KR100796157B1

KR100796157B1 - 대전방지용 조성물

Info

Publication number: KR100796157B1
Application number: KR1020060041804A
Authority: KR
Inventors: 김장희; 배성호
Original assignee: 스카이코팅 주식회사
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2008-01-21
Also published as: KR20070109190A

Abstract

열 경화도료, 자외선 경화 도료, 전자빔 경화 등의 각종 도료에 전도성 물질 즉 탄소나노튜브, 카본, 금속 전도성 물질, 전도성 산화물, 전도성 고분자 등을 첨가하여 만든 조성물로서 하층부는 전도성을 가지는 도막이 코팅된 기재이거나 전도성 기재이고, 상층부는 자연경화, 열 경화 및 자외선 경화, 전자빔 경화 등을 통하여 도막을 형성을 하는 것으로 도료 조성물 전체 100중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001-1 중량%인 것을 특징으로 하는 도료 및 제품으로 이러한 전도성 대전방지용 조성물 및 그 제조방법에 의해 만든 제품은 가시광선 투과율이 높으면서 표면의 내찰상성, 및 표면 연필경도를 크게 개선한 전도성 제품을 제조할 수 있다는 효과가 얻어진다.

대전방지, 전도성 물질, 자외선, 가시광선, 나노분말, 탄소나노튜브

Description

대전방지용 조성물{Composition containing electrify prevention}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 물질을 함유한 하드코팅층의 구성을 나타내는 단면 설명도이며,

도 2는 종래의 방법에 따른 대전방지 코팅층을 나타내는 단면 설명도이고,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 기재 위에 전도성 물질을 함유한 하드코팅층을 형성한 단면 설명도이다
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1: 부도체 기재
2: 전도성 대전방지 코팅층
3: 전도성 물질을 함유한 하드코팅층
4: 전도성 물질
5: 전도성 기재

종래의 기술은 대전방지 도막의 형성 방법이 주로 단층으로 전도성 고분자나 전도성 물질을 첨가하여 전도성 대전방지제품을 만드는 것으로서 주로 전도성 물질은 금속미립자나 카본, 전도성 산화물, 전도성 고분자를 이용하고 있다.

일반적으로 전도성 물질은 인듐, 주석, 베릴륨, 스트론튬, 란타늄, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 철, 은, 금, 코발트, 구리, 아연, 안티몬, 이리듐, 세륨, 유로피움 등의 전도성 금속 미립자들을 사용하고 있으며, 전도성 산화물로써, 주석산화물, 안티몬-주석산화물, 안티몬-아연산화물, 인듐-주석산화물, 아연산화물, 알루미늄-아연산화물, 티탄산화물, 텅스텐산화물, 몰리브데늄 산화물, 바나듐산화물 및 철 산화물이 있고 전도성 고분자로는 폴리아닐린(polyaniline : PAN), 폴리피롤(polypyrrol : PPy), 폴리티오펜(polythiophene : PT) 계열이 많이 사용되고 있다. 이들 전도성 물질을 하나 내지 그 이상의 혼합물로 구성을 하여 사용을 하여도 가능하다.

대한민국 특허 공보 91-3737,91-2646, 94-6193, 95-8653에 나타난 바와 같이 나노 크기의 미립자와 유기 실리콘 화합물 또는 이들의 가수분해물질을 매트릭스 물질로 사용하여 도료를 만든 후 기재에 도포하여 전도성 및 내화학성 등이 우수한 전도성 도막을 얻는 방법이 소개되어 있지만, 이러한 도막은 그 두께가 수천 Å에 불과하여 플라스틱 성형품에 필요로 하는 내찰상성을 부여하기는 힘들다.

전도성 산화물인 주석산화물, 안티몬-주석산화물, 안티몬-아연산화물, 인듐-주석산화물, 아연산화물, 알루미늄-아연산화물, 티탄산화물, 텅스텐산화물, 몰리브데늄 산화물, 바나듐산화물 및 철산화물을 수지에 섞어서 만들 경우 첨가되는 전도성 물질의 함량이 많아져야 하는 문제점이 있으며 전도성 물질의 과량 첨가로 인한 도막의 물성 저하 현상과 제조 원가가 높아지며 원하는 투명도를 얻기가 힘들다.

전도성 고분자의 경우 투명성, 전도성이 우수하지만 표면의 물성이 취약하여 문제가 된다. 즉, 마찰에 대해 쉽게 긁혀서 표면이 손상된다.

