KR20190030449A - 코팅 조성물 및 이를 포함하는 하이-그로시 경면필름 - Google Patents

코팅 조성물 및 이를 포함하는 하이-그로시 경면필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코팅 조성물, 및 이를 이용하여 제조되는 코팅층이 구비된 하이-그로시 경면필름에 관한 것으로, 상기 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머를 일정량 포함하여 UV 경화 시 발생되는 산소로 인한 부반응을 저감시킬 수 있으므로 경화물의 경화도와 경도가 높을 뿐만 아니라 황변도가 낮은 이점이 있다. 또한, 상기 코팅 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 경면필름은 광택도가 뛰어나 외관이 우수하고 높은 신율을 나타내므로 우수한 외관성과 내구성이 요구되는 가구 등의 경면필름에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

코팅 조성물 및 이를 포함하는 하이-그로시 경면필름{Coating composition, and high-glossy mirror film containing the same}
본 발명은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머를 일정량 포함하는 코팅 조성물, 및 이를 이용하여 제조되는 코팅층이 구비된 하이-그로시 경면필름에 관한 것이다.
최근 인테리어 분야에서는 시장의 트렌드에 따라 경면효과를 갖는 인테리어 필름의 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 종래, 경면필름은 PVC 시트, PET 시트 등이나 MDF 또는 칩보드 하부에 점착제를 코팅한 후 이형지를 붙이고, 상부에 경면 효과를 위한 경면 처리를 수행하거나 별도의 경면시트를 도입한 후, 그 위에 보호 코팅층을 형성하여 제조되고 있다. 그러나, 경면 시트의 최상부층을 구성하는 상기 보호 코팅층은 대부분 도료 도장을 통하여 구비되는데, 이렇게 형성되는 도장면은 기포가 생기거나 도장의 평활도가 낮으므로 하이-그로시 성능, 즉 광택도와 경면효과가 충분히 구현되지 않은 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 하이-그로시 필름 표면에 스티렌 단량체 등을 포함하는 UV 코팅층을 도입한 기술이 개발된 바 있다. 그러나, 상기 기술은 UV 경화 시 개시제에 의해 생성된 라디칼이 산소와 반응하여 디옥시 라디칼을 생성하는데, 이렇게 발생된 디옥시 라디칼은 수지의 황변(yellowing)을 발생시켜 외관을 불량화시킬 뿐만 아니라, 수지 내에서 라디칼의 안정화를 유도하여 코팅층의 경화도를 떨어뜨리고 표면 경도를 저감시키는 한계가 있다.
따라서, 경면필름에 보호 코팅으로 사용함으로써 표면에 높은 평활도를 구현하여 경면효과를 충분히 구현할 수 있을 뿐만 아니라 황변으로 인한 외관 불량이 발생되지 않으며, 표면 경화도 및 경도가 우수한 코팅 조성물의 개발이 절실히 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제2013-0019901호
본 발명의 목적은 UV 경화가 가능하여 경면필름에 적용 시 높은 평활도를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 UV 경화 시 황변 발생이 억제되어 외관이 우수하고, 경화물의 표면 경화도 및 표면 경도가 뛰어나고 높은 광택도를 나타내는 코팅 조성물 및 이를 포함하는 경면필름을 제공하는데 있다.
이에 상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 일실시예에서,
하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머;
지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머;
다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머; 및
다관능성 아크릴계 바이오 올리고머를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 일실시예에서,
기재층; 상기 기재층 상에 위치하고 제1항에 따른 코팅 조성물로부터 제조되는 코팅층을 포함하는 경면필름을 제공한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머를 일정량 포함하여 UV 경화 시 발생되는 산소로 인한 부반응을 저감시킬 수 있으므로 경화물의 경화도와 경도가 높을 뿐만 아니라 황변도가 낮은 이점이 있다. 또한, 상기 코팅 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 경면필름은 광택도가 뛰어나 외관이 우수하고 높은 신율을 나타내므로 우수한 외관성과 내구성이 요구되는 가구 등의 경면필름에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "단관능성 아크릴레이트 모노머"란 중합 가능한 관능기로서 치환되거나 비치환된 "하나의 아크릴레이트기"를 포함하는 아크릴레이트계 단량체를 의미한다. 구체적으로 상기 모노머는 아크릴레이트기에 포함된 수소 중 어느 하나 이상이 치환되거나 비치환될 수 있고, 이러한 모노머로는, 예를 들어 치환되지 않은 메틸 아크릴레이트, 에틸 아트릴레이트 등이나, 내부에 포함된 이중결합의 수소 중 하나가 메틸기로 치환된 (메타)아크릴레이트기일 수 있다.
