KR20140141741A - 수계 상도 코팅 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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송은주
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(주) 딜라이트오브서피스앤컬러
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Abstract

본 발명은 유기-무기 하이브리드형 수계 상도(하드) 코팅조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 팽윤성 층상규산염, 실리카 또는 실란, 유기바인더 수지를 주성분으로 하는 수계 하드코팅조성물 및 코팅조성물 제조방법을 제공한다. 팽윤성 층상규산염은 코팅조성물내의 실란화합물, 실리카 및 유기 바인더 수지와의 혼화성 및 분산안정성을 개선시키는 역할을 하고, 궁극적으로는 상도코팅막의 하도층과의 부착력, 표면경도 및 내마모성을 향상시키고, 특히 내충격성을 개선한다.

Description

수계 상도 코팅 조성물 및 그 제조방법{Water-borne top coating formulations and a method of the same}
본 발명은 휴대전자기기 또는 가전기기 외장부품 또는 케이스 표면에 표면보호 및 부가기능 구현을 위한 하드코팅용 수계 코팅조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
투명플라스틱 물질은 높은 투명성과 내충격성, 경량성, 성형의 편리성 등과 같은 장점으로 인해 그 동안 유리를 사용해 왔던 많은 분야에서 대체 재료로 각광받고 있다. 또한 최근 들어서는 정보통신의 급속한 발달로 인하여 핸드폰, 박막트랜지스터 액정표시장치 등의 투명표시창에도 사용되고 있으며, 헤드램프 렌즈, 테일라이트 렌즈, 선루프 등의 자동차 부품과 안경렌즈, 카메라 등의 광학재료, 고속도로 방음벽 그리고 건축물에까지도 이러한 투명 플라스틱 재료가 많이 사용되고 있다. 이러한 투명 플라스틱 물질로는 폴리카보네이트 수지(PC), 폴리메틸메타크릴레이트 수지(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET), 디에틸렌글리콜비스아릴카보네이트 수지(CR-39), 폴리스티렌 수지(PS), 폴리올레핀 수지 등이 있다.
상기 재질의 합성수지 성형품은 표면의 내마모성이 부족하기 때문에 주변의 오염물질이나 먼지 혹은 세정과정에서 표면에 손상을 받기 쉽다. 그리고 상기 표면에 발생한 손상은 투광성 및 기타 성능을 저하시키기 때문에 성형품의 상품가치를 손상시키게 된다. 따라서 다양한 수계 및 용제계 하드코팅을 보호하고자 하는 기재 표면에 코팅하여 이를 해결한다.
또한, 최근 하드코팅 기술분야에서는 기본적으로 요구되는 표면 물성의 만족 뿐 아니라 코팅재료나 공정의 원가절감, 환경 또는 인체 유해 물질 발생량 저감을 위한 친환경 소재 및 공정개발을 요구하고 있다.
상기와 같은 투명 플라스틱의 단점을 해결하여 내마모성을 증진시키기 위한 여러 가지 시도가 행하여져 왔다. 대한민국 특허출원 제 89-2892호 및 영국 특허출원 제 2044787A호에서는 착색 가능한 내마모성 실록산계 피복조성물에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 이 피복조성물은 경화시 변색이 일어나고, 저장안정성이 불량하여 장기간 사용하는 것이 불가능하며, 경시변화에 따른 내마모성의 저하 및 피막층의 박리현상이 발생하는 단점이 있다. 일본국 특허 출원 제 57-2735호, 제 62-9266호, 제 53-30361호도 상기와 유사한 피복조성물에 대하여 개시하고 있으나, 경화 도중의 변색, 경시변화에 따른 피복액 자체의 변색, 피막의 내마모성 및 내후성 불량 등과 같은 문제점이 노출되었다. 대한민국 특허출원 96-20734, 98-38432, 98-30203 등에도 내마모성 피복 조성물이 개시되어 있으나 내마모성 증가를 위한 콜로이드 실리카를 표면개질 없이 사용하고 있기 때문에 저장안정성이 떨어지며 다습한 환경에서 코팅시 콜로이드 실리카의 빠른 응집으로 인하여 코팅막의 표면에 결함이 쉽게 형성되어 습도 변화시 작업안정성이 떨어진다는 단점이 있다. 