KR20200070780A - 하드코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내후성 및 작업성이 우수한 무용제 하드코팅 조성물 및 이를 적용하여 형성된 코팅층을 포함하는 성형품에 관한 것이다.

Description

하드코팅 조성물{Hard Coating Composition}
본 발명은 내후성 및 작업성이 우수한 하드코팅 조성물 및 이를 적용하여 형성된 코팅층을 포함하는 성형품에 관한 것이다.
자동차용 성형품, 예를 들어 헤드램프 PC 렌즈(polycarbonate lens) 등의 자동차 부품의 하드코팅 용도로 사용되는 도료 조성물에는 우수한 생산성, 부착성, 내수성, 내후성 등이 요구된다. 또한, 자동차 부품용의 경우, 스프레이(Air Spray) 도장 등의 방법으로 도장이 가능하여야 우수한 외관, 작업성 및 생산성을 확보할 수 있다. 이러한 스프레이(Air spray)나 플로우 코팅(Flow coating) 등의 도장용 도료 조성물은 고형분(NV) 함량이 낮고 상대적으로 용제 함량이 높기 때문에, 환경 설비가 갖춰지지 않은 곳에서 도장 시 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOC)이 많이 발생되어 환경오염을 야기하는 문제가 있다.
휘발성 유기화합물은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 휘발성 유기화합물을 지칭한다. 휘발성 유기화합물은 대기 중에서 광화학 반응을 일으켜 오존 등의 광화학 산화성 물질 생성 및 광화학 스모그 유발을 초래하며, 발암물질이기도 하다. 따라서, 근래 유럽 등 선진국을 중심으로 휘발성 유기화합물의 함량에 대한 규제가 엄격해졌고, 이러한 규제에 따라 휘발성 유기화합물을 제거하는 설비의 운용이 필요할 뿐만 아니라 폐기 비용 및 환경 비용이 지속적으로 발생되는 문제점이 있다.
휘발성 유기화합물을 줄이기 위한 방법으로 물을 용매로 사용하는 수계 도료, 용제를 전혀 사용하지 않는 분체도료, 도료의 고형분을 늘린 하이솔리드형 도료를 사용하는 기술이 지속적으로 개발되고 있다. 일례로 일본 공개특허공보 JP 2006-036985 A에는 무용제화 및 하이솔리드화가 가능한 2액 상온 경화형 오르가노 폴리실록산계 도료 조성물이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 종래의 도료 조성물은 무용제 도료의 단점인 외관 특성, 작업성 등의 문제를 극복하는 동시에 우수한 외관 확보를 위한 웜 스프레이(Warm Spray) 공법을 적용하기에 충분한 물성을 확보하고 있지 못한다.
본 발명은 휘발성 유기화합물을 사용하지 않으면서도, 내후성 및 작업성이 우수한 무용제 하드코팅 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 무용제 하드코팅 조성물을 적용하여 형성된 코팅층을 포함하는 성형품(예를 들어, 자동차 헤드램프용 렌즈)을 제공한다.
본 발명은 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 무기 나노 복합재, (메타)아크릴레이트 모노머 및 광개시제를 포함하는 하드코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 휘발성 유기화합물을 포함하지 않아 환경 오염을 경감시키면서도, 내후성 및 작업성이 우수한 하드코팅 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 하드코팅 조성물은 도료의 재활용이 가능하여 도료 폐기물 발생을 최소화할 수 있으므로, 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 웜 스프레이(Warm Spray) 공법이 적용 가능하여, 도막의 우수한 외관 확보가 가능한 하드코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 무용제 하드코팅 조성물을 적용한 고내후성 코팅층을 포함하는 자동차 헤드램프용 렌즈는 외관 품질이 우수하고 야간 주행 안정성이 확보된다.
본 발명에서 사용된 수지의 분자량은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법으로 측정할 수 있다. 또한, 유리전이온도는 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
<하드코팅 조성물>
본 발명에 따른 하드코팅 조성물은 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 무기 나노 복합재, (메타)아크릴레이트 모노머 및 광개시제를 포함한다. 본 발명의 하드코팅 조성물은 필요에 따라 자외선 흡수제, 광 안정제, 실리콘 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이하 본 발명의 하드코팅 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머
본 발명에 따른 하드코팅 조성물은 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 도막을 형성하는 주(主)성분으로서 포함한다. 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 도막 전체의 가교 밀도를 컨트롤하여 하드코팅 도막의 강도, 내열성, 내후성 및 부착성을 발현하는 역할을 수행한다.
