KR100907485B1 - 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물 및 그의 코팅 방법 - Google Patents

부착물 점착방지 투명 스크린 조성물 및 그의 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 란탄 입자 3~6중량부; 및 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물 및 그의 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명의 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물은, 에폭시 수지의 경화속도가 개선되어 작업 생산성이 높으며, 에폭시 수지의 황변현상으로 인한 투명성 저하, 부분적 결합쇄의 절단으로 인한 발수성 및 전기적 절연성 저하를 개선되어, 감전 위험이 있는 전신주나 가로등 등, 미관이 보존되어야하는 도시 옥외 시설물과 같은 곳에 불법적으로 점착되는 부착물의 효과적인 점착방지를 가능하게 한다. 또한, 투명하므로 시설물의 색상과 미관의 보존성도 우수하며, 절연특성을 가지므로 안정성도 우수하다. 더 나아가서, 코팅시에 플라즈마 에너지에 의해 상기 점착물 부착방지 투명 스크린 조성물의 부착력을 증대시키고 표면강도를 향상시키므로 내구성이 매우 뛰어나다.
에폭시, 프레폴리머, 실리콘오일, 플라즈마, 투명스크린, 점착방지

Description

부착물 점착방지 투명 스크린 조성물 및 그의 코팅 방법{Transparent screen composition for prevention of sticked matter and mothod of coating the same}
본 발명은 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물 및 그의 코팅 방법에 관한 것이다.
에폭시 수지라고 총칭되는 것은 그것을 구성하고 있는 분자의 화학적인 단위로서 반드시 에폭시 결합을 갖고 있는 화합물을 의미한다. 일반적인 에폭시 수지는 고분자(polymer)로 표현하기엔 분자량이 작으며 올리고머라(고분자 보다 분자량이 적은 단량체) 표현하는 것이 바람직할 것이다.
에폭시 수지를 생성하는 반응에 관해서는 이미 19세기 말에 알려져 있었으나, 실용화를 위한 연구는 1930년경 미국에서 착수되어 46년경부터 제품이 시판되었다. 에폭시 수지 프레폴리머를 만들기 위하여 에피클로르하이드린과 비스페놀 A를 촉매하에 중합하는 것이 일반적이며, 그 중합정도는 사용목적에 따라서 분자량을 조절해서 만들게 되는데, 에폭시 프레폴리머 단독으로는 가열이나 가압에 의하여 경화가 일어나지 않으므로 사용이 불가능하며, 에폭시 프레폴리머와 상용성이 있는 아민류, 산무수물, 금속염, 루이스산 등의 경화제를 함께 사용한다.
에폭시 수지는 상온 또는 가열을 통하여 3차원적 망상구조의 단단한 고분자를 형성하는 특징을 갖는다. 또한, 투명하며, 전기적 절연특성과 기계적 특성이 매우 우수하고, 경화시 중량변화율이 낮아 정밀 성형이 가능하며, 경화 후 비틀림이나 변형이 없어 내구성이 우수하다.
한편, 부착물 점착방지 스크린 조성물은 전신주나 가로등 등 미관이 보존되어야 하는 도시 옥외 시설물에 사용되어, 불법적으로 점착되는 부착물의 점착방지와 시설물의 색상과 미관을 보존하는 역할을 하므로, 투명하고 이형성이 있으며 절연특성을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기와 같은 특성을 갖는 에폭시 수지는 옥외용 부착물 점착방지 스크린 조성물의 주성분으로 바람직하게 사용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
그러나, 에폭시 수지는 경화제를 사용하더라도 경화진행 시간이 길어 작업 생산성을 저하시키는 중요한 단점을 나타낸다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 경화제의 사용비율을 높이는 방법을 고려할 수 있는데, 그러한 경우, 반응 평형이 깨져 일정하고 균일한 생성물을 얻기 힘들고, 부분적으로 부착력이 저하되며, 이러한 부착력의 부분적 저하가 전체에 영향을 미쳐 결국, 피착물에 대한 전체 부착력을 저하시키는 치명적인 문제가 야기된다.
또한, 옥외에서 사용하는 경우 자외선에 의한 황변현상으로 투명성이 떨어지며, 표면의 부분적 결합쇄의 절단으로 발수성 전기적 절연특성이 저하되므로 누설전류를 야기하는 단점이 있다.
