KR100909863B1 - 가필성 및 소거성이 우수한 칠판용 코팅필름 제조방법 및이에 의한 무광택 칠판용 코팅필름 - Google Patents

가필성 및 소거성이 우수한 칠판용 코팅필름 제조방법 및이에 의한 무광택 칠판용 코팅필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 경화 코팅층을 기저로 왁스 미립자 코팅층이 도포된 가필성 및 소거성이 우수한 칠판용 친환경적 무광택 코팅필름 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 본 발명에 의한 칠판용 코팅필름은 무광택 표면을 창출할 수 있어, 이용자의 시력건강을 지킬 수 있으며, 특히 표면에 필기된 마커펜 잉크가 고르게 분산되어 글씨가 끊어지는 현상이 없어 우수한 가필성, 및 장기간 필기된 잉크를 제거하지 않아도 잉크가 표면에 흡착되지 아니하는 양호한 소거성을 가진다.
무광택, 왁스, 코팅층

Description

가필성 및 소거성이 우수한 칠판용 코팅필름 제조방법 및 이에 의한 무광택 칠판용 코팅필름{Method for manufacturing a coating film on which writings or drawings are be easily made and deleted, and a non-glossy coating film for boards thereby}
본 발명은 칠판용 코팅필름 제조방법 및 이러한 제조방법에 의한 무광택이면서 가필성 및 소거성이 우수한 코팅필름에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 자외선 경화 코팅층을 기저로 왁스 미립자 코팅층을 더욱 도포하여 가필성 및 소거성이 우수한 칠판용 친환경적 무광택 코팅필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
교육자재인 칠판은 오랫동안 사용되어 왔다. 그러나, 필기구로서 사용되는 탄산칼슘 재질의 분필은 필기 또는 소거하는 과정에서 미세 분말이 공기 중 분산되어 폐렴 등의 질병을 유발시키므로 사용이 기피되고 있으며, 그 결과 필기구로서 유성 오일에 안료성분이 혼합되어 있는 마커 펜을 사용하기 위한 칠판으로 화이트보드가 애용되고 있다.
화이트보드는 일반적으로, 기재상에 약 200㎛의 백색 폴리염화비닐 필름과 약 50㎛의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 적층하거나, 폴리에스테르 수지를 산 화티타늄과 함께 유기용매에 희석하여 기재상에 도포한 다음 폴리에틸렌 테레프탈레이트필름 등을 이용하여 레벨링하고 경화시킨 후 레벨링용으로 사용된 필름을 박리함으로써 제조된다. 그러나 이와 같은 제조방법은 경화시간이 길고 공정이 복잡하여 생산성이 떨어진다는 단점이 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 경량이지만 단단하고 가공성이 양호하며, 화이트보드용 필기구인 마커펜에 대한 가필성 및 소거성 또한 양호한 것으로 알려져 있다. 그러나, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 표면경도가 낮아 긁히기 쉬우므로 쓰기와 지우기를 여러번 반복하게 되면 스크래치가 발생하게 된다. 이와 같은 스크래치는 화이트 보드를 지우개로 지워도 깨끗하게 지워지지 않는 결과를 초래하게 된다.
이러한 문제들을 해결하기 위하여, 자외선 경화에 의한 화이트보드용 필름이 제안되었다. 즉 필름의 내스크래치성, 내약품성, 내용제성, 내열성 및 마카펜에 대한 가필성 및 소거성 향상을 위한 하드코팅층용으로 적합한 자외선 경화형 조성물이 제안되었으며, 한국특허공개 제2000-21808호는 조성물의 총중량을 기준으로 30 내지 90중량%의 자외선 경화형 아크릴레이트 올리고머, 1 내지 30중량%의 자외선 반응성 희석제, 0.1 내지 10중량%의 광중합 개시제, 0.05 내지 20중량%의 레벨링제 및 나머지 량의 용제를 포함하는 자외선 경화형 조성물을 이용한 필름이 공개되어 있다.
