KR101306350B1 - 고광택 자외선 경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 코팅방법 - Google Patents

고광택 자외선 경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고광택 자외선 경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 관한 것으로, 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 광개시제 2 내지 5중량부; 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 50중량부; 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10 내지 20중량부; 하이드록시 프로필 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 및 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 를 포함하고, 그로 인해 친환경적이고 부착력 및 선영성이 우수한 자외선 경화형 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 제조공정 상에 솔벤트가 들어가지 않는 무용제 타입이므로 친환경적이다.
둘째, 본 발명은 PVC 필름에 직접적으로 자외선을 조사하지 않고, PVC 필름에 합지된 PET 필름의 일면에 자외선을 조사함으로 건조된 PVC 필름의 표면에 이물질이 전혀 없다.
셋째, PVC 필름이 PET 필름의 일면에 합지됨으로 인해 PET 필름의 고광택면이 PVC 필름으로 전이되어 선영성이 우수하다.

Description

고광택 자외선 경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 코팅방법{HIGH GLOSS ULTRAVIOLET CURABLE COATING COMPOSITION AND COATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 고광택 자외선 경화형 도료 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.
종래의 고광택성 2D용 UV(ultraviolet) 경화형 도료를 이용한 제품은 PVC 시트의 일면에 2D용 UV 경화형 도료 코팅액을 마이크로 그라비아 코팅방식으로 코팅하고, 코팅 용액 속에 함유된 솔벤트를 건조시키고, UV 경화시키는 단계로 이루어진다.
종래의 자외선 경화형 도료 기술과 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0130824호(이하, '종래기술'이라 함)에는 향상된 특성을 갖는 자외선 경화형 도료 조성물에 대한 기술이 제시되었다.
그러나 종래기술에는 작업성 향상을 위해 용제로서 솔벤트 성분을 함유하고 있기 때문에 친환경적이지 못하다는 문제가 있었다.
또한, 자외선 경화형 도료 조성물을 이용한 기존의 제품은 PVC 시트의 일면에 직접적으로 자외선을 조사하는 경화방식을 사용하였다. 이러한 경화방식을 적용한 기존 제품은 공정과정 상에서 제품 표면에 먼지 및 유분 등의 이물질이 어느 정도 포함될 수 밖에 없으므로 선영성이 우수한 고광택 제품을 구현하기 힘들고, PVC 시트에 자외선 조사가 직접 이루어지기 때문에 자외선 조사과정간 PVC 시트가 변형될 수 있다는 문제점을 가지고 있었다.
따라서, 솔벤트가 없는 무용제 타입이어서 친환경적이고, 이물질과 PVC 시트의 변형문제가 전혀 없으면서 아주 우수한 선영성을 가질 수 있는 자외선 경화형 도료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 친환경적이고 부착력 및 선영성이 우수한 자외선 경화형 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 광개시제 2 내지 5중량부; 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 50중량부; 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10 내지 20중량부; 하이드록시 프로필 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 및 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 레벨링제 2 중량부; 및 소포제 1 중량부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
고광택 자외선 경화형 도료 조성물에 포함되는 레벨링제는 폴리실록산인 것을 특징으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 태양으로 고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 이용한 코팅방법은 자외선 경화형 도료 조성물을 PVC(Poly vinyl chloride) 필름의 표면에 코팅하는 코팅단계; 상기 코팅단계에서 코팅된 상기 PVC 필름을 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름의 일면에 합지하는 합지단계; 및 상기 합지단계에서 합지된 상기 PET 필름의 타면에서 자외선을 조사하는 경화단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
코팅단계에서 상기 자외선 경화형 도료 조성물은 광개시제 2 내지 5중량부; 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 50중량부; 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10 내지 20중량부; 하이드록시 프로필 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 및 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
코팅단계에서 상기 PVC 필름의 표면에 코팅되는 상기 자외선 경화형 도료 조성물의 도막 두께는 15㎛ 인 것을 특징으로 한다.
경화단계에서 상기 PET 필름의 타면에 조사되는 자외선 조사량은 300 내지 500mJ/㎠인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 제조공정 상에 솔벤트가 들어가지 않는 무용제 타입이므로 친환경적이다.
둘째, 본 발명은 PVC 필름에 직접적으로 자외선을 조사하지 않고, PVC 필름에 합지된 PET 필름의 일면에 자외선을 조사함으로 건조된 PVC 필름의 표면에 이물질이 전혀 없다.