또한 미국특허 제 3,708,225호, 3,986,997호, 3,976,497호, 4,027,073호, 4,159,206호, 4,177,315호 및 대한민국특허 출원 2000-43249호 등에는 콜로이드 실리카, 실리카겔 혹은 복합산화물 등의 무기 산화물 나노 미립자를 알코올 및 물 등의 가수분해 매체 중에서 가수분해 가능한 실란과 결합하여 형성한 내찰상성 피복 조성물이 공지되어 있다. 그러나, 가수분해 가능한 실란의 유기그룹이 단분자 형태로 존재하기 때문에 상기 언급한 발명과 같이 저장안정성이 떨어지며 다습한 환경에서 코팅시 콜로이드 실리카의 빠른 응집으로 인하여 코팅막의 표면에 결함이 쉽게 형성되어 습도 변화시 작업안정성이 떨어진다는 단점이 있다. 또, 특허 출원번호 10-2007-0128785에서는 아크릴레이트로 처리된 무기물 나노입자를 도입하여 분산제 또는 안정제를 사용하지 않고도 투명성이 높고 내찰상성 등 물리적 강도가 우수한 하드코팅액 조성물 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 나노 실리카/실란 함유 유기-무기 하이브리드형 수계 코팅조성물에서 음이온성 표면전하를 나타내는 층상실리케이트 미립자를 혼합하여 조성물 내에서 실란/실리카 및 유기바인더 수지와의 혼화성 및 분산성/분산안정성을 향상시켜 코팅조성물의 저장안정성, 습도변화에 따른 작업안정성을 개선함과 더불어 코팅 후 경화시 바인더 조성물의 결합력을 강화시켜 부착성, 내수성, 내용제성, 표면경도, 내마모성, 및 내충격성과 같은 표면물성을 개선하는 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 폴리우레탄, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 멜라민수지, 폴리아크릴, 폴리에스터, 수성에폭시 수지, 비닐아세테이트 코폴리머, 폴리에틸렌옥사이드 가운데 선택되어지는 1종 이상의 수계 합성수지 5 ~ 50 중량부, 수분산 무기 금속산화물 나노입자 1 ~ 10 중량부, 0.5 ~ 5.0 알콕시 실란화합물, 팽윤성 층상규산염 0.5 ~ 5.0 중량부, 나머지는 기타 첨가제와 용매인 물로 구성된 코팅 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 명세서에서 '팽윤성 층상규산염'이란 이차원 층상구조를 갖는 규산염 가운데, 물 또는 유기용매 중에서 상기 물 또는 유기용매 분자가 층간에 삽입되어 규산염층을 팽창시키고, 궁극적으로 용액 중에서 격자층의 박리화(exfoliation)가 유도되어 콜로이드상을 형성할 수 있는 규산염을 의미한다.
본 발명에서 수 팽윤성 층상규산염은 합성 및 천연 점토가 동등하게 바람직하다. 대표적인 팽윤성 층상규산염으로는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 바이델라이트(beidellite), 논트로나이트(nontronite), 사포나이트(saponite) 등을 포함하는 스멕타이트(smectite)계 점토, 버미큘라이트(vermicullite), 합성운모 (synthetic mica), 카네마이트(kanemite), 마가다이트(magadiite), 케냐이트(kenyaite) 등을 들 수 있다. 상기 층상규산염의 양이온교환능 (cation exchange capacity; CEC)은 50 내지 150 mequiv./100 g 이 바람직하다. CEC 가 50 미만인 경우 수용액중에서 효과적인 팽윤이 일어나지 않아 투명한 콜로이드상 물질의 형성이 어렵고,반대로 150을 초과하는 경우도 역시 층간 정전기적 상호작용이 너무 강하기 때문에 효과적인 팽윤이 발생하지 않아 콜로이드상 형성이 어렵다. 상기 층상규산염의 입자크기는 특별하게 제한되지 않고 사용될 수 있으나 0.001 내지 30 ㎛의 크기가 바람직하며, 특히 10 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 입자의 크기가 30 ㎛를 초과하는 경우 팽윤에 의해 콜로이드 형성이 효과적이지 않으며, 콜로이드가 형성된 이후에는 침전이 발생하여 콜로이드의 안정성이 떨어지는 문제점을 갖게 된다. 또한, 무기입자의 크기가 크기 때문에 최종적으로 얻어지는 코팅막의 투명도가 현저하게 저하된다.
실란화합물은 층상규산염과 층간 그라프팅 (Grafting) 반응을 통해 나노레벨의 복합체를 형성할 수 있다. 물 및 알콜을 용매로 하고 층상규산염을 첨가하고 분산시킨 후 실란을 투입하고, 가수분해 촉매를 소량 첨가하여 실란화합물의 층상실리케이트 층간으로의 그라프팅 반응을 유도할 수 있다.