그러므로, 에폭시 수지를 포함하는 부착물 점착방지 스크린 조성물을 제조하 여 실제 상용화하기 위해서는 상기와 같은 기술적인 문제를 해결하는 것이 요구된다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 경화제의 과다한 사용 없이도 에폭시 수지의 경화속도를 높임으로써, 작업 생산성이 향상되고, 자외선에 의한 황변현상으로 인한 투명성 저하, 부분적 결합쇄의 절단으로 인한 발수성 및 전기적 절연성 저하가 개선된 점착물 부착방지 투명 스크린 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 플라즈마 에너지에 의해 상기 점착물 부착방지 투명 스크린 조성물의 부착력을 증대시키고 표면강도를 향상시키는 코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 란탄 입자 3~6중량부; 및 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(a)에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 및 란탄 3~6중량부를 교반기에 넣고 상온에서 5~15 분간 800~1,200RPM의 속도로 교반하는 단계;
(b)상기 프레폴리머( p r e p o l y m e r )용액 100중량부를 기준으로 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 더 넣고 교반하여 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 제조하는 단계; 및
(c)상기 단계(b)에서 제조된 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 오토 마이징 노즐(Auto-mizing nozzle)을 사용하는 2유체방식의 분무기 내에서 질소를 저온의 플라즈마 반응기로 반응시켜 제조한 플라즈마 반응유체와 혼합하여 코팅 대상물 표면에 분사함으로써 도막을 형성하는 단계를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물의 코팅방법을 제공한다.
본 발명의 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물은, 에폭시 수지의 경화속도가 개선되어 작업 생산성이 높으며, 에폭시 수지의 황변현상으로 인한 투명성 저하, 부분적 결합쇄의 절단으로 인한 발수성 및 전기적 절연성 저하를 개선되어, 감전 위험이 있는 전신주나 가로등 등, 미관이 보존되어야하는 도시 옥외 시설물과 같은 곳에 불법적으로 점착되는 부착물의 효과적인 점착방지를 가능하게 한다. 또 한, 투명하므로 시설물의 색상과 미관의 보존성도 우수하며, 절연특성을 가지므로 안정성도 우수하다.
더 나아가서, 코팅시에 플라즈마 에너지에 의해 상기 점착물 부착방지 투명 스크린 조성물의 부착력을 증대시키고 표면강도를 향상시키므로 내구성이 매우 뛰어나다.
본 발명은, 에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 란탄 입자 3~6중량부; 및 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 조성물에서 상기 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지는 디엔화합물을 중합시켜 에폭시를 만들거나 또는 헥사디하이드로프탈릭 언하이드이드 (HHPA) 또는 메틸 헥사하이드로 프탈릭 언하이드(M-HHPA)을 에피크로하이드린(ECH)과 반응시켜 제조된다. 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지는 옥외 안성성이 우수하고 기계적 강도 내약품성, 전기적 특성이 우수한 에폭시 경화물을 제공하며 일반 에폭시 수지와 달리 벤 젠(Benzene) 핵이 없어 황변성이 좋고, 점도가 낮아 함침성, 주형성, 내후성이 우수한 특성을 갖는다. 상기 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지의 대표적인 예는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
Figure 112009023843520-pat00001
본 발명의 조성물에서 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지는 에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 80~90 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 싸이클로알리페틱계 에폭시 수지가 80 중량% 미만으로 포함되면 실리콘이 상대적으로 많아져 경화가 어려우며, 싸이클로알리페틱계 에폭시 수지가 90 중량%를 초과하면 이형성이 저하되는 문제가 야기된다.
본 발명의 조성물에서 상기 실리콘 오일은 싸이클로알리페틱계 에폭시 수지의 개질을 위하여 사용되며, 에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 오일이 10중량% 미만으로 포되면 이형성이 저하되고, 20중량%를 초과하면 에폭시 수지의 경화가 어려워지는 문제가 발 생한다. 상기 실리콘오일은 20℃를 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시 수지와 점도를 같게 하여 사용한다.
본 발명의 조성물에서 상기 보락스는 혼합되는 각 성분들의 상용성을 좋게하는 역할을 한다. 상기 보락스는 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 0.2~0.7중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 0.2중량부 미만이면 양이 너무 적어 상용성이 개선효과가 미미하고, 0.7중량부를 초과하면 과다투입으로 인해 혼합이 잘 안되는 문제가 발생한다.
