KR20070000116A - 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물에 관한 것으로서, 아크릴 수지 60 내지 90 중량%, 나프토피란계 및 스피로옥산계 광호변성 화합물의 혼합물 0.01 내지 5 중량%, 알코올 함유 유기용매 5 내지 30 중량%, 우레탄 수지 0.1 내지 10 중량% 및 니트로셀룰로오스 0.1 내지 3 중량%를 포함하는 본 발명의 코팅 조성물은 광호변성, 내구성, 건조성 등이 우수하면서도 경제적이고 환경친화적으로 제조가능하여 가역적 색변화가 요구되는 다양한 제품에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물 {PHOTOCHROMIC ACRYL RESIN COATING COMPOSITION}
본 발명은 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물에 관한 것이다.
광호변성이란 자외선 노출시에는 발색되고 자외선 차단시에는 무색 투명한 상태로 전환되는 가역적 색변화 성질을 말하며, 이러한 성질을 갖는 광호변성 화합물이 적용된 아크릴 수지가 귀거리, 목걸이, 반지, 팔찌 등의 악세사리, 장난감, 유리 제품, 기타 성형품 등에 사용되고 있다.
광호변성 아크릴 수지는 통상적으로 유기용매에 용해시킨 광호변성 화합물을 아크릴 수지에 부가함으로써 제조되는데, 이러한 통상적인 방법으로 제조된 아크릴 수지는 제품에 코팅 후 피막층이 쉽게 박리되거나 광호변성 화합물 입자가 탈리되는 현상으로 인해 광호변성이 저하되는 문제점이 있어, 이를 극복하기 위한 방법으로서 광호변성 화합물의 분자구조 파괴 및 색상저하를 초래하는 저급 알코올류 및 저급 아세테이트류를 포함하지 않는 유기용매를 사용하는 시도들이 있었다 (한국 특허공개 제2003-31876호 참조).
그러나, 상기 특허에서 유기용매로서 알코올류 및 아세테이트류 대신 사용되는 노말 헥산 및 트리클로로에탄은 비용이 고가여서 단가가 높고, 상대적으로 환경적 유해성이 더 크다는 단점이 있을 뿐만 아니라, 이로부터 제조된 아크릴 수지를 코팅제로 사용하는 경우 피막층의 건조를 위해 100℃의 스팀을 35분 동안이나 가해주어야 하는 번거로움이 있다.
이에 본 발명자는 예의 연구를 계속한 결과, 저급 알코올류 및 아세테이트류에 대해서도 광호변성 화합물의 분자구조 파괴가 일어나지 않고, 코팅후 피막층의 건조성을 현저히 개선시킬 수 있는 광호변성 아크릴 수지 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 광호변성, 내구성, 건조성 등이 우수하면서도 경제적이고 환경친화적인 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 아크릴 수지 60 내지 90 중량%, 나프토피란계 및 스피로옥산계 광호변성 화합물의 혼합물 0.01 내지 5 중량%, 알코올 함유 유기용매 5 내지 30 중량%, 우레탄 수지 0.1 내지 10 중량% 및 니트로셀룰로오스 0.1 내지 3 중량%를 포함하며, 상기 나프토피란계 및 스피로옥산계 화합물이 1:0.1 내지 1:5 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 제공한다.
이하에서는 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물은 아크릴 수지에 광호변성을 부여하기 위한 성분으로서 나프토피란계 및 스피로옥산계 화합물의 혼합물, 이를 용해시키기 위한 유기용매로서 알코올 함유 유기용매, 및 코팅 후 피막층의 건조를 개선시키기 위한 성분으로서 니트로셀룰로오스를 포함한다.
상기 광호변성 화합물에서 나프토피란계 및 스피로옥산계 화합물의 혼합비율은 1:0.1 내지 1:5, 바람직하게는 1:1 내지 1:4, 더욱 바람직하게는 1:2.5 내지 1:3 (중량비)이며, 상기와 같은 혼합비를 만족하는 광호변성 화합물은 저급 알코올류 및 아세테이트류 용매에 대해서 분자구조의 파괴없이 안정하여, 이들 혼합물이 적용된 아크릴 수지는 자외선에 노출시켰을때의 색상 농도 및 내구성이 뛰어나고, 실내에서는 다시 투명색으로 전환되는 환원성이 우수하다.
