KR100773784B1 - 아크릴 수지, 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물 및 이의제조 방법 - Google Patents

Abstract

우수한 방담성능과 내구성이 뛰어난 아크릴 수지, 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물 및 이의 제조 방법에 있어서, 코팅 조성물은 친수성 단량체와 소수성 아크릴 단량체를 중합하여 제조한 아크릴 수지, 실란 화합물 및 아민 화합물을 포함한다. 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물은 방담성능과 친수성을 가지면서도 내수성, 내구성, 내마모성 및 내후성이 뛰어나 김서림 등을 방지하기 위한 코팅층의 형성에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

아크릴 수지, 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물 및 이의 제조 방법 {ACRYLIC RESIN, COATING COMPOSITION INCLUDING THE ACRYLIC RESIN AND METHOD OF PREPARING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅 조성물을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 아크릴 수지, 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 김서림을 방지할 수 있는 우수한 방담성능을 가지면서 내구성 및 내마모성이 우수한 아크릴 수지, 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 김서림 방지용 코팅이 필요한 곳은 욕실용 거울, 자동차 내부유리, 스포츠고글, 물안경, 안경, 온실용 하우스 유리, 비닐하우스, 헬멧커버코팅, 군 및 민간용 방독면 및 자동차 헤드라이트 내부 등을 들 수 있다. 상기와 같은 곳에 사용되는 김서림 방지용 코팅 조성물을 이용하여 형성된 코팅층은 방담성뿐만 아니라 또한 친수성을 가지고 있어야 한다. 친수성이 있어야만 자동차용 사이드 미 러 등에 적용 시 물방울이 맺히지 않고 신속히 퍼짐으로 시야확보가 용이하게 된다. 또한 고층빌딩 건물에 코팅 시 먼지 등 외부환경에 의한 오염에도 빗물로 쉽게 닦여질 수 있다. 고속도로 및 국도의 가이드 펜스 및 도로반사경등에 적용 시에도 친수성이 있어야 오염물이 빗물로 쉽게 닦여진다. 따라서 김서림 방지를 위한 코팅 조성물이 친수성이 있는 경우 오염물 세척 시 투입되는 수세 유지비 및 세제 절감효과로 인해 환경친화성의 기능을 나타낼 수 있다.

상기와 같이 김서림 방지를 위한 조성물의 방담 및 친수성을 구현하기 위한 여러 가지 방법들이 제안되어 왔다. 그러나 일반적으로 종래 기술들은 친수성을 강화시키는 경우 내수성 및 내마모성이 떨어지게 된다. 즉 친수성이 증대됨에 따라 내수성 및 내스크래치성이 확연히 떨어지게 되어 상용화에 어려움이 있다. 이러한 단점들로 인해 대부분 코팅층이 외부환경에 영향을 받지 않는 자동차 헤드라이트 내부용에 일부 적용되어 오고 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로서 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 단량체 또는 폴리비닐알콜과 같은 친수성 단량체로 구성된 필름을 투명성 재료 위에 형성시키는 방법이 있다. 그러나 친수성 중합체를 필름을 방담성이 요구되는 투명성 기재에 부착시키는 방법의 경우는 내스크래치성 및 내수성을 확보하는 부분은 있으나 코팅필름이 기재에 완벽하게 밀착되지 않으면 보호하고자 하는 기재 내부에 공기가 들어가 반사경에 비치는 상이 클리어하지 않는 등의 외관 문제점으로 인해 욕실용 또는 자동차 내부 등에 사용하기에는 한계점이 있다.

또한 방담 성능과 함께 친수성을 구현하기 위해 계면활성제를 도입하는 방법 이 많이 제안되어 왔다. 계면활성제를 도입하면 코팅층이 초기에는 우수한 친수성과 방담성능 나타내나, 방담성질은 시간이 경과함에 따라 감소하게 되며, 외부 빗물과 같은 환경에 노출시 계면활성제가 코팅층에서 유출되어 코팅층을 오염시키게 되고 방담성능이 현저하게 줄어들게 된다. 반응성 계면활성제를 중합 시 도입하게 되면 반응성 계면활성제가 노출되어 방담성능이 떨어지는 효과를 막을 수 있고 내열성을 높여주는 효과를 볼 수가 있으나 이 또한 빗물 등과 같은 외부환경에 장시간 노출되면 외관 얼룩짐을 보이며 내수성 저하로 내마모성이 떨어지게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 친수성이면서 동시에 뛰어난 방담성능을 가지는 아크릴 수지를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 코팅 조성물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 아크릴 수지는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 포함하는 소수성 아크릴 단량체, 아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체, 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체, 불포화 카르복시산 단량체 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량 체를 포함하는 친수성 단량체 및 중합개시제를 반응시켜 제조된다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 본 발명의 코팅 조성물은 아크릴 수지 70 내지 100 중량부, 에폭시기, 비닐기, 아미노기 및 이소시아네이트기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 실란 화합물 1 내지 20 중량부 및 프로필아민, 3차 아민, 에틸렌아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 아민 화합물 1 내지 10 중량부를 포함한다.

상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 코팅 조성물의 제조 방법에서는, 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 포함하는 소수성 아크릴 단량체, 아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체, 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체, 불포화 카르복시산 단량체 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체를 포함하는 친수성 단량체 및 중합개시제를 반응시켜 아크릴 수지를 제조한다. 에폭시기, 비닐기, 아미노기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 실란 화합물을 산 촉매 하에서 가수분해한 다음, 상기 아크릴 수지 및 가수분해된 상기 실란 화합물의 혼합액에 프로필아민, 3차 아민, 에틸렌아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 아민 화합물을 첨가하여 코팅 조성물을 제조한다.

