KR102038301B1 - 내오염 코팅 조성물, 코팅층을 포함하는 적층체 및 이의 제조방법 - Google Patents

내오염 코팅 조성물, 코팅층을 포함하는 적층체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

바인더 수지; 및 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자를 포함하는 내오염 코팅 조성물 및 이를 이용하여 제조된 코팅층을 포함하는 적층체와 이의 제조방법을 제공한다.

Description

내오염 코팅 조성물, 코팅층을 포함하는 적층체 및 이의 제조방법 {COATING COMPOSITION HAVING CONTAMINATION RESISTANCE AND THE LAMINATE COMPRISING THE COATING LAYER AND THE MANUFACTURING FOR THE SAME}
내오염 코팅 조성물, 이로 형성된 코팅층을 포함하는 적층체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인공피혁 및 플라스틱 제품, 장식재, 섬유 등의 기재는 표면경도, 안정성을 향상시키기 위하여 이를 보호하기 위한 도료를 표면에 도장하여 사용해오고 있다. 이러한 도료로 도장된 도막은 사용자가 제품을 사용함에 따라 외부 인자에 의해 오염되어 얼룩이 생기고 변색되는 문제가 있고, 일반적으로 이를 방지하기 위해 불소계 또는 변성 실리콘계 등의 첨가제를 첨가하게 된다.
그러나, 이러한 첨가제는 도료의 다른 성분들과 상용성이 좋지 않거나 투입 함량이 적절하지 않을 경우 응집될 우려가 있고, 이는 도료 내 분산성을 저해하고 도막의 표면 에너지에 영향을 주어 균일하고 부착성 좋은 도막을 형성하기 어려운 문제가 생길 수 있다.
따라서, 도료의 분산성을 저해하지 않으면서 내오염성 등의 기능을 확보하여 기재에 대한 부착성 및 내마모성, 내화학성 등의 물성을 향상시키기 위한 방안이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 기재에 대한 부착력이 우수하고, 저장 안정성 및 분산 안정성이 우수한 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 코팅 조성물로 형성된 코팅층을 포함하여 우수한 내오염성, 내화학성 및 내마모성을 구현하는 적층체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 향상된 내오염성, 내화학성 및 내마모성을 구현하기 위한 효과적인 상기 적층체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에는, 바인더 수지; 및 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자를 포함하는 내오염 코팅 조성물을 제공한다.
상기 질소-함유 헤테로 아릴기는, 이미다졸기(imidazolyl), 벤즈이미다졸기(benzimidazolyl), 피롤기(pyrrolyl), 피리딘기(pyridinyl), 인돌기(indolyl), 이소인돌기(isoindolyl) 이소인돌린기(isoindolinyl), 인다졸기(indazolyl), 퓨린기(purinyl), 시놀린기(cinnolinyl), 피리미딘기(pyrimidinyl), 피라진기(pyrazinyl), 퀴놀린기(quinolinyl), 이소퀴놀린기(isoquinolinyl), 퀴나졸린기(quinazolinyl), 퀴녹살린기(quinoxalinyl), 인돌리진기(indolizinyl) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 실리카 미립자는 평균 입경이 약 1㎚ 내지 약 1000㎚일 수 있다.
상기 바인더 수지는 수분산성 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 실리카 미립자는 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 약 1 내지 약 20 중량부 포함될 수 있다.
상기 내오염 코팅 조성물은 경화제, 소광제, 핀홀방지제, 소포제, 증점제, 분산제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 카보디이미드(carbodiimide)계 화합물, 옥사졸린(oxazoline) 화합물, 멜라민(melamine) 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 소광제는 평균 입경이 약 1㎛ 내지 약 10㎛인 실리카 입자를 포함할 수 있다.
상기 경화제는 바인더 수지 100 중량부 대비 약 1 내지 약 15 중량부 포함될 수 있다.
상기 소광제는 바인더 수지 100 중량부 대비 약 30 중량부 이하로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 기재층; 및 상기 기재층의 적어도 일면에 상기 내오염 코팅 조성물로 형성된 코팅층을 포함하는 적층체를 제공한다.
