KR20120036549A

KR20120036549A - 내지문성이 우수한 다층 도막 및 다층 도막을 갖는 제품

Info

Publication number: KR20120036549A
Application number: KR1020100098293A
Authority: KR
Inventors: 김상호; 조용주
Original assignee: 유림특수화학 주식회사
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-18
Also published as: KR101223412B1

Abstract

본 발명은 가전제품, 모바일 폰 등의 전자제품의 외면에 형성되어 내지문성이 우수하며, 유분, 지문 자국 등을 용이하게 제거할 수 있는 다층 도막 및 다층 도막을 갖는 제품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다층 도막은 휴대 전화, 가정용 전기 제품, 화장품 케이스 등 디자인성이 요구되는 다양한 물품에 활용되어 제품의 미관을 향상시킬 수 있다.

Description

내지문성이 우수한 다층 도막 및 다층 도막을 갖는 제품{MULTILAYER COATING FILM WITH EXCELLENT ANTI-FINGERPRINT PROPERTY AND PRODUCT WITH THE SAME}

본 발명은 내지문성이 우수한 다층 도막 및 다층 도막을 갖는 제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가전제품, 모바일 폰 등의 전자제품의 외면에 형성되어 내지문성이 우수하며, 유분, 지문 자국 등을 용이하게 제거할 수 있는 다층 도막 및 다층 도막을 갖는 제품에 관한 것이다.

현재 가전제품, 모바일 폰 등에 적용되는 소재로는 플라스틱이 주종을 이루고 있으며, 플라스틱 소재의 응용은 이 같은 제품들을 포함하여 자동차 부품, 전기 부품, 일반 가정용품에 이르기까지 적용 범위가 다양해지고 있다.

이처럼 다양한 제품에 플라스틱을 적용하는 이유는 플라스틱은 가볍고 열에 의한 성형이 용이하여 다양한 모양으로 제조할 수 있으며, 그 자체로도 내구성 및 충격성이 강한 장점이 있기 때문이다.

통상적으로 이러한 플라스틱 제품을 소재의 오염을 방지하고, 용제에 대한 저항성 등 내화학성을 높이며, 우수한 심미감을 부여하기 위하여 도장 과정을 거치게 된다.

최근에는 휴대 전화, 가정용 전기 제품, 화장품 케이스 등 디자인성이 요구되는 물품에 있어서는 도장 과정에서 내지문성이 향상될 것이 요구되고 있다.

그러나 일반적으로 휴대 전화, 가정용 전기 제품, 화장품 케이스 등에 상도 도료를 도장한 표면은 손에 묻어있는 유분이나 지문 자국이 쉽게 묻어나며 잘 지워지지 않는 문제점이 있다.

본 발명자들은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 도료에 대해 예의 연구를 거듭하였고, 도료의 표면 장력을 낮추어 오염된 표면을 쉽게 지울 수 있도록 특수 변성 모노머와 전기 음성도가 큰 불소 변성 첨가제를 상도 도료에 포함시켜 도장하는 경우 내지문성이 우수할 뿐만 아니라, 도료의 살오름성, 작업성이 양호하여 기존의 U.V. 도료 작업 방식으로 도장이 가능하며, ABS, PC 또는 ABS/PC 얼로이(alloy) 등과 같은 다양한 수지에 적용 가능하여 가전제품, 모바일폰, 인터넷폰 등의 제품에 다양하게 활용할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 내지문성이 우수한 다층 도막 및 다층 도막을 갖는 제품을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내지문성이 우수할 뿐만 아니라, 도료의 살오름성, 작업성이 양호하여 기존의 U.V. 도료 작업 방식으로 도장이 가능하며, 다양한 수지에 적용이 가능한 내지문성 다층 도막을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하도층 및 상도층으로 구성된 다층 도막으로서,

상기 상도층은 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 내지 35 중량부, 아크릴레이트 모노머 30 내지 40 중량부, 광개시제 1 내지 5 중량부, 에틸셀로솔브 5 내지 15 중량부, 이소프로필알콜 10 내지 20 중량부, 에틸아세테이트 5 내지 15 중량부, 크실렌 5 내지 15 중량부 및 첨가제 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 상도 도료 조성물을 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 내지문성이 우수한 다층 도막을 제공한다.

