KR102062385B1 - Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof - Google Patents

Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102062385B1
KR102062385B1 KR1020170156650A KR20170156650A KR102062385B1 KR 102062385 B1 KR102062385 B1 KR 102062385B1 KR 1020170156650 A KR1020170156650 A KR 1020170156650A KR 20170156650 A KR20170156650 A KR 20170156650A KR 102062385 B1 KR102062385 B1 KR 102062385B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
colloidal silica
solution
hydrophilic coating
coating film
curing
Prior art date
Application number
KR1020170156650A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190059075A (en
Inventor
송기창
양준호
Original Assignee
건양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건양대학교 산학협력단 filed Critical 건양대학교 산학협력단
Priority to KR1020170156650A priority Critical patent/KR102062385B1/en
Publication of KR20190059075A publication Critical patent/KR20190059075A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102062385B1 publication Critical patent/KR102062385B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065After-treatment
    • B05D3/067Curing or cross-linking the coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/002Processes for applying liquids or other fluent materials the substrate being rotated
    • B05D1/005Spin coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/63Additives non-macromolecular organic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 스핀 코팅된 코팅 도막을 기존의 건조오븐에 열경화시키는 방법과는 달리, UV 경화법을 통해 빠르게 경화시켜 생산성 향상과 더불어 에너지가 절감되는 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 메탄올에 분산된 콜로이드 실리카를 실란커플링제(MPTMS: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)와 반응시켜 무기물인 제 1용액을 제조하고, 상기 제 1용액에 유기물인 3관능성 아크릴 단량체인 PETA(pentaerythritol triacrylate)를 혼합하여 유-무기 혼성된 제 2용액을 제조한 후 이를 PC(polycarbonate) 기재 위에 스핀코팅 후 UV 경화를 실시하여 제조되는 것을 특징으로 한다. The present invention, unlike the method of thermosetting the spin-coated coating film in a conventional drying oven, UV curing method hydrophilic coating film using a colloidal silica and a method of manufacturing the same, which rapidly improves the productivity and energy saving by UV curing method In the present invention, a colloidal silica dispersed in methanol is reacted with a silane coupling agent (MPTMS: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) to prepare a first solution, which is an inorganic substance, and PETA (pentaerythritol triacrylate, which is a trifunctional acrylic monomer, which is an organic substance in the first solution). ) Is prepared by mixing an organic-inorganic hybridized second solution, followed by spin coating on a PC (polycarbonate) substrate, followed by UV curing.

Figure 112017116511490-pat00001
Figure 112017116511490-pat00001

Description

콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법{Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof}Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof}

본 발명은 스핀 코팅된 코팅 도막을 기존의 건조오븐에 열경화시키는 방법과는 달리, UV 경화법을 통해 빠르게 경화시켜 생산성 향상과 더불어 에너지가 절감되는 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알코올에 분산된 콜로이드 실리카를 실란커플링제(MPTMS: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)와 반응시켜 제 1용액을 제조하고, 상기 제 1용액에 유기물인 3관능성 아크릴 단량체인(pentaerythritol triacrylate)를 혼합하여 유-무기 혼성된 제 2용액을 제조한 후 이를 PC(polycarbonate) 기재 위에 스핀코팅 후 UV 경화를 실시한 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention, unlike the method of thermosetting the spin-coated coating film in a conventional drying oven, UV curing method hydrophilic coating film using a colloidal silica and a method of manufacturing the same, which rapidly improves the productivity and energy saving by UV curing method In more detail, a colloidal silica dispersed in alcohol is reacted with a silane coupling agent (MPTMS: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) to prepare a first solution, and the first solution is a trifunctional acrylic monomer which is an organic substance (pentaerythritol). The present invention relates to a UV-curable hydrophilic coating film using a colloidal silica prepared by mixing triacrylate) and preparing an organic-inorganic hybridized second solution, followed by spin coating on a PC (polycarbonate) substrate, and performing UV curing.

저온의 환경 상태에서 고온 다습한 곳으로 이동할 때 고체의 표면 온도가 대기의 이슬점 보다 낮은 경우에는 공기 중에 있는 수증기가 고체의 표면에 응축되는 현상이 발생되는데 이를 김서림이라 한다.When the surface temperature of the solid is lower than the dew point of the atmosphere when moving from a low temperature environment to a high temperature and high humidity, water vapor in the air is condensed on the surface of the solid.

이러한 김서림 현상이 PMMA, PET나 PC와 같은 투명 플라스틱의 표면에 발생하면 응축된 수증기로 인한 빛의 산란으로 투명성이 저하되어 사용 시에 큰 장애를 일으키게 된다.When the fog occurs on the surface of transparent plastic such as PMMA, PET or PC, transparency is reduced due to scattering of light due to condensed water vapor, which causes a big obstacle in use.

이러한 문제를 해결하기 위해서 두 가지 방법이 사용되는데 한 방법은 수증기가 응축되지 않도록 고체의 표면을 가열하는 것이며, 다른 방법은 투명 플라스틱의 표면을 친수성 물질로 코팅하는 것이다. 전자의 방법이 효율적이나 에너지 비용이 많이 들어 사용에 제한이 있다. To solve this problem, two methods are used, one method is to heat the surface of the solid to prevent condensation of water vapor, and the other is to coat the surface of the transparent plastic with a hydrophilic material. Although the former method is efficient, energy consumption is high and there is a limit to use.

친수성 코팅이란 계면활성제나 친수성 고분자를 플라스틱 표면에 도포하여 물방울이 표면에 맺히지 않고 퍼지도록 하여 제거하는 방법을 말한다.Hydrophilic coating refers to a method of applying a surfactant or a hydrophilic polymer to the surface of the plastic to remove water droplets to spread without forming on the surface.

그러나 이 물질 자체만으로는 플라스틱 표면에 고정되어 지속적으로 코팅을 유지하지 못하므로 지속성이 떨어진다.However, this material alone is not secured because it is fixed on the plastic surface and does not maintain a consistent coating.

이를 보완하기 위해 지금까지 여러 연구자들이 졸-겔법과 같은 습식 화학공정을 이용해 유-무기 혼성물질을 제조해 장기 지속성을 나타내는 친수성 코팅 필름을 제조하였다.To compensate for this, many researchers have produced hydrophilic coating films showing long-term persistence by preparing organic-inorganic hybrids using wet chemical processes such as the sol-gel method.