본 발명에서, 아크릴 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리부틸메타크릴레이트(PBMA), 폴리이소부틸메타크릴레이트(PIBMA), 폴리에틸메타크릴레이트(PEMA) 등의 다양한 아크릴 수지가 사용가능하며, 그 중에서도 PMMA를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 알코올 함유 유기용매는 알코올류 용매 20 내지 40 중량%, 아세테이트류 10 내지 30 중량%, 케톤류 10 내지 30 중량%, 및 나머지 기타 용매로 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 배합의 혼합 유기용매는 본 발명에 사용된 나프토피란계 및 스피로옥산계 광호변성 화합물의 분자구조를 파괴하지 않아 조성물에 우수한 광호변성을 부여할 수 있다.
상기 알코올류 용매로는 벤질 알코올, 이소프로필 알코올 또는 이들의 혼합물, 아세테이트류 용매로는 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 또는 이들의 혼합물, 케톤류 용매로는 메틸이소부틸케톤, 아세톤 또는 이들의 혼합물, 및 기타 용매로는 메틸렌 클로라이드, 크실렌, 이염화에틸렌, n-아세트산부틸 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 니트로셀룰로오스는 보통 증발에 의해 도막을 형성하여 건조가 빠른 락카, 매니큐어 등의 주원료로 사용되는 성분으로서, 이러한 니트로셀룰로오스를 광호변성 아크릴 수지 조성물에 첨가하는 경우 코팅물의 건조성을 현저히 개선시킬 수 있다. 즉, 니트로셀룰로오스의 첨가로 인해 약 100℃에서 30분 내지 1시간 동안 수행되었던 코팅물의 건조 공정을 상온에서 2 내지 10분으로 단축시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기 니트로셀룰로오스를 전체 조성물에 대해 0.1 내지 3 중량%의 양으로 첨가하는데, 니트로셀룰로오스의 함량이 3 중량%를 초과하는 경우 제조된 아크릴 수지 코팅제 및 코팅막이 일정시간 경과후 변색되고, 자외선 노출시에 색상변화가 거의 일어나지 않아 광호변성이 떨어지며, 0.1 중량% 미만인 경우에는 코팅막의 건조시간이 길어진다.
추가로, 본 발명에서는 광호변성 아크릴 수지 코팅막의 강도 및 내구성 증대를 위해 우레탄 수지를 사용한다.
아울러, 본 발명의 조성물은 필요한 경우 가소제, 광안정제, 산화방지제, 활제, 충격보강제, 충전제와 같은 임의의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물은 나프토피란계 및 스피로옥산계의 혼합물을 알코올 함유 유기용매에 용해시킨 다음, 생성된 용액에 아크릴 수지 및 우레탄 수지를 부가한 후 니트로셀룰로오스를 첨가하여 혼합함으로써 제조할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물은 나프토피란계 및 스피로옥산계의 광호변성 화합물이 분자구조 파괴없이 나머지 성분들과 균일하게 혼합되고, 용매중에 알코올을 함유시켜 유해한 유기용매의 사용량을 감소시킬 뿐만 아니라 건조성이 우수하여, 환경친화적 및 기능적인 면에서 색상변화를 통해 소비자의 다양한 기호를 충족시킬 수 있는 코팅제로서 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
500ℓ 헨첼 혼합기에, 광호변성 화합물로서 나프토피란계(솔라액티브(Solar Active)사) 및 스피로옥산계(카멜 케미칼(Camel Chemical)사)의 1:2.5 (중량비) 혼합물 1g과, 이소프로필 알코올 30 중량%, 에틸아세테이트 20 중량%, 메틸렌클로라이드 20 중량%, 메틸이소부틸케톤 10 중량%, 크실렌 10 중량% 및 아세톤 10 중량%로 이루어진 혼합 유기용매 120g을 넣고 500 rpm에서 5분 동안 혼합하였다. 상기 혼합물에 PMMA 수지(LG 화학) 800g 및 우레탄 수지(LG 화학) 10g을 첨가한 후 매시간 마다 1000 rpm에서 10분씩 교반을 수행하면서 3시간 동안 혼합하였다. 생성된 혼합물에 니트로셀룰로오스 10g을 첨가한 후 1000 rpm에서 5분 동안 교반하여, 액체 상태의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 수득하였다.