본 발명에서 상기 상도 도료 조성물의 이와타 컵 점도계에 의해 측정한 점도는 9.5 내지 10.0 초인 것이 바람직하다.

상기 상도 도료 조성물에 포함되는 첨가제로는 전기 음성도가 큰 불소 변성 첨가제가 사용될 수 있다.

상기 상도층은 하도층 상에 상도 도료 조성물을 도포하여 형성한 후 800?1200 mJ/cm²의 조사량으로 U.V. 조사 과정을 수행하여 경화된다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 하도층은 3?4 ㎛의 두께로 형성되며, 상기 상도층은 18?20 ㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상술한 하도층 및 상도층으로 구성된 내지문성이 우수한 다층 도막이 형성된 제품을 제공한다.

본 발명은 ABS, PC 또는 ABS/PC 얼로이(alloy) 등과 같은 다양한 수지에 적용 가능한 내지문성이 우수한 다층 도막을 제공함으로써, 휴대 전화, 가정용 전기 제품, 화장품 케이스 등 디자인성이 요구되는 다양한 물품에 활용되어 제품의 미관을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이하 본 발명에 따른 내지문성이 우수한 다층 도막을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 내지문성이 우수한 다층 도막은 기재 상에 하도층 및 상도층이 순차적으로 형성된 구조를 가진다.

기재로는 ABS, PC 또는 ABS/PC 얼로이 등과 같은 다양한 고분자 수지 등으로 이루어진 기재를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

기재 상의 하도층은 상도층과 기재와의 부착성을 향상시키고 다양한 색상을 형성하는 역할을 하며, 상기 상도층은 도막의 표면 질감, 신뢰성 및 내지문성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 하도층은 일반적으로 공지된 하도 도료 조성물을 사용할 수 있으며 각종 컬러 도료를 도장하여 형성될 수 있다.

상기 하도층의 두께는 3?4 ㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 하도층의 두께가 3 ㎛ 미만인 경우 소지 은폐력이 저하되고 티(dust) 커버가 안될 수 있으며, 하도층의 두께가 4 ㎛ 초과인 경우 미건조에 따른 핀홀의 발생 등으로 인하여 외관이 불량해질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 하도층은 아크릴 레진 15 내지 25 중량부, 메틸이소부틸케톤 30 내지 40 중량부, 에틸아세테이트 1 내지 10 중량부, 부틸아세테이트 10 내지 20 중량부, 이소부틸이소부틸레이트 10 내지 20 중량부, 카본블랙 1 내지 5 중량부 및 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 하도 도료 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.

보다 상세하게는 상기 하도층은 하도 도료 조성물, 경화제 및 희석제를 100 : 10 : 150 중량비로 배합한 후 이를 기재 상에 도포하여 형성될 수 있다.

상기 경화제로는 폴리이소시아네이트 80 내지 90 중량부 및 부틸아세테이트 10 내지 20 중량부를 포함하여 구성된 것을 사용할 수 있다.

상기 희석제로는 메틸이소부틸케톤 45 내지 55 중량부 및 디아세톤알콜 45 내지 55 중량부를 포함하여 구성된 것을 사용할 수 있다.

상기 상도층은 하도층 상에 형성되며, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 내지 35 중량부, 아크릴레이트 모노머 30 내지 40 중량부, 광개시제 1 내지 5 중량부, 에틸셀로솔브 5 내지 15 중량부, 이소프로필알콜 10 내지 20 중량부, 에틸아세테이트 5 내지 15 중량부, 크실렌 5 내지 15 중량부 및 첨가제 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 상도 도료 조성물을 도포하여 형성된다.