한편 친수성 코팅용액의 경화 방식으로는 열에너지를 이용해 경화시키는 열경화법이 있다.On the other hand, as a curing method of the hydrophilic coating solution, there is a thermosetting method for curing using thermal energy.

하지만 기존의 열경화법은 건조 오븐 내에서 고온, 장시간의 경화 조건을 필요로 하는게 되므로 생산성이 낮고, 에너지가 많이 소모되는 문제점이 있었다.However, the conventional thermosetting method requires a high temperature, a long time curing conditions in a drying oven, there is a problem that low productivity, high energy consumption.

대한민국 특허등록 제0913371호Republic of Korea Patent Registration No. 0913371

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 스핀 코팅된 코팅 도막을 기존의 건조오븐에 열경화시키는 방법과는 달리, UV 경화법을 통해 빠르게 경화시켜 생산성 향상과 더불어 에너지가 절감되는 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and the first object of the present invention, unlike the method of thermosetting the spin-coated coating film to a conventional dry oven, by rapid curing through UV curing method to improve productivity In addition, the present invention provides a UV curable hydrophilic coating film using colloidal silica and energy-saving method of manufacturing the same.

본 발명의 제 2목적은, 광개시제를 첨가하여 광경화형 친수성 코팅 용액을 제조함으로써, UV 경화법을 통해 코팅 도막을 빠르게 경화시킬 수 있도록 한 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.A second object of the present invention is to provide a photocurable hydrophilic coating solution by adding a photoinitiator, to provide a UV curable hydrophilic coating film using a colloidal silica to quickly cure the coating coating through the UV curing method and a method for producing the same. It is.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은, 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막의 제조방법에 관한 것으로, 이를 위해 알코올 분산매에 분산된 콜로이드 실리카에 실란커플링제를 첨가하고 60℃ ~ 80℃로 유지되는 항온조에서 2.5 ~ 3.5hr 동안 반응시켜 제 1용액을 획득하는 S10단계;와, 상기 제 1용액에 3관능성 아크릴 단량체인 PETA(pentaerythritol triacrylate)를 첨가하고 60℃ ~ 80℃에서 1.5 ~ 2.5hr 동안 교반하여 제 2용액을 획득하는 S20단계;와, 상기 제 2용액에 광개시제를 첨가하여 60℃ ~ 80℃에서 25 ~ 35min 동안 교반하여 광경화형 친수성 코팅 용액을 획득하는 S30단계;와, 상기 친수성 코팅 용액을 PC(polycarbonate) 기재 위에 스핀 코팅한 후, UV 경화시켜 친수성 코팅 도막을 완성하는 S40단계;를 포함하되, 상기 UV경화는 UV-A 영역을 사용하여 8 ~ 12min 동안 경화시키는 것을 특징으로 한다.According to a feature for achieving the above object, the first invention relates to a method for producing a UV-curable hydrophilic coating film using a colloidal silica, to which a silane coupling agent is added to colloidal silica dispersed in an alcohol dispersion medium S10 step of obtaining a first solution by reacting for 2.5 to 3.5hr in a thermostat maintained at 60 ℃ ~ 80 ℃; and adding a trifunctional acrylic monomer PETA (pentaerythritol triacrylate) to the first solution and 60 ℃ ~ S20 step of obtaining a second solution by stirring at 80 ℃ for 1.5 ~ 2.5hr; And, by adding a photoinitiator to the second solution and stirred for 25 ~ 35min at 60 ℃ ~ 80 ℃ to obtain a photocurable hydrophilic coating solution S30 step; and, after the spin coating the hydrophilic coating solution on a PC (polycarbonate) substrate, and UV curing to complete the hydrophilic coating film; including, wherein the UV curing UV-A zero It is characterized by curing for 8 to 12 min using an inverse.

제 2발명은 제 1발명에서, 상기 콜로이드 실리카는 분산매가 메탄올인 것을 특징으로 한다.In the second invention, in the first invention, the colloidal silica is characterized in that the dispersion medium is methanol.

제 3발명은, 제 1발명에서, 상기 실란커플링제는 MPTMS(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 99.9%, Sigma-Aldrich)인 것을 특징으로 한다.According to a third invention, in the first invention, the silane coupling agent is MPTMS (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 99.9%, Sigma-Aldrich).

제 4발명은, 제 1발명에서, 상기 친수성 코팅 용액은 콜로이드실리카:실란커플링제:아크릴단량체가 30~40:10:5의 중량비로 이루어진 제 2용액 99.6~99.8중량%와, 광개시제 0.2~0.4중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The fourth invention, in the first invention, the hydrophilic coating solution is a colloidal silica: silane coupling agent: acrylic monomer is 99.6 ~ 99.9% by weight of the second solution consisting of a weight ratio of 30 to 40: 10: 5, photoinitiator 0.2 ~ 0.4 It is characterized by consisting of weight percent.

제 5발명은, 제 4발명에서, 상기 콜로이드실리카는 70중량%의 메탄올과, 30중량%의 나노실리카로 구성되는 것을 특징으로 한다.The fifth invention is characterized in that in the fourth invention, the colloidal silica is composed of 70% by weight of methanol and 30% by weight of nanosilica.

제 6발명은, 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막에 관한 것으로, 제 1발명 내지 제 5발명 중 어느 한항의 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 한다.The sixth invention relates to a UV curable hydrophilic coating film using colloidal silica, characterized in that it is produced through the manufacturing method of any one of the first to fifth invention.

본 발명에 따른 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법에 따르면, 핀 코팅된 코팅 도막을 기존의 건조오븐에 열경화시키는 방법과는 달리, UV 경화법을 통해 도막을 빠르게 경화시켜 생산성 향상과 더불어 에너지가 절감되는 효과가 있다.According to the UV-curable hydrophilic coating film using the colloidal silica according to the present invention and a method for manufacturing the same, unlike the method of thermally curing the pin-coated coating film in a conventional drying oven, it is possible to improve the productivity by rapidly curing the coating film through the UV curing method In addition, energy is saved.

또한 분산매의 종류를 메탄올로 사용하고, 실란커플링제를 MPTMS로 사용하여 UV 경화 시에 친수성이 우수한 도막을 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a coating film excellent in hydrophilicity can be produced by using a kind of dispersion medium as methanol and a silane coupling agent as MPTMS during UV curing.