본 발명의 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물은 방담성능 및 친수성이 반영구적이면서 동시에 내수성, 내스크래치성 및 내마모성이 우수하다. 또한 상기 코 팅 조성물에 사용되는 아크릴 수지가 소수성과 친수성을 가지는 단량체를 모두 사용하여 중합된 것으로, 계면활성제 및 반응성 계면활성제의 첨가 없이 방담성능 및 친수성을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 아크릴 수지, 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물 및 이의 제조 방법에 관해 설명한다. 그러나 본 발명은 하기의 실시예들에 의해 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 본 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다.

아크릴 수지 및 그 제조 방법

본 발명에 따른 아크릴 수지는 친수성 단량체, 소수성 아크릴 단량체 및 중합 개시제를 사용하여 아크릴 수지를 중합 제조한다. 상기 아크릴 수지는 사용되는 단량체의 성질로 인해 친수성 부분과 소수성 부분을 모두 가지고 있어, 코팅 조성물에 방담 성능과 친수성을 부여할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 아크릴 수지는 소수성 아크릴 단량체 10 내지 60 중량부와 친수성 단량체 30 내지 70 중량부를 사용하여 제조된다.

상기 아크릴 수지는 중합 단위체로 소수성 아크릴 단량체를 10 내지 60 중량부 포함한다. 본 발명의 아크릴 수지의 제조에 사용되는 소수성 아크릴 단량체는 상기 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물에 있어서 기재 표면에 대한 부착력, 높은 강도, 내마모성, 내수성 및 내열성 등의 물성을 부여한다. 상기 소수성 아크릴 단량체의 함량이 10 중량부 미만이면 상기 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물이 소재와의 부착성 및 밀착성이 떨어져 반영구적인 사용이 불가능해진다. 또한 상기 소수성 아크릴 단량체를 60 중량부 이상 사용하게 되면 제조된 아크릴 수지의 소수성이 강해져서 방담성능 및 친수성이 떨어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소수성 아크릴 단량체로는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 사용할 수 있다. 상기 소수성 아크릴 단량체의 구체적인 예로는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 이소프로필 메타아크릴레이트, 노르말 부틸아크릴레이트, 노말부틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 터셔리-부틸 메타크릴레이트, 노말헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트 또는 사이클로헥실 메타크릴레이트를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 아크릴 수지는 중합 단위체로 친수성 단량체를 30 내지 70 중량부 포함한다. 본 발명의 상기 아크릴 수지의 제조에 사용되는 친수성 단량체는 상기 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물에 대해 친수성과 방담성능을 부여하며 친수성과 방담성능은 사용되는 친수성 단량체의 종류와 사용비율에 따라 큰 차이를 보인다. 상기 친수성 단량체를 30 중량부 미만 사용하게 되면 제조된 아크릴 수지의 친수성이 약해 방당성능 및 친수성이 떨어진다. 반면 상기 친수성 단량체를 70 중량부를 초과하여 사용하면, 상기 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물의 내마모성 및 내스크래치성 등의 물리적 성질이 저하된다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 친수성 단량체는 아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체 5 내지 40 중량부, 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체 10 내지 50 중량부, 불포화 카르복시산 단량체 1 내지 10 중량부 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체 1 내지 20 중량부를 포함하다.

상기 친수성 단량체는 아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체를 5 내지 40 중량부 포함한다. 상기의 군에서 선택된 단량체를 5 중량부 미만으로 사용하게 되면 방담성능을 발휘 할 수가 없으며 40 중량부를 초과하면 방담성능은 좋아질 수 있으나 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물의 내수성이 떨어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 친수성 단량체로 사용될 수 있는 아크릴아미드 화합물은 메타크릴아미드, 아크릴아미드, N-메틸 아크릴아미드, N-메틸 메타크릴아미드, N-에틸 아크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴메타크릴아미드, N,N-프로필아크릴아미드, N,N-프로필메타크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-이소프로필메타크릴아미드, 모노메틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린 또는 부톡시아크릴아미드를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 친수성 단량체로 사용될 수 있는 상기 비닐 피롤리돈 화합물은 비닐 피롤리돈 또는 비닐 피롤리돈의 아미노기의 수소가 메틸기 또는 에틸기로 치환된 화합물을 들 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 친수성 단량체로 사용될 수 있는 상기 아미노에틸아크릴레이트 화합물은 아미노에틸아크릴레이트 또는 아미노에틸아크릴레이트의 아미노기의 수소가 메틸기 또는 에틸기로 치환된 화합물을 들 수 있다.

