KR100759101B1 - 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 방음판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 6 내지 15개의 관능기를 갖는 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100 중량부; 1 관능성, 2 관능성, 및 다관능성 아크릴레이트계 모노머 중 2 종 이상의 혼합물 25 내지 125 중량부; 전도성 금속 산화물 2 내지 25 중량부; 실리콘계 발유성, 슬립핑성, 레벨링성 부여제 1.25 내지 25 중량부; 광중합 개시제 0.25 내지 10 중량부; 및 알콜류 및 케톤류의 혼합 용매 300 내지 700 중량부를 포함하는 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 방음판에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 외부의 이물질로부터의 충격에 대한 표면의 내스크래치성, 투명 방음판 표면에 부착되는 매연, 먼지 등 이물질의 부착을 억제하는 발수, 발유성, 슬립핑성 등의 내오염성, 및 공기 중에 떠도는 이물질과의 마찰 등으로 발생되는 정전기로 인한 이물질의 부착을 억제하는 대전방지성을 부여시킬 수 있는 코팅 조성물 및 간단한 코팅 공정을 통하여 이를 이용한 투명 방음판을 제공할 수 있다.

Description

코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 방음판{A coating composition and a transparent soundproof panel using the same}
본 발명은 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 방음판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 내스크래치성, 내오염성, 및 대전방지성을 부여시킬 수 있는 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 방음판에 관한 것이다.
투명 방음판이나 가전제품 등에 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 또는 폴리카보네이트(PC) 등의 투평판 등이 주로 사용되어 왔으나, 상기 투평판 표면에 찰상(Scratch)과 마모가 심하고 오염 부착이 심해 청소의 어려움이 있는 문제가 있어서, 상기 찰상 등을 방지하기 위하여 UV 경화형 폴리우레탄 수지를 코팅하는 방법이 널리 사용되었다. 하지만, 이 경우에는 내찰상과 내마모의 면에서는 상당한 진전이 있었으나 이후 발생하는 오염과 이의 청소의 문제점은 여전히 존재하게 되었다.
그 결과, 수년 전부터는 표면의 오염 방지를 위하여 광촉매 코팅제를 표면에 도포하는 방법이 채택되어 실용화 되고 있다. 하지만, 이 경우에도 코팅 초기 에는 본래의 효능대로 태양광을 조사받으면 자외선에 의하여 광촉매 주성분인 TiO2 등이 표면에 전자가 여기되어 활성산소와 활성 OH 라디칼이 발생되고, 그 결과 상기 투평판의 표면이 초친수성화 되어 유기물을 분해하는 능력이 발현되지만, 자동차 매연에 함유된 유기물 기름등과 무기물 먼지 등이 투명판에 부착되어 광선이 광촉매 표면에 닿지 않게 되면서 효과를 상실함에 따라 자정능력이 급속히 저하되어, 투명 방음판이 불투명화되어 하자가 발생되고 있는 실정이다.
따라서, 발수성 및 발유성을 갖는 코팅 조성물에 의하여 오염 물질 자체가 투명판에 부착되는 것을 억제하고, 일부 부착된 이물질도 쉽게 청소될 수 있는 코팅 조성물 및 이를 이용한 투명 방음판에 대한 개발이 여전히 요구되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 우수한 내스크래치성, 내오염성, 및 대전방지성을 부여시킬 수 있는 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 코팅 조성물을 이용한 투명 방음판을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
6 내지 15 개의 관능기를 갖는 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100 중량부;
1 관능성, 2 관능성, 및 다관능성 아크릴레이트계 모노머 중 2 종 이상의 혼합물 25 내지 125 중량부;
전도성 금속 산화물 2 내지 25 중량부;
실리콘계 발유성, 슬립핑성, 레벨링성 부여제 1.25 내지 25 중량부;
광중합 개시제 0.25 내지 10 중량부; 및