또한, 본 발명에서, "다관능성 아크릴레이트 모노머"란 중합 가능한 관능기로서 치환되거나 비치환된 "둘 이상의 아크릴레이트기"를 포함하는 아크릴레이트계 단량체를 의미한다. 구체적으로 상기 모노머는 아크릴레이트기에 포함된 수소 중 어느 하나 이상이 치환되거나 비치환될 수 있고, 이러한 모노머로는, 예를 들어 치환되지 않은 에틸테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 등이나, 내부에 포함된 이중결합의 수소 중 하나가 메틸기로 치환된 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트기일 수 있다.
본 발명은 코팅 조성물 및 이를 경화시킨 코팅층을 포함하는 경면필름에 관한 것이다.
최근 인테리어 분야에서는 시장의 트렌드에 따라 경면효과를 갖는 인테리어 필름의 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 종래, 경면필름은 PVC 시트, PET 시트 등이나 MDF 또는 칩보드 하부에 점착제를 코팅한 후 이형지를 붙이고, 상부에 경면 효과를 위한 경면 처리를 수행하거나 별도의 경면시트를 도입한 후, 그 위에 보호 코팅층을 형성하여 제조되고 있다. 그러나, 경면 시트의 최상부층을 구성하는 상기 보호 코팅층은 대부분 도료 도장을 통하여 구비되는데, 이렇게 형성되는 도장면은 기포가 생기거나 도장의 평활도가 낮으므로 하이-그로시 성능, 즉 광택도와 경면효과가 충분히 구현되지 않은 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 하이-그로시 필름 표면에 스티렌 단량체 등을 포함하는 UV 코팅층을 도입한 기술이 개발된 바 있다. 그러나, 상기 기술은 UV 경화 시 개시제에 의해 생성된 라디칼이 산소와 반응하여 디옥시 라디칼을 생성하는데, 이렇게 발생된 디옥시 라디칼은 수지의 황변(yellowing)을 발생시켜 외관을 불량화시킬 뿐만 아니라, 수지 내에서 라디칼의 안정화를 유도하여 코팅층의 경화도를 떨어뜨리고 표면 경도를 저감시키는 한계가 있다.
이에, 본 발명은 코팅 조성물 및 이를 경화시킨 코팅층을 포함하는 경면필름을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머를 일정량 포함하여 UV 경화 시 발생되는 산소로 인한 부반응을 저감시킬 수 있으므로 경화물의 경화도와 경도가 높을 뿐만 아니라 황변도가 낮은 이점이 있다. 또한, 상기 코팅 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 경면필름은 광택도가 뛰어나 외관이 우수하고 높은 신율을 나타내므로 우수한 외관성과 내구성이 요구되는 가구 등의 경면필름에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
코팅 조성물
본 발명은 일실시예에서,
하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머;
지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머;
다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머; 및
다관능성 아크릴계 바이오 올리고머를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 아크릴계 수지 조성물로서 다관능성 올리고머로서 우레탄 아크릴 올리고머와 아크릴계 바이오 올리고머를 포함하고, 아크릴계 모노머로서 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴 모노머와 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴 모노머를 포함한다.
이때, 코팅 조성물에서, 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머는 하이드록시기(-OH기)를 포함하여 UV 경화 시 발생된 라디칼이 산소와 반응하는 것을 억제하는 역할을 수행하고, 이에 따라 코팅 조성물의 경화도와 경화물의 표면 경도를 향상시킨다.