상기 친수성 단량체는 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체 10 내지 50 중량부를 포함한다. 상기 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체를 10 중량부 미만으로 사용하게 되면 방담성능 및 친수성이 저하된다. 반면에 50 중량부를 초과하여 사용하게 되면 방담 성능 및 친수성은 좋아질 수는 있으나 제조된 상기 아크릴 수지가 실란화합물과 교차결합을 형성함에도 불구하고 내수성이 저하됨에 따라 내마모성과 내스크래치성이 떨어지게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체의 구체적인 예로는 메톡시 디에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌옥사이드 9몰 부가), 메톡시 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌옥사이드 23몰 부가), 메톡시 트리에틸렌글리콜 아크릴레이트(에틸렌옥사이드 3몰 부가), 메톡시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(에틸렌옥사이드 9몰 부가) 또는 메톡시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트(에틸렌옥사이드 23몰 부가)를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 친수성 단량체는 불포화 카르복시산 단량체 1 내지 10 중량부를 포함한다. 상기 불포화 카르복시산 단량체는 아크릴 수지가 가교역할을 하고 친수성을 가질 수 있게 해준다. 상기 불포화 카르복시산 단량체를 1 중량부 미만으로 사용하게 되면 상기 아크릴 수지가 실란 화합물과의 교차결합을 형성하기 어려워 유-무기 하이브리드 구조가 일부만이 형성되고 실란 화합물 사이의 교차결합만이 형성되어 방담성능이 현저히 줄어들게 된다. 따라서 제조된 코팅 조성물이 방담성능과 및 친수성을 가진 코팅층을 형성할 수가 없게 된다. 반면에 10 중량부를 초과하여 사용하게 되면 친수성이 강해 실란 화합물과 교차결합을 하지 않은 나머지 카르복실기의 과다함량으로 인해 내수성이 떨어짐과 동시에 내마모성이 취약하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 불포화 카르복시산 단량체의 예로는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 크로톤산 등과 같은 라디칼 중합성 불포화 카르복실산류와 말레산과 같은 불포화 디카르복시산을 들 수 있으며 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 친수성 단량체는 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체 1 내지 20 중량부를 포함하다. 상기 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체는 아크릴 수지에 친수성과 함께 부착성능을 부여한다. 상기 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체를 1중량부 미만으로 사용하게 되면 부착성능이 떨어져서 친수성을 보완해주기 어렵게 되고 반면에 20 중량부를 초과하여 사용하게 되면 내수성이 떨어지게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체의 예로는 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트를 들 수 있으며 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴 수지는 상기 소수성 아크릴 단량체와 상기 친수성 단량체 외에 상기 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물의 경도 및 내구성 향상을 위해 불포화 탄화수소 결합이 2개 또는 3개 있는 아크릴 단량체를 10 내지 50 중량부 더 포함하여 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 아크릴 수지가 불포화 탄화수소 결합이 2 개 또는 3개 있는 아크릴 단량체를 10 중량부 미만을 포함하면, 코팅 조성물의 내마모성 부여 효과가 미미할 수 있다. 또한 상기 불포화 탄화수소 결합이 2 개 또는 3개 있는 아크릴 단량체를 50 중량부를 초과하여 포함하면, 아크릴 수지 제조 시 겔화 현상이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 불포화 탄화수소 결합이 2개 또는 3개 있는 아크릴 단량체의 예로는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 또는 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기의 소수성 아크릴 단량체 및 친수성 단량체와 선택적으로 불포화 탄화수소 결합이 2개 이상 있는 아크릴 단량체를 포함하여 단량체 혼합액을 만든 후, 중합 개시제를 상기 단량체 혼합액에 첨가하여 아크릴 수지를 제조한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 중합개시제의 예로는 벤조일퍼옥사이드, 2,2-아조비스이소부티로니트릴, 2,2-아조비스메틸부티로니트릴, 터셔리-부틸 퍼옥시옥토에이트, 터셔리-부틸 퍼옥시벤조에이트 또는 터셔리-부틸 퍼옥시아세테이트 등을 들 수 있다.

상기 아크릴 수지는 친수성 단량체와 소수성 아크릴 단량체를 중합하여 제조됨으로써 친수성과 소수성을 모두 가질 수 있게 된다. 상기 언급한 단량체의 종류 및 단량체의 비율에 따라 제조된 상기 아크릴 수지는 중량평균 분자량이 30,000 내지 70,000이며 유리전이온도가 40 내지 70℃인 것이 바람직하다. 상기 중량평균분자량이 30,000 미만인 경우에는 도막강도가 낮아지며 내구력이 취약하게 되어 반영구적인 시스템에 적합하지 못하게 되며 반면에 중량평균분자량이 70,000을 초과하는 경우에는 수지 점도가 높아지게 되어 스프레이 작업을 통한 도장시스템에서는 도료점도가 높아지고 코팅층 형성 시 외관이 불량하며 레벨링성이 떨어지게 된다.

또한 유리전이 온도가 40℃ 미만에서는 도막경도가 취약하게 되며 70℃를 초과하게 되면 도막형성 후 절단을 필요로 하는 작업 시에 도막이 깨져 상품화가 어렵다.

코팅 조성물 및 그 제조 방법

본 발명의 코팅 조성물은 상기에서 제조된 아크릴 수지 70 내지 100 중량부, 에폭시기, 비닐기, 아미노기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 실란 화합물 1 내지 20 중량부 및 프로필 아민, 3차 아민, 에틸렌 아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 아민 화합물을 1 내지 10 중량부 포함한다.

상기 코팅 조성물에 포함되는 아크릴 수지는 코팅 조성물에 계면활성제 등을 사용하지 않고도 상기 코팅 조성물이 친수성을 가질 수 있게 해주면서 동시에 상기 코팅 조성물에 방담성능을 부여한다. 상기 아크릴 수지 조성물은 코팅 조성물에 사용되는 무기물인 실란 화합물과 교차 결합을 형성하게 되어 도막을 더욱 단단하게 해주어 내마모성을 높여 주게 되고 그 결과 본 발명의 코팅 조성물은 방담성능 및 친수성을 가지면서 동시에 내구성 및 내마모성을 가진 코팅층을 형성할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 코팅 조성물은 상기에서 제조된 아크릴 수지 70 내지 100 중량부를 포함한다. 본 발명의 코팅 조성물에 상기 아크릴 수지의 함량이 70 중량부 미만이면, 코팅 조성물이 친수성과 방담 성능이 현저히 떨어진다. 반면에 상기 아크릴 수지의 함량이 100 중량부를 초과하는 경우, 본 발명의 코팅 조성물에서 실란 화합물과 아크릴 수지의 결합이 잘 일어나지 않아 내구성 및 내마모성 등의 물리적 성질이 저하될 수 있다.

