KR102656537B1 - 코팅용 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다양한 위치에 적용가능하며, 파단물성, 작업성, 내열성과 내후성이 우수한 코팅용 조성물과 이를 이의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프를 제공한다. 본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트 대체 테이프는 다양한 위치에 적용가능하다.
Description
본 발명은 코팅용 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프에 관한 것이다. 구체적으로, 광택성 및 내후성이 우수하고 다양한 위치에 사용가능한 코팅용 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 표면에 방오성 및 광택성 등을 부여하기 위하여 페인트가 도포된다.
그런데 페인트를 도포하는 도장 작업은 일반적으로 스프레이 작업으로 이루어지며 분진 형태로 인하여 인근 도장 부위에 결함이 유발될 가능성이 크다.
또한 페인트의 성분은 작업자의 건강을 해칠 수 있고, 환경에도 악영향을 미칠 수 있다. 더불어 페인트를 도포하는 작업은 작업시간과 비용이 많이 소요된다.
나아가, 최근 자동차에 대해 사용자들의 고급화를 원하는 수요에 대응하여 차량 외관의 고급화를 달성하기 위하여 2 가지 컬러 이상의 색상을 적용하거나, 고급스러운 색상 또는 차량이 커 보이는 외관을 확보하기 위해 다양한 방법으로 고급적인 심미감을 향상시키기 위한 노력을 기울이고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 자동차에 직접 페인트를 도장하는 대신에 자동차에 부착할 수 있는 페인트 대체 테이프가 개발되고 있다.
페인트 대체 테이프의 경우, 기본적으로 차량에 가해지는 다양한 환경에 대하여 필요한 물성, 구체적으로 수분을 막아내는 내수성, 이물질로부터 테이프 표면의 마모를 방지하는 내마모성, 차량의 외부를 세척하기 위해 사용되는 약품에 의한 부식을 방지하는 내약품성, 염수에 의한 부식을 방지하는 내염수성 및 일반적으로 자동세차에서 발생하는 고압의 세척수에 의해 테이프가 파손되는 것을 방지할 수 있는 물성을 갖춰져야 한다. 다만 이러한 테이프가 적용되는 자동차의 위치에 따라 요구되는 물성이 다르다. 예를 들어, 자동차의 외장재에 적용되는 경우라도, 자동차 외장재의 물성이나 형태에 따라 내후성, 광택성 외에 추가적으로 파단물성, 내후성, 내열성 등이 요구될 수 있다.
이와 같이, 페인트 대체 테이프가 적용되는 위치에 따라 요구되는 물성을 갖도록 하기 위해서 종래에는 각각 상이한 조성의 코팅층용 조성물 사용하여야 하고, 각각 상이한 페인트 대체 테이프를 제조하기 위해서는 공정을 새롭게 구성해야 하므로, 시간과 비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.
뿐만 아니라, 특정 위치에 적용하기 위해 개발된 페인트 대체 테이프는 다양한 차종에 모두 적용하기가 어렵고, 테이프의 물성이 상이하여 관리하기가 어려운 문제가 있었다.