이러한 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머로는 하이드록시기(-OH기)를 함유하고, 반응성 관능기를 2개 이상 포함하는 아크릴계 모노머라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 모노머는 펜타에리쓰리톨 디아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트리글리세롤 디아크릴레이트 및 트리글리세롤 디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머의 함량은 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부일 수 있고, 구체적으로는 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 25 중량부, 5 내지 20 중량부, 5 내지 15 중량부, 5 내지 10 중량부, 6 내지 9 중량부, 7 내지 15 중량부, 10 내지 15 중량부, 10 내지 20 중량부, 10 내지 25 중량부, 10 내지 30 중량부, 15 내지 30 중량부, 20 내지 30 중량부, 25 내지 30 중량부, 15 내지 25 중량부, 20 내지 25 중량부, 또는 5 내지 17 중량부일 수 있다.
본 발명은 코팅 조성물에 포함된 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머의 함량을 상기 범위로 조절함으로써 조성물의 UV 경화 시 디옥시 라디칼의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 코팅 조성물에서, 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머는 경화물의 내오염성과 내열성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머는 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로는 사이클로헥실 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 트리사이클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 및 사이클로 트리메틸올프로판 포말 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머의 함량은 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부일 수 있고, 구체적으로는 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 35 중량부, 1 내지 30 중량부, 1 내지 25 중량부, 1 내지 20 중량부, 1 내지 10 중량부, 5 내지 40 중량부, 5 내지 30 중량부, 5 내지 20 중량부, 5 내지 10 중량부, 10 내지 40 중량부, 10 내지 30 중량부, 10 내지 20 중량부, 20 내지 40 중량부, 30 내지 40 중량부, 35 내지 40 중량부, 34 내지 38 중량부, 15 내지 38 중량부, 15 내지 20 중량부, 16 내지 19 중량부, 6 내지 11 중량부, 또는 6 내지 19 중량부일 수 있다.
이와 더불어, 코팅 조성물에서, 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머는 경화물의 표면 경도와 내오염성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 상기 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머는 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로는 반응성 관능기를 2개 이상, 보다 구체적으로는 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 2개 내지 20개, 2개 내지 15개 또는 2개 내지 10개인 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머로는 중량평균분자량이 1,000 내지 10,000이고, 반응성 관능기가 2개 이상인 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머일 수 있다. 하나의 예로서, 반응성 관능기가 2개인 미원사의 Miramer PU256 (Mw: 5,000±500), PU2100 (Mw: 1,400±200)이나 Kellon사의 LP-2509-4 등; 반응성 관능기가 3개인 미원사의 Miramer PU340 (Mw: 2,400±200), PU3450 (Mw: 7,000±500)이나 Kellon사의 LP-3100 등; 반응성 관능기가 6개인 미원사의 Miramer PU5000 (Mw: 1,800±200), PU6510 (Mw: 3,200±300) 등; 반응성 관능기가 10개인 Kellon사의 LP-6010 등; 반응성 관능기가 15개인 Kellon사의 LP-9000 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머의 함량은 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 40 중량부일 수 있고, 구체적으로는 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 10 내지 35 중량부, 10 내지 20 중량부, 14 내지 18 중량부, 15 내지 35 중량부, 15 내지 25 중량부, 20 내지 30 중량부, 25 내지 40 중량부, 25 내지 35 중량부, 25 내지 30 중량부, 30 내지 40 중량부, 35 내지 40 중량부, 34 내지 38 중량부, 22 내지 29 중량부, 24 내지 27 중량부, 23 내지 26 중량부, 25 내지 28 중량부, 22 내지 38 중량부 또는 24 내지 37 중량부일 수 있다.
나아가, 코팅 조성물에서, 다관능성 아크릴계 바이오 올리고머는 식물로부터 유래된 화합물로서 UV 경화 시 이산화탄소나 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOC) 등의 발생을 저감시킬 수 있으며 유해한 화합물의 냄새를 유발하지 않으므로 친환경적이고, 작업자에 대한 안전성이 뛰어나며, 재생가공을 통해 다른 용도로의 재활용이 가능한 이점이 있다.