상기 아크릴 수지에 대한 설명은 상술한 바와 같으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 코팅 조성물은 에폭시기, 비닐기, 아미노기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 실란 화합물 1 내지 20 중량부를 포함한다. 본 발명에 따른 코팅 조성물에 포함되는 실란 화합물은 아크릴 수지와 작용하여 경화된다. 또한 경화 시 실란 화합물 간의 반응을 통해 표면 구조를 단단하고 견고하게 해주어 코팅 조성물에 내마모성과 내스크래치성 등을 부여한다.

본 발명의 코팅 조성물에 상기의 작용기를 가지는 실란 화합물이 1 중량부 미만으로 사용되면, 상기 실란 화합물간의 결합 및 상기 실란 화합물과 아크릴 수지와의 네트워크 구조의 형성이 일어나지 않아 내구성 및 내스크래치성 등의 물리적 성질이 저하된다. 반면에 상기 작용기를 가지는 실란 화합물을 20 중량부를 초과하여 사용하면, 실란 화합물간의 결합이 우세하고 아크릴 수지와의 결합이 잘 이루어지지 않아, 친수성과 방담성능을 지니면서 동시에 내구성과 내마모성이 뛰어난 코팅 조성물을 얻을 수 없게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 작용기를 가진 실란 화합물의 예로는 아크릴 수지의 카르복시기와 반응할 수 있는 에폭시기를 가진 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란 또는 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 또한 아크릴 수지와 라디칼 중합을 할 수 있는 비닐기를 갖는 실란 화합물의 예로는 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸 디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸 디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란 또는 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 상기의 실란 화합물 외에도 아크릴 수지와 결합할 수 있는 다양한 실란 화합물이 가능하다.

상기의 아크릴 수지가 에틸렌옥사이드기가 부가 아크릴 단량체 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 불포화 아크릴 단량체를 포함하고 있으므로 상기 서술한 실란 화합물 외에도 아미노 작용기를 가지고 있는 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸 디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N- 2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-트리에톡실일-N-(1,3-디메틸부틸이덴)프로필아민 또는 N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등이 사용될 수 있다. 또한 이소시아네이트기를 가진 3-이소시아나토프로필 트리에톡시실란 또는 3-이소시아나토프로필 트리메톡시실란 등도 사용될 수 있다. 상기의 실란 화합물들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물에서는 아크릴 수지의 카르복시기와 반응할 수 있는 에폭시 작용기를 함유하는 실란 화합물이 바람직하여, 그 중에서도 3-글리시딜프로필 트리메톡시실란이 더욱 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 실란 화합물은 용매 내에서 상기 실란 화합물을 첨가하여 산 촉매 하에서 가수분해된 형태로 사용된다. 상기 가수분해된 실란 화합물이 포함된 용액은 고형분의 함량이 20 내지 40% 인 것이 바람직하다. 상기 실란 화합물은 가수분해되어 실라놀기인 Si-OH기가 형성되며 이러한 두 분자 또는 그 이상이 만나서 탈수 반응이 일어나 Si-O-Si 결합을 형성하는 무기물 네트워크 구조를 형성한다. 또한 본 발명의 실란 화합물은 상기 아크릴 수지와 결합할 수 있는 작용기를 가지고 있으므로 유기물인 아크릴 수지와 무기물인 실란 화합물이 결합하여 유기-무기 하이브리드 구조를 형성하여 방담성능과 친수성을 유지하면서 동시에 내구성 및 내마모성 등의 우수한 물리적 성질을 가질 수 있다.

상기 실란 화합물의 가수분해 시에 사용되는 용매는 알코올과 증류수의 혼합물일 수 있다. 상기 용매는 알코올 30 내지 70 중량부와 증류수 2 내지 30 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 알코올은 에탄올이 바람직하다.

본 발명의 코팅 조성물은 프로필 아민, 3차 아민, 에틸렌 아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 아민 화합물을 1 내지 10 중량부 포함한다.

본 발명의 코팅 조성물에 포함되는 상기 아민 화합물은 상기의 실란 화합물과 반응하여 무기물 구조를 더욱 조밀하고 견고하게 해주어 실란 화합물이 하는 역할인 내마모성과 내스크래치성을 더 강하게 해 준다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명의 코팅 조성물에 사용될 수 있는 아민 화합물은 상기 프로필아민, 3차 아민, 에틸렌아민과 폴리옥시알킬렌아민의 아민기의 수소가 치환되거나 치환되지 않은 형태가 다 사용될 수 있다. 그러나 방담성능 향상 및 실란 화합물과 반응하여 무기물 구조를 조밀하게 형성하는 면에서는 폴리옥시알킬렌아민과 에틸렌아민이 바람직하다. 구체적으로는 HUNTSMAN社의 상품명 JEFFAMINE의 폴리옥시알킬렌아민류인 D-230, D-400 또는 D-2000과 에틸렌아민류인 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 또는 테트라에틸렌펜타아민류 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 아크릴 수지, 실란 화합물 및 아민화합물을 포함하는 혼합하여 제조된 코팅 조성물을 희석제로 희석하여 사용할 수 있으며 사용되는 용도에 따라 다양한 첨가제가 더 포함될 수 있다. 상기 조성물을 투명한 보호기재에 코팅하여 코팅층을 형성할 수도 있으며 착색안료 등을 첨가하여 유색의 도료로 사용할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 코팅 조성물을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 소수성 아크릴 단량체, 친수성 단량체 및 중합개시제를 반응시켜 아크릴 수지를 제조한다(S10). 실란 화합물을 산 촉매 하에서 가수분해한 다음, 상기 제조된 아크릴 수지와 가수분해된 실란 화합물을 혼합하여 혼합액을 제조한다(S20). 이후, 상기 혼합액에 프로필아민, 3차 아민, 에틸렌아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 아민 화합물을 첨가하여 코팅 조성물을 제조한다(S30).

