KR20110026572A - 자외선 미러 코팅용 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물품의 표면에 코팅되어 자외선 경화되었을 때 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되는 자외선 미러 코팅용 조성물에 관한 것이다.

본 발명은, 평균 입경 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 4∼14중량%와, 다관능 모노머 5∼15중량%와, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5∼25중량%와, 광개시제 1∼5중량%와, 케톤계 용제 5∼20중량%와, 탄화수소계 용제 3∼10중량%와, 아세테이트계 용제 10∼30중량%와, 광휘도 개선제를 포함한 첨가제 1∼8중량%를 포함하여 이루어진 자외선 미러 코팅용 도료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 자외선 미러 코팅용 도료 조성물은, 종래의 금속 증착막을 대신하여 제품 소재의 표면에 코팅 및 자외선 경화되었을 때 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되며, 최종 제품에 코팅된 도막이 쉽게 박리되지 않아 제품의 상품 가치를 향상시키는 효과가 있다.

자외선 미러 코팅, 도료 조성물, 알루미늄 페이스트, 고휘도, 금속 광택

Description

자외선 미러 코팅용 도료 조성물{Paint composition for ultraviolet mirror coating}

본 발명은 도료 조성물에 관한 것으로서, 특히 물품의 표면에 코팅되어 자외선 경화되었을 때 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되는 자외선 미러 코팅용 조성물에 관한 것이다.

휴대폰의 외관을 형성하는 케이스의 예에서도 알 수 있듯이 각종 물품의 표면에는 물품의 외관미와 내오염성 및 내스크래치성을 향상시켜 해당 물품의 소비를 촉진하는 성과를 얻기 위해 도장 처리를 하는 경우가 많다. 특히, 요즘에는 플라스틱 소재의 물품 표면에 금속성의 광택을 부여함으로써 고급스러움 느낌을 주는 메탈릭 도료를 사용하기도 한다.

또, 최근에는 자외선(Ultraviolet : UV) 경화형 도료를 이용함과 아울러 주석이나 알루미늄과 같은 금속 소재를 증착시킴으로써 고휘도의 금속성 광택을 부여하는 자외선 코팅 및 진공 증착 기술이 휴대폰과 화장품 용기 등에 두루 적용되고 있다.

예를 들어, 제품 소재의 표면에 고휘도의 펄(pearl) 효과를 구현하기 위한 비전도 주석 증착 공정의 경우, UV 라인에서 소재의 표면에 하도(primer) 도료로서 자외선 경화형 도료를 스프레이 방식으로 코팅하고 건조시킨 다음, 증착기에서 주석을 가열 및 증발시켜 그 증기로써 하도 위에 증착막을 형성하고, 다시 UV 라인에서 중도 도료와 상도 도료의 순으로 스프레이 작업하여 제품을 완성하고 있다. 그런데, 이러한 공정은 제품을 UV 라인으로부터 증착기로 이동시키고 다시 UV 라인으로 이동시키는 데에 따르는 불편함과 제품 불량 발생의 문제가 있고, 제조 단가가 비쌀 뿐만 아니라, 최종 제품의 사용시 증착막이 쉽게 박리되는 문제가 있다.

따라서, 위와 같이 소재의 표면에 금속 증착막을 형성하지 않고도 고휘도의 금속성 광택을 부여할 수 있는 도료 조성물의 개발로 상기 문제점들을 개선함과 아울러 기술 경쟁력과 제품 경쟁력을 확보할 수 있게 되는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 금속 증착막을 대신하여 제품 소재의 표면에 코팅 및 자외선 경화되었을 때 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되는 자외선 미러 코팅용 도료 조성물을 제공하는 데에 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자외선 미러 코팅용 도료 조성물은, 평균 입경 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 4∼14중량%와, 다관능 모노머 5∼15중량%와, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5∼25중량%와, 광개시제 1∼5중량%와, 케톤계 용제 5∼20중량%와, 탄화수소계 용제 3∼10중량%와, 아세테이트계 용제 10∼30중량%와, 광휘도 개선제를 포함한 첨가제 1∼8중량%를 포함하여 이루어지며, 상기 자외선 경화형 수지가 광개시제에 의해 중합반응이 개시됨에 따라 활성 래디컬이 모노머 및 올리고머와 반응하고 성장하면서 경화되는 과정에서 광휘도 개선제와 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아세테이트계 용제가 알루미늄 분말 입자를 감싸게 되어 미러감의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 된다.

