KR100923933B1 - 1액형 유리 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

1액형 유리 코팅용 조성물은 아크릴수지 약 30 내지 약 80 중량부, 블록이소시아네이트수지 약 5 내지 약 30 중량부, 실란 약 3 내지 약 20 중량부 및 유기 용매 약 5 내지 약 30 중량부를 포함한다. 상기 조성물은 보관 및 사용이 간편할 뿐만 아니라 이용하여 형성된 도막은 비교적 저온에서 건조가 가능하여 공정 효율을 개선할 수 있다.
유리 배면, 1액형

Description

1액형 유리 코팅 조성물{MONO-FLUID TYPE COMPOSITION FOR COATING GLASS}
본 발명은 유리 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단독으로 보관 및 사용할 수 있는 1액형 유리 코팅 조성물에 관한 것이다.
유리 배면이라 함은 유리와 도막이 접촉하는 부문을 말하는 것으로, 유리에 도장한 도료의 도막면의 반대부분을 말한다. 즉, 유리를 통해 나타나는 도료의 배면을 가리킨다. 이러한 유리 배면을 이용하여 유리의 고경도, 고광택등의 물성과 도료의 색감을 동시에 나타나게 할 수 있다. 일반적으로 유리는 강화유리를 사용하여 표면을 보호한다. 이러한 유리 배면은 전자제품에 적용되어 냉장고, 세탁기, 전자렌지 등의 고품질의 가전제품에 사용될 수 있으며, 인테리어에 적용되어 광고판, 내장재 등에 활용될 수 있다.
상기 제품에 사용되는 유리 배면용 도료는 내비등수성, 부착성, 내용제성, 내수성의 물성을 만족하여야 한다.
기존에 유리 배면용 도료에 사용된 수지 조성물로는 아크릴/멜라민계 수지 및 실란을 사용하는 2액형 도료를 들 수 있다. 상기 2액형 도료는 혼합, 교반하여 사용하여야 하며, 혼합 후 장시간 보관이 어려워 수 시간내에 사용이 완료되어야 하는 문제점을 갖고 있다. 또한 멜라민계 수지를 사용한 도료의 경우 건조에 필요한 온도가 150℃ 이상으로 비교적 고온에서 건조가 이루어져야 하는 단점을 갖고 있다.
따라서, 유리 배면용 도료의 중요 물성인 내비등수성, 부착성, 내용제성, 내수성을 만족하고 상기 문제점들을 보완 할 수 있는 유리 배면용 도료가 필요한 실정이다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보관 및 사용이 간편하고 비교적 저온에서 건조가 가능한 1액형 유리 코팅용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 1액형 유리 코팅용 조성물은 아크릴수지 약 30 내지 약 80 중량부, 블록이소시아네이트수지 약 5 내지 약 30 중량부, 실란 약 3 내지 약 20 중량부 및 유기 용매 약 5 내지 약 30 중량부를 포함한다.
예를 들어, 상기 아크릴 수지로서, 아크릴 단량체를 이용하여 중합된 수산기 값(Hydroxyl Value)이 약 30 내지 약 100이고, 산값(Acid Value)이 약 3 내지 약 20이고, 중량 평균 분자량 약 10,000 내지 약 70,000이고, 불휘발분이 약 30 내지 약 70 중량%이고, 유리전이온도가 약 15 내지 약 50℃인 아크릴 수지가 이용될 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴 수지는 카르복실기 및 히드록실기를 가질 수 있으며, 상기 아크릴 단량체는 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 라울리메타크릴레이트, 아크릭산, 메타크릴산, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시 에틸아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시부틸아크릴레이트 등을 예로 들 수가 있다.
예를 들어, 상기 블록이소시아네이트 수지는 디메틸피라졸, 디메틸말로네이트, 메틸에틸케토심, 카프로락탐 등으로 블록 된 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 사이클로헥실메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트 등을 예로 들 수 있다.
예를 들어, 상기 실란은 비닐기, 아미노기, 글리시딜기 등의 작용기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 1액형 유리 코팅용 조성물에 따르면, 보관 및 사용이 가능하고, 상기 조성물을 이용하여 도막은 저온 건조를 통하여 우수한 내비등수성, 내용제성, 내수성, 부착성 등을 가질 수 있어, 공정을 효율적으로 개선할 수 있다.
