KR102208205B1 - 2액형 광확산 코팅제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2액형 광확산 코팅제 조성물에 관한 것으로서, 크게 주제부와 경화부로 구성되며, 상기 주제부는 열경화성 아크릴 폴리올 수지 10 내지 50 중량부, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지 1 내지 15 중량부, 나노 분산된 무기안료 15 내지 60 중량부, 분산제 0.1 내지 5.0 중량부, 소포제 0.1 내지 5.0 중량부, 침강방지제 0.1 내지 5.0 중량부 및 용매 10 내지 50 중량부를 포함하며, 상기 경화부는 폴리이소시아네이트 20 내지 80 중량부, 노르말부틸아세테이트 20 내지 80 중량부를 포함함으로써, LED 전면부에 위치하는 폴리카보네이트 소재 표면에 확산 기능을 갖는 코팅층을 형성할 수 있게 하여 높은 투광성과 균일한 휘도를 제공하는 것이 가능하며 , 기존의 미크론 단위의 무기안료의 단점인 빛 흡수율 저하를 해결하고 빛의 산란성이 적어 균일한 광확산성과 높은 투광성 및 광확산성을 제공하는 효과가 있는 광확산 코팅제 조성물에 관한 것이다.

Description

2액형 광확산 코팅제 조성물{2 Component type Light Diffusion Coating Agent}
본 발명은 2액형 광확산 코팅제 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 분산된 무기안료를 포함하는 주제부와 폴리이소시아네이트를 포함하는 경화부로 구성된 2액형 광확산 코팅제 조성물을 내장도료에 적용함으로써 코팅면의 전 영역에 걸쳐 균일한 확산성을 갖도록 하고, 휘도 또는 광 확산성을 증가시킬 수 있는 2액형 광확산 코팅제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 전기/전자 부품에 사용되는 LED는 p-n 접합에 그 기초를 두고 있으며 작동원리는 전자와 양공이 만나면 가지고 있던 에너지 차이, 즉 에너지 밴드 갭에 해당하는 파장의 빛을 내는 구조이다.
이러한 LED는 저전력 소비, 고효율 등의 장점이 있어 기존의 전구의 단점을 극복할 수 있는 대체 조명으로 인식되어 최근에는 거의 대부분의 조명장치에 LED가 사용되어지고 있다.
다만 LED를 조명으로 사용할 경우 점광원이기 때문에 광확산 기능을 갖는 부품이 별도로 필요하다.
따라서, 빛을 균일하게 확산시켜주는 것과 휘도나 광확산성의 향상이 중요한 기술중의 하나가 된다.
빛을 확산하는 효과를 갖는 기술은 여러방법이 제시되고 있으며, 그중 초정밀 실사 인쇄 SRP (Superfine Real Print) 방법을 예를 들 수 있다.
이 방법은 패드 프린트 인쇄를 적용하여 특수패턴 및 후방 LED 라이팅을 구현하게 된다. 이 방법에 의하면 도장공정과 패드 프린트 공정이 추가적으로 포함되며, 외부에 노출되는 형태가 된다.
또한, 빛을 확산시켜 광 확산효과를 갖는 레이저 반응형 내장도료로서 광확산 코팅제 조성물은 다양한 조성물로서 존재하고 있다.
여기서 종래 확산잉크에는 미크론 단위로 분산된 무기안료를 포함하는데, 이러한 미크론 단위의 무기안료는 입자의 분포가 커서 빛을 흡수 및 산란 시키게 되어, 광 손실이 많아지게 되어 전면으로 방출되는 빛의 휘도가 낮아지게 되는 문제점이 발생한다.
