KR20080092080A - 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분산성 아크릴 수지 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 수지성분으로서 고형분 35 내지 45중량%의 수분산성 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic Emulsion, 이하 ‘아크릴 에멀젼’이라 함) 50중량부에 대해 고형분 35 내지 55중량%의 수분산성 아크릴 우레탄 수지(Acrylic Urethane Dispersion, 이하 ‘AUD’라 함) 30 내지 40중량부(비율(3:2)); 안료로서 침상형 실리카 계열 무기 안료 1 내지 5 중량부와 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

증착, 하도, 수분산성 아크릴, 수분산성 아크릴 우레탄 수지, 도장, 수성

Description

아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법 {Primer composition for plastic depositing comprising water dispersable acrylic emulsion and Acrylic urethane dispersed resin}

도 1은 시료별 함유 용제가 소지에 미치는 영향을 비교한 사진들로서, 본 발명의 실시예 1의 수용성 용제에 침적된 소재의 사진과 비교예 1의 유용성 용제에 침적된 소재의 사진들이다.

도 2는 시료 도장 시 도장 도막과 소지 표면 층간의 계면형성 상태를 비교한 사진들로서, 본 발명의 실시예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막을 촬영한 사진과 비교예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막을 촬영한 사진들이다.

도 3은 시료의 도장 도막에 대한 내용제성을 비교한 사진들로서, 본 발명의 실시예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막의 내용제성을 촬영한 사진과 비교예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막의 내용제성을 촬영한 사진들이다.

본 발명은 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지(이하 ‘AUD’라 함)를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 종래의 유용성 플라스틱 증착용 하도 조성물을 대체하여 유기용매를 사용치 않음으로써 작업환경을 개선하고, 친환경적이며, 유기용매에 의한 플라스틱 소재의 스트레스를 극소화하여 불량률을 낮추고, 도장 분진 비산의 방지로 인한 도장불량율을 저감시키고, 우수한 도막 소지 부착성을 제공하여 높은 신뢰성을 확보하고, 그리고 건조공정의 단축으로 인하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 설계된 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

모바일 폰(mobile phone) 등 전자제품의 경우, 소형화, 슬림(slim)화의 경향으로 인하여 외관 및 기능성 부품의 도장에 있어서, 적용 소재에 대한 도료의 영향을 극소화(도료 중에 함유된 용제성분에 의한 소지 침식 등에 따른 소재의 강도 저하로 인한 제품 결함 발생을 사전에 방지) 하는 것이 산업 현장에서 절실히 요구되고 있다.

현재 모바일 폰 등 전자제품의 플라스틱 소재로서 현재 가장 많이 사용되고 있는 플라스틱으로는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필알코올(PPA) 및 유리섬유질 함침 폴리카보네이트(PC/GF)등 엔지니어링 플라스틱 소재들이 많이 사용된다.

도료의 측면에서 이러한 산업 현장의 요구를 충족시킬 수 있는 방안으로, 도료의 함유 용제의 최소화 또는 무용제화 및 도료의 수용성화 등의 방법을 해결책으로 들 수 있다.

특히 플라스틱 소재에 대한 증착이 요구되어질 경우, 사용되는 증착용 하도(프라이머)는 증착 대상소재인 플라스틱과의 부착성 뿐만 아니라 후속공정인 증착공정에서의 증착성 및 증착 피막과의 부착성 또한 우수해야 하며, 증착공정의 특성상 1㎛ 정도인 증착피막면의 외관에 영향을 미치지 않아야 하고, 증착용 하도 도막 자체의 평활성 또한 우수하여야 한다.

특히, 환경적인 측면에서, 국내의 경우, 2007년 7월부터 대기 환경오염 물질을 배출하는 산업체를 대상으로 하는 휘발성유기화합물(VOC ; volatile organic compounds) 규제가 본격적으로 시행될 예정이다.또한 세계적으로 환경 보존운동에 대한 적극적인 대응 및 자국의 환경보존 차원에서 휘발성유기화합물에 대하여 규제를 하고 있거나, 시행 예정으로 있다.

선진 각국의 경우, 도료 부문에서는 환경보존 차원에서 도료의 수용성화 등을 통한 환경 친화적인 제품의 개발 및 이의 적용이 상당한 단계에 이르고 있으나, 국내의 경우, 국가적인 차원에서의 적극적인 법적 규제가 예상됨에도 불구하고 아직까지 산업 현장에서의 제품 적용은 미미한 수준이다.