따라서, 다양한 위치에 적용이 가능하도록 파단물성, 작업성, 내후성과 내열성이 우수한 코팅용 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프에 관한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 다양한 위치에 적용가능하며, 파단물성, 작업성, 내열성과 내후성이 우수한 코팅용 조성물 및 이의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 디이소시아네이트 트라이머와 아크릴계 캡핑 모노머의 중합물인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 및 2개 이하의 관능기를 포함하는 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머;를 포함하며, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비는 5:95 이상 50:50 이하인 코팅용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시상태는, 상기 코팅용 조성물의 경화물인 코팅층을 포함하는 페인트 대체 테이프를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 코팅용 조성물의 경화물을 포함하는 페인트 대체 테이프는 파단물성, 작업성, 내열성 및 내후성이 우수하여 다양한 위치에 적용가능하며, 광택성과 내후성이 우수한 코팅용 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 인장강도 측정용 시편인 KS M6518 아령 1호형을 나타낸 평면도이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용된다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 화합물의 “중량평균분자량”은 그 화합물의 분자량과 분자량 분포를 이용하여 계산될 수 있다. 구체적으로, 1 ml의 유리병에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF)와 화합물을 넣어 화합물의 농도가 1 wt%인 샘플 시료를 준비하고, 표준 시료(폴리스티렌, polystryere)와 샘플 시료를 필터(포어 크기가 0.45 mm)를 통해 여과시킨 후, GPC 인젝터(injector)에 주입하여, 샘플 시료의 용리(elution) 시간을 표준 시료의 캘리브레이션(calibration) 곡선과 비교하여 화합물의 분자량 및 분자량 분포를 얻을 수 있다. 이 때, 측정 기기로 Infinity II 1260(Agilient 社)를 이용할 수 있고, 유속은 1.00 mL/min, 컬럼 온도는 40.0 ℃로 설정할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 용어 "모노머"는 중합체를 형성하기 위한 단위체를 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 디이소시아네이트 트라이머와 아크릴계 캡핑 모노머의 중합물인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 및 2개 이하의 관능기를 포함하는 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머;를 포함하며, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비는 5:95 이상 50:50 이하인 코팅용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 코팅용 조성물은 광택성이 우수하여 차량에 장착시 심미감을 향상시킬 수 있으며, 내후성이 우수하여 차량의 외부에 사용되더라도 황변현상이 발생하지 않는 동시에 크랙 발생이 저하되는 코팅층을 구현할 수 있다. 또한, 내열성, 내후성 및 기타 물성이 향상되어 차량의 다양한 위치에 적용이 가능하여 별도의 연구나 개발없이도 상기 코팅용 조성물을 이용한 코팅층을 적용하여 비용을 획기적으로 감소시킬 수 있는 페인트 대체 테이프를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 디이소시아네이트 트라이머와 아크릴계 캡핑 모노머를 중합시켜 제조할 수 있다. 상기 중합 방법은 특별히 제한되지 않으며, 열중합 또는 광중합하여 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조할 수 있다. 구체적으로, 35 ℃ 이상 75 ℃ 이하의 온도에서 1 시간 이상 4 시간 이하 동안 열중합하여, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조할 수 있다. 상술된 방법으로 상기 디이소시아네이트 트라이머와 아크릴계 캡핑 모노머를 중합함으로써, 내후성을 향상시킬 수 있고, 기타 물성을 향상시켜 다양한 위치에 적용할 수 있는 코팅용 조성물을 제조할 수 있으며, 디이소시아네이트 트라이머와 아크릴계 캡핑 모노머를 필요에 따라 조절하여 중합하기 때문에 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 원하는 물성을 갖도록 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 2개 이하의 관능기를 포함한다. 구체적으로, 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 1개의 관능기를 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 2개의 관능기를 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들을 모두 혼합한 것을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 2개의 관능기를 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머일 수 있다. 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 상술한 것으로부터 선택함으로써, 상기 코팅층의 경화밀도 및 연신성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 미원스페셜티케미컬社에서 제조된 PU210, SC2565, MU3603 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 상술한 것으로부터 선택함으로써, 상기 코팅층의 경화밀도 및 연신성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비는 5:95 이상 50:50 이하이다. 구체적으로 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비는 10:90 이상 45:55 이하, 15:85 이상 40:60 이하, 20:80 이상 35: 65 이하, 25:75 이상 30:70 이하일 수 있다. 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비를 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 연신성 및 경화강도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량을 조절함으로써, 연신성이 향상되는 효과가 있으며, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량을 조절함으로써, 연신성 및 파단물성을 향상시키는 동시에 상기 경화물의 강도를 조절할 수 있다. 나아가, 상기 1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비를 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 코팅층의 내후성, 내열성 및 광택성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 디이소시아네이트 트라이머는 사슬형 지방족계 디이소시아네이트 모노머, 지환족계 디이소시아네이트 모노머 및 방향족계 디이소시아네이트 모노머 중 1종 이상이 중합되어 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 디이소시아네이트 트라이머의 중합 방법은 특별히 제한되지 않으며, 열중합 또는 광중합하여 상기 디이소시아네이트 트라이머를 제조할 수 있다. 구체적으로, 35 ℃ 이상 75 ℃ 이하의 온도에서 1 시간 이상 4 시간 이하 동안 열중합하여, 상기 디이소시아네이트 트라이머를 제조할 수 있다. 상술된 방법으로 상기 디이소시아네이트 트라이머를 중합함으로써, 내후성 및 내열성을 향상시킬 수 있으며, 기타 물성을 향상시켜 다양한 위치에 적용할 수 있는 코팅용 조성물을 제조할 수 있다. 또한, 코팅층의 경도를 향상시킬 수 있으며 충격강도 및 인장강도를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 사슬형 지방족계 디이소시아네이트 모노머는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI, 1,6-Hexamethylene diisocyanate) 모노머일 수 있다.
