KR100722199B1

KR100722199B1 - 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제

Info

Publication number: KR100722199B1
Application number: KR1020050084470A
Authority: KR
Inventors: 류진강; 박미자
Original assignee: 류진강; 박미자
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-05-28
Also published as: KR20070029875A

Abstract

본 발명은 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 마이크로캡슐 2∼20중량%, 원적외선 및 음이온 방사 광물질 5∼20중량%, 수용성 폴리우레탄 수지 50∼80중량%, 폴리이소시아네이트 0.1∼10중량%, 습윤제 0.1∼5중량% 및 증점제 0.1∼5중량%를 포함하는 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제는 친환경적인 수용성 폴리우레탄 바인더를 바탕으로 인체에 무해할 뿐만 아니라 천연향을 함유하여 향 치료 효과를 나타내는 마이크로캡슐과 원적외선과 음이온을 방사하는 광물질을 포함하고, 건조시간 및 끈적임과 같은 작업성, 및 내스크레치성 및 도막성과 같은 물질적 특성이 매우 우수한 효과가 있다.

마이크로캡슐, 폴리우레탄, 폴리이소시아네이트, 코팅제, 광물질

Description

마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제{Polyurethane coating containing micro-capsule and mineral materials}

본 발명은 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 친환경적인 수용성 폴리우레탄 바인더를 바탕으로 인체에 무해할 뿐만 아니라 천연향을 함유하여 향 치료 효과를 나타내는 마이크로캡슐과 원적외선과 음이온을 방사하는 광물질을 포함하는 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제에 관한 것이다.

각종의 액상 기능성 물질(예를 들어, 천연향)를 미소한 캡슐에 봉입해서 이루어지는 마이크로캡슐의 기술이 알려져 있다. 마이크로 캡슐화된 기능성 재료는 시트 재료의 표면에 도포해서 담지시킬 수 있고, 시트 재료에 여러 가지 기능을 부여할 수 있다.

이러한 마이크로캡슐 담지 시트의 이용 분야로서는 염료나 발색제를 봉입한 복사 시트, 색소를 봉입한 감광 기록 시트, 휘발성 용제를 봉입한 발포성 시트, 향료를 봉입한 향기부착 시트 등이 알려져 있다.

마이크로캡슐 담지 시트의 제조에 대해서는 기재 시트의 표면에 마이크로캡 슐이 분산된 도포액(바인더 포함)을 도포하여 건조시킴으로써 기재 시트의 표면에 마이크로캡슐의 층을 형성하는 방법이 알려져 있다. 공업적 생산에서는 연속 주행시킨 기재 시트의 표면에 연속적으로 도포액을 도포하여, 연속 띠 형상의 마이크로캡슐 담지 시트를 제조한다.

이와 관련된 기술로서 한국 공개특허 제2005-0028322에서는 마이크로캡슐 담지 시트를 롤상으로 감아두고 나서 사용해도 마이크로캡슐의 파괴가 발생하지 않고, 마이크로캡슐 담지 시트와 다른 부재의 접합도 양호하게 행할 수 있는 등, 취급하기 쉬운 마이크로캡슐 담지 시트를 개시하고 있다.

또한, 기능성 물질을 함유시킨 마이크로캡슐을 이용하여 기능성 물질의 기능발휘를 오랫동안 유지하려는 다양한 시도가 있었다.

한국 공개특허 제2000-0007993호는 향기가 나는 칩을 적용한 바닥재로, 복합 코아셀베이션법에 의해 제조된 마이크로캡슐을 사용하여 이를 졸 코팅된 칩의 형태로 제조하여 PVC 바닥재 내에 첨가하는 방법을 개시하고 있다. 또한 한국공개실용신안 제1997-0028651호는 마이크로 캡슐을 표면 또는 하지층에 넣는 마이크로 캡슐이 내재된 바닥장식재를 개시하고 있다.

아울러, 한국 특허출원 제2005-4773호에서는 은이 나노 코팅된 PCM(상전이 물질) 나노 캡슐의 투입 중량 대비 35∼65중량％의 나노 바인더가 투입되어 혼합된 재료 A와; 상기 재료 A의 중량 대비 0.1∼25중량％의 아로마 마이크로 캡슐이 투입되어 혼합된 재료 B와; 상기 재료 A와 재료 B를 합한 중량 대비 0.1∼25중량％의 나노 클레이가 투입·혼합되어 젤 형상으로 완성되는 것을 특징으로 하는 은이 나 노 코팅된 PCM 나노 캡슐을 주성분으로 한 상전이 복합조성물을 개시하고 있다.

