KR100755117B1 - 산화아연을 함유하는 내마모성 다층으로 안정화되는 플라스틱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 산화아연 함유층 및 하나 이상의 내마모성 외층을 포함하는 플라스틱 용품에 관한 것이다.

산화아연 함유층, 내마모성 외층, 플라스틱 용품, 졸-겔 물질

Description

산화아연을 함유하는 내마모성 다층으로 안정화되는 플라스틱 {Plastics Stabilized with Zinc Oxide-Containing, Abrasion-Resistant Multilayers}

도 1은 코팅 용액을 포함하는 산화아연을 분무하여 도포하고 경화시킨 (1 시간, 130 ℃) 플레이트의 QUV-A 내후성 시험 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

본 발명은 산화아연을 함유하는 내마모성 다층으로 안정화되는 플라스틱에 관한 것이다.

상당수의 플라스틱들을 실외에서 사용하려면 분해되지 않도록 적절한 자외선 흡수제로 보호해야 한다. 이러한 것은 예를 들어 플라스틱 물질 전체 부피에 자외선 흡수제를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 또한 자외선 흡수제를 포함하는 코팅물로 플라스틱을 보호할 수도 있으며, 이때 코팅물은 동시 압출 또는 습식 화학 방법으로 도포될 수 있다.

통상적으로 유기 자외선 흡수제를 사용하여 플라스틱을 효과적으로 보호할 수 있다. 그러나 아주 장기간 자외선을 쬐게 되면 (예를 들면, 일광), 유기 자외선 흡수제 자체가 천천히 분해되어 보호 활성을 상실하게 된다. 게다가, 날씨 (습 기, 온도 상승)의 영향으로 이것이 움직여 침출되기 때문에 결국 자외선 흡수제가 손실될 수 있다.

한편, 예를 들어 산화아연과 같은 무기 자외선 흡수제는 유기 자외선 흡수제의 상기 단점들을 보이지 않는다. 게다가, 사용되는 산화아연 (나노 ZnO)의 입자 크기가 충분히 작은 경우에는 이것으로부터 매우 투명한 층을 제조할 수 있다. 이런 산화아연 나노 입자의 제조는 예를 들어 독일 특허출원 DE 19907704.5에 개시되어 있다.

플라스틱 물질이 자외선 차단 뿐만이 아니라 기계적 손상 또한 입지 않도록 보호할 필요가 있는 경우, 내마모성 코팅물을 도포함으로써 달성할 수 있다. 특히, 유리를 폴리카르보네이트와 같은 플라스틱으로 대체한 경우, 극도의 내마모성이 필요하게 된다. 이런 엄격한 요구사항들을 만족시키는 몇가지 코팅물이 이미 기술되어 있다. 몇 가지 예를 US 5 677 410, DE-A 196 03 241, WO 98/52992, EP-A 947 520, DE-A 45 38 361 및 EP-A 0 263 428에서 찾을 수 있다. 그러나 산화아연을 이런 코팅물에 혼입하는 것은 내마모성의 감소를 초래할 수 있으므로, 종종 문제가 된다. 또한, 부적절한 상용성으로 인해 산화아연 나노 입자가 코팅물 내에서 응집되거나 뭉쳐서 혼탁화를 초래할 수 있다. 코팅 용액이 산성 촉매제을 포함한다면 (많은 졸-겔 용액의 경우가 이러함), 산화아연이 용해되어 더이상 자외선 차단에 기여할 수 없게 된다.

본 발명의 목적은 항구적인 자외선 차단능 및 내마모성 표면을 가지며 상기 언급한, 코팅물의 제조시 발생되는 단점들이 없는 플라스틱을 제공하는 것이다.

놀랍게도 하나 이상의 ZnO 함유층 및 하나 이상의 내마모성층을 포함하는 다층 구조를 사용함으로써 상기 언급한 특성을 갖는 플라스틱을 제조할 수 있음이 본 발명에 이르러 밝혀졌다.

본 발명은 하나 이상의 산화아연 함유층 및 하나 이상의 내마모성 외층을 포함하는 코팅물을 포함하는 플라스틱 용품에 관한 것이다.