상술된 모노머로부터 상기 지방족계 디이소시아네이트 트라이머를 중합함으로서, 내후성을 향상시킬 수 있으며, 기타 물성을 향상시켜 다양한 위치에 적용할 수 있는 페인트 대체 테이프를 제조할 수 있다. 나아가, 코팅층의 경도를 향상시킬 수 있으며 그로 인하여 페인트 대체 테이프의 충격강도 및 인장강도를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 지환족계 디이소시아네이트 모노머는 이소포론디이소시아네이트(IPDI, Isophorone diisocyanate) 모노머 또는 메틸렌 비스(4-시클로헥실이소시아네이트)(Methylene bis(4-cyclohexylisocyanate)) 모노머일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 방향족계 디이소시아네이트 모노머는 메틸렌 디페닐 다이이소시아네이트(MDI, Methylene Diphenyl Diisocyanate) 모노머일 수 있다.
상술된 모노머로부터 상기 디이소시아네이트 트라이머를 중합함으로써, 내후성 및 내열성을 향상시킬 수 있으며, 기타 물성을 향상시켜 다양한 위치에 적용할 수 있는 페인트 대체 테이프를 제조할 수 있다. 또한, 코팅층의 내열성을 향상시킬 수 있으며, 코팅층의 연신성 및 파단물성을 향상시켜, 상기 코팅층이 포함된 페인트 대체 테이프가 다양한 위치에 적용될 수 있으며, 강도 향상으로 인하여 외부의 빛이나 열에 의하여 변색 및 변형을 방지하거나 물성변화를 최소화시키는 효과가 있다. 나아가, 내후성을 향상시킬 수 있으며, 기타 물성을 향상시켜 다양한 위치에 적용할 수 있는 페인트 대체 테이프를 제조할 수 있다. 나아가, 코팅층의 경도를 향상시킬 수 있으며 그로 인하여 페인트 대체 테이프의 충격강도 및 인장강도를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아크릴계 캡핑 모노머는 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1에서, 상기 n은 1 내지 5의 정수이다. 구체적으로 상기 n은 2 내지 4의 정수일 수 있다. 또한, 상기 R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 상기 R2는 탄소수 1 내지 5의 직쇄형 또는 분지쇄형 알킬렌기일 수 있다.
구체적으로는 상기 아크릴계 캡핑 모노머는 카프로락톤 아크릴레이트(caprolactone acrylate)일 수 있다. 상기 아크릴계 캡핑 모노머를 사용함으로써, 연신성 및 파단물성을 용이하게 조절할 수 있다. 구체적으로 상기 n을 상술한 범위 내에서 선택함으로써, 코팅층의 연신성 및 파단물성을 조절할 수 있으며, 연성을 쉽게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 500 g/mol 이상 4,000 g/mol 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 600 g/mol 이상 3,750 g/mol 이하, 700 g/mol 이상 3,500 g/mol 이하, 800 g/mol 이상 3,250 g/mol 이하, 900 g/mol 이상 3,000 g/mol 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 1000 g/mol 이상 3,000 g/mol 이하일 수 있다. 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량을 상술한 범위 범위 내에서 조절함으로써, 내스크래치성 및 물성이 향상될 수 있으며, 코팅층의 인장강도 및 충격강도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 500 g/mol 이상 6,000 g/mol 이하이다. 구체적으로 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 600 g/mol 이상 5,800 g/mol 이하, 700 g/mol 이상 5,600 g/mol 이하, 800 g/mol 이상 5,400 g/mol 이하, 900 g/mol 이상 5,250 g/mol 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 1000 g/mol 이상 5,200 g/mol 이하일 수 있다. 상기 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량을 상술한 범위 범위 내에서 조절함으로써, 코팅층의 경화밀도 및 연신성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 조성물은 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머를 더 포함할 수 있다. 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머는 희석 모노머일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머는 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸부틸(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트 및 이소보닐(메트)아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머를 포함함으로써 상기 중합체의 작업 점도를 조정하는 동시에 경화물의 유연성을 증가시키고, 페인트 대체 테이프와 피코팅물 간의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머의 함량은 상기 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머의 함량은 상기 조성물 100 중량부에 대하여 7.5 중량부 이상 25 중량부 이하, 10 중량부 이상 20 중량부 이하, 12.5 중량부 이상 15 중량부 이하일 수 있다. 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머의 함량을 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 상기 중합체의 작업 점도를 조정하는 동시에 기재와의 부착력, 작업성, 유연성 및 코팅층의 강도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 조성물은 광안정제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 광안정제는 HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 일 수 있다. 