KR20200007553A - 광개시 전환율이 증대된 uv 코팅 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

광개시 전환율이 증대된 uv 코팅 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅액 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머; 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머; 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머; 다관능 싸이올 화합물 및 광개시제를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머를 교반기에 넣고 1차 교반하는 단계; 1차 교반된 교반물에 다관능 싸이올 화합물을 넣고 2차 교반하는 단계 및 2차 교반된 교반물에 광개시제를 넣고 3차 교반하는 단계를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.

Description

광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물 및 이의 제조방법{UV coating composition with increased transmittance rate and method for manufacturing the same}
본 발명은 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 아크릴레이트 모노머/올리고머를 광개시제 외에 조촉매로 다관능 싸이올 화합물을 사용하여 반응시켜 광경화 효율이 최대 99.5%까지 올라갈 수 있는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 전자제품의 윈도우, 컴퓨터용의 터치스크린, 렌즈, 자동차 선루프, 광학 스크린, 도광판 및 LED 전면판 등과 같은 광학적 기능성 제품을 비롯한 중요한 상업적 제품들은 그동안 유리로 많이 사용되어왔지만 무겁고 깨지기 쉬우며 제품 가공시 불량률이 상당히 높다는 단점이 있었다.
이를 대체하기 위하여 열가소성 및 열경화성 중합체를 사용하고 있으며, 이는 고경도 및 높은 광투과도를 특징으로 다양한 구조물을 형성시키는데 사용되어 왔다.
그러나 상기와 같은 많은 열경화성 및 열가소성 중합체들은 강성, 치수 안정성, 투명성 및 내충격성 등이 탁월하지만 내마모성, 내열성, 내용제성 및 내약품성이 약하기 때문에 상기 중합체로부터 만들어진 구조물들은 유리에 비해 긁힘, 마모, 경도 등에 취약한 문제점이 있다.
따라서, 상기 수지제품들을 물리적 또는 기계적 손상으로부터 보호하기 위해서 강화 유리를 사용하거나 또는 플라스틱 표면에 코팅 조성물을 코팅시켜 사용되고 있다.
이때 일반적으로 많이 사용되는 코팅 조성물 중에는 UV 경화성 코팅 조성물이 있다.
그러나 종래의 UV 경화성 코팅 조성물은 코팅시 광개시 전환율이 낮아 고경도를 구현하기에 어려움이 있었고, 장시간 사용시 황변이 발생되며, QUV 신뢰성 검증 후 부착불량이 발생할 가능성이 높은 문제점이 있었다.
이를 극복하기 위해 UV 안정제 등의 첨가제를 사용하여 내황변성을 향상시키려는 시도가 있었지만, 첨가제 자체의 색상이나 첨가량의 한계에 의해 내황변성을 향상시키기에는 다소 한계가 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 한국등록특허공보 제10-0868149호(2008.11.04. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 우수한 내황변성 및 난연성 폴리카보네이트 수지 조성물이 개시되어 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 아크릴레이트 모노머/올리고머를 광개시제 외에 조촉매로 다관능 싸이올 화합물을 사용하여 반응시켜 광경화 효율이 최대 99.5%까지 올라갈 수 있는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물은 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머; 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머; 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머; 다관능 싸이올 화합물 및 광개시제를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 다관능 싸이올 화합물은 4관능인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 UV 코팅 조성물은 상기 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 27 내지 33중량부, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 7 내지 13중량부, 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 17 내지 23중량부, 다관능 싸이올 화합물 10 내지 23중량부 및 광개시제 17 내지 23중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 UV 코팅 조성물은 첨가제를 더 포함하고, 상기 첨가제는 슬립제, 소포제 및 UV 안정제 중 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 UV 코팅 조성물은 상기 UV 코팅 조성물 전체 중량부에 대하여, 알칼리 규산염 분말 17 내지 23중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 UV 코팅 조성물은 상기 UV 코팅 조성물 전체 중량부에 대하여, 열개시제 3 내지 8중량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머를 교반기에 넣고 1차 교반하는 단계; 1차 교반된 교반물에 다관능 싸이올 화합물을 넣고 2차 교반하는 단계 및 2차 교반된 교반물에 광개시제를 넣고 3차 교반하는 단계를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 1차 교반하는 단계는 상기 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 27 내지 33중량부, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 7 내지 13중량부 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 17 내지 23중량부를 교반하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 교반하는 단계는 첨가제를 더 넣는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물 및 이의 제조방법은 아크릴레이트 모노머/올리고머를 광개시제 외에 조촉매로 다관능 싸이올 화합물을 사용하여 반응시켜 광경화 효율이 최대 99.5%까지 올라갈 수 있다.