본 발명의 목적은 종래에 단층으로 제작하는 전도성 대전방지 도막을 2층 구조 즉, 하층부는 전도성을 띠는 층으로 만들고, 상층부는 전도성 물질을 소량 첨가하여 내구성을 높인 층을 이룬 구조로 2층 내지 그 이상의 층을 구성하여 대전방지 도막의 표면 물성 취약점을 극복 하고자 하였다. 일반적으로 사용하는 열 경화, 자외선 경화, 전자빔 경화의 도료에 소량의 전도성 물질을 첨가하여 하층부의 투명한 전도성 도막 위에 도포를 하면 상층부의 투명한 도막은 표면 경도 및 내찰상성이 높아지고 또한, 투과율이 우수한 전도성 대전방지용 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 불투명한 전도성 기판이나 제품 즉, 알루미늄제품이나 철제류, 동제품류의 전도성을 띠는 제품에 소량의 전도성 물질을 사용하여 분산시켜 만든 도료를 도포한 후 경화시키면 내찰상성 및 표면 연필 경도, 내화학성 등 내구성이 우수한 전도성 대전방지 특성이 있는 물품을 제공하는 것이다.

종래의 대전방지 제품은 단층으로 전도성 고분자나 전도성 물질을 수지와 함께 혼합을 한 후 플라스틱이나 알루미늄 복합 패널의 표면에 도포를 하여 전도성 대전방지 기능을 부여를 하였다. 이럴 경우에는 전도성 고분자의 물성이 취약하여 약간의 충격에도 쉽게 표면에 긁힘 현상이 발생하는 문제점이 있다. 또, 수지 속에 전도성 고분자나 탄소나노튜브를 첨가하여 혼합을 한 후 경화를 시켜 판재로 만드는 경우에도 대전방지 기능을 띠는데 이럴 경우에도 첨가제로 들어가는 전도성 고분자나 전도성 물질의 함량이 많아져야하는 문제점과 투명한 기재에서는 투과율의 손상을 주며 제조단가가 높아지는 문제가 있다.

본 발명에서는 종래에 단층으로 전도성 대전방지 도막을 형성하는 것을 하층부의 전도성 기재 위에 상층부를 1층이나 그 이상의 방법으로 전도성 대전방지 도막을 형성하는 방법이다. 이 발명에서 우선 하층부가 부도체인 경우 전도성 물질로 전도성을 띠게 만들고, 하층부가 전기가 통하는 전도성 물체인 경우에는 그대로 사용하여 상부에 도막을 형성하는 방법으로 상층부 피막의 도료조성물은 전체 100중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001-1 중량%인 것을 도포하여 도막을 형성하는 것이다. 첨가되는 전도성 물질이 0.0001 이하이면 전기 저항값이 너무 높아져서 대전방지 기능을 상실하며, 1 중량% 이상이면 투명한 제품인 경우에 가시광선 투과율 및 도막의 표면 물성이 취약해지고 제조단가의 상승을 가져온다.

하층부의 전도성을 띠는 물질로는 알루미늄 제품류, 철 제품류, 동 제품류, 기타 전도성 합금류가 있다. 이러한 제품들의 경우 부착력 등의 문제 때문에 하층부의 전도성 기재위에 프라이머 처리를 한 다음 상층부를 형성하여도 좋다. 이때 하층부의 프라이머 처리 시 프라이머 용액에 전도성물질을 소량 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다.

플라스틱 제품으로는 염화비닐 수지(PVC), 메틸메타크릴레이트 수지(PMMA), 폴리카보네이트 수지(PC), 아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 수지(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET) 등이 있다.

이 발명에서 하층부가 전도성을 띠지 않은 상태에서 단층으로 전체 100중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001-1 중량%인 것을 도포하여 도막을 형성하면 코팅된 도막의 물성은 전기 저항값이 10¹² Ω/□ 이상으로 대전방지 특성이 없어진다. 그러므로 반드시 하층부는 전도성 도막이고 상층부는 전체 100중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001-1 중량%인 것을 도포하여 도막을 형성하는 것을 기본 구성요소로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 대전방지용 조성물은 열 경화 도료, 자외선 경화 도료, 전자 빔 경화도료의 각종 도료에 전도성 물질 즉 탄소나노튜브, 카본, 전도성 금속 전도성 물질, 전도성 산화물, 전도성 고분자를 첨가하여 만든 조성물로서 하층부는 전도성을 가지는 도막이 코팅된 제품이거나 전도성 제품이고, 상층부는 자연경화, 열 경화 및 자외선 경화, 전자빔 경화 등을 통하여 도막을 형성을 하는 것으로 도료 조성물 전체 100중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001 - 1 중량%인 것을 특징으로 하는 도료 및 제품으로 이러한 전도성 대전방지용 조성물 및 그 제조방법에 의해 만든 제품은 가시광선 투과율이 높으면서 표면의 내찰상성, 내마모성 및 표면 연필경도를 크게 개선한 전도성 대전방지 제품을 제조할 수 있다는 효과가 얻어진다.