상기 기재층은 폴리염화비닐(PVC), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 코팅층의 두께는 약 1㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자가 용매에 분산된 콜로이드 용액을 준비하는 단계; 상기 콜로이드 용액을 바인더 수지와 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계; 기재층을 마련하고, 상기 기재층의 적어도 일면에 상기 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물을 건조하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 적층체 제조방법을 제공한다.
상기 용매는 물, 에탄올, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 코팅 조성물을 건조하여 코팅층을 형성하는 단계는, 약 100℃ 내지 약 150℃에서 수행될 수 있다.
상기 코팅 조성물은 우수한 저장 안정성 및 분산 안정성을 바탕으로 기재에 대한 우수한 부착성과 함께 우수한 내오염성, 내화학성 및 내마모성을 구현할 수 있고, 이를 포함하는 적층체는 높은 내오염성 및 내화학성을 요구하는 용도로 다양하게 활용될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서, 바인더 수지; 및 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자를 포함하는 내오염 코팅 조성물을 제공한다.
일반적으로, 도료 등에 내오염성을 부여하기 위한 성분으로 불소계 첨가제 또는 변성 실리콘계 첨가제 등이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 첨가제들은 도료 등과 상용성이 맞지 않거나 투입 함량이 적절하지 않을 경우 도료 내에서 첨가제 간의 응집을 일으켜 분산성을 저해할 수 있다. 또한, 도료 등으로 형성된 도막의 표면 에너지를 변화시켜 균일한 도막 형성을 저해하고, 도료의 저장 안정성을 저하시킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 내오염 코팅 조성물은 내오염성을 부여하는 성분으로 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자를 포함할 수 있다. 상기 실리카-미립자는 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 포함함으로써 상기 코팅 조성물 내에서 우수한 분산성을 나타낼 수 있고, 내오염성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 실리카 미립자는 이것이 용매에 분산된 콜로이드 용액으로부터 유래될 수 있다. 이는 응집 현상을 방지하여 상기 코팅 조성물의 분산 안정성 및 저장 안정성을 향상시키고, 균일한 코팅을 가능하게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 실리카 미립자는 상기 코팅 조성물에 투입되기 전에 용매에 분산된 콜로이드 용액으로 존재할 수 있고, 상기 콜로이드 용액이 상기 바인더 수지와 혼합하여 상기 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 상기 실리카 미립자가 콜로이드 용액의 형태로 상기 바인더 수지와 혼합됨으로써 상기 코팅 조성물 내에 고르게 분산될 수 있고, 표면의 질소-함유 헤테로 아릴기가 상기 바인더 수지와 화학적 결합을 형성하여 상기 코팅 조성물로 형성된 코팅층의 기계적, 화학적 물성을 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 용매는 물, 에탄올, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 실리카 미립자는 상기 코팅 조성물로 코팅층을 형성하는 경우, 상기 코팅층의 내오염성, 내화학성 및 내마모성을 향상시키는 것으로 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 질소-함유 헤테로 아릴기는 이미다졸기(imidazolyl), 벤즈이미다졸기(benzimidazolyl), 피롤기(pyrrolyl), 피리딘기(pyridinyl), 인돌기(indolyl), 이소인돌기(isoindolyl) 이소인돌린기(isoindolinyl), 인다졸기(indazolyl), 퓨린기(purinyl), 시놀린기(cinnolinyl), 피리미딘기(pyrimidinyl), 피라진기(pyrazinyl), 퀴놀린기(quinolinyl), 이소퀴놀린기(isoquinolinyl), 퀴나졸린기(quinazolinyl), 퀴녹살린기(quinoxalinyl), 인돌리진기(indolizinyl) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 질소-함유 헤테로 아릴기는 이미다졸기(imidazolyl), 또는 벤즈이미다졸기(benzimidazolyl)를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 실리카 미립자를 통하여 기재에 대한 부착성을 향상시키고, 우수한 부식 방지 효과를 확보하는 데 유리할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 질소-함유 헤테로 아릴기가 이미다졸기(imidazolyl)를 포함하는 경우 그 화학 구조는 하기 화학식 1에 기재된 바와 같을 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014084749348-pat00001
상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 시클로알킬기, C3 내지 C40의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 시클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 헤테로시클로알키닐기 및 치환 또는 비치환된 C2 내지 C40의 카보닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 R3는 0(zero), 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40의 시클로알킬렌기 및 C3 내지 C40의 헤테로시클로알킬렌기, C2 내지 C40의 에테르기 및 C2 내지 C40의 에스터기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 실리카 미립자는 평균 입경이 약 1㎚ 내지 약 1000㎚일 수 있고, 바람직하게는 약 10㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 실리카 미립자가 상기 범위의 평균 입경을 가짐으로써, 상기 코팅 조성물의 분산 안정성을 향상시키기 유리할 수 있고, 코팅의 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 코팅 조성물은 바인더 수지에 상기 실리카 미립자를 포함하는 것으로, 상기 바인더 수지는 수분산성 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 바인더 수지는 수분산성 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있고, 이 경우 친환경적이며 상기 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자와 우수한 상용성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지는 폴리에스터 및 폴리카보네이트와 공중합한 폴리우레탄 수지일 수 있고, 이 경우 상기 실리카 미립자와 더 우수한 상용성을 확보할 수 있다.
