KR20100067220A - 잉크젯용 광 경화성 코팅 조성물 및 코팅방법 - Google Patents

잉크젯용 광 경화성 코팅 조성물 및 코팅방법 Download PDF

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KR20100067220A KR1020080125689A KR20080125689A KR20100067220A KR 20100067220 A KR20100067220 A KR 20100067220A KR 1020080125689 A KR1020080125689 A KR 1020080125689A KR 20080125689 A KR20080125689 A KR 20080125689A KR 20100067220 A KR20100067220 A KR 20100067220A
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Abstract

본 발명은 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100 중량부; 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머 300 중량부; 광 개시제 20 중량부; 및 첨가제;로 이루어진 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 제공하며, 또한 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물은 공정 조건에 따라서 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄 아크릴레이트 수지 100중량부에 대하여 유기용매를 10~30중량부 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 접착력, 평활성, 내마모성 등이 우수하면서도 유기 용매를 전혀 사용하지 않거나, 또는 공정조건에 따라 소량을 사용하므로 환경친화적이고, 경제적인 광 경화성 코팅 조성물을 얻을 수 있다.

Description

잉크젯용 광 경화성 코팅 조성물 및 코팅방법{RADIATION CURABLE COTING COMPOSITIONS FOR INK JET AND COATING METHOD THEREOF}
본 발명은 본 발명은 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물 및 그 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축용 자재, 자동차 외장부품, 종이, 목재, 광학재료 및 최근 디스플레이 등 광경화성 하드 코팅제가 광범위하게 사용되고 있다. 특히 각종 가전제품, 대형 디스플레이 장치, 휴대폰 등에는 표면을 보호하고 스크래치를 방지하기 위해 표면에 하드 코팅 시트가 부착된다.
이와 같은 목재, 종이, 유리나 고분자 필름에 수지를 코팅하는 방법으로는 스프레이 방식, 딥(dip) 방식, 스핀 방식, 롤 방식, 플로우(flow) 방식 및 접합(lamianting) 방식 등이 있다.
그러나 상기 코팅법들은 액상 코팅물의 표면 평활성 향상을 위해 또한 점도 조절을 위해 다량의 유기용매를 사용하고 있다. 그러나, 이는 대기 환경오염, 산업재해 유발, 플라스틱 재질의 변형, 다량의 유기 용매 사용에 따른 건조라인 확보 등 많은 문제를 야기시키고 있다.
또한 코팅액이 기판에 도달하는 효율이 약 30% 이하로서, 수지의 손실이 많다. 특히 대부분의 방법에서 제품 모서리에 코팅액이 몰려 코팅 말단부에 피치 프레임(pitch frame)이 발생하는 등 표면 코팅 두께가 불균일한 문제점도 있다.
따라서, 코팅 효율을 향상시키기 위한 시도로, 한국공개특허 10-2004-002492호에는 잉크젯 프린팅 방식에 의한 코팅 조성물을 개시하고 있다. 상기 코팅 조성물은 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산 무수물, 에폭시기 함유 불포화 화합물 및 올레핀계 불포화 화합물의 공중합체; 1,2-퀴논디아지드 화합물; 및 상압에서의 비점이 180℃이상인 용매; 를 포함한다. 그러나, 상기 공개특허에 사용된 용매는 공중합체 100 중량부에 대하여 100 내지 10,000중량부를 사용하고 있어, 여전히 다량의 유기용매를 사용하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 내마모성, 내스크레치성이 우수하면서도 유기 용제를 소량 사용하거나 전혀 사용하지 않아 환경친화적이고, 경제적인 코팅막을 형성하는 잉크젯 방식용 광경화성 코팅 조성물 및 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100 중량부; 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머 300 중량부; 광 개시제 20 중량부; 및 첨가제;로 이루어진 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 제공한다.
바람직하게, 상기 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 디이소시아네이트 100 중량부; 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머 350~450 중량부; 우레탄 반응 촉매 0.05 내지 0.15 중량부; 및 중합방지제 0.01 내지 0.1 중량부; 를 혼합하여 제조될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머는 나노 실리카: 아크릴레이트 모노머가 1:2 내지 2:3의 비율로 분산되어 있을 수 있다.
