KR100367815B1

KR100367815B1 - 보드용 무용제형 자성체 도료 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100367815B1
Application number: KR10-1999-0066266A
Authority: KR
Inventors: 권정호; 장영욱
Original assignee: 장영욱; 권정호
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2003-01-14
Also published as: KR20010058890A

Abstract

본 발명은 보드용 무용제형 자성체 도료 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 분자량이 1,000∼2,000인 폴리올과 폴리이소시아네이트 60∼80중량%과 이관능성 아크릴 단량체 20∼40중량%를 혼합시키는 단계; 상기 혼합물 100중량부에 금속미립자 70∼90중량부를 혼합시키는 단계; 및 상기 혼합물에 반응개시제 및 촉매를 첨가하고, 70∼100℃의 경화온도에서 경화시키는 단계를 포함하는 방법과 상기 방법으로 제조된 보드용 무용제형 자성체 도료에 관한 것이다. 본 발명의 방법으로 제조된 자성체 도료는 경화속도가 빨라 작업성이 우수하고, 굴곡시 크랙이 발생하지 않으며, 충분한 자성을 발현할 수 있어 게시판 또는 기존 흑판대용으로 사용되고 있는 화이트보드, 그린보드, 또는 어린이 교육시설의 벽지 등 자석을 붙여야 하는 경우에 적용이 가능하다.

Description

보드용 무용제형 자성체 도료 및 이의 제조방법{Non-solvent coating composition for board containing magnectic body and method for preparing the same}

본 발명은 보드용 무용제형 자성체 도료 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 경화속도가 빨라 작업성이 우수하고, 굴곡시 크랙이 발생하지 않으며, 충분한 자성을 발현할 수 있어 게시판 또는 기존 흑판대용으로 사용되고 있는 화이트보드, 그린보드, 또는 어린이 교육시설의 벽지 등 자석을 붙여야 하는 경우에 적용이 가능한 무용제형 자성체 도료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자성체도료는 자성을 갖는 분말을 고분자수지에 분산시킨 형태로써 도포되어 건조된 도막층이 자성을 나타낼 수 있는 도료이다. 이러한 자성체 도료는 기존의 수지자석에 비해 작업성, 성형성 등이 우수하여 다양한 분야에 응용성이 큰 기능성 도료이다.

이러한 자성체 도료는 여러 가지 자성체분말을 도료화시킴으로써 게시판 또는 기존 흑판대용으로 활발히 사용되고 있는 화이트보드, 또는 그린보드에 적용이 가능한 도료이다. 즉, 기존 보드로서 한국 공고특허 제96-13409호에서는 자성층이일체로 내장된 다용도 칠판 시트의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 특허에서는 약 5mm 두께의 합판 또는 하드 보드 등을 목적하는 칠판 치수로 대판을 만들고, 대판 위에 퍼티 또는 탄산칼슘, 아연화 등 무기 안료와 건성유를 연육한 도료 등을 일정 두께로 균일하게 도장한 다음, 완전히 건조시킨 후에 전분 접착제를 묽게하여 바르고 직포를 주름이 없이 균일하게 부착 건조시켜 직포층을 형성하는 공정; 자석이 잘 부착되는 0.3mm 정도의 철사로 15 내지 25메쉬로 제망된 철망을 목적하는 칠판크기로 절단하여 한 면에 적당한 간격으로 양면 접착테이프를 부착한 다음, 테이프에 붙어있는 간지를 떼어내고 이미 형성된 직포층위에 수평으로 압착 고정하여 자성층을 형성하는 공정; 이미 얻어진 자성층상에 통상의 칠판도료를 수회 수평 도장하여 건조 마감하거나, 소부 도료를 통상의 방법으로 도장하고 250℃ 정도에서 소부 처리하여 칠판 도막층을 형성하는 공정; 칠판 판넬에서 대판에 도포된 퍼팅층과 직포층 사이를 가벼운 힘으로 원형되로 쉽게 분리하여 다용도 칠판 시트를 얻는 공정으로 구성된다. 또한, 강자성체를 메탈로한 화이드 보드를 일본특개소 제62-68798호에서 제안하고 있다. 상기 특허에서는 하드 코팅 처리한 폴리에스테르 필름으로 이루어진 표면층과 시트상의 수지자석으로 이루어진 이면층을 갖는 화이트 보드를 개시히고 있다.

