KR20190000014A - 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머는, 산화물 다층 광학막을 포함하는 전파투과 커버에 적용되는 프라이머로서, 중량%로, 우레탄 아크릴레이트 올리고머: 20 ~ 30%, 모노머: 35 ~ 60%, 광 중합 개시제: 1 ~ 5%, 습윤 첨가제: 0.1 ~ 1.0% 및 용제: 10 ~ 30%를 포함하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 전체 중량 대비 7.5 ~ 12.5중량%의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와, 전체 중량 대비 12.5 ~ 17.5중량%의 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머{UV CURING PRIMER FOR RADIO WAVE PENETRATION TYPE COVER OF VEHICLE}
본 발명은 자외선 경화형 프라이머에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 그릴에 적용되는 스마트 크루즈 컨트롤(SCC)용 커버에 적용하기 위한 외관 특성 및 내열 특성이 우수한 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruse Control) 장치는 차량의 전방에 장착된 레이더에서 밀리미터파를 송수신하여 측정된 선행 차량과의 거리 및 상대 속도로부터 당해 차량의 가감속 상태를 제어하여 선행 차량과의 적정 차간 거리 및 속도를 유지하도록 하는 시스템이다.
이러한 스마트 크루즈 컨트롤 커버와 같은 전파투과 커버를 장착에 있어, 라디에이터 그릴과의 연속성 (심미성) 및 레이더 송수신성 확보하면서 높은 전파 투과성을 확보하기 위해 레이더 투과 경로 내에 금속산화물을 이용한 산화물 다층 광학막을 형성시키는 방법이 시도되고 있다.
상기와 같이 제조되는 스마트 크루즈 컨트롤 커버는 투명한 재질의 전면 레진층과 불투명한 재질의 배면 레진층 사이에 산화물 다층 광학막이 위치하도록 제조되는데, 구체적으로 전면 레진층을 사출한 후 전면 레진층의 배면에 프라이머를 도포한 다음 산화물 다층 광학막을 증착시켜 금속 질감을 구현하고, 산화물 다층 광학막의 배면에 후면 레진층을 인서트 사출하여 광학막을 보호하게 된다.
그러나 배면 레진층은 약 220℃ 이상의 고온 환경에서 인서트 사출되기 때문에 전면 레진층 또는 산화물 다층 광학막의 변형 또는 크랙 등 결함을 유발하는 문제점을 가지고 있었다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 산화물 다층 광학막에 내열성을 갖는 내열 도료를 도포한 후 배면 레진층을 인서트 사출함으로써, 전면 레진층 및 산화물 다층 광학막에 가해지는 열을 차단하여 결함 발생을 방지하는 방법이 시도되고 있다.
그러나 내열 도료를 사용하더라도 전면 레진층과 프라이머에 전달되는 열을 완벽히 차단하기 어려워 기형성된 층의 변형, 변색 또는 크랙 등 결함이 발생되는 문제가 여전히 존재하였다.