도 1은 본 발명에 따른 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막의 제조방법의 순서도,
도 2는 콜로이드 실리카 양을 변화하여 제조된 [표 1]의 S1, S2, S3, S4, S5 시료의 사진,
도 3은 콜로이드 실리카 양을 조절하여 제조한 친수성 코팅 용액으로 PC 기재위에 코팅한 도막의 투과율 분석 그래프,
도 4는 콜로이드 실리카 양을 조절하여 제조된 친수성 코팅 용액을 PC 기재 위에 코팅하여 얻어진 코팅 도막을 광학 현미경을 이용하여 100배로 관찰한 표면 사진,
도 5는 콜로이드 실리카 양을 조절하여 제조한 친수성 코팅 용액을 PC 기재 위에 코팅하여 얻어진 코팅 도막의 물 접촉각 사진,
도 6은 콜로이드 실리카 양을 조절하여 제조한 친수성 코팅 용액을 FT-IR을 사용해 분석한 그래프,
도 7은 콜로이드 실리카의 분산매 종류를 메탄올, 에탄올과 이소프로판올로 각각 변화시켜 제조한 친수성 코팅 용액의 사진,
도 8은 콜로이드 실리카의 분산매 종류를 변화시켜 제조한 코팅 용액으로 PC 기재 위에 코팅한 UV 경화 도막의 투과율 분석 그래프,
도 9는 콜로이드 실리카의 분산매 종류를 변화시켜 제조한 UV 경화 도막을 광학 현미경을 이용하여 관찰한 표면 사진,
도 10은 콜로이드 실리카의 분산매 종류를 변화시켜 얻어진 UV 경화 도막의 수접촉각 분석 그래프,
도 11은 실란커플링제 종류 변화에 따라 제조된 친수성 코팅 용액의 사진,
도 12는 실란커플링제 종류를 변화시켜 제조한 코팅 도막의 투과율 분석 결과,
도 13은 실란커플링제 종류를 달리하여 제조한 친수성 용액으로 PC 기재 위에 코팅한 도막의 물에 대한 접촉각 사진이다.
1 is a flow chart of a method of manufacturing a UV curable hydrophilic coating film using a colloidal silica according to the present invention,
Figure 2 is a photograph of the samples S1, S2, S3, S4, S5 prepared by changing the amount of colloidal silica,
Figure 3 is a graph of the transmittance analysis of the coating film coated on a PC substrate with a hydrophilic coating solution prepared by adjusting the amount of colloidal silica,
4 is a surface photograph of a coating film obtained by coating a hydrophilic coating solution prepared by adjusting the amount of colloidal silica on a PC substrate at 100 times using an optical microscope,
5 is a water contact angle photograph of a coating film obtained by coating a hydrophilic coating solution prepared by adjusting the amount of colloidal silica on a PC substrate,
Figure 6 is a graph of the hydrophilic coating solution prepared by adjusting the amount of colloidal silica to analyze using FT-IR,
7 is a photograph of a hydrophilic coating solution prepared by changing the type of dispersion medium of colloidal silica into methanol, ethanol and isopropanol, respectively.
8 is a graph illustrating transmittance analysis of a UV cured coating film coated on a PC substrate with a coating solution prepared by changing a dispersion medium type of colloidal silica;
9 is a surface photograph of a UV cured coating film prepared by changing the type of dispersion medium of colloidal silica using an optical microscope,
10 is a water contact angle analysis graph of the UV cured coating film obtained by changing the type of dispersion medium of colloidal silica,
11 is a photograph of a hydrophilic coating solution prepared according to the type of silane coupling agent,
12 is a result of the transmittance analysis of the coating film prepared by changing the type of the silane coupling agent,
FIG. 13 is a contact angle photograph of water of a coating film coated on a PC substrate with a hydrophilic solution prepared by different kinds of silane coupling agents.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.The following objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the words 'comprise' and / or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

이하 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the following specific embodiments, various specific details are set forth in order to more specifically explain and to help understand the invention. However, a person of ordinary skill in the art can understand that the present invention can be used without these various specific contents. In some cases, it is mentioned in advance that parts of the invention which are commonly known in the description of the invention and which are not highly related to the invention are not described in order to avoid confusion in describing the invention.

이하에서는 본 발명에 따른 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 및 이의 제조방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a UV curable hydrophilic coating film using a colloidal silica according to the present invention and a method for preparing the same will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막의 제조방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a UV curable hydrophilic coating film using colloidal silica according to the present invention.

S10단계에서는 알코올 분산매에 분산된 콜로이드 실리카에 실란커플링제를 첨가하고 60℃ ~ 80℃로 유지되는 항온조에서 2.5 ~ 3.5hr 동안 반응시켜 제 1용액을 획득한다.In step S10, a silane coupling agent is added to the colloidal silica dispersed in the alcohol dispersion medium and reacted for 2.5 to 3.5hr in a thermostat maintained at 60 ° C to 80 ° C to obtain a first solution.

여기서 콜로이드 실라카를 개질하는 실란커플링제는 MPTMS(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 99.9%, Sigma-Aldrich)인 것이 바람직하다.The silane coupling agent for modifying the colloidal silica is preferably MPTMS (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 99.9%, Sigma-Aldrich).

또한, 콜로이드 실리카는 분산매가 메탄올인 것이 바람직하다.In addition, the colloidal silica preferably has a dispersion medium of methanol.

S20단계에서는 분산매인 메탄올과 잘 혼합되는 상기 제 1용액에 3관능성 아크릴 단량체인 PETA(pentaerythritol triacrylate)를 첨가하고 60℃ ~ 80℃에서 1.5 ~ 2.5hr 동안 교반하여 제 2용액을 획득한다.In step S20, a trifunctional acrylic monomer, PETA (pentaerythritol triacrylate), is added to the first solution well mixed with methanol as a dispersion medium, and stirred at 60 ° C to 80 ° C for 1.5 to 2.5hr to obtain a second solution.

S30단계에서는 상기 제 2용액에 광개시제를 첨가하여 60℃ ~ 80℃에서 25 ~ 35min 동안 교반하여 광경화형 친수성 코팅 용액을 획득한다.In step S30, by adding a photoinitiator to the second solution and stirred for 25 to 35 minutes at 60 ℃ ~ 80 ℃ to obtain a photocurable hydrophilic coating solution.