또한, 상기 아크릴레이트 모노머는 히드록시 프로필 아크릴레이트; 히드록시 프로필 메타아크릴레이트; 히드록시 에틸 아크릴레이트; 히드록시 에틸 메타아크릴레이트; 1,6-헥산디올디아크릴레이트; 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트; 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트; 트리메틸올프로판에톡시화 트리아크릴레이트; 트리메틸올프로판 메톡시화트리아크릴레이트; 펜타에리쓰리톨 트라아크릴레이트; 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트; 및 이소보닐 메타아크릴레이트;로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
바람직하게, 상기 디이소시아네이트는 4-시클로 헥실렌 디이소시아네이트; 이소프론 디이소시아네이트; 2,6-톨루엔 디이소시아네이트; 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 옥타데실렌 디이소시아네이트; 4,4-디시클로 헥실 메탄 디이소시아네이트; 트리메칠 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸-1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 1,3-자일렌 디이소시아네이트; 1,4-자일렌 디이소시아네이트; 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트; 및 1,6-헥산 디이소시아네이트; 로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 조성물은 상기 광 경화성 우레탄아크릴레이트 수지 100중량부에 대하여 10~30 중량부의 유기용매를 더 포함할 수 있다.
상기 유기용매는 케톤, 아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 벤젠 및 탄소수 6~18의 고비점 지방족 탄화수소 화합물로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄 아크릴레이트 수지 100중량부 및 유기용매 10~30 중량부를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 잉크젯 헤드 노즐에 충전하는 단계; 상기 충전된 코팅 조성물을 기판으로 토출하는 단계; 및 상기 코팅 조성물이 토출된 기판에 광을 조사하는 단계; 를 포함하는 잉크젯 코팅방법을 제공한다.
또한 상기 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물의 점도는 8~20 cps 인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄 아크릴레이트 수지를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 잉크젯 헤드 노즐에 충전하는 단계; 상기 잉크젯 노즐을 40~80℃로 가열하는 단계; 상기 충전된 코팅 조성물을 기판으로 토출하는 단계; 및 상기 코팅 조성물이 토출된 기판에 광을 조사하는 단계; 를 포함하는 잉크젯 코팅방법을 제공한다.
이하 본 발명의 잉크젯용 코팅 조성물에 관하여 더욱 상세히 살펴본다.
본 발명의 한 측면에 의하면, 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머, 광 개시제 및 첨가제로 이루어진 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 제공한다.
상기 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 디이소시아네이트와 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머가 우레탄 반응을 통해 이루어진 것이다.
상기 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머란, 공지의 방법으로 나노 실리카 입자가 표면 개질되어 아크릴레이트 모노머에 분산되어 있는 형태를 말한다. 졸 상태에서 나노 실리카 입자는 액상 매질 내에 분산된다. 액상 매질로는 물 또는 메탄올, 이소프로필 알코올(iso propyl alcohol), 1-메톡시-2-프로파놀 아세테이트(1-methoxy-2-propanol acetate; PGMEA) 등의 유기 용매를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유기용매에 분산된 나노 실리카를 아크릴레이트 모노머에 분산시켜서 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머를 형성한다. 아크릴레이트 모노머는 콜로이드를 안정화시켜 아크릴레이트 모노머 내에서 나노 실리카 입자가 잘 분포되어 나노 실리카가 침전하거나 겔을 형성하지 않는다. 이때 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머는 나노 실리카: 아크릴레이트 모노머가 1:2 내지 2:3의 비율로 분산되어 있을 수 있다.
일반적으로 나노 실리카가 다량 사용되면 나노 실리카 자체의 응집에 의해 코팅 조성물의 점도가 높아진다. 그러나, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 우레탄 아크릴레이트 올리고머 제조시에 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머를 사용한 경우에는 다량의 나노 실리카를 사용함에도 나노 실리카 자체가 응집하지 않아 점도가 높아지지 않는다. 또한, 다량의 나노 실리카의 사용으로 내구성 등 기계적 물성이 향상될 뿐만 아니라 유기용매를 제거하기 위한 열 처리 과정이 필요없다.