상기 구성에 있어서, 상기 첨가제에는 퍼짐성 개선제와 슬립 에이전트가 더 포함될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 종래의 금속 증착막을 대신하여 제품 소재의 표면에 코팅 및 자외선 경화되었을 때 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되며, 최종 제품에 코팅된 도막이 쉽게 박리되지 않아 제품의 상품 가치를 향상시키는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 휴대폰 케이스와 같은 제품의 소재 표면에 코팅됨과 아울러 자외선(Ultraviolet : UV)에 의해 경화되었을 때 거울 표면의 느낌 같은 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 발현하게 되는 도료 조성물로서, 이를 자외선 미러 코팅용 도료 조성물이라 칭한다.

본 발명의 자외선 미러 코팅용 도료 조성물은 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합한 알루미늄 페이스트(aluminium paste), 다관능 모노머(multi-functional monomer), 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane Acrylate Oligomer), 광개시제(photoinitiator), 케톤(Ketone)계 용제, 탄화수소계 용제, 아세테이트(Acetate)계 용제, 그리고 광휘도 개선제를 비롯한 기타 첨가제를 구성 요소로 포함하고 있다. 그리고, 자외선 경화형 수지가 광개시제에 의해 중합반응이 개시됨에 따라 활성 래디컬이 모노머 및 올리고머와 반응하고 성장하면서 경화되는 과정에서 광휘도 개선제와 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아세테이트계 용제가 알루미늄 분말 입자를 감싸게 되어 미러감의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 된다.

본 발명의 도료 조성물 총합 100중량%에 대한 구체적인 성분과 조성 및 조성범위의 한정 이유 등은 다음과 같다.

먼저, 상기 알루미늄 페이스트는, 평균 입경이 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지에 혼합하여 형성한 것으로서, 본 발명의 도료 조성물 총합 100중량% 중에 4∼14중량%가 함유된다. 상기 알루미늄 분말은 입경이 4㎛보다 작거나 30㎛보다 클 경우에는 미러감의 금속성 광택을 발현할 수 없게 된다. 또, 알루미늄 페이스트의 함량이 4중량% 미만일 경우에는 상기 광휘도 개선제와 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아세테이트계 용제에 의한 은폐력이 저하되고, 14중량%를 초과할 경우에는 광휘도가 현저히 떨어진다.

상기 다관능 모노머는 예를 들어 하이드록시 에틸 아크릴레이트(Hydroxy ethyl acrylate :HEA), 하이드록시 에틸 메틸 아크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate :HEMA), 하이드록시 프로필 아크릴레이트(Hydroxy propyl acrylate :HPA), 트리메틸 올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane ariacrylate : TMPTA) 등으로서, 함량 범위는 5∼15중량%이며, 5중량% 미만일 경우 도막의 강도가 약해지고, 15중량%를 초과할 경우 도막에 균열이 발생할 수 있게 된다.

상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 알리파틱 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic urethane acrylate)를 예로 들 수 있는데, 함량 범위가 5∼25중량%로서, 5중량% 미만일 경우에는 반응성이 느려지며, 25중량%를 초과할 경우에는 도료의 건조가 느려지고 평활성에 나쁜 영향을 미치게 된다.

상기 광개시제는 상기 다관능 모노머와 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 반응을 촉진시키는데, 아세토 페논(Aceto phenon)계 등이 적용된다. 광개시제의 함량 범위는 1∼5중량%로서, 1중량% 미만일 경우에는 도료의 건조가 느려지고, 5중량%를 초과할 경우에는 도장면이 부식된 느낌을 주게 되므로, 1∼5중량% 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 케톤계 용제는 예컨대 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone)으로서, 접착력을 향상시키는 데에 필요한 유기용제인데, 증발속도가 빠르기 때문에 증발하면서 도막에 미러감 효과를 증가시키게 된다. 케톤계 용제의 함량은 5∼20중량%로서, 5중량% 미만일 경우에는 도료의 접착력이 나빠지고, 20중량%를 초과할 경우에는 도막의 표면이 거칠어지게 된다.

