KR20130078581A - 데코시트용 코팅 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데코시트용 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 데코시트용 코팅 조성물에 있어서, 아크릴 계열 고분자 수지 5~30 중량%, 슬립제 0.2~0.5 중량%, 발수제 0.1~0.2 중량%, 톨루엔 30~40중량%, 에틸아세테이트 30~40중량% 및 이소프로필 알콜 12~18중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 데코시트용 코팅 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 유연성이 좋으면서도 기계적 물성의 향상으로 내스크래치성 및 내오염성이 우수한 데코시트용 코팅 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 데코레이션 시트(이하 "데코시트"라 한다)라 함은 장롱, 책상이나 싱크대와 같은 가구에 다양한 장식을 하기 표현하기 위한 시트를 의미한다.
종래에는 폴리염화비닐(Poly vinyl chloride)계 수지 및 가연성의 폴리프로필렌수지를 사용하여 데코시트를 제조하여 사용하여 왔다. 그러나, 폴리염화비닐 소재는 물성 및 성형성이 우수하나, 환경 문제 발생의 여지가 있는 화학 제품을 사용해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 이를 대체하기 위한 재료로 폴리올레핀계 수지를 사용하기도 하였는 데, 이는 성형이 어렵고 외관 품질이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 올레핀계 수지는 내열성 및 기계적 강도가 우수하고 내약품성 및 전기절연성 등이 우수하며 무독성으로 플라스틱 필름 및 시트 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 그러나, 상기 올레핀계 수지는 고유의 점착 특성으로 인해 캘린더 등의 가공시에 롤 표면에 붙는 현상이 발생하며 특히 데코시트용 폴리염화비닐 성형체와 같이 연성을 부여할 경우 점착이 더욱 심해져 성형이 어렵고 성형 제품의 표면 및 외관 품질도 떨어지는 현상이 발생한다. 또한, 올레핀계 필름의 고유 탄성률로 인해 멤브레인 성형이 불가능한 문제점이 있다.
대한민국공개특허 제2002-0011290호 및 제2002-0011289호에서는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌수지에 무기충진제, 블로킹방지제, 활제 및 안정제 등을 혼합하여 캘린더 가공이 가능한 데코시트 조성물을 개시하고 있으나, 이 경우에는 다량의 무기 충진제를 사용하여, 기재(Base Resin)와의 상용성이 저하되어 제품으로 성형시 데코시트의 기계적 물성이 떨어지고, 내구성이 취약하며 가연성으로 연소시 불에 타는 등의 문제점이 있었다. 또한, Tg 온도가 고유의 물성인 Tg 온도가 높아서 멤브레인 성형의 문제점이 있다.
따라서, 데코시트가 유연성을 확보하면서 멤브레인 성형이 가능한 데코시트의 개발이 요구되었으며, 이를 제조할 수 있는 코팅액의 개발이 요구되었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 적절한 유연성을 유지하면서도 경도가 우수한 데코시트용 코팅 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 내오염성이 우수하며 친환경적인 데코시트용 코팅 조성물을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 데코시트용 코팅 조성물에 있어서, 아크릴 계열 고분자 수지 5~30 중량%, 슬립제 0.2~0.5 중량%, 발수제 0.1~0.2 중량%, 톨루엔 30~40중량%, 에틸아세테이트 30~40중량% 및 이소프로필 알콜 12~18중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 아크릴 계열은 PMMA인 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 PMMA의 분자량은 50,000~150,000인 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 데코시트용 코팅 조성물이 열경화방식으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 데코시트용 코팅 조성물을 이용하여 코팅하는 경우 신율이 우수하고 유연성이 높아 모서리 및 곡선부분이 매끄럽게 형성되는 동시에 경도가 우수한 효과가 있다.