이에, 고온 환경에서 전면 레진층의 손상을 방지하면서 금속 질감을 구현하는 산화물 다층 광학막의 증착을 용이하게 하고, 외관 품질을 향상시킬 수 있도록 선영성이 우수한 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머가 요구되고 있는 실정이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
공개특허공보 제10-2011-0050952호(2011. 05. 17)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 내열성이 우수하여 차량의 전파투과 커버 제조시, 고온 환경에서 전면 레진층을 보호하면서 변형 등 손상이 최소화할 수 있고, 선영성이 우수하여 차량의 전파투과 커버의 외관을 향상시킬 수 있는 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머는, 산화물 다층 광학막을 포함하는 전파투과 커버에 적용되는 프라이머로서, 중량%로, 우레탄 아크릴레이트 올리고머: 20 ~ 30%, 모노머: 35 ~ 60%, 광 중합 개시제: 1 ~ 5%, 습윤 첨가제: 0.1 ~ 1.0% 및 용제: 10 ~ 30%를 포함하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 전체 중량 대비 7.5 ~ 12.5중량%의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와, 전체 중량 대비 12.5 ~ 17.5중량%의 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 모노머는, 중량%로, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETA): 10 ~ 20%, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA): 20 ~ 30% 및 헥산디올디아크릴레이트(HDDA): 5 ~ 10%로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 혼합되어 마련되되, 중량비로 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 : 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 = 1 : 1 ~ 2.5로 혼합된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 4관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 고형분 70 ~ 80중량%를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머는 건조된 이후 220 ~ 240℃ 환경에서 10 ~ 20분 경과시 크랙이 발생하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 건조된 이후 선영성이 65 이상이고, 도막에 헤이즈(Haze) 결함이 발생하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 레진 재질로 형성된 스마트 크루즈 컨트롤 커버와 같은 차량용 전파투과 커버 제조시, 220℃ 이상의 고온 환경에서 배면 레진층 인서트 사출을 가능한 내열성을 확보할 수 있어, 변형을 최소화하고 나아가 전면 레진층의 변형 및 크랙 등 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 선영성이 65이상이며 도막에 헤이즈 결함이 발생되지 않아 우수한 외관을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 다양한 조성을 갖는 비교예들과 실시예를 이용하여 제조된 도막의 물성을 측정하여 나타낸 표이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머는 전면 레진층의 배면에 도포되어 산화물 다층 광학막의 증착을 원활히 하며, 내열성이 우수하여 고온 환경에서 배면 레진층 인서트 사출시 변형, 변색 등 손상을 최소화하고 나아가 전면 레진층의 손상을 방지하는 기능을 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머는 선영성이 70이상으로 우수하여 이후 증착되는 산화물 다층 광학막의 금속 질감 구현을 용이하게 하여 제조되는 차량의 전파투과 커버의 외관을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머는 중량%로 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 ~ 30%와 모노머 35 ~ 60%와 광 중합 개시제 1 ~ 5%와 습윤 첨가제 0.1 ~ 1.0% 및 용제 10 ~ 30%로 이루어지며, 특히 우레탄 아크릴 올리고머는 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 혼합되어 마련될 수 있다.
본 발명에 사용되는 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 고형분 함량이 70 ~ 80중량%이고 중합성 관능기 2개 또는 6개를 갖는 우레탄 아크릴레이트 올리고머로서 내화학성 및 내열성이 우수하며 특히 박막에서도 우수한 물성을 확보할 수 있다.
이때, 본 발명에서 중합성 관능기는 특별히 한정하지 않으나, 불포화기일 수 있다.
한편, 본 발명에서는 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 함량을 20 ~ 30 중량%로 제한하고 있는데, 그 이유는 20중량% 미만에서는 내열성이 저하되며 30 중량%를 초과하는 경우 점도가 증가함에 따라 작업을 어렵게 하고 외관 품질을 저하하는 문제점을 가지고 있기 때문에 상기 범위로 제한한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 혼합되어 마련될수 있다.
이때, 중합성 관능기를 2개 갖는 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 플라스틱 등 레진 재질의 전면 레진층에 대한 부착력을 향상시키면서, 선영성을 향상시킬 수 있는 것으로 7.5 ~ 12.5 중량%로 포함되며, 중합성 관능기를 6개 갖는 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 내열성 및 내구성을 확보하기 위해 첨가되는 것으로 12.5 ~ 17.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 1 : 1 ~ 2.5의 함량비로 혼합되어 마련될 수 있다.
이때, 상기 범위를 벗어나는 경우 생성되는 도막의 경도, 내구성 내열성 및 선영성 등이 기준값을 만족시키지 못하여 제조되는 차량의 전파투과 커버의 품질을 저하시킬 수 있기 때문에 상기 범위로 제한한다.
바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 4관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 포함하지 않는 것이 바람직한데, 그 이유는 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 4관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 혼합시, 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 비교적 점도가 낮은 반면, 4, 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 점도가 너무 높아 작업시 평활성이 저하될 뿐 아니라, 4관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 전체 중량 대비 15 중량% 이상 첨가하더라도 선영성이 60 이하로 본원발명의 기준을 만족시킬 수 없기 때문이다.