아크릴레이트 모노머는 반응성 모노머로서, 예로서 히드록시 프로필 아크릴레이트, 히드록시 프로필 메타아크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 히드록시 에틸 메타아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판에톡시화 트 리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 메톡시화트리아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트라아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트, 이소보닐 메타아크릴레이트 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 중합금지제로는 하이드로퀴논, 하이드로퀴논모노메틸에테르, 벤조퀴논, 파라-벤조퀴논, 및 페노티아 등을 예로 들 수 있으며, 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 광 개시제로는 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에타논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-메틸-1-4-메틸티오페닐-2-몰포린-프로판-1-온, 2,4,6-트리데틸베조일-디페닐-포스핀 옥사이드, 2,4-디에틸옥산톤, 벤조페논, 벤조인메틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 이가큐어184, 아니솔메틸에테르 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광 개시제는 본 발명의 코팅 조성물을 광으로 조사할 때 자유라디칼을 생성시키고 코팅 조성물의 중합물 교차 결합을 개시시키는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 수지 조성물의 제조방법은 다음과 같다.
반응기에 디이소시아네이트 100중량부, 반응촉매 0.05~0.15 중량부, 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머 150~180 중량부를 상온(23~27℃)에서 반응시킨다. 온도를 35~45℃로 상승ㆍ유지하면서 계속 반응시킨다. NCO%가 5이하가 되면 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머를 120~200중량부를 더 첨가하여 드로핑 반응시킨다. 온도를 55~65℃로 상승ㆍ유지하면서 계속 반응시킨다. NCO%가 0이 되면 중합금지제 0.025~0.075중량부를 더 첨가하여 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 제조한다. 이에 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머를 200~300 중량부를 더 첨가하여 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 바인더를 제조한다. 상기 우레탄 아크릴레이트 바인더 100 중량부에 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머를 150~250중량부, 광개시제 및 첨가제를 첨가하여 잉크젯용 광 경화성 우레탄 아크릴레이트 수지 조성물을 제조한다.
노즐 조건, 코팅 조건 등에 따라 상이하지만, 일반적으로 잉크젯 방식으로 코팅하기 위한 코팅 조성물의 점도는 8~20 cps 이다. 이 점도를 맞추기 위해 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머의 비율을 증가시키거나, 유기 용매를 적절한 비율로 섞어 희석시킨 후 코팅할 수 있다. 유기 용매를 첨가하는 경우에는 광 경화성 우레탄 아크릴레이드 수지 조성물 100 중량부 대비 10~30중량부의 유기용매를 더 포함할 수 있다. 또는 노즐을 가열하여 점도를 조절할 수 있는 경우에는 코팅 조성물의 점도에는 제한이 없다.
본 발명의 잉크젯 방식의 코팅을 위하여 분사 장치로서 소량의 코팅액을 사용하는 버블-젯 방식이나 압전 방식을 이용한다.
도 1은 일반적인 피에조 타입의 프린트 헤드의 단면도를 나타낸다. 프린트 헤드(100)는 도시하지 않은 챔버와 적어도 1 이상의 노즐(103)을 포함한다. 챔버에 는 광 경화성 코팅제가 채워지고 통로(104)를 통해 챔버에서 광 경화성 코팅제가 노즐(103)로 공급된다. 드라이버(101)에 의해 압전 엑츄에이터(102)가 구동되면 노즐(103)에 채워진 광 경화성 코팅제의 부피가 변함으로써 기재(200)로 분사되어 코팅된다.
일반적으로 프린트 헤드의 노즐(103)은 기재에 대하여 직각으로 이루면서 형성되어 있으나, 경우에 따라 노즐(103)이 기재에 대하여 경사를 이루면서 형성되는 경우가 있다. 이 경우에는 도 1의 기재(200')와 같이 곡면을 이루는 기재도 곡면을 코팅할 수 있다.
노즐(103)을 가열하여 광 경화성 코팅제를 분사하는 경우에는 광 경화성 코팅제의 점도(8~20 cps)를 낮추기 위해 별도의 유기용매를 사용하지 않아도 점도가 높은 광 경화성 코팅제를 분사할 수 있다.
그러나, 노즐(103)을 별도로 가열하지 않고 광 경화성 코팅제를 분사하기 위해서는 광 경화성 코팅 조성물에 소량의 유기용매를 더 첨가하여 이용할 수 있다. 바람직하게는, 광 경화성 코팅 조성물 100중량부에 대하여 10~20중량부의 유기 용매를 첨가한다.
기재(200, 200')로는 석영, 유리 실리콘, 수지 등의 기판을 들 수 있다. 수지로는 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드, 폴리메타아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 염화고무, 에폭시, 아크릴로니트릴-부타디엔- 스틸렌, 이들의 공중합체 및 변성체 수지 등을 들 수 있다.