그러나, 상기 특허들에서 사용하고 있는 강판 또는 강자성체를 함유하는 시트 대신 자성체 도료를 사용한다면, 자석보드 제조시 생산비용을 절감시킬 수 있고, 밀도가 작아 가벼우므로 다루기 쉬우며, 대량으로 품질을 균일하게 할 수 있으므로 보드의 내구성면에서도 신뢰성을 가질 수 있을 것이라 기대된다.

따라서, 본 발명의 목적은 보드용 무용제형 자성체 도료의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 자성체 도료를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은 분자량이 1,000∼2,000인 폴리올과 폴리이소시아네이트 60∼80중량%과 이관능성 아크릴 단량체 20∼40중량%를 혼합시키는 단계; 상기 혼합물 100중량부에 금속미립자 70∼90중량부를 혼합시키는 단계; 및 상기 혼합물에 반응개시제 및 촉매를 첨가하고, 70∼100℃의 경화온도에서 경화시키는 단계를 포함한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 자성체 도료에 요구되는 물성은 경화속도가 빨라 작업성이 우수하여야 하고, 굴곡시 크랙이 발생하지 않아야 하며, 충분한 자성을 발현할 수 있도록 자성분말이 고충진되어야 하고, 도막형성이 용이하며 유연성을 갖고 플라스틱 필름에의 부착력이 우수하여야 한다.

한편, 본 발명에서는 반응형 아크릴 단량체가 첨가된 2액형 우레탄 수지가 상술한 요구조건을 만족시킬 수 있는 적절한 바인더 수지임을 발견하였다. 일반적으로 2액형 우레탄 도료는 도포가 가능하도록 유기용제로 희석시켜 사용하는 것이나, 도막 형성시 유기 용제의 휘발이 문제가 되므로, 본 발명에서는 희석제 역할을 하며, 최종적으로 도막형성에 참여할 수 있는 반응형 아크릴 단량체를 사용함으로써 무용제형 도료를 설계할 수 있었다. 이러한 형태에서는 두 구성물이 서로 다른 방식으로 경화가 진행되므로 상호침투망상형 구조를 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 자성체 도료는 금속분말을 고충진시 유연한 도막이 잘 형성되고, 플라스틱 필름에 부착력이 우수하다.

본 발명에 따르면, 기본 수지로 100% 고형분인 폴리올과 폴리이소시아네이트로 구성된 이액형의 폴리우레탄 수지를 선정하였으며 폴리올과 폴리이소시아네이트의 혼합비는 중량비로 4∼6 : 1일 때가 가장 적절함을 알 수 있었다. 폴리이소시아네이트 양이 상대적으로 적을때는 우레탄 반응이 잘 일어나지 않았으며, 적정비율보다 더 많은 양이 들어갈 때는 경화속도가 너무 빨라 기포가 발생되는 경향이 있다.

본 발명에 사용한 폴리올의 분자량이 1,000∼2,000인 것이 바람직하며, 예를 들어, 폴리에스테르계 폴리올, 폴리에테르계 폴리올 또는 아크릴계 폴리올 등이 있으며, 바람직하게는 폴리카프로락탐 디올, 폴리(1,4-부틸렌 디페이트) 디올, 또는 폴리(에틸렌글리콜 아디페이트) 디올과 같은 폴리에스테르계 폴리올이다. 또한, 폴리이소시아네이트는 지방족 폴리이소시아네이트가 바람직하며, 트리메틸 헥사메틸렌 트리이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 또는 톨루엔 디이소시아네이트 등이 있다.

반응형 희석제로써 이관능성 아크릴 단량체를 사용하였으며, 이때 폴리우레탄 총량(폴리올 + 폴리이소시아네이트) : 아크릴 단량체의 혼합비는 중량비로60∼80 : 20∼40사이일 때가 가장 바람직하였다. 즉, 이러한 조성을 가질 때, 금속미립자(자성체 분말)을 바인더수지 100중량부에 대하여 70∼90중량부의 범위로 첨가할 때, 금속미립자가 침강되지 않았으며, 최종 도막의 물성 또한 우수하였다. 하지만, 아크릴 단량체의 함량이 20%이하인 경우에는 조성물의 점도가 너무 높아 도포가 어려웠으며, 반면에 40%이상인 경우에는 점도가 너무 낮아 금속미립자의 침강이 일어났다.