광확산 또는 휘도의 증가와 관련한 대한민국 특허문헌과 관련하여, 대한민국 특허청 선행기술로서는 1) 등록특허 제101876749호'복합 입자, 복합 입자의 제조 방법 및 그 용도'에서는 중합체 입자와 이 중합체 입자에 부착된 실리카 입자를 포함하고, 상기 중합체 입자 표면의 적어도 일부가 실리카 입자로 이루어지는 층으로 피복되어 있는 복합 입자의 제조 방법으로서, 수용성 셀룰로오스류가 표면에 흡착된 실리카 입자의 존재하에서 중합성 모노머를 수계 현탁 중합시켜, 복합 입자를 얻는 중합 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 입자의 제조 방법에 대한 내용이 개시되고 있으며, 2) 등록특허 제101861573호'이형 수지 입자, 그 제조 방법 및 그 용도' 에서는 광확산성을 증가시키기 위하여 구상의 외각부와, 오목부와, 상기 오목부 내에 형성된 볼록부를 갖고, 상기 볼록부의 표면은 구형이며, 상기 오목부는 상기 볼록부를 노출시키도록 상기 외각부의 일부가 개구되어 형성되고, 상기 외각부와 상기 볼록부 사이에는 공극부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이형 수지 입자를 통한 광확산성을 증가시키는 발명을 개시하고 있다. 3) 등록특허 제101651719호 '광확산 조성물 및 이를 포함하는 광확산 수지 조성물' 에서는 광확산성을 증가시키기 위하여 특정 굴절율 값을 만족하는 수지들로 구성된 광확산 조성물로서 a)투명 열가소성 수지, b)상기 투명 열가소성 수지와의 굴절율 차이가 0.026 내지 0.042인 고무 10 내지 60 중량%에 메타크릴산 알킬에스테르 단량체 40 내지 60 중량%, 방향족 비닐 단량체 0 내지 25 중량%, 및 비닐시안 단량체 0 내지 5 중량%가 그라프트된 공중합체, 및 c) 괴상 중합체를 포함하되, 상기 고무는 디엔계 고무, 아크릴계 고무 또는 이들의 혼합이며, 평균입경이 200 내지 350nm인 것을 특징으로 하는 광확산 조성물을 소개하고 있으며, 4) 등록특허 제101212635호 '휘도가 우수한 광확산 도료 조성물' 에서는 광확산 도료 조성물로서, 아크릴 반응성 유무기 하이브리드와 아크릴레이트 모노머를 포함하는 혼합물을 공중합하여 제조한 하이브리드 아크릴 바인더 수지 100중량부에 대하여 광확산 비드 10~250중량부, 분산제 1~5중량부, 이소시아네이트 경화제 5중량부, 용매 50~200중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도가 우수한 광확산 도료 조성물을 소개하고 있다.
그러나, 상기 언급한 종래 선행특허문헌들은 분산된 미크론 단위의 무기안료를 사용하다 보니 광 확산성이 떨어지는 한계가 있었다.
1. 대한민국 등록특허 제101876749호 (등록일자 2018.07.04) 2. 대한민국 등록특허 제101861573호 (등록일자 2018.05.21) 3. 대한민국 등록특허 제101651719호 (등록일자 2016.08.22) 4. 대한민국 등록특허 제101282991호 (등록일자 2013.06.28)
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 나노 분산물의 무기안료를 사용하여 광 확산의 균일성, 휘도 및 광 확산성을 증가시킬 수 있는 2액형 광확산 코팅제 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 크게 주제부와 경화부로 구성되며,
상기 주제부는 열경화성 아크릴 폴리올 수지, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지, 나노 분산된 무기안료, 소포제 및 용매를 포함하고, 상기 경화부는 폴리이소시아네이트 및 아세테이트류 용매를 포함한다.
상기 주제부는 열경화성 아크릴 폴리올 수지 10 내지 50 중량부, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지 1 내지 15 중량부, 나노 분산된 무기안료 15 내지 60 중량부, 분산제 0.1 내지 5.0 중량부, 소포제 0.1 내지 5.0 중량부, 침강방지제 0.1 내지 5.0 중량부 및 용매 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있으며,
상기 경화부는 폴리이소시아네이트 20 내지 80 중량부, 아세테이트류 20 내지 80 중량부를 포함할 수 있다.