전체 100 중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질이 0.0001 중량% 이하에서는 전기 저항값이 너무 높아 대전방지 특성이 없어지며, 1 중량%을 넘어서면 투과율이 너무 낮아지게 되는 문제점과 분산의 어려움 등이 있다.

본 발명에선 하층부가 전도성을 띠지 않은 상태에서 단층으로 전체 100 중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001 - 1 중량%인 것을 도포하여 도막을 형성하면 코팅된 도막의 물성은 전기 저항값이 10¹² Ω/□ 이상으로 대전방지 특성이 없어진다. 그러므로 반드시 하층부는 전도성 도막이고 상층부는 전체 100중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질을 0.0001 - 1 중량%인 것을 도포하여 도막을 형성하는 것을 기본 구성요소로 한다.

또 본 발명에 따른 전도성 대전방지용 조성물에 있어서, 상기 전도성 물질의 평균 입자 직경은 1nm 내지 5000nm인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 전도성 대전방지용 조성물에 있어서, 분산제, 레벨링제, 가소제, 표면 개질제의 첨가물이 더 첨가되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 물품은 상술한 바와 같은 조성물을 도포한 물품이며, 상기 물품의 기재는 플라스틱이나 철, 알루미늄처럼 모든 재료에 적용이 가능하며 이 조성물을 도포하기 전에 하층부가 전도성을 띠고 있어야 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 조성물의 제조 방법은 상술한 조성물을 자연 경화, 열 경화형, 자외선 경화형 또는 전자빔 경화형으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다. 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기 위해 예를 열거하였으며, 본 발명의 범위가 아래 설명에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 전도성 물질을 첨가한 자외선 경화형 대전방지 하드코팅 제품의 표면물성 개선을 위해 아래와 같은 성분을 함유함을 특징으로 한다.

(1) 전도성 물질

본 발명에서 개발된 대전방지용 하드코팅 도막형성용 조성물의 경우 첨가제로 전도성 물질이 사용되었다. 상기의 조성물 내에 분산된 나노 입자 직경은 1nm 내지 5000nm 사이의 크기를 가진 분말이다.

이렇게 작은 크기를 갖는 입자들은 빛의 산란을 유발시키지 않아 도막의 투명성을 유지시켜주면서 표면에서 반사되는 빛은 표면 요철에 의한 대전방지 특성을 보이므로 눈부심을 방지해 주는 기능을 한다.

또 전도성 물질의 희석재의 비율 및 입자의 크기, 형상제어를 통하여 도막의 광택도 및 투과율을 조절할 수 있다. 입자의 형상이 구형이면 광택도가 높아지고, 산이나 다른 용제로 처리를 하여 다공질 형태의 향상을 만들면 표면에서 반사되는 빛을 산란시켜서 광택을 많이 줄일 수 있다.

전도성 물질들은 분말 상태에서 자외선 경화형 도료에 첨가한 후 초음파 분산, 마그네틱 바 및 회전 모타를 장착한 교반장치에 의한 물리적 분산 및 화학적 분산을 통하여 제조한다. 이렇게 제조한 도료는 투과율이 우수하면서도 대전방지 특성을 가진 제품을 얻을 수 있다.

전도성 물질은 전도성 금속 미립자, 전도성 산화물, 전도성 고분자, 탄소나노튜브, 카본이 있다.

상세하게 나열하면, 전도성 금속 미립자들은 인듐, 주석, 베릴륨, 스트론튬, 란타늄, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 철, 은, 금, 코발트, 구리, 아연, 안티몬, 이리듐, 세륨, 유로피움을 사용하고 있으며, 전도성 산화물로써, 주석산화물, 안티몬-주석산화물, 안티몬-아연산화물, 인듐-주석산화물, 아연산화물, 알루미늄-아연산화물, 티탄산화물, 텅스텐산화물, 몰리브데늄 산화물, 바나듐산화물 및 철 산화물이 있고 전도성 고분자로는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 계열이 많이 사용되고 있다. 이들 전도성 물질을 하나 내지 그 이상의 혼합물로 구성을 하여 사용을 하여도 가능하다.