상기 코팅 조성물은 상기 바인더 수지 100 중량부 대비, 상기 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자를 약 1 내지 약 20 중량부 포함할 수 있다.
상기 실리카 미립자가 약 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 내오염성 및 안정성 향상의 효과를 구현하기 어렵고, 약 20 중량부를 초과하는 경우에는 오히려 내오염성 및 분산 안정성 등의 물성이 저하되거나 상기 코팅 조성물로 형성된 코팅층의 유연성이 저하되는 문제가 생길 수 있다. 즉, 상기 실리카 미립자가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 비용 대비 우수한 내오염성을 구현할 수 있고, 상기 코팅 조성물의 분산 안정성 및 저장 안정성을 확보할 수 있다.
상기 코팅 조성물은 경화제, 소광제, 핀홀방지제, 소포제, 증점제, 분산제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅 조성물이 경화제를 포함하는 경우, 상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 카보디이미드(carbodiimide)계 화합물, 옥사졸린(oxazoline) 화합물, 멜라민(melamine) 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 코팅 조성물은 경화제로서 에폭시계 화합물을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 에폭시계 화합물의 에폭시기가 상기 실리콘 미립자의 질소-함유 헤테로 아릴기와 반응하여 더 우수한 부착성 및 부식 방지 효과를 구현할 수 있다.
상기 코팅 조성물이 경화제를 포함하는 경우, 상기 경화제는 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 약 1 내지 약 15 중량부 포함될 수 있다. 상기 경화제가 약 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 내블로킹성이 불량해지고, 약 15 중량부를 초과하는 경우에는 상기 코팅 조성물로 형성되는 코팅층이 지나치게 딱딱해져 유연성 및 인장 능력이 저하되고, 표면 터치감이 안좋아지는 문제가 생길 수 있다. 즉, 상기 경화제가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 우수한 내블로킹성, 유연성 등의 적합한 물성을 구현할 수 있다.
상기 코팅 조성물이 소광제를 포함하는 경우, 상기 소광제는 평균 입경이 1㎛ 내지 10㎛인 실리카 입자를 포함할 수 있다. 상기 코팅 조성물이 소광제로서 상기 범위의 평균 입경을 갖는 실리카 입자를 포함함으로써 상기 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자와 우수한 상용성을 확보할 수 있고, 이와 동시에 우수한 소광 효과를 구현할 수 있다.
상기 코팅 조성물이 소광제를 포함하는 경우, 상기 소광제는 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 약 30 중량부 이하, 예를 들어 약 5 내지 약 30 중량부 포함될 수 있다. 상기 소광제가 약 30 중량부를 초과하는 경우에는 코팅층의 표면에 백탁 현상이 발생하거나, 내오염성을 저해할 우려가 있고, 표면 터치감이 안좋아지는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 상기 소광제가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 상기 실리카 미립자의 내오염 효과를 저해하지 않으면서도 우수한 소광 효과 및 터치감을 구현할 수 있다.