ZnO 공급원으로는 입자 크기가 30 nm 미만인 ZnO 나노 입자를 사용할 수 있다. 바람직한 ZnO 나노 입자 제제는 응집 또는 다른 침강 현상 없이 코팅 용액 및(또는) 하나 이상의 코팅 용액 성분과 직접 혼합할 수 있는 것이다. 독일 특허출원 공개 DE-A 19907704.5에 기재된 ZnO 나노 입자를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 관련해서, 내마모성 코팅물은 테이버 연마기 (Taber Abrader) (ISO 3537, 1000 번 회전, 회전 당 500 g 하중, CS-10-F 연마용 매질)로 스크래치한 후에, 스크래치 트랙 (ASTM D 1003) 상에서 산란되는 빛이 20 % 미만, 바람직하게는 10 %미만, 더욱 바람직하게는 5 % 미만인 것이다. 비교하면, 시판되는 폴리카르보네이트 (Bayer AG가 판매하는 마크롤론 (Makrolon))는 테이버 연마기 시험의 100 번 회전만에 스크래치 트랙 상에서 빛이 30 % 이상 산란되어 나타났다.

내마모성 코팅물의 예는 특히 열 또는 방사선 경화성 졸-겔 물질이다. 일반적으로 이런 졸-겔 물질들은 저분자량의 유기알콕시실란 및/또는 유기실란올의 축 합물을 기재로 하며, 이것들은 추가의 축합 및(또는) 중합에 의해 (불포화되거나 에폭시관능기를 갖는 유기실릴 잔기인 경우) 기판 상에 경화되어 고도의 내마모성 코팅물을 생성할 수 있다. 이런 졸-겔 물질들은 문헌에 반복적으로 기재되어 있고, 예를 들면 US 5 677 410, DE-A 196 03 241, WO 98/52992, EP-A 947 520, DE-A 45 38 361 및 EP-A 0 263 428에 기재되어 있다.

본 발명에 관련해서, 산화아연을 함유하는 코팅물은 바람직하게는 1차 입자 크기가 1 내지 30 nm인 산화아연 입자를 적절한 결합제와 함께 함유하여 가시광선 영역에서의 주목할 만한 산란 또는 흡수가 전혀 관찰되지 않는 것이다. 산화아연에 특히 적절한 결합제는 광산화성 분해 경향을 약간만 보이거나 아예 보이지 않는 것들이다. 이 코팅물은 1 내지 50 중량%의 산화아연을 함유한다.

플라스틱 상의 본 발명에 따른 가장 단순한 다층 구조는 산화아연 함유층 및 내마모성 외층을 갖는 것이다. 그러나 추가의 층을 도포할 수도 있다.

본 발명의 한 실시양태에서는, 처음에 산화아연 함유층을 기판에 도포하고 용매와 같은 휘발되기 쉬운 성분을 임의로 증발시켜 산화아연을 함유하는 내마모성 표면을 얻는다. 그 후, 이 내마모성 코팅물을 추가로 경화시키거나 또는 그렇게 하지 않으면서 도포한 후, 마지막으로 열 또는 방사선 경화시킨다.

본 발명의 추가의 실시양태에서는, 접착성을 증가시키기 위해 기판 표면을 커플링제를 사용하여 화학적으로 처리하거나 물리적으로 (플라스마, 코로나) 처리한 후, 산화아연 함유층을 도포한다. 그러나 또한 커플링제 자체를 산화아연 입자에 대한 결합제로 이용할 수도 있어서, 추가의 코팅 단계가 필요없을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 다층 구조의 내마모성층을 가스상으로부터 순수 무기층 또는 주로 무기층인 형태로 침착시킬 수도 있다. 후자의 경우, 예를 들면, SiO₂, TiO₂, Al₂O₃ 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이런 방법으로 내마모성을 보다 증가시킬 수 있고(거나) 반사 방지 작용을 개선시킬 수 있다.