셋째, PVC 필름이 PET 필름의 일면에 합지됨으로 인해 PET 필름의 고광택면이 PVC 필름으로 전이되어 선영성이 우수하다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<도료 조성물에 대한 설명>
본 발명인 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 광개시제(IC-184), 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 하이드록시 프로필 아크릴레이트(HPA), 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(9-EGA), 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA), 폴리실록산 및 소포제로 구성된다.
즉, 본 발명인 코팅액 조성물은 광개시제, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 단관능성 모노머와 다관능성 모노머를 2종으로 혼합한 성분을 주성분으로 하고, 폴리실록산과 소포제를 첨가하여 구성된다. 본 발명에서는 단관능성 모노머로 하이드록시 프로필 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 ,다관능성 모노머로 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트를 혼합하여 사용한다.
구체적인 예로, 본 발명에 사용될 수 있는 광개시제로는 Irgacure 184, 651(Ciba geigy사) 등을 들 수 있다. 2관능 우레탄아크릴레이트 올리고머의 예로는 Miramer PU210, Miramer PU240, Miramer PU280(Miwon Specialty Chemical), Ebecryl 2002, Ebecryl 210, Ebecryl 245, Ebecryl 9017, Ebecryl 9270(CYTEC) 등을 들 수 있다. 하이드록시 프로필 아크릴레이트는 HPA(NIPPON SHOKUBAI), 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트는 THFA(Miwon Specialty Chemical), 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트는 9-EGA(Miwon Specialty Chemical)등을 들 수 있다. 폴리실록산의 예로는 Byk-300(BYK), Byk-306(BYK), Byk-332(BYK), Byk-346(BYK), Byk-370(BYK), Byk-3500(BYK), Byk-3570(BYK) 등을 들 수 있다. 소포제의 예로는 Byk-051(BYK), Byk-054(BYK), Byk-065(BYK), Byk-070(BYK), Byk-077(BYK) 등을 들 수 있다.
여기서, 광개시제는 3 내지 5중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 광개시제가 3중량부 미만이면 경화성이 떨어지는 문제가 생기고, 5중량부를 초과하면 황변문제가 생기기 때문이다.
또한, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 30 내지 50중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 30중량부 미만이면 경화성 및 경도가 떨어지는 문제가 생기고, 50중량부를 초과하면 수축률이 너무 발생하여 부착성이 떨어지는 문제가 생기기 때문이다. 2관능 초과의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 사용하면 부착성과 신장율이 떨어지기 때문에 코팅액 조성물에서 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 사용함으로써 경도, 부착성, 신장율을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 하이드록시 프로필 아크릴레이트는 10 내지 20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 하이드록시 프로필 아크릴레이트가 10중량부 미만이면 도료 조성물의 점도가 너무 높아서 작업성이 떨어지는 문제가 생기고, 20중량부를 초과하면 단관능 모노머이기 때문에 경화성이 떨어져서 부착성과 경도가 떨어지는 문제가 생기기 때문이다.
또한, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트는 10 내지 20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트가 10중량부 미만이면 도료 조성물의 점도가 너무 높아서 작업성이 떨어지고, PVC 시트에 부착성이 떨어지는 문제가 생기고, 20중량부를 초과하면 단관능 모노머이기 때문에 경도가 떨어지는 문제가 생기기 때문이다.
또한, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트는 10 내지 20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트가가 10중량부 미만이면 경화성이 떨어지는 문제가 생기고, 20중량부를 초과하면 도료 조성물의 모노머의 함량이 많아져서 경도가 떨어지는 문제가 생기기 때문이다.
한편, 본 발명인 자외선 경화형 도료 조성물에는 첨가제로 레벨링제 및 소포제가 더 포함될 수 있으며, 레벨링제로 폴리실록산이 사용되었다. 본 발명의 도료 조성물에는 폴리실록산 2중량부 및 소포제 1중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이는 폴리실록산이 0.2중량부 미만이면 표면 슬립성이 떨어져서 경도가 다소 떨어지는 문제점이 발생하며 이를 초과하는 경우에는 표면 레벨링성이 떨어지는 문제점이 발생한다. 소포제가 0.1중량부 미만이면 소포성이 떨어지는 문제점이 발생하며, 이를 초과하는 경우에는 소포제도 강한 실리콘이기 때문에 표면 레벨링성이 떨어지는 문제가 생기기 때문이다.
또한, 본 발명에 사용될 수 있는 폴리실록산으로는 Byk-300(BYK), Byk-306(BYK), Byk-332(BYK), Byk-370(BYK), Byk-3500(BYK), Byk-3570(BYK) 등이 있으며, 바람직하게는 Byk-306(BYK), Byk-3570(BYK) 등을 사용할 수 있다.