알콜류 및 케톤류의 혼합 용매 300 내지 700 중량부를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 관능기는 우레탄(urethane)아크릴레이트; 에폭시(epoxy)아크릴레이트; 카르복실산; 카르복실산 무수물; C=C 이중결합 시스템; OH기; SH기; 알코올류, 에스테르류, 에테르류; 킬레이팅제; 아민기; 아미드; 옥사졸린; 및 카바메이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 전도성 금속 산화물은 5 내지 30 nm의 평균 입자 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 실리콘계 발유성 부여제는 실리콘폴리에테르아크릴레이트, 및 아크릴옥시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 혼합 용매는 알코올류 100 중량부 및 케톤류 5 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 혼합 용매는 에틸아세테이트 0.5 내지 5 중량부 및 에틸셀로솔브 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 상기 코팅 조성물의 25℃에서의 점도가 1 내지 30 cps 일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 코팅 조성물을 기판의 일면 또는 양면 상에 도포하여 형성된 투명 코팅층을 포함하는 투명 방음판을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 투명 코팅층의 두께는 5 내지 20 ㎛ 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 기판은 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에스테르, 스틸렌-부타디엔 공중합체, 폴리스틸렌, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리설포네이트, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀수지, 에폭시 수지, 우레탄수지, ABS수지 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 다층이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 외부의 이물질로부터의 충격에 대한 표면의 내스크래치성, 투명 방음판 표면에 부착되는 매연, 먼지 등 이물질의 부착을 억제시키는 발수, 발유성, 슬립핑성 등의 내오염성, 및 공기 중에 떠도는 이물질과의 마찰 등으로 발생되는 정전기로 인한 이물질의 부착을 억제하는 대전방지성을 갖는 코팅층을 투명판의 표면에 형성할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 투명 방음판은 상기와 같은 특성을 갖는 코팅층을 간단한 코팅 공정에 의하여 구비할 수 있고, 그 결과 표면 저항이 작고, 광투과도, 내오염성, 및 내스크래치성이 우수한 특성을 나타낸다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 태양은 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 1 관능성, 2 관능성, 및 다관능성 아크릴레이트계 모노머 중 2 종 이상의 혼합물, 전도성 금속 산화물, 광중합 개시제, 및 알콜류 및 케톤류의 혼합 용매를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
상기 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 분자량이 1,000 내지 50,000, 바람직하게는 2,000 내지 30,000, 더 바람직하게는 2,500 내지 25,000인 화합물로서 점도 및 물성에 따라 각각의 모노머로 희석되어 사용되기도 하는데, 최종 제품의 주요 특성을 좌우하는 성분이기도 하다. 본 발명에 따른 코팅 조성물에 포함되는 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 그 말단이 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트로 이루어진다.
우레탄 아크릴레이트는 우레탄 결합을 반복단위로 포함하며 통상적으로 유연한 물성을 지닌다. 우레탄 아크릴레이트는 종류가 아주 다양하며, 사용된 이소시아네이트의 종류에 따라 지방족 우레탄 아크릴레이트와 방향족 우레탄 아크릴레이트로 나누어진다. 지방족 우레탄 아크릴레이트는 무황변 타입이며 통상 2 내지 20개의 관능기를 갖고, 방향족 우레탄 아크릴레이트는 황변 타입이며, 반응성이 빠른 특성을 지닌다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에서는, 황변이 없고, 경도가 커서 내구성이 우수하며, 순간 경화 성능을 가져서, 각종 플라스틱 기판에 우수한 내오염성 및 내마모성을 부여하고, 상기 기판과 밀착성이 뛰어난 지방족 우레탄 아크릴레이트를 사용하였다.
또한, 상기 UV 경화형 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 6 내지 15개의 관능기를 갖는데, 상기 관능기가 6개 미만인 경우에는 경화후 코팅층이 너무 유연하여 소정의 경도를 얻을 수가 없고, 15개 초과인 경우에는 경도가 너무 커서 기판과의 접착성이 저하되어 바람직하지 않다.