여기서 광개시제는 X-CURE® PI-981(CHEMPIA)인 것이 바람직하다.The photoinitiator here is preferably X-CURE ® PI-981 (CHEMPIA).

한편 상기 친수성 코팅 용액은 콜로이드실리카 66.6 ~ 72.7중량%와, 실란커플링제 18.1 ~ 22.3중량%와, 아크릴단량체 9.0 ~ 11.2중량%와, 광개시재 0.2 ~ 0.4중량%로 이루어진다.Meanwhile, the hydrophilic coating solution is comprised of 66.6-72.7 wt% of colloidal silica, 18.1-22.3 wt% of silane coupling agent, 9.0-11.2 wt% of acrylic monomer, and 0.2-0.4 wt% of photoinitiator.

이 때 상기 콜로이드실리카는 70중량%의 메탄올과, 30중량%의 나노실리카로 이루어진다.In this case, the colloidal silica is composed of 70% by weight of methanol and 30% by weight of nanosilica.

S40단계에서는 상기 친수성 코팅 용액을 PC(polycarbonate) 기재 위에 스핀 코팅한 후, UV 경화시켜 친수성 코팅 도막을 완성한다.In step S40, the hydrophilic coating solution is spin coated onto a PC (polycarbonate) substrate, and then UV cured to complete a hydrophilic coating film.

이 때 상기 UV경화는 UV-A 영역인 300 ~ 400nm 파장을 사용하여 8 ~ 12min 동안 경화시켜서 친수성 코팅 도막을 완성할 수 있다.At this time, the UV curing may be cured for 8 to 12 minutes using a 300 ~ 400nm wavelength of the UV-A region to complete a hydrophilic coating film.

[실험예]Experimental Example

UV경화 UV 경화형 친수성 코팅 합성 조건이다. UV Curing UV curing hydrophilic coating. Sample codeSample code Type of dispersion medium of colloidal silicaType of dispersion medium of colloidal silica Colloidal silica (g)Colloidal silica (g) MPTMS
(g)
MPTMS
(g)
GPTMS
(g)
GPTMS
(g)
MTMS
(g)
MTMS
(g)
VTES
(g)
VTES
(g)
PETA
(g)
PETA
(g)
S1S1 MethanolMethanol 1010 1010 00 00 00 55 S2S2 MethanolMethanol 2020 1010 00 00 00 55 S3S3 MethanolMethanol 3030 1010 00 00 00 55 S4S4 MethanolMethanol 4040 1010 00 00 00 55 S5S5 MethanolMethanol 5050 1010 00 00 00 55 S6S6 MethanolMethanol 3030 1010 00 00 00 55 S7S7 EthanolEthanol 3030 1010 00 00 00 55 S8S8 IsopropanolIsopropanol 3030 1010 00 00 00 55 S9S9 MethanolMethanol 3030 1010 00 00 00 55 S10S10 MethanolMethanol 3030 00 1010 00 00 55 S11S11 MethanolMethanol 3030 00 00 1010 00 55 S12S12 MethanolMethanol 3030 00 00 00 1010 55

1. 분석방법1. Method of Analysis

(1) 투과율 (1) transmittance

[표 1]로 제조된 시료를 가시광선 영역에서의 투과율 변화를 측정하기 위해 코팅 용액들을 PC 기재 위에 코팅하고 UV 경화시켜 코팅 도막으로 제조한 뒤, UV-Visible Spectrometer(UV-2450, Shimadzu)를 사용하여 200~800 nm 파장의 범위에서 투과율을 측정하였다.In order to measure the transmittance change in the visible region of the sample prepared in Table 1, coating solutions were coated on a PC substrate and UV cured to prepare a coating film, followed by UV-Visible Spectrometer (UV-2450, Shimadzu). The transmittance was measured in the range of 200-800 nm wavelength using.

(2) 접촉각(2) contact angle

코팅 도막의 접촉각을 측정하기 위하여 접촉각 측정기(Pheonix-Mini, Surface Electro Optics)를 사용하여 관찰하였다. Zoom microscope를 이용하여 표면의 영상을 최적의 배율이 되도록 확대시키고 표면에 물방울을 떨어뜨린 후 모니터와 SurfaceWare9 프로그램을 이용하여 정량적으로 해석하여 접촉각을 측정하였다. 그 후 컴퓨터와 CCD camera를 연결한 후 측정된 영상을 frame grabber를 이용하여 컴퓨터에 전송한 데이터를 PC 화면에서 관찰하여 접촉각을 측정하였다.In order to measure the contact angle of the coating film was observed using a contact angle meter (Pheonix-Mini, Surface Electro Optics). The zoom microscope was used to magnify the image on the surface to an optimal magnification, and water droplets were dropped on the surface. Then, the contact angle was measured by quantitative analysis using the monitor and the SurfaceWare9 program. Then, after connecting the computer and the CCD camera, the measured image was observed on the PC screen using the frame grabber to measure the contact angle.

(3) 연필경도(3) pencil hardness

연필경도는 연필경도 측정기(CT-PC1, Core Tech., Korea)에 연필경도 측정용 연필을 45° 각도로 끼우고, 일정 하중 (500 g)을 가하여 5~8회 정도 밀어 긁힘 정도를 확인하면서 측정하였다. 연필은 Mitsubishi 연필을 사용하였는데, H~9H, F, HB, B~6B 등의 강도를 나타내는 연필을 사용하였다.For pencil hardness, insert the pencil hardness measuring pencil at a 45 ° angle into the pencil hardness measuring instrument (CT-PC1, Core Tech., Korea), apply a certain load (500 g), and push it 5 to 8 times to check the degree of scratching. Measured. Mitsubishi pencil was used as a pencil, and the pencil which showed the strength of H-9H, F, HB, B-6B etc. was used.