상기 이관능성 아크릴 단량체로는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 (tripropylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 (polyethylene glycol diacrylate) 및 헥산디올 디아크릴레이트(hexanediol diacrylate)로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된다.

또한, 우레탄 반응을 촉진시키기 위한 촉매로서 디부틸틴디라우레이트 (Dibutyltindilaurate)를 폴리올과 폴리이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여 0.1∼1중량부를 첨가한다. 아크릴 단량체의 경화반응의 반응개시제 및 촉매로서 상기 아크릴 단량체 100중량부에 대하여 각각 AIBN(azobisisobutyronitrile) 0.01∼0.5중량부 및 디에틸아닐린(Diethylaniline) 0.1∼1중량부를 첨가한다.

본 발명에 사용되는 금속미립자는 평균입경이 10∼50㎛인 Fe, Ni, Si, Zn, 또는 Mn계 금속을 함유하는 미립자가 바람직하며, 구체적으로는 Mn-Zn-Fe, Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Ni, Fe-Ni-Mo, 또는 Al-Fe-Si 등이 있고, 그 사용량은 전체 바인더 수지조성물 100중량부에 대하여 70∼90중량부가 바람직하다. 이때, 70중량부 미만이면 자성체 도막 제조시 자석이 잘 달라붙지 않는 경향이 있고, 90중량부를 초과하면도료의 점도가 너무 높아져 도포가 용이하지 않고, 자성체 분말의 분산성이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 경화온도는 70∼100℃ 사이가 가장 바람직하며, 이보다 낮은 온도에서는 도막형성이 늦어졌으며, 높은 온도에서는 아크릴 단량체가 조금씩 휘발되어, 최종 도막 물성이 좋지 않았다. 이와 같은 경화온도에서의 충분한 도막을 형성하기 위한 건조시간은 대략 15∼60분 정도이었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자성체 도료는 기존의 수지자석에 비해 작업성, 성형성 등이 우수하여 다양한 분야에 응용이 가능하다. 본 발명에 따른 자성체 도료는 게시판 또는 기존 흑판대용으로 사용되고 있는 화이트보드, 그린보드, 또는 어린이 교육시설의 벽지 등 자석을 붙여야 하는 경우에 적용이 가능하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

분자량이 1,000인 폴리카프로락탐 디올 64g, 트리메틸 헥사메틸렌 트리이소시아네이트 16g, 헥산디올 디아크릴레이트 20g을 혼합한 다음, 평균입경이 약 20㎛인 Fe분말 80g을 첨가하고, 디부틸틴 디라우레이트 0.4g, 2,2-아조비스이소부틸로니트릴 0.01g, 및 디에틸아닐린 0.1g을 첨가하여 도료를 제조하였다. 이를 폴리에스테르 필름에 도포한 후, 약 70℃에서 약 15분간 경화시켜 시편을 제조하였다. 상기 시편의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

실시예 2

분자량이 1,000인 폴리카프로락탐 디올 56g, 트리메틸 헥사메틸렌 트리이소시아네이트 14g, 헥산디올 디아크릴레이트 30g을 혼합한 다음, 평균입경이 약 20㎛인 Fe분말 85g을 첨가하고, 디부틸틴 디라우레이트 0.35g, 2,2-아조비스이소부틸로니트릴 0.015g, 및 디에틸아닐린 0.15g을 첨가하여 도료를 제조하였다. 이를 폴리에스테르 필름에 도포한 후, 약 70℃에서 약 15분간 경화시켜 시편을 제조하였다. 상기 시편의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