이러한 상기 다관능성 아크릴계 바이오 올리고머는 지방산(바이오 오일)을 포함하고, 상기 지방산은 탄화수소 사슬간의 화학결합을 통하여 긴 탄화수소 사슬을 갖는 이산성 화합물을 포함하며, 상기 이산성 화합물은 말단에 다관능 아크릴레이트 중 1종 이상이 치환된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 바이오 올리고머는 식물로부터 유래된 지방산 간의 화학 결합을 통해 탄화수소 사슬을 연장한 후 탄화수소 사슬말단에 반응성 관능기인 아크릴레이트를 도입한 것일 수 있다. 또한, 상기 반응성 관능기는 2개 이상일 수 있으며, 구체적으로는 2개 내지 10개, 2개 내지 8개 또는 2개 내지 6개일 수 있다.
본 발명에 따른 바이오 올리고머는 긴 탄화수소 사슬를 갖는 지방산을 포함하여 소수성을 나타내므로 높은 내수성 및/또는 내오염성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 경화물에 유연성을 부여할 수 있다. 아울러, 상기 탄화수소 사슬은 포화도가 높아 구조 안정성이 우수하므로 경화물의 내구성 및 사용 수명을 증가시킬 수 있다.
이때, 식물성 오일에서 추출된 지방산으로는 유채꽃유, 아보카도유, 동백유, 타톨유, 마카데미아넛유, 옥수수유, 해바라기유, 밍크유, 올리브유, 평지씨유, 난황유, 참기름, 퍼식 오일, 밀배아유, 애기동백유, 피마자유, 아마인유, 잇꽃유, 포도씨유, 면실유, 들기름, 대두유, 낙화생유, 티오일, 비자오일, 쌀겨 기름, 유동오일, 일본유동 오일, 호호바유, 배아유, 달맞이꽃유, 카카오 기름 및 야자유 중 1 종 이상으로부터 추출된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 바이오 올리고머는 중량 평균 분자량이 1,000 내지 10,000 g/mol 범위이고, 점도가 2,000 cps 내지 20,000 cps일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 바이오 올리고머의 중량 평균 분자량(Mw)은 1,000 g/mol 내지 9,500 g/mol, 1,000 g/mol 내지 9,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 8,500 g/mol, 1,000 g/mol 내지 8,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 7,500 g/mol, 1,000 g/mol 내지 7,000 g/mol, 1,200 g/mol 내지 6,700 g/mol, 1,000 g/mol 내지 6,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 5,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 4,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 3,000 g/mol, 1,000 g/mol 내지 2,000 g/mol, 1,200 g/mol 내지 1,600 g/mol, 3,000 g/mol 내지 9,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 8,000 g/mol, 3,000 g/mol 내지 7,100 g/mol, 4,000 g/mol 내지 7,500 g/mol, 5,000 g/mol 내지 7,500 g/mol, 6,200 g/mol 내지 6,800 g/mol, 6,500 g/mol 내지 7,100 g/mol, 또는 6,800 g/mol 내지 7,300 g/mol의 범위일 수 있다.