(4) 부착력(4) adhesion

코팅 도막의 부착력은 ASTM D 3359에 의하여 UV 경화된 코팅 도막 층에 cutter로 바둑판 모양의 홈을 낸 후 그 위에 3M 테이프를 잘 밀착시켜 일정한 힘으로 여러 번 떼어내어 코팅 층과 기재와의 부착정도를 관찰하였다. 코팅된 지지체 표면에 1 mm 간격으로 11 × 11로 십자형으로 칼집을 내어 100개의 정방형을 만들고, 그 위에 테이프를 부착한 후 급격히 잡아 당겨 표면을 평가하였다. 남은 눈 수의 개수가 100개면 5B, 95개 이상이면 4B, 85개 이상은 3B, 65개 이상은 2B, 35개 이상은 1B, 그 이하는 0B로 나타내었다.Adhesion of the coating film is to make a checkered groove on the UV cured coating film layer by ASTM D 3359, and then adhere the 3M tape on it well and peel off several times with a constant force to improve the adhesion between the coating layer and the substrate. Observed. 100 squares were made by crosswise cutting 11 × 11 at 1 mm intervals on the surface of the coated support, and the tape was attached and then pulled sharply to evaluate the surface. If the number of remaining eyes is 100, 5B, 95 or more, 4B, 85 or more are 3B, 65 or more are 2B, 35 or more are 1B, and less are 0B.

(5) 미세구조(5) microstructure

코팅 도막의 표면 형상을 광학현미경(CX31, OLYMPUS)을 사용하여 100배로 관찰하였다.The surface shape of the coating film was observed 100 times using an optical microscope (CX31, OLYMPUS).

(6) FT-IR 분석(6) FT-IR analysis

FT-IR(Cary 630, Agilent Technologies)을 사용하여 콜로이드 실리카 중의 나노입자의 표면이 실란커플링제로 표면개질 되었는지의 여부를 확인하였다.FT-IR (Cary 630, Agilent Technologies) was used to determine whether the surface of the nanoparticles in colloidal silica was surface modified with a silane coupling agent.

2. 첨부된 도면에 따른 분석결과2. Analysis result according to the attached drawings

(1) 콜로이드 실리카 첨가량이 코팅 도막의 물성에 미치는 영향(1) Effect of Colloidal Silica Addition on the Physical Properties of Coating Coating Films

먼저 도 2와 같이, [표 1]의 S1, S2, S3, S4, S5 시료는 투명한 상태임을 확인할 수 있으며 실리카 양이 많아질수록 용액의 부피가 커짐을 알 수 있었다.First, as shown in Figure 2, S1, S2, S3, S4, S5 samples of Table 1 can be confirmed that the transparent state, the more the amount of silica was found to increase the volume of the solution.

도 3과 같이, PC 기재의 투과율은 가시광선 영역에서 90%로 높은 투과율을 나타내었다. 그러나 실리카 양이 10g과 20g으로 적게 첨가된 S1과 S2 시료의 경우 평균 투과율이 각각 55%와 80%의 낮은 투과율을 나타내었다. 그러나 실리카 양이 30g이상으로 첨가된 S3, S4, S5 시료는 PC 기재와 같이 90%의 높은 평균 투과율을 나타내었다. 이를 통해 실리카 양이 30g 이상 첨가되어야만 코팅 도막의 투과율이 향상된다는 것을 알 수 있었다.As shown in FIG. 3, the transmittance of the PC substrate showed a high transmittance of 90% in the visible light region. However, S1 and S2 samples with low silica content of 10g and 20g showed low transmittances of 55% and 80%, respectively. However, S3, S4 and S5 samples with more than 30 g of silica showed a high average transmittance of 90% as PC substrates. Through this, it was found that the transmittance of the coating film was improved only when the silica amount was added at least 30 g.

도 4와 같이, 콜로이드 실리카 첨가량이 적은 S1과 S2 시료의 표면에는 콜로이드 입자들이 응집되어 있는 구조를 보였으나 콜로이드 실리카가 일정량 이상 첨가된 S3, S4, S5 시료는 콜로이드 실리카의 응집 현상이 없는 매끈한 표면 구조를 보였다. 이런 콜로이드 실리카 입자들의 응집현상으로 인해 도 3에서 S1과 S2 시료의 투과율이 낮게 됨을 알 수 있었다.As shown in FIG. 4, colloidal particles are aggregated on the surfaces of the S1 and S2 samples having a small amount of colloidal silica, but the S3, S4, and S5 samples in which colloidal silica is added to a predetermined amount or more have a smooth surface without colloidal silica. The structure was shown. Due to the agglomeration of these colloidal silica particles, it can be seen from FIG. 3 that the transmittances of the S1 and S2 samples are low.

도 5와 같이, S1, S2, S3, S4, S5 시료의 접촉각은 각각 60°, 56°, 37°, 41°, 56°로 나타났으며 S3 시료의 접촉각이 37°로 가장 적어, 친수성이 가장 우수함을 알 수 있었다. 실리카 첨가량이 10g에서 30g으로 증가할수록 도막의 접촉각은 감소하였으나 40g 이상으로 과량 첨가 시에는 오히려 접촉각이 증가하여 실리카 첨가량에는 최적치가 있음을 알 수 있었다. 이는 친수성을 나타내는 무기물인 콜로이드 실리카를 유기물인 PC 기재 위에 고정시키기 위해 실란커플링제인 MPTMS 일정량(10g)으로 실리카 입자를 표면개질 하였는데 MPTMS 10g으로 표면개질 가능한 콜로이드 실리카의 최적량이 30g임을 의미한다. As shown in FIG. 5, the contact angles of the samples S1, S2, S3, S4, and S5 are 60 °, 56 °, 37 °, 41 °, It was found to be 56 ° and the contact angle of the S3 sample was 37 °, which was the smallest, indicating the best hydrophilicity. As the silica addition amount increased from 10g to 30g, the contact angle of the coating film decreased, but when the excess amount was added to 40g or more, the contact angle increased, indicating that there was an optimum value for the silica addition amount. This means that the silica particles were surface-modified with a predetermined amount (10 g) of MPTMS, a silane coupling agent, in order to fix colloidal silica, an inorganic material showing hydrophilicity, on the PC substrate, which is an organic material.

도 6과 같이, 콜로이드 실리카 첨가량이 많아질수록 3,400 cm-1 영역의 OH기의 피크 세기가 증가하였다. 또한 모든 시료에서 2,982 cm-1와 1,703 cm-1에서 흡수 피크를 발견할 수 있는데 이는 실란커플링제인 MPTMS의 -CH3기와 -C=O 결합을 각각 나타낸다. 이 결과로부터 모든 시료에 있어 콜로이드 실리카 표면이 MPTMS로 표면개질이 이루어졌음을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, as the amount of colloidal silica added increased, the peak intensity of the OH group in the 3,400 cm −1 region increased. In all samples, absorption peaks can be found at 2,982 cm -1 and 1,703 cm -1 , respectively, indicating the -CH 3 and -C = O bonds of the silane coupling agent MPTMS. From this result, it can be seen that the surface modification of the colloidal silica surface was done by MPTMS in all samples.