따라서 대기 환경오염방지를 위해서는 유해 화학물질 및 개스가 발생되지 않는 친환경적인 재료의 적용이 필수적이며, 이에 대한 근본적인 방안으로서 수용성 도료의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

국내에서 현재 플라스틱 증착 공정에서 소재와의 부착성 및 증착성 증진을 위하여 사용되고 있는 하도(primer ; 프라이머)로는 유용성 하도를 들 수 있으며, 그러한 하도 조성물의 특성 및 적용조건을 요약하면 하기 표 1과 같다.

항목		형태	함량(중량%)
도료조성	수지	아크릴계 우레탄	20 내지 30
	용제	케톤 및 방향족화합물	50 내지 60
	안료	유용성 염료	1 내지 5
	첨가제	표면조정제 등	5 내지 10
건조기구		상온건조 또는 강제건조(80℃ * 40분)
도막두께		5 내지 10㎛

플라스틱 증착공정에서의 유용성 증착 하도의 적용은 유용성 도료의 특성 상 플라스틱 소재와의 부착성, 증착성이 우수하여 모든 증착공정에서 증착 하도로서 적용되고 있는 보편화된 기술이기도 하다.

플라스틱 기능성 증착의 대표적인 예인 모바일 폰 용의 경우, 증착공정을 요약하면 하기 표 2와 같이 요약될 수 있다.

공정별	주요 내용
지그 장착	소재에 마스킹 지그(masking jig) 장착
자외선 건조	소재 표면에 날린 자외선 경화형 UV도료 분진을 경화시키기 위해 자외선 경화
증착하도 도장	밀착성 향상을 위해 증착면에 하도 도포(전처리)
증착하도 건조	소재에 도포된 하도 건조 (온도 ; 75± 5℃, 시간 ; 50 내지 70분)
진공증착	전자파 차폐를 위한 진공상태에서 금속 박막 증착 공정을 수행 (증착공정 순서 ; 작업진공도 도달 → 1차 스테인레스스틸 스퍼터링 → 구리(Cu) 기화 → 은(Ag) 기화 → 2차 스테인레스스틸 스퍼터링 → 냉각 → 환기 → 종료)
지그 해체	증착 지그와 진공 증착된 소재 해체
검사	증착 품질 검사 (저항값, 밀착력, 낙추, 증착면 외관, 치수 등)

현재 사용되고 있는 유용성 증착 하도의 경우, 도료 특성 상 도료의 고형분율이 20 내지 30% 정도의 저고형분 형태로서, 도료에 함유되어 있는 다량의 용제성분에 의한 소재표면에 대한 습윤 및 에칭(etching) 효과가 우수하여 부착성 및 소재와의 상용성 등에서는 양호하나, 도료 중에 함유된 다량의 용제성분에 의한 소재표면의 과도한 침식 현상으로 인하여 소재의 강도 저하 등으로 인한 제품 구조 설계 품질의 저하와 생산된 제품의 불량 발생율이 높아진다는 단점이 있다. 또한, 증착용 하도로서 유용성 도료를 사용하는 한 이 같은 용제에 의한 플라스틱 소재의 침식 및 이로 인한 소재의 강도 저하의 문제점을 근본적으로 해결하기는 불가능하다.

이러한 기술적 한계를 극복하기 위해 국내 도료업체 및 관련 산업체를 중심으로 연구가 진행되고 있으나, 현재로서는 플라스틱 증착용 하도에 대한 차별화된 기술은 발표된 바가 없다.

유럽 등 환경 선진국의 경우, 환경보존 측면에서 거의 모든 유용성 도료가 수용성 도료로 대체되어 사용되는 방향으로 가고 있으며, 특히 수분산성 아크릴계 에멀젼, 수분산성 아크릴 우레탄 수지 및 폴리옥시에틸렌글리콜과 같은 수용성 올리고머 등을 사용한 폴리우레탄 현탁액 등 물에 대한 용해력이 우수하면서 도막 물성이 우수한 수용성 수지를 주 전색제로 하는 도료들이 주로 사용되고 있다.