본 발명에 따른 데코시트용 코팅 조성물을 이용하여 코팅하는 경우 데코시트 표면에 내스크래치성 및 내오염성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데코시트의 단면도를 나타낸 것이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 데코시트용 코팅 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 데코시트용 코팅 조성물에 있어서, 아크릴 계열 고분자 수지 5~30 중량%, 슬립제 0.2~0.5 중량%, 발수제 0.1~0.2 중량%, 톨루엔 30~40중량%, 에틸아세테이트 30~40중량% 및 이소프로필 알콜 12~18중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅 조성물은 용매인 톨루엔, 에틸아세테이트 및 이소프로필 알콜의 적절한 비율에 아크릴계열 고분자 수지와 첨가제가 공중합 반응하여 이루어질 수 있다.
코팅 조성물에 사용되는 용제로는 아크릴 계열, 우레탄 계열 및 실리콘 계열 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 아크릴계열 고분자 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 상기 아크릴계열에서는 PMMA(Poly methyl metha acrylate)를 이용하는 것이 더 바람직하다.
상기 아크릴 계열 고분자 수지가 전체 코팅 조성물에서 5~30 중량%로 구성되는 것이 바람직한 데, 상기 범위내에서 데코시트에 코팅시에 신율이 향상되는 동시에 경도가 우수한 효과가 있다.
상기 PMMA는 분자량 50,000~150,000인 것이 바람직한데, 상기 범위내에서 코팅 조성물을 이용하여 코팅층을 형성한 데코시트를 제조할 경우 신율이 더욱 향상하고 강도가 우수하다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물에는 슬립제 및 발수제를 첨가제로 포함시킬 수 있는 데, 슬립제는 내스크래치 및 코팅면의 블로킹을 방지하고 발수제는 내오염성 향상을 위해서이다.
또한, 용매로는 톨루엔, 에틸아세테이트 및 이소프로필 알콜이 혼합형성되는 데, 특히 에틸아세테이트 및 이소프로필 알콜의 적절한 조합으로 본 발명의 용매를 형성한다.
용매가 혼합되는 함량은 전체 코팅 조성물 중에서 톨루엔 30~40중량%, 에틸아세테이트 30~40중량% 및 이소프로필 알콜 12~18중량%로 혼합되는 데, 상기 범위내로 혼합될 경우 내오염성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 표면 외관이 우수하고 잔류 용제가 남지 않는 효과가 있다.
상기 코팅 조성물의 비율로 반응시켜 제조된 코팅 조성물을 이용하여 데코시트를 코팅하는 경우 3차원 성형이 가능한 탄성과 동시에 외부 자극에 견딜 수 있는 내스크래성을 갖으며, 내오염 및 외관이 우수한 데코시트를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 데코시트용 코팅 조성물은 데코시트에 코팅하는 경우 열경화시키는 것이 바람직하다. 종래의 UV경화방식의 경우 반응중 미반응 모노머가 남을 수 있으며 추후 성형시에 쉽게 크랙이 발생하여 멤브레인 성형이 불가능하다. 그러나, 상기 열경화 방식의 코팅은 UV경화방식과 비교하여 경화 후에도 탄성이 좋아 성형가공성이 우수한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 코팅 조성물을 데코시트에 코팅하는 경우, 코팅방식은 특별히 제한되지 않으며, 그리비아, 마이크로그라비아, 슬롯다이 및 립다이 등으로 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데코시트의 단면도를 나타낸 것이다.
상기 데코시트는 코팅층 140, 제1스킨층 120, 기저층 110 및 제2스킨층 130으로 이루어져 있다.
상기 본 발명의 일실시예에 따른 기저층 110은 비정질 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET-A)로 구성된다. 상기 기저층 110이 PET-A로 구성됨으로써 열안정성 및 투명도가 우수하도록 유지할 수 있다.
또한, 제1스킨층 120 및 제2스킨층 130은 글리콜 변성 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET-G) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)로 구성된다.