도 7과 같이, 분산매 종류를 메탄올, 에탄올과 이소프로판올로 각각 변화시켜 제조한 친수성 코팅 용액 침전이 없는 반투명한 용액이 제조되었다. As shown in FIG. 7, a translucent solution without precipitation of a hydrophilic coating solution prepared by changing the type of dispersion medium into methanol, ethanol and isopropanol, respectively was prepared.

도 8과 같이, PC 기재의 투과율은 가시광선 영역에서 90%로 높은 평균 투과율을 나타내었다. 그러나 콜로이드 실리카 분산매를 에탄올을 사용한 S7 시료는 가시광선 영역에서 80%의 낮은 평균 투과율을 보였으나, 메탄올이나 이소프로판올을 사용한 코팅 도막들(S6, S8)은 PC 기재와 비슷한 90%의 우수한 평균 투과율을 나타내었다.As shown in FIG. 8, the transmittance of the PC substrate showed a high average transmittance of 90% in the visible light region. However, the S7 sample using ethanol as a colloidal silica dispersion medium showed a low average transmittance of 80% in the visible region, while the coating films (S6 and S8) using methanol or isopropanol showed a good average transmittance of 90% similar to that of the PC substrate. Indicated.

도 9와 같이, S6과 S8 시료의 표면은 실리카 입자들의 응집이 없는 매끈한 구조를 보였으나, 에탄올로 분산된 S7 시료의 표면은 콜로이드 입자들의 응집 현상이 발견되었으며, 이로 인해 도 8에서 S7 시료의 평균 투과율이 80%로 낮게 관찰되었다.As shown in FIG. 9, the surfaces of the S6 and S8 samples showed a smooth structure without aggregation of silica particles, but the surface of the S7 sample dispersed in ethanol was found to have a colloidal phenomenon of colloidal particles. The average transmittance was observed as low as 80%.

도 10과 같이, 분산매의 종류를 메탄올, 에탄올, 이소프로판올로 변화시켜 제조한 도막의 접촉각은 각각 37°, 51°, 56°로 메탄올인 경우가 가장 친수성이 우수하였다. 이 결과로부터 콜로이드 실리카 분산매의 분자량이 증가할수록 UV 경화 도막의 접촉각이 상승함을 알 수 있었다.As shown in FIG. 10, the contact angles of the coating films prepared by changing the type of dispersion medium to methanol, ethanol, and isopropanol were 37 °, 51 °, and 56 °, respectively. As a result, it was found that the contact angle of the UV cured coating film increased as the molecular weight of the colloidal silica dispersion medium increased.

콜로이드 실리카 양을 조절하여 제조한 UV 경화형 코팅 도막의 연필경도와 부착력을 측정한 결과이다.Pencil hardness and adhesion of the UV curable coating film prepared by adjusting the amount of colloidal silica is measured. Sample codeSample code Pencil hardnessPencil hardness AdhesionAdhesion PC platePC plate BB -- S1S1 HH 5B5B S2S2 HH 5B5B S3S3 HH 5B5B S4S4 HH 5B5B S5S5 HH 4B4B S6S6 HH 5B5B S7S7 HH 5B5B S8S8 HH 5B5B S9S9 HH 5B5B S10S10 FF 5B5B S11S11 HH 5B5B S12S12 HH 4B4B

[표 2]에서는 콜로이드 실리카의 분산매 종류를 변화시켜 제조한 친수성 코팅 용액으로 PC 기재 위에 코팅한 도막들(S6, S7, S8)의 물성 측정 결과를 나타내었는데 세 경우 모두 H의 연필경도와 5B의 부착력을 나타내었다. 이상의 결과로부터 콜로이드 실리카의 분산매 종류가 코팅 도막의 친수성과 투과도에는 영향을 미치나, 코팅 도막의 연필경도 및 부착력에는 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.Table 2 shows the measurement results of the physical properties of the coating films (S6, S7, S8) coated on the PC substrate with a hydrophilic coating solution prepared by changing the type of dispersion medium of colloidal silica. Adhesion was shown. The above results indicate that the type of dispersion medium of colloidal silica affects the hydrophilicity and permeability of the coating film, but does not affect the pencil hardness and adhesion of the coating film.

또한 실란커플링제의 종류를 달리하여 제조한 코팅 도막의 물성은 [표 2]에 기재된 바와 같이, MPTMS와 MTMS(methyltrimethoxysilane)를 사용하여 제조된 S9와 S11 시료의 연필경도와 부착력은 H와 5B로 우수한 물성을 나타내었으나 GPTMS(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)를 사용한 S10 시료는 연필경도가 F로 좋지 못했으며 또한 VTES를 사용한 S12 시료의 부착력도 4B로 좋지 못하였는데 이는 실란커플링제 종류가 UV 경화 시에 코팅 도막의 물성에 큰 영향을 미침을 의미한다. In addition, the physical properties of the coating film prepared by varying the type of silane coupling agent, as shown in Table 2, the pencil hardness and adhesion of the S9 and S11 samples prepared using MPTMS and MTMS (methyltrimethoxysilane) were H and 5B. The S10 sample using GPTMS (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) did not have good pencil hardness of F, and the adhesion of S12 sample using VTES was not good as 4B. It has a great influence on the physical properties of the.

(2) 실란커플링제 종류가 코팅 도막의 물성에 미치는 영향(2) Effect of Type of Silane Coupling Agent on the Properties of Coating Coating Film

앞서 진행된 콜로이드 실리카 첨가량과 분산매 종류 실험에서 최적치인 30g과 메탄올 용매 조건에서 콜로이드 실리카를 표면 개질하는 실란커플링제의 종류를 MPTMS, GPTMS, MTMS, VTES(vinyltrimethoxysilane)로 각각 변화시켜 [표 1]의 S9, S10, S11, S12의 4종류의 코팅 용액을 제조하여 실란커플링제 종류가 코팅 도막의 물성에 미치는 영향을 조사하였다. The amount of silane coupling agent that surface-modifies colloidal silica at 30 g and the optimum value of colloidal silica addition and dispersant type experiments conducted above were changed to MPTMS, GPTMS, MTMS, and VTES (vinyltrimethoxysilane), respectively. Four kinds of coating solutions, S10, S11 and S12, were prepared to investigate the effect of the silane coupling agent on the physical properties of the coating film.