이러한 수용성 도료의 경우, 산업 각 부문에서 하도 및 색상 상도, 투명 상도에 이르기까지 다양하게 적용되고 있으나, 플라스틱 등의 소재에 대한 증착 또는 도금 등의 산업부문은 환경오염 유발 산업으로 대부분의 생산 기반이 중국을 포함한 인도, 동남아시아 지역으로 이전되어 운용되고 있음에 따라 도금 또는 증착, 특히 플라스틱 소재에 대한 증착공정에서 필수적인 소재 표면 처리용 증착하도에 대한 수용성화 연구 및 개발은 미약한 실정이다.

앞에서 언급한 바와 같이 선진 각국의 환경오염 유발 산업 부문의 대부분을 유치하고 있는 중국 및 동남아시아 각국의 경우, 이미 심각한 환경오염으로 인한 많은 사회적인 문제점들을 안고 있으며, 중국의 경우, 최근 들어 정부 차원에서 환경오염에 대한 강력한 규제 정책의 법규화 및 이의 시행을 검토 추진하고 있어 이에 대한 적극적이고 효율적인 대응 방안으로서 도료의 수용성화 및 이에 대한 연구 개발의 필요성이 있어 왔다.

본 발명의 목적은 종래의 유용성 플라스틱 증착용 하도 조성물을 대체하여 유기용매를 사용치 않음으로써 작업환경을 개선하고, 친환경적이며, 유기용매에 의한 플라스틱 소재의 스트레스를 극소화하여 불량률을 낮추고, 도장 분진 비산의 방지로 인한 도장 불량율을 저감시키고, 우수한 도막 소지 부착성을 제공하여 높은 신뢰성을 확보하고, 그리고 건조공정의 단축으로 인하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 설계된 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 수분산성 아크릴 에멀젼 및 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물은, 수지성분으로서 고형분 35 내지 45중량%의 수분산 성 아크릴 에멀젼 수지 50중량부에 대해 고형분 35 내지 55중량%의 수분산성 아크릴 우레탄 수지 30 내지 40중량부(비율(3:2)); 안료로서 침상형 실리카 계열 무기 안료 1 내지 5 중량부와 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 포함하여 이루어진다.

상기 수지성분을 구성하는 아크릴 에멀젼은 평균분자량 5,000 내지 40,000의 범위의 종래 기술 범주 내에 포함되는 아크릴 에멀젼 수지를 대상으로 형성 도막의 내수성 및 내마모성, 내오염성이 개선된 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼 100중량부에 대해 폴리에스터 변성 폴리디메틸실록산 화합물 0.5 내지 2.5중량부 및 폴리에테르 변성 디메틸실록산 화합물 0.5 내지 2.5중량부, 수분산 음이온계 산화 고밀도 폴리에틸렌 왁스 화합물 5 내지 10중량부, 수분산 비이온계 산화 고밀도 폴리에틸렌 왁스 화합물 5 내지 10중량부를 함유하는 아크릴 에멀젼 수지가 될 수 있다.

상기 수지성분을 구성하는 비수분산성 아크릴 에멀젼의 분산매는 통상적으로 보아 비극성 지방족 탄화수소계의 유기용제가 될 수 있다.

상기 조성물 중 안료로는 바람직하게는 5 내지 10㎛의 평균입경을 갖도록 고도로 미분화된 침상형의 실리카가 될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 도료 조성물의 제조방법은, (1) 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼을 준비하는 아크릴 에멀젼 준비단계; (2) 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 수지를 준비하는 AUD 수지 준비단계; (3) 상기 (1)에서 수득되는 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼 50중량부에 대해 상기 (2)에서 수득되는 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 30 내지 40중량부의 비율(3/2)로 혼합하여 수지혼합물을 준비하는 수지 혼합물 준비단계; 및 (4) 상기 (3)의 수지 혼합물 준비단계에서 수득된 수지성분에 안료 및 첨가제, 용제성분들을 혼합하되, 안료로서 침상형 실리카 1 내지 5중량부 및 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 혼합시키는 혼합단계;들을 포함하여 이루어진다.

상기 조성물 중 도막의 질김성 및 침강방지 기능을 활성화하기 위하여 상기 (4)의 혼합단계에 앞서 수분산처리하는 수분산처리단계;를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물은 수지성분으로서 고형분 35 내지 45중량%의 수분산성 아크릴 에멀젼 수지 50중량부에 대해 고형분 35 내지 55중량%의 수분산성 아크릴 우레탄 수지 30 내지 40중량부(비율(3:2)); 안료로서 침상형 실리카 계열 무기 안료 1 내지 5 중량부와 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 용제성분은 물과 수용성 용제로 이루어진다. 여기에서 수용성 용제는 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸이소, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 것이 될 수 있다. 상기에서 수용성 용제는 도료의 유동성을 원활 하게 함과 동시에 도료의 저장 안정성을 증진 시키며 플라스틱소재에 대한 분사 도료의 습윤성을 활성화시키는 기능을 한다.