수성 분산액 중의 나노 결정 산화아연을 여러 가지 유기실란으로 표면 개질시킬 수 있다. 유기실란은 하나 이상의 축합-가교 잔기를 포함해야 한다. 이런 잔기들의 예는 알콕시 잔기 (특히 메톡시 또는 에톡시 잔기), 실란올 또는 아세톡시 잔기이다. 유기실란의 유기 잔기는 지방족, 방향족 또는 경우에 따라 지방족으로 치환된 것이거나 방향족으로 치환된 것일 수 있다. 이런 유기실란의 예는 메틸트리에톡시실란 또는 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란이 있다.

본 발명의 한 실시양태에서는, 수성 분산액 중의 나노 산화아연의 표면 개질은 유기실란 (순수한 유기실란 또는 적절한 용매에 용해된 유기실란)을 첨가하고, 15 ℃와 100 ℃ 사이의 온도에서 반응 혼합물을 교반함으로써 계속 진행된다. 뭉치지 않게 하기 위해, 초음파의 존재하에서 반응을 수행하는 것이 바람직할 수도 있다.

경화 코팅물 중의 유기실란과 나노 산화아연의 비율은 플라스틱, 유리, 세라믹 물질, 금속 등과 같은 기판에 도포하고, 건조/경화한 후에 투명한 코팅물이 얻어지게 되는 비율인 것이 보통이다. 상기 비율은 나노 산화아연 1 내지 50 중량%와 유기실란 5 내지 90 중량% 사이이다.

특히 바람직한 기판은 투명한 기판이다.

산화아연을 함유하는 내마모성층의 도포는 일반적으로 사용되는 모든 방법 (원심분리, 분무, 침지, 플러딩 (flooding), 나이프 도포 또는 브러쉬 도포 포함)으로 수행될 수 있다.

본 발명의 다층 구조에 제공될 수 있는 기판의 예는 플라스틱, 예를 들어, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리비닐 시클로헥산 및 이들의 공중합체, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체 (ABS), 염화폴리비닐, 폴리카르보네이트 또는 이들의 블렌드와 같은 플라스틱이다.

예를 들면, 건물이나 차량 (자동차, 버스, 화물차, 기차)용 유리의 대체물로 항구적인 자외선 차단, 내마모성 코팅물을 제공하는 본 발명의 투명한 플라스틱을 사용할 수 있다.

<실시예>

내스크래치성 코팅물 1 :

내스크래치성 코팅물은 6.8 % 시클로-{SiOCH₃[(CH₂)₂Si(CH₃) ₂OH]}₄, 32.1 % 테트라에틸오르토실리케이트, 9.6 % 알루미늄 2-부틸레이트, 5.1 % 아세토아세트산 에스테르, 12.6 % 물, 32.8 % 1-메톡시-2-프로판올 및 1 % 광안정화제 (Tinuvin 384, Ciba)로 이루어진 졸-겔 용액으로 제조되었다. 제조 방법은 EP-A 947 520에 개시되어 있다. 시클로-{SiOCH₃[(CH₂)₂Si(CH₃)₂OH]} ₄는 US 5 880 305에 개시된 대로 제조하였다. 시클로-{SiOCH₃[(CH₂)₂Si(CH₃)₂OH]} ₄는 이후에 D4-실란올이라 지칭한다.

내스크래치성 코팅물 2 :

테트라에톡시실란 (TEOS) 10 g을 1-메톡시-2-프로판올 5.5 g에 용해시키고 교반시키면서 0.1 N p-톨루엔술폰산 1.0 g과 혼합하고 추가로 30 분 동안 더 교반하였다. 그 후, 0.1 N p-톨루엔술폰산 1.0 g을 추가로 첨가하고 60 분간 더 교반하였다 (예비가수분해물). 알루미늄 sec-부틸레이트 3.0 g을 1-메톡시-2-프로판올 1.0 g에 용해시키고, 빙냉시키면서 아세토아세트산 에스테르 1.6 g과 혼합하고 5 ℃에서 상기 예비가수분해물에 첨가하였다. 첨가가 완료된 후 추가로, 1-메톡시-2-프로판올 3.8 g에 용해되어 있는 D4-실란올 2.4 g 및 0.1 N p-톨루엔술폰산 2.0 g을 첨가하고 추가로 60 분간 교반하였다.