이에 종래 제품보다 더욱 우수한 경도, 내황변성 그리고 부착성이 확보된 제품을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 5의 경도 결과값을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 5의 경화효율 결과값을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 5의 황변 결과값을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 5의 부착성 결과값을 나타낸 그래프.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어로서 '코팅'은 수지, 종이, 부직포, 천 또는 복합재를 이용한 다양한 기재 표면에 광경화, 경도, 부착성 등의 물성을 부여할 수 있는 기능성층을 형성하는 것을 의미한다. 경우에 따라서는 보호층과 동일한 의미로 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물은 종래의 UV 경화형 코팅액이 광개시 전환율이 낮아 코팅 시 고경도를 구현할 수 없고 장시간 사용시 황변이 발생되며 QUV 신뢰성 검증 후 부착불량이 발생될 가능성이 높은 문제를 해결하고자 발명된 것으로, 아크릴레이트 모노머/올리고머에 광개시제와 다관능 싸이올 화합물을 반응시켜 코팅 시 광개시 전환율을 증대시켜 우수한 경도, 내황변성, 부착성을 확보하였다.
이를 위해, 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물은 아크릴레이트 모노머/올리고머, 다관능 싸이올 화합물 및 광개시제를 포함할 수 있다.
아크릴레이트 모노머/올리고머는 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 및 6관능 아크릴레이트 올리고머를 포함할 수 있다.
이와 같이 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 및 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머, 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머를 동시에 사용함으로써, 우수한 경도, 황변의 저하 및 바람직한 점도를 얻을 수 있다.
이는 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 점도가 높아 코팅하는데 적합하지 않을 수 있는 4관능 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머의 점도를 코팅하기에 적합한 100 내지 400cps의 점도로 낮춰줄 수 있기 때문이다.
또한, 4관능 및 6관능의 아크릴레이트 모노머/올리고머는 구조상 치밀한 네트워크를 형성하여 경도 증가 및 황변 저하 효과를 나타낼 수 있기 때문이다.
2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 트리프로필렌글리콜 디아클릴레이트(TPGDA), 헥사디올 디아크릴레이트(1,6-Hexanediol Diacrylate, HDDA), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(Dipropylene glycol Diacrylate, DPGDA), 네오프로필렌글리콜 디아크릴레이트(Neopentyl glycol Diacrylate, NPGDA) 및 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Polyethylene glycol Diacrylate, PEGDA) 중 하나이며, 헥사디올 디아크릴레이트(HDDA)가 바람직하다. 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이 헥사디올 디아크릴레이트(HDDA)를 사용할 경우 내수성, 탄성, 내후성, 내구성 및 접착력이 가장 우수할 수 있다.
이러한 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 27 내지 33중량부가 바람직하며, 30중량부가 가장 바람직하다.
이때, 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머가 27중량부 미만일 경우 점도 감소효과가 미미하고, 33중량부를 초과할 경우 경도가 저하되며 황변이 증대되고 제품의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate, PETIA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(Pentaerythritol tetraacrylate, PPTTA) 및 디 트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트(Di-trimethylolpropane tetraacrylate, Di-TMPTA) 중 하나이며, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETIA)가 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이와 같이 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETIA)를 사용할 경우 광개시 반응이 높아 우수한 광개시 전환율을 효율적으로 확보할 수 있다.
이러한 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 7 내지 13중량부가 바람직하며, 10 중량부가 가장 바람직하다.
이때, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머가 7중량부 미만일 경우 경도 증가 및 황변 저하 효과가 미미하고, 13중량부를 초과할 경우 부착력 저하 및 점도 증가가 나타나며 제품의 물성이 저하될 수 있다.
6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 디페닐펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(Dipentaerythritol Hexaacrylate, DPHA), 에폭시 아크릴레이트 올리고머인 GU3100W, GU6200, 우레탄 아크릴레이트 올리고머인 PU5000, PU610 중 하나이고, 디페닐펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)가 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머는 17 내지 23중량부가 바람직하며, 20중량부가 가장 바람직하다.