도 11과 같이, MPTMS, GPTMS와 MTMS를 사용하여 제조된 용액들은 반투명하고 침전이 없는 안정된 상태를 보여주나 VTES로 만들어진 S12 시료는 침전물이 부유하는 불안정한 상태를 보였다.As shown in FIG. 11, solutions prepared using MPTMS, GPTMS and MTMS showed a stable state of translucency and no precipitation, but the S12 sample made of VTES showed an unstable state in which precipitates were suspended.

도 12와 같이, 실란커플링제를 변화시켜 얻어진 S9, S10, S11, S12 시료는 모두 평균 투과율이 가시광선 영역에서 90%로 PC 기재와 같이 높은 투과율을 보였으며, 실란커플링제 종류에 따른 영향은 없었다. As shown in FIG. 12, the S9, S10, S11, and S12 samples obtained by changing the silane coupling agent showed high transmittances as in the PC substrate with an average transmittance of 90% in the visible light region. There was no.

도 13과 같이, MPTMS, GPTMS, MTMS, VTES로 제조된 시료들의 접촉각은 각각 37°, 40°, 49°, 69°로 실란커플링제 종류에 따라 큰 차이를 보였으며, MPTMS를 사용하여 제조된 S9 시료의 접촉각이 37°로 가장 낮아 친수성이 가장 우수하였다.As shown in Figure 13, the contact angle of the samples made of MPTMS, GPTMS, MTMS, VTES showed a large difference depending on the type of silane coupling agent, respectively 37 °, 40 °, 49 °, 69 °, prepared using MPTMS The contact angle of the S9 sample was the lowest at 37 °, showing the best hydrophilicity.

이는 아크릴실란인 MPTMS가 에폭시실란(GPTMS), 메틸실란(MTMS)나 비닐실란(VTES)에 비해 UV 경화 시에 우수한 친수성을 나타냄을 알 수 있다.It can be seen that MPTMS, which is an acrylic silane, exhibits excellent hydrophilicity upon UV curing compared to epoxy silane (GPTMS), methyl silane (MTMS) or vinyl silane (VTES).

3. 결론3. Conclusion

알코올에 분산된 콜로이드 실리카를 아크릴 단량체인 PETA와 반응시켜 유-무기 혼성 용액을 제조하여 PC 기재 위에 코팅한 후 UV 경화시켜 친수성 코팅 도막을 제조하였다. 이 과정 중 반응 변수가 코팅 도막의 물성에 미치는 영향을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.The colloidal silica dispersed in alcohol was reacted with PETA, an acrylic monomer, to prepare an organic-inorganic hybrid solution, coated on a PC substrate, and then UV cured to prepare a hydrophilic coating film. In this process, the influence of reaction variables on the physical properties of the coating film was investigated.

(1) 콜로이드 실리카 양을 10 ~ 50g으로 변화시켜 제조된 시료들의 접촉각은 각각 60°, 56°, 37°, 41°, 56°로 콜로이드 실리카 양이 30g으로 제조된 시료의 접촉각이 가장 낮아 친수성이 가장 우수함을 알 수 있었다.(1) The contact angles of the samples prepared by changing the colloidal silica amount from 10 to 50 g were 60 °, 56 °, 37 °, 41 °, As the contact angle of the sample prepared with a colloidal silica amount of 30 g at 56 ° was the lowest, it was found that the hydrophilic property was the best.

콜로이드 실리카 양을 조절하여 제조한 친수성 코팅 용액을 FT-IR을 사용해 분석한 결과 모든 시료에 있어 콜로이드 실리카 표면이 MPTMS로 표면개질이 이루어졌음을 알 수 있었다. The hydrophilic coating solution prepared by adjusting the amount of colloidal silica was analyzed using FT-IR. As a result, the surface of the colloidal silica was modified by MPTMS in all samples.

(2) 콜로이드 실리카 양을 30g으로 고정한 조건에서 실리카 나노입자가 분산된 분산매의 종류를 메탄올, 에탄올, 이소프로판올로 각각 변화시켜 제조된 코팅 도막의 접촉각은 각각 37°, 51°, 56°로 메탄올에 분산된 경우가 가장 친수성이 우수하였다.(2) The contact angles of the coating films prepared by changing the type of dispersion medium in which the silica nanoparticles were dispersed under methanol and ethanol and isopropanol, respectively, were fixed at 30 g of colloidal silica at 37 °, 51 °, and 56 °, respectively. The dispersed case was the most hydrophilic.

그러나 코팅 도막의 연필경도와 부착력은 콜로이드 실리카 분산매의 종류에 따라 큰 차이를 보이지 않았다.However, the pencil hardness and adhesion of the coating film did not show a significant difference depending on the type of colloidal silica dispersion medium.

(3) 실란커플링제 종류를 MPTMS, GPTMS, MTMS, VTES로 각각 달리하여 제조된 코팅 도막의 접촉각은 각각 37°, 40°, 49°, 69°를 보여 아크릴실란인 MPTMS로 제조된 경우가 가장 낮은 접촉각을 보여 친수성이 가장 우수하였다.(3) The contact angles of the coating films prepared by different types of silane coupling agents from MPTMS, GPTMS, MTMS, and VTES were 37 °, 40 °, 49 °, The hydrophilicity was the best when the contact angle was 69 ° and was made of MPTMS, which was an acrylic silane.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

Claims (6)