상기에서 수용성 용제의 경우 전체 조성물 중 2 내지 7중량부의 양으로 포함되며, 수용성 용제가 2중량부 미만으로 사용되는 경우, 도료의 혼화성 미흡으로 인한 유동성 및 습윤성 문제점이 있을 수 있고, 반대로 7중량부를 초과하는 경우, 도장 도막의 박막화 및 연질화 문제점이 있을 수 있다.

상기 첨가제로는 안정제, 표면조정제, 유동성 조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 것이 사용될 수 있다. 상기에서 침상형 실리카 안료는 조성물의 형성 도막에 질김성 및 도료 조성물의 침강 방지 효과를 부여하는 기능을 하고, 유동성 조정제는 바탕 소재 표면에 대한 도장 도막의 퍼짐성 활성화 기능을 하고, 그리고 표면조정제는 도장 도막의 유연성, 내마모성, 내오염성등을 보완하는 기능을 한다. 비록 본 발명에서 안료 및 첨가제로서 안정제 및 표면조정제, 유동성조정제들을 예시적으로 열거하기는 하였으나, 본 발명은 이들에 제한되는 것은 아니며, 도료업계에서 공지된 다른 첨가제들도 사용될 수 있음은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있는 것이다. 상기 첨가제는 사용되어지는 첨가제 특성 및 적절한 사용량을 감안하여 사용 하여야 하며 5중량부를 초과하는 경우, 오히려 도막 물성을 저해하는 결과를 초래할 수도 있다.

상기 수지성분으로는 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼 50중량부에 대해 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 30 내지 40중량부의 비율(3/2)로 혼합된 수지혼합물이 될 수 있다. 상기 아크릴 에멀젼은 바람직하게는 종래의 기술 범주내에 포함 되어 있는 아크릴 에멀젼 수지를 대상으로 플라스틱 소재에 대한 습윤성을 극대화하기 위해 수지 중합 과정에서 폴리에스터 변성 폴리디메칠실록산 화합물 및 폴리에테르 변성 폴리디메칠실록산 화합물 이 부가되어진 아크릴 수지로 적용할 수 있다. 본 발명에서 사용된 상기 아크릴 에멀젼은 종래의 기술 범주 내에 포함되어 있으며 통상적으로 수지의 분산 안정화를 기하기 위해 아크릴 그래프트 공중합체를 이용한 평균 분자량은 5,000 내지 40,000인 아크릴 에멀젼이고, 분산매로서는 비극성 지방족 탄화 수소계의 유기용제를 사용할 수 있으며, 분산 입자는 이 분산매에 불용인 아크릴 단량체 및 폴리에스터 변성 폴리디메칠실록산 화합물, 폴리에테르 변성 폴리디메칠실록산 화합물을 이용하여 수 마이크론(㎛) 이하의 입자 크기를 갖는 비수분산성 수지를 제조한 다음, 상기 유기용제를 물로 치환하여 수분산 아크릴 수지로 제조한 것이 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 도료 조성물에서는 주 바인더의 하나로 사용되어질 수 있다.

상기 AUD 수지는 수지 중에 산기가 고르게 분포할 수 있는 분자 구조로 설계한 것이 사용될 수 있다. 이 산기는 중화 및 수용화를 용이하게 할 수 있는 작용기이며, 이 산기를 분자 중에 고르게 분포하도록 분자 구조를 설계함으로써 결과적으로 도료 바인더의 최적의 레올로지(rheology) 특성과 수분산 안정성을 획득할 수 있는 효과가 기대된다. 상기 AUD 수지 제조 과정은 종래의 기술 범주 내에 포함되어 있는 AUD 수지로서, 이소시아네이트 함유 제1올리고머; 2가 및 3가 등의 다가알코올을 포함하는 제2올리고머; 산기를 포함하며 물에 대한 용해도가 우수한 디올모노머를 각각의 당량비로 혼합하여 별도의 유기용제 첨가 없이 70 내지 90℃에서 반응 시켜 프레폴리머(prepolymer)를 형성하고, 이것을 30 내지 40℃로 냉각한 다음, 아민류로 중화하고, 교반 중에 물을 서서히 첨가한 다음, 디아민과 폴리에폭시 화합물, 옥사졸린기를 함유하는 폴리머를 첨가하여 분자쇄 연장반응과 크로스링킹(crosslinking) 반응을 진행하여, 결과적으로 평균분자량 40,000 내지 60,000의 AUD 수지로 제조된 것이 사용될 수 있다.