이때, 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머가 17중량부 미만일 경우 경도 증가 및 황변 저하 효과가 미미하고, 23중량부를 초과할 경우 부착력 저하 및 점도 증가가 나타나며 제품의 물성이 저하될 수 있다.
다관능 싸이올 화합물은 광개시 반응 활성을 촉진시키는 조촉매로써, 광개시제와 같이 사용되어 UV 코팅 조성물의 광개시 전환율을 증대시킬 수 있다.
즉, 다관능 싸이올 화합물은 광개시 반응에서 일반적으로 아크릴(acryl)과 같은 주변 산소에의 영향을 받지 않아 전환율을 높이고 제품의 경도증가, 황변 저하 및 장기 내후성 증대에 이로운 역할을 할 수 있는 것이다.
이러한 다관능 싸이올 화합물은 4 관능인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이는 산업여건상 5관능 이상의 다관능 싸이올 화합물을 사용하기에는 가격경쟁력을 확보하기에 어려운 문제가 있기 때문이다.
다관능 싸이올 화합물은 펜타에리트리톨 테트라키스메르캅토아세테이트(PETMA), 에틸렌글리콜 디메르캅토프로피오네이트(GDMP), 비스트리메틸올프로판 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트)(TMPMP), 펜타에리트리톨 테트라키스메르캅토프로피오네이트(PETMP), ETTMP700, 트리스(3-메르캅토프로피오닐옥시에틸) 이소시아누레이트(TEMPIC) 및 PCL4MP 중 하나일 수 있고, 펜타에리트리톨 테트라키스메르캅토프로피오네이트(PETMP)가 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 다관능 싸이올 화합물은 10 내지 23중량부가 사용될 수 있고, 15중량부가 바람직하며, 20중량부가 가장 바람직하다.
이때, 다관능 싸이올 화합물이 12중량부 미만일 경우 촉진 효과가 미미하고, 23중량부를 초과할 경우 제조비용의 증가로 인한 생산성이 저하될 수 있다.
광개시제는 UV에 의해 분자내의 결합이 개열, 도는 다른 분자의 수소원자를 뽑아내는 것으로 라디칼을 발생시키고, 코팅 조성물을 경화시킬 수 있다.
또한, 광개시제는 예를들면, 알킬 페논계 광중합 개시제, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제, 타이타 노센계 광중합 개시제, 및 옥심 에스테르계 중합 개시제 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로, 알킬 페논계 광중합 개시제로서는, 예를들면, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐 에탄-1-온, 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논, 1-[4-(2-하이드록시 에톡시)-페닐]-2-하이드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 2-하이드록시-1-{4-[4-(2-하이드록시-2-메틸-프로피오닐)-벤질]페닐}-2-메틸-프로판-1-온, 2-메틸-1-(4-메틸 티오 페닐)-2-모르폴리노 프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-12-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸 페닐) 메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐) 페닐]-1-부타논 등을 들 수 있다.
또한, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제로서는, 예를들면, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥사이드 등을 들 수 있다.
또한, 타이타노센계 광중합 개시제로서는, 예를들면, 비스(5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄 등을 들 수 있다.
또한, 옥심 에스테르계 중합 개시제로서는, 예를들면, 1,2-옥탄디온, 1-[4-(페닐 티오)-,2-(O-벤조일 옥심)], 에타논, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일], 1-(0-아세틸옥심), 옥시페닐 초산, 2-[2-옥소-2-페닐 아세톡시 에톡시]에틸 에스테르, 2-(2-하이드록시 에톡시) 에틸 에스테르 등을 들 수 있다. 그밖에 벤조페논, 2,4,6-트리메틸 벤조페논, 벤조일 안식향산 메틸, 2,4-디에틸티옥산톤, 2-에틸 안트라퀴논, 강심제-퀴논 등의 광개시제를 이용할 수 있다. 이들 광중합 개시제는 1 종을 단독으로 이용할 수 있으며, 또한 2종 이상을 혼합하여 이용할 수도 있다.
이러한 광개시제 17 내지 23중량부가 바람직하고, 20중량부가 가장 바람직하다.
이때, 광개시제가 17중량부 미만일 경우 경화 반응이 잘 이루어지지 않을 수 있고, 23중량부를 초과할 경우 미반응 광개시제로 인해 물성저하가 일어날 수 있다.
또한, UV 코팅 조성물은 열개시제를 더 포함할 수 있다.
열개시제는 광개시제와 같이 반응하여 UV 코팅 조성물을 경화시킬 수 있다. 이와 같이 열개시제가 더 포함되어 경화반응이 촉진되고 경도가 향상될 수 있다.