본 발명의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 중합 가능한 불포화 그룹인 중합성 관능기를 6개 이상, 예를 들어 6 내지 16개, 다른 예로 6 내지 10개, 또 다른 예로 6개 가질 수 있다. 상기 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량(Mw)은 1,000 내지 3,700 g/mol일 수 있으며, 예를 들어 1,500 내지 2,500 g/mol일 수 있다. 상기 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머가 전술한 중량평균분자량 범위를 가질 경우, 반응성이 우수하고 건조 도막의 내열성, 내후성 및 경도 등의 물성이 우수하다.
상기 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 중합성 관능기를 3개 포함하고 있는 것을 말한다. 상기 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량(Mw)은 500 내지 3,500 g/mol일 수 있으며, 예를 들어 1,000 내지 2,500 g/mol일 수 있다. 상기 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머가 전술한 중량평균분자량 범위를 가질 경우, 건조 도막의 내열성, 내후성 및 부착성 등의 물성이 우수하다.
본 발명에서 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 외에 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 더 포함할 수 있다.
상기 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 중합성 관능기를 2개 포함하고 있는 것을 말한다. 상기 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량을 조정함으로써, 코팅층의 경화 밀도 조정이 가능하며, 이를 통해 건조 도막이 우수한 물성을 확보할 수 있다. 상기 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 하드코팅 조성물의 점도를 적절한 수준으로 형성하여 우수한 가공성을 구현할 수 있고, 코팅층의 경화 밀도를 조절하여 외관 및 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 중량평균분자량(Mw)은 100 내지 800 g/mol일 수 있으며, 예를 들어 100 내지 500 g/mol일 수 있다. 상기 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머가 전술한 중량평균분자량 범위를 가질 경우, 건조 도막의 내열성, 내후성 및 경도 등의 물성이 우수하다.
본 발명에서, 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 1 내지 60 중량%, 예컨대 5 내지 50 중량%일 수 있다. 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 도막의 고온 접착력이 향상되며, 우수한 강도, 내열성 및 외관 특성을 발현하고, 다른 기재와의 부착성을 개선할 수 있다.
6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 혼용하는 경우, 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량은 20 내지 40 중량%. 예를 들어 20 내지 30 중량%일 수 있고, 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 함량은 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%일 수 있다.
다른 예로, 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 3관능성 우레탄(메타)아크릴레이트 올리고머의 혼합 비율은 1 : 0.03 내지 1.5의 중량비일 수 있다.
우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머가 전술한 배합비로 혼용되는 경우, 도막의 우수한 강도와 내열성이 발현되고, 기재와의 부착성을 개선시킬 수 있다.
2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 혼용하는 경우, 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%를 포함할 수 있다. 2관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머가 전술한 배합비로 혼용되는 경우, 하드코팅 조성물의 점도 및 코팅층의 경화 밀도가 적절한 수준으로 유지되어 외관 및 부착성을 개선시킬 수 있다.
무기 나노 복합재
본 발명에 따른 하드코팅 조성물은 무기 나노 복합재를 포함한다. 무기 나노 복합재는 코팅층의 경화 밀도를 조절하여 경도 및 내마모성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 무기 나노 복합재는 무기 나노 입자 또는 무기 나노 입자가 분산된 콜로이드 용액(colloidal dispersion)일 수 있다. 상기 무기 나노 입자는 (메타)아크릴레이트계 모노머 및 (메타)아크릴레이트계 올리고머에 대해서 팽윤하지 않는 것이라면 그 성분에 특별히 제한이 없으며, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 및 티타네이트(TiO2) 중에서 선택된 1 종 이상일 수 있고, 일례로 비정질 실리카 나노 입자일 수 있다. 상기 무기 나노 입자의 크기는 특별히 제한되는 것은 아니나, 10 내지 300 ㎚, 예를 들어 15 내지 50 ㎚인 것을 사용할 수 있다.
상기 콜로이드 용액은 (메타)아크릴레이트 모노머 및 (메타)아크릴레이트계 올리고머 중 1 이상을 포함할 수 있다. 상기 콜로이드 용액은 본 발명의 하드코팅 조성물과 혼화성이 우수하고, 하드코팅 조성물의 점도를 적절한 수준으로 형성하여 우수한 가공성을 구현할 수 있다.