상기 광안정제를 더 포함함으로써, 코팅층의 내후성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 HALS는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스-(N-옥틸옥시-테트라메틸)피페리디닐세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 메틸-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜세바케이트, 테트라키스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-부탄 테트라카르복실레이트, 테트라키스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-부탄 테트라카르복실레이트, 1,2,3-트리스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-4-트리데실 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트, 1,2,3-트리스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-4-트리데실 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트, 1,2,3,4-부탄테트라카르본산, 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디놀과 β,β,β',β'-테트라메틸-3,9-(2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸)디에탄올과의 축합물, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광안정제의 함량은 상기 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 5 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로 0.4 중량부 이상 4 중량부 이하, 0.8 중량부 이상 3 중량부 이하, 1 중량부 이상 2 중량부 이하일 수 있다. 상기 광안정제의 함량을 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 코팅층의 내후성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 광안정제의 함량을 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 경화물의 빛에 의한 변성을 효과적으로 방지할 수 있으며, 경화물의 기계적 물성 저하를 막을 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅용 조성물을 포함하는 코팅층은 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 조성물을 경화시켜 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 코팅층은 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 및 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머에 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머, 광안정제 및 기타 첨가제 중 1종 이상을 더 포함하는 조성물을 경화시켜 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 조성물에 자외선을 조사하는 경우 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 광개시제로 경화반응이 개시되면서 경화물이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅용 조성물을 자외선에 의해 경화시키는 경우에는 상기 코팅용 조성물은 광개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광개시제로 공지된 물질이 사용될 수 있고, 자외선 조사에 의해 상기 코팅 수지 조성물의 광경화를 개시할 수 있는 물질이라면, 그 제한이 없다. 반면, 상기 코팅용 조성물을 전자빔에 의해 경화시키는 경우에는 별도의 광개시제를 상기 코팅용 조성물에 첨가하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광개시제는 벤조페논계 개시제, 알파-히드록시케톤류 개시제, 페닐글리옥실레이트류 개시제，벤질디메틸-케탈류 개시제, 알파-아미노케톤류 개시제, 모노아실포스핀류 개시제, 비스아크릴포스핀류 개시제, 비스아실포스핀류 개시제, 포스핀옥사이드류 개시제, 메탈로센류 개시제 및 아이오도늄염류 개시제 중 적어도 1종을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 당업계에서 사용되는 경화 방법을 이용하여, 상기 코팅층을 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 및 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머에 상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머, 광안정제, 및 기타 첨가제 중 1종 이상을 포함하는 조성물을 경화하여, 상기 코팅층을 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시상태에 따르면, 상기 코팅용 조성물의 경화물인 코팅층을 포함하는 페인트 대체 테이프를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 페인트 대체 테이프는 광택성이 우수하여 자동차에 적용시 심미감을 향상시킬 수 있으며, 내후성 및 내열성이 우수한 동시에 크랙 발생이 저하될 수 있다. 또한, 경도 및 강도가 향상되고, 연성 및 인성이 증가하여 자동차의 다양한 위치에 적용가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 경화물은 전자빔에 의한 경화물 또는 자외선 경화에 의한 경화물일 수 있다. 열 또는 다른 경화 수단을 이용하여 경화하는 경우에는 적은 에너지로 천천히 경화가 진행되므로, 상기 경화물의 목적하는 물성을 구현할 수 없는 문제가 발생될 수 있다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 많은 에너지를 순간적으로 가할 수 있는 전자빔 또는 자외선을 이용하여 상기 경화물을 경화시킴으로써, 제조되는 상기 경화물의 물성을 용이하게 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 20 kGy 이상 80 kGy 이하의 에너지를 가지는 전자빔을 이용하여 상기 코팅용 조성물을 경화시킬 수 있다. 또한, 200 nm 이상 450 nm 이하의 파장 값을 가지는 자외선을 조사하여 상기 코팅용 조성물을 경화시킬 수 있다. 상기 범위의 에너지를 가지는 전자빔 또는 상기 범위의 파장 값을 가지는 자외선을 이용하여 상기 코팅용 조성물을 경화함으로써, 상기 코팅층이 목적하는 수준의 물성을 용이하게 구현할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
페인트 대체 테이프의 제조
실시예
1