본 발명에서 상도 도료 조성물은 고밀도의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하여 유분의 침투를 방지할 수 있으며, 첨가제로서 불소계 첨가제를 포함하여 물침투를 방지함으로써 내지문성을 향상시킬 수 있다.

상기 상도 도료 조성물에서 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량이 25 중량부에 미달하면 작업성 및 내지문성이 저하될 수 있으며, 35 중량부를 초과하는 경우 반응성과 경도가 상승하여 신뢰성이 저하될 수 있다.

한편, 상기 상도 도료 조성물의 이와타 컵 점도계에 의해 측정한 점도는 9.5 내지 10.0 초인 것이 바람직하다. 상기 상도 도료 조성물의 점도가 9.5초에 미달하면 상도층을 형성하거나 이물질을 커버하지 못할 수 있으며, 상기 상도 도료 조성물의 점도가 10.0초를 초과하면 작업성이 떨어지고 레벨링이 나빠질 수 있다.

상기 상도층은 하도층 상에 도포한 후 건조 과정을 거쳐 형성될 수 있으며, 상기 건조 과정에서 건조 온도는 50 내지 60 ℃로 유지하는 것이 바람직하다. 건조 온도가 50 ℃에 미달하는 경우 건조 불량으로 부착성, 신뢰성이 나빠지는 문제가 있으며, 건조 온도가 60 ℃를 초과하는 경우 과경화로 인하여 부착성이 떨어지는 문제가 있다.

상기 상도층의 두께는 18?20 ㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 상도층의 두께가 18 ㎛ 미만인 경우 부착력 및 신뢰성이 저하될 수 있으며, 상도층의 두께가 20 ㎛ 초과인 경우 미건조로 인하여 부착력, 면상태 및 신뢰성이 저하될 수 있다.

상술한 하도층 및 상도층을 기재 상에 순차적으로 형성한 후 800?1200 mJ/cm²의 조사량으로 U.V. 조사 과정을 수행하여 경화시킴으로써 본 발명의 내지문성이 우수한 다층 도막을 형성한다.

U.V. 조사 과정에서 조사량이 800 mJ/cm²에 미달하는 경우 하도층의 표면 경도가 저하되어 부착성이 나빠질 수 있으며, 조사량이 1200 mJ/cm²을 초과하는 경우 하도층에 균열이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 설명한다. 하지만 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

하기 표 1에 기재된 도료, 경화제 및 희석제를 사용하여 하도층 및 상도층을 형성하여 다층 도막을 제조하였다. 하도층 형성시 하도 도료 조성물로는 유레카 락 BK6 #6567(유림특수화학(주))을 사용하였으며, 경화제로는 유레카 경화제 #9000(유림특수화학(주))를 사용하였으며, 희석제로는 유레카 신나 #3850(유림특수화학(주))를 사용하여 각각 100:10:150 중량비로 배합한 후 이를 도포하여 하도층을 형성하였다. 이후, 상도 도료 조성물로서 유레카 U.V #96000(EC)(유림특수화학(주))를 하도층 상에 도포하여 상도층을 형성하여 다층 도막을 형성하였다. 상기 다층 도막에서 하도층 및 상도층의 두께는 각각 3?4 ㎛ 및 18?20 ㎛이였으며, 상기 하도층 및 상도층을 형성하기 위한 각 도료 조성물의 점도는 각각 60± 2 KU(25℃) 및 9.5?10.0 초(IWATA CUP)이었다. 도장 과정에서 부스 온도/습도는 20?25℃/55?65%, 스프레이건 구경은 1.0?1.3 mm, 공기 압경은 2.5?3.5 kgf/cm²이였으며, 건조 온도 및 시간은 하기 표 1과 같다. 상기 도료 및 희석제는 유림특수화학(주)의 제품으로 하기 표 2 내지 5의 조성을 갖는다.