본 발명에서 실란의 그라프팅에 적용될 수 있는 층상실리케이트는 통상의 천연 또는 합성 점토 뿐 아니라 일차적으로 층간양이온을 유기물이나 고분자 물질로 층간삽입을 통하여 개질된 소위 유기 점토 (organo clays)도 동등하게 적용될 수 있다.
상기 알콕시실란으로는, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프포폭시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 디페닐에톡시비닐실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라페녹시실란, 테트라아세톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필디메틸메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필디메틸에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필디메틸프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메틸실록시)실란, 3-아크릴옥시 프로필트리메톡시실란,3-아크릴옥시 프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시 프로필트리프로폭시 실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란 또는 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)-트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)-트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 클로로프로필트리에톡시실란, 트리메톡시시릴프로필디에틸렌트리아민, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 베타(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리스(메톡시에톡시)실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필페닐디에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 등이 있으며 상기 알콕시실란은 하나 또는 둘이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 필요한 경우, 알콕시 실란의 가수분해를 촉진시키기 위하여, 금속산화물의 종류에 따라 적절한 산 또는 염기촉매를 사용할 수 있다. 이때 첨가되는 산 또는 염기촉매는 상기 분산액의 고형분에 대하여 0.001~2 중량%인 것이 바람직하다. 산촉매로는 아세트산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로설폰산, 파라-톨루엔산, 트 리클로로아세트산, 폴리인산, 피로인산, 요오드산, 주석산 또는 과염소산을, 염기촉매로는 가성소다, 암모니아, 수산화칼륨, n-부틸아민, 디-n-부틸아민, 트리-n-부틸아민, 이미다졸 또는 과염소산암모늄 등이 사용될 수 있다.
알콕시 실란의 층간삽입에 의한 그라프팅 반응은 80 ~ 100도의 온도범위에서 2 ~ 24시간 환류 교반하면서 실시하는 것이 바람직하다.
층상실리케이트와 알콕시실란의 그라프팅 반응이 완료되면 증류수와 알콜 혼합용매(부피비로 1:1)로 3회 세척 및 원심분리를 반복하여 미반응 알콕시실란이 제거된 겔상 층상실리케이트-실란 복합체를 제조한다.
상기 층상규산염-실란의 화합물은 층상규산염 및 실란 기준으로 각각 0.5 내지 5 중량부 범위가 바람직하다. 0.5 중량부 미만의 경우 층상실리케이트와 실란의 코팅조성물 및 코팅막에서의 원하는 기능의 발현이 부족하고, 5 중량부를 초과하는 경우 코팅조성물에서의 상분리 및 코팅막에서의 막균일도를 저해하는 요인이 될 수 있다.
상기방법으로 제조한 층상규산염-실란의 복합체를 유기 수지 바인더에 분산시켜 콜로이드상 분산상을 제조한다.
본 발명에서 수성 유기바인더는 통상의 수분산 수지는 특별하게 제한 없이 이용될 수 있다. 대표적으로 수분산 에멀젼형 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 수지, 폴리에스터 수지, 멜라민 수지, 에멀젼형 비닐아세테이트 공중합체 수지, 폴리에틸렌 분산수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리비닐알콜 수지, 폴리에틸렌글리콜 수지, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체 수지. 수분산 에폭시 수지 등이 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 수지의 물성을 조절하기 위하여 기능기의 도입 또는 방향족 치환과 같은 수지 유도체들도 제한 없이 사용될 수 있다. 상기의 유기바인더 수지는 통상적으로 열경화에 의한 경화방식에 적합한 수지이다.
층상규산염-실란복합체와 유기 바인더의 분산을 통상적인 분산방법이 특별하게 제한되지 않고 적용될 수 있다. 예를 들면 교반에 의한 분산, 볼-밀, 비드-밀, 롤-밀, 초음파 분산 등이 콜로이드형 분산상을 제조하는데 이용될 있다.
본 발명은 또 코팅막의 물리적 특성, 특히 표면경도, 내마모성, 내충격성, 내스크래칭성 등을 개선하기 위하여 무기 금속산화물 나노입자를 추가 할 수 있다.