알코올 분산매에 분산된 콜로이드 실리카에 실란커플링제를 첨가하고 60℃ ~ 80℃로 유지되는 항온조에서 2.5 ~ 3.5hr 동안 반응시켜 제 1용액을 획득하는 S10단계;
상기 제 1용액에 3관능성 아크릴 단량체인 PETA(pentaerythritol triacrylate)를 첨가하고 60℃ ~ 80℃에서 1.5 ~ 2.5hr 동안 교반하여 제 2용액을 획득하는 S20단계;
상기 제 2용액에 광개시제를 첨가하여 60℃ ~ 80℃에서 25 ~ 35min 동안 교반하여 광경화형 친수성 코팅 용액을 획득하는 S30단계;
상기 친수성 코팅 용액을 PC(polycarbonate) 기재 위에 스핀 코팅한 후, UV 경화시켜 친수성 코팅 도막을 완성하는 S40단계;를 포함하되,
상기 콜로이드 실리카는 분산매가 메탄올이고,
상기 실란커플링제는 MPTMS(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 99.9%, Sigma-Aldrich)이고,
상기 친수성 코팅 용액은 콜로이드실리카:실란커플링제:아크릴단량체가 30~40:10:5의 중량비로 이루어진 제 2용액 99.6~99.8중량%와, 광개시제 0.2~0.4중량%로 이루어지고,
상기 콜로이드실리카는 70중량%의 메탄올과, 30중량%의 나노실리카로 구성되고,
상기 UV경화는 UV-A 영역을 사용하여 8 ~ 12min 동안 경화시키는 것을 특징으로 하는 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막 제조방법.
Adding a silane coupling agent to colloidal silica dispersed in an alcohol dispersion medium and reacting for 2.5 to 3.5hr in a thermostat maintained at 60 ° C to 80 ° C to obtain a first solution;
S20 step of obtaining a second solution by adding a trifunctional acrylic monomer PETA (pentaerythritol triacrylate) to the first solution and stirred at 60 ℃ ~ 80 ℃ for 1.5 ~ 2.5hr;
Adding a photoinitiator to the second solution and stirring at 60 ° C. to 80 ° C. for 25 to 35 min to obtain a photocurable hydrophilic coating solution;
S40 step of spin-coating the hydrophilic coating solution on a PC (polycarbonate) substrate, followed by UV curing to complete a hydrophilic coating film;
The colloidal silica is a dispersion medium is methanol,
The silane coupling agent is MPTMS (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 99.9%, Sigma-Aldrich),
The hydrophilic coating solution comprises a colloidal silica: silane coupling agent: acrylic monomer is composed of 99.6 to 99.9% by weight of the second solution consisting of a weight ratio of 30 to 40: 10: 5, and 0.2 to 0.4% by weight of the photoinitiator,
The colloidal silica is composed of 70% by weight of methanol, 30% by weight of nanosilica,
The UV curing UV curable hydrophilic coating film manufacturing method using a colloidal silica, characterized in that for 8 to 12 minutes using a UV-A region.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 하는 콜로이드 실리카를 이용한 UV 경화형 친수성 코팅 도막.UV-curable hydrophilic coating film using a colloidal silica, characterized in that produced through the manufacturing method of claim 1.
KR1020170156650A 2017-11-22 2017-11-22 Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof KR102062385B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170156650A KR102062385B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170156650A KR102062385B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190059075A KR20190059075A (en) 2019-05-30
KR102062385B1 true KR102062385B1 (en) 2020-01-03

Family

ID=66675661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170156650A KR102062385B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102062385B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230096703A (en) 2021-12-23 2023-06-30 원광대학교산학협력단 Silica nano particles grafted with block isocyanate groups and coating composition containing thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011132276A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Ipposha Oil Industries Co Ltd Photocurable composition, plastic film coated with the same, and method for producing plastic film
JP2015525131A (en) 2012-06-11 2015-09-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Nano-silica coating to delay condensation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100735894B1 (en) * 2003-06-14 2007-07-06 정경원 Hard-Coating composition
KR100913371B1 (en) 2006-06-02 2009-09-15 굿스카이(주) Super-hydrophilic coating solution and method for synthesizing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011132276A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Ipposha Oil Industries Co Ltd Photocurable composition, plastic film coated with the same, and method for producing plastic film
JP2015525131A (en) 2012-06-11 2015-09-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Nano-silica coating to delay condensation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ultraviolet-Curable, Abrasion-Resistant, and Weatherable Coatings with Improved Adhesion"J.Applied Polim Sci, 42, 1551(1991)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230096703A (en) 2021-12-23 2023-06-30 원광대학교산학협력단 Silica nano particles grafted with block isocyanate groups and coating composition containing thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190059075A (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014109407A1 (en) Hard coat film, curable resin composition for hard coat layers, and method for producing hard coat film
JP6868103B2 (en) Anti-reflective film, polarizing plate, and image display device
JP6225670B2 (en) Transparent resin composition, coating film and heat ray shielding film
KR101553823B1 (en) Anti-reflection Composition, Its Manufacturing Process and Uses
JP5378771B2 (en) Base material with antireflection film and coating liquid for forming antireflection film
CN104662111B (en) Fluid composition and glass article
JPWO2005121265A1 (en) Siloxane-based paint, optical article, and method for producing siloxane-based paint
CN104769023B (en) For the nanometer titanium dioxide silicon coating for hindering dewdrop to be formed
US20180112111A1 (en) Composite system comprising a matrix and scattering elements, process for preparing it and use thereof
JP2015197487A (en) hard coat film
KR102062385B1 (en) Preparation of UV-Curable Hydrophilic Coating Films Using Colloidal Silica And Manufacturing Method Of Thereof
JP2015222364A (en) Hard coat film and manufacturing method thereof
CN109195793A (en) Plexiglas plate and its manufacturing method
CN108572404B (en) Optical member, imaging apparatus, and method of manufacturing optical member
Corcione et al. Surface characterization of novel hydrophobic UV‐vurable siloxane‐modified methacrylate/boehmite nanocomposites
KR100735894B1 (en) Hard-Coating composition
JP2021182134A (en) Antifogging porous silicon oxide film and method for manufacturing the same
Kesmez Preparation of UV-curable hybrid films via sol–gel synthesis for hydrophobic surface applications
KR20090124425A (en) Silicone hybrid hard coating composition for platic substrate comprising photocatalyst
Rusen et al. A facile approach towards fabrication of superhydrophobic PMMA using vinyl functionalized silica nanoparticles
Ishii et al. Simple and Rapid Fabrication of Large‐Scale Polymer‐Immobilized Colloidal Crystals by Spray Coating
JP3129959B2 (en) UV shielding paint and processed product with UV shielding film
CN104459841B (en) Method of producing antiglare film
JP7218539B2 (en) Coating liquid for forming surface coating layer and porous silicon laminate
JP6235304B2 (en) Method for producing modified silica fine particles and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)