그러나, 여전히 화이트보드용 필름은 가필성 및 소거성이 완전하지 못하며, 고광택으로 인한 문제점이 있다. 즉, 현재 활용되고 있는 화이트보드용 (이하, 칠판용) 필름은 고광택 표면으로 인하여 빛 반사에 의한 시력 건강에 유해하며, 화이트보드 표면에 필기된 마커펜 잉크가 고르게 분산되지 않아 글씨가 끊어지는 현상이 보이며, 장기간 필기된 잉크를 소거하지 않으면 잉크가 표면에 흡착되어 이후 이를 소거하여도 오염 자국이 남는 등의 문제점이 지적되고 있다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 무광택 칠판용 코팅필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가필성 및 소거성이 우수한 칠판용 코팅필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인체에 유해한 용제 사용없이 코팅필름을 제조하여 우수 물성을 가지는 필름을 제조하는 친환경적인 코팅제조 방법을 제안하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 칠판용 코팅필름 제조방법은,
기판상에 자외선 경화용 조성물을 코팅하여 칠판용 코팅필름을 제조하는 방법에 있어서,
상기 코팅층이 반경화상태에 이르도록 자외선을 조사하는 단계;
상기 반경화된 코팅층에 왁스 조성물을 더욱 코팅하는 단계; 및
상기 왁스 코팅층을 완전 경화상태에 이르도록 자외선을 조사하는 단계;로 진행될 수 있다.
즉, 본 발명은 기저 자외선 경화용 조성물을 반경화 상태로 부분 경화시킨 후에, 미립자 왁스를 포함한 왁스조성물을 더욱 코팅하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 미립자 일부는 최상부에 미시적으로 돌출되어, 이에 따른 코팅필름은 산란 등에 의한 무광 효과를 주면서도, 놀랍게도 가필성 및 소거성이 매우 우수한 코팅필름을 제조할 수 있는 것이다. 본 발명에서 '반경화상태'에 이르게 한다는 것은 통상 기저 자외선 경화에 요구되는 경화시간의 약 절반 정도의 경화 시간이 경화에 소요되어, 코팅층이 완전경화가 아닌 육안관찰에 따라 반경화상태에 이르는 것을 의미한다.
비 제한적으로 본 발명의 구체적 특징은 다음과 같다.
본 발명에서 기저 자외선 경화 코팅층 상부에 더욱 도포되는 코팅층은 왁스 미립자, 바람직하게는 폴리에틸렌 왁스미립자를 포함한 액상 분산체 조성물로 구성된다. 상기 액상분산체 조성물은 폴리에틸렌 왁스미립자 15 내지 25 중량% 및 유기관능기를 가지는 공중합체 용액 75 내지 85 중량%를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌왁스는 천연가스나 나프타를 분해하여 얻어지는 에틸렌과 극성모노머와의 공중합체로서, 산화분해 등 각종 화학변성에 의해 극성기가 부여된 분말상 합성왁스이다. 중합방법과 가공공정에 따라
다양한 입자크기와 특성을 가진 여러 유형의 폴리에틸렌왁스가 사용되며, 여러 경로로 입수가능하나, 본 발명에서는 최대입자크기가 1 내지 30 ㎛인 폴리에틸렌왁스 미립자를 선택한다. 상기 조건을 충족하는 폴리에틸렌왁스로서, 예를 들면 DEUREX사(DEUREX Wachs-Chemie GmbH, 독일)의 PRINTWAX 시리즈, LUBRIZOL사(미국)의 PIN
NACLE 시리즈, MICRO POWDERS사(Micro Powders, Inc., 미국)의 MPP 시리즈 및 CRODA사의 제품을 사용할 수 있다. 본 발명의 액상 분산체에서 폴리에틸렌왁스의 함량은 15 내지 25 중량%이다. 폴리에틸렌왁스가 25 중량%보다 많을 경우 과량의 함량으로 인한 유동성이 악화되며, 15 중량%보다 적을 경우 필기된 잉크의 오염 자국이 계속 존재하는 등 소거성에 문제가 있다. 상기 액상 분산체에서의 미립자 수용체는 유기관능기를 가지는 공중합체 용액이며, 여기서 유기관능기는 히드록시기, 카르복실기 또는 아민기이다. 구체적으로 상기 공중합체 용액은 아크릴 공중합체, 아크릴 변성우레탄, 폴리에스테르 변성우레탄 또는 이들의 혼합물로
서, 예를 들면 BYK사(BYK-Chemie GmbH amp; Co., 독일)에서 입수될 수 있다. 액상분산체에서 유기관능기를 가지는 공중합체 용액의 함유량은 75 내지 85 중량%이며, 공중합체 용액의 범위를 벗어나는 경우 상대적으로 폴리에틸렌왁스의 농도변형에 따라 목적하는 가필성 및 소거성의 표면물성 효과를 얻기 어렵다. 미립자 왁스를 포함한 왁스조성물은 상기 유기관능기를 가지는 고분자량의 공중합체 용액을 저속 교반하면서 미립자 폴리에틸렌왁스를 첨가하고 교반하여 최종적으로 제조한다.