비교예 1
니트로셀룰로오스를 전체 조성물 중량에 대해 10 중량%(100g)의 양으로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 공정을 수행하여, 액체 상태의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 수득하였다.
비교예 2
광호변성 화합물로서 스피로옥산계 화합물 (솔라액티브(Solar Active)사 1g을 사용하고, 니트로셀룰로오스를 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 공정을 수행하여, 액체 상태의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 수득하였다.
비교예 3
광호변성 화합물로서 나프토피란계 화합물 (솔라액티브(Solar Active)사) 1g을 사용하고, 니트로셀룰로오스를 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 공정을 수행하여, 액체 상태의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 수득하였다.
비교예 4
혼합 유기용매로서 트리클로로에탄 30 중량%, 노르말 헥산 30 중량% 및 메틸이소부틸케톤 40 중량%로 이루어진 알코올-비함유 용매를 사용하고, 니트로셀룰로오스를 첨가하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 공정을 수행하여, 액체 상태의 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 수득하였다.
상기 실시예 1, 비교예 1 내지 4로부터 수득된 코팅 조성물을 유리 제품에 코팅한 후의 상온에서의 건조시간, 완전히 건조된 코팅물을 자외선에 노출시켰을 때의 시각적으로 관찰되는 투명도, 색상 농도 및 색상의 내구성, 및 표면강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 색상의 내구성은 코팅막을 1시간 간격으로 자외선에 150회 노출시킨 후 색상의 변화를 시각적으로 판단하였으며, 표면강도는 UTM (Universal Test Machine)으로 측정하였다.
상기 표 1로부터, 본 발명의 실시예 1에 따라 수득된 조성물은 코팅 후 건조성, 광호변성, 표면강도 및 투명도의 모든 면에서 우수한 반면에, 비교예 1에 따른 조성물의 경우는 건조성은 우수하나 나머지 물성이 불량하고, 비교예 2 내지 4는 측정된 물성들이 전반적으로 불량함을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광호변성 및 내구성 뿐만 아니라 건조성이 우수한 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 경제적이고 환경친화적으로 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. 아크릴 수지 60 내지 90 중량%, 나프토피란계 및 스피로옥산계 광호변성 화합물의 혼합물 0.01 내지 5 중량%, 알코올 함유 유기용매 5 내지 30 중량%, 우레탄 수지 0.1 내지 10 중량% 및 니트로셀룰로오스 0.1 내지 3 중량%를 포함하며, 상기 나프토피란계 및 스피로옥산계 화합물이 1:0.1 내지 1:5 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    알코올 함유 유기용매가 알코올 20 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    알코올 함유 유기용매가 아세테이트류 10 내지 30 중량% 및 케톤류 10 내지 30 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    알코올이 벤질 알코올, 이소프로필 알코올 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    아세테이트류 용매가 에틸아세테이트, 부틸아세테이트 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    케톤류 용매가 메틸에틸케톤, 아세톤 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    알코올 함유 유기용매가 메틸렌 클로라이드, 크실렌, 이염화에틸렌, n-아세트산부틸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    아크릴 수지가 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리부틸메타크릴레이트(PBMA), 폴리이소부틸메타크릴레이트(PIBMA) 및 폴리에틸메타크릴레이트(PEMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항에 따른 광호변성 아크릴 수지 코팅 조성물을 포함하는 코팅제.
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