1액형 유리 코팅용 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 1액형 유리 코팅용 조성물은 아크릴수지 약 30 내지 약 80 중량부, 블록이소시아네이트수지 약 5 내지 약 30 중량부, 실란 약 3 내지 약 20 중량부 및 유기 용매 약 5 내지 약 30 중량부를 포함한다.
상기 유리 코팅용 조성물의 주체인 아크릴수지는 카르복실기와 하이드록실기 를 포함하는 아크릴 백본 구조를 갖도록 제조된다. 상기 아크릴수지의 함량이 유리 코팅용 조성물 총 중량에 대하여 30 중량부 미만일 경우, 도료의 고형분 조절이 어렵고, 용제 선택에 한계가 있고, 80 중량부를 초과하는 경우, 도료의 점도 조절이 어렵다. 따라서, 상기 아크릴 수지의 함량은 상기 유리 배면용 도료의 전체 중량부에 대해 30 내지 80 중량부의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 70 중량부의 범위를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴 수지로서, 아크릴 단량체를 이용하여 중합된 수산기 값(Hydroxyl Value)이 약 30 내지 약 100이고, 산값(Acid Value)이 약 3 내지 약 20이고, 중량 평균 분자량 약 10,000 내지 약 70,000이고, 불휘발분이 약 30 내지 약 70 중량%이고, 유리전이온도가 약 15 내지 약 50℃인 아크릴 수지가 이용될 수 있다.
상기 수산기 값(Hydroxyl Value)이 30 미만일 경우, 유리 코팅용 조성물의 경화 반응시 화학결합의 부족으로 전반적인 도막물성의 저하 현상이 나타날 수 있으며, 상기 수산기 값이 100을 초과하는 경우, 유리 코팅용 조성물의 점도 조절이 어렵고, 저장성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 수산기 값은 약 30 내지 약 100 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 40 내지 약 90의 범위를 가질 수 있다.
상기 아크릴 수지의 산 값(Acid Value)이 3 미만일 경우, 염료의 분산성이 약화될 수 있으며, 상기 산 값이 20을 초과하는 경우, 내비등수성, 내수성 등이 취약해질 수 있다. 그러므로 상기 산 값은 약 3 내지 약 20의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 약 15의 범위를 가질 수 있다.
상기 아크릴 수지의 중량 평균 분자량이 10,000 미만일 경우, 분자량이 작아져 도막의 제반 물성이 저하되고, 유리 코팅용 조성물의 점도 조절이 어려워진다. 또한, 상기 아크릴 수지의 중량 평균 분자량이 70,000을 초과하는 경우, 유리 코팅용 조성물의 점도 조절이 어려워지고, 유리 코팅용 조성물의 작업성이 취약해진다. 따라서, 상기 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은 약 10,000 내지 약 70,000일 수 있으며, 바람직하게는 약 20,000 내지 약 60,000일 수 있다.
상기 아크릴 수지의 불휘발분이 30% 미만일 경우, 도막을 형성하기 위한 고형분의 함량이 상대적으로 작기 때문에 도장 공정 시 적정한 두께를 갖는 도막을 형성하기 어렵다. 반면에 상기 아크릴 수지의 불휘발분이 70%를 초과할 경우, 유리 코팅용 조성물의 점도가 높아 작업성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 아크릴 수지의 불휘발분은 약 30 내지 약 70 중량%일 수 있고, 바람직하게는 약 40 내지 약 60 중량% 일 수 있다.
상기 아크릴 수지의 유리전이온도가 15℃ 미만이면 도막 경도가 약해 내스크레치성이 취약해지고, 상기 아크릴 수지의 유리전이온도가 50℃를 초과하면 지나친 경도 상승으로 도막의 내충격성이 취약해진다. 따라서, 상기 유리전이온도는 약 15℃ 내지 약 50℃인 것이 바람직하다.