나노 분산된 무기안료는 CaCO3을 포함할 수 있다.
상기 아세테이트류 용매는 노르말부틸아세테이트일 수 있다.
상기 광확산 코팅제 조성물은 자외선흡수제를 더 포함할 수 있다.
상기 광확산 코팅제 조성물은 자외선흡수제 0.1 내지 5.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 주제부와 상기 경화부의 중량비는 5:1 ~ 6:1일 수 있다.
본 발명에 따른 광확산 코팅제 조성물을 이용하여 LED 전면부에 위치하는 폴리카보네이트 소재 표면에 코팅층을 형성할 경우, 높은 투광성과 균일한 휘도를 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 따른 2액형 광확산 코팅제 조성물은 나노 분산된 무기안료를 포함하기 때문에, 기존의 미크론 단위의 무기안료의 단점인 빛 흡수율 저하를 해결하고 빛의 산란성이 적어 균일한 광확산성과 높은 투광성 및 광확산성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 다양한 외장재에 단축된 코팅공정에 의해 코팅층을 형성할 수 있게 하여 적용이 용이한 효과가 있다.
이하에서는 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
LED 빛의 확산효과를 증가시키고 균일성을 증가시키기 위한 기술로서 이형수지, 유기안료 및 무기안료 등 다양한 방법이 소개되고 있으나, 본 발명에서는 무기안료를 나노 분산시킨 점에 기술적 특징이 있다.
본 발명은 크게 주제부와 경화부로 포함하여 이루어진다.
주제부는 열경화성 아크릴 폴리올 수지, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지, 나노 분산된 무기안료, 분산제, 소포제, 침강방지제와 용매를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 추가적으로 상기 주제부는 자외선 흡수제를 더 포함할 수 있다.
경화부는 폴리이소시아네이트와 아세테이트류 용매를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다,
상기 주제부는 바람직하게는 열경화성 아크릴 폴리올 수지 10~50중량부, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지 1~15중량부, 나노 분산된 무기안료 15~60중량부, 분산제 0.1~5.0중량부, 소포제 0.1~5.0중량부, 침강방지제 0.1~5.0중량부 및 용매 10~50중량부를 포함할 수 있다.
상기 주제부가 자외선흡수제를 포함할 경우, 상기 자외선흡수제는 0.1~5.0중량부일 수 있다.
상기 경화부는 바람직하게는 폴리이소시아네이트 20~80중량부 및 노르말부틸아세테이트를 20~80중량부로 포함하여 구성될 수 있다.
상기의 주제부와 경화부의 중량비는 바람직하게는 주제부 : 경화부는 중량비로 5:1 ~ 6:1의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
<주제부 구성성분>
주제부에 포함되는 열경화성 아크릴 폴리올 수지는 통상적으로 사용되는 아크릴 폴리올 수지를 사용할 수 있으며, 일반적으로 OH 당량이 30~ 150 범위의 아크릴 폴리올 수지를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 열경화성 아크릴 폴리올 수지는 10~50중량부 포함하는 것이 바람직하다.
포화 폴리에스테르 폴리올 수지는 도료의 도막 외관을 우수하게 하고, 표면 물성을 확보하기 위하여 사용된다. 상기 포화 폴리에스테르 폴리올 수지는 1 내지 15 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 이용되는 포화 폴리에스테르 폴리올은 통상적으로 다염기산 성분과 폴리올 성분을 반응시킴으로써 획득될 수 있다. 다염기산 성분의 예들은 오르토프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르본산, 2,5-나프탈렌디카르본산, 2,6-나프탈렌디카르본산, 비페닐디카르본산, 및 테트라하이드로프탈산 등의 방향족 디카르본산; 옥살산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 피메르산, 수베르산, 아젤라인산, 세바스산, 데칸디카르본산, 도데칸디카르본산, 옥타데칸디카르본산, 타르타르산, 알킬숙신산, 리놀레인산, 말레산, 푸말산, 메사콘산, 시트라콘산, 및 이타콘산 등의 지방족 디카르본산; 헥사하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산, 1,3-시클로헥산디카르본산, 및 1,4-시클로헥산디카르본산 등의 지환식 디카르본산; 및 이들의 산무수물, 알킬에스테르, 및 산 할라이드등의 반응성 유도체들을 포함할 수 있다.