이와 같이, 마이크로캡슐은 바인더에 의해 기재에 코팅된다. 이러한 바인더 재료는 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들면, 유기계 바인더 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 2종 이상을 병용해도 좋다.

유기계 바인더로서는, 예를 들면, 아크릴 수지계, 폴리에스테르 수지계, 불소 수지계, 알키드 수지계, 아미노 수지계, 비닐 수지계, 에폭시 수지계, 폴리아미드 수지계, 폴리우레탄 수지계, 불포화 폴리에스테르 수지계, 페놀 수지계, 폴리올레핀 수지계, 실리콘 수지계, 아크릴실리콘 수지계, 크실렌 수지계, 케톤 수지계, 로진변성 말레인산 수지계, 액상 폴리부타디엔, 쿠마론 수지 등의 합성 수지계 바인더; 에틸렌-프로필렌 공중합고무, 폴리부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합고무 등의 천연 또는 합성의 고무계 바인더; 셀락, 로진(송진), 에스테르검, 경화로진, 탈색셀락, 백셀락 등의 천연수지계 바인더; 질산셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 초산셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스 등의 열가소성 또는 열경화성 고분자계 바인더 등을 들 수 있다. 또한, 상기 합성수지계 바인더로서는, 가소성(열가소성)의 바인더이어도 좋고, 아크릴계, 메타크릴계, 에폭시계 등의 경화성(열경화성, 자외선 경화성, 전자선 경화성, 습기 경화성, 이들의 병용 등도 포함함)의 바인더를 들 수도 있다. 이들 유기계 바인더는 1종만 사용해도 좋고, 2종 이상 병용해도 좋다.

그러나, 상기 고무계 바인더, 라텍스계 바인더, 아크릴계 바인더는 인체에 유해하며 건조시간이 길고 캡슐과의 상용성이 떨어지는 단점이 있고, 수용성의 폴리우레탄계 바인더는 인체에는 무해하나 내스크레치성 및 도막성이 떨어지는 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 기존의 수용성 폴리우레탄 바인더에 저 분자량의 이소시아네이트를 첨가하면 내스크레치성 및 도막성이 향상됨을 발견하였고, 본 발명은 이에 기조하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 인체에 무해할 뿐만 아니라 건조시간 및 끈적임과 같은 작업성, 및 내스크레치성 및 도막성과 같은 물질적 특성이 매우 우수한 마이크로캡슐을 함유하는 폴리우레탄 코팅제를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로캡슐을 함유하는 폴리우레탄 코팅제는 마이크로캡슐 2∼20중량%, 원적외선 및 음이온 방사 광물질 5∼20중량%, 수용성 폴리우레탄 수지 50∼80중량%, 폴리이소시아네이트 0.1∼10중량%, 습윤제 0.1∼5중량% 및 증점제 0.1∼5중량%를 포함한다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 코팅제의 주성분은 상기 마이크로캡슐, 원적외선 및 음이온을 방사하는 광물질, 수용성 폴리우레탄 수지, 및 폴리이소시아네이트를 필수적으 로 포함한다.

일반적으로 마이크로캡슐은 수㎛∼수십㎛ 정도의 직경을 가지는 매우 작은 용기를 말하며, 이 작은 용기 속에 기능성 물질을 넣어 지속적으로 효능을 발휘하도록 한 것이다. 본 발명에 바람직한 마이크로캡슐은 마이크로캡슐 속에 탈취, 방향성 오일과 천연 향 등을 첨가하여 친환경적이며 인체에 유익한 기능성 물질을 지속적으로 방출한다.

상기 주성분에 있어서, 상기 마이크로캡슐의 사용량은 2∼20중량%이며, 2중량% 미만이면 첨가효과가 미미하며, 20중량%를 초과하면 상대적으로 바인더의 함량이 떨어져 필름, 합판, MDF, 또는 바닥재와 같은 기재와의 점착력이 떨어지는 경향이 있다.

한편, 상기 마이크로캡슐은 마이크로캡슐 전체 100중량%에 대하여 천연향과 같은 내용물(기능성 물질)을 2∼50중량% 범위내에서 불규칙하게 함유할 수 있다. 상기 기능성 물질이 15중량% 이하로 함유된 경우는 방출되는 기능성 물질의 양이 적어 소정의 목적을 달성하기 어렵고, 35중량%를 초과하여 함유하는 경우는 캡슐이 쉽게 터져 기능성 물질의 지속기간이 너무 짧은 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 기능성 물질의 함량을 17∼35중량%의 범위로 유지시킴으로써 기능성 물질의 효과 및 지속기간을 최대로 유지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 바인더로 사용되며, 인체에 무해하며, 무독성의 무취이고, 투명한 장점이 있다. 상기 수용성 폴리우레탄 수지의 사용량은 50∼80중량%가 바람직하며, 50중량% 미만이면 기재와의 접착력이 떨어지고, 80중량%를 초과하면 코팅제의 전체 기능성이 떨어지는 경향이 있다.