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.

아크릴 수지의 제조

<실시예 1>

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 1-메틸-2-피롤리돈(NMP) 400 중량부를 투입한 후 반응온도를 120℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP에 부톡시아크릴아미드 95 중량부, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌 옥사이드 9몰 부가) 95 중량부, 말레익산 5 중량부, 히드록시에틸메타크릴레이트 5 중량부, 글리시딜 메타크릴레이트 10중량부와 이소보닐 메타크릴레이트 190 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합하고, 3시간 동안 일정한 양으로 적하한 후 60분간 유지하였다. NMP 199 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴을 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 60분 동안 적하하였다. 상기 적하한 용액을 60분 유지한 후 냉각하여 가드너점도 F-G, 고형분 40%인 아크릴수지를 수득하였다.

<실시예 2>

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 NMP 300중량부 투입한 후 반응온도를 120℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP에 N,N-디메틸 아미노에틸아크릴레이트 155 중량부, 에틸렌 옥사이드 9몰 부가 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트 135 중량부, 말레익산 5 중량부, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량부와 메틸 메타크릴레이트 80 중량부, 라우릴 메타크릴레이트 20 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴을 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 3시간동안 일정한 양으로 적하하고 60분간 유지하였다. NMP 299중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴을 1 중량부를 잘 혼합한 후 60분간 적하하였다. 적하된 상기 용액을 60분 유지한 후 냉각하여 가드너점도 C+ ~ D, 고형분 40%인 아크릴수지를 수득하였다.

〈실시예 3〉

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 NMP 300중량부 투입한 후 반응온도를 130℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP를 아크릴로일모르폴린 83 중량부, 부톡시아크릴아미드 47 중량부, 아크릴아미드 3 중량부, 메톡시디에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌옥사이드 2몰 부가)57 중량부, 말레익산 5 중량부, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량부, 메틸 메타크릴레이트 150 중량부, 에틸 메타크릴레이트 50 중량부 및 2,2-아조비스이소부티로니트릴 1.2중량부를 잘 혼합한 후 3시간동안 일정한 양으로 적하한 후 60분간 유지하였다. NMP 199중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴을 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 60분 동안 적하하였다. 상기 적하한 용액을 60분간 유지한 후 NMP 333중량부로 희석하여 가드너점도 D-E, 고형분 31.5%인 아크릴수지를 수득하였다.

〈실시예 4〉

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 NMP 400중량부 투입한 후 반응온도를 120℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP를 아크릴로일모르폴린 95 중량부, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌옥사이드 9몰 부가)95 중량부, 말레익산 5 중량부, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량부, 이소보닐 메타크릴레이트 200 중량부, 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 3시간동안 일정한 양으로 적하하고 60분간 유지하였다. NMP 199 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 60분 동안 적하하였다. 상기 적하한 용액을 60분 유지한 후 냉각하여 가드너점도 G+ , 고형분 40%인 아크릴수지를 수득하였다.

〈비교예 1〉

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 NMP 400중량부 투입한 후 반응온도를 120℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP를 N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트 45 중량부, 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌옥사이드 2몰 부가)45 중량부, 말레익산 5 중량부, 히드록시에틸 메타크릴레이트 20 중량부, 이소보닐 메타크릴레이트 280 중량부와 2,2-아조비스이소부 티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 3시간동안 일정한 양으로 적하하고 60분 유지하였다. NMP 199 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 60분 동안 적하하였다. 상기 적하된 용액을 60분 유지한 후 냉각하여 가드너점도 J~K, 고형분 40%인 아크릴수지를 수득하였다.

〈비교예 2〉

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 NMP 400중량부 투입한 후 반응온도를 120℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP를 N,N-디메틸 아크릴아미드 190 중량부, 말레산 5 중량부, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량부와 메틸메타크릴레이트 200 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 3시간동안 일정한 양으로 적하한 후 60분 유지하였다. NMP 199 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 60분 동안 적하하였다. 상기 적하된 용액을 60분간 유지한 후 냉각하여 가드너점도 D~E, 고형분 40%인 아크릴수지를 수득하였다.

〈비교예 3〉

온도계, 적하펀넬, 교반장치 및 냉각장치가 설치되어있는 5구 플라스크에 NMP 400중량부 투입한 후 반응온도를 120℃로 승온시켰다. 상기 승온된 NMP를 메톡시폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트(에틸렌옥사이드 9몰 부가)190 중량부, 말레산 5중량부, 히드록시에틸 메타크릴레이트 5 중량부, 이소보닐 메타크릴레이트 200 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 3시간동안 일정한 양으로 적하하여 60분 유지하였다. NMP 199 중량부와 2,2-아조비스이소부티로니 트릴 0.5 중량부를 잘 혼합한 후 60분간 적하하였다. 상기 적하된 용액을 60분간 유지한 후 냉각하여 가드너점도 E~F, 고형분 40%인 아크릴수지를 수득하였다.