또한, 나노 분산된 무기안료는 TiO2, SiO2, CaCO3 또는 Al2O3 성분을 포함하는 것일 수 있으며, 이중 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 나노 분산된 무기안료 중 CaCO3 성분을 포함하는 것이 보다 우수한 광투과율과 광확산성을 갖는다. 상기 나노 분산된 무기안료는 15 ~ 60중량부 포함하는 것이 바람직하다.
상기 나노 분산된 무기안료의 입자 크기는 100~990 nm인 것이 바람직하며, 상기 입자크기를 가질 때 광투과율 및 광확산성이 보다 우수하다.
상기 분산제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 분산제는 응집방제 역할을 담당하며, 그 함량은 0.1~5.0중량부인 것이 바람직하다.
상기 소포제는 수지의 비상용성 증가와 빠른 기포막 제거를 위해 사용하는 것으로서 일반적인 도료용액에 사용될 수 있는 소포제를 사용할 수 있다. 상기 소포제의 함량은 0.1~5.0중량부인 것이 바람직하다,
상기 침강방지제는 도료에 포함되는 성분의 침강 방지 효과를 갖도록 하고, 층상 분리를 방지하기 위해 아미드왁스(amidewax)를 포함할 수 있다. 상기 침강방지제의 함량은 0.1~5.0중량부인 것이 바람직하다.
상기 자외선 안정제는 선택적으로 사용될 수 있으며, 대표적으로는 자외선 흡수제, 이 중 상기 자외선 안정제는 자외선 흡수제, 퀘엔처(Quencher)제, 또는 할스(HALS)제 일 수 있다. 상기 자외선 안정제의 함량은 0.1~5.0중량부인 것이 바람직하다.
상기 용매는 디에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노 메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노 에틸 에테르 아세테이트, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 에폭시 프로피온산, 자이렌, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 사이클로 헥사논, 부탄올, 에탄올, 메탄올, 이소 프로판올 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 용매의 함량은 10~50중량부인 것이 바람직하다.
<경화부 구성성분>
주제부의 열경화성 아크릴 폴리올 수지와 포화 폴리에스테르 폴리올 수지를 경화시키는 경화제로는 상온경화 혹은 강제경화 할 수 있는 폴리이소시아네이트가 바람직하다.
구체적으로는, 경화속도, 부착성, 도막경도, 내열성 등이 우수하며 저가인 메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 등의 단독중합체 또는 변성체 중에서 1종 이상을 선택하여 사용하는데, 이는 이러한 폴리이소시아네이트를 사용할 경우 통상적으로 부족한 내광성이 하도도료 조성물에서는 필요치 않고, 각종 플라스틱 성형품에 대한 부착성 및 내습성, 도막경도 등이 우수하며, 가격이 상대적으로 저렴하여 경제성 측면에서 장점이 있기 때문이다
상기 폴리이소시아네이트의 함량은 20~80중량부인 것이 바람직한데 이는 상기 함량범위일 때 가교밀도가 높아져서 내화장품 및 고온 고습 특성이 향상되기 때문이다.
상기 경화부의 용매로 폴리이소시아네이트와 반응하는 알코올 관능기를 포함하지 않은 아세테이트류 용매를 사용하는데, 이는 아크릴 단량체의 용액중합을 이용한 공중합시 적절한 비점 확보와 최종 공중합물의 점도 조절을 위함이다. 상기 아세테이트류 용매의 대표적인 예로서, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 셀룰로스아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸아세테이트, 노르말부틸아세테이트 또는 3-메톡시 부틸아세테이트 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 노르말부틸아세테이트일 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 효과를 확인하기 위해 실시예로서 구체적으로 설명한다. 다만 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시 되는 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
하기 표 1의 조성 및 함량에 따라 실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 광확산 코팅 조성물을 제조한 후 폴리카보네이트(PC)에 30미크로 내외의 두께로 코팅하여 도막을 형성하였다.