상기 관능기로는 우레탄(urethane)아크릴레이트; ; 에폭시(epoxy)아크릴레이트, 카르복실산; 카르복실산 무수물(anhydirde); C=C 이중결합 시스템 (예컨대 메타크릴레이트(methacrylate), 아크릴레이트(acrylate) 등); OH기; SH기; 알코올류 (예컨대 메틸올, 비스(1-하이드록시메틸프로판)-1-메틸로레이트 (bis(1-hydroxymethylpropane)-1-methylolate), 2,2-비스-(하이드록시메틸)-1-프로판올-3-프로판올레이트(2,2-bis-(hydroxymethyl)-1-propanol-3-propanolate), 2-하이드록시프로판-1-올-3-올레이트(2-hydorxypropan-1-ol-3-olate); 에스테르류; 에테르류 (예컨대, 메틸올 에테르, 2-하이드록시에탄올레이트(2-hydroxyethanolate), C2H4OH, 디에틸렌 글리콜레이트(diethylene glycolate), C2H4OC2H4OH, 트리에틸렌 글리콜레이트 (triethylene glycolate), C2H4OC2H4OC2H4OH 등); 킬레이팅제 (예컨대 아미노트리에탄올레이트(aminotriethanolate), 아미노디에탄올레이트(aminodiethanolate), 아세틸 아세토네이트(acetyl acetonate), 에틸 아세토아세테이트(ethyl acetoacetate), 락테이트(lactate) 등); 아민기; 아미드; 옥사졸린 및 카바메이트로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 아크릴레이트계 모노머는 분자량이 600 이하인 모노머로서, 주로 코팅 조성물의 점도를 조정하는 목적으로 사용되는 것이다. 이러한 모노머는 관능기의 수에 따라 다음과 같은 특성의 차이를 보인다.
우선, 1 관능성(단관능성) 모노머는 기재에 대한 부착성 및 유연성이 우수한 반면, 반응성이 낮고 과량 사용시 끈적임성을 나타내는 단점이 있다. 또한, 2 관능성 모노머는 점도, 반응성 및 유연성이 적당하여 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으며, 3 관능성 모노머는 경도 및 반응성이 높은 장점을 지니고 있다. 그리고, 4 내지 6 관능성 모노머는 반응성이 뛰어나고 가교밀도가 높아 경도가 우수한 반면, 유연성이 떨어지는 단점을 지니고 있다.
상기 아크릴레이트의 구체적인 예를 살펴보면, 1 관능성 아크릴레이트계 모노머의 예로는 2-히드록시 에틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸 헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 3-(메타)아크릴로일 옥시프로필트리메톡시실란등이 있고, 2 관능성 아크릴레이트계 모노머로서는 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로프릴렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀에이 디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸 디 메탄올 디(메타)아크릴레이트등이 있으며, 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트계 모노머로는 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메타)아크릴레이트, 펜타글리세롤트리(메타)아크릴레이트, 디펜 타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스톨헥사(메타)아크릴레이트등이 있다.
본 발명에 의하면, 유연성을 해치지 않는 범위 내에서 가교밀도 및 경화속도를 향상시키기 위하여 상기 1 관능성, 2 관능성, 및 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트계 모노머 중에서 2종 이상의 아크릴레이트계 모노머를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 3 관능성의 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 2 관능성의 헥사디올아크릴레이트 및 1 관능성의 메타아크릴레이트 등을 혼용하거나, 3 관응성 및 2 관능성의 아크릴레이트를 혼용하여 사용한다.
이러한 1 관능성, 2 관능성, 및 다관능성 모노머 중 2 종 이상의 혼합물을 적당량의 비율로 혼합하여 사용함으로 인해 하드 코팅에 있어서 가교밀도 및 경화속도를 바람직하게 유지할 수 있다.
상기 혼합 비율을 살펴보면, 다관능성 모노머 100 중량부에 2 관능성 모노머 10 내지 50 중량부, 1 관능성 모노머 10 내지 30 중량부로 혼합하거나, 또는 다관능성 모노머 100 중량부에 2 관능성 모노머 10 내지 50 중량부를 혼합할 수 있다. 상기 혼합 비율이 상기 범위를 만족하면 적절한 내마모성 및 피복되는 기판과의 밀착성을 유지할 수 있다.
이 때, 상기 아크릴레이트계 모노머는 그 함량이 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부 기준으로 25 내지 125 중량부, 바람직하게는 50 내지 100 이다. 상기 함량이 25 중량부 미만이면 희석 효과가 거의 없어 고점도의 문제가 야기되며, 함량이 125 중량부 초과하면 유연성이 저하되고 경화층의 수축이 발생하며 기판에 대한 부착력이 감소한다.
상기 전도성 금속 산화물로는 전도성이 우수한 금속 산화물의 미립자라면 제한 없이 사용될 수 있다.
특히 바람직한 전도성 금속 산화물의 그 구체적인 예로는 안티몬 도핑된 주석 산화물 (ATO: Antimony doped Tin Oxide), 안티몬 도핑된 아연 산화물 (AZO: Antimony doped Zinc Oxide), 인듐 도핑된 주석 산화물 (ITO: Indium doped Tin Oxide) 등이 있다.