무기 나노 복합재가 무기 나노 입자가 분산된 콜로이드 용액인 경우, 상기 무기 나노 입자는 무기 나노 복합재 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%, 예를 들어 40 내지 60 중량%일 수 있다.
본 발명에서, 상기 무기 나노 복합재의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 1 내지 35 중량%, 예컨대 5 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 무기 나노 복합재의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 조성물에 저점도가 구현되어 우수한 가공성, 경도 및 내마모성을 얻을 수 있다.
(메타)아크릴레이트 모노머
본 발명에 따른 하드코팅 조성물은 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 고분자간 가교 밀도를 조절하는 가교제 역할을 하며, 도막의 경도, 부착성, 외관 특성, 작업성 등의 경화 물성을 보조하는 작용을 한다. 특히, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머를 혼용함으로써, 도료의 작업성, 외관 특성 및 경화도를 조절할 수 있다.
상기 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머는 중합성 관능기를 3개 이상(예컨대 3 내지 10개), 예를 들어 3 내지 5개 갖는 것일 수 있다. 상기 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머의 분자량은 200 내지 400 g/mol일 수 있으며, 유리전이온도(Tg)는 40 내지 80℃일 수 있다.
상기 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머의 비제한적인 예로는, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판 트리메타아크릴레이트(TMPTMA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PETA), 글리세릴프로폭시레이티드 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트(PETTA), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 또는 이들의 혼합물이 있다.
상기 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머는 중합성 관능기를 2개 이하, 예컨대 2개 포함하는 것을 말한다. 상기 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머의 분자량은 150 내지 300 g/mol일 수 있으며, 유리전이온도(Tg)는 25 내지 60℃일 수 있다.
상기 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머의 비제한적인 예로는, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 1,6-헥산디올 디메타아크릴레이트(HDDMA), 부탄디올 디아크릴레이트(BDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(TEGDA), 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트(NPGDA), 폴리에틸렌글리콜400 디아크릴레이트(PEG400DA), 폴리에틸렌글리콜200 디아크릴레이트(PEG200DA), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트(DPGDA), 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트(TTEGDA), 테트라에틸렌글리콜 디메타아크릴레이트(TTEGDMA), 9-에틸렌글리콜 디아크릴레이트(9-EGDA), 트리에틸렌글리콜 디메타아크릴레이트(TEGDMA) 또는 이들의 혼합물이 있다.
본 발명에서, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 10 내지 90 중량%, 예를 들어 10 내지 60 중량%일 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 도막의 고온 접착력이 향상되며, 우수한 강도, 내열성 및 외관 특성을 발현하고, 다른 기재와의 부착성을 개선할 수 있다.
일례로, 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량은 10 내지 50 중량%, 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머의 함량은 10 내지 40 중량%일 수 있다. 다른 예로, 상기 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머의 혼합 비율은 1 : 0.2 내지 1의 중량비일 수 있다.
광개시제
본 발명에 따른 하드코팅 조성물은 광개시제를 포함한다. 상기 광개시제는 자외선(UV) 등에 의해 여기되어 광중합을 개시하는 역할을 하는 성분으로서, 당 분야의 통상적인 광개시제를 제한 없이 사용할 수 있다.
사용 가능한 광개시제의 비제한적인 예를 들면, Irgacure 184, Irgacure 369, Irgacure 651, Irgacure 819, Irgacure 907, 벤지온알킬에테르(Benzionalkylether), 벤조페논(Benzophenone), 벤질디메틸카탈(Benzyl dimethyl katal), 하이드록시사이클로헥실페닐아세톤(Hydroxycyclohexyl phenylacetone), 클로로아세토페논(Chloroacetophenone), 1,1-디클로로아세토페논(1,1-Dichloro acetophenone), 디에톡시아세토페논(Diethoxy acetophenone), 하이드록시아세토페논(Hydroxy Acetophenone), 2-클로로티옥산톤(2-Choro thioxanthone), 2-ETAQ(2-EthylAnthraquinone), 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone), 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로파논(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스파인옥사이드(Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide), 메틸벤조일포메이트(methylbenzoylformate) 등이 있으며, 이들을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 광개시제의 함량은 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 광개시제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 도막의 물성 저하 없이 광중합 반응이 충분히 이루어질 수 있다.