또한, 란탄 입자는 촉매 성질을 가지고 있어서 에폭시의 경화 속도를 높이는 역할을 하므로, 경화제를 과다 사용하지 않고 에폭시 수지의 경화시간을 단축시키는 것을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 경화시간 단축을 위하여 경화제를 과다사용하지 않기 때문에 경화제 과다사용으로 인한 경도의 과도한 증가에 의한 크랙 발생, 접착력을 감소 등의 문제가 발생되지 않는다. 상기 란탄 입자의 평균직경은 20nm 이하인 것이 바람직하다. 평균직경이 20nm 를 초과할 경우 촉매활성화가 감소된다. 즉, 입자가 작을수록 촉매의 활성도가 높게 나타난다.
상기 란탄 입자는 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 3~6중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 3중량부를 초과하여 포함되면 촉매 효과가 미흡하며, 6중량부를 초과하면 촉매로 인해 조성물의 물성이 오히려 저하된다.
본 발명의 조성물에서 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride)은 에폭시 수지의 경화제로 포함되며, 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 10~30중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 무수물이 10중량부 미만으로 포함되면 에폭시 수지의 경화가 잘 안되며, 30중량부를 초과하면 과다투입으로 인해 비평형 경화가 야기되는 문제가 발생한다.
본 발명의 조성물은 상기에서 기술된 성분 외에 이 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가물을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한,
(a)에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 및 란탄 3~6중량부를 교반기에 넣고 상온에서 5~15 분간 800~1,200RPM의 속도로 교반하는 단계;
(b)상기 프레폴리머( p r e p o l y m e r )용액 100중량부를 기준으로 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 더 넣고 교반하여 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 제조하는 단계; 및
(c)상기 단계(b)에서 제조된 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 오토 마이징 노즐(Auto-mizing nozzle)을 사용하는 2유체방식의 분무기 내에서 질소를 저온의 플라즈마 반응기로 반응시켜 제조한 플라즈마 반응유체와 혼합하여 코팅 대상 물 표면에 분사함으로써 도막을 형성하는 단계를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물의 코팅방법에 관한 것이다.
상기 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 제조하는 단계에는 해당 조성물에 대하여 위에서 기술된 내용이 모두 동일하게 적용된다.
상기 단계(c)의 도막형성 시에 사용된, 오토 마이징 노즐(Auto-mizing nozzle)을 사용하는 2유체방식의 분무기는 액체와 기체를 별도로 공급하여 압축한 공기로 액체의 입자경을 쪼개어 분무하는 장치이다. 본 발명에서는 통상적으로 사용되는 압축공기(대기) 대신 질소를 재료로 하여 저온의 플라즈마 반응기로 반응시켜 제조한 플라즈마 반응유체를 노즐에서 싸이클로알리페틱 에폭시( Cycloalipatic epoxy)계 수지와 혼합하여 사용하고 있다. 상기 플라즈마 반응 유체는 싸이클로알리페틱 에폭시(Cycloalipatic epoxy)계 수지가 부착되는 코팅 대상물의 표면과 싸이클로알리페틱 에폭시(Cycloalipatic epoxy)계 수지의 에폭시 입자에 동시에 작용하여 친수성 라디칼을 형성함으로써, 본 발명의 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물이 코팅 대상물에 고르고 견고하게 피착되게 하며, 도막 표면에 질소코팅을 한 것과 같은 효과를 부여하여 도막의 표면 강도를 향상시킨다.
또한, 상기 본 발명에 의하면 저점도인 싸이클로알리페틱계 에폭시( Cycloalipatic epoxy)의 점도를 높여 코팅 대상물에 대한 피착력을 증대시킬 수 있으며, 플라즈마 반응유체의 이온과 라디칼의 비평형 충돌로 생성되는 플라즈마 에너지에 의하여 코팅 대상물에 대한 피착력이 증대된다.