이와 더불어, 상기 바이오 올리고머는 바이오 함량이 20 내지 70%이고, 황색지수가 5 내지 200 APHA 범위일 수 있으며, 구체적으로는 바이오 함량이 20 내지 60%, 20 내지 50%, 또는 20 내지 40%이고, 황색지수가 5 내지 180 APHA, 5 내지 160 APHA, 5 내지 140 APHA, 30 내지 150 APHA, 또는 50 내지 140 APHA일 수 있다. 여기서, 상기 바이오 올리고머의 바이오 함량은 바이오 올리고머를 구성하는 성분 및 함량을 근거로 하여 이론적으로 계산한 값으로서 경우 따라서는 올리고머의 성분분석(즉, 동위원소 분석)을 이용한 베타 시험법(Beta test)을 통해 측정된 값일 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은,
하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머 5 내지 30 중량부;
지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머 1 내지 40 중량부;
다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 5 내지 40 중량부; 및
다관능성 아크릴계 바이오 올리고머 20 내지 45 중량부를 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머 12 내지 16 중량부; 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머 5 내지 10 중량부; 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 28 내지 32 중량부; 및 다관능성 아크릴계 바이오 올리고머 38 내지 42 중량부 (2종의 바이오 올리고머 포함)를 포함할 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머 5 내지 10 중량부; 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머 34 내지 37 중량부; 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 5 내지 10 중량부; 및 다관능성 아크릴계 바이오 올리고머 28 내지 32 중량부를 포함할 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머 10 내지 15 중량부; 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머 5 내지 10 중량부; 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 20 내지 25 중량부; 및 다관능성 아크릴계 바이오 올리고머 37 내지 41 중량부 (2종의 바이오 올리고머 포함)를 포함할 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 코팅 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머 7 내지 13 중량부; 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머 15 내지 25 중량부; 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 7 내지 12 중량부; 및 다관능성 아크릴계 바이오 올리고머 27 내지 32 중량부 (2종의 바이오 올리고머 포함)를 포함할 수 있다.
본 발명은 코팅 조성물의 각 성분 함량을 상기 범위로 조절함으로써 UV 경화 시 이산화탄소나 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOC) 등의 발생을 저감시킬 수 있고, 발생되는 산소로 인한 부반응을 저감시킬 수 있으므로 친환경적이고, 제조되는 경화물의 경화도와 경도가 높을 뿐만 아니라 황변도가 낮은 이점이 있다. 또한, 표면 광택도 및 신율이 우수한 경화물을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 다관능성 아크릴계 모노머, 및 단관능성 아마이드계 모노머 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 다관능성 아크릴계 모노머는 아크릴레이트기를 2개 이상 포함하는 단량체로서 코팅 조성물의 점도를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한, 다관능성 아크릴계 모노머로는 예를 들어, 1.6-헥산다이올 다이아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이사이클로데칸 다이메탄올 다이아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이메틸롤프로판 트라이 아크릴레이트, 펜타에리트리톨트라이아크릴레이트, 다이트라이메틸프로판 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 및 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
아울러, 단관능성 아마이드계 모노머는 코팅 조성물의 부착력을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 단관능성 아마이드계 모노머로는 예를 들어, 메타크릴아마이드, 디메틸 아크릴아마이드, 2-하이드록시 프로필 메타크릴아마이드 및 N-이소프로필 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
본 발명에 따른 상기 코팅 조성물은 다관능성 아크릴계 모노머, 및/또는 단관능성 아마이드계 모노머를 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 다관능성 아크릴계 모노머는 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 포함할 수 있고, 구체적으로는 5 내지 15 중량부, 5 내지 10 중량부, 7 내지 12 중량부, 10 내지 15 중량부, 15 내지 20 중량부, 또는 9 내지 13 중량부 로 포함할 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 단관능성 아마이드계 모노머는 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 포함할 수 있고, 구체적으로는 5 내지 15 중량부, 5 내지 10 중량부, 6 내지 11 중량부, 12 내지 18 중량부, 15 내지 20 중량부, 16 내지 19 중량부, 또는 7 내지 18 중량부로 포함할 수 있다.
나아가, 상기 코팅 조성물은 UV 경화를 위한 광개시제를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 광개시제는 당업계에서 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.
또한, 상기 광개시제의 함량은 코팅 조성물에 포함된 올리고머 및 모노머의 총 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부일 수 있고, 구체적으로는 0.1 내지 5 중량부, 0.1 내지 3 중량부, 1 내지 10 중량부, 2 내지 7 중량부 또는 4 내지 6 중량부일 수 있다.
경화필름
또한, 본 발명은 일실시예에서,
기재층; 및 상기 기재층 상에 위치하고, 앞서 설명된 본 발명에 따른 코팅 조성물로부터 제조되는 코팅층을 포함하는 경면필름을 제공한다.
본 발명에 따른 경면필름은 기재층 상에 본 발명에 따른 코팅 조성물을 경화시킨 코팅층을 포함함으로써 트레이드-오프(trade-off) 관계인 표면 경도와 신율을 동시에 향상시킬 수 있고 내구성이 뛰어나며, 황변도가 낮고 높은 광택도를 나타내므로 외관이 뛰어나다.