<방법에 대한 설명>
1. 코팅단계<S101>
본 단계에서는 자외선 경화형 도료 조성물을 PVC(Poly vinyl chloride) 필름의 표면에 코팅하는 과정이 진행된다. 필름에 코팅할 때 마이크로 그라비아 코팅방식을 이용하는데, 마이크로 그라비아 코팅방식은 마이크로 그라비아 롤러에 코팅액을 공급하고, 이 마이크로 그라비아 롤러가 피도포재에 접촉된 상태로 회전하되 피도포재의 이동방향과 반대방향으로 회전됨으로써 마이크로 그라비아 롤러에 묻은 코팅액이 피도포재에 도포되도록 하는 방식이다.
여기서, 자외선 경화형 도료 조성물은 광개시제 2 내지 5중량부, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 50중량부, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10 내지 20중량부, 하이드록시 프로필 아크릴레이트 10 내지 20중량부, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 10 내지 20중량부, 폴리실록산 2중량부, 소포제 1중량부를 혼합하여 제조된다.
제조된 자외선 경화형 도료 조성물은 PVC 필름의 표면에 도포되어 코팅됨에 따라 도막을 형성한다. 이때, PVC 필름의 표면에 형성된 자외선 경화형 도료 조성물의 도막두께는 15㎛로 설정하였다.
2. 합지단계<S102>
단계 S101에서 코팅된 PVC 필름을 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름의 일면에 합지를 하게 되는데, 더 자세히 설명하면 PVC 필름 위의 코팅층 표면과 PET 필름을 두개의 접촉 롤러를 이용하여 압착시켜 합지시킨다.
3. 경화단계<S103>
단계 S102에서 합지된 PET 필름의 타면에서 UV 경화기(BL Lamp)를 이용해 자외선 조사를 실시한다. 이때, PET 필름의 타면에 조사되는 자외선 조사량은 300 내지 500mJ/㎠를 유지한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
본 발명인 고광택 자외선 경화형 도료 조성물에 대한 각각의 실시 예 1 내지 9에서는 하기와 같은 다양한 실험 방법들에 의해 도료조성물의 물성 등을 측정하였으며, 당업계의 기술자에게 자명한 수단에 의한 성질들을 정의하기 위한 목적으로 하기 실험 방법들을 이용하였다. 여기서, 실시 예에 적용된 도료 조성물은 여러 종류의 배합비로 테스트 한 후, UV 경화기(BL Lamp) 조건, 도막두께에 따라 가장 양호한 배합으로 구성한 실시 예이다.
실험환경 조건
실험환경, 즉 실험을 행하는 장소는 온도 20 ± 2℃, 습도 65 ± 5% (이하 '실온'이라 함)에서 일광의 직사가 없고 가스, 증기, 먼지 및 통풍이 매우 적은 장소로 하고, 실험 시편은 원칙적으로 도장 후 72 시간 이상 방치된 것을 실험에 사용하였다.
경화성 평가
고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 적용기재에 도포시킨 후, 50㎛ PET 필름으로 합지하고 PET 필름의 타면에 BL Lamp 300 ∼ 500mJ/㎠로 자외선 조사한 후, 손톱 스크래치로 자외선 경화형 조성물의 경화성을 평가하였다.
광택 평가
고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 적용기재에 도포시킨 후, 50㎛ PET 필름으로 합지하고 BL Lamp 300 ∼ 500mJ/㎠로 자외선 조사한 후, 광택기(60° Gloss)로 측정하여 평가하였다.
부착성 평가
고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 적용기재에 도포시킨 후, 50㎛ PET 필름으로 합지하고 BL Lamp 300 ∼ 500mJ/㎠로 자외선 조사한 후, 경화된 도막에 크로스 컷팅(Cross Cutting) 테스트 방법을 실시하였으며, 이때 유리 테이프를 사용하였다. 시편에 형성된 막 또는 층을 1mm×1mm 크기로 100개의 바둑판 모양의 절편으로 절단한 후 절편 상에 유리 테이프를 부착한 후 떼어내어 떨어지는 절편의 개수를 측정하여 부착성을 평가하였다.
오염성 및 경도 평가
오염성 평가는 유성매직 오염 30초 후, 마른걸레로 제거한 다음 육안 판정하여 평가하였다.
경도 평가는 미쓰비시 연필을 사용해 45˚경사, 1Kg 하중을 적용하여 2cm 이동시 도막의 이상 여부를 평가하였다.