상기 첨가제 중의 안료로는 바람직하게는 5 내지 10㎛의 평균입경을 갖도록 고도로 미분화된 침상형 실리카가 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 상기 안료는 침상형태의 실리카로, 도료 조성물 성분의 침강 방지, 건조성 향상 및 도막 물성을 보강하는 기능을 하게 되며, 고형분 10 내지 20중량%로 별도의 수분산과정을 거쳐 제조된 고농도의 분산물을 사용한다.

상기 수분산과정은 안료의 입자를 최대로 미립화하고, 분산안정성을 획득하여, 수용성 도료조성물에서의 성분들의 침강 방지, 건조속도 향상, 질김성을 지닌 평활한 외관을 확보하는 방법이다. 효율적인 수분산 처리를 위하여 안료를 지르코늄 비드(비드 입자 크기 0.8 내지 1.2㎜)를 분산매체로 하는 순환형 링밀 분산기를 사용하여 분산하되 분산 평균 입도가 5 내지 10㎛이 되도록 분산하며 분산 시 함유 화합물의 변이를 예방하기 위하여 조성 성분 중 AUD 수지와 안료만을 투입하여 분산시키는 것이 바람직하며, 분산 조건으로는 분산 회전속도는 900 내지 1100rpm, 액상의 온도는 30 내지 50℃ 범위 내에 있어야 한다.

또한, 본 발명에 따른 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물의 제조방법은, (1) 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼을 준비하는 아크릴 에멀젼 준비단계; (2) 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 수지를 준비하는 AUD 수지 준비단계; (3) 상기 (1)에서 수득되는 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼 50중량부에 대해 상기 (2)에서 수득되는 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 30 내지 40중량부의 비율(3/2)로 혼합하여 수지혼합물을 준비하는 수지 혼합물 준비단계; 및 (4) 상기 (3)의 수지 혼합물 준비단계에서 수득된 수지성분에 안료 및 첨가제, 용제성분들을 혼합하되, 안료로서 침상형 실리카 1 내지 5중량부 및 첨 가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 혼합시키는 혼합단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 조성 성분 중 도막의 질김성 및 침강방지 기능을 활성화하기 위하여 상기 (4)의 혼합단계에 앞서 수분산처리하는 수분산처리단계;를 더 포함할 수 있다. 효율적인 수분산 처리를 위하여 안료를 지르코늄 비드(비드 입자 크기 0.8 내지 1.2㎜)를 분산매체로 하는 순환형 링밀 분산기를 사용하여 분산하되, 분산 평균 입도가 5 내지 10㎛이 되도록 분산하며 분산 시 함유 화합물의 변이를 예방하기 위하여 조성 성분 중 AUD 수지와 안료만을 투입하여 분산하는 것이 바람직하며, 분산 조건으로는 분산 회전 속도는 900 내지 1100rpm, 액상의 온도는 30 내지 50℃ 범위 내에 있어야 한다.

상기 (1)의 아크릴에멀젼 준비단계는 고형분 35 내지 45 중량%의 아크릴 에멀젼을 준비하는 것으로 이루어진다. 상기한 아크릴 에멀젼의 준비는 앞서 기재한 바와 같다.

상기 (2)의 AUD 수지 준비단계는 고형분 35 내지 55 중량%의 AUD 수지를 준비하는 것으로 이루어진다. 상기한 AUD 수지의 준비는 앞서 기재한 바와 같다.

상기 (3)의 수지혼합물준비단계는 상기 (1)에서 수득되는 고형분 35 내지 45 중량%의 아크릴 에멀젼 50중량부에 대해 상기 (2)에서 수득되는 고형분 35 내지 55 중량%의 AUD수지 30 내지 40중량부의 비율로 혼합하여 수지혼합물을 준비하는 것으로 이루어진다.

