡 시험을 실시한 다음 코팅 도막의 균열 발생 여부를 판별하고 그 결과를 하기표 2 및 3에 나타내었다.
90°굴곡 시험
희석제 1/4인치 3/8인치 1/8인치
IBOA ○ ○ ○
T4EGDA ○ ○ ○
TPGDA ○ ○ ×
HDDA ○ ○ ×
TMPTA × × ×
*TMPTA: 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트
*T4EGDA: 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트
*TPGDA: 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트
*HDDA: 헥산디올 디아크릴레이트
*TMPTA: 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트
180°굴곡 시험
희석제 1/4인치 3/8인치 1/8인치
IBOA ○ ○ ○
T4EGDA ○ ○ ×
TPGDA ○ × ×
HDDA ○ × ×
TMPTA × × ×
○:성형후 도막이 원형대로 유지된다.
×:성형후 도막이 원형대로 유지되지 못하고 찢어지거나 깨진다.
따라서 반응성 희석제로서 이소보닐 아크릴레이트(IBOA)를 사용한 도막이 접착력이나 굴곡 가공성 면에서 우수하였다.
상기한 바에 따르면, 본 발명의 자외선 경화 수지 조성물로 철재 피착재에 미려하고 가공이 용이한 보호 도막을 형성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 아크릴레이트계 올리고머 40-80중량부와 반응성 희석제 이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 20-60중량부로 이루어진 혼합물에,
    접착제로서 아크릴산 혹은 메타크릴산 화합물 3-5중량부 및
    광개시제로서 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 3-5중량부를 첨가하여 이루어지는 자외선 경화 수지 조성물
  2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴레이트계 올리고머로는 우레탄 아크릴레이트를 사용함을 특징으로 하는 조성물
  3. 제1항의 수지 조성물을 강판에 코팅한 다음 자외선 경화기에 넣고 250-400nm 파장범위에서 5-30초간 노출시켜 제조된 가공성이 우수한 자외선 경화 코팅 강판
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