상기 전도성 금속 산화물의 평균 입자 직경이 5 내지 30 nm, 바람직하게는 5 내지 20 nm, 더 바람직하게는 5 내지 15 이다. 이때, 상기 평균 입자 직경이 5 nm 미만인 경우에는 이러한 조건의 전도성 입자를 얻기가 곤란하고, 30 nm 초과인 경우에는 다소 불투명하고 침전이 발생하여 바람직하지 않다.
본 발명의 코팅 조성물 내에 상기 전도성 금속 산화물은 아크릴레이트와 상용성이 있는 용제에 분산시킨 졸 상태의 물질로서 분산되어 있다.
상기 전도성 금속 산화물의 함량은 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부 기준으로 2 내지 25 중량부, 바람직하게는 3 내지 10 중량부, 더 바람직하게는 5 내지 7이다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면 전도성이 불량하고 25 중량부 초과이면 코팅층의 투명성이 저하되어 바람직하지 않다.
상기 실리콘계 발유성 부여제는 레밸링과 스립핑성을 부여하는실리콘계 수지로서 2 내지 5종의 각기 다른 성능의 것을 혼용하여 사용하고, 그 결과, 발수성, 발유성,레밸링성 및 슬립핑성이 개선되어 본 코팅 조성물을 사용한 코팅층에 내오 염성을 부여할 수 있다.
상기 실리콘계 발유성, 슬립핑성, 레밸링성 부여제로는 실리콘폴리에테르아크릴레이트, 및 아크릴옥시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 실리콘계 발유성,슬립핑성,레밸링성 부여제의 함량은 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부를 기준으로 1.25 내지 25 중량부, 바람직하게는 1.75 내지 20 중량부, 더 바람직하게는 2 내지 15 중량부이다. 상기 함량이 1.25 중량부 미만이면 발수, 발유성, 슬립핑성이 미약하고, 25 중량부 초과이면 표면 전기저항치가 상승하여 바람직하지 않다.
상기 광중합 개시제는 자외선을 흡수하여 자유 라디칼을 생성함으로써 반응을 개시하여 기판 상에 도포된 코팅 조성물을 순식간에 중합 경화시키는 작용을 한다. 개시제의 종류에 따라 흡수하는 파장영역을 달리 하며, 대부분이 반응에는 참가하지 않는다. 황변 타입과 저황변 타입이 있다. 일반적으로 300 내지 360nm의 파장을 흡수하는데, 다양한 파장을 흡수하여 반응성을 촉진시키기 위해서는 2종 이상의 개시제를 함께 사용할 수 있다. 또한, 도포 두께가 얇은 경우 함량이 높을수록 반응성이 좋아지며, 도포 두께가 두꺼운 경우에는 함량이 감소할수록 전체 경화속도가 증가하게 된다.
본 발명에 있어서는, 통상적으로 사용되는 저황변 타입의 개시제중에서 반응성 향상을 위해 α-하이드록시알킬페논계 물질을 선택한다. 구체적으로는 벤조인, 벤조페놀, 4-클로로페닐 벤조페논, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐 케톤(1- Hydroxy-cyclohexyl-phenyl Ketone), α,α-디메톡시-α-하이드록시아세토페논(α,α-Dimethoxy-α-hydroxyacetophenone)등이 사용될 수 있다.
상기 광중합 개시제의 함량은 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부를 기준으로 0.25 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 6 중량부, 더 바람직하게는 0.5 내지 5 중량부이다. 상기 함량이 0.25 중량부 미만인 경우 반응성이 저하되는 결점이 있고, 10 중량부 초과인 경우 반응성은 증가하지만 표면 경도가 저하된다는 문제가 있다.
본 발명의 코팅 조성물에는 용매로서 알콜류 및 케톤류의 혼합 용매가 사용된다. 상기 혼합 용매는 도포될 기판과의 밀착성을 증진시키고, 건조속도를 조정하며, 전도성 금속 산화물의 코팅 조성물에 대한 분산, 상용성을 부여하고, 흐름성을 조절하여 코팅층의 백화현상을 억제하고 작업성을 개선하는 역할을 하게 된다.