이하에서, 본 발명을 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
실시예 1: 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물의 제조
싸이클로알리페틱계 에폭시 수지(제일하이텍사 제) 85중량%와 20℃를 기준으로 상기 싸이클로알리페틱계 에폭시 수지와 점도를 같게 한 실리콘오일(다우코닝사 제) 15중량%를 혼합하여 에폭시 프레폴리머(p r e p o l y m e r) 용액을 제조하였다. 상기 에폭시 프레폴리머 용액에 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 0.5중량부의 보락스 및 평균직경 20nm 이하의 란탄입자 4.5중량부를 넣고 상온에서 10분간 1,000RPM의 속도로 교반하였다. 상기 교반 용액에 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 헥사하이드로프탈산 무수물( Hexa Hydro-Phthalic An-hydride ) 20중량부를 더 넣고 교반하여 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 제조하였다.
실시예 2: 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물의 코팅
실시예 1에서 제조된 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 상기 오토 마이징 노즐(Auto-mizing nozzle)을 사용하는 2유체방식의 분무기 내에서 질소를 저온의 플라즈마 반응기로 반응시켜 제조한 플라즈마 반응유체와 혼합하여 옥외에 설 치된 철제가로등과 SUS소재 시설물 표면에 분사하여 100㎛의 두께의 도막을 형성하고 8시간 동안 대기상에서 경화시켰다.
시험예 1.
상기 실시예 2에서 준비된 본 발명의 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 도포하고 경화시킨 옥외에 설치된 철제가로등과 SUS소재 시설물에 UVA, B, C 각 자외선을 조사하여 황변 현상 시험, 염무시험, 내전압 시험을 실시하였다. 상기 시험결과 황변 현상은 발견되지 않았으며, 염무실험과 내전압 시험에서도 발수성과 우수한 절연특성이 확인되었다.
또한, 상기 옥외에 설치된 철제가로등과 SUS소재 시설물에 여러종류의 PSA Solutions 스티커 및 부착물을 점착하여 표면의 이형성을 시험하였다. 그 결과 우수한 이형성이 확인되었다.
시험예 2.
본 발명의 조성물을 사용하여 및 본 발명의 코팅방법으로 코팅하여 준비된 시편(피막두께를 30.1㎛)을 사용하여 한국생활환경시험연구소에서 시험한 결과는 다음과 같다.
500Vd/c 1min의 절연저항은 1.8 × 105 MΩ.
KS M ISO 2409:2300 시험방법에 의한 밀착성 0 (0/30).
5％염산 24시간 침지에서의 내산성=박리없음.
ASTM G 154:2006 시험방법에 의한 168시간 노출시의 내후성 색차(△E*ab) 0.6
카본 오염성 색차(△E*ab) 12.1.
흙탕물 오염성 색차(△E*ab) 1.1.
내염수성(24시간) 부식발생 없음.
내열성(80°± 2°) 1시간 Ae.=0.05 Kgf/cm 이하.

Claims (3)

  1. 에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 란탄 입자 3~6중량부; 및 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 란탄 입자는 입자의 평균직경이 20nm이하인 것을 특징으로 하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물.
  3. (a)에폭시 프레폴리머 용액 총 중량을 기준으로 싸이클로알리페틱계 에폭시(Cycloalipatic epoxy) 수지 80~90중량% 및 실리콘오일 10~20중량%를 포함하는 에폭시 프레폴리머 용액; 상기 에폭시 프레폴리머 용액 100중량부를 기준으로 보락스 0.2~0.7중량부; 및 란탄 3~6중량부를 교반기에 넣고 상온에서 5~15 분간 800~1,200RPM의 속도로 교반하는 단계;
    (b)상기 프레폴리머( p r e p o l y m e r )용액 100중량부를 기준으로 헥사하이드로프탈산 무수물(Hexa Hydro-Phthalic An-hydride) 10~30중량부를 더 넣고 교반하여 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 제조하는 단계; 및
    (c)상기 단계(b)에서 제조된 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물을 오토 마이징 노즐(Auto-mizing nozzle)을 사용하는 2유체방식의 분무기 내에서 질소를 저온의 플라즈마 반응기로 반응시켜 제조한 플라즈마 반응유체와 혼합하여 코팅 대상물 표면에 분사함으로써 도막을 형성하는 단계를 포함하는 부착물 점착방지 투명 스크린 조성물의 코팅방법.
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KR920009282A (ko) * 1990-11-29 1992-06-25 임철웅 텍솔 인공화단

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