본 발명에서 가장 바람직하게는 탄소나노튜브를 사용하고 있으며, 전도성 금속 미립자의 경우에는 함량이 과량 들어가야 하며, 산화문제가 발생하여 내화학성이 떨어지는 문제가 있으며 전도성 고분자는 표면 경도 및 내찰상성의 저하 등 물성저하를 가져 올 수도 있다.

(2) 도막 형성을 위한 도료:

본 발명에서는 사용하는 도료의 제한은 없으나 플라스틱 기재에 사용하는 자외선 경화형 도료에 대해 서술하였다. 자외선 경화형 도료의 경우 모노머 및 올리고머가 전 조성물 100 중량% 당 5 내지 90 중량%이 바람직하다.

본 발명에 따른 도막 조성물을 자외선에 노출시켜 쉽게 경화시킬 목적으로 광중합 개시제를 첨가하는데, 이러한 광중합 개시제의 비율은 첨가되는 모노머 및 올리고머의 총 100 중량% 당 5 내지 10 중량% 사용된다.

광중합 개시제가 5 중량% 이하면, 광중합이 느려지고, 10 중량% 이상이면 반응속도가 빨라 표면물성의 저하가 나타난다.

기타 본 발명에 사용된 전도성 물질과 아크릴레이트 올리고머 및 모노머와의 상용성을 증가시켜 주는 상용화제를 사용할 수도 있다. 상용성이 충분해야 분말의 분산 상태를 잘 유지시켜 조성물의 저장 안정성을 개선시키며, 도막 형성시 상 분리에 의한 도막의 균열을 방지하고, 전도성 물질의 밀집성을 증가시켜 주게 된다.

따라서 상용화제가 결여된 조성물은 도막 형성성 및 저장 안정성이 좋지 않게 되어 도막 형성 조성물로서의 가치가 제한된다.

그리고 필요에 따라 적당한 양의 용매, 레벨링제, 슬리핑제, 중합 억제제와 같은 첨가제를 전 조성물 100 중량% 당 5 중량% 이하의 범위에서 사용할 수 있다.

본 발명은 이상과 같은 성분들을 특정 조성비로 사용하여 제조한 자외선 경화형 도막 조성물로 수지의 성형품에 도포한 후 자외선을 이용하여 경화시켰을 때 내마모성, 내수성, 내용제성, 표면 평활성 및 기재 밀착성이 극히 우수한 도막을 얻는 것이다.

또 본 발명의 전도성 물질, 아크릴레이트계 올리고머, 관능성 아크릴레이트계 모노머, 광중합 개시제 및 상용화제와 몇 가지 첨가제로 이루어진 조성물을 특정 조건에서 일정한 두께 범위를 갖는 가교 경화 도막으로 형성시킴으로서 상기 서술한 우수한 물성을 얻었다.

또한 본 발명에 따른 도막 조성물은 특정 유기 용제와 혼합하여 사용하기도 하는데, 이 경우 조성물 자체의 점도를 일정 수준 이하로 낮추어 주기 때문에 플라스틱 성형품의 표면에 실제 도포시킬 때의 도포 작업성, 균일한 도막 형성 및 표면 평활성 등에 매우 좋은 효과를 부여한다. 뿐만 아니라 가교 경화 도막의 기재에 대한 밀착성을 증대시키는 작용도 갖는다.

그러나 혼합유기 용제를 잘못 선택하였을 경우 도막에 백탁 현상이나 미경화 등 오히려 역효과를 가져올 우려가 있다. 상기 유기용제의 혼합량은 그 사용 목적에 따라 다를 수 있으나 도막 조성물 100 중량%에 대해 0.5 ~ 94 중량%의 범위가 바람직하다.

부수적으로 내찰상성 향상을 위한 방법으로는 나노 분말을 첨가하여 향상시키는 방법과 사용하는 기재의 전처리 공정을 통하여 내찰상성을 향상시키는 방법이 있다. 위 사항에 대해 서술을 하면 다음과 같다.

(3) 내찰상성 향상을 위한 나노 분말 첨가

나노 실리카, 나노 알루미나의 나노 분말을 도료에 첨가를 하면 플라스틱 기재의 표면 경도를 약 1 내지 2H 정도 높일 수 있는 효과가 있다. 나노 분말의 함량이 0.01중량% 이하면 원하는 도막 경도를 얻기가 힘들며, 1 중량%를 넘어서는 코팅된 도막이 난반사 특성을 띠며 투과율을 저하하고, 경우에 따라서는 도막 경도의 저하현상도 나타난다.

나노 분말의 표면을 개질 시키기 위한 첨가제로 메틸트리메톡시실란, 테트라메톡시실록산, 에틸트리에톡시실란 중에서 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며 그 사용량은 첨가된 나노분말의 총 고형분에 0.5 내지 1 중량%를 사용한다.