유레카 U.V #96000(EC)

성분	함량( 중량부 )
우레탄 아크릴레이트 올리고머	25~35
아크릴레이트 모노머	30~40
광개시제	1~5
에틸셀로솔브	5~15
이소프로필알콜	10~20
에틸아세테이트	5~15
크실렌	5~15
첨가제	0.5~2

유레카 락 BK6 #6567

성분	함량( 중량부 )
아크릴레진	15~25
메틸이소부틸케톤	30~40
에틸아세테이트	1~10
부틸아세테이트	10~20
이소부틸이소부틸레이트	10~20
카본 블랙	1~5
첨가제	1~5

유레카 경화제 #9000

성분	함량( 중량부 )
폴리이소시아네이트	80~90
부틸아세테이트	10~20

유레카 신나 #3850

성분	함량( 중량부 )
우레탄 아크릴레이트 올리고머	30~40
아크릴레이트 모노머	1~10
광개시제	1~5
크실렌	10~20
에틸아세테이트	15~25
부틸아세테이트	15~25
첨가제	0.1~2

성능 평가

상기 실시예에 따라 제조된 본 발명의 다층 도막의 성능을 다음과 같은 항목에 대해 평가하였다.

1) 외관

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편에 대해 육안으로 판정하여 변색, 부풀음, 크랙 등이 없는지 평가하였고, 평가 결과, 변색, 부풀음, 크랙이 나타나지 않았다.

2) 부착력

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편 상에 칼날로 가로 1mm x 세로 1mm 간격으로 11개씩 선을 그어 100개의 바둑눈을 도막 깊이로 형성하고 스카치 테이프(3M #610)를 기포 발생 없이 부착한 후 90° 각도로 신속히 잡아 당김을 5회 연속 실시하였다. 이때 각 바둑눈의 박리 여부를 관찰하여 면적의 1/5 이상 박리된 바둑눈이 있으면 "박리", 그렇지 않은 경우 "합격"으로 평가하였다. 평가 결과 박리 현상이 나타나지 않아 “합격”으로 평가되었다.

3) 내마모성( RCA )

마모성 시험기에 275g의 하중으로 상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편에 대해 마모성 시험을 연속 50회 실시하였다. 이때 도막의 현저한 벗겨짐이나 손상이 없을 시 양호한 것으로 평가 하였다. 평가 결과 벗겨짐이나 손상이 나타나지 않았다.

4) 연필경도

Mitsubishi UNI 연필 중 경도가 H인 연필 끝 선단을 샌드페이퍼(No.400) 표면에 수직으로 갈아서 45°각도로 1Kg/㎠의 힘을 상기 실시예에서 제조한 도막 시편에 가하고 심의 방향으로 약 3mm/sec 속도로 길이 약 20mm의 굵기의 위치를 변화하면서 2회 실시하였고, 도막에 남아 있는 연필의 흑연을 고무지우개 또는 면으로 닦아내어 상태를 확인하였다. 이때 도막에 긁힘이나 박리가 발생되는지를 평가하였다. 평가 결과 긁힘이나 박리 없이 양호한 상태를 나타내었다.

5) 에탄올러빙

지우개 마모 시험기를 사용하여 에틸알콜(순도 99.9% 이상)을 면포에 적신 다음 상기 실시예에서 제조한 도막 시편에 대해 500 gf/㎠의 하중으로 30 mm 폭을 속도 20 Cpm을 적용하여 왕복 150회를 러빙하였다. 이때 도막의 부착력 및 광택변화 발생 여부를 평가하였다. 평가 결과 부착력이 양호하고 광택변화가 발생하지 않았다.

6) 염수분무

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편을 염수 분무 시험기에 넣고 35℃, 72시간 조건에서 5% NaCl 용액을 분무하였다. 이후 시편을 확인한 결과 변색이나 들뜸 또는 도막의 부식이 발생하지 않았다.