여러 층을 원심분리에 의해 도포하였으며 이때, 각 경우에 최대 회전 속도 (rpm) 및 최대 회전 속도에서의 유지 시간 (초)을 항상 표시했다.

테이버 연마기 시험으로 (ISO 3537, 1000 번 회전, 회전 당 500 g 하중, CS-10-F 연마용 매질) 내마모성을 시험하고 이어서 산란광을 측정하였다 (ASTM D 1003). 코팅된 마크롤론 3103의 내성을 ASTM G 154-97 (4 회전)에 따른 QUV-A 및 DIN 53 384에 따른 QUV-B 내후성 (weathering)으로 결정하였다. DIN 6174에 반영함으로써, 폴리카르보네이트의 황화의 척도로서의 황색 지표 b^*를 결정하였다. 원심분리 단계는 헤라오이스 (Heraeus) (Variofuge RE)에서 제조한, 반경 20.4 cm인 회전자가 장착된 실험실용 원심분리기로 수행하였다.

다층 코팅물의 한 실시양태는 하기와 같다.

내스크래치성층

ZnO 함유층

커플링제 (프라이머)

폴리카르보네이트

ZnO 함유층이 폴리카르보네이트에 적절하게 접착되는 경우, 커플링제 (프라이머)는 없어도 된다. 또한, ZnO 입자에 대한 결합제로 커플링제를 사용하여 하기의 층 구조물을 얻을 수도 있다.

내스크래치성층

커플링제+ZnO

폴리카르보네이트

실시예 1 : 비표면개질 나노 산화아연의 제조

탈수 아세트산아연 590 g을 상온에서 6 L 플라스크 안의 분석 등급 (analytical grade) MeOH 2000 g에 첨가하여 교반하였다. 아세트산아연은 완전히 용해되지 않았다. 이와 동시에, 분석 등급 MeOH 1000 g 중의 분석 등급 KOH (86.6 %) 296.1 g의 KOH 용액을 냉각시키며 제조하였다. 그 후, 이 KOH 용액 100 ml을 상기 아세트산아연 용액에 첨가하였다. 아세트산아연의 용해되지 않았던 부분이 용해되었다. 그 후, 나머지 KOH 용액을 첨가하였다. 커다란 백색 침강물이 즉시 형성되었고 이것은 약 70 분간 교반한 후에 반투명해졌다. 그 후, 졸을 끓는점까지 25 분 동안 가열한 후, 열원을 차단하였다. 밤새 방치한 후, 백색 침강물이 형성되었다. 교반 후, 침강물을 원심분리로 제거하였다 (30 분, 5,000 rpm). 겔형 잔류물 295.9 g을 얻었고, 이것의 X선 회절 조사로 단일 결정상으로서의 산화아연임을 밝혀냈다. 겔형 잔류물을 염화메틸렌 439.3 g과 혼합하고 침강물이 완전히 분산될 때까지 흔들었다. 얻어진 분산액은 반투명했고 여러 달 동안 침강에 안정 했다.