모노머는 중합 가능한 반응성 말단기를 2 ~ 4개 갖는 아크릴레이트 모노머로서, 도막의 유연성과 전면 레진층과의 밀착성 및 경화물성을 보조하는 역활을 할 수 있다.
본 발명에서 모노머는 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETA) 10 ~ 20 중량%, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA) 20 ~ 30 중량% 및 헥산디올디아크릴레이트(HDDA) 5 ~ 10 중량%가 혼합되어 마련될 수 있다.
펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETA)는 고형분 99 중량% 이상이고 평균 분자량은 289.29이며 평균 4개의 중합성 관능기를 가지고 있는 아크릴레이트 모노머로 도막의 경도를 높이며 반응 시 경화속도를 빠르게 한다.
이때, 10 중량% 미만으로 첨가되는 경우 반응속도가 늦어져 도막 형성이 원활하지 않을 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 급속한 반응속도로 인하여 도막에 크랙 등 결함이 발생할 수 있기 때문에 상기 범위로 제한한다.
트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA)은 고형분 99 중량% 이상으로 평균 분자량 269.329이며, 평균 3개의 중합성 관능기를 가지고 있는 아크릴레이트 모노머로 일반적으로 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 재질의 전면 레진층과의 밀착성에 영향을 주는 것으로 20 중량% 미만으로 첨가되는 경우 밀착성이 저하될 수 있으며, 30 중량%를 초과하여 첨가되는 경우 도장 작업성을 저하시키고 백탁을 유발할 수 있어 상기 범위로 제한한다.
헥산디올디아크릴레이트(HDDA)는 고형분 99 중량% 이상으로 평균 분자량 226이며, 평균 2개의 중합성 관능기를 가지고 있는 아크릴레이트 모노머로서, 점도를 저하시킴으로써 스프레이 등 도장 작업성을 향상시킬 수 있다.
이때, 5 중량% 미만 첨가시 점도 저하 효과가 미미하여 도장 작업성을 저하시킬 수 있으며, 10 중량%를 초과하는 경우 전면 레진층의 침식을 유발하여 외관 불량을 발생시키는 문제점이 있어 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
광 중합 개시제는 라디칼을 형성하여 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 모노머의 중합반응을 유도하기 위해 첨가되며 1 ~ 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 1 중량% 미만으로 첨가되는 경우 중합반응이 거의 발생되지 않으며, 5 중량%를 초과하는 경우 중합반응이 너무 빠르게 진행됨에 따라 생성되는 도막에 크랙 등 결함을 유발할 수 있기 때문에 상기 범위로 제한한다.
본 발명에서 광 중합 개시제는 BASF를 사용하으나 이에 한정하지 않고 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 모노머의 중합반응을 유도할 수 있는 다양한 광 중합 개시제가 적용될 수 있다.
습윤 첨가제는 도장시 습윤성을 확보하여 도료의 흐름성을 원활히 하여 외관에 주름 등과 같은 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있고, 도막의 레벨링성을 을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서는 폴리에테르 실록산 계열 첨가제를 습윤 첨가제로 사용하였으나 이에 한정하지 않고 도막의 레벨링성 및 도장성을 향상시킬 수있는 다양한 습윤 첨가제가 적용될 수 있다.
이때, 습윤 첨가제는 0.1 ~ 1.0 중량%로 함유되는 것이 바람직한데 그 이유는, 0.1 중량% 미만으로 첨가되는 경우 습윤성 확보가 어려우며, 1.0 중량%를 초과하는 경우 레벨링을 저하시키고, 백탁 등 결함을 유발할 수 있기 때문이다.
본 발명에서 사용 가능한 용제로는 폴리카보네이트 재질의 전면 레진층에 침식을 유발하지 않는 알코올계 용제를 사용할 수 있으며, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머 100 중량%에 대하여 10 ~ 30 중량%로 함유될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 다양한 조성을 갖는 비교예들과 실시예에 대하여 물성을 측정하여 나타낸 표이다.