상기 아크릴 수지에 사용되는 아크릴 단량체는 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타 크릴레이트, 라울리메타크릴레이트, 아크릭산, 메타크릴산, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 하이드록시부틸아크릴레이트 등을 예로 들 수가 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 블록이소시아네이트 수지의 함량이 5 중량부 미만일 경우, 유리 코팅용 조성물의 경화 반응시 화학결합의 부족으로 내비등수성, 내수성, 내수성등의 도막 물성 저하가 야기될 수 있다. 상기 블록이소시아네이트 수지의 함량이 30 중량부를 초과하는 경우, 도막의 내충격성이 저하될 수 있으며, 유리 코팅용 조성물의 저장성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 블록이소시아네이트 수지는 약 5 내지 약 30 중량부의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량부의 범위를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 블록이소시아네이트는 디메틸피라졸, 디메틸말로네이트, 메틸에틸케토심, 카프로락탐 등으로 블록 된 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 사이클로헥실메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트 등을 예로 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 실란의 함량이 3 중량부 미만인 경우, 부착성, 내비등수성, 내수성 등의 물성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 실란의 함량이 20 중량부를 초과하는 경우, 유리 코팅용 조성물의 상용성과 도막의 투명성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 실란은 약 3 내지 약 20 중량부 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량부의 범위를 가질 수 있다.
상기 실란은 비닐기를 갖는 실란, 아미노기를 갖는 실란, 글리시딜기를 갖는 실란 등을 예로 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 유기 용매의 함량이 5 중량부 미만일 경우, 유리 코팅용 조성물의 점도가 과도하게 높아지는 문제점이 발생할 수 있으며, 상기 유기 용매의 함량이 30 중량부를 초과할 경우, 유리 코팅용 조성물의 점도가 현저하게 낮아지는 문제점이 초래될 수 있다. 따라서, 상기 유기 용매의 함량은 약 5 내지 약 30 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 약 10 내지 약 25 중량부일 수 있다.
상기 유기 용매의 예로는 셀로솔브 아세테이트, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소프로필알콜, n-부탄올, 이소부탄올, 톨루엔, 크실렌 등을 예로 들 수 있다.
또한, 상기 유리 코팅용 조성물은 종래의 2액형 유리 코팅용 조성물에 사용되는 첨가제를 모두 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 제조물성, 작업물성에 영향을 미치는 요소들을 최적화시키기 위한 것으로, 소량으로 그 사용이 제한되지 않는다. 또한 상기 첨가제의 종류에 따라 그 사용량은 각각 다르기 때문에 본 발명에서 사용한 첨가제의 함량 및 종류는 본 발명을 제한하는 요소가 아니다. 상기 첨가제의 예로는 레벨링제, 소포제, 점증제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 코팅용 조성물은 1액형으로 보관 및 사용 이 가능하기 때문에 종래의 2액형 유리 코팅용 조성물보다 편리할 뿐만 아니라, 저온에서 건조/경화가 가능하여 공정이 간편하다는 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 코팅용 조성물은 80 내지 150℃에서 건조될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 코팅용 조성물을 상세히 설명하기로 한다
실시예 1
메틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 단량체로 하고, 중량평균 분자량 35000의 아크릴 수지 약 53 중량부, 메틸에틸케토심으로 블록된 1.6-헥사메틸렌 디이소시아네이트를 구조로 하는 블록이소시아네이트 수지 약 20.8 중량부, 아미노 실란 약 10 중량부, 크실렌, 셀로솔브아세테이트로 구성된 용매 약 15.2 중량부, 첨가제 1 중량부를 혼합하여 유리 코팅용 조성물을 제조하였다. 이때 상기 첨가제는 표면조절제 및 소포제가 포함되었다. 상기 유리 코팅용 조성물을 탈지/건조된 유리면에 약 20㎛의 두께로 도포하고 약 110℃에서 약 10분간 건조하였다.
실시예 2
메틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 단량체로 하고, 중량평균 분자량 35000의 아크릴 수지 약 62 중량부, 메틸에틸케토심으로 블록된 1.6-헥사메틸렌 디이소시아네이트를 구조로 하는 블록이소시아네이트 수지 약 18 중량부, 아미노 실란 약 5 중량부, 크실렌, 셀로솔브아세테이트로 구성된 유기 용매 약 14 중량부 및 첨가제 약 1 중량부를 이용하여 도료를 제조 하였다. 이때 상기 첨가제는 표면조절제 및 소포제가 포함되었다. 상기 유리 코팅용 조성물을 탈지/건조된 유리면에 약 20㎛의 두께로 도포하고 약 110℃에서 약 10분간 건조하였다.