상기 혼합 용매는 메탄올, 에탄올, 이소-프로필알콜, N-부틸알콜, 이소-부틸알콜 등의 알콜류와 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 등의 케톤류를 혼합하여 사용한다. 상기 알콜류와 케톤류의 용매는 각기 서로 다른 증발 속도를 가지는데, 이들을 혼합하여 사용하게 되면, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타아크릴레이트 등과 같이 표면에 기공이 많이 존재하지 않고 표면이 화학결합을 할 수 있는 반응기가 없는 소재를 스웰링 (swelling) 시키고, 용제와 아크릴레이트모노머가 기판의 표면에 파고들어가 다리 역할을 하고, 코팅 조성물과 기판의 밀착성, 코팅 조성물의 점도조절 및 흐름성 등을 증진시킬 수 있다.
상기 혼합 용매는 알코올류 용매 100 중량부에 대하여 케톤류 용매 5 내지 20 중량부, 바람직하게는 7 내지 10 중량부를 포함한다. 이때, 상기 케톤류 용매의 함량이 5 중량부 미만이면 스웰링이 잘 안되고, 20 중량부 초과이면 기재 표면에 용매의 침투의 정도가 너무 커서 바람직하지 않다.
또한, 상기 혼합 용매에는 에틸아세테이트 및 에틸셀로솔브를 더 포함할 수 있다. 이때 에틸아세테이트 및 에틸셀로솔브를 첨가하게 되면 혼합 용매가 기판에 침투하는 특성이 더 강화되어서 코팅층과 기판과의 부착력이 더 개선된다. 상기 알코올류 용매 100 중량부에 대하여 에틸아세테이트의 함량은 0.5 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.7 내지 2 중량부이고, 에틸셀로솔브의 함량은 0.5 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.7 내지 2 중량부가 사용된다. 상기 에틸아세테이트 및 에틸셀로솔브의 함량이 0.5 중량부 미만이면 첨가의 효과가 거의 없고, 5 중량부 초과이면 기재 표면에 용매의 침투의 정도가 너무 커서 바람직하지 않다.
상기 혼합 용매의 함량은 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부를 기준으로 300 내지 700 중량부, 바람직하게는 400 내지 600 중량부, 더 바람직하게는 450 내지 550 중량부이다. 상기 함량이 300 중량부 미만인 경우 점도가 커서 플로우, 디핑 도포가 잘 안되고, 500 중량부 초과인 경우 코팅층이 얇아 기능을 발휘하지 못한다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 경우에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예로는, 코팅 조성물의 평활성을 증대시키기 위한 레벨링제(leveling agent), 코팅 조성물의 표면장력을 감소시켜 기판에 대한 습윤성을 향 상시키는 습윤제(wettting agent), 자외선 안정제, 도전성 계면활성제, 또는 기타 물질이 포함될 수 있다. 이때, 상기 도전성 계면활성제로서 4급 암모늄염이 특히 바람직하다.
상기 첨가제의 함량은 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 5 중량부, 바람직하게는 1 내지 3 중량부, 더 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량부이다. 상기 함량이 0.5 중량부 미만인 경우 첨가의 효과가 미미하고, 5 중량부 초과인 경우에는 코팅층의 표면의 투명성이 저하되어 바람직하지 않다.
상기 코팅 조성물은 25℃에서 1 내지 30 cps, 바람직하게는 3 내지 20 cps 의 점도,4 내지 8 cps를 갖는다. 이때 상기 점도가 1 cps 미만인 경우 코팅층이 너무 얇아 기능이 나타나지 않으며, 30 cps 초과인 경우 코팅층이 두꺼워 균열이 되기 쉬어 바람직하지 않다.
본 발명의 다른 태양은 상기 코팅 조성물을 이용한 투명 방음판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 투명 방음판은 상기 코팅 조성물을 기판의 일면 또는 양면 상에 도포하여 형성될 수 있다.
이하 상기 투명 방음판의 제조 방방법에 관하여 설명하기로 한다.
제조된 조성물을 기판에 도포하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다. 예를 들어, 플로우(flow), 딥(dipping), 스핀닝(spinning), 에어 나이프(air knife) 방식, 그라비 아 방식(gravure), 리버스 롤(reverse roll) 방식, 키스 롤(kiss roll) 방식, 스프레이(spray) 방식 또는 블레이드(blade) 방식 중에서 기판의 형상 및 재질에 따라 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 성형품의 일부에 대전 방지 및 내마모성이 필요한 경우에는 플로우 도포법이 좋고, 표면이 복잡한 성형품에는 스프레이가 좋으며, 표면이 비교적 평탄하고 대칭형인 경우에는 스핀 도포법이, 성형품인 경우에는 딥 도포 방법이 좋다.