실시예 3

분자량이 1,000인 폴리카프로락탐 디올 48g, 트리메틸 헥사메틸렌 트리이소시아네이트 12g, 헥산디올 디아크릴레이트 40g을 혼합한 다음, 평균입경이 약 20㎛인 Fe분말 80g을 첨가하고, 디부틸틴 디라우레이트 0.3g, 2,2-아조비스이소부틸로니트릴 0.02g, 및 디에틸아닐린 0.2g을 첨가하여 반응시켜 도료를 제조하였다. 이를 폴리에스테르 필름에 도포한 후, 약 70℃에서 약 15분간 경화시켜 시편을 제조하였다. 상기 시편의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 자성체 분말을 Fe 대신 평균입경이 약 50㎛인 Mn-Zn-Fe계 합금분말로 대체한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 시편의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

실시예 5

상기 실시예 1에서 폴리올을 폴리카프로락탐 디올 대신 폴리(1,4-부틸렌글리콜 아디페이트) 디올로 대체한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. 시편의물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

측정항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
인장물성(ASTM D638)인장강도파단신율5% 모듈러스	1000psi80%4,000psi	800psi70%3,500psi	700psi70%3,500psi	1100psi60%4,000psi	650psi110%2,600psi
부착강도(ASTM D3359-83)	100%	97%	99%	98%	99%
굴곡시험(ASTM D522-85)	크랙발생없음	크랙발생없음	크랙발생없음	크랙발생없음	크랙발생없음
연필강도(ASTM D3364-74)	6H	5H	4H	6H	2B
내화학성20% NaOH, 24시간20% H₂SO₄, 24시간증류수, 24시간20% 아세트산, 24시간	이상무이상무이상무이상무	이상무이상무이상무이상무	이상무이상무이상무이상무	이상무이상무이상무이상무	이상무이상무이상무이상무

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 제조된 자성체 도료는 경화속도가 빨라 작업성이 우수하고, 굴곡시 크랙이 발생하지 않으며, 충분한 자성을 발현할 수 있어 게시판 또는 기존 흑판대용으로 사용되고 있는 화이트보드, 그린보드, 또는 어린이 교육시설의 벽지 등 자석을 붙여야 하는 경우에 적용이 가능하다.

Claims

분자량이 1,000∼2,000인 폴리올과 폴리이소시아네이트 60∼80중량%과 이관능성 아크릴 단량체 20∼40중량%를 혼합시키는 단계; 상기 혼합물 100중량부에 금속미립자 70∼90중량부를 혼합시키는 단계; 및 상기 혼합물을 우레탄화 촉매 및 상기 이관능성 아크릴 단량체의 중합용 반응개시제와 촉매의 첨가 하에서 70∼100℃의 경화온도에서 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 폴리올과 폴리이소시아네이트의 혼합비가 중량기준으로 4:1∼6:1이고, 상기 우레탄화 촉매는 상기 폴리올과 폴리이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 0.1∼1 중량부로 첨가되고, 상기 이관능성 아크릴 단량체의 중합용 반응개시제 및 촉매는 상기 이관능성 아크릴 단량체 100 중량부에 대하여 각각 0.01∼0.5 중량부 및 0.1∼1 중량부로 첨가되고, 그리고 상기 금속미립자가 평균입경이 10∼50㎛인 Fe, Ni, Si, Zn 또는 Mn계 금속을 함유하는 미립자인 것을 특징으로 하는 보드용 무용제형 자성체 도료의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 폴리올은 폴리카프로락탐 디올, 폴리(1,4-부틸렌 디페이트) 디올 또는 폴리(에틸렌글리콜 아디페이트) 디올이고, 상기 폴리이소시아네이트는 트리메틸 헥사메틸렌 트리이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 또는 톨루엔 디이소시아네이트임을 특징으로 하는 보드용 무용제형 자성체 도료의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 이관능성 아크릴 단량체로는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 헥산디올 디아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택됨을 특징으로 하는 보드용 무용제형 자성체 도료의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 금속미립자는 Mn-Zn-Fe, Mn-Zn, Ni-Zn, Fe-Ni, Fe-Ni-Mo, 또는 Al-Fe-Si임을 특징으로 하는 보드용 무용제형 자성체 도료의 제조방법.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 보드용 자성체 도료.
제6항에 있어서, 상기 보드가 게시판, 흑판대용으로 사용되고 있는 화이트보드, 그린보드, 또는 어린이 교육시설의 벽지임을 특징으로 하는 자성체 도료.