이러한 열개시제는 아세토페논, 아세토페논 벤질 케탈, 벤즈알데히드, 플루오레논, 벤조인 프로필 에테르, 트리페닐아민, 3-메틸아세토페논, 디에틸티옥산톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논, 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드 중 하나일 수 있고, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논이 바람직하다.
여기서 열개시제는 3 내지 8중량부가 더 포함될 수 있으며, 5중량부가 바람직하다.
이때, 열개시제가 3중량부 미만일 경우 경화 촉진 효과가 미미하고, 8중량부를 초과할 경우 미반응 열개시제로 인해 오히려 물성저하가 나타날 수 있다.
또한, UV 코팅 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
첨가제는 슬립제, 소포제 및 UV 안정제 중 하나 이상일 수 있다. 이와 같이 첨가제가 더 포함되어 내스크레치성 효과 등을 증대시킬 수 있다.
이러한 첨가제는 7 내지 13중량부가 바람직하며, 10중량부가 가장 바람직하다.
첨가제가 7중량부 미만일 경우 효과가 미미하고, 10중량부를 초과할 경우 제품의 품질 저하, 경화 반응 저해 등이 나타날 수 있다.
여기서, 슬립제는 실리콘계 슬립제, 아크릴계 슬립제 및 불소계 슬립제 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 당업계에서 상품으로 상용화되어 있는 슬립제로는 예를 들면, BYK사 제품군으로 실리콘계인 BYK-348, BYK-330, BYK-310, BYK-307 등, DIC사 제품으로 불소계인 F-470 등 다양한 종류의 슬립제가 있다.
또한, 소포제는 Byk-051, Byk-1752, Byk-1790, Byk-053, Byk-054, Byk-057, Byk-065, Byk-066, Byk-070, Byk-077, Byk-085 등이 있으며, 바람직하게는 Byk-1790, Byk-085 등을 사용할 수 있다.
이러한 UV 코팅 조성물은 하기에서 설명하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법으로 제조할 수 있다.
또한, UV 코팅 조성물은 알칼리 규산염 분말을 더 포함할 수 있다.
알칼리 규산염 분말은 UV 코팅 조성물의 경도 및 부착성을 좀더 향상시켜주고, 코팅 시 오염, 들뜸 등을 방지해줄 수 있는 것으로, 17 내지 23중량부가 더 포함될 수 있으며, 20중량부가 바람직하다.
이때, 알칼리 규산염 분말이 17중량부 미만일 경우 경도 및 부착성 향상 효과가 미미하고, 23중량부를 초과할 경우 반대로 부착성이 저하될 수 있다.
이하, 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 1차 교반하는 단계, 2차 교반하는 단계 및 3차 교반하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 1차 교반하는 단계는 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머를 교반기에 넣고 190 내지 210rpm의 속도로 27 내지 33분동안 교반할 수 있고, 200rpm의 속도로 30분동안 교반하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이때, 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 27 내지 33중량부, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 7 내지 13중량부 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 17 내지 23중량부를 교반할 수 있고, 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 30중량부, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 10중량부 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 20중량부를 교반하는 것이 바람직하다.
또한, 교반시 속도가 190rpm 미만, 시간이 27분 미만일 경우 완전하게 균질혼합이 이루어지지 않고 적절한 점도를 갖도록 할 수 없으며, 속도가 210rpm을 초가 시간이 33분을 초과할 경우 그 미만의 속도에서도 충분히 균질혼합이 이루어지고 이미 완전하게 교반이 이루어졌기 때문에 작업효율이 저하되고 경제적으로 비효율적이다.
2차 교반하는 단계는 1차 교반된 교반물에 다관능 싸이올 화합물을 넣고 190 내지 210rpm의 속도로 27 내지 33분동안 교반할 수 있고, 200rpm의 속도로 30분동안 교반하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이때, 다관능 싸이올 화합물 10 내지 23중량부를 넣어 교반할 수 있고, 20중량부를 넣는 것이 바람직하다.
또한, 2차 교반하는 단계에서 다관능 싸이올 화합물과 같이 첨가제 7 내지 13중량부 및 알칼리 규산염 분말 17 내지 23중량부를 더 넣어 교반할 수 있고, 이때 첨가제 10중량부 및 알칼리 규산염 분말 20중량부를 더 넣는 것이 바람직하다.