실시예 2 : 유기실란을 사용한 수성 분산액 중에서의 표면개질에 적절한, 비표면개질 나노 산화아연의 제조

탈수 아세트산아연 590 g을 6 L 플라스크 안의 분석 등급 MeOH 2000 g 중에 현탁시키고 60 ℃로 가열하였다. 아세트산아연은 용해되었다. 이와 동시에, 분석 등급 MeOH 1000 g 중의 분석 등급 KOH (84.7 %) 302 g의 KOH 용액을 냉각시키며 제조하였다. 그 후, 이 KOH 용액을 상기 아세트산아연 용액에 첨가하였고 이것은 60 ℃였다. 커다란 백색 침강물이 즉시 형성되었고 이것은 약 5 분 후에 반투명해졌다. 60 ℃에서 추가로 80 분간 계속 교반하였고 교반이 끝나갈 무렵, 배치 (batch)는 유백색이었다. 열원을 제거한 후, 210 분간 추가로 교반하였다. 밤새 방치한 후, 3243 g을 제거하고 분석 등급 MeOH 1000 g으로 대체하였다. 그 후, 졸을 20 분간 교반하였다. 45 분의 침강 시간 후에, 상층물 768 g을 다시 제거하고 분석 등급 MeOH 500 g으로 대체하였다. 졸을 다시 30 분 간 교반하고 40 분의 침강 시간 후에, 상층액 745 g을 다시 제거하고 분석 등급 MeOH 500 g으로 대체하였다. 그 후, 졸을 마지막으로 30 분 동안 교반하고 원심분리 (30 분, 5000 rpm)했고, 기울여 따라냈다. 253.15 g의 겔형 잔류물을 얻었고, 이것의 X선 회절 조사로 단일 결정상으로서의 산화아연임을 밝혀냈다.

실시예 3 : 실시예 1의 비표면개질 나노 산화아연을 포함하는 2 층 구조

알루미늄 sec-부틸레이트 29.5 g을 1-메톡시-2-프로판올 5.9 g에 용해시키고 아세토아세트산 에스테르 15.5 g을 상온에서 첨가한 후 용액을 60 ℃로 가열하였 다. 이 용액을 교반하면서 1-메톡시-2-프로판올 31.8 g 중의 D4-실란올 17.3 g을 적가하였다. 첨가가 완료된 후, 용액을 60 ℃에서 추가로 1 시간 동안 교반하였다 (알루미늄/D4 실란올 전구체). 이와 동시에, 테트라에톡시실란 (TEOS) 58.0 g을 n-부탄올 50.3 g에 용해시키고 0.1 N p-톨루엔술폰산 5.0 g과 혼합하였고, 상온에서 1 시간 동안 교반하였다 (예비가수분해물). 이어서, 이 예비가수분해물을 교반하면서, 상온으로 냉각된 알루미늄/D4-실란올 전구체와 혼합하였고, 이 용액을 1 시간 더 교반하였다. 그 후, 실시예 1에 따라 제조된 나노 산화아연 분산액 94.8 g (25 중량% ZnO), 탈이온수 5.0 g 및 1-메톡시-2-프로판올 38.1 g 중의 D4-실란올 20.7 g을 추가로 첨가하고 이 반응 혼합물을 상온에서 다시 1 시간 동안 교반하였다.

접착성을 증가시키기 위해서, 5 개의 폴리카르보네이트 플레이트 (마크롤론, Bayer AG)을 스핀 코팅 (1000 rpm, 20 초)에 의해 히드록시메틸트리에톡시실란 (에탄올 중의 HMTS, 50 중량%)으로 코팅하고 130 ℃에서 1 시간 동안 열처리하였다. 뒤이어, 산화아연을 포함하는 코팅 용액을 미리 이 방법으로 처리된 플레이트 상에 분무하여 도포하였고, 경화시킨 뒤 (1 시간, 130 ℃) 플레이트를 QUV-A 풍화시켰다.

QUV-A 내후성 시험 결과를 표 1에 요약했으며, 도 1에 그래프로 나타냈다.

시료 번호	0 시간	250 시간	500 시간	750 시간	1000 시간
HFC 528-1	2.9	X	X	X	X
HFC 528-2	2.8	1.8	X	X	X
HFC 528-3	3.2	X	2.1	X	X
HFC 528-4	2.5	X	X	1.9	X
HFC 528-5	2.9	X	X	X	2.7

실시예 4 : 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란을 이용한 수성 분산액 중의 실시예 2의 나노 산화아연의 표면 개질

실시예 2의 나노 산화아연 겔 10 g (약 55 중량%의 ZnO 및 약 40 중량%의 MeOH, 증류수, 무기 염 포함)을 증류수 90 g과 혼합하고 반투명한 분산액이 얻어질 때까지 격렬하게 교반하였다. 그 후, 초음파조 중 70 ℃에서 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란을 여기에 첨가하였다. 그 후, 반응 혼합물에 초음파 처리를 하면서 추가로 30 분 동안 70 ℃로 가열하였다 (생성되는 메탄올이 빠져나가도록, 반응 용기를 밀폐하지 않았음). 냉각 후에, 무색/우윳빛 분산액/에멀젼이 얻어졌다.