상기 글리콜 변성 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET-G)에 포함되는 글리콜 변성 폴리에틸렌텔레프탈레이트 (Glycol modified polyethylene terephthalate: PET-G) 수지는 텔레프탈산 (Terephthalic acid: TPA)과 에틸렌글리콜 (Ethylene glycol: EG), 사이클로 헥산 디 메탄올 (Cyclohexanedimethanol: CHDM)을 공중합한 비정질 수지로서 우수한 가공성과 성형성, 인쇄성이 우수하고, 수축으로 인한 변형이 없으며 내 충격성이 우수하고 소각 또는 화재 발생시, 염소 가스가 발생하지 않고 환경 호르몬 등의 유해성분이 없는 특성이 있어서, 본 발명에 따른 데코시트에 포함되는 재료로서 적합하다.
상기 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 결정성 폴리머로서 스킨층을 이루는 경우 내용제성 및 유연성을 향상시키는 특성이 있다. 즉, 코팅층 140과 코팅시에 하드코팅액이 제1스킨층 120으로 스며들지 않게 하는 효과가 있다. 또한 내용제성이 좋아지며 이로 인해 스킨층이 손상되지 않으며 신율이 높아지는 장점이 있다. 또한 PBT가 스킨층에 혼합됨으로써 성형온도를 낮추어 높은 신율이 높아지며 데코시트에 백탁현상을 개선할 수도 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 PBT는 고유점도(Ⅳ)가 0.8 내지 0.9dl/g인 것이 바람직하다. 상기 범위내에서 PET-G와 혼합이 잘 이루어지며 내용제성으로 좋아지며 이로인해 기재가 손상되지 않고 신율이 높아진다.
상기 제1스킨층 120 및 제2스킨층 130은 상기 PET-G 및 PBT가 혼합됨으로써 본 발명의 데코시트는 유연성이 확보되어 3차원의 멤브레인 성형이 가능하다.
또한 상기 제1스킨층 120 및 제2스킨층 130은 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET-G) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)가 5.5 : 4.5 내지 7:3의 몰비로 혼합되는 것이 바람직하며, 6:4의 몰비로 이루어지는 것이 더 바람직하다. 상기 범위에서 혼합되는 경우 PET-G와 PBT의 혼합물에 대한 Tg가 내려가게 되어, 후공정시에 낮은 온도로도 가공이 가능한 장점이 있다.
한편, 상기 제1스킨층 120 및 제2스킨층 130은 PCTG(poly(cyclohexylene dimethylene terephthalate), glycol)를 더 포함하여 형성될 수도 있다. PET-G와 PBT의 혼합이 잘 이루어지게 하기 위해 혼합시에 상기 PCTG를 혼합하여 제1스킨층 120 및 제2스킨층 130을 형성할 수 있다. 상기 제1스킨층 120 및 제2스킨층 130에 PCTG의 혼합비율은 PET-G, PBT 및 PCTG가 5:4:1 내지 6:3:1 몰비인 것이 바람직하다. 상기 범위에서 상기 물질들의 혼합이 잘 이루어지게 되며, Tg가 내려가게 되어, 후공정시에 낮은 온도로도 가공이 가능하다.
또한 상기 제1스킨층 120, 기저층 110 및 제2스킨층 130 중 1이상의 층에는 안료가 포함될 수 있는데, 상기 안료는 TiO2, Pigment Yellow 및 Pigment Blue 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한 상기 제1스킨층 120, 기저층 110 및 제2스킨층 130인 3개층의 두께는 약 200 내지 400㎛인 것이 바람직하다. 상기 3개층 두께가 200㎛ 미만인 경우 멤브레인 성형시 쉽게 손상되는 문제점이 발생하고, 400㎛를 초과하는 경우에는 멤브레인 성형시 가공온도 상승 및 작업성이 저하되는 문제점이 있다.
또한 상기 코팅층 140은 상기에서 설명한 코팅 조성물을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 아크릴 계열 고분자 수지 5~30 중량%,
슬립제
0.2~0.5 중량%, 발수제 0.1~0.2 중량%, 톨루엔 30~40중량%, 에틸아세테이트 30~40중량% 및 이소프로필
알
콜 12~18중량%로 이루어지는 코팅 조성물을 이용하여 코팅층 140을 형성한다.