또한, 상기 (4)의 혼합단계는 상기 (3)의 수지혼합물준비단계에서 수득된 수지성분에 안료 및 첨가제, 용제성분들을 혼합하되, 안료로서 침상형 실리카 1 내지 5 중량부 및 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 혼합시키는 것으로 이루어진다. 상기 첨가제 중의 안료를 상기 (4)의 혼합단계에 앞서 수분산처리하는 수분산처리단계;를 더 포함할 수 있다. 효율적인 수분산 처리를 위하여 안료를 지르코늄 비드(비드 입자 크기 0.8 내지 1.2㎜)를 분산매체로 하는 순환형 링밀 분산기를 사용하여 분산하되 분산 평균 입도가 5 내지 10㎛이 되도록 분산하며 분산 시 함유 화합물의 변이를 예방하기 위하여 조성 성분 중 AUD 수지와 안료만을 투입하여 분산하는 것이 바람직하며 분산 조건으로는 분산 회전 속도는 900 내지 1100rpm, 액상의 온도는 30 내지 50℃ 범위 내에 있어야 한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

실시예 1 내지 8

하기 표 3에 수지 종류 및 함량별 실시예들의 조성을 나타내고, 하기 표 4에 용제 및 첨가제 함량별 실시예들의 조성을 나타내었으며, 이들 실시예들의 조성물들의 물성들을 하기 표 5의 기준에 따라 측정하였으며, 그 결과를 여 하기 표 6에 정리하였다.

항 목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
아크릴 에멀젼 (A)	45	20	-	-
아크릴 에멀젼	-	25	45	32
AUD 수지	32	32	32	45
순수	8	8	8	8
수용성 혼합 용제	5.5	5.5	5.5	5.5
첨가제	3.5	3.5	3.5	3.5
안료	6	6	6	6
	100	100	100	100

항 목	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
아크릴 에멀젼 (A)	-	-	-	-
아크릴 에멀젼	45	45	45	42
AUD 수지	32	32	32	29.5
순수	3	9.5	7	13
수용성 혼합 용제	10.5	7	4.5	9
혼합 첨가제	3.5	3.5	5.5	3.5
안료	6	3	6	3
	100	100	100	100

시험 항 목		규 격 내 용
증착성		양호할 것
저항값	초기	2Ω
	물성시험후	임의 설정된 구간의 저항치가 2Ω 이하 유지
밀착력	초기	이상없을것/크로스커팅(2㎜, 10/10, 테이프시험)
	열충격 시험후	이상없을것/6사이클 사이클(-40℃*2시간 내지 85℃*2시간
	염수분무 시험후	이상없을것/5%염수, 35℃*24시간
낙추성		깨짐없을것/500g*50㎝
외 관		양호할 것
평가 기준 ; ◎ : 우수, ○ : 양호, △ : 보통, × : 불량

구 분	물성 시험 결과
	증착성	저항값		밀착성			낙추성	외관
		초기	물성 시험후	초기	열충격 시험후	염수분무시험후
실시예 1	△	△	×	◎	△	×	×	△
실시예 2	○	○	△	◎	○	△	△	○
실시예 3	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시예 4	○	○	○	◎	△	△	△	◎
실시예 5	◎	○	△	◎	×	×	○	◎
실시예 6	◎	○	△	◎	×	×	○	◎
실시예 7	◎	◎	◎	◎	△	△	△	◎
실시예 8	◎	△	×	◎	×	×	×	△

특히, 본 발명에 따른 플라스틱 증착용 하도 조성물은 하기 표 7의 물성을 만족하여야 한다.

항 목	개발목표
고형분율 (%)	35 내지 55%
비중 (20℃)	0.95± 0.05
점도 (20℃)	15± 2초 (Fordcup #4 )
용제함유율(%)	12± 2%
인화점	비인화성(Nonflamable)

본 발명에 따른 플라스틱 증착용 하도 조성물은 하기 표 8의 적용조건을 만족하여야 한다.

조건 항목	적용 조건
도장 도막 두께	3 내지 5㎛
도장 점도 (20℃)	15± 2 초 ( Fordcup #4 )
건조조건	75± 5℃/30분

본 발명에 따른 플라스틱 증착용 하도 조성물은 하기 표 9의 시험조건 및 판정조건에 따라 시험하였을 때, 하기 표 10의 물성을 만족하여야 한다.