실시예 5 : 표면개질된 나노 산화아연을 포함하는 3 층 구조 (테이버 연마기 시험을 사용하여 결정된 내마모성)

접착성을 증가시키기 위해, 각 경우에 제1 마크롤론 플레이트 (10×10 cm)를 처음에 3-아미노프로필트리메톡시실란 (AMMO, 200 rpm, 20 초)으로 코팅하고 히드록시메틸트리에톡시실란 (에탄올 중의 HMTS, 50 중량%, 1000 rpm, 20 초)으로 제2 플레이트를 코팅한 후, 30 분간 130 ℃에서 열처리하였다. 그 후, 실시예 4에 따라 제조된 나노 산화아연 분산액을 필름 주형 구조 (틈새 높이 30 ㎛)를 갖춘 마크롤론 플레이트 둘 다에 도포하고 30 분간 130 ℃에서 경화시켰다. 마지막으로, 내스크래치성 코팅물 2 역시 도포하였고 (500 rpm, 20 초), 이것을 1 시간 동안 80 ℃에서 경화시킨 후, 1 시간 동안 130 ℃에서 경화시켰다. 테이버 연마기 스크래치후, 4.0 (AMMO) 및 3.5 (HMTS) 백분율점(percentage point)의 산란광 증가가 기록되었다.

이것과 비교해 보면, 시판되는 내스크래치성 코팅물을 포함하는 폴리카르보네이트 (예를 들어, Margard MR 10)는 약 12 백분율점의 산란광 증가를 보였다.

실시예 6 : 표면개질된 나노 산화아연을 포함하는 2 층 구조 (QUV-B 풍화기를 사용하여 결정된 자외선 내성)

접착성을 증가시키기 위해, 마크롤론 플레이트 (7.5×15 cm)를 먼저 히드록시메틸트리에톡시실란으로 코팅한 후 (에탄올 중의 50 중량%, 1000 rpm, 20 초), 130 ℃에서 1 시간 동안 열처리하였다. 실시예 4에 따라 제조된 나노 산화아연 분산액을 스핀 코팅에 의해 도포하고 (400 rpm, 20 초), 130 ℃에서 1 시간 동안 경화시킨 후에, 마지막으로 내스크래치성 코팅물 2 역시 도포하였고, 이것을 80 ℃에서 1시간 동안 경화시킨 후, 130 ℃에서 1 시간 동안 경화시켰다. 그 후, QUV-B 풍화기를 통해 자외선 내성 및 내후성을 시험하였다. 폴리카르보네이트의 황화 척도로 황색 지표 b^*를 사용하였다.

이와 비교하면, 비코팅된 폴리카르보네이트 (마크롤론 3103, Bayer)는 500 시간 후에, 황색 값 b^*가 18.5였다.

QUV-B 내후성 시험 결과는 표 2에 요약되어 있다.

시료	0 시간	250 시간	500 시간
나노 ZnO를 포함하는 마크롤론 3103	1.3	1.4	2.5
마크롤론 3103		11.2	18.5

실시예 7 : 실시예 1의 비표면개질된 나노 산화아연을 포함하는 2 층 구조 (테이버 연마기 시험을 사용하여 결정된 내스크래치성)

제일 먼저, 알루미늄 sec-부틸레이트 29.5 g을 1-메톡시-2-프로판올 5.9 g에 용해시키고 아세토아세트산 에스테르 15.5 g과 혼합하여 가열하였다. 이 용액을 교반하면서 1-메톡시-2-프로판올 31.8 g 중의 D4-실란올 17.3 g을 적가하였다. 첨가가 완료된 후, 60 ℃에서 추가로 1 시간 동안 교반하였다 (알루미늄/D4 실란올 전구체).