상기 핀홀방지제는 경화 공정시 상기 코팅 조성물의 휘발성 물질이 방출되도록 하기 위하여 첨가 사용하는 것으로 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 코팅 조성물이 상기 핀홀방지제를 포함하는 경우, 상기 핀홀방지제는 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 1 중량부 포함될 수 있다. 상기 핀홀방지제가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 상기 코팅 조성물로부터 형성된 코팅층이 변색되지 않고 우수한 외관을 가질 수 있다.
상기 소포제는 기포 발생을 억제하기 위하여 첨가 사용하는 것으로 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 코팅 조성물이 상기 소포제를 포함하는 경우, 상기 소포제는 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 1 중량부 포함될 수 있다. 상기 소포제가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 코팅층의 표면이 매끄럽게 형성될 수 있다.
상기 증점제는 점도를 조절하기 위하여 첨가 사용되는 것으로 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 코팅 조성물이 상기 증점제를 포함하는 경우, 상기 증점제는 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 약 1 중량부 포함될 수 있다. 상기 증점제가 상기 범위의 함량으로 포함됨으로써 상기 코팅 조성물이 균일하게 도포될 수 있고, 코팅층의 표면 물성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 분산제는 상기 코팅 조성물의 분산 안정성을 향상시키기 위해 첨가 사용되는 것으로 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 코팅 조성물이 상기 분산제를 포함하는 경우, 상기 분산제는 상기 바인더 수지 100 중량부에 대하여 약 0.3 내지 약 1 중량부 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 기재층; 및 상기 기재층의 적어도 일면에 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 내오염 코팅 조성물로 형성된 코팅층을 포함하는 적층체를 제공한다.
상기 적층체는 구체적으로 자동차용 내장재일 수 있다. 상기 내오염 코팅 조성물이 자동차 내부의 시트 등의 기재층 일면에 코팅됨으로써 상기 코팅층을 형성할 수 있고, 이로써 우수한 내오염성, 내화학석 및 내마모성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 기재층은 폴리염화비닐(PVC), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층은 폴리염화비닐(PVC) 또는 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 내오염 코팅 조성물과 부착성이 우수할 수 있다.
상기 기재층의 적어도 일면에 형성된 상기 코팅층의 두께는 약 1㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 코팅층이 상기 범위의 두께로 형성됨으로써 우수한 내오염성, 소광 효과를 얻을 수 있고, 우수한 내마모성 및 내화학성을 확보할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는, 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자가 용매에 분산된 콜로이드 용액을 준비하는 단계; 상기 콜로이드 용액을 바인더 수지와 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계; 기재층을 마련하고, 상기 기재층의 적어도 일면에 상기 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물을 건조하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 적층체 제조방법을 제공한다.
상기 적층체 제조방법에 있어서, 상기 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자는 용매에 분산된 콜로이드 용액의 형태로 마련될 수 있다. 상기 실리카 미립자가 콜로이드 용액으로부터 유래됨으로써 응집 현상을 방지하여 상기 코팅 조성물의 분산 안정성 및 저장 안정성을 향상시키고, 균일한 코팅을 가능하게 할 수 있다. 상기 실리카 미립자 및 용매에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 코팅 조성물은 상기 실리카 미립자가 분산된 콜로이드 용액 및 바인더 수지를 혼합함으로써 제조될 수 있고, 이로써 상기 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자가 고르게 분산되어 상기 바인더 수지와 화학적 결합을 형성하는 내오염 코팅 조성물을 제조할 수 있다.