여기서, 교반시 속도가 190rpm 미만, 시간이 27분 미만일 경우 완전하게 균질혼합이 이루어지지 않아 반응 시 촉진작용이 용이하게 이루어질 수 없으며, 속도가 210rpm을 초가 시간이 33분을 초과할 경우 그 미만의 속도에서도 충분히 균질혼합이 이루어지고 이미 완전하게 교반이 이루어졌기 때문에 작업효율이 저하되고 경제적으로 비효율적이다.
3차 교반하는 단계는 2차 교반된 교반물에 광개시제를 넣고 190 내지 210rpm의 속도로 27 내지 33분동안 교반할 수 있고, 200rpm의 속도로 30분동안 교반하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.
이때, 광개시제 17 내지 23중량부를 넣어 교반할 수 있고, 20중량부를 넣어 교반하는 것이 바람직하다.
또한, 3차 교반하는 단계에서 광개시제와 같이 열개시제 3 내지 8중량부를 더 넣어 교반할 수 있고, 열개시제 5중량부를 더 넣는 것이 바람직하다.
여기서, 교반시 속도가 190rpm 미만, 시간이 27분 미만일 경우 완전하게 균질혼합이 이루어지지 않아 반응 시 광개시 반응이 용이하게 이루어질 수 없으며, 속도가 210rpm을 초가 시간이 33분을 초과할 경우 그 미만의 속도에서도 충분히 균질혼합이 이루어지고 이미 완전하게 교반이 이루어졌기 때문에 작업효율이 저하되고 경제적으로 비효율적이다.
이와 같이 1차, 2차 및 3차 교반하는 단계로 나누어 세 번의 교반으로 UV 코팅액을 제조함으로써, 각 조성물간에 교반이 더욱 잘 이루어지도록 하여 반응효율을 높일 수 있고, 제조시간이 단축되어 효율성 및 작업성이 높아질 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물 및 이의 제조방법은 아크릴레이트 올리고머를 광개시제 외에 조촉매로 다관능 싸이올 화합물을 사용하여 반응시켜 광경화 효율이 최대 99.5%/까지 올라갈 수 있다.
이에 종래 제품보다 더욱 우수한 경도, 내황변성 그리고 부착성이 확보된 제품을 제조할 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
[실시예 1 내지 5]
하기 표 1은 실시예 1 내지 5의 UV 코팅 조성물의 성분비(중량부)를 나타낸다.
기재필름의 일면에 메이어 바를 사용하여 상기에서 제조한 실시예 1 내지 5 각각의 UV 코팅 조성물을 건조두께 10㎛로 직접 코팅한 다음, UV 조사하여 코팅층을 형성하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
2관능 아크릴레이트 30 30 30 30 30
4관능 아크릴레이트 10 10 10 10 10
6관능 아크릴레이트 20 20 20 20 20
4관능 싸이올 화합물 0 5 10 15 20
광개시제 20 20 20 20 20
첨가제 10 10 10 10 10
[ 실험예 1]
실시예 1 내지 5에서 코팅된 코팅층의 경도, 황변, 부착성 및 경화효율을 측정하여 나타내었다.
경도는 연필경도 시험으로 측정하였고, KS M ISO 15184 규격을 참조하여 진행하였다.
황변은 KS M-3026 규격을 참조하여 진행하였다.
부착성은 KS M ISO 2409 규격을 참조하여 진행하였다.
경화효율은 전환율로써, 반응이 진행된 정도를 나타내며, FTIR 측정을 통해 전환율을 구하였다.
먼저 흡광도와 반응물 농도 사이의 관계에 대한 이해는 Lambert-Beer Law를 이용해 다음과 같이 나타낼 수 있다.