한편, 기저 자외선 경화용 조성물은 공지의 자외선 조성물을 채용할 수 있다. 예를 들면, 코팅조성물은 적어도 2개 이상의 아크릴그룹을 갖는 올리고머 30 내지 60중량%, 적어도 1개 이상의 1관능성, 2관능성, 3관능성 또는 4관능성 아크릴계 모노머 30 내지 50중량%, 및 광개시제 2 내지 7중량%를 포함할 수 있다. 이러한 조성물은 공지의 것이나, 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 조성물에 사용되는 올리고머로서는 적어도 2개 이상의 아크릴그룹을 갖는 2관능성으로부터 다관능성의 아크릴계 수지로서, 예를 들어. 우레탄 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트 또는 노보락 구조의 에폭시아크릴레이트 등이 사용될 수 있으며, 그 사용량은 30∼60중량%가 바람직한데, 30중량% 미만일 경우에는 경화된 도막의 물성이 열악하여 내구성이 나빠지고 접착력도 떨어지게 된다. 또한, 60중량%를 초과할 경우에는 점도가 너무 높아 코팅, 특히 슬롯 다이 코팅이 불가능하다. 예시적으로. 상기 아크릴계 모노머는 적어도 1개 이상의 1관능성, 2관능성, 3관능성 또는 4관능성 아크릴계 모노머가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2-하이드록시 프로필 아크릴레이트(2-HPA), 1,6-헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 및 펜타에리트롤 테트라아크릴레이트(PETIA)로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택될 수 있다. 전체 조성물에 대한 상기 모노머의 사용량은 30∼50중량%가 바람직한데, 30중량% 미만이면 접착력이 저하되고, 50중량%를 초과하면 경화도가 증가되어 왁스 코팅층과의 양립이 어려워진다. 또한, 광중합 개시제는 자외선을 흡수하여 자유 라디칼을 생성함으로써 반응을 개시시키는 작용을 하는 것으로서, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예시적으로, 광개시제로서는 벤조펜논, I-하이드록시-사이클로헥실 페닐케톤, 비스아실포스파인옥사이드, 트리포스파인옥사이드 등을 예로 들수 있다. 상기 광개시제는 전체 자외선 경화용 조성물에 대하여 2∼7중량%로 첨가되며, 2중량% 미만일 경우에는 경화시간이 매우 길어 생산성이 저하되고, 열에 의한 변형성도 나빠지게 되며, 7중량%를 초과하면 자외선 안정성과 경화도막 물성이 떨어지게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 가필성 및 소거성을 해치지 않는 범위 내에서 안료 첨가제를 왁스조성물에 추가할 수 있음은 물론이다. 한편, 자외선 경화형 조성물은 물성 향상을 위하여 습윤제(wettting agent), 자외선 안정제 또는 기타 물질을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 코팅필름 기판 재료로는 메타 아크릴레이트 수지(PMMA), 폴리카아보네이트(PC), 염화비닐계 합성수지(PVC), 폴리프로필렌 발포수지(PP) 또는 아크릴로니이트릴 부타디엔 스타이렌(ABS)계 합성수지, PET 등이 사용될 수 있다.
기저 자외선 경화형 조성물을 기판 재료에 도포하는 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별한 제한없이 채택될 수 있다. 예를 들어, 에어 나이프(air knife) 방법, 그라비아(gravure) 방법, 리버스 롤(reverse roll) 방법, 키스 롤(kiss roll) 방법, 스프레이(spray) 방법 또는 블레이드(blade) 방법 중에서 기판 필름의 형상 및 재질에 따라 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따르면, 상기 기판에 그라비아롤, 고무롤, 스틸롤, 슬롯 다이방식 또는 커튼방식의 코터를 이용하여 기저 조성물을 250um의 두께로 도포시키고, 이를 자외선 에너지를 사용하여 반경화시킨 후, 이에 왁스 조성물을 30 내지 70um 두께로 더욱 코팅하여 자외선을 이용한 경화에 의해 코팅필 름을 제조할 수 있다. 이때 상기 왁스 코팅층 두께가 30um 미만일 경우는 무광(無光) 특성이 떨어지게 되고, 70um를 초과하면 가필성 및 소거성이 불량하여 문제점을 야기할 수 있다. 상기 왁스 코팅층을 도포한 다음, 열풍, 적외선, 원적외선 등을 조사하여 가열, 건조후 자외선을 조사하거나, 이러한 건조 공정 없이 바로 자외선을 조사함으로써 경화막을 형성시킨다. 자외선 조사에 사용되는 자외선 램프의 종류 역시 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 고압수은등, 초고압수은등, 무전극 램프, 메타할라이드 램프 등이 사용가능하다. 램프의 출력은 60 내지 240W/cm가 바람직하며, 본 발명에 의한 코팅필름을 벨트 컨베이어 식으로 이동시키면서 자외선을 조사함으로써 경화도막을 형성시킨다.