이와 동시에, TEOS 58.0 g을 1-부탄올 50.3 g에 용해시키고, 교반시키면서 0.1 N p-톨루엔술폰산 5.0 g과 혼합하였고, 추가로 60 분 동안 교반하였다 (예비가수분해물). 그 후, 이 알루미늄/D4-실란올 전구체와 예비가수분해물을 한데 합하여 60 분 동안 추가로 교반하였다. 마지막으로, ZnO 졸 94.8 g (실시예 1의 염화메틸렌 중의 31 중량%)과 탈이온수 5.0 g을 첨가하고 1-메톡시-2-프로판올 38.1 g 중의 D4-실란올 20.7 g을 추가로 첨가하였다. 그 후, 생성된 용액을 도포하기 전에 60 분 동안 추가로 교반하였다.

이로써 생성되는 산화아연 함유 코팅 용액의 폴리카르보네이트에 대한 접착성을 증가시키기 위해서, 5 개의 마크롤론 플레이트 (100 mm×100 mm)를 히드록시메틸트리에톡시실란 (에탄올 중의 HMTS, 50 중량%)으로 스핀 코팅시켜 (1000 rpm, 20 초) 코팅하고 130 ℃에서 1 시간 동안 열처리하였다.

그러나 예를 들어, 아크릴레이트, 아크릴레이트 알콕시실란, 메타크릴레이트, 메타크릴레이트 알콕시실란, 아미노실란 또는 폴리우레탄과 같은 다른 성분들 이 커플링제로 사용될 수 있다.

커플링제 (프라이머)를 도포한 후에, 산화아연을 함유하는 코팅 용액을 스핀 코팅 (2000 rpm, 20 초)으로 마크롤론 플레이트에 도포하였다. 그 후 이것을 130 ℃에서 30 분 동안 열경화시켰다.

내스크래치성 코팅물 1을 스핀 코팅시키고 (800 rpm, 20 초), 이것을 130 ℃에서 60 분 동안 경화시켰다.

테이버 연마기 스크래치 후에, 4.6 백분율점의 산란광 증가가 얻어졌다.

본 발명을 설명하기 위해 앞에 상세히 기재하였지만, 상기 상세한 설명은 이 목적만을 위해서이며, 특허청구범위에 의해 제한될 수 있는 것을 제외하고는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업계의 숙련인에 의해 그 안에서 여러 가지 변형이 만들어 질 수 있음이 이해되어야 한다.

본 발명의 플라스틱 용품은 하나 이상의 산화아연 함유층 및 하나 이상의 내마모성층을 포함하는 다층 구조를 사용하므로, 항구적으로 자외선을 차단할 수 있고 투명할 수 있다는 특징을 갖는다.

Claims (20)

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15. i) 플라스틱 기재,

    ii) 임의로 커플링층,

    iii) 결합제 수지로서의 유기실란 중에 함유된, 1차 입자 크기가 1 내지 30 nm인 산화아연 나노입자를 필수적으로 포함하는 하나 이상의 산화아연 코팅, 및

    iv) 졸-겔 물질을 함유하는 내마모성 외층

    으로 구성된 투명한 플라스틱 용품.
16. 제15항에 있어서, 산화아연 입자가 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란으로 표면 개질된 것인 플라스틱 용품.
17. 제15항에 있어서, 플라스틱 기재가 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리비닐 시클로헥산 및 이들의 공중합체, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체 (ABS), 폴리비닐 클로라이드, 폴리카르보네이트 및 이들의 블렌드로 구성되는 군에서 선택된 부재를 포함하는 것인 플라스틱 용품.
18. 제17항에 있어서, 산화아연 입자가 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실란으로 표면 개질된 것인 플라스틱 용품.
19. a) 결합제 수지로서의 유기실란 중에 함유된, 1차 입자 크기가 1 내지 30 nm인 산화아연 나노입자를 주성분으로 하는 하나 이상의 산화아연 코팅을 플라스틱 용품에 도포하는 단계, 및

    b) 졸-겔 물질을 함유하는 내마모성 코팅을 도포하는 단계

    를 포함하는, 플라스틱 용품을 UV 조사 및 기계적 손상으로부터 보호하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 산화아연 코팅을 도포하기 전에 커플링층을 상기 용품에 도포하는 방법.

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