참고로, 실시예 1은 무기안료로서 850 ~950nm 크기의 나노 TiO2 33 중량부를 사용하고, 실시예 2는 무기안료로서 동일한 입자크기 범위를 가지는 나노 TiO2 및 나노 CaCO3을 각각 25 중량부 및 8 중량부를 사용하였다.
비교예 1의 경우, 무기안료로서 8 ~10㎛ 크기의 미크론 TiO2 33 중량부를 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하였다.
구 분 실시예1 실시예2 비교예1
주제부 열경화성 아크릴 폴리올 수지 41 41 41
포화폴리에스테르 폴리올 수지 5 5 5
TiO2 나노 안료 33 25 0
CaCO3 나노 안료 0 8 0
TiO2 미크론 안료 0 0 33
분산제 0.5 0.5 0.5
소포제 1 1 1
침강방지제 3 3 3
자외선흡수첨가제 3 3 3
용매 13.5 13.5 13.5
소계 100 100 100
경화부 폴리이소시아네이트 70 70 70
노르말부틸
아세테이트		 30 30 30
소계 100 100 100
도막두께 30±5㎛ 30±5㎛ 30±5㎛
실시예 1, 2 및 비교예 1의 각 광투과율과 광확산성 효과 차이를 실험하였고, 아래 표 2와 같은 결과를 얻었다.
광투과율은 JIS K7361-1규격에 따라 spectrophotometer와 헤이즈 측정기를 사용해서 도막의 헤이즈와 전광선 투과율을 평가하였다.
광확산성은 LED 광원을 5Cm 거리를 떨어진 곳에 두고 육안으로 광확산성을 측정하였다.
실시예별 결과 실시예1 실시예2 비교예1
광투과율(%) 25±5 35±5 15±5
광확산성 양호 양호 흑점불량
소량발생
상기 표 2의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 나노 단위의 무기 안료를 적용한 실시예 1,2가 미크론 단위의 무기 안료를 사용한 비교예 1에 비해 광투과율 및 광확산성이 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 중에서도, 무기 안료로 나노 TiO2만 사용한 실시예 1 보다는, 나노 CaCO3를 함께 사용한 실시예 2가 광투과율 및 광확산성이 우수함을 확인할 수 있었다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (7)

  1. 주제부 및 경화부를 포함하는 2액형 광확산 코팅제 조성물에 있어서,
    상기 주제부는 열경화성 아크릴 폴리올 수지, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지, 나노 분산된 무기안료, 소포제 및 용매를 포함하고,
    상기 경화부는 폴리이소시아네이트 및 아세테이트류 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 코팅제 조성물로서,
    상기 주제부는 열경화성 아크릴 폴리올 수지 10 내지 50 중량부, 포화 폴리에스테르 폴리올 수지 1 내지 15 중량부, 나노 분산된 무기안료 15 내지 60 중량부, 분산제 0.1 내지 5.0 중량부, 소포제 0.1 내지 5.0 중량부, 침강방지제 0.1 내지 5.0 중량부 및 용매 10 내지 50 중량부를 포함하며,
    상기 경화부는 폴리이소시아네이트 20 내지 80 중량부, 아세테이트류 용매 20 내지 80 중량부를 포함하고,
    상기 나노 분산된 무기안료는 CaCO3을 포함하는 것을 특징으로 광확산 코팅제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아세테이트류 용매는 노르말부틸아세테이트인 것을 특징으로 광확산 코팅제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광확산 코팅제 조성물은 자외선흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 코팅제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광확산 코팅제 조성물은 자외선흡수제 0.1 내지 5.0 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광확산 코팅제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주제부와 상기 경화부의 중량비는 5:1 ~ 6:1인 것을 특징으로 하는 광확산 코팅제 조성물.
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