본 발명에 의한 칠판용 코팅필름은 무광택 표면을 창출할 수 있어, 이용자의 시력건강을 지킬 수 있으며, 특히 표면에 필기된 마커펜 잉크가 고르게 분산되어 글씨가 끊어지는 현상이 없어 우수한 가필성, 및 장기간 필기된 잉크를 제거하지 않아도 잉크가 표면에 흡착되지 아니하는 양호한 소거성을 보이는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 의하면 인체에 유해한 용제 사용없이 코팅필름을 제조하여 친환경적인 제조 환경이 구현될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기 실시예 는 본 발명의 효과를 나타내기 위하여 제시된 일례에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되지 않음은 물론이다.
실시예 1
슬롯 다이를 이용하여 지방족 우레탄 아크릴레이트 45중량%, 2-하이드록시 프로필 아크릴레이트(2-HPA) 50중량% 및 벤조펜논 5중량% 조성물을 PET 기판에 두께 250um로 코팅한 후, 고압수은등으로 육안관찰하여 반경화상태에 이르도록 조사하였다.
한편, DISPERBYK-160 80 g을 SUS(Steel special Use Stainless)용기에 투입한 후 혼합교반기를 이용하여 1,000 rpm으로 상온에서 5분간 교반하면서, 최대입자크기가 30 내지 35 ㎛인 파우더상의 폴리에틸렌왁스 20 g을 첨가한 후 20분간 3,000 rpm으로 교반하여 왁스 조성액을 제조한 후, 상기 반경화상태의 코팅층에 슬롯 다이를 이용하여 두께 50um로 2차 코팅층을 도포한 후, 상기 고압수은등으로 경화하여 코팅필름을 제조하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 적용하되, 2차 코팅층 두께를 20um로 도포하였다.
실시예 3
실시예 1과 동일하게 적용하되, 2차 코팅층 두께를 80um로 도포하였다.
비교예 1
왁스 코팅층을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여, 코팅필름을 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예의 물성은 다음과 같이 평가되었다.
표 1
표면광택 가필성 소거성 (3일후)
실시예 1 무광 우수 우수
실시예 2 유광 양호 양호
실시예 3 무광 불량 불량
비교예 최고 유광 최고불량 최고불량

Claims (10)

  1. 기판상에 자외선 경화용 조성물을 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 코팅층이 반경화상태에 이르도록 자외선을 조사하여 반경화된 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 반경화된 코팅층에 왁스조성물을 더욱 코팅하여 왁스 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 왁스코팅층을 완전 경화상태에 이르도록 자외선을 조사하는 단계;로 구성된 칠판용 코팅 필름 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 왁스조성물은 폴리에틸렌 왁스미립자 15 내지 25 중량% 및 유기관능기를 가지는 공중합체 용액 75 내지 85 중량%를 포함하는 액상 분산체 조성물인 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴리에틸렌왁스 미립자는 최대입자크기가 1 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 공중합체 용액은 아크릴 공중합체, 아크릴 변성우레탄, 폴리에스테르 변성우레탄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 조성물 코팅두께는 30um 내지 70um인 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름 제조방법.
  6. 제1항에 의한 칠판용 코팅필름 제조방법에 의해 제조되는, 기판, 자외선 경화 코팅층 및 왁스 조성 코팅층이 순차적으로 적층된, 칠판용 코팅필름.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판 재료는 메타 아크릴레이트 수지(PMMA), 폴리카아보네이트(PC), 염화비닐계 합성수지(PVC), 폴리프로필렌 발포수지(PP), 아크릴로니이트릴 부타디엔 스타이렌(ABS)계 합성수지 또는 PET 인 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름.
  8. 제6항에 있어서, 상기 왁스 조성 코팅층은 폴리에틸렌왁스 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름.
  9. 제6항에 있어서, 상기 왁스 조성 코팅층 두께는 30um 내지 70um인 것을 특징으로 하는, 칠판용 코팅필름.
  10. 삭제
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