상기 적층체 제조방법은 기재층을 마련하고, 상기 기재층의 적어도 일면에 상기 코팅 조성물을 도포하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 코팅 조성물의 도포 방법은 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 그라비아 코팅 방법을 사용할 수 있다. 상기 기재층에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 적층체 제조방법은 상기 코팅 조성물을 건조하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 코팅 조성물은 약 100℃ 내지 약 150℃에서 건조될 수 있고, 상기 범위의 온도에서 건조됨으로써 상기 코팅 조성물의 성분이 분해되지 않으면서 상기 코팅층이 적절한 경화도를 확보할 수 있고, 상기 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자가 효율적인 내오염 효과를 나타낼 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
폴리에스터-폴리카보네이트 수분산성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 표면에 이미다졸기(imidazolyl)를 갖는 실리카 미립자 10 중량부를 증류수 용매 내에 분산된 콜로이드 상태로 투입하고, 폴리이소시아네이트 화합물 5 중량부, 에폭시 화합물 5 중량부, 평균 입경이 10㎛인 실리카 입자 10 중량부, 핀홀방지제 0.1 중량부, 소포제 0.1 중량부, 분산제 0.1 중량부, 증점제 0.1 중량부를 혼합하였고, 이를 증류수 용매와 혼합하여 코팅 조성물을 형성하였다. 상기 코팅 조성물을 폴리염화비닐(PVC) 시트 표면에 도포한 후 140℃에서 3분 동안 건조하여 최종적으로 10㎛ 두께를 가지는 코팅층을 형성함으로써 적층체를 제조하였다.
비교예 1
표면에 이미다졸기(imidazolyl)를 갖는 실리카 미립자를 포함하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
비교예 2
표면에 이미다졸기(imidazolyl)를 갖는 실리카 미립자 대신에 불소계 내오염제(3M, SRC-220)를 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부를 포함하며, 상기 불소계 내오염제는 콜로이드 상태로 투입되지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
비교예 3
표면에 이미다졸기(imidazolyl)를 갖는 실리카 미립자 대신에 변성 실리콘계 내오염제(Shinetsu, X-22-4272)를 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부를 포함하며, 상기 변성 실리콘계 내오염제는 콜로이드 상태로 투입되지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
비교예 4
폴리에스터-폴리카보네이트 수분산성 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 표면에 이미다졸기(imidazolyl)를 갖지 않는 실리카 미립자 10 중량부를 증류수 용매 내에 분산된 콜로이드 상태로 투입한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 적층체를 제조하였다.
<평가>
실험예 1: 내오염성의 측정
상기 실시예 및 비교예의 코팅층에 대하여, 학진형 내마모기를 사용하였고, 오염포는 Testfabrics社, EMPA 106를 사용하여 상기 코팅층에 0.5kN 하중, 분당 30회의 왕복 속도로 100회 문지른 후, 5 등급 Grey scale로 내오염성 등급을 평가하였다. 등급이 높을수록 내오염성이 우수함을 의미한다. 그 결과는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
실험예 2: 내마모성의 측정
상기 실시예 및 비교예의 코팅층에 대하여, Taber社의 회전형 내마모기를 사용하였고, CS-10 내마모 휠을 사용하여 상기 코팅층에 0.5kN 하중으로 500회 문지른 후 표면코팅층의 마모정도를 평가하였다. 등급이 높을수록 내마모성이 우수함을 의미한다. 그 결과는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
실험예 3: 내화학성의 측정
상기 실시예 및 비교예의 코팅층에 대하여, 메틸 에틸 케톤(Methyl ethtyl ketone)을 적신 와이퍼(wiper)로 10회 문지른 후 코팅층의 손상정도를 평가하였다. 등급이 높을수록 내화학성이 우수함을 의미한다. 그 결과는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
실험예 4: 기재층에 대한 부착성의 측정
상기 실시예 및 비교예의 코팅층에 대하여, 복수의 절단선이 2mm 간격으로 형성되도록 100개의 격자를 가진 크로스 컷 절단을 실시하였다. 3M사의 Scotch 테이프를 모든 절단선들에 대하여 45°방향으로 부착시키고 매끄럽게 편 후 일정한 속도로 벗겨내었다. 3회 반복한 후 탈착되지 않은 격자의 수를 세었다. 그 결과는 '탈착되지 않은 격자의 수/총 격자의 수'로 하기 표 1에 기재된 바와 같다. 그 값이 클수록 부착성이 우수함을 의미한다.