첨가제
전술한 성분들 이외에, 본 발명의 하드코팅 조성물은 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당 분야에 공지된 첨가제를 제한 없이 사용할 수 있다. 첨가제로서 자외선 흡수제, 광안정제, 실리콘계 레벨링제 등을 1종 이상 혼용함으로써 도료의 평활성 및 도막의 외관 특성, 내후성 등을 개선할 수 있다.
본 발명의 하드코팅 조성물은 당 분야에 알려진 통상적인 자외선 흡수제를 포함한다. 상기 자외선 흡수제는 둘 이상의 자외선 흡수기를 갖는 트리아진계 자외선 흡수제일 수 있으며, 예를 들어 자외선 흡수성 에스테르기를 둘 이상 갖는 하이드록시 페닐 트리아진 유도체를 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 분자량은 500 g/mol 이상(예컨대, 500 내지 2,000 g/mol)일 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 분자량이 500 g/mol 미만이면 휘발성과 추출성이 커서 옥외 폭로 시 자외선 흡수제 성분이 도막에 잔존하기 어렵고, 이에 따라 도막의 내구성 및 내후성이 저하될 수 있다.
본 발명에서, 상기 자외선 흡수제의 함량은 하드코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 1 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 자외선 흡수제의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우 도막의 내후성 향상 효과가 얻어지기 어려우며, 자외선 경화 시 경화 장애가 초래될 수 있다.
사용 가능한 다른 첨가제로는 광안정제(예컨대, HALS), 산화방지제(예컨대, 페놀계 산화방지제), 습윤제(예컨대, 폴리에테르 변성 폴리디메틸실록산), 레벨링제(예컨대, 실리콘 디아크릴레이트계 및 실리콘 폴리아크릴레이트계 화합물), 윤활제, 표면 조정제, 계면 활성제, 소포제(예컨대, 디메틸폴리실록산), 슬립제, 얼룩 방지제, 유연제, 증점제, 폴리머 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 이러한 첨가제 성분들은 도료의 작업성 및 도막의 평활성을 강화시킨다.
본 발명에서, 상기 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 상기 첨가제 각각의 사용량은 당해 하드코팅 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%일 수 있다.
<성형품>
본 발명은 전술한 하드코팅 조성물로부터 형성된 코팅층을 포함하는 성형품(예를 들어, 자동차용 헤드램프)를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자동차 헤드램프는 플라스틱 기재 및 상기 플라스틱 기재의 일면 또는 양면 상에 형성되고, 전술한 하드코팅 조성물로부터 형성된 코팅층을 포함한다.
상기 플라스틱 기재는 헤드램프 분야에 사용되는 통상적인 기재(substrate) 성분을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱 등이 있다. 사용 가능한 플라스틱 기재의 비제한적인 예로는, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리염화비닐(PVC) 또는 이들의 2종 이상 조합 등이 있다. 전술한 성분의 플라스틱 기재를 사용할 경우, 본 발명의 하드코팅 조성물과의 초기 및 고온 부착성이 우수하다.
상기 조성물로 이루어지는 코팅층의 두께는 용도에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 일례로 5 내지 25 ㎛, 다른 예로 5 내지 20 ㎛ 범위일 수 있다. 전술한 두께 범위를 가질 경우, 플라스틱 기재 표면과의 부착성이 우수하고 외관 불량을 방지할 수 있다.
상기 하드코팅 조성물을 플라스틱 기재 상에 도포하는 방법은 당 분야의 통상적인 도포 방법, 예컨대 스프레이 코팅, 브러싱, 플로우 코팅, 딥 코팅, 스핀 코트 등을 채용할 수 있다. 일례로 상기 하드코팅 조성물은 웜 스프레이(Warm Spray) 공법을 적용하여 플라스틱 기재에 도포될 수 있다. 상기 하드코팅 조성물은 용제를 포함하지 않음에도 불구하고, 웜 스프레이 코팅법을 적용할 수 있는 점도를 가지고 있으며, 도포 시 우수한 외관을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 하드코팅 조성물로 형성된 코팅층은 플라스틱 기재(예컨대, PC 소재)와의 부착성이 뛰어날 뿐만 아니라, 외관, 내열성, 내습성, 내냉열성 등 도막의 전반적인 물성 면에서 우수하다. 따라서, 이러한 고내후성 코팅층을 포함하는 자동차 헤드램프용 렌즈는 외관 품질이 우수하고 야간 주행 안정성이 확보된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-12]
하기 표 1에 기재된 조성에 따라, 우레탄 아크릴레이트 올리고머(A), 무기 나노 복합재(B), (메타)아크릴레이트 모노머(C), 광개시제(D) 및 첨가제(E)를 사용하여, 실시예 1-12의 하드코팅 조성물을 제조하였다. 하기 표 1에 사용된 성분의 함량은 중량부이다.