하나의 예로서, 상기 경면필름은 ISO 4586-2에 따라 경도를 측정할 경우 평균 경도가 0.2 내지 0.4N일 수 있고, 구체적으로는 평균 경도가 0.2 내지 0.3N, 0.3 내지 0.4N, 0.2 내지 0.25N, 0.25 내지 0.3N, 0.3 내지 0.35N, 0.35 내지 0.4N, 0.24 내지 0.36N, 0.23 내지 0.27N, 0.25 내지 0.35N, 0.28 내지 0.35N, 0.28 내지 0.32N, 0.32 내지 0.37N 또는 0.3 내지 0.36N일 수 있다.
또한, 상기 경면필름은 ASTM E313에 따른 황변도 측정 시, 기재층과 기재층 상에 형성된 코팅층의 평균 황변 색차(ΔE)가 0.3 이하일 수 있고, 구체적으로는 평균 황변 색차(ΔE)가 0.28 이하 또는 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 평균 황변 색차(ΔE)가 0.1 내지 0.3, 0.15내지 0.3, 0.15 내지 0.25, 0.18 내지 0.22, 0.2 내지 0.25, 0.21 내지 0.24, 0.2 내지 0.3, 0.22 내지 0.28, 0.23 내지 0.26일 수 있다.
이와 더불어, 상기 경면필름은 1±0.2분간 70℃로 가열 후 인장 시 평균 신율이 1% 내지 15%일 수 있고, 구체적으로는 평균 신율이 1 내지 15%, 1 내지 12%, 1 내지 10%, 1 내지 5%, 5 내지 10%, 10 내지 12%, 10 내지 15%, 2 내지 4%, 2 내지 8%, 6 내지 10%, 7 내지 12%, 12 내지 15%, 6 내지 11% 또는 9 내지 12%일 수 있다.
나아가, 상기 경면필름은 ASTM D2354에 따른 평균 광택도가 85 내지 99.9일 수 있고, 구체적으로는 평균 광택도가 87 내지 99.9%, 89 내지 99.9%, 88 내지 95%, 87 내지 95%, 87 내지 93%, 87 내지 90%, 88 내지 90%, 90 내지 93%, 91 내지 95%, 91 내지 94%, 89 내지 92%, 90 내지 91%, 90.5 내지 91.5%, 91 내지 92%, 90.3 내지 92%, 90.2 내지 90.8%, 또는 91.7 내지 92.5%일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 경면필름에 포함된 기재층은 일면에 경면을 갖는 층으로서 경면효과를 유지하기 위하여 일정한 경도를 갖는 층이다. 이러한 기재층으로는 인테리어용 경면필름이나 가구용 경면필름의 베이스 기재로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층으로는 폴리비닐클로라이드(PVC) 시트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG) 시트, 폴리플로필렌(PP) 시트, 중밀도 섬유보드(MDF, medium density fiberboard), 중밀도 섬유보드(HDF, high density fiberboard), 칩보드 등을 단독으로 사용하거나, 병용하여 다층의 구조형태로 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 5, 및 비교예 1 내지 5
하기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이 모노머 및 올리고머를 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다.