이상과 같은 방법을 이용하여 코팅 조성물을 기판 상에 도포한 다음, 열풍, 적외선, 원적외선 등을 조사하여 가열, 건조 후 자외선을 조사하거나, 이러한 건조 공정 없이 바로 자외선을 조사함으로써 투명 코팅층을 형성시킨다.
상기 기판은 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에스테르, 스틸렌-부타디엔 공중합체, 폴리스틸렌, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리설포네이트, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀수지, 에폭시 수지, 우레탄수지, ABS수지 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 다층이 사용될 수 있다.
자외선 조사에 사용되는 자외선 램프의 종류 역시 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 고압수은등, 초고압수은등, 무전극 램프, 메타할라이드 램프 등이 사용가능하다. 출력이 60 내지 240W/cm인 램프를 벨트 컨베이어 식으로 이동시키면서 자외선을 조사함으로써 코팅층을 형성시킨다. 본 발명에 의한 자외선 경화형 조성물은 산소의 영향을 거의 받지 않으므로 질소와 같은 불활성 환경이 필요없이 공기중에서 경화가 가능하다. 자외선 램프와 기재 필름간 의 거리는 30 내지 300 mm 정도로 유지한다.
상기 투명 코팅층은 5 내지 20 ㎛, 바람직하게는 7 내지 12 ㎛의 두께로 형성시키는 것이 바람직하다. 투명 코팅층의 두께가 5 ㎛ 미만일 때에는 대전방지 특성 및 내마모성이 떨어지고 20 ㎛를 초과하는 경우에는 피막의 미경화가 발생되거나 균열이 생기기 때문에 기판 자체의 강도가 떨어지거나 대전 방지 특성의 저하와 같은 단점을 초래한다. 또한 경화가 다 이루어진다 해도 전도성 금속 산화물의 분포가 코팅층 하부에 집중되어 대전 방지 특성을 떨어뜨리게 된다. 따라서 투명 코팅층의 두께 조절은 발명의 요지에 맞는 물성 발현에 있어 매우 중요한 요소이다.
기판 표면에 투명 코팅층을 형성시킨 후에 적당히 가열하면서 구부리거나 절단하거나 구멍을 뚫거나 절삭하거나 하는 등의 후가공을 실시할 수도 있다. 이와 같은 후가공을 실시하는 경우에는 극심한 악조건에 하는 수가 있으므로 본 발명의 코팅 조성물이 악조건에 맞는 내성을 갖도록 함이 바람직하다. 이러한 경우에는 투명 코팅층 자체의 가소성 및 기질 수지와의 밀착성 등의 특성이 우선 우수해야 하지만 그 다음으로는 투명 코팅층의 두께 조절 문제가 있다. 즉 두께는 가능한 한 얇은 것이 좋으나 지나치게 얇은 경우에는 대전방지 특성 및 내마모성이 저하되는 결점이 있으므로, 후가공을 실시하는 경우의 투명 코팅층의 두께는 7 내지 12 ㎛이 바람직하다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한 다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 효과를 나타내기 위하여 제시된 일례에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 하기 실시예 및 비교예에 있어서, 제조된 투명 방음판 상에 도포 및 경화된 코팅 조성물의 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.
(1) 발유성
KSL 2110-01의 시험 방법에 의하여 코팅층과 기름방울의 접촉각 측정 방식으로 평가하였다.
(2) 발수성
KSL 2110-01의 시험 방법에 의하여 코팅층과 물방울의 접촉각 측정 방식으로 평가하였다.
(3) 연필 경도
KSM ISO 15184-02의 시험 방법에 의하여 쉰(Sheen)사의 연필경도계로 스테들러(Steadler)사의 연필을 사용하여 평가하고, 사용된 연필의 규격은 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H이다.
(4) 표면 저항
KSC IEC60093-04의 시험 방법에 의하여 코팅층의 표면 저항을 측정하였다.