디이소시아네이트 트라이머인 IPDI 트라이머와 상기 화학식 1에서 n이 2에 해당하는 아크릴계 캡핑 모노머인 카프로락톤 아크릴레이트(구입처:BASF社, 제품명: Bisomer PEMCURE 12A)를 60℃에서 3시간동안 열중합반응을 실시하여 중량평균분자량이 2,200 g/mol인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조하였다. 그 후, 중량평균분자량이 2,600 g/mol이고 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 PU210(구입처: 미원스페셜티케미컬社)과 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 30 : 70의 중량비로 혼합하였다. 그 후, 상기 조성물에 상기 혼합물 100 중량부 대비 10 중량부의 희석 모노머인 이소보닐아크릴레이트(IBOA, 구입처: 미원스페셜티케미칼社, 제품명: Miramer M1140)와 상기 조성물 100 중량부 대비 2 중량부의 광안정제인 TINUVIN 479(구입처: BASF社)를 포함한 코팅용 조성물을 제조하였다.
이후, 타면에 점착층이 형성된 염화비닐수지(PVC, Polyviny Chloride) 재질의 테이프의 일면에, 상기 코팅용 조성물을 도포한 다음, 40 kGy 의 에너지를 가지는 전자빔을 이용하여 상기 조성물을 경화하여 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
실시예
2
상기 실시예 1에서 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 10 : 90의 중량비로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
실시예
3
상기 실시예 1에서 디이소시아네이트 트라이머인 IPDI 트라이머 대신 중량평균분자량이 3,500 g/mol인 HDI 트라이머, 중량평균분자량이 5,200 g/mol이고 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 SC2565(구입처: 미원스페셜티케미컬社) 및 상기 조성물 100 중량부 대비 25 중량부의 희석 모노머를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
실시예
4
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1의 n이 4에 해당하는 아크릴계 캡핑 모노머인 카프로락톤 아크릴레이트(구입처: DAICEL社, 제품명: PLACCEL FA4)를 이용하여 중량평균분자량이 2,500 g/mol인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 상기 조성물 100 중량부 대비 5 중량부의 희석 모노머를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
실시예
5
상기 실시예 1에서 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머로 중량평균분자량이 3,300 g/mol인 MU3603(구입처: 미원스페셜티케미컬社)를 사용하고, 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 10 : 90의 중량비로 혼합하며, 상기 조성물 100 중량부 대비 5 중량부의 광안정제를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
비교예
1
상기 실시예 1에서 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 70 : 30의 중량비로 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
비교예
2
상기 실시예 1에서 상기 조성물 100 중량부 대비 40 중량부의 희석 모노머를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
비교예
3
상기 실시예 1에서 상기 조성물 100 중량부 대비 10 중량부의 광안정제를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 페인트 대체 테이프를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 실시예 3에서 사용한 성분은 하기 표 1과 같다.
| 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머 | 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머 |
희석 모노머 |
광안정제 | |||||
| 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 구성 | 중량 평균 분자량(g/mol) |
종류 | 중량 평균 분자량(g/mol) |
|||||
| 디이소시아네이트의 트라이머 종류 | 화학식 1의 n | 아크릴계 캡핑 모노머의 종류 | ||||||
| 실시예 1 | IPDI 트라이머 |
2 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
2,200 | PU210 | 2,600 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 실시예 2 | IPDI 트라이머 | 2 | 카프로락톤 아크릴레이트 | 2,200 | PU210 | 2,600 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 실시예 3 | HDI 트라이머 | 2 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
3,500 | SC2565 | 5,200 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 실시예 4 | IPDI 트라이머 | 4 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
2,500 | PU210 | 2,600 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 실시예 5 | IPDI 트라이머 | 2 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
2,200 | MU3603 | 3,300 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 비교예 1 | IPDI 트라이머 | 2 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
2,200 | PU210 | 2,600 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 비교예 2 | IPDI 트라이머 | 2 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
2,200 | PU210 | 2,600 | IBOA | TINUVIN 479 |
| 비교예 3 | IPDI 트라이머 | 2 | 카프로락톤 아크릴레이트 |
2,200 | PU210 | 2,600 | IBOA | TINUVIN 479 |
상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 사용한 성분의 함량은 하기 표 2과 같다. 하기 표 2에서의 단량체들의 함량의 단위는 중량부이다.