단위: 중량부 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
모노머 A 20 20 8 36 7
모노머 B 10 10 14 8 13
모노모 C - - - 10 -
모노머 D - - 8 - 17.5
올리고머 A 10 10 30 8 23.5
올리고머 B 20 30 25 30 26
올리고머 C - - 15 - 13
올리고머 D - - - 8 -
모노머 A: 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머,
모노머 B: 펜타 에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA)
모노머 C: 다관능성 아크릴계 모노머,
모노머 D: 아마이드기를 함유하는 모노머,
올리고머 A: 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 (3관능성),
올리고머 B: 2관능성 아크릴계 바이오 올리고머,
올리고머 C: 4관능성 아크릴계 바이오 올리고머,
올리고머 D: 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 (6관능성)
단위: 중량부 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
모노머 A 3 38 36 7
모노머 B 32 3 - -
모노머 C - - 8 13
모노머 D - - 10 -
모노머 E - - - 17.5
올리고머 A 30 8 8 23.5
올리고머 B 25 30 30 26
올리고머 C 15 - - 13
올리고머 D - - 8 -
모노머 A: 지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머,
모노머 B: 펜타 에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA)
모노머 C: 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트 (TMPTA)
모노머 D: 다관능성 아크릴계 모노머,
모노머 E: 아마이드기를 함유하는 모노머,
올리고머 A: 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 (3관능성),
올리고머 B: 2관능성 아크릴계 바이오 올리고머,
올리고머 C: 4관능성 아크릴계 바이오 올리고머,
올리고머 D: 다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 (6관능성)
실시예 6 내지 10, 및 비교예 5 내지 8.
일면이 경면인 폴리비닐 클로라이드(PVC) 시트를 가로 15㎝ 세로 15㎝로 재단하고, 경면인 측의 표면에 앞서 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 5에서 제조된 코팅 조성물을 도포하였다. 그 후 UV 경화를 수행하여 기재층 상에 코팅층을 형성된 경면필름을 제조하였다. 이때, UV 경화는 조도 110±5 mW/㎠ 및 광량 1,000±5 mJ/㎠ 인 조건에서 수행하였다.
실험예 .
본 발명에 따른 경면필름의 성능을 평가하기 위하여, 상기 실시예 6 내지 10과 비교예 5 내지 8에서 제조된 경면필름의 (가) 경도, (나) 황변도, (다) 신율, (라) 광택도를 측정하였다. 구체적인 측정 방법은 다음과 같으며, 각 측정을 3회씩 반복 수행하여 평균값을 도출하였다. 측정된 결과는 표 3에 나타내었다.
(가) 경도 측정
스크레치 시험기(Erichsen scratch tester 413)를 사용하여 ISO 4586-2에 따라 경면필름의 경도를 측정하였다. 구체적으로, 시험기에 장착된 다이아몬즈 팁(tip)이 0 내지 1 N의 하중으로 원형(회전수: 5회/min)을 그리며 시편 표면을 지나가게 한 후 팁이 지나간 시편 표면의 스크래치 유무를 판단하였다. 이때, 스크래치 유무를 판단함에 있어 시편의 스크래치 유무를 관찰하는 조건, 즉 평가자 눈과 시편의 거리는 공식적으로 정해진 바가 없으나, 시편을 평가자의 눈 앞 10 cm 에 위치하여 형광등 아래 밝은 장소에서 보았을 때 스크래치가 확인되지 않는 하중을 확인하였다.
(나) 황변도 측정
먼저, 색좌표 측정기를 이용하여 실시예 및 비교예에서 사용된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG) 시트의 경면 색좌표를 ASTM E313에 따라 측정하였다. 그 후, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG) 시트의 경면에 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 5에서 제조된 코팅 조성물을 도포하고, 조도 110±5 mW/㎠ 및 광량 1,000±5 mJ/㎠ 인 조건에서 UV 경화를 시킨 다음, 제조된 경면필름의 코팅층의 색좌표를 동일한 방법으로 측정하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG) 시트와 코팅층의 색좌표 편차를 구하여 경면필름의 황변 색차(ΔE, 즉, 황변도)를 도출하였다.
(다) 신율 측정
가공성(성형성)은 고온 인장기를 통해 신율을 측정함으로써 평가하였다. 구체적으로 실시예 및 비교예에서 제조된 데코 시트를 길이 120㎜ 및 너비 20㎜의 도그본(dog-bone) 형태로 재단하고, 고온 인장기에 창작된 UTM 챔버의 온도는 70±1℃로 유지하였다. 고온 인장기 지그는 100 mm 거리를 유지하며 시편의 양 끝 10 mm를 고정하고, 70℃에서 1분간 예열한 후 인장기를 작동하였다. 수치는 %로 기록하였으며, 100 mm 시편이 10 mm 인장될 경우 신율을 10%로 하였다.