(4) 사용하는 기재의 전처리 과정

먼저 유기용제로 원판을 세척하여 원판표면에 묻어 있던 불순물이나 먼지들이 제거하고 정전기에 의한 먼지들의 재흡착이 일어나지 않도록 질소 가스나 제전장치로 정전기를 없애 주어야 원판 전처리공정:

또는 플라스마나 코로나 처리에 의한 원판의 표면 개질로서 표면 물성을 활성화하고 원판에 붙어있는 각종 불순물을 태워서 없애 주어야 원판 전처리공정:

자외선을 원판 표면에 조사하는 방법으로 코팅하기 전에 원판을 자외선에 노출시켜서 표면에 있는 이물질을 제거하고 활성화하는 원판처리공정을 실시하여 코팅하는 방법으로도 플라스틱 기재의 표면 경도를 약 1 내지 2H 정도 높일 수 있는 효과가 있다.

일반적으로 도막 조성은 플로우(flowing), 스프레이(spraying), 딥(dipping), 스핀(spinning)의 통상적 방법으로 도포할 수 있다. 각각은 장단점이 있으며, 플라스틱 성형품의 외부 형태 내지는 사용 용도에 따라 적절히 선택한다. 스프레이 코팅은 모양이 복잡하거나 굴곡진 면이 있는 제품에 주로 사용을 하며, 스핀코팅 방식은 크기가 작으면서 코팅하려는 모양이 좌우대칭인 경우에 적합하다. 본 발명에 따른 실험에서는 플로우 방법에 의해 진행하였다.

또 합성수지 성형품의 표면에 형성된 가교 경화 도막의 두께에 따라 도막의 표면물성 변화가 심하다. 자외선 경화 도료의 경우에는 도막 두께가 2㎛ 미만일 때는 고분자의 가교밀도가 적어서 부착력 및 내마모성이 떨어지고, 10㎛ 이상인 경우에는 도막의 미경화가 발생되거나 균열이 생기기 때문에 도막 자체의 강도가 떨어지는 단점을 초래한다. 도막의 두께에 따른 특성은 사용하는 도료의 고유특성이므로 각각 도료의 특성에 맞는 최적의 조건을 도출하여 사용해야 한다.

본 발명에 사용하는 도막 조성물은 도막 두께가 약 5 - 7㎛ 정도에서 내마모성, 표면 평활성, 막 두께의 균일성, 가소성, 내구성, 내수성, 내열성, 내용제성, 기질과의 밀착성이 우수하다. 도막을 사용할 때는 극심한 악조건에 처하는 수가 있으므로 각각 내성을 갖도록 함이 바람직하다. 이러한 경우에는 경화 도막 자체의 가소성 및 기질 수지와의 밀착성의 특성이 우선 우수해야 하지만 그 다음으로는 경화 도막의 두께 조절 문제가 있다.

도막 두께가 지나치게 얇은 경우에는 부착력 및 내마모성이 저하되는 결점이 있으므로, 가교 경화 도막의 두께가 4~8㎛의 범위에 있도록 하는 것이 좋다.

또한 첨가되는 전도성 물질의 양이 너무 많으면 자외선 경화가 힘들고, 도막의 물성에 영향을 미쳐 도막의 균열 및 밀착력이 떨어지는 경향이 있으며, 전도성 물질의 양이 너무 적으면 투과율이 너무 높아져 투명 코팅이 되므로 전도성 물질에 의한 대전방지 효과를 얻기 힘들다. 따라서 첨가 되는 전도성 물질은 자외선 경화형 도료에 대해 0.0001에서 1 중량% 정도이다.

전체 100 중량%에 대하여 첨가되는 전도성 물질이 0.0001 중량% 이하에서는 전기 저항값이 너무 높아 대전방지 특성이 없어지며, 1 중량%을 넘어서면 투과율이 너무 낮아지게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 방법에 의해서 제조된 전도성 물질을 사용한 자외선 경화형 도료는 가교 경화 도막을 갖는 합성수지 성형물로 표면 반사율이 낮고, 표면 평활성, 외관, 표면 경도, 내마모성, 내찰상성 및 피도체와의 밀착성이 매우 우수한 대전방지 특성을 지닌다.

또한, 페인트, 니스, 에나멜의 각종 도료에 전도성 물질을 첨가하여 위의 방법과 같은 방법으로 도포를 하면 같은 결과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은 특징을 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 전도성 물질을 함유한 하드코팅층의 구성을 나타내는 단면 설명도 이며, 도 2는 종래의 방법에 따른 대전방지 코팅층을 나타내는 단면 설명도 이고, 도 3은 본 발명에 실시 예에 따른 전도성 기재 위에 전도성 물질을 함유한 하드코팅층을 형성한 단면 설명도 이다.