상기 기재(200, 200') 위에 코팅되는 코팅막의 두께는 우레탄 아크릴레이트 수지 조성물의 농도, 점도 또는 코팅 조건에 의해 원하는 두께로 조정할 수 있다.
상기와 같이 유기 용매가 제거된 후, 250~600 mJ/㎤ 광량의 자외선을 조사 경화하여 하드 코팅 기판을 제조할 수 있다. 광량이 250mJ/㎤ 미만이면 충분한 경화가 일어나지 않을 수 있고, 600mJ/㎤을 초과하면 과도한 빛 에너지 공급으로 유기물의 변성을 초래할 수 있고 생산효율이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 의하면, 접착력, 평활성, 내마모성 등이 우수하면서도 유기 용제를 전혀 사용하지 않거나 소량 사용하여 환경 친화적이고, 경제적인 광 경화성 코팅 조성물을 얻을 수 있다.
이하 본 발명에 관하여 실시예를 통해 상세히 설명한다.
[실시예 1]
톨루엔디이소시아네이트(바이엘사품) 348.40 중량부를 교반기, 온도계, 드로핑 장치 및 충전냉각기가 장착된 반응기에 투입한 후, 상온(25℃)에서 질소를 투입하면서 반응촉매로서 디부틸틴디라우레이트(에어프로덕트사) 0.35 중량부를 투입 하고 1분 이내에 나노 실리카가 분산된 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트(이엔비사품) 576.68 중량부를 미리 드로핑 장치에 넣어 드로핑 반응시켰다.
발열을 이용하여 반응물의 온도를 40℃로 상승시켜 유지하면서 드로핑 완료 후 NCO% 9 이하까지 반응시켰다. 이후, 나노 실리카가 분산된 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트(이엔비사품) 520 중량부를 미리 드로핑 장치에 넣어 둔 후 드로핑 반응시켰다.
발열을 이용하여 반응물의 온도를 60℃로 상승시켜 유지하면서 드로핑 완료 후 NCO% 0이하까지 반응시킨 후, 중합금지제인 하이드로퀴논 0.12중량부를 첨가하여 나노 실리카가 분산된 우레탄아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
상기에서 제조된 나노 실리카가 분산된 우레탄아크릴레이트 올리고머에 나노 실리카가 분산된 트리메티롤프로판트리아크릴레이트(이엔비사품) 226 중량부를 넣어 나노 실리카가 분산된 우레탄아크릴레이트 바인더를 제조하였다.
제조된 나노 실리카가 분산된 우레탄아크릴레이트 바인더 100중량부에 나노 실리카가 분산된 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트(이엔비사품) 100중량부, 나노 실리카가 분산된 트리메티롤프로판트리아크릴레이트(이엔비사품) 100중량부, 나노 실리카가 분산된 1.6 헥산디올디아크릴레이트(이엔비사품) 100중량부와 이가큐어184(시바스페셜러티사품) 10중량부, 벤조페논(시바스페셜러티사품) 10중량부 및 기타 첨가제를 넣어 나노 실리카가 분산된 광경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 제조하였다.
[비교예 1]
톨루엔디이소시아네이트(바이엘사품) 348.40 중량부를 교반기, 온도계, 드로핑장치 및 충전냉각기가 장착된 반응기에 투입한 후, 상온(25℃)에서 질소를 투입해면서 반응촉매로서 디부틸틴디라우레이트(에어프로덕트사) 0.35 중량부를 투입하고 1분 이내에 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트 (다우케미컬사품) 288.34 중량부를 미리 드로핑 장치에 넣어 드로핑 반응시켰다.
발열을 이용하여 반응물의 온도를 40℃로 상승시켜 유지하면서 드로핑 완료 후 NCO% 12이하까지 반응시켰다. 이후, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트 (다우케미컬사품) 260 중량부를 미리 드로핑 장치에 넣어 둔 후 드로핑 반응시켰다.