상기 탄화수소계 용제는 톨루엔(Toluene)이 대표적인데, 증발속도가 느리기 때문에 도료의 접착력을 향상시키게 되고, 도료의 퍼짐성을 좋게 하는 유기 용제이다. 탄화수소계 용제의 함량은 3∼10중량%로서, 3중량% 미만일 경우에는 도료의 접착력이 나빠지고, 10중량%를 초과할 경우에는 소지 침식이 일어날 수 있다.

상기 아세테이트계 용제는 에틸 아세트로서 증발하면서 도막에 미러감 효과 를 증가시키는 역할을 하며, 도료의 용해력을 높여준다. 그 함량은 10∼30중량%로서, 10중량% 미만일 경우와 30중량%를 초과할 경우에는 모두 광휘도가 나빠지는 문제가 생기므로, 10∼30중량%를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 첨가제로는 광휘도 개선제뿐만 아니라 퍼짐성 개선제와 슬립 에이전트(Slip Agent)를 포함한다. 광휘도 개선제는 도막에 줄무늬 현상이 발생하는 것을 방지하면서 고휘도를 개선하게 되는데, 상표명 'Lactimon' 제품이 사용될 수 있다. 그리고, 퍼짐성 개선제는 열안정성과 재도장성을 향상시키는 첨가제로서 폴리아크릴레이트 용액이 사용될 수 있다. 또, 슬립 에이전트는 도장 소재의 수윤성을 향상시키고 도료의 슬립성을 극대화시키는 첨가제로서, 실리콘계의 슬립 에이전트가 적용될 수 있다. 이들 첨가제는 1∼8중량% 범위 내에서 소량으로 첨가되는 것이 바람직하다.

다음에서는, 상기와 같이 구성된 본 발명의 자외선 미러 코팅용 도료 조성물이 미러감의 고휘도 금속성 광택을 발현하는 메카니즘에 대해 설명한다.

일반적으로 자외선 경화형 수지는 수지 분자 구조 내에서 불포화기 성분인 비닐(Vinyl)기를 가지고 있기 때문에, 약 260∼420nm 파장의 자외선을 받으면 광개시제가 활성화되면서 자유 래디컬의 개시반응을 통해 가교결합과 고분자화를 일으킴으로써 경화가 된다.

본 발명의 자외선 미러 코팅용 도료 조성물에 대해 자외선이 조사되면, 광개시제가 분해되어 활성 래디컬을 형성하게 된다(개시반응). 그리고, 이 활성 래디컬 은 모노머(다관능 모노머) 및 올리고머(우레탄 아크릴레이트 올리고머)와 반응하여 별도의 큰 래디컬을 형성하게 되며, 다시 다른 모노머 및 올리고머와 반응하여 더 큰 래디컬을 성장하는 방식으로 계속하여 순간적인 반응으로 불용불융의 망상 구조를 형성하면서 성장한다(성장반응). 이렇게 성장하는 래디컬은 모노머와 올리고머를 끌어당겨 연쇄반응을 일으킴으로써 경화되는데(연쇄이동반응), 이때 도료속에 함유되어 있는 광휘도 개선제와 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아세테이트계 용제가 알루미늄 페이스트의 알루미늄 입자를 감싸안으면서 미러감의 금속성 광택을 나타내게 된다. 이러한 반응과정에서, 케톤계 용제와 탄화수소계 용제 및 아세테이트계 용제는 반응에 참여하지는 않고 접착력과 퍼짐성 및 광휘도를 향상시키는 역할만 하고 휘발한다. 그리고 알루미늄 입자가 만일 30㎛ 보다 클 경우에는 상기 연쇄이동반응시 일반 메탈릭과 같은 입자성을 띄게 되며 미러감이 표현되지 않는다. 상기 래디컬이 일정 크기 이상으로 성장하면 래디컬이 상실되어 반응이 종료된다(정지반응).

<실시예 및 신뢰성 테스트>

다음에서는 본 발명에 따른 자외선 미러 코팅용 도료 조성물의 실시예와 비교예 및 이에 대한 신뢰성 테스트 결과를 설명한다.