(5) 전광선 투과율(%)
KSM ISO 13468-2-02의 시험 방법에 의하여 광선의 투과율 방식, 즉 헤이즈-가드 듀얼 (haze-gard dual) 측정법 중 보상(compensation) 방법으로 평가하였다.
(6) 부착성
KSD 6711-92의 시험 방법에 의하여 1 mm 간격으로 칼로 가로 및 세로를 커트(cross cut)하여 3M 테이프로 부착 후 신속히 떼는 방법으로 측정하였다.
(7) 내오염성
적색, 청색, 흑색 유성펜으로 시험편상에 줄을 긋고, 10분 건조 후에 휴지로 문지를 때 지워지는 정도로 평가하였다.
○ : 줄도 잘 그어지지 않고, 휴지로 문지르는 경우 깨끗하게 지워짐
△ : 줄은 그어지나, 휴지로 문지르는 경우 깨끗하게 지워짐
X : 줄도 잘 그어지고, 휴지로 문질러 지워도 흔적이 남음.
단, 상기 물성은 기판 상에 코팅 조성물을 도포한 후 경화하여 코팅층 형성 후에 -20℃에서 4시간 및 60℃에서 4시간 방치하는 실험을 10회 반복 실시한 후에 각각 평가하였다.
실시예 1
아래와 같은 조성을 갖는 코팅 조성물을 디핑하여 8㎜ 두께의 PMMA 기판 상에 도포하고 60℃에서 3분간 건조한 후 자외선 조사장치인 수은등 80W/CM을 이용하여 도포된 기판 표면에 자외선을 조사하였다. 자외선 조사거리는 1cm로 하고, 적산광량이 600mJ/sq.cm가 되도록 벨트 스피드를 조절하였다. 이렇게 하여 형성된 코팅 조성물의 코팅층 두께는 10㎛이었다. 상기와 같이 하여 제조된 코팅층의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
<코팅 조성물의 조성>
관능기 6개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머 (닛코사 제품, 제품명 UV1400B) 50 중량부
관능기 15개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머 (미원 사, Miramer SC 2152) 50 중량부
펜타에리스리톨트리아크릴레이트 33 중량부
1,6-헥산디올디아크릴레이트 33 중량부
메타아크릴레이트 10 중량부
2-히드록시에틸메타아크릴레이트 7 중량부
1-하이드록시-사이클로헥실-페닐 케톤 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2250) 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2500) 10 중량부
ATO 6.6 중량부
이소프로필 알콜 (IPA) 500 중량부
메틸에톤케톤 (MEK) 40 중량부
에틸아세테이트 5 중량부
에틸셀로솔브 5 중량부
실시예 2
아래와 같은 조성을 갖는 코팅 조성물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 코팅 조성물의 코팅층을 얻고, 이의 물성을 평가하였다.
<코팅 조성물의 조성>
관능기 6개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머 (닛코사 제품, 제품명 UV1400B) 50 중량부
관능기 15개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머 (미원 사, Miramer SC 2152) 50 중량부
펜타에리스리톨트리아크릴레이트 33 중량부
1,6-헥산디올디아크릴레이트 33 중량부
메타아크릴레이트 10 중량부
2-히드록시에틸메타아크릴레이트 7 중량부
1-하이드록시-사이클로헥실-페닐 케톤 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2250) 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2500) 10 중량부
ITO 6.6 중량부
이소프로필 알콜 (IPA) 500 중량부
메틸에톤케톤 (MEK) 40 중량부
에틸아세테이트 5 중량부
에틸셀로솔브 5 중량부
실시예 3
아래와 같은 조성을 갖는 코팅 조성물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물의 코팅층을 얻고, 이의 물성을 평가하였다.
<코팅 조성물의 조성>
관능기 6개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머 (미원사 PU664) 100 중량부
펜타에리스리톨트리아크릴레이트 33 중량부
1,6-헥산디올디아크릴레이트 50 중량부
1-하이드록시-사이클로헥실-페닐 케톤 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2250) 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2500) 5 중량부
아크릴옥시프로필트리메톡시실란 (Tego사 제품 KBM5130) 5 중량부
AZO 6.6 중량부
이소프로필 알콜 (IPA) 500 중량부
메틸에톤케톤 (MEK) 40 중량부
4급 암모늄염 1.7 중량부
에틸아세테이트 5 중량부
에틸셀로솔브 5 중량부
실시예 4
아래와 같은 조성을 갖는 코팅 조성물을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 코팅 조성물의 코팅층을 얻고, 이의 물성을 평가하였다.