발열을 이용하여 반응물의 온도를 60℃로 상승시켜 유지하면서 드로핑 완료 후 NCO% 0이하까지 반응시킨 후, 중합금지제인 하이드로퀴논 0.12중량부를 첨가하여 우레탄아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
상기에서 제조된 우레탄아크릴레이트 올리고머에 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트(사토머사품) 226 중량부를 넣어 우레탄아크릴레이트 바인더를 제조하였다. 제조된 우레탄아크릴레이트 바인더100 중량부에 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(사토머사품) 100중량부, 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트(사토머사품) 100 중량부, 1.6 헥산디올디아크릴레이트(사토머사품) 100 중량부와 이가큐어184(시바스페셜러티사품) 10 중량부, 벤조페논(시바스페셜러티사품) 10 중량부 및 기타 첨가제를 넣어 광경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 제조하였다.
[비교예 2]
톨루엔디이소시아네이트(바이엘사품) 348.40 중량부를 교반기, 온도계, 드로핑장치 및 충전냉각기가 장착된 반응기에 투입한 후, 상온(25℃)에서 질소를 투입해면서 반응촉매로서 디부틸틴디라우레이트(에어프로덕트사) 0.35 중량부를 투입하고 1분 이내에 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트(다우케미컬사품) 288.34 중량부를 미리 드로핑 장치에 넣어 드로핑 반응시켰다.
발열을 이용하여 반응물의 온도를 40℃로 상승시켜 유지하면서 드로핑 완료 후 NCO% 12이하까지 반응시켰다. 이후, 폴리카프로락톤폴리올(Tone-0210; 다우케미컬사품) 256 중량부를 미리 드로핑 장치에 넣어 둔 후 드로핑 반응시켰다.
발열을 이용하여 반응물의 온도를 60℃로 상승시켜 유지하면서 드롭핑 완료 후 NCO% 0이하까지 반응시킨 후, 중합금지제인 하이드로퀴논 0.12중량부를 첨가하여 우레탄아크릴레이트 올리고머를 제조하였다.
상기에서 제조된 우레탄아크릴레이트 올리고머에 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트(사토머사품)) 226 중량부를 넣어 우레탄아크릴레이트 바인더를 제조하였다. 제조된 우레탄아크릴레이트 바인더100 중량부에 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(사토머사품)100중량부, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트(사토머사품) 100 중량부, 1.6 헥산디올디아크릴레이트(사토머사품) 100 중량부와 이가큐어184(시바스페셜러티사품) 10 중량부, 벤조페논(시바스페셜러티사품) 10 중량부 및 기타 첨가제를 넣어 광경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 제조하였다.
[실험예]
상기 실시예 1의 수지 100g에 메틸에틸케톤(MEK) 용매를 20g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
또한, 종래의 공지된 광 경화성 코팅 조성물에서와 같이 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 수지 100g에 각각 메틸에틸케톤(MEK) 용매를 100g을 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
상기의 코팅 조성물을 폴리카보네이트 기재에 노즐의 진행속도를 3m/분으로 하고 분사속도는 1.0cc/sec로 하여 코팅하였다. 그러고 나서 바로 자외선을 조사한 후의 코팅의 물성을 표 1에 나타냈다.
[표 1]
실시예 1 비교예 1 비교예 2
잉크젯 헤드 제팅 특성 양호 양호 양호
건조성 양호 양호 불안정
잉크젯 도트 재형성 양호 양호 불안정
코팅막 두께(㎛) 11 12 12
표면경도 6H 이상 크랙 발생 4H
접착력 100/100 90/100 85/100
투명성 양호 양호 양호
※ 표면경도(ASTM D3369) : 코팅된 시편의 평면에 45° 각도로 연필을 대고 1㎏ 하중으로 밀어 5회 측정시 긁힌 무늬 또는 코팅막의 파쇄가 2회 이상 일어나지 않는 경우 그 연필의 경도 수치를 표면 경도 수치로 한다.
※ 접착력(ASTM D3359): 경화된 코팅막에 1㎜ 간격으로 재질까지 도달할 수 있도록 가로, 세로 각각에 11개의 줄을 칼로 긋고 1㎜
Figure 112008085241327-PAT00001
1㎜ 100 칸 위에 접착력이 우수한 셀로판테이프를 붙이고 급격하게 180° 각도에 가깝게 떼어내어 이때 떨어 진 칸수를 세어 표시한다. 100/100은 기재와 완전한 접착을 의미하며 0/100은 접착력이 전혀 없음을 나타낸다.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 나노 실리카를 배제한 모노머를 사용하여 수지를 합성, 제조한 비교예 1은 실시예 1과 비교해서 모든 물성에서 현저한 차이를 보였다.