본 발명의 실시예로는, 평균 입경 21㎛의 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 10중량%와, 다관능 모노머로서 하이드록 시 에틸 아크릴레이트(HEA) 12중량%와, 우레탄 아크릴레이트 모노머 19중량%와, 광개시제 3중량%와, 케톤계 용제인 메틸 에틸 케톤 17중량%와, 탄화수소계 용제인 톨루엔 7중량%와, 아세테이트계 용제인 에틸 아세테이트 25중량%와, 첨가제로서 광휘도 개선제와 퍼짐성 개선제 및 슬립 에이전트 7중량%로 구성된 것을 취하였으며, 이를 시편의 표면에 도포하였다.

그리고, 본 발명과 대비되는 비교예1로는, 평균 입경 21㎛의 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 16중량%와, 다관능 모노머로서 하이드록시 에틸 아크릴레이트(HEA) 16중량%와, 우레탄 아크릴레이트 모노머 13중량%와, 광개시제 3중량%와, 케톤계 용제인 메틸 에틸 케톤 17중량%와, 탄화수소계 용제인 톨루엔 7중량%와, 아세테이트계 용제인 에틸 아세테이트 21중량%와, 첨가제로서 광휘도 개선제와 퍼짐성 개선제 및 슬립 에이전트 7중량%로 구성된 것을 취하였으며, 이를 시편의 표면에 도포하였다.

또, 비교예2로서, 평균 입경 21㎛의 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 20중량%와, 다관능 모노머로서 하이드록시 에틸 아크릴레이트(HEA) 17중량%와, 우레탄 아크릴레이트 모노머 15중량%와, 광개시제 3중량%와, 케톤계 용제인 메틸 에틸 케톤 15중량%와, 탄화수소계 용제인 톨루엔 4중량%와, 아세테이트계 용제인 에틸 아세테이트 19중량%와, 첨가제로서 광휘도 개선제와 퍼짐성 개선제 및 슬립 에이전트 7중량%로 구성된 것을 취하였으며, 이를 시편의 표면에 도포하였다.

상기와 같은 본 발명에 대해 신뢰성을 확인하기 위하여, 실시예와 비교예1 및 비교예2의 시편에 대하여 기계적 스트레스와 화학적 스트레스, 내마모성, 내충격성, 온도 스트레스를 각각 시험하였으며, 그 시험 결과는 다음의 표 1과 같다.

<표1>

		본 발명 실시예	비교예1	비교예2
기계적 스트레스	연필경도 시험	합격	합격	합격
	밀착력 시험	합격	합격	불합격
화학적 스트레스	알코올 러빙시험	합격	합격	불합격
	내산성 시험	합격	불합격	불합격
	내화장품 시험	합격	합격	불합격
내마모성	내마모 시험	합격	불합격	불합격
내충격성	낙추시험	합격	합격	불합격
온도 스트레스	열충격 시험	합격	합격	불합격
	고습저장 시험	합격	합격	불합격
	내열탕 시험	합격	불합격	불합격

상기 연필경도(pencil hardness) 시험은 연필의 선단 모서리 부분을 사포로 평탄하게 한 뒤, 45°경사로 1kgf의 하중으로 시험면에 위치시켜 연필심의 방향으로 2회를 실시하였으며, 시편에 코팅된 도료가 벗겨지거나 긁힘이 있는지를 테스트하였다. 또, 상기 밀착력 시험(x-cut test)은 칼날을 사용하여 시편에 가로 및 세로 1mm 간격으로 각 11개소에 선을 긋고, 테이프를 시편 표면에 기포가 발생하지 않도록 접착시킨 뒤, 15°각도로 신속히 잡아당기는 과정을 3회 실시함으로써, 테이프에 입방자 이탈이 전체면적기준 5% 이내이고 표면 박리현상이 없는 경우를 합격으로 판정하였다.