상기 나노크기 금속산화물로는 대표적으로 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나가 단독 또는 혼합되어 첨가될 수 있다. 입자의 크기는 5 ~ 50 nm 이하가 바람직하다. 입자의 크기가 5nm 이하의 경우는 입자가 응집에 의한 분산성 불량과 코팅액의 장기보관 안정성 저하의 문제를 일으킨다. 반면에 50nm 초과되면 입자의 침강에 의한 코팅액의 안정성 저하, 코팅막에서의 투명도 저하의 문제를 일으킨다.
본 발명의 코팅조성물에는 나노크기의 금속산화물 미립자가 0.1 ~ 10.0 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 금속산화물 미립자의 함량이 0.1 이하의 경우는 상기한 기능을 충분하게 기대할 수 없으며, 10.0 중량부를 초과하는 경우는 코팅막의 투명도 저하, 코팅막의 부착력 불량에 원인을 제공한다.
본 발명의 코팅 조성물에서는 통상의 코팅조성물에서와 같이 다양한 코팅액의 물성이나 코팅막의 물성 및 신뢰성을 조절하기 위하여 코팅첨가제를 첨가할 수 있다. 대표적인 코팅첨가제로는 습윤제, 표면장력개선제, 점도 조절제, 부착력 개선제, 소포제, 경화촉진제, 광택제, 크랙 및 크레터링 방지제 등이 있다.
전체적으로 하드코팅용 수계 코팅조성물의 구성은 고형분 기준 유기 바인더 수지는 5.0 ~ 50.0 중량부, 무기 금속산화물 나노입자 1.0 ~ 10.0 중량부, 층상규산염이 0.5 ~ 5.0 중량부, 실란화합물이 0.5 ~ 5.0 중량부, 기타 첨가제와 용매인 물이 30.0 ~ 93.0 중량부 이루
이 단계까지 본 발명에 의한 코팅조성물의 제조방법을 정리하면 다음과 같다. 제조공정도는 도 1에 도식적으로 나타내었다.
먼저, 팽윤성 층상실리케이트를 물에서 분산시켜 수분상 콜로이드를 제조하는 단계, 이어서 알콜 용매에 희석시킨 알콕시 실란을 첨가하고, 소량의 가수분해 촉매를 첨가하고, 가온 교반하면서 실란의 가수분해 및 층상입자 표면 그라프팅 반응을 유도단계, 세척과 분리를 반복하여 실란-층상규산염 복합체 겔을 얻는 단계, 상기 복합체 겔을 유기 바인더 수지와 혼합하하고 분산하는 단계, 무기 금속수산화물 나노입자를 혼합하는 단계, 기타 첨가제를 첨가하여 혼합, 분산하는 단계를 거쳐 최종 하드코팅 조성물을 제조한다.
본 발명에 의한 하드코팅 조성물은 다양한 방법으로 원하는 기재의 코팅에 적용될 수 있다.
코팅기질의 형태에 따라서 유동코팅법(flow coating), 스핀코팅법(spin coating), 딥코팅법(dip coating), 바코팅법(bar coating), 또는 롤코팅법(Roll Coating)을 사용하여 플라스틱 기재에 도포하고, 가열처리함으로써 고경도의 보호피막을 얻는 것이 가능하다. 코팅기재간의 접착을 증가시켜 주기 위해서 일반 고분자 기재의 경우는 산 혹은 염기를 이용한 에칭 공정 및 코로나, 플라즈마 방전과 같은 전처리 공정을 사용할 수 있다.
상기 하드코팅 조성물의 코팅 후 경화조건은 배합비나 성분에 따라서 다소 차이가 있으나 일반적으로는 기재의 연화점 미만의 온도인 60~150℃에서 5분~4시간 경화함으로써 목적하는 경도의 보호피막을 얻을 수 있다.
본 발명은 팽윤성 층상규산염의 층간삽입 반응 특징을 이용한 하드코팅용 수계 코팅조성물을 제공하므로써 환경 및 인체 유해 물질의 사용이나 배출을 최소화 할 수 있는 친환경 코팅기술을 제공하고, 응용제품의 경제성을 개선하는 효과가 있다. 또한, 층상규산염-실란 복합체를 적용하여 수계 코팅 조성물을 이용한 상도(하드)코팅에서 문제점을 지적되어 왔던 내수성 부족이나 표면경도, 내마모성과 같은 기계적 특성을 개선하는 효과가 있다.
도 1 은 수계 하드코팅 조성물 제조공정도
도 2 는 층상규산염-실란 복합체에 대한 X-선 회절도
도 3 은 층상규산염-실란 복합체과 폴리우레탄 수지의 분산액
이하, 본 발명의 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 제조방법의 일 예일 뿐 이에 의해 발명의 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다.