코팅 조성물의 제조

<실시예 5>

실시예 1의 아크릴 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 6.5g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.7g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 40g 및 에탄올 20g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(BYK333, Altana) 0.1g를 투입하여 코팅 조성물 90.3g을 수득하였다.

<실시예 6>

실시예 2의 아크릴 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 6.5 g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.7g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 40g 및 에탄올 20g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(BYK333, Altana) 0.1g을 투입하여 코팅 조성물 90.3g을 수득하였다.

<실시예 7>

실시예 3의 아크릴 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 5.1g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.5g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 25.7g 및 에탄올 12.9g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(BYK333, Altana) 0.07g을 투입하여 코팅 조성물 67.27g을 수득하였다.

<실시예 8>

실시예 4의 아크릴 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 6.5g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.7g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 40g 및 에탄올 20g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(BYK333, Altana) 0.1g를 투입하여 코팅 조성물 90.3g을 수득하였다.

<비교예 4>

비교예 1의 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 6.5g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.7g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 40g 및 에탄올 20g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(Altana, BYK333) 0.1g를 투입하여 코팅 조성물 90.3g을 수득하였다.

<비교예 5>

비교예 2의 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 6.5g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.7g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 40g 및 에탄올 20g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(Altana, BYK333) 0.1g를 투입하여 코팅 조성물 90.3g을 수득하였다.

<비교예 6>

비교예 3의 수지 23g, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 6.5g, 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylenediamine, D 2000, Huntsman) 0.7g을 혼합하고 희석제로 에틸아세테이트 40g 및 에탄올 20g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(Altana, BYK333) 0.1g을 투입하여 코팅 조성물 90.3g을 수득하였다.

<비교예 7>

실시예 1의 수지 23g에 멜라민 포름알데히드(Cymel 325, American Cyanamid) 4.6g을 혼합한 후 오븐온도 150℃에서 30 분 동안 가열하였다. 가열 후 희석제로 에틸아세테이트 47.3g 및 에탄올 23.6g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(BYK333, Altana) 0.073g를 투입하여 코팅 조성물 98.573g을 수득하였다.

<비교예 8>

비교예 7과 실질적으로 동일한 방법으로 제조하되, 실시예 1의 수지 대신에 실시예 2의 수지를 사용하여 코팅 조성물 98.573g을 수득하였다.

<비교예 9>

실시예 3의 수지 23g에 멜라민 포름알데히드(Cymel 325, American Cyanamid) 3.6g을 혼합한 후 오븐온도 150℃에서 30 분 동안 가열하였다. 가열 후 희석제로 에틸아세테이트 46.3g 및 에탄올 21.6g 및 첨가제로 폴리디메틸실록산 변성 폴리에테르(BYK333, Altana) 0.073g를 투입하여 코팅 조성물 94.573g을 수득하였다.

<비교예 10>

비교예 7과 실질적으로 동일한 방법으로 제조하되, 실시예 1의 수지 대신에 실시예 4의 수지를 사용하여 코팅 조성물 98.573g을 수득하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 사용된 코팅 조성물의 성분 및 함량을 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다. 사용된 양의 단위는 g이다.

	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
실시예 1의 수지	23
실시예 2의 수지		23
실시예 3의 수지			23
실시예 4의 수지				23
실란화합물	6.5	6.5	5.1	6.5
D-2000	0.7	0.7	0.5	0.7
에틸아세테이트	40	40	25.7	40
에탄올	20	20	12.9	20
BYK 333	0.1	0.1	0.07	0.1
총량	90.3	90.3	67.27	90.3

	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10
비교예 1의 수지	23
비교예 2의 수지		23
비교예 3의 수지			23
실시예 1의 수지				23
실시예 2의 수지					23
실시예 3의 수지						23
실시예 4의 수지							23
실란화합물	6.5	6.5	6.5
D-2000	0.7	0.7	0.7
에틸아세테이트	40	40	40	47.3	47.3	46.3	47.3
에탄올	20	20	20	23.6	23.6	21.6	23.6
CYMEL 325				4.6	4.6	3.6	4.6
BYK 333	0.1	0.1	0.1	0.073	0.073	0.073	0.073
	90.3	90.3	90.3	98.573	98.573	94.573	98.573

아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물의 도막 평가

상기 실시예 5 내지 8 및 비교예 4 내지 10의 코팅 조성물을 거울시편에 스프레이 도장한 후, 150℃오븐에서 30분 가열한 후 도막의 물성을 측정하였다.

거울시편은 가로 15cm, 세로 10cm이며 두께 5mm 인 자산거울을 사용하였다. 코팅층의 두께는 10± 5㎛의 경우가 경도 및 스크래치성과 내마모성 그리고 방담성능을 유지하는데 가장 이상적인 두께로 확인되었다.

본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 코팅층의 물성평가는 하기와 같은 방법에 의해 실시되었다.

(1) 호기방담성능 평가

20℃에서 코팅층에 입김을 불고 이때 생기는 김서림 상태를 육안으로 판정하였다. 입김을 불 때 코팅면과의 거리는 1cm 거리에서 측정하였다.

(2) 65℃ 증기실험 평가

20℃에서 코팅층을 65℃로 유지되는 온수증기에 노출시키고, 이때 코팅층에 김이 서리게 되는 시간을 측정하였다. 온수증기와 코팅면과의 거리는 10cm 이다.

(3) 내수성을 통한 방담물성 평가

코팅이 되어있는 유리판을 30℃의 물에 240시간동안 침지 후 꺼내어 유리판을 건조시킨 후에 호기방담 실험을 실시하며, 외관 확인하여 코팅층의 이상 유무를 확인하였다.