| 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비 | 희석 모노머 (상기 제1 우레탄 아크릴레이트 및 제2 우레탄 아크릴레이트의 조성물 100 중량부에 대하여) |
광안정제 (상기 제1 우레탄 아크릴레이트 및 제2 우레탄 아크릴레이트의 조성물 100 중량부에 대하여) |
|
| 실시예 1 | 30 : 70 | 10 | 2 |
| 실시예 2 | 10 : 90 | 10 | 2 |
| 실시예 3 | 30 : 70 | 25 | 2 |
| 실시예 4 | 30 : 70 | 5 | 2 |
| 실시예 5 | 50 : 50 | 10 | 5 |
| 비교예 1 | 70 : 30 | 10 | 2 |
| 비교예 2 | 30 : 70 | 40 | 2 |
| 비교예 3 | 30 : 70 | 10 | 10 |
파단물성
측정
도 1은 인장강도 측정용 시편인 KS M6518 아령 1호형을 나타낸 평면도이다. 상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 페인트 대체 테이프를 도 1 과 같이 재단한 인장강도 측정용 시편(KS M6518 아령 1호형)의 양 끝단을 만능 재료 시험기(universal testing machine, 제조사: INSTRON社, 모델명: 5969)에 고정하고, 상기 재단된 페인트용 대체 테이프가 파단될 때의 인장강도가 18 MPa 내지 22 MPa 및 변형율이 80 % 내지 120 %을 동시에 만족하는 경우 OK로 평가하였으며, 상기 조건을 만족시키지 못하는 경우 NG로 평가하였다.
작업성 측정
상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 페인트 대체 테이프를 차량의 섀시에 부착시키는 과정에서 상기 페인트 대체 테이프에 영구적인 변형(힘을 가하지 않아도 주름이 발생)이 발생하거나 상기 페인트 대체 테이프의 코팅층인 최상층에 크랙이 발생하는 경우 NG로 평가 하였으며, 이상이 없는 나머지 경우를 OK로 평가하였다.
코팅용 테이프 샘플의 제조
상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 페인트 대체 테이프를 25 X 150 mm의 면적으로 재단하고, 상기 재단된 테이프를 철판 상에 2 kg 롤러를 이용해 5회 왕복하여 부착시켜 샘플을 제조하여 하기 시험을 수행하였다.
내후성 측정
내후 시험기에서 4500 kJ/m2의 조건으로 방치하기 전과 후의 색차를 측정하기 위하여 △E값을 측정하고 광택을 측정하였다. 상기 △E값이 3 이하이며 광택변화율이 20 % 이하인 경우 OK로 평가하였으며, 상기 △E값이 3 초과하며 광택변화율이 20 %를 초과하는 경우 NG로 평가하였다.
내열성 측정
상기 샘플을 80 ℃로 설정한 오픈 속에 168시간 방치한 후, 상기 샘플의 황변, 탈락, 균열, 주름 생성 여부를 육안으로 확인하였다. 평가기준은 상기 샘플의 황변, 탈락, 균열 주름 생성이 없는 경우 OK로 평가하였으며, 황변, 탈락, 균열, 주름 등 한 가지 이상 생성된 경우 NG로 평가하였다.