실시예 1.
합성점토인 라포나이트 (Laponite , Southern Clay Products, Inc., 합성 헥토라이트 Laponite-RD, CEC = 75 mequiv./100 g, 평균 입자크기 0.5 ㎛ 이하) 2 g을 증류수 98 g에 첨가하고, 2 시간 이상 교반하여 충분히 팽윤시켜 콜로이드 용액을 제조했다. 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane (GPTS) 2g을 에탄올 90g 및 물 10g의 혼합용매에 희석시킨 실란용액을 첨가하고, 교반한다. 5분간 교반 후 아세트산을 첨가하여 용액의 pH를 4가 되게 조절한 다음, 80oC에서 20 시간 환류시키면서 실란의 층상규산염 표면 그라프팅 반응을 실시하였다. 반응이 완료되면 물과 에탄올 혼함 용매 (부피비 1:1)로 3회 세척하여 미반을 실란을 제거하고 겔상의 층상규산염-실란 복합체를 제조 하였다. 도 1에 도시한 바와 같이 출발물질인 라포나이트의 층간거리가 실란(GPTS)의 층간그라프팅에 따라 13.6에서 16.6으로 증가하였음을 확인 할 수 있고, 이것이 실란분자의 층간삽입에 의한 그라프팅의 증거가 될 수 있다.
실시예 2.
실시예 1에서 실란물질로 GPTS 대신 3-metacryloxypropyl trimethoxysilane (MATS)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 층상규산염-실란 복합체를 합성하였고, 도1에 X-선 회절패턴을 도시하였다.
실시예 3.
실시예 1에서 실란물질로 GPTS 대신 N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl triethoxysilane (PATS)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 층상규산염-실란 복합체를 합성하였고, 도1에 X-선 회절패턴을 도시하였다.
실시예 4.
실시예 1에서 실란물질로 GPTS 대신 vinyltrimethoxysilane (VTMS)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 층상규산염-실란 복합체를 합성하였고, 도1에 X-선 회절패턴을 도시하였다.
실시예 5.
실시예 1에서 실란물질로 GPTS 대신 polydimethylsiloxane (PDMS)를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 층상규산염-실란 복합체를 합성하였고, 도1에 X-선 회절패턴을 도시하였다.
실시예 6~10.
실시예 1에서 실시예 5와 같이 제조된 층상규산염-실란 복합체 겔 (고형분 함량 20%) 10g을 폴리우레탄 수지(NS-240, 캠나인)를 30g 첨가 후 비드-밀을 이용하여 60분 동안 분산 시켰다. 층상규산염-실란 복합체 함유 우레탄 수지 분산액의 실물은 도2에 나타내었다. 여기에 SiO2 콜로이드 (HS-40, Ludox) 5.0g 첨가하고 멜라민 수지 (MR-80, (주)협진화학) 1.0g 첨가 후 교반하여 코팅액을 제조하였다. 이렇게 제조한 코팅액에 칼라코팅된 Cr-도금 ABS 키패드를 10초간 침지한 후 80 oC 에서 10분 건조, 이어서 100 oC 에서 120분 경화하여 상도(하드)코팅을 실시하였다.
시험예 : 코팅막의 물성평가
실시예 6 ~10의 상도코팅 샘플에 대하여 외관, 연필경도, 도막 부착력, 내용제성평가를 실시하였다.
연필경도: ASTM D3363 -74에 의한 평가
코팅된 시편의 평면에 45°각도로 연필을 대고 1 ㎏ 하중으로 밀어 5회 측정시 긁힌 무늬 또는 도막의 파쇄가 2회 이상 일어나지 않는 경우 그 연필의 경도 수치를 표면 경도 수치로 한다
부착력
코팅시편 표면에 가로×세로가 1mm×1mm인 사각형을 100개 만들어 Nitto Tape를 이용하여 전체칸에 접합시켰다가 5초 후 테이프를 떼어냈을 때 100개의 칸 중에서 떨어지지 않고 남아있는 칸의 개수 (5회 평가 후 평균치)를 측정하였으며, 이때 남아있는 칸의 개수가 많을수록 수지와 코팅제 간의 부착성이 우수함을 나타낸다.