또한 상기 비교예 2의 경우처럼, 폴리카프로락톤 폴리올과 같은 다양한 변성 형태의 고관능성의 수지를 합성, 제조한 경우, 비교예 1의 물성을 많이 보완할 수 있었으나, 고분자량화에 따른 친환경적인 재료화가 어렵고, 유기재료만의 한계를 넘지 못하는 수준에서 더 이상의 물성 증가는 어렵다는 것을 알 수 있었다.
결론적으로 나노 실리카가 내재(분산)된 아크릴레이트 모노머를 사용하여 경도 등 물성이 향상되었으며, 또한, 본 발명의 광 경화성 코팅 조성물은 혼합시 침전이 없고 높은 투명성을 유지하기 때문에 코팅 도막의 투명성 유지, 코팅막의 굴절율 조절, 내스크래치성 및 내마모성 증진된다. 또한, 내후성 및 내구성 증진, 내약품성(내염수성, 내산성 등) 및 내수성 증진, 다양한 무기물 소지에 대한 부착성 증진(유리, 알루미늄 등), 표면에 친수성을 부여하여 내오염성 증진 가능, UV 경화시 컬(curl) 현상 감소(아크릴 모노머 타입), 기타 열안정성, 절연특성 등을 얻을 수 있다.
도 1은 피에조 타입의 프린트 헤드의 단면도이다.

Claims (10)

  1. 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머 100 중량부;
    나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머 300 중량부;
    광 개시제 20 중량부; 및
    첨가제;로 이루어진 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄아크릴레이트 수지를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노 실리카가 분산된 우레탄 아크릴레이트 올리고머는
    디이소시아네이트 100 중량부;
    나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머 350~450 중량부;
    우레탄 반응 촉매 0.05 내지 0.15 중량부; 및
    중합방지제 0.01 내지 0.1 중량부; 를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 나노 실리카가 분산된 아크릴레이트 모노머는
    나노 실리카: 아크릴레이트 모노머가 1:2 내지 2:3의 비율로 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아크릴레이트 모노머는 히드록시 프로필 아크릴레이트; 히드록시 프로필 메타아크릴레이트; 히드록시 에틸 아크릴레이트; 히드록시 에틸 메타아크릴레이트; 1,6-헥산디올디아크릴레이트; 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트; 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트; 트리메틸올프로판에톡시화 트리아크릴레이트; 트리메틸올프로판 메톡시화트리아크릴레이트; 펜타에리쓰리톨 트라아크릴레이트; 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트; 및 이소보닐 메타아크릴레이트;로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 디이소시아네이트는 4-시클로 헥실렌 디이소시아네이트; 이소프론 디이소시아네이트; 2,6-톨루엔 디이소시아네이트; 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,4-톨루엔 디이소시아네이트; 옥타데실렌 디이소시아네이트; 4,4-디시클로 헥실 메탄 디이소시아네이트; 트리메칠 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸-1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 1,3-자일렌 디이소시아네이트; 1,4-자일렌 디이소시아네이트; 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트; 및 1,6-헥산 디이소시아네이트; 로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 광 경화성 우레탄아크릴레이트 수지 100중량부에 대하여 10~30 중량부의 유기용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기용매는 케톤, 아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 벤젠 및 탄소수 6~18의 고비점 지방족 탄화수소 화합물로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물.
  8. 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄 아크릴레이트 수지 100중량부 및 유기용매 10~30 중량부를 포함하는 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 잉크젯 헤드 노즐에 충전하는 단계;
    상기 충전된 코팅 조성물을 기판으로 토출하는 단계; 및
    상기 코팅 조성물이 토출된 기판에 광을 조사하는 단계; 를 포함하는 잉크젯 코팅방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물의 점도는 8~20 cps 인 것을 특 징으로 하는 잉크젯 코팅방법.
  10. 나노 실리카가 분산된 광 경화성 우레탄 아크릴레이트 수지로 이루어진 잉크젯 방식용 광 경화성 코팅 조성물을 잉크젯 헤드 노즐에 충전하는 단계;
    상기 잉크젯 노즐을 40~80℃로 가열하는 단계;
    상기 충전된 코팅 조성물을 기판으로 토출하는 단계; 및
    상기 코팅 조성물이 토출된 기판에 광을 조사하는 단계; 를 포함하는 잉크젯 코팅방법.
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