전술한 바와 같이, 수용성 폴리우레탄은 인체에 무해하며, 무독성의 무취이고, 투명한 장점이 있으나, 스크레치성이 떨어지고, 건조시간과 끈적임과 같은 작업성이 떨어지는 단점이 있다. 아울러, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 마이크로캡슐과의 상용성 및 도막성이 좋지 않은 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 상기 폴리이소시아네이트를 본 발명의 코팅제에 내스크레치성의 향상과 작업성 향상을 위해 첨가한다. 상기 폴리이소시아네이트는 지방족이며 무황변 타입이라는 점에서 바람직하며, 특히 NCO 함량이 17∼22%인 것이 바람직하다. 상기 NCO 함량이 17% 미만이면 최종 도막의 기계적 강도가 약해지고, 22%를 초과하면 도막이 갈라지는 경향이 있다.

또한, 상기 폴리이소시아네이트의 사용량은 0.1∼10중량%이 바람직하고, 0.1중량% 미만이면 도막의 내스크레치성의 향상이 거의 없으며, 10중량%를 초과하면 오히려 내스크레치성이 떨어지는 경향이 있다.

한편, 본 발명에 따른 코팅제는 원적외선 및 음이온을 다량 방사하는 광물질을 5∼20중량%로 포함한다. 상기 원적외선 및 음이온 방사 광물질로는 천연 일라이트, 토르말린, 맥반석, 점토 등과 같은 일반적으로 알려진 광물질을 모두 포함할 수 있고, 이를 미세하게 분말 형태로 첨가한다. 상기 광물질은 지속적으로 원적외선 및 음이온을 방사하여 실내의 중금속 및 유해가스를 흡착 분해하며, 필름, 합판, MDF, 또는 바닥재와 같은 기재에 존재하는 오염 및 세균들을 제거할 수 있다.

아울러, 상기 광물질의 사용량이 5중량% 미만이면 첨가효과가 미미하며, 20 중량%를 초과하면 상대적으로 바인더의 함량이 떨어져 필름, 합판, MDF, 또는 바닥재와 같은 기재와의 점착력이 떨어지는 경향이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 주성분 외에 코팅제의 도막성 및 작업성의 향상을 위해 습윤제 0.1∼5중량% 및 증점제 0.1∼5중량%를 첨가한다.

상기 습윤제는 도막의 젖음성, 퍼짐성, 흡착 도막성 등을 위해 첨가되며, 0.1중량% 미만이면 첨가효과가 거의 없으며, 5중량%를 초과하면 피막형성이 되지않고 흘러내리는 단점이 있다.

또한, 상기 증점제는 코팅제의 점도를 향상시켜 작업성 및 도막성을 향상시키며, 0.1중량% 미만이면 첨가효과가 거의 없으며, 5중량%를 초과하면 점도가 너무 높아져 작업시 단점이 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 코팅제의 최종 pH를 7∼9의 범위, 바람직하게는 pH 8±0.5로 산 또는 알카리로 조절하며, 상기 pH의 범위가 코팅제 내의 캡슐의 분산성, 상용성 및 성형성 면에서 바람직하며, 이러한 개념은 기존에 마이크로캡슐을 함유하는 어떠한 수용성 폴리우레탄 코팅제에 적용된 바 없다.

이렇게 구성된 본 발명의 코팅제는 데코시트, 플라스틱 필름, 합판, MDF, 바닥재와 같은 기재에 통상의 방법으로 코팅된다.

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

실시 예 1

입자크기가 300∼4000 메쉬 크기의 일라이트 10중량%, 천연 향이 약 25중량% 함유된 마이크로캡슐(세인화학, MSR-505) 13중량%, 수용성 폴리우레탄 수지(나노폴, UPA3100) 70중량%, NCO 함량이 20인 폴리이소시아네이트(나노폴, NH-100) 5중량%, 습윤제(Air Product Sulfynol-465) 1중량% 및 증점제(Romm & Hals, RH825) 1중량%를 첨가하였고, 상기 코팅제의 pH를 NaOH를 첨가하여 pH 8로 조정하여 상온에서 경화시켜 본 발명의 폴리우레탄 코팅제를 제조하였다.