실시예 3
메틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 단량체로 하고, 중량평균 분자량 35000의 아크릴 수지 약 67 중량부, 메틸에틸케토심으로 블록된 1.6 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 구조로하는 블록이소시아네이트 수지 약 7.5 중량부, 아미노 실란 약 10 중량부, 크실렌, 셀로솔브아세테이트로 구성된 유기 용매 약 14.5 중량부 및 첨가제 약 1 중량부를 이용하여 도료를 제조하였다. 이때 상기 첨가제는 표면조절제 및 소포제가 포함되었다. 상기 유리 코팅용 조성물을 탈지/건조된 유리면에 약 20㎛의 두께로 도포하고 약 110℃에서 약 10분간 건조하였다.
비교예 1
메틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 단량체로 하고, 중량평균 분자량 35000의 아크릴 수지 약 56 중량부, 멜라민 수지는 Cytec사(미국)의 CYMEL-303을 약 15 중량부, 크실렌, 셀로솔브아세테이트로 구성된 유기 용매 약 11.6 중량부, 산촉매 약 0.4 중량부 및 첨가제 약 1 중량부를 포함하는 1액과, 아미노 실란 약 16 중량부 및 유기 용매 약 4 중량부를 포함하는 2액을 제조하였다. 이때 상기 첨가제에는 표면조절제, 소포제가 포함되었다. 상기 1액 및 상기 2액을 혼합하여 교반한 후, 탈지/건조된 유리면에 약 20㎛의 두께로 도포하고 약 160℃에서 약 10분간 건조하였다.
비교예 2
상기 비교예 1과 동일한 방법으로 1액 및 2액을 준비하였다. 상기 1액 및 상기 2액을 혼합하여 교반한 후, 탈지/건조된 유리면에 약 20㎛의 두께로 도포하고 약 110℃에서 약 10분간 건조하였다.
상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 비교예 2의 시편에 대하여 아래와 같은 방법으로 물성평가를 실시하였다.
내비등수성을 평가하기 위하여, 각 시편을 끓는 물에 약 1시간 동안 침지한 후, 도막의 상태를 육안으로 관찰하였다.
부착성을 평가하기 위하여, 각 시편을 KS M ISO 2409에 따라 측정하였다(1 mm).
내용제성을 평가하기 위하여, 각 시편을 크실렌에 약 24시간 동안 침지한 후, 도막 상태를 육안으로 관찰하였다.
내수성을 평가하기 위하여, 각 시편을 상온의 물에 약 240 시간 동안 침지한 후, 도막의 상태를 육안으로 관찰하였다.
상기 평가를 통해 얻어진 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
표 1
Figure 112007094892294-pat00001
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유리 코팅용 조성물은 110℃에서 건조된 경우에도 비교적 양호한 성능을 나타내었으나, 동일한 온도에서 건조된 비교예 2의 경우, 내비등수성, 내용제성, 내수성 등이 저하되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유리 코팅용 조성물을 이용할 경우, 저온 건조를 통하여 우수한 성능을 갖는 도막을 형성함을 알 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 산 값은 3 내지 20이고, 수산기 값은 41 내지 90이고, 불휘발분의 함량이 30 내지 70 중량%인 아크릴 수지 30 내지 80 중량부;
    디메틸피라졸, 디메틸말로네이트 및 메틸에틸케토심으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 블록된 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 p-페닐렌디이소시아네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 블록이소시아네이트 수지 5 내지 30 중량부;
    실란 3 내지 20 중량부; 및
    유기 용매 5 내지 30 중량부를 포함하는 1액형 유리 코팅용 조성물.
  2. 산 값은 3 내지 20이고, 수산기 값은 41 내지 90이고, 중량 평균 분자량은 30,000 내지 50,000이고, 불휘발분의 함량이 30 내지 70 중량%이고, 유리 전이 온도가 15 내지 50℃인 아크릴 수지 50 내지 65 중량부;
    디메틸피라졸, 디메틸말로네이트 및 메틸에틸케토심으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 블록된 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 사이클로헥실메탄디이소시아네이트 및 p-페닐렌디이소시아네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 블록이소시아네이트 수지 15 내지 25 중량부;
    실란 3 내지 15 중량부; 및
    유기 용매 10 내지 20 중량부를 포함하는 1액형 유리 코팅용 조성물.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 카르복실기 및 하이드록실기를 포함하며, 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 라울리메타크릴레이트, 아크릭산, 메타크릴산, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트 및 하이드록시부틸아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 단량체로부터 중합되는 것을 특징으로 하는 1액형 유리 코팅용 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 실란은 비닐기, 아미노기 및 글리시딜기로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 작용기를 갖는 것을 특징으로 하는 1액형 유리 코팅용 조성물.
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