(4) 80℃ 온수 내수성을 통한 방담물성 평가

항온조에 물을 80℃로 가열한 후 온수에 60분 침지시키고 실온에서 건조 하여 외관평가 및 부착성 평가 및 호기 방담성 평가를 실시하였다.

(5) 연필경도 평가

연필경도계는 Pencil hardness tester 221D를 사용하였고, 연필은 미쯔비시 연필을 사용하였다. 평가실험은 경도측정지에 연필을 끼운 후(45도, 1kg 하중) 측정하였다.

(6) 부착성 평가

크로스-컷 테스트 방법을 실시하였으며 3M 스카치 테이프를 사용하였다. 코팅층을 100개의 바둑판 모양으로 절단한 후 코팅층에 테이프를 붙인 후 떼어내어 남아있는 개수를 확인하였다.

(7) 내열성 평가

코팅이 되어있는 유리판을 120℃에서 240 시간 넣은 후 빼내어 황변여부에 따른 외관 확인과 호기방담 평가를 실시하였다.

(8) 내마모성 평가

코팅이 되어있는 유리판을 30℃의 물에 주방세제를 1%로 희석한 후 주방용 수세미(3M 삼중양면 다목적 수세미; 녹색면)에 적셔 거품을 낸 후 유리면을 원형으로 100회 닦아낸 후 깨끗한 물로 세척하였다. 이 후 외관확인을 하여 도막의 마모상태를 확인하였다.

(9) 내후성 평가

QUV/WOM로 구분되며 기준값이 △E 1.0이하(QUV : 300시간)/ 3000시간 후 △E3.0이하를 기준값으로 하여 측정하였다.

상기의 물성 평가를 각각의 실시예 및 비교예에 대하여 하기의 표 3 내지 표5에 나타내었다. 상기의 표에서 하기의 기호는 아래와 같은 상태를 나타낸다.

<방담성능 평가>

◎ :　 코팅층에 김이 전혀 서리지 않음

○ : 코팅층에 김이 일부생겼다 빠르게 사라짐

△ : 코팅층에 김이 일부 생기며 느리게 사라짐

X : 코팅층에 김이 완전히 서림

<외관 평가>

◎ :　 코팅층 외관변화가 전혀없음

X : 코팅층 외관이 약간변함

<내마모성 외관평가>

◎ :　 코팅층에 외관변화 전혀없음

○ : 코팅층에 스크래치가 일부 나타남

△ : 코팅층에 스크래치가 일부 나타나며 도막이 일부 박리됨

X : 코팅층 도막이 많이 박리됨

평가항목			실시예5	살사예6	실시예7
(1)호기방담성능			◎	◎	◎
(2)65℃증기실험			10시간이상	10시간이상	10시간이상
(3)내수성	외관		◎	◎	◎
	호기방담		◎	◎	◎
(4)온수내수성	외관		◎	◎	◎
	부착		100/100	100/100	100/100
	호기방담		◎	○	◎
(5)연필경도평가			4H	3H	3H
(6)부착성평가			100/100	100/100	100/100
(7)내열성	외관		◎	◎	◎
	호기방담		◎	○	◎
(8)내마모성평가			◎	◎	◎
(9)내후성	(QUV)	△E(300시간)	0.15	0.78	0.67
		△E(300시간)	2.22	2.96	2.45
	(WOM)	△E(300시간)	0.43	0.98	0.81
		△E(300시간)	1.93	2.55	2.06

평가항목			비교예4	비교예5	비교예6
(1)호기방담성능			○	△	△
(2)65℃증기실험			10분이내	10분이내	10분이내
(3)내수성	외관		△	△	X
	호기방담		△	X	X
(4)온수내수성	외관		△	△	△
	부착		96/100	89/100	92/100
	호기방담		△	X	X
(5)연필경도평가			2H	2H	3H
(6)부착성평가			100/100	91/100	94/100
(7)내열성평가	외관		◎	◎	◎
	호기방담		△	△	X
(8)내마모성평가			△	△	△
(9)내후성	(QUV)	△E(300시간)	1.26	1.88	2.63
		△E(300시간)	3.50	3.40	3.85
	(WOM)	△E(300시간)	1.82	1.65	1.36
		△E(300시간)	3.91	3.38	3.35

평가항목			비교예7		비교예8		비교예9	비교예10
(1)호기방담성능			○		△		△	△
(2)65℃증기실험			10분이내		10분이내		10분이내	10분이내
(3)내수성	외관		△		X		X	X
	호기방담		△		X		X	X
(4)온수내수성	외관		△		X		X	△
	부착		98/100		96/100		89/100	87/100
	호기방담		○		X		X	X
(5)연필경도평가			H		H		HB	HB
(6)부착성평가			100/100		100/100		97/100	98/100
(7)내열성평가	외관		△		△		X	△
	호기방담		△		X		X	X
(8)내마모성 평가			△		X		X	X
(9)내후성	(QUV)	△E(300시간)	2.42		2.25		3.65	4.58
		△E(300시간)	6.96		4.59		7.72	8.62
	(WOM)	△E(300시간)	3.35		1.69		3.69	2.11
		△E(300시간)	7.25		3.65		6.96	4.69