상기 파단물성, 작업성, 내후성 및 내열성 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 상기 파단물성, 작업성, 내후성 및 내열성을 측정한 결과 모든 평가기준을 만족하는 것을 종합평가에서 OK로 평가하였으며, 어느 하나라도 만족하지 못하는 경우는 NG로 평가하였다.
| 파단물성 | 작업성 | 내후성 | 내열성 | 종합결과 | |
| 실시예 1 | 인장강도 19.1MPa변형률 99% (OK) |
이상없음 (OK) |
△E=1.4, 광택변화율 13% (OK) |
미발생 (OK) |
OK |
| 실시예 2 | 인장강도 18.3MPa변형률 104% (OK) |
이상없음 (OK) |
△E=1.6, 광택변화율 14% (OK) |
미발생 (OK) |
OK |
| 실시예 3 | 인장강도 18.1MPa변형률 109% (OK) |
이상없음 (OK) |
△E=1.2, 광택변화율 16% (OK) |
미발생 (OK) |
OK |
| 실시예 4 | 인장강도 18.2MPa변형률 105% (OK) |
이상없음 (OK) |
△E=1.5, 광택변화율 15% (OK) |
미발생 (OK) |
OK |
| 실시예 5 | 인장강도 18.5MPa변형률 101% (OK) |
이상없음 (OK) |
△E=1.1, 광택변화율 16% (OK) |
미발생 (OK) |
OK |
| 비교예 1 | 인장강도 10MPa(NG) | 영구 변형 (NG) |
△E=3.5 (NG) |
황변 (NG) |
NG |
| 비교예 2 | 인장강도 8MPa (NG) |
영구 변형 (NG) |
△E=3.2, 광택변화율 23% (NG) |
미발생 (OK) |
NG |
| 비교예 3 | 인장강도 9MPa (NG) |
영구 변형 (NG) |
△E=1.1, 광택변화율 9% (OK) |
황변 (NG) |
NG |
상기 표 3과 같이 실시예 1 내지 실시예 5는 파단물성, 작업성, 내후성 및 내열성의 평가기준을 모두 만족시켜 페인트 대체 테이프로 사용하기에 적합한 것을 확인할 수 있다.
이에 비하여 상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비가 본 발명의 범위를 만족시키지 못하는 비교예 1의 경우 파단물성, 작업성, 내후성 및 내열성의 평가기준을 모두 만족시키지 못하여 페인트 대체 테이프로 사용하기에 부적합한 것을 확인할 수 있다.
또한, 희석 모노머의 함량이 본 발명의 범위를 초과하는 비교예 2의 경우 내열성의 평가기준은 만족하지만 파단물성, 작업성 및 내후성의 평가기준을 만족시키지 못하여 페인트 대체 테이프로 사용하기에 부적합한 것을 확인할 수 있다.
나아가, 광안정제의 함량이 본 발명의 범위를 초과하는 비교예 3의 경우 내후성의 평가기준은 만족하였지만, 파단물성, 작업성 및 내열성의 평가기준을 만족시키지 못하여 페인트 대체 테이프로 사용하기에 부적합한 것을 확인할 수 있다.
Claims (11)
- 디이소시아네이트 트라이머와 아크릴계 캡핑 모노머의 중합물인 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머; 및
2개 이하의 관능기를 포함하는 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머;를 포함하며,
상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 제2 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량비는 5:95 이상 50:50 이하인 코팅용 조성물로서,
상기 조성물은 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머 및 광안정제를 더 포함하고,
상기 알킬기 함유 (메트)아크릴레이트 모노머의 함량은 상기 조성물 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 30 중량부 이하이고,
상기 광안정제의 함량은 상기 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상 5 중량부 이하인 코팅용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 디이소시아네이트 트라이머는 사슬형 지방족계 디이소시아네이트 모노머, 지환족계 디이소시아네이트 모노머 및 방향족계 디이소시아네이트 모노머 중 1종 이상이 중합된 코팅용 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴계 캡핑 모노머는 하기 화학식1의 화합물인 코팅용 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, 상기 n은 1 내지 5의 정수이며,
상기 R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
상기 R2는 탄소수 1 내지 5의 직쇄형 또는 분지쇄형 알킬렌기이다.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 500 g/mol 이상 4,000 g/mol 이하인 것이며,
상기 제2우레탄 아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량은 500 g/mol 이상 6,000 g/mol 이하인 것인 코팅용 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 조성물은 광개시제를 더 포함하는 코팅용 조성물.
- 제1항 내지 제4항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅용 조성물의 경화물인 코팅층을 포함하는 페인트 대체 테이프.
- 제10항에 있어서,
상기 경화물은 전자빔에 의한 경화물 또는 자외선 경화에 의한 경화물인 페인트 대체 테이프.
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-
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