A = εbC
(여기서, A는 측정된 흡광도, ε는 흡광계수(L·cm-1·mol-1), b 는 반응물의 두께, C는 반응물의 농도(mol·cm-3)를 의미함)
반응성이 있는 시료의 특정 피크의 변화를 관찰하기 위해서는 반응이 진행되는 동안 변하지 않는 피크의 흡광도를 기준으로 하여 기준 피크와 관찰하고자 하는 피크의 흡광도를 비교하며 반응 진행도를 계산하였다. Lambert-Beer Law를 FTIR의 결과에 적용하기 위해 특정 작용기 피크에 대해 기준 피크에서 측정된 값으로 보정이 필요하며 하기의 수학식 1을 사용하였다. 이를 반응 물질의 정량적 변화로 만들어주는 정규화 과정이라고 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(여기서, Aref는 기준 피크의 흡광도, εref는 흡광계수(L·cm-1·mol-1), b는 반응물의 두께, C는 반응물의 농도(mol·cm- 3)를 의미함)
정규화 과정을 통해 원하는 피크의 상대적인 정량분석이 가능해지며, Lambert-Beer Law에 의해 반응 초기 흡광도 A0와 시간에 따라 변화하는 흡광도 At의 비율은 반응 초기 농도 C0와 시간에 따라 변화하는 농도 Ct의 비율로 변환할 수 있으며 이는 반응의 정도를 나타내는 전환율(α)로 하기 수학식 2로 계산하여 전환율을 구하였다.
[수학식 2]
Figure pat00002
그 결과는 도 1 내지 4와 같다.
도 1 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 경도는 실시예 3 및 4는 H, 실시예 5는 2H로, HB, F인 실시예 1 및 2보다 높게 나오는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 경화효율은 실시예 1에서 매우 낮게 나타나고, 실시예 2부터 90%이상으로 나타나고, 실시예 2에서 실시예 5 순으로 점점 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 황변은 실시예 1 및 2에서 높게 나타났으며, 실시예 1에서 실시예 5 순으로 점점 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 부착성은 실시예 1은 3B로 매우 낮게 나타났으며, 실시예 2 내지 4는 4B로 증가된 것을 확인할 수 있었고, 실시예 5는 5B로 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 경도, 경화효율, 황변 및 부착성을 종합적으로 검토해본 결과, 실시예 3 내지 5가 바람직하고, 실시예 5가 가장 바람직한 것으로 판단된다.
[실시예 6 및 7]
하기 표 2는 실시예 6 및 7의 UV 코팅 조성물의 성분비(중량부)를 나타낸다.
기재필름의 일면에 메이어 바를 사용하여 상기에서 제조한 실시예 6 및 7 각각의 UV 코팅 조성물을 건조두께 10㎛로 직접 코팅한 다음, UV 조사하여 코팅층을 형성하였다.
실시예 6 실시예 7
2관능 아크릴레이트 30 30
4관능 아크릴레이트 10 10
6관능 아크릴레이트 20 20
4관능 싸이올 화합물 15 15
광개시제 20 20
첨가제 10 10
알칼리 규산염 분말 20 17
열개시제 - 5
[ 실험예 2]
실시예 4, 6 및 7의 경도 및 부착성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
실험은 실험예 1과 동일하게 진행하였다.
실시예 4 실시예 6 실시예 7
경도 H 2H 2H
부착성 4B 5B 5B
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 실시예 4 내지 7 모두 경도 및 부착성이 우수하나, 실시예 6 및 7이 실시예 4보다 경도 및 부착성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머;
    4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머;
    6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머;
    다관능 싸이올 화합물 및
    광개시제를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다관능 싸이올 화합물은,
    4관능인 것을 특징으로 하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 UV 코팅 조성물은,
    상기 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 27 내지 33중량부, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 7 내지 13중량부, 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 17 내지 23중량부, 다관능 싸이올 화합물 10 내지 23중량부 및 광개시제 17 내지 23중량부를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 UV 코팅 조성물은,
    첨가제를 더 포함하고,
    상기 첨가제는 슬립제, 소포제 및 UV 안정제 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 UV 코팅 조성물은,
    상기 UV 코팅 조성물 전체 중량부에 대하여, 알칼리 규산염 분말 17 내지 23중량부를 더 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 UV 코팅 조성물은,
    상기 UV 코팅 조성물 전체 중량부에 대하여, 열개시제 3 내지 8중량부를 더 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물.
  7. 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
    2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머를 교반기에 넣고 1차 교반하는 단계;
    1차 교반된 교반물에 다관능 싸이올 화합물을 넣고 2차 교반하는 단계 및
    2차 교반된 교반물에 광개시제를 넣고 3차 교반하는 단계를 포함하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 1차 교반하는 단계는,
    상기 2관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 27 내지 33중량부, 4관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 7 내지 13중량부 및 6관능 아크릴레이트 모노머/올리고머 17 내지 23중량부를 교반하는 것을 특징으로 하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 2차 교반하는 단계는,
    첨가제를 더 넣는 것을 특징으로 하는 광개시 전환율이 증대된 UV 코팅 조성물의 제조방법.
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