<코팅 조성물의 조성>
관능기 15개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머 (미원 사, Miramer SC 2152) 100 중량부
펜타에리스리톨트리아크릴레이트 33 중량부
1,6-헥산디올디아크릴레이트 33 중량부
메타아크릴레이트 10중량부
2-히드록시에틸메타아크릴레이트 7 중량부
1-하이드록시-사이클로헥실-페닐 케톤 4중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2250) 4 중량부
실리콘폴리에테르아크릴레이트 (Tego사 제품 Rad 2500) 10 중량부
ATO 6.6 중량부
이소프로필 알콜 (IPA) 500 중량부
메틸에톤케톤 (MEK) 40 중량부
에틸아세테이트 5 중량부
에틸셀로솔브 5 중량부
비교예 1
관능기 2개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물의 코팅층을 얻고, 이의 물성을 평가하였다.
비교예 2
관능기 3개의 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate) 올리고머를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅 조성물의 코팅층을 얻고, 이의 물성을 평가하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2
발유성(°) 36 36 36 36 35 35
발수성(°) 98 98 97 98 95 95
연필경도 5H 5H 6H 6H B B
표면저항(Ω) 1010 109 1010 1010 1010 1010
전광선투과율(%) 86 90 86 86 85 85
부착성 (평가 후 부착되어 잔존하는 개수 /최초 개수) 100/100 100/100 96/100 85/100 80/100 82/100
내오염성 ○ ○ ○ ○ △ △
상기 표 1를 참조하면, 본 발명에 따른 관능기 6, 10 및 15개의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 사용한 실시예 1 내지 4의 코팅 조성물로 형성된 코팅층은 관능기 2 및 3의 비교예 1 및 2의 코팅 조성물로 형성된 코팅층 보다 내오염성이 우수하고, 밀착성이 상당히 개선되었으며, 코팅층의 연필 경도가 현저히 향상되었음을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따르면, 외부의 이물질로부터의 충격에 대한 표면의 내스크래치 성, 투명 방음판 표면에 부착되는 매연, 먼지 등 이물질의 부착을 억제시키는 발수, 발유성, 슬립핑성 등의 내오염성, 및 공기 중에 떠도는 이물질과의 마찰 등으로 발생되는 정전기로 인한 이물질의 부착을 억제하는 대전방지성을 부여시킬 수 있는 코팅 조성물 및 간단한 코팅 공정을 통하여 이를 이용한 다기능 투명 방음판을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 6 내지 15개의 관능기를 갖는 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머 100 중량부;
    1 관능성, 2 관능성, 및 다관능성 아크릴레이트계 모노머 중 2 종 이상의 혼합물 25 내지 125 중량부;
    전도성 금속 산화물 2 내지 25 중량부;
    실리콘계 발유성, 슬립핑성, 레벨링성 부여제 1.25 내지 25 중량부;
    광중합 개시제 0.25 내지 10 중량부; 및
    알콜류 및 케톤류의 혼합 용매 300 내지 700 중량부를 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 UV 경화형 우레탄아크릴레이트 올리고머의 관능기가 우레탄(urethane)아크릴레이트; 에폭시(epoxy)아크릴레이트; 카르복실산; 카르복실산 무수물; C=C 이중결합 시스템; OH기; SH기; 알코올류, 에스테르류, 에테르류; 킬레이팅제; 아민기; 아미드; 옥사졸린; 및 카바메이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전도성 금속 산화물이 5 내지 30 nm의 평균 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 실리콘계 발유성, 슬립핑성, 레벨링성 부여제가 실리콘폴리에테르아크릴레이트 및 아크릴옥시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 혼합 용매가 알코올류 100 중량부 및 케톤류 용매 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 혼합 용매가 에틸아세테이트 0.5 내지 5 중량부 및 에틸셀로솔브 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 25℃에서의 점도가 1 내지 30 cps 인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 코팅 조성물을 기판의 일면 또는 양면 상에 도포하여 형성된 투명 코팅층을 포함하는 투명 방음판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투명 코팅층의 두께가 5 내지 20 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 투명 방음판.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기판이 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 및 ABS수지 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 다층인 것을 특징으로 하는 투명 방음판.
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