상기 표 3 내지 5에 나타낸 물성항목 평가에서 알 수 있듯이 본 발명의 코팅조성물은 아크릴 수지에 사용된 친수성 및 소수성 아크릴 단량체의 선택과 그 비율에 따라 방담성이 향상되는 것을 알 수 있다. 실시예 5 내지 7을 살펴볼 경우, 방담성능과 내열성, 내수성 및 내마모성이 모두 뛰어나다. 반면에 비교예 4 내지 6의 경우, 본 발명의 아크릴 수지와 다른 함량과 종류의 단량체를 사용하여 제조된 아크릴 수지를 사용한 것으로, 내수성, 내구성 및 내후성 면에서는 실시에 5 내지 7에 따른 코팅 조성물에 비해 그 성질이 크게 뒤지지 않으나, 방담 성능은 본 발명의 코팅 조성물에 비해 크게 뒤짐을 알 수 있다. 또한 비교예 7 내지 10을 볼 경우, 실시예 1 내지 4의 아크릴 수지만을 사용하고 실란 화합물과 아민 화합물을 사용하지 않은 것으로 방담성 뿐만 아니라 내구성, 내열성 및 내후성 면에서도 크게 뒤짐을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 코팅 조성물이 유기물인 아크릴 수지와 무기물인 실란 화합물의 상호 작용을 통해 방담성 뿐만 아니라 내구성, 내수성, 내열성, 내후성 및 내마모성도 뛰어난 도막을 형성할 수 있는 코팅 조성물을 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.

상술한 본 발명의 아크릴 수지 및 실란 화합물을 포함하는 코팅 조성물은 아크릴 수지 제조 시 사용하는 친수성과 소수성 아크릴 단량체의 종류와 사용 비율에 따라 방담성이 월등히 높아지게 된다. 또한 상기의 아크릴 수지는 코팅 조성물에 포함된 실란화합물과 같은 무기물과의 교차결합을 통해 유-무기 하이브리드 된 형태의 구조를 갖게되어 내마모성, 내스크래치성 및 내열성 등에서도 우수한 물성을 나타냄을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 지식을 가진 자 또는 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

1. 아크릴 수지 70 내지 100 중량부;

   에폭시기, 비닐기, 아미노기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 실란 화합물 1 내지 20 중량부; 및

   프로필아민, 3차 아민, 에틸렌아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 아민 화합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 코팅 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 수산기값이 1 내지 10 mgKOH/g이고, 중량평균 분자량이 30,000 내지 70,000인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 포함하는 소수성 아크릴 단량체 10 내지 60 중량부; 및

   아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체, 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체, 불포화 카르복시산 단량체 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체를 포함하는 친수성 단량체 30 내지 70 중량부를 중합하여 제조된 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
4. 제3항에 있어서, 상기 친수성 단량체는 아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체 5 내지 40 중량부, 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체 10 내지 50 중량부, 불포화 카르복시산 단량체 1 내지 10 중량부 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
5. 제3항에 있어서, 상기 아크릴아미드 화합물은 메타크릴아미드, 아크릴아미드, N-메틸 아크릴아미드, N-메틸 메타크릴아미드, N-에틸 아크릴아미드, N-에틸메타크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴메타크릴아미드, N,N-프로필아크릴아미드, N,N-프로필메타크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, N-이소프로필메타크릴아미드, 모노메틸아크릴아미드, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린 및 부톡시아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
6. 제3항에 있어서, 상기 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체는 메톡시 디에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 메톡시 트리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트 및 메톡시 폴 리에틸렌글리콜 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
7. 제3항에 있어서, 상기 불포화 카르복시산 단량체는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 크로톤산 및 말레산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
8. 제3항에 있어서, 상기 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체는 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시부틸아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
9. 제3항에 있어서, 소수성 아크릴 단량체는 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 이소프로필 메타아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 노말부틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트, 터셔리-부틸메타크릴레이트, 노말헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트 및 사이클로헥실 메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
10. 제3항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 불포화 탄화수소 결합이 2개 또는 3개 있는 아크릴 단량체 10 내지 50 중량부를 더 포함하여 중합 제조된 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
11. 제10항에 있어서, 상기 불포화 탄화수소 결합이 2개 또는 3개 있는 아크릴 단량체는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 및 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
12. 제1항에 있어서, 상기 실란 화합물은 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 트리메톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸 디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸 디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸 디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡실일-N-(1,3-디메틸부틸이덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-이소시아나토프로필 트리에 톡시실란 및 3-이소시아나토프로필 트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
13. 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 포함하는 소수성 아크릴 단량체, 아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체, 에틸렌옥사이드 부가 아크릴 단량체, 불포화 카르복시산 단량체 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체를 포함하는 친수성 단량체 및 중합개시제를 반응시켜 아크릴 수지를 제조하는 단계;

    에폭시기, 비닐기, 아미노기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하는 적어도 하나의 실란 화합물을 산 촉매 하에서 가수분해하는 단계; 및

    상기 아크릴 수지 및 가수분해된 상기 실란 화합물의 혼합액에 프로필아민, 3차 아민, 에틸렌아민 및 폴리옥시알킬렌아민으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 아민 화합물을 첨가하는 단계를 포함하는 코팅 조성물의 제조 방법.
14. 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 포함하는 소수성 아크릴 단량체;

    아크릴아미드 화합물, 비닐 피롤리돈 화합물 및 아미노에틸아크릴레이트 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 단량체, 에틸렌옥사이드 부가 아크 릴 단량체, 불포화 카르복시산 단량체 및 히드록시기 또는 글리시딜기를 함유하는 아크릴 단량체를 포함하는 친수성 단량체; 및

    중합개시제를 반응시켜 제조되는 아크릴 수지.
15. 제14항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 소수성 아크릴 단량체 10 내지 60 중량부 및 상기 친수성 단량체 30 내지 70 중량부를 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 아크릴 수지.

Images