표에서 투명도를 나타내는 헤이즈(Haze)는 무라카미사의 헤이즈미터(HM-150)을 이용하여 측정하였고 3% 이상인경우 헤이즈 결함이 발생되었다고 판단하였으며, 외관은 BYK GARDNER사의 Wave scan-DOI를 이용하여 측정하였으며, 광택, 선영성 오렌지필의 종합등급인 CF값을 측정하였다.
내열성은 프라이머 도포 후 230℃의 온도에서 10분간 열처리 하여 크랙 발생 유무에 따라 구분하였으며, 내수성은 물이 채워진 40℃의 챔버 내에 시편을 240시간 방치한 후 변색, 갈라짐, 부풀음 등 외관변화를 확인한 후 부착성을 실험하였으며, 내후성은 SAE J1960에 따라 2,500kJ/㎡의 자외선을 시편에 조사한 후 외관 변화를 확인하여 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 ~ 3은 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 사용하고 있으나, 중합성 관능기가 작을수록 외관은 양호하나 경화밀도가 낮아질 뿐만 아니라 내열성이 기준값을 만족시키기 어렵고, 중합성 관능기가 6인 경우 내열성 및 내구성은 기준값을 만족하나, 외관 선영성이 55로 기준값을 만족시키지 못함을 알 수 있다.
비교예 4, 5는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 대신 분자량이 1,000 ~ 1,500이고, 중합성 관능기가 2 개 또는 6개인 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머를 사용하여 도막을 형성시켰다.
비교예 4, 5에서 알 수 있듯, 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머를 사용하는 경우 선영성은 우수하나 도막 헤이즈(Haze)가 발생되며, 특히 내열성이 본원발명의 기준값에 미달됨을 알 수 있다.
특히, 비교예 4는 관능기가 적어 방응속도가 느려짐에 따라 경화도막이 흐려지는 헤이즈(Haze) 결함이 발생됨을 알 수 있다.
따라서, 외관, 내열성 및 내구성을 모두 확보하기 위해서는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
비교예 6의 경우 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 과도하게 첨가됨에 따라 자외선 경화시 빠른 반응속도로 인하여 도막이 경화되는 과정에서 크랙과 같은 결함이 발생되어 외관 품질이 저하됨을 알 수 있다.
한편, 비교예 7, 8은 차량의 전파투과 커버의 특성상 우수한 외관을 확보하면서 내열성, 내수성 및 내후성 등을 동시에 확보하기 위해 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 혼합하여 사용하고 있으나, 본원발명의 기준 범위를 초과함에 따라 선영성 또는 내열성이 본원발명의 기준범위를 만족하지 못함을 알 수 있다.
반면에 본원발명의 기준범위를 만족하는 경우 선영성은 70으로 차량의 전파투과 커버에서 요구되는 선영성 기준값인 65이상이면서 내열성, 내수성 및 내후성 모두 기준값을 만족함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 산화물 다층 광학막을 포함하는 전파투과 커버에 적용되는 프라이머로서,
    중량%로, 우레탄 아크릴레이트 올리고머: 20 ~ 30%, 모노머: 35 ~ 60%, 광 중합 개시제: 1 ~ 5%, 습윤 첨가제: 0.1 ~ 1.0% 및 용제: 10 ~ 30%를 포함하고,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 전체 중량 대비 7.5 ~ 12.5중량%의 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와, 전체 중량 대비 12.5 ~ 17.5중량%의 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머로 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모노머는,
    중량%로, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETA): 10 ~ 20%, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA): 20 ~ 30% 및 헥산디올디아크릴레이트(HDDA): 5 ~ 10%로 구성되는 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는,
    2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 혼합되어 마련되되, 중량비로 2관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 : 6관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머 = 1 : 1 ~ 2.5로 혼합된 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는,
    4관능 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는,
    고형분 70 ~ 80중량%를 갖는 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    건조된 이후 220 ~ 240℃ 환경에서 10 ~ 20분 경과시 크랙이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    건조된 이후 선영성이 65 이상이고, 도막에 헤이즈(Haze) 결함이 발생하지 않는 것을 특징으로 하는, 차량의 전파투과 커버용 자외선 경화형 프라이머.
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