7) 진동내마모성

연마석 PKF 10K 3에 RKK15P 1과 물 2ℓ를 진동내마모 테스트기에 투입한 후, 상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편을 넣고 2시간 동안 컴파운드(FC-120) 용액과 물을 투입하여 테스트기를 가동하였다. 이후 시편을 관찰한 결과 뚜렷한 벗겨짐이 발생하지 않았다.

8) 내자외선

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편을 자외선 시험기에 넣고 15W, UVB 광원에 72시간 동안 시편을 방치했다. 이후 시편을 관찰한 결과 별다른 변색이 일어나지 않았다.

9) 내화장품성

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편에 썬탠 크림(자외선 차단지수(SPF 45))을 바른 후 온도가 80± 2℃, 상대습도가 80± 5%로 조건이 설정된 항온항습기에 24시간 넣어둔 후 다시 꺼내어 실온에서 4시간 방치하였다. 이후 도막에 광택변화가 발생하였는지와 부착력은 양호한지를 평가하였다. 평가 결과 광택변화 및 박리가 발생하지 않았다.

10) 침전실험

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편이 물에 잠긴 상태로 온도가 80± 2℃, 상대습도가 80± 5%로 조건이 설정된 항온항습기에 4시간 넣어둔 후 다시 꺼내어 실온에서 2시간 방치한 후 외관 및 부착력을 평가하였다. 평가 결과 외관이 양호하며 박리가 발생하지 않았다.

11) 고온고습

상기 실시예에 따라 제조된 다층 도막의 시편을 항온항습 시험기(또는 Dry Oven)에 넣고 80℃, 80% R.H에서 24시간 방치하였다. 이후 시편을 관찰한 결과 변색, 부풀음, 크랙 및 부착 박리가 일어나지 않았다.

Claims

하도층 및 상도층으로 구성된 다층 도막으로서,
상기 상도층은 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 내지 35 중량부, 아크릴레이트 모노머 30 내지 40 중량부, 광개시제 1 내지 5 중량부, 에틸셀로솔브 5 내지 15 중량부, 이소프로필알콜 10 내지 20 중량부, 에틸아세테이트 5 내지 15 중량부, 크실렌 5 내지 15 중량부 및 첨가제 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 상도 도료 조성물을 하도층 상에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 1에 있어서,
상기 상도 도료 조성물의 이와타 컵 점도계에 의해 측정한 점도는 9.5 내지 10.0 초인 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 1에 있어서,
상기 상도 도료 조성물에 포함되는 첨가제는 불소 첨가제인 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 1에 있어서,
상기 상도층은 하도층 상에 상도 도료 조성물을 도포하여 형성한 후 800?1200 mJ/cm²의 조사량으로 U.V. 조사 과정을 수행하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 1에 있어서,
상기 하도층은 아크릴 레진 15 내지 25 중량부, 메틸이소부틸케톤 30 내지 40 중량부, 에틸아세테이트 1 내지 10 중량부, 부틸아세테이트 10 내지 20 중량부, 이소부틸이소부틸레이트 10 내지 20 중량부, 카본블랙 1 내지 5 중량부 및 첨가제 1 내지 5 중량부를 포함하는 하도 도료 조성물, 경화제 및 희석제를 100 : 10 : 150 중량비로 배합한 후 이를 기재상에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 5에 있어서,
상기 경화제는 폴리이소시아네이트 80 내지 90 중량부 및 부틸아세테이트 10 내지 20 중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 5에 있어서,
상기 희석제는 메틸이소부틸케톤 45 내지 55 중량부 및 디아세톤알콜 45 내지 55 중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 1에 있어서,
상기 하도층은 3?4 ㎛의 두께로 형성되며, 상기 상도층은 18?20 ㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 내지문성이 우수한 다층 도막.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 다층 도막이 형성된 제품.