상기 코팅층 140의 두께는 약 3 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 상기 코팅층 140의 두께가 5㎛ 미만인 경우에 멤브레인 성형시 제1스킨층 120의 표면 광택 변화 발생할 수 있고 내오염성이 저하되는 문제점이 있으며, 10㎛ 초과하는 경우에 표면 처리 작업시 속도가 저하되고 멤브레인 성형시 코팅층 140에 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 상기 코팅층 140의 상면에는 보호필름층을 더 포함하여 상기 데코시트를 보호할 수 있다(미도시). 상기 보호필름층의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 투명한 PP, PC 및 PE 등으로 이루어질 수 있다. 상기보호 필름은 약 5 내지 10㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 데코시트는 열 성형에 적합하다. 열 성형이란 열가소성 수지의 시트를 가열/연화시켜, 진공(vacuum) 또는 압공(press)을 하여 형상을 만드는 방법이다. 상기 열 성형이란 용어는 진공성형 (vacuum forming), 프레스성형 (pressure forming), 매치드 몰드 성형(matched mold forming) 및 이들의 조합 등 다양한 시트 가공 기술을 포함하는 포괄적인 의미로 사용되는 데, 일반적인 열성형 공정은 피딩(feeding), 클램핑(clamping), 히팅(heating), 쉐이핑(shaping), 쿨링(cooling) 및 트리밍(trimming) 등의 순서로 이루어진다. 주로 압출 등에 의해 얻어진 시트를 성형기에 공급하면 (feeding), 이것을 틀에 완전히 고정시키고 (clamping), 성형온도까지 가열한 후 (heating), 진공 또는 공기압 등에 의해 성형(shaping)하게 된다. 성형이 완료되면 적절한 냉각과정(cooling)과 트리밍(trimming) 공정을 거쳐서 성형품이 얻어진다.
상기 열 성형은 사출성형(injection molding), 중공성형(blow molding), 사출중공성형(injection blow molding)등 경쟁관계에 있는 타 가공법들에 비해 상대적으로 약 1~10 기압정도 낮은 압력에서 성형이 이루어지므로 강도가 다소 떨어지는 값싼 재질의 몰드(mold)를 이용할 수 있으며, 따라서 부피가 큰 경우에도 최소의 비용으로 성형할 수 있다. 또한 측벽 (side wall)이 극히 얇거나, 두께 대 면적비가 충분히 낮은 부품의 경우에는 성형시간이 극단적으로 짧으며 상당량의 부품을 효율적으로 대량생산할 수 있으므로 타 성형법으로는 기대하기 힘든 높은 성형만족도를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 데코시트는 멤브레인 성형에 적합하다. 멤브레인 성형(membrane forming)이란 프레스성형(press forming)과 진공성형(vacuum forming)을 결합한 형태로서, 가열 후 프레스성형과 진공성형이 동시에 일어난다.
본 발명에 따른 데코시트는 유연성이 높아 모서리 및 곡선부분이 매끄럽게 형성되고 신율이 우수한 장점이 있으며, 표면은 내스크래치성이 우수하며, 내오염성 또한 우수한 특징이 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예
1
기저층 PET-A를, 제1스킨층 및 제2스킨층으로 PET-G 및 PBT가 혼합비율이 6:4의 몰비로 혼합되어 형성되며 상기 기저층의 두께는 300㎛로 형성하였다. 또한, 기저층에 안료로 TiO2를 첨가하였다. 한편, 코팅층을 형성하는 데, PMMA 수지 14 중량%, 슬립제 0.3 중량%, 발수제 0.1 중량%, 톨루엔 35.6중량%, 에틸아세테이트 35.6중량% 및 이소프로필 알콜 14.4중량%로 코팅 조성물을 형성하여 제1스킨층 위에 코팅하였다. 코팅층은 10㎛두께로 열 건조 방식으로 하여 데코시트를 제조하였는 데, 이는 멤브레인 성형으로 제조하였다.