도 1에 있어서, 부도체 기재(1)는 플라스틱 시트 또는 필름이고, 전도성 대전방지 코팅층(2)은 일반적인 방법으로 전도성 코팅 도막을 형성한 전도성 대전방지 코팅층이다. 전도성 물질을 함유한 하드코팅층(3)은 본 발명의 실시 예에 따른 조성물로 코팅된 하드코팅층이고, 전도성 물질(4)은 본 발명의 실시 예에 의해 첨가된 전도성 물질이다.

도 3에 있어서, 전도성 물질(4)은 본 발명의 실시 예에 의해 첨가된 전도성 물질이고, 전도성 기재(5)는 일반적으로 전도성을 띠는 기재이다.

다음에는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기 위해 실시 예를 열거하였으나, 실시 예는 예시의 목적으로만 이해돼야 하며, 본 발명의 범위가 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

실시 예에서 나타낸 물성 측정은 다음과 같은 방법을 취했다.

표면강도 측정은 mitsubishi 연필을 사용하여 JIDS 0202에 준한 연필 경도로 측정을 하였으며, 광투과도는 UV 스펙트로메타(Spectrometer)를 사용하여 ASTM D1003의 시험방법에 의해 투과율로 나타내었다. 내찰상성 시험은 #0000 스틸울에 의한 1Kg 하중, 10회 왕복 후 5점 척도로 표시하였다. 전혀 스크래치가 발생하지 않은 경우는 5이고, 과량의 스크래치가 발생한 경우를 1로 하여 상대적으로 비교 평가하여 5점 척도로 나타내었다. 부착성은 ASTM D3359의 방법에 의해 시험하였다. 표면저항은 오움(ohm) 메타기로 SIMCO TRUSTAT Worksurface Tester Model ST-3을 사용하여 ASTM D257의 방법에 측정하였다.

실시예 1

수용성 전도성 고분자 코팅액을 폴리카보네이트 기판 및 아크릴판을 사용하여 10번 바코트로 코팅을 한 다음 70℃에서 2분간 건조기에 넣은 후 도막을 형성하였다. 이때 저항값이 약 10⁴ Ω/□이었다. 이렇게 형성한 전도성 고분자 막은 폴리카보네이트 기판에선 연필 경도가 1HB 정도이고, 스틸 울에 쉽게 긁힘 현상이 발생하는 현상이 나타났다. 아크릴판에선 연필 경도가 1-3H 정도이고, 스틸 울에 쉽게 긁힘 현상이 발생하는 현상이 나타났다.

전도성 고분자 막 위에 자외선 경화형 도료 도막을 형성하기 위해 아래와 같은 방법으로 코팅액을 제조하였으며 코팅 도막을 형성하였다.

직경 40-60nm 크기의 탄소나노튜브를 사용하여 0.01 중량%를 전체 100 중량% 자외선 경화형 도료에 첨가한 후 배스 타입(bath type) 초음파 분산기로 분산을 시켰다. 이렇게 제조된 전도성 물질 조성물을 전도성 고분자 막이 코팅된 도막위에 바코트나 플로우 코팅에 의해 도포시킨 후, 50℃로 유지되어 있는 오븐에서 30초간 방치하여 기포 및 잔류 용제를 제거 시킨 후 자외선 경화를 실시하였다. 실험에서 사용한 자외선 경화형 도료는 다관능 수지 성분으로는 펜타에리스리톨트리아크릴레이트(PETIA), 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(DPHA), 1관능성 단량체로는 메틸메타아크릴레이트(MMA), 부틸아크릴레이트를 전체 조성물 100중량%에 대해 10 내지 20 중량% 사용했다. 광중합 개시제는 알파-하이드록시사이클로헥실페닐메타논(Ciba Geigy사의 irgacure #184)를 수지 함량의 10%를 첨가하여 사용하였으며, 유기용매로는 메탄올(MeOH), 이소프로판올(IPA) 에틸셀로솔브(EC)를 일정 비율로 혼합한 다음에 사용하였다. 이렇게 제조한 자외선 경화형 도료는 폴리카보네이트 기판에 코팅을 했을 경우 연필경도 1HB, 스틸 울에 견디었으며, 부착력이 100이고, 가시광선 투과율을 91%였다. 아크릴판에 코팅을 했을 경우 연필경도 4H, 스틸 울에 긁힘 현상이 없었으며, 부착력은 100이고, 가시광선 투과율을 92%였다.