내용제성
코팅 도막 표면에 500 g의 하중을 받는 산업용 지우개에 메틸 알콜(99.3%)을 충분히 적시면서 40회/min의 속도로 마찰시켜, 소재의 노출 시점을 육안으로 확인한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
MeOH : Methanol
MEK : Methyl ethyl ketone
색인어
층상실리케이트, 실리카콜로이드, 수계코팅, 내마모성

Claims (10)

  1. 수성 유기 바인더 수지 5.0 ~ 50.0중량부, 무기 금속산화물 나노입자 1.0 ~ 10.0 중량부, 층상규산염 0.5 ~ 5.0 중량부, 알콕시실란 화합물 0.5 ~ 5.0 중량부 기타 첨가제 및 용매인 물이 30.0 ~ 93.0 중량부를 포함하는 상도(하드) 코팅용 수계 코팅조성물.
  2. 청구항 1 에 있어서, 수성 유기바인더로 수지로는 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스터, 멜라민, 비닐아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜-폴리프로필렌글리콜 공중합체. 에폭시 수지 가운데 선택되어지는 수성 수지를 한 개 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 상도코팅 조성물
  3. 청구항 1 에 있어서, 무기 금속산화물 나노입자는 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나가운데 1개 이상을 포함하고, 입자의 크기는 5 ~ 50 nm 범위인 것을 특징으로 하는 수계 상도 코팅조성물
  4. 청구항 1 에서 층상규산염은 몬모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 바이델라이트(beidellite), 논트로나이트(nontronite), 사포나이트(saponite)를 포함하는 스멕타이트(smectite)계 합성 및 천연 점토, 합성운모 (synthetic mica), 카네마이트(kanemite), 마가다이트(magadiite), 케냐이트(kenyaite)인 것을 특징으로 하는 수계 상도 코팅조성물.
  5. 청구항 4 에서 팽윤성 층상규산염의 양이온교환능이 (cation exchange capacity; CEC)은 50 내지 150 mequiv./100 g 인 것을 특징으로 하는 수계 상도 코팅 조성물.
  6. 청구항 1 에서 실란화합물은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프포폭시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 비닐메틸디메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 디페닐에톡시비닐실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라페녹시실란, 테트라아세톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필디메틸메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필디메틸에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필디메틸프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메틸실록시)실란, 3-아크릴옥시 프로필트리메톡시실란,3-아크릴옥시 프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시 프로필트리프로폭시 실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란 또는 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)-트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)-트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 클로로프로필트리에톡시실란, 트리메톡시시릴프로필디에틸렌트리아민, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 베타(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리스(메톡시에톡시)실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필페닐디에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란, 폴리디메틸실록산이 있으며 상기 실란 가운데 하나 또는 둘이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 상도 코팅조성물.
  7. 청구항 1 에 있어서, 기타첨가제로 습윤제, 표면장력개선제, 점도조절제, 부착력 개선제, 소포제, 경화촉진제, 광택제, 크랙 및 크레터링 방지제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 코팅 조성물.
  8. 청구항 1의 코팅 조성물 제조하기 위하여
    (가) 팽윤성 층상실리케이트를 물에서 분산시켜 수분상 콜로이드를 제조하는 단계, (나)알콜 용매에 희석시킨 알콕시 실란과 가수분해촉매를 첨가하여 가온 교반하면서 실란의 가수분해 및 층상입자 표면 그라프팅 반응을 유도단계, (다) 세척과 분리를 반복하여 실란-층상규산염 복합체 겔을 얻는 단계, (라) 상기 복합체 겔을 유기 바인더 수지와 혼합하고 분산하는 단계, (마) 무기 금속수산화물 나노입자를 혼합하는 단계, (바) 기타 첨가제를 첨가하여 혼합, 분산하는 단계를 특징으로 하는 코팅조성물 제조방법.
  9. 청구항 8에서 있어서,
    가수분해촉매는 산촉매로는 아세트산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로설폰산, 파라-톨루엔산, 트리클로로아세트산, 폴리인산, 피로인산, 요오드산, 주석산,과염소산, 염기촉매로는 가성소다, 암모니아, 수산화칼륨, n-부틸아민, 디-n-부틸아민, 트리-n-부틸아민, 이미다졸, 과염소산암모늄으로 선택되어지는 1종 이상이고, 상기 분산액의 고형분에 대하여 0.001~2 중량%인 것을 특징을 하는 코팅조성물 제조방법.
  10. 청구항 8에서 있어서,
    알콕시 실란의 층간삽입에 의한 그라프팅 반응은 80 ~ 100도의 온도범위에서 2 ~ 24시간 환류 교반하면서 실시하는 것을 특징을 하는 코팅조성물 제조방법.
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