상기 알코올 러빙 시험은 에탄올을 적신 면포를 하중 500gf, 속도 20cpm, 스트로크 30mmm로 시편에 마찰시켜 250회 이내에서 코팅 벗겨짐이 없는 경우를 합격으로 판정하였다. 그리고, 상기 내산성 시험은 실온(30∼35℃) 상태로 pH 4.6 용액 이 담긴 밀폐용기에 시편을 48시간 침지시켜, 시편의 초기 상태와 대비하여 변화가 없을 경우를 합격으로 판정하였다. 또, 상기 내화장품 시험은 자외선 차단용 선탠크림(SPF 30∼40)을 시편의 표면에 도포하고, 50℃, 95% Rh(상대습도)의 조건에서 24시간 동안 저장 후에 X-컷을 1회 실시함으로써, 시편의 초기 상태와 비교하여 변화가 없을 경우를 합격으로 판정하였다.

상기 내마모 시험은 RCA 시험기를 사용하여 275g의 하중과 80사이클로 실시함으로써, 시편의 모재가 노출되거나 색대비 현상이 없을 경우를 합격으로 판정하였다.

상기 낙추시험은 500gf 하중의 구를 50cm의 높이에서 2회 낙하시켜 시편의 이상 유무를 확인하였으며, 크랙이 없는 경우를 합격으로 판정하였다.

상기 열충격 시험은 시편을 -40℃ ↔ 85℃의 조건으로 각 45분씩 48시간(32 사이클) 온도 변화를 일으켜 실온에서 2시간 방치한 후, X-컷 1회를 실시함으로써, 시편의 초기 상태와 대비하여 변화가 없을 경우를 합격으로 판정하였다. 또, 상기 고습저장 시험은 시편을 60℃, 95% Rh(상대습도)의 조건에서 48시간 동안 방치하고 다시 실온에서 2시간 방치한 후, X-컷 1회를 실시함으로써, 시편의 초기 상태와 대비하여 변화가 없을 경우를 합격으로 판정하였다. 그리고, 상기 내열탕 시험은 증류수를 95∼100℃로 유지시켜 20분간 침지한 뒤, 1시간 방치하여 시편의 초기 상태와 대비하여 변화가 없을 경우를 합격으로 판정하였다.

위와 같은 조건에서 시험한 결과, 본 발명의 실시예는 상기 시험 조건 모두에서 합격 판정을 받았으나, 비교예1의 경우는 내산성 시험과 내마모성 시험 및 내 열탕 시험에서 불합격 판정을 받았고, 비교예2의 경우는 연필경도 시험을 제외한 모든 시험에서 불합격 판정을 받았다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 제시된 자외선 미러 코팅용 도료 조성물이 기계적/화학적 및 온도 스트레스에 우수한 성능을 보임과 아울러 내마모성과 내충격성이 우수함을 알 수 있었다.

한편, 도 1은 알루미늄 페이스트를 이용한 일반적인 메탈 코팅 상태의 소재 표면을 예시한 사진이고, 도 2는 종래의 진공 증착 기술이 적용된 소재의 표면을 예시한 사진이며, 도 3은 본 발명에 따른 자외선 미러 코팅용 도료 조성물이 코팅된 소재의 표면을 예시한 사진이다.

이들 사진에 보이는 것처럼, 본 발명의 자외선 미러 코팅용 도료 조성물에 의해 가장자리 부분이 코팅되어 있는 소재의 코팅면은, 종래의 일반적인 메탈 코팅 상태의 소재 표면에 비해 우수하면서 종래의 진공 증착 기술이 적용된 소재와 대등한 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 나타냄을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 알루미늄 페이스트를 이용한 일반적인 메탈 코팅 상태의 소재 표면을 예시한 사진이다.

도 2는 종래의 진공 증착 기술이 적용된 소재의 표면을 예시한 사진이다.

도 3은 본 발명에 따른 자외선 미러 코팅용 도료 조성물이 코팅된 소재의 표면을 예시한 사진이다.

Claims (2)

1. 평균 입경 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 4∼14중량%;

   다관능 모노머 5∼15중량%;

   우레탄 아크릴레이트 올리고머 5∼25중량%;

   광개시제 1∼5중량%;

   케톤계 용제 5∼20중량%;

   탄화수소계 용제 3∼10중량%;

   아세테이트계 용제 10∼30중량%; 및

   광휘도 개선제를 포함한 첨가제 1∼8중량%를 포함하여 이루어진 자외선 미러 코팅용 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 첨가제에는 퍼짐성 개선제와 슬립 에이전트가 더 포함된 것을 특징으로 하는 자외선 미러 코팅용 도료 조성물.

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