이 실험에서는 1.0mm 폴리카보네이트 판 및 1.5mm 아크릴판을 사용하였다. 사용한 자외선 광량은 80 W/cm²이며, 고압 수은등을 사용하여 라인 스피드 1m/min의 속도로 움직이면서 성형판의 표면에 가교 경화 도막을 형성시켰으며 도막의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.

실시예 2

상기 실시 예1의 조건에서 탄소나노튜브 함량을 전체 100 중량%에 0.05 중량%를 취하여 실험을 수행하였다.

실시예 3

상기 실시 예1의 조건에서 탄소나노튜브 함량을 전체 100 중량%에 0.001 중량%를 취하여 실험을 수행하였다.

실시예 4

상기 실시 예1의 조건에서 탄소나노튜브 함량을 전체 100 중량%에 0.001 중량%와 자외선 경화형 수지 고형분 함량을 15 중량%로 실험을 수행하였다.

실시예 5

상기 실시 예1의 조건에서 탄소나노튜브 함량을 전체 100 중량%에 0.001 중량%와 자외선 경화형 수지 고형분 함량을 10 중량%로 실험을 수행하였다.

실시예 6

상기 실시 예1의 조건에서 금속 나노분말인 니켈 함량을 전체 100 중량%에 0.01 중량%와 자외선 경화형 수지 고형분 함량을 20 중량%로 실험을 수행하였다.

실시예 7

상기 실시 예1의 조건에서 탄소나노튜브 함량을 전체 100 중량%에 대해 0.01 중량%와 자외선 경화형 수지 고형분 함량을 20 중량%, 전도성 기판으로는 알루미늄 호일을 사용하여 그 위에 도포를 하여 실험을 수행하였다.

비교예 1

탄소나노튜브 함량을 전체 100 중량%부에 대해 0.01 중량%를 취하여 하층부의 전도성 도막이 없이 코팅 도막을 형성하였다.

비교예 2

전도성 물질을 첨가하지 않은 도료를 사용하여 하층부의 전도성 도막 없이 코팅 도막을 형성하였다.

비교예 3

전도성 물질을 첨가하지 않은 도료를 사용하여 전도성 기판으로는 알루미늄 호일을 사용하여 그 위에 도포를 하여 실험을 수행하였다.

비교예 4

자외선 경화화형 대전방지 제품의 일반 물성을 나타내었다.

[표1]

실시 예 및 비교 예의 조성비

	품목	하드코팅 고형분 함량 (%)	나노분말 첨가비율 (중량%)	층구조
실시예1-1	탄소나노튜브	20	0.01	상층/하층/PC
실시예1-2	탄소나노튜브	20	0.01	상층/하층/아크릴
실시예2-1	탄소나노튜브	20	0.05	상층/하층/PC
실시예2-1	탄소나노튜브	20	0.05	상층/하층/아크릴
실시예3-1	탄소나노튜브	20	0.001	상층/하층/PC
실시예3-2	탄소나노튜브	20	0.001	상층/하층/아크릴
실시예4-1	탄소나노튜브	15	0.01	상층/하층/PC
실시예4-2	탄소나노튜브	15	0.01	상층/하층/아크릴
실시예5-1	탄소나노튜브	10	0.01	상층/하층/PC
실시예5-2	탄소나노튜브	10	0.01	상층/하층/아크릴
실시예6-1	니켈	20	0.01	상층/하층/PC
실시예6-2	니켈	20	0.01	상층/하층/아크릴
실시예7	탄소나노튜브	20	0.01	상층/알루미늄
비교예1-1	탄소나노튜브	20	0.01	상층/PC
비교예1-2	탄소나노튜브	20	0.01	상층/아크릴
비교예2	-	20	-	상층/PC
비교예3	-	20	-	상층/알루미늄
비교예4	자외선 경화형 대전방지제품 일반물성	-	-	상층/아크릴

[표2]

실시 예의 물성 측정 결과

	표면 경도(H)	내찰상성	부착성	광투과도 (%)	전기저항값 (Ω/□)
실시예1-1	HB	5	100	90	10⁷
실시예1-2	4H	5	100	91	10⁶
실시예2-1	HB	5	100	91	10⁸
실시예2-1	4H	5	100	91	10⁷
실시예3-1	HB	5	100	91	10¹⁰
실시예3-2	4H	5	100	92	10⁹
실시예4-1	HB	3	100	91	10⁷
실시예4-2	4H	4	100	91	10⁷
실시예5-1	HB	2	100	91	10⁷
실시예5-2	4H	2	100	91	10⁷
실시예6-1	HB	5	100	88	10⁹
실시예6-2	4H	5	100	89	10⁹
실시예7	B	1	10	-	10⁶
비교예1-1	HB	5	100	91	spec. over
비교예1-2	4H	5	100	92	spec. over
비교예2	HB	5	100	92	spec. over
비교예3	B	1	100	-	spec. over
비교예4	3H	1	100	90	10⁶