시험항목	시험조건 및 판정기준
시험대상	진공 증착된 플라스틱 소재
초기저항치	▶ 시험기 : 디지털 저항 측정기(Digital Ohm Tester) ▶ 시험방법 1) EMI SPEC의 측정 지점에 준해 저항을 측정함 ▶ 판정기준 1) 저항치가 기준에 만족 할것 2) EMI SPEC에 “2Ω 이하 측정 구간이 있을것
낙추	▶ 시험대상 : 진공 증착된 플라스틱 성형품 ▶ 시험기 : 낙추 시험기, 500g 추 ▶ 시험 방법 1) 50㎝ 높이에서 정해진 지점에 1회씩 추를 떨어뜨림 ▶ 판정 기준 1) 파단면이 유리면처럼 깨짐이 없을것. (찢어짐은 허용)

항 목		세부 개발목표
증착성		양호할 것
저항값	초기	2Ω
	물성시험후	임의 설정된 구간의 저항치가 2Ω 이하 유지
밀착력	초기	이상없을것/크로스커팅(2㎜, 10/10, 테이프시험)
	열충격 시험후	이상없을것/6사이클 사이클(-40℃*2시간 내지 85℃*2시간
	염수분무 시험후	이상없을것/5%염수, 35℃*24시간
낙추성		깨짐없을것/500g*50㎝
외 관		양호할 것

또한 시료별 함유 용제가 소지에 미치는 영향을 비교한 사진들을 도 1에 나타내었으며, 본 발명의 실시예 1의 수용성 용제에 침적된 소재의 사진과 비교예 1로서 상용화된 통상의 시판 중인 유용성 용제에 침적된 소재의 사진들을 나타내었다.

또한 도 2에는 시료 도장 시 도장 도막과 소지 표면 층간의 계면형성 상태를 비교한 사진들을 나타내었으며, 여기에서 본 발명의 실시예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막을 촬영한 사진과 비교예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막을 촬영한 사진들이다.

또한 도 3은 시료의 도장 도막에 대한 내용제성을 비교한 사진들로서, 본 발명의 실시예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막의 내용제성을 촬영한 사진과 비교예 1의 도장에 의해 형성된 도장 도막의 내용제성을 촬영한 사진들이다.

본 발명에 따른 수분산성 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물은 전자파 차폐성을 위주로 하는 기능성 플라스틱 내장부품의 증착용 하도로서 사용될 수 있으며, 노트북 컴퓨터, 모바일폰 등 소형 정보산업 제품의 경우, 자체에서 발생되는 전자파 차폐 기능이 반드시 요구되므로 필요 부품에 대한 증착은 필수 공정 중의 하나가 되는 제품들에 적용될 수 있으며, 이때 증착막과 소재간의 우수한 밀착력 및 증착성, 외관 등을 얻기 위하여 증착 하도를 적용하는 데 사용될 수 있으며, 또한, 디자인 및 외관(Mirror-Effect)을 위주로 하는 플라스틱 외장부품의 증착용 하도로 사용되어, 전자파 차폐 기능을 위한 내부 증착이외에도 디자인 측면에서 외관 향상을 위한 증착이 보편화됨에 따라 외부 증착 시 소재와의 밀착성을 향상시킴과 동시에 미려한 증착 표면 형성을 위한 방법의 하나로 증착 하도를 적용시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물을 제공하는 것에 의하여, 정보산업 관련 제품의 플라스틱 부품 증착기술의 세계 표준으로 적용될 수 있으며, 그에 따라 소형화, 슬림화가 주 경향인 정보산업 분야에 있어, 소형 플라스틱 구조물의 설계 특성의 획기적인 실현이 가능하며, 세계적으로 우리나라가 정보산업 분야, 특히 휴대폰 등 소형 첨단제품 부문에 있어서, 선두그룹인 점을 감안할 때, 수용성 증착하도의 상용화 및 이에 따른 유용성 증착하도의 대체적용은 플라스틱 소재 증착 분야의 세계적인 표준으로 자리 잡을 수 있도록 할 수 있다. 또한, 환경보존 차원에서 친환경적인 수용성 도료로의 대체 적용 필요성이 증대되고 있으며, 특히 플라스틱 소재에 대한 증착용 하도의 경우, 세계적으로 관련 산업 부문의 대부분이 아시아 지역에 분포하고 있어, 수용성 증착 하도의 제조 기술의 국내 개발이 수출 시장에 미치는 파급 효과는 상당히 클 것으로 판단된다. 특히, 현재 플라스틱 증착용 하도로서 널리 적용되고 있는 유용성 도료를 대체할 수 있는 안정된 물성을 지닌 친환경적인 수용성 도료의 수출가능성은 매우 클 것으로 예상된다.