내용제성 평가
거즈에 MEK(methyl ethyl ketone)을 묻힌 후, 거즈를 도막이 형성된 시편에 일정한 힘을 가해 문지른 후, 도막이 벗겨져 기재가 드러날 때까지 문지르는 횟수를 측정하였다.
내후성 평가
내후성 실험은 내후도 시험기(Weather-O-meter, Irradiance : 300~400nm , 66W/㎡=6.6mW/㎠)를 이용하여 1300시간 동안 시편을 방치 후 △E으로 평가하였다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 고광택 자외선 경화형 도료 조성물의 성분 및 함량을 나타낸 것이다.
성 분 함 량
광개시제(IC-184) 5 중량부
2관능 우레탄 아크릴레이트 45 중량부
하이드록시 프로필 아크릴레이트 15 중량부
테트라하이드로 퍼퓨릴
아크릴레이트		 15 중량부
에텔렌 글리콜 디아크릴레이트 15 중량부
레벨링제 2 중량부
소포제 1 중량부
표 2 내지 4는 고광택 자외선 경화형 도료 조성물의 물성평가 결과를 나타낸 것이다.
광량 300mJ/㎠
도막두께 실시예1(5㎛) 실시예2(10㎛) 실시예3(15㎛)
광택 82 85 95이상
경화성 불량 불량 양호
부착성 90/100 95/100 100/100
오염성 불량 불량 양호
내용제성 20회 20회 30회 이상
연필경도 HB HB H
내후성 0.8 0.75 0.5
광량 400mJ/㎠
도막두께 실시예4(5㎛) 실시예5(10㎛) 실시예6(15㎛)
광택 85 88 95이상
경화성 불량 불량 양호
부착성 95/100 95/100 100/100
오염성 불량 불량 양호
내용제성 25회 25회 30회 이상
연필경도 HB HB H
내후성 0.8 0.7 0.45
광량 500mJ/㎠
도막두께 실시예7(5㎛) 실시예8(10㎛) 실시예9(15㎛)
광택 88 89 95이상
경화성 불량 불량 양호
부착성 95/100 97/100 100/100
오염성 불량 불량 양호
내용제성 25회 27회 30회 이상
연필경도 HB~F HB~F H
내후성 0.7 0.65 0.42
위의 표 2 내지 4의 고광택 자외선 경화형 도료 조성물의 물성평가 결과에서 알 수 있듯이, 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 광량이 300∼500mJ/㎠의 어떤 조건에서도 요구 물성을 만족하지만, 도막두께는 15㎛ 이상을 적용해야 요구물성을 만족함을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은 솔벤트가 없는 무용제 타입이어서 친환경적이고, 건조를 위해서 온도를 올릴 필요 없이 자외선 경화 후 바로 건조가 가능하기 때문에 에너지를 절감할 수 있으며, PVC 시트에 대해 우수한 부착력을 가지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 PVC 시트에 고광택성, 우수한 레벨링성, 내구성, 내오염성, 내스크래치성 등의 우수한 물성을 부여할 수 있는 효과가 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 광개시제 2 내지 5중량부;
    2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 50중량부;
    에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10 내지 20중량부;
    하이드록시 프로필 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 및
    테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 자외선 경화형 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은
    레벨링제 2 중량부; 및
    소포제 1 중량부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 자외선 경화형 도료 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레벨링제는 폴리실록산인 것을 특징으로 하는
    고광택 자외선 경화형 도료 조성물.
  4. 고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 PVC(Poly vinyl chloride) 필름의 표면에 코팅하는 코팅단계;
    상기 코팅단계에서 코팅된 상기 PVC 필름을 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름의 일면에 합지하는 합지단계; 및
    상기 합지단계에서 합지된 상기 PET 필름의 타면에서 자외선을 조사하는 경화단계; 를 포함하되,
    상기 코팅단계에서
    상기 고광택 자외선 경화형 도료 조성물은
    광개시제 2 내지 5중량부;
    2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 내지 50중량부;
    에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10 내지 20중량부;
    하이드록시 프로필 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 및
    테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트 10 내지 20중량부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 이용한 코팅방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 코팅단계에서
    상기 PVC 필름의 표면에 코팅되는 상기 고광택 자외선 경화형 도료 조성물의 도막 두께는 15㎛ 인 것을 특징으로 하는
    고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 이용한 코팅방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 경화단계에서
    상기 PET 필름의 타면에 조사되는 자외선 조사량은 300 내지 500mJ/㎠인 것을 특징으로 하는
    고광택 자외선 경화형 도료 조성물을 이용한 코팅방법.
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