실시예
2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 코팅층을 형성하는 데, PMMA 수지(분자량 약100,000) 15 중량%, 슬립제 0.3 중량%, 발수제 0.1 중량%, 톨루엔 35중량%, 에틸아세테이트 35중량% 및 이소프로필 알콜 14.7중량%로 코팅 조성물을 형성하여 제1스킨층 위에 코팅하였다.
실시예
3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제1스킨층 및 제2스킨층은 PCTG가 더 혼합하였으며, PET-G, PBT 및 PCTG의 혼합비율은 6:4:1로 하여 데코시트를 제조하였다.
비교예
1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 제1스킨층 및 제2스킨층은 PET-G 단독으로 형성하고 코팅 조성물은 PMMA 수지(분자량 약100,000) 21 중량%, 슬립제 0.3 중량%, 발수제 0.1 중량%, 톨루엔 35중량%, 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone) 44.6중량%로 코팅 조성물을 형성하여 제1스킨층 위에 코팅하였다.
비교예
2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 제1스킨층 및 제2스킨층은 PET-G 단독으로 형성하고 코팅 조성물은 PMMA 수지(분자량 약100,000) 15.6 중량%, 슬립제 0.3 중량%, 발수제 0.1 중량%에 톨루엔(30중량%)과 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 (propylene glycol monomethyl ether(PGME)) (30중량%), 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone)(24중량%) 혼합용매로 코팅 조성물을 형성하여 제1스킨층 위에 코팅하였다.
※ 시험방법
(1) 신율평가
데코시트용 탑레이어 필름을 각각 25mm폭×100mm길이의 샘플로 잘랐다. 1㎏중량(9.8 N/2.5mm)을 사용하는 방향을 따라 필름을 향방시키고 10분간 놓아둔 후 신율을 측정하였다.
(2) 스크래치성 시험(연필경도 시험(고하중평가))
연필경도 시험기에 의해 시험을 행하였다. 시험기가 수평위치일 때에 연필의 앞부분이 데코시트에 대하여 750g의 하중을 주도록 시험기를 설정한 것 이외에는, JIS K 5600-5-4에 따라 시험을 행하였다.
(3) 내오염성 평가
산 또는 알칼리 종류(식초, 커피, 간장 등)를 데코시트에 떨어뜨린 후 24시간 후에 닦아낸 후에 검사하였다.
1 : 흔적이 안 보이는 수준
2 : 자세히 보아야 흔적이 조금 보이는 수준(0.30m 에서 식별가능)
3 : 흔적이 보이는 수준(0.75m 거리에서 식별 가능)
4: 흔적이 잘 보이는 수준(1.5m 에서 식별가능)
| 구 분 | 신율(%) | 스크래치성(연필경도) | 내오염성 평가 | 외관 |
| 실시예 1 | 280 | 1H | 1 | 양호 |
| 실시예 2 | 260 | F | 1 | 양호 |
| 실시예 3 | 250 | 1H | 1 | 양호 |
| 비교예 1 | 160 | B | 2 | 백화 및 핀홀 |
| 비교예 2 | 155 | HB | 3 | 무지개빛 보임 |
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
Claims (4)
- 데코시트용 코팅 조성물에 있어서,
아크릴 계열 고분자 수지 5~30 중량%, 슬립제 0.2~0.5 중량%, 발수제 0.1~0.2 중량%, 톨루엔 30~40중량%, 에틸아세테이트 30~40중량% 및 이소프로필 알콜 12~18중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 아크릴 계열은 PMMA인 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물.
- 제2항에 있어서,
상기 PMMA의 분자량은 50,000~150,000인 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 데코시트용 코팅 조성물은 열경화방식으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 데코시트용 코팅 조성물.
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