(라) 광택도 측정
광택 측정기(Gloss Meter)를 이용하여 ASTM D2354에 따라 실시예 및 비교예에서 제조된 경면필름의 광택도를 측정하였다.
경도 [N] 황변 색차(ΔY) 신율 [%] 광택도
실시예 6 0.20 0.21 5 88.2
실시예 7 0.25 0.22 11 88.7
실시예 8 0.3 0.24 3 90.5
실시예 9 0.35 0.23 7 91.9
실시예 10 0.25 0.24 10 90.6
비교예 5 0.25 0.24 20 88.7
비교예 6 0.15 0.16 25 90.1
비교예 7 0.35 0.34 7 90.5
비교예 8 0.2 0.26 20 90.3
본 발명에 따른 실시예의 경면필름은 조성물은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머를 일정량 포함하는 코팅 조성물을 경화시킨 코팅층을 포함하여 0.20N 내지 0.36N의 경도와 3% 내지 12%의 우수한 신율을 나타냈다. 또한, 상기 황변이 개선되어 0.3 이하의 낮은 황변 색차를 나타내고, 88 내지 92의 높은 광택도를 나타내는 것을 확인되었다. 이에 반해 비교예의 경면필름은 표면 경도, 황변색차 및 신율 중 어느 하나 이상이 경면필름의 요구물성을 벗어나는 것으로 나타났다.
이러한 결과로부터 본 발명에 따른 경면필름은 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머를 일정량 포함하는 코팅 조성물을 경화시킨 코팅층을 포함하여 우수한 내구성과 뛰어난 외관을 갖는 것을 알 수 있다.

Claims (14)

  1. 하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머;
    지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머;
    다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머; 및
    다관능성 아크릴계 바이오 올리고머를 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머는, 펜타에리쓰리톨 디아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 트리글리세롤 디아크릴레이트 및 트리글리세롤 디(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머의 함량은, 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부인 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머는 사이클로헥실 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 트리사이클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 및 사이클로 트리메틸올프로판 포말 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    다관능성 아크릴계 바이오 올리고머는 식물로부터 유래된 화합물이고, 중량 평균 분자량이 1,000 내지 20,000 g/mol인 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    하이드록시기를 함유하는 다관능성 아크릴계 모노머 5 내지 30 중량부;
    지방족 탄화수소 고리를 함유하는 아크릴계 모노머 1 내지 40 중량부;
    다관능성 우레탄 아크릴계 올리고머 5 내지 40 중량부; 및
    다관능성 아크릴계 바이오 올리고머 20 내지 40 중량부를 포함하는 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    코팅 조성물은, 다관능성 아크릴계 모노머 및 단관능성 아마이드계 모노머 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 코팅 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    다관능성 아크릴계 모노머 또는 단관능성 아마이드계 모노머의 함량은, 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부인 코팅 조성물.
  9. 기재층; 상기 기재층 상에 위치하고 제1항에 따른 코팅 조성물로부터 제조되는 코팅층을 포함하는 경면필름.
  10. 제9항에 있어서,
    경면필름은, ISO 4586-2에 따른 평균 경도가 0.2N 내지 0.4N인 것을 특징으로 하는 경면필름.
  11. 제9항에 있어서,
    경면필름은, ASTM E313에 따른 황변도 측정 시, 기재층과 기재층 상에 형성된 코팅층의 평균 황변 색차(ΔE)가 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 경면필름.
  12. 제9항에 있어서,
    경면필름은, 1±0.2분간 70℃로 가열 후 인장 시 평균 신율이 1% 내지 15%인 것을 특징으로 하는 경면필름.
  13. 제9항에 있어서,
    경면필름은, ASTM D2354에 따른 평균 광택도가 85 내지 99.9인 것을 특징으로 하는 경면필름.
  14. 제9항에 있어서,
    기재층은 폴리비닐클로라이드(PVC) 시트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 시트, 글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG) 시트, 폴리플로필렌(PP) 시트, 중밀도 섬유보드(MDF), 중밀도 섬유보드(HDF) 또는 칩보드인 경면필름.
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