또한, 본 발명에 따른 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물을 제공하는 것에 의하여, 대기오염 방지 및 환경 오염 물질 배출 최소화에 따른 환경보존 효과와, 유용성 도료의 사용에 따른 대기오염 및 수질오염 등 환경오염 문제가 심각하게 대두되는 것을 방지할 수 있으며, 특히, 유럽의 경우, 유용성 도료에 대한 사용규제가 극히 엄격하여 대부분의 국가에서 그 사용이 금지되어 있는 추세에 비추어, 최근 들어 지구 환경보존에 대한 국제적인 규제가 마련되는 점에 대한 대비책이 되며, 이들 국가들로의 수출 등에 있어서 경쟁력을 가질 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 의하면 종래의 유용성 플라스틱 증착용 하도 조성물을 대체하여 유기용매를 사용치 않음으로써 작업환경을 개선하고, 친환경적이며, 유기용매에 의한 플라스틱 소재의 스트레스를 극소화하여 불량률을 낮추고, 도장 분진 비산의 방지로 인한 도장 불량율을 저감시키고, 우수한 도막 소지 부착성을 제공하여 높은 신뢰성을 확보하고, 그리고 건조공정의 단축으로 인하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 설계된 아크릴 에멀젼 및 AUD 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

1. 수지성분으로서 고형분 35 내지 45중량%의 수분산성 아크릴 에멀젼 수지(Acrylic Emulsion, 이하 ‘아크릴 에멀젼’이라 함) 50중량부에 대해 고형분 35 내지 55중량%의 수분산성 아크릴 우레탄 수지(Acrylic Urethane Dispersion, 이하 ‘AUD’라 함) 30 내지 40중량부(비율(3:2)); 안료로서 침상형 실리카 계열 무기 안료 1 내지 5 중량부와 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수지성분을 구성하는 수분산성 아크릴 에멀젼이 아크릴 그래프트 공중합체를 이용한 평균 분자량은 5,000 내지 40,000인 아크릴 에멀젼이고, 분산매로서는 비극성 지방족 탄화수소계의 유기용제를 사용할 수 있으며, 분산 입자는 이 분산매에 불용인 아크릴 단량체 및 폴리에스터 변성 폴리디메칠실록산 화합물, 폴리 에테르 변성 폴리디메칠실록산 화합물을 이용하여 수 마이크론(㎛) 이하의 입자 크기를 갖는 비수분산성 수지를 제조한 다음, 상기 유기용제를 물로 치환하여 수분산 아크릴 수지로 제조한 아크릴 에멀젼임을 특징으로 하는 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 첨가제 중의 안료가 5 내지 10㎛의 평균입경을 갖도록 고도로 미분화된 무기안료임을 특징으로 하는 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 조성물.
4. (1) 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼을 준비하는 아크릴 에멀젼 준비단계;

   (2) 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 수지를 준비하는 AUD 수지 준비단계;

   (3) 상기 (1)에서 수득되는 고형분 35 내지 45중량%의 아크릴 에멀젼 50중량부에 대해 상기 (2)에서 수득되는 고형분 35 내지 55중량%의 AUD 30 내지 40중량부의 비율(3/2)로 혼합하여 수지혼합물을 준비하는 수지 혼합물 준비단계; 및

   (4) 상기 (3)의 수지 혼합물 준비단계에서 수득된 수지성분에 안료 및 첨가제, 용제성분들을 혼합하되, 안료로서 침상형 실리카 1 내지 5중량부 및 첨가제로서 안정제, 표면조정제, 유동성조정제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 첨가제 1 내지 5중량부; 및 용제로서 순수 3 내지 12중량부 와, 이소프로필알코올, 노말부틸알코올, 부틸카비톨, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸아세테이트 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 수용성 용제 2 내지 7중량부로 혼합된 용제혼합물을 혼합시키는 혼합단계;

   들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 도료 조성물의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 조성물중 안료를 도막의 질김성 및 침강방지 기능을 활성화하기 위하여 상기 (4)의 혼합단계에 앞서 수분산처리하는 수분산처리단계;를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 아크릴 에멀젼 및 수분산성 아크릴 우레탄 수지를 포함하는 플라스틱 증착용 하도 도료 조성물의 제조방법.

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