실시 예 2

입자크기가 300∼4000 메쉬 크기의 토르말린 15중량%, 천연 향이 약 20중량% 함유된 마이크로캡슐(세인화학, ARO-Capsule 3000) 15중량%, 수용성 폴리우레탄 수지(나노폴, UPA3100) 60중량%, NCO 함량이 20인 폴리이소시아네이트(나노폴, NH-100) 8중량%, 습윤제(Air Product Sulfynol-465) 1중량% 및 증점제(Romm & Hals, RH825) 1중량%를 첨가하였고, 상기 코팅제의 pH를 NaOH를 첨가하여 pH 8로 조정하여 상온에서 경화시켜 본 발명의 폴리우레탄 코팅제를 제조하였다.

실시 예 3

입자크기가 300∼4000 메쉬 크기의 일라이트 20중량%, 천연 향이 약 20중량% 함유된 마이크로캡슐(세인화학, ARO-Capsule 3000) 15중량%, 수용성 폴리우레탄 수지(나노폴, UPA-3100) 60중량%, NCO 함량이 20인 폴리이소시아네이트(나노폴, NH-100) 3중량%, 습윤제(Air Product Sulfynol-465) 1중량% 및 증점제(Romm & Hals, RH825) 1중량%를 첨가하였고, 상기 코팅제의 pH를 NaOH를 첨가하여 pH 8로 조정하여 상온에서 경화시켜 본 발명의 폴리우레탄 코팅제를 제조하였다.

비교 예 1

입자크기가 300∼4000 메쉬 크기의 일라이트 14중량%, 천연 향이 약 20중량% 함유된 마이크로캡슐(세인화학, ARO-Capsule 3000) 14중량%, 수용성 아크릴계 수지(나노폴, UA-320) 70중량%, 습윤제(Air Product Sulfynol-465) 1중량% 및 증점제(Romm & Hals, RH825) 1중량%를 첨가하여 상온에서 경화시켜 아크릴계 코팅제를 제조하였다.

비교 예 2

입자크기가 300∼4000 메쉬 크기의 일라이트 18중량%, 수용성 폴리우레탄 수지(나노폴, UPA-3100) 80중량%, 습윤제(Air Product Sulfynol-465) 1중량% 및 증점제(Romm & Hals, RH825) 1중량%를 첨가하여 상온에서 경화시켜 아크릴계 코팅제를 제조하였다. 상기 코팅제의 pH는 5.5이었다.

상기 실시 예 1 내지 3 및 비교 예 1∼2에 따른 코팅제를 플라스틱 도막 위에 통상의 방법으로 도포한 다음, 그 작업성 및 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시 예 1	실시 예 2	실시 예 3	비교 예 1	비교 예 2
인체영향	무해	무해	무해	나쁨	무해
냄새	무취	무취	무취	독성냄새	무취
스크레치성¹ ⁾	3H	3H	3H	2H	1H
건조시간(상온)	4분	6분	6분	24시간	5시간
끈적임² ⁾	15분	18분	17분	72시간	12시간
캡슐과의 상용성³ ⁾	양호	양호	양호	굳음	염 발생
도막성⁴ ⁾	우수	우수	우수	나쁨	나쁨

측정방법

1) 스크레치성: 상온에서 약 4시간 경화후 연필경도를 측정(KS기준 1H이상)

2) 끈적임: 도막면에 손끝이 닿는 부분이 약 1.5㎝되도록 가볍게 눌렸을 때 도막면에 지문 자국이 남지않는 상태 및 끈적이지 않는 상태를 시간으로 측정

3) 캡슐과의 상용성: 육안으로 관찰

4) 도막성: 도막을 확산 주광하에서 레벨링, 파임, 뭉침 정도를 육안으로 측정

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제는 친환경적인 수용성 폴리우레탄 바인더를 바탕으로 인체에 무해할 뿐만 아니라 천연향을 함유하여 향 치료 효과를 나타내는 마이크로캡슐과 원적외선과 음이온을 방사하는 광물질을 포함하고, 건조시간 및 끈적임과 같은 작업성, 및 내스크레치성 및 도막성과 같은 물질적 특성이 매우 우수한 효과가 있다.

Claims

마이크로캡슐 2∼20중량%, 원적외선 및 음이온 방사 광물질 5∼20중량%, 수용성 폴리우레탄 수지 50∼80중량%, 폴리이소시아네이트 0.1∼10중량%, 습윤제 0.1∼5중량% 및 증점제 0.1∼5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제.
청구항 1에 있어서, 상기 폴리이소시아네이트의 NCO 함량이 17∼22%인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제.
청구항 1에 있어서, 상기 마이크로캡슐 전체 100중량%에 대하여 천연향의 함량이 17∼35중량%인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제.
청구항 1에 있어서, 상기 코팅제의 pH는 7∼9인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 및 광물질을 함유하는 폴리우레탄 코팅제.