Figure pat00001
A-1: 6관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머(CN968NS, Sartomer社, 중량평균분자량: 2,000 g/mol)
A-2: 3관능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머(EB8301, Cytec社, 중량평균분자량: 1,350 g/mol)
B-1: 무기 나노 복합재(EB154, Cytec社; SiO2, 입자 사이즈 15~40 nm)
B-2: 무기 나노 복합재(KOMERATE S120, KPX社; SiO2, 입자 사이즈 20~30 nm)
C-1: 3관능성 (메타)아크릴레이트 모노머(Trimethylolpropane triacrylate, TMPTA, 분자량: 296 g/mol)
C-2: 2관능성 (메타)아크릴레이트 모노머(1,6-hexanediol diacrylate, 분자량: 226 g/mol)
D-1: 광개시제(1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, Micure CP-4, 미원상사社)
D-2: 광개시제(비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스파인옥사이드, Irgacure 819, BASF社)
E-1: 자외선 흡수제(Hydroxyphenyl Triazines, HPT)
E-2: 광안정제(HALS, TINUVIN123, BASF社)
E-3: 실리콘 첨가제(BYK-333, BYK社)
[비교예 1-3]
하기 표 2에 기재된 조성에 따라 배합한 것을 제외하고는 실시예 1-12와 동일한 방법으로 비교예 1-3의 하드코팅 조성물을 제조하였다. 하기 표 2에 사용된 성분의 함량은 중량부이다.
Figure pat00002
[실험예 - 물성 평가]
실시예 1-12 및 비교예 1-3에서 제조된 하드코팅 조성물을 투명 폴리카보네이트(PC) 기재 상에 약 12 ㎛(Top layer, 건조 도막 두께 기준)로 웜 스프레이 코팅하였다. 이후, 70℃의 온도 조건에서 3~5분 건조 후 광경화(광량: 3,000 mJ/㎠, 광세기: 200 mW/㎠)시켜 시편을 제조하였다. 표 3에 기재된 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 4 및 표 5에 나타내었다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 무기 나노 복합재 올리고머, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머를 모두 포함하는 하드코팅 조성물을 적용한 실시예 1-12의 도막은 측정된 모든 항목에서 우수한 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 반면 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머 중 어느 한 성분이 누락된 하드코팅 조성물을 적용한 비교예 1-3의 도막은 측정된 물성 중 하나 이상이 열악한 것으로 나타났다.

Claims (8)

  1. 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머, 무기 나노 복합재, (메타)아크릴레이트 모노머 및 광개시제를 포함하고,
    상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머를 포함하는 하드코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머는 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머를 포함하는 하드코팅 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 6관능 이상의 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 및 3관능성 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머의 혼합 비율은 1 : 0.03 내지 1.5의 중량비인 하드코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 나노 복합재는 무기 나노 입자 또는 무기 나노 입자가 분산된 콜로이드 용액(colloidal dispersion)이고, 상기 콜로이드 용액은 (메타)아크릴레이트 모노머 및 (메타)아크릴레이트계 올리고머 중 1 이상을 포함하고, 상기 콜로이드 용액 내 무기 나노 입자의 함량은 무기 나노 복합재 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%인 하드코팅 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 무기 나노 입자는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 및 티타네이트(TiO2) 중에서 선택된 1 종 이상이고, 무기 나노 입자 크기는 10 내지 300 ㎚인 하드코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 3관능 이상의 (메타)아크릴레이트 모노머 및 2관능 이하의 (메타)아크릴레이트 모노머의 혼합 비율은 1 : 0.2 내지 1의 중량비인 하드코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하드코팅 조성물 총 중량을 기준으로, 상기 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 1 내지 60 중량%, 무기 나노 복합재 1 내지 35 중량%, (메타)아크릴레이트 모노머 10 내지 90 중량% 및 광개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는 하드코팅 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 하드코팅 조성물을 적용하여 형성된 코팅층을 포함하는 성형품.
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