실험예 5: 내블로킹성의 측정
상기 실시예 및 비교예의 코팅층에 대하여, 동일하게 만들어진 두 코팅층을 맞대고 상부에 4kN 하중으로 80℃에서 23시간 방치 후 두 코팅층을 떼어내어 두 코팅면의 블로킹여부를 관찰하였다. 등급이 높을수록 내블로킹성이 우수함을 의미한다. 그 결과는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
내오염성 내마모성 내화학성 부착성 내블로킹성
실시예 1 4 4 5 100/100 5
비교예 1 2 2 2 60/100 4
비교예 2 3 2 2 60/100 5
비교예 3 3 2 2 60/100 4
비교예 4 3.5 3 3 90/100 5
상기 실시예 1의 적층체는 내오염제로서 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자 및 바인더 수지를 포함하는 코팅 조성물로부터 형성된 코팅층을 포함하는 것으로서, 비교예 1 내지 4에 비하여 내오염성, 내마모성, 내화학성, 부착성 및 내블로킹성이 모두 우수한 것을 알 수 있다.
상기 비교예 1은 내오염제를 전혀 포함하지 않는 것으로서, 내오염성, 내마모성, 내화학성, 부착성 및 내블로킹성이 모두 좋지 않은 것을 알 수 있다.
상기 비교예 2 내지 3은 내오염제를 포함하는 것이나, 실시예 1와 달리 각각 불소계 내오염제 및 변성 실리콘계 내오염제를 포함하는 것으로서, 비교예 2의 경우 내블로킹성은 실시예 1과 유사한 수준으로 나타났으나, 내오염성, 내마모성, 내화학성 및 부착성이 모두 실시예 1에 비해 열등한 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 3은 모든 면에서 실시예 1에 비해 물성이 좋지 않은 것을 알 수 있다.
비교예 4의 경우 내오염제로서 실리카 미립자를 포함하나, 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖지 않는 것으로서, 비교예 1 내지 3에 비해서는 물성이 좋게 나타났으나 실시예 1에 비해서는 내오염성, 내마모성, 내화학성 및 부착성이 좋지 않은 것을 확인할 수 있다.

Claims (16)

  1. 바인더 수지; 및
    표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자를 포함하고,
    상기 바인더 수지는 수분산성 폴리우레탄 수지를 포함하고,
    상기 질소-함유 헤테로 아릴기는 이미다졸기(imidazolyl)를 포함하는
    내오염 코팅 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 미립자는 평균 입경이 1㎚ 내지 1000㎚인
    내오염 코팅 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리카 미립자는 상기 바인더 수지 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부 포함되는
    내오염 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    경화제, 소광제, 핀홀방지제, 소포제, 증점제, 분산제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는
    내오염 코팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경화제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 카보디이미드(carbodiimide)계 화합물, 옥사졸린(oxazoline) 화합물, 멜라민(melamine) 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    내오염 코팅 조성물.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 소광제는 평균 입경이 1㎛ 내지 10㎛인 실리카 입자를 포함하는
    내오염 코팅 조성물.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 경화제는 바인더 수지 100 중량부 대비 1 내지 15 중량부 포함되는
    내오염 코팅 조성물.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 소광제는 바인더 수지 100 중량부 대비 30 중량부 이하로 포함되는
    내오염 코팅 조성물.
  11. 기재층; 및
    상기 기재층의 적어도 일면에 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 내오염 코팅 조성물로 형성된 코팅층을 포함하는 적층체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리염화비닐(PVC), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    적층체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 1㎛ 내지 10㎛인
    적층체.
  14. 표면에 질소-함유 헤테로 아릴기를 갖는 실리카 미립자가 용매에 분산된 콜로이드 용액을 준비하는 단계;
    상기 콜로이드 용액을 바인더 수지와 혼합하여 코팅 조성물을 제조하는 단계;
    기재층을 마련하고, 상기 기재층의 적어도 일면에 상기 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 코팅 조성물을 건조하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 바인더 수지는 수분산성 폴리우레탄 수지를 포함하고,
    상기 질소-함유 헤테로 아릴기는 이미다졸기(imidazolyl)를 포함하는
    적층체 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 용매는 물, 에탄올, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    적층체 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 건조하여 코팅층을 형성하는 단계는,
    100℃ 내지 150℃에서 수행되는
    적층체 제조방법.
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