비교 예에서 스펙 오버(spec. over)라는 기재된 것은 전기 저항값이 10¹² Ω/□ 이상으로 나일론 천으로 코팅된 도막 표면을 문지른 후 정전기를 발생을 시키면 정전기에 의한 먼지 흡착이 발생하였다. 실시한 예에서 실험한 시편은 정전기에 의한 먼지 흡착이 발생하지 않았다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전도성 대전방지용 조성물 및 그 제조 방법과 이 조성물을 사용한 물품에 의하면, 원판의 가시광선 투과율을 손상하지 않고 표면의 광택도 및 내마모성을 개선한 전도성 대전방지 제품을 제조할 수 있다는 효과가 얻어진다.

본 발명에 따른 또 다른 효과는 불투명한 전도성 기재 즉, 알루미늄제품이나 철제류, 동제품류처럼 전도성을 띠는 제품에 소량의 전도성 물질을 사용하여 분산시켜 만든 도료를 도포한 후 경화시키면 내찰상성 및 내마모성, 표면 연필 경도, 내화학성이 우수한 전도성 대전방지 특성이 있는 물품을 제공하는 것이다. 이를 이용하여 알루미늄 복합 패널이나 건축용 샌드위치 패널을 제조시 페인트 도막을 상기와 같은 방법으로 제조할 경우 패널 표면에 정전기에 의한 각종 이물의 부착을 방지 할 수 있는 전도성 대전 방지 기능을 추가할 수가 있으며, 내화학성을 높일 수도 있다.

본 발명에 따른 부수적인 효과로 이 조성물을 사용하면 전자파 차폐 등에도 활용할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Claims

상층부와 하층부로 이루어진 이층구조로 형성된 전도성 대전방지용 제품에 있어서, 상기 하층부는 전도성을 가지는 도막이 코팅된 기재이거나 전도성 기재이고, 상기 상층부는 자연 경화, 열 경화 또는 자외선 경화를 통하여 하드코팅 도막을 형성하는 것으로, 상기 하드코팅 도막을 형성하는 상층부의 전도성 대전방지용 조성물은, 전체 100 중량%에 대하여,

모노머 및 올리고머 성분이 5 내지 90 중량%이고,

유기용제 성분이 0.5 내지 94 중량%이고,

전도성 물질이 0.0001 내지 1 중량%이며,

광중합 개시제 성분은 모노머 및 올리고머 총 함량의 5 내지 10 중량% 를 포함하는 것을 특징으로 하며,

상기 상층부 단일 하드코팅 도막으로는 전기 저항값이 10¹² Ω/□ 이상으로 대전방지 기능이 없으나 상기 하층부가 전기 저항값이 10⁸ Ω/□ 이하로 전도성 기재인 경우 표면에 전도성을 띠는 전도성 대전방지용 조성물
제 1항에 있어서,

상기 전도성 물질은 전도성 금속, 전도성 고분자, 전도성 산화물 중 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 전도성 물질인 것을 특징으로 하는 전도성 대전방지용 조성물
제 1항에 있어서,

상기 전도성 물질은 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 이들 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 대전방지용 조성물
제 1항에 있어서,

상기 전도성 물질은 주석산화물, 안티몬-주석산화물, 안티몬-아연산화물, 인듐-주석산화물, 아연산화물, 알루미늄-아연산화물, 티탄산화물, 텅스텐산화물, 몰리브데늄 산화물, 바나듐산화물 및 철산화물 이들 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 대전방지용 조성물
제 1항에 있어서,

상기 전도성 물질이 탄소나노튜브, 카본을 포함하는 탄소화합물 이들 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 대전방지용 조성물
제 1항에 있어서,

상기 전도성 물질은 전도성 금속 즉, 인듐, 주석, 베릴륨, 스트론튬, 란타늄, 니오븀, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 철, 은, 금, 코발트, 구리, 아연, 안티몬, 이리듐, 세륨, 유로피움 이들 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 대전방지용 조성물
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제 1항에 있어서,

상기 상층부 도막의 내찰상성을 향상시키기 위해